(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械装置の可動部を駆動するモータを制御する制御周期毎に測定されたモータ制御部の内部状態量の現在の制御周期における値である今回値と前記モータ制御部の内部状態量の現在より一回前の制御周期における値である前回値との差分を算出する第１の差分器、前記第１の差分器が算出した差分の絶対値を算出する第１の絶対値算出器、および前記第１の絶対値算出器が算出した絶対値に含まれる高域成分を除去して低域成分のみを抽出する第１の低域通過フィルタを備え、該第１の低域通過フィルタの出力を処理結果として出力する第１の信号処理部と、
前記モータ制御部の内部状態量に含まれる高域成分を除去して低域成分のみを抽出する第２の低域通過フィルタ、前記第２の低域通過フィルタが抽出した低域成分信号の現在の制御周期における値である今回値と低域成分信号の現在より一回前の制御周期における値である前回値との差分を算出する第２の差分器、および前記第２の差分器が算出した差分の絶対値を算出する第２の絶対値算出器を備え、該第２の絶対値算出器の出力を処理結果として出力する第２の信号処理部と、
前記第１の信号処理部の処理結果から前記第２の信号処理部の処理結果を減算した信号を前記内部状態量から抽出した発振成分として出力する減算器と、
前記抽出した発振成分の絶対値を一次遅れフィルタに通して得た実効値を機械異常徴候判別用データとして算出する実効値算出部と、
を備えていることを特徴とする発振成分抽出装置。
【請求項２】
機械装置の可動部を駆動するモータを制御する制御周期毎に測定されたモータ制御部の内部状態量の現在の制御周期における値である今回値と前記モータ制御部の内部状態量の現在より一回前の制御周期における値である前回値との差分を算出する第１の差分器、前記第１の差分器が算出した差分の絶対値を算出する第１の絶対値算出器、および前記第１の絶対値算出器が算出した絶対値に含まれる高域成分を除去して低域成分のみを抽出する第１の低域通過フィルタを備え、該第１の低域通過フィルタの出力を処理結果として出力する第１の信号処理部と、
前記モータ制御部の内部状態量に含まれる高域成分を除去して低域成分のみを抽出する第２の低域通過フィルタ、前記第２の低域通過フィルタが抽出した低域成分信号の現在の制御周期における値である今回値と低域成分信号の現在より一回前の制御周期における値である前回値との差分を算出する第２の差分器、および前記第２の差分器が算出した差分の絶対値を算出する第２の絶対値算出器を備え、該第２の絶対値算出器の出力を処理結果として出力する第２の信号処理部と、
前記第１の信号処理部の処理結果から前記第２の信号処理部の処理結果を減算した信号を前記内部状態量から抽出した発振成分として出力する減算器と、
前記抽出した発振成分の絶対値を算出し、算出した絶対値の規定周期毎の最大値を機械異常徴候判別用データとして算出する絶対値最大値算出器と、
を備えていることを特徴とする発振成分抽出装置。
【請求項３】
機械装置の可動部を駆動するモータを制御する制御周期毎に測定されたモータ制御部の内部状態量の現在の制御周期における値である今回値と前記モータ制御部の内部状態量の現在より一回前の制御周期における値である前回値との差分を算出する第１の差分器、前記第１の差分器が算出した差分の絶対値を算出する第１の絶対値算出器、および前記第１の絶対値算出器が算出した絶対値に含まれる高域成分を除去して低域成分のみを抽出する第１の低域通過フィルタを備え、該第１の低域通過フィルタの出力を処理結果として出力する第１の信号処理部と、
前記モータ制御部の内部状態量に含まれる高域成分を除去して低域成分のみを抽出する第２の低域通過フィルタ、前記第２の低域通過フィルタが抽出した低域成分信号の現在の制御周期における値である今回値と前記第２の低域通過フィルタが抽出した低域成分信号の現在より一回前の制御周期における値である前回値との差分を算出する第２の差分器、および前記第２の差分器が算出した差分の絶対値を算出する第２の絶対値算出器を備え、該第２の絶対値算出器の出力を処理結果として出力する第２の信号処理部と、
前記第１の信号処理部の処理結果から前記第２の信号処理部の処理結果を減算した信号を前記内部状態量から抽出した発振成分として出力する減算器と、
前記抽出した発振成分のうち予め定めた期間内における発振成分の時系列データに対して、基本統計量である平均値、分散、標準偏差、３次モーメント、４次モーメント、波形率、歪み度、尖り度の少なくとも１つを機械異常徴候判別用データとして算出する基本統計量演算器と、
を備えていることを特徴とする発振成分抽出装置。
【請求項４】
前記モータ制御部の内部状態量は、モータ電流指令、モータ電流、モータ加速度、前記機械装置の可動部の加速度である機械端加速度、速度フィードバック制御出力のいずれか１つである
