JP2007286904A - 電動機の制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機の異常運転を、周囲温度や電動機自体の温度の影響を受けることなく、迅速かつ正確に検出して、電動機の停止等の対策を直ちに講じることができるようにする。
【解決手段】制御装置１０は、電動機１２の運転状態を監視する運転監視部１４と、運転監視部の監視結果に従って電動機の運転を制御する運転制御部１６とを備える。運転監視部は、電動機の運転データＤを取得するデータ取得部１８と、運転データの比較対象として用意される互いに異なる第１及び第２の閾値Ｔ_１、Ｔ_２から、実際に運転データとの比較に用いる実用閾値Ｔ_Ａを、電動機の温度に関連する所与の条件Ｃに応じて、選択して決定する閾値決定部２０と、データ取得部が取得した運転データを、閾値決定部が決定した実用閾値と比較して、電動機の運転に異常が生じたか否かを判定する異常運転判定部２２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動機の制御に関する。特に本発明は、ロボット、工作機械等の可動構造体の自動制御システムにおいて、移動部の駆動源として使用される電動機の、制御装置及び制御方法に関する。

ロボット、工作機械等の、電動機を駆動源とする可動構造体においては、ロボットアームや工具等の移動部が障害物に衝突したり、電動機の減速機構が故障したりして、電動機に異常な負荷が掛かったときに、それを即座に検出して、電動機の停止、逆回転等の対策を直ちに講じることが、可動構造体の機構部、電動機、障害物の破損や、他の二次的災害を回避する点で肝要である。従来、このような電動機の異常運転の検出方法としては、例えば、電動機の運転中の、フィードバック制御における位置偏差や速度偏差のデータ、或いは駆動電流の実測データ（本明細書ではこれらデータを「運転データ」と総称する）を、予め定めたそれぞれの閾値と比較して、運転データが閾値を超えたときに異常運転が生じたと判断する手法が一般的である。

また、上記した運転データとして、電動機のトルク指令値と速度実測値とから推定される推定外乱トルクを用いて、電動機の異常運転を検出することも知られている。例えば特許文献１は、電動機のトルク指令値と速度実測値とから外乱トルクを推定する外乱推定オブザーバを制御系に組み込み、推定した外乱トルクが設定値以上になったときに、電動機の被駆動体（すなわち可動構造体の移動部）が異物に衝突したと判断する衝突検出方法を開示する。また、この構成に加えて、特許文献２に開示されるように、電動機の速度実測値や被駆動体であるロボットアームの姿勢等から、摩擦、重力、アーム干渉等に起因する既知の外乱トルクを求め、推定外乱トルクから既知外乱トルクを引いた差分外乱トルクに基づき、被駆動体の衝突を検出する手法も知られている。

特許第２６６５９８４号公報 特許第２７４９７２４号公報

推定外乱トルクに基づいて電動機の被駆動体の衝突を検出する上記方法は、衝突に起因する電動機のリアルタイムのトルク変動量を外乱トルクとして推定するものであるから、衝突を迅速かつ確実に検出でき、しかも、衝突の判定基準となる外乱トルク閾値を例えば被駆動体の構造強度に対応して設定することで、被駆動体の破損を未然に防止できる。しかし、電動機の運転中には、周囲温度や電動機自体の温度の影響下で、電動機及び被駆動体の可動領域に供給されている潤滑油の粘度が変化して可動要素間の摩擦損失が変動するので、推定外乱トルクがこの摩擦損失変動の有意な影響を受ける場合がある。具体的には、低温環境では潤滑油の粘度が高まるので、トルク指令値に対し速度実測値が低くなり、推定外乱トルクが増加する傾向がある。この場合、外乱トルク閾値が低く設定されているほど、衝突が生じていない状況下でも温度の影響下で推定外乱トルクが閾値を超え、電動機の停止等の対策行為が不必要に行なわれてしまう恐れがある。そこで従来、閾値を保安上必要な値よりも幾分高めに設定して、温度の影響による誤検出を防止する方策が採られているが、それにより、自動制御システムの保安性が低下することが懸念される。

なお、電動機の異常運転を検出する際に、電動機の運転中の位置偏差、速度偏差、駆動電流等の運転データを使用する構成でも、上記した温度の影響による潤滑油の粘度変化及び可動要素間の摩擦損失変動は、運転データに有意な影響を及ぼす。したがって、このような構成においても、衝突判定基準となる閾値を保安上の所要値よりも高めに設定することで、温度の影響による誤検出を防止する方策が採られるが、それにより、自動制御システムの保安性が低下することが懸念される。

