(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機により駆動機構を駆動した前記電動機の位置又は速度に基づく駆動検出値を取得する駆動検出値取得部と、
前記駆動検出値の目標値となる駆動指令信号を取得する駆動指令取得部と、
前記駆動指令信号に前記駆動検出値が追従するように制御演算を行い前記電動機へ電流を流して前記電動機を駆動動作させる駆動制御部と、
前記駆動指令信号による前記駆動動作の運転条件により前記電動機又は前記駆動機構の特性値の推定を行う第１指示または推定を行わない第２指示を指示する特性推定指示信号を外部から取得する特性推定指示取得部と、
前記特性推定指示信号が第１指示の場合は前記駆動制御部の前記制御演算で使用される制御状態値に基づいて前記特性値の前記推定を行い特性推定値を出力し、前記特性推定指示信号が第２指示の場合は前記推定を行わない特性推定部と、
前記特性推定値に基づき前記電動機又は前記駆動機構の異常診断を実施して異常判定信号を出力する異常診断部と、
前記駆動指令信号による前記駆動動作の運転条件により前記特性推定値を前記異常診断の異常診断基準の作成に使用する第５指示または使用しない第６指示を指示する異常基準作成指示信号を外部から取得する異常基準作成指示取得部と、
前記異常基準作成指示信号が第５指示の場合は前記特性推定部から前記特性推定値を取得し、前記異常基準作成指示信号が第６指示の場合は前記特性推定部が出力する前記特性推定値を取得せず、取得された前記特性推定値に基づき前記異常診断の前記異常診断基準を作成し前記異常診断部へ出力する異常基準作成部と、
を備えた電動機駆動装置。
【請求項２】
前記特性推定部は、前記特性推定指示信号が第２指示の場合に、前記特性推定値として前記推定をしない指示となる前の前記特性推定値を保持して出力する、又は既定の値を出力することを特徴とする請求項１に記載の電動機駆動装置。
【請求項３】
電動機により駆動機構を駆動した前記電動機の位置又は速度に基づく駆動検出値を取得する駆動検出値取得部と、
前記駆動検出値の目標値となる駆動指令信号を取得する駆動指令取得部と、
前記駆動指令信号に前記駆動検出値が追従するように制御演算を行い前記電動機へ電流を流して前記電動機を駆動動作させる駆動制御部と、
前記駆動制御部から前記制御演算で使用される制御状態値を取得し前記電動機又は前記駆動機構の特性値の推定を行って特性推定値を出力する特性推定部と、
前記駆動指令信号による前記駆動動作の運転条件により前記特性推定値に基づいた異常診断を行う第３指示または異常診断を行わない第４指示を指示する異常診断指示信号を外部から取得する異常診断指示取得部と、
前記異常診断指示信号が第３指示の場合は前記特性推定部の前記特性推定値に基づき前記異常診断を行って異常判定信号を出力し、前記異常診断指示信号が第４指示の場合は前記異常診断を行わない異常診断部と、
前記駆動指令信号による前記駆動動作の運転条件により前記特性推定値を前記異常診断の異常診断基準の作成に使用する第５指示または使用しない第６指示を指示する異常基準作成指示信号を外部から取得する異常基準作成指示取得部と、
前記異常基準作成指示信号が第５指示の場合は前記特性推定部から前記特性推定値を取得し、前記異常基準作成指示信号が第６指示の場合は前記特性推定部が出力する前記特性推定値を取得せず、取得された前記特性推定値に基づき前記異常診断の前記異常診断基準を作成し前記異常診断部へ出力する異常基準作成部と、
を備えた電動機駆動装置。
【請求項４】
前記特性推定値は、
前記電動機のクーロン摩擦と粘性摩擦と慣性モーメントと、
前記電動機の前記位置の振動振幅と前記位置の振動周波数と、
前記電動機の前記速度の振動振幅と前記速度の振動周波数と、
前記電動機の前記電流の振動振幅と前記電流の振動周波数と、
前記電動機のトルクの振動振幅と前記トルクの振動周波数及び前記駆動機構のクーロン摩擦と粘性摩擦と慣性モーメント
の少なくともいずれかを推定したものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動機駆動装置。
【請求項５】
前記駆動指令信号は稼働運転における前記駆動指令信号であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動機駆動装置。
【請求項６】
前記運転条件は、運転パターン、ワークの種類、及び外乱のある運転の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動機駆動装置。
【請求項７】
請求項１に記載の電動機駆動装置と、
前記駆動指令信号と前記特性推定指示信号とを前記電動機駆動装置へ出力する上位コントローラと
を有する電動機駆動システム。
【請求項８】
請求項３に記載の電動機駆動装置と、
前記駆動指令信号と前記異常診断指示信号とを前記電動機駆動装置へ出力する上位コントローラと
を有する電動機駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機を用いて駆動機構を駆動するための電動機駆動装置及び電動機駆動システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動機で駆動機構を駆動するために電動機駆動装置が用いられる。駆動機構としては、例えば、ボールねじを駆動して移動させる加工テーブルがあり、生産ラインにおける工作機械で用いられる。電動機駆動装置は、異常診断や特性補償のため、電動機又は駆動機構の摩擦、振動等の特性の推定値を推定している。【０００３】
従来の電動機駆動システムにおいては、例えば数値制御装置からの生産のための稼働運転とは異なる駆動指令によりテーブルに対して一方向に単位移動量の移動停止動作を複数回遂行させ、逆方向にも単位移動量の移動停止動作を複数回遂行させ、摩擦測定を行って摩擦の値を算出する。そして例えば、摩擦値が許容範囲内にあるか否かを判定して故障診断を行っている（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
また、駆動機構を立ち上げる初期段階でサーボ調整のため、サーボ調整部が指定した試運転動作を行い、負荷特性を測定して、負荷特性補償を行う（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３６２２０４号公報
【特許文献２】国際公開第２０１４／１５６１６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の電動機駆動装置及び電動機駆動システムでは、稼働運転において稼働計画による運転パターンの変更、ワークの種類の変更、外乱のある運転の実施等の運転条件の変更が伴うため、これらの変更により摩擦、振動等の特性の推定値が大きく変化し、異常診断や特性補償等が困難となるという課題があった。【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、運転条件の変更の影響を受けずに特性の推定値を利用することができる電動機駆動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】
