DE112017005650T5

DE112017005650T5 - Anomalie-diagnoseeinrichtung für kraftübertragungsmechanismus und anomalie-diagnoseverfahren für kraftübertragungsmechanismus

Info

Publication number: DE112017005650T5
Application number: DE112017005650.0T
Authority: DE
Inventors: Makoto Kanemaru; Mitsuru Tsukima; Takuya Ohkubo; Tomoko Takasuka; Toshihiko Miyauchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2019-09-12
Anticipated expiration: 2037-09-02
Also published as: CN110088589B; JP6628905B2; US10883895B2; US20200284690A1; DE112017005650B4; JPWO2018109993A1; CN110088589A; WO2018109993A1

Abstract

Die Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseeinrichtung (100) weist eine Überwachungs-Diagnoseeinheit (20) zum Durchführen einer Bestimmung hinsichtlich einer Anomalie eines Kraftübertragungsmechanismus (6) auf, sowie einen Stromdetektor (70), der mit einer Energieversorgung (11) eines Elektromotors (15) verbunden ist, wobei die Überwachungs-Diagnoseeinheit (20) eine Analyseeinheit (25) zum Analysieren von Strom aufweist, der vom Stromdetektor (70) übertragen wird, sowie eine Anomalie-Bestimmungseinheit (23) zum Durchführen einer Bestimmung hinsichtlich einer Anomalie des Kraftübertragungsmechanismus (6) auf der Basis eines Analyseergebnisses mittels der Analyseeinheit (25).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anomalie-Diagnoseeinrichtung für einen Kraftübertragungsmechanismus, der mit einem Elektromotor verbunden ist, sowie ein Anomalie-Diagnoseverfahren für den Kraftübertragungsmechanismus.
Stand der Technik
Eine Anlage hat viele mechanische Einheiten, die mit einem Elektromotor über einen Kraftübertragungsmechanismus gekoppelt sind. Bei einer Anomalie-Diagnose für einen Kraftübertragungsmechanismus führt in vielen Fällen eine Wartungsabteilung eine Bestimmung durch eine Diagnose mittels der Sinne einer Person durch. Insbesondere ist es für eine Anlage von hoher Wichtigkeit nötig, die Diagnose regelmäßig durchzuführen. Außerdem gilt Folgendes: Falls sich der Kraftübertragungsmechanismus zu verschlechtern beginnt, schreitet die Verschlechterung mit einer zunehmenden Geschwindigkeit fort.
Demzufolge gibt es ein zunehmendes Interesse an einer Technologie zum konstanten Überwachen der Elektromotor-Seite, die mit einem Kraftübertragungsmechanismus verbunden ist. Eine konstante Überwachung für den Elektromotor basiert jedoch in vielen Fällen auf der Grundannahme, dass verschiedene Sensoren für die einzelnen Elektromotoren angebracht sind. Beispielsweise sind ein Drehmoment-Messgerät, ein Geber und ein Beschleunigungssensor und dergleichen angebracht.
Als ein Diagnosesystem für ein Lager ist ein Verfahren bekannt, in welchem eine Mehrzahl von Leistungsspektren aus den Messdaten eines Sensors für Schadens auftreten-Detektion extrahiert werden, der am Lager angebracht ist, und wobei diese dann mit Spektren infolge einer Anomalie verglichen werden, die im Voraus berechnet werden. Dadurch wird der Grund für die Anomalie diagnostiziert (siehe Patentdokument 1).
Literaturverzeichnis
Patentdokument
Patentdokument 1: Wiederveröffentlichung der internationalen PCT- Veröffentlichung WO2009/096551
Zusammenfassung der Erfindung
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Der in dem Patentdokument 1 offenbarte Sensor ist jedoch an dem Lager selbst angebracht. Daher besteht das Problem, dass der in dem Patentdokument 1 offenbarte Sensor nicht auf einen Kraftübertragungsmechanismus, wie z. B. einen Gurt oder eine Kette angewendet werden kann, an welchem der Sensor nicht direkt angebracht werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um das obige Problem zu lösen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseeinrichtung und ein Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseverfahren anzugeben, die dazu imstande sind, unmittelbar und leicht eine Anomalie zu detektieren, die in einem Kraftübertragungsmechanismus auftritt, der mit einem Elektromotor verbunden ist.
Lösung der Probleme
Eine Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseeinrichtung zum Detektieren einer Anomalie eines Kraftübertragungsmechanismus, der Kraft von einem Elektromotor auf eine mechanische Anlage als eine Last überträgt, wobei die Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseeinrichtung Folgendes aufweist: eine Überwachungs-Diagnoseeinheit zum Durchführen einer Bestimmung hinsichtlich der Anomalie des Kraftübertragungsmechanismus; und einen Stromdetektor, der mit einer Energieversorgungsleitung des Elektromotors verbunden ist.
Die Überwachungs-Diagnoseeinheit weist Folgendes auf: eine Analyseeinheit zum Analysieren eines Stroms, der von dem Stromdetektor übertragen wird; und eine Anomalie-Bestimmungseinheit zum Durchführen einer Bestimmung hinsichtlich einer Anomalie des Kraftübertragungsmechanismus auf der Basis eines Analyseergebnisses durch die Analyseeinheit.
Ein Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseverfahren zum Detektieren einer Anomalie eines Kraftübertragungsmechanismus, der Kraft von einem Elektromotor auf eine mechanische Anlage als eine Last überträgt, wobei das Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseverfahren Folgendes aufweist:

- einen ersten Schritt, in dem ein Strom gemessen wird, der durch den Elektromotor fließt;
- einen zweiten Schritt, in dem ein Wert des Stroms an eine Überwachungs-Diagnoseeinheit übertragen wird;
- einen dritten Schritt, in dem eine Frequenzanalyse des Stroms durchgeführt wird;
- einen vierten Schritt, in dem hervorstechende spektrale Spitzenwerte aus einer spektralen Antriebsstrom-Wellenform detektiert werden, die im zweiten Schritt erhalten worden ist;
- einen fünften Schritt, in dem unter den im vierten Schritt detektierten spektralen Spitzenwerten eine Mehrzahl von spektralen Spitzenwerten detektiert werden, die sich bei gleichen Intervallen befinden und Signalstärken haben, die gleich groß wie oder größer sind als ein Schwellenwert, und in welchem die Mehrzahl von spektralen Spitzenwerten als Kraftübertragungsmechanismus-Frequenzbänder detektiert werden, die gemäß einer Drehzahl des Kraftübertragungsmechanismus auftreten;
- einen sechsten Schritt, in dem eine Anzahl von Seitenband-Wellen detektiert wird, die von einer Energieversorgungsfrequenz, einer Kraftübertragungsmechanismus-Frequenz und einer Drehfrequenz des Elektromotors verschieden sind; und
- einen siebten Schritt, in welchem bestimmt wird, ob oder ob nicht eine Anomalie im Kraftübertragungsmechanismus auftritt, und zwar auf der Basis der Anzahl von Seitenband-Wellen.

