(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置指令装置が出力する位置指令と位置フィードバック信号との差である位置偏差を入力して速度指令を生成して出力する位置制御部と、前記速度指令と速度フィードバック信号との差である速度偏差を入力して電流指令を生成して出力する速度制御部と、前記電流指令と電流フィードバック信号との差である電流偏差を入力して電流制御部と、を備えたモータ制御装置において、
前記位置偏差と前回の位置偏差積算値とを加算して今回の位置偏差積算値を算出すると共に、前記今回の位置偏差積算値を前記前回の位置偏差積算値として更新し、前記今回の位置偏差積算値が位置偏差しきい値を超えた場合に位置偏差過大アラームとし、前記今回の位置偏差積算値が前記位置偏差しきい値を超えない場合に前記今回の位置偏差積算値を、前記位置指令装置が前記位置指令を修正するための位置偏差積算値履歴に格納する位置偏差過大監視部と、
前記速度指令と予め設定された許容速度値との差分値と前回の過速度積算値とを加算して今回の過速度積算値を算出すると共に、前記今回の過速度積算値を前記前回の過速度積算値として更新し、前記今回の過速度積算値が過速度しきい値を超えた場合に過速度アラームとし、前記今回の過速度積算値が前記過速度しきい値を超えない場合に前記今回の過速度積算値を、前記位置指令装置が前記位置指令を修正するための過速度積算値履歴に格納する過速度監視部と、
前記電流指令と予め設定された許容電流値との差分値と前回の過負荷積算値とを加算して今回の過負荷積算値を算出すると共に、前記今回の過負荷積算値を前記前回の過負荷積算値として更新し、前記今回の過負荷積算値が過負荷しきい値を超えた場合に過負荷アラームとし、前記今回の過負荷積算値が前記過負荷しきい値を超えない場合に前記今回の過負荷積算値を、前記位置指令装置が前記位置指令を修正するための過負荷積算値履歴に格納する過負荷監視部と、を備えることを特徴とするモータ制御装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械、ロボット等を制御する制御システムにて使用される制御装置の過負荷検出方法に関する。  
【背景技術】
【０００２】
従来の制御装置について、図を用いて説明する。図７は、従来の制御装置の構成図である。図において、１は制御装置であり、上位装置１０が出力する位置指令値Ｓ１と位置検出器１９からの位置フィードバック信号Ｓ４との偏差により速度指令値Ｓ２を生成する位置制御部１１と、位置制御部１１からの速度指令値Ｓ２と速度検出器１８からの速度フィードバック信号Ｓ５との偏差により電流指令値Ｓ３を生成する速度制御部１２と、速度制御部１２からの電流指令値Ｓ３と電流フィードバック信号Ｓ６との偏差によりモータ８に通電する電流を生成する電流制御部１３から構成される。１０は上位装置であり、制御装置１に位置指令値Ｓ１を出力する機能を有している。８はモータであり、制御装置１の電流制御部１３により通電された電流に基づいて動作する。１８は速度検出器であり、モータ８の速度を検出する。１９は位置検出器であり、モータ８の位置を検出する。なお、図において、速度制御器１８は位置検出器１９により兼用してもよい。
上記のような従来の制御装置における過負荷検出は、電流指令値、あるいは電流制御部により検出される電流値の許容電流値に対する割合が、ある大きさを超え、それが一定時間経過すると、過負荷アラームとして所定のアラーム処理が行われるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−１６２３３号公報（第５−６頁、図４４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の制御装置は、単に過負荷アラームを検出して運転を停止させることしかできなかった。