JPH02189601A

JPH02189601A - 駆動制御装置

Info

Publication number: JPH02189601A
Application number: JP1008585A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Someya; 雄一染谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-01-19
Filing date: 1989-01-19
Publication date: 1990-07-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は駆動制御装置に関し、より詳しくは、被駆動体
の制御システムに異常が発生した場合における被駆動体
の速度の制御装置に関するものである。

［従来の技術］従来の被駆動体の制御システムに於ては、被駆動体が零
より大きい速度で移動中に異常が発生すると、速やかに
被駆動体の駆動手段（例えば、サーボアンプ）への駆動
エネルギーを、その異常の種類にかかわらず遮断するよ
うにしている。

この従来システムの制御のタイムチャートを第５図に示
す。即ち、被駆動体は時刻上〇で移動を開始し、零より
大きい任意の速度υ１にて移動中に時刻ｔ、で異常を検
出すると、その危険を回避するために駆動手段への供給
エネルギーを遮断するものである。

また上記従来システムの制御手順フローチャートの一例
を第６図に示す。これは制御を開始した後にステップ３
２０〜ステツプＳ２１のループによって異常の発生を検
出しない限りその制御を続け、異常の発生の検出に伴い
、ステップＳ２２で駆動手段への駆動エネルギーを遮断
し、被駆動体の動作を停止させるものである。

［発明が解決しようとしている課題］しかしながら、上記従来例では次の（ｉ）　　（ｉｉ）
の様な問題点があった。

（ｉ）；システムの稼動率が低下する。発生した異常の
種別又は状態にかかわらず、被駆動体への駆動エネルギ
ーの遮断により制御を中断してしまうために、異常発生
後は被駆動体の動作が停止してしまう。従って、このシ
ステムの稼動率は減少してしまう。

（ｉｉ）　：不測の障害が発生する。即ち、第５図に於
て、時刻ｔ、に異常が発生したとすると、ここで被駆動
体への駆動エネルギーを遮断しても、被駆動体はその慣
性エネルギーを消耗しきるまで実線カーブＣ４に示す様
な穏やかな速度軌跡を描きながら、時刻ｔ６には位置Ｘ
４で停止する。

ところで、本来、異常が発生しなかった場合には第５図
の破線Ｃ５に示す速度軌跡を描きながら減速し時刻ｔ４
で停止するものであったと仮定すると、この時の速度制
御しながらの停止位置ｘ２と前記異常発生時の制御無し
時の停止位置Ｘ４の途中位置Ｘ３に障害物があった場合
に、前記異常が発生するとこれに衝突し、破損してしま
い再生不能の障害を被るおそれがある。

そこで本願発明は、全ての異常は速度制御不能に陥って
しまうようなものとは限らない点に着目し、異常状態が
発生しても、直ちに駆動エネルギーを遮断せずに、一応
の速度制御が可能である限りは、減速制御するような駆
動制御装置を提案することを目的とする。

［課題を達成するための手段及び作用］上記課題を達成
するための本発明の駆動制御装置の構成は、異常状態の
発生を検出する手段と、この検出された異常状態の発生
下においても速度制御可能であるかを判定する手段と、
速度制御可能であると判定されると、被駆動体の速度を
減速方向に制御する手段とを備えたことを特徴とする。

従って、判定手段により速度制御可能であると判定され
る限りは、従来のように直ちに制御な停止するようなこ
とはしないで、速度制御が行なわれる。

［実施例］以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する
。

第１図は本発明の実施の一形態を示すブロック図であり
、実施例における動作原理を示すものである。

同図に於てＡは被駆動体、Ｂは被駆動体Ａを駆動するモ
ータ等の駆動手段、Ｃは駆動手段Ｂを駆動する電力等の
駆動エネルギーを供給する供給手段、Ｄは駆動手段Ｂの
速度を検出するための検出手段である。また、Ｅは駆動
手段Ｂの位置を検出するための検出手段であり、例えば
駆動手段Ｂの軸に設けられたエンコーダである。Ｆはこ
れらの異常を検出するための検出手段、Ｇは異常検出手
段Ｆの状態を監視しつつ速度検出手段り及び位置検出手
段Ｅの情報に基づき駆動手段Ｂに指令を与えることによ
りこれと接続された被駆動体Ａの位置決制御若しくは速
度制御を行うところの制御手段である。

