JPWO2006022276A1 - リモートメンテナンスシステム - Google Patents

Abstract

リモートメンテナンスシステム１が、直動装置２と、直動装置２のモータを制御するモータドライバ３と、ユーザー端末４と、を備える。モータドライバ３は、モータ制御に関するパラメータを記憶するメモリを有する。ユーザー端末４は、モータドライバ３からパラメータを取得し、そのパラメータをメンテナンスサーバ５に送信する。そして、ユーザー端末４は、メンテナンスサーバ５において調整されたパラメータをメンテナンスサーバ５から受信し、そのパラメータをモータドライバ３のメモリに書き込む。これにより、遠隔地から直動装置のパラメータ調整を高精度に行うことができる。

Description

本発明は、直動装置のメンテナンスを遠隔地から実施するための技術に関する。

従来より、リニアガイドやボールねじ等の直動装置が広く用いられている。この種の直動装置では、移動体の駆動にリニアモータやサーボモータが利用され、モータドライバ（モータ制御装置）から供給する電流を変化させることで移動体の位置、速度および加速度を制御する。

一般に、モータドライバのメモリには、モータ制御に関する種々のパラメータが設定されている。パラメータには、たとえば、モータに供給する定格電流、モータへの過負荷を判定するための最大電流値、移動体の位置検出の分解能、フィードバック制御に用いる制御パラメータ（時定数やゲイン）などがある。これらのパラメータは、直動装置の設置時にユーザーの使用条件に合わせて適切な値に設定される必要がある。また、設置後のメンテナンスも重要である。

しかしながら、上述したパラメータの調整には高度なスキルが要求される。特に、フィードバック制御に用いる制御パラメータに関しては、モータへの供給電流の変化などを実際にみながら微調整を行う必要があるため、ユーザーが独自に調整することは難しい。したがって従来は、メンテナンスに精通した熟練技術者が、直動装置の設置された場所に赴き、パラメータ調整作業を行わざるを得なかった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、直動装置の設置場所に行かなくとも、遠隔地から直動装置のパラメータ調整を高精度に行うことの可能な技術を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明では、以下の構成を採用する。

本発明の第１態様では、リモートメンテナンスシステムが、モータ駆動の直動装置と、前記直動装置のモータを制御するモータ制御装置と、前記モータ制御装置に接続され、かつ、電気通信回線を通じてメンテナンスサーバと通信可能な情報処理装置と、を備える。ここで、前記モータ制御装置は、モータ制御に関するパラメータを記憶する記憶手段を有する。前記情報処理装置は、前記モータ制御装置から前記パラメータを取得する取得手段と、取得したパラメータを前記メンテナンスサーバに送信する送信手段と、前記メンテナンスサーバにおいて調整されたパラメータを前記メンテナンスサーバから受信する受信手段と、受信したパラメータを前記モータ制御装置の記憶手段に書き込む書込手段と、を有する。

この構成によれば、メンテナンスサーバにおいて、直動装置のパラメータの内容を確認したり、パラメータを調整したり、調整後のパラメータをモータ制御装置に書き込んだりできる。したがって、直動装置の設置場所に行かなくとも、遠隔地から直動装置のパラメータ調整を行うことが可能となる。

前記モータ制御装置が、前記直動装置のモータに供給する電流または電圧の値を検出する検出手段をさらに有し、前記情報処理装置では、前記取得手段が、前記モータ制御装置からパラメータとそのパラメータでモータ制御した場合に検出される電流変化または電圧変化とを取得し、前記送信手段が、前記電流変化または電圧変化と前記パラメータとを前記メンテナンスサーバに送信することも好適である。

この構成によれば、メンテナンスサーバにおいて、直動装置のモータへの供給電流（電圧）の変化を観察できるので、高精度かつ信頼性の高いパラメータ調整を行うことができるようになる。

パラメータは、前記直動装置のフィードバック制御に用いる制御パラメータを含むことが好ましい。制御パラメータとしては、たとえば、ループゲイン、時定数などがある。

パラメータの調整履歴が前記メンテナンスサーバに蓄積されるとよい。これによりパラメータ調整のノウハウを蓄積でき、トラブル対応の迅速化、知識ベースの実現、パラメータ調整の自動化などの効果を期待できる。

