CN109933005B - 伺服马达的负荷状态诊断装置以及负荷状态诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不论旋转器具的种类、加工条件和机器差异，均能够以绝对的评估指标对伺服马达的当前的负荷状态进行诊断的伺服马达的负荷状态诊断装置以及负荷状态诊断方法。伺服马达的负荷状态诊断装置对使旋转器具以固定速度在规定的旋转驱动方向上旋转驱动的伺服马达的负荷状态进行诊断。伺服马达的负荷状态诊断装置具备：探测部，探测在伺服马达中发挥作用的扭矩的旋转方向；判断部，判断由探测部所探测到的扭矩的旋转方向与规定的旋转驱动方向是否一致；以及负荷指标输出部，根据判断部的判断结果，输出表示伺服马达的负荷状态的负荷指标。

Description

伺服马达的负荷状态诊断装置以及负荷状态诊断方法

技术领域

本公开涉及一种对使旋转器具以固定速度在规定的旋转驱动方向上旋转驱动的伺服马达的负荷状态进行诊断的伺服马达的负荷状态诊断装置以及负荷状态诊断方法。

背景技术

现有技术中，已知有一种用于在旋转器具产生损伤前检测异常来预防损伤的异常检测装置。

例如在专利文献1中公开有如下的技术：检测旋转工具的负荷，并根据对应于旋转工具的损伤负荷水准或利用负荷变化率的阈值来检测旋转工具的异常。由此，可对应于负荷的偏差或急剧的变化，实时地进行适当的异常检测。

另外，例如在专利文献2中公开有如下的技术：以数字形式收集机床的驱动轴的负荷信号，若所算出的微分、或与移动平均的差值等特征量满足规定的条件，则判定为异常。由此，即便加工条件变动，也可以实时地实现高灵敏度的检测装置。

进而，例如在专利文献3中公开有如下的技术：当由加工机械的驱动源所检测到的负荷超过由过去几次的负荷平均值所决定的阈值时，判断为异常。由此，能够实现可对应于加工机械的启动时与正在连续动作两者的异常判定。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平10-235538号公报(1998年9月8日公开)。

专利文献2：日本专利特开2000-107987号公报(2000年4月18日公开)。

专利文献3：日本专利特开2002-1633号公报(2002年1月8日公开)。

发明内容

发明所要解决的问题

然而，在现有的异常检测装置中，均关注旋转机器的负荷(表示扭矩，与驱动电流大致成比例)的相对值(正常时与异常时的比较等)或负荷的变化率来检测异常。

但是，在此检测方法中，无法对旋转机器的各状态是否异常进行绝对评估。因此，使用者必须分别考虑正常状态的阈值和异常状态的阈值来进行设定，因此具有判定基准变得不明确而不实用这一问题。

本公开的一实施方式是鉴于所述现有的问题点而成者，其目的在于提供一种不论旋转器具的种类、加工条件和机器差异，均能够以绝对的评估指标对伺服马达的当前的负荷状态进行诊断的伺服马达的负荷状态诊断装置以及负荷状态诊断方法。

解决问题的技术手段

为了解决所述课题，本公开的一实施方式中的伺服马达的负荷状态诊断装置是对使旋转器具以固定速度在规定的旋转驱动方向上旋转驱动的伺服马达的负荷状态进行诊断的伺服马达的负荷状态诊断装置，具备：探测部，探测在所述伺服马达中发挥作用的扭矩的旋转方向；判断部，判断由所述探测部所探测到的所述扭矩的旋转方向与所述规定的旋转驱动方向是否一致；以及负荷指标输出部，根据所述判断部的判断结果，输出表示所述伺服马达的负荷状态的负荷指标。

为了解决所述课题，本公开的一实施方式中的伺服马达的负荷状态诊断方法是对使旋转器具以固定速度在规定的旋转驱动方向上旋转驱动的伺服马达的负荷状态进行诊断的伺服马达的负荷状态诊断方法，包括：探测步骤，探测在所述伺服马达中发挥作用的扭矩的旋转方向；判断步骤，判断所探测到的所述扭矩的旋转方向与所述规定的旋转驱动方向是否一致；以及负荷指标输出步骤，根据判断结果，输出表示所述伺服马达的负荷状态的负荷指标。

现有技术中，关注旋转器具的负荷(表示扭矩，与驱动电流大致成比例)的相对值(正常时与异常时的比较等)或变化率来检测异常，因此具有无法对各状态是否异常进行绝对评估这一问题点。