Ein weiteres Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseverfahren zum Detektieren einer Anomalie von Kraftübertragungsmechanismen, die Kraft von einer Mehrzahl von Elektromotoren auf mechanische Anlagen als Lasten übertragen, wobei das Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseverfahren Folgendes aufweist: einen ersten Schritt, in dem Ströme gemessen werden, die durch die Elektromotoren fließen; einen zweiten Schritt, in dem Werte der Ströme an eine Überwachungs-Diagnoseeinheit übertragen werden; einen dritten Schritt, in dem eine Frequenzanalyse der Ströme durchgeführt wird; und einen zweihundertsiebten Schritt, in welchem spektrale Antriebsstrom-Wellenformen verglichen werden, die im dritten Schritt erhalten werden, und in welchem bestimmt wird, ob oder ob nicht eine Anomalie im Kraftübertragungsmechanismus auftritt.
Wirkung der Erfindung
Mit der Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseeinrichtung und dem Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Anomalie, die im Kraftübertragungsmechanismus auftritt, der mit dem Elektromotor verbunden ist, unmittelbar und leicht detektiert werden, und zwar bei niedrigen Kosten, indem ein Stromdetektor verwendet wird, ohne dass ein spezieller Sensor oder dergleichen verwendet wird. Außerdem ist es auch für einen Kraftübertragungsmechanismus möglich, an dem ein Sensor nicht direkt befestigt werden kann, die Anomalie leicht zu detektieren.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Anomalie-Diagnoseeinrichtung zeigt, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Überwachungs-Diagnoseeinheit der Anomalie-Diagnoseeinrichtung zeigt, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt einen Verarbeitungsablauf der Anomalie-Diagnoseeinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine spektrale Elektromotor-Antriebsstrom-Wellenform eines Elektromotors gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt spektrale Wellenformen in einem normalen Fall und einem abnormen Fall.
6 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Anomalie-Diagnoseeinrichtung zeigt, gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Überwachungs-Diagnoseeinheit der Anomalie-Diagnoseeinrichtung zeigt, gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt einen Verarbeitungsablauf der Anomalie-Diagnoseeinrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt einen Vergleich zwischen spektralen Wellenformen von jeweiligen Elektromotoren gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
10 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Anomalie-Diagnoseeinrichtung zeigt, gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
11 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Überwachungs-Diagnoseeinheit der Anomalie-Diagnoseeinrichtung zeigt, gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
12 zeigt einen Verarbeitungsablauf der Anomalie-Diagnoseeinrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
13 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Anomalie-Diagnoseeinrichtung zeigt, gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung.
14 zeigt einen Gurtmechanismus gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
15 zeigt einen Kettenmechanismus gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
16 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Überwachungs-Diagnoseeinheit einer Anomalie-Diagnoseeinrichtung zeigt, gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung.
17 zeigt einen Verarbeitungsablauf der Anomalie-Diagnoseeinrichtung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung.
18 zeigt spektrale Strom-Wellenformen eines Elektromotors vor und nach dem Bruch des Gurts.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsform 1
Nachfolgend werden eine Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseeinrichtung und ein Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseverfahren gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Diagramm, das einen Elektromotor 15 zeigt, der von einem Motor-Steuerzentrum verwaltet wird, und das die Konfiguration einer Anomalie-Diagnoseeinrichtung 100 zum Detektieren der Anomalie eines Gurtmechanismus 6 (Kraftübertragungsmechanismus) zeigt, der Kraft von dem Elektromotor 15 auf eine mechanische Anlage 30 als eine Last überträgt.
2 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Überwachungs-Diagnoseeinheit 20 der Anomalie-Diagnoseeinrichtung 100 zeigt.
3 zeigt einen Verarbeitungsablauf der Anomalie-Diagnoseeinrichtung 100.
14 zeigt den Gurtmechanismus 6.
Der Gurtmechanismus 6 ist so konfiguriert, dass ein Gurt BE (Kraftübertragungselement) um eine Seilscheibe Pul, die mit der rotierenden Welle des Elektromotors 15 verbunden ist, und eine Seilscheibe Pu2 geschlungen ist, die mit der Antriebswelle der mechanischen Anlage 30 verbunden ist.
15 zeigt einen Kettenmechanismus 6B als einen Kraftübertragungsmechanismus.
Der Kettenmechanismus 6B ist so konfiguriert, dass eine Kette CH (Kraftübertragungselement) um eine Seilscheibe PuBl, die mit der rotierenden Welle des Elektromotors 15 verbunden ist, und eine Seilscheibe PuB2 geschlungen ist, die mit der Antriebswelle der mechanischen Anlage 30 verbunden ist.
Die Anomalie-Diagnoseeinrichtung 100 weist eine Überwachungs-Diagnoseeinheit 20, eine Anzeigeeinheit 40, eine Alarmeinheit 50 und einen Stromdetektor 70 auf, der mit einer von dreiphasigen elektrischen Leitungen verbunden ist, die mit dem Elektromotor 15 verbunden sind.
Die Überwachungs-Diagnoseeinheit 20 der Anomalie-Diagnoseeinrichtung 100 weist eine Elektromotor-Einstelleinheit 21, eine Bestimmungskriterium-Speichereinheit 22, eine Anomalie-Bestimmungseinheit 23, eine Diagnoseergebnis-Speichereinheit 24, eine Analyseeinheit 25 und eine Speichereinheit 26 auf.
Der Elektromotor 15 ist mit Energieversorgungsleitungen 11 zum Antreiben des Elektromotors verbunden. In die Energieversorgungsleitungen 11 sind eine Mehrzahl von Beschaltungs-Trennschaltern 12a, 12b, 12c und eine Mehrzahl von elektromagnetischen Schützen 13a, 13b, 13c eingebaut.
Der Stromdetektor 70 misst den Strom, der durch die Verdrahtungsleitungen fließt (Schritt S001), und die bezogenen Stromdaten werden an die Überwachungs-Diagnoseeinheit 20 übertragen (Schritt S002). Die Anomalie des Gurtmechanismus 6, die von der Überwachungs-Diagnoseeinheit 20 bestimmt wird, wird an die Anzeigeeinheit 40 und die Alarmeinheit 50 gesendet, die jeweils die Anomalie auf der Anzeige und mittels eines Alarms darstellen (Schritt S008), so dass eine für die Überwachung verantwortliche Person der Anomalie benachrichtigt wird.