本発明の目的は、ロボット、工作機械等の可動構造体の移動部駆動源として使用される電動機の制御装置において、移動部の衝突や減速機構の故障等に起因する電動機の異常運転を、周囲温度や電動機自体の温度の影響を受けることなく、迅速かつ正確に検出して、電動機の停止、逆回転等の対策を直ちに講じることができ、以って、自動制御システムの安全性を担保できる制御装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、ロボット、工作機械等の可動構造体の移動部駆動源として使用される電動機の制御方法において、移動部の衝突や減速機構の故障等に起因する電動機の異常運転を、周囲温度や電動機自体の温度の影響を受けることなく、迅速かつ正確に検出して、電動機の停止、逆回転等の対策を直ちに講じることができ、以って、自動制御システムの安全性を担保できる制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電動機の運転状態を監視する運転監視部と、運転監視部の監視結果に従って電動機の運転を制御する運転制御部とを具備する制御装置において、運転監視部は、電動機の運転データを取得するデータ取得部と、運転データの比較対象として用意される互いに異なる第１及び第２の閾値から、実際に運転データとの比較に用いる実用閾値を、電動機の温度に関連する所与の条件に応じて、選択して決定する閾値決定部と、データ取得部が取得した運転データを、閾値決定部が決定した実用閾値と比較して、電動機の運転に異常が生じたか否かを判定する異常運転判定部と、を具備し、運転制御部は、異常運転判定部の判定結果に従って、電動機の運転を制御すること、を特徴とする制御装置を提供する。

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、運転監視部は、電動機の実温度を検出する温度検出部をさらに具備し、閾値決定部は、条件として与えられた電動機の基準温度と温度検出部が検出した実温度とを比較して、実温度が基準温度よりも高いときに、第１及び第２の閾値のうち値の小さい閾値を実用閾値として決定し、実温度が基準温度よりも低いときに、第１及び第２の閾値のうち値の大きい閾値を実用閾値として決定する、制御装置を提供する。

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、運転監視部は、電動機の実休止時間を計測する計時部をさらに具備し、閾値決定部は、条件として与えられた電動機の基準休止時間と計時部が計測した直近の実休止時間とを比較して、実休止時間が基準休止時間よりも短いときに、第１及び第２の閾値のうち値の小さい閾値を実用閾値として決定する、制御装置を提供する。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の制御装置において、計時部はさらに、電動機の実運転時間を計測し、閾値決定部は、実休止時間が基準休止時間よりも長いときには、条件として与えられた電動機の基準運転時間と計時部が計測した直近の実運転時間とを比較して、実運転時間が基準運転時間よりも長いときに、第１及び第２の閾値のうち値の小さい閾値を実用閾値として決定し、実運転時間が基準運転時間よりも短いときに、第１及び第２の閾値のうち値の大きい閾値を実用閾値として決定する、制御装置を提供する。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御装置において、閾値決定部は、運転データの比較対象として用意される互いに異なる３つ以上の閾値から、実用閾値を、条件に応じて選択して決定する、制御装置を提供する。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御装置において、データ取得部が取得する運転データは、電動機の運転中の位置偏差、速度偏差、駆動電流及び推定外乱トルクを含む群から選択される、制御装置を提供する。

請求項７に記載の発明は、電動機の運転状態を監視するとともに運転状態に応じて電動機の運転を制御する制御方法において、電動機の運転データを取得し、運転データの比較対象として、互いに異なる第１及び第２の閾値を用意し、第１及び第２の閾値から、実際に運転データとの比較に用いる実用閾値を選択するための、電動機の温度に関連する条件を設定し、第１及び第２の閾値から、実用閾値を、設定した条件に応じて選択して決定し、運転データを実用閾値と比較して、電動機の運転に異常が生じたか否かを判定し、電動機の異常運転の判定結果に従って、電動機の運転を制御すること、を特徴とする制御方法を提供する。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の制御方法において、条件として電動機の基準温度を設定し、電動機の実温度を検出し、基準温度と実温度とを比較して、実温度が基準温度よりも高いときに、第１及び第２の閾値のうち値の小さい閾値を実用閾値として決定し、実温度が基準温度よりも低いときに、第１及び第２の閾値のうち値の大きい閾値を実用閾値として決定する、制御方法を提供する。

請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の制御方法において、条件として電動機の基準休止時間を設定し、電動機の実休止時間を計測し、基準休止時間と直近の実休止時間とを比較して、実休止時間が基準休止時間よりも短いときに、第１及び第２の閾値のうち値の小さい閾値を実用閾値として決定する、制御方法を提供する。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の制御方法において、条件として電動機の基準運転時間をさらに設定し、電動機の実運転時間をさらに計測し、実休止時間が基準休止時間よりも長いときには、基準運転時間と直近の実運転時間とを比較して、実運転時間が基準運転時間よりも長いときに、第１及び第２の閾値のうち値の小さい閾値を実用閾値として決定し、実運転時間が基準運転時間よりも短いときに、第１及び第２の閾値のうち値の大きい閾値を実用閾値として決定する、制御方法を提供する。

