(57)【要約】  動作指令信号Ｘ＊または動作信号Ｘｍに基づきモータ１が動作状態にあるか停止状態にあるかを判定する動作判定部６と、動作判定部６の判定結果を基に、フィードバック制御部４内または電流制御部５内の制御状態量から、モータ動作時とモータ停止時とについて個別に振動振幅値を逐次推定し出力する振幅推定部７ａとを備え、制御系を含めた機械装置に発生する高い周波数の振動の振幅を、振動の発生要因の推定に有用な情報として出力する機能を備える。
2012160874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械装置に連結されたモータの動作を指令する動作指令信号と前記モータの動作を検出した動作検出信号とに基づいてトルク指令を算出するフィードバック制御部と、前記トルク指令に基づいて前記モータを駆動する駆動電流を出力する電流制御部とを備えるモータ制御装置において、
前記動作指令信号または前記動作検出信号から直接または計算して得られる前記モータの速度信号の絶対値が、閾値以上の場合に前記モータは動作状態であると判定し、前記閾値よりも小さい場合に前記モータは停止状態であると判定する動作判定部と、
前記動作判定部において前記モータが動作状態であると判定された場合に、前記フィードバック制御部または前記電流制御部における制御状態量に含まれる振動の振幅値を逐次計算し、動作時振幅値として出力する動作時振幅推定部と、
前記動作判定部において前記モータが停止状態であると判定された場合に、前記フィードバック制御部または前記電流制御部における制御状態量に含まれる振動の振幅値を逐次計算し、停止時振幅値として出力する停止時振幅推定部と
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
機械装置に連結された第１および第２の２つのモータを駆動し、前記第１のモータの動作を指令する第１の動作指令信号と前記第１のモータの動作を検出した第１の動作検出信号とに基づいて第１のトルク指令を算出する第１のフィードバック制御部と、前記第１のトルク指令に基づいて前記第１のモータを駆動する駆動電流を出力する第１の電流制御部とを備えるモータ制御装置において、
前記第１の動作指令信号または前記第１の動作検出信号から直接または計算して得られる前記第１のモータの速度信号の絶対値が、閾値以上の場合に前記第１のモータは動作状態であると判定し、閾値よりも小さい場合は前記第１のモータは停止状態であると判定する第１の動作判定部と、
前記第２のモータの動作を指令する第２の動作指令信号または前記第２のモータの動作を検出した第２の動作検出信号から直接または計算して得られる前記第２のモータの速度信号の絶対値が、閾値以上の場合に前記第２のモータは動作状態であると判定し、閾値よりも小さい場合は前記第２のモータは停止状態であると判定する第２の動作判定部と、
前記第２の動作判定部において前記第２のモータが停止状態と判定され、前記第１の動作判定部において前記第１のモータが動作状態と判定された場合に、前記第１のフィードバック制御部または前記第１の電流制御部における制御状態量に含まれる振動の振幅値を逐次計算し、動作時振幅値として出力する動作時振幅推定部と、
前記第２の動作判定部において前記第２のモータが停止状態と判定され、前記第１の動作判定部において前記第１のモータが停止状態と判定された場合に、前記第１のフィードバック制御部または前記第１の電流制御部における制御状態量に含まれる振動の振幅値を逐次計算し、停止時振幅値として出力する停止時振幅推定部と
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記第２の動作判定部において前記第２のモータが動作状態と判定された場合に、前記第１のフィードバック制御部または前記第１の電流制御部における制御状態量に含まれる振動の振幅値を逐次計算し、前記第２のモータの動作時振幅値として出力する第２のモータ動作時振幅推定部
をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記停止時振幅値が第１の閾値よりも小さく、且つ前記動作時振幅値が第２の閾値以上の場合は、前記機械の可動部分の異常を示す信号を出力し、前記停止時振幅値が前記第１の閾値以上となった場合は、フィードバック制御系の異常を示す信号を出力する状態診断部
をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記停止時振幅値が第１の閾値よりも小さく、且つ前記動作時振幅値が第２の閾値以上の場合は、前記機械の可動部分の異常を示す信号を出力し、前記停止時振幅値が前記第１の閾値以上となった場合は、フィードバック制御系の異常を示す信号を出力し、前記第２のモータ動作時振幅値が第３の閾値以上となった場合は、前記第２のモータの異常を示す信号を出力する状態診断部
をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータとこのモータが連結された機械系とからなる制御対象を駆動するモータ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
連結されたモータにより駆動される機械装置では、モータの回転位置や速度、トルクなどの動作信号に、モータの制御系を含めた機械装置の特性が現れる場合がある。そうした特性を動作信号から抽出し出力する機能を有するモータ制御装置も提案されている。【０００３】
例えば、機械装置を駆動するモータをフィードバック制御している場合、機械装置の応答性を上げるためにはフィードバックゲインを大きく設定する必要がある。しかし、機械装置の立ち上げ時の調整においてフィードバックゲインが大き過ぎると、高い周波数の機械共振特性に対応する信号成分が励起され、その結果、モータに対する駆動指令（例えばトルク指令など）が振動的になり、ひいては機械装置の動作が振動的になる。【０００４】
このような振動は、フィードバック制御系の安定性劣化が要因である。つまり制御系の安定性の指標として駆動指令に現れる高い周波数の振動が利用できる。そこで、モータに対する駆動指令の振動状態を監視しながら、機械装置の応答性を上げた上で、且つ制御系の安定性を劣化させないようにフィードバックゲインを調整する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照)。【０００５】
特許文献１では、機械の可動範囲内における複数の位置においてフィードバックゲインを調整するために、調整を行う位置にモータを停止させた時に振動を検出する手段を有する発明が開示されている。【０００６】
また、高い周波数の振動を利用している他の例として、高い周波数で生じている発振を検出し、モータを安全に停止させる技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２では、モータの発振状態を検出したときに、モータの制御及び電流指令信号を遮断する手段を有する発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００４／００８６２４号
【特許文献２】特開２００１−１７８１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
機械装置の調整時にフィードバックゲインを上げ過ぎた場合以外にも、機械装置の動作が振動的になることがある。経時変化などで機械共振の周波数が低くなったり、機械共振の減衰が小さくなったり、と機械装置の機械特性が変化した場合は、フィードバックゲインの設定が変更されてなくても、経時変化した後の機械特性に対してはフィードバックゲインを上げ過ぎている設定になってしまう場合がある。そのため、制御系の安定性が劣化した状態となり、高い周波数の振動が発生する場合がある。【０００９】
また、制御系の安定性劣化に起因する振動以外にも、経時変化などによりボールネジやボールベアリングなど機械装置の可動部分において、可動機構の損傷や磨耗、異物の侵入などの異常が生じた場合などにも、高い周波数の振動現象が機械装置の動作に現れることがある。【００１０】
また、工作機械のように、位置決め用のモータの他に、機械加工用の工具もしくは加工対象を回転させる加工用のモータが連結されている機械装置では、加工用のモータを動作させ機械加工する際に振動が発生し、その影響が位置決め用のモータにも振動現象として現れる場合がある。【００１１】
機械装置に生じた振動現象は、機械装置の動作精度に影響を与える他に、振動振幅が大きくなると機械装置を大きく損傷させる恐れがある。【００１２】
ここで、機械装置に現れる振動現象の経時変化を検出できれば、振動の振幅が大きくなる前に機械装置に対してメンテナンスを行い、機械装置の損傷を最小限に留めることができると考えられる。そして、振動の発生要因が分かっていれば、メンテナンスに要する時間を短縮できる。【００１３】
