(57)【要約】【課題】機械の立ち上げ時に、結線ミスの有無を自動的に検出でき、結線ミスに伴ってモータの高回転／高トルクなどの危険な動作が発生することを防止する産業用機械の制御システムを提供すること。【解決手段】産業用機械の駆動部３の駆動を制御する制御部２と、制御部２に指令を出す指令部１とを備えた産業用機械の制御システムＡであって、産業用機械の立ち上げ時に、駆動部３の実駆動のフィードバック値に基づいて制御部２と駆動部３の系内の結線ミスを検出する結線ミス検出装置１０を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業用機械の駆動部の駆動を制御する制御部と、前記制御部に指令を出す指令部とを備えた産業用機械の制御システムであって、
前記産業用機械の立ち上げ時に、前記駆動部の実駆動のフィードバック値に基づいて前記制御部と前記駆動部の系内の結線ミスを検出する結線ミス検出装置を備える、産業用機械の制御システム。
【請求項２】
前記結線ミス検出装置は、前記駆動部の現在位置である前記フィードバック値と、前記指令部から出された指令値とを比較して、結線ミスを検出する、請求項１に記載の産業用機械
【請求項３】
前記結線ミス検出装置は、前記駆動部の現在位置と前記指令部から出された指令値の差分である前記フィードバック値の位置偏差と、結線ミスを検出するために予め設定した位置偏差のアラーム検出閾値とを比較して、結線ミスを検出する、請求項１に記載の産業用機械の制御システム。
【請求項４】
産業用機械の駆動部の駆動を制御する制御部と、前記制御部に指令を出す指令部とを備えた産業用機械の制御システムであって、
前記産業用機械の立ち上げ時に、機械が危険な動作となることを防ぐため、アラーム閾値又はトルク制限値を強制的に下げた立ち上げモードで立ち上がる、産業用機械の制御システム。
【請求項５】
前記駆動部の実駆動のフィードバック値に基づいて前記制御部と前記駆動部の系内の結線ミスを検出する結線ミス検出装置を備えるとともに、前記系内に複数の前記駆動部が設けられ、
立ち上げモードで立ち上がり、前記結線ミス検出装置で結線ミス検出を全ての前記駆動部に対して行い、前記全ての駆動部に結線ミスが無ければ通常運転モードに切り替わる、請求項４に記載の産業用機械の制御システム。
【請求項６】
前記結線ミス検出装置は、
機械の電源投入操作を検知するとともに、通常運転モードであるか、前記通常運転モード時のアラーム検出閾値又はトルク制限値よりもアラーム検出閾値又はトルク制限値が低く設定される立ち上げモードであるかを確認する立ち上げモード確認部と、
前記立ち上げモード時に、フィードバック値に基づいて前記制御部と前記駆動部の系内の結線ミスの有無を検出する異常検出部と、
前記立ち上げモード確認部で機械の立ち上げ操作を検知するとともにこの検知結果を受けて、前記指令部から結線チェックを行う指令を前記制御部と前記異常検出部に出力させる結線チェック指令部とを備える、請求項５に記載の産業用機械の制御システム。
【請求項７】
前記指令部が前記駆動部の駆動が開始されてから一定時間経過後の時刻、又は前記一定時間経過後の任意の時間帯の複数の時刻で前記フィードバック値を取得し、該フィードバック値に基づいて、前記指令部が前記制御部と前記駆動部の系内の結線ミスを検出する、請求項１から請求項３、請求項５、請求項６のいずれか一項に記載の産業用機械の制御システム。
【請求項８】
任意のタイミングで、結線チェックを行う指令を前記結線チェック指令部から前記制御部と前記異常検出部に出力させる結線チェック操作部を備える、請求項６または請求項７に記載の産業用機械の制御システム。
【請求項９】
制御システムの系内に複数の前記駆動部が設けられ、全ての前記駆動部からそれぞれ、前記駆動部の実駆動のフィードバック値が取得されるように構成されている、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の産業用機械の制御システム。
【請求項１０】
任意のタイミングで前記立ち上げモードとなるように構成されている、請求項４から請求項９のいずれか一項に記載の産業用機械の制御システム。
