JP2005317014A - 偶発的衝突を検出することを意図して動作異常を検出するための装置を具える数値制御駆動装置及びこの装置の動作異常を検出する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 検出閾値が著しく低くても、偶発的衝突を確実にかつ迅速に検出する数値制御駆動装置を提供する。
【解決手段】 負荷の駆動装置（１８ａ）は、モーター（１４ａ）を有し、偶発的衝突を検出するための装置と、それぞれ変速機アセンブリ（１２ａ）の上流及び下流に配置され、それぞれ位置の第１の値及び第２の値を与える第１及び第２位置センサー（１５ａ、１６ａ）を具える。計算ユニット（２０）は、これらの位置の値の差に対応するエラー信号（ｄ）の計算を可能にする。識別手段を設けて、空間基準座標系（ｘ_Ｒ、ｄ）を負荷が横断した経路の関数として、連続エラー信号を分析する。長方形又は指数空間窓を有するフィルタは、偶発的衝突によるエラーと通常の作業に伴う他の原因によるエラーとを識別するように、特に適合されている。したがって、非常に低い検出閾値で、特に信頼性があり、かつ感度の高い衝突検出が得られる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、偶発的衝突を検出することを意図して動作異常を検出するための装置を具える数値制御駆動装置であって、
−変速機要素（Ｔ）のアセンブリを介して、少なくとも１つの経路に沿って負荷（１８）を移動することのできる、少なくとも１つのモーター（１４）と、
−前記変速機アセンブリの要素の少なくとも１つの、モーター（１４）に向かう上流に配置され、位置（ｘ_Ｍ）の第１の値を与えることを意図する位置計測の第１手段（１５）と、
−変速機アセンブリの前記要素の、負荷（１８）に向かう下流に配置され、前記経路上の負荷の位置に対応する位置（ｘ_Ｒ）の第２の値を与えることを位置する位置計測の第２手段（１６）と、
−所定の間隔（ｈ）で、位置の第１の値と第２の値の差に対応するエラー信号（ｄ）を確立する計算手段（２０）と、
−これらのエラー信号を分析して、偶発的衝突を検出する分析手段とを具える装置に関する。

かかる装置は、特許文献１に記載されているように、工作機械の分野では既に使用されている。

類似の駆動装置が、ロボット、印刷機、繊維生産機器、射出成形機、打ち抜き、クレーン、衛星アンテナ、望遠鏡等の多くの他の用途で用いられている。

図１に示すような駆動装置において、モーター１４の位置はエンコーダー１５により計測され、モーターのローターの正しい位置に位相変換を制御する。モーターのトルクは、変速機を介して、プーリー１１、１３及びベルト１２、続いてナットを具えたボールスクリュー１７によって、例えば作業台又はツールを取り付けたスピンドルに代表される負荷１８に伝達される。負荷１８の位置は、直線定規１６を用いて計測される。移動の終点は機械的ストッパ１９により決められており、サーボ駆動ソフトウエアに異常があった場合に、装置を保護する。このストッパ１９は、装置の準備段階で、スピンドルの初期化の絶対的な基準の役目を果たすころができる。このような初期化は、直線定規がこの基準を与えないものである場合には、必要である。一般に、移動終了接触器が初期化に使用される。これらの接触器を、コスト低減等の理由により廃した場合には、過剰な衝撃力いよって早期の機構が損傷するリスクを負うことなく、ストッパ１９を基準として使うために、この発明で提案されるような信頼性があり、かつ効果的な衝突検出装置が必要となる。

工作機械、ロボット、又はサーボモーターにより駆動される関節を有する他の種類の装置を用いる場合には、作動する要素が、装置の他の部材、加工すべきワークピース、又は周囲の部品と衝突する場合がある。この場合、解決すべき問題は、衝突を防止及び／又は検出することにある。

当業で最も広範に用いられている防止手段は、ハードウエア論理限界を形成する移動終了接触器により、又はソフトウエア限界を構成する位置設定の許容範囲に対する限界の従来の定義を介して、又は物理的限界を形成する機械的ストッパの助けにより、スピンドルの移動を制限することである。この意味での衝突の予防は、作業空間をモデル化して、相対移動する物体相互の干渉を予め同定することが特許文献２により提案されている。このモデル化法の欠点は、作業ゾーン内の全ての物体の動きを確実にする必要があり、この情報が、例えばワークピースとツールの間に詰まり得る切れ端に対する工作機械に関しては入手不能である点にある。ワークスペース内での物体の位置に関する知識の欠如を補うため、例えば可視システムでは、針路変更が行われてきた。とはいうものの、これは依然として複雑かつ高コストな解決策である。

特許文献３は、電気溶接装置の場合に、電気的接触センサーを提案している。このような装置は、特許文献４によれば、半製品ワークピース上での三次元ツールの整列に用いることができ、そうすることで、正確にかつ廃棄物なしにツールとワークピースの衝突を検出できる。しかし、電気的接触センサーを用いると、導電性物体の存在が必要となる。

特許文献５は、サーボモーターのトルク／電流の絶対値等の、所定数の基準を監視することを提案している。この特許に記載の方法は、固定の又は非常に正確な変速機を有する駆動部に限定されており、これは、第２定規位置センサーの導入が、特に自由度又は等速欠陥に関連する誤差を補償するソフトウエア手順を実行することを可能にするような特定の工業用途の場合に、不必要に高価な機械的解決法を必要とする。この補償は、モーター速度フィードバックループへの面倒な要求、大きな速度トラッキングエラー、及びモーター電流の大きな変動を生じる場合がある。さらに、モーターの慣性が負荷の慣性を支配する場合は、モーター側からみると、衝突の力がモーター電流に及ぼす影響は、通常の加速又は減速のために供給される力に比べて、無視できる。したがって、特許文献５で提案されているような生信号は、廃棄物を避けるのに十分な感度で衝突を同定できるようにする関連情報を、もはや含んでいない。

モータートルク信号、モーター電流及び速度信号のそれぞれを衝突の検出に有効に使用するため、特許文献６は、駆動部のパラメーターに基づく外乱トルクオブザーバーと、測定ノイズの影響を高頻度で低減するよう意図されたフィルタパラメータとからなる構成を提案している。しかし、この特許文献６で提案された方法は、駆動部の変速機用固定モデルに限定される。したがって、この方法は、変速機の自由度及び等速欠陥が非常に著しいと想定される駆動部に対しては不十分である。さらに、モーターの慣性及びトルク定数等のパラメーターの知識は、駆動すべき質量が、装置の通常の使用の間に係数５で容易に変動するような、工作機械等の多数の用途に適合しない。