なお、本発明は、上記手段の少なくとも一部を有するリモートメンテナンスシステム、情報処理装置、モータ制御装置、または、メンテナンスサーバとして捉えることができる。また、本発明は上記処理の少なくとも一部を含むリモートメンテナンス方法またはその方法を情報処理装置に実行させるためのリモートメンテナンスプログラムとして捉えることもできる。上記手段および処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成可能である。

たとえば、本発明の第２態様は、リモートメンテナンス方法であって、直動装置のモータを制御するモータ制御装置に接続され、かつ、電気通信回線を通じてメンテナンスサーバと通信可能な情報処理装置が、前記モータ制御装置の記憶手段に記憶されているモータ制御に関するパラメータを前記モータ制御装置から取得し、取得したパラメータを前記メンテナンスサーバに送信し、前記メンテナンスサーバにおいて調整されたパラメータを前記メンテナンスサーバから受信し、受信したパラメータを前記モータ制御装置の記憶手段に書き込む。

本発明の第３態様は、リモートメンテナンスプログラムであって、直動装置のモータを制御するモータ制御装置に接続され、かつ、電気通信回線を通じてメンテナンスサーバと通信可能な情報処理装置に、前記モータ制御装置の記憶手段に記憶されているモータ制御に関するパラメータを前記モータ制御装置から取得する処理と、取得したパラメータを前記メンテナンスサーバに送信する処理と、前記メンテナンスサーバにおいて調整されたパラメータを前記メンテナンスサーバから受信する処理と、受信したパラメータを前記モータ制御装置の記憶手段に書き込む処理と、を実行させる。

本発明によれば、直動装置の設置場所に行かなくとも、遠隔地から直動装置のパラメータ調整を高精度に行うことができる。そしてこれにより、メンテナンスの作業負荷の軽減、コスト削減、トラブル対応の迅速化などを図ることができる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るリモートメンテナンスシステムの構成を示している。図１のように、本実施形態のリモートメンテナンスシステム１は、直動装置２と、それを制御するモータドライバ（モータ制御装置）３と、モータドライバ３に接続されたユーザー端末（情報処理装置）４とを備える。ユーザー端末４は、インターネット（電気通信回線）６を通じてメンテナンスサーバ５と通信可能である。

直動装置２は、概略、ベース部２０と、ベース部２０に対してスライド自在に設けられたスライダ（移動体）２１とからなる。本実施形態では、スライダ２１の直動機構として２基のリニアガイド２２を採用し、ベース部２０の両側に２条のレール２２ａを設け、スライダ２１の裏面に２つのブロック２２ｂを取り付けている。レール２２ａとブロック２２ｂの間には複数の転動体（ボールまたはローラ）が介在しており、スライダ２１移動時には転動体が転がり運動をすることで滑らかな直線運動を実現する。

スライダ２１の駆動手段としてはリニアモータ２３を採用している。ベース部２０の底面に永久磁石のマグネットプレート２３ａが設けられ、スライダ２１の下部には可動子２３ｂが固定されている。モータドライバ３によって可動子２３ｂの磁力および極性を適宜変化させることにより、スライダ２１の位置・速度・加速度を制御することができる。

スライダ２１の位置・速度・加速度の検出には、位置検出手段であるリニアエンコーダ２４を利用する。スライダ２１に固定したヘッド２４ｂで、ベース部２０に取り付けられたリニアスケール２４ａを読み取る仕組みである。リニアエンコーダ２４の検出結果は、モータドライバ３に入力され、リニアモータ２３のフィードバック制御に供される。

図２は、モータドライバ３の機能構成を示すブロック図である。このモータドライバ３は、制御部３０、メモリ３１、および、電流検出部３２を有している。

制御部３０では、設定された制御プログラムに従って、Ｕ，Ｖ，Ｗ相それぞれの電流の周波数および振幅変調を行い、その三相交流電流をリニアモータ２３へと供給する。この供給電流に従ってリニアモータ２３が動作し、スライダ２１が移動する。スライダ２１の位置・速度・加速度情報はリニアエンコーダ２４で検出され、逐次制御部３０に入力される。制御部３０では、その検出結果に基づいてリニアモータ２３への供給電流をフィードバック制御し、スライダ２１に所期の運動を行わせる。