【請求項１１】
前記立ち上げモード中は、通常運転出来ないことを特徴とする請求項４から請求項１０のいずれか一項に記載の産業用機械の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用機械の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、機械工作の分野では、ＣＮＣ（コンピュータ数値制御：Computerized Numerical Control）技術を適用し、工具の移動量や移動速度などをコンピュータで数値制御することにより、同一加工手順の繰り返し、複雑な形状の加工などを高度に自動化している。
【０００３】
また、例えば、工作機械やロボットなどの産業用機械の制御システムには、ＣＮＣ（指令部）と機械のサーボモータ（駆動部）との間にサーボアンプ（制御部）を設け、ＣＮＣからの動作指令を受けたサーボアンプでサーボモータの駆動をフィードバック制御するように構成したものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００４】
一方、例えば、図１に示すように、ＣＮＣ１、サーボアンプ２（２ａ、２ｂ）、機械のサーボモータ３（３ａ、３ｂ）の間で結線ミスがあると、機械の立ち上げ時に予期せぬ動作が発生するおそれがある。すなわち、複数のサーボアンプ２（２ａ、２ｂ）、複数の機械のモータ３（３ａ、３ｂ）に動力線４（４ａ、４ｂ）、フィードバック線５（５ａ、５ｂ）を結線する際に、フィードバック線５（５ａ、５ｂ）が間違ったモータ３（３ａ、３ｂ）に接続されていると、ＣＮＣ１からの指令値とフィードバック値の差分が徐々に増大し、本来フィードバック線５ａ（５ｂ）が接続されているべきモータ３ａ（３ｂ）に高回転／高トルクの危険な動作が発生するおそれがある。
【０００５】
このため、従来、産業用機械の制御システムでは、予期せぬ動作が危険なレベルに達する前にアラーム（警告）を発し、工作機械やロボットなどの駆動部であるモータ３の結線ミスによって事故等が発生しないように構成したものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】再公表ＷＯ２０１４／１８１４３８号公報
【特許文献２】特開２００９−１６５２６７号公報
【特許文献３】特開２００５−１７６５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、このような結線ミスによってモータが高回転／高トルクの危険な動作で駆動することがないように、「機器の接続や設定を誤った場合、予期せぬ動作が発生する可能性があるため、機械を組み立てたり、部品を交換したり、パラメータの変更を行った後に初めて運転を行う場合には、トルクリミット値を下げる・誤差過大レベルを下げる・動作速度を下げる・直ぐに非常停止が掛けられるように操作する等、細心の注意を払って動作させること」をサーボパラメータ説明書などに明記し、産業用機械のユーザ側（オペレーター側）に対して注意喚起を行っている。
【０００８】
しかしながら、予期せぬ動作が危険なレベルに達する前にアラームが発せられるようにアラームの閾値を下げる操作は、一般に、産業用機械のユーザ側が行うものであるため、ユーザ側がアラームの閾値を下げ忘れることを完全に排除することができず、万一、ユーザ側がアラームの閾値を下げ忘れた場合には、やはり、機械の立ち上げ時にモータが高回転／高トルクなどの危険な動作で駆動するおそれがある。
【０００９】
このため、機械の立ち上げ時に、結線ミスの有無を自動的に検出でき、結線ミスに伴ってモータの高回転／高トルクなどの危険な動作が発生することを防止する手段／手法の開発が強く望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一態様は、産業用機械の駆動部の駆動を制御する制御部と、前記制御部に指令を出す指令部とを備えた産業用機械の制御システムであって、前記産業用機械の立ち上げ時に、前記駆動部の実駆動のフィードバック値に基づいて前記制御部と前記駆動部の系内の結線ミスを検出する結線ミス検出装置を備える。
