(57)【要約】【課題】  軸受の転がり疲労による寿命の予測性を向上する。【解決手段】  モータ１内で回転軸２を支持する軸受３，４の劣化監視装置１０であって、所定の単位時間ごとにモータのトルクを求めるトルク取得手段と、モータのトルクから軸受の平均荷重を求める平均荷重算出手段と、軸受の平均荷重と定格荷重とから寿命回転数を算出する寿命回転数算出手段と、モータの回転数を積算して記憶する記憶手段と、積算回転数と寿命回転数とから軸受寿命までの消費率を求める評価手段とを備える、という構成を採っている。【選択図】図３
2007032712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ内で回転軸を支持する軸受の劣化監視装置であって、
所定の単位時間ごとに前記モータのトルクを求めるトルク取得手段と、
前記モータのトルクから前記軸受の平均荷重を求める平均荷重算出手段と、
前記軸受の平均荷重と定格荷重とから寿命回転数を算出する寿命回転数算出手段と、
前記モータの回転数を積算して記憶する記憶手段と、
前記積算回転数と寿命回転数とから軸受寿命までの消費率を求める評価手段とを備えることを特徴とするモータの軸受劣化監視装置。
【請求項２】
前記トルク取得手段は、前記モータに通電される電流値からトルクを算出することを特徴とする請求項１記載のモータの軸受劣化監視装置。
【請求項３】
前記消費率の値が所定の設定値を越えたか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定に従い、前記軸受の寿命を報知する報知手段とを備えることを特徴とする請求項１又は２記載のモータの軸受劣化監視装置。
【請求項４】
前記評価手段により求められる消費率の履歴から前記軸受の寿命の到達時期を求める管理手段を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のモータの軸受劣化監視装置。
【請求項５】
複数のモータと当該各モータごとに制御を行う複数の制御装置とを備える作動機械と、当該作動機械を遠隔制御する管理コンピュータとを備える制御システムであって、
前記各制御装置は、
所定の単位時間ごとに制御対象となる前記モータの回転軸のトルクを求めるトルク取得手段と、
前記モータのトルクから前記回転軸の軸受の平均荷重を求める平均荷重算出手段と、
前記軸受の平均荷重と定格荷重とから寿命回転数を算出する寿命回転数算出手段と、
前記モータの回転数を積算して記憶する記憶手段と、
前記積算回転数と寿命回転数とから軸受寿命までの消費率を求める評価手段と、
前記消費率を前記管理コンピュータに出力する通信手段とを備えることを特徴とする制御システム。
【請求項６】
複数のモータと当該各モータごとに制御を行う複数の制御装置とを備える作動機械と、当該作動機械を遠隔制御する管理コンピュータとを備える制御システムであって、
前記各制御装置は、
所定の単位時間ごとに制御対象となる前記モータの回転軸のトルクを求めるトルク取得手段と、
前記モータのトルクから前記回転軸の軸受の平均荷重を求める平均荷重算出手段と、
前記軸受の平均荷重と定格荷重とから寿命回転数を算出する寿命回転数算出手段と、
前記モータの回転数を積算して記憶する記憶手段と、
前記積算回転数と寿命回転数とから軸受寿命までの消費率を求める評価手段と、
前記消費率の値が所定の設定値を越えたか否かにより前記軸受の寿命の接近又は到達を判定する判定手段と、
前記寿命の接近又は到達の判定を前記管理コンピュータに出力する通信手段とを備えることを特徴とする制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸を備えるモータの軸受の転がり寿命に対する劣化の監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転式のモータは、その回転軸を内部に備える軸受で支持しており、モータをその仕様内で使用する場合には、軸受がモータ寿命に係わる主な要素となる。
上記モータの軸受寿命を監視する技術として、モータの固定子巻線の電流波形を検出し、記憶装置に記憶されている定常波形と比較し、基準値を超える変化を検出したときに、通電制御回路に信号を送ってモータを停止させるよう構成した従来例が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
