(57)【要約】【課題】モータ制御における電流制御系の不調を検知してシステムを速やかに停止するとともに、電流制御系の不調の要因を特定して速やかな復旧がなされるようにする。【解決手段】判定部４０は速度制御部３が出力する電流指令Ｉ＊とｄｑ変換部１１が出力する電流検出値Ｉｑとの差の絶対値と位置制御部２が出力するモータ速度指令ω＊と処理部９が出力するモータ速度検出値ωとの差の絶対値とを監視し、それらが所定の値以上の大きさになった場合は、移動指令生成部１に対して異常情報を送り、位置制御部２への移動指令の送出を停止させる。さらに電源部１０の操作部２１に電源オフを指示する操作信号を送って、電源部１０の開閉器２０を遮断させて、アンプ６への電源供給を停止する。【選択図】図３
2015180114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを用いて駆動される産業用機械の異常判定方法であって、
前記モータの電流指令値と前記モータの電流実測値との差が第１の所定値以上であり、かつ、前記モータの指令回転数と前記モータの実回転数との差が第２の所定値以上である場合には、産業用機械に異常が発生していると判定する産業用機械の異常判定方法。
【請求項２】
産業用機械に異常が発生していると判定した場合に、モータに供給する電力を遮断して前記モータを停止する、または、前記モータの回転を減速させながら前記モータを停止する、または、前記モータを回転させるためのモータ指令回転数を低減する請求項１記載の産業用機械の異常判定方法。
【請求項３】
産業用機械に異常が発生していると判定した場合に、モータに印加される電源電圧が第３の所定値未満であれば、前記電源電圧が異常であると判定する請求項１または２記載の産業用機械の異常判定方法。
【請求項４】
産業用機械に異常が発生していると判定した場合に、モータに印加される電源電圧が第３の所定値以上であれば、前記モータが過負荷であると判定する請求項１から３のいずれか１項に記載の産業用機械の異常判定方法。
【請求項５】
産業用機械に異常が発生していると判定した場合に、モータの実回転速度が第４の所定値より低ければ、前記モータに電力を供給する線が断線していると判定する請求項１から４のいずれか１項に記載の産業用機械の異常判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット制御装置等のモータ制御装置を用いた産業用機械の異常判定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロボット制御装置等のモータ制御装置を使ったシステムの一例について、図９を用いて説明する。図９にロボットシステムの概略構成を示す。図９に示すロボットシステムは、モータ７と、これを駆動するための移動指令を生成する移動指令生成部１と、位置を制御する位置制御部２と、速度を制御する速度制御部３と、電流を制御する電流制御部５と、モータ７に電流を供給するアンプ６を備えている。さらに、アンプ６に電力を供給する電源部１０を備える。また、モータ７には、その回転角度を検出する位置検出器８が付随している。そして、この位置検出器８からのモータ回転角度情報を処理する処理部９を備えている。なお、モータ７としては、例えば、回転子に永久磁石を備えており、固定子のコイルに交流電流を流して回転磁界を発生させて駆動する同期モータを用いる。
【０００３】
移動指令生成部１は、ユーザが作成した動作プログラムに基づいて軌道計画をして移動指令Δθ＊を生成する。移動指令Δθ＊は、モータ７の単位時間当たりの回転量として所定周期毎に出力される。
【０００４】
位置制御部２は、移動指令生成部１から所定周期毎に出力される移動指令Δθ＊を入力とし、これを積算するとともに、所定周期毎の実際の移動量Δθを減算していく。ここで、実際の移動量Δθは、位置検出器８の出力を処理部９で処理して得られる所定時間毎のモータ７の回転角移動量である。
【０００５】
位置制御部２の内部では、移動指令Δθ＊の総和と実際の移動量Δθの総和の差分が位置偏差量として保持される。この位置偏差量に比例定数（位置ゲイン）を乗じたものが速度指令ω＊として位置制御部２から出力される。
【０００６】
速度制御部３は、位置制御部２からの速度指令ω＊とモータ７の実際のモータ回転速度ωとの差分値を入力とし、これに対して例えばＰＩ制御を施して電流指令Ｉ＊を出力する。ここで、実際のモータ回転速度ωは、位置検出器８の出力を処理部９で処理して得られる。
【０００７】
