CN101470433A - 机械诊断方法及机械诊断装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械诊断方法及机械诊断装置，能可靠性较高地诊断损伤状况。机械诊断装置(20)具有：驱动对象驱动力推算部(21)，其基于根据位置指令值得到的针对伺服电动机(3)的转矩指令值来推算驱动对象驱动力；弹性形变误差推算部(23)，其根据驱动对象驱动力来推算滚珠丝杠(4)的弹性形变误差；位置偏差运算部(22)，其根据伺服电动机(3)的转动位置和工作台(2)的位置来运算位置偏差；以及机械损伤诊断部(24)，其使用弹性形变误差和位置偏差来运算机械损伤系数，将得到的机械损伤系数与预先设定的阈值进行比较来诊断驱动对象的损伤状况。

Description

机械诊断方法及机械诊断装置

技术领域

本发明涉及用于在工作机械或产业机械等中对零件的磨损或运行阻力的增加等损伤状况进行诊断的机械诊断方法及机械诊断装置。

背景技术

在例如工作机械中，为了高精度地进行成为驱动对象的工作台等的定位，采用全闭环(full closed loop)位置控制装置。如专利文件1所示，该全闭环位置控制装置具有检测电动机的转动位置的第1位置检测器、和直接检测上述电动机的驱动对象的位置的第2位置检测器，基于输入的位置指令值、从第1位置检测器得到的电动机的转动位置、以及从第2位置检测器得到的驱动对象的位置，来控制驱动对象的位置。

另一方面，在大量生产的机械加工生产线中，存在下述问题：机械的停止关系到整条生产线的停止，而且突然的停止关系到零件的交货期限延迟。由此，如果能事先掌握工作机械的各单元的异常和寿命，就能采取在生产线非运转时进行更换等对策，因此希望在工作机械中有损伤状况的诊断功能。但是，在上述以往的全闭环位置控制装置中，虽然意图提高定位的精度，但是不具有对驱动对象的损伤状况进行诊断的功能。

因此，例如专利文件2所公开的那样，考虑附加通过电动机转矩是否超过设定的阈值进行判断的功能，来诊断进给轴的异常检测。

【专利文件1】：日本特开2002-157018号公报

【专利文件2】：日本特开2000-237908号公报

如果在工作机械的各单元中也能诊断细小部分的寿命和异常，就能缩短维修时间。但是，在上述专利文件2的异常检测中，对进给轴是否有异常进行判断的依据仅是电动机转矩的大小，诊断的可靠性不高。而且，在输入加工力等来自外部的力的情况下不能诊断异常，异常部位的确定也比较困难。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种在全闭环位置控制装置中能可靠性较高地诊断损伤状况的机械诊断方法及机械诊断装置。

为了达到上述目的，第一方面所记载的发明为，一种在全闭环位置控制机械中对机械的损伤进行诊断的机械诊断方法，该机械诊断方法具有：驱动对象驱动力推算步骤，基于根据位置指令值得到的至少针对电动机的转矩指令值来推算驱动对象驱动力；弹性形变误差推算步骤，根据驱动对象驱动力来推算驱动对象的弹性形变误差；位置偏差运算步骤，根据电动机的转动位置和驱动对象的位置来运算位置偏差；以及机械损伤诊断步骤，使用弹性形变误差和位置偏差来运算机械损伤系数，将得到的机械损伤系数与预先设定的阈值进行比较来诊断驱动对象的损伤状况。

为了达到上述目的，第二方面所记载的发明为，一种在全闭环位置控制机械中对机械的损伤进行诊断的机械诊断装置，该机械诊断装置具有：驱动对象驱动力推算部，其基于根据位置指令值得到的至少针对电动机的转矩指令值来推算驱动对象驱动力；弹性形变误差推算部，其根据驱动对象驱动力来推算驱动对象的弹性形变误差；位置偏差运算部，其根据电动机的转动位置和驱动对象的位置来运算位置偏差；以及机械损伤诊断部，其使用弹性形变误差和位置偏差来运算机械损伤系数，将得到的机械损伤系数与预先设定的阈值进行比较来诊断驱动对象的损伤状况。

