阅读说明：本技术 产业用机械的控制系统 (Control system for industrial machine ) 是由 小林大亮 出射敬 于 2020-03-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种产业用机械的控制系统,在机械启动时,能够自动地检测出有无接线错误,防止伴随接线错误而发生电动机的高速旋转/高转矩等危险动作。产业用机械的控制系统(A)具备对产业用机械的驱动部(3)的驱动进行控制的控制部(2)以及向控制部(2)发出指令的指令部(1),还具备接线错误检测装置(10),在产业用机械启动时,该接线错误检测装置(10)基于驱动部(3)的实际驱动的反馈值来检测控制部(2)与驱动部(3)之间的系统内的接线错误。(The invention provides a control system for an industrial machine, which can automatically detect whether a wiring error exists when the machine is started, and prevent dangerous actions such as high-speed rotation and high torque of a motor caused by the wiring error. A control system (A) for an industrial machine is provided with a control unit (2) for controlling the drive of a drive unit (3) for the industrial machine, a command unit (1) for issuing a command to the control unit (2), and a wiring error detection device (10), wherein the wiring error detection device (10) detects a wiring error in the system between the control unit (2) and the drive unit (3) on the basis of a feedback value of the actual drive of the drive unit (3) when the industrial machine is started.)

产业用机械的控制系统

技术领域

本发明涉及一种产业用机械的控制系统。

背景技术

例如，在机械工作的领域中，应用CNC(计算机数值控制：Computerized NumericalControl)技术，利用计算机对工具的移动量、移动速度等进行数值控制，由此使同一加工过程的重复、复杂形状的加工等高度自动化。

另外，例如，在机床、机器人等产业用机械的控制系统中已知如下控制系统：在CNC(指令部)与机械的伺服电动机(驱动部)之间设置伺服放大器(控制部)，由接受了来自CNC的动作指令的伺服放大器对伺服电动机的驱动进行反馈控制(例如，参照专利文献1、专利文献2、专利文献3)。

另一方面，例如图1所示，当在CNC 1、伺服放大器2(2a、2b)、机械的伺服电动机3(3a、3b)之间存在接线错误时，有可能在机械启动时产生不预期的动作。即，在对多个伺服放大器2(2a、2b)、机械的多个电动机3(3a、3b)连接动力线4(4a、4b)、反馈线5(5a、5b)时，当反馈线5(5a、5b)连接于错误的电动机3(3a、3b)时，来自CNC 1的指令值与反馈值之差逐渐增大，有可能在原本应连接反馈线5a(5b)的电动机3a(3b)产生高速旋转/高转矩的危险动作。

因此，以往，在产业用机械的控制系统中，存在如下结构的控制系统：在不预期的动作达到危险的等级之前发出报警(警告)，避免因作为机床、机器人等的驱动部的电动机3的接线错误而发生事故等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：再公表WO2014/181438号公报

专利文献2：日本特开2009-165267号公报

专利文献3：日本特开2005-176525号公报

发明内容

发明要解决的问题

在此，为了避免由于这种接线错误而电动机以高速旋转/高转矩的危险动作进行驱动的情况，在伺服参数说明书等中明确记载了“在设备的连接、设定错误的情况下，有可能产生不预期的动作，因此在组装机械、更换部件、进行参数的变更之后首次进行运转的情况下，如降低转矩限制值/降低误差过大等级/降低动作速度/立即紧急停止等那样进行操作等需要细心注意地使机械进行动作”，以对产业用机械的用户侧(操作员侧)进行提醒。

然而，为了在不预期的动作达到危险的等级之前发出报警而降低报警的阈值的操作一般而言是由产业用机械的用户侧进行的，因此不能完全排除用户侧忘记降低报警的阈值的情况，在万一用户侧忘记了降低报警的阈值的情况下，在机械启动时，电动机依然有可能以高速旋转/高转矩等危险动作进行驱动。

因此，强烈地期望开发一种在机械启动时能够自动地检测出有无接线错误来防止伴随接线错误而发生电动机的高速旋转/高转矩等危险动作的手段/方法。

用于解决问题的方案

本发明的一个方式是一种产业用机械的控制系统，具备对产业用机械的驱动部的驱动进行控制的控制部以及向所述控制部发出指令的指令部，该产业用机械的控制系统还具备接线错误检测装置，在所述产业用机械启动时，该接线错误检测装置基于所述驱动部的实际驱动的反馈值，来检测所述控制部与所述驱动部之间的系统内的接线错误。

