TW202035201A - 電動機控制裝置及皮帶張力狀態檢測裝置 - Google Patents

電動機控制裝置及皮帶張力狀態檢測裝置 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種能夠使用小型或簡單構成的裝置來檢測傳遞電動機系統所具有的電動機之扭力的皮帶的皮帶張力之狀態的電動機控制裝置，電動機控制裝置(100)係具備驅動控制部(4)以及皮帶張力狀態值算出部(6)。驅動控制部(4)係輸出驅動指令信號(51)作為驅動電動機系統(1000)之電動機的信號，該電動機系統(1000)係包含負載機械(5)、機械性地連接於負載機械的從動滑輪(202)、捲繞於從動滑輪的皮帶(203)、捲繞有皮帶的驅動滑輪(201)、及機械性地連接於驅動滑輪的電動機(1)。皮帶張力狀態值算出部(6)係依據檢測出電動機系統之旋轉動作的角度、角速度或角加速度的驅動檢測信號(52)而輸出顯示皮帶的皮帶張力之狀態的皮帶張力狀態值(53)。

Description

電動機控制裝置及皮帶張力狀態檢測裝置
本發明係關於一種檢測皮帶驅動部之皮帶張力的電動機控制裝置及皮帶張力狀態檢測裝置，該皮帶驅動部係由滑輪及捲繞於滑輪的皮帶所構成。
具有皮帶的驅動機構中，皮帶之安裝張力(以下會有簡稱為皮帶張力之情形)降低時，會有發生滑脫、跳齒(皮帶齒與滑輪齒脫離的現象)等情況。為了抑制滑脫及跳齒之發生，維持驅動機構之動作精度及動力傳遞效率，而有檢測皮帶張力之狀態的裝置之需求。
專利文獻1中記載的電力倍力裝置係在受到皮帶張力以徑向載重作用之軸承的支撐部，安裝應變感測器，依據計測到的支撐部之彈性變形來推定皮帶張力。專利文獻2中記載的皮帶張力測定裝置係藉由壓力檢測裝置來檢測皮帶之振動的振幅等級，從檢測出的振幅等級算出固有振動數，而從所算出的固有振動數求出皮帶張力。
專利文獻3中記載的張力測定裝置係藉由轉換器接收由皮帶之振動所產生的音波，以檢測皮帶之振動。並且，依據皮帶之振動的波形信號求出固有振動數，且從所求出的固有振動數算出皮帶張力。[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2013-71536號公報 專利文獻2：日本特開平08-327477號公報 專利文獻3：日本特開2000-131163號公報
[發明所欲解決之課題]
先前技術中，具備皮帶的裝置中，為了檢測皮帶張力而必需設置應變感測器、壓力檢測裝置、轉換器等檢測裝置。並且，由於轉換器等檢測裝置需設置空間、配線等而有檢測皮帶張力的裝置大型化或複雜化的課題。
本發明係有鑒於如以上所述的情形而開發完成，目的在於提供一種能夠使用小型或簡單構成的裝置來檢測傳遞電動機系統所具有的電動機之扭力的皮帶的皮帶張力之狀態的電動機控制裝置。 [用以解決課題的手段]
本發明的電動機控制裝置係具備驅動控制部以及皮帶張力狀態值算出部，驅動控制部係輸出驅動指令信號作為驅動電動機系統之電動機之信號，該電動機系統係包含：負載機械、機械性地連接於負載機械的從動滑輪、捲繞於從動滑輪的皮帶、捲繞有皮帶的驅動滑輪、及機械性地連接於驅動滑輪的電動機皮帶張力狀態值算出部係依據檢測出電動機系統之旋轉動作的角度、角速度或角加速度的驅動檢測信號而輸出顯示皮帶的皮帶張力之狀態的皮帶張力狀態值。 [發明功效]
依據本發明，可提供一種能夠使用小型或簡單構成的裝置來檢測傳遞電動機系統所具有的電動機之扭力的皮帶的皮帶張力之狀態的電動機控制裝置。
以下使用圖式來詳細說明本發明之實施形態。以下說明的實施形態僅為例示，本發明不限於以下說明的實施形態。
〔實施形態1〕 第1圖係顯示用以實施本發明之實施形態1中的電動機控制裝置100之構成的方塊圖。第1圖中，電動機系統1000係具有：電動機1；機械性地連接於電動機1的皮帶驅動部2；以及與皮帶驅動部2機械性地連接的負載機械5。第2圖係顯示本發明之實施形態1中的電動機系統1000之構成的圖。
如第2圖所示，驅動側連結部204係連接於電動機1，驅動滑輪201係連接於驅動側連結部204。又，驅動滑輪201及從動滑輪202之外周係捲繞有呈環狀的皮帶203。從動側連結部205係連接於從動滑輪202，且從動側連結部205係連接於負載機械5。
皮帶驅動部2係由驅動滑輪201、皮帶203及從動滑輪202所構成。電動機1所產生的扭力(在此以牛頓米 [Nm] 為單位，本發明之實施形態所示的單位皆為例示)係經由皮帶驅動部2傳遞至負載機械5。負載機械5為藉由此扭力所驅動的機械裝置。
電動機1之旋轉或扭力係藉由驅動側連結部204傳遞至驅動滑輪201，驅動滑輪201之旋轉或扭力係藉由皮帶203傳遞至從動滑輪202。更且，從動滑輪202之旋轉或扭力係藉由從動側連結部205傳遞至負載機械5。
再者，皮帶203、驅動滑輪201及從動滑輪202可具有齒，藉由齒嚙合來傳遞扭力。又，皮帶203、驅動滑輪201及從動滑輪202亦可不具有齒，而是藉由摩擦力來傳遞扭力。又，亦可於第2圖中圖示表示藉由電動機1與驅動檢測部3之間的驅動檢測部3進行之檢測的部分，或者，亦可圖示電動機 1與驅動控制部4之間的驅動指令信號51。
又，亦可為電動機1與皮帶驅動部2直接連接而不具有驅動側連結部204的構造。又，亦可為皮帶驅動部2與負載機械5直接連接而不具有從動側連結部205的構造。又，驅動側連結部204及從動側連結部205可包含皮帶、滑輪等。
針對電動機控制裝置100加以說明。如第1圖所示，電動機控制裝置100係具有驅動檢測部3、驅動控制部4、以及皮帶張力狀態值算出部6。再者，可使用電腦或電路與電腦之組合者，作為驅動控制部4及皮帶張力狀態值算出部6。
又，作為電動機控制裝置100之構成要素的驅動檢測部3、驅動控制部4及皮帶張力狀態值算出部6之間，可直接連接亦可經由配線連接，或者，亦可經由內部網路、網際網路等網路來連接。又，例如有關驅動控制部4、皮帶張力狀態值算出部6等構成要素，亦可使用複數個不同的軟體使一個電腦達成複數個構成要素的功能。
針對電動機控制裝置100之動作加以說明。驅動控制部4係輸出驅動指令信號51，該驅動指令信號51係指示電動機1產生的扭力而控制並驅動電動機1。驅動控制部4亦可輸出電動機系統1000之旋轉動作的角度(單位為弧度[rad])或角速度(單位為每秒弧度[rad/s])來取代電動機1之扭力，以作為驅動指令信號51。
所謂電動機系統1000之旋轉動作係指藉由電動機1之扭力傳遞所致的旋轉動作，且為電動機系統1000之構成要素的旋轉動作。所謂角度，例如就電動機1而言是指電動機1的轉子之旋轉動作的角度。就驅動指令信號51之例而言，可列舉電動機1、驅動滑輪201、從動滑輪202、負載機械5、驅動側連結部204所具有的滑輪、從動側連結部205所具有的滑輪之中之任一者的旋轉動作的角度或角速度。
電動機1係依據驅動指令信號51來產生扭力。驅動檢測部3係檢測電動機1之角度，且將檢測結果以驅動檢測信號52輸出。再者，例如可使用編碼器來作為驅動檢測部3。又，驅動檢測部3亦可檢測電動機系統1000之旋轉動作的角度、角速度或角加速度(單位為弧度/秒平方[rad/s2 ])，且將檢測結果以驅動檢測信號52輸出。
就驅動檢測信號52之例而言，可列舉電動機1、驅動滑輪201、從動滑輪202、負載機械5、驅動側連結部204所具有的滑輪、從動側連結部205所具有的滑輪之中之任一者的旋轉動作的角度、角速度或角加速度的檢測值。在此，若負載機械5不具有藉由電動機1之扭力而旋轉的構成要素時，則負載機械5不包含於上述例示。
再者，檢測角速度的情況下，驅動檢測部3亦可為速度感測器。又，檢測角加速度的情況下，驅動檢測部3亦可為加速度感測器。又，亦可組合檢測角度的編碼器與時間微分運算器來構成驅動檢測部3而檢測角速度或角加速度。
皮帶張力狀態值算出部6係依據驅動檢測信號52而輸出皮帶張力狀態值53。第1圖的皮帶張力狀態值53為皮帶張力(單位為牛頓[N])。以下將皮帶張力設為S。再者，皮帶張力狀態值算出部6亦可輸出與皮帶張力S具有相互關係且能從其信號之變化檢測出皮帶張力S之變化的信號，作為皮帶張力狀態值53。
又，皮帶張力狀態值算出部6亦可輸出顯示皮帶張力S之狀態的信號作為皮帶張力狀態值53。就皮帶張力狀態值53之例而言，可列舉顯示皮帶張力S之值是否在事先所決定之正常的範圍之中的信號、皮帶張力S之時間變動的振幅、皮帶張力S之時間變動的最大值或最小值、來自剛安裝皮帶203後之檢測結果的皮帶張力S之變化量等。
又，亦可輸出扭轉振動之諧振頻率fr 、扭轉振動之諧振頻率fr 之時間變動的振幅、來自剛安裝皮帶203後的扭轉振動之諧振頻率fr 之檢測結果的扭轉振動之諧振頻率fr 的變化量等，作為皮帶張力狀態值53。再者，亦可由扭轉振動之諧振頻率fr 之值的變化來偵測皮帶張力S之變化，而監視異常發生之有無。
以下，針對皮帶張力狀態值算出部6之動作加以說明。皮帶203係具有作為連接於驅動滑輪201與從動滑輪202之間的彈簧之功能的特性(彈簧特性)。藉由此彈簧特性所示的扭轉剛性而產生諧振現象。將此諧振現象產生的頻率稱為扭轉振動之諧振頻率(單位為赫茲[Hz])。以下，將扭轉振動之諧振頻率設為fr 。
