CN115917961A - 马达装置、齿轮马达、检测方法及计算机产品 - Google Patents

Abstract

提供能够检测负载变动来实现精度高的预防性维护的马达装置、齿轮马达、检测方法及计算机产品。马达装置具备：马达；电力检测电路，其检测从电源向所述马达供给的电力；温度传感器，其测定温度；存储部，其存储回归方程，所述回归方程表示由所述电力检测电路检测出的电力及由所述温度传感器测定出的温度与用于所述马达的输出轴转矩的导出的物理量之间的关系；以及处理部，其使用物理量，导出所述马达的输出轴转矩，其中，根据由所述电力检测电路检测出的电力及由所述温度传感器测定出的温度，基于所述回归方程而获得所述物理量。

Description

马达装置、齿轮马达、检测方法及计算机产品

技术领域

本发明涉及能够检测负载变动来实现精度高的预防性维护的马达装置、齿轮马达、检测方法及计算机产品。

背景技术

在生产现场的各处使用的马达若是因过载而停止，则运转率会降低。因此，在使用马达的装置中内置检测马达的过载状态来使其停止的过载保护电路，实施预防性维护以免进行过载状态下的运转。

在专利文献1中公开了实施根据向马达流动的电流来检测过载的过载保护的齿轮马达。然而，在负载轻的情况下，电流值不发生变动，因此有时无法检测到负载的异常。因此，在专利文献2中公开了如下内容：使用输入电流值及电压值来输出电力的电力检测电路，通过电力值与阈值的比较来检测过载状态。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011－115025号公报

专利文献2：日本专利第6642608号

发明内容

本发明要解决的问题

向马达供给的电力在经由逆变器等情况下，未必会缓慢变动，使用马达的装置根据驱动时间的不同温度也会发生变化，电力也会产生变动。寻求针对使用这样的马达装置的生产现场中的多样的运转条件也能应对以精度良好地检测出过载的方案。

本发明的目的在于，提供能够检测负载变动来实现精度高的预防性维护的马达装置、齿轮马达、检测方法及计算机产品。

用于解决课题的方案

本公开的一实施方式的马达装置具备：马达；电力检测电路，其检测从电源向所述马达供给的电力；温度传感器，其测定温度；存储部，其存储回归方程，所述回归方程表示由所述电力检测电路检测出的电力及由所述温度传感器测定出的温度与用于所述马达的输出轴转矩的导出的物理量之间的关系；以及处理部，其使用物理量，导出所述马达的输出轴转矩，其中，根据由所述电力检测电路检测出的电力及由所述温度传感器测定出的温度，基于所述回归方程来获得所述物理量。

本公开的一实施方式的检测方法包括如下处理：获取从电源向马达供给的电力；获取所述马达的温度；预先存储回归方程，该回归方程表示向所述马达供给的电力及马达的温度与用于所述马达的输出轴转矩的导出的物理量之间的关系；根据获取到的电力及温度，使用所述回归方程而导出所述马达的输出轴转矩；判断导出的输出轴转矩是否为判断基准值以上或者判断基准值以下；在判断为判断基准值以上的情况下，检测为所述马达处于过载状态；以及在判断为所述导出的输出轴转矩为判断基准值以下的情况下，检测为所述马达处于轻载状态。

本公开的一实施方式的计算机产品是存储有用于检测马达的负载状态的计算机程序的计算机产品，其中，所述计算机程序使计算机执行如下处理：获取从电源向所述马达供给的电力；获取温度；预先存储回归方程，该回归方程表示向所述马达供给的电力及马达的温度与用于所述马达的输出轴转矩的导出的物理量之间的关系；以及使用物理量，导出所述马达的输出轴转矩，其中，根据获取到的电力及温度，基于所述回归方程而获得所述物理量。

在本公开的马达装置、检测方法及计算机产品中，利用基于向马达输入的电力及温度来算出的与马达负载对应的计算值进行判断。不仅考虑与根据驱动时间而发生变化的装置的温度所左右的电力之间的关系，还考虑与温度之间的关系。利用虽是推定但却与马达负载对应的转矩来进行判断，因此能够更加精度良好地检测过载或者轻载。

本公开的一实施方式的马达装置构成为，所述回归方程包括：第一回归方程，其表示由所述电力检测电路检测出的电力与所述马达的负载率之间的关系；第二回归方程，其表示所述负载率与所述马达的马达效率之间的关系；以及第三回归方程，其表示所述负载率与所述马达的针对同步旋转速度的旋转率之间的关系，所述处理部使用马达效率、根据该马达效率获得的马达输出、旋转率及根据该旋转率获得的所述马达的输出轴的旋转速度，导出所述马达的输出轴转矩，其中，基于所述第二回归方程而根据由所述电力检测电路检测出的电力来获得所述马达效率，基于所述第三回归方程而根据所述电力来获得所述旋转率。

在本公开的马达装置中，回归方程包括用于导出与输入电力关联性高的马达负载率的第一回归方程、表示马达负载率与马达效率之间的关系的第二回归方程、以及表示马达负载率与马达的旋转率(实际的旋转速度/马达同步旋转速度)之间的关系的第三回归方程。处理部能够根据输入电力来求出用于导出马达的输出轴的转矩所需的实际的旋转速度、马达输出。