そのため、過負荷アラームが発生するたびに上位装置から与える位置指令値を変えて運転させてみるといった試行錯誤的な試みが必要になり、上位装置において、過負荷アラームが発生しない位置指令値パターンを生成（プログラミング）するのに手間がかかるという問題があった。また、許容電流値に対する割合がある大きさを超え、それが一定時間経過すると、過負荷アラームとするようになっているため、時間経過を計測するソフトウェア処理が必要となり、過負荷アラーム検出のためのソフトウェア処理が複雑になるというような問題もあった。
また、モータのアラームの種類には過負荷だけでなく、過速度や偏差過大等もあり、1種類ではエラー分析は不十分であり、各々の運転状況によりエラー分析する必要があった。
【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、アラームが発生するまでのモータ運転中の状況を上位装置等から読み出せるようにし、上位装置においてモータの運転状況の把握や解析を可能にし、アラームを発生しやすい位置指令値パターンを修正する、あるいは回避するといった、上位装置における位置指令値パターン生成の手間を抑えるとともに、アラーム検出のためのソフトウェア処理を簡単にし、アラーム検出にかかるＣＰＵの処理時間を短縮できる異常検出方法および制御装置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、位置指令装置が出力する位置指令と位置フィードバック信号との差である位置偏差を入力して速度指令を生成して出力する位置制御部と、前記速度指令と速度フィードバック信号との差である速度偏差を入力して電流指令を生成して出力する速度制御部と、前記電流指令と電流フィードバック信号との差である電流偏差を入力して電流制御部と、を備えたモータ制御装置において、前記位置偏差と前回の位置偏差積算値とを加算して今回の位置偏差積算値を算出すると共に、前記今回の位置偏差積算値を前記前回の位置偏差積算値として更新し、前記今回の位置偏差積算値が位置偏差しきい値を超えた場合に位置偏差過大アラームとし、前記今回の位置偏差積算値が前記位置偏差しきい値を超えない場合に前記今回の位置偏差積算値を、前記位置指令装置が前記位置指令を修正するための位置偏差積算値履歴に格納する位置偏差過大監視部と、前記速度指令と予め設定された許容速度値との差分値と前回の過速度積算値とを加算して今回の過速度積算値を算出すると共に、前記今回の過速度積算値を前記前回の過速度積算値として更新し、前記今回の過速度積算値が過速度しきい値を超えた場合に過速度アラームとし、前記今回の過速度積算値が前記過速度しきい値を超えない場合に前記今回の過速度積算値を、前記位置指令装置が前記位置指令を修正するための過速度積算値履歴に格納する過速度監視部と、前記電流指令と予め設定された許容電流値との差分値と前回の過負荷積算値とを加算して今回の過負荷積算値を算出すると共に、前記今回の過負荷積算値を前記前回の過負荷積算値として更新し、前記今回の過負荷積算値が過負荷しきい値を超えた場合に過負荷アラームとし、前記今回の過負荷積算値が前記過負荷しきい値を超えない場合に前記今回の過負荷積算値を、前記位置指令装置が前記位置指令を修正するための過負荷積算値履歴に格納する過負荷監視部と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１に記載の発明によると、異常アラーム検出のためのソフトウェア処理が簡単となり、異常アラーム検出にかかるＣＰＵの処理時間を短縮でき、その結果、他の処理をＣＰＵが実行可能となり、制御装置の性能を向上させることができる。また、異常アラームが発生するまでのモータの運転状況を上位装置等から読み出せるようになっており、上位装置でグラフ表示をさせる等を行うことにより、モータの運転状況の把握や解析が可能となり、異常アラームを発生しやすい位置指令値パターンを修正する、あるいは回避するといった、上位装置における位置指令値パターン生成の手間を抑えることができる。さらに、また、配線の断線や漏電等の異常を検出することができ、モータに接続されたロボットや工作機械等の損傷を未然に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】
