JP7776266B2 - Power transmission mechanism management device and program management system - Google Patents
Power transmission mechanism management device and program management systemInfo
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Description
本発明は、動力伝達機構管理装置およびプログラム管理システムに関する。非制限的な具体的な分野としては、工場や事業所において使用される産業機器(例えば、搬送用あるいは工作用の機械など)の電動機に連結される動力伝達機構の動作状態を管理する管理装置等に関する。 The present invention relates to a power transmission mechanism management device and a program management system. A non-limiting specific field of application is a management device that manages the operating status of a power transmission mechanism connected to an electric motor of industrial equipment (e.g., transport or machine tools) used in factories and businesses.
一般に、搬送装置、射出成形機やプレス装置といった種々の産業機器では、動力源(典型的には、交流または直流電流により動力を発生する電動機)から動力伝達機構を介して何らかの負荷側装置に動力が供給される構成となっている。かかる産業機器に用いられる電動機の動力伝達機構の種類は、タイミングベルト、ボールねじ、カム、ギヤなどの種々のハードウェア部品があり得る。 In general, various industrial equipment such as conveying equipment, injection molding machines, and presses are configured so that power is supplied from a power source (typically an electric motor that generates power using AC or DC current) to some kind of load device via a power transmission mechanism. The power transmission mechanisms for electric motors used in such industrial equipment can include various hardware components such as timing belts, ball screws, cams, and gears.
一方で、かかる動力伝達機構を備えた産業機器では、様々なソフトウェア・プログラムや管理データを用いて、電動機や動力伝達機構の状態を監視し、部品のメンテナンスや耐久等について管理する必要がある。このため、多くの産業機器では、負荷側装置を駆動する電動機の位置制御、速度制御、トルク制御を行う機能、電動機の運転状態をモニタする機能、そのほか様々な機能を実装している。 On the other hand, industrial equipment equipped with such power transmission mechanisms requires the use of various software programs and management data to monitor the status of the motors and power transmission mechanisms, and to manage the maintenance and durability of parts. For this reason, many industrial devices are equipped with functions to control the position, speed, and torque of the motors that drive the load-side devices, as well as functions to monitor the operating status of the motors, and a variety of other functions.
また、ベルトなどの動力伝達機構は、一旦劣化が始まると当該劣化が急激に進行することから、かかる動力伝達機構の異常を検知する機能を備えた産業機器システムが求められている。例えば、特許文献1には、動力伝達機構(ベルト等)の異常を検知する機能を備えた異常診断装置及びその異常診断方法が記載されている。特許文献1に記載の技術では、電動機で駆動されるベルト等が劣化すると、電動機に流れる電流の信号強度が高くなる頻度(スペクトルピークの発生頻度)が高くなることに着目して、当該電流のFFT解析を行うこと等により動力伝達機構の異常を検知する旨が記載されている。 Furthermore, because once degradation begins in power transmission mechanisms such as belts, the degradation progresses rapidly, there is a demand for industrial equipment systems equipped with the ability to detect abnormalities in such power transmission mechanisms. For example, Patent Document 1 describes an abnormality diagnosis device and method equipped with the ability to detect abnormalities in power transmission mechanisms (belts, etc.). The technology described in Patent Document 1 focuses on the fact that when a belt or other device driven by an electric motor deteriorates, the frequency with which the signal strength of the current flowing through the motor increases (the frequency with which spectral peaks occur) increases, and describes how abnormalities in the power transmission mechanism are detected by, for example, performing an FFT analysis of the current.
ところで、特許文献1記載のような異常検知機能をソフトウェア・プログラムで実現しようとする場合、電動機に連結される動力伝達機構が変更される場合に、使用するアルゴリズム自体を変更する必要が発生し得る。 However, when attempting to implement an anomaly detection function such as that described in Patent Document 1 using a software program, if the power transmission mechanism connected to the electric motor is changed, it may become necessary to change the algorithm used.
例えば、動力伝達機構がタイミングベルトからボールねじに変えられたような場合、電動機の駆動態様自体が変わって来るため、使用するアルゴリズム、ひいては異常検知機能を遂行するソフトウェア・プログラム全体を変更する必要が発生する。 For example, if the power transmission mechanism is changed from a timing belt to a ball screw, the driving mode of the electric motor itself will change, making it necessary to change the algorithm used and ultimately the entire software program that performs the anomaly detection function.
これに対し、従来の産業機器では、内蔵される演算装置や記憶装置のリソース等に制限があり、限られた機能に限定して実装されているため、実装されている機能以外の機能を実行することが出来なかった。そのため、機能の追加が必要になった場合やバージョンアップ等がなされた機能さらには新たに開発された機能(例えば異常検知アルゴリズムなど)の使用を所望する場合、当該機能が追加された産業機器を新たに導入(購入、リース等)する必要があった。かかる背景により、産業機器の分野では、買い替え等を行うことなく、新たな機能を追加できること、あるいは既存の機能を変更できること等に対するニーズないしシーズが高まっているものと考えられる。 In contrast, conventional industrial equipment has limitations such as the resources of its built-in computing devices and storage devices, and is therefore limited to a limited number of implemented functions, making it impossible to execute functions other than those already implemented. As a result, when additional functions are required or when users wish to use upgraded or newly developed functions (such as an anomaly detection algorithm), it is necessary to introduce (purchase, lease, etc.) new industrial equipment with the added functions. Against this backdrop, there is a growing need or desire in the industrial equipment field for the ability to add new functions or change existing functions without having to replace equipment.
本発明の目的は、動力伝達機構を管理するソフトウェア機能や当該機能に関連するデータの追加や変更を容易に実現することが可能な動力伝達機構管理装置およびソフトウェア管理システムを提供することにある。 The object of the present invention is to provide a powertrain mechanism management device and software management system that makes it easy to add or change software functions that manage powertrain mechanisms and data related to those functions.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。 A brief summary of the representative inventions disclosed in this application is as follows:
本発明の代表的な実施の形態の電力伝達機構管理装置は、電動機を制御して動力伝達機構に所定動作を実行させる動作制御部と、第1の管理プログラムを実行し、電動機から入力される入力情報に基づいて動力伝達機構の状態を管理する状態管理部と、動力伝達機構の種類に応じた第2の管理プログラムを取得するように外部装置と通信する外部通信部と、第2の管理プログラムを、第1の管理プログラムと置き換えて、状態管理部が実行できるように更新する更新部と、第2の管理プログラムを複数保存するライブラリ用メモリと、を備え、第1の管理プログラムまたは第2の管理プログラムは、状態管理部に動力伝達機構の異常の有無を判定させるための異常検知プログラムであり、更新部は、ライブラリ用メモリから第2の管理プログラムを選択的に読み出して、読み出した第2の管理プログラムを、実行用のメモリにある第1の管理プログラムと置き換え、外部通信部は、外部装置との通信時に、ライブラリ用メモリに保存されている第2の管理プログラムのうち使用頻度が低くなったものを、外部装置に出力する。 A power transmission mechanism management device according to a representative embodiment of the present invention comprises an operation control unit that controls the electric motor to cause the power transmission mechanism to perform a predetermined operation; a state management unit that executes a first management program and manages the state of the power transmission mechanism based on input information input from the electric motor; an external communication unit that communicates with an external device to obtain a second management program corresponding to the type of power transmission mechanism; an update unit that replaces the second management program with the first management program and updates it so that it can be executed by the state management unit; and a library memory that stores multiple second management programs, wherein the first management program or the second management program is an abnormality detection program that causes the state management unit to determine whether or not there is an abnormality in the power transmission mechanism, the update unit selectively reads out the second management program from the library memory and replaces the read second management program with the first management program stored in the execution memory , and the external communication unit, when communicating with the external device, outputs to the external device one of the second management programs stored in the library memory that has become less frequently used.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 The effects achieved by representative inventions disclosed in this application can be briefly explained as follows:
すなわち、本発明の代表的な実施の形態の動力伝達機構管理装置では、既存の第1の管理プログラムが動力伝達機器の種類に応じた第2の管理プログラムに置き換えられ、当該第2の管理プログラムが状態管理部で実行できるように更新される。したがって、動力伝達機構を管理するソフトウェア機能や当該機能に関連するデータの追加や変更を容易に実現することができる。 In other words, in a powertrain mechanism management device according to a representative embodiment of the present invention, the existing first management program is replaced with a second management program tailored to the type of powertrain device, and the second management program is updated so that it can be executed by the status management unit. This makes it easy to add or change software functions that manage the powertrain mechanism and data related to those functions.
また、当該管理装置に未実装の機能の追加が必要な場合や、新たに開発された機能(例えば異常検知アルゴリズムなど)の追加が必要な場合でも、外部通信部を通じて第2の管理プログラムを取得し更新することで、当該機能を使用することができるので、新たな産業機器を導入する必要がなくなり、コスト低減を図ることができる。 Furthermore, even if it is necessary to add a function that has not yet been implemented in the management device, or if it is necessary to add a newly developed function (such as an anomaly detection algorithm), the function can be used by obtaining and updating the second management program via the external communications unit, eliminating the need to introduce new industrial equipment and reducing costs.
以下、本発明の実施の形態について説明する。以下で説明する各実施の形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明の技術範囲を限定するものではない。なお、実施例において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は、特に必要な場合を除き省略する。 Each embodiment of the present invention will be described below. Each embodiment described below is an example for realizing the present invention and does not limit the technical scope of the present invention. In the examples, components having the same function will be assigned the same reference numerals, and repeated explanations will be omitted unless particularly necessary.
〈全体概要〉
最初に、本発明を適用した実施の形態の概要を説明する。以下の実施形態は、複数の産業機器が連携して動作する産業機器システムにおいて、該システムで用いられる電動機の動力を負荷側装置に伝達する動力伝達機構を管理する、動力伝達機構管理装置(以下、単に「管理装置」と言う)として実現される。
<Overview>
First, an outline of an embodiment to which the present invention is applied will be described. The following embodiment is realized as a power transmission mechanism management device (hereinafter simply referred to as a "management device") that manages a power transmission mechanism that transmits power from an electric motor used in an industrial equipment system to a load-side device in an industrial equipment system in which multiple industrial equipment operate in cooperation with each other.
この管理装置は、電動機に対するフィードバック制御を行うことにより、動力伝達機構の動作が、該動力伝達機構と連携する連携機器の動作に対応するように、動力伝達機構を動作させる動作制御部と、
管理プログラム(第1の管理プログラム)を作業用のメモリに展開して実行することにより、電動機から動作制御部に入力(フィードバック)される入力情報のデータ(以下、「関連データ」と言う場合がある)を用いて、信号を通じて動力伝達機構の状態を管理する状態管理部と、
動力伝達機構の種類に応じた管理プログラム(第2の管理プログラム)を取得するように、外部装置と通信する外部通信部(「管理プログラム取得部」と称することもできる)と、
取得された前記管理プログラム(第2の管理プログラム)を、上記作業用のメモリ内の管理プログラム(第1の管理プログラム)と置き換えて、記状態管理部が実行できるように更新する更新部と、を備える。
The management device includes an operation control unit that operates the power transmission mechanism by performing feedback control on the electric motor so that the operation of the power transmission mechanism corresponds to the operation of a linked device that is linked to the power transmission mechanism;
a state management unit that manages the state of the power transmission mechanism through signals by using input information data (hereinafter sometimes referred to as "related data") input (feedback) from the electric motor to the operation control unit by expanding and executing a management program (first management program) in a working memory;
an external communication unit (which may also be referred to as a "management program acquisition unit") that communicates with an external device to acquire a management program (second management program) corresponding to the type of power transmission mechanism;
and an update unit that replaces the acquired management program (second management program) with the management program (first management program) in the working memory, thereby updating the status management unit so that it can be executed.
上記のような構成を備えることにより、管理装置に実装されるソフトウェア機能や当該ソフトウェア機能に派生ないし関連した関連データの追加や変更を、容易に実現することが可能となる。 By providing the above configuration, it becomes possible to easily add or change software functions implemented in the management device and related data derived from or associated with those software functions.
以下、上記の構成をより具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の例では、動作制御部、状態管理部、管理プログラム取得部、および更新部の諸機能を同一(単一)のハードウェア・プロセッサで実行する例を説明するが、他の例として、これら諸機能を複数のハードウェア・プロセッサで実行する構成としてもよい。 An embodiment that embodies the above configuration will be described in detail below with reference to the drawings. Note that in the following example, the functions of the operation control unit, status management unit, management program acquisition unit, and update unit are executed by the same (single) hardware processor; however, in other examples, these functions may be executed by multiple hardware processors.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1における動力伝達機構管理装置(電動機制御装置)および産業機器システム(プログラム管理システム)の構成を説明するためのブロック図である。以下、図1に示す産業機器システム1を、適宜「本システム」と略称する。
(Embodiment 1)
1 is a block diagram for explaining the configuration of a power transmission mechanism management device (motor control device) and an industrial equipment system (program management system) according to embodiment 1. Hereinafter, the industrial equipment system 1 shown in FIG. 1 will be abbreviated as "this system" where appropriate.
本システムは、複数の産業機器が連携して動作するように構築されるものであり、図1では、そのうちの一部の主要な機器を抽出して示している。具体的には、本システムを構成する機器としては、コントローラ2、電動機制御装置3、電動機4、動力伝達機構(図1ではボールネジ5を例示する)、操作端末6、サーバ10、搬送方向におけるボールネジ5の上流側に配置された上流側装置60、同下流側に配置された負荷側装置としての下流側装置70、などが挙げられる。 This system is constructed so that multiple pieces of industrial equipment operate in coordination, and Figure 1 shows only some of the main pieces of equipment. Specifically, the equipment that makes up this system includes a controller 2, a motor control device 3, an electric motor 4, a power transmission mechanism (a ball screw 5 is shown as an example in Figure 1), an operation terminal 6, a server 10, an upstream device 60 located upstream of the ball screw 5 in the conveying direction, and a downstream device 70 located downstream of the ball screw 5 as a load device.
本システムを構成する上記の各装置(産業機器)のうち、電動機制御装置3の主たる役割は、電動機4および電動機4に接続された動力伝達機構の動作を制御することである。加えて、実施の形態の電動機制御装置3では、動力伝達機構の状態(異常の有無)を診断する機能をも実装することができる。 Of the above devices (industrial equipment) that make up this system, the primary role of the motor control device 3 is to control the operation of the electric motor 4 and the power transmission mechanism connected to the electric motor 4. In addition, the motor control device 3 in this embodiment can also be equipped with a function to diagnose the state of the power transmission mechanism (presence or absence of abnormalities).
上記のうち、動力伝達機構と、負荷側装置とは、いずれも電動機4の動力が伝達および利用される点では同じであるが、通常、負荷の大小関係でいえば、動力伝達機構の負荷の方が小さい場合が多い。但し、動力伝達機構に設定されたギヤ比や、動力伝達機構内の可動部の質量などによっては、動力伝達機構の方が負荷側装置よりも負荷が大きくなる場合もあり得る。なお、以下は、説明の便宜のため、負荷側装置よりも動力伝達機構の方が負荷が小さい場合を前提とする。また、電動機制御装置3における動力伝達機構の異常の有無を診断する機能の詳細については後述する。 Of the above, the power transmission mechanism and the load-side device are the same in that they both transmit and utilize the power of the electric motor 4. However, in terms of the magnitude of the load, the load on the power transmission mechanism is usually smaller. However, depending on the gear ratio set in the power transmission mechanism and the mass of the moving parts within the power transmission mechanism, the load on the power transmission mechanism may be greater than that on the load-side device. For the sake of convenience, the following explanation will assume that the load on the power transmission mechanism is smaller than that on the load-side device. The function of diagnosing the presence or absence of an abnormality in the power transmission mechanism in the electric motor control device 3 will be described in detail later.
一具体例として、本システムは、複数の部品を組み立てて製造される電化製品の組み立て工場内に設置される複数の産業機器からなるシステムを想定する。但し、本実施の形態では、個々の産業機器が設置(配置)される場所等は、特に制限されるものではなく、他にも、任意の施設内、建設現場などの種々の場所に配置されることができる。 As a specific example, this system is assumed to be a system consisting of multiple pieces of industrial equipment installed in an assembly plant for electrical appliances manufactured by assembling multiple parts. However, in this embodiment, the locations where individual pieces of industrial equipment are installed (placed) are not particularly limited, and they can also be placed in various other locations, such as within any facility or at a construction site.
