JP7404146B2 - Rotation status judgment device - Google Patents
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Description
本発明は、回転状態判断装置に関するものである。 The present invention relates to a rotational state determining device.
従来、フィルムなどのウエブに塗工液を塗工するときに、この長尺状のウエブを搬送するためにロールが用いられている。例えば、ダイの近傍にバックアップロールを配し、ダイ内部の液溜め部にポンプから塗工液を圧送し、この液溜め部に通じるダイの吐出口から、バックアップロールによって抱えて搬送されているウエブに塗工液を塗工する。 Conventionally, when coating a web such as a film with a coating liquid, rolls have been used to transport the long web. For example, a backup roll is placed near the die, a pump pumps the coating liquid into a liquid reservoir inside the die, and the web held and conveyed by the backup roll is conveyed from the discharge port of the die leading to this liquid reservoir. Apply the coating liquid to.
上記のような塗工装置において、ロール自身やその軸受けに経時変化が生じたり組み付け精度などによって、回転障害が生じる場合がある。 In the above-mentioned coating apparatus, rotation failure may occur due to changes in the roll itself or its bearings over time, or due to assembly accuracy.
そこで本発明は上記問題点に鑑み、モータによって回転体を回転させる場合に、回転体やその回転体を支持する支持部の回転状態を判断できる回転状態判断装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a rotational state determining device that can determine the rotational state of a rotating body and a support portion that supports the rotating body when the rotating body is rotated by a motor.
本発明は、支持部に回転自在に支持された回転体を回転させるモータと、tを測定する時間として、前記モータの駆動電流を検出値I(t)として検出する電流検出手段と、前記モータのトルクT(t)を検出するトルク検出手段と、前記トルクT(t)を電流値に換算して換算値Ik(t)を求める換算手段と、前記検出値I(t)と前記換算値Ik(t)とから推定回生電流d(t)を求め、この推定回生電流d(t)から測定時間範囲t0内における合致率eを求め、前記合致率eが低いほど前記回転体、又は、前記支持部の回転状態が悪いと判断する判断手段と、を有する回転状態判断装置である。 The present invention provides a motor for rotating a rotating body rotatably supported by a support part, a current detecting means for detecting a drive current of the motor as a detected value I(t) as a time for measuring t, and a current detecting means for detecting a drive current of the motor as a detected value I(t). a torque detection means for detecting the torque T(t), a conversion means for converting the torque T(t) into a current value to obtain a converted value Ik(t), and the detected value I(t) and the converted value. An estimated regenerative current d(t) is obtained from Ik(t), and a matching rate e within the measurement time range t0 is calculated from this estimated regenerative current d(t), and the lower the matching rate e, the more the rotating body or The rotational state determining device includes: determining means for determining that the rotational state of the support portion is poor.
本発明によれば、合致率eによって回転体又は支持部の回転状態を判断できる。 According to the present invention, the rotational state of the rotating body or the support portion can be determined based on the matching rate e.
以下、本発明の一実施形態の回転状態判断装置10について図1~図16を参照して説明する。本実施形態の回転状態判断装置10は、ウエブWをロール14で搬送する搬送装置12に設けられている。
Hereinafter, a rotational
(1)搬送装置12
搬送装置12について図1を参照して説明する。搬送装置12は、ロール14によってウエブWを搬送する。長尺状のウエブWとしては、例えば、フィルム、金属箔、紙、布帛などである。ロール14は、例えば金属製、ゴム製である。
(1)
The
水平な床に基台20が載置され、基台20から左右一対の脚部22,24が立設されている。左側の脚部22にはボールベアリング(以下、「ベアリング」という)26が設けられ、右側の脚部24にはベアリング28が設けられている。ロール14から突出した左右一対の回転軸16,18は、それぞれ左右一対のベアリング26,28に回転自在に支持されている。これにより、ロール14は水平方向に配されて回転し、ウエブWを搬送する。
A