【０００８】
本発明にかかる電動機駆動装置は、電動機により駆動機構を駆動した電動機の位置又は速度に基づく駆動検出値を取得する駆動検出値取得部と、駆動検出値の目標値となる駆動指令信号を取得する駆動指令取得部と、駆動指令信号に駆動検出値が追従するように制御演算を行い電動機へ電流を流して電動機を駆動動作させる駆動制御部と、駆動指令信号による駆動動作の運転条件により電動機又は駆動機構の特性値の推定を行うか否かを指示する特性推定指示信号を外部から取得する特性推定指示取得部と、特性推定指示信号が推定する指示の場合は駆動制御部の制御演算で使用される制御状態値に基づいて特性値の推定を行い特性推定値を出力し、特性推定指示信号が推定しない指示の場合は推定を行わない特性推定部とを備えたものである。本発明にかかる電動機駆動装置は、さらに、特性推定値に基づき電動機又は駆動機構の異常診断を実施して異常判定信号を出力する異常診断部と、駆動指令信号による駆動動作の運転条件により特性推定値を異常診断の異常診断基準の作成に使用する第５指示または使用しない第６指示を指示する異常基準作成指示信号を外部から取得する異常基準作成指示取得部と、異常基準作成指示信号が第５指示の場合は特性推定部から特性推定値を取得し、異常基準作成指示信号が第６指示の場合は特性推定部が出力する特性推定値を取得せず、取得された特性推定値に基づき異常診断の異常診断基準を作成し異常診断部へ出力する異常基準作成部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、運転条件の変更の影響を受けない特性の推定値を出力できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる電動機駆動システムを示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる電動機駆動システムの動作説明図である。
【図３】本発明の実施の形態２にかかる電動機駆動システムの動作説明図である。
【図４】本発明の実施の形態３にかかる電動機駆動システムを示す概略構成図である。
【図５】本発明の実施の形態３にかかる電動機駆動システムの動作説明図である。
【図６】本発明の実施の形態４にかかる電動機駆動システムを示す概略構成図である。
【図７】本発明の実施の形態４にかかる電動機駆動システムの動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる電動機駆動システムを示す概略構成図であり、図１において、電動機駆動システム１は、電動機駆動装置１００、上位コントローラ２００、駆動部３００、検出器４００を備える。
【００１２】
駆動部３００は電動機３０１と駆動機構３０２から構成されており、電動機３０１と駆動機構３０２は機械的に接続され、電動機３０１によって駆動される。駆動機構３０２は例えば工作機械の内部でボールねじを回転するように駆動してテーブルを直線方向に移動させる加工テーブルである。電動機３０１は例えばサーボモータであり、電動機３０１の回転出力軸にボールねじが軸継手によって機械的に接続されて駆動される。図１で電動機３０１と駆動機構３０２が二重線で接続されているが、二重線は機械的に接続されていることを示している。
【００１３】
検出器４００は、例えば電動機３０１に設置され、電動機３０１の駆動された位置を検出し、検出した位置を駆動検出値Ｘｂとして電動機駆動装置１００へ出力する。
【００１４】
電動機駆動装置１００は、駆動制御部１０１と、駆動指令取得部１０２と、駆動検出値取得部１０３と、電流検出部１０４と、特性推定部１１１と、特性推定指示取得部１１２とを備える。駆動検出値取得部１０３は、検出器４００から電動機３０１の位置を駆動検出値Ｘｂとして取得する。駆動指令取得部１０２は、電動機３０１の位置に対する目標値を駆動指令信号Ｘｒとして上位コントローラ２００から取得する。駆動制御部１０１は、駆動指令信号Ｘｒと駆動検出値Ｘｂをもとに制御演算を行い、電動機３０１に電圧を印加することで電流Ｉｍを流して電動機３０１に駆動トルクを発生させ、駆動指令信号Ｘｒに駆動検出値Ｘｂを追従させるように電動機３０１を駆動する。電流検出部１０４は電動機３０１へ流れる電流Ｉｍを電動機駆動装置１００内で検出し、電流検出値Ｉｂとして駆動制御部１０１へ伝達する。また、駆動制御部１０１は、駆動指令信号Ｘｒと駆動検出値Ｘｂと電流検出値Ｉｂから電動機３０１に電流Ｉｍを流すために出力する電圧の値を算出するまでの制御演算の途中の計算値、又は駆動部３００の特性を推定するために必要な電動機３０１の電気的もしくは機械的な定数、駆動機構３０２の機械的な定数等の情報を、制御状態値Ｄ１として、特性推定部１１１へ出力する。制御状態値Ｄ１は、例えば電動機３０１の速度の検出値、電動機３０１にトルクを発生させる成分の電流の検出値、電流の検出値から電動機３０１のトルク出力値に変換するトルク定数、電動機３０１の回転子の慣性モーメント値と駆動機構３０２の電動機３０１で駆動される部分の慣性モーメント値を合計した負荷慣性モーメント定数等を含む。
【００１５】
特性推定指示取得部１１２は、電動機駆動装置１００の外部の上位コントローラ２００から特性推定指示信号Ｃ１を取得する。特性推定部１１１は、駆動制御部１０１から制御状態値Ｄ１を取得し、外部の上位コントローラ２００から取得した特性推定指示信号Ｃ１に対応して特性推定値Ｅ１を出力する。
ここで特性推定指示信号Ｃ１は、駆動指令信号Ｘｒによる駆動動作の運転条件に基づき、電動機３０１又は駆動機構３０２の特性値の推定を行うか否かを指示する信号であり、特性推定指示信号Ｃ１が推定を行う指示となっている場合、特性推定部１１１は駆動制御部１０１から取得した制御状態値Ｄ１をもとに、駆動部３００の状態を推定し、推定した値を特性推定値Ｅ１として出力する。例えば特性推定値Ｅ１として、電動機３０１の摩擦トルクと駆動機構３０２の摩擦力の合計として電動機３０１のトルクから出力した摩擦の成分を推定し摩擦推定値を出力する。摩擦は例えば、荷重による垂直抗力で大きさが変わるクーロン摩擦としての動摩擦が支配的であり、速度によって加算される粘性摩擦は小さく無視できる例で説明する。
【００１６】
特性推定部１１１で、例えば特性推定値Ｅ１としての摩擦の推定は次のように行う。特性推定部１１１は駆動制御部１０１から制御状態値Ｄ１として例えば、速度の検出値、電流の検出値、電流からトルクに変換するトルク定数、負荷慣性モーメント定数を受け取る。次に、電流の検出値にトルク定数を掛けて、発生させている負荷トルクを計算する。また、速度の検出値を時間的に微分した加速度に負荷慣性モーメント定数を掛けて、加速度を発生させる加速度トルクを計算する。計算された負荷トルクから加速度トルクを引くと、加速度以外に駆動動作で必要となったトルクが計算され、外乱のトルクが無いとみなせる場合に、摩擦の瞬時推定値とする。摩擦の瞬時推定値は絶対値をとった後、既定の時定数を持った一次遅れ系などのフィルタを通して平均的な値にして、摩擦の推定値とする。
