DE112018003079T5 - Lathe system diagnostic device, power conversion device, lathe system, and lathe system diagnostic method - Google Patents

Lathe system diagnostic device, power conversion device, lathe system, and lathe system diagnostic method Download PDF

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Yoshitaka Iwaji
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Abstract

Es werden eine Diagnosevorrichtung zum Diagnostizieren des Zustands eines Drehmaschinensystems, eine Leistungsumsetzvorrichtung, ein Drehmaschinensystem und ein Drehmaschinendiagnoseverfahren geschaffen. Im Drehmaschinensystem sind eine Drehmaschine, ein Kabel, eine Leistungsumsetzvorrichtung und eine Leistungsquelle miteinander elektrisch verbunden und die Leistungsumsetzvorrichtung enthält einen Stromsensor, der konfiguriert ist, den Strom eines Verbindungspfads zwischen der Drehmaschine und einer weiteren Vorrichtung zu messen, und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, einen Schaltzustand auf der Grundlage einer Ausgabe des Stromsensors einzustellen. Aspekte beziehen sich auf eine Diagnosevorrichtung und ein Diagnoseverfahren zum Diagnostizieren des Zustands eines Drehmaschinensystems ohne zusätzliches Installieren eines Stromsensors. Die Diagnosevorrichtung des Drehmaschinensystems enthält eine Diagnoseeinheit zum Diagnostizieren des Zustands des Drehmaschinensystems auf der Grundlage einer Ausgabe des Stromsensors.A diagnostic device for diagnosing the condition of a lathe system, a power conversion device, a lathe system, and a lathe diagnostic method are provided. In the lathe system, a lathe, a cable, a power converter, and a power source are electrically connected to each other, and the power converter includes a current sensor configured to measure the current of a connection path between the lathe and another device, and a control unit configured to set a switching state based on an output of the current sensor. Aspects relate to a diagnostic device and a diagnostic method for diagnosing the condition of a lathe system without additionally installing a current sensor. The diagnostic device of the lathe system includes a diagnostic unit for diagnosing the state of the lathe system based on an output of the current sensor.

Description

[Technisches Gebiet][Technical field]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drehmaschinensystem-Diagnosevorrichtung, eine Leistungsumsetzvorrichtung, die mit einer Diagnosefunktionalität ausgestattet ist, ein Drehmaschinensystem und ein Drehmaschinensystem-Diagnoseverfahren.The present invention relates to a lathe system diagnostic device, a power conversion device equipped with a diagnostic functionality, a lathe system, and a lathe system diagnostic method.

[Hintergrund der Erfindung]Background of the Invention

Wenn ein unerwarteter Fehler in einer Drehmaschine wie z. B. einem Motor (Elektromotor) oder einem Generator, der in einer Produktionsanlage eingebaut ist, auftritt, werden ungeplante Reparaturvorgänge oder Austauschvorgänge der Drehmaschine nötig und es wird nötig, die Betriebsrate der Produktionsanlage zu verringern oder den Produktionsplan zu abzuändern. Ebenso werden auch dann, wenn eine Leistungsumsetzvorrichtung oder ein Kabel, das mit der Drehmaschine verbunden ist, ausfällt, ungeplante Reparaturvorgänge oder Austauschvorgänge nötig und es wird nötig, die Betriebsrate der Produktionsanlage zu verringern oder den Produktionsplan abzuändern.If an unexpected error in a lathe such as B. a motor (electric motor) or a generator that is installed in a production system, unscheduled repair operations or exchange operations of the lathe are necessary and it is necessary to reduce the operating rate of the production system or to change the production schedule. Likewise, even if a power converter or a cable connected to the lathe fails, unscheduled repairs or exchanges become necessary, and it becomes necessary to reduce the operating rate of the production facility or to change the production schedule.

Um einen unerwarteten Fehler eines Drehmaschinensystems (Drehmaschinen und ihr Zubehör (Kabel, Leistungsumsetzvorrichtungen)) zu vermeiden, werden Drehmaschinensysteme geeignet angehalten und offline diagnostiziert (Offline-Diagnose), um den Verschleißgrad zu beurteilen und einen unerwarteten Fehler in einem gewissen Umfang zu vermeiden. Allerdings ist es nötig, das Drehmaschinensystem anzuhalten, was eine Verringerung der Betriebsrate der Produktionsanlage bewirkt. Zusätzlich kann sich abhängig vom Typ des Verschleißes der Verschleiß lediglich dann manifestieren, wenn eine Spannung angelegt ist, was es erschwert, eine Offline-Diagnose durchzuführen. Dementsprechend besteht ein Bedarf, den Zustand eines Drehmaschinensystems während des Betriebs zu diagnostizieren.To avoid an unexpected failure of a lathe system (lathes and their accessories (cables, power conversion devices)), lathe systems are appropriately stopped and diagnosed offline (offline diagnostics) to assess the degree of wear and to a certain extent to avoid an unexpected failure. However, it is necessary to stop the lathe system, which causes a reduction in the operating rate of the production line. In addition, depending on the type of wear, the wear can only manifest itself when a voltage is applied, which makes it difficult to carry out an offline diagnosis. Accordingly, there is a need to diagnose the status of a lathe system during operation.

Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-229322 (Patentdokument 1) offenbart eine Diagnose auf der Grundlage von Strominformationen für ein Drehmaschinensystem und offenbart eine Technik zum Schätzen, dass ein Kabel in einem Motorsystem kurzgeschlossen ist, wenn eine Summe von Werten von Stromsensoren, die bei zwei Punkten angebracht sind, einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.Japanese Patent Laid-Open No. 2011-229322 (Patent Document 1) discloses diagnosis based on current information for a lathe system and discloses a technique for estimating that a cable in a motor system is short-circuited when a sum of values of current sensors that are in two Points are attached exceeds a certain threshold.

[Entgegenhaltungsliste][Citation List]

[Patentliteratur][Patent Literature]

[Patentdokument 1] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-229322[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 2011-229322

[Zusammenfassung der Erfindung]SUMMARY OF THE INVENTION

[Technisches Problem][Technical problem]

In der Technik, die in Patentdokument 1 offengelegt ist, ist es nötig, einen zusätzlichen Stromsensor zu installieren. Da die Diagnose auf der Grundlage der Summe von zwei Stromsensoren vorgenommen wird, ist es nicht möglich, zusätzlich eine Diagnose an Verschleißmechanismen außer den Kabelkurzschlüssen durchzuführen. Ferner ist eine weitere Verbesserung der Diagnosegenauigkeit gewünscht.In the technique disclosed in Patent Document 1, it is necessary to install an additional current sensor. Since the diagnosis is made on the basis of the sum of two current sensors, it is not possible to additionally carry out a diagnosis on wear mechanisms other than the cable short circuits. A further improvement in the accuracy of the diagnosis is also desired.

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Diagnosevorrichtung und ein Diagnoseverfahren für ein Drehmaschinensystem, eine Leistungsumsetzvorrichtung, die mit einer Diagnosefunktionalität ausgestattet ist, und ein Drehmaschinensystem zu schaffen, das die oben genannten Probleme löst.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a diagnostic device and a diagnostic method for a lathe system, a power conversion device equipped with a diagnostic functionality, and a lathe system that solves the above problems.

[Lösung des Problems][The solution of the problem]

Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, enthält die Diagnosevorrichtung für das Drehmaschinensystem eine Diagnoseeinheit, um die Ausgabe eines Steuerstromsensors zur Diagnose aufzuteilen und zu erfassen und den Zustand des Drehmaschinensystems zu diagnostizieren.In order to achieve the object of the present invention, the diagnostic device for the lathe system contains a diagnostic unit in order to divide and record the output of a control current sensor for diagnosis and to diagnose the state of the lathe system.

Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, enthält die Leistungsumsetzvorrichtung zusätzlich eine Steuereinrichtung, einen Steuerstromsensor und eine Diagnoseeinheit, um den Zustand des Drehmaschinensystems auf der Grundlage der Ausgabe des Steuerstromsensors zu diagnostizieren.In order to achieve the object of the present invention, the power conversion device additionally includes a control device, a control current sensor and a diagnostic unit for diagnosing the state of the lathe system based on the output of the control current sensor.

Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, enthält das Drehmaschinensystem eine Steuereinrichtung, einen Steuerstromsensor und eine Diagnoseeinheit, um den Zustand des Drehmaschinensystems auf der Grundlage der Ausgabe des Steuerstromsensors zu diagnostizieren.To achieve the object of the present invention, the lathe system includes a controller, a control current sensor, and a diagnostic unit to diagnose the state of the lathe system based on the output of the control current sensor.

Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, teilt und erfasst das Diagnoseverfahren für das Drehmaschinensystem die Ausgabe des Steuerstromsensors zur Diagnose und diagnostiziert den Zustand des Drehmaschinensystem auf der Grundlage der Ausgabe des Steuerstromsensors.To achieve the object of the present invention, the diagnostic method for the lathe system divides and detects the output of the control current sensor for diagnosis, and diagnoses the state of the lathe system based on the output of the control current sensor.

[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung] Advantageous Effects of Invention

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Hinzufügen eines Stromsensors unnötig und der Zustand des Drehmaschinensystem kann diagnostiziert werden.According to the present invention, the addition of a current sensor is unnecessary and the condition of the lathe system can be diagnosed.

Figurenlistelist of figures

  • [1] 1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration von Ausführungsform 1 darstellt.[ 1 ] 1 10 is a diagram illustrating a configuration of Embodiment 1.
  • [2] 2 ist ein Diagramm, das ein Beurteilungsverfahren von Ausführungsform 1 darstellt.[ 2 ] 2 FIG. 12 is a diagram illustrating a judgment method of Embodiment 1.
  • [3] 3 ist ein Diagramm, das ein Diagnoseergebnis von Ausführungsform 1 darstellt.[ 3 ] 3 11 is a diagram illustrating a diagnosis result of Embodiment 1.
  • [4] 4 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration von Ausführungsform 2 darstellt.[ 4 ] 4 12 is a diagram illustrating a configuration of Embodiment 2.
  • [5] 5 ist ein schematisches Diagramm eines Messverfahrens von Ausführungsform 2.[ 5 ] 5 10 is a schematic diagram of a measurement method of Embodiment 2.
  • [6] 6 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration von Ausführungsform 2 darstellt.[ 6 ] 6 12 is a diagram illustrating a configuration of Embodiment 2.
  • [7] 7 ist ein Diagramm, das Lissajous-Figuren für normale und verschlissene Zustände von Ausführungsform 3 darstellt.[ 7 ] 7 FIG. 12 is a diagram illustrating Lissajous figures for normal and worn conditions of Embodiment 3.
  • [8] 8 ist ein schematisches Diagramm eines Analyseverfahrens von Ausführungsform 3.[ 8th ] 8th 10 is a schematic diagram of an analysis method of Embodiment 3.
  • [9] 9 ist ein Diagramm, das Lissajous-Figuren für normale und verschlissene Zustände von Ausführungsform 3 darstellt.[ 9 ] 9 FIG. 12 is a diagram illustrating Lissajous figures for normal and worn conditions of Embodiment 3.
  • [10] 10 ist ein Diagramm, das Frequenzspektren für normale und verschlissene Zustände von Ausführungsform 3 darstellt.[ 10 ] 10 FIG. 12 is a diagram illustrating frequency spectra for normal and worn conditions of Embodiment 3.
  • [11] 11 ist ein Diagramm, das Lissajous-Figuren für normale und verschlissene Zustände von Ausführungsform 4 darstellt.[ 11 ] 11 FIG. 12 is a diagram illustrating Lissajous figures for normal and worn out conditions of Embodiment 4. FIG.
  • [12] 12 ist ein schematisches Diagramm eines Messverfahrens von Ausführungsform 5.[ 12 ] 12 10 is a schematic diagram of a measurement method of Embodiment 5.
  • [13] 13 ist ein schematisches Diagramm eines Analyseverfahrens von Ausführungsform 5.[ 13 ] 13 10 is a schematic diagram of an analysis method of Embodiment 5.
  • [14] 14 ist ein Konfigurationsdiagramm von Ausführungsform 6.[ 14 ] 14 10 is a configuration diagram of Embodiment 6.
  • [15] 15 ist ein Konfigurationsdiagramm von Ausführungsform 7.[ 15 ] 15 10 is a configuration diagram of Embodiment 7.
  • [16] 16 ist ein Konfigurationsdiagramm von Ausführungsform 8.[ 16 ] 16 10 is a configuration diagram of Embodiment 8.

