JP4349080B2

JP4349080B2 - 位置ずれ要因解析装置

Info

Publication number: JP4349080B2
Application number: JP2003370397A
Authority: JP
Inventors: 勝西園
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2023-10-30
Also published as: JP2005137119A

Description

本発明は、上位からの位置指令でモータを駆動するモータ駆動装置に関する。

モータ駆動装置では、上位コントローラから位置指令パルスを受けて、そのパルス分だけモータを回転させる位置制御方式がある。その場合、上位から与えられた目標位置にいかに早く、そして正確にたどり着けるかが位置制御性能の目安となる。

そのような位置制御方式を用いたモータ駆動装置では、ノイズ等により目標位置に正確に到達せずに位置ずれが発生する場合がある。その場合、通常は、現場での立会いを行い、どこにノイズがのっているかを特定し、ノイズ対策を行い位置ずれが発生しなくなるようにしなければならない。

そこで問題となるのが、どこにノイズがのっているかを特定することである。位置ずれの要因となる場所としては、上位からの位置指令パルス、エンコーダからのフィードバックパルス、位置偏差カウンタクリア信号の大きく３つがあげられる。しかしながら、オシロスコープ等でノイズがのった瞬間をとらえるのは極めて困難であり、この要因を特定するのは、一般的に難しく、時間がかかってしまう。

このような問題に対し、従来では、モータの回転量に応じた位置検出パルスの積算量と上位からの位置指令パルス積算量との差が閾値より大になると位置決め制御不良と判断することで、位置ずれを検出する例が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平４−２１３８５号公報

上記従来方法では位置ずれの発生は検出できるが、その要因の特定まではできないという課題があった。

上記課題を解決するために本発明は、位置指令パルスから位置指令カウント値を出力する位置指令カウント手段と、前記位置指令カウント値の積算値を計算し、位置指令パルス積算値を出力する位置指令パルス積算値出力手段と、基準位置信号出力手段と、位置指令パルス異常検出手段を備え、前記基準位置信号出力手段は、前面パネルのボタンが押された時または前記位置指令カウント値が一定時間０の時に基準位置信号を出力し、それ以外の時は前記基準位置信号を出力せず、出発位置から任意の動作をした後再び出発位置までもどる位置指令パルスがコントローラ側から出力された場合に、前記位置指令パルス異常検出手段は前記基準位置信号の出力なしから出力ありの変化を検出し、１回目の変化時に前記位置指令パルス積算値を記憶し２回目の変化時の前記位置指令パルス積算値と記憶した値とを比較し等しくなかった場合に位置指令パルス異常信号を出力する。

請求項１に記載の位置ずれ要因解析装置によれば、コントローラより出発位置から任意の動作をした後再び出発位置までもどる位置指令が出力される場合、現在出発位置にいるという判定を前面パネルのボタンが押された時または一定時間位置指令カウント値が０であるという条件で行い、出発位置と再び出発位置までもどってきたときの位置指令パルス積算値を比較し、それが一致しなければ異常とすることで位置指令パルスの異常を検出することができる。

また、現在出発位置にいるという判定を、前面パネルのボタン入力で行うことで、現場立会い時にも容易に基準位置の設定が可能となる。

また、請求項２に記載の位置ずれ要因解析装置によれば、位置指令パルスの異常を検出したときに、比較で用いた位置指令パルス積算値の差分を出力することで、何パルスのずれが発生しているかを把握することができる。

また、請求項３に記載の位置ずれ要因解析装置によれば、エンコーダからのフィードバックパルスの積算値と、フィードバックパルスＡ相・Ｂ相の論理の組合せを用いて、エンコーダフィードバックパルスの異常を判定することで、フィードバックパルスの異常を検出することができる。

また、請求項４に記載の位置ずれ要因解析装置によれば、位置指令パルスの積算値からフィードバックパルスの積算値と位置偏差を引いた値が正常状態では一定値であることを利用し、その値が一定値でなくなる場合は位置偏差の異常と判断できるため、位置偏差異常を検出することができる。

