(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023053657
(43)【公開日】2023-04-13
(54)【発明の名称】異常判定システム、異常判定装置、異常判定方法
(51)【国際特許分類】
G05B 23/02 20060101AFI20230406BHJP
H02P 29/024 20160101ALI20230406BHJP
H02K 7/10 20060101ALI20230406BHJP
【ＦＩ】
G05B23/02 302S
H02P29/024
H02K7/10
【審査請求】有
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021162831
(22)【出願日】2021-10-01
(71)【出願人】
【識別番号】000006622
【氏名又は名称】株式会社安川電機
(74)【代理人】
【識別番号】110003096
【氏名又は名称】弁理士法人第一テクニカル国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大久保 整
(72)【発明者】
【氏名】吉良 俊信
(72)【発明者】
【氏名】久松 純也
(72)【発明者】
【氏名】古賀 稔
【テーマコード（参考）】
3C223
5H501
5H607
【Ｆターム（参考）】
3C223AA23
3C223BA03
3C223CC04
3C223DD03
3C223EB02
3C223FF22
3C223FF35
5H501DD01
5H501JJ03
5H501JJ04
5H501JJ17
5H501KK06
5H501LL35
5H501LL53
5H501LL60
5H501MM09
5H607BB01
5H607EE06
5H607HH01
(57)【要約】
【課題】異常判定の精度を向上することが可能な異常判定システム、異常判定装置、及び異常判定方法を提供する。
【解決手段】異常判定システム１は、駆動装置の動作状態に関わる時系列データを取得する第１データ取得部６３と、駆動装置の動作に異常が生じた場合の時系列データに基づいて標本データを作成する標本データ作成部５１と、第１データ取得部６３により取得した時系列データと標本データとに基づいて、駆動装置の動作異常を判定する第１異常判定部６５と、を有する。
【選択図】図３
【解決手段】異常判定システム１は、駆動装置の動作状態に関わる時系列データを取得する第１データ取得部６３と、駆動装置の動作に異常が生じた場合の時系列データに基づいて標本データを作成する標本データ作成部５１と、第１データ取得部６３により取得した時系列データと標本データとに基づいて、駆動装置の動作異常を判定する第１異常判定部６５と、を有する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
駆動装置の動作異常を判定する異常判定システムであって、
前記駆動装置の動作状態に関わる時系列データを取得する第１データ取得部と、
前記駆動装置の動作に異常が生じた場合の前記時系列データに基づいて標本データを作成する標本データ作成部と、
前記第１データ取得部により取得した前記時系列データと前記標本データとに基づいて、前記駆動装置の動作異常を判定する第１異常判定部と、
を有する、異常判定システム。
前記駆動装置の動作状態に関わる時系列データを取得する第１データ取得部と、
前記駆動装置の動作に異常が生じた場合の前記時系列データに基づいて標本データを作成する標本データ作成部と、
前記第１データ取得部により取得した前記時系列データと前記標本データとに基づいて、前記駆動装置の動作異常を判定する第１異常判定部と、
を有する、異常判定システム。
【請求項2】
前記第１異常判定部は、
前記標本データと前記時系列データに基づいてマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出部と、
前記マハラノビス距離としきい値との比較により前記駆動装置の動作異常を判定する判定部と、
を有する、
請求項１に記載の異常判定システム。
前記標本データと前記時系列データに基づいてマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出部と、
前記マハラノビス距離としきい値との比較により前記駆動装置の動作異常を判定する判定部と、
を有する、
請求項１に記載の異常判定システム。
【請求項3】
前記第１データ取得部は、
モータを制動するためのブレーキの開放動作の状態に関わる前記時系列データを取得し、
前記第１異常判定部は、
前記第１データ取得部により取得した前記時系列データと、前記ブレーキの開放動作に異常が生じた場合の前記時系列データに基づいて作成された標本データと、に基づいて、前記ブレーキの開放動作の異常を判定する、
請求項１又は２に記載の異常判定システム。
モータを制動するためのブレーキの開放動作の状態に関わる前記時系列データを取得し、
前記第１異常判定部は、
前記第１データ取得部により取得した前記時系列データと、前記ブレーキの開放動作に異常が生じた場合の前記時系列データに基づいて作成された標本データと、に基づいて、前記ブレーキの開放動作の異常を判定する、
請求項１又は２に記載の異常判定システム。
【請求項4】
前記モータを動作するための動作指令を出力する動作指令出力部をさらに有し、
前記第１データ取得部は、
前記動作指令出力部が前記動作指令を出力する前に、前記時系列データを取得し、
前記第１異常判定部は、
前記動作指令出力部が前記動作指令を出力する前に、前記時系列データと前記標本データとに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定する、
請求項３に記載の異常判定システム。
前記第１データ取得部は、
前記動作指令出力部が前記動作指令を出力する前に、前記時系列データを取得し、
前記第１異常判定部は、
前記動作指令出力部が前記動作指令を出力する前に、前記時系列データと前記標本データとに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定する、
請求項３に記載の異常判定システム。
【請求項5】
前記動作指令出力部が前記動作指令を出力した後に、前記モータの動作状態に関わる状態量データを取得する第２データ取得部と、
前記動作指令出力部が前記動作指令を出力した後に、前記状態量データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定する第２異常判定部と、
をさらに有する、
請求項４に記載の異常判定システム。
前記動作指令出力部が前記動作指令を出力した後に、前記状態量データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定する第２異常判定部と、
をさらに有する、
請求項４に記載の異常判定システム。
【請求項6】
前記第１データ取得部は、
前記時系列データを、前記ブレーキの開放動作による振動を検出する加速度センサから取得する、
請求項３又は４に記載の異常判定システム。
前記時系列データを、前記ブレーキの開放動作による振動を検出する加速度センサから取得する、
請求項３又は４に記載の異常判定システム。
【請求項7】
前記ブレーキを開放するための開放指令を出力する開放指令出力部と、
前記モータの慣性モーメントを推定する慣性モーメント推定部と、
をさらに有し、
前記第２データ取得部は、
前記状態量データとして、前記開放指令出力部が前記開放指令を出力した後最初に前記動作指令出力部が前記動作指令を出力した時点の前記慣性モーメントの推定値を取得し、
前記第２異常判定部は、
前記慣性モーメントの推定値に基づいて、前記ブレーキの開放動作の異常を判定する、
請求項５に記載の異常判定システム。
前記モータの慣性モーメントを推定する慣性モーメント推定部と、
をさらに有し、
前記第２データ取得部は、
前記状態量データとして、前記開放指令出力部が前記開放指令を出力した後最初に前記動作指令出力部が前記動作指令を出力した時点の前記慣性モーメントの推定値を取得し、
前記第２異常判定部は、
前記慣性モーメントの推定値に基づいて、前記ブレーキの開放動作の異常を判定する、
請求項５に記載の異常判定システム。
【請求項8】
前記ブレーキを開放するための開放指令を出力する開放指令出力部と、
前記モータの外乱トルクを推定する外乱トルク推定部と、
をさらに有し、
前記第２データ取得部は、
前記状態量データとして、前記開放指令出力部が前記開放指令を出力した後最初に前記動作指令出力部が前記動作指令を出力した時点の前記外乱トルクの推定値を取得し、