請求項１に記載の発明によれば、電動機の被駆動体が障害物に衝突したり電動機の減速機構が故障したりして、電動機に異常な負荷が掛かったときに、運転監視部の異常運転判定部が、電動機のリアルタイムの運転データを実用閾値と比較して電動機の運転の異常を判定することで、異常運転の発生を即座に検出することができる。そして運転制御部は、異常運転判定部の判定結果に従い、異常運転が検出されたときには、電動機の停止、逆回転等の対策行為を、直ちに電動機に実行させることができる。特にこの発明では、閾値決定部が、電動機の温度に関連する条件に応じて、第１及び第２の閾値から実用閾値を選択して決定するようにしたので、電動機の運転中に、電動機自体の温度の影響下で潤滑油の粘度が変化することを考慮して、例えば温度関連条件を満たさないときには第１の閾値を実用閾値として異常運転判定に使用し、温度関連条件を満たすときには第２の閾値を実用閾値として異常運転判定に使用するといった、電動機の温度に対応した閾値の使い分けを行なうことができる。その結果、被駆動体の衝突や減速機構の故障等に起因する電動機の異常運転を、周囲温度や電動機自体の温度の影響を受けることなく（特に潤滑油の粘度上昇に伴う誤検出を生じることなく）、迅速かつ正確に検出して、電動機の停止、逆回転等の対策を直ちに講じることが可能になり、以って、自動制御システムの安全性を担保することができる。

請求項２に記載の発明によれば、条件として与えられた電動機の基準温度との比較における、温度検出部が検出した電動機の実温度の状況に応じて、第１及び第２の閾値を使い分けることができる。したがって、電動機及び被駆動体の可動領域に供給されている潤滑油の粘度の変動を、電動機の実温度から直接的に予測して、最適な実用閾値を異常運転判定に用いることができるので、電動機の異常運転の検出精度を一層向上させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、条件として与えられた電動機の基準休止時間との比較における、計時部が計測した電動機の直近の（すなわち計測時点から遡って最も近い時期の）実休止時間の状況に応じて、第１及び第２の閾値を使い分けることができる。このような閾値の決定法は、電動機及び被駆動体の可動領域に供給されている潤滑油の粘度の変動を、電動機の実休止時間から間接的に予測することによるものであるが、制御装置に一般に備えられている時計を計時部として使用できるので、制御装置の製造コストを削減できる。

請求項４に記載の発明によれば、電動機の直近の実休止時間が基準休止時間よりも長い場合に、条件として与えられた電動機の基準運転時間との比較における、計時部が計測した電動機の直近の（すなわち計測時点を含む現在の）実運転時間の状況に応じて、第１及び第２の閾値を使い分けることができる。このような閾値の決定法は、電動機及び被駆動体の可動領域に供給されている潤滑油の粘度の変動を、電動機の実運転時間から間接的に予測することによるものであるが、制御装置に一般に備えられている時計を計時部として使用できるので、制御装置の製造コストを削減できる。

請求項５に記載の発明によれば、電動機の運転状況をさらに細分化して、それぞれに最適な実用閾値を決定できるので、電動機の異常運転を一層正確に検出することができる。

請求項６に記載の発明によれば、一般的な自動制御システムで利用されるデータを、運転データとして取得できるので、制御装置の構成が簡単になる。

請求項７〜１０に記載の発明によれば、それぞれ、請求項１〜４に記載の発明と同等の作用効果が奏される。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図面を参照すると、図１は、本発明に係る電動機の制御装置１０の基本構成を機能ブロック図で示す。制御装置１０は、ロボット、工作機械等の可動構造体（図示せず）の自動制御システムにおいて、ロボットアームや工具等の移動部の駆動源として使用される電動機１２を制御するものである。また、制御装置１０は、ロボット制御装置、数値制御（ＮＣ）装置等、電動機１２を移動部駆動源とする可動構造体の既設の制御装置に、機能的に組み込むことができる。

制御装置１０は、電動機１２の運転状態を監視する運転監視部１４と、運転監視部１４の監視結果に従って電動機１２の運転を制御する運転制御部１６とを備える。運転監視部１４は、電動機１２の運転データＤを取得するデータ取得部１８と、運転データＤの比較対象として用意される互いに異なる第１及び第２の閾値Ｔ_１、Ｔ_２から、実際に運転データＤとの比較に用いる実用閾値Ｔ_Ａを、電動機１２の温度に関連する所与の条件Ｃに応じて、選択して決定する閾値決定部２０と、データ取得部１８が取得した運転データＤを、閾値決定部２０が決定した実用閾値Ｔ_Ａと比較して、電動機１２の運転に異常が生じたか否かを判定する異常運転判定部２２とを備える。運転制御部１６は、異常運転判定部２２の判定結果に従って、電動機１２の運転を制御する。