【発明の効果】
【００１１】
上記の一態様によれば、機械の立ち上げ時に、工作機械やロボットなどの産業用機械の駆動部と制御部の間の結線ミスを自動的に検出でき、結線ミスに伴って機械側に予期せぬ動作が発生することを防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態の産業用機械の制御システムを示す図である。
【図２】一実施形態の産業用機械の制御システム及び結線ミス検出装置を示す図である。
【図３】通常運転時と立ち上げモード時の位置偏差限界値（アラーム検出閾値）の一例を示す図である。
【図４】一実施形態の産業用機械の制御システムによる結線ミスの検出方法の説明で用いた図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図１から図４を参照し、本開示の一実施形態に係る産業用機械の制御システムについて説明する。
【００１４】
ここで、本実施形態では、産業用機械が工作機械であるものとして説明を行うが、本発明は、産業用ロボットなど、制御部でその駆動が自動制御される駆動部を有するあらゆる機械に適用可能である。
【００１５】
本実施形態の工作機械の制御システム（産業用機械の制御システム）Ａは、図１に示すように、ＮＣ旋盤やマシニングセンタなどの工作機械のサーボモータ（モータ：駆動部）３と、工作機械のモータ３の駆動を制御するサーボアンプ（制御部）２と、サーボアンプ２の上位で工作機械の制御システムＡ全体を制御するＣＮＣ（指令部：コンピュータ数値制御装置、上位の制御部）１とを備えている。
【００１６】
本実施形態の工作機械の制御システムＡにおいては、複数の工作機械（複数のサーボモータ３（３ａ、３ｂ））と複数のサーボアンプ２（２ａ、２ｂ）を備え、一対の工作機械のサーボモータ３（３ａ、３ｂ）とサーボアンプ２（２ａ、２ｂ）とが動力線４（４ａ、４ｂ）とフィードバック線５（５ａ、５ｂ）で接続されている。
【００１７】
なお、本実施形態では、ＣＮＣ１と一つのサーボアンプ２ａが信号線６で接続され、複数のサーボアンプ２ａ、２ｂが信号線７で接続されている。これにより、ＣＮＣ１と複数のサーボアンプ２（２ａ、２ｂ）が直接的、間接的に接続されている。
【００１８】
図１は、本来、サーボアンプ２ａとサーボモータ３ａを接続するフィードバック線５ａがサーボアンプ２ａとサーボモータ３ｂに、サーボアンプ２ｂとサーボモータ３ｂを接続するフィードバック線５ｂがサーボアンプ２ｂとサーボモータ３ａに接続され、結線ミスが生じた状態を示している。
【００１９】
一方、本実施形態の工作機械の制御システムＡは、図２に示すように、サーボアンプ２と工作機械のサーボモータ３の結線ミス（系内の結線ミス）を検出するための結線ミス検出装置１０を備えている。なお、結線ミス検出装置１０は、ＣＮＣ１に組み込まれていても、別途設けられていても構わない。
【００２０】
結線ミス検出装置１０は、立ち上げモード確認部１１と、運転指令部１２と、結線チェック指令部１３と、記憶部１４、１５と、異常検出部１６と、表示部１８と、警報部１９と、結線チェック操作部２０とを備えて構成されている。
【００２１】
立ち上げモード確認部１１は、機械の立ち上げ操作を検知するとともに、通常運転モードであるか立ち上げモードであるかを確認、特定する。
【００２２】
運転指令部１２は、立ち上げモード確認部１１で通常運転モードであることが確認された場合に、この検知結果を受け、制御部のサーボアンプ２を介してサーボモータ３に運転指令を出力する。
【００２３】
運転指令部１２は、詳細を後述する異常検出部１６で結線ミスが検出されなかった場合に、異常検出部１６からこの検出結果を受け、ＣＮＣ１からの指令値に従って機械の運転制御を開始、継続させる。
【００２４】
結線チェック指令部１３は、立ち上げモード確認部１１で機械の立ち上げ操作を検知するとともにこの検知結果を受けて、結線チェックを行う指令をサーボアンプ２と異常検出部１６とに出力する。
【００２５】