特許文献７は、定規位置をスピンドルの駆動部で測定し、この測定値を変速機チェーンの内部で取られた間接測定値と比較して、エラー信号を作ることが提案されている。この信号の急激な増加は、衝突又は異常事態が発生したことを示している。しかし、予め固定された限度で、一時的なエラー信号の増加を比較すること以外は、何も提案されていない。モーターと駆動部の間の位置に関するこのエラー信号の問題は、これが等速エラーにより損なわれることにあり、これは通常の操作の特徴であり、誘発限界を過剰な値に固定することになる。一方、提案された解決法は、大きな慣性を乱暴に加速することが必要な場合には、不適当である。これは、加工すべきワークピースと誘電性の液体で満たされたトレーとのアセンブリを移動する役目をし、駆動する質量が１トンにも達する場合のある溶接機のＸ及びＹ軸にも当てはまる。

ドイツ国特許公開第３４ ２６ ８６３号公報 米国特許第５，３４７，４５９号明細書 米国特許第４，８２０，８９５号明細書 ドイツ国特許公開第４０ ０８ ６６１号公報 米国特許第５，１１９，００６号明細書 米国特許第５，３０４，９０６号明細書 ドイツ国特許公開第１９９ ６０ ８３４号公報

この発明の課題は、前記の従来技術の問題点を解決することにある。

この課題を解決するために、この発明では、分析手段が、所定の間隔で得たエラー信号を、偶発的衝突によるエラーと少なくとも１つの他の原因によるエラーとを識別するために、空間的基準座標系内を横切る経路の関数として分析するよう考えられた識別手段を具える。

この特徴により、公知の装置に比べて検出閾値が著しく低くても、偶発的衝突を確実に、かつ迅速に検出することが可能となる。

好ましくは、変速機アセンブリが、エラー信号により用いられる変速機の自由度を、負荷の駆動に関連する力ゲージとして有する。

これらの特徴により、非常に単純な構成とし、かつコスト的に非常に有利とすることができる。

好適な実施態様において、識別手段は、偶発的衝突によるエラーと、少なくとも１つの他の原因によるエラーとを識別するよう考えられた、負荷により横切られる経路を特徴とする、少なくとも１つの空間窓に形成された経路に沿った、負荷の限定された移動の際のエラー信号に関するデータの関連する範囲についての少なくとも１つの制限を具える。

したがって、低い検出閾値でも、特に信頼できる検出が得られる。

有利には、識別手段が、等速エラー及び／又は熱変動によるエラーを除去するよう適合された空間的フィルタリング手段からなる。

これらの特徴により、全ての検出欠陥が有効に回避できる。

有利な実施態様において、フィルタリング手段は、一方では経路にわたる負荷の移動に関係し、他方ではこれらの動きに対応するエラー信号に関係するデータの２つの環状列と、前記の動き及び２つの環状列から抽出されたエラー信号に関係する最新のデータを有する、少なくとも１つの空間的長方形窓とを具える。

したがって、独自の原理と優れた信頼性の検出装置が得られる。

他の好適な実施態様において、フィルタリング手段は、少なくとも１つの空間的に不変で、指数空間的窓を有する線形フィルタを具える。

この態様は特に実用的である。これにより、小型の計算ユニットを用いて、異常の検出を迅速かつ高精度に得ることが可能となるからである。

また、この発明は、数値制御駆動装置における偶発的衝突を検出することを意図して動作異常を検出する方法も関するものであり、この方法が、
−変速機要素のアセンブリを介して、少なくとも１つの経路に沿って負荷を移動することのできる、少なくとも１つのモーターと、
−変速機アセンブリの要素の少なくとも１つの、モーターに向かう上流に配置され、位置の第１の値を与えることを意図する位置計測の第１手段と、
−変速機アセンブリの前記要素の、負荷に向かう下流に配置され、前記経路上の負荷の位置に対応する位置の第２の値を与えることを位置する位置計測の第２手段と、
−所定の間隔で、位置の第１の値と第２の値の差に対応するエラー信号を確立する計算手段と、
−これらのエラー信号を分析して、偶発的衝突を検出する分析手段と
を具えており、
識別手段を用いて、偶発的衝突によるエラーと少なくとも一つの他の原因によるエラーとを識別する目的で、所定の間隔で得られるエラー信号を、空間的基準座標系を横断する経路の関数として分析する。

この方法によれば、偶発的衝突の検出を、公知の方法と比べて小さな検出閾値を用いて、単純かつ信頼性のある方法で得ることができる。

他の特徴は、従属請求項に記載された特徴、及び概略的に２つの実施例を示す添付の図面を参照しつつ、以下で詳細に述べるこの発明の説明から明らかになる。

この発明の数値制御駆動装置は、図２に概略的に示すような構成を有する。モーター１４ａは、位置の第１の値ｘ_Ｍを与え、かつ変速機アセンブリ１２ａの上流に配置された位置計測の第１手段を構成する第１位置センサー１５ａに接続され、この変速機アセンブリ１２ａを介して、経路に沿って移動する負荷１８ａに動きが伝達される。負荷１８ａの位置は、位置の第２の値ｘ_Ｒを与える第２位置センサー１６ａにより、計測される。

図２では計算ユニット２０である計算手段は、所定の時間間隔で、次式に従ってエラー信号ｄを計算するよう構成されている。

式中、ｒは変速機アセンブリ１２ａの減速比に等しい。

したがって、エラー信号ｄは、負荷の位置と負荷に対するモーターの位置との間の偏差に対応する。

図１に示す構成において、エラー信号ｄ＝ｘ_Ｒ−ｒｘ_Ｍは、変速機の要素、すなわち主としてベルト、ボールとその軌道の間の摩擦、ナット及びネジに起因するエラーの合計である。これらの要素はそれぞれ自由度及び速度を有して作用する。

シャフト、調和駆動等の他の変速機要素も考慮可能である。

しかし、遊びのない部品を選択することが好ましい。例えば、プレストレスがなく、逆転時に遊びを呈するギアは、サーボ制御により維持される振幅を容易に乱し、特別の拘束的な予防措置を必要とする。

