JPS5914801Y2 - 可動台送り装置におけるタコジェネレ−タの異常検出回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、速度指令電圧とタコジェネレータより送出さ
れる速度帰還電圧との偏差によりサーボモータを駆動し
て可動台を移動させるサーボ制御装置を備え、可動台を
早送り速度で後退端から移動させた後で遅送りを行うよ
うにした可動台の送り装置において、前記タコジェネレ
ータの異常を検出する異常検出回路に関するもので、そ
の目的とするところは、早送り開始後において、可動台
の暴走を招く基となるタコジェネレータの異常を検出し
、早送り開始の初期段階での暴走を未然に防止すること
である。

また、本考案の別の目的は、速度帰還電圧が大きな早送
り時のみにタコジェネレータの異常を検出するようにし
て誤動作のない安定した異常検出を行なえるようにする
ことである。

一般に可動台送り装置に用いられるサーボモータ制御装
置においては、サーボモータの速度を指令する速度指令
電圧とサーボモータの回転速度に応じてタコジェネレー
タより送出される速度帰還電圧との偏差を演算し、この
偏差に応じた電圧をサーボモータを駆動する駆動装置に
与えてサーボモータを駆動するようになっている。

したがって、サーボモータは速度指令電圧と速度帰還電
圧との偏差が零となるように制御され、速度指令電圧に
応じた速度で回転する。

かかるサーボモータ制御装置において、タコジェネレー
タ内の巻線の断線または短絡の故障および速度帰還ルー
プの配線の断線または短絡の故障が生じ、速度帰還電圧
が零となった場合には、速度指令電圧がそのまま偏差と
して駆動装置に与えられてしまう。

これによりサーボモータの回転速度が上昇するが、速度
帰還はかけられないので偏差は減小せず、サーボモータ
はさらに回転速度を増してゆき暴走を起こしてしまう。

このようなサーボモータの暴走を防止すべくタコジェネ
レータの異常を検出する方法としては、タコジェネレー
タより送出される速度帰還電圧を常時測定して一定の設
定電圧以下になったことにより異常を検出することが考
えられる。

しかし、一般のサーボモータの速度可変範囲は例えば１
：１０００程度で非常に広く速度帰還電圧もサーボモー
タの速度に応じて変化するため、サーボモータの低速回
転時においては速度帰還電圧が微少となり、設定電圧を
最低速回転時の速度帰還電圧以下に設定して異常検出を
行う場合にはタコジェネレータより送出されるリップル
、外来雑音等により誤動作を起こし異常でないのに異常
信号を送出したり、異常であるにもかかわらず異常信号
を送出しないなど、確実な異常検出を行うことが出来な
い。

本考案はかかる欠点をなくすためになされたもので、可
動台の早送り開始直後にタコジェネレータの異常を検出
するとともに、遅送りが開始される以前に異常検出を終
了するようにしたことを特徴とするものである。

以下本考案の実施例を図面に基づき説明する。

第１図はサーボモータＳＭにより可動台である砥石台２
０を駆動し、砥石台２０を予め設定された速度で早送り
前進、研削送り、後退を行わせるサーボモータ制御装置
および本考案によるタコジェネレータ異常検出回路の構
成を示すブロック図で、早送り前進、研削送り、後退の
速度設定はそれぞれ可変抵抗器ＶＲ１，ｖＲ２，ＶＲ３
にて行われる。

これらの可変抵抗器ｖＲ１，ｖＲ２，ｖＲ３より出力さ
れる速度指令電圧はそれぞれゲートＧ１．Ｇ２．Ｇ３を
介して演算器１０に与えられるが、ゲートＧ１．Ｇ２゜
Ｇ３はそれぞれ早送り前進指令、研削送り指令、後退指
令により開かれそれぞれの送りに適した速度指令電圧が
演算器１０に与えられる。

演算器１０は与えられた速度指令電圧と後述するタコジ
ェネレータＴＧより送出される速度帰還電圧との偏差を
演算するもので、この偏差は増幅器１１にて増幅され駆
動回路１２に与えられる。

