(57)【要約】【課題】診断対象となる装置の稼働率を低下させることなく、その装置を診断すること。【解決手段】診断システム１００は、電動機駆動系への動作指令を、作業期間と非作業期間とに区分し、非作業期間において、電動機駆動系の特性を測定するための特性測定用信号を電動機駆動系内の指令に加算する加算期間を決定する指令解析部２２と、決定された加算期間に、電動機駆動系内の指令に特性測定用信号を加算して、加算後の指令に基づいて電動機駆動系内の電動機３を駆動するアンプ２と、取得した応答情報に基づいて、電動機駆動系の、加算期間における１以上の特性値を算出する装置特性解析部２５と、装置特性解析部２５によって算出された特性値に基づいて、特性値が、あらかじめ設定された閾値に至るまでの時間を推定し、当該推定した時間を装置のメンテナンス時期として出力する解析結果出力部２６とを備える。【選択図】図１
2020079970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機駆動系を有する装置の診断システムであって、
前記電動機駆動系への動作指令を、前記装置が所定動作をしている期間である作業期間と、当該作業期間以外の期間である非作業期間とに区分し、当該非作業期間において、前記電動機駆動系の特性を測定するための特性測定用信号を前記電動機駆動系内の指令に加算する加算期間を決定する指令解析部と、
前記指令解析部によって決定された加算期間に、前記電動機駆動系内の指令に前記特性測定用信号を加算して、加算後の指令に基づいて前記電動機駆動系内の電動機を駆動するアンプと、
前記加算期間における前記電動機駆動系の動作状態に係る応答情報を取得し、当該応答情報に基づいて、前記電動機駆動系の、前記加算期間における１以上の特性値を算出する装置特性解析部と、
前記装置特性解析部によって算出された前記特性値に基づいて、前記特性値が、あらかじめ設定された閾値に至るまでの時間を推定し、当該推定した時間を前記装置のメンテナンス時期として出力する解析結果出力部とを備える
診断システム。
【請求項２】
前記装置特性解析部によって算出される特性値は、前記電動機駆動系内のフィードバック制御系の開ループ周波数特性の位相余裕、前記電動機駆動系内のフィードバック制御系の開ループ周波数特性のゲイン余裕、前記電動機駆動系内のフィードバック制御系の閉ループ周波数特性のピークゲインのうちのいずれか１つである
請求項１に記載の診断システム。
【請求項３】
前記装置特性解析部は、前記特性値の算出において、２以上の特性値を算出し、
前記解析結果出力部は、前記メンテナンス時期の出力において、前記装置特性解析部によって推定された時間変化のそれぞれに基づいて、前記特性値のそれぞれがあらかじめ設定された閾値のそれぞれに至るまでの時間を推定し、当該推定した時間のうち、最も短い時間を、前記装置のメンテナンス時期として出力する
請求項１に記載の診断システム。
【請求項４】
前記装置特性解析部によって算出される２以上の特性値には、前記電動機駆動系内のフィードバック制御系の開ループ周波数特性の１つないし複数の位相余裕、前記電動機駆動系内のフィードバック制御系の開ループ周波数特性の１つないし複数のゲイン余裕、前記電動機駆動系内のフィードバック制御系の閉ループ周波数特性の１つないし複数のピークゲインのうちの少なくとも２つが含まれる
請求項３に記載の診断システム。
【請求項５】
前記指令解析部は、前記加算期間の決定において、前記非作業期間に区分された動作指令のうち、前記電動機駆動系の加速度が略０の期間の中から、前記加算期間を決定する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の診断システム。
【請求項６】
