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JP2010271185A - Abnormality monitoring device - Google Patents

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JP2010271185A
JP2010271185A JP2009123298A JP2009123298A JP2010271185A JP 2010271185 A JP2010271185 A JP 2010271185A JP 2009123298 A JP2009123298 A JP 2009123298A JP 2009123298 A JP2009123298 A JP 2009123298A JP 2010271185 A JP2010271185 A JP 2010271185A
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JP
Japan
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motor
disturbance component
rotation
vibration
disturbance
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Pending
Application number
JP2009123298A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiseki Maekawa
清石 前川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To extract a vibration excited by abnormal conditions in the rotation system of a motor or the like, without using any dedicated instrument for measuring the excited vibration when the abnormal conditions arise. <P>SOLUTION: A disturbance component calculation unit 3 calculates a torque disturbance τd included in a motor current command si on the basis of the motor current instruction si and a motor velocity vm. A rotation-synchronous disturbance component extraction unit 4 extracts a magnitude of the torque disturbance τd whose period is synchronized with a rotation frequency of the motor 2 on the basis of the torque disturbance τd calculated by the disturbance component calculation unit 3. A rotation-frequency synchronous vibration increase decision unit 8 determines an increase of a rotation-frequency synchronous vibration when an output value from the rotation-synchronous disturbance component extraction unit 4 becomes equal to or more than a threshold. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は異常監視装置に関し、特に、産業用ロボット、実装機、射出成形機、工作機械、印刷機、半導体製造装置、包装機、エレベータ、空調機、車載機器などの設備診断方式に関する。   The present invention relates to an abnormality monitoring apparatus, and more particularly to an equipment diagnosis system for industrial robots, mounting machines, injection molding machines, machine tools, printing machines, semiconductor manufacturing apparatuses, packaging machines, elevators, air conditioners, on-vehicle equipment, and the like.

産業用ロボット、実装機、射出成形機、工作機械、印刷機、半導体製造装置、包装機、エレベータ、空調機、車載機器などで用いられる回転機械に異常が発生すると、その回転に同期した振動が発生もしくは大きくなる場合がある。このため、その異常に伴なって発生する回転機械の振動を検出し、その検出結果に基づいて回転機械の異常の発生を判別することが行われることがある。   When an abnormality occurs in a rotating machine used in industrial robots, mounting machines, injection molding machines, machine tools, printing machines, semiconductor manufacturing equipment, packaging machines, elevators, air conditioners, and in-vehicle equipment, vibrations synchronized with the rotation occur. It may occur or become larger. For this reason, it is sometimes performed to detect the vibration of the rotating machine that occurs with the abnormality, and to determine the occurrence of the abnormality of the rotating machine based on the detection result.

例えば、特許文献1には、モータなどの回転機械で構成されたメカニカルシステムにおいて、回転機械の振動を検知することで、異常部位や異常原因を判定する方法が開示されている。すなわち、モータなどの回転系で発生する振動の変位、速度、加速度が回転系の回転速度と共に測定され、測定された振動の加速度信号は、ハイパスフィルタに通されることで高周波領域成分のみが抽出される。そして、測定された振動の信号が整流され包絡線処理が行われた後、包絡線処理された振動信号及び回転周期信号が一定のサンプリング周期でサンプリングされる。続いて、予め設定された標準回転周期と回転系の回転周期との比率から、回転周期信号と同時にサンプリングされた振動信号の時間間隔の変更処理が行われ、この変更処理が施された振動信号の周波数解析若しくは自己相関解析に基づいて、異常部位又は異常原因の判定が行われる。   For example, Patent Document 1 discloses a method of determining an abnormal site and an abnormal cause by detecting vibration of a rotary machine in a mechanical system including a rotary machine such as a motor. That is, the displacement, speed, and acceleration of vibration generated in a rotating system such as a motor are measured together with the rotating speed of the rotating system, and the measured vibration acceleration signal is passed through a high-pass filter to extract only the high-frequency region component. Is done. Then, after the measured vibration signal is rectified and envelope processing is performed, the envelope-processed vibration signal and rotation period signal are sampled at a constant sampling period. Subsequently, the time interval of the vibration signal sampled at the same time as the rotation period signal is changed based on the ratio between the preset standard rotation period and the rotation period of the rotation system, and the vibration signal subjected to this change process Based on the frequency analysis or autocorrelation analysis, the abnormal part or the cause of the abnormality is determined.

特開平4−279826号公報JP-A-4-279826

しかしながら、特許文献1に開示された方法では、モータの加減速動作の制御に用いられる状態量(回転位置、速度、印加する電流値など)だけでなく、モータなどの回転系で異常が発生した際に励起される振動を測定するための専用の測定器(センサ)が必要となる。このため、メカニカルシステムの制御系にかかるコストが高くなるという問題があった。   However, in the method disclosed in Patent Document 1, not only the state quantity (rotation position, speed, applied current value, etc.) used for controlling the acceleration / deceleration operation of the motor, but also an abnormality has occurred in the rotating system such as the motor. A dedicated measuring device (sensor) for measuring vibrations excited at the time is required. For this reason, there existed a problem that the cost concerning the control system of a mechanical system became high.

また、特許文献1に開示された方法では、周波数解析もしくは自己相関解析を行う必要があるとともに、回転周期信号と同時にサンプリングされたデータを一旦記録しておく必要がある。このため、回転周期信号と同時にサンプリングされたデータを記憶するメモリが必要となるほか、周波数解析もしくは自己相関解析を行う機能を持たせる必要があり、異常部位又は異常原因の判定を行う診断装置のコストが高くなるという問題もあった。   Further, in the method disclosed in Patent Document 1, it is necessary to perform frequency analysis or autocorrelation analysis, and it is necessary to record data sampled simultaneously with the rotation period signal. For this reason, in addition to requiring a memory for storing data sampled simultaneously with the rotation period signal, it is necessary to have a function for performing frequency analysis or autocorrelation analysis. There was also a problem of high costs.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、モータなどの回転系で異常が発生した際に励起される振動を測定するための専用の測定器を用いることなく、その異常により励起される振動を抽出することが可能な異常監視装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and is excited by an abnormality without using a dedicated measuring instrument for measuring vibration excited when an abnormality occurs in a rotating system such as a motor. An object of the present invention is to obtain an abnormality monitoring device that can extract vibrations.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の異常監視装置は、モータ電流指令、モータ電流、モータ加速度およびモータ速度のいずれか少なくとも1つの信号に含まれる外乱成分を算出する外乱成分算出部と、前記外乱成分算出部にて算出された外乱成分から、モータの回転数に同期した周期の外乱成分の大きさを抽出する回転同期外乱成分抽出部とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the abnormality monitoring apparatus of the present invention calculates a disturbance component included in at least one of a motor current command, a motor current, a motor acceleration, and a motor speed. A component calculation unit, and a rotation synchronization disturbance component extraction unit that extracts, from the disturbance component calculated by the disturbance component calculation unit, a magnitude of a disturbance component having a period synchronized with the rotation speed of the motor. .

この発明によれば、モータなどの回転系で異常が発生した際に励起される振動を測定するための専用の測定器を用いることなく、その異常により励起される振動を抽出することが可能という効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to extract vibration excited by the abnormality without using a dedicated measuring instrument for measuring vibration excited when abnormality occurs in a rotating system such as a motor. There is an effect.

図1は、本発明に係る異常監視装置の実施の形態1の概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of Embodiment 1 of an abnormality monitoring apparatus according to the present invention. 図2は、本発明に係る異常監視装置の実施の形態2の概略構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of Embodiment 2 of the abnormality monitoring apparatus according to the present invention. 図3は、本発明に係る異常監視装置の実施の形態4の概略構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of Embodiment 4 of the abnormality monitoring apparatus according to the present invention. 図4は、本発明に係る異常監視装置の実施の形態5の概略構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of Embodiment 5 of the abnormality monitoring apparatus according to the present invention. 図5は、本発明に係る異常監視装置の実施の形態6の概略構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of Embodiment 6 of the abnormality monitoring apparatus according to the present invention. 図6は、図5のモデル速度算出部10の概略構成例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of the model speed calculation unit 10 of FIG.

以下に、本発明に係る異常監視装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of an abnormality monitoring apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態1.
図1は、本発明に係る異常監視装置の実施の形態1の概略構成を示すブロック図である。図1において、異常監視装置11には、外乱成分算出部3、回転同期外乱成分抽出部4および回転数同期振動増加判別部8が設けられている。また、回転同期外乱成分抽出部4には、回転数同期信号サンプリング部5、回転数同期周期バンドパスフィルタ6および実効値算出部7が設けられている。また、異常監視装置11にて異常の監視が行われる回転系には、位置・速度制御部1およびモータ2が設けられている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of Embodiment 1 of an abnormality monitoring apparatus according to the present invention. In FIG. 1, the abnormality monitoring device 11 is provided with a disturbance component calculation unit 3, a rotation synchronization disturbance component extraction unit 4, and a rotation speed synchronization vibration increase determination unit 8. The rotation synchronization disturbance component extraction unit 4 is provided with a rotation speed synchronization signal sampling unit 5, a rotation speed synchronization period bandpass filter 6, and an effective value calculation unit 7. In addition, a position / speed control unit 1 and a motor 2 are provided in a rotating system in which an abnormality is monitored by the abnormality monitoring device 11.

ここで、外乱成分算出部3は、モータ電流指令siとモータ速度vmとからモータ電流指令siに含まれるトルク外乱τdを算出することができる。回転同期外乱成分抽出部4は、外乱成分算出部3にて算出されたトルク外乱τdから、モータ2の回転数に同期した周期のトルク外乱τdの大きさを抽出することができる。なお、モータ2の回転数に同期した周期は、モータ2の回転数のn(nは正の整数)倍に対応した周期(例えば、モータ2の回転数の2倍、4倍などに対応した周期)とすることができる。回転数同期振動増加判別部8は、回転同期外乱成分抽出部4からの出力値がしきい値以上となった場合、回転数同期振動が増加したと判別することができる。   Here, the disturbance component calculation unit 3 can calculate the torque disturbance τd included in the motor current command si from the motor current command si and the motor speed vm. The rotation-synchronized disturbance component extracting unit 4 can extract the magnitude of the torque disturbance τd having a period synchronized with the rotational speed of the motor 2 from the torque disturbance τd calculated by the disturbance component calculating unit 3. The period synchronized with the rotational speed of the motor 2 corresponds to a period corresponding to n (n is a positive integer) times the rotational speed of the motor 2 (for example, 2 times, 4 times the rotational speed of the motor 2). Period). The rotation speed synchronization vibration increase determination unit 8 can determine that the rotation number synchronization vibration has increased when the output value from the rotation synchronization disturbance component extraction unit 4 is equal to or greater than a threshold value.

