WO2019186663A1 - 診断装置および閾値作成方法 - Google Patents

診断装置および閾値作成方法 Download PDF

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WO2019186663A1
WO2019186663A1 PCT/JP2018/012213 JP2018012213W WO2019186663A1 WO 2019186663 A1 WO2019186663 A1 WO 2019186663A1 JP 2018012213 W JP2018012213 W JP 2018012213W WO 2019186663 A1 WO2019186663 A1 WO 2019186663A1
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motor
unit
mechanical device
degree
threshold
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PCT/JP2018/012213
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English (en)
French (fr)
Inventor
大記 角田
今中　晶
覚 寺島
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass

Definitions

  • the present invention relates to a diagnostic apparatus and a threshold generation method for diagnosing a motor.
  • Patent Document 1 discloses an invention for determining an abnormality of a motor.
  • the invention described in Patent Document 1 uses a threshold determined based on data obtained from a motor in the initial stage of use and data obtained from a motor whose deterioration has progressed after a certain period of time since the start of use. Determine.
  • Patent Document 1 has a problem that it takes a long time to create a threshold value used for abnormality determination because a motor that has deteriorated to some extent after a certain period of time has elapsed since the start of use.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a diagnostic apparatus capable of shortening the time required to create a threshold value used for diagnosis of operation.
  • the present invention is a diagnostic device for diagnosing the degree of deterioration of a motor that drives a mechanical device, and includes measurement data indicating a measurement result by a sensor attached to the mechanical device.
  • a data analysis unit for analysis is provided.
  • the diagnostic device is used for diagnosing the degree of deterioration of the motor to be diagnosed based on the analysis result in the data analysis unit when the machine device is driven by the machining motor, which is a motor that has been degraded by adjusting the machining conditions.
  • a threshold value creation unit for creating a threshold value corresponding to the processing condition.
  • the diagnostic apparatus has an effect that the time required for creating a threshold value used for diagnosing an operation can be shortened.
  • achieves the diagnostic apparatus concerning embodiment Flow chart showing an example of a procedure for determining the mounting position of a sensor that generates measurement data
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a mechanical device according to an embodiment of the present invention.
  • the mechanical device 1 according to the embodiment includes a control unit 11, a motor 12, and a diagnostic device 20 according to the present embodiment.
  • Sensors 13 and 14 are attached to the mechanical device 1. Measurement data obtained by the measurement by the sensors 13 and 14 is input to the diagnostic device 20.
  • the mechanical device 1 includes the diagnostic device 20 will be described.
  • a configuration in which the diagnostic device 20 exists outside the mechanical device 1 may be used.
  • Sensors 13 and 14 are attached to detect physical quantities such as vibration, sound, drive shaft eccentricity of the mechanical device 1, drive shaft phase fluctuation, drive shaft speed ripple, and current flowing through the motor 12.
  • the sensors 13 and 14 include an acceleration sensor that detects vibration, a microphone that detects sound, a laser Doppler that detects eccentricity and phase fluctuation of the drive shaft, an encoder that detects speed ripple of the drive shaft, and an ammeter that detects current. Etc. can be exemplified. That is, the sensors 13 and 14 can use various known contact-type and non-contact-type detectors such as a piezoelectric type that converts vibration into an electrical signal. An appropriate type such as a displacement type can be adopted.
  • a device for detecting vibration other devices capable of converting a physical quantity generated due to vibration, such as an AE (Acoustic Emission) sensor, an ultrasonic sensor, and a shock pulse sensor, into an electrical signal can be used.
  • You may comprise the mechanical apparatus 1 so that the sensor to be used can be selected from these sensors.
  • the merit when the sensor can be selected is that the cost, the resistance to disturbance noise, and the sensor response can be selected, and the customer's mechanical device can be flexibly handled.
  • the control unit 11 controls a motor 12 that is a drive device of the mechanical device 1.
  • the motor 12 drives the mechanical device 1 according to an instruction from the control unit 11.
  • the mechanical apparatus 1 is comprised so that replacement
  • the diagnostic device 20 includes a data processing unit 21 and a display unit 26.
  • the data processing unit 21 creates a threshold value used for motor diagnosis based on the operation of the machine device 1 and performs an operation diagnosis of the machine device 1 using the created threshold value.
  • the data processing unit 21 includes a data analysis unit 22, a threshold creation unit 23, a storage unit 24, and an operation diagnosis unit 25. Explanation of each part which comprises data processing part 21 is mentioned below.
  • the display unit 26 displays the operation diagnosis result of the mechanical device 1 when the data processing unit 21 performs the operation diagnosis of the mechanical device 1.
  • the data analysis unit 22 receives measurement data from the sensors 13 and 14, and the data analysis unit 22 analyzes the input measurement data.
  • the data analysis unit 22 outputs the analysis result to the threshold value creation unit 23 or the operation diagnosis unit 25.
  • the data analysis unit 22 outputs the analysis result to the threshold creation unit 23 when the threshold creation unit 23 has not yet created the threshold, and operates the analysis result when the threshold creation unit 23 has created the threshold. Output to the diagnosis unit 25.
  • the analysis result of the measurement data includes information on the magnitude of the vibration and the frequency component of the vibration obtained from the measurement data detected by the sensor 13 or 14.
  • the threshold creation unit 23 creates a threshold used for diagnosis of the operation of the mechanical device 1 based on the analysis result input from the data analysis unit 22.
  • the threshold generation unit 23 is a first analysis result that is an analysis result of measurement data obtained when the first motor, which is a motor that has not deteriorated in the initial stage of use, is attached and driven as the motor 12, A second motor that is an analysis result of measurement data obtained when a second motor, which is a motor deteriorated by processing a non-deteriorated motor before starting use, is attached as the motor 12 and is driven.
  • the threshold value is created using the analysis result.
  • the storage unit 24 holds the threshold value created by the threshold value creation unit 23, information about the first motor, information about the second motor, and the like.
  • the information on the first or second motor is information on the processing status.
  • the information on the first motor includes information indicating that the motor is in the initial stage of use.
  • the information on the second motor includes the degree of processing of the second motor, that is, the degree of deterioration.
  • measurement data or analysis results obtained when the first or second motor is attached as the motor 12 and the mechanical device is driven can be cited.
  • the operation diagnosis unit 25 diagnoses whether or not the mechanical device 1 operates normally based on the analysis result input from the data analysis unit 22 and the threshold value created by the threshold value creation unit 23.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of hardware that realizes the diagnostic device 20 according to the present embodiment.
  • the diagnostic device 20 is realized by the processor 101, the memory 102, and the display device 103.
  • the processor 101 is a CPU (Central Processing Unit, central processing unit, processing unit, arithmetic unit, microprocessor, microcomputer, processor, DSP (Digital Signal Processor)) or the like.
  • the memory 102 is a nonvolatile or volatile semiconductor memory such as a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, or a magnetic disk.
  • the memory 102 holds a program executed by the processor 101 and various data used by the processor 101.
  • the memory 102 is also used as a work memory when the processor 101 executes various processes.
  • the memory 102 constitutes the storage unit 24.
  • the display device 103 is a liquid crystal monitor, a display, or the like, and realizes the display unit 26.
  • the memory 102 stores programs for realizing the functions of these units.
  • the processor 101 reads the program stored in the memory 102 and executes it.
  • the motor 12 attached to the mechanical device 1 can be replaced, and three types of motors can be attached as the motor 12 broadly.
  • the first type of motor is a motor that has not deteriorated in the initial stage of use and is the first motor described above.
  • the second type of motor is a motor that has been artificially deteriorated by processing a motor that has not deteriorated, and is the second motor described above. These non-deteriorated motors and degraded motors are attached to the machine apparatus 1 when the threshold value creating unit 23 obtains an analysis result necessary when creating the threshold values.