前記指令解析部は、前記加算期間の決定において、前記非作業期間に区分された動作指令のうち、前記電動機駆動系の速度が所定時間以上０でない期間の中から、前記加算期間を決定する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の診断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機で駆動される機構を有する装置の診断システムに関するもので、特に電動機、電動機を駆動する制御器、電動機で駆動される機構から成る電動機駆動系のメンテナンス時期の診断に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動機駆動系を有する装置の診断システムとして、機械の状態の変化から電動機駆動系のメンテナンスの必要性を診断する技術が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２８２７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来の診断システムでは、診断を行うことで、診断対象となる装置の稼働率が低下してしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、係る問題に鑑みてなされたものであり、診断対象となる装置の稼働率を低下させることなく、その装置を診断することができる新規な診断システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る診断システムは、電動機駆動系を有する装置の診断システムであって、前記電動機駆動系への動作指令を、前記装置が所定動作をしている期間である作業期間と、当該作業期間以外の期間である非作業期間とに区分し、当該非作業期間において、前記電動機駆動系の特性を測定するための特性測定用信号を前記電動機駆動系内の指令に加算する加算期間を決定する指令解析部と、前記指令解析部によって決定された加算期間に、前記電動機駆動系内の指令に前記特性測定用信号を加算して、加算後の指令に基づいて前記電動機駆動系内の電動機を駆動するアンプと、前記加算期間における前記電動機駆動系の動作状態に係る応答情報を取得し、当該応答情報に基づいて、前記電動機駆動系の、前記加算期間における１以上の特性値を算出する装置特性解析部と、前記装置特性解析部によって算出された前記特性値に基づいて、前記特性値が、あらかじめ設定された閾値に至るまでの時間を推定し、当該推定した時間を前記装置のメンテナンス時期として出力する解析結果出力部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記診断システムによると、診断対象となる装置の稼働率を低下させることなく、その装置を診断することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態における診断システムの構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態における上位部の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態における動作指令の例を示すタイミング図である。
【図４】実施の形態におけるアンプ、電動機、および負荷機械から成る制御系の制御構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態における電動機および負荷機械が連結された制御対象の周波数特性の例を示す模式図である。
【図６】実施の形態における位相余裕の時間変化の例を示す模式図である。
【図７】従来型の診断システムの一例を示すブロック図である。
【図８】従来型の診断システムで得られる特性例を示す模式図である。
【図９】従来型の診断システムで得られる特性の変化例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（本発明の一態様を得るに至った経緯）
上述したように、従来から電動機駆動系を有する装置の診断方法としては、例えば、機械の摩擦力の変化から電動機駆動系のメンテナンスの必要性を診断する方法が知られている。
【００１０】
図７は従来の技術思想に基づく診断システムの一例を示すブロック図である。図７に示されるように、従来型の診断システムは、外部表示装置１０１（例えばパソコン）と、電動機１０３と、電動機１０３を駆動するアンプ１０２と、電動機によって駆動される負荷機械１０４（例えば１軸スライダ）とを含む。外部表示装置１０１において、指令例えば速度台形波指令を作成し、アンプ１０２に転送する。この指令に基づいてアンプ１０２から電動機１０３に電力を供給し動作（回転）させることで負荷機械１０４が駆動される。この時の電動機１０３の動作情報（電動機回転位置、電動機回転速度、電動機トルク指令）がアンプ１０２から外部表示装置１０１に転送される。
