(57)【要約】【課題】モータを流れる電流が許容最大値を超えない場合であっても、異常を検出する。【解決手段】モータ１１は、供給される電力により駆動される。機構部１２は、モータ１１の回転により移動体１２４を移動させる。モータ駆動装置１３は、移動体１２４の移動量及び移動速度に基づいて、モータ１１を駆動する。上位制御装置１４は、モータ１１の動作情報に基づいて、モータ駆動装置１３を制御する。記憶部は、加速動作期間と定速動作期間と減速動作期間とからなる一連の動作期間における時刻と、モータ１１を流れる電流の値との正常時における所望の関係を記憶する。判断部は、モータ１１を流れる電流の値と、記憶部が記憶した電流の値との差が、所定の閾値より大きい場合に、異常であると判断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される電力により駆動されるモータと、
該モータの回転により移動体を移動させる機構部と、
該移動体の移動量及び移動速度に基づいて、該モータを駆動するモータ駆動装置と、
該モータの動作情報に基づいて、該モータ駆動装置を制御する上位制御装置と、
を備えたモータ制御システムにおいて、
該移動体を加速させる加速動作期間と該移動体を一定の速度で移動させる定速動作期間と該移動体を減速させる減速動作期間とからなる一連の動作期間における時刻と、該モータを流れる電流の値との正常時における所望の関係を記憶する記憶部と、
該モータを流れる電流の値と該記憶部が記憶した電流の値との差が所定の閾値より大きい場合に異常であると判断する判断部と、
を備えた、モータ制御システム。
【請求項２】
前記判断部が前記モータ駆動装置に配設された、請求項１記載のモータ制御システム。
【請求項３】
前記判断部が前記上位制御装置のみに配設された、請求項１記載のモータ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを制御するモータ制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータと、モータを駆動するモータ駆動装置と、モータ駆動装置と通信する上位制御装置と、からなるモータ制御システムでは、モータ駆動装置からの動作指令によってモータを駆動させるとともにモータに連結される機構部によって移動体を移動させ、移動体の移動量（移動距離）に基づきモータの駆動を停止している。例えば、特許文献１には、モータにより移動させられる移動体の位置に基づいて、モータに流す電流を決定し、モータを駆動するシステムが記載されている。また、特許文献２には、モータが発揮すべきトルクに基づいて、モータに流す電流を決定し、モータを駆動するシステムが記載されている。このようなシステムにおいては、モータを流れる電流が所定の許容最大値を超えた場合に、異常と判断して動作を停止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−３６０６１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１５５８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、たとえば、機構部がガイドレールとボールネジとを備え、モータがボールネジを回転させて移動体をガイドレールに沿って移動させる構成では、ガイドレールが劣化したりオイル切れが生じたりすると、摺動時に負荷が増大するが、通常よりもモータが発揮すべきトルクが大きくなった場合であっても、モータを流れる電流が許容最大値を超えなければ、異常とは判断されない。
また、機構部が回転シャフトとプーリーとベルトとを備え、モータがベルトを回転させることで回転シャフトを回転させる構成では、ベルトが劣化し破断すると、モータの回転が回転シャフトに伝達されず、モータが無負荷状態となるので、モータを流れる電流は小さくなる。この場合も、モータを流れる電流が許容最大値を超えないので、異常と判断されない。
【０００５】
このように、機構部に何らかの問題が生じた場合でも、モータを流れる電流が許容最大値を超えない場合は、異常と判断されることができない。
本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、モータを流れる電流が許容最大値を超えない場合であっても、正常か異常かを判断することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、供給される電力により駆動されるモータと、モータの回転により移動体を移動させる機構部と、移動体の移動量及び移動速度に基づいて、モータを駆動するモータ駆動装置と、モータの動作情報に基づいて、モータ駆動装置を制御する上位制御装置と、を備えたモータ制御システムにおいて、移動体を加速させる加速動作期間と移動体を一定の速度で移動させる定速動作期間と移動体を減速させる減速動作期間とからなる一連の動作期間と、一連の動作期間におけるモータを流れる電流の値との正常時における所望の関係を記憶する記憶部と、モータを流れる電流の値と記憶部が記憶した電流の値との差が所定の閾値より大きい場合に異常であると判断する判断部と、を備える。
