JP2009068950A - Machine diagnostic system - Google Patents

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Kenichi Murata
健一 村田
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Yaskawa Electric Corp
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Yaskawa Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that a frequency characteristic is occasionally examined from a motor torque instruction to a motor speed as a means to comprehend a dynamic characteristic of a machine connected to a motor, however, the comprehended dynamic characteristic is currently used only as a servo adjustment support function and thus the machine cannot be diagnosed with respect to its abnormality (increase of frictional force due to increased viscosity at support sections). <P>SOLUTION: A plurality of speed instructions are transmitted from a personal computer 101 to a servo amplifier 102 pattern-by-pattern, a torque instruction and a motor speed are loaded from a motor 103 in use, the loaded data undergo an averaging treatment, and the result is displayed as a graph, consequently, increase or decrease of viscous or static friction can be simply confirmed and problems of the machine can be diagnosed based on the result. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電動機で駆動される機械の破損状況やグリース寿命を診断する機械診断装置に関する。   The present invention relates to a machine diagnostic apparatus for diagnosing the breakage status and grease life of a machine driven by an electric motor.

従来の機械診断装置として、図8のような機械診断装置が開示されている(特許文献1参照)。図において、801はプログラム解析部、802は指令値生成部、803はモータ制御部、804は状態量演算部、805は温度推定部、806は評価用データ演算部、807は評価用データ保存部、808は現在寿命評価部である。状態量演算部804により演算された減速器の状態量から温度推定部805により推定されたグリースの温度を考慮して、グリースの寿命を評価するように構成したものである。
また、モータの状態量から減速器の摩擦係数を同定し、その摩擦係数から温度を推定するようにも構成した。これにより、温度センサなどを付加することなく、温度条件が分からない場合や温度条件が変化する場合でも、正確にグリースの寿命を評価することができる。
また、産業用ロボットの部品の真の交換時期の到来の監視や保守点検時期の検出及び報知ができる診断装置として、図9のような診断装置が開示されている(特許文献2参照)。図において、901は表示部、902は演算部、903は駆動部、904はモニタ部、M1〜Mnはモータ、Jnは関節である。
演算部902はモータM1〜Mnの運転状態を監視するモニタ部904がモータシャフトのトルクならびにモータシャフトの回転速度を検出して、これらから関節Jnの単位時間当たりの損傷度を演算し、且つ損傷度を累積した累積損傷度に基づいて関節Jnの保守時期あるいは耐久残時間あるいは交換時期を検出して表示901によって報知することができる。
また、ロボットの部品寿命を管理できる装置として、特許文献3が開示されている。ロボット制御装置にサーボ電源投入後、サンプリング時間毎にサーボモータに指令しているモータトルクと、回転数を利用して減速機、グリースの寿命を累積計算する。この累積計算値と予め設定してある基準値を比較し、この基準値を超えた場合は、部品交換、点検の必要性を表示、警告を出す。
As a conventional machine diagnostic apparatus, a machine diagnostic apparatus as shown in FIG. 8 is disclosed (see Patent Document 1). In the figure, 801 is a program analysis unit, 802 is a command value generation unit, 803 is a motor control unit, 804 is a state quantity calculation unit, 805 is a temperature estimation unit, 806 is an evaluation data calculation unit, and 807 is an evaluation data storage unit. , 808 is a current life evaluation unit. The grease life is evaluated in consideration of the temperature of the grease estimated by the temperature estimation unit 805 from the state quantity of the speed reducer calculated by the state quantity calculation unit 804.
In addition, the friction coefficient of the speed reducer is identified from the motor state quantity, and the temperature is estimated from the friction coefficient. This makes it possible to accurately evaluate the life of the grease without adding a temperature sensor or the like even when the temperature condition is unknown or the temperature condition changes.
Further, as a diagnostic device capable of monitoring the arrival of a real replacement time for parts of an industrial robot and detecting and notifying the maintenance inspection time, a diagnostic device as shown in FIG. 9 is disclosed (see Patent Document 2). In the figure, 901 is a display unit, 902 is a calculation unit, 903 is a drive unit, 904 is a monitor unit, M1 to Mn are motors, and Jn is a joint.
The calculation unit 902 is a monitor unit 904 that monitors the operation state of the motors M1 to Mn, detects the torque of the motor shaft and the rotation speed of the motor shaft, calculates the damage degree per unit time of the joint Jn from these, and The maintenance time or the remaining durability time or the replacement time of the joint Jn can be detected on the basis of the accumulated damage degree obtained by accumulating the degree and can be notified by the display 901.
