複数の電動機の駆動装置及び該装置の制御方法
【課題】複数の電動機をそれぞれの制御手段により電気的に同期させつつ駆動制御する駆動装置において、ある制御手段に異常が発生した場合でも、健全な制御手段により前記複数の電動機を同期させるように駆動制御可能な複数の電動機の駆動装置を提供する。
【解決手段】複数の交流モータ１−Ａ、１−Ｂと、前記各交流モータの回転速度／回転位置を検出するエンコーダ２−Ａ、２−Ｂと、速度指令部５からの共通の速度指令によりそれぞれのエンコーダ信号をフィードバックしてそれぞれのモータを駆動する複数の制御装置Ａ、Ｂと、が備えられる。かかる構成において、複数の制御装置Ａ、Ｂのうちのある制御装置が異常になった場合、駆動回路を切り換えて、健全な制御装置で複数の交流モータ１−Ａ、１−Ｂを同期駆動する。
【解決手段】複数の交流モータ１−Ａ、１−Ｂと、前記各交流モータの回転速度／回転位置を検出するエンコーダ２−Ａ、２−Ｂと、速度指令部５からの共通の速度指令によりそれぞれのエンコーダ信号をフィードバックしてそれぞれのモータを駆動する複数の制御装置Ａ、Ｂと、が備えられる。かかる構成において、複数の制御装置Ａ、Ｂのうちのある制御装置が異常になった場合、駆動回路を切り換えて、健全な制御装置で複数の交流モータ１−Ａ、１−Ｂを同期駆動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電動機の駆動を制御する駆動装置及び該装置の制御方法に関する。より詳細には、各電動機に対応して設けられる各制御装置の何れかが故障等し異常が発生した場合の制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば複数の電動機で負荷を駆動する装置において、各電動機に対応して設けられる制御装置や電力変換装置に異常等が生じた場合の制御技術として、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されているものがある。
特許文献１に記載されるものは、２つの電動機（6相誘導電動機）を備え、各電動機に対応してＰＷＭ制御回路及び電力変換器をそれぞれ備えたシステムにおいて、一方のＰＷＭ制御回路が故障等により異常となった場合、健全側のＰＷＭ制御回路を介して２つの電力変換装置及び電動機を同期させつつ駆動して、運転を継続しようとするものである。
【０００３】
特許文献２に記載されるものは、一のインバータが故障等により異常となった場合、これを切り離し、健全側のインバータで複数の電動機を駆動し、運転を継続しようとするものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３１５７１２号公報
【特許文献２】特開平７−１９４１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のものは、複数の電動機の駆動軸が機械的に回転連結されているような場合には有効であるが、複数のモータが機械的に回転連結されておらず、電気的にのみ接続されて同期をとって運転して負荷を駆動する装置へそのまま適用することは困難であるといった実情がある。
【０００６】
また、特許文献２に記載のものにおいても、電気的にのみ接続されている複数モータを互いに同期をとって運転継続できるかどうかの保証はなされていないのが実情である。
【０００７】
本発明は、上述した実情に鑑みなされたもので、複数の電動機をそれぞれの制御手段により電気的に同期させつつ駆動制御する駆動装置において、ある制御手段に異常が発生した場合でも、健全な制御手段により前記複数の電動機を同期させるように駆動制御可能な複数の電動機の駆動装置及び当該装置の制御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】
【０００８】
このため、本発明は、
相互に機械的に回転連結されていない複数の電動機と、
対応する電動機の運転状態（例えば、回転速度や回転位置など）に関連する情報を取得する情報取得手段と、
前記複数の電動機のそれぞれに対応して備えられ、駆動指令に基づいて対応する電動機を駆動制御すると共に、前記情報取得手段により取得される情報をフィードバック情報として利用して、前記複数の電動機の運転を同期させるように前記駆動指令に対して補正を与えるフィードバック機能を備えた複数の制御手段と、
を含んで構成される複数の電動機の駆動装置であって、
前記複数の制御手段のうちのある制御手段が異常になった場合に、対応する電動機の当該異常になった制御手段による駆動制御を停止すると共に、健全な制御手段を介して前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を同期させて運転することを特徴とする。
【０００９】
本発明は、前記複数の制御手段のうちのある制御手段が異常になった場合に、駆動回路を切り換えることによって、対応する電動機の当該異常になった制御手段による駆動制御を停止すると共に、当該異常になった制御手段に対応する電動機を、前記健全な制御手段を介して駆動制御される電動機と並列接続することを特徴とすることができる。
【００１０】
本発明は、前記複数の制御手段のうちのある制御手段が異常になった場合に、駆動回路を切り換えることによって、対応する電動機の当該異常になった制御手段による駆動制御を停止すると共に、当該異常になった制御手段に対応する電動機を、前記健全な制御手段を介して駆動制御される電動機と直列接続することを特徴とすることができる。
【００１１】
本発明は、前記駆動指令と、前記情報取得手段により取得される電動機毎の運転状態に関連する情報と、の偏差が最大となる電動機の運転状態に関連する情報をフィードバック情報として利用して、前記健全な制御手段が、前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を駆動制御することを特徴とすることができる。
【００１２】
本発明は、前記情報取得手段により取得される電動機毎の運転状態に関連する情報の平均値をフィードバック情報として利用して、前記健全な制御手段が、前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を駆動制御することを特徴とすることができる。
【００１３】
本発明は、前記駆動指令と、前記情報取得手段により取得される電動機毎の運転状態に関連する情報と、の偏差に基づいて、当該偏差が最大となる電動機の運転状態に関連する情報をフィードバック情報として利用するか、或いは前記情報取得手段により取得される電動機毎の運転状態に関連する情報の平均値をフィードバック情報として利用するか、を選択し、選択されたフィードバック情報に基づいて、前記健全な制御手段が、前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を駆動制御することを特徴とすることができる。
【００１４】
本発明において、前記健全な制御手段は、前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を駆動制御する際に、負荷を低減するように駆動制御に制限を加えることを特徴とすることができる。
【００１５】
本発明において、前記複数の電動機は、車輪の駆動源として利用されることを特徴とすることができる。
本発明において、前記複数の電動機は、搬送装置の駆動源として利用されること特徴とすることができる。
【００１６】
また、本発明に係る複数の電動機の駆動装置の制御方法は、
相互に機械的に回転連結されていない複数の電動機と、
対応する電動機の運転状態に関連する情報を取得する情報取得手段と、
前記複数の電動機のそれぞれに対応して備えられ、駆動指令に基づいて対応する電動機を駆動制御すると共に、前記情報取得手段により取得される情報をフィードバック情報として利用して、前記複数の電動機の運転を同期させるように前記駆動指令に対して補正を与えるフィードバック機能を備えた複数の制御手段と、
を含んで構成される複数の電動機の駆動装置の制御方法であって、