速度制御部３からの電流指令Ｉ＊に対しては、制限部４において、モータ７が許容する最大電流値での制限をかける。
【０００８】
電流制御部５は、制限部４で最大値を制限された電流指令Ｉｑ＊を入力として、電流指令Ｉｑ＊と同じ電流がモータ７に流れるように電流制御を行う。
【０００９】
電流制御の方法としては、一般的にｄｑ制御が知られている。これは、モータ７の三相電流を二相直流に変換（ｄｑ変換）して制御するものである。電流を直流化することによりＰＩ制御をかけることができ、電流指令値に対して実際の電流値の定常偏差をなくした制御を行うことができる。電流制御部５の点線枠内は、そのための構成を示している。
【００１０】
モータ７の三相電流の内の二相の電流値を電流検出器１５と電流検出器１６で検出し、これをｄｑ変換部１１で二相直流の電流検出値Ｉｄと電流検出値Ｉｑに変換する。ここで、電流検出値Ｉｑは、モータ７の回転子の磁束に直交する磁界を固定子のコイルに発生させてモータ７にトルクを発生させるための電流である。また、電流検出値Ｉｄは、電流検出値Ｉｑによる界磁に直交した界磁を発生させる電流であり、これは、モータ７にトルクを発生させるのに寄与しない成分である。
【００１１】
電流制御部５では、電流検出値Ｉｑが電流指令Ｉｑ＊に一致するように、電流指令Ｉｑ＊と電流検出値Ｉｑとの偏差に対してＰＩ制御部１３でＰＩ制御をかける。また、電流検出値Ｉｄは、モータ７のトルク発生に寄与せず無駄な電流となるので、通常は、電流検出値Ｉｄが０になるように制御する。すなわち、電流指令Ｉｄ＊としては０を設定し、これと電流検出値Ｉｄとの偏差に対してＰＩ制御部１２でＰＩ制御をかける。
【００１２】
ＰＩ制御部１２とＰＩ制御部１３からは、二相の直流電圧指令Ｖｄ＊と直流電圧指令Ｖｑ＊が出力され、これらをＰＷＭ指令生成部１４において三相電圧指令に変換する。ＰＷＭ指令生成部１４は、さらに、三相電圧指令をＰＷＭ指令Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２に変換して出力する。
【００１３】
アンプ６は、ＰＷＭ指令Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２を入力としてモータ７への電流を生成する。
【００１４】
アンプ６には、電源部１０から直流電源電圧Ｖｐ，Ｖｎにより電力が供給され、これがモータ７への電流の供給源となる。
【００１５】
ここで、アンプ６は、図１０に示す構成をしており、ＰＷＭ指令Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２により各スイッチング素子９０〜９５をスイッチングすることで電流の転流を行い、三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを生成する。
【００１６】
なお、図９の電源部１０では、交流電源１７を整流回路１８で整流してから平滑コンデンサ１９で平滑し、直流電圧Ｖｐ，Ｖｎを生成する。また、電源部１０には、アンプ６への電力供給を遮断するための開閉器２０が設けられている。
【００１７】
上記説明の構成で制御したときの各部の信号の挙動の一例を、図１１に示す。図１１に示す各符号は、図９の説明に用いた符号と同じものである。図１１では、モータ７が停止した状態から加速して一定の速度に達したときの様子を示している。速度制御、電流制御では、ＰＩ制御が行われた結果、速度指令に対する実際の速度、または、電流指令に対する実際の電流は一致していることが示されている。位置制御、速度制御、電流制御の各制御系が正常に制御されていれば、各部の波形は図１１のようになる。
【００１８】
なお、モータ７には、無制限に電流を流すことはできず、従って、電流指令には制限が設けられている。何らかの原因で、例えば負荷の大きさに比べて目標速度への加速時間が小さ過ぎたりする場合、電流指令は制限値に達することがある。このような状態が継続すると、位置の偏差が過大となり、速度のオーバーシュートが生じる等の不都合が生じる。そこで、これを回避するため、電流指令が制限値に達した場合に移動指令を間引くことで、位置の偏差過大が生じないようにする方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００４−３２１０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
ところで、ロボットシステムでは、前記のように制御されたモータを複数軸備えてエンドエフェクタの軌跡制御が行われる。エンドエフェクタが所望の軌跡を描くようにするためには、各軸のモータそれぞれが、電流制限値以内で正常に制御がなされ、全軸が位置的に同期して動作する必要がある。
