JP2014107980A - アクチュエータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータの経時劣化の状態を判定することにより、アクチュエータの経時劣化を原因とする過負荷保護停止を予知し、過負荷保護停止が発生する以前に保守作業などの対策を実施することで予期せぬ生産効率の低下を事前に防止する。
【解決手段】本発明のアクチュエータ制御装置は、アクチュエータの負荷率演算値Ｆが第二の閾値Ｆ２以上になった回数が、所定の回数以上になった場合に（時間Ｔ１とＴ２の間）、アクチュエータが経時劣化の初期状態にあると判定し、負荷率演算値Ｆが連続して第二の閾値Ｆ２以上になった時間が、所定の時間以上になった場合に（時間Ｔ２とＴ３の間）、アクチュエータが経時劣化の中期状態にあると判定し、且つ負荷率演算値Ｆが第一の閾値Ｆ１以上になった回数が、所定の回数以上になった場合に（時間Ｔ３以上）、アクチュエータが経時劣化の末期状態にあると判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、アクチュエータの経時劣化による過負荷保護停止を事前に予知することができるアクチュエータ制御装置に関する。

モータによって駆動されるアクチュエータでは、アクチュエータに過剰な負荷がかかると、それに抗するようにモータに過剰な電流が供給されるため、加熱によりモータが焼損する場合がある。このため、アクチュエータ制御装置では一般に、モータに供給される電流値に基づき負荷率を演算し、負荷率演算値が所定の値以上になった場合にモータを減速停止させてモータの焼損を防止している。これをアクチュエータの過負荷保護停止という。

また、アクチュエータは、年月が経過するうちに構成要素の摩耗や腐食といった各種の要因によって、アクチュエータを動作させるために必要な負荷が増大する経時劣化が発生する場合がある。つまり、動作経路や動作速度等のアクチュエータの動作条件を変更していないにも関わらず、アクチュエータの経時劣化によってアクチュエータの負荷が過剰となり、アクチュエータの過負荷保護停止が発生する場合がある。
アクチュエータが用いられている生産装置では、アクチュエータの経時劣化による過負荷保護停止を防止するために、定期的にアクチュエータの保守作業を行う場合がある。生産装置の規模が大きくなるほど用いられているアクチュエータの数も多くなるため、このような生産装置では保守作業の作業効率の向上が求められている。

生産装置等で用いられるアクチュエータ制御装置においては、このようなアクチュエータの過負荷保護停止が発生した場合、原因の調査及び対策が必要となり、生産を停止しなければならない可能性がある。このため、生産効率が大幅に低下してしまう。

このような問題を改善するものとして、過負荷保護停止となる負荷率演算値よりも低い負荷率演算値でモータに供給される電流を制限する抄紙機用電動機駆動装置が提案されている（特許文献１参照）。この抄紙機用電動機駆動装置は、電動機と、電動機を駆動する手段と、電動機の電流に基づき負荷率演算値を求める演算手段と、を具備している。そして、この抄紙機用電動機駆動装置は、得られた負荷率演算値が保護停止となる負荷率演算値より低い所定の値となったとき電流指令値を制限する電流制限値信号発生手段と、を具備している。これにより、電動機が過負荷運転時においても保護停止せず連続運転が可能となるように構成されている。

しかしながら、特許文献１に記載の抄紙機用電動機駆動装置では、負荷率演算値が過負荷保護停止となる負荷率演算値より低い所定の値となったときに電流指令値を制限しているため、過負荷保護停止を防止するためにモータが減速されてしまう。このため、生産装置に適用する場合、モータの減速に伴い、生産装置の動作サイクルが正常時に比べ遅延してしまい、予期せぬ生産効率の低下が発生する可能性があった。

特許第３６９３７９６号公報

特許文献１に記載の抄紙機用電動機駆動装置では、電動機の経時劣化の状態については調べることができない。
そこで本発明はアクチュエータの経時劣化の状態を判定し、アクチュエータの経時劣化による過負荷保護停止を予知し、過負荷保護停止が発生する以前に保守作業等の対策を実施する事で予期せぬ生産効率の低下を事前に防止するアクチュエータ制御装置を提供する。

