JP3174967B2 - 電動機制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電動機制御装置に係り、
特に、電動機など回転体の制御系における異常状態を検
出するに好適な電動機制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電動機の位置制御を行なうに際し
ては、電動機の目標位置と検出位置の偏差を演算し、こ
の演算値に従って電動機の位置制御を行なう構成が採用
されている。そして電動機の位置制御を行なっていると
きに、制御系の故障などによって電動機が異常動作する
のを防止するために、制御系の異常状態が検出されたと
きには電動機の駆動を停止する方法が採用されている。
制御系の異常を検出する方法としては、電動機の目標位
置と検出位置の偏差が一定値以上になったときに異常と
する方法や、目標位置指令値を微分することで得られる
目標速度と位置偏差より演算される実際の指令速度との
差が所定値以上になったときに異常とする方法などが用
いられている。

【０００３】なお、これら電動機制御系の異常を検出す
る装置としては、例えば特開昭５９−１８６００１号公
報、特開平２−２７７１０７号公報に記載されているも
のが知られている。

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術における
異常検出法は、ＣＰ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｐａｔ
ｈ）制御される電動機を制御対象とした異常検出法であ
り、目標位置指令が順次連続的に変化するものに応答す
る制御系の異常を検出することはできるが、目標位置指
令がステップ状に変化するような目標位置指令に応答す
る制御系の異常を検出することはできない。

【０００４】一方、目標位置指令がステップ状に変化す
るようなＰＴＰ（Ｐｏｉｎｔ ＴｏＰｏｉｎｔ）制御さ
れる電動機を制御対象とする制御系においては、電動機
が目標位置に近づくまでは、速度が滑らかに変化するよ
うに速度パターンを生成し、この速度パターンに従って
電動機の位置決めをする方法が多く採用されている。こ
のようなＰＴＰ制御系では、目標位置指令が与えられた
時点では、目標位置指令がステップ状に変化するため、
位置偏差あるいは目標位置指令の微分値とも非常に大き
な値となる。また目標位置指令が入力されたときには、
次の目標位置指令が入力されるまでは目標位置指令が一
定値に保持されるため、目標速度に相当した位置指令の
微分値は零となる。このため、目標位置と検出位置の偏
差が一定値以上になったときに異常とする方法や、目標
位置指令を微分する方法を単に採用しても、ＰＴＰ制御
系の異常を検出することはできない。

【０００５】本発明の目的は、指令値の変化特性によら
ず電動機を含む回転体及び回転体制御系の異常を検出す
ることができる電動機制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、第１の装置として、電動機の回転位置に
応じたパルス信号を出力する回転位置検出手段と、電動
機に対する目標回転位置を示すパルス数と回転位置検出
手段の出力パルス数との偏差を算出する位置偏差算出手
段と、位置偏差算出手段の算出による偏差を零に抑制す
るための速度指令を生成する速度指令生成手段と、電動
機の速度を検出する速度検出手段と、速度検出手段の検
出速度と速度指令生成手段の生成による速度指令との偏
差を生成する速度偏差生成手段と、速度偏差生成手段の
生成による偏差を零に抑制するための駆動信号を生成し
この駆動信号により電動機を駆動する電動機駆動手段と
を備えている電動機制御装置において、前記回転位置検
出手段の出力パルス数を順次計測してその差分を求める
差分演算手段と、差分演算手段の演算値の符号と前記速
度指令生成手段の生成による速度指令値の符号を判別す
る符号判別手段と、符号判別手段の判別結果を監視して
両者の符号が異符号と判別されたときにこの 判別時間が
一定時間以上継続されたことを条件に異常信号を出力す
る異常信号出力手段とを備えていて、前記回転位置検出
手段、前記位置偏差算出手段、前記速度指令生成手段、
前記差分演算手段、前記符号判別手段および前記異常信
号出力手段は、マイクロコンピュータで構成され、前記
異常信号の出力を条件に前記電動機の駆動を停止してな
ることを特徴とする電動機制御装置を構成したものであ
る。