前記複数の制御手段のうちのある制御手段が異常になった場合に、対応する電動機の当該異常になった制御手段による駆動制御を停止すると共に、健全な制御手段を介して前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を同期させて運転することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡単かつ安価な構成としながら、複数の電動機をそれぞれの制御手段により電気的に同期させつつ駆動制御する駆動装置において、ある制御手段に異常が発生した場合でも、健全な制御手段により前記複数の電動機を同期させるように駆動制御可能な複数の電動機の駆動装置及び当該装置の制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る複数の電動機の駆動装置の一例を示す実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る複数の電動機（例えば、交流モータ）の駆動装置の概略的な全体構成を示す。図１に示したように、本装置には、符号の末尾に符号−Ａが付されるＡ系の装置と、符号の末尾に符号−Ｂが付されるＢ系の装置が備えられている。
【００２０】
交流モータ１−Ａと１−Ｂは、それぞれの制御装置Ａと制御装置Ｂにより同期をとって運転される。交流モータ１−Ａと１−Ｂには、各モータの回転速度や回転位置を検出するエンコーダ２−Ａと２−Ｂがそれぞれ配設される。
【００２１】
制御装置ＡとＢは、速度指令部５から共通の速度指令を受ける。速度指令部５からの速度指令と、エンコーダ２−Ａと２−Ｂによる速度検出信号は、それぞれ速度制御部４−Ａと４−Ｂに入力される。
ここで、前記制御装置Ａ、Ｂが本発明に係る制御手段に相当し、前記エンコーダ２−Ａ、２−Ｂが本発明に係る情報取得手段に相当する。
【００２２】
速度制御部４−Ａと４−Ｂは、速度指令とそれぞれの速度検出信号の偏差に応じて働き、それぞれの系の変換器３−Ａと３−Ｂを動作させる。変換器３−Ａと３−Ｂとしては、例えば３相ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）インバータが利用される。
【００２３】
変換器３−Ａからの３相交流出力は、切換装置１１−Ａを介して交流モータ１−Ａに入力される。同様に、変換器３−Ｂからの３相交流出力は、切換装置１１−Ｂを介して交流モータ１−Ｂに入力される。また、交流モータ１−Ａの端子と１−Ｂの端子は、切換装置２１を介して互いに接続可能に構成される。
【００２４】
状態監視制御部６は、速度指令部５やエンコーダ２−Ａ、２−Ｂの信号が入力され、それぞれの指令信号と検出信号の偏差を監視する。また図示しないが、制御装置ＡとＢの運転状態や異常状態を監視する信号も入力される。
【００２５】
次に、図１に示した駆動装置の動作を説明する。
通常の運転状態、すなわち、制御装置ＡとＢに異常がない場合には、図１で示した接続状態により本装置は運転される。
すなわち、切換装置１１−Ａと１１−Ｂのスイッチは閉状態、切換装置２１のスイッチは開状態で、交流モータ１−Ａと１−Ｂはそれぞれの変換器３−Ａと３−Ｂの出力に従って駆動される。このように、制御装置Ａは速度指令部５からの速度指令に従って運転され、制御装置Ｂも制御装置Ａと同じ速度指令に従って運転される。制御装置Ａと制御装置Ｂは同一共通の速度指令で運転されるので、互いに電気的に同一速度の運転、すなわち、同期をとって運転される。なお、本例では制御装置ＡとＢに共通の速度指令が入力されて運転されるとしたが、制御装置ＡとＢとで別々の速度指令部を持っても、実質的に常時同じ速度指令が出るように構成されていれば共通の速度指令部を持つことと等価である。
【００２６】
ここにおいて、制御装置ＡまたはＢのどちらかに故障等により異常が生じた場合の運転を図２により説明する。
図２において、図１と同様の要素には同一の符号を付している。図２では、制御装置Ｂに異常が生じてこれを切り離し、健全（正常）な制御装置Ａで２つのモータ１−Ａと１−Ｂの運転を継続する例を示す。
【００２７】
制御装置Ａで運転するため、切換装置１１−Ａのスイッチは閉状態で図１の場合と同様であるが、切換装置１１−Ｂのスイッチは開状態、切換装置２１のスイッチは閉状態に切り換える。このようにすると変換器３−Ａにより交流モータ１−Ａと１−Ｂが並列駆動できる。
【００２８】
図２に示した状態のとき、状態監視制御部６では、速度指令部５からの速度指令信号とエンコーダ２−Ａからの速度検出信号の偏差と、速度指令部５からの速度指令信号とエンコーダ２−Ｂからの速度検出信号の偏差と、を比較し、より偏差の大きい側のエンコーダからの信号を速度検出信号として速度制御部４−Ａに入力する。
【００２９】
図３は、上述の状態監視制御部６の構成例を示す。
速度偏差部３０１−Ａは、速度指令部５からの速度指令信号とエンコーダ２−Ａからの速度検出信号の偏差を演算する。速度偏差部３０１−Ｂは、速度指令部５からの速度指令信号とエンコーダ２−Ｂからの速度検出信号の偏差を演算する。
【００３０】
偏差判定部３０２は、これらの偏差を比較し、切換部３０３を動作させ、より偏差の大きい側を速度検出信号として選択すべく切換部３０３のスイッチを切り換える。図３では、例示としてエンコーダ２−Ａ側（より偏差の大きい側）に切り換えられている。
【００３１】
異常検出部３０５は、制御装置ＡまたはＢの異常を判定し、異常ではない側の制御装置に速度検出信号を送るように切換部３０４のスイッチを切り換える。図３の例では、制御装置Ｂが異常なので、速度制御部４−Ａに信号を送るように切り換えられている。
なお、上記説明で解るように、制御装置ＡまたはＢに異常が生じていない場合は、エンコーダ２−Ａと２−Ｂからの速度検出信号はそれぞれの速度制御部４−Ａと４−Ｂにそのまま別ルートで送られる。
【００３２】
ここで、異常検出は、例えば、各制御装置Ａ、Ｂに入力される各種信号や制御用電源電圧、各制御装置Ａ、Ｂから出力される出力信号等をモニタして、異常判定閾値等と比較することにより行なうことができる。また、各スイッチの切換は、異常検出部３０５の異常検出結果に基づく異常報知等に従い、例えば操作者によるマニュアル操作などにより行なわせることも可能である。
【００３３】
上述した偏差判定部３０２での速度指令信号と速度検出信号の偏差の比較は、次のように行なうことができる。
例えば、瞬時瞬時の状態で比較してもよいし、ある時間間隔で行ってもよい。すなわち、所定の時間間隔で偏差の比較を行なうことができる。
また、定常状態に限らず、例えば速度指令の変更時や加減速時に偏差の比較を行なう構成とすることもできる。
【００３４】
更に、図１の正常運転状態において監視、比較を行っておき、その結果（例えば偏差の大きさ）から、異常発生の際に用いるべきエンコーダを予め定めておくようにしてもよい（例えば、異常発生後、実際の偏差が求まるまでの間、フィードフォワード的な制御量として利用することができる）。このような監視、比較は、運転パターンや運転状態、あるいはモータの回転位置に応じて定めておくこともできる。
【００３５】
なお、交流モータ１−Ａの速度制御を行なう場合、本例を、その回転位置検出が必要な同期モータに適用するときには、エンコーダで検出した回転位置も上記の偏差判定部で選択したエンコーダに対応させて変更することができる。
【００３６】
以上のように、本実施の形態では、一方の制御装置に異常が生じた場合、正常な制御装置で複数のモータを運転できるように接続し、さらに制御するための検出信号を選択するようにする。このようにすると、例えば、より負荷の大きい方のモータの状態に合わせて変換器３−Ａを動作させるので２台のモータを確実に同期運転させることができる。
【００３７】
図４は、状態監視制御部６の他の構成例を示す。
図４では、２台のモータの回転速度の平均値をとって速度検出信号としている。エンコーダ２−Ａとエンコーダ２−Ｂの信号を平均演算部４０１に入力し、両者の平均値を演算する。平均演算部４０１の出力を速度検出信号として選択し、速度制御部４−Ａまたは４−Ｂに送る。なお、交流モータ１−Ａの速度制御を行なう場合、本例を、その回転位置検出が必要な同期モータに適用するときには、エンコーダで検出した回転位置も、上記同様、上記の偏差判定部で選択したエンコーダを介して得られる平均位置を回転位置検出信号として利用する。
このようにしても、一方の制御装置に異常が生じた場合、正常な制御装置で複数のモータを運転できるように接続し、さらに制御するための検出信号を選択するようにできる。このようにすると、２台のモータの平均状態で変換器を動作させるので２台のモータを確実に同期運転させることができる。
