JP2020034473A - Method and device for predicting life of fan motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ファンモータの寿命予測方法およびファンモータの寿命予測装置に関するものである。 The present invention relates to a fan motor life prediction method and a fan motor life prediction apparatus.
従来、ファンモータの寿命または故障を予測する技術が知られている(例えば、特許文献1〜3参照。)。ファンモータの寿命および性能劣化は、ファンモータの温度に影響される。特許文献1〜3では、ファンモータの温度に基づいて、ファンモータの寿命または故障を予測している。
2. Description of the Related Art Conventionally, techniques for predicting the life or failure of a fan motor have been known (for example, see
ファンモータの寿命と温度との間の関係は、単調増加または単調減少のような単純な関係ではなく、温度帯毎に異なる。特許文献1〜3では、温度が寿命に与える影響の温度帯間の差異を考慮していないため、寿命の予測精度が不十分であるという不都合がある。
The relationship between fan motor life and temperature is not a simple relationship such as monotonically increasing or decreasing, but varies from temperature zone to temperature zone.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ファンモータの寿命を精度良く予測することができるファンモータの寿命予測方法およびファンモータの寿命予測装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a fan motor life prediction method and a fan motor life prediction apparatus capable of accurately predicting the life of a fan motor. .
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、ファンモータの稼働中に該ファンモータの温度または温度関連情報を経時的に取得し、該温度関連情報が前記ファンモータの温度に影響するパラメータを含む、情報取得ステップと、該情報取得ステップにおいて取得された前記温度関連情報に基づいて前記ファンモータの温度を推定する温度推定ステップと、前記情報取得ステップにおいて取得された前記ファンモータの温度または前記温度推定ステップにおいて推定された前記ファンモータの温度に基づいて、該ファンモータの寿命を算出する寿命算出ステップとを含み、該寿命算出ステップにおいて、前記ファンモータの温度を複数の温度帯に分類し、該複数の温度帯の各々での前記ファンモータの稼働時間を算出し、該稼働時間に基づいて前記ファンモータの寿命を算出するファンモータの寿命予測方法である。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
One aspect of the present invention is to acquire a temperature or temperature-related information of the fan motor over time during operation of the fan motor, and the temperature-related information includes a parameter that influences the temperature of the fan motor. A temperature estimating step of estimating the temperature of the fan motor based on the temperature-related information acquired in the information acquiring step; and a temperature of the fan motor acquired in the information acquiring step or estimated in the temperature estimating step. And calculating a life of the fan motor based on the temperature of the fan motor.In the life calculation step, the temperature of the fan motor is classified into a plurality of temperature zones, The operating time of the fan motor in each of the above is calculated, and the life of the fan motor is calculated based on the operating time. A life prediction method calculating fan motor.
本態様によれば、情報取得ステップにおいて、ファンモータの稼働中にファンモータの温度または温度関連情報が経時的に取得される。温度関連情報が取得される場合には、温度推定ステップにおいて、温度関連情報からファンモータの温度が推定される。
次の寿命算出ステップでは、ファンモータの温度が複数の温度帯に分類され、各温度帯でのファンモータの稼働時間が算出される。ファンモータの寿命は、該ファンモータの軸受に封入されている潤滑剤の状態に影響され、潤滑剤の状態は温度に応じて変化する。したがって、各温度帯での稼働時間に基づいて、潤滑剤がファンモータの寿命に与える影響を温度帯別に評価し、ファンモータの寿命を精度良く予測することができる。
According to this aspect, in the information acquisition step, the temperature of the fan motor or the temperature-related information is acquired with time during the operation of the fan motor. When the temperature-related information is obtained, the temperature of the fan motor is estimated from the temperature-related information in the temperature estimating step.
In the next life calculation step, the temperature of the fan motor is classified into a plurality of temperature zones, and the operating time of the fan motor in each temperature zone is calculated. The life of the fan motor is affected by the state of the lubricant sealed in the bearing of the fan motor, and the state of the lubricant changes according to the temperature. Therefore, the influence of the lubricant on the life of the fan motor can be evaluated for each temperature band based on the operating time in each temperature band, and the life of the fan motor can be accurately predicted.
上記態様において、前記複数の温度帯が、第1温度帯、第2温度帯および第3温度帯を含み、前記第1温度帯が、前記ファンモータの使用に適した標準的な温度範囲であり、前記第2温度帯が、前記第1温度帯で前記ファンモータを使用した場合と比べて前記ファンモータの寿命が延びる温度範囲であり、前記第3温度帯が、前記第1温度帯で前記ファンモータを使用した場合と比べて前記ファンモータの寿命が縮まる温度範囲であってもよい。
この構成によれば、ファンモータの使用温度範囲が、ファンモータの寿命を延ばすか、または縮めるかに基づいて複数の温度帯に区画される。したがって、各温度帯での稼働時間からファンモータの寿命の増加量または減少量を見積もり、ファンモータの寿命をより精度良く予測することができる。
In the above aspect, the plurality of temperature zones include a first temperature zone, a second temperature zone, and a third temperature zone, and the first temperature zone is a standard temperature range suitable for use of the fan motor. The second temperature zone is a temperature range in which the life of the fan motor is extended as compared with the case where the fan motor is used in the first temperature zone, and the third temperature zone is the first temperature zone. The temperature range may be such that the life of the fan motor is shortened as compared with the case where a fan motor is used.
According to this configuration, the operating temperature range of the fan motor is divided into a plurality of temperature zones based on whether the life of the fan motor is extended or shortened. Therefore, the amount of increase or decrease in the life of the fan motor can be estimated from the operation time in each temperature zone, and the life of the fan motor can be more accurately predicted.
