WO2022163261A1 - 機器診断システム - Google Patents

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WO2022163261A1
WO2022163261A1 PCT/JP2021/048190 JP2021048190W WO2022163261A1 WO 2022163261 A1 WO2022163261 A1 WO 2022163261A1 JP 2021048190 W JP2021048190 W JP 2021048190W WO 2022163261 A1 WO2022163261 A1 WO 2022163261A1
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WO
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motor
natural frequency
machines
detection unit
diagnosis system
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/048190
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English (en)
French (fr)
Inventor
浩一郎 永田
明博 中村
Original Assignee
株式会社日立製作所
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load

Definitions

  • the present invention relates to an equipment diagnosis system that diagnoses the status of equipment that constitutes an industrial equipment system.
  • An industrial equipment system consists of multiple devices, and these devices are used to manufacture and inspect products, for example.
  • component failures can lead to unplanned outages that can have a significant impact on operations and result in large losses.
  • sensors for example, mechanical sensors and temperature sensors
  • a device diagnosis system Device status may be detected.
  • the equipment diagnostic system can also acquire and analyze electrical data such as motor current using electrical sensors that measure electrical physical quantities such as current and voltage. , the device status can be detected.
  • the equipment diagnosis system measures mechanical physical quantities including temperature, electrical physical quantities, and the position of the moving body with sensors, acquires these data, and analyzes them. By doing so, the state of the device can be detected.
  • Patent Document 1 An example of a conventional device diagnosis system is disclosed in Patent Document 1.
  • Patent Document 1 describes detecting the natural frequency of a motor using a vibration sensor and detecting the natural frequency of the motor by frequency-decomposing the voltage and current applied to the motor.
  • conventional equipment diagnosis systems use vibration sensors installed in the equipment that makes up the industrial equipment system to collect vibration data when the equipment is hit with a hammer or the like, and detect the natural frequency of the equipment. sometimes.
  • An object of the present invention is to provide a device diagnostic system that can collectively obtain the natural frequencies of a plurality of devices connected to a motor.
  • a device diagnostic system comprises: a variable AC power supply unit that applies a plurality of AC voltages of different frequencies to a motor that is connected to a plurality of devices and rotates the plurality of devices; a current sensor that detects a current flowing through a device, a device sensor that is installed in each of the plurality of devices and measures a physical quantity related to vibration of each of the plurality of devices, and a signal from the device sensor to detect resonance a resonance detection unit that identifies the device that is resonating, and a device natural frequency detection unit that obtains the natural frequency of the device identified as resonating by the resonance detection unit using the signal from the current sensor Prepare.
  • the present invention it is possible to provide a device diagnosis system that can collectively obtain the natural frequencies of a plurality of devices connected to a motor.
  • FIG. 10 is a diagram showing the configuration of a device diagnostic system according to a fourth embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating in detail the configuration of a device natural frequency detection unit; It is a figure which shows the structure of the equipment diagnostic system by Example 5 of this invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration for measuring the natural frequency of a motor in the device diagnosis system according to Example 6 of the present invention;
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration for measuring the natural frequency of the first machine in the device diagnosis system according to Example 6 of the present invention
  • FIG. 10 is a diagram showing the configuration for measuring the natural frequency of the second machine in the equipment diagnosis system according to Example 6 of the present invention
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration for measuring the natural frequency of the N-th machine in the device diagnosis system according to Example 6 of the present invention
  • the device diagnosis system can collect data from multiple devices connected to the motor and the motor using sensors, and collectively obtain the natural frequencies of these devices.
  • the equipment for which the equipment diagnosis system according to the present invention obtains the natural frequency is a machine driven by a motor by a power supply or an inverter. , and a machine that constitutes an industrial equipment system including moving bodies such as elevators.
  • the natural frequencies of multiple devices connected to the motor can be obtained from the motor current.
  • the plurality of devices are caused to resonate one by one, and the natural frequency of each device can be obtained.
  • a sensor that detects the vibration of the device only needs to be able to detect the resonance of the device. Therefore, an inexpensive sensor that can be installed in the device in a simple manner can be used.
  • the device diagnosis system can collectively detect the natural frequencies of a plurality of devices connected to the motor. It is possible to reduce the time and personnel cost required to obtain the natural frequency. In addition, since an inexpensive sensor can be installed in a device for obtaining the natural frequency by a simple method, the cost and work for installing the sensor can be reduced.
  • FIG. 1 A device diagnosis system according to Embodiment 1 of the present invention will be described using FIG.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a device diagnosis system according to this embodiment.
  • the equipment diagnostic system according to this embodiment is installed in an industrial equipment system that includes a motor 10 and a plurality of equipment connected to the motor 10 .
  • the plurality of devices are N machines, namely, the first machine 11, the second machine 12, . is.
  • the device diagnosis system includes a variable AC power supply section 1, a current sensor 14, device sensors 15, 16, and 17, a resonance detection section 2, and a device natural frequency detection section 3.
  • the variable AC power supply section 1 applies AC voltage to the motor 10 .
  • the variable AC power supply unit 1 is a power supply device such as an inverter, for example, and can apply AC voltages of a plurality of different frequencies to the motor 10, and can rotate the motor 10 at a plurality of different rotational speeds.
  • the motor 10 is rotated by the variable AC power supply section 1, and rotates the machines 11 to 13 connected to the motor 10.
  • the machines 11 to 13 are driven by the motor 10 to operate, they generate vibrations.
  • the motor 10 rotates at different rotational speeds due to the action of the variable AC power supply 1, the vibration frequencies of the machines 11 to 13 change according to the rotational speed of the motor 10.
  • the current sensor 14 is installed in the motor 10 and detects the current flowing through the motor 10 (motor current).
  • Equipment sensors 15, 16, and 17 are installed in the first machine 11, the second machine 12, and the Nth machine 13, respectively, and detect physical quantities related to the vibration of each equipment.
  • the equipment sensors 15 to 17 correspond to the physical quantities of the machines 11 to 13 caused by and correlated with the vibrations of the machines 11 to 13, respectively, such as vibration displacement, vibration velocity, vibration acceleration, vibration At least one of the sound generated by the vibration and the temperature change caused by the heat generated by the vibration is measured.
  • the device sensors 15-17 can be easily attached to and detached from the machines 11-13 and can be installed in the machines 11-13 only when the natural frequencies of the machines 11-13 are obtained.
  • machine sensors 15-17 are preferably fixed to machines 11-13 with adhesives or magnets.
  • the device sensors 15 to 17 are preferably of a handheld type or a probe tip mount type in which a measuring unit for measuring physical quantities related to vibration is pressed against the machines 11 to 13 for measurement. Inexpensive sensors may be used for the device sensors 15-17.
  • the resonance detector 2 receives signals from the current sensor 14 and the device sensors 15-17.