【００３８】
ところで、上述した偏差判定部３０２により、一のモータの速度指令信号と速度検出信号の偏差と、他のモータの速度指令信号と速度検出信号の偏差と、を取得して、一方の偏差が所定以上大きい場合には、対応する一のモータの負荷が所定以上大きいと判断し、また両偏差に大きな相違が無い場合には、両モータの負荷が同じ程度であると判断できるように状態監視制御部６を構成し、その判断結果に応じて、一のモータの負荷が所定以上大きい場合には、図３で示したように負荷の大きい方のモータのエンコーダから得られる情報を用いて同期制御（フィードバック制御）を行なわせる一方、両モータの負荷が同じ程度である場合には、図４で示した平均値を用いて同期制御（フィードバック制御）を行なうように、偏差延いてはモータの負荷に応じて、エンコーダから取得される情報の処理の方法を自動的に選択可能な構成とすることもできる。
このように構成することで、一方の制御装置に異常が発生した場合において、両モータの負荷に応じて最適な駆動制御を行なえることになる。
【００３９】
次に、異常状態運転では、同一の変換器から複数台のモータを駆動するので、正常時と同一パターンの運転をしていたのでは変換器の容量等が不足する惧れがある。これを防ぐため、図２のように、異常時は状態監視制御部６から速度指令部５に抑制信号を出すように構成することが考えられる。
【００４０】
かかる場合において、速度指令部５では、この抑制信号を受けると、例えば速度指令を負荷を抑制するような指令値に変更したり、或いは／及び加減速時間を引き延ばすような指令を出す。なお、負荷を抑制するように、運転パターン全体に渡って指令を変更したり、所要箇所だけ指令を変更して運転を行なわせることもできる。
このようにして、モータの負荷（トルク）を制限する運転を行なわせることで、変換器に対する負荷を軽減し、容量不足に起因する損傷等から変換器を保護することができることになる。
【００４１】
上記説明では状態監視制御部６が制御装置ＡとＢの異常を監視して、どちらかに異常が生じた場合、上記のように制御系を切り換えて駆動する場合について示したが、制御装置の異常監視は他の装置で実施してもよい。また、異常が生じたこと、そして、制御系を切り換えることを上位の制御装置や表示装置などにより表示し、装置管理者に知らせるようにすることができる。
【００４２】
ここでは、２台の複数モータからなる装置について説明したが、モータ数が３台以上の場合でも成立するものである。また、制御装置異常時に複数モータは同じ変換器から駆動されるので、基本的に同期運転を行なう交流モータとし、交流モータとしては誘導モータ、同期モータ、ステッピングモータ、リラクタンスモータが適用できる。なお、交流モータに限らず、エンコーダからの情報に基づいてフィードバック制御等により複数モータを同期させつつ駆動制御可能なモータであれば、例えば、変換器等の換わりに、速度制御部からのＰＷＭ信号等が入力される駆動回路等が備えられる直流サーボモータ等の直流モータにも適用可能である。
【００４３】
更に、図１と２の例は、制御装置ＡとＢは速度制御を行なう例について示したが、速度指令部５を位置指令部とし、速度制御部５−Ａと５−Ｂをそれぞれ位置制御部に変更して、エンコーダ２−Ａ、２−Ｂの回転位置信号を利用して系全体を位置制御する方式とする場合にも、本発明は適用可能である。この場合、状態監視制御部６での演算の偏差判定は位置偏差の判定であり、或いは、平均演算は位置の平均値の演算である。なお、位置制御系として構成するとき、交流モータの回転取付位置を電気的に一致させておいた方がよい。
【００４４】
以上説明したように、複数台のモータが電気的に互いに同期をとって運転する装置であれば本発明の意図するところは適用できるが、図１の装置の例で言えば、Ａ系とＢ系の装置構成仕様が同一であり、また、モータ１−Ａと１−Ｂで駆動される負荷特性もほぼ同一特性である場合の方がより効果が発揮できる。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る接続例を示す。図５において、図１と同様の要素には同一の符号を付している。
【００４６】
異常判定後の主回路接続を図１では、図２のようにモータを並列接続して変換器に接続したが、図５では、図６のようにモータを直列接続して変換器に接続する。制御装置ＡまたはＢの異常の際に、２台のモータ５０１−Ａと５０１−Ｂを直列接続して運転するため、変換器３−Ａからの３相交流出力は切換装置５１１−Ａを介して交流モータ５０１−Ａの一方に端子に接続される。同様に、変換器３−Ｂからの３相交流出力は切換装置５１１−Ｂを介して交流モータ５０１−Ｂの一方の端子に接続される。更に、交流モータ５０１−Ａと５０１−Ｂの他端子は切換装置５１２に接続される。通常の運転、すなわち、正常時は図５のように各切換装置は接続されており、図１と全く同じ動作をし、２台のモータは同期をとって運転される。
【００４７】
ここにおいて、制御装置ＡまたはＢのどちらかに異常が生じた場合の主回路接続を図６により説明する。
図６は、制御装置Ｂに異常が生じてこれを切り離し、制御装置Ａで２つのモータ５０１−Ａと５０１−Ｂの運転を継続する例を示し、図５の主回路接続を異常の際における接続例として示したものである。
【００４８】
切換装置５１１−Ａの接続状態は図５と同様であるが、切換装置５１１−Ｂと切換装置５１２の接続状態を図６に示したように切り換える。このようにすると、変換器３−Ａにより交流モータ５０１−Ａと５０１−Ｂを直列駆動できる。制御装置の動作や、特に状態監視制御部６の動作は、図１と同様であるので説明を省略する。
このようにしても本発明の意図したところは実現でき、異常の際にも２台のモータを同期をとって運転することができる。なお、図６に示した異常の際の接続方法によれば、高速運転は制限されるが、低速時のトルクは確保される。
【００４９】
上述した各実施の形態においては、３相モータを用いた場合を代表的に説明したが、単相でも多相モータでも適用可能であり、また、多巻線モータにも適用可能である。
【００５０】
上述のように複数台のモータが電気的に互いに同期をとって運転する装置であれば本発明は適用できるが、より具体的な例として、以下に、２台のモータで構成され、Ａ系とＢ系の装置構成の仕様が同一であり、また、２台のモータで駆動される負荷特性もほぼ同一特性である場合の例を、図７、図８に例示する。
【００５１】
図７は、台車に適用した一例を示す。かかる例は、例えば、電気自動車、クレーン、鉄道車両の走行台車などの車輪を有する車両に適用できる。図７に示したように、図１と同様、符号の末尾に符号図面番号で−Ａが付されるＡ系の装置と、符号の末尾に符号−Ｂが付されるＢ系の装置が備えられる。交流モータ７１−Ａ、７１−Ｂにそれぞれ車輪７２−Ａ、７２−Ｂが接続され、それらは台車枠７３に装着される。通常の台車では２つの車輪は車軸で結ばれるが、クレーンで２つの車輪間の距離が長い場合や、鉄道の超低床式車両の場合には車軸設置が困難である。このような場合、車輪７２−Ａ、７２−Ｂにそれぞれモータ７１−Ａ、７１−Ｂを接続し、２つのモータを同期運転すれば２つの車輪は車軸で結ばれるのと同じ状態にできる。
【００５２】
このような装置において、一方の制御装置が異常になった場合、上述した実施の形態において説明した運転方法が利用できる。なお、図示のものはモータと車輪は減速機を介さずに接続されるが、減速機や接続軸を用いて構成することもでき、モータの設置位置や場所も例示したものに限定されない。
【００５３】
図８は、アームを用いた搬送装置或いはアクチュエータに適用した例を示す。図１と同様に、符号の末尾に符号−Ａが付されるＡ系の装置と、符号の末尾に符号−Ｂが付されるＢ系の装置が備えられる。これらＡ系の装置とＢ系の装置の間は機械的、すなわち駆動力上では接続されていないが、電気的に同期をとって運転される。
【００５４】
Ａ系の装置の構成は、第１交流モータ８１−Ａは第１アーム８３−Ａを駆動し、第１アーム８３−Ａの先端にある第２交流モータ８２−Ａが第２アーム８４−Ａを駆動する。２つのアーム８３−Ａと８４−Ａの動きでハンド８５−Ａの位置が決められる。Ｂ系の装置の機構も同様である。
