(57)【要約】            本発明は多チャンネルＰＷＭ波形測定器に関し、さらに詳しくは、複雑なサーボドライブの診断過程で、高価の電力用半導体素子の損失を最大限に減らし、サーボドライブＰＣＢの損傷を減らして、安全で、且つ迅速にサーボドライブを復旧することができる多チャンネルＰＷＭ波形測定器に関する。このような本発明は、サーボドライブの主制御基板のＰＷＭ出力状態を点検するための多チャンネルＰＷＭ波形測定器において、点検対象の着脱可能なサーボドライブのＰＣＢがコネクターによって既設置されたインバーターとコンバーターに具備されたトランジスタのベース端に連結されて、ＰＷＭ波形を測定するためのインバーターとコンバーターの測定ポイントにそれぞれ対応して既設置された複数のプローブを通じて測定信号を通信ケーブルに出力する測定ジグと；前記通信ケーブルを通じて測定信号を収集して操作ボタンによってスイッチがオン（ＯＮ）状態時に、オン状態のスイッチに連結されたプローブの測定信号を出力する信号処理器と；前記信号処理器から入力される測定信号を時間による入力電圧の変化で表したＰＷＭ波形を画面に出力する信号出力部とを含む多チャンネルＰＷＭ波形測定器を提供する。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボドライブの主制御基板のＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の出力状態を点検するための多チャンネルＰＷＭ波形測定器において、
インバーターとコンバーターとを含み、着脱可能なサーボドライブのＰＣＢが装着されるコネクターを具備し、このコネクターを通じて前記インバーターとコンバーターが前記ＰＣＢに連結され、ＰＷＭ波形を測定するための複数のプローブを具備するが、前記複数のプローブは前記インバーターとコンバーターで既設定された測定ポイントに設置されており、前記複数のプローブを通じて測定された信号を通信ケーブルに出力する測定ジグと；
前記測定ジグの前記通信ケーブルを通じて測定信号を収集し、操作ボタンによってスイッチがオン（ＯＮ）状態時、前記複数のプローブの中でオン状態の瞬間に連結されているプローブの測定信号を出力する信号処理器と；
前記信号処理器から入力される測定信号をＰＷＭ波形で画面に出力する信号出力部とを含むことを特徴とする多チャンネルＰＷＭ波形測定器。
【請求項２】
前記信号処理器は、通信ケーブルと連結されるピンコネクターを具備して、プローブで出力される測定信号を収集することを特徴とする請求項１に記載の多チャンネルＰＷＭ波形測定器。
【請求項３】
前記信号出力部は、
パソコンと；
前記パソコンと連結されて、パソコンから制御命令を受けて、入力される測定信号をサーボドライブのＰＣＢ状態を点検するためのＰＷＭ波形で表示するオシロスコープとを含むことを特徴とする請求項１に記載の多チャンネルＰＷＭ波形測定器。
【請求項４】
前記オシロスコープは、アナログタイプのオシロスコープ、デジタルタイプのオシロスコープまたはＵＳＢオシロスコープの中の何れか１つであることを特徴とする請求項３に記載の多チャンネルＰＷＭ波形測定器。
【請求項５】
前記信号処理器は、操作ボタンの操作によって収集された測定信号の中の何れか１つを選択的に出力するマルチプレクサーと；
複数のプローブに一対一に対応するようにスイッチを具備して、前記マルチプレクサーによってオンにスイッチングされて、前記プローブから収集した測定信号の中でオン状態のスイッチに対応して連結された測定信号を出力するスイッチ部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の多チャンネルＰＷＭ波形測定器。
【請求項６】
前記スイッチ部は、複数のリレーで構成されることを特徴とする請求項５に記載の多チャンネルＰＷＭ波形測定器。
【請求項７】
前記測定ジグは、インバーターとコンバーターに具備されるトランジスタの位置及び個数がサーボドライブの製造社別に異なる点を鑑みて、製造社別のインバーターとコンバーターの測定ポイントを考慮して多様に製作されることを特徴とする請求項１に記載の多チャンネルＰＷＭ波形測定器。
【請求項８】
前記複数のプローブは、インバーターとコンバーターを成すトランジスタの個数に対応する個数で構成されることを特徴とする請求項１に記載の多チャンネルＰＷＭ波形測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多チャンネルＰＷＭ波形測定器に関し、さらに詳しくは、複雑なサーボドライブの診断過程で、高価の電力用半導体素子の損失を最大限に減らし、サーボドライブＰＣＢの損傷を減らして、安全で、且つ迅速にサーボドライブを復旧することができる多チャンネルＰＷＭ波形測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のサーボユニットの診断は、主に主制御基板（Ｍａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ＰＣＢ（印刷回路基板））のチェックポイントを基準にして、オシロスコープを利用した波形測定を利用して診断及び計測をした。
