DE60130190T2

DE60130190T2 - Motorsteuerung mit Informationsvisualisierung

Info

Publication number: DE60130190T2
Application number: DE60130190T
Authority: DE
Inventors: Yuuki Yamanashi Morita; Shinichi Yamanashi Kono; Takahiro Yamanashi Akiyama
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2000-12-25
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2021-12-21
Also published as: EP1220070B1; US20020113571A1; EP1220070A3; DE60130190D1; US6822414B2; EP1220070A2; JP2002199768A

Description

Die Erfindung betrifft einen Motorregler zum Durchführen einer Motorregelung unter Verwendung analoger Feedbacksignale von Codierern zum Ermitteln der Lage und/oder der Geschwindigkeit des Motors oder eines beweglichen Elements, das von dem Motor angetrieben wird.
Codierer, die jeweils analoge Feedbacksignale von Sinuswellen der A-Phase und der B-Phase ausgeben, verwendet man im Allgemeinen als Detektoren zum Ermitteln der Lage und Geschwindigkeit von einem Motor oder einem beweglichen Element, das von dem Motor angetrieben wird. Aufgrund eines Offset, d.h. einer Versetzung von einem Stellwert einer zentralen Amplitudenspannung, schwanken die Amplitude und die Phasendifferenz der analogen Feedbacksignale der Sinuswellen. Deshalb beobachtet man analoge Feedbacksignale unter Verwendung eines speziellen Messgeräts, wie eines Oszilloskops, wodurch Informationen zu den Offsets, den Amplituden und der Phasendifferenz gewonnen werden. Anhand dieser Beobachtungen werden die Feedbacksignale eingestellt.
Zur Gewinnung der Informationen zu Offsets, Amplituden und Phasendifferenz unter Verwendung des speziellen Geräts, wie eines Oszilloskops, wird herkömmlicherweise wird ein Fachmann für den Betrieb eines Oszilloskops zum Einstellen und Bestätigen der analogen Feedbacksignale benötigt. Zudem muss anhand der auf dem Oszilloskop angezeigten Informationen beurteilt werden, ob die Signale eingestellt werden müssen. Deshalb ist es schwierig, die Signale auf Basis der Informationen zu Offsets, Amplituden und Phasendifferenz einzustellen.
In US-A-3 358 201 ist ein Motorregler offenbart, in dem ein Maß für die Lage eines Werkzeugmaschinenständers von einem "Dial-and-Counter" geliefert wird, der einen abgelesenen Resolver-Motorwinkel angibt.
Im Gegensatz zu diesem Motorregler lassen sich mit der Erfindung Informationen zu Offsets, Amplituden und Phasendifferenz der analogen Feedbacksignale vergleichsweise einfach von den Codierern gewinnen.
Erfindungsgemäß wird ein Motorregler bereitgestellt zum Durchführen einer Lage- und/oder Geschwindigkeitsregelung von einem beweglichen Element, das mit einem Motor mechanisch verbunden ist, unter Verwendung analoger Feedbacksignale von Codierern zum Ermitteln der Rotationslage und/oder -geschwindigkeit des Motors oder der Lage und/oder der Geschwindigkeit des beweglichen Elements, wobei die Codierer derart ausgelegt sind, dass die analogen Feedbacksignale zwei Sinuswellenformen zum Quadrat umfassen, wobei der Motorregler umfasst: Ermittlungsschaltungen, die derart angeordnet sind, dass sie die beiden analogen Sinuswellenformen in digitale Werte umwan deln, und einen mit den Ermittlungsschaltungen verbundenen arithmetischen Abschnitt, der derart angeordnet ist, dass er mindestens eines aus Amplituden, Offsets und einem Phasenunterschied der beiden analogen Sinuswellenformen aus den digitalen Werten berechnet, und wobei der Motorregler dadurch gekennzeichnet ist, dass er zudem umfasst: einen Speicherabschnitt und einen elektronischen Digitalanzeigeabschnitt, die zusammen mit dem arithmetischen Abschnitt verbunden sind, wobei der elektronische Digitalanzeigeabschnitt in dem Motorregler oder in einem mit dem Motorregler verbundenen Host-Regler derart angeordnet ist, dass Information zu mindestens einem aus Amplituden, Offsets und einem Phasenunterschied der beiden analogen Sinuswellenformen als Digitalwert angezeigt wird.
Ein Motorregler nach der Präambel von Anspruch 1 ist aus US-A-5 646 496 bekannt. Er enthält jedoch keinen Anzeigeabschnitt zum Anzeigen der oben genannten Information.
Der erfindungsgemäße Motorregler kann zudem eine Vorrichtung enthalten zum Anzeigen von Ergebnissen eines Vergleichs von Amplituden und/oder Offsets der analogen Feedbacksignale mit entsprechenden festgelegten Werten auf dem Anzeigeabschnitt des Motorreglers oder des Host-Reglers.