この駆動装置１２は与えられた偏差信号により例えばサ
イリスタの点弧位相角を制御してサーボモータＳＭに印
加する電圧を変えるもので、これによりサーボモータＳ
Ｍの回転速度が変化する。

タコジェネレータＴＧはサーボモータＳＭの回転速度に
応じた速度帰還電圧を出力するもので、サーボモータＳ
Ｍが正転して砥石台２０が前進する場合には負の速度帰
還電圧が出力され、サーボモータＳＭが逆転して砥石台
２０が後退する場合には正の速度帰還電圧が出力される
。

この速度帰還電圧は前記したように演算器１０に与えら
れると同時に、タイマ１３とともにタコジェネレータ異
常検出回路を構成する判別回路１４にも与えられる。

この判別回路１４はタコジェネレータＴＧより出力され
る速度帰還電圧を正常動作時の早送り前進における速度
帰還電圧よりも、小さい設定電圧と比較し、速度帰還電
圧が設定電圧を下回った場合にはこれを記憶保持して異
常信号を送出するもので、タイマ１３のタイムアツプ信
号により有効にされる。

なおこのタイマ１３にはサーボモータの高速回転が開始
された後、速度帰還電圧が設定電圧を越えるまでの正常
動作時における時間より長い時間が設定されており、早
送り前進指令が与えられると起動され、早送り前進指令
が与えられなくなるとリセットされる。

第２図は前記判別回路１４の詳細な回路を示す図で、速
度帰還電圧と設定電圧を比較する比較器ＣＰ１と、速度
帰還電圧が設定電圧より小さくなったことを記憶して異
常信号を送出するフリップフロップＦＦ１とにより主に
構成されている。

タコジェネレータＴＧより出力される速度帰還電圧は比
較器ＣＰ１の反転入力端子−に与えられるようになって
おり、この比較器ＣＰ１の非反転入力端子には可変抵抗
器■Ｒ４より設定電圧Ｖｓが与えられる。

この判別回路１４が有効となるのは前記したように早送
り前進のときのみでありこのときの速度帰還電圧は負で
あるため、設定電圧は正常動作時の早送り前進における
速度帰還電圧よりも小さい負の電圧が設定される。

ただし、この設定電圧はタコジェネレータＴＧより出力
されるリップルおよび外来雑音等の電圧より大きい値に
設定する必要がある。

また比較器ＣＰ１の出力端子は、抵抗Ｒ１、ゼナーダイ
オードＺＤ、インバータＩＮＶによって構成されるイン
タフェイス回路を介してアントゲ−）ＡＮＤの入力端子
に接続されており、速度帰還電圧が設定電圧より小さく
なった場合にはインバータＩＮＶより“Ｈ”の信号が出
力されアンドゲートＡＮＤに与えられる。

このアントゲ−）ＡＮＤの他方の入力端子にはタイマ１
３のタイムアツプ信号が与えられるようになっており、
タイマ１３のタイムアツプ信号が与えられるとこのアン
ドゲートＡＮＤが開かれ判別回路１４の動作が有効にな
る。

またこのアンドゲートＡＮＤの出力端子はフリップフロ
ップＦＦ１のセット端子Ｓに接続されており、アントゲ
−）ＡＮＤが開かれている状態でインバータＩＮＶより
°°Ｈ゛の信号が与えられるとセットする。

一方このフリップフロップＦＦ１のリセット端子Ｒに図
示しないリセットスイッチよりリセット信号が与えられ
るとリセットする。

このフリップフロップ り異常信号が出力され、タコジェネレータの異常が報知
されるとともにサーボモータの運転が停止される。

以上の構成による本考案のタコジェネレータ異常検出回
路の動作を以下説明する。

今、砥石台２０か゛第１図に示す原位置で停止している
状態でサーボモータ制御装置に早送り前進指令が与えら
れると、この早送り前進指令はゲー１−Ｇ，に与えられ
るとともにタイマ１３に与えられる。