【００１１】
複数の速度台形波パターンで電動機１０３を動作させ、その時の電動機回転速度と電動機トルク指令を保存した後、外部表示装置１０１に図８に示すような電動機回転速度と電動機トルク指令との関係をプロット表示する。図８中の２０１と２０２の部分を直線補間すると次式が得られる。
【００１２】
Ｔ＝Ａ・ｖ＋Ｂ  （数式１）
【００１３】
ここで、Ｔは電動機トルク指令、ｖは電動機回転速度、Ａは粘性摩擦係数、Ｂは静止摩擦係数を表す。
【００１４】
この粘性摩擦係数と静止摩擦とを初期連続運転後に記録しておき、１週間、１ヶ月の単位で速度台形波パターンにて動作させた時の電動機の動作情報を用いて電動機回転速度と電動機トルク指令との関係をプロット表示すると、図９に示すような関係図が得られる。
【００１５】
同図において、実線は初期の摩擦特性、点線は２年使用後の摩擦特性である。使用年数の経過に伴い摩擦特性が変化していることが確認できる。この摩擦特性の変化を確認することで、負荷機械のグリスの交換や機械部品の摩耗チェック等のメンテナンス時期かどうかを診断することができる。
【００１６】
発明者は、上記従来型の診断システムに対して、以下の問題が生じることを見出した。
【００１７】
従来の技術思想による技術では、別途診断運転を要し、例えば、摩擦特性を求めるために電動機を複数の速度台形波パターンで動かし電動機回転速度と電動機トルク指令を取得するという特別な動作が必要である。この動作をさせるためには、装置を含む生産ラインを一旦止めることになり、生産性が低下する。またこの動作をさせる場合、通常動作に戻すための初期化動作等も必要になるため、装置の稼働率が低下してしまう。
【００１８】
また従来の技術思想による技術では、診断運転から得られた摩擦特性の変化から機械部品の摩耗をチェックすべきか等のメンテナンス時期を診断しているが、どの程度の変化があればその時期かの判断基準が示されていない。判断基準を少しの変化に設定すると、メンテナンスが頻繁になり装置の稼働率が低下してしまう。逆に判断基準を大きな変化に設定すると、メンテナンスが遅れて装置が異常動作、例えば電動機駆動系の発振などで非常停止する可能性もある。この場合、早急に復旧させる必要があるが、交換すべき機械部品が準備できていないと復旧までに時間がかかってしまう。理想的には適切な判断基準を設定するべきだが、異常動作発生時の摩擦特性は設置環境等によっても変わるため、ある程度の余裕を持たせる必要があり、精度よいメンテナンス時期の診断とするには改善の余地がある。
【００１９】
発明者は、上述の点で、改善を図るべく本発明の一態様に係る新規な診断システムを得るに至った。
【００２０】
本発明の一態様に係る診断システムは、電動機駆動系を有する装置の診断システムであって、前記電動機駆動系への動作指令を、前記装置が所定動作をしている期間である作業期間と、当該作業期間以外の期間である非作業期間とに区分し、当該非作業期間において、前記電動機駆動系の特性を測定するための特性測定用信号を前記電動機駆動系内の指令に加算する加算期間を決定する指令解析部と、前記指令解析部によって決定された加算期間に、前記電動機駆動系内の指令に前記特性測定用信号を加算して、加算後の指令に基づいて前記電動機駆動系内の電動機を駆動するアンプと、前記加算期間における前記電動機駆動系の動作状態に係る応答情報を取得し、当該応答情報に基づいて、前記電動機駆動系の、前記加算期間における１以上の特性値を算出する装置特性解析部と、前記装置特性解析部によって算出された前記特性値に基づいて、前記特性値が、あらかじめ設定された閾値に至るまでの時間を推定し、当該推定した時間を前記装置のメンテナンス時期として出力する解析結果出力部とを備えることを特徴とする。
【００２１】
上記診断システムは、診断対象となる装置が所定動作をしている期間以外の期間である非作業期間における、電動機駆動系の動作状態に係る応答情報に基づいて、その電動機駆動系の特性値の時間変化を推定する。
【００２２】