次に本発明の好適な一実施例を第２図に示す。

同図において、１は駆動手段としてのモータ、２は同じ
くモータ１によって回転駆動される送りネジ、３は送り
ネジ２に螺合する被駆動体としてのヘッド、４はモータ
ｌの速度検出及び位置検出手段としてその軸に取り付け
られたエンコーダ、５は異常検出手段としてモータ１の
過熱状態を検出する温度センサ、６は異常検出手段とし
てエンコーダ４の信号線の断線を検出する断線センサ、
７はモータ１へのエネルギー供給手段としての電源であ
る。８はモータ１の駆動を制御する制御装置であり、中
央演算処理装置（ＣＰＵ）及び主記憶装置（ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ）などを備えたマイクロコンピュータ等によって構
成されるものである。また、９はヘッド３の可動範囲内
に装置されている障害物である。Ｘｏ、Ｘ＋　、Ｘ２　
、Ｘ４は送りねじ２上の位置であり、Ｘ、は障害物９の
左端の位置を示すものとする。正常時は、ヘッド３は制
御装置８により、最大限ｘ０←ｘ２の範囲で移動するよ
うに制御される。即ち、この範囲で、目標位置に向かう
所定の軌道計画を立て位置決め制御を行なう。軌道計画
の例として、例えば、最大速度ｖ１．、を設定し、速度
零から等加速度運動φｖ、。

８で等速度運動中速度零へ等減速度運動という所謂「台
形速度制御」である。

上記構成による本発明の一実施例の制御手段を第３図に
よるタイムチャート及び第４図のフローチャートに基づ
き説明する。

まず第２図のシステムにおいて、クローズトループ制御
（動作指令と実際の動作とを随時比較しながら動作指令
を与えることにより、指令に対する動作が正確に追従す
る制御）を考える。ここでシステムの起動前に、システ
ムに異常が発生した場合の動作判断を制御装置８に設定
する。また、便宜上、ヘッド３の右端ｘ２をその移動の
位置基準とし、ねじ２の位置ｘ０とｘ２との間の往復起
動指令を時刻ｔｏに制御装置８に送りシステムを起動す
る。

一定時間が経過し、これによって時刻ｔ１にモータ１が
過熱状態となったとする。すると、温度センサ５がその
異常を制御装置８に伝達する。ところで、この加熱状態
状態では、短時間に限っていえば引き続き制御を行おう
ともシステムには破損や劣化といたった問題は発生しな
い。そこで、この実施例では、制御装置８は電源９を遮
断することはしないで、替りにモータ１を減速制御へ移
行させる。ここで、システムの起動前に設定した次の様
な動作判断に従った制御を行わせる。

■二減速制御を続行し、速度が零になったところでシス
テムを停止させる。または、 ■：減速制御を行い、規定の速度（＝Ｖ、）に達したら
、その速度ｖＯ（＜Ｖ＋）を最大速度とした「台形速度
制御」運転を継続し、引き続き異常を監視する。尚、■
、■に掲げるものの他に必要と思われる動作判断を行な
うものとする。

このような制御によって、ヘッド３の速度軌跡は第３図
のＣＩの曲線を描くために障害物９に接触することは皆
無である。

また、前記の往復運動中に時刻ｔ１でエンコーダ４の信
号線が断線したとすると、この検出はセンサ６によって
なされる。この類の異常は、前述したクローズトループ
の制御が不可能であるためにオーブンループの制御（動
作指令を実際の動作に関係なく適当な値を与久る）によ
って速度制御を行なうようにする。即ち、オーブンルー
プ速度制御により、強制的にモータ１を減速させ、速度
指令が零となった後、速やかに時間ｔｃで電源７を遮断
するようにする。このようにすると、ヘッド３の速度軌
跡は第３図の破線Ｃ２又はＣ３の様な曲線を描くために
、従来の異常発生後直ちに電源を遮断する方式に比較し
、被駆動体の停止までの距離を大きく縮小することが可
能であり、ヘッド３が障害物９に接触する可能性は砥め
て低いものとなる。

第４図のフローチャートに従って、これらの異常に対す
る制御手順を説明する。まず、ステップＳ１でクローズ
トループ制御時の動作判断を入力し、ステップＳ２で起
動を開始させる制御を行なう。ステップＳ３で異常を監
視し、異常がない限り、ステップ８２〜ステツプＳ３の
ループを繰り返す。

異常の発生検知に伴い、ステップＳ４へ移り、ここでそ
の異常によって、クローズドルーズの制御が引き続き可
能であるかを判別する。可能であればステップＳ５へ移
る。ここでは、クローズトループの制御により減速制御
を行う。次のステップＳ６では、ステップＳ１の条件を
判別することにより、制御を続けて行うか否かを判別し
て、続けるのであればステップＳ２へ進む。かくして、
異常が制御可能な異常であれば、Ｘｏ←ｘ２の範囲で最
大速度■。で台形の速度制御を行なう。ステップ６で、
制御を継続して行なわないと判断ずれば、ステップＳ７
で速やかにエネルギーを遮断して制御を終了する。ステ
ップ６で制御可能と判断されれば、この制御によれば、
Ｖｏを最大速度としたｘ０→Ｘ２の範囲で往復移動を行
なうようになる。最大速度を減少させているので、もし
異常状態が温度上昇であれば、この速度減少により温度
下降が十分期待できる。