Further, Patent Document 3 is disclosed as an apparatus that can manage the life of parts of a robot. After the servo power is turned on to the robot controller, the life of the reducer and grease is cumulatively calculated using the motor torque commanded to the servo motor and the number of revolutions every sampling time. This cumulative calculation value is compared with a preset reference value, and if this reference value is exceeded, the necessity for parts replacement and inspection is displayed and a warning is issued.

特開2004−309221号公報JP 2004-309221 A 特開平9−81215号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-81215 特開平7−124889号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-124889

従来の機械診断装置において、減速機やグリースの寿命を正確に把握できるとあり、実際にはモータ電流やモータ速度やトルク指令などを利用して、摩擦係数を同定し、摩擦係数から温度を推定するとしている。グリースの寿命については、温度のみでなく湿度なども関係があり、経年変化と温度変化の関係を分離することが難しいので、正確なグリース寿命を測ることは困難である。また、関節Jnの回転速度、サンプリング時間、限界繰り返し回数を用いて損傷度を求め、損傷度の累積値がある閾値を越えた時をグリース注入時期としていた。この場合には、グリース注入時期は分かるが、破損時期は分からないという問題がある。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、機械の故障箇所及び、摩擦係数の増減によりグリース注入時期を診断する機械診断装置を提供することを目的とする。
In conventional machine diagnostic equipment, it is said that the life of the reducer and grease can be accurately grasped. Actually, the friction coefficient is identified using the motor current, motor speed, torque command, etc., and the temperature is estimated from the friction coefficient. If so. Regarding the life of grease, not only temperature but also humidity is related, and it is difficult to separate the relationship between aging and temperature change, so it is difficult to accurately measure the life of grease. Further, the degree of damage was determined using the rotational speed of the joint Jn, the sampling time, and the limit number of repetitions, and the time when the cumulative value of the degree of damage exceeded a certain threshold was set as the grease injection timing. In this case, there is a problem that the grease injection timing is known, but the breakage timing is unknown.
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a machine diagnostic apparatus that diagnoses a grease injection timing based on a failure point of a machine and an increase / decrease in a friction coefficient.

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1記載の機械診断装置の発明は、モータにより駆動する機械の摩擦測定により機械の寿命を診断する機械診断装置であって、速度指令をモータ制御装置に入力する入力部と記憶部と表示部と演算部とを備えて成る機械診断装置において、前記モータ制御装置によって駆動されるモータ駆動中のトルク指令もしくは推力指令とモータ速度を前記記憶部に保存し、前記演算部が前記記憶部から初期運転時の前記トルク指令もしくは前記推力指令と前記モータ速度と、所定時間が経過した後の前記トルク指令もしくは前記推力指令と前記モータ速度を読み出し、それぞれ前記表示部の表示画面に同時表示させることを特徴としている。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の機械診断装置において、前記演算部が保存された複数の前記モータ速度に対応した前記トルク指令もしくは前記推力指令を読み出して、これらをフーリエ変換し、前記トルク指令もしくは前記推力指令のパワースペクトルを求め、これを前記表示部の表示画面に表示させることを特徴としている。
請求項3記載の発明は、請求項1記載の機械診断装置において、モータ加速中で加速開始から加速完了までを1周期として前記トルク指令もしくは前記推力指令のデータを保存し、前記演算部が保存された前記トルク指令もしくは前記推力指令を読み出してフーリエ変換し、前記トルク指令もしくは前記推力指令のパワースペクトルを求め、これを前記表示部の表示画面に表示させることを特徴としている。
請求項4記載の機械診断装置の発明は、モータにより駆動する機械の摩擦測定により機械の寿命を診断する機械診断装置であって、位置指令をモータ制御装置に入力する入力部と記憶部と表示部と演算部とを備えて成る機械診断装置において、前記モータ制御装置によって駆動されるモータ駆動中のトルク指令もしくは推力指令とモータ位置を前記記憶部に保存し、前記演算部が前記記憶部から初期運転時の前記トルク指令もしくは前記推力指令と前記モータ位置と、所定時間が経過した後の前記トルク指令もしくは前記推力指令と前記モータ位置を読み出し、それぞれ前記表示部の表示画面に同時表示させることを特徴としている。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention of the machine diagnostic device according to claim 1 is a machine diagnostic device for diagnosing the life of a machine by measuring friction of a machine driven by a motor, wherein an input unit for inputting a speed command to the motor control unit, a storage unit, and a display In the machine diagnostic device comprising a unit and a calculation unit, a torque command or a thrust command during driving of the motor driven by the motor control device and a motor speed are stored in the storage unit, and the calculation unit is stored in the storage unit. The torque command or the thrust command and the motor speed during initial operation, and the torque command or the thrust command and the motor speed after a predetermined period of time are read out and simultaneously displayed on the display screen of the display unit, respectively. It is characterized by.
