CN116897276A - 劣化诊断装置和劣化诊断方法以及电动机控制装置 - Google Patents

劣化诊断装置和劣化诊断方法以及电动机控制装置 Download PDF

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CN116897276A CN202180094769.2A CN202180094769A CN116897276A CN 116897276 A CN116897276 A CN 116897276A CN 202180094769 A CN202180094769 A CN 202180094769A CN 116897276 A CN116897276 A CN 116897276A
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高野裕理
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Abstract

本发明提供一种劣化诊断装置和劣化诊断方法，不仅考虑振动量、也考虑振动周期等其他振动因素地进行准确的劣化诊断。本发明的与电动机控制装置一体地设置或分开地设置的劣化诊断装置，其中电动机控制装置包括：输出用于驱动与驱动对象装置连接的电动机的电功率的电力转换器；基于位置指令值与所述电动机的位置检测值的偏差来输出速度指令值的位置控制器；基于所述速度指令值与所述电动机的速度检测值的偏差来输出转矩电流指令值的速度控制器；和基于所述转矩电流指令值与对所述电动机提供的转矩电流检测值的偏差来调节所述电力转换器的输出电流的电流控制器，劣化诊断装置包括基于所述电动机的运转信息来进行电动机的劣化诊断的劣化诊断部和保存所述劣化诊断部的诊断结果的振动信息保存器，所述劣化诊断部将从所述运转信息运算得到的关于电动机的振动状态的多种信息保存于所述振动信息保存器，在所述关于电动机的振动状态的信息大于规定阈值的情况下判断为发生了振动。

Description

劣化诊断装置和劣化诊断方法以及电动机控制装置
技术领域
本发明涉及电动机的劣化诊断装置和劣化诊断方法、以及电动机控制装置。
背景技术
在电动机控制中驱动电动机时，电动机和与电动机连结的驱动对象装置发生经年劣化时，存在发生振动的情况。存在检测电动机和驱动对象装置的振动来诊断电动机和与电动机连结的驱动对象装置的经年劣化的技术。
专利文献1(日本特开2020-25462号公报)中，记载了“应用一种对驱动电动机驱动机构的电动机进行驱动控制的电动机控制系统，其具有：数据异常判断部，其基于规定的数据异常判断阈值与基于电动机驱动时的时序检测数据计算出的马哈拉诺比斯距离的比较，来判断数据异常；机械劣化判断部，其基于所述数据异常的发生频度来判断所述电动机驱动机构的经年劣化；和电动机停止部，其在所述机械劣化判断部检测出所述经年劣化发生的情况下，通知所述经年劣化发生，并使所述电动机的驱动控制停止。”(参考段落[0007])。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2020-25462号公报
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1中，公开了根据数据异常判断阈值和电动机驱动时的时序检测数据来判断机械系统整体的异常的技术。
但是，专利文献1中，着眼于劣化诊断时的振动量，并未提及振动频率和振动周期等其他振动因素。另外，并未提及劣化诊断后的振动减少方法。
本发明目的在于提供一种不仅考虑振动量、也考虑振动周期等其他振动因素，来进行准确的劣化诊断的劣化诊断装置和劣化诊断方法。
用于解决课题的技术方案
举出用于解决上述课题的本发明的“劣化诊断装置”的一例：
一种与电动机控制装置一体地设置或分开地设置的劣化诊断装置，其中电动机控制装置包括：输出用于驱动与驱动对象装置连接的电动机的电功率的电力转换器；基于位置指令值与所述电动机的位置检测值的偏差来输出速度指令值的位置控制器；基于所述速度指令值与所述电动机的速度检测值的偏差来输出转矩电流指令值的速度控制器；和基于所述转矩电流指令值与对所述电动机提供的转矩电流检测值的偏差来调节所述电力转换器的输出电流的电流控制器，劣化诊断装置包括基于所述电动机的运转信息来进行电动机的劣化诊断的劣化诊断部和保存所述劣化诊断部的诊断结果的振动信息保存器，所述劣化诊断部将从所述运转信息运算得到的关于电动机的振动状态的多种信息保存于所述振动信息保存器，在所述关于电动机的振动状态的信息大于规定阈值的情况下判断为发生了振动。
另外，举出本发明的“劣化诊断方法”的一例：
包括：由驱动电动机的电动机控制装置获取电动机的运转信息的第一步骤；从获取到的运转信息测定关于电动机的振动状态的多种信息的第二步骤；保存所测定的关于电动机的振动状态的多种信息的第三步骤；在所述关于振动状态的信息超过规定阈值时判断为发生了振动并对用户显示的第四步骤；和从判断为发生了振动的信息中提取振动特征量来进行振动抑制的第五步骤。
另外，举出本发明的“电动机控制装置”的一例：