【０００６】第２の装置として、電動機の回転位置に応
じたパルス信号を出力する回転位置検出手段と、電動機
に対する目標回転位置を示すパルス数と回転位置検出手
段の出力パルス数との偏差を算出する位置偏差算出手段
と、位置偏差算出手段の算出による偏差を零に抑制する
ための速度指令を生成する速度指令生成手段と、電動機
の速度を検出する速度検出手段と、速度検出手段の検出
速度と速度指令生成手段の生成による速度指令との偏差
を生成する速度偏差生成手段と、速度偏差生成手段の生
成による偏差を零に抑制するための駆動信号を生成しこ
の駆動信号により電動機を駆動する電動機駆動手段とを
備えている電動機制御装置において、前記回転位置検出
手段の出力パルス数を順次計測してその差分を求める差
分演算手段と、前記位置偏差算出手段の算出値が零以外
の所定値以上にあることを条件に差分演算手段の演算値
の絶対値が異常設定値以下にあるか否かを判定する異常
判定手段と、異常判定手段から異常の判定結果が出力さ
れたときにこの判定結果が一定時間以上継続して出力さ
れたことを条件に異常信号を出力する異常信号出力手段
とを備えていて、前記回転位置検出手段、前記位置偏差
算出手段、前記速度指令生成手段、前記差分演算手段、
前記異常判定手段および前記異常信号出力手段は、マイ
クロコンピュータで構成され、 前記異常信号の出力を
条件に前記電動機の駆動を停止してなることを特徴とす
る電動機制御装置を構成したものである。

【０００７】第３の装置として、電動機の回転位置に応
じたパルス信号を出力する回転位置検出手段と、電動機
に対する目標回転位置を示すパルス数と回転位置検出手
段の出力パルス数との偏差を算出する位置偏差算出手段
と、位置偏差算出手段の算出による偏差を零に抑制する
ための速度指令を生成する速度指令生成手段と、電動機
の速度を検出する速度検出手段と、速度検出手段の検出
速度と速度指令生成手段の生成による速度指令との偏差
を生成する速度偏差生成手段と、速度偏差生成手段の生
成による偏差を零に抑制するための駆動信号を生成しこ
の駆動信号により電動機を駆動する電動機駆動手段とを
備えている電動機制御装置において、前記回転位置検出
手段の出力パルス数を順次計測してその差分を求める第
１差分演算手段と、第１差分演算手段の演算値を順次入
力してその差分を求める第２差分演算手段と、前記速度
指令生成手段の生成による速度指令に応じて加速度成分
の異常値を設定する異常値設定手段と、第２差分演算手
段の演算値と異常値設定手段の設定値との偏差の絶対値
を算出する絶対値偏差算出手段と、絶対値偏差算出手段
の算出値が異常設定値以上にあるか否かを判定する異常
判定手段と、異常判定手段から異常の判定結果が出力さ
れたときに異常信号を出力する異常信号出力手段とを備
えていて、前記回転位置検出手段、前記位置偏差算出手
段、前記速度指令生成手段、前記第１差分演算手段、前
記第２差分演算手段、前記異常値設定手段、前記絶対値
算出手段、前記異常判定手段および前記異常信号出力手
段は、マイクロコンピュータで構成され、前記異常信号
の出力を条件に前記電動機の駆動を停止してなることを
特徴とする電動機制御装置を構成したものである。

【作用】前記した手段によれば、電動機を含む回転体の
回転位置はエンコーダを含む回転位置検出手段によって
検出される。そして回転位置検出手段をアナログ系で構
成したときには、回転位置検出手段の検出値を微分する
ことにより、速度に相当した微分値を得ることができ
る。一方回転位置検出手段をデジタル系で構成したとき
には、回転位置検出手段の検出値の差分を制御周期に従
って求めると、この差分値が速度に相当した値となる。
そして微分値あるいは差分値の符号により回転体の回転
方向を判別することができる。例えば電動機が正回転し
ているときには微分値の符号はプラスとなり、電動機が
逆回転しているときには微分値の符号はマイナスとな
る。また目標回転位置と検出位置との偏差を示す位置偏
差から生成される速度指令の符号は電動機の回転方向に
よって決定される。従って、微分値あるいは差分値の符
号と速度指令との符号が異なることは、電動機の回転方
向が指令値と逆になっていることになり、両者の符号が
相異なることを条件として電動機及び回転体の異常を検
出することができる。

【０００８】また電動機あるいは回転体が目標位置にあ
るときには位置偏差は零となるが、それ以外のときには
位置偏差は零以外の値となる。このため位置偏差が一定
値以上にあることを条件として、電動機の位置検出値を
微分し、その微分値が零のときには電動機の回転が停止
していることになる。従って、位置偏差が一定値にある
ときに、位置検出値を微分した値が異常設定値としての
異常設定値にあるとき、例えば零になったときには、制
御系の異常または電動機が障害物などに衝突したことを
検出することができる。

【０００９】また、速度指令値を微分することで指令加
速度を求めることができ、位置検出値の２階微分値を求
めることで電動機加速度を検出することができる。この
指令加速度と検出した電動機加速度とを比較し、その差
が速度制御系の応答から計算される一定値を超えたとき
には、速度制御系が指令速度に追従できないか、あるい
は電動機に加わる負荷が急激に変動したことを意味す
る。従って、指令加速度と電動機の加速度との差が一定
値を超えたことを条件として速度制御系あるいは機械負
荷の異常動作を検出することができる。