したがって、負荷の前後の動きに関する、図３ｃ、３ｄ及び３ｅに示したエラー信号ｄは、スピンドルの加速及び変速機の自由度に関連する動的寄与、並びにボールネジの長さが変わることにより減速比ｒを変える温度効果をそれぞれ伴う製造及び組立ての欠陥に関連する速度寄与又は等速エラーからなる。エラー信号ｄの動的成分は当然に時間的基準座標系に表され、空間的基準座標系は速度成分を典型的に表す。例えば、図３ｃと図３ｄは対照的である。

特許文献７の記載は、エラー信号ｄの急激な増加、換言すればΔｄ／Δｔの増加が観察されたことを示唆している。かかる試みは、以下に述べる欠陥の和が、特に衝突のない通常の動作では典型的であるので許容せざるを得ず、これを無視することができるように誇大な検出限界を固定することを強要している、と考えるべきである。

具体例として、溶接機のｙ軸を考える。モーター１４の慣性は０．３１ｇｍ^２に等しく、ベルト変速機１１〜１３の減速比は５であり、ネジ１７のピッチは５ｍｍ／回転であり、加工すべきワークピースを載せる台の質量は６２０〜１１２０ｋｇの間で変動し、変速機の剛性はｋ＝１７５Ｎ／μｍである。

図３ｃ、３ｄ及び３ｅは、図１に示す形式の駆動の信号ｄを、大きな動き及び速度の方向の反転に対して示す。

等速エラーはネジの製造の欠陥、及びナット内でボールを再循環するためのシステムにより発生する外乱から生ずる。負荷の位置ｘ_Ｒが横軸として表された図３ｅに示した具体例では、７ｍｍの空間的擬似周期が観察された。この等速欠陥を象徴する、この例における１０μｍの振幅は、それを支配的特徴とし、空間的基準座標系の選択を強要し、さらに適当なフィルタを用いて前記の擬似周期を除去するように検出装置を強要する。

このため、ネジの長さ、したがって減速比ｒが変わるので、位置ｘ_Ｒの関数としての信号ｄの変動として明示された熱型のエラーに変動量が加わる。

例えば、長さ４４０ｍｍの鋼製ボールネジでは、熱膨張係数が１メートル１ケルビン当たり１２μｍに等しく、１℃の変動は５．２８μｍの欠陥を招く。このような温度変動は、製造室の換気、装置への日射、又はスピンドルの動き及びボールベアリング内の摩擦により生ずる局所的な温度上昇が原因となり得る。これらの熱型エラーは、図３ｄのプロットに示されており、全体として信号ｄが、横軸１００ｍｍに対して約５μｍ傾斜しており、これに対して検出装置は非感受性のままでなければならない。検出装置に課せられた他の制約は、前記の傾斜、及び空間特性の欠陥をなくすことであろう。

移動ｘ_Ｒの関数としての信号ｄの図３ｄの同一のプロットにおいて、変速機の自由度を発動する、スピンドルの直線案内路内の摩擦力により、往路と復路の間の垂直オフセットが観察される。この摩擦／自由度欠陥は、動的特性であり、図示の例では５μｍ程度であり、信号ｄの高周波成分のようにフィルタリングされない（図３ｅ参照）。これは、装置の固有周波数の励起によるものであり、変速機の自由度及び両端での慣性により決まる。これらの周波数の発現は、モーター電流Ｉ_Ｍを時間ｔの関数としてプロットした図３ｂにおいても見られる。

この発明によれば、変速機の自由度を、変速機エラー信号ｄを発生する負荷に関する力ゲージとして用いる。この信号の等速欠陥の成分は、識別され、フィルタリングされて、許容可能な欠陥が存在する場合に誤った衝突アラームを発するのを防止する。このフィルタリングを行うため、エラー信号の急激な時間的増加を監視する代わりに、エラー信号の空間的増加を観察する。

エラー信号ｄは、偶発的衝突によるエラーと少なくとも１つの他の原因によるエラーとを識別する目的で、所定の間隔で得られたエラー信号を、空間的基準座標系ｄ、ｘ_Ｒを横断する経路ｘ_Ｒの関数として分析するよう構成された識別手段を具える分析手段により処理されるという点が特徴である。

変速機の等速エラーの影響は、限定された移動に関するデータの関連空間領域を制限することにより取り除かれる。偶発的衝突によるエラーと他の原因によるエラーとを識別するように構成された、負荷により横切られる経路を特徴とする少なくとも１つの空間的窓を形成することにより、取り除かれる。

この関連空間領域の制限は、第1の実施態様に従う適正に管理された長方形窓と環状列により、又は第２の実施態様に従う１つ以上の指数窓のいずれかにより達成される。第２実施態様の空間的に不変なフィルタ（線形空間的不変ＬＳＩ）に関連する管理法は以下で説明する。

空間的領域を制限することによるこれらのフィルタリング手段は、等速エラー及び／又は熱エラーを切り捨てるように実験的に選択される。

空間内に長方形窓を有する第１実施態様は、図４に示すソフトウエア構造に基づく。

位置の第１値ｘ_Ｍ及び第２値ｘ_Ｒを計算ユニット２０に与え、エラー信号ｄ＝ｘ_Ｒ−ｒｘ_Ｍを確立する。

値ｄ及びｘ_Ｒをサイズｎの２つの環状列４４及び４５に記録する。ｎは例えば５０である。

添字の１は直前に記録されたサンプルを示す。記録は、例えば２ミリ秒である所定のサンプリング周期にしたがって行われる。

これらの記録されたデータから、直近の連続サンプルＤ＝｛ｉ：１≧ｉ≧ｉ ｍａｘ｝の部分集合を抽出する。横断する位置の領域は、限度Ｌ_ｘ又は次式のような空間窓の幅未満のままである。

空間窓の幅Ｌ_ｘを局所的等速エラーの周期比に選択することが賢明である。例えば、７ｍｍの周期性に対しては、Ｌ_ｘ＝０．１ｍｍを選択することが有利である。Ｌ_ｘを減らせば減らすほど等速欠陥は無視され、より剛性の高い部材に関するもの以外の衝突の検出ができなくなる。大きな空間窓Ｌ_ｘにより、柔軟な部材の検出が可能となるが、等速欠陥はほとんど減少せず、検出レベルＬ_{ｄ，ｒｅｌ}は同様に大きく選択しなければならず、これにより衝突を検出する方法の感度が低減する。

換言すれば、直近の連続サンプルＤ＝｛ｉ：１≧ｉ≧ｉ ｍａｘ｝の部分集合４３を、荷重による移動ｘ_Ｒを横軸とし、エラーｄ＝ｘ_Ｒ−ｒｘ_Ｍを縦軸とする滑り長方形空間窓として見ることができる。