上記構成を有する制御装置１０は、ロボット、工作機械等の、電動機１２を移動部駆動源とする可動構造体（図示せず）において、ロボットアームや工具等の移動部（すなわち電動機１２の被駆動体）が障害物（図示せず）に衝突したり、電動機１２の減速機構（図示せず）が故障したりして、電動機１２に異常な負荷が掛かったときに、運転監視部１４の異常運転判定部２２が、電動機１２のリアルタイムの運転データＤを実用閾値Ｔ_Ａと比較して、電動機１２の運転に異常が生じたか否かを判定することで、移動部の衝突や減速機構の故障等の異常運転の要因を即座に検出することができる。そして運転制御部１６は、異常運転判定部２２の判定結果に従い、異常運転の要因が検出されたときには、電動機１２の停止、逆回転等の対策行為を、直ちに電動機１２に実行させることができる。それにより、可動構造体の機構部、電動機１２、障害物の破損や、他の二次的災害を、未然に回避することができる。

特に、制御装置１０では、閾値決定部２０が、第１及び第２の閾値Ｔ_１、Ｔ_２（例えばＴ_１＜Ｔ_２）から、実用閾値Ｔ_Ａを、電動機１２の温度に関連する条件Ｃに応じて、選択して決定するようにしたので、電動機１２の運転中に、電動機１２自体の温度の影響下で潤滑油の粘度が変化することを考慮して、例えば温度関連条件Ｃを満たさないときには第１の閾値Ｔ_１を実用閾値Ｔ_Ａとして異常運転判定に使用し、温度関連条件Ｃを満たすときには第２の閾値Ｔ_２を実用閾値Ｔ_Ａとして異常運転判定に使用するといった、電動機１２の温度に対応した閾値の使い分けを行なうことができる。なお、電動機１２の温度に関連する条件Ｃとは、電動機１２自体の温度が周囲温度の影響を受ける事実から、周囲温度条件をも内包するものである。

したがって、例えば、電動機１２及び被駆動体の可動領域に供給されている潤滑油に関して、比較的高温の環境下で粘度が低下しているときには、値の小さい方の閾値（例えばＴ_１）を用いることで異常運転の判定規準を厳格にし、比較的低温の環境下で粘度が上昇しているときには、値の大きい方の閾値（例えばＴ_２）を用いることで異常運転の判定規準を緩和することができる。その結果、制御装置１０によれば、被駆動体の衝突や減速機構の故障等に起因する電動機１２の異常運転を、周囲温度や電動機自体の温度の影響を受けることなく（特に潤滑油の粘度上昇に伴う誤検出を生じることなく）、迅速かつ正確に検出して、電動機１２の停止、逆回転等の対策を直ちに講じることが可能になり、以って、自動制御システムの安全性を担保することができる。

なお、上記構成において、第１及び第２の閾値Ｔ_１、Ｔ_２は、例えばオペレータが手作業で制御装置１０に入力したり、記憶媒体に格納した状態で制御装置１０に読み込ませたりすることにより、用意することができる。また、温度関連条件Ｃも同様に、オペレータによる入力や記憶媒体からの読み込みにより、制御装置１０に与えることができる。そして制御装置１０は、これら閾値Ｔ_１、Ｔ_２や条件Ｃの入力部及び記憶部を有することができる（図示せず）。

また、上記構成において、閾値決定部２０は、運転データＤの比較対象として用意される互いに異なる３つ以上の閾値から、実用閾値Ｔ_Ａを、条件Ｃに応じて選択して決定することができる。この場合、温度関連条件Ｃは、３つ以上の閾値を適宜使い分けるために、複数段階（例えば電動機１２自体の異なる複数の温度）で設定される。このような構成によれば、電動機１２の運転状況をさらに細分化して、それぞれに最適な実用閾値Ｔ_Ａを決定できるので、電動機１２の異常運転を一層正確に検出することができる。なお、上記した制御装置１０（及び後述する実施形態）の構成は、３つ以上の閾値のいずれかが第１及び第２の閾値Ｔ１、Ｔ２に相当すると見做すことで、３つ以上の閾値を用意する構成にそのまま適用できる。

さらに、上記構成において、データ取得部１８が取得する運転データＤは、電動機１２の運転中の、フィードバック制御における位置偏差データ、同速度偏差データ、駆動電流の実測データ及び推定外乱トルクの、いずれか１つ、又は所望の組み合わせであることができる。ここで、位置偏差データ、速度偏差データ、駆動電流データについては、電動機１２の通常のフィードバック制御で利用されるものを取得できる。また、推定外乱トルクについては、記述の特許文献１又は２に記載されるように、電動機１２のトルク指令値と速度実測値とから推定されるものであって、そのような推定を行なうための外乱推定オブザーバを、データ取得部１８に組み込むことができる。なお、位置偏差データ及び速度偏差データは、電動機１２自体の出力要素（軸等）からのフィードバック量に限らず、電動機１２の被駆動体（ロボットアーム等）に付設した位置／速度検出器からのフィードバック量に基づいて、取得することもできる。このように、一般的な自動制御システムで利用されるデータを、運転データＤとして取得できるようにすれば、制御装置１０の構成が簡単になる。