[Beschreibung der Ausführungsform(en)]DESCRIPTION OF EMBODIMENT (S)

Da die Fehlerrate von Drehmaschinen wie z. B. Motoren aufgrund eines Isolierungsverschleißes hoch ist, wird herkömmlicherweise ein zusätzlicher Stromsensor zum Diagnostizieren des Zustands vorgesehen und werden gewünschte Messungen durchgeführt. Allerdings liegt, obwohl in Leistungsumsetzvorrichtungen wie z. B. Wechselrichtern ein Steuerstromsensor enthalten ist, das Problem vor, dass es schwierig ist, Phasenströme wie z. B. schwache Leckströme und dergleichen zu detektieren, was es schwierig macht, ihn zur Diagnose zur verwenden. Dementsprechend berücksichtigten die vorliegenden Erfinder eine Stromkomponente, die Zeichen eines Verschleißes eines Drehmaschinensystems wahrnehmen kann, und berücksichtigten außerdem, dass durch Erhalten des Stroms vom Steuerstromsensor der Leistungsumsetzvorrichtung ein zusätzlicher Stromsensor unnötig wird.Since the error rate of lathes such. B. motors is high due to insulation wear, an additional current sensor for diagnosing the condition is conventionally provided and desired measurements are carried out. However, although in power conversion devices such. B. Inverters a control current sensor is included, the problem that it is difficult to phase currents such. B. detect weak leakage currents and the like, which makes it difficult to use for diagnosis. Accordingly, the present inventors considered a current component that can detect signs of wear of a lathe system, and also considered that by receiving the current from the control current sensor of the power conversion device, an additional current sensor becomes unnecessary.

Im Drehmaschinensystem sind eine Drehmaschine, eine Leistungsumsetzvorrichtung und eine Leistungsquelle durch ein Kabel elektrisch verbunden und enthält die Leistungsumsetzvorrichtung einen Stromsensor, der konfiguriert ist, einen Strom eines Verbindungspfads zwischen der Drehmaschine und einer weiteren Vorrichtung zu messen; und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, einen Schaltzustand auf der Grundlage einer Ausgabe des Stromsensors einzustellen.In the lathe system, a lathe, a power conversion device, and a power source are electrically connected by a cable, and the power conversion device includes a current sensor configured to measure a current of a connection path between the lathe and another device; and a control unit configured to set a switching state based on an output of the current sensor.

Deshalb teilt der Steuerstromsensor und gibt die geteilten Informationen zur Diagnosevorrichtung aus und werden die Strominformationen zur Diagnose des Drehmaschinensystems verwendet. Mit anderen Worten enthält die Diagnosevorrichtung des Drehmaschinensystems eine Diagnoseeinheit, die den Zustand des Drehmaschinensystems auf der Grundlage der Ausgabe des Steuerstromsensors, der in der Leistungsumsetzvorrichtung verwendet wird, diagnostiziert. Als ein Ergebnis weist dies die Wirkungen auf, dass die Installation eines zusätzlichen Stromsensors unnötig wird, und es wird außerdem unnötig, die Ausstattung des existierenden Drehmaschinensystems zu ändern. Die Diagnosevorrichtung kann mit einer Datenextraktionseinheit oder einer Datenspeichereinheit zusätzlich zur Diagnoseeinheit zum Diagnostizieren der Drehmaschine auf der Grundlage der Ausgabeinformationen des Stromsensors versehen sein.Therefore, the control current sensor shares and outputs the shared information to the diagnostic device, and the current information is used to diagnose the lathe system. In other words, the diagnostic device of the lathe system includes a diagnostic unit that diagnoses the state of the lathe system based on the output of the control current sensor used in the power conversion device. As a result, this has the effects that the installation of an additional current sensor becomes unnecessary, and it also becomes unnecessary to change the equipment of the existing lathe system. The diagnostic device can be provided with a data extraction unit or a data storage unit in addition to the diagnostic unit for diagnosing the lathe on the basis of the output information of the current sensor.

Die Diagnosevorrichtung und die Leistungsumsetzvorrichtung können getrennte Einheiten sein, jedoch können dann, wenn der Wechselrichtermikrocomputer eine Überschussleistung aufweist, alle oder Teile der Funktionen der Diagnosevorrichtung auf dem Wechselrichtersteuermikrocomputer vorgesehen sein. Als ein Ergebnis kann zusammen mit einer Platzersparnis das Steuersignal einfach erfasst werden.The diagnostic device and the power conversion device may be separate units, however, if the inverter microcomputer has excess power, all or part of the functions of the diagnostic device may be provided on the inverter control microcomputer. As a result, the control signal can be easily detected together with a space saving.

Eine Diagnose auf der Grundlage der erfassten Stromwellenforminformationen wird durchgeführt, indem z. B. eine Wellenform von einer Periode oder mehr Fourier-transformiert wird, eine Änderung der Amplitude einer vorgegebenen Frequenz extrahiert wird und ein Änderungsbetrag oder eine Änderungsrate der Amplitude berechnet wird. Wenn es nötig ist, ein feines Signal zu erhalten, um die Zeichen eines Verschleißes des Drehmaschinensystems zu beobachten, ist es möglich, durch Verwenden der Periodizität der Ausgabe des Stromsensors und Überlagern mehrerer Perioden ohne Erhöhen der Abtastgeschwindigkeit die Frequenz der Messung scheinbar zu erhöhen. Durch Erfassen von Stromwerten für mehrere verschiedene verstrichene Zeiten vom Bezugszeitpunkt über mehrere Perioden kann eine Messung durchgeführt werden, die einer Messung entspricht, bei der die Abtastgeschwindigkeit erhöht ist.A diagnosis based on the acquired current waveform information is made performed by z. B. Fourier transforming a waveform of one period or more, extracting a change in the amplitude of a predetermined frequency, and calculating a change amount or a change rate of the amplitude. When it is necessary to obtain a fine signal to observe the signs of wear of the lathe system, it is possible to apparently increase the frequency of the measurement by using the periodicity of the current sensor output and overlapping several periods without increasing the scanning speed. By recording current values for several different elapsed times from the reference time over several periods, a measurement can be carried out which corresponds to a measurement in which the scanning speed is increased.

Der Bezugszeitpunkt kann aus der Ausgabe des Stromsensor festgelegt werden oder kann auf der Grundlage von Schaltinformationen, die von der Steuereinrichtung erhalten werden, festgelegt werden. Wenn die Stromwellenform eine Periodizität aufweist, können Daten für 1/N-Perioden wie z. B. 1/4-Perioden oder 1/2-Perioden vom Bezugszeitpunkt in der Stromwellenform zur Diagnose verwendet werden. Außerdem können als die Strominformationen, die zur Diagnose verwendet werden, zusätzlich zu einer Phase des Phasenstroms der Drehmaschine Zweiphasen- und Dreiphasenstromwerte verwendet werden. Es ist auch möglich, Diagnosen unter Verwendung einer Kombination dieser Phasenströme miteinander vorzunehmen. Um die Diagnosegenauigkeit zu verbessern, können ferner Signale des Temperatursensors und des Luftfeuchtigkeitssensors erfasst und in die Diagnosevorrichtung eingegeben werden.The reference time can be determined from the output of the current sensor or can be determined on the basis of switching information obtained from the control device. If the current waveform has periodicity, data for 1 / N periods such as B. 1/4 periods or 1/2 periods from the reference time in the current waveform can be used for diagnosis. In addition, as the current information used for diagnosis, two-phase and three-phase current values can be used in addition to a phase of the phase current of the lathe. It is also possible to make diagnoses using a combination of these phase currents. In order to improve the diagnostic accuracy, signals from the temperature sensor and the air humidity sensor can also be detected and input into the diagnostic device.

Wenn ein Stromsensorbereich, der zur Steuerung verwendet werden soll, festgelegt ist, ist es bevorzugt, die Diagnose auf der Grundlage einer Ausgabe, die nicht zur Steuerung verwendet wird, durchzuführen. Zum Beispiel können in einigen Fällen die Hochfrequenzkomponenten (Überschwingwellenformen), die durch das Schalten der Steuerung bewirkt und erzeugt werden, aus den Steuerdaten der Drehmaschine ausgeschlossen werden. Eine Diagnose auf der Grundlage der Ausgabe des Stromsensors im Überschwingwellenformabschnitt ermöglicht ein Verwenden der Ausgabe des Stromsensors, ohne die Steuerinformationen zu beeinflussen.When a current sensor area to be used for control is determined, it is preferable to perform diagnosis based on an output that is not used for control. For example, in some cases, the high frequency components (overshoot waveforms) caused and generated by switching the controller can be excluded from the control data of the lathe. Diagnostics based on the output of the current sensor in the ringing waveform section enables the output of the current sensor to be used without affecting the control information.

Im Folgenden werden Details von Konfigurationen zum Ausführen der vorliegenden Erfindung (die im Folgenden als „Ausführungsformen“ bezeichnet werden) unter Bezugnahme auf die Figuren, wie jeweils anwendbar ist, beschrieben. Zusätzlich beschreibt die folgende Beschreibung lediglich Beispiele der Ausführungsform und der Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt.In the following, details of configurations for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described with reference to the figures, as applicable in each case. In addition, the following description describes only examples of the embodiment, and the scope of the present invention is not limited to the following embodiments.

AUSFÜHRUNGSFORM 1EMBODIMENT 1

1 ist ein Konfigurationsdiagramm von Ausführungsform 1. Im Drehmaschinensystem von 1 sind ein Leistungsquelle 1, ein Kabel 2, eine Leistungsumsetzvorrichtung 7 und eine Drehmaschine 3 elektrisch verbunden und eine Dreiphasenwechselspannung wird in der Leistungsumsetzvorrichtung 7 ausgegeben. Die Ausgabe der Dreiphasenwechselspannung wird durch Einstellen des Zeitpunkts, zu dem das Schaltelement des Wechselrichters betätigt wird, derart gesteuert, dass die Drehzahl und das Drehmoment des Motors gewünschte Werte sind. Die Steuerung wird auf der Grundlage der Steuerinformationen und der Informationen des Stroms, der vom Wechselrichter ausgegeben wird, bestimmt und ein Steuerstromsensor 10 ist an einer Position zum Messen des Werts des Stroms, der in einer beliebig gewählten Phase fließt, angeordnet, um die Strominformationen des Motors zu erfassen. 1 10 is a configuration diagram of an embodiment 1 , In the lathe system from 1 are a source of power 1 , a cable 2 , a power converter 7 and a lathe 3 electrically connected and a three-phase AC voltage is in the power converter 7 output. The output of the three-phase AC voltage is controlled by setting the time at which the switching element of the inverter is actuated in such a way that the speed and the torque of the motor are desired values. The control is determined based on the control information and the information of the current output from the inverter, and a control current sensor 10 is located at a position for measuring the value of the current flowing in an arbitrarily selected phase to acquire the current information of the motor.