したがって、これらの効果を組み合わせることにより、位置ずれが発生したときにその要因が位置指令パルスにあるのか、エンコーダフィードバックパルスにあるのか、位置偏差異常にあるのかを特定することができる。

位置指令パルスから位置指令カウント値を出力する位置指令カウント手段と、前記位置指令カウント値の積算値を計算し、位置指令パルス積算値を出力する位置指令パルス積算値出力手段と、基準位置信号出力手段と、位置指令パルス異常検出手段を備え、前記基準位置信号出力手段は、前面パネルのボタンが押された時または前記位置指令カウント値が一定時間０の時に基準位置信号を出力し、それ以外の時は前記基準位置信号を出力せず、出発位置から任意の動作をした後再び出発位置までもどる位置指令パルスがコントローラ側から出力された場合に、前記位置指令パルス異常検出手段は前記基準位置信号の出力なしから出力ありの変化を検出し、１回目の変化時に前記位置指令パルス積算値を記憶し２回目の変化時の前記位置指令パルス積算値と記憶した値とを比較し等しくなかった場合に位置指令パルス異常信号を出力するようにしている。

図１において、位置指令カウント手段１は、一定周期毎に位置指令パルスＰ１をカウントしその間の位置指令カウント値Ｐ２を出力するものであり、通常ソフトウェアとハードウェアの両方で構成される。また、位置指令パルス積算値出力手段２は、位置指令カウント値Ｐ２の積算値を計算し、位置指令パルス積算値Ｐ３を出力するものであり、通常ソフトウェアで構成される。また、基準位置信号出力手段３は、位置指令カウント値Ｐ２が一定時間０の時に基準位置信号Ｆ１を出力するものであり、通常ソフトウェアで構成される。また、位置指令パルス異常検出手段４は、基準位置信号Ｆ１が入力されたときの位置指令パルス積算値Ｐ３の値をバッファに記憶し、一度基準位置信号Ｆ１がオフし、再度基準位置信号Ｆ１が入力されたときの位置指令パルス積算値Ｐ３とバッファに記憶した値とを
比較し、一致しない場合に位置指令パルス異常信号Ｅ１を出力するものであり、通常ソフトウェアで構成される。

正常な状態では、コントローラより出発位置から任意の動作をした後再び出発位置までもどる動作の位置指令パルスＰ１が出力された場合、位置指令パルス積算値Ｐ３は出発位置の時と再び出発位置まで戻ってきた時とで値は同じとなる。しかしながら、位置指令パルスＰ１を出力してから位置指令カウント手段１でカウントされるまでの間にノイズ等がのった場合、位置指令パルス積算値Ｐ３の値がずれ、出発の時と再び出発位置に戻ってきた時とで値が違ってくる。よって、位置指令パルス異常検出手段４でこの違いを検出することで、位置指令パルスＰ１に異常が発生しているかどうかの判定が可能となる。

これにより、位置ずれが発生した際にその要因が位置指令パルスＰ１にあるのかどうかを瞬時に特定することができ、解析時間の大幅な短縮が実現できる。

実施例２について図２を用いて説明する。実施例１との違いは、基準位置信号出力手段３の処理のみであるため、その部分について説明する。

基準位置信号出力手段３は、手動にて基準位置信号Ｆ１の出力のオン／オフが指定できるものであり、通常、ハードウェアとソフトウェアの両方で構成される。

実際の立会い時では、位置指令パルスＰ１のパターンはすでに決まっていることが多く、出発位置の特定が困難になる場合が考えられる。

そこで、手動で基準位置を決めることができれば、実際の立会い時では、任意の場所を出発位置に指定することができ、汎用性が高まる。

例えば、通常の実機では原点復帰という動作があるが、これは必ず原点位置までもどるため、原点復帰後に手動で基準位置信号Ｆ１を出力し、その後任意の動作をした後、再度原点復帰を実行し原点に戻す。そこで再び基準位置信号Ｆ１を出力することで、原点位置を出発位置として位置指令パルス積算値Ｐ３の比較を行うことができる。