【００１７】
特性推定指示信号Ｃ１が推定しない指示となっている場合、特性推定部１１１は特性推定値Ｅ１の推定を行わない。特性値の推定において、一次遅れ系のフィルタの積分変数のように演算上保持している保持変数がある場合、特性推定指示信号Ｃ１が推定しない指示の間は保持変数を更新せずに保持して推定を中断し、再び特性推定指示信号Ｃ１が推定する指示となって推定を行う際に保持変数の更新を再開して推定を行う。別の方法として、特性推定指示信号Ｃ１が推定しない指示の間は、推定は停止して、保持変数は更新しない又は既定の値に設定し、再び特性推定指示信号Ｃ１が推定する指示となって推定を行う際に保持変数を初期値などの既定の値に設定してそこから保持変数を更新して推定を行う方法でもよい。推定を行わないときに出力される特性推定値Ｅ１は、例えば、特性推定指示信号Ｃ１が推定しない指示に変化する直前の特性推定値Ｅ１を保持して出力する。推定を行わないときに出力される特性推定値Ｅ１として、既定の値を出力し、電動機駆動装置１００の外部の機器もしくは作業者から見て特性推定値Ｅ１の推定を行っていないことが判明できるようにしてもよい。
【００１８】
ここで、上位コントローラ２００は、電動機３０１の位置又は速度に基づく駆動検出値Ｘｂの目標値となる駆動指令信号Ｘｒを生成し、電動機駆動装置１００に伝達する。
【００１９】
稼働運転においては、例えば、駆動部３００を備える生産設備としての工作機械などでは、工作機械に取り付けられた複数の電動機３０１を適切なタイミングで順番に駆動したり、複数の電動機３０１を同時に同期して駆動したり、ワークが搬入されたかを検知する遮光センサといった図１に図示しない複数のセンサデバイスからのセンサ入力状態を基に電動機３０１を駆動したりする必要がある。
【００２０】
このため、稼働運転においては、電動機駆動装置１００及び駆動部３００を生産設備などで立ち上げる調整時の試運転とは違い、上位コントローラ２００に電動機駆動装置１００を接続し、上位コントローラ２００で稼働計画により電動機３０１の位置又は速度に基づく検出値の目標値となる駆動指令信号Ｘｒを生成して電動機駆動装置１００に伝達し、電動機駆動装置１００としては電動機駆動装置１００の外部の上位コントローラ２００から駆動指令信号Ｘｒを取得して電動機３０１を駆動動作させる、といったシステム構成をとることが多い。また、上位コントローラ２００では、稼働計画としての運転プログラムなどから運転条件が分かることから、運転条件を基に特性推定指示信号Ｃ１を生成できることが多い。
【００２１】
電動機駆動装置１００での特性推定指示信号Ｃ１の取得は、シリアル通信経由であってもパラレルのデジタル信号入力経由であってもよい。上位コントローラ２００等からの駆動指令信号Ｘｒが通信により電動機駆動装置１００に取得される場合に、駆動指令信号Ｘｒを受信する通信経路と同じ通信経路で特性推定指示信号Ｃ１を取得すると、通信回路や通信配線が少なくて済み、駆動指令信号Ｘｒと特性推定指示信号Ｃ１の同期もとりやすい。パラレルのデジタル信号入力を経由して特性推定指示信号Ｃ１を取得する場合は、通信プロトコル等に縛られず多様な上位コントローラ２００等から特性推定指示信号Ｃ１を取得することができる。
【００２２】
図２は、電動機駆動システム１の動作を説明する図であり、電動機３０１により駆動される駆動機構３０２としてワークを載せてボールねじにより移動される加工テーブルの稼働運転の例において、特性推定値Ｅ１として加工テーブルのボールねじの摩擦を推定している状況を時系列で示した例である。比較のため特性推定指示信号Ｃ１を設けず摩擦を常時推定した場合を図２の常時摩擦推定値で示す。稼働運転は、駆動部が通常の稼働をしているときの運転であり、例えば駆動部を備える生産設備としての工作機械が通常の生産のために稼働しているときの運転などである。図２において期間５１１はワークＷ１に対して稼働運転され、期間５１２ではワークの種類が変更されてワークＷ１より荷重の軽いワークＷ２に変更されて稼働運転され、期間５１３、５１４、５１５は再度ワークの種類が変更されてワークＷ１に対する稼働運転がされている。運転パターンについては、２種あり、期間５１１、５１２、５１３は運転パターンＰ１で稼働運転され、期間５１４は運転パターンＰ２に変更され、期間５１５は再度運転パターンＰ１に戻されて稼働運転される。Ｐ２は、例えばあるワークの加工から次のワークの加工までの間隔時間が運転パターンＰ１よりも長い運転パターンである。
期間５１２では、ワーク種類がＷ２に変更されて荷重が軽くなったことから、ワークを載せたテーブルを移動させるボールねじにおける摩擦が小さくなり、常時摩擦推定値が期間５１１よりも小さい値に変動している。
期間５１４では、ワークの加工と加工の間隔時間が長くなり、間隔時間におけるボールねじの放熱量が大きくなることで、ボールねじの温度が期間５１３より低下し、温度が低下したことで摩擦が大きくなって、常時摩擦推定値も期間５１３より大きな値になっている。
【００２３】
例えば、稼働運転中の電動機３０１及び駆動機構３０２の経年変化の指標として摩擦の値を表示出力している場合に、上述のようにワークの種類の変更、運転パターンの変更等の運転条件の変更により、摩擦推定値が大きく変動し表示出力値が変動すると、駆動機構３０２を監視する作業者が駆動機構３０２の特性を把握しにくい。
このため、作業者にて、例えば摩擦による経年変化を見るための基準として、ワークＷ１の加工の稼働運転にて特性推定値Ｅ１として摩擦を推定することと決める。基準とするワークの決め方としては、例えば摩擦力が大きな値となることで摩擦推定におけるノイズとのＳ／Ｎ比が良くなる重量の重いワークであったり、生産において多く生産されていて稼働運転で加工する機会が多いこと等から決めることができる。また、運転パターンについても、生産において多く使用され稼働運転される機会の多い運転パターンであることを基準として、運転パターンＰ１の稼働運転にて特性推定値Ｅ１を推定することと決めることができる。
【００２４】
そこで、上位コントローラ２００において、特性推定値Ｅ１の推定は、ワークの種類はW１の場合に、運転パターンはＰ１の場合に推定するように、上位コントローラに特性推定指示信号Ｃ１を生成する推定判断基準として事前に登録し記憶させておく。上位コントローラは生産計画から稼働運転で加工する運転条件としてワークの種類と運転パターンを決定して稼働運転する。決定されたワークの種類及び運転パターンといった運転条件と記憶している推定判断基準から、稼働運転する運転条件で特性推定値Ｅ１の推定を行うか否かを判断して特性推定指示信号Ｃ１を推定する指示又は推定しない指示として生成し、電動機駆動装置１００へ出力する。図２の特性推定指示信号Ｃ１では、推定する指示の場合は「推定」で、推定しない指示の場合は「中断」で図示している。
【００２５】