これにより、可変抵抗器ＶＲ１に設定された早送り前進
用の速度指令電圧が演算器１０に与えられるとともにタ
イマ１３が起動される。

演算器１０は与えられた速度指令電圧とタコジェネレー
タＴＧより送出される速度帰還電圧との偏差を演算して
出力するが、起動時においてはサーボモータＳＭが停止
していて速度帰還電圧が零であるため、この演算器１０
からは早送り前進用の速度指令電圧がそのまま偏差とし
て出力される。

そして、この偏差が増幅器１１にて増幅され駆動装置１
２に与えられると、サーボモータＳＭの正転が開始され
るため、砥石台２０が早送り前進を開始する。

サーボモータＳＭの正転が開始されると、タコジェネレ
ータＴＧよりサーボモータＳＭの回転速度に応じて負の
速度帰還電圧が第３図に示すように発生され、演算器１
０に与えられる。

また、この速度帰還電圧は判別回路１４内の比較器ＣＰ
１に与えられ設定電圧Ｖｓと比較される。

サーボモータＳＭの起動時においては、速度帰還電圧が
設定電圧Ｖｓよりも小さいため、インバータＩＮＶより
“ＨＩ３の信号が出力されアントゲ−）ＡＮＤに与えら
れるが、このアンドゲートＡＮＤは前記したようにタイ
マ１３がタイムアツプすることにより開かれるので、タ
イマ１３がタイムアツプしなければアントゲ−）ＡＮＤ
より“Ｈ”の信号は出力されない。

タイマ１３には前記したように、正常動作時に測定した
高速回転の起動から速度帰還電圧が設定電圧Ｖｓを越え
るまでの時間よりも長い時間ＴＳが設定されているので
、タコジェネレータＴＧが正常な場合には、速度帰還電
圧が設定電圧Ｖｓを越えるまでにタイマ１３がタイムア
ツプすることはなくアンドゲートＡＮＤは開かれず“Ｈ
９？の信号は出力されない。

したがってフリップフロップＦＦ，はセットされず、異
常信号は送出されない。

また、タコジェネレータＴＧが正常な場合には、タイマ
１３がタイムアツプする以前に、速度帰還電圧が設定電
圧Ｖｓを越えてインバータＩＮＶより°Ｈ゛の信号が送
出されなくなるため、タイマ１３がタイムアツプしてア
ントゲ−）ＡＮＤが開かれてもアントゲ−）ＡＮＤより
“Ｈ”の信号は送出されず異常信号は送出されない。

このようにして砥石台２０の早送り前進が行われた後、
砥石台２０を研削送りするために早送り前進指令の送出
が停止され、研削送り指令が与えられると、ゲートＧ１
に変わってゲートＧ２が開がれ可変抵抗器■Ｒ２に設定
された研削送り用速度指令電圧が演算器１０に与えられ
る。

また、これと同時にタイマ１３がリセットされることに
よりアントゲ−）ＡＮＤが閉じられ判別回路１４が無効
にされる。

演算器１０に研削送り用の速度指令電圧が与えられると
、砥石台２０は研削送りで前進し工作物Ｗの研削を行う
。

このとき、速度帰還電圧は第３図に示すように設定電圧
Ｖｓよりも小さい値となっているが、判別回路１４が無
効にされているので異常信号は送出されない。

工作物Ｗの研削加工が終了し、研削送り指令に変わり後
退指令が与えられると、ゲートＧ２が閉じられゲートＧ
３が開かれる。

これにより可変抵抗器ｖＲ３に設定された後退用の負の
速度指令電圧が演算器１０に与えられ砥石台２０は原位
置まで後退する。

このとき、速度帰還電圧は正となるが研削送りの場合と
同様に判別回路１４が無効にされているので異常信号は
送出されない。

次に、砥石台２０の早送り前進が開始される以前に、タ
コジェネレータＴＧの断線、短絡などの故障が生じてい
た場合の動作を説明する。

このような故障が生じていた場合には、早送り前進用の
速度指令電圧が演算器１０に与えられサーボモータＳＭ
の高速回転が開始されてもタコジェネレータＴＧからは
速度帰還電圧が発生されず、タイマ１３の設定時間Ｔｓ
が経過しても速度帰還電圧が設定電圧Ｖｓを上回わらな
い。