上記態様において、前記第2温度帯は、前記ファンモータの潤滑剤の潤滑性能が、前記第1温度帯での前記潤滑剤の潤滑性能に比べて高くなる温度範囲であってもよい。
この構成によれば、ファンモータの寿命が延びる温度帯を、潤滑剤の潤滑性能に基づいて適切に定めることができる。
In the above aspect, the second temperature zone may be a temperature range in which lubrication performance of the lubricant of the fan motor is higher than lubrication performance of the lubricant in the first temperature zone.
According to this configuration, the temperature zone in which the life of the fan motor is extended can be appropriately determined based on the lubrication performance of the lubricant.
上記態様において、前記第3温度帯が、前記第1温度帯よりも高温の高温度帯および前記第1温度帯よりも低温の低温度帯のうち少なくとも1つを含み、前記高温度帯は、第1高温度帯と、該第1高温度帯よりも高い温度範囲である第2高温度帯とを含み、前記第1高温度帯が、前記ファンモータの潤滑剤の粘性の低下によって該潤滑剤の潤滑性能が前記第1温度帯での前記潤滑剤の潤滑性能に比べて低くなる温度範囲であり、前記第2高温度帯が、高温によって前記潤滑剤が変質する温度範囲であってもよい。
この構成によれば、ファンモータの寿命が縮まる第3温度帯を、潤滑剤の潤滑性能および変質に基づいて適切に定め、第1高温度帯、第2高温度帯および低温度帯の各々における潤滑剤の状態が寿命に与える影響を正確に評価することができる。
In the above aspect, the third temperature zone includes at least one of a high temperature zone higher than the first temperature zone and a low temperature zone lower than the first temperature zone, and the high temperature zone includes: A first high-temperature zone; and a second high-temperature zone, which is a temperature range higher than the first high-temperature zone. The lubricating performance of the agent is a temperature range in which the lubricating performance is lower than the lubricating performance of the lubricant in the first temperature zone, and the second high temperature zone is a temperature range in which the lubricant deteriorates due to a high temperature. Good.
According to this configuration, the third temperature zone in which the life of the fan motor is shortened is appropriately determined based on the lubrication performance and deterioration of the lubricant, and in each of the first high temperature zone, the second high temperature zone, and the low temperature zone. The effect of the state of the lubricant on the life can be accurately evaluated.
上記態様において、前記温度関連情報が、前記パラメータとして、冷却対象物の温度および前記ファンモータの周囲の温度の少なくとも一方を含んでいてもよい。
冷却対象物は、ファンモータによって駆動される冷却ファンが冷却する物体である。ファンモータの温度は、冷却対象物の温度およびファンモータの周囲温度に影響される。したがって、冷却対象物の温度およびファンモータの周囲の温度の少なくとも一方に基づいて、ファンモータの温度を推定することができる。
In the above aspect, the temperature-related information may include at least one of a temperature of the object to be cooled and a temperature around the fan motor as the parameter.
The object to be cooled is an object to be cooled by a cooling fan driven by a fan motor. The temperature of the fan motor is affected by the temperature of the object to be cooled and the ambient temperature of the fan motor. Therefore, the temperature of the fan motor can be estimated based on at least one of the temperature of the object to be cooled and the temperature around the fan motor.
上記態様において、前記温度関連情報が、前記パラメータとして、冷却対象物の稼働情報を含んでいてもよい。
ファンモータの温度は冷却対象物の温度に影響され、冷却対象物の温度は冷却対象物の稼働条件に依存する。したがって、冷却対象物の稼働情報に基づいて、ファンモータの温度を推定することができる。また、稼働情報を用いることによって、冷却対象物の温度を検出するためのセンサ等の機器を用いることなく、ファンモータの温度を推定することができる。
In the above aspect, the temperature-related information may include operation information of the object to be cooled as the parameter.
The temperature of the fan motor is affected by the temperature of the object to be cooled, and the temperature of the object to be cooled depends on the operating conditions of the object to be cooled. Therefore, the temperature of the fan motor can be estimated based on the operation information of the object to be cooled. Further, by using the operation information, the temperature of the fan motor can be estimated without using a device such as a sensor for detecting the temperature of the object to be cooled.
上記態様において、前記温度関連情報が、前記パラメータとして、前記ファンモータの稼働情報を含んでいてもよい。
ファンモータの温度は、ファンモータの稼働条件に依存する。したがって、ファンモータの稼働情報に基づいて、ファンモータの温度を推定することができる。
In the above aspect, the temperature-related information may include operation information of the fan motor as the parameter.
The temperature of the fan motor depends on the operating conditions of the fan motor. Therefore, the temperature of the fan motor can be estimated based on the operation information of the fan motor.
上記態様において、前記温度関連情報が、冷却対象物に対する前記ファンモータの配置の情報をさらに含んでいてもよい。
冷却対象物に対するファンモータの配置によって、冷却対象物の温度がファンモータの温度に与える影響が異なる。例えば、冷却ファンが発生させる気流の上流側に冷却対象物が配置され、下流側にファンモータが配置されているときには、冷却対象物の温度がファンモータに与える影響が大きい。一方、気流の下流側に冷却対象物が配置され、上流側にファンモータが配置されているときには、冷却対象物の温度がファンモータに与える影響が小さい。したがって、冷却対象物に対するファンモータの配置の情報をさらに考慮することによって、ファンモータの温度をより正確に推定し、寿命をより精度良く予測することができる。
In the above aspect, the temperature-related information may further include information on an arrangement of the fan motor with respect to the object to be cooled.
The influence of the temperature of the cooling object on the temperature of the fan motor differs depending on the arrangement of the fan motor with respect to the cooling object. For example, when an object to be cooled is arranged on the upstream side of an airflow generated by a cooling fan and a fan motor is arranged on the downstream side, the temperature of the object to be cooled greatly affects the fan motor. On the other hand, when the object to be cooled is arranged downstream of the airflow and the fan motor is arranged upstream, the influence of the temperature of the object to be cooled on the fan motor is small. Therefore, by further considering the information on the arrangement of the fan motor with respect to the object to be cooled, the temperature of the fan motor can be more accurately estimated, and the life can be more accurately predicted.