当解决此问题时，可将与作为伺服马达的控制方向的规定的旋转驱动方向反向的旋转方向的扭矩发挥作用的状态认为是因异常或劣化等某种原因而徒劳地消耗能源的状态，若此状态继续，则加快旋转器具的劣化。

因此，在本公开的一实施方式中，为了诊断伺服马达的负荷状态，而具备探测在伺服马达中发挥作用的扭矩的旋转方向的探测部和判断由探测部所探测到的扭矩的旋转方向与规定的旋转驱动方向是否一致的判断部。而且，负荷指标输出部根据判断部的判断结果，输出表示伺服马达的负荷状态的负荷指标。

即，当伺服马达的扭矩的旋转方向与作为旋转控制方向的规定的旋转驱动方向不一致时，显然伺服马达被施加了不需要的力即负荷，因此是否一致的判断是绝对的评估，而非相对的评估。

其结果，即便使用者不考虑正常状态与异常状态的阈值，也能够利用伺服马达的旋转控制方向与扭矩的旋转方向是否一致这一绝对的阈值，对伺服马达的负荷状态进行诊断。

另外，由此可确认与所意图的旋转控制方向相同的旋转方向的扭矩是否在伺服马达中发挥了作用，并可辨别是否施加了作为当前的伺服马达的动作状态所不需要的力即负荷。进而，可判断伺服马达的动作状态是否处于加快旋转器具的劣化的状态。

因此，可提供一种不论旋转器具的种类、加工条件和机器差异，均能够以绝对的评估指标对伺服马达的当前的负荷状态进行诊断的伺服马达的负荷状态诊断装置以及负荷状态诊断方法。

在本公开的一实施方式中的伺服马达的负荷状态诊断装置中，可设为所述探测部通过测定对于所述伺服马达的指令电流值来探测所述扭矩的旋转方向。

伺服马达在额定扭矩以下的区域中，扭矩-电流特性处于比例关系。因此，通过测定伺服马达的指令电流值，可探测扭矩的旋转方向。

在本公开的一实施方式中的伺服马达的负荷状态诊断装置中，可设为所述负荷指标输出部在固定期间内，测定所述扭矩的旋转方向与所述规定的旋转驱动方向不一致的状态的产生频率，并根据此产生频率来输出所述负荷指标。

由此，将与所意图的控制方向反向地被施加控制的状态的产生频率设为负荷指标，因此使用者可以不考虑正常状态与异常状态的阈值。

另外，将扭矩在伺服马达中的与旋转控制方向相反的旋转方向上发挥作用的产生频率作为伺服马达的直接的负荷指标来进行监视，由此可容易地判断伺服马达是否为超负荷状态。

在本公开的一实施方式中的伺服马达的负荷状态诊断装置中，可设为所述负荷指标输出部算出所述扭矩的旋转方向与所述规定的旋转驱动方向不一致的状态的期间的累计值，并根据此累计值来输出所述负荷指标。

因扭矩在与伺服马达的旋转控制方向相反的旋转方向上发挥作用的电流脉冲数的累计值变多，而导致伺服马达发生故障的概率变高。因此，例如事先求出扭矩的旋转方向与所述规定的旋转驱动方向不一致的状态的期间的累计值与此伺服马达发生了故障的期间的关联，由此可容易地进行保养检查的时期等的判断。进而，可实现旋转器具中的保养费用的削减等保养的适当化。

在本公开的一实施方式中的伺服马达的负荷状态诊断装置中，可设为设置有以伺服马达的负荷变得比当前小的方式设定与伺服马达的驱动相关的参数的参数设定部。

由此，可通过参数设定部来设定与伺服马达的驱动相关的参数，而使伺服马达的负荷变得比当前小。

在本公开的一实施方式中的伺服马达的负荷状态诊断装置中，可设为所述参数设定部具备在所述伺服马达的速度的追随性可容许的范围内，对控制此伺服马达的马达驱动器的控制增益(control gain)进行调整的控制增益调整部。

由此，将控制伺服马达的马达驱动器的控制增益作为与伺服马达的驱动相关的参数来进行调整。其结果，通过调整控制增益，可使伺服马达的负荷变得比当前小。

发明的效果

根据本公开的一实施方式，取得如下的效果：提供一种不论旋转器具的种类、加工条件和机器差异，均能够以绝对的评估指标对伺服马达的当前的负荷状态进行诊断的伺服马达的负荷状态诊断装置以及负荷状态诊断方法。