一种电动机控制装置，包括：输出用于驱动与驱动对象装置连接的电动机的电功率的电力转换器；基于位置指令值与所述电动机的位置检测值的偏差来输出速度指令值的位置控制器；基于所述速度指令值与所述电动机的速度检测值的偏差来输出转矩电流指令值的速度控制器；和基于所述转矩电流指令值与对所述电动机提供的转矩电流检测值的偏差来调节所述电力转换器的输出电流的电流控制器，电动机控制装置具有劣化诊断装置，所述劣化诊断装置包括：基于所述电动机的运转信息来进行电动机的劣化诊断的劣化诊断部；保存所述劣化诊断部的诊断结果的振动信息保存器；和基于所述劣化诊断部的诊断结果来生成对控制器输出的控制增益指令的控制增益调节器，所述劣化诊断部将从所述运转信息运算得到的关于电动机的振动状态的多种信息保存于所述振动信息保存器，在所述关于电动机的振动状态的信息大于规定阈值的情况下判断为发生了振动，所述控制增益调节器在所述劣化诊断部判断为发生了振动的情况下，对所述电动机控制装置的控制器发送调节控制增益的控制增益指令。
发明效果
根据本发明的一个方面，能够不仅考虑振动量，也考虑振动周期等其他振动因素地进行适当的劣化诊断。
另外，通过根据电动机的劣化诊断结果，以抑制振动的方式调节控制装置的控制增益，能够进行抑制电动机的振动的电动机驱动。
上述以外的课题、结构和效果将通过以下实施方式的说明而明了。
附图说明
图1是安装了本发明的实施例1的劣化诊断装置的电动机控制装置的模块结构图。
图2A是实施例1的劣化诊断器装置的模块结构图。
图2B是构成实施例1的劣化诊断装置的滤波器的模块结构图。
图2C是用构成实施例1的劣化诊断装置的滤波器除去高次频率成分、低次频率成分后的速度检测值的波形图。
图3是表示反复正反驱动电动机、同时增大控制增益时电动机振动的状况的图。
图4是表示电动机在正转中的部分区间中振动的状况的图。
图5是表示为了抑制电动机在正转中的部分区间中发生的振动、而仅对该区间减小控制增益的状况的图。
图6是实施例1的振动检测判断器的测定电动机振动状态的特征量的波形图。
图7A是实施例1的振动检测判断器的处理流程图。
图7B是图7A后续的、实施例1的振动检测判断器的处理流程图。
图8是表示实施例1的保存按每个测定期间测定的振动时运转信息的状况的图。
图9A是用显示器显示实施例1的振动信息保存器保存的振动时运转信息(振动振幅最大值)的图。
图9B是用显示器显示实施例1的振动信息保存器保存的其他振动时运转信息(振动振幅平均值)的图。
图9C是用显示器显示实施例1的振动信息保存器保存的其他振动时运转信息(振动次数)的图。
图10是应用本发明的实施例1的系统结构的一例。
图11是在显示器上显示振动信息保存器蓄积的振动时运转信息的画面结构的一例。
图12是安装了本发明的实施例2的劣化诊断装置的电动机控制装置的模块结构图。
图13是安装了本发明的实施例3的劣化诊断装置的电动机控制装置的模块结构图。
具体实施方式
在电动机控制中驱动电动机时，电动机和与电动机连结的驱动对象装置发生经年劣化时，存在因电动机和驱动对象装置的磨损和形状变化而发生振动的情况。电动机和驱动对象装置振动的情况下，电动机中安装的位置检测器和电流检测器成为振动状态。
本发明中，作为劣化诊断方法检测电动机的振动。对于电动机的速度检测波形等在任意区间中、或在任意时机进行测定，在速度检测波形等具有一定振幅量的情况下判断为振动状态。另外，将电动机处于振动状态时的速度检测值等振动振幅量和振动频率等关于振动的信息保存至振动信息保存器。振动信息保存器在与电动机控制装置连接的显示器上显示为振动信息，根据用户的需求为了抑制电动机的振动而调节控制增益。
以下，对于电动机的劣化诊断装置和劣化诊断方法进行说明，在实施例中示出：对于在驱动电动机的同时监视电动机的运转信息之一即速度检测值是否发生振动，在电动机成为振动状态的情况下获取并保存关于振动的振动信息，根据需要在显示器上显示，抑制电动机的振动的方案。但是，本发明并不限定解释为以下所示的实施例的记载内容。在不脱离本发明的思想和主旨的范围内，可以变更其具体结构，这一点对于本领域技术人员是容易理解的。
实施例1
图1是安装了本发明的第一实施例的劣化诊断装置的电动机控制装置的模块结构图。实施例1目的在于获取电动机的振动时运转信息，通过自动调节反馈控制参数而减小电动机的振动。
图1中，101是电动机，102是被上述电动机101驱动的驱动对象装置，103是将上述电动机101与上述驱动对象装置102连结的连结轴，104是驱动上述电动机101的电力转换器。105是安装在上述电动机101上的、输出上述电动机101的位置检测值θM的位置检测器，106是运算位置指令值θM *与上述电动机101的上述位置检测值θM的位置偏差θe的减法器。107是与上述位置偏差θe相应地输出速度指令值ωM *的位置控制器。
108是将上述位置检测器105输出的位置检测值θM作为输入并输出上述电动机101的速度检测值ωM的速度运算器。109是运算上述速度指令值ωM *与上述电动机101的速度检测值ωM的速度偏差ωe的减法器，110是与上述速度偏差ωe相应地输出转矩电流指令值Iq *的速度控制器。
111是检测对上述电动机101提供的转矩电流检测值Iq的电流检测器，112是运算上述转矩电流指令值Iq *与对上述电动机1供给的上述转矩电流检测值Iq的电流偏差Ie的减法器。113是与上述电流偏差Ie相应地调节上述电力转换器104的输出电流的电流控制器。114是生成驱动上述电动机101的位置指令θM *的位置指令生成器。
115是基于电动机的运转信息即上述速度检测值ωM来判断电动机的振动状态的劣化诊断装置。该劣化诊断装置115根据上述速度检测值ωM的输入，判断为电动机101处于振动状态的情况下，按照由劣化诊断装置115获取的振动时运转信息，调节上述速度控制器110的控制增益，抑制振动。116是与电动机控制装置117连接的、显示劣化诊断装置115所保持的振动时运转信息的显示器。关于显示器116，例如可以举出监视器和PC等。