これにより、本発明の汎用性を大幅に高めることができ、実際の立会い時でもほとんどの場合適用することができる。

実施例３について図３を用いて説明する。実施例１との違いは、位置指令パルス異常検出手段４の処理のみであるため、その点について説明する。

位置指令パルス異常検出手段４は、基準位置信号Ｆ１が入力されたときの位置指令パルス積算値Ｐ３の値をバッファに記憶し、一度基準位置信号Ｆ１がオフし、再度基準位置信号Ｆ１が入力されたときの位置指令パルス積算値Ｐ３とバッファに記憶した値とを比較し、一致しない場合にそのずれ分を位置指令パルス異常誤差値Ｐ４として出力するものであり、通常ソフトウェアで構成される。

これにより、位置指令パルスＰ１に異常が発生した際、そのずれ分を把握することができ、異常の程度などの情報を得ることができる。

図４において、フィードバックパルスカウント手段５は、フィードバックパルスＡ１、
Ｂ１からフィードバックパルスカウント値Ｐ５を出力するものであり、通常ソフトウェアとハードウェアの両方で構成される。また、フィードバック信号論理出力手段６は、フィードバックパルスＡ１、Ｂ１からフィードバックパルスＡ相論理Ａ２、Ｂ相論理Ｂ２を出力するものであり、通常ソフトウェアとハードウェアの両方で構成される。また、フィードバックパルス異常判定手段７は、フィードバックパルスカウント値Ｐ５とフィードバックパルスＡ相論理Ａ１とＢ相論理Ｂ１からフィードバックパルスＡ１、Ｂ１の異常の有無を判定し、フィードバックパルス異常信号を出力するものであり、通常ソフトウェアで構成される。

正常な状態では、フィードバックパルスカウント値Ｐ５をカウントするときの逓倍数で割った余りと、フィードバックパルスＡ相論理Ａ２とＢ相論理Ｂ２は一意に決まり、その後いかなる動作をしようと正常であればこの関係は変化しない。

フィードバックパルスＡ１、Ｂ１に異常が発生した時にこの一意の関係がずれることから、フィードバックパルス異常判定手段７において、この関係がずれたときにフィードバックパルスに異常があると判断し、フィードバックパルス異常信号Ｅ２を出力する。

これにより、位置ずれ発生時にフィードバックパルスＡ１、Ｂ１に異常があるかどうかを瞬時に特定でき、解析時間の大幅な短縮を実現する。

図５において、位置指令パルス積算値出力手段８は、位置指令パルスカウント値Ｐ６から位置指令パルス積算値Ｐ８を出力するものであり、通常ソフトウェアで構成される。また、位置偏差出力手段９は、位置指令パルスカウント値Ｐ６とフィードバックパルスカウント値Ｐ７の差分を算出し、位置偏差Ｐ９を出力するものであり、通常ソフトウェアで構成される。また、フィードバックパルス積算値出力手段１０は、フィードバックパルスカウント値Ｐ７からフィードバックパルス積算値Ｐ１０を出力するもので、通常ソフトウェアで構成される。また、位置偏差異常判定手段１１は、位置指令パルス積算値Ｐ８と位置偏差Ｐ９とフィードバックパルス積算値Ｐ１０から位置偏差異常の有無を判定し、異常の場合に位置偏差異常信号Ｅ３を出力するものであり、通常ソフトウェアで構成される。

正常状態では、位置指令パルス積算値Ｐ８からフィードバックパルス積算値Ｐ１０と位置偏差Ｐ９を引いた値は常に一定である。この関係がくずれるのは、位置偏差Ｐ９に異常が発生したときであり、実際には、位置偏差に関する機能のひとつ位置偏差カウンタクリア入力がノイズ等で誤動作している場合に相当する。

したがって、位置偏差異常判定手段１１では、上記の一定である関係がくずれたときに位置偏差に異常があると判定し、位置偏差異常信号Ｅ３を出力する。

これにより、位置ずれ発生時に位置偏差Ｐ９に異常があるかどうかを瞬時に特定でき、解析時間の大幅な短縮を実現する。

また、これら位置指令パルス異常判定とフィードバックパルス異常判定と位置偏差異常判定を組み合わせることにより、さらに位置ずれ要因の解析時間の大幅な短縮を図ることができる。