附图说明

图1是表示本公开的实施方式中的伺服马达的负荷状态诊断装置的结构的方块图。

图2是表示具备所述伺服马达的旋转器具的一例的图。

图3是表示所述旋转器具中所具备的伺服马达的指令电流值与扭矩的关系的图表。

图4A是表示所述伺服马达中的正常时的扭矩波形的图，图4B是表示所述伺服马达中的异常时的扭矩波形的图。

图5是表示所述旋转器具的保养间隔与负荷指标和保养成本的关系的图表。

图6是表示在将旋转器具调整成与当前不同的运转状态的情况下，对伺服马达的正常时的负荷指标与调整后的负荷指标进行比较，由此确认调整的好坏时的状况的示意图。

图7A是表示将所述伺服马达的控制增益设为小时的扭矩指令值的图，图7B是表示将伺服马达的控制增益设为中时的扭矩指令值的图，图7C是表示将伺服马达的控制增益设为大时的扭矩指令值的图。

图8A是表示将所述伺服马达的控制增益设为小时的速度测定值(速度指令值)的图，图8B是表示将伺服马达的控制增益设为中时的速度测定值(速度指令值)的图，图8C是表示将伺服马达的控制增益设为大时的速度测定值(速度指令值)的图。

图9是表示所述伺服马达的控制增益的大小与此时的伺服马达的速度标准偏差和负荷指标的关系的一例的图。

图10是表示所述伺服马达的控制增益与负荷指标和速度偏差的关系的一例的图表。

图11是表示所述伺服马达的控制增益的调整动作的流程图。

图12A是表示所述伺服马达的速度偏差低于速度容许阈值时的控制增益的范围(a)的图，图12B是表示在控制增益的范围(a)内，负荷指标变成0的控制增益的范围(b)的图。

图13A是表示相对于当前的可调整的范围内的控制增益的负荷指标和速度偏差特性的图表，图13B是表示选择图10的D中所示的控制增益时的相对于控制增益的负荷指标和速度偏差特性的图表，图13C是表示选择图10的C中所示的控制增益时的相对于控制增益的负荷指标和速度偏差特性的图表，图13D是表示选择图10的B中所示的控制增益时的相对于控制增益的负荷指标和速度偏差特性的图表，图13E是表示选择图10的A中所示的控制增益时的相对于控制增益的负荷指标和速度偏差特性的图表。

符号的说明

1：旋转器具

2：伺服马达

3：伺服驱动器

10：PLC(负荷状态诊断装置)

11：驱动控制部

12：探测部

13：判断部

14：负荷指标输出部

15：参数设定部

15a：控制增益调整部

20：密封件

具体实施方式

以下，根据附图对本公开的一个实施方式(以下，也表述成“本实施方式”)进行说明。

(应用例)

首先，根据图1对应用本公开的场景的一例进行说明。图1是表示本公开的一实施方式中的作为伺服马达2的负荷状态诊断装置的可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，PLC)10的结构的方块图。

如图1所示，本公开的实施方式中的作为伺服马达2的负荷状态诊断装置的PLC10是对使旋转器具1以固定速度在规定的旋转驱动方向上旋转驱动的伺服马达2的负荷状态进行诊断的PLC10，其具备：探测部12，探测在伺服马达2中发挥作用的扭矩的旋转方向；判断部13，判断由探测部12所探测到的扭矩的旋转方向与所述规定的旋转驱动方向是否一致；以及负荷指标输出部14，根据判断部13的判断结果，输出表示伺服马达2的负荷状态的负荷指标。

另外，本公开的一实施方式中的伺服马达2的负荷状态诊断方法是对使旋转器具1以固定速度在规定的旋转驱动方向上旋转驱动的伺服马达2的负荷状态进行诊断的负荷状态诊断方法，其包括：探测步骤，探测在伺服马达2中发挥作用的扭矩的旋转方向；判断步骤，判断所探测到的扭矩的旋转方向与所述规定的旋转驱动方向是否一致；以及负荷指标输出步骤，根据判断结果，输出表示伺服马达2的负荷状态的负荷指标。另外，PLC10具有作为本公开的一实施方式中的负荷状态诊断装置的功能。

即，当伺服马达2的扭矩的旋转方向与作为旋转控制方向的规定的旋转驱动方向不一致时，显然伺服马达2被施加了不需要的力即负荷，因此是否一致的判断是绝对的评估，而非相对的评估。