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の発振成分抽出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、産業用ロボット、実装機、射出成形機、工作機械、印刷機、半導体製造装置などの機械装置の予防保全、制御系の調整を目的として、機械装置の可動部を駆動するモータを制御するモータ制御部の内部状態量から発振成分を抽出する発振成分抽出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この発明で言うモータ制御部の内部状態量は、モータ電流指令、モータ電流、モータ加速度、機械端加速度、速度フィードバック制御出力などであるが、そのうち、モータ電流指令を抽出対象とする例としては、例えば、特許文献１に開示された技術がある。
【０００３】
すなわち、特許文献１では、機械装置の可動部を駆動するサーボモータの発振を検出する方法として、（１）サーボモータの電流指令値の２乗平均値を求め、該２乗平均値と設定値との比較によってモータの発振検出を行う方法と、（２）サーボモータの電流指令値の低域成分をハイパスフィルタで除去し、低域成分を除去した電流指令値の２乗平均値を求め、該２乗平均値と設定値との比較によってモータの発振検出を行う方法とが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１１６６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、産業用ロボット、実装機、射出成形機、工作機械、印刷機、半導体製造装置などの機械装置では、随時加減速を行うため、電流指令には加減速により本来必要となる高域成分が含まれる。そのため、電流指令の２乗平均値は、モータ電流の発振成分が同程度であっても、加減速時の加速度、モータが駆動する負荷の質量、摩擦係数の変化に応じて変動するので、上記した従来技術では、高精度な発振検知が行えない。
【０００６】
また、上記した従来技術のように電流指令値の低域成分をハイパスフィルタで除去しても、電流指令には加減速により本来必要となる高域成分がそのまま残っているので、加減速時の加速度が異なれば、モータ電流に含まれる真の発振成分が同程度であっても、算出された発振成分の値が異なるという問題がある。そのため、動作パターンが異なる場合に同一の判定基準で、発振成分が大きいか否かの判定を正確に行うことは困難である。
【０００７】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、モータ制御部の内部状態量から抽出した発振成分の大きさに基づく機械診断の精度を向上できる発振成分抽出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】
【０００８】
上述した目的を達成するために、この発明にかかる発振成分抽出装置は、機械装置の可動部を駆動するモータを制御するモータ制御部の内部状態量の今回値と前回値との差分を算出する第１の差分器、前記第１の差分器が算出した差分の絶対値を算出する第１の絶対値算出器、および前記第１の絶対値算出器が算出した絶対値に含まれる高域成分を除去して低域成分のみを抽出する第１の低域通過フィルタを備え、該第１の低域通過フィルタの出力を処理結果として出力する第１の信号処理部と、前記モータ制御部の内部状態量に含まれる高域成分を除去して低域成分のみを抽出する第２の低域通過フィルタ、前記第２の低域通過フィルタが抽出した低域成分信号の今回値と前回値との差分を算出する第２の差分器、および前記第２の差分器が算出した差分の絶対値を算出する第２の絶対値算出器を備え、該第２の絶対値算出器の出力を処理結果として出力する第２の信号処理部と、前記第１の信号処理部の処理結果から前記第２の信号処理部の処理結果を減算した信号を前記内部状態量から抽出した発振成分として出力する減算器とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、モータ制御部の内部状態量から本来の加減速により生ずる成分を除去した発振成分の抽出が行えるので、抽出した発振成分の大きさに基づく機械診断の精度を向上できる発振成分抽出装置が得られるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に図面を参照して、この発明にかかる発振成分抽出装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による発振成分抽出装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、発振成分抽出装置１は、後述する「モータ制御部の内部状態量」に含まれる「発振成分」を抽出する構成として、第１の信号処理部２と、第２の信号処理部３と、減算器４とを備えている。