また、本システムでは、装置(産業機器)間、特に、コントローラ2、電動機制御装置3、操作端末6、およびサーバ10間の動作の連携を図るため、既存の通信網(この例では、公共通信網である広域通信ネットワーク100、産業用通信網による通信ネットワーク102)を通じて相互にデータの送受信ができるように接続される。このうち、サーバ10、操作端末6などは、本システムを構成する他の産業機器とは遠隔の場所に配置されることができる。 In addition, in this system, to coordinate operations between devices (industrial equipment), particularly between the controller 2, motor control device 3, operation terminal 6, and server 10, they are connected so that data can be sent and received between them via existing communication networks (in this example, the wide area communication network 100, which is a public communication network, and the communication network 102, which is an industrial communication network). Of these, the server 10, operation terminal 6, etc. can be located in a location remote from the other industrial equipment that makes up this system.
<サーバ>
サーバ10は、ソフトウェア機能プログラムを提供するサーバ(例えばFTPサーバ)であって、「外部装置」に対応する。かかるサーバ10は、CPUなどのプロセッサ、モデムなどの通信部、HDDなどのデータ記憶部、LCDなどの表示部、キーボードやマウスなどの操作入力部を備えている。これらは公知の構成であるため図示および詳述を省略する。
<server>
The server 10 is a server (e.g., an FTP server) that provides software function programs and corresponds to an "external device." The server 10 includes a processor such as a CPU, a communication unit such as a modem, a data storage unit such as a HDD, a display unit such as an LCD, and an operation input unit such as a keyboard or a mouse. These components are well known, so illustrations and detailed descriptions are omitted.
図1に示す例では、サーバ10は、上記のデータ記憶部に、異常検知プログラムライブラリ群11および異常検知データライブラリ群12を格納している。このうち、異常検知プログラムライブラリ群11は、電動機制御装置3によって取得および実行される異常検知プログラム(適宜、図1を参照)が複数(N種類)分集められたものである。 In the example shown in Figure 1, the server 10 stores anomaly detection program library group 11 and anomaly detection data library group 12 in the data storage unit. Of these, the anomaly detection program library group 11 is a collection of multiple (N types) anomaly detection programs (see Figure 1 as appropriate) that are acquired and executed by the motor control device 3.
ここで、「複数(N種類)」は、特に限定されるものではなく任意の数とし得るが、例えば、本システムで使用が想定され得る動力伝達機構の種類に応じてN種類の異常検知プログラムとすることができる。あるいは、異常検知プログラムは、使用される動力伝達機構の種類が同一であっても、電動機制御装置3で制御される電動機4の種類(型番等)に応じて、異なる種類のプログラムとされ得る。さらに、異常検知プログラムは、動力伝達機構の種類および電動機4の種類(型番等)が同一であっても、いわゆるバージョンアップ後の異常検知プログラムについては、バージョンアップ前の異常検知プログラムとは種類が異なるものとして扱われることができる。 Here, "multiple (N types)" is not particularly limited and can be any number. For example, there could be N types of abnormality detection programs depending on the type of power transmission mechanism that may be used in this system. Alternatively, even if the type of power transmission mechanism used is the same, different types of abnormality detection programs could be used depending on the type (model number, etc.) of the electric motor 4 controlled by the electric motor control device 3. Furthermore, even if the type of power transmission mechanism and the type (model number, etc.) of the electric motor 4 are the same, the abnormality detection program after a so-called upgrade can be treated as a different type from the abnormality detection program before the upgrade.
一方、サーバ10内の異常検知データライブラリ群12は、上述した複数(N種類)分の異常検知プログラムの各々で使用されるデータ(関連データ)である。この関連データとしては、例えば、異常検知プログラムで特定種類の動力伝達機構の異常の有無を判定するために用いる種々の情報、例えば電動機4の入力情報(波形データなど)、使用される関数や異常の有無に関する閾値などのデータが含まれる。 On the other hand, the anomaly detection data library group 12 in the server 10 is data (associated data) used by each of the multiple (N types) anomaly detection programs mentioned above. This associated data includes, for example, various information used by the anomaly detection program to determine whether or not a specific type of power transmission mechanism has an abnormality, such as input information (waveform data, etc.) for the electric motor 4, functions used, and thresholds for determining whether or not an abnormality exists.
なお、以下の説明では、上記の関連データまたは関連データの一部は、対応する異常検知プログラムの実行に伴って電動機制御装置3で取得できるデータであることを前提とする。このため、本システムでは、複数(N種類)分の異常検知プログラムの全ての関連データを異常検知データライブラリ群12としてサーバ10に用意しておく必要はない。一方で、サーバ10から供給される異常検知プログラムを電動機制御装置3で初めて使用(実行)する場合に何等かの基準値ないし初期値を設定する必要があり得る。このため、異常検知データライブラリ群12は、上述した複数(N種類)分の異常検知プログラムの各々で使用されるデータ(関連データ)のうち、必要最低限のデータ(基準値、初期値など)を含めることが望ましい。 In the following explanation, it is assumed that the above-mentioned associated data or part of the associated data is data that can be acquired by the motor control device 3 when the corresponding anomaly detection program is executed. For this reason, in this system, it is not necessary to prepare all of the associated data for multiple (N types) anomaly detection programs on the server 10 as the anomaly detection data library group 12. However, when an anomaly detection program supplied from the server 10 is used (executed) for the first time on the motor control device 3, it may be necessary to set some reference value or initial value. For this reason, it is desirable for the anomaly detection data library group 12 to include the minimum necessary data (reference values, initial values, etc.) from the data (associated data) used by each of the above-mentioned multiple (N types) anomaly detection programs.
さらに、ソフトウェア開発者が既存の異常検知プログラムをバージョンアップして異常検知プログラムライブラリ群11に追加する、あるいは新たな機能や制御手法等を備えた異常検知プログラムを開発するような場合、電動機制御装置3で取得された関連データ(いわゆる実測データ)が参考になることが多いと考えられる。このため、本システムでは、電動機制御装置3側で取得された関連データを、上述した通信網(100,102)を通じて、サーバ10に直接あるいはコントローラ2経由でサーバ10に送信(提供)できるようにするとよい。このようなデータ提供を行うことにより、サーバ10内の異常検知プログラムライブラリ群11が充実化されることが期待できる。 Furthermore, when software developers upgrade existing anomaly detection programs and add them to the anomaly detection program library group 11, or when developing an anomaly detection program with new functions or control methods, the related data (so-called measured data) acquired by the motor control device 3 is likely to be useful. For this reason, in this system, it is preferable to enable the related data acquired by the motor control device 3 to be transmitted (provided) to the server 10 directly or via the controller 2 via the above-mentioned communication network (100, 102). By providing data in this manner, it is expected that the anomaly detection program library group 11 in the server 10 will be enriched.
<コントローラ>
本システムにおいて、コントローラ2は、本来の主要な役割は電動機制御装置3に制御信号(電動機4の動作開始や停止などの指令、予め設定(予約)される電動機4の基本動作に関する設定信号など)を出力するものである。コントローラ2は、例えば、PLC(Programmable Logic Controller)、モーションコントローラなどが挙げられる。
<controller>
In this system, the primary role of the controller 2 is to output control signals (commands to start or stop the operation of the motor 4, setting signals related to basic operations of the motor 4 that are set in advance (reserved), etc.) to the motor control device 3. Examples of the controller 2 include a PLC (Programmable Logic Controller) and a motion controller.
また、本実施の形態では、コントローラ2は、電動機制御装置3が使用するソフトウェア機能プログラムを保存および管理する機能、さらには、当該ソフトウェア機能プログラムの実行により生成される上述した関連データを保存および管理する機能をも有する。したがって、コントローラ2も「外部装置」に対応する。 In addition, in this embodiment, the controller 2 has the function of saving and managing the software function programs used by the motor control device 3, as well as the function of saving and managing the above-mentioned related data generated by the execution of these software function programs. Therefore, the controller 2 also corresponds to an "external device."
かかるコントローラ2は、コントローラ2全体の制御を司るCPU20、有線または無線通信を行うための通信カードなどの通信部、HDDなどのデータ格納部、LCDなどの表示部、キースイッチなどの操作入力部を備えている。なお、上述のハードウェア構成自体は公知であるため、適宜その詳述を割愛する。 Such a controller 2 includes a CPU 20 that controls the entire controller 2, a communications unit such as a communications card for wired or wireless communications, a data storage unit such as a HDD, a display unit such as an LCD, and an operation input unit such as key switches. Note that the above-mentioned hardware configuration itself is well known, so detailed description thereof will be omitted where appropriate.
図1では、コントローラ2のデータ格納部に、プログラムライブラリ21として3種類の異常検知プログラム(A)211、(B)212、および(C)213が格納され、データライブラリ22としてこれら異常検知プログラムで使用されるデータ(221~223)が記憶された例を示している。すなわち、データライブラリ22における異常検知データ(A)221は異常検知プログラム(A)211用に使用されるデータであり、異常検知データ(B)222は異常検知プログラム(B)212用に使用されるデータであり、異常検知データ(C)223は、異常検知プログラム(C)213用に使用されるデータである。 In Figure 1, an example is shown in which three types of anomaly detection programs (A) 211, (B) 212, and (C) 213 are stored as program library 21 in the data storage section of controller 2, and data (221-223) used by these anomaly detection programs is stored as data library 22. That is, anomaly detection data (A) 221 in data library 22 is data used for anomaly detection program (A) 211, anomaly detection data (B) 222 is data used for anomaly detection program (B) 212, and anomaly detection data (C) 223 is data used for anomaly detection program (C) 213.
また、コントローラ2のCPU20は、データ格納部内の異常検知プログラム(A)211、(B)212、および(C)213のうち任意のプログラム(第2の管理プログラム)を、通信部を介して電動機制御装置3に出力する出力制御部としての機能を担う。 The CPU 20 of the controller 2 also functions as an output control unit that outputs any one of the abnormality detection programs (A) 211, (B) 212, and (C) 213 (second management program) stored in the data storage unit to the motor control device 3 via the communication unit.
加えて、コントローラ2のCPU20は、データ格納部に格納されている異常検知プログラムと、電動機制御装置3のライブラリ用のメモリ32に格納されている異常検知プログラムおよび異常検知データ(以下、異常検知プログラム等という)との同一性をチェックする等により、電動機制御装置3で使用される異常検知プログラム等を管理する機能を有する。 In addition, the CPU 20 of the controller 2 has the function of managing the abnormality detection program, etc. used by the motor control device 3, for example by checking the identity of the abnormality detection program stored in the data storage unit with the abnormality detection program and abnormality detection data (hereinafter referred to as the abnormality detection program, etc.) stored in the library memory 32 of the motor control device 3.
一具体例では、コントローラ2のデータ格納部は、電動機制御装置3のライブラリ用のメモリ32よりもより多くのデータ(異常検知プログラムおよび異常検知データ)を格納できるだけの容量を有する。このような構成とすることにより、例えば、使用頻度が低くなった電動機制御装置3内の異常検知プログラム等をコントローラ2のデータ格納部に保管しておき、代わりに、近い将来に使用される異常検知プログラム等をコントローラ2から電動機制御装置3(メモリ32)内に移動しておく、等の管理がしやすくなる。 In one specific example, the data storage unit of the controller 2 has a capacity large enough to store more data (anomaly detection programs and anomaly detection data) than the library memory 32 of the motor control device 3. This configuration makes it easier to manage data, for example, by storing anomaly detection programs and the like in the motor control device 3 that are no longer used frequently in the data storage unit of the controller 2, and instead moving anomaly detection programs and the like that will be used in the near future from the controller 2 to the motor control device 3 (memory 32).
<操作端末>
操作端末6は、本システムを構成する任意の装置、例えば、サーバ10、コントローラ2、および電動機制御装置3に対して種々の指令を出力する機能を有する。図1に示す例では、操作端末6は、ノート型PCであり、上述したコントローラ2と比較して、より広い面積の表示部、より多くのキースイッチ、より大容量のデータ記憶部を備えている。このため、操作端末6は、コントローラ2と同様に、「外部装置」として機能させてもよい。但し、説明が複雑になることを避けるため、操作端末6に関し、以下は操作端末6特有の機能等についてのみ言及する。また、操作端末6のハードウェア構成は上述したサーバ10と同等であり且つ公知であるため、図示および詳述を省略する。
<Operation terminal>
The operation terminal 6 has the function of outputting various commands to any of the devices constituting the system, such as the server 10, the controller 2, and the motor control device 3. In the example shown in FIG. 1 , the operation terminal 6 is a laptop PC, and compared to the controller 2 described above, it has a larger display area, more key switches, and a larger data storage capacity. For this reason, the operation terminal 6 may function as an "external device" similar to the controller 2. However, to avoid complicating the explanation, only functions unique to the operation terminal 6 will be mentioned below. Furthermore, the hardware configuration of the operation terminal 6 is the same as that of the server 10 described above and is publicly known, so illustrations and detailed description thereof will be omitted.
<通信網>
本システムにおいて、コントローラ2、電動機制御装置3、操作端末6、およびサーバ10は、広域通信ネットワーク100(公共通信網)を介してそれぞれ相互にデータの授受が可能となっている。例えば、操作端末6をユーザが操作することにより、サーバ10およびコントローラ2の操作・監視をすること、コントローラ2から電動機制御装置3の稼働状態をサーバ10や操作端末6へ送信すること、などを行うことができる。
<Communication Network>
In this system, the controller 2, motor control device 3, operation terminal 6, and server 10 are capable of exchanging data with each other via a wide area communication network 100 (public communication network). For example, by operating the operation terminal 6, a user can operate and monitor the server 10 and controller 2, and send the operating status of the motor control device 3 from the controller 2 to the server 10 and operation terminal 6.
広域通信ネットワーク100は、有線のほか無線によって実現してもよい。例えば、装置間で無線通信を行う場合、Wi-Fi(登録商標)やBluetooth(登録商標)などの通信プロトコルに沿ったアクセスポイント101を広域通信ネットワーク100の内部に設け、コントローラ2や操作端末6の機器には、適合するアンテナ回路やドライバを搭載するとよい(適宜、図1を参照)。 The wide area communication network 100 may be implemented wirelessly as well as wired. For example, when communicating wirelessly between devices, an access point 101 conforming to a communication protocol such as Wi-Fi (registered trademark) or Bluetooth (registered trademark) may be provided within the wide area communication network 100, and the controller 2 and operation terminal 6 may be equipped with a compatible antenna circuit and driver (see Figure 1 as appropriate).
本システムにおいて、コントローラ2と電動機制御装置3とは、通信ネットワーク102を介してそれぞれ相互にデータの授受が可能となっている。一具体例では、コントローラ2が生成した動作指令を電動機制御装置3に送信することができ、逆に、電動機制御装置3の稼働状態をコントローラ2で受信することができる。 In this system, the controller 2 and the motor control device 3 are able to exchange data with each other via the communication network 102. In one specific example, the controller 2 can transmit operation commands generated by the controller 2 to the motor control device 3, and conversely, the controller 2 can receive the operating status of the motor control device 3.
産業用通信網としての通信ネットワーク102は、いわゆる産業用通信プロトコルなど(例えばEtherCAT(登録商標)など)で通信を行うものであるが、アナログ信号での入出力インタフェースであってもよい。 The communication network 102, which serves as an industrial communication network, communicates using a so-called industrial communication protocol (such as EtherCAT (registered trademark)), but may also be an input/output interface for analog signals.
他のシステム構成例として、電動機制御装置3が直接広域通信ネットワーク100に接続される形態としてもよく、この場合はコントローラ2を省略することもできる。 In another system configuration example, the motor control device 3 may be directly connected to the wide area communication network 100, in which case the controller 2 may be omitted.
