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発明の名称 モータ制御装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−28865(P2007−28865A)
公開日 平成19年2月1日(2007.2.1)
出願番号 特願2005−210936(P2005−210936)
出願日 平成17年7月21日(2005.7.21)
代理人 【識別番号】100097445
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄
発明者 土居 覚 / 石本 憲治
要約 課題
一定動作を繰り返す装置の負荷の状態をリアルタイムに監視し、所定値を超えた負荷トルクを瞬時に検出できるモータ制御装置を提供する。

解決手段
ある一定の動作を繰り返し行う装置に搭載され、動作指令生成手段3と不揮発性メモリ10を有するモータ制御装置1において、初期状態での動作時モータトルク値を不揮発性メモリ10に記憶する初期値設定手段6と、記憶したトルク値からトルクの限界値を設定する限界値設定手段7と、動作中のモータトルク値を監視して限界値と比較を行うトルク比較手段5とを有し、モータトルク値がトルク限界値設定手段7により設定した限界値を超えるとアラーム出力手段15で外部に知らせる。
特許請求の範囲
【請求項1】
ある一定の動作を繰り返し行う装置に搭載され、動作指令生成手段と不揮発性メモリを有するモータ制御装置において、初期状態での動作時モータトルク値を前記不揮発性メモリに記憶する初期値設定手段と、前記記憶したトルク値からトルクの限界値を設定する限界値設定手段と、動作中のモータトルク値を監視して前記限界値と比較を行うトルク比較手段とを有し、モータトルク値が限界値を超えるとアラームを発生し外部に知らせるモータ制御装置。
【請求項2】
1サイクル動作中のある任意の点でのモータトルク値を監視し、設定された限界値と比較を行う請求項1記載のモータ制御装置。
【請求項3】
1サイクル動作中のある任意の領域におけるモータトルク平均値を監視し、設定された限界値と比較を行う請求項1記載のモータ制御装置。
【請求項4】
不揮発性メモリに記憶したデータ値を波形グラフィックまたは数値として外部に出力する機能を有する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、産業用機器などの保守保全に有効な監視機能を搭載したモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に産業用機器において、装置の点検や検査は例えば月に一度や動作1000回毎に一度など、動作時間や動作回数などがある一定の条件に達すると行われることが多い。また、産業用機器に用いられるモータ制御装置においても動作時間などを累積的に記録し、あらかじめ設定した値を超えると警告を発する機能を有し、装置の保守などに役立てているものもある(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開平7−124889号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明が解決しようとする課題は、装置の磨耗や劣化などによる負荷トルクの経時変化を常時監視し、負荷トルクの変化がある限度を超えた場合に即座に外部にその情報を知らせ、装置の保守に役立てることである。
【0004】
また、経時変化以外でも、稼動部に異物が混入した場合などにエラーとして検知できないような比較的小さな状態変化も管理できるようにすることである。
【0005】
上記従来の方法は、定期点検や装置の寿命などの目安として予測した計算値に基づくものであるため、実際の装置としての異常や寿命と必ずしも一致するとは限らず、装置が全く正常であっても累積値がある限度を超えると警告を発したり、また逆に累積値が限度に達する前に異常が起こる場合もある。
【0006】
このため、予測値や累積値ではなく実際の装置の状態をリアルタイムに監視して、その情報をもとに判断を行う必要がある。
【0007】
一般的に産業用機器に用いられるモータは、一定の動作パターンを繰り返し行う場合が少なくない。例えば搬送装置では、一定ポイント間を移動することよって荷物の搬送を行う。このような場合、モータは一定パターンの動作指令にしたがって繰り返し動作し、運ぶ荷物の重さがある程度決まっていれば、移動するときのモータ出力トルクは毎回限定された範囲でしか変動しない。
【0008】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、一定動作を繰り返す装置の負荷の状態をリアルタイムに監視し、所定値を超えた負荷変化を瞬時に検出できるモータ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】
【0009】
