特許 6396400 異常判定装置および異常判定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6396400

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】異常判定装置および異常判定方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/024 20160101AFI20180913BHJP

【ＦＩ】

   H02P29/024

【請求項の数】14

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2016-246797(P2016-246797)

(22)【出願日】2016年12月20日

(65)【公開番号】特開2018-102058(P2018-102058A)

(43)【公開日】2018年6月28日

【審査請求日】2018年1月19日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100149261

【弁理士】

【氏名又は名称】大内 秀治

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 冬木

(72)【発明者】

【氏名】長谷 元弘

【審査官】 上野 力

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２３６６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−０４６７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０９０８８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２９／０２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

サーボモータの回転軸を予め決められたパターンで揺動させて回転させる揺動信号を、前記サーボモータを制御するモータ制御部に送出する揺動信号送出部と、
前記回転軸が揺動したときの前記サーボモータの状態を表す物理量を測定する測定部と、
測定された前記物理量の測定信号と前記揺動信号に対応して周期的に変動する基準信号とを比較することでその差を算出する比較部と、
前記サーボモータおよび前記モータ制御部を有し、前記サーボモータによって駆動する駆動対象物から前記モータ制御部までの駆動系の異常を、前記比較部の比較結果に基づいて判定する異常判定部と、
を備え、
前記異常判定部は、前記差が閾値以上の場合は、前記駆動系が異常であると判定する、異常判定装置。

【請求項2】

請求項１に記載の異常判定装置であって、
前記比較部は、予め決められた複数のタイミングの各々における前記差の和を算出し、
前記異常判定部は、前記差の和が前記閾値以上の場合は、前記駆動系が異常であると判定する、異常判定装置。

【請求項3】

請求項１に記載の異常判定装置であって、
前記比較部は、予め決められた期間における前記測定信号と前記基準信号との差の積分値を算出し、
前記異常判定部は、前記差の積分値が前記閾値以上の場合は、前記駆動系が異常であると判定する、異常判定装置。

【請求項4】

請求項２または３に記載の異常判定装置であって、
前記閾値は、前記揺動信号と前記予め決められた複数のタイミングまたは前記期間とに応じて決定される、異常判定装置。

【請求項5】

請求項１に記載の異常判定装置であって、
前記比較部は、前記測定信号のＮ番目の周期と、前記基準信号のＮ番目の周期とを比較することでその差を算出し、
前記異常判定部は、前記差が前記閾値以上の場合は、前記駆動系が異常であると判定する、異常判定装置。

【請求項6】

請求項１に記載の異常判定装置であって、
前記比較部は、前記測定信号のＮ番目の振幅と、前記基準信号のＮ番目の振幅とを比較することでその差を算出し、
前記異常判定部は、前記差が閾値以上の場合は、前記駆動系が異常であると判定する、異常判定装置。

【請求項7】

請求項５または６に記載の異常判定装置であって、
前記閾値は、前記揺動信号と前記Ｎの値とに応じて決定される、異常判定装置。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれか１項に記載の異常判定装置であって、
前記揺動信号は、時間の経過とともに揺動の振幅および周波数の少なくとも一方が変わるように、前記回転軸を揺動させる指令信号である、異常判定装置。

【請求項9】

請求項８に記載の異常判定装置であって、
前記揺動信号は、時間の経過とともに揺動の振幅および周波数の少なくとも一方が徐々に大きくなるように、前記回転軸を揺動させる指令信号である、異常判定装置。

【請求項10】

請求項１〜９のいずれか１項に記載の異常判定装置であって、
前記基準信号は、過去に、前記回転軸を揺動させたときに前記測定部によって測定された前記物理量の前記測定信号である、異常判定装置。

【請求項11】

請求項１〜１０のいずれか１項に記載の異常判定装置であって、
前記異常判定装置は、前記駆動系を有する加工機またはロボットに設けられている、異常判定装置。

【請求項12】

請求項１〜９のいずれか１項に記載の異常判定装置であって、
前記揺動信号送出部は、同一の用途に使用される複数の前記駆動系の前記モータ制御部に前記揺動信号を送出し、
前記測定部は、前記複数の駆動系における前記物理量を測定し、
前記比較部は、前記複数の駆動系のうち、いずれか１つを異常判定対象として選択するとともに、選択されていない他の前記駆動系の前記物理量の前記測定信号を前記基準信号として用い、前記異常判定対象として選択した前記駆動系の前記測定信号と、前記基準信号とを比較する、異常判定装置。

【請求項13】

請求項１２に記載の異常判定装置であって、
前記異常判定装置は、前記複数の駆動系を有する同一機種の複数の加工機または複数のロボットの少なくとも１つに設けられている、異常判定装置。

【請求項14】

サーボモータの回転軸を予め決められたパターンで揺動させて回転させる揺動信号を、前記サーボモータを制御するモータ制御部に送出する送出ステップと、
前記回転軸が揺動したときの前記サーボモータの状態を表す物理量を測定する測定ステップと、
測定された前記物理量の測定信号と前記揺動信号に対応して周期的に変動する基準信号とを比較することでその差を算出する比較ステップと、
前記サーボモータおよび前記モータ制御部を有し、前記サーボモータによって駆動する駆動対象物から前記モータ制御部までの駆動系の異常を、比較結果に基づいて判定する判定ステップと、
を含み、
前記判定ステップでは、前記差が閾値以上の場合に前記駆動系が異常であると判定する、異常判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、サーボモータ等を有する駆動系の異常を判定する異常判定装置および異常判定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