本公开的一实施方式的马达装置构成为，所述第一回归方程～所述第三回归方程中的任一个回归方程或者多个回归方程使用所述电源的电源频率，其中，基于由所述电力检测电路所包括的电流检测部检测出的信号来确定所述电源的电源频率。

在本公开的马达装置中，为了导出在第一～第三回归方程中记载有关系的马达的负载率、马达效率、旋转率，也可以使用电源频率。由此，能够考虑到马达的负载率、效率、旋转率会根据电源频率的50Hz/60Hz或者由逆变器转换了的电源频率而发生变动这一情况来导出马达的负载率、效率、旋转率，从而更加精度良好地检测过载。

本公开的一实施方式的马达装置构成为，所述处理部对导出的马达的输出轴转矩与判断基准值进行比较，在判断为所述输出轴转矩为判断基准值以上或者判断基准值以下的情况下，使所述马达停止。

在本公开的马达装置中，能够根据与马达负载对应的马达输出轴的转矩(或者齿轮输出转矩)的大小来检测过载或者轻载，使马达停止以进行保护。

本公开的一实施方式的马达装置构成为，还具备通信部，所述处理部对导出的马达的输出轴转矩与判断基准值进行比较，在判断为所述输出轴转矩为判断基准值以上或者判断基准值以下的情况下，将所述马达的过载状态或者轻载状态与表示输出轴转矩的过大或者过小的数据一起从所述通信部向外部通知。

在本公开的马达装置中，向外部通知将转矩的过大或者过小作为依据来停止马达这一情况。从而明确不是基于电流值、电压值、温度或者电力值等能直接检测出的物理量而是基于推定出的转矩(马达输出轴转矩或者减速器输出轴转矩)来检测到过载状态或者轻载状态。

本公开的一实施方式的马达装置构成为，所述处理部接受所述判断基准值的设定。

在本公开的马达装置中，从外部接受与导出的转矩进行比较的判断基准值的设定。能够根据马达装置中的马达的机型、使用马达装置的使用环境、使用条件来适当设定用于检测过载状态或者轻载状态的基准值，从而能够进行与目标相符的使用。

本公开的一实施方式的马达装置构成为，还具备通信部，所述处理部将与导出的马达的输出轴转矩的大小对应的数据从所述通信部向外部通知。

在本公开的马达装置中，始终会向外部通知表示与导出的转矩的大小对应的值的数据，因此能够供上位控制装置使用该数据来推定马达装置的状态。

本公开的一实施方式的齿轮马达具备：马达；减速器，其对该马达的旋转进行减速而输出；电力检测电路，其检测从电源向所述马达供给的电力；温度传感器，其测定温度；存储部，其存储回归方程，所述回归方程表示由所述电力检测电路检测出的电力或者由所述温度传感器测定出的温度与用于所述减速器的齿轮输出轴转矩的导出的物理量之间的关系；以及处理部，其使用物理量，导出所述减速器的齿轮输出轴转矩，其中，根据由所述电力检测电路检测出的电力或者由所述温度传感器测定出的温度，基于所述回归方程而获得所述物理量。

在本公开的齿轮马达中，利用基于向马达输入的电力及温度来算出的与马达负载对应的计算值进行判断。不仅考虑与根据驱动时间而发生变化的装置的温度所左右的电力之间的关系，还考虑与温度之间的关系。利用虽是推定但却与马达负载对应的转矩来进行判断，因此能够更加精度良好地检测到过载或者轻载。

本公开的一实施方式的齿轮马达构成为，所述回归方程包括表示由所述温度传感器测定的温度与所述减速器的齿轮的润滑剂温度之间的关系的第四回归方程，所述处理部根据由所述温度传感器测定的温度而使用所述第四回归方程来导出齿轮的润滑剂温度，从而导出所述减速器的输出轴转矩。

在本公开的齿轮马达中，回归方程包括表示由温度传感器测定的温度与在马达运转中难以测定的减速器的齿轮润滑剂温度之间的关系的回归方程。处理部能够准确地导出因温度的变化而变动的马达效率、损失等。

本公开的一实施方式的齿轮马达构成为，所述温度传感器收容于安装在所述马达的外装件上的箱体，所述第四回归方程是表示所述箱体的内部的温度与所述润滑剂温度之间的关系的回归方程。

在本公开的齿轮马达中，温度传感器测定安装于马达外装件上的箱体内的温度。通过预先测定由温度传感器测定的温度与润滑剂温度之间的关系并作为回归方程存储起来，由此处理部能够导出润滑剂温度。

本公开的一实施方式的齿轮马达构成为，所述回归方程包括表示马达的温度与所述减速器的无负载时的转矩之间的关系的第五回归方程，所述处理部使用马达的无负载时的损失、马达输出以及马达的输出轴的旋转速度来导出所述减速器的输出轴转矩，其中，所述马达的无负载时的损失通过马达的旋转速度以及根据温度而使用所述第五回归方程求出的无负载时的转矩来求出，所述马达输出基于由所述电力检测电路检测出的电力来求出。