【０００３】
しかし、オシロスコープを利用した測定は、装備に関する専門知識を習得したエンジニアのみの領域であると言っても過言ではないほど複雑で、サーボドライブの場合、測定ポイントが多くて、ＰＣＢに対する直接的な波形測定で不良部品を探すのにたくさんの時間と技術が必要である。
【０００４】
現在、サーボのメンテナンスには波形測定装置であるオシロスコープと比較測定器、アナログ及びデジタルテスター器、ＬＣＲ測定器などが用いられているが、サーボアンプで故障部位を診断して補修するには限界がある。
【０００５】
サーボユニットの場合、サーボユニットのメンテナンスのためには高度の技術的な経験と熟練が必要（スピンドルドライブのトランジスタ（ＴＲ）の測定ポイントを全部分からなければならなく、測定ポイントを誤るとＴＲが破壊される）であり、そのサーボの制御特性に関する理論も把握しなければならない。特に、コンバーターとインバーターは小さい電流を高圧に増幅させて、高い電流を扱う部分が多くて、少し誤ると事故につながるほど難しくて大変であることが事実である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記のような問題点を鑑みて案出されたもので、複雑なサーボドライブの診断過程で、高価の電力用半導体素子の損失を最大限に減らし、サーボドライブＰＣＢの損傷を減らして、安全で、且つ迅速にサーボドライブを復旧することができるようにした多チャンネルＰＷＭ波形測定器を提供することにその目的がある。
【０００７】
本発明の他の目的は、製造社別に互いに異なるサーボドライブＰＣＢの状態及び損傷を点検することができるように予め構成された多チャンネルＰＷＭ波形測定器を提供することにある。
【０００８】
本発明のまた他の目的は、それぞれの波形を生成する回路のインバーター及びコンバーター駆動部分を測定器を利用して逆追跡（ゲートドライブの最終出力端からＰＣＢに）する方法で波形を分析して異常波形を捜し、サーボドライブの異常原因を除去することができるようにした多チャンネルＰＷＭ波形測定器を提供することにある。
【０００９】
本発明のまた他の目的は、誰でも容易にドライブの状態を点検することができるようにした多チャンネルＰＷＭ波形測定器を提供することにある。
本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されず、言及されなかったまた他の目的は以下の記載から当業者に明確に理解されることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記のような目的を達するために、本発明の一面による多チャンネルＰＷＭ波形測定器は、サーボドライブの主制御基板のＰＷＭ出力状態を点検するための多チャンネルＰＷＭ波形測定器において、点検対象の着脱可能なサーボドライブのＰＣＢがコネクターによって既設置されたインバーターとコンバーターに具備されたトランジスタのベース端に連結されて、ＰＷＭ波形を測定するためのインバーターとコンバーターの測定ポイントにそれぞれ対応して既設置された複数のプローブを通じて測定信号を通信ケーブルに出力する測定ジグと；上記通信ケーブルを通じて測定信号を収集して、操作ボタンによってスイッチがオン（ＯＮ）状態の時、オン状態のスイッチに連結されたプローブの測定信号を出力する信号処理器と；上記信号処理器から入力される測定信号を時間による入力電圧の変化で表したＰＷＭ波形を画面に出力する信号出力部とを含むことを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、上記信号処理器は、通信ケーブルと連結されるピンコネクターを具備して、プローブで出力される測定信号を収集することを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、上記信号出力部は、パソコンと；上記パソコンに連結されて、パソコンから制御命令を受けて、入力される測定信号をサーボドライブのＰＣＢ状態を点検するためのＰＷＭ波形で表示するオシロスコープとを含むことを特徴とする。
【００１３】
