特許 7567493 制御システム、プログラマブルコントローラ、及び動作制御モジュール

(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】

(24)【登録日】2024-10-07

(45)【発行日】2024-10-16

(54)【発明の名称】制御システム、プログラマブルコントローラ、及び動作制御モジュール

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/05 20060101AFI20241008BHJP

【ＦＩ】

G05B19/05 F

G05B19/05 D

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021007357

(22)【出願日】2021-01-20

(65)【公開番号】P2022111732

(43)【公開日】2022-08-01

【審査請求日】2023-12-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110002583

【氏名又は名称】弁理士法人平田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】益本 貴行

(72)【発明者】

【氏名】小室 克弘

【審査官】牧 初

(56)【参考文献】

【文献】特開平０１－２８０８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１０７０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３０７４８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｂ １９／０４－１９／０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

サーボモータに駆動電流を供給するサーボアンプと、前記サーボアンプに動作指令を出力するプログラマブルコントローラとを備え、前記サーボアンプが前記動作指令に応じて前記サーボモータを制御する制御システムであって、
前記プログラマブルコントローラは、ユーザプログラムを記憶する記憶手段と、前記ユーザプログラムを実行するユーザプログラム実行手段と、前記ユーザプログラムに応じて前記動作指令を出力する動作指令出力手段と、前記サーボモータに発生するトルクの瞬時値を取得するトルク情報取得手段と、前記動作指令による前記サーボモータの回転開始から回転停止までの回転動作中に前記トルク情報取得手段によって取得した前記トルクの瞬時値に基づいて前記回転動作中における負荷の大きさを示す実負荷指標値を前記ユーザプログラムで参照可能な値として算出する実負荷指標値算出手段とを備え、
前記実負荷指標値算出手段が算出する前記実負荷指標値は、前記回転動作中に所定のサンプリング周期毎に取得した前記トルクの瞬時値の二乗和を前記回転動作中のサンプリング回数で除した値の平方根である、
制御システム。

【請求項2】

前記ユーザプログラムは、前記実負荷指標値を閾値と比較し、前記実負荷指標値が前記閾値によって規定される範囲を外れた場合にアラームを発する命令を含む、
請求項１に記載の制御システム。

【請求項3】

サーボモータに駆動電流を供給するサーボアンプに動作指令を出力するプログラマブルコントローラであって、
ユーザプログラムを記憶する記憶手段と、前記ユーザプログラムを実行するユーザプログラム実行手段と、前記ユーザプログラムに応じて前記動作指令を出力する動作指令出力手段と、前記サーボモータに発生するトルクの瞬時値を取得するトルク情報取得手段と、前記動作指令による前記サーボモータの回転開始から回転停止までの回転動作中に前記トルク情報取得手段によって取得した前記トルクの瞬時値に基づいて前記回転動作中における負荷の大きさを示す実負荷指標値を前記ユーザプログラムで参照可能な値として算出する実負荷指標値算出手段とを備え、
前記実負荷指標値算出手段が算出する前記実負荷指標値は、前記回転動作中に所定のサンプリング周期毎に取得した前記トルクの瞬時値の二乗和を前記回転動作中のサンプリング回数で除した値の平方根である、
プログラマブルコントローラ。