【００１０】更に、回転位置の２階微分により得られた
電動機加速度の値と異常設定値とを比較し、電動機加速
度の値が異常設定値を超えたことを条件として、電動機
に加わる負荷の急激な変動のような負荷の異常を検出す
ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１には回転体として電動機を用い、この電動
機の位置決め制御系に本発明を適用したときの実施例が
示されている。図１において、電動機Ｍの位置決め制御
を行なうコントローラ１０は位置制御系と速度制御系か
ら構成されており、電動機Ｍの出力軸には機械負荷１２
が接続されていると共にエンコーダＥが設けられてい
る。この機械負荷１２としてロボットなどの移動体が用
いられたときには、電動機Ｍの出力軸がボールスクリュ
ウを介してロボットに連結され、電動機Ｍの回転駆動に
伴なうボールスクリュウの回転数がエンコーダＥによっ
て検出されるようになっている。すなわちエンコーダＥ
は電動機Ｍの回転速度を検出する速度検出手段として構
成されており、エンコーダＥからは電動機Ｍの回転位
置、すなわち移動体の移動距離に対応したパルス信号が
出力されるようになっている。

【００１２】コントローラ１０は減算部１４、位置制御
部１６、差分演算部１８、符号判別部２０、位置検出演
算部２２、速度制御部２４、表示部２６から構成されて
いる。そしてエンコーダＥの出力パルスが速度制御部２
４と位置検出演算部２２に入力されている。減算部１
４、位置制御部１６、差分演算部１８、符号判別部２
０、位置検出演算部２２を含む位置制御系はマイクロコ
ンピュータで構成されており、位置制御系ではデジタル
信号を基に各種の演算が行なわれるようになっている。
このため、位置検出演算部２２にエンコーダＥからのパ
ルス信号が入力されると、位置検出演算部２２はエンコ
ーダＥからのパルス信号を計数し、電動機Ｍの回転位置
Ｐｆを示すパルス信号を出力するようになっている。す
なわち、エンコーダＥと位置検出演算部２２は回転位置
検出手段として構成されている。そして位置検出演算部
２２の出力パルスは減算部１４と差分演算部１８に入力
されている。減算部１４には電動機Ｍの目標回転位置Ｐ
ｒを示すパルス信号と位置検出演算部２２からのパルス
信号が入力されている。そして減算部１４は目標回転位
置Ｐｒと検出回転位置Ｐｆとの偏差に応じたパルス信号
を位置制御部１６へ出力する位置偏差算出手段として構
成されている。例えば、図２に示されるように、目標回
転位置Ｐｒとしてステップ状の目標回転位置指令が入力
されたときには、目標回転位置Ｐｒと検出回転位置Ｐｆ
との偏差に応じた信号が位置制御部１６に入力されるよ
うになっている。そして位置制御部１６は、減算部１４
から位置偏差Ｅｐを受け、この位置偏差Ｅｐを零に抑制
するための速度指令Ｎｒを生成する速度指令生成手段と
して構成されている。この速度指令Ｎｒは速度制御部２
４と符号判別部２０に入力されており、速度制御部２４
は速度指令Ｎｒに従って電動機Ｍの速度制御を行なうよ
うに構成されている。すなわち速度制御部２４は、速度
指令ＮｒとエンコーダＥの出力信号との偏差を生成する
速度偏差生成手段と、速度偏差生成手段の生成による偏
差を零に抑制するための駆動信号を生成し、この駆動信
号により電動機Ｍを駆動する電動機駆動手段を備えて構
成されている。

【００１３】一方、差分演算部１８には位置検出演算部
２２からの回転位置Ｐｆを示すパルス信号が入力されて
おり、差分演算部１８は入力パルスのパルス数を制御周
期に従って順次計測し、その差分である変化量ΔＰを求
める差分演算手段として構成されている。この変化量Δ
Ｐは電動機Ｍの速度に相当する値として求められ、この
変化量ΔＰが符号判別部２０に入力されている。この符
号判別部２０は速度指令Ｎｒと変化量ΔＰとを入力し、
速度指令Ｎｒの符号Ｓｒと変化量ΔＰの符号Ｓｆがプラ
ス、マイナスの何れかであるかを判別する符号判別手段
を備えていると共に、符号判別手段の判別結果を監視し
て両者の符号が異符号と判別されたときに異常信号ＡＳ
を出力する異常信号出力手段を備えて構成されている。
この異常信号ＡＳは速度制御部２４と表示部２６に入力
されており、異常信号ＡＳが速度制御部２４に入力され
たときには電動機Ｍの駆動が停止され、異常信号ＡＳが
表示部２６に入力されたときには表示部２６の表示画面
に制御系に異常が発生した旨が画像表示されるようにな
っている。