図３は、フィードバック制御系を概念的に示すブロック線図である。このブロック線図に示されるように、本実施形態では、位置ループと速度ループに加え、加速度ループを設けている。加速度ループを設けることにより、本質的な外乱抑圧制御を可能としている。フィードバック制御に用いる制御パラメータとしては、位置ループの時定数Ｔｐ、速度ループの時定数Ｔｖ、および、加速度ループのゲインＫＡがある。また、サーボ剛性を調整するためにゲインＫＬを用いている。

これらの制御パラメータは、メモリ３１に格納されている。メモリ３１は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）などの書き換え可能な不揮発性の記憶手段である。メモリ３１には、上記制御パラメータの他、モータ制御に関する種々のパラメータが格納されている。制御部３０は、これらのパラメータを適宜参照しながらモータ制御を実行する。

制御パラメータ以外のパラメータとしては、たとえば、リニアエンコーダ２４の分解能、リニアモータ２３に供給する定格電流、過負荷を判定するための最大電流値（異常判定値）、スライダ２１の最大速度、加速・減速特性、スライダ２１の原点などがある。パラメータの設定値はいずれも変更可能である。

電流検出部（電流センサ）３２は、リニアモータ２３への供給電流の値を検出する検出手段である。電流検出部３２は、電流供給ラインを流れる電流を監視して、その波形（電流変化）をディジタル信号に変換する。

ユーザー端末４は、ハードウェアとしてＣＰＵ（中央演算処理装置）、主記憶装置、補助記憶装置、表示装置、入力装置、外部機器Ｉ／Ｆ、ネットワークＩ／Ｆなどを備える汎用的なコンピュータにより構成することができる。ユーザー端末４は、外部機器Ｉ／Ｆを介してモータドライバ３に接続されており、またネットワークＩ／Ｆを介してインターネット６に接続されている。

ユーザー端末４では、補助記憶装置に格納されているプログラムが主記憶装置に読み込まれ、ＣＰＵにより実行されることにより、リモートメンテナンスの実施に必要な諸機能が実現される。主な機能としては、モータドライバ３のメモリ３１に設定されている各種パラメータや電流検出部３２の検出結果をモータドライバ３から取得する機能（取得手段）、取得したパラメータ等をメンテナンスサーバ５に送信する機能（送信手段）、メンテナンスサーバ５からパラメータを受信する機能（受信手段）、パラメータをモータドライバ３のメモリ３１に書き込む機能（書込手段）、電子メールを送受信する機能などがある。

（メンテナンス処理）
上述したパラメータは、直動装置２の駆動条件（速度、加速度、スライダ２１にかかる負荷など）に応じた適切な値に設定する必要がある。不適切な値が設定されていると、直動装置２の不具合、誤動作、故障等の原因になり得るからである。

そこで以下、図４〜図６を参照して、パラメータを適切な値に設定するためのメンテナンス処理について詳しく説明する。図４、図５は、ユーザー端末４、モータドライバ３、直動装置２、および、メンテナンスサーバ５それぞれの処理の流れを示すシーケンス図である。図６は、メンテナンスサーバ５に表示されるパラメータ表示画面の一例である。

＜処理例１＞
図４の処理例では、まず、ユーザー端末４が、モータドライバ３から各パラメータの値を取得する（ステップＳ１００）。そして、ユーザー端末４は、各パラメータの情報を所定形式の通信用パラメータデータに変換し、そのパラメータデータをメンテナンスサーバ５に送信する（ステップＳ１０１）。

本実施形態では、パラメータの識別番号と値とを組み合わせた形式のパラメータデータを用いる。たとえば、パラメータ「位置ループの時定数」の識別番号が「０１」であり、その設定値が「５０」の場合には、「０１，５０」というデータを送信する。パラメータが複数のときは、たとえば、「０１，５０；０２，１００；．．．」のように繰り返せばよい。また、パラメータデータには、モータドライバ３もしくは直動装置２を特定するための識別情報（たとえば製造番号）を含めるとよい。

メンテナンスサーバ５は、ユーザー端末４からパラメータデータを受信すると、そのデータを解析し、各パラメータの値を表示装置に表示する。パラメータ表示画面には、各パラメータについて名称、値、設定可能範囲が表示される（図６の左画面参照）。またパラメータ表示画面には、ＯＫボタンやキャンセルボタンが設けられている。初期表示ではユーザー端末４から受信した値が表示される。

