JP2020022260A - Machine abnormality prediction device - Google Patents
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Description
本発明は、機械装置の異常を予知する機械異常予知装置に関する。 The present invention relates to a machine abnormality prediction device that predicts an abnormality of a mechanical device.
機械装置の異常を検知する技術として、例えば、電動機によって速度制御が行われる機械装置に対して速度制御部の出力となるトルク指令の時系列波形データに基づいて複数の振動周波数成分及び振動振幅ピーク値を検出することにより、機械の異常を診断する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、機械装置を駆動する電動機に流れる電流とあらかじめ設定された異常電流値と、電動機の駆動周波数とあらかじめ設定された異常周波数値とをそれぞれ比較することにより、機械装置の異常を検出する技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。 Techniques for detecting an abnormality of a mechanical device include, for example, a plurality of vibration frequency components and vibration amplitude peaks based on time-series waveform data of a torque command output from a speed control unit for a mechanical device whose speed is controlled by an electric motor. There is known a technology for diagnosing a machine abnormality by detecting a value (for example, see Patent Document 1). In addition, a technology for detecting an abnormality in a mechanical device by comparing a current flowing in a motor driving a mechanical device with an abnormal current value set in advance, and a driving frequency of the electric motor and an abnormal frequency value set in advance, respectively, has been developed. It is known (for example, see Patent Document 2).
しかし、先行技術文献に開示されたいずれの方法も、機械装置を速度制御により稼働(生産運転)させなければ、機械装置の異常を検知することはできなかった。 However, none of the methods disclosed in the prior art documents can detect an abnormality of the mechanical device unless the mechanical device is operated (production operation) by speed control.
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、機械装置を生産運転させる前に、機械装置の異常を予知することが可能な機械異常予知装置を提供することにある。 An object of the present invention, which has been made in view of such circumstances, is to provide a machine abnormality prediction device that can predict an abnormality of a mechanical device before the production operation of the mechanical device.
上記課題を解決するため、本発明に係る機械異常予知装置は、トルク指令と、該トルク指令を加振するための加振用指令とを加算して、加振トルク指令を生成する加振トルク指令生成部と、前記加振トルク指令に基づいて電動機を制御する電動機制御部と、前記電動機に接続された機械装置の振動を周波数解析する周波数解析部と、前記加振用指令と、前記周波数解析の結果とを用いて、前記機械装置の共振点を示す共振点データを取得する共振点データ取得部と、前記共振点データから、前記機械装置に異常があるか否かを判断する異常判断部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, a mechanical abnormality prediction device according to the present invention provides a vibration torque that generates a vibration torque command by adding a torque command and a vibration command for vibrating the torque command. A command generation unit, a motor control unit that controls the motor based on the vibration torque command, a frequency analysis unit that performs frequency analysis of vibration of a mechanical device connected to the motor, the vibration command, and the frequency A resonance point data obtaining unit that obtains resonance point data indicating a resonance point of the mechanical device using the analysis result, and an abnormality determination that determines whether the mechanical device has an abnormality from the resonance point data. And a unit.
さらに、本発明に係る機械異常予知装置において、前記共振点データ取得部は、前記加振用指令の周波数スペクトル及び前記周波数解析の結果を示す周波数スペクトルから周波数伝達関数を求め、該周波数伝達関数に基づいて前記共振点データを取得することを特徴とする。 Further, in the machine abnormality prediction device according to the present invention, the resonance point data acquisition unit obtains a frequency transfer function from the frequency spectrum of the vibration command and the frequency spectrum indicating the result of the frequency analysis, and the frequency transfer function And acquiring the resonance point data based on the resonance point data.
さらに、本発明に係る機械異常予知装置において、前記異常判断部は、前記共振点データ取得部により取得された共振点データと、あらかじめ測定された前記機械装置の正常時の共振点データとを比較することにより、前記機械装置に異常があるか否かを判断することを特徴とする。 Further, in the machine abnormality prediction device according to the present invention, the abnormality determination unit compares the resonance point data acquired by the resonance point data acquisition unit with the resonance point data of the mechanical device in a normal state measured in advance. By doing so, it is determined whether or not there is an abnormality in the mechanical device.