電動機駆動装置１００では、駆動指令信号Ｘｒを受取り、駆動検出値Ｘｂが駆動指令信号Ｘｒに追従するように電動機３０１に電流を流して駆動トルクを出力し、駆動機構３０２を駆動する。同時に、取得した特性推定指示信号Ｃ１に基づいて、特性推定指示信号Ｃ１が推定する指示であれば、特性推定部１１１において、推定動作を行う。特性推定指示信号Ｃ１が推定する指示から推定しない指示に変更となると、変更直前の特性推定値Ｅ１の値が保持され、特性推定指示信号Ｃ１が推定しない指示である間は保持した値を出力する。
【００２６】
このようにして、ワークの種類が変更されたり、運転パターンが変更されたりして、運転条件が変更になっても、摩擦等の特性推定値Ｅ１は図２の下段に示すように出力され、運転条件の変更の影響を受けずに特性の推定値を利用することができる。
したがって、稼働運転中の電動機３０１及び駆動機構３０２の経年変化の指標として特性推定値Ｅ１を表示出力している場合は、駆動機構３０２を監視する作業者が駆動機構３０２の特性の経年変化を把握しやすくなる。また、稼働運転中の電動機３０１及び駆動機構３０２の経年変化による摩擦等の特性の変化に合わせて、摩擦補償等の駆動制御の設定を変更する場合にも、運転条件による特性推定値Ｅ１の変動に影響されず、経年変化を把握して設定できる。
【００２７】
すなわち、本実施の形態にかかる電動機駆動装置１００においては、電動機３０１により駆動機構３０２を駆動した電動機３０１の位置に基づく駆動検出値Ｘｂを取得する駆動検出値取得部１０３と、駆動検出値Ｘｂの目標値となる駆動指令信号Ｘｒを取得する駆動指令取得部１０２と、駆動指令信号Ｘｒに駆動検出値Ｘｂが追従するように制御演算を行い電動機３０１へ電流を流して電動機３０１を駆動動作させる駆動制御部１０１と、駆動指令信号Ｘｒによる駆動動作の運転条件により電動機３０１又は駆動機構３０２の特性値の推定を行うか否かを指示する特性推定指示信号Ｃ１を外部から取得する特性推定指示取得部１１２と、特性推定指示信号Ｃ１が推定する指示の場合は駆動制御部１０１の制御演算で使用される制御状態値Ｄ１に基づいて特性値の推定を行い特性推定値Ｅ１を出力し、特性推定指示信号Ｃ１が推定しない指示の場合は推定を行わない特性推定部とを備えたので、運転パターンの変更、ワークの種類の変更等の運転条件の変更の影響を受けずに特性の推定値を出力できる。
また、電動機駆動システム１においては、この電動機駆動装置１００と、駆動指令信号Ｘｒと特性推定指示信号Ｃ１とを電動機駆動装置１００へ出力する上位コントローラ２００とを備えたので、運転条件の変更の影響を受けない特性の推定値を利用することができる。
【００２８】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２にかかる電動機駆動装置及び電動機駆動システムの構成を図１、図３を用いて説明する。実施の形態１では、電動機３０１としてサーボモータ、駆動機構３０２として加工テーブルを用いた例を示したが、実施の形態２では、電動機３０１を工作機械の加工工具を回転させる主軸の誘導電動機、駆動機構３０２は工作機械の加工工具とした。
検出器４００は電動機３０１の速度を検出して駆動検出値Ｘｂとして出力し、駆動制御部１０１は電動機３０１の速度を制御し、特性推定部１１１では特性推定値Ｅ１として駆動指令信号Ｘｒから駆動検出値Ｘｂを引いた速度偏差の振動振幅を推定し、特性推定指示信号Ｃ１は外乱のある運転か否かで指示されるようにした。特性推定値Ｅ１としての速度偏差の振動振幅の推定値は、切削加工中の電動機３０１の回転子にかかる外乱トルクを観測するのではなく、電動機３０１の回転子が回転しているが切削加工していない時に電動機３０１の回転子が滑らかに回転しているか否かを振動振幅で判断し、電動機３０１の回転子を支えるベアリング等の経年変化を監視する。
【００２９】
さらに具体的には、駆動機構３０２は、例えば工作機械の内部で切削加工を行うエンドミル等の加工工具である。電動機３０１は例えば誘導電動機であり、電動機３０１の回転子の回転出力軸に工具チャックを介して加工工具が駆動機構３０２として機械的に取り付けられて駆動される。
【００３０】
検出器４００は、例えば駆動された電動機３０１の速度を検出できるように配置され、検出した速度を駆動検出値Ｘｂとして電動機駆動装置１００へ出力する。
【００３１】
駆動検出値取得部１０３は、検出器４００から電動機３０１の速度を駆動検出値Ｘｂとして取得する。駆動指令取得部１０２は、電動機３０１の速度に対する目標値を駆動指令信号Ｘｒとして上位コントローラ２００から取得する。駆動制御部１０１は、駆動指令信号Ｘｒと駆動検出値Ｘｂをもとに制御演算を行い、電動機３０１に電圧を印加することで電流Ｉｍを流して電動機３０１に駆動トルクを発生させ、駆動指令信号Ｘｒに駆動検出値Ｘｂを追従させるように電動機３０１を駆動する。駆動制御部１０１は、制御状態値Ｄ１を特性推定部１１１へ出力する。制御状態値Ｄ１は例えば、駆動制御部１０１で制御演算のために計算された、電動機３０１の速度に対する目標値としての駆動指令信号Ｘｒから電動機３０１の速度の検出値としての駆動検出値Ｘｂを引いた速度偏差等が含まれる。たとえば一定値の速度の目標値に対して、追従するように電動機３０１が制御され、ベアリング等に問題が無ければ、速度偏差は滑らかである。ここで例えば、電動機３０１の回転子を支えるベアリングの中の玉に傷が生じると、電動機３０１の回転に対して周期的な外力が生じ、速度偏差の振動となって現れる。ただし、切削加工の途中では加工工具がワークを削る際の周期的な外乱のトルクにより、速度偏差に振動が生じる。
【００３２】
特性推定部１１１は、駆動制御部１０１から制御状態値Ｄ１を取得し、上位コントローラ２００から取得した特性推定指示信号Ｃ１に対応して特性推定値Ｅ１を出力する。特性推定指示信号Ｃ１は推定動作を行うか否かを指示する信号であり、特性推定指示信号Ｃ１が推定する指示となっている場合、特性推定部１１１は駆動制御部１０１から取得した制御状態値Ｄ１に基づき、駆動部３００の特性を推定し、推定した値を特性推定値Ｅ１として出力する。特性推定指示信号Ｃ１が推定しない指示となっている場合、特性推定部１１１は特性推定値Ｅ１の推定を行わない。制御状態値Ｄ１から特性推定値Ｅ１を推定する方法としては、例えば制御状態値Ｄ１として取得した速度偏差にハイパスフィルタを用いてオフセット等の低周波成分を除去して振動成分を抽出し、振動成分の絶対値を平均化することで振動の振幅を推定した振動振幅推定値とし、振動振幅推定値を特性推定値Ｅ１として出力する。
【００３３】
図３は電動機３０１により駆動機構３０２としての加工工具を駆動する稼働運転において、特性推定値Ｅ１として加工工具を回転させる電動機３０１の速度偏差の振動振幅推定値を推定する状況を時系列で示した例である。比較として、速度偏差の振動振幅を常時推定した場合を図３の常時振動振幅推定値で示す。図３の期間５２１、５２３、５２５はワークを載せたテーブルの移動命令が位置決め命令Ｇ００である。期間５２２、５２４は切削移動命令Ｇ０１である。期間５２２、５２４では、運転途中に加工工具がワークを切削する際の切削外力の外乱による振動の影響が発生するため、速度偏差の振動振幅が大きくなる。
【００３４】