下記に示す特許文献１に記載の動作記録付き工作機械は、主軸モータおよび回転工具モータに供給される電流を負荷データとして計測し、計測した電流が警告閾値を超えると、警告表示するとともに、計測した電流を負荷データとして記憶することが開示されている。また、計測した電流が異常閾値を超えると、異常表示を行うとともに、ワークから回転工具台を急速後退させ、且つ、計測した電流を負荷データとして記憶することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１−９５８２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記した特許文献１では、モータの電流値と閾値とからモータの異常を検知しているだけであるため、モータを含む駆動系の異常を検知することができない。例えば、駆動系のボルトの緩み等による異常を検知することができない。

【0005】

そこで、本発明は、モータを含む駆動系の異常を検知することができる異常判定装置および異常判定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の態様は、異常判定装置であって、サーボモータの回転軸を予め決められたパターンで揺動させて回転させる揺動信号を、前記サーボモータを制御するモータ制御部に送出する揺動信号送出部と、前記回転軸が揺動したときの前記サーボモータの状態を表す物理量を測定する測定部と、測定された前記物理量の測定信号と基準信号とを比較する比較部と、前記サーボモータおよび前記モータ制御部を有し、前記サーボモータによって駆動する駆動対象物から前記モータ制御部までの駆動系の異常を、前記比較部の比較結果に基づいて判定する異常判定部と、を備える。

【0007】

本発明の第２の態様は、異常判定方法であって、サーボモータの回転軸を予め決められたパターンで揺動させて回転させる揺動信号を、前記サーボモータを制御するモータ制御部に送出する送出ステップと、前記回転軸が揺動したときの前記サーボモータの状態を表す物理量を測定する測定ステップと、測定された前記物理量の測定信号と基準信号とを比較する比較ステップと、前記サーボモータおよび前記モータ制御部を有し、前記サーボモータによって駆動する駆動対象物から前記モータ制御部までの駆動系の異常を、比較結果に基づいて判定する判定ステップと、を含む。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、サーボモータを含む駆動系の異常を検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１の実施の形態における、駆動系と駆動系の異常を判定する異常判定装置とを有する異常判定システムを示す図である。

【図2】図１に示す揺動信号送出部が送出する揺動信号の一例を示す図である。

【図3】図１に示す測定部によって測定される物理量の一例を示す図である。

【図4】基準信号の一例を示す図である。

【図5】図１に示す比較部による第１の比較方法を説明するための図である。

【図6】図１に示す比較部による第２の比較方法を説明するための図である。

【図7】図１に示す比較部による第３の比較方法を説明するための図である。

【図8】図１に示す比較部による第４の比較方法を説明するための図である。

【図9】第１の実施の形態における異常判定装置の動作を示すフローチャートである。

【図10】第２の実施の形態における異常判定システムを示す図である。

【図11】第２の実施の形態における異常判定装置の動作を示すフローチャートである。

【図12】揺動信号の別の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明に係る異常判定装置および異常判定方法について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

【0011】

［第１の実施の形態］
図１は、駆動系１０と駆動系１０の異常を判定する異常判定装置１２とを有する異常判定システム１４を示す図である。駆動系１０は、ロボットまたは加工機（工作機械または射出成形機等）に設けられている。例えば、工作機械の場合は、駆動系１０は、テーブルや工具等の駆動対象物２８を軸移動させるための駆動系であり、射出成形機の場合は、駆動系１０は、駆動対象物２８である射出スクリューを回転させたり、進退移動させたりするための駆動系である。また、ロボットの場合は、駆動系１０は、駆動対象物２８であるアームを関節で折り曲げたり、アームを旋回させたりするための機構である。

【0012】

駆動系１０は、モータ制御部２０、サーボアンプ２２、サーボモータ２４、駆動力伝達機構２６、および、駆動対象物２８を有する。つまり、駆動系１０は、駆動対象物２８からモータ制御部２０までの各機構、部材、部品等によって構成される。

【0013】

サーボアンプ２２は、サーボモータ２４を駆動させるものであり、モータ制御部２０は、サーボアンプ２２を制御することで、サーボモータ２４の回転を制御する。

【0014】

駆動力伝達機構２６は、サーボモータ２４の駆動力（回転力）を駆動対象物２８に伝達するものである。これにより、駆動対象物２８が駆動する。駆動力伝達機構２６は、サーボモータ２４の回転力を直進運動に変換して駆動対象物２８に伝達させたり、サーボモータ２４の回転力をそのまま駆動対象物２８に伝達させるものであってもよい。したがって、駆動力伝達機構２６は、ボールネジ、ギア、プーリのいずれか１つを含んで構成されてもよい。

【0015】

異常判定装置１２は、揺動信号送出部３０、測定部３２、比較部３４、異常判定部３６、報知部３８、および、測定開始制御部４０を備える。異常判定装置１２は、少なくともＣＰＵ等のプロセッサと異常判定用のプログラムが記憶された記憶媒体とを有し、プロセッサが異常判定用のプログラムを実行することで、本第１の実施の形態の異常判定装置１２として機能する。

【0016】

揺動信号送出部３０は、サーボモータ２４の回転軸を予め決められたパターンで揺動させて回転させるための揺動信号Ｏｓを、モータ制御部２０に送出する。揺動信号Ｏｓは、その値が周期的に変化する信号である。ここで、揺動信号Ｏｓとは、サーボモータ２４の現在の回転軸の回転位置（以下、基準位置と呼ぶ。）を基準にして、回転軸を正方向にある所定の角度だけ回転させた後、回転軸を逆方向にある所定の角度だけ回転させるという動作を繰り返し行うように、モータ制御部２０を制御する指令信号である。揺動信号Ｏｓの値は、サーボモータ２４の回転軸の指令位置（指令回転位置）を示す。

