JP2796775B2 - 負荷監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は駆動源として電動モータ
を用いた工作機械等の各種機械における負荷を監視する
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば工作機械等において過負荷状態が
発生すると、そのままでは駆動源であるモータの焼損，
また工具等の損傷を招来することとなるため、負荷の監
視は欠くことが出来ない。このため通常はモータ電流を
検出し、モータ電流が予め定めた基準範囲内か否かを比
較し、基準範囲外になると負荷異常としてモータの停止
等の措置が採られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、多用途工作
機械では、例えばドリル加工，リーマ加工，面取り加
工，タップ加工等を行なう場合、各作業夫々に応じた適
正なモータ電力範囲があり、作業変更時には駆動源とし
ての１台のモータに対する給電電力値を夫々の作業に適
した範囲に設定変更するが、前述の如く単一の基準範囲
を設定している場合にはモータ電力値が各作業夫々の適
正モータ電力範囲内か否かが解らず、過負荷異常を看過
する虞れがあった。

【０００４】本発明はかかる事情に鑑みなされたもので
あって、その目的とするところは、各作業毎にモータ電
力値の適正範囲を設定して各作業毎の負荷異常を正確に
監視し得るようにした負荷監視装置を提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る負荷監視装
置は、適正モータ電力範囲が夫々異なる複数の作業を順
次切替えて行う機械の負荷を監視する装置において、各
作業毎の適正モータ電力範囲を記憶する記憶部と、モー
タ電力値を求める電力演算手段と、前記電力演算手段で
求めたモータ電力値と前記記憶部から読み出した適正モ
ータ電力範囲とを比較し、モータ電力値が適正モータ電
力範囲外の場合に異常信号を出力する比較手段と、該比
較手段からの異常信号が前記作業の切替え後の所定時間
内に出力された場合にはこれを無効化する手段とを備え
ることを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明にあってはこれによって、各作業が変わ
る都度、記憶部から読み出した適正モータ電力範囲に基
づき、モータ電力値か否かを判断することで適正モータ
電力範囲が異なる複数の作業を行う場合も、夫々の適正
モータ電力範囲での負荷の監視が可能となり、各作業毎
の負荷異常の正確な検出が可能となる一方、作業切替え
時に生じる電力の急変は、作業切替え後の所定時間内に
生じてもこれを無効とすることで負荷異常と誤認するこ
とも回避し得る。

【０００７】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づき
具体的に説明する。 （実施例１）図１は本発明に係る負荷監視装置の構成を
示すブロック図であり、図中Ｍは駆動源たるモータ、１
は電源、２はモータＭに対する給電電力値（モータ電力
値という）を制御するモータ制御部、６は本発明に係る
負荷監視装置を示している。電源１からの電力はモータ
制御部２にて調節されてモータＭに供給される。モータ
Ｍには図示しない動力伝達機構を介して、例えば工作機
械の場合にあっては工具が装着されている。モータ制御
部２は、例えば工作機械で行うべき複数の工程（作業）
夫々の切替えタイミングの設定、並びに夫々の工程の切
替え、及び各工程に応じたモータ電力の制御を行う他、
工程を切替える都度、工程切替え及び次の工程の作業内
容に対応した信号を負荷監視装置６のキー・端子入力部
１４へ送信し、また負荷監視装置６の出力部１５から入
力される制御信号に基づいてモータＭに対する給電の遮
断を行うようにしてある。

【０００８】負荷監視装置６はＣＰＵ１１，記憶部１
２，表示部１３，キー・端子入力部１４及び出力部１５
を備えている。記憶部１２には監視作業の開始に先立っ
て、工程データ、各工程番号No．，各工程毎の適正モー
タ電力範囲を規定する上限値，下限値及び工程切替え時
の設定時間等が記憶されている。なお、設定時間は工作
機械が１の工程から他の工程に工程が切替えられた際に
生じるモータの加減速に伴う電力の急変時間帯を含む時
間であって、通常一定であるが、各工程切替え時毎に異
なる値であってもよい。この記憶部１２に対する各種デ
ータの書込みはキー・端子入力部１４に接続されている
キーボードをオペレータが操作することでＣＰＵ１１を
動作させ、図示しない書込み手段にて行われ、またこれ
からのデータの読出しは、ＣＰＵ１１からの指示に基づ
き図示しない読出し手段を通じて自動的に行われる。

