(57)【要約】【課題】制御装置の使用可能時間を超えた使用や部品に異常がある状態での運転を禁止し、一旦保護が働いたにもかかわらず使用者側の無理な操作による運転の継続を防止する制御装置およびその保護方法を提供する。【解決手段】タイマ１１と、タイマ１１によるタイマ値を累積して記憶する累積時間記憶部１２と、制御装置８の使用可能時間を設定する使用可能時間設定器１３と、累積時間記憶部１２のタイマ値および使用可能時間設定器１３の設定値を比較することで使用可能時間を超えたかどうか判定する判定器１４と、を有する保護処理器６を備え、保護処理器６は、判定器１４による使用可能時間超過判定に基づいて運転指令器１からの運転指令を無効とする無効信号を制御演算器２に出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転指令を発生する運転指令器（１）と、
前記運転指令に基づいて運転対象装置（３）が動作するように制御演算を行う制御演算器（２）と、
を備えた制御装置（８）において、
時間を計測するタイマ（１１）と、前記タイマ（１１）により計測されたタイマ値を累積して記憶する累積時間記憶部（１２）と、前記制御装置（８）の使用可能時間を予め設定する使用可能時間設定器（１３）と、前記累積時間記憶部（１２）に記憶しているタイマ値と前記使用可能時間設定器（１３）に設定されている設定値とを比較することで前記使用可能時間を超えたかどうか判定する判定器（１４）と、を有する保護処理器（６）を備え、
前記保護処理器（６）は、
前記判定器（１４）による使用可能時間超過判定に基づいて前記運転指令を無効とする無効信号を前記制御演算器（２）に出力することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記タイマ（１１）と前記累積時間記憶部（１２）は、前記制御装置（８）を駆動する電源とは別に電力を供給するバッテリ（７）をバックアップ電源として備え、
前記累積時間記憶部（１２）は、前記制御装置（８）の電源が遮断されている時間も累積することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記保護処理器（６）は、前記累積時間記憶部（１２）に記憶している累積時間を初期化する初期化信号発生部（１５）を、特定の者のみ操作可能に備えたことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
運転指令を発生する運転指令器（１）と、
前記運転指令に基づいて運転対象装置（３）が動作するように制御演算を行う制御演算器（２）と、を備えた制御装置（８）において、
前記制御装置（８）内部の所定のデータを測定し処理する信号処理部（２１）と、前記所定のデータから部品の寿命を判定するための比較データを予め記憶する比較情報記憶部（２２）と、前記所定のデータと前記比較データとの比較結果に基づき部品寿命または特性劣化を判定する部品寿命判定器（２３）と、前記部品寿命判定器（２３）による部品寿命判定結果を保持し判定信号を出力する判定結果保持器（２４）と、を有する保護処理装置（６）を備え、
前記保護処理器（６）は、
前記判定結果保持器（２４）からの前記判定信号に基づいて前記運転指令を無効とする無効信号を前記制御演算器（２）に出力することを特徴とする制御装置。
【請求項５】
前記保護処理器（６）は、前記判定結果保持器（２４）が記憶している判定結果を初期化する初期化信号発生部（２５）を、特定の者のみ操作可能に備えたことを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
運転指令を発生する運転指令器（１）と、
前記運転指令に基づいて運転対象装置（３）が動作するように制御演算を行う制御演算器（２）と、を備えた制御装置（８）の保護方法において、
時間を計測するタイマ（１１）を備えた構成とし、
前記制御装置（８）の使用可能時間を予め設定するステップ（ＳＴ１１）と、
前記タイマ（１１）により計測されたタイマ値を累積して記憶するステップ（ＳＴ１２）と、
前記累積して記憶したタイマ値と前記使用可能時間の設定値を比較することで前記使用可能時間を超えたかどうか判定するステップ（ＳＴ１３）と、
前記使用可能時間を超えたと判定した場合には前記運転指令を無効とするステップ（ＳＴ１４）と、を備えたことを特徴とする制御装置の保護方法。