図２は、本発明に係る電動機の制御方法をフローチャートで示す。この制御方法は、上記制御装置１０によって体現可能なものであるが、任意の段階でオペレータによる手作業を含み得る。なお、以下の説明では、図１に示す構成要素に対応する構成要素には共通の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本発明に係る制御方法は、電動機１２の運転状態を監視するとともに、監視した運転状態に応じて電動機１２の運転を制御するものである。まずステップＵ１で、電動機１２の運転データＤを取得する。次にステップＵ２で、運転データＤの比較対象として、互いに異なる第１及び第２の閾値Ｔ_１、Ｔ_２を用意する。次にステップＵ３で、第１及び第２の閾値Ｔ_１、Ｔ_２から、実際に運転データＤとの比較に用いる実用閾値Ｔ_Ａを選択するための、電動機１２の温度に関連する条件Ｃを設定する。次にステップＵ４で、第１及び第２の閾値Ｔ_１、Ｔ_２から、実用閾値Ｔ_Ａを、条件Ｃに応じて選択して決定する。次にステップＵ５で、運転データＤを実用閾値Ｔ_Ａと比較して、電動機１２の運転に異常が生じたか否かを判定する。次にステップＵ６で、ステップＵ５における電動機１２の異常運転の判定結果に従って、電動機１２の運転を制御する。

上記構成を有する制御方法によっても、前述した制御装置１０と同等の作用効果が奏される。また、上記構成においても、運転データＤの比較対象として、互いに異なる３つ以上の閾値を用意し、それら閾値から、複数段階に設定した条件Ｃに応じて、実用閾値Ｔ_Ａを選択して決定することができる。

図３は、本発明の第１の好適な実施形態による制御装置３０の構成を機能ブロック図で示す。制御装置３０は、図１の制御装置１０の基本構成に加えて、実用閾値Ｔ_Ａの決定に関与する具体的構成を有するものである。したがって、制御装置１０の構成要素に対応する構成要素には共通の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

制御装置３０では、運転監視部１４は、電動機１２の実際の温度（以下、実温度と称する）Ｐ_Ａを検出する温度検出部３２をさらに備える。閾値決定部２０は、温度関連条件Ｃとして与えられた電動機１２の基準温度Ｐ_０と、温度検出部３２が検出した実温度Ｐ_Ａとを比較する。そして閾値決定部２０は、実温度Ｐ_Ａが基準温度Ｐ_０よりも高いときに、第１及び第２の閾値Ｔ_１、Ｔ_２のうち値の小さい閾値（例えばＴ_１）を実用閾値Ｔ_Ａとして決定し、実温度Ｐ_Ａが基準温度Ｐ_０よりも低いときに、第１及び第２の閾値Ｔ_１、Ｔ_２のうち値の大きい閾値（例えばＴ_２）を実用閾値Ｔ_Ａとして決定する。

上記構成を有する制御装置３０によれば、条件Ｃとして与えられた電動機１２の基準温度Ｐ_０との比較における、温度検出部３２が検出した電動機１２の実温度Ｐ_Ａの状況に応じて、第１及び第２の閾値Ｔ_１、Ｔ_２（例えばＴ_１＜Ｔ_２）を使い分けることができる。具体的には、電動機１２が連続運転により暖機状態にあるとき（すなわち潤滑油の粘度が低下しているとき）は、値の小さい方の閾値（例えばＴ_１）を用いることで異常運転の判定規準を厳格にし、電動機１２が長時間停止して冷機状態にあるとき（すなわち潤滑油の粘度が上昇しているとき）は、値の大きい方の閾値（例えばＴ_２）を用いることで異常運転の判定規準を緩和することができる。このように、制御装置３０によれば、電動機１２及び被駆動体の可動領域に供給されている潤滑油の粘度の変動を、電動機１２の実温度Ｐ_Ａから直接的に予測して、最適な実用閾値Ｔ_Ａを異常運転判定に用いることができるので、電動機１２の異常運転の検出精度を一層向上させることができる。

なお、上記構成において、条件Ｃとして与えられる電動機１２の基準温度Ｐ_０は、電動機１２及び被駆動体の可動領域に実際に供給されている潤滑油の材質等の属性に応じて、実験及び経験に基づき、適宜温度に設定することができる。

図４は、本発明の第１実施形態による電動機の制御方法をフローチャートで示す。この制御方法は、図２の制御方法におけるステップＵ３〜Ｕ６の、さらに具体的な構成を有するものである。また、この制御方法は、上記制御装置３０によって体現可能なものであるが、任意の段階でオペレータによる手作業を含み得る。なお、以下の説明では、図３に示す構成要素に対応する構成要素には共通の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図４に示す制御方法では、まずステップＶ１で、電動機１２の運転データＤを取得し、ステップＶ２で、運転データＤの比較対象として、互いに異なる第１及び第２の閾値Ｔ_１、Ｔ_２を用意する（この実施形態ではＴ_１＜Ｔ_２とする）。次に、ステップＶ３で、第１及び第２の閾値Ｔ_１、Ｔ_２から、実際に運転データＤとの比較に用いる実用閾値Ｔ_Ａを選択するための条件Ｃとして、電動機１２の基準温度Ｐ_０を設定する。次にステップＶ４で、電動機１２の実温度Ｐ_Ａを検出する。次にステップＶ５で、基準温度Ｐ_０と実温度Ｐ_Ａとを比較し、実温度Ｐ_Ａが基準温度Ｐ_０よりも高いとき（図では両者が等しい場合も含む）には、ステップＶ６で、値の小さい第１の閾値Ｔ_１を実用閾値Ｔ_Ａとして決定する。他方、実温度Ｐ_Ａが基準温度Ｐ_０よりも低いときには、ステップＶ７で、値の大きい第２の閾値Ｔ_２を実用閾値Ｔ_Ａとして決定する。