【００１４】次に本実施例の作用を図３に示すフローチ
ャートに従って説明する。まず、電動機ＭをＰＴＰ制御
するに際して、コントローラ１０の起動に伴なって、指
令値がステップ状に変化する目標回転位置指令Ｐｒが減
算部１４に入力されると、電動機Ｍの回転に伴なう回転
位置が位置検出演算部２２によって算出される（ステッ
プ１００）。回転位置Ｐｆが検出されると、この回転位
置Ｐｆと目標回転位置Ｐｒとの位置偏差Ｅｐが求めら
れ、この位置偏差Ｅｐに応じた速度指令Ｎｒが生成され
る（ステップ１０１）。この速度指令Ｎｒは、通常電動
機Ｍを徐々に駆動しその後一定の速度で電動機Ｍを駆動
するための速度パターンに従って生成される。そして電
動機Ｍが回転駆動されているときに、差分演算部１８に
よって電動機Ｍの回転位置の変化分を示す変化量ΔＰが
算出される（ステップ１０２）。そして速度指令Ｎｒの
符号Ｓｒと変化量ΔＰの符号Ｓｆの判別が行なわれる
（ステップ１０３，１０４，１０５）。このとき電動機
Ｍが正回転することによって目標位置に到達するときに
は、電動機Ｍが減速領域に入るときまでは符号Ｓｒと符
号Ｓｆが共にプラスの状態が正常な状態を示すことにな
る。このとき速度制御部２４やエンコーダＥが故障して
変化量ΔＰの符号Ｓｆがプラスからマイナスに反転する
と、符号判別部２０から異常検出信号ＡＳが出力される
（ステップ１０６）。異常検出信号ＡＳが出力されると
速度制御部２４によって電動機Ｍの駆動が停止されると
共に、表示部２６には制御系に異常が生じた旨の表示が
行なわれる。また電動機Ｍが減速領域に移行したときに
は、符号Ｓｒと符号Ｓｆが共にマイナスになったときが
正常値を示し、両者の符号が異なったときには異常とし
て符号判別部２０から異常検出信号Ａｓが出力され、電
動機Ｍの駆動が停止されることになる。

【００１５】また前記実施例においては、符号Ｓｒと符
号Ｓｆとが異符号となったときに瞬時に異常検出信号Ａ
Ｓを出力するものについて述べたが、符号判別部２０と
して、符号の異符号を判別した時間が一定時間以上継続
されたときにのみ異常信号を出力するように構成するこ
とも可能であり、また位置偏差Ｅｐの絶対値が所定値を
超えたことを条件に符号の判別を行なうようにすれば、
ノイズや演算誤差によって誤まって異常検出信号ＡＳを
出力することを防止することができる。

【００１６】また前記実施例においては、デジタル信号
を基に電動機Ｍの位置制御を行なうものについて述べた
が、アナログ信号を基に電動機Ｍの位置制御を行なうよ
うにすることも可能である。この場合差分演算部１８の
換わりにアナログ信号の回転位置Ｐｆを微分して速度成
分を求める微分演算手段を用いる。

【００１７】次に、本発明の第２実施例を図４に基づい
て説明する。本実施例は、図１に示される符号判別部２
０の換わりに、比較演算部２８を設け、位置偏差Ｅｐと
変化量ΔＰを比較演算部２８に入力し、比較演算部２８
から異常検出信号ＡＳを出力するようにしたものであ
り、他の構成は図１のものと同様であるので、図４には
要部のみが示されている。

【００１８】比較演算部２８は位置偏差Ｅｐが所定値Ｐ
１以上にあることを条件に変化量ΔＰの絶対値が零に近
似した異常設定値以下にあるか否かを判定する異常判定
手段と、異常判定手段から異常の判定結果が出力された
ときに異常検出信号ＡＳを出力する異常信号出力手段を
備えて構成されている。すなわち、電動機Ｍが目標回転
位置にあるとき以外は位置偏差Ｅｐは所定値Ｐ１以上の
値となり、位置偏差Ｅｐが所定値Ｐ１以上にあるとき
に、変化量ΔＰの絶対値が零に近似した異常設定値以下
のときには、機械負荷１２の値が所定値を超えたりある
いは機械負荷１２が障害物に衝突して電動機Ｍの駆動が
停止されているものと見做し、異常検出信号ＡＳを出力
するようになっている。