【０００７】
判断部は、モータ駆動装置に配設されてもよいし、上位制御装置のみに配設されていてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るモータ制御システムによれば、一連の動作期間とその動作期間におけるモータを流れる電流との正常時における関係を記憶部が記憶し、モータを流れる電流の値と、記憶部が記憶した電流の値との差が閾値より大きい場合に判断部が異常を検出するので、モータを流れる電流が許容最大値を超えない場合であっても、正常か異常かを判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】モータ制御システムを示すブロック図。
【図２】異常判定部を示すブロック図。
【図３】時刻と電流との関係を示すグラフ。
【図４】モータ制御処理を示すフローチャート。
【図５】時刻と電流との関係を示すグラフ図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に示すモータ制御システム１０は、供給される電力により駆動されるモータ１１と、モータ１１の回転により移動体１２４を移動させる機構部１２と、移動体１２４の移動量及び移動速度に基づいてモータ１１を駆動するモータ駆動装置１３と、モータ駆動装置１３を制御する上位制御装置１４と、モータ駆動装置１３と上位制御装置１４との間の通信を媒介する通信手段１５とを備える。
【００１１】
機構部１２は、例えばボールねじ機構であり、モータ１１に連結されたねじ軸１２１と、ねじ軸１２１を回転自在に支持する軸受け１２２ａ，１２２ｂと、ねじ軸１２１と平行に配置されたガイドレール１２３ａ，１２３ｂとを備える。移動体１２４は、ねじ軸１２１と係合する係合部を備え、モータ１１がねじ軸１２１を回転させると、ねじ軸１２１及びガイドレール１２３ａ，１２３ｂと平行な方向に、移動体１２４が移動する。
【００１２】
モータ駆動装置１３は、移動体１２４の位置を制御する位置制御部１３１と、移動体１２４の速度を制御する速度制御部１３２と、モータ１１のトルクを制御するトルク制御部１３３とを備える。
【００１３】
位置制御部１３１は、移動体１２４の位置と、移動体１２４を移動させるべき目標位置とを比較して、移動体１２４を移動させるべき目標速度を算出する。移動体１２４の位置は、例えばモータ１１が何回転したかを検出するセンサやエンコーダなどを備える位置検出手段によって検出される。例えば、位置制御部１３１は、移動体１２４の位置が目標位置から所定の距離以上離れている場合、所定の最大速度を目標速度とし、移動体１２４の位置と目標位置との間の距離が所定の距離未満である場合、移動体１２４と目標位置との間の距離に比例する速度を目標速度とする。
【００１４】
速度制御部１３２は、移動体１２４の速度と、位置制御部１３１が算出した目標速度とを比較して、モータ１１が発揮すべき目標トルクを算出する。移動体１２４の速度は、例えば位置検出手段が検出した位置の単位時間当たりの変化を算出する構成であってもよいし、移動体１２４の速度を検出する速度検出手段によって検出する構成であってもよい。
【００１５】
トルク制御部１３３は、速度制御部１３２が算出した目標トルクに基づいて、モータ１１に流すべき電流の目標電流値を算出し、モータ１１を流れる電流が目標電流値になるよう、モータ１１に供給する電力を調整する。また、モータ駆動装置１３は、上位制御装置１４に対して、モータ１１の動作情報を送信する。モータ１１の動作情報には、例えば、モータ１１の回転数、モータ１１に供給される電流の値、モータ１１のトルクの値などがある。
【００１６】
上位制御装置１４は、モータ駆動装置１３からモータ１１の動作情報を受信し、受信したモータ１１の動作情報に基づいて異常がないかどうかを判定し、異常がある場合には、モータ駆動装置１３に対してモータ１１の動作を停止させる停止指令を送信する。
【００１７】
モータ駆動装置１３は、上位制御装置１４から停止指令を受信した場合、モータ１１に対する電力供給を停止することにより、モータ１１の動作を停止させる。
【００１８】
図２に示す異常判定部２０は、モータ駆動装置１３または上位制御装置１４またはその両方に配設されている。異常判定部２０は、モータ１１の動作期間とその動作期間におけるモータ１１を流れる電流の値との関係を記憶する記憶部２１と、異常発生か否かを判断する判断部２２とを備える。
【００１９】
