JPH01185185A - モータ・コントローラ用の監理装置 - Google Patents

モータ・コントローラ用の監理装置

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JPH01185185A
JPH01185185A JP63007259A JP725988A JPH01185185A JP H01185185 A JPH01185185 A JP H01185185A JP 63007259 A JP63007259 A JP 63007259A JP 725988 A JP725988 A JP 725988A JP H01185185 A JPH01185185 A JP H01185185A
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motor
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control
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Yasumi Kawabata
康己 川端
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 (産業上の利用分野) 本発明は、所定の手順に従フてモータを制御するモータ
・コントローラ(以下、単にコントローラという)に接
続され、該コントローラの監理を行うモータ・コントロ
ーラ用の監理装置に関する。
(従来の技術) 入力に対して忠実に作動し、制御対象を所定の回転数、
位置、速度、角度に制御する制御用のモータが各方面で
利用されている。これらのモータ入力を所定手順に従っ
て調節するものがコントローラであり、個々のモータの
特性に応じた入力を順次与えることで、モータに一連の
作業を実行させている。例えば、工作機に利用されるコ
ントローラは、更に上位のプログラム◆コントローラか
らの指令および制御するモータの特性に応じてモータ入
力を調節し、ツールを所定手順で駆動してワークの加工
などを実行する。
この様なコントローラに接続されるモータ・コントロー
ラ用の監理装置は、モータに実行させる制御の内容をコ
ントローラに教示する、いわゆるティーチング機能、お
よびコントローラの内部状態を読み込みその結果を表示
する状態表示機能を備えている。
これにより、モータ・コントローラ用の監理装置は、コ
ントローラの内部状態を確認し、編集しつつティーチン
グが可能となり、コントローラと〜の情報の授受を実行
する簡易的な装置として利用されている。
(発明が解決しようとする問題点) しかし、コントローラと情報の授受を行う従来の監理g
lも未だに十分なものではなく、次のような問題点を有
している。
従来のモータ・コントローラ用の監理装置は、コントロ
ーラに教示する機能、コントローラの内部状態を表示す
る機能など、コントローラのデータを単一的に、しかも
単独的に処理することを目的としている。すなわち、教
示°機能は制御データをコントローラに入力し、表示機
能はコントローラの内部情報を表示するのみであり、し
かも相互のデータに何らの関係なく処理している。
従って、監理装置を接続した時点での瞬時的なコントロ
ーラの監理が限度であり、総合的な監理を行うことが出
来ない。例えば、コントローラの制御通りにモータが駆
動されないなど、システムに何らかの不具合が発生した
とき、これを迅速に解消することが要求される。しかし
、この時点で従来の監理装置をコントローラに接続して
も、その不具合が発生した時点のコントローラの内部情
報が表示されるのみであり、不具合の発生原因を特定す
ることは困難である。
また、コントローラによりモータをより効率的に制御す
るためには、モータの追随可能な限界付近で駆動させる
ことが望ましい。しかし従来の監理装置では、コントロ
ーラにより制御されるモータの駆動状況は監理の対象外
であり、一連の作業を実行するモータがどれほどの負荷