また、インバータ等のスイッチングによるパルス幅を制御することにより駆動されるモータを対象とする軸受寿命を監視する他の技術として、モータの回転軸の電圧の急瞬な低減の発生を監視することで軸受の内輪と外輪との間での放電を検出し、累積放電回数から軸受寿命を監視する従来例が挙げられる（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−２３７９２号公報
【特許文献２】特開２００１−２８９７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１記載の従来技術では、モータの固定子巻線の電流波形に異常が発生したときに、初めてモータの軸受の寿命到達を認識することができるので、寿命到達の予測性に乏しいという不都合があった。
さらに、異常検出によりモータを停止する機能のため、稼動中に前記異常を検出した場合は、作業の中断を余儀なくされ、モータ交換等の復帰作業のために作業効率が低下するという不都合もあった。
【０００４】
一方、特許文献２記載の従来技術は、軸受の内外輪間の放電回数を累積的に計数するために、軸受寿命の予測を行うことが可能である。
しかしながら、内外輪間の放電の検出のみを行っても、電食による軸受寿命の予測のみが可能となり、一般的な軸受寿命である摺動や当たりによる転がり疲労による寿命は予測困難であるという不都合があった。
また、放電を検出するために、モータの回転軸の軸電圧の変化を検出する手段を別に設ける必要があり、部品点数の増加、生産性の低下等が発生するという不都合もあった。
【０００５】
そこで、本発明は、軸受の転がり疲労による寿命の予測性の向上を図ることをその目的とする。
また、専用の検出装置を不要として生産性の向上を図ることを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、モータ内で回転軸を支持する軸受の劣化監視装置であって、所定の単位時間ごとにモータのトルクを求めるトルク取得手段と、モータのトルクから軸受の平均荷重を求める平均荷重算出手段と、軸受の平均荷重と定格荷重とから寿命回転数を算出する寿命回転数算出手段と、モータの回転数を積算して記憶する記憶手段と、積算回転数と寿命回転数とから軸受寿命までの消費率を求める評価手段とを備える、という構成を採っている。
【０００７】
上記構成では、モータの寿命計測開始からトルク取得手段によりモータの回転軸に発生するトルクが求められる。トルクは、例えば、トルクセンサ等のように、直接的に回転軸から求めても良いし、モータの種類や特性に応じて、当該モータのトルクを変動させる何らかのパラメータを検出し、当該検出パラメータからトルクを算出する間接的な方法で求めても良い。
そして、上記トルクは、所定単位時間とごとにそのときの値が求められ、求められる度に、平均荷重算出手段により軸受が受ける平均荷重が更新して求められる。
つまり、所定単位時間ごとに、それまでのトルク値の変化を考慮した総合的な平均加重が求められる。
そして、軸受に予め定められた定格荷重と所定単位時間ごとに求められた平均荷重との比較により軸受寿命が予測的に求められ、現在までに生じた軸受の積算回転数から軸受寿命までの消費率が求められる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、トルク取得手段は、モータに通電される電流値からトルクを算出する、という構成を採っている。
上記構成では、回転軸に生じるトルクは、モータに通電される電流値からモータの特性に応じて算出される。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明と同様の構成を備えると共に、消費率の値が所定の設定値を越えたか否かを判定する判定手段と、判定手段の判定に従い、軸受の寿命を報知する報知手段とを備える、という構成を採っている。
上記構成では、軸受寿命の消費率から寿命の到来の判断が行われ、さらに、消費率の値に応じて、軸受寿命の到来の報知が行われる。
なお、報知の方法は、視覚、聴覚等で認識可能ないかなる手段であっても良い。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明と同様の構成を備えると共に、評価手段により求められる消費率の履歴から軸受の寿命の到達時期を求める管理手段を備える、という構成を採っている。
上記構成では、消費率が求められるたびに記録して履歴を作成する。そして、管理手段がその履歴から軸受の寿命の到達時期を算出する。かかる到達時期は、例えば、消費率の変化比率から予測的に算出される。
【００１１】