  • the third type of motor is a motor to be diagnosed for which it is not known whether the motor has deteriorated or not.
  • the processing motor is a motor that is processed while controlling the degree of abnormality so that the amount of vibration or the like is increased in advance.
  • the processing motor is, for example, a motor that has a failure mode that is classified based on the data analysis result of a motor that has failed in the past, and that has a failure mode that matches each classification, and the degree of processing is adjusted by the motor manufacturer. For this reason, since the degree of deterioration of the machining motor, that is, the degree of abnormality becomes clear, it is possible to guarantee the accuracy in creating the threshold value.
  • the most common failure mode is a bearing abnormality, and the cause of the bearing abnormality includes grease leakage and flaking as well as electric corrosion.
  • a machining motor machined by electrolytic corrosion is created by causing a current to flow from the rotating motor shaft to the motor frame using an external power source to deteriorate the bearing.
  • the degree of machining is classified into, for example, about three levels based on the vibration amount set as a reference value in the motor factory shipment test, and is determined from the relationship between the current application time and the motor vibration amount.
  • the degree of machining is defined as three levels of abnormalities of 'large', 'medium' and 'small'
  • motors with abnormalities of 'small' are processed as a result of current flowing for 1 hour, resulting in motor vibration.
  • the motor with an abnormality degree of “medium” means that the motor vibration amount becomes three times the standard as a result of processing by energizing the current for 2 hours.
  • a motor of degree 'large' indicates that the motor vibration amount is four times the standard as a result of being processed by energizing the current for 3 hours.
  • the degree of abnormality and the vibration amount are described as specified values on the nameplate and specifications.
  • this specified value is not a fixed value because it needs to be changed because the bearing used for each motor is different.
  • the degree of processing is three stages, it is not necessary to limit to three stages, and it is needless to say that it may be two stages or larger than three stages.
  • the motor processed beforehand so that the amount of vibrations, etc. may become large was described as an example, it is not limited to this.
  • values detected by the sensors 13 and 14 such as noise amount, shaft eccentricity, shaft phase fluctuation, shaft speed ripple, and current magnitude become abnormal values. It is also possible to use a motor that has been machined. Examples of machining motors other than machining motors machined by electric corrosion are shown below.
  • ⁇ Processing motors machined with foreign material or grease mixed with foreign material are created by deteriorating the bearing by turning the motor in a state where foreign material is mixed in the bearing or in a state where foreign material is mixed into the grease.
  • machining that changes at least one of the machining conditions such as the grain size indicating the roughness or fineness of the foreign material harder than the bearing, the number of foreign materials, the consistency of the grease, and the time for which the motor is turned on when foreign materials are mixed.
  • a plurality of types of machining motors having different machining levels are created.
  • the regulation of the processing level is classified into, for example, about three levels based on the vibration amount set as a reference value in the motor factory shipment test, and is determined from the relationship between the particle size of the foreign matter and the motor vibration amount.
  • the degree of machining is defined as three levels of abnormalities of “Large”, “Medium” and “Small”
  • a machining motor with an abnormality level of “Small” is a motor for a certain period of time with foreign matter of 1 mm particle size mixed
  • the amount of vibration of the motor is twice the standard.
  • a processing motor with a medium degree of abnormality is turned by turning the motor for a certain period of time with foreign matter having a particle size of 2 mm mixed.
  • the motor vibration amount is three times the standard, and the processing motor with a large degree of abnormality is the result of turning the motor for a certain period of time with foreign matter of 3 mm in particle size mixed in.
  • the motor vibration amount is four times the reference.
  • a processing motor processed by bearing cutting is a plurality of processing motors having different degrees of deterioration by performing processing by changing at least one of processing conditions such as a cutting area, a cutting depth, and a processing place. Can be created.
  • the regulation of the processing degree is classified into, for example, about three levels based on the vibration amount set as a reference value in the motor factory shipping test, and is determined from the relationship between the processing area and the motor vibration amount.
  • the provision of the order processing 'large', the case of the three stages of the abnormal degree of 'in' and 'small', processing motor abnormality degree 'Small' is a result of the processing of the machining area 3 cm 2, the motor This indicates that the amount of vibration is twice the standard, and a processing motor with a medium degree of abnormality indicates that the motor vibration amount is three times the standard as a result of processing with a processing area of 4 cm 2.
  • a processing motor having a degree of abnormality of “large” indicates that the amount of vibration of the motor is four times the reference as a result of processing with a processing area of 5 cm 2 .
  • a machining motor machined by drilling a bearing into the outer ring and inner ring by drilling is created by changing at least one of the machining conditions such as the number of holes, the deviation of the holes, and the width of the holes. .
  • the regulation of the processing degree is determined based on the relationship between the number of holes and the magnitude of the motor vibration amount, for example, by classifying the vibration amount or the like set as a reference value in a motor factory shipment test into three steps.
  • the degree of machining is defined as three levels of abnormalities of “Large”, “Medium” and “Small”, the result of machining with a machining motor with an abnormality level of “Small” having several dozen holes.
  • the motor vibration amount is twice the reference, and the processing motor with the abnormality degree “medium” is processed with 40 holes, so that the motor vibration amount becomes three times the reference.
  • a processing motor with a degree of abnormality of “large” indicates that the motor vibration amount is four times the standard as a result of processing with a few hundred holes.
  • the machining motor machined by cutting the bracket on the bearing contact surface is created by performing machining with changing at least one of machining conditions such as a cutting area, a cutting depth, and a machining place.
  • the regulation of the processing degree is classified into, for example, about three levels based on the vibration amount set as a reference value in the motor factory shipping test, and is determined from the relationship between the processing area and the motor vibration amount.
  • the provision of the order processing 'large', the case of the three stages of the abnormal degree of 'in' and 'small', processing motor abnormality degree 'Small' is a result of the processing of the machining area 3 cm 2, the motor This indicates that the amount of vibration is twice the standard, and a processing motor with a medium degree of abnormality indicates that the motor vibration amount is three times the standard as a result of processing with a processing area of 4 cm 2.
  • a processing motor having a degree of abnormality of “large” indicates that the amount of vibration of the motor is four times the reference as a result of processing with a processing area of 5 cm 2 .
  • processing conditions may be other than the above processing method.
  • a motor manufacturer can control the deterioration of the motor by adjusting the processing conditions, and can grasp the deterioration characteristics such as the vibration amount of the motor.
  • the user who purchased the manufactured motor does not use the motor alone, but uses it by incorporating it into a mechanical device provided in a production line of a factory, for example. For this reason, if it is necessary to take out the motor deterioration diagnosis from the mechanical device, the motor deterioration diagnosis process takes cost and time. Therefore, it is desirable that the user diagnoses the motor deterioration with the motor incorporated in the mechanical device.
  • the deterioration of the motor 12 is diagnosed by measuring an operation such as vibration of the mechanical device 1 in which the motor 12 is incorporated.
  • the attachment positions of the sensors 13 and 14 are determined by the following method.
  • the measurement data used when the data processing unit 21 of the diagnostic device 20 creates a threshold value used for diagnosing the operation of the mechanical device 1 and performs the operational diagnosis of the mechanical device 1 is measured by the motor 12 provided in the mechanical device 1.
  • the sensors 13 and 14 that output measurement data are positions where the difference between the measurement data obtained when the mechanical device 1 is operating normally and the measurement data obtained when the mechanical device 1 is operating abnormally appears. It is desirable to be attached to.
  • the mounting positions of the sensors 13 and 14 that output the measurement data are determined, for example, by the following procedure.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of a procedure for determining a mounting position of a sensor that generates measurement data.
