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JP7786238B2 - AC motor monitoring device - Google Patents

AC motor monitoring device

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JP7786238B2
JP7786238B2 JP2022020840A JP2022020840A JP7786238B2 JP 7786238 B2 JP7786238 B2 JP 7786238B2 JP 2022020840 A JP2022020840 A JP 2022020840A JP 2022020840 A JP2022020840 A JP 2022020840A JP 7786238 B2 JP7786238 B2 JP 7786238B2
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慧介 矢野
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Omron Corp
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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

本発明は、交流電動機の監視装置に関する。 The present invention relates to a monitoring device for AC motors.

サーボシステムでは、一般に、PLC等のコントローラからの指令に従って、サーボドライバによるサーボモータのサーボ制御が行われる。このようなサーボモータの異常を検出する技術が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。 In a servo system, servo control of a servo motor is generally performed by a servo driver in accordance with commands from a controller such as a PLC. Techniques for detecting abnormalities in such servo motors have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特開2019-204155号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-204155 特開2020-035187号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-035187

サーボモータは、サーボ制御にしたがって回転方向、回転速度及びトルク(以下、回転方向、回転速度及びトルクの組み合わせを「動作モード」とも称する)が切り替えられる。このようなサーボモータでは、サーボモータの異常によって生じる電流値の変動幅よりも動作モードの切り替えによって生じる電流値の変動幅の方が大きくなる場合がある。そのため、サーボモータの電流値の変動によってサーボモータの異常を検出しようとしても、サーボモータに生じた異常による電流値の変動が、動作モードの切り替えによる電流値の変動に埋もれてしまい、サーボモータの異常を検出する検出精度が低下する虞がある。 Servomotors switch their rotation direction, rotation speed, and torque (hereinafter, the combination of rotation direction, rotation speed, and torque is also referred to as the "operating mode") according to servo control. In such servomotors, the fluctuation in current value caused by switching operating modes can be greater than the fluctuation in current value caused by an abnormality in the servomotor. Therefore, even if an attempt is made to detect an abnormality in the servomotor by fluctuations in the servomotor current value, the fluctuation in current value caused by the abnormality in the servomotor may be obscured by the fluctuation in current value caused by switching operating modes, which could reduce the detection accuracy of the servomotor abnormality.

このような動作モードの切り替えによる検出精度低下を抑制するためには、異常検出を特定の動作モードのときに行うことが好ましい。そこで、例えば、特定の動作モードのときに外部トリガをサーボドライバに入力させて異常検出を開始させることが考えられる。しかしながら、このような構成を採用するには、外部トリガの入力端子をサーボドライバに設けるとともに、外部トリガに応じた処理を実行するようにProgrammable
Logic Controller(PLC)等のプログラムの改修を行うこととなり、外部トリガを用いた構成を採用することに対する大きな障壁となっていた。このような課題は、サーボモータに限定されず、サーボモータ及び誘導モータを含む交流電動機においても同様に生じ得る。
In order to prevent a decrease in detection accuracy due to switching of the operation mode, it is preferable to perform abnormality detection in a specific operation mode. Therefore, for example, it is conceivable to input an external trigger to the servo driver in a specific operation mode to start abnormality detection. However, in order to adopt such a configuration, it is necessary to provide an input terminal for the external trigger to the servo driver and to configure the programmable controller to execute processing in response to the external trigger.
This has been a major obstacle to adopting a configuration using an external trigger, as it requires modifying the program of a logic controller (PLC) or the like. This problem is not limited to servo motors, but can also occur in AC motors including servo motors and induction motors.

開示の技術の1つの側面は、外部トリガを設けなくとも、交流電動機が所望の動作モードで動作しているときに交流電動機の異常を検出するための計測を開始可能な交流電動機の監視装置を提供することを目的とする。 One aspect of the disclosed technology is to provide an AC motor monitoring device that can start measurements to detect abnormalities in an AC motor while the AC motor is operating in a desired operating mode, without providing an external trigger.