Hierbei ist der Gurtmechanismus 6 so konfiguriert, dass er eine Antriebskraft vom Elektromotor 15 auf eine Last über den Gurt BE überträgt, und in der folgenden Beschreibung wird ein Beispiel beschrieben, in welchem die Anomalie des Gurts BE aus den Stromdaten vom Stromdetektor 70 detektiert wird. Der Kraftübertragungsmechanismus ist jedoch nicht auf den Gurtmechanismus 6 beschränkt. Der Kraftübertragungsmechanismus kann eine Wicklungs-Übertragungseinrichtung sein, wie z. B. der Kettenmechanismus 6B, wie in 15 gezeigt, oder ein (nicht dargestellter) Seilmechanismus.
Der Stromdetektor 70 kann für jede Phase der dreiphasigen Energieversorgungsleitungen angebracht sein. Es ist jedoch nur nötig, eine Messung für eine der Phasen durchzuführen. Außerdem kann der Stromdetektor 70 an irgendeinem Ort angebracht sein, der eine Messung des Antriebsstroms des Elektromotors 15 erlaubt. Dies zeigt an, dass die Detektionsgenauigkeit nicht in Abhängigkeit des Messorts variiert. Eine Überwachungs-Diagnoseeinheit 20 ist für jeden Elektromotor 15 angebracht.
Die Elektromotor-Einstelleinheit 21 der Überwachungs-Diagnoseeinheit 20 wird verwendet, um die Spezifikationen des Elektromotors 15 einzugeben, wie z. B. die Energieversorgungsfrequenz, die Anzahl von Polen und die Nenndrehzahl, und zwar auf der Basis der Informationen der Nenndaten-Plakette, die am Elektromotor 15 angebracht ist, so dass die Drehzahl des Elektromotors 15 online in Echtzeit genau spezifiziert wird (Schritt S000). Die Drehzahl des Elektromotors 15 unter keiner Last kann berechnet werden durch 120·fs/p (fs = Energieversorgungsfrequenz, p = Polzahl).
Daher wird die Drehzahl des Elektromotors 15 notwendigerweise zu einem Wert zwischen der Drehzahl unter keiner Last und der Nenndrehzahl, so dass der Bereich der Drehzahl begrenzt ist. Die Informationen über die Spezifikationen des Elektromotors 15 sind in der Speichereinheit 26 gespeichert.
Die Bestimmungskriterium-Speichereinheit 22 wird verwendet, um einen Schwellenwert oder dergleichen zum Durchführen der Bestimmung hinsichtlich der Anomalie des Gurtmechanismus 6 durchzuführen. Die Anomalie-Bestimmungseinheit 23 wird verwendet, um eine endgültige Bestimmung hinsichtlich der Anomalie des Gurtmechanismus 6 durchzuführen. Die Diagnoseergebnis-Speichereinheit 24 ist ein Ort, an welchem das Ergebnis der Bestimmung durch die Anomalie-Bestimmungseinheit 23 gespeichert wird.
Als Nächstes werden die Einzelheiten der Analyseeinheit 25 der Überwachungs-Diagnoseeinheit 20 beschrieben.
4 zeigt eine spektrale Elektromotor-Antriebsstrom-Wellenform (nachfolgend einfach als eine spektrale Wellenform bezeichnet) des Elektromotors 15. Die vertikale Achse gibt die Signalstärke an, und die horizontale Achse gibt die Frequenz an. Die Analyseeinheit 25 analysiert Stromdaten, die vom Stromdetektor 70 übertragen werden und in der Speichereinheit 26 gespeichert sind. Die Analyseeinheit 25 weist eine Spektrum-Analyseeinheit 25a, eine Seitenband-Wellen-Analyseeinheit 25b, eine Frequenzanalyseeinheit 25c und eine Anomalie-Frequenz-Zähleinheit 25d auf. Die Spektrum-Analyseeinheit 25a wird zum Durchführen einer Strom-FFT-Analyse (schnelle Fourier-Transformationsanalyse) (Frequenzanalyse) des Stroms verwendet, der vom Stromdetektor 70 bezogen wird (Schritt S003).
Zunächst detektiert die Seitenband-Wellen-Analyseeinheit 25b sämtliche spektrale Spitzenwerte aus einer spektralen Wellenform, die mittels der Spektrum-Analyseeinheit 25a detektiert wird (Schritt S004). Vorzugsweise ist der Detektionsbereich 0 bis 1000 Hz. Als Nächstes detektiert die Seitenband-Wellen-Analyseeinheit 25b einen spektralen Spitzenwert, der eine Bedingung einer Seitenband-Welle erfüllt, aus den detektierten spektralen Spitzenwerten.
Die Trägerwelle weist eine Frequenzkomponente in der Nähe der Trägerwellenfrequenz auf. Solch eine Komponente ist eine Seitenband-Welle. Bei der in 4 gezeigten spektralen Wellenform erscheinen spektrale Spitzenwerte P in gleichen Intervallen sowohl auf der höheren Seite, als auch auf der niedrigeren Seite in Bezug auf die Energieversorgungsfrequenz (hier: 60 Hz) als Zentrum. Das heißt, spektrale Spitzenwerte P erscheinen bei Intervallen von +Δfb, +2Δfb, +3Δfb usw. auf der höheren Seite und -Δfb, -2Δfb, -3Δfb usw. auf der niedrigeren Seite Bezug auf die Energieversorgungs-frequenz. Jeder dieser spektralen Spitzenwerte P ist ein spektraler Spitzenwert als eine Seitenband-Welle. Die Signalstärken und das Auftrittsmuster der spektralen Spitzenwerte P variieren in Abhängigkeit der Drehzahl des Elektromotors 15.
Als Nächstes wird der Grund beschrieben, warum die spektralen Spitzenwerte P auftreten. Der in 14 gezeigte Gurt BE ist mit der Seilscheibe Pu1 verbunden, die mit der rotierenden Welle des Elektromotors 15 verbunden ist, so dass die Geschwindigkeitsvariation des Gurts BE eine Variation der Drehzahl des Rotors des Elektromotors 15 bewirkt, und dies beeinflusst auch den Antriebsstrom des Elektromotors 15. Zu dieser tritt eine Geschwindigkeitsvariation auch bei der Frequenz auf, bei welcher der Gurt BE eine Umdrehung macht, und daher treten spektrale Spitzenwerte P auf, die der Frequenz entsprechen, bei welcher der Gurt BE eine Umdrehung macht, sowie bei Harmonischen davon.