由电力转换器104、减法器106、位置控制器107、速度运算器108、减法器109、速度控制器110、减法器112、电流控制器113、位置指令生成器114、劣化诊断装置115构成电动机控制装置117。另外，图中劣化诊断装置115是嵌入电动机控制装置117中的，但劣化诊断装置115也可以是对电动机控制装置117外部安装的形式。该情况下，劣化诊断装置115从电动机控制装置117的外部输出端子(未图示)输入来自速度运算器108的速度检测值ωM并进行上述运算，经由电动机控制装置117的外部输入端子(未图示)对速度控制器110输出控制增益值。
本实施例中，说明对旋转型电动机(rotary motor)应用本发明的例子。对于根据通过对电动机控制装置反馈电动机的运转信息而生成的电动机振动状态判断值来监视电动机的驱动状态，同时判断电动机的振动状态的第一单元；提取电动机振动的特征量的第二单元；按照电动机振动的特征量调节控制增益并抑制电动机振动的第三单元；和监视电动机振动的特征量的第四单元，示出实施例。
首先，通过从上级装置对电动机控制装置117输入电动机驱动指令而驱动电动机101，经由连结轴103对驱动对象装置102进行驱动。此时，为了对驱动对象装置102稳定地进行驱动，需要将电动机控制装置117的位置控制增益和速度控制增益设定为小于驱动对象装置102所具有的固有振动频率。
图2A是劣化诊断装置115的模块结构图。另外，劣化诊断装置115按处理周期Vibsearchtime逐次执行。劣化诊断装置115将从上述速度检测器108输入的速度检测值ωM输入至滤波器201。在滤波器201中，生成从速度检测值ωM中除去高次的频率成分和低次的频率成分后的滤波后速度检测值ωMfilt。202是根据上述滤波器201的输出值即滤波后速度检测值ωMfilt判断电动机的振动状态和生成振动时运转信息的振动检测判断器。振动检测判断器202使用图6、图7中后述的方案，生成表示电动机101处于振动状态的振动状态标志Vibflg，获取电动机101振动时的振动时运转信息(关于振动状态的信息)。另外，振动时运转信息是作为电动机振动的特征的信息，例如指的是电动机101振动时的振动频率、振动振幅值、振动检出次数等。
控制增益调节器203在用显示器116显示振动时运转信息时，用户为了抑制振动而使控制增益调节指令gainsetflg成为ON时，按照振动时旋转信息，输出抑制振动的控制增益Controlgain，输入至速度控制器110。
振动信息保存器204是逐次保存振动检测判断器202的判断结果的振动时运转信息保存器。另外，振动信息保存器204对与电动机控制装置117连接的显示器116输出振动信息保存数据组Vibinfogroup，用显示器116显示振动时运转信息。
图2B是滤波器201的框图。滤波器201除去位置检测器105和速度检测器108中产生的高频噪声成分和对电动机101的振动成分无关的低频成分。滤波器201将输入的速度检测值ωM输入至高次频率除去滤波器205，生成除去了高频成分后的高频减少速度检测值ωMfilt_LPF。高频减少速度检测值ωMfilt_LPF被输入至低次频率除去滤波器206，生成除去了低次频率成分后的滤波后速度检测值ωMfilt，并将其输入至振动检测判断器202。
另外，图2C分别用波形207表示速度检测值ωM，用波形208表示高频减少速度检测值ωMfilt_LPF，用波形209表示滤波后速度检测值ωMfilt。
图3分别表示电动机101从驱动开始位置Pstart正转至目标位置Ptarget、在正转动作停止后向驱动开始位置Pstart反转驱动时的电动机的位置波形301、速度波形302、转矩波形303、控制增益设定值304、振动检测状态305。关于位置波形301、速度波形302、转矩波形303、控制增益设定值304、振动检测状态305，将各纵轴设为位置Position、速度Speed、转矩Torque、控制增益Controlgain、振动状态标志Vibflg，将横轴设为时间Time，是表示在正反转动作之后增大控制增益Controlgain后再次实施正反转的状况的波形。
驱动期间Pattern1、驱动期间Pattern2、驱动期间Pattern3是电动机101的正反转驱动区间，从驱动期间Pattern1变化为驱动期间Pattern2时，增加控制增益Controlgain，表示电动机正常地正反转。从驱动期间Pattern2变化为驱动期间Pattern3时，示出了在将控制增益Controlgain设定为大于电动机振动极限控制增益Viblim的状态下，电动机101开始正反转动作时，电动机101振动，用图6、图7中后述的方案使振动状态标志Vibflg成为ON，表示电动机101振动。另外，关于电动机振动极限控制增益Viblim，可以举出驱动对象装置102所具有的固有振动频率等作为因素。电动机振动极限控制增益Viblim因装置的结构而不同，并且是可能因经年劣化而变动的值。对于电动机101、驱动对象装置102中发生的振动，要求以设定为小于电动机振动极限控制增益Viblim的方式设定控制增益Controlgain。