Der Anzeigeabschnitt des Motorreglers kann eine LED-Anzeigevorrichtung oder eine Siebensegment-Anzeigevorrichtung enthalten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:
1 ein Blockdiagramm von einem Servoregelsystem, das einen Motorregler nach einer Ausführungsform der Erfindung enthält;
2 in einem Diagramm Beispiele für Wellenformen analoger Feedbacksignale von Codierern;
3 in einem Diagramm Wellenformen der analogen Feedbacksignale, wobei die Offsets bereinigt sind;
4 ein Fließdiagramm der Codierereinstellungs- und -bestätigungsverarbeitung, die ein Prozessor des Motorreglers durchführt;
5 ein Fließdiagramm der Offset-Ermittlungsverarbeitung;
6 ein Fließdiagramm der Amplituden-Ermittlungsverarbeitung und
7 ein Fließdiagramm der Phasendifferenz-Ermittlungsverarbeitung.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt ein Beispiel für einen Motorregler 2 zum Regeln eines Spindelmotors 3 von einer Werkzeugmaschine, die von einer numerischen Steuerung 1, der Host-Steuerung, gesteuert wird.
Siehe 1: Ein Motorregler 2 umfasst einen Lageregelabschnitt 21, einen Geschwindigkeitsregelabschnitt 22, eine Antriebsschaltung 23, Ermittlungsschaltungen 24 und 25, einen arithmetischen Abschnitt 26, einen Speicherabschnitt 27 und einen Anzeigeabschnitt 28 mit einer Anzeigevorrichtung, wie einer LCD-Anzeige und einer Siebensegment-Anzeige. Der Anzeigeabschnitt 28 kann außerhalb des Motorreglers 2 bereitgestellt und an den Motorregler angeschlossen werden. Ein Codierer 5 an einer Ausgabewelle des Motors 3 und ein Codierer 6 an einer Spindel 4 geben jeweils Analogsignale der A- und der B-Phase mit einer Phasendifferenz von 90° in Form von Sinuswellen an die Ermittlungsschaltungen 24 und 25 als Geschwindigkeits- und Lagefeedbacksignale aus.
Die Ermittlungsschaltung 24 führt eine A/D-Wandlung der analogen Feedbacksignale von dem Codierer 5 sowie eine Kompensation des Signals unter Verwendung von Amplitudenverhältnis- und Phasendifferenz-Kompensationsparametern durch und sendet das kompensierte Signal als digitales Geschwindigkeitsfeedbacksignal an den Geschwindigkeitsregelabschnitt 22. Die Ermittlungsschaltung 25 führt eine A/D-Wandlung der analogen Feedbacksignale von dem Codierer 6 sowie eine Kompensation des Signals unter Verwendung von Amplitudenverhältnis- und Phasendifferenz-Kompensationsparametern durch und sendet das kompensierte Signal als digitales Lagefeedbacksignal an den Lageregelabschnitt 21.
Wird ein Bewegungsbefehl von der numerischen Steuerung 1 an den Motorregler 2 ausgegeben, führt der Lageregelabschnitt 21 des Motorreglers 2 eine Lagefeedbackregelung durch auf Basis des Bewegungsbefehls von der numerischen Steuerung 1 und des digitalen Lagefeedbacksignals von der Ermittlungsschaltung 25. Er erhält einen Geschwindigkeitsbefehl und gibt diesen an den Geschwindigkeitsregelabschnitt 22 aus. Dieser führt eine Geschwindigkeitsfeedbackregelung durch auf Basis des Geschwindigkeitsbefehls von dem Lageregelabschnitt 21 und des digitalen Geschwindigkeitsfeedbacksignals von der Ermittlungsschaltung 24. Er erhält einen Drehmomentbefehl, den er an die Antriebsschaltung 23 ausgibt, wodurch der Antrieb des Motors 3 geregelt wird. Die Aufgaben anderer Regelabschnitte usw. als die Antriebsschaltung 23 in dem Motorregler 2 werden mittels Softwareverarbeitung durchgeführt, die ein Prozessor des Motorreglers 2 durchführt.
Siehe 1: Der arithmetische Abschnitt 26 und der Anzeigeabschnitt 28 werden in der Motorregelung 2 bereitgestellt.
Offsets, ein Amplitudenverhältnis, eine Phasendifferenz der analogen Feedbacksignale und Kompensationsparameter werden so von dem arithmetischen Abschnitt 26 automatisch erhalten. Die erhaltenen Kompensationsparameter werden in den Speicherabschnitt 27 geschrieben und aktualisiert. Die erhaltenen Offsets, das erhaltene Amplitudenverhältnis und die erhaltene Phasendifferenz werden zudem von dem Anzeigeabschnitt 28 des Motorreglers 2 auf der Anzeigevorrichtung, wie einer Siebensegment-LED-Anzeige, des Motorreglers 2 und/oder auf einer Anzeigevorrichtung in der numerischen Steuerung 1 angezeigt.