【００１９】次に、図５と図６に従って本実施例の作用
を説明する。コントローラ１０の起動に伴なって減算部
１４にステップ状の指令値として目標回転位置Ｐｒが入
力されると、電動機Ｍの駆動に伴なう回転位置Ｐｆが算
出される（ステップ２００）。そして算出された回転位
置Ｐｆと目標回転位置Ｐｒとの位置偏差Ｅｐが求めら
れ、この位置偏差Ｅｐに従って速度指令Ｎｒが生成され
る（ステップ２０１）。このとき位置偏差Ｅｐの値が比
較演算部２８によって監視され、位置偏差Ｅｐが所定値
Ｐ１以下か否かの判定が行なわれる（ステップ２０
２）。位置偏差Ｅｐが所定値Ｐ１未満のときには電動機
Ｍが目標位置に到達したとしてこのルーチンでの処理を
終了し、位置偏差Ｅｐが所定値Ｐ１以上のときには差分
演算部１８から変化量ΔＰを順次入力する（ステップ２
０３）。そして変化量ΔＰの絶対値が異常設定値以下の
零であるか否かの判定を行なう（ステップ２０４）。こ
の絶対値が零以外のときにはこのルーチンでの処理を終
了し、絶対値が零と判定されたときには、比較演算部２
８から異常検出信号ＡＳを出力し、電動機Ｍの駆動を停
止すると共に、異常の発生した旨を表示部２６の表示画
面に表示する。これにより異常検出処理に伴なう処理を
終了する。

【００２０】本実施例によれば、指令値として指令値の
値がステップ状に変化するものを用いても、機械負荷１
２の異常及び位置及び速度制御系の故障に伴なう異常を
検出することができる。

【００２１】また前記実施例において、比較演算部２８
として、変化量ΔＰの絶対値が一定時間継続して異常設
定値以下にあるか否かを判定する異常判定手段を設けた
り、あるいは異常判定手段によって変化量ΔＰの絶対値
が異常設定値以下にあることが判定されたときに、この
異常の判定結果が一定時間以上継続して出力されたとき
のみ異常信号を出力する異常信号出力手段を設けたもの
で構成すれば、ノイズや演算誤差によって誤った異常検
出を行なうのを防止することができる。また前記実施例
のものをアナログ信号を用いたもので構成する場合に
は、差分演算部１８の換わりに、アナログ信号を出力す
る位置検出演算部２２の出力信号を微分して速度成分を
求める微分演算手段で構成すれば、位置制御系の処理を
アナログ信号によって行なうことができる。

【００２２】次に、本発明の第３実施例を図７乃至図９
に従って説明する。本実施例は、図１に示される符号判
別部２０の換わりに、差分演算部３０，３２、比較演算
部３４を設けたものであり、他の構成は図１のものと同
様であるので、図７には要部のみが示されている。

【００２３】差分演算部３０は差分演算部１８から変化
量ΔＰを示すデジタル信号を順次入力してその差分を電
動機加速度に相当する変化量ΔＮｆを算出する第２差分
演算手段として構成されており、変化量ΔＮｆを示すデ
ジタル信号が比較演算部３４に入力されている。差分演
算部３２は速度指令Ｎｒをサンプリングの間順次取り込
んでその差分を指令加速度に相当する変化量ΔＮｒとし
て算出する第３差分演算手段として構成されており、変
化量ΔＮｒを示すデジタル信号が比較演算部３４に入力
されている。比較演算部３４は変化量ΔＮｆと変化量Δ
Ｎｒとの偏差の絶対値を算出する絶対値偏差算出手段
と、絶対値偏差算出手段の算出値が異常設定値α以上に
あるか否かを判定する異常判定手段と、異常判定手段か
ら異常の判定結果が出力されたときに異常検出信号ＡＲ
を出力する異常信号出力手段を備えて構成されている。
そして異常検出信号ＡＲが出力されたときには、前記実
施例と同様に、電動機Ｍの駆動が停止されると共に、異
常が検出された旨が表示部２６の画面上に表示されるよ
うになっている。