前記第２異常判定部は、
前記外乱トルクの推定値に基づいて、前記ブレーキの開放動作の異常を判定する、
請求項５又は７に記載の異常判定システム。
前記モータの外乱トルクを推定する外乱トルク推定部と、
をさらに有し、
前記第２データ取得部は、
前記状態量データとして、前記開放指令出力部が前記開放指令を出力した後最初に前記動作指令出力部が前記動作指令を出力した時点の前記外乱トルクの推定値を取得し、
前記第２異常判定部は、
前記外乱トルクの推定値に基づいて、前記ブレーキの開放動作の異常を判定する、
請求項５又は７に記載の異常判定システム。
【請求項9】
モータを制動するためのブレーキの開放動作の異常を判定する異常判定システムであって、
前記モータを動作するための動作指令を出力する動作指令出力部と、
前記動作指令出力部が前記動作指令を出力する前に、前記ブレーキの開放動作の状態に関わる時系列データを取得する第１データ取得部と、
前記動作指令出力部が前記動作指令を出力する前に、前記時系列データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定する第１異常判定部と、
前記動作指令出力部が前記動作指令を出力した後に、前記モータの動作状態に関わる状態量データを取得する第２データ取得部と、
前記動作指令出力部が前記動作指令を出力した後に、前記状態量データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定する第２異常判定部と、
を有する、異常判定システム。
前記モータを動作するための動作指令を出力する動作指令出力部と、
前記動作指令出力部が前記動作指令を出力する前に、前記ブレーキの開放動作の状態に関わる時系列データを取得する第１データ取得部と、
前記動作指令出力部が前記動作指令を出力する前に、前記時系列データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定する第１異常判定部と、
前記動作指令出力部が前記動作指令を出力した後に、前記モータの動作状態に関わる状態量データを取得する第２データ取得部と、
前記動作指令出力部が前記動作指令を出力した後に、前記状態量データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定する第２異常判定部と、
を有する、異常判定システム。
【請求項10】
モータを制動するためのブレーキの開放動作の異常を判定する異常判定システムであって、
前記モータを動作するための動作指令を出力する動作指令出力部と、
前記動作指令出力部が前記動作指令を出力した後に、前記モータの動作状態に関わる状態量データを取得するデータ取得部と、
前記動作指令出力部が前記動作指令を出力した後に、前記状態量データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定する異常判定部と、
を有する、異常判定システム。
前記モータを動作するための動作指令を出力する動作指令出力部と、
前記動作指令出力部が前記動作指令を出力した後に、前記モータの動作状態に関わる状態量データを取得するデータ取得部と、
前記動作指令出力部が前記動作指令を出力した後に、前記状態量データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定する異常判定部と、
を有する、異常判定システム。
【請求項11】
駆動装置の動作異常を判定する異常判定装置であって、
前記駆動装置の動作状態に関わる時系列データを取得する第１データ取得部と、
前記第１データ取得部により取得した前記時系列データと、前記駆動装置の動作に異常が生じた場合の前記時系列データに基づいて作成された標本データと、に基づいて、前記駆動装置の動作異常を判定する第１異常判定部と、
を有する、異常判定装置。
前記駆動装置の動作状態に関わる時系列データを取得する第１データ取得部と、
前記第１データ取得部により取得した前記時系列データと、前記駆動装置の動作に異常が生じた場合の前記時系列データに基づいて作成された標本データと、に基づいて、前記駆動装置の動作異常を判定する第１異常判定部と、
を有する、異常判定装置。
【請求項12】
モータを制動するためのブレーキの開放動作の異常を判定する異常判定装置であって、
前記モータを動作するための動作指令が出力される前に、前記ブレーキの開放動作の状態に関わる時系列データを取得する第１データ取得部と、
前記動作指令が出力される前に、前記時系列データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定する第１異常判定部と、
前記動作指令が出力された後に、前記モータの動作状態に関わる状態量データを取得する第２データ取得部と、
前記動作指令が出力された後に、前記状態量データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定する第２異常判定部と、
を有する、異常判定装置。
前記モータを動作するための動作指令が出力される前に、前記ブレーキの開放動作の状態に関わる時系列データを取得する第１データ取得部と、
前記動作指令が出力される前に、前記時系列データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定する第１異常判定部と、
前記動作指令が出力された後に、前記モータの動作状態に関わる状態量データを取得する第２データ取得部と、
前記動作指令が出力された後に、前記状態量データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定する第２異常判定部と、
を有する、異常判定装置。
【請求項13】
駆動装置の動作異常を判定する異常判定方法であって、
前記駆動装置の動作状態に関わる時系列データを取得することと、
取得した前記時系列データと、前記駆動装置の動作に異常が生じた場合の前記時系列データに基づいて作成された標本データと、に基づいて、前記駆動装置の動作異常を判定することと、
を有する、異常判定方法。
前記駆動装置の動作状態に関わる時系列データを取得することと、
取得した前記時系列データと、前記駆動装置の動作に異常が生じた場合の前記時系列データに基づいて作成された標本データと、に基づいて、前記駆動装置の動作異常を判定することと、
を有する、異常判定方法。
【請求項14】
モータを制動するためのブレーキの開放動作の異常を判定する異常判定方法であって、
前記モータを動作するための動作指令が出力される前に、前記ブレーキの開放動作の状態に関わる時系列データを取得することと、
前記動作指令が出力される前に、前記時系列データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定することと、
前記動作指令が出力された後に、前記モータの動作状態に関わる状態量データを取得することと、
前記動作指令が出力された後に、前記状態量データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定することと、
を有する、異常判定方法。
前記モータを動作するための動作指令が出力される前に、前記ブレーキの開放動作の状態に関わる時系列データを取得することと、
前記動作指令が出力される前に、前記時系列データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定することと、
前記動作指令が出力された後に、前記モータの動作状態に関わる状態量データを取得することと、
前記動作指令が出力された後に、前記状態量データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定することと、
を有する、異常判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
開示の実施形態は、異常判定システム、異常判定装置、及び異常判定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、モータ駆動機構の機械異常を判定する異常判定装置が記載されている。この異常判定装置は、正常時のモータの入出力に関する時系列データを複数取得して標本データを作成し、現在の時系列データを標本データと比較しマハラノビス距離を算出して、異常を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－１５１５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
