JP5967072B2

JP5967072B2 - モータ制御システム及びモータ制御システムの故障判断方法

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Publication number: JP5967072B2
Application number: JP2013270891A
Authority: JP
Inventors: 崇宮坂; 頼正安田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2033-12-27
Also published as: JP2015126647A

Description

本発明は、ブレーキ装置を備えたモータを制御するモータ制御システム及びモータ制御システムの故障判断方法に関する。

従来のモータ制御システムは、ブレーキ付きモータと、インバータ装置とを備える。ブレーキ付きモータとは、ブレーキ装置を備えたモータのことである。ブレーキ装置は、ブレーキライニングを備え、モータを制動する。インバータ装置内には、電流検出回路と、電流値記憶回路と、比較器と、異常信号発生回路とが設けられる。電流検出回路は、モータに流れるモータ負荷電流を検出する。電流値記憶回路は、ブレーキライニングの摩耗量が正常範囲にある場合における、モータ負荷電流値Ｉｃを記憶している。

比較器は、電流検出回路からのモータ負荷電流検出信号Ｉと、電流値記憶回路に記憶されたモータ負荷電流値Ｉｃとを受けて、両者を比較する。ここで、ブレーキライニングの摩耗量が正常範囲を越えて異常範囲にある場合、これに起因して、ブレーキ装置は、モータの制動を完全に解除することができなくなる。この場合、モータに負荷がかかっている状態となるため、従来のモータ制御システムは、モータ負荷電流検出信号Ｉが大きくなる。このため、比較器は、両者の差（Ｉ−Ｉｃ）の大きさが予め決めた設定値以上となった場合、異常状態になったと判断し、ブレーキ異常検知信号を出力する。異常信号発生回路は、比較器からブレーキ異常検知信号を受けた場合、ブレーキ異常信号を外部へと出力する（特許文献１参照）。

従来の他のモータ制御システムは、ブレーキ付きサーボモータと、サーボアンプと、ブレーキ故障検出装置とを備える。ブレーキ付きサーボモータとは、ブレーキを備えたサーボモータのことである。また、ブレーキ故障検出装置は、比較・判断部を備える。

従来の他のモータ制御システムにおいて、サーボモータに流れる電流は、サーボアンプにフィードバックされる。サーボアンプには、トルク検出回路が設けられている。トルク検出回路は、サーボアンプにフィードバックされた電流から、トルクを検出する。サーボアンプは、トルク検出信号を出力する。このトルク検出信号は、比較・判断部により設定値と比較される。

加速時におけるトルクが設定値を超えた場合、従来の他のモータ制御システムは、ブレーキに故障が生じてブレーキがかかった状態で運転されていると判断する。なお、従来の他のモータ制御システムは、ブレーキが発生するトルクのみを検出し、これをトルク検出信号とする場合がある（特許文献２参照）。

特開平６−２８４７６６号公報（例えば、段落００２１、００２２、００２４、及び図１）

特開２０００−３２４８８５号公報（例えば、段落００１９乃至００２２、００２８乃至００３０、００３４、００３６、及び図１）

特許文献１の技術では、モータ（以下、電動機とする）に流れるモータ負荷電流が異常に大きくなった場合、ブレーキライニングの摩耗量が異常であり、ブレーキ装置に異常が発生したと判断している。また、特許文献２の技術では、サーボモータ（以下、電動機とする）に流れる電流から検出したトルクが設定値を超えた場合、ブレーキ（以下、ブレーキ装置とする）が故障したと判断している。このため、特許文献１または特許文献２の技術では、モータ制御システムに異常が発生した場合において、ブレーキ装置ではない部分の故障であっても、ブレーキ装置の故障と判断してしまう。よって、特許文献１または特許文献２の技術では、ブレーキ装置ではない部分の故障が発生した場合、故障原因を判断できないため、故障箇所の修理に時間を要するという課題があった。

本発明の目的は、モータ制御システムに異常が発生した場合において、故障原因を判断することにより、故障箇所の修理にかかる時間を削減できるモータ制御システム及びモータ制御システムの故障判断方法を提供することである。

この発明に係るモータ制御システムは、トルクを発生させる電動機と、制動力を発生させ、この制動力により電動機を制動するブレーキ装置と、電動機を駆動させ、電動機に負荷がかかった場合、この負荷に基づく変動値を検出し、この変動値に基づいて、電動機に異常なトルクが発生したかどうかを判断し、電動機に異常なトルクが発生したと判断した場合、変動値とブレーキ装置の制動力の大きさとに基づいて、電動機に異常なトルクが発生した原因に関し、ブレーキ装置の故障か、あるいはブレーキ装置ではない部分の故障かを判断する第１の故障原因判断を行う駆動装置とを備える。

この発明に係るモータ制御システムの故障判断方法は、ブレーキ装置の制動力により制動される電動機に負荷がかかった場合、この負荷に基づく変動値を検出し、この変動値に基づいて、電動機に異常なトルクが発生したかどうかを判断する第１のステップと、第１のステップにおいて電動機に異常なトルクが発生したと判断された場合、変動値とブレーキ装置の制動力の大きさとに基づいて、電動機に異常なトルクが発生した原因に関し、ブレーキ装置の故障か、あるいはブレーキ装置ではない部分の故障かを判断する第２のステップとを備える。

本発明のモータ制御システム及びモータ制御システムの故障判断方法は、モータ制御システムに異常が発生した場合において、故障原因を判断できるため、故障箇所の修理にかかる時間を削減できる。

実施の形態１におけるモータ制御システムの構成を示す図である。実施の形態１における同期電動機の駆動時について示す図である。実施の形態１における駆動装置の構成を示す図である。実施の形態１におけるトルク波形の一例を示す図である。実施の形態１におけるモータ制御システムの故障の判断手順を示すフローチャートである。実施の形態２における目標とする速度と加速時間との関係の一例について示す図である。実施の形態２における駆動装置の構成を示す図である。実施の形態２におけるモータ制御システムの故障の判断手順を示すフローチャートである。駆動装置内に電磁ブレーキ制御用ＣＰＵを設けた場合における、モータ制御システムの構成を示す図である。

実施の形態１．
実施の形態１におけるモータ制御システムについて説明する。図１は、実施の形態１におけるモータ制御システムの構成を示す図である。図１に示すように、モータ制御システムは、電磁ブレーキ１と、同期電動機２と、駆動装置３ａと、位置検出器４と、上位コントローラ５と、電磁ブレーキ制御装置６とを備える。実施の形態１のモータ制御システムにおいて、同期電動機２は、ブレーキ装置として電磁ブレーキ１を備える。図１において、同期電動機２は、電磁ブレーキ１により制動されている。

電磁ブレーキ１は、同期電動機２の回転軸２１に組み付けられ、同期電動機２の制動を行う。電磁ブレーキ１は、図１に示すように、ヨーク１１、コイル１２、ボルト１３、プレート１４、アーマチュア１５、ブレーキライニング１６、及びばね１７を備える。

ヨーク１１は、図１に示すように、同期電動機２の一端面に設けられる。ヨーク１１は、鉄等の材料から形成される。ヨーク１１は、円柱形状である。ヨーク１１は、中心に穴が設けられ、この中心の穴に回転軸２１が挿入される。ヨーク１１は、周縁部にねじ穴が設けられる。

コイル１２は、図１に示すように、ヨーク１１内に埋め込まれるようにして設けられる。コイル１２は、円筒形状のボビンに、巻線を巻回して形成する。

ボルト１３は、ヨーク１１の周縁部のねじ穴に挿入される。これにより、ボルト１３は、ヨーク１１に対して固定される。

プレート１４は、中心に穴が設けられ、この中心の穴に回転軸２１が挿入される。プレート１４は、円盤形状である。また、プレート１４は、周縁部にねじ穴が設けられる。この周縁部のねじ穴には、ボルト１３が挿入される。このため、プレート１４は、ボルト１３に対して固定される。これにより、プレート１４は、ヨーク１１に対して固定される。

アーマチュア１５は、中心に穴が設けられ、この中心の穴に回転軸２１が挿入される。アーマチュア１５は、円盤形状である。また、アーマチュア１５は、周縁部に穴が設けられる。この周縁部の穴には、ボルト１３が挿入される。このとき、アーマチュア１５は、ボルト１３に沿って移動可能に支持される。これにより、アーマチュア１５は、ヨーク１１及び回転軸２１に対して移動可能に支持される。

ブレーキライニング１６は、プレート１４とアーマチュア１５の間に設けられる。ブレーキライニング１６は、高い摩擦係数を持つように形成された摩擦材である。ブレーキライニング１６は、回転軸２１に固定される。

ばね１７は、同期電動機２の一端面とアーマチュア１５とに固定される。ばね１７は、図１に示す復元力ｆを発生させる。この復元力ｆは、図１に示すように、アーマチュア１５に対し、ブレーキライニング１６へと押し付ける方向に働く。

同期電動機２は、回転軸２１を有する。同期電動機２は、駆動装置３ａから電流が供給される。同期電動機２は、供給された電流を、駆動力に変換する。この駆動力は、回転軸２１を介して、回転軸２１に接続された図示しない外部負荷へと伝達する。

駆動装置３ａには、図１に示すように、電磁ブレーキ１、同期電動機２、位置検出器４、上位コントローラ５、及び電磁ブレーキ制御装置６が接続される。また、駆動装置３ａは、ＣＰＵ３１ａ、記憶装置３２、電流検出回路３３、及び表示部３４を備える。

記憶装置３２は、ｎ回分の正常時のピークトルクＴｂ１、Ｔｂ２、・・・Ｔｂｎと、閾値Ｔｈと、前回運転時のピークトルク変動量ΔＴｂと、同期電動機２の定格トルクと、をあらかじめ記憶している。定格トルクとは、定格電圧、定格周波数で駆動した場合において、同期電動機２が出力するトルクのことをいう。なお、ｎ回分の正常時のピークトルクＴｂ１、Ｔｂ２、・・・Ｔｂｎと、閾値Ｔｈと、前回運転時のピークトルク変動量ΔＴｂとについては、後述する。

表示部３４は、例えば、ランプやディスプレイなどであり、ユーザに対し、異常が発生したこと、及び発生した異常の原因を通知する。

位置検出器４は、同期電動機２の回転軸２１に対して取り付けられる。位置検出器４は、同期電動機２の回転軸２１の回転位置を検出する。また、位置検出器４は、検出した回転軸２１の回転位置から、同期電動機２の回転軸２１の回転速度を算出する。