本発明によれば、機械装置を生産運転させる前に機械装置の異常を予知することが可能となる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to predict an abnormality of a mechanical device before the production operation of the mechanical device.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に、本発明の一実施形態に係る機械異常予知装置の構成例を示す。図1に示す機械異常予知装置1は、加振トルク指令生成部10と、電動機制御部20と、共振点データ取得部30と、周波数解析部40と、異常判断部50と、警報部60とを備える。
FIG. 1 shows a configuration example of a machine abnormality prediction device according to an embodiment of the present invention. The machine abnormality prediction device 1 illustrated in FIG. 1 includes a vibration torque
加振トルク指令生成部10は、機械装置3の共振周波数を探るために、トルク指令の周波数を可変する。具体的には、加振トルク指令生成部10は、トルク指令出力部11と、加振用指令出力部12と、加算部13とを備え、トルク指令と、該トルク指令を加振するための加振用指令とを加算して、加振トルク指令を生成する。
The excitation
トルク指令出力部11は、機械装置3をトルク制御する場合には、入力されたトルク指令をそのまま加算部13に出力する。また、トルク指令出力部11は、速度制御部111を有している。機械装置3を速度制御する場合には、速度制御部111は、電動機(モータ)2の速度が、入力された速度指令の値に一致するようにトルク指令を生成し、加算部13に出力する。トルク指令出力部11により、トルク制御が行われる機械装置3、及び速度制御が行われる機械装置3のいずれにも対応することが可能となる。
When performing torque control on the mechanical device 3, the torque
加振用指令出力部12は、トルク指令の周波数を可変して機械装置3の共振周波数を探るために、加振用指令を加算部13及び共振点データ取得部30に出力する。加振用指令は、図1の加振用指令出力部12に示すように、周波数を所定の範囲で可変させた信号である。なお、加振用指令の振幅は、機械装置3に悪影響を与えない範囲とする。
The vibration
加算部13は、トルク指令出力部11から入力されたトルク指令と、加振用指令出力部12から入力された加振用指令とを加算して加振トルク指令を生成し、電動機制御部20に出力する。
The adding
電動機制御部20は、トルク制御部21と、電力変換部22とを備え、加振トルク指令生成部10から入力された加振トルク指令に基づいて電動機2を制御する。
The
トルク制御部21は、加算部13から入力された加振トルク指令に応じた電流を流すための電圧指令を生成し、電力変換部22に出力する。
The
電力変換部22は、トルク制御部21から入力された電圧指令に基づいて電圧を生成し、電動機2に該電圧を印加して、電動機2に電流を流す。
The
電動機2は、加振トルク指令に応じた回転力を、電動機2に接続された機械装置3に与える。 The electric motor 2 gives a rotational force according to the vibration torque command to a mechanical device 3 connected to the electric motor 2.
機械装置3に設けられた振動センサ31は、縦方向、横方向、及び軸方向の3軸のすべて、又は振動が発生しやすい1点を選択して、機械装置3に発生する振動を検知し、検知信号を周波数解析部40に出力する。
The
周波数解析部40は、機械装置3の振動を周波数解析する。具体的には、振動センサ31から入力された検知信号に対して、FFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)などの周波数変換処理を行い、周波数解析結果を共振点データ取得部30に出力する。
The
共振点データ取得部30は、加振用指令出力部12から入力された加振用指令、及び周波数解析部40から入力された周波数解析結果から、機械装置3の共振点を示す共振点データを決定する。例えば、加振用指令出力部12から入力された加振用指令の周波数スペクトル、及び周波数解析部40による解析結果を示す周波数スペクトルから、周波数伝達関数を求め、周波数伝達関数のボード線図を作成する。共振点データ取得部30は、ボード線図から求まる、周波数伝達関数のゲインが最大になる時の周波数及び振幅を、共振点データとして取得する。
The resonance point
異常判断部50は、共振点データ取得部30により取得された共振点データから、機械装置3に異常があるか否かを判断し、機械装置3に異常があると判断した場合には、警報部60に通知する。例えば、多慣性系のシステムでは、経年劣化が生じると、従来とは異なる周波数に共振点が現れることがある。そのため、異常判断部50は、共振点データ取得部30により取得された共振点データと、機械装置3の正常時にあらかじめ測定された共振点データとを比較し、正常時と異なる共振点が現れた場合には機械装置3に異常があると判断する。また、異常判断部50は、共振点データ取得部30により取得された共振点データと、機械装置3の正常時の共振点データとの差が閾値を超えた場合にも、機械装置3に異常があると判断してもよい。なお、正常時の機械装置3に対して、機械異常予知装置1により上述した加振トルク指令による制御を行うことで機械装置3の正常時の共振点データをあらかじめ測定することができる。
The
警報部60は、異常判断部50により機械装置3に異常があると判断された場合に、スピーカから警告音又は警告音声を出力させたり、LEDを点灯させたり、ディスプレイに警告メッセージを生じさせたりするなどの任意の方法により、警報を発する。
The
このように、機械異常予知装置1は、機械装置3の共振点データを取得して異常を判断するため、機械装置3を生産運転させる前に機械装置3の異常を予知することが可能となる。また、トルク指令出力部11の入力がトルク指令及び速度指令のいずれにも対応可能となっているため、機械異常予知装置1は、機械装置3をトルク制御する場合でも速度制御する場合でも、機械装置3の異常を予知することが可能となる。また、加振用指令出力部12による出力を停止させれば、機械異常予知装置1を電動機2のドライバとして動作させることができ、機械装置3を速度制御又はトルク制御により生産運転させることができる。
As described above, since the mechanical abnormality prediction device 1 obtains resonance point data of the mechanical device 3 and determines the abnormality, it is possible to predict the abnormality of the mechanical device 3 before the production operation of the mechanical device 3 is performed. . Further, since the input of the torque