回転数同期信号サンプリング部5は、外乱成分算出部3にて算出されたトルク外乱τd所定のモータ変位幅sdに従ってサンプリングすることができる。回転数同期周期バンドパスフィルタ6は、回転数同期信号サンプリング部5にてサンプリングされたトルク外乱τdから、モータ2の回転数のn倍の周波数成分を抽出することができる。例えば、回転数同期周期バンドパスフィルタ6は、モータ2の回転数のn倍の周波数成分に対応した通過帯域を持つように構成することができる。実効値算出部7は、モータ2の回転数に同期した周期のトルク外乱τdの大きさの実効値を算出することができる。   The rotation speed synchronization signal sampling unit 5 can sample the torque disturbance τd calculated by the disturbance component calculation unit 3 according to a predetermined motor displacement width sd. The rotation speed synchronization period bandpass filter 6 can extract a frequency component n times the rotation speed of the motor 2 from the torque disturbance τd sampled by the rotation speed synchronization signal sampling unit 5. For example, the rotational speed synchronization period band pass filter 6 can be configured to have a pass band corresponding to a frequency component n times the rotational speed of the motor 2. The effective value calculation unit 7 can calculate an effective value of the magnitude of the torque disturbance τd having a period synchronized with the rotation speed of the motor 2.

そして、位置指令spが位置・速度制御部1に入力されると、位置指令spに対応したモータ電流指令siが生成され、モータ2および外乱成分算出部3に送られる。そして、モータ電流指令siがモータ2に送られると、そのモータ電流指令siに基づいてモータ2が回転する。また、モータ速度vmおよびモータ位置pmがモータ2から検出され、モータ速度vmは外乱成分算出部3に送られるとともに、モータ位置pmは回転数同期信号サンプリング部5に送られる。   When the position command sp is input to the position / speed control unit 1, a motor current command si corresponding to the position command sp is generated and sent to the motor 2 and the disturbance component calculation unit 3. When the motor current command si is sent to the motor 2, the motor 2 rotates based on the motor current command si. Further, the motor speed vm and the motor position pm are detected from the motor 2, the motor speed vm is sent to the disturbance component calculation unit 3, and the motor position pm is sent to the rotation speed synchronization signal sampling unit 5.

そして、モータ電流指令siとモータ速度vmが外乱成分算出部3に送られると、モータ電流指令siとモータ速度vmとからモータ電流指令siに含まれるトルク外乱τdが算出され、トルク外乱τdが回転数同期信号サンプリング部5に出力される。   When the motor current command si and the motor speed vm are sent to the disturbance component calculation unit 3, the torque disturbance τd included in the motor current command si is calculated from the motor current command si and the motor speed vm, and the torque disturbance τd is rotated. It is output to the number synchronization signal sampling unit 5.

ここで、トルク外乱τdは、以下のようにして求めることができる。すなわち、モータ2のトルク定数をKt、モータ2と機械を合計した等価イナーシャをJ、モータ速度vmの差分から算出したモータ加速度をam、粘性摩擦係数をfv、クーロン摩擦係数をfcとすると、vm>0の場合、モータトルクの推定値τhは、以下の(1)式で与えることができる。
τh=J*am+fv*vm+fc ・・・(1)
Here, the torque disturbance τd can be obtained as follows. That is, if the torque constant of the motor 2 is Kt, the equivalent inertia totaling the motor 2 and the machine is J, the motor acceleration calculated from the difference of the motor speed vm is am, the viscous friction coefficient is fv, and the coulomb friction coefficient is fc, vm When> 0, the estimated value τh of the motor torque can be given by the following equation (1).
τh = J * am + fv * vm + fc (1)

一方、vm<0の場合、モータトルクの推定値τhは、以下の(2)式で与えることができる。
τh=J*am+fv*vm−fc ・・・(2)
On the other hand, when vm <0, the estimated value τh of the motor torque can be given by the following equation (2).
τh = J * am + fv * vm−fc (2)

(1)式および(2)式から、実際のトルクτがτ=Kt*iで与えられるものとすると、トルク外乱τdは、以下の(3)式で与えることができる。
τd=τ−τh ・・・(3)
Assuming that the actual torque τ is given by τ = Kt * i from the equations (1) and (2), the torque disturbance τd can be given by the following equation (3).
τd = τ−τh (3)

次に、外乱成分算出部3にて算出されたトルク外乱τdと、モータ2から検出されたモータ位置pmが回転数同期信号サンプリング部5に入力されると、モータ位置pmがモータ変位幅sdに基づいて決定される刻み位置を越えるごとに、トルク外乱τdの値が回転数同期周期バンドパスフィルタ6に出力される。   Next, when the torque disturbance τd calculated by the disturbance component calculation unit 3 and the motor position pm detected from the motor 2 are input to the rotation speed synchronization signal sampling unit 5, the motor position pm becomes the motor displacement width sd. The value of the torque disturbance τd is output to the rotational speed synchronization period band pass filter 6 every time the step position determined on the basis is exceeded.

例えば、第k(kは正の整数)回目の周期のトルク外乱τdをτd[k]、モータ位置pmをpm[k]とする。また、回転数同期周期バンドパスフィルタ6への前回の出力が第j回目の出力であったとし、第j回目の出力を行った時の刻み位置をkpm[j]とする。   For example, the torque disturbance τd in the k-th (k is a positive integer) cycle is τd [k], and the motor position pm is pm [k]. Further, it is assumed that the previous output to the rotation speed synchronization period band pass filter 6 is the j-th output, and the step position when the j-th output is performed is kpm [j].

そして、vm>0の場合、pm[k]−kpm[j]<sdの時は刻み位置を越えていない。このため、回転数同期信号サンプリング部5では、この時に入力されたトルク外乱τd[k]のサンプリングは行われず、トルク外乱τdの値は回転数同期周期バンドパスフィルタ6に出力されない。   When vm> 0, when pm [k] −kpm [j] <sd, the step position is not exceeded. Therefore, the rotation speed synchronization signal sampling unit 5 does not sample the torque disturbance τd [k] input at this time, and the value of the torque disturbance τd is not output to the rotation speed synchronization period bandpass filter 6.

一方、pm[k]−kpm[j]>sdの時は、回転数同期信号サンプリング部5では、以下の(4)式および(5)式に従って、dp1、dp2が算出される。
dp1=pm[k]−kpm[j]−sd ・・・(4)
dp2=sd−pm[k−1]+kpm[j] ・・・(5)
On the other hand, when pm [k] −kpm [j]> sd, the rotation speed synchronization signal sampling unit 5 calculates dp1 and dp2 according to the following equations (4) and (5).
dp1 = pm [k] −kpm [j] −sd (4)
dp2 = sd−pm [k−1] + kpm [j] (5)

そして、dp1<dp2の場合は、トルク外乱τd[k]が回転数同期周期バンドパスフィルタ6に出力され、dp1>dp2の場合は、トルク外乱τd[k−1]が回転数同期周期バンドパスフィルタ6に出力される。   When dp1 <dp2, the torque disturbance τd [k] is output to the rotation speed synchronization period bandpass filter 6, and when dp1> dp2, the torque disturbance τd [k-1] is the rotation speed synchronization period bandpass. It is output to the filter 6.

そして、トルク外乱τdの値が回転数同期周期バンドパスフィルタ6に出力されると、その出力は第j+1回目の出力であるので、第j+1回目の出力を行った時の刻み位置kpm[j+1]をkpm[j]+sdに更新される。   Then, when the value of the torque disturbance τd is output to the rotation speed synchronization period bandpass filter 6, the output is the (j + 1) th output, and therefore the step position kpm [j + 1] when the j + 1th output is performed. Is updated to kpm [j] + sd.

なお、上記の例では、モータ位置pmが、モータ変位幅sdに基づいて決定される刻み位置を越えるごとに、刻み位置に近い方の値を出力する方法について説明したが、刻み位置までの距離に応じて重み付け和を算出して出力するようにしてもよい。例えば、(dp2*τd[k]+dp1*τd[k−1])/(dp1+dp2)という値を回転数同期周期バンドパスフィルタ6に出力してもよい。また、上記の例では、vm>0の場合を例に挙げたが、vm<0の場合も同様である。   In the above example, the method of outputting the value closer to the step position every time the motor position pm exceeds the step position determined based on the motor displacement width sd has been described. The weighted sum may be calculated and output according to the above. For example, a value of (dp2 * τd [k] + dp1 * τd [k−1]) / (dp1 + dp2) may be output to the rotation speed synchronization period bandpass filter 6. In the above example, the case of vm> 0 has been described as an example, but the same applies to the case of vm <0.

回転数同期周期バンドパスフィルタ6では、回転数同期信号サンプリング部5からデータが入力されるたびに、バンドパスフィルタの演算を実施する。バンドパスフィルタのパラメータは指定された回転数のn倍の成分を通過させる値に設定しておく。このようにしておくことにより、回転数同期信号サンプリング部5にてサンプリングされたトルク外乱τdの値からモータ2の回転数のn倍の周波数成分が抽出される。回転数同期周期バンドパスフィルタ6の出力は、実効値算出部7へ出力される。   The rotation speed synchronization period bandpass filter 6 performs a bandpass filter operation each time data is input from the rotation speed synchronization signal sampling unit 5. The parameter of the band pass filter is set to a value that allows the component of n times the designated rotation speed to pass. By doing so, a frequency component n times the rotational speed of the motor 2 is extracted from the value of the torque disturbance τd sampled by the rotational speed synchronization signal sampling unit 5. The output of the rotation speed synchronization period bandpass filter 6 is output to the effective value calculation unit 7.