上位コントローラ５は、駆動装置３ａに対する指令を出力する。電磁ブレーキ制御装置６は、電磁ブレーキ１の制動を制御する。

次に、実施の形態１におけるモータ制御システムの動作について説明する。図１において、電磁ブレーキ１は、ばね１７の復元力ｆにより、アーマチュア１５をブレーキライニング１６に押し付ける。電磁ブレーキ１は、アーマチュア１５とブレーキライニング１６間に発生する摩擦力により、同期電動機２を制動する。またこのとき、コイル１２には、電流が流れていない。このため、コイル１２は、磁束を発生しない。

図２は、実施の形態１における同期電動機２の駆動時について示す図である。同期電動機２の駆動時において、同期電動機２が駆動を開始する前に、電磁ブレーキ制御装置６は、駆動装置３ａのＣＰＵ３１ａに対し、ブレーキ制御指令１００を出力する。ブレーキ制御指令１００は、駆動装置３ａのＣＰＵ３１ａに対し、電磁ブレーキ１の制動を解除することを通知する信号のことである。

また、電磁ブレーキ制御装置６は、電磁ブレーキ制御信号１０１を出力する。電磁ブレーキ制御信号１０１は、電流検出回路３３を介して、コイル１２へ入力される。なお、電磁ブレーキ制御信号１０１とは、コイル１２を励磁するための電流のことである。

電磁ブレーキ制御信号１０１が入力された場合、コイル１２は、電流が流れて励磁される。これにより、コイル１２は、磁束を発生させ、図２に示す吸着力Ｆを発生させる。コイル１２の発生させた吸着力Ｆがばね１７の復元力ｆを超えると、アーマチュア１５は、コイル１２へと吸着される。

アーマチュア１５がコイル１２へと吸着された場合、アーマチュア１５とブレーキライニング１６との間には、ギャップが発生する。このため、両者の間には、摩擦力が働かなくなる。これにより、電磁ブレーキ１は、同期電動機２の制動を解除する。

また、電磁ブレーキ制御信号１０１が流れた時、電流検出回路３３は、電磁ブレーキ制御信号１０１を検出する。電磁ブレーキ制御信号１０１を検出した場合、電流検出回路３３は、電流検出信号１０２を、ＣＰＵ３１ａへと出力する。この電流検出信号１０２を受けて、ＣＰＵ３１ａは、電磁ブレーキ１が同期電動機２の制動を解除したと判断する。

同期電動機２を駆動させる際、上位コントローラ５は、駆動装置３ａに対して位置指令１０３を出力する。位置指令１０３とは、同期電動機２を駆動させる際における、回転軸２１の目標の回転位置についての指令のことである。

駆動装置３ａは、同期電動機２へ供給する電流を制御する。また、同期電動機２は、駆動装置３ａから供給された電流により駆動する。

同期電動機２の駆動時において、位置検出器４は、回転軸２１の回転位置を検出する。位置検出器４は、検出した回転軸２１の回転位置を、位置フィードバック値１０４として、駆動装置３ａへと出力する。また、位置検出器４は、検出した回転軸２１の回転位置から、回転軸２１の回転速度を算出する。位置検出器４は、算出した回転軸２１の回転速度を、速度フィードバック値１０５として、駆動装置３ａへと出力する。なお、以下において、同期電動機２の回転軸２１の位置情報とは、位置フィードバック値１０４のことである。

駆動装置３ａのＣＰＵ３１ａには、上位コントローラ５から、位置指令１０３が入力される。また、駆動装置３ａのＣＰＵ３１ａには、位置検出器４から、位置フィードバック値１０４及び速度フィードバック値１０５が入力される。駆動装置３ａのＣＰＵ３１ａは、位置フィードバック値１０４及び速度フィードバック値１０５を用いて、電流指令１０６を算出する。電流指令１０６とは、位置指令１０３通りに同期電動機２を駆動させるための指令のことであり、駆動装置３ａから同期電動機２へと供給される電流のことである。

駆動装置３ａのＣＰＵ３１ａは、図２に示すように、電流指令１０６を同期電動機２へと出力する。これにより、同期電動機２は、電流指令１０６に従って駆動する。なお、以下において、同期電動機２が電流指令１０６に従って駆動することを、同期電動機２の運転という。

次に、実施の形態１における駆動装置３ａについて説明する。図３は、実施の形態１における駆動装置３ａの構成を示す図である。なお、図３においては、説明の便宜上、電磁ブレーキ１、同期電動機２、位置検出器４、上位コントローラ５、及び電磁ブレーキ６についても図示している。

図３において、上位コントローラ５から出力された位置指令１０３は、ＣＰＵ３１ａの位置制御部１０７へと入力される。また、位置制御部１０７には、位置フィードバック値１０４が入力される。位置制御部１０７は、位置指令１０３と位置フィードバック値１０４とに基づいて、速度指令値１０８を算出する。位置制御部１０７は、速度指令値１０８を速度制御部１０９へと出力する。

速度制御部１０９には、速度指令値１０８と速度フィードバック値１０５とが入力される。速度制御部１０９は、速度指令値１０８と速度フィードバック値１０５とに基づいて、電流指令値１１０を算出する。速度制御部１０９は、電流指令値１１０を電流制御部１１１へと出力する。

電流制御部１１１には、電流指令値１１０が入力される。また、電流制御部１１１には、電流指令１０６がフィードバックされ、入力される。電流制御部１１１は、電流指令値１１０とフィードバックされた電流指令１０６とに基づいて、電流指令１０６を算出する。

駆動装置３ａは、このようにして求めた電流指令１０６を、同期電動機２へと出力する。これにより、駆動装置３ａは、同期電動機２を駆動させる。

また、電流指令１０６は、ＣＰＵ３１ａのトルク推定部１１２に対しても入力される。トルク推定部１１２は、電流指令１０６から、同期電動機２の発生させるトルクを算出する。これにより、駆動装置３ａは、同期電動機２の発生させるトルクを検出する。

同期電動機２の駆動時において、電流指令１０６は、常にトルク推定部１１２へと入力される。このため、トルク推定部１１２は、算出したトルクから、同期電動機２のトルク波形を取得することができる。図４は、取得したトルク波形の一例を示す図である。

ここで、同期電動機２は、駆動装置３ａに入力される位置指令１０３により、駆動する。このため、同期電動機２の１周期の動作は、既知である。よって、トルク推定部１１２は、図４に示すように、取得したトルク波形から、１周期分のトルク波形を求めることができる。

トルク推定部１１２は、同期電動機２の駆動開始時から１周期分のトルク波形を取得する。また、トルク推定部１１２は、この取得した１周期分のトルク波形において、図４に示す最大のトルク（以下において、ピークトルクとする）を求める。

トルク推定部１１２は、求めたピークトルクを記憶装置３２へと出力する。記憶装置３２は、トルク推定部１１２から入力されたピークトルクを記憶する。

電磁ブレーキ故障判断部１１３には、トルク推定部１１２により求められたピークトルクが入力される。また、電磁ブレーキ故障判断部１１３には、記憶装置３２に記憶された閾値Ｔｈが入力される。

ここで、同期電動機２に負荷がかかった場合、同期電動機２には、負荷トルクが発生する。この場合、同期電動機２は、回転軸２１を回転させるために、負荷トルクに応じたトルクを発生させる。同期電動機２にかかる負荷が大きいほど、同期電動機２は、大きなトルクを発生させる。また、電磁ブレーキ１の故障などにより、同期電動機２に大きな負荷がかかった場合、同期電動機２には、異常な負荷トルクが発生する。この場合、同期電動機２の発生させるトルクは、異常に増大する。このため、実施の形態１においては、同期電動機２が正常に運転しているときのピークトルクと、同期電動機２が発生させた異常なトルクとを判別するために、閾値Ｔｈを使用する。閾値Ｔｈの求め方については、後述する。なお、実施の形態１において、同期電動機２の発生させるトルクは、同期電動機２にかかった負荷に基づく変動値である。

電磁ブレーキ故障判断部１１３は、トルク推定部１１２から入力されたピークトルクと閾値Ｔｈとに基づいて、モータ制御システムに異常が発生したかどうかの判断を行う。なお、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、同期電動機２が駆動を開始する前においても、モータ制御システムに異常が発生したかどうかの判断を行う。モータ制御システムに異常が発生したかどうかの判断については、後述にて説明する。

モータ制御システムに異常が発生したと判断した場合、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、異常検出信号１１４を表示部３４へと出力する。

表示部３４は、入力された異常検出信号１１４に基づいて、異常が発生したことを表示する。表示部３４は、例えばランプ等を備える場合、異常検出信号１１４に基づいて、発生した故障原因を示すランプを点灯等する。また、表示部３４は、例えばディスプレイ等を備える場合、異常検出信号１１４に基づいて、発生した故障原因を表す文字等をディスプレイ上に表示する。このようにして、表示部３４は、ユーザに対し、異常が発生したこと、及び発生した故障の原因を通知する。

なお、トルク推定部１１２は、同期電動機２が正常に運転しているときに、同期電動機２が駆動を開始してから１周期分のトルクに基づいて、正常時のピークトルクＴｂを算出する。トルク推定部１１２は、この正常時のピークトルクＴｂの算出を、任意のｎ回行う。つまり、トルク推定部１１２は、ｎ回分の正常時のピークトルクＴｂ１、Ｔｂ２、・・・Ｔｂｎを算出する。それから、トルク推定部１１２は、ｎ回分の正常時のピークトルクＴｂ１、Ｔｂ２、・・・Ｔｂｎを、記憶装置３２へと出力する。記憶装置３２は、ｎ回分の正常時のピークトルクＴｂ１、Ｔｂ２、・・・Ｔｂｎを記憶する。この場合において、同期電動機２が正常に運転しているときとは、例えば、モータ制御システムの新品を立ち上げた時のことである。このため、ｎ回分の正常時のピークトルクＴｂ１、Ｔｂ２、・・・Ｔｂｎは、例えば、モータ制御システムの新品の立ち上げ時において、算出する。

図５は、実施の形態１におけるモータ制御システムの故障の判断手順を示すフローチャートである。図５を参照して、実施の形態１におけるモータ制御システムの故障判断の手順について説明する。

モータ制御システムの電源が投入された後、駆動装置３ａが同期電動機２を駆動させる前に、電磁ブレーキ制御装置６は、ブレーキ制御指令１００を出力する。ブレーキ制御指令１００は、ＣＰＵ３１ａの電磁ブレーキ故障判断部１１３へと入力される。電磁ブレーキ制御装置６は、電磁ブレーキ制御信号１０１を出力する場合、このブレーキ制御指令１００を出力する。