稼働運転中の電動機３０１及び駆動機構３０２において、例えば加工工具を取り付けた電動機３０１の回転子を支えて回転させるベアリングの経年変化の指標として速度偏差の常時振動振幅推定値を表示出力すると、上述のように切削加工の外乱が発生する運転の実施等の運転条件の変更により、常時振動振幅推定値の表示出力値が大きく変動する。駆動機構３０２を監視する作業者が、駆動機構３０２の経年変化による特性を把握するために、この変動を含む速度偏差の常時振動振幅推定値を参照すると、外乱が発生する運転の実施という運転条件の影響が含まれているため、駆動機構３０２の特性を把握しにくい。
【００３５】
そこで次のように特性推定値Ｅ１を出力させる。上位コントローラ２００は、運転プログラムを保有しているので、運転プログラム内の移動命令の記述により、次に動く移動命令が、切削のある切削移動か、切削のない位置決め移動であるかがわかる。このため、例えば、上位コントローラ２００にて、運転プログラムの中の加工テーブルの移動命令で、位置決め移動Ｇ００である場合は、特性推定指示信号Ｃ１を推定する指示とし、切削外力による外乱がある切削移動Ｇ０１である場合は、特性推定指示信号Ｃ１を推定しない指示とする。こうして決定した特性推定指示信号Ｃ１を上位コントローラ２００から電動機駆動装置１００へ出力する。図３の特性推定指示信号Ｃ１では、推定する指示の場合は「推定」で、推定しない指示の場合は「中断」で図示している。
【００３６】
電動機駆動装置１００では、駆動指令信号Ｘｒを受取り、駆動検出値Ｘｂが駆動指令信号Ｘｒに追従するように電動機３０１に電流を流して駆動トルクを出力し、駆動機構３０２を駆動する。並行して、取得した特性推定指示信号Ｃ１に基づいて、特性推定指示信号Ｃ１が推定する指示であれば、特性推定部１１１において、推定を行う。特性推定指示信号Ｃ１が推定する指示から推定しない指示に変更となると、例えば、変更直前の特性推定値Ｅ１の値を保持し、特性推定指示信号Ｃ１が推定しない指示である間は保持した値を出力する。
【００３７】
このようにして、外乱のある運転が実施される場合でも、特性推定値Ｅ１は大きく変動することなく、図３の特性推定値Ｅ１に示されるように出力され、外乱のある運転の実施といった運転条件の変更がある場合でも、運転条件の影響を受けずに特性の推定値を利用することができる。これにより、稼働運転中の電動機３０１又は駆動機構３０２の経年変化の指標として特性推定値Ｅ１を表示出力している場合に、駆動機構３０２を監視する作業者は駆動機構３０２の特性の経年変化を把握しやすくなる。また、稼働運転中の経年変化による電動機３０１及び駆動機構３０２の振動振幅の変化に合わせて、振動抑制機能の設定を変更する場合にも、特性推定値Ｅ１の変動に影響されず、経年変化を把握して設定できる。
【００３８】
したがって、本実施の形態にかかる電動機駆動装置１００及び電動機駆動システム１においては、実施の形態１と同様に、外乱のある運転の実施等の運転条件の変更の影響を受けずに特性の推定値を出力でき、これを利用することができる。
【００３９】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３にかかる電動機駆動装置及び電動機駆動システムについて説明する。図４は本発明の実施の形態３にかかる電動機駆動システムを示す概略構成図である。図４において、図１と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。実施の形態１とは、電動機駆動装置１００に異常診断指示取得部１２２と異常診断部１２１とを備え、特性推定指示取得部１１２を備えておらず、特性推定部１１１は常時特性推定値Ｅ０を出力している点で相違している。
【００４０】
特性推定部１１１は、駆動制御部１０１から制御状態値Ｄ１を取得し、制御状態値Ｄ１に基づき駆動部３００の特性値を推定し、運転条件にかかわらず推定した値を常時特性推定値Ｅ０として出力する。
【００４１】
異常診断指示取得部１２２は、電動機駆動装置１００の外部の上位コントローラ２００から異常診断指示信号Ｃ２を取得する。
【００４２】
異常診断部１２１は、特性推定部１１１から常時特性推定値Ｅ０を取得し、外部の上位コントローラ２００から取得した異常診断指示信号Ｃ２に対応して異常診断を行い、異常診断の結果として異常判定信号Ｆ１を出力する。異常診断指示信号Ｃ２が診断を行う指示となっている場合、異常診断部１２１は特性推定部１１１から取得した常時特性推定値Ｅ０に基づき、駆動部３００の異常診断を行う。異常診断の判定処理としては、例えばあらかじめ設定した常時特性推定値Ｅ０の許容範囲に常時特性推定値Ｅ０が入っているか否かで判定する。許容範囲としては、駆動機構３０２を立ち上げる初期段階において例えば平均的な常時特性推定値Ｅ０に対して一定の許容範囲幅を設けた許容範囲上限と許容範囲下限を設定する。異常診断部１２１は異常診断指示信号Ｃ２が診断を行う指示となっていると異常診断を行い、常時特性推定値Ｅ０が許容範囲を超えている場合は異常と判断し、異常判定信号Ｆ１を異常として出力する。常時特性推定値Ｅ０が許容範囲に入っている場合は異常ではないと判断し、異常判定信号Ｆ１を正常として出力する。異常診断指示信号Ｃ２が診断しない指示となっていると、異常診断部１２１は常時特性推定値Ｅ０に基づいた異常診断を行わず、異常判定信号Ｆ１を正常として出力する。異常判定信号Ｆ１は、例えば電動機駆動装置１００が有する表示器に出力され、表示器では異常を検出したことを警告として表示し、電動機駆動装置１００を監視する作業者が表示器を見て、常時特性推定値Ｅ０が異常と判断される状態であることを知ることができる。
【００４３】
図５は電動機３０１により駆動される駆動機構３０２としてワークを載せてボールねじにより移動される加工テーブルの稼働運転の例において、常時特性推定値Ｅ０として加工テーブルのボールねじの摩擦を推定し、推定した常時特性推定値Ｅ０に基づいて異常診断を行っている状況を時系列で示した例である。図５において常時特性推定値Ｅ０は摩擦を常時推定した常時摩擦推定値で示している。例えば期間５３１でワークＷ１に対して稼働運転され、期間５３２ではワークの種類が変更されてワークＷ１より荷重の軽いワークＷ２に変更されて稼働運転され、期間５３３、５３４、５３５は再度ワークの種類が変更されてワークＷ１に対する稼働運転がされている。運転パターンについては、期間５３１、５３２、５３３は運転パターンＰ１で稼働運転され、期間５３４は運転パターンが変更されて、あるワークの加工から次のワークの加工までの間隔時間が運転パターンＰ１よりも長い運転パターンＰ２に変更されて稼働運転されている。期間５３５は再度運転パターンＰ１に戻されて稼働運転されている。
【００４４】
期間５３２では、ワークの種類がＷ２に変更されて荷重が軽くなったことから、ワークを載せているボールねじにおける摩擦が小さくなり、常時特性推定値Ｅ０としての常時摩擦推定値が期間５３１よりも小さい値に変動し、許容範囲下限よりも小さい値となる。