Im Folgenden wird die Verarbeitung erläutert, die der arithmetische Abschnitt 26 durchführt.
2 zeigt ein Beispiel für analoge Feedbacksignale, die von den Codierern 5 und 6 zurückgesendet werden. Die analogen Feedbacksignale haben die Form von Sinuswellen der A- und der B-Phase mit einer Phasendifferenz von (90° + α). Die A- und die B-Phase-Signale haben Offsets von ΔA (= V0 + δA) und ΔB (= V0 + δB) und Amplituden von a(V) bzw. b(V).
Das A-Phase-Feedbacksignal f(θ) wird somit ausgedrückt als: f(θ) = a·sinθ + ΔA
Das B-Phase-Feedbacksignal g(θ) wird somit ausgedrückt als: g(θ) = b·sin(θ + 90° + α) + ΔB = b·cos(θ + α) + ΔB
Im folgenden werden f(θ) und g(θ) einfach als "f" und "g" bezeichnet.
Die Feedbacksignale mit bereinigten Offsets werden wie folgt ausgedrückt: F(θ) = a·sinθ G(θ) = b·cos(θ + α)
Im folgenden werden F(θ) und G(θ) einfach als "F" bzw. "G" bezeichnet.
Die Feedbacksignale nach Bereinigung der Offsets sind in 3 dargestellt.
Nachdem der Betriebsmodus der numerischen Steuerung 1 auf einen Codierereinstell-/-bestätigungsmodus eingestellt und der Spindelantrieb gestartet wurde, beginnt der Prozessor des Motorreglers mit der in 4 dargestellten Verarbeitung.
Zunächst werden die Offsetdaten ΔA und ΔB der A- und der B-Phase auf Basis der digitalen Feedbacksignale erhalten, nachdem sie durch die Ermittlungsschaltungen 24 und 25 einer A/D-Wandlung unterzogen wurden. Die erhaltenen Offsetdaten ΔA und ΔB werden jeweils durch eine Verstärkung der A/D-Wandlung dividiert, wodurch die jeweiligen Anzeigedaten in der Einheit mV erhalten und vom Anzeigeabschnitt 28 und/oder einer Anzeigevorrichtung der numerischen Steuerung 1 angezeigt werden (Schritt S1).
Ein Beispiel für eine Verarbeitung zum Erhalten der Offsetdaten ist in 5 gezeigt. Der Prozessor führt diese Verarbeitung zu jedem festgelegten Zeitraum aus. 5 zeigt nur die Verarbeitung zum Erhalten der Offsetdaten der A-Phase. Die Offsetdaten der B-Phase werden auf die gleiche Weise erhalten.
Zunächst wird das in ein Digitalsignal umgewandelte A-Phase-Feedbacksignal f gelesen (Schritt 101). Es wird ermittelt, ob in einem Register R(f) zum Speichern der Feedbacksignaldaten der A-Phase der Wert "0" gespeichert ist oder nicht (Schritt 102). Das Register R(f), die Register Amax und Amin und Register zum Speichern der Indices i und j werden in einer Anfangseinstellung sämtlich auf "0" gestellt, wenn die Codierereinstell-/-bestätigungsverarbeitung gestartet wird. Ein Ermittlungsergebnis im Schritt 102 ist somit zu Beginn "Ja", und die Verarbeitung geht zum Schritt 111, in dem die im Schritt 101 gelesenen Feedbacksignaldaten f gespeichert werden. Es wird ermittelt, ob die Indices i und j einen Stellwert C annehmen oder nicht (Schritt 112). Weil die Indices i und j zu Beginn auf "0" gesetzt wurden, endet das Verfahren in diesem Verarbeitungszeitraum.
Weil der im Register R(f) gespeicherte Wert nicht "0" ist, geht im anschließenden Verarbeitungszeitraum das Verfahren vom Schritt 102 zum Schritt 103 und erhält das Vorzeichen einer Differenz, die erhalten wird durch Subtrahieren des Wertes in dem Register R(f) von den im Schritt 101 gelesenen Daten f. Es wird ermittelt, ob sich das Vorzeichen ändert oder nicht, indem das erhaltene Vorzeichen und das in einem Vorzeichenspeicherregister gespeicherte Vorzeichen verglichen werden (Schritt 104). Ist im Register kein Vorzeichen, d.h. "0", gespeichert, wird entschieden, dass sich das Vorzeichen ungeachtet des erhaltenen Vorzeichens "+" oder "–" nicht geändert hat.