为了达到上述目的，第三方面所记载的发明为，一种在全闭环位置控制机械中对机械的损伤进行诊断的机械诊断方法，该机械诊断方法具有：驱动对象驱动力推算步骤，基于根据位置指令值得到的至少针对电动机的转矩指令值来推算驱动对象驱动力；位置偏差运算步骤，根据电动机的转动位置和驱动对象的位置来运算位置偏差；以及机械损伤诊断步骤，基于驱动对象驱动力和位置偏差来运算机械损伤系数，将得到的机械损伤系数与预先设定的阈值进行比较来诊断驱动对象的损伤状况。

为了达到上述目的，第四方面所记载的发明为，一种在全闭环位置控制机械中对机械的损伤进行诊断的机械诊断装置，该机械诊断装置具有：驱动对象驱动力推算部，其基于根据位置指令值得到的至少针对电动机的转矩指令值来推算驱动对象驱动力；位置偏差运算部，其根据电动机的转动位置和驱动对象的位置来运算位置偏差；机械信息存储部，其存储驱动对象驱动力和位置偏差；损伤系数运算部，其基于存储在机械信息存储部中的驱动对象驱动力和位置偏差来运算机械损伤系数；以及机械损伤诊断部，其将由损伤系数运算部得到的机械损伤系数与预先设定的阈值进行比较来诊断驱动对象的损伤状况。

第五方面所记载的发明为，在第四方面的结构中，为了能得到适当的机械信息来进行正确的诊断，其特征在于，在电动机或驱动对象的动作方向反转时的预定机械信息不满足预定条件的情况下，在机械信息存储部中不执行存储处理，或者，在损伤系数运算部中从运算对象中除去。

第六方面所记载的发明为，在第四方面或第五方面的结构中，为了更加准确地计算机械损伤系数，其特征在于，在机械信息存储部中，按照时间序列存储多个驱动对象驱动力和位置偏差，在损伤系数运算部中，将存储在机械信息存储部的多个驱动对象驱动力和位置偏差之间的关系近似成直线来求取倾斜度，根据该倾斜度和预先设定的正常时的倾斜度来运算机械损伤系数。

第七方面所记载的发明为，在第四方面至第六方面中的任意一个方面所记载的结构中，为了提高机械诊断的可靠性，其特征在于，在损伤系数运算部中，根据驱动对象驱动力、和预先设定的驱动对象的引导部的引导阻力上限值来运算第2机械损伤系数，在机械损伤诊断部中，通过机械损伤系数和阈值的比较没有诊断出异常的情况下，将第2机械损伤系数与预先设定的阈值进行比较来诊断驱动对象的损伤状况。

第八方面所记载的发明为，在第七方面的结构中，为了能适当地诊断异常的前兆，其特征在于，将第2机械损伤系数，设为驱动对象驱动力和引导阻力上限值之比不满足已设定的条件的概率。

第九方面所记载的发明为，在第四方面至第八方面中的任意一个方面所记载的结构中，为了能确定异常部位而容易地进行诊断后的应对措施，其特征在于，在机械损伤诊断部中，设定下限值和上限值作为机械损伤系数的阈值，在机械损伤系数位于下限值和上限值的范围以外的情况下诊断为异常。

根据第一方面至第四方面的发明，能合理地利用全闭环位置控制装置具有的第1和第2位置检测器，与现有技术相比大幅度提高可靠性地进行损伤状况的诊断。由此，能事先检测异常部位或寿命并通知用户。