  • FIG. 3 shows sensor attachment when the data processing unit 21 of the diagnostic device 20 uses the measurement data obtained from one sensor to create a threshold value used for operation diagnosis of the mechanical device 1 and to perform operation diagnosis of the mechanical device 1. The example of the procedure which determines a position is shown.
  • an operator who uses the diagnostic device 20 first attaches the machining motor deteriorated by the above-described machining method to the mechanical device 1 as the motor 12 (step S11), and then two The above sensors are attached to the mechanical device 1 (step S12).
  • Two or more sensors to be attached are the same type of sensor, for example, an acceleration sensor.
  • the sensor mounting position is, for example, a position where the value of measurement data obtained in a state where the motor 12 is driven is predicted to increase.
  • the operator drives the motor 12 to operate the mechanical device 1 (step S13).
  • the worker specifies a sensor that outputs measurement data in which the abnormality appears most noticeably and determines the sensor mounting position (step S14).
  • the measurement data in which the abnormality appears most prominent is the measurement data having the largest value.
  • the diagnostic device 20 has a function of displaying each measurement data on the display unit 26, and an operator specifies the measurement data displayed on the display unit 26.
  • the diagnostic device 20 may have a function of specifying the maximum value among the plurality of measurement data and displaying the maximum value on the display unit 26.
  • the sensor mounting position may be a position where measurement data that can determine whether or not the mechanical device 1 is operating normally is obtained, and it is not essential to determine the mounting position according to the procedure shown in FIG.
  • the data processing unit 21 of the diagnostic device 20 performs operation diagnosis using measurement data obtained from two sensors, the mounting position and value of the sensor from which the maximum measurement data can be obtained in step S14 described above. However, what is necessary is just to identify the attachment position of the sensor from which the second largest measurement data is obtained.
  • the measurement data obtained from the sensor 13 is larger than the measurement data obtained from the sensor 14, and the diagnostic device 20 uses the measurement data obtained from the sensor 13 to create a threshold and diagnose the operation of the mechanical device 1. Shall be performed.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of an operation of creating a threshold value used by the diagnostic device 20 according to the present embodiment for diagnosing the operation of the mechanical device 1.
  • the motor in the initial state that is, the motor that has not been deteriorated before being used after being manufactured is attached to the mechanical device 1 as the motor 12 (step S21).
  • the control part 11 outputs the drive voltage for operating the motor 12, and operates the mechanical apparatus 1 (step S22).
  • the control part 11 produces
  • measurement data indicating a measurement result by the sensor 13 in a state where the mechanical device 1 is operated by the motor in the initial state is input to the data analysis unit 22, and the data analysis unit 22 analyzes the measurement data (step S23). ).
  • the data analysis unit 22 outputs the analysis result of the measurement data to the threshold value creation unit 23, and the threshold value creation unit 23 holds the analysis result received from the data analysis unit 22.
  • the measurement data input from the sensor 13 to the data analysis unit 22 may be analog data or digital data.
  • the data analysis unit 22 calculates the magnitude of vibration (vibration OA (Over All) value) indicated by the measurement data, and uses the calculated magnitude as a threshold value as an analysis result.
  • the data is output to the creation unit 23.
  • the data analysis unit 22 performs frequency analysis on the measurement data, and outputs the obtained frequency unique to the mechanical device to the threshold generation unit 23 as an analysis result.
  • step S21 the operator removes the motor in the initial state attached in step S21, and attaches the processing motor described above to the machine apparatus 1 as the motor 12 (step S24). Then, the control part 11 outputs the drive voltage for operating the motor 12, and operates the mechanical apparatus 1 (step S25). In step S25, the control unit 11 generates and outputs the same drive voltage as the drive voltage generated in step S22 described above.
  • step S26 measurement data indicating a measurement result by the sensor 13 in a state where the mechanical device 1 is operated by the machining motor is input to the data analysis unit 22, and the data analysis unit 22 analyzes the measurement data (step S26).
  • the data analysis unit 22 outputs the analysis result of the measurement data to the threshold value creation unit 23 as in step S23 described above.
  • the threshold generation unit 23 receives the analysis result from the data analysis unit 22 that has executed step S26, the threshold generation unit 23 is based on the received analysis result and the analysis result that was received and held when step S23 was executed. Then, a threshold value used for operation diagnosis of the mechanical device 1 is created (step S27).
  • the threshold creation unit 23 analyzes the first vibration OA value created by the data analysis unit 22 in step S23 and the data analysis in step S26. The difference from the second vibration OA value created by the unit 22 is calculated as a threshold value.
  • the threshold creation unit 23 may use an average value of the first vibration OA value and the second vibration OA value as a threshold.
  • the threshold creation unit 23 outputs the created threshold to the storage unit 24, and the storage unit 24 holds the threshold received from the threshold creation unit 23. Further, the threshold value created by the threshold value creation unit 23 may be corrected.
  • the diagnostic device 20 includes, for example, an input unit for an operator to input a correction coefficient. When the operator inputs a correction coefficient, the diagnostic device 20 multiplies the threshold generated in step S27 by the correction coefficient. Make corrections.
  • the above-described steps S21 to S27 are executed using each of the plurality of types of machining motors, and each machining motor is handled.
  • a plurality of types of threshold values may be created. Since the diagnosis device 20 performs an operation diagnosis of the mechanical device 1 using a plurality of types of threshold values, the degree of operation abnormality can be determined.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of an operation in which the diagnosis device 20 according to the present embodiment diagnoses the operation of the motor provided in the mechanical device 1.
  • the motor used for operation diagnosis is a motor to be diagnosed whether or not it has deteriorated.
  • the motor to be diagnosed is a third motor that does not correspond to any of the motor that has not deteriorated in the initial stage of use and the machining motor, and the user is using it while attached to the mechanical device 1.
  • the control unit 11 outputs a driving voltage for operating the motor 12 to operate the mechanical device 1 (step S31).
  • the control unit 11 generates and outputs the same drive voltage as the drive voltage generated in steps S22 and S25 of the threshold value creation operation described above.
  • measurement data indicating a measurement result by the sensor 13 in a state where the mechanical device 1 is operated by the motor used for the operation diagnosis is input to the data analysis unit 22, and the data analysis unit 22 analyzes the measurement data (step). S32).
  • the data analysis unit 22 performs the same analysis as in steps S23 and S26 of the threshold value generation operation described above, and outputs the analysis result to the operation diagnosis unit 25.
  • the operation diagnosis unit 25 When the analysis result from the data analysis unit 22 is input, the operation diagnosis unit 25 operates the mechanical device 1 when using the third motor based on the analysis result and the threshold value stored in the storage unit 24. Is diagnosed (step S33). For example, the operation diagnosis unit 25 compares the analysis result with a plurality of threshold values stored in the storage unit 24, and when the analysis result is smaller than any threshold value, the operation of the mechanical device 1 is normal, that is, the mechanical device. It is determined that the third motor provided in 1 has not deteriorated. The motion diagnosis unit 25 compares the analysis result with a plurality of threshold values held in the storage unit 24.
  • the motion diagnosis unit 25 compares the analysis result with a plurality of threshold values held in the storage unit 24, and if the analysis result is larger than a part of the threshold values, the operation of the mechanical device 1 may be abnormal. That is, it is determined that there is a possibility that the third motor provided in the mechanical device 1 has deteriorated.
  • the operation diagnosis unit 25 compares the analysis result with a threshold value using, for example, a comparator.
  • the operation diagnosis unit 25 can determine the degree of abnormality of the third motor from the degree of abnormality of the motor indicated by the corresponding threshold. For example, when the storage unit 24 holds a threshold value created using a second motor having a high degree of abnormality, a medium degree, and a small degree, the analysis result of the third motor indicates that the threshold value and the degree of abnormality are low. It is assumed that it is larger than the middle threshold value and smaller than the threshold value of the high degree of abnormality. In this case, it can be determined that the degree of abnormality of the third motor is medium.