发明的效果

根据上述的一个方式，在机械启动时，能够自动地检测出机床、机器人等产业用机械的驱动部与控制部之间的接线错误，能够防止伴随接线错误而在机械侧产生不预期的动作。

附图说明

图1是示出一实施方式的产业用机械的控制系统的图。

图2是示出一实施方式的产业用机械的控制系统和接线错误检测装置的图。

图3是示出通常运转时及启动模式时的位置偏差界限值(报警检测阈值)的一例的图。

图4是用于说明由一实施方式的产业用机械的控制系统检测接线错误的检测方法的图。

附图标记说明

1：CNC(数值控制装置、指令部、上级的控制部)；2伺服放大器(控制部)；3：伺服电动机(驱动部)；4：动力线；5：反馈线；6：信号线；7：信号线；10：接线错误检测装置；11：启动模式确认部；12：运转指令部；13：接线检查指令部；14：存储部；15：存储部；16：异常检测部；17：启动模式强制结束部；18：显示部；19：警报部；20：接线检查操作部；21：指令值获取部；22：反馈值获取部；23：选择部；24：接线检查确认部；A：产业用机械的控制系统。

具体实施方式

以下，参照图1至图4来说明本发明的一实施方式所涉及的产业用机械的控制系统。

在此，在本实施方式中，设为产业用机械是机床来进行说明，但是本发明能够应用于产业用机器人等具有其驱动由控制部自动控制的驱动部的所有机械。

如图1所示，本实施方式的机床的控制系统(产业用机械的控制系统)A具备：NC车床、加工中心等机床的伺服电动机(电动机：驱动部)3；伺服放大器(控制部)2，其控制机床的电动机3的驱动；以及CNC(指令部：计算机数值控制装置、上级的控制部)1，其在伺服放大器2的上级控制机床的控制系统A整体。

在本实施方式的机床的控制系统A中，具备多个机床(多个伺服电动机3(3a、3b))和多个伺服放大器2(2a、2b)，其中，一对机床的伺服电动机3(3a、3b)与伺服放大器2(2a、2b)通过动力线4(4a、4b)和反馈线5(5a、5b)连接。

另外，在本实施方式中，CNC 1与一个伺服放大器2a通过信号线6连接，多个伺服放大器2a、2b通过信号线7连接。由此，CNC 1与多个伺服放大器2(2a、2b)直接、间接地连接。

图1是示出将本来连接伺服放大器2a和伺服电动机3a的反馈线5a连接于伺服放大器2a和伺服电动机3b、并且将本来连接伺服放大器2b和伺服电动机3b的反馈线5b连接于伺服放大器2b和伺服电动机3a从而产生了接线错误的状态。

另一方面，如图2所示，本实施方式的机床的控制系统A具备接线错误检测装置10，该接线错误检测装置10用于检测伺服放大器2与机床的伺服电动机3之间的接线错误(系统内的接线错误)。此外，接线错误检测装置10既可以组装于CNC 1，也可以另行设置。

接线错误检测装置10构成为具备启动模式确认部11、运转指令部12、接线检查指令部13、存储部14、15、异常检测部16、显示部18、警报部19以及接线检查操作部20。

启动模式确认部11在探测到针对机械的启动操作的同时确认、确定是通常运转模式还是启动模式。

在由启动模式确认部11确认出是通常运转模式的情况下，运转指令部12接受该探测的结果，经由控制部的伺服放大器2向伺服电动机3输出运转指令。

在详情后述的异常检测部16未检测到接线错误的情况下，运转指令部12从异常检测部16接受该检测的结果，按照来自CNC 1的指令值来开始、继续进行机械的运转控制。

接线检查指令部13在由启动模式确认部11探测到针对机械的启动操作的同时接受该探测的结果，将进行接线检查的指令输出到伺服放大器2和异常检测部16。

存储部14、15分别存储通常运转模式用的报警检测阈值(或转矩限制值)和启动模式用的报警检测阈值(或转矩限制值)。

异常检测部用于确认、确定有无伺服放大器2与伺服电动机3等的接线错误，具备指令值获取部21、反馈值获取部22、选择部23以及接线检查确认部24。

指令值获取部21在从接线检查指令部13接受到接线检查的指令的同时获取来自CNC 1的指令值(例如，各伺服电动机3的转速、转矩等的驱动指令值、各伺服电动机3的位置指令值等)。