本発明によるアクチュエータ制御装置は、モータと、モータにより駆動される少なくとも一つのアクチュエータと、モータの動作を制御する動作制御部と、モータの負荷率演算値を求める負荷率演算部と、負荷率演算値が第一の閾値以上になった際に、第一の過負荷警告信号を出力する第一の過負荷警告信号発生手段と、負荷率演算値が第一の閾値より小さい第二の閾値以上になった際に、第二の過負荷警告信号を出力する第二の過負荷警告信号発生手段と、第一の過負荷警告信号が出力された回数に対応する第一の回数を計測する第一の回数計測手段と、第二の過負荷警告信号が出力された回数に対応する第二の回数を計測する第二の回数計測手段と、第二の過負荷警告信号が連続して出力された時間に対応する第二の時間を計測する第二の時間計測手段と、第一の回数、第二の回数及び第二の時間に基づいて、少なくとも一つのアクチュエータの経時劣化の状態を判定する状態判定部と、を備える。

本発明によれば、アクチュエータの経時劣化の状態を判定することができる。このため、アクチュエータの経時劣化を原因とする過負荷保護停止を予知することができ、過負荷保護停止が発生する以前に保守作業などの対策を実施することで予期せぬ生産効率の低下を事前に防止することができる。

本実施形態におけるアクチュエータ制御装置を備えた生産装置及び該アクチュエータ制御装置の概略図。 アクチュエータの連続動作時における負荷率演算値の時間依存性の例を示したグラフ。 本実施形態におけるアクチュエータ制御装置のコントローラ及び状態判定部の動作を示したフローチャート。

以下、本発明に係るアクチュエータ制御装置を用いた実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下に示す図面は、本発明を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。

図１（ａ）は、本実施形態におけるアクチュエータ制御装置１００を備えた生産装置５００の概略図である。

本実施形態に係る生産装置５００は、アクチュエータ制御装置１００、作業装置１０１、作業装置１０２、及び搬送装置１０３を備えている。アクチュエータ制御装置１００は、作業装置１０１及び１０２、及び搬送装置１０３を制御しており、コントローラ２００、２２０、２４０、２６０及び２８０、プログラマブルコントローラ３００、３２０、３４０、及びサーバ４００によって構成されている。また、作業装置１０１は、アクチュエータ１０、２０及び３０を備えており、作業装置１０２は、アクチュエータ４０、５０及び６０を備えている。搬送装置１０３は、アクチュエータ７０及び８０を備えている。作業装置１０１と作業装置１０２はそれぞれ異なる作業をワーク９０に行う作業装置であり、搬送装置１０３に沿うように設置されている。作業装置１０１による作業が完了すると、搬送装置１０３の動作によって矢印Ｘで示す方向に作業装置１０２へワーク９０が搬送される。アクチュエータ１０〜６０はそれぞれ、例えばモータ１１〜６１の回転軸にボールナットが螺合されたボールネジが連結され、ボールネジに固定されたロッドの先端に任意の機器が取り付けられる構成となっている。モータ１１〜６１が適宜の方向に回転させられると、ボールネジも同方向に回転させられ、ボールネジに螺合されたボールナット及びロッドが一軸方向に往復動される。また、アクチュエータ７０及び８０は、それぞれモータ７１及び８１によって駆動される。
コントローラ２００〜２８０は、上位の制御装置であるプログラマブルコントローラ３０〜３４０からの信号に応じて、少なくとも一台のアクチュエータ１０〜８０を制御する制御装置である。具体的には、コントローラ２００は、プログラマブルコントローラ３００からの信号に応じてアクチュエータ１０を制御しており、コントローラ２２０は、プログラマブルコントローラ３００からの信号に応じてアクチュエータ２０及び３０を制御している。また、コントローラ２４０は、プログラマブルコントローラ３２０からの信号に応じてアクチュエータ７０及び８０を制御している。さらに、コントローラ２６０は、プログラマブルコントローラ３４０からの信号に応じてアクチュエータ５０及び６０を制御しており、コントローラ２８０は、プログラマブルコントローラ３４０からの信号に応じてアクチュエータ４０を制御している。すなわち、プログラマブルコントローラ３００〜３４０は、作業装置１０１、作業装置１０２、及び搬送装置１０３を制御する制御装置である。

なお、本実施形態における生産装置５００の構成、特に、アクチュエータ、モータ、コントローラ、プログラマブルコントローラ等の個数は本発明を限定するものではなく、任意の個数のものを用いることができる。