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを1つに組み合わせたり、あるいは1つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。 Although the above embodiments have been described as representative examples, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and substitutions can be made within the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims. For example, it is possible to combine a plurality of configuration blocks described in the configuration diagram of the embodiment into one, or to divide one configuration block.
1 機械異常予知装置
2 電動機
3 機械装置
10 加振トルク指令生成部
11 トルク指令出力部
12 加振用指令出力部
13 加算部
20 電動機制御部
21 トルク制御部
22 電力変換部
30 共振点データ取得部
31 振動センサ
40 周波数解析部
50 異常判断部
60 警報部
111 速度制御部
REFERENCE SIGNS LIST 1 mechanical abnormality prediction device 2 electric motor 3
Claims (3)
前記加振トルク指令に基づいて電動機を制御する電動機制御部と、
前記電動機に接続された機械装置の振動を周波数解析する周波数解析部と、
前記加振用指令と、前記周波数解析の結果とを用いて、前記機械装置の共振点を示す共振点データを取得する共振点データ取得部と、
前記共振点データから、前記機械装置に異常があるか否かを判断する異常判断部と、
を備えることを特徴とする機械異常予知装置。 A vibration command generation unit that adds a torque command and a vibration command for vibrating the torque command to generate a vibration torque command;
A motor control unit that controls the motor based on the vibration torque command,
A frequency analysis unit for frequency-analyzing the vibration of the mechanical device connected to the electric motor,
Using the vibration command and the result of the frequency analysis, a resonance point data acquisition unit that acquires resonance point data indicating a resonance point of the mechanical device,
From the resonance point data, an abnormality determining unit that determines whether there is an abnormality in the mechanical device,
A machine abnormality prediction device comprising:
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WO2022163261A1 (en) * | 2021-02-01 | 2022-08-04 | 株式会社日立製作所 | Device diagnosis system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07110716A (en) * | 1993-08-20 | 1995-04-25 | Mitsubishi Electric Corp | Positioning device |
JPH08233712A (en) * | 1995-02-23 | 1996-09-13 | Shimadzu Corp | Material measuring apparatus and bone strength measuring apparatus |
JP2001311724A (en) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Sato Kogyo Co Ltd | Concrete soundness determination method and device |
JP2018017689A (en) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | オークマ株式会社 | Abnormality determination method of feed shaft |
-
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07110716A (en) * | 1993-08-20 | 1995-04-25 | Mitsubishi Electric Corp | Positioning device |
JPH08233712A (en) * | 1995-02-23 | 1996-09-13 | Shimadzu Corp | Material measuring apparatus and bone strength measuring apparatus |
JP2001311724A (en) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Sato Kogyo Co Ltd | Concrete soundness determination method and device |
JP2018017689A (en) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | オークマ株式会社 | Abnormality determination method of feed shaft |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022163261A1 (en) * | 2021-02-01 | 2022-08-04 | 株式会社日立製作所 | Device diagnosis system |
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