反馈值获取部22在从接线检查指令部13接受到接线检查的指令的同时获取表示各伺服电动机3的实际驱动的驱动状态的反馈值。在本实施方式中，伺服电动机(驱动部)3的当前位置与指令值之差即位置偏差为反馈值。反馈值还可以是与来自CNC 1的指令值对应的值(例如，各伺服电动机3的当前位置)。

此时，反馈值获取部22例如构成为：具备计时器，在从伺服电动机3开始驱动起经过预先设定的固定的死区时间后的时刻(经过固定时间后的时刻)，获取测量值稳定且能够高精度地进行测量的固定的时间的反馈值。

此外，还可以构成为：在从伺服电动机3开始驱动起经过预先设定的固定的死区时间后的任意时间段的多个时刻(经过固定时间后的任意时间段的多个时刻)分别获取反馈值。

选择部23选择性地从存储部14、15获取启动模式用的报警检测阈值和通常运转用的报警检测阈值。由此，如图3所示，在启动模式时，即使机械的用户侧(操作员侧)不变更设定，也自动地变为启动模式用的报警检测阈值。即，报警的阈值下降。另外，在通常运转时，报警的阈值依然自动地变为通常运转用的报警检测阈值。即，报警的阈值上升。

接线检查确认部24根据由反馈值获取部22获取到的反馈值(位置偏差)的大小来确定有无接线错误。即，将反馈值与预先设定的报警检测阈值进行比较，来确定有无接线错误。

例如，在反馈值的位置偏差超过了容许值的情况下，判定为产生了接线错误，在位置偏差满足了容许值的情况下，判定为未产生接线错误。容许值为启动模式用的报警检测阈值，从存储部14获取。

在此，在反馈值是与来自CNC 1的指令值对应的值的情况下，求出由指令值获取部21获取到的指令值与反馈值之差，根据该差是否超过了预先设定的容许值(报警检测阈值)，来确定有无接线错误。例如，可以构成为，接线检查确认部24将作为伺服电动机3的当前位置的反馈值与从CNC 1发出的指令值(伺服电动机3的位置指令值)进行比较，来检测接线错误。

在由异常检测部16判定为产生了接线错误的情况下，基于该结果来由警报部19发出警告音或点亮警告灯，由显示部18显示产生了接线错误，来使操作员等获知。另外，进行控制，以避免因接线错误而在伺服电动机3中产生不预期的危险动作/异常动作。具体而言，进行以下控制：不将报警的阈值提高到通常运转用报警阈值，不转移到通常运转模式。

在由异常检测部16判定为未产生接线错误的情况下，该结果被发送到运转指令部12，运转指令部12探测到机械正常启动，向伺服放大器2发出指令，使得按照CNC 1的指令值进行通常的运转。

在由异常检测部16判定为未产生接线错误的情况下，在显示部18中显示为正常状态，并使操作员等获知。

并且，在由异常检测部16判定为未产生接线错误的情况下，选择部23从存储部15获取通常运转用报警检测阈值，将启动后的通常运转时的报警检测阈值切换为通常运转用报警检测阈值，自动提高报警的阈值。

在此，在本实施方式的机床的控制系统A中，在接线错误检测装置10中设置接线检查操作部20，能够与机械的启动时无关地，通过对接线检查操作部20进行操作，来由接线检查指令部13发出指令，与上述同样地进行接线检查。

由此，例如，能够在仅完成了系统的一部分接线作业时、进行了维修部件的更换作业时等想要进行接线检查的任意的时机，对接线检查操作部20进行操作来进行接线检查。

即，在本实施方式的机床的控制系统A中，如上述那样，设置启动模式(接线检查模式)，CNC 1将报警的阈值(或转矩限制值)自动下降到内部具有的启动模式用的值。

并且，CNC 1发送指令，并通过确认反馈值来进行接线检查，若全部的伺服电动机3的接线状态正确，则退出启动模式而切换为通常运转模式，若伺服电动机3的接线状态存在异常，则从警报部19发出警告或在显示部18中显示为异常状态的意思。

因而，在本实施方式的机床等产业用机械的控制系统A中，具备基于反馈值来检测系统内的接线错误的接线错误检测装置10，另外，接线错误检测装置10将为了检测出接线错误而预先设定的阈值、反馈值(或者指令值与反馈值之差)、报警检测阈值进行比较，来检测接线错误，由此能够在机械启动时等自动地检测出驱动部的伺服电动机3与控制部的伺服放大器2之间的接线错误，防止伴随接线错误而在机械侧产生不预期的动作。