其结果，即便使用者不考虑正常状态与异常状态的阈值，也可以利用伺服马达2的旋转控制方向与扭矩的旋转方向是否一致这一绝对的阈值，对伺服马达2的负荷状态进行诊断。

另外，由此可确认与所意图的旋转控制方向相同的旋转方向的扭矩是否在伺服马达2中发挥了作用，并可辨别是否施加了作为当前的伺服马达2的动作状态所不需要的力即负荷。进而，可判断伺服马达2的动作状态是否处于加快旋转器具1的劣化的状态。

因此，可提供一种不论旋转器具1的种类、加工条件和机器差异，均能够以绝对的评估指标对伺服马达2的当前的负荷状态进行诊断的伺服马达2的PLC10以及负荷状态诊断方法。

(结构例)

若根据图1～图13E对本公开的实施方式进行说明，则如以下般。

根据图1和图2对本实施方式的作为伺服马达2的负荷状态诊断装置的PLC10的整体结构进行说明。图1是表示本实施方式中的作为伺服马达2的负荷状态诊断装置的PLC10的结构的方块图。图2是表示具备伺服马达2的旋转器具1的一例的图。

如图1所示，本公开的实施方式中的作为伺服马达2的负荷状态诊断装置的PLC10是对使旋转器具1以固定速度在规定的旋转驱动方向上旋转驱动的伺服马达2的负荷状态进行诊断者。

如图2所示，旋转器具1例如为用作包装机的膜搬送工厂中所使用的膜搬送轴或顶部密封轴者，通过伺服马达2来旋转驱动。膜搬送轴或顶部密封轴等旋转器具1因被搬送的密封件20的切断而受到负荷变动。另外，在本实施方式中，作为旋转器具1，例示膜搬送轴或顶部密封轴来进行说明，但旋转器具1未必限定于此。即，旋转器具1例如可为通过伺服马达2来旋转驱动的用作机床的旋转工具、或在工厂和其他场所等中所使用的旋转机械，只要是通过伺服马达2来旋转驱动的旋转器具，则种类不限。

如图1所示，通过伺服驱动器3，以固定速度在规定的旋转驱动方向上旋转驱动所述伺服马达2。

在本实施方式中，PLC10为了作为伺服马达2的负荷状态诊断装置发挥功能，如图1所示，具备驱动控制部11、探测部12、判断部13、负荷指标输出部14和参数设定部15。所述各功能块通过安装在PLC10中的功能块来实现。另外，负荷状态诊断装置并不限定于通过PLC10来实现，也可以通过任意的信息处理装置，例如工控个人计算机(Industrial PCPlatform，工业用个人计算机平台)等来实现。

驱动控制部11为了以固定速度和在规定的旋转驱动方向上控制伺服马达2，而朝伺服驱动器3中发送控制信号。

探测部12探测在伺服马达2中发挥作用的扭矩的旋转方向。此处，根据图3以及图4A和图4B对探测部12中的伺服马达2的扭矩的旋转方向的探测方法进行说明。图3是表示旋转器具1中所具备的伺服马达2的指令电流值与扭矩的关系的图表。图4A是表示伺服马达2中的正常时的扭矩波形的图。图4B是表示伺服马达2中的异常时的扭矩波形的图。

如图3所示，伺服马达2在额定扭矩以下的区域中，扭矩-电流特性处于比例关系。因此，通过测定伺服马达2的指令电流值，可间接地测定扭矩指令值。此处，扭矩的正负是指旋转方向。

此处，当作为伺服马达2的控制方向的旋转驱动方向与扭矩的旋转方向不一致时，是被施加与控制方向相反的扭矩的状态，可认为是因异常或劣化等某种原因而徒劳地消耗能源的状态。

因此，在本实施方式中，当作为伺服马达2的控制方向的旋转驱动方向与扭矩的旋转方向一致时判断为正常状态。另一方面，当作为伺服马达2的控制方向的旋转驱动方向与扭矩的旋转方向为相反方向时判断为异常状态。

例如，在作为伺服马达2的控制方向的旋转驱动方向与扭矩的旋转方向一致的正常时的情况下，可获得图4A中所示的电流值的脉冲数据。即，在图4A中，作为伺服马达2的控制方向的旋转驱动方向的电流值的脉冲数据为负，相对于此，在扭矩的旋转方向上电流值的脉冲数据也变成负。此状态表示扭矩仅在控制方向上发挥作用的状态。