第1圖的皮帶張力狀態值算出部6係算出扭轉振動之諧振頻率fr ，且從扭轉振動之諧振頻率fr 算出皮帶張力S。首先，針對皮帶張力狀態值算出部6算出扭轉振動之諧振頻率fr 的動作加以說明。皮帶張力狀態值算出部6係以驅動檢測信號52取得驅動檢測部3所檢測出的電動機1之角度。將此角度設為A(t)。t為時間(單位為秒[s])。
皮帶張力狀態值算出部6係對角度(A(t))進行頻率分析(例如，傅立葉轉換)，算出驅動檢測信號52之頻率特性。具體而言，將藉由傅立葉轉換所算出的驅動檢測信號52之頻率特性設為A(f)。
f為頻率(單位為赫茲[Hz])。皮帶張力狀態值算出部6係將賦予驅動檢測信號52之頻率特性(A(f))的極大值之頻率f設為扭轉振動之諧振頻率fr 。藉由以上說明的動作，皮帶張力狀態值算出部6係算出扭轉振動之諧振頻率fr 。
Figure 02_image001
其次，針對皮帶張力狀態值算出部6從扭轉振動之諧振頻率fr 算出皮帶張力S的動作加以說明。將皮帶驅動部2之扭轉剛性的彈簧常數設為Ktor (單位為牛頓米/弧度[Nm/rad])。將電動機側慣量(單位為千克平方米[kgm2 ])設為J1 。電動機側慣量J1 係將驅動滑輪201、驅動側連結部204及電動機1視為整體而具有的慣量。
將負載機械側慣量(單位為千克平方米[kgm2 ])設為J2 。負載機械側慣量J2 係將從動滑輪202、從動側連結部205及負載機械5視為整體而具有的慣量。皮帶張力狀態值算出部6可使用以下的數學式(2)從扭轉振動之諧振頻率fr 算出彈簧常數Ktor 。
Figure 02_image003
其次，將驅動滑輪201與從動滑輪202之間產生的皮帶203之拉伸剛性設為Kten (單位為牛頓/米[N/m])。將驅動滑輪201之半徑設為R1 (單位為米[m])，將從動滑輪202之半徑設為R2 (單位為米[m])。
皮帶張力狀態值算出部6可藉由以下之數學式(3)，從使用數學式(2)所求出的扭轉剛性之彈簧常數Ktor 、驅動滑輪201之半徑R1 、及從動滑輪202之半徑R2 ，求出拉伸剛性Kten 。
Figure 02_image005
第3圖係顯示本發明之實施形態1的皮帶203之伸長量ΔL與拉伸剛性Kten 之關係的圖。在此，將皮帶203之長邊方向的伸長量設為ΔL(單位為米[m])。第1圖的皮帶驅動部2係假設伸長量ΔL與拉伸剛性Kten 之間為線性關係。在此，將其中一者能夠以另一者之一次式來表示的關係稱為線性關係。
皮帶張力狀態值算出部6可從根據使用數學式(3)求出的拉伸剛性Kten ，使用皮帶203之長邊方向的伸長量ΔL與拉伸剛性Kten 之關係的線性關係，求出伸長量ΔL。第4圖係顯示本發明之實施形態1的皮帶203之伸長量ΔL與皮帶張力S之關係的圖。第4圖的關係亦可根據皮帶203之材料、尺寸，藉由計算而求出。
如第4圖所示，第1圖的皮帶驅動部2係假設皮帶張力S與伸長量ΔL之間存在以伸長量ΔL之二次式來表示皮帶張力S的關係。皮帶張力狀態值算出部6可使用第4圖所示之關係的皮帶張力S與伸長量ΔL之關係式，從藉由第3圖所求出的伸長量ΔL來求出皮帶張力S。
皮帶張力S與伸長量ΔL之關係亦可事先用表格來描述關係且內插於其間。如上所述，可使用數學式(2)、數學式(3)、第3圖及第4圖，從扭轉振動之諧振頻率fr 算出皮帶張力S。
如以上所說明，將實測所得的扭轉振動之諧振頻率fr 代入以電動機側慣量J1 與負載機械側慣量J2 表現的皮帶203之扭轉剛性的彈簧常數Ktor 與皮帶203之扭轉振動之諧振頻率fr 之關係式，而求出扭轉剛性之彈簧常數Ktor 。
並且，根據藉由皮帶驅動部2之幾何尺寸所表現的皮帶之拉伸剛性Kten 與扭轉剛性之彈簧常數Ktor 的關係，求出皮帶之拉伸剛性Kten 。然後，根據拉伸剛性Kten 與伸長量ΔL之關係求出伸長量ΔL。然後，可根據伸長量ΔL與皮帶張力S之關係求出皮帶張力S。
以上為第1圖的皮帶張力狀態值算出部6之動作的一例。其次，針對驅動指令信號51及驅動檢測信號52包含的信號成分加以敘述。以下，稱為信號成分時，係指頻率之成分。例如，所謂扭轉振動之諧振頻率fr 的信號成分，係指頻率為扭轉振動之諧振頻率fr 的信號成分。
第1圖的驅動指令信號51包含扭轉振動之諧振頻率fr 的信號成分時，驅動檢測部3可更確實地輸出包含扭轉振動之諧振頻率fr 之信號成分的驅動檢測信號52。並且，皮帶張力狀態值算出部6可使用驅動檢測信號52包含的扭轉振動之諧振頻率fr 的信號成分，精度佳地檢測皮帶張力S之狀態。
在沒有成為扭轉振動之諧振頻率fr 的預測值等約略基準值之情況下，如使用第1圖說明的實施形態般，驅動控制部4亦可輸出具有可包含扭轉振動之諧振頻率fr 之信號成分的程度之寬頻帶的驅動指令信號51，且算出驅動檢測信號52之頻率特性以求出扭轉振動之諧振頻率fr 。
又，藉由驅動控制部4輸出頻帶不同的複數個驅動指令信號51，則皮帶張力狀態值算出部6不算出驅動檢測信號52之頻率特性，亦可求出扭轉振動之諧振頻率fr 。以下顯示驅動控制部4輸出頻帶不同之複數個驅動指令信號51的情況之動作例。
驅動控制部4係依時序列順序改變頻帶並輸出複數個驅動指令信號51。結果，從驅動檢測部3依時序列順序輸出頻帶不同的驅動檢測信號52。皮帶張力狀態值算出部6係比較所取得的複數個驅動檢測信號52之信號強度，且選擇信號強度最高的驅動檢測信號52。
更且，皮帶張力狀態值算出部6係從驅動控制部4取得將頻帶與輸出驅動指令信號51之時刻建立對應關係的資料，且參照此資料求出信號強度最高的驅動檢測信號52之頻帶。皮帶張力狀態值算出部6係將所求出的頻帶，作為包含扭轉振動之諧振頻率fr 的頻帶。
更且，使用數學式(2)、數學式(3)、第3圖及第4圖來求出皮帶張力S。更且，可將與所求出之皮帶張力S對應的頻帶，以皮帶張力狀態值53輸出。
如此，亦可由屬於電動機系統1000之旋轉動作的檢測結果之驅動檢測信號52，依據檢測出包含扭轉振動之諧振頻率fr 的頻帶之結果而輸出皮帶張力狀態值53，作為皮帶驅動部2之扭轉振動的狀態。再者，第1圖所示之本實施形態中，扭轉振動的狀態係從驅動檢測信號52取得且用於算出皮帶張力狀態值53的信號或資料。
就本實施形態之扭轉振動的狀態之例而言，可列舉驅動檢測信號52之時間波形、藉由驅動檢測信號52之傅立葉轉換所得的頻率特性、實測所得的扭轉振動之諧振頻率fr 、包含實測所得的扭轉振動之諧振頻率fr 的頻帶之上限值或下限值。
又，皮帶張力狀態值算出部6亦可不使用傅立葉轉換而獲得驅動檢測信號52之頻率特性。就不使用傅立葉轉換而算出頻率特性的動作之例而言，可列舉抽出事先所決定的頻率範圍之信號成分；取樣事先所決定的頻率之信號成分等。列舉上述之抽出事先所決定的信號成分之情況的皮帶張力狀態值算出部6之動作的一例。
從驅動檢測信號52抽出包含皮帶驅動部2的扭轉振動之諧振頻率fr 之信號成分的信號，且檢測所抽出的信號之強度。此信號之強度低於事先所決定之值時，以皮帶張力狀態值53輸出表示皮帶張力S發生了異常的信號。如此，皮帶張力狀態值算出部6亦可輸出已取得驅動檢測信號52之頻率特性的皮帶張力狀態值53。
又，第1圖中，即使將電動機控制裝置100的構成要素之一部分構成為有別於包含皮帶張力狀態值算出部6的裝置而設於包含皮帶張力狀態值算出部6的裝置之外部，仍與電動機控制裝置100同樣地，可檢測皮帶張力S之狀態。就將構成要素之一部分設於外部的構成之例而言，可列舉將第1圖的驅動檢測部3設於外部的電動機控制裝置；將第1圖的驅動控制部4設於外部的裝置等。以下，以皮帶張力狀態檢測裝置來稱呼將驅動控制部4設於外部的裝置。
又，亦可在驅動檢測部3輸出與未輸出使用於皮帶張力狀態值53之算出的驅動檢測信號52時，使驅動指令信號51之頻帶變化。驅動檢測部3輸出驅動檢測信號52時，皮帶張力狀態值算出部6為了輸出皮帶張力狀態值53，驅動控制部4輸出包含扭轉振動之諧振頻率fr 之信號成分的驅動指令信號51為較佳。另一方面，驅動檢測部3未輸出驅動檢測信號52時，因皮帶張力狀態值算出部6不必算出皮帶張力狀態值53，故驅動控制部4係可不受限制而選擇驅動指令信號51之頻帶。
對此，在驅動檢測部3未輸出驅動檢測信號52時，驅動控制部4亦可輸出具有適於電動機1動作之頻帶的驅動指令信號51，使驅動檢測信號52未檢測出時的電動機1之能源效率提升。並且，亦可藉由提升能源效率來縮短電動機1之動作時間。
例如，假設在為了使電動機系統1000進行所期望之動作，而以低於扭轉振動之諧振頻率fr 的頻率使其動作的情況下，能量效率變成最高。如此的情況下，驅動控制部4亦可僅在驅動檢測部3輸出驅動檢測信號52時，才輸出包含扭轉振動之諧振頻率fr 的驅動指令信號51，而在驅動檢測部3未輸出驅動檢測信號52時，輸出不包含扭轉振動之諧振頻率fr 之較低頻率的驅動指令信號51。
專利文獻2、專利文獻3係檢測皮帶之橫向振動(相對於皮帶203之行進方向呈垂直的方向之振動)的諧振現象來檢測皮帶張力。另一方面，本實施形態的電動機控制裝置100係使用縱向振動(與皮帶203之行進方向呈平行的方向之振動)的諧振現象來算出皮帶張力狀態值53。相較於橫向振動的諧振頻率，縱向振動的諧振頻率係頻率較高。為此，相較於利用橫向振動的諧振現象進行檢測的裝置，較不易受到周圍雜訊的影響而不易發生誤檢測。