期間５３４では、ワークの加工と加工の間隔時間が長くなり、間隔時間におけるボールねじの放熱量が大きくなることで、ボールねじの温度が期間５３３より低下し、この温度の低下により摩擦が大きくなって、常時特性推定値Ｅ０としての常時摩擦推定値が期間５３３より大きな値となり、許容範囲上限よりも大きい値となる。
また、期間５３３から期間５３５にかけて運転条件とは関係なく、経年変化により摩擦が徐々に増えており、期間５３５の途中の時点で常時特性推定値Ｅ０としての常時摩擦推定値が許容範囲上限を超えていく。
【００４５】
例えば、常時特性推定値Ｅ０として常時摩擦推定値に基づいて、常に異常診断をする場合、上述のようにワークの種類の変更、運転パターンの変更等の運転条件の変更により、常時摩擦推定値が大きく変動する期間５３２又は期間５３４にて許容範囲から外れ、異常診断にて異常を誤検知する。
【００４６】
そこで、例えば摩擦の経年変化による異常診断をする基準として、ワークの種類Ｗ１かつ運転パターンＰ１の稼働運転にて異常診断を行う。
例えば、ワークの種類はW１、運転パターンはＰ１の場合に異常診断することを、異常診断実施基準として上位コントローラ２００に事前に登録し記憶させておく。上位コントローラ２００は、生産計画に基づいて稼働運転する運転条件として決定したワークの種類と運転パターンで、駆動指令信号Ｘｒを電動機駆動装置１００へ出力し稼働運転する。また、上位コントローラ２００は、稼働運転するワークの種類及び運転パターン等の運転条件と、登録記憶しておいた異常診断実施基準から、異常診断指示信号Ｃ２を診断を行う指示又は診断しない指示として生成して、電動機駆動装置１００へ出力する。図５の異常診断指示信号Ｃ２では、診断を行う指示の場合は「診断」で、診断しない指示の場合は「中断」で図示している。
【００４７】
電動機駆動装置１００では、駆動指令信号Ｘｒを受取り、駆動検出値Ｘｂが駆動指令信号Ｘｒに追従するように電動機３０１に電流を流して駆動トルクを出力し、駆動機構３０２を駆動する。また、特性推定部１１１は、駆動制御部１０１から制御状態値Ｄ１を取得し、制御状態値Ｄ１に基づき駆動部３００の特性を推定し、運転条件にかかわらず推定した値を常時特性推定値Ｅ０として出力する。異常診断指示取得部１２２では外部の上位コントローラ２００から異常診断指示信号Ｃ２を取得する。
【００４８】
異常診断部１２１は、異常診断指示取得部１２２から異常診断指示信号Ｃ２を取得し、異常診断指示信号Ｃ２が診断を行う指示の場合、特性推定部１１１から常時特性推定値Ｅ０を取得し、常時特性推定値Ｅ０に基づいて異常診断を行い、異常を検知した場合は異常判定信号Ｆ１を異常判定結果で出力する。異常を検知しなかった場合は異常判定信号Ｆ１を正常判定結果で出力する。また、異常診断指示信号Ｃ２が診断しない指示の場合、異常診断を中断し、異常判定信号Ｆ１を正常判定結果で出力する。図５の異常判定信号Ｆ１では異常診断結果の場合は「異常」で、正常判定結果の場合は「正常」で図示している。
【００４９】
図５の期間５３１では、ワークの種類がＷ１、運転パターンがＰ１であることから、異常診断指示信号Ｃ２は診断を行う指示とし、異常診断指示信号Ｃ２が診断を行う指示であることから異常診断部１２１で異常診断を行うが、常時特性推定値Ｅ０としての常時摩擦推定値が許容範囲内に入っているため、異常判定信号Ｆ１は正常判定結果で出力する。
期間５３２では、ワークの種類がＷ２に変更されて、常時特性推定値Ｅ０としての常時摩擦推定値が許容範囲下限よりも小さい値となるが、ワークの種類がＷ２であることから異常診断指示信号Ｃ２は診断しない指示とし、異常診断指示信号Ｃ２が診断しない指示であることから異常診断部１２１は異常診断を行わず、異常判定信号Ｆ１は正常判定結果で出力する。
期間５３３は期間５３１と同様の動作で、異常判定信号Ｆ１は正常判定結果で出力する。
期間５３４では、運転パターンがＰ２に変更されて、常時特性推定値Ｅ０としての常時摩擦推定値が許容範囲上限よりも大きい値となるが、運転パターンがＰ２であることから異常診断指示信号Ｃ２は診断しない指示とし、異常診断指示信号Ｃ２が診断しない指示であることから異常診断部１２１は異常診断を行わず、異常判定信号Ｆ１は正常判定結果で出力する。
期間５３５では、ワークの種類がＷ１、運転パターンがＰ１であることから、異常診断指示信号Ｃ２は診断を行う指示とし、異常診断指示信号Ｃ２が診断を行う指示であることから異常診断部１２１で異常診断を行うが、常時特性推定値Ｅ０としての常時摩擦推定値が経年変化で増大し期間５３５で許容範囲上限よりも大きくなると、異常を検知し異常判定信号Ｆ１は異常判定結果を出力する。
【００５０】
このように、ワークの種類の変更、運転パターンの変更等の運転条件の変更があり、摩擦等の常時特性推定値Ｅ０が運転条件の変更に伴って変動して出力される場合でも、運転条件により異常診断を行うか否かを指示する異常診断指示信号Ｃ２を外部から取得して、異常診断指示信号Ｃ２が診断を行う指示の場合は、特性推定部１１１から常時特性推定値Ｅ０を取得し、異常診断を行って異常判定信号Ｆ１を出力し、異常診断指示信号Ｃ２が診断を行わない指示の場合は異常診断を行わないので、運転条件の変更の影響を受けない特性の推定値から真に異常な場合の診断ができる。したがって、異常診断の誤検出を低減することができ、信頼性の高い異常診断を行うことができる。
【００５１】
すなわち、本実施の形態にかかる電動機駆動装置１００及び電動機駆動システム１においては、電動機３０１により駆動機構３０２を駆動した電動機３０１の位置に基づく駆動検出値Ｘｂを取得する駆動検出値取得部１０３と、駆動検出値Ｘｂの目標値となる駆動指令信号Ｘｒを取得する駆動指令取得部１０２と、駆動指令信号Ｘｒに駆動検出値Ｘｂが追従するように制御演算を行い電動機３０１へ電流Ｉｍを流して電動機３０１を駆動動作させる駆動制御部１０１と、駆動制御部１０１から制御演算で使用される制御状態値Ｄ１を取得し電動機３０１又は駆動機構３０２の特性値の推定を行って常時特性推定値Ｅ０を出力する特性推定部１１１と、駆動指令信号Ｘｒによる駆動動作の運転条件により常時特性推定値Ｅ０に基づいた異常診断を行うか否かを指示する異常診断指示信号Ｃ２を外部から取得する異常診断指示取得部１２２と、異常診断指示信号Ｃ２が診断を行う指示の場合は特性推定部１１１の常時特性推定値Ｅ０に基づき異常診断を行って異常判定信号Ｆ１を出力し、異常診断指示信号Ｃ２が診断しない指示の場合は異常診断を行わない異常診断部１２１とを備えたので、運転パターンの変更、ワークの種類の変更等の運転条件の変更の影響を受けずに特性の推定を基にした異常診断をすることができる。
【００５２】
さらに、特性推定部１１１では運転条件によらず常時特性推定値Ｅ０を推定し、常時特性推定値Ｅ０を取得する異常診断部１２１で運転条件の変更の影響を受けないようにしたので、運転条件を変更したことによる変動も含めた常時特性推定値Ｅ０を参照利用したい別の機能用途でも常時特性推定値Ｅ０を参照し利用できる。また、違う運転条件で異常診断を行う複数の異常診断部１２１を備える場合に、それぞれの異常診断部１２１は１つの常時特性推定値Ｅ０を参照し取得して異常診断することができるので、特性推定部１１１の処理を共通にすることができ、少ない処理負荷で実現できて、処理を開発する工数も低減できる。