異常判定装置において、異常判定の精度を向上することが要望されていた。
【0005】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、異常判定の精度を向上することが可能な異常判定システム、異常判定装置、及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】
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、駆動装置の動作異常を判定する異常判定システムであって、前記駆動装置の動作状態に関わる時系列データを取得する第１データ取得部と、前記駆動装置の動作に異常が生じた場合の前記時系列データに基づいて標本データを作成する標本データ作成部と、前記第１データ取得部により取得した前記時系列データと前記標本データとに基づいて、前記駆動装置の動作異常を判定する第１異常判定部と、を有する、異常判定システムが適用される。
【0007】
また、本発明の別の観点によれば、モータを制動するためのブレーキの開放動作の異常を判定する異常判定システムであって、前記モータに動作指令を出力する動作指令出力部と、前記モータに前記動作指令を出力する前に、前記ブレーキの開放動作の状態に関わる時系列データを取得する第１データ取得部と、前記モータに前記動作指令を出力する前に、前記時系列データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定する第１異常判定部と、前記モータに前記動作指令を出力した後に、前記モータの動作状態に関わる状態量データを取得する第２データ取得部と、前記モータに前記動作指令を出力した後に、前記状態量データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定する第２異常判定部と、を有する、異常判定システムが適用される。
【0008】
また、本発明の別の観点によれば、モータを制動するためのブレーキの開放動作の異常を判定する異常判定システムであって、前記モータを動作するための動作指令を出力する動作指令出力部と、前記動作指令出力部が前記動作指令を出力した後に、前記モータの動作状態に関わる状態量データを取得するデータ取得部と、前記動作指令出力部が前記動作指令を出力した後に、前記状態量データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定する異常判定部と、を有する、異常判定システムが適用される。
【0009】
また、本発明の別の観点によれば、駆動装置の動作異常を判定する異常判定装置であって、前記駆動装置の動作状態に関わる時系列データを取得する第１データ取得部と、前記第１データ取得部により取得した前記時系列データと、前記駆動装置の動作に異常が生じた場合の前記時系列データに基づいて作成された標本データと、に基づいて、前記駆動装置の動作異常を判定する第１異常判定部と、を有する、異常判定装置が適用される。
【0010】
また、本発明の別の観点によれば、モータを制動するためのブレーキの開放動作の異常を判定する異常判定装置であって、前記モータに動作指令が出力される前に、前記ブレーキの開放動作の状態に関わる時系列データを取得する第１データ取得部と、前記モータに前記動作指令が出力される前に、前記時系列データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定する第１異常判定部と、前記モータに前記動作指令が出力された後に、前記モータの動作状態に関わる状態量データを取得する第２データ取得部と、前記モータに前記動作指令が出力された後に、前記状態量データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定する第２異常判定部と、を有する、異常判定装置が適用される。
【0011】
また、本発明の別の観点によれば、駆動装置の動作異常を判定する異常判定方法であって、前記駆動装置の動作状態に関わる時系列データを取得することと、取得した前記時系列データと、前記駆動装置の動作に異常が生じた場合の前記時系列データに基づいて作成された標本データと、に基づいて、前記駆動装置の動作異常を判定することと、を有する、異常判定方法が適用される。
【0012】
また、本発明の別の観点によれば、モータを制動するためのブレーキの開放動作の異常を判定する異常判定方法であって、前記モータに動作指令が出力される前に、前記ブレーキの開放動作の状態に関わる時系列データを取得することと、前記モータに前記動作指令が出力される前に、前記時系列データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定することと、前記モータに前記動作指令が出力された後に、前記モータの動作状態に関わる状態量データを取得することと、前記モータに前記動作指令が出力された後に、前記状態量データに基づいて前記ブレーキの開放動作の異常を判定することと、を有する、異常判定方法が適用される。
【発明の効果】
【0013】
本発明の異常判定システム等によれば、異常判定の精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】実施形態に係る異常判定システムの全体構成の一例を表す図である。
【図2】モータ、ブレーキ、及びエンコーダの構成の一例を表す断面図である。
【図3】上位制御装置、モータ制御装置、エンジニアリングツールの機能構成の一例を表すブロック図である。
【図4】標本データ作成部により作成される標本データの一例を表す図である。
【図5】第１異常判定部による異常判定手法の一例を表す説明図である。
【図6】第１異常判定部による異常判定手法の他の例を表す説明図である。
【図7】第２異常判定部による慣性モーメント推定値を用いた異常判定手法の一例を表す図である。
【図8】慣性モーメント推定値の波形の一例を表すグラフである。
【図9】慣性モーメント推定値の波形の他の例を表すグラフである。
【図10】第２異常判定部による外乱トルク推定値を用いた異常判定手法の一例を表す図である。
【図11】外乱トルク推定値の波形の一例を表すグラフである。
【図12】外乱トルク推定値の波形の他の例を表すグラフである。
【図13】上位制御装置及びモータ制御装置により実行される処理手順の一例を表すフローチャートである。
【図14】モータ制御装置のハードウェア構成例を表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【0016】
＜１．異常判定システムの全体構成）
図１を参照しつつ、本実施形態に係る異常判定システム１の全体構成の一例について説明する。異常判定システム１は、駆動装置の動作異常を判定するシステムである。本実施形態では、異常判定システム１が、例えばモータを制動するためのブレーキの開放動作の異常を判定する場合について説明する。
図１を参照しつつ、本実施形態に係る異常判定システム１の全体構成の一例について説明する。異常判定システム１は、駆動装置の動作異常を判定するシステムである。本実施形態では、異常判定システム１が、例えばモータを制動するためのブレーキの開放動作の異常を判定する場合について説明する。
【0017】
図１に示すように、異常判定システム１は、上位制御装置３と、モータ制御装置５と、モータ７と、ブレーキ９と、エンコーダ１１と、加速度センサ１３と、エンジニアリングツール１５とを有する。
【0018】
上位制御装置３は、例えば汎用パーソナルコンピュータ、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、モーションコントローラ等のコンピュータで構成されている。上位制御装置３は、モータ７の動作を制御するためのモータ指令（例えば位置指令、速度指令、トルク指令等）を生成し、モータ制御装置５に送信する。また上位制御装置３は、ブレーキ９を作動又は開放するためのブレーキ指令を生成し、モータ制御装置５に送信する。
【0019】
モータ制御装置５は、上位制御装置３から受信したモータ指令及びエンコーダ１１から受信した検出データに基づいてモータ７に電力を供給し、モータ７の動作を制御する。またモータ制御装置５は、上位制御装置３から受信したブレーキ指令に基づいてブレーキ９に電力を供給又は遮断し、ブレーキ９の動作を制御する。またモータ制御装置５は、加速度センサ１３から取得した時系列データとエンジニアリングツール１５により作成された標本データとに基づいて、ブレーキ９の開放動作の異常を判定する。モータ制御装置５はサーボアンプともいう。