を負っているかを検出することは不可能であった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、コントロー
ラを含むシステムに発生した不具合の発生原因を簡単に
特定するために、またコントローラにより制御されるモ
ータの高効率な稼動のために、コントローラから必要な
情報を読み込み、解析する優れたモータ・コントローラ
用の監理装置を提供することを目的としている。
発明の構成 (問題点を解決するための手段) 上記問題点を解決するために本発明の構成した手段は第
1図の基本的構成図に示すごとく、所定の手順Sに従っ
てモータ入力Nfl−調節して該モータMを制御するモ
ータ令コントローラHに接続され、該モータ・コントロ
ーラHと情報の授受を行うモータ・コントローラ用の監
理装置において、 前記モータ・コントローラHの所定の手順Sおよび前記
モータMの駆動状況を入力する情報入力手段C1と、 該情報入力手段CIの入力した所定の手順Sおよびモー
タMの駆動状況を経過時間に沿って解析する情報解析手
段C2と、 を備えることを特徴とするモータ・コントローラ用の監
理装置をその要旨としている。
(作用) 本発明のモータ・コントローラ用の監理装置はコントロ
ーラに接続され、下記する作用の各手段によりコントロ
ーラより情報を読み込み、かつ処理する。
まず情報入力手段C1は、モータ令コントローラHから
所定の手++1m SおよびモータMの駆動状況を入力
する。ここで所定の手順Sとは、モータMを制御する際
の制御データの集合であり、予めモータ令コントローラ
Hに記憶され、あるいはより上位のプログラム・コント
ローラからモータ・コントローラHに入力される。また
、モータMの駆動状況とは、モータMのトルク、回転数
、回転角度などである。この様なモータMの駆動状況は
、モータMの状態および入力Nにより一意的に定まるも
のであり、コントローラHはモータMの状態の情報を有
し、その入力を調節してモータMの出力(駆動状況)を
制御している。従ってモータMの駆動状況は、本来なら
ばコントローラHの完全な制御下にあり、その変化を記
憶しておく必要はない。
しかし、コントローラHがモータMへの入力に駆動状況
をフィードバックしているような場合、モータMの負荷
が予定値から変化した場合などは、モータMの駆動状況
をその入力から推定することはできない。
そこで、別途モータMの駆動状況の情報を入力して、制
御系全体の状態を管理する情報を得ているのである。
なお、モータMの駆動状況として入力する情報は、モー
タMのトルク、回転数などの直接的なものに限らず、モ
ータMの電機子電流、フィードバック量などの間接的な
情報でもよい。
情報解析手段C2は、情報入力手段C1の入力した情報
を処理する作用のものであり、所定の手順Sおよびモー
タMの駆動状況を経過時間に沿って解析する。ここで経
過時間に沿った解析とは、時間経過と共に変化する所定
の手順SおよびモータMの駆動状況を、それぞれ同一時
刻のデータと比較、処理することである。
コントローラHおよびモータMにとって所定の手順Sお
よびモータMの駆動状況は、制御の基準と制(8の結果
の関係を有する。従って、情報解析手段C2によりこれ
らの情報を経過時間に沿って解析するならば、経過時間
毎にコントローラHおよびモータMがどの様な状況にあ
り、どの様に作動したか、を客観的に明らかとすること
ができる。
以下、本発明をより具体的に説明するために実施例を挙
げて説明する。
(実施例) 第2図は、実施例の監理装置のハード構成図であり、コ
ントローラに接続している使用状態を示している。
コントローラ10は、構成の簡略化、汎用性を考慮して
図示するようにマイクロコンピュータを中心としたディ
ジタル回路により構成されている。
すなわち、論理演算を実行するCPU 10 a、該C
PU10aの実行する各種制御プログラムを不揮発的に
記憶しているROM10b、情報の一時的記憶を実行し
てCPU10aの演算を補助するRAM10cおよびこ
れら論理回路と他の機器との情報の授受を受は持つ人出