次に、本実施形態に係るアクチュエータ制御装置１００の詳細について説明する。

図１（ｂ）は、本実施形態におけるアクチュエータ制御装置１００の概略図である。

図１（ｂ）では、アクチュエータ１０、コントローラ２００、プログラマブルコントローラ３００及びサーバ４００のみを取り出しているが、他の構成要素については同様の構成なので省略する。アクチュエータ１０を制御するコントローラ２００は、基本制御部２０１、動作制御部２０２、負荷率演算部２０３、過負荷判定部２０４、計測部２０７、記憶部２１２、状態判定部２１７、及び信号入出力部２１８によって構成されている。なお、コントローラに設けられているこれらの構成要素は、コントローラに接続されているアクチュエータの数だけ設けてよい。

基本制御部２０１は、動作制御部２０２の上位制御部となるものである。基本制御部２０１では、プログラマブルコントローラ３００から入力された信号に応じて、アクチュエータ１０の動作開始等のシーケンスを含んだ動作プログラムの解読及び実行が行われる。また、この動作プログラムの実行時に、アクチュエータ１０の動作方向や動作速度等の制御を動作制御部２０２に行わせる。

動作制御部２０２では、動作プログラムの実行時に、アクチュエータ１０が動作開始点から動作終了点へ移動する場合の動作方向や動作速度等が演算され、演算結果をもとにモータ１１へ供給する電流の指令が生成される。

負荷率演算部２０３では、動作制御部２０２からモータ１１に供給された電流値をもとに、負荷率演算値Ｆが演算される。負荷率演算値Ｆの演算方法としては、例えばモータ１１の発熱量の予測値からモータ１１の放熱量の予測値を減算することでモータ１１の温度上昇量を予測し、この温度上昇量をモータ１１の現在の温度に加算し、モータ１１の温度予測値を演算する。このモータ１１の温度予測値からモータ１１が焼損に至る可能性がある温度（温度限界値）を除算する方法がある。また別に、負荷率演算値Ｆは、モータの定格電流値に対する供給電流値の割合から求めることができる。

過負荷判定部２０４には、内部メモリ（不図示）が備えられており、モータの焼損を防止できる範囲で出来る限り大きい負荷率演算値が第一の閾値Ｆ１として、第一の閾値Ｆ１より低い所定の負荷率演算値が第二の閾値Ｆ２として記憶されている。また、過負荷判定部２０４は、第一の過負荷警告信号発生手段２０５及び第二の過負荷警告信号発生手段２０６を備えている。過負荷判定部２０４では、負荷率演算部２０３で演算された負荷率演算値Ｆと第一の閾値Ｆ１とを比較し、負荷率演算値Ｆが第一の閾値Ｆ１以上になった場合に、第一の過負荷警告信号発生手段２０５が、第一の過負荷警告信号を計測部２０７に出力する。同様に、負荷率演算値Ｆと第二の閾値Ｆ２とを比較し、負荷率演算値Ｆが第二の閾値Ｆ２以上になった場合に、第二の過負荷警告信号発生手段２０６が、第二の過負荷警告信号を計測部２０７に出力する。

計測部２０７には、第一の過負荷警告信号が出力された回数に対応する第一の回数を計測する第一の回数計測手段２０８、及び第二の過負荷警告信号が出力された回数に対応する第二の回数を計測する第二の回数計測手段２０９が備えられている。また計測部２０７には、第一の過負荷警告信号が連続して出力された時間に対応する第一の時間を計測する第一の時間計測手段２１０、及び第二の過負荷警告信号が連続して出力された時間に対応する第二の時間を計測する第二の時間計測手段２１１が備えられている。そして、得られた第一の回数、第二の回数、第一の時間及び第二の時間は、記憶部２１２に出力される。

記憶部２１２には、計測部２０７から出力された第一の回数を記憶する第一の回数記憶手段２１３、及び計測部２０７から出力された第二の回数を記憶する第二の回数記憶手段２１４が備えられている。 また、記憶部２１２には、計測部２０７から出力された第一の時間を記憶する第一の時間記憶手段２１５、及び計測部２０７から出力された第二の時間を記憶する第二の時間記憶手段２１６が備えられている。