次にステップＶ８で、運転データＤを、ステップＶ６及びＶ７で決定した実用閾値Ｔ_Ａと比較し、運転データＤが実用閾値Ｔ_Ａを超えているとき（図では両者が等しい場合も含む）には、電動機１２の運転に異常が生じていると判定して、ステップＶ９で、電動機１２の運転を停止させる。他方、運転データＤが実用閾値Ｔ_Ａを下回るときには、電動機１２の運転は正常であると判定して、ステップＶ１０で、電動機１２を継続して運転させる。このような構成を有する制御方法によっても、前述した制御装置３０と同等の作用効果が奏される。

図５は、本発明の第２の好適な実施形態による制御装置４０の構成を機能ブロック図で示す。制御装置４０は、図１の制御装置１０の基本構成に加えて、実用閾値Ｔ_Ａの決定に関与するさらに他の具体的構成を有するものである。したがって、制御装置１０の構成要素に対応する構成要素には共通の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

制御装置４０では、運転監視部１４は、電動機１２の実際の休止時間（以下、実休止時間と称する）Ｒ_Ａを計測する計時部４２をさらに備える。閾値決定部２０は、温度関連条件Ｃとして与えられた電動機１２の基準休止時間Ｒ_０と、計時部４２が計測した直近の実休止時間Ｒ_Ａとを比較する。そして閾値決定部２０は、実休止時間Ｒ_Ａが基準休止時間Ｒ_０よりも短いときに、第１及び第２の閾値Ｔ_１、Ｔ_２のうち値の小さい閾値（例えばＴ_１）を実用閾値Ｔ_Ａとして決定する。

このような構成によれば、条件Ｃとして与えられた電動機１２の基準休止時間Ｒ_０との比較における、計時部４２が計測した電動機１２の直近の（すなわち計測時点から遡って最も近い時期の）実休止時間Ｒ_Ａの状況に応じて、第１及び第２の閾値Ｔ_１、Ｔ_２（例えばＴ_１＜Ｔ_２）を使い分けることができる。具体的には、電動機１２の直近の実休止時間Ｒ_Ａが基準休止時間Ｒ_０よりも短いときは、電動機１２が当該休止前の運転時の余熱を保持した暖機状態にある（すなわち潤滑油の粘度が低下している）と想定して、値の小さい方の閾値（例えばＴ_１）を用いることで異常運転の判定規準を厳格にすることができる。他方、電動機１２の直近の実休止時間Ｒ_Ａが基準休止時間Ｒ_０よりも長いときは、電動機１２が当該休止前の運転時の余熱の影響を受けていないと想定されるが、計時時点で次の運転が開始されている場合があるので、そのような最新の運転状況をも考慮して閾値を決定することが有利である。

そこで、制御装置４０では、計時部４２はさらに、電動機１２の実際の運転時間（以下、実運転時間と称する）Ｑ_Ａを計測するように構成される。それにより、閾値決定部２０は、基準休止時間Ｒ_０と直近の実休止時間Ｒ_Ａとを比較した結果、実休止時間Ｒ_Ａが基準休止時間Ｒ_０よりも長いときには、温度関連条件として与えられた電動機の基準運転時間Ｑ_０と、計時部４２が計測した直近の実運転時間Ｑ_Ａとを比較する。そして閾値決定部２０は、実運転時間Ｑ_Ａが基準運転時間Ｑ_０よりも長いときに、第１及び第２の閾値Ｔ_１、Ｔ_２のうち値の小さい閾値（例えばＴ_１）を実用閾値Ｔ_Ａとして決定し、実運転時間Ｑ_Ａが基準運転時間Ｑ_０よりも短いときに、第１及び第２の閾値Ｔ_１、Ｔ_２のうち値の大きい閾値（例えばＴ_２）を実用閾値Ｔ_Ａとして決定する。