  • a motor manufacturer can indicate a guideline for motor replacement in advance, and a user can plan a replacement time schedule according to this guideline.
  • the operation diagnosis unit 25 outputs a diagnosis result of the operation of the machine device 1 which is a diagnosis result of the motor provided in the machine device 1 to the display unit 26, and the display unit 26 displays the diagnosis result (step S34).
  • the motion diagnosis unit 25 divides the diagnosis result into a plurality of stages for each degree of abnormality based on the comparison result between the analysis result and each threshold value.
  • the diagnosis result of the stage may be output to the display unit 26, and the display unit 26 may display the possibility that the operation of the mechanical device 1 is abnormal in a plurality of stages.
  • the display unit 26 displays a diagnosis result indicating that the operation of the mechanical device 1 may be abnormal
  • the worker performs an inspection operation on the mechanical device 1 and is provided in the mechanical device 1. Check if the motor has deteriorated.
  • the diagnosis device 20 has described the case where a plurality of threshold values are created using a plurality of types of processing motors, and the operation diagnosis is performed using the plurality of threshold values. There may be one.
  • the user who is the owner of the mechanical device 1 selects one of a plurality of types of processing motors processed by the manufacturer based on the performance of the mechanical device 1, and the diagnostic device 20 is selected.
  • a threshold value is created and maintained using the processed motor.
  • the diagnostic device 20 performs an operation diagnosis of the mechanical device 1 by comparing measurement data obtained when the mechanical device 1 in a state where the motor to be diagnosed is mounted is operated with a stored threshold value. , Display the diagnosis result of the motor.
  • the diagnostic device 20 determines that there is an abnormality, that is, the motor has deteriorated.
  • the degree of abnormality 1 is the lowest degree of abnormality, that is, the degree of deterioration representing the degree of deterioration of the machining motor is low
  • the degree of abnormality 5 is the highest degree of abnormality, that is, the degree of deterioration of the machining motor is high.
  • the user creates two thresholds using a machining motor with an abnormality degree of 3 and a machining motor with an abnormality degree of 5.
  • a threshold A created using a machining motor with an abnormality degree 3 and a threshold B created with a machining motor with an abnormality degree 5 are stored in the storage unit 24.
  • the user purchases a third motor for driving the mechanical device 1 and incorporates it into the mechanical device 1 for use.
  • the operation of the mechanical device 1 incorporating the third motor is diagnosed.
  • the threshold value A is reached, the replacement motor is ordered. Further, when the threshold value B is reached, motor replacement work is performed.
  • the diagnostic device 20 uses the measurement data detected by the sensor when the machine device 1 is operated using the machining motor, which is a motor that has been degraded by machining. Based on this, a threshold value used for diagnosis of the motor incorporated in the mechanical device 1 is created. As a result, it is possible to shorten the time required to create a threshold value used for diagnosis of the motor incorporated in the mechanical device 1.
  • the processing motor used when creating the threshold value used in the operation diagnosis of the mechanical device 1 is a motor manufactured while controlling the degree of processing, it is clear how much the deterioration state is. . Therefore, a threshold value for diagnosing whether or not the operation is abnormal can be created in consideration of the motor deterioration state. Since the diagnostic device 20 determines whether or not the motor incorporated in the mechanical device 1 is normal by using a threshold value created in consideration of the deterioration state, the determination accuracy can be improved.
  • a motor manufacturer creates a machining motor
  • a user who purchases the motor creates a threshold value for performing deterioration determination
  • the user performs deterioration determination.