【請求項4】

ユーザプログラムを記憶する記憶手段及び前記ユーザプログラムを実行するユーザプログラム実行手段を有するＣＰＵモジュールと組み合わされてプログラマブルコントローラを構成する動作制御モジュールであって、
前記ユーザプログラムに応じてサーボモータに駆動電流を供給するサーボアンプに動作指令を出力する動作指令出力手段と、前記サーボモータに発生するトルクの瞬時値を取得するトルク情報取得手段と、前記動作指令による前記サーボモータの回転開始から回転停止までの回転動作中に前記トルク情報取得手段によって取得した前記トルクの瞬時値に基づいて前記回転動作中における負荷の大きさを示す実負荷指標値を前記ユーザプログラムで参照可能な値として算出する実負荷指標値算出手段とを備え、
前記実負荷指標値算出手段が算出する前記実負荷指標値は、前記回転動作中に所定のサンプリング周期毎に取得した前記トルクの瞬時値の二乗和を前記回転動作中のサンプリング回数で除した値の平方根である、
動作制御モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、サーボモータを制御する制御システム、プログラマブルコントローラ、及びプログラマブルコントローラの動作制御モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電動モータによって動作する機械設備の異常を診断するための異常診断装置として、特許文献１に記載のものが知られている。この異常診断装置は、診断用コンピュータを備えて構成されており、診断対象である工作機械が正常稼動している場合の一連の動作によって生じた音響あるいは振動の信号から、この一連の動作を構成する複数の動作を指示する各タイミング信号の出力タイミングを基点として設定された複数の時間窓によって信号を切り出し、切り出した信号に基づいて逆フィルタ等を作成する。そして、その後の稼働時において検出された音響あるいは振動の信号に対して逆フィルタを作用させ、得られた残差信号を解析することで機械設備の異常検出を行なう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００４－３３４３６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の異常診断装置によれば、正常稼働時と異なる音響あるいは振動の信号状態が検出された場合に診断対象の工作機械に異常が発生していることを検知し得るが、工場内には複数の工作機械によって構成された複数の製造ラインが並列している場合も多く、例えば診断対象の工作機械の近傍に配置された他の製造ラインの工作機械で発生する音響あるいは振動により、診断対象の工作機械が正常に稼働しているにもかかわらず、当該工作機械に異常が発生していると誤検知してしまうおそれがある。また、上記の異常診断装置は、診断用コンピュータを備えて構成されているため、コストが嵩むという課題もある。

【0005】

そこで、本発明は、コストの増大を抑制しながらも、サーボモータによって動作する機械設備の状態をより正確に把握することが可能な制御システム、プログラマブルコントローラ、及び動作制御モジュール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】

本発明は、上記の目的を達成するため、サーボモータに駆動電流を供給するサーボアンプと、前記サーボアンプに動作指令を出力するプログラマブルコントローラとを備え、前記サーボアンプが前記動作指令に応じて前記サーボモータを制御する制御システムであって、前記プログラマブルコントローラは、ユーザプログラムを記憶する記憶手段と、前記ユーザプログラムを実行するユーザプログラム実行手段と、前記ユーザプログラムに応じて前記動作指令を出力する動作指令出力手段と、前記サーボモータに発生するトルクの瞬時値を取得するトルク情報取得手段と、前記動作指令による前記サーボモータの回転開始から回転停止までの回転動作中に前記トルク情報取得手段によって取得した前記トルクの瞬時値に基づいて前記回転動作中における負荷の大きさを示す実負荷指標値を前記ユーザプログラムで参照可能な値として算出する実負荷指標値算出手段とを備え、前記実負荷指標値算出手段が算出する前記実負荷指標値は、前記回転動作中に所定のサンプリング周期毎に取得した前記トルクの瞬時値の二乗和を前記回転動作中のサンプリング回数で除した値の平方根である、制御システムを提供する。

【0007】

また、本発明は、上記の目的を達成するため、サーボモータに駆動電流を供給するサーボアンプに動作指令を出力するプログラマブルコントローラであって、ユーザプログラムを記憶する記憶手段と、前記ユーザプログラムを実行するユーザプログラム実行手段と、前記ユーザプログラムに応じて前記動作指令を出力する動作指令出力手段と、前記サーボモータに発生するトルクの瞬時値を取得するトルク情報取得手段と、前記動作指令による前記サーボモータの回転開始から回転停止までの回転動作中に前記トルク情報取得手段によって取得した前記トルクの瞬時値に基づいて前記回転動作中における負荷の大きさを示す実負荷指標値を前記ユーザプログラムで参照可能な値として算出する実負荷指標値算出手段とを備え、前記実負荷指標値算出手段が算出する前記実負荷指標値は、前記回転動作中に所定のサンプリング周期毎に取得した前記トルクの瞬時値の二乗和を前記回転動作中のサンプリング回数で除した値の平方根である、プログラマブルコントローラを提供する。