上記態様において、前記寿命算出ステップにおいて、前記複数の温度帯の各々における前記稼働時間を変数とする予測式から前記寿命を算出し、前記予測式が機械学習によって最適化されてもよい。
この構成によれば、ファンモータの寿命をより精度良く予測することができる。
In the above aspect, in the life calculation step, the life may be calculated from a prediction formula using the operating time in each of the plurality of temperature zones as a variable, and the prediction formula may be optimized by machine learning.
According to this configuration, the life of the fan motor can be more accurately predicted.
上記態様において、前記情報取得ステップにおいて、前記ファンモータの周囲環境に含まれる不純物の情報を経時的に取得し、前記寿命算出ステップにおいて、前記不純物の情報に基づいて前記ファンモータの寿命を算出してもよい。
ファンモータの寿命は、ファンモータの周囲環境中の不純物に影響される。したがって、不純物の情報をさらに考慮することによって、寿命をより精度良く予測することができる。
In the above aspect, in the information obtaining step, information on impurities contained in the surrounding environment of the fan motor is obtained with time, and in the life calculating step, the life of the fan motor is calculated based on the information on the impurities. You may.
The life of the fan motor is affected by impurities in the surrounding environment of the fan motor. Therefore, the lifetime can be more accurately predicted by further considering the information on the impurities.
本発明の他の態様は、ファンモータの稼働中に該ファンモータの温度または温度関連情報を経時的に取得し、該温度関連情報が前記ファンモータの温度に影響するパラメータを含む、情報取得部と、該情報取得部によって取得された前記温度関連情報に基づいて前記ファンモータの温度を推定する温度推定部と、前記情報取得部によって取得された前記ファンモータの温度または前記温度推定部において推定された前記ファンモータの温度に基づいて、該ファンモータの寿命を算出する寿命算出部とを備え、該寿命算出部が、前記ファンモータの温度を複数の温度帯に分類し、該複数の温度帯の各々での前記ファンモータの稼働時間を算出し、該稼働時間に基づいて前記ファンモータの寿命を算出するファンモータの寿命予測装置である。 Another aspect of the present invention is an information acquisition unit that acquires the temperature or temperature-related information of the fan motor over time during operation of the fan motor, and the temperature-related information includes a parameter that affects the temperature of the fan motor. A temperature estimating unit that estimates the temperature of the fan motor based on the temperature-related information acquired by the information acquiring unit; and a temperature estimation unit that estimates the temperature of the fan motor or the temperature estimating unit acquired by the information acquiring unit. A life calculating unit that calculates the life of the fan motor based on the calculated temperature of the fan motor, the life calculating unit classifies the temperature of the fan motor into a plurality of temperature zones, A fan motor life prediction device that calculates an operation time of the fan motor in each band and calculates a life of the fan motor based on the operation time.
上記態様において、前記ファンモータが、工作機械に設けられ、前記情報取得部、前記温度推定部、および前記寿命算出部が、前記工作機械の数値制御装置に設けられていてもよい。
この構成によれば、工作機械内のファンモータの寿命を予測する機能を、当該工作機械の数値制御装置に組み込むことができる。
In the above aspect, the fan motor may be provided in a machine tool, and the information acquiring unit, the temperature estimating unit, and the life calculating unit may be provided in a numerical control device of the machine tool.
According to this configuration, the function of estimating the life of the fan motor in the machine tool can be incorporated in the numerical controller of the machine tool.
上記態様において、前記ファンモータが、工作機械に設けられ、前記情報取得部、前記温度推定部、および前記寿命算出部が、前記工作機械の数値制御装置とは異なる制御装置に設けられていてもよい。
この構成によれば、工作機械の数値制御装置の変更が不要である。したがって、既に稼働している工作機械の数値制御装置の状態を維持したまま、ファンモータの寿命を予測する機能を追加することができる。
In the above aspect, the fan motor may be provided in a machine tool, and the information acquisition unit, the temperature estimating unit, and the life calculating unit may be provided in a control device different from the numerical control device of the machine tool. Good.
According to this configuration, it is not necessary to change the numerical control device of the machine tool. Therefore, it is possible to add a function of estimating the life of the fan motor while maintaining the state of the numerical controller of the machine tool that is already operating.
上記態様において、前記制御装置が、複数台の工作機械の各々と通信可能に接続され、該複数台の工作機械を管理してもよい。
この構成によれば、一台の制御装置によって、複数台の工作機械の各々に設けられたファンモータの寿命を予測し、複数台のファンモータの寿命を一元管理することができる。また、これにより、利便性を向上することができる。
In the above aspect, the control device may be communicably connected to each of the plurality of machine tools, and may manage the plurality of machine tools.
According to this configuration, the life of the fan motors provided in each of the plurality of machine tools can be predicted and the life of the plurality of fan motors can be unified by one controller. Thereby, convenience can be improved.
本発明によれば、ファンモータの寿命を精度良く予測することができるという効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, there exists an effect that the life of a fan motor can be accurately predicted.