開示の技術の1つの側面は、次のような交流電動機の監視装置によって例示される。本交流電動機の監視装置は、トリガ範囲を記憶する記憶部と、交流電動機を駆動する交流電流の電流振幅及び周波数のうちの少なくとも一方を算出する算出部と、上記算出部によって算出された電流振幅及び周波数の少なくとも一方が上記トリガ範囲内に入ると、上記交流電動機の異常を検出するためのパラメータの計測を開始する計測部と、を備える。 One aspect of the disclosed technology is exemplified by the following AC motor monitoring device. This AC motor monitoring device includes a memory unit that stores a trigger range, a calculation unit that calculates at least one of the current amplitude and frequency of the AC current that drives the AC motor, and a measurement unit that begins measuring parameters for detecting an abnormality in the AC motor when at least one of the current amplitude and frequency calculated by the calculation unit falls within the trigger range.

交流電動機を駆動する交流電流の電流振幅は交流電動機のトルクに関連し、交流電動機を駆動する交流電流の周波数は交流電動機の回転数に関連する。そのため、上記電流振幅及び上記周波数が上記トリガ範囲内に入ることを契機として計測部による計測を開始する
ことで、計測部による計測を所望の動作モードで交流電動機が動作しているときに開始させることができる。すなわち、本交流電動機の監視装置によれば、外部トリガを設けなくとも、交流電動機が所望の動作モードで動作しているときに交流電動機の異常を検出するための計測を開始することができる。
The current amplitude of the AC current that drives the AC motor is related to the torque of the AC motor, and the frequency of the AC current that drives the AC motor is related to the rotation speed of the AC motor. Therefore, by starting measurement by the measurement unit when the current amplitude and the frequency fall within the trigger range, measurement by the measurement unit can be started when the AC motor is operating in a desired operating mode. In other words, with this AC motor monitoring device, measurement for detecting an abnormality in the AC motor can be started when the AC motor is operating in a desired operating mode, without providing an external trigger.

上記交流電動機の監視装置は、さらに、次の特徴を備えてもよい。上記算出部は、上記電流振幅及び上記周波数の双方を算出し、同じ時刻に算出した上記電流振幅及び上記周波数のペアの出現頻度を示すヒストグラムを生成し、生成したヒストグラムを上記記憶部に記憶させる。そして、上記交流電動機の監視装置は、上記ヒストグラムを基に上記トリガ範囲を設定する設定部をさらに備える。本交流電動機の監視装置は、このような特徴を備えることで、周波数及び電流振幅の記憶に要する記憶部の記憶容量を低減することができる。 The AC motor monitoring device may further include the following feature: The calculation unit calculates both the current amplitude and the frequency, generates a histogram indicating the frequency of occurrence of pairs of the current amplitude and the frequency calculated at the same time, and stores the generated histogram in the memory unit. The AC motor monitoring device further includes a setting unit that sets the trigger range based on the histogram. By including these features, the AC motor monitoring device can reduce the storage capacity of the memory unit required to store the frequency and current amplitude.

上記交流電動機の監視装置は、さらに、次の特徴を備えてもよい。上記設定部は、上記ヒストグラムを表示部に出力し、出力した上記ヒストグラムのうち指定された範囲を上記トリガ範囲として設定する。本交流電動機の監視装置は、このような特徴を備えることで、交流電動機のユーザ所望の範囲をトリガ範囲として設定することができる。 The AC motor monitoring device may further include the following feature: The setting unit outputs the histogram to a display unit, and sets a specified range of the output histogram as the trigger range. By including this feature, the AC motor monitoring device can set a user-desired range of the AC motor as the trigger range.

上記交流電動機の監視装置は、さらに、次の特徴を備えてもよい。上記算出部は、上記電流振幅及び上記周波数の少なくとも一方が交流電動機の停止を示す閾値以下である上記ペアを除外して、上記ヒストグラムを生成する。本交流電動機の監視装置は、このような特徴を備えることで、交流電動機が停止しているときに計測部による計測が開始されることを抑制することができる。 The AC motor monitoring device may further include the following feature: The calculation unit generates the histogram by excluding pairs in which at least one of the current amplitude and the frequency is below a threshold value indicating a stop of the AC motor. By including this feature, the AC motor monitoring device can prevent the measurement unit from starting measurement when the AC motor is stopped.