依據第1圖的電動機控制裝置100，可從電動機系統1000之旋轉動作的檢測結果檢測皮帶張力S之狀態。因此，為了檢測皮帶張力S之狀態，除了檢測旋轉動作的裝置之外，不必再設置應變感測器、壓力檢測裝置、轉換器等檢測裝置。
設置應變感測器、壓力檢測裝置、轉換器等時，會於電動機系統發生由於此等檢測裝置之配線、設置空間等所致的限制。另一方面，應用電動機控制裝置100的電動機系統中，不必設置轉換器等檢測裝置而不會發生上述限制。因此，依據電動機控制裝置100，可使用小型或簡單構成的裝置來檢測皮帶張力之狀態。
又，依據電動機控制裝置100，因只要檢測電動機系統1000之構成要素的旋轉動作即可，故亦能夠在遠離皮帶203的位置設置檢測裝置。因此，可使用小型或簡單構成的裝置來檢測皮帶張力之狀態。
又，在檢測電動機系統1000之旋轉動作的裝置是以控制電動機1之目的來設置的情況下，可將為了控制而設置的檢測裝置作為驅動檢測部3來使用。並且，不必再設置用以檢測皮帶張力之狀態的檢測裝置。因此，依據電動機控制裝置100，可使用小型或簡單構成的裝置來檢測皮帶張力之狀態。
又，依據第1圖的電動機控制裝置100，不新設使橫向振動產生的激振手段就可檢測皮帶張力S之狀態。因此，可使用小型或簡單構成的裝置來檢測皮帶張力之狀態。
如以上說明，電動機控制裝置100係具備驅動控制部4，該驅動控制部4係輸出驅動電動機系統1000之電動機1之信號的驅動指令信號51。電動機系統1000係包含負載機械5、機械性地連接於負載機械5的從動滑輪202、捲繞於從動滑輪202的皮帶203、捲繞有皮帶203的驅動滑輪201、以及機械性地連接於驅動滑輪201的電動機1。
更且，電動機控制裝置100係具備皮帶張力狀態值算出部6。皮帶張力狀態值算出部6係依據檢測出電動機系統1000之旋轉動作的角度、角速度或角加速度的驅動檢測信號52來輸出顯示皮帶203之皮帶張力狀態的皮帶張力狀態值53。
第1圖所示的皮帶張力狀態值算出部6亦可依據檢測出驅動檢測信號52所示的扭轉振動之狀態的檢測結果而輸出皮帶張力狀態值53。又，亦可依據驅動檢測信號52之頻率特性來輸出皮帶張力狀態值53。又，亦可依據檢測出驅動檢測信號52所示的扭轉振動之諧振頻率fr 的結果來輸出皮帶張力狀態值53。
又，亦可求出包含扭轉振動之諧振頻率fr 之信號成分的頻帶，並根據所求出的頻帶，求出能取得皮帶張力S之值的範圍，且以皮帶張力狀態值53來輸出此範圍。又，亦可求出扭轉振動之諧振頻率fr ，並根據所求出的扭轉振動之諧振頻率fr 算出皮帶張力S之值，且以皮帶張力狀態值53來輸出所算出的皮帶張力S之值。
又，第1圖所示的皮帶張力狀態值算出部6亦可從扭轉振動之狀態的變化、頻率特性之變化、扭轉振動之諧振頻率fr 的變化之中之任一者來偵測皮帶張力S之狀態的變化。
依據本實施形態，可從檢測電動機等之旋轉動作的感測器之檢測結果來求出皮帶張力。因此，可提供一種能夠使用小型或簡單構成的裝置來檢測傳遞電動機系統所具有的電動機之扭力的皮帶的皮帶張力之狀態的電動機控制裝置或皮帶張力狀態檢測裝置。
〔實施形態2〕 第5圖係顯示用以實施本發明之實施形態2的電動機控制裝置100a之構成的方塊圖。電動機控制裝置100a與實施形態1之第1圖所示的電動機控制裝置100的不同點係在於具備皮帶張力狀態值算出部6a來取代皮帶張力狀態值算出部6。
第1圖的皮帶張力狀態值算出部6係依據驅動檢測信號52來輸出皮帶張力狀態值53。另一方面，第5圖所示之皮帶張力狀態值算出部6a係依據驅動指令信號51及驅動檢測信號52來輸出皮帶張力狀態值53。
第5圖所示的電動機控制裝置100a之說明中，有關與第1圖所示之實施形態1的電動機控制裝置100之構成要素相同或對應的構成要素，係附記同一符號。參照第5圖來說明電動機控制裝置100a之動作。
皮帶張力狀態值算出部6a係與第1圖的皮帶張力狀態值算出部6同樣地，取得驅動檢測信號52且算出驅動檢測信號52之頻率特性的數學式(1)之A(f)。更且，皮帶張力狀態值算出部6a係取得指示電動機1產生的扭力而控制並驅動電動機1的驅動指令信號51。在此，將此扭力設為T(t)。
皮帶張力狀態值算出部6a係針對驅動指令信號51進行傅立葉轉換之頻率分析，而從扭力之T(t)獲得數學式(4)。數學式(4)之T(f)係藉由傅立葉轉換所獲得的驅動指令信號51之頻率特性。皮帶張力狀態值算出部6a係藉由驅動檢測信號52之頻率特性除以驅動指令信號51之頻率特性而獲得數學式(5)。
皮帶張力狀態值算出部6a係將賦予數學式(5)之極大值的頻率f設為扭轉振動之諧振頻率fr ，藉此求出扭轉振動之諧振頻率fr 。亦即，求取驅動檢測信號52之頻率特性對於驅動指令信號51之頻率特性的比。並且，將賦予上述之比的極大值之頻率f設為扭轉振動之諧振頻率fr 。
Figure 02_image007
Figure 02_image009
更且，第5圖的皮帶張力狀態值算出部6a係與第1圖的皮帶張力狀態值算出部6同樣地，使用數學式(2)、數學式(3)、第3圖及第4圖所示的關係，從扭轉振動之諧振頻率fr 來算出皮帶張力S。並且，以皮帶張力狀態值53輸出所算出的結果。以上係第5圖的皮帶張力狀態值算出部6a之動作。
驅動檢測信號52之頻率特性係依存於驅動指令信號51之頻率特性而變化。依據第5圖的皮帶張力狀態值算出部6a，將賦予數學式(5)之極大值的頻率f設為扭轉振動之諧振頻率fr ，可藉此減低驅動指令信號51之頻率特性的變動對於扭轉振動之諧振頻率fr 之算出結果造成的影響。
因此，可精度佳地算出扭轉振動之諧振頻率fr。並且，可精度佳地算出皮帶張力S。特別是扭轉振動之諧振頻率fr中，驅動指令信號51之頻率特性依存於頻率而大幅變化的情況下，第5圖的電動機控制裝置100a係能達成顯著的功效。
再者，即便皮帶張力狀態值算出部6a使用流經電動機1的電流之檢測值或電動機1所產生的扭力之檢測值來取代驅動指令信號51，仍可精度佳地算出皮帶張力狀態值53。
又，即使將電動機控制裝置100a的構成要素之一部分構成為有別於包含皮帶張力狀態值算出部6a的裝置而設於包含皮帶張力狀態值算出部6a的裝置之外部，仍與電動機控制裝置100a同樣地，可檢測皮帶張力S之狀態。就將構成要素之一部分設於包含皮帶張力狀態值算出部6a的裝置之外部的構成之例而言，可列舉將第5圖的驅動檢測部3設於電動機控制裝置之外部的電動機控制裝置；將第5圖的驅動控制部4設於皮帶張力狀態檢測裝置之外部的皮帶張力狀態檢測裝置等。
又，皮帶張力狀態值算出部6a係與實施形態1的皮帶張力狀態值算出部6同樣地，可適當地以皮帶張力狀態值53輸出顯示皮帶張力S之狀態的信號來取代皮帶張力S之值。又，皮帶張力狀態值算出部6a亦可輸出與皮帶張力S具有相互關係且能從其信號之變化檢測出皮帶張力S之變化的信號，作為皮帶張力狀態值53。
就皮帶張力狀態值53之例而言，可列舉顯示皮帶張力S之值是否在事先所決定之正常的範圍之中的信號、皮帶張力S之時間變動的振幅、皮帶張力S之時間變動的最大值或最小值、來自剛安裝皮帶203後之檢測結果的皮帶張力S之變化量等。
又，就皮帶張力狀態值53而言，亦可輸出扭轉振動之諧振頻率fr、扭轉振動之諧振頻率fr之時間變動的振幅、來自剛安裝皮帶203後的扭轉振動之諧振頻率fr之檢測結果的扭轉振動之諧振頻率fr的變化量等。並且，亦可由扭轉振動之諧振頻率fr之值的變化來偵測皮帶張力S之變化，而監視異常發生之有無。
又，即便是電動機控制裝置100a，與實施形態1所說明的電動機控制裝置100之動作同樣地，亦能夠以改變輸出之時刻來輸出頻帶不同的複數個驅動指令信號51之方式，使第5圖的驅動控制部4動作。並且，可不利用驅動指令信號51及驅動檢測信號52之頻率特性而精度佳地輸出皮帶張力狀態值53。
如以上說明，皮帶張力狀態值算出部6a係依據驅動指令信號51及驅動檢測信號52來輸出皮帶張力狀態值53。或是，皮帶張力狀態值算出部6a係依據驅動指令信號51以及電動機1之電流的檢測值或電動機1之扭力的檢測值而輸出皮帶張力狀態值53。
又，第5圖所示的皮帶張力狀態值算出部6a係求取驅動檢測信號52的頻率特性對於驅動指令信號51、電動機1之電流的檢測值、電動機1之扭力的檢測值之中之任一者的頻率特性的比。並且，可根據此比來輸出皮帶張力狀態值53。又，亦可依據檢測出此比所示的扭轉振動之狀態的檢測結果而輸出皮帶張力狀態值53。
第5圖所示的本實施形態中，扭轉振動之狀態係從驅動檢測信號52及驅動指令信號51取得，且用於算出皮帶張力狀態值53的信號或資料。
就本實施形態的扭轉振動之狀態之例而言，可列舉有關驅動檢測信號52、驅動指令信號51、電動機1之扭力的檢測值、電動機1之電流的檢測值之中之任一者的時間波形或藉由傅立葉轉換所得的頻率特性。更且，可列舉實測所得的扭轉振動之諧振頻率fr 、包含實測所得的扭轉振動之諧振頻率fr 的頻帶之上限值或下限值等。
再者，亦可將賦予此比之極大值的頻率設為扭轉振動之諧振頻率fr ，藉此求出扭轉振動之諧振頻率fr ，進而根據所求出的扭轉振動之諧振頻率fr 求出皮帶張力S，且輸出皮帶張力狀態值53。