另外，接线错误检测装置10具备：启动模式确认部11，其在探测到针对机械的启动操作的同时确认是通常运转模式还是启动模式；异常检测部16，其检测有无系统内的接线错误；以及接线检查指令部13，其在由启动模式确认部11探测到针对机械的启动操作的同时接受该探测的结果，将进行接线检查的指令输出到伺服放大器2和异常检测部16。

由此，在机械启动时，自动地检测出驱动部的伺服电动机3与控制部的伺服放大器2之间的接线错误，能够可靠地防止伴随接线错误而在机械侧产生不预期的动作。

并且，接线错误检测装置10具备：指令值获取部21，其在从接线检查指令部13接受到接线检查的指令的同时获取指令值；反馈值获取部22，其获取反馈值；选择部23，其选择性地获取存储部14、15中存储的启动模式用的阈值和通常运转用的阈值；以及接线检查确认部24，其将反馈值与启动模式用的阈值进行比较，来确定有无接线错误。

由此，在机械启动时，使用启动模式用的阈值，来自动地检测出驱动部的伺服电动机3与控制部的伺服放大器2之间的接线错误，能够更加可靠地防止伴随接线错误而在机械侧产生不预期的动作。另外，能够在伴随着变为通常运转模式的同时，使用通常运转用的阈值来探测有无异常。

此外，也可以是，在启动模式下启动，由接线错误检测装置10针对全部的伺服电动机(驱动部)3进行接线错误检测，若全部的伺服电动机3都不存在接线错误，则自动地切换为通常运转模式。

接着，在本实施方式中，反馈值获取部22构成为获取从伺服电动机3开始驱动起伺服电动机3的实际驱动稳定后的固定时间的反馈值。

由此，不会基于刚进行了针对机械的启动操作之后的伺服电动机3的实际驱动不稳定的状态的反馈值来实施接线检查，能够进行可靠性高的接线错误检查。

另外，具备接线检查操作部20，该接线检查操作部20在任意的时机使进行接线检查的指令从接线检查指令部13输出到伺服放大器2和异常检测部16。

由此，能够与机械的启动时无关地，通过操作接线检查操作部20，来由接线检查指令部13输出指令，进行接线检查。例如，能够在仅完成了系统的一部分接线作业时、进行了维修部件的更换作业时等想要进行接线检查的任意的时机对接线检查操作部20进行操作来进行接线检查。

由此，根据本实施方式的产业用机械的控制系统A，即使因接线错误引起不预期的动作，也能够以安全的等级停止。另外，通过接线检查，能够自动地检测出接线错误。

以上，说明了本发明所涉及的产业用机械的控制系统的一实施方式，但是本发明不限定于上述的一实施方式，能够在不脱离其宗旨的范围内进行适当变更。

例如，在本实施方式中，设为以下结构进行了说明：具备多个控制部(伺服放大器2)和多个驱动部(伺服电动机3)，检测将一对一的控制部和驱动部用动力线4和反馈线5分别进行了连接的情况下的反馈线5的接线错误。

与此相对，本发明所涉及的产业用机械的控制系统还能够应用于具备一个控制部和一个驱动部的情况。例如，在三相电动机(三相：UVW)的接线/布线错误的情况下，获取三相电动机的反馈值，将反馈值与指令值(或阈值)进行比较，由此能够检测出该三相电动机的接线错误。由此，能够得到与本实施方式同样的作用效果。

另外，还可以构成为，能够在任意的时机设为启动模式。

并且，还可以构成为，在机械启动时，为了防止机械成为危险动作，在强制性地降低了报警阈值或转矩限制值的启动模式下启动。

另外，在如本实施方式那样在产业用机械的控制系统A的系统内设置有多个伺服电动机(驱动部)3的情况下，优选构成为从全部的伺服电动机3分别获取伺服电动机3的实际驱动的反馈值。

在系统内存在接线错误的情况下，不仅从发送了指令的伺服电动机3获取到错误的反馈(反馈值)，还有可能从其它的伺服电动机3获取到错误的反馈(反馈值)。因此，通过如上述那样构成为将全部的伺服电动机3设为反馈值的获取对象，能够更准确且更高精度地检测出接线错误。

另外，发送出接线错误检测指令时(启动模式)的转矩限制值设定为机械能够移动到所指令的位置的程度的值即可。