根据第五方面所记载的发明，在第四方面的效果基础上，能得到适当的机械信息来运算高精度的机械损伤系数，有助于正确的机械诊断。

根据第六方面所记载的发明，在第四方面或第五方面的效果基础上，能基于多个驱动对象驱动力和位置偏差更加准确地计算机械损伤系数。

根据第七方面所记载的发明，在第四方面至第六方面的任意一个方面的效果基础上，通过采用第2机械损伤系数，还能诊断引导部的异常来提高机械诊断的可靠性。

根据第八方面所记载的发明，在第七方面的效果基础上，能通过概率的上升来捕捉异常的前兆，能在发生重大故障前进行诊断。

根据第九方面所记载的发明，在第四方面至第八方面的任意一个方面的效果基础上，能确定异常部位，能容易地进行维修等诊断后的应对措施。

附图说明

图1是实施方式1的机械诊断装置的结构框图。

图2是驱动对象驱动力运算的流程图。

图3是实施方式2的机械诊断装置的结构框图。

图4是机械信息存储处理的流程图。

图5是实施方式3的机械诊断装置的结构框图。

图6是机械信息存储处理的流程图。

图7是机械损伤系数运算的流程图。

图8是机械损伤诊断的流程图。

标号说明

1、位置控制装置；2、工作台；3、伺服电动机；4、滚珠丝杠；5、第1位置检测器；7、第2位置检测器；8，10、减法器；9、位置控制部；11、微分器；12、速度控制部；13、电流控制部；20，20a，20b、机械诊断装置；21、驱动对象驱动力运算部；22、位置偏差运算部；23、弹性形变误差推算运算部；24、机械损伤诊断部；25、机械信息存储部；26、损伤系数运算部。

具体实施方式

以下，基于附图来说明本发明的实施方式。

(方式1)

图1是示出在工作机械中使用的机械诊断装置的一个例子的结构框图，设置在工作台的位置控制装置上。首先，在工作机械的位置控制装置1中，成为驱动对象的工作台2被设置成可通过滚珠丝杠4滑动，其中，滚珠丝杠4通过伺服电动机3的驱动而转动。在伺服电动机3上设置有对其转动位置进行检测的第1位置检测器5，另一方面，在工作台2上安装有可沿着与滚珠丝杠4平行的标尺6滑动的第2位置检测器7，可检测工作台2的滑动位置。

而且，从未图示的NC装置向位置控制装置1输入位置指令值，减法器8从位置指令值中减去由第2位置检测器7取得的位置检测值(工作台2的滑动位置信号)，计算出位置偏差。位置控制部9基于该位置偏差输出速度指令值。在该位置环路的内侧，向减法器10输入速度指令值，在减法器10中，从速度指令值中减去利用微分器11对从第1位置检测器5得到的转动位置信号进行微分而得到的微分值(伺服电动机3的转动速度)，计算出速度偏差。在该速度环路中，速度控制器12基于速度偏差输出电动机转矩指令值，由电流控制部13对该电动机转矩指令值进行放大后输出到伺服电动机3。

机械诊断装置20是用于对上述全闭环位置控制装置1中的损伤状况进行诊断的装置，在此，具有驱动对象驱动力运算部21、位置偏差运算部22、弹性形变误差推算运算部23、以及机械损伤诊断部24。

首先，向驱动对象驱动力运算部21分别输入来自NC装置的位置指令值X_i、来自速度控制器12的电动机转矩指令值T_i、以及由第1位置检测器5得到的伺服电动机3的转动位置Z_i，基于后面描述的过程来运算驱动对象驱动力(作用于成为弹性体的滚珠丝杠4的力)F_i。并且，弹性形变误差推算运算部23根据从前级的驱动对象驱动力运算部21输入的驱动对象驱动力F_i和滚珠丝杠4的弹簧常数K，通过F_i/K的公式来运算弹性形变误差E_i。并且，位置偏差运算部22根据伺服电动机3的转动位置Z_i和由第2位置检测器7取得的工作台2的位置Y_i计算出两者之差来得到位置偏差D_i。

伺服电动机3的转动位置Z_i和工作台2的位置Y_i之差即位置偏差D_i是滚珠丝杠4的弹性形变量，与作用于弹性体的力即驱动对象驱动力F_i成比例。在此，使用推算出的驱动对象驱动力F_i和已知的弹簧常数K来推算弹性形变误差E_i。

然后，在机械损伤诊断部24中，使用由弹性形变误差推算运算部23计算出的弹性形变误差E_i、和由位置偏差运算部22计算出的实测弹性形变量即位置偏差D_i来运算机械损伤系数η，通过与预先设定的阈值η₀的比较，来诊断机械的损伤状况。该机械损伤系数η例如通过η＝E_i—D_i或η＝(E_i—D_i)/D_i的公式来运算。