例えば２ミリ秒の定期的間隔ｈでの時間的サンプリングの場合には、この窓を考慮した経路

が、スピンドルの速度から独立を保つことが必須である。

ここで、例えばクロックのパルスを、クロックのパルスと似ているが、エンコーダー１５（図１）により例えば１度の１００分の１の定期的間隔ｈで作られたパルスと置換することにより得られた空間的サンプリングは、信号を処理することを可能にし、以下の説明においては、あたかもスピンドルの速度が一定であるかのように処理する。

衝突は、以下で定義する、次式の操作にしたがって長方形窓４３内に選択された部分集合Ｄにわたるｄのダイナミックレンジの限度Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ}の超過により特徴づけられる。

式中、ｍａｘ ｄ_ｋは部分集合Ｄ中でのｄの最大値であり、ｍｉｎ ｄ_ｋは部分集合Ｄ中でのｄの最小値である。

換言すれば、環状メモリにより実現される、窓４３の大きさ及び内容が更新されるごとに、関連するサンプル（記録）の部分集合Ｄの中から最大値ｄと最小値ｄを保持し、それらの差を形成し、これを閾値Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ}と比較する。値ｘ_Ｒ（ｋ）と値ｄ_ｋの組の各サンプルを長方形窓内の同一の重さに貯蔵し、よって長方形と呼ばれている。

閾値Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ}及びスライド窓Ｌ_ｘの幅の事前の選択、すなわち装置の較正を、適正な作業手順で、導入に際して、行う必要がある。

Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ}の値を、局所的等速エラーの大きさ及び形状の観察及び分析により決める。始動限度Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ}を、関係する駆動部の経験的特性に基づいて調整することが提案されている。手順は、衝突検出を決して始動しない、所定数の関連する状況具体的には、
−動きの反転と、例えば０．１ｍｍ／ｓ、１ｍｍ／ｓ及び１０ｍｍ／ｓといった速度のインディシャル上昇を含む第１動作によるプログラムされた動き。
−低速を含む種々の速度での手動の動き及びステッパモードでの手動の動き。
−加工されていない区域から加工された区域までの経路、又はその反対の経路により特徴づけられる、いわゆる「加工送り」又は「加工戻り」過渡期間。
に対して、選択された部分集合Ｄに対する変動の範囲ｄを記録することからなる。

したがって、通常の操作に対する次式で表される最大値を評価する。

始動限度Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ}を、Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ}をΔｄ_ｍａｘの最大値のｍ％に固定するように、十分なマージンを取って選択する。ｍは、１２０と２５０の間にあることが有利であり、１４０と２００の間が好適であり、１５０であることが好ましい。

図３ｆは、この駆動部に対して最も重要であると同定された場合の、高速移動に対する調整図である。参照番号３１で示した、２μｍでの最大値Δｄｍａｘは、移動の反転の際の回収されたエネルギーのために、移動方向の反転時に達成されている。機械式変速機の等速欠陥の影響を、この図において参照番号３２で示したように、最大で０．８μｍにまで低減することができる。したがって、図示の場合、始動限度は、５０％の安全マージンを取りながら、Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ}＝３μｍとすることができる。当業で公知の方法に対して必要であり、図３の観察から明らかになる２０〜３０μｍと比較すべきである。

この発明によれば、衝突検出閾値を、公知の方法と比較して、係数で６〜７だけ低減することができる。

図３ｆに示すように、長方形窓４３内での次式の操作は、信号ｄから、約７ｍｍの擬似周期及び熱型の偏差に対応する空間成分を取り除くハイパスフィルタにより行われる。

より一般的に言うと、変速機の熱及び等速エラーの影響は、制限された移動に対するデータの関連する空間的範囲の制限により、取り除かれる。したがって、限度Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ}をより小さな値により感度が向上することが可能である。

サンプリングがクロックにより制御されている際の最も広範な事例において、所定長さの空間的窓の限度は、変数ｘ_Ｒとｄの組のサンプルの測定の瞬間と一般的には一致しない。したがって、少数のサンプル、例えば３つのサンプルを用いる場合に、特に高速移動の事例に有用な補間を行う必要がある。

次いで、この補間値は、空間窓の最新のサンプルとして記憶される。サンプリングｈが時間的ではなく空間的である場合には、補間の必要はない。

検出装置の実施態様として、前記の操作を単一のソフトウエア機能に組み合わせ、例えば２ミリ秒の周期ｈで周期的に呼び出すことが好ましい。図５は、この長方形窓ベース衝突検出法に対応するフローダイアグラムを示す。ブロック５１の記録の管理、特に、部分集合Ｄを確定する所定の制限移動Ｌ_ｘを考慮することによるｄの管理は、ブロック５２〜５７に含まれる。ブロック５８は、この制限移動Ｌ_ｘにわたってΔｄ_ｍａｘの値が閾値Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ}以上となった場合に衝突を検出する。

この記録５１の管理は、次のステップを含む。
５２：まず、環状列内の位置ｘ_Ｒ（ｋ）及びエラー信号ｄ（ｋ）に関する新しい情報の挿入点を決める。

５３：環状列がいっぱいの場合には、最古の点を削除して、新しいデータアイテムのための余地を作る。

５４：位置ｘ_Ｒ及びエラー信号ｄに関する情報を挿入する。

５５：横断する対応長さを、記録中に横断する総経路の長さに加える。

５６：この発明の要旨は、Ｌ_ｘに制限された、横断する長さの部分集合と考えられる列のサイズを小さくすることにある。関連する部分集合Ｄを決めるこの操作は、環状列の横断を必要とする。対応する計算負荷は、環状列の最大サイズｎを、利用可能な計算ユニットの関数として制限する。記録の最古のセグメントに対して、長さＬ_ｘに正確に対応する点の座標を別に補間しなければならない。ステップ５６における、この付加的な機能は、特にサンプルの最終数が例えば３に近いというように小さく、負荷の動きが高速の場合に、アルゴリズムの精度を向上する役割を果たす。

５７：運動欠陥のダイナミックレンジｄをΔｄ_ｍａｘを求めることにより評価する。

５８：最後に、ダイナミックレンジΔｄ_ｍａｘを限度Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ}と比較する。

図１に示すような弾性ワッシャを具えるストッパ１９への衝突の検出と、これから得られるスピンドルの停止との組み合わせに対するこの発明の応用例を図６に示す。図６ａ、ｂ、ｃは、時間の関数として、位置ｘ_Ｒ、モーター電流Ｉ_Ｍ及びスピンドルのエラー信号又は運動欠陥ｄをそれぞれ示す。図６ｄは、このエラー信号ｄを位置ｘ_Ｒの関数として示す。動作の流れを以下で説明する。