According to a second aspect of the present invention, in the machine diagnostic apparatus according to the first aspect, the torque command or the thrust command corresponding to the plurality of motor speeds stored by the arithmetic unit is read, and these are subjected to Fourier transform. A power spectrum of the torque command or the thrust command is obtained and displayed on a display screen of the display unit.
According to a third aspect of the present invention, in the machine diagnostic apparatus according to the first aspect, the torque command or the thrust command data is stored in one cycle from the start of acceleration to the completion of acceleration during motor acceleration, and the arithmetic unit stores the data. The torque command or the thrust command is read and Fourier transformed to obtain a power spectrum of the torque command or the thrust command, and this is displayed on the display screen of the display unit.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a machine diagnostic apparatus for diagnosing the life of a machine by measuring friction of a machine driven by a motor, wherein an input unit, a storage unit, and a display for inputting a position command to the motor control unit are provided. In the machine diagnostic device comprising a unit and a calculation unit, a torque command or a thrust command during driving of the motor driven by the motor control device and a motor position are stored in the storage unit, and the calculation unit is stored in the storage unit. The torque command or the thrust command and the motor position at the time of initial operation, and the torque command or the thrust command and the motor position after a predetermined time have elapsed are read and simultaneously displayed on the display screen of the display unit, respectively. It is characterized by.

請求項1に記載の発明によると、初期運転時のトルク指令とモータ速度と、所定時間が経過した後のトルク指令とモータ速度をそれぞれ表示部の表示画面に同時表示させるので、初期運転時から時間経過後の静止摩擦力及び摩擦係数の変化を観測することができる。
また、請求項2に記載の発明によると、モータ速度に対応したトルク指令をフーリエ変換して、トルク指令のパワースペクトルを表示画面に表示させるため、モータ一回転辺りの周期的なトルク変動を観測できるので、機械破損状況が詳細に確認することができる。
また、請求項3に記載の発明によると、モータ加速中で加速開始から加速完了までを1周期としてトルク指令をフーリエ変換し、トルク指令のパワースペクトルを求めて表示するため、指令の一部として速度変化状態でのトルク指令を観測できるので、短時間で機械破損状況を確認することができる。
また、請求項4に記載の発明によると、初期運転時のトルク指令とモータ位置と、所定時間が経過した後のトルク指令とモータ位置をそれぞれ表示部の表示画面に同時表示させるため、モータ位置に依存したトルク変化を観測できるので、機械破損箇所を特定することができる。
According to the first aspect of the present invention, since the torque command and the motor speed during the initial operation, and the torque command and the motor speed after a predetermined time have been simultaneously displayed on the display screen of the display unit, Changes in static friction force and coefficient of friction after time can be observed.
According to the second aspect of the present invention, the torque command corresponding to the motor speed is Fourier-transformed, and the power spectrum of the torque command is displayed on the display screen, so that periodic torque fluctuations around one rotation of the motor are observed. As a result, the machine breakage status can be confirmed in detail.
According to the invention described in claim 3, the torque command is Fourier-transformed with one cycle from the start of acceleration to the completion of acceleration during motor acceleration, and the power spectrum of the torque command is obtained and displayed. Since the torque command in the speed change state can be observed, the machine breakage status can be confirmed in a short time.
According to the fourth aspect of the invention, the torque command and the motor position at the time of initial operation, and the torque command and the motor position after a predetermined time have been simultaneously displayed on the display screen of the display unit. The torque change depending on can be observed, so that the machine breakage point can be specified.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の機械診断装置の概計図である。
図において、101は外部表示装置(例えばパソコン)、102はモータを駆動するサーボアンプ、103はモータ、104は負荷機械(例えば1軸スライダ)、105は外部表示装置101からサーボアンプ102への指令とサーボアンプ102から外部表示装置101に送信するデータを転送するための通信ケーブル、106はサーボアンプ102からモータ103へ駆動電流を送信するパワーケーブル、107はモータ103からサーボアンプ102へエンコーダ信号(サイン、コサイン波やシリアルデータなど)送信するエンコーダケーブルである。外部表示装置101において、例えば速度台形波指令を予め作成し、サーボアンプ102に転送し、この速度指令に基づいてモータ103が回転し、モータ103に結合された機械104が移動する。モータ103が駆動される際のモータ情報(モータ位置、モータ速度、モータトルク指令)を外部表示装置101に転送する。外部表示装置101で表示する前に、指令に対する最大モータ速度時のモータ速度とトルク指令を保存する。このモータ速度とトルク指令を複数の速度台形波において保存した後、外部表示装置101では、モータ速度とトルク指令を用いて、図2のモータ速度とモータトルクをプロット表示する。これを表示し、図中201と202の部分をそれぞれ直線補間すると式(1)が得られる。
FIG. 1 is a schematic diagram of the machine diagnostic apparatus of the present invention.
