JPS592047B2 - Method for monitoring operating conditions of machines and devices driven by electric motors - Google Patents

Method for monitoring operating conditions of machines and devices driven by electric motors

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JPS592047B2
JPS592047B2 JP49111870A JP11187074A JPS592047B2 JP S592047 B2 JPS592047 B2 JP S592047B2 JP 49111870 A JP49111870 A JP 49111870A JP 11187074 A JP11187074 A JP 11187074A JP S592047 B2 JPS592047 B2 JP S592047B2
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JP
Japan
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machines
abnormal
operating conditions
instantaneous power
frequency
Prior art date
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JP49111870A
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Japanese (ja)
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JPS5139377A (en
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エイ ジエイ マーチヤンドラン アール
ジエイ マーフイー リチヤード
ハイジンズ レオナード
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 (利用できる産業分野) 本発明は電動機で駆動される機械ならびに装置の運転状
態を監視するための改良された方法に関するもので、と
くに1個または複数個の特定運転条件の異常について監
視を行なう場合に適する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an improved method for monitoring the operating status of machines and equipment driven by electric motors, in particular for monitoring the operating conditions of one or more specific operating conditions. Suitable for monitoring for abnormalities.

(従来技術と問題点)機械や装置の運転状態を測定、監
視するのに従来広く採用されてきた方法は、多種類のト
ランスデューサを用いて変位、圧力、速度などの異なる
物理量を電気信号に変換し、これらの信号を単独または
組み合わせて基準値と比較している。
(Prior art and problems) The method that has been widely adopted in the past to measure and monitor the operating status of machines and equipment uses many types of transducers to convert different physical quantities such as displacement, pressure, and velocity into electrical signals. These signals are then compared alone or in combination with a reference value.

また、工具劣化のごとき要素は振動とかノイズのような
ものを測定することによつて間接的に測定していた。こ
れらの従来方法は、機械に多くの修正とか取付けを必要
とするなどの不利益があり、そしてそれはやつかいで高
価になるだけでなく、機械を傷つけやすい。
Additionally, factors such as tool deterioration have been measured indirectly by measuring things such as vibration and noise. These conventional methods have disadvantages such as requiring many modifications and installations to the machine, which are not only cumbersome and expensive but also easy to damage the machine.

また、機械の運転中に行なわれる測定は、非常に複雑な
装置を使用しなければ、適正な値がわかりにくいものが
多く、ノイズあるいは振動のスペクトル分析を用いる方
法では、機械の構成物の干渉あるいは隣接する機械の運
転から発するノイズのため必ずしも正確な結果を得られ
るものではなかつた。運転状態を監視することは、過負
荷、不適当な調整、またはなまつた工具などによる損害
から多くの機械あるいは装置を保護するためでもあり、
このため機械または装置によつて消費される電流あるい
は平均電力の測定装置が使用されるようになつてきたが
、これは異常状態によつて運転中の平均あるいはピーク
電力または電流消費に、ある変化をひきおこすであろう
という仮定に基づいている。
Furthermore, measurements made while a machine is in operation are often difficult to determine the correct value without the use of very complex equipment, and methods that use noise or vibration spectrum analysis do not allow interference with machine components. Or, it was not always possible to obtain accurate results due to noise emitted from the operation of adjacent machines. Monitoring operating conditions also protects many machines or equipment from damage caused by overloading, improper adjustment, or sluggish tools.
This has led to the use of devices for measuring the current or average power consumed by machinery or equipment, which can be used to measure the average or peak power or current consumption during operation due to abnormal conditions. It is based on the assumption that it will cause

したがつて、正常運転サイクル中に機械を駆動する電動
機に印加される電流を記録し、その後の運転サイクル中
の電流と比較する方法が提案されているが、駆動電動機
に供給される電流ないし平均電力に依存するこのような
従来の方法では、たとえば電流または平均電力消費が、
ある場合には異常状態によつて生じる以上の大きな量的
変化を受けることがあり、一方ではビーク電力は正常運
転からのズレがあつても有効に変化しないこともあつて
、応用範囲に限界がある。これに加えて従来技術で使用
されているような電流作動の装置では、定電圧で力率変
化として表われる電力変化には不感性である。
Therefore, methods have been proposed in which the current applied to the motor driving the machine during a normal operating cycle is recorded and compared with the current during subsequent operating cycles, but the current supplied to the drive motor or the average In such traditional methods that depend on power, e.g. the current or average power consumption is
In some cases, the peak power may undergo a larger quantitative change than that caused by abnormal conditions, and on the other hand, the peak power may not change effectively even if there is a deviation from normal operation, which limits the range of application. be. In addition, current operated devices such as those used in the prior art are insensitive to power changes manifested as power factor changes at constant voltage.