− 接近相６２の間、信号ｄは小さいままであり、モーター電流Ｉ_Ｍはスピンドルの摩擦を補償するためだけの役割をする。図６ｂのプロット６１を参照。

− 参照番号６２で表された、負荷がストッパに衝突する時点において、装置の台はｘ_Ｒ＝０にある。その後、信号ｄの振幅が増大する。図６において、スピンドルがストッパに衝突する６２から６３にかけての期間に見られるように、モーター電流Ｉ_Ｍの変動はわずかに０．５Ａ程度であることに留意されたい。これは、電流信号に基づく衝突検出手順の用途に許容されるレベル未満である。

− ｔ＝０である６３の時点で、プログラムされた変形の閾値Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ}＝５μmを越えている。ついで、このようにして検出された衝突は、スピンドルのサーボ制御に信号として送られる。

− 衝突は、その検出後１６ミリ秒（参照番号６４で示す時点）で考慮に入れられる。スピンドルの制御された停止が指示される。これは、図６ｂから明確に分かるように、電流の減少のスパイクとして現れる。衝突の検出と停止指示との間の遅れは、変速機の付加的な変形（５μｍ）を起こし、さらなる力を招く。

− 範囲６５を通して、衝突信号の出力が維持される。ここで示した例におけるように、衝突により発生した応力の緩和の動きは見られず、電流は１．２Aまで増加を続ける。無論、数値制御をプログラムに導入して、スピンドルコマンドを排除し、応力緩和の有無に関わらず負荷の停止を確保することも可能である。

前記の実施態様は、長方形スライド窓の原理に基づくものであり、正確にすることは比較的複雑である。多数の、例えば５０のサンプルを記憶し、速度の大小に応じて３個から５０個の間で変動する関連サンプルの値をそこから抽出する環状メモリを管理することが必要である。

一般にサンプリングはクロックにより制御され、したがって、現象の観察に対する関連空間領域と一致しない。これは、特に保持されるサンプル数が小さい場合に、精度を確保するため、最古のサンプルに補間を行うことによって補正を施すことを必要にする。

エラー信号のダイナミックレンジを確保するため、全てのサンプルは、ソフトウエア機能が呼び出される度に見直さなければならない。したがって、プロセッサの計算ループの規制持続時間を超過しないように、適当な大きさが必要である。

適度な加速度、例えば、本例においては、２ｍ／秒の高速サンプリング周期に対応する０．５ｍ／ｓｅｃ^２程度の加速度を仮定して、空間的に不変な一次線形フィルタ（ＬＳＩ）による数値積分が、図８に示すような、より単純で、より効率的な実施態様を可能にする。デジタル処理され時間周期的に制御されたこのフィルタの挙動は、空間定数ｘ_Ｓにより特徴づけられる。

操作の本質は、ブロック８１に包含されており、サンプリングクロックにより制御されるエラー信号ｄ（ｋ）の一時的情報の空間領域にマッピングを行うことにある。ブロック８１は、空間定数ｘ_Ｓにより特徴づけられるＬＳＩを用いてｄの記録の管理するためのブロック８２、８３、８４、８５を含む。ｘ_Ｓは、限定された動きに対するデータの関連領域の規制を行う第１実施態様のＤを画定する動きＬ_Ｘに類似することに留意されたい。

ブロック８６は、閾値Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ，Ｉｓｉ}との比較を行うことによって衝突を検出する。

ブロック８２〜８５は、図５のブロック５２〜５７と同様であり、第２実施態様に関する説明を参照することで、理解が容易になろう。

図５のブロック５２の入力に存在する変数ｘ_Ｒ（ｋ）、ｄ（ｋ）と同じものが、ＬＳＩフィルタ及びブロック８２の入力にもある。

ブロック８４の式ξ（ｋ）＝ａ_１（ｋ）ξ（ｋ−１）＋ｂ_０（ｋ）ｄ（ｋ）は、信号ｄ（ｋ）のローパスフィルタと考えなければならない。

ξ（ｋ−１）は、前回の計算ループ、すなわち現在から例えば２ミリ秒以前の計算ループ中のξ（ｋ）の状態を表す。

換言すれば、ξ（ｋ−１）はエラー信号の記録のメモリであり、第１実施態様の図４の環状メモリ４４に相当する。ここで、第１実施態様は、記録を保管するのに、例えば最大で５０のメモリ位置を認識するのに対して、第２実施態様は記録を保管するのに単一のメモリ位置のみを用いることに留意されたい。

ブロック８４の式によれば、ξ（ｋ）の計算は、８３で事前に計算され、各計算サイクル、例えば２秒毎に更新される空間的フィルタリングパラメータａ_１（ｋ）及びｂ_０（ｋ）によって決まる。

ｂ_０（ｋ）は単純にａ_１（ｋ）に従属する。すなわち、ｂ_０（ｋ）＝１−ａ_１（ｋ）である。

８３の下に書かれた指数式は、フィルタリング定数が、ブロック８２で計算された最終周期Δｘ_Ｒ（ｋ）＝ｘ_Ｒ（ｋ）−ｘ_Ｒ（ｋ−１）中に横切る経路により決まることを示している。

であり、式中、ｘ_ｓ［μｍ］は、指数窓の空間定数であり、図７ａ、７ｂ及び以下の説明を参照されたい。定数ｘ_Ｓは、制限された動きに対するデータの関連領域の制限に対応する、第１実施態様の長方形空間窓Ｌ_ｘの幅に相当する。

この手順に従うａ_１（ｋ）の計算は、一時的サンプリングの場合におけるフィルタの入出力特性が、スピンドルの速度から独立しており、したがってサンプリングクロックにより制御される一時的情報の空間領域に対してマッピングを行うことを確実にする。

スピンドルの速度が一定の場合、又は空間的サンプリングが直接行われる場合には、ａ_１（ｋ）及びｂ_０（ｋ）を固定する。

前記の通り、ブロック８４中で式ξ（ｋ）で表したものは、エラー信号ｄ（ｋ）に対するローパスフィルタである。

換言すれば、ξ（ｋ）は、低空間周波数により特徴づけられ、かつ図３に示された例において、等速欠陥、より正確には、約７ｍｍの擬似周期及び熱型ドリフトに対応するエラー信号の成分のみを保持する。