In der vorliegenden Ausführungsform ist die Diagnosevorrichtung 4 mit dem Drehmaschinensystem verbunden und die Ausgabe des Steuerstromsensors 10 wird geteilt und zum Diagnostizieren des Drehmaschinensystems verwendet. Die Strominformationen, die durch die Diagnosevorrichtung empfangen werden, können ein analoger Wert des Steuerstromsensors 10a sein oder können ein Wert sein, der durch einen Analog/Digital-Umsetzer zur Verwendung bei der Steuerung digitalisiert wurde. Als Beispiele kann der analoge Wert eine Spannungswellenformausgabe und eine Stromwellenformausgabe des Steuerstromsensors 10a enthalten. Zusätzlich kann eine Wellenform, die durch Teilen einer Spannungswellenform oder Teilen einer Stromwellenform gemäß dem Entwurf der Diagnosevorrichtung erhalten wird, in die Diagnosevorrichtung eingegeben werden. Zusätzlich ist in Fällen, in denen ein analoger Wert verwendet wird, bevorzugt, dass die Eingangsimpedanz der Diagnosevorrichtung 4 in Bezug auf die Eingangsimpedanz der Steuereinheit ausreichend erhöht wird oder dass die Signale, die durch die Diagnosevorrichtung und die Steuereinheit erfasst werden, gemäß der Eingangsimpedanz der Diagnosevorrichtung und der Steuereinheit geeignet korrigiert werden.In the present embodiment, the diagnostic device 4 connected to the lathe system and the output of the control current sensor 10 is shared and used to diagnose the lathe system. The current information received by the diagnostic device can be an analog value of the control current sensor 10a may be or may be a value digitized by an analog to digital converter for use in control. As examples, the analog value can be a voltage waveform output and a current waveform output of the control current sensor 10a contain. In addition, a waveform obtained by dividing a voltage waveform or dividing a current waveform according to the design of the diagnosis device can be input to the diagnosis device. In addition, in cases where an analog value is used, it is preferred that the input impedance of the diagnostic device 4 is sufficiently increased with respect to the input impedance of the control unit, or that the signals detected by the diagnostic device and the control unit are corrected appropriately according to the input impedance of the diagnostic device and the control unit.

Die Diagnosevorrichtung 4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält eine Diagnoseeinheit 6 und die Diagnoseeinheit 6 führt auf der Grundlage der Stromwellenforminformationen, die durch den Steuerstromsensor 10a gemessen werden, eine Diagnose durch. Unter Verwendung des Steuerstromsensors 10a auch als einen Diagnosesensor wird die Installation eines zusätzlichen Stromsensor unnötig und die Diagnosefunktion kann in einer kostengünstigen Weise bereitgestellt werden. Da die Diagnose den Phasenstromwert als Grundlage verwendet, ist es zusätzlich möglich, den Zustand (wie z. B. der Alterungsverschleiß, der Lagerverschleiß und das Ungleichgewicht) des Drehmaschinensystems mit hoher Genauigkeit zu diagnostizieren.The diagnostic device 4 according to the present embodiment includes a diagnostic unit 6 and the diagnostic unit 6 performs based on the current waveform information by the control current sensor 10a be measured by a diagnosis. Using the control current sensor 10a Also as a diagnostic sensor, the installation of an additional current sensor becomes unnecessary and the diagnostic function can be carried out in one be provided inexpensively. In addition, since the diagnosis uses the phase current value as a basis, it is possible to diagnose the condition (such as the aging wear, the bearing wear and the imbalance) of the lathe system with high accuracy.

Im Folgenden wird als ein Diagnoseverfahren, das das Diagnoseverfahren der vorliegenden Ausführungsform darstellt, eine Wellenform einer Periode oder mehr auf der Grundlage der Stromwellenforminformationen Fourier-transformiert, die Änderung der Amplitude einer Frequenz von Interesse beobachtet und der Verschleiß auf der Grundlage des Änderungsbetrags/der Änderungsrate detektiert. Die Frequenz von Interesse kann eine einzelne Frequenz oder mehrere Frequenzen sein. Als ein Beispiel des Fokussierens auf eine einzelne Frequenz oder mehrere Frequenzen kann z. B. eine Diagnose unter Verwendung von Motorsignaturanalyse (MCSA) betrachtet werden. MCSA ist auch als Stromsystemanalyse bekannt und ist eine Technik zum Detektieren von Zeichen eines Verschleißes wie z. B. ein Lagerverschleiß und ein Ungleichgewicht auf der Grundlage von Änderungen im Zeitablauf in den Frequenzspektralbereichen von Stromwellenformen.Hereinafter, as a diagnostic method that is the diagnostic method of the present embodiment, a waveform of a period or more is Fourier-transformed based on the current waveform information, the change in the amplitude of a frequency of interest is observed, and the wear based on the change amount / rate detected. The frequency of interest can be a single frequency or multiple frequencies. As an example of focusing on a single frequency or multiple frequencies e.g. B. Consider a diagnosis using engine signature analysis (MCSA). MCSA is also known as power system analysis and is a technique for detecting signs of wear such as e.g. B. Bearing wear and imbalance based on changes over time in the frequency spectral ranges of current waveforms.

In der Diagnoseeinheit werden die Wellenformdaten des Steuerstromsensors 10a Fourier-transformiert und Verschleißzeichen werden auf der Grundlage der Zunahme oder der Abnahme der Amplitude oder der Frequenz von Interesse detektiert. Zusätzlich wird dann, wenn die charakteristische Frequenz unbekannt ist, eine Frequenz, die vom Fourier-Transformationsspektrum des Steuerstromsensors 10a statistisch signifikant verschieden ist, gesucht und es wird bestimmt, dass der Verschleiß fortgeschritten ist, wenn der statistische Grad der Trennung einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Zum Beispiel kann ein Verfahren betrachtet werden, in dem die Differenz zwischen dem Zentrum der Verteilung der Amplitude des Spektrums einer bestimmten Frequenz, die als „normal“ gelernt worden ist, und der Amplitude des Spektrums der Frequenz, die diagnostiziert werden soll, durch die Verteilung der Amplitude des Spektrums einer bestimmten Frequenz, die als normal gelernt worden ist, geteilt wird und dann, wenn der erhaltene Wert einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, bestimmt werden kann, dass der Verschleiß fortgeschritten ist. Es sollte festgehalten werden, dass, obwohl ein Beispiel, in dem die MCSA als ein Spitzenwert einer bestimmten Frequenz erscheint, als ein Beispiel beschrieben worden ist, sie im Falle eines delokalisierten Verschleißes nicht als ein Spitzenwert erscheinen muss, sondern in einigen Fällen als ein Anstieg um die Ansteuerfrequenz erscheinen kann.In the diagnostic unit, the waveform data of the control current sensor 10a Fourier transform and wear marks are detected based on the increase or decrease in the amplitude or frequency of interest. In addition, when the characteristic frequency is unknown, it becomes a frequency derived from the Fourier transform spectrum of the control current sensor 10a is statistically significantly different, is searched and it is determined that wear has progressed when the statistical degree of separation exceeds a predetermined threshold. For example, a method can be considered in which the difference between the center of the distribution of the amplitude of the spectrum of a particular frequency that has been learned as "normal" and the amplitude of the spectrum of the frequency to be diagnosed by the distribution the amplitude of the spectrum of a certain frequency, which has been learned as normal, is divided and if the value obtained exceeds a predetermined threshold value, it can be determined that the wear has progressed. It should be noted that although an example in which the MCSA appears as a peak of a certain frequency has been described as an example, in the case of delocalized wear it does not have to appear as a peak but in some cases as an increase around the drive frequency may appear.

Der Isolierungsverschleiß eines Drehmaschinensystems (eine Drehmaschine und ihr Zubehör (Kabel, Leistungsumsetzvorrichtungen)) kann in einigen Fällen einen Spitzenwert bei einer bestimmten Frequenz besitzen, beeinflusst jedoch insbesondere den Strom im Hochfrequenzbereich als eine Änderung der Impedanz des Strompfads. Zusätzlich kann dann, wenn sich die Resonanzfrequenz des Pfads, über den der Strom fließt, aufgrund der Änderung der Impedanz ändert und der Strom viele Frequenzkomponenten enthält, die Änderung bei einer bestimmten Frequenz auftreten. Insbesondere im Falle eines Isolierungsverschleißes tendieren Zeichen eines Verschleißes dazu, in den Komponenten zu erscheinen, die eine hohe Frequenz besitzen.The insulation wear of a lathe system (a lathe and its accessories (cables, power conversion devices)) can peak at a certain frequency in some cases, but particularly affects the high frequency current as a change in the impedance of the current path. In addition, if the resonance frequency of the path over which the current flows changes due to the change in impedance and the current contains many frequency components, the change may occur at a certain frequency. Particularly in the case of insulation wear, signs of wear tend to appear in the components that have a high frequency.

Entsprechend können, um den Isolierungsverschleiß von Drehmaschinensystemen zu detektieren, in der Diagnosevorrichtung 4 die erhaltenen Wellenformen Fourier-transformiert und auf der Grundlage der Änderung des Signalbetrags der Hochfrequenzkomponenten des erhaltenen Signals verglichen werden. Der Frequenzbereich von Interesse ist nicht besonders beschränkt, jedoch ist wegen des Signal/Rausch-Verhältnisses bevorzugt, dass die Frequenz so hoch wie möglich ist, insbesondere einige kHz oder mehr. Zum Beispiel können die Trägerfrequenzkomponente des Wechselrichters und die Frequenzkomponente der Überschwingwellenform (etwa einige MHz) zum Zeitpunkt des Wechselrichterschaltens Beachtung finden.Accordingly, in order to detect the insulation wear of lathe systems, in the diagnostic device 4 the obtained waveforms are Fourier transformed and compared based on the change in the signal amount of the high frequency components of the obtained signal. The frequency range of interest is not particularly limited, however, because of the signal-to-noise ratio, it is preferable that the frequency is as high as possible, especially a few kHz or more. For example, the carrier frequency component of the inverter and the frequency component of the ringing waveform (about several MHz) can be considered at the time of the inverter switching.

Im Folgenden werden die Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform auf der Grundlage der Stromwellenformen beschrieben, die vor und nach dem Isolierungsverschleiß einer Drehmaschine, in der der Isolierungsverschleiß tatsächlich fortgeschritten ist, gemessen wurden. Im Folgenden wird der Isolierungsverschleiß der Drehmaschine beschrieben, jedoch wurden dieselben Änderungen in Fällen, in denen ein Isolierungsverschleiß des Kabels auftritt, und in Fällen, in denen ein Isolierungsverschleiß der Leistungsumsetzvorrichtung auftritt, bestätigt.The following describes the effects of the present embodiment based on the current waveforms measured before and after the insulation wear of a lathe in which the insulation wear has actually progressed. The insulation wear of the lathe is described below, but the same changes have been confirmed in cases where the insulation wear of the cable occurs and the insulation wear of the power conversion device.

Zunächst wird ein Signal eines Steuerstromsensors in die Diagnosevorrichtung 4 eingegeben und die Leistungsumsetzvorrichtung 7 ist mit jedem von zwei Typen von Motoren, die einen normalen Motor und einen Motor, der einem Isolierungsverschleiß unterzogen worden ist, enthalten, verbunden. Zunächst wurde, um den Normalzustand zu lernen, eine Stromwellenform, die mehreren Perioden der Grundwelle entspricht, in einem Zustand, in dem der normale Motor verbunden war, erfasst. Dann wurde die erhaltene Stromwellenform in 100 Dateien für alle 5 Perioden der Grundwelle unterteilt und eine Fourier-Transformation wurde an jeder Datei durchgeführt, um die Amplitude der beliebig gewählten Frequenzkomponenten zu extrahieren.First, a signal from a control current sensor is fed into the diagnostic device 4 entered and the power converter 7 is associated with each of two types of motors that include a normal motor and a motor that has been subjected to insulation wear. First, in order to learn the normal state, a current waveform corresponding to several periods of the fundamental wave was acquired in a state in which the normal motor was connected. Then, the obtained current waveform was divided into 100 files for all 5 periods of the fundamental wave, and Fourier transform was performed on each file to extract the amplitude of the arbitrary frequency components.