そして、モータ2の回転数のn倍の周波数成分が実効値算出部7に入力されると、その絶対値が算出され、さらに1次遅れフィルタなどのローパスフィルタに通されることで、モータ2の回転数のn倍の周波数成分の実効値が算出され、回転数同期振動増加判別部8に出力される。   When a frequency component that is n times the rotation speed of the motor 2 is input to the effective value calculation unit 7, the absolute value thereof is calculated and further passed through a low-pass filter such as a first-order lag filter, whereby the motor 2 The effective value of the frequency component n times the number of rotations is calculated and output to the rotation number synchronous vibration increase determination unit 8.

そして、回転数同期振動増加判別部8において、モータ2の回転数のn倍の周波数成分の実効値がしきい値と比較され、モータ2の回転数のn倍の周波数成分の実効値がしきい値以上となった場合、回転数同期振動が増加したと判別される。   Then, in the rotational speed synchronous vibration increase discriminating unit 8, the effective value of the frequency component n times the rotational speed of the motor 2 is compared with the threshold value, and the effective value of the frequency component n times the rotational speed of the motor 2 is obtained. When the threshold value is exceeded, it is determined that the rotational speed synchronization vibration has increased.

これにより、モータなどの回転系で異常が発生した際に励起される振動を測定するための専用の測定器を用いることなく、その異常により励起される振動を抽出することができる。このため、メカニカルシステムの制御系にかかるコストを下げることができる。   Thereby, the vibration excited by the abnormality can be extracted without using a dedicated measuring device for measuring the vibration excited when the abnormality occurs in the rotating system such as the motor. For this reason, the cost concerning the control system of a mechanical system can be reduced.

また、周波数解析もしくは自己相関解析を行うことなく、回転数同期振動の増加を判別することが可能となる。このため、回転周期信号と同時にサンプリングされたデータを一旦記録しておく必要がなくなるとともに、周波数解析もしくは自己相関解析を行う機能を持たせる必要がなくなる。この結果、異常監視装置11のコストを下げることが可能となるとともに、モータ2を通常に動作させることで取得可能なデータから、回転数同期振動が増加したかどうかを判別することができ、回転機械の異常の発生を常時監視することが可能となる。   In addition, it is possible to determine an increase in rotational speed synchronous vibration without performing frequency analysis or autocorrelation analysis. For this reason, it is not necessary to once record data sampled simultaneously with the rotation period signal, and it is not necessary to provide a function for performing frequency analysis or autocorrelation analysis. As a result, the cost of the abnormality monitoring device 11 can be reduced, and it can be determined from the data that can be acquired by operating the motor 2 normally whether or not the rotational speed synchronous vibration has increased. It is possible to constantly monitor the occurrence of machine abnormalities.

さらに、回転数同期信号サンプリング部5にてサンプリングされたトルク外乱τdから、モータ2の回転数のn倍の周波数成分を抽出させることにより、異常により励起される振動の周波数成分が、加減速による信号の周波数成分に埋もれた場合においても、加減速による信号の周波数成分を除去することができる。このため、振動測定用の測定器を用いることなく、異常により励起される振動の周波数成分の変化を抽出させることができ、異常診断精度の低下を抑制することができる。   Furthermore, by extracting a frequency component n times the rotational speed of the motor 2 from the torque disturbance τd sampled by the rotational speed synchronization signal sampling unit 5, the frequency component of vibration excited by an abnormality is caused by acceleration / deceleration. Even when the frequency component of the signal is buried, the frequency component of the signal due to acceleration / deceleration can be removed. For this reason, it is possible to extract a change in the frequency component of vibration excited by an abnormality without using a measuring instrument for vibration measurement, and to suppress a decrease in abnormality diagnosis accuracy.

なお、上述した実施の形態1では、回転同期外乱成分抽出部4に実効値算出部7を設ける方法について説明したが、実効値算出部7はなくてもよい。また、上述した実施の形態1では、異常監視装置11に回転数同期振動増加判別部8を設ける方法について説明したが、回転数同期振動増加判別部8は異常監視装置11とは別個に設けるようにしてもよい。   In the first embodiment described above, the method of providing the effective value calculation unit 7 in the rotation synchronization disturbance component extraction unit 4 has been described, but the effective value calculation unit 7 may not be provided. In the first embodiment described above, the method of providing the rotation speed synchronization vibration increase determination unit 8 in the abnormality monitoring device 11 has been described. However, the rotation speed synchronization vibration increase determination unit 8 is provided separately from the abnormality monitoring device 11. It may be.

実施の形態2.
図2は、本発明に係る異常監視装置の実施の形態2の概略構成を示すブロック図である。図2において、異常監視装置21には、図1の回転同期外乱成分抽出部4の代わりに、回転同期外乱成分抽出部14が設けられている。そして、回転同期外乱成分抽出部14には、図1の回転数同期信号サンプリング部5および回転数同期周期バンドパスフィルタ6の代わりに、回転数同期振動振幅同定部9が設けられている。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of Embodiment 2 of the abnormality monitoring apparatus according to the present invention. 2, the abnormality monitoring device 21 is provided with a rotation synchronization disturbance component extraction unit 14 instead of the rotation synchronization disturbance component extraction unit 4 of FIG. The rotation synchronization disturbance component extraction unit 14 is provided with a rotation number synchronization vibration amplitude identification unit 9 instead of the rotation number synchronization signal sampling unit 5 and the rotation number synchronization periodic bandpass filter 6 of FIG.

ここで、回転数同期振動振幅同定部9は、外乱成分算出部3にて算出されたトルク外乱τdから、モータ2の回転数のn倍に対応した周期の振動の振幅を同定し、モータ2の回転数に同期した周期のトルク外乱τdの大きさとして出力することができる。   Here, the rotation speed synchronization vibration amplitude identification unit 9 identifies the amplitude of vibration having a period corresponding to n times the rotation number of the motor 2 from the torque disturbance τd calculated by the disturbance component calculation unit 3. Can be output as the magnitude of the torque disturbance τd having a period synchronized with the number of rotations.

そして、位置指令spが位置・速度制御部1に入力されると、位置指令spに対応したモータ電流指令siが生成され、モータ2および外乱成分算出部3に送られる。そして、モータ電流指令siがモータ2に送られると、そのモータ電流指令siに基づいてモータ2が回転する。また、モータ速度vmおよびモータ位置pmがモータ2から検出され、モータ速度vmは外乱成分算出部3に送られるとともに、モータ位置pmは回転数同期振動振幅同定部9に送られる。   When the position command sp is input to the position / speed control unit 1, a motor current command si corresponding to the position command sp is generated and sent to the motor 2 and the disturbance component calculation unit 3. When the motor current command si is sent to the motor 2, the motor 2 rotates based on the motor current command si. Further, the motor speed vm and the motor position pm are detected from the motor 2, the motor speed vm is sent to the disturbance component calculation unit 3, and the motor position pm is sent to the rotation speed synchronous vibration amplitude identification unit 9.

そして、モータ電流指令siとモータ速度vmが外乱成分算出部3に送られると、モータ電流指令siとモータ速度vmとからモータ電流指令siに含まれるトルク外乱τdが算出され、トルク外乱τdが回転数同期振動振幅同定部9に出力される。   When the motor current command si and the motor speed vm are sent to the disturbance component calculation unit 3, the torque disturbance τd included in the motor current command si is calculated from the motor current command si and the motor speed vm, and the torque disturbance τd rotates. It is output to the number synchronization vibration amplitude identification unit 9.

次に、外乱成分算出部3にて算出されたトルク外乱τdと、モータ2から検出されたモータ位置pmが回転数同期振動振幅同定部9に入力されると、モータ2の回転数のn倍に対応した周期の振動の振幅が同定され、モータ2の回転数に同期した周期のトルク外乱τdの大きさとして実効値算出部7に出力される。   Next, when the torque disturbance τd calculated by the disturbance component calculation unit 3 and the motor position pm detected from the motor 2 are input to the rotation speed synchronous vibration amplitude identification unit 9, the number of rotations of the motor 2 is n times. The amplitude of vibration having a period corresponding to is identified and output to the effective value calculation unit 7 as the magnitude of the torque disturbance τd having a period synchronized with the rotation speed of the motor 2.

ここで、モータ2の回転数のn倍に対応した周期の振動の振幅は、以下のようにして同定することができる。すなわち、外乱成分算出部3で算出されたトルク外乱τdが、モータ2の回転数のn倍に対応した周期の振動であるとみなすと、トルク外乱τdは、以下の(6)式で与えることができる。
τd=vl*sin(n*Pm+φ) ・・・(6)
Here, the amplitude of vibration having a period corresponding to n times the rotation speed of the motor 2 can be identified as follows. That is, assuming that the torque disturbance τd calculated by the disturbance component calculation unit 3 is a vibration having a period corresponding to n times the rotation speed of the motor 2, the torque disturbance τd is given by the following equation (6). Can do.
τd = vl * sin (n * Pm + φ) (6)

ただし、vlは、モータ2の回転数のn倍に対応した周期の振動の振幅である。   However, vl is the amplitude of vibration having a period corresponding to n times the number of rotations of the motor 2.

ここで、para1=vl*cosφ、para2=vl*sinφと定義すると、(6)式は、以下の(7)式で与えることができる。
τd=para1*sin(n*Pm)+para2*cos(n*Pm)・・・(7)
Here, when defining para1 = vl * cosφ and para2 = vl * sinφ, the equation (6) can be given by the following equation (7).
τd = para1 * sin (n * Pm) + para2 * cos (n * Pm) (7)

ここで、第k回目の同定周期での値をkとする(例えば、Pm、Pvibなど)。また、para1、para2の逐次推定値をph1、ph2とする。さらに、ベクトルyp、p、rpと、行列Rpをそれぞれ以下の(8)式〜(11)式で定義する。
yp=[sin(n*Pm), cos(n*Pm)] ・・・(8)
=[ph1,ph2] ・・・(9)
Rp=Rpk−1+moit*(−σ*Rpk−1+yp yp) ・・・(10)
rp=rpk−1+moit*(−σ*rpk−1+τd*yp) ・・・(11)
Here, the value in the kth identification period is k (for example, Pm k , Pvib k, etc.). Further, it is assumed that the sequential estimated values of para1 and para2 are ph1 and ph2. Further, vectors yp k , p k , rp k and matrix Rp k are defined by the following equations (8) to (11), respectively.
yp k = [sin (n * Pm k ), cos (n * Pm k )] (8)
p k = [ph1 k , ph2 k ] (9)
Rp k = Rp k−1 + moit * (− σ * Rp k−1 + yp k T yp k ) (10)
rp k = rp k-1 + moit * (- σ * rp k-1 + τd k * yp k) ··· (11)

この場合、第k回目の同定周期でのpara1、para2の逐次推定値は、以下の(12)式で与えることができる。
=pk−1−moit*G(Rp・pk−1−rp) ・・・(12)
In this case, the sequential estimated values of para1 and para2 in the kth identification period can be given by the following equation (12).
p k = p k-1 -moit * G (Rp k · p k-1 -rp k) ··· (12)

ただし、moitは推定周期、σは定数、Gは定数行列である。   However, moit is an estimation period, σ is a constant, and G is a constant matrix.