图4是表示电动机101正转时在部分区间中发生振动的图。例如，假设驱动对象装置102是滚珠丝杠机构，可以举出滚珠丝杠的一部分劣化或损伤、形状变化的情况等。401至405分别与图3同样，表示位置波形401、速度波形402、转矩波形403、控制增益设定值404、振动检测状态405。区间Section1、区间Section2、区间Section3、区间Section4中，使用图6、图7中后述的方案来判断电动机101的振动状态。区间Section1、区间Section3、区间Section4中，电动机101、驱动对象装置102、连结轴103均不处于振动状态，所以速度波形402不振动，劣化诊断装置115中振动状态标志Vibflg不成为ON。
另一方面，区间Section2中，示出了电动机101、驱动对象装置102、连结轴103振动的情况。电动机101振动时，成为速度检测值ωM的波形即速度波形402振动的波形。劣化诊断装置115因为从速度检测器105输入的速度检测值ωM是振动波形，所以使用图6、图7中后述的单元，判断为电动机101处于振动状态，使振动状态标志Vibflg成为ON。
即，对于区间Section1～区间Section4，在各区间中判断电动机101是否振动，由此不仅能够检测装置整体动作的振动，也能够检测在装置动作的某个任意位置发生的振动。另外，通过仅抑制发生振动的区间的振动，能够将振动抑制的影响抑制在一部分中。
图5中，示出图4的区间Section2中振动状态标志成为ON时的振动抑制方法的一例。如振动检测状态405所示，在振动状态标志Vibflg成为ON的区间Section2中，用振动检测判断器202将在位置Pchk1到位置Pchk2之间发生了振动作为振动时运转信息，保存在振动信息保存器204中。将振动状态标志Vibflg成为ON时的振动时运转信息输入至控制增益调节部203，使用图9中后述的方案仅对区间Section2减小控制增益Controlgain，由此能够进行抑制电动机101的振动的驱动。当然，减小控制增益Controlgain只是一例，除此以外也能够用除去指定的振动频率成分的陷波滤波器仅对区间Section2减小电动机101的振动等、使用仅对指定的区间抑制振动的方案。另外，通过将电动机101安装在驱动对象装置102上，计测振动未发生状态的速度检测值的振动振幅值ωMstart，在振动发生时，与后述的振动振幅量ωMamp进行比较，能够用式(1)表示振动发生时的增大量Vibinc，能够应用于陷波滤波器的减小量设定。
Vibinc＝log|ωMamp/ωMstart| … 式(1)
图6中，对于用图2A所示的振动检测判断器202测定的振动时运转信息进行了记载。振动检测判断器202根据滤波后速度检测值ωMfilt，测定滤波后速度检测值ωMfilt的振幅量、振动次数、振动周期。对于测定的处理流程在图7中后述。
波形601是将横轴设为驱动时间Vibtime、将纵轴设为速度的滤波后速度检测值ωMfilt。
波形602是将纵轴设为振动周期测定时间、将横轴设为驱动时间的振动时间测定值Vibtimesch。振动时间测定值Vibtimesch是振动发生时的滤波后速度检测值ωMfilt的振动半周期的时间。振动时间测定值Vibtimesch作为振动时运转信息保存在振动信息保存器203中。
波形603是将纵轴设为区间振动次数Vibcnt、将横轴设为驱动时间的区间振动次数Vibcnt。对于区间振动次数Vibcnt，在滤波后速度检测值ωMfilt成为大于振动判断上限ωMmax_jdg之后、滤波后速度检测值ωMfilt成为小于振动判断下限ωMmin_jdg时，视为电动机101发生了1个周期的振动而增加计数。通过将振动多次反复地作为振动次数增加计数，能够测定在测定区间中发生的振动次数。振动次数Vibcnt作为振动时运转信息保存在振动信息保存器203中。
波形604将纵轴设为区间振动振幅最大值ωMampmax，将横轴设为驱动时间。区间振动振幅最大值ωMampmax在多次测定图7中后述的振动振幅值ωMamp的每个测定区间的振动振幅时，将最大的值即振动振幅值ωMamp作为区间振动振幅最大值ωMampmax，保存在振动信息保存器203中。
波形605是将纵轴设为振动振幅累加值、将横轴设为驱动时间的波形。振动振幅累加值ωMampsum是每当检测出电动机101的振动时对振动振幅值ωMamp累加而生成的。另外，1个区间的电动机101的振动测定结束时，通过对振动振幅累加值ωMampsum除以区间振动次数Vibcnt而计算振动振幅平均值ωMampave。振动振幅平均值ωMampave是式(2)。
ωMampave＝ωMampsum÷Vibcnt … 式(2)
结果，振动振幅平均值ωMampave和振动振幅累加值ωMampsum保存在振动信息保存器203中。另外，按每个区间将区间开始位置和区间结束位置保存在振动信息保存器203中。关于此处的区间开始位置和区间结束位置，以区间Section2为例时，区间开始位置是位置Pchk1，区间结束位置是Pchk2。
图7A、图7B是振动检测判断器202的处理流程图。振动检测判断器202在电动机101处于振动状态的情况下，通过滤波后速度检测值ωMfilt的值正负摆动而判断振动状态。关于振动状态，在分别多次连续检测出滤波后速度检测值ωMfilt成为小于振动判断下限、和滤波后速度检测值ωMfilt成为大于速度检测值振动判断上限的情况下，电动机101判断为发生振动而更新振动时运转信息。
处理701开始振动检测判断器202的处理，转移至比较处理702。比较处理702判断上限探索状态是未完成(Vibsearch_maxjdg＝OFF)。上限探索状态是未完成的情况下，为了判断滤波后速度检测值ωMfilt的值向正方向摆动而移动至处理703。另外，上限探索状态是完成状态的情况下，判断为滤波后速度检测值ωMfilt的值向正方向摆动，转移至比较处理709。