【００１２】
第１の信号処理部２および第２の信号処理部３は、「モータ制御部の内部状態量」が並列に入力され、それぞれの処理結果を減算器４に並列に出力することで、減算器４から、第１の信号処理部２での処理結果から第２の信号処理部３での処理結果を減算した結果が「抽出した発振成分」として出力される構成である。
【００１３】
第１の信号処理部２は、入力段に差分器（第１の差分器）２ａが、中間段に絶対値算出器（第１の絶対値算出器）２ｂが、出力段に低域通過フィルタ（第１の低域通過フィルタ）２ｃが、それぞれ配置される。
【００１４】
この第１の信号処理部２では、まず、差分器２ａにて、入力されるモータ制御部の内部状態量の今回値と前回値との差分が算出される。次に、絶対値算出器２ｂにて、差分器２ａからの入力信号の絶対値が算出される。そして、低域通過フィルタ２ｃにて、絶対値算出器２ｂからの入力信号に含まれる高域成分を遮断して低域成分のみの抽出が行われる。低域通過フィルタ２ｃが抽出した低域成分信号が、第１の信号処理部２の処理結果として減算器４の一方の入力端子（＋）に出力される。
【００１５】
また、第２の信号処理部３は、入力段に低域通過フィルタ（第２の低域通過フィルタ）３ａが、中間段に差分器（第２の差分器）３ｂが、出力段に絶対値算出器（第２の絶対値算出器）３ｃが、それぞれ配置される。
【００１６】
この第２の信号処理部３では、まず、低域通過フィルタ３ａにて、入力されるモータ制御部の内部状態量に含まれる高域成分を遮断し低域成分のみの抽出が行われる。次に、差分器３ｂにて、低域通過フィルタ３ａから入力する低域成分信号の今回値と前回値との差分が算出される。そして、絶対値算出器３ｃにて、差分器３ｂからの入力信号の絶対値が算出される。絶対値算出器３ｃが算出した絶対値信号が、第２の信号処理部３の処理結果として減算器４の他方の入力端子（−）に出力される。
【００１７】
なお、低域通過フィルタ２ｃ，３ａは、実施の形態１では、１次遅れフィルタを用いている。１次遅れフィルタの時定数は、第１の信号処理部２と第２の信号処理部３とで、同一の値とする。但し、低域通過フィルタ２ｃ，３ａとしては、１次遅れフィルタに限定する必要はなく、２次遅れフィルタ、移動平均フィルタでもよい。また、低域通過フィルタ２ｃ，３ａは、入力信号から高域成分を抽出するハイパスフィルタと、入力信号から該ハイパスフィルタが抽出した高域成分を減算する減算器とで構成してもよい。
【００１８】
この構成によれば、モータ制御部の内部状態量に含まれる本来加減速を行うために必要な成分を除去した発振成分の抽出が行えるので、加減速に依らず発振成分のみが抽出できる。したがって、発振度合いが同じであれば、加減速時の加速度が異なっていても、抽出される発振成分の大きさは変わらないので、正確な発振度合いの判別を行うための信号を抽出することができ、抽出した発振成分の大きさに基づく機械診断の精度を向上できる発振成分抽出装置が得られる。
【００１９】
発振成分抽出装置１が抽出した発振成分は、図示しないモニタ装置に表示して機械診断に活用する以外に、この明細書では、実施の形態２に示す判別用データ算出部に与えて機械異常徴候判別用データを取得する方法を示す。
【００２０】
発振成分抽出装置１は、一般には、抽出対象である内部状態量の発生源であるモータ制御部を備えるモータ制御装置に内蔵される。その他、発振成分抽出装置１は、例えば、上位のコントローラ（産業用ロボット、実装機、射出成形機、工作機械、印刷機、半導体製造装置などの機械装置の制御装置）、あるいはいわゆるパソコンに内蔵してもよい。
【００２１】
発振成分抽出装置１を上位のコントローラに内蔵する場合は、モータ制御部の内部状態量をモータ制御装置から上位コントローラに送信し、受信した上位コントローラが内蔵される発振成分抽出装置１に入力し、発振成分の抽出を行わせる構成となる。
【００２２】
発振成分抽出装置１をパソコンに内蔵する場合は、モータ制御装置に内蔵される記憶部に記憶されたモータ制御部の内部状態量をパソコンにダウンロードし、パソコンが内蔵される発振成分抽出装置１に入力し、発振成分の抽出を行わせる構成となる。
【００２３】
ここで、発振成分抽出装置１に入力するモータ制御部の内部状態量について説明する。抽出対象である内部状態量にはモータ制御との関係で種々の態様が考えられるので、それらを実施の形態３〜９として示すが、大きく分けて次の（１）〜（３）の態様が考えられる。図１では、これらの内部状態量のうち少なくとも１つが発振成分抽出装置１に入力される。
【００２４】
（１）モータ制御部の制御対象が回転型のサーボモータであれば、モータ制御部の内部状態量として、モータ電流指令（実施の形態３）、モータ電流（実施の形態４）、モータ速度（実施の形態５）が考えられる。なお、実施の形態５では、モータ速度を差分したモータ加速度を使用した場合を示してある。