  • the resonance detection unit 2 detects resonance of the machines 11 to 13 using signals from the machine sensors 15 to 17 (that is, signals related to vibrations of the machines 11 to 13), and detects the machine 11 to 13 that resonates. identify.
  • the resonance detector 2 can detect the resonance of the machines 11 to 13 by any method, and can have any configuration as long as it can identify the resonating device.
  • the device natural frequency detection unit 3 receives information about the device identified as resonating by the resonance detection unit 2 and signals from the current sensor 14 and the device sensors 15 to 17 from the resonance detection unit 2, and performs resonance detection.
  • the eigenfrequency of the device identified as resonating with the portion 2 is obtained.
  • the motor current changes when the device shifts from a normal non-resonant state to a resonant state, and the frequency of the motor current at which the value of the motor current is maximized in this change is the natural frequency of the device. Therefore, the device natural frequency detection unit 3 detects, for example, the value of the motor current while the device is resonating, using the signal from the current sensor 14 for the device specified by the resonance detection unit 2 as resonating. Find the frequency of the motor current when is the maximum value, and use the found frequency as the natural frequency of the device.
  • variable AC power supply unit 1 applies AC voltages with a plurality of different frequencies to the motor 10, the motor 10 drives the machines 11 to 13 with a plurality of different frequencies. Then, the machines 11 to 13 change their rotational speeds, and the frequency of vibration (vibration frequency) changes. When the vibration frequency of the machines 11 to 13 matches their own natural frequency, the vibration increases and they resonate.
  • variable AC power supply unit 1 When the variable AC power supply unit 1 applies AC voltages of a plurality of different frequencies to the motor 10, the resonance detection unit 2 detects the resonance of the machines 11 to 13 (equipment) and identifies the resonating equipment. Then, the device eigenfrequency detector 3 obtains the eigenfrequency of the resonating device. In the device diagnosis system according to this embodiment, the variable AC power supply unit 1 changes the frequency and applies voltage to the motor 10, changes the vibration frequencies of the machines 11 to 13, and makes the machines 11 to 13 resonate. , the natural frequencies of the machines 11 to 13 can be obtained collectively.
  • the device sensors 15-17 that detect physical quantities related to the vibrations of the machines 11-13, sensors that can be easily attached to and detached from the machines 11-13 and are easy to handle can be used.
  • the device sensors 15 to 17 since the device sensors 15 to 17 only need to detect vibration to the extent that the resonance detection unit 2 can detect the resonance of the machines 11 to 13, they are composed of inexpensive sensors with low detection accuracy (for example, sensors with low resolution). be able to. Therefore, in the device diagnosis system according to this embodiment, the natural frequencies of a plurality of devices can be collectively determined at low cost.
  • a device diagnosis system according to Embodiment 2 of the present invention will be described using FIG. In this embodiment, the configuration of the resonance detector 2 will be described in detail.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the device diagnostic system according to the present embodiment, and is a diagram for explaining the configuration of the resonance detector 2 in detail.
  • the resonance detection unit 2 includes vibration detection units 25 , 26 and 27 and a resonance device determination unit 22 .
  • the vibration detection units 25-27 receive signals from the equipment sensors 15-17, respectively, and detect vibrations of the machines 11-13.
  • the machine sensors 15-17 respectively measure physical quantities relating to vibrations of the machines 11-13, ie, physical quantities of the machines 11-13 caused by and correlated with the vibrations of the machines 11-13.
  • the resonant device determination unit 22 detects resonance of the machines 11 to 13 and identifies the resonating machine (device vibrating at its natural frequency).
  • the resonant device determination unit 22 monitors the vibrations of the machines 11 to 13 using information about the vibrations of the machines 11 to 13 detected by the vibration detection units 25 to 27, and identifies the machines (devices) that are in a resonant state. do.
  • the resonance device determination unit 22 is provided with the device sensors 15 to 17 that measure the physical quantity exceeding the threshold.
  • Machines 11-13 determine that they are in resonance.
  • the resonant device determination unit 22 identifies devices that resonate in this way.
  • This threshold can be arbitrarily determined in advance according to the machines 11-13 on which the equipment sensors 15-17 are installed, the physical quantities measured by the equipment sensors 15-17, and the like.
  • This threshold value is smaller than the value that indicates that the physical quantity measured by the equipment sensors 15 to 17 requires maintenance of the machines 11 to 13, or is smaller than the value that allows it to be determined that the machines 11 to 13 are out of order. is preferably a small value.
  • the machines 11-13 When resonating the machines 11-13, the machines 11-13 are vibrated so that the machines 11-13 do not break or malfunction. For example, when the resonance of the machines 11 to 13 is large, the frequency applied to the motor 10 by the variable AC power supply unit 1 is changed to reduce the vibration of the machines 11 to 13 in the resonance state, and damage the machines 11 to 13. and prevent malfunctions.
  • the resonance device determination unit 22 determines that the resonance of the machines 11 to 13 is large, and issues a command to change the frequency applied to the motor 10 to the variable AC power supply unit. Send to 1.
  • the resonant device determination unit 22 can confirm that the machines 11 to 13 are resonating by causing the machines 11 to 13 to resonate a plurality of times by the variable AC power supply unit 1 .
  • the variable AC power supply unit 1 changes the frequency applied to the motor 10 of the machines 11 to 13 identified as being in the resonance state by the resonance device determination unit 22, thereby preventing resonance and then causing the machines to resonate again.
  • the resonant device determination unit 22 can confirm that the machines 11 to 13 are resonating by causing the machines 11 to 13 to resonate a plurality of times by the variable AC power supply unit 1 in this way.
  • Example 3 of the present invention A device diagnosis system according to Example 3 of the present invention will be described using FIG. In the present embodiment, a case will be described in which, in a plurality of devices whose natural frequencies are collectively obtained, different natural frequencies are present for respective parts constituting each device.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the device diagnosis system according to this embodiment.
  • the machines 11-13 have different natural frequencies depending on the parts forming the machines 11-13.
  • the variable AC power supply 1 continuously changes the frequency of the AC voltage applied to the motor 10 over time. In the example shown in FIG. 3, the variable AC power supply 1 continuously increases the frequency of the AC voltage applied to the motor 10 over time.
  • the frequency at which the motor 10 drives the machines 11 to 13 is increased by the variable AC power supply 1, and when the rotation speed of the motor 10 increases and matches the natural frequency of the machines 11 to 13, the machines 11 to 13 Vibration increases and resonates. If there is a different natural frequency for each part constituting the machines 11 to 13, the machines 11 to 13 will vibrate at a plurality of frequencies for each part and cause resonance.
  • FIG. 3 shows an example in which the machines 11 and 13 resonate at multiple frequencies.