在比较处理703至处理708中，通过多次连续地检测滤波后速度检测值ωMfilt的值成为大于振动判断上限ωMmax_jdg，而判断为向正方向摆动。以下，按顺序示出。
在比较处理703中，通过判断滤波后速度检测值ωMfilt大于振动判断上限ωMmax_jdg(ωMfilt>ωMmax_jdg)，而判断为滤波后速度检测值ωMfilt对于正方向具有一定以上的振幅量。
在比较处理703中，滤波后速度检测值ωMfilt在振动判断上限ωMmax_jdg以下的情况下，转移至处理704，在处理704中，将表示滤波后速度检测值ωMfilt连续超过振动判断上限ωMmax_jdg的次数的振动判断上限状态计数值Vibsearch_maxcnt清零(Vibsearch_maxcnt＝0)，转移至比较处理709。
在处理705中，为了测定滤波后速度检测值ωMfilt超过振动判断上限ωMmax_jdg的次数，而使振动判断上限状态计数值Vibsearch_maxcnt增加计数(Vibsearch_maxcnt＝Vibsearch_maxcnt+1)，转移至比较处理706。
在比较处理706中，振动判断上限状态计数值Vibsearch_maxcnt大于振动判断上限计数判断值Vibsearch_maxjdgcnt的情况下(Vibsearch_maxcnt>Vibsearch_maxjdgcnt)，因为滤波后速度检测值ωMfilt一定次数连续地超过振动判断上限ωMmax_jdg，所以判断为滤波后速度检测值ωMfilt的值向正方向摆动，转移至处理707。
在处理707中，将上限探索状态设定为完成状态(Vibsearch_maxjdg＝ON)，转移至处理708之后，将振动判断上限计数值清零(Vibsearch_maxcnt＝0)，转移至处理709。
另外，在比较处理706中，振动判断上限状态计数值Vibsearch_maxcnt在振动判断上限计数判断值Vibsearch_maxjdgcnt以下的情况下，因为滤波后速度检测值ωMfilt并非一定次数连续地超过振动判断上限ωMmax_jdg，所以上限探索状态保持未完成状态地，转移至比较处理709。
比较处理709判断下限探索状态是未完成(Vibsearch_minjdg＝OFF)。下限探索状态是未完成的情况下，为了判断滤波后速度检测值ωMfilt的值向负方向摆动而移动至处理710。另外，下限探索状态是完成状态的情况下，判断为滤波后速度检测值ωMfilt的值向负方向摆动，转移至处理716。
在比较处理710至处理715中，通过多次连续地检测滤波后速度检测值ωMfilt的值成为小于振动判断下限ωMmin_jdg，而判断为向负方向摆动。以下，按顺序示出。
在比较处理710中，通过判断滤波后速度检测值ωMfilt小于振动判断下限ωMmin_jdg(ωMfilt<ωMmin_jdg)，而判断为滤波后速度检测值ωMfilt对于负方向具有一定以上的振幅量。
在比较处理710中，滤波后速度检测值ωMfilt在振动判断下限ωMmin_jdg以上的情况下，转移至处理711，将表示滤波后速度检测值ωMfilt连续低于振动判断下限ωMmin_jdg的次数的振动判断下限状态计数值Vibsearch_mincnt清零(Vibsearch_mincnt＝0)，转移至处理716。
在处理712中，为了测定滤波后速度检测值ωMfilt低于振动判断下限ωMmin_jdg的次数，而使振动判断下限状态计数值Vibsearch_mincnt增加计数(Vibsearch_mincnt＝Vibsearch_mincnt+1)，转移至比较处理713。
在比较处理713中，振动判断下限状态计数值Vibsearch_mincnt大于振动判断下限计数判断值Vibsearch_minjdgcnt的情况下(Vibsearch_mincnt>Vibsearch_minjdgcnt)，因为滤波后速度检测值ωMfilt一定次数连续地超过振动判断下限ωMmin_jdg，所以判断为滤波后速度检测值ωMfilt的值向负方向摆动，转移至处理714。
在处理714中，将下限探索状态设定为完成状态(Vibsearch_minjdg＝ON)，转移至处理715之后，将振动判断下限计数值Vibsearch_mincnt清零(Vibsearch_mincnt＝0)，转移至处理716。
另外，在比较处理713中，振动判断下限状态计数值Vibsearch_mincnt在振动判断下限计数判断值Vibsearch_minjdgcnt以下的情况下，因为滤波后速度检测值ωMfilt并非一定次数连续地超过振动判断下限ωMmin_jdg，所以下限探索状态保持未完成状态地，转移至处理716。
图7B中，处理716转移至比较处理717。
比较处理717在上限探索状态和下限探索状态都是完成状态的情况下(Vibsearch_maxjdg＝ON&&Vibsearch_minjdg＝ON)，为了将电动机101的振动时运转信息保存至振动信息保存器204，而转移至处理718，在并非更新状态的情况下，转移至比较处理724。
处理718根据后述的处理727和处理729中获取的、当前速度检测最大值ωMamp与当前速度检测最小值ωMmin的差计算振动振幅量ωMamp(ωMamp＝ωMmax-ωMmin)。振动振幅量ωMamp是滤波后速度检测值ωMfilt的1个振动周期的振幅值，表示振动的大小。计算出振动振幅量ωMamp之后，转移至处理719。