したがって、タイマ１３がタイムアツプしアントゲ−）
ＡＮＤが開がれた時点でもインバータＩＮＶより“Ｈ”
の信号が出力されており、この“Ｈ”の信号がフリップ
フロップＦＦ１のセット端子に与えられ、フリップフロ
ップＦＦ１をセットする。

これにより出力端子Ｑより異常信号が送出され、サーボ
モータＳＭの運転を停止して砥石台２０の暴走を防止す
るとともにタコジェネレータＴＧの異常を報知する。

また、速度帰還電圧が完全に零にならなくても、例えば
直流形タコジェネレータにおけるブラシの接触抵抗増大
など原因により、第３図の一点鎖線に示すように速度帰
還電圧が正常動作時に比べ低下した場合の異常も検出す
ることが出来る。

なお、設定電圧およびタイマ１３の設定時間をそれぞれ
第３図に示すようにＶ’ｓ、Ｔ’ｓとすれば゛、起動か
ら異常検出開始までの時間を短くすることが出来、サー
ボモータＳＭが起動された後、完全に早送り速度に達し
ない内に研削送りに切換わるような場合でも確実に異常
検出を行うことが出来る。

以上説明した本考案の第１実施例においては、タイマ１
３がタイムアツプしてから早送り前進が終了するまでの
間、アントゲ−）ＡＮＤが開かれているため、タコジェ
ネレータＴＧの異常がないのにもかかわらず、外来雑音
等の原因によりインバータＩＮＶより“Ｈ”の信号が出
力されるとフリップフロップＦＦ１はセットされ異常信
号が送出されてしまうことがある。

第４図はこのような誤動作をなくすためにタイマ１３が
タイムアツプした直後のみ異常検出を行う判別回路１４
の実施例を示すもので、比較器ＣＰ。

および抵抗Ｒ０、ゼナーダイオードＺＤ、インバータＩ
ＮＶで構成されるインタフェイス回路およびアントゲ−
）ＡＮＤは第１実施例と同一であるが、速度帰還電圧が
設定電圧を越えたことを記憶するフリップフロップが異
っている。

本実施例においては、フリップフロップとしてマスタス
レーブ動作のＪ−にフリップフロップ このフリップフロップＦＦ２はタイマ１３のタイムアツ
プ信号によって起動され一定時間幅の“Ｈ”のトリガ信
号を出力するワンショットマルチバイブレタ１５により
トリガされる。

フリップフロップＦＦ２はマスタスレーブ動作であるの
で、トリガ信号の立上りでＪ端子、Ｋ端子に与えられて
いる信号を読み込み、Ｊ端子、Ｋ端子に与えられている
信号がそれぞれ“Ｈ”、“Ｌ”であればトリガ信号の立
下がりでセットし、“Ｌ”、“Ｌ”であればリセット状
態を保持する。

したがって、本実施例の判別装置においては、タイマ１
３がタイムアツプしてワンショットマルチバイブレタ１
５よりトリガ信号が送出されると、このトリガ信号の立
上がりで、アントゲ−）ＡＮＤより出力される信号およ
び゛に端子の“Ｌ”を読み込み、トリガ信号の立下がり
で、セットするかもしくはリセット状態を保持する。

タコジェネレータＴＧが正常で、タイマ１３がタイムア
ツプした時にアンドゲートＡＮＤより“Ｌ”の信号が送
出されている場合には、トリガ信号の立上がりで“Ｌ”
、“Ｌ９１の信号が読み込まれるので、トリガ信号の立
下りではセットせずリセット状態を保持する。

そして、これ以後、フリップフロップＦＦ２にはトリガ
信号が与えられないので、外米雑音等によりアントゲ−
）ＡＮＤより“ＨＩ３の信号が出力されても誤ってセッ
トすることはない。

また、タイマ１３がタイムアツプした時点でタコジェネ
レータＴＧが故障していた場合には、トリガ信号の立上
がりで“Ｈ”、＆４Ｌ９１の信号が読みこまれ、トリガ
信号の立下がりでセットする。