上記構成によれば、電動機１２の直近の実休止時間Ｒ_Ａが基準休止時間Ｒ_０よりも長い場合に、条件Ｃとして与えられた電動機１２の基準運転時間Ｑ_０との比較における、計時部４２が計測した電動機１２の直近の（すなわち計測時点を含む現在の）実運転時間Ｑ_Ａの状況に応じて、第１及び第２の閾値Ｔ_１、Ｔ_２（例えばＴ_１＜Ｔ_２）を使い分けることができる。具体的には、電動機１２の直近の実運転時間Ｑ_Ａが基準運転時間Ｑ_０よりも長いときは、電動機１２が十分な暖機状態にある（すなわち潤滑油の粘度が低下している）と想定して、値の小さい方の閾値（例えばＴ_１）を用いることで異常運転の判定規準を厳格にすることができる。また、電動機１２の直近の実運転時間Ｑ_Ａが基準運転時間Ｑ_０よりも短いときは、電動機１２がまだ冷機状態にある（すなわち潤滑油の粘度が上昇している）と想定して、値の大きい方の閾値（例えばＴ_２）を用いることで異常運転の判定規準を緩和することができる。

このように、制御装置４０によれば、電動機１２及び被駆動体の可動領域に供給されている潤滑油の粘度の変動を、電動機１２の実休止時間Ｒ_Ａ及び実運転時間Ｑ_Ａから間接的に予測して、最適な実用閾値Ｔ_Ａを異常運転判定に用いることができるので、電動機１２の異常運転の検出精度を一層向上させることができる。この点で、電動機１２の実温度ＰＡから潤滑油の粘度の変動を直接的に予測する前述した制御装置３０に比べれば、信頼性に若干劣ることが予測される。しかし、温度検出部３２としての温度センサ等の追加部品の設置を必要とせず、制御装置に一般に備えられている時計を計時部４２として使用できるので、制御装置３０よりも低コストで作製できる利点が有る。

なお、上記構成においても、条件Ｃとして与えられる電動機１２の基準休止時間Ｒ_０及び基準運転時間Ｑ_０は、いずれも、電動機１２及び被駆動体の可動領域に実際に供給されている潤滑油の材質等の属性に応じて、実験及び経験に基づき、適宜時間に設定することができる。

図６は、本発明の第２実施形態による電動機の制御方法をフローチャートで示す。この制御方法は、図２の制御方法におけるステップＵ３〜Ｕ６の、さらに具体的な構成を有するものである。また、この制御方法は、上記制御装置４０によって体現可能なものであるが、任意の段階でオペレータによる手作業を含み得る。なお、以下の説明では、図５に示す構成要素に対応する構成要素には共通の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図６に示す制御方法では、まずステップＷ１で、電動機１２の運転データＤを取得し、ステップＷ２で、運転データＤの比較対象として、互いに異なる第１及び第２の閾値Ｔ_１、Ｔ_２を用意する（この実施形態ではＴ_１＜Ｔ_２とする）。次に、第１及び第２の閾値Ｔ_１、Ｔ_２から、実際に運転データＤとの比較に用いる実用閾値Ｔ_Ａを選択するための条件Ｃとして、ステップＷ３で、電動機１２の基準休止時間Ｒ_０を設定し、ステップＷ４で、電動機１２の基準運転時間Ｑ_０を設定する。次にステップＷ５で、電動機１２の実休止時間Ｒ_Ａを計測し、ステップＷ６で、電動機１２の実運転時間Ｑ_Ａを計測する。

次にステップＷ７で、基準休止時間Ｒ_０と直近の実休止時間Ｒ_Ａとを比較し、実休止時間Ｒ_Ａが基準休止時間Ｒ_０よりも短いときには、ステップＷ８で、値の小さい第１の閾値Ｔ_１を実用閾値Ｔ_Ａとして決定する。他方、実休止時間Ｒ_Ａが基準休止時間Ｒ_０よりも長いとき（図では両者が等しい場合も含む）には、ステップＷ９で、基準運転時間Ｑ_０と直近の実運転時間Ｑ_Ａとを比較する。そして、実運転時間Ｑ_Ａが基準運転時間Ｑ_０よりも長いとき（図では両者が等しい場合も含む）には、ステップＷ８で、値の小さい第１の閾値Ｔ_１を実用閾値Ｔ_Ａとして決定する。他方、実運転時間Ｑ_Ａが基準運転時間Ｑ_０よりも短いときには、ステップＷ１０で、値の大きい第２の閾値Ｔ_２を実用閾値Ｔ_Ａとして決定する。

次にステップＷ１１で、運転データＤを、ステップＷ８及びＷ１０で決定した実用閾値Ｔ_Ａと比較し、運転データＤが実用閾値Ｔ_Ａを超えているとき（図では両者が等しい場合も含む）には、電動機１２の運転に異常が生じていると判定して、ステップＷ１２で、電動機１２の運転を停止させる。他方、運転データＤが実用閾値Ｔ_Ａを下回るときには、電動機１２の運転は正常であると判定して、ステップＷ１３で、電動機１２を継続して運転させる。このような構成を有する制御方法によっても、前述した制御装置４０と同等の作用効果が奏される。