【0020】
モータ７は、例えば回転型モータである。なお、モータ７の種類は回転型モータに限定されるものではなく、直動型モータ（リニアモータ）でもよい。ブレーキ９は、モータ７の制動及び制動の解除を行う。本実施形態では、ブレーキ９がモータ７を制動することを「作動」といい、モータ７の制動を解除することを「開放」という。エンコーダ１１は、モータ７の回転位置や回転速度等を検出し、検出データをモータ制御装置５に送信する。加速度センサ１３は、ブレーキ９の開放動作による振動を検出し、検出データをモータ制御装置５又はエンジニアリングツール１５に送信する。加速度センサ１３は、例えばエンコーダ１１に設置されている。なお、加速度センサ１３の設置場所はエンコーダ１１に限定されるものではなく、例えばモータ７やブレーキ９に設置されてもよい。
【0021】
エンジニアリングツール１５は、例えば汎用パーソナルコンピュータである。なお、特定の用途（例えば標本データの作成）専用に設計された専用コンピュータでもよい。エンジニアリングツール１５は、加速度センサ１３から受信した時系列データに基づいて標本データを作成する。エンジニアリングツール１５により作成された標本データは、モータ制御装置５に送信されて記録される。
【0022】
なお、以上説明した異常判定システム１の構成は一例であり、上述の内容に限定されるものではない。例えば、ブレーキ９の開放動作の異常を判定する機能を、モータ制御装置５ではなく上位制御装置３やエンジニアリングツール１５に実装してもよいし、これらの制御装置とは別体の異常判定装置に実装してもよい。その場合には、異常判定に必要なデータをモータ制御装置５等から取得すればよい。また、ブレーキ９を制御する機能を、モータ制御装置５ではなく上位制御装置３やエンジニアリングツール１５に実装してもよいし、これらの制御装置とは別体のブレーキ制御装置に実装してもよい。また、上位制御装置３、モータ制御装置５、及びエンジニアリングツール１５の各機能を、より少ない機器（例えば単体又は２つの制御装置）として構成してもよいし、より多い機器（例えば４以上の制御装置）として構成してもよい。
【0023】
＜２．モータ、ブレーキ、エンコーダの構成＞
図２を参照しつつ、モータ７、ブレーキ９、及びエンコーダ１１の構成の一例について説明する。なお、以下において「負荷側」とはモータ７に対して負荷が取り付けられる方向、例えばシャフト１７が突出する方向（図２中左側）を指し、「反負荷側」とは負荷側の反対方向（図２中右側）を指す。
図２を参照しつつ、モータ７、ブレーキ９、及びエンコーダ１１の構成の一例について説明する。なお、以下において「負荷側」とはモータ７に対して負荷が取り付けられる方向、例えばシャフト１７が突出する方向（図２中左側）を指し、「反負荷側」とは負荷側の反対方向（図２中右側）を指す。
【0024】
図２に示すように、モータ７は、シャフト１７と、回転子１９と、固定子２１と、負荷側ブラケット２３と、負荷側軸受２５と、反負荷側ブラケット２７と、反負荷側軸受２９とを有する。シャフト１７は、負荷側軸受２５及び反負荷側軸受２９により軸心ＡＸ周りに回転可能に支持される。シャフト１７の反負荷側は、反負荷側ブラケット２７から突出し、突出した部分にブレーキ９及びエンコーダ１１が設けられている。
【0025】
ブレーキ９（駆動装置の一例）は、例えば無励磁作動形のブレーキであり、ブレーキ電源の非供給時に作動してモータ７のシャフト１７が回転しないように制動し、ブレーキ電源の供給時にモータ７を開放してシャフト１７の回転を許容する。なお、ブレーキ９の種類は無励磁作動形に限定されるものではなく、例えば励磁作動形としてもよい。
【0026】
ブレーキ９は、フィールドコア３１と、アーマチュア３３と、ブレーキディスク３５と、固定プレート３７とを有する。
【0027】
フィールドコア３１は、ブレーキコイル３９及びばね４１を有する。ブレーキコイル３９のコイル端部４３は、モータ制御装置５に電気的に接続される。アーマチュア３３は、フィールドコア３１に対して回転不能且つシャフト１７の軸方向に移動可能に支持される。ブレーキディスク３５は、ハブ４４を介してシャフト１７に対し回転不能且つ軸方向に移動可能に支持される。ブレーキディスク３５は、負荷側の表面及び反負荷側の表面にそれぞれ摩擦材４５を有する。固定プレート３７は、反負荷側ブラケット２７等に固定されている。
【0028】
アーマチュア３３は、ブレーキコイル３９が通電されていない状態（無励磁状態）では、ばね４１により負荷側へ押圧され、ブレーキディスク３５の摩擦材４５がアーマチュア３３と固定プレート３７とに挟まれる。この結果、ブレーキ電源の非供給時にシャフト１７が回転しないように保持される。この状態が、ブレーキ９の作動状態である。一方、アーマチュア３３は、ブレーキコイル３９が通電されている状態（励磁状態）では、ブレーキコイル３９による磁気吸引力により反負荷側へ吸引され、ブレーキディスク３５が解放される。この結果、シャフト１７が回転可能となる。この状態が、ブレーキ９の開放状態である。
【0029】
エンコーダ１１は、エンコーダ本体４７と、エンコーダカバー４９と、前述の加速度センサ１３とを有する。エンコーダ本体４７は、例えばシャフト１７と共に回転するディスク（図示省略）、ディスクに形成されたパターンを検出する検出回路等が実装された基板（図示省略）等を有する。エンコーダカバー４９は、ブレーキ９に固定されており、エンコーダ本体４７を収容する。加速度センサ１３は、例えばエンコーダカバー４９の内側に設置されている。なお、加速度センサ１３はエンコーダ本体４７に設置されてもよい（例えば基板実装等）。
【0030】
なお、以上説明したモータ７、ブレーキ９、及びエンコーダ１１の構成は一例であり、上述の内容に限定されるものではない。例えば、エンコーダ１１をモータ７とブレーキ９の間に配置してもよいし、ブレーキ９又はエンコーダ１１の少なくとも一方をモータ７の負荷側に配置してもよい。また、加速度センサ１３を例えばエンコーダカバー４９の外部に設置してもよいし、モータ７やブレーキ９の内部又は外部に設置してもよい。
【0031】
【0032】
図３に示すように、エンジニアリングツール１５は、標本データ作成部５１を有する。標本データ作成部５１は、ブレーキ９の開放動作に異常が生じた場合の時系列データ（駆動装置の動作に異常が生じた場合の時系列データの一例）に基づいて標本データを作成する。
【0033】
図４に、標本データ作成部５１により作成される標本データの一例を示す。図４に示すように、標本データ作成部５１は、ブレーキ９の開放動作に異常が生じた場合の時系列データを加速度センサ１３から複数回取得し、複数の標本データとする。具体的には、ブレーキ９が異常状態（例えば機構的に動作しない状態）であることを前提に、上位制御装置３のブレーキ指令出力部５５からの開放指令を受けてモータ制御装置５のブレーキ制御部５９がブレーキ９に電力を供給することを、複数回（例えば数回～数十回）に亘って行う。当該ブレーキ電源の供給は、上位制御装置３のモータ指令出力部５３がモータ指令を出力しない状態で行われる。標本データ作成部５１は、各回において時系列データを取得し、所定の期間を抽出して複数の標本データを作成する。「時系列データ」とは、加速度センサ１３により検出された多数の検出データ群を時系列に並べたデータをいう。また「所定の期間」とは、上位制御装置３のブレーキ指令出力部５５からの開放指令を受けてモータ制御装置５のブレーキ制御部５９がブレーキ９に電力を供給したタイミング（以下適宜「開放タイミング」という）の前後を含む、所定の長さの時間である。また「ブレーキ９の開放動作に異常が生じた場合」とは、ブレーキ９に電力を供給したにもかかわらず、ブレーキ９が動作しない場合をいう。ブレーキ９の開放動作においては、異常時にはブレーキ９が動作せず振動が検出されないため、加速度センサ１３により検出された時系列データは変化が少なく、且つ、複数の時系列データ間のばらつきも小さくなる。標本データ作成部５１により作成された複数の標本データは、モータ制御装置５に送信されて記録される。
【0034】
また、標本データ作成部５１は、作成した標本データ群から標本平均μと標本共分散行列Σを、例えば次式に基づいて計算する。なお、ｘ（ｎ）はｎ番目の種類の標本データである。
【0035】
また、標本データ作成部５１は、誤報率αとカイ２乗分布からデータ異常判定しきい値ａｔｈを次式に基づいて計算する。
なお、誤報率αは、正規分布からどれくらい大きく外れた場合を異常データとするかを設定するための指標である。また、カイ２乗分布は次式で定義される。なお、自由度Ｍは、独立した標本データの種類の数（変数の種類の数）を指定するパラメータであり、本実施形態ではＭ＝１となる。