【００５３】
なお、異常判定信号Ｆ１は、異常を検知したことを示す異常判定結果と、異常を検知していないことを示す正常判定結果の２値で説明したが、駆動部３００が経年変化により駆動運転できなくなるまでの残りの時間を推定した残り寿命を表す信号であってもよい。そのような信号とした場合も、ワークの種類の変更、運転パターンの変更等の運転条件の変更の影響を受けずに特性の推定値を利用することができ、信頼性の高い異常診断をすることができる。さらに、残り寿命を表す信号を図示しない表示器で出力し、駆動部３００を監視する作業者が参照することで、作業者は信頼性の高いメンテナンス時期を予測することができる。
【００５４】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４にかかる電動機駆動システムを示す概略構成図である。図６において、図１と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。本発明の実施の形態１とは、電動機駆動装置１００に異常診断部１２１と異常基準作成部１３１と異常基準作成指示取得部１３２とを備え、異常基準作成指示取得部１３２は異常基準作成指示信号Ｃ３を電動機駆動装置１００の外部の上位コントローラから取得する点で相違している。
【００５５】
異常診断部１２１は、特性推定部１１１から特性推定値Ｅ１を取得し、異常診断を行って、異常診断の結果として異常判定信号Ｆ１を出力する。
【００５６】
異常基準作成指示取得部１３２は、電動機駆動装置１００の外部の上位コントローラ２００から異常基準作成指示信号Ｃ３を取得する。
【００５７】
異常基準作成部１３１は、特性推定部１１１から特性推定値Ｅ１を取得し、外部の上位コントローラ２００から取得した異常基準作成指示信号Ｃ３に基づいて、特性推定値Ｅ１を異常基準作成処理に使用するか否かを判断し、異常診断基準Ｈ１を作成する。作成した異常診断基準Ｈ１は異常診断部１２１へ出力する。
【００５８】
異常基準作成部１３１で異常診断基準Ｈ１を作成する処理としては、例えば次のように行う。どれだけの期間の特性推定値Ｅ１をもとに異常診断基準Ｈ１を作成するかをあらかじめ決定し、基準作成期間とする。異常基準作成部１３１は、基準作成期間の特性推定値Ｅ１を取得して記憶しておき、記憶した特性推定値Ｅ１から平均値及び標準偏差を算出する。さらに、異常診断部１２１で異常の検出が発生する確率の仕様を発生確率としてあらかじめ決定しておき、その発生確率から標準正規分布により基準係数を算出する。算出した特性推定値Ｅ１の平均値、標準偏差および基準係数から、異常診断基準Ｈ１として許容範囲の上限及び下限を、例えば平均値±標準偏差×基準係数で作成する。平均値及び標準偏差を算出するために基準作成期間の特性推定値Ｅ１を取得して記憶するときに、外部の上位コントローラ２００から取得した異常基準作成指示信号Ｃ３が作成に使用する指示の場合は特性推定値Ｅ１を記憶し、異常基準作成指示信号Ｃ３が作成に使用しない指示の場合は記憶しない。特性推定値Ｅ１の記憶は、異常基準作成指示信号Ｃ３が作成に使用する指示で記憶した回数又は時間の合計が基準作成期間となるまで記憶を行う。特性推定値Ｅ１の記憶は、例えば異常基準作成部１３１が使用できるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）又はフラッシュメモリといった不揮発性メモリに記憶することで、１日の稼動運転が終わって電動機駆動装置１００の電源を切り、次の日にまた電動機駆動装置１００の電源を入れて稼働運転を再開するような運転において、電動機駆動装置１００の電源を切っている時間をまたいだ数日にわたる基準作成期間での特性推定値Ｅ１を使用して異常診断基準Ｈ１を作成することができる。
【００５９】
動作について、例えば、駆動機構３０２としての工作機械の加工テーブルのボールねじの摩擦を特性推定値Ｅ１として推定し、経年変化以外にワークの種類の変更による摩擦の変動についても変動が大きければ異常と判断する電動機駆動装置１００において、異常診断基準Ｈ１を作成する例を図７を用いて説明する。
【００６０】
図７において、ワークの種類は期間５４３、５４８、５５２でそれぞれワークＷ３、Ｗ４、Ｗ５に対して稼働運転されるが、それ以外の期間はワークＷ１に対して稼働運転される。運転パターンは期間５４５、５５０で運転パターンＰ２で稼働運転されるが、それ以外は運転パターンＰ１で稼働運転される。特性推定指示信号Ｃ１はワークの種類の変更があっても変化させず、運転パターンがＰ１のときは推定する指示、Ｐ２のときは推定しない指示とする。図７の特性推定指示信号Ｃ１では、推定する指示の場合は「推定」で、推定しない指示の場合は「中断」で図示している。特性推定指示信号Ｃ１に基づき、特性推定部１１１ではワークの種類が変更となっても特性推定値Ｅ１として摩擦推定値を推定して出力し、運転パターンがＰ２に変更になったときは推定を行わず、推定を行わなくなる直前の特性推定値Ｅ１としての摩擦特性推定値を保持して出力する。このようにして、異常診断部１２１では、ワークの種類の変更については特性推定値Ｅ１としての摩擦推定値の変動が許容範囲から外れた場合に異常として検知する。運転パターンの変更については、運転パターンの変更による変動を除外して特性推定値Ｅ１を出力し、変動による異常の誤検知をしないようにする。
【００６１】
このような稼働運転の途中で例えば、期間５４１と５４２の間で駆動機構のメンテナンスにより加工テーブルのボールねじの摺動ゴムブッシュ等の駆動機構部品を交換する場合を想定する。交換された摺動ゴムブッシュの摩擦は個体差があることから、部品交換後に稼働運転をしながら異常診断の基準を作成する。
【００６２】
異常基準作成部１３１では、異常基準作成指示信号Ｃ３の指示に従い特性推定値Ｅ１を取得して記憶し、記憶した期間の合計があらかじめ決められた基準作成期間に到達すると、記憶した特性推定値Ｅ１から異常診断基準Ｈ１を作成する。
ここで、上位コントローラ２００では稼働運転で使用するワークの種類及び運転パターンが分かっており、ワークの種類がＷ１でありかつ運転パターンがＰ１である場合に異常基準作成指示信号Ｃ３を作成に使用する指示とし、それ以外（図７の例ではワークがＷ３、運転パターンがＰ２の場合）は作成に使用しない指示とし、記憶した期間の合計が基準作成期間に到達した後（図７の例では期間５４７以降）は運転条件に関わらず作成に使用しない指示とする。図７の異常基準作成指示信号Ｃ３では、作成に使用する指示の場合は「作成」、作成に使用しない指示の場合は「中断」で図示している。
【００６３】
電動機駆動装置１００の異常基準作成指示取得部１３２では、電動機駆動装置１００の外部の上位コントローラ２００から異常基準作成指示信号Ｃ３を取得する。異常基準作成部１３１では、異常基準作成指示信号Ｃ３が作成に使用する指示の場合は特性推定値Ｅ１を記憶し、作成に使用しない指示の場合は記憶しない。特性推定値Ｅ１の記憶は、異常基準作成指示信号Ｃ３が作成に使用する指示であることで記憶した回数又は時間の合計が基準作成期間となるまで記憶を行う。