【請求項７】
前記タイマ（１１）により計測されたタイマ値を累積して記憶する前記ステップ（ＳＴ１２）は、
バックアップのバッテリ（７）を用いて、前記制御装置（８）の電源が遮断されている時間も前記タイマ（１１）により計測されたタイマ値を累積することを特徴とする請求項６に記載の制御装置の保護方法。
【請求項８】
前記累積して記憶したタイマ値の初期化を特定の者のみ可能とすることを特徴とする請求項６に記載の制御装置の保護方法。
【請求項９】
運転指令を発生する運転指令器（１）と、
前記運転指令に基づいて運転対象装置（３）が動作するように制御演算を行う制御演算器（２）と、を備えた制御装置（８）の保護方法において、
前記制御装置（８）の部品寿命を判定するための比較データを予め記憶するステップ（ＳＴ２１）と、
前記比較データに対応する前記制御装置（８）内部の所定のデータを測定し処理するステップ（ＳＴ２２）と、
前記所定のデータと前記比較データとの比較結果に基づき部品寿命を判定するステップ（ＳＴ２３）と、
部品寿命と判定した場合は、判定結果を保持して前記運転指令を無効とするステップ（ＳＴ２４）と、を備えたことを特徴とする制御装置の保護方法。
【請求項１０】
保持した前記部品寿命の判定結果の初期化を特定の者のみ可能とすることを特徴とする請求項９に記載の制御装置の保護方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長期使用に伴う部品寿命などによる故障が原因で事故が発生するのを防止する保護装置を備えた制御装置およびその保護方法に関する。  
【背景技術】
【０００２】
従来の保護装置を備えた制御装置の例としては以下のようなものがある。
すなわち、モータを駆動する制御装置において、モータ使用の積算時間が設定時間になると出力信号を出力するタイマ部を設け、このタイマ部の出力信号を受けてモータの電源供給ラインを遮断しつづける構成としたものがある（例えば、特許文献１参照）。
図６は、従来技術を示す保護装置を備えた制御装置の構成図である。
図６において、１０１は三相交流電源、１０２はヒューズ、１０３は主回路電磁接触器、１０４は整流回路、１０５は直流電磁接触器、１０６はコンデンサ充電回路、１０７はコンデンサ、１０８はインバータ回路、１０９はモータ、１１０はインバータ制御装置、１１１は電流検出抵抗、１１２は主制御装置、１１３はタイマ部、１１４は遮断指令信号発生部、１１５は主回路電磁接触器である。
以下、図６を用いて従来技術による制御装置の動作を説明する。
タイマ部１１３はモータ使用の積算時間が設定時間になると出力信号を出力する。タイマ部１１３の出力信号を受けて遮断指令信号発生部１１４は主回路電磁接触器１１５を操作する信号を発生する。
このように、従来の制御装置の保護装置は、モータの使用時間を積算して所定の時間が経過したときに電源供給ラインを遮断するのである。
【特許文献１】特開平８−２５１８０７号公報（第２−３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来技術による制御装置は、モータ使用の積算時間が設定時間になると出力信号を出力するタイマ部を設け、出力信号を受けてモータの電源供給ラインを遮断しつづけることによりモータを保護するという構成になっているので、制御装置自体の保護は行われておらず、また制御装置への電源供給ラインを遮断するようにした場合には、制御装置自体の電源がすぐに遮断されるため、このときの制御装置の情報も消失してしまうという問題があった。
また、モータの使用可能時間を設定し、その設定時間で、電力を遮断するような開閉器とその制御装置を設ける必要があり、制御装置の大型化や付加する装置の寿命や信頼性など新たな問題が発生するという問題があった。
また、使用者が無理に使おうとして電磁接触器を取り外して使用した場合には電力を遮断できず制御装置の保護が出来ない場合があった。