【0008】

また、本発明は、上記の目的を達成するため、ユーザプログラムを記憶する記憶手段及び前記ユーザプログラムを実行するユーザプログラム実行手段を有するＣＰＵモジュールと組み合わされてプログラマブルコントローラを構成する動作制御モジュールであって、前記ユーザプログラムに応じてサーボモータに駆動電流を供給するサーボアンプに動作指令を出力する動作指令出力手段と、前記サーボモータに発生するトルクの瞬時値を取得するトルク情報取得手段と、前記動作指令による前記サーボモータの回転開始から回転停止までの回転動作中に前記トルク情報取得手段によって取得した前記トルクの瞬時値に基づいて前記回転動作中における負荷の大きさを示す実負荷指標値を前記ユーザプログラムで参照可能な値として算出する実負荷指標値算出手段とを備え、前記実負荷指標値算出手段が算出する前記実負荷指標値は、前記回転動作中に所定のサンプリング周期毎に取得した前記トルクの瞬時値の二乗和を前記回転動作中のサンプリング回数で除した値の平方根である、動作制御モジュールを提供する。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係る制御システム、プログラマブルコントローラ、及び動作制御モジュールによれば、コストの増大を抑制しながらも、サーボモータによって動作する機械設備の状態をより正確に把握することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態に係る制御システムの構成例を制御対象の機械設備の一部の構成要素と共に示す模式図である。

【図2】ＣＰＵモジュール及び動作制御モジュールの機能構成例を示すブロック図である。

【図3】（ａ）は、機械設備の一部であるスライドテーブルを鉛直方向の上方から見た概略構成図であり、（ｂ）は、スライドテーブルを水平方向から見た概略構成図である。

【図4】プログラマブルコントローラのＣＰＵモジュールと動作制御モジュールとの間で受け渡しされる情報の時系列的な変化の状態を、サーボモータの回転速度及び回転トルクのグラフと共に示すタイミングチャートである。

【図5】サーボアンプに動作指令を出力した後、実負荷指標値を演算するために動作制御モジュールが実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図6】シーケンスプログラムの一部分を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図６を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

【0012】

図１は、本発明の実施の形態に係る制御システムの構成例を制御対象の機械設備の一部の構成要素と共に示す模式図である。この制御システム１は、操作盤２と、プログラマブルコントローラ３と、複数のサーボアンプ４とを備えている。機械設備６は、例えば工作機械であり、複数の出力要素６１及び複数の入力要素６２と、複数のサーボモータ７とを有している。出力要素６１は、例えばアクチュエータや表示ランプなどである。入力要素６２は、例えばリミットスイッチや光電スイッチなどである。

【0013】

操作盤２は、タッチパネルコンピュータ２０と、自動運転モードと各個操作モードとを切り替えるセレクトスイッチ２１と、複数のサーボモータ７への通電を開始して機械設備６を動作可能な状態（サーボオン状態）とする運転準備スイッチ２２と、自動運転の起動を指示するための起動スイッチ２３と、機械設備６の動作を即時停止させる非常停止スイッチ２４とを有している。

【0014】

セレクトスイッチ２１によって選択される自動運転モードは、後述するシーケンスプログラムにしたがって機械設備６の連続動作を行わせるモードである。各個操作モードは、作業者が出力要素６１やサーボモータ７を個別に動作させるモードである。自動運転中には、タッチパネルコンピュータ２０に機械設備６の動作状態などが表示される。各個操作時には、タッチパネルコンピュータ２０に各個操作を指示するための複数のボタンがアイコンとして表示される。操作盤２は、通信ケーブル１１によって、プログラマブルコントローラ３との通信が可能である。

【0015】

プログラマブルコントローラ３は、電源モジュール３１、ＣＰＵモジュール３２、通信モジュール３３、出力モジュール３４、入力モジュール３５、動作制御モジュール３６、及びこれら各モジュールが装着されたベース３０を有して構成されている。ＣＰＵモジュール３２は、プログラマブルコントローラ３の中核をなすモジュールであり、他のモジュール（通信モジュール３３、出力モジュール３４、入力モジュール３５、及び動作制御モジュール３６）は、必要な機能に応じてＣＰＵモジュール３２と組み合わされてプログラマブルコントローラ３を構成するオプションモジュールである。

【0016】

電源モジュール３１は、例えばＡＣ１００Ｖの商用電源電圧をＤＣ５Ｖに変換し、ベース３０を介して各モジュール３２～３６に供給する。また、ベース３０は、データバスが形成されたプリント基板を有しており、このデータバスを介してＣＰＵモジュール３２と他のモジュール３２～３６とのデータの受け渡しが可能である。