図７において、期間５４２、５４４、５４６はワークの種類がＷ１かつ運転パターンがＰ１であるため、異常基準作成指示信号Ｃ３を作成に使用する指示とし、この期間で特性推定値Ｅ１が記憶される。期間５４２、５４４、５４６の時間の合計が基準作成期間となるため期間５４６の終りに記憶は完了し、その後は異常基準作成指示信号Ｃ３も作成に使用しない指示に変更する。異常基準作成部１３１では、記憶した特性推定値Ｅ１から平均値及び標準偏差を算出した後、異常診断基準Ｈ１として許容範囲の上限及び下限を算出し、異常診断部１２１へ出力する。つまり、図７において期間５４７以降は、異常診断基準Ｈ１に基づき、異常診断を行って、異常診断の結果を異常判定信号Ｆ１として出力する。
【００６４】
このように、ワークの種類の変更、運転パターンの変更等の運転条件の変更の影響を受けずに特性の推定を基にした信頼性の高い異常診断基準Ｈ１を作成し、異常診断基準Ｈ１に基づいて異常診断をするので、信頼性の高い異常診断をすることができる。
【００６５】
すなわち、実施の形態１〜３の電動機駆動装置１００に、駆動指令信号Ｘｒによる駆動動作の運転条件により特性推定値Ｅ１を異常診断の異常診断基準Ｈ１の作成に使用するか否かを指示する異常基準作成指示信号Ｃ３を外部から取得する異常基準作成指示取得部１３２と、異常基準作成指示信号Ｃ３が作成に使用する指示の場合は特性推定部１１１から特性推定値Ｅ１を取得し、異常基準作成指示信号Ｃ３が作成に使用しない指示の場合は特性推定部１１１が出力する特性推定値Ｅ１を取得せず、取得した特性推定値Ｅ１に基づき異常診断の異常診断基準Ｈ１を作成して異常診断部１２１へ出力する異常基準作成部１３１とを備えたので、運転パターンの変更、ワークの種類の変更等の運転条件の変更の影響を受けずに特性の推定を基にした信頼性の高い異常診断基準Ｈ１を作成し、信頼性の高い異常診断をすることができる。
【００６６】
さらに、異常診断基準Ｈ１を異常基準作成部１３１で作成するため、作業者が測定作業等を行って異常診断基準Ｈ１を設定する必要が無く作業者の手間が省ける。また、駆動部３００のメンテナンス等での部品交換後に、異常診断基準Ｈ１を設定し直すために駆動部３００の稼働運転を止めて測定作業等を行う必要が無く、駆動部３００の生産性を向上することができる。
【００６７】
なお、異常基準作成部１３１で特性推定値Ｅ１を記憶した後、記憶した特性推定値Ｅ１を用いて異常診断基準Ｈ１を作成する例で説明したが、異常基準作成指示信号Ｃ３が作成に使用する指示である場合に特性推定値Ｅ１を記憶することなく特性推定値Ｅ１に基づき異常診断基準Ｈ１を逐次的に更新計算して作成する方法でもよい。また、特性推定値Ｅ１の平均値、標準偏差、異常検出の発生確率、正規分布を用いて異常診断基準Ｈ１を作成する例で説明したが、一定期間での特性推定値Ｅ１の最大値及び最小値により異常診断基準Ｈ１を作成する方法でもよい。
このように異常診断基準Ｈ１を作成した場合においても、運転パターンの変更、ワークの種類の変更等の運転条件の変更の影響を受けずに特性の推定を基にした信頼性の高い異常診断基準Ｈ１を作成し、異常診断基準Ｈ１に基づいて異常診断をするので、信頼性の高い異常診断をすることができる。
【００６８】
なお、実施の形態１〜４において、駆動機構３０２は、ボールねじでテーブルを直線的に駆動する加工テーブル又は工具チャックで保持された加工工具とする例で説明したが、平歯車等を組み合わせたギア機構を駆動して回転させる回転駆動機構、ベルト及びプーリにより離れた回転軸を駆動するベルト駆動機構等であってもよい。
また、駆動部３００は、電動機３０１と駆動機構３０２を有している例で説明したが、電動機３０１のみであってもよい。
【００６９】
電動機３０１はサーボモータ又は誘導電動機で説明したが、リラクタンスモータ、回転型でない直線型のリニアモータ等であってもよい。
【００７０】
検出器４００は、電動機３０１の位置又は速度を検出する例で説明したが、駆動機構３０２の位置又は速度を検出してもよい。検出器４００を設置する代わりに、電動機３０１の電流から電動機３０１の位置又は速度を電動機駆動装置１００内で検出してもよい。
【００７１】
特性推定値Ｅ１は、摩擦に基づく摩擦特性推定値又は速度偏差に基づく振動振幅特性推定値の例を用いて説明したが、位置、速度、電流のいずれかの振動振幅又は振動周波数の推定値でも良い。電動機３０１と駆動機構３０２の慣性モーメント値の推定値等でもよい。すなわち、特性推定値Ｅ１は、電動機３０１のクーロン摩擦、粘性摩擦、慣性モーメント、電動機３０１の位置の振動振幅、位置の振動周波数、電動機３０１の速度の振動振幅、速度の振動周波数、電動機３０１の電流の振動振幅、電流の振動周波数、電動機３０１のトルクの振動振幅、トルクの振動周波数、及び駆動機構３０２のクーロン摩擦、粘性摩擦、慣性モーメント、の少なくともいずれかを用いることができる。
【００７２】
また、特性推定指示信号Ｃ１、異常診断指示信号Ｃ２、又は異常基準作成信号Ｃ３を外部の上位コントローラ２００から電動機駆動装置１００へ出力する例について説明したが、外部のワーク供給装置からワークの種類の変更等の運転条件の変更に基づく信号を取得して、ワーク供給装置から特性推定指示信号Ｃ１を電動機駆動装置１００へ出力してもよい。また、特性推定指示信号Ｃ１、異常診断指示信号Ｃ２、又は異常基準作成信号Ｃ３を他の装置を経由させてもよい。
【００７３】
外乱のある運転は、工作機械において切削移動の命令により加工における切削力による外乱がある運転で説明したが、搬送駆動機構において搬送物を搬送駆動機構へ載せる命令により搬送物が載せられるときの衝撃力の外乱がある運転、ロボットにおいて把持を指示する命令により重量物を把持している間の把持した重量物の重力による外乱がある運転等であってもよい。
【００７４】
なお、本発明は、発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせることや、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１  電動機駆動システム、１００  電動機駆動装置、１０１  駆動制御部、１０２  駆動指令取得部、１０３  駆動検出値取得部、１０４  電流検出部、１１１  特性推定部、１１２  特性推定指示取得部、１２１  異常診断部、１２２  異常診断指示取得部、１３１  異常基準作成部、１３２  異常基準作成指示取得部、２００  上位コントローラ、３００  駆動部、３０１  電動機、３０２  駆動機構、４００  検出器。
【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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【図７】
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