【０００４】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、制御装置そのものの保護を実現するとともに、一旦保護が働いたにもかかわらず使用者側の無理な操作により運転を継続させることにより事故に至ることを防止することができる制御装置およびその保護方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、運転指令を発生する運転指令器と、前記運転指令に基づいて運転対象装置が動作するように制御演算を行う制御演算器と、を備えた制御装置において、時間を計測するタイマと、前記タイマにより計測されたタイマ値を累積して記憶する累積時間記憶部と、前記制御装置の使用可能時間を予め設定する使用可能時間設定器と、前記累積時間記憶部に記憶しているタイマ値と前記使用可能時間設定器に設定されている設定値とを比較することで前記使用可能時間を超えたかどうか判定する判定器と、を有する保護処理器を備え、前記保護処理器は、前記判定器による使用可能時間超過判定に基づいて前記運転指令を無効とする無効信号を前記制御演算器に出力することを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の制御装置において、前記タイマと前記累積時間記憶部は、前記制御装置を駆動する電源とは別に電力を供給するバッテリをバックアップ電源として備え、前記累積時間記憶部は、前記制御装置の電源が遮断されている時間も累積することを特徴としている。
【０００７】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の制御装置において、前記保護処理器は、前記累積時間記憶部に記憶している累積時間を初期化する初期化信号発生部を、特定の者のみ操作可能に備えたことを特徴としている。
【０００８】
また、請求項４に記載の発明は、運転指令を発生する運転指令器と、前記運転指令に基づいて運転対象装置が動作するように制御演算を行う制御演算器と、を備えた制御装置において、前記制御装置内部の所定のデータを測定し処理する信号処理部と、前記所定のデータから部品の寿命を判定するための比較データを予め記憶する比較情報記憶部と、前記所定のデータと前記比較データとの比較結果に基づき部品寿命または特性劣化を判定する部品寿命判定器と、前記部品寿命判定器による部品寿命判定結果を保持し判定信号を出力する判定結果保持器と、を有する保護処理装置を備え、前記保護処理器は、前記判定結果保持器からの前記判定信号に基づいて前記運転指令を無効とする無効信号を前記制御演算器に出力することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の制御装置において、前記保護処理器は、前記判定結果保持器が記憶している判定結果を初期化する初期化信号発生部を、特定の者のみ操作可能に備えたことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項６に記載の発明は、運転指令を発生する運転指令器と、前記運転指令に基づいて運転対象装置が動作するように制御演算を行う制御演算器と、を備えた制御装置の保護方法において、時間を計測するタイマを備えた構成とし、前記制御装置の使用可能時間を予め設定するステップと、前記タイマにより計測されたタイマ値を累積して記憶するステップと、前記累積して記憶したタイマ値と前記使用可能時間の設定値を比較することで前記使用可能時間を超えたかどうか判定するステップと、前記使用可能時間を超えたと判定した場合には前記運転指令を無効とするステップと、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の制御装置の保護方法において、前記タイマにより計測されたタイマ値を累積して記憶する前記ステップは、バックアップのバッテリを用いて、前記制御装置の電源が遮断されている時間も前記タイマにより計測されたタイマ値を累積することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の制御装置の保護方法において、前記累積して記憶したタイマ値の初期化を特定の者のみ可能とすることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項９に記載の発明は、運転指令を発生する運転指令器と、前記運転指令に基づいて運転対象装置が動作するように制御演算を行う制御演算器と、を備えた制御装置の保護方法において、前記制御装置の部品寿命を判定するための比較データを予め記憶するステップと、前記比較データに対応する前記制御装置内部の所定のデータを測定し処理するステップと、前記所定のデータと前記比較データとの比較結果に基づき部品寿命を判定するステップと、部品寿命と判定した場合は、判定結果を保持して前記運転指令を無効とするステップと、を備えたことを特徴としている。