【0017】

図２は、揺動信号送出部３０が送出する揺動信号Ｏｓの一例を示す図である。図２に示すように、揺動信号Ｏｓは、サーボモータ２４の回転軸が予め決められたパターンで揺動して回転するような指令信号である。モータ制御部２０に送出される揺動信号Ｏｓは、時間の経過とともに振幅および周波数が徐々に大きくなるような指令信号となっているので、揺動信号Ｏｓに基づく回転軸の揺動も時間の経過とともに振幅および周波数が徐々に大きくなる。揺動の振幅が大きくなるにつれ、回転軸の回転角度が大きくなり、揺動の周波数が大きくなるにつれ、回転軸の回転速度が速くなる。

【0018】

基準位置からの正方向および逆方向への回転の振幅（回転位置、回転角度）、つまり、揺動の振幅は、時間の経過とともに徐々に大きくなる。また、揺動の周波数は、時間の経過とともに徐々に大きくなる。特定の振幅、周波数でしか検知できない異常であっても、振幅および周波数を変えることで、それに対応することができる。これにより、駆動系１０に発生する様々な異常を検知することができる。

【0019】

揺動信号Ｏｓの値「０」は、基準位置を示し、＋符号（正符号）の揺動信号Ｏｓの値は、基準位置から正方向側への回転軸の指令位置を示し、−符号（負符号）の揺動信号Ｏｓは、基準位置から逆方向側への回転軸の指令位置を示す。指令位置が基準位置「０」から離れる程、回転軸の基準位置からの回転角度が大きくなる。この揺動信号Ｏｓがモータ制御部２０に与えられると、モータ制御部２０は、揺動信号Ｏｓにしたがってサーボモータ２４の回転軸を揺動させて回転させる。

【0020】

測定部３２は、サーボモータ２４の回転軸が揺動したときのサーボモータの状態を表す物理量Ｐｓを測定する。図３に示すように、測定部３２が測定した物理量Ｐｓを示す測定信号Ｍｓは、揺動信号Ｏｓに対応して周期的に変動する。測定部３２は、測定信号Ｍｓを比較部３４に出力する。

【0021】

サーボモータ２４の状態を表す物理量Ｐｓとしては、サーボモータ２４に流れる電流、サーボモータ２４の回転軸のトルク、回転位置、速度、加速度、または、イナーシャ等がある。サーボモータ２４に流れる電流を測定する場合は、測定部３２は電流センサを有してもよく、サーボモータ２４の回転軸のトルクを測定する場合は、測定部３２はトルクセンサを有してもよい。測定部３２は、測定した電流値からトルクを算出してもよい。また、サーボモータ２４の回転軸の回転位置を測定する場合は、測定部３２は、回転位置を検出するエンコーダを有してもよい。測定部３２は、回転位置から速度、加速度を算出してもよい。また、測定部３２は、電流値と回転位置とからイナーシャを算出してもよい。

【0022】

なお、測定部３２は、物理量Ｐｓとして、駆動対象物２８のトルク、位置、速度、加速度、または、イナーシャを測定してもよい。駆動対象物２８の物理量Ｐｓもサーボモータ２４の状態を示しているからである。要は、測定部３２は、サーボモータ２４の状態を表す物理量Ｐｓを測定すればよい。本第１の実施の形態では、測定部３２は、物理量Ｐｓとしてサーボモータ２４に流れる電流を測定するものとして説明する。

【0023】

比較部３４は、測定部３２からサーボモータ２４に流れる電流（物理量）Ｐｓを示す測定信号（電流値を示す信号）Ｍｓが送られてくると、送られてきた測定信号Ｍｓと基準信号Ｓｓとを比較する。基準信号Ｓｓは、比較部３４内の記憶部３４ａに記憶されている。図４に示すように、基準信号Ｓｓは、揺動信号Ｏｓに対応して周期的に変動する。

【0024】

基準信号Ｓｓは、駆動系１０に異常が発生していないとき（例えば、組み立て時）であって、サーボモータ２４の回転軸を揺動信号Ｏｓに応じて揺動させたときに測定部３２が測定した測定信号Ｍｓであってもよい。また、基準信号Ｓｓは、過去に測定部３２が測定した測定信号Ｍｓであってもよく、その平均値であってもよい。比較部３４は、測定信号Ｍｓと基準信号Ｓｓを比較することでその差Ｄを算出する。比較部３４は、比較結果（差Ｄ）を異常判定部３６に出力する。なお、比較部３４については後で具体的に説明する。

【0025】

異常判定部３６は、比較部３４から比較結果が送られてくると、送られてきた比較結果に基づいて駆動系１０の異常を判定する。異常判定部３６は、比較部３４が算出した差Ｄが閾値ＴＨ以上の場合は、駆動系１０が異常であると判定し、差Ｄが閾値ＴＨより小さい場合は、駆動系１０が正常であると判定する。

【0026】

駆動系１０に異常がない場合は、測定した測定信号Ｍｓと基準信号Ｓｓとは一致または許容範囲内で一致する。しかしながら、駆動系１０に何らかの異常がある場合、例えば、サーボモータ２４または駆動力伝達機構２６に設けられた駆動力を発生または伝達するための部材を支持するためのボルトの緩み等（異常）によって、サーボモータ２４にかかる負荷が変動する場合がある。サーボモータ２４にかかる負荷が変動すると測定される測定信号Ｍｓが正常時のときから変動する。また、サーボアンプ２２またはモータ制御部２０に何らかの異常がある場合は、揺動信号Ｏｓ通りにサーボモータ２４を制御することができなくなるため、測定される測定信号Ｍｓが正常時のときから変動する。

【0027】

そのため、駆動系１０に異常がある場合は、測定信号Ｍｓと基準信号Ｓｓとの差Ｄが許容範囲外となってしまう。したがって、異常判定部３６は、測定信号Ｍｓと基準信号Ｓｓとの差Ｄが閾値ＴＨ以上の場合は、駆動系１０が異常であると判定する。異常判定部３６は、駆動系１０に異常があると判定すると、異常信号ＥＲを報知部３８に出力する。