モータ１１の動作期間には、移動体１２４が停止している状態から移動体１２４が所定の移動速度に達するまで移動体１２４を加速する加速動作期間と、移動体１２４が一定の移動速度で移動する定速動作期間と、移動体１２４を減速して停止させる減速動作期間とがある。モータ１１の動作期間における時刻は、加速動作期間と定速動作期間と減速動作期間とからなる一連の動作期間において、所定の基準時刻を基準とする。例えば、移動体１２４の移動を開始した時刻を基準時刻とする。あるいは、移動体１２４に固定された加工手段が加工対象に接触して加工が開始された時刻を基準時刻とする。加工が開始されたことの検出は、例えば、移動体１２４が所定の位置に到達したことの検出により行われる構成であってもよいし、モータ１１の負荷が変動したことの検出により行われる構成であってもよい。
【００２０】
図３に示すように、正常時にモータ１１を流れる電流の電流値３１１は、加速動作期間３２１において、移動体１２４の速度に比例して増加し、定速動作期間３２２において、ほぼ一定であり、減速動作期間３２３において、移動体１２４の速度に比例して減少するものとする。記憶部２１は、このような正常時における時刻とその時刻における電流との所望の関係をあらかじめ記憶している。
【００２１】
判断部２２は、実際にモータ１１を流れている電流の値と、記憶部２１が記憶している電流の値との差を算出し、算出した差を所定の判定閾値と比較する。電流値の差が判定閾値より大きい場合、判断部２２は、異常であると判断する。すなわち、判断部２２は、モータ１１を流れている電流の電流値３１１が、上限閾値３３より大きいか、あるいは、下限閾値３４より小さい場合に判断部２２は異常と判断する。モータ１１を流れている電流が、ハッチングで示した許容範囲３５内であれば、判断部２２は、異常でないと判断する。なお、実施にモータ１１に流れる電流の値を一度記憶部に記憶してから、記憶部２１が記憶している電流の値との差を算出するようにしてもよい。
【００２２】
例えば、図１に示したガイドレール１２３ａ，１２３ｂが劣化し、あるいは、オイル切れなどにより、移動体１２４と摺動する際の摩擦抵抗が大きくなった場合、モータ１１の負荷が大きくなり、モータ１１を流れる電流の電流値３１２は、正常時よりも大きくなる。電流値３１２が上限閾値３３を超えるので、判断部２２は、異常と判断する。あるいは、機構部１２が、モータ１１のトルクをプーリーやベルトなどの動力伝達手段を介してねじ軸１２１に伝える構成であり、ベルトが劣化して破断するなど動力伝達手段の異常により、トルクがねじ軸１２１に伝わらなくなった場合、モータ１１が無負荷状態となり、モータ１１を流れる電流の電流値３１３は、正常時よりも小さくなる。電流値３１３が下限閾値３４より小さくなるので、判断部２２は、異常と判断する。
【００２３】
このように、正常時における電流の値を基準として、上下に許容範囲３５を設け、モータ１１を流れる電流の値が許容範囲３５から外れた場合に、判断部２２は異常と判断する。正常時における電流の値は、時間とともに変化するので、許容範囲も時間とともに変化する。これにより、モータ１１を流れる電流が許容最大値を超えない場合であっても、正常か異常かを判断することができる。
【００２４】
判断部２２は、モータ１１を流れる電流を常に監視して異常を判断をする構成であってもよいし、間隔の空いたサンプリング時刻３６１，３６２，３６３，…にモータ１１を流れる電流をサンプリングし、サンプリングした電流に基づいて異常を判断する構成であってもよい。図３に示したように、異常が発生している場合、加速動作期間３２１の初期の段階では、モータ１１を流れる電流が許容範囲３５内に留まる。したがって、加速動作期間３２１の初期の段階では、異常を検出することができない。その後、モータ１１を流れる電流が許容範囲３５から外れると、その状態が継続する。したがって、モータ１１を流れる電流を常に監視する必要はない。
また、判断部２２は、モータ１１を流れる電流をリアルタイムで監視して異常判定をする構成であってもよいし、モータ１１を流れる電流を記憶しておき、あとで異常判定をする構成であってもよい。
【００２５】
モータ駆動装置１３が異常判定部２０を備えず、上位制御装置１４のみが異常判定部２０を備える構成の場合、上位制御装置１４が備える異常判定部２０は、モータ駆動装置１３から受信した動作情報に基づいて異常判定をする。異常判定部２０が異常を検出すると、上位制御装置１４は、モータ駆動装置１３に対して停止指令を送信し、モータ駆動装置１３は、上位制御装置１４から停止指令を受信して、モータ１１を停止させる。
【００２６】
モータ駆動装置１３のみが異常判定部２０を備え、上位制御装置１４が異常判定部２０を備えない構成の場合は、異常判定部２０が異常を検出すると、モータ駆動装置１３は、モータ１１を停止させる。
【００２７】
モータ駆動装置１３及び上位制御装置１４の双方が異常判定部２０を備える構成では、例えば、モータ駆動装置１３の異常判定部２０における判定閾値は、上位制御装置１４の異常判定部２０における判定閾値より小さく設定する。そして、モータ駆動装置１３では、異常判定部２０が異常を検出すると、次に、上位制御装置１４において許容できる異常か否かを判断する。そして、異常と判断した場合は、上位制御装置１４の判断により、モータ駆動装置１３に指令を出力してモータ１１を停止させることができ、また、モータ１１を停止させずアラーム表示をするなどの警告をするに留めることもできる。