<電動機>
電動機4は、電力の供給により内部の回転子(図示せず)および回転子と一体をなす回転軸41を回転させる電力モーターであり、一具体例では、3相の交流電流(AC)により作動するサーボモーターである。かかるサーボモーターは、電動機制御装置3から入力される交流電圧および制御信号により回転軸41を中心として回転子を回転させ、かかる回転時に電動機運転情報としてのフィードバック信号を送出する。そして、フィードバック信号を入力した電動機制御装置3によって、電動機4の動作(回転の方向、速度、時間、停止の位置やタイミングなど)のフィードバック制御が行われる。上記のフィードバック信号に関し、例えば図6に示すように、回転軸41にロータリーエンコーダなどの位置検出器7を設け、かかる位置検出器7の検出値を電動機制御装置3に入力することにより、電動機4の回転子の位置(回転位置情報)を得ることができる。なお、本発明において、電動機4の種類(例えば、直流/交流等の電力供給方式、回転式またはリニア式などの動力発生方式など)は特に限定されるものではない。
<Electric motor>
The electric motor 4 is an electric motor that rotates an internal rotor (not shown) and a rotating shaft 41 integral with the rotor when supplied with electric power. In one specific example, the electric motor 4 is a servomotor operated by three-phase alternating current (AC). This servomotor rotates the rotor around the rotating shaft 41 using AC voltage and control signals input from the motor control device 3, and sends a feedback signal as motor operation information during the rotation. The motor control device 3 then inputs the feedback signal to perform feedback control of the operation of the electric motor 4 (e.g., rotation direction, speed, time, stop position and timing). Regarding the feedback signal, for example, as shown in FIG. 6 , a position detector 7 such as a rotary encoder can be attached to the rotating shaft 41, and the detected value of the position detector 7 can be input to the motor control device 3 to obtain the rotor position (rotational position information) of the electric motor 4. Note that the type of the electric motor 4 (e.g., DC/AC power supply system, rotary or linear power generation system, etc.) is not particularly limited in the present invention.
<動力伝達機構>
図1では、電動機4の動力を伝達する動力伝達機構として、ボールネジ5を使用する場合を例示している。ボールネジ5は、電動機4の回転運動による動力を直線運動に変換して、載置された部品等(ワークW)を搬送する装置である。
<Power transmission mechanism>
1 illustrates an example in which a ball screw 5 is used as a power transmission mechanism for transmitting the power of the electric motor 4. The ball screw 5 is a device that converts the power generated by the rotational motion of the electric motor 4 into linear motion and transports a placed part or the like (workpiece W).
一具体例では、ボールネジ5は、電動機4の回転軸41に連結(カップリング)されたねじ軸51、かかるねじ軸51を回転自在に保持する図示しないハウジング、ねじ軸51に組付けられたナットおよび該ナットと一体をなすワーク載置部52などを備える。 In one specific example, the ball screw 5 includes a screw shaft 51 connected (coupled) to the rotating shaft 41 of the electric motor 4, a housing (not shown) that rotatably holds the screw shaft 51, a nut attached to the screw shaft 51, and a workpiece mounting portion 52 that is integral with the nut.
かかるボールネジ5は、電動機4の回転子と一体に回転するねじ軸51が図1中の矢印41a方向(例えば時計方向)に回転する場合、ワーク載置部52がねじ軸の回転方向および螺旋溝の形状に則した一方の方向、例えば図1中の左側に移動することにより、上面に搭載されたワークWを同方向に搬送する。搬送されたワークWは、かかる搬送路の下流側に配置された連携機器(下流側装置70)に受け渡される。 When the screw shaft 51, which rotates integrally with the rotor of the electric motor 4, rotates in the direction of arrow 41a in Figure 1 (e.g., clockwise), the workpiece placement section 52 moves in one direction (e.g., to the left in Figure 1) in accordance with the rotational direction of the screw shaft and the shape of the spiral groove, thereby transporting the workpiece W mounted on its upper surface in the same direction. The transported workpiece W is then handed over to a linked device (downstream device 70) located downstream of the transport path.
この後、電動機制御装置3による電動機4の制御に基づき、ねじ軸51が反時計方向(矢印41b方向)に回転した場合、ワーク載置部52は、上記とは逆の方向、この例では図1中の右側に移動する。すなわち、ワーク載置部52は、上流側装置60(例えば、部品をピックアップするロボットなど)から供給される次のワークを搭載して下流側装置70に搬送するために、初期位置または所定の待機位置まで移動する。 After this, when the screw shaft 51 rotates counterclockwise (in the direction of arrow 41b) based on the control of the electric motor 4 by the electric motor control device 3, the workpiece placement unit 52 moves in the opposite direction to the above, in this example, to the right in Figure 1. In other words, the workpiece placement unit 52 moves to its initial position or a predetermined standby position to load the next workpiece supplied from the upstream device 60 (for example, a robot that picks up parts) and transport it to the downstream device 70.
ここで、下流側装置70は、電動機4の動力が利用される負荷側装置(産業機器)であり、例えば、図示しないベルトコンベアが挙げられる。概して、ベルトコンベアは、一対のローラーと、当該2つのローラーに架け渡されたベルトと、これらローラーを回転自在に保持するとともに、ベルトを地面に接触しない位置に支持する支持体(フレーム)を備える。そして、ベルトコンベアは、一方のローラーのローラー軸が、ボールネジ5のねじ軸51(回転軸)にワンウェイクラッチを介して連結されることにより、ボールネジ5からベルト上に受け渡されたワークWを、一方向(図1の紙面垂直方向)にのみ搬送する。 Here, the downstream device 70 is a load-side device (industrial equipment) that utilizes the power of the electric motor 4, and is, for example, a belt conveyor (not shown). Generally, a belt conveyor comprises a pair of rollers, a belt stretched over the two rollers, and a support (frame) that rotatably holds the rollers and supports the belt in a position where it does not contact the ground. The roller shaft of one of the rollers in the belt conveyor is connected to the screw shaft 51 (rotating shaft) of the ball screw 5 via a one-way clutch, so that the workpiece W transferred onto the belt from the ball screw 5 is transported in only one direction (perpendicular to the plane of the paper in Figure 1).
すなわち、ボールネジ5のねじ軸51がワーク搬送方向の逆方向(戻り方向、すなわち図1中の右向き)に対応する向きに回転する場合、ベルトコンベアのローラーおよびベルトは、ベルト上面のワークを搬送する方向に回転し、ベルト上のワークWを搬送する。これとは逆に、ボールネジ5のねじ軸51がワーク搬送方向(図1中の左向き)に対応する向きに回転する場合、ベルトコンベアのローラーおよびベルトは、ワンウェイクラッチの作用により、静止ないし停止する。 In other words, when the screw shaft 51 of the ball screw 5 rotates in a direction opposite to the work transport direction (returning direction, i.e., to the right in Figure 1), the rollers and belt of the belt conveyor rotate in a direction that transports the work on the belt surface, transporting the work W on the belt. Conversely, when the screw shaft 51 of the ball screw 5 rotates in a direction that corresponds to the work transport direction (to the left in Figure 1), the rollers and belt of the belt conveyor come to a standstill or stop due to the action of the one-way clutch.
かかる動作を繰り返すことで、ワークWをボールネジ5からベルトコンベアに受け渡すまではベルトコンベアが停止し、ボールネジ5が新たなワークを乗せるべく戻り方向に回転する間、ベルトコンベアはベルト上のワークWを搬送することができる。このような構成とすることで、電動機4の動力を効率的に利用することができる。 By repeating this operation, the belt conveyor stops until the workpiece W is transferred from the ball screw 5 to the belt conveyor, and the belt conveyor can transport the workpiece W on the belt while the ball screw 5 rotates in the return direction to load a new workpiece. This configuration allows for efficient use of the power of the electric motor 4.
なお、上述した連携動作および電動機4の動力利用の形態は一例であり、他にも様々な種類の動力伝達機構および連携機器(負荷側装置)を組み合わせて電動機4の動力を利用することができる。 Note that the above-described linked operation and form of utilization of the power of the electric motor 4 are just examples, and the power of the electric motor 4 can be utilized by combining various other types of power transmission mechanisms and linked devices (load-side devices).
<電動機制御装置>
本システムにおいて、電動機制御装置3は、上述のような装置(産業機器)間の連携動作を円滑に行うべく、電動機4およびボールネジ5の動作を制御する機能を担う。
<Motor control device>
In this system, the motor control device 3 has the function of controlling the operation of the motor 4 and the ball screw 5 in order to smoothly perform the linked operation between the devices (industrial equipment) described above.
電動機制御装置3は、図1に示すように、電動機制御装置3の全体の制御を司る制御部30と、上述した通信網(100,102)を通じて外部装置と通信するための外部通信部31と、プログラムおよびデータを保存するためのライブラリ用のメモリ32と、各種プログラムを実行するための実行用のメモリ33と、を有する。また、電動機制御装置3は、例えばタッチパネル付き液晶ディスプレイなどの操作表示部36を備える。操作表示部36は、制御部30による表示制御の下、電動機制御装置3の各部の状態等を表示する。また、操作表示部36は、ユーザのタッチ操作に従った操作信号を制御部30に入力する。 As shown in FIG. 1, the motor control device 3 includes a control unit 30 that handles overall control of the motor control device 3, an external communication unit 31 for communicating with external devices via the above-mentioned communication networks (100, 102), a library memory 32 for storing programs and data, and an execution memory 33 for executing various programs. The motor control device 3 also includes an operation display unit 36, such as a touch-panel LCD display. The operation display unit 36 displays the status of each part of the motor control device 3 under display control by the control unit 30. The operation display unit 36 also inputs operation signals to the control unit 30 in accordance with touch operations by the user.
上記のうち、実行用のメモリ33は、例えばランダムアクセスメモリ(RAM)などの揮発性のメモリであり、制御部30によって使用される種々のプログラムやデータを展開ないし一時保存するための作業領域として機能する。 Of the above, the execution memory 33 is a volatile memory such as random access memory (RAM), and functions as a working area for expanding or temporarily storing various programs and data used by the control unit 30.
一方、ライブラリ用のメモリ32は、一具体例では、上記のメモリ33とは別個の不揮発性のメモリであり、HDD、EEPROM、フラッシュメモリなど、データ格納用の種々の記憶装置を使用することができる。ライブラリ用のメモリ32は、実行用のメモリ33と比較して、読み書きの高速性は要求されないが、複数のプログラムおよび当該プログラムの実行により得られるデータを格納できるように、実行用のメモリ33よりも大きなデータ格納容量が確保されている。 On the other hand, in one example, the library memory 32 is a non-volatile memory separate from the above-mentioned memory 33, and various storage devices for data storage, such as HDD, EEPROM, and flash memory, can be used. Compared to the execution memory 33, the library memory 32 does not require high-speed read/write, but it has a larger data storage capacity than the execution memory 33 so that it can store multiple programs and the data obtained by executing those programs.
本実施の形態では、メモリ32およびメモリ33は、スイッチ34、スイッチ35を介して接続される。このうち、スイッチ34は、ライブラリ用のメモリ32に保存されている複数の異常検知プログラムを実行用のメモリ33に選択的に読み出すための切換部として機能する。一方、スイッチ35は、メモリ32とメモリ33との間で異常検知データの選択的な読み出しまたは保存を行うための切換部として機能する。これらスイッチ34,35は、制御部30の制御下で切り換えられる、いわゆる論理的なスイッチである。なお、他の例として、メモリ32およびメモリ33が同一の記憶媒体(例えば大容量のRAM)であってもよく、この場合、スイッチ34,35は必要ない。 In this embodiment, memory 32 and memory 33 are connected via switches 34 and 35. Of these, switch 34 functions as a switching unit for selectively reading multiple anomaly detection programs stored in library memory 32 into execution memory 33. On the other hand, switch 35 functions as a switching unit for selectively reading or saving anomaly detection data between memory 32 and memory 33. These switches 34 and 35 are so-called logical switches that are switched under the control of control unit 30. As another example, memory 32 and memory 33 may be the same storage medium (e.g., large-capacity RAM), in which case switches 34 and 35 are not necessary.
制御部30は、例えば、CPUやMPUなどのプロセッサ、基本プログラムが格納されたROM、各種I/Oインタフェース等を備えた組み込み機器用のマイクロコンピュータを有して構成され、プログラムとの協働によって種々の機能を遂行するようになっている。 The control unit 30 is configured with a microcomputer for embedded devices, including a processor such as a CPU or MPU, a ROM storing basic programs, and various I/O interfaces, and is designed to perform various functions in cooperation with the programs.
図1に示す例では、ライブラリ用のメモリ32には、上述したボールネジ5の劣化診断用の異常検知プログラム(A)(以下、ボールネジ劣化診断プログラム321Aと称する場合がある)と、電動機4の回転軸41を回転自在に支持するベアリングの劣化診断用の異常検知プログラム(B)(以下、ベアリング劣化診断プログラム321Bと称する場合がある)が保存されている。 In the example shown in Figure 1, the library memory 32 stores an abnormality detection program (A) for diagnosing deterioration of the ball screw 5 described above (hereinafter, sometimes referred to as ball screw deterioration diagnosis program 321A), and an abnormality detection program (B) for diagnosing deterioration of the bearing that rotatably supports the rotating shaft 41 of the electric motor 4 (hereinafter, sometimes referred to as bearing deterioration diagnosis program 321B).
本実施の形態では、ベアリング劣化診断プログラム321Bが「第1の管理プログラム」に対応し、ボールネジ劣化診断プログラム321Aが「第2の管理プログラム」に対応する。言い換えると、本システムでは、電動機4が交換される場合は電動機制御装置3も一緒に交換されるため、ベアリング劣化診断プログラム321Bがデフォルトのソフトウェア機能プログラム(第1の管理プログラム)として実装される。一方、電動機4に接続される動力伝達機構は交換されることを前提とすることから、図1では、ボールネジ劣化診断プログラム321A(第2の管理プログラム)が外部装置(サーバ10またはコントローラ2)から取得された後の状態を示している。 In this embodiment, bearing deterioration diagnosis program 321B corresponds to the "first management program," and ball screw deterioration diagnosis program 321A corresponds to the "second management program." In other words, in this system, when the electric motor 4 is replaced, the electric motor control device 3 is also replaced, so bearing deterioration diagnosis program 321B is implemented as the default software function program (first management program). On the other hand, since it is assumed that the power transmission mechanism connected to the electric motor 4 will be replaced, Figure 1 shows the state after ball screw deterioration diagnosis program 321A (second management program) has been acquired from an external device (server 10 or controller 2).
また、ライブラリ用のメモリ32には、上記のボールネジ劣化診断プログラム321Aで使用される関連データとしての異常検知データ(A)322A、および上記のベアリング劣化診断プログラム321Bで使用される異常検知データ(B)322Bが、各々、関連データとして保存されている。異常検知データ(A)322A、異常検知データ(B)322Bは、各々、電動機4から入力される入力情報に基づいて生成されるデータである。これらプログラムおよびデータの内容の詳細は後述する。 Also, the library memory 32 stores, as associated data, abnormality detection data (A) 322A used in the above-mentioned ball screw deterioration diagnosis program 321A, and abnormality detection data (B) 322B used in the above-mentioned bearing deterioration diagnosis program 321B. The abnormality detection data (A) 322A and the abnormality detection data (B) 322B are each data generated based on input information input from the electric motor 4. The contents of these programs and data will be described in detail below.
一方、実行用のメモリ33には、電動機4の動作を制御するための電動機制御プログラム331と、異常検知プログラム332と、異常検知プログラム332で使用される異常検知データ333と、が格納されている。ここで、異常検知プログラム332は、ライブラリ用のメモリ32に格納された、ボールネジ劣化診断プログラム321Aまたはベアリング劣化診断プログラム321Bのうちのいずれか一つである。同様に、異常検知データ333は、ライブラリ用のメモリ32に格納された、異常検知データ(A)322Aまたは異常検知データ(B)322Bのうちの一つ(異常検知プログラム332に対応したデータ)である。 Meanwhile, the execution memory 33 stores an electric motor control program 331 for controlling the operation of the electric motor 4, an abnormality detection program 332, and abnormality detection data 333 used by the abnormality detection program 332. Here, the abnormality detection program 332 is either the ball screw deterioration diagnosis program 321A or the bearing deterioration diagnosis program 321B stored in the library memory 32. Similarly, the abnormality detection data 333 is either the abnormality detection data (A) 322A or the abnormality detection data (B) 322B (data corresponding to the abnormality detection program 332) stored in the library memory 32.