ステップ６で、このような制御を継続するか否かの判断
は、例えば、検出された温度が更に上昇したというよう
な場合である。

前記のステップＳ４で、その異常によりクローズトルー
プの制御が不可能であると判断された場合について説明
する。このときは、ステップＳ８のオーブンループによ
る制御に移行し、これにより指令速度が零になるまで制
御を行った後に、ステップＳ７で速やかに駆動エネルギ
ーを遮断して制御を終了するものである。

尚、本実施例は単純化した送り機構について説明したが
、ロボット、工作機械、その他これに類するＮＣ等によ
り被駆動体の移動を制御する装置について適用できるこ
とはいうまでもない。

前項で説明した様に、被駆動体の減速制御は、オープン
ループ制御でも可能であるために、第１図の速度検出手
段り及び位置検出手段Ｅを設備していないシステムに於
てもその制御が可能である。従って、同図の駆動手段Ｂ
として、例えば、ステッピングモータの様にオーブンル
ープ制御に対しても追従性の良好なものを用いることに
より、速度検出手段り及び位置検出手段Ｅを備えたシス
テムと比較した場合、大きく劣ることない減速制御が可
能である。

［発明の効果］以上の説明から明らかな様に、被駆動体を駆動するため
の制御装置である本発明は、異常状態の発生を検出する
手段と、この検出された異常状態の発生下においても速
度制御可能であるかを判定する手段と、速度制御可能で
あると判定されると、被駆動体の速度を減速方向に制御
する手段とを備えたことを特徴とする。

従って、速度制御可能である限りは、従来のように直ち
に制御を停止するようなことはしないので、障害物に衝
突する等の事態は回避される。

第２項の発明によれば、速度制御可能とは目標速度への
閉ループ制御の実行可能であると定義される。

第３項の発明によれば、速度を減速方向に制御する手段
は閉ループ速度制御手段と速度リミット手段とを備え、
速度制御可能な異常状態が検出されると、上記速度リミ
ット手段に規定された最大速度を超えないように閉ルー
プ速度制御を継続するので、稼動率は維持されるととも
に、低速度稼動のために上記異常状態から復帰する可能
性が高まる。

第４項の発明によれば、速度を減速方向に制御する手段
は更に間ループ速度制御手段を備え、速度制御不可能な
異常状態が検出されると、上記間ループ速度制御手段が
速度零に減速するので、異常状態が深刻であっても衝突
等の最悪の事態は回避される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の原理の構成を示すブロック図
、第２図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第３図は本発明の実施例の被駆動体の動作の一例を示す
タイムチャート、第４図は同じく制御手段の一例を示すフローチャート、第５図は従来方式による動作を示すタイムチャート、第６図は同じく制御手順を示すフローチャートである。図中、Ａ・・・被駆動体、Ｂ・・・駆動手段、Ｃ・・・駆動エ
ネルギー供給手段、Ｄ・・・速度検出手段、Ｅ・・・位
置検出手段、Ｆ・・・異常検出手段、Ｇ・・・制御手段
、１・・・モータ、２・・・ネジシャフト、３・・・ヘ
ッド、４・・・エンコーダ、５・・・温度センサ、６・
・・断線センサ、７・・・電源、８・・・制御装置、９
・・・障害物である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被駆動体を駆動するための制御装置において、異常状態の発生を検出する手段と、この検出された異常状態の発生下においても速度制御可
能であるかを判定する手段と、速度制御可能であると判定されると、被駆動体の速度を
減速方向に制御する手段とを備えた駆動制御装置。
（２）速度制御可能とは目標速度への閉ループ制御の実
行可能であると定義される事を特徴とする請求項の第１
項に記載の駆動制御装置。
（３）前記減速方向に制御する手段は、閉ループ速度制
御手段と速度リミット手段を備え、速度制御可能な異常状態が検出されると、上記速度リミ
ット手段に規定された最大速度を超えないように閉ルー
プ速度制御を継続する事を特徴とする請求項の第２項に
記載の駆動制御装置。
（４）前記減速方向に制御する手段は更に開ループ速度
制御手段を備え、速度制御不可能な異常状態が検出されると、上記開ルー
プ速度制御手段が速度零に減速する事を特徴とする請求
項の第３項に記載の駆動制御装置。