在本公开的齿轮马达中，回归方程包括表示马达的温度与齿轮无负载时的转矩之间的关系的回归方程。处理部能够根据温度并利用第五回归方程来导出齿轮无负载时的转矩，一并利用旋转速度、马达速度等其他的物理量来推定出与减速器的输出轴的转矩对应的值。

本公开的一实施方式的齿轮马达构成为，所述第五回归方程包括表示按马达的机型而不同的关系的多个回归方程，所述处理部根据所述马达的机型来选择第五回归方程。

在本公开的齿轮马达中，第五回归方程所表示的温度与齿轮无负载时的转矩之间的关系根据转速、频率等不同的机型而有所不同，因此能够根据马达的机型来选择适当的回归方程。

发明效果

根据本公开，能够不依赖温度地检测负载，能够实现精度高的预防性维护。

附图说明

图1是马达装置的示意性立体图。

图2是表示保护单元的构成的框图。

图3是表示电力检测电路的一例的电路图。

图4A是示意性表示存储部中存储的回归方程的图。

图4B是示意性表示存储部中存储的回归方程的图。

图4C是示意性表示存储部中存储的回归方程的图。

图4D是示意性表示存储部中存储的回归方程的图。

图4E是示意性表示存储部中存储的回归方程的图。

图5是表示保护单元的控制部中的过载检测的处理顺序的一例的流程图。

图6是表示保护单元的控制部中的过载检测的处理顺序的一例的流程图。

图7是表示马达的输入电力、齿轮润滑剂温度及齿轮输出轴转矩的随时间经过的变化的一例的图表。

图8是表示由控制部来接受判断基准值的设定的处理顺序的一例的流程图。

图9是表示判断基准值的设定的接受画面的一例的图。

具体实施方式

参照表示本公开的实施方式的附图来具体说明本公开。在以下的实施方式中，例举适用了本公开的马达装置的齿轮马达来进行说明。

图1是马达装置1的示意性立体图。马达装置1如上所述是齿轮马达。马达装置1例如如图1所示那样组装以使传送带的链轮旋转。马达装置1具备马达2、减速器3及收容于端子箱4的保护单元400(参照图2)。

马达2具有三相线圈、通过流过三相线圈的交流电来旋转的转子以及输出转子的转矩的旋转轴。

减速器3与马达2的旋转轴连结，具有将旋转轴的旋转减速来输出马达2的转矩的齿轮机构及输出轴。齿轮机构例如是斜齿轮机构、海波齿轮机构、蜗轮机构等公知的减速齿轮机构。

端子箱4是用于收容涉及马达2的驱动的各种端子的大致长方体形状的箱体。端子箱4设置在马达2的侧面的任意的部位。在端子箱4中设置有保护单元400，该保护单元400检测马达装置1的过载以及基于温度、振动等得出的异常，在检测到过载或者轻载及异常的情况下，使马达2停止。保护单元400以能够通信的方式与控制马达装置1的动作的控制装置C连接。

保护单元400包括警告灯430，该警告灯430在检测到过载或者轻载、异常的情况下点亮。警告灯430以从端子箱露出的方式设置。

图2是表示保护单元400的构成的框图。保护单元400包括控制部40、电力检测电路401、振动传感器402及温度传感器403。控制部40、电力检测电路401、振动传感器402及温度传感器403均收容在端子箱4内。

控制部40是微控制器。控制部40可以由专用LSI、FPGA构成。控制部40与保护单元400所包括的其他的电力检测电路401、振动传感器402及温度传感器403连接。控制部40基于从电力检测电路401、振动传感器402及温度传感器403获得的检测值、测定值来保护马达2。

控制部40具备处理部41、存储部42、通信部43及输入输出部44。处理部41包括CPU(Central Processing Unit)、计时器和RAM(Random Access Memory)。控制部40也可以使用PLC(Programmable Logic Controller)。处理部41基于存储于存储部42的控制程序4P及设定信息420来执行后述的处理。

存储部42(计算机程序产品)使用闪存等非易失性存储器。在存储部42中存储有控制程序4P及设定信息420。控制程序4P是处理部41将能够供计算机读取的存储介质9(计算机程序产品)中存储的控制程序9P读出并存储于存储部42而得到的程序。控制程序4P也可以是从未图示的程序服务器下载并存储而得到的程序。设定信息420可以是处理部41将存储于存储介质9的设定信息910读出并存储于存储部42而得到的信息。

存储于存储部42的设定信息420包含回归方程。回归方程根据马达装置1的机型、例如减速器3的类别而不同，经由通信部43或输入输出部44预先存储起来。回归方程的详细情况在后叙述。

通信部43是用于实现与控制装置C或其他的外部装置(例如维护装置)之间的通信的接口。通信部43例如是用于实现PLC用的总线通信的接口。

输入输出部44是处理部41的输入输出接口。处理部41经由输入输出部44来获取从电力检测电路401、振动传感器402及温度传感器403输出的信号。处理部41经由输入输出部44向警告灯440及切断开关441输出信号。