Ändert sich das Vorzeichen nicht, geht das Verfahren zum Schritt 110, in dem das im Schritt 103 erhaltene Vorzeichen in dem Register gespeichert wird. Anschließend werden die im Schritt 101 gelesenen Daten f im Register R(f) gespeichert (Schritt 111). Dann wird ermittelt, ob die Indices i und j den Stellwert C haben (Schritt 112). Haben sie nicht den Stellwert C, endet das Verfahren für diesen Verarbeitungszeitraum. Anschließend wird die oben genannte Verarbeitung in jedem Verarbeitungszeitraum wiederholt durchgeführt. Wird im Schritt 104 ermittelt, dass sich das Vorzeichen geändert hat, wird ermittelt, ob sich das Vorzeichen von "+" nach "–" oder "0" geändert hat oder nicht. Es ist zwar unwahrscheinlich, dass das im Schritt 103 erhaltene Vorzeichen "0" ist, aber es könnte je nach der Auflösung des A/D-Wandlers "0" sein. Deshalb beinhaltet die Ermittlung in diesem Schritt die Veränderung des Vorzeichens von "+" nach "0".
Siehe 2: Das Vorzeichen der Differenz, die erhalten wird durch Subtrahieren des Feedbacksignalwertes im derzeitigen Verarbeitungszeitraum von dem Feedbacksignalwert im unmittelbar vorausgegangenen Verarbeitungszeitraum, wird stetig "+", bis der Wert des Feedbacksignals f ein lokales Maximum annimmt. Übersteigt der Wert des Feedbacksignals f ein lokales Maximum, wird das Vorzeichen der Differenz zu "–". Ändert sich das Vorzeichen von "+" nach "–" oder "0", wird ermittelt, dass der im Register R(f) gespeicherte Wert ein lokales Maximum ist. Dessen Absolutwert wird zu dem Wert des Registers Amax hinzuaddiert (Schritt 106). In der Anfangseinstellung steht das Register Amax auf "0". Dann wird der Index i stufenweise um "1" erhöht (Schritt 107), und das Verfahren geht zum Schritt 110 über.
Wird im Schritt 104 ermittelt, dass sich das Vorzeichen geändert hat und ist das Ermittlungsergebnis im Schritt 105 "NEIN", d.h. hat sich das Vorzeichen von "–" nach "+" oder "0" geändert, wird ermittelt, dass der im Register R(f) gespeicherte Wert ein lokales Minimum ist. Dessen Absolutwert wird zu dem Wert des Registers Amin hinzuaddiert (Schritt 108). Dann wird der Index j stufenweise um "1" erhöht (Schritt 109), und das Verfahren geht zum Schritt 110 über.
Anschließend wird die oben genannte Verarbeitung wiederholt ausgeführt, bis beide Indices i und j den Stellwert C erreichen. Erreichen die Indices i und j den Stellwert C, speichert das Register Amax die Summe der lokalen Maxima der Anzahl an Malen C. Das Register Amin speichert die Summe der lokalen Minima der Anzahl an Malen C. Erreichen die Indices i und j den Stellwert C im Schritt 112, wird ein Durchschnittswert der lokalen Maxima erhalten durch Dividieren des Wertes in dem Register Amax durch C. Ein Durchschnittswert der lokalen Minima wird erhalten durch Dividieren des Wertes in dem Register Amin durch C. Dann wird der Durchschnittswert der lokalen Minima von dem Durchschnittswert der lokalen Maxima subtrahiert. Die erhaltene Differenz wird durch 2 dividiert, wodurch eine Amplitude des Feedbacksignals erhalten wird. Ein Offsetwert ΔA wird erhalten durch Addieren der erhaltenen Amplitude zu dem Durchschnittswert der lokalen Minima. Die obigen Berechnungen für den Offsetwert ΔA werden wie folgt geschrieben: ΔA = (Amin/C) + (1/2){(Amax(C) – (Amin/C)} = (1/2){(Amax + Amin)/C)}
Die erhaltenen Offsetdaten ΔA der A-Phase werden bei der Umwandlung von dem Digitalsignalwert in den Analogsignalwert (mV) mit einem Umwandlungskoeffizienten k multipliziert, wodurch Anzeigedaten für den A-Phase-Offset erhalten werden. Die erhaltenen Daten werden von dem Anzeigabschnitt 28 angezeigt und/oder an die numerische Steuerung 1 gesendet, so dass sie von der Anzeigevorrichtung der numerischen Steuerung 1 angezeigt werden (Schritt 114).
Ein Bezugswert V0 (2,5 V bei dem Beispiel der 2) wird von dem analogen Offsetwert subtrahiert, so dass ein Offsetwert δA von dem Bezugswert V0 erhalten wird. Es wird ermittelt, ob der Offsetwert δA in einem Bezugsbereich liegt oder nicht (Schritt 115). Ein Hinweis, dass der Offsetwert δA in dem Bezugsbereich liegt oder nicht, wird von dem Anzeigabschnitt 28 angezeigt (Schritt 116 oder 117). Zum Beispiel wird in dem Abschnitt zum Anzeigen des Offset-Statur der A-Phase auf einer Anzeigevorrichtung des Anzeigeabschnitts 28 der Hinweis "O" angezeigt, ist der Offsetwert δA nicht in dem Bezugsbereich. Ist der Offsetwert δA in dem Bezugsbereich, wird kein Hinweis in diesem Abschnitt angezeigt. Ein Signal, das die Beendigung der Ermittlung des A-Phase-Offset anzeigt, wird ausgegeben (Schritt 118), und die Verarbeitung endet.