【０００９】ＣＰＵ１１は電力演算手段２１，比較手段
２２及び出力遅延手段２３及び工程変化検出手段２４と
しての機能を備えている。電力演算手段２１はモータ制
御部２からモータＭへ供給される電力の給電線３を通じ
て読込んだ情報に基づきモータ電力値を求め、これを比
較手段２２へ付与する。

【００１０】比較手段２２は入力されたモータ電力値を
記憶部１２から読出した適正モータ電力範囲と比較し、
その結果を表示部１３へ表示させると共に、モータ電力
値が適正モータ電力範囲内であれば信号を出力せず、ま
た適正モータ電力範囲外の場合は異常信号を出力遅延手
段２３へ出力する。出力遅延手段２３は常時は作動しな
いタイマーを備えており、与えられた信号（異常信号）
をそのまま出力部１５へ出力する。また工程変化検出手
段２４からインヒビット指令（モータの加減速等によっ
てモータ電力が変化しても所定時間これを電力異常とし
ないための指令）が与えられた場合には記憶部１２から
読出した設定時間だけタイマーが作動し、この間入力信
号を所定時間（インヒビットタイムという）遅延させて
出力部１５へ出力するようになっている。なお、インヒ
ビットタイムの間、比較手段２３から異常信号が与えら
れなくなると、異常信号が無効化され、インヒビットタ
イム経過後も出力部１５へ異常信号は出力されなくな
る。

【００１１】工程変化検出手段２４はモータ制御部２か
ら工程の切替えの都度出力される工程切替え信号がキー
・端子入力部１４へ入力され、記憶部１２から読出した
工程データ中の工程番号No. を保持しており、記憶部１
２から新たな工程データが与えられると、これらに基づ
いて工程の変化を検出し、インヒビット指令を出力遅延
手段２３へ与えるようになっている。

【００１２】出力部１３は比較手段２２から出力遅延手
段２３を通じて異常信号が入力されるとモータ制御部２
へ制御信号を出力し、またモータ制御部２はモータＭに
対する給電を遮断させる。

【００１３】図２は実施例１における処理過程を示すフ
ローチャートである。先ずオペレータが負荷監視装置６
をキー・端子入力部１４に接続されているキーボード等
を通じてプログラムモードとし（Ｓ１）、キーボードを
通じて各工程に付した工程番号、各工程データ、適正モ
ータ電力範囲を規定する上限値，下限値，インヒビット
タイムの設定値を記憶部１２へ記憶させ（Ｓ２）、その
後、同様にキーボードを通じて監視モードに切替える
（Ｓ３）。

【００１４】図３は負荷監視モードでの処理過程を示す
フローチャートである。監視モードでは給電線３から取
り込んだデータに基づいて電力演算手段２１がモータ電
力値を求め、これを比較手段２２へ与える（Ｓ１１）。
比較手段２２は与えられたモータ電力値が記憶部１２か
ら読出した適正モータ電力範囲内か否かを判断し（Ｓ１
２）、適正モータ電力範囲内であればステップＳ１３へ
進み、また適正モータ電力範囲外の場合には異常信号を
出力遅延手段２３を通じて出力部１５へ出力し、モータ
Ｍに対する給電を停止させる（Ｓ１４）。

【００１５】一方このような監視中、工程が切替えられ
たか否かを判断し（Ｓ１３）、切替えられていない場合
には工程番号No. に対応した適正モータ電力範囲での監
視を継続し（Ｓ１５）、また工程番号が切替えられた場
合には工程変化検出手段２４から出力遅延手段２３へイ
ンヒビット指令が与えられ、出力遅延手段２３からの出
力が遅延される（Ｓ１６）。インヒビットタイムが経過
したか否かを判断し（Ｓ１７）、経過した場合にはステ
ップ１４に進んで記憶部１２から読出された新たな工程
番号，工程データのもとで定められている適正モータ電
力範囲に基づいて負荷の監視を行ない（Ｓ１５）、また
インヒビットタイムが経過していない場合にはステップ
Ｓ１６に戻って出力遅延手段２３からの出力である異常
信号がタイマーの動作中遅延せしめられ、この間の異常
信号を無効化する（Ｓ１６）。

