JP5647439B2 - サーボモータの健康警告装置およびその計算方法 - Google Patents
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Description
が1,200rpmの第1時間領域分解信号St1、および周波数が600rpmの第2時間領域分解信号St2の振動強度と、評価曲線の値を比較すると、悪化(異常)の回転状況であることを反映している。この他、残りの強度差Δg3〜Δg9はすべて負の値であり、同様に、初期振動信号Svについて、これらの時間領域分解信号St3〜St9の振動強度と、評価曲線の値を比較すると、正常(健康)の回転状況であることを反映している。注意すべきことは、サーボモータ振動の悪化の程度に関して、悪化指数Diによって数値化していることである。最大許容値Tmを定義すると、悪化指数Diの計算は、これらの正の値の強度差(本実施例では、第1強度差Δg1および第2強度差Δg2)の和であり、さらに最大許容値Tmとの比である。最大許容値Tmは、実作業の経験則によって得られたものである。つまり、
悪化指数Di=(正の値の強度差Δg1〜Δg9)/最大許容値Tm
悪化指数Diが1を超える場合は、1とみなす。さらに健康指数Hiは、
健康指数Hi=1−悪化指数Di
と定義される。
102 振動検出ユニット
20 サーボ駆動装置
202 高速直列通信インターフェース
204 データバッファ
206 マイクロプロセッサ
2062 時間周波数領域変換ユニット
2064 解析ユニット
2066 悪化指数計算ユニット
2068 健康指数計算ユニット
S100 段階
S200 段階
S300 段階
S400 段階
S310 段階
S320 段階
S330 段階
S340 段階
Sv 時間領域振動信号
St1 時間領域分解信号
St2 時間領域分解信号
St3 時間領域分解信号
St4 時間領域分解信号
St5 時間領域分解信号
St6 時間領域分解信号
St7 時間領域分解信号
St8 時間領域分解信号
St9 時間領域分解信号
Δg1 強度差
Δg2 強度差
Δg3 強度差
Δg4 強度差
Δg5 強度差
Δg6 強度差
Δg7 強度差
Δg8 強度差
Δg9 強度差
Claims (12)
- コンピュータ数値制御工作機械の振動状況の推測に使用される、サーボモータの健康警告装置であって、
サーボモータの回転パラメータを検出し、振動信号を生成する、振動検出ユニットを少なくとも1つ含むサーボモータ、ならびに
該サーボモータと接続する、サーボ駆動装置を含み、該サーボ駆動装置が、
マイクロプロセッサを含み、該マイクロプロセッサが、
該振動信号を受信し、該振動信号の時間領域および周波数領域間の変換を行う、時間周波数領域変換ユニットと、
該時間周波数領域変換ユニットと接続し、該振動信号を受信して、該振動信号を複数の周波数成分が異なる分解信号に分解し、これら分解信号の振幅−周波数−時間の3次元分布を得る解析ユニットと、
該解析ユニットと接続し、選択した該分解信号の前記3次元分布における振幅及び周波数によって得られる値と該値に対応する評価曲線の値とを相互に差し引くことにより、複数個の信号強度差が得られ、且つ、前記複数の信号強度差の正の値の総和を計算し、悪化指数を算出し、前記評価曲線は前記サーボモータの運転健康状態の境界を定義する悪化指数計算ユニットと、
該悪化指数計算ユニットと接続し、該悪化指数により、健康指数を算出する健康指数計算ユニットと、
を含み、
これにより、該内蔵の振動検出ユニットを利用して、余分な検出器の取付けおよび配線を省くことができ、さらに、該健康指数の大小により、該サーボモータが、コンピュータ数値制御工作機械において回転することによる振動状況を推測し、非線形および非定常の振動特性に対して好適な解析を提供する
ことを特徴とする、健康警告装置。 - 該サーボ駆動装置が、該振動信号を伝送する通信インターフェースを提供する、高速直列通信インターフェースをさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載のサーボモータの健康警告装置。
- 該サーボ駆動装置が、該高速直列通信インターフェースおよび該マイクロプロセッサとそれぞれ接続し、該振動検出ユニットが生成する該振動信号を受信および保存するデータバッファをさらに含むことを特徴とする、請求項2に記載のサーボモータの健康警告装置。
- 該振動検出ユニットが、該サーボモータのエンコーダ内に設置され、該コンピュータ数値制御工作機械の伝動システムの振動状況を推測することを特徴とする、請求項1に記載のサーボモータの健康警告装置。
- 該振動検出ユニットが、該サーボモータの固定子溝に設置され、該コンピュータ数値制御工作機械のマシンの振動状況を推測することを特徴とする、請求項1に記載のサーボモータの健康警告装置。
- 該データバッファがキューバッファであることを特徴とする、請求項3に記載のサーボモータの健康警告装置。
- 該振動検出ユニットがG−sensorであることを特徴とする、請求項1に記載のサーボモータの健康警告装置。
- コンピュータ数値制御工作機械の振動状況の推測に使用される、サーボモータの健康警告の計算方法であって、以下の
(a)サーボモータに内蔵されている振動検出ユニットによって、振動信号が生成される段階と、
(b)該振動信号が、データバッファに順次伝送される段階と、
(c)時間周波数領域変換ユニットによって、該振動信号の時間周波数領域変換が行われる段階と、
(c’)分析ユニットによって前記振動信号を受信し、前記振動信号を複数の周波数成分が異なる分解信号に分解し、これら分解信号の振幅−周波数−時間の3次元分布を得る段階と、
(d)悪化指数計算ユニットによって前記複数の分解信号の前記3次元分布における振幅及び周波数によって得られる値と該値に対応する評価曲線の値とを相互に差し引くことにより、複数個の信号強度差が得られ、且つ、前記複数の信号強度差の正の値の総和を計算し、悪化指数を算出し、且つ、健康指数計算ユニットを利用して健康指数が得られ、前記評価曲線は前記サーボモータの運転健康状態の境界を定義する段階、
を含むことを特徴とする、計算方法。 - 該段階(c)が、
(c1)経験的モード分解(EMD)によって、複数の固有モード関数(IMF)成分が得られる段階と、
(c2)主な該固有モード関数(IMF)成分が選択される段階と、
(c3)該主な固有モード関数(IMF)成分の、ヒルベルト−ホワン変換(HHT)が行われ、複数の瞬間分解信号が得られる段階と、
(c4)これらの瞬間分解信号を組み合わせ、ヒルベルトスペクトル(Hilbert Spectrum)が得られる段階と、
をさらに含むことを特徴とする、請求項8に記載の健康警告の計算方法。 - 該振動信号の時間周波数領域変換が、ヒルベルト−ホワン変換(HHT)であることを特徴とする、請求項8に記載の健康警告の計算方法。
- 該振動信号の時間周波数領域変換が、高速フーリエ変換(FFT)であることを特徴とする、請求項8に記載の健康警告の計算方法。
- 該振動信号の時間周波数領域変換が、ウェーブレット変換(WT)であることを特徴とする、請求項8に記載の健康警告の計算方法。
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