WO2004064239A1

WO2004064239A1 - 多軸電動機制御装置の共振周波数検出装置

Info

Publication number: WO2004064239A1
Application number: PCT/JP2003/016060
Authority: WO
Inventors: Yoshitaka Takemori; Takehiko Komiya
Original assignee: Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2004-07-29
Also published as: US7075263B2; US20060108961A1; KR20050096931A; JP2004215455A; JP4396100B2

Abstract

複数軸を持つ機械において、動作軸に影響を及ぼす他軸の共振周波数が検出できる多軸電動機制御装置の共振周波数検出装置を提供する。機械（４１）,（４２）を駆動する電動機（３１）,（３２）と、電動機（３１）,（３２）を駆動する制御器（２１）,（２２）とを有する電動機制御系を複数備え、各電動機制御系に、機械（４１）,（４２）の動作量を検出する検出器（５１）,（５２）と、検出器（５１）,（５２）の信号を周波数分析し、共振周波数として出力する信号処理器（６１）,（６２）と、信号処理器（６１）,（６２）の信号をグラフ化または数値化して出力する出力装置（８１）,（８２）とを備えた多軸電動機制御装置の共振周波数検出装置において、機械（４１）,（４２）に振動を伝える制御指令を電動機制御系に与える指令発生器（１１）を設け、複数の検出器（５１）,（５２）の信号を信号処理器（６１）に入力して共振周波数として出力するようにした。

Description

明細書

多軸電動機制御装置の共振周波数検出装置

[技術分野]

本発明は、電動機を用いた位置決め装置に関するものであり、特に位置決め制御系を利用して多軸機械の共振周波数を検出する多軸電動機制御装置の共振周波数検出装置に関する。 .

[背景技術]

半導体製造装置や工作機械、産業用口ポット等では、電動機を用いて位置決め制御されることが多い。その位置決め精度には、機械の共振周波数が大きく影響するため、前もって正確な共振周波数をつかんでおくことが望ましく、向時に、制御系が組まれて稼動している状態で正確に測れることが望まれる。この必要性から、従来は F FT (高速フーリエ変換）を用いて周波数特性を解析し、共振周波数を割り出すという方法が用いられている。この従来技術を図に基づいて説明す ¾。

図 14は電動機制御系に組み込まれた従来の共振周波数検出装置（例えば特開平 6 — 78575号公報参照）の構成を示すブロック図である。図において、従来の共振' 周波数検出装置は、指令発生器 11と、この指令発生器 11からの指令信号 Cを受けて電動機 31, 32に駆動電流を供給する制御器 21, 22と、電動機 31, 32と、電動機 31, 32によって駆動される機械 41, 42と、電動機 31, 32の電動機動作量 ml， m2を検出する検出器 51， 52と、検出器 51, 52の出力である応答信号 S I, S 2に対して FFT演算を実施して共振周波数検出結果 f 1， ί 2を算出する FFTアナライザ 121, 122と、共振周波数検出結果 f 1 , f 2を出力する出力装置 81， 82とを備えている。

この従来の共振周波数検出装置において、指令発生器 11は指令信号 Cを生成し、制御器 21， 22に入力する。この指令に応じて制御器 21, 22が電動機 31, 3 2に電流を供給すると、電動機 31, 32が機械 41， 42を駆動する。このとき、検出器 51, 52は、電動機 31, 32の回転位置や回転速度等の電動機動作量 m 1， m 2を検出して応答信号 S 1, S 2も出力する。 FFTアナライザ 121, 122は応答信号 S l， S 2を入力すると FFT演算を実施し、共振周波数検出結果 ί 1， f 2を算出する。出力装置 81, 82は共振周波数検出結果 f 1， f 2を入力すると数値やグラフ化して可視化したものを出力する。このようにして共振周波数が単軸ごに計測される。

しかし、従来技術では、単軸ごとに共振周波数を計測するために、指令発生器から出された指令によって動作する 1軸の共振周波数しか測定できず、動作軸に影響を与える他軸の共振周波数を測定することができない。そのために、従来では個別の軸ごとにサ一ポ調整を行うが、複数軸が稼動する場合には発振が起こることがあり、サーポ調整が難しいという問題があつた。

[発明の開示]