【００２８】
図４に示すモータ制御処理４０は、モータ駆動装置１３及び上位制御装置１４の双方が異常判定部２０を備える構成における処理例である。
まず、電流値取得工程４１において、モータ駆動装置１３の異常判定部２０が、所定の時間が経過するごとに、モータ１１を流れる電流の値を取得する。次に、下位異常判定工程４２において、モータ駆動装置１３の異常判定部２０が、電流値取得工程４１で取得した電流の値が、許容範囲内であるか否かを判定する。許容範囲内であると判定した場合、到達判定工程４５へ進む。許容範囲外であると判定した場合、モータ駆動装置１３は、上位制御装置１４に対して異常を検出したことを送信し、上位異常判定工程４３へ進む。
【００２９】
上位異常判定工程４３においては、モータ駆動装置１３が異常を検出したことを上位制御装置１４が受信し、上位制御装置１４の異常判定部２０が、モータ１１の動作を継続させるか否かを判定する。
【００３０】
上位異常判定工程４３においては、上位制御装置１４の異常判定部２０が、モータ１１を流れる電流の値が、許容範囲内であるか否かを判定する。許容範囲内であると判定した場合、警告工程４４へ進み、アラーム表示をするなどして、異常を警告する。そして、警告工程４４の次に、到達判定工程４５へ進む。一方、モータ１１を流れる電流の値が許容範囲外であると判定した場合、上位制御装置１４は、モータ駆動装置１３に対して停止指令を送信し、モータ制御処理４０を終了する。到達判定工程４５においては、移動体１２４が目標位置に到達したか否かをモータ駆動装置１３が判定する。移動体１２４が目標位置に到達していない場合には、電流値取得工程４１に戻る。移動体１２４が目標位置に到達した場合には、モータ制御処理４０を終了する。
【００３１】
このように、モータ駆動装置１３と、上位制御装置１４とで二重に異常判定をすることにより、異常の程度に応じて適切な措置を取ることができる。
【００３２】
図１に示したねじ軸１２１が水平ではなく、移動体１２４が上下に移動する構成である場合、記憶部２１は、図５に示すように、２種類の時刻と電流との関係を記憶する。
移動体１２４を上方向または斜め上方向に移動する場合、重力に逆らう必要があるのに対し、移動体１２４を下方向または斜め下方向に移動させる場合は、逆に重力の助けがある。このため、移動体１２４を上に移動させるときモータ１１を流れる電流値３１４は、移動体１２４を下に移動するときモータ１１を流れる電流値３１５よりも、全体的に大きくなる。判断部２２は、移動体１２４の移動方向に基づいて、記憶部２１から電流値３１４，３１５のどちらを読み出すかを決定し、読み出した電流値と、モータ１１を流れる電流の値とを比較して、異常発生か否かを判断する。
【００３３】
このように、正常時に移動体１２４を移動させるモータ１１を流れる電流の値がモータの回転方向によって異なる場合、モータの回転方向における時刻と電流との関係を記憶部２１に記憶しておく。判断部２２は、モータの回転方向がどちらであるかを判定し、そのモータの回転方向に応じた電流値を基準として、異常判定をする。これにより、移動体１２４を移動させるモータ１１を流れる電流の値がモータ回転方向に応じて、正常か異常かを判断することができる。
【００３４】
以上説明した実施形態は、一例であり、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、本質的でない部分の構成を、他の構成に置き換えてもよい。例えば、機構部は、ボールねじ機構に限らず、移動体を移動させる機構であればよく、移動体は、直線的に移動する構成に限らず、例えばターンテーブルのように回転する構成や、アームのように回動する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１０  モータ制御システム、１１  モータ、
１２  機構部、
１２１  ねじ軸、１２２  軸受け、１２３  ガイドレール、１２４  移動体、
１３  モータ駆動装置、
１３１  位置制御部、１３２  速度制御部、１３３  トルク制御部、
１４  上位制御装置、１５  通信手段、
２０  異常判定部、２１  記憶部、２２  判断部、
３１１〜３１５  電流値、３２１  加速動作期間、３２２  定速動作期間、
３２３  減速動作期間、３３  上限閾値、３４  下限閾値、３５  許容範囲、
３６１〜３６３  サンプリング時刻、
４０  モータ制御処理、４１  電流値取得工程、４２  下位異常判定工程、
４３  上位異常判定工程、４４  警告工程、４５  到達判定工程
【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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