２つのハンド８５−Ａと８５−Ｂにより図示しない搬送物が把持され輸送される。図８では、第１モータ８１−Ａと８１−Ｂ同士が電気的に同期運転され、第２モータ８２−Ａと８２−Ｂ同士が電気的に同期運転される。
したがって、Ａ系の装置とＢ系の装置は電気的に同期運転され、同じ動作をする。このようにして、Ａ系の装置とＢ系の装置が協働し連携して搬送を行なう。
【００５５】
このような装置の一例として、プレスマシン間で加工物を運搬する搬送装置が想定される。かかる装置では、互いに同期運転されるモータ間で、上記説明した異常の際における運転が実施できる。なお、本例のように同期駆動されるモータが複数組ある装置では、制御装置に異常が生じた組の間で異常の際における運転を行なうが、当該の組に対してだけでなく、装置全体に対して速度／位置指令信号を、例えばモータの負荷を抑制するように変更して与えることができる。
【００５６】
図８に例示したものにおいて、モータとアームの接続は減速機を介しても、或いは減速機レスの構造でもよく、モータの取付位置は図示に限定されない。また、図８では、第１アームと第２アームからなる２アーム型を示したが、搬送の形態により、１アーム型でも、３アーム型以上の装置に適用可能である。
更に、複数の装置間で同期をとって運転をする搬送装置であれば、アーム型でなくてもよいものである。このような装置の例として、例えば、上流プレスマシンで加工された加工物を両側からフィンガ等により挟み下流方向へ向けて搬送し下流プレスマシンに送った後、加工物を解放し原位置へ復帰して再び上記動作を繰り返すような装置、所謂トランスファ装置がある。
【００５７】
また、電気的に同期をとってモータを運転する装置は上述した例だけでなく、ドア装置、コンベヤ、産業機械、各種アクチュエータ、産業用ロボットや歩行ロボット等の移動ロボットの他各種ロボットにも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る複数の電動機の駆動装置の概略構成（正常状態）を示すブロック図である。
【図２】同上実施の形態に係る駆動装置の異常発生の際における各部の接続状態を示すブロック図である。
【図３】同上実施の形態に係る駆動装置を構成する状態監視制御部の構成例を示すブロック図である。
【図４】同上実施の形態に係る駆動装置を構成する状態監視制御部の他の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る複数の電動機の駆動装置の概略構成（正常状態）を示すブロック図である。
【図６】同上実施の形態に係る駆動装置の異常発生の際における各部の接続状態を示すブロック図である。
【図７】本発明の適用例を示す駆動装置の一例である。
【図８】本発明の適用例を示す他の駆動装置の一例である。
【符号の説明】
【００５９】
１−Ａ、１−Ｂ 交流モータ
２−Ａ、２−Ｂ エンコーダ
３−Ａ、３−Ｂ 変換器
４−Ａ、４−Ｂ 速度制御部
５ 速度指令部
６ 状態監視制御部
１１−Ａ、１１−Ｂ 切換装置
２１ 切換装置
３０１−Ａ、３０１−Ｂ 速度偏差部
３０２ 偏差判定部
３０３ 切換部
３０４ 切換部
３０５ 異常検出部
５０１−Ａ、５０１−Ｂ 交流モータ
５１１−Ａ、５１１−Ｂ 切換装置
５１２ 切換装置
７１−Ａ、７１−Ｂ 交流モータ
７２−Ａ，７２−Ｂ 車輪
７３ 台車枠
８１−Ａ、８１−Ｂ 第１交流モータ
８２−Ａ、８２−Ｂ 第２交流モータ
８３−Ａ、８３−Ｂ 第１アーム
８４−Ａ、８４−Ｂ 第２アーム
８５−Ａ、８５−Ｂ ハンド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電動機の駆動を制御する駆動装置及び該装置の制御方法に関する。より詳細には、各電動機に対応して設けられる各制御装置の何れかが故障等し異常が発生した場合の制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば複数の電動機で負荷を駆動する装置において、各電動機に対応して設けられる制御装置や電力変換装置に異常等が生じた場合の制御技術として、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されているものがある。
特許文献１に記載されるものは、２つの電動機（6相誘導電動機）を備え、各電動機に対応してＰＷＭ制御回路及び電力変換器をそれぞれ備えたシステムにおいて、一方のＰＷＭ制御回路が故障等により異常となった場合、健全側のＰＷＭ制御回路を介して２つの電力変換装置及び電動機を同期させつつ駆動して、運転を継続しようとするものである。
【０００３】
特許文献２に記載されるものは、一のインバータが故障等により異常となった場合、これを切り離し、健全側のインバータで複数の電動機を駆動し、運転を継続しようとするものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３１５７１２号公報
【特許文献２】特開平７−１９４１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のものは、複数の電動機の駆動軸が機械的に回転連結されているような場合には有効であるが、複数のモータが機械的に回転連結されておらず、電気的にのみ接続されて同期をとって運転して負荷を駆動する装置へそのまま適用することは困難であるといった実情がある。
【０００６】
また、特許文献２に記載のものにおいても、電気的にのみ接続されている複数モータを互いに同期をとって運転継続できるかどうかの保証はなされていないのが実情である。
【０００７】
本発明は、上述した実情に鑑みなされたもので、複数の電動機をそれぞれの制御手段により電気的に同期させつつ駆動制御する駆動装置において、ある制御手段に異常が発生した場合でも、健全な制御手段により前記複数の電動機を同期させるように駆動制御可能な複数の電動機の駆動装置及び当該装置の制御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】
【０００８】
このため、本発明は、
相互に機械的に回転連結されていない複数の電動機と、
対応する電動機の運転状態（例えば、回転速度や回転位置など）に関連する情報を取得する情報取得手段と、
前記複数の電動機のそれぞれに対応して備えられ、駆動指令に基づいて対応する電動機を駆動制御すると共に、前記情報取得手段により取得される情報をフィードバック情報として利用して、前記複数の電動機の運転を同期させるように前記駆動指令に対して補正を与えるフィードバック機能を備えた複数の制御手段と、
を含んで構成される複数の電動機の駆動装置であって、
前記複数の制御手段のうちのある制御手段が異常になった場合に、対応する電動機の当該異常になった制御手段による駆動制御を停止すると共に、健全な制御手段を介して前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を同期させて運転することを特徴とする。
【０００９】
本発明は、前記複数の制御手段のうちのある制御手段が異常になった場合に、駆動回路を切り換えることによって、対応する電動機の当該異常になった制御手段による駆動制御を停止すると共に、当該異常になった制御手段に対応する電動機を、前記健全な制御手段を介して駆動制御される電動機と並列接続することを特徴とすることができる。
【００１０】
本発明は、前記複数の制御手段のうちのある制御手段が異常になった場合に、駆動回路を切り換えることによって、対応する電動機の当該異常になった制御手段による駆動制御を停止すると共に、当該異常になった制御手段に対応する電動機を、前記健全な制御手段を介して駆動制御される電動機と直列接続することを特徴とすることができる。
【００１１】
本発明は、前記駆動指令と、前記情報取得手段により取得される電動機毎の運転状態に関連する情報と、の偏差が最大となる電動機の運転状態に関連する情報をフィードバック情報として利用して、前記健全な制御手段が、前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を駆動制御することを特徴とすることができる。
【００１２】
本発明は、前記情報取得手段により取得される電動機毎の運転状態に関連する情報の平均値をフィードバック情報として利用して、前記健全な制御手段が、前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を駆動制御することを特徴とすることができる。