言い換えると、電動機制御装置3の制御部30は、「更新部」として、以下の機能を遂行する。すなわち、制御部30は、実行用のメモリ33内の異常検知プログラム332を、ライブラリ用のメモリ32に格納された複数(この例では2つ)の異常検知プログラム321A、321Bから選択的に読み出して、読み出した異常検知プログラム(321A又は321B)を、実行用のメモリ33に出力することにより、異常検知プログラム332の設定ないし更新(置き換え)を行う。 In other words, the control unit 30 of the motor control device 3 performs the following functions as an "update unit." That is, the control unit 30 selectively reads the abnormality detection program 332 in the execution memory 33 from multiple (two in this example) abnormality detection programs 321A, 321B stored in the library memory 32, and outputs the read abnormality detection program (321A or 321B) to the execution memory 33, thereby setting or updating (replacing) the abnormality detection program 332.
上記の動作により、動力伝達機構の種類に応じた劣化診断プログラムを実行して、当該動力伝達機構の異常の有無を判定することができる。なお、かかる判定の手法については後述する。 The above operation allows a deterioration diagnosis program appropriate for the type of power transmission mechanism to be executed, allowing the presence or absence of an abnormality in the power transmission mechanism to be determined. The method for this determination will be described later.
<電動機制御装置の動作>
次に、電動機制御装置3の動作を概説する。電動機制御装置3の制御部30は、実行用のメモリ33内の電動機制御プログラム331を起動して、電動機4の駆動制御を実行可能な状態で待機する。また、制御部30は、実行用のメモリ33にある異常検知プログラム332を起動する。そして、制御部30は、対応する異常検知データ333を読み出して、異常検知プログラム332に記述されている処理(アルゴリズム)を実行可能な状態で待機する。
<Motor control device operation>
Next, an overview of the operation of the motor control device 3 will be given. The control unit 30 of the motor control device 3 starts the motor control program 331 in the execution memory 33 and waits in an executable state for drive control of the motor 4. The control unit 30 also starts the abnormality detection program 332 in the execution memory 33. The control unit 30 then reads the corresponding abnormality detection data 333 and waits in an executable state for the processing (algorithm) described in the abnormality detection program 332.
この後、制御部30は、コントローラ2または操作端末6または操作表示部36(以下、コントローラ2等という)から制御信号としての動作指令を受信した場合、電動機制御プログラム331に従って電動機4の駆動を開始し、その動作を制御する。詳細には、電動機4の動作は、本システムで使用される動力伝達機構および連携装置(図1に示す上流側装置60および下流側装置70)の動作に対応する動作(駆動態様)となるように、電動機制御プログラム331に予め設定されている。かかる動作の設定は、図示しない設定画面およびコントローラ2等の操作入力を通じて行うことができる。 After this, when the control unit 30 receives an operation command as a control signal from the controller 2, operation terminal 6, or operation display unit 36 (hereinafter referred to as controller 2, etc.), it starts driving the electric motor 4 in accordance with the electric motor control program 331 and controls its operation. In detail, the operation of the electric motor 4 is preset in the electric motor control program 331 so that it operates (drives) in a manner that corresponds to the operation of the power transmission mechanism and linked devices (upstream device 60 and downstream device 70 shown in Figure 1) used in this system. Such operation settings can be made through a setting screen (not shown) and operational input from the controller 2, etc.
電動機制御装置3の制御部30は、電動機制御プログラム331における上記の設定内容に従って電動機4の動作を制御する(回転子の回転方向、回転速度、停止のタイミングなどを調整する)ことにより、動力伝達機構(図1の例ではボールネジ5)の動作を制御(調整)して、連携装置との連携動作(ワークWの搬送動作など)を実現する。このとき、電動機制御装置3の制御部30は、電動機4の回転子の位置、回転速度、入力電流などの、電動機4の運転状態を示す電動機運転情報(入力情報)を、位置検出器7や電流検出器125(図6を参照)などを通じてフィードバック信号として取得し、かかる入力情報を用いてフィードバック制御を行う。なお、このとき取得される入力情報(図3で後述する波形信号など)は、任意の表示部(例えば、操作表示部36あるいはコントローラ2や操作端末6の表示部)に表示することより、ユーザがモニタリングすることができる。 The control unit 30 of the motor control device 3 controls the operation of the motor 4 (adjusting the rotor's rotation direction, rotation speed, stop timing, etc.) according to the settings in the motor control program 331, thereby controlling (adjusting) the operation of the power transmission mechanism (ball screw 5 in the example of Figure 1) and achieving coordinated operation with the linking device (such as transporting the workpiece W). At this time, the control unit 30 of the motor control device 3 acquires motor operation information (input information) indicating the operating state of the motor 4, such as the rotor position, rotation speed, and input current of the motor 4, as feedback signals via the position detector 7, current detector 125 (see Figure 6), etc., and performs feedback control using this input information. The acquired input information (such as the waveform signal described later in Figure 3) can be displayed on any display unit (e.g., the operation display unit 36 or the display unit of the controller 2 or operation terminal 6) for user monitoring.
本実施の形態では、電動機制御装置3の制御部30は、電動機制御プログラム331の実行中に、実行用のメモリ33内にある異常検知プログラム332を実行する。すなわち、制御部30は、電動機制御プログラム331および異常検知プログラム332に記述された各々のアルゴリズムを、並列的または同時並行的に遂行する。 In this embodiment, the control unit 30 of the motor control device 3 executes the abnormality detection program 332 stored in the execution memory 33 while executing the motor control program 331. In other words, the control unit 30 executes the algorithms described in the motor control program 331 and the abnormality detection program 332 in parallel or simultaneously.
この例では、ボールネジ5の異常状態(異常の有無)を検出する異常検知アルゴリズムが、異常検知プログラム(A)321Aに格納されている。このため、制御部30によって異常検知プログラム(A)321Aがメモリ33内に展開され異常検知プログラム332として実行されることにより、動力伝達機構であるボールネジ5の異常の有無を検出できるようになる。電動機制御装置3の制御部30は、異常検知プログラム(A)321Aの異常検知アルゴリズムに基づいて、以下のような「状態管理部」としての機能を遂行する。 In this example, an abnormality detection algorithm that detects an abnormal state (presence or absence of an abnormality) of the ball screw 5 is stored in the abnormality detection program (A) 321A. Therefore, the control unit 30 deploys the abnormality detection program (A) 321A in the memory 33 and executes it as the abnormality detection program 332, making it possible to detect the presence or absence of an abnormality in the ball screw 5, which is the power transmission mechanism. The control unit 30 of the electric motor control device 3 performs the following functions as a "status management unit" based on the abnormality detection algorithm of the abnormality detection program (A) 321A.
すなわち、制御部30は、上述した電動機4の回転子の位置、回転速度などの運転状態(入力情報)を、異常検知プログラム332(この例では異常検知プログラム(A)321A)を通じて解析し、かかる解析結果を実測データないし教師データとして実行用のメモリ33に格納する(異常検知データ333を参照)。また、制御部30は、予め測定されメモリ33に保存されている異常検知データ333と、異常検知プログラム332による現在の解析結果とを比較し、両者間の数値の乖離が大きい場合に、ボールネジ5(動力伝達機構)に異常ありと判定して異常信号を出力する。 That is, the control unit 30 analyzes the operating conditions (input information) such as the rotor position and rotational speed of the electric motor 4 described above through the abnormality detection program 332 (in this example, abnormality detection program (A) 321A), and stores the analysis results in the execution memory 33 as actual measurement data or training data (see abnormality detection data 333). The control unit 30 also compares the abnormality detection data 333, which has been measured in advance and stored in the memory 33, with the current analysis results obtained by the abnormality detection program 332, and if there is a large discrepancy between the values, determines that there is an abnormality in the ball screw 5 (power transmission mechanism) and outputs an abnormality signal.
詳細には、制御部30は、電動機運転情報における入力波の示す値が上記の教師データに設定された閾値と乖離するかの基準に基づいて、ボールネジ5(動力伝達機構)の異常の有無を判定する。 In detail, the control unit 30 determines whether or not there is an abnormality in the ball screw 5 (power transmission mechanism) based on the criterion of whether the value indicated by the input wave in the motor operation information deviates from the threshold value set in the training data.
より具体的には、制御部30は、電動機運転情報における波形(波の形状)の歪みが教師データに設定された閾値を超えた場合、動力伝達機構(ボールネジ5)に異常ありと判定し、その旨の異常信号を出力する。 More specifically, if the distortion of the waveform (wave shape) in the motor operation information exceeds a threshold value set in the training data, the control unit 30 determines that there is an abnormality in the power transmission mechanism (ball screw 5) and outputs an abnormality signal to that effect.
出力された異常信号は、電動機運転情報(波形など)を表示している表示部に、異常発生を通知するメッセージ、あるいは警告音やアイコンなどの画像として表示(出力)されることにより、産業機器のユーザに通知ないし警告することができる。したがって、本システムのユーザ(管理者等)は、表示部の表示内容(異常信号の出力の有無など)を監視することにより、動力伝達機構(ボールネジ5)の異常状態を監視する、もしくは予測することができる。 The output abnormal signal can be displayed (output) on the display unit showing motor operation information (waveforms, etc.) as a message notifying the user of the abnormality, or as an image such as a warning sound or icon, thereby notifying or warning the user of the industrial equipment. Therefore, by monitoring the content of the display unit (such as whether or not an abnormal signal is being output), users of this system (administrators, etc.) can monitor or predict abnormal conditions in the power transmission mechanism (ball screw 5).
上述した例は、電動機4に接続される動力伝達機構がボールネジ5であり、かかるボールネジ5の異常の有無を、異常検知プログラム(A)321Aの実行を通じて判定する場合を前提とした。他の例として、電動機4に接続される動力伝達機構がボールねじ5以外の機構(例えば、ギヤボックスなど)である場合、制御部30は、他の異常検知アルゴリズムを備えるソフトウェア機能プログラム(例えば、図1に示す異常検知プログラム(C)213、あるいはサーバ10の異常検知プログラムライブラリ群11内の該当する異常検知プログラム)を実行する。 The above example assumes that the power transmission mechanism connected to the electric motor 4 is a ball screw 5, and the presence or absence of an abnormality in the ball screw 5 is determined through the execution of the abnormality detection program (A) 321A. As another example, if the power transmission mechanism connected to the electric motor 4 is a mechanism other than a ball screw 5 (e.g., a gearbox), the control unit 30 executes a software function program having a different abnormality detection algorithm (e.g., the abnormality detection program (C) 213 shown in FIG. 1, or a corresponding abnormality detection program in the abnormality detection program library group 11 of the server 10).
すなわち、制御部30は、異常検知の判定を行う動力伝達機構の種類等に応じたソフトウェア機能プログラムを、適宜、外部装置から取得して、ライブラリ用のメモリ32ひいては実行用のメモリ33に格納して実行する。このような運用、言い換えると、使用する動力伝達機構に応じて実行用のメモリ33に格納し実行するソフトウェア機能プログラムを更新する(入れ替える)ことにより、電動機4に接続される様々な種類の動力伝達機構の異常の有無を判定(診断)できるようになる。 In other words, the control unit 30 acquires software function programs corresponding to the type of power transmission mechanism for which abnormality detection is to be determined from an external device as appropriate, stores them in the library memory 32 and eventually the execution memory 33, and executes them. By operating in this manner, in other words, by updating (replacing) the software function programs stored and executed in the execution memory 33 according to the power transmission mechanism being used, it becomes possible to determine (diagnose) the presence or absence of abnormalities in various types of power transmission mechanisms connected to the electric motor 4.
さらに、制御部30は、サーバ10の異常検知プログラムライブラリ群11内の該当する異常検知プログラムを取得して、ライブラリ用のメモリ32ひいては実行用のメモリ33に格納(適宜更新)して実行することにより、負荷側装置(下流側装置70)の異常の有無を判定(診断)することもできる。 Furthermore, the control unit 30 can obtain the relevant abnormality detection program from the abnormality detection program library group 11 of the server 10, store (and update as appropriate) it in the library memory 32 and eventually in the execution memory 33, and execute it to determine (diagnose) whether or not there is an abnormality in the load-side device (downstream device 70).
<異常検知プログラムの動作例>
次に、異常検知プログラムの動作例について、図2および図3を参照してより詳細に説明する。図2は、動力伝達機構の劣化診断用の異常検知プログラムの処理の一例を示すフローチャートである。図2では、上述したボールネジ劣化診断プログラム321A(図1に示す異常検知プログラム(A))に記述されたアルゴリズムの一部を示す処理フローである。
<Example of anomaly detection program operation>
Next, an example of the operation of the abnormality detection program will be described in more detail with reference to Figures 2 and 3. Figure 2 is a flowchart showing an example of the processing of an abnormality detection program for diagnosing deterioration of a power transmission mechanism. Figure 2 is a processing flow showing a part of the algorithm described in the above-mentioned ball screw deterioration diagnosis program 321A (the abnormality detection program (A) shown in Figure 1).
ボールネジ劣化診断プログラム321Aは、異常検知教師データ取得モードと、異常検知動作モードと、の2つの動作モード(アルゴリズム)を選択的に実行する構成を有する。そして、いずれの動作モードで実行するかは、ユーザがコントローラ2等を操作して指定または設定変更することができる。 The ball screw deterioration diagnosis program 321A is configured to selectively execute two operating modes (algorithms): an abnormality detection training data acquisition mode and an abnormality detection operating mode. The user can specify or change the setting of which operating mode to execute by operating the controller 2, etc.
電動機制御装置3の制御部30は、ボールネジ劣化診断プログラム321Aを起動した後のステップS1において、電動機制御装置3の動作モードが教師データ取得モードであるか否かを判定する。 In step S1 after launching the ball screw deterioration diagnosis program 321A, the control unit 30 of the motor control device 3 determines whether the operating mode of the motor control device 3 is the teacher data acquisition mode.
ここで、制御部30は、動作モードが教師データ取得モードである(ステップS1、YES)と判定した場合、ステップS2に移行し、後述するステップS2~ステップS4の処理を通じて教師データを取得した後に、上述したステップS1の判定処理に戻る。 Here, if the control unit 30 determines that the operating mode is teacher data acquisition mode (step S1, YES), it proceeds to step S2, acquires teacher data through the processing of steps S2 to S4 described below, and then returns to the determination processing of step S1 described above.
一方、制御部30は、動作モードが教師データ取得モードではない(ステップS1、NO)と判定した場合、動作モードは異常検知モードであると判断してステップS5に移行し、後述するステップS5~ステップS10の処理を通じてボールネジ5の異常の有無を診断した後に、上述したステップS1の判定処理に戻る。 On the other hand, if the control unit 30 determines that the operating mode is not the teacher data acquisition mode (step S1, NO), it determines that the operating mode is the abnormality detection mode and proceeds to step S5. After diagnosing the presence or absence of an abnormality in the ball screw 5 through the processing of steps S5 to S10 described below, it returns to the judgment processing of step S1 described above.
まず、異常検知教師データ取得モード(以下、単に、「教師データ取得モード」という)における動作を説明する。ステップS2において、制御部30は、コントローラ2等(すなわちユーザの入力操作)より、ボールネジ5の異常検知の判定基準となる教師データの取得を開始すべき旨の指令(教師データ取得動作開始指令)を受信するまで待機し、この指令を受信した場合にステップS3に移行する。 First, we will explain the operation in the abnormality detection teacher data acquisition mode (hereinafter simply referred to as "teacher data acquisition mode"). In step S2, the control unit 30 waits until it receives a command (teacher data acquisition operation start command) from the controller 2 or the like (i.e., a user input operation) to start acquiring teacher data that will serve as the criteria for detecting an abnormality in the ball screw 5, and proceeds to step S3 when this command is received.