在如上所述构成的机械诊断装置20中，当通过位置控制装置1从速度控制器12输出电动机转矩指令值T_i时，在驱动对象驱动力运算部21中，基于图2的流程图来运算驱动对象驱动力F_i。其中，作为初始设定值预先存储有转矩推力转换系数P、转动体惯性J_m、正常时转动体转动转矩T_i0。

首先，在S1中，对取得的电动机转矩指令值T_i乘以转矩推力转换系数P来运算驱动对象驱动力F_i。如果就这样在S2的判断中没有进行加速/减速转矩的校正，在S3的判断中也没有进行正常时驱动转矩的校正，则结束该过程而将驱动对象驱动力F_i输出到弹性形变误差推算运算部23。

另一方面，如果在S2的判断中进行加速/减速转矩的校正，则在S4中，根据位置指令值X_i运算加速度A_i，通过以下公式1来修正驱动对象驱动力F_i。

F_i＝F_i—J_m×A_i×P...(1)

并且，如果在S3的判断中进行正常时驱动转矩的校正，则在S5中，判断是否进行了反转动作时转矩变化的校正。在此，如果没有进行该校正，则在S6中，根据位置指令值X_i运算速度V_i，通过以下公式2来修正驱动对象驱动力F_i。

F_i＝F_i—sing(V_i)×T_i0×P...(2)

另一方面，如果在S5的判断中进行反转动作时转矩变化的校正，则在S7中判断移动方向是否反转，如果没有反转则转移到S9，如果反转则在S8中更新反转位置X_r后转移到S9。在S9中，根据位置指令值X_i和反转位置X_r通过以下公式3来运算反转距离R_i。

R_i＝X_i—X_r...(3)

然后，在S10中，根据位置指令值X_i运算速度V_i，通过以下公式4来修正驱动对象驱动力F_i。

F_i＝F_i—sing(V_i)×T_i0(R_i)×P...(4)

当这样得到的驱动对象驱动力F_i被输入到弹性形变误差推算运算部23时，在弹性形变误差推算运算部23中，如前所示根据驱动对象驱动力F_i和滚珠丝杠4的弹簧常数K来计算弹性形变误差E_i，输出到机械损伤诊断部24。

另一方面，在位置偏差运算部22中，根据伺服电动机3的转动位置Z_i和工作台2的位置Y_i计算位置偏差D_i，输出到机械损伤诊断部24。由此，在机械损伤诊断部24中，根据弹性形变误差E_i和位置偏差D_i运算机械损伤系数η，与阈值η₀进行比较。如果机械损伤系数η超过阈值η₀，则认为机械的损伤加剧，通过向操作画面显示来进行通知。这种情况下，还可以利用通信单元通知机械管理者或机械制造公司。

这样，按照上述方式1的机械诊断方法及机械诊断装置，能合理利用全闭环位置控制装置具有的第1和第2位置检测器，与现有技术相比大幅度提高可靠性地进行损伤状况的诊断。由此，能事先检测异常或寿命并通知用户。

其中，在上述方式1中，将机械损伤系数η与单一的阈值η₀进行比较来诊断损伤程度，但是还可以设置多个阈值而阶段性地通知损伤程度。

而且，如果由位置偏差运算部22利用瞬间的差值进行诊断，则诊断可能不稳定，所以还可以是在未图示的存储部中存储预先设定的期间的差值来求取平均值，将该平均值和阈值进行比较。此外，还可以是，计算出与阈值的比率而将其作为诊断参数，将使用诊断参数的累计或另行设定的函数而求出的值用作机械要素寿命计数。这种情况下，当机械要素寿命计数值超过另行设定的寿命计数阈值时，判断为寿命。

并且，因为能根据驱动对象驱动力F_i和位置偏差D_i计算弹簧常数K_n，所以能通过比较计算出的弹簧常数K_n和已知的装置固有的弹簧常数K₀来诊断装置的损伤状况。

(方式2)