电力检测电路401是根据电流值及电压值来运算从交流电源E向马达2输入的电力并将其输出的运算电路。电力检测电路401接线到和交流电源E连接的三相的电源连接端子4a与和马达2连接的马达连接端子4b之间的接触点上来测定电压及电流。针对电力检测电路401的详细情况将会在后叙述。

振动传感器402使用加速度传感器等。振动传感器402设置在端子箱4内部。端子箱4通过直接安装在作为检测对象的齿轮马达的马达2的侧面，将马达2中的振动作为电压信号输出。

温度传感器403使用热敏电阻。温度传感器403设置在端子箱4内。端子箱4安装在作为检测对象的齿轮马达的马达2的侧面，由此温度传感器403测定从马达2的壳体外表面传导来的温度并输出与温度对应的信号电平。

警告灯440使用LED等灯。警告灯440利用不同的颜色或不同的闪烁图案来表示马达2的状态。警告灯440基于处理部41经由输入输出部44输出的控制信号，以任意的颜色或者闪烁图案点亮。

切断开关441是切换从交流电源E向马达2的供电的开启/断开的开关。处理部41在判断为马达2处于过载状态的情况下，从输入输出部44向切断开关431输出用于断开从交流电源E向马达2的供电的信号。需要说明的是，使马达2停止的机构不限定于切断开关441。处理部41也可以从输入输出部44向马达2的驱动回路输出停止信号。

参照电路图来详细叙述电力检测电路401。电力检测电路401设计为使用电流值及电压值来运算电力并将其输出。图3是表示电力检测电路的一例的电路图。在图3的电路图中，将与电力检测电路连接的交流电源E及马达2用等效电路表示。

在图3的电路图中，交流电源E由相对于中性点N的基准电压输出交流的第一相(R)的交流电压的电源、输出第二相(S)的交流电压的电源和输出第三相(T)的交流电压的电源来表示。

在图3的电路图中，马达2由具有规定的电阻值的星形接线的U相线圈、V相线圈及W相线圈来表示。U相线圈、V相线圈及W相线圈的一端连接到共通的中性点N。U相线圈的另一端与U相端子连接，V相线圈的另一端与V相端子连接，W相线圈的另一端与W相端子连接。在图3的电路图中，公开的是U相线圈、V相线圈及W相线圈为星形接线的示例，但不限定于此，也可以是三角(Delta)接线。

马达2按照以下方式连接：将交流电源E的第一相(R)的交流电压向马达2的U相端子供给，将第二相(S)的交流电压向马达2的V相端子供给，将第三相(T)的交流电压向马达2的W相端子供给。

电力检测电路401包括电阻器R1、R2、R3，该电阻器R1、R2、R3接线到电源连接端子与马达2的连接端子之间的三相的供电线各自的接触点上。电阻器R1、R2、R3呈星形形状地与共通的中性点N连接。电阻器R1的另一端与交流电源E的第一相(R)和马达2的U相端子之间的接触点连接。电阻器R2的另一端与交流电源E的第二相(S)和马达2的V相端子之间的接触点连接。电阻器R3的另一端与交流电源E的第三相(T)和W相端子之间的接触点连接。电力检测电路包括检测出电阻器R1的两端电压的电压检测部412和检测出在马达2的U相线圈中流动的相电流的电流检测部413。

电力检测电路401基于由电压检测部412检测出的相电压与由电流检测部413检测出的相电流的相位差来算出功率因数，从而算出单相的电力。电力检测电路401将算出的单相的电力设为三倍来算出向马达2供给的电力。电力检测电路401向控制部40输出与由电压检测部412检测出的电压值对应的信号电平的信号、与由电流检测部413检测出的电流值对应的信号电平的信号、与算出的电力对应的信号。

在本实施方式中，如图3所示那样将交流电源E作为马达2的电源来进行说明，但马达2也可以是逆向驱动。

这样构成的保护单元400使用由电力检测电路401检测出的电力以及由温度传感器检测到的端子箱4内的温度，通过处理部41的运算而推定算出减速器3的齿轮的输出轴转矩(负载)来作为与马达2的负载对应的值。作为用于检测马达2的过载的值，也可以推定算出马达2的输出轴转矩，但在本实施方式中，使用齿轮输出轴转矩。保护单元400使用针对负载(转矩)规定的阈值来判定马达2的状态(是否处于过载状态)。保护单元400在判断为处于过载状态的情况下，使马达2停止。

在齿轮的输出轴转矩的推定算出中需要齿轮的输出(功率)。齿轮的输出不是检测出的量，而是能够设为从马达输出中减去齿轮无负载时的损失所得的值来算出，其中，所述马达输出是将由电力检测电路401检测出的向马达2的输入电力乘以马达效率而得到的量。这里，马达效率会根据温度发生变动，能够根据可检测出的输入电力值来推定。齿轮无负载时的损失也依赖于温度，不是检测出的量。齿轮无负载时的损失通过将无负载时的转矩乘以马达2的输出旋转速度来求出。保护单元400可以根据电流或电压来测定频率，使用能够根据马达极数算出的同步旋转速度来作为马达2的输出旋转速度。保护单元400不直接使用同步旋转速度，而是将根据马达2的输入电力来推定出的马达负载率乘以同步旋转速度，由此将马达的打滑考虑在内地进行计算。