状態判定部２１７では、あらかじめ設定された判定条件と記憶部２１２に記憶されている第一の回数、第二の回数、第一の時間及び第二の時間が比較される。判定条件が満たされた場合には、アクチュエータ１０の経時劣化（経年劣化）を知らせる警報が信号入出力部２１８を介してコントローラ２００の外部の表示部６００に出力され、表示される。

アクチュエータを連続運転させた場合の第一の閾値Ｆ１及び第二の閾値Ｆ２の決定方法について図２を用いて説明する。

図２は、本実施形態のアクチュエータの連続動作時における負荷率演算値Ｆの時間依存性の例を示したグラフである。なお、以下では図１（ｂ）に示されている各構成要素を用いて説明するが、図１（ｂ）に示されていない各構成要素に対しても同様に適用される。

アクチュエータ１０を連続運転させた場合、摩耗や腐食といったアクチュエータ１０の構成要素の経時劣化により、負荷率演算値Ｆは徐々にかつ振動的に上昇する傾向がある。このため、アクチュエータ１０の経時劣化による負荷率演算値Ｆの上昇が始まる前に、アクチュエータ１０を所定の時間連続動作させ、この所定の時間の平均の負荷率演算値を基準負荷率演算値Ｆ０として取得しておくことが望ましい。第二の閾値Ｆ２は、基準負荷率演算値Ｆ０に所定の値を乗算した値を設定すればよい。また、第一の閾値Ｆ１にはモータ１１の焼損を防止できる範囲で出来る限り大きい負荷率演算値を設定すればよい。

次に、アクチュエータ１０を連続運転させる場合における状態判定部２１７の判定条件の決定方法について図２を用いて説明する。

アクチュエータ１０が経時劣化の初期状態にある場合には、負荷率演算値Ｆが第二の閾値Ｆ２付近で推移する傾向にある。このため、負荷率演算値Ｆが第二の閾値Ｆ２以上になった回数が、所定の回数以上になった場合に（図２では、時間Ｔ１とＴ２の間）、経時劣化の初期状態と判定するように状態判定部２１７の判定条件を設定すればよい。また、アクチュエータ１０が経時劣化の中期状態にある場合には、負荷率演算値Ｆは第二の閾値Ｆ２を常時超えているが第一の閾値Ｆ１には到達しない傾向にある。このため、負荷率演算値Ｆが連続して第二の閾値Ｆ２以上になった時間が、所定の時間以上になった場合に（図２では、時間Ｔ２とＴ３の間）、経時劣化の中期状態と判定するように状態判定部２１７の判定条件を設定すればよい。また、アクチュエータ１０が経時劣化の末期状態にある場合には、負荷率演算値Ｆは第二の閾値Ｆ２を常時超え、かつ第一の閾値Ｆ１に到達し始める傾向にある。このため、負荷率演算値Ｆが第一の閾値Ｆ１以上になった回数が、所定の回数以上になった場合に（図２では、時間Ｔ３以上）、経時劣化の末期状態と判定するように状態判定部２１７の判定条件を設定すればよい。

すなわち、状態判定部２１７では、第二の回数が所定の回数以上になった場合に経時劣化の初期状態と判定され、第二の時間が所定の時間以上になった場合に経時劣化の中期状態と判定される。また、状態判定部２１７では、第一の回数が所定の回数以上になった場合に経時劣化の末期状態と判定される。このように、状態判定部２１７にアクチュエータ１０の経時劣化の状態を判定する判定条件が設定される。

また、状態判定部２１７において、アクチュエータ１０が経時劣化の初期状態にあると判定された場合には、第一の警報が信号入出力部２１８を介してコントローラ２００の外部の表示部６００に出力されるように構成されている。また、状態判定部２１７において、アクチュエータ１０が経時劣化の中期状態にあると判定された場合には、第二の警報が信号入出力部２１８を介してコントローラ２００の外部の表示部６００に出力されるように構成されている。さらに、状態判定部２１７において、アクチュエータ１０が経時劣化の末期状態にあると判定された場合には、第三の警報が信号入出力部２１８を介してコントローラ２００の外部の表示部６００に出力されるように構成されている。