Für die B-Phase wird die gleiche Verarbeitung durchgeführt, so dass Offsetdaten ΔB der B-Phase und Offsetanzeigedaten der B-Phase erhalten werden. Die erhaltenen Anzeigedaten werden auf dem Anzeigeabschnitt 28 und/oder auf der Anzeigvorrichtung der numerischen Steuerung 1 angezeigt. Zudem wird ein Hinweis angezeigt, dass der Offsetwert δB im Bezugsbereich ist oder nicht.
So werden die Offsetdaten ΔA und ΔB der A- und der B-Phase erhalten. Die Offsetanzeigedaten der A- und der B-Phase werden angezeigt. Das Verfahren geht zum Schritt S2 über, in dem die Amplitudendaten "a" der A-Phase und die Amplitudendaten "b" der B-Phase erhalten werden. Die Amplitudendaten "a" und "b" können erhalten werden unter Verwendung des im Schritt 113 erhaltenen Wertes "{(Amax/C) – (Amin/C)}/2. Bei dieser Ausführungsform werden jedoch zur Gewinnung genauerer Daten die Amplitudendaten "a" und "b" auf Basis der Feedbacksignaldaten nach Bereinigen der Offsets gewonnen.
Siehe 3: Weil die Phasendifferenz α in der Regel klein ist, wenn einer der A/D-gewandelten Werte der A- und der B-Phase nach Bereinigen der Offsets im Wesentlichen "0" ist, hat der andere der A/D-umgewandelten Werte einen positiven oder negativen Maximalwert. Somit werden ein Absolutwert für die Spannung der B-Phase, wenn der A/D-gewandelte Wert der A-Phase im Wesentlichen "0" ist, und ein Absolutwert für die Spannung der A-Phase, wenn der A/D-gewandelte Wert der B-Phase im Wesentlichen "0" ist, zu festgelegten Zeiten erhalten. Die Amplituden "a" und "b" werden als jeweilige Durchschnittswerte der Absolutwerte der A- und der B-Phase ermittelt. Die so erhaltenen Amplituden "a" und "b" werden mit dem Umwandlungskoeffizienten k multipliziert, der durch die Verstärkung der A/D-Wandlung zum Analogwert (mV) bestimmt wird, so dass die Amplitudenanzeigedaten erhalten werden. Diese werden dann vom Anzeigeabschnitt 28 und/oder der Anzeigevorrichtung der numerischen Steuerung 1 angezeigt.
6 zeigt ein Fließdiagramm der Verarbeitung zur Gewinnung der Amplitudendaten, die von dem Prozessor des Motorreglers 2 in jedem Verarbeitungszeitraum ausgeführt werden soll.
Die digitalen Feedbacksignale f und g der A- bzw. der B-Phase werden gelesen (Schritt 201). Die im Schritt S1 erhaltenen Offsetdaten ΔA und ΔB werden von den abgelesenen Signalen f bzw. g subtrahiert, so dass digitale Feedbacksignaldaten F und G mit bereinigtem Offset erhalten werden (Schritt 202). Es wird ermittelt, ob das A-Phase-Digitalsignal F im Wesentlichen "0", d.h. in einem Stellbereich mit dem Mittelpunkt "0", ist (Schritt 203). Ist das Signal F nicht im Wesentlichen "0", wird ermittelt, ob das B-Phase-Digitalsignal G im Wesentlichen "0" ist (Schritt 207). Ist das Signal G nicht im Wesentlichen "0", wird ermittelt, ob beide Indices m und n den Stellwert C erreichen oder nicht (Schritt 211). Erreichen beide Indices m und n den Stellwert C nicht, endet das Verfahren des gegenwärtigen Verarbeitungszeitraums. Die Indices m und n und die später noch beschriebenen Register R(G) und R(F) werden in der Anfangseinstellung sämtlich auf "0" eingestellt.
Anschließend wird die obige Verarbeitung in jedem Verarbeitungszeitraum wiederholt durchgeführt. Wird im Schritt 203 ermittelt, dass die digitalen Feedbacksignaldaten der A-Phase F im Wesentlichen "0" sind, wird ermittelt, ob der Index m den Stellwert C erreicht oder nicht (Schritt 204). Erreicht der Index m den Stellwert C nicht, wird zu dem Register R(G) ein Absolutwert der digitalen Feedbacksignaldaten der B-Phase G hinzuaddiert, der im Schritt 202 erhalten wurde (Schritt 205). Dann wird der Index m allmählich um "1" erhöht (Schritt 206), und das Verfahren geht zum Schritt 207.