通常、メンテナンスサーバ５は、直動装置２の技術サポート要員が操作する。その操作者は、必要に応じて電話や電子メールで直動装置２のユーザーと連絡を取りながら、パラメータ表示画面に表示された値を閲覧し、当該ユーザーの利用環境や駆動条件とパラメータの値とが合致しているか否かを確認する。パラメータの値が不適切な場合には、操作者がパラメータ表示画面上で適切な値に調整する（ステップＳ１０３）。

パラメータの調整が終了したら、操作者がＯＫボタンを押す。すると、メンテナンスサーバ５が、各パラメータの情報をパラメータデータに変換し、ユーザー端末４に送信する（ステップＳ１０４）。このとき、すべてのパラメータを送信してもよいが、値の変更されたパラメータに関する情報のみを送信するようにすれば、処理の高速化と単純化の観点から好ましい。たとえば、位置ループの時定数の値のみを「６０」に変更したのであれば、「０１，６０」というデータを送信するのである。

そして、メンテナンスサーバ５は、パラメータ調整に係る一連の処理内容をログとしてデータベースに記録する（ステップＳ１０５）。これにより、パラメータの調整履歴がメンテナンスサーバ５に蓄積されていく。

ユーザー端末４は、メンテナンスサーバ５からパラメータデータを受信すると、そのデータを解析する。そして、変更のあったパラメータについては、その変更後の値をモータドライバ３のメモリ３１に書き込み、パラメータの更新を行う（ステップＳ１０６）。これ以降は、新たなパラメータにてモータ制御が実施される。

＜処理例２＞
図５の処理例では、まず、ユーザー端末４が、モータドライバ３に対して自動運転命令を送信する（ステップＳ２００）。すると、モータドライバ３が現在のパラメータ設定に従ってモータ制御を行い（ステップＳ２０１）、直動装置２を自動運転する（ステップＳ２０２）。モータドライバ３は、電流検出部３２により自動運転中における供給電流の値を検出し、その波形（電流変化）を記録していく（ステップＳ２０３）。

次に、ユーザー端末４が、モータドライバ３から各パラメータの値と、ステップＳ２０３で検出された電流変化とを取得する（ステップＳ２０４）。そして、ユーザー端末４は、各パラメータおよび電流変化の情報を所定形式の通信用パラメータデータに変換し、そのパラメータデータをメンテナンスサーバ５に送信する（ステップＳ２０５）。

メンテナンスサーバ５は、ユーザー端末４からパラメータデータを受信すると、そのデータを解析し、処理例１と同様、各パラメータの値を表示装置に表示する（ステップＳ２０６）。このとき、パラメータ表示画面には、供給電流の波形も表示される（図６の右画面参照）。

時定数やループゲインなどの制御パラメータが適切に設定され、安定した制御が実現されている場合には、供給電流も安定した波形を呈する。しかし、制御パラメータが不適切な場合には、直動装置２に異音や振動が発生し、それに応じた異常な波形が供給電流に現れる。したがって、メンテナンスサーバ５の操作者は、供給電流の波形を観察することにより、制御パラメータの値を高精度に調整することができる（ステップＳ２０７）。

パラメータ調整後の処理（ステップＳ２０８〜Ｓ２１０）は、処理例１のもの（ステップＳ１０４〜Ｓ１０６）と同様である。

以上述べた本実施形態の構成によれば、メンテナンスサーバ５において、直動装置２のパラメータの内容を確認したり、パラメータを調整したり、調整後のパラメータをモータドライバ３に書き込んだりできる。したがって、直動装置２の設置場所に行かなくとも、遠隔地から直動装置２のパラメータ調整を行うことが可能となる。

また、処理例２によれば、メンテナンスサーバ５において、直動装置２のリニアモータ２３への供給電流の変化を観察できるので、高精度かつ信頼性の高いパラメータ調整を行うことができるようになる。

また、パラメータの調整履歴を蓄積することで、パラメータ調整のノウハウが蓄積され、トラブル対応の迅速化、知識ベースの実現、パラメータ調整の自動化などの効果が期待できる。

なお、上記実施形態は本発明の一具体例を例示したものにすぎない。本発明の範囲は上記実施形態に限られるものではなく、その技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。

たとえば、１つのユーザー端末４に対して複数のモータドライバ３を接続してもよい。また、メンテナンスサーバ５も複数のユーザー端末４と通信することができる。さらにメンテナンスサーバ５を複数設けることも好ましく、その場合には、ユーザー端末４からのアクセス負荷を分散するようにするとよい。パラメータの調整履歴を蓄積するデータベースは、複数のメンテナンスサーバ５で共有することが好ましい。