【0017】

ＣＰＵモジュール３２は、機械設備６を制御するためのシーケンスプログラムを実行する。シーケンスプログラムは、機械設備６を動作させるためにユーザが作成したユーザプログラムである。本実施の形態では、シーケンスプログラムがＩＥＣ６１１３１－３で規定されているラダーダイアグラム言語で記載された場合について説明する。ラダーダイアグラム言語で記載されたプログラムは、ラダー回路図とも称される。

【0018】

ユーザは、例えば図１に示すプログラム作成装置５を用いてシーケンスプログラムを作成することが可能である。プログラム作成装置５は、シーケンスプログラムを作成するためのプログラミングツールがインストールされた可搬型コンピュータ（ノートパソコン）であり、通信ケーブル１２によってＣＰＵモジュール３２と接続されている。プログラム作成装置５によって作成されたシーケンスプログラムは、通信ケーブル１２を用いた通信によってＣＰＵモジュール３２に転送され、ＣＰＵモジュール３２に記憶される。

【0019】

通信モジュール３３は、通信ケーブル１１によって操作盤２のタッチパネルコンピュータ２０と接続されている。タッチパネルコンピュータ２０は、通信モジュール３３を介してＣＰＵモジュール３２内の各種の情報を取得すること、及びＣＰＵモジュール３２に情報を送ることが可能である。

【0020】

出力モジュール３４は、機械設備６の複数の出力要素６１にそれぞれ接続された複数の出力リレーを有しており、この出力リレーのオン／オフにより出力要素６１を動作させることが可能である。入力モジュール３５は、機械設備６の複数の入力要素６２にそれぞれ接続された複数の入力リレーを有しており、この入力リレーのオン／オフにより機械設備６の動作状態を検知することが可能である。

【0021】

動作制御モジュール３６は、シーケンスプログラムに応じて機械設備６の移動体を移動させるべく、サーボアンプ４に動作指令を出力する。動作制御モジュール３６と複数のサーボアンプ４とは、複数の通信ケーブル１３によって接続されている。また、動作制御モジュール３６は、通信ケーブル１３を介したサーボアンプ４との通信により、回転速度や回転トルク等のサーボモータ７の動作状態に関する情報を取得可能である。図１の図示例では、３台のサーボアンプ４が３本の通信ケーブル１３によって動作制御モジュール３６にデイジーチェーン接続（数珠つなぎ）されており、動作制御モジュール３６が３台のサーボアンプ４のそれぞれに動作指令を出力することが可能である。

【0022】

動作制御モジュール３６は、位置指令モード、速度指令モード、及びトルク指令モードでサーボアンプ４に動作指令を出力することが可能である。位置指令モードは、サーボモータ７の目標位置を指定するモードであり、移動速度（回転速度）の指定を合わせて行うことが可能である。速度指令モードは、サーボモータ７を指定の速度で正転又は逆転させるモードである。トルク指令モードは、サーボモータ７の正転方向又は逆転方向に指定のトルクを発生させるモードである。

【0023】

サーボモータ７は、三相交流モータであり、固定子及び回転子を有する本体７１と、回転子と一体に回転するシャフト７２と、固定子に対する回転子の回転位置を検出する位置検出器７３とを有している。位置検出器７３は、例えば多回転の絶対位置を検出可能なレゾルバである。本体７１の固定子巻線には、三相交流電流がサーボアンプ４から駆動電流として動力ケーブル１４によって供給される。また、位置検出器７３の検出信号は、信号線ケーブル１５によってサーボアンプ４に送られる。

【0024】

サーボモータ７の回転速度は、サーボアンプ４から供給される電流の周波数と比例関係にあり、サーボモータ７が発生するトルクは、サーボアンプ４から供給される電流の大きさ（絶対値）と比例関係にある。以下、プログラマブルコントローラ３の動作制御モジュール３６が位置指令モードでサーボアンプ４に動作指令を行う場合について説明する。

【0025】

図２は、ＣＰＵモジュール３２及び動作制御モジュール３６の機能構成を示すブロック図である。ＣＰＵモジュール３２は、ユーザプログラムを記憶するユーザプログラム記憶手段３２１と、ユーザプログラムを実行するユーザプログラム実行手段３２２と、ベース３０のデータバス３００を介して動作制御モジュール３６を含むオプションモジュールとのデータの受け渡しを行うためのデータリンク手段３２３とを有している。