处理719是为了获取下一个周期的振动振幅量ωMamp而使当前速度最大值ωMmax和当前速度最小值ωMmin初始化的处理(ωMmax＝0，ωMmain＝0)。在初始化之后，转移至处理720。
处理720为了再次检测振动状态，为了使上限探索完成状态、下限探索完成状态设为未完成而设定为OFF(Vibsearch_maxjdg＝OFF，Vibsearch_minjdg＝OFF)，转移至处理721。
处理721为了将振动时间测定值Vibtimesch保存至振动信息保存器204，而更新为振动时间Vibtime(Vibtimesch＝Vibtime)，转移至处理722。另外，关于振动时间测定值Vibtimesch，通过将振动检测判断器202的处理周期Vibsearchtime与振动时间Vibtime相乘而得到电动机振动的半周期。振动频率Vibfreq是式(3)，能够用于调节使控制增益Controlgain成为小于振动频率Vibfreq的值的情况。
Vibfreq＝1÷(Vibtimesch×Vibsearchtime×2) … 式(3)
处理722为了测定下一个周期的振动时间测定值Vibtimesch而将振动时间Vibtime清零(Vibtime＝0)，转移至处理723。
处理723为了更新振动振幅累加值ωMampsum而将振动振幅累加值ωMampsum与振动振幅量ωMamp相加(ωMampsum＝ωMampsum+ωMamp)，转移至比较处理724。
比较处理724和处理725是测定处理721中得到振动状态的半周期的计数值的处理。比较处理724在上限探索状态和下限探索状态中的任一者是完成状态的情况下(Vibsearch_maxjdg＝ON，或Vibsearch_minjdg＝ON)，转移至处理725，在处理725中使振动时间Vibtime增加计数(Vibtime＝Vibtime+1)，转移至比较处理726。另外，比较处理724在不满足条件的情况下，转移至比较处理726。
振动时间Vibtime为了在上限探索状态和下限探索状态都是完成状态时在处理722中清零，而测定上限探索状态和下限探索状态中的任一者成为完成状态后、直到上限探索状态和下限探索状态都成为完成状态的时间，测定振动的半周期时间。
比较处理726是为了获取电动机101的振动振幅量ωMamp而获取电动机的振动振幅最大值的处理。滤波后速度检测值ωMfilt大于当前速度最大值ωMmax的情况下(ωMfilt>ωMmax)，转移至处理727。比较处理726在不满足条件的情况下，转移至比较处理728。在处理727中，将当前速度最大值ωMmax更新为滤波后速度检测值ωMfilt(ωMmax＝ωMfilt)，转移至处理728。
比较处理728是为了获取电动机101的振动振幅ωMamp而获取电动机的振动振幅最小值的处理。滤波后速度检测值ωMfilt小于当前速度最小值ωMmin的情况下(ωMfilt<ωMmin)，转移至处理729。比较处理728在不满足条件的情况下，转移至处理730。在处理729中，将当前速度最小值ωMmin更新为滤波后速度检测值ωMfilt(ωMmin＝ωMfilt)，转移至处理730。处理730使振动检测判断器202结束。振动检测判断器202在输入了滤波后速度检测值ωMfilt的情况下从处理701起再次进行动作。
通过逐次执行图7A和图7B所示的振动检测判断器202的处理流程，能够如图6所示获取电动机101的振动时运转信息，通过对显示器116输出，能够实现振动判断和振动发生时的减小方案、振动时运转信息的监视器监视处理。
图8是振动信息保存器204中保存的振动时运转信息的保存方式的一例。波形801至波形803与图4、图5同样是位置、速度、转矩的波形。804至806分别表示在测定期间Time1、测定期间Time2、测定期间Time3中测定的振动时运转信息的数据组即振动信息保存数据组Vibinfogroup。测定期间是在预先指定的各区间中用上述振动判断装置115测定、保存运转状态的期间。测定期间多次实施，例如测定期间Time1和测定期间Time2在每天驱动的电源接入后仅对初次测定。作为其他方法，也可以由电动机控制装置117具有时钟功能或对电动机控制装置117给出时刻信息，每当经过预先指定的时间时进行测定。
测定期间Time1、测定期间Time2、测定期间Time3在分别不同的时刻测定驱动电动机101时的运转状态。另外，振动信息保存数据组Vibinfogroup对于每个测定期间保存在区间Section1至区间Section4中测定的振动时运转信息。通过对于每个测定期间测定、保存运转信息，能够在将电动机101安装在驱动对象装置102上之后，随时保存持续驱动的运转，在经年劣化、电动机的驱动状态变化的情况下，能够用外部安装的监视器等显示。
图9A～图9C是将图8中保存的振动信息保存器204的振动时运转信息输出至显示器116时的显示波形的一例。
能够将X轴方向设为时间，将Y轴方向设为区间，在Z轴方向上分别显示任意的振动时运转信息。图9A、图9B、图9C表示变更在Z轴方向上显示的振动时运转信息的一例。
图9A是将Z轴方向设为各区间振动振幅最大值ωMsecmax的图，图9B是将Z轴方向设为各区间振动振幅平均值ωMampave的图，图9C是将Z轴方向设为振动次数Vibcnt的图。图9A至图9C中，示出了直到测定期间Time3都没有发生振动，示出了从测定期间Time4起在区间Section2中从电动机101检测出振动。