【００１３】
本発明は、前記駆動指令と、前記情報取得手段により取得される電動機毎の運転状態に関連する情報と、の偏差に基づいて、当該偏差が最大となる電動機の運転状態に関連する情報をフィードバック情報として利用するか、或いは前記情報取得手段により取得される電動機毎の運転状態に関連する情報の平均値をフィードバック情報として利用するか、を選択し、選択されたフィードバック情報に基づいて、前記健全な制御手段が、前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を駆動制御することを特徴とすることができる。
【００１４】
本発明において、前記健全な制御手段は、前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を駆動制御する際に、負荷を低減するように駆動制御に制限を加えることを特徴とすることができる。
【００１５】
本発明において、前記複数の電動機は、車輪の駆動源として利用されることを特徴とすることができる。
本発明において、前記複数の電動機は、搬送装置の駆動源として利用されること特徴とすることができる。
【００１６】
また、本発明に係る複数の電動機の駆動装置の制御方法は、
相互に機械的に回転連結されていない複数の電動機と、
対応する電動機の運転状態に関連する情報を取得する情報取得手段と、
前記複数の電動機のそれぞれに対応して備えられ、駆動指令に基づいて対応する電動機を駆動制御すると共に、前記情報取得手段により取得される情報をフィードバック情報として利用して、前記複数の電動機の運転を同期させるように前記駆動指令に対して補正を与えるフィードバック機能を備えた複数の制御手段と、
を含んで構成される複数の電動機の駆動装置の制御方法であって、
前記複数の制御手段のうちのある制御手段が異常になった場合に、対応する電動機の当該異常になった制御手段による駆動制御を停止すると共に、健全な制御手段を介して前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を同期させて運転することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡単かつ安価な構成としながら、複数の電動機をそれぞれの制御手段により電気的に同期させつつ駆動制御する駆動装置において、ある制御手段に異常が発生した場合でも、健全な制御手段により前記複数の電動機を同期させるように駆動制御可能な複数の電動機の駆動装置及び当該装置の制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る複数の電動機の駆動装置の一例を示す実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る複数の電動機（例えば、交流モータ）の駆動装置の概略的な全体構成を示す。図１に示したように、本装置には、符号の末尾に符号−Ａが付されるＡ系の装置と、符号の末尾に符号−Ｂが付されるＢ系の装置が備えられている。
【００２０】
交流モータ１−Ａと１−Ｂは、それぞれの制御装置Ａと制御装置Ｂにより同期をとって運転される。交流モータ１−Ａと１−Ｂには、各モータの回転速度や回転位置を検出するエンコーダ２−Ａと２−Ｂがそれぞれ配設される。
【００２１】
制御装置ＡとＢは、速度指令部５から共通の速度指令を受ける。速度指令部５からの速度指令と、エンコーダ２−Ａと２−Ｂによる速度検出信号は、それぞれ速度制御部４−Ａと４−Ｂに入力される。
ここで、前記制御装置Ａ、Ｂが本発明に係る制御手段に相当し、前記エンコーダ２−Ａ、２−Ｂが本発明に係る情報取得手段に相当する。
【００２２】
速度制御部４−Ａと４−Ｂは、速度指令とそれぞれの速度検出信号の偏差に応じて働き、それぞれの系の変換器３−Ａと３−Ｂを動作させる。変換器３−Ａと３−Ｂとしては、例えば３相ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）インバータが利用される。
【００２３】
変換器３−Ａからの３相交流出力は、切換装置１１−Ａを介して交流モータ１−Ａに入力される。同様に、変換器３−Ｂからの３相交流出力は、切換装置１１−Ｂを介して交流モータ１−Ｂに入力される。また、交流モータ１−Ａの端子と１−Ｂの端子は、切換装置２１を介して互いに接続可能に構成される。
【００２４】
状態監視制御部６は、速度指令部５やエンコーダ２−Ａ、２−Ｂの信号が入力され、それぞれの指令信号と検出信号の偏差を監視する。また図示しないが、制御装置ＡとＢの運転状態や異常状態を監視する信号も入力される。
【００２５】
次に、図１に示した駆動装置の動作を説明する。
通常の運転状態、すなわち、制御装置ＡとＢに異常がない場合には、図１で示した接続状態により本装置は運転される。
すなわち、切換装置１１−Ａと１１−Ｂのスイッチは閉状態、切換装置２１のスイッチは開状態で、交流モータ１−Ａと１−Ｂはそれぞれの変換器３−Ａと３−Ｂの出力に従って駆動される。このように、制御装置Ａは速度指令部５からの速度指令に従って運転され、制御装置Ｂも制御装置Ａと同じ速度指令に従って運転される。制御装置Ａと制御装置Ｂは同一共通の速度指令で運転されるので、互いに電気的に同一速度の運転、すなわち、同期をとって運転される。なお、本例では制御装置ＡとＢに共通の速度指令が入力されて運転されるとしたが、制御装置ＡとＢとで別々の速度指令部を持っても、実質的に常時同じ速度指令が出るように構成されていれば共通の速度指令部を持つことと等価である。
【００２６】
ここにおいて、制御装置ＡまたはＢのどちらかに故障等により異常が生じた場合の運転を図２により説明する。
図２において、図１と同様の要素には同一の符号を付している。図２では、制御装置Ｂに異常が生じてこれを切り離し、健全（正常）な制御装置Ａで２つのモータ１−Ａと１−Ｂの運転を継続する例を示す。
【００２７】
制御装置Ａで運転するため、切換装置１１−Ａのスイッチは閉状態で図１の場合と同様であるが、切換装置１１−Ｂのスイッチは開状態、切換装置２１のスイッチは閉状態に切り換える。このようにすると変換器３−Ａにより交流モータ１−Ａと１−Ｂが並列駆動できる。
【００２８】
図２に示した状態のとき、状態監視制御部６では、速度指令部５からの速度指令信号とエンコーダ２−Ａからの速度検出信号の偏差と、速度指令部５からの速度指令信号とエンコーダ２−Ｂからの速度検出信号の偏差と、を比較し、より偏差の大きい側のエンコーダからの信号を速度検出信号として速度制御部４−Ａに入力する。
【００２９】
図３は、上述の状態監視制御部６の構成例を示す。
速度偏差部３０１−Ａは、速度指令部５からの速度指令信号とエンコーダ２−Ａからの速度検出信号の偏差を演算する。速度偏差部３０１−Ｂは、速度指令部５からの速度指令信号とエンコーダ２−Ｂからの速度検出信号の偏差を演算する。
【００３０】
偏差判定部３０２は、これらの偏差を比較し、切換部３０３を動作させ、より偏差の大きい側を速度検出信号として選択すべく切換部３０３のスイッチを切り換える。図３では、例示としてエンコーダ２−Ａ側（より偏差の大きい側）に切り換えられている。
【００３１】
異常検出部３０５は、制御装置ＡまたはＢの異常を判定し、異常ではない側の制御装置に速度検出信号を送るように切換部３０４のスイッチを切り換える。図３の例では、制御装置Ｂが異常なので、速度制御部４−Ａに信号を送るように切り換えられている。
なお、上記説明で解るように、制御装置ＡまたはＢに異常が生じていない場合は、エンコーダ２−Ａと２−Ｂからの速度検出信号はそれぞれの速度制御部４−Ａと４−Ｂにそのまま別ルートで送られる。
【００３２】
ここで、異常検出は、例えば、各制御装置Ａ、Ｂに入力される各種信号や制御用電源電圧、各制御装置Ａ、Ｂから出力される出力信号等をモニタして、異常判定閾値等と比較することにより行なうことができる。また、各スイッチの切換は、異常検出部３０５の異常検出結果に基づく異常報知等に従い、例えば操作者によるマニュアル操作などにより行なわせることも可能である。
【００３３】
上述した偏差判定部３０２での速度指令信号と速度検出信号の偏差の比較は、次のように行なうことができる。
例えば、瞬時瞬時の状態で比較してもよいし、ある時間間隔で行ってもよい。すなわち、所定の時間間隔で偏差の比較を行なうことができる。