【0026】

ユーザプログラム記憶手段３２１は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリあるいはバッテリーバックアップされたＲＡＭからなる。ユーザプログラム実行手段３２２及びデータリンク手段３２３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）が不揮発性メモリに記憶されたシステムプログラムを実行することにより実現される。

【0027】

動作制御モジュール３６は、ベース３０のデータバス３００を介してＣＰＵモジュール３２とのデータの受け渡しを行うデータリンク手段３６１と、サーボモータ７によって動作する移動体の割出し位置等を記憶する設定データ記憶手段３６２と、シーケンスプログラムに応じてサーボアンプ４に動作指令を出力する動作指令出力手段３６３と、サーボモータ７に発生するトルクの瞬時値をサーボアンプ４から取得するトルク情報取得手段３６４と、トルク情報取得手段３６４によって取得したトルクの瞬時値に基づいてサーボモータ７の回転動作中における負荷の大きさを示す実負荷指標値を算出する実負荷指標値算出手段３６５とを有している。

【0028】

設定データ記憶手段３６２は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリあるいはバッテリーバックアップされたＲＡＭからなる。データリンク手段３６１、動作指令出力手段３６３、トルク情報取得手段３６４、及び実負荷指標値算出手段３６５は、例えば動作制御モジュール３６のＣＰＵがシステムプログラムを実行することにより実現されるが、これらの手段の機能の一部又は全部をＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）あるいはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアにより実現してもよい。

【0029】

データリンク手段３６１は、複数の仮想リレーのオン／オフ情報をＣＰＵモジュール３２と共有するリレーリンク機能と、例えば１６ビットのデータ長を有する複数のデータレジスタの内容をＣＰＵモジュール３２と共有するレジスタリンク機能とを有している。リレーリンク機能で用いられる複数の仮想リレーのそれぞれは、リレーコイルとａ接点（常開接点）及びｂ接点（常閉接点）とを有している。複数の仮想リレーのうちの一部の仮想リレーは、リレーコイルがＣＰＵモジュール３２側でオン／オフされる出力側のリレーであり、他の一部の仮想リレーは、リレーコイルが動作制御モジュール３６側でオン／オフされる入力側のリレーである。

【0030】

また、レジスタリンク機能で用いられる複数のデータレジスタは、ＣＰＵモジュール３２側で書き込まれて動作制御モジュール３６側で読み出される出力側のデータレジスタ、及び動作制御モジュール３６側で書き込まれてＣＰＵモジュール３２側で読み出される入力側のデータレジスタを含む。出力側のデータレジスタには、シーケンスプログラムに従ってデータが書き込まれる。入力側のデータレジスタの内容は、シーケンスプログラムにおける判定処理等で参照される。

【0031】

動作制御モジュール３６には、複数の割出し位置の設定データが記憶されている。この設定データは、例えばプログラム作成装置５を用いてユーザにより設定され、設定データ記憶手段３６２に記憶されている。設定データ記憶手段３６２は、例えば７００点の割出し位置の設定データを記憶可能である。それぞれの割り出し位置は、回転軸座標あるいは直動軸座標の絶対位置で指定され、その割り出し位置へ向かう際の移動速度（回転速度）と合わせて設定されている。

【0032】

ＣＰＵモジュール３２は、各割出し位置を、例えば０から６９９までの割出し位置番号を出力側のデータレジスタに書き込むことにより指定した後、位置決め実行を指示するための出力側のリレーをオン状態とする。動作制御モジュール３６の動作指令出力手段３６３は、指定された割出し位置番号に対応する割出し位置への位置決めを行わせるべく、サーボアンプ４に動作指令を出力する。サーボアンプ４は、この動作指令に応じて、位置検出器７３の検出信号に基づいて求められる位置偏差が０となるように位置ループによるサーボモータ７の位置制御を行い、割出し処理を実行する。