ただし、Γはガンマ関数を表し、次式で定義される。
標本データ作成部５１により算出された、標本平均μ、標本共分散行列Σ、及びデータ異常判定しきい値ａｔｈは、モータ制御装置５に送信されて記録される。
【0036】
図３に戻り、上位制御装置３は、モータ指令出力部５３と、ブレーキ指令出力部５５とを有する。モータ指令出力部５３（動作指令出力部の一例）は、モータ７の動作を制御するためのモータ指令（動作指令の一例。例えば位置指令、速度指令、トルク指令等）を生成し、モータ制御装置５のモータ制御部５７に送信する。ブレーキ指令出力部５５（開放指令出力部の一例）は、ブレーキ９を作動するための作動指令、又は、ブレーキ９を開放するための開放指令を生成し、モータ制御装置５のブレーキ制御部５９に送信する。
【0037】
モータ制御装置５（異常判定装置の一例）は、モータ制御部５７と、ブレーキ制御部５９と、記録部６１と、第１データ取得部６３と、第１異常判定部６５と、慣性モーメント推定部６７と、外乱トルク推定部６９と、第２データ取得部７１と、第２異常判定部７３とを有する。
【0038】
モータ制御部５７は、上位制御装置３のモータ指令出力部５３から受信したモータ指令、及び、エンコーダ１１から受信した検出データに基づいてモータ７に電力を供給し、モータ７を制御する。具体的には、モータ制御部５７は、例えば位置制御部、速度制御部、電流制御部等（図示省略）を有する。例えば、上位制御装置３から位置指令を受信した場合、位置制御部は、位置指令からエンコーダ１１の検出データに基づくフィードバック位置を減算した位置偏差に基づいて、例えばＰＩＤ制御等により速度指令を生成する。速度制御部は、速度指令からエンコーダ１１の検出データに基づくフィードバック速度を減算した速度偏差に基づいて、例えばＰＩＤ制御等によりトルク指令を生成する。電流制御部は、トルク指令に基づく電力変換を行いモータ７に電力を供給する。
【0039】
ブレーキ制御部５９は、上位制御装置３のブレーキ指令出力部５５から受信したブレーキ指令に基づいてブレーキ９に電力を供給又は遮断し、ブレーキ９を制御する。具体的には、ブレーキ制御部５９は、例えばブレーキ９に電力を供給するためのブレーキ電源装置（図示省略）と、ブレーキ電源装置からの電力を供給又は遮断するための接点を備えたリレー（図示省略）とを有する。ブレーキ制御部５９は、上位制御装置３からブレーキ９を開放するための開放指令を受信した場合には、リレーの接点を閉成させてブレーキ９に電力を供給する。一方、ブレーキ制御部５９は、上位制御装置３からブレーキ９を作動するための作動指令を受信した場合には、リレーの接点を開成させてブレーキ９への電力供給を遮断する。
【0040】
記録部６１は、例えば不揮発性メモリやハードディスク等で構成されている。記録部６１は、エンジニアリングツール１５の標本データ作成部５１により作成された標本データと、算出された標本平均μ、標本共分散行列Σ、及びデータ異常判定しきい値ａｔｈ等を受信して記録する。
【0041】
第１データ取得部６３は、ブレーキ９の開放動作の状態に関わる時系列データ（駆動装置の動作状態に関わる時系列データの一例）を取得する。時系列データの種類は、ブレーキ９の開放動作が正常に行われたか否かを表すデータであれば特に限定されるものではないが、本実施形態では、例えばブレーキ９の開放動作による振動を検出する加速度センサ１３から時系列データを取得する。第１データ取得部６３は、上位制御装置３のモータ指令出力部５３がモータ指令を出力する前（モータ指令を出力していない状態）において、前述の開放タイミングの前後を含む所定の期間における時系列データを取得する。
【0042】
第１異常判定部６５は、第１データ取得部６３により取得した時系列データと、記録部６１から読み出した標本データとに基づいて、ブレーキ９の開放動作の異常（駆動装置の動作異常の一例）を判定する。第１異常判定部６５は、上位制御装置３のモータ指令出力部５３がモータ指令を出力する前（モータ指令を出力していない状態）において、ブレーキ９の開放動作の異常を判定する。異常の判定手法は特に限定されるものではないが、本実施形態では例えばマハラノビス距離を用いて判定する。第１異常判定部６５は、マハラノビス距離算出部７５と判定部７７とを有する。マハラノビス距離算出部７５は、標本データと時系列データに基づいてマハラノビス距離を算出する。判定部７７は、算出されたマハラノビス距離としきい値との比較により、ブレーキ９の開放動作の異常を判定する。前述のように、標本データはブレーキ９の開放動作に異常が生じた場合の時系列データに基づいて作成されている。このため、判定部７７は、現在の時系列データと標本データとを比較し、マハラノビス距離がしきい値以上となる点数が所定値よりも大きい場合（時系列データと標本データの乖離が大きい場合）には正常、マハラノビス距離がしきい値以上となる点数が所定値よりも小さい場合（時系列データと標本データの乖離が小さい場合）には異常と判定する。
【0043】
具体的には、マハラノビス距離算出部７５は、記録部６１から読み出した標本平均μと標本共分散行列Σ、及び、第１データ取得部６３により取得した時系列データに基づいて、マハラノビス距離ａ（ｘ’）を次式に基づいて算出する。
【0044】
判定部７７は、記録部６１から読み出したデータ異常判定しきい値ａｔｈと、マハラノビス距離算出部７５により算出したマハラノビス距離ａ（ｘ’）とを比較する。マハラノビス距離ａ（ｘ’）がデータ異常判定しきい値ａｔｈ以上となる点数が所定値よりも大きい場合には正常、マハラノビス距離ａ（ｘ’）がデータ異常判定しきい値ａｔｈ以上となる点数が所定値よりも小さい場合には異常と判定する。
【0045】
図５及び図６に、第１異常判定部６５による異常判定の一例を示す。図５に示すように、ブレーキ９の開放動作が正常である場合には、加速度センサ１３により検出された時系列データは開放タイミングにおいて変化が大きく、且つ、複数の時系列データ間のばらつき（例えば振幅の大きさのばらつき等）も大きくなる。このため、仮に、正常時の時系列データを複数取得して標本データを作成し、現在の時系列データを標本データと比較しマハラノビス距離を算出して異常を判定した場合には、開放動作が正常であってもマハラノビス距離が大きくなり、正しく異常を検出することができない可能性がある。本実施形態では、前述のようにばらつきの小さい異常時の時系列データを複数取得して標本データを作成し、現在の時系列データを標本データと比較してマハラノビス距離を算出する。これにより、図５に示すように、ブレーキ９の開放動作が正常である場合には、マハラノビス距離がしきい値以上となる点数が多くなる。したがって、当該点数が所定値よりも大きい場合（又は所定値以上の場合）に正常と判定することで、正常時の時系列データのばらつきが大きい場合でも、正確な異常判定を行うことができる。なお、上記所定値は、ブレーキ９の開放動作の異常を判定するための、マハラノビス距離がしきい値以上となる点数のしきい値である。
【0046】
一方、図６に示すように、ブレーキ９の開放動作が異常である場合には、加速度センサ１３により検出された時系列データは変化が小さく、且つ、複数の時系列データ間のばらつきも小さくなる。このため、マハラノビス距離がしきい値以上となる点数が少なくなり、当該点数が所定値よりも小さい場合（又は所定値以下の場合）に異常と判定することで、正確な異常判定を行うことができる。
【0047】
図３に戻り、慣性モーメント推定部６７は、モータ制御部５７の速度制御部により生成されるトルク指令と、エンコーダ１１の検出データに基づくフィードバック加速度等に基づいて、モータ７の慣性モーメントを推定する。
【0048】
外乱トルク推定部６９は、モータ制御部５７の速度制御部により生成されるトルク指令と、エンコーダ１１の検出データに基づくフィードバック速度等に基づいて、モータ７に付加される外乱トルクを推定する。
【0049】
第２データ取得部７１は、モータ７の動作状態に関わる状態量データを取得する。「状態量データ」の種類は、モータ７の動作状態を表すデータであれば特に限定されるものではないが、本実施形態では、第２データ取得部７１は、慣性モーメント推定部６７により推定された慣性モーメントの推定値、外乱トルク推定部６９により推定された外乱トルクの推定値、及び、モータ制御部５７の速度制御部により生成されたトルク指令値を取得する。第２データ取得部７１による上記各状態量データの取得タイミングは、上位制御装置３のモータ指令出力部５３がモータ指令を出力した後（モータ指令を出力したタイミングを含む）である。例えば、第２データ取得部７１は、上位制御装置３のブレーキ指令出力部５５が開放指令を出力し、モータ制御装置５のブレーキ制御部５９がブレーキ９に電力を供給した後、最初にモータ指令出力部５３がモータ指令を出力した時点（モータ制御装置５のモータ制御部５７がモータ７に電力を供給した時点）の上記各状態量データを取得する。