【0028】

報知部３８は、異常判定部３６から異常信号ＥＲが送られてくると、駆動系１０が異常であることをオペレータに報知する。報知部３８は、表示装置を備えてもよく、異常信号ＥＲを受信すると表示装置に駆動系１０が異常であることを表示することで、オペレータに報知してもよい。また、報知部３８は、通信部を備えてもよく、異常信号ＥＲを受信すると、通信部を介して他の外部機器（例えば、ＰＣ、スマートフォン等）に異常信号ＥＲを送信することで、オペレータに報知してもよい。この場合は、オペレータは外部機器を介して駆動系１０の異常を認識することになる。また、報知部３８は、スピーカを備えてもよく、異常信号ＥＲを受信するとスピーカから異常音（異常である旨を示す報知音）を出力することで、オペレータに報知してもよい。

【0029】

測定開始制御部４０は、駆動系１０の測定開始タイミングを管理するものである。測定開始制御部４０は、測定開始タイミングになると、揺動信号送出部３０および測定部３２に測定開始信号ＳＴを送信する。揺動信号送出部３０は、測定開始信号ＳＴを受信すると、揺動信号Ｏｓをモータ制御部２０に送出する。測定部３２は、揺動開始信号を受信すると、サーボモータ２４の電流Ｐｓを計測する。

【0030】

測定開始制御部４０は、オペレータの図示しない入力部の操作によって、異常判定を開始する操作が行なわれると、測定開始タイミングが到来したと判断して、揺動信号送出部３０および測定部３２に測定開始信号ＳＴを送信してもよい。また、異常判定を周期的に行う場合は、測定開始制御部４０は、測定開始タイミングが到来すると、揺動信号送出部３０および測定部３２に測定開始信号ＳＴを送信する。この場合は、測定開始制御部４０は、周期的に測定開始信号ＳＴを揺動信号送出部３０および測定部３２に送信する。

【0031】

次に、比較部３４について具体的に説明する。本第１の実施の形態では、比較部３４による比較方法として、４つ例を挙げて説明するが、それ以外の方法で比較してもよい。図５は、第１の比較方法を説明するための図、図６は、第２の比較方法を説明するための図、図７は、第３の比較方法を説明するための図、図８は、第４の比較方法を説明するための図である。なお、図５〜図８中に示す実線の波形は、測定した測定信号Ｍｓを表し、破線の波形は、基準信号Ｓｓを表す。

【0032】

＜第１の比較方法＞
まず、第１の比較方法について説明する。第１の比較方法の場合は（図５参照）、比較部３４は、予め決められた複数のタイミングの各々における測定信号Ｍｓと基準信号Ｓｓとの差（絶対値）を求め、その和Ｄ₁を算出する。この予め決められた複数のタイミングは、予め決められた期間における各タイミングであってもよい。駆動系１０に異常がない場合は、差の和（比較結果）Ｄ₁は、閾値ＴＨより小さい値（例えば、０）となる。したがって、異常判定部３６は、比較部３４が算出した差の和Ｄ₁が閾値ＴＨ以上の場合は、駆動系１０に異常があると判定し、差の和Ｄ₁が閾値ＴＨより小さい場合は、駆動系１０が正常であると判定する。

【0033】

比較部３４は、下記に示す数式（１）を用いて、タイミングｔ_m〜ｔ_nまでの期間における各タイミングの差の和（総和）Ｄ₁を算出する。但し、ｆ（ｔ_i）は、タイミングｔ_iにおける測定信号Ｍｓを示し、ｇ（ｔ_i）は、タイミングｔ_iにおける基準信号Ｓｓを示す。また、ｉ＝ｍ〜ｎ、ｍ＜ｎ、とする。なお、図５に示す例では、ｔ_m＝０、である。

【0034】

【数1】

【0035】

なお、第１の比較方法では、予め決められた期間における各タイミングを予め決められた複数のタイミングとしたが、この複数のタイミングは連続したタイミングである必要はない。予め決められた複数のタイミングは、任意のタイミングであってもよく、一定時間間隔毎のタイミングであってもよい。

【0036】

また、第１の比較方法のときの閾値ＴＨは、揺動信号Ｏｓと予め決められた複数のタイミングとに応じて決定される。図２に示すように、時間の経過とともに、揺動の振幅および周期が徐々に大きくなるような揺動信号Ｏｓをモータ制御部２０に送出しているので、図５に示すように揺動開始からの時間が長くなる程、測定信号Ｍｓと基準信号Ｓｓとの差が大きくなるからである。

【0037】

＜第２の比較方法＞
第２の比較方法の場合は（図６参照）、比較部３４は、予め決められた期間における測定信号Ｍｓと基準信号Ｓｓとの差（絶対値）の積分値Ｄ₂を算出する。この場合も、駆動系１０に異常がない場合は、差の積分値Ｄ₂は、閾値ＴＨより小さい値（例えば、０）となる。したがって、異常判定部３６は、比較部３４が算出した差の積分値（比較結果）Ｄ₂が閾値ＴＨ以上の場合は、駆動系１０に異常があると判定し、差の積分値Ｄ₂が閾値ＴＨより小さい場合は、駆動系１０が正常であると判定する。

【0038】

比較部３４は、下記に示す数式（２）を用いて、タイミングｔ₁〜ｔ₂までの期間における測定信号Ｍｓと基準信号Ｓｓとの差の積分値Ｄ₂を算出する。但し、ｆ（ｔ）は、タイミングｔにおける測定信号Ｍｓを示し、ｇ（ｔ）は、タイミングｔにおける基準信号Ｓｓを示す。また、ｔ₁＜ｔ₂、とする。なお、図６に示す例では、ｔ₁＝０、である。

