KR20230136160A - 열화 진단 장치 및 열화 진단 방법, 그리고 전동기 제어 장치 - Google Patents

열화 진단 장치 및 열화 진단 방법, 그리고 전동기 제어 장치 Download PDF

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Abstract

진동량뿐만 아니라, 진동 주기 등의 다른 진동 요인도 고려하여, 정확한 열화 진단을 행하는 열화 진단 장치 및 열화 진단 방법을 제공한다. 구동 대상 장치에 접속된 전동기를 구동하는 전력을 출력하는 전력 변환기와, 위치 지령값과 상기 전동기의 위치 검출값의 편차에 따라서 속도 지령값을 출력하는 위치 제어기와, 상기 속도 지령값과 상기 전동기의 속도 검출값의 편차에 따라서 토크 전류 지령값을 출력하는 속도 제어기와, 상기 토크 전류 지령값과 상기 전동기에 공급되는 토크 전류 검출값의 편차에 따라서 상기 전력 변환기의 출력 전류를 조정하는 전류 제어기를 갖는 전동기 제어 장치와 일체 또는 별체로서 제공되는 열화 진단 장치이며, 상기 전동기의 운전 정보에 따라서 전동기의 열화 진단을 행하는 열화 진단부와, 상기 열화 진단부의 진단 결과를 보존하는 진동 정보 보존기를 갖고, 상기 열화 진단부는, 상기 운전 정보로부터 연산한 전동기의 진동 상태에 관한 복수 종류의 정보를 상기 진동 정보 보존기로 보존하고, 상기 전동기의 진동 상태에 관한 정보가 소정의 역치보다 큰 경우에 진동이 발생했다고 판정하는 것이다.

Description

열화 진단 장치 및 열화 진단 방법, 그리고 전동기 제어 장치
본 발명은, 전동기의 열화 진단 장치 및 열화 진단 방법, 그리고 전동기 제어 장치에 관한 것이다.
전동기 제어에 있어서 전동기를 구동할 때, 전동기나 전동기에 연결된 구동 대상 장치가 경년 열화되면, 진동이 발생하는 경우가 있다. 전동기나 구동 대상 장치의 진동을 검출하여, 전동기나 전동기에 연결된 구동 대상 장치의 경년 열화를 진단하는 기술이 있다.
특허문헌 1(일본 특허 공개 제2020-25462호 공보)에는, 「모터 구동 기구를 구동하는 모터를 구동 제어하는 모터 제어 시스템이며, 소정의 데이터 이상 판정 역치와, 모터 구동 시에 있어서의 시계열 검출 데이터에 기초하여 산출한 마할라노비스 거리의 비교에 기초하여 데이터 이상을 판정하는 데이터 이상 판정부와, 상기 데이터 이상의 발생 빈도에 기초하여 상기 모터 구동 기구의 경년 열화를 판정하는 기계 열화 판정부와, 상기 기계 열화 판정부가 상기 경년 열화의 발생을 검출한 경우, 상기 경년 열화의 발생을 통지 및 상기 모터의 구동 제어를 정지하는 모터 정지부를 갖는 모터 제어 시스템이 적용된다.」(단락 [0007] 참조)라고 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2020-25462호 공보
특허문헌 1에는, 데이터 이상 판정 역치와, 모터 구동 시에 있어서의 시계열 검출 데이터로부터 기계 시스템 전체의 이상을 판정하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 특허문헌 1에서는, 열화 진단 시의 진동량에 착안하고 있어, 진동 주파수나 진동 주기 등의 다른 진동 요인에는 언급되어 있지 않다. 또한, 열화 진단 후의 진동 저감 방법에 대해서는 언급되어 있지 않다.
본 발명은 진동량뿐만 아니라, 진동 주기 등의 다른 진동 요인도 고려하여, 정확한 열화 진단을 행하는 열화 진단 장치 및 열화 진단 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 「열화 진단 장치」의 일례를 들면, 구동 대상 장치에 접속된 전동기를 구동하는 전력을 출력하는 전력 변환기와, 위치 지령값과 상기 전동기의 위치 검출값의 편차에 따라서 속도 지령값을 출력하는 위치 제어기와, 상기 속도 지령값과 상기 전동기의 속도 검출값의 편차에 따라서 토크 전류 지령값을 출력하는 속도 제어기와, 상기 토크 전류 지령값과 상기 전동기에 공급되는 토크 전류 검출값의 편차에 따라서 상기 전력 변환기의 출력 전류를 조정하는 전류 제어기를 갖는 전동기 제어 장치와 일체 또는 별체로서 제공되는 열화 진단 장치이며, 상기 전동기의 운전 정보에 따라서 전동기의 열화 진단을 행하는 열화 진단부와, 상기 열화 진단부의 진단 결과를 보존하는 진동 정보 보존기를 갖고, 상기 열화 진단부는, 상기 운전 정보로부터 연산한 전동기의 진동 상태에 관한 복수 종류의 정보를 상기 진동 정보 보존기로 보존하고, 상기 전동기의 진동 상태에 관한 정보가 소정의 역치보다 큰 경우에 진동이 발생했다고 판정하는 것이다.
또한, 본 발명의 「열화 진단 방법」의 일례를 들면, 전동기를 구동하는 전동기 제어 장치가, 전동기의 운전 정보를 취득하는 제1 스텝과, 취득한 운전 정보로부터 전동기의 진동 상태에 관한 복수 종류의 정보를 측정하는 제2 스텝과, 측정한 전동기의 진동 상태에 관한 복수 종류의 정보를 보존하는 제3 스텝과, 상기 진동 상태에 관한 정보가 소정의 역치를 초과했을 때에 진동했다고 판정하고, 유저에게 표시하는 제4 스텝과, 진동을 판정한 정보로부터 진동 특징량을 추출하고 진동 억제하는 제5 스텝을 구비하는 것이다.
또한, 본 발명의 「전동기 제어 장치」의 일례를 들면, 구동 대상 장치에 접속된 전동기를 구동하는 전력을 출력하는 전력 변환기와, 위치 지령값과 상기 전동기의 위치 검출값의 편차에 따라서 속도 지령값을 출력하는 위치 제어기와, 상기 속도 지령값과 상기 전동기의 속도 검출값의 편차에 따라서 토크 전류 지령값을 출력하는 속도 제어기와, 상기 토크 전류 지령값과 상기 전동기에 공급되는 토크 전류 검출값의 편차에 따라서 상기 전력 변환기의 출력 전류를 조정하는 전류 제어기를 갖는 전동기 제어 장치이며, 열화 진단 장치를 구비하고, 상기 열화 진단 장치는, 상기 전동기의 운전 정보에 따라서 전동기의 열화 진단을 행하는 열화 진단부와, 상기 열화 진단부의 진단 결과를 보존하는 진동 정보 보존기와, 상기 열화 진단부의 진단 결과에 기초하여, 제어기에 대한 제어 게인 지령을 작성하는 제어 게인 조정기를 갖고, 상기 열화 진단부는, 상기 운전 정보로부터 연산한 전동기의 진동 상태에 관한 복수 종류의 정보를 상기 진동 정보 보존기로 보존하고, 상기 전동기의 진동 상태에 관한 정보가 소정의 역치보다 큰 경우에 진동이 발생했다고 판정하고, 상기 제어 게인 조정기는, 상기 열화 진단부가 진동이 발생했다고 판정한 경우에, 상기 전동기 제어 장치의 제어기에 제어 게인을 조정하는 제어 게인 지령을 송출하는 것이다.
본 발명의 일측면에 의하면, 진동량뿐만 아니라, 진동 주기 등의 다른 진동 요인도 고려하여, 적격인 열화 진단을 행할 수 있다.