  • the resonance detection unit 2 uses signals from the equipment sensors 15 to 17 to detect resonance of the parts that make up the machines 11 to 13, and identifies the parts that resonate.
  • the device natural frequency detection unit 3 receives information about the component identified as resonating by the resonance detection unit 2 and signals from the current sensor 14 and the device sensors 15 to 17 from the resonance detection unit 2, and performs resonance detection. The natural frequency of the part identified as resonating in the part 2 is obtained.
  • the variable AC power supply unit 1 continuously decreases the frequency of the AC voltage applied to the motor 10 over time.
  • the device eigenfrequency detector 3 may obtain the eigenfrequency of the resonating component.
  • the variable AC power supply unit 1 may reduce the frequency with which the motor 10 drives the machines 11 to 13 by turning off the power applied to the motor 10 after rotating the motor 10 at the maximum speed. .
  • the rotational speed of the motor 10 decreases and matches the natural frequency of the machines 11-13, the machines 11-13 vibrate and resonate.
  • the natural frequencies of the parts constituting the machines 11 to 13 are collectively obtained. can be done.
  • a device diagnosis system according to Example 4 of the present invention will be described using FIG. In this embodiment, the configuration of the device natural frequency detection section 3 will be described in detail.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the device diagnosis system according to this embodiment, and is a diagram for explaining in detail the configuration of the device natural frequency detection unit 3.
  • the device natural frequency detection unit 3 includes a frequency calculation unit 302 and a natural frequency determination unit 303 .
  • the resonance detection unit 2 includes a resonance determination unit 202 .
  • the resonance determination unit 202 includes the vibration detection units 25 to 27 and the resonant device determination unit 22 described in the second embodiment (FIG. 2).
  • the resonance determination unit 202 of the resonance detection unit 2 receives signals from the equipment sensors 15-17, detects resonance of the machines 11-13, and identifies the resonating machine.
  • the frequency calculator 302 of the device natural frequency detector 3 receives the signal of the current sensor 14 from the resonance detector 2 . Using the signal from the current sensor 14, the frequency calculator 302 obtains the frequency component of the current (motor current) flowing through the motor 10 that drives the machines 11-13.
  • the frequency calculator 302 uses, for example, fast Fourier transform to decompose the signal of the current sensor 14 into frequency components, and acquires the frequency components of the motor current.
  • a natural frequency determination unit 303 of the device natural frequency detection unit 3 receives the frequency component of the motor current obtained by the frequency calculation unit 302 and information about the vibration of the machines 11 to 13 identified as resonating by the resonance determination unit 202. is used to obtain the natural frequencies of the machines 11 to 13 identified as resonating by the resonance determination unit 202 .
  • the natural frequency determination unit 303 obtains the frequency component of the motor current that maximizes the value of the motor current while the machines 11 to 13 identified as resonating by the resonance determination unit 202 are resonating. Then, the natural frequency determination unit 303 determines that this frequency component is the resonance frequency of the machines 11 to 13 specified as resonating by the resonance determination unit 202, and determines that this resonance frequency is resonating. Let it be the natural frequency of the identified machines 11-13.
  • the device sensors 15 to 17 installed in the machines 11 to 13 are used to determine whether or not the machines 11 to 13 are resonating (whether or not they are in a natural vibration state). From the current data measured by the current sensor 14, the frequency of the natural vibration (natural frequency) of the machines 11 to 13 that are operating is obtained. Therefore, in the device diagnosis system according to the present embodiment, it is not necessary to obtain the vibration frequency from the measured values of the device sensors 15-17. It is possible to use a simple and inexpensive sensor (for example, a sensor with low resolution) that can acquire a signal that allows the resonance detection unit 2 to detect whether or not the resonance is occurring. Therefore, in the device diagnosis system according to this embodiment, the natural frequencies of a plurality of devices can be collectively determined at low cost.
  • a device diagnostic system according to Example 5 of the present invention will be described using FIG.
  • the device diagnosis system according to the present embodiment it is possible to determine an abnormality of a device using the obtained natural frequencies of a plurality of devices.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the device diagnosis system according to this embodiment.
  • the device diagnosis system according to this embodiment includes a device abnormality determination section 41 connected to the device natural frequency detection section 3 and an output section 42 connected to the device abnormality determination section 41 .
  • the device natural frequency detection unit 3 obtains the natural frequency of the machines 11 to 13 while the machines 11 to 13 are in operation, and the device abnormality determination unit 41 detects the natural vibration of the machines 11 to 13. The numbers are used to determine machine 11-13 malfunctions.
  • the output unit 42 outputs the determination result of the device abnormality determination unit 41 .
  • the equipment abnormality determination unit 41 acquires the natural frequencies of the machines 11 to 13 from the equipment natural frequency detection unit 3, and the natural frequencies of the machines among the machines 11 to 13 change over time. is greater than a predetermined value, it is determined that the device is abnormal. Further, for example, the equipment abnormality determination unit 41 acquires the natural frequencies of the machines 11 to 13 and the physical quantities of the machines 11 to 13 measured by the equipment sensors 15 to 17 from the equipment natural frequency detection unit 3, and obtains the machine 11 13 has a peak at a frequency other than the natural frequency, it is determined that the device is abnormal. Further, for example, when the physical quantity at the natural frequency of a device among the machines 11 to 13 is larger than a predetermined value, the device abnormality determination unit 41 determines that the device is abnormal.
  • the output unit 42 acquires from the device abnormality determination unit 41 the determination result indicating which device has been determined to be abnormal by the device abnormality determination unit 41, and outputs this determination result.
  • the output unit 42 can also output a numerical value indicating an abnormality (for example, the natural frequency of the device or a physical quantity) together with the determination result.
  • the output unit 42 outputs the determination result to a device external to the equipment diagnosis system or the industrial equipment system.
  • the output unit 42 includes a display unit and outputs the determination result to this display unit.
  • the output unit 42 includes an audio output unit, and outputs audio (for example, alarm sound or warning message) to the audio output unit when there is a device determined to be abnormal.
  • the output unit 42 outputs determination results using wireless communication or wired communication.
  • the device diagnosis system can monitor the states of the machines 11-13 using the determined natural frequencies of the machines 11-13, determine abnormalities in the machines 11-13, and output the determination results. As such, the entire industrial equipment system comprising the machines 11-13 can be monitored.
  • the device diagnosis system according to Example 6 of the present invention will be described with reference to FIGS. 6A to 6D.
  • the device diagnosis system according to this embodiment does not include the device sensors 15 to 17, and uses only the motor current detected by the current sensor 14 installed in the motor 10 to obtain the natural frequencies of a plurality of devices.
  • the device diagnostic system according to the present embodiment will be mainly described with respect to the differences from the device diagnostic system according to the first embodiment.
  • the device diagnosis system according to this embodiment when obtaining the natural frequencies of a plurality of devices, first, only the motor 10 is driven and the natural frequency of the motor 10 is obtained.