請求項５記載の発明は、複数のモータと当該各モータごとに制御を行う複数の制御装置とを備える作動機械と、当該作動機械を遠隔制御する管理コンピュータとを備える制御システムであって、各制御装置は、所定の単位時間ごとに制御対象となるモータの回転軸のトルクを求めるトルク取得手段と、モータのトルクから回転軸の軸受の平均荷重を求める平均荷重算出手段と、軸受の平均荷重と定格荷重とから寿命回転数を算出する手段と、モータの回転数を積算して記憶する記憶手段と、積算回転数と寿命回転数とから軸受寿命までの消費率を求める評価手段と、消費率を管理コンピュータに出力する通信手段とを備える、という構成を採っている。
【００１２】
上記構成では、各モータの制御装置が、請求項１記載の発明と同様の手法により、回転軸のトルクから軸受寿命までの消費率を求める。
そして、求められた各モータごとの軸受寿命までの消費率は、通信手段を介して管理コンピュータに出力される。
なお、「作動機械」とは、複数のモータにより当該各モータを駆動源として何らかの動作を行う機械全般を示すものとし、以下、全ての記載について同様とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、複数のモータと当該各モータごとに制御を行う複数の制御装置とを備える作動機械と、当該作動機械を遠隔制御する管理コンピュータとを備える制御システムであって、各制御装置は、所定の単位時間ごとに制御対象となるモータの回転軸のトルクを求めるトルク取得手段と、モータのトルクから回転軸の軸受の平均荷重を求める平均荷重算出手段と、軸受の平均荷重と定格荷重とから寿命回転数を算出する手段と、モータの回転数を積算して記憶する記憶手段と、積算回転数と寿命回転数とから軸受寿命までの消費率を求める評価手段と、消費率の値が所定の設定値を越えたか否かにより軸受の寿命の接近又は到達を判定する判定手段と、寿命の接近又は到達の判定を管理コンピュータに出力する通信手段とを備える、という構成を採っている。
【００１４】
上記構成では、各モータの制御装置が、請求項３記載の発明と同様の手法により、回転軸のトルクから軸受寿命の接近又は到達を判定する。
そして、各モータごとの軸受寿命の接近又は到達の判定結果は、通信手段を介して管理コンピュータに出力される。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の発明は、計測の開始から軸受に加わる荷重の平均的な値（平均荷重）を求め、当該平均荷重と定格荷重とから軸受の寿命を予測し、積算回転数から軸受寿命までの消費率を求めるため、軸受の寿命到来を事前に予測させることが可能である。
また、軸受の受ける荷重により、寿命までの消費率を求めるので、電食による軸受寿命ではなく、一般的な軸受寿命である転がり疲労による寿命の予測が可能となる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、モータの駆動するための電流値からトルクを算出するため、例えば、モータの駆動回路や制御回路等が備える電流検出手段を利用することで、トルクを取得するための専用のセンサ等を不要とすることが可能となり、部品点数の低減とそれにより装置の生産性の向上を図ることが可能となる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、報知手段により軸受寿命の報知が行われるので、監視者は直接的に軸受の寿命の到来を認識することが可能となる。
また、請求項４記載の発明は、管理手段が、消費率の履歴から軸受の寿命の到達時期を求めるため、寿命の到達がいつとなるかがより具体的に予測可能となる。
【００１８】
請求項５記載の発明では、複数のモータを備える作動機械について、各モータの軸受寿命の消費率が個別に求められ、管理コンピュータに出力されるので、作動機械の複数のモータに対して全体的にその寿命の進行を把握可能とし、当該作動機械全体の保守管理において、事前の対処が可能となり、作動機械による作業中断などの発生を防止することが可能となる。
【００１９】
請求項６記載の発明では、複数のモータを備える作動機械について、各モータの軸受寿命の接近又は到達が個別に判定され、管理コンピュータに出力されるので、作動機械の複数のモータに対して全体的にその寿命の進行を把握可能とし、当該作動機械全体の保守管理において、事前の対処が可能となり、作動機械による作業中断などの発生を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（モータの軸受劣化監視装置及びその周囲環境）