しかし、従来の振動検出機能は、制御系の調整時の指標として用いるための機能であったため、異常の有無に関しては確認できるが、検出した振動が制御系の安定性の劣化に起因した振動か、機械の可動部分の異常に起因した振動か、を区別するのに有用な情報を得るのは難しかった。【００１４】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、制御系を含めた機械装置に発生する高い周波数の振動の振幅を、振動の発生要因の推定に有用な情報として出力する機能を有したモータ制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明は、機械装置に連結されたモータの動作を指令する動作指令信号と前記モータの動作を検出した動作検出信号とに基づいてトルク指令を算出するフィードバック制御部と、前記トルク指令に基づいて前記モータを駆動する駆動電流を出力する電流制御部とを備えるモータ制御装置において、前記動作指令信号または前記動作検出信号から直接または計算して得られる前記モータの速度信号の絶対値が、閾値以上の場合に前記モータは動作状態であると判定し、前記閾値よりも小さい場合に前記モータは停止状態であると判定する動作判定部と、前記動作判定部において前記モータが動作状態であると判定された場合に、前記フィードバック制御部または前記電流制御部における制御状態量に含まれる振動の振幅値を逐次計算し、動作時振幅値として出力する動作時振幅推定部と、前記動作判定部において前記モータが停止状態であると判定された場合に、前記フィードバック制御部または前記電流制御部における制御状態量に含まれる振動の振幅値を逐次計算し、停止時振幅値として出力する停止時振幅推定部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、制御系内の制御状態量に含まれる高い周波数の振動の振幅値をモータが動作状態であるか停止状態であるかの運転状態に応じて個別に逐次平均化して出力するので、ユーザに対し振動の発生要因が、フィードバック制御系の安定性の劣化にあるか、モータが連結されている機械装置の可動部分に経年変化により生じた損傷等の異常にあるかの推測を行うのに有用な情報を提供することができる。したがって、ユーザは、振動振幅値の変化から、制御系に生じた異常であるか、機械装置に生じた異常であるかを認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態２によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態３によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態４によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態５によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明にかかるモータ制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図１において、本実施の形態１によるモータ制御装置は、モータ１とこのモータ１が連結された機械系２とからなる制御対象を駆動する。基本的な構成として、上位装置からの動作指令信号Ｘ＊と、モータ１に取り付けられている検出器３が出力する動作信号Ｘｍとが入力されるフィードバック制御部４と、フィードバック制御部４の出力（トルク指令）Ｔ＊を受ける電流制御部５とを備えている。
【００２０】
本実施の形態１によるモータ制御装置は、この基本的な構成に対し、動作判定部６と、振幅推定部７ａとが追加されている。振幅推定部７ａは、ハイパスフィルタ８と、絶対値演算部９と、停止時振幅推定器１０ａと、動作時振幅推定器１１ａとを備えている。
【００２１】
まず、基本的な構成について簡単に説明する。上位装置からの動作指令信号Ｘ＊は、モータ１またはモータ１が連結された機械系２に対する位置指令信号または速度指令信号である。検出器３が出力する動作信号Ｘｍは、モータ１の動作位置または動作速度を示す検出信号である。
【００２２】
フィードバック制御部４は、動作指令信号Ｘ＊と動作信号Ｘｍとに基づき、比例演算、積分演算などを含む処理を実行し、トルク指令Ｔ＊を生成し出力する。電流制御部５は、トルク指令Ｔ＊に基づいてモータ１を駆動する駆動電流を出力する。
【００２３】
さて、動作判定部６は、動作信号Ｘｍを入力とし、動作判定信号Ｓｍを振幅推定部７ａへ出力する。動作判定部６は、入力された動作信号Ｘｍがモータ速度を示すときはその入力されたモータ速度値の絶対値と閾値とを比較し、また、入力された動作信号Ｘｍがモータ位置を示すときはその入力されたモータ位置をモータ速度に変換し、その変換したモータ速度値の絶対値と閾値とを比較する。その結果、モータ速度の絶対値が閾値以上の場合にモータ１は動作状態である判定し、モータ速度の絶対値が閾値以下の場合にモータ１は停止状態である判定する。動作判定部６は、それぞれの判定結果を動作判定信号Ｓｍとして出力する。
【００２４】