【0039】

【数2】

【0040】

なお、第２の比較方法のときの閾値ＴＨは、揺動信号Ｏｓと予め決められた期間（タイミングｔ₁〜ｔ₂）とに応じて決定される。図２に示すように、時間の経過とともに、揺動の振幅および周期が徐々に大きくなるような揺動信号Ｏｓをモータ制御部２０に送出しているので、図６に示すように、揺動開始からの時間が長くなる程、測定信号Ｍｓと基準信号Ｓｓとの差が大きくなるからである。

【0041】

＜第３の比較方法＞
第３の比較方法の場合は（図７参照）、比較部３４は、測定信号ＭｓのＮ番目の周期Ｔ_f（Ｎ）と、基準信号ＳｓのＮ番目の周期Ｔ_g（Ｎ）とを比較することでその差（絶対値）Ｄ₃を算出する。図７に示す例は、比較部３４が、測定信号Ｍｓの１.５（＝Ｎ）番目の周期Ｔ_f（１．５）と、基準信号Ｓｓの１．５（＝Ｎ）番目の周期Ｔ_g（１．５）とを比較する例を示している。つまり、比較部３４は、測定信号Ｍｓおよび基準信号Ｓｓの１番目の周期から半周期遅れたタイミングから始まる１周期同士を比較する。この場合も、駆動系１０に異常がない場合は、周期の差Ｄ₃は、閾値ＴＨより小さい値（例えば、０）となる。したがって、異常判定部３６は、比較部３４が算出した１周期の差（比較結果）Ｄ₃が閾値ＴＨ以上の場合は、駆動系１０に異常があると判定し、１周期の差Ｄ₃が閾値ＴＨより小さい場合は、駆動系１０が正常であると判定する。

【0042】

比較部３４は、下記に示す数式（３）を用いて、測定信号ＭｓのＮ番目の周期Ｔ_f（Ｎ）と基準信号ＳｓのＮ番目の周期Ｔ_g（Ｎ）との差Ｄ₃を算出する。

【0043】

【数3】

【0044】

なお、第３の比較方法のときの閾値ＴＨは、揺動信号ＯｓとＮの値とに応じて決定される。図２に示すように、時間の経過とともに、揺動の振幅および周期が徐々に大きくなるような揺動信号Ｏｓをモータ制御部２０に送出しているので、図７に示すように、揺動開始からの時間が長くなる程、測定信号Ｍｓおよび基準信号Ｓｓの周期が短くなるからである。

【0045】

＜第４の比較方法＞
第４の比較方法の場合は（図８参照）、比較部３４は、測定信号ＭｓのＮ番目の振幅Ａ_f（Ｎ）と、基準信号ＳｓのＮ番目の振幅Ａ_g（Ｎ）とを比較することでその差（絶対値）Ｄ₄を算出する。図８に示す例は、比較部３４は、測定信号Ｍｓの５（＝Ｎ）番目の振幅Ａ_f（５）と、基準信号Ｓｓの５（＝Ｎ）番目の振幅Ａ_g（５）とを比較する例を示している。この場合も、駆動系１０に異常がない場合は、振幅の差Ｄ₄は、閾値ＴＨより小さい値（例えば、０）となる。したがって、異常判定部３６は、比較部３４が算出した振幅の差（比較結果）Ｄ₄が閾値ＴＨ以上の場合は、駆動系１０に異常があると判定し、振幅の差Ｄ₄が閾値ＴＨより小さい場合は、駆動系１０が正常であると判定する。

【0046】

比較部３４は、下記に示す数式（４）を用いて、測定信号ＭｓのＮ番目の振幅Ａ_f（Ｎ）と基準信号ＳｓのＮ番目の振幅Ａ_g（Ｎ）との差Ｄ₄を算出する。

【0047】

【数4】

【0048】

なお、第４の比較方法のときの閾値ＴＨは、揺動信号ＯｓとＮの値とに応じて決定される。図２に示すように、時間の経過とともに、揺動の振幅および周期が徐々に大きくなるような揺動信号Ｏｓをモータ制御部２０に送出しているので、図８に示すように、揺動開始からの時間が長くなる程、測定信号Ｍｓおよび基準信号Ｓｓの振幅が大きくなるからである。

【0049】

次に、図９を用いて異常判定装置１２の動作を簡単に説明する。ステップＳ１で、測定開始制御部４０は、測定開始タイミングが到来したか否かを判断する。ステップＳ１で、測定開始タイミングが到来していないと判断されるとステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ１で、測定開始タイミングが到来したと判断されると、ステップＳ２に進む。このとき、測定開始制御部４０は、測定開始タイミングが到来したと判断すると、測定開始信号ＳＴを揺動信号送出部３０および測定部３２に送信する。

【0050】

ステップＳ２で、揺動信号送出部３０は、揺動信号Ｏｓを駆動系１０のモータ制御部２０に送出し、ステップＳ３で、測定部３２は、駆動系１０のサーボモータ２４の電流（物理量）Ｐｓを測定する。

【0051】

次いで、比較部３４は、ステップＳ３で測定された電流Ｐｓの測定信号Ｍｓと記憶部３４ａに記憶されている基準信号Ｓｓとを比較し（ステップＳ４）、異常判定部３６は、比較結果に基づいて、駆動系１０が異常であるか否かを判定する異常判定処理を行う（ステップＳ５）。ステップＳ４で、比較部３４は、測定信号Ｍｓと基準信号Ｓｓとを比較することでその差Ｄ（Ｄ₁〜Ｄ₄のいずれか１つであってもよい）を算出し、ステップＳ５で、異常判定部３６は、その差（比較結果）Ｄが閾値ＴＨ以上の場合は駆動系１０に異常が発生していると判定する。