図５のステップＳ１において、ブレーキ制御指令１００が出力されていない場合、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、電磁ブレーキ１が制動を行っていると判断する。そして、ステップＳ２へと進む。

図５のステップＳ２において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、同期電動機２の回転軸２１の位置情報に変化があったかどうかを判断する。具体的には、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、位置検出器４から出力される位置フィードバック値１０４に変化があったかどうか判断する。

位置フィードバック値１０４に変化がない場合、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、回転軸２１の回転位置に変化がないと判断する。この場合、同期電動機２は、電磁ブレーキ１により制動され、停止した状態が保たれている。このため、ステップＳ３において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、電磁ブレーキ１が正常に動作していると判断する。そして、ステップＳ１の判断へと戻る。

一方、ステップＳ２において、位置フィードバック値１０４に変化がある場合、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、回転軸２１の回転位置が変化したと判断する。これにより、ステップＳ４において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、モータ制御システムにブレーキ性能劣化故障が発生したと判断する。

ブレーキ性能劣化故障とは、電磁ブレーキ１の制動に関わる部品が劣化することにより、電磁ブレーキ１の制動力が低下する故障のことである。ブレーキ性能劣化故障は、例えば、ブレーキライニング１６に塗布された摩擦剤が磨耗したり、ボルト１３が緩んだりすることにより、発生する。ブレーキ性能劣化故障は、電磁ブレーキ１の故障である。

なお、電磁ブレーキ１による制動中において、駆動装置３ａは、同期電動機２への指令を行わない。このため、ブレーキ制御指令１００が出力されていない場合、電磁ブレーキ１が正常に同期電動機２を制動しているならば、位置フィードバック値１０４に変化はない。しかし、ブレーキ性能劣化故障が発生した場合、電磁ブレーキ１は、制動力が低下する。このため、電磁ブレーキ１が制動を行っている場合であっても、同期電動機２の回転軸２１は、同期電動機２に働く外力や回転軸２１に接続された外部負荷の自重などにより、移動してしまう。

この場合、ステップＳ４において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、異常検出信号１１４を表示部３４へと出力する。このときの異常検出信号１１４は、ブレーキ性能劣化故障を示す信号である。この信号を受けて、表示部３４は、ブレーキ性能劣化故障が発生したことを表示する。

ブレーキ制御指令１００が出力された場合、ステップＳ１において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、ブレーキ制御指令１００がＯＮであると判断する。この場合、電磁ブレーキ制御装置６は、電磁ブレーキ制御信号１０１を出力する。

次に、図５のステップＳ５において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、電磁ブレーキ１に、ブレーキ電流が流れているかどうかを判断する。この判断は、電磁ブレーキ制御信号１０１が、電磁ブレーキ１へと流れているか否かを検出することにより行う。つまり、この判断は、電流検出回路３３が電磁ブレーキ制御信号１０１を検出することにより行う。

電磁ブレーキ制御信号１０１を検出しなかった場合、電流検出回路３３は、電流検出信号１０２を電磁ブレーキ故障判断部１１３へと出力しない。この場合、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、電流検出信号１０２が入力されない。このため、ステップＳ５において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、ブレーキ電流が流れていないと判断する。これにより、ステップＳ６において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、モータ制御システムにブレーキ制御回路故障が発生したと判断する。ブレーキ制御回路故障とは、ブレーキ電流回路の断線や接続コネクタの接触不良などにより、電磁ブレーキ制御信号１０１の伝達経路に異常が発生し、電磁ブレーキ１にブレーキ電流が流れなくなる故障のことである。

上記のとおり、ステップＳ１において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、ブレーキ制御指令１００がＯＮであると判断している。このため、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、電磁ブレーキ制御信号１０１が出力されたと判断する。しかし、電磁ブレーキ制御信号１０１が電磁ブレーキ１に流れない場合、コイル１２は、励磁されない。この場合、電磁ブレーキ１は、制動を解除することができなくなる。ブレーキ制御回路故障は、電磁ブレーキ１の故障である。

なお、ブレーキ電流回路とは、電磁ブレーキ制御信号１０１が流れる接続線のことである。具体的には、ブレーキ電流回路は、電磁ブレーキ制御装置６と電流検出回路３３とを結ぶ電線、電流検出回路３３とコイル１２とを結ぶ電線、及びこれらの接続コネクタのことである。つまり、ブレーキ電流回路の断線とは、これらの電線または接続コネクタが、断線することをいう。また、接続コネクタの接触不良とは、上記の接続コネクタが、電磁ブレーキ制御装置６、電流検出回路３３、またはコイル１２との間で接触不良を起こすことをいう。

また、ステップＳ６において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、異常検出信号１１４を表示部３４へと出力する。このときの異常検出信号１１４は、ブレーキ制御回路故障を示す信号である。この信号を受けて、表示部３４は、ブレーキ制御回路故障が発生したことを表示する。

一方、ステップＳ５において、電磁ブレーキ制御信号１０１を検出した場合、電流検出回路３３は、電流検出信号１０２を電磁ブレーキ故障判断部１１３へと出力する。電流検出信号１０２が入力された場合、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、正常にブレーキ電流が流れていると判断し、ステップＳ７へと進む。

このようにして、実施の形態１におけるモータ制御システムは、同期電動機２が駆動を開始する前に故障の判断を行う。これにより、実施の形態１におけるモータ制御システムは、同期電動機２が駆動を開始する前に判断できる故障を、あらかじめ判別する。

次に、同期電動機２が駆動を開始した時に行う故障判断について説明する。

図５のステップＳ５において、正常にブレーキ電流が流れていることを確認できた場合、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、ステップＳ７において、同期電動機２の駆動の開始時であるかどうかを判断する。同期電動機２の駆動の開始時とは、同期電動機２が駆動を開始した後、１回目にステップＳ７の判断を行う時のことをいう。

同期電動機２の駆動の開始時でない場合、すでにステップＳ８以降の判断手順を実施済みである。このため、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、異常の発生はないと判断する。この場合、ステップＳ１の判断へと戻る。

ステップＳ７において、同期電動機２の駆動の開始時であると判断した場合、モータ制御システムは、ステップＳ８以降の判断手順を実施する。

図５のステップＳ８において、トルク推定部１１２は、同期電動機２の発生させるトルクを、同期電動機２が駆動を開始してから１周期分算出する。トルク推定部１１２は、算出した１周期分のトルクから、ピークトルクＴａを算出する。トルク推定部１１２は、算出したピークトルクＴａを電磁ブレーキ故障判断部１１３へと出力する。

ここで、記憶装置３２は、上記のとおり、事前にｎ回分の正常時のピークトルクＴｂ１、Ｔｂ２、・・・Ｔｂｎを記憶している。これらのピークトルクＴｂ１、Ｔｂ２、・・・Ｔｂｎは、過去の同期電動機２の正常運転時に算出した値である。電磁ブレーキ故障判断部１１３には、これらｎ回分のピークトルクＴｂ１、Ｔｂ２、・・・Ｔｂｎが入力される。電磁ブレーキ故障判断部１１３は、これらｎ回分のピークトルクＴｂ１、Ｔｂ２、・・・Ｔｂｎから、基準ピークトルクＴｃを算出する。基準ピークトルクＴｃは、例えば、ｎ回分のピークトルクＴｂ１、Ｔｂ２、・・・Ｔｂｎの平均値とする。

また、電磁ブレーキ故障判断部１１３には、トルク推定部１１２が算出した、今回運転時におけるピークトルクＴａが入力される。電磁ブレーキ故障判断部１１３は、ピークトルクＴａと基準ピークトルクＴｃとの差を、ピークトルク変動量ΔＴａとして算出する。ピークトルク変動量ΔＴａは、次の（式１）で表される。

ステップＳ８において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、上記の（式１）により算出したピークトルク変動量ΔＴａを、記憶装置３２が記憶している閾値Ｔｈと比較する。

ここで、閾値Ｔｈの求め方について説明する。例えば、同期電動機２を定格トルクで運転している場合を考える。この場合、同期電動機２が正常に運転しているならば、同期電動機２が発生させるトルクは、定格トルク程度である。また、閾値Ｔｈは、同期電動機２が正常に運転しているときのピークトルクＴａと、異常時におけるトルクとを判別するための値である。このため、閾値Ｔｈは、同期電動機２が正常に運転しているときのピークトルクＴａよりも大きな値とする必要がある。そこで、閾値Ｔｈは、同期電動機２が発生させるトルクについて、例えば、１．２５倍した値とする。上記の例の場合、閾値Ｔｈは、例えば、同期電動機２の定格トルクを１．２５倍した値とする。このようにして求めた閾値Ｔｈについて、記憶装置３２は、あらかじめ記憶している。

ステップＳ８において、ピークトルク変動量ΔＴａが閾値Ｔｈよりも小さい場合、同期電動機２は、正常に運転している。このため、ステップＳ９において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、モータ制御システムが正常であると判断する。電磁ブレーキ故障判断部１１３は、このときのピークトルク変動量ΔＴａを記憶装置３２に記憶させる。

なお、記憶装置３２は、前回運転時におけるピークトルク変動量ΔＴｂを記憶している。前回運転時とは、今回の運転より前に、ステップＳ７で同期電動機２の駆動の開始時であると判断された直近の運転時のことである。このため、記憶装置３２は、ピークトルク変動量ΔＴａを記憶する際、前回運転時のピークトルク変動量ΔＴｂを削除する。つまり、記憶装置３２は、前回運転時のピークトルク変動量ΔＴｂを削除するとともに、今回運転時に算出したピークトルク変動量ΔＴａを、新たなピークトルク変動量ΔＴｂとして記憶する。次回の運転時において、モータ制御システムは、この新たなピークトルク変動量ΔＴｂを、前回運転時のピークトルク変動量ΔＴｂとして使用する。

一方、ステップＳ８において、ピークトルク変動量ΔＴａが閾値Ｔｈよりも大きい場合、同期電動機２は、異常なトルクを発生させている。このため、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、モータ制御システムに異常が発生し、同期電動機２に異常な負荷トルクが発生したと判断する。そして、ステップＳ１０へと進み、モータ制御システムの故障原因の判断を実施する。