Wenn Dr als Radius der Seilscheibe Pu1 definiert ist, die mit der rotierenden Welle des Elektromotors 15 verbunden ist, fr als Drehzahl der rotierenden Welle des Elektromotors 15 definiert ist, und L als Länge des Gurts BE definiert ist, wird ein Frequenzband fb, bei welchem der spektrale Spitzenwert P auftritt, durch den folgenden Ausdruck 1 dargestellt. $fb = (2 π Dr \cdot fr) / L$
Demzufolge wird das Frequenzband fb durch den Radius Dr der Seilscheibe Pu1, die Drehzahl fr der rotierenden Welle des Elektromotors 15 und die Länge L des Gurts BE bestimmt. Wenn die Frequenzanalyse bei der Stromwellenform durchgeführt wird, treten Seitenband-Wellen von fs ± fb auf beiden Seiten der Energieversorgungsfrequenz fs auf. Gleichzeitig werden die harmonischen Komponenten fs ± 2fb und fs ± 3fb der Seitenband-Wellen ebenfalls beobachtet.
5 zeigt spektrale Wellenformen des Elektromotors 15 in dem Fall, in welchem der Gurtmechanismus 6 in einem normalen Zustand montiert ist, und in dem Fall, in welchem der Gurtmechanismus 6 in einem abnormen Zustand montiert ist. Die obere Seite gibt eine spektrale Wellenform in dem Fall an, in welchem ein neuer Gurt BE in einem normalen Zustand montiert ist, und die untere Seite gibt eine spektrale Wellenform in dem Fall an, in welchem ein verschlechterter Gurt BE in einem abnormen Zustand montiert ist. Die vertikale Achse gibt die Signalstärke an, und die horizontale Achse gibt die Frequenz an. In den Graphen geben die quadratischen Markierungen und die kreisförmigen Markierungen die spektralen Spitzenwerte der Seitenband-Wellen an.
Die Frequenzanalyseeinheit 25c analysiert die Gurt-Drehfrequenzbänder (Kraftübertragungsmechanismus-Frequenzband), die gemäß der Drehzahl des Gurtmechanismus 6 auftreten (Schritt S005). Das heißt, unter den spektralen Spitzenwerten der Seitenband-Wellen, die von der Seitenband-Wellen-Analyseeinheit 25b detektiert werden, werden eine Mehrzahl von spektralen Spitzenwerten P detektiert, die sich in gleichen Intervallen befinden und Signalstärken haben, die größer sind als ein Schwellenwert, so dass sie hervorstechen, und die Mehrzahl von spektralen Spitzenwerten P werden als Gurt-Drehfrequenzbänder bestimmt.
Zur Unterscheidung von Anomalie-Frequenzbändern können Wellenformen der Gurt-Drehfrequenzbänder im Voraus bestimmt werden, wenn der Elektromotor 15 und die mechanische Anlage 30 normal sind. Da die spektralen Spitzenwerte P in Abhängigkeit von der Drehzahl des Elektromotors 15 variieren, kann die Drehzahl des Elektromotors 15 konstant detektiert werden und zur Bestimmung der Gurt-Drehfrequenzbänder verwendet werden.
Die Signalstärken der spektralen Spitzenwerte P, die infolge des Gurtmechanismus 6 auftreten, neigen dazu, größer zu sein als die Signalstärken der übrigen Frequenzbänder usw., ausgenommen dem Band der Energieversorgungsfrequenz. Daher ist es möglich, die Gurt-Drehfrequenzbänder auch aus den Magnituden der Signalstärken zu bestimmen. Falls Informationen, wie z. B. die Länge des Gurts BE und der Radius Dr der Seilscheibe Pu1 auf Seiten des Elektromotors 15 im Voraus eingegeben werden können, ist es möglich, die Gurt-Drehfrequenzbänder mit hoher Genauigkeit zu detektieren.
Die Anomalie-Frequenz-Zähleinheit 25d ist eine Analyseeinheit zum Detektieren der Anzahl von Seitenband-Wellen mit Ausnahme von Folgenden: der Energieversorgungsfrequenz und Harmonischen davon; der Gurt-Drehfrequenz und Harmonischen davon; und der Drehfrequenz des Elektromotors. Beispielsweise gilt für einen tatsächlichen Fall, falls der Gurt BE verschlechtert ist, wie in 5 gezeigt: Eine Mehrzahl von spektralen Spitzenwerten P2 (Teile, die mit ausgefüllten kreisförmigen Markierungen in 5 gezeigt sind) werden an Stellen detektiert, die von den Gurt-Drehfrequenzbändern verschieden sind (Teile, die mit ausgefüllten quadratischen Markierungen in 5 dargestellt sind). Die Werte der Signalstärken der spektralen Spitzenwerte P2 werden bezogen, und deren Anzahl wird gezählt (Schritt S006).
Als Nächstes wird der Grund beschrieben, warum die Mehrzahl von spektralen Spitzenwerten P2 an Stellen auftreten, die von den Gurt-Drehfrequenzbändern verschieden sind (Teile, die mit ausgefüllten quadratischen Markierungen in 5 dargestellt sind). Für den Fall, dass der Gurt BE verschlechtert ist und ein Riss im Gurt BE auftritt, gilt Folgendes: Wenn der gebrochene Gurtteil in Kontakt mit der rotierenden Welle des Elektromotors 15 kommt, tritt eine Variation der Drehzahl der rotierenden Welle des Elektromotors 15 auf, d. h. eine Variation der Drehzahl des Rotors des Elektromotors 15.
Diese Variation beeinflusst den Antriebsstrom des Elektromotors 15. Demzufolge tritt der spektrale Spitzenwert P2 in einem Frequenzband auf, das der Kollisionsfrequenz entspricht, mit welcher der gebrochene Gurtteil mit der rotierenden Welle kollidiert.
Als Nächstes bestimmt die Anomalie-Bestimmungseinheit 23 der Überwachungs-Diagnoseeinheit 20, ob oder ob nicht eine Anomalie im Gurtmechanismus 6 auftritt (Schritt S007). Beispielsweise wird bestimmt, dass eine Anomalie auftritt, wenn zehn oder mehr spektrale Spitzenwerte P2 detektiert werden, die Signalstärken haben, der größer ist als ein Schwellenwert. Der Schwellenwert wird im Voraus in der Bestimmungskriterium-Speichereinheit 22 vorgegeben. Alternativ können Daten in einem normalen Zustand in einem Speicher gespeichert sein, und der Schwellenwert kann bestimmt werden, indem eine statistische Datenverarbeitung oder dergleichen mit den Daten durchgeführt wird.
Außerdem kann eine zeitliche Veränderung der Signalstärke des Anomalie-Frequenzbands beobachtet werden. Das heißt, man kann sich auf die Tatsache fokussieren, dass sich die Signalstärke des Anomalie-Frequenzbands stark verändert, wenn die Verschlechterung fortschreitet. Als ein Diagnoseergebnis wird in der Diagnoseergebnis-Speichereinheit 24 gespeichert, ob oder ob nicht eine Anomalie auftritt, und schließlich wird je nach Notwendigkeit ein Alarm und/oder eine Alarmanzeige abgesetzt.