【００２５】
（２）工作機械などの高精度が要求される機械装置で、この機械装置の可動部を駆動するモータに機械端の変位を測定できるリニアスケールや機械端の加速度を測定する加速度センサが取り付けられている場合は、モータ制御部の内部状態量として、機械端変位（実施の形態６）、機械端加速度（実施の形態７）が考えられる。なお、実施の形態６では、機械端変位を２回差分した機械端加速度を使用した場合を示してある。
【００２６】
（３）モータ制御部がトルクフィードフォワードを用いている場合は、モータ制御部の内部状態量として、トルクフィードフォワード指令値を加算する前の速度フィードバック制御出力（実施の形態８，９）が考えられる。
【００２７】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２として、発振成分抽出装置が備える判別用データ算出部の構成を説明する図である。図２において、判別用データ算出部５は、例えば図３や図４、図５に示す構成によって、発振成分抽出装置１がモータ制御部の内部状態量から抽出した発振成分から機械異常徴候判別用データを算出する。
【００２８】
判別用データ算出部５が算出する機械異常徴候判別用データは、機械の異常徴候判別に用いられる。例えば、出力された発振成分実効値（機械異常徴候判別用データ）が予め定めた閾値を超えた場合にアラームを出す用い方が可能である。また、判別用データ算出部５が算出する機械異常徴候判別用データを一定周期ごとに記録し、記録した機械異常徴候判別用データを機械装置のユーザがモニタする用い方が可能である。
【００２９】
以下、判別用データ算出部５の構成例を具体的に説明する。
【００３０】
（１）図３は、図２に示す判別用データ算出部の構成例（その１）を示すブロック図である。図３に示すように、判別用データ算出部５ａは、実効値算出器６を備えている。実効値算出器６は、入力された信号（発振成分）の絶対値をとり、それを１次遅れフィルタに通して得た値を実効値（機械異常徴候判別用データ）として出力するように構成される。
【００３１】
この発振成分抽出装置１と判別用データ算出部５ａとの組み合わせ構成によれば、モータ制御部の内部状態量から加減速に本来必要な成分を除去した発振成分を抽出し、抽出した発振成分の実効値によって機械の異常判別を行うので、正確な発振度合いの判別が行えるようになる。
【００３２】
（２）図４は、図２に示す判別用データ算出部の構成例（その２）を示すブロック図である。図４に示すように、判別用データ算出部５ｂは、絶対値最大値算出器７を備えている。絶対値最大値算出器７は、入力された信号（発振成分）の絶対値を求め、その求めた絶対値の予め定められた周期（規定周期）ごとの最大値を算出し、算出した規定周期ごとの最大値を機械異常徴候判別用データとして出力するように構成される。
【００３３】
この発振成分抽出装置１と判別用データ算出部５ｂとの組み合わせ構成によれば、モータ制御部の内部状態量から加減速に本来必要な成分を除去した発振成分を抽出し、抽出した発振成分の絶対値最大値によって機械の異常判別を行うので、正確な発振度合いの判別が行えるようになる。
【００３４】
（３）図５は、図２に示す判別用データ算出部の構成例（その３）を示すブロック図である。図５に示すように、判別用データ算出部５ｃは、記憶器８と、基本統計量演算器９とを備えている。
【００３５】
記憶器８は、入力される抽出した発振成分のうち、予め定めた期間内における発振成分を時系列データとして記録する。
【００３６】
基本統計量演算器９は、記憶器８が記録した時系列データに対して、基本統計量である平均値、分散、標準偏差、３次モーメント、４次モーメント、波形率、歪み度、尖り度の少なくとも１つを演算し、それを機械異常徴候判別用データとして出力する。
【００３７】
ここでは、平均値、分散、標準偏差、３次モーメント、４次モーメント、波形率、歪み度、尖り度の全てを演算する例を示す。定められた期間がＮ周期分とすると、記憶器８には、Ｎ個の時系列データｘ１、ｘ２、・・・、ｘＮが記録されている。
【００３８】
基本統計量演算器９は、記憶器８に記録されているＮ個の時系列データｘ１、ｘ２、・・・、ｘＮを用いて、平均値ａｖ＿ｘを式（１）によって算出し、分散ｖ＿ｘを式（２）によって算出し、標準偏差ｓ＿ｘを式（３）によって算出し、３次モーメント３ｍ＿ｘを式（４）によって算出し、４次モーメント４ｍ＿ｘを式（５）によって算出し、波形率ｃｖ＿ｘを式（６）によって算出し、歪み度α＿ｘを式（７）によって算出し、尖り度β＿ｘを式（８）によって算出する。なお、式（３）において、ｓｑｒｔ（Ｘ）はＸの平方根である。
【００３９】
【数１】
0005159456.tif 000002
【００４０】