또한, 전동기의 열화 진단 결과에 의해, 진동을 억제하도록 제어 장치의 제어 게인을 조정함으로써, 전동기의 진동을 억제한 전동기 구동이 가능해진다.
상기한 이외의 과제, 구성 및 효과는 이하의 실시 형태의 설명에 의해 밝혀진다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 열화 진단 장치를 설치한 전동기 제어 장치의 블록 구성도이다.
도 2a는 실시예 1의 열화 진단기 장치의 블록 구성도이다.
도 2b는 실시예 1의 열화 진단 장치를 구성하는 필터기의 블록 구성도이다.
도 2c는 실시예 1의 열화 진단 장치를 구성하는 필터기로 고차 주파수 성분, 저차 주파수 성분을 제거한 속도 검출값의 파형도이다.
도 3은 전동기를 정역 반복 구동하면서, 제어 게인을 증대했을 때에 전동기가 진동하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 4는 전동기가 정회전 중의 일부 구간에서 진동한 모습을 도시하는 도면이다.
도 5는 전동기가 정회전 중의 일부 구간에서 발생하는 진동을 억제하기 위해, 제어 게인을 해당하는 구간만 저감한 모습을 도시하는 도면이다.
도 6은 실시예 1에 의한 진동 검출 판정기의 전동기 진동 상태의 특징량을 측정한 파형도이다.
도 7a는 실시예 1에 의한 진동 검출 판정기의 처리 흐름도이다.
도 7b는 도 7a에 이어지는, 실시예 1에 의한 진동 검출 판정기의 처리 흐름도이다.
도 8은 실시예 1에 의한 측정 기간마다 측정한 진동 시 운전 정보를 보존하는 모습을 도시한 도면이다.
도 9a는 실시예 1에 의한 진동 정보 보존기가 보존한 진동 시 운전 정보(진동 진폭 최댓값)를 표시기에서 표시한 도면이다.
도 9b는 실시예 1에 의한 진동 정보 보존기가 보존한 다른 진동 시 운전 정보(진동 진폭 평균값)를 표시기에서 표시한 도면이다.
도 9c는 실시예 1에 의한 진동 정보 보존기가 보존한 다른 진동 시 운전 정보(진동 횟수)를 표시기에서 표시한 도면이다.
도 10은 본 발명을 적용한 실시예 1의 시스템 구성의 일례이다.
도 11은 진동 정보 보존기가 축적하는 진동 시 운전 정보를, 표시기에서 표시하는 화면 구성의 일례이다.
도 12는 본 발명의 실시예 2의 열화 진단 장치를 설치한 전동기 제어 장치의 블록 구성도이다.
도 13은 본 발명의 실시예 3의 열화 진단 장치를 설치한 전동기 제어 장치의 블록 구성도이다.
전동기 제어에 있어서 전동기를 구동할 때, 전동기나 전동기에 연결된 구동 대상 장치가 경년 열화되면, 전동기나 구동 대상 장치의 마모나 형상 변화에 의해 진동이 발생하는 경우가 있다. 전동기나 구동 대상 장치가 진동하는 경우, 전동기에 설치된 위치 검출기나 전류 검출기가 진동 상태로 된다.
본 발명에서는, 열화 진단 방법으로서 전동기의 진동을 검출한다. 전동기의 속도 검출 파형 등을 임의의 구간에서, 또한 임의의 타이밍에서 측정하고, 속도 검출 파형 등이 일정한 진폭량을 갖는 경우에 진동 상태라고 판정한다. 또한, 전동기가 진동 상태에 있을 때의, 속도 검출값 등의 진동 진폭량이나 진동 주파수 등 진동에 관한 정보를 진동 정보 보존기로 보존한다. 진동 정보 보존기는 전동기 제어 장치에 접속된 표시기에 진동 정보로서 표시하고, 유저의 필요에 따라서 전동기의 진동을 억제하도록 제어 게인을 조정한다.
이하, 전동기의 열화 진단 장치 및 열화 진단 방법에 대해서 설명하고, 전동기를 구동하면서, 전동기의 운전 정보의 1개인 속도 검출값의 진동 발생의 유무를 감시하고, 전동기가 진동 상태로 된 경우에, 진동에 관한 진동 정보를 취득, 보존하고, 필요에 따라서 표시기에서 표시하고, 전동기의 진동을 억제하는 수단에 대해서, 실시예를 나타낸다. 단, 본 발명은 이하에 나타내는 실시예의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다. 본 발명의 사상 내지 주지로부터 일탈하지 않는 범위에서, 그 구체적 구성을 변경할 수 있는 것은 당업자라면 용이하게 이해된다.
실시예 1
도 1은, 본 발명의 제1 실시예의 열화 진단 장치를 설치한 전동기 제어 장치의 블록 구성도이다. 실시예 1은, 전동기의 진동 시 운전 정보를 취득하고, 피드백 제어 파라미터를 자동 조정함으로써 전동기의 진동을 저감하는 것을 목적으로 한다.
도 1에 있어서, 부호 101은 전동기, 부호 102는 상기 전동기(101)에 의해 구동되는 구동 대상 장치, 부호 103은 상기 전동기(101)와 상기 구동 대상 장치(102)를 연결하는 연결축, 부호 104는 상기 전동기(101)를 구동하는 전력 변환기이다. 부호 105는 상기 전동기(101)에 설치되고, 상기 전동기(101)의 위치 검출값 θM을 출력하는 위치 검출기, 부호 106은 위치 지령값 θM *와 상기 전동기(101)의 상기 위치 검출값 θM의 위치 편차 θe를 연산하는 감산기이다. 부호 107은 상기 위치 편차 θe에 따라서 속도 지령값 ωM *를 출력하는 위치 제어기이다.
부호 108은 상기 위치 검출기(105)의 출력하는 위치 검출값 θM을 입력하여, 상기 전동기(101)의 속도 검출값 ωM을 출력하는 속도 연산기이다. 부호 109는 상기 속도 지령값 ωM *와 상기 전동기(101)의 속도 검출값 ωM의 속도 편차 ωe를 연산하는 감산기, 부호 110은 상기 속도 편차 ωe에 따라서 토크 전류 지령값 Iq *를 출력하는 속도 제어기이다.
부호 111은 상기 전동기(101)에 공급되는 토크 전류 검출값 Iq를 검출하는 전류 검출기, 부호 112는 상기 토크 전류 지령값 Iq *와 상기 전동기(1)에 공급되는 상기 토크 전류 검출값 Iq의 전류 편차 Ie를 연산하는 감산기이다. 부호 113은 상기 전류 편차 Ie에 따라서 상기 전력 변환기(104)의 출력 전류를 조정하는 전류 제어기이다. 부호 114는 상기 전동기(101)를 구동하는 위치 지령 θM *를 생성하는 위치 지령 생성기이다.
부호 115는, 전동기의 운전 정보인 상기 속도 검출값 ωM에 따라서, 전동기의 진동 상태를 판단하는 열화 진단 장치이다. 이 열화 진단 장치(115)는 전술한 속도 검출값 ωM의 입력으로부터, 전동기(101)가 진동 상태라고 판단한 경우, 열화 진단 장치(115)에 의해 취득한 진동 시 운전 정보에 따라서, 상기 속도 제어기(110)의 제어 게인을 조정하고, 진동을 억제한다. 부호 116은, 전동기 제어 장치(117)와 접속하고, 열화 진단 장치(115)가 보유 지지하는 진동 시 운전 정보를 표시하는 표시기이다. 표시기(116)는, 예를 들어 모니터나 PC 등을 들 수 있다.