相对于此，在作为伺服马达2的控制方向的旋转驱动方向与扭矩的旋转方向为相反方向的异常时的情况下，可获得图4B中所示的电流值的脉冲数据。即，在图4B中，作为伺服马达2的控制方向的旋转驱动方向的电流值的脉冲数据为负，相对于此，在扭矩的旋转方向上，电流值的脉冲数据周期性地变成正。因此，在图4B中所示的异常时，可掌握作为伺服马达2的控制方向的旋转驱动方向与扭矩的旋转方向为相反方向，可知负荷已作用于伺服马达2上。

如图1所示，在本实施方式中，在PLC10中设置有判断部13与负荷指标输出部14。判断部13判断由探测部12所探测到的扭矩的旋转方向与作为控制方向的规定的旋转驱动方向是否一致。

另外，负荷指标输出部14根据判断部13的判断结果，输出表示伺服马达2的负荷状态的负荷指标。即，在本实施方式中，通过监视从负荷指标输出部14中输出的作为伺服马达2的直接的负荷的负荷指标，例如可进行削减旋转器具1的保养检查费用等。

在本实施方式中，负荷指标输出部14例如可将在固定期间内力在与控制方向相反的方向上发挥作用的频率作为负荷指标来输出。具体而言，可将与控制方向反向的电流脉冲数/测定电流脉冲数作为负荷指标来输出。

另外，在本实施方式中，作为负荷指标，未必限定于在固定期间内力在与控制方向相反的方向上发挥作用的频率。例如，因扭矩在与伺服马达的旋转控制方向相反的旋转方向上发挥作用的电流脉冲数的累计值变多，而导致伺服马达发生故障的概率变高。因此，在本实施方式中，也可以将扭矩的旋转方向与规定的旋转驱动方向不一致的状态的期间的累计值作为负荷指标来输出。

在此情况下，事先求出扭矩的旋转方向与规定的旋转驱动方向不一致的状态的期间的累计值与伺服马达2发生了故障的期间的关联，由此可容易地进行保养检查的时期等的判断。

图5是表示保养间隔与负荷指标和保养成本的关系的图表。另外，在图5中，粗实线表示保养间隔与负荷指标的关系，细实线表示保养间隔与保养成本的关系。

如图5所示，因旋转器具1的保养间隔变长，而导致负荷指标逐渐地增大。此负荷指标的增大持续至发生故障为止。

在此情况下，因不进行旋转器具1的维护而置之不理，而导致伴随保养间隔变长，保养成本单纯地直线式减少至发生故障为止。

另一方面，在旋转器具1超过故障阈值而发生了故障的情况下，保养成本急剧地上升。即，若产生故障，则为了修复而需要庞大的成本。

因此，如上所述，通过负荷指标输出部14来监视作为伺服马达2的直接的负荷的负荷指标，并频繁地检查和调整旋转器具1，由此可削减旋转器具1的保养检查费用。

图6是表示在将旋转器具1调整成与当前不同的运转状态的情况下，对伺服马达2的正常时的负荷指标与调整后的负荷指标进行比较，由此确认调整的好坏时的状况的示意图。

如图6所示，存在将旋转器具1调整成与当前不同的运转状态的情况。在此情况下，在最初的调整1中，必须确认伺服马达2是否被施加了负荷。在本实施方式中，通过对伺服马达2的正常时的负荷指标与调整后的负荷指标进行比较，可确认调整1的好坏。此时，在判断为因旋转器具1的调整(保养)不良，而导致与正常时相比负荷已作用于伺服马达2上的情况下，需要再次的调整2。在此情况下，在进行了再次的调整2后，也进行负荷是否已作用于伺服马达2上的确认，由此可使伺服马达2的负荷变成正常值的状态。如此，通过进行伺服马达2的负荷状态诊断，可将伺服马达2保持为正常的驱动状态，进而可谋求保养费用的削减。

此处，作为伺服马达2变成异常时的调整方法，例如可考虑对旋转器具1加注润滑脂、或调整旋转器具1接触被旋转构件时的位置。

或者，通过变更伺服马达2的控制方法，可使伺服马达2的异常状态恢复成正常状态。具体而言，可调整伺服马达2的控制参数。作为控制参数，例如优选调整伺服马达2的控制增益。其原因在于：通过调整伺服马达2的控制增益，可容易地减少伺服马达2的负荷。另外，在本公开的PLC10中，作为控制参数，未必限定于控制增益，可调整其他控制参数。