ロール14を回転させるモータ30には減速装置32が設けられ、減速装置32から駆動軸34が突出し、カップリング装置36を介してロール14の左側の回転軸16と連結されている。モータ30は、例えばACサーボモータであり、駆動回路38によって回転する。
A
駆動回路38は、制御部40と接続され、駆動回路38を介して回転方向、回転数を制御できる。また、駆動回路38を通じて、モータ30を回転させるための駆動電流I(t)とトルクT(t)を時系列で検出できる。
The
コンピュータよりなる制御部40は、作業員の操作によって、モータ30の回転数と回転方向を制御でき、それに基づいてロール14が回転して、ウエブWを搬送する。制御部40は、後から詳しく説明する合致率eを求める。合致率eは、正常基準値bより大きければ、ロール14自身、又は、ロール14を支持しているベアリング26,28の回転状態に正常であると判断できる数値である。この合致率eについて次に説明する。なお、「回転状態」とは、ロール14に関しては、ロール14が正常なときは回転状態が良いとなり、ロール14自身の重さにバラツキがあり回転するときのバランスが悪い、又は、左右一対の回転軸16,18がずれて水平な軸に沿って回転できないときは回転状態が悪いとなり、ベアリング26,28に関しては、ベアリング26,28が正常なときは回転状態が良いとなり、ベアリング26,28のボールと内輪と外輪との間の油脂が足りなく、摩擦が発生するときは回転状態が悪いとなる。
A
(2)合致率e
発明者は、ロールやベアリングの回転状態について客観的に判断できるようにするための考察を行い、モータの回生電流に着目した。モータの回生電流は、ロールやベアリングなどの回転状態が悪いと増加する。しかし、この回生電流はモータから直接測定できないため、発明者はモータの駆動電流とトルクに着目し、この両方から回生電流と関係する合致率eを考えた。以下、その合致率eの定義について、合致率eを求める方法に従って説明する。図2のフローチャートは、制御部40が合致率eを求めるために行う演算処理を説明したフローチャートである。
(2) Match rate e
The inventor conducted a study to be able to objectively judge the rotational state of rolls and bearings, and focused on the regenerative current of the motor. The regenerative current of the motor increases if the rotational conditions of the rolls, bearings, etc. are poor. However, since this regenerative current cannot be directly measured from the motor, the inventor focused on the motor drive current and torque, and considered the matching rate e related to the regenerative current from both of them. Hereinafter, the definition of the match rate e will be explained according to the method for determining the match rate e. The flowchart in FIG. 2 is a flowchart illustrating the arithmetic processing performed by the
ステップS1において、制御部40は、カウントC=0、時間t=0に初期化する。このカウントCについては後から説明する。tは、測定時間範囲t0内の測定しているときの時系列の時間である。そしてステップS2に進む。
In step S1, the
ステップS2において、制御部40は、時間tにおけるモータ30の駆動電流I(t)とトルクT(t)を測定する。このI(t)とT(t)は、駆動回路38を通じて制御部40が測定する。そしてステップS3に進む。
In step S2, the
ステップS3において、制御部40は、検出したトルクT(t)を電流値に対応する換算値Ik(t)へ下記の(1)式を用いて換算する。
Ik(t)=I0*T(t)/T0 ・・・(1)
但し、I0はモータ30の定格電流、モータ30のT0は定格トルクである。そしてステップS4に進む。
In step S3, the
Ik(t)=I0*T(t)/T0...(1)
However, I0 is the rated current of the
ステップS4において、制御部40は、下記の(2)式を用いて推定回生電流d(t)を求め、その推定回生電流の許容範囲aと比較する。
d(t)=|Ik(t)-I(t)|>a ・・・(2)
推定回生電流d(t)は、回生電流の値そのものでないが、この回生電流の値に関係する値となっている。aは許容範囲であり、例えば駆動回路38で測定する電流値の分解精度である。そして、推定回生電流d(t)が許容範囲aよりも小さければ時間tにおける回転状態を良いとしてステップS6に進み(nの場合)、大きければ時間tにおける回転状態が悪いとしてステップS5に進む(yの場合)。
In step S4, the
d(t)=|Ik(t)-I(t)|>a...(2)
The estimated regenerative current d(t) is not the value of the regenerative current itself, but is a value related to the value of this regenerative current. a is an allowable range, for example, the resolution accuracy of the current value measured by the
ステップS5において、制御部40は、カウントCに1を増加させステップS6に進む。このカウントCは、時間tにおける推定回生電流d(t)が、許容範囲aよりも大きく、回転状態が悪いときをカウントする。
In step S5, the
ステップS6において、制御部40は、時間をt=t+1としてステップS7に進む。
In step S6, the
ステップS7において、時間tが、所定の測定時間範囲t0(例えば80秒)よりも大きければ測定が終了したとしてステップS8に進み、小さければ測定を続けるためステップS2に戻り再び測定を行う。 In step S7, if the time t is greater than the predetermined measurement time range t0 (for example, 80 seconds), the measurement is determined to have ended and the process proceeds to step S8; if it is smaller, the process returns to step S2 to continue the measurement and performs the measurement again.