【００１６】図４(a) は実施例１に示す装置を用いた場
合の適正電力範囲が異なる工程１〜工程４までの４工程
を実施する工作機械におけるモータ電力値の推移を示す
グラフであり、横軸に時間を、また縦軸に電力値（Ｋ
Ｗ）をとって示してある。図４(b) は工程１〜工程４ま
での各工程切替え信号のタイミングチャートである。こ
れから明らかなように、モータＭの駆動直後にはモータ
電力値は工程１での上限値，下限値を越える値まで高め
られた後、工程１における適正モータ電力範囲を規定す
る上限値，下限値の範囲内の値にまで低下せしめられて
工程１が開始される。工程１が終了すると図４(b) に示
す工程切替え信号によって電力値は工程２の上限値と下
限値との中間の値にまで高められるが、この工程切替え
信号の立ち上りと略同時にインヒビット指令が出力遅延
手段２３へ出力され、インヒビットタイムτが開始され
る。

【００１７】モータ電力値が工程２の適正モータ電力範
囲内の値になると、工程２の作業が開始され、これと略
同時にインヒビットタイムτが終了し、インヒビット指
令も解除される。以下同様にして工程３の適正モータ電
力範囲の上限値，下限値の中間の電力値に設定されて工
程３が開始され、工程３が終了すると工程４の上限値，
下限値の中間の電力値に設定されて工程４が開始され
る。各工程切替え時にも工程切替え信号の立上りの都
度、インヒビット指令が出力遅延手段２３へ出力され、
インヒビットタイムが開始され、工程１から工程２、工
程２から工程３、工程３から工程４夫々への工程切替え
時にモータ電力値に急激な変化が生じてもこれを無効化
することで、モータＭが停止する等の不都合が解消され
ることとなる。

【００１８】このような実施例１にあっては、１台のモ
ータを用いて適正モータ電力範囲が夫々異なる複数の工
程を行う場合に、各工程夫々に応じた適正モータ電力範
囲に基づく負荷異常を検出し得ることは勿論、工程切替
え時の電力変化を負荷異常と誤認することがなく、監視
に対する信頼性を高め得る。

【００１９】（実施例２）この実施例２では駆動源とし
てのモータＭがインバータにて自動運転されている場合
に適用可能な負荷監視装置６を示している。この負荷監
視装置６においてはモータをインバータにて自動運転し
ている場合、工程切替え時以外においてモータＭに対す
る変速が生じ、これに伴って大きな加減速電力が発生し
ても、このような加減速電力の変化を負荷異常と誤認す
ることがないようにしてある。

【００２０】図５は実施例２の構成を示すブロック図で
あり、この実施例２ではＣＰＵ１１は実施例１の構成で
ある図１に示す負荷監視装置６におけるＣＰＵ１１にモ
ータ電源の周波数検出手段２５，周波数変化検出手段２
６の機能を加えたのと実質的に同じ構成としてある。モ
ータ電源の周波数検出手段２５はモータＭの電源１の周
波数を検出し、これを周波数変化検出手段２６へ出力す
る。周波数変化検出手段２６は前回に検出された周波数
を保持しており、今回検出された周波数とを比較し、そ
の変化が許容範囲（例えば４Ｈｚ／秒）を越えたか否か
を判断し、越えた場合にはインヒビット指令を出力遅延
手段２３へ出力するようになっている。出力遅延手段２
３にインヒビット指令が与えられると、記憶部１２から
読出した設定時間だけタイマーが動作し、この間比較手
段２２から与えられる異常信号を遅延させる。この結
果、出力遅延手段２３は工程変化検出手段２４から与え
られるインヒビット指令の他に、周波数変化検出手段２
６から与えられるインヒビット指令によっても出力を遅
延させ、このインヒビットタイムの間の異常信号を無効
化させることとなる。なお、設定時間である工程切替え
時における値と、周波数変化時における値とは通常同じ
値が用いられるが、異なる値であってもよい。