ステップS2の待機は、例えば、ボールネジ劣化診断321Aが通常運転動作と同時に開始される場合など、電動機4の回転状態が安定するまで幾分時間がかかること等を考慮したものである。すなわち、制御部30は、電動機4の回転状態が安定するまでは教師データの取得を保留することにより、以下のステップS3およびS4の処理において、より精度の高い教師データを取得することができる。 The waiting period in step S2 takes into account the fact that it may take some time for the rotational state of the electric motor 4 to stabilize, for example, when the ball screw deterioration diagnosis 321A is started simultaneously with normal operation. In other words, by suspending acquisition of training data until the rotational state of the electric motor 4 stabilizes, the control unit 30 can acquire more accurate training data in the processing of steps S3 and S4 below.
ステップS3において、制御部30は、電動機4から検出される入力信号(フィードバック情報)に基づく種々の運転情報(この例では、p(t)、v(t)、およびiq(t))を取得する。このうち、p(t)は、時間tにおける電動機4の回転位置情報である。また、v(t)は、時間tにおける電動機4の回転速度情報である。これらp(t)、v(t)は、上述した位置検出器7の検出信号から取得することができる。さらに、iq(t)は、時間tにおける電動機4のトルク電流情報であり、電動機4から制御部30に入力(フィードバック)される電流(この例ではAC)により取得ないし算出される。 In step S3, the control unit 30 acquires various pieces of operating information (in this example, p(t), v(t), and iq(t)) based on input signals (feedback information) detected from the electric motor 4. Of these, p(t) is rotational position information of the electric motor 4 at time t. Furthermore, v(t) is rotational speed information of the electric motor 4 at time t. These p(t) and v(t) can be acquired from the detection signal of the position detector 7 described above. Furthermore, iq(t) is torque current information of the electric motor 4 at time t, and is acquired or calculated from the current (AC in this example) input (feedback) from the electric motor 4 to the control unit 30.
続くステップS4において、制御部30は、第1の異常検知アルゴリズム(=fan1(数式))に従って、予め括弧()内に規定されている数式に、電動機運転情報(p(t)、v(t)、iq(t))を代入することにより、異常検知教師データを導出する。 In the following step S4, the control unit 30 derives anomaly detection training data by substituting the motor operation information (p(t), v(t), iq(t)) into the formula predefined in parentheses () in accordance with the first anomaly detection algorithm (= fan1 (formula)).
この後、制御部30は、ステップS1に戻り、動作モードが教師データ取得モードであると判定されている間(ステップS1、YES)は、上述したステップS3およびステップS4の処理を繰り返し実行することにより、異常検知教師データを導出し続ける。なお、ステップS2に関し、制御部30は、2回目以降は上述した待機の処理をスキップする。 The control unit 30 then returns to step S1, and while it determines that the operating mode is the teacher data acquisition mode (step S1, YES), it continues to derive anomaly detection teacher data by repeatedly executing the processes of steps S3 and S4 described above. Note that with respect to step S2, the control unit 30 skips the standby process described above from the second time onwards.
図3は、図2に示す異常検知プログラムの実行時における異常検知動作の様子を、電動機の運転情報(p(t)、v(t)、iq(t))の波形と共に記したグラフである。 Figure 3 is a graph showing the anomaly detection operation during execution of the anomaly detection program shown in Figure 2, along with the waveforms of the motor operation information (p(t), v(t), iq(t)).
図3中、上から一段目、二段目、および三段目のグラフは、各々、制御部30に入力される電動機運転情報の波形図である。すなわち、上から一段目が電動機4の回転位置p(t)を、上から二段目が同回転速度v(t)を、上から三段目がトルク電流iq(t)を示す波形図であり、各々、時間の推移とともに波形が劣化して行く様子を模式的に表している。これら3つのグラフを参照すると、時間の経過に伴って、各々の波形に歪みが発生し、かつその歪みが大きくなってゆくことが分かる。 In Figure 3, the first, second, and third graphs from the top are waveform diagrams of the motor operation information input to the control unit 30. That is, the first graph from the top is a waveform diagram showing the rotational position p(t) of the motor 4, the second graph is a waveform diagram showing the rotational speed v(t), and the third graph is a waveform diagram showing the torque current iq(t), and each diagram schematically shows how the waveform deteriorates over time. Looking at these three graphs, it can be seen that distortion occurs in each waveform and that this distortion becomes larger over time.
通常、電動機4または負荷側装置(図1中の下流側装置70)に異常が発生した場合には、波形の周期または振幅の異常として現れることが多い(例えば、回転速度の異常に伴う周期の変化、トルク電流の異常に伴う振幅の変化など)。 Normally, when an abnormality occurs in the electric motor 4 or the load-side device (downstream device 70 in Figure 1), it often manifests as an abnormality in the waveform period or amplitude (for example, a change in period due to an abnormality in the rotational speed, or a change in amplitude due to an abnormality in the torque current).
これに対して、下流側装置と比較して負荷が格段に小さい動力伝達機構(この例ではボールネジ5のねじ軸51など)に異常が発生した場合には、図3の右寄りに示すような歪んだ波形となる。すなわち、動力伝達機構の異常時には、電動機運転情報における回転位置p(t)、回転速度v(t)、およびトルク電流iq(t)の波形に、微細な振動波(以下、微小振動波という)が発生する。かかる微小振動波は、ボールネジ5の異常の度合い(例えば、ねじ軸51の摩耗度や歪み具合など)が大きくなるほどその振幅成分等に顕著に現れるようになる。そして、図3に示すような微小振動波は、微小時間tにおける振幅の変化あるいは波の勾配の変化として検出できるため、電動機4または下流側装置70(負荷側装置)の異常ではなく、ボールネジ5の状態に異常があるものと判別ないし推定することができる。 In contrast, if an abnormality occurs in the power transmission mechanism (such as the screw shaft 51 of the ball screw 5 in this example), which has a significantly smaller load than the downstream device, the waveform will be distorted as shown on the right side of Figure 3. In other words, when an abnormality occurs in the power transmission mechanism, minute vibration waves (hereinafter referred to as micro-vibration waves) are generated in the waveforms of the rotational position p(t), rotational speed v(t), and torque current iq(t) in the motor operation information. The greater the degree of abnormality in the ball screw 5 (e.g., the degree of wear or distortion of the screw shaft 51), the more pronounced the micro-vibration waves become in their amplitude components. Furthermore, because micro-vibration waves such as those shown in Figure 3 can be detected as a change in amplitude or wave gradient over a small time period t, it can be determined or inferred that there is an abnormality in the condition of the ball screw 5, rather than an abnormality in the electric motor 4 or the downstream device 70 (load side device).
上記のような実情に鑑みて、本実施の形態では、図2で上述した異常検知教師データ取得モードの動作は、主に、ボールネジ5の劣化が発生していない正常状態(例えば、本システムの初期の稼働時期)において実行(実施)されることが望ましい。かかる正常状態で異常検知教師データ取得モード(図2のステップS3,S4等)の動作が実行されることにより、図3中の左側に示すように、正常な歪みの無い波形に基づく異常検知教師データを生成することができる。この異常検知教師データは、以下に説明する異常検知モードにおいて異常判定を行うための基準となる情報(教師付き機械学習における教師データ)としての意義を有する。 In light of the above-described circumstances, in this embodiment, it is desirable that the operation of the anomaly detection teacher data acquisition mode described above in FIG. 2 be executed (implemented) primarily in a normal state where no degradation of the ball screw 5 has occurred (e.g., during the initial operation of the system). By executing the operation of the anomaly detection teacher data acquisition mode (steps S3, S4, etc. in FIG. 2) in such a normal state, anomaly detection teacher data based on a normal, distortion-free waveform can be generated, as shown on the left side of FIG. 3. This anomaly detection teacher data serves as reference information (teacher data in supervised machine learning) for determining anomalies in the anomaly detection mode described below.
ここで、図3中の上から四段目のグラフは、上述の波形のいずれか(例えばトルク電流iq(t))の歪みの大きさ(微小時間tにおける振幅の変化あるいは波の勾配の変化)が閾値を超えたため、正常状態を表す信号(例えばバイナリ値(0/1)の「0」)から異常状態を表す信号(例えば「1」)に切り替わった例を示す。 Here, the fourth graph from the top in Figure 3 shows an example in which the magnitude of distortion (change in amplitude or change in wave gradient over a short time t) of one of the above waveforms (e.g., torque current iq(t)) exceeds a threshold, causing the signal representing a normal state (e.g., "0" in the binary value (0/1)) to switch to a signal representing an abnormal state (e.g., "1").
さらに、図3中の上から五段目のグラフは、上述した異常検知動作モードにおいて、異常検知教師データ取得モードの動作から異常検知モードの動作へと切り替えられた例を示す。一具体例では、電動機制御装置3のタイマー機能を用いて、例えば本システムの初期稼働日だけ異常検知教師データ取得モードで動作させ、翌日から異常検知モードで動作させることができる。 Furthermore, the fifth graph from the top in Figure 3 shows an example of switching from operation in the anomaly detection operation mode described above to operation in the anomaly detection mode. In one specific example, the timer function of the motor control device 3 can be used to operate the system in the anomaly detection teacher data acquisition mode only on the initial operating day of the system, and then in the anomaly detection mode from the following day.
次に、再び図2を参照して、ボールネジ劣化診断プログラム321Aの実行中における異常検知モードの動作について説明する。 Next, referring again to Figure 2, we will explain the operation of the abnormality detection mode during execution of the ball screw deterioration diagnosis program 321A.
ステップS5において、電動機制御装置3の制御部30は、コントローラ2等(すなわちユーザの入力操作)より、ボールネジ5の異常を検知する動作を開始すべき旨の指令(異常検知動作開始指令)を受信するまで待機し、この指令を受信した場合にステップS6に移行する。なお、ステップS6の待機の意義は、上述したステップS2と同様である。すなわち、電動機4の回転状態が安定するまでは異常検知の動作を保留することにより、以下のステップS6~S10の処理において、無用な誤検知が防止され、より精度の高い状態検知が実現できる。 In step S5, the control unit 30 of the electric motor control device 3 waits until it receives a command (anomaly detection operation start command) from the controller 2 or the like (i.e., a user input operation) to start operation to detect abnormalities in the ball screw 5, and proceeds to step S6 when this command is received. Note that the significance of waiting in step S6 is the same as in step S2 described above. In other words, by suspending the abnormality detection operation until the rotational state of the electric motor 4 stabilizes, unnecessary erroneous detections are prevented in the processing of the following steps S6 to S10, and more accurate condition detection can be achieved.
ステップS6において、制御部30は、入力される信号(実測される検出信号またはフィードバック信号)に基づく種々の電動機運転情報(この例では、p(t)、v(t)、およびiq(t))を取得する。ステップS6の処理は、前述のステップS3と同様であるため、詳述を省略する。 In step S6, the control unit 30 acquires various motor operation information (in this example, p(t), v(t), and iq(t)) based on the input signals (actually measured detection signals or feedback signals). The processing in step S6 is similar to that in step S3 described above, so a detailed description will be omitted.
続くステップS7において、制御部30は、第1の異常検知アルゴリズム(=fan1(数式))に従って、括弧内の数式に電動機運転情報(p(t)、v(t)、iq(t))を代入することにより、異常検知実測データを導出する。なお、ステップS7におけるデータの導出手法自体は、上述したステップS4における異常検知教師データの導出手法と同じである。 In the following step S7, the control unit 30 derives the anomaly detection measurement data by substituting the motor operation information (p(t), v(t), iq(t)) into the formula in parentheses according to the first anomaly detection algorithm (=fan1(formula)). Note that the method for deriving the data in step S7 is the same as the method for deriving the anomaly detection training data in step S4 described above.
次のステップS8において、制御部30は、導出された異常検知実測データを、前述した異常検知教師データと比較して、両者の差異を算出した後にステップS9に移行する。ステップS9において、制御部30は、算出された差異、言い換えると異常検知教師データの波形に対する異常検知実測データの波形の歪みの程度が、所定の閾値を超えたか否かを判定する。 In the next step S8, the control unit 30 compares the derived anomaly detection actual measurement data with the anomaly detection teacher data described above, calculates the difference between the two, and then proceeds to step S9. In step S9, the control unit 30 determines whether the calculated difference, in other words, the degree of distortion of the waveform of the anomaly detection actual measurement data relative to the waveform of the anomaly detection teacher data, exceeds a predetermined threshold.
ここで、制御部30は、歪みの程度が閾値を超えていないと判定した場合(ステップS9、NO)、ボールネジ5の状態は正常であると判断してステップS10に移行する。一方、制御部30は、歪みの程度が閾値を超えていると判定した場合(ステップS9、YES)、ボールネジ5の状態に異常があると判断してステップS11に移行する。 Here, if the control unit 30 determines that the degree of distortion does not exceed the threshold value (step S9, NO), it determines that the condition of the ball screw 5 is normal and proceeds to step S10. On the other hand, if the control unit 30 determines that the degree of distortion exceeds the threshold value (step S9, YES), it determines that there is an abnormality in the condition of the ball screw 5 and proceeds to step S11.
ステップS10において、制御部30は、ボールネジ5の状態は正常である旨の表示を行うように、所定の装置(例えば、コントローラ2および操作端末6)に表示指示を送信する。一方、ステップS11において、制御部30は、異常検知信号を出力するとともに、ボールネジ5の状態に異常がある旨の表示を行うように、上記の装置に表示指示を送信する。 In step S10, the control unit 30 sends a display instruction to a predetermined device (e.g., the controller 2 and operation terminal 6) to display that the state of the ball screw 5 is normal. Meanwhile, in step S11, the control unit 30 outputs an abnormality detection signal and sends a display instruction to the above-mentioned device to display that the state of the ball screw 5 is abnormal.
ここで、再度図3を参照して、ボールネジ5の劣化状態との関係における異常検知モードの動作を説明する。ボールネジ5の劣化が始まると、その影響により、電動機4の回転位置情報p(t)、電動機4の回転速度情報v(t)、電動機4のトルク電流情報iq(t)の入力動作波形は、正常時すなわち異常検知教師データ取得モードの波形とは異なって、上述した微小振動波が加わった歪んだ波形に劣化してくる。 Now, referring again to Figure 3, we will explain the operation of the anomaly detection mode in relation to the deterioration state of the ball screw 5. When the ball screw 5 begins to deteriorate, this affects the input operating waveforms of the electric motor 4 rotational position information p(t), electric motor 4 rotational speed information v(t), and electric motor 4 torque current information iq(t), which differ from the waveforms in normal operation, i.e., the anomaly detection training data acquisition mode, and deteriorate into distorted waveforms with the addition of the above-mentioned minute vibration waves.
したがって、制御部30は、異常検知モードで取得された異常検知教師データと異常検知実測データとを比較することで、かかる波形の違い(劣化度)を算出し(ステップS8)、算出された劣化度が閾値を超えた場合に、ボールネジ5の状態に異常ありと判定し(ステップS9、YES)、当該判定結果を異常検知信号として出力する(ステップS11)。 Therefore, the control unit 30 compares the abnormality detection training data acquired in the abnormality detection mode with the abnormality detection actual measurement data to calculate the difference in the waveforms (degree of deterioration) (step S8). If the calculated degree of deterioration exceeds a threshold value, it determines that there is an abnormality in the condition of the ball screw 5 (step S9, YES) and outputs this determination result as an abnormality detection signal (step S11).
本システムのユーザ、保守管理者は、このような異常検知信号の出力の有無および外部装置の表示画面を監視することで、ボールネジ5の異常状態を検知、もしくは予測することができる。 Users and maintenance personnel of this system can detect or predict abnormal conditions in the ball screw 5 by monitoring whether or not such an abnormality detection signal is output and the display screen of the external device.
ところで、電動機制御装置3で実行される、上述したような異常検知機能を担うソフトウェア・プログラムは、電動機4の動力が伝達される動力伝達機構の種類が変更された場合、同様の異常検知を行うようにするために、異なるアルゴリズムを用いる必要がある。 However, the software program that executes the above-mentioned abnormality detection function executed by the motor control device 3 must use a different algorithm in order to perform the same abnormality detection when the type of power transmission mechanism through which the power of the electric motor 4 is transmitted is changed.
具体的には、図1では、電動機4に接続される動力伝達機構がボールネジ5の場合を例示したが、かかるボールネジ5を他の動力伝達機構(例えば、図示しないギヤ等を介したタイミングベルト)に変更したような場合が挙げられる。 Specifically, while Figure 1 illustrates an example in which the power transmission mechanism connected to the electric motor 4 is a ball screw 5, there are also cases in which the ball screw 5 is replaced with another power transmission mechanism (for example, a timing belt via gears or the like, not shown).