上記交流電動機の監視装置は、さらに、次の特徴を備えてもよい。上記算出部は、上記交流電流の周波数の変化率をさらに算出し、上記設定部は、上記ヒストグラムのうち、上記変化率が上記交流電動機の定常運転を示す所定範囲内である領域を上記トリガ範囲として設定する。本交流電動機の監視装置は、このような特徴を備えることで、交流電動機の運転が定常時に計測されることが好ましいパラメータをより正確に計測することができる。 The AC motor monitoring device may further include the following feature: The calculation unit further calculates the rate of change of the frequency of the AC current, and the setting unit sets, in the histogram, an area where the rate of change is within a predetermined range indicating steady-state operation of the AC motor as the trigger range. By including this feature, the AC motor monitoring device can more accurately measure parameters that are preferably measured when the AC motor is operating steadily.

上記交流電動機の監視装置は、さらに、次の特徴を備えてもよい。上記パラメータが上記交流電動機の異常を示す閾値を超えた場合、上記交流電動機の異常を通知する通知部をさらに備えてもよい。本交流電動機の監視装置は、このような特徴を備えることで、交流電動機に異常があった場合に通知をすることができる。 The AC motor monitoring device may further include the following feature: It may further include a notification unit that notifies of an abnormality in the AC motor when the parameter exceeds a threshold value indicating an abnormality in the AC motor. By including this feature, the AC motor monitoring device can notify of an abnormality in the AC motor.

上記交流電動機の監視装置において、上記パラメータは、上記交流電流の高調波含有率を含んでもよい。 In the above-mentioned AC motor monitoring device, the parameters may include the harmonic content of the AC current.

開示の技術によれば、外部トリガを設けなくとも、交流電動機が所望の動作モードで動作しているときに交流電動機の異常を検出するための計測を開始可能とすることができる。 The disclosed technology makes it possible to start measurements to detect abnormalities in an AC motor when the AC motor is operating in a desired operating mode, without providing an external trigger.

図1は、実施形態に係るサーボシステムの構成例を概略的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of the configuration of a servo system according to an embodiment. 図2は、モータの概略構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the motor. 図3は、サーボドライバが有する機能部の概略構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the functional units of the servo driver. 図4は、モータに供給される電流値を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a schematic diagram of the current value supplied to the motor. 図5は、モータが正常に動作している場合において、監視装置によって計測された高調波含有率を模式的に示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a typical harmonic content measured by the monitoring device when the motor is operating normally. 図6は、モータに異常が発生している場合において、監視装置によって計測された高調波含有率を模式的に示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a schematic diagram of the harmonic content measured by the monitoring device when an abnormality occurs in the motor. 図7は、監視装置が有する機能部の概略構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of the functional units of the monitoring device. 図8は、算出部によって算出された電流振幅を模式的に示す図である。FIG. 8 is a diagram schematically illustrating the current amplitude calculated by the calculation unit. 図9は、算出部によって算出された周波数を模式的に示す図である。FIG. 9 is a diagram schematically illustrating the frequency calculated by the calculation unit. 図10は、算出部によって算出された電流振幅と周波数とを模式的に示す図である。FIG. 10 is a diagram schematically showing the current amplitude and frequency calculated by the calculation unit. 図11は、算出部によって算出された電流振幅の時系列データを例示する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating time-series data of current amplitude calculated by the calculation unit. 図12は、算出部によって算出された周波数の時系列データを例示する図である。FIG. 12 is a diagram illustrating time-series data of frequencies calculated by the calculation unit. 図13は、算出部によって生成されるヒストグラムを例示する図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a histogram generated by the calculation unit. 図14は、ヒストグラム上でトリガとして設定された領域を模式的に示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a schematic view of an area set as a trigger on a histogram. 図15は、設定部による電流振幅及び周波数の範囲を設定する処理の処理フローの一例を示すフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of a process flow for setting the ranges of current amplitude and frequency by the setting unit. 図16は、監視装置によるモータの異常を検出する処理の処理フローの一例を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a processing flow of a process for detecting an abnormality in a motor by a monitoring device. 図17は、監視装置によるモータの異常を検出する処理の処理フローの別例を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing another example of the processing flow of the process of detecting an abnormality in a motor by the monitoring device. 図18は、第1変形例において、3次元のヒストグラム上でトリガとして設定された領域を模式的に示す図である。FIG. 18 is a diagram schematically showing an area set as a trigger on a three-dimensional histogram in the first modified example.