  • the performed process is not limited to a process performed by the user. For example, it may be carried out by a service person of a motor manufacturer.
  • the sensor mounting position for creating the threshold value is a mechanical device when a first motor that has not deteriorated and is used is mounted and when a second motor that has been deteriorated is mounted.
  • a sensor may be attached at a position presumed in advance when vibration of the motor is detected.
  • the position may be a position where vibration can be detected when the deteriorated second motor is attached and the motor is driven. That is, it is not always necessary to use the first motor.
  • an example is shown in which the difference between the case where the first motor that has not deteriorated and the initial use is attached and the case where the deteriorated second motor is attached is used as the threshold when creating the threshold. It was.
  • degradation is diagnosed by comparing the difference between the analysis result of the measurement data detected by attaching the third motor to be diagnosed and the analysis result when the first motor is attached to a threshold value. It will be.
  • the deterioration diagnosis is performed by obtaining a threshold value from the analysis result when the deteriorated second motor is attached, and comparing the analysis result of the measurement data detected by attaching the third motor to be diagnosed with the threshold value. May be performed. That is, it is not necessary to use the analysis result when the first motor is attached at the time of threshold creation and deterioration diagnosis.
  • the degree of deterioration of a motor in order to determine the degree of deterioration of a motor, a method has been employed in which the motor is removed from the mechanical device, the motor is sent to the manufacturer, etc., and the manufacturer performs a deterioration diagnosis.
  • the degree of deterioration of the motor can be diagnosed in a state where the motor is incorporated in the mechanical device, so that it is possible to determine the motor deterioration at the site where the motor is used. Furthermore, it is not necessary to remove the motor from the mechanical device, and the number of work steps for diagnosis of motor deterioration can be reduced.
  • the senor is attached to the mechanical device and the deterioration of the motor is determined from the vibration of the mechanical device.
  • the sensor may be attached to the motor.
  • the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

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Abstract

本発明は、機械装置（１）を駆動するモータ（１２）の劣化度を診断する診断装置（２０）であって、機械装置（１）に取り付けられたセンサ（１３，１４）による測定結果を示す測定データを解析するデータ解析部（２２）と、加工条件を調整して劣化させたモータである加工モータにより機械装置（１）を駆動させた場合のデータ解析部（２２）における解析結果に基づいて、診断対象のモータの劣化度の診断で使用する、加工条件に対応した閾値を作成する閾値作成部（２３）と、を備える。

Description

診断装置および閾値作成方法
　本発明は、モータの診断を行う診断装置および閾値作成方法に関する。
　モータによって駆動される機械装置の異常を診断するためには、定期的な点検および監視を数年、場合によっては数十年という時間を掛けて、機械装置の音または振動といった物理量を、作業者が識別することで判断する必要があった。すなわち、作業者は、かなりの時間をかけ、定期的な点検で得られる音または振動といった物理量の変化を確認し、主観的な判断基準によって異常判定を行っていた。
　例えば、モータの異常を判定する発明が特許文献１で開示されている。特許文献１に記載された発明は、使用初期におけるモータから得られるデータと、使用開始から一定期間経過して劣化が進んだモータから得られるデータとに基づいて決定した閾値を使用して、異常を判定する。
特開平１０－２８８５４６号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の発明は、使用開始から一定期間経過してある程度劣化したモータが必要となるため、異常判定に用いる閾値を作成するのに長い時間を要する、という問題があった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、動作の診断に用いる閾値の作成に要する時間を短縮することが可能な診断装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、機械装置を駆動するモータの劣化度を診断する診断装置であり、機械装置に取り付けられたセンサによる測定結果を示す測定データを解析するデータ解析部を備える。また、診断装置は、加工条件を調整して劣化させたモータである加工モータにより機械装置を駆動させた場合のデータ解析部における解析結果に基づいて、診断対象のモータの劣化度の診断で使用する、加工条件に対応した閾値を作成する閾値作成部を備える。
　本発明にかかる診断装置は、動作の診断に用いる閾値の作成に要する時間を短縮できる、という効果を奏する。
本発明の実施の形態にかかる機械装置の構成例を示す図 実施の形態にかかる診断装置を実現するハードウェアの構成例を示す図 測定データを生成するセンサの取付位置を決定する手順の一例を示すフローチャート 実施の形態にかかる診断装置が機械装置の動作の診断に用いる閾値を作成する動作の一例を示すフローチャート 実施の形態にかかる診断装置が機械装置の動作を診断する動作の一例を示すフローチャート
　以下に、本発明の実施の形態にかかる診断装置および閾値作成方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態．
　図１は、本発明の実施の形態にかかる機械装置の構成例を示す図である。実施の形態にかかる機械装置１は、制御部１１、モータ１２および本実施の形態にかかる診断装置２０を備える。また、機械装置１にはセンサ１３および１４が取り付けられる。センサ１３および１４が測定を行って得られる測定データは診断装置２０に入力される。なお、本実施の形態では機械装置１が診断装置２０を含む構成例について説明を行うが、機械装置１の外部に診断装置２０が存在する構成としても構わない。