記憶部１４、１５は、通常運転モード用のアラーム検出閾値（又はトルク制限値）と、立ち上げモード用のアラーム検出閾値（又はトルク制限値）をそれぞれ記憶している。
【００２６】
異常検出部は、サーボアンプ２とサーボモータ３などの結線ミスの有無を確認、特定するためのものであり、指令値取得部２１と、フィードバック値取得部２２と、選択部２３と、結線チェック確認部２４とを備えている。
【００２７】
指令値取得部２１は、結線チェック指令部１３から結線チェックの指令を受けるとともに、ＣＮＣ１からの指令値（例えば、各サーボモータ３の回転数やトルクなどの駆動指令値、各サーボモータ３の位置指令値など）を取得する。
【００２８】
フィードバック値取得部２２は、結線チェック指令部１３から結線チェックの指令を受けるとともに、各サーボモータ３の実駆動の駆動状態を示すフィードバック値を取得する。本実施形態では、サーボモータ（駆動部）３の現在位置と指令値の差分である位置偏差がフィードバック値である。フィードバック値はＣＮＣ１からの指令値に対応する値（例えば、各サーボモータ３の現在位置）であってもよい。
【００２９】
このとき、フィードバック値取得部２２は、例えば、タイマーを備え、サーボモータ３の駆動が開始されてから予め設定した一定の不感時間が経過した後の時刻（一定時間経過後の時刻）で、計測値が安定し精度よく計測できる一定の時間のフィードバック値を取得するように構成されている。
なお、サーボモータ３の駆動が開始されてから予め設定した一定の不感時間が経過した後の任意の時間帯の複数の時刻（一定時間経過後の任意の時間帯の複数の時刻）でそれぞれフィードバック値を取得するように構成してもよい。
【００３０】
選択部２３は、立ち上げモード用のアラーム検出閾値と通常運転用のアラーム検出閾値を選択的に記憶部１４、１５から取得する。これにより、図３に示すように、立ち上げモードの際には、機械のユーザ側（オペレーター側）が設定を変更しなくても、自動的に立ち上げモード用のアラーム検出閾値になる。すなわち、アラームの閾値が下がる。また、通常運転時には、やはり、自動的にアラームの閾値が通常運転用のアラーム検出閾値になる。すなわち、アラームの閾値が上がる。
【００３１】
結線チェック確認部２４は、フィードバック値取得部２２で取得したフィードバック値（位置偏差）の大きさによって結線ミスの有無を特定する。すなわち、フィードバック値と予め設定したアラーム検出閾値とを比較して結線ミスの有無を特定する。
【００３２】
例えば、フィードバック値の位置偏差が許容値を超えている場合に、結線ミスが生じていると判定し、位置偏差が許容値を満たしている場合に、結線ミスが生じていないと判定する。許容値は、立ち上げモード用のアラーム検出閾値であり、記憶部１４から取得される。
【００３３】
ここで、フィードバック値がＣＮＣ１からの指令値に対応する値である場合には、指令値取得部２１で取得した指令値とフィードバック値の差分を求め、この差分が予め設定した許容値（アラーム検出閾値）を超えているか否かによって、結線ミスの有無を特定する。例えば、結線チェック確認部２４が、サーボモータ３の現在位置であるフィードバック値と、ＣＮＣ１から出された指令値（サーボモータ３の位置指令値）とを比較して結線ミスを検出するように、構成してもよい。
【００３４】
異常検出部１６で結線ミスが生じていると判定された場合には、その結果に基づいて警報部１９は、警告音を発したり、警告灯を点灯させたり、表示部１８で結線ミスが生じていることを表示し、オペレーター等に認知させる。また、結線ミスによってサーボモータ３に予期せぬ危険な動作／異常な動作が生じないように制御が行われる。具体的には、アラームの閾値を通常運転用アラーム閾値に上げず、通常運転モードに移行させない制御が行われる。
【００３５】
異常検出部１６で結線ミスが生じていないと判定された場合には、その結果が運転指令部１２に送られ、運転指令部１２は、正常に機械が立ち上がることを検知し、ＣＮＣ１の指令値に従った通常の運転を行うようにサーボアンプ２に指令を出す。
【００３６】
異常検出部１６で結線ミスが生じていないと判定された場合には、正常な状態であることを表示部１８で表示し、これをオペレーター等に認知させる。