【０００７】
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】
【０００８】
図１は、本発明の制御装置の構成図である。図において、１は制御装置であり、制御装置１は、上位装置１０からの位置指令値Ｓ１と位置検出器１９からの位置フィードバック信号Ｓ４との差である位置偏差の総和(積算値)より偏差過大を演算し、偏差積算値３２に格納し、偏差積算値３２を履歴データとして偏差積算値データ履歴３３に格納するとともに、偏差積算値３２が偏差過大アラーム閾値３４を超えると偏差過大アラームを検出し、偏差過大アラーム処理を実行する偏差過大演算部３１を有する偏差過大監視部３０と、位置制御部１１からの速度指令値Ｓ２と許容速度値との差分の総和より過速度を演算し過速度積算値２７に格納し、過速度積算値２７を履歴データとして過速度積算値データ履歴２８に格納するとともに、過速度積算値２７が過速度アラーム閾値２９を超えると過速度アラームを検出し、過速度アラーム処理を実行する過速度演算部２６を有する過速度監視部２５と、位置制御部１１からの速度指令値Ｓ２と速度検出器１８からの速度フィードバック信号Ｓ５との偏差により電流指令値Ｓ３を生成する速度制御部１２と、速度制御部１２からの電流指令値Ｓ３と許容電流値との差分の総和より過負荷を演算し過負荷積算値２２に格納し、過負荷積算値を履歴データとして過負荷積算値データ履歴２３に格納するとともに、過負荷積算値２２が過負荷アラーム閾値２４を超えると過負荷アラームを検出し、過負荷アラーム処理を実行する過負荷演算部２１を有する過負荷監視部２０と、速度制御部１２からの電流指令値Ｓ３と電流フィードバック信号Ｓ６との偏差によりモータ８に通電する電流を生成する電流制御部１３から構成される。
偏差積算値３２、過速度積算値２７および過負荷積算値２２や偏差積算値データ履歴３３、過速度積算値データ履歴２８および過負荷積算値データ履歴２３は、制御装置に接続されている表示装置や上位装置から読み出せるようになっている。なお、表示装置や上位装置からの読出しは制御装置との通信処理の一部であり、公知の手段が多数あるので説明を省略する。
また、各積算値データ履歴２３，２８，３３は、ある大きさのリングメモリとなっており、一番古いデータが最新のデータで更新されるようになっている。
１０は上位装置であり、制御装置１に位置指令値Ｓ１を出力する機能を有している。８はモータであり、制御装置１の電流制御部１３により通電された電流に基づいて動作する。１８は速度検出器であり、モータ８の速度を検出する。１９は位置検出器であり、モータ８の位置を検出する。なお、図において、速度制御器１８は位置検出器１９により兼用してもよい。
また、モータ温度を計測するセンサ３５からの信号をもとに運転状況を監視する異常監視部３６を具備している。センサ３５は、モータ８の通電状況や動作状況に応じた内部温度を測定するように配置されており、熱伝対や抵抗等が用いられ、上位装置１０に接続されている。
本発明が特許文献１と異なる部分は、過負荷監視部２０、過速度監視部２５および偏差過大監視部３０を備え、モータ温度を計測するセンサ３５からの信号をもとに運転状況を監視する異常監視部３６を具備した部分である。
ある一定のサンプリング周期で実行される各監視部のソフトウェア処理について、フローチャートを図２から図５を用いて説明する。