　センサ１３および１４は、振動、音、機械装置１が有する駆動軸の偏心、駆動軸の位相の振れ、駆動軸の速度リップル、モータ１２に流れる電流などの物理量を検出するために取り付けられる。センサ１３および１４としては、振動を検出する加速度センサ、音を検出するマイクロフォン、駆動軸の偏心および位相の振れを検出するレーザードップラ、駆動軸の速度リップルを検出するエンコーダ、電流を検出する電流計などが例示できる。すなわち、センサ１３および１４は、振動を電気信号に変換する圧電型等の公知の接触式及び非接触式の各種検出器を使用することができ、振動の検出形式も、加速度式、速度式、変位式等の適宜形式のものが採用可能である。また、振動を検出する装置としては、ほかにも、ＡＥ（Acoustic　Emission）センサ、超音波センサ、ショックパルスセンサ等の振動に起因して発生する物理量を電気信号化できるものを用いることもできる。これらのセンサの中から使用するセンサを選択できるよう、機械装置１を構成してもよい。センサを選択可能とする場合のメリットは、コスト、外乱ノイズの耐性およびセンサ応答が選択可能となり、顧客の機械装置に柔軟に対応できるようになることである。
　制御部１１は、機械装置１の駆動装置であるモータ１２を制御する。モータ１２は、制御部１１からの指示に従い機械装置１を駆動する。なお、機械装置１は、モータ１２の交換が可能に構成されている。
　診断装置２０は、データ処理部２１および表示部２６を備える。データ処理部２１は、機械装置１の動作によるモータの診断に用いる閾値の作成、および、作成した閾値を使用して機械装置１の動作診断を行う。データ処理部２１は、データ解析部２２、閾値作成部２３、記憶部２４および動作診断部２５を備える。データ処理部２１を構成する各部の説明については後述する。表示部２６は、データ処理部２１で機械装置１の動作診断が行われると、機械装置１の動作診断結果を表示する。
　データ処理部２１を構成する各部の動作を説明する。データ解析部２２には、センサ１３および１４から測定データが入力され、データ解析部２２は、入力された各測定データを解析する。データ解析部２２は、解析結果を閾値作成部２３または動作診断部２５に出力する。データ解析部２２は、閾値作成部２３で閾値が作成済ではない状態のときは解析結果を閾値作成部２３に出力し、閾値作成部２３で閾値が作成済の状態のときは解析結果を動作診断部２５に出力する。
　ここで、測定データの解析結果とは、センサ１３あるいは１４により検出された測定データから求められた振動の大きさ、振動の周波数成分に関する情報が挙げられる。
　閾値作成部２３は、データ解析部２２から入力された解析結果に基づいて、機械装置１の動作の診断で使用する閾値を作成する。閾値作成部２３は、使用初期の劣化していないモータである第１のモータがモータ１２として取り付けられ、駆動しているときに得られた測定データの解析結果である第１の解析結果と、使用を開始する前の劣化していないモータを加工して劣化させたモータである第２のモータがモータ１２として取り付けられ、駆動しているときに得られた測定データの解析結果である第２の解析結果とを用いて閾値を作成する。
　記憶部２４は、閾値作成部２３で作成された閾値、第１のモータの情報および第２のモータの情報等を保持する。ここで、第１あるいは第２のモータの情報とは、加工状況に関する情報である。例えば、第１のモータの情報としては、使用初期であることの情報が挙げられる。また、例えば、第２のモータの情報としては、第２のモータの加工の程度、すなわち劣化の程度が挙げられる。また、第１あるいは第２のモータの情報として、第１あるいは第２のモータがモータ１２として取り付けられ、機械装置が駆動しているときに得られた測定データまたは解析結果が挙げられる。
　動作診断部２５は、データ解析部２２から入力された解析結果と、閾値作成部２３で作成された閾値とに基づいて、機械装置１が正常に動作するか否かを診断する。
　次に、診断装置２０を実現するハードウェアの構成について説明する。図２は、本実施の形態にかかる診断装置２０を実現するハードウェアの構成例を示す図である。診断装置２０は、プロセッサ１０１、メモリ１０２および表示装置１０３により実現される。
　プロセッサ１０１は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）ともいう）等である。メモリ１０２は、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリー、等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク等である。メモリ１０２は、プロセッサ１０１によって実行されるプログラムおよびプロセッサ１０１が使用する各種データを保持する。メモリ１０２は、プロセッサ１０１が各種処理を実行する際のワーク用メモリとしても使用される。また、メモリ１０２は、記憶部２４を構成する。表示装置１０３は、液晶モニタ、ディスプレイなどであり、表示部２６を実現する。
　図２に示したプロセッサ１０１およびメモリ１０２を用いて診断装置２０のデータ解析部２２、閾値作成部２３および動作診断部２５を実現する場合、これら各部の機能を実現するためのプログラムをメモリ１０２が記憶しておき、メモリ１０２が記憶しているプログラムをプロセッサ１０１が読み出して実行する。
　上述したように、機械装置１に取り付けられるモータ１２は交換が可能であり、大きく分けて３種類のモータがモータ１２として取り付けられる。１種類目のモータは、使用初期の劣化していないモータであり上述した第１のモータである。２種類目のモータは、劣化していないモータを加工して人為的に劣化させたモータであり上述した第２のモータである。これらの劣化していないモータおよび劣化させたモータは、閾値作成部２３が閾値を作成する際に必要な解析結果を得る場合に機械装置１に取り付けられる。３種類目のモータは、劣化しているか否かが分からない診断対象のモータである。
　ここで、加工を行い劣化させたモータ（以下、加工モータとする）について説明する。加工モータは、予め振動量等が大きくなるように異常の程度を制御しながら加工されたモータである。加工モータは、例えば、過去に故障したモータのデータ分析結果より故障モードを分類し、分類ごとに適合した故障モードを持つモータであり、加工の程度をモータ製造メーカで調整したものである。このため、加工モータは劣化の程度すなわち異常の度合いが明確となるので閾値を作成するにあたり精度を保証することが可能となる。
　予め振動量等が大きくなるように加工した加工モータは、電食、ベアリングへの異物混入や異物を混入したグリスの使用、ベアリング切削、ドリルによるベアリングの外輪及び内輪への穴あけ、軸受当たり面のブラケットの切削といった加工により作成する。実際のモータ駆動環境においては、故障モードとして最も多いのがベアリングの異常であり、ベアリング異常の原因としては、電食の他にもグリス漏れ、フレーキングなどが挙げられる。
　例えば、電食によって加工された加工モータは、外部電源を用いて回転しているモータの軸からモータのフレームに対して電流を流してベアリングを劣化させることにより作成する。加工の程度の規定は、モータの工場出荷試験における基準値として設定された振動量等を基準として例えば３段階程度に分類し、電流の通電時間とモータ振動量の大きさとの関係から決定する。一例として、加工程度の規定を‘大’、‘中’および‘小’の３段階の異常度とする場合、異常度‘小’のモータは１時間の電流通電により加工された結果、モータ振動量が基準の２倍となるようなものを指し、異常度‘中’のモータは２時間の電流通電により加工された結果、モータ振動量が基準の３倍となるようなものを指し、異常度‘大’のモータは３時間の電流通電により加工された結果、モータ振動量が基準の４倍となるようなものを指す。
　上述した電食によって加工された加工モータについては、異常度および振動量が規定値として銘板および仕様書に記載される。ただし、この規定値はモータごとに使用されるベアリングが異なるので変化させる必要があり固定値ではない。また、加工の程度を３段階としたが、３段階に限る必要はなく、２段階であってもよいし、３段階より大きくてもよいことは言うまでもない。さらに、予め振動量等が大きくなるように加工したモータを例として記載したがこれに限定されない。加工モータは、振動量の他に、騒音量、軸の偏心量、軸の位相の振れ、軸の速度リップル、電流の大きさといった、センサ１３および１４で検出される値が異常値となるように加工したモータとすることも可能である。電食によって加工された加工モータ以外の加工モータの例を以下に示す。
　異物または異物を混入したグリスによって加工された加工モータは、ベアリングに異物が混入した状態、または、グリスに異物が混入した状態でモータを回すことによりベアリングを劣化させて作成する。この場合、ベアリングよりも硬い異物の荒さまたは細かさを示す粒度、異物の数、グリスのちょう度、および異物が混入した状態でモータを回す時間といった加工条件の中の少なくとも１つを変えた加工を行うことにより、加工程度が異なる複数種類の加工モータを作成する。加工程度の規定は、モータの工場出荷試験における基準値として設定された振動量等を基準として例えば３段階程度に分類し、異物の粒度とモータ振動量の大きさとの関係から決定する。一例として、加工程度の規定を‘大’、‘中’および‘小’の３段階の異常度とする場合、異常度‘小’の加工モータは粒度１ｍｍの異物が混入した状態で一定時間モータを回して加工を行った結果、モータ振動量が基準の２倍となるようなものを指し、異常度‘中’の加工モータは粒度２ｍｍの異物が混入した状態で一定時間モータを回して加工を行った結果、モータ振動量が基準の３倍となるようなものを指し、異常度‘大’の加工モータは粒度３ｍｍの異物が混入した状態で一定時間モータを回して加工を行った結果、モータ振動量が基準の４倍となるようなものを指す。
　また、ベアリング切削によって加工された加工モータは、切削面積、切削の深さ、および加工する場所といった加工条件の中の少なくとも１つを変えた加工を行うことにより、劣化程度の異なる複数の加工モータを作成することができる。加工程度の規定は、モータの工場出荷試験における基準値として設定された振動量等を基準として例えば３段階程度に分類し、加工面積とモータ振動量の大きさとの関係から決定する。一例として、加工程度の規定を‘大’、‘中’および‘小’の３段階の異常度とする場合、異常度‘小’の加工モータは加工面積３ｃｍ2の加工を行った結果、モータ振動量が基準の２倍となるようなものを指し、異常度‘中’の加工モータは加工面積４ｃｍ2の加工を行った結果、モータ振動量が基準の３倍となるようなものを指し、異常度‘大’の加工モータは加工面積５ｃｍ2の加工を行った結果、モータ振動量が基準の４倍となるようなものを指す。