【００２１】この結果、モータＭの一時的な変速に伴う
周波数変化がもたらす加減速電力の変化の場合、インヒ
ビットタイム内で正常状態に復帰することからこれを負
荷異常と誤認することがない。他の構成及び作用は実施
例１のそれと実質的に同じであり、対応する部分には同
じ番号を付して説明を省略する。

【００２２】図６はモータＭをインバータ運転している
際の負荷監視装置の処理過程を示すフローチャートであ
る。先ずモータ電源の周波数検出手段２５にてモータＭ
の電源周波数を検出し（Ｓ２１）、周波数変化検出手段
２６にて周波数に変化があるか否かを判断し（Ｓ２
２）、ない場合にはモータ電力値に基づく負荷の監視を
継続し（Ｓ２３）、また変化がある場合には出力遅延手
段１３を動作させてインヒビットタイム中は、異常信号
を遅延させて無効化する（Ｓ２４）。

【００２３】このような実施例２にあっては実施例１に
おけるのと同様に工程切替え時のモータ電力値の変化を
負荷異常と誤認することが回避されると共に、各工程中
においてインバータ運転中のモータＭが変速された場合
に生じる加減速電力による電力変動があってもインヒビ
ットタイム中はこれを負荷異常と誤認することを防止出
来ることとなる。なお、上述の実施例１，２においては
モータＭにて工作機械を駆動する場合について説明した
が、何らこれに限るものではなく、各種機械で複数の動
作又は作業を実施する場合についても適用できることは
勿論である。

【００２４】

【発明の効果】第１の発明にあっては、適正モータ電力
範囲が異なる場合に、その各作業夫々の適正モータ電力
範囲を規定する上限値，下限値を記憶部に記憶してお
き、求めたモータ電力値が適正モータ電力範囲内か否か
を判断することで作業夫々に応じた負荷異常を正確に検
出し得ることは勿論、作業の変更時には適正モータ電力
範囲を変えるために電力値が急変してもこれを異常信号
と誤認する不都合が解消される。第２の発明にあって
は、作業中において外的又は内的要素により、モータが
変速され、一時的に加減速電力による電力変動があって
も、これを負荷異常と誤認する不都合も解消されること
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例１の構成を示すブロック図
である。

【図２】負荷監視の処理過程を示すフローチャートであ
る。

【図３】工程切替え時における負荷監視処理過程を示す
フローチャートである。

【図４】モータ電力値の推移を示す説明図である。

【図５】本発明の実施例２の構成を示すブロック図であ
る。

【図６】図５に示す実施例の監視処理過程を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１ 電源 ２ モータ制御部 ３ 給電線 ６ 負荷監視装置 １１ ＣＰＵ １２ 記憶部 １３ 表示部 １４ キー・端子入力部 １５ 出力部 ２１ 電力演算手段 ２２ 比較手段 ２３ 出力遅延手段 ２４ 工程変化検出手段 ２５ モータ電源の周波数検出手段 ２６ 周波数変化検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−159683（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−245389（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−238419（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−289590（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−273306（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−207993（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−304179（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−22444（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02H 7/085 H02P 3/00 - 5/52 H02P 7/00 - 7/80

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 適正モータ電力範囲が夫々異なる複数の
   作業を順次切替えて行う機械の負荷を監視する装置にお
   いて、各作業毎の適正モータ電力範囲を記憶する記憶部
   と、モータ電力値を求める電力演算手段と、前記電力演
   算手段で求めたモータ電力値と前記記憶部から読み出し
   た適正モータ電力範囲とを比較し、モータ電力値が適正
   モータ電力範囲外の場合に異常信号を出力する比較手段
   と、該比較手段からの異常信号が前記作業の切替え後の
   所定時間内に出力された場合にはこれを無効化する手段
   とを備えることを特徴とする負荷監視装置。