そして、逐次推定したp=[ph1,ph2]から、振幅vlの第k周期での推定値は、以下の(13)式で与えることができる。
vl=sqrt(ph1*ph1+ph2*ph2) ・・・(13)
Then, the sequential estimated p k = [ph1 k, ph2 k], estimated value in the k-th period of the amplitude vl is given by the following equation (13).
vl k = sqrt (ph1 k * ph1 k + ph2 k * ph2 k) ··· (13)

そして、回転数同期振動振幅同定部9は、(13)式で算出したvlを出力することができる。 Then, the rotational speed synchronous vibration amplitude identification unit 9 may output a vl k calculated in equation (13).

そして、モータ2の回転数のn倍に対応した周期の振動の振幅が実効値算出部7に入力されると、その絶対値が算出され、さらに1次遅れフィルタなどのローパスフィルタに通されることで、モータ2の回転数のn倍に対応した周期の振動の振幅の実効値が算出され、回転数同期振動増加判別部8に出力される。   When the amplitude of vibration having a period corresponding to n times the number of rotations of the motor 2 is input to the effective value calculation unit 7, the absolute value is calculated and further passed through a low-pass filter such as a first-order lag filter. As a result, the effective value of the amplitude of vibration with a period corresponding to n times the rotational speed of the motor 2 is calculated and output to the rotational speed synchronous vibration increase determination unit 8.

そして、回転数同期振動増加判別部8において、モータ2の回転数のn倍に対応した周期の振動の振幅の実効値がしきい値と比較され、モータ2の回転数のn倍に対応した周期の振動の振幅の実効値がしきい値以上となった場合、回転数同期振動が増加したと判別される。   Then, in the rotation number synchronous vibration increase discriminating unit 8, the effective value of the amplitude of vibration having a period corresponding to n times the rotation number of the motor 2 is compared with a threshold value and corresponds to n times the rotation number of the motor 2. When the effective value of the amplitude of the periodic vibration is equal to or greater than the threshold value, it is determined that the rotational speed synchronous vibration has increased.

これにより、モータなどの回転系で異常が発生した際に励起される振動を測定するための専用の測定器を用いることなく、その異常により励起される振動を抽出することができる。このため、メカニカルシステムの制御系にかかるコストを下げることができる。   Thereby, the vibration excited by the abnormality can be extracted without using a dedicated measuring device for measuring the vibration excited when the abnormality occurs in the rotating system such as the motor. For this reason, the cost concerning the control system of a mechanical system can be reduced.

また、周波数解析もしくは自己相関解析を行うことなく、回転数同期振動の増加を判別することが可能となる。このため、回転周期信号と同時にサンプリングされたデータを一旦記録しておく必要がなくなるとともに、周波数解析もしくは自己相関解析を行う機能を持たせる必要がなくなる。この結果、異常監視装置21のコストを下げることが可能となるとともに、モータ2を通常に動作させることで取得可能なデータから、回転数同期振動が増加したかどうかを判別することができ、回転機械の異常の発生を常時監視することが可能となる。   In addition, it is possible to determine an increase in rotational speed synchronous vibration without performing frequency analysis or autocorrelation analysis. For this reason, it is not necessary to once record data sampled simultaneously with the rotation period signal, and it is not necessary to provide a function for performing frequency analysis or autocorrelation analysis. As a result, the cost of the abnormality monitoring device 21 can be reduced, and it can be determined from the data that can be acquired by operating the motor 2 normally whether or not the rotational speed synchronous vibration has increased. It is possible to constantly monitor the occurrence of machine abnormalities.

さらに、回転数同期振動振幅同定部9にてモータ2の回転数のn倍に対応した周期の振動の振幅を同定させることにより、異常により励起される振動の周波数成分が、加減速による信号の周波数成分に埋もれた場合においても、加減速による信号の周波数成分を除去することができる。このため、振動測定用の測定器を用いることなく、異常により励起される振動の周波数成分の変化を抽出させることができ、異常診断精度の低下を抑制することができる。   Furthermore, by identifying the amplitude of vibration with a period corresponding to n times the number of rotations of the motor 2 in the rotation number synchronous vibration amplitude identification unit 9, the frequency component of vibration excited by an abnormality is the signal of acceleration / deceleration. Even when the frequency component is buried, the frequency component of the signal due to acceleration / deceleration can be removed. For this reason, it is possible to extract a change in the frequency component of vibration excited by an abnormality without using a measuring instrument for vibration measurement, and to suppress a decrease in abnormality diagnosis accuracy.

なお、上述した実施の形態2では、異常監視装置21に回転数同期振動増加判別部8を設ける方法について説明したが、回転数同期振動増加判別部8は異常監視装置21とは別個に設けるようにしてもよい。   In the second embodiment described above, the method of providing the rotation speed synchronization vibration increase determination unit 8 in the abnormality monitoring device 21 has been described. However, the rotation speed synchronization vibration increase determination unit 8 is provided separately from the abnormality monitoring device 21. It may be.

実施の形態3.
上述した実施の形態2では、回転数同期振動振幅同定部9は、外乱成分算出部3にて算出されたトルク外乱τdから、モータ2の回転数のn倍に対応した周期の振動の振幅を同定する方法について説明した。これに対して、回転数同期振動振幅同定部9は、外乱成分算出部3にて算出されたトルク外乱τdから、モータ2の回転数のna(naは正の整数)倍に対応した周期の振動の振幅およびモータ2の回転数のnb(nbはnaと異なる正の整数)倍に対応した周期の振動の振幅を同定し、モータ2の回転数に同期した周期の外乱成分の大きさとして出力するようにしてもよい。
Embodiment 3 FIG.
In the second embodiment described above, the rotation speed synchronization vibration amplitude identification unit 9 calculates the vibration amplitude having a period corresponding to n times the rotation number of the motor 2 from the torque disturbance τd calculated by the disturbance component calculation unit 3. The identification method has been described. On the other hand, the rotational speed synchronous vibration amplitude identifying unit 9 has a cycle corresponding to na (na is a positive integer) times the rotational speed of the motor 2 from the torque disturbance τd calculated by the disturbance component calculating unit 3. The amplitude of the vibration corresponding to nb (nb is a positive integer different from na) times the vibration amplitude and the rotation speed of the motor 2 is identified, and the magnitude of the disturbance component of the period synchronized with the rotation speed of the motor 2 You may make it output.

すなわち、回転数同期振動振幅同定部9は、トルク外乱τdがモータ2の回転数のna倍に対応した周期の振動と、nb倍に対応した周期の振動の和であるとみなし、na倍に対応した周期の振動の振幅と、nb倍に対応した周期の振動の振幅を一括して算出するようにしてもよい。   That is, the rotational speed synchronization vibration amplitude identification unit 9 regards the torque disturbance τd as the sum of the vibration having a period corresponding to na times the rotation speed of the motor 2 and the vibration having a period corresponding to nb times, and increasing the value to na times. You may make it calculate the amplitude of the vibration of the corresponding period, and the amplitude of the vibration of the period corresponding to nb times collectively.

すなわち、外乱成分算出部3で算出されたトルク外乱τdが、モータ2の回転数のna倍に対応した周期の振動と、nb倍に対応した周期の振動の和であるとみなすと、トルク外乱τdは、以下の(14)式で与えることができる。
τd=vla*sin(na*Pm+φa)+vla*sin(na*Pm+φa)
・・・(14)
That is, if the torque disturbance τd calculated by the disturbance component calculation unit 3 is regarded as the sum of the vibration having a period corresponding to na times the rotational speed of the motor 2 and the vibration having a period corresponding to nb times, the torque disturbance τd can be given by the following equation (14).
τd = vla * sin (na * Pm + φa) + vla * sin (na * Pm + φa)
(14)

ただし、vlaは、モータ2の回転数のna倍に対応した周期の振動の振幅、vlbは、モータ2の回転数のnb倍に対応した周期の振動の振幅である。   However, vla is the amplitude of vibration with a period corresponding to na times the rotational speed of the motor 2, and vlb is the amplitude of vibration with a period corresponding to nb times the rotational speed of the motor 2.