【００２１】
万一、ある軸のモータにおいて電流指令が電流制限値に達するようなことが生じると、本来必要な駆動トルクが得られず、当該軸だけが他軸に対する相対的な位置の遅れが生じることになる。
【００２２】
なお、上記特許文献１に挙げたような方法を行った場合、当該軸の位置の偏差過大は回避できるものの、他軸に対しては相対的な位置の遅れを残すことになる。
【００２３】
このように、全軸の位置の同期がとれなくなって、エンドエフェクタが意図した軌跡上から外れた経路を通過すると、周囲環境の配置物との干渉（衝突）が生じる可能性がある。
【００２４】
本来必要なモータ駆動トルクが得られなくなる場合として、電流がその制限値に達してそれ以上の電流が流せないという場合以外に、電流指令が電流制限値以内であっても、その通りに実際の電流が流せていないという場合がある。
【００２５】
電流制御系の構成要素に不調が生じた場合には、電流指令通りに電流を流せなくなる。例えば、アンプ内のスイッチング素子の不良や、モータ動力線の通電不良等、あるいは、アンプへの直流電源の電圧低下が生じた場合、等である。
【００２６】
このような場合には、システムを速やかに停止させて、不調要因の解消をはかることになる。
【００２７】
また、電流制御系の不調の要因は様々であり、これら不調要因を解消して速やかにシステム復旧をなすためには、その不調要因を特定する必要がある。
【００２８】
本発明は、このような課題を踏まえてなされたものであり、その目的は、電流制御系の不調を検知し、システムを速やかに停止するとともに、電流制御系の不調の要因を特定し、速やかな復旧がなされるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記課題を解決するために、本発明の産業用機械の異常判定方法は、モータを用いて駆動される産業用機械の異常判定方法であって、前記モータの電流指令値と前記モータの電流実測値との差が第１の所定値以上であり、かつ、前記モータの指令回転数と前記モータの実回転数との差が第２の所定値以上である場合には、産業用機械に異常が発生していると判定するものである。
【００３０】
また、本発明の産業用機械の異常判定方法は、上記に加えて、産業用機械に異常が発生していると判定した場合に、モータに供給する電力を遮断して前記モータを停止する、または、前記モータの回転を減速させながら前記モータを停止する、または、前記モータを回転させるためのモータ指令回転数を低減するものである。
【００３１】
また、本発明の産業用機械の異常判定方法は、上記に加えて、産業用機械に異常が発生していると判定した場合に、モータに印加される電源電圧が第３の所定値未満であれば、前記電源電圧が異常であると判定するものである。
【００３２】
また、本発明の産業用機械の異常判定方法は、上記に加えて、産業用機械に異常が発生していると判定した場合に、モータに印加される電源電圧が第３の所定値以上であれば、前記モータが過負荷であると判定するものである。
【００３３】
また、本発明の産業用機械の異常判定方法は、上記に加えて、産業用機械に異常が発生していると判定した場合に、モータの実回転速度が第４の所定値より低ければ、前記モータに電力を供給する線が断線していると判定するものである。
【発明の効果】
【００３４】
以上のように、本発明によれば、電流制御に関わる異常が発生した場合に、その要因を特定することができ、かつ、速やかにシステムを停止することができ、システムの異常使用を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるロボットシステムの概略構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１におけるサーボ制御部の処理フローを示す図
【図３】本発明の実施の形態２におけるロボットシステムの概略構成を示す図
【図４】本発明の実施の形態２におけるサーボ制御部の処理フローを示す図
【図５】本発明の実施の形態３におけるロボットシステムの概略構成を示す図
【図６】本発明の実施の形態３におけるサーボ制御部の処理フローを示す図
【図７】本発明の実施の形態４におけるロボットシステムの概略構成を示す図
【図８】本発明の実施の形態５におけるサーボ制御部の処理フローを示す図
【図９】従来のロボットシステムの概略構成を示す図
【図１０】アンプの概略構成を示す図
【図１１】正常動作時の各信号の挙動の一例を示す図