In the figure, 101 is an external display device (for example, a personal computer), 102 is a servo amplifier that drives a motor, 103 is a motor, 104 is a load machine (for example, a single-axis slider), and 105 is a command from the external display device 101 to the servo amplifier 102. And a communication cable for transferring data to be transmitted from the servo amplifier 102 to the external display device 101, a power cable 106 for transmitting a drive current from the servo amplifier 102 to the motor 103, and an encoder signal (107) from the motor 103 to the servo amplifier 102. Encoder cable to transmit (sine, cosine wave, serial data, etc.). In the external display device 101, for example, a speed trapezoidal wave command is created in advance and transferred to the servo amplifier 102. Based on this speed command, the motor 103 rotates and the machine 104 coupled to the motor 103 moves. Motor information (motor position, motor speed, motor torque command) when the motor 103 is driven is transferred to the external display device 101. Before displaying on the external display device 101, the motor speed and torque command at the maximum motor speed with respect to the command are stored. After the motor speed and torque command are stored in a plurality of speed trapezoidal waves, the external display device 101 plots and displays the motor speed and motor torque in FIG. 2 using the motor speed and torque command. When this is displayed and linear interpolation is performed for the portions 201 and 202 in the figure, Equation (1) is obtained.

Figure 2009068950
Figure 2009068950

Tはトルク指令、vはモータ速度、Aは粘性摩擦係数、Bは静止摩擦を表す。
例えば、図2に表した201部分の粘性摩擦係数(A)は10.2e−5(Nms/rad)、静止摩擦(B)は0.0125Nmとなり、202部分の粘性摩擦係数(A)は8.46e−5(Nms/rad)、静止摩擦(B)は−0.00549Nmとなる。この正と負の静止摩擦(B)の平均値は定常トルク外乱であり、0.0035Nmであることがわかる。この粘性摩擦係数と静止摩擦を初期連続運転後に記録しておき、1週間、1ヶ月の単位で速度台形波パターンにて動作させた時のモータ情報を用いて、外部表示装置101にモータ速度とモータトルクをプロット表示すると図3のような波形が得られる。
図3において、横軸はモータ速度(rad/s)、縦軸はモータトルク(Nm)、線図の実線は新スライダの摩擦特性、太線は使用開始後2年後のスライダの摩擦特性、点線は交換すべき時期に来ているスライダの摩擦特性である。
使用開始後2年後のスライダの摩擦特性(太線)は、新スライダの摩擦特性(実線)と比べると、粘性摩擦係数(勾配)及び静止摩擦(切片)がともに増大していることが確認できる。そこで、使用を続けていくうちに、粘性摩擦係数(勾配)がグリースメーカ指定の値(交換すべき時期に来ている点線のスライダの摩擦特性の勾配)を超えたらグリース交換を行い、静止摩擦(切片)が機械メーカ指定の値(点線のスライダの摩擦特性の切片)より大きくなっていれば機械の磨耗などの要因が考えられるので、機械部品(主にベアリングなど)の磨耗のチェックを行う。
T represents a torque command, v represents a motor speed, A represents a viscous friction coefficient, and B represents static friction.
For example, the viscous friction coefficient (A) of the 201 portion shown in FIG. 2 is 10.2e-5 (Nms / rad), the static friction (B) is 0.0125 Nm, and the viscous friction coefficient (A) of the 202 portion is 8 .46e-5 (Nms / rad) and static friction (B) is -0.00549 Nm. It can be seen that the average value of the positive and negative static friction (B) is a steady torque disturbance and is 0.0035 Nm. The viscous friction coefficient and the static friction are recorded after the initial continuous operation, and the motor information when the motor is operated with the speed trapezoidal wave pattern for one week or one month is used for the external display device 101 to When the motor torque is plotted, a waveform as shown in FIG. 3 is obtained.
In FIG. 3, the horizontal axis is the motor speed (rad / s), the vertical axis is the motor torque (Nm), the solid line in the diagram is the friction characteristic of the new slider, the thick line is the friction characteristic of the slider two years after the start of use, and the dotted line Is the friction characteristics of the slider that is about to be replaced.
