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公開番号2024129394
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-27
出願番号2023038570
出願日2023-03-13
発明の名称回転機監視装置及び回転機監視方法
出願人オムロン株式会社
代理人個人,個人
主分類H02P 29/024 20160101AFI20240919BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】従来技術に比較して向上した精度で動作状態を監視できる回転機監視装置を提供する。
【解決手段】回転機監視装置は、回転機の状態を示す特徴量に基づいて、回転機の動作状態を検出する診断処理を実行する制御部を備える。前記制御部は、前記特徴量を有する測定波形を、所定の登録波形と比較し、(1)前記回転機の動作状態によって決まりかつ前記回転機の劣化度又は周囲温度の状態によって絶対値が変化しない第1の特徴量の偏差が所定値以下であるときと、(2)前記回転機の動作状態によって決まりかつ前記回転機の劣化度又は周囲温度の状態によって絶対値が変化することがある第2の特徴量の偏差が所定値以上であるときと、の少なくともいずれかであるときに、前記登録波形が前記測定波形と同一の動作状態にあると判断し、前記診断処理を実行する。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
回転機の状態を示す特徴量に基づいて、回転機の動作状態を検出する診断処理を実行する制御部を備える回転機監視装置であって、
前記制御部は、前記特徴量を有する測定波形を、所定の登録波形と比較し、
（１）前記回転機の動作状態によって決まりかつ前記回転機の劣化度又は周囲温度の状態によって絶対値が変化しない第１の特徴量の偏差が所定値以下であるときと、
（２）前記回転機の動作状態によって決まりかつ前記回転機の劣化度又は周囲温度の状態によって絶対値が変化することがある第２の特徴量の偏差が所定値以上であるときと、
の少なくともいずれかであるときに、前記登録波形が前記測定波形と同一の動作状態にあると判断し、前記診断処理を実行する、回転機監視装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記第１の特徴量は、前記回転機の駆動電流の周波数を含み、
前記第２の特徴量は、前記回転機の駆動電流の電流実効値又は有効電力を含む、
請求項１に記載の回転機監視装置。
【請求項３】
前記第１の特徴量の偏差は、前記登録波形と前記測定波形との間における、前記第１の特徴量の波形の時間幅及び大きさにおける乖離度を含み、
前記第２の特徴量の偏差は、前記登録波形と前記測定波形との間における、前記の第２の特徴量の波形の時間幅又は大きさにおける類似度を含む、
請求項１又は２に記載の回転機監視装置。
【請求項４】
前記乖離度は、前記登録波形と前記測定波形との間における、前記回転機の駆動電流の周波数の残差平方和を含み、
前記類似度は、前記登録波形と前記測定波形との間における、前記回転機の電流実効値又は有効電力の相関係数を含む、
請求項３に記載の回転機監視装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記測定波形を前記登録波形と比較して、前記第１の特徴量の波形の時間幅及び大きさがともに実質的に一致するとき、前記診断処理を実行する一方、前記第１の特徴量の波形の時間幅及び大きさがともに実質的に一致しないとき、前記診断処理を実行しない、請求項１又は２に記載の回転機監視装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記測定波形を前記登録波形と比較して、前記第２の特徴量の波形の時間幅が実質的に一致しかつ前記電流実効値又は前記有効電力の大きさが実質的に一致しないとき、前記診断処理を実行する一方、前記第２の特徴量の波形の時間幅が実質的に一致せずかつ前記波形の大きさが実質的に一致するとき、前記診断処理を実行しない、請求項２に記載の回転機監視装置。
【請求項７】
前記登録波形は、
（１）ユーザが表示部に表示される前記周波数、前記電流実効値又は前記有効電力の波形を確認しながら、当該波形の所定の動作状態において設定されることと、
（２）ユーザが前記回転機の動作状態を確認しながら、操作部を用いて表示部に表示される波形の所定の動作状態において設定されることと、
（３）前記回転機の動作を学習する学習登録モードにおいて、前記制御部が、所定の動作状態において設定することと、
のうちのいずれかである、請求項２に記載の回転機監視装置。
【請求項８】
回転機の状態を示す特徴量に基づいて、回転機の動作状態を検出する診断処理を実行する制御部を備える回転機監視装置の回転機監視方法であって、
前記制御部が、前記特徴量を有する測定波形を、所定の登録波形と比較し、
（１）前記回転機の動作状態によって決まりかつ前記回転機の劣化度又は周囲温度の状態によって絶対値が変化しない第１の特徴量の偏差が所定値以下であるときと、
（２）前記回転機の動作状態によって変化する第２の特徴量の偏差が所定値以上であるときと、
の少なくともいずれかであるときに、前記登録波形が前記測定波形と同一の動作状態にあると判断し、前記診断処理を実行するステップを含む、回転機監視方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばサーボモータなどの回転機の状態監視又は異常状態等の動作状態を検出する回転機監視装置及び回転機監視方法に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