전력 변환기(104), 감산기(106), 위치 제어기(107), 속도 연산기(108), 감산기(109), 속도 제어기(110), 감산기(112), 전류 제어기(113), 위치 지령 생성기(114), 열화 진단 장치(115)로 전동기 제어 장치(117)를 구성하고 있다. 또한, 도면에서는 열화 진단 장치(115)가 전동기 제어 장치(117)에 내장되어 있지만, 열화 진단 장치(115)는 전동기 제어 장치(117)에 외장되는 형식이어도 된다. 이 경우, 열화 진단 장치(115)는 속도 연산기(108)로부터의 속도 검출값 ωM을 전동기 제어 장치(117)의 외부 출력 단자(도시하지 않음)로부터 입력하여 상기의 연산을 행하고, 전동기 제어 장치(117)의 외부 입력 단자(도시하지 않음)를 통해 속도 제어기(110)에 제어 게인값을 출력한다.
본 실시예에서는, 회전형 전동기(로터리 모터)에 본 발명을 적용한 예를 설명한다. 전동기의 운전 정보를 전동기 제어 장치에 피드백함으로써 생성되는 전동기 진동 상태 판정값에 의해 전동기의 구동 상태를 감시하면서, 전동기의 진동 상태인 것을 판정하는 제1 수단, 전동기 진동의 특징량을 추출하는 제2 수단, 전동기 진동의 특징량에 따라서 제어 게인을 조정하고, 전동기 진동을 억제하는 제3 수단 및 전동기 진동의 특징량을 모니터하는 제4 수단에 대해서, 실시예를 나타낸다.
먼저 처음에, 상위 장치로부터 전동기 제어 장치(117)에 대하여 전동기 구동 지령을 입력함으로써 전동기(101)를 구동하고, 연결축(103)을 통해 구동 대상 장치(102)를 구동한다. 이때, 구동 대상 장치(102)를 안정적으로 구동하기 위해, 전동기 제어 장치(117)의 위치 제어 게인 및 속도 제어 게인은, 구동 대상 장치(102)가 갖는 고유 진동 주파수보다 작게 설정할 필요가 있다.
도 2a는, 열화 진단 장치(115)의 블록 구성도이다. 또한, 열화 진단 장치(115)는 처리 주기 Vibsearchtime에서 축차 실행하고 있다. 열화 진단 장치(115)는, 상기 속도 검출기(108)로부터 입력된 속도 검출값 ωM을 필터기(201)로 입력한다. 필터기(201)에서는, 속도 검출값 ωM으로부터, 고차 주파수 성분과 저차 주파수 성분을 제거한, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt를 생성한다. 부호 202는, 상기 필터기(201)의 출력값인 필터 후 속도 검출값 ωMfilt로부터 전동기의 진동 상태의 판정과, 진동 시 운전 정보를 생성하는 진동 검출 판정기이다. 진동 검출 판정기(202)는, 도 6, 도 7에서 후술하는 수단을 사용하여, 전동기(101)가 진동 상태인 것을 나타내는 진동 상태 플래그 Vibflg를 생성하고, 전동기(101)가 진동했을 때의 진동 시 운전 정보(진동 상태에 관한 정보)를 취득한다. 또한, 진동 시 운전 정보는 전동기 진동의 특징이 되는 정보이고, 예를 들어 전동기(101)가 진동했을 때의 진동 주파수, 진동 진폭값, 진동 검출 횟수 등을 말한다.
제어 게인 조정기(203)는, 표시기(116)로 진동 시 운전 정보를 표시했을 때, 유저가 진동을 억제하기 위해, 제어 게인 조정 지령 gainsetflg을 ON하면, 진동 시 운전 정보에 따라서, 진동을 억제한 제어 게인 Controlgain을 출력하고, 속도 제어기(110)로 입력한다.
진동 정보 보존기(204)는, 진동 검출 판정기(202)의 판정 결과를 축차 보존하는 진동 시 운전 정보 보존기이다. 또한, 진동 정보 보존기(204)는, 전동기 제어 장치(117)에 접속한 표시기(116)에 진동 정보 보존 데이터군 Vibinfogroup을 출력하고, 표시기(116)로 진동 시 운전 정보를 표시한다.
도 2b는, 필터기(201)의 블록도이다. 필터기(201)는, 위치 검출기(105)나 속도 검출기(108)에서 발생하는 고주파 노이즈 성분과, 전동기(101)의 진동 성분에는 기여하지 않는 저주파수 성분을 제거한다. 필터기(201)는, 입력된 속도 검출값 ωM을 고차 주파수 제거 필터기(205)로 입력하고, 고주파 성분을 제거한 고주파 저감속도 검출값 ωMfilt_LPF를 생성한다. 고주파 저감속도 검출값 ωMfilt_LPF는, 저차 주파수 제거 필터기(206)로 입력되고, 저차 주파수 성분을 제거한 필터 후 속도 검출값 ωMfilt를 생성하고, 진동 검출 판정기(202)로 입력된다.
또한, 도 2c는, 각각 파형(207)으로 속도 검출값 ωM을, 파형(208)으로 고주파 저감속도 검출값 ωMfilt_LPF를, 파형(209)으로 필터 후 속도 검출값 ωMfilt를 도시하고 있다.
도 3은, 전동기(101)가 구동 개시 위치 Pstart로부터 목표 위치 Ptarget로 정회전하고, 정회전 동작 정지 후에 구동 개시 위치 Pstart로 역회전 구동할 때의, 전동기의 위치 파형(301), 속도 파형(302), 토크 파형(303), 제어 게인 설정값(304), 진동 검출 상태(305)를 각각 도시하고 있다. 위치 파형(301), 속도 파형(302), 토크 파형(303), 제어 게인 설정값(304), 진동 검출 상태(305)는, 각각의 종축을 위치 Position, 속도 Speed, 토크 Torque, 제어 게인 Controlgain, 진동 상태 플래그 Vibflg, 횡축을 시간 Time으로 하고, 정역회전 동작 후에, 제어 게인 Controlgain을 증대시켜, 정역회전을 다시 실시하는 모습을 도시한 파형이다.
구동 기간 Pattern1, 구동 기간 Pattern2, 구동 기간 Pattern3은 전동기(101)의 정역회전 구동 구간이고, 구동 기간 Patttern1로부터 구동 기간 Pattern2로 변화할 때, 제어 게인 Controlgain을 증가하고, 정상적으로 전동기가 정역회전하는 것을 도시하고 있다. 구동 기간 Pattern2로부터 구동 기간 Pattern3으로 변화할 때, 제어 게인 Controlgain을 전동기 진동 한계 제어 게인 Viblim보다 크게 설정한 상태에서, 전동기(101)가 정역회전 동작을 개시하면, 전동기(101)가 진동하고, 도 6, 도 7에서 후술하는 수단에 의해, 진동 상태 플래그 Vibflg가 ON하고, 전동기(101)가 진동한 것을 도시하고 있다. 또한, 전동기 진동 한계 제어 게인 Viblim은, 구동 대상 장치(102)가 갖는 고유 진동 주파수 등이 요인으로서 들 수 있다. 전동기 진동 한계 제어 게인 Viblim은, 장치의 구성에 따라 다르고, 또한 경년 열화에 의해 변화할 수 있는 값이다. 전동기(101), 구동 대상 장치(102)에서 발생하는 진동은, 전동기 진동 한계 제어 게인 Viblim보다 작게 설정하도록 제어 게인 Controlgain을 설정하는 것이 요구된다.