Wird im Schritt 207 ermittelt, dass die digitalen Feedbacksignaldaten der B-Phase G im Wesentlichen "0" sind, wird ermittelt, ob der Index n den Stellwert C erreicht oder nicht (Schritt 208). Erreicht der Index n den Stellwert C nicht, wird zu dem Register R(F) ein Absolutwert der digitalen Feedbacksignaldaten der A-Phase F hinzuaddiert, der im Schritt 202 erhalten wurde (Schritt 209). Dann wird der Index n allmählich um "1" erhöht (Schritt 210), und das Verfahren geht zum Schritt 211.
Wird im folgenden Signalverarbeitungszeitraum ermittelt, dass die digitalen Feedbacksignaldaten der A-Phase F im Wesentlichen "0" sind, erfolgt die Verarbeitung von Schritt 204 bis Schritt 206. Wird ermittelt, dass die digitalen Feedbacksignaldaten der B- Phase G im Wesentlichen "0" sind, erfolgt die Verarbeitung von Schritt 208 bis Schritt 210. Erreichen dann beide Indices m und n den Stellwert C, d.h. sind die digitalen Feedbacksignale G und F, wenn die Daten der anderen Phase im Wesentlichen "0" waren, zu den Werten der Register R(G) bzw. R(F) C Male hinzuaddiert worden, geht das Verfahren vom Schritt 211 zum Schritt 212 weiter. In diesem Schritt wird der im Register R(F) gespeicherte Wert durch den Stellwert C dividiert, so dass ein Durchschnittswert von Absolutwerten der positiven oder negativen Maxima der A-Phase als Amplitude "a" der A-Phase erhalten wird. Ebenso wird der im Register R(G) gespeicherte Wert durch den Stellwert C dividiert, so dass ein Durchschnittswert von Absolutwerten der positiven oder negativen Maxima der B-Phase als Amplitude "b" der B-Phase erhalten wird.
Die erhaltenen Amplituden "a" und "b" werden mit dem Wandlungskoeffizienten k multipliziert, der bestimmt wird anhand der Verstärkung der A/D-Wandlung in den Analogwert (mV). So werden die Amplitudenanzeigedaten erhalten, die vom Anzeigeabschnitt 28 und/oder der Anzeigevorrichtung der numerischen Steuerung 1 angezeigt werden (Schritt 213). Es wird ermittelt, ob die Amplituden "a" und "b" (mV) in dem Bezugsbereich liegen oder nicht (Schritt 214). Die Ergebnisse der Ermittlung für die jeweiligen Phasen A und B werden auf dem Anzeigeabschnitt 28 und/oder der Anzeigevorrichtung der numerischen Steuerung 1 angezeigt. Zum Beispiel wird das Zeichen "F" angezeigt, ist die Amplitude des Feedbacksignals in dem Bezugsbereich, das Zeichen "H", übersteigt die Amplitude den Bezugsbereich, und ein Zeichen "L", erreicht die Amplitude den Bezugsbereich nicht. Dann wird ein Signal ausgegeben, dass die Beendigung der Amplitudendatenermittlungsverarbeitung anzeigt (Schritt 215). Die Amplitudendatenermittlungsverarbeitung des Schrittes S2 endet.
Das Verhältnis der im Schritt S2 erhaltenen Amplituden "a" und "b" wird wie folgt berechnet: Amplitudenverhältnis = (B-Phase-Amplitude/A-Phase-Amplitude) × 100 (%) = (b/a) × 100 (%)
Das obige Amplitudenverhältnis wird an den Anzeigeabschnitt 28 und/oder die numerische Steuerung 1 gesendet und vom Anzeigeabschnitt 28 und/oder der Anzeigevorrichtung der numerischen Steuerung 1 angezeigt (Schritt S3).
Im nächsten Schritt S4 wird die Phasendifferenz der Feedbacksignale der A- und der B-Phase erhalten. Zunächst wird das Prinzip beschrieben, wie ein Fehler α der Phasendifferenz ermittelt wird.
Wie beschrieben, werden das A-Phase-Feedbacksignal F(θ) mit bereinigtem Offset und das B-Phase-Feedbacksignal G(θ) mit bereinigtem Offset wie folgt ausgedrückt: F(θ) = a·sinθ (1) G(θ) = b·sin(θ + 90° + α) = b·cos(θ + α) (2)
Man nehme an, dass die folgende Beziehung erfüllt ist, ist θ der Wert θ1 F(θ1) = G(θ1) (3) [{F(θ1)}2 + {G(θ1)}2]1/2 = R1 (4)
Man nehme an, dass die folgende Beziehung erfüllt ist, ist θ der Wert θ2 F(θ2) = G(θ2) (5) [{F(θ2)}2 + {G(θ2)}2]1/2 = R2 (6)
Aus den Gleichungen (1), (2) und (3) wird die folgende Gleichung erhalten. tanθl = b·cosα/(–b·sindα + a) (7)
Aus den Gleichungen (1), (2) und (5) wird die folgende Gleichung erhalten. tanθ2 = b·cosα/(–b·sindα – a) (8)
Aus den Gleichungen (4) und (6) wird die folgende Gleichung erhalten. (R2/R1)2 = [(1 + tan2θ1)/tan2θ1] × [tan2θ2/1 + tan2θ2)] (9)
Die folgende Gleichung wird erhalten durch Ersetzen unter Verwendung der Gleichungen (7) und (8) und Umstellen der Gleichung (9). sinα = [(a2 + b2)/2ab] × [(R22 – R12)/(R12 + R22)]
Somit ist der Fehler der Phasendifferenz gegeben durch α = sin–1[(a2 + b2)/2ab] × [(R22 – R12)/(R12 + R22)] (10)
Wie oben beschrieben, wird der Fehler α der Phasendifferenz gemäß Gleichung (10) erhalten. Weil die Amplituden "a" und "b" bereits im Schritt S2 erhalten wurden, wird der Fehler α durch Ermitteln der Werte R1 und R2 erhalten.