本発明の一実施形態に係るファンモータの寿命予測装置1およびこれを備える工作機械10について図面を参照して説明する。
本実施形態に係るファンモータの寿命予測装置1は、図1に示されるように、工作機械10の数値制御装置11内に設けられている。工作機械10は、冷却対象物12を冷却する冷却ファン13を備え、数値制御装置11は、冷却ファン13のファンモータ14を含む工作機械10の各部を制御する。冷却対象物12は、例えば、主軸等のモータ、モータ用のアンプ、または数値制御装置11等、工作機械10内の発熱する機器である。寿命予測装置1は、ファンモータ14の寿命を予測する。
A fan motor
As shown in FIG. 1, a fan motor
寿命予測装置1は、図1に示されるように、ファンモータ14の温度関連情報を取得する情報取得部2と、温度関連情報に基づいてファンモータ14の温度を推定する温度推定部3と、推定された温度に基づいてファンモータ14の寿命を算出する寿命算出部4とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
数値制御装置11は、CPUのようなプロセッサ11Aと、RAM、ROMおよび不揮発性メモリ等を有する記憶部11Bとを備える。情報取得部2、温度推定部3および寿命算出部4は、プロセッサ11Aに設けられている。記憶部11Bには、寿命予測プログラム11Cが記憶されている。すなわち、プロセッサ11Aが寿命予測プログラム11Cに従って処理を実行することによって、情報取得部2、温度推定部3および寿命算出部4の後述する機能が実現される。
The
温度関連情報は、ファンモータ14の温度に影響するパラメータを含む。本実施形態において、パラメータは、冷却対象物12の温度である。冷却対象物12の温度とファンモータ14の温度との間には、冷却対象物12の温度が高い程、ファンモータ14の温度が高くなる相関関係が存在する。冷却対象物12または該冷却対象物12の近傍には、冷却対象物12の温度を検出する温度センサ15が設置されている。
The temperature-related information includes a parameter that affects the temperature of the
情報取得部2は、ファンモータ14から該ファンモータ14の稼働情報を経時的に取得する。稼働情報は、ファンモータ14の稼働時間に関する情報、例えばファンモータ14のオンオフの情報を含む。
また、情報取得部2は、ファンモータ14の稼働情報に基づき、ファンモータ14の稼働中に、温度センサ15から冷却対象物12の温度を経時的に取得する。工作機械10には、冷却対象物12の過熱を防ぐために温度センサ15が標準装備されていることが多い。温度センサ15は、工作機械10に標準装備されているものであってもよく、寿命予測装置1が備える専用のセンサであってもよい。
情報取得部2によって取得された稼働情報および温度関連情報は、記憶部11Bに記憶される。
The
The
The operation information and the temperature-related information acquired by the
温度推定部3は、情報取得部2によって取得された冷却対象物12の温度からファンモータ14の温度を推定する。例えば、記憶部11Bに、冷却対象物12の温度とファンモータ14の温度との関係を表す関係式が記憶されている。関係式は、例えば、実験的に取得される。温度推定部3は、冷却対象物12の温度を用いて関係式からファンモータ14の温度を算出する。算出されたファンモータ14の温度は、記憶部11Bに記憶される。
前述したように、冷却対象物12の温度は、ファンモータ14の稼働中に経時的に取得される。したがって、稼働中のファンモータ14の温度の時間変化を表す温度データが温度推定部3によって得られ、温度データが記憶部11Bに記憶される。
The
As described above, the temperature of the object to be cooled 12 is acquired over time while the
寿命算出部4は、記憶部11Bからファンモータ14の温度データを読み出し、温度データから複数の温度帯の各々におけるファンモータ14の稼働時間を算出する。本実施形態において、図2に示されるように、ファンモータ14が使用され得る使用温度範囲が5つの温度帯R1,R2,R3,R4,R5に区分されている。
The
温度帯(第1温度帯)R1は、ファンモータ14の標準的な使用条件の温度範囲である。
温度帯(第2温度帯)R2は、ファンモータ14の稼働に最適な温度範囲である。温度帯R2において、ファンモータ14の軸受内に封入されたグリス(潤滑剤)の粘性が低下し、グリスによる潤滑性能が向上する。したがって、温度帯R2でのファンモータ14の稼働は、ファンモータ14の寿命の延長を引き起こす。
The temperature zone (first temperature zone) R 1 is a temperature range under standard operating conditions of the
Temperature range (second temperature range) R 2 is the optimum temperature range for operation of the
温度帯(第3温度帯、第1高温度帯)R3は、温度帯R1よりも高い温度範囲である。温度帯R3において、グリスの粘性が過度に低くなり、グリスによる潤滑性能が低下する。したがって、温度帯R3でのファンモータ14の稼働は、ファンモータ14の寿命の短縮を引き起こす。
温度帯(第3温度帯、第2高温度帯)R4は、温度帯R3よりも高い温度範囲である。温度帯R4において、グリスは高温によって変質する。したがって、温度帯R4でのファンモータ14の稼働は、温度帯R3と比較して、ファンモータ14の寿命のより大きな短縮を引き起こす。
温度帯(第3温度帯、低温度帯)R5は、温度帯R1よりも低い温度範囲である。温度帯R5において、グリスの粘性が高くなり、ファンモータ14の負荷が増大する。したがって、温度帯R5でのファンモータ14の稼働は、ファンモータ14の寿命の短縮を引き起こす。
Temperature zone (third temperature zone, the first high temperature zone) R 3 is a higher temperature range than the temperature range R 1. In the temperature range R 3, the viscosity of the grease becomes too low, the lubricating performance of the grease is reduced. Accordingly, operation of the
Temperature zone (the third temperature zone, a second high temperature zone) R 4 is a higher temperature range than the temperature range R 3. In the temperature range R 4, grease is altered by high temperatures. Accordingly, operation of the
Temperature zone (the third temperature range, low temperature zone) R 5 is a lower temperature range than the temperature range R 1. In the temperature range R 5, the viscosity of the grease increases, the load of the
寿命算出部4は、温度データ内の温度を5つの温度帯R1,R2,R3,R4,R5に分類する。次に、寿命算出部4は、温度帯R1でのファンモータ14の稼働時間を合計し、温度帯R1での総稼働時間t1を算出する。同様に、寿命算出部4は、各温度帯R2,R3,R4,R5でのファンモータ14の稼働時間を合計し、総稼働時間t2,t3,t4,t5を算出する。次に、寿命算出部4は、下記の予測式(1)から、ファンモータ14の残り寿命Lrestを算出する。
Lrest=Linit−(t1+t2+t3+t4+t5)+LR2(T2、t2)−LR3(T3、t3)−LR4(T4、t4)−LR5(T5、t5) …(1)