도 4에서는, 전동기(101)가 정회전했을 때, 일부의 구간에서 진동이 발생한 것을 도시하는 도면이다. 예를 들어, 구동 대상 장치(102)가 볼 나사 기구인 것으로 하여, 볼 나사의 일부가 열화 또는 손상되고, 형상이 변화된 경우 등을 들 수 있다. 부호 401 내지 405는 각각 도 3과 마찬가지로, 위치 파형(401), 속도 파형(402), 토크 파형(403), 제어 게인 설정값(404), 진동 검출 상태(405)를 도시한다. 구간 Section1, 구간 Section2, 구간 Section3, 구간 Section4에서는, 도 6, 도 7에서 후술하는 수단을 사용하여, 전동기(101)의 진동 상태를 판정한다. 구간 Section1, 구간 Section3, 구간 Section4에서는 각각 전동기(101), 구동 대상 장치(102), 연결축(103)이 진동 상태에 있지 않으므로, 속도 파형(402)이 진동하지 않고, 열화 진단 장치(115)에서 진동 상태 플래그 Vibflg는 ON하지 않는다.
한편, 구간 Section2에서는, 전동기(101), 구동 대상 장치(102), 연결축(103)이 진동한 것을 도시하고 있다. 전동기(101)가 진동하면, 속도 검출값 ωM의 파형인 속도 파형(402)이 진동한 파형이 된다. 열화 진단 장치(115)는, 속도 검출기(105)로부터 입력된 속도 검출값 ωM이 진동 파형인 점에서, 도 6, 도 7에서 후술하는 수단을 사용하여, 전동기(101)가 진동 상태라고 판정하여, 진동 상태 플래그 Vibflg를 ON한다.
즉, 구간 Section1 내지 구간 Section4에 대해, 각각의 구간에서 전동기(101)의 진동 유무를 판정함으로써, 장치 전체 동작의 진동뿐만 아니라, 장치 동작이 있는 임의의 개소에서 발생하는 진동을 검출할 수 있다. 또한, 진동이 발생한 구간의 진동만 억제함으로써, 진동 억제의 영향을 일부로 억제할 수 있다.
도 5에서는, 도 4의 구간 Section2에서 진동 상태 플래그가 ON했을 때의 진동 억제 방법의 일례를 도시한다. 진동 검출 상태(405)에 도시한 바와 같이, 진동 상태 플래그 Vibflg가 ON한 구간 Section2에서는, 진동 검출 판정기(202)에서, 위치 Pchk1로부터 위치 Pchk2 사이에 진동하고 있는 것을 진동 시 운전 정보로서, 진동 정보 보존기(204)에 보존한다. 진동 상태 플래그 Vibflg가 ON했을 때의 진동 시 운전 정보를 제어 게인 조정기(203)로 입력하고, 도 9에서 후술하는 수단을 사용하여 제어 게인 Controlgain을 구간 Section2만 저감함으로써, 전동기(101)의 진동을 억제한 구동이 가능해진다. 말할 필요도 없이, 제어 게인 Controlgain을 저감하는 것은 일례이고, 그 밖의 지정한 진동 주파수 성분을 제거하는 노치 필터로 전동기(101)의 진동을 구간 Section2만 저감하는 등, 지정한 구간만 진동을 억제하는 수단을 사용할 수 있다. 또한, 전동기(101)를 구동 대상 장치(102)에 설치하고, 진동 미발생 상태의 속도 검출값의 진동 진폭값 ωMstart를 계측해 두고, 진동 발생 시에, 후술하는 진동 진폭량 ωMamp과 비교함으로써, 진동 발생 시의 증대량 Vibinc를 식(1)로 나타낼 수 있고, 노치 필터의 저감량 설정에 적용할 수 있다.
Vibinc=log|ωMamp/ωMstart| … 식(1)
도 6에서는, 도 2a에서 도시하는 진동 검출 판정기(202)로 측정하는 진동 시 운전 정보에 대하여 기재한다. 진동 검출 판정기(202)는, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt로부터, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt의 진폭량, 진동 횟수, 진동 주기를 측정한다. 측정의 처리 플로에 대해서는 도 7에서 후술한다.
파형(601)은, 횡축을 구동 시간 Vibtime, 종축을 속도로 한 필터 후 속도 검출값 ωMfilt이다.
파형(602)은 종축을 진동 주기 측정 시간, 횡축을 구동 시간으로 한 진동 시간 측정값 Vibtimesch이다. 진동 시간 측정값 Vibtimesch는, 진동 발생 시의 필터 후 속도 검출값 ωMfilt의 진동 반주기의 시간이 된다. 진동 시간 측정값 Vibtimesch는, 진동 시 운전 정보로서 진동 정보 보존기(203)에 보존한다.
파형(603)은 종축을 구간 진동 횟수 Vibcnt, 횡축을 구동 시간으로 한 구간 진동 횟수 Vibcnt이다. 구간 진동 횟수 Vibcnt는, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt가 진동 판정 상한 ωMmax_jdg보다 커진 후, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt가 진동 판정 하한 ωMmin_jdg보다 작아지면, 전동기(101)가 1주기분의 진동을 발생했다고 하여 카운트 업한다. 진동을 복수회 반복할 때마다 진동 횟수로서 카운트 업함으로써, 측정 구간에서 발생한 진동 횟수를 측정할 수 있다. 진동 횟수 Vibcnt는, 진동 시 운전 정보로서 진동 정보 보존기(203)에 보존한다.
파형(604)은 종축을 구간 진동 진폭 최댓값 ωMampmax, 횡축을 구동 시간으로 하고 있다. 구간 진동 진폭 최댓값 ωMampmax는, 도 7에서 후술하는 진동 진폭값 ωMamp의 측정 구간마다의 진동 진폭을 복수회 측정했을 때, 가장 큰 값이 되는 진동 진폭값 ωMamp을 구간 진동 진폭 최댓값 ωMampmax로서, 진동 정보 보존기(203)에 보존한다.
파형(605)은 종축을 진동 진폭 적산값, 횡축을 구동 시간으로 한 파형이다. 진동 진폭 적산값 ωMampsum은, 전동기(101)의 진동을 검출할 때마다 진동 진폭값 ωMamp을 적산하여 생성한다. 또한, 전동기(101)의 진동 측정이 1구간 종료분하면, 진동 진폭 적산값 ωMampsum을 구간 진동 횟수 Vibcnt로 제산함으로써 진동 진폭 평균값 ωMampave를 산출한다. 진동 진폭 평균값 ωMampave는, 식(2)가 된다.
ωMampave=ωMampsum÷Vibcnt … 식(2)
그 결과, 진동 진폭 평균값 ωMampave와 진동 진폭 적산값 ωMampsum은 진동 정보 보존기(203)에 보존한다. 또한, 구간마다 구간 개시 위치와 구간 종료 위치를 진동 정보 보존기(203)에 보존한다. 여기서 말하는 구간 개시 위치와 구간 종료 위치는, 구간 Section2를 예로 하면, 구간 개시 위치는 위치 Pchk1이 되고, 구간 종료 위치는 Pchk2가 된다.
도 7a, 도 7b는, 진동 검출 판정기(202)의 처리 흐름도이다. 진동 검출 판정기(202)는, 전동기(101)가 진동 상태에 있는 경우, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt의 값이 정부로 흔들림으로써 진동 상태를 판단한다. 진동 상태는 필터 후 속도 검출값 ωMfilt가 진동 판정 하한보다 작아진 것 및 필터 후 속도 검출값 ωMfilt가 속도 검출값 진동 판정 상한보다 커진 것을 각각 복수회 연속으로 검출한 경우, 전동기(101)는 진동 있음이라고 판단하여 진동 시 운전 정보를 갱신한다.