図５のステップＳ１０において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、前回運転時のピークトルク変動量ΔＴｂと閾値Ｔｈとを比較して、前回運転時のピークトルク変動量ΔＴｂが閾値Ｔｈに近いかどうか判断する。具体的には、ステップＳ１０において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、前回運転時のピークトルク変動量ΔＴｂと閾値Ｔｈとの差｜ΔＴｂ−Ｔｈ｜を算出する。前回運転時のピークトルク変動量ΔＴｂは、上記のとおり、事前に記憶装置３２に記憶されている。

電磁ブレーキ故障判断部１１３は、前回運転時のピークトルク変動量ΔＴｂと閾値Ｔｈとの差｜ΔＴｂ−Ｔｈ｜を、閾値Ｔαと比較する。ここで、閾値Ｔαは、例えば、同期電動機２の定格トルクの１０％の値とする。なお、閾値Ｔαは、マージンを取って、同期電動機２の定格トルクの２０％、３０％等の値としても良い。

差｜ΔＴｂ−Ｔｈ｜が閾値Ｔαよりも小さい場合、ステップＳ１０において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、前回運転時のピークトルク変動量ΔＴｂと今回運転時のピークトルク変動量ΔＴａとの変化が緩慢であると判断する。これにより、ステップＳ１１において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、モータ制御システムに機械劣化故障が発生したと判断する。

機械劣化故障とは、モータ制御システム自体の経年劣化により、同期電動機２が異常なトルクを発生させる故障のことである。例えば、回転軸２１に接続された外部負荷においては、時間の経過により、ギアのオイルが減少する。これにより、例えば、外部負荷は、このギア部分に発生する摩擦力が徐々に増大する。これにともない、同期電動機２が運転時に発生させるトルクは、徐々に増大する。このため、前回運転時において、ステップＳ８で異常が発生したと判断されなくても、同期電動機２の運転時に発生するトルクが前回運転時よりもさらに増大することにより、今回運転時において、ピークトルク変動量ΔＴａが閾値Ｔｈよりも大きくなる。機械劣化故障は、電磁ブレーキ１ではない部分の故障である。

また、ステップＳ１１において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、異常検出信号１１４を表示部３４へと出力する。このときの異常検出信号１１４は、機械劣化故障を示す信号である。この信号を受けて、表示部３４は、機械劣化故障が発生したことを表示する。

一方、差｜ΔＴｂ−Ｔｈ｜が閾値Ｔαよりも大きい場合、ステップＳ１０において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、前回運転時のピークトルク変動量ΔＴｂと今回運転時のピークトルク変動量ΔＴａとの変化が急激であると判断する。つまり、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、同期電動機２の今回の運転時において、同期電動機２の発生させるトルクが突発的に増大したと判断する。そして、ステップＳ１２へと進み、同期電動機２の発生させるトルクが突発的に増大した場合における、モータ制御システムの故障原因の判断を実施する。なお、第１の故障原因判断とは、実施の形態１において、ステップＳ１０における判断のことである。

図５のステップＳ１２において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、ピークトルク変動量ΔＴａと電磁ブレーキ１の制動力によるトルクＴｍとの差｜ΔＴａ−Ｔｍ｜を算出する。

ここで、電磁ブレーキ１の制動力によるトルクＴｍの大きさは、一般的に、同期電動機２の定格トルク程度の値である。このため、電磁ブレーキ１の制動力によるトルクＴｍの大きさは、電磁ブレーキ１の設計仕様により決定される。なお、実施の形態１において、電磁ブレーキ１の制動力によるトルクＴｍの値としては、同期電動機２の定格トルクを用いる。

電磁ブレーキ故障判断部１１３は、ピークトルク変動量ΔＴａと事前に記憶装置３２に記憶された同期電動機２の定格トルクとの差異、すなわち差｜ΔＴａ−Ｔｍ｜を、閾値Ｔβと比較する。ここで、閾値Ｔβは、例えば、同期電動機２の定格トルクの１０％の値とする。なお、閾値Ｔβは、マージンを取って、同期電動機２の定格トルクの２０％、５０％等の値としても良い。

差｜ΔＴａ−Ｔｍ｜が閾値Ｔβよりも小さい場合、ステップＳ１２において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、ピークトルク変動量ΔＴａと電磁ブレーキ１の制動力によるトルクＴｍとが一致したと判断する。この場合、同期電動機２が発生させた異常なトルクは、電磁ブレーキ１の制動力によるものと判断できる。これにより、ステップＳ１３において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、モータ制御システムにブレーキメカ故障が発生したと判断する。

ブレーキメカ故障とは、コイル１２の劣化や電磁ブレーキ１の溶着など、電磁ブレーキ１の機械部分の故障のことである。ブレーキメカ故障が発生すると、電磁ブレーキ１は、同期電動機２の制動を解除できなくなる。この場合、同期電動機２を駆動させたならば、電磁ブレーキ１の制動力は、同期電動機２に対し、負荷として働く。このとき、同期電動機２は、電磁ブレーキ１の制動力に応じたトルクを発生させる。つまり、同期電動機２が発生させるトルクは、基準ピークトルクＴｃよりも、電磁ブレーキ１の制動力によるトルクＴｍ程度増大する。よって、ブレーキメカ故障の場合、今回運転時のピークトルクＴａと基準ピークトルクＴｃとの差であるピークトルク変動量ΔＴａは、使用される電磁ブレーキ１の制動力によるトルクＴｍと一致する。

なお、コイル１２の劣化とは、コイル１２の発生する磁力が低下することをいう。コイル１２が劣化した場合、電磁ブレーキ制御信号１０１によりコイル１２が励磁されても、電磁ブレーキ１は、アーマチュア１５とブレーキライニング１６との間にギャップが発生しなくなる。このため、コイル１２が励磁されても、電磁ブレーキ１は、同期電動機２の制動を解除できなくなる。よって、同期電動機２は、異常なトルクを発生させる。

また、電磁ブレーキ１の溶着とは、ブレーキライニング１６が熱などにより溶け、ブレーキライニング１６とアーマチュア１５とが接合することをいう。電磁ブレーキ１の溶着は、例えば、電磁ブレーキ１の制動を解除し忘れたまま同期電動機２の運転を行ったような場合に、発生する。過去の運転時において電磁ブレーキ１の溶着が発生した場合、ブレーキライニング１６とアーマチュア１５とが接合したまま運転を行ったならば、同期電動機２は、異常なトルクを発生させる。

ステップＳ１３において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、異常検出信号１１４を表示部３４へと出力する。このときの異常検出信号１１４は、ブレーキメカ故障を示す信号である。この信号を受けて、表示部３４は、ブレーキメカ故障が発生したことを表示する。

一方、ステップＳ１２において、差｜ΔＴａ−Ｔｍ｜が閾値Ｔβよりも大きい場合、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、ピークトルク変動量ΔＴａと電磁ブレーキ１の制動力によるトルクＴｍとが一致しないと判断する。この場合、同期電動機２が発生させた異常なトルクは、電磁ブレーキ１の制動力では発生し得ないものと判断できる。これにより、ステップＳ１４において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、モータ制御システムにその他機械故障が発生したと判断する。

その他機械故障とは、障害物との接触や異物の挟み込みなど、電磁ブレーキ１ではない機械部分の故障のことである。障害物との接触とは、例えば、同期電動機２の回転軸２１に接続された外部負荷が、何かしらの障害物と接触することをいう。異物の挟み込みとは、例えば、回転軸２１に接続された外部負荷の持つギア等が、異物を噛み込んでしまうことをいう。このほか、その他機械故障とは、例えば、同期電動機２の内部において回転軸２１が傾いてしまうことにより、同期電動機２の内部で回転軸２１が回転できなくなることも指す。このように、その他機械故障においては、電磁ブレーキ１の制動力ではなく、外的要因により、同期電動機２の発生させるトルクが突発的に増大する。なお、その他機械故障が発生した場合、同期電動機２が発生させるトルクは、基準ピークトルクＴｃよりも、電磁ブレーキ１の制動力によるトルクＴｍの２、３倍程度増大する。

また、ステップＳ１４において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、異常検出信号１１４を表示部３４へと出力する。このときの異常検出信号１１４は、その他機械故障を示す信号である。この信号を受けて、表示部３４は、その他機械故障が発生したことを表示する。なお、第２の故障原因判断とは、実施の形態１において、ステップＳ１２における判断のことである。

このようにして、実施の形態１におけるモータ制御システムは、同期電動機２の駆動の開始時に故障判断を実施する。

以上において説明したように、実施の形態１における電磁ブレーキ故障判断部１１３は、ブレーキ制御指令１００が出力されていない場合に、位置検出器４から出力される位置フィードバック値１０４に変化があったかどうかを判断する。電磁ブレーキ故障判断部１１３は、ブレーキ制御指令１００が出力された場合に、電磁ブレーキ１にブレーキ電流が流れているかどうかを判断する。

また、同期電動機２の駆動の開始時において、電磁ブレーキ故判断部１１４は、今回運転時のピークトルク変動量ΔＴａを、閾値Ｔｈと比較する。ピークトルク変動量ΔＴａが閾値Ｔｈよりも大きい場合、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、前回運転時のピークトルク変動量ΔＴｂを、閾値Ｔｈと比較する。前回運転時のピークトルク変動量ΔＴｂが閾値Ｔｈから遠い場合、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、ピークトルク変動量ΔＴａと電磁ブレーキ１の制動力によるトルクＴｍとが一致するかどうかを判断する。

これにより、実施の形態１におけるモータ制御システムは、同期電動機２に異常な負荷トルクが発生した場合に、ブレーキ装置の故障とブレーキ装置ではない部分の故障とを区別して検知する。また、実施の形態１におけるモータ制御システムは、モータ制御システムに異常が発生した場合において、モータ制御システムの故障箇所及び故障原因を判断する。よって、故障箇所及び故障原因を判断する手間が省けるため、実施の形態１におけるモータ制御システムは、故障箇所の修理にかかる時間を削減できる。

なお、実施の形態１において、電磁ブレーキ制御装置６は、同期電動機２が駆動を開始する前に、電磁ブレーキ１の制動を解除することを通知するブレーキ制御指令１００を出力し、それから、コイル１２を励磁するための電磁ブレーキ制御信号１０１を出力するとした。また、図５のステップＳ１において、ブレーキ制御指令１００が出力されていない場合、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、電磁ブレーキ１が制動を行っていると判断するとした。さらに、ブレーキ制御指令１００が出力された場合、図５のステップＳ１において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、ブレーキ制御指令１００がＯＮであると判断し、電磁ブレーキ制御装置６は、電磁ブレーキ制御信号１０１を出力するとした。そして、図５のステップＳ５において、電流検出回路３３が電磁ブレーキ制御信号１０１を検出しなかった場合、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、電磁ブレーキ制御信号１０１が電磁ブレーキ１へと流れていないと判断し、モータ制御システムにブレーキ制御回路故障が発生したと判断することとした。しかし、実施の形態１におけるモータ制御システムは、これに限られるものではない。