  • FIG. 6A is a diagram showing the configuration for measuring the natural frequency of the motor 10 in the device diagnosis system according to this embodiment.
  • a current sensor 14 is installed in the motor 10, but a plurality of devices (the first machine 11, the second machine 12, . . . , and the Nth machine 13) are not connected.
  • the variable AC power supply unit 1 applies AC voltages with a plurality of different frequencies to the motor 10 to drive the motor 10 .
  • the device natural frequency detection unit 3 obtains the frequency of the motor current when the value of the motor current measured by the current sensor 14 reaches the maximum value, and uses the obtained frequency as the natural frequency of the motor 10 .
  • FIG. 6B is a diagram showing the configuration for measuring the natural frequency of the first machine 11 in the device diagnosis system according to this embodiment. Only the first machine 11 is connected to the motor 10 .
  • the variable AC power supply section 1 applies AC voltages with a plurality of different frequencies to the motor 10 to drive the motor 10 and the first machine 11 .
  • the device natural frequency detection unit 3 obtains the frequency of the motor current when the value of the motor current measured by the current sensor 14 reaches a maximum value at a frequency other than the natural frequency of the motor 10, and sets the obtained frequency as the first frequency. Let be the natural frequency of the machine 11 .
  • FIG. 6C is a diagram showing a configuration for measuring the natural frequency of the second machine 12 in the device diagnosis system according to this embodiment. Only the first machine 11 and the second machine 12 are connected to the motor 10 .
  • the variable AC power supply unit 1 applies AC voltages with a plurality of different frequencies to the motor 10 to drive the motor 10, the first machine 11 and the second machine 12.
  • the device natural frequency detection unit 3 obtains the frequency of the motor current when the value of the motor current measured by the current sensor 14 reaches a maximum value at a frequency other than the natural frequencies of the motor 10 and the first machine 11. The resulting frequency is defined as the natural frequency of the second machine 12 .
  • the natural frequencies of the devices up to the Nth machine 13 are obtained in order in the same manner. That is, devices are sequentially connected to the motor 10 up to the Nth machine 13 , and AC voltages of a plurality of different frequencies are applied to the motor 10 to obtain the natural frequencies of the Nth machine 13 .
  • FIG. 6D is a diagram showing the configuration for measuring the natural frequency of the Nth machine 13 in the device diagnosis system according to this embodiment.
  • a first machine 11 to an Nth machine 13 are connected to the motor 10 .
  • the variable AC power supply section 1 applies AC voltages with a plurality of different frequencies to the motor 10 to drive the motor 10 to the Nth machine 13 .
  • the device natural frequency detection unit 3 detects that the value of the motor current measured by the current sensor 14 reaches the maximum at frequencies other than the natural frequencies of the devices (the motor 10 and the machines 11, 12, . . . ) whose natural frequencies have already been obtained.
  • the frequency of the motor current when the value is obtained is determined, and the determined frequency is defined as the natural frequency of the Nth machine 13 .