カポ−)10dを主要部としている。
コントローラ10のその他の機器としては、人出力ボー
ト10dより入力する制御信号に従ったPWM信号を出
力するl)WM回路10e、そのPWM信号に基づきパ
ワートランジスタにより構成されたパワーアンプ10f
を駆動するブリドライバー10gが設けられている。こ
のパワーアンプ10fによってPWM制御された三相交
流が制御用モータ20の電機子電流として供給されるた
め、制御用モータ20の駆動は人出力ボート10dから
出力される制御信号により、すなわちCPUl0aを中
心とした論理回路により制御卸されることになる。
またコントローラ10は、制御用モータ20をより高精
度に安定して制御するため、フィードバック制御方式を
採用している。帰還される制御用モータ20の情報は、
制御用モータ20の発生するトルクを検出するために電
機子電流値を検出する電流検出コイル22.24の検出
出力および制御用モータ20の回転軸の回転状況を検出
するエンコーダ26の検出出力である。
制御用モータ20の回転軸は、ワークなどが載置される
テーブル30と螺合するポールネジ32に連結されてい
る。従って、制御用モータ20の回転軸が回転するとボ
ールネジ32が回転し、螺合しているテーブル30を図
面左右方向に移動させることができる。このとき、回転
軸の回転量がテーブル30の移動量に、回転軸の回転速
度がテーブル30の移動速度に対応する。
実施例のコントローラ用の監理装置50も、上記コント
ローラ10と同様に構成の簡略化、汎用性およびコント
ローラ10との情報の整合性を考慮して、マイクロコン
ピュータを中心としたディジタル回路により構成されて
いる。すなわち、論理演算を実行するCPU50a、該
CPU50aの実行する各種制御プログラムを不揮発的
に記憶しているR 0M50 b、情報の一時的記憶を
実行してCPU50aの演算を補助するRAM50cお
よびこれら論理回路とコントローラ10や他の制御機器
との情報の授受を受は持つ人出力ポート50dを主要部
としている。
また、監理装置50のその他の制御機器としては、CR
T60を制御するCRTコントローラ50e、プリンタ
62を駆動するプリンタ・インターフェイス(以下、プ
リンタI/Fという)50f、図示しない他の制御機器
と通信を行う際に情報の変調/復調を行うモデム50g
が、用意されている。
以上のように構成されるシステムにおいて、コントロー
ラ10のROM10bには、以下に説明する各種の情報
が記憶されている。
まず、図示しないその他の工作機器と連動してワークに
所定の加工を施すため、そのワークが載置されるテーブ
ル30をどの様°な速度で、どの様に移動させるべきか
を指示する制御手順(以下、制御データDという)が記
憶されている。
また、記憶されている上記制御データDに従って制御用
モータ30を実際に駆動するため、そのデータに示され
た内容に則った制御信号を人出力ポート10dから順次
出力するための各種プログラムが記憶されている。
公知のように、CPU10aを中心とした論理回路は各
種電子部品の集合体のようなものであり、これらに所定
のプログラムを実行させることで、目的とする各種の電
子回路を構成することができる。
ROM10bに記憶されるプログラムのフローチャート
を第3図、第4図および第5図に示している。これらの
プログラムは、コントa−ラ10を含むサーボシステム
の起動がなされたときから繰り返し実行されるものであ
り、第3図の2 m Sec割込みルーチンは2m5e
c毎に、第4図の200 u S e c割込みルーチ
ンは200uSec毎に、第5図の60.txsecル
ーチンは60uSec毎にCPU10aに割込むことで
繰り返し実行される。以下、各別込みルーチンの処理に
ついて説明する。
第3図の2m5ec割込みルーチンの処理が開始される
と、まず現在の制御用モータ3oの駆動状態を検出する
ため、エンコーダ26の検出結果より回転位置Xn (
添え字のnは、経過時間を表している)の検出(ステッ
プ100)が実行される。そして、この状態の制御用モ