ここで、para1a=vla*cosφa、para2a=vla*sinφa,para1b=vlb*cosφb、para2b=vlb*sinφbと定義すると、(14)式は、以下の(15)式で与えることができる。
τd=para1a*sin(na*Pm)+para2a*cos(na*Pm)
+para1b*sin(nb*Pm)+para2b*cos(nb*Pm)
・・・(15)
Here, when defining para1a = vla * cosφa, para2a = vla * sinφa, para1b = vlb * cosφb, and para2b = vlb * sinφb, equation (14) can be given by the following equation (15).
τd = para1a * sin (na * Pm) + para2a * cos (na * Pm)
+ Para1b * sin (nb * Pm) + para2b * cos (nb * Pm)
(15)

ここで、para1a、para2a、para1b、para2bの逐次推定値をph1a、ph2a、ph1b、ph2bとする。さらに、ベクトルyp、p、rpと行列Rpをそれぞれ以下の(16)式〜(19)式で定義する。
yp=[sin(na*Pm),cos(na*Pm),sin(nb*Pm),cos(nb*Pm)] ・・・(16)
=[ph1a,ph2ak,ph1b,ph2b] ・・・(17)
Rp=Rpk−1+moit*(−σ*Rpk−1+yp yp) ・・・(18)
rp=rpk−1+moit*(−σ*rpk−1+τd*yp) ・・・(19)
Here, it is assumed that the sequential estimated values of para1a, para2a, para1b, and para2b are ph1a, ph2a, ph1b, and ph2b. Further, vectors yp k , p k , rp k and matrix Rp k are defined by the following equations (16) to (19), respectively.
yp k = [sin (na * Pm k), cos (na * Pm k), sin (nb * Pm k), cos (nb * Pm k)] ··· (16)
p k = [ph1a k , ph2a k, ph1b k , ph2b k ] (17)
Rp k = Rp k−1 + moit * (− σ * Rp k−1 + yp k T yp k ) (18)
rp k = rp k-1 + moit * (- σ * rp k-1 + τd k * yp k) ··· (19)

この場合、第k回目の同定周期でのpara1a、para2a、para1b、para2bの逐次推定値は、以下の(20)式で与えることができる。
=pk−1−moit*G(Rp・pk−1−rp) ・・・(20)
In this case, the sequential estimated values of para1a, para2a, para1b, and para2b in the k-th identification period can be given by the following equation (20).
p k = p k−1 −moit * G (Rp k · p k−1 −rp k ) (20)

そして、逐次推定したpから、振幅vla、vlbの第k周期での推定値は、以下の(21)式および(22)式で与えることができる。
vla=sqrt(ph1a*ph1a+ph2a*ph2a)・・・(21)
vlb=sqrt(ph1b*ph1b+ph2b*ph2b)・・・(22)
Then, the p k which sequentially estimated amplitude vla, the estimate at the k-th cycle of VLB, can be given by the following expression (21) and (22).
vla k = sqrt (ph1a k * ph1a k + ph2a k * ph2a k ) (21)
vlb k = sqrt (ph1b k * ph1b k + ph2b k * ph2b k ) (22)

そして、回転数同期振動振幅同定部9は、(21)式および(22)式で算出したvla、vlbを出力することができる。 Then, the rotational speed synchronous vibration amplitude identification unit 9 can output the vla k, VLB k calculated in (21) and (22).

なお、上述した実施の形態3では、トルク外乱τdがモータ2の回転数のna倍に対応した周期の振動と、nb倍に対応した周期の振動の和であるとみなし、na倍に対応した周期の振動の振幅と、nb倍に対応した周期の振動の振幅を一括して算出する方法について説明した。これに対して、トルク外乱τdがモータ2の回転数の整数倍に対応した3個以上の周期の振動の和であるとみなし、モータ2の回転数の整数倍に対応した3個以上の周期の振動の振幅を一括して算出するようにしてもよい。   In the third embodiment described above, the torque disturbance τd is regarded as the sum of the vibration having a period corresponding to na times the number of revolutions of the motor 2 and the vibration having a period corresponding to nb times, and corresponds to na times. The method of collectively calculating the amplitude of the periodic vibration and the amplitude of the periodic vibration corresponding to nb times has been described. On the other hand, the torque disturbance τd is regarded as the sum of vibrations of three or more periods corresponding to an integer multiple of the rotation speed of the motor 2, and three or more periods corresponding to an integer multiple of the rotation speed of the motor 2 is considered. The amplitudes of the vibrations may be calculated collectively.

実施の形態4.
図3は、本発明に係る異常監視装置の実施の形態4の概略構成を示すブロック図である。図3において、異常監視装置31には、図1の回転同期外乱成分抽出部4の代わりに、回転同期外乱成分抽出部24が設けられている。そして、回転同期外乱成分抽出部24には、図1の回転数同期信号サンプリング部5、回転数同期周期バンドパスフィルタ6および実効値算出部7に加え、図2の回転数同期振動振幅同定部9が設けられている。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of Embodiment 4 of the abnormality monitoring apparatus according to the present invention. In FIG. 3, the abnormality monitoring device 31 is provided with a rotation synchronization disturbance component extraction unit 24 instead of the rotation synchronization disturbance component extraction unit 4 of FIG. 1. The rotation synchronization disturbance component extraction unit 24 includes the rotation number synchronization vibration sampling unit 5, the rotation number synchronization periodic bandpass filter 6 and the effective value calculation unit 7 in FIG. 9 is provided.

そして、位置指令spが位置・速度制御部1に入力されると、位置指令spに対応したモータ電流指令siが生成され、モータ2および外乱成分算出部3に送られる。そして、モータ電流指令siがモータ2に送られると、そのモータ電流指令siに基づいてモータ2が回転する。また、モータ速度vmおよびモータ位置pmがモータ2から検出され、モータ速度vmは外乱成分算出部3に送られるとともに、モータ位置pmは回転数同期信号サンプリング部5および回転数同期振動振幅同定部9に送られる。   When the position command sp is input to the position / speed control unit 1, a motor current command si corresponding to the position command sp is generated and sent to the motor 2 and the disturbance component calculation unit 3. When the motor current command si is sent to the motor 2, the motor 2 rotates based on the motor current command si. Further, the motor speed vm and the motor position pm are detected from the motor 2, and the motor speed vm is sent to the disturbance component calculation unit 3, and the motor position pm is detected by the rotation speed synchronization signal sampling unit 5 and the rotation speed synchronization vibration amplitude identification unit 9. Sent to.

そして、モータ電流指令siとモータ速度vmが外乱成分算出部3に送られると、モータ電流指令siとモータ速度vmとからモータ電流指令siに含まれるトルク外乱τdが算出され、トルク外乱τdが回転数同期信号サンプリング部5に出力される。   When the motor current command si and the motor speed vm are sent to the disturbance component calculation unit 3, the torque disturbance τd included in the motor current command si is calculated from the motor current command si and the motor speed vm, and the torque disturbance τd is rotated. It is output to the number synchronization signal sampling unit 5.

次に、外乱成分算出部3にて算出されたトルク外乱τdと、モータ2から検出されたモータ位置pmが回転数同期信号サンプリング部5に入力されると、モータ位置pmがモータ変位幅sdに基づいて決定される刻み位置を越えるごとに、トルク外乱τdの値が回転数同期周期バンドパスフィルタ6に出力される。   Next, when the torque disturbance τd calculated by the disturbance component calculation unit 3 and the motor position pm detected from the motor 2 are input to the rotation speed synchronization signal sampling unit 5, the motor position pm becomes the motor displacement width sd. The value of the torque disturbance τd is output to the rotational speed synchronization period band pass filter 6 every time the step position determined on the basis is exceeded.

次に、回転数同期信号サンプリング部5にてサンプリングされたトルク外乱τdの値が回転数同期周期バンドパスフィルタ6に入力されると、そのトルク外乱τdの値から、モータ2の回転数のn倍の周波数成分が抽出され、回転数同期振動振幅同定部9に出力される。   Next, when the value of the torque disturbance τd sampled by the rotation speed synchronization signal sampling unit 5 is input to the rotation speed synchronization period bandpass filter 6, the rotation speed n of the motor 2 is calculated from the value of the torque disturbance τd. Double frequency components are extracted and output to the rotational frequency synchronization vibration amplitude identification unit 9.

次に、回転数同期周期バンドパスフィルタ6に抽出されたモータ2の回転数のn倍の周波数成分と、モータ2から検出されたモータ位置pmが回転数同期振動振幅同定部9に入力されると、モータ2の回転数のn倍に対応した周期の振動の振幅が同定され、モータ2の回転数に同期した周期のトルク外乱τdの大きさとして実効値算出部7に出力される。   Next, the frequency component of n times the rotation speed of the motor 2 extracted by the rotation speed synchronization period bandpass filter 6 and the motor position pm detected from the motor 2 are input to the rotation speed synchronization vibration amplitude identification unit 9. Then, the amplitude of vibration having a period corresponding to n times the rotational speed of the motor 2 is identified, and is output to the effective value calculation unit 7 as the magnitude of the torque disturbance τd having a period synchronized with the rotational speed of the motor 2.

そして、モータ2の回転数のn倍に対応した周期の振動の振幅が実効値算出部7に入力されると、その絶対値が算出され、さらに1次遅れフィルタなどのローパスフィルタに通されることで、モータ2の回転数のn倍に対応した周期の振動の振幅の実効値が算出され、回転数同期振動増加判別部8に出力される。   When the amplitude of vibration having a period corresponding to n times the number of rotations of the motor 2 is input to the effective value calculation unit 7, the absolute value is calculated and further passed through a low-pass filter such as a first-order lag filter. As a result, the effective value of the amplitude of vibration with a period corresponding to n times the rotational speed of the motor 2 is calculated and output to the rotational speed synchronous vibration increase determination unit 8.

そして、回転数同期振動増加判別部8において、モータ2の回転数のn倍に対応した周期の振動の振幅の実効値がしきい値と比較され、モータ2の回転数のn倍に対応した周期の振動の振幅の実効値がしきい値以上となった場合、回転数同期振動が増加したと判別される。   Then, in the rotation number synchronous vibration increase discriminating unit 8, the effective value of the amplitude of vibration having a period corresponding to n times the rotation number of the motor 2 is compared with a threshold value and corresponds to n times the rotation number of the motor 2. When the effective value of the amplitude of the periodic vibration is equal to or greater than the threshold value, it is determined that the rotational speed synchronous vibration has increased.

これにより、モータなどの回転系で異常が発生した際に励起される振動を測定するための専用の測定器を用いることなく、その異常により励起される振動を抽出することができる。このため、メカニカルシステムの制御系にかかるコストを下げることができる。   Thereby, the vibration excited by the abnormality can be extracted without using a dedicated measuring device for measuring the vibration excited when the abnormality occurs in the rotating system such as the motor. For this reason, the cost concerning the control system of a mechanical system can be reduced.

また、周波数解析もしくは自己相関解析を行うことなく、回転数同期振動の増加を判別することが可能となる。このため、回転周期信号と同時にサンプリングされたデータを一旦記録しておく必要がなくなるとともに、周波数解析もしくは自己相関解析を行う機能を持たせる必要がなくなる。この結果、異常監視装置31のコストを下げることが可能となるとともに、モータ2を通常に動作させることで取得可能なデータから、回転数同期振動が増加したかどうかを判別することができ、回転機械の異常の発生を常時監視することが可能となる。   In addition, it is possible to determine an increase in rotational speed synchronous vibration without performing frequency analysis or autocorrelation analysis. For this reason, it is not necessary to once record data sampled simultaneously with the rotation period signal, and it is not necessary to provide a function for performing frequency analysis or autocorrelation analysis. As a result, the cost of the abnormality monitoring device 31 can be reduced, and it can be determined from the data that can be acquired by operating the motor 2 normally whether or not the rotation speed synchronous vibration has increased. It is possible to constantly monitor the occurrence of machine abnormalities.