Mit der Anomalie-Diagnoseeinrichtung 100 und dem Anomalie-Diagnoseverfahren für einen Kraftübertragungsmechanismus gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung kann eine Anomalie, die im Kraftübertragungsmechanismus auftritt, der mit dem Elektromotor 15 verbunden ist, unmittelbar und leicht detektiert werden, und zwar bei niedrigen Kosten, indem ein Stromdetektor 70 verwendet wird, ohne dass ein spezieller Sensor oder dergleichen verwendet wird. Außerdem ist es auch für einen Kraftübertragungsmechanismus möglich, an dem ein Sensor nicht direkt befestigt werden kann, die Anomalie leicht zu detektieren.
Außerdem ist es möglich, indem eine Anomalie zu einem Zeitpunkt detektiert wird, bevor der Gurt BE des Gurtmechanismus 6 beschädigt ist, die Ausfallzeit der Anlage zu verkürzen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Fall als ein Beispiel beschrieben, in welchem die Anomalie des Gurtmechanismus 6 detektiert wird, der ein Kraftübertragungsmechanismus ist. Für einen jeglichen Kraftübertragungsmechanismus, der mit dem Elektromotor 15 verbunden ist - ungeachtet dessen Konfiguration - kann dessen Anomalie auf der Basis von Stromdaten detektiert werden, die mittels des Stromdetektors 70 detektiert werden.
Ausführungsform 2
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseeinrichtung und ein Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseverfahren gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei der Fokus auf den Unterschieden gegenüber Ausführungsform 1 liegt.
6 ist ein Diagramm, das Elektromotoren 15a, 15b, 15c zeigt, die von einem Motor-Steuerzentrum verwaltet werden, sowie die Konfiguration einer Anomalie-Diagnoseeinrichtung 200 (Teile, die von zwei Rahmen mit unterbrochenen Linien eingeschlossen sind) zum Detektieren einer Anomalie der Gurtmechanismen 6a, 6b, 6c (Kraftübertragungsmechanismen), die Kräfte von den Elektromotoren 15a bis 15c auf die jeweiligen mechanischen Anlagen 30a, 30b, 30c als Lasten übertragen.
7 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Überwachungs-Diagnoseeinheit 220 der Anomalie-Diagnoseeinrichtung 200 zeigt.
8 zeigt einen Verarbeitungsablauf der Anomalie-Diagnoseeinrichtung 200 (im Falle der Mehrzahl von Elektromotoren vom gleichen Typ).
Die Anomalie-Diagnoseeinrichtung 200 weist eine Überwachungs-Diagnoseeinheit 220, eine Anzeigeeinheit 40, eine Alarmeinheit 50 und Stromdetektoren 70a, 70b, 70c auf, die jeweils mit einer von dreiphasigen elektrischen Leitungen verbunden ist, die mit dem entsprechenden Elektromotor 15a bis 15c verbunden sind.
Die Überwachungs-Diagnoseeinheit 220 der Anomalie-Diagnoseeinrichtung 200 weist eine Elektromotor-Einstelleinheit 21, eine Bestimmungskriterium-Speichereinheit 22, eine Anomalie-Bestimmungseinheit 223, eine Diagnoseergebnis-Speichereinheit 24 und eine Analyseeinheit 225 auf. Außerdem weist die Anomalie-Bestimmungseinheit 223 eine später noch beschriebene Vergleichseinheit 223b auf.
Die Elektromotoren 15a bis 15c sind mit Energieversorgungsleitungen 11a, 11b, 11c zum Antreiben der Elektromotoren verbunden. In die jeweiligen Sätze von Energieversorgungsleitungen 11a bis 11c sind eine Mehrzahl von Beschaltungs-Trennschaltern 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, 12g, 12h, 12i und eine Mehrzahl von elektromagnetischen Schützen 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f, 13g, 13h, 13i eingebaut.
Wie oben beschrieben, unterscheiden sich Ausführungsform 1 und Ausführungsform 2 durch die Anzahl von Elektromotoren, die vom Steuerzentrum verwaltet werden, und sie unterscheiden sich darin, dass drei Gurtmechanismen 6a, 6b, 6c kollektiv mittels einer Anomalie-Diagnoseeinrichtung 200 diagnostiziert werden können.
Die Grundkonfiguration der Überwachungs-Diagnoseeinheit 220 ist die gleiche wie diejenige in Ausführungsform 1. Wie oben beschrieben, führt die Analyseeinheit 225 eine Strom-FFT-Analyse für die Gurtmechanismen 6a bis 6c durch, und zwar auf der Basis von Stromdaten, die von den drei Stromdetektoren 70a bis 70c gesendet werden.
Dann führt normalerweise die Anomalie-Bestimmungseinheit 223 eine Anomalie-Bestimmung für die Gurtmechanismen 6a bis 6c durch, und zwar gemäß dem in 3 in Ausführungsform 1 gezeigten Ablauf. Beispielsweise in dem Fall wiederum, in dem die Elektromotoren und die Lastanlagen vom gleichen Typ sind, wird die Vergleichsbestimmung mittels der Vergleichseinheit 223b gemäß dem in 8 gezeigten Ablauf durchgeführt. Für den Fall, dass die Elektromotoren und die Lastanlagen vom gleichen Typ sind, werden normalerweise ähnliche Wellenformen beobachtet. Demzufolge werden die spektralen Wellenformen von den drei Stromdetektoren 70a bis 70c miteinander verglichen, um die Anomalie-Bestimmung durchzuführen.
9 zeigt einen Vergleich zwischen den spektralen Wellenformen der Elektromotoren 15a bis 15c.
Gemäß dem Vergleich zwischen diesen Wellenformen haben die Gurt-Drehfrequenzbänder die gleiche Form in allen Wellenformen, aber im Elektromotor 15c treten spektrale Spitzenwerte auf, die von denjenigen der übrigen Elektromotoren 15a, 15b verschieden sind, und zwar an Frequenzen, die von den Gurt-Drehfrequenzbändern verschieden sind, und dies kann als eine Anomalie bestimmt werden. In diesem Fall ist es nur nötig, den Vergleich zwischen den Wellenformen durchzuführen, und die Seitenband-Wellen und Gurt-Drehfrequenzbänder brauchen nicht detektiert zu werden.