この発振成分抽出装置１と判別用データ算出部５ｃとの組み合わせ構成によれば、モータ制御部の内部状態量から加減速に本来必要な成分を除去した発振成分を抽出し、抽出した発振成分の基本統計量（平均値、分散、標準偏差、３次モーメント、４次モーメント、波形率、歪み度、尖り度の少なくとも１つ）によって機械の異常判別を行うので、正確な発振度合いの判別が行えるようになる。
【００４１】
以下、実施の形態３〜９として、発振成分抽出装置１に入力するモータ制御部の内部状態量について具体的に説明する。
【００４２】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その１）を説明するための全体構成図である。
【００４３】
図６において、モータ制御部１０ａは、外部から入力される位置指令ａに基づき、機械装置駆動モータ１１を制御するモータ制御装置の主要構成要素である。機械装置駆動モータ１１は、産業用ロボット、実装機、射出成形機、工作機械、印刷機、半導体製造装置などの機械装置の可動部を駆動するモータである。モータ制御部１０ａに入力される位置指令ａは、図示しない上位のコントローラ（産業用ロボット、実装機、射出成形機、工作機械、印刷機、半導体製造装置などの機械装置の制御装置）から送信される。
【００４４】
なお、実施の形態３では、モータ制御部１０ａが上位のコントローラから送信される位置指令ａに追従させる位置制御を行う場合を示し、後述する実施の形態４〜９においても符号は違えてあるがモータ制御部に位置指令ａが入力する場合を示してある。しかし、これに限定されるものではなく、それらのモータ制御部が、上位のコントローラから送信される速度指令に追従させる速度制御を行う場合にも容易に適用できる。
【００４５】
さて、実施の形態３にて示すモータ制御部１０ａは、位置制御器１２と速度制御器１３と電流制御器１４と差分器１５とを備えている。
【００４６】
位置制御器１２は、上位のコントローラから送信される位置指令ａと、機械装置駆動モータ１１にてエンコーダ、レゾルバなどにより測定されるモータ変位ｂとの差に定数を乗じて速度指令ｃを算出し、算出した速度指令ｃを速度制御器１３に与える。
【００４７】
差分器１５は、機械装置駆動モータ１１にてエンコーダ、レゾルバなどにより測定されるモータ変位ｂの今回の値と前回の値との差を算出し、算出した差分をモータ速度ｄとして速度制御器１３に与える。なお、差分器１５では、さらに、算出した差分を制御周期の値で除算してもよい。
【００４８】
速度制御器１３は、位置制御器１２から入力される速度指令ｃと差分器１５から入力されるモータ速度ｄとの差に定数を乗じたものと、速度指令ｃとモータ速度ｄとの差を積分した結果に別の定数を乗じたものとを加算してモータ電流指令ｅを算出する比例積分制御を行い、算出したモータ電流指令ｅを電流制御器１４に与える。
【００４９】
電流制御器１４は、速度制御器１３から入力されるモータ電流指令ｅと機械装置駆動モータ１１にて測定されたモータ電流ｆとの差に定数を乗じたものと、モータ電流指令ｅとモータ電流ｆとの差を積分した結果に別の定数を乗じたものとを加算する比例積分制御を行い、算出したモータ駆動電流を機械装置駆動モータ１１に与える。
【００５０】
以上のように構成されるモータ制御部１０ａにおける内部状態量として、速度制御器１３が算出するモータ電流指令ｅが発振成分抽出装置１に入力される。発振成分抽出装置１は、図１に示した構成によって、モータ電流指令ｅから、モータ電流指令発振成分ｇを抽出する。
【００５１】
この実施の形態３によれば、発振成分抽出装置は、モータ電流指令から加減速に本来必要な成分を除去した発振成分の抽出が行えるので、正確な発振度合いの判別を行うための信号が抽出できる。
【００５２】
実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その２）を説明するための全体構成図である。なお、図７では、図６（実施の形態３）に示した構成要素と同一ないしは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、この実施の形態４に関わる部分を中心に説明する。
【００５３】
図７に示すように、この実施の形態４では、モータ制御部１０ａにおける内部状態量として、電流制御器１４にフィードバック信号として入力される機械装置駆動モータ１１からのモータ電流ｆが発振成分抽出装置１に入力される。発振成分抽出装置１は、図１に示した構成によって、モータ電流ｆから、モータ電流発振成分ｈを抽出する。
【００５４】
この実施の形態４によれば、発振成分抽出装置は、モータ電流から加減速に本来必要な成分を除去した発振成分の抽出が行えるので、正確な発振度合いの判別を行うための信号が抽出できる。
【００５５】
実施の形態５．
図８は、この発明の実施の形態５として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その３）を説明するための全体構成図である。なお、図８では、図６（実施の形態３）に示した構成要素と同一ないしは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、この実施の形態５に関わる部分を中心に説明する。