【図１２】異常動作時の各信号の挙動の一例を示す図
【図１３】モータの特性を示す図
【図１４】ｄｑ制御における各部信号の状態の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００３７】
（実施の形態１）
本実施の形態１について、図１と図２を用いて説明する。なお、背景技術で説明した図９と同様の箇所については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。図１において、図９と異なる主な点は、判定部３０を設けた点である。
【００３８】
判定部３０は、速度制御部３が出力する電流指令Ｉ＊と、ｄｑ変換部１１が出力する電流検出値Ｉｑを入力とし、移動指令生成部１に対して異常情報を通知するようになっている。さらに、判定部３０は、電源部１０に設けられた操作部２１に対しても操作信号を送るようになっている。なお、操作部２１は、開閉器２０を操作するものである。
【００３９】
判定部３０は、電流指令Ｉ＊と電流検出値Ｉｑの差の絶対値を監視する。電流指令Ｉ＊と電流検出値Ｉｑとの差の絶対値が、所定の値以上の大きさになった場合には、判定部３０は、移動指令生成部１に対して異常情報を送る。移動指令生成部１は、この異常情報を受けた場合、位置制御部２への移動指令の送出を停止する。または、移動指令生成部１は、この異常情報を受けた場合、位置制御部２へ減速形状の移動指令を送出する。すなわち、移動指令値を徐々に小さくしていき、最終的に移動指令の送出を停止する。
【００４０】
さらに、判定部３０は、電流指令Ｉ＊と電流検出値Ｉｑとの差の絶対値が所定の値以上の大きさになったら、電源部１０の操作部２１に電源オフを指示する操作信号を送る。操作部２１は、判定部３０から電源オフの操作信号を受けたら、電源部１０の開閉器２０を遮断し、アンプ６への電源供給を停止する。
【００４１】
判定部３０に関する処理の流れを図２に示す。図２において、ステップＳ１で、電流指令Ｉ＊と電流検出値Ｉｑとの差を求める。ステップＳ２で、ステップＳ１で求めた差の絶対値を、基準値Ｃ１と比較する。電流指令Ｉ＊と電流検出値Ｉｑとの差の絶対値が、基準値Ｃ１以上であればステップＳ３へ進み、異常であることを示す異常出力を行う。また、電流指令Ｉ＊と電流検出値Ｉｑとの差の絶対値が、基準値Ｃ１未満であれば、処理を終了する。
【００４２】
ステップＳ３では、前記したように、図１に示す判定部３０から、図１に示す移動指令生成部１への異常情報の送出や、図１に示す操作部２１への電源オフの操作信号の送出を行う。
【００４３】
ここで、図１に示す電流指令Ｉ＊または電流指令Ｉｑ＊と、電流検出値Ｉｑとは、正常に電流制御がなされていれば、図１１に示すように殆ど一致する。これはＰＩ制御部１３の働きによるものである。
【００４４】
ところが、電流制御系に何らかの異常が生じると、実際の電流が指令値通りには流れず、電流指令Ｉ＊またはＩｑ＊と、電流検出値Ｉｑとの間に乖離が生じる。なお、電流制御系とは、主に、電流制御部５と、アンプ６と、モータ７と、電源部１０等を指す。
【００４５】
電流制御系の異常の要因の一つとして、モータ７への電流を流す経路上の不調が考えられる。例えば、アンプ６内のスイッチング素子（図１０に示すスイッチング素子９０からスイッチング素子９５）の故障や、アンプ６からモータ７へつながる動力線の通電不良等である。
【００４６】
これ以外に、電流制御系の異常の要因として、モータ７の動作可能範囲を超えた電流を流そうとした場合がある。図１３は、モータ７の動作可能範囲を示している。図１３において、横軸はモータ回転速度であり、縦軸はモータ電流である。
【００４７】
図１３において、Ｉｍａｘはモータ７の許容最大電流であり、これ以上の電流を流すことはモータ７を焼損させる可能性があり許されない。
【００４８】
また、モータ回転速度がモータ回転速度ωａ以上では、流せる電流がＩｍａｘよりも小さく、モータ回転速度が大きくなるに従って反比例的に小さくなる。例えば、モータ回転速度ωｅにおいて、流せる電流の最大値はＩｅである。これは、モータ７自体が発電機に相当し、これによる起電力、いわゆる誘起電圧がモータ回転速度に比例して大きくなるためである。
【００４９】
また、モータ速度に比例してモータ７のインダクタンスも大きくなるので、これによっても電流の大きさは制限を受けることになる。このことについて以下に説明する。
【００５０】
モータ７の三相交流電流を二相直流電流に変換したときのｄ軸電流をＩｄ、ｑ軸電流をＩｑとする。この場合、このために必要となるｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑは、それぞれ（数１）、（数２）のようになる。