In dieser Messung war der Wechselrichter derart eingestellt, dass die Frequenz der Grundwelle 50 Hz betrug. Bevorzugt sollte die zu extrahierende Frequenzkomponente aufgrund des Signal/Rausch-Verhältnisses so hoch wie möglich sein und insbesondere sind einige kHz oder mehr wünschenswert. Hier wurden zusätzlich zu 2 kHz, 4 kHz, 6 kHz, 8 kHz und 10 kHz, die ganzzahlige Vielfache der Trägerfrequenz des Wechselrichters von 2 kHz sind, ganzzahlige Vielfache der Grundwelle, die eine relativ niedrige Frequenz, jedoch ein großes Signal/Rausch-Verhältnis besitzen, wie z. B. 50 Hz, 500 Hz und 1 kHz gewählt.In this measurement, the inverter was set so that the frequency of the fundamental wave Was 50 Hz. The frequency component to be extracted should preferably be as high as possible due to the signal-to-noise ratio, and in particular a few kHz or more are desirable. Here, in addition to 2 kHz, 4 kHz, 6 kHz, 8 kHz and 10 kHz, which are integer multiples of the carrier frequency of the inverter of 2 kHz, integer multiples of the fundamental wave were a relatively low frequency, but a large signal / noise ratio own such. B. 50 Hz, 500 Hz and 1 kHz selected.

Anschließend wurde ein Histogramm der Amplituden, das in 2 dargestellt ist, für die gewählten Frequenzkomponenten erstellt und der Verteilung des Histogramms wurde eine beliebige Wahrscheinlichkeitsdichteverteilungsfunktion (hier einer Normalverteilung) angepasst, um die Varianz und den Mittelwert für jede beliebig gewählte Frequenz zu erhalten. Die Varianz und der Mittelwert, die für das Lernen des Normalzustands erhalten werden, werden im Folgenden als der „gelernte Normalverteilungsmittelwert“ und die „gelernte Normalverteilungsvarianz“ bezeichnet. Dann wurde die Wellenform des Normalzustands für fünf Perioden der Grundwelle erneut erfasst, wurde eine Fourier-Transformation durchgeführt und wurde die Amplitude der beliebig gewählten Frequenzkomponenten extrahiert. Anschließend wurde die Amplitude gemäß Gleichung (1) umgewandelt.
[Formel 1] Amplitude − gelernter Normalverteilungsmittelwert gelernte Normalverteilungsvarianz

Figure DE112018003079T5_0001
A histogram of the amplitudes, which is shown in 2 is shown, created for the selected frequency components and the distribution of the histogram was adjusted to any probability density distribution function (here a normal distribution) in order to obtain the variance and the mean value for any frequency selected. The variance and the mean value obtained for the learning of the normal state are referred to below as the “learned mean distribution mean” and the “learned normal distribution variance”. Then the waveform of the normal state was recorded again for five periods of the fundamental wave, a Fourier transformation was carried out and the amplitude of the frequency components of any choice was extracted. The amplitude was then converted according to equation (1).
[Formula 1] amplitude - learned average distribution mean learned normal distribution variance
Figure DE112018003079T5_0001

Ebenso wurden für Motoren mit Isolierungsverschleiß Stromwellenformen für fünf Perioden der Grundwelle erfasst, wurde eine Fourier-Transformation durchgeführt und wurde die Amplitude der beliebig gewählten Frequenzkomponenten extrahiert. Die erhaltenen Werte sind auf der vertikalen Achse aufgetragen und die Frequenz ist auf der horizontalen Achse des Graphen von 3 aufgetragen. Es wurde aus diesen Messergebnissen sichergestellt, dass Zeichen eines Isolierungsverschleißes bei der Trägerfrequenz von 2 kHz wesentlich erschienen.For motors with insulation wear, current waveforms were also recorded for five periods of the fundamental wave, a Fourier transformation was carried out and the amplitude of the frequency components chosen as desired was extracted. The values obtained are plotted on the vertical axis and the frequency is on the horizontal axis of the graph of 3 applied. From these measurement results it was ensured that signs of insulation wear appeared to be significant at the carrier frequency of 2 kHz.

Wie oben beschrieben wurde, ist es gemäß der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform möglich, den Isolierungsverschleiß von Drehmaschinen zu diagnostizieren. Es sollte festgehalten werden, dass abhängig vom Messsystem dann, wenn eine Vorrichtung, die Geräusche mit einer Trägerfrequenz von 2 kHz abgibt (z. B. ein Wechselrichter mit einer Trägerfrequenz von 2 kHz), in der Nähe arbeitet, da das 2 kHz-Geräusch im Signal, das durch den Steuerstromsensor 10a erfasst wird, ansteigt und die gelernte Normalverteilungsvarianz auch ansteigt, Fälle vorliegen, in denen es weniger wahrscheinlich ist, dass die Zeichen eines Isolierungsverschleißes bei 2 kHz auftreten. Dementsprechend ist es wünschenswert, mehrere Frequenzkomponenten zu diagnostizieren und die Frequenzkomponenten unter Berücksichtigung der Varianz zu bewerten.As described above, according to the configuration of the present embodiment, it is possible to diagnose the lathe insulation wear. It should be noted that depending on the measurement system, if a device that emits noise with a carrier frequency of 2 kHz (e.g. an inverter with a carrier frequency of 2 kHz) works nearby, since the 2 kHz noise in the signal by the control current sensor 10a is detected, increases and the learned normal distribution variance also increases, there are cases in which the signs of insulation wear are less likely to occur at 2 kHz. Accordingly, it is desirable to diagnose multiple frequency components and evaluate the frequency components considering the variance.

AUSFÜHRUNGSFORM 2EMBODIMENT 2

In Ausführungsform 1 und 1 wurde ein Beispiel beschrieben, in dem die Diagnosevorrichtung 4 als eine unabhängig Vorrichtung getrennt von der Leistungsumsetzvorrichtung 7 vorliegt, jedoch unterscheiden sich in Ausführungsform 2 die Diagnosevorrichtung 4 und die Steuereinrichtung 8, die aus der Extraktionseinheit 5 und der Diagnoseeinheit 6 zusammengesetzt sind, von Ausführungsform 1 dadurch, dass sie in der Leistungsumsetzvorrichtung 7 in einem gemeinsam verwendeten Mikrocomputer gebildet sind, wie in 4 dargestellt ist. Durch Bilden der Diagnosevorrichtung und der Steuereinheit in einem gemeinsam verwendeten Mikrocomputer können die Kosten verringert werden und kann im Vergleich zu Fällen, in denen die Diagnosevorrichtung und die Steuereinheit unabhängig voneinander vorliegen, Raum gespart werden.In embodiment 1 and 1 An example has been described in which the diagnostic device 4 is provided as an independent device separate from the power conversion device 7, but the diagnostic device differs in Embodiment 2 4 and the control device 8th coming from the extraction unit 5 and the diagnostic unit 6 are composed of Embodiment 1 in that they are in the power conversion device 7 are formed in a shared microcomputer, as in 4 is shown. By forming the diagnosis device and the control unit in a shared microcomputer, the cost can be reduced and space can be saved compared to cases where the diagnosis device and the control unit are independent from each other.

Darüber hinaus ist es auch möglich, die Signale zwischen der Diagnosevorrichtung und der Steuereinheit zu synchronisieren, was es ermöglicht, die Abtastgeschwindigkeit, die für die Diagnosevorrichtung benötigt wird, zu verringern. Das Prinzip, durch das die Abtastgeschwindigkeit niedergehalten werden kann, wird unten beschrieben.In addition, it is also possible to synchronize the signals between the diagnostic device and the control unit, which makes it possible to reduce the scanning speed required for the diagnostic device. The principle by which the scanning speed can be held down is described below.

Die Diagnosevorrichtung 8 passt den Schaltzeitpunkt derart an, dass die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment des Motors die gewünschten Werte erreichen, und kann aus der Schaltanweisung bestimmen, ob sich der Schaltzeitpunkt zu einem stabilen Zustand einpendelt. Falls ein stabiler Zustand bestimmt werden kann, schwankt der Stromwert jeder Periode, der durch den Steuerstromsensor 10a erfasst wird, nicht stark und die Drehmaschine besitzt eine ausreichende Genauigkeit zur Verwendung beim Diagnostizieren des Drehmaschinensystems.The diagnostic device 8th adjusts the shifting point in such a way that the rotational speed and the torque of the motor reach the desired values and can determine from the shifting instruction whether the shifting point settles to a stable state. If a steady state can be determined, the current value of each period fluctuates by the control current sensor 10a is not detected strongly and the lathe has sufficient accuracy for use in diagnosing the lathe system.

Die Diagnosevorrichtung 4 kann mit einem Filter 11 wie z. B. einem Bandpassfilter zum Extrahieren einer bestimmten Frequenz gemäß der Frequenz von Interesse versehen sein. Zum Beispiel beeinflusst der Verschleiß des Lagers der Drehmaschine die Tieffrequenzkomponenten und beeinflusst der Verschleiß der Isolierung die Hochfrequenzkomponente derart, dass ein entsprechendes Signal auftritt. Durch Vorsehen eines Filters zum Extrahieren einer derartigen charakteristischen Frequenz ist es möglich, einen Zielzustand oder Zeichen eines Verschleißes genau zu detektieren. Wenn das Filter 11 vorgesehen ist, ist es bevorzugt, das Filter 11 zwischen der Datenextraktionseinheit 5 und dem Sensor vorzusehen.The diagnostic device 4 can with a filter 11 such as B. a bandpass filter for extracting a certain frequency according to the frequency of interest. For example, the wear on the bearing of the lathe affects the low frequency components and the wear on the insulation influences the high frequency component such that a corresponding signal occurs. By providing a filter for extracting such a characteristic frequency, it is possible to accurately detect a target condition or a sign of wear. If the filter 11 is provided, it is preferred to use the filter 11 between the Data extraction unit 5 and to provide the sensor.

5 ist ein schematisches Diagramm von Stromdaten, die durch die Extraktionseinheit der vorliegenden Ausführungsform erfasst wurden. In einer Situation, in der ein stabiler Zustand bestimmt werden kann, erfasst die Extraktionseinheit 5 Stromwerte für Zeitpunkte, die seit dem Schaltzeitpunkt, der als ein Bezug für die Steuereinrichtung mit Δt1 als einer ersten Zeit, Δt2 als einer zweiten Zeit, Δt3 als einer dritten Zeit, Δtn als einer n-ten Zeit dient, verstrichen sind (5(a) bis 5(c)). Durch Messen von Informationen für die Stromwellenform mehrmals nach einer beliebig von einem Bezugszeitpunkt geänderten Zeit und ihrem Rekonstruieren zu Zeitreihendaten (5(d)) können Daten erhalten werden, die gleich dem Fall des Messens von Δt1, Δt2, Δt3,... Δtn bei einer hohen Frequenz in einer einzelnen Messung sind. Das heißt, es ist möglich, eine Messung mit einer scheinbar erhöhten Abtastgeschwindigkeit unter Verwendung der Informationen der seit dem Schaltzeitpunkt, der als ein Bezug der beliebig bestimmten Phase dient, verstrichenen Phase durchzuführen. 5 10 is a schematic diagram of stream data acquired by the extraction unit of the present embodiment. In a situation in which a stable state can be determined, the extraction unit detects 5 Current values for times since the switching time, which is used as a reference for the control device .DELTA.t1 as a first time .DELTA.t2 as a second time, Δt3 as a third time, Δtn as an nth time, have elapsed ( 5 (a) to 5 (c) ). By measuring information for the current waveform several times after an arbitrarily changed time from a reference time and reconstructing it into time series data ( 5 (d) ) data can be obtained which is the same as the case of measuring .DELTA.t1 . .DELTA.t2 . .DELTA.t3 ... Δtn are at a high frequency in a single measurement. That is, it is possible to carry out a measurement with an apparently increased scanning speed using the information of the phase that has passed since the switching time, which serves as a reference for the arbitrarily determined phase.