在上述的齿轮的输出轴转矩的推定算出中，需要马达效率、齿轮温度、马达负载率、齿轮无负载时的转矩。它们依赖于向马达2输入的电力、齿轮温度。输入电力及温度是能够检测出的。保护单元400的控制部40针对马达效率、马达负载率及齿轮无负载时的转矩，使用它们与能够检测出的输入电力或温度之间的关系式(回归方程)来进行推定算出。需要说明的是，由温度传感器403测定的温度是端子箱4内的温度，因此还预先求解出齿轮润滑剂温度与在端子箱4内测定的温度之间的关系式，处理部41根据从温度传感器403获得的速度而推定齿轮润滑剂温度来加以使用。

图4A～图4E示意性示出存储部中存储的回归方程。就回归方程而言，第一，包括表示由电力检测电路401检测出的输入电力与马达负载率之间的关系的回归方程(图4A)。图4A所示的输入电力与马达负载率之间的回归方程利用将输入电力和电源频率这两个分别作为变数的两个函数之和(之差)来近似。需要说明的是，回归方程是被适当设定的式子，变数的数目、项数、次数等不作特别限定。在存储部42中预先存储有表示图4A所示的关系的回归方程的公式、系数及常数。由此，处理部41能够基于输入电力值和电源频率来推定马达2在该时间点下的马达负载率。根据从电力检测电路401输出的来自电流检测部413的信号来确定电源频率。通过使用不仅将电力还将电源频率设为变数的回归方程，由此即便马达2是逆向驱动，也能够精度良好地推定算出马达2的负载(转矩)。

就回归方程而言，第二，包括表示马达负载率与马达效率之间的关系的回归方程(图4B)。图4B所示的马达负载率与马达效率之间的回归方程利用将马达负载率和电源频率这两个分别作为变数的两个函数之和来近似。在存储部42中预先存储有表示图4B所示的关系的回归方程的公式、系数及常数。由此，处理部41能够基于通过图4A的回归方程获得的马达负载率和电源频率来推定马达2在该时间点下的马达效率。

就回归方程而言，第三，包括表示马达负载率与马达旋转率之间的关系的回归方程(图4C)。图4C所示的马达负载率与马达旋转率之间的回归方程利用将马达负载率和电源频率这两个分别作为变数的两个函数之和来近似。在存储部42中预先存储有表示图4C所示的关系的回归方程的公式、系数及常数。由此，处理部41能够基于通过图4A的回归方程获得的马达负载率和电源频率来推定马达2在该时间点下的马达旋转率。马达旋转率被利用于马达旋转速度的推定算出。

就回归方程而言，第四，包括表示基于从温度传感器输出的信号的温度与齿轮润滑剂温度之间的关系的回归方程(图4D)。图4D所示的温度与齿轮润滑剂温度之间的回归方程利用将端子箱4内的温度设为变数的函数来近似。在存储部42中预先存储有表示图4D所示的关系的回归方程的公式、系数及常数。由此，处理部41能够基于从温度传感器403获得的端子箱4内的温度来推定马达2的齿轮润滑剂温度。

就回归方程而言，第五，按机型包括表示齿轮润滑剂温度及马达旋转速度(转速)与齿轮无负载时的转矩之间的关系的回归方程(图4E)。图4E所示的齿轮润滑剂温度与齿轮无负载时的转矩之间的回归方程利用将齿轮润滑剂温度和马达旋转速度这两个分别作为变数的两个函数之和来近似。在存储部42中预先存储有该回归方程的公式、系数及常数。需要说明的是，齿轮润滑剂温度与齿轮无负载时的转矩之间的关系根据机型而不同，因此按机型来存储。由此，处理部41能够基于通过图4D的回归方程获得的齿轮润滑剂温度以及将通过图4C的回归方程获得的旋转率乘以马达同步旋转速度而得到的马达旋转速度来推定齿轮无负载时的转矩。

图5及图6是表示保护单元400的控制部40中的过载检测的处理顺序的一例的流程图。控制部40的处理部41在起动中，在接受来自交流电源E的电力的期间，反复执行以下的处理直至检测到过载状态而停止向马达2的供电为止。

处理部41经由输入输出部44从电力检测电路401获得表示马达2的输入电力的电力值(步骤S101)，并从电流检测部413获得电源频率(步骤S102)。

处理部41经由输入输出部44从温度传感器403获得表示端子箱4内部的温度的信号(步骤S103)。

处理部41将通过步骤S101获得的电力值、通过步骤S102获得的电源频率以及通过步骤S103获得的温度临时存储于内置存储器(步骤S104)。

处理部41基于通过步骤S101获得的电力值所表示的输入电力以及通过步骤S102获得的电源频率，根据回归方程(图4A)来算出马达负载率(步骤S105)。

处理部41基于算出的马达负载率、电源频率，根据回归方程(图4B)来算出马达效率(步骤S106)。

处理部41基于算出的马达负载率、电源频率，根据回归方程(图4C)来算出马达旋转率(步骤S107)。

处理部41基于通过步骤S103获得的温度，根据回归方程(图4D)来算出齿轮润滑剂温度(步骤S108)。

处理部41从回归方程中读出与机型相符的回归方程(图4E)(步骤S109)。

处理部41使用通过步骤S109读出的回归方程(图4E)，并基于通过步骤S107算出的旋转率所得的马达旋转速度以及通过步骤S107算出的齿轮润滑剂温度，来算出齿轮无负载时的转矩(步骤S110)。