【0052】

ステップＳ５で駆動系１０に異常が発生していると判定されると、報知部３８は、オペレータにその旨を報知して（ステップＳ６）、ステップＳ１に戻る（リターン）。また、ステップＳ５で駆動系１０に異常が発生していないと判定されると、そのままステップＳ１に戻る（リターン）。

【0053】

［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態について説明する。上記第１の実施の形態では、異常判定の対象となる駆動系１０において過去に測定した電流（物理用）Ｐｓの測定信号Ｍｓを基準信号Ｓｓとして用いた。しかし、第２の実施の形態では、他の駆動系１０において測定した物理量（電流）Ｐｓを基準信号Ｓｓとして用いる点で上記第１の実施の形態と異なる。

【0054】

図１０は、第２の実施の形態における異常判定システム１４を示す図である。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成については、同一の参照符号を付し、異なる点のみを説明する。

【0055】

異常判定装置１２は、複数（Ｎ個）の駆動系１０の異常を判定する。複数の駆動系１０は、同一の用途に使用される駆動系であり、例えば、同一機種の複数の加工機または複数のロボットで使用される。具体的には、複数の駆動系１０は、同一機種の複数の射出成形機の射出スクリューを回転または移動させる駆動系であってもよく、同一機種の複数の射出成形機の可動金型を移動させる駆動系であってもよい。ここで、複数の駆動系１０の各々を互いに区別するために、Ｎ個の駆動系１０を駆動系１０₁〜１０_Nと呼ぶ場合がある。揺動信号送出部３０は、複数の駆動系１０（１０₁〜１０_N）のモータ制御部２０に対して同一の揺動信号Ｏｓを送出する。

【0056】

測定部３２は、複数の駆動系１０（１０₁〜１０_N）のサーボモータ２４の回転軸が揺動したときのサーボモータ２４の状態を表す物理量（本第２の実施の形態でも電流とする）Ｐｓを測定する。つまり、各駆動系１０のサーボモータ２４に流れる電流Ｐｓを測定する。測定部３２は、各駆動系１０の測定信号Ｍｓを比較部３４に出力する。ここで、複数の駆動系１０₁〜１０_Nの各々の電流Ｐｓを互いに区別するために電流Ｐｓ₁〜Ｐｓ_Nと呼ぶ場合があり、その測定信号ＭｓをＭｓ₁〜Ｍｓ_Nと呼ぶ場合がある。

【0057】

比較部３４は、測定部３２から送られてきた各駆動系１０（１０₁〜１０_N）の電流Ｐｓ（Ｐｓ₁〜Ｐｓ_N）の測定信号Ｍｓ（Ｍｓ₁〜Ｍｓ_N）を記憶部３４ａに記憶する。比較部３４は、複数の駆動系１０のうち、いずれか１つを異常判定対象として選択するとともに、選択されていない他の駆動系１０の測定信号Ｍｓを基準信号Ｓｓとして用いる。比較部３４は、記憶部３４ａに記憶されている複数の測定信号Ｍｓ（Ｍｓ₁〜Ｍｓ_N）のうち、選択した駆動系１０の測定信号Ｍｓと、選択されていない他の駆動系１０の測定信号Ｍｓ（基準信号Ｓｓ）とを比較する。

【0058】

例えば、比較部３４が駆動系１０₁を異常判定対象として選択すると、駆動系１０₂〜１０_Nのうち少なくとも１つ以上の駆動系１０の電流Ｐｓの測定信号Ｍｓを基準信号Ｓｓとして用いる。そして、比較部３４は、この基準信号Ｓｓと異常判定対象として選択した駆動系１０₁の測定信号Ｍｓ₁とを比較する。このようにして、比較部３４は、複数の駆動系１０の各々を異常判定対象として順番に選択し、異常判定対象として選択した駆動系１０の測定信号Ｍｓと、異常判定対象として選択されていない他の駆動系１０の測定信号Ｍｓ（基準信号Ｓｓ）とを比較する。

【0059】

異常判定対象として選択されていない複数の駆動系１０のうち、２つ以上の駆動系１０の測定信号Ｍｓを基準信号Ｓｓとして用いる場合は、複数の測定信号Ｍｓの平均値を基準信号Ｓｓとしてもよい。なお、異常判定対象として選択されたかどうかにかかわらず、全ての駆動系１０（１０₁〜１０_N）の各々の電流Ｐｓ（Ｐｓ₁〜Ｐｓ_N）の測定信号Ｍｓ（Ｍｓ₁〜Ｍｓ_N）の平均値を基準信号Ｓｓとして用いてもよい。

【0060】

比較部３４は、上記第１の実施の形態で説明した４つの比較方法のうちいずれか１つの比較方法を用いて、測定信号Ｍｓと基準信号Ｓｓとの差Ｄ（Ｄ₁〜Ｄ₄）を算出してもよい。

【0061】

異常判定部３６は、比較部３４の比較結果（差Ｄ）に基づいて、複数の駆動系の各々に対して異常判定処理を行う。

【0062】

次に、図１１を用いて、第２の実施の形態における異常判定装置１２の動作を説明する。ステップＳ１１で、測定開始制御部４０は、測定開始タイミングが到来したか否かを判断する。ステップＳ１１で、測定開始タイミングが到来していないと判断されるとステップＳ１１に戻る。一方、ステップＳ１１で測定開始タイミングが到来したと判断されると、ステップＳ１２に進む。このとき、測定開始制御部４０は、測定開始タイミングが到来したと判断すると、測定開始信号ＳＴを揺動信号送出部３０および測定部３２に送信する。

【0063】

ステップＳ１２で、揺動信号送出部３０は、同一の揺動信号Ｏｓを複数の駆動系１０（１０₁〜１０_N）のモータ制御部２０に送出し、ステップＳ１３で、測定部３２は、複数の駆動系１０（１０₁〜１０_N）のサーボモータ２４の電流Ｐｓ（Ｐｓ₁〜Ｐｓ_N）を測定する。