Da der Mikrocomputer 9 der Leistungsumsetzvorrichtung 8 nicht nur eine Datenmessung, sondern auch eine Steuerverarbeitung durchführen muss, ist es unpraktisch, immer eine Strommessung durchzuführen. Dementsprechend ist es durch Änderung des Zeitpunkts, zu dem die Messverarbeitung in jeder Periode durchgeführt wird, möglich, die Messung mit einer scheinbar erhöhten Abtastgeschwindigkeit durchzuführen. Es ist festzuhalten, dass dieselbe Wirkung erhalten werden kann, selbst wenn eine derartige Messverarbeitung in einem Fall durchgeführt wird, in dem die Diagnosevorrichtung getrennt von der Leistungsumsetzvorrichtung vorgesehen ist.Because the microcomputer 9 the power converter 8th not only has to perform data measurement but also control processing, it is impractical to always perform current measurement. Accordingly, by changing the time at which the measurement processing is performed in each period, it is possible to perform the measurement at an apparently increased scanning speed. Note that the same effect can be obtained even if such measurement processing is carried out in a case where the diagnostic device is provided separately from the power conversion device.

Hinsichtlich des Verfahrens zum Analysieren der Wellenform des erhaltenen Steuerstromsensors 10a (5(d)) ist es möglich, ein Verfahren wie z. B. MCSA zu verwenden, wobei eine Fourier-Transformation verwendet wird, um Zeichen eines Verschleißes aus Zunahmen oder Abnahmen der Amplitude der Frequenz von Interesse zu detektieren, oder es kann ein statistisches Verfahren verwendet werden, in dem bestimmt wird, dass ein Verschleiß fortschreitet, falls ein Wert, der durch Teilen der Differenz zwischen dem Zentrum der Amplitudenvarianz des Spektrums einer Frequenz, die als normal gelernt wurde, und der Amplitude des Spektrums der Frequenz, die diagnostiziert werden soll, durch die Amplitudenvarianz des Spektrums einer bestimmten Frequenz, die als normal gelernt wurde, erhalten wird, einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.Regarding the method of analyzing the waveform of the control current sensor obtained 10a ( 5 (d) ) it is possible to use a method such. B. Use MCSA, where a Fourier transform is used to detect signs of wear from increases or decreases in the amplitude of the frequency of interest, or a statistical method can be used to determine that wear is progressing, if a value obtained by dividing the difference between the center of the amplitude variance of the spectrum of a frequency learned as normal and the amplitude of the spectrum of the frequency to be diagnosed by the amplitude variance of the spectrum of a certain frequency, which is considered normal learned, is obtained, exceeds a predetermined threshold.

AUSFÜHRUNGSFORM 3EMBODIMENT 3

In den Ausführungsformen 1 und 2 wird ein Zustand des Drehmaschinensystems wie z. B. eine Fehlfunktion durch einen Steuerstromsensor 10a analysiert, jedoch unterscheidet sich Ausführungsform 3 dadurch, dass zwei Steuerstromsensoren 10a und 10b, die mit verschiedenen Phasen installiert sind, verwendet werden und eine Diagnose mit diesen beiden Signalen durchgeführt wird. Es ist festzuhalten, dass, obwohl 6 ein Beispiel darstellt, in dem die Diagnoseeinheit 6 im selben Mikrocomputer wie die Steuereinrichtung 8 konfiguriert ist, die Diagnoseeinheit 6 unabhängig vom Mikrocomputer der Steuereinheit konfiguriert werden kann oder als eine von der Leistungsumsetzvorrichtung getrennte Diagnosevorrichtung vorgesehen sein kann.In the embodiments 1 and 2 is a state of the lathe system such. B. malfunction due to a control current sensor 10a analyzed, but embodiment differs 3 in that two control current sensors 10a and 10b installed with different phases are used and a diagnosis is carried out with these two signals. It should be noted that, though 6 represents an example in which the diagnostic unit 6 in the same microcomputer as the control device 8th configured, the diagnostic unit 6 can be configured independently of the microcomputer of the control unit or can be provided as a diagnostic device separate from the power conversion device.

Wie in den Ausführungsformen 1 und 2 werden Strominformationen durch die Steuerstromsensoren 10a und 10b erfasst und die Anwesenheit oder die Abwesenheit eines Verschleißes des Drehmaschinensystems kann durch Analysieren ihrer Wellenformen detektiert werden.As in Embodiments 1 and 2, current information through the control current sensors 10a and 10b detected and the presence or absence of wear of the lathe system can be detected by analyzing their waveforms.

Jede der Frequenzamplituden der Steuerstromsensoren 10a und 10b können getrennt analysiert werden und es kann bestimmt werden, dass Verschleiß vorliegt, wenn die Amplitude mindestens eines der Steuerstromsensoren einen Schwellenwert überschreitet, oder, um Fehlalarme zu vermeiden, kann bestimmt werden, dass Verschleiß vorliegt, wenn der Durchschnittswert der Amplitude einer bestimmten Frequenzkomponente der Steuerstromsensoren 10a und 10b einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.Each of the frequency amplitudes of the control current sensors 10a and 10b can be analyzed separately and it can be determined that there is wear if the amplitude of at least one of the control current sensors exceeds a threshold value, or to avoid false alarms it can be determined that there is wear if the average value of the amplitude of a certain frequency component of the control current sensors 10a and 10b exceeds a certain threshold.

Das Verfahren des Analysierens jeder der Wellenformen ist dasselbe wie in Ausführungsform 1 und 2 und es ist möglich, ein Verfahren wie z. B. MCSA zu verwenden, wobei eine Fourier-Transformation verwendet wird, um Zeichen eines Verschleißes aus Zunahmen oder Abnahmen der Amplitude der Frequenz von Interesse zu detektieren, oder es kann ein statistisches Verfahren verwendet werden, in dem bestimmt wird, dass ein Verschleiß fortschreitet, falls ein Wert, der durch Teilen der Differenz zwischen dem Zentrum der Amplitudenvarianz des Spektrums einer Frequenz, die als normal gelernt wurde, und der Amplitude des Spektrums der Frequenz, die diagnostiziert werden soll, durch die Amplitudenvarianz des Spektrums einer bestimmten Frequenz, die als normal gelernt wurde, erhalten wird, einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.The method of analyzing each of the waveforms is the same as in Embodiments 1 and 2, and it is possible to use a method such as. B. Use MCSA, where a Fourier transform is used to detect signs of wear from increases or decreases in the amplitude of the frequency of interest, or a statistical method can be used to determine that wear is progressing, if a value obtained by dividing the difference between the center of the amplitude variance of the spectrum of a frequency learned as normal and the amplitude of the spectrum of the frequency to be diagnosed by the amplitude variance of the spectrum of a certain frequency, which is considered normal learned, is obtained, exceeds a predetermined threshold.

Zusätzlich kann als ein Verfahren, in dem zwei Stromsensorinformationsstücke verwendet werden und keine Frequenzanalyse durchgeführt wird, ein Diagnoseverfahren, das auf Änderungen in Lissajous-Figuren fokussiert ist, genannt werden. 7 stellt die Lissajous-Kurven eines Normalzustands bzw. eines Isolierungsverschleißzustands dar. Wenn der Isolierungsverschleiß fortschreitet, nimmt der Wert des Stroms, der zum Schaltzeitpunkt der Leistungsumsetzvorrichtung 7 fließt, d. h. die Hochfrequenzkomponente des Stroms, zu und die Lissajous-Figur ändert sich. Durch Visualisieren dieser Änderungen als ein Graph kann die Diagnoseeinheit den Anwender über die Anwesenheit oder die Abwesenheit einer Anomalie, d. h. die Anwesenheit oder die Abwesenheit einer Änderung der Lissajous-Figur, informieren. Zusätzlich zum Visualisieren der Lissajous-Figur selbst kann auch ein Verfahren zum Bewerten der Fläche des Bereichs in der Lissajous-Figur, der durch die der Lissajous-Figur umgeben ist, der Fläche der Lissajous-Figur und der Erweiterung der Lissajous-Kurve in einem beliebig bestimmten Bereich genannt werden.In addition, as a method in which two pieces of current sensor information are used and no frequency analysis is performed, a diagnostic method that is sensitive to changes in Lissajous figures is focused. 7 represents the Lissajous curves of a normal condition and an insulation wear condition, respectively, as the insulation wear progresses, the value of the current at the time of switching the power conversion device increases 7 flows, ie the high frequency component of the current, and the Lissajous figure changes. By visualizing these changes as a graph, the diagnostic unit can inform the user of the presence or absence of an anomaly, that is, the presence or absence of a change in the Lissajous figure. In addition to visualizing the Lissajous figure itself, a method of evaluating the area of the area in the Lissajous figure surrounded by that of the Lissajous figure, the area of the Lissajous figure, and the expansion of the Lissajous curve in any one can also be used specific area.

Zusätzlich kann, um winzige Änderungen zu detektieren und die oben beschriebene Anwesenheit oder Abwesenheit der Anfangsstadien des Verschleißes zu prüfen, die Anwendung von maschinellem Lernen wirksam sein und, obwohl die Algorithmen für maschinelles Lernen nicht besonders beschränkt sind, kann z. B. ein Verfahren, das als das lokale Unterraumverfahren bekannt ist, angewendet werden.In addition, to detect minute changes and to check for the presence or absence of the initial stages of wear described above, the use of machine learning may be effective and, although the machine learning algorithms are not particularly limited, e.g. For example, a method known as the local subspace method can be used.

In diesem Verfahren, wie es in 8 dargestellt ist, werden Daten, die als ein Normalzustand definiert werden sollen, vorbereitet, werden zwei Punkte in der Nähe der Daten, die diagnostiziert werden sollen, extrahiert und wird die Länge einer Linie, die durch Subtrahieren einer Gerade senkrecht zur Gerade, die diese zwei Punkte verbindet, aus den zu diagnostizierenden Daten erhalten wird, als der Grad der Anomalie definiert. Die Daten, die diagnostiziert werden sollen, repräsentieren einen Momentanwert der Steuerstromsensoren 10a und 10b zu einer bestimmten Zeit. Ein Fall, in dem der Grad der Anomalie der Daten, die diagnostiziert werden sollen, einen bestimmten Wert überschreitet, oder der Durchschnittswert des Grads der Anomalie eines beliebig bestimmten Zeitraums der Grundwelle können definiert werden.In this procedure, as in 8th As shown, data to be defined as a normal state is prepared, two points near the data to be diagnosed are extracted, and the length of a line is obtained by subtracting a straight line perpendicular to the straight line that these two Connects points from which data to be diagnosed is obtained as the degree of the abnormality is defined. The data to be diagnosed represent an instantaneous value of the control current sensors 10a and 10b at a certain time. A case where the degree of abnormality of the data to be diagnosed exceeds a certain value, or the average value of the degree of abnormality of any period of the fundamental wave can be defined.