さらに従来使用されていた電力トランスデユーサは、力
率が1よりかなり小さい場合適正に動作できないし、こ
のような低力率は産業機械や設備の情況でしばしば発生
している。
Additionally, conventionally used power transducers cannot operate properly with power factors significantly less than unity, and such low power factors often occur in industrial machinery and equipment settings.

(本発明の目的) 本発明の一般的な目的は、電気的に付勢される機械また
は装置の制御と保護に対する前述の種々の問題を経済的
かつ信頼性よく克服する方法に関するものである。
OBJECTS OF THE INVENTION The general object of the invention is a method for economically and reliably overcoming the various problems mentioned above for the control and protection of electrically powered machines or devices.

発明のより明細な目的は、電気機械を伴なう機械および
装置、たとえば多刃単刃カツタ、ミーリングマシン、ト
リリンクマシンを含むメタルカツテイングYシンおよび
レジプロプレス、スタツピング・ドローインクプレスな
どのメタルフオーミングマシンの運転、あるいは、イン
ジエクシヨンモールデイングマシンおよび粉末冶金プレ
スのような電気一流体機械および装置を監視するための
新しい方法に関するものである。
A more specific object of the invention is to provide machines and devices involving electric machines, such as metal cutting Y-shines including multi-blade single-blade cutters, milling machines, and trilink machines, and register presses, stamping/drawing ink presses, etc. The present invention relates to a new method for monitoring the operation of metal forming machines or electrical fluid machines and equipment such as injection molding machines and powder metallurgy presses.

(本発明の構成) 本発明は、機械および装置を駆動する電動機に印加され
る真の電力特性変化を、その機械または装置における特
定の運転パラメータについて、標準運転状態の電力特性
変化と照合する。
Arrangements of the Present Invention The present invention compares true power characteristic changes applied to electric motors driving machines and devices with power characteristic changes under standard operating conditions for a particular operating parameter in that machine or device.

機械ならびに装置における種々の物理的な運転パラメー
タについての異常、たとえばプレスのインパクトな負荷
上昇、金属切削工具の摩耗による適正なキリ粉成形能力
の減退、機械工程における種々な事象の同期変化、材料
の質ないし量の変化などは、それに対応した時間的電力
変化を引き起こす。
Abnormalities in various physical operating parameters in machines and equipment, such as an impactful increase in the load on a press, a decline in proper powder forming ability due to wear of metal cutting tools, synchronous changes in various events in the machine process, and changes in material A change in quality or quantity causes a corresponding temporal power change.

このような変化として、サイクル中のある瞬間と別の瞬
間とでの印加電力量の変化、印加電力の特性周波数成分
の変化、特定時間間隔中の需要電力量の変化などがある
。したがつて本発明は時間に関係し、力率変化に関係せ
ず、特定の運転パラメータに関連する瞬時電力波形から
もつとも速い過渡現象を適正に観測可能な周波数成分を
検出し、その変動を基準になる変動値と比較するもので
ある。
Such changes include changes in the amount of applied power from one moment in the cycle to another, changes in the characteristic frequency components of the applied power, changes in the amount of power demanded during particular time intervals, and the like. Therefore, the present invention detects a frequency component that is related to time, is independent of power factor change, and can appropriately observe a fast transient phenomenon from an instantaneous power waveform that is related to a specific operating parameter, and uses that variation as a reference. It is compared with the fluctuation value.

(実施例) 第1図において、1は電動機、2は前記電動機1で駆動
される機械または装置で、たとえばメタルカツテイング
マシンまたはインジエクシヨンモールデイングマシンの
ごとき任意の機械または装置であり、油圧インジエクシ
ヨンモールデイングマシンの場合、電動機1は油圧ポン
プ電動機である。
(Example) In FIG. 1, 1 is an electric motor, and 2 is a machine or device driven by the electric motor 1, such as any machine or device such as a metal cutting machine or an injection molding machine. In the case of an injection molding machine, the electric motor 1 is a hydraulic pump electric motor.

3は電源で導線4により電動機1に結合されている。3 is a power source, which is connected to the electric motor 1 through a conductor 4;

5は変流器、6は掛算器で電動機1に印加される電圧と
変流器5からの電流値により印加電力を出力する。
5 is a current transformer, and 6 is a multiplier that outputs applied power based on the voltage applied to the motor 1 and the current value from the current transformer 5.

R,8は帯域通過フイルタでそれぞれ特定の周波数F,
・F,を通過させる。9,10は差動増幅器、11は基
準偏差量設定器である。
R and 8 are band-pass filters, each with a specific frequency F,
・Let F pass through. 9 and 10 are differential amplifiers, and 11 is a reference deviation amount setter.