Wie in 8 gezeigt, gilt demzufolge Folgendes: Anstelle des Schritts S007 bei der Ausführungsform 1 wird der Schritt S207 zum Vergleich verwendet, und demzufolge kann die Anomalie der Gurtmechanismen 6a bis 6c bestimmt werden, indem bloß eine Wellenform extrahiert wird, die von den anderen Wellenformen verschieden ist. Zu dieser Zeit gilt Folgendes: Wenn eine Mehrzahl von spektralen Spitzenwerten in der Nähe der Gurt-Drehfrequenzbänder detektiert werden, besteht die hohe Wahrscheinlichkeit, dass sich der Gurt verschlechtert hat.
Mit der Anomalie-Diagnoseeinrichtung 200 und dem Anomalie-Diagnoseverfahren für einen Kraftübertragungsmechanismus gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung können die Wirkungen aus Ausführungsform 1 erzielt werden. Außerdem kann für die gleichen Elektromotoren und die gleichen Kraftübertragungsmechanismen eine Anomalie-Bestimmung für die Gurtmechanismen 6a bis 6c auf einfache Weise durchgeführt werden, indem bloß ein Vergleich unter deren spektralen Wellenformen durchgeführt wird.
Ausführungsform 3
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseeinrichtung und ein Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseverfahren gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei der Fokus auf den Unterschieden gegenüber der Ausführungsform 1 liegt.
10 ist ein Diagramm, das einen Elektromotor 15 zeigt, der von einem Motor-Steuerzentrum verwaltet wird, und das die Konfiguration einer Anomalie-Diagnoseeinrichtung 300 zum Detektieren der Anomalie eines Gurtmechanismus 6 (Kraftübertragungsmechanismus) zeigt, der Kraft von dem Elektromotor 15 auf eine mechanische Anlage 30 als eine Last überträgt.
11 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Überwachungs-Diagnoseeinheit 320 der Anomalie-Diagnoseeinrichtung 300 zeigt.
12 zeigt einen Verarbeitungsablauf der Anomalie-Diagnoseeinrichtung 300.
Der Unterschied zwischen Ausführungsform 1 und Ausführungsform 3 besteht darin, dass eine Elektromotor-Antriebs-Steuereinrichtung 80 für die dreiphasige Energieversorgung eingebaut ist.
Der Stromdetektor 70 kann auf der Sekundärseite oder der Primärseite der Elektromotor-Antriebs-Steuereinrichtung 80 angebracht sein, oder er kann darin angebracht sein. In jedem Fall werden die bezogenen Stromdaten an die Überwachungs-Diagnoseeinheit 320 übertragen. Auch die Überwachungs-Diagnoseeinheit 320 kann in der Elektromotor-Antriebs-Steuereinrichtung 80 angebracht sein, oder sie kann extern angebracht sein. Sie ist jedoch so konfiguriert, dass die Betriebsfrequenz der Elektromotor-Antriebs-Steuereinrichtung 80 an die Überwachungs-Diagnoseeinheit 20 übertragen werden kann.
In dem Strom-FFT-Analyseergebnis in der vorliegenden Ausführungsform werden die Energieversorgungsfrequenz und Harmonische davon, die Betriebsfrequenz der Elektromotor-Antriebs-Steuereinrichtung und Harmonische davon sowie die Gurt-Drehfrequenzen detektiert. Im Allgemeinen sind die Signalstärken der Gurt-Drehfrequenzen größer als die Stärken eines Rauschsignals oder Störungssignals von der Elektromotor-Antriebs-Steuereinrichtung 80.
Die Anomalie-Bestimmungseinheit 323 der Überwachungs-Diagnoseeinheit 320 weist eine Niveau-Bestimmungseinheit 323c auf. Die Niveau-Bestimmungseinheit 323c detektiert spektrale Spitzenwerte und deren Anzahl, und sie bestimmt ein Verschlechterungsniveau auf der Basis der Anzahl von spektralen Spitzenwerten, die als Anomalie bestimmt worden sind (Schritt S3065). Beispielsweise wird ein normaler Fall, wie auf der oberen Seite in 5 gezeigt, als ein Verschlechterungsniveau 1 bestimmt, und ein abnormer Fall, wie auf der unteren Seite in 5 gezeigt, wird als ein Verschlechterungsniveau 2 bestimmt.
Außerdem wird ein Fall, in welchem viele als Anomalie bestimmte Seitenband-Wellen detektiert werden, als ein Verschlechterungsniveau 3 bestimmt. Selbstverständlich gilt: Je höher das Verschlechterungsniveau ist, desto größer ist der Grad der Verschlechterung.
Die Überwachungs-Diagnoseeinheit 320 überträgt das Verschlechterungsniveau an die Elektromotor-Antriebs-Steuereinrichtung 80. Damit im Einklang steuert die Elektromotor-Antriebs-Steuereinrichtung 80 die Drehzahl des Elektromotors 15. Im Fall des Verschlechterungsniveaus 1 wird der Elektromotor 15 mit normaler Drehzahl betrieben. Im Fall des Verschlechterungsniveaus 2 wird die Drehzahl des Elektromotors 15 um 10 % verringert.
Im Fall von Verschlechterungsniveau 3 wird die Drehzahl des Elektromotors 15 beispielsweise um 20 % verringert. Demzufolge nimmt die Bewegungsdistanz des Gurtmechanismus 6 pro Zeiteinheit ab, so dass verhindert werden kann, dass sich der Gurt rapide verschlechtert, und die Lebensdauer des Gurts BE kann erweitert werden.
Wie oben beschrieben, gilt Folgendes: Wenn ein Ergebnis der Verschlechterungs-Diagnose für den Gurtmechanismus 6 an die Elektromotor-Antriebs-Steuereinrichtung 80 zurückgeführt wird, ist es möglich, eine Verlängerung der Lebensdauer des Gurtmechanismus 6 zu erzielen und die Ausfallzeit der Anlage zu verringern. Die Wege, um die Verlängerung der Lebensdauer des Gurtmechanismus 6 zu erzielen, sind nicht auf eine Verringerung der Drehzahl des Elektromotors 15 beschränkt. Für den Fall, dass das Verschlechterungsniveau des Gurtmechanismus 6 erhöht ist, kann der Elektromotor 15 so gesteuert werden, dass er einmal angehalten wird und dann neu gestartet wird. Der Grund dafür ist folgender.
Für den Fall, dass ein kontinuierlicher Betrieb durchgeführt wird, schreitet die Verschlechterung des Gurtmechanismus 6 mit erhöhter Geschwindigkeit voran. Daher wird der Betrieb einmal angehalten, so dass der Gurtmechanismus 6 auf natürliche Weise gekühlt wird, so dass ein beschleunigtes Fortschreiten der Verschlechterung unterbunden werden kann.