【0050】
第２異常判定部７３は、第２データ取得部７１により取得された状態量データ（例えば慣性モーメントの推定値、外乱トルクの推定値、トルク指令値等）に基づいて、ブレーキ９の開放動作の異常を判定する。第２異常判定部７３による異常判定のタイミングは、上位制御装置３のモータ指令出力部５３がモータ指令を出力した後（モータ指令を出力したタイミングを含む）である。例えば、第２異常判定部７３は、上位制御装置３のブレーキ指令出力部５５が開放指令を出力し、モータ制御装置５のブレーキ制御部５９がブレーキ９に電力を供給した後、最初にモータ指令出力部５３がモータ指令を出力した時点（モータ制御装置５のモータ制御部５７がモータ７に電力を供給した時点）で異常を判定する。
【0051】
図７～図９に、第２異常判定部７３による慣性モーメント推定値を用いた異常判定の一例を示す。ブレーキ９の開放動作に異常がある場合、開放指令を出力した後（ブレーキ９に電力を供給した後）でもモータ７が制動された状態となる。このため、図８及び図９に示すように、ブレーキ開放後最初にモータ指令を出力した時点（モータ７に電力を供給した時点）で、モータ７の慣性モーメント推定値は正常時に比べて異常に大きな値となる。本実施形態では、図７に示すように、第２異常判定部７３が、慣性モーメントの推定値がしきい値よりも小さい場合（又はしきい値以下の場合）に正常と判定し、慣性モーメントの推定値がしきい値よりも大きい場合（又はしきい値以上の場合）に異常と判定する。これにより、正確な異常判定を行うことができる。
【0052】
図１０～図１２に、第２異常判定部７３による外乱トルク推定値を用いた異常判定の一例を示す。ブレーキ９の開放動作に異常がある場合、開放指令を出力した後（ブレーキ９に電力を供給した後）でもモータ７が制動された状態となる。このため、図１１及び図１２に示すように、ブレーキ開放後最初にモータ指令を出力した時点（モータ７に電力を供給した時点）で、モータ７の外乱トルク推定値は正常時に比べて異常に大きな値となり、且つ、トルク指令値と略等しくなる。本実施形態では、図１０に示すように、第２異常判定部７３が、外乱トルクの推定値がしきい値よりも小さい場合（又はしきい値以下の場合）に正常と判定し、外乱トルクの推定値がしきい値よりも大きい場合（又はしきい値以上の場合）、且つ、外乱トルクの推定値がトルク指令値と略等しい場合に異常と判定する。これにより、正確な異常判定を行うことができる。
【0053】
なお、以上説明した各装置における処理の分担は、上記の例に限定されるものではない。例えば、モータ制御装置５における各処理の一部又は全部を、上位制御装置３又はエンジニアリングツール１５に実装してもよい。また、上位制御装置３における各処理の一部又は全部を、モータ制御装置５又はエンジニアリングツール１５に実装してもよい。また、エンジニアリングツール１５における各処理の一部又は全部を、上位制御装置３又はモータ制御装置５に実装してもよい。
【0054】
また以上では、比較的処理負荷が大きい標本平均μ、標本共分散行列Σ、及びデータ異常判定しきい値ａｔｈの算出をエンジニアリングツール１５により実行し、その算出結果をモータ制御装置５に記録しておき、モータ制御装置５では比較的処理負荷が小さいマハラノビス距離の算出と異常判定を実行することで、モータ制御装置５の処理負荷を軽減するようにしたが、これに限られない。例えば、上述の処理の全部をモータ制御装置５、上位制御装置３、又は、エンジニアリングツール１５のいずれか１つの装置によって実行してもよいし、上記とは異なる分担で、２以上の装置で実行してもよい。
【0055】
また、上述した上位制御装置３のモータ指令出力部５３及びブレーキ指令出力部５５等における処理、モータ制御装置５の第１データ取得部６３、第１異常判定部６５、慣性モーメント推定部６７、外乱トルク推定部６９、第２データ取得部７１、及び第２異常判定部７３等における処理、エンジニアリングツール１５の標本データ作成部５１等における処理等は、これらの処理の分担の例に限定されるものではない。例えば、更に少ない数の処理部（例えば１つの処理部）で処理されてもよく、更に細分化された処理部により処理されてもよい。またモータ制御装置５は、モータ７やブレーキ９に電力を給電する部分のみ実際の装置により実装され、その他の上記各処理部による機能は後述するＣＰＵ９０１（図１４参照）が実行するプログラムにより実装されてもよいし、その機能の一部又は全部がＡＳＩＣやＦＰＧＡ、その他の電気回路等の実際の装置により実装されてもよい。
【0056】
＜４．上位制御装置及びモータ制御装置の処理手順＞
図１３を参照しつつ、上位制御装置３及びモータ制御装置５により実行される処理手順（異常判定方法）の一例について説明する。なお、本フローチャートの開始時点において、ブレーキ９は作動した状態になっているものとする。
図１３を参照しつつ、上位制御装置３及びモータ制御装置５により実行される処理手順（異常判定方法）の一例について説明する。なお、本フローチャートの開始時点において、ブレーキ９は作動した状態になっているものとする。
【0057】
ステップＳ５では、モータ制御装置５は、第１データ取得部６３により加速度センサ１３からの時系列データの取得を開始する。
【0058】
ステップＳ１０では、上位制御装置３は、ブレーキ指令出力部５５により開放指令を出力し、モータ制御装置５は、ブレーキ制御部５９によりブレーキ９に電力を供給する。これにより、ブレーキ９が正常である場合には開放し、ブレーキ９が異常である場合には動作せずに作動状態が維持される。
【0059】
ステップＳ１５では、モータ制御装置５は、第１データ取得部６３により加速度センサ１３からの時系列データの取得を終了する。
【0060】
ステップＳ２０では、上位制御装置３は、ブレーキ指令出力部５５により作動指令を出力し、モータ制御装置５は、ブレーキ制御部５９によりブレーキ９への電力供給を停止してブレーキ９を作動させる。
【0061】
ステップＳ２５では、モータ制御装置５は、第１異常判定部６５により、記録部６１に記録された標本データや各種の算出結果（標本平均μ、標本共分散行列Σ、データ異常判定しきい値ａｔｈ等）を読み出す。
【0062】
ステップＳ３０では、モータ制御装置５は、第１異常判定部６５により、上記ステップＳ５～ステップＳ１５で取得した時系列データと、上記ステップＳ２５で読み出した標本データ等に基づいて、ブレーキ９の開放動作が正常であるか異常であるかを判定する。
【0063】
ステップＳ３５では、モータ制御装置５は、上記ステップＳ３０における判定結果が正常であるか否かを判定する。正常である場合には（ステップＳ３５：ＹＥＳ）、次のステップＳ４０に移る。異常である場合には（ステップＳ３５：ＮＯ）、後述のステップＳ７０に移る。
【0064】
ステップＳ４０では、上位制御装置３は、ブレーキ指令出力部５５により開放指令を出力し、モータ制御装置５は、ブレーキ制御部５９によりブレーキ９に電力を供給する。これにより、ブレーキ９が正常である場合には開放し、ブレーキ９が異常である場合には動作せずに作動状態が維持される。
【0065】
ステップＳ４５では、上位制御装置３は、モータ指令出力部５３によりモータ指令を出力し、モータ制御装置５は、モータ制御部５７によりモータ７に電力を供給する。これにより、ブレーキ９が正常に開放されている場合にはモータ７が動作を開始し、ブレーキ９が異常である場合にはモータ７は制動されているため動作しない。
【0066】
ステップＳ５０では、モータ制御装置５は、第２データ取得部７１によりモータ７の動作状態に関わる状態量データを取得する。前述のように、状態量データには慣性モーメントの推定値、外乱トルクの推定値、トルク指令値等が含まれる。
【0067】
ステップＳ５５では、モータ制御装置５は、第２異常判定部７３により、上記ステップＳ５０で取得した状態量データに基づいてブレーキ９の開放動作が正常であるか異常であるかを判定する。
【0068】
ステップＳ６０では、モータ制御装置５は、上記ステップＳ５５における判定結果が正常であるか否かを判定する。正常である場合には（ステップＳ６０：ＹＥＳ）、次のステップＳ６５に移り、正常と判定された場合に実行するように設定された正常処理を実行する。正常処理には、例えば正常と判定された結果を上位制御装置３又はエンジニアリングツール１５に送信する処理や、異常判定処理を終了して通常稼動（実運転）を開始する処理等が含まれる。