ータ30を吹にどの様に駆動すればよいかを指示してい
る前記制御データDnの読み出しが実行され(ステップ
110)、これらのデータXn、Dnに基づき制御用モ
ータ30の回転位置Xのフィードバック制御系の演算が
次式により実行される(ステップ120)。
0X=AX (Dn−β1+Xn) すなわち、今回の制御データDnに現在の回転位置Xn
の情報を負帰還するのであり、回転位置の偏差を算出す
るため、制御データDnから回転位置Xnにフィードバ
ックゲインβ1を乗算した値(β1・Xn)が減算され
、これに増幅度AXを乗算して変数Oxとしている。こ
こで増幅度AXとは、比例定数P1および積分定数■1
を含むものであり、いわゆるPI副制御実行する。
この様にして算出される変数Oxは、第4図に示す20
0 u S e cルーチンにて、次のように利用され
る。まず、200μSee割込みルーチンでは、制御用
モータ30の駆動状態を検出するためエンコーダ26の
検出結果より回転位置Xnの検出を行い(ステップ20
0)、その結果を微分演算して回転速度Vnを算出する
(ステ・ンプ210)。そして、上記2m5ec割込み
ルーチンにて算出される最新の変数OXの読み込みを実
行しくステップ220)、これらのデータに基づき次式
により回転速度に対する負帰還の演算が実行される(ス
テ・ンブ230)。
0V=AV (OX−β2φvn) ここで、β2はフィードバックゲインを表している。ま
た、AVは比例定数P2および積分定数■2を含む増幅
度であり、前記同様にPI副制御実行する。
更に、この200usec割込みルーチンにて算出され
る変数OVは第5図の60μSec割込みルーチンによ
り利用され、最終的に目的としているPWM回路10e
に出力する制御信号OTの決定がなされる。すなわち、
初めにアナログ情報である電流検出コイル22.24の
検出結果をディジタル情報に変換したトルクTnを算出
して(ステップ300)以下の処理に備える。そして、
上記200uSec割込みルーチンにて算出された最新
の変数OVの読み込みが実行され(ステップ310)、
変数Ovにステップ120にて検出したトルクTnを負
帰還するため、次式による演算が実行され、最終的な制
御信号OTの算出がなされる(ステラ320)。
0T=A’T(OV−β3・Tn) ここで、β3はフィードバックゲインを衷している。ま
た、ATは比例定数P3および積分定数13を含む増幅
度である。
こうして最終的な制御信号OTが算出されると、この制
御信号OTを人出カポ−)10dからPwM回路10e
に出力しくステップ330)、一連の処理を完了する。
上記3つの割込みルーチンによる処理を要約するならば
、制御データDnと現実の制御用モータ30の回転位置
Xnとの偏差が2m5ec毎に検出され、速度の偏差が
200uSecHにおよび電流(トルク)の偏差が60
μSee毎に検出され、これらを最小とするべく制御用
モータ30の電機子電流がPWM制御されるのである。
以上のような各種プログラムによりコントローラ10と
して構成される疑似的な電子回路を、視覚的に示した図
が第6図である。上記各種プログラムの実行により、C
PU10aないし入出カポ−)IOdにより構成される
論理回路は、図示するように3重のフィードバックルー
プを有するサーボ回路を構成している。
簡単に説明すると、このサーボ系に指令を与える指令部
40aが、前述した制御手順を記憶しているROM10
bの記憶領域に相当する。この指令1直を段階的に増幅
する位置アンプ40b、速度アンプ40cおよび電流ア
ンプ40dの増幅度(伝達係数)は、CPU10a内で
実行される論理演算の際の係数に相当し、位置アンプ4
0bの増幅度は前述ステップ120の係数AXに、速度
アンプ40cの増幅度は前述ステップ230の係数AV
に、電流アンプ40dの増幅度は前述ステップ320の
係数ATに相当する。また、このサーボ系の帰還情報は
、前述したごとく電流検出コイル22.24およびエン
コーダ26の検出出力であるが、電流検出コイル22.