ステップS8において、制御部40は、測定時間範囲t0内の合致率e(%)を下記の(3)式から求め、合致率e(%)と正常基準値bを比較する。
合致率e=(C0-C)/CO*100=>b ・・・(3)
但し、C0は測定時間範囲t0内において測定する数であり、bは回転状態が良いか悪いかの判断をするための予め定めた正常基準値であり、例えば95%である。合致率eが、正常基準値bよりも大きいければ測定時間範囲t0内の回転状態が良いとしてステップS9に進み(yの場合)、小さければ測定時間範囲t0内の回転状態が悪いとしてステップS10に進む(nの場合)。
In step S8, the
Match rate e=(C0-C)/CO*100=>b...(3)
However, C0 is the number measured within the measurement time range t0, and b is a predetermined normal reference value for determining whether the rotational state is good or bad, and is, for example, 95%. If the matching rate e is larger than the normal reference value b, it is determined that the rotational condition within the measurement time range t0 is good and the process proceeds to step S9 (in the case of y); if it is smaller, the rotational condition within the measurement time range t0 is determined to be bad and the process proceeds to step S10. Proceed to (in case of n).
ステップS9において、制御部40は、カウントCが正常基準値bよりも大きいため、モータ30に接続されたロール14とベアリング26,28は正常であると判断し終了する。
In step S9, since the count C is larger than the normal reference value b, the
ステップS10において、制御部40は、カウントCが正常基準値bよりも小さいため、ロール14、ベアリング26、又はベアリング28に異常があると判断し終了する。
In step S10, since the count C is smaller than the normal reference value b, the
この判断は、リアルタイムに常時行っていてもよいが、例えば1日に1回、1週間に1回、1ヶ月に1回それぞれ所定の測定時間範囲t0を使って行ってもよい。 This determination may be made in real time all the time, but may also be made, for example, once a day, once a week, or once a month using a predetermined measurement time range t0.
この考え方が正しいことを、以下の実験1~10で立証する。
The following
(3)実験1~6
発明者は上記理論を実証するために、合致率eに基いてロール14の回転状態を判断する実験1~6を行った。この場合にロール14に代えて、エアークラッチ42に、カップリング装置36に連結された回転軸44を取り付けた。なお、この回転軸44は、油脂が詰まった正常なベアリング26,28で回転自在に支持されている。
(3)
In order to prove the above theory, the inventor conducted
そしてエアークラッチ42には、0.06MPaの空気圧を掛けた場合(回転抵抗ありの場合)と、全くエアークラッチ42を使用していない場合(回転抵抗なしの場合)の両方を実験した。0.06MPaの空気圧が掛かるときは、ロール14に回転状態が悪い場合のモデルであり、全くエアークラッチ42を使用していない場合にはロール14の回転状態が良い場合のモデルである。なお、回転軸44には、全く力が掛かっていない状態、すなわち、0Kgとする。
Experiments were conducted both when an air pressure of 0.06 MPa was applied to the air clutch 42 (with rotational resistance) and when the
この実験結果を図5の表に示した。この実験1~6において、実験1、3、5はエアークラッチ42を使用していない正常な状態、実験2、4、6はエアークラッチ42を使用して障害のある状態である。そして実験1、2では回転軸44の回転数が50rpm、実験3、4では150rpm、実験5、6では300rpmで回転させる。図7~図12のグラフにおいて、縦軸は電流(A)の値であり、横軸は時間t(秒)である。また、黒丸は実際に検出した駆動電流の検出値I(t)、白丸は換算値Ik(t)を表している。