本発明の実施の形態であるモータ１の軸受劣化監視装置１０を図１乃至図５に基づいて説明する。図１はモータ１の軸受劣化監視装置１０の主要な構成を示すブロック図であり、図２はモータ１の回転軸２（ロータ軸）の支持構造を示す簡易構成図である。
監視対象となるモータ１は、回転軸２の一端部を外部に突出させた状態で内部に設けられた二つの軸受３，４により回転軸２を回転可能に支持している。
また、モータ１はＡＣサーボモータであり、当該モータ１に併設された制御装置１００による通電電流の電流値とモータ１の回転軸２に生じるトルクの値とが比例する特性がある。
モータ１の制御装置１００は、モータ１に対する通電制御を行う制御回路１０３と、モータ１に対する通電電流を検出し制御回路１０３に出力する電流検出手段１０１と、モータ１の位置（回転角度）を検出し制御回路１０３に出力するエンコーダである位置検出手段１０２とを備えている。
【００２１】
（モータの軸受劣化監視装置の全体構成）
モータの軸受劣化監視装置１０は、図１に示すように、所定の処理プログラムを実行することでモータ１の各軸受３，４の劣化を監視する演算部１１と、各軸受３，４の劣化監視処理における各種のデータを記憶する記憶手段としてのメモリ部１２と、監視処理に基づく各軸受３，４の軸受寿命の消費率と軸受寿命によるモータ交換予測時間を表示して報知する報知手段としての出力表示部１３とを備えている。
【００２２】
上記演算部１１は、前述した各軸受３，４の寿命を監視する各種の処理を行うための処理プログラムを記憶する図示しないＲＯＭと、ＲＯＭに格納された処理プログラムに従って後述する各種の処理を実行する図示しないＣＰＵと、ＣＰＵの処理において作業領域となる図示しないＲＡＭとを備えている。
また、上記演算部１１は、図示しないインターフェイスを介して前述した制御装置１００の電流検出手段１０１及び位置検出手段１０２と接続され、制御装置１００を介してモータ１への通電電流値とモータ回転軸２の位置（回転角度量）の検出が可能となっている。
【００２３】
（演算部の行う処理内容）
そして、上記演算部１１のＣＰＵは、各種の処理プログラムを実行することで、一定のサンプリング周期ごとに検出される電流値Ｉiからモータ１の駆動トルクＴiを算出するトルク取得手段と、算出したモータ１の駆動トルクＴiから各軸受３，４ごとに平均荷重Fｍiを求める平均荷重算出手段と、求められた各軸受３，４の平均荷重Fｍiと各軸受３，４ごとにその仕様で定められた既知の定格荷重CIp，CIIpとから寿命回転数である基本定格回転数LIi，LIIiを算出する寿命回転数算出手段と、位置検出手段１０２の検出角度位置からモータ１の回転数を積算して求めると共にメモリ部１２に記憶する回転数積算手段と、積算回転数である総回転数Ａiと寿命回転数である基本定格回転数LIi，LIIiとから軸受寿命までの消費率EIi，EIIiを求める評価手段と、消費率EIi，EIIiの値が予め定められた設定値を越えたか否かを判定する判定手段と、求められた消費率EIi，EIIiを順次メモリ部１２に記録して消費率EIi，EIIiの履歴を生成すると共にその履歴から各軸受３，４の寿命の到達時期を予測的に求める管理手段としての処理を実行する。
さらに、演算部１１のＣＰＵは、各種の制御プログラムを実行することで、上述の各種の処理に基づいて求めた各軸受３，４の寿命の消費率EIi，EIIi、寿命到来の報知、各軸受３，４の寿命の到達時期を出力表示部１３に表示させる動作制御を行う。
【００２４】
図３は、上記演算部１１のＣＰＵが各種の処理プログラムを実行することで行う上記各種の処理を示すフローチャートである。これにより、上記各種の処理を詳細に説明する。
なお、以下に説明する処理は、演算部１１がモータ１の軸電圧と軸位置とを検出する所定のサンプリング間隔で繰り返し実行する処理である。
【００２５】
（トルク取得手段としての処理）
まず、モータ１の駆動時において、演算部１１は、電流検出手段１０１からモータ１の駆動電流Ｉiを検出し、当該検出駆動電流Ｉiにトルク定数Ｋを乗じることにより駆動トルクＴiを算出する（ステップＳ１１）。
前述したようにモータ１は、駆動電流Ｉiと駆動トルクＴiとが比例関係にあり、トルク定数Ｋはモータ１の特性に応じた既知の固有値であり、当該トルク定数Ｋは、演算部１１のＲＯＭ内に予め記録されており、駆動トルクＴiの算出の際に読み出されるようになっている。
なお、各符号における添え字ｉはサンプリングの順番を示す変数である。