すなわち、ボールネジ5の場合、上述のように往復運動させる必要から、電動機4を正逆の両方向に回転させる必要がある(図1中の矢印を参照)。これに対して、動力伝達機構がタイミングベルトの場合には、ワークWを移動させて下流側装置70に受け渡すための基本的な動作において、電動機4を一方向に回転させるだけで足りる。あるいは、連携装置やシステム構成を大幅に変更するような場合、さらに別の種類の動力伝達機構や下流側装置を使用する必要があり、このような場合にも、電動機4の動作態様(電動機制御装置3による基本動作時の制御内容)が変わる。 In other words, in the case of a ball screw 5, the electric motor 4 needs to rotate in both forward and reverse directions to achieve the reciprocating motion described above (see the arrows in Figure 1). In contrast, if the power transmission mechanism is a timing belt, it is sufficient to rotate the electric motor 4 in one direction for the basic operation of moving the workpiece W and delivering it to the downstream device 70. Alternatively, if the linking device or system configuration is significantly changed, it will be necessary to use a different type of power transmission mechanism or downstream device, and in such cases, the operating mode of the electric motor 4 (the control content during basic operation by the electric motor control device 3) will also change.
かくして、動力伝達機構の種類(通常稼働時における基本的な動作など)が異なる場合、電動機4の駆動態様も異なるものとなるため、通常の稼働(基本動作)時に電動機4の回転を制御するアルゴリズムが異なって来る。この場合、異常検知教師データとして取得される正常時の波形の情報も異なるものとなる。 Thus, if the type of power transmission mechanism (such as basic operation during normal operation) is different, the driving mode of the electric motor 4 will also be different, and the algorithm that controls the rotation of the electric motor 4 during normal operation (basic operation) will also be different. In this case, the normal waveform information obtained as abnormality detection training data will also be different.
一方で、上述した異常検知教師データおよび実測データを取得する手法およびこれらのデータを比較して動力伝達機構の異常の有無を判定する基本的な手法は、動力伝達機構の種類等にかかわらず、共通に用いることができる。 On the other hand, the basic method for acquiring the anomaly detection training data and actual measurement data described above, and for comparing these data to determine whether or not an abnormality exists in the power transmission mechanism, can be used in common regardless of the type of power transmission mechanism, etc.
かかる知見に基づき、本システムでは、使用すなわち電動機4に接続される動力伝達機構の種類等に応じて、実行するソフトウェア・プログラムを変更(更新)可能とする構成を設けた。 Based on this knowledge, this system is designed to allow the software program to be changed (updated) depending on the type of use, i.e., the type of power transmission mechanism connected to the electric motor 4.
具体的には、電動機制御装置3の制御部30に、電動機制御装置3で実行するソフトウェア・プログラム、この例では実行用のメモリ33に実装ないし展開するプログラムおよびデータを更新する更新部としての機能を持たせることとした。 Specifically, the control unit 30 of the motor control device 3 is given the function of an update unit that updates the software programs executed by the motor control device 3, in this example, the programs and data implemented or deployed in the execution memory 33.
また、本実施の形態では、かかる制御部30に、動力伝達機構の管理(異常検知)機能を有するソフトウェア・プログラム(管理プログラム)を、外部装置(サーバ10またはコントローラ2)から取得する機能を持たせることとした。 In addition, in this embodiment, the control unit 30 is provided with the function of acquiring a software program (management program) having a power transmission mechanism management (abnormality detection) function from an external device (server 10 or controller 2).
<本実施の形態による主な効果>
電動機制御装置3の制御部30に上記の機能を持たせた本実施の形態によれば、電動機制御装置3のハードウェアを変えることなく、様々な動力伝達機構に対する異常検知等の管理を実行できるようになる。このため、電動機制御装置3の性能を低コストにて向上させることができる。また、本実施の形態によれば、電動機制御装置3およびコントローラ2を追加する(買い替える)ことなく、電動機4に接続される動力伝達機構や負荷側装置など(システムを構成する産業機器)の種類や配置等を、適宜かつ柔軟に変更することができる。
<Major Effects of This Embodiment>
According to this embodiment, in which the control unit 30 of the motor control device 3 is provided with the above functions, it becomes possible to perform management such as abnormality detection for various power transmission mechanisms without changing the hardware of the motor control device 3. This makes it possible to improve the performance of the motor control device 3 at low cost. Furthermore, according to this embodiment, it is possible to appropriately and flexibly change the type and arrangement of the power transmission mechanisms and load-side devices (industrial equipment constituting the system) connected to the motor 4 without adding (replacing) the motor control device 3 and controller 2.
(実施の形態2)
次に、図4を参照して、実施の形態2について説明する。図4は、動力伝達機構の劣化診断用の異常検知プログラムの処理の他の一例を説明するフローチャートであり、異常検知教師データ切替え機能を付加したアルゴリズムを示す。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment will be described with reference to Fig. 4. Fig. 4 is a flowchart illustrating another example of the processing of an abnormality detection program for diagnosing deterioration of a power transmission mechanism, and shows an algorithm to which an abnormality detection teacher data switching function has been added.
図4に示すアルゴリズムは、例えば、コントローラ2のデータ格納部(プログラムライブラリ21)に格納されている異常検知プログラム(C)213を電動機制御装置3が取得して制御部30で起動することによって、実行される。なお、図2で上述した処理と同一の処理については同一のステップ番号を付して、適宜説明を省略する。 The algorithm shown in Figure 4 is executed, for example, by having the motor control device 3 acquire the abnormality detection program (C) 213 stored in the data storage unit (program library 21) of the controller 2 and launching it in the control unit 30. Note that the same processes as those described above in Figure 2 are given the same step numbers, and explanations will be omitted where appropriate.
図4に示すアルゴリズムは、例えば本システムの試運転の際などに活用することができる。具体的には、電動機4から入力され所定の表示部に表示される電動機運転情報の波形が、振幅の値からは異常とも判断し得るが、波形に歪み(微小振動波)が生じておらず、ワークWを搬送する際の一時的な過負荷により過電流状態となっているような場合があり得る。このような場合に、電動機運転情報の波形を教師データとして保存して後に活用することで、動力伝達機構の異常の有無の判定精度を高める等に役立てることができる。 The algorithm shown in Figure 4 can be used, for example, during a trial run of the system. Specifically, there may be cases where the waveform of the motor operation information input from the motor 4 and displayed on a specified display unit is judged to be abnormal based on the amplitude value, but there is no distortion (micro-vibration wave) in the waveform, and the current is overcurrent due to a temporary overload when transporting the workpiece W. In such cases, saving the waveform of the motor operation information as training data and using it later can be useful for improving the accuracy of determining whether or not there is an abnormality in the power transmission mechanism.
教師データ取得モードにおけるステップS4Aにおいて、制御部30は、第3の異常検知アルゴリズム(=fan3(数式))に従って、予め定められた関数fan3の数式に電動機運転情報(p(t)、v(t)、iq(t))を代入することにより、異常検知教師データを導出する。この教師データ取得モードでは、第3の異常検知アルゴリズム(=fan3(数式))は、上述した第1の異常検知アルゴリズム(=fan1(数式))とは異なった数式を用いること以外は図2と同様の処理が行われる。 In step S4A in the teacher data acquisition mode, the control unit 30 derives abnormality detection teacher data by substituting motor operation information (p(t), v(t), iq(t)) into the predetermined function fan3 formula in accordance with the third abnormality detection algorithm (=fan3(formula)). In this teacher data acquisition mode, the same processing as in FIG. 2 is performed, except that the third abnormality detection algorithm (=fan3(formula)) uses a formula different from that of the first abnormality detection algorithm (=fan1(formula)).
また、異常検知モードにおいて、制御部30は、ステップS4Aと同様の処理により、教師データを導出し(ステップS7A)、図2の場合と同様に、ステップS8の比較処理およびステップS9の判定処理を行う。ステップS9で、歪みの程度(波形の劣化度)が閾値を超えていない(ステップS9、NO)と判定した後のステップS10の表示処理も図2と同様である。 In addition, in the abnormality detection mode, the control unit 30 derives training data (step S7A) through processing similar to that of step S4A, and performs the comparison processing of step S8 and the determination processing of step S9, as in the case of FIG. 2. The display processing of step S10 after determining in step S9 that the degree of distortion (degree of waveform degradation) does not exceed the threshold (step S9, NO) is also similar to that of FIG. 2.
一方、制御部30は、歪みの程度(波形の劣化度)が閾値を超えていると判定した場合(ステップS9、YES)、ステップS9Aに移行する。ステップS9Aにおいて、制御部30は、教師データを切り替える旨の教師データ切換指令が入力されたか否かを判定する。ここで、制御部30は、教師データ切換指令が入力されていないと判定した場合(ステップS9A、NO)、ボールネジ5の状態に異常があると判断して、図2の場合と同様に、ステップS11の表示処理を行う。 On the other hand, if the control unit 30 determines that the degree of distortion (degree of waveform deterioration) exceeds the threshold value (step S9, YES), it proceeds to step S9A. In step S9A, the control unit 30 determines whether a teacher data switching command to switch the teacher data has been input. Here, if the control unit 30 determines that a teacher data switching command has not been input (step S9A, NO), it determines that there is an abnormality in the condition of the ball screw 5, and performs the display processing of step S11, as in the case of Figure 2.
一方、制御部30は、教師データ切換指令が入力されていると判定した場合(ステップS9A、YES)、ボールネジ5の状態は正常であると判断して、ステップS12に移行する。ステップS12において、制御部30は、入力中の実測データを教師データに追加するように、異常検知データ333に保存する。このとき、制御部30は、ライブラリ用のメモリ32内に記憶されている異常検知データ(322Aまたは322B)を更新してもよい。加えて、制御部30は、ボールネジ5の状態は正常である旨の表示処理を行う。 On the other hand, if the control unit 30 determines that a teacher data switching command has been input (step S9A, YES), it determines that the condition of the ball screw 5 is normal and proceeds to step S12. In step S12, the control unit 30 saves the input actual measurement data in the abnormality detection data 333 so that it is added to the teacher data. At this time, the control unit 30 may update the abnormality detection data (322A or 322B) stored in the library memory 32. In addition, the control unit 30 performs a display process to indicate that the condition of the ball screw 5 is normal.
上記のような処理を行うことにより、例えば試運転時に本システムの動作および運転情報(波形)を監視しているユーザの操作入力に基づく指示に応じて、教師データを更新することができ、動力伝達機構の異常の有無の判定精度を高める等に役立てることができる。 By performing the above processing, for example, the training data can be updated in response to instructions based on operational input from a user monitoring the operation and operating information (waveform) of the system during a test run, which can be useful for improving the accuracy of determining whether or not there is an abnormality in the power transmission mechanism.
(実施の形態3)
図5および図6は、実施の形態3を説明する図である。実施形態3では、制御部30により実行される電動機制御プログラム331の内容(アルゴリズム)を、適宜に更新または切り替えることができるように構成している。別の観点からは、実施形態3では、ライブラリ用のメモリ32に複数の電動機制御プログラムが格納され、かつ、電動機制御装置3の制御部30は、更新部の機能として、かかる電動機制御プログラムを選択的に実行できるように、実行用のメモリ33の電動機制御プログラムを更新する。
(Embodiment 3)
5 and 6 are diagrams illustrating a third embodiment. In the third embodiment, the contents (algorithm) of the motor control program 331 executed by the control unit 30 are configured to be updated or switched as appropriate. From another perspective, in the third embodiment, a plurality of motor control programs are stored in the library memory 32, and the control unit 30 of the motor control device 3 functions as an update unit and updates the motor control programs in the execution memory 33 so that the motor control programs can be selectively executed.
なお、簡明のため、図5では、電動機4と連携する下流側装置70、電動機制御装置内3の操作表示部36、コントローラ2内のCPU20などの図示は省略している。また、複雑化を避けるため、図5では、実行用のメモリ33内に、電動機制御プログラム331だけ格納されているように描いているが、実際には、上述した動力伝達機構の異常の有無を判定するプログラムも、実行用のメモリ33内に格納して実行されることができる。 For simplicity, Figure 5 does not show the downstream device 70 that works in conjunction with the electric motor 4, the operation and display unit 36 in the electric motor control device 3, the CPU 20 in the controller 2, etc. Also, to avoid complexity, Figure 5 shows only the electric motor control program 331 stored in the execution memory 33, but in reality, the program that determines whether or not there is an abnormality in the power transmission mechanism described above can also be stored in the execution memory 33 and executed.
図5は、電動機制御装置の他の実施形態の構成を示す図であり、実行する電動機制御プログラムの内容(アルゴリズム)を更新できるようにした例を説明するブロック図である。実施の形態3では、図5に示す電動機制御プログラム331を構成する位置制御プログラム、速度制御プログラム、および電流制御プログラムを、通信網(100,102)を介して、直接サーバ10から、あるいはコントローラ2経由でサーバ10から取得する。 Figure 5 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the motor control device, illustrating an example in which the contents (algorithm) of the motor control program to be executed can be updated. In embodiment 3, the position control program, speed control program, and current control program that make up the motor control program 331 shown in Figure 5 are obtained via the communication network (100, 102) directly from server 10 or from server 10 via controller 2.
一方、図6は、図5に示すプログラム構成と等価または近似するハードウェア構成(インバータ回路)を概略的に示す図である。 On the other hand, Figure 6 is a diagram that schematically illustrates a hardware configuration (inverter circuit) that is equivalent to or similar to the program configuration shown in Figure 5.
図1~図4を参照して説明した実施の形態1および2では、通常動作において、電動機制御プログラム331と、電動機制御プログラム331とは別の異常検知プログラム332(すなわち教師あり機械学習により異常動力伝達機構の異常を検知するプログラム)と、を同時並行的に実行する場合を前提とした。 In the first and second embodiments described with reference to Figures 1 to 4, it is assumed that, during normal operation, the motor control program 331 and the anomaly detection program 332 (i.e., a program that detects abnormalities in the power transmission mechanism using supervised machine learning) separate from the motor control program 331 are executed simultaneously in parallel.
これに対して、図5および図6は、電動機制御プログラム331として、制御部30に、電動機4の回転位置を制御させるための位置制御プログラム、電動機4の回転速度を制御させるための速度制御プログラム、および電動機4に流れる電流を制御させるための電流制御プログラム、を組み合わせて実行させるための構成例を示している。但し、制御部30は、上述した動力伝達機構の異常の有無を判定するプログラムを同時並列的に実行することができる。 In contrast, Figures 5 and 6 show an example configuration in which the motor control program 331 is executed by the control unit 30 in combination with a position control program for controlling the rotational position of the electric motor 4, a speed control program for controlling the rotational speed of the electric motor 4, and a current control program for controlling the current flowing through the electric motor 4. However, the control unit 30 can also simultaneously execute the program for determining whether or not there is an abnormality in the power transmission mechanism described above in parallel.
まず、図5を参照して、電動機制御プログラム331の内容を説明する。図5は、制御部30が、実行用のメモリ33に電動機制御プログラム331を展開して実行することにより電動機4を駆動している様子を模式的に示している。 First, the contents of the motor control program 331 will be described with reference to Figure 5. Figure 5 schematically shows how the control unit 30 drives the motor 4 by loading and executing the motor control program 331 in the execution memory 33.
図5に示すように、電動機制御プログラム331は、電動機4の位置を制御する位置制御プログラム3311、電動機4の速度を制御する速度制御プログラム3312、および電動機4の電流を制御する電流制御プログラム3313を含む。各々のプログラム(3311,3312,3313)は、制御部30によって、互いに独立的に実行されることができ、あるいは同時並行的に実行されることもできる。 As shown in FIG. 5, the motor control program 331 includes a position control program 3311 that controls the position of the motor 4, a speed control program 3312 that controls the speed of the motor 4, and a current control program 3313 that controls the current of the motor 4. Each program (3311, 3312, 3313) can be executed independently of one another by the control unit 30, or can be executed simultaneously in parallel.