It can be confirmed that both the friction coefficient (gradient) and static friction (intercept) of the slider friction characteristics (thick line) two years after the start of use increase compared to the friction characteristics (solid line) of the new slider. . Therefore, if the viscous friction coefficient (gradient) exceeds the value specified by the grease manufacturer (gradient of the friction characteristics of the dotted slider that is about to be replaced) over time, the grease is replaced and static friction is applied. If the (intercept) is larger than the value specified by the machine manufacturer (intercept of the dotted slider frictional characteristic), there may be factors such as machine wear. Check the wear of machine parts (mainly bearings). .

実施例1においては、グリース交換の指示を与える機械診断装置の説明であったが、本実施例2では、機械の磨耗状態をチェックするための機械診断装置のフローチャートを図4に従って説明する。
まず、ステップS41で外部表示装置101(図1、例えばパソコン)は速度台形波指令を作成し、サーボアンプ102(図1)に送信する。速度台形波は、例えば加速時間及び減速時間100msで一定速度100(1/min)などとする。サーボアンプ102はモータ103(図1)に速度指令を与え、モータ103はその速度指令に従って駆動される。その時のモータ速度、モータトルク、モータ位置の各情報を取得し、エンコーダケーブル107(図1)を介してサーボアンプ102の制御周期毎にサーボアンプ102のメモリに保存する(S42)。モータ差分位置が0をトリガー条件として、サーボアンプ102から外部表示装置101へモータ情報を転送する(S43)。
ステップS44でまだ2つ以上の指令でモータ情報を取得していないときはステップS41へ戻り、さらに別の速度台形波指令(例えば、加速時間及び減速時間100msで一定速度300(1/min))をサーボアンプに送信する(S41)。その速度指令に従ってモータが駆動される。その時のモータ速度、モータトルク、モータ位置をサーボアンプのメモリに保存する(S42)。前回と同様にモータ差分位置が0をトリガー条件として、サーボアンプ102から外部表示装置101へモータ情報を転送する(S43)。
ステップS44で2つ以上の指令でモータ情報を取得しているときはステップS45へ進む。ステップS45では、外部表示装置101は、得られたモータ情報の内、トルク指令をフーリエ変換(FFT)し、パワースペクトルを計算する。そして、ステップS46で縦軸をトルク指令のパワースペクトル、横軸を周波数として外部表示装置101の表示画面にパワースペクトルを表示する。
また、モータ速度をフーリエ変換し、パワースペクトルを計算する。縦軸をモータ速度のパワースペクトル、横軸を周波数として表示する。
図5はこのようにして得られたパワースペクトル−周波数線図を示しており、(a)はトルク指令のパワースペクトル−周波数線図、(b)はモータ速度のパワースペクトル−周波数線図をそれぞれ示している。横軸は周波数(Hz)である。
このようにトルク指令(a)と速度指令(b)のパワースペクトルを表示し、相関を見ることにより速度に同期したトルク指令を確認できる。モータが回転している時のパワースペクトルが最も大きく、回転数に起因する高次モードも現れる。図中、点線は、異常時のパワースペクトルであり、太線が正常時のパワースペクトルを表す。正常時に比べて異常時には、トルク指令、モータ速度のパワースペクトルが大きくなる。これは、異常時(例えば摩耗痕)にはパワーロスが発生するため、より多くのトルク指令が必要となるからである。
機械に摩耗痕があれば、両図で「異常時」の点線が示すように回転数に依存した大きなトルク変動が観測できるが、正常であれば「正常時」の太線が示すようにこれらは発生しない。この2つのパワースペクトルを見て機械診断を行う。
さらに、測定精度を上げるには、指令条件を変えたときのトルク指令、モータ速度を取得し、上記と同様の評価を行う。これにより機械診断を簡単にかつ正確に行える。
In the first embodiment, the machine diagnostic apparatus that gives an instruction to replace grease is described. In the second embodiment, a flowchart of the machine diagnostic apparatus for checking the wear state of the machine will be described with reference to FIG.
First, in step S41, the external display device 101 (FIG. 1, for example, a personal computer) creates a speed trapezoidal wave command and transmits it to the servo amplifier 102 (FIG. 1). For example, the speed trapezoidal wave has a constant speed of 100 (1 / min) at an acceleration time and a deceleration time of 100 ms. The servo amplifier 102 gives a speed command to the motor 103 (FIG. 1), and the motor 103 is driven according to the speed command. Information on the motor speed, motor torque, and motor position at that time is acquired and stored in the memory of the servo amplifier 102 for each control cycle of the servo amplifier 102 via the encoder cable 107 (FIG. 1) (S42). Motor information is transferred from the servo amplifier 102 to the external display device 101 using the motor difference position of 0 as a trigger condition (S43).