そこで本発明は、複数軸を持つ機械においても、動作軸に影響を与える他軸の共振周波数を把握してサ一ポ調整を容易にすることのできる多軸電動機制御装置の共振周波数検出装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、請求項 1に記載の発明は、複数軸を有する機械の一つの軸を駆動する電動機と、制御指令を受けて前記電動機を駆動する制御器とを有する電動機制御系を前記機械の複数軸についてそれぞれ備え、各電動機制御系に、前記機械の動作量を検出する検出器と、前記検出器の信号を周波数分析し、共振周波数として出力する信号処理器と、前記信号処理器の信号をグラフ化または数値化して出力する出力装置とを備えた多軸電動機制御装置の共振周波数検出装置において、前記機械に振動を伝える制御指令を前記電動機制御系の少なくとも一方に与える少なくとも 1つの指令発生器を設け、前記複数の検出器の信号を前記複数の信号処理器に入力して共振周波数として出力するようにしたことを特徴とするものである。

この発明においては、指令発生器からの指令信号に従って駆動される各電動機の動作量を検出し、信号処理器にその信号を入力することにより、ある動作軸と他の動作軸との共振周波数を検出して、動作軸間の影響を把握する.ことが可能となる。

請求項 2に記載の発明は、前記信号処理器は、前記複数の検出器の信号を入力して、信号の和を共振周波数として出力するようにしたことを特徴とす'る。

この発明においては、複数の検出器の信号の和を共振周波数として出力することにより、ある動作軸と他の動作軸との共振周波数を検出して、動作軸間の影響を把握することが可能となる。

請求項 3に記載の発明は、前記検出器は電動機の位置または速度、あるいは前記機械の可動部の位置またほ速度を検出するものであることを特徴とする。

この発明においては、指令発生器からの指令信号に従って駆動される各電動機の動作量である位置まは速度、あるいは前記機械の可動部の位置または速度を検出し、信号処理器にその信号を入力することにより、ある動作軸と他の動作軸との共振周波数を検出して、動作軸間の影響を把握することが可能となる。

請求項 4に記載の発明は、前記複数の電動機制御系の一部または全てがオープンループの場合には、前記指令発生器の信号は当該オープンループの電動機制御系の制御器に '入力されることを特徴とす ¾。

この発明においては、指令発生器の信号は当該オープンループの電動機制御系の動作量を検出し、信号処理器にその信号を入力することにより、ある動作軸と他の動作軸との共振周波数を検出して、動作軸間の影響を把握することが可能となる。

請求項 5に記載の発明は、前記複数の電動機制御系の一部または全てにおいて、前記指令発生器からの制御指令と前記検出器からの前記機械の動作量との偏差に応じた制御指令を前記制御器に与える閉ループ制御器を備えたことを特徴とする。

この発明においては、指令発生器からの制御指令と検出器からの機械の動作量との偏差に応じた制御指令を制御器に与える閉ループ制御器を通過した各電動機の動作量を検出し、信号処理器にその信号を入力することにより、ある動作軸と他の動作軸との共振周波数を検出して、動作軸間の影響を把握することが可能となる。

請求項 6に記載の本発明は、前記電動機制御系の一部または全てにおいて、前記検出器からの前記機械の動作量と動作指令との偏差に応じた制御指令を出力する閉ループ制御器と、その制御指令に含まれる所定の帯域の信号を低減するフィルタ処理部とを備え、前記フィルタ処理部の出力と前記指令発生器からの指令信号との和が前記制御器に入力されていることを特徴とする。

この発明においては、信号処理器に前記フィル夕処理部の出力と前記指令発生器からの指令信号との和を入力することにより、ある動作軸と他の動作軸との共振周波数を検出して、動作軸間の影響を把握することが可能となる。

請求項 7に記載の発明は、前記制御指令は、掃引正弦波信号であり、前記信号処理器は前記指令発生器が出力する前記掃引正弦波信号の周波数情報と少なくとも 1つ前記検出器の信号を入力し、前記検出器の信号の絶対値が最大となる前記正弦波信号の周波数を共振周波数として出力するものであるを特徴と'する。

この発明においては、前記検出器の信号の絶対値が最大となる前記正弦波信号の周波数を共振周波数として出力することにより、ある動作軸と他の動作軸との共振周波数を検出して、動作軸間の影響を把握することが可能となる。