サーボシステムでは、一般に、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等のコントローラからの指令に従って、サーボドライバによるサーボモータのサーボ制御が行われる。このようなサーボモータなどの回転機の状態監視又は異常状態を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献１～３参照）。
【０００３】
前記技術に係る従来例として、内部トリガ機能を設け、特定のパラメータが一定のレベルを超え、もしくは下回るときに計測を開始し、又は、一定のレベルを超えている間だけ計測することが提案されている。さらに、遅延時間又は計測時間を適切に設定することで駆動周波数が一定の区間で計測又は診断を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－２０４１５５号公報
特開２０２０－０３５１８７号公報
特開２０２２－１３６８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特にサーボモータなどの回転機は回転速度又はトルクなどの動作状態が頻繁に変動する。動作状態に対応して回転機の動力線の電圧及び／又は電流は変化し、電圧及び電流から算出される特徴量（例えば、周波数、電流実効値、有効電力、及び高調波歪み率など）も変動する。
【０００６】
上記のような特徴量を元に、装置の異常又は劣化を診断する場合は、毎回同じ動作状態で計測した特徴量で診断を実施することが望ましい。なぜなら、診断結果に変化が現れたとき、装置の異常による変化なのか、動作モードの違いによる変化なのかが分からないためである。また、多くの場合、動作モードによる変化は装置の異常による変化より多く、異常による変化が埋もれてしまう可能性がある。これにより、回転機の監視精度が低下するという課題があった。
【０００７】
本発明の目的は以上の課題を解決し、従来技術に比較して向上した精度で動作状態を監視できる回転機監視装置及び回転機監視方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る監視装置は、回転機の状態を示す特徴量に基づいて、回転機の動作状態を検出する診断処理を実行する制御部を備える回転機監視装置であって、
前記制御部は、前記特徴量を有する測定波形を、所定の登録波形と比較し、
（１）前記回転機の動作状態によって決まりかつ前記回転機の劣化度又は周囲温度の状態によって絶対値が変化しない第１の特徴量の偏差が所定値以下であるときと、
（２）前記回転機の動作状態によって決まりかつ前記回転機の劣化度又は周囲温度の状態によって絶対値が変化することがある第２の特徴量の偏差が所定値以上であるときと、
の少なくともいずれかであるときに、前記登録波形が前記測定波形と同一の動作状態にあると判断し、前記診断処理を実行する。
【発明の効果】
【０００９】
従って、本発明に係る回転機監視装置等によれば、従来技術に比較して向上した精度で動作状態を監視できる回転機監視装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施形態に係るサーボシステムの構成例を示すブロック図である。
変形例に係るサーボシステムの構成例を示すブロック図である。
図１Ａのモータの構成例を示すブロック図である。
図１Ａのサーボドライバの構成例を示すブロック図である。
図１Ａのモータに供給される電流値を模式的に示す波形図である。
図１Ａの監視装置と、前記監視装置の周辺装置の構成例を示すブロック図である。
本発明の課題を説明するための種々の動作状態を示す、モータの電流値の周波数及び有効電力を模試的に示すタイミングチャートである。
サーボモータの電流値の周波数に対する台形制御を示すタイミングチャートである。
サーボモータの電流値に係る有効電力に対する台形制御を示すタイミングチャートである。
本発明の課題を説明するための種々の動作状態を示すタイミングチャートである。
実施形態に係るサーボモータの電流値の周波数に対する登録波形の一例を模式的に示す波形図である。
実施形態に係るサーボモータの電流値の周波数に対する測定波形の第１の例を模式的に示す波形図である。
実施形態に係るサーボモータの電流値の周波数に対する測定波形の第２の例を模式的に示す波形図である。
実施形態に係るサーボモータの電流値に係る有効電力に対する登録波形の一例を模式的に示す波形図である。
実施形態に係るサーボモータの電流値に係る有効電力に対する測定波形の第１の例を模式的に示す波形図である。
実施形態に係るサーボモータの電流値に係る有効電力に対する測定波形の第２の例を模式的に示す波形図である。
実施形態に係る初期設定処理を説明するための種々の動作状態のサーボモータの電流値の周波数及び電流値に係る有効電力におけるフレームＩ及びIIの設定を示すタイミングチャートである。
実施形態において用いるサーボモータの電流値の周波数及び有効電力の登録フレームの一例を示すタイミングチャートである。
実施形態において用いるサーボモータの電流値の周波数及び有効電力の測定波形の一例を示すタイミングチャートである。
図１Ａの監視装置９の監視制御部１０により実行される初期設定処理を示すフローチャートである。
図１Ａの監視装置９の監視制御部１０により実行される監視処理を示すフローチャートである。
図１３のサブルーチンであるフレームＩ及びIIの範囲期間決定処理１（ＰＣ９６のツールプログラム処理）を示すフローチャートである。
図１３のサブルーチンであるフレームＩ及びIIの範囲期間決定処理２（監視装置９のＨＭＩ処理）を示すフローチャートである。
図１３のサブルーチンであるフレームＩ及びIIの範囲期間決定処理３（監視装置９の学習登録モード処理）を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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