【００１４】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の制御装置の保護方法において、保持した前記部品寿命の判定結果の初期化を特定の者のみ可能とすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１または６に記載の発明によると、制御装置を使用した累積時間が制御装置の使用可能時間を超えた場合に、運転指令を無効とすることで制御装置の運転を禁止するので、制御装置の耐用年数を超えた無理な使用により事故に至ることを防止することができる。
【００１６】
また、請求項２または７に記載の発明によると、制御装置の電源が遮断されている時間も累積するようにしているので、通電していなくても劣化する部品を考慮した保護が可能であり、制御装置を製造した後の累積時間が制御装置の使用可能時間を超えた場合に、運転指令を無効とすることで制御装置の運転を禁止するので、制御装置の耐用年数を超えた無理な使用により事故に至ることを防止することができる。
【００１７】
また、請求項３または８に記載の発明によると、特定の者のみ累積時間を初期化することを可能としているので、一旦保護が働いたにもかかわらず使用者側の無理な操作により運転を継続させることによる事故を防止することができる。
【００１８】
また、請求項４または９に記載の発明によると、制御装置内部の測定データから制御装置に使用している部品に異常が検出された場合に、運転指令を無効とすることで制御装置の運転を禁止するので、制御装置の耐用年数を超えた無理な使用により事故に至ることを防止することができる。
【００１９】
また、請求項５または１０に記載の発明によると、特定の者のみ保持した前記部品寿命判定結果の初期化を可能としているので、一旦保護が働いたにもかかわらず使用者側の無理な操作により運転を継続させることによる事故を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明を示す制御装置の構成図である。
図１において、１は運転指令器、２は制御演算器、３は運転対象装置、４は外部機器、５は状態表示器、６は保護処理器、７はバッテリ、８は制御装置である。尚、図１の構成は、本発明の第１、２、３実施例に共通である。
以下、図１を用いて本発明の構成を説明する。
制御演算器２は、運転指令器１からの指令に基づいて運転対象装置３を制御する。状態表示器５は、制御演算器２からの運転情報を表示する。外部機器４は、運転対象装置３により駆動される。保護処理器６は、後述の条件を満たした場合に、制御演算器２において、運転指令器２からの運転指令を無効にする信号を発生する。また、バッテリ７は、制御装置の電源が遮断されている状態でも時間のカウントを累積するための電源を保護処理器６に供給するためのバッテリである。また、制御装置８は、外部機器４を運転するための装置全体を含めて表したものである。
【００２２】
従来例を示す制御装置の構成図である図６と比較すると、図６の主制御装置１１２が本発明の運転指令器１と状態表示器５に、インバータ制御装置１１０が制御演算器２に、インバータ回路１０８が運転対象装置３に、モータ１０９が外部機器４に該当する。本発明が従来技術と異なる点は、本発明の制御装置８は、所定の条件を満たしたときに、運転指令を無効にして運転対象装置３の運転を禁止する保護処理器６を備えるようにしている点である。
【００２３】
図２は、本発明の第１実施例における保護処理器６の構成図である。
図２において、６は保護処理器、１１はタイマ、１２は累積時間記憶部、１３は使用可能時間設定器、１４は判定器、１５は初期化信号発生部である。
以下、図１、２を用いて本実施例の保護処理器６の構成を説明する。
タイマ１１で制御装置８への通電時間をカウントし、その累積値を累積時間記憶部１２に記憶しておく。累積時間記憶部１２は、電源遮断時にもデータを記憶しておけるように不揮発性のメモリで構成するか、あるいは、バッテリ７によって常にバックアップされる構成としている。