【００５６】
図８に示すように、この実施の形態５では、モータ制御部１０ａにおける内部状態量として、差分器１５が算出したモータ速度ｄを用いるが、実際の適用を考慮して、モータ速度ｄを差分器１６にて差分してモータ加速度ｉとし、そのモータ加速度ｉが発振成分抽出装置１に入力される。発振成分抽出装置１は、図１に示した構成によって、モータ加速度ｉから、モータ加速度発振成分ｊを抽出する。
【００５７】
この実施の形態５によれば、発振成分抽出装置は、モータ加速度から加減速に本来必要な成分を除去した発振成分の抽出が行えるので、正確な発振度合いの判別を行うための信号が抽出できる。
【００５８】
実施の形態６．
図９は、この発明の実施の形態６として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その４）を説明するための全体構成図である。なお、図９では、図６（実施の形態３）に示した構成要素と同一ないしは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、この実施の形態６に関わる部分を中心に説明する。
【００５９】
図９に示すように、この実施の形態６で示すモータ制御部１０ｂは、図６（実施の形態３）に示したモータ制御部１０ａにおいて、位置制御器１２に代えて位置制御器１８が設けられている。また、機械装置駆動モータ１１が駆動する機械装置１９が示されている。
【００６０】
位置制御器１２は、モータ変位ｂのフィードバックのみを行うセミクローズド制御を行ったが、位置制御器１８は、モータ変位ｂに加えて機械装置１９に設けられたリニアスケールが測定した機械端変位ｋもフィードバックするフルクローズドフィードバック制御を行うようになっている。なお、機械端変位ｋは、外部エンコーダの値であってもよい。
【００６１】
この構成において、モータ制御部１０ｂにおける内部状態量として、機械端変位ｋを用いるが、実際の適用を考慮して、機械端変位ｋを差分器２０，２１にて２段階に差分して機械端加速度ｍとし、その機械端加速度ｍが発振成分抽出装置１に入力される。発振成分抽出装置１は、図１に示した構成によって、機械端加速度ｍから、機械端加速度発振成分ｎを抽出する。
【００６２】
この実施の形態６によれば、発振成分抽出装置は、機械端加速度から加減速に本来必要な成分を除去した発振成分の抽出が行えるので、正確な発振度合いの判別を行うための信号が抽出できる。
【００６３】
実施の形態７．
図１０は、この発明の実施の形態７として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その５）を説明するための全体構成図である。なお、図１０では、図６（実施の形態３）に示した構成要素と同一ないしは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、この実施の形態７に関わる部分を中心に説明する。
【００６４】
図１０に示すように、この実施の形態７で示すモータ制御部１０ｃは、図６（実施の形態３）に示したモータ制御部１０ａにおいて、速度制御器１３に代えて速度制御器２２が設けられ、また、機械装置駆動モータ１１が駆動する機械装置１９が示されている。
【００６５】
速度制御器２２には、モータ速度ｄに加えて機械装置１９に取り付けてある加速度センサが測定した機械端加速度ｏも入力される。
【００６６】
この構成において、モータ制御部１０ｃにおける内部状態量として、機械端加速度ｏを用い、その機械端加速度ｏが発振成分抽出装置１に入力される。発振成分抽出装置１は、図１に示した構成によって、機械端加速度ｏから、機械端加速度発振成分ｐを抽出する。
【００６７】
この実施の形態７によれば、発振成分抽出装置は、機械端加速度から加減速に本来必要な成分を除去した発振成分の抽出が行えるので、正確な発振度合いの判別を行うための信号が抽出できる。
【００６８】
実施の形態８．
図１１は、この発明の実施の形態８として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その６）を説明するための全体構成図である。なお、図１１では、図６（実施の形態３）に示した構成要素と同一ないしは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、この実施の形態８に関わる部分を中心に説明する。
【００６９】
図１１に示すように、この実施の形態８で示すモータ制御部１０ｄは、図６（実施の形態３）に示したモータ制御部１０ａにおいて、フィードフォワード演算器２５ａが設けられ、速度制御器１３に代えて速度制御器２６が設けられ、加算器２７が追加されている。