次に、振幅推定部７ａは、動作判定部６が出力する動作判定信号Ｓｍと、フィードバック制御部４が出力するトルク指令Ｔ＊とを入力とし、推定した停止時振幅値と動作時振幅値とを区別して出力する。動作判定信号Ｓｍは、停止時振幅推定器１０ａと動作時振幅推定器１１ａとの各一方の入力となっている。また、トルク指令Ｔ＊は、ハイパスフィルタ８、絶対値演算部９を介して停止時振幅推定器１０ａと動作時振幅推定器１１ａとの各他方の入力となっている。
【００２５】
トルク指令Ｔ＊の信号成分は、主に、動作指令信号Ｘ＊に基づいてモータ１が動作するための加減速トルクや摩擦に対する摩擦相当トルク、重力などに対する定常トルクなどの低い周波数の信号成分であり、これらの信号成分に比べて異常の指標となる高い周波数の振動の振幅は小さい場合が多い。
【００２６】
そこで、振幅推定部７ａは、低い周波数の信号成分に比べて振幅が小さい成分である高い周波数の振動振幅を推定し出力するために、トルク指令Ｔ＊に含まれる高い周波数の振動だけを抽出し、抽出した信号から振幅の推定を行うことにした。
【００２７】
加減速トルクなどの低い周波数の信号成分はフィードバック制御系の制御帯域より高い周波数を殆ど含まないため、まず、設定した周波数よりも高い周波数の信号成分だけを通過させる特性を有するハイパスフィルタ８により、トルク指令Ｔ＊に含まれる高い周波数の振動だけを抽出する。ハイパスフィルタ８は、高い周波数の振動を抽出した高域トルク信号Ｔｈを出力する。
【００２８】
続いて、絶対値演算部９は、高域トルク信号Ｔｈの絶対値となるトルク絶対値信号Ｔｍｏｄを出力する。そして、停止時振幅推定器１０ａおよび動作時振幅推定器１１ａがトルク絶対値信号Ｔｍｏｄの平均値を逐次的に計算して出力することで振動振幅の推定値を出力する。
【００２９】
ここで、停止時振幅推定器１０ａは、入力された動作判定信号Ｓｍが停止状態を示すときは、停止時振幅値を逐次的に平均化しながら計算し出力する。一方、停止時振幅推定器１０ａは、入力された動作判定信号Ｓｍが動作状態を示すときは、計算を停止し内部状態を保持する。
【００３０】
また、動作時振幅推定器１１ａは、入力された動作判定信号Ｓｍが動作状態を示すときは、動作時振幅値を逐次的に平均化しながら計算し出力する。一方、動作時振幅推定器１１ａは、入力された動作判定信号Ｓｍが停止状態を示すときは、計算を停止し内部状態を保持する。
【００３１】
このように、振幅推定部７ａは、動作判定信号Ｓｍとトルク指令Ｔ＊とを入力とし、モータ１が動作状態にある場合と停止状態にある場合とで個別に、トルク指令Ｔ＊に含まれる高い周波数の振動の振幅値を逐次的に平均化しながら推定し、動作時振幅値と停止時振幅値とを出力することができる。
【００３２】
ここで、制御系を含めた機械装置に発生する高い周波数の振動のなかで、機械装置の可動部分、例えばボールネジやリニアガイド、ボールベアリングなどの可動機構の損傷などにより発生する振動現象は、モータ回転時にその回転数に応じて発生する。反対にモータ停止時には、この振動現象は発生しない。一方、フィードバック制御系の安定性の劣化に起因した振動は、フィードバックゲインを変更しない限り、モータの動作時、停止時を問わず発生する。
【００３３】
したがって、振幅推定部７ａが区別して出力する動作時振幅値と停止時振幅値とを監視すれば、振動の発生要因を具体的に推測することができる。すなわち、停止時振幅値に変化がなく、動作時振幅値だけが大きくなった場合は、経時変化で生じた機械装置の可動部分の異常に起因して振動振幅が大きくなったと推測できる。また、停止時振幅値も動作時振幅値も大きくなった場合は、フィードバック制御系の安定性の劣化に起因していると推測できる。
【００３４】
なお、振幅推定部７ａは、トルク指令Ｔ＊に基づいて振動の振幅を推定しているが、その他、例えばフィードバック制御部４や電流制御部５の制御状態量に基づいて振動の振幅を推定してもよい。
【００３５】
また、動作判定部６は、検出器３が検出した動作信号Ｘｍに基づいて、モータ１の動作状態と停止状態とを判定しているが、その他、例えば、上位装置からの動作指令信号Ｘ＊もモータ１が動作状態であるか停止状態であるかの運転状態を推定できるので、この信号を用いてもよい。
【００３６】
また、動作信号Ｘｍに基づき推定した加減速トルクや摩擦トルク、予め計測した定常トルクを利用して、トルク指令Ｔ＊から加減速トルクや摩擦トルク、定常トルクを取り除いた信号を生成し、その信号に基づき高い周波数の振動の振幅を計算してもよい。その場合は、ハイパスフィルタ８を省略してもよい。
【００３７】
