JP7776266B2 - 動力伝達機構管理装置およびプログラム管理システム - Google Patents

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。

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。

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。

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。

国際公開２０１８／１０９９９３号

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 新たな機能プログラムを取得して更新する処理の概要を示すフロー図である。

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。

〈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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

<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。

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。

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。

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。

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。

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。

<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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

<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。

<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。

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）。

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。

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。

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。

<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。

<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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

<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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

<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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

<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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

<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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

<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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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。

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。

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）

Claims (11)

1. 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け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であって、
   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。
2. 請求項１に記載の動力伝達機構管理装置において、
   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。
3. 請求項１に記載の動力伝達機構管理装置において、
   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。
4. 請求項１に記載の動力伝達機構管理装置において、
   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。
5. 請求項１に記載の動力伝達機構管理装置において、
   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。
6. 請求項１に記載の動力伝達機構管理装置において、
   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。
7. 請求項１に記載の動力伝達機構管理装置において、
   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。
8. 請求項１に記載の動力伝達機構管理装置において、
   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。
9. 請求項１に記載の動力伝達機構管理装置において、
   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。
10. 請求項１に記載の動力伝達機構管理装置において、
    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。
11. 請求項１に記載の動力伝達機構管理装置を用いたプログラム管理システムであって、
    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。