【００３７】
さらに、異常検出部１６で結線ミスが生じていないと判定された場合には、選択部２３が通常運転用アラーム検出閾値を記憶部１５から取得し、立ち上げ後の通常運転時のアラーム検出閾値を通常運転用アラーム検出閾値に替え、アラームの閾値を自動的に上げる。
【００３８】
ここで、本実施形態の工作機械の制御システムＡにおいては、結線ミス検出装置１０に結線チェック操作部２０を設け、機械の立ち上げ時に関わらず、結線チェック操作部２０を操作することで、結線チェック指令部１３が指令を出し、上記と同様に結線チェックが行えるようになっている。
【００３９】
これにより、例えば、システムの一部の結線作業のみが完了しているときや、保守部品の交換作業を行ったときなどの結線チェックを行いたい任意のタイミングで、結線チェック操作部２０を操作して結線チェックが行える。
【００４０】
すなわち、本実施形態の工作機械の制御システムＡにおいては、上記のように、立ち上げモード（結線チェックモード）を設け、ＣＮＣ１が内部的に持っている立ち上げモード用の値にアラームの閾値（もしくはトルク制限値）を自動的に下げる。
【００４１】
さらに、ＣＮＣ１が指令を送り、フィードバック値を確認することで結線チェックを行い、全てのサーボモータ３の結線状態が正しければ立ち上げモードを抜けて通常運転モードに切替わり、サーボモータ３の結線状態に異常があれば、警報部１９から警告が出されたり、表示部１８で異常状態である旨が表示される。
【００４２】
したがって、本実施形態の工作機械などの産業用機械の制御システムＡにおいては、フィードバック値に基づいて系内の結線ミスを検出する結線ミス検出装置１０を備えることにより、また、結線ミス検出装置１０が、結線ミスを検出するために予め設定した閾値と、フィードバック値（又は指令値とフィードバック値の差分）とアラーム検出閾値とを比較して結線ミスを検出することにより、機械の立ち上げ時などにおいて、駆動部のサーボモータ３と制御部のサーボアンプ２の間の結線ミスを自動的に検出でき、結線ミスに伴って機械側に予期せぬ動作が発生することを防止することが可能になる。
【００４３】
また、結線ミス検出装置１０が、機械の立ち上げ操作を検知するとともに、通常運転モードであるか立ち上げモードであるかを確認する立ち上げモード確認部１１と、系内の結線ミスの有無を検出する異常検出部１６と、立ち上げモード確認部１１で機械の立ち上げ操作を検知するとともにこの検知結果を受けて、結線チェックを行う指令をサーボアンプ２と異常検出部１６に出力する結線チェック指令部１３とを備える。
【００４４】
これにより、機械の立ち上げ時に、自動的に駆動部のサーボモータ３と制御部のサーボアンプ２の間の結線ミスを検出し、結線ミスに伴って機械側に予期せぬ動作が発生することを確実に防止できる。
【００４５】
さらに、結線ミス検出装置１０が、結線チェック指令部１３から結線チェックの指令を受けるとともに、指令値を取得する指令値取得部２１と、フィードバック値を取得するフィードバック値取得部２２と、記憶部１４、１５に記憶された立ち上げモード用の閾値と通常運転用の閾値を選択的に取得する選択部２３と、フィードバック値と立ち上げモード用の閾値とを比較して結線ミスの有無を特定する結線チェック確認部２４とを備える。
【００４６】
これにより、機械の立ち上げ時に、立ち上げモード用の閾値を用いて、自動的に駆動部のサーボモータ３と制御部のサーボアンプ２の間の結線ミスを検出し、結線ミスに伴って機械側に予期せぬ動作が発生することをより確実に防止できる。また、通常運転モードになるとともに、通常運転用の閾値を用いて異常の有無を検知することが可能になる。
なお、立ち上げモードで立ち上がり、結線ミス検出装置１０で結線ミス検出を全てのサーボモータ（駆動部）３に対して行い、全てのサーボモータ３に結線ミスが無ければ、自動的に通常運転モードに切り替わるようにしてもよい。
【００４７】
次に、本実施形態では、フィードバック値取得部２２が、サーボモータ３の駆動が開始されてからサーボモータ３の実駆動が安定した後の一定の時間のフィードバック値を取得するように構成されている。