又，亦可根據此比來求出包含扭轉振動之諧振頻率fr 之信號成分的頻帶，並根據所求出的頻帶來求出能取得皮帶張力S之值的範圍，且以皮帶張力狀態值53來輸出此範圍。又，亦可根據此比來求出扭轉振動之諧振頻率fr ，並根據所求出的扭轉振動之諧振頻率fr 算出皮帶張力S之值，且以皮帶張力狀態值53來輸出所算出的皮帶張力S之值。
依據本實施形態，可提供一種能夠使用小型或簡單構成的裝置來檢測傳遞電動機系統所具有的電動機之扭力的皮帶的皮帶張力之狀態的電動機控制裝置或皮帶張力狀態檢測裝置。更且，能達成可精度佳地檢測皮帶張力之狀態的功效。
〔實施形態3〕 第6圖係顯示用以實施本發明之實施形態3的電動機控制裝置100b之構成的方塊圖。第6圖的電動機控制裝置100b與實施形態2之第5圖所示的電動機控制裝置100a之不同點係在於具備動作指令生成部9。更且，與第5圖所示的電動機控制裝置100a之不同點係在於具備驅動控制部4a來取代驅動控制部4。
第6圖的驅動控制部4a係依據驅動檢測信號52與動作指令生成部9所輸出的動作指令信號54來輸出驅動指令信號51，使電動機1之動作追隨動作指令信號54且進行回授控制。
第6圖所示之實施形態3的電動機控制裝置100b之說明中，有關與第5圖所示之實施形態2的電動機控制裝置100a之構成要素相同或對應的構成要素，係附記同一符號。參照第6圖來說明電動機控制裝置100b之動作。動作指令生成部9係輸出屬於電動機1的動作的指令值且成為生成驅動指令信號51時之目標的動作指令信號54。就動作指令生成部9而言，例如可使用電腦。
第6圖的動作指令信號54係電動機1之旋轉動作之扭力的指令值。驅動控制部4a係依據動作指令信號54及驅動檢測信號52來輸出指示電動機1之動作的驅動指令信號51，使電動機1產生的扭力追隨動作指令信號54。亦即，藉由輸出驅動指令信號51使電動機1動作，以使動作指令信號54與電動機1之扭力的差異變小。第6圖的皮帶張力狀態值算出部6a係與第5圖所示之實施形態2的皮帶張力狀態值算出部6a同樣地輸出皮帶張力狀態值53。
依據第6圖的電動機控制裝置100b，可進行對電動機系統1000的回授控制，且可檢測皮帶張力S之狀態。並且，在電動機系統1000需要進行回授控制的情況下，可達成顯著的功效。就需要進行回授控制的情況之例而言，可列舉電動機系統1000之動作嚴重受到擾動之影響的情況；電動機系統1000之動作為高精度的情況等。
再者，動作指令信號54不限於電動機1產生的扭力之指令值。動作指令信號54亦可為電動機系統1000之旋轉動作的角度或角速度之指令值。就動作指令信號54之信號而言，可列舉電動機1、驅動滑輪201、從動滑輪202、負載機械5、驅動側連結部204所具有的滑輪、從動側連結部205所具有的滑輪之中之任一者的旋轉動作之角度或角速度的指令值。
又，動作指令信號54為電動機1以外的構成要素之旋轉動作的角度或角速度之指令值的情況下，驅動控制部4a亦可將動作指令信號54換算成電動機1之旋轉動作的指令值。並且，亦可使電動機1追隨經換算後的指令值，藉此使電動機1之旋轉動作追隨動作指令信號54。
又，本實施形態中，電動機1之動作係追隨動作指令信號54，但電動機1之動作不限於電動機1之動作在任何時刻都與動作指令信號54一致。例如，亦可為動作中於兩者之間產生誤差，而以此誤差於停止時消失的方式使其動作。又，亦可與實施形態1中所說明的驅動控制部4之動作例同樣地，以驅動指令信號51之頻帶依存於時間而切換的方式使第6圖的驅動控制部4a動作，藉此提升電動機1之動作效率。
又，第6圖的驅動控制部4a係與實施形態1的驅動控制部4同樣地，能夠以驅動指令信號51來輸出電動機系統1000之旋轉動作中的角度或角速度。又，除了在實施形態1中的電動機控制裝置100之構成中加上動作指令生成部9之外，與第6圖的電動機控制裝置100b同樣地，可構成回授控制系統，且構成可檢測皮帶張力S之狀態的電動機控制裝置。
又，即使將第6圖之電動機控制裝置100b的構成要素之一部分構成為有別於包含皮帶張力狀態值算出部6a的裝置而設於包含皮帶張力狀態值算出部6a的裝置之外部，仍與電動機控制裝置100b同樣地，可在構成回授控制系統的電動機控制裝置中檢測皮帶張力S之狀態。
就將構成要素之一部分設於包含皮帶張力狀態值算出部6a的裝置之外部的構成之例而言，可列舉將驅動檢測部3設於電動機控制裝置之外部的電動機控制裝置；將驅動控制部4或動作指令生成部9設於皮帶張力狀態檢測裝置之外部的皮帶張力狀態檢測裝置等。
如以上說明，電動機控制裝置100b係更具備：動作指令生成部9，其係輸出屬於電動機1的動作的指令且成為生成驅動指令信號51時之目標的動作指令信號54。並且，驅動控制部4a係依據動作指令信號54及驅動檢測信號52來輸出使電動機1追隨動作指令信號54的驅動指令信號51。
依據本實施形態，可提供一種能夠使用小型或簡單構成的裝置來檢測傳遞電動機系統所具有的電動機之扭力的皮帶的皮帶張力之狀態的電動機控制裝置或皮帶張力狀態檢測裝置。更且，即便是在電動機控制裝置構成回授控制系統的情況下，仍能達成可檢測皮帶張力之狀態的功效。
〔實施形態4〕 第7圖係顯示用以實施本發明之實施形態4中的電動機控制裝置100c之構成的方塊圖。電動機控制裝置100c與實施形態2之第5圖所示的電動機控制裝置100a不同點係在於具備皮帶張力異常判定部10。皮帶張力異常判定部10係將基準值與皮帶張力狀態值53進行比較，且依據比較的結果而輸出顯示皮帶張力之狀態為正常或異常的信號。第7圖所示的電動機控制裝置100c之說明中，有關與電動機控制裝置100a之構成要素相同或對應的構成要件，係附記同一符號。
就皮帶張力異常判定部10而言，可使用比較電路以及按照比較電路之輸出來輸出信號的信號輸出電路。又，亦可使用電腦。參照第7圖來說明電動機控制裝置100c之動作。皮帶張力異常判定部10係將皮帶張力狀態值53與事先所決定之基準值進行比較，依據比較的結果而輸出顯示皮帶張力S之狀態為正常或異常的皮帶張力異常判定值55。
就此基準值而言，可決定下限判定值或上限判定值。又，亦可決定上下判定值及上限判定值之雙方。下限判定值為皮帶張力狀態值53之正常範圍的下限。上限判定值為皮帶張力狀態值53之正常範圍的上限。此等基準值可依據實驗來決定，亦可依據計算來決定。與實施形態1同樣地，本實施形態的皮帶張力狀態值53亦可為顯示皮帶張力S以外的皮帶張力S之狀態的值。
在此例示決定了下限判定值之情況的皮帶張力異常判定部10之動作。可在皮帶張力狀態值53比下限判定值還小的情況下輸出顯示為異常的信號，而在皮帶張力狀態值53與下限判定值相同或比下限判定值還大的情況下輸出顯示為正常的信號。
在此例示決定了上限判定值之情況的皮帶張力異常判定部10之動作。可在皮帶張力狀態值53比上限判定值還大的情況下輸出顯示為異常的信號，而在皮帶張力狀態值53與上限判定值相同的情況或比上限判定值還小的情況下輸出顯示為正常的信號。
在此例示決定了下限判定值與上下判定之雙方之情況的皮帶張力異常判定部10之動作。皮帶張力異常判定部10可在皮帶張力狀態值53比上限判定值還大的情況下輸出顯示比正常範圍之上限還大的信號。並且，在皮帶張力狀態值53比下限判定值還小的情況下，輸出顯示比正常範圍之下限還小的信號。
並且，可在皮帶張力狀態值53與下限判定值或是上限判定值為相同值的情況，或為下限判定值與上限判定值之間的值的情況下，輸出顯示皮帶張力狀態值53在正常範圍之中的信號。以上為決定了下限判定值與上限判定值之雙方之情況的皮帶張力異常判定部10之動作例。
依據電動機控制裝置100c，由於輸出顯示皮帶張力S之狀態為正常或異常的皮帶張力異常判定值55，故可更確實或輕易地偵測皮帶張力S發生了異常的情形。再者，亦可在電動機控制裝置100或電動機控制裝置100b，追加第7圖的皮帶張力異常判定部10，而更確實或輕易地偵測皮帶張力S之狀態發生了異常的情形。
又，即使將電動機控制裝置100c的構成要素之一部分構成為有別於包含皮帶張力狀態值算出部6a的裝置而設於包含皮帶張力狀態值算出部6a的裝置之外部，仍可更確實或輕易地偵測皮帶張力S之狀態發生了異常的情形。就將構成要素之一部分設於包含皮帶張力狀態值算出部6a的裝置之外部的構成之例而言，可列舉將第7圖的驅動控制部4設於皮帶張力狀態檢測裝置之外部的皮帶張力狀態檢測裝置等。
如以上說明，電動機控制裝置100c係更具備皮帶張力異常判定部10。皮帶張力異常判定部10係比較事先所決定的基準值與皮帶張力狀態值53，且依據比較的結果而輸出顯示皮帶203的皮帶張力S之狀態為正常或異常的皮帶張力異常判定值55。
依據本實施形態，可提供一種能夠使用小型或簡單構成的裝置來檢測傳遞電動機系統所具有的電動機之扭力的皮帶的皮帶張力之狀態的電動機控制裝置或皮帶張力狀態檢測裝置。更且，能達成可更確實或輕易地偵測皮帶張力之狀態發生了異常的情形的功效。
〔實施形態5〕 第8圖係顯示用以實施本發明之實施形態5中的電動機控制裝置100d之構成的方塊圖。第8圖所示的電動機控制裝置100d與第5圖所示之實施形態2的電動機控制裝置100a之不同點係在於具備機械規格記憶部11(第一機械規格記憶部)。更且，與電動機控制裝置100a不同點在於具備驅動控制部4b來取代驅動控制部4。驅動控制部4b係依據屬於電動機系統1000之機械規格的機械規格56來輸出驅動指令信號51。