【００７０】
上位コントローラからの位置指令ａは、フィードフォワード演算器２５ａを経由して位置制御器１２に入力される。フィードフォワード演算器２５ａは、例えば図１２に示す構成によって、トルクフィードフォワード指令ｑと速度フィードフォワード指令ｒとを生成する。
【００７１】
図１２は、図１１に示すフィードフォワード演算器の構成例を示すブロック図である。図１２に示すようにフィードフォワード演算器２５ａでは、まず、入力される位置指令ａをそのまま出力するとともに、差分器２９にて位置指令ａから速度指令ｕが算出される。速度指令ｕは、そのまま速度フィードフォワード指令ｒとして出力されるとともに、差分器３０と乗算器３３とに入力される。
【００７２】
乗算器３３は、速度指令ｕに粘性摩擦係数を乗じた結果を加算器３２の一方の入力端に与える。また、差分器３０は、速度指令ｕの差分を算出して加速度指令ｖを算出する。乗算器３１は、差分器３０にて算出された加速度指令ｖに慣性（定数）を乗じた結果を加算器３２の他方の入力端に与える。加算器３２は、乗算器３１，３３の各乗算結果を加算しそれをトルクフィードフォワード指令ｑとして出力する。
【００７３】
図１１に戻って速度制御器２６は、位置制御器１２からの速度指令ｃに、フィードフォワード演算器２５ａからの速度フィードフォワード指令ｒに定数を乗じた結果を加算し、その加算した結果を、新たに速度指令とみなして比例積分制御を行う。
【００７４】
すなわち、速度制御器２６は、速度指令ｃに、速度フィードフォワード指令ｒに定数を乗じた結果を加算し、その加算した結果からモータ速度ｄを減算する。そして、モータ速度ｄを減算した結果に定数を乗じた結果に、モータ速度ｄを減算した結果を積分してから別の定数を乗じた結果を加算し、それを速度フィードバック制御出力ｓとして出力する。
【００７５】
加算器２７は、トルクフィードフォワード指令ｑと速度フィードバック制御出力ｓとを加算し、それをモータ電流指令ｅとして電流制御器１４に出力する。
【００７６】
この構成において、モータ制御部１０ｄにおける内部状態量として、加算器２７において加算する前の速度フィードバック制御出力ｓを用い、その速度フィードバック制御出力ｓが発振成分抽出装置１に入力される。発振成分抽出装置１は、図１に示した構成によって、速度フィードバック制御出力ｓから、速度フィードバック制御出力発振成分ｔを抽出する。
【００７７】
この実施の形態８によれば、発振成分抽出装置は、速度フィードバック制御出力から加減速に本来必要な成分を除去した発振成分の抽出が行えるので、正確な発振度合いの判別を行うための信号が抽出できる。
【００７８】
実施の形態９．
図１３は、この発明の実施の形態９として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その７）を説明するための全体構成図である。なお、図１３では、図１１（実施の形態８）に示した構成要素と同一ないしは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、この実施の形態９に関わる部分を中心に説明する。
【００７９】
図１３に示すように、この実施の形態９でのモータ制御部１０ｅでは、図１１（実施の形態８）に示したモータ制御部１０ｄにおいて、フィードフォワード演算器２５ａに代えてフィードフォワード演算器２５ｂが設けられている。
【００８０】
フィードフォワード演算器２５ｂは、例えば図１４に示す構成によって、位置指令ａから修正位置指令ａ’を生成して位置制御器１２に与え、また、トルクフィードフォワード指令ｑと速度フィードフォワード指令ｒとを生成する。
【００８１】
図１４は、図１３に示すフィードフォワード演算器の構成例を示すブロック図である。図１４に示すフィードフォワード演算器２５ｂは、位置指令ａが一方の入力端子（＋）に入力される減算器３５と、減算器３５の出力に比例ゲイン１を乗算する乗算器３６と、乗算器３６の出力が一方の入力端子（＋）に入力される減算器３７と、減算器３７の出力に比例ゲイン２を乗算する乗算器３８と、減算器３８の出力に慣性（定数）を乗算する乗算器３９と、乗算器３９の出力が一方の入力端子（＋）に入力される加算器４０と、乗算器３８の出力を積分する積分器４１と、積分器４１の出力を積分する積分器４２と、積分器４１の出力に粘性摩擦係数を乗算する乗算器４３とを備えている。
【００８２】
積分器４２の出力は、減算器３５の他方の入力端子（−）に入力されるとともに、修正位置指令ａ’として出力される。積分器４１の出力は、減算器３７の他方の入力端子（−）に入力されるとともに、速度フィードフォワード指令ｒとして出力される。乗算器４３の出力は、加算器４０の他方の入力端子（＋）に入力される。加算器４０は、乗算器３９，４３の各出力を加算した結果を、トルクフィードフォワード指令ｇとして出力する。
【００８３】