【0064】

次いで、ステップＳ１４で、比較部３４は、ステップＳ１３で測定部３２が測定した各駆動系１０（１０₁〜１０_N）の電流Ｐｓ（Ｐｓ₁〜Ｐｓ_N）の測定信号Ｍｓ（Ｍｓ₁〜Ｍｓ_N）を記憶部３４ａに記憶する。

【0065】

次いで、ステップＳ１５で、比較部３４は、１つの駆動系１０を異常判定対象として選択する。

【0066】

次いで、ステップＳ１６で、比較部３４は、異常判定対象として現在選択している駆動系１０の測定信号Ｍｓと、異常判定対象として現在選択されていない他の駆動系１０の測定信号Ｍｓとを比較する。つまり、異常判定対象として現在選択されていない他の駆動系１０の測定信号Ｍｓが基準信号Ｓｓとなる。異常判定対象として現在選択されていない複数の駆動系１０のうち、２つ以上の駆動系１０の測定信号Ｍｓを基準信号Ｓｓとして用いる場合は、複数の測定信号Ｍｓの平均値を基準信号Ｓｓとしてもよい。なお、異常判定対象として選択されたかどうかにかかわらず、全ての駆動系１０（１０₁〜１０_N）の各々の測定信号Ｍｓ（Ｍｓ₁〜Ｍｓ_N）の平均値を基準信号Ｓｓとして用いてもよい。

【0067】

次いで、ステップＳ１７で、異常判定部３６は、ステップＳ１６の比較結果（測定信号Ｍｓと基準信号Ｓｓとの差Ｄ）に基づいて、現在選択されている駆動系１０に異常があるか否かを判定する異常判定処理を行う。異常判定部３６は、比較部３４の比較によって算出された測定信号Ｍｓと基準信号Ｓｓとの差Ｄ（Ｄ₁〜Ｄ₄のいずれか１つであってもよい）が閾値ＴＨ以上の場合は、現在選択されている駆動系１０に異常があると判定する。

【0068】

ステップＳ１７で、現在選択されている駆動系１０に異常が発生していると判定されると、報知部３８は、オペレータにその旨を報知して（ステップＳ１８）、ステップＳ１９に進む。一方、ステップＳ１７で、現在選択されている駆動系１０に異常が発生していないと判定されると、そのままステップＳ１９に進む。

【0069】

ステップＳ１９に進むと、比較部３４は、異常判定対象として未だ選択していない駆動系１０があるか否かを判断する。ステップＳ１９で、異常判定対象として未だ選択していない駆動系１０があると判断されると、比較部３４は、異常判定対象として選択していない他の駆動系１０を１つ選択して（ステップＳ２０）、ステップＳ１６に進み、上記した動作を繰り返す。一方、ステップＳ１９で、異常判定対象として未だ選択していない駆動系１０がないと判断されると、そのままステップＳ１１に戻る（リターン）。

【0070】

なお、図１１では、報知部３８は、異常判定対象として選択した駆動系１０に異常があると判定すると直ぐに報知するようにしたが、全ての駆動系１０に対して異常判定処理を行ってから、報知部３８は、まとめて異常判定された１または複数の駆動系１０に異常があることを報知してもよい。

【0071】

［変形例］
上記各実施の形態は、以下のように変形してもよい。

【0072】

（変形例１）モータ制御部２０に送出される揺動信号Ｏｓは、図１２に示すように、時間の経過とともに段階的に振幅および周波数が徐々に大きくなる指令信号であってもよい。具体的には、揺動信号Ｏｓは、所定数の周期（図１２では３周期）毎に、振幅および周波数が徐々に大きくなる指令信号であってもよい。このように、所定数の周期毎に振幅および周波数を徐々に変えていくので、より確実に駆動系１０を構成する部品の異常を検知することができる。

【0073】

（変形例２）揺動信号Ｏｓは、時間の経過とともに振幅および周波数が徐々に大きくなる指令信号としたが、時間の経過とともに振幅および周波数が変わる指令信号であってもよい。

【0074】

（変形例３）揺動信号Ｏｓは、時間の経過とともに振幅および周波数のどちらか一方が変わる（例えば、徐々に大きくなる）指令信号であってもよい。

【0075】

（変形例４）揺動信号Ｏｓの振幅および周波数を時間の経過とともに変えるようにしたが、振幅および周波数は一定であってもよい。ある特定の周波数または振幅でしか異常を検知できないものもあるので、異常判定を行う度に、つまり、図９または図１１の動作を実行する度に、揺動信号Ｏｓの振幅および周波数を変えてもよい。

【0076】

（変形例５）異常判定装置１２は、駆動系１０を有する加工機またはロボットに設けられてもよい。この場合は、駆動系１０を制御する加工機またはロボットに設けられている数値制御装置を異常判定装置１２として機能させてもよい。また、上記第２の実施の形態のように、複数の駆動系１０が設けられた場合は、複数の駆動系１０を有する複数の加工機または複数のロボットの各々に異常判定装置１２を設けてもよいし、複数の駆動系１０を有する複数の加工機または複数のロボットの少なくとも１つに異常判定装置１２を設けてもよい。