如图1所示，与控制增益相关的参数的设定通过参数设定部15的控制增益调整部15a来进行。

以下，对通过使伺服马达2的控制增益变化，而使伺服马达2的异常状态恢复成正常状态的方法进行详细说明。

首先，根据图7A至图7C、图8A至图8C和图9，对伺服马达2的控制增益的状态与伺服马达2的速度测定值的关系进行说明。图7A是表示将伺服马达2的控制增益设为小时的扭矩指令值的图，图7B是表示将伺服马达2的控制增益设为中时的扭矩指令值的图，图7C是表示将伺服马达2的控制增益设为大时的扭矩指令值的图。图8A是表示将伺服马达2的控制增益设为小时的速度测定值(速度指令值)的图，图8B是表示将伺服马达2的控制增益设为中时的速度测定值(速度指令值)的图，图8C是表示将伺服马达2的控制增益设为大时的速度测定值(速度指令值)的图。图9是表示伺服马达2的控制增益的大小与此时的伺服马达2的速度标准偏差和负荷指标的关系的一例的图。

可知通过如图7A至图7C所示般将伺服马达2的控制增益从小变成中再变成大，如图8A至图8C所示，此时的速度测定值(速度指令值)的速度偏差值变小。但是，如图9所示，当将伺服马达2的控制增益从小变成中再变成大时，负荷指标未必与速度测定值(速度指令值)同样地成比例地减少。即，若伺服马达2的控制增益为小，则负荷指标为91.2，若伺服马达2的控制增益为中，则负荷指标为46.8，若伺服马达2的控制增益为大，则负荷指标为287.1。其结果，通过将伺服马达2的控制增益变大成“大”，速度测定值(速度指令值)中的速度标准偏差变小成0.2，但负荷指标变大成287.1。另外，图9表示后述的图13C中的

附近的状态。

因此，可知伺服马达2的控制增益与负荷指标的关系并非只是正比例或反比例的关系。具体而言，作为一例，以图10来表示伺服马达2的控制增益与负荷指标的关系。图10是表示伺服马达2的控制增益与负荷指标和速度偏差的关系的一例的图表。另外，在图10中，粗直线表示控制增益的大小与负荷指标的关系，粗曲线表示控制增益的大小与速度偏差的关系。

如图10所示，伺服马达2的控制增益与速度偏差的关系由具有极小值的曲线表示。因此，当调整伺服马达2的控制增益时，优选采用以下的方法。另外，图10中所示的A～D对应于以下的A～D。

A负荷指标为0时可实现最小偏差的情况

使用不存在对于伺服马达2的负荷，且速度控制不发散、追随性也良好的速度偏差最小的控制增益。

B负荷指标为0时无法实现最小偏差，但负荷指标为0时满足容许偏差的情况

使用在不存在对于伺服马达2的负荷的状态下，最不存在速度控制的发散且追随性最良好的控制增益。

C负荷指标为0时无法满足容许偏差，但存在满足容许偏差的控制增益的情况

使用在速度偏差变成容许范围的状态下，对于伺服马达2的负荷变成最小的控制增益。

D不存在满足容许偏差的控制增益的情况

使用速度偏差最小的控制增益。

基于所述伺服马达2的控制增益的调整中的基本概念，根据图11～图图13E对伺服马达2的控制增益的具体的调整动作进行说明。图11是表示伺服马达2的控制增益的调整动作的流程图。图12A是表示伺服马达2的速度偏差低于速度容许阈值时的控制增益的范围(a)的图。图12B是表示在控制增益的范围(a)内，负荷指标变成0的控制增益的范围(b)的图。图13A是表示相对于当前的可调整的范围内的控制增益的负荷指标和速度偏差特性的图表。图13B是表示选择图10的D中所示的控制增益时的相对于控制增益的负荷指标和速度偏差特性的图表。图13C是表示选择图10的C中所示的控制增益时的相对于控制增益的负荷指标和速度偏差特性的图表。图13D是表示选择图10的B中所示的控制增益时的相对于控制增益的负荷指标和速度偏差特性的图表。图13E是表示选择图10的A中所示的控制增益时的相对于控制增益的负荷指标和速度偏差特性的图表。

如图11所示，当调整伺服马达2的控制增益时，首先设定速度容许范围(S1)。继而，如图13A所示，取得相对于当前的可调整的范围内的控制增益的负荷指标和速度偏差特性(S2)。此时，判断速度偏差是否处于容许范围内的增益范围(a)内(S3)。而且，当速度偏差不在容许范围内的增益范围(a)内时，选择最小偏差的控制增益(S4)。在此情况下，具体而言，优选选择图13B中所示的