さらに、回転数同期振動振幅同定部9にてモータ2の回転数のn倍に対応した周期の振動の振幅を同定させることにより、異常により励起される振動の周波数成分が、加減速による信号の周波数成分に埋もれた場合においても、加減速による信号の周波数成分を除去することができる。このため、振動測定用の測定器を用いることなく、異常により励起される振動の周波数成分の変化を抽出させることができ、異常診断精度の低下を抑制することができる。   Furthermore, by identifying the amplitude of vibration with a period corresponding to n times the number of rotations of the motor 2 in the rotation number synchronous vibration amplitude identification unit 9, the frequency component of vibration excited by an abnormality is the signal of acceleration / deceleration. Even when the frequency component is buried, the frequency component of the signal due to acceleration / deceleration can be removed. For this reason, it is possible to extract a change in the frequency component of vibration excited by an abnormality without using a measuring instrument for vibration measurement, and to suppress a decrease in abnormality diagnosis accuracy.

なお、上述した実施の形態4では、回転同期外乱成分抽出部24に実効値算出部7を設ける方法について説明したが、実効値算出部7はなくてもよい。また、上述した実施の形態4では、異常監視装置31に回転数同期振動増加判別部8を設ける方法について説明したが、回転数同期振動増加判別部8は異常監視装置31とは別個に設けるようにしてもよい。   In the fourth embodiment described above, the method of providing the effective value calculation unit 7 in the rotation synchronization disturbance component extraction unit 24 has been described, but the effective value calculation unit 7 may not be provided. In the fourth embodiment described above, the method of providing the rotation speed synchronization vibration increase determination unit 8 in the abnormality monitoring device 31 has been described. However, the rotation speed synchronization vibration increase determination unit 8 is provided separately from the abnormality monitoring device 31. It may be.

実施の形態5.
図4は、本発明に係る異常監視装置の実施の形態5の概略構成を示すブロック図である。図4において、異常監視装置41には、図2の回転同期外乱成分抽出部14の代わりに、回転同期外乱成分抽出部34が設けられている。そして、回転同期外乱成分抽出部34には、回転数同期振動振幅同定部9が設けられている。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of Embodiment 5 of the abnormality monitoring apparatus according to the present invention. 4, the abnormality monitoring device 41 is provided with a rotation synchronization disturbance component extraction unit 34 instead of the rotation synchronization disturbance component extraction unit 14 of FIG. 2. The rotation synchronization disturbance component extraction unit 34 is provided with a rotation speed synchronization vibration amplitude identification unit 9.

そして、位置指令spが位置・速度制御部1に入力されると、位置指令spに対応したモータ電流指令siが生成され、モータ2および外乱成分算出部3に送られる。そして、モータ電流指令siがモータ2に送られると、そのモータ電流指令siに基づいてモータ2が回転する。また、モータ速度vmおよびモータ位置pmがモータ2から検出され、モータ速度vmは外乱成分算出部3に送られるとともに、モータ位置pmは回転数同期振動振幅同定部9に送られる。   When the position command sp is input to the position / speed control unit 1, a motor current command si corresponding to the position command sp is generated and sent to the motor 2 and the disturbance component calculation unit 3. When the motor current command si is sent to the motor 2, the motor 2 rotates based on the motor current command si. Further, the motor speed vm and the motor position pm are detected from the motor 2, the motor speed vm is sent to the disturbance component calculation unit 3, and the motor position pm is sent to the rotation speed synchronous vibration amplitude identification unit 9.

そして、モータ電流指令siとモータ速度vmが外乱成分算出部3に送られると、モータ電流指令siとモータ速度vmとからモータ電流指令siに含まれるトルク外乱τdが算出され、トルク外乱τdが回転数同期振動振幅同定部9に出力される。   When the motor current command si and the motor speed vm are sent to the disturbance component calculation unit 3, the torque disturbance τd included in the motor current command si is calculated from the motor current command si and the motor speed vm, and the torque disturbance τd is rotated. It is output to the number synchronization vibration amplitude identification unit 9.

次に、外乱成分算出部3にて算出されたトルク外乱τdと、モータ2から検出されたモータ位置pmが回転数同期振動振幅同定部9に入力されると、モータ2の回転数のn倍に対応した周期の振動の振幅が同定され、回転数同期振動増加判別部8に出力される。   Next, when the torque disturbance τd calculated by the disturbance component calculation unit 3 and the motor position pm detected from the motor 2 are input to the rotation speed synchronous vibration amplitude identification unit 9, the number of rotations of the motor 2 is n times. The amplitude of the vibration corresponding to the period is identified and output to the rotation-synchronized vibration increase determination unit 8.

そして、回転数同期振動増加判別部8において、モータ2の回転数のn倍に対応した周期の振動の振幅がしきい値と比較され、モータ2の回転数のn倍に対応した周期の振動の振幅がしきい値以上となった場合、回転数同期振動が増加したと判別される。   Then, in the rotation number synchronous vibration increase discriminating unit 8, the amplitude of vibration having a period corresponding to n times the rotation number of the motor 2 is compared with a threshold value, and vibration having a period corresponding to n times the rotation number of the motor 2. Is greater than or equal to the threshold value, it is determined that the rotational frequency synchronization vibration has increased.

これにより、モータなどの回転系で異常が発生した際に励起される振動を測定するための専用の測定器を用いることなく、その異常により励起される振動を抽出することができる。このため、メカニカルシステムの制御系にかかるコストを下げることができる。   Thereby, the vibration excited by the abnormality can be extracted without using a dedicated measuring device for measuring the vibration excited when the abnormality occurs in the rotating system such as the motor. For this reason, the cost concerning the control system of a mechanical system can be reduced.

また、周波数解析もしくは自己相関解析を行うことなく、回転数同期振動の増加を判別することが可能となる。このため、回転周期信号と同時にサンプリングされたデータを一旦記録しておく必要がなくなるとともに、周波数解析もしくは自己相関解析を行う機能を持たせる必要がなくなる。この結果、異常監視装置41のコストを下げることが可能となるとともに、モータ2を通常に動作させることで取得可能なデータから、回転数同期振動が増加したかどうかを判別することができ、回転機械の異常の発生を常時監視することが可能となる。   In addition, it is possible to determine an increase in rotational speed synchronous vibration without performing frequency analysis or autocorrelation analysis. For this reason, it is not necessary to once record data sampled simultaneously with the rotation period signal, and it is not necessary to provide a function for performing frequency analysis or autocorrelation analysis. As a result, the cost of the abnormality monitoring device 41 can be reduced, and it can be determined from the data that can be acquired by operating the motor 2 normally whether or not the rotational speed synchronous vibration has increased. It is possible to constantly monitor the occurrence of machine abnormalities.

さらに、回転数同期振動振幅同定部9にてモータ2の回転数のn倍に対応した周期の振動の振幅を同定させることにより、異常により励起される振動の周波数成分が、加減速による信号の周波数成分に埋もれた場合においても、加減速による信号の周波数成分を除去することができる。このため、振動測定用の測定器を用いることなく、異常により励起される振動の周波数成分の変化を抽出させることができ、異常診断精度の低下を抑制することができる。   Furthermore, by identifying the amplitude of vibration with a period corresponding to n times the number of rotations of the motor 2 in the rotation number synchronous vibration amplitude identification unit 9, the frequency component of vibration excited by an abnormality is the signal of acceleration / deceleration. Even when the frequency component is buried, the frequency component of the signal due to acceleration / deceleration can be removed. For this reason, it is possible to extract a change in the frequency component of vibration excited by an abnormality without using a measuring instrument for vibration measurement, and to suppress a decrease in abnormality diagnosis accuracy.

なお、上述した実施の形態5では、異常監視装置41に回転数同期振動増加判別部8を設ける方法について説明したが、回転数同期振動増加判別部8は異常監視装置41とは別個に設けるようにしてもよい。   In the fifth embodiment described above, the method of providing the rotation speed synchronization vibration increase determination unit 8 in the abnormality monitoring device 41 has been described. However, the rotation speed synchronization vibration increase determination unit 8 is provided separately from the abnormality monitoring device 41. It may be.

また、上述した実施の形態では、外乱成分算出部3は、モータ電流指令siとモータ速度vmとからモータ電流指令siに含まれるトルク外乱τdを算出する方法について説明したが、モータ電流指令、モータ電流、モータ加速度およびモータ速度のいずれか少なくとも1つの信号に含まれる外乱成分を算出するようにしてもよい。例えば、外乱成分算出部3は、モータ電流とモータ速度vmとからモータ電流に含まれるトルク外乱を算出するようにしてもよい。あるいは、理想的なモータ速度に対応するモデル速度とモータ速度との差分に基づいて外乱成分を算出するようにしてもよい。あるいは、理想的なモータ加速度に対応するモデル加速度とモータ加速度との差分に基づいて外乱成分を算出するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the disturbance component calculation unit 3 has described the method for calculating the torque disturbance τd included in the motor current command si from the motor current command si and the motor speed vm. A disturbance component included in at least one of the current, the motor acceleration, and the motor speed may be calculated. For example, the disturbance component calculation unit 3 may calculate a torque disturbance included in the motor current from the motor current and the motor speed vm. Alternatively, the disturbance component may be calculated based on the difference between the model speed corresponding to the ideal motor speed and the motor speed. Alternatively, the disturbance component may be calculated based on the difference between the model acceleration corresponding to the ideal motor acceleration and the motor acceleration.