If the motor information has not been acquired with two or more commands in step S44, the process returns to step S41, and another speed trapezoidal wave command (for example, constant speed 300 (1 / min) with acceleration time and deceleration time 100 ms) Is transmitted to the servo amplifier (S41). The motor is driven according to the speed command. The motor speed, motor torque, and motor position at that time are stored in the memory of the servo amplifier (S42). Similarly to the previous time, motor information is transferred from the servo amplifier 102 to the external display device 101 with the motor difference position being 0 as a trigger condition (S43).
When motor information is acquired by two or more instructions at Step S44, it progresses to Step S45. In step S45, the external display apparatus 101 performs a Fourier transform (FFT) on the torque command in the obtained motor information, and calculates a power spectrum. In step S46, the power spectrum is displayed on the display screen of the external display device 101 with the vertical axis representing the power spectrum of the torque command and the horizontal axis representing the frequency.
The motor speed is Fourier transformed to calculate the power spectrum. The vertical axis represents the motor speed power spectrum and the horizontal axis represents the frequency.
FIG. 5 shows the power spectrum-frequency diagram obtained in this manner, where (a) shows the power spectrum-frequency diagram of the torque command, and (b) shows the power spectrum-frequency diagram of the motor speed. Show. The horizontal axis is frequency (Hz).
Thus, the torque command synchronized with the speed can be confirmed by displaying the power spectrum of the torque command (a) and the speed command (b) and checking the correlation. The power spectrum when the motor is rotating is the largest, and higher-order modes due to the number of rotations also appear. In the figure, the dotted line is the power spectrum at the time of abnormality, and the thick line represents the power spectrum at the time of normal. When abnormal, the power spectrum of the torque command and motor speed is larger than when normal. This is because a power loss occurs at an abnormal time (for example, a wear scar), so that more torque commands are required.
If there are wear marks on the machine, large torque fluctuations depending on the number of rotations can be observed as indicated by the broken line in both figures, but if normal, these are indicated by the thick line at normal. Does not occur. Machine diagnosis is performed by looking at these two power spectra.
Further, in order to increase the measurement accuracy, the torque command and the motor speed when the command condition is changed are acquired, and the same evaluation as described above is performed. This makes machine diagnosis easy and accurate.

実施例3では、さらに機械の磨耗痕の場所を特定できるようになる。
実施例3の機械診断装置を図6のフローチャートに従って説明する。実施例2と同様に外部表示装置101で速度指令(例えば、加速時間及び減速時間10ms、一定速度100(1/min))を作成し、作成した速度指令をサーボアンプ102に送信する(S61)。サーボアンプ102は速度指令に従ってモータ103を駆動する電流を生成し、モータ103に電流を流すことにより駆動される。モータ情報は、モータ速度が「一定速度+α速度」を条件として(S62)モータ情報を取得し、サーボアンプ102のメモリ領域にデータを保存する(S63)。モータ差分位置が0をトリガー条件として(S64)、モータ情報を外部表示装置101に転送する(S65)。外部表示装置101では、モータ位置を横軸とし、トルク指令を縦軸として表示する(S66)。トルクの変化がある箇所が機械の磨耗痕の箇所と特定できる。
図7は実施例3を説明する図で、(a)はトルク指令の微分−モータ位置線図、(b)はモータで1軸スライダのテーブルを駆動する装置の概念図である。
横軸をモータ位置としたが、モータ位置パルスに対して、機械軸単位(m)の換算値が分かっているので、機械の磨耗箇所が特定できる。また、トルクの変化を分かりやすくするために、トルク指令値の1階時間微分値(以下ではトルク指令微分値)を計算し、モータ位置を横軸として、トルク指令微分値を縦軸として表すことにより、機械の磨耗痕箇所がより限定しやすくなる。磨耗痕は、例えば、スライダーのテーブルガイドにゴミが付着し、そのゴミを取り除くことなく、スライダーを駆動させたときに発生する。摩耗痕があれば、摩擦力が変化(推力あるいはトルクの変化)する。
図7(b)において、71はモータ、72はボールネジ、73はモータ71とボールネジ72を接続するカップリング、74はボールネジ72の回転によって図の矢印方向に移動するテーブルである。そこで、モータ71を一定速度で回してテーブル74の位置が移動する時のトルク指令とモータ位置を取得し、図7(a)のようにプロットする。このときボールネジ72に摩耗痕のない部位(図7(a)の区間La、とLc)ではトルク指令の変動が小さく、ほぼ一定値となる。0ではなく一定値となるのは、摩擦分に対抗するトルクが発生するからである。そこで時間微分をとると、摩擦一定は0になる。
ところが、ボールネジ72に摩耗痕がある部位(図7(a)の区間Lb)では取得したトルク指令に大きな変動が発生する。時間微分をとると、図7(a)の区間Lbの「異常箇所」で示す線図のよう振幅の大きい変化分が強調される。
このように、実施例3によれば、変化分が強調された部位に機械の摩耗痕があることになり、機械の摩耗痕の箇所の特定がきわめて容易かつ正確になる。
In the third embodiment, the location of the wear mark of the machine can be specified.