また、定常状態に限らず、例えば速度指令の変更時や加減速時に偏差の比較を行なう構成とすることもできる。
【００３４】
更に、図１の正常運転状態において監視、比較を行っておき、その結果（例えば偏差の大きさ）から、異常発生の際に用いるべきエンコーダを予め定めておくようにしてもよい（例えば、異常発生後、実際の偏差が求まるまでの間、フィードフォワード的な制御量として利用することができる）。このような監視、比較は、運転パターンや運転状態、あるいはモータの回転位置に応じて定めておくこともできる。
【００３５】
なお、交流モータ１−Ａの速度制御を行なう場合、本例を、その回転位置検出が必要な同期モータに適用するときには、エンコーダで検出した回転位置も上記の偏差判定部で選択したエンコーダに対応させて変更することができる。
【００３６】
以上のように、本実施の形態では、一方の制御装置に異常が生じた場合、正常な制御装置で複数のモータを運転できるように接続し、さらに制御するための検出信号を選択するようにする。このようにすると、例えば、より負荷の大きい方のモータの状態に合わせて変換器３−Ａを動作させるので２台のモータを確実に同期運転させることができる。
【００３７】
図４は、状態監視制御部６の他の構成例を示す。
図４では、２台のモータの回転速度の平均値をとって速度検出信号としている。エンコーダ２−Ａとエンコーダ２−Ｂの信号を平均演算部４０１に入力し、両者の平均値を演算する。平均演算部４０１の出力を速度検出信号として選択し、速度制御部４−Ａまたは４−Ｂに送る。なお、交流モータ１−Ａの速度制御を行なう場合、本例を、その回転位置検出が必要な同期モータに適用するときには、エンコーダで検出した回転位置も、上記同様、上記の偏差判定部で選択したエンコーダを介して得られる平均位置を回転位置検出信号として利用する。
このようにしても、一方の制御装置に異常が生じた場合、正常な制御装置で複数のモータを運転できるように接続し、さらに制御するための検出信号を選択するようにできる。このようにすると、２台のモータの平均状態で変換器を動作させるので２台のモータを確実に同期運転させることができる。
【００３８】
ところで、上述した偏差判定部３０２により、一のモータの速度指令信号と速度検出信号の偏差と、他のモータの速度指令信号と速度検出信号の偏差と、を取得して、一方の偏差が所定以上大きい場合には、対応する一のモータの負荷が所定以上大きいと判断し、また両偏差に大きな相違が無い場合には、両モータの負荷が同じ程度であると判断できるように状態監視制御部６を構成し、その判断結果に応じて、一のモータの負荷が所定以上大きい場合には、図３で示したように負荷の大きい方のモータのエンコーダから得られる情報を用いて同期制御（フィードバック制御）を行なわせる一方、両モータの負荷が同じ程度である場合には、図４で示した平均値を用いて同期制御（フィードバック制御）を行なうように、偏差延いてはモータの負荷に応じて、エンコーダから取得される情報の処理の方法を自動的に選択可能な構成とすることもできる。
このように構成することで、一方の制御装置に異常が発生した場合において、両モータの負荷に応じて最適な駆動制御を行なえることになる。
【００３９】
次に、異常状態運転では、同一の変換器から複数台のモータを駆動するので、正常時と同一パターンの運転をしていたのでは変換器の容量等が不足する惧れがある。これを防ぐため、図２のように、異常時は状態監視制御部６から速度指令部５に抑制信号を出すように構成することが考えられる。
【００４０】
かかる場合において、速度指令部５では、この抑制信号を受けると、例えば速度指令を負荷を抑制するような指令値に変更したり、或いは／及び加減速時間を引き延ばすような指令を出す。なお、負荷を抑制するように、運転パターン全体に渡って指令を変更したり、所要箇所だけ指令を変更して運転を行なわせることもできる。
このようにして、モータの負荷（トルク）を制限する運転を行なわせることで、変換器に対する負荷を軽減し、容量不足に起因する損傷等から変換器を保護することができることになる。
【００４１】
上記説明では状態監視制御部６が制御装置ＡとＢの異常を監視して、どちらかに異常が生じた場合、上記のように制御系を切り換えて駆動する場合について示したが、制御装置の異常監視は他の装置で実施してもよい。また、異常が生じたこと、そして、制御系を切り換えることを上位の制御装置や表示装置などにより表示し、装置管理者に知らせるようにすることができる。
【００４２】
ここでは、２台の複数モータからなる装置について説明したが、モータ数が３台以上の場合でも成立するものである。また、制御装置異常時に複数モータは同じ変換器から駆動されるので、基本的に同期運転を行なう交流モータとし、交流モータとしては誘導モータ、同期モータ、ステッピングモータ、リラクタンスモータが適用できる。なお、交流モータに限らず、エンコーダからの情報に基づいてフィードバック制御等により複数モータを同期させつつ駆動制御可能なモータであれば、例えば、変換器等の換わりに、速度制御部からのＰＷＭ信号等が入力される駆動回路等が備えられる直流サーボモータ等の直流モータにも適用可能である。
【００４３】
更に、図１と２の例は、制御装置ＡとＢは速度制御を行なう例について示したが、速度指令部５を位置指令部とし、速度制御部５−Ａと５−Ｂをそれぞれ位置制御部に変更して、エンコーダ２−Ａ、２−Ｂの回転位置信号を利用して系全体を位置制御する方式とする場合にも、本発明は適用可能である。この場合、状態監視制御部６での演算の偏差判定は位置偏差の判定であり、或いは、平均演算は位置の平均値の演算である。なお、位置制御系として構成するとき、交流モータの回転取付位置を電気的に一致させておいた方がよい。
【００４４】
以上説明したように、複数台のモータが電気的に互いに同期をとって運転する装置であれば本発明の意図するところは適用できるが、図１の装置の例で言えば、Ａ系とＢ系の装置構成仕様が同一であり、また、モータ１−Ａと１−Ｂで駆動される負荷特性もほぼ同一特性である場合の方がより効果が発揮できる。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る接続例を示す。図５において、図１と同様の要素には同一の符号を付している。
【００４６】
異常判定後の主回路接続を図１では、図２のようにモータを並列接続して変換器に接続したが、図５では、図６のようにモータを直列接続して変換器に接続する。制御装置ＡまたはＢの異常の際に、２台のモータ５０１−Ａと５０１−Ｂを直列接続して運転するため、変換器３−Ａからの３相交流出力は切換装置５１１−Ａを介して交流モータ５０１−Ａの一方に端子に接続される。同様に、変換器３−Ｂからの３相交流出力は切換装置５１１−Ｂを介して交流モータ５０１−Ｂの一方の端子に接続される。更に、交流モータ５０１−Ａと５０１−Ｂの他端子は切換装置５１２に接続される。通常の運転、すなわち、正常時は図５のように各切換装置は接続されており、図１と全く同じ動作をし、２台のモータは同期をとって運転される。
【００４７】
ここにおいて、制御装置ＡまたはＢのどちらかに異常が生じた場合の主回路接続を図６により説明する。
図６は、制御装置Ｂに異常が生じてこれを切り離し、制御装置Ａで２つのモータ５０１−Ａと５０１−Ｂの運転を継続する例を示し、図５の主回路接続を異常の際における接続例として示したものである。
【００４８】
切換装置５１１−Ａの接続状態は図５と同様であるが、切換装置５１１−Ｂと切換装置５１２の接続状態を図６に示したように切り換える。このようにすると、変換器３−Ａにより交流モータ５０１−Ａと５０１−Ｂを直列駆動できる。制御装置の動作や、特に状態監視制御部６の動作は、図１と同様であるので説明を省略する。
このようにしても本発明の意図したところは実現でき、異常の際にも２台のモータを同期をとって運転することができる。なお、図６に示した異常の際の接続方法によれば、高速運転は制限されるが、低速時のトルクは確保される。
【００４９】
上述した各実施の形態においては、３相モータを用いた場合を代表的に説明したが、単相でも多相モータでも適用可能であり、また、多巻線モータにも適用可能である。
【００５０】