처리 701은, 진동 검출 판정기(202)의 처리를 개시하고, 비교 처리 702로 천이한다. 비교 처리 702는, 상한 탐색 상태가 미완료인 것(Vibsearch_maxjdg=OFF)을 판정한다. 상한 탐색 상태가 미완료인 경우, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt의 값이 정방향으로 흔들린 것을 판정하기 위해 처리 703으로 이동한다. 또한, 상한 탐색 상태가 완료 상태인 경우, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt의 값은 플러스로 흔들렸다고 판정하고, 비교 처리 709로 천이한다.
비교 처리 703 내지 처리 708에서는, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt의 값이 진동 판정 상한 ωMmax_jdg보다 커진 것을 복수회 연속으로 검출함으로써, 정방향으로 흔들렸다고 판정하고 있다. 이하, 순서에 따라서 도시한다.
비교 처리 703에서는, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt가 진동 판정 상한 ωMmax_jdg보다 큰 것(ωMfilt>ωMmax_jdg)을 판정함으로써, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt가 정방향에 대해, 일정 이상의 진폭량을 갖는다고 판단한다.
비교 처리 703에서, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt가 진동 판정 상한 ωMmax_jdg 이하인 경우, 처리 704로 천이하고, 처리 704에서, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt가 진동 판정 상한 ωMmax_jdg를, 연속으로 상회한 횟수를 도시하는 진동 판정 상한 상태 카운트값 Vibsearch_maxcnt를 클리어하고(Vibsearch_maxcnt=0), 비교 처리 709로 천이한다.
처리 705에서는, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt가 진동 판정 상한 ωMmax_jdg를 상회한 횟수를 측정하기 위해, 진동 판정 상한 상태 카운트값 Vibsearch_maxcnt를 카운트 업하고(Vibsearch_maxcnt=Vibsearch_maxcnt+1), 비교 처리 706으로 천이한다.
비교 처리 706에서는, 진동 판정 상한 상태 카운트값 Vibsearch_maxcnt가 진동 판정 상한 카운트 판정값 Vibsearch_maxjdgcnt보다 큰 경우(Vibsearch_maxcnt>Vibsearch_maxjdgcnt), 필터 후 속도 검출값 ωMfilt가, 진동 판정 상한 ωMmax_jdg를 일정 횟수 연속해서 초과했으므로, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt의 값은 정방향으로 흔들고 있다고 판단하고, 처리 707로 천이한다.
처리 707에서는, 상한 탐색 상태를 완료 상태로 세트하고(Vibsearch_maxjdg=ON), 처리 708로 천이 후, 진동 판정 상한 카운트값을 클리어하여(Vibsearch_maxcnt=0), 처리 709로 천이한다.
또한, 비교 처리 706에서, 진동 판정 상한 상태 카운트값 Vibsearch_maxcnt가 진동 판정 상한 카운트 판정값 Vibsearch_maxjdgcnt 이하인 경우, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt가, 진동 판정 상한 ωMmax_jdg를 일정 횟수 연속해서 초과하고 있지 않으므로, 상한 탐색 상태는 미완료 상태 그대로, 비교 처리 709로 천이한다.
비교 처리 709는, 하한 탐색 상태가 미완료인 것(Vibsearch_minjdg=OFF)을 판정한다. 하한 탐색 상태가 미완료인 경우, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt의 값이 부방향으로 흔들린 것을 판정하기 위해 처리 710으로 이동한다. 또한, 하한 탐색 상태가 완료 상태인 경우, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt의 값은 마이너스로 흔들렸다고 판정하고, 처리 716으로 천이한다.
비교 처리 710으로부터 처리 715에서는, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt의 값이 진동 판정 하한 ωMmin_jdg보다 작아진 것을 복수회 연속으로 검출함으로써, 부방향으로 흔들렸다고 판정하고 있다. 이하, 순서에 따라서 도시한다.
비교 처리 710에서는, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt가 진동 판정 하한 ωMmin_jdg보다 작은 것(ωMfilt<ωMmin_jdg)을 판정함으로써, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt가 부방향에 대해, 일정 이상의 진폭량을 갖는다고 판단한다.
비교 처리 710에서, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt가 진동 판정 하한 ωMmin_jdg 이상인 경우, 처리 711로 천이하고, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt가 진동 판정 하한 ωMmin_jdg를, 연속으로 하회한 횟수를 나타내는 진동 판정 하한 상태 카운트값 Vibsearch_mincnt를 클리어하고(Vibsearch_mincnt=0), 처리 716으로 천이한다.
처리 712에서는, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt가 진동 판정 하한 ωMmin_jdg를 하회한 횟수를 측정하기 위해, 진동 판정 하한 상태 카운트값 Vibsearch_mincnt를 카운트 업하고(Vibsearch_mincnt=Vibsearch_mincnt+1), 비교 처리 713으로 천이한다.
비교 처리 713에서는, 진동 판정 하한 상태 카운트값 Vibsearch_mincnt가 진동 판정 하한 카운트 판정값 Vibsearch_minjdgcnt보다 큰 경우(Vibsearch_mincnt>Vibsearch_minjdgcnt), 필터 후 속도 검출값 ωMfilt가, 진동 판정 하한 ωMmin_jdg를 일정 횟수 연속해서 초과했으므로, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt의 값은 부방향으로 흔들리고 있다고 판단하고, 처리 714로 천이한다.
처리 714에서는, 하한 탐색 상태를 완료 상태로 세트하고(Vibsearch_minjdg=ON), 처리 715로 천이 후, 진동 판정 하한 카운트값 Vibsearch_mincnt를 클리어하여(Vibsearch_mincnt=0), 처리 716으로 천이한다.
또한, 비교 처리 713에서, 진동 판정 하한 상태 카운트값 Vibsearch_mincnt가 진동 판정 하한 카운트 판정값 Vibsearch_minjdgcnt 이하인 경우, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt가, 진동 판정 하한 ωMmin_jdg를 일정 횟수 연속해서 초과하고 있지 않으므로, 하한 탐색 상태는 미완료 상태 그대로, 처리 716으로 천이한다.
도 7b에 있어서, 처리 716은, 비교 처리 717로 천이한다.
비교 처리 717은, 상한 탐색 상태 및 하한 탐색 상태가 모두 완료 상태인 경우(Vibsearch_maxjdg=ON && Vibsearch_minjdg=ON), 전동기(101)의 진동 시 운전 정보를 진동 정보 보존기(204)로 보존하므로, 처리 718로 천이하고, 갱신 상태가 아닌 경우, 비교 처리 724로 천이한다.
처리 718은, 후술하는 처리 727과 처리 729에 의해 취득한, 현재 속도 검출 최댓값 ωMamp과 현재 속도 검출 최솟값 ωMmin의 차분으로부터 진동 진폭량 ωMamp을 산출한다(ωMamp=ωMmax-ωMmin). 진동 진폭량 ωMamp은, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt의 진동 1주기분의 진폭값이고, 진동의 크기를 나타낸다. 진동 진폭량 ωMamp 산출 후, 처리 719로 천이한다.
처리 719는, 다음 주기의 진동 진폭량 ωMamp을 취득하기 위해, 현재 속도 최댓값 ωMmax와 현재 속도 최솟값 ωMmin을 초기화하는 처리이다(ωMmax=0, ωMmain=0). 초기화 후, 처리 720으로 천이한다.
처리 720은, 다시 진동 상태를 검출하기 위해, 상한 탐색 완료 상태, 하한 탐색 완료 상태를 미완료로 하기 위해 OFF로 세트하고(Vibsearch_maxjdg=OFF, Vibsearch_minjdg=OFF), 처리 721로 천이한다.