<実施形態>
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。本開示では、サーボシステムの一つの例示的形態として、産業用システムを示す。しかしながら、本発明に係るサーボシステムの用途は特に限定されるものではない。
<Embodiment>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, identical or corresponding parts are designated by the same reference numerals, and their description will not be repeated. In this disclosure, an industrial system is shown as one exemplary embodiment of a servo system. However, the use of the servo system according to the present invention is not particularly limited.

<実施形態>
図1は、実施形態に係るサーボシステム100の構成例を概略的に示す図である。サーボシステム100は、PLC1と、サーボドライバ2と、監視装置9とを含む。サーボドライバ2はサーボモータ3を駆動制御するように配置される。サーボモータ3の出力軸32は、カップリング51によって、ねじ軸52と繋がれる。ねじ軸52には精密ステージ53が配置される。精密ステージ53は、サーボモータ(以下、「モータ」という)3の駆動によりねじ軸52上を変位する。
<Embodiment>
1 is a diagram schematically illustrating an example configuration of a servo system 100 according to an embodiment. The servo system 100 includes a PLC 1, a servo driver 2, and a monitoring device 9. The servo driver 2 is arranged to drive and control a servo motor 3. An output shaft 32 of the servo motor 3 is connected to a screw shaft 52 by a coupling 51. A precision stage 53 is arranged on the screw shaft 52. The precision stage 53 is displaced on the screw shaft 52 by being driven by the servo motor (hereinafter referred to as "motor") 3.

ねじ軸52に沿った精密ステージ53の駆動範囲の両端部には、ストッパ(図示省略)が設けられる。精密ステージ53がストッパに接触する際の衝撃は、モータ3のトルク制御によって可及的に軽減される。精密ステージ53には、ワーク8が載せられる。このように図1に例示するサーボシステム100においては、モータ3による駆動軸が1本設けられているが、駆動軸は2本以上設けられてもよい。 Stoppers (not shown) are provided at both ends of the driving range of the precision stage 53 along the screw shaft 52. The impact when the precision stage 53 comes into contact with the stoppers is reduced as much as possible by torque control of the motor 3. A workpiece 8 is placed on the precision stage 53. While the servo system 100 illustrated in Figure 1 has one drive shaft driven by the motor 3, two or more drive shafts may be provided.

PLC1は、サーボドライバ2に指令信号を出力する。PLC1は、予め準備されたプログラムに従う処理を実行することによって、たとえばサーボドライバ2の監視装置として機能する。 PLC1 outputs a command signal to servo driver 2. PLC1 functions, for example, as a monitoring device for servo driver 2 by executing processing according to a pre-prepared program.

そして、サーボドライバ2は、PLC1から指令信号を受ける。さらにサーボドライバ
2は、モータ3からフィードバック信号を受ける。サーボドライバ2においては、それぞれ、位置制御器、速度制御器、電流制御器等を利用したフィードバック制御を行うサーボ系が形成されており、これらの信号を利用して、モータ3をサーボ制御し駆動する。
The servo driver 2 receives a command signal from the PLC 1. The servo driver 2 also receives a feedback signal from the motor 3. The servo driver 2 is formed with a servo system that performs feedback control using a position controller, a speed controller, a current controller, etc., and these signals are used to servo-control and drive the motor 3.

モータ3は、モータ本体30とエンコーダ31とを含む。モータ3は、例えばACサーボモータである。モータ3は、サーボドライバ2からの駆動電流を、動力線40を介して給電される。エンコーダ31は、モータ本体30の出力軸32の変位を検出する。エンコーダ31が検出する出力軸32の変位としては、例えば、出力軸32の回転方向や回転量、回転速度等を挙げることができる。エンコーダ31は、検出された変位を示すフィードバック信号を、エンコーダケーブル41を介してサーボドライバ2に出力する。そして、動力線40には、モータ3を監視する監視装置9が設けられる。「駆動電流」は交流電流の一例である。 The motor 3 includes a motor main body 30 and an encoder 31. The motor 3 is, for example, an AC servo motor. The motor 3 is supplied with drive current from the servo driver 2 via a power line 40. The encoder 31 detects the displacement of the output shaft 32 of the motor main body 30. Examples of the displacement of the output shaft 32 detected by the encoder 31 include the direction of rotation, amount of rotation, and rotation speed of the output shaft 32. The encoder 31 outputs a feedback signal indicating the detected displacement to the servo driver 2 via an encoder cable 41. A monitoring device 9 that monitors the motor 3 is provided on the power line 40. The "drive current" is an example of an AC current.