Außerdem kann eine Steuerung zum Finden einer Drehzahl durchgeführt werden, die weniger Vibrationen hervorruft. Beispielsweise werden spektrale Spitzenwerte der Anomalie-Frequenzbänder und deren Anzahl für jede Drehzahl des Elektromotors 15 detektiert. Unter diesen wird die Drehzahl spezifiziert, für welche die Anzahl solcher spektraler Spitzenwerte am kleinsten ist, und der Elektromotor 15 wird mit der spezifizierten Drehzahl betrieben. Demzufolge kann der Elektromotor 15 in einem Zustand betrieben werden, bei welchem das Verschlechterungsniveau klein ist.
Alternativ kann die Drehzahlsteuerung so durchgeführt werden, dass die Anzahl solcher spektralen Spitzenwerte auf einer vorbestimmten Anzahl oder kleiner gehalten wird. Hinsichtlich der Drehzahl ist der zulässige Rotationsbereich bereits für jeden Elektromotor 15 und jede Lastanlage bestimmt. Daher werden der obere Grenzwert und der untere Grenzwert der Drehzahl des Elektromotors 15 im Voraus bestimmt.
Alternativ kann für den Fall einer Lastanlage, bei welcher sich die Eigenschaften nicht verändern, selbst wenn der Elektromotor 15 in umgekehrter Richtung rotiert, der Elektromotor 15 in umgekehrter Richtung rotiert werden, wenn das Verschlechterungsniveau zunimmt. Indem eine Rotation in umgekehrter Richtung durchgeführt wird, tritt eine Kollisionsfläche an einem Teil auf, der von dem abgenutzten verschlechterten Teil verschieden ist, und demzufolge kann die Lebensdauer des Gurtmechanismus 6 ausgedehnt werden.
Mit der Anomalie-Diagnoseeinrichtung 300 und dem Anomalie-Diagnoseverfahren für einen Kraftübertragungsmechanismus gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung können die Wirkungen gemäß Ausführungsform 1 erzielt werden. Außerdem kann die Lebensdauer des Gurtmechanismus 6 ausgedehnt werden, indem eine Rückführungs-Steuerung für den Elektromotor 15 gemäß dem Verschlechterungsniveau des Gurtmechanismus 6 durchgeführt wird.
Ausführungsform 4
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseeinrichtung und ein Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseverfahren gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei der Fokus auf den Unterschieden gegenüber den Ausführungsformen 1 bis 3 liegt.
13 ist ein Diagramm, das Elektromotoren 15a bis 15c zeigt, die von einem Motor-Steuerzentrum verwaltet werden, sowie die Konfiguration einer Anomalie-Diagnoseeinrichtung 400 zum Detektieren einer Anomalie von Gurtmechanismen 6a bis 6c (Kraftübertragungsmechanismen), die Kräfte von den Elektromotoren 15a bis 15c auf jeweilige mechanische Anlagen 30a bis 30c als Lasten übertragen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind eine Mehrzahl von Elektromotoren 15a bis 15c bezüglich einer einzigen Elektromotor-Antriebs-Steuereinrichtung 480 verbunden. Diese Konfiguration ist nur in dem Fall zulässig, in welchem die Gesamt-Ausgabekapazität der Elektromotoren 15a bis 15c nicht größer ist als die Kapazität der Elektromotor-Antriebs-Steuereinrichtung 480. In diesem Fall sind Stromdetektoren 70a bis 70c an Verdrahtungsleitungen der Elektromotoren 15a bis 15c angebracht, und die gemessenen Stromdaten werden in der Elektromotor-Antriebs-Steuereinrichtung 480 gespeichert. Demzufolge kann die Mehrzahl von Elektromotoren 15a bis 15c kollektiv überwacht werden.
Dann spezifiziert - wie bei den Ausführungsformen 2 und 3 - eine Anomalie-Bestimmungseinheit der Überwachungs-Diagnoseeinheit 420 den Elektromotor und die Lastanlage, für welche sich der Gurtmechanismus verschlechtert hat, und sie führt eine Steuerung der Drehzahl oder dergleichen zum Verlängern der Lebensdauer des Gurts durch. Die Steuerung kann für jeden Elektromotor 15a bis 15c durchgeführt werden, oder sie kann für die Mehrzahl von Elektromotoren kollektiv durchgeführt werden.
Ausführungsform 5
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseeinrichtung und ein Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseverfahren gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei der Fokus auf den Unterschieden gegenüber Ausführungsform 1 liegt.
Bei den Ausführungsformen 1 bis 4 ist die Detektion einer Anomalie beschrieben, wenn sich der Gurt BE verschlechtert und bricht. In der vorliegenden Ausführungsform werden eine Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseeinrichtung und ein Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseverfahren beschrieben, die dazu imstande sind, mit einem solchen plötzlichen Ereignis umgehen zu können, wenn der Gurt reißt oder bricht und der Gurt unmittelbar beschädigt ist.
16 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Überwachungs-Diagnoseeinheit 520 zeigt.
17 zeigt einen Verarbeitungsablauf der Anomalie-Diagnoseeinrichtung.
18(a) zeigt eine spektrale Strom-Wellenform des Elektromotors 15, bevor der Gurt beschädigt worden ist.
18(b) zeigt eine spektrale Strom-Wellenform des Elektromotors 15, nachdem der Gurt beschädigt worden ist.
Wenn der Gurt BE beschädigt ist, wie in 18(b) gezeigt, verschwinden die spektralen Spitzenwerte P der Gurt-Drehfrequenzbänder (Kraftübertragungsmechanismus-Frequenzbänder), die in Intervallen von +Δfb, +2Δfb, +3Δfb usw. auf der höheren Seite und -Δfb, -2Δfb, -3Δfb auf der niedrigeren Seite bezogen auf die Energieversorgungsfrequenz aufgetreten sind. Dies rührt daher, dass der Elektromotor 15 ohne Last rotiert, infolge der Beschädigung des Gurts. Daher wird die Anzahl von spektralen Spitzenwerten P der Gurt-Drehfrequenzbänder von der Frequenzanalyseeinheit 25c gezählt, und wenn die Anzahl Null ist, bestimmt eine Anomalie-Bestimmungseinheit 523, dass der Gurt beschädigt ist (Schritt S051).
Mit der Anomalie-Diagnoseeinrichtung und dem Anomalie-Diagnoseverfahren für einen Kraftübertragungsmechanismus gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung können die Wirkungen in Ausführungsform 1 erzielt werden. Außerdem gilt Folgendes: Da eine Beschädigung des Gurts unmittelbar bestimmt werden kann, ist es möglich, Verluste infolge der Beschädigung des Gurts auf ein minimales Niveau zu senken, indem der Kraftübertragungsmechanismus schnell gestoppt wird und das System wiederhergestellt wird. Das gleiche gilt auch für den Fall einer Beschädigung der Kette.