最後に、図８のブロック８５の式ｙ（ｋ）＝−ξ（ｋ）＋ｄ（ｋ）は、ブロック８４のローパスフィルタξ（ｋ）＝ａ_１（ｋ）ξ（ｋ−１）＋ｂ_０（ｋ）ｄ（ｋ）に対して相補的なハイパスフィルタとして考えるべきであり、第１実施態様の

と同様の操作を行い、信号ｄ（ｋ）から許容を望む空間的成分を除去する。

したがって、ブロック８４及び８５で行われる、この空間的フィルタリングは、等速変速機エラーの影響を排除することを可能とし、ブロック８６の操作｜ｙ（ｋ）｜＞Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ，Ｉｓｉ}において、衝突検出限界Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ，Ｉｓｉ}をより低い値とし、検出が望まれる衝突の危険性に対する感度を向上させることができる。

前記の通り、ξ（ｋ−１）はエラー信号の記録のメモリであり、第１実施態様の図４の環状メモリ４４に相当するものである。しかし、この第２実施態様においては、記録を保管するのに、単一のメモリ位置が必要である。このような単純化は、以下に説明する指数窓理論、及び積分に考慮される各サンプルが、指数的減衰に従って低くなればなるほど直近のサンプルから遠くなるウエイトで、その中に関与するという事実により可能となる。サンプルのメモリが、距離Ｌ_Ｘを越えて離れると、完全に消去される第１実施態様の長方形窓とは異なる。

図７ａ〜７ｈは、指数窓を実現する一次空間的不変フィルタ（ＬＳＩ）の特徴を示す。図示の例に対して、フィルタｄ（ｋ）への入力は、全てのｘ_Ｒ（ｋ）＜０に対してｄ（ｋ）＝０であり、全てのｘ_Ｒ（ｋ）≧０に対してｄ（ｋ）＝１となるように、選択される。空間定数ｘ_Ｓ＝１の値により決まるこの例示的フィルタは、位置信号ｘＲ（ｋ）、及び全ての単調横行ｘ_Ｒ（ｋ）と同一の出力信号ｙ（ｋ）の間の関係により特徴づけられる。図７ａ、ｃ、ｅ及びｇは、ｖ_０＝０．０５ｍｍ／秒の平均速度での高速移動を示す。図７ｂ、ｄ、ｆ及びｈは、同じ経路を動くが、ｖ_０＝０．００５ｍｍ／秒の遅い平均速度での挙動を示す。いずれの場合も、速度の微小な正弦成分を加えた。

図７ａにおいて、連続したサンプルをｘ印で示す。７１で表される領域は、領域７２とは反対に、早い動きに相当する。動きの瞬間速度は、サンプルｋの関数としての位置ｘ_Ｒ（ｋ）の傾きにより明らかになり、これを図７ｃに示す。４８番目のサンプルの後に、位置ｘ_Ｒ（ｋ）＝２を超過した。フィルタの入力信号及び出力信号の進展を、それぞれ図７ｇ、７ｅにプロットした。

図７ｂ、ｄ、ｆ及びはは、平均速度が遅いことに起因するより大きなサンプル密度により特徴づけられる。

無論、前記の実施態様は、非限定的な特性を示すものであり、特許請求の範囲内での任意の望ましい方法で変更することができる。具体的には、第２実施態様は単純な一次空間的不変フィルタ（ＬＳＩ）の使用に限定されるものではない。前記の実施態様を、空間領域内でハイパス及びローパスフィルタを実施し、等速欠陥の大部分を除去することもできる。空間定数ｘ_Ｓの値を変えることにより、デジタルフィルタの理論は、手順を拡張し、公知のバンドストップ又はバンドパスフィルタと組み合わせることを可能とし、よってエラー信号の許容等速成分をより細かく抽出することが可能となる。また、記載した装置及び方法は、複数のスピンドルを有する装置及び機械、並びに環状又は任意の非線形移動に適用することができる。

数値制御駆動装置を示す。 エラー信号ｄを確立する手段の基本ダイアグラムを示す。 3ａは、負荷が前後に動く際の信号の変動であり、負荷の占める位置ｘ_ｒ（ｍｍ）を時間ｔ（ｓ）の関数として示す。3ｂは、負荷が前後に動く際の信号の変動であり、モーターの電流Ｉ_Ｍ（Ａ）を時間ｔ（ｓ）の関数として示す。3ｃは、負荷が前後に動く際の信号の変動であり、エラー信号ｄ（μｍ）を時間ｔ（ｓ）の関数として示す。３ｄは、負荷が前後に動く際の信号の変動であり、エラー信号ｄ（μｍ）を負荷の占める位置ｘ_Ｒ（ｍｍ）の関数として示す。３ｅは、図３ｄの拡大図を示す。３ｆは、信号Δｄ_ｍａｘ＝ｍａｘ ｄ_ｋ−ｍｉｎ ｄ_ｋ（μｍ）の変動を時間ｔ（ｓ）の関数として示す。 偶発的衝突を検出する装置の第１実施態様の基本ダイアグラムである。 第１実施態様で用いるフローダイアグラムである。 ６ａは、負荷の移動と衝突の間の信号の変動であり、負荷の占める位置ｘ_Ｒ（ｍｍ）を時間ｔ（ｓ）の関数として示す。６ｂは、負荷の移動と衝突の間の信号の変動であり、モーターの電流Ｉ_Ｍ（Ａ）を時間ｔ（ｓ）の関数として示す。６ｃは、負荷の移動と衝突の間の信号の変動であり、エラー信号ｄ（μｍ）を時間ｔ（ｓ）の関数として示す。６ｄは、負荷の移動と衝突の間の信号の変動であり、エラー信号ｄ（μｍ）を負荷の占める位置ｘ_Ｒ（ｍｍ）の関数として示す。 ７ａは、フィルタの出力信号ｙ（ｋ）を位置ｘ_Ｒ（ｋ）の関数として示すグラフである。７ｂは、フィルタの出力信号ｙ（ｋ）を位置ｘ_Ｒ（ｋ）の関数として示すグラフである。７ｃは、位置ｘ_Ｒ（ｋ）を種々の測定点ｋの関数として示す。７ｄは、位置ｘ_Ｒ（ｋ）を種々の測定点ｋの関数として示す。７ｅは、フィルタの出力信号ｙ（ｋ）を種々の測定点ｋの関数として示す。７ｆは、フィルタの出力信号ｙ（ｋ）を種々の測定点ｋの関数として示す。７ｇは、種々の測定点ｋのエラー信号ｄ（ｋ）の値のグラフである。７ｈは、種々の測定点ｋのエラー信号ｄ（ｋ）の値のグラフである。 第２の実施態様で用いるフローダイアグラムである。