7 zeigt die Verarbeitung zum Erhalten des Fehlers α der Phasendifferenz, die vom Prozessor des Motorreglers 2 in jedem festgelegten Verarbeitungszeitraum ausgeführt wird.
Zunächst werden die Feedbacksignaldaten f und g der A- bzw. der B-Phase gelesen (Schritt 301). Die im Schritt S1 erhaltenen Offsetdaten ΔA und ΔB werden von den Feedbacksignaldaten f bzw. g abgezogen, wodurch die jeweiligen Feedbacksignaldaten F und G der A- und der B-Phase mit bereinigten Offsets erhalten werden (Schritt 302). Es wird ermittelt, ob die Feedbacksignaldaten F und G gleich sind (F = G?) (Schritt 303). Sind die Feedbacksignaldaten F und G nicht gleich, wird ermittelt, ob die Feedbacksignaldaten F und G den gleichen Absolutwert und verschiedene Vorzeichen haben (F = -G?) (Schritt 307). Lautet das Ergebnis der Ermittlung im Schritt 307 "NEIN", wird ermittelt, ob die Indices p und q einen Stellwert C erreichen oder nicht (Schritt 311). Erreichen die Indices p und q nicht den Stellwert C, endet das Verfahren im derzeitigen Verarbeitungszeitraum. Die Indices p und q, die Register R(F), R(G), Q(F) und Q(G) werden in der Anfangseinstellung sämtlich auf "0" gestellt.
Wird im Schritt 303 ermittelt, dass die Feedbacksignaldaten F und G gleich sind (F = G), d.h. die Beziehung der Gleichung (3) gilt, geht das Verfahren zum Schritt 304, in dem ermittelt wird, ob der Index p den Stellwert C erreicht oder nicht. Erreicht der Index p den Stellwert C nicht, wird er stufenweise um "1" erhöht (Schritt 305). Der im Schritt 302 erhaltene Absolutwert der A-Phase-Feedbacksignaldaten F wird zu dem Wert des Registers R(G) hinzuaddiert (Schritt 306), und es wird zum Schritt 307 übergegangen.
Wird im Schritt 307 ermittelt, dass die Feedbacksignaldaten F und G den gleichen Absolutwert und unterschiedliche Vorzeichen haben (F = -G), d.h. dass die Beziehung der Gleichung (5) gilt, geht das Verfahren zum Schritt 308. In diesem wird ermittelt, ob der Index q den Stellwert C erreicht oder nicht. Erreicht der Index q den Stellwert C nicht, wird er stufenweise um "1" erhöht (Schritt 309). Der im Schritt 302 erhaltene Absolutwert der B-Phase-Feedbacksignaldaten G wird zu dem Wert des Registers Q(G) hinzuaddiert (Schritt 310), und es wird zum Schritt 311 übergegangen.
Im Schritt 311 wird ermittelt, ob beide Indices p und q den Stellwert C erreichen. Erreichen beiden den Stellwert C nicht, endet die Verarbeitung des gegenwärtigen Verarbeitungszeitraums.
Anschließend wird die obige Verarbeitung wiederholt ausgeführt, bis beide Indices p und q den Stellwert C erreichen, so dass die Absolutwerte der A-Phase- und B-Phase-Feedbackdaten F und G bei gleichen Feedbackdaten F und G zu den Registern R(F) bzw. R(G) C Mal hinzuaddiert werden. Haben die Feedbacksignaldaten F und G den gleichen Absolutwert und unterschiedliche Vorzeichen, werden die Absolutwerte der A-Phase- und B-Phase-Feedbackdaten F und G zu den Registern Q(F) bzw. Q(G) C Mal hinzuaddiert.