【００２６】
（モータ回転数の検出処理）
次いで、演算部１１は、位置検出手段１０２からモータの回転数Ｒiを検出する（ステップＳ１２）。ここで、回転数Ｒiとは、前回のサンプリングから今回のサンプリングまでの間の回転角度変化量（サンプリング間隔での角度変化量）を示す。
なお、この回転数の検出処理は、後述する総回転数Ａiの算出（ステップＳ１７）の処理の前であれば、いつ実行しても良い。
【００２７】
（回転軸に加わるラジアル荷重とアキシャル荷重の算出処理）
次いで、演算部１１は、ステップＳ１１で求めた駆動トルクＴiからモータ１の回転軸２に加わるラジアル荷重Fｒiとアキシャル荷重Fａiとを算出する。
例えば、歯の圧力角２０°のすぐば平歯車がトルク伝達要素としてモータシャフトに負荷されている場合には、モータ１の回転軸２に加わるラジアル荷重Fｒiとアキシャル荷重Fａiとはそれぞれ次式（１）、（２）から求められる（ステップＳ１３）。これらの式（１）、（２）はトルク伝達要素の構造により求めることができ、演算部１１のＲＯＭ内に記憶されている。
【００２８】
Fｒi＝Ｔi・tan2０    ・・・（１）
Fａi＝０             ・・・（２）
【００２９】
（各軸受のラジアル荷重とアキシャル荷重の算出処理）
次いで、演算部１１は、各軸受３，４に加わるラジアル荷重PIｒi，PIIｒiとアキシャル荷重PIａi，PIIａiを算出する（ステップＳ１４）。
各軸受３，４に加わる各荷重PIｒi，PIIｒi，PIａi，PIIａiは、モータ１における回転軸の支持構造が既知である場合に、上記回転軸２に加わるラジアル荷重Fｒiとアキシャル荷重Fａiとから算出することが可能である。
例えば、前述した図２に示すように、二つの軸受３，４が回転軸２の長手方向に沿って配置され、軸受３から回転軸２に設けられた歯車までの距離がａ２、軸受４から歯車までの距離がａ１、各軸受３，４のスパン（軸受間距離）をＬとする場合、回転軸２を支持はりとして考えると、各荷重PIｒi，PIIｒi，PIａi，PIIａiは次式（３），（４），（５）で表すことが可能である。
【００３０】
PIｒi＝−Fｒi・ａ１／Ｌ      （３）
PIIi＝  Fｒi・ａ２／Ｌ      （４）
PIａi＝PIIａi＝Fａi          （５）
【００３１】
なお、モータ１の軸受３，４に予圧が与えられている場合は、上式（５）に示すアキシャル荷重PIａi，PIIａiにこの予圧分を加える。
これらの式（３），（４），（５）は各軸受３，４の支持構造により求めることができ、演算部１１のＲＯＭ内に記憶されている。
【００３２】
（各軸受の動等価荷重の算出処理）
さらに、演算部１１は、各軸受３，４に加わる動等価荷重PIi，PIIiを算出する（ステップＳ１５）。
各軸受３，４に加わる動等価荷重PIi，PIIiは、次式（６），（７）に従ってラジアル荷重PIｒi，PIIｒi及びアキシャル荷重PIａi，PIIａiとから算出することが可能である。
なお、式中の係数X1，Y1，X2，Y2は、動等価荷重を算出するために各軸受３，４ごとにそれぞれ仕様で予め設定されている既知の値である。つまり、次式（６），（７）は予め知り得る式であり、演算部１１のＲＯＭ内に記憶されている。
【００３３】
PIi＝X1・PIｒi＋Y1・PIａi         （６）
PIIi＝X2・PIIｒi＋Y2・PIIａi      （７）
【００３４】
（各軸受の平均荷重を求めるための中間値の算出処理）
次いで、演算部１１は、ステップＳ１５で求めた各軸受３，４の動等価荷重PIi，PIIiとステップＳ１２で検出したモータ１の回転数Ｒiから、平均荷重FIｍi，FIIｍiを求めるための中間値FIi，FIIiを算出する（ステップＳ１６）。
各軸受３，４の中間値FIi，FIIiは、次式（８），（９）に従って算出することが可能である。
なお、式中のFIi-1，FIIi-1は、一つ前のサンプリング時の中間値であり、メモリ部１２から読み出される。
また、動等価荷重PIi，PIIiの指数である係数Ｐは軸受の種類に応じて固有の値であり、玉軸受ではP=3、コロ軸受ではP=10/3が採用される。
次式（８），（９）は演算部１１のＲＯＭ内に記憶されている。
【００３５】
FIi  ＝FIi-1+PIiＰ・Ｒi              （８）
FIIi ＝FIIi-1+PIIiＰ・Ｒi            （９）
【００３６】
（回転数積算手段としての処理）