的点。

另一方面，当在S3中判断为速度偏差处于容许范围内的增益范围(a)内时，判断在增益范围(a)内是否存在负荷指标变成0的增益范围(b)(S5)。而且，当在增益范围(a)内不存在负荷指标变成0的增益范围(b)时，选择在增益范围(a)内，负荷指标变成最小的控制增益(S6)。在此情况下，具体而言，优选选择图13C中所示的

的点。

另一方面，当在S5中判断为在增益范围(a)内存在负荷指标变成0的增益范围(b)时，选择在增益范围(b)内，速度标准偏差变成最小的控制增益(S7)。在此情况下，具体而言，优选选择图13D和图13E中所示的

的点。

通过选择所述控制增益，可选择作为控制参数的负荷少的控制增益。

如此，本实施方式中的作为伺服马达2的负荷状态诊断装置的PLC10对使旋转器具1以固定速度在规定的旋转驱动方向上旋转驱动的伺服马达2的负荷状态进行诊断。因此，PLC10具备：探测部12，探测在伺服马达2中发挥作用的扭矩的旋转方向；判断部13，判断由探测部12所探测到的扭矩的旋转方向与规定的旋转驱动方向是否一致；以及负荷指标输出部14，根据判断部13的判断结果，输出表示伺服马达2的负荷状态的负荷指标。

另外，本实施方式中的伺服马达2的负荷状态诊断方法包括：探测步骤，探测在伺服马达2中发挥作用的扭矩的旋转方向；判断步骤，判断所探测到的扭矩的旋转方向与规定的旋转驱动方向是否一致；以及负荷指标输出步骤，根据判断结果，输出表示伺服马达2的负荷状态的负荷指标。

即，当伺服马达2的扭矩的旋转方向与作为旋转控制方向的规定的旋转驱动方向不一致时，显然伺服马达2被施加了不需要的力即负荷，因此是否一致的判断是绝对的评估，而非相对的评估。

其结果，即便使用者不考虑正常状态与异常状态的阈值，也可以利用伺服马达2的旋转控制方向与扭矩的旋转方向是否一致这一绝对的阈值，对伺服马达2的负荷状态进行诊断。

另外，由此可确认与所意图的旋转控制方向相同的旋转方向的扭矩是否在伺服马达2中发挥了作用，并可辨别是否施加了作为当前的伺服马达2的动作状态所不需要的力即负荷。进而，可判断伺服马达2的动作状态是否处于加快旋转器具1的劣化的状态。

因此，可提供一种不论旋转器具1的种类、加工条件和机器差异，均能够以绝对的评估指标对伺服马达2的当前的负荷状态进行诊断的伺服马达2的负荷状态诊断装置以及负荷状态诊断方法。

另外，在本实施方式中的伺服马达2的PLC10中，可设为探测部12通过测定对于伺服马达2的指令电流值来探测扭矩的旋转方向。

伺服马达2在额定扭矩以下的区域中，扭矩-电流特性处于比例关系。因此，通过测定伺服马达2的指令电流值，可探测扭矩的旋转方向。

另外，在本实施方式中的伺服马达2的PLC10中，负荷指标输出部14例如在固定期间内，测定扭矩的旋转方向与所述规定的旋转驱动方向不一致的状态的产生频率，并根据此产生频率来输出所述负荷指标。

由此，将与所意图的控制方向反向地被施加控制的状态的产生频率设为负荷指标，因此使用者可以不考虑正常状态与异常状态的阈值。

另外，将扭矩在伺服马达2中的与旋转控制方向相反的旋转方向上发挥作用的产生频率作为伺服马达2的直接的负荷指标来进行监视，由此可容易地判断伺服马达2是否为超负荷状态。

另外，在本实施方式中的伺服马达2的PLC10中，例如负荷指标输出部14算出扭矩的旋转方向与规定的旋转驱动方向不一致的状态的期间的累计值，并根据此累计值来输出负荷指标。

因扭矩在与伺服马达2的旋转控制方向相反的旋转方向上发挥作用的电流脉冲数的累计值变多，而导致伺服马达2发生故障的概率变高。因此，事先求出扭矩的旋转方向与规定的旋转驱动方向不一致的状态的期间的累计值与此伺服马达2发生了故障的期间的关联，由此可容易地进行保养检查的时期等的判断。进而，可实现旋转器具中的保养费用的削减等保养的适当化。