符号の説明

１１、１３ プーリー
１２ ベルト
１２ａ 変速機アセンブリ
１４、１４ａ モーター
１５ａ 第１位置センサー
１６ 直線定規
１６ａ 第２位置センサー
１７ ボールスクリュー
１８ 負荷
１９ 機械的ストッパ
２０ 計算ユニット

Claims (23)

1. 偶発的衝突を検出することを意図して動作異常を検出するための装置を具える数値制御駆動装置において、
   −変速機要素（Ｔ）のアセンブリを介して、少なくとも１つの経路に沿って負荷（１８）を移動することのできる、少なくとも１つのモーター（１４）と、
   −前記変速機アセンブリの要素の少なくとも１つの、モーター（１４）に向かう上流に配置され、位置（ｘ_Ｍ）の第１の値を与えることを意図する位置計測の第１手段（１５）と、
   −変速機アセンブリの前記要素の、負荷（１８）に向かう下流に配置され、前記経路上の負荷の位置に対応する位置（ｘ_Ｒ）の第２の値を与えることを位置する位置計測の第２手段（１６）と、
   −所定の間隔（ｈ）で、位置の第１の値と第２の値の差に対応するエラー信号（ｄ）を確立する計算手段（２０）と、
   −これらのエラー信号を分析して、偶発的衝突を検出する分析手段とを具え、
   前記分析手段は、偶発的衝突によるエラーと少なくとも一つの他の原因によるエラーとを識別する目的で、前記所定の間隔で得られるエラー信号を、空間的基準座標系（ｄ，ｘ_Ｒ）を横断する経路（ｘ_Ｒ）の関数として分析するように構成された識別手段を具えることを特徴とする数値制御駆動装置。
2. 前記変速機アセンブリ（Ｔ）が、前記エラー信号（ｄ）に基づいて、負荷（１８）の移動に関連する力ゲージとして用いられる、変速機の自由度を有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記識別手段が、偶発的衝突によるエラーと少なくとも１つの他の原因によるエラーとを識別するように構成された、負荷により横切られる経路を特徴とする少なくとも１つの空間窓（Ｌ_ｘ、ｘ_Ｓ）を形成する経路に沿った負荷の限定された移動の間のエラー信号に関係するデータの関連範囲についての少なくとも一つの制限を具える、請求項１又は２に記載の装置。
4. 識別手段が、等速エラー及び／又は温度変動によるエラーを除去するよう適合された空間的なフィルタリング手段からなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. フィルタリング手段が、一方では、前記経路にわたる負荷の移動（ｘ_Ｒ）に、他方では、これらの動きに対応するエラー信号（ｄ）に関係するデータ（４４、４５）の２つの環状列と、２つの環状列から抽出された前記移動（ｘ_Ｒ）及び前記エラー信号（ｄ）に関係する最新のデータを含む少なくとも１つの空間的長方形窓（Ｄ）とを具える、請求項４に記載の装置。
6. フィルタリング装置が以下のように構成される、請求項５に記載の装置。
   −所定のサンプリング周期（ｈ）に従い、負荷の移動（ｘ_Ｒ）及び大きさがｎの２つの環状列内でのこれらの移動に関連するエラー信号（ｄ）に関係する変動の対のサンプルを記録して、記録データｘ_Ｒ（ｋ）、ｄ_（ｋ）の対を形成する。ここにおいて、係数ｋの指数１は最後に記録したサンプルを表している。
   −直近の連続的サンプル
   

   

   
   の部分集合を抽出する。ここにおいて、前記経路にわたって負荷（１８）により横切られる位置の範囲が、前記長方形窓の空間的幅に対応する、第1の固定された所定限度（Ｌ_Ｘ）以下であり、空間的長方形窓を形成する連続的サンプル（Ｄ）の部分集合
   

   

   
   が、負荷の移動（ｘ_Ｒ）を横軸とし、エラー信号（ｄ）を縦軸とし、第１限度（Ｌ_Ｘ）が、除去すべきエラーの期間の一部となるように予め定められる。
   −次式に従って長方形窓内に選択される部分集合にわたるエラー信号（ｄ）のダイナミックレンジの第２の所定の限度（Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ}）を超過することにより定義される衝突を検出する。
   

   

   
   式中、ｍａｘ ｄ（ｋ）、ｍｉｎ ｄ（ｋ）は、それぞれ部分集合Ｄにおけるｄの最大値及び最小値である。
7. 前記第２の限度Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ}は、衝突することなく負荷が移動する場合に対して求められたΔｄ_ｍａｘの最大値のｍ％に固定されており、ｍは、有利には１２０と２５０の間にあり、非常に好適には１４０と２００の間にあり、好ましくは１５０に等しい、請求項６に記載の装置。
8. フィルタリング手段は、空間的長方形窓の前記第１の限度（Ｌ_Ｘ）の補間により、エラー信号（ｄ）の補間値を得るように構成された補間手段を具えており、この第１の限度（Ｌ_Ｘ）及び前記補間値は、空間的長方形窓の最古のサンプルとして保存される、請求項６又は７に記載の装置。
9. フィルタリング手段は、指数空間的窓を含む少なくとも一つの空間的不変線形フィルタを具える、請求項４に記載の装置。
10. 空間的不変線形フィルタの空間定数（ｘ_Ｓ）は、許容される等速欠陥に従って固定される、請求項９に記載の装置。
11. フィルタリング手段が以下のように構成される、請求項１０に記載の装置。
    −所定のサンプリング周期に従い、それぞれ負荷の移動及び関連するエラー信号に関係する一対の変動ｘ_Ｒ（ｋ）、ｄ（ｋ）のサンプルを記録する。
    −各サンプリング周期で、次式に従って信号ξ（ｋ）を計算する。
    ξ（ｋ）＝ａ_１（ｋ）ξ（ｋ−１）＋ｂ_０（ｋ）ｄ（ｋ）
    式中、ξ（ｋ−１）はエラー信号の記録のメモリであり、
    

    