上記の課題を解決するために本発明は、ある一定の動作を繰り返し行う装置に搭載され、動作指令生成手段と不揮発性メモリを有するモータ制御装置において、初期状態での動作時モータトルク値を前記不揮発性メモリに記憶する初期値設定手段と、前記記憶したトルク値からトルクの限界値を設定する限界値設定手段と、動作中のモータトルク値を監視して前記限界値と比較を行うトルク比較手段とを有し、モータトルク値が限界値を超えるとアラームを発生し外部に知らせるモータ制御装置である。
【発明の効果】
【0010】
本発明のモータ制御装置によれば、初期動作から設定したモータトルクの限界値と動作中のモータトルク値とをリアルタイムで監視することにより、異常の初期段階を検出することができる。このため、装置の機械的な磨耗や劣化などの経時変化や稼動部への異物混入による負荷増大など状態変化に応じた処置が的確に実施できる。
【0011】
また、1動作サイクル中の任意の点におけるトルクが限界値を超えた場合に異常を検出するように設定したり、1サイクル動作中のある領域における平均トルクが限界値を超えた場合に異常を検出するように設定することも可能であるため、装置の仕様やユーザの管理方法に柔軟に対応することができる。
【0012】
また、動作中のモータトルク値を外部に出力することができるため、現在の状態や初期状態からのトルク変化量などを容易に確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
ある一定の動作を繰り返し行う装置に搭載され、動作指令生成手段と不揮発性メモリを有するモータ制御装置において、初期状態での動作時モータトルク値を前記不揮発性メモリに記憶する初期値設定手段と、前記記憶したトルク値からトルクの限界値を設定する限界値設定手段と、動作中のモータトルク値を監視して前記限界値と比較を行うトルク比較手段とを有し、モータトルク値が限界値を超えるとアラームを発生し外部に知らせるモータ制御装置である。
【実施例1】
【0014】
図1は本発明のモータ制御装置における要部ブロック図で、コンバータやインバータなどの電源部や上位制御器とのインターフェイス部などの構成については省略している。
【0015】
図1において、本発明の要部はモータ制御装置1のCPU2と不揮発性メモリ10であり、不揮発性メモリ10はCPU2に内蔵されていてもよい。
【0016】
CPU2内のメモリには動作指令生成手段3、サーボ制御部4、トルク比較手段5、初期値設定手段6、限界値設定手段7がアルゴリズムとして実装されており、サーボ制御部4を介してモータ8に指令を送る。
【0017】
そして、モータ8に取り付けられたセンサ9の情報がサーボ制御部4に入力されることによりモータの位置、速度を検出し適切な制御を行う。
【0018】
一方、不揮発性メモリ10にはモータ制御に必要な様々なパラメータなどを記憶するパラメータ記憶部11と、モータトルク値を監視するためのデータを記憶するデータ記憶部12を有している。
【0019】
初期値設定手段6は、試運転などを行ってモータをある一定動作パターンで動作させた時のモータトルク値を初期値として取り込み、データ記憶部12に保存する。
【0020】
ここで、データ記憶部12に記憶するトルク値はモータの定格トルクに対する負荷率(%)や、電流値などで換算した値でもよい。
【0021】
また、通信コネクタ13に外部設定器14を接続して通信を行うことによって、動作パターンやトルク初期値などを数値やグラフィックで確認することができる。
【0022】
これによりユーザはトルク初期値を確認し、装置の仕様や使い方などから初期値に対し
てどの程度トルクが変動した場合にアラームとするかを決定し、外部設定器14などから変動幅としてのオフセット値を入力する。
【0023】
一方、限界値設定手段7は、入力されたオフセット量からトルク限界値を求め、データ記憶部12に保存する。トルク限界値としてデータ記憶部12に記憶する値は、初期値の場合と同様にモータ定格トルクに対する負荷率(%)や電流値なでに換算した値でもよい。
【0024】
またトルク限界値もトルク初期値と同様に外部設定器14で数値やグラフィックとして確認することができる。
【0025】
なお、初期値と限界値はデータ記憶部12のそれぞれ別々の領域に記憶されるため、互いの値を上書きすることはない。
【0026】
トルク比較手段5は、データ記憶部12に記憶されているトルク限界値と動作中のモータトルク値を常に比較し、負荷の状態をリアルタイムで監視している。
【0027】
仮にモータトルク値がデータ記憶部12に設定されたトルク限界値を超えた場合、サーボ制御部4はアラーム信号を出力し、アラーム出力手段15によって外部に知らせる。
【0028】
例えば、アラーム発生手段15は、モータ制御装置1の状態モニタに表示したり、外部設定器14に出力することなどが可能である。
【0029】
また、不揮発性メモリ10に記憶されたパラメータやモータトルク値は動作中であっても常に通信コネクタ13を介して外部設定器14に出力することができ、数値や波形として容易に確認することができる。