これにより出力端子Ｑより異常信号が送出され、サーボ
モータＳＭの回転が停止されるとともにタコジェネレー
タＴＧの異常が報知される。

このように本実施例の判別回路１４においては、タイマ
１３がタイムアツプした直後のみ有効に動作して異常検
出を行っているから、波高値の高い外来雑音等による誤
動作を起こすことが少ない。

以上の２実施例においては、早送り前進時においてのみ
異常検出を行っていたが、後退時において異常検出を行
いたい場合には設定電圧を正にするとともにインバータ
ＩＮＶをなくせば良い。

また、早送り前進時にも後退時にも異常検出を行いたい
場合は設定電圧Ｖｓを切換えるとともにインバータＩＮ
Ｖを有効、無効にする切換回路を設ければ良い。

なお、上記２実施例においては、判別回路１４を有効に
するのにタイマ１３のタイムアツプ信号を使用していた
が、早送り開始の原点が常に一定のものであれば、正常
動作時において早送りが開始されてから速度帰還電圧が
設定電圧を越えた後で押圧されるリミットスイッチの信
号により判別回路１４を有効にしても良い。

以上述べたごとく、本考案のタコジェネレータの異常検
出回路においては、可動台の暴走を招く原因となるタコ
ジェネレータ出力の異常低下を早送り開始時に検出し、
暴走が開始されること自体を未然に防止する作用をなす
ため、保安作用が一段と高められ安全である効果を有す
る。

また、本考案によるタコジェネレータの異常検出回路に
おいては、電圧の高い早送り時における速度帰還電圧に
より異常を検出しているから、タコジェネレータより発
生されるリップルおよび外来雑音に対して誤動作を起こ
さないで異常検出を行うことができる利点を有している
。

さらに、タイマがタイムアツプした時点でのみ異常検出
を行っているものについては、高速回転中に発生される
大きな雑音電圧に対して誤動作を起こすことが少ない利
点も有している。

【図面の簡単な説明】

第１図はサーボモータ制御装置および本考案のタコジェ
ネレータ異常検出回路の実施例を示すブロック図、第２
図は第１図における判別回路１４の詳細な回路図、第３
図は速度帰還電圧の時間的変化を示す図、第４図は判別
回路１４の第２実施例を示す回路図である。 １０・・・演算器、１１・・・増幅器、１２・・・駆動
装置、１３・・・タイマ、１４・・・判別回路、１５・
・・ワンショットマルチバイブレタ、ＡＮＤ・・・アン
ドゲート、ＣＰｌ・・・コンパレータ、ＦＦ１．ＦＦ２
・・・フリップフロップ、Ｇ１−Ｇ３・・・ゲート、Ｓ
Ｍ・・・サーボモータ、ＴＧ・・・タコジェネレータ、
ＶＲ１〜ＶＲ４・・・可変抵抗器、Ｖｓ・・・設定電圧
。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 速度指令電圧とサーボモータの回転速度に応じてタコジ
   ェネレータより送出される速度帰還電圧との偏差をサー
   ボモータを駆動する駆動装置に与え、これによって前記
   サーボモータにて駆動される可動台を早送りした後、こ
   の早送り速度より低い遅送り速度で移動させるようにし
   た可動台の送り装置において、正常動作時の早送り時に
   おける速度帰還電圧より小さく外来雑音信号より大きな
   設定電圧を設定する設定手段と、前記タコジェネレータ
   より出力される速度帰還電圧と前記設定電圧とを比較し
   、前記速度帰還電圧がこの設定電圧よりも小さい場合に
   は異常信号を送出する判別回路と、前記可動台の早送り
   指令に応答して付勢され、正常時において速度帰還電圧
   が前記設定電圧を越える直後の時点で前記判別手段を有
   効にし運送り指令の送出前に前記判別手段を無効にする
   制御手段とによって構成されることを特徴とする可動台
   送り装置におけるタコジェネレータの異常検出回路。