以上のように、実施の形態１によるモータ制御装置は、制御系を含めた機械装置に発生する高い周波数の振動の振幅値をモータが動作状態であるか停止状態であるかの運転状態に応じて個別に出力できるので、ユーザに対し振動の発生要因が、フィードバック制御系の安定性の劣化にあるか、モータが連結されている機械装置の可動部分に経年変化により生じた損傷等の異常にあるかの推測を行うのに有用な情報を提供することができる。
【００３８】
したがって、ユーザは、振動振幅値の変化から、制御系に生じた異常であるか、機械装置に生じた異常であるかを認識することができる。
【００３９】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。なお、図２では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一乃至同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。
【００４０】
図２に示すように、本実施の形態２によるモータ制御装置では、図１（実施の形態１）に示した構成において、状態診断部１２ａが追加されている。
【００４１】
状態診断部１２ａは、停止時振幅推定器１０ａが推定した停止時振幅値と、動作時振幅推定器１１ａが推定した動作時振幅値とを入力とし、停止時振幅値に対して第１の閾値が設定され、動作時振幅値に対して第２の閾値が設定され、それぞれの閾値との大小関係の比較結果を診断結果信号として出力する。
【００４２】
すなわち、状態診断部１２ａは、停止時振幅推定器１０ａが推定した停止時振幅値が第１の閾値以下であり、且つ動作時振幅推定器１１ａが推定した動作時振幅値が第２の閾値を超えた場合は、診断結果として機械の可動部分（ボールネジやボールベアリングなど）の損傷異常を示す診断結果信号を出力する。また、停止時振幅値が第１の閾値を超えた場合は、診断結果としてフィードバック制御系のゲイン設定の異常（安定性の劣化）を示す診断結果信号を出力する。
【００４３】
以上のように、本発明の実施の形態２によるモータ制御装置は、振動の発生要因が、フィードバック制御系の安定性の劣化にあると判断した診断結果信号と、モータが連結されている機械装置の可動部分に経年変化により生じた損傷等の異常にあるかを判断した診断結果信号とをそれぞれ識別可能に出力できるので、ユーザは実施の形態１よりも迅速に適切なメンテナンスを実施することができる。
【００４４】
実施の形態１，２では、１つのモータが連結された機械装置を制御対象とするモータ制御装置を示したが、工作機械のように、位置決め用のモータの他に、機械加工用の工具もしくは加工対象を回転させる加工用のモータが取り付けられている機械装置では、加工用のモータを動作させて機械加工を行う場合に振動が発生し、その影響が位置決め用のモータにも振動現象として現れる場合があるので、以下、実施の形態３〜５として複数のモータが連結される機械装置を制御対象とするモータ制御装置について説明する。
【００４５】
実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。なお、図３では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一乃至同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。
【００４６】
図３に示すように、本実施の形態３によるモータ制御装置は、図１（実施の形態１）に示した構成において、加工用モータ１３、工具１４、検出器１５、フィードバック制御部１６、電流制御部１７および加工用モータ動作判定部１８が追加され、符号を変えた振幅推定部７ｂでは、符号を変えた停止時振幅推定器１０ｂおよび動作時振幅推定器１１ｂが設けられている。
【００４７】
加工用モータ１３は、モータ１が連結された機械系２に連結され、工具１４は加工用モータ１３の回転軸に取り付けられている。検出器１５は、加工用モータ１３に実装され、検出した動作位置や動作速度を加工用モータ動作信号Ｒｍとして、フィードバック制御部１６と加工用モータ動作判定部１８とへ出力する。
【００４８】
フィードバック制御部１６は、上位装置からの工具動作指令信号Ｒ＊と加工用モータ動作信号Ｒｍとに基づいて、比例演算、積分演算などを含む処理を実行し、加工用モータ１３に対するトルク指令を生成し出力する。電流制御部１７は、フィードバック制御部１６が出力したトルク指令に基づいて加工用モータ１３を駆動する駆動電流を出力する。
【００４９】