Wird im Schritt 311 ermittelt, dass beide Indices p und q den Stellwert C annehmen, werden die jeweiligen Werte der Register R(F), R(G), Q(F) und Q(G) durch die Zahl C dividiert, wodurch Durchschnittswerte F1s, G1s, F2s und G2s wird folgt erhalten werden (Schritt 312): F1s = R(F)/C G1s = R(G)/C F2s = Q(F)/C G2s = Q(G)/C
Der Wert R1 in Gleichung (4) wird auf Basis der so erhaltenen Durchschnittswerte F1s und G1s und der Wert R2 in Gleichung (6) auf Basis der Durchschnittswerte F2s und G2s wie folgt bestimmt (Schritt 313): R1 = [F1s2 + G1s2]1/2
Der Fehler α der Phasendifferenz wird anhand der Gleichung (10) unter Verwendung der erhaltenen R1 und R2 und der im Schritt S2 erhaltenen Amplitudendaten "a" und "b" ermittelt (Schritt 314).
Zu dem Fehler α der Phasendifferenz wird 90° hinzuaddiert. Die erhaltene Phasendifferenz (90° + α) wird auf dem Anzeigeabschnitt 28 angezeigt oder die Daten der Phasendifferenz (90° + α) werden an die numerische Steuerung 1 gesendet und von der Anzeigevorrichtung der numerischen Steuerung 1 angezeigt (Schritt 315). Dann wird ein Signal ausgegeben, das die Beendigung der Phasendifferenzermittlungsverarbeitung anzeigt (Schritt 316), und die Phasendifferenzermittlungsverarbeitung endet.
Schließlich werden ein Wert, der erhalten wird durch Subtrahieren des im Schritt S3 erhaltenen Amplitudenverhältnisses von "100" als Parameter zur Kompensation des Amplitudenverhältnisses, und der im Schritt 314 erhaltene Fehler α der Phasendifferenz als Parameter zur Kompensation der Phasendifferenz im Speicherabschnitt 27 gespeichert. Der Amplitudenverhältniskompensationsparameter und der Phasendifferenzkompensationsparameter werden vom Anzeigeabschnitt 28 und/oder von der Anzeigevorrichtung der numerischen Steuerung 1 angezeigt (Schritt S5), und die Codierereinstell-/bestätigungsverarbeitung wird beendet.
Erfindungsgemäß muss man nicht Wellenformen von Feedbacksignalen, die von einem Codierer in einen Motorregler eingegeben werden, mit einer speziellen Messvorrichtung, wie einem Oszilloskop, beim Einstellen/Bestätigen der analogen Feedbacksignale von den Codierern beobachten. So lässt sich der Zustand der analogen Feedbacksignale leicht unterscheiden. Weil keine spezielle Messvorrichtung nötig ist und die Zulässigkeit der analogen Feedbacksignale automatisch beurteilt werden kann, werden somit das Einstellen und Bestätigen der Feedbacksignale einfacher.

Claims

Motorregler (2) zum Durchführen einer Lage- und/oder Geschwindigkeitsregelung von einem beweglichen Element (4), das mit einem Motor (3) mechanisch verbunden ist, unter Verwendung analoger Feedbacksignale von Codierern (5, 6) zum Ermitteln der Rotationslage und/oder -geschwindigkeit des Motors (3) oder der Lage und/oder Geschwindigkeit des beweglichen Elements (4), wobei die Codierer (5, 6) derart ausgelegt sind, dass die analogen Feedbacksignale zwei Sinuswellenformen (A, B) zum Quadrat umfassen, wobei der Motorregler (2) umfasst: Ermittlungsschaltungen (24, 25), die derart angeordnet sind, dass sie die beiden analogen Sinuswellenformen (A, B) in digitale Werte umwandeln, und einen mit den Ermittlungsschaltungen (24, 25) verbundenen arithmetischen Abschnitt (26), der derart angeordnet ist, dass er mindestens eines aus Amplituden, Offsets und einem Phasenunterschied der beiden analogen Sinuswellenformen (A, B) von ihren digitalen Werten berechnet, sowie einen Speicherabschnitt (27) und einen elektronischen Digitalanzeigeabschnitt (28), die zusammen mit dem arithmetischen Abschnitt (26) verbunden sind, wobei der elektronische Digitalanzeigeabschnitt (28) in dem Motorregler (2) oder in einem mit dem Motorregler (2) verbundenen Host-Regler derart angeordnet ist, dass Information zu mindestens einem aus Amplituden, Offsets und einem Phasenunterschied der beiden analogen Sinuswellenformen (A, B) als Digitalwert angezeigt wird.
Motorregler nach Anspruch 1, wobei der elektronische Digitalanzeigeabschnitt (28) des Motorreglers eine LED-Anzeigevorrichtung enthält.
Motorregler nach Anspruch 1, wobei der elektronische Digitalanzeigeabschnitt (28) des Motorreglers eine Siebensegment-Anzeigevorrichtung enthält.
Motorregler nach Anspruch 1, wobei der elektronische Digitalanzeigeabschnitt (28) des Motorreglers eine mit dem Motorregler verbundene Anzeigevorrichtung enthält.
Motorregler nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der elektronische Digitalanzeigeabschnitt (28) derart betrieben werden kann, dass er Ergebnisse des Vergleichs von Amplituden und/oder Offsets der analogen Feedbacksignale mit jeweiligen zuvor festgelegten Werten anzeigt.