【００５１】
【数１】
2015180114.tif 000003
【００５２】
【数２】
2015180114.tif 000004
【００５３】
ここで、Ｌは、モータ７の等価直流機インダクタンスである。Ｒは、モータ７の等価直流機抵抗である。Ｋｅは、モータ７の等価電圧定数である。ｐは、モータ７の極対数である。ωは、モータ７のモータ回転速度である。
【００５４】
特に、Ｉｄ＝０とするならば、（数１）は（数３）のようになり、（数２）は（数４）のようになる。
【００５５】
【数３】
2015180114.tif 000005
【００５６】
【数４】
2015180114.tif 000006
【００５７】
これを実現するためのｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑを生成するもととなる電圧は、電源部１０から供給される。よって、電源部１０が出力する直流電源電圧値をＥｄとすれば、（数５）の関係を満たす必要がある。
【００５８】
【数５】
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【００５９】
Ｉｑ、Ｖｄ、Ｖｑ、Ｅｄの関係をベクトル図で示すと図１４のようになる。（数５）を満たす限りにおいて、所望のｑ軸電流Ｉｑを得ることが可能である。特に、ｑ軸電流Ｉｑ、モータ回転速度ωが、それぞれ図１３に示すＩｅ、ωｅであるなら、ｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑについて、（数６）の関係となる。
【００６０】
【数６】
2015180114.tif 000008
【００６１】
つまり、モータ回転速度ωｅに対して、Ｉｅよりも大きなｑ軸電流を得ることはできない。
【００６２】
それ以上の大きさのｑ軸電流を流そうとした場合の制御系各部の信号の挙動の一例を、図１２に示す。図１２の各符号は、図１に示した各部の符合が示すものと同じものを示す。
【００６３】
図１２では、時刻ｔ２でモータ回転速度がωｅ、ｑ軸電流がＩｅとなっている。時刻ｔ２以後もモータ速度指令ω＊は上がり続け、実際の速度も上がろうとする。しかし、流せる電流はＩｅよりも小さくなるので、時刻ｔ２で電流指令Ｉｑ＊と実際の電流検出値Ｉｑとの間に乖離が生じ始める。そして、時刻ｔ２以後、電流指令Ｉｑ＊と実際の電流検出値Ｉｑとの間の乖離は拡大していく。この結果、モータ速度指令ω＊に対する実際のモータ回転速度ωも乖離が生じ始める。そして、実際のモータ回転速度ωは一定値で頭打ちとなる一方で、モータ速度指令ω＊は当初の目標速度ωｒを超えてひらすら上昇していく。
【００６４】
これは、位置の偏差が拡大していくことを意味する。モータ速度指令ω＊は位置偏差に比例定数（位置ゲイン）を乗じて得られるものだからである。すなわち、電流指令と実際の電流検出値との乖離は、位置の偏差の拡大をもたらす。そこで、電流指令Ｉｑ＊とｑ軸電流Ｉｑの乖離を監視して、その乖離量の絶対値が基準値Ｃ１を超えたことをもって、異常と判断するものである。
【００６５】
ここで、基準値Ｃ１は、電流制御が正常な状態においてありうる電流偏差量よりも十分に大きな値であり、マージンをとった値とする。
【００６６】
以上のように、電流指令Ｉ＊に対する電流検出値Ｉｑの乖離を検出することで、電流制御系の不調を検出でき、モータ７の移動指令に対する予定外の追従遅れが発生する前に、モータ７を速やかに停止させることができる。これにより、ロボットのエンドエファクタが意図した軌跡上から外れ、周囲環境の配置物と衝突してしまうことを回避することができる。
【００６７】
なお、本実施の形態１において、ロボットの例として、マニピュレータと、このマニピュレータの動作を制御する制御装置とを備えた産業用ロボット等が挙げられる。また、マニピュレータに取り付けられるエンドエフェクタの例として、溶接に用いられる溶接用トーチ等が挙げられる。
【００６８】
（実施の形態２）
本実施の形態２について、図３と図４を用いて説明する。本実施の形態２において、実施の形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図３に本実施の形態２のロボットシステムの概略構成を示す。実施の形態１と異なる主な点は、実施の形態１で説明した図１の構成の判定部３０が、判定部４０に置き換わった点である。
【００６９】