次いで、演算部１１は、ステップＳ１２で検出したモータ１の回転数Ｒiから、モータ１の寿命計算の開始から現在までの総回転数Ａiを次式（１０）に従って算出する（ステップＳ１７）。
式（１０）におけるＡi-1は、一つ前のサンプリング時の総回転数であり、メモリ部１２から読み出される。そして、この前回の総回転数Ａi-1に今回の回転数Ｒiを加えることで総回転数Ａiを算出する。
なお、この総回転数Ａiの算出処理は、平均荷重Fｍiの算出（ステップＳ１９）の処理の前であれば、いつ実行しても良い。
【００３７】
Ａi＝Ａi-1+Ｒi        （１０）
【００３８】
次いで、演算部１１は、ステップＳ１６，Ｓ１７で求めた中間値FIi-1，FIIi-1と総回転数Ａiとをメモリ部１２に更新して記憶する（ステップＳ１８）。これらの値は、次のステップＳ１９の処理で読み出されると共に、次回のサンプリングにおけるステップＳ１６，Ｓ１７の処理の際に読み出される。
【００３９】
（平均荷重算出手段としての処理）
次いで、演算部１１は、ステップＳ１６，Ｓ１７で求めた中間値FIi-1，FIIi-1と総回転数Ａiとから、各軸受３，４の平均荷重FIｍi，FIIｍiを次式（１１），（１２）に従って算出する（ステップＳ１９）。係数ＰはステップＳ１６で与えられた係数である。
このステップＳ１９と前述したステップＳ１３〜Ｓ１６までの処理とにより平均荷重算出手段としての処理が構成される。
【００４０】
FIｍi ＝（FIi／Ai）（１／Ｐ）            （１１）
FIIｍi＝（FIIi／Ai）（１／Ｐ）           （１２）
【００４１】
（寿命回転数算出手段としての処理）
平均荷重FIｍi，FIIｍiは、各軸受３，４についてその使用の開始から現時点までの総回転数Ａiの全体を通じて軸受３，４が受けた荷重の平均値を近似的に求めた値である。
一方、各軸受３，４には106回転までの寿命を保証する定格荷重CIp，CIIpが設定されている。これらの定格荷重CIp，CIIpは各軸受３，４について当初から設定されている既知の値である。
演算部１１は、上記平均荷重FIｍi，FIIｍiで各軸受３，４を使用し続けた場合の寿命回転数である基本定格回転数LIi，LIIi（×106回転）を次式（１３），（１４）により算出する（ステップＳ２０）。係数ＰはステップＳ１６で与えられた係数である。
【００４２】
LIi ＝（CIp／FIｍi）P                  （１３）
LIIi＝（CIIp／FIIｍi）P                （１４）
【００４３】
（評価手段としての処理）
次いで、演算部１１は、上記基本定格回転数LIi，LIIiとステップＳ１７で求めた総回転数Ａiとから、各軸受３，４の軸受寿命までの消費率EIi，EIIiを次式（１５），（１６）により算出する（ステップＳ２１）。ここで、軸受寿命までの消費率とは、各軸受の寿命回転数を基本定格回転数LIi，LIIiとした場合の現時点での消耗の比率を示す値である（最大値は1.0）。
【００４４】
EIi ＝Ai／(LIi×106)        （１５）
EIIi＝Ai／(LIIi×106)       （１６）
【００４５】
さらに、演算部１１は、ステップＳ２１で求めた軸受寿命の消費率EIi，EIIiを出力表示部６へ出力させる動作制御を行う（ステップＳ２２）。
なお、各軸受３，４の消費率EIi，EIIiの表示形態は、数値表示でも良いが、例えば、棒グラフの様なゲージで視覚的に消費率を表示すると、次々行われるサンプリングでの消費率の変化を容易に認識することができ、望ましい。
【００４６】
（判定手段としての処理）
また、上述したステップＳ１〜Ｓ２２の処理とは別に判定手段としての処理を行う。図４は判定手段としての処理を示すフローチャートである。この処理も所定の周期で繰り返し行われる。
まず、演算部１１は、各軸受３，４の消費率EIi，EIIiをメモリ部１２から読み出してから（ステップＳ３１）、これらを予め設定された比較値Hと比較し、少なくともいずれか一方の消費率EIi，EIIiが比較値Hを越えている場合には（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、軸受３，４の寿命の報知として、モータ１の交換の指示を出力表示部６へ出力させる動作制御を行う（ステップＳ３３）。
一方、消費率EIi，EIIiが比較値H以下となる場合には（ステップＳ３２：ＮＯ）、ステップＳ３１の処理に戻って消費率EIi，EIIiの読み出しの処理を再び行う。