【0069】
一方、上記ステップＳ６０において、上記ステップＳ５５における判定結果が異常である場合には（ステップＳ６０：ＮＯ）、次のステップＳ７０に移り、異常と判定された場合に実行するように設定された異常処理を実行する。異常処理には、例えばアラームを出力する処理や、異常と判定された結果を上位制御装置３又はエンジニアリングツール１５に送信する処理や、通常稼動（実運転）を停止する処理等が含まれる。以上により、本フローチャートを終了する。
【0070】
上記処理手順によれば、ステップＳ４５でモータ指令を出力する前に、ステップＳ３０でブレーキ９の開放動作の異常を判定する。これにより、モータ７が動作する前に異常を判定することができるので、ブレーキ９に負荷をかけることなく異常を判定できる。また、ブレーキ以外の機械側の影響を受けることがないので、精度良く異常を判定できる。また、ステップＳ４５でモータ指令を出力した後にも、ステップＳ５５でブレーキ９の開放動作の異常を判定する。これにより、モータ７が動作する前と動作した後の２段階による異常判定が可能となるので、異常判定の精度及び確実性を向上できる。また、各異常判定の結果が異なる場合には、いずれかの異常判定機能自体に異常が生じていることを検知できる。
【0071】
なお、以上説明した処理手順は一例であって、上記手順の少なくとも一部を削除又は変更してもよいし、上記以外の手順を追加してもよい。上記手順の少なくとも一部の順番を変更してもよいし、複数の手順が単一の手順にまとめられてもよい。
【0072】
＜５．実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態に係る異常判定システム１は、駆動装置の動作状態に関わる時系列データを取得する第１データ取得部６３と、駆動装置の動作に異常が生じた場合の時系列データに基づいて標本データを作成する標本データ作成部５１と、第１データ取得部６３により取得した時系列データと、標本データ作成部５１により作成された標本データとに基づいて、駆動装置の動作異常を判定する第１異常判定部６５と、を有する。
以上説明したように、本実施形態に係る異常判定システム１は、駆動装置の動作状態に関わる時系列データを取得する第１データ取得部６３と、駆動装置の動作に異常が生じた場合の時系列データに基づいて標本データを作成する標本データ作成部５１と、第１データ取得部６３により取得した時系列データと、標本データ作成部５１により作成された標本データとに基づいて、駆動装置の動作異常を判定する第１異常判定部６５と、を有する。
【0073】
また、本実施形態に係るモータ制御装置５は、駆動装置の動作状態に関わる時系列データを取得する第１データ取得部６３と、第１データ取得部６３により取得した時系列データと、駆動装置の動作に異常が生じた場合の時系列データに基づいて作成された標本データと、に基づいて、駆動装置の動作異常を判定する第１異常判定部６５と、を有する。
【0074】
通常、駆動装置の異常を判定するシステムでは、正常時の時系列データから標本データを作成し、現在の時系列データと標本データとを比較して異常を判定するのが一般的である。この場合、正常時の時系列データのばらつきが大きい場合には、正しく異常を検出できない可能性がある。
【0075】
本実施形態では、駆動装置の動作に異常が生じた場合の時系列データに基づいて作成された標本データを使用して異常判定を行う。現在の時系列データと標本データとを比較し、両データの乖離が所定量より大きい場合には正常、乖離が所定量より小さい場合には異常と判定する。これにより、駆動装置の異常時の時系列データのばらつきが小さい場合には、正常時の時系列データのばらつきが大きい場合でも、正確な異常判定を行うことが可能となる。したがって、異常判定の精度を向上できる。
【0076】
本実施形態において、第１異常判定部６５は、標本データと時系列データに基づいてマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出部７５と、マハラノビス距離としきい値との比較により駆動装置の動作異常を判定する判定部７７と、を有してもよい。この場合、異常判定に関わる演算を単純化でき、処理負荷を軽減しつつ精度の高い異常判定を実行できる。
【0077】
本実施形態において、第１データ取得部６３は、モータ７を制動するためのブレーキ９の開放動作の状態に関わる時系列データを取得し、第１異常判定部６５は、第１データ取得部６３により取得した時系列データと、ブレーキ９の開放動作に異常が生じた場合の時系列データに基づいて作成された標本データと、に基づいて、ブレーキ９の開放動作の異常を判定してもよい。
【0078】
ブレーキ９の開放動作においては、異常時にはブレーキ９が動作しないため、時系列データのばらつきが小さくなる。一方で、正常時にはブレーキ９が開放されるが、取得する時系列データの種類によっては時系列データのばらつきが大きくなる場合がある。そこで、ブレーキ９の開放動作に異常が生じた場合の時系列データに基づいて作成された標本データを使用して異常判定を行うことにより、正確な異常判定を行うことができる。
【0079】
また、例えばブレーキ電流や電圧を用いてブレーキ９の開放動作の異常を判定する場合には、例えばモータ制御装置５の外側又は内側に検出回路を別途設ける必要があり、コストアップの要因となる。本実施形態によれば、時系列データ及び標本データに基づいて異常を判定するので、検出回路が不要となり、コストアップを招くことなく異常を判定できる。
【0080】
また、本実施形態ではブレーキ９の開放動作に異常が生じた場合（ブレーキ９及びモータ７が共に動作しない状態）の時系列データにより作成された標本データを使用するため、標本データがワークや運転パターンの影響を受けることがない。このため、ワークや運転パターンが変更された場合でも、標本データを作り直すことなく、正確な異常判定を行うことができる。
【0081】
本実施形態において、異常判定システム１は、モータ７を動作するためのモータ指令を出力するモータ指令出力部５３を有してもよく、その場合には、第１データ取得部６３は、モータ指令出力部５３がモータ指令を出力する前に時系列データを取得し、第１異常判定部６５は、モータ指令出力部５３がモータ指令を出力する前に、時系列データと標本データとに基づいてブレーキ９の開放動作の異常を判定してもよい。
【0082】
例えば、ブレーキ９により制動した状態でモータ７を動作させ、トルク指令や回転角度を検出して異常を判定する場合、ブレーキ９に負荷がかかるためにブレーキ９の寿命に影響を与える可能性がある。また、ブレーキ以外の機械側の影響を受けるため、必ずしもブレーキ９だけを診断できるとは限らない。
【0083】
本実施形態では、モータ指令出力部５３がモータ指令を出力する前にブレーキ９の開放動作の異常を判定する。これにより、モータ７が動作していない状態でブレーキ９の異常を判定することができるので、ブレーキ９に負荷をかけることなく異常を判定できる。また、ブレーキ以外の機械側の影響を受けることがないので、精度良く異常を判定できる。
【0084】
本実施形態において、異常判定システム１は、モータ指令出力部５３がモータ指令を出力した後に、モータ７の動作状態に関わる状態量データを取得する第２データ取得部７１と、モータ指令出力部５３がモータ指令を出力した後に、状態量データに基づいてブレーキ９の開放動作の異常を判定する第２異常判定部７３と、を有してもよい。
【0085】
この場合、モータ７が動作する前と動作した後の２段階による異常判定が可能となるので、異常判定の精度及び確実性を向上できる。また、各異常判定の結果が異なる場合には、いずれかの異常判定機能自体に異常が生じていることを検知できる。
【0086】
本実施形態において、第１データ取得部６３は、時系列データを、ブレーキ９の開放動作による振動を検出する加速度センサ１３から取得してもよい。
【0087】
この場合、異常時にはブレーキ９が動作せず振動が検出されないため、時系列データは変化が小さく、複数の時系列データ間のばらつきが小さい。このため、当該時系列データに基づいて作成された標本データを使用して異常判定を行うことにより、正確な異常判定を行うことができる。
【0088】
本実施形態において、異常判定システム１は、ブレーキ９を開放するための開放指令を出力するブレーキ指令出力部５５と、モータ７の慣性モーメントを推定する慣性モーメント推定部６７と、を有してもよく、その場合には、第２データ取得部７１は、状態量データとして、ブレーキ指令出力部５５が開放指令を出力した後最初にモータ指令出力部５３がモータ指令を出力した時点の慣性モーメントの推定値を取得し、第２異常判定部７３は、慣性モーメントの推定値に基づいて、ブレーキ９の開放動作の異常を判定してもよい。