下面，说明本发明的另一方式。其中，对于工作台的位置控制装置等、与方式1相同的结构部标记相同的符号并省略重复的说明。

在图3所示的机械诊断装置20a中，将由驱动对象驱动力运算部21取得的驱动对象驱动力F_i和由位置偏差运算部22取得的位置偏差D_i与位置指令值X_i一起输入到机械信息存储部25，在机械信息存储部25中进行后述的机械信息存储处理后，存储各值。然后，基于在此存储的驱动对象驱动力F_i、位置偏差D_i和位置指令值X_i，损伤系数运算部26通过后述的过程计算机械损伤系数ζ，机械损伤诊断部24基于该机械损伤系数ζ诊断损伤状况。

根据图4的流程图执行机械信息存储部25的机械信息存储处理。其中，在此作为初始设定值，分别预先给出反转距离的最小值R_imin、指令速度的最小值V_imin、最大值V_imax和加速度/减速度的最大值A_imax。

首先，在S11中判断移动方向是否反转。如果移动方向反转则在S12中更新反转位置X_r，如果没有反转则保持原样不更新反转位置，之后在S13中取得当前位置X_i，通过与X_r之间的差来运算反转距离R_i。

接着，在S14中，判断运算得到的距离R_i的绝对值|R_i|是否比R_imin大，如果比R_imin小则不进行相关的存储处理而返回S11。另一方面，如果比R_imin大，则在S15中基于以下公式5、6分别运算指令速度V_i、指令加速度A_i。

V_i＝(X_i—X_i-1)/t...(5)

A_i＝(V_i—V_i-1)/t...(6)

同样地，分别在S16中判断指令速度的绝对值|V_i|是否在设定范围(V_imin～V_imax)内，在S17中判断加速度/减速度的绝对值|A_i|是否比A_imax小，当各自在范围之外的情况下，不进行相关的存储处理而返回S11。

并且，如果指令速度的绝对值|V_i|在设定范围(V_imin～V_imax)内、并且加速度/减速度的绝对值|A_i|比A_imax小，则在S18中，分别存储驱动对象驱动力F_i、位置指令值X_i、位置偏差D_i。

因为在反转时或高速移动的情况下机械信息可能发生偏差，所以这样分别以预定的条件对驱动方向的反转距离、速度和加速度/减速度进行判断(S14、S16、S17)，在不满足相应条件的情况下不进行相关的存储处理。

基于如此存储的驱动对象驱动力F_i、位置指令值X_i和位置偏差D_i，在损伤系数运算部26中，通过ζ＝(F_i/D_i)、ζ＝(F_i/D_i)/K₀(K₀：装置固有的弹簧常数)、和ζ＝(F_i/D_i—K₀)/K₀等公式进行运算。然后，在机械损伤诊断部24中，将得到的机械损伤系数ζ与阈值ζ₀进行比较，诊断机械的损伤状况。

这样，在上述方式2的机械诊断方法及机械诊断装置中，能合理利用全闭环位置控制装置具有的第1和第2位置检测器，与现有技术相比大幅度提高可靠性地进行损伤状况的诊断，能事先检测异常部位或寿命并通知用户。特别地，在此，针对工作台2的移动方向反转时的反转距离、速度、加速度/减速度等机械信息分别设定预定条件，不满足各预定条件时不存储到机械信息存储部25中，从而能得到适当的机械信息来运算高精度的机械损伤系数，有助于正确的诊断。

(方式3)

在图5所示的机械诊断装置20b中，与图3所示的方式2相比不同点在于：首先从工作机械的主轴电动机控制装置27向机械信息存储部25输入主轴电动机转矩T_si。由此，在机械信息存储部25进行的机械信息存储处理中，如图6所示，在S18中判断主轴电动机转矩的绝对值|T_si|是否比作为初始设定值而预先给出的主轴电动机转矩的最小值即T_smin小。在绝对值|T_si|比T_smin大的情况下不进行相关的存储处理。只在小的情况下，在S19中分别存储驱动对象驱动力F_i、位置指令值X_i、位置偏差D_i和主轴电动机转矩T_si。即，除了方式2的驱动方向反转时、加速/减速时和高速移动时的三个条件，在加工力较大的情况下得到的机械信息可能发生偏差，所以不满足该条件的情况下也不存储到机械信息存储部25中。