처리 721은, 진동 시간 측정값 Vibtimesch를 진동 정보 보존기(204)로 보존하기 위해, 진동 시간 Vibtime으로 갱신하고(Vibtimesch=Vibtime), 처리 722로 천이한다. 또한, 진동 시간 측정값 Vibtimesch는, 진동 검출 판정기(202)의 처리 주기 Vibsearchtime과 진동 시간 Vibtime를 승산함으로써 전동기 진동의 반주기가 된다. 진동 주파수 Vibfreq는, 식(3)이 되고, 제어 게인 Controlgain을 진동 주파수 Vibfreq보다 작은 값이 되도록 조정하는 경우에 사용할 수 있다.
Vibfreq=1÷(Vibtimesch×Vibsearchtime×2) … 식(3)
처리 722는, 다음 주기의 진동 시간 측정값 Vibtimesch를 측정하기 위해, 진동 시간 Vibtime를 제로 클리어하여(Vibtime=0), 처리 723으로 천이한다.
처리 723은, 진동 진폭 적산값 ωMampsum을 갱신하기 위해, 진동 진폭 적산값 ωMampsum과 진동 진폭량 ωMamp을 가산하여(ωMampsum=ωMampsumm+ωMamp), 비교 처리 724로 천이한다.
비교 처리 724와 처리 725는, 처리 721에서, 진동 상태의 반주기가 되는 카운트값을 측정하는 처리이다. 비교 처리 724는, 상한 탐색 상태 또는 하한 탐색 상태 중 어느 것이 완료 상태인 경우(Vibsearch_maxjdg=ON, or Vibsearch_minjdg=ON), 처리 725로 천이하고, 처리 725에서 진동 시간 Vibtime를 카운트 업하고(Vibtime=Vibtime+1), 비교 처리 726으로 천이한다. 또한, 비교 처리 724가 조건을 충족하지 않는 경우, 비교 처리 726으로 천이한다.
진동 시간 Vibtime는, 상한 탐색 상태와 하한 탐색 상태가 모두 완료 상태로 되었을 때, 처리 722로 제로 클리어되므로, 상한 탐색 상태 또는 하한 탐색 상태 중 어느 것이 완료 상태되고 나서, 상한 탐색 상태와 하한 탐색 상태가 모두 완료 상태가 될 때까지의 시간을 측정하게 되고, 진동의 반주기 시간을 측정하게 된다.
비교 처리 726은, 전동기(101)의 진동 진폭량 ωMamp을 취득하기 위해, 전동기의 진동 진폭 최댓값을 취득하는 처리이다. 필터 후 속도 검출값 ωMfilt가 현재 속도 최댓값 ωMmax보다 커진 경우(ωMfilt>ωMmax), 처리 727로 천이한다. 비교 처리 726이 조건을 충족하지 않는 경우, 비교 처리 728로 천이한다. 처리 727에서는, 현재 속도 최댓값 ωMmax를 필터 후 속도 검출값 ωMfilt로 갱신하고(ωMmax=ωMfilt), 처리 728로 천이한다.
비교 처리 728은, 전동기(101)의 진동 진폭ωMamp을 취득하기 위해, 전동기의 진동 진폭 최솟값을 취득하는 처리이다. 필터 후 속도 검출값 ωMfilt가 현재 속도 최솟값 ωMmin보다 작아진 경우(ωMfilt<ωMmin), 처리 729로 천이한다. 비교 처리 728이 조건을 충족하지 않는 경우, 처리 730으로 천이한다. 처리 729에서는, 현재 속도 최솟값 ωMmin을 필터 후 속도 검출값 ωMfilt로 갱신하고(ωMmin=ωMfilt), 처리 730으로 천이한다. 처리 730은 진동 검출 판정기(202)를 종료한다. 진동 검출 판정기(202)는, 필터 후 속도 검출값 ωMfilt가 입력된 경우에 처리 701로부터 다시 동작한다.
도 7a 및 도 7b에 도시하는 진동 검출 판정기(202)의 처리 플로를 축차 실행함으로써, 도 6에 도시한 바와 같이 전동기(101)의 진동 시 운전 정보를 취득할 수 있고, 표시기(116)로 출력함으로써, 진동 판정이나 진동 발생 시의 저감 수단, 진동 시 운전 정보의 모니터 감시 처리가 가능해진다.
도 8은, 진동 정보 보존기(204)에 보존하는 진동 시 운전 정보의 보존 형태의 일례이다. 파형(801) 내지 파형(803)은 도 4, 도 5와 마찬가지로 위치, 속도, 토크의 파형이다. 부호 804 내지 부호 806은, 각각 측정 기간 Time1, 측정 기간 Time2, 측정 기간 Time3에 측정한 진동 시 운전 정보의 데이터군인 진동 정보 보존 데이터군 Vibinfogroup을 도시하고 있다. 측정 기간이란, 미리 지정한 각 구간을 전술한 진동 판정 장치(115)에서 운전 상태를 측정, 보존할 때까지의 기간이다. 측정 기간은, 복수회 실시되고, 예를 들어 측정 기간 Time1과 측정 기간 Time2는, 1일마다 구동의 전원 투입 후 첫회만 측정한다. 다른 방법으로서, 전동기 제어 장치(117)가 시계 기능을 갖거나, 또는 전동기 제어 장치(117)로 시각 정보를 부여하고, 미리 지정한 시간 경과마다 측정해도 된다.
측정 기간 Time1, 측정 기간 Time2, 측정 기간 Time3은, 각각 다른 시각에서 전동기(101)를 구동했을 때의 운전 상태를 측정하고 있다. 또한, 진동 정보 보존 데이터군 Vibinfogroup은, 측정 기간마다 구간 Section1 내지 구간 Section4로 측정한 진동 시 운전 정보를 보존하고 있다. 측정 기간마다 운전 정보를 측정, 보존함으로써 전동기(101)를 구동 대상 장치(102)에 설치 후, 계속해서 구동한 운전을 항상 보존하고, 경년에 의해 열화되고, 전동기의 구동 상태가 변화된 경우에, 외부에 설치된 모니터 등으로 표시가 가능하다.
도 9a 내지 도 9c는 도 8에서 보존한, 진동 정보 보존기(204)의 진동 시 운전 정보를 표시기(116)에 출력했을 때의 표시 파형의 일례이다.
X축 방향을 시간, Y축 방향을 구간으로 하고, Z축 방향을 각각 임의의 진동 시 운전 정보를 표시할 수 있다. 도 9a, 도 9b, 도 9c는, Z축 방향으로 표시하는 진동 시 운전 정보를 변경한 일례를 도시한다.
도 9a는 Z축 방향을 구간별 진동 진폭 최댓값 ωMsecmax, 도 9b는 Z축 방향을 구간별 진동 진폭 평균값 ωMampave, 도 9c는 Z축 방향을 진동 횟수 Vibcnt로 한 그래프이다. 도 9a 내지 도 9c에서는, 측정 기간 Time3까지 진동이 발생하고 있지 않은 것을 도시하고 있고, 측정 기간 Time4보다 구간 Section2에서 전동기(101)로부터 진동을 검출한 것을 도시하고 있다.
여기서, 유저는, 도 9a를 확인하여, 전동기(101)의 진동이 작으므로, 진동을 제거할 필요가 없다고 판단하면, 진동을 억제하는 수단을 실행하지 않고, 전동기(101)의 동작을 계속한다. 그 후, 측정 기간 Time5, Time6과 계속해서 구동했을 때, 전동기(101)의 진동이 증대된 것을 도시하고 있다. 유저는, 도 9a를 확인하여, 측정 기간 Time6에서 검출한 진동을 억제하기 위해, 구간 Section2의 제어 게인 Controlgain을 저감하고, 진동을 억제한다. 진동을 억제하는 제어 게인 Controlgain 설정의 일례를 들면, 도 9c의 진동 횟수 Vibcnt로부터 산출하고, 전동기(101)의 진동 주파수보다 작아지도록, 제어 게인 조정기(203)로부터, 속도 제어기(110)의 제어 게인을 자동 설정한다. 측정 기간 Time7은, 제어 게인 Controlgain을 저감한 것에 의해, 전동기의 진동이 억제되어 계속해서 전동기가 구동하고 있는 것을 도시하고 있다. 이때, 속도 제어기(110)의 제어 게인을 억제하고 있지만, 위치 제어기(107)의 제어 게인도 동시에 조정해도 된다.