上述のように複数台のモータが電気的に互いに同期をとって運転する装置であれば本発明は適用できるが、より具体的な例として、以下に、２台のモータで構成され、Ａ系とＢ系の装置構成の仕様が同一であり、また、２台のモータで駆動される負荷特性もほぼ同一特性である場合の例を、図７、図８に例示する。
【００５１】
図７は、台車に適用した一例を示す。かかる例は、例えば、電気自動車、クレーン、鉄道車両の走行台車などの車輪を有する車両に適用できる。図７に示したように、図１と同様、符号の末尾に符号図面番号で−Ａが付されるＡ系の装置と、符号の末尾に符号−Ｂが付されるＢ系の装置が備えられる。交流モータ７１−Ａ、７１−Ｂにそれぞれ車輪７２−Ａ、７２−Ｂが接続され、それらは台車枠７３に装着される。通常の台車では２つの車輪は車軸で結ばれるが、クレーンで２つの車輪間の距離が長い場合や、鉄道の超低床式車両の場合には車軸設置が困難である。このような場合、車輪７２−Ａ、７２−Ｂにそれぞれモータ７１−Ａ、７１−Ｂを接続し、２つのモータを同期運転すれば２つの車輪は車軸で結ばれるのと同じ状態にできる。
【００５２】
このような装置において、一方の制御装置が異常になった場合、上述した実施の形態において説明した運転方法が利用できる。なお、図示のものはモータと車輪は減速機を介さずに接続されるが、減速機や接続軸を用いて構成することもでき、モータの設置位置や場所も例示したものに限定されない。
【００５３】
図８は、アームを用いた搬送装置或いはアクチュエータに適用した例を示す。図１と同様に、符号の末尾に符号−Ａが付されるＡ系の装置と、符号の末尾に符号−Ｂが付されるＢ系の装置が備えられる。これらＡ系の装置とＢ系の装置の間は機械的、すなわち駆動力上では接続されていないが、電気的に同期をとって運転される。
【００５４】
Ａ系の装置の構成は、第１交流モータ８１−Ａは第１アーム８３−Ａを駆動し、第１アーム８３−Ａの先端にある第２交流モータ８２−Ａが第２アーム８４−Ａを駆動する。２つのアーム８３−Ａと８４−Ａの動きでハンド８５−Ａの位置が決められる。Ｂ系の装置の機構も同様である。
２つのハンド８５−Ａと８５−Ｂにより図示しない搬送物が把持され輸送される。図８では、第１モータ８１−Ａと８１−Ｂ同士が電気的に同期運転され、第２モータ８２−Ａと８２−Ｂ同士が電気的に同期運転される。
したがって、Ａ系の装置とＢ系の装置は電気的に同期運転され、同じ動作をする。このようにして、Ａ系の装置とＢ系の装置が協働し連携して搬送を行なう。
【００５５】
このような装置の一例として、プレスマシン間で加工物を運搬する搬送装置が想定される。かかる装置では、互いに同期運転されるモータ間で、上記説明した異常の際における運転が実施できる。なお、本例のように同期駆動されるモータが複数組ある装置では、制御装置に異常が生じた組の間で異常の際における運転を行なうが、当該の組に対してだけでなく、装置全体に対して速度／位置指令信号を、例えばモータの負荷を抑制するように変更して与えることができる。
【００５６】
図８に例示したものにおいて、モータとアームの接続は減速機を介しても、或いは減速機レスの構造でもよく、モータの取付位置は図示に限定されない。また、図８では、第１アームと第２アームからなる２アーム型を示したが、搬送の形態により、１アーム型でも、３アーム型以上の装置に適用可能である。
更に、複数の装置間で同期をとって運転をする搬送装置であれば、アーム型でなくてもよいものである。このような装置の例として、例えば、上流プレスマシンで加工された加工物を両側からフィンガ等により挟み下流方向へ向けて搬送し下流プレスマシンに送った後、加工物を解放し原位置へ復帰して再び上記動作を繰り返すような装置、所謂トランスファ装置がある。
【００５７】
また、電気的に同期をとってモータを運転する装置は上述した例だけでなく、ドア装置、コンベヤ、産業機械、各種アクチュエータ、産業用ロボットや歩行ロボット等の移動ロボットの他各種ロボットにも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る複数の電動機の駆動装置の概略構成（正常状態）を示すブロック図である。
【図２】同上実施の形態に係る駆動装置の異常発生の際における各部の接続状態を示すブロック図である。
【図３】同上実施の形態に係る駆動装置を構成する状態監視制御部の構成例を示すブロック図である。
【図４】同上実施の形態に係る駆動装置を構成する状態監視制御部の他の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る複数の電動機の駆動装置の概略構成（正常状態）を示すブロック図である。
【図６】同上実施の形態に係る駆動装置の異常発生の際における各部の接続状態を示すブロック図である。
【図７】本発明の適用例を示す駆動装置の一例である。
【図８】本発明の適用例を示す他の駆動装置の一例である。
【符号の説明】
【００５９】
１−Ａ、１−Ｂ 交流モータ
２−Ａ、２−Ｂ エンコーダ
３−Ａ、３−Ｂ 変換器
４−Ａ、４−Ｂ 速度制御部
５ 速度指令部
６ 状態監視制御部
１１−Ａ、１１−Ｂ 切換装置
２１ 切換装置
３０１−Ａ、３０１−Ｂ 速度偏差部
３０２ 偏差判定部
３０３ 切換部
３０４ 切換部
３０５ 異常検出部
５０１−Ａ、５０１−Ｂ 交流モータ
５１１−Ａ、５１１−Ｂ 切換装置
５１２ 切換装置
７１−Ａ、７１−Ｂ 交流モータ
７２−Ａ，７２−Ｂ 車輪
７３ 台車枠
８１−Ａ、８１−Ｂ 第１交流モータ
８２−Ａ、８２−Ｂ 第２交流モータ
８３−Ａ、８３−Ｂ 第１アーム
８４−Ａ、８４−Ｂ 第２アーム
８５−Ａ、８５−Ｂ ハンド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に機械的に回転連結されていない複数の電動機と、
対応する電動機の運転状態に関連する情報を取得する情報取得手段と、
前記複数の電動機のそれぞれに対応して備えられ、駆動指令に基づいて対応する電動機を駆動制御すると共に、前記情報取得手段により取得される情報をフィードバック情報として利用して、前記複数の電動機の運転を同期させるように前記駆動指令に対して補正を与えるフィードバック機能を備えた複数の制御手段と、
を含んで構成される複数の電動機の駆動装置であって、
前記複数の制御手段のうちのある制御手段が異常になった場合に、対応する電動機の当該異常になった制御手段による駆動制御を停止すると共に、健全な制御手段を介して前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を同期させるように駆動制御することを特徴とする複数の電動機の駆動装置。
【請求項２】
前記複数の制御手段のうちのある制御手段が異常になった場合に、駆動回路を切り換えることによって、対応する電動機の当該異常になった制御手段による駆動制御を停止すると共に、当該異常になった制御手段に対応する電動機を、前記健全な制御手段を介して駆動制御される電動機と並列接続することを特徴とする請求項１に記載の複数の電動機の駆動装置。
【請求項３】
前記複数の制御手段のうちのある制御手段が異常になった場合に、駆動回路を切り換えることによって、対応する電動機の当該異常になった制御手段による駆動制御を停止すると共に、当該異常になった制御手段に対応する電動機を、前記健全な制御手段を介して駆動制御される電動機と直列接続することを特徴とする請求項１に記載の複数の電動機の駆動装置。
【請求項４】
前記駆動指令と、前記情報取得手段により取得される電動機毎の運転状態に関連する情報と、の偏差が最大となる電動機の運転状態に関連する情報をフィードバック情報として利用して、前記健全な制御手段が、前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を駆動制御することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の複数の電動機の駆動装置。
【請求項５】
前記情報取得手段により取得される電動機毎の運転状態に関連する情報の平均値をフィードバック情報として利用して、前記健全な制御手段が、前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を駆動制御することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の複数の電動機の駆動装置。
【請求項６】