Es sei angemerkt, dass innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung die obigen Ausführungsformen frei miteinander kombiniert werden können, oder dass jede der obigen Ausführungsformen modifiziert oder vereinfacht werden kann, wenn es zweckmäßig ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009/096551 [0005]

Claims

Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseeinrichtung zum Detektieren einer Anomalie eines Kraftübertragungsmechanismus, der Kraft von einem Elektromotor auf eine mechanische Anlage als eine Last überträgt, wobei die Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseeinrichtung Folgendes aufweist: - eine Überwachungs-Diagnoseeinheit zum Durchführen einer Bestimmung hinsichtlich einer Anomalie des Kraftübertragungsmechanismus; und - einen Stromdetektor, der mit einer Energieversorgungsleitung des Elektromotors verbunden ist, wobei die Überwachungs-Diagnoseeinheit Folgendes aufweist: - eine Analyseeinheit zum Analysieren von Strom, der vom Stromdetektor übertragen wird; und - eine Anomalie-Bestimmungseinheit zum Durchführen einer Bestimmung hinsichtlich einer Anomalie des Kraftübertragungsmechanismus auf der Basis eines Analyseergebnisses mittels der Analyseeinheit.
Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Analyseeinheit Folgendes aufweist: eine Spektrum-Analyseeinheit zum Analysieren einer spektralen Antriebsstrom-Wellenform für den Elektromotor; eine Seitenband-Wellen-Analyseeinheit zum Detektieren von spektralen Spitzenwerten aus der spektralen Antriebsstrom-Wellenform; eine Frequenzanalyseeinheit zum Analysieren unter den detektierten spektralen Spitzenwerten eines Kraftübertragungsmechanismus-Frequenzbands, das gemäß einer Drehzahl des Kraftübertragungsmechanismus auftritt; und eine Anomalie-Frequenz-Zähleinheit zum Detektieren einer Anzahl von Seitenband-Wellen, die verschieden sind von einer Frequenz einer Energieversorgung und einer Frequenz des Kraftübertragungsmechanismus.
Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseeinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Anomalie-Bestimmungseinheit eine Niveau-Bestimmungseinheit zum Bestimmen eines Niveaus der Anomalie auf der Basis der detektierten Anzahl von Seitenband-Wellen aufweist, die verschieden sind von der Frequenz des Kraftübertragungsmechanismus.
Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, die ferner eine Elektromotor-Antriebs-Steuereinrichtung aufweist, die zwischen der Energieversorgung und dem Elektromotor angebracht ist, wobei die Anomalie-Frequenz-Zähleinheit eine Anzahl von Seitenband-Wellen detektiert, die von einer Betriebsfrequenz der Elektromotor-Antriebs-Steuereinrichtung verschieden sind.
Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Überwachungs-Diagnoseeinheit die Ströme von einer Mehrzahl der Stromdetektoren analysiert, die jeweils mit den Energieversorgungsleitungen einer Mehrzahl von Elektromotoren verbunden sind, und eine Bestimmung hinsichtlich einer Anomalie des Kraftübertragungsmechanismus durchführt, der mit dem jeweiligen Elektromotor verbunden ist.
Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseeinrichtung nach Anspruch 5, wobei die Anomalie-Bestimmungseinheit eine Vergleichseinheit zum Vergleichen von spektrale Antriebsstrom-Wellenformen aufweist, die mittels einer Analyse der Ströme von der Mehrzahl von Stromdetektoren erhalten werden.
Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseeinrichtung nach Anspruch 4, wobei die Überwachungs-Diagnoseeinheit eine Anomalie des Kraftübertragungsmechanismus an die Elektromotor-Antriebs-Steuereinrichtung zurückführt, und wobei die Elektromotor-Antriebs-Steuereinrichtung die Rotation des Elektromotors in Abhängigkeit von dem Niveau der Anomalie steuert.
Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseverfahren zum Detektieren einer Anomalie eines Kraftübertragungsmechanismus, der Kraft von einem Elektromotor auf eine mechanische Anlage als eine Last überträgt, wobei das Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseverfahren Folgendes aufweist: - einen ersten Schritt, in dem ein Strom gemessen wird, der durch den Elektromotor fließt; - einen zweiten Schritt, in dem ein Wert des Stroms an eine Überwachungs-Diagnoseeinheit übertragen wird; - einen dritten Schritt, in dem eine Frequenzanalyse des Stroms durchgeführt wird; - einen vierten Schritt, in dem hervorstechende spektrale Spitzenwerte aus einer spektralen Antriebsstrom-Wellenform detektiert werden, die im zweiten Schritt erhalten worden ist; - einen fünften Schritt, in dem unter den im vierten Schritt detektierten spektralen Spitzenwerten eine Mehrzahl von spektralen Spitzenwerten detektiert werden, die sich bei gleichen Intervallen befinden und Signalstärken haben, die gleich groß wie oder größer sind als ein Schwellenwert, und in welchem die Mehrzahl von spektralen Spitzenwerten als Kraftübertragungsmechanismus-Frequenzbänder detektiert werden, die gemäß einer Drehzahl des Kraftübertragungsmechanismus auftreten; - einen sechsten Schritt, in dem eine Anzahl von Seitenband-Wellen detektiert wird, die von einer Energieversorgungsfrequenz, einer Kraftübertragungsmechanismus-Frequenz und einer Drehfrequenz des Elektromotors verschieden sind; und - einen siebten Schritt, in welchem bestimmt wird, ob oder ob nicht eine Anomalie im Kraftübertragungsmechanismus auftritt, und zwar auf der Basis der Anzahl von Seitenband-Wellen.
Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseverfahren zum Detektieren einer Anomalie eines Kraftübertragungsmechanismus, der Kraft von einer Mehrzahl von Elektromotoren auf jeweilige mechanische Anlagen als Lasten überträgt, wobei das Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseverfahren Folgendes aufweist: - einen ersten Schritt, in dem Ströme gemessen werden, die durch die Elektromotoren fließen; - einen zweiten Schritt, in dem Werte der Ströme an eine Überwachungs-Diagnoseeinheit übertragen werden; - einen dritten Schritt, in dem eine Frequenzanalyse der Ströme durchgeführt wird; und - einen vierten Schritt, in welchem spektrale Antriebsstrom-Wellenformen verglichen werden, die im dritten Schritt erhalten werden, und in welchem bestimmt wird, ob oder ob nicht eine Anomalie im Kraftübertragungsmechanismus auftritt.
Kraftübertragungsmechanismus-Anomalie-Diagnoseverfahren nach Anspruch 8, wobei der fünfte Schritt einen Schritt umfasst, in welchem bestimmt wird, dass ein Kraftübertragungselement des Kraftübertragungsmechanismus beschädigt ist, falls die Anzahl der als die Kraftübertragungsmechanismus-Frequenzbänder bestimmten spektralen Spitzenwerte Null beträgt.