また、上記実施形態では、ユーザー端末４とモータドライバ３とを別の装置で構成したが、両者の機能を単一の装置に実装することも可能である。

また、上記実施形態では直動機構としてリニアガイドを採用したが、その他にも、ボールねじ、ローラねじ、ボールスプラインまたはそれらの組み合わせも好適に採用できる。

また、直動機構の駆動手段としてはリニアモータでなく回転式のサーボモータを採用してもよいし、スライダの位置検出手段としてはリニアエンコーダでなくロータリエンコーダを採用してもよい。

また、上記実施形態では供給電流の波形を検出しているが、モータを電圧制御している場合には供給電圧の波形を検出すればよい。

本発明の一実施形態に係るリモートメンテナンスシステムの構成を示す図。 モータドライバの機能構成を示すブロック図。 フィードバック制御系を概念的に示すブロック線図。 処理例１に係るメンテナンス処理の流れを示すシーケンス図。 処理例２に係るメンテナンス処理の流れを示すシーケンス図。 パラメータ表示画面の一例を示す図。

符号の説明

１ リモートメンテナンスシステム
２ 直動装置
３ モータドライバ（モータ制御装置）
４ ユーザー端末（情報処理装置）
５ メンテナンスサーバ
６ インターネット（電気通信回線）
２０ ベース部
２１ スライダ（移動体）
２２ リニアガイド
２３ リニアモータ
２４ リニアエンコーダ
３０ 制御部
３１ メモリ（記憶手段）
３２ 電流検出部（検出手段）

Claims (6)

1. モータ駆動の直動装置と、
   前記直動装置のモータを制御するモータ制御装置と、
   前記モータ制御装置に接続され、かつ、電気通信回線を通じてメンテナンスサーバと通信可能な情報処理装置と、を備え、
   前記モータ制御装置は、モータ制御に関するパラメータを記憶する記憶手段を有し、
   前記情報処理装置は、
   前記モータ制御装置から前記パラメータを取得する取得手段と、
   取得したパラメータを前記メンテナンスサーバに送信する送信手段と、
   前記メンテナンスサーバにおいて調整されたパラメータを前記メンテナンスサーバから受信する受信手段と、
   受信したパラメータを前記モータ制御装置の記憶手段に書き込む書込手段と、を有する
   リモートメンテナンスシステム。
2. 前記モータ制御装置は、前記直動装置のモータに供給する電流または電圧の値を検出する検出手段をさらに有し、
   前記情報処理装置では、
   前記取得手段が、前記モータ制御装置からパラメータとそのパラメータでモータ制御した場合に検出される電流変化または電圧変化とを取得し、
   前記送信手段が、前記電流変化または電圧変化と前記パラメータとを前記メンテナンスサーバに送信する
   請求項１記載のリモートメンテナンスシステム。
3. 前記パラメータは、前記直動装置のフィードバック制御に用いる制御パラメータを含む
   請求項１または２記載のリモートメンテナンスシステム。
4. パラメータの調整履歴が前記メンテナンスサーバに蓄積される
   請求項１〜３のうちいずれか１項記載のリモートメンテナンスシステム。
5. 直動装置のモータを制御するモータ制御装置に接続され、かつ、電気通信回線を通じてメンテナンスサーバと通信可能な情報処理装置が、
   前記モータ制御装置の記憶手段に記憶されているモータ制御に関するパラメータを前記モータ制御装置から取得し、
   取得したパラメータを前記メンテナンスサーバに送信し、
   前記メンテナンスサーバにおいて調整されたパラメータを前記メンテナンスサーバから受信し、
   受信したパラメータを前記モータ制御装置の記憶手段に書き込む
   リモートメンテナンス方法。
6. 直動装置のモータを制御するモータ制御装置に接続され、かつ、電気通信回線を通じてメンテナンスサーバと通信可能な情報処理装置に、
   前記モータ制御装置の記憶手段に記憶されているモータ制御に関するパラメータを前記モータ制御装置から取得する処理と、
   取得したパラメータを前記メンテナンスサーバに送信する処理と、
   前記メンテナンスサーバにおいて調整されたパラメータを前記メンテナンスサーバから受信する処理と、
   受信したパラメータを前記モータ制御装置の記憶手段に書き込む処理と、
   を実行させるリモートメンテナンスプログラム。

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