例えば、電磁ブレーキ制御装置６は、同期電動機２が駆動をしていない場合において、電磁ブレーキ１の制動中であることを通知する信号を出力し、同期電動機２が駆動を開始する前に、電磁ブレーキ１の制動中であることを通知する信号の出力を停止し、それから電磁ブレーキ制御信号１０１を出力するようにしても良い。この場合、図５のステップＳ１において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、電磁ブレーキ１の制動中であることを通知する信号が出力されている場合、電磁ブレーキ１が制動を行っていると判断する。また、電磁ブレーキ１の制動中であることを通知する信号の出力を停止した場合、図５のステップＳ１において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、電磁ブレーキ１の制動が解除されたと判断し、電磁ブレーキ制御装置６は、電磁ブレーキ制御信号１０１を出力する。そして、図５のステップＳ５において、電流検出回路３３が電磁ブレーキ制御信号１０１を検出しなかった場合、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、電磁ブレーキ制御信号１０１が電磁ブレーキ１へと流れていないと判断し、モータ制御システムにブレーキ制御回路故障が発生したと判断する。この場合においても、電磁ブレーキ１の制動を解除することを通知するブレーキ制御指令１００を用いる場合と同等の効果を得ることができる。

なお、トルク推定部１１２は、同期電動機２が駆動を開始してから１周期分のトルクに基づいて、ピークトルクＴａを算出するとしたが、これに限られるものではない。例えば、トルク推定部１１２は、同期電動機２の駆動の開始後ｎ周期分のトルクに基づいて、ｎ周期分のピークトルクＴａ１、Ｔａ２、・・・Ｔａｎをそれぞれ算出しても良い。そして、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、例えばこれらｎ周期分のピークトルクＴａ１、Ｔａ２、・・・Ｔａｎの平均値を、同期電動機２が駆動を開始してから１周期におけるピークトルクの代わりに用いても、同様の効果を得ることができる。

また、閾値Ｔｈは、同期電動機２が発生させるトルクについて、例えば、１．２５倍した値としたが、これに限られるものではない。１．２５倍ではなく、他の値であっても良い。

このほか、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、ｎ回分の正常時のピークトルクＴｂ１、Ｔｂ２、・・・Ｔｂｎに基づいて、これらのピークトルクＴｂ１、Ｔｂ２、・・・Ｔｂｎが取り得ない値を求め、この求めた値を閾値Ｔｈとしても良い。この場合、例えば、ｎ回分の正常時のピークトルクＴｂ１、Ｔｂ２、・・・Ｔｂｎの平均値と分散σ^２を求める。そして、例えば、ｎ回分の正常時のピークトルクＴｂ１、Ｔｂ２、・・・Ｔｂｎの平均値に３σを加えた値を求め、この値をさらに１．２５倍する。このようにして算出した値を閾値Ｔｈとしても、同様の効果を得ることができる。

電磁ブレーキ故障判断部１１３は、基準ピークトルクＴｃを、ｎ回分の正常時のピークトルクＴｂ１、Ｔｂ２、・・・Ｔｂｎの平均値として算出することとしたが、これに限られるものではない。例えば、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、基準ピークトルクＴｃとして、１回分の正常時のピークトルクＴｂ１を使用しても良い。この場合においても、同様の効果を得ることができる。

ステップＳ９において、モータ制御システムが正常であると判断した場合、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、ピークトルク変動量ΔＴｂを記憶装置３２に記憶させた。このとき、前回運転時のピークトルク変動量ΔＴｂは、削除することとした。しかし、ピークトルク変動量ΔＴｂは、これに限られるものではない。例えば、記憶装置３２は、算出したピークトルク変動量を、上記のように直前１回分だけでなく、任意の直近ｎ回分について記憶するようにしても良い。そして、例えば、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、ステップＳ８において、任意の直近ｎ回分のピークトルク変動量ΔＴｂ１、ΔＴｂ２、・・・ΔＴｂｎの平均値を、前回運転時のピークトルク変動量の代わりに用いても良い。また、例えば、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、ステップＳ８において、前回運転時のピークトルク変動量ΔＴｂ１を用いて判断を行った後、さらに前々回運転時のピークトルク変動量ΔＴｂ２を用いて判断を行い、この判断を任意のｎ回続けるようにしても良い。このような場合においても、前回運転時のピークトルク変動量を用いて判断を行う場合と同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
実施の形態２におけるモータ制御システムについて説明する。実施の形態１と同一または同等の手段、構成に関しては、同一の名称と符号とを用いて説明を省略する。

実施の形態２における原理について説明する。実施の形態２における駆動装置３ｂは、実施の形態１の駆動装置３ａと同様に、同期電動機２に対し、位置指令１０３を出力する。これにより、駆動装置３ｂは、同期電動機２が発生させるトルクを制御する。

一方、実施の形態２における駆動装置３ｂは、実施の形態１の駆動装置３ａと異なる点として、トルク制限機能を持つ。このトルク制限機能により、駆動装置３ｂは、同期電動機２が発生させるトルクを、トルク制限値以上とならないように制御する。このため、実施の形態２においては、実施の形態１と同様なピークトルクが発生しない。よって、実施の形態２におけるモータ制御システムは、ピークトルクを用いた故障判断を行うことができない。そこで、実施の形態２においては、ピークトルクの代わりに、最大加速時間を用いる。

加速時間とは、同期電動機２の回転速度が、目標とする速度に達するまでに要する時間のことである。つまり、加速時間は、速度指令値１１０と速度フィードバック値１０５とが一致するまでに要した時間のことである。最大加速時間については、後述する。

図６は、目標とする速度と加速時間との関係の一例について示す図である。図６において、目標とする速度を回転速度Ｎとする。このとき、加速時間は、図６に示すＨ１、Ｈ２、及びＨ３のことである。

ここで、加速時間と同期電動機２にかかる負荷との関係について説明する。例えば、同期電動機２に負荷がかかった場合、同期電動機２には、負荷トルクが発生する。この場合、同期電動機２は、回転軸２１を回転させるために、負荷トルクに応じたトルクを発生させる。このとき、同期電動機２の発生させたトルクがトルク制限値に達していないならば、同期電動機２は、さらに大きなトルクを発生させる。

しかし、上記のとおり、実施の形態２における駆動装置３ｂは、トルク制限機能を持つ。このため、同期電動機２は、発生させるトルクが制限されている。例えば、同期電動機２に対して大きな負荷がかかり、同期電動機２に負荷トルクＴ１が発生したとする。この場合、同期電動機２は、回転軸２１を回転させるために、最大でトルク制限値Ｔ２のトルクを発生させる。このとき、同期電動機２から回転軸２１に接続された外部負荷へと出力されるトルクＴ３は、次の（式２）となる。

（式２）に示すように、同期電動機２に大きな負荷がかかった場合、同期電動機２の発生させるトルクがトルク制限値Ｔ２に達したならば、外部負荷へと出力されるトルクＴ３は、減少する。また、外部負荷へと出力されるトルクが小さいほど、同期電動機２は、目標とする速度に達するまでに時間を要する。つまり、同期電動機２の発生させるトルクがトルク制限値Ｔ２に達した場合、同期電動機２にかかる負荷が大きいほど、その時の加速時間は、増大する。

また、電磁ブレーキ１の故障などにより、同期電動機２に大きな負荷がかかった場合、同期電動機２には、異常な負荷トルクが発生する。この場合、実施の形態２においては、上記のように、同期電動機２の発生させるトルクがトルク制限値に達し、加速時間が異常に増大する。このときの異常な加速時間は、正常時には発生し得ないようなものである。つまり、加速時間の大きさを調べることで、モータ制御システムに発生した異常について検知することができる。以上が、実施の形態２における原理についての説明である。

次に、実施の形態２におけるモータ制御システムの構成について説明する。実施の形態２におけるモータ制御システムは、実施の形態１におけるモータ制御システムに対し、駆動装置３ｂの構成が異なる。また、実施の形態２におけるモータ制御システムは、駆動装置３ｂ以外の構成については実施の形態１と同様である。

図７は、実施の形態２における駆動装置３ｂの構成を示す図である。なお、図７においては、説明の便宜上、電磁ブレーキ１、同期電動機２、位置検出器４、上位コントローラ５、及び電磁ブレーキ６についても図示している。

実施の形態２において、記憶装置３２は、ｎ回分の正常時の最大加速時間Ｈｂ１、Ｈｂ２、・・・Ｈｂｎと、閾値Ｈｈと、前回運転時の最大加速時間変動量ΔＨｂと、電磁ブレーキ１の制動力による加速時間の変動量ΔＨｍと、をあらかじめ記憶している。なお、ｎ回分の正常時の最大加速時間Ｈｂ１、Ｈｂ２、・・・Ｈｂｎと、閾値Ｈｈと、前回運転時の最大加速時間変動量ΔＨｂと、電磁ブレーキ１の制動力による加速時間の変動量ΔＨｍとについては、後述する。

実施の形態２において、駆動装置３ｂのＣＰＵ３１ｂは、図７に示すように、加速時間推定部１１５を備える。加速時間推定部１１５には、位置検出器４から、速度フィードバック値１０５が入力される。加速時間推定部１１５は、この速度フィードバック値１０５に基づいて、加速時間を算出する。なお、実施の形態２において、同期電動機２の速度は、同期電動機２にかかった負荷に基づく変動値である。このため、同期電動機２の速度から算出した加速時間も、同期電動機２にかかった負荷に基づく変動値である。

ここで、同期電動機２は、駆動装置３ｂに入力される位置指令１０３により、駆動する。このため、同期電動機２の１周期の動作は、既知である。よって、加速時間推定部１１５は、図６に示すように、１周期分の加速時間を求めることができる。

図７において、加速時間推定部１１５は、同期電動機２の駆動の開始時から１周期分の加速時間を算出する。また、加速時間推定部１１５は、これらの加速時間の中から、最大の加速時間（以下において、最大加速時間とする）を選択する。