    
    である。
    −次式に従って出力信号ｙ（ｋ）を計算する。
    ｙ（ｋ）＝−ξ（ｋ）＋ｄ（ｋ）
    −演算｜ｙ（ｋ）｜＞Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ，Ｉｓｉ}に従い、所定の限度Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ，Ｉｓｉ}の超過により定義される衝突を検出する。
12. 数値制御駆動装置における偶発的衝突を検出することを意図して動作異常を検出する方法において、該装置が、
    −変速機要素（Ｔ）のアセンブリを介して、少なくとも１つの経路に沿って負荷（１８）を移動することのできる、少なくとも１つのモーター（１４）と、
    −前記変速機アセンブリの要素の少なくとも１つの、モーター（１４）に向かう上流に配置され、位置（ｘ_Ｍ）の第１の値を与えることを意図する位置計測の第１手段（１５）と、
    −変速機アセンブリの前記要素の、負荷（１８）に向かう下流に配置され、前記経路上の負荷の位置に対応する位置（ｘ_Ｒ）の第２の値を与えることを位置する位置計測の第２手段（１６）と、
    −所定の間隔で、位置の第１の値と第２の値の差に対応するエラー信号（ｄ）を確立する計算手段（２０）と、
    −これらのエラー信号を分析して、偶発的衝突を検出する分析手段と
    を具えており、
    識別手段を用いて、偶発的衝突によるエラーと少なくとも一つの他の原因によるエラーとを識別する目的で、前記所定の間隔で得られるエラー信号（ｄ）を、空間的基準座標系（ｄ，ｘ_Ｒ）を横断する経路（ｘ_Ｒ）の関数として分析することを特徴とする方法。
13. 負荷（１８）の移動に関連する力ゲージとして、前記エラー信号（ｄ）に基づいて、前記変速機アセンブリ（Ｔ）の変速機の自由度が用いられる、請求項１２に記載の方法。
14. 偶発的衝突によるエラーと少なくとも１つの他の原因によるエラーとを識別するように構成された、負荷により横切られる経路を特徴とする少なくとも１つの空間窓（Ｌ_ｘ、ｘ_Ｓ）を形成する経路に沿った負荷の限定された移動の間のエラー信号に関係するデータの関連範囲についての少なくとも一つの制限を行うことによって、識別を用いてエラー信号（ｄ）が分析される、請求項１２又は１３に記載の方法。
15. 等速エラー及び／又は温度変動によるエラーを除去するよう適合された空間的なフィルタリング手段を具える識別手段を用いる、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. フィルタリングが、一方では、前記経路にわたる負荷の移動（ｘ_Ｒ）に、他方では、これらの動きに対応するエラー信号（ｄ）に関係するデータ（４４、４５）の２つの環状列と、２つの環状列から抽出された前記移動（ｘ_Ｒ）及び前記エラー信号（ｄ）に関係する最新のデータを含む少なくとも１つの空間的長方形窓（Ｄ）とを具えるフィルタリング手段により行われる、請求項１５に記載の方法。
17. −所定のサンプリング周期（ｈ）に従い、負荷の移動（ｘ_Ｒ）及び大きさがｎの２つの環状列内でのこれらの移動に関連するエラー信号（ｄ）に関係する変動の対のサンプルを記録して、記録データ（ｘ_Ｒ（ｋ）、ｄ（ｋ））の対を形成するステップ。ここにおいて、係数ｋの指数１は直前に記録したサンプルを表している。
    −最新の連続的サンプル
    

    

    
    の部分集合を抽出するステップ。ここにおいて、前記経路にわたって負荷（１８）により横切られる位置の範囲が、前記長方形窓の空間的幅に対応する、第1の固定された所定限度（Ｌ_Ｘ）以下であり、空間的長方形窓を形成する連続的サンプル（Ｄ）の部分集合
    

    

    
    が、負荷の移動（ｘ_Ｒ）を横軸とし、エラー信号（ｄ）を縦軸とし、第１限度（Ｌ_Ｘ）が、除去すべきエラーの期間の一部となるように予め定められる。
    −次式に従って長方形窓内に選択される部分集合にわたるエラー信号（ｄ）のダイナミックレンジの第２の所定の限度（Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ}）を超過することにより定義される衝突を検出するステップ。
    

    

    
    式中、ｍａｘ_Ｋ∈Ｄ ｄ（ｋ）、ｍｉｎ_Ｋ∈Ｄ ｄ（ｋ）は、それぞれ部分集合Ｄにおけるｄの最大値及び最小値である。
    の各ステップを含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記第２の限度Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ}は、衝突することなく負荷が移動する場合に対して求められたΔｄ_ｍａｘの最大値のｍ％に固定されており、ｍは、有利には１２０と２５０の間にあり、非常に好適には１４０と２００の間にあり、好ましくは１５０に等しい、請求項１７に記載の方法。
19. 補間手段を用いて、空間的長方形窓の前記第１の限度（Ｌ_Ｘ）に対する、エラー信号（ｄ）の補間値を計算し、この第１の限度（Ｌ_Ｘ）及び前記補間値は、空間的長方形窓の最古のサンプルとして保存され、かつ空間的長方形窓の最遠となる、請求項１７又は１８に記載の方法。
20. フィルタリングが、指数空間的窓を含む少なくとも一つの空間的不変線形フィルタを具えるフィルタリング手段により行われる、請求項１５に記載の方法。
21. 空間的不変線形フィルタの空間定数（ｘ_Ｓ）は、許容される等速欠陥に従って固定される、請求項２０に記載の方法。
22. ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、バンドストップフィルタ又はバンドパスフィルタの２つ以上を組み合わせ、各フィルタが異なる空間定数値となるように選択して、エラー信号（ｄ）の許容等速成分を正確に抽出する、請求項２１に記載の方法。
23. −所定のサンプリング周期に従い、それぞれ負荷の移動及び関連するエラー信号に関係する一対の変動ｘ_Ｒ（ｋ）、ｄ（ｋ）のサンプルを記録するステップ。
    −各サンプリング周期で、次式に従って信号ξ（ｋ）を計算するステップ。
    ξ（ｋ）＝ａ_１（ｋ）ξ（ｋ−１）＋ｂ_０（ｋ）ｄ（ｋ）
    式中、ξ（ｋ−１）はエラー信号の記録のメモリであり、
    

    

    
    である。
    −次式に従って出力信号ｙ（ｋ）を計算するステップ。
    ｙ（ｋ）＝−ξ（ｋ）＋ｄ（ｋ）
    −演算｜ｙ（ｋ）｜＞Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ，Ｉｓｉ}に従い、所定の限度Ｌ_{ｄ，ｒｅｌ，Ｉｓｉ}の超過により定義される衝突を検出するステップ。
    の各ステップを含む、請求項２１に記載の方法。

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