また、モータ１の交換の指示の表示後において、モータ１の交換が行われ、復帰を指示する入力が、例えば演算部１１に併設された入力手段から入力されると、演算部１１は、メモリ部１２内の総回転数Ａi，中間値FIi，FIIi，消費率EIi，EIIi，の値を全て0にリセットし、ステップＳ３１からまた処理を繰り返す。
【００４７】
なお、比較値Hは、一般的には、1.0以下の値で1.0に近い値が設定される。
また、上述の比較値Ｈについては、演算部１１に入力手段を併設して自在に設定可能とすると共に、メモリ部１２に記憶可能としても良い。
【００４８】
（管理手段としての処理）
また、演算部１１では、前述したステップＳ１８の処理とは別に、メモリ部１２に各軸受３，４ごとに消費率EIi，EIIiの変化の履歴を作成する処理を行っている。図５は消費率EIiの変化履歴を示す線図である。図示のように、消費率EIi，EIIiの履歴は、軸受使用開始経過時間との関係を記録したものであり、ステップＳ２１の処理が行われるたびに新しい履歴が追加されるようになっている。
そして、演算部は、管理手段としての処理として、最新の消費率EIiとその一つ前の消費率EIi-1とから消費率の変化率（図５の線図における最新消費率EIiにおける傾き）を算出する。さらに、演算部は、算出した最新消費率EIiの変化率で変化を継続した場合に消費率が1.0に達する軸受使用開始経過時間TIeiを、最新消費率EIiとそのときの軸受使用開始経過時間TIniとから算出し、これをモータの交換時期（軸受の寿命の到達時期）として、出力表示部６へ出力させる動作制御を行う。
また、軸受４についても、同様に軸受使用開始経過時間TIIeiが求められて出力表示部６で出力される。
なお、演算部１１は、図５に示す各消費率EIiの変化履歴を示す線図も出力表示部６へ出力させる動作制御を行うようにしても良い。
【００４９】
（発明の実施形態の効果）
上述のモータの軸受け劣化監視装置１０は、演算部１１の処理により、サンプリング周期ごとに、モータ１の回転軸２に加わるトルクＴiを求め、そこからさらに、各軸受け３，４の動等価荷重ＰIi,ＰIIiを求めると共に、計測の開始から軸受に加わる平均荷重ＦIｍi，ＦIIｍiを求めている。そして、演算部１１は、定格荷重ＣIp，ＣIIpと平均荷重ＦIｍi，ＦIIｍiとから軸受の寿命を示す基本定格回転数ＬIi，ＬIIiを求め、この基本定格回転数と現在までの総回転数Ａiとに基づいて、軸受３，４の寿命に関わる消費率ＥIi，ＥIIiを算出している。
このため、各軸受３，４が実際に寿命による故障を発生する前に予測的に寿命の到来を監視者に対して認識させることができ、モータ１による動作の不測の中断を効果的に回避することが可能となる。
【００５０】
また、モータの軸受け劣化監視装置１０では、演算部１１の駆動トルクＴiをモータ１への通電電流Ｉiから算出しているため、モータ１の制御装置１００が備える電流検出手段１０１の検出電流を利用することができる。
また、通電電流Ｉiをサンプリング間隔で検出し、これにより、刻一刻と変化するモータ１の回転軸２に生じるトルクＴiの変動を反映させて軸受３，４の平均荷重ＦIｍi，ＦIIｍiや寿命に関わる消費率ＥIi，ＥIIiを算出するので、より実際の使用による消耗の影響を反映した軸受寿命の監視を行うことが可能となる。
【００５１】
また、モータの軸受け劣化監視装置１０では、演算部１１が、モータ１について検出された通電電流値及び検出回転数に基づいて軸受寿命の監視を行うので、モータ１の制御装置１００が備える電流検出手段１０１及び位置検出手段１０２を利用することができ、監視装置自体の構成の簡易化、構成点数の低減を図ることが可能となる。
また、モータとその制御装置とを備えるあらゆる装置、機械に対して、モータの軸受け劣化監視装置１０を容易に後付けすることが可能である。
【００５２】
また、モータの軸受け劣化監視装置１０では、演算部１１の制御により、出力表示部１３において軸受の消費率やモータ交換指示等の軸受寿命の報知が行われるので、監視者は直接的且つ速やかに軸受の寿命の到来を認識することが可能となる。
さらに、モータの軸受け劣化監視装置１０では、演算部１１の処理により、消費率の履歴から求められた軸受の寿命の到達時期が求められ、出力表示部１３に表示されるため、寿命の到達がいつとなるかが事前により具体的に認識する可能となる。
【００５３】
（モータ制御システムへの適用例）
複数のモータ１と当該各モータ１ごとに制御を行う複数の制御装置１００Ａとを備える作動機械１１０と、当該作動機械１１０を遠隔制御する管理コンピュータ１２０とを備える制御システム２００に対して、前述した構成と同じ構成のモータの軸受け劣化監視装置１０を適用しても良い。