24の検出出力はアナログ出力であるためA/D変換器
40eによりディジタル情報に変換された後に、所定の
フィート′バ・ンクゲインβ3を経て電ンgアンプ40
dの入力に帰還される。またエンコーダ26の検出出力
はディジタル信号であるため、直接フィードバックゲイ
ンβ1を経て位置アンプ40bの入力に帰還され、また
微分因子Sおよびフィードバックゲインβ2を経て速度
アンプ40cの入力に帰還される。
以上が論理回路により構成しているコントローラ10の
概略説明である。この様に構成されるコントローラ10
に接続される監理装置50は、コントローラ内部RAM
10cの所定の記憶領域をコントローラ10の上記作動
に影響を与えることなくアクセスし、その記憶情報を読
み込み、読み、込んだ情報を解析する機能を有する。
上記機能を達成するために、監理装置50のROM50
bには第7図に示す制御状態解析ルーチンのプログラム
が記憶されている。以下、第7図のフローチャートに沿
って実施例の監理装置50の動作につき説明する。
′#lf卸状態解析ルーチンは、CPU50aにより所
定時間毎に繰り返し実行されるもので、処理が開始され
ると初めにコントローラ10のCPUl0aの作動状態
が入力される(ステップ400)。
通常、CPU10aを構成するチップは、現在の処理状
態がメモリー・アクセス状態であるか、I10アクセス
状態あるいは演算状態であるを示す端子を有するため、
この種の端子の出力を入力することで作動状態の入力が
実行される。
次に、ステ・ンブ400で入力したCPU10aの作動
状態から、現在ROM10bおよびRAM10cがアク
セス状態であるか否かの判定がなされる(ステップ41
0)。この判定処理によりアクセス状態であると判断、
されたときには、監理装置50からコントローラ10の
ROM10bおよびRAM10cをアクセスすることは
不可能であり、本ルーチンの処理を終了する。
一方、ステップ410の判定によりROM50bおよび
RAM50cがアクセス状態でないと判断されたとき、
すなわちCPU10aがI10アクセス状態などである
ときは、続いてステップ420の情報読み込み処理が実
行される。この情報読み込み処理(ステップ420)に
より監理装置50内に読み込まれる情報とは、次の5つ
の情報である。第1は、コントローラ10に記憶されて
おり経過時間に応じて順次読み出される制御データDn
a第2に、エンコーダ26の検出出力である制御用モー
タ20の現在の回転位置X n o第3に、その回転位
置Xnを微分した値である回転速度Vna第4に、電流
検出コイル22および24の検出出力をA/D変換した
値である電流(トルク)1直Tn。そして鏑5に、最終
的にPWM回路10eに出力される制御信号OTnであ
る。すなわち、逐次これら5つのデータの読み出し、記
憶することで、本ルーチン実行の度にコントローラ10
から制御用モータ20に出力される制御信号OTnおよ
び制御用モータ20の駆動状況が刻々と記憶され、記録
されることになる。
こうしてステップ420にて得られた情報は、次に経過
時間に沿って解析される(ステップ430)。本実施例
では、経過時間に沿った解析として、記録した各データ
を経過時間に沿って比較できるように整理している。す
なわち、同一時刻のmJ御状態解析ルーチンの実行によ
り記録された上記5つのデータをそれぞれ密接に関連付
け、相互に比較できるように処理される。従って、この
様な解析の後には、例えば電流(トルク)Tn最大のと
きのテーブル30の位置Xn、回転速度Vnなどが簡単
に判明し、また総てのデータを経過時間を基準として作
図することで一連の作業においてのコントローラ10お
よびモータ20の駆動状況が視覚的に得られる。
この様にしてコントローラ10から情報を入力する監理
装置50は、内部に保存されるこれらの情報を、モデム
50gなどを介して内部情報の出力の指令が入力された
ときに適宜出力する。第8図が情報の出力を実行するた
めの情報出力ルーチンのフローチャートであり、予めR
OM50bに記憶されており、外部の機器より情報の出
力を指令されたときにCPU50aにより実行される。
情報出力ルーチンの処理が開始されると、まず出力の指
令内容の解読が実行され(ステップ500)、どの様な
形式で内部情報を出力するか、および出力光をCRT6
0、プリンタ62あるいはモデム50gを介した他の機
器とするかなど、出力形式の決定がなされる。そして、
解析の結果に従フて内部情報の出力が実行される(ステ
ップ510)。
内部情報の出力光がプリンタ62であり、その出力形式
が図形化したものとする出力指令がなされたときの出力
結果を、第9図に例示している。
図示するように、制御データに従ってモータ20により
駆動されるテーブル30の位置の変化、その時のモータ
20の回転速度および電機子電流(トルク)の変化が一
見して理解される。この様な出力の形式としては種々の
態様が用意されており、例えば最大のトルクを発生した
時刻やその時の位置、回転速度を表形式で出力するもの
、経過時間毎のモータの効率などを演算し、出力するも