加速時間推定部１１５は、求めた最大加速時間を記憶装置３２へと出力する。記憶装置３２は、加速時間推定部１１５から入力された最大加速時間を記憶する。

電磁ブレーキ故障判断部１１３には、加速時間推定部１１５により求められた最大加速時間が入力される。また、電磁ブレーキ故障判断部１１３には、記憶装置３２に記憶された閾値Ｈｈが入力される。この閾値Ｈｈについては、後述する。

電磁ブレーキ故障判断部１１３は、加速時間推定部１１５から入力された最大加速時間と閾値Ｈｈとに基づいて、モータ制御システムに異常が発生したかどうかの判断を行う。なお、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、同期電動機２が駆動を開始する前においても、モータ制御システムに異常が発生したかどうかの判断を行う。モータ制御システムの異常の判断については、後述にて説明する。

なお、加速時間推定部１１５は、同期電動機２が正常に運転しているときに、同期電動機２が駆動を開始してから１周期分の加速時間に基づいて、正常時の最大加速時間Ｈｂを算出する。加速時間推定部１１５は、この正常時の最大加速時間Ｈｂの算出を、任意のｎ回行う。つまり、加速時間推定部１１５は、ｎ回分の正常時の最大加速時間Ｈｂ１、Ｈｂ２、・・・Ｈｂｎを算出する。それから、加速時間推定部１１５は、ｎ回分の正常時の最大加速時間Ｈｂ１、Ｈｂ２、・・・Ｈｂｎを、記憶装置３２へと出力する。記憶装置３２は、ｎ回分の正常時の最大加速時間Ｈｂ１、Ｈｂ２、・・・Ｈｂｎを記憶する。この場合において、同期電動機２が正常に運転しているときとは、例えば、モータ制御システムの新品を立ち上げた時のことである。このため、ｎ回分の正常時の最大加速時間Ｈｂ１、Ｈｂ２、・・・Ｈｂｎは、例えば、モータ制御システムの新品の立ち上げ時において、算出する。

図８は、実施の形態２におけるモータ制御システムの故障の判断手順を示すフローチャートである。図８を参照して、実施の形態２におけるモータ制御システムの故障判断の手順について説明する。なお、実施の形態２において、図８のステップＳ２１からステップＳ２７までの判断は、実施の形態１における図６のステップＳ１からステップＳ７までの判断と同様である。このため、図８のステップＳ２８から説明する。

同期電動機２が駆動の開始時である場合、図８のステップＳ２８において、加速時間推定部１１５は、同期電動機２の加速時間を、同期電動機２が駆動を開始してから１周期分算出する。加速時間推定部１１５は、算出した１周期分の加速時間から、最大加速時間Ｈａを算出する。加速時間推定部１１５は、算出した最大加速時間Ｈａを電磁ブレーキ故障判断部１１３へと出力する。

ここで、記憶装置３２は、上記のとおり、事前にｎ回分の正常時の最大加速時間Ｈｂ１、Ｈｂ２、・・・Ｈｂｎを記憶している。これらの最大加速時間Ｈｂ１、Ｈｂ２、・・・Ｈｂｎは、過去の同期電動機２の正常運転時に算出した値である。電磁ブレーキ故障判断部１１３には、これらｎ回分の最大加速時間Ｈｂ１、Ｈｂ２、・・・Ｈｂｎが入力される。電磁ブレーキ故障判断部１１３は、これらｎ回分の最大加速時間Ｈｂ１、Ｈｂ２、・・・Ｈｂｎから、基準最大加速時間Ｈｃを算出する。基準最大加速時間Ｈｃは、例えば、ｎ回分の最大加速時間Ｈｂ１、Ｈｂ２、・・・Ｈｂｎの平均値とする。

また、電磁ブレーキ故障判断部１１３には、加速時間推定部１１５が算出した、今回運転時における最大加速時間Ｈａが入力される。電磁ブレーキ故障判断部１１３は、最大加速時間Ｈａと基準最大加速時間Ｈｃとの差を、最大加速時間変動量ΔＨａとして算出する。最大加速時間変動量ΔＨａは、次の（式３）で表される。

ステップＳ２８において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、上記の（式３）により算出した最大加速時間変動量ΔＨａを、記憶装置３２が記憶している閾値Ｈｈと比較する。

ここで、閾値Ｈｈの求め方について説明する。例えば、同期電動機２を定格トルクで運転している場合を考える。この場合、同期電動機２が正常に運転しているならば、同期電動機２が発生させるトルクは、定格トルク程度である。よって、同期電動機２が正常に運転しているならば、同期電動機２の加速時間は、同期電動機２の定格トルクに基づいて、算出することができる。また、閾値Ｈｈは、同期電動機２が正常に運転しているときの最大加速時間Ｈａと、異常時における加速時間とを判別するための値である。このため、閾値Ｈｈは、同期電動機２が正常に運転しているときの最大加速時間Ｈａよりも大きな値とする必要がある。そこで、閾値Ｈｈは、同期電動機２が発生させるトルクに基づいて算出した加速時間について、例えば、１．２５倍した値とする。上記の例の場合、閾値Ｈｈは、例えば、同期電動機２の発生させるトルクを定格トルクとして算出した加速時間について、１．２５倍した値とする。このようにして求めた閾値Ｈｈについて、記憶装置３２は、あらかじめ記憶している。

ステップＳ２８において、最大加速時間変動量ΔＨａが閾値Ｈｈよりも小さい場合、同期電動機２は、正常に運転している。このため、ステップＳ２９において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、モータ制御システムが正常であると判断する。電磁ブレーキ故障判断部１１３は、このときの最大加速時間変動量ΔＨａを記憶装置３２に記憶させる。

なお、記憶装置３２は、前回運転時における最大加速時間変動量ΔＨｂを記憶している。このため、記憶装置３２は、最大加速時間変動量ΔＨａを記憶する際、前回運転時の最大加速時間変動量ΔＨｂを削除する。つまり、記憶装置３２は、前回運転時の最大加速時間変動量ΔＨｂを削除するとともに、今回運転時に算出した最大加速時間変動量ΔＨａを、新たな最大加速時間変動量ΔＨｂとして記憶する。次回の運転時において、モータ制御システムは、この新たな最大加速時間変動量ΔＨｂを、前回運転時の最大加速時間変動量ΔＨｂとして使用する。

一方、ステップＳ２８において、最大加速時間変動量ΔＨａが閾値Ｈｈよりも大きい場合、同期電動機２は、異常な加速時間を発生させている。このため、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、モータ制御システムに異常が発生し、同期電動機２に異常な負荷トルクが発生したと判断する。そして、ステップＳ３０へと進み、モータ制御システムの故障原因の判断を実施する。

図８のステップＳ３０において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、前回運転時の最大加速時間変動量ΔＨｂと閾値Ｈｈとを比較して、前回運転時の最大加速時間変動量ΔＨｂが閾値Ｈｈに近いかどうか判断する。具体的には、ステップＳ３０において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、前回運転時の最大加速時間変動量ΔＨｂと閾値Ｈｈとの差｜ΔＨｂ−Ｈｈ｜を算出する。前回運転時の最大加速時間変動量ΔＨｂは、上記のとおり、事前に記憶装置３２に記憶されている。

電磁ブレーキ故障判断部１１３は、前回運転時の最大加速時間変動量ΔＨｂと閾値Ｈｈとの差｜ΔＨｂ−Ｈｈ｜を、閾値Ｈαと比較する。ここで、閾値Ｈαは、例えば、同期電動機２の発生させるトルクを定格トルクとして算出した加速時間の１０％の値とする。なお、閾値Ｈαは、マージンを取って、同期電動機２の発生させるトルクを定格トルクとして算出した加速時間の２０％、３０％等の値としても良い。

差｜ΔＨｂ−Ｈｈ｜が閾値Ｈαよりも小さい場合、ステップＳ３０において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、前回運転時の最大加速時間変動量ΔＨｂと今回運転時の最大加速時間変動量ΔＨａとの変化が緩慢であると判断する。これにより、ステップＳ３１において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、モータ制御システムに機械劣化故障が発生したと判断する。

なお、回転軸２１に接続された外部負荷の持つギア等に働く摩擦力は、モータ制御システム自体の経年劣化により、徐々に増大する。これにともない、同期電動機２が運転時に発生させるトルクは、徐々に増大する。このため、同期電動機２の運転時において、同期電動機２の発生させるトルクがトルク制限値に達することにより、同期電動機２の加速時間が徐々に増大する。よって、前回運転時において、ステップＳ２８で異常が発生したと判断されなくても、同期電動機２の加速時間が前回運転時よりもさらに増大することにより、今回運転時において、最大加速時間変動量ΔＨａが閾値Ｈｈよりも大きくなる。

また、ステップＳ３１において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、異常検出信号１１４を表示部３４へと出力する。このときの異常検出信号１１４は、機械劣化故障を示す信号である。この信号を受けて、表示部３４は、機械劣化故障が発生したことを表示する。

一方、差｜ΔＨｂ−Ｈｈ｜が閾値Ｈαよりも大きい場合、ステップＳ３０において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、前回運転時の最大加速時間変動量ΔＨｂと今回運転時の最大加速時間変動量ΔＨａとの変化が急激であると判断する。つまり、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、同期電動機２の今回の運転時において、同期電動機２の発生させるトルクが突発的に増大したことにより、同期電動機２の発生させるトルクがトルク制限値に達し、異常な加速時間が発生したと判断する。そして、ステップＳ３２へと進み、同期電動機２の発生させるトルクが突発的に増大した場合における、モータ制御システムの故障原因の判断を実施する。なお、第１の故障原因判断とは、実施の形態２において、ステップＳ３０における判断のことである。

図８のステップＳ３２において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、最大加速時間変動量ΔＨａと、電磁ブレーキ１の制動力による加速時間の変動量ΔＨｍとの差｜ΔＨａ−ΔＨｍ｜を算出する。

ここで、電磁ブレーキ１の制動力は、一般的に、同期電動機２の定格トルク程度の値である。このため、電磁ブレーキ１の制動力による加速時間の変動量ΔＨｍは、既知の値である電磁ブレーキ１の制動力の大きさに基づいて、算出できる。また、記憶装置３２は、この算出された電磁ブレーキ１の制動力による加速時間の変動量ΔＨｍを記憶する。なお、実施の形態２において、電磁ブレーキ１の制動力は、同期電動機２の定格トルクを用いる。