本発明の位置ずれ要因解析装置は、位置ずれ発生時にその要因がどこにあるのかを瞬時に特定できるため、位置ずれの要因の早期解析が要求される用途などに有用である。

本発明の実施例１における位置指令パルス異常判定ブロック図本発明の実施例２における位置指令パルス異常判定ブロック図本発明の実施例３における位置指令パルス異常判定ブロック図本発明の実施例４におけるフィードバックパルス異常判定ブロック図本発明の実施例５における位置偏差異常判定ブロック図

１位置指令カウント手段
２位置指令パルス積算値出力手段
３基準位置信号出力手段
４位置指令パルス異常検出手段
５フィードバックパルスカウント手段
６フィードバック信号論理出力手段
７フィードバックパルス異常判定手段
８位置指令パルス積算値出力手段
９位置偏差出力手段
１０フィードバックパルス積算値出力手段
１１位置偏差異常判定手段
Ａ１、Ｂ１フィードバックパルス
Ａ２フィードバックパルスＡ相論理
Ｂ２フィードバックパルスＢ相論理
Ｅ１位置指令パルス異常信号
Ｅ２フィードバックパルス異常信号
Ｅ３位置偏差異常信号
Ｆ１基準位置信号
Ｐ１位置指令パルス
Ｐ２位置指令カウント値
Ｐ３、Ｐ８位置指令パルス積算値
Ｐ４位置指令パルス異常誤差値
Ｐ５、Ｐ７フィードバックパルスカウント値
Ｐ６位置指令パルスカウント値
Ｐ９位置偏差
Ｐ１０フィードバックパルス積算値

Claims

位置指令パルスから位置指令カウント値を出力する位置指令カウント手段と、前記位置指令カウント値の積算値を計算し、位置指令パルス積算値を出力する位置指令パルス積算値出力手段と、基準位置信号出力手段と、位置指令パルス異常検出手段を備え、前記基準位置信号出力手段は、前面パネルのボタンが押された時または前記位置指令カウント値が一定時間０の時に基準位置信号を出力し、それ以外の時は前記基準位置信号を出力せず、出発位置から任意の動作をした後再び出発位置までもどる位置指令パルスがコントローラ側から出力された場合に、前記位置指令パルス異常検出手段は前記基準位置信号の出力なしから出力ありの変化を検出し、１回目の変化時に前記位置指令パルス積算値を記憶し２回目の変化時の前記位置指令パルス積算値と記憶した値とを比較し等しくなかった場合に位置指令パルス異常信号を出力するようにした位置ずれ要因解析装置。
位置指令パルス異常検出手段は基準位置信号のなしからありの変化を検出し、その変化のＮ回目とＮ＋１回目の前記位置指令パルス積算値の差分を出力するようにした請求項１に記載の位置ずれ要因解析装置。
エンコーダからのフィードバック信号ＡＢ相からフィードバックパルスカウント値を出力するフィードバックパルスカウント手段と、前記フィードバックパルスカウント値の積算値を出力するフィードバックパルス積算値出力手段と、前記フィードバック信号ＡＢ相の論理を出力するフィードバック信号論理出力手段と、フィードバックパルス異常判定手段から成り、前記フィードバックパルス異常判定手段は、前記フィードバックパルス積算値をカウンタの逓倍で割った余りと前記フィードバック信号ＡＢ相の論理の関係が異常である場合にフィードバックパルス異常信号を出力する位置ずれ要因解析装置。
位置指令パルスの積算値を出力する位置指令パルス積算値出力手段と、フィードバックパルスの積算値を出力するフィードバックパルス積算値出力手段と、指令パルスとフィードバックパルスの差分である位置偏差を出力する位置偏差出力手段と、位置偏差異常判定手段から成り、前記位置偏差異常判定手段は、前記位置指令パルス積算値から前記フィードバックパルス積算値と位置偏差を減じた値が一定値からずれたときに異常状態となったと判断し位置偏差異常信号を出力する位置ずれ要因解析装置。