アクチュエータ１０が間欠運転することで負荷率演算値Ｆの上昇傾向が異なる場合には、状態判定部２１７の判定条件を変更することでアクチュエータ１０の経時劣化の状態を判定することが可能である。例えば、記憶部２１２にアクチュエータ１０の動作回数を記憶する動作回数記憶手段２１９を新たに設ける。そして、動作回数記憶手段２１９に記憶された動作回数に対して、所定の動作回数連続して第二の回数が所定の回数以上になった場合に経時劣化の初期状態と判定されるように変更する。また、動作回数記憶手段２１９に記憶された動作回数に対して、所定の動作回数連続して第二の時間が所定の時間以上になった場合に経時劣化の中期状態と判定されるように変更する。さらに、動作回数記憶手段２１９に記憶された動作回数に対して、所定の動作回数連続して第一の回数が所定の回数以上になった場合に経時劣化の末期状態と判定されるように変更する。このように、判定条件を変更することで負荷率演算値Ｆの上昇傾向が異なる場合でも、アクチュエータ１０の経時劣化の状態を判定することが可能となる。
また、動作回数記憶手段２１９に記憶された動作回数に対して、所定の動作回数連続して、第二の回数が直前の動作に比べて増加した場合に経時劣化の初期状態と判定されるように変更する。また、動作回数記憶手段２１９に記憶された動作回数に対して、所定の動作回数連続して、第二の時間が直前の動作に比べて増加した場合に経時劣化の中期状態と判定されるように変更する。さらに、動作回数記憶手段２１９に記憶された動作回数に対して、所定の動作回数連続して第一の回数が直前の動作に比べて増加した場合に経時劣化の末期状態と判定されるように変更する。このように、判定条件を変更することで負荷率演算値Ｆの上昇傾向が異なる場合でも、アクチュエータ１０の経時劣化の状態を判定することも可能となる。

負荷率演算値Ｆが第一の閾値Ｆ１以上になった場合におけるコントローラ２００の動作について図３（ａ）のフローチャートを用いて説明する。このフローチャートに対応するプログラムは、コントローラ２００の中の内部メモリ（不図示）に記憶されており、そしてＣＰＵ（不図示）がプログラムを、内部メモリから読み出して実行する。

コントローラ２００の動作が開始されると（Ｓ１）、まず、負荷率演算値Ｆがあらかじめ設定された第一の閾値Ｆ１以上になった際に、第一の過負荷警告信号発生手段２０５から出力される第一の過負荷警告信号を計測部２０７が受信したか判定する（Ｓ２）。もし、計測部２０７が第一の過負荷警告信号を受信した際には（Ｓ２のＹｅｓ）、第一の時間計測手段２１０によって第一の時間の計測を開始する（Ｓ３）。次に、計測部２０７による第一の過負荷警告信号の受信が終了したか判定する（Ｓ４）。もし、計測部２０７による第一の過負荷警告信号の受信が終了した際には（Ｓ４のＹｅｓ）、第一の時間計測手段２１０による第一の時間の計測を終了する（Ｓ５）。第一の過負荷警告信号発生手段２０５から第一の過負荷警告信号が瞬間的に出力された場合等による誤検知を防止するために、誤検知防止時間をあらかじめ設定しておき、ステップＳ５において得られた第一の時間が誤検知防止時間以上か判定する（Ｓ６）。もし、ステップＳ５において得られた第一の時間が誤検知防止時間未満であれば（Ｓ６のＮｏ）、計測部２０７による受信は誤検知とみなし、処理を終了する（Ｓ１０）。もし、ステップＳ５において得られた第一の時間が誤検知防止時間以上であれば（Ｓ６のＹｅｓ）、得られた第一の時間を第一の時間記憶手段２１５に記憶させる（Ｓ７）。そして、第一の回数計測手段２０８において、第一の回数を１だけ増やし、第一の回数記憶手段２１３に記憶させる（Ｓ８）。次に、第一の回数記憶手段２１３に記憶されている第一の回数及び第一の時間記憶手段２１５に記憶されている第一の時間に基づいて、状態判定部２１７にアクチュエータ１０の経時劣化の状態を判定させるために、状態判定開始信号を出力する（Ｓ９）。そして、動作を終了する（Ｓ１０）。
なお、第一の時間が誤検知防止時間以上の場合には、モータ１１の焼損を防止するためにモータ１１を減速停止させ、アクチュエータ１０を過負荷保護停止させる。

次に、負荷率演算値Ｆが第二の閾値Ｆ２以上になった場合におけるコントローラ２００の動作について図３（ｂ）のフローチャートを用いて説明する。このフローチャートに対応するプログラムは、コントローラ２００の中の内部メモリ（不図示）に記憶されており、そしてＣＰＵ（不図示）がプログラムを、内部メモリから読み出して実行する。

