JP2007112565A - 駆動系診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータおよびアクチュエータの動力を伝達する伝達機構を備える駆動系の動作を、効率的に診断可能な駆動系診断装置を提供する。
【解決手段】理論値取得手段１０１は、駆動系による駆動速度の理論値を取得する。実測値取得手段１０２は、伝達機能の運動に基づいて駆動系による駆動速度の実測値を取得する。診断手段１０３は、理論値取得手段１０１により取得された理論値および実測値取得手段１０２により取得された実測値を比較することで駆動系の動作を診断する。また、アラーム通知手段１０４は、診断手段１０３における診断結果に応じてアラームを通知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アクチュエータおよびアクチュエータの動力を伝達する伝達機構を備える駆動系の動作を診断する駆動系診断装置に関する。

プラント等に設置される搬送装置の状態を診断する手法として、動力を発生させるモータの回転数や伝達機構の運動を実測することで、異常を検出する手法が用いられる。また、汎用インバータを用いてモータを駆動する場合、センサレスベクトル制御によるインバータ出力からモータの回転速度を見積もり計測することが行われている。

モータの回転数や伝達機構の運動を実測する作業や、モータの回転速度を見積もる作業を定期点検として実行することで搬送装置の性能をチェックし、故障等の診断を行っている。

特開平０７−１４３６０４号公報 特開平０８−１４９８９８号公報

しかし、モータの回転速度を計測する場合には、モータ自体の劣化や性能不足等の判断はできるが、モータの駆動力を伝達する伝達機構の故障傾向等を把握することはできない。また、伝達機構の故障傾向等を把握することができないため、実際に問題の発生していないラインについても定期的に稼動を停止し、診断作業を行う必要がある。

本発明の目的は、アクチュエータおよびアクチュエータの動力を伝達する伝達機構を備える駆動系の動作を、効率的に診断可能な駆動系診断装置を提供することにある。

本発明の駆動系診断装置は、アクチュエータおよび前記アクチュエータの動力を伝達する伝達機構を備える駆動系の動作を診断する駆動系診断装置において、前記駆動系による駆動速度の理論値を取得する理論値取得手段と、前記伝達機能の運動に基づいて前記駆動速度の実測値を取得する実測値取得手段と、前記理論値取得手段により取得された前記理論値および前記実測値取得手段により取得された前記実測値を比較することで前記駆動系の動作を診断する診断手段と、を備えることを特徴とする。
この駆動系診断装置によれば、理論値取得手段により取得された理論値および実測値取得手段により取得された実測値を比較することで駆動系の動作を診断するので、伝達機構を含めた診断が可能となる。

前記アクチュエータの動作はセンサレスベクトル制御され、前記理論値取得手段は、インバータ出力に基づいて前記理論値を取得してもよい。

前記駆動系は搬送物を搬送する搬送装置を構成し、前記実測値取得手段は、前記搬送物の速度を取得してもよい。

前記診断手段における診断結果に応じてアラームを通知するアラーム通知手段を備えてもよい。

本発明の駆動系診断装置によれば、理論値取得手段により取得された理論値および実測値取得手段により取得された実測値を比較することで駆動系の動作を診断するので、伝達機構を含めた診断が可能となる。

図１は本発明による駆動系診断装置を機能的に示すブロック図である。

図１において、理論値取得手段１０１は、駆動系による駆動速度の理論値を取得する。実測値取得手段１０２は、伝達機能の運動に基づいて駆動系による駆動速度の実測値を取得する。診断手段１０３は、理論値取得手段１０１により取得された理論値および実測値取得手段１０２により取得された実測値を比較することで駆動系の動作を診断する。

また、アラーム通知手段１０４は、診断手段１０３における診断結果に応じてアラームを通知する。

以下、図２〜図４を参照して、本発明による駆動系診断装置を搬送装置に適用した一実施形態について説明する。

図２は本実施形態の駆動系診断装置としての搬送装置の制御系の構成を示すブロック図である。

図２に示すように、搬送装置１００は動力を発生するモータ１と、モータ１を駆動する汎用インバータ２と、搬送装置１００により搬送される搬送物の搬送速度を測定するための光センサ３１および光センサ３２と、搬送装置１００による搬送速度の理論値および実測値を算出するとともに、搬送装置１００の異常検出のための演算を行う演算部５と、異常検出時にアラームを通知するためのアラーム通知部６と、汎用インバータ２、光センサ３１、光センサ３２、演算部５およびアラーム通知部６を制御する制御部７と、を備える。