A machine diagnostic apparatus according to Embodiment 3 will be described with reference to the flowchart of FIG. Similar to the second embodiment, the external display device 101 generates a speed command (for example, acceleration time and deceleration time 10 ms, constant speed 100 (1 / min)), and transmits the generated speed command to the servo amplifier 102 (S61). . The servo amplifier 102 is driven by generating a current for driving the motor 103 in accordance with the speed command and passing the current through the motor 103. The motor information is acquired on condition that the motor speed is “constant speed + α speed” (S62), and the motor information is acquired and stored in the memory area of the servo amplifier 102 (S63). Using the motor difference position of 0 as a trigger condition (S64), the motor information is transferred to the external display device 101 (S65). The external display device 101 displays the motor position on the horizontal axis and the torque command on the vertical axis (S66). Locations where there is a change in torque can be identified as locations of wear marks on the machine.
7A and 7B are diagrams for explaining the third embodiment, where FIG. 7A is a torque command differential-motor position diagram, and FIG. 7B is a conceptual diagram of an apparatus for driving a table of a uniaxial slider with a motor.
Although the horizontal axis is the motor position, since the converted value of the machine axis unit (m) is known with respect to the motor position pulse, the wear part of the machine can be specified. In addition, in order to make the change in torque easy to understand, the first order time differential value of the torque command value (hereinafter referred to as the torque command differential value) is calculated, and the motor position is represented on the horizontal axis and the torque command differential value is represented on the vertical axis. This makes it easier to limit the wear scar location of the machine. The wear mark is generated, for example, when dust adheres to the table guide of the slider and the slider is driven without removing the dust. If there is a wear scar, the frictional force changes (thrust or torque change).
In FIG. 7B, 71 is a motor, 72 is a ball screw, 73 is a coupling for connecting the motor 71 and the ball screw 72, and 74 is a table that moves in the direction of the arrow in the drawing by rotation of the ball screw 72. Therefore, the torque command and the motor position when the position of the table 74 is moved by rotating the motor 71 at a constant speed are acquired and plotted as shown in FIG. At this time, in the portion where the ball screw 72 has no wear mark (sections La and Lc in FIG. 7A), the torque command varies little and becomes a substantially constant value. The reason why it becomes a constant value instead of 0 is that a torque is generated against the friction. Therefore, if time differentiation is taken, the constant friction becomes zero.
However, a large fluctuation occurs in the acquired torque command at a portion where the ball screw 72 has a wear mark (section Lb in FIG. 7A). When time differentiation is taken, a large amplitude change is emphasized as shown by a diagram indicated by “abnormal part” in the section Lb of FIG.
As described above, according to the third embodiment, the wear mark of the machine is present at the site where the change is emphasized, and the location of the wear mark of the machine becomes extremely easy and accurate.