Die Durchschnittswerte der Grade der Anomalie von fünf Perioden der Lissajous-Figur im Normalzustand und im Isolierungsverschleißzustand, die in 7 dargestellt sind, sind 0,13 bzw. 0,48. Als ein Beispiel kann dann, wenn der Schwellenwert zu 0,3 gesetzt ist und dieser Schwellenwert überschritten wird, bestimmt werden, dass eine Anomalie vorliegt.The average values of the degrees of anomaly from five periods of the Lissajous figure in the normal state and in the insulation wear state, which in 7 0.13 and 0.48 are shown. As an example, if the threshold is set to 0.3 and this threshold is exceeded, it can be determined that there is an abnormality.

Ähnliche Diagnosen sind auch für einen Lagerverschleiß möglich. 9 stellt eine Lissajous-Figur sowohl für den Normalzustand als auch den Anfangszustand eines Motorlagerverschleißes dar. Es wurde sichergestellt, dass sich 11 Lissajous-Figuren aufgrund von Verschleiß geändert haben. Darüber hinaus wurde, wie in 10 dargestellt ist, sichergestellt, dass ein Spitzenwert in der Nähe der Grundwelle im Frequenzspektrum erscheint.Similar diagnoses are also possible for bearing wear. 9 represents a Lissajous figure for both the normal state and the initial state of engine bearing wear. It was ensured that 11 Lissajous figures have changed due to wear. In addition, as in 10 is shown to ensure that a peak appears near the fundamental in the frequency spectrum.

In 7 und 9 ändert sich, obwohl Motorverschleiß als ein Beispiel erläutert worden ist, dann, wenn sich die Impedanz des Drehmaschinensystems ändert, der Wert des fließenden Stroms und dies erscheint als eine Lissajous-Figur oder als ein Frequenzspektrum. Als ein Ergebnis kann die Diagnose auf der Grundlage der Ausgabe des Steuerstromsensors dieser Ausführungsform auch einen Verschleiß des Motorsystems diagnostizieren.In 7 and 9 Although motor wear has been explained as an example, when the impedance of the lathe system changes, the value of the flowing current changes and this appears as a Lissajous figure or as a frequency spectrum. As a result, the diagnosis based on the output of the control current sensor of this embodiment can also diagnose wear of the motor system.

Zusätzlich ändert sich dann, wenn ein mechanischer Verlust aufgrund des Verschleißes von Fett, einer Beschädigung von Lagern oder dergleichen zunimmt, die elektrische Ausgabe, das heißt die Ausgabe des Steuerstromsensors, entsprechend. Deshalb ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, selbst die Anomalien, die aus einem Fettverschleiß, einer Lagerbeschädigung oder dergleichen resultieren, zu detektieren.In addition, when a mechanical loss due to wear of grease, damage to bearings or the like increases, the electrical output, that is, the output of the control current sensor, changes accordingly. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to detect even the abnormalities resulting from grease wear, bearing damage, or the like.

Wenn eine Diagnose ausgeführt wird, ändert sich das Signal, das durch die Diagnosevorrichtung erfasst wird, empfindlich abhängig von der Umgebung, z. B. abhängig von der Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Um die Diagnosegenauigkeit zu erhöhen, ist es wünschenswert, die Umgebung dann, wenn der Normalzustand gemessen wird, mit der Umgebung dann, wenn der Zustand des Objekts, der diagnostiziert werden soll, gemessen wird, abzugleichen. Insbesondere können Verfahren genannt werden, in denen ein Temperatursensor oder ein Luftfeuchtigkeitssensor vorgesehen wird, oder es werden Daten von vorhandenen Sensoren zu mehreren Zeiten erfasst, zu denen sich die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit unterscheiden, und eine Messung wird in einem Zustand durchgeführt, in dem die Umgebung ähnlich ist. Wenn es schwierig ist, Daten von mehreren Zeiten mit verschiedener Temperatur und Luftfeuchtigkeit vorzubereiten, ist es möglich, das Auftreten falscher Alarme zu unterdrücken, indem bestätigt wird, ob die Änderung des Stromsignals, die durch die Diagnosevorrichtung detektiert wird, von der Änderung der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit signifikant verschieden ist oder nicht.When a diagnosis is carried out, the signal that is detected by the diagnostic device changes sensitively depending on the environment, e.g. B. depending on the temperature and humidity. To increase diagnostic accuracy, it is desirable to match the environment when the normal condition is measured with the environment when the condition of the object to be diagnosed is measured. In particular, methods can be mentioned in which a temperature sensor or a humidity sensor is provided, or data from existing sensors are recorded at several times at which the temperature and the humidity differ, and a measurement is carried out in a state in which the Environment is similar. If it is difficult to prepare data from several times with different temperature and humidity, it is possible to suppress the occurrence of false alarms by confirming whether the change in the current signal detected by the diagnostic device depends on the change in temperature and the humidity is significantly different or not.

AUSFÜHRUNGSFORM 4EMBODIMENT 4

In den Ausführungsformen 1 bis 3 wurde eine Diagnose unter Verwendung des gesamten Zeitraums der Stromwellenform durchgeführt. Da die Phase der Wellenform aus dem Zeitpunkt des Umschaltens der Steuereinrichtung vorhergesagt werden kann, kann lediglich ein Abschnitt der Periode der Grundwelle zur Diagnose verwendet werden. In Ausführungsform 4 wird eine Diagnose einer Drehmaschine unter Verwendung eines Abschnitts einer Periode der Grundwelle beschrieben. Die Menge von Daten, die zum Lernen des Normalzustands verwendet wird, kann unter Verwendung lediglich eines Abschnitts der Periode (z. B. eine 1/4-Periode, eine 1/2-Periode, eine 1/3-Periode usw.) der Daten verringert werden.In embodiments 1 to 3, diagnosis was made using the entire period of the current waveform. Since the phase of the waveform can be predicted from the time the controller is switched, only a portion of the period of the fundamental wave can be used for diagnosis. In embodiment 4, a diagnosis of Lathe described using a portion of a period of the fundamental wave. The amount of data used to learn the normal state can be determined using only a portion of the period (e.g., a 1/4 period, a 1/2 period, a 1/3 period, etc.) Data will be reduced.

Zum Beispiel stellt 11 Daten für eine 1/4-Periode dar. Auf diese Weise müssen lediglich Daten für 1/4-Periode erfasst, extrahiert und zur Diagnose verwendet werden. In diesem Fall ist es wünschenswert, die Daten im Normalzustand derart einzustellen, dass sie mindestens etwas größer als 1/4-Periode sind. Dies ist darauf zurückzuführen, dass dann, wenn die Normalzustandsdaten im selben Bereich wie die Diagnosedaten liegen, Fälle vorliegen, in denen es schwierig sein kann, Vergleiche mit dem Normalzustand vorzunehmen oder den Zustand im Grenzabschnitt der Diagnosedaten zu diagnostizieren. Zum Beispiel wenn die Diagnose unter Verwendung normaler Daten in der Nähe der Diagnosedaten als Bezug durchgeführt wird, besteht die Möglichkeit, dass der nächste normale Wert in einem Bereich außerhalb des Endabschnitts der Diagnosedaten vorliegt. Dementsprechend ist bevorzugt, normale Daten zu verwenden, die diese Werte enthalten.For example, poses 11 Data for a 1/4 period. In this way, only data for 1/4 period need to be recorded, extracted and used for diagnosis. In this case, it is desirable to set the data in the normal state so that it is at least slightly larger than 1/4 period. This is because when the normal state data is in the same area as the diagnostic data, there are cases where it may be difficult to make comparisons with the normal state or to diagnose the state in the boundary portion of the diagnostic data. For example, if the diagnosis is made using normal data near the diagnosis data as a reference, there is a possibility that the next normal value is in a range outside the end portion of the diagnosis data. Accordingly, it is preferred to use normal data containing these values.

In dieser Ausführungsform kann unter Verwendung lediglich eines Abschnitts der periodischen Diagnosedaten die Menge von Daten, die zum Lernen des Normalzustands verwendet wird, verringert werden.In this embodiment, using only a portion of the periodic diagnostic data, the amount of data used to learn the normal state can be reduced.

AUSFÜHRUNGSFORM 5EMBODIMENT 5

In den Ausführungsformen 1 bis 3 wird die Diagnose unter Verwendung des gesamten Zeitraums der Stromwellenform durchgeführt und in Ausführungsform 4 wird lediglich ein Abschnitt der Grundwelle der Stromwellenform verwendet, jedoch kann die Diagnose unter Verwendung der Überschwingwellenform unmittelbar nach dem Umschalten einer bestimmten Phase durchgeführt werden. Zusätzlich kann dann, wenn die Änderung der Überschwingwellenform unmittelbar nach dem Umschalten nicht stark von der Phase abhängt, die Diagnose unter Verwendung einer Überschwingwellenform einer verschiedenen Phase durchgeführt werden. In Ausführungsform 5 wird eine Diagnose einer Drehmaschine unter Verwendung einer Überschwingwellenform unmittelbar nach dem Umschalten beschrieben.In embodiments 1 to 3, the diagnosis is performed using the entire period of the current waveform, and in embodiment 4, only a portion of the fundamental wave of the current waveform is used, however, the diagnosis using the ringing waveform can be performed immediately after switching a certain phase. In addition, if the change in the ringing waveform immediately after switching does not depend strongly on the phase, the diagnosis can be performed using a ringing waveform of a different phase. In embodiment 5, diagnosis of a lathe using a ringing waveform immediately after switching is described.

Wie in den weiteren Ausführungsformen, die oben beschrieben werden, erfasst die Steuereinrichtung 8 der Leistungsumsetzvorrichtung 7 in Fällen, in denen die Diagnose unter Verwendung der gesamten Periode der Stromwellenform durchgeführt wird, Daten derart, dass die Überschwingwellenform des Steuerstromsensors 10 vermieden wird. Im Gegensatz werden in Ausführungsform 5 die Stromdaten in Bezug auf den Schaltzeitpunkt, bei dem die Überschwingwellenform erzeugt wird, erfasst.As in the other embodiments described above, the control device detects 8th the power converter 7 in cases where the diagnosis is made using the entire period of the current waveform, data such that the overshoot waveform of the control current sensor 10 is avoided. In contrast, in Embodiment 5, the current data is acquired with respect to the switching timing at which the overshoot waveform is generated.

Insbesondere da festgestellt wurde, dass Informationen hinsichtlich eines Verschleißes in Bezug auf eine Isolierung in der Hochfrequenzkomponente des Überschwingens enthalten sind, ist es möglich, eine Zustandsdiagnose in Bezug auf die Isolierung der Drehmaschine mit hoher Genauigkeit durchzuführen. Zusätzlich ist es durch Priorisieren der Erfassung der Überschwingwellendaten möglich, eine erforderliche Diagnose durchzuführen, während die Menge von Daten, die erfasst werden muss, niedergehalten wird.In particular, since it has been found that information regarding wear related to insulation is contained in the high frequency component of the overshoot, it is possible to perform state diagnosis related to the insulation of the lathe with high accuracy. In addition, by prioritizing the acquisition of the overshoot data, it is possible to perform a necessary diagnosis while holding down the amount of data that needs to be acquired.