判定部４０は、制限部４が出力する電流指令Ｉｑ＊とｄｑ変換部１１が出力する電流検出値Ｉｑとの差分と、位置制御部２が出力するモータ速度指令ω＊と処理部９が出力するモータ速度検出値ωとの差分とを入力とし、移動指令生成部１に対して異常情報を通知するようになっている。さらに、判定部４０は、電源部１０の操作部２１に対しても操作信号を送るようになっている。
【００７０】
判定部４０は、電流指令Ｉｑ＊と電流検出値Ｉｑとの差の絶対値、および、モータ速度指令ω＊とモータ速度検出値ωとの差の絶対値を監視する。電流指令Ｉｑ＊と電流検出値Ｉｑとの差の絶対値が所定の値以上の大きさであり、かつ、モータ速度指令ω＊とモータ速度検出値ωとの差の絶対値が所定の値以上の大きさであれば、移動指令生成部１に対して異常情報を送る。
【００７１】
移動指令生成部１は、この異常情報を受けた場合、位置制御部２への移動指令の送出を停止する。または、移動指令生成部１は、この異常情報を受けた場合、位置制御部２へ減速形状の移動指令を送出する。すなわち、移動指令値を徐々に小さくしていき、最終的に移動指令の送出を停止する。
【００７２】
さらに、判定部４０は、電流指令Ｉｑ＊と電流検出値Ｉｑとの差の絶対値が所定の値以上の大きさであり、かつ、モータ速度指令ω＊とモータ速度検出値ωとの差の絶対値が所定の値以上の大きさであれば、電源部１０の操作部２１に電源オフを指示する操作信号を送る。操作部２１は、判定部４０から電源オフの操作信号を受けた場合、電源部１０の開閉器２０を遮断し、アンプ６への電源供給を停止する。
【００７３】
判定部４０に関する処理の流れを図４に示す。図４において、ステップＳ４で電流指令Ｉｑ＊と電流検出値Ｉｑとの差を求める。ステップＳ５において、ステップＳ４で求めた差の絶対値を基準値Ｃ１と比較する。電流指令Ｉｑ＊と電流検出値Ｉｑとの差の絶対値が、基準値Ｃ１以上であれば、ステップＳ１０へ進む。ステップ１０において、モータ速度指令ω＊とモータ速度検出値ωとの差を求める。ステップＳ１１において、ステップ１０で求めた差の絶対値を基準値Ｃ２と比較する。ステップ１１において、絶対値が基準値Ｃ２以上と判断された場合、異常出力を行う。
【００７４】
なお、ステップＳ５において電流指令Ｉｑ＊と電流検出値Ｉｑとの差の絶対値が基準値Ｃ１未満である場合、もしくは、ステップ１１においてモータ速度指令ω＊とモータ速度検出値ωとの差の絶対値が基準値Ｃ２未満である場合には、処理を終了する。
【００７５】
以上のように、電流指令Ｉ＊に対する電流検出値Ｉｑの乖離に加えて、モータ速度指令ω＊に対するモータ速度検出値ωの乖離を検出することで、電流制御系の不調によるモータ７の移動指令に対する予定外の追従遅れを検出でき、モータ７を速やかに停止させることができる。これにより、ロボットのエンドエファクタが意図した軌跡上から外れて周囲環境の配置物と衝突するのを回避することができる。
【００７６】
なお、電流指令Ｉｑ＊と電流検出値Ｉｑとの差の絶対値が基準値Ｃ１以上であっても、モータ速度検出値ωはモータ速度指令ω＊の通りになっている場合もある。そこで、電流とモータ回転速度の両方を監視し、両方が異常の状態になった場合に異常と判定することが望ましい。このようにすることで、不必要に異常停止することを防ぎ、また、異常を誤検出することを防ぐことができる。
【００７７】
（実施の形態３）
本実施の形態３について、図５と図６を用いて説明する。本実施の形態３において、実施の形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図５に本実施の形態３のロボットシステムの概略構成を示す。実施の形態１と異なる主な点は、実施の形態１で説明した図１の構成の判定部３０が、判定部５０に置き換わり、さらに、検出部５１を備えた点である。
【００７８】
判定部５０は、制限部４が出力する電流指令Ｉｑ＊とｄｑ変換部１１が出力する電流検出値Ｉｑとの差分と、位置制御部２が出力する速度指令ω＊と処理部９が出力する速度検出値ωとの差分と、検出部５１が出力する電源電圧検出値とを入力とし、移動指令生成部１に対して異常情報を通知するようになっている。さらに、判定部５０は、電源部１０の操作部２１に対しても操作信号を送るようになっている。なお、検出部５１は、電源部１０が生成する直流電源の電圧を検知する部分である。
【００７９】
判定部５０は、電流指令Ｉｑ＊と電流検出値Ｉｑとの差の絶対値と、速度指令ω＊と速度検出値ωとの差の絶対値と、検出部５１からの電源電圧検出値とを監視する。電流指令Ｉｑ＊と電流検出値Ｉｑとの差の絶対値が所定の値以上の大きさであり、かつ、速度指令ω＊と速度検出値ωとの差の絶対値が所定の値以上の大きさであれば、さらに、検出部５１からの電源電圧検出値を判定し、その判定結果に応じて、過負荷異常もしくは電源電圧異常と判定する。過負荷異常もしくは電源電圧異常の判定の仕方については後述する。