このため、この診断システムによると、診断対象となる装置の稼働率を低下させることなく、その装置を診断することができるようになる。
【００２３】
また、例えば、前記装置特性解析部によって算出される特性値は、前記電動機駆動系内のフィードバック制御系の開ループ周波数特性の位相余裕、前記電動機駆動系内のフィードバック制御系の開ループ周波数特性のゲイン余裕、前記電動機駆動系内のフィードバック制御系の閉ループ周波数特性のピークゲインのうちのいずれか１つであるとしてもよい。
【００２４】
これにより、より精度のよいメンテナンス時期を出力することができるようになる。
【００２５】
また、例えば、前記装置特性解析部は、前記特性値の算出において、２以上の特性値を算出し、前記解析結果出力部は、前記メンテナンス時期の出力において、前記装置特性解析部によって推定された時間変化のそれぞれに基づいて、前記特性値のそれぞれがあらかじめ設定された閾値のそれぞれに至るまでの時間を推定し、当該推定した時間のうち、最も短い時間を、前記装置のメンテナンス時期として出力するとしてもよい。
【００２６】
これにより、より精度のよいメンテナンス時期を出力することができるようになる。
【００２７】
また、例えば、前記装置特性解析部によって算出される２以上の特性値には、前記電動機駆動系内のフィードバック制御系の開ループ周波数特性の１つないし複数の位相余裕、前記電動機駆動系内のフィードバック制御系の開ループ周波数特性の１つないし複数のゲイン余裕、前記電動機駆動系内のフィードバック制御系の閉ループ周波数特性の１つないし複数のピークゲインのうちの少なくとも２つが含まれるとしてもよい。
【００２８】
これにより、より精度のよいメンテナンス時期を出力することができるようになる。
【００２９】
また、例えば、前記指令解析部は、前記加算期間の決定において、前記非作業期間に区分された動作指令のうち、前記電動機駆動系の加速度が略０の期間の中から、前記加算期間を決定するとしてもよい。
【００３０】
これにより、より精度のよいメンテナンス時期を出力することができるようになる。
【００３１】
また、例えば、前記指令解析部は、前記加算期間の決定において、前記非作業期間に区分された動作指令のうち、前記電動機駆動系の速度が所定時間以上０でない期間の中から、前記加算期間を決定するとしてもよい。
【００３２】
これにより、より精度のよいメンテナンス時期を出力することができるようになる。
【００３３】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されても良く、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
【００３５】
（実施の形態）
図１は、実施の形態における電動機駆動系を有する装置の診断システム１００の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、診断システム１００は、動作指令の生成および後述するメンテナンス時期の推定を行う上位部１と、電動機３と、電動機３を駆動制御するアンプ２と、電動機３の回転位置を検出する回転位置検出器４と、電動機３によって駆動される負荷機械５とを含む。
【００３６】
さらに、診断システム１００は、アンプ２から電動機３へ電力を供給するパワー線６と、回転位置検出器４の出力である回転位置情報をアンプ２へ伝える回転位置検出線７と、上位部１で生成された動作指令をアンプ２へ伝える指令線８と、後述する特性測定用信号をアンプ２へ伝える測定用信号線９と、電動機３の動作状態（電動機回転位置、電動機回転速度、電動機トルク指令）および、アンプ２内の制御パラメータ情報を上位部１に伝える電動機情報線１０とを含む。
【００３７】
上記構成の診断システム１００において、アンプ２は、上位部１で生成される動作指令通り電動機３が回転するように、動作指令と回転位置検出器４で検出される電動機回転位置とを比較しながら、電動機３の駆動制御を行う。
【００３８】
図２は、上位部１の構成を示すブロック図である。図２に示されるように、上位部１は、指令パターン入力部２１と、指令生成部２２と、指令解析部２３と、測定用信号生成部２４と、装置特性解析部２５と、解析結果出力部２６とを含んで構成される。
【００３９】