The
L rest = L init - (t 1 +
Linitは、ファンモータ14を温度帯R1で使用し続けたと仮定したときのファンモータ14の標準的な寿命である。
LR2(T2、t2)は、ファンモータ14が温度帯R2の範囲内における温度T2で時間t2だけ稼働したことによる寿命の増加量を求める計算式である。
LR3(T3、t3)は、ファンモータ14が温度帯R3の範囲内における温度T3で時間t3だけ稼働したことによる寿命の減少量を求める計算式である。
LR4(T4、t4)は、ファンモータ14が温度帯R4の範囲内における温度T4で時間t4だけ稼働したことによる寿命の減少量を求める計算式である。
LR5(T5、t5)は、ファンモータ14が温度帯R5の範囲内における温度T5で時間t5だけ稼働したことによる寿命の減少量を求める計算式である。
L init is a standard lifetime of the
L R2 (T 2, t 2 ) , the
L R3 (T 3 , t 3 ) is a calculation formula for calculating the amount of reduction in life due to the
L R4 (T 4 , t 4 ) is a calculation formula for calculating the amount of reduction in life due to the
L R5 (T 5 , t 5 ) is a calculation formula for calculating the amount of reduction in life due to the
Linitは、記憶部11Bに予め記憶されている。計算式LR2(T2、t2),LR3(T3、t3),LR4(T4、t4),LR5(T5、t5)はそれぞれ、実験的に取得された式であり、記憶部11Bに予め記憶されている。各計算式LR2(T2、t2),LR3(T3、t3),LR4(T4、t4),LR5(T5、t5)は、機械学習を利用して最適化されてもよい。
L init is stored in the
図2は、計算式LR2(T2、t2),LR3(T3、t3),LR4(T4、t4),LR5(T5、t5)の一例を示している。この例において、寿命の増加量または減少量は、対応する温度帯R2,R3,R4,R5においてそれぞれ一定である。 FIG. 2 shows an example of the calculation formulas L R2 (T 2 , t 2 ), L R3 (T 3 , t 3 ), L R4 (T 4 , t 4 ), and L R5 (T 5 , t 5 ). I have. In this example, the amount of increase or decrease in life is constant in the corresponding temperature zones R 2 , R 3 , R 4 , and R 5 .
図3は、計算式LR2(T2、t2),LR3(T3、t3),LR4(T4、t4),LR5(T5、t5)の他の例を示している。この例において、寿命の増加量または減少量は、各温度帯R2,R3,R4,R5において、温度Tに対して連続的に変化する。図3の例では、温度帯R2において、寿命の増加量が曲線的に変化し、他の温度帯R3,R4,R5において、寿命の減少量が直線的に変化している。各計算式LR2(T2、t2),LR3(T3、t3),LR4(T4、t4),LR5(T5、t5)は、実験結果等に基づいて変更可能である。
FIG. 3 shows another example of the calculation formulas L R2 (T 2 , t 2 ), L R3 (T 3 , t 3 ), L R4 (T 4 , t 4 ), and L R5 (T 5 , t 5 ). Is shown. In this example, the amount of increase or decrease in the life continuously changes with respect to the temperature T in each of the temperature zones R 2 , R 3 , R 4 , and R 5 . In the example of FIG. 3, in the temperature range R 2, increase the life of curvilinearly changes in other temperature zone R 3, R 4, R 5, reduction of service life is changing linearly. Each formula L R2 (T 2, t 2 ), L R3 (
次に、寿命予測装置1によるファンモータ14の寿命予測方法について説明する。
本実施形態に係るファンモータ14の寿命予測方法は、図4に示されるように、ファンモータ14の温度関連情報および稼働情報を取得する情報取得ステップS1と、温度関連情報に基づいてファンモータ14の温度を推定する温度推定ステップS2と、推定されたファンモータ14の温度に基づいてファンモータ14の寿命を算出する寿命算出ステップS3とを含む。
Next, a method of estimating the life of the
As shown in FIG. 4, the method for estimating the life of the
ステップS1において、情報取得部2が、ファンモータ14から稼働情報を経時的に取得し、温度センサ15から冷却対象物12の温度を温度関連情報として経時的に取得する。
次に、ステップS2において、温度推定部3が、ファンモータ14の稼働中の各時刻における冷却対象物12の温度からファンモータ14の推定温度を算出する。これにより、稼働中のファンモータ14の温度データが得られる。
In step S <b> 1, the
Next, in step S2, the
次に、ステップS3において、寿命算出部4が、温度データ内の温度を複数の温度帯R1,R2,R3,R4,R5に分類し、各温度帯R1,R2,R3,R4,R5でのファンモータ14の稼働時間t1,t2,t3,t4,t5を算出する(ステップS31)。次に、寿命算出部4が、予測式(1)に基づき、稼働時間t1,t2,t3,t4,t5からファンモータ14の残り寿命Lrestを算出する(ステップS32)。
Next, in step S3, the
ステップS3の後、寿命予測装置1によって算出されたファンモータ14の残り寿命Lrestが、通知部によって使用者に通知されてもよい。通知部は、例えば、数値制御装置11と接続された表示装置である。
After step S3, the user may be notified of the remaining life L rest of the
ファンモータ14の寿命は、ファンモータ14の温度に影響される。具体的には、ファンモータ14の温度が変化すると、ファンモータ14の軸受のグリスの状態が変化し、その結果、回転数、電流および電圧等のファンモータ14の稼働状態が変化する。ファンモータ14のそれまでの様々な稼働状態が、ファンモータ14の寿命に影響する。さらに、ファンモータ14の寿命と温度との関係は、単調増加または単調減少のような単純な関係ではない。
The life of the
本実施形態によれば、ファンモータ14が使用され得る使用温度範囲がグリスの状態に基づいて複数の温度帯R1,R2,R3,R4,R5に区分され、各温度帯R1,R2,R3,R4,R5での稼働時間t1,t2,t3,t4,t5からファンモータ14の寿命の増加量または減少量が算出される。このように、温度帯別に評価されたな寿命の増加量および減少量を総合することによって、ファンモータ14の残り寿命Lrestを精度良く予測することができる。
また、温度関連情報および稼働情報を用いた演算処理によってファンモータ14の寿命が予測される。すなわち、工作機械10に特別な機器の追加が不要である。したがって、ファンモータ14の寿命の予測を安価に実現することができる。
According to the present embodiment, the operating temperature range in which the
Further, the life of the
本実施形態において、情報取得部2が、冷却対象物12の温度を取得することとしたが、これに代えて、ファンモータ14の温度を取得してもよい。