도 10은, 제1 실시예를 채용하는 전동기 제어 장치의 전체의 시스템 구성도이다. 도 10에 있어서, 부호 1001은 볼 나사 유닛, 부호 1002는 전동기, 부호 1003은 전동기(1002)의 위치 검출기, 부호 1005는 부하(1004)를 탑재하는 슬라이더, 부호 1000은 전동기 제어 장치, 부호 1006은 전동기(1002)의 위치 검출 신호를 전동기 제어 장치(1000)에 전송하는 케이블이다. 또한, 부호 1007은, 전동기 제어 장치(1000)로부터 전동기(1002)에 구동 전력을 공급하는 케이블, 부호 1008은 전동기 제어 장치(1000)에 전원을 공급하는 케이블이다. 부호 1009는, 전동기의 진동 시 운전 정보를 표시하고, 진동 저감 지령을 입력하는 퍼스컴, 부호 1010은 전동기 제어 장치(1000)로부터, 전동기의 진동 시 운전 정보를 퍼스컴(1009)에 전송하기 위한 통신 케이블이다.
또한, 도 10에서는, 본 발명을 채용할 수 있는 전동기 제어 장치의 전체 시스템 구성도로서, 전동기 제어 장치의 구동 대상으로 회전계의 전동기를 사용한 경우를 예로서 설명을 행했지만, 본 발명을 채용할 수 있는 전동기 제어 장치의 전체 시스템 구성은, 전동기 제어 장치의 구동 대상으로, 직동계의 전동기를 사용한 경우에서도, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 전동기(1002)는 도 1에서 말하는 전동기(101), 전동기 제어 장치(1000)는 도 1에서 말하는 전동기 제어 장치(117), 퍼스컴(1012)은, 도 1에서 말하는 표시기(116)이다.
도 11은, 진동 정보 보존기(204)가 보존하는 진동 시 운전 정보를, 전동기 제어 장치(117)를 통해, 표시기(116)에서 표시하는 화면 구성예이다.
부호 1101은 표시기(116)이다. 부호 1102는 진동 시 운전 상태를 표시한 그래프 화면을 도시하고 있다. 부호 1103, 1104에서는, 그래프 화면(1102)에서 표시하는 측정 기간의 표시 개시 기간과 표시 종료 기간을 각각 설정한다. 부호 1105에서는, 그래프 화면(1102)에서 표시하는 진동 시 운전 정보를 선택한다. 도 9이면, 도 9a 내지 도 9c 중 어느 것을 표시할지 선택하게 된다. 부호 1106은, 전동기가 진동 상태일 때에 진동 시 운전 상태에 따라서 자동으로 제어 게인을 조정하는 경우, ON을 설정하는 버튼이다. 버튼(1106)을 ON하면, 전동기 제어 장치(117)를 통해, 열화 진단 장치에 제어 게인 조정 지령 gainsetflg=ON을 입력한다. 열화 진단 장치(115)에 입력된 제어 게인 조정 지령 gainsetflg는, 제어 게인 조정기(203)로 입력되고, 진동 정보 보존기(204)가 보존하는 진동 시 운전 정보에 따라서, 전동기의 진동을 저감한 제어 게인 Controlgain을 출력하고, 속도 제어기(110)로 설정한다. 부호 1107은 표시기(116)의 표시를 종료하는 버튼이다.
본 실시예에 의하면, 속도 검출값의 진폭량뿐만 아니라, 진동 주기나 진동의 변화 등의 다른 운전 정보도 고려하여, 정확한 열화 진단을 행할 수 있다. 또한, 열화 진단 결과에 기초하여, 진동을 검출한 구간에 있어서, 진동을 억제하도록 제어 장치의 제어 게인을 조정함으로써, 전동기의 진동을 억제한 전동기 구동이 가능해진다.
실시예 2
도 12에, 본 발명의 제2 실시예의 열화 진단 장치를 설치한 전동기 제어 장치의 블록 구성도를 도시한다. 제1 실시예는, 속도 검출값을 사용하여 열화 진단을 행하는 것이지만, 제2 실시예는, 위치 검출기(105)로부터의 위치 검출값을 사용하여 열화 진단을 행하는 것이다. 도 3이나 도 4에 도시한 바와 같이, 진동이 발생하면 위치를 나타내는 신호도 진동한다. 도 12에 도시한 바와 같이, 위치 검출기(105)로부터의 위치 검출값 θM을 열화 진단 장치(115)로 입력한다. 제2 실시예도, 실시예 1과 마찬가지로 전동기의 진동을 검출하고, 전동기의 진동 상태 및 진동 시 운전 정보를 취득하고, 보존한다. 또한, 유저에게 진동 시 운전 정보를 표시하고, 유저의 필요에 따라서 전동기의 진동을 저감한다.
본 실시예에 의하면, 위치 검출기(105)로부터의 위치 검출값 θM을 열화 진단 장치(115)로 입력하고, 실시예 1과 마찬가지의 처리를 행함으로써, 정확한 전동기의 열화 진단을 행할 수 있다.
실시예 3
도 13에, 본 발명의 제3 실시예의 열화 진단 장치를 설치한 전동기 제어 장치의 블록 구성도를 도시한다. 제1 실시예는, 속도 검출값을 사용하여 열화 진단을 행하는 것이지만, 제3 실시예는, 전류 검출기(111)로부터의 토크 전류 검출값을 사용하여 열화 진단을 행하는 것이다. 도 3이나 도 4에 도시한 바와 같이, 진동이 발생하면 토크를 나타내는 신호도 진동한다. 도 13에 도시한 바와 같이, 전류 검출기(111)로부터의 토크 전류 검출값 Iq를 열화 진단 장치(115)로 입력한다. 제3 실시예도, 실시예 1, 실시예 2와 마찬가지로 전동기의 진동을 검출하고, 전동기의 진동 상태 및 진동 시 운전 정보를 취득하고, 보존한다. 또한, 유저에게 진동 시 운전 정보를 표시하고, 유저의 필요에 따라서 전동기의 진동을 저감한다.
본 실시예에 의하면, 전류 검출기(111)로부터의 토크 전류 검출값 Iq를 열화 진단 장치(115)로 입력하고, 실시예 1과 마찬가지의 처리를 행함으로써, 정확한 전동기의 열화 진단을 행할 수 있다.
실시예 4
제4 실시예는, 실시예 1과 마찬가지로 전동기의 진동을 검출하고, 전동기의 진동 상태 및 진동 시 운전 정보를 취득하고, 보존한다. 또한, 유저에게 진동 시 운전 정보를 표시하고, 유저의 필요에 따라서 전동기의 진동을 저감한다. 실시예 4에서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 속도 검출값 ωM을 열화 진단 장치(115)로 입력하고, 진동 진폭값 ωMamp이 증가 경향이 있음으로써 전동기가 진동했다고 판정한다.