汎用インバータ２からの供給電流により駆動されるモータ１は、センサレスベクトル制御によりその回転速度が制御されている。

図３は搬送装置１００の搬送機構を示す図である。

図３に示すように、モータ１の動力は伝達機構８を介してベルトコンベア２０のローラ２１に伝達され、ローラ２１の回転に伴ってベルト２２が駆動される。ベルトコンベア２０により搬送される搬送物２３は、ベルト２２の近傍に取り付けられた光センサ３１および光センサ３２により検出される。図３に示すように、光センサ３１および光センサ３２に対向する位置には、それぞれ光源３１ａおよび３２ａが設けられている。搬送物２３が光センサ３１および光源３１ａの間、あるいは光センサ３２および光源３２ａの間を通過するときの光センサ３１および光センサ３２の検出信号に基づいて、搬送物２３の位置が検出される。

図４は搬送装置１００において異常を検出するための処理手順を示すフローチャートである。この手順は制御部７に実装されるプログラムに従って、制御部７の制御に基づき実行される。

図４のステップＳ１では、演算部５において、搬送物２３の搬送速度の理論値を算出する。ここでは、図２に示すように、演算部５において、センサレスベクトル制御が実行されるモータ１に対する汎用インバータ２が記録している供給電流値、電圧値、若しくは、周波数値を取り込み、この供給電流値、電圧値、若しくは、周波数値に基づいてモータ１の回転速度を求める。図３に示すように、モータ１の動力は伝達機構８を介してベルト２２の運動に変換されるが、上記プログラムにはモータ１の回転速度をベルト２２の速度、すなわち搬送物２３の搬送速度に変換する変換式が記述されており、ステップＳ１の処理では、上記供給電流値、電圧値、若しくは、周波数値に基づいて搬送物２３の搬送速度の理論値を算出することができる。

次に、ステップＳ２では、演算部５において、光センサ３１および光センサ３２からの検出信号に基づき、搬送物２３の搬送速度の実測値を算出する。搬送物２３の搬送速度は、搬送物２３が光センサ３１および光源３１ａの間を通過する時刻と、光センサ３２および光源３２ａの間を通過する時刻との時間差に基づいて算出される。搬送速度は光センサ３１および光センサ３２による検出位置間の距離を上記時間差で除算することで算出できる。

次に、ステップＳ３では、演算部５において、ステップＳ１で算出された搬送速度の理論値と、ステップＳ２で算出された搬送物２３の搬送速度の実測値とを比較する。ステップＳ４では、演算部５において、ステップＳ３による比較結果に基づき、搬送装置１００の異常の有無を判断する。

ステップＳ４において異常と判断されればステップＳ５へ進み、アラーム通知部６（図２）によりアラームを通知する。その後、ステップＳ１へ戻り、上記一連の処理を繰り返す。ステップＳ４において正常と判断されれば、ステップＳ５をスキップしてステップＳ１へ戻り、上記一連の処理を繰り返す。

上記ステップＳ４における判断基準は任意に設定できる。例えば、搬送速度の理論値と実測値とが一定値以上、乖離した場合に異常と判断してもよい。また、搬送装置に対する過去のメンテナンス履歴などのノウハウをプログラムに反映させることで、より的確な判断を行うことができる。例えば、メンテナンス履歴に即して、メンテナンスの必要性を判断するための基準となる理論値と実測値との差異の許容範囲を設定することもできる。

また、異常と判断された場合、制御部７の制御に基づいて所定の動作に移行するようにしてもよい。例えば、他の搬送装置と連携可能なシステムを構成し、異常時には他の搬送装置が代替して機能するように自律的な変更を行うようにしてもよい。

以上のように、上記実施形態では、センサレスベクトル制御が実行されるモータ１に対する汎用インバータ２からの供給電流値、電圧値、若しくは、周波数値に基づいて搬送速度の理論値を算出し、この理論値と搬送速度の実測値とを比較している。したがって、モータ１、伝達機構８およびベルトコンベア２０を含む駆動系のどこかで故障等が発生するなどして動力の伝達が阻害された場合、速やかに異常を検出できる。例えば、搬送装置の総運転時間が長くなると、伝達機構８などを構成するベルト等のたわみ等による影響から実測値が変動し、あるいは、ギアやプーリー等の磨耗によって理論値と実測値の差分がばらつくなどの現象が発生する。本実施形態では、このような現象を迅速に把握することにより、搬送装置の予知診断を自動的に行うことができる。これにより、従来はラインを一旦停止し、性能調査を行わないと把握できなかった動力伝達系の故障傾向を、搬送装置を稼動した状態で把握することが可能となる。また、モータ１の回転速度と、搬送物の搬送速度とを独立して算出するため、異常や故障が発生した箇所の認定も容易なものとなる。