处理部41使用通过步骤S106算出的马达效率以及通过步骤S101获得的电力值来算出马达输出(步骤S111)。处理部41使用通过步骤S107算出的马达旋转率所得的旋转速度以及通过步骤S110算出的齿轮无负载时的转矩，来算出齿轮的无负载损失(步骤S112)。

处理部41根据通过步骤S111算出的马达输出以及通过步骤S112算出的齿轮的无负载损失来算出齿轮的输出(步骤S113)。处理部41将算出的齿轮的输出除以马达2的旋转速度来推定算出齿轮的输出轴转矩(步骤S114)。

处理部41对通过步骤S114算出的齿轮的输出轴转矩(马达2的负载)与预先存储于存储部42的设定信息420中包含的判断基准值进行比较(步骤S115)。处理部41判断比较的结果是否是齿轮的输出轴转矩为判断基准值以上(步骤S116)。处理部41在步骤S116中也可以判断输出轴转矩是否为比所述判断基准值低的第二判断基准值以下。

在步骤S116中判断为齿轮的输出轴转矩为判断基准值以上的情况下(S116：是)，处理部41设为过载状态而使马达2停止(步骤S117)。处理部41将从步骤S101到步骤S114为止获取到或者算出的值作为日志存储在存储部42中(步骤S118)。

处理部41使警告灯440以表示停止的颜色或者图案点亮(步骤S119)。处理部41从通信部向控制装置C通知因转矩过大而停止马达2(步骤S120)，并结束处理。

在步骤S116中判断为齿轮的输出轴转矩小于判断基准的情况下(S116：否)，由于处于正常状态，因此处理部41直接结束处理。

步骤S116的判断基准值可以是用于判断是否过载的一个阈值。步骤S116的判断基准值除了包括用于判断是否过载的一个阈值，还可以包括比该阈值小的第二阈值。处理部41可以在算出的齿轮无负载时的转矩为第二阈值以上的情况下，处理为虽然不到要使马达2停止这种程度的过载但出现了过载状态的预兆，而向控制装置C通知。

进而，也可以将步骤S116的判断基准值(第二判断基准值)设为用于判断负载是否过小、即是否引起空转的阈值，处理部41在步骤S116中判断是否为判断基准值以下。

在步骤S118中，设为在存储部42中存储从步骤S101直至步骤S114为止获取到或者算出的值，但至少将获取到的输入电力值、温度及算出的齿轮的输出轴与表示转矩的过大(或者过小)的信息、例如错误代码一起存储为好。这种情况下，通过从接受到马达2的停止的通知的控制装置C或者维护用的装置进行错误代码的读出，由此能够确定转矩过大(或者过小)。或者，也可以在步骤S120的通知中包含与“转矩过大”(或者“转矩过小”)对应的错误代码。还可以设为由步骤S119中的点亮颜色或者图案来表示“转矩过大(或者“转矩过小”)。

需要说明的是，保护单元400将基于从振动传感器402获得的表示振动的信号来检测异常的处理与图5及图6的流程图所示的处理顺序一并执行。保护单元400的处理部41在检测到基于振动的异常的情况下，使马达2停止，使警告灯440点亮，向控制装置C通知因振动异常而停止马达2。保护单元400能够区分开是因检测到异常的振动而停止马达2还是因处于过载状态或轻载状态而停止马达2。

对图5及图6的流程图所示的处理顺序具体进行说明。图7是表示马达2的输入电力、齿轮润滑剂温度及齿轮输出轴转矩的随时间经过的变化的一例的图表。图7的图表中，横轴表示时间的经过，纵轴表示输入电力、温度及转矩的值的大小。图7的图表用实线表示输入电力的变迁，用虚线表示温度的变迁，用双线表示转矩的变迁。图7的图表表示作为齿轮马达的马达装置1正常动作而绝没有过载的状态下的值的时间变化。

在时间点t0下开始了动作的马达装置1中，在马达2不断加速的期间，输入电力不断增加。直至时间点t1为止，电力成为峰值。在这期间，温度比较低。这种情况下，仅考虑电力值的话，根据针对电力值设定的阈值的具体值的不同，存在即便实际的负载(转矩)处于允许范围内但判断为过载的可能性。

齿轮的效率根据温度而大幅变化。时间点t1那样输入电力大的状态是温度低而齿轮的效率低的状态，因此未必是负载大的状态。

在时间点t1以后，温度逐渐向某温度接近。从运转开始经过时间，例如在时间点t2下，温度成为比较高的状态。在这样的状态下，齿轮的效率高，处于若输入电力增加则负载大的状态。