并且，在此根据图7所示的流程图进行损伤系数运算部26的机械损伤系数的运算。

首先，在S21中基于以下公式7近似以时间序列存储在机械信息存储部25中的驱动对象驱动力F_i和位置偏差D_i之间的关系，通过最小二乘法来运算倾斜度K_n和偏差δ。

F_i＝K_n×D_i+δ...(7)

接着，在S22中，根据运算出的倾斜度K_n和作为初始设定值预先给出的正常时的倾斜度K₀来运算机械损伤系数ζ。该运算可通过ζ＝(K_n—K₀)/K₀或ζ＝K_n/K₀来进行。

然后，在S23中，根据驱动对象驱动力F_i和作为初始设定值预先给出的引导阻力上限值F_imax来运算第2机械损伤系数γ。该第2机械损伤系数γ的运算通过γ＝F_i/F_imax或γ＝(F_i—F_imax)/F_imax等来运算。而且，还可将驱动对象驱动力F_i和引导阻力上限值Fimax之比不满足预先设定的条件(例如设定常数C以下)(F_i/F_imax>C)的概率设为第2机械损伤系数γ。如此一来，能通过概率的上升来捕捉异常的前兆，能在发生重大故障前进行诊断。

最后，在S24中，将得到的机械损伤系数ζ和第2机械损伤系数γ进行存储后结束。

并且，根据图8所示的流程图进行机械损伤诊断部24中的机械损伤诊断。

在此，作为初始设定值分别预先给出正阈值ζ_max、负阈值ζ_min以及阈值γ_max。首先，在S31中，判断机械损伤系数ζ是否比正阈值ζ_max大，如果大，则在S32中视为因轴承和螺母等的转动阻力增加而引起的损伤程度正在恶化，执行通知该内容的机械异常模式A。

另一方面，在S31的判断中机械损伤系数ζ比正阈值ζ_max小时，这次在S33中，判断机械损伤系数ζ是否比负阈值ζ_min小，如果小，则在S34中视为轴承和螺母等的磨损正在恶化，执行通知该内容的机械异常模式B。

这样设定大小两个阈值ζ_max和ζ_min来分别与机械损伤系数ζ进行比较是因为：在电动机等的轴承损伤的情况下，运算出的驱动对象驱动力F_i要比正常时大，所以ζ也变大，另一方面，在滚珠丝杠螺母等因磨损发生不良状况的情况下，位置偏差D_i比正常时大，所以ζ变小，因此通过与两个阈值进行比较能将异常诊断为不同的原因。

然后，如果在S33的判断中机械损伤系数ζ比负阈值ζ_min大，则在S35中，判断第2机械损伤系数γ是否比阈值γ_max大，如果大，则在S36中视为引导阻力的增加正在恶化，执行通知该内容的机械异常模式C。在机械损伤系数ζ没有发现异常、第2机械损伤系数γ发现异常的情况下能判断为引导部的异常。

这样，在上述方式3的机械诊断方法及机械诊断装置中，与现有技术相比能大幅度提高可靠性地进行损伤状况的诊断，能事先检测异常部位或寿命并通知用户。特别地，在此针对工作台2的移动方向反转时的反转距离、速度、加速度/减速度和主轴电动机转矩分别设定预定条件，在不满足各预定条件时不存储到机械信息存储部25中，从而能得到适当的机械信息来进行高精度的机械损伤系数的运算，有助于正确的诊断。

而且，在机械信息存储部25中，以时间序列存储多个驱动对象驱动力和位置偏差，在损伤系数运算部26中，将存储的多个驱动对象驱动力和位置偏差之间的关系近似成直线来求取倾斜度，根据该倾斜度和预先设定的正常时的倾斜度来运算机械损伤系数ζ，因此能基于多个驱动对象驱动力和位置偏差来更加准确地计算出机械损伤系数。