コントローラ２００の動作が開始されると（Ｓ１１）、まず、負荷率演算値Ｆがあらかじめ設定された第二の閾値Ｆ２以上になった際に、第二の過負荷警告信号発生手段２０６から出力される第二の過負荷警告信号を計測部２０７が受信したか判定する（Ｓ１２）。もし、計測部２０７が第二の過負荷警告信号を受信した際には（Ｓ１２のＹｅｓ）、第二の時間計測手段２１１によって第二の時間の計測を開始する（Ｓ１３）。次に、計測部２０７による第二の過負荷警告信号の受信が終了したか判定する（Ｓ１４）。もし、計測部２０７による第二の過負荷警告信号の受信が終了した際には（Ｓ１４のＹｅｓ）、第二の時間計測手段２１１による第二の時間の計測を終了する（Ｓ１５）。第二の過負荷警告信号発生手段２０６から第二の過負荷警告信号が瞬間的に出力された場合等による誤検知を防止するために、誤検知防止時間をあらかじめ設定しておき、ステップＳ１５において得られた第二の時間が誤検知防止時間以上か判定する（Ｓ１６）。もし、ステップＳ１５において得られた第二の時間が誤検知防止時間未満であれば（Ｓ１６のＮｏ）、計測部２０７による受信は誤検知とみなし、処理を終了する（Ｓ２０）。もし、ステップＳ１５において得られた第二の時間が誤検知防止時間以上であれば（Ｓ１６のＹｅｓ）、得られた第二の時間を第二の時間記憶手段２１６に記憶させる（Ｓ１７）。そして、第二の回数計測手段２０９において、第二の回数を１だけ増やし、第二の回数記憶手段２１４に記憶させる（Ｓ１８）。次に、第二の回数記憶手段２１４に記憶されている第二の回数及び第二の時間記憶手段２１６に記憶されている第二の時間に基づいて、状態判定部２１７にアクチュエータ１０の経時劣化の状態を判定させるために、状態判定開始信号を出力する（Ｓ１９）。そして、動作を終了する（Ｓ２０）。
なお、第二の時間が誤検知防止時間以上の場合であっても、モータ１１の減速停止は行わない。

次に、状態判定部２１７がアクチュエータ１０の経時劣化の状態を判定する動作について図３（ｃ）のフローチャートを用いて説明する。このフローチャートに対応するプログラムは、コントローラ２００の中の内部メモリ（不図示）に記憶されており、そしてＣＰＵ（不図示）がプログラムを内部メモリから読み出して実行する。

状態判定部２１７の動作が開始されると（Ｓ２１）、まず、状態判定部２１７が状態判定開始信号を受信したか判定する（Ｓ２２）。もし、状態判定部２１７が状態判定開始信号を受信した際には（Ｓ２２のＹｅｓ）、第二の回数記憶手段２１４に記憶されている第二の回数が所定の回数以上か判定する（Ｓ２３）。もし、第二の回数が所定の回数未満の場合には（Ｓ２３のＮｏ）、処理を終了する（Ｓ２９）。もし、第二の回数が所定の回数以上の場合には（Ｓ２３のＹｅｓ）、信号入出力部２１８を介してコントローラ２００の外部の表示部６００へ第一の警報を出力させる（Ｓ２４）。次に、第二の時間記憶手段２１６に記憶されている第二の時間が所定の時間以上か判定する（Ｓ２５）。もし、第二の時間が所定の時間未満の場合には（Ｓ２５のＮｏ）、処理を終了する（Ｓ２９）。もし、第二の時間が所定の時間以上の場合には（Ｓ２５のＹｅｓ）、信号入出力部２１８を介してコントローラ２００の外部の表示部６００へ第二の警報を出力させる（Ｓ２６）。次に、第一の回数記憶手段２１３に記憶されている第一の回数が所定の回数以上か判定する（Ｓ２７）。もし、第一の回数が所定の回数未満の場合には（Ｓ２７のＮｏ）、処理を終了する（Ｓ２９）。もし、第一の回数が所定の回数以上の場合には（Ｓ２７のＹｅｓ）、信号入出力部２１８を介してコントローラ２００の外部の表示部６００へ第三の警報を出力させ（Ｓ２８）、処理を終了する（Ｓ２９）。