【0030】
図2は本発明のモータ制御装置1の動作指令生成手段3が生成する動作指令の一例の説明図である。
【0031】
図2において、ユーザがあらかじめパラメータとして設定し、パラメータ記憶部11に記憶した加速時間21、減速時間22、最高速度23、移動距離24から台形で表されるような動作指令31を生成しモータ8に指令を与えると、この動作指令31に基づいて加速、減速を行い目標位置までモータ8が回転する。
【0032】
ここで、搬送装置などの産業装置において荷物を目標地点に運んで戻ってくるように、ある複数のポイント間の移動動作を繰り返す場合を想定した一例について説明する。
【0033】
図3は、横軸に時間(位置)、縦軸に速度とトルクを示したもので、AポイントからHポイントまでを1サイクルとした動作指令32(実線で示す)について説明する。なお、この1サイクル動作時のモータトルクの変化をトルクパターン33(破線)で表している。
【0034】
まず、モータ8はAポイントから+方向に加速しBポイントで最高速度に達する。時間Bポイントから一定速度でCポイントまで移動し減速を開始する。
【0035】
Dポイントでモータ8は停止し、DポイントからEポイント間だけ停止し続ける。
【0036】
その後、今度は−方向に加速しFポイントで最高速度に達し、Gポイントで減速を開始し、Hポイントに達する。
【0037】
ここで、AポイントからDポイントまでとEポイントからHポイントまでの移動距離を
同じにして、速度とトルクの極性を逆向きにすれば、AポイントとHポイントは同位置となり、この一連の動作を繰り返せば2点間の往復運動となる。
【0038】
今、1サイクル中のある点における最大トルク値34にを基準にして、装置の状態を監視する場合を考える。
【0039】
ユーザは最大トルク値34を初期値として不揮発性メモリ10のデータ記憶部12に保存し、その値から増加方向にオフセット量36a、減少方向にオフセット量36bを持たせた値をトルク限界値35a、トルク限界値35bとして不揮発性メモリ10のデータ記憶部12に保存する。
【0040】
モータ制御装置1は、これ以後、動作中にモータトルク値がトルク限界値35aからトルク限界値35bの範囲を超えないかどうかをリアルタイムで監視し、もし超えた場合はアラームを発生して、例えばモータ制御装置1の状態モニタ画面を点滅させるなどの手段によって外部に知らせる。
【0041】
このアラームによって、ユーザはモータトルクが正常動作範囲からはみ出したことを異常の初期段階で検知できるため、装置の磨耗や劣化、あるいは異物の混入によって稼動部の負荷が大きくなっているなどの原因を推測し、必要な処置を早期に行うことができる。
【0042】
ところで、上述したようなトルク監視方法は、装置の加減速時などのトルク変動が比較的大きい領域での監視が必要な場合に有効であるが、トルク変動が少ない一定速度動作中の監視を行いたい場合などにおいては、動作中の実トルク値を基準にした場合、偶発的な振動などで限界値を超えてしまい、装置は正常であってもアラームを発生してしまう可能性がある。
【0043】
そのような場合には、例えば図3に示すように1サイクル中でトルク値が安定している領域37の平均トルクを比較すると有効である。
【0044】
ユーザは初期値設定手段6によって初期状態でのトルクパターン33内から安定領域を選択し、その領域の平均トルクを求めてデータ記憶部12に保存するとともに、限界値設定手段7によって適当なオフセット量を考慮してトルク限界値をデータ記憶部12に保存し、動作中のモータトルク平均値と比較することによって装置の状態を監視することができる。
【0045】
図3に示すような動作指令32やトルク値の波形データは、通信コネクタ13を介していつでもパソコンなどの外部設定器14に出力することができるため、容易に確認することができる。
【産業上の利用可能性】
【0046】
本発明のモータ制御装置は、一定動作を繰り返す産業用機器などの負荷状態をリアルタイムで監視して初期異常を検出するのに有効である。
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1】本発明のモータ制御装置における要部ブロック図
【図2】動作指令の説明図
【図3】動作指令とトルクパターンの説明図
【符号の説明】
【0048】
1 モータ制御装置
2 CPU
3 動作指令生成手段
4 サーボ制御部
5 トルク比較手段
6 初期値設定手段
7 限界値設定手段
8 モータ
9 センサ
10 不揮発性メモリ
11 パラメータ記憶部
12 データ記憶部
13 通信コネクタ
14 外部設定器
15 アラーム出力手段
21 加速時間
22 減速時間
23 最高速度
24 移動距離
31,32 動作指令
33 トルクパターン
34 最大トルク値
35a トルク限界値
35b トルク限界値
36 オフセット量
37 選択領域




 

 


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