はじめに偏差過大のフローチャートについて図２を用いて説明する。
ステップ１では、上位装置１０からの位置指令値ａ、位置フィードバック信号ｂ、偏差積算値前回値Ｐｓｕｍｏから偏差積算値Ｐｓｕｍを計算する。
Ｐｓｕｍ＝（ａ−ｂ）＋Ｐｓｕｍｏ
また、次回演算のために、上記演算結果を偏差積算値前回値Ｐｓｕｍｏに格納する。
Ｐｓｕｍｏ＝Ｐｓｕｍ
なお、偏差積算値前回値Ｐｓｕｍｏの初期値は０である。
次に、ステップ２では、偏差積算値Ｐｓｕｍと偏差過大アラーム閾値Ｐｏｖｒを比較し、偏差積算値Ｐｓｕｍが偏差過大アラーム閾値Ｐｏｖｒより小さければ、ステップ３を実行し、そうでなければ偏差過大アラームと判断し、ステップ４を実行する。
ステップ３では、偏差積算値Ｐｓｕｍを履歴データとして偏差積算値データ履歴に格納する。
ステップ４では、偏差過大アラームと判断し、所定の偏差過大アラーム処理を実行する。偏差過大アラームと判断した場合は、偏差過大アラームとなる以前の偏差積算値データの履歴を残しておくため、偏差積算値データ履歴の更新は行わないようにしている。
次に、過速度のフローチャートについて図３を用いて説明する。
ステップ１では、位置制御部１１からの速度指令値ａ、許容速度値ｂ、過速度積算値前回値Ｖｓｕｍｏから過速度積算値Ｖｓｕｍを計算する。
Ｖｓｕｍ＝（ａ−ｂ）＋Ｖｓｕｍｏ
また、次回演算のために、上記演算結果を過速度積算値前回値Ｌｓｕｍｏに格納する。
Ｖｓｕｍｏ＝Ｖｓｕｍ
なお、過速度積算値前回値Ｖｓｕｍｏの初期値は０である。
次に、ステップ２では、過速度積算値Ｖｓｕｍと過速度アラーム閾値Ｖｏｖｒを比較し、過速度積算値Ｖｓｕｍが過速度アラーム閾値Ｖｏｖｒより小さければ、ステップ３を実行し、そうでなければ過速度アラームと判断し、ステップ４を実行する。
ステップ３では、過速度積算値Ｖｓｕｍを履歴データとして過速度積算値データ履歴に格納する。
ステップ４では、過速度アラームと判断し、所定の過速度アラーム処理を実行する。過速度アラームと判断した場合は、過速度アラームとなる以前の過速度積算値データの履歴を残しておくため、過速度積算値データ履歴の更新は行わないようにしている。
次に過負荷処理のフローチャートについて図４を用いて説明する。
ステップ１では、速度制御部１２からの電流指令値ａ、許容電流値ｂ、過負荷積算値前回値Ｌｓｕｍｏから過負荷積算値Ｌｓｕｍを計算する。
Ｌｓｕｍ＝（ａ−ｂ）＋Ｌｓｕｍｏ
また、次回演算のために、上記演算結果を過負荷積算値前回値Ｌｓｕｍｏに格納する。
Ｌｓｕｍｏ＝Ｌｓｕｍ
なお、過負荷積算値前回値Ｌｓｕｍｏの初期値は０である。
次に、ステップ２では、過負荷積算値Ｌｓｕｍと過負荷アラーム閾値Ｌｏｖｒを比較し、過負荷積算値Ｌｓｕｍが過負荷アラーム閾値Ｌｏｖｒより小さければ、ステップ３を実行し、そうでなければ過負荷アラームと判断し、ステップ４を実行する。
ステップ３では、過負荷積算値Ｌｓｕｍを履歴データとして過負荷積算値データ履歴に格納する。
ステップ４では、過負荷アラームと判断し、所定の過負荷アラーム処理を実行する。過負荷アラームと判断した場合は、過負荷アラームとなる以前の過負荷積算値のデータの履歴を残しておくため、過負荷積算値データ履歴の更新は行わないようにしている。
次に、モータ内部温度のソフトウェア処理を示すフローチャートについて図５を用いて説明する。
ステップ１では、モータ定常運転時の内部温度ａ、許容温度ｂ、温度上昇積算値前回値Ｔｓｕｍｏから温度上昇積算値Ｔｓｕｍを計算する。
Ｔｓｕｍ＝（ａ−ｂ）＋Ｔｓｕｍｏ
また、次回演算のために、上記演算結果を温度上昇積算値前回値Ｔｓｕｍｏに格納する。
Ｔｓｕｍｏ＝Ｔｓｕｍ
なお、過速度積算値前回値Ｔｓｕｍｏの初期値は定常値である。