一具体例では、制御部30は、電動機4の制御方法を変更する場合に、実行する制御プログラム(3311,3312,3313)の切替えを行う。ここで、「制御方法を変更する場合」とは、複数ある既存の制御方法へ変更する場合(例えば、3つの制御プログラム(3311,3312,3313)を同時に実行していたのを、いずれか一の制御プログラムのみ実行するような場合)や、新たな制御方法が開発された場合などが挙げられる。 In one specific example, the control unit 30 switches the control program (3311, 3312, 3313) to be executed when changing the control method for the electric motor 4. Here, "when changing the control method" includes changing to one of multiple existing control methods (for example, when three control programs (3311, 3312, 3313) are being executed simultaneously and only one of the control programs is executed), or when a new control method is developed.
上記のうち、新たな制御方法が開発された場合について説明する。図5に示す例では、制御プログラムの切替えは、ライブラリ用のメモリ32に格納されている各々2種類の制御プログラムの一方(図5に示す位置制御PG(1)323A又は位置制御PG(2)323B、速度制御PG(1)324A又は速度制御PG(2)324B、電流制御PG(1)325A又は電流制御PG(2)325B)を、実行用のメモリ33に展開(更新)して行うこともできる。 The following describes the case where a new control method is developed. In the example shown in Figure 5, control programs can also be switched by expanding (updating) one of two types of control programs stored in library memory 32 (position control PG(1) 323A or position control PG(2) 323B, speed control PG(1) 324A or speed control PG(2) 324B, current control PG(1) 325A or current control PG(2) 325B shown in Figure 5) into execution memory 33.
かかるプログラムの更新は、図1の場合と同様に、ライブラリ用のメモリ32と実行用のメモリ33との間に設けられる論理スイッチ(図6の例ではスイッチ37,38,39)の切換えを通じて行うことができる。 Such program updates can be performed by switching the logical switches (switches 37, 38, and 39 in the example of Figure 6) provided between the library memory 32 and the execution memory 33, as in the case of Figure 1.
一具体例では、図5中の(1)の制御PG(323A,324A,325A)が既存の制御方法を用いて電動機4(各々、回転子の位置,回転速度,流れる電流量)を制御するプログラムであり、(2)の制御PG(323B,324B,325B)は、新たに開発された制御方法を用いて電動機4(各々、回転子の位置,回転速度,流れる電流量)を制御するプログラムとすることができる。 In one specific example, the control PGs (323A, 324A, 325A) in Figure 5 (1) are programs that use an existing control method to control the electric motor 4 (rotor position, rotation speed, and amount of current flowing, respectively), and the control PGs (323B, 324B, 325B) in Figure 5 (2) can be programs that use a newly developed control method to control the electric motor 4 (rotor position, rotation speed, and amount of current flowing, respectively).
他の具体例では、図5中の(1)の制御PG(323A,324A,325A)が動力伝達機構としてボールネジ5を使う場合、(2)の制御PG(323B,324B,325B)は、動力伝達機構としてタイミングベルトを使う場合、に実行されることができる。 In another specific example, control PG (323A, 324A, 325A) (1) in Figure 5 can be executed when a ball screw 5 is used as the power transmission mechanism, and control PG (323B, 324B, 325B) (2) can be executed when a timing belt is used as the power transmission mechanism.
さらに、図5に示すように、コントローラ2には、上記(1)および(2)の制御PG(符号231,232,241,242,251,252を参照)の他、所謂ストックとして、(3)の制御PG(233,243,253)が保存されている。これら(3)の制御PG(233,243,253)は、上述した「制御方法を変更する場合」に、コントローラ2と電動機制御装置3との間で通信が行われ、電動機制御装置3のライブラリ用メモリ32に格納されることで、電動機制御装置3で実行可能になる。 Furthermore, as shown in FIG. 5, in addition to the control PGs (1) and (2) (see symbols 231, 232, 241, 242, 251, 252) described above, the controller 2 also stores control PGs (3) (233, 243, 253) as a so-called stock. When the control method is changed as described above, these control PGs (3) (233, 243, 253) are communicated between the controller 2 and the motor control device 3, and are stored in the library memory 32 of the motor control device 3, making them executable by the motor control device 3.
なお、動力伝達機構(ボールネジ5など)の異常の有無の検知を行うアルゴリズムは、図2~図4を参照して説明した通りである。また、図5に示すように、サーバ10には、電動機制御装置3またはコントローラ2に提供される上述の種々の制御プログラム(制御PG)が、位置制御プログラムライブラリ群13、速度制御プログラムライブラリ群14、および電流制御プログラムライブラリ群15として、それぞれデータベース化して格納される。 The algorithm for detecting the presence or absence of an abnormality in the power transmission mechanism (ball screw 5, etc.) is as described with reference to Figures 2 to 4. Also, as shown in Figure 5, the server 10 stores the various control programs (control PGs) described above provided to the motor control device 3 or controller 2 in databases as a position control program library group 13, a speed control program library group 14, and a current control program library group 15.
以下、メモリ33に格納され制御部30で実行される各々の電動機制御プログラム(3311,3312,3313)による電動機4の制御の内容を、図6を用いてハードウェア的な観点から説明する。電動機制御装置3は、図6に示すようなインバータ回路122により、電動機4の回転位置や速度をフィードバック制御することで、動力伝達機構および負荷側装置の位置、速度、トルクを管理する。また、かかるフィードバック制御および管理を通じて、上述した動力伝達機構の異常の有無を検知することもできる。 The control of the electric motor 4 by each of the electric motor control programs (3311, 3312, 3313) stored in memory 33 and executed by the control unit 30 will be explained below from a hardware perspective using Figure 6. The electric motor control device 3 manages the position, speed, and torque of the power transmission mechanism and the load side device by feedback-controlling the rotational position and speed of the electric motor 4 using the inverter circuit 122 shown in Figure 6. In addition, through such feedback control and management, it is also possible to detect the presence or absence of an abnormality in the power transmission mechanism described above.
図6に示すように、インバータ回路122は、交流電源ACから供給される電圧を変換して整流する整流回路123、および三相駆動式の電動機4に供給する電圧値を各々切り替えるためのスイッチング素子124、等を備える。 As shown in FIG. 6, the inverter circuit 122 includes a rectifier circuit 123 that converts and rectifies the voltage supplied from the AC power source, and switching elements 124 that switch the voltage values supplied to the three-phase drive motor 4.
また、図6中の上方に示すように、インバータ回路122は、電動機4に流れる三相の電流を各々検出する電流検出器125、電動機4の回転子の位置、速度、および電動機4に流れる電流を制御するための、位置制御部126、速度制御部127、および電流制御部128を備える。 Furthermore, as shown in the upper part of Figure 6, the inverter circuit 122 includes a current detector 125 that detects each of the three phase currents flowing through the electric motor 4, a position control unit 126, a speed control unit 127, and a current control unit 128 for controlling the position and speed of the rotor of the electric motor 4 and the current flowing through the electric motor 4.
さらに、インバータ回路122は、電動機4の回転子の速度を演算して演算結果を速度制御部127に出力する微分回路129、電流制御部128に供給される信号を切り替えるためのスイッチング素子130、三角波などの定常波を出力する発振回路131、定常波にパルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)を施して出力するPWM回路132を備える。 The inverter circuit 122 also includes a differentiation circuit 129 that calculates the rotor speed of the electric motor 4 and outputs the calculation result to the speed control unit 127, a switching element 130 that switches the signal supplied to the current control unit 128, an oscillation circuit 131 that outputs a standing wave such as a triangular wave, and a PWM circuit 132 that applies pulse width modulation (PWM) to the standing wave and outputs it.
図6に示す例では、電動機制御装置3から電動機4に供給(入力)される交流電流がIu、Iv、Iwの3相からなり、各々の電流値が電流検出器125で検出され、実測値(フィードバック情報)として、時間tにおける電流値id(t)およびトルク値iq(t)が電流検出器125から電流制御部128に入力される。 In the example shown in Figure 6, the AC current supplied (input) from the motor control device 3 to the electric motor 4 consists of three phases, Iu, Iv, and Iw, and the current value of each is detected by the current detector 125. The current value id(t) and torque value iq(t) at time t are input from the current detector 125 to the current control unit 128 as actual measured values (feedback information).
概略的に説明すると、予め設定された回転子の位置および速度の制御指令が例えばコントローラ2から出力され、かかる制御指令が信号p*(t)およびv*(t)として各々、位置制御部126および速度制御部127に入力される。また、電動機4の回転軸に設けられた位置検出器7の検出信号による位置信号p(t)が位置制御部126に入力されるとともに、かかる位置信号p(t)に基づいて微分回路129によって算出された回転速度信号v(t)が速度制御部127に入力される。 Generally speaking, preset control commands for the rotor position and speed are output, for example, from controller 2, and these control commands are input as signals p*(t) and v*(t) to position control unit 126 and speed control unit 127, respectively. Furthermore, a position signal p(t) detected by a position detector 7 attached to the rotating shaft of electric motor 4 is input to position control unit 126, and a rotational speed signal v(t) calculated by differentiation circuit 129 based on this position signal p(t) is input to speed control unit 127.
位置制御部126は、入力された信号p*(t)とp(t)とを比較してその差分値を演算し、演算された差分値を速度制御部127に向けて出力する。速度制御部127は、スイッチング素子130が第1状態の場合、すなわち図6に示すように信号v*(t)が入力されない場合は、位置制御部126から入力された差分の値と、微分回路129から入力された回転速度信号v(t)とに基づいて、電流値の信号id*(t)およびトルク値の信号iq*(t)を制御信号として電流制御部128に出力する。 The position control unit 126 compares the input signals p*(t) and p(t), calculates the difference between them, and outputs the calculated difference to the speed control unit 127. When the switching element 130 is in the first state, i.e., when the signal v*(t) is not input as shown in FIG. 6, the speed control unit 127 outputs the current value signal id*(t) and the torque value signal iq*(t) as control signals to the current control unit 128 based on the difference value input from the position control unit 126 and the rotational speed signal v(t) input from the differentiation circuit 129.
一方、速度制御部127は、スイッチング素子130が第2状態の場合、すなわち位置制御部126から出力される差分値を入力せずに、速度の制御指令の信号v*(t)が入力される場合、かかる信号v*(t)および入力される信号v(t)の差分に基づいて、電流値の信号id*(t)およびトルク値の信号iq*(t)を制御信号として電流制御部128に出力する。 On the other hand, when the switching element 130 is in the second state, i.e., when the speed control command signal v*(t) is input without inputting the difference value output from the position control unit 126, the speed control unit 127 outputs the current value signal id*(t) and the torque value signal iq*(t) as control signals to the current control unit 128 based on the difference between the signal v*(t) and the input signal v(t).
電流制御部128は、入力された信号id*(t)およびiq*(t)と信号id(t)およびiq(t)に基づいて、電動機4を駆動する3相の制御信号FmをPWM回路132に出力する。PWM回路132は、制御信号FmをPWM変調することにより、スイッチング素子124(図6に示す例では3相×2=6個)の各々のスイッチの状態(オン/オフ)を切り替えるためのスイッチング信号を生成および出力する。かくして、上記スイッチのオン/オフの状態が変化することにより、電動機4に供給される三相の電流の各々の振幅等が変化することで、電動機4の回転子の回転方向、回転速度、回転位置などのフィードバック制御が行われる。 Based on the input signals id*(t) and iq*(t) and signals id(t) and iq(t), the current control unit 128 outputs a three-phase control signal Fm for driving the electric motor 4 to the PWM circuit 132. The PWM circuit 132 PWM-modulates the control signal Fm to generate and output switching signals for switching the state (on/off) of each switch of the switching elements 124 (3 phases x 2 = 6 in the example shown in Figure 6). Thus, changes in the on/off state of the above switches change the amplitude, etc. of each of the three-phase currents supplied to the electric motor 4, thereby performing feedback control of the rotation direction, rotation speed, rotation position, etc. of the rotor of the electric motor 4.
上述したように、電動機制御装置3の制御部30は、電動機4から入力(フィードバック)される波形の信号に応じて電動機4の回転子の動作を制御することによって、負荷側装置である下流側装置70の動作に対応するように、動力伝達機構(例えばボールネジ5)を動作させる動作制御部として機能する。 As described above, the control unit 30 of the motor control device 3 functions as an operation control unit that controls the operation of the rotor of the electric motor 4 in accordance with the waveform signal input (feedback) from the electric motor 4, thereby operating the power transmission mechanism (e.g., ball screw 5) in response to the operation of the downstream device 70, which is the load device.
また、図3、図5および図6で説明したように、電動機制御装置3の制御部30は、位置制御プラグラム3311の実行により電動機4の回転位置を制御する場合に、電動機4から入力される波形の信号(回転子の位置情報p(t))に基づいて動力伝達機構の状態管理(異常の有無の検知)を行う状態管理部として機能する。 Furthermore, as explained in Figures 3, 5, and 6, when the control unit 30 of the motor control device 3 controls the rotational position of the electric motor 4 by executing the position control program 3311, it functions as a status management unit that manages the status of the power transmission mechanism (detects the presence or absence of abnormalities) based on the waveform signal (rotor position information p(t)) input from the electric motor 4.
加えて、制御部30は、速度制御プラグラム3312の実行により電動機4の回転速度を制御する場合に、電動機4から入力される波形の信号(回転速度情報v(t))に基づいて動力伝達機構の状態管理(異常の有無の検知)を行う状態管理部として機能する。 In addition, when the control unit 30 controls the rotational speed of the electric motor 4 by executing the speed control program 3312, it functions as a status management unit that manages the status of the power transmission mechanism (detects the presence or absence of abnormalities) based on the waveform signal (rotational speed information v(t)) input from the electric motor 4.
また、制御部30は、電流制御プラグラム3313の実行により電動機4に流れる電流を制御する場合に、電動機4から入力される波形の信号(トルク電流iq(t))に基づいて動力伝達機構の状態管理(異常の有無の検知)を行う状態管理部として機能する。 In addition, when the control unit 30 controls the current flowing through the electric motor 4 by executing the current control program 3313, it functions as a status management unit that manages the status of the power transmission mechanism (detects the presence or absence of abnormalities) based on the waveform signal (torque current iq(t)) input from the electric motor 4.
さらに、制御部30は、上述した更新部の機能により、実行対象となるメモリ33内の各々のプラグラム(3311、3312、3313)を、ライブラリ用のメモリ32に記憶されている制御PG(1)、制御PG(2)から選択的に読み出して更新することができる。したがって、制御部30は、動作制御部として既存または新たに開発された種々の制御方法を組み合わせて使用するとともに、動力伝達の状態管理(異常の有無の検知)を行う状態管理部としての機能を担うことができる。 Furthermore, using the functions of the update unit described above, the control unit 30 can selectively read and update each of the programs (3311, 3312, 3313) in memory 33 to be executed from control PG (1) and control PG (2) stored in library memory 32. Therefore, the control unit 30 can combine and use various existing or newly developed control methods as an operation control unit, and can also function as a status management unit that manages the power transmission status (detects the presence or absence of abnormalities).
<プログラム等の取得および更新の流れ>
次に、図7を参照して、電動機制御装置3の制御部30で実行可能なソフトウェア機能プログラムを取得し更新するための処理の流れの一例を説明する。
<Flow of acquiring and updating programs, etc.>
Next, an example of a process flow for acquiring and updating a software function program executable by the control unit 30 of the motor control device 3 will be described with reference to FIG.
ステップS41において、電動機制御装置3の制御部30は、外部通信部31を制御して、上述した公共または産業用の通信網(100、102)を通じて、外部装置であるサーバ10に接続する。かかるサーバ10への接続の時期は、特に制限されるものではなく、例えば任意の時期に行うことができる。あるいは、タイマー機能を用いて、例えば通常運転後の時間帯に定期的にサーバに接続してもよい。 In step S41, the control unit 30 of the motor control device 3 controls the external communication unit 31 to connect to the server 10, which is an external device, via the above-mentioned public or industrial communication network (100, 102). The timing of such connection to the server 10 is not particularly limited and can be made at any time, for example. Alternatively, a timer function may be used to connect to the server periodically, for example, during a period after normal operation.