第2図は、電動機1に加わる瞬時電力波形の例を示すも
ので、曲線Aは機械2が正常な運転状態にあるときに掛
算器6から出力される運転の1サイクル分の瞬時電力波
形を表わす。
FIG. 2 shows an example of the instantaneous power waveform applied to the motor 1. Curve A represents the instantaneous power waveform for one cycle of operation output from the multiplier 6 when the machine 2 is in a normal operating state. represent

曲線Bは機械2の運転パラメータの1つあるいは2つ以
上を所定量変化させたときの例を示す瞬時電力波形で、
たとえば運転パラメータとしてバイトの摩耗量が一定値
に達した状態で運転したときの1サイクルの瞬時電力波
形を示している。第3図は、前記曲線AとBの周波数成
分子1からF6までのスペクトラムを示し、特性曲線C
は波形Aのスペクトラム、特性曲線Dは波形Bのスペク
トラムである。
Curve B is an instantaneous power waveform showing an example when one or more of the operating parameters of machine 2 is changed by a predetermined amount,
For example, it shows the instantaneous power waveform of one cycle when the operation parameter is such that the wear amount of the cutting tool reaches a certain value. FIG. 3 shows the spectrum of frequency components 1 to F6 of the curves A and B, and the characteristic curve C
is the spectrum of waveform A, and characteristic curve D is the spectrum of waveform B.

第2図、第3図の例においては、波形AとBとの周波数
成分子,〜F6のうち、f1とF,に特徴が現われてい
る。
In the examples shown in FIGS. 2 and 3, features appear in f1 and F of the frequency components of waveforms A and B, ~F6.

すなわち、F,では識別できる変化がなく、F,は大幅
に増加している。他の周波数成分はそれぞれ若干の変化
が見られる。したがつて、第1図における帯域通過フイ
ルタ7の周波数帯域をf1とし、帯域通過フイルタ8の
周波数帯域をF,に設定しておけば、装置2における運
転パラメータの1つであるバイト摩耗の異常を生じると
、掛算器6から曲線Bと同じ瞬間電力波形が得られ、帯
域通過フイルタ7I8からは、それぞれ周波数成分D1
・D,が出力され、差動増幅器9を介して差△Dが検出
される。
That is, there is no discernible change in F, and there is a significant increase in F. Other frequency components show slight changes. Therefore, if the frequency band of the band-pass filter 7 in FIG. , the same instantaneous power waveform as curve B is obtained from the multiplier 6, and the frequency component D1 is obtained from the bandpass filter 7I8.
・D, is output, and the difference ΔD is detected via the differential amplifier 9.

基準偏差量設定器11には、特性曲線Cにより得られる
F,・F,の差△Cに必要な余裕値を加えた基準偏差が
設定されており、この基準偏差と前記差動増幅器9で検
出された差△Dとを差動増幅器10で比較すると、出力
信号Eが検出される。これは周波数成分子3の値が周波
数成分子1よりも基準偏差量ΔC以上に増大した特徴を
示しており、バイト摩粍の異常状態になつたことをあら
れしている。この信号Eは装置の停止などの制御に使用
することもでき、またオペレータ用の表示、警報として
も使用される。上述の実施例では、運転パラメータとし
てバイトの摩耗を例示したが、他のパラメータについて
もどの周波数帯域に特徴のある変化が生じるかをあらか
じめ検出しておけばよく、また複数のパラメータを複合
した場合も同様である。
The standard deviation amount setter 11 is set with a standard deviation obtained by adding a necessary margin value to the difference ΔC between F, ·F, obtained from the characteristic curve C, and the difference between this standard deviation and the differential amplifier 9 is set. When the detected difference ΔD is compared with the differential amplifier 10, an output signal E is detected. This indicates that the value of frequency component 3 has increased by more than the standard deviation amount ΔC than that of frequency component 1, and indicates that an abnormal state of tool wear has occurred. This signal E can be used for control such as stopping the device, and is also used as a display and alarm for the operator. In the above embodiment, wear of the cutting tool was used as an example of an operating parameter, but it is sufficient to detect in advance in which frequency band a characteristic change occurs for other parameters, and when multiple parameters are combined. The same is true.

複数の異常運転状態について監視を行なう場合は、各周
波数帯域のうちそれぞれの異常運転状態における特徴周
波数帯域の出力を選んで結合した複数の差動増幅器をそ
なえておけばよく、さらに電子計算機を用いることによ
り、多数の周波数帯域に分割して特徴をより精密にし、
あるいは多種類の異常状態の波形分析を行なうことがで
きる。
When monitoring multiple abnormal operating conditions, it is sufficient to have multiple differential amplifiers that select and combine the outputs of characteristic frequency bands in each abnormal operating condition from each frequency band, and also to use a computer. By dividing into many frequency bands, the characteristics can be made more precise.
Alternatively, waveform analysis of many types of abnormal states can be performed.