第8圖所示的電動機控制裝置100d之說明中，有關與實施形態2的電動機控制裝置100a之構成要素相同或對應的構成要素，係附記同一符號。機械規格記憶部11例如可為半導體記憶體、硬碟等記憶媒體，另外，亦可為具有記憶裝置的電腦。參照第8圖來說明電動機控制裝置100d之動作。
機械規格記憶部11係記憶安裝皮帶203時(初期)的皮帶張力S、皮帶203之特性、驅動滑輪201之半徑、從動滑輪202之半徑、電動機側慣量J1 、負載機械側慣量J2 等作為機械規格56(第一機械規格)。機械規格56係有關發生於皮帶203的扭轉振動之狀態的電動機系統1000之機械特性值。驅動控制部4b係依據從機械規格記憶部11所輸出的機械規格56來輸出驅動指令信號51。
針對驅動控制部4b之動作加以說明。驅動控制部4b係算出皮帶驅動部2所具有之扭轉振動之諧振頻率fr 之預測值的預測諧振頻率58(第一預測諧振頻率)。更且，驅動控制部4b可藉由輸出包含預測諧振頻率58之信號成分的驅動指令信號51，更確實地輸出包含扭轉振動之諧振頻率fr 之信號成分的驅動指令信號51。
因此，第8圖之皮帶張力狀態值算出部6a所取得的驅動指令信號51及驅動檢測信號52中，更確實地包含扭轉振動之諧振頻率fr之信號成分。因此，依據電動機控制裝置100d，可更確實地檢測扭轉振動之狀態。並且，可更確實地檢測皮帶張力S之狀態。
又，驅動控制部4b可使用預測諧振頻率58來設定驅動指令信號51之頻帶，更縮窄包含扭轉振動之諧振頻率fr之信號成分的驅動指令信號51之頻帶。並且，可減少算出皮帶張力狀態值53時之驅動指令信號51及驅動檢測信號52中所包含的雜訊之量。因此，依據電動機控制裝置100d，可精度佳地檢測皮帶張力S之狀態。
再者，亦可在電動機控制裝置100、電動機控制裝置100b、電動機控制裝置100c之中之任一者使用追加了機械數據規格記憶部11的構成，而與使用電動機控制裝置100d的情況同樣地，更確實或精度佳地檢測皮帶張力S之狀態。
又，機械規格記憶部11所記憶的機械規格56，亦可為從安裝皮帶203時起經過某時間之後的值而不限於初始的值。又，亦可在每經過一定的時間時更新機械規格56。又，亦可記憶複數個不同時間點的機械規格56之值，且使用所記憶之值的平均值。
又，驅動控制部4b亦可針對驅動指令信號51，依據機械規格56來決定頻帶之寬度、資料間隔、每單位時間之資料數、信號輸出期間等信號之規格。例如，驅動控制部4b亦可使用機械規格56，根據皮帶張力狀態值53需求的精度來決定驅動指令信號51之信號規格。以下，針對決定驅動控制部4b的驅動指令信號51之信號規格的具體動作加以說明。
要偵測皮帶張力S之值是否在事先所設置的皮帶張力S之容許範圍內時，根據事先所設置的皮帶張力S之容許範圍，使用機械規格56來算出扭轉振動之諧振頻率fr 之容許範圍。更且，根據扭轉振動之諧振頻率fr之容許範圍的寬度，決定驅動指令信號51之信號規格。
在決定驅動指令信號51之信號規格時，以可判斷實際所測得的扭轉振動之諧振頻率fr 是否落在容許範圍之中的方式來決定驅動指令信號51之每單位時間的資料數、頻帶之寬度等信號規格。如此，驅動控制部4b亦可不算出預測諧振頻率58而輸出驅動指令信號51。
驅動控制部4b可藉由上述例示之動作來縮窄包含扭轉振動之諧振頻帶fr 之信號成分的驅動指令信號51之頻帶。又，亦可更確實地輸出包含扭轉振動之諧振頻帶fr 之信號成分的驅動指令信號51。並且，與電動機控制裝置100d同樣地，亦可更確實或精度佳地檢測皮帶張力S之狀態。
再者，與實施形態1的驅動控制部4同樣地，本實施形態的驅動控制部4b亦可輸出電動機系統1000之旋轉動作的角度或角速度取代電動機1所產生的扭力作為驅動指令信號51。
又，即使將電動機控制裝置100d的構成要素之一部分構成為有別於包含皮帶張力狀態值算出部6a的裝置而設於包含皮帶張力狀態值算出部6a的裝置之外部，仍與使用電動機控制裝置100d的情況同樣地，可精度佳或更確實地檢測皮帶張力S之狀態。
就將構成要素之一部分設於包含皮帶張力狀態值算出部6a的裝置之外部的構成之例而言，可列舉將第8圖的驅動檢測部3或機械規格記憶部11設於電動機控制裝置之外部的電動機控制裝置；將第8圖的驅動控制部4b設於皮帶張力狀態檢測裝置之外部的皮帶張力狀態檢測裝置等。
如以上說明，驅動控制部4b係依據電動機系統1000之機械規格且為從機械規格記憶部11所輸出的記憶有關發生於皮帶203的扭轉振動之狀態的機械規格56來輸出驅動指令信號51。
驅動控制部4b亦可從機械規格56算出扭轉振動之諧振頻率fr 之預測值的預測諧振頻率58，且輸出包含預測諧振頻率58之信號成分的驅動指令信號51。又，有關驅動指令信號51，亦可依據機械規格56來決定頻帶之寬度、資料間隔、每單位時間之資料數、信號輸出期間等信號規格，且按照所決定的信號規格來輸出驅動指令信號51。
驅動控制部4b在決定信號規格時，亦可依據機械規格56，並使用機械規格56將扭轉振動之狀態與皮帶張力S之狀態建立關係。
依據本實施形態，可提供一種能夠使用小型或簡單構成的裝置來檢測傳遞電動機系統所具有的電動機之扭力的皮帶的皮帶張力之狀態的電動機控制裝置或皮帶張力狀態檢測裝置。更且，能達成可精度佳或更確實地檢測皮帶張力之狀態的功效。
〔實施形態6〕 第9圖係顯示用以實施本發明之實施形態6中的電動機控制裝置100e之構成的方塊圖。第9圖所示的電動機控制裝置100e與第5圖所示之實施形態2的電動機控制裝置100a之不同點係在於具備機械規格記憶部11a(第二機械規格記憶部)。更且，與電動機控制裝置100a之不同點係在於具備皮帶張力狀態值算出部6b來取代皮帶張力狀態值算出部6a。
第9圖所示的皮帶張力狀態值算出部6b係依據機械規格56a對驅動指令信號51及驅動檢測信號52施予信號處理SP。並且，皮帶張力狀態值算出部6a係使用經施予信號處理SP的信號來輸出皮帶張力狀態值53。
第9圖所示的電動機控制裝置100e之說明中，有關與第5圖所示的電動機控制裝置100a之構成要素相同或對應的構成要素，係附記同一符號。參照第9圖來說明電動機控制裝置100e之動作。與機械規格記憶部11同樣地，機械規格記憶部11a可為半導體記憶體、硬碟等記憶媒體，亦可為具有記憶裝置的電腦。
機械規格記憶部11a係記憶皮帶安裝時(初期)的皮帶張力S、皮帶203之特性、驅動滑輪201之半徑、從動滑輪202之半徑、電動機側慣量J1 、負載機械側慣量J2 等作為機械規格56a(第二機械規格)。機械規格56a係電動機系統1000之機械特性，且為有關發生於皮帶203的扭轉振動之狀態的數值。與實施形態5的機械規格56同樣地，不限於初始之值。
皮帶張力狀態值算出部6b係依據機械規格56a對驅動指令信號51及驅動檢測信號52施予信號處理SP(第一信號處理)。並且，依據施予信號處理SP所得的信號來算出皮帶張力狀態值53。皮帶張力狀態值算出部6b從施予信號處理SP所得的信號來算出皮帶張力狀態值53的動作，係與皮帶張力狀態值算出部6a從驅動指令信號51及驅動檢測信號52來算出皮帶張力狀態值53的動作同樣。以下，針對信號處理SP加以說明。
皮帶張力狀態值算出部6b係依據從機械規格記憶部11a所輸出的機械規格56a來算出扭轉振動之諧振頻率fr 之預測值的預測諧振頻率58a(第二預測諧振頻率)。並且，構成僅使事先所決定的頻率範圍之信號成分通過的濾波器。上述頻率範圍係包含預測諧振頻率58a。又，所使用的濾波器之種類可考慮信號所包含的干擾成分之特性而選自帶通濾波器、低通濾波器、高通濾波器等。
驅動指令信號51及驅動檢測信號52係通過此濾波器。皮帶張力狀態值算出部6b係將通過此濾波器的信號用於要算出皮帶張力狀態值53時。以上為信號處理SP之一例。皮帶張力狀態值算出部6b可藉由施予信號處理SP來減低雜訊之量，精度佳地算出皮帶張力狀態值53。在此，通過濾波器的信號係包含預測諧振頻率58a之信號成分。
再者，亦可在電動機控制裝置100e追加實施形態4中所說明的皮帶張力異常判定部10，而更確實或輕易地檢測出皮帶張力S發生了異常的情形。又，亦可取代電動機控制裝置100a而在電動機控制裝置100、電動機控制裝置100b、電動機控制裝置100c、電動機控制裝置100d之中之任一者追加機械規格記憶部11a。並且，亦可在各個構成中精度佳地檢測皮帶張力S之狀態。
又，與第5圖的皮帶張力狀態值算出部6a同樣地，皮帶張力狀態值算出部6b亦可使用電動機1之電流的檢測值或電動機1所產生之扭力的檢測值來取代驅動指令信號51。電動機控制裝置100e中，使用電動機1之電流或扭力來取代驅動指令信號51的情況下，亦可對電流之檢測值或扭力之檢測值施予信號處理SP，精度佳地檢測皮帶張力S之狀態。
又，藉由不算出預測諧振頻率58a的信號處理SP，亦可精度佳地檢測皮帶張力S之狀態。就不算出預測諧振頻率58a的信號處理SP之例而言，可列舉從驅動指令信號51或驅動檢測信號52取得資料時的資料取樣。皮帶張力狀態值算出部6b可依據機械規格56a來決定資料取樣週期、資料取樣期間等條件。