電磁ブレーキ故障判断部１１３は、最大加速時間変動量ΔＨａと電磁ブレーキ１の制動力による加速時間の変動量ΔＨｍとの差異、すなわち差｜ΔＨａ−ΔＨｍ｜を、閾値Ｈβと比較する。ここで、閾値Ｈβは、例えば、同期電動機２の発生させるトルクを定格トルクとして算出した加速時間の１０％の値とする。なお、閾値Ｈβは、マージンを取って、同期電動機２の発生させるトルクを定格トルクとして算出した加速時間の２０％、５０％等の値としても良い。

差｜ΔＨａ−ΔＨｍ｜が閾値Ｈβよりも小さい場合、ステップＳ３２において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、最大加速時間変動量ΔＨａと電磁ブレーキ１の制動力による加速時間の変動量ΔＨｍとが一致したと判断する。この場合、同期電動機２が発生させた異常な加速時間は、電磁ブレーキ１の制動力によるものと判断できる。これにより、ステップＳ３３において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、モータ制御システムにブレーキメカ故障が発生したと判断する。

ステップＳ３３において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、異常検出信号１１４を表示部３４へと出力する。このときの異常検出信号１１４は、ブレーキメカ故障を示す信号である。この信号を受けて、表示部３４は、ブレーキメカ故障が発生したことを表示する。

一方、ステップＳ３２において、差｜ΔＨａ−ΔＨｍ｜が閾値Ｈβよりも大きい場合、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、最大加速時間変動量ΔＨａと電磁ブレーキ１の制動力による加速時間の変動量ΔＨｍとが一致しないと判断する。この場合、同期電動機２が発生させた異常な加速時間は、電磁ブレーキ１の制動力では発生し得ないものと判断できる。これにより、ステップＳ３４において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、モータ制御システムにその他機械故障が発生したと判断する。

また、ステップＳ３４において、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、異常検出信号１１４を表示部３４へと出力する。このときの異常検出信号１１４は、その他機械故障を示す信号である。この信号を受けて、表示部３４は、その他機械故障が発生したことを表示する。なお、第２の故障原因判断とは、実施の形態２において、ステップＳ３
２における判断のことである。

このようにして、実施の形態２におけるモータ制御システムは、同期電動機２の駆動の開始時に故障判断を実施する。

以上のように、実施の形態２において、同期電動機２の駆動の開始時に、電磁ブレーキ故判断部１１４は、今回運転時の最大加速時間変動量ΔＨａを、閾値Ｈｈと比較する。最大加速時間変動量ΔＨａが閾値Ｈｈよりも大きい場合、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、前回運転時の最大加速時間変動量ΔＨｂを、閾値Ｈｈと比較する。前回運転時の最大加速時間変動量ΔＨｂが閾値Ｈｈから遠い場合、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、最大加速時間変動量ΔＨａと電磁ブレーキ１の制動力による加速時間の変動量ΔＨｍとが一致するかどうかを判断する。

これにより、実施の形態２におけるモータ制御システムは、同期電動機２に異常な負荷トルクが発生した場合に、トルク制限機能を持つ駆動装置３ｂにより、ブレーキ装置の故障とブレーキ装置ではない部分の故障とを区別して検知する。また、実施の形態２におけるモータ制御システムは、モータ制御システムに異常が発生した場合において、トルク制限機能を持つ駆動装置３ｂにより、モータ制御システムの故障箇所及び故障原因を判断する。よって、故障箇所及び故障原因を判断する手間が省けるため、実施の形態２におけるモータ制御システムは、駆動装置３ｂがトルク制限機能を持つ場合において、故障箇所の修理にかかる時間を削減できる。

なお、加速時間推定部１１５は、速度フィードバック値１０５から加速時間を算出し、同期電動機２が駆動を開始してから１周期分の加速時間に基づいて、最大加速時間Ｈａを求めるとしたが、これに限られるものではない。例えば、加速時間推定部１１５は、同期電動機２の駆動の開始後ｎ周期分の加速時間に基づいて、ｎ周期分の最大加速時間Ｈａ１、Ｈａ２、・・・Ｈａｎをそれぞれ算出しても良い。そして、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、例えばこれらｎ周期分の最大加速時間Ｈａ１、Ｈａ２、・・・Ｈａｎの平均値を、同期電動機２が駆動を開始してから１周期における最大加速時間の代わりに用いても、同様の効果を得ることができる。

また、閾値Ｈｈは、同期電動機２が発生させるトルクに基づいて算出した加速時間について、例えば、１．２５倍した値としたが、これに限られるものではない。１．２５倍ではなく、他の値であっても良い。

このほか、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、ｎ回分の正常時の最大加速時間Ｈｂ１、Ｈｂ２、・・・Ｈｂｎに基づいて、これらの最大加速時間Ｈｂ１、Ｈｂ２、・・・Ｈｂｎが取り得ない値を求め、この求めた値を閾値Ｈｈとしても良い。この場合、例えば、ｎ回分の正常時の最大加速時間Ｈｂ１、Ｈｂ２、・・・Ｈｂｎの平均値と分散σ^２を求める。そして、例えば、ｎ回分の正常時の最大加速時間Ｈｂ１、Ｈｂ２、・・・Ｈｂｎの平均値に３σを加えた値を求め、この値をさらに１．２５倍する。このようにして算出した値を閾値Ｈｈとしても、同様の効果を得ることができる。

電磁ブレーキ故障判断部１１３は、基準最大加速時間Ｈｃを、ｎ回分の正常時の最大加速時間Ｈｂ１、Ｈｂ２、・・・Ｈｂｎの平均値として算出することとしたが、これに限られるものではない。例えば、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、基準最大加速時間Ｈｃとして、１回分の正常時の最大加速時間Ｈｂ１を使用しても良い。この場合においても、同様の効果を得ることができる。

ステップＳ２９において、モータ制御システムが正常であると判断した場合、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、最大加速時間変動量ΔＨｂを記憶装置３２に記憶させた。このとき、前回運転時の最大加速時間変動量ΔＨｂは、削除することとした。しかし、最大加速時間変動量ΔＨｂは、これに限られるものではない。例えば、記憶装置３２は、算出した最大加速時間変動量を、上記のように直前１回分だけでなく、任意の直近ｎ回分について記憶するようにしても良い。そして、例えば、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、ステップＳ２８において、任意の直近ｎ回分の最大加速時間変動量ΔＨｂ１、ΔＨｂ２、・・・ΔＨｂｎの平均値を、前回運転時の最大加速時間変動量の代わりに用いても良い。また、例えば、電磁ブレーキ故障判断部１１３は、ステップＳ２８において、前回運転時の最大加速時間変動量ΔＨｂ１を用いて判断を行った後、さらに前々回運転時の最大加速時間変動量ΔＨｂ２を用いて判断を行い、この判断を任意のｎ回続けるようにしても良い。このような場合においても、前回運転時の最大加速時間変動量を用いて判断を行う場合と同様の効果を得ることができる。

なお、実施の形態１または実施の形態２において、モータ制御システムには、電磁ブレーキ制御装置６を設けた。また、電磁ブレーキ制御装置６は、ブレーキ制御指令１００及び電磁ブレーキ制御信号１０１を出力し、電磁ブレーキ１の制動を制御するようにした。しかし、実施の形態１または実施の形態２におけるモータ制御システムは、これに限られるものではない。

図９は、駆動装置３ｃ内に電磁ブレーキ制御用ＣＰＵ３５を設けた場合における、モータ制御システムの構成を示す図である。図９において、モータ制御システムは、電磁ブレーキ制御装置６を備えない。また、図９において、モータ制御システムは、電磁ブレーキ制御用ＣＰＵ３５を備える。この場合、電磁ブレーキ制御用ＣＰＵ３５は、ブレーキ制御指令１００及び電磁ブレーキ制御信号１０１を、電磁ブレーキ制御装置６の代わりに出力する。これにより、電磁ブレーキ１は、同期電動機２に対する制動が解除される。図９に示す場合において、ＣＰＵ３１ｃの構成は、実施の形態１におけるＣＰＵ３１ａまたは実施の形態２におけるＣＰＵ３１ｂと同様とする。また、図９に示すモータ制御システムにおいて、このほかの構成、動作等に関しては、実施の形態１または実施の形態２において説明したモータ制御システムと同様である。この場合においても、電磁ブレーキ制御装置６を設ける場合と同様の効果を得ることができる。

また、実施の形態１または実施の形態２において、モータ制御システムは、電磁ブレーキ制御装置６及び電磁ブレーキ制御用ＣＰＵ３５を、両方とも設けない構成としても良い。この場合、実施の形態１の駆動装置３ａのＣＰＵ３１ａは、ブレーキ制御指令１００及び電磁ブレーキ制御信号１０１を、電磁ブレーキ制御装置６または電磁ブレーキ制御用ＣＰＵ３５の代わりに出力する。あるいは、実施の形態２の駆動装置３ｂのＣＰＵ３１ｂは、ブレーキ制御指令１００及び電磁ブレーキ制御信号１０１を、電磁ブレーキ制御装置６または電磁ブレーキ制御用ＣＰＵ３５の代わりに出力する。これにより、電磁ブレーキ１は、同期電動機２に対する制動が解除される。この場合においても、電磁ブレーキ制御装置６または電磁ブレーキ制御用ＣＰＵ３５を設ける場合と同等の効果を得ることができる。

なお、実施の形態１または実施の形態２において、同期電動機２の速度は、回転速度でなく、角速度を用いても良い。また、実施の形態１または実施の形態２におけるモータ制御システムは、同期電動機２を備えるとしたが、これに限られるものではない。実施の形態１または実施の形態２におけるモータ制御システムは、サーボ機構を有する電動機であれば、同期電動機２の代わりに、例えば、誘導電動機などを用いても良い。このような変更を行ったとしても、実施の形態１または実施の形態２において奏する効果を同様に得ることができる。

１電磁ブレーキ、２同期電動機、２１回転軸、３ａ駆動装置、３ｂ駆動装置、３ｃ駆動装置、３１ａＣＰＵ、３１ｂＣＰＵ、３１ｃＣＰＵ、３２記憶装置、３３電流検出回路、３４表示部、３５電磁ブレーキ制御用ＣＰＵ、４位置検出器、５上位コントローラ、６電磁ブレーキ制御装置、１１ヨーク、１２コイル、１３ボルト、１４プレート、１５アーマチュア、１６ブレーキライニング、１７ばね、１００ブレーキ制御指令、１０１電磁ブレーキ制御信号、１０２電流検出信号、１０３位置指令、１０４位置フィードバック値、１０５速度フィードバック値、１０６電流指令、１０７位置制御部、１０８速度指令値、１０９速度制御部、１１０電流指令値、１１１電流制御部、１１２トルク推定部、１１３電磁ブレーキ故障判断部、１１４異常検出信号、１１５加速時間推定部