例えば、温度センサが、ファンモータ14に、または、ファンモータ14の近傍に設置され、情報取得部2は、温度センサからファンモータ14の温度を経時的に取得する。この場合、寿命算出部4は、情報取得部2によって取得されたファンモータ14の温度に基づいて寿命Lrestを算出する。したがって、温度推定部3は省略されてもよい。
このように、温度センサによって直接検出されたファンモータ14の温度に基づいて、寿命Lrestをより精度良く予測することができる。
In the present embodiment, the
For example, a temperature sensor is installed on or near the
As described above, the life L rest can be more accurately predicted based on the temperature of the
本実施形態において、情報取得部2が、冷却対象物12の温度を取得することとしたが、これに代えて、またはこれに加えて、冷却対象物12の稼働情報(パラメータ)を取得してもよい。
冷却対象物12の稼働情報は、電流、電圧、稼働時間、消費電力等を含む。冷却対象物12の温度は冷却対象物12の発熱量に依存し、冷却対象物12の発熱量は冷却対象物12の稼働情報から推定することができる。したがって、温度推定部3は、冷却対象物12の稼働情報からファンモータ14の温度を推定することができる。このように、稼働情報を用いることによって、センサのような機器を必要とすることなく、冷却対象物12およびファンモータ14の温度を推定することができる。
In the present embodiment, the
The operation information of the
本実施形態において、冷却対象物12の温度に基づいてファンモータ14の温度を推定することとしたが、冷却対象物12の温度に代えて、またはこれに加えて、ファンモータ14の温度に影響する他のパラメータに基づいてファンモータ14の温度を推定してもよい。
In the present embodiment, the temperature of the
図5に示される寿命予測装置1は、ファンモータ14が設置されている環境の温度(パラメータ)に基づいてファンモータ14の温度を推定する。
環境の温度は、例えば、冷却対象物12およびファンモータ14が設置された制御盤内の温度である。ファンモータ14の周辺(例えば、制御盤内)には、ファンモータ14の周囲環境の温度を検出する温度センサ16が設置されている。情報取得部2は、温度センサ16から温度を取得する。
ファンモータ14の温度は、周囲環境の温度に影響される。したがって、温度推定部3は、温度センサ16によって検出されたファンモータ14の周囲環境の温度に基づいて、ファンモータ14の温度を推定することができる。
The
The temperature of the environment is, for example, the temperature in the control panel where the
The temperature of the
図6に示される寿命予測装置1は、ファンモータ14の稼働情報および周辺機器17の稼働情報に基づいてファンモータ14の温度を推定する。
周辺機器17は、冷却対象物12の周辺に配置された機器である。例えば、周辺機器17は、冷却対象物12と同一の配電盤に固定されるトランスおよびリアクトルのような電子部品である。周辺機器17は、照明装置、または他のモータであってもよい。あるいは、周辺機器17は、ボールネジおよびリニアガイドのような摩擦熱を発生する駆動機構であってもよい。
6 estimates the temperature of the
The
情報取得部2は、ファンモータ14から該ファンモータ14の稼働情報を取得する。ファンモータ14の稼働情報(パラメータ)は、電流、電圧、動作指令および稼働時間等を含む。また、情報取得部2は、ファンモータ14の周辺機器17から該周辺機器17の稼働情報を取得する。周辺機器17の稼働情報(パラメータ)は、電流、電圧、動作指令および稼働時間等を含む。
The
ファンモータ14および周辺機器17の発熱量は、その稼働条件(例えば、電流、電圧、稼働時間)に依存する。また、ファンモータ14の温度は、周辺機器17の温度に影響される。したがって、温度推定部3は、ファンモータ14の稼働情報および周辺機器17の稼働情報に基づいて、ファンモータ14の温度を推定することができる。
The amount of heat generated by the
本実施形態において、寿命予測装置1が工作機械10の数値制御装置11に設けられていることとしたが、寿命予測装置1は、数値制御装置11とは異なる制御装置に設けられていてもよい。図7から図9は、寿命予測装置1の設置場所の変形例を示している。
In the present embodiment, the
図7に示される寿命予測装置1は、数値制御装置11と接続された他の制御装置20に設けられている。制御装置20は、例えば、工作機械10の外部に配置されたコンピュータまたは集中制御盤である。制御装置20は、工作機械10の内部に設置されたマイクロコンピュータのような制御装置であってもよい。寿命予測装置1は、温度関連情報および稼働情報を数値制御装置11から取得する。寿命予測装置1は、温度関連情報および稼働情報を、数値制御装置11を仲介せずに、温度センサ15,16、ファンモータ14および周辺機器17等から直接取得してもよい。
図7の変形例によれば、数値制御装置11の記憶部11Bに格納されているプログラムの変更は不要である。したがって、工場等に既に導入されている工作機械10にも、寿命予測装置1を容易に追加することができる。
The
According to the modification of FIG. 7, it is not necessary to change the program stored in the
図8の寿命予測装置1は、複数台の工作機械10A,10Bのうちの1つの数値制御装置11に設けられている。数値制御装置11は、他の工作機械10Bの制御装置18と接続され、他の工作機械10Bを監視する。
寿命予測装置1は、工作機械10Aに設けられているファンモータ14の寿命を予測する。また、寿命予測装置1は、他の工作機械10Bの制御装置18から、温度関連情報および稼働情報を取得し、他の工作機械10Bに設けられているファンモータ14の寿命を予測する。寿命予測装置1は、温度関連情報および稼働情報を、制御装置18を仲介せずに、他の工作機械10B内の温度センサ15,16、ファンモータ14および周辺機器17等から直接取得してもよい。
The
The
図9に示される寿命予測装置1は、複数台の工作機械10A,10Bの数値制御装置110A,110Bに通信可能に接続された制御装置30に設けられている。制御装置30は、例えば、複数台の工作機械10A,10Bの外部に配置されたコンピュータ、または、通信ネットワーク(例えば、LAN、WAN、またはインターネット)を経由して複数台の工作機械10A,10Bと接続されたサーバである。制御装置30は、複数台の工作機械10A,10Bを監視する。寿命予測装置1は、複数台の工作機械10A,10Bの数値制御装置110A,110Bから温度関連情報および稼働情報を取得し、複数台の工作機械10A,10Bに設けられているファンモータ14の寿命を予測する。
図9の変形例によれば、例えば工場内で稼働している複数台の工作機械10A,10B内のファンモータ14の寿命を、一台の制御装置30によって一元管理することができる。
The
According to the modification of FIG. 9, for example, the life of the
上記の実施形態および変形例において、温度推定部3が、冷却対象物12に対するファンモータ14の配置をさらに考慮してファンモータ14の温度を推定してもよい。
例えば、寿命予測装置1が設けられている数値制御装置11にユーザインタフェースが接続され、使用者が、ユーザインタフェースを使用して数値制御装置11にファンモータ14の配置の情報を入力する。入力された情報は記憶部11Bに記憶される。情報取得部2は、記憶部11Bからファンモータ14の配置の情報を取得する。
In the above embodiments and the modifications, the
For example, a user interface is connected to the