【００８０】
過負荷異常もしくは電源電圧異常と判断した場合、判定部５０は、移動指令生成部１に対して異常情報を送るとともに、記録部５２にその要因情報（過負荷もしくは電源電圧異常）を送る。移動指令生成部１は、この異常情報を受けた場合、位置制御部２への移動指令の送出を停止する。または、移動指令生成部１は、この異常情報を受けた場合、位置制御部２へ減速形状の移動指令を送出する。すなわち、移動指令値を徐々に小さくしていき、最終的に移動指令の送出を停止する。
【００８１】
さらに、判定部５０は、異常と判断した場合、電源部１０の操作部２１に電源オフを指示する操作信号を送る。操作部２１は、判定部５０から電源オフの操作信号を受けた場合、電源部１０の開閉器２０を遮断し、アンプ６への電源供給を停止する。
【００８２】
判定部５０に関する処理の流れを図６に示す。図６において、ステップＳ４で電流指令Ｉｑ＊と電流検出値Ｉｑとの差を求める。ステップＳ５において、ステップＳ４で求めた差の絶対値を基準値Ｃ１と比較する。ステップＳ５において、電流指令Ｉｑ＊と電流検出値Ｉｑとの差の絶対値が、基準値Ｃ１以上であれば、ステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０において、モータ速度指令ω＊とモータ速度検出値ωとの差を求める。ステップ１１において、ステップＳ１０で求めた差の絶対値を基準値Ｃ２と比較する。
【００８３】
ステップ１１において、絶対値が基準値Ｃ２以上と判断された場合、さらに、直流電源の電圧検出値Ｅｄを得る（ステップＳ２０）。そして、ステップＳ２１でその電圧検出値Ｅｄを基準値Ｃ３と比較する。
【００８４】
ステップＳ２１において、電圧検出値Ｅｄが基準値Ｃ３以上であれば、過負荷異常と判断してステップ２３に進み、電圧検出値Ｅｄが基準値Ｃ３未満であれば、電源電圧異常と判断してステップ２２に進む。ステップ２３では、過負荷異常処理が行われる。ステップ２２では、電源電圧異常処理が行われる。
【００８５】
なお、電流指令Ｉｑ＊と電流検出値Ｉｑとの差の絶対値が基準値Ｃ１未満、もしくは、モータ速度指令ω＊とモータ速度検出値ωとの差の絶対値が基準値Ｃ２未満であれば、処理を終了する。
【００８６】
以上のように、電流指令Ｉ＊に対する電流検出値Ｉｑの乖離に加えて、モータ速度指令ω＊に対するモータ速度検出値ωの乖離を検出してモータ動作の異常を検出するとともに、そのときの電源電圧値Ｅｄを判定することで、異常の要因を特定することができる。これにより、システムを速やかに停止させるとともに、効率的に異常要因を取り除くことができ、速やかにシステムを復旧させることができる。
【００８７】
なお、実施の形態２に本実施の形態３を適用するようにしてもよい。すなわち、実施の形態２の判定部４０を本実施の形態３の判定部５０に置き換え、さらに、実施の形態２において本実施の形態３の検出部５１を設けるようにしてもよい。
【００８８】
（実施の形態４）
本実施の形態４について、図７と図８を用いて説明する。本実施の形態４において、実施の形態３と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図７に本実施の形態４のロボットシステムの概略構成を示す。実施の形態３と異なる主な点は、実施の形態３で説明した図５の構成の判定部５０が、判定部６０に置き換わった点である。
【００８９】
判定部６０は、制限部４が出力する電流指令Ｉｑ＊とｄｑ変換部１１が出力する電流検出値Ｉｑとの差分と、位置制御部２が出力するモータ速度指令ω＊と処理部９が出力するモータ速度検出値ωとの差分と、検出部５１が出力する電源電圧検出値と、処理部９が出力するモータ速度検出値ωとを入力とし、移動指令生成部１に対して異常情報を通知するようになっている。さらに、判定部６０は、電源部１０の操作部２１に対しても操作信号を送るようになっている。
【００９０】
判定部６０は、電流指令Ｉｑ＊と電流検出値Ｉｑとの差の絶対値、および、モータ速度指令ω＊とモータ速度検出値ωとの差の絶対値と、検出部５１からの電源電圧検出値と、モータ速度検出値ωとを監視する。電流指令Ｉｑ＊と電流検出値Ｉｑとの差の絶対値が所定の値以上の大きさであり、かつ、モータ速度指令ω＊とモータ速度検出値ωとの差の絶対値が所定の値以上の大きさであれば、さらに、検出部５１からの電源電圧検出値とモータ速度検出値ωとを判定し、その判定結果に応じて、過負荷異常、動力線異常、電源電圧異常のいずれかと判定する。