此处，用户确认图9A，判断为因为电动机101的振动较小、所以不需要除去振动时，不执行抑制振动的方案，使电动机101的动作继续。之后，示出了在测定期间Time5、Time6中继续驱动时，电动机101的振动增大。用户确认图9A，为了抑制测定期间Time6中检测出的振动，而减小区间Section2的控制增益Controlgain，抑制振动。举出抑制振动的控制增益Controlgain设定的一例，根据图9C的振动次数Vibcnt计算，以小于电动机101的振动频率的方式，由控制增益调节器203自动设定速度控制器110的控制增益。测定期间Time7中，示出了通过减小控制增益Controlgain，而抑制电动机的振动地继续驱动电动机。此时，抑制了速度控制器110的控制增益，但也可以同时调节位置控制器107的控制增益。
图10是采用第一实施例的电动机控制装置的整体的系统结构图。图10中，1001是滚珠丝杠单元，1002是电动机，1003是电动机1002的位置检测器，1005是搭载负载1004的滑块，1000是电动机控制装置，1006是将电动机1002的位置检测信号传输至电动机控制装置1000的线缆。另外，1007是从电动机控制装置1000对电动机1002供给驱动电力的线缆，1008是对电动机控制装置1000供给电源的线缆。1009是显示电动机的振动时运转信息、输入振动减小指令的个人计算机，1010是从电动机控制装置1000将电动机的振动时运转信息传输至个人计算机1009用的通信线缆。
另外，图10中，作为能够采用本发明的电动机控制装置的整体系统结构图，以使用旋转系的电动机作为电动机控制装置的驱动对象的情况为例进行了说明，但能够采用本发明的电动机控制装置的整体系统结构在使用直线运动系的电动机作为电动机控制装置的驱动对象的情况下，也能够得到同样的效果。
另外，电动机1002是图1中的电动机101，电动机控制装置1000是图1中的电动机控制装置117，个人计算机1012是图1中的显示器116。
图11是将振动信息保存器204保存的振动时运转信息经由电动机控制装置117显示在显示器116上的画面结构例。
1101是显示器116。1102表示显示了振动时运转状态的图画面。1103、1104中，分别设定图画面1102中显示的测定期间的显示开始期间和显示结束期间。1105中，选择图画面1102中显示的振动时运转信息。如果是图9，则选择显示图9A～图9C中的哪一者。1106是在电动机处于振动状态时按照振动时运转状态自动地调节控制增益的情况下设定为ON的按钮。使按钮1106成为ON时，经由电动机控制装置117对劣化诊断装置输入控制增益调节指令gainsetflg＝ON。对劣化诊断装置115输入的控制增益调节指令gainsetflg被输入至控制增益调节器203，按照振动信息保存器204保存的振动时运转信息，输出减小电动机的振动的控制增益Controlgain，设定至速度控制器110。1107是结束显示器116的显示的按钮。
根据本实施例，能够不仅考虑速度检测值的振幅量，也考虑振动周期和振动的变化等其他运转信息地，进行准确的劣化诊断。另外，通过基于劣化诊断结果，在检测出振动的区间中，以抑制振动的方式调节控制装置的控制增益，能够进行抑制电动机的振动的电动机驱动。
实施例2
在图12中示出安装了本发明的第二实施例的劣化诊断装置的电动机控制装置的模块结构图。第一实施例使用速度检测值进行劣化诊断，但第二实施例使用来自位置检测器105的位置检测值进行劣化诊断。如图3和图4所示，振动发生时表示位置的信号也振动。如图12所示，将来自位置检测器105的位置检测值θM输入至劣化诊断装置115。第二实施例也与实施例1同样地检测电动机的振动，获取、保存电动机的振动状态和振动时运转信息。另外，对用户显示振动时运转信息，根据用户的需要减小电动机的振动。
根据本实施例，通过将来自位置检测器105的位置检测值θM输入至劣化诊断装置115，进行与实施例1同样的处理，能够进行准确的电动机的劣化诊断。
实施例3
在图13中示出安装了本发明的第三实施例的劣化诊断装置的电动机控制装置的模块结构图。第一实施例使用速度检测值进行劣化诊断，但第三实施例使用来自电流检测器111的转矩电流检测值进行劣化诊断。如图3和图4所示，振动发生时表示转矩的信号也振动。如图13所示，将来自电流检测器111的转矩电流检测值Iq输入至劣化诊断装置115。第三实施例也与实施例1、实施例2同样地检测电动机的振动，获取、保存电动机的振动状态和振动时运转信息。另外，对用户显示振动时运转信息，根据用户的需要减小电动机的振动。
根据本实施例，通过将来自电流检测器111的转矩电流检测值Iq输入至劣化诊断装置115，进行与实施例1同样的处理，能够进行准确的电动机的劣化诊断。
实施例4
第四实施例与实施例1同样地检测电动机的振动，获取、保存电动机的振动状态和振动时运转信息。另外，对用户显示振动时运转信息，根据用户的需要减小电动机的振动。实施例4中，如图11所示，将上述速度检测值ωM输入至劣化诊断装置115，根据振动振幅值ωMamp具有增加倾向而判断为电动机振动。
附图标记说明
101…电动机
102…驱动对象装置
103…连结轴
104…电力转换器
105…位置检测器
106…减法器
107…位置控制器
108…速度运算器
109…减法器
110…速度控制器
111…电流检测器
112…减法器
113…电流控制器
114…位置指令生成器
115…劣化诊断装置
116…显示器
117…电动机控制装置
201…滤波器
202…振动检测判断器
203…控制增益调节器
204…振动信息保存器。

Claims (15)

