(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータによって送り軸または主軸を駆動する工作機械の制御装置であって、
被駆動軸またはモータの位置あるいは速度を検出するセンサから出力される矩形波または正弦波のＡ／Ｂ相信号及びモータまたは主軸が１回転するときに発生する一回転信号を取得し、前記Ａ／Ｂ相信号から生成されるフィードバックパルス数のカウント値であるフィードバックカウント値を計数するフィードバックカウンタと、
２つの連続する一回転信号の間で計数されるフィードバックカウント値である一回転信号間フィードバックカウント値を記憶するフィードバックカウント値記憶部と、
前記一回転信号間フィードバックカウント値に応じて異常の有無を判定するための異常判定基準値を記憶する基準値記憶部と、
前記一回転信号間フィードバックカウント値を前記異常判定基準値と比較することにより異常原因を判定する異常原因判定部と、
を備え、
前記異常原因判定部は、
前記一回転信号間フィードバックカウント値が、前記異常判定基準値より大きく、かつ前記一回転信号間フィードバックカウント値とセンサが正常な場合の一回転信号間フィードバックカウント値との間の誤差が、前記Ａ／Ｂ相信号の一回転当たりのパルスまたは波数から求められる、Ａ／Ｂ相信号がノイズで乱される毎に発生する可能性がある誤差の整数倍に相当する場合には、ノイズによってＡ／Ｂ相信号が乱されていると判定し、
前記一回転信号間フィードバックカウント値の誤差が、前記Ａ／Ｂ相信号がノイズで乱される毎に発生する可能性がある誤差の整数倍に相当しない場合には、一回転信号の異常と判定する、
ことを特徴とする工作機械の制御装置。
【請求項２】
前記異常原因判定部は、前記一回転信号間フィードバックカウント値が前記異常判定基準値より小さい場合には、前記一回転信号がノイズによって乱されているか、あるいはセンサの取り付け調整に問題があると判定する、請求項１に記載の工作機械の制御装置。
【請求項３】
前記一回転信号間フィードバックカウント値が前記異常判定基準値と異なっている場合は、異常の発生の確認を促すメッセージを表示するための信号を出力する、請求項１または２に記載の工作機械の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の制御装置に関し、特に、一回転信号を検出するセンサの故障診断機能を有する工作機械の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の送り軸、または主軸を駆動する際に、その速度または位置を検出するためにセンサを用いる。このセンサに何らかの異常が発生した場合、その異常の原因の解析を行う必要がある。センサの異常原因の解析を行うためには、通常、オシロスコープやパソコンツールなどの外部測定装置が必要となる。これらの装置によってセンサからの信号波形を観測し、波形から異常原因を推測することができる。
【０００３】
センサの異常の原因としては、結線ミス、センサの取り付けミス、ノイズなど、いくつかの原因が考えられる。しかしながら、上記のような装置を用いて具体的な原因の特定を行うためには、時間及びコストが掛かるという問題がある。
【０００４】
そこで、Ｚ相信号（一回転信号）のパルス間のフィードバックパルス数をカウントし、そのカウント値が仕様値と異なるときには結線ミスと判定する装置が報告されている（例えば、特許文献１）。この従来技術によれば、一回転信号間のフィードバックパルス数のカウント値により、フィードバック信号に異常があることを検知することが可能である。しかしながら、異常なカウント値は全て結線ミスと判定するため、カウント値の異常がノイズに起因するものであるのか、あるいはセンサ自体の異常によるものであるのかを判定することができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第２５７４７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、一回転信号間のフィードバックパルス数のカウント値に異常が認められた場合に、センサの異常個所を特定することが可能な工作機械の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施例に係る工作機械の制御装置は、モータによって送り軸または主軸を駆動する工作機械の制御装置であって、被駆動軸またはモータの位置あるいは速度を検出するセンサから出力される矩形波または正弦波のＡ／Ｂ相信号及びモータまたは主軸が１回転するときに発生する一回転信号を取得し、Ａ／Ｂ相信号から生成されるフィードバックパルス数のカウント値であるフィードバックカウント値を計数するフィードバックカウンタと、２つの連続する一回転信号の間で計数されるフィードバックカウント値である一回転信号間フィードバックカウント値を記憶するフィードバックカウント値記憶部と、一回転信号間フィードバックカウント値に応じて異常の有無を判定するための異常判定基準値を記憶する基準値記憶部と、一回転信号間フィードバックカウント値を異常判定基準値と比較することにより異常原因を判定する異常原因判定部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一実施例に係る工作機械の制御装置によれば、一回転信号間のフィードバックパルス数のカウント値に異常が認められた場合に、センサの異常個所を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例に係る工作機械の制御装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施例に係る工作機械の制御装置の動作手順の概要を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の実施例に係る工作機械の制御装置において、一回転信号間フィードバックカウント値が異常判定基準値より小さい場合の異常判定手順を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の実施例に係る工作機械の制御装置において、一回転信号間フィードバックカウント値が異常判定基準値より大きい場合の異常判定手順を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の実施例に係る工作機械の制御装置において、一回転信号間フィードバックカウント値が異常判定基準値より小さい場合及び大きい場合の異常判定手順を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明に係る工作機械の制御装置について説明する。図１に本発明の実施例に係る工作機械の制御装置のブロック図を示す。本発明の実施例に係る工作機械の制御装置（以下、単に「制御装置」ともいう。）１０は、モータ３０によって送り軸または主軸を駆動する工作機械の制御装置であって、フィードバックカウンタ１と、フィードバックカウント値記憶部２と、基準値記憶部３と、異常原因判定部４と、モータ制御部５とを有する。
【００１１】
モータ３０の近傍にはセンサ４０が設けられている。センサ４０は、被駆動軸（図示せず）またはモータ３０の位置あるいは速度を検出する。センサ４０として、例えば、エンコーダを用いることができる。センサ４０は、Ａ／Ｂ相信号及び一回転信号を出力する。Ａ／Ｂ相信号は、９０°の位相差をもった２つのパルス信号である。モータの回転方向により、出力されるＡ相信号に対するＢ相信号の位相差が＋９０°又は−９０°になる。モータの回転量により、出力されるＡ／Ｂ相信号のパルス（フィードバックパルス）の数が増減する。モータの回転速度により、出力されるＡ／Ｂ相信号のパルス間隔が広くなったり狭くなったりする。一回転信号とは、モータまたは主軸が１回転する度に生成されるパルス信号である。
【００１２】
モータ制御部５は、センサ４０からの一回転信号及びＡ／Ｂ相信号をフィードバック信号として用いてモータ３０を制御する。
【００１３】
フィードバックカウンタ１は、センサ４０から出力されるＡ／Ｂ相信号及び一回転信号を取得し、一回転信号間フィードバックカウント値を計数する。ここで、一回転信号間フィードバックカウント値とは、２つの連続する一回転信号間のＡ／Ｂ相信号から生成されるフィードバックパルス数のカウント値である。フィードバックカウンタ１は、計数した一回転信号間フィードバックカウント値を異常原因判定部４に出力する。
【００１４】
異常原因判定部４は、フィードバックカウント値記憶部２と、基準値記憶部３とを有する。ただし、フィードバックカウント値記憶部２及び基準値記憶部３は、異常原因判定部４の外部に設けられていてもよい。
【００１５】
フィードバックカウント値記憶部２は、一回転信号間フィードバックカウント値を記憶する。
【００１６】
基準値記憶部３は、一回転信号間フィードバックカウント値に応じて異常の有無を判定するための異常判定基準値を記憶する。例えば、異常判定基準値をセンサ４０が正常な場合に計数されることが推測される一回転信号間フィードバックカウント値である標準カウント値（Ｃｔ１）とすることができる。あるいは、異常判定基準値を許容誤差としてもよい。ただし、これらは一例であって、これらの例には限られない。
【００１７】
異常原因判定部４は、一回転信号間フィードバックカウント値を異常判定基準値と比較することにより異常原因を判定する。異常原因の判定方法の詳細については後述する。異常原因判定部４は、異常原因の判定結果を数値制御装置２０に出力する。
【００１８】