指令パターン入力部２１は、診断システム１００のユーザによる、動作指令のパラメータおよび後述する作業区分情報の入力を受け付ける。
【００４０】
指令生成部２２は、指令パターン入力部２１によって受け付けられた動作指令のパラメータに基づいて動作指令を生成する。そして、生成した動作指令を、指令線８を通じてアンプ２へ出力する。
【００４１】
指令解析部２３は、指令パターン入力部２１に入力された作業区分情報に基づいて、動作指令を、装置（負荷機械５）が所定動作をしている期間である作業期間と、作業期間以外の期間である非作業期間とに区分する。そして、この非作業期間において、電動駆動系の特性を測定するための特性測定用信号を、動作指令に加算する加算期間を決定する。
【００４２】
測定用信号生成部２４は、特性測定用信号を生成し、指令解析部２３によって決定された加算期間に、生成した特性測定用信号を、測定用信号線９を通じてアンプ２へ出力する。特性測定用信号としては、例えばＭ系列信号の電動機トルク指令とする。
【００４３】
装置特性解析部２５は、電動機情報線１０を通じて得られる加算期間の電動機３の動作状態およびアンプ２内の制御パラメータ情報とから電動機駆動系の特性を解析する。すなわち、装置特性解析部２５は、加算期間における電動機駆動系の特性に係る応答情報を取得し、その応答情報に基づいて、電動機駆動系の、加算期間における１以上の特性値を算出する。
【００４４】
解析結果出力部２６は、装置特性解析部２５で解析された電動機駆動系の特性が入力されるとともに蓄積され、蓄積された電動機駆動系の特性の時間変化から適切なメンテナンス時期を推定し、ディスプレイ等を用いてユーザに情報を提供する。すなわち、解析結果出力部２６は、装置特性解析部２５によって算出された特性値に基づいて、その特性値が、予め定められた閾値に至るまでの時間を推定し、その推定した時間を、装置（負荷機械５）のメンテナンス時期として出力する。
【００４５】
以下、本実施の形態の診断システム１００について、図を用いて、より具体的に説明する。
【００４６】
図３は動作指令の例を示すタイミング図である。図３において、Ｔ１〜Ｔ８は時刻０からの経過時間、Ｓ１〜Ｓ６は回転量、Ｖ１、Ｖ２は各回転動作時の速度指令の最大値である。図３の例は、正方向にＳ１からＳ５までの回転量を順に回転し、そのあと逆方向にＳ６の回転量を回転して元の位置に戻る動作指令の例となっている。Ｓ１からＳ５までの回転量の動作をする期間は、装置（負荷機械５）が高精度の位置決めをしながらなんらかの仕事をしている期間、すなわち所定動作をしている期間、Ｓ６の回転動作をする期間は元の位置に戻る期間とする。
【００４７】
ここで、装置がなんらかの仕事をしている期間、すなわち、所定動作をしている期間を作業期間、それ以外の期間を非作業期間、そして作業期間か非作業期間かという情報を作業区分情報と呼ぶ。図３に示す動作指令の場合、装置（負荷機械５）がなんらかの仕事をしている、すなわち、所定動作をしている時刻０から時刻Ｔ６までが作業期間、それ以外の時刻Ｔ６から時刻Ｔ８までが非作業期間となる。例えば、この動作が部品実装機の動作とすると、時刻０から時刻Ｔ６までの作業期間は電子部品の実装をする期間、時刻Ｔ６から時刻Ｔ８までの非作業期間は電子部品を実装し終わって次の部品を取りに戻る期間となる。
【００４８】
このような動作指令で動かす場合の上位部１の各構成要素の動作を説明する。指令パターン入力部２１では、上記Ｔ１〜Ｔ８、Ｓ１〜Ｓ６、Ｖ１、Ｖ２といった動作指令のパラメータと、作業区分情報とが入力される。指令生成部２２では、指令パターン入力部２１で入力されたＴ１〜Ｔ８、Ｓ１〜Ｓ６、Ｖ１、Ｖ２といったパラメータに基づき、図３に示す動作指令を生成する。指令解析部２３では、指令パターン入力部２１で入力された作業区分情報の非作業期間内で特性測定用信号を加算する加算期間を決定する。図３に示す動作指令の場合、Ｔ６からＴ８までが非作業期間であるが、Ｔ６からＴ７の間の速度指令が一定速である期間の初めの方のＴＸを加算期間として決める。加算期間の望ましい決め方については、後述する。測定用信号生成部２４では指令解析部２３によって決められた加算期間、生成した特性測定用信号をアンプ２へ出力する。アンプ２内では電動機の制御系において、特性測定用信号が加算される。
【００４９】