而且，在损伤系数运算部26中，根据驱动对象驱动力和引导阻力上限值运算第2机械损伤系数γ，在机械损伤诊断部24中，在通过机械损伤系数ζ和阈值的比较没有诊断出异常的情况下，比较第2机械损伤系数γ和阈值来诊断损伤状况，所以还能诊断引导部的异常从而提高机械诊断的可靠性。

并且，在机械损伤诊断部24中，作为机械损伤系数ζ的阈值设定有下限值和上限值，机械损伤系数ζ在下限值和上限值的范围以外的情况下诊断为机械损伤，所以能确定异常部位，能容易地进行维修等诊断后的应对措施。

此外，在上述方式3中，还可以在利用上述最小二乘法计算倾斜度时运算近似误差S_n，对得到的机械损伤系数ζ的可靠性进行评价。例如，数据中偏差较多时，即近似误差S_n较大时，因为诊断的可靠性可能较低，所以进行不执行诊断等的处理，相反近似误差S_n持续较大的状态时，推算为机械的损伤正在恶化中。能这样通过近似误差S_n的大小来设定阈值而诊断机械的损伤状况。

并且，还可以将驱动对象的动作范围分割成多个，以各分割区间来运算机械损伤系数ζ。上述偏差δ除以倾斜度K_n的值表示第1位置检测器和第2位置检测器的偏差，是由于滚珠丝杠等的热膨胀而产生的误差。该热膨胀产生的误差因滚珠丝杠的位置而变化，所以将动作范围分割成多个，在各区间进行诊断。但是，热膨胀产生的误差还因时间而变化，所以需要注意在机械信息存储部中存储的过去的数据的使用期限，优选在受到热位移的影响的情况下预先设定运算可利用期限。

另一方面，在方式2、3的机械信息存储处理中，设定反转时的距离和速度等，当满足所有的条件时，进行相关的存储处理，但是还可以是当至少满足一个条件时，进行相关的存储处理。

并且，各方式都是在驱动对象驱动力的运算和机械信息存储处理中使用位置指令值X_i，但是还可取代这种方式而使用第1位置检测器的输出Z_i和第2位置检测器的输出Y_i。但是，驱动对象驱动力的运算不限于这些多个机械信息，还可以仅基于电动机转矩指令值来计算。

另外，本发明不限于工作机械的工作台的位置控制装置，还可应用于主轴头等其他驱动对象，还可应用于搬送用机器人等其他产业机械中。

Claims (9)

1.一种在全闭环位置控制机械中对机械的损伤进行诊断的机械诊断方法，该全闭环位置控制机械具有检测电动机的转动位置的第1位置检测器、和直接检测所述电动机的驱动对象的位置的第2位置检测器，基于输入的位置指令值、从所述第1位置检测器得到的所述电动机的转动位置、和从所述第2位置检测器得到的所述驱动对象的位置，来控制所述驱动对象的位置，其特征在于，该机械诊断方法具有：

驱动对象驱动力推算步骤，基于根据所述位置指令值得到的至少针对所述电动机的转矩指令值来推算驱动对象驱动力；

弹性形变误差推算步骤，根据所述驱动对象驱动力来推算驱动对象的弹性形变误差；

位置偏差运算步骤，根据所述电动机的转动位置和驱动对象的位置来运算位置偏差；以及

机械损伤诊断步骤，使用所述弹性形变误差和位置偏差来运算机械损伤系数，将得到的机械损伤系数与预先设定的阈值进行比较来诊断驱动对象的损伤状况。

2.一种在全闭环位置控制机械中对机械的损伤进行诊断的机械诊断装置，该全闭环位置控制机械具有检测电动机的转动位置的第1位置检测器、和直接检测所述电动机的驱动对象的位置的第2位置检测器，基于输入的位置指令值、从所述第1位置检测器得到的所述电动机的转动位置、和从所述第2位置检测器得到的所述驱动对象的位置，来控制所述驱动对象的位置，其特征在于，该机械诊断装置具有：