数値制御装置２０は表示器２１を備えている。数値制御装置２０が異常原因判定部４から出力された一回転信号間フィードバックカウント値が異常判定基準値と異なっている旨の信号（通知）を受信すると、表示器２１に異常の発生の確認を促すメッセージを表示する。さらに、表示器２１は、一回転信号を検出した旨のメッセージを表示したり、一回転信号間フィードバックパルスを表示したりすることができる。
【００１９】
次に、本発明の実施例に係る工作機械の制御装置の動作手順の概要について、図２に示したフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ１０１において、センサ４０が一回転信号を検出する。センサ４０は、Ａ／Ｂ相信号も検出し、検出した一回転信号及びＡ／Ｂ相信号をフィードバックカウンタ１に出力する。
【００２０】
次に、ステップＳ１０２において、フィードバックカウンタ１が一回転信号間フィードバックカウント値（Ｃｔ２）を計数する。フィードバックカウンタ１は、計数した一回転信号間フィードバックカウント値を異常原因判定部４に出力する。異常原因判定部４は取得した一回転信号間フィードバックカウント値をフィードバックカウント値記憶部２に記憶する。
【００２１】
次に、ステップＳ１０３において、異常原因判定部４は、センサ状態を判定する。即ち、異常原因判定部４は、フィードバックカウント値記憶部２に記憶された一回転信号間フィードバックカウント値と、基準値記憶部３に記憶された異常判定基準値とを比較することによりセンサの状態を判定する。
【００２２】
以上のようにして、本発明の実施例に係る工作機械の制御装置によれば、センサから出力される一回転信号とＡ／Ｂ相信号からセンサの異常の有無を検出することができる。
【００２３】
次に、センサの異常の原因を判別する方法について説明する。本発明の実施例に係る工作機械の制御装置１０は、一回転信号に異常がある場合、及びＡ／Ｂ相信号に異常がある場合のそれぞれについて、一回転信号間のフィードバックパルスがどのように変化するかを考慮することで、センサの異常個所を特定する。
【００２４】
まず、本発明の実施例に係る工作機械の制御装置において、一回転信号間フィードバックカウント値が異常判定基準値より小さい場合の異常判定手順について、図３に示したフローチャートを用いて説明する。
【００２５】
まず、ステップＳ２０１において、一回転信号間フィードバックカウント値（カウント値（Ｃｔ２））が異常判定基準値Ａより小さいか否かを判定する。一回転信号がノイズで乱されて異常が発生するような場合には、一回転内の複数個所で一回転信号が発生する可能性が高いと考えられる。そのため、正常な場合に対し一回転信号間フィードバックカウント値（カウント値）が極端に小さくなる可能性が高い。
【００２６】
また、センサの取り付けに問題があり、Ａ／Ｂ相信号から生成されるフィードバックパルスが正常にカウントされない場合にも、同様に一回転信号間のフィードバックパルスが極端に小さくなる可能性が高い。
【００２７】
このため、一回転信号間フィードバックカウント値が異常判定基準値Ａより小さい場合には、ステップＳ２０２において、一回転信号の異常またはセンサの取り付け調整の異常と判定する。このように、異常原因判定部４は、一回転信号間フィードバックカウント値が異常判定基準値より小さい場合には、一回転信号がノイズによって乱されているか、あるいはセンサの取り付け調整に問題があると判定する。
【００２８】
次に、本発明の実施例に係る工作機械の制御装置において、一回転信号間フィードバックカウント値が異常判定基準値より大きい場合の異常判定手順について説明する。
【００２９】
Ａ／Ｂ相信号がノイズで乱れる場合には、Ａ／Ｂ相信号の比較により、位相変化を検出する回路に異常が発生する。そのため、Ａ／Ｂ相信号が矩形波の場合には、各信号の１パルスの幅の期間で、Ａ／Ｂ相信号が正弦波の場合には、各信号の１つの波の幅の期間で、フィードバックパルスのカウント値に正常な場合と比較した誤差Ｄが生じる。しかしながら、一度異常が発生した場合に生じる誤差は比較的小さい。そのため、正常な場合と比較して一回転信号間フィードバックカウント値が極端に小さくなることはない。このため、一回転信号間フィードバックカウント値が異常判定基準値より大きい場合で、かつ正常な場合に対する誤差が、上記誤差Ｄの整数倍である場合には、Ａ／Ｂ相信号がノイズで乱されていると判定する。即ち、異常原因判定部４は、一回転信号間フィードバックカウント値が、異常判定基準値より大きく、かつ一回転信号間フィードバックカウント値とセンサが正常な場合の一回転信号間フィードバックカウント値との間の誤差が、Ａ／Ｂ相信号の一回転当たりのパルスまたは波数から求められる、Ａ／Ｂ相信号がノイズで乱される毎に発生する可能性がある誤差の整数倍に相当する場合には、ノイズによってＡ／Ｂ相信号が乱されていると判定する。
【００３０】