  • the device diagnosis system After obtaining the natural frequency of the motor 10, devices are sequentially connected to the motor 10 one by one. It is possible to obtain the natural frequencies of multiple devices connected to the Therefore, the device diagnosis system according to the present embodiment does not require a device sensor installed in the device to detect a physical quantity related to the vibration of the device, and can obtain the natural frequencies of a plurality of devices with a simpler configuration.
  • the device diagnostic system for example, after disconnecting the device from the motor 10 for maintenance or the like, when reconnecting the device to the motor 10, it is possible to obtain the natural frequencies of a plurality of devices. can.
  • the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible.
  • the above embodiments have been described in detail in order to facilitate understanding of the present invention, and the present invention is not necessarily limited to aspects having all the described configurations.
  • part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment.
  • add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment.
  • SYMBOLS 1 Variable alternating current power supply part, 2... Resonance detection part, 3... Device natural frequency detection part, 10... Motor, 11... 1st machine, 12... 2nd machine, 13... Nth machine, 14... Current sensor, 15 , 16, 17... Device sensor 22... Resonant device determination unit 25, 26, 27... Vibration detection unit 41... Device abnormality determination unit 42... Output unit 202... Resonance determination unit 302... Frequency calculation unit 303 ... Natural frequency determination unit.

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  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

本発明は、モータに接続された複数の機器の固有振動数を纏めて求めることができる機器診断システムを提供する。本発明による機器診断システムは、複数の機器（１１～１３）に接続され複数の機器（１１～１３）を回転させるモータ（１０）に、複数の異なる周波数の交流電圧を印加する可変交流電源部（１）と、モータ（１０）に設置されており、モータ（１０）に流れる電流を検出する電流センサ（１４）と、複数の機器（１１～１３）のそれぞれに設置されており、複数の機器（１１～１３）のそれぞれの振動に関する物理量を測定する機器センサ（１５～１７）と、機器センサ（１５～１７）からの信号を用いて、共振している機器を特定する共振検知部（２）と、電流センサ（１４）からの信号を用いて、共振検知部（２）が共振していると特定した機器の固有振動数を求める機器固有振動数検知部（３）とを備える。

Description

機器診断システム
　本発明は、産業機器システムを構成する機器の状態を診断する機器診断システムに関する。
　産業機器システムは、複数の機器から構成され、これらの機器により例えば製品の製造や検査を行う。産業機器システムでは、構成機器が故障を起こすと計画外停止が発生して操業に大きな影響が起き、多額の損失が生じることがある。このため、機器の振動や圧力や温度などの機械的物理量を測定するセンサ（例えば、機械センサや温度センサ）を各機器に設置し、機械データを機器から取得して分析する機器診断システムにより、機器の状態を検知することがある。また、機器がモータで駆動されている場合には、機器診断システムは、電流や電圧などの電気的物理量を測定する電気センサを用いてモータ電流などの電気データを取得して分析することによっても、機器の状態を検知することができる。また、自動車、鉄道、及びエレベータなどの移動体でも、機器診断システムは、温度を含む機械的物理量、電気的物理量、及び移動体の位置などをセンサで測定し、これらのデータを取得して分析することで、機器の状態を検知することができる。
　このように、従来では、機器診断システムがセンサの測定データを使って産業機器システムを構成する機器の状態を監視し、故障しそうな機器を事前に検知することで、産業機器システムの計画外停止を防いでいる。モータで駆動されている機器の状態を、このような方法で監視するには、モータを含む機器の固有値（固有振動数）を機器ごとに求めることが必要である。
　従来の機器診断システムの例は、特許文献１に開示されている。特許文献１には、振動センサを用いてモータの固有振動数を検出することと、モータに印加された電圧や電流を周波数分解してモータの固有振動数を検出することが記載されている。
　また、従来の機器診断システムでは、産業機器システムを構成する機器に設置された振動センサを用いて、その機器がハンマなどで叩かれたときの振動データを収集し、機器の固有振動数を検出することもある。
特開２０００－１９３５６０号公報
　産業機器システムを構成する複数の機器のそれぞれの状態を監視するためには、それぞれの機器について固有振動数などの情報が必要である。従来の機器診断システムでは、１度に１つの機器に対して固有振動数を検出するので、複数の機器の固有振動数を検出するためには、それぞれの機器に対して固有振動数を検出する作業を繰り返す必要がある。例えば、１つの機器に振動センサを設置してその機器をハンマなどで叩く作業を、機器の数だけ繰り返す必要がある。特許文献１に開示された技術では、１台のモータの固有振動数を検出することができるが、モータに接続された複数の機器の固有振動数を検出することは困難である。
　このように、従来の機器診断システムでは、複数の機器の固有振動数を纏めて検出することが困難である。しかし、作業効率の向上のためには、産業機器システムを構成する複数の機器に対し、それぞれの機器の固有振動数を一括して求めることが望まれている。
　本発明の目的は、モータに接続された複数の機器の固有振動数を纏めて求めることができる機器診断システムを提供することである。
　本発明による機器診断システムは、複数の機器に接続され複数の前記機器を回転させるモータに、複数の異なる周波数の交流電圧を印加する可変交流電源部と、前記モータに設置されており、前記モータに流れる電流を検出する電流センサと、複数の前記機器のそれぞれに設置されており、複数の前記機器のそれぞれの振動に関する物理量を測定する機器センサと、前記機器センサからの信号を用いて、共振している前記機器を特定する共振検知部と、前記電流センサからの信号を用いて、前記共振検知部が共振していると特定した前記機器の固有振動数を求める機器固有振動数検知部とを備える。
　本発明によると、モータに接続された複数の機器の固有振動数を纏めて求めることができる機器診断システムを提供できる。