この構成において、モータ制御部１０ｅにおける内部状態量として、実施の形態８と同様に、加算器２７において加算する前の速度フィードバック制御出力ｓを用い、その速度フィードバック制御出力ｓが発振成分抽出装置１に入力される。発振成分抽出装置１は、図１に示した構成によって、速度フィードバック制御出力ｓから、速度フィードバック制御出力発振成分ｔを抽出する。
【００８４】
この実施の形態９によれば、実施の形態８と同様に、発振成分抽出装置は、速度フィードバック制御出力から加減速に本来必要な成分を除去した発振成分の抽出が行えるので、正確な発振度合いの判別を行うための信号が抽出できる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上のように、この発明にかかる発振成分抽出装置は、モータ制御部の内部状態量から抽出した発振成分の大きさに基づく機械診断の精度を向上できる発振成分抽出装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】この発明の実施の形態１による発振成分抽出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態２として、発振成分抽出装置が備える判別用データ算出部の構成を説明する図である。
【図３】図２に示す判別用データ算出部の構成例（その１）を示すブロック図である。
【図４】図２に示す判別用データ算出部の構成例（その２）を示すブロック図である。
【図５】図２に示す判別用データ算出部の構成例（その３）を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態３として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その１）を説明するための全体構成図である。
【図７】この発明の実施の形態４として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その２）を説明するための全体構成図である。
【図８】この発明の実施の形態５として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その３）を説明するための全体構成図である。
【図９】この発明の実施の形態６として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その４）を説明するための全体構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態７として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その５）を説明するための全体構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態８として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その６）を説明するための全体構成図である。
【図１２】図１１に示すフィードフォワード演算器の構成例を示すブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態９として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その７）を説明するための全体構成図である。
【図１４】図１３に示すフィードフォワード演算器の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８７】
１  発振成分抽出装置
２  第１の信号処理部
２ａ  差分器（第１の差分器）
２ｂ  絶対値算出器（第１の絶対値算出器）
２ｃ  低域通過フィルタ（第１の低域通過フィルタ）
３  第２の信号処理部
３ａ  低域通過フィルタ（第２の低域通過フィルタ）
３ｂ  差分器（第２の差分器）
３ｃ  絶対値算出器（第２の絶対値算出器）
４  減算器
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ  モータ制御部
１１  機械装置駆動モータ
１２，１８  位置制御器
１３，２２，２６  速度制御器
１４  電流制御器
１５，１６，２０，２１，２９，３０  差分器
１９  機械装置
２５ａ，２５ｂ  フィードフォワード演算器
２７，３２，４０  加算器
３１，３３，３６，３８，３９，４３  乗算器
３５，３７  減算器
４１，４２  積分器
【図１】
0005159456.tif 000003
【図２】
0005159456.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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