並且，可按照所決定的條件對驅動指令信號51及驅動檢測信號52進行資料取樣，使用經減低雜訊之量的信號，精度佳地輸出皮帶張力狀態值53。又，皮帶張力狀態值算出部6b亦可對驅動指令信號51與驅動檢測信號52之中之任一者施予信號處理SP，且依據經施予信號處理SP的信號與未施予信號處理SP的信號來精度佳地輸出皮帶張力狀態值53。
又，即使將電動機控制裝置100e的構成要素之一部分構成為有別於包含皮帶張力狀態值算出部6b的裝置而設於包含皮帶張力狀態值算出部6b的裝置之外部，仍可精度佳地檢測皮帶張力S之狀態。就將構成要素之一部分設於包含皮帶張力狀態值算出部6b的裝置之外部的構成之例而言，可列舉將驅動檢測部3或機械規格記憶部11a設於電動機控制裝置之外部的電動機控制裝置；將驅動控制部4b設於皮帶張力狀態檢測裝置之外部的皮帶張力狀態檢測裝置等。
皮帶張力狀態值算出部6b係依據機械規格56a來算出扭轉振動之諧振頻率fr 之預測值的預測諧振頻率58a。並且，構成僅使包含預測諧振頻率58a之信號成分的頻率範圍通過的濾波器。並且，亦可藉由使驅動指令信號51及驅動檢測信號52通過此濾波器來進行頻域中之濾波之信號處理SP。
又，亦可依據機械規格56a來決定資料取樣週期、資料取樣其檢等資料取樣之條件。並且，亦可按照所決定的條件來對驅動指令信號51及驅動檢測信號52進行資料取樣。更且，亦可在進行資料取樣時，依據皮帶張力狀態值53所需的精度，使用機械規格56a以決定資料取樣之條件。
例如，事先決定皮帶張力S之值的正常範圍，且偵測皮帶張力S之值是否在該正常範圍內時，從皮帶張力S之正常範圍，使用機械規格56a來算出扭轉振動之諧振頻率fr 之正常範圍。
並且，將資料取樣之條件決定為用以判斷扭轉振動之諧振頻率fr 之檢測值是否在扭轉振動之諧振頻率fr 之正常範圍內所需之足夠之資料間隔。如此，可縮短計算時間，且偵測皮帶張力S之值是否在正常範圍內。
如以上說明，皮帶張力狀態值算出部6b係依據電動機系統1000之機械規格且為從記憶有關發生於皮帶203的扭轉振動之狀態的機械規格記憶部11a所輸出的機械規格56a，來對驅動檢測信號52施予信號處理SP。信號處理SP係在頻域中的濾波或資料取樣。更且，皮帶張力狀態值算出部6b係依據對驅動檢測信號52施予信號處理SP所得的信號來輸出皮帶張力狀態值53。
依據本實施形態，可提供一種能夠使用小型或簡單構成的裝置來檢測傳遞電動機系統所具有的電動機之扭力的皮帶的皮帶張力之狀態的電動機控制裝置或皮帶張力狀態檢測裝置。更且，能達成可精度佳地檢測皮帶張力之狀態的功效。
〔實施形態7〕 第10圖係顯示用以實施本發明之實施形態7中的電動機控制裝置100f之構成的方塊圖。第10圖所示的電動機控制裝置100f與第5圖所示之實施形態2的電動機控制裝置100a之不同點係在於具備皮帶張力狀態值記憶部12(第一皮帶張力狀態值記憶部)。更且，與電動機控制裝置100a之不同點係在於具備驅動控制部4c來取代驅動控制部4。驅動控制部4c係依據皮帶張力狀態值記憶57來輸出驅動指令信號51。
第10圖所示的電動機控制裝置100f之說明中，於與第5圖所示的電動機控制裝置100a之構成要素相同或對應的構成要素，係附記同一符號。參照第10圖來說明電動機控制裝置100f之動作。皮帶張力狀態值記憶部12係事先記憶皮帶張力狀態值53來作為皮帶張力狀態值記憶57(第一皮帶張力狀態值記憶)。
皮帶張力狀態值記憶部12亦可為半導體記憶體、硬碟等記憶媒體，又，亦可為具有記憶裝置的電腦。驅動控制部4c係依據從皮帶張力狀態值記憶部12所輸出的皮帶張力狀態值記憶57，算出扭轉振動之諧振頻率fr 之預測值。將所算出的預測值設為諧振頻率計算值59(第一諧振頻率計算值)。
驅動控制部4c係輸出包含諧振頻率計算值59之信號成分的驅動指令信號51。結果，第10圖的皮帶張力狀態值算出部6a可更確實地取得包含扭轉振動之諧振頻率fr 之信號成分的驅動指令信號51及驅動檢測信號52。並且，依據電動機控制裝置100f，可更確實地檢測皮帶張力之狀態。
更且，驅動控制部4c可使用諧振頻率計算值59，將驅動指令信號51之頻帶設定得更窄。藉此，第10圖的皮帶張力狀態值算出部6a能減低雜訊之量，且可將包含諧振頻率計算值59之信號成分的信號使用於皮帶張力狀態值53之算出。結果，依據電動機控制裝置100f，可精度佳地檢測皮帶張力S之狀態。
驅動控制部4c亦可不算出諧振頻率計算值59而輸出驅動指令信號51。就不算出諧振頻率計算值59的動作之例而言，可列舉針對驅動指令信號51，依據皮帶張力狀態值記憶57來決定頻帶之寬度、資料間隔、每單位時間之資料數等信號規格之動作。
亦可藉由上述例示之動作，更確實地輸出包含扭轉振動之諧振頻率fr 之信號成分的驅動指令信號51。又，亦可使驅動指令信號51及驅動檢測信號52中所包含的雜訊之量減低。在此進一步例示決定驅動指令信號51之信號規格的驅動控制部4c之動作。
例如，要偵測皮帶張力S之值是否在事先所決定之正常範圍內時，使用皮帶張力狀態值記憶57來求出正常時的皮帶張力S之變動範圍。更且，參照所求出的變動範圍，來決定皮帶張力S之正常範圍，且從皮帶張力S之正常範圍，求出扭轉振動之諧振頻率fr 之正常範圍。驅動控制部4c亦可從此正常範圍之寬度來決定驅動指令信號51之信號規格。
在皮帶張力狀態值53一次也未被輸出的情況下，因皮帶張力狀態值記憶部12未記憶有皮帶張力狀態值記憶57，故可能發生驅動控制部4c無法使用皮帶張力狀態值記憶57的狀態。如此的情況下，亦可算出皮帶張力狀態值53之預測值而使用此預測值來取代皮帶張力狀態值記憶57。就算出預測值時所使用的數值資料之例而言，可列舉實施形態5之第8圖的機械規格56等數值資料；電動機系統1000之頻率響應特性等。
再者，亦可在電動機控制裝置100、電動機控制裝置100b、電動機控制裝置100c、電動機控制裝置100e之中之任一者追加皮帶張力狀態值記憶部12，而可精度佳或更確實地檢測皮帶張力S之狀態。又，本實施形態的驅動控制部4c係與驅動控制部4同樣地，可輸出電動機系統1000之旋轉動作的角度或角速度來取代電動機1所產生的扭力。
又，即使將第10圖之電動機控制裝置100f的構成要素之一部分構成為有別於包含皮帶張力狀態值算出部6a的裝置而設於包含皮帶張力狀態值算出部6a的裝置之外部，仍可精度佳或更確實地檢測皮帶張力S之狀態。就將構成要素之一部分設於包含皮帶張力狀態值算出部6a的裝置之外部的構成之例而言，可列舉將第10圖的驅動檢測部3或皮帶張力狀態值記憶部12設於電動機控制裝置之外部的電動機控制裝置；將第10圖的驅動控制部4c設於皮帶張力狀態檢測裝置之外部的皮帶張力狀態檢測裝置等。
如以上說明，驅動控制部4c係依據從事先記憶皮帶張力狀態值53作為皮帶張力狀態值記憶57的皮帶張力狀態值記憶部12所輸出的皮帶張力狀態值記憶57來輸出驅動指令信號51。
又，驅動控制部4c亦可算出扭轉振動之諧振頻率fr之預測值的諧振頻率計算值59，且輸出包含諧振頻率計算值59之信號成分的驅動指令信號51。又，驅動控制部4c亦可針對驅動指令信號51，依據皮帶張力狀態值記憶57來決定頻帶之寬度、資料間隔、每單位時間之資料數等信號規格，且輸出具有所決定之信號規格的驅動指令信號51。
依據本實施形態，可提供一種能夠使用小型或簡單構成的裝置來檢測傳遞電動機系統所具有的電動機之扭力的皮帶的皮帶張力之狀態的電動機控制裝置或皮帶張力狀態檢測裝置。更且，能達成可精度佳或更確實地檢測皮帶張力之狀態的功效。
〔實施形態8〕 第11圖係顯示用以實施本發明之實施形態8中的電動機控制裝置100g之構成的方塊圖。第11圖所示的電動機控制裝置100g與第5圖所示之實施形態2的電動機控制裝置100a之不同點係在於具備皮帶張力狀態值記憶部12a(第二皮帶張力狀態值記憶部)。更且，與第5圖所示的電動機控制裝置100a之不同點係在於具備皮帶張力狀態值算出部6c來取代皮帶張力狀態值算出部6a。
第11圖的皮帶張力狀態值算出部6c係依據事先記憶了皮帶張力狀態值53的皮帶張力狀態值記憶57a，而對驅動指令信號51及驅動檢測信號52施予信號處理SP1，且依據施予信號處理SP1所得的信號來輸出皮帶張力狀態值53。
第11圖所示的電動機控制裝置100g之說明中，有關與第5圖所示的電動機控制裝置100a之構成要素相同或對應的構成要素，係附記同一符號。以下，參照第11圖來說明電動機控制裝置100g之動作。
皮帶張力狀態值記憶部12a係事先記憶皮帶張力狀態值53作為皮帶張力狀態值記憶57a(第二皮帶張力狀態值記憶)。皮帶張力狀態值算出部6c係依據皮帶張力狀態值記憶57a，而對驅動指令信號51及驅動檢測信號52施予信號處理SP1。
更且，皮帶張力狀態值算出部6c係依據對驅動指令信號51及驅動檢測信號52施予信號處理SP1所得的信號來輸出皮帶張力狀態值53。皮帶張力狀態值算出部6c從施予信號處理SP1所得的信號來算出皮帶張力狀態值53的動作，係與皮帶張力狀態值算出部6a從驅動指令信號51及驅動檢測信號52來算出皮帶張力狀態值53的動作同樣。
以下，針對信號處理SP1加以說明。皮帶張力狀態值算出部6c係依據皮帶張力狀態值記憶57a來算出諧振頻率計算值59a(第二諧振頻率計算值)。諧振頻率計算值59a係皮帶驅動部2之扭轉振動之諧振頻率fr之預測值。皮帶張力狀態值算出部6c係從驅動指令信號51及驅動檢測信號52分別抽出包含諧振頻率計算值59a之信號成分的信號。