使用可能時間設定器１３には、制御装置８の製作時あるいは出荷試験時に予め制御装置８の寿命時間を設定しておく。この寿命時間は、制御装置８に使用している部品の寿命データあるいは制御装置８の一般的な耐用年数に基づいて決めるものである。
判定器１４は、累積時間記憶部１２から与えられる累積時間と使用可能時間設定器１３から与えられる寿命時間を比較し、累積時間が寿命時間を超えた場合に、判定信号として運転禁止信号を発生する。判定器１４より与えられた運転禁止信号は、制御演算器２に入力される。制御演算器２の内部処理で運転指令器１からの信号を受け付けないようにすることで、運転の禁止を実現している。運転指令器１からの信号を無効とする方法としては、例として、スイッチを切り替えることによって切り替える方法や、運転信号に対して０との論理積を取ることによって、運転信号をキャンセルするなどの方法がある。
【００２４】
図３は本発明の第１実施例を示す制御装置の保護方法のフロー図である。
以下、図３を用いて本実施例の動作についてステップを追って説明する。
先ず、ステップＳＴ１１で、制御装置８の製作時あるいは出荷試験時に予め制御装置８の寿命時間を設定しておく。
次に、ステップＳＴ１２で、タイマ１１で制御装置８への通電時間をカウントし、その累積値を累積時間記憶部１２に記憶しておく。
次に、ステップＳＴ１３で、判定器１４は、累積時間記憶部１２から与えられる累積時間と使用可能時間設定器１３から与えられる寿命時間を比較し、累積時間が寿命時間を超えた場合は、ステップＳＴ１４で、判定信号として運転禁止信号を発生し、運転指令器１からの信号を受け付けないようにする。
尚、ステップＳＴ１３で、累積時間が寿命時間を超えていない場合は、ステップＳＴ１２、ステップＳＴ１３を繰り返す。
【００２５】
本実施例は、制御装置８に電源を通電している間だけ時間を累積するようにしたものであり、制御装置８への通電時間が所定時間を超えた場合に運転を禁止し保護を行うものである。尚、累積時間が所定時間を超えて運転禁止になった場合には、状態表示器５にそのことを示す表示を出力し、使用者に伝えるようにしている。また、制御装置８に電源を通電している時間に替えて、運転中の時間だけを累積して保護を行うことも可能である。
【００２６】
また、累積時間が使用可能時間を超えて運転禁止状態となった後に、部品交換などの保守作業をして再び使用可能な状態に復旧した場合には、初期化信号発生部１５に累積時間初期化要求を与えることで、累積時間を初期化して、再度利用可能になるようにしている。 
なお、この累積時間初期化要求を与える処理は特定のパスワードなどにより保護しておき、制御装置８の製造者あるいは保守作業者だけが初期化できるようにしておく。
【実施例２】
【００２７】
本実施例は、第１実施例において制御装置８の電源遮断時も時間を累積するものである。
本実施例が第１実施例と相違する点は、本実施例は、制御装置８への通電とは無関係に図１のバッテリ７により保護処理器６を動作させるようにしている点であり、その他は第１実施例の図１、２と同じ構成および動作である。
保護処理器６では、タイマ１１で無通電時も時間をカウントし、その累積値を累積時間記憶部１２に記憶する。すなわち、製造時からの総時間で保護するもので、電解コンデンサの電解液の寿命など、制御装置に通電しなくても経年変化を生じる部品を考慮した保護に有効である。
【実施例３】
【００２８】
図４は、本発明の第３実施例における保護処理器６の構成図である。
図４において、６は保護処理器、２１は信号処理部、２２は比較情報記憶部、２３は部品寿命判定器、２４は判定結果保持器、２５は初期化信号発生部、２６は部品寿命診断器である。
以下、図１、４を用いて本実施例の保護処理器６の構成および動作を説明する。
信号処理部２１には部品の寿命を調べるために必要なデータを測定してその測定データが入力される。比較情報記憶部２２は、測定データに対して正常か異常かを判定するための比較データを保存している。部品寿命判定器２３は、信号処理部２１および比較情報記憶部２２からのデータに基づき部品が正常か異常かを判定しその結果を判定結果保持器２４に出力する。部品寿命診断器２６は、部品の測定データ、信号処理部２１、比較情報記憶部２２、部品寿命判定器２３を含めた部品の寿命を診断するための構成の総称であり、公知の部品寿命判定技術を用いて実現するもので、種々の方法を適用することができる。