図10は、冷却対象物12が冷却ファン13の吸い込み側に配置されている場合を示している。この配置の場合、ファンモータ14は、冷却対象物12に対して、冷却ファン13が発生させる気流Wの下流側に位置する。したがって、ファンモータ14の温度は、冷却対象物12の温度の影響を受けやすい。
FIG. 10 shows a case where the object to be cooled 12 is arranged on the suction side of the cooling
図11は、冷却対象物12が冷却ファン13の吹き出し側に配置されている場合を示している。この配置の場合、ファンモータ14は、冷却対象物12に対して気流Wの上流側に位置する。したがって、ファンモータ14は冷却対象物12と同一の雰囲気内に配置されているため冷却対象物12の熱はファンモータ14にある程度伝わるものの、ファンモータ14の温度は、図10の配置と比べて、冷却対象物12の温度の影響を受け難い。
FIG. 11 shows a case where the object to be cooled 12 is arranged on the blowing side of the cooling
温度推定部3は、ファンモータ14が冷却対象物12に対して上流側に配置されているときよりも、ファンモータ14が冷却対象物12に対して下流側に配置されているときの方が、ファンモータ14の温度が高くなるように、ファンモータ14の温度を推定する。これにより、ファンモータ14の温度をより正確に推定することができる。
The
上記の実施形態および変形例において、寿命算出部4が、ファンモータ14の周囲環境に含まれる不純物の情報をさらに考慮して残り寿命Lrestを算出してもよい。
図12は、不純物センサ19をさらに備える寿命予測装置1の一例を示している。不純物は、ファンモータ14の周囲の空気中に含まれる粉塵、油分および水分等である。不純物センサ19は、湿度計、パーティクルカウンタ、および臭気センサ等である。不純物センサ19は、ファンモータ14の周囲に設置され、ファンモータ14の周囲環境に含まれる不純物の単位体積当たりの量または数を測定する。情報取得部2は、不純物センサ19から不純物の測定値を取得する。
In the above embodiments and modifications, the
FIG. 12 shows an example of the
残り寿命Lrestに対するファンモータ14の温度の影響と不純物の影響とが相互に独立している(相関関係が存在しない)場合、寿命算出部4は、例えば、下記予測式(1’)から残り寿命Lrestを算出する。予測式(1’)において、LCk(tk)は、ファンモータ14が、特定の不純物条件Ck下において、時間tkの間、稼働したことによる寿命の減少量を求める計算式である。LCk(tk)は、LR2(T2、t2)等と同様に、例えば実験的に取得され記憶部11Bに予め記憶される。
When the influence of the temperature of the
残り寿命Lrestに対するファンモータ14の温度の影響と不純物の影響とが相互に依存している(相関関係が存在する)場合、寿命算出部4は、例えば下記予測式(1”)から残り寿命Lrestを算出する。予測式(1”)において、LCk(Tj,tk)は、ファンモータ14が、特定の不純物条件Ck下および温度Tjで、時間tkの間、稼働したことによる寿命の減少量を求める計算式である。LCk(Tj,tk)は、LR2(T2、t2)等と同様に、例えば実験的に取得され記憶部11Bに予め記憶される。
When the influence of the temperature of the
工作機械10中で稼働し続けるファンモータ14には、切削油および切削粉が付着し徐々に堆積する。工作機械10内で洗浄液を使用する場合には、ファンモータ14は、高湿度にさらされ続ける。このような環境中の不純物は、ファンモータ14の寿命を短縮させる要因となる。したがって、不純物の情報をさらに考慮することによって、ファンモータ14の残り寿命Lrestをより精度良く予測することができる。
Cutting oil and cutting powder adhere and gradually accumulate on the
1 寿命予測装置
2 情報取得部
3 温度推定部
4 寿命算出部
10,10A,10B 工作機械
11,110A,110B 数値制御装置
12 冷却対象物
13 冷却ファン
14 ファンモータ
15,16 温度センサ
17 周辺機器
19 不純物センサ
18,20,30 制御装置
R1,R2,R3,R4,R5 温度帯
DESCRIPTION OF
Claims (14)
該情報取得ステップにおいて取得された前記温度関連情報に基づいて前記ファンモータの温度を推定する温度推定ステップと、
前記情報取得ステップにおいて取得された前記ファンモータの温度または前記温度推定ステップにおいて推定された前記ファンモータの温度に基づいて、該ファンモータの寿命を算出する寿命算出ステップとを含み、
該寿命算出ステップにおいて、前記ファンモータの温度を複数の温度帯に分類し、該複数の温度帯の各々での前記ファンモータの稼働時間を算出し、該稼働時間に基づいて前記ファンモータの寿命を算出するファンモータの寿命予測方法。 Information acquisition step of acquiring the temperature or temperature-related information of the fan motor over time during operation of the fan motor, wherein the temperature-related information includes a parameter that affects the temperature of the fan motor;
A temperature estimating step of estimating the temperature of the fan motor based on the temperature-related information acquired in the information acquiring step;
Based on the temperature of the fan motor obtained in the information obtaining step or the temperature of the fan motor estimated in the temperature estimating step, a life calculating step of calculating the life of the fan motor,
In the life calculating step, the temperature of the fan motor is classified into a plurality of temperature zones, the operating time of the fan motor in each of the plurality of temperature bands is calculated, and the life of the fan motor is calculated based on the operating time. A method for estimating the life of a fan motor that calculates
前記第1温度帯が、前記ファンモータの使用に適した標準的な温度範囲であり、
前記第2温度帯が、前記第1温度帯で前記ファンモータを使用した場合と比べて前記ファンモータの寿命が延びる温度範囲であり、
前記第3温度帯が、前記第1温度帯で前記ファンモータを使用した場合と比べて前記ファンモータの寿命が縮まる温度範囲である請求項1に記載のファンモータの寿命予測方法。 The plurality of temperature zones include a first temperature zone, a second temperature zone, and a third temperature zone,
The first temperature zone is a standard temperature range suitable for use of the fan motor;