在本实施方式中的伺服马达2的PLC10中，设置有以伺服马达2的负荷变得比当前小的方式设定与伺服马达2的驱动相关的参数的参数设定部15。

由此，可通过参数设定部15来设定与伺服马达2的驱动相关的参数，而使伺服马达2的负荷变得比当前小。

另外，在本实施方式中的伺服马达2的PLC10中，参数设定部15具备在伺服马达2的速度的追随性可容许的范围内，对控制此伺服马达2的马达驱动器的控制增益进行调整的控制增益调整部15a。

由此，通过调整控制增益，可使伺服马达2的负荷变得比当前小。

另外，本公开并不限定于所述各实施方式，可在技术方案中所示的范围内进行各种变更，将分别在不同的实施方式中公开的技术手段适宜组合而获得的实施方式也包含在本公开的技术范围内。进而，通过将分别在各实施方式中公开的技术手段加以组合，可形成新的技术特征。

Claims (6)

1.一种伺服马达的负荷状态诊断装置，其对使旋转器具以固定速度在规定的旋转驱动方向上旋转驱动的伺服马达的负荷状态进行诊断，所述伺服马达的负荷状态诊断装置的特征在于包括：

探测部，探测在所述伺服马达中发挥作用的扭矩的旋转方向；

判断部，判断由所述探测部所探测到的所述扭矩的旋转方向与所述规定的旋转驱动方向是否一致；

负荷指标输出部，根据所述判断部的判断结果，输出表示所述伺服马达的负荷状态的负荷指标；以及

参数设定部，以所述伺服马达的负荷变得比当前小的方式设定与所述伺服马达的驱动相关的参数；且

所述参数设定部包括控制增益调整部，所述控制增益调整部设定与控制增益相关的参数，

所述伺服马达的负荷状态诊断装置通过如下方式选择所述控制增益：设定速度容许范围，取得相对于当前的可调整的所述速度容许范围内的所述控制增益的负荷指标和速度偏差特性，判断所述速度偏差是否处于所述速度容许范围内的增益范围内，当所述速度偏差不在所述速度容许范围内的所述增益范围内时，选择所述速度偏差为最小的控制增益。

2.根据权利要求1所述的伺服马达的负荷状态诊断装置，其特征在于，

所述探测部通过测定对于所述伺服马达的指令电流值来探测所述扭矩的旋转方向。

3.根据权利要求1或2所述的伺服马达的负荷状态诊断装置，其特征在于，

所述负荷指标输出部在固定期间内，测定所述扭矩的旋转方向与所述规定的旋转驱动方向不一致的状态的产生频率，并根据所述产生频率来输出所述负荷指标。

4.根据权利要求1或2所述的伺服马达的负荷状态诊断装置，其特征在于，

所述负荷指标输出部算出所述扭矩的旋转方向与所述规定的旋转驱动方向不一致的状态的期间的累计值，并根据所述累计值来输出所述负荷指标。

5.根据权利要求1所述的伺服马达的负荷状态诊断装置，其特征在于，

所述参数设定部包括在所述伺服马达的速度的追随性能够容许的范围内，对控制所述伺服马达的马达驱动器的控制增益进行调整的控制增益调整部。

6.一种伺服马达的负荷状态诊断方法，其是对使旋转器具以固定速度在规定的旋转驱动方向上旋转驱动的伺服马达的负荷状态进行诊断的伺服马达的负荷状态诊断方法，且所述伺服马达的负荷状态诊断方法的特征在于包括：

探测步骤，探测在所述伺服马达中发挥作用的扭矩的旋转方向；

判断步骤，判断所探测到的所述扭矩的旋转方向与所述规定的旋转驱动方向是否一致；

负荷指标输出步骤，根据判断结果，输出表示所述伺服马达的负荷状态的负荷指标；以及

参数设定步骤，以所述伺服马达的负荷变得比当前小的方式设定与所述伺服马达的驱动相关的参数；且

所述伺服马达的负荷状态诊断方法通过如下方式选择控制增益：设定速度容许范围，取得相对于当前的可调整的所述速度容许范围内的所述控制增益的负荷指标和速度偏差特性，判断所述速度偏差是否处于所述速度容许范围内的增益范围内，当所述速度偏差不在所述速度容许范围内的所述增益范围内时，选择所述速度偏差为最小的控制增益。

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