【００４８】
これにより、機械の立ち上げ操作を行った直後のサーボモータ３の実駆動が安定していない状態のフィードバック値に基づいて結線チェックが実施されることがなく、信頼性の高い結線ミスチェックを行うことが可能になる。
【００４９】
また、任意のタイミングで、結線チェックを行う指令を結線チェック指令部１３からサーボアンプ２と異常検出部１６に出力させる結線チェック操作部２０を備える。
【００５０】
これにより、機械の立ち上げ時に関わらず、結線チェック操作部２０を操作することで、結線チェック指令部１３が指令を出し、結線チェックを行うことができる。例えば、システムの一部の結線作業のみが完了しているときや、保守部品の交換作業を行ったときなどの結線チェックを行いたい任意のタイミングで、結線チェック操作部２０を操作して結線チェックを行うことが可能になる。
【００５１】
よって、本実施形態の産業用機械の制御システムＡによれば、結線ミスにより予期せぬ動作が起きても、安全なレベルで停止することが可能になる。また、結線チェックによって、自動的に結線ミスを検出することができる。
【００５２】
以上、本発明に係る産業用機械の制御システムの一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００５３】
例えば、本実施形態では、複数の制御部（サーボアンプ２）と複数の駆動部（サーボモータ３）とを備え、一対一の制御部と駆動部とを動力線４とフィードバック線５でそれぞれ接続した場合のフィードバック線５の結線ミスを検出するものとして説明を行った。
これに対し、本発明に係る産業用機械の制御システムは、一つの制御部と一つの駆動部を備えた場合にも適用可能である。例えば、三相モータ（三相：ＵＶＷ）の結線／配線をミスした場合に、三相モータのフィードバック値を取得し、指令値（や閾値）と比較することでこの三相モータの結線ミスを検出することができる。よって、本実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。
【００５４】
また、任意のタイミングで立ち上げモードにできるように構成されていてもよい。
【００５５】
さらに、機械の立ち上げ時に、機械が危険な動作となることを防ぐため、アラーム閾値又はトルク制限値を強制的に下げた立ち上げモードで立ち上がるように構成してもよい。
【００５６】
また、本実施形態のように、産業用機械の制御システムＡの系内に複数のサーボモータ（駆動部）３が設けられている場合には、全てのサーボモータ３からそれぞれ、サーボモータ３の実駆動のフィードバック値が取得されるように構成することが好ましい。
系内に結線ミスがある場合には、指令を送ったサーボモータ３だけでなく、他のサーボモータ３からも誤ったフィードバック（フィードバック値）が取得される可能性がある。このため、上記のように全てのサーボモータ３をフィードバック値の取得対象にして構成することによって、より正確で精度よく結線ミスを検出することが可能になる。
【００５７】
また、結線ミス検出指令を送った際（立ち上げモード）のトルク制限値は、機械が指令した位置まで動ける程度の値で設定すればよい。
【符号の説明】
【００５８】
１  ＣＮＣ（数値制御装置、指令部、上位の制御部）
２  サーボアンプ（制御部）
３  サーボモータ（駆動部）
４  動力線
５  フィードバック線
６  信号線
７  信号線
１０  結線ミス検出装置
１１  立ち上げモード確認部
１２  運転指令部
１３  結線チェック指令部
１４  記憶部
１５  記憶部
１６  異常検出部
１７  立ち上げモード強制終了部
１８  表示部
１９  警報部
２０  結線チェック操作部
２１  指令値取得部
２２  フィードバック値取得部
２３  選択部
２４  結線チェック確認部
Ａ  産業用機械の制御システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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