加工用モータ動作判定部１８は、検出器１５から入力される加工用モータ動作信号Ｒｍから加工用モータ動作判定信号Ｓｙを生成する。具体的には、加工用モータ動作判定部１８は、入力された加工用モータ動作信号Ｒｍがモータ速度を示すときはその入力されたモータ速度値の絶対値と閾値とを比較し、また、入力された加工用モータ動作信号Ｒｍがモータ位置を示すときはその入力されたモータ位置をモータ速度に変換し、その変換したモータ速度値の絶対値と閾値とを比較する。その結果、絶対値が閾値以上の場合を加工用モータ１３は動作状態であると判定し、絶対値が閾値以下の場合を加工用モータ１３は停止状態であると判定する。加工用モータ動作判定部１８は、それぞれの判定結果を加工用モータ動作判定信号Ｓｙとして出力する。
【００５０】
加工用モータ動作判定部１８が出力する加工用モータ動作判定信号Ｓｙは、停止時振幅推定器１０ｂおよび動作時振幅推定器１１ｂに第３の信号として入力される。
【００５１】
ここで、加工用モータ１３を回転させ機械加工を行っている場合、機械加工時に発生する振動の影響が、モータ１に対するトルク指令Ｔ＊に振動現象として現れる場合がある。この振動現象は、モータ１に対応する制御系を含めた機械系の経時変化とは関係しないため、この振動現象の影響を受けないように停止時振幅値、動作時振幅値を推定し出力する必要がある。
【００５２】
そのため、停止時振幅推定器１０ｂは、加工用モータ１３が停止状態であるとの判定結果を示す加工用モータ動作判定信号Ｓｙと、モータ１が停止状態であるとの判定結果を示す動作判定信号Ｓｍとが入力されたときは、停止時振幅値を逐次的に計算し出力する。それ以外の場合は、計算を停止し内部状態を保持する。
【００５３】
また、動作時振幅推定器１１aは、加工用モータ１３が停止状態であるとの判定結果を示す加工用モータ動作判定信号Ｓｙと、モータ１が動作状態であるとの判定結果を示す動作判定信号Ｓｍとが入力されたときは、動作時振幅値を逐次的に計算し出力する。一方、それ以外の場合は、計算を停止し内部状態を保持する。
【００５４】
このように、振幅推定部７ｂは、動作判定信号Ｓｍと加工用モータ動作判定信号Ｓｙとトルク指令Ｔ＊とを入力とし、トルク指令Ｔ＊に含まれる高い周波数の振動の振幅値を、モータ１および加工用モータ１３の運転状態に応じて停止時振幅値、動作時振幅値を区別して逐次的に推定し出力する。
【００５５】
なお、加工用モータ動作判定部１８は、加工用モータ動作信号Ｒｍに基づいて、加工用モータ１３の動作状態と停止状態とを判定するとしているが、工具動作指令信号Ｒ＊に基づいて加工用モータ１３が動作状態であるか停止状態であるかの運転状態を推定できるので、この信号を用いてもよい。
【００５６】
以上のように、実施の形態３によるモータ制御装置は、モータ１に対し影響を与えるような振動を発生する加工用モータ１３が連結されている機械装置において、加工用モータ１３の動作時に発生する振動の影響を除去し、モータ１についての動作時振幅値と停止時振幅値とを出力できるようになる。したがって、実施の形態１と同様に、モータ１について振動振幅が大きくなった要因の把握が容易になる効果が得られる。
【００５７】
なお、実施の形態２と同様に、停止時振幅値と動作時振幅値とを入力とし、機械の可動部分の損傷などの異常を知らせる診断結果信号と、フィードバック制御系のゲイン設定の異常を知らせる診断結果信号とを出力する状態診断部を備えることもできる。その場合、状態診断部は実施の形態２の状態診断部１２ａと同一の構成とすることができる。
【００５８】
実施の形態４．
図４は、本発明の実施の形態４によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。なお、図４では、図３（実施の形態３）に示した構成要素と同一乃至同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態４に関わる部分を中心に説明する。
【００５９】
図４に示すように、本実施の形態４によるモータ制御装置では、図３（実施の形態３）に示した構成において、振幅推定部７ｂに代えて振幅推定部７ｃが設けられている。振幅推定部７ｃには、振幅推定部７ｂにおいて加工時振幅推定器１９が追加されている。
【００６０】
加工時振幅推定器１９は、絶対値演算部９が出力するトルク絶対値信号Ｔｍｏｄと、加工用モータ動作判定部１８が出力する加工用モータ動作判定信号Ｓｙとを入力とし、加工用モータ動作判定信号Ｓｙが動作状態を示すとき、トルク絶対値信号Ｔｍｏｄの平均値を逐次的に計算し加工時振幅の推定値を出力する。それ以外の場合は、計算を停止し内部状態を保持する。
【００６１】
実施の形態３においては、加工用モータ１３に連結された工具１４などに異常が生じた場合、加工用モータ１３で生じる振動が大きくなり、トルク指令Ｔ＊に現れる振動現象も大きくなると考えられる。
【００６２】