12 ist ein schematisches Diagramm von Stromdaten, die durch die Erfassungseinheit der vorliegenden Ausführungsform erfasst wurden. In einer Situation, in der ein stabiler Zustand bestimmt werden kann, erfasst die Extraktionseinheit 5 Stromwerte für Zeitpunkte, die seit dem Schaltzeitpunkt, der als ein Bezug für die Steuereinrichtung mit Δt1 als einer ersten Zeit, Δt2 als einer zweiten Zeit, Δt3 als einer dritten Zeit, Δtn als einer n-ten Zeit dient, verstrichen sind (12(a) bis 12(c)). Durch Durchführen einer Messung der Informationen von Überschwingwellenformen, die zur Zeit des Umschaltens für jede von mehreren Zeiten, nachdem ein beliebiger Zeitraum seit dem Umschaltzeitpunkt verstrichen ist, erzeugt werden, können die Informationen zu Zeitreihendaten (12(d)) rekonstruiert werden und es ist möglich, eine Messung mit einer scheinbar erhöhten Abtastgeschwindigkeit durchzuführen. 12 10 is a schematic diagram of current data acquired by the acquisition unit of the present embodiment. In a situation in which a stable state can be determined, the extraction unit detects 5 Current values for times which have elapsed since the switching time, which serves as a reference for the control device with Δt1 as a first time, Δt2 as a second time, Δt3 as a third time, Δtn as an nth time ( 12 (a) to 12 (c) ). By performing a measurement of the overshoot waveform information generated at the time of switching for each of several times after any period of time has elapsed since the switching time, the information on time series data ( 12 (d) ) can be reconstructed and it is possible to carry out a measurement with an apparently increased scanning speed.

Es ist festzuhalten, dass die Anzahl von Steuerstromsensoren, die zur Diagnose verwendet werden, nicht besonders beschränkt ist, jedoch falls lediglich ein Steuerstromsensor vorliegt, die Diagnose die Änderung der Überschwingwellenform als Grundlage verwendet, und falls zwei oder mehr Steuerstromsensoren vorliegen, die Diagnose die Änderung der Überschwingwellenform dieser Phasen als Grundlage verwenden kann.Note that the number of control current sensors used for diagnosis is not particularly limited, however, if there is only one control current sensor, the diagnosis uses the overshoot waveform change as a basis, and if there are two or more control current sensors, the diagnosis uses the change can use the overshoot waveform of these phases as a basis.

Falls nötig kann die Änderung der Wellenform durch einen Wert, der als eine charakteristische Menge parametrisiert ist, diagnostiziert werden oder kann maschinelles Lernen unter Verwendung der charakteristischen Menge als ein Eingangsparameter angewendet werden.If necessary, the change in waveform can be diagnosed by a value parameterized as a characteristic set, or machine learning using the characteristic set as an input parameter.

Beispiele der parametrisierten charakteristischen Menge enthalten die Frequenz einer Überschwingwellenform und die Zeitkonstante der Dämpfung. Zusätzlich können dann, wenn die Ausgaben mehrerer Steuerstromsensoren zur Diagnose verwendet werden, die Änderung der Lissajous-Figuren eines Abschnitts der Periode unter Verwendung eines Verfahrens wie z. B. dem lokalen Unterraumverfahrens diagnostiziert werden. 13 stellt ein Beispiel des lokalen Unterraumverfahrens unter Verwendung der Ausgabe eines vorliegenden Dreiphasenstromsensors dar. In diesem Verfahren werden Daten, die als ein Normalzustand definiert werden sollen, vorbereitet, werden drei Punkte in der Nähe der zu diagnostizierenden Daten extrahiert, wird die Länge einer Linie, die durch Subtrahieren einer Gerade senkrecht zur Ebene, die diese drei Punkte verbindet, aus den zu diagnostizierenden Daten erhalten wird, als der Grad der Anomalie definiert und wird eine Diagnose durchgeführt.Examples of the parameterized characteristic set include the frequency of an overshoot waveform and the time constant of the damping. In addition, when the outputs of multiple control current sensors are used for diagnosis, the Lissajous figures can be changed over a portion of the period using a method such as: B. the local subspace procedure. 13 illustrates an example of the local subspace method using the output of a present three-phase current sensor. In this method, data to be defined as a normal state is prepared, three points near the data to be diagnosed are extracted, the length of a line that by subtracting a straight line perpendicular to the plane connecting these three points from the data to be diagnosed as the degree of the anomaly, and diagnosing is performed.

AUSFÜHRUNGSFORM 6EMBODIMENT 6

Ausführungsform 6 ist von Ausführungsform 5 dadurch verschieden, dass, wie in 14 dargestellt ist, die Extraktionseinheit und die Steuereinheit 8 der Diagnosevorrichtung im Mikrocomputer 9 montiert sind und die Diagnoseeinheit 6 außerhalb des Mikrocomputers 9 konfiguriert ist. Durch Übertragen der Messdaten, die durch den Mikrocomputer 9 gemessen werden, zu einer Diagnoseeinheit, die außerhalb des Mikrocomputers angeordnet ist, ist es möglich, die Verarbeitungsleistung des Mikrocomputers niederzuhalten. Zusätzlich zum Momentanwert des Stroms werden Daten, die einen Zustand davon angeben, wieviel der Phase seit dem Bezugsschalten verstrichen ist, zur Diagnoseeinheit 6 übermittelt, wodurch die Wellenform, die für die Frequenzanalyse erforderlich ist, rekonstruiert werden kann.Embodiment 6 differs from embodiment 5 in that, as in 14 is shown, the extraction unit and the control unit 8th the diagnostic device in the microcomputer 9 are mounted and the diagnostic unit 6 outside the microcomputer 9 is configured. By transferring the measurement data through the microcomputer 9 measured to a diagnostic unit which is arranged outside the microcomputer, it is possible to hold down the processing power of the microcomputer. In addition to the instantaneous value of the current, data indicating a state of how much of the phase has passed since the reference switching becomes the diagnostic unit 6 transmitted, whereby the waveform required for frequency analysis can be reconstructed.

AUSFÜHRUNGSFORM 7EMBODIMENT 7

In Ausführungsform 7 ist, wie in 15 dargestellt ist, die Diagnosevorrichtung 4 nicht im selben Mikrocomputer wie die Steuereinrichtung 8 konfiguriert, sondern ist getrennt konfiguriert. Durch getrenntes Bereitstellen der Leistungsumsetzvorrichtung 7 und der Diagnosevorrichtung 4 und Senden der Schaltinformationen zu 5 können die Verarbeitungsleistung des Mikrocomputers und die Abtastgeschwindigkeit der Diagnosevorrichtung 4 niedergehalten werden.In embodiment 7, as in 15 is shown, the diagnostic device 4 not in the same microcomputer as the control device 8th configured, but is configured separately. By separately providing the power conversion device 7 and the diagnostic device 4 and sending the switching information to FIG. 5 may be the processing power of the microcomputer and the scanning speed of the diagnostic device 4 to be held down.

Informationen, die Daten, die anzeigen, wieviel Phase seit dem Schaltzeitpunkt der Steuereinrichtung verstrichen ist, entsprechen, und das Signal des Steuerstromsensors 10a werden von der Steuereinrichtung 8 zur Diagnosevorrichtung 4 eingegeben. Die Stromwellenform kann aus dem Signal, das in die Diagnosevorrichtung 4 eingegeben wird, rekonstruiert werden und der Zustand des Drehmaschinensystems kann diagnostiziert werden.Information that corresponds to data indicating how much phase has elapsed since the control device switched and the signal from the control current sensor 10a are from the control device 8th to the diagnostic device 4 entered. The current waveform can be derived from the signal that is input to the diagnostic device 4 entered, reconstructed and the condition of the lathe system can be diagnosed.

Wenn die Stromsignale, die durch die Steuereinrichtung 4 erfasst werden, in der Phase beginnend vom Bezugsschaltzeitpunkt neu angeordnet werden, kann die Frequenzanalyse angewendet werden, da vorgesehen ist, dass die Intervalle der Phasen einander gleich sind. Andererseits wird im Falle einer Diskontinuität eine Frequenzanalyse angewendet, nachdem eine Interpolation zwischen Daten durchgeführt worden ist, um gleiche Interfalle zu schaffen. Wenn Daten, die dieselbe Phase wie die zu vergleichenden Daten besitzen, erhalten worden sind, können die Formen der Wellenformen direkt verglichen werden.When the current signals through the control device 4 are detected, in the phase starting from the reference switching point, the frequency analysis can be used, since it is provided that the intervals of the phases are equal to one another. On the other hand, in the event of a discontinuity, frequency analysis is applied after interpolation between data has been performed to create equal intervals. When data having the same phase as the data to be compared has been obtained, the shapes of the waveforms can be compared directly.

AUSFÜHRUNGSFORM 8EMBODIMENT 8

In Ausführungsform 8 wird ein Beispiel einer Diagnosevorrichtung 4, die zusätzlich zur Extraktionseinheit 5 und zur Diagnoseeinheit 6 eine Datenspeichereinheit 12 besitzt, beschrieben. Wie in 16 dargestellt ist, ist die Datenspeichereinheit 12 in der Diagnosevorrichtung 4 vorgesehen, und werden, nachdem die Daten, die durch die Extraktionseinheit 5 erfasst wurden, einmal in der Datenspeichereinheit 12 gespeichert worden sind, die Daten zur Diagnoseeinheit 6 übermittelt. Gemäß einer derartigen Konfiguration werden die diagnostizierten Daten in der Datenspeichereinheit in einer Zeitreihe angesammelt und ein Vergleich mit den früheren normalen Daten wie z. B. die Tendenz zeitabhängiger Änderungen wird einfacher. Darüber hinaus wird es durch Konfigurieren der Datenspeichereinheit 12, Daten mit einem nichtflüchtigen Speicher zu speichern, unnötig, der Diagnosevorrichtung 4 ständig Elektrizität zuzuführen.In embodiment 8, an example of a diagnostic device 4 that in addition to the extraction unit 5 and to the diagnostic unit 6 a data storage unit 12 owns, described. As in 16 is shown is the data storage unit 12 in the diagnostic device 4 provided and will be after the data created by the extraction unit 5 were recorded once in the data storage unit 12 have been saved, the data for the diagnostic unit 6 transmitted. According to such a configuration, the diagnosed data is accumulated in the data storage unit in a time series and a comparison with the previous normal data such as e.g. B. the tendency of time-dependent changes becomes easier. It also does this by configuring the data storage device 12 To store data with a non-volatile memory, unnecessarily, the diagnostic device 4 constantly supplying electricity.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Leistungsquellepower source
2.Second
Kabelelectric wire
33
Drehmaschinelathe
44
Diagnosevorrichtungdiagnostic device
55
Extraktionseinheitextraction unit
66
Diagnoseeinheitdiagnostic unit
77
LeistungsumsetzvorrichtungLeistungsumsetzvorrichtung
88th
Steuereinrichtungcontrol device
99
Mikrocomputermicrocomputer
10a, 10b10a, 10b
SteuerstromsensorControl current sensor
1111
Filterfilter
1212
DatenspeichereinheitData storage unit

Claims (20)