【0033】

動作制御モジュール３６のトルク情報取得手段３６４は、通信ケーブル１３によるサーボアンプ４との通信によって、サーボモータ７に発生するトルクの瞬時値を所定のサンプリング周期で取得する。サーボアンプ４は、例えばサーボモータ７の制御処理におけるトルク指令値をトルクの瞬時値として動作制御モジュール３６に送信する。また、サーボアンプ４は、内蔵する電流センサによって検出したサーボモータ７に供給する電流の検出値（実電流値）に基づいて求めたトルクの瞬時値を動作制御モジュール３６に送信してもよい。またさらに、サーボアンプ４は、例えばサーボモータ７のシャフト７２もしくはサーボモータ７によって回転駆動される回転部材に設けられたトルクセンサによって検出されたトルク値をトルクの瞬時値として動作制御モジュール３６に送信してもよい。

【0034】

実負荷指標値算出手段３６５は、動作指令出力手段３６３が出力する動作指令によるサーボモータ７の回転開始から回転停止までの回転動作中に取得したトルクの瞬時値に基づいて、この回転動作中における負荷の大きさを示す実負荷指標値をシーケンスプログラムで参照可能な値として算出する。この実負荷指標値は、具体的には所定のサンプリングごとに取得したトルクの瞬時値の二乗和の平均の平方根（実効トルク値）であり、位置決め完了後に、ＣＰＵモジュール３２側で読み出される入力側のデータレジスタに書き込まれる。

【0035】

シーケンスプログラムは、実負荷指標値を閾値と比較し、実負荷指標値が閾値によって規定される範囲を外れた場合にアラームを発する命令を含んでいる。これにより、例えばサーボモータ７によって移動体が移動する際に摩擦摺動が発生する部分の潤滑油の不足によって移動体を移動させるために必要なサーボモータ７のトルクが大きくなり、実負荷指標値が閾値よりも大きくなるとアラームが発せられる。このアラームは、例えば操作盤２のタッチパネルコンピュータ２０への表示や警報音あるいは音声メッセージ等により、機械設備６が設置された工場等の作業者に伝達され、機械設備６のメンテナンスを促す。このようにして、摩擦摺動部の過度な摩耗や発熱等を未然に防ぐことが可能となる。

【0036】

次に、機械設備６及びプログラマブルコントローラ３の動作例について、図３及び図４を参照して説明する。図３（ａ）は、機械設備６の一部であるスライドテーブル８を鉛直方向上方から見た概略構成図であり、図３（ｂ）は、スライドテーブル８を水平方向から見た概略構成図である。図３（ｂ）では、スライドテーブル８の一部を鉛直方向に沿った断面で示している。図４は、プログラマブルコントローラ３のＣＰＵモジュール３２と動作制御モジュール３６との間で受け渡しされる情報の時系列的な変化の状態を、サーボモータ７の回転速度及び回転トルクのグラフと共に示すタイミングチャートである。

【0037】

スライドテーブル８は、基台８０の上方に互いに平行に配置された直線状の一対のガイドレール８１と、一対のガイドレール８１に支持されてスライド移動するスライドブロック８２と、ワーク９が搭載されるワーク台８３と、サーボモータ７によって回転駆動されるボールねじ８４と、サーボモータ７のシャフト７２とボールねじ８４とを連結するカップリング８５と、ボールねじ８４に複数のボール（不図示）を介して螺合するボールねじナット８６と、ボールねじナット８６とスライドブロック８２とを一体に連結する連結部材８７と、ボールねじ８４を基台８０に対して回転可能に支持する軸受機構８８と、サーボモータ７の本体７１を基台８０に対して固定するためのモータブラケット８９とを備えて構成されている。

【0038】

ワーク台８３は、スライドブロック８２の上面８２ａに固定されている。ワーク９が搭載されるワーク台８３の載置面８３ａには、ワーク９の位置ずれを防ぐための複数の係止突起８３１が設けられている。軸受機構８８は、複数の玉軸受８８１，８８２と、玉軸受８８１，８８２を支持する軸受ホルダ８８３とを有している。スライドブロック８２は、ボールねじ８４の回転によって一対のガイドレール８１を摺動し、ワーク台８３は、スライドブロック８２と共に一対のガイドレール８１に沿って直線移動する。

【0039】

図４は、ワーク台８３の基準位置Ｐが図３（ａ）に示すＡ位置（移動開始位置）からＢ位置（目標位置）まで移動する場合のタイミングチャートの一例を示している。このワーク台８３の移動は、例えば載置面８３ａにワーク９が載置されたときに開始される。