　また、ドリルによるベアリングの外輪及び内輪への穴あけによって加工された加工モータは、穴の数、穴の偏りおよび穴の幅といった加工条件の中の少なくとも１つを変えた加工を行うことにより作成する。加工程度の規定は、モータの工場出荷試験における基準値として設定された振動量等を基準として例えば３段階程度に分類し、穴の数とモータ振動量の大きさとの関係から決定する。一例として、加工程度の規定を‘大’、‘中’および‘小’の３段階の異常度とする場合、異常度‘小’の加工モータは穴の数１０個とする加工を行った結果、モータ振動量が基準の２倍となるようなものを指し、異常度‘中’の加工モータは穴の数４０個とする加工を行った結果、モータ振動量が基準の３倍となるようなものを指し、異常度‘大’の加工モータは穴の数１００個とする加工を行った結果、モータ振動量が基準の４倍となるようなものを指す。
　また、軸受当たり面のブラケットの切削によって加工された加工モータは、切削面積、切削の深さ、および加工する場所といった加工条件の中の少なくとも１つを変えた加工を行うことにより作成する。加工程度の規定は、モータの工場出荷試験における基準値として設定された振動量等を基準として例えば３段階程度に分類し、加工面積とモータ振動量の大きさとの関係から決定する。一例として、加工程度の規定を‘大’、‘中’および‘小’の３段階の異常度とする場合、異常度‘小’の加工モータは加工面積３ｃｍ2の加工を行った結果、モータ振動量が基準の２倍となるようなものを指し、異常度‘中’の加工モータは加工面積４ｃｍ2の加工を行った結果、モータ振動量が基準の３倍となるようなものを指し、異常度‘大’の加工モータは加工面積５ｃｍ2の加工を行った結果、モータ振動量が基準の４倍となるようなものを指す。
　上記の加工以外に通常の製品作成工程にないことを行った場合も加工とみなすことができる。すなわち、加工条件としては上記の加工方法以外であってもよい。
　上述した加工により、例えばモータ製造メーカは、加工条件を調整することによってモータの劣化を制御し、モータの振動量等の劣化特性を把握することができる。
　ここで、製造されたモータを購入したユーザは、モータを単独で使用するのではなく、例えば工場の製造ラインに設けられる機械装置に組み込んで使用する。そのため、モータの劣化診断を機械装置から取り出して実施する必要があると、モータ劣化の診断工程にコストおよび時間がかかってしまう。したがって、ユーザは機械装置にモータを組み込んだ状態でモータ劣化の診断を実施することが望ましい。
　そこで、本実施の形態では、モータ１２が組み込まれた機械装置１の振動などの動作を測定することによって、モータ１２の劣化を診断する。
　本実施の形態では、モータ１２の異常度が大きく、モータの振動量が大きい場合であっても、機械装置１に異常度の大きいモータ１２が組み込まれた状態での機械装置１の振動量が大きいとは限らない。また、機械装置１のどこにセンサ１３あるいは１４が取り付けられるかによって、センサ１３あるいは１４が検出する機械装置１の振動量は異なる。そこで、本実施の形態では、以下に示す方法でセンサ１３および１４の取付位置を決定する。
　診断装置２０のデータ処理部２１が機械装置１の動作の診断に用いる閾値の作成、および、機械装置１の動作診断を行う際に使用する測定データは、機械装置１に設けられたモータ１２が劣化しているか否かを高精度に判定できるよう、モータ１２が劣化する前に得られる正常時の測定データとモータ１２が劣化した後に得られる異常時の測定データとの違いが顕著に現れることが望ましい。すなわち、測定データを出力するセンサ１３および１４は、機械装置１が正常動作している時に得られる測定データと機械装置１が異常動作している時に得られる測定データとの差が顕著に現れる位置に取り付けられることが望ましい。測定データを出力するセンサ１３および１４の取付位置は、例えば以下に示す手順で決定する。
　図３は、測定データを生成するセンサの取付位置を決定する手順の一例を示すフローチャートである。図３は、診断装置２０のデータ処理部２１が１つのセンサから得られる測定データを使用して機械装置１の動作診断に用いる閾値の作成および機械装置１の動作診断を行う場合のセンサの取付位置を決定する手順の例を示している。
　図３に示したように、診断装置２０を使用する作業者は、まず、上述した加工方法にて劣化させた加工モータをモータ１２として機械装置１に取り付け（ステップＳ１１）、次に、２つ以上のセンサを機械装置１に取り付ける（ステップＳ１２）。取り付ける２つ以上のセンサは同一種類のセンサとし、例えば加速度センサとする。センサの取付位置は、例えば、モータ１２が駆動した状態で得られる測定データの値が大きくなると予測される位置とする。次に、作業者は、モータ１２を駆動させて機械装置１を動作させる（ステップＳ１３）。そして、作業者は、異常が最も顕著に現れる測定データを出力するセンサを特定してセンサの取付位置に決定する（ステップＳ１４）。異常が最も顕著に現れる測定データとは、値が最も大きな測定データである。一般的に、測定データの値が大きい場合、正常時の測定データと異常時の測定データとの差が大きくなる。各センサから出力される測定データの比較は、例えば、各測定データを表示部２６に表示させる機能を診断装置２０に持たせ、表示部２６に表示された各測定データの中から作業者が特定してもよいし、複数の測定データの中の最大値を特定して表示部２６に表示させる機能を診断装置２０に持たせてもよい。
　なお、センサの取付位置は、機械装置１が正常動作しているか否かを判別可能な測定データが得られる位置であればよく、図３に示した手順で決定することが必須ではない。また、診断装置２０のデータ処理部２１が２つのセンサから得られる測定データを使用して動作診断を行う場合、上記のステップＳ１４において、値が最大の測定データが得られるセンサの取付位置および値が２番目に大きな測定データが得られるセンサの取付位置を特定すればよい。
　次に、診断装置２０が機械装置１の動作の診断に用いる閾値を作成する動作、および、機械装置１の動作を診断する動作について説明する。本実施の形態では、センサ１３から得られる測定データがセンサ１４から得られる測定データよりも大きく、診断装置２０はセンサ１３から得られる測定データを使用して閾値の作成および機械装置１の動作診断を行うものとする。
　図４は、本実施の形態にかかる診断装置２０が機械装置１の動作の診断に用いる閾値を作成する動作の一例を示すフローチャートである。
　まず、初期状態のモータ、すなわち、製造されてから使用を開始する前の劣化していない状態のモータをモータ１２として機械装置１に取り付ける（ステップＳ２１）。その後、制御部１１がモータ１２を動作させるための駆動電圧を出力して機械装置１を動作させる（ステップＳ２２）。このとき、制御部１１は、例えば、ユーザが頻繁に運転することが想定される運転条件で機械装置１を動作させるための駆動電圧を生成して出力する。
　この結果、初期状態のモータによって機械装置１が動作している状態でのセンサ１３による測定結果を示す測定データがデータ解析部２２に入力され、データ解析部２２が測定データを解析する（ステップＳ２３）。このとき、データ解析部２２は、測定データの解析結果を閾値作成部２３へ出力し、閾値作成部２３は、データ解析部２２から受け取った解析結果を保持する。なお、センサ１３からデータ解析部２２に入力される測定データはアナログデータであってもよいしデジタルデータであってもよい。
　ここで、センサ１３が例えば加速度センサの場合、例えば、データ解析部２２は、測定データが示す振動の大きさ（振動ＯＡ(Over　All)値）を算出し、算出した大きさを解析結果として閾値作成部２３に出力する。または、データ解析部２２は、測定データを周波数解析し、得られた機械装置特有の周波数を解析結果として閾値作成部２３に出力する。
　次に、作業者が、上記のステップＳ２１で取り付けた初期状態のモータを取り外し、上述した加工モータをモータ１２として機械装置１に取り付ける（ステップＳ２４）。その後、制御部１１がモータ１２を動作させるための駆動電圧を出力して機械装置１を動作させる（ステップＳ２５）。このステップＳ２５において、制御部１１は、上述したステップＳ２２で生成した駆動電圧と同じ駆動電圧を生成して出力する。
　この結果、加工モータによって機械装置１が動作している状態でのセンサ１３による測定結果を示す測定データがデータ解析部２２に入力され、データ解析部２２が測定データを解析する（ステップＳ２６）。このとき、データ解析部２２は、上述したステップＳ２３と同様に、測定データの解析結果を閾値作成部２３へ出力する。閾値作成部２３は、ステップＳ２６を実行したデータ解析部２２から解析結果を受け取ると、受け取った解析結果と、上記のステップＳ２３が実行された時に受け取って保持しておいた解析結果とに基づいて、機械装置１の動作診断で使用する閾値を作成する（ステップＳ２７）。例えば、データ解析部２２による解析結果が振動の大きさを示す振動ＯＡ値の場合、閾値作成部２３は、ステップＳ２３においてデータ解析部２２が作成した第１の振動ＯＡ値とステップＳ２６においてデータ解析部２２が作成した第２の振動ＯＡ値との差分を算出して閾値とする。閾値作成部２３は、第１の振動ＯＡ値と第２の振動ＯＡ値の平均値を閾値としてもよい。閾値作成部２３は、作成した閾値を記憶部２４に出力し、記憶部２４は閾値作成部２３から受け取った閾値を保持する。また、閾値作成部２３が作成した閾値に補正をかけることができるようにしてもよい。診断装置２０は、例えば、作業者が補正係数の入力を行うための入力部などを備え、作業者から補正係数の入力があった場合、上記のステップＳ２７で作成した閾値に補正係数を掛けて補正を行う。
　本実施の形態では、加工条件を調整しながら加工された加工モータが複数種類存在するため、複数種類の加工モータの各々を使用して上述したステップＳ２１～Ｓ２７を実行し、各加工モータに対応する複数種類の閾値を作成してもよい。診断装置２０は、複数種類の閾値を使用して機械装置１の動作診断を行うため、動作異常の程度を判別することができる。
　図５は、本実施の形態にかかる診断装置２０が機械装置１に設けられたモータの動作を診断する動作の一例を示すフローチャートである。