Diagnosevorrichtung zum Diagnostizieren eines Zustands eines Drehmaschinensystems, wobei das Drehmaschinensystem eine Drehmaschine, ein Kabel, eine Leistungsumsetzvorrichtung und eine Leistungsquelle, die miteinander elektrisch verbunden sind, enthält und die Leistungsumsetzvorrichtung Folgendes enthält: einen Stromsensor, der konfiguriert ist, einen Strom der Leistungsumsetzvorrichtung zu messen; und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, einen Schaltzustand der Leistungsumsetzvorrichtung auf der Grundlage einer Ausgabe des Stromsensors einzustellen; und die Diagnosevorrichtung eine Diagnoseeinheit zum Diagnostizieren eines Zustands des Drehmaschinensystems auf der Grundlage einer Ausgabe des Stromsensors umfasst.A diagnostic device for diagnosing a state of a lathe system, the lathe system including a lathe, a cable, a power converter and a power source that are electrically connected to each other, and the power converter includes: a current sensor configured to measure a current of the power conversion device; and a control unit configured to set a switching state of the power conversion device based on an output of the current sensor; and the diagnostic device includes a diagnostic unit for diagnosing a state of the lathe system based on an output of the current sensor. Diagnosevorrichtung für das Drehmaschinensystem nach Anspruch 1, wobei die Diagnoseeinheit konfiguriert ist, einen Zustand des Drehmaschinensystems unter Verwendung von Ausgabeinformationen des Stromsensors und Informationen, die von der Steuereinheit erfasst werden, die eine Phase anzeigen, die seit einem Schaltzeitpunkt, der als ein Bezug einer beliebig festgelegten Phase der Leistungsumsetzvorrichtung dient, verstrichen ist, zu diagnostizieren.Diagnostic device for the lathe system after Claim 1 wherein the diagnostic unit is configured to state a state of the lathe system using output information from the current sensor and information acquired by the control unit indicating a phase that has elapsed since a switching time that serves as a reference to an arbitrarily defined phase of the power conversion device is to diagnose. Diagnosevorrichtung für das Drehmaschinensystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ausgabeinformationen des Stromsensors Daten sind, die durch Durchführen einer Messung von Informationen für eine Wellenform zu einer Zeit des Schaltens der Leistungsumsetzvorrichtung für jede von mehreren Zeiten, nachdem ein beliebiger Zeitraum seit einem Schaltzeitpunkt verstrichen ist, erhalten werden.Diagnostic device for the lathe system after Claim 1 or 2 , wherein the output information of the current sensor is data obtained by performing measurement of information for a waveform at a time of switching the power conversion device for each of a plurality of times after any period of time has elapsed since a switching time. Diagnosevorrichtung für das Drehmaschinensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Stromsensor eine Überschwingwellenform zu einer Zeit des Schaltens der Leistungsumsetzvorrichtung erfasst und die Diagnoseeinheit konfiguriert ist, einen Zustand des Drehmaschinensystems unter Verwendung der erfassten Überschwingwellenform zu diagnostizieren.Diagnostic device for the lathe system according to one of the Claims 1 to 3 wherein the current sensor detects a ringing waveform at a time of switching the power conversion device, and the diagnostic unit is configured to diagnose a state of the lathe system using the detected ringing waveform. Diagnosevorrichtung für das Drehmaschinensystem nach Anspruch 4, wobei die Ausgabeinformationen des Stromsensors Daten sind, die durch Durchführen einer Messung von Informationen der Überschwingwellenform zu einer Zeit des Schaltens der Leistungsumsetzvorrichtung für jede von mehreren Zeiten, nachdem ein beliebiger Zeitraum seit einem Schaltzeitpunkt verstrichen ist, erhalten werden.Diagnostic device for the lathe system after Claim 4 , wherein the output information of the current sensor is data obtained by taking a measurement of information of the ringing waveform at a time of switching the power conversion device for each of a plurality of times after any period of time has passed since a switching time. Diagnosevorrichtung für das Drehmaschinensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei Signale eines Temperatursensors und eines Luftfeuchtigkeitssensors in die Diagnosevorrichtung eingegeben werden.Diagnostic device for the lathe system according to one of the Claims 1 to 5 , wherein signals of a temperature sensor and an air humidity sensor are input into the diagnostic device. Diagnosevorrichtung für das Drehmaschinensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei Ausgabeinformationen des Stromsensors erfasst werden, eine Wellenform einer oder mehrerer Perioden Fourier-transformiert wird, eine Änderung der Amplitude einer vorgegebenen Frequenz extrahiert wird und ein Änderungsbetrag oder eine Änderungsrate der Amplitude berechnet wird, um eine Diagnose eines Zustands durchzuführen.Diagnostic device for the lathe system according to one of the Claims 1 to 6 wherein output information of the current sensor is acquired, a waveform of one or more periods is Fourier-transformed, a change in the amplitude of a predetermined frequency is extracted, and a change amount or a change rate of the amplitude is calculated to carry out a diagnosis of a state. Diagnosevorrichtung für das Drehmaschinensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei Daten für eine N-te Periode aus den Ausgabeinformationen des Stromsensors extrahiert werden und eine Diagnose an den Daten durchgeführt wird.Diagnostic device for the lathe system according to one of the Claims 1 to 7 , wherein data for an Nth period are extracted from the output information of the current sensor and a diagnosis is carried out on the data. Diagnosevorrichtung für das Drehmaschinensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Diagnosevorrichtung in einem identischen Mikrocomputer wie die Steuereinheit der Leistungsumsetzvorrichtung installiert ist.Diagnostic device for the lathe system according to one of the Claims 1 to 8th , wherein the diagnostic device is installed in an identical microcomputer as the control unit of the power conversion device. Diagnosevorrichtung für das Drehmaschinensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die ferner Folgendes umfasst: eine Extraktionseinheit, die konfiguriert ist, Daten, die zur Diagnose verwendet werden, aus den Ausgabeinformationen des Stromsensors zu extrahieren; wobei die Extraktionseinheit in einem identischen Mikrocomputer wie die Steuereinheit der Leistungsumsetzvorrichtung installiert ist und die Diagnoseeinheit außerhalb des Mikrocomputers installiert ist.Diagnostic device for the lathe system according to one of the Claims 1 to 8th further comprising: an extraction unit configured to extract data used for diagnosis from the output information of the current sensor; wherein the extraction unit is installed in an identical microcomputer as the control unit of the power conversion device and the diagnostic unit is installed outside the microcomputer. Diagnosevorrichtung für das Drehmaschinensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Diagnosevorrichtung außerhalb der Leistungsumsetzvorrichtung installiert ist.Diagnostic device for the lathe system according to one of the Claims 1 to 8th , wherein the diagnostic device is installed outside the power conversion device. Drehmaschinensystem, das Folgendes umfasst: eine Drehmaschine, eine Leistungsumsetzvorrichtung und ein Kabel, das die Drehmaschine und die Leistungsumsetzvorrichtung elektrisch verbindet; wobei die Leistungsumsetzvorrichtung Folgendes enthält: einen Stromsensor, der konfiguriert ist, einen Strom, der der Drehmaschine zugeführt wird, zu messen; und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, einen Schaltzustand auf der Grundlage einer Ausgabe des Stromsensors einzustellen; und das Drehmaschinensystem ferner Folgendes umfasst: eine Diagnoseeinheit, die konfiguriert ist, einen Zustand des Drehmaschinensystems auf der Grundlage einer Ausgabe des Stromsensors zu diagnostizieren.Lathe system comprising: a lathe, a power converter, and a cable that electrically connects the lathe and the power converter; in which the power converter includes: a current sensor configured to measure a current supplied to the lathe; and a control unit configured to set a switching state based on an output of the current sensor; and the lathe system further includes: a diagnostic unit configured to diagnose a state of the lathe system based on an output of the current sensor. Drehmaschinensystem nach Anspruch 12, wobei die Diagnoseeinheit konfiguriert ist, einen Zustand unter Verwendung von Ausgabeinformationen des Stromsensors und Informationen, die von der Steuereinheit erfasst wurden, die eine Phase anzeigen, die seit einem Schaltzeitpunkt, der als ein Bezug einer beliebig festgelegten Phase der Leistungsumsetzvorrichtung dient, verstrichen ist, zu diagnostizieren.Lathe system after Claim 12 , wherein the diagnostic unit is configured, a state using output information of the current sensor and information acquired by the control unit, the phase display that has elapsed since a switching point in time that serves as a reference to an arbitrarily defined phase of the power conversion device. Drehmaschinensystem nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die Ausgabeinformationen des Stromsensors Daten sind, die durch Durchführen einer Messung von Informationen für eine Wellenform zu einer Zeit des Schaltens der Leistungsumsetzvorrichtung für jede von mehreren Zeiten, nachdem ein beliebiger Zeitraum seit einem Schaltzeitpunkt verstrichen ist, erhalten werden.Lathe system according to one of the Claims 12 or 13 , wherein the output information of the current sensor is data obtained by performing measurement of information for a waveform at a time of switching the power conversion device for each of a plurality of times after any period of time has elapsed since a switching time. Drehmaschinensystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Stromsensor eine Überschwingwellenform zu einer Zeit des Schaltens der Leistungsumsetzvorrichtung erfasst und die Diagnoseeinheit konfiguriert ist, einen Zustand des Drehmaschinensystems unter Verwendung der erfassten Überschwingwellenform zu diagnostizieren.Lathe system according to one of the Claims 12 to 14 wherein the current sensor detects a ringing waveform at a time of switching the power conversion device, and the diagnostic unit is configured to diagnose a state of the lathe system using the detected ringing waveform. Diagnoseverfahren für ein Drehmaschinensystem, das eine Drehmaschine, eine Leistungsumsetzvorrichtung und ein Kabel, das die Drehmaschine und die Leistungsumsetzvorrichtung elektrisch verbindet, enthält, wobei das Diagnoseverfahren Folgendes umfasst: Erfassen aus einer Ausgabe eines Stromsensors, der in der Leistungsumsetzvorrichtung vorgesehen ist und konfiguriert ist, einen Strom, der der Drehmaschine zugeführt wird, zu messen, von Stromwellenforminformationen für die Drehmaschine und Diagnostizieren eines Zustands des Drehmaschinensystems.A diagnostic method for a lathe system that includes a lathe, a power converter, and a cable that electrically connects the lathe and the power converter, the diagnostic method comprising: Detecting from an output of a current sensor provided in the power conversion device and configured to measure a current supplied to the lathe, current waveform information for the lathe and Diagnosing a condition of the lathe system. Diagnoseverfahren für das Drehmaschinensystem nach Anspruch 16, wobei Ausgabeinformationen des Stromsensors erfasst werden, eine Wellenform einer oder mehrerer Perioden Fourier-transformiert wird, eine Änderung der Amplitude einer vorgegebenen Frequenz extrahiert wird und ein Änderungsbetrag oder eine Änderungsrate der Amplitude berechnet wird, um eine Diagnose eines Zustands durchzuführen.Diagnostic procedure for the lathe system Claim 16 wherein output information of the current sensor is acquired, a waveform of one or more periods is Fourier-transformed, a change in the amplitude of a predetermined frequency is extracted, and a change amount or a change rate of the amplitude is calculated to carry out a diagnosis of a state. Diagnoseverfahren für das Drehmaschinensystem nach einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei Daten für eine N-te Periode aus den Ausgabeinformationen des Stromsensors extrahiert werden und eine Diagnose an den Daten durchgeführt wird.Diagnostic method for the lathe system according to one of the Claims 16 or 17 , wherein data for an Nth period are extracted from the output information of the current sensor and a diagnosis is carried out on the data. Diagnoseverfahren für das Drehmaschinensystem nach einem der Ansprüche 16 bis 18, das ferner Folgendes umfasst: Erfassen aus den Ausgabeinformationen des Stromsensors mehrerer Datenstücke für verschiedene Zeiten, nachdem ein beliebiger Zeitraum seit einem Schaltzeitpunkt verstrichen ist; und Durchführen einer Diagnose auf der Grundlage der Daten.Diagnostic method for the lathe system according to one of the Claims 16 to 18 , further comprising: acquiring from the output information of the current sensor a plurality of pieces of data for different times after an arbitrary period of time has passed since a switching time; and performing diagnosis based on the data. Diagnoseverfahren für das Drehmaschinensystem nach einem der Ansprüche 16 bis 19, das ferner Folgendes umfasst: Erfassen aus den Ausgabeinformationen des Stromsensors von Daten für eine Überschwingwellenform zu einem Zeitpunkt des Schaltens der Leitungsumsetzvorrichtung und Durchführen einer Diagnose auf der Grundlage der Daten.Diagnostic method for the lathe system according to one of the Claims 16 to 19 further comprising: acquiring from the current sensor output information data for a ringing waveform at a time of switching the line conversion device and performing diagnosis based on the data.
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