請求項 8に記載の発明は、前記出力装置は、少なくとも 1つの前記信号処理器の信号を周波数特性として出力するものであることを特徴とする。

この発明においては、前記出力装置は、少なくとも 1つの前記信号処理器の信号をグラフ化または数値化して共振周波数を確認することが可能となる。

請求項 9に記載の発明は、前記指令発生器から機械に振動を伝える制御指令は、最小周波数 Fminから最大周波数 Fmaxまでの範囲に周波数が制限されており、前記信号処理器は、前記検出器の信号を所定の周波数範囲に制限して入力するとともに、前記最小周波数 Fmin以上の周波数だけを検出することを特徴とする。

この発明においては、前記信号処理器は、前記検出器の信号を所定の周波数範囲に制限して入力することにより、前記最小周波数 Fmin以上の共振周波数を把握することが可能となる。

請求項 1 0に記載の発明は、前記指令発生器から機械に振動を伝える制御指令は、最小周波数 Fminから最大周波数 Fmaxまでの範囲に周波数が制限されており、前記信号処理器は、前記検出器の信号を所定の周波数範囲に制限して入力するとともに、前記最小周波数 Fminより大きい検出最小周波数 F 1 im以上の周波数だけを検出することを特徴とする。

この発明においては、前記信号処理器は、前記検出器の信号を所定の周波数範囲に制限して入力することにより、前記最小周波数 Fminより大きい F 1 im以上の共振周波数を把握することが可能となる。

請求項 1 1に記載の発明は、前記検出器と前記信号処理器の間にハイパスフィル夕が設けられていることを特徴とする。

この発明においては、信号処理器にハイパスフィルタ通過後の信号を入力することにより、ある周波数以上をカットした共振周波数を把握することが可能となる。

請求項 1 2に記載の発明は、ある軸の前記検出器の信号を他軸の信号処理器に入力するスイツチが設けられていることを特徴とする。この発明においては、スィッチが設けられていることにより、軸間の影響を 1つ、もしくは複数の信号処理器で把握することが可能となる。

[図面の簡単な説明]

図.1は本発明の第 1実施形態に係る共振周波数検出装置の構成を示すプロック図である。図 2は本発明の第 2実施形態の構成を示すブロック図である。図 3は本発明の第 3実施形態の構成を示すプロック図である。図 4は本発明の第 4実施形態の構成を示すプロック図である。図 5は本発明の第 5実施形態の構成を示すプロック図である。図 6は本発明の第 6実施形態の構成を示すブロック図である。図 7は本発明の第 7実施形態の構成を示すプロック図である。図 8は本発明の第 8実施形態の構成を示すプロック図である。図 9は本発明の第 9実施形態の構成を示すプロック図である。図 1 0は指令発生器が生成する指令信号の時間波形図である。図 1 1は本発明を適用した掃引正弦波の周波数と時間の関係を示すグラフである。図 1 2は本発明の第 1 0 実施形態の構成を示すプロック図である。図 1 3はフィルタ設定後の構成を示すプロック図である。図 1 4は従来技術を適用した電動機制御系の構成を示すプロック図でめる。

[発明を実施するための最良の形態]

以下、本発明の実施の形態を、図 1〜図 1 3に基づいて説明する。

図 1は本発明の第 1実施形態に係る共振周波数検出装置の構成を示すブロック図である。なお、図 1 4に示した従来の共振周波数検出装置の構成に対応する部分については、同一の符号を付している。