図４はアンプ２、電動機３、および負荷機械５から成る制御系の制御構成を示すブロック図である。点線（Ａ）で囲まれた部分が速度フィードバック制御部４１、点線（Ｂ）で囲まれた部分が位置フィードバック制御部４２となる２重フィードバック制御構成である。
【００５０】
上位部１内の指令生成部２２から入力された速度指令を積分し位置指令とする。位置指令は位置フィードバック制御部４２に入力される。位置指令と電動機回転位置の差分が計算され、これにゲインＫｐを乗じ内部速度指令とする。内部速度指令は速度フィードバック制御部４１に入力される。内部速度指令と電動機回転速度の差分が計算され、これにゲインＫｖを乗じ第１トルク指令とする。この第１トルク指令に測定用信号生成部２４から入力される特性測定用信号を加算し電動機トルク指令とする。この電動機トルク指令に基づいて電動機３を駆動する。
【００５１】
すなわち、アンプ２は、指令解析部２３によって決定された加算期間に、第１トルク指令に特性測定用信号を加算して、加算後の電動機トルク指令に基づいて電動機３を駆動する。
【００５２】
また、アンプ２は、電動機３の動作状態（電動機回転速度、電動機トルク指令）を、電動機情報線１０を通じて上位部１に伝える。
【００５３】
図２を用いて、上位部１内の要素の動作の説明に戻る。装置特性解析部２５では、電動機情報線１０を通じて得られる加算期間の電動機３の動作状態である電動機回転速度と電動機トルク指令およびアンプ２内の制御パラメータ情報とから装置（負荷機械５）の特性を解析する。以下、装置（負荷機械５）の特性の解析について説明する。
【００５４】
図４のブロック図からわかるように、電動機トルク指令を入力、電動機回転速度を出力とすれば、電動機３および負荷機械５が連結された制御対象の周波数特性を計算できる。具体的には、電動機トルク指令、電動機回転速度それぞれを周波数解析しその差分を演算することで得られる。例えば、図５に示すような周波数特性が得られる。この周波数特性が得られれば、アンプ２の制御構成、および制御パラメータは既知であるため、容易に速度フィードバック制御部４１の開ループ周波数特性、位置フィードバック制御部４２の開ループ周波数特性が計算できる。フィードバック制御系の開ループ周波数特性の安定性解析としては、位相余裕を調べる方法が知られている。制御系の安定性解析は装置（負荷機械５）の電動機駆動系が発振するかどうかとの相関性が高いため、異常動作前の判断指標として適切である。得られた位相余裕の情報を装置の特性の解析結果として、装置特性解析部２５から解析結果出力部２６へ出力する。
【００５５】
以上の装置（負荷機械５）の特性の解析を１か月ごとなど継続的に実施し、得られた位相余裕の情報を装置特性解析部２５から解析結果出力部２６へ出力する。
【００５６】
解析結果出力部２６では、継続的に入力される位相余裕の値を蓄積する。そして、図６に示すように、横軸を経過時間、縦軸を位相余裕として過去から現在までのデータをプロットし、その時間変化から今後どう変化するかの推定曲線を作成する。推定曲線の作成は最少２乗法等を用いて行う。その推定曲線と、あらかじめ決めておいた位相余裕の限界値との交点までの時間、図６においてはＤｘを適切なメンテナンス時期と推定し出力する。出力された情報はディスプレイ等を通してユーザに提供される。
【００５７】
以上の動作により、通常動作の中で装置（負荷機械５）の作業を妨げることなく装置（負荷機械５）の電動機駆動系の特性を把握でき、その時間変化を推定することで適切なメンテナンス時期を出力することが可能となる。また電動機駆動系の特性として制御系の安定性解析の指標である位相余裕を用いているため、電動機駆動系が発振するかどうかとの相関性が高く、精度よく適切なメンテナンス時期を推定することが可能となる。
【００５８】