皮帶張力狀態值算出部6c可藉由使用諧振頻率計算值59a，將包含諧振頻率計算值59a之信號成分且頻帶較窄而雜訊之量已被減低的信號使用於皮帶張力狀態值53之算出。結果，可精度佳地檢測皮帶張力S之狀態。
又，在皮帶張力狀態值算出部6c無法利用皮帶張力狀態值記憶57a的情況下，與實施形態7的皮帶張力狀態值記憶部12同樣地，亦可使用依計算而求出的皮帶張力狀態值53之預測值來取代皮帶張力狀態值記憶57a。
又，信號處理SP1亦可為不算出諧振頻率計算值59a的信號處理。就不算出諧振頻率計算值59a的信號處理SP1之例而言，可列舉資料取樣。在進行此資料取樣時，亦可依據皮帶張力狀態值記憶57a來決定資料取樣週期、資料取樣期間等資料取樣之條件。
亦可藉由對驅動指令信號51及驅動檢測信號52施予藉由上述例示之資料取樣而進行的信號處理SP1，使皮帶張力狀態值算出部6c在算出皮帶張力狀態值53時所使用之信號的雜訊之量減低。並且，亦可使檢測皮帶張力S之狀態的精度提升。更進一步例示皮帶張力狀態值算出部6c決定資料取樣之條件的動作。
要偵測皮帶張力S之值是否在皮帶張力S的正常範圍之中時，使用皮帶張力狀態值記憶57a來決定正常時的皮帶張力S之變動範圍。更且，根據所決定的皮帶張力S之正常時的變動範圍來設定皮帶張力S之正常範圍，且根據皮帶張力S之正常範圍算出扭轉振動之諧振頻率fr 之正常範圍。並且，根據所算出之扭轉振動之諧振頻率fr 之正常範圍的寬度，決定資料取樣之條件。
又，亦可在電動機控制裝置100、電動機控制裝置100b、電動機控制裝置100c、電動機控制裝置100d、電動機控制裝置100f之中之任一者追加皮帶張力狀態值記憶部12a，而可精度佳地檢測皮帶張力S之狀態。又，第11圖的皮帶張力狀態值算出部6c係對驅動指令信號51與驅動檢測信號52之雙方施予信號處理SP1，但亦可對驅動指令信號51與驅動檢測信號52之其中一方施予信號處理SP1。
又，第11圖的皮帶張力狀態值算出部6c係與第5圖所示的皮帶張力狀態值算出部6a同樣地，亦可使用流經電動機1的電流之檢測值或電動機1所產生的扭力之檢測值來取代驅動指令信號51。在使用電動機1的電流之檢測值或扭力之檢測值的情況下，亦可對電流之檢測值或扭力之檢測值施予信號處理SP1，精度佳地檢測皮帶張力S之狀態。
又，即使將第11圖所示的電動機控制裝置100g的構成要素之一部分構成為有別於包含皮帶張力狀態值算出部6c的裝置而設於包含皮帶張力狀態值算出部6c的裝置之外部，亦可與電動機控制裝置100g同樣精度佳地檢測皮帶張力S之狀態。就將構成要素之一部分設於包含皮帶張力狀態值算出部6c的裝置之外部的構成之例而言，可列舉將驅動檢測部3或皮帶張力狀態值記憶部12a設於電動機控制裝置之外部的電動機控制裝置；將驅動控制部4設於皮帶張力狀態檢測裝置之外部的皮帶張力狀態檢測裝置等。
皮帶張力狀態值算出部6c係依據從事先記憶皮帶張力狀態值53作為皮帶張力狀態值記憶57a的皮帶張力狀態值記憶部12a所輸出的皮帶張力狀態值記憶57a而對驅動檢測信號52施予信號處理SP1。更且，依據對驅動檢測信號52施予信號處理SP1所得的信號來輸出皮帶張力狀態值53。
又，皮帶張力狀態值算出部6c亦可依據皮帶張力狀態值記憶57a來算出扭轉振動之諧振頻率fr 之預測值的諧振頻率計算值59a，且從驅動指令信號51及驅動檢測信號52分別抽出包含諧振頻率計算值59a之信號成分的信號。
又，皮帶張力狀態值算出部6c亦可依據皮帶張力狀態值記憶57a而決定資料取樣週期、資料取樣期間等資料取樣之條件，且按照所決定的條件來對驅動指令信號51及驅動檢測信號52施予資料取樣。
依據本實施形態，可提供一種能夠使用小型或簡單構成的裝置來檢測傳遞電動機系統所具有的電動機之扭力的皮帶的皮帶張力之狀態的電動機控制裝置或皮帶張力狀態檢測裝置。更且，能達成可精度佳地檢測皮帶張力之狀態的功效。
〔實施形態9〕 第12圖係顯示用以實施本發明之實施形態9中的電動機控制裝置100h之構成的方塊圖。電動機控制裝置100h係具備皮帶張力異常判定部10a，來取代實施形態4之第7圖所示的電動機控制裝置100c之皮帶張力異常判定部10。更且，除了第7圖所示的電動機控制裝置100c之構成要素，還具備機械學習裝置13。本實施形態中，有關與實施形態4之第7圖相同或對應的構成要素，係附記同一符號。
皮帶張力異常判定部10a係與皮帶張力異常判定部10同樣地，將基準值與皮帶張力狀態值53進行比較，且依據比較的結果，將顯示皮帶張力S之狀態為正常或異常的值輸出作為皮帶張力異常判定值55。皮帶張力異常判定部10a係從機械學習裝置13取得用於判斷的基準值。以下，將皮帶張力異常判定部10a用於判斷的基準值設為rv。機械學習裝置13係按照依據狀態變數sv而製作的訓練資料集來學習基準值rv。並且，依據學習的結果來決定上述的基準值rv。
第13圖係實施形態9中的電動機控制裝置100g所具備的機械學習裝置13之構成的方塊圖。
機械學習裝置13係具備：狀態觀測部21、資料記憶部22、學習部23及意識決定部24。又，學習部23係具備利益計算部231及行動價值函數更新部232。狀態觀測部21係取得驅動指令信號51、驅動檢測信號52、皮帶張力狀態值53、皮帶張力異常判定值55及基準值rv，而決定狀態變數sv。在此，狀態觀測部21亦可為不取得驅動指令信號51及驅動檢測信號52的構成。
資料記憶部22係記憶狀態觀測部21所取得的驅動指令信號51、驅動檢測信號52、皮帶張力狀態值53、皮帶張力異常判定值55及基準值rv、以及經決定的狀態變數sv。狀態觀測部21亦可利用資料記憶部22，對於所取得的信號之資訊進行依各時間來區分；依關聯性來歸納資料等資料處理，之後，對學習部23輸出作為狀態變數sv。又，資料記憶部22可於有需要時設置，亦可省略。又，資料記憶部22亦可設於機械學習裝置13之外部、電動機控制裝置100h之外部等。
學習部23係按照依據狀態變數sv而製作的訓練資料集來學習基準值rv。換言之，學習部23係與狀態變數sv建立關聯關係而學習基準值rv。本實施形態中，以採用強化學習(Reinforcement Learning)為一例的情況進行說明，但本實施形態之學習部23所使用的學習演算法不限於強化學習。學習部23可使用各式各樣的學習演算法來執行學習。亦能夠採用有監督式學習、無監督式學習、半監督式學習等學習演算法。又，就上述的學習演算法而言，亦可使用學習特徵量本身之抽出的深層學習(Deep Learning)。又，亦可按照其他的方法，例如神經網路、基因編程、功能邏輯編程、支持向量機、貝氏最適化等來執行機械學習。
強化學習係指位於某個環境內的智能者(智能主體)觀測現在的狀態而決定應採取的行動之學習演算法。智能者係選擇行動且從環境取得利益。並且，智能者係通過一連串的行動而學習如何獲得最大利益的手段。就強化學習之代表性的手法而言，已知有Q學習(Q-Learning)、TD學習(TD-Learning)等。如為Q學習的情況下，行動價值函數Q(s,a)之一般的更新式係以數學式(6)來表示。更新式亦能夠以行動價值表來表記。
Figure 02_image011
數學式(6)中，st 係表示時刻t的環境，at 係表示時刻t的行動。環境係依行動at 而改變。rt+1 係表示依其環境之變化而能獲得的利益，γ係表示衰減係數，α係表示學習係數。再者，衰減係數γ係大於0且於1以下的範圍(0>γ≦1)，學習係數α係大於0且於1以下的範圍(0>α≦1)。將Q學習應用於本實施形態的情況下，行動at 為基準值rv的決定。
在此顯示利益計算部231之動作例。利益計算部231係生成複數個將由皮帶張力狀態值53、基準值rv、皮帶張力異常判定值55及實際的異常發生之有無所構成的群組。在此，實際的異常發生之有無係由依據驅動指令信號51、驅動檢測信號52、皮帶張力狀態值53等所得的狀態變數sv來判定。並且，利益計算部231亦可核對皮帶張力異常判定值55所示的異常之有無與實際的異常發生之有無，且將兩者一致的次數除以已執行核對之總次數所得的值作為利益r。如此，因皮帶張力異常判定部10a之判斷與實際發生的異常之有無一致的次數越多就可提供越高的利益，故可學習能獲得更正確判斷結果的基準值rv。
再者，在皮帶張力異常判定值55顯示異常之種類的情況下，利益計算部231亦可核對皮帶張力異常判定值55所示的異常之種類與實際發生的異常之種類。並且，亦可在異常之有無及種類皆一致的情況下提供最高的利益，在異常之有無一致而異常之種類不一致的情況下提供中等程度的利益，在異常之有無不一致的情況下提供較小的利益或負的利益。如此，就可學習能更正確地檢測異常之有無及異常之種類的基準值rv。
行動價值函數更新部232係依據利益計算部231所計算出的利益r與狀態變數sv來更新用以計算基準值rv的行動價值函數Q。意識決定部24係依據行動價值函數Q來決定基準值rv。具體而言，意識決定部24係決定更新後的行動價值函數Q成為最大的行動at ，亦即基準值rv。如此，可藉由更新基準值rv，針對能就異常而實施更正確之判斷的基準值rv的學習有所進展。