図 1において、共振周波数検出装置は、 1軸目の電動機制御系と、 2軸目の電動機制御系とを有し、指令発生器 1 1と、制御器 2 1， 2 2と、電動機 3 1， 3 2と、電動機 3 1 3 2によって駆動される機械 4 1 , 4 2と、電動機 3 1， 3 2の電動機動作量 m l， m 2を検出する検出器 5 1， 5 2と、検出器 5 1， 5 2の出力である応答信号 S 1 , S 2に対して信号処理を行って共振周波数検出結果 f 1 , f 2を算出する信号処理器 6 1 , 6 2と、共振周波数検出結果 f 1 , f 2を出力する出力装置 8 1 , 8 2と、' 2軸目の検出器 5 2の応答信号 S 2を 1軸目の信号処理器 6 1に加算するためのスィツチ 1 5 1とを備えている。図 1の電動機制御装置は機械 4 1， 4 2が固定台等に共に搭載された一体の構成となっている。この第 1実施形態の共振周波数検出装置において、指令発生器 11は指令信号 Cを出力し、制御器 21は、指令発生器 11から受けた指令信号 Cに従って電動機 31を駆動する。電動機 31, 32に連結された検出器 51, 52の出力は電動機動作量 In 1, m2を検出し、応答信号 S I, S 2として信号処理器 61， 62に送る。電動機 31と機械 41、また電動機 32と機械 42はそれぞれ連結されているため、電動機動作量 ml， m 2を検出すれば、機械 41の共振特性と機械 41に影響を与える機械 42の共振特性を検出できる。この応答信号 S 1, S 2は機械 41， 42が周波数に依存して少しの外力でも大きな反応を示す共振周波数を持っため、信号処理器 61, 62が周波数分析すると共振周波数を検出することができる。信号処理器 61， 62 の出力である周波数特性検出結果 f 1， f 2は、出力装置 81， 82にそれぞれの結果をグラフ化または数値化して出力できる。

2軸目の検出器 52の出力側と 1軸目の信号処理器 61とはスィッチ 151で接続されており、スィッチ 151が o f fの時は、応答信号 S 1， S 2として信号処理器 61， 62に送り周波数特性検出結果 f 1, f 2を検出する。スィッチ 151が on の時は、応答信号 S 2は信号処理器 61に入力され、信号処理器 61で応答信号 S 1 と S 2の和を検出することにより、機械 41の共振特性と機械 41に影響を与える機械 42の共振特性を 1つの出力装置 81で検出し、出力する。

なお、第 1実施形態では電動機制御系が 2つの例を示したが、 3つ以上の場合にも適用することができる。

図 2は本発明の第 2実施形態の構成を示すブロック図であり、指令発生器 11から出力される指令信号 Cが制御器 21と制御器 22の両方に入力するように設けられ、同時に 2つの電動機 31, 32を動作させる点が図 1に示した第 1実施形態と異なつている。共振周波数は第 1実施形態と同様にして検出できる。

この第 2実施形態においては、指令発生器 11から指令信号 Cに従って駆動される各電動機 31, 32の電動機動作量 m 1， m 2を検出し、各信号処理器 51， 52に各信号を入力することにより、各電動機制御系の共振周波数を検出することが可能となる。さらに、各電動機動作量 ml, m 2の和を 1つの信号処理器 61に入力することにより、動作軸間の影響を把握することができる。なお、第 2実施形態では応答信号 S 2を信号処理器 6 1に入力するようにスィッチ 1 5 1を設定したが、応答信号 S 1を信号処理器 6 2に入力するようにスィッチを設けてもよい。

また、図 2では 2つの電動機制御系を動作させているが、いくつあってもよい。図 3は第 3実施形態の構成を示すブロック図であり、指令発生器 1 2から出力される指令信号 Cが制御器 2 2に入力するように設け、同時に 2つの電動機 3 1 , 3 2を動作させる点が図 1と異なっている。

共振周波数は第 1実施形態または第 2実施形態と同様にして検出できる。

この第 3実施形態においては、 2つの指令発生器 1 1， 1 2から同じ指令信号もしくは異なる指令信号を各電動機制御系に与て各電動機 3 1 , 3 2の電動機動作量 m 1， m 2を検出し、各信号処理器 6 1， 6 2に各信号を入力することにより、各電動機制御系の共振周波数を検出することが可能となる。さらに、各輋動機動作量 m l， m 2の和を 1つの信号処理器 6 1に入力することにより、動作軸間の影響を把握することができる。

なお、図 3では指令発生器と電動機制御系の組み合わせが 2つであるが、いくつあつてもよい。

図 4は第 4実施形態の構成を示すブロック図であり、指令発生器 1 2から出力される指令信号 Cが制御器 2 2、 2 3に入力するように設け、同時に 3つの電動機 3 1 , 3 2、 3 3を動作させる点と、検出器 5 2、 5 3とスィッチ 1 5 1， 1 5 2を並列に構成した点が図 1と異なっている。