実施の形態6.
図5は、本発明に係る異常監視装置の実施の形態6の概略構成を示すブロック図である。図5において、異常監視装置51には、図1の外乱成分算出部3の代わりに、外乱成分算出部13が設けられている。また、異常監視装置11にて異常の監視が行われる回転系には、位置・速度制御部1およびモータ2に加え、モデル速度算出部10が設けられている。ここで、モデル速度算出部10は、位置指令spに基づいてモデル速度mvを算出することができる。外乱成分算出部13は、モデル速度mvとモータ速度vmとの差分に基づいて外乱成分dを算出することができる。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of Embodiment 6 of the abnormality monitoring apparatus according to the present invention. 5, the abnormality monitoring device 51 is provided with a disturbance component calculation unit 13 instead of the disturbance component calculation unit 3 of FIG. In addition, in addition to the position / speed control unit 1 and the motor 2, a model speed calculation unit 10 is provided in the rotation system in which the abnormality monitoring device 11 performs abnormality monitoring. Here, the model speed calculation unit 10 can calculate the model speed mv based on the position command sp. The disturbance component calculation unit 13 can calculate the disturbance component d based on the difference between the model speed mv and the motor speed vm.

そして、位置指令spが位置・速度制御部1に入力されると、位置指令spに対応したトルク指令stが生成され、モータ2に送られる。そして、トルク指令stがモータ2に送られると、そのトルク指令stに基づいてモータ2が回転する。また、モータ速度vmおよびモータ位置pmがモータ2から検出され、モータ速度vmは外乱成分算出部13に送られるとともに、モータ位置pmは回転数同期信号サンプリング部5に送られる。   When the position command sp is input to the position / speed control unit 1, a torque command st corresponding to the position command sp is generated and sent to the motor 2. When the torque command st is sent to the motor 2, the motor 2 rotates based on the torque command st. Further, the motor speed vm and the motor position pm are detected from the motor 2, and the motor speed vm is sent to the disturbance component calculation unit 13, and the motor position pm is sent to the rotation speed synchronization signal sampling unit 5.

また、位置指令spがモデル速度算出部10に入力されると、位置指令spに基づいてモデル速度mvが算出され、外乱成分算出部13に送られる。   When the position command sp is input to the model speed calculation unit 10, the model speed mv is calculated based on the position command sp and sent to the disturbance component calculation unit 13.

そして、モデル速度mvとモータ速度vmが外乱成分算出部13に送られると、モデル速度mvとモータ速度vmとの差分から外乱成分dが算出され、外乱成分dが回転数同期信号サンプリング部5に出力される。   When the model speed mv and the motor speed vm are sent to the disturbance component calculation unit 13, the disturbance component d is calculated from the difference between the model speed mv and the motor speed vm, and the disturbance component d is sent to the rotation speed synchronization signal sampling unit 5. Is output.

次に、外乱成分算出部13にて算出された外乱成分dと、モータ2から検出されたモータ位置pmが回転数同期信号サンプリング部5に入力されると、モータ位置pmがモータ変位幅sdに基づいて決定される刻み位置を越えるごとに、外乱成分dの値が回転数同期周期バンドパスフィルタ6に出力される。   Next, when the disturbance component d calculated by the disturbance component calculation unit 13 and the motor position pm detected from the motor 2 are input to the rotation speed synchronization signal sampling unit 5, the motor position pm becomes the motor displacement width sd. The value of the disturbance component d is output to the rotational speed synchronization period bandpass filter 6 every time the step position determined on the basis is exceeded.

次に、回転数同期信号サンプリング部5にてサンプリングされた外乱成分dの値が回転数同期周期バンドパスフィルタ6に入力されると、その外乱成分dの値から、モータ2の回転数のn倍の周波数成分が抽出され、実効値算出部7に出力される。   Next, when the value of the disturbance component d sampled by the rotation speed synchronization signal sampling unit 5 is input to the rotation speed synchronization period bandpass filter 6, n of the rotation speed of the motor 2 is calculated from the value of the disturbance component d. Double frequency components are extracted and output to the effective value calculation unit 7.

そして、モータ2の回転数のn倍の周波数成分が実効値算出部7に入力されると、その絶対値が算出され、さらに1次遅れフィルタなどのローパスフィルタに通されることで、モータ2の回転数のn倍の周波数成分の実効値が算出され、回転数同期振動増加判別部8に出力される。   When a frequency component that is n times the rotation speed of the motor 2 is input to the effective value calculation unit 7, the absolute value thereof is calculated and further passed through a low-pass filter such as a first-order lag filter, whereby the motor 2 The effective value of the frequency component n times the number of rotations is calculated and output to the rotation number synchronous vibration increase determination unit 8.

そして、回転数同期振動増加判別部8において、モータ2の回転数のn倍の周波数成分の実効値がしきい値と比較され、モータ2の回転数のn倍の周波数成分の実効値がしきい値以上となった場合、回転数同期振動が増加したと判別される。   Then, in the rotational speed synchronous vibration increase discriminating unit 8, the effective value of the frequency component n times the rotational speed of the motor 2 is compared with the threshold value, and the effective value of the frequency component n times the rotational speed of the motor 2 is obtained. When the threshold value is exceeded, it is determined that the rotational speed synchronization vibration has increased.

これにより、モータなどの回転系で異常が発生した際に励起される振動を測定するための専用の測定器を用いることなく、その異常により励起される振動を抽出することができる。このため、メカニカルシステムの制御系にかかるコストを下げることができる。   Thereby, the vibration excited by the abnormality can be extracted without using a dedicated measuring device for measuring the vibration excited when the abnormality occurs in the rotating system such as the motor. For this reason, the cost concerning the control system of a mechanical system can be reduced.

また、周波数解析もしくは自己相関解析を行うことなく、回転数同期振動の増加を判別することが可能となる。このため、回転周期信号と同時にサンプリングされたデータを一旦記録しておく必要がなくなるとともに、周波数解析もしくは自己相関解析を行う機能を持たせる必要がなくなる。この結果、異常監視装置51のコストを下げることが可能となるとともに、モータ2を通常に動作させることで取得可能なデータから、回転数同期振動が増加したかどうかを判別することができ、回転機械の異常の発生を常時監視することが可能となる。   In addition, it is possible to determine an increase in rotational speed synchronous vibration without performing frequency analysis or autocorrelation analysis. For this reason, it is not necessary to once record data sampled simultaneously with the rotation period signal, and it is not necessary to provide a function for performing frequency analysis or autocorrelation analysis. As a result, the cost of the abnormality monitoring device 51 can be reduced, and it can be determined from the data that can be acquired by operating the motor 2 normally whether or not the rotational speed synchronous vibration has increased. It is possible to constantly monitor the occurrence of machine abnormalities.

さらに、回転数同期信号サンプリング部5にてサンプリングされた外乱成分dから、モータ2の回転数のn倍の周波数成分を抽出させることにより、異常により励起される振動の周波数成分が、加減速による信号の周波数成分に埋もれた場合においても、加減速による信号の周波数成分を除去することができる。このため、振動測定用の測定器を用いることなく、異常により励起される振動の周波数成分の変化を抽出させることができ、異常診断精度の低下を抑制することができる。   Further, by extracting a frequency component of n times the rotational speed of the motor 2 from the disturbance component d sampled by the rotational speed synchronization signal sampling unit 5, the frequency component of the vibration excited by the abnormality is caused by acceleration / deceleration. Even when the frequency component of the signal is buried, the frequency component of the signal due to acceleration / deceleration can be removed. For this reason, it is possible to extract a change in the frequency component of vibration excited by an abnormality without using a measuring instrument for vibration measurement, and to suppress a decrease in abnormality diagnosis accuracy.

なお、上述した実施の形態6では、回転同期外乱成分抽出部4に実効値算出部7を設ける方法について説明したが、実効値算出部7はなくてもよい。また、上述した実施の形態6では、異常監視装置51に回転数同期振動増加判別部8を設ける方法について説明したが、回転数同期振動増加判別部8は異常監視装置51とは別個に設けるようにしてもよい。また、上述した実施の形態6では、異常監視装置51とは別個にモデル速度算出部10を設ける方法について説明したが、異常監視装置51にモデル速度算出部10を設けるようにしてもよい。   In the sixth embodiment described above, the method of providing the effective value calculation unit 7 in the rotation synchronization disturbance component extraction unit 4 has been described, but the effective value calculation unit 7 may not be provided. In the sixth embodiment described above, the method of providing the rotation speed synchronization vibration increase determination unit 8 in the abnormality monitoring device 51 has been described. However, the rotation speed synchronization vibration increase determination unit 8 is provided separately from the abnormality monitoring device 51. It may be. In the sixth embodiment described above, the method of providing the model speed calculation unit 10 separately from the abnormality monitoring device 51 has been described. However, the model speed calculation unit 10 may be provided in the abnormality monitoring device 51.

また、上述した異常監視装置51では、図5の外乱成分算出部13にて算出された外乱成分dを回転同期外乱成分抽出部4に入力する方法について説明したが、図5の外乱成分算出部13にて算出された外乱成分dを図2の回転同期外乱成分抽出部14に入力するようにしてもよいし、図5の外乱成分算出部13にて算出された外乱成分dを図3の回転同期外乱成分抽出部24に入力するようにしてもよいし、図5の外乱成分算出部13にて算出された外乱成分dを図4の回転同期外乱成分抽出部34に入力するようにしてもよい。   In the abnormality monitoring device 51 described above, the method of inputting the disturbance component d calculated by the disturbance component calculation unit 13 of FIG. 5 to the rotation synchronization disturbance component extraction unit 4 has been described. However, the disturbance component calculation unit of FIG. The disturbance component d calculated at 13 may be input to the rotation-synchronized disturbance component extraction unit 14 of FIG. 2, or the disturbance component d calculated by the disturbance component calculation unit 13 of FIG. The disturbance component d calculated by the disturbance component calculation unit 13 in FIG. 5 may be input to the rotation synchronization disturbance component extraction unit 34 in FIG. 4. Also good.