本実施形態におけるアクチュエータ制御装置１００のサーバ４００について図１（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。

サーバ４００は、警報回数計測部４０１、警報回数記憶部４０２及び警報回数比較部４０３を備えている。警報回数計測部４０１は、各コントローラの各信号入出力部から各プログラマブルコントローラを介して入力された、各アクチュエータの経時劣化の状態を表す第一の警報の回数、第二の警報の回数及び第三の警報の回数それぞれを各アクチュエータごとに計測する。そして、警報回数記憶部４０２は、警報回数計測部４０１が計測した各アクチュエータごとの第一の警報の回数、第二の警報の回数及び第三の警報の回数それぞれを記憶する。そして、警報回数比較部４０３は、警報回数記憶部４０２に記憶されている各アクチュエータごとの第一の警報の回数、第二の警報の回数及び第三の警報の回数それぞれを互いに比較する。その結果、経時劣化の状態が末期状態に近いアクチュエータほど、上位に順位付けされ、順位付けの結果が表示部６００に出力され、表示される。

以上の様に、第一の閾値Ｆ１及び第二の閾値Ｆ２を設定し、状態判定部の判定条件を設定することで、アクチュエータの経時劣化の状態をそれぞれの閾値を超えた回数と時間で判定することが可能となる。このため、アクチュエータの経時劣化を原因とする過負荷保護停止を予知することができ、アクチュエータが過負荷保護停止する以前に保守作業等の対策を実施することで予期せぬ生産効率の低下を事前に防止することが可能となる。

また、状態判定部において、アクチュエータが経時劣化の初期状態にあると判定された場合には第一の警報が信号入出力部を介してコントローラの外部の表示部に出力されるように構成されている。また、アクチュエータが経時劣化の中期状態にあると判定された場合には第二の警報が信号入出力部を介してコントローラの外部の表示部に出力されるように構成されている。さらに、アクチュエータが経時劣化の末期状態にあると判定された場合には第三の警報が信号入出力部を介してコントローラの外部の表示部に出力されるように構成されている。この様な構成にすることにより、状態判定部の判定結果により複数の異なる警報をコントローラの外部の表示部に出力するため、プログラマブルコントローラ等の上位の制御装置によって各アクチュエータの経時劣化状態を可視化することが可能となる。このため、各アクチュエータの経時劣化の状態を明確にすることができ、過負荷保護停止が発生する以前に保守作業などの対策を実施するように促すことができる。

また、本実施形態のアクチュエータ制御装置は、複数のアクチュエータを制御する場合において、経時劣化の状態が末期状態に近いアクチュエータほど上位に順位付けが可能な構成となっている。このため、アクチュエータの数が多い場合であっても、経時劣化が進んでいるものから順に保守作業等の対策を行うことができ、作業効率の向上を望むことができる。

また、本実施形態のアクチュエータ制御装置では、負荷率演算値Ｆが第二の閾値Ｆ２以上になった回数、すなわち第二の回数が所定の回数以上になった場合に、そのアクチュエータが経時劣化の初期状態にあると判定するように状態判定部の判定条件が設定されている。また、負荷率演算値Ｆが連続して第二の閾値Ｆ２以上になった時間、すなわち第二の時間が所定の時間以上になった場合に、そのアクチュエータが経時劣化の中期状態にあると判定するように状態判定部の判定条件が設定されている。さらに、負荷率演算値Ｆが第一の閾値Ｆ１以上になった回数、すなわち第一の回数が所定の回数以上になった場合に、そのアクチュエータが経時劣化の末期状態にあると判定するように状態判定部の判定条件が設定されている。この様に、アクチュエータの経時劣化の状態を判定する判定条件が設定されているため、従来のアクチュエータ制御装置より正確にアクチュエータの経時劣化の状態を判定することができ、誤った警報の出力を抑制することができる。

本実施形態のアクチュエータ制御装置では、第一の過負荷警告信号及び第二の過負荷警告信号をコントローラの内部で処理しているが、これらの警告信号は信号入出力部を介して外部に出力することも可能である。この場合、プログラマブルコントローラ等の上位の制御装置に計測部、記憶部及び状態判定部等を設ける構成とすることで、アクチュエータの経時劣化の状態を負荷率演算値Ｆが各閾値以上になった回数と時間で判定することが可能となる。