(本発明の効果)本発明は上記したように、機械または
装置の標準運転状態において駆動電動機に印加される瞬
時電力波形の周波数スペクトル分布と、1個または複数
個の運転パラメータを変化させた種々の異常運転状態に
おける1駆動電動機に印加される瞬時電力波形の周波数
スペタトル分布とを比較し、各異常運転状態ごとに小さ
い変化と大きい変化を示すような特徴のある変化を示す
周波数成分を選定し、監視される運転状態の駆動電動機
に印加されている瞬時電力波形における周波数成分のう
ち前記選定された周波数成分の差をとり出して標準伊転
状態のときの当該周波数成分の差に応じた基準偏差と比
較し、基準偏差を超えることにより当該周波数成分を選
定した異常運転状態にあることを検出するようにしてあ
るから、機械あるいは装置自体に変更を加えることなく
運転中に異常状態を監視することができ、あらかじめ設
定した異常状態の特徴に合致した場合にそれと同じ異常
が発生したことを検出するので、適正な監視を行なうこ
とができる。
(Effects of the Present Invention) As described above, the present invention provides various methods for changing the frequency spectrum distribution of the instantaneous power waveform applied to the drive motor in the standard operating state of a machine or device, and one or more operating parameters. Compare the frequency spectrum distribution of the instantaneous power waveform applied to the 1-drive motor under abnormal operating conditions, and select frequency components that exhibit characteristic changes such as small and large changes for each abnormal operating condition. , extracting the difference between the selected frequency components among the frequency components in the instantaneous power waveform applied to the drive motor in the operating state to be monitored, and establishing a standard according to the difference in the frequency components in the standard rotation state. By comparing the frequency component with the deviation and detecting that the selected frequency component is in an abnormal operating condition by exceeding the standard deviation, abnormal conditions can be monitored during operation without making any changes to the machine or equipment itself. If the characteristics of an abnormal state that have been set in advance are met, the occurrence of the same abnormality is detected, so that appropriate monitoring can be performed.

なお、連続運転における各サイクルごとの瞬時電力波形
から特定の周波数成分をとり出すようにしており、連続
運転中のサイクル数をカウントすることができるので、
加工された製品の数を計測することもできる。
In addition, a specific frequency component is extracted from the instantaneous power waveform for each cycle during continuous operation, and the number of cycles during continuous operation can be counted.
It is also possible to measure the number of processed products.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例を示すプロツク図、第2図は瞬
時電力波形の例を示す特性曲線図、第3図は第2図に示
す波形の周波数スペクトル分布特性曲線図である。 1は駆動電動機、2は装置、3は電源、5は変流器、6
は掛算器、7,8は帯域通過フイルタ、9,10は差動
増幅器、11は基準偏差量設定器である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a characteristic curve diagram showing an example of an instantaneous power waveform, and FIG. 3 is a frequency spectrum distribution characteristic curve diagram of the waveform shown in FIG. 1 is a drive motor, 2 is a device, 3 is a power supply, 5 is a current transformer, 6
1 is a multiplier, 7 and 8 are band pass filters, 9 and 10 are differential amplifiers, and 11 is a reference deviation amount setter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 機械または装置の標準運転状態において駆動電動機
に印加される瞬時電力波形の周波数スペクトル分布と、
1個または数個の運転パラメータを異常状態に変化させ
た種々の異常運転状態において駆動電動機に印加される
瞬時電力波形の周波数スペクトル分布とを比較して、各
異常運転状態ごとに特徴のある変化を示す周波数成分を
選定し、監視される運転状態の駆動電動機に印加されて
いる瞬時電力波形の周波数成分のうち前記選定された周
波数成分の変化が、前記異常運転状態の周波数成分の変
化とその特徴が合致した異常運転状態を検出するように
した電動機で駆動される機械ならびに装置の運転状態監
視方法。
1. The frequency spectrum distribution of the instantaneous power waveform applied to the drive motor in the standard operating state of the machine or device,
By comparing the frequency spectrum distribution of the instantaneous power waveform applied to the drive motor in various abnormal operating states in which one or several operating parameters have changed to an abnormal state, we can determine the characteristic changes for each abnormal operating state. A change in the selected frequency component among the frequency components of the instantaneous power waveform applied to the drive motor in the operating state to be monitored is a change in the frequency component in the abnormal operating state and a change in the frequency component in the abnormal operating state. A method for monitoring operating conditions of machines and devices driven by electric motors, which detects abnormal operating conditions with matching characteristics.
JP49111870A 1974-09-28 1974-09-28 Method for monitoring operating conditions of machines and devices driven by electric motors Expired JPS592047B2 (en)

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JPS5139377A JPS5139377A (en) 1976-04-01
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6279344U (en) * 1985-11-08 1987-05-21

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JPS6279344U (en) * 1985-11-08 1987-05-21

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