図6は、図5のモデル速度算出部10の概略構成例を示すブロック図である。図6において、モデル速度算出部10には、減算器61、63、比例制御器62、64および積分制御器65、66が設けられている。ここで、減算器61の後段には比例制御器62が接続されている。また、比例制御器62の後段には減算器63が接続されている。また、減算器63の後段には比例制御器64が接続されている。また、比例制御器64の後段には積分制御器65が接続されている。また、積分制御器65の後段には積分制御器66が接続されている。そして、積分制御器65の出力は減算器63に戻され、積分制御器66の出力は減算器61に戻されている。   FIG. 6 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of the model speed calculation unit 10 of FIG. In FIG. 6, the model speed calculation unit 10 includes subtractors 61 and 63, proportional controllers 62 and 64, and integral controllers 65 and 66. Here, a proportional controller 62 is connected to the subsequent stage of the subtractor 61. A subtracter 63 is connected to the subsequent stage of the proportional controller 62. A proportional controller 64 is connected to the subsequent stage of the subtracter 63. An integral controller 65 is connected to the subsequent stage of the proportional controller 64. An integration controller 66 is connected to the subsequent stage of the integration controller 65. The output of the integration controller 65 is returned to the subtracter 63, and the output of the integration controller 66 is returned to the subtractor 61.

そして、位置指令spが減算器61に入力されると、積分制御器66から出力されたモデル位置mpと減算され、比例制御器62に出力される。そして、比例制御器62において減算器61の出力が増幅された後、減算器63に入力される。そして、減算器63において比例制御器62の出力が積分制御器65から出力されたモデル速度mvと減算され、比例制御器64に出力される。そして、比例制御器64において減算器63の出力が増幅されることで、モデル加速度maが生成され、積分制御器65に入力される。そして、モデル加速度maが積分制御器65にて積分されることで、モデル速度mvが生成され、積分制御器66に入力されるとともに、図5の外乱成分算出部13に入力される。さらに、モデル速度mvが積分制御器66にて積分されることで、モデル位置mpが生成される。   When the position command sp is input to the subtractor 61, it is subtracted from the model position mp output from the integration controller 66 and output to the proportional controller 62. Then, the output of the subtractor 61 is amplified by the proportional controller 62 and then input to the subtracter 63. Then, the subtracter 63 subtracts the output of the proportional controller 62 from the model speed mv output from the integral controller 65 and outputs the result to the proportional controller 64. Then, the output of the subtracter 63 is amplified by the proportional controller 64, so that the model acceleration ma is generated and input to the integral controller 65. Then, the model acceleration ma is integrated by the integration controller 65 to generate a model speed mv, which is input to the integration controller 66 and input to the disturbance component calculation unit 13 in FIG. Further, the model speed mv is integrated by the integration controller 66, whereby the model position mp is generated.

なお、上述した実施の形態では、位置指令spに基づいて回転系の位置制御を行う制御装置に異常監視装置を適用した場合を例に挙げて説明した、速度指令に基づいて回転系の速度制御を行う制御装置に異常監視装置を適用するようにしてもよいし、トルク指令(もしくは力指令)に基づいて回転系のトルク制御(もしくは力制御)を行う制御装置に適用するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the speed control of the rotating system based on the speed command has been described by taking as an example the case where the abnormality monitoring device is applied to the control device that performs the position control of the rotating system based on the position command sp. The abnormality monitoring device may be applied to the control device that performs the control, or may be applied to the control device that performs torque control (or force control) of the rotating system based on the torque command (or force command). .

以上のように本発明に係る異常監視装置は、モータなどの回転系で異常が発生した際に励起される振動を測定するための専用の測定器を用いることなく、その異常により励起される振動を抽出することができ、産業用ロボット、実装機、射出成形機、工作機械、印刷機、半導体製造装置、包装機、エレベータ、空調機、車載機器などの回転系での異常を診断する方法に適している。   As described above, the abnormality monitoring apparatus according to the present invention is a vibration excited by an abnormality without using a dedicated measuring instrument for measuring the vibration excited when an abnormality occurs in a rotating system such as a motor. To the method of diagnosing abnormalities in rotating systems such as industrial robots, mounting machines, injection molding machines, machine tools, printing machines, semiconductor manufacturing equipment, packaging machines, elevators, air conditioners, and in-vehicle devices Is suitable.

1 位置・速度制御部
2 モータ
3、13 外乱成分算出部
4、14、24、34 回転同期外乱成分抽出部
5 回転数同期信号サンプリング部
6 回転数同期周期バンドパスフィルタ
7 実効値算出部
8 回転数同期振動増加判別部
9 回転数同期振動振幅同定部
10 モデル速度算出部
11、21、31、41、51 異常監視装置
61、63 減算器
62、64 比例制御器
65、66 積分制御器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Position / speed control part 2 Motor 3, 13 Disturbance component calculation part 4, 14, 24, 34 Rotation synchronous disturbance component extraction part 5 Rotation speed synchronous signal sampling part 6 Rotation speed synchronous period bandpass filter 7 Effective value calculation part 8 Rotation Number-synchronous vibration increase determination unit 9 Rotation-synchronous vibration amplitude identification unit 10 Model speed calculation unit 11, 21, 31, 41, 51 Abnormality monitoring device 61, 63 Subtractor 62, 64 Proportional controller 65, 66 Integration controller

Claims (10)

モータ電流指令、モータ電流、モータ加速度およびモータ速度のいずれか少なくとも1つの信号に含まれる外乱成分を算出する外乱成分算出部と、
前記外乱成分算出部にて算出された外乱成分から、モータの回転数に同期した周期の外乱成分の大きさを抽出する回転同期外乱成分抽出部とを備えることを特徴とする異常監視装置。
A disturbance component calculation unit that calculates a disturbance component included in at least one of the motor current command, the motor current, the motor acceleration, and the motor speed;
An abnormality monitoring apparatus comprising: a rotation synchronization disturbance component extraction unit that extracts a disturbance component having a period synchronized with a rotation speed of a motor from the disturbance component calculated by the disturbance component calculation unit.
前記外乱成分算出部は、前記モータ電流指令と前記モータ速度とから前記外乱成分としてトルク外乱を算出することを特徴とする請求項1に記載の異常監視装置。   The abnormality monitoring device according to claim 1, wherein the disturbance component calculation unit calculates a torque disturbance as the disturbance component from the motor current command and the motor speed. 前記外乱成分算出部は、前記モータ電流と前記モータ速度とから前記外乱成分としてトルク外乱を算出することを特徴とする請求項1に記載の異常監視装置。   The abnormality monitoring apparatus according to claim 1, wherein the disturbance component calculation unit calculates a torque disturbance as the disturbance component from the motor current and the motor speed. 前記外乱成分算出部は、モデル速度と前記モータ速度との差分に基づいて前記外乱成分を算出することを特徴とする請求項1に記載の異常監視装置。   The abnormality monitoring device according to claim 1, wherein the disturbance component calculation unit calculates the disturbance component based on a difference between a model speed and the motor speed. 前記外乱成分算出部は、モデル加速度と前記モータ加速度との差分に基づいて前記外乱成分を算出することを特徴とする請求項1に記載の異常監視装置。   The abnormality monitoring device according to claim 1, wherein the disturbance component calculation unit calculates the disturbance component based on a difference between a model acceleration and the motor acceleration. 前記回転同期外乱成分抽出部は、
前記外乱成分算出部にて算出された外乱成分を所定のモータ変位幅に従ってサンプリングする回転数同期信号サンプリング部と、
前記回転数同期信号サンプリング部にてサンプリングされた外乱成分から、前記モータの回転数のn(nは正の整数)倍の周波数成分を抽出する回転数同期周期バンドパスフィルタとを備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の異常監視装置。
The rotation synchronization disturbance component extraction unit
A rotational speed synchronization signal sampling unit that samples the disturbance component calculated by the disturbance component calculation unit according to a predetermined motor displacement width;
A rotation speed synchronization period band-pass filter that extracts a frequency component that is n (n is a positive integer) times the rotation speed of the motor from the disturbance component sampled by the rotation speed synchronization signal sampling unit. The abnormality monitoring apparatus according to any one of claims 1 to 5.
前記回転同期外乱成分抽出部は、
前記外乱成分算出部にて算出された外乱成分から、前記モータの回転数のn(nは正の整数)倍に対応した周期の振動の振幅を同定し、前記モータの回転数に同期した周期の外乱成分の大きさとして出力する回転数同期振動振幅同定部を備えることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の異常監視装置。
The rotation synchronization disturbance component extraction unit
From the disturbance component calculated by the disturbance component calculation unit, the amplitude of vibration having a period corresponding to n (n is a positive integer) times the rotation speed of the motor is identified, and the period synchronized with the rotation speed of the motor The abnormality monitoring apparatus according to any one of claims 1 to 6, further comprising: a rotation speed synchronization vibration amplitude identification unit that outputs the magnitude of a disturbance component of the rotation number.
前記回転同期外乱成分抽出部は、
前記外乱成分算出部にて算出された外乱成分から、前記モータの回転数のna(naは正の整数)倍に対応した周期の振動の振幅および前記モータの回転数のnb(nbはnaと異なる正の整数)倍に対応した周期の振動の振幅を同定し、前記モータの回転数に同期した周期の外乱成分の大きさとして出力する回転数同期振動振幅同定部を備えることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の異常監視装置。
The rotation synchronization disturbance component extraction unit
From the disturbance component calculated by the disturbance component calculation unit, the amplitude of vibration having a period corresponding to na (na is a positive integer) times the rotation speed of the motor and nb (nb is na) of the rotation speed of the motor. A rotation speed synchronization vibration amplitude identification unit is provided that identifies the amplitude of vibration having a period corresponding to a different positive integer) and outputs the amplitude as a disturbance component having a period synchronized with the rotation speed of the motor. The abnormality monitoring device according to any one of claims 1 to 6.
前記回転同期外乱成分抽出部は、
前記モータの回転数に同期した周期の外乱成分の大きさの実効値を算出する実効値算出部をさらに備えることを特徴とする請求項6から8のいずれか1項に記載の異常監視装置。
The rotation synchronization disturbance component extraction unit
9. The abnormality monitoring device according to claim 6, further comprising an effective value calculation unit that calculates an effective value of a magnitude of a disturbance component having a period synchronized with the rotation speed of the motor.
前記回転同期外乱成分抽出部からの出力値がしきい値以上となった場合、回転数同期振動が増加したと判別する回転数同期振動増加判別部をさらに備えることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の異常監視装置。   2. The rotation-synchronized vibration increase determining unit that determines that the rotation-synchronized vibration has increased when an output value from the rotation-synchronized disturbance component extracting unit exceeds a threshold value. 10. The abnormality monitoring apparatus according to any one of 9 above.
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