スィッチ 1 5 1 , 1 5 2が o f ίの時は、応答信号 S 2、 S 3は信号処理器 6 2、 6 3に入力される。

スィッチ 1 5 1が o nの時は、応答信号 S 2は信号処理器 6 1に入力される。スィッチ 1 5 2が o nの時は、応答信号 S 3が信号処理器 6 1に入力される。スィッチ 1 5 2、 1 5 3が o nの時は、応答信号 S 2、 S 3は信号処理器 6 1に入力される。

共振周波数は第 1実施形態から第 3実施形態のいずれかと同様にして検出できる。この第 4実施形態においては、 1つの指令発生器 1 1で 1つの電動機制御系を、その他の指令発生器 1 2でその他の電動機制御系に同じ指令信号もしくは異なる指令信号を各電動機制御系に与えて、各電動機 31, 32, 33の電動機動作量 ml， m2, m 3を検出し、各信号処理器 61， 62, 63に各信号を入力することにより、各電動機制御系の共振周波数を検出することが可能となる。さらに、各電動機動作量 m 1， m2, m3の和を 1つの信号処理器 61に入力することにより、動作軸間の影響を把握することが可能となる。

なお、第 4実施形態では、応答信号 S 2、 S 3を信号処理器 61に入力するようにスィツチを設けているが、応答信号 S 1, S 3を信号処理器 62に、応答信号 S 1 , S 2を信号処理器 63に入力するようにスィッチを設けてもよい。

' また、図 4では指令発生器 11で動作している電動機制御系が 1つ、指令発生器 1 2で動作している電動機制御系が 2つであるが、指令発生器、電動機制御系はいくつあってもよい。 '

図 5は第 5実施形態の構成を示すプロック図であり、 1つ以上の電動機制御系が閉ループをなしている場合のブロック図である。'図 5においては、検出器 51， 52は電動機 31, 32の電動機動作量 ml, m2を検出するように設けられており、また、制御器 21， 22の前段に閉ループ制御器 71， 72が設けられ、その前段に減算器が設けられている。そして減算器の（+) 端子に印加される指令と検出器 51, 52 の信号が指令信号 Cと比較され、その差を受けた閉ループ制御器 71， 72が、その差を小さくするよう働いて制御器 21, 22に指令を出力する。この閉ループ制御系に指令発生器 11と信号処理器 61, 62、出力装置 81, 82、スィッチ 151が追加され、指令発生器 11の指令信号 Cが減算器の（+ ) 端子に印加される。共振周波数は第 1実施形態から第 4実施形態のいずれかと同様にして検出できる。

この第 5実施形態においては、指令発生器 11から指令信号に従って駆動される各電動機 31, 32の電動機動作量 m 1， m 2を検出し、各信号処理器 61, 62に各信号を入力することにより、各電動機制御系の共振周波数を検出することが可能となる。さらに、各電動機動作量 ml， m 2の和を 1つの信号処理器 61に入力することにより、動作軸間の影響を把握することができる。

なお、図 5では電動機制御系が 2つであるが、いくつであっても良い。

図 6は第 6実施形態の構成を示すブロック図であり、図 5において指令発生器 11 が出力する指令信号 Cを減算器の（+ ) 端子に印加していたものを、制御器 21と閉ループ制御器 7 1の間に設けた加算器の一方の入力端子に変えたものである。このような構成としても、共振周波数は第 1実施形態から第 5実施形態のいずれかと同様にして検出できる。

« この第 6実施形態においては、指令発生器 1 1から指令信号に従って駆動される各電動機 3 1， 3 2の電動機動作量 m 1， m 2を検出し、各信号処理器 6 1 , 6 2に各信号を入力することにより、機械 4 1の共振周波数と機械 4 1に影響を与える機械 4 2の共振周波数を検出することが可能となる。さらに、各電動機動作量 m 1， m 2の和を 1つの信号処理器 6 1に入力することにより、動作軸間の影響を把握することができる。

'なお、図 6では電動機制御系が 2つであるが、いくつであってもよい。

<第 7実施形態 >

図 7は第 7実施形態の構成を示すブロック図である。この図は、図 6の閉ループ制御器 7 1， 7 2の後段にフィル夕処理部 8 1， 8 2を追加挿入して設け ς構成になつており、フィル夕処理部 1 3 1， 1 3 2は外部から指令を与えてフィルタ特性を変えることができるようになつている。第 6実施形態と同様にして信号処理器 6 1が共振周波数を検出し、その共振周波数検出結果 f 1 , f 2をフィル夕処理部 1 3 1 , 1 3 2に入力すると、その入力に応じてフィルタ処理部 1 3 1， 1 3 2が設定され、共振周波数の帯域の特性を抑えるフィルタとすることができる。共振周波数が検出できれば、共振周波数検出結果： f 1 , f 2をもとにフィルタ処理部 1 3 1， 1 3 2の設定値を自動的に決定できる。共振周波数は第 1実施形態から第 6実施形態のいずれかと同様にして検出できる。