本発明の実施例１による機器診断システムの構成を示す図である。 本発明の実施例２による機器診断システムの構成を示す図であり、共振検知部の構成を詳しく説明する図である。 本発明の実施例３による機器診断システムの構成を示す図である。 本発明の実施例４による機器診断システムの構成を示す図であり、機器固有振動数検知部の構成を詳しく説明する図である。 本発明の実施例５による機器診断システムの構成を示す図である。 本発明の実施例６による機器診断システムにおいて、モータの固有振動数を測定するときの構成を示す図である。 本発明の実施例６による機器診断システムにおいて、第１機械の固有振動数を測定するときの構成を示す図である。 本発明の実施例６による機器診断システムにおいて、第２機械の固有振動数を測定するときの構成を示す図である。 本発明の実施例６による機器診断システムにおいて、第Ｎ機械の固有振動数を測定するときの構成を示す図である。
　本発明による機器診断システムは、モータに接続された複数の機器とモータからセンサを用いてデータを収集し、これらの機器の固有振動数を纏めて求めることができる。本発明による機器診断システムが固有振動数を求める機器は、電源装置またはインバータによりモータで駆動される機械であり、例えば、製造機器や検査機器を備える産業機器システムを構成する機械や、自動車、鉄道、及びエレベータなどの移動体を含む産業機器システムを構成する機械である。
　本発明による機器診断システムでは、モータに接続された複数の機器の固有振動数をモータ電流から求めることができる。モータに複数の異なる周波数の交流電圧を印加することで、複数の機器を１つ１つ共振させていき、それぞれの機器の固有振動数を求めることができる。機器の振動を検知するセンサは、機器の共振を検知できればよいので、機器に簡単な方法で設置できて安価なセンサを用いることができる。
　本発明による機器診断システムは、モータに接続されている複数の機器の固有振動数を纏めて検出することができるので、１度に１つの機器の固有振動数を検出する従来技術と比べて、固有振動数を求めるのに要する時間や人員コストを削減することができる。また、固有振動数を求める機器には安価なセンサを簡単な方法で設置することができるので、センサを設置するためのコストや作業を削減することもできる。
　以下、本発明の実施例による機器診断システムについて、図面を用いて説明する。なお、本明細書で用いる図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一の符号を付け、これらの構成要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。
　本発明の実施例１による機器診断システムについて、図１を用いて説明する。
　図１は、本実施例による機器診断システムの構成を示す図である。本実施例による機器診断システムは、モータ１０と、モータ１０に接続された複数の機器とを備える産業機器システムに設置される。複数の機器は、図１に示した例では第１機械１１、第２機械１２、・・・、及び第Ｎ機械１３というＮ個の機械であり、モータ１０に駆動されて作動する任意の装置である。
　本実施例による機器診断システムは、可変交流電源部１と、電流センサ１４と、機器センサ１５、１６、１７と、共振検知部２と、機器固有振動数検知部３を備える。
　可変交流電源部１は、モータ１０に交流電圧を印加する。可変交流電源部１は、例えばインバータなどの電源装置であり、複数の異なる周波数の交流電圧をモータ１０に印加することができ、モータ１０を複数の異なる回転速度で回転させることができる。
　モータ１０は、可変交流電源部１により回転し、モータ１０に接続された機械１１～１３を回転させる。機械１１～１３は、モータ１０に駆動されて作動すると、振動が発生する。モータ１０が可変交流電源部１の作用により異なる回転速度で回転すると、機械１１～１３では、モータ１０の回転速度に応じて振動の周波数が変化する。
　電流センサ１４は、モータ１０に設置されており、モータ１０に流れる電流（モータ電流）を検出する。
　機器センサ１５、１６、１７は、それぞれ第１機械１１、第２機械１２、及び第Ｎ機械１３に設置されており、それぞれの機器の振動に関する物理量を検出する。具体的には、機器センサ１５～１７は、それぞれ機械１１～１３の振動に起因しこの振動と相関を持つ機械１１～１３の物理量、例えば、振動の変位、振動の速度、振動の加速度、振動により発生した音、及び振動による発熱で起こった温度変化のうち、少なくともいずれか１つを測定する。
　機器センサ１５～１７は、機械１１～１３に対して容易に着脱でき、機械１１～１３の固有振動数を求めるときだけに機械１１～１３に設置することができるものが好ましい。例えば、機器センサ１５～１７は、機械１１～１３に接着剤や磁石で固定されていることが好ましい。または、機器センサ１５～１７は、振動に関する物理量を測定する測定部が機械１１～１３に押し付けられて測定するハンドヘルドタイプやプローブチップマウントタイプのようなものが好ましい。また、機器センサ１５～１７には、安価なセンサを用いてもよい。
　共振検知部２は、電流センサ１４と機器センサ１５～１７からの信号を受信する。共振検知部２は、機器センサ１５～１７からの信号（すなわち、機械１１～１３の振動に関する信号）を用いて機械１１～１３の共振を検知し、機械１１～１３のうち共振している機器を特定する。共振検知部２は、任意の方法で機械１１～１３の共振を検知することができ、共振している機器を特定することができれば、任意の構成を備えることができる。
　機器固有振動数検知部３は、共振検知部２が共振していると特定した機器についての情報と、電流センサ１４と機器センサ１５～１７の信号とを共振検知部２から受信し、共振検知部２が共振していると特定した機器の固有振動数を求める。機器が共振していない通常状態から共振状態に移るとモータ電流が変化するが、この変化においてモータ電流の値が最大となるときのモータ電流の周波数が、機器の固有振動数である。そこで、機器固有振動数検知部３は、例えば、共振検知部２が共振していると特定した機器について、電流センサ１４からの信号を用いて、機器が共振している間にモータ電流の値が最大値となったときのモータ電流の周波数を求め、求めた周波数をその機器の固有振動数とする。
　可変交流電源部１が複数の異なる周波数の交流電圧をモータ１０に印加すると、モータ１０は、機械１１～１３を複数の異なる周波数で駆動する。すると、機械１１～１３は、回転速度が変化し、振動の周波数（振動数）が変化する。機械１１～１３は、振動数が自らの固有振動数と一致すると、振動が大きくなって共振する。
　可変交流電源部１がモータ１０に複数の異なる周波数の交流電圧を印加していくときに、共振検知部２は、機械１１～１３（機器）の共振を検知して共振している機器を特定し、機器固有振動数検知部３は、共振している機器の固有振動数を求める。本実施例による機器診断システムでは、可変交流電源部１が周波数を変えて電圧をモータ１０に印加していき、機械１１～１３の振動数を変化させて機械１１～１３をそれぞれ共振させることで、機械１１～１３の固有振動数を纏めて求めることができる。
　機械１１～１３の振動に関する物理量を検知する機器センサ１５～１７には、機械１１～１３に対して容易に着脱でき、扱いやすいセンサを用いることができる。また、機器センサ１５～１７は、共振検知部２が機械１１～１３の共振を検知できる程度の振動を検知できればよいので、検知精度が低い安価なセンサ（例えば、分解能が低いセンサ）で構成することができる。このため、本実施例による機器診断システムでは、複数の機器の固有振動数を低コストで纏めて求めることができる。
　本発明の実施例２による機器診断システムについて、図２を用いて説明する。本実施例では、共振検知部２の構成を詳しく説明する。
　図２は、本実施例による機器診断システムの構成を示す図であり、共振検知部２の構成を詳しく説明する図である。共振検知部２は、振動検知部２５、２６、２７と、共振機器判定部２２を備える。
　振動検知部２５～２７は、それぞれ、機器センサ１５～１７からの信号を受信し、機械１１～１３の振動を検知する。機器センサ１５～１７は、それぞれ、機械１１～１３の振動に関する物理量、すなわち機械１１～１３の振動に起因しこの振動と相関を持つ機械１１～１３の物理量を測定する。
　共振機器判定部２２は、機械１１～１３の共振を検知し、共振している機械（固有振動数で振動している機器）を特定する。共振機器判定部２２は、振動検知部２５～２７が検知した機械１１～１３の振動についての情報を用いて、機械１１～１３の振動を監視し、共振状態になった機械（機器）を特定する。
　共振機器判定部２２は、機器センサ１５～１７が測定した機械１１～１３の物理量の値が予め定めた閾値を超えたら、閾値を超えた物理量を測定した機器センサ１５～１７が設置されている機械１１～１３が、共振状態にあると判断する。共振機器判定部２２は、このようにして共振している機器を特定する。この閾値は、機器センサ１５～１７が設置されている機械１１～１３や、機器センサ１５～１７が測定する物理量などに応じて、予め任意に定めることができる。この閾値は、機器センサ１５～１７が測定する物理量が、機械１１～１３の保守が必要であることを示すような値よりも小さい値、または機械１１～１３が故障すると判断できるような値よりも小さい値であるのが好ましい。