101: 전동기
102: 구동 대상 장치
103: 연결축
104: 전력 변환기
105: 위치 검출기
106: 감산기
107: 위치 제어기
108: 속도 연산기
109: 감산기
110: 속도 제어기
111: 전류 검출기
112: 감산기
113: 전류 제어기
114: 위치 지령 생성기
115: 열화 진단 장치
116: 표시기
117: 전동기 제어 장치
201: 필터기
202: 진동 검출 판정기
203: 제어 게인 조정기
204: 진동 정보 보존기

Claims (15)

  1. 구동 대상 장치에 접속된 전동기를 구동하는 전력을 출력하는 전력 변환기와, 위치 지령값과 상기 전동기의 위치 검출값의 편차에 따라서 속도 지령값을 출력하는 위치 제어기와, 상기 속도 지령값과 상기 전동기의 속도 검출값의 편차에 따라서 토크 전류 지령값을 출력하는 속도 제어기와, 상기 토크 전류 지령값과 상기 전동기에 공급되는 토크 전류 검출값의 편차에 따라서 상기 전력 변환기의 출력 전류를 조정하는 전류 제어기를 갖는 전동기 제어 장치와 일체 또는 별체로서 제공되는 열화 진단 장치로서,
    상기 전동기의 운전 정보에 따라서 전동기의 열화 진단을 행하는 열화 진단부와,
    상기 열화 진단부의 진단 결과를 보존하는 진동 정보 보존기를 갖고,
    상기 열화 진단부는, 상기 운전 정보로부터 연산한 전동기의 진동 상태에 관한 복수 종류의 정보를 상기 진동 정보 보존기로 보존하고, 상기 전동기의 진동 상태에 관한 정보가 소정의 역치보다 큰 경우에 진동이 발생했다고 판정하는 열화 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전동기의 운전 정보는, 상기 전동기의 속도 검출값이고,
    상기 전동기의 진동 상태에 관한 정보는, 속도 검출값의 진동 진폭량과 진동 주기를 포함하는 것이고,
    상기 열화 진단부는, 상기 속도 검출값의 진동 진폭량과 진동 주기로부터 진동 판정하고, 진동 판정 결과를 상기 진동 정보 보존기로 보존하는 열화 진단 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전동기의 운전 정보는, 상기 전동기의 위치 검출값 또는 토크 전류 검출값이고,
    상기 열화 진단부는, 상기 위치 검출값 또는 토크 전류 검출값의 진동 진폭량과 진동 주기로부터 진동 판정하고, 진동 판정 결과를 상기 진동 정보 보존기로 보존하는 열화 진단 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열화 진단부가 진동이 발생했다고 판정한 경우에, 상기 열화 진단 장치 또는 상기 전동기 제어 장치와 일체 또는 별체의 표시기로부터 상기 전동기의 진동 상태에 관한 정보 및 열화 진단 결과를 표시하는 열화 진단 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열화 진단부는, 미리 지정한 전동기의 구동 구간마다, 상기 전동기의 진동 상태에 관한 정보를 취득하여, 상기 진동 정보 보존기에 축적하고,
    축적한 상기 전동기의 진동 상태에 관한 정보를 시계열로 표시기에서 표시하는 열화 진단 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 진동 판정 결과에 기초하여 제어 게인 지령을 작성하는 제어 게인 조정기를 더 구비하고,
    상기 제어 게인 조정기는, 상기 열화 진단부가 진동이 발생했다고 판정한 경우에, 상기 전동기 제어 장치의 제어기에 제어 게인을 조정하는 제어 게인 지령을 송출하는 열화 진단 장치.
  7. 전동기를 구동하는 전동기 제어 장치가, 전동기의 운전 정보를 취득하는 제1 스텝과,
    취득한 운전 정보로부터 전동기의 진동 상태에 관한 복수 종류의 정보를 측정하는 제2 스텝과,
    측정한 전동기의 진동 상태에 관한 복수 종류의 정보를 보존하는 제3 스텝과,
    상기 진동 상태에 관한 정보가 소정의 역치를 초과했을 때에 진동했다고 판정하고, 유저에게 표시하는 제4 스텝과,
    진동을 판정한 정보로부터 진동 특징량을 추출하고 진동 억제하는 제5 스텝
    을 구비하는 열화 진단 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전동기의 운전 정보는, 전동기의 속도 검출값, 위치 검출값, 토크 전류 검출값 중 어느 것이고,
    상기 전동기의 진동 상태에 관한 정보는, 진동 진폭량과 진동 주기를 포함하는 것인 열화 진단 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 스텝에서는, 미리 지정한 전동기의 구동 구간마다, 상기 전동기의 진동 상태에 관한 정보를 취득하는 열화 진단 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제4 스텝에서는, 유저에게 열화 진단 결과를 표시하고, 유저의 요구에 따라서 전동기의 진동을 억제하는 지시를 입력하는 열화 진단 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제4 스텝에서는, 열화 진단 결과에 의해 취득한 전동기의 진동 상태에 관한 복수 종류의 정보를, 유저의 요구에 따라서 표시를 전환하는 열화 진단 방법.
  12. 구동 대상 장치에 접속된 전동기를 구동하는 전력을 출력하는 전력 변환기와, 위치 지령값과 상기 전동기의 위치 검출값의 편차에 따라서 속도 지령값을 출력하는 위치 제어기와, 상기 속도 지령값과 상기 전동기의 속도 검출값의 편차에 따라서 토크 전류 지령값을 출력하는 속도 제어기와, 상기 토크 전류 지령값과 상기 전동기에 공급되는 토크 전류 검출값의 편차에 따라서 상기 전력 변환기의 출력 전류를 조정하는 전류 제어기를 갖는 전동기 제어 장치로서,
    열화 진단 장치를 구비하고,
    상기 열화 진단 장치는,
    상기 전동기의 운전 정보에 따라서 전동기의 열화 진단을 행하는 열화 진단부와,
    상기 열화 진단부의 진단 결과를 보존하는 진동 정보 보존기와,
    상기 열화 진단부의 진단 결과에 기초하여, 제어기에 대한 제어 게인 지령을 작성하는 제어 게인 조정기
    를 갖고,
    상기 열화 진단부는, 상기 운전 정보로부터 연산한 전동기의 진동 상태에 관한 복수 종류의 정보를 상기 진동 정보 보존기로 보존하고, 상기 전동기의 진동 상태에 관한 정보가 소정의 역치보다 큰 경우에 진동이 발생했다고 판정하고,
    상기 제어 게인 조정기는, 상기 열화 진단부가 진동이 발생했다고 판정한 경우에, 상기 전동기 제어 장치의 제어기에 제어 게인을 조정하는 제어 게인 지령을 송출하는 전동기 제어 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전동기의 운전 정보는, 상기 전동기의 속도 검출값이고,
    상기 전동기의 진동 상태에 관한 정보는, 속도 검출값의 진동 진폭량과 진동 주기를 포함하는 것이고,
    상기 열화 진단부는, 상기 속도 검출값의 진동 진폭량과 진동 주기로부터 진동 판정하고, 진동 판정 결과를 상기 진동 정보 보존기로 보존하는 전동기 제어 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 전동기의 운전 정보는, 상기 전동기의 위치 검출값 또는 토크 전류 검출값이고,
    상기 열화 진단부는, 상기 위치 검출값 또는 토크 전류 검출값의 진동 진폭량과 진동 주기로부터 진동 판정하고, 진동 판정 결과를 상기 진동 정보 보존기로 보존하는 전동기 제어 장치.
  15. 제12항에 기재된 전동기 제어 장치에 있어서,
    상기 열화 진단부는, 미리 지정한 전동기의 구동 구간마다, 상기 전동기의 진동 상태에 관한 정보를 취득하여, 상기 진동 정보 보존기에 축적하고,
    축적한 상기 전동기의 진동 상태에 관한 정보를 시계열로 표시기에서 표시하는 열화 진단 장치.
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