この第 7実施形態においては、指令発生器 1 1から指令信号に従って駆動される各電動機 3 1 , 3 2の電動機動作量 m l , m 2を検出し、各信号処理器 6 1， 6 2に各信号を入力することにより、機械 4 1の共振周波数と機械 4 1に影響を与える機械.4 2の共振周波数を検出することが可能となる。さらに、各電動機動作量 m l , m 2の和を 1つの信号処理器 6 1に入力することにより、動作軸間の影響を把握することができる。なお、この実施形態では指令信号 Cをフィルタ処理部 131, 132と制御器 21， 22の間に設けた加算器の一方を入力としたが、閉ループ制御器 71, 72の前段に設けた減算器の（+) 端子に入力してもよい。

また、図 7では電動機制御系が 2つであるが、いくつであってもよい。

<第 8実施形態 >

図 8は第 8実施形態の構成を示すプロック図であり、図 7の閉ループ制御器 71， 72と、その前段の減算器付近の構成を変えた構成になっている。閉ループ制御器 7 B 1, 7B2は、減算器、位置制御器 91， 92、加算器、速度制御器 101 , 10 2、速度演算器 111, 112から構成されている。この図で位置制御器 91, 92 の前段にある減算器の（+) 端子には、大きさが 0の動作指令 Mを与えており、これによって位置ずれしないで共振周波数の検出が行なわれる。閉ループ制御器 7 B 1， 7 B 2では、電動機動作量 ml， m2を検出して得られた応答信号 S 1， S 2が、減算器を経由して位置制御器 91， 92に入力され、同時に、速度演算器 111, 11 2を経由して速度制御器 101， 102に入力される。そして速度制御器 101, 1 02は位置制御器 91, 92の出力と一致するように制御し、位置制御器 91， 92 は電動機動作量 m 1， m 2の位置が動作指令 Mの 0位置と一致するように制御する。共振周波数は第 1実施形態から第 6実施形態のいずれかと同様にして検出できる。この第 8実施形態においては、指令発生器 11から指令信号に従って駆動される各電動機 31, 32の電動機動作量 ml， m2を検出し、各信号処理器 61， 62に各信号を入力することにより、機械 41の共振周波数と機械 41に影響を与える機械 4 2の共振周波数を検出することが可能となる。さらに、各電動機動作量 ml, m2の和を 1つの信号処理器 61に入力することにより、動作軸間の影響を把握することができる。一

なお、図 8では電動機制御系が 2つであるが、いくつであってもよい。

図 9は第 7および第 8実施形態の共振周波数検出装置で検出した共振周波数に基づいてフィルタ処理部 131, 132のフィルタ特性を設定し、その後、設定したフィルタ処理部 131， 132のフィルタ特性を生かして通常の運転をしているときの構成を示すブロック図である。この制御系で動作指令 Mを入力すると、閉ループ制御器 71, 72は、電動機動作量 ml, m 2と動作指令 Mがー致するように制御し、共振を抑えるフィル夕処理部 1 3 1 , 1 3.2がうまく機能して電動機動作量 m l， m 2と ,動作指令 Mがより一致しやすくなつている。 .

なお、図 9の構成と図 7の構成は、スィッチを設けて切り替えられるようにしてもよい。また、図 5、図 6、図 7、図 9では閉ループ制御器 7 1， 7 2を 1つの制御器として示したが、図 8の閉ループ制御 ¾§ 7 B 1， 7 B 2の構成のように位置制御器 9 1 , 9 2、速度演算器 1 1 1 , 1 1 2、速度制御器 1 0 1， 1 0 2を含む構成としてもよい。また、機械の動作量が指令信号と一致するように電動機 3 1， 3 2の動作を検出器 5 1， 5 2が検出した応答信号 S 1， S 2に基づき制御するのであれば、内部構成を変更した閉ループ制御器 7 1， 7 2でもよい。 .フィルタ処理部 8 1， 8 2や制御器 2 1， 2 2を含めて順番や構成を変更してもよい。