　機械１１～１３を共振させるときには、機械１１～１３が破損したり故障したりしないように機械１１～１３を振動させる。例えば、機械１１～１３の共振が大きい場合には、可変交流電源部１がモータ１０に印加する周波数を変えて、共振状態にある機械１１～１３の振動を小さくし、機械１１～１３の破損や故障を防止する。
　共振機器判定部２２は、機械１１～１３の振動の振幅が予め定めた閾値を超えたら、機械１１～１３の共振が大きいと判断し、モータ１０に印加する周波数を変える指令を可変交流電源部１に送信する。
　また、共振機器判定部２２は、可変交流電源部１が機械１１～１３を複数回共振させることで、機械１１～１３が共振していることを確認することができる。可変交流電源部１は、共振機器判定部２２が共振状態にあると特定した機械１１～１３に対して、モータ１０に印加する周波数を変えることで、共振しないようにした後で再び共振させる。共振機器判定部２２は、可変交流電源部１がこのようにして機械１１～１３を複数回共振させることで、機械１１～１３が共振していることを確認することができる。
　本発明の実施例３による機器診断システムについて、図３を用いて説明する。本実施例では、固有振動数を纏めて求める複数の機器において、それぞれの機器を構成する部品ごとに異なる固有振動数が存在する場合について説明する。
　図３は、本実施例による機器診断システムの構成を示す図である。機械１１～１３には、機械１１～１３を構成する部品ごとに異なる固有振動数が存在する。
　可変交流電源部１は、モータ１０に印加する交流電圧の周波数を、時間とともに連続的に変化させていく。図３に示した例では、可変交流電源部１は、モータ１０に印加する交流電圧の周波数を、時間とともに連続的に増加させていく。
　可変交流電源部１によりモータ１０が機械１１～１３を駆動する周波数が増加していき、モータ１０の回転速度が増加して機械１１～１３の固有振動数に一致すると、機械１１～１３は、振動が大きくなり共振する。機械１１～１３を構成する部品ごとに異なる固有振動数が存在すると、機械１１～１３は、部品ごとに複数の周波数で振動が大きくなり共振を起こす。図３には、機械１１と機械１３が、複数の周波数で共振を起こしている例を示している。
　共振検知部２は、機器センサ１５～１７からの信号を用いて機械１１～１３を構成する部品の共振を検知し、共振している部品を特定する。
　機器固有振動数検知部３は、共振検知部２が共振していると特定した部品についての情報と、電流センサ１４と機器センサ１５～１７の信号とを共振検知部２から受信し、共振検知部２が共振していると特定した部品の固有振動数を求める。
　本実施例による機器診断システムでは、可変交流電源部１が、モータ１０に印加する交流電圧の周波数を時間とともに連続的に減少させていき、このときに、共振検知部２が、機械１１～１３を構成する部品のうち共振している部品を特定し、機器固有振動数検知部３が、共振している部品の固有振動数を求めてもよい。例えば、可変交流電源部１は、モータ１０を最大速度で回転させた後でモータ１０に印加する電源を切ることで、モータ１０が機械１１～１３を駆動する周波数を減少させていってもよい。モータ１０の回転速度が減少していって機械１１～１３の固有振動数に一致すると、機械１１～１３は、振動が大きくなり共振する。
　本実施例による機器診断システムでは、モータ１０に印加する交流電圧の周波数を時間とともに連続的に変化させていくことで、複数の機械１１～１３を構成する部品の固有振動数を纏めて求めることができる。
　本発明の実施例４による機器診断システムについて、図４を用いて説明する。本実施例では、機器固有振動数検知部３の構成を詳しく説明する。
　図４は、本実施例による機器診断システムの構成を示す図であり、機器固有振動数検知部３の構成を詳しく説明する図である。機器固有振動数検知部３は、周波数演算部３０２と、固有振動数判定部３０３を備える。なお、共振検知部２は、共振判定部２０２を備える。共振判定部２０２は、実施例２（図２）で説明した振動検知部２５～２７と共振機器判定部２２を備える。
　共振検知部２の共振判定部２０２は、機器センサ１５～１７からの信号を受信して機械１１～１３の共振を検知し、共振している機械を特定する。
　機器固有振動数検知部３の周波数演算部３０２は、電流センサ１４の信号を共振検知部２から受信する。そして、周波数演算部３０２は、電流センサ１４の信号を用いて、機械１１～１３を駆動させているモータ１０に流れる電流（モータ電流）の周波数成分を求める。周波数演算部３０２は、例えば、高速フーリエ変換を用いて電流センサ１４の信号を周波数成分に分解し、モータ電流の周波数成分を取得する。
　機器固有振動数検知部３の固有振動数判定部３０３は、周波数演算部３０２が求めたモータ電流の周波数成分と、共振判定部２０２が共振していると特定した機械１１～１３の振動に関する情報を用いて、共振判定部２０２が共振していると特定した機械１１～１３の固有振動数を求める。例えば、固有振動数判定部３０３は、共振判定部２０２により共振していると特定された機械１１～１３が共振している間にモータ電流の値が最大となるモータ電流の周波数成分を求める。そして、固有振動数判定部３０３は、この周波数成分が、共振判定部２０２により共振していると特定された機械１１～１３の共振周波数であると判断し、この共振周波数を共振していると特定された機械１１～１３の固有振動数とする。
　本実施例による機器診断システムでは、機械１１～１３に設置した機器センサ１５～１７を用いて機械１１～１３が共振しているか否か（固有振動状態であるか否か）を判定し、共振している機械１１～１３の固有振動の周波数（固有振動数）を電流センサ１４が測定した電流データから求める。このため、本実施例による機器診断システムでは、機器センサ１５～１７の測定値から振動の周波数を求める必要がないので、機器センサ１５～１７には、機械１１～１３が共振（固有振動）をしているか否かを共振検知部２が検知できる程度の信号を取得できるような、簡易で安価なセンサ（例えば、分解能が低いセンサ）を用いることができる。従って、本実施例による機器診断システムでは、複数の機器の固有振動数を低コストで纏めて求めることができる。
　本発明の実施例５による機器診断システムについて、図５を用いて説明する。本実施例による機器診断システムでは、求めた複数の機器の固有振動数を用いて、機器の異常を判定することができる。
　図５は、本実施例による機器診断システムの構成を示す図である。本実施例による機器診断システムは、機器固有振動数検知部３に接続された機器異常判定部４１と、機器異常判定部４１に接続された出力部４２を備える。
　本実施例による機器診断システムは、機械１１～１３の稼働中に、機器固有振動数検知部３が機械１１～１３の固有振動数を求め、機器異常判定部４１が機械１１～１３の固有振動数を用いて、機械１１～１３の異常を判定する。出力部４２は、機器異常判定部４１の判定結果を出力する。
　例えば、機器異常判定部４１は、機器固有振動数検知部３から機械１１～１３の固有振動数を取得し、機械１１～１３のうちの機器について、固有振動数が時間とともに変化しており変化の割合が予め定めた値より大きいときは、その機器が異常であると判定する。また、例えば、機器異常判定部４１は、機器固有振動数検知部３から、機械１１～１３の固有振動数と、機器センサ１５～１７が測定した機械１１～１３の物理量を取得し、機械１１～１３のうちの機器の物理量が、固有振動数以外の周波数でピークを持つときは、その機器が異常であると判定する。また、例えば、機器異常判定部４１は、機械１１～１３のうちの機器の固有振動数での物理量が、予め定めた値より大きいときは、その機器が異常であると判定する。
　出力部４２は、機器異常判定部４１から、機器異常判定部４１がどの機器が異常であると判定したかという判定結果を取得し、この判定結果を出力する。出力部４２は、判定結果とともに、異常を示す数値（例えば、機器の固有振動数や物理量）を出力することもできる。
　例えば、出力部４２は、機器診断システムや産業機器システムの外部の装置に判定結果を出力する。また、例えば、出力部４２は、表示部を備え、この表示部に判定結果を出力する。また、例えば、出力部４２は、音声出力部を備え、異常であると判定した機器がある場合に音声出力部に音声（例えば、警報音や警告メッセージ）を出力する。出力部４２は、無線通信や有線通信を用いて、判定結果を出力する。