次に、ステップ２では、温度上昇積算値Ｌｓｕｍと温度上昇アラーム閾値Ｔｏｖｒを比較し、温度上昇積算値Ｔｓｕｍが温度上昇アラーム閾値Ｔｏｖｒより小さければ、ステップ３を実行し、そうでなければ温度上昇アラームと判断し、ステップ４を実行する。
ステップ３では、温度上昇積算値Ｔｓｕｍを履歴データとして温度上昇積算値データ履歴に格納する。
ステップ４では、温度上昇アラームと判断し、所定の温度上昇アラーム処理を実行する。温度上昇アラームと判断した場合は、温度上昇アラームとなる以前の温度上昇積算値データの履歴を残しておくため、温度上昇積算値データ履歴の更新は行わないようにしている。
次に、モータの運転状況の監視方法について説明する。
過負荷監視部２０、過速度監視部２５、偏差過大監視部３０および異常監視部３６の全てが、上位装置１０により常に監視されていても良いが、例えば、図６に示す速度台形の位置指令に対して、加減速時には過負荷監視を行い、一定速度時には過速度監視を行い、位置決め時には偏差過大監視を行うように、積算値を監視することもできる。さらに、各監視部２０，２５，３０，３６の各々を組み合わせて、モータの運転状況に合わせて、発生頻度の高い項目を監視することもできる。
このように、各アラームが発生するまでのモータの運転状況を上位装置等から読み出せるようになっており、上位装置でグラフ表示をさせる等を行うことにより、モータの運転状況の把握や解析が可能となり、各アラームを発生しやすい位置指令値パターンを修正する、あるいは回避するといった、上位装置における位置指令値パターンの生成を容易にできる。また、配線の断線や漏電を検出することができ、モータに接続されたロボットや工作機械等の損傷を未然に防止することができる。
ここで、実施例では温度を測定するセンサをモータ内部に配置し、計測するようにしていたが、モータが接続されたロボットや工作機械等の機器内部でも良く、温度が上昇すると予想される部位であれば良く、１つだけでなく複数個を配置しても良い。
また、ここでは外部センサに温度センサを用いて説明したが、振動、湿度や光度等の物理的または電磁気的なセンサなどでも良く、機器に応じて用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例を示す制御装置の構成図
【図２】本発明の制御装置における偏差過大監視部のソフトウェア処理を示すフローチャート
【図３】本発明の制御装置における過速度監視部のソフトウェア処理を示すフローチャート
【図４】本発明の制御装置における過負荷監視部のソフトウェア処理を示すフローチャート
【図５】本発明の制御装置における異常監視部のソフトウェア処理を示すフローチャート
【図６】本発明の過負荷，過速度，偏差過大の監視領域を示す速度台形図
【図７】従来の制御装置の構成図
【符号の説明】
【００１０】
１  制御装置
１０  上位装置
１１  位置制御部
１２  速度制御部
１３  電流制御部
１８  速度検出器
１９  位置検出器
２０  過負荷監視部
２１  過負荷演算部
２２  過負荷積算値
２３  過負荷積算値データ履歴
２４  過負荷アラーム閾値
２５  過速度監視部
２６  過速度演算部
２７  過速度積算値
２８  過速度アラーム閾値
２９  過速度積算値データ履歴
３０  偏差過大監視部
３１  偏差演算部
３２  偏差積算値
３３  偏差過大アラーム閾値
３４  偏差積算値データ履歴
３５  温度センサ
３６  異常監視部
８  モータ
【図１】
0004538730.tif 000002
【図２】
0004538730.tif 000003
【図３】
0004538730.tif 000004
【図４】
0004538730.tif 000005
【図５】
0004538730.tif 000006
【図６】
0004538730.tif 000007
【図７】
0004538730.tif 000008