再者，亦可設置複數個與電動機系統1000同樣的電動機系統，且同時執行藉由複數個電動機系統進行的判斷，而效率佳地進行學習。又，亦可將使用取得自電動機系統1000之資料而進行學習的電動機控制裝置100h連接於其他的電動機系統，且使用取得自其他的電動機系統之資料，更進一步執行學習。
又，亦可使用已搭載本實施形態之學習結果的學習完畢的學習器來構成電動機控制裝置。上述學習完畢的學習器亦可藉由依據本實施形態之學習，使用更新完畢的行動價值函數Q決定基準值rv的學習完畢程式來實現。又，亦可藉由記憶有藉由本實施形態之學習所得的基準值rv之調整結果的學習完畢資料來實現上述學習完畢的學習器。如此，藉由將學習完畢程式、學習完畢資料等追加於電動機控制裝置，就可在短時間內提供能利用學習結果的電動機控制裝置。又，亦可藉由本實施形態中所說明的方法來執行基準值rv之自動調整、電動機控制裝置之製造等。
依據本實施形態，可提供一種能夠使用小型或簡單構成的裝置來檢測傳遞電動機系統所具有的電動機之扭力的皮帶的皮帶張力之狀態的電動機控制裝置或皮帶張力狀態檢測裝置。更且，可學習使用於皮帶張力中有無發生異常之判斷的基準值rv。藉此，能達成可提供能更正確地判斷異常之有無的電動機控制裝置之功效。
以上所說明的實施形態可適當地組合來使用。又，以上之實施形態所示的構成係顯示本發明的內容之一例，既能夠與其他的公知技術組合，又能夠在不脫離本發明之要旨的範圍內省略、變更構成之一部分。
1:電動機 2:皮帶驅動部 3:驅動檢測部 4、4a至4c:驅動控制部 5:負載機械 6、6a至6c:皮帶張力狀態值算出部 9:動作指令生成部 10、10a:皮帶張力異常判定部 11、11a:機械規格記憶部 12、12a:皮帶張力狀態值記憶部 13:機械學習裝置 21:狀態觀測部 22:資料記憶部 23:學習部 24:意識決定部 51:驅動指令信號 52:驅動檢測信號 53:皮帶張力狀態值 54:動作指令信號 55:皮帶張力異常判定值 56、56a:機械規格 57、57a:皮帶張力狀態值記憶 100、100a至100h:電動機控制裝置 201:驅動滑輪 202:從動滑輪 203:皮帶 204:驅動側連結部 205:從動側連結部 231:利益計算部 232:行動價值函數更新部 1000:電動機系統 Q:行動價值函數 r:利益 rv:基準值 sv:狀態變數
第1圖係顯示本發明之實施形態1中的電動機控制裝置之構成的方塊圖。 第2圖係顯示本發明之實施形態1中的電動機系統之構成的圖。 第3圖係顯示本發明之實施形態1的皮帶之伸長量與拉伸剛性之關係的圖。 第4圖係顯示本發明之實施形態1的皮帶之伸長量與皮帶張力之關係的圖。 第5圖係顯示本發明之實施形態2中的電動機控制裝置之構成的方塊圖。 第6圖係顯示本發明之實施形態3中的電動機控制裝置之構成的方塊圖。 第7圖係顯示本發明之實施形態4中的電動機控制裝置之構成的方塊圖。 第8圖係顯示本發明之實施形態5中的電動機控制裝置之構成的方塊圖。 第9圖係顯示本發明之實施形態6中的電動機控制裝置之構成的方塊圖。 第10圖係顯示本發明之實施形態7中的電動機控制裝置之構成的方塊圖。 第11圖係顯示本發明之實施形態8中的電動機控制裝置之構成的方塊圖。 第12圖係顯示本發明之實施形態9中的電動機控制裝置之構成的方塊圖。 第13圖係顯示本發明之實施形態9中的電動機控制裝置所具備的機械學習裝置之構成的方塊圖。
1:電動機
2:皮帶驅動部
3:驅動檢測部
4:驅動控制部
5:負載機械
6:皮帶張力狀態值算出部
51:驅動指令信號
52:驅動檢測信號
53:皮帶張力狀態值
100:電動機控制裝置
1000:電動機系統

Claims (14)

  1. 一種電動機控制裝置，係具備： 驅動控制部，其輸出驅動指令信號作為驅動電動機系統之電動機之信號，該電動機系統係包含：負載機械、機械性地連接於前述負載機械的從動滑輪、捲繞於前述從動滑輪的皮帶、捲繞有前述皮帶的驅動滑輪、以及機械性地連接於前述驅動滑輪的前述電動機；以及 皮帶張力狀態值算出部，其依據檢測出前述電動機系統之旋轉動作的角度、角速度或角加速度的驅動檢測信號而輸出顯示前述皮帶的皮帶張力之狀態的皮帶張力狀態值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電動機控制裝置，其中，前述驅動滑輪、前述從動滑輪及前述皮帶係構成皮帶驅動部，前述皮帶張力狀態值算出部係依據檢測出前述皮帶驅動部的扭轉振動之狀態的檢測結果而輸出前述皮帶張力狀態值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電動機控制裝置，其中，前述皮帶張力狀態值算出部係依據前述驅動指令信號、前述電動機之電流的檢測值或前述電動機之扭力的檢測值而輸出前述皮帶張力狀態值。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電動機控制裝置，其中，前述皮帶張力狀態值算出部係求取前述驅動檢測信號的頻率特性對於前述驅動指令信號、前述電動機之電流的檢測值、前述電動機之扭力的檢測值之中之任一者的頻率特性之比，且依據檢測出前述比所示的扭轉振動之狀態的檢測結果而輸出前述皮帶張力狀態值。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電動機控制裝置，係更具備：動作指令生成部，其輸出屬於電動機的動作的指令且成為生成前述驅動指令信號時之目標的動作指令信號； 前述驅動控制部係依據前述動作指令信號及前述驅動檢測信號而輸出使前述電動機追隨前述動作指令信號的前述驅動指令信號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電動機控制裝置，係更具備：皮帶張力異常判定部，其比較事先所決定的基準值與前述皮帶張力狀態值，且依據比較的結果而輸出顯示前述皮帶的皮帶張力之狀態為正常或異常的皮帶張力異常判定值。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電動機控制裝置，其中，前述驅動控制部係依據從記憶第一機械規格的第一機械規格記憶部所輸出之前述第一機械規格而輸出前述驅動指令信號，該第一機械規格係有關發生於前述電動機系統之前述皮帶的扭轉振動之狀態的機械規格。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電動機控制裝置，其中，前述皮帶張力狀態值算出部係依據從記憶第二機械規格的第二機械規格記憶部所輸出之前述第二機械規格而對前述驅動檢測信號施予頻域濾波或資料取樣之第一信號處理，進而依據對前述驅動檢測信號施予前述第一信號處理所得的信號而輸出前述皮帶張力狀態值，該第二機械規格係有關發生於前述電動機系統之前述皮帶的扭轉振動之狀態的機械規格。
  9. 如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之電動機控制裝置，其中，前述驅動控制部係依據從事先記憶前述皮帶張力狀態值作為第一皮帶張力狀態值記憶的第一皮帶張力狀態值記憶部所輸出之前述第一皮帶張力狀態值記憶而輸出前述驅動指令信號。
  10. 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之電動機控制裝置，其中，前述皮帶張力狀態值算出部係依據從事先記憶前述皮帶張力狀態值作為第二皮帶張力狀態值記憶的第二皮帶張力狀態值記憶部所輸出之前述第二皮帶張力狀態值記憶而對前述驅動檢測信號施予頻域濾波或資料取樣之第二信號處理，進而依據對前述驅動檢測信號施予前述第二信號處理所得的信號而輸出前述皮帶張力狀態值。
  11. 一種皮帶張力狀態檢測裝置，係具備：皮帶張力狀態值算出部，其依據檢測出電動機系統之旋轉動作的角度、角速度或角加速度的驅動檢測信號而輸出顯示皮帶的皮帶張力之狀態的皮帶張力狀態值，該電動機系統係包含：負載機械、機械性地連接於前述負載機械的從動滑輪、捲繞於前述從動滑輪的前述皮帶、捲繞有前述皮帶的驅動滑輪、以及機械性地連接於前述驅動滑輪且藉由從驅動控制部所輸出之驅動指令信號而驅動的電動機。
  12. 如申請專利範圍第6項所述之電動機控制裝置，係更具備：具有狀態觀測部及學習部的機械學習裝置； 該狀態觀測部係觀測包含前述皮帶張力狀態值及前述皮帶張力異常判定值的狀態變數； 該學習部係按照依據前述狀態變數而製作的訓練資料集來學習前述基準值。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之電動機控制裝置，其中，前述學習部係具備： 利益計算部，其依據前述基準值及前述狀態變數而計算利益；以及 行動價值函數更新部，其依據前述狀態變數及前述利益而更新用以計算前述基準值的行動價值函數。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之電動機控制裝置，其中，前述機械學習裝置係具備：依據前述行動價值函數而決定前述基準值的意識決定部。
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