　本実施例による機器診断システムは、求めた機械１１～１３の固有振動数を用いて、機械１１～１３の状態を監視し、機械１１～１３の異常を判定し、判定結果を出力することができるので、機械１１～１３を備える産業機器システム全体を監視することができる。
　本発明の実施例６による機器診断システムについて、図６Ａ～６Ｄを用いて説明する。本実施例による機器診断システムは、機器センサ１５～１７を備えず、モータ１０に設置された電流センサ１４が検出したモータ電流のみを用いて、複数の機器の固有振動数を求める。
　以下、本実施例による機器診断システムについて、実施例１による機器診断システムと異なる点を主に説明する。本実施例による機器診断システムにおいて、複数の機器の固有振動数を求めるときには、まずモータ１０のみを駆動し、モータ１０の固有振動数を求める。
　図６Ａは、本実施例による機器診断システムにおいて、モータ１０の固有振動数を測定するときの構成を示す図である。モータ１０には、電流センサ１４が設置されているが、複数の機器（第１機械１１、第２機械１２、・・・、及び第Ｎ機械１３）が接続されていない。
　可変交流電源部１は、モータ１０に複数の異なる周波数の交流電圧を印加し、モータ１０を駆動する。機器固有振動数検知部３は、電流センサ１４が測定したモータ電流の値が最大値となったときのモータ電流の周波数を求め、求めた周波数をモータ１０の固有振動数とする。
　次に、モータ１０に第１機械１１を接続し、第１機械１１の固有振動数を求める。
　図６Ｂは、本実施例による機器診断システムにおいて、第１機械１１の固有振動数を測定するときの構成を示す図である。モータ１０には、第１機械１１のみが接続されている。
　可変交流電源部１は、モータ１０に複数の異なる周波数の交流電圧を印加し、モータ１０と第１機械１１を駆動する。機器固有振動数検知部３は、電流センサ１４が測定したモータ電流の値がモータ１０の固有振動数以外の周波数で最大値となったときのモータ電流の周波数を求め、求めた周波数を第１機械１１の固有振動数とする。
　次に、モータ１０に第２機械１２を接続し、第２機械１２の固有振動数を求める。
　図６Ｃは、本実施例による機器診断システムにおいて、第２機械１２の固有振動数を測定するときの構成を示す図である。モータ１０には、第１機械１１と第２機械１２のみが接続されている。
　可変交流電源部１は、モータ１０に複数の異なる周波数の交流電圧を印加し、モータ１０と第１機械１１と第２機械１２を駆動する。機器固有振動数検知部３は、電流センサ１４が測定したモータ電流の値がモータ１０と第１機械１１の固有振動数以外の周波数で最大値となったときのモータ電流の周波数を求め、求めた周波数を第２機械１２の固有振動数とする。
　本実施例による機器診断システムでは、以下同様にして、第Ｎ機械１３までの機器の固有振動数を順に求める。すなわち、モータ１０に第Ｎ機械１３まで機器を１つずつ順に接続していき、モータ１０に複数の異なる周波数の交流電圧を印加して、第Ｎ機械１３までの固有振動数を求める。
　図６Ｄは、本実施例による機器診断システムにおいて、第Ｎ機械１３の固有振動数を測定するときの構成を示す図である。モータ１０には、第１機械１１から第Ｎ機械１３までが接続されている。
　可変交流電源部１は、モータ１０に複数の異なる周波数の交流電圧を印加し、モータ１０から第Ｎ機械１３までを駆動する。機器固有振動数検知部３は、電流センサ１４が測定したモータ電流の値がすでに固有振動数を求めた機器（モータ１０と機械１１、１２、・・・）の固有振動数以外の周波数で最大値となったときのモータ電流の周波数を求め、求めた周波数を第Ｎ機械１３の固有振動数とする。
　本実施例による機器診断システムでは、モータ１０の固有振動数を求めた後で、モータ１０に機器を１つずつ順に接続することで、電流センサ１４が測定したモータ電流のみを用いて、モータ１０に接続された複数の機器の固有振動数を求めることができる。このため、本実施例による機器診断システムでは、機器に設置されて機器の振動に関する物理量を検知する機器センサが不要であり、より簡易な構成で複数の機器の固有振動数を求めることができる。
　本実施例による機器診断システムを用いると、例えば、メンテナンスなどでモータ１０から機器の接続を外した後で、再びモータ１０に機器を接続するときに、複数の機器の固有振動数を求めることができる。
　なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、削除したり、他の構成を追加・置換したりすることが可能である。
　１…可変交流電源部、２…共振検知部、３…機器固有振動数検知部、１０…モータ、１１…第１機械、１２…第２機械、１３…第Ｎ機械、１４…電流センサ、１５、１６、１７…機器センサ、２２…共振機器判定部、２５、２６、２７…振動検知部、４１…機器異常判定部、４２…出力部、２０２…共振判定部、３０２…周波数演算部、３０３…固有振動数判定部。

Claims (8)

  1. 　複数の機器に接続され複数の前記機器を回転させるモータに、複数の異なる周波数の交流電圧を印加する可変交流電源部と、
    　前記モータに設置されており、前記モータに流れる電流を検出する電流センサと、
    　複数の前記機器のそれぞれに設置されており、複数の前記機器のそれぞれの振動に関する物理量を測定する機器センサと、
    　前記機器センサからの信号を用いて、共振している前記機器を特定する共振検知部と、
    　前記電流センサからの信号を用いて、前記共振検知部が共振していると特定した前記機器の固有振動数を求める機器固有振動数検知部と、
    を備えることを特徴とする機器診断システム。
  2. 　前記共振検知部は、前記可変交流電源部が前記モータに複数の異なる周波数の前記交流電圧を印加していくときに、前記機器センサが測定した前記物理量の値が予め定めた閾値を超えたら、前記閾値を超えた前記物理量を測定した前記機器センサが設置されている前記機器が共振していると判断する、
    請求項１に記載の機器診断システム。
  3. 　前記機器固有振動数検知部は、前記可変交流電源部が前記モータに複数の異なる周波数の前記交流電圧を印加していくときに、前記共振検知部に共振していると特定された前記機器が共振している間の、前記電流センサが検出した前記電流の周波数成分を用いて、前記共振検知部が共振していると特定した前記機器の固有振動数を求める、
    請求項１に記載の機器診断システム。
  4. 　前記機器固有振動数検知部は、前記電流の値が最大となる前記電流の周波数成分を、前記共振検知部が共振していると特定した前記機器の固有振動数とする、
    請求項３に記載の機器診断システム。
  5. 　前記可変交流電源部は、前記モータに印加する前記交流電圧の周波数を、時間とともに連続的に変化させる、
    請求項１に記載の機器診断システム。
  6. 　前記機器固有振動数検知部が求めた前記機器の固有振動数を用いて、前記機器の異常を判定する機器異常判定部と、
    　前記機器異常判定部の判定結果を出力する出力部と、
    を備える請求項１に記載の機器診断システム。
  7. 　前記機器センサは、振動の変位、振動の速度、振動の加速度、振動により発生した音、及び振動による発熱で起こった温度変化のうち、少なくともいずれか１つを測定する、
    請求項１に記載の機器診断システム。
  8. 　前記機器センサは、前記機器に接着剤または磁石で固定されている、または前記物理量を測定する測定部が前記機器に押し付けられて前記物理量を測定する、
    請求項１に記載の機器診断システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015216709A (ja) * 2014-05-07 2015-12-03 山洋電気株式会社 モータ制御装置
JP2020022260A (ja) * 2018-07-31 2020-02-06 東洋電機製造株式会社 機械異常予知装置
JP2020038174A (ja) * 2018-09-05 2020-03-12 富士電機株式会社 機械診断装置及び機械診断プログラム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015216709A (ja) * 2014-05-07 2015-12-03 山洋電気株式会社 モータ制御装置
JP2020022260A (ja) * 2018-07-31 2020-02-06 東洋電機製造株式会社 機械異常予知装置
JP2020038174A (ja) * 2018-09-05 2020-03-12 富士電機株式会社 機械診断装置及び機械診断プログラム

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