この問題に対し本実施の形態４によるモータ制御装置は、実施の形態３の構成に対して加工時振幅推定器１９を追加し、モータ１についての動作時振幅値と停止時振幅値とは別に、加工用モータ１３が動作した影響で生じたトルク指令Ｔ＊に含まれる高い周波数の振動振幅値を逐次的に平均化しながら推定し、加工時振幅値として出力できるようにしたので、加工時振幅値が大きくなった場合、加工用モータ１３または連結された工具１４の異常に起因して振動が発生しているとの推測ができるようになる。
【００６３】
実施の形態５．
図５は、本発明の実施の形態５によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。なお、図５では、図４（実施の形態４）に示した構成要素と同一乃至同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態５に関わる部分を中心に説明する。
【００６４】
図５に示すように、本実施の形態５によるモータ制御装置では、図４（実施の形態４）に示した構成において、状態診断部１２ｂが追加されている。
【００６５】
状態診断部１２ｂは、停止時振幅推定器１０ｂが推定した停止時振幅値と、動作時振幅推定器１１ｂが推定した動作時振幅値を入力と、加工時振幅推定器１９が推定した加工時振幅とを入力とし、停止時振幅値に対して第１の閾値が設定され、動作時振幅値に対して第２の閾値が設定され、加工時振幅に対して第３の閾値が設定され、それぞれとの大小関係の比較結果を診断結果信号として出力する。
【００６６】
すなわち、状態診断部１２ｂは、停止時振幅値が第１の閾値以下であり、且つ動作時振幅値が第２の閾値を超えた場合は、診断結果として機械の可動部分（ボールネジやボールベアリングなど）の損傷異常を示す診断結果信号を出力する。また、停止時振幅値が第１の閾値を超えた場合は、診断結果としてフィードバック制御系のゲイン設定の異常（安定性の劣化）を示す診断結果信号を出力する。さらに、加工時振幅値が第３の閾値を超えた場合は、診断結果として加工用モータ１３または連結された工具１４の異常を示す診断結果信号を出力する。
【００６７】
以上のように、本実施の形態５によるモータ制御装置は、実施の形態４の構成に対し状態診断部１２ｂを追加し、機械系の可動部分の損傷などに関する診断結果信号と、フィードバック制御系の安定性劣化に関する診断結果信号と、加工用モータ１３の異常に関する診断結果信号とをそれぞれ識別可能に出力することができるので、ユーザは、実施の形態２と同様に、迅速に適切なメンテナンスを実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上のように、本発明にかかるモータ制御装置は、制御系を含めた機械装置に発生する高い周波数の振動の振幅を、振動の発生要因の推定に有用な情報として出力する機能を有したモータ制御装置として有用である。
【符号の説明】
【００６９】
１  モータ
２  機械系
３，１５  検出器
４，１６  フィードバック制御部
５，１７  電流制御部
６  動作判定部
７ａ，７ｂ，７ｃ  振幅推定部
８  ハイパスフィルタ
９  絶対値演算部
１０ａ，１０ｂ  停止時振幅推定器
１１ａ，１１ｂ  動作時振幅推定器
１２ａ，１２ｂ  状態診断部
１３  加工用モータ
１４  工具
１８  加工用モータ動作判定部
１９  加工時振幅推定器
【図１】
2012160874.tif 000003
【図２】
2012160874.tif 000004
【図３】
2012160874.tif 000005
【図４】
2012160874.tif 000006
【図５】
2012160874.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月20日(2013.6.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械装置に連結されたモータの動作を指令する動作指令信号と前記モータの動作を検出した動作検出信号とに基づいてトルク指令を算出するフィードバック制御部と、前記トルク指令に基づいて前記モータを駆動する駆動電流を出力する電流制御部とを備えるモータ制御装置において、
前記動作指令信号または前記動作検出信号から直接または計算して得られる前記モータの速度信号の絶対値が、閾値以上の場合に前記モータは動作状態であると判定し、前記閾値よりも小さい場合に前記モータは停止状態であると判定する動作判定部と、
前記動作判定部において前記モータが動作状態であると判定された場合に、前記フィードバック制御部または前記電流制御部における制御状態量に含まれる振動の振幅値を逐次計算し、前記動作判定部において前記モータが停止状態であると判定された場合には、振動の振幅値の計算を停止し内部状態を保持して、動作時振幅値として出力する動作時振幅推定部と、