図６は軸受け劣化監視装置１０を適用した作動機械１１０の制御システム２００のブロック図である。
【００５４】
この場合、各制御装置１００Ａごとに軸受け劣化監視装置１０を併設しても良いが、ここで示す例では、前述した軸受け劣化監視装置１０の演算部１１が行う、トルク取得手段、平均荷重算出手段、寿命回転数算出手段、回転数積算手段、評価手段、判定手段及び管理手段としての処理を、各制御装置１００Ａが備える制御回路１０３Ａが各モータ１について実行する構成としている。
【００５５】
そして、各制御装置１００Ａは、所定の処理プログラムの実行により、その制御回路１０３Ａが、通信回線で接続された管理コンピュータ１２０に対して、各軸受３，４，の消費率EIi，EIIi、消費率EIi，EIIiから判断されるモータ１の交換の指示、消費率EIi，EIIiの履歴、当該履歴から求まるモータの交換時期（軸受の寿命の到達時期）に関するデータを送信する処理を行うようになっている。
【００５６】
一方、管理コンピュータ１２０は、作動機械１１０の各種の情報を表示する表示手段を備えている。そして、管理コンピュータ１２０は、その演算手段が、所定の処理プログラムの実行により、受信した各軸受３，４，の消費率EIi，EIIi、消費率EIi，EIIiから判断されるモータ１の交換の指示、消費率EIi，EIIiの履歴、当該履歴から求まるモータの交換時期（軸受の寿命の到達時期）に関するデータの示す内容を、各モータ１ごとに、表示手段で表示するように制御を行う。
【００５７】
このように、複数のモータ１の各制御装置１００Ａの制御回路１０３Ａが、モータの軸受け劣化監視装置で行われる各種の処理を実行すると共に、上述した各種のデータを全て管理コンピュータ１２０が受信して表示することにより、作動機械１１０の全てのモータ１の軸受寿命を一括的に管理することが可能となる。
つまり、作動機械１１０の複数のモータ１に対して全体的にその寿命の進行を把握可能とし、当該作動機械１１０の全体の保守管理において、モータ１の交換などの事前の対処が可能となり、作動機械１１０による作業中断などの発生を防止することが可能となる。
【００５８】
（その他）
なお、上述した実施形態において、モータ１はＡＣサーボモータを監視対象として説明したが、その回転軸のトルクを検出可能な全ての形式のモータについて、軸受け劣化監視装置の適用が可能である。
また、モータの軸受け劣化監視装置１０では、回転軸２のトルクを駆動電流値から間接的に検出する場合を例示したが、回転軸２のトルクと相関的に変化をする他の何らかのパラメータからトルクを算出しても良い。
また、上述した実施形態において、モータの回転軸にトルク伝達要素として平歯車が設けられた場合を例に説明したが、無論これに限定されるものではない。即ち、回転軸２に設けられるトルク伝達要素に応じたラジアル荷重Fｒi及びアキシャル荷重Fａiの算出が行われば良い。例えば、かさ歯車が回転軸２に設けられている場合には、そのピッチ円錐角に応じたアキシャル荷重が発生する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態における、サーボモータを駆動するサーボ制御系のブロック図である。
【図２】図１に開示したモータの回転軸に支持構造を示す概略構成図である。
【図３】演算部が行うモータの消費率の演算処理手順を示すフローチャートである。
【図４】演算部が行うモータの判定手段としての処理手順を示すフローチャートである。
【図５】転がり疲れ寿命による軸受の消費率の履歴を示す線図である。
【図６】軸受け劣化監視装置を適用した作動機械の制御システムのブロック図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  モータ
２  回転軸
３，４  軸受
１０  軸受け劣化監視装置
１１  演算部
１２  メモリ部（記憶手段）
１３  出力表示部（報知手段）
１００，１００Ａ  制御装置
１０１  電流検出手段
１０２  位置検出手段
１０３，１０３Ａ  制御回路
１１０  作動機械
１２０  管理コンピュータ
２００  制御システム
【図１】
2007032712.tif 000003
【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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