前記駆動指令と、前記情報取得手段により取得される電動機毎の運転状態に関連する情報と、の偏差に基づいて、当該偏差が最大となる電動機の運転状態に関連する情報をフィードバック情報として利用するか、或いは前記情報取得手段により取得される電動機毎の運転状態に関連する情報の平均値をフィードバック情報として利用するか、を選択し、選択されたフィードバック情報に基づいて、前記健全な制御手段が、前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を駆動制御することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の複数の電動機の駆動装置。
【請求項７】
前記健全な制御手段は、前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を駆動制御する際に、負荷を低減するように駆動制御に制限を加えることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１つに記載の複数の電動機の駆動装置。
【請求項８】
前記複数の電動機は、車輪の駆動源として利用されることを特徴とする請求項１〜請求項７の何れか１つに記載の複数の電動機の駆動装置。
【請求項９】
前記複数の電動機は、搬送装置の駆動源として利用されること特徴とする請求項１〜請求項７の何れか１つに記載の複数の電動機の駆動装置。
【請求項１０】
相互に機械的に回転連結されていない複数の電動機と、
対応する電動機の運転状態に関連する情報を取得する情報取得手段と、
前記複数の電動機のそれぞれに対応して備えられ、駆動指令に基づいて対応する電動機を駆動制御すると共に、前記情報取得手段により取得される情報をフィードバック情報として利用して、前記複数の電動機の運転を同期させるように前記駆動指令に対して補正を与えるフィードバック機能を備えた複数の制御手段と、
を含んで構成される複数の電動機の駆動装置の制御方法であって、
前記複数の制御手段のうちのある制御手段が異常になった場合に、対応する電動機の当該異常になった制御手段による駆動制御を停止すると共に、健全な制御手段を介して前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を同期させるように駆動制御することを特徴とする複数の電動機の駆動装置の制御方法。
【請求項１】
相互に機械的に回転連結されていない複数の電動機と、
対応する電動機の運転状態に関連する情報を取得する情報取得手段と、
前記複数の電動機のそれぞれに対応して備えられ、駆動指令に基づいて対応する電動機を駆動制御すると共に、前記情報取得手段により取得される情報をフィードバック情報として利用して、前記複数の電動機の運転を同期させるように前記駆動指令に対して補正を与えるフィードバック機能を備えた複数の制御手段と、
を含んで構成される複数の電動機の駆動装置であって、
前記複数の制御手段のうちのある制御手段が異常になった場合に、対応する電動機の当該異常になった制御手段による駆動制御を停止すると共に、健全な制御手段を介して前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を同期させるように駆動制御することを特徴とする複数の電動機の駆動装置。
【請求項２】
前記複数の制御手段のうちのある制御手段が異常になった場合に、駆動回路を切り換えることによって、対応する電動機の当該異常になった制御手段による駆動制御を停止すると共に、当該異常になった制御手段に対応する電動機を、前記健全な制御手段を介して駆動制御される電動機と並列接続することを特徴とする請求項１に記載の複数の電動機の駆動装置。
【請求項３】
前記複数の制御手段のうちのある制御手段が異常になった場合に、駆動回路を切り換えることによって、対応する電動機の当該異常になった制御手段による駆動制御を停止すると共に、当該異常になった制御手段に対応する電動機を、前記健全な制御手段を介して駆動制御される電動機と直列接続することを特徴とする請求項１に記載の複数の電動機の駆動装置。
【請求項４】
前記駆動指令と、前記情報取得手段により取得される電動機毎の運転状態に関連する情報と、の偏差が最大となる電動機の運転状態に関連する情報をフィードバック情報として利用して、前記健全な制御手段が、前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を駆動制御することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の複数の電動機の駆動装置。
【請求項５】
前記情報取得手段により取得される電動機毎の運転状態に関連する情報の平均値をフィードバック情報として利用して、前記健全な制御手段が、前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を駆動制御することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の複数の電動機の駆動装置。
【請求項６】
前記駆動指令と、前記情報取得手段により取得される電動機毎の運転状態に関連する情報と、の偏差に基づいて、当該偏差が最大となる電動機の運転状態に関連する情報をフィードバック情報として利用するか、或いは前記情報取得手段により取得される電動機毎の運転状態に関連する情報の平均値をフィードバック情報として利用するか、を選択し、選択されたフィードバック情報に基づいて、前記健全な制御手段が、前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を駆動制御することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の複数の電動機の駆動装置。
【請求項７】
前記健全な制御手段は、前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を駆動制御する際に、負荷を低減するように駆動制御に制限を加えることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１つに記載の複数の電動機の駆動装置。
【請求項８】
前記複数の電動機は、車輪の駆動源として利用されることを特徴とする請求項１〜請求項７の何れか１つに記載の複数の電動機の駆動装置。
【請求項９】
前記複数の電動機は、搬送装置の駆動源として利用されること特徴とする請求項１〜請求項７の何れか１つに記載の複数の電動機の駆動装置。
【請求項１０】
相互に機械的に回転連結されていない複数の電動機と、
対応する電動機の運転状態に関連する情報を取得する情報取得手段と、
前記複数の電動機のそれぞれに対応して備えられ、駆動指令に基づいて対応する電動機を駆動制御すると共に、前記情報取得手段により取得される情報をフィードバック情報として利用して、前記複数の電動機の運転を同期させるように前記駆動指令に対して補正を与えるフィードバック機能を備えた複数の制御手段と、
を含んで構成される複数の電動機の駆動装置の制御方法であって、
前記複数の制御手段のうちのある制御手段が異常になった場合に、対応する電動機の当該異常になった制御手段による駆動制御を停止すると共に、健全な制御手段を介して前記異常になった制御手段に対応する電動機を含む複数の電動機を同期させるように駆動制御することを特徴とする複数の電動機の駆動装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１３０９９０（Ｐ２００９−１３０９９０Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０１１９３（Ｐ２００７−３０１１９３）
【出願日】平成１９年１１月２１日（２００７．１１．２１）
【出願人】（０００１００８６１）アイダエンジニアリング株式会社 (153)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２１日（２００７．１１．２１）
【出願人】（０００１００８６１）アイダエンジニアリング株式会社 (153)
【Ｆターム（参考）】
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