好ましくは、上記オシロスコープは、アナログタイプのオシロスコープ、デジタルタイプのオシロスコープまたはＵＳＢオシロスコープの中の何れか１つであることを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、上記信号処理器は、操作ボタンの操作によって収集された測定信号の中の何れか１つを選択的に出力するマルチプレクサーと；複数のプローブに一対一に対応するようにスイッチを具備して、上記マルチプレクサーによってスイッチがオンになって、上記プローブから収集した測定信号中でオン状態のスイッチに対応して連結された測定信号を出力するスイッチ部とを含むことを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、上記スイッチ部は、複数のリレーで構成されることを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、上記測定ジグは、インバーターとコンバーターに具備されるトランジスタの位置及び個数がサーボドライブの製造社別に異なる点を鑑みて、製造社別のインバーターとコンバーターの測定ポイントを考慮して多様に製作されることを特徴とする。
【００１７】
好ましくは、上記複数のプローブは、インバーターとコンバーターを成すトランジスタの個数に対応する個数で構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
前述した課題解決手段によって、本発明は複雑なサーボドライブの診断過程で、高価の電力用半導体素子の損失を最大限に減らし、サーボドライブＰＣＢの損傷を減らして、安全で、且つ迅速にサーボドライブを復旧することができる效果を奏する。
【００１９】
また、製造社別に互いに異なるサーボドライブＰＣＢの状態及び損傷を点検することができる效果を奏する。
【００２０】
また、それぞれの波形を生成する回路のインバーター及びコンバーターの駆動部分を測定器を利用して逆追跡する方法で波形を分析して異常波形を捜して、サーボドライブの異常原因を除去することができる效果を奏する。
【００２１】
また、誰でも容易にドライブの状態を点検することができる效果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一般的な閉ループシステムを示した構成図である。
【図２】本発明の実施例による多チャンネルＰＷＭ波形測定器を示した構成図である。
【図３】図２において測定ジグに具備されるインバーターとコンバーターを説明するための例示図である。
【図４】図４におけるａ、ｂ及びｃは異常現象で破壊されたインバーターとコンバーターを示した例示図である。
【図５ａ】図２において信号処理器を説明するための例示図である。
【図５ｂ】図２において信号処理器を説明するための例示図である。
【図６】本発明の実施例による多チャンネルＰＷＭ波形測定器を通じる測定波形を示した例示図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明による多チャンネルＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）波形測定器は、スピンドルドライブ（Ｓｐｉｎｄｌｅ  Ｄｒｉｖｅ）のＴＲ（トランジスタ）モジュールの破損原因である１．ドライブシーケンススイッチング不良、２．コンバーターベースボード（Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ  Ｂａｓｅ  Ｂｏａｒｄ）のゲート駆動回路の異常動作、３．主制御基板とインターフェースの接触不良、４．過電流（Ｏｖｅｒ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）、５．主制御基板不良などの５種類の原因を把握することができる。
【００２４】
以下、本発明による好ましい実施例を添付された図面を通じて詳しく説明するが、本発明による動作及び作用を理解するのに必要な部分を中心に説明する。
【００２５】
下記の説明で、測定信号は、ＰＷＭ波形を測定してサーボドライブの主制御基板の状態を確認するために、インバーターとコンバーターの測定ポイントに合わせて既設定されたプローブによって測定される信号を意味するもので、サーボドライブの各素子の列或いは行に対応して出力される測定信号によって、サーボドライブの主制御基板で何れかの列或いは行に位置した素子が不良であるかを確認することができるようにする測定信号を意味するものと用いる。
【００２６】
下記の説明で、本発明の多チャンネルＰＷＭ波形測定器の特定詳細は本発明のより全般的な理解を提供するためのものであり、これらの特定詳細なしにまたこれらの変形によっても、本発明が容易に実施されることができることは当該技術分野において通常の知識を有する者に自明である。
【００２７】
本発明による多チャンネルＰＷＭ波形測定器の特徴は次の通りである。
【００２８】
第一、制限されたチャンネルのオシロスコープでは分析しにくいＰＷＭ駆動波形測定とインバータードライブのスイッチングシーケンス分析及び診断を行う。
【００２９】
第二、サーボユニットを結合する前に、主制御基板の診断及び点検で、高価のスイッチングモジュール部品の破損を予防する。
【００３０】
第三、ＰＷＭ測定をシステム化して、各種類のサーボドライブの主制御基板を短時間内に簡単に診断することができる。