【0040】

図４に示す割出し位置番号は、シーケンスプログラムに従ってＣＰＵモジュール３２により出力側のデータレジスタに書き込まれるデータである。割出し位置番号が書き込まれると、動作制御モジュール３６は、書き込まれたデータと同じデータをアンサーバックとして入力側のデータレジスタに書き込む。シーケンスプログラムは、出力側のデータレジスタに書き込んだ割出し位置番号とアンサーバックとして入力側のデータレジスタに書き込まれた割出し位置番号とが一致したことが確認されると、位置決め実行を指示する出力側のリレーをオン状態とする。これにより、動作制御モジュール３６の動作指令出力手段３６３がサーボアンプ４に動作指令を出力する。

【0041】

この動作指令を受けたサーボアンプ４は、サーボモータ７に電流を供給してシャフト７２を回転させ、移動体としてのスライドブロック８２をＢ位置まで移動させる。この移動の開始後において移動速度が上昇する際には正の回転トルクが大きく立ち上がり、速度が目標値に達すると回転トルクが略一定となる。この回転トルクは、スライドブロック８２が一対のガイドレール８１を摺動することにより発生する摺動抵抗に対応する大きさのトルクである。基準位置Ｐが位置Ｂに接近すると、サーボアンプ４がサーボモータ７に負の回転トルクを発生させてスライドブロック８２を減速させ、位置Ｂに基準位置Ｐが一致する位置にスライドブロック８２を停止させる。

【0042】

スライドブロック８２のＢ位置への移動が完了すると、動作制御モジュール３６は、実負荷指標値を算出して入力側のデータレジスタに書き込み、位置決め完了を示す出力側のリレーをオン状態とする。シーケンスプログラムは、このオン状態を確認すると、位置決め実行を指示するリレーをオフ状態とする。また、シーケンスプログラムは、実負荷指標値を所定の閾値と比較し、実負荷指標値が閾値よりも大きい場合にはアラームを発する。

【0043】

図５は、サーボアンプ４に動作指令を出力した後、実負荷指標値を演算するために動作制御モジュール３６が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートにおいて、変数Ｔは、トルク情報取得手段３６４によって取得されるトルクの瞬時値である。変数Ｓは変数Ｔを二乗した値の積算値である。変数Ｎは、トルク情報取得手段３６４によってトルクの瞬時値を取得した回数を示すカウンタ値である。変数Ｔｒｍｓは、実負荷指標値である。

【0044】

図５のフローチャートにおいて、動作制御モジュール３６はまず、変数Ｓ及びＮをクリアし（ステップＳ１）、サーボモータ７が回転を開始したか否かを判定する（ステップＳ２）。このステップＳ２の判定は、例えばサーボモータ７との通信によって取得されるサーボモータ７の回転速度が実質的に０か否かによって行うことができる。

【0045】

サーボモータ７が回転を開始した後、動作制御モジュール３６は、所定のサンプリング周期毎にサーボモータ７のトルクの瞬時値を取得し（ステップＳ３）、この瞬時値（変数Ｔ）を二乗した値を変数Ｓに加算し（ステップＳ４）、変数Ｎをインクリメントする（ステップＳ５）。この演算処理の後、目標位置への移動が完了したか否かを判定し（ステップＳ６）、移動が完了していなければ（Ｓ６：Ｎｏ）、ステップＳ３以降の処理を再度実行する。目標位置への移動が完了したか否かは、例えばサーボアンプ４から取得されるサーボモータ７の回転速度の情報や位置の情報によって判定することができる。

【0046】

一方、目標位置への移動が完了していれば（Ｓ６：Ｙｅｓ）、変数Ｓを変数Ｎで除した値の平方根を演算して変数Ｔｒｍｓを求め（ステップＳ７）、この変数Ｔｒｍｓを入力側のデータレジスタに書き込む（ステップＳ８）。ステップＳ８でデータレジスタに書き込まれた値（実負荷指標値）は、シーケンスプログラムで参照可能である。なお、上記の各処理のうち、ステップＳ３の処理は、トルク情報取得手段３６４としての処理であり、ステップＳ４～Ｓ８の処理は、実負荷指標値算出手段３６５としての処理である。