例えば、特開２００４−１７０３６１号公報のように、コンデンサの寿命判定において、インバータのベースドライバ回路のトランジスタのベース−エミッタ間電圧波形から求めたトランジスタの切り替わり時間と別途準備したコンデンサの余寿命曲線からコンデンサの劣化状態を診断するものが適用できる。
判定結果保持器２４は、部品寿命判定器２３で異常と判定された結果が入力されたときにこの結果を保持して反転信号を出力するものである。部品の中には、制御装置８に通電しているだけでは異常が検出できず、運転対象装置３を運転しているときに異常な症状が顕著に現れるものがあるので、運転中に検出した異常を運転停止後も保持するようにするものである。 判定結果が異常となって運転禁止になった場合には、状態表示器５にそのことを示す表示を出力し、使用者に伝えるようにしている。
【００２９】
図５は、本発明の第３実施例を示す制御装置の保護方法のフロー図である。
以下、図５を用いて本実施例の動作についてステップを追って説明する。
先ず、ステップＳＴ２１で、制御装置８の製作時あるいは出荷試験時に予め制御装置８の部品が正常か異常かを判定するための比較データを保存する。
次に、ステップＳＴ２２で、部品の寿命を調べるために比較データに対応する制御装置８内部の所定データを測定する。
次に、ステップＳＴ２３で、比較データと測定データを比較し部品が正常か異常かを判定する。ステップＳＴ２３で、異常と判定された場合は、ステップＳＴ２４で、結果を保持して、運転禁止信号を発生して運転指令器１からの信号を受け付けないようにする。
尚、ステップＳＴ２３で、正常と判断された場合は、ステップＳＴ２２、ステップＳＴ２３を繰り返す。
【００３０】
また、判定結果が異常となって運転禁止状態となった後に、部品交換などの保守作業をして再び使用可能な状態に復旧した場合には、初期化信号発生部２５に判定結果初期化要求を与えることで、判定結果の保持を初期化して、再度利用可能になるようにしている。 なお、この判定結果初期化要求を与える処理は特定のパスワードなどにより保護しておき、制御装置８の製造者あるいは保守作業者だけが初期化できるようにしておく。
【００３１】
以上述べたように、本発明に係る制御装置およびその保護方法は、制御装置の使用あるいは製造後の累積時間が所定値を超えた場合または部品の寿命診断結果により部品の異常を検出した場合に、運転指令を無効にして制御装置による運転を禁止するので、制御装置そのものの保護を実現するとともに、一旦保護が働いたにもかかわらず使用者側の無理な操作により運転を継続させることにより事故に至ることを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、サーボドライバ、インバータ装置、電源装置に好適であり、その他制御機器全般の保護に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明を示す制御装置の構成図
【図２】本発明の第１実施例における保護処理器６の構成図
【図３】本発明の第１実施例を示す制御装置の保護方法のフロー図
【図４】本発明の第３実施例における保護処理器６の構成図
【図５】本発明の第３実施例を示す制御装置の保護方法のフロー図
【図６】従来技術を示す保護装置を備えた制御装置の構成図
【符号の説明】
【００３４】
１  運転指令器
２  制御演算器
３  運転対象装置
４  外部機器
５  状態表示器
６  保護処理器
７  バッテリ
８  制御装置
１１  タイマ
１２  累積時間記憶部
１３  使用可能時間設定器
１４  判定器
１５、２５  初期化信号発生部
２１  信号処理部
２２  比較情報記憶部
２３  部品寿命判定器
２４  判定結果保持器
２６  部品寿命診断器
１０１  三相交流電源
１０２  ヒューズ  
１０３  主回路電磁接触器
１０４  整流回路
１０５  直流電磁接触器
１０６  コンデンサ充電回路
１０７  コンデンサ
１０８  インバータ回路
１０９  モータ
１１０  インバータ制御装置
１１１  電流検出抵抗
１１２  主制御装置
１１３  タイマ部
１１４  遮断指令信号発生部
１１５  主回路電磁接触器
【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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