ここで、指令解析部２３で決められる特性測定用信号の望ましい加算期間について説明する。装置特性解析部２５において、精度よく周波数特性を算出できれば位相余裕も精度よく算出でき、結果的に適切なメンテナンス時期を精度よく推定することが可能となる。精度よく周波数特性を算出するためには、周波数特性の入力信号である電動機トルク指令が全周波数領域でフラットなゲイン特性を持つことが望ましい。フラットでない部分があるとゲインの落ち込んだ周波数域の周波数特性の演算精度が劣化するためである。図４に示したように、電動機トルク指令は内部速度指令に装置特性測定用信号を加算したものである。装置特性測定用信号はＭ系列信号であるためホワイトノイズ特性を有する。すなわち、全周波数領域でフラットなゲイン特性を持つ。従って、もう１つの成分である内部速度指令ができる限りフラットなゲイン特性であることが望ましい。図３で示した一定速の領域は加速度が略０になるので、周波数成分としては直流成分のみになり、この条件に合致する。よって、特性測定用信号の加算タイミングは、非作業期間内で、動作指令の加速度が略０の期間の中から選定することが望ましい。さらに、０速度付近の領域では静摩擦の影響を受けて、周波数特性の入出力である電動機トルク指令と電動機回転速度の関係が非線形となり周波数特性の演算精度が劣化するため、速度指令が所定時間以上０でない期間の中から選定することがより望ましい。本実施例では、この２点を考慮して加算期間を決定している。
【００５９】
以上のように、本発明の電動機駆動系を有する装置の診断システムは、通常動作の中で装置の作業を妨げることなく装置の電動機駆動系の特性を把握するので、装置の稼働率を低下させることなく適切なメンテナンス時期を精度よく推定することができる。
【００６０】
なお、本実施例では電動機駆動系の特性としてフィードバック制御部の開ループ周波数特性の位相余裕を用いるとしたが、同じように制御系の安定性の指標として知られている開ループ周波数特性のゲイン余裕を用いるとしてもよい。また、速度フィードバック制御部４１および位置フィードバック制御部４２の閉ループ周波数特性も同様に容易に演算できるため、同じように制御系の安定性の指標として知られている閉ループ周波数特性のピークゲインを用いるとしてもよい。
【００６１】
また、本実施例では装置特性解析部２５等は上位部１内にあるとしたが、アンプ２内にその機能を持たせる、あるいは本実施例の構成要素に外付けされる別要素にその機能を持たせるとしてもよい。
【００６２】
また、本実施例では指令解析部２３で入力された作業区分情報の非作業期間から特性測定用信号を加算する加算期間を決めるとしたが、動作指令パラメータ入力時にユーザが非作業期間かどうかを判断してタイミングを決定し入力するとしてもよい。
【００６３】
また、電動機３および負荷機械５が連結された制御対象の周波数特性が多慣性系である場合、開ループ周波数特性における位相余裕としてみるポイントが複数存在する場合がある。この場合は、すべての位相余裕を電動機駆動系の特性とし、それぞれの位相余裕の時間変化に基づいてそれぞれの推定曲線を作成し、もっとも早く位相余裕限界値に至る時間をメンテナンス時期として出力するとしてもよい。また位相余裕だけでなくゲイン余裕やピークゲインを用いる場合についても同様に、複数存在すれば全てのゲイン余裕やピークゲインを電動機駆動系の特性とするとしてもよい。
【００６４】
また、本実施例では電動機駆動系の特性として位相余裕のみを用いているが、位相余裕、ゲイン余裕、ピークゲインのうち２つ以上を用いるとしてもよい。２つ以上用いる場合は、それぞれの値の時間変化に基づいてそれぞれの推定曲線を作成し、もっとも早くあらかじめ設定されたそれぞれの限界値に至る時間をメンテナンス時期として出力するとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、電動機駆動系を有する装置に対し、装置の稼働率を低下させることなく装置の特性の変化を把握し、適切なメンテナンス時期を精度よく推定したい用途に有用である。
【符号の説明】
【００６６】
１  上位部
２  アンプ
３  電動機
４  回転位置検出器
５  負荷機械
６  パワー線
７  回転位置検出線
８  指令線
９  測定用信号線
１０  電動機情報線
２１  指令パターン入力部
２２  指令生成部
２３  指令解析部
２４  測定用信号生成部
２５  装置特性解析部
２６  解析結果出力部
１００  診断システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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