【００３１】
前述した本発明の多チャンネルＰＷＭ波形測定器とオシロスコープを利用した測定方法を比べると、以下の表１の通りである。
【００３２】
【表１】
2014513288.tif 000003
【００３３】
即ち、本発明による多チャンネルＰＷＭ波形測定器は、測定時間を１０分以内にし、測定チャンネル数はインバーターとコンバーターを成しているトランジスタの個数に対応するチャンネル数で、インバーターとコンバーターのＰＷＭ波形を簡単で、且つ容易に測定することができ、測定ジグの使用で非常に安全である。これは既存のオシロスコープに比べて、測定時間も短縮し、出荷時の測定チャンネル数も既設定したチャンネル数だけ測定することができる既存のオシロスコープとは異なっている。また、本発明の多チャンネルＰＷＭ波形測定器は、ＰＷＭ波形を測定するための作業が電源を印加した後、高圧部の受動測定で危ない既存のオシロスコープに比べて、非常に安全で、また簡単で易しい。
【００３４】
制御動作を行うＰＣＢの主制御基板は、サーボスピンドルモーターを駆動するためにＰＷＭ信号を生成する信号生成部、信号駆動部及びセンサーで出力信号を検出してフィードバックする自動制御機で構成されて制御動作を行う。
【００３５】
制御動作（Ｃｏｎｔｒｏｌ  ａｃｔｉｏｎ）と言うのは、スピンドルモーターを駆動する際に、自動制御機（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）は基準入力（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｉｎｐｕｔ）である目標値（Ｄｅｓｉｒｅｄ  ｖａｌｕｅ）とプラントで出力される実際値（Ａｃｔｕａｌ  ｖａｌｕｅ）を比べて誤差値（Ｅｒｒｏｒ  ｖａｌｕｅ）を計算し、計算された誤差値を０或いは非常に小さい値に減らすように制御信号を発生して、使用者が所望の最適な回転数を設定する。このような方式で、自動制御機が制御信号を発生する過程を「制御動作」と定義する。
【００３６】
一般的なサーボ器具は、図１のような閉ループ（Ｃｌｏｓｅｄ  Ｌｏｏｐ）システムで、閉ループシステムは、指令、フィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）、エラー（Ｅｒｒｏｒ）という３種の成分を以って制御する。ここで、指令は目標値であり、フィードバックは実際データ、エラーは単純に目標値と実際値の差を表す。
【００３７】
図２は本発明の実施例による多チャンネルＰＷＭ波形測定器を示した構成図である。
【００３８】
図２によれば、本発明による多チャンネルＰＷＭ波形測定器１００は、測定ジグ１０と、信号処理器２０と、信号出力部３０などを含んで構成される。
【００３９】
まず、測定ジグ１０は、点検対象の着脱可能なサーボドライブの主制御基板が測定ジグ１０の上部に具備されたコネクターを通じて既設置されたインバーター１１とコンバーター１３に連結される。その後、ＰＷＭ波形を測定するためのインバーター１１とコンバーター１３の測定ポイントにそれぞれ対応して既設置された複数のプローブ１５を通じて測定信号を獲得した後、獲得された測定信号を通信ケーブルで連結された信号処理器２０に出力する。ここで、複数のプローブはインバーターとコンバーターを成しているトランジスタの個数に対応する個数で構成される。
【００４０】
このような測定ジグ１０はサーボドライブの完製品をそのまま利用するが、インバーターとコンバーターのＰＷＭ波形を測定するための複数の測定ポイントに複数のプローブを連結して製作する。この時、測定ジグ１０はインバーター１１とコンバーター１３の位置及び個数がサーボドライブの製造社別に異なる点を鑑みて製造社別のインバーターとコンバーターの位置及びインバーターとコンバーターに具備されたＴＲのベース端の位置による測定ポイントを考慮して多様に測定ジグ１０を製作することができる。ここで、インバーター１１とコンバーター１３に対する構成及び回路構造については後で説明する。
【００４１】
信号処理器２０は通信ケーブル（図示せず）を通じて測定信号を収集して、操作ボタンによってスイッチがオン（ＯＮ）状態時、オン状態のスイッチに連結されたプローブの測定信号を出力する。ここで、信号処理器２０は操作ボタンの操作によって収集された測定信号の中の何れか１つを選択的に出力するマルチプレクサー（図示せず）と、複数のプローブ１５に一対一に対応するようにスイッチを具備して、マルチプレクサーによってオンにスイッチングして、複数のプローブ１５から収集した測定信号の中でオン状態のスイッチに対応して連結された測定信号を出力するスイッチ部（図示せず）とを含む。ここで、スイッチ部は複数のリレーを含む。このような信号処理器２０は通信ケーブルと連結されるピンコネクター（図示せず）を具備して、プローブ１５で出力される測定信号を収集する。
【００４２】