驱动对象驱动力推算部，其基于根据所述位置指令值得到的至少针对所述电动机的转矩指令值来推算驱动对象驱动力；

弹性形变误差推算部，其根据所述驱动对象驱动力来推算驱动对象的弹性形变误差；

位置偏差运算部，其根据所述电动机的转动位置和驱动对象的位置来运算位置偏差；以及

机械损伤诊断部，其使用所述弹性形变误差和位置偏差来运算机械损伤系数，将得到的机械损伤系数与预先设定的阈值进行比较来诊断驱动对象的损伤状况。

3.一种在全闭环位置控制机械中对机械的损伤进行诊断的机械诊断方法，该全闭环位置控制机械具有检测电动机的转动位置的第1位置检测器、和直接检测所述电动机的驱动对象的位置的第2位置检测器，基于输入的位置指令值、从所述第1位置检测器得到的所述电动机的转动位置、和从所述第2位置检测器得到的所述驱动对象的位置，来控制所述驱动对象的位置，其特征在于，该机械诊断方法具有：

驱动对象驱动力推算步骤，基于根据所述位置指令值得到的至少针对所述电动机的转矩指令值来推算驱动对象驱动力；

位置偏差运算步骤，根据所述电动机的转动位置和驱动对象的位置来运算位置偏差；以及

机械损伤诊断步骤，基于所述驱动对象驱动力和位置偏差来运算机械损伤系数，将得到的机械损伤系数与预先设定的阈值进行比较来诊断驱动对象的损伤状况。

4.一种在全闭环位置控制机械中对机械的损伤进行诊断的机械诊断装置，该全闭环位置控制机械具有检测电动机的转动位置的第1位置检测器、和直接检测所述电动机的驱动对象的位置的第2位置检测器，基于输入的位置指令值、从所述第1位置检测器得到的所述电动机的转动位置、和从所述第2位置检测器得到的所述驱动对象的位置，来控制所述驱动对象的位置，其特征在于，该机械诊断装置具有：

驱动对象驱动力推算部，其基于根据所述位置指令值得到的至少针对所述电动机的转矩指令值来推算驱动对象驱动力；

位置偏差运算部，其根据所述电动机的转动位置和驱动对象的位置来运算位置偏差；

机械信息存储部，其存储所述驱动对象驱动力和位置偏差；

损伤系数运算部，其基于存储在所述机械信息存储部中的所述驱动对象驱动力和位置偏差来运算机械损伤系数；以及

机械损伤诊断部，其将由所述损伤系数运算部得到的机械损伤系数与预先设定的阈值进行比较来诊断驱动对象的损伤状况。

5.根据权利要求4所述的机械诊断装置，其特征在于，

在所述电动机或驱动对象的动作方向反转时的预定机械信息不满足预定条件的情况下，在所述机械信息存储部中不执行存储处理，或者，在所述损伤系数运算部中从运算对象中除去。

6.根据权利要求4或5所述的机械诊断装置，其特征在于，

在所述机械信息存储部中，按照时间序列存储多个所述驱动对象驱动力和位置偏差，在所述损伤系数运算部中，将存储在所述机械信息存储部的多个所述驱动对象驱动力和位置偏差之间的关系近似成直线来求取倾斜度，根据该倾斜度和预先设定的正常时的倾斜度来运算机械损伤系数。

7.根据权利要求4～6中的任意一项所述的机械诊断装置，其特征在于，

在所述损伤系数运算部中，根据所述驱动对象驱动力、和预先设定的驱动对象的引导部的引导阻力上限值来运算第2机械损伤系数，

在所述机械损伤诊断部中，通过所述机械损伤系数和阈值的比较没有诊断出异常的情况下，将所述第2机械损伤系数与预先设定的阈值进行比较来诊断驱动对象的损伤状况。

8.根据权利要求7所述的机械诊断装置，其特征在于，

将所述第2机械损伤系数，设为所述驱动对象驱动力和引导阻力上限值之比不满足已设定的条件的概率。

9.根据权利要求4～8中的任意一项所述的机械诊断装置，其特征在于，

在所述机械损伤诊断部中，设定下限值和上限值作为所述机械损伤系数的阈值，在所述机械损伤系数位于下限值和上限值的范围以外的情况下诊断为异常。

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