本発明の機械診断装置の概形図である。It is a schematic diagram of a machine diagnostic device of the present invention. 本発明を使用した場合の診断結果(モータ速度とモータトルクの関係)である。It is a diagnostic result (relationship between a motor speed and a motor torque) at the time of using this invention. 本発明を使用した場合の診断結果(初期運転と時間経過後の比較)である。It is a diagnostic result at the time of using this invention (comparison after initial operation and time passage). 実施例2を表すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a second embodiment. 実施例2を説明する図で、(a)はトルク指令のパワースペクトル−周波数線図、(b)はモータ速度のパワースペクトル−周波数線図を示している。FIG. 5 is a diagram for explaining a second embodiment, where (a) shows a power spectrum-frequency diagram of a torque command, and (b) shows a power spectrum-frequency diagram of a motor speed. 実施例3を表すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a third embodiment. 実施例3を説明する図で、(a)はトルク指令の微分−モータ位置線図、(b)は実施例3を実施する機械磨耗痕特定装置の概念図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a third embodiment, where (a) is a differential torque-motor position diagram of a torque command, and (b) is a conceptual diagram of a mechanical wear trace identifying device that implements the third embodiment. 診断装置の従来例1を表すブロック図である。It is a block diagram showing the prior art example 1 of a diagnostic apparatus. 診断装置の従来例2を表すブロック図である。It is a block diagram showing the prior art example 2 of a diagnostic apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

101 外部表示装置
102 サーボアンプ
103 モータ
104 負荷機械
105 通信ケーブル
106 パワーケーブル
107 エンコーダケーブル
101 External display device 102 Servo amplifier 103 Motor 104 Load machine 105 Communication cable 106 Power cable 107 Encoder cable

Claims (4)

モータにより駆動する機械の摩擦測定により機械の寿命を診断する機械診断装置であって、速度指令をモータ制御装置に入力する入力部と記憶部と表示部と演算部とを備えて成る機械診断装置において、
前記モータ制御装置によって駆動されるモータ駆動中のトルク指令もしくは推力指令とモータ速度を前記記憶部に保存し、前記演算部が前記記憶部から初期運転時の前記トルク指令もしくは前記推力指令と前記モータ速度と、所定時間が経過した後の前記トルク指令もしくは前記推力指令と前記モータ速度を読み出し、それぞれ前記表示部の表示画面に同時表示させることを特徴とする機械診断装置。
A machine diagnostic apparatus for diagnosing the life of a machine by measuring the friction of a machine driven by a motor, the machine diagnostic apparatus comprising an input unit for inputting a speed command to the motor control device, a storage unit, a display unit, and a calculation unit In
A torque command or thrust command during motor driving driven by the motor control device and a motor speed are stored in the storage unit, and the calculation unit stores the torque command or thrust command and the motor during initial operation from the storage unit. A machine diagnostic apparatus, wherein the speed, the torque command or the thrust command and the motor speed after a predetermined time have passed are read out and simultaneously displayed on the display screen of the display unit.
前記演算部が保存された複数の前記モータ速度に対応した前記トルク指令もしくは前記推力指令を読み出して、これらをフーリエ変換し、前記トルク指令もしくは前記推力指令のパワースペクトルを求め、これを前記表示部の表示画面に表示させることを特徴とする請求項1記載の機械診断装置。   The calculation unit reads the torque command or the thrust command corresponding to the plurality of stored motor speeds, Fourier transforms them, obtains a power spectrum of the torque command or the thrust command, and obtains the power spectrum of the display unit The machine diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the machine diagnosis apparatus is displayed on the display screen. モータ加速中で加速開始から加速完了までを1周期として前記トルク指令もしくは前記推力指令のデータを保存し、前記演算部が保存された前記トルク指令もしくは前記推力指令を読み出してフーリエ変換し、前記トルク指令もしくは前記推力指令のパワースペクトルを求め、これを前記表示部の表示画面に表示させることを特徴とする請求項1記載の機械診断装置。   The torque command or the thrust command data is stored in one cycle from the start of acceleration to the completion of acceleration during motor acceleration, the torque command or the thrust command stored in the arithmetic unit is read and Fourier transformed, and the torque The machine diagnostic apparatus according to claim 1, wherein a power spectrum of the command or the thrust command is obtained and displayed on a display screen of the display unit. モータにより駆動する機械の摩擦測定により機械の寿命を診断する機械診断装置であって、位置指令をモータ制御装置に入力する入力部と記憶部と表示部と演算部とを備えて成る機械診断装置において、
前記モータ制御装置によって駆動されるモータ駆動中のトルク指令もしくは推力指令とモータ位置を前記記憶部に保存し、前記演算部が前記記憶部から初期運転時の前記トルク指令もしくは前記推力指令と前記モータ位置と、所定時間が経過した後の前記トルク指令もしくは前記推力指令と前記モータ位置を読み出し、それぞれ前記表示部の表示画面に同時表示させることを特徴とする機械診断装置。
A machine diagnostic apparatus for diagnosing the life of a machine by measuring friction of a machine driven by a motor, the machine diagnostic apparatus comprising an input unit, a storage unit, a display unit, and a calculation unit for inputting a position command to the motor control device In
The torque command or thrust command during motor driving and the motor position driven by the motor control device are stored in the storage unit, and the calculation unit stores the torque command or thrust command and the motor during initial operation from the storage unit. A machine diagnostic apparatus, wherein a position, the torque command or the thrust command after a predetermined time has elapsed, and the motor position are read out and simultaneously displayed on a display screen of the display unit.
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