【0089】
ブレーキ９の開放動作に異常がある場合、ブレーキ指令出力部５５が開放指令を出力した後でもモータ７が制動された状態となるため、モータ指令出力部５３がモータ指令を出力した時点でモータ７の慣性モーメント推定値は異常に大きな値となる。本実施形態では、モータ７の慣性モーメントの推定値に基づいてブレーキ９の開放動作の異常を判定する。例えば、慣性モーメントの推定値がしきい値よりも大きい場合に異常と判定することができる。これにより、正確な異常判定を行うことができる。
【0090】
本実施形態において、異常判定システム１は、ブレーキ９を開放するための開放指令を出力するブレーキ指令出力部５５と、モータ７の外乱トルクを推定する外乱トルク推定部６９と、を有してもよく、その場合には、第２データ取得部７１は、状態量データとして、ブレーキ指令出力部５５が開放指令を出力した後最初にモータ指令出力部５３がモータ指令を出力した時点の外乱トルクの推定値を取得し、第２異常判定部７３は、外乱トルクの推定値に基づいて、ブレーキ９の開放動作の異常を判定してもよい。
【0091】
ブレーキ９の開放動作に異常がある場合、ブレーキ指令出力部５５が開放指令を出力した後でもモータ７が制動された状態となるため、モータ指令出力部５３がモータ指令を出力した時点でモータ７の外乱トルク推定値は異常に大きな値となり、且つ、トルク指令と略等しくなる。本実施形態では、モータ７の外乱トルクの推定値に基づいてブレーキ９の開放動作の異常を判定する。例えば、外乱トルクの推定値がしきい値よりも大きい場合に異常と判定することができる。これにより、正確な異常判定を行うことができる。
【0092】
＜６．変形例＞
開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
【0093】
前述の実施形態では、第１異常判定部６５がマハラノビス距離を算出して異常を判定するようにしたが、異常判定手法は上記に限定されるものではない。例えば正規分布等の統計的手法を利用して異常を判定してもよい。この場合、例えば標本データ群から正規分布を作成し、正規分布に対してデータ異常判定しきい値を設定し、現在の時系列データが正規分布に設定したデータ異常判定しきい値を超えていたら異常と判定してもよい。
【0094】
また前述の実施形態では、異常判定システムを、モータを制動するためのブレーキの開放動作の異常を判定する場合に適用した例について説明したが、異常判定の対象は上記に限定されるものではない。上述した異常判定システムは、ブレーキ以外の様々な駆動装置の動作異常を判定する場合に適用することが可能である。特に、駆動装置が正常である場合に動作状態に関わる時系列データのばらつきが大きく、且つ、駆動装置が異常である場合に動作状態に関わる時系列データのばらつきが小さい場合に、上述した異常判定システムは好適である。
【0095】
＜７．モータ制御装置のハードウェア構成例＞
図１４を参照しつつ、モータ制御装置５のハードウェア構成例について説明する。なお、図１４中では、モータ制御装置５の構成のうちモータ７又はブレーキ９に電力を供給する機能に係る構成を適宜省略して図示している。また、上位制御装置３又はエンジニアリングツール１５を同様のハードウェア構成としてもよい。
図１４を参照しつつ、モータ制御装置５のハードウェア構成例について説明する。なお、図１４中では、モータ制御装置５の構成のうちモータ７又はブレーキ９に電力を供給する機能に係る構成を適宜省略して図示している。また、上位制御装置３又はエンジニアリングツール１５を同様のハードウェア構成としてもよい。
【0096】
図１４に示すように、モータ制御装置５は、例えば、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ等の特定の用途向けに構築された専用集積回路９０７と、入力装置９１３と、出力装置９１５と、記録装置９１７と、ドライブ９１９と、接続ポート９２１と、通信装置９２３とを有する。これらの構成は、バス９０９や入出力インターフェース９１１を介し相互に信号を伝達可能に接続されている。
【0097】
プログラムは、例えば、ＲＯＭ９０３やＲＡＭ９０５、ハードディスク等の記録装置９１７等に記録しておくことができる。
【0098】
プログラムは、例えば、フレキシブルディスクなどの磁気ディスク、各種のＣＤ・ＭＯディスク・ＤＶＤ等の光ディスク、半導体メモリ等のリムーバブルな記録媒体９２５に、一時的又は非一時的（永続的）に記録しておくこともできる。このような記録媒体９２５は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することもできる。この場合、これらの記録媒体９２５に記録されたプログラムは、ドライブ９１９により読み出されて、入出力インターフェース９１１やバス９０９等を介し上記記録装置９１７に記録されてもよい。
【0099】
プログラムは、例えば、ダウンロードサイト・他のコンピュータ・他の記録装置等（図示せず）に記録しておくこともできる。この場合、プログラムは、ＬＡＮやインターネット等のネットワークＮＷを介し転送され、通信装置９２３がこのプログラムを受信する。そして、通信装置９２３が受信したプログラムは、入出力インターフェース９１１やバス９０９等を介し上記記録装置９１７に記録されてもよい。
【0100】
プログラムは、例えば、適宜の外部接続機器９２７に記録しておくこともできる。この場合、プログラムは、適宜の接続ポート９２１を介し転送され、入出力インターフェース９１１やバス９０９等を介し上記記録装置９１７に記録されてもよい。
【0101】
ＣＰＵ９０１が、上記記録装置９１７に記録されたプログラムに従い各種の処理を実行することにより、上記のモータ制御部５７、ブレーキ制御部５９、第１データ取得部６３、第１異常判定部６５、慣性モーメント推定部６７、外乱トルク推定部６９、第２データ取得部７１、第２異常判定部７３等による処理が実現される。ＣＰＵ９０１は、例えば、上記記録装置９１７からプログラムを直接読み出して実行してもよいし、ＲＡＭ９０５に一旦ロードした上で実行してもよい。ＣＰＵ９０１は、例えば、プログラムを通信装置９２３やドライブ９１９、接続ポート９２１を介し受信する場合、受信したプログラムを記録装置９１７に記録せずに直接実行してもよい。
【0102】
ＣＰＵ９０１は、必要に応じて、例えばマウス・キーボード・マイク（図示せず）等の入力装置９１３から入力する信号や情報に基づいて各種の処理を行ってもよい。
【0103】
ＣＰＵ９０１は、上記の処理を実行した結果を、例えば表示装置や音声出力装置等の出力装置９１５から出力してもよい。ＣＰＵ９０１は、必要に応じて処理結果を通信装置９２３や接続ポート９２１を介し送信してもよい。ＣＰＵ９０１は、処理結果を上記記録装置９１７や記録媒体９２５に記録させてもよい。
【0104】
以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【0105】
以上説明した実施形態や変形例等が解決しようとする課題や効果は、上述した内容に限定されるものではない。実施形態や変形例等によって、上述されていない課題を解決したり、上述されていない効果を奏することもでき、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。
【符号の説明】
【0106】
１ 異常判定システム
５ モータ制御装置（異常判定装置）
９ ブレーキ（駆動装置）
１３ 加速度センサ
５１ 標本データ作成部
５３ モータ指令出力部（動作指令出力部）
５５ ブレーキ指令出力部（開放指令出力部）
６３ 第１データ取得部
６５ 第１異常判定部
６７ 慣性モーメント推定部
６９ 外乱トルク推定部
７１ 第２データ取得部
７３ 第２異常判定部
７５ マハラノビス距離算出部
７７ 判定部
５ モータ制御装置（異常判定装置）
９ ブレーキ（駆動装置）
１３ 加速度センサ
５１ 標本データ作成部
５３ モータ指令出力部（動作指令出力部）
５５ ブレーキ指令出力部（開放指令出力部）
６３ 第１データ取得部
６５ 第１異常判定部
６７ 慣性モーメント推定部
６９ 外乱トルク推定部
７１ 第２データ取得部
７３ 第２異常判定部
７５ マハラノビス距離算出部
７７ 判定部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】