【００９１】
過負荷異常、動力線異常、電源電圧異常のいずれかと判断したら、移動指令生成部１に対して異常情報を送るとともに、記録部５２にその要因情報（過負荷異常、動力線異常、電源電圧異常のいずれか）を送る。
【００９２】
移動指令生成部１は、この異常情報を受けた場合、位置制御部２への移動指令の送出を停止する。または、移動指令生成部１は、この異常情報を受けた場合、位置制御部２へ減速形状の移動指令を送出する。すなわち、移動指令値を徐々に小さくしていき、最終的に移動指令の送出を停止する。
【００９３】
さらに、判定部６０は、異常と判断した場合、電源部１０の操作部２１に電源オフを指示する操作信号を送る。操作部２１は、判定部６０から電源オフの操作信号を受けた場合、電源部１０の開閉器２０を遮断し、アンプ６への電源供給を停止する。
【００９４】
判定部６０に関する処理の流れを図８に示す。図８において、ステップＳ４で電流指令Ｉｑ＊と電流検出値Ｉｑとの差を求める。ステップＳ５において、ステップＳ４で求めた差の絶対値を基準値Ｃ１と比較する。ステップＳ５において、電流指令Ｉｑ＊と電流検出値Ｉｑとの差の絶対値が基準値Ｃ１以上であれば、ステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０において、モータ速度指令ω＊とモータ速度検出値ωとの差を求める。ステップＳ１１において、ステップＳ１０で求めた差の絶対値を基準値Ｃ２と比較する。
【００９５】
ステップ１１において、絶対値が基準値Ｃ２以上と判断された場合、さらに、直流電源の電圧検出値Ｅｄを得る（ステップＳ２０）。そして、ステップＳ２１において、ステップ２０で得た電圧検出値Ｅｄを基準値Ｃ３と比較する。
【００９６】
ステップ２１において、電圧検出値Ｅｄが基準値Ｃ３未満であれば、電源電圧異常と判断され、ステップ２２において電源電圧異常処理が行われる。ステップ２１において、電圧検出値Ｅｄが基準値Ｃ３以上であれば、さらに、ステップＳ３０において、モータ速度検出値ωの絶対値を基準値Ｃ４と比較する。
【００９７】
ステップＳ３０において、モータ速度検出値ωの絶対値が基準値Ｃ４以上であれば、過負荷異常と判断し、ステップＳ２３において過負荷異常処理が行われる。一方、ステップＳ３０において、モータ速度検出値ωの絶対値が基準値Ｃ４未満であれば、動力線異常と判断され、ステップＳ３１において動力線異常処理が行われる。
【００９８】
なお、電流指令Ｉｑ＊と電流検出値Ｉｑとの差の絶対値が基準値Ｃ１未満、もしくは、モータ速度指令ω＊とモータ速度検出値ωとの差の絶対値が基準値Ｃ２未満であれば、処理を終了する。
【００９９】
以上のように、電流指令Ｉ＊に対する電流検出値Ｉｑの乖離に加えて、モータ速度指令ω＊に対するモータ速度検出値ωの乖離を検出してモータ７の動作の異常を検出するとともに、そのときの電源電圧値Ｅｄとモータ速度検出値ωとを判定することで、異常の要因をより細かく特定することができる。これにより、システムを速やかに停止させるとともに、効率的に異常要因を取り除くことができ、速やかにシステムを復旧させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明の産業用機械の異常判定方法によれば、電流制御系に関わる異常を検知でき、不定な動作を回避できるので、例えばロボット等の産業用機械の異常判定方法として産業上有用である。
【符号の説明】
【０１０１】
１  移動指令生成部
２  位置制御部
３  速度制御部
４  制限部
５  電流制御部
６  アンプ
７  モータ
８  位置検出器
９  処理部
１０  電源部
１１  ｄｑ変換部
１２  ＰＩ制御部
１３  ＰＩ制御部
１４  ＰＷＭ指令生成部
１５  電流検出器
１６  電流検出器
１７  交流電源
１８  整流回路
１９  平滑コンデンサ
２０  開閉器
２１  操作部
３０  判定部
４０  判定部
５０  判定部
５１  検出部
５２  記録部
６０  判定部
９０  スイッチング素子
９１  スイッチング素子
９２  スイッチング素子
９３  スイッチング素子
９４  スイッチング素子
９５  スイッチング素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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