また、図 9の例では電動機制 ί卸系が 2つであるが、いくつであってもよい。

<第 9実施形態 >

図 1 0は第 9実施形態を示すブロック図であり、指令発生器 1 1から出力される周波数情報 Αが信号処理器 6 1に入力するように配置した点と、信号処理器 6 1の計算方法が図 1に示した第 1実施形態と異なっている。

スィッチ 1 5 1が o f fの時は、信号処理器 6 1は掃引正弦波指令の周波数情報 A と応答信号 S 1を受け取り、スィツチ 1 5 1が 0 nの時は、信号処理器 6 1は掃引正弦波指令の周波数情報 Aと応答信号 S 1 , S 2を受け取り、最小周波数 Fminを過ぎた検出最小下限周波数 F 1 imから共振周波数の検出のための演算を行う。検出最小下限周波数 F l im以上で、図 1 1のように、応答信号 S I , S 2の絶対値が最大となるときの掃引正弦波の周波数を共振周波数と判断して共振周波数検出結果 f 1， f 2を出力する。

図 1 2は掃引正弦波の周波数と時間の関係を示すグラフである。 t Oから t e間の時間中、最小周波数 Fminから検出最小下限周波数 F l imを経て、最大周波数 Fmaxまで周波数が変化する掃引正弦波指令を指令信号 Cとなる。信号処理器 ·6 1は検出最小下限周波数 F 1 imより高い周波数となる時間 t s力ら t e間において、共振周波数の検出を実施する。なお、掃引正弦波の周波数と時間の関係は、直線に限られることは無く、任意の曲線であっても構わない。また、検出最小下限周波数 F l imを最小周波数 Fmin と同様に取り扱っても構わない。信号処理器 61は、 2つ以上の応答信号を加算し、 1つの応答信号にすることがでさる。

なお、図 10では電動機制御系が 2つであるが、いくつであってもよい。

<：第 10実施形態 >

図 13は第 10実施形態の構成を示すブロック図である。図において、 141， 1 42はハイパスフィルタ手段である。指令信号 Cが制御器 21に、周波数情報 Aが信号処理器 61に入力するように設け、検出器 51, 52が電動機動作量 m 1， m 2を検出し、これを応答信号 S l， S 2として、ハイパスフィルタ手段 141， 142を経由して信号処理器 61， 62に送る点が図 1に示した第 1実施形態と異なっている。なお、この実施形態では信号処理器 61は検出最小下限周波数 Flira以上という条件を付けなかったが、第 8実施形態と同様に、検出最小下限周波数 Flim以上で、応答信号の絶対値が最大となるときの掃引正弦波の周波数を共振周波数と判断して出力してもよい。 - この第 10実施形態においては、指令発生器 11から指令信号に従って駆動される各電動機 31， 32の電動機動作量 m 1， m 2を検出し、各信号処理器 61， 62に各信号.を入力することにより、機械 41の共振周波数と機械 41に影響を与える機械 42の共振周波数を検出することが可能となる。さらに、各電動機動作量 ml, m2 の和を 1つの信号処理器 61に入力することにより、動作軸間の影響を把握することができる。

また、図 13では、電動機制御系が 2つであるが、いくつであっても'よい。

なお、第 1実施形態から第 10実施形態では、検出器 51， 52, 53は電動機 3 1， 32, 33に連結して電動機動作量 ml, m2, m3を検出しているが、検出器 51, 52， 53を機械 41, 42、 43に連結して機械動作量 x 1 , x 2, x3を直接検出してもよい。

[産業上の利用可能性]

本発明によれば、指令発生器からの指令信号に従って駆動される各電動機の動作量を検出し、信号処理器にその信号の和を入力するようにしたので、複数軸を持つ機械において、動作軸と動作軸に影響を及ぼす他軸の共振周波数を検出することができる。また、共振周波数を検出すると共に、フィルタ処理部を設け、共振周波数を抑えるフィルタ処理入力値を自動入力して設定することにより、自動的に電動機制御装置の性能を向上することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 複数軸を有する機械の一つの軸を駆動する電動機と、制御指令を受けて前記電動機を駆動する制御器とを有する電動機制御系を前記機械の複数軸についてそれぞれ備え、各電動機制御系に、前記機械の動作量を検出する検出器と、前記検出器の信号を周波数分析し、共振周波数として出力する信号処理器と、前記信号処理器の信号をグラフ化または数値化して出力する出力装置とを備えた多軸電動機制御装置の共振周波数検出装置において、