The second temperature zone is a temperature range in which the life of the fan motor is extended as compared with a case where the fan motor is used in the first temperature zone,
2. The method according to claim 1, wherein the third temperature zone is a temperature range in which the life of the fan motor is reduced as compared with a case where the fan motor is used in the first temperature zone. 3.
前記高温度帯は、第1高温度帯と、該第1高温度帯よりも高い温度範囲である第2高温度帯とを含み、
前記第1高温度帯が、前記ファンモータの潤滑剤の粘性の低下によって該潤滑剤の潤滑性能が前記第1温度帯での前記潤滑剤の潤滑性能に比べて低くなる温度範囲であり、
前記第2高温度帯が、高温によって前記潤滑剤が変質する温度範囲である請求項2または請求項3に記載のファンモータの寿命予測方法。 The third temperature zone includes at least one of a high temperature zone higher than the first temperature zone and a low temperature zone lower than the first temperature zone,
The high temperature zone includes a first high temperature zone and a second high temperature zone that is a temperature range higher than the first high temperature zone,
The first high temperature zone is a temperature range in which the lubrication performance of the lubricant in the fan motor is lower than the lubrication performance of the lubricant in the first temperature zone due to a decrease in the viscosity of the lubricant of the fan motor,
The method according to claim 2 or 3, wherein the second high temperature zone is a temperature range in which the lubricant deteriorates due to a high temperature.
前記寿命算出ステップにおいて、前記不純物の情報に基づいて前記ファンモータの寿命を算出する請求項1から請求項9のいずれかに記載のファンモータの寿命予測方法。 In the information obtaining step, information on impurities contained in the surrounding environment of the fan motor is obtained over time,
The method for estimating the life of a fan motor according to claim 1, wherein in the life calculating step, the life of the fan motor is calculated based on the information on the impurities.
該情報取得部によって取得された前記温度関連情報に基づいて前記ファンモータの温度を推定する温度推定部と、
前記情報取得部によって取得された前記ファンモータの温度または前記温度推定部において推定された前記ファンモータの温度に基づいて、該ファンモータの寿命を算出する寿命算出部とを備え、
該寿命算出部が、前記ファンモータの温度を複数の温度帯に分類し、該複数の温度帯の各々での前記ファンモータの稼働時間を算出し、該稼働時間に基づいて前記ファンモータの寿命を算出するファンモータの寿命予測装置。 An information acquisition unit that acquires the temperature or temperature-related information of the fan motor over time during operation of the fan motor, and the temperature-related information includes a parameter that affects the temperature of the fan motor.
A temperature estimating unit that estimates the temperature of the fan motor based on the temperature-related information acquired by the information acquiring unit;
A life calculating unit that calculates a life of the fan motor based on the temperature of the fan motor obtained by the information obtaining unit or the temperature of the fan motor estimated by the temperature estimating unit;
The life calculation unit classifies the temperature of the fan motor into a plurality of temperature zones, calculates an operation time of the fan motor in each of the plurality of temperature bands, and calculates a life of the fan motor based on the operation time. Life prediction device for fan motor that calculates
前記情報取得部、前記温度推定部、および前記寿命算出部が、前記工作機械の数値制御装置に設けられている請求項11に記載のファンモータの寿命予測装置。 The fan motor is provided on a machine tool,
The fan motor life prediction device according to claim 11, wherein the information acquisition unit, the temperature estimation unit, and the life calculation unit are provided in a numerical control device of the machine tool.
前記情報取得部、前記温度推定部、および前記寿命算出部が、前記工作機械の数値制御装置とは異なる制御装置に設けられている請求項11に記載のファンモータの寿命予測装置。 The fan motor is provided on a machine tool,
The fan motor life prediction device according to claim 11, wherein the information acquisition unit, the temperature estimation unit, and the life calculation unit are provided in a control device different from a numerical control device of the machine tool.
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