また、搬送装置を監視装置にオンラインで接続しておけば、アラーム通知の機能によって、メンテナンス作業員がオンライン経由で異常の発生を知ることができるとともに搬送装置の状態をオンライン経由で確認できる。

上記実施形態では、搬送速度の理論値および実測値の取得を１つのプログラムとして実現しているが、例えば、搬送速度の実測値を取得する構成が予め設けられている場合には、新たに理論値の取得および異常検出のためのプログラムのみを追加して実装してもよい。

また、搬送速度の理論値、実測値の取得および異常検出のためのプログラムの一部あるいは全部を実装するにあたり、搬送装置１００を稼動した状態で、プログラムを制御部７にダウンロードできるように構成してもよい。ダウンロードは専用の通信回線を用いて行ってもよいし、インターネット等の公衆回線を介して行ってもよい。

上記実施形態では、搬送装置を例示したが、本発明による駆動系診断装置はアクチュエータおよびアクチュエータの動力を伝達する伝達機構を備える装置を診断する場合に、広く適用できる。また、上記実施形態では、センサレスベクトル制御が行われている装置での診断を例示しているが、診断対象となる装置の構成はこれに限定されない。駆動速度の理論値の算出方法は、診断装置の構成に応じて、適宜選択される。

上記実施形態では、光センサを搬送物の位置センサとして用いた例を示したが、搬送速度ないし駆動速度の実測値を取得する方法として、種々の方法を用いることができる。例えば、搬送物に電子タグを取り付けるとともに搬送経路に電子タグの読み取り装置を設けることで、読み取り装置を位置センサとして機能させ、搬送物の搬送速度を求めることもできる。

本発明による駆動系診断装置をプラントに導入し、プラントに設定される個々の装置の診断を行えば、多数の装置の中から、異常の可能性のある装置を容易に抽出することが可能となる。このため、例えば、メンテナンス等の対象となる重要作業項目を判断する基準を提供することが可能となる。

以上のように、本発明の駆動系診断装置によれば、理論値取得手段により取得された理論値および実測値取得手段により取得された実測値を比較することで駆動系の動作を診断するので、伝達機構を含めた診断を実行できる。また、理論値および実測値の比較により効率的な診断が可能となり、駆動系の動作を停止しない状態での診断を可能とすることもできる。

本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、アクチュエータおよびアクチュエータの動力を伝達する伝達機構を備える駆動系の動作を診断する駆動系診断装置に対し、広く適用することができる。

本発明による駆動系診断装置を機能的に示すブロック図。 搬送装置の制御系の構成を示すブロック図。 搬送装置の搬送機構を示す図。 搬送装置において異常を検出するための処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１ モータ（アクチュエータ）
２ 伝達機構（伝達機構）
５ 演算部（理論値取得手段、実測値取得手段、診断手段）
６ アラーム通知部（アラーム通知手段）
７ 制御部（理論値取得手段、実測値取得手段、診断手段、アラーム通知手段）
２０ ベルトコンベア（伝達機構）
３１ 光センサ（実測値取得手段）
３２ 光センサ（実測値取得手段）
１０１ 理論値取得手段
１０２ 実測値取得手段
１０３ 診断手段
１０４ アラーム通知手段

Claims (4)

1. アクチュエータおよび前記アクチュエータの動力を伝達する伝達機構を備える駆動系の動作を診断する駆動系診断装置において、
   前記駆動系による駆動速度の理論値を取得する理論値取得手段と、
   前記伝達機能の運動に基づいて前記駆動速度の実測値を取得する実測値取得手段と、
   前記理論値取得手段により取得された前記理論値および前記実測値取得手段により取得された前記実測値を比較することで前記駆動系の動作を診断する診断手段と、
   を備えることを特徴とする駆動系診断装置。
2. 前記アクチュエータの動作はセンサレスベクトル制御され、前記理論値取得手段は、インバータ出力に基づいて前記理論値を取得することを特徴とする請求項１に記載の駆動系診断装置。
3. 前記駆動系は搬送物を搬送する搬送装置を構成し、
   前記実測値取得手段は、前記搬送物の速度を取得することを特徴とする請求項１または２に記載の駆動系診断装置。
4. 前記診断手段における診断結果に応じてアラームを通知するアラーム通知手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動系診断装置。
   

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