若考虑到马达装置1采取图7所示那样的输入电力及温度的经过，则在设定针对输入电力的阈值来检测过载的方法中，难以进行检测。例如，在将图7中的值X设定为针对输入电力值而言的过载检测的阈值的情况下，从时间点t1的峰值开始，温度上升且输入电力降低，之后在时间点t2的附近，即便在过载状态下输入电力值上升，也无法检测到处于过载状态。反之，在例如将图7中的值Y设定为阈值的情况下，存在将时间点t2之前的刚开始运转后的正常状态误检测为过载状态的可能性。

相对于此，如图5及图6的流程图所示那样，在本公开的保护单元400中，基于能够检测出的输入电力及温度来推定齿轮的输出轴转矩。输出轴转矩是与马达2的输出轴转矩、即马达2的负载对应的值，在温度低的状态下算出得高，当温度成为高温时降低。因而，如图7所示，齿轮输出轴转矩与温度的变化、输入电力的变迁相比，在正常时能接近于固定地算出。这样，保护单元400能够在使用从电力检测电路401获得的输入电力值的同时考虑齿轮效率根据温度而变动这一情况，从而更准确地检测出过载或者轻载。

用于针对推定出的负载的值(在本实施方式中为齿轮的输出轴转矩)来检测过载状态的判断基准值(S116)存储在存储部42中。关于阈值，保护单元400能够经由通信部43而从外部接受对该阈值的设定。图8是表示由控制部40接受判断基准值的设定的处理顺序的一例的流程图。

控制部40的处理部41在经由通信部43接收到设定请求的情况下，执行以下的处理。具体而言，在经由通信部43连接了控制装置C以外的维护用的装置的情况下，处理部41检测这一情况。

处理部41基于编入控制程序4P中的设定程序来输出设定画面(步骤S201)。处理部41判断是否在设定画面中接收到关于转矩的判断基准值的写入指示(步骤S202)。在判断为接收到指示的情况下(S202：是)，处理部41接收与指示一起发送来的判断基准值(步骤S203)，写入到设定信息420中(步骤S204)，结束接受处理。

在判断为没有接收到写入指示的情况下(S202：否)，处理部41直接结束接受处理。

图9是表示判断基准值的设定的接受画面300的一例的图。在图9的接受画面300中，处理部41从存储部42读出画面数据并向经由通信部43连接的维护用的装置输出。接受画面300包括用于接受阈值的输入的文本框。接受画面300中，针对阈值，显示安装有保护单元400的马达装置1中的最大负载的数据，并与输入的阈值一起记载。

接受画面300包括“写入”按钮301和“读入”按钮302。在选择了“写入”按钮301的情况下，将写入指示与在接受画面300的文本框中接受到的文本所表示的阈值一起从维护用的装置向保护单元400发送。在选择了“读入”按钮302的情况下，从保护单元400向维护用的装置发送设定信息420的内容。由此，能够从维护用的装置确认保护单元400中的设定信息420的内容，进而，能够进行与马达装置1的机型及马达装置1的使用环境相符的适当的针对负载而言的判断基准值的设定。针对轻载而言的判断基准值(第二判断基准值)的设定也是同样。

在上述的实施方式中，按照图5及图6的流程图所示的处理顺序，使用第一～第五回归方程这所有的回归方程，来导出齿轮输出轴转矩。然而，也可以利用第一～第三回归方程来导出马达2的输出轴转矩。还可以仅使用第一～第五回归方程中的一部分来导出齿轮输出轴转矩。例如，关于温度，处理部41可以直接使用由温度传感器测定的温度或者将该测定出的温度乘以特定的系数来使用。处理部41也可以使用同步旋转速度作为旋转速度。此外，处理部41也可以组合通过其他的运算方法导出的物理量来导出马达2的输出轴转矩。

在上述的实施方式中，对举出马达装置1是齿轮马达的例子来求解负载(转矩)的方法进行了说明。马达装置1不限定于齿轮马达，也可以不具备减速器地使用马达2。这种情况下，保护单元400可以使用用于导出马达2的输出轴转矩的回归方程并根据转速等推定算出负载，也可以根据设置在马达2的输出上的机构(齿轮等)的转矩来推定马达输出轴转矩并使用。

上述那样公开的实施方式在所有方面都是例示，不是限制性的。本发明的范围由权利要求书表示，包含权利要求书及与其等同的意思及范围内的所有变更。

符号说明

1 马达装置

2 马达

3 减速器

4 端子箱

E 交流电源

400 保护单元

401 电力检测电路

403 温度传感器

40 控制部

41 处理部

42 存储部

420 设定信息

4P 控制程序

Claims (14)