また、電動機制御装置3とサーバ10とが接続する方法も特に限定されるものではなく、電動機制御装置3とサーバ10とが上述した通信網(100、102)を介して直接的に接続することができる。あるいは他の例として、電動機制御装置3と接続中の操作端末6を中継して、サーバ10(10A)と電動機制御装置3との通信接続を確立してもよい。他にも、ユーザがコントローラ2を操作することにより、後述するステップS42~ステップS47の処理を、コントローラ2が主体となって行う構成としてもよい。 Furthermore, the method for connecting the motor control device 3 and the server 10 is not particularly limited, and the motor control device 3 and the server 10 can be directly connected via the above-mentioned communication networks (100, 102). As another example, a communication connection between the server 10 (10A) and the motor control device 3 can be established via the operation terminal 6 currently connected to the motor control device 3. Alternatively, the controller 2 can be configured to perform the processes of steps S42 to S47, described below, by the user operating the controller 2.
ステップS42において、制御部30は、電動機制御装置3で管理する産業機器、連携機器、プログラム等に関する種々の情報をサーバ10に送信する。ここで、電動機制御装置3で管理しサーバ10に送信される情報としては、例えば、電動機4、動力伝達機構、負荷側装置の種類(名称、型番など)、その時点で実装(すなわちメモリ32,33に記憶)しているソフトウェア・プログラムの種類(例えばプログラム名)などが含まれる。また、制御部30は、新たに取得できるソフトウェア・プログラムがある場合、当該プログラムのリストを送るべき旨の指令をサーバ10に送信する。 In step S42, the control unit 30 transmits various information related to the industrial equipment, linked equipment, programs, etc. managed by the motor control device 3 to the server 10. Here, the information managed by the motor control device 3 and transmitted to the server 10 includes, for example, the type of motor 4, power transmission mechanism, and load-side device (name, model number, etc.), and the type of software program (e.g., program name) currently implemented (i.e., stored in memory 32, 33). Furthermore, if there are any newly available software programs, the control unit 30 transmits a command to the server 10 to send a list of those programs.
上述した情報および指令を受信したサーバ10は、該当するソフトウェア・プログラムを検索し、提供できる新たなソフトウェア・プログラムがない場合、その旨のメッセージを電動機制御装置3に送信する。この場合、電動機制御装置3の制御部30は、取得および更新可能なソフトウェア・プログラムがないと判断し(ステップS43、NO)、サーバ10との接続を終えて、図7のルーチンを終了する。 Upon receiving the above information and commands, the server 10 searches for the relevant software program, and if there is no new software program available, it sends a message to that effect to the motor control device 3. In this case, the control unit 30 of the motor control device 3 determines that there is no software program available for acquisition and updating (step S43, NO), terminates the connection with the server 10, and ends the routine in FIG. 7.
一方、サーバ10は、上記の検索により、提供できる新たなソフトウェア・プログラムがある場合、該当するプログラムのリストを電動機制御装置3に送信する。一具体例では、リストは、プログラム名、プログラムの機能、容量などの情報が含まれる。ここで、プログラムの機能としては、例えば、バージョンアップされたプログラムである場合のバージョンアップ内容(新機能や修正内容など)が含まれる。 On the other hand, if the server 10 finds new software programs available through the above search, it sends a list of the relevant programs to the motor control device 3. In one specific example, the list includes information such as the program name, program functions, and capacity. Here, the program functions include, for example, the details of the upgrade (new functions, corrections, etc.) in the case of an upgraded program.
この場合、電動機制御装置3の制御部30は、取得および更新可能なソフトウェア・プログラムがあると判断し(ステップS43、YES)、ステップS44に移行する。 In this case, the control unit 30 of the motor control device 3 determines that there is a software program that can be acquired and updated (step S43, YES) and proceeds to step S44.
ステップS44において、制御部30は、受信したプログラムのリストを選択ボタンとともに表示して、取得するプログラムをユーザが選択する選択画面を表示する処理を行う。かかる選択画面の表示は、操作表示部36で行う、あるいは接続中の他の装置(コントローラ2、操作端末6)の表示部により行うことができる。 In step S44, the control unit 30 displays a list of the received programs along with selection buttons, and displays a selection screen that allows the user to select a program to acquire. This selection screen can be displayed on the operation display unit 36, or on the display unit of another connected device (controller 2, operation terminal 6).
このとき、制御部30は、ユーザによる操作入力の指示を監視して、選択画面中に表示された一以上のプログラムが選択された場合、当該選択されたプログラムをサーバ10から取得(ダウンロード)して、当該取得したプログラムをライブラリ用のメモリ32に格納する処理を行う(ステップS45)。 At this time, the control unit 30 monitors the user's input instructions, and if one or more programs displayed on the selection screen are selected, it acquires (downloads) the selected programs from the server 10 and stores the acquired programs in the library memory 32 (step S45).
制御部30は、かかるプログラムの取得の処理が完了した場合、サーバ10との接続を終了し、当該メモリ32に格納したプログラムを次回実行用として更新するか否かをユーザが選択する更新画面を表示する処理を行う(ステップS46)。かかる更新画面の表示は、選択画面と同様に、操作表示部36で行う、あるいは接続中の他の装置(コントローラ2、操作端末6)の表示部により行うことができる。 When the process of acquiring the program is complete, the control unit 30 terminates the connection with the server 10 and performs a process of displaying an update screen that allows the user to select whether or not to update the program stored in the memory 32 for the next execution (step S46). The update screen can be displayed on the operation display unit 36, as with the selection screen, or on the display unit of another connected device (controller 2, operation terminal 6).
この後、制御部30は、ユーザによる操作入力の指示を監視し、更新するプログラムが選択された場合、当該選択されたプログラムをライブラリ用のメモリ32から読み出して、実行用のメモリ33に展開し、メモリ33内のプログラムを置き換える(ステップS47:更新処理)。 The control unit 30 then monitors the user's input instructions, and if a program to be updated is selected, it reads the selected program from the library memory 32, expands it into the execution memory 33, and replaces the program in the memory 33 (step S47: update processing).
このように、上述した各実施の形態では、電動機制御装置3の制御部30に更新部としての機能を持たせることにより、電動機制御装置3のハードウェアを変えることなく、様々な動力伝達機構に対する異常検知等の管理を実行できるようになる。したがって、電動機制御装置3の性能を低コストにて向上させることができる。また、動力伝達機構などのシステムを構成する産業機器の配置等も柔軟に変更できるようになる。 In this way, in each of the above-described embodiments, by providing the control unit 30 of the motor control device 3 with the functionality of an update unit, it becomes possible to perform management such as abnormality detection for various power transmission mechanisms without changing the hardware of the motor control device 3. This makes it possible to improve the performance of the motor control device 3 at low cost. It also makes it possible to flexibly change the layout of industrial equipment that makes up systems such as power transmission mechanisms.
また、各実施の形態における電動機制御装置3は、外部通信部31を通じてサーバ10やコントローラ2などの外部装置と接続し、外部装置との通信により、ソフトウェア機能プログラムや該プログラムに関連するデータの授受や保有するプログラムの照合等を行える構成としたことから、以下の効果が得られる。すなわち、電動機制御装置3は、任意の時期に、必要なプログラムやデータを外部装置から取得することができる。加えて、電動機制御装置3は、使用頻度が低くなったプログラムやデータをコントローラ2などに保存しておくことができる。他にも、電動機制御装置3は、本システムの通常運転中における電動機4の運転状態を示すデータをサーバ10に提供して、サーバ10側で更なる解析を行うことにより、動力伝達機構等の状態を他の技術的観点から検査する、あるいは対応するソフトウェア機能プログラムの改良等に役立てることができる。 Furthermore, the motor control device 3 in each embodiment is configured to connect to external devices such as the server 10 and controller 2 via the external communication unit 31, and to communicate with external devices to exchange software function programs and data related to those programs, and to compare stored programs, thereby achieving the following effects: That is, the motor control device 3 can obtain necessary programs and data from external devices at any time. In addition, the motor control device 3 can store programs and data that are used less frequently in the controller 2, etc. Furthermore, the motor control device 3 can provide the server 10 with data indicating the operating status of the motor 4 during normal operation of the system, and further analysis on the server 10 side can be used to inspect the status of the power transmission mechanism, etc. from other technical perspectives, or to improve the corresponding software function programs, etc.
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail to clearly explain the present invention, and are not necessarily limited to those that include all of the described configurations. Furthermore, it is possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment.
1 産業機器システム(プログラム管理システム)、2 コントローラ(外部装置)、3 電動機制御装置(動力伝達機構管理装置)、4 電動機、5 ボールネジ(動力伝達機構)、6 操作端末、10 サーバ(外部装置)、20 CPU(出力制御部)、30 制御部(動作制御部、状態管理部、通信制御部、更新部)、31 外部通信部、32 メモリ(ライブラリ用)、33 メモリ(実行用)、70 下流側装置(連携機器、負荷側装置)、100 広域通信ネットワーク(公共通信網)、102 通信ネットワーク(産業用通信網)、321A 異常検知プログラム(A)(第2の管理プログラム)、321B 異常検知プログラム(B)(第1の管理プログラム) 1 Industrial equipment system (program management system), 2 Controller (external device), 3 Motor control device (power transmission mechanism management device), 4 Electric motor, 5 Ball screw (power transmission mechanism), 6 Operation terminal, 10 Server (external device), 20 CPU (output control unit), 30 Control unit (operation control unit, status management unit, communication control unit, update unit), 31 External communication unit, 32 Memory (for library), 33 Memory (for execution), 70 Downstream device (linked device, load device), 100 Wide area communication network (public communication network), 102 Communication network (industrial communication network), 321A Anomaly detection program (A) (second management program), 321B Anomaly detection program (B) (first management program)
Claims (11)
前記電動機を制御して前記動力伝達機構に所定動作を実行させる動作制御部と、
第1の管理プログラムを実行し、前記電動機から入力される入力情報に基づいて前記動力伝達機構の状態を管理する状態管理部と、
前記動力伝達機構の種類に応じた第2の管理プログラムを取得するように外部装置と通信する外部通信部と、
前記第2の管理プログラムを、前記第1の管理プログラムと置き換えて、前記状態管理部が実行できるように更新する更新部と、
前記第2の管理プログラムを複数保存するライブラリ用メモリと、を備え、
前記第1の管理プログラムまたは前記第2の管理プログラムは、前記状態管理部に前記動力伝達機構の異常の有無を判定させるための異常検知プログラムであり、
前記更新部は、前記ライブラリ用メモリから前記第2の管理プログラムを選択的に読み出して、読み出した当該第2の管理プログラムを、実行用のメモリにある前記第1の管理プログラムと置き換え、
前記外部通信部は、前記外部装置との通信時に、前記ライブラリ用メモリに保存されている第2の管理プログラムのうち使用頻度が低くなったものを、当該外部装置に出力する、
動力伝達機構管理装置。 A power transmission mechanism management device that manages a power transmission mechanism that transmits power from an electric motor to a load-side device in an industrial equipment system in which a plurality of industrial equipment operate in cooperation with each other,
an operation control unit that controls the electric motor to cause the power transmission mechanism to perform a predetermined operation;
a state management unit that executes a first management program and manages the state of the power transmission mechanism based on input information input from the electric motor;
an external communication unit that communicates with an external device to acquire a second management program corresponding to the type of the power transmission mechanism;
an updating unit that replaces the second management program with the first management program and updates the second management program so that the state management unit can execute the second management program;
a library memory for storing a plurality of the second management programs,
the first management program or the second management program is an abnormality detection program for causing the status management unit to determine whether or not there is an abnormality in the power transmission mechanism,
the update unit selectively reads the second management program from the library memory and replaces the first management program in the execution memory with the read second management program;
the external communication unit, when communicating with the external device, outputs to the external device a second management program that has become less frequently used among the second management programs stored in the library memory;
Powertrain management device.
前記入力情報は、前記電動機からフィードバックされる波形信号であり、
前記動作制御部は、前記波形信号に応じて前記電動機の動作を制御することによって、前記負荷側装置の動作に対応するように前記動力伝達機構を動作させる、
動力伝達機構管理装置。 2. The powertrain management device according to claim 1,
the input information is a waveform signal fed back from the electric motor;
the operation control unit controls the operation of the electric motor in response to the waveform signal, thereby operating the power transmission mechanism in accordance with the operation of the load-side device.
Powertrain management device.
前記状態管理部は、前記異常検知プログラムの実行中に受信した指示に応じて、前記入力情報を教師情報として保存し、前記教師情報を用いて前記動力伝達機構の異常の有無を判定する、
動力伝達機構管理装置。 2. The powertrain management device according to claim 1,
the state management unit stores the input information as training information in response to an instruction received during execution of the abnormality detection program, and determines whether or not there is an abnormality in the power transmission mechanism using the training information.
Powertrain management device.
前記状態管理部は、前記動力伝達機構の異常ありと判定した場合、異常発生信号を出力する、
動力伝達機構管理装置。 2. The powertrain management device according to claim 1,
When the state management unit determines that an abnormality has occurred in the power transmission mechanism, the state management unit outputs an abnormality occurrence signal.
Powertrain management device.
前記外部通信部は、前記外部装置との通信時に、前記入力情報を当該外部装置に出力する、
動力伝達機構管理装置。 2. The powertrain management device according to claim 1,
the external communication unit outputs the input information to the external device when communicating with the external device.
Powertrain management device.
前記動作制御部は、前記電動機の回転位置を制御させるための位置制御プログラムを実行することにより、前記電動機を制御して前記動力伝達機構に所定動作を実行させる、
動力伝達機構管理装置。 2. The powertrain management device according to claim 1,
the operation control unit executes a position control program for controlling the rotational position of the electric motor, thereby controlling the electric motor and causing the power transmission mechanism to perform a predetermined operation;
Powertrain management device.
前記動作制御部は、前記電動機の回転速度を制御させるための速度制御プログラムを実行することにより、前記電動機を制御して前記動力伝達機構に所定動作を実行させる、
動力伝達機構管理装置。 2. The powertrain management device according to claim 1,
the operation control unit executes a speed control program for controlling the rotation speed of the electric motor, thereby controlling the electric motor and causing the power transmission mechanism to perform a predetermined operation;
Powertrain management device.
前記動作制御部は、前記電動機に流れる電流を制御させるための電流制御プログラムを実行することにより、前記電動機を制御して前記動力伝達機構に所定動作を実行させる、
動力伝達機構管理装置。 2. The powertrain management device according to claim 1,
the operation control unit executes a current control program for controlling a current flowing through the electric motor, thereby controlling the electric motor and causing the power transmission mechanism to perform a predetermined operation;
Powertrain management device.
前記ライブラリ用メモリには、前記動作制御部に前記電動機を制御させるための制御プログラムが複数格納され、
前記更新部は、前記動作制御部が前記制御プログラムを選択的に実行できるように、前記実行用のメモリの前記制御プログラムを更新する、
動力伝達機構管理装置。 2. The powertrain management device according to claim 1,
the library memory stores a plurality of control programs for causing the operation control unit to control the electric motor;
the update unit updates the control program in the execution memory so that the operation control unit can selectively execute the control program.
Powertrain management device.
前記外部通信部は、産業用通信網または公共通信網のいずれかを介して、前記外部装置と通信する、
動力伝達機構管理装置。 2. The powertrain management device according to claim 1,
The external communication unit communicates with the external device via either an industrial communication network or a public communication network.
Powertrain management device.
前記外部装置は、前記第2の管理プログラムを供給するサーバと、前記動力伝達機構管理装置に前記電動機を制御する制御信号を出力するコントローラと、を含み、
前記コントローラは、記憶部と、前記サーバおよび前記動力伝達機構管理装置と通信する通信部と、前記通信部を介して前記記憶部内の前記第2の管理プログラムを前記動力伝達機構管理装置の前記ライブラリ用メモリに出力する出力制御部と、を備える、
プログラム管理システム。 A program management system using the power transmission mechanism management device according to claim 1,
the external device includes a server that supplies the second management program and a controller that outputs a control signal to the powertrain management device to control the electric motor;
the controller includes a storage unit, a communication unit that communicates with the server and the powertrain management device, and an output control unit that outputs the second management program in the storage unit to the library memory of the powertrain management device via the communication unit.
Program management system.
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