【００２４】次に、本実施例の作用を図８及び図９に従
って説明する。コントローラ１０の起動に伴なって、減
算部１４に指令値がステップ状に変化する目標回転位置
Ｐｒを示す信号が入力されると、電動機Ｍの回転に伴な
う回転位置Ｐｆが算出される（ステップ３００）。次に
目標回転位置Ｐｒと回転位置Ｐｆとの偏差が位置偏差Ｅ
ｐとして算出され、この位置偏差Ｅｐに従って速度指令
Ｎｒが生成される（ステップ３０１）。速度指令Ｎｒが
生成されると、差分演算部３２によって速度指令Ｎｒの
変化量ΔＮｒが指令加速度として算出される（ステップ
３０２）。このとき差分演算部１８においては回転位置
Ｐｆを基に回転位置の変化量ΔＰが算出される（ステッ
プ３０３）。続いて差分演算部３０において変化量ΔＰ
の差分が順次算出され、この変化量ΔＮｆが電動機加速
度として算出される（ステップ３０４）。そして各変化
量ΔＮｒとΔＮｆが比較演算部３４に入力されると、比
較演算部３４において変化量ΔＮｒと変化量ΔＮｆとの
偏差の絶対値が異常設定値α以上にあるか否かの判定が
行なわれる（ステップ３０５）。このステップで偏差の
絶対値が異常設定値α未満のときにはこのルーチンでの
処理を終了し、偏差の絶対値が異常設定値α以上と判定
されたときには、電動機Ｍの加速度が急変したとして比
較演算部３４から異常検出信号ＡＳが出力される（ステ
ップ３０６）。そして異常検出信号ＡＳが出力されたと
きには電動機Ｍの駆動が停止されると共に、表示部２６
の表示画面に異常の発生した旨が表示されこのルーチン
での処理が終了する。

【００２５】このように、本実施例によれば、指令加速
度と電動機加速度との偏差の絶対値が異常設定値αを超
えたときに異常検出信号ＡＳを出力するようにしている
ため、電動機Ｍの加速中に機械負荷１２の状態が急変し
て電動機Ｍの加速度が急変したことに伴なう異常を検出
することができる。

【００２６】また本実施例によれば、加速度を基に異常
を検出しているため、電動機Ｍの加速時あるいは定速走
行時の区別なく機械負荷１２の変動を監視することがで
き、機械負荷１２の負荷の急変に伴なう電動機Ｍの加速
度の急変を即座に検出することができる。

【００２７】前記実施例においては、位置制御系として
デジタル信号を用いるものについて述べたが、この位置
制御系をアナログ信号を用いるもので構成することも可
能である。この場合、差分演算部１８，３０，３２にア
ナログ信号を微分する微分演算手段などの微分演算器を
用いることが望ましい。

【００２８】また前記実施例においては、指令加速度と
電動機加速度の偏差の絶対値が異常設定値α以上になっ
たときに即座に異常検出信号ＡＳを出力するものについ
て述べたが、比較演算部３４として、偏差の絶対値が一
定時間以上継続して異常設定値以上にあるか否かを判定
する異常判定手段を用いて構成したり、あるいは異常判
定手段から異常の判定結果が一定時間以上継続して出力
されたときに異常検出信号ＡＳを出力する異常信号出力
手段を設けたりすれば、ノイズや演算誤差によって誤ま
った異常検出を行なうのを防止することができる。

【００２９】次に本発明の第４実施例を図１０乃至図１
２に基づいて説明する。本実施例は、図１に示される符
号判別部２０の換わりに、差分演算部３０、異常定数設
定部３６、比較演算部３８を設けたものであり、他の構
成は図１のものと同様であるので、図１０には要部のみ
が示されている。

【００３０】異常定数設定部３６は位置制御部１６で生
成された速度指令Ｎｒに応じて加速度成分の異常値とし
て異常定数ＡＣを設定する異常値設定手段として構成さ
れており、異常定数ＡＣの値が比較演算部３８に入力さ
れている。比較演算部３８には異常定数ＡＣの他に、差
分演算部３０から電動機加速度に相当する変化量ΔＮｆ
の信号が入力されている。そして比較演算部３８は異常
定数ＡＣと変化量ΔＮｆとの偏差の絶対値を算出する絶
対値偏差算出手段と、絶対値偏差算出手段の算出値が異
常設定値（例えば、零）以上にあるか否かを判定する異
常判定手段と、異常判定手段から異常の判定結果が出力
されたときに異常検出信号ＡＳを出力する異常信号出力
手段を備えて構成されている。そして比較演算部３８か
ら異常検出信号ＡＳが出力されたときには電動機Ｍの駆
動が停止されると共に、異常の生じた旨が表示部２６の
表示画面に表示されるようになっている。