【0047】

図６は、ＣＰＵモジュール３２に記憶されたシーケンスプログラムの一部を示す説明図である。図６では、動作制御モジュール３６によってデータレジスタに書き込まれた実負荷指標値を閾値と比較し、実負荷指標値の値が閾値よりも大きい場合にアラームを発する命令を示している。図６に示すシンボル［＞Ｄ Ｄ０１００ ＞ １０ｄ］のうち、「Ｄ＞」はデータレジスタの内容と１０進数の定数との比較を行うコマンドであることを示している。第１オペランドのＤ０１００は、実負荷指標値が書き込まれるデータレジスタのアドレスを示している。第２オペランドの１０ｄは、閾値（１０進数）を示している。また、Ｙ０１０は、出力モジュール３４の一つの実リレーのアドレスを示している。

【0048】

図６に示す命令では、実負荷指標値が閾値である１０（Ｎ・ｍ）よりも大きい場合に、出力リレーＹ０１０がオン状態となる。出力リレーＹ０１０の接点は、作業者等にアラームを発するための警報デバイスに接続され、出力リレーＹ０１０がオン状態となることにより、作業者にアラームが発せられる。警報デバイスは、例えば警告灯やブザーである。また、操作盤２のタッチパネルコンピュータ２０は、ＣＰＵモジュール３２から出力リレーＹ０１０のオン／オフ状態を読み出し、オン状態である場合には、画面表示によって作業者等にアラームを発することが可能である。

【0049】

以上説明した実施の形態によれば、サーボモータ７の回転動作中における負荷の大きさを示す実負荷指標値が動作制御モジュール３６によって算出され、この実負荷指標値をシーケンスプログラムで参照可能であるため、例えば上記した従来の異常診断装置のように音響や振動の検出結果によって工作機械の状態を診断する場合に比較して、より正確に機械設備６の状態を把握することが可能となる。また、従来の異常診断装置のように診断用コンピュータを設ける必要がないため、コストの増大を抑制することもできる。またさらに、図５のフローチャートに示す一連の処理は、動作制御モジュール３６内で実行されるため、例えばシーケンスプログラムにおいて複数の算術命令を組み合わせて実負荷指標値を演算する場合に比較して、シーケンスプログラムを作成するプログラマの作業負担を大きく軽減することができる。

【0050】

（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、この実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、一部の構成を省略し、あるいは構成を追加もしくは置換して、適宜変形して実施することが可能である。

【0051】

また、上記の実施の形態では、実負荷指標値としてトルクの瞬時値の二乗和平均平方根を用いる場合について説明したが、これに限らず、例えばサーボモータ７の回転動作中におけるトルクの瞬時値の二乗和の平均値あるいは合計値、もしくはトルクの瞬時値の絶対値の平均値あるいは合計値を実負荷指標値としてもよい。

【0052】

また、上記の実施の形態では、動作制御モジュール３６のトルク情報取得手段３６４がサーボモータ７に発生するトルクの瞬時値をサーボアンプ４から取得する場合について説明したが、サーボモータ７に発生するトルクを検出するトルクセンサが設けられている場合には、このトルクセンサの検出値を動作制御モジュール３６がサーボアンプ４を経由せずに取得してもよい。この場合、トルクセンサの検出信号を受信するための受信回路や、受信回路によって受信したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路を動作制御モジュール３６に設けることが望ましい。この受信回路及びＡＤ変換回路は、動作制御モジュール３６におけるトルク情報取得手段３６４となる。

【0053】

また、上記の実施の形態では、プログラマブルコントローラ３が複数のモジュール３１～３６を組み合わせて構成された場合について説明したが、これに限らず、各モジュールの機能が単一の装置に集約されていてもよい。またさらに、複数のサーボアンプが共通のラックに収容可能となっている場合には、プログラマブルコントローラをこのラックに収容できるように構成してもよい。この場合には、プログラマブルコントローラと複数のサーボアンプとのデータの受け渡しをラックの基板に設けられたデータバスによって行うことが可能である。

【符号の説明】

【0054】

１…制御システム ３…プログラマブルコントローラ
３２…ＣＰＵモジュール ３２１…ユーザプログラム記憶手段
３２２…ユーザプログラム実行手段 ３６…動作制御モジュール
３６２…設定データ記憶手段 ３６３…動作指令出力手段
３６４…トルク情報取得手段 ３６５…実負荷指標値算出手段
４…サーボアンプ ７…サーボモータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】