The results of this experiment are shown in the table of FIG. In
実験1では、図7に示すように合致率eが100%であり、正常であると判断できる。この実験では、合致率eに基づく判断が、エアークラッチ42を使用していない正常な状態であると判断できている。
In
実験2では、図8に示すように合致率eが87.1%であり、正常基準値95%よりも低く異常であると判断できる。この実験では、合致率eに基づく判断が、エアークラッチ42を使用している異常な状態であると判断できている。
In
実験3では、図9に示すように合致率eが100%であり、正常であると判断できる。この実験では、合致率eに基づく判断が、エアークラッチ42を使用していない正常な状態であると判断できている。
In
実験4では、図10に示すように合致率eが88.9%であり、正常基準値95%よりも低く異常であると判断できる。この実験では、合致率eに基づく判断が、エアークラッチ42を使用している異常な状態であると判断できている。
In
実験5では、図11に示すように合致率eが100%であり。正常であると判断できる。この実験では、合致率eに基づく判断が、エアークラッチ42を使用していない正常な状態であると判断できている。
In
実験6では、図12に示すように合致率eが92.2%であり、正常基準値95%よりも低く異常であると判断できる。この実験では、合致率eに基づく判断が、エアークラッチ42を使用している異常な状態であると判断できている。
In
このように、エアークラッチ42によって回転抵抗が発生した場合には、合致率eが正常基準値bよりも小さくなり、合致率eに基づいてロール14の回転状態が悪いと判断できる。
In this way, when rotational resistance is generated by the
(4)実験7~10
次に、ベアリング26、合致率eに基いてベアリング28の回転状態を判断する実験7~10を行った。この場合には、ベアリング26、ベアリング28内部の油脂を抜いた場合を回転状態が悪いとし、従来通り油脂がある場合を正常とする。そして、ロール14の重さの代わりに重り46を回転軸44に取り付けた。なお、この重り46は、回転軸44と共に回転可能する。
(4)
Next,
実験7、9では油脂があり、実験8と実験10では油脂がなしとする。また、運転条件としては、重り46に関して300kgとし、実験47と実験8では回転軸44の回転数を200rpm、実験9と実験10では300rpmとする。この実験結果を図6の表に示した。図13~図16のグラフにおいて、縦軸は電流(A)の値であり、横軸は時間t(秒)である。また、黒丸は実際に検出した駆動電流の検出値I(t)、白丸は換算値Ik(t)を表している。
In
実験7では、図13に示すように合致率eが100%であり正常であると判断できる。この実験では、ベアリング26,28に油脂がある正常な状態であると判断できている。
In
実験8では、図14に示すように合致率eが88.4%であり、正常基準値95%よりも低いため、異常であると判断できる。この実験では、合致率eに基づく判断が、ベアリング26,28に油脂がない異常な状態であると判断できている。
In
実験9では、図15に示すように合致率eが97.1%であり、正常基準値95%よりも高いため正常であると判断できる。この実験では、合致率eに基づく判断が、ベアリング26,28に油脂がある正常な状態であると判断できている。
In
実験10では、図16に示すように合致率eが83.3%であり、正常基準値95%よりも低いため異常であると判断できる。この実験では、合致率eに基づく判断が、ベアリング26,28に油脂がない異常な状態であると判断できている。
In
このように、ベアリング26,28においても回転状態が悪い場合には、合致率eに基づいて判断できる。
In this way, if the rotational state of the
(5)効果
本実施形態によれば、モータ30の駆動電流とトルクを時系列に測定して合致率eを求めることにより、ロール14やベアリング26,28の回転状態が良いか、又は、悪いかを判断できる。
(5) Effects According to the present embodiment, by measuring the driving current and torque of the
上記実施形態では、ロール14で説明したが、モータで回転するロールであれば、塗工装置に用いられるものに限らず、他のロールでもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、回転体としてロール14、支持部としてベアリング26,28を用いたが、これに代えて開閉する扉と軸受け、ロボットが行う作業における腕を回転するモータと軸受けなどであってもよい。
In the above embodiment, the
上記では本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although one embodiment of the present invention has been described above, this embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.