のなどが用意されている。
以上のように構成される本実施例のコントローラ用の監
理装置50によれば、次のような効果が明らかである。
まず、所定の作業を完了するまでのコントローラ10お
よびモータ20の稼動状況を簡単に把握することができ
る。監理装置50は、コントローラ10と制御用モータ
20との駆動状況を逐次記録している。従って、監理装
置50内部で記録したデータに種々の解析を施すならは
、必要とする情報が簡単に得られる。例えは、一連の作
業工程の中で最大負荷でモータ20が駆動される期間が
どれほど継続しているか、効率の低い稼動間開がどれほ
ど存在するか、過負荷状態が発生していないかなどを、
瞬時に知ることが可能となる。
これにより、モータ20をより高効率に駆動するため、
制御データDのどの部分をどの様に変更すべきかなど、
システムの有効利用が図れる。
また、モータ20により図面左右方向に搬送されるテー
ブル30が異物に当接するなどしてその移動を阻止され
たときなど、制御用モータ20の回転ムラが発生し、こ
れを抑制すべく制御信号OTnが大きくなり、制御用モ
ータ20の入力も大きくなる。この様な異常は、早期に
発見し、異物の除去など何らかの処置を行う必要がある
。この様な現象も、第9図に示すような出力データを一
見するだけで電機子電流(トルク)の値がピークを示し
、回転速度が低下している期間taから、この異常が発
生したときのテーブル30の位置を割り出すことで、異
物の発見を迅速に行うことができる。
なお上記実施例では、コントローラ10は予めROM1
0b内に制御データDを有している場合について説明し
たが、監理装置50に教示機能を付加し、監理装置50
から教示する構成としてもよい。また、実施例の監理装
置50は、コントローラ10が一連の制御を実行する間
開中コントローラ10から必要な情報を入力しているが
、コントローラ10自体に記憶機能を付加してここに一
連の作動状況を自ら記憶しておき、監理装置50からの
要求に応じてその記憶情報を一括して出力するシステム
構成とするなど、本発明の要旨を逸脱しない種々の態様
により具現化してもよい。
発明の効果 以上実施例を挙げて詳述したように本発明のモータ・コ
ントローラ用の監理装置は、モータ・コントローラに指
示される所定の手順と実際のモータの駆動状況とを入力
し、経過時間に沿って解析する機能を有するものである
従って、モータ・コントローラおよびモータの稼動状況
を簡単に把握することができ、コントローラやモータに
発生した不具合の発見、原因の究明などを簡単に行うこ
とができる。またコントローラおよびモータの稼動状況
が容易に把握できるため、より高効率な稼動のための所
定手順の変更などに利用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のモータ・コントローラ用の監理装置の
基本的構成を示す基本構成図、第2図は実施例の監理装
置をモータ・コントローラに接続している使用状態のブ
ロック図、第3図、第4図および第5図はモータ・コン
トローラにて処理されるプログラムのフローチャート、
第6図はそのプログラムの実行により作動するモータ・
コントローラの疑似的な電気回路のブロック図、第7図
および第8図は監理装置にて処理されるプログラムのフ
ローチャート、第9図は監理装置の出力例の説明図、を
示している。 C1・・・情報入力手段   C2・・・情報解析手段
H・・・モータ令コントローラ10・・・コントローラ
10a、50a・・−CPU 10b、50b・・・ROM 10c、50cmRAM 10d、50d・・・人出力ポート

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 所定の手順に従ってモータ入力を調節して該モータ
    を制御するモータ・コントローラに接続され、該モータ
    ・コントローラと情報の授受を行うモータ・コントロー
    ラ用の監理装置において、前記モータ・コントローラの
    所定の手順および前記モータの駆動状況を入力する情報
    入力手段と、該情報入力手段の入力した所定の手順およ
    びモータの駆動状況を経過時間に沿って解析する情報解
    析手段と、 を備えることを特徴とするモータ・コントローラ用の監
    理装置。
JP63007259A 1988-01-16 1988-01-16 モータ・コントローラ用の監理装置 Pending JPH01185185A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0370487A (ja) * 1989-08-04 1991-03-26 Toyota Motor Corp サーボモータ制御装置
JP2006115587A (ja) * 2004-10-13 2006-04-27 Yaskawa Electric Corp 電動機制御装置

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