　動作診断に用いるモータは、劣化しているかどうかが不明の診断対象のモータである。すなわち、診断対象のモータは、使用初期の劣化していない状態のモータおよび加工モータのいずれにも該当しない第３のモータであり、ユーザが機械装置１に取り付けた状態で使用しているうちに、経時的に劣化している可能性のあるモータ、あるいは何らかの異常により劣化している可能性のあるモータである。まず、制御部１１がモータ１２を動作させるための駆動電圧を出力して機械装置１を動作させる（ステップＳ３１）。制御部１１は、上述した閾値作成動作のステップＳ２２およびＳ２５で生成した駆動電圧と同じ駆動電圧を生成して出力する。
　この結果、動作診断に用いるモータによって機械装置１が動作している状態でのセンサ１３による測定結果を示す測定データがデータ解析部２２に入力され、データ解析部２２が測定データを解析する（ステップＳ３２）。このとき、データ解析部２２は、上述した閾値作成動作のステップＳ２３およびＳ２６と同様の解析を行い、解析結果を動作診断部２５に出力する。
　動作診断部２５は、データ解析部２２による解析結果が入力されると、解析結果と記憶部２４で保持されている閾値とに基づいて、第３のモータを使用する場合の機械装置１の動作を診断する（ステップＳ３３）。例えば、動作診断部２５は、解析結果と記憶部２４で保持されている複数の閾値とを比較し、解析結果がいずれの閾値よりも小さい場合、機械装置１の動作が正常、すなわち、機械装置１に設けられた第３のモータが劣化していないと判定する。動作診断部２５は、解析結果と記憶部２４で保持されている複数の閾値とを比較し、解析結果がいずれの閾値よりも大きい場合、機械装置１の動作が異常、すなわち、機械装置１に設けられた第３のモータが劣化していると判定する。また、動作診断部２５は、解析結果と記憶部２４で保持されている複数の閾値とを比較し、解析結果が一部の閾値よりも大きい場合、機械装置１の動作が異常である可能性、すなわち、機械装置１に設けられた第３のモータが劣化している可能性があると判定する。動作診断部２５は、例えばコンパレータを用いて解析結果と閾値とを比較する。
　また、動作診断部２５は、解析結果がいずれかの閾値よりも大きい場合、該当する閾値が示すモータの異常の程度から、第３のモータの異常の程度を判定することが可能である。例えば、記憶部２４が異常度大、中、小の第２のモータを用いて作成された閾値を保持している場合に、第３のモータの解析結果が、異常度小の閾値および異常度中の閾値よりも大きく、異常度大の閾値よりも小さいとする。この場合、第３のモータの異常度が中程度であることが判定できる。
　尚、異常度大、中、小に対するユーザの対応としては、例えば予めモータ製造メーカがモータ交換までの目安を示すことができ、この目安に沿って交換時期のスケジュールをユーザが計画することができる。
　動作診断部２５は、機械装置１に設けられたモータの診断結果である機械装置１の動作の診断結果を表示部２６に出力し、表示部２６は診断結果を表示する（ステップＳ３４）。動作診断部２５は、機械装置１の動作が異常である可能性があると判定した場合、解析結果と各閾値との比較結果に基づいて診断結果を異常度毎に複数の段階に分け、複数段階の診断結果を表示部２６に出力し、表示部２６は機械装置１の動作が異常である可能性を複数段階で表示するようにしてもよい。
　例えば、作業者は、機械装置１の動作が異常である可能性があることを示す診断結果を表示部２６が表示した場合、機械装置１の点検作業を実施し、機械装置１に設けられたモータが劣化していないかどうかを確認する。
　上記の例では、診断装置２０は、複数種類の加工モータを使用して複数の閾値を作成し、複数の閾値を使用して動作診断を行う場合について説明したが、動作診断で使用する閾値が１つであってもよい。
　例えば、機械装置１の所有者であるユーザが、機械装置１の性能などに基づいて、製造メーカで加工された複数種類の加工モータの中の１つを選択し、診断装置２０は、選択された加工モータを使用して閾値を作成して保持する。そして、診断装置２０は、診断対象のモータが取り付けられた状態の機械装置１を動作させたときに得られる測定データを、保持している閾値と比較することにより機械装置１の動作診断を行い、モータの診断結果を表示する。診断装置２０は、測定データが閾値を超えた場合、異常、すなわちモータが劣化していると判断する。
　また、例えば、製造メーカが異常度を５段階に分けた加工モータを作製しているとする。異常度１が最も異常度が低く、すなわち加工モータの劣化の程度を表す劣化度が低いとし、異常度５が最も異常度が高い、すなわち加工モータの劣化度が高いとする。ユーザはそのうち、異常度３の加工モータと異常度５の加工モータを用いて、閾値を２つ作成する。異常度３の加工モータを用いて作成した閾値Ａと、異常度５の加工モータを用いて作成した閾値Ｂとを、記憶部２４に保持しておく。ユーザは、機械装置１の駆動のための第３のモータを購入し、機械装置１に組み込んで使用する。定期的な劣化診断等において、第３のモータを組込んだ機械装置１の動作を診断し、閾値Ａに到達すると、交換モータの発注を開始する。さらに、閾値Ｂに到達すると、モータの交換作業を実施する。
　以上のように、本実施の形態にかかる診断装置２０は、加工を行って劣化させた状態のモータである加工モータを使用して機械装置１を動作させた場合にセンサが検出する測定データに基づいて、機械装置１に組み込まれたモータの診断で使用する閾値を作成する。これにより、機械装置１に組み込まれたモータの診断で使用する閾値の作成に要する時間を短縮化することができる。
　また、機械装置１の動作診断で使用する閾値を作成する際に使用する加工モータは、加工の程度を制御しながら作製されたモータであるため、どの程度の劣化状態であるのかが明らかである。よって、動作異常か否かを診断するための閾値をモータの劣化状態を考慮して作成することが可能となる。診断装置２０は劣化状態を考慮して作成した閾値を使用して機械装置１に組み込まれたモータが正常か否かを判定するため、判定精度を高めることができる。
　本実施の形態では、モータ製造メーカが加工モータを作製し、モータを購入するユーザが劣化判断を実施するための閾値を作成し、劣化判断をユーザが実施するとして説明したが、ユーザが実施するとした工程は、ユーザによるものには限られない。例えば、モータ製造メーカのサービスマンが実施してもよい。
　本実施の形態では、閾値作成のためのセンサ取付位置は、劣化していない使用初期の第１のモータを取り付けた場合と、劣化加工された第２のモータを取り付けた場合とで、機械装置１の振動の差が最も大きくなる位置を選択する例を示したが、この限りではない。例えば、モータの振動が検出されると予め推測される位置にセンサを取り付けてもよい。また、劣化加工された第２のモータを取り付けてモータを駆動した場合に、振動が検出できる位置にしてもよい。すなわち、第１のモータを必ずしも使用する必要はない。
　本実施の形態では、閾値作成の際に、劣化していない使用初期の第１のモータを取り付けた場合と、劣化加工された第２のモータを取り付けた場合の差を閾値とする例を示した。この場合、診断対象の第３のモータを取り付けて検出された測定データの解析結果と、第１のモータを取り付けた場合の解析結果との差を閾値と比較することによって、劣化の診断を行うことになる。
　しかしながら、劣化加工された第２のモータを取り付けた場合の解析結果から閾値を求め、診断対象の第３のモータを取り付けて検出された測定データの解析結果を当該閾値と比較することによって劣化診断を行ってもよい。すなわち、閾値作成および劣化診断の際に、第１のモータを取り付けた場合の解析結果を用いる必要はない。
　従来、モータの劣化度を判断するためには、モータを機械装置から取り外し、製造メーカ等にモータを送付し、製造メーカが劣化診断を実施する等の方法がとられていた。本実施の形態では、モータを機械装置に組み込んだ状態で、モータの劣化度を診断することが可能なため、モータが使用されている現場でのモータ劣化判断が可能となる。さらに、モータを機械装置から取り外す必要がなく、モータの劣化診断の作業工程を少なくすることが可能となる。
　本実施の形態では、機械装置にセンサを取り付けて機械装置の振動などからモータの劣化を判断したが、モータに直接センサを取り付けられる場合には、モータに取り付けてもよい。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１　機械装置、１１　制御部、１２　モータ、１３，１４　センサ、２０　診断装置、２１　データ処理部、２２　データ解析部、２３　閾値作成部、２４　記憶部、２５　動作診断部、２６　表示部。

Claims (4)

  1. 　機械装置を駆動するモータの劣化度を診断する診断装置であって、
    　前記機械装置に取り付けられたセンサによる測定結果を示す測定データを解析するデータ解析部と、
    　加工条件を調整して劣化させたモータである加工モータにより前記機械装置を駆動させた場合の前記データ解析部における解析結果に基づいて、診断対象のモータの劣化度の診断で使用する、前記加工条件に対応した閾値を作成する閾値作成部と、
    　を備えることを特徴とする診断装置。
  2. 　前記診断対象のモータにより前記機械装置を駆動させた場合の前記データ解析部における解析結果と前記閾値とに基づいて、前記診断対象のモータの劣化度を診断する動作診断部、
    　を備えることを特徴とする請求項１に記載の診断装置。
  3. 　前記動作診断部による診断結果を表示する表示部、
    　を備えることを特徴とする請求項２に記載の診断装置。
  4. 　診断装置が、機械装置を駆動するモータの劣化度の診断に用いる閾値を前記機械装置に取り付けられたセンサによる測定結果に基づいて作成する閾値作成方法であって、
    　加工条件を調整して劣化させたモータにより前記機械装置を駆動させた場合の前記センサによる測定結果を取得する第１のステップと、
    　前記第１のステップで取得した測定結果に基づいて前記閾値を作成する第２のステップと、
    　を含むことを特徴とする閾値作成方法。
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