1.一种与电动机控制装置一体地设置或分开地设置的劣化诊断装置，其中，所述电动机控制装置包括：
输出用于驱动与驱动对象装置连接的电动机的电功率的电力转换器；
基于位置指令值与所述电动机的位置检测值的偏差来输出速度指令值的位置控制器；
基于所述速度指令值与所述电动机的速度检测值的偏差来输出转矩电流指令值的速度控制器；和
基于所述转矩电流指令值与对所述电动机提供的转矩电流检测值的偏差来调节所述电力转换器的输出电流的电流控制器，
所述劣化诊断装置的特征在于，包括：
基于所述电动机的运转信息来进行电动机的劣化诊断的劣化诊断部；和
保存所述劣化诊断部的诊断结果的振动信息保存器，
所述劣化诊断部将从所述运转信息运算得到的关于电动机的振动状态的多种信息保存于所述振动信息保存器，在所述关于电动机的振动状态的信息大于规定阈值的情况下判断为发生了振动。
2.如权利要求1所述的劣化诊断装置，其特征在于：
所述电动机的运转信息是所述电动机的速度检测值，
所述关于电动机的振动状态的信息包括速度检测值的振动振幅量和振动周期，
所述劣化诊断部根据所述速度检测值的振动振幅量和振动周期进行振动判断，并将振动判断结果保存于所述振动信息保存器。
3.如权利要求1所述的劣化诊断装置，其特征在于：
所述电动机的运转信息是所述电动机的位置检测值或转矩电流检测值，
所述劣化诊断部根据所述位置检测值或转矩电流检测值的振动振幅量和振动周期进行振动判断，并将振动判断结果保存于所述振动信息保存器。
4.如权利要求1所述的劣化诊断装置，其特征在于：
所述劣化诊断部在判断为发生了振动的情况下，用与所述劣化诊断装置或所述电动机控制装置一体或分开的显示器显示所述关于电动机的振动状态的信息和劣化诊断结果。
5.如权利要求1所述的劣化诊断装置，其特征在于：
所述劣化诊断部对于预先指定的电动机的每个驱动区间，获取所述关于电动机的振动状态的信息并将其蓄积于所述振动信息保存器，
用显示器按时序显示所蓄积的关于所述电动机的振动状态的信息。
6.如权利要求1所述的劣化诊断装置，其特征在于：
具有基于所述振动判断结果来生成控制增益指令的控制增益调节器，
所述控制增益调节器在所述劣化诊断部判断为发生了振动的情况下，对所述电动机控制装置的控制器发送调节控制增益的控制增益指令。
7.一种劣化诊断方法，其特征在于，包括：
由驱动电动机的电动机控制装置获取电动机的运转信息的第一步骤；
从获取到的运转信息测定关于电动机的振动状态的多种信息的第二步骤；
保存所测定的关于电动机的振动状态的多种信息的第三步骤；
在所述关于振动状态的信息超过规定阈值时判断为发生了振动并对用户显示的第四步骤；和
从判断为发生了振动的信息中提取振动特征量来进行振动抑制的第五步骤。
8.如权利要求7所述的劣化诊断方法，其特征在于：
所述电动机的运转信息是电动机的速度检测值、位置检测值、转矩电流检测值中的任意者，
所述关于电动机的振动状态的信息包括振动振幅量和振动周期。
9.如权利要求7所述的劣化诊断方法，其特征在于：
在所述第二步骤中，对于预先指定的电动机的每个驱动区间获取所述关于电动机的振动状态的信息。
10.如权利要求7所述的劣化诊断方法，其特征在于：
在所述第四步骤中，对用户显示劣化诊断结果，响应用户的请求输入抑制电动机的振动的指示。
11.如权利要求7所述的劣化诊断方法，其特征在于：
在所述第四步骤中，对于劣化诊断结果中获取的关于电动机的振动状态的多种信息，按照用户的请求切换显示。
12.一种电动机控制装置，包括：
输出用于驱动与驱动对象装置连接的电动机的电功率的电力转换器；
基于位置指令值与所述电动机的位置检测值的偏差来输出速度指令值的位置控制器；
基于所述速度指令值与所述电动机的速度检测值的偏差来输出转矩电流指令值的速度控制器；和
基于所述转矩电流指令值与对所述电动机提供的转矩电流检测值的偏差来调节所述电力转换器的输出电流的电流控制器，
所述电动机控制装置的特征在于：
具有劣化诊断装置，
所述劣化诊断装置包括：
基于所述电动机的运转信息来进行电动机的劣化诊断的劣化诊断部；
保存所述劣化诊断部的诊断结果的振动信息保存器；和
基于所述劣化诊断部的诊断结果来生成对控制器输出的控制增益指令的控制增益调节器，
所述劣化诊断部将从所述运转信息运算得到的关于电动机的振动状态的多种信息保存于所述振动信息保存器，在所述关于电动机的振动状态的信息大于规定阈值的情况下判断为发生了振动，
所述控制增益调节器在所述劣化诊断部判断为发生了振动的情况下，对所述电动机控制装置的控制器发送调节控制增益的控制增益指令。
13.如权利要求12所述的电动机控制装置，其特征在于：
所述电动机的运转信息是所述电动机的速度检测值，
所述关于电动机的振动状态的信息包括速度检测值的振动振幅量和振动周期，
所述劣化诊断部根据所述速度检测值的振动振幅量和振动周期进行振动判断，并将振动判断结果保存于所述振动信息保存器。
14.如权利要求12所述的电动机控制装置，其特征在于：
所述电动机的运转信息是所述电动机的位置检测值或转矩电流检测值，
所述劣化诊断部根据所述位置检测值或转矩电流检测值的振动振幅量和振动周期进行振动判断，并将振动判断结果保存于所述振动信息保存器。
15.如权利要求12所述的电动机控制装置，其特征在于：
所述劣化诊断部对于预先指定的电动机的每个驱动区间，获取关于所述电动机的振动状态的信息并将其蓄积于所述振动信息保存器，
用显示器按时序显示所蓄积的关于所述电动机的振动状态的信息。
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