Claims

トルクを発生させる電動機と、
制動力を発生させ、この制動力により前記電動機を制動するブレーキ装置と、
前記電動機を駆動させ、前記電動機に負荷がかかった場合、この負荷に基づく変動値を検出し、この変動値に基づいて、前記電動機に異常なトルクが発生したかどうかを判断し、前記電動機に異常なトルクが発生したと判断した場合、前記変動値と前記ブレーキ装置の制動力の大きさとに基づいて、前記電動機に異常なトルクが発生した原因に関し、前記ブレーキ装置の故障か、あるいは前記ブレーキ装置ではない部分の故障かを判断する第１の故障原因判断を行う駆動装置と
を備えたことを特徴とするモータ制御システム。
前記駆動装置は、
前記電動機に異常なトルクが発生したと判断した場合、前記第１の故障原因判断を行う前に、前記電動機を前回駆動した際に検出した前記変動値に基づいて、前記電動機に異常なトルクが発生した原因に関し、前記モータ制御システムの劣化による故障か否かを判断する第２の故障原因判断を行い、
前記第２の故障原因判断において前記モータ制御システムの劣化による故障でないと判断した場合、前記第１の故障原因判断を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御システム。
前記駆動装置は、
前記電動機が駆動を開始する前に、前記電動機に異常なトルクが発生していない場合における前記ブレーキ装置の故障の有無を判断し、この判断において前記ブレーキ装置の故障が無いと判断した場合、前記電動機を駆動させ、
前記電動機が駆動を開始した直後に、前記電動機に異常なトルクが発生したかどうかを判断する
ことを特徴とする請求項２に記載のモータ制御システム。
前記電動機の位置情報を検出する位置検出器をさらに備え、
前記駆動装置は、
前記電動機が駆動を開始する前に、前記ブレーキ装置の制動を通知する信号または前記ブレーキ装置の制動の解除を通知する信号が出力されているかどうかを判断し、前記信号の出力の有無に基づいて前記ブレーキ装置が前記電動機を制動していると判断した場合、前記位置検出器が検出した位置情報が変化したかどうかを判断し、この位置情報が変化したと判断した場合、前記ブレーキ装置が故障したと判断する
ことを特徴とする請求項３に記載のモータ制御システム。
前記駆動装置は、
前記電動機が駆動を開始する前に、前記ブレーキ装置の制動を通知する信号または前記ブレーキ装置の制動の解除を通知する信号が出力されているかどうかを判断し、前記信号の出力の有無に基づいて前記ブレーキ装置が前記電動機を制動していないと判断した場合、前記ブレーキ装置に電流が流れているかどうかを判断し、前記ブレーキ装置に電流が流れていないと判断した場合、前記ブレーキ装置が故障したと判断する
ことを特徴とする請求項３に記載のモータ制御システム。
前記変動値は、前記電動機のトルクであり、
前記駆動装置は、
前記電動機が正常に駆動している場合における前記電動機のトルクを検出し、この検出した前記電動機のトルクに基づく基準値を算出し、
前記電動機が駆動を開始した直後において、前記変動値として前記電動機のトルクを検出し、このときに検出した前記電動機のトルクに基づいて、前記電動機に異常なトルクが発生したかどうかを判断し、
前記電動機に異常なトルクが発生したと判断した場合、このときに検出した前記電動機のトルクに基づいて、前記電動機が駆動を開始した後の最大のトルクを算出し、この最大のトルクと前記基準値との差を演算し、この差と前記ブレーキ装置の制動力の大きさとを比較して、前記電動機に異常なトルクが発生した原因に関し、前記ブレーキ装置の故障か、あるいは前記ブレーキ装置ではない部分の故障かを判断する前記第１の故障原因判断を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御システム。
前記変動値は、前記電動機の速度であり、
前記駆動装置は、
前記電動機が正常に駆動している場合における前記電動機の速度を検出し、この検出した前記電動機の速度に基づいて、前記電動機が目標速度に達するまでに要する加速時間を算出し、このときに算出した加速時間を基準値として記憶し、
前記ブレーキ装置の制動力の大きさに基づいて、前記ブレーキ装置が前記電動機を制動している場合の加速時間を算出し、
前記電動機が駆動を開始した直後において、前記変動値として前記電動機の速度を検出し、このときに検出した前記電動機の速度から算出される加速時間に基づいて、前記電動機に異常なトルクが発生したかどうかを判断し、
前記電動機に異常なトルクが発生したと判断した場合、このときに検出した前記電動機の速度から算出される加速時間に基づいて、前記電動機が駆動を開始した後の最大の加速時間を算出し、この最大の加速時間と前記基準値との差を演算し、この差と前記ブレーキ装置が前記電動機を制動している場合の加速時間とを比較して、前記電動機に異常なトルクが発生した原因に関し、前記ブレーキ装置の故障か、あるいは前記ブレーキ装置ではない部分の故障かを判断する前記第１の故障原因判断を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御システム。
ブレーキ装置の制動力により制動される電動機に負荷がかかった場合、この負荷に基づく変動値を検出し、この変動値に基づいて、前記電動機に異常なトルクが発生したかどうかを判断する第１のステップと、
前記第１のステップにおいて前記電動機に異常なトルクが発生したと判断された場合、前記変動値と前記ブレーキ装置の制動力の大きさとに基づいて、前記電動機に異常なトルクが発生した原因に関し、前記ブレーキ装置の故障か、あるいは前記ブレーキ装置ではない部分の故障かを判断する第２のステップと
を備えたことを特徴とするモータ制御システムの故障判断方法。
前記第１のステップにおいて前記電動機に異常なトルクが発生したと判断された場合、前記第２のステップを行う前に、前記電動機を前回駆動した際に検出した前記変動値に基づいて、前記電動機に異常なトルクが発生した原因に関し、前記モータ制御システムの劣化による故障か否かを判断する第３のステップを備え、
前記第２のステップは、
前記第３のステップにおいて前記モータ制御システムの劣化による故障と判断されなかった場合に行われる
ことを特徴とする請求項８に記載のモータ制御システムの故障判断方法。
前記電動機に異常なトルクが発生していない場合における前記ブレーキ装置の故障の有無を判断する第４のステップと、
前記第４のステップにおいて前記ブレーキ装置に故障が無いと判断された場合、前記電動機の駆動の開始時かどうかを判断する第５のステップとを備え、
前記第１のステップは、
前記第５のステップにおいて前記電動機の駆動の開始時であると判断された場合、前記電動機に異常なトルクが発生したかどうかを判断する
ことを特徴とする請求項９に記載のモータ制御システムの故障判断方法。
前記第４のステップは、
前記ブレーキ装置の制動を通知する信号または前記ブレーキ装置の制動の解除を通知する信号が出力されているかどうかを判断し、前記信号の出力の有無に基づいて前記ブレーキ装置が前記電動機を制動していると判断した場合、位置検出器が検出した位置情報が変化したかどうかを判断し、この位置情報が変化したと判断した場合、前記ブレーキ装置が故障したと判断する
ことを特徴とする請求項１０に記載のモータ制御システムの故障判断方法。
前記第４のステップは、
前記ブレーキ装置の制動を通知する信号または前記ブレーキ装置の制動の解除を通知する信号が出力されているかどうかを判断し、前記信号の出力の有無に基づいて前記ブレーキ装置が前記電動機を制動していないと判断した場合、前記ブレーキ装置に電流が流れているかどうかを判断し、前記ブレーキ装置に電流が流れていないと判断した場合、前記ブレーキ装置が故障したと判断する
ことを特徴とする請求項１０に記載のモータ制御システムの故障判断方法。
前記電動機が正常に駆動している場合における前記電動機のトルクを検出し、この検出した前記電動機のトルクに基づく基準値を算出する第６のステップと、
前記第１のステップを行う前に、前記電動機の駆動の開始時かどうかを判断する第７のステップとを備え、
前記第１のステップは、
前記第７のステップにおいて前記電動機の駆動の開始時であると判断された場合に、前記変動値として前記電動機のトルクを検出し、このときに検出した前記電動機のトルクに基づいて、前記電動機に異常なトルクが発生したかどうかを判断し、
前記第２のステップは、
前記第１のステップにおいて前記電動機に異常なトルクが発生したと判断された場合に、このときに検出した前記電動機のトルクに基づいて、前記電動機が駆動を開始した後の最大のトルクを算出し、この最大のトルクと前記基準値との差を演算し、この差と前記ブレーキ装置の制動力の大きさとを比較して、前記電動機に異常なトルクが発生した原因に関し、前記ブレーキ装置の故障か、あるいは前記ブレーキ装置ではない部分の故障かを判断する
ことを特徴とする請求項８に記載のモータ制御システムの故障判断方法。
前記電動機が正常に駆動している場合における前記電動機の速度を検出し、この検出した前記電動機の速度に基づいて、前記電動機が目標速度に達するまでに要する加速時間を算出し、このときに算出した加速時間を基準値として記憶する第８のステップと、
前記ブレーキ装置の制動力の大きさに基づいて、前記ブレーキ装置が前記電動機を制動している場合の加速時間を算出する第９のステップと、
前記第１のステップを行う前に、前記電動機の駆動の開始時かどうかを判断する第１０のステップとを備え、
前記第１のステップは、
前記第１０のステップにおいて前記電動機の駆動の開始時であると判断された場合に、前記変動値として前記電動機の速度を検出し、このときに検出した前記電動機の速度から算出される加速時間に基づいて、前記電動機に異常なトルクが発生したかどうかを判断し、
前記第２のステップは、
前記第１のステップにおいて前記電動機に異常なトルクが発生したと判断された場合に、このときに検出した前記電動機の速度から算出される加速時間に基づいて、前記電動機が駆動を開始した後の最大の加速時間を算出し、この最大の加速時間と前記基準値との差を演算し、この差と前記ブレーキ装置が前記電動機を制動している場合の加速時間とを比較して、前記電動機に異常なトルクが発生した原因に関し、前記ブレーキ装置の故障か、あるいは前記ブレーキ装置ではない部分の故障かを判断する
ことを特徴とする請求項８に記載のモータ制御システムの故障判断方法。