一方、一回転信号間フィードバックカウント値が異常判定基準値より大きい場合で、かつ正常な場合に対する誤差が、上記誤差Ｄの整数倍ではない場合には、一回転信号の異常により、一回転信号の発生位置にばらつきが生じている可能性が高いと判定する。即ち、異常原因判定部４は、一回転信号間フィードバックカウント値の誤差が、Ａ／Ｂ相信号がノイズで乱される毎に発生する可能性がある誤差の整数倍に相当しない場合には、一回転信号の異常と判定する。
【００３１】
次に、本発明の実施例に係る工作機械の制御装置において、一回転信号間フィードバックカウント値が異常判定基準値より大きい場合の異常判定手順について図４に示したフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ３０１において、一回転信号間フィードバックカウント値（カウント値（Ｃｔ２））が異常判定基準値Ａより大きいか否かを判定する。カウント値が異常判定基準値Ａより大きい場合は、ステップＳ３０２において、センサが正常な場合の一回転信号間フィードバックカウント値（Ｃｔ１）と、計数された一回転信号間フィードバックカウント値（Ｃｔ２）の差が、誤差Ｄの整数倍（ｎ倍）となることを示す下記の等式（１）が成立するか否かを判定する。
（Ｃｔ１−Ｃｔ２）＝ｎ×Ｄ              （１）
【００３２】
式（１）が成立する場合は、ステップＳ３０３において、Ａ／Ｂ相信号のノイズによる異常と判定する。一方、式（１）が成立しない場合は、ステップＳ３０４において、Ｚ相信号（一回転信号）の異常と判定する。
【００３３】
以上の説明においては、一回転信号間フィードバックカウント値（カウント値（Ｃｔ２））が異常判定基準値Ａより小さい場合と大きい場合のそれぞれの場合において異常を判定する方法について説明した。しかしながら、このような例には限られず、両方の判定手法を連続して行うようにしてもよい。そこで、一回転信号間フィードバックカウント値（カウント値（Ｃｔ２））が異常判定基準値Ａより大きい場合について異常の有無を判定した後、一回転信号間フィードバックカウント値（カウント値（Ｃｔ２））が異常判定基準値Ａより小さい場合において異常の有無を判定する手法について、図５に示したフローチャートを用いて説明する。
【００３４】
まず、ステップＳ４０１において、一回転信号間フィードバックカウント値（カウント値（Ｃｔ２））が異常判定基準値Ａより大きいか否かを判定する。カウント値が異常判定基準値Ａより大きい場合は、ステップＳ４０２において、センサが正常な場合の一回転信号間フィードバックカウント値（Ｃｔ１）と、計数された一回転信号間フィードバックカウント値（Ｃｔ２）の差が、誤差Ｄの整数倍（ｎ倍）となることを示す上記の等式（１）が成立するか否かを判定する。
【００３５】
式（１）が成立する場合は、ステップＳ４０３において、Ａ／Ｂ相信号のノイズによる異常と判定する。一方、式（１）が成立しない場合は、ステップＳ４０４において、Ｚ相信号（一回転信号）の異常と判定する。
【００３６】
一方、カウント値が異常判定基準値Ａ以下の場合は、ステップＳ４０５において、一回転信号間フィードバックカウント値（カウント値（Ｃｔ２））が異常判定基準値Ａより小さいか否かを判定する。一回転信号間フィードバックカウント値が異常判定基準値Ａより小さい場合には、ステップＳ４０６において、一回転信号の異常またはセンサ取り付け調整の異常と判定する。
【００３７】
一方、一回転信号間フィードバックカウント値（カウント値（Ｃｔ２））が異常判定基準値Ａと等しい場合は、センサには異常が生じていないと判定する。
【００３８】
上記の説明においては、一回転信号間フィードバックカウント値が異常判定基準値より大きい場合について異常の有無を判定した後、一回転信号間フィードバックカウント値が異常判定基準値より小さい場合について異常の有無を判定する手法について説明したが、このような例には限られない。即ち、一回転信号間フィードバックカウント値が異常判定基準値より小さい場合について異常の有無を判定した後、一回転信号間フィードバックカウント値が異常判定基準値より大きい場合について異常の有無を判定するようにしてもよい。
【００３９】
以上説明したように、本発明の実施例に係る工作機械の制御装置によれば、外部測定装置を使用せず、センサ状態をモニターし、センサの異常個所の判定を行うことができる。
【符号の説明】
【００４０】
１    フィードバックカウンタ
２    フィードバックカウント値記憶部
３    基準値記憶部
４    異常原因判定部
５    モータ制御部
１０    制御装置
２０    数値制御装置
２１    表示器
３０    モータ
４０    センサ
【図１】
0006434445.tif 000002
【図２】
0006434445.tif 000003
【図３】
0006434445.tif 000004
【図４】
0006434445.tif 000005
【図５】
0006434445.tif 000006