1.一种马达装置，其具备：

马达；

电力检测电路，其检测从电源向所述马达供给的电力；

温度传感器，其测定温度；

存储部，其存储回归方程，所述回归方程表示由所述电力检测电路检测出的电力及由所述温度传感器测定出的温度与用于所述马达的输出轴转矩的导出的物理量之间的关系；以及

处理部，其使用物理量，导出所述马达的输出轴转矩，其中，根据由所述电力检测电路检测出的电力及由所述温度传感器测定出的温度，基于所述回归方程来获得所述物理量。

2.根据权利要求1所述的马达装置，其中，

所述回归方程包括：

第一回归方程，其表示由所述电力检测电路检测出的电力与所述马达的负载率之间的关系；

第二回归方程，其表示所述负载率与所述马达的马达效率之间的关系；以及

第三回归方程，其表示所述负载率与所述马达的针对同步旋转速度的旋转率之间的关系，

所述处理部使用马达效率、根据该马达效率获得的马达输出、旋转率及根据该旋转率获得的所述马达的输出轴的旋转速度，导出所述马达的输出轴转矩，其中，根据由所述电力检测电路检测出的电力而基于所述第二回归方程获得所述马达效率，根据所述电力而基于所述第三回归方程获得所述旋转率。

3.根据权利要求2所述的马达装置，其中，

所述第一回归方程～所述第三回归方程中的任一个回归方程或者多个回归方程使用所述电源的电源频率，其中，基于由所述电力检测电路所包括的电流检测部检测出的信号来确定所述电源的电源频率。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的马达装置，其中，

所述处理部对导出的马达的输出轴转矩与判断基准值进行比较，在判断为所述输出轴转矩为判断基准值以上或者判断基准值以下的情况下，使所述马达停止。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的马达装置，其中，

所述马达装置还具备通信部，

所述处理部对导出的马达的输出轴转矩与判断基准值进行比较，在判断为所述输出轴转矩为判断基准值以上或者判断基准值以下的情况下，将所述马达的过载状态或者轻载状态与表示输出轴转矩的过大或者过小的数据一起从所述通信部向外部通知。

6.根据权利要求5所述的马达装置，其中，

所述处理部接受所述判断基准值的设定。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的马达装置，其中，

所述马达装置还具备通信部，

所述处理部从所述通信部向外部通知与导出的马达的输出轴转矩的大小对应的数据。

8.一种齿轮马达，其具备：

马达；

减速器，其对该马达的旋转进行减速而输出；

电力检测电路，其检测从电源向所述马达供给的电力；

温度传感器，其测定温度；

存储部，其存储回归方程，所述回归方程表示由所述电力检测电路检测出的电力或者由所述温度传感器测定的温度、与用于所述减速器的齿轮输出轴转矩的导出的物理量之间的关系；以及

处理部，其使用物理量，导出所述减速器的齿轮输出轴转矩，其中，根据由所述电力检测电路检测出的电力或者由所述温度传感器测定出的温度，基于所述回归方程来获得所述物理量。

9.根据权利要求8所述的齿轮马达，其中，

所述回归方程包括第四回归方程，该第四回归方程表示由所述温度传感器测定的温度与所述减速器的齿轮的润滑剂温度之间的关系，

所述处理部根据由所述温度传感器测定的温度而使用所述第四回归方程来导出齿轮的润滑剂温度，从而导出所述减速器的输出轴转矩。

10.根据权利要求9所述的齿轮马达，其中，

所述温度传感器收容于安装在所述马达的外装件上的箱体，

所述第四回归方程是表示所述箱体的内部的温度与所述润滑剂温度之间的关系的回归方程。

11.根据权利要求8～10中任一项所述的齿轮马达，其中，

所述回归方程包括第五回归方程，该第五回归方程表示马达的温度与所述减速器的无负载时的转矩之间的关系，

所述处理部使用马达的无负载时的损失、马达输出以及马达的输出轴的旋转速度，导出所述减速器的输出轴转矩，其中，通过马达的旋转速度以及根据温度而使用所述第五回归方程求出的无负载时的转矩来求出所述马达的无负载时的损失，基于由所述电力检测电路检测出的电力来求出所述马达输出。

12.根据权利要求11所述的齿轮马达，其中，

所述第五回归方程包括表示按马达的机型而不同的关系的多个回归方程，

所述处理部根据所述马达的机型来选择第五回归方程。

13.一种马达的负载状态的检测方法，其包括如下处理：

获取从电源向马达供给的电力；

获取所述马达的温度；

预先存储回归方程，该回归方程表示向所述马达供给的电力及马达的温度与用于所述马达的输出轴转矩的导出的物理量之间的关系；

根据获取到的电力及温度，使用所述回归方程导出所述马达的输出轴转矩；

判断导出的输出轴转矩是否为判断基准值以上或者判断基准值以下；

在判断为判断基准值以上的情况下，检测为所述马达处于过载状态；以及

在判断为判断基准值以下的情况下，检测为所述马达处于轻载状态。

14.一种计算机产品，其是存储有用于检测马达的负载状态的计算机程序的计算机产品，其中，

所述计算机程序使计算机执行如下处理：

获取从电源向所述马达供给的电力；

获取温度；

预先存储回归方程，该回归方程表示向所述马达供给的电力及马达的温度与用于所述马达的输出轴转矩的导出的物理量之间的关系；以及

使用物理量，导出所述马达的输出轴转矩，其中，根据获取到的电力及温度，基于所述回归方程而获得所述物理量。

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