前記機械に振動を伝える制御指令を前記電動機制御系の少なくとも一方に与える少なくとも 1つの指令発生器を設け、前記複数の検出器の信号を前記複数の信号処理器に入力して共振周波数として出力するようにしたことを特徴とする多軸電動機制御装置の共振周波数検出装置。

2 . 前記信号処理器は、前記複数の検出器の信号を入力して、信号の和を共振周波数として力するようにしたこと'を特徴とする請求項 1記載の多軸電動機制御装置の共振周波数検出装置。

3 . 前記検出器は電動機の位置または速度、あるいは前記機械の可動部の位置または速度を検出するものであることを特徴とする請求項 1ま ςは 2に記載の多軸電動機制御装置の共振周波数検出装置。

4 . 前記複数の電動機制御系の一部または全てがオープンループの場合には、前記指令発生器の信号は当該オープンループの電動機制御系の制御器に入力されることを特徴とする請求項 1から 3のいずれかの項に記載の多軸電動機制御装置の共振周波数検出装置。

5 . 前記複数の電動機制御系の一部または全てにおいて、前記指令発生器からの制御指令と前記検出器からの前記機械の動作量との偏差に応じた制御指令を前記制御器に与える閉ル一プ制御器を備えたことを特徴とする請求項 1から 3のいずれかの項に記載の多軸電動機制御装置の共振周波数検出装置。

6 . 前記電動機制御系の一部または全てにおいて、前記検出器からの前記機械の動作量と動作指令との偏差に応じた制御指令を出力する閉ループ制御器と、その制御指令に含まれる所定の帯域の信号を低減するフィルタ処理部とを備え、前記フィルタ処理部の出力と前記指令発生器からの指令信号との和が前記制御器に入力されていることを特徴とする請求項 1から 3のいずれかの項に記載の多軸電動機制御装置の共振周波数検出装置。

7 . 前記制御指令は、掃引正弦波信号であり、前記信号処理器は前記指令発生器が出力する前記掃引正弦波信号の周波数情報と少なくとも 1つ前記検出器の信号を入力し、前記検出器の信号の絶対値が最大となる前記正弦波信号の周波数を共振周波数として出力するものであることを特徴とする請求項 1から 6のいずれかの項に記載の多軸電動機制御装置の共振周波数検出装置。

8 . 前記出力装置は、少なくとも 1つの前記信号処理器の信号を周波数特性として出力するものであることを特徴とする請求項 1から 7のいずれかの項に記載の多軸電動機制御装置の共振周波数検出装置。 ''

9 . 前記指令発生器から機械に振動を伝える制御指令は、最小周波数 Fminから最大周波数 Fmaxまでの範囲に周波数が制限されており、前記信号処理器は、前記検出器の信号を所定の周波数範囲に制限して入力するとともに、前記最小周波数 F min以上の周波数だけを検出することを特徴とする請求項 1から 8のいずれかの項に記載の多軸電動機制御装置の共振周波数検出装置。

1 0 . 前記指令発生器から機械に振動を伝える制御指令は、最小周波数 F minから最大周波数 Fmaxまでの範囲に周波数が制限されており、前記信号処理器は、前記検出器の信号を所定の周波数範囲に制限して入力するとともに、前記最小周波数 Fminより大きい検出最小周波数 F 1 im以上の周波数だけを検出することを特徴とする請求項 1から 8のいずれか ©項に記載の多軸電動機制御装置の共振周波数検出装置。

1 1 .前記検出器と前記信号処理器の間にハイパスフィル夕が設けられていることを特徴とする請求項 1から 1 0のいずれかの項に記載の多軸電動機制御装置の共振周波数検出装置

1 2 . ある軸の前記検出器の信号を他軸の信号処理器に入力するスィッチが設けられていることを特徴とする請求項 1から 1 1のいずれかの項に記載の多軸電動機制御装置の共振周波数検出装置。