10・・・回転状態判断装置、12・・・搬送装置、14・・・ロール、16・・・回転軸、18・・・回転軸、26・・・ベアリング、28・・・ベアリング、30・・・モータ、32・・・減速装置、34・・・駆動軸、36・・・カップリング装置、38・・・駆動回路、40・・・制御部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
tを測定時間として、前記モータの駆動電流を検出値I(t)として検出する電流検出手段と、
前記モータのトルクT(t)を検出するトルク検出手段と、
前記トルクT(t)を電流値に換算して換算値Ik(t)を求める換算手段と、
前記検出値I(t)と前記換算値Ik(t)とから推定回生電流d(t)を求め、この推定回生電流d(t)から測定時間範囲t0内における合致率eを求め、前記合致率eが小さいほど前記回転体、又は、前記支持部の回転状態が悪いと判断する判断手段と、
を有する回転状態判断装置。 a motor that rotates a rotating body rotatably supported by a support part;
current detection means for detecting the drive current of the motor as a detection value I(t), where t is a measurement time;
Torque detection means for detecting torque T(t) of the motor;
a conversion means for converting the torque T(t) into a current value to obtain a converted value Ik(t);
An estimated regenerative current d(t) is obtained from the detected value I(t) and the converted value Ik(t), and a matching rate e within the measurement time range t0 is obtained from the estimated regenerative current d(t). a determining means for determining that the smaller the ratio e is, the worse the rotating state of the rotating body or the supporting portion is;
A rotation state determination device having:
Ik(t)=I0*T(t)/T0
から求める請求項1に記載の回転状態判断装置。 When the converted value is the rated current of the motor as I0 and the rated torque of the motor as T0, the conversion means converts the converted value Ik(t) into:
Ik(t)=I0*T(t)/T0
The rotation state determination device according to claim 1, wherein the rotation state determination device determines the rotation state from the following.
d(t)=|Ik(t)-I(t)|
から求め、前記測定時間範囲t0内における、
d(t)>a
を満足する数Cをカウントし(但し、aは予め定めた許容範囲である)、このカウントCから
合致率e(%)=(C0-C)/CO*100
を求める(但し、C0は前記測定時間範囲t0で測定する数である)、
請求項2に記載の回転状態判断装置。 The determining means determines that the estimated regenerative current d(t) at time t is:
d(t)=|Ik(t)−I(t)|
Within the measurement time range t0,
d(t)>a
Count the number C that satisfies (however, a is within a predetermined tolerance range), and from this count C
Match rate e (%) = (C0-C)/CO*100
(however, C0 is the number measured in the measurement time range t0),
The rotational state determining device according to claim 2.
前記合致率eが、予め定めた正常基準値bより大きいときは正常であると判断し、小さいときには異常であると判断する、
請求項3に記載の回転状態判断装置。 The determining means is
When the matching rate e is larger than a predetermined normal reference value b, it is determined to be normal, and when it is smaller, it is judged to be abnormal;
The rotational state determining device according to claim 3.
前記回転体は、ロールである、
請求項1に記載の回転状態判断装置。 The support part is a bearing,
The rotating body is a roll,
The rotational state determining device according to claim 1.
前記トルクT(t)を電流値に換算して換算値Ik(t)を求め、
前記検出値I(t)と前記換算値Ik(t)とから推定回生電流d(t)を求め、
前記推定回生電流d(t)から測定時間範囲t0内における合致率eを求め、
前記合致率eが小さいほど前記回転体、又は、前記支持部の回転状態が悪いと判断する、
回転状態判断方法。 Detecting a drive current value I(t) and a torque T(t) of a motor that rotates a rotating body rotatably supported by a support part,
Converting the torque T(t) into a current value to obtain a converted value Ik(t),
Determining an estimated regenerative current d(t) from the detected value I(t) and the converted value Ik(t),
Determine the matching rate e within the measurement time range t0 from the estimated regenerative current d(t),
It is determined that the smaller the matching rate e is, the worse the rotational state of the rotating body or the support part is.
How to judge rotation status.
支持部に回転自在に支持された回転体を回転させるモータの駆動電流を検出値I(t)とトルクT(t)を検出し、
前記トルクT(t)を電流値に換算して換算値Ik(t)を求め、
前記検出値I(t)と前記換算値Ik(t)とから推定回生電流d(t)を求め、
前記推定回生電流d(t)から測定時間範囲t0内における合致率eを求め、
前記合致率eが小さいほど前記回転体、又は、前記支持部の回転状態が悪いと判断する、
ことを実行させるための回転状態判断プログラム。 to the computer,
Detecting a drive current value I(t) and a torque T(t) of a motor that rotates a rotating body rotatably supported by a support part,
Converting the torque T(t) into a current value to obtain a converted value Ik(t),
Determining an estimated regenerative current d(t) from the detected value I(t) and the converted value Ik(t),
Determine the matching rate e within the measurement time range t0 from the estimated regenerative current d(t),
It is determined that the smaller the matching rate e is, the worse the rotational state of the rotating body or the support part is.
Rotation status judgment program for executing certain tasks.
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- 2020-04-22 JP JP2020076312A patent/JP7404146B2/en active Active
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