また、本実施形態のアクチュエータ制御装置では、第一の警報が出力されていない場合には第二の警報は出力されない構成となっているが、それぞれの警報の出力条件を分割し、第一の警報が出力されていない場合であっても第二の警報が出力される構成としてもよい。

同様に、本実施形態のアクチュエータ制御装置では、第一の警報及び第二の警報が出力されていない場合には第三の警報は出力されない構成となっている。しかしながら、それぞれの警報の出力条件を分割し、第一の警報及び第二の警報が出力されていない場合であっても第三の警報が出力される構成としてもよい。

１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０ アクチュエータ
１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１ モータ
２０２ 動作制御部
２０３ 負荷率演算部
２０５ 第一の過負荷警告信号発生手段
２０６ 第二の過負荷警告信号発生手段
２０８ 第一の回数計測手段
２０９ 第二の回数計測手段
２１１ 第二の時間計測手段
２１７ 状態判定部

Claims (7)

1. モータと、
   前記モータにより駆動される少なくとも一つのアクチュエータと、
   前記モータの動作を制御する動作制御部と、
   前記モータの負荷率演算値を求める負荷率演算部と、
   前記負荷率演算値が第一の閾値以上になった際に、第一の過負荷警告信号を出力する第一の過負荷警告信号発生手段と、
   前記負荷率演算値が前記第一の閾値より小さい第二の閾値以上になった際に、第二の過負荷警告信号を出力する第二の過負荷警告信号発生手段と、
   前記第一の過負荷警告信号が出力された回数に対応する第一の回数を計測する第一の回数計測手段と、
   前記第二の過負荷警告信号が出力された回数に対応する第二の回数を計測する第二の回数計測手段と、
   前記第二の過負荷警告信号が連続して出力された時間に対応する第二の時間を計測する第二の時間計測手段と、
   前記第一の回数、前記第二の回数及び前記第二の時間に基づいて、前記少なくとも一つのアクチュエータの経時劣化の状態を判定する状態判定部と、
   を備えていることを特徴とする、アクチュエータ制御装置。
2. 前記第二の回数が所定の回数以上になった際には、第一の警報を出力し、前記第二の時間が所定の時間以上になった際には、第二の警報を出力し、且つ前記第一の回数が所定の回数以上になった際には、第三の警報を出力する、信号入出力部と、
   前記少なくとも一つのアクチュエータごとに対応して出力された前記第一の警報の回数、前記第二の警報の回数及び前記第三の警報の回数をそれぞれ計測する警報回数計測部と、
   前記少なくとも一つのアクチュエータごとの前記第一の警報の回数、前記第二の警報の回数及び前記第三の警報の回数それぞれを、互いに比較する警報回数比較部と、
   をさらに備え、
   前記警報回数比較部による前記比較に基づいて、前記少なくとも一つのアクチュエータの経時劣化に関する順位付けがされることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータ制御装置。
3. 前記第一の過負荷警告信号が連続して出力された時間に対応する第一の時間を計測する第一の時間計測手段と、
   をさらに備え、
   前記第一の時間が所定の時間以上になった際に、前記動作制御部は前記モータを停止させることを特徴とする、請求項２に記載のアクチュエータ制御装置。
4. 前記第一の回数、前記第二の回数、前記第一の時間、前記第二の時間、前記第一の警報の回数、前記第二の警報の回数及び前記第三の警報の回数それぞれを記憶する少なくとも一つの記憶部を備えることを特徴とする請求項３に記載のアクチュエータ制御装置。
5. 前記負荷率演算値は、前記モータの温度限界値に対する前記モータの温度予測値の割合であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアクチュエータ制御装置。
6. 前記負荷率演算値は、前記モータの定格電流値に対する前記モータの供給電流値の割合であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアクチュエータ制御装置。
7. 前記状態判定部は、
   前記第二の回数が所定の回数以上になった場合に、対応するアクチュエータが経時劣化の初期状態にあると判定し、
   前記第二の時間が所定の時間以上になった場合に、対応するアクチュエータが経時劣化の中期状態にあると判定し、
   前記第一の回数が所定の回数以上になった場合に、対応するアクチュエータが経時劣化の末期状態にあると判定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のアクチュエータ制御装置。

Images