このような信号処理器２０に対する構成については後で詳しく説明する。
【００４３】
信号出力部３０は信号処理器２０から入力される測定信号をＰＷＭ波形で画面に出力する。この時、ＰＷＭ波形は時間による入力電圧の変化で表示される。
【００４４】
ここで、信号出力部３０はパソコンと、パソコンと連結されて、パソコンから制御命令を受けて、入力される測定信号をサーボドライブの主制御基板の状態を点検するためのＰＷＭ波形で表示するオシロスコープとを含む。
【００４５】
ここで、オシロスコープはアナログタイプのオシロスコープ、デジタルタイプのオシロスコープまたはＵＳＢオシロスコープの中の何れか１つになる。
【００４６】
図３は図２において測定ジグに具備されるインバーターとコンバーターを説明するための例示図である。図３で、インバーター１１側で太い線に示すのは一例で、シーケンスによって第１ＴＲと第６ＴＲがターンオンされたループを表すものである。
【００４７】
図３によれば、本発明の測定ジグ１０は、ＡＣ三相交流電源（Ｒ、Ｓ、Ｔ）を整流させた後、ＤＣに変換するコンバーター１３と、コンバーター１３から出力されるＤＣ電圧を受けて、ＰＷＭ方式を利用してモーター駆動に必要な電圧と周波数を有するようにＡＣ電圧に変換するインバーター１１とを含んで構成される。
【００４８】
このような動作を行うインバーター１１とコンバーター１３のＴＲ個数に合わせてそれぞれＴＲの測定ポイントであるＴＲのベース端（図２のような場合には１２個の測定ポイントを有する）に一対一に対応されるように予め測定ポイントの個数に合わせてプローブ１５をセッティングする。
【００４９】
これによって、従来にサーボドライバーのＴＲの測定ポイントを全て分からなければならない煩雑さと測定ポイントを誤った時、図３のようにＴＲが破壊される現象を防止することができる。また、図４のようにＴＲが破壊される現象は次のような場合にも発生する。
【００５０】
サーボドライバーが回転指令を受けると、例えば６個のスイッチにゲート信号が加えられて、スピンドルモーターに回転磁界を形成させて、モーターを回転させる。
【００５１】
ところで、６つのゲート信号をそれぞれ受信するインバーター１１とコンバーター１３を成す６つのＴＲを通じて出力される波形の中で異常波形が発生すると、回転が不規則になったり、トークに影響を与えて過電流現象が発生してＴＲモジュールが破壊され、ひどい場合、サーボドライバーＰＣＢの深刻な損傷を招く。
【００５２】
図５ａ及び図５ｂは、図２において信号処理器を説明するための例示図である。
【００５３】
図５ａ及び図５ｂによれば、本発明による信号処理器２０はピンコネクターに連結されるプローブ１５を通じてインバーター１１とコンバーター１３の測定ポイントから測定された測定信号を全部収集した後、操作ボタンの操作によってマルチプレクサー２１を通じて収集された測定信号の中の何れか１つを選択する。
【００５４】
その後、マルチプレクサー２１によって複数のリレーコイルの中で選択された何れか１つのリレーコイル（Ｃ１〜Ｃ１２．．ｎの中の何れか１つ）側に電流が流れる。
【００５５】
それでは、電流が流れるリレーコイルに対応するスイッチ部２３のリレー（スイッチ）がオン（ショート）になって、信号出力部３０のオシロスコープに測定信号を送る。
【００５６】
結局、信号出力部３０は測定信号を受けて、画面に測定されたＰＷＭ波形を表示し、これを検査者が確認して、サーボドライブの異常有無を確認することができる。
【００５７】
即ち、サーボドライブの異常原因を測定波形を通じて逆追跡する方法で波形を分析して異常波形を捜して、サーボドライブの異常原因を確認することができる。
【００５８】
図６は本発明の実施例による多チャンネルＰＷＭ波形測定器を通じる測定波形を示した例示図である。
【００５９】
図６によれば、図６ａは正常波形で、図６ｂは異常波形で、信号出力部３０を通じて表示される波形になる。
【００６０】
正常波形を見ると、０Ｖを基準に、＋１．５Ｖ〜２Ｖのスイッチング電圧と−１．５〜２Ｖの電圧が上下に繰り返されている。
【００６１】
一方、図６ｂの異常波形で、（＋）電圧は１．５〜２Ｖで安定的であるが、（−）電圧は０．８Ｖで、スイッチングできなくて、不良波形と判別する。
【００６２】
一方、本発明の詳細な説明では、具体的な実施例について説明したが、本発明の範囲から脱しない限度内で様々な変形が可能であることは勿論である。従って、本発明の範囲は説明された実施例に限定されず、後述する特許請求の範囲及びこの特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
2014513288.tif 000009
【図６】
2014513288.tif 000010
【国際調査報告】
2014513288.tif 000011
2014513288.tif 000012
2014513288.tif 000013
2014513288.tif 000014