【0077】

（変形例６）上記変形例１〜５を、矛盾が生じない範囲で任意に組み合わせてもよい。

【0078】

以上のように上記各実施の形態および変形例で説明した異常判定装置１２は、サーボモータ２４の回転軸を予め決められたパターンで揺動させて回転させる揺動信号Ｏｓを、サーボモータを制御するモータ制御部２０に送出する揺動信号送出部３０と、サーボモータ２４の回転軸が揺動したときのサーボモータ２４の状態を表す物理量Ｐｓを測定する測定部３２と、測定された物理量Ｐｓの測定信号Ｍｓと基準信号Ｓｓとを比較する比較部３４と、サーボモータ２４およびモータ制御部２０を有し、サーボモータ２４によって駆動する駆動対象物２８からモータ制御部２０までの駆動系１０の異常を、比較部３４の比較結果に基づいて判定する異常判定部３６と、を備える。

【0079】

このように、サーボモータ２４の回転軸を揺動させたときのサーボモータ２４の状態を表す物理量Ｐｓを測定し、測定した物理量Ｐｓの測定信号Ｍｓと基準信号Ｓｓとを比較するので、サーボモータ２４を含む駆動系１０の異常を検知することができる。

【0080】

基準信号Ｓｓは、揺動信号Ｏｓに対応して周期的に変動する値であってもよい。比較部３４は、測定信号Ｍｓと基準信号Ｓｓとを比較することでその差Ｄを算出してもよい。異常判定部３６は、この差Ｄが閾値ＴＨ以上の場合は、駆動系１０が異常であると判定してもよい。これにより、精度よく駆動系１０の異常を検知することができる。

【0081】

比較部３４は、予め決められた複数のタイミングの各々における差の和Ｄ₁を算出してもよい。異常判定部３６は、差の和Ｄ₁が閾値ＴＨ以上の場合は、駆動系１０が異常であると判定してもよい。この場合、閾値ＴＨは、揺動信号Ｏｓと予め決められた複数のタイミングとに応じて決定されてもよい。これにより、精度よく異常を検知することができる。

【0082】

比較部３４は、予め決められた期間における測定信号Ｍｓと基準信号Ｓｓとの差の積分値Ｄ₂を算出してもよい。異常判定部３６は、差の積分値Ｄ₂が閾値ＴＨ以上の場合は、駆動系１０が異常であると判定してもよい。この場合は、閾値ＴＨは、揺動信号Ｏｓと予め決められた期間とに応じて決定されてもよい。これにより、精度よく異常を検知することができる。

【0083】

比較部３４は、測定信号ＭｓのＮ番目の周期Ｔ_f（Ｎ）と、基準信号ＳｓのＮ番目の周期Ｔ_g（Ｎ）とを比較することでその差Ｄ₃を算出してもよい。異常判定部３６は、差Ｄ₃が閾値ＴＨ以上の場合は、駆動系１０が異常であると判定してもよい。この場合は、閾値ＴＨは、揺動信号ＯｓとＮの値とに応じて決定されてもよい。これにより、精度よく異常を検知することができる。

【0084】

比較部３４は、測定信号ＭｓのＮ番目の振幅Ａ_f（Ｎ）と、基準信号ＳｓのＮ番目の振幅Ａ_g（Ｎ）とを比較することでその差Ｄ₄を算出してもよい。異常判定部３６は、差Ｄ₄が閾値ＴＨ以上の場合は、駆動系１０が異常であると判定してもよい。この場合は、閾値ＴＨは、揺動信号ＯｓとＮの値とに応じて決定されてもよい。これにより、精度よく異常を検知することができる。

【0085】

揺動信号Ｏｓは、時間の経過とともに揺動の振幅および周波数の少なくとも一方が変わるように、サーボモータ２４の回転軸を揺動させる指令信号であってもよい。これにより、駆動系１０の様々な異常を検知することができる。

【0086】

揺動信号Ｏｓは、時間の経過とともに揺動の振幅および周波数の少なくとも一方が徐々に大きくなるように、サーボモータ２４の回転軸を揺動させる指令信号であってもよい。最初からサーボモータ２４の回転軸を大きい角度、速い回転速度で揺動させてしまうと、駆動系１０の部品が破壊されてしまう可能性があるが、このようにすることで、駆動系１０の部品が破壊されてしまうことを防止することができる。

【0087】

基準信号Ｓｓは、過去に、サーボモータ２４の回転軸を揺動させたときに測定部３２によって測定された物理量Ｐｓの測定信号Ｍｓであってもよい。これにより、精度よく異常を検知することができる。

【0088】

異常判定装置１２は、駆動系１０を有する加工機またはロボットに設けられていてもよい。これにより、加工機またはロボットを分解しなくても異常個所を明確にすることができる。また、内蔵の制御装置や表示機を利用することで容易に本発明を利用できる。

【0089】

揺動信号送出部３０は、同一の用途に使用される複数の駆動系１０のモータ制御部２０に揺動信号Ｏｓを送出してもよい。測定部３２は、複数の駆動系１０における物理量Ｐｓを測定してもよい。比較部３４は、複数の駆動系１０のうち、いずれか１つを異常判定対象として選択するとともに、選択されていない他の駆動系１０の物理量Ｐｓの測定信号Ｍｓを基準信号Ｓｓとして用い、異常判定対象として選択した駆動系１０の測定信号Ｍｓと、基準信号Ｓｓとを比較してもよい。これにより、複数の駆動系１０の異常を検知することができる。

【0090】

異常判定装置１２は、複数の駆動系１０を有する同一機種の複数の加工機または複数のロボットの少なくとも１つに設けられてもよい。これにより、複数の加工機またはロボットを分解することなく異常個所を明確にすることができる。また、内蔵の制御装置や表示機を利用することで容易に本発明を利用できる。

【符号の説明】

【0091】

１０…駆動系 １２…異常判定装置
１４…異常判定システム ２０…モータ制御部
２２…サーボアンプ ２４…サーボモータ
２６…駆動力伝達機構 ２８…駆動対象物
３０…揺動信号送出部 ３２…測定部
３４…比較部 ３４ａ…記憶部
３６…異常判定部 ３８…報知部
４０…測定開始制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】