前記動作判定部において前記モータが停止状態であると判定された場合に、前記フィードバック制御部または前記電流制御部における制御状態量に含まれる振動の振幅値を逐次計算し、前記動作判定部において前記モータが動作状態であると判定された場合には、振動の振幅値の計算を停止し内部状態を保持して、停止時振幅値として出力する停止時振幅推定部と
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
機械装置に連結された第１および第２の２つのモータを駆動し、前記第１のモータの動作を指令する第１の動作指令信号と前記第１のモータの動作を検出した第１の動作検出信号とに基づいて第１のトルク指令を算出する第１のフィードバック制御部と、前記第１のトルク指令に基づいて前記第１のモータを駆動する駆動電流を出力する第１の電流制御部とを備えるモータ制御装置において、
前記第１の動作指令信号または前記第１の動作検出信号から直接または計算して得られる前記第１のモータの速度信号の絶対値が、閾値以上の場合に前記第１のモータは動作状態であると判定し、閾値よりも小さい場合は前記第１のモータは停止状態であると判定する第１の動作判定部と、
前記第２のモータの動作を指令する第２の動作指令信号または前記第２のモータの動作を検出した第２の動作検出信号から直接または計算して得られる前記第２のモータの速度信号の絶対値が、閾値以上の場合に前記第２のモータは動作状態であると判定し、閾値よりも小さい場合は前記第２のモータは停止状態であると判定する第２の動作判定部と、
前記第２の動作判定部において前記第２のモータが停止状態と判定され、前記第１の動作判定部において前記第１のモータが動作状態と判定された場合に、前記第１のフィードバック制御部または前記第１の電流制御部における制御状態量に含まれる振動の振幅値を逐次計算し、前記第２の動作判定部において前記第２のモータが動作状態と判定された場合、または前記第１の動作判定部において前記第１のモータが停止状態と判定された場合には、振動の振幅値の計算を停止し内部状態を保持して、動作時振幅値として出力する動作時振幅推定部と、
前記第２の動作判定部において前記第２のモータが停止状態と判定され、前記第１の動作判定部において前記第１のモータが停止状態と判定された場合に、前記第１のフィードバック制御部または前記第１の電流制御部における制御状態量に含まれる振動の振幅値を逐次計算し、前記第２の動作判定部において前記第２のモータが動作状態と判定された場合、または前記第１の動作判定部において前記第１のモータが動作状態と判定された場合には、振動の振幅値の計算を停止し内部状態を保持して、停止時振幅値として出力する停止時振幅推定部と
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記第２の動作判定部において前記第２のモータが動作状態と判定された場合に、前記第１のフィードバック制御部または前記第１の電流制御部における制御状態量に含まれる振動の振幅値を逐次計算し、前記第２の動作判定部において前記第２のモータが停止状態と判定された場合には、振動の振幅値の計算を停止し内部状態を保持して、前記第２のモータの動作時振幅値として出力する第２のモータ動作時振幅推定部
をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記停止時振幅値が第１の閾値よりも小さく、且つ前記動作時振幅値が第２の閾値以上の場合は、前記機械の可動部分の異常を示す信号を出力し、前記停止時振幅値が前記第１の閾値以上となった場合は、フィードバック制御系の異常を示す信号を出力する状態診断部
をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記停止時振幅値が第１の閾値よりも小さく、且つ前記動作時振幅値が第２の閾値以上の場合は、前記機械の可動部分の異常を示す信号を出力し、前記停止時振幅値が前記第１の閾値以上となった場合は、フィードバック制御系の異常を示す信号を出力し、前記第２のモータ動作時振幅値が第３の閾値以上となった場合は、前記第２のモータの異常を示す信号を出力する状態診断部
をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
【国際調査報告】
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2012160874.tif 000009
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