【００３１】次に、本実施例の作用を図１１及び図１２
に従って説明する。

【００３２】まずコントローラ１０の起動に伴なって減
算部１４に指令値がステップ状に変化する目標位置指令
Ｐｒが入力されると、電動機Ｍの回転に伴なう回転位置
Ｐｆが算出される（ステップ４００）。そして目標回転
位置Ｐｒと回転位置Ｐｆとの偏差が位置偏差Ｅｐとして
求められ、位置偏差Ｅｐに応じた速度指令Ｎｒが生成さ
れる（ステップ４０１）。そして速度指令Ｎｒに従って
電動機Ｍの駆動が制御されると共に、速度指令Ｎｒに従
って異常定数ＡＣの値が設定される（ステップ４０
２）。更に、差分演算部１８において回転位置Ｐｆに応
じた変化量ΔＰが算出される（ステップ４０３）。続い
て差分演算部３０において変化量ΔＰに従って電動機加
速度を示す変化量ΔＮｆが算出される（ステップ４０
４）。そして異常定数ＡＣと変化量ΔＮｆが比較演算部
３８に入力されると、比較演算部３８において変化量Δ
Ｎｆと異常定数ＡＣとの偏差の絶対値が算出されると共
にこの算出値が異常設定値、例えば零以上にあるか否か
の判定が行なわれる（ステップ４０５）。そして変化量
ΔＮｆの絶対値が異常定数ＡＣ未満のときにはこのルー
チンでの処理を終了し、変化量ΔＮｆの絶対値が異常定
数ＡＣ以上のときには電動機Ｍの加速度が急変したとし
て、比較演算部３８から異常検出信号ＡＳが出力される
（ステップ４０６）。これにより電動機Ｍの駆動が停止
されると共に表示部２６に異常発生の旨が表示されこの
ルーチンでの処理を終了する。

【００３３】本実施例によれば、指令値として指令値の
値がステップ上に変化するものを用いても、機械負荷１
２の急変に伴なう電動機Ｍの加速度の急変を検出するこ
とができる。

【００３４】本実施例においては、前記各実施例と同様
に、位置制御系をアナログ信号を用いたもので構成する
ことができる。この場合差分演算部１８と差分演算部３
０として微分演算手段としての微分演算器を用いること
が望ましい。

【００３５】また本実施例においては、比較演算部３８
として、絶対値偏差算出手段の算出値が一定時間以上継
続して異常設定値以上にあるか否かを判定する異常判定
手段を設けたりあるいは、異常判定手段から異常の判定
結果が一定時間以上継続して出力されたときに異常検出
信号ＡＳを出力する異常信号出力手段を設けたりすれ
ば、ノイズや演算誤差によって誤まった異常検出を行な
うのを防止することができる。

【００３６】また前記各実施例においては、電動機Ｍに
対する目標位置指令として、指令値がステップ状に変化
するものについて述べたが、指令値が順次連続的に変化
するＣＰ制御系にも本実施例を適用することができる。

【００３７】また前記各実施例においては、電動機Ｍの
位置制御及び速度制御を行なうものについて述べたが、
電動機Ｍの位置制御を行なう位置制御系（減算部１４、
位置制御部１６、差分演算部１８、符号判別部２０、位
置検出部２２、エンコーダＥ、比較演算部２８、差分演
算部３０，３２、比較演算部３４、異常定数設定部３
６、比較演算部３８）を回転体の異常検出装置として用
いることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電動機を含む回転体に対する指令値の変化特性によら
ず、回転体の位置・速度制御系の故障や回転体に接続さ
れる負荷の変動に伴なう故障を確実に検出することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す全体構成図である。