本発明に係る制御装置の基本構成を示す機能ブロック図である。 本発明に係る制御方法を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態による制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態による制御方法を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態による制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第２実施形態による制御方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１０、３０、４０ 制御装置
１２ 電動機
１４ 運転監視部
１６ 運転制御部
１８ データ取得部
２０ 閾値決定部
２２ 異常運転判定部
３２ 温度検出部
４２ 計時部

Claims (10)

1. 電動機の運転状態を監視する運転監視部と、該運転監視部の監視結果に従って電動機の運転を制御する運転制御部とを具備する制御装置において、
   前記運転監視部は、
   電動機の運転データを取得するデータ取得部と、
   前記運転データの比較対象として用意される互いに異なる第１及び第２の閾値から、実際に該運転データとの比較に用いる実用閾値を、電動機の温度に関連する所与の条件に応じて、選択して決定する閾値決定部と、
   前記データ取得部が取得した前記運転データを、前記閾値決定部が決定した前記実用閾値と比較して、電動機の運転に異常が生じたか否かを判定する異常運転判定部と、を具備し、
   前記運転制御部は、前記異常運転判定部の判定結果に従って、電動機の運転を制御すること、
   を特徴とする制御装置。
2. 前記運転監視部は、電動機の実温度を検出する温度検出部をさらに具備し、前記閾値決定部は、前記条件として与えられた電動機の基準温度と該温度検出部が検出した該実温度とを比較して、該実温度が該基準温度よりも高いときに、前記第１及び第２の閾値のうち値の小さい閾値を前記実用閾値として決定し、該実温度が該基準温度よりも低いときに、前記第１及び第２の閾値のうち値の大きい閾値を前記実用閾値として決定する、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記運転監視部は、電動機の実休止時間を計測する計時部をさらに具備し、前記閾値決定部は、前記条件として与えられた電動機の基準休止時間と該計時部が計測した直近の該実休止時間とを比較して、該実休止時間が該基準休止時間よりも短いときに、前記第１及び第２の閾値のうち値の小さい閾値を前記実用閾値として決定する、請求項１に記載の制御装置。
4. 前記計時部はさらに、電動機の実運転時間を計測し、前記閾値決定部は、前記実休止時間が前記基準休止時間よりも長いときには、前記条件として与えられた電動機の基準運転時間と該計時部が計測した直近の該実運転時間とを比較して、該実運転時間が該基準運転時間よりも長いときに、前記第１及び第２の閾値のうち値の小さい閾値を前記実用閾値として決定し、該実運転時間が該基準運転時間よりも短いときに、前記第１及び第２の閾値のうち値の大きい閾値を前記実用閾値として決定する、請求項３に記載の制御装置。
5. 前記閾値決定部は、前記運転データの比較対象として用意される互いに異なる３つ以上の閾値から、前記実用閾値を、前記条件に応じて選択して決定する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御装置。
6. 前記データ取得部が取得する前記運転データは、電動機の運転中の位置偏差、速度偏差、駆動電流及び推定外乱トルクを含む群から選択される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御装置。
7. 電動機の運転状態を監視するとともに該運転状態に応じて電動機の運転を制御する制御方法において、
   電動機の運転データを取得し、
   前記運転データの比較対象として、互いに異なる第１及び第２の閾値を用意し、
   前記第１及び第２の閾値から、実際に前記運転データとの比較に用いる実用閾値を選択するための、電動機の温度に関連する条件を設定し、
   前記第１及び第２の閾値から、前記実用閾値を、設定した前記条件に応じて選択して決定し、
   前記運転データを前記実用閾値と比較して、電動機の運転に異常が生じたか否かを判定し、
   電動機の異常運転の判定結果に従って、電動機の運転を制御すること、
   を特徴とする制御方法。
8. 前記条件として電動機の基準温度を設定し、電動機の実温度を検出し、該基準温度と該実温度とを比較して、該実温度が該基準温度よりも高いときに、前記第１及び第２の閾値のうち値の小さい閾値を前記実用閾値として決定し、該実温度が該基準温度よりも低いときに、前記第１及び第２の閾値のうち値の大きい閾値を前記実用閾値として決定する、請求項７に記載の制御方法。
9. 前記条件として電動機の基準休止時間を設定し、電動機の実休止時間を計測し、該基準休止時間と直近の該実休止時間とを比較して、該実休止時間が該基準休止時間よりも短いときに、前記第１及び第２の閾値のうち値の小さい閾値を前記実用閾値として決定する、請求項７に記載の制御方法。
10. 前記条件として電動機の基準運転時間をさらに設定し、電動機の実運転時間をさらに計測し、前記実休止時間が前記基準休止時間よりも長いときには、該基準運転時間と直近の該実運転時間とを比較して、該実運転時間が該基準運転時間よりも長いときに、前記第１及び第２の閾値のうち値の小さい閾値を前記実用閾値として決定し、該実運転時間が該基準運転時間よりも短いときに、前記第１及び第２の閾値のうち値の大きい閾値を前記実用閾値として決定する、請求項９に記載の制御方法。

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