【図２】図１に示す装置の作用を説明するための波形図
である。

【図３】図１に示す装置の作用を説明するためのフロー
チャートである。

【図４】本発明の第２実施例を示す要部構成図である。

【図５】図４に示す装置の作用を説明するための波形図
である。

【図６】図４に示す装置の作用を説明するためのフロー
チャートである。

【図７】本発明の第３実施例を示す要部構成図である。

【図８】図７に示す装置の作用を説明するための波形図
である。

【図９】図７に示す装置の作用を説明するためのフロー
チャートである。

【図１０】本発明の第４実施例を示す要部構成図であ
る。

【図１１】図１０に示す装置の作用を説明するための波
形図である。

【図１２】図１０に示す装置の作用を説明するためのフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１０ コントローラ １２ 機械負荷 １４ 減算部 １６ 位置制御部 １８ 差分演算部 ２０ 符号判別部 ２２ 位置検出演算部 ２４ 速度制御部 ２６ 表示部 ２８ 比較演算部 ３０ 差分演算部 ３２ 差分演算部 ３４ 比較演算部 ３６ 異常定数設定部 ３８ 比較演算部 Ｍ 電動機 Ｅ エンコーダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角家 忠明 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 習志野工場内 (56)参考文献 特開 昭64−43084（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−230783（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−146602（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−235686（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−81492（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05D 3/00 - 3/20 G05B 9/00 - 9/05 H02P 5/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機の回転位置に応じたパルス信号を
   出力する回転位置検出手段と、電動機に対する目標回転
   位置を示すパルス数と回転位置検出手段の出力パルス数
   との偏差を算出する位置偏差算出手段と、位置偏差算出
   手段の算出による偏差を零に抑制するための速度指令を
   生成する速度指令生成手段と、電動機の速度を検出する
   速度検出手段と、速度検出手段の検出速度と速度指令生
   成手段の生成による速度指令との偏差を生成する速度偏
   差生成手段と、速度偏差生成手段の生成による偏差を零
   に抑制するための駆動信号を生成しこの駆動信号により
   電動機を駆動する電動機駆動手段とを備えている電動機
   制御装置において、前記回転位置検出手段の出力パルス
   数を順次計測してその差分を求める差分演算手段と、差
   分演算手段の演算値の符号と前記速度指令生成手段の生
   成による速度指令値の符号を判別する符号判別手段と、
   符号判別手段の判別結果を監視して両者の符号が異符号
   と判別されたときにこの判別時間が一定時間以上継続さ
   れたことを条件に異常信号を出力する異常信号出力手段
   とを備えていて、 前記回転位置検出手段、前記位置偏差算出手段、前記速
   度指令生成手段、前記差分演算手段、前記符号判別手段
   および前記異常信号出力手段は、マイクロコンピュータ
   で構成され、 前記異常信号の出力を条件に前記電動機の駆動を停止し
   てなる ことを特徴とする電動機制御装置。
2. 【請求項２】 電動機の回転位置に応じたパルス信号を
   出力する回転位置検出手段と、電動機に対する目標回転
   位置を示すパルス数と回転位置検出手段の出力パルス数
   との偏差を算出する位置偏差算出手段と、位置偏差算出
   手段の算出による偏差を零に抑制するための速度指令を
   生成する速度指令生成手段と、電動機の速度を検出する
   速度検出手段と、速度検出手段の検出速度と速度指令生
   成手段の生成による速度指令との偏差を生成する速度偏
   差生成手段と、速度偏差生成手段の生成による偏差を零
   に抑制するための駆動信号を生成しこの駆動信号により
   電動機を駆動する電動機駆動手段とを備えている電動機
   制御装置において、前記回転位置検出手段の出力パルス
   数を順次計測してその差分を求める差分演算手段と、前
   記位置偏差算出手段の算出値が零以外の所定値以上にあ
   ることを条件に差分演算手段の演算値の絶対値が異常設
   定値以下にあるか否かを判定する異常判定手段と、異常
   判定手段から異常の判定結果が出力されたときにこの判
   定結果が一定時間以上継続して出力されたことを条件に
   異常信号を出力する異常信号出力手段とを備えていて、 前記回転位置検出手段、前記位置偏差算出手段、前記速
   度指令生成手段、前記差分演算手段、前記異常判定手段
   および前記異常信号出力手段は、マイクロコンピュータ
   で構成され、 前記異常信号の出力を条件に前記電動機の駆動を停止し
   てなる ことを特徴とする電動機制御装置。
3. 【請求項３】 電動機の回転位置に応じたパルス信号を
   出力する回転位置検出手段と、電動機に対する目標回転
   位置を示すパルス数と回転位置検出手段の出力パルス数
   との偏差を算出する位置偏差算出手段と、位置偏差算出
   手段の算出による偏差を零に抑制するための速度指令を
   生成する速度指令生成手段と、電動機の速度を検出する
   速度検出手段と、速度検出手段の検出速度と速度指令生
   成手段の生成による速度指令との偏差を生成する速度偏
   差生成手段と、速度偏差生成手段の生成による偏差を零
   に抑制するための駆動信号を生成しこの駆動信号により
   電動機を駆動する電動機駆動手段とを備えている電動機
   制御装置において、前記回転位置検出手段の出力パルス
   数を順次計測してその差分を求める第１差分演算手段
   と、第１差分演算手段の演算値を順次入力してその差分
   を求める第２差分演算手段と、前記速度指令生成手段の
   生成による速度指令に応じて加速度成分の異常値を設定
   する異常値設定手段と、第２差分演算手段の演算値と異
   常値設定手段の設定値との偏差の絶対値を算出する絶対
   値偏差算出手段と、絶対値偏差算出手段の算出値が異常
   設定値以上にあるか否かを判定する異常判定手段と、異
   常判定手段から異常の判定結果が出力されたときに異常
   信号を出力する異常信号出力手段とを備えていて、 前記回転位置検出手段、前記位置偏差算出手段、前記速
   度指令生成手段、前記第１差分演算手段、前記第２差分
   演算手段、前記異常値設定手段、前記絶対値算 出手段、
   前記異常判定手段および前記異常信号出力手段は、マイ
   クロコンピュータで構成され、 前記異常信号の出力を条件に前記電動機の駆動を停止し
   てなる ことを特徴とする電動機制御装置。