次に、エンコーダ31の機能的な構成について、説明する。図2は、モータ3の概略構成を示す図である。モータ3が備えるエンコーダ31は、信号生成部311と、通信部312と、記憶部313と、を含む。 Next, the functional configuration of the encoder 31 will be described. Figure 2 is a diagram showing the general configuration of the motor 3. The encoder 31 provided in the motor 3 includes a signal generation unit 311, a communication unit 312, and a memory unit 313.

信号生成部311は、サーボドライバ2により駆動されるモータ3のモータ本体30の動作を検出して、検出された動作を示すフィードバック信号を生成する。フィードバック信号は通信部312に出力される。フィードバック信号には、例えばモータ本体30の回転軸の回転位置(角度)についての情報、当該回転軸の回転速度についての情報、当該回転軸の回転方向についての情報などが含まれる。信号生成部311の構成には、例えば公知のインクリメンタル型またはアブソリュート型の構成を適用することができる。 The signal generation unit 311 detects the operation of the motor main body 30 of the motor 3 driven by the servo driver 2, and generates a feedback signal indicating the detected operation. The feedback signal is output to the communication unit 312. The feedback signal includes, for example, information about the rotational position (angle) of the rotating shaft of the motor main body 30, information about the rotational speed of the rotating shaft, and information about the rotation direction of the rotating shaft. The signal generation unit 311 can be configured, for example, as a known incremental or absolute type.

通信部312は、サーボドライバ2と通信するためのインターフェースである。本実施の形態において、通信部312は、エンコーダケーブル41を介して、フィードバック信号をサーボドライバ2に送る。この実施の形態では、通信部312からのフィードバック信号及び検出信号の送信には、シリアル通信が適用される。これにより、ケーブルに含まれる信号線の本数を少なくすることができる。エンコーダケーブル41によるシリアル通信には、例えばRecommended Standards 232(RS-232C)、RS-422、あるいはRS-485などの公知の通信規格を採用することができる。 The communication unit 312 is an interface for communicating with the servo driver 2. In this embodiment, the communication unit 312 sends feedback signals to the servo driver 2 via the encoder cable 41. In this embodiment, serial communication is used to transmit feedback signals and detection signals from the communication unit 312. This reduces the number of signal lines included in the cable. Serial communication via the encoder cable 41 can use known communication standards such as Recommended Standards 232 (RS-232C), RS-422, or RS-485.

記憶部313は、モータ3のサーボ制御に係るデータを記憶する記憶部である。記憶部313は、例えば、Electrically Erasable Programmable Read Only Memory(EEPROM)である。モータ3は、「交流電動機」の一例である。 The memory unit 313 stores data related to servo control of the motor 3. The memory unit 313 is, for example, an electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM). The motor 3 is an example of an "AC motor."

モータ3は、サーボドライバ2によるサーボ制御によって駆動される。図3は、サーボドライバ2が有する機能部の概略構成を示す図である。サーボドライバ2は、演算装置、記憶装置等を有するコンピューターとみなすことができる。図6に示す機能部は、サーボドライバ2において所定のプログラム等が実行されることで実現される。サーボドライバ2は、通信部21及びサーボ制御部22を有するが、これら以外の機能部を有していても構わない。 The motor 3 is driven by servo control performed by the servo driver 2. Figure 3 is a diagram showing the general configuration of the functional units of the servo driver 2. The servo driver 2 can be considered a computer equipped with an arithmetic unit, a storage device, etc. The functional units shown in Figure 6 are realized by the execution of predetermined programs, etc. in the servo driver 2. The servo driver 2 has a communication unit 21 and a servo control unit 22, but may have other functional units as well.

通信部21は、通信ケーブル11を介して外部との通信を司る機能部である。例えば、通信部21は、PLC1との通信のためのインターフェースとして機能する。さらに、通信部21は、エンコーダケーブル41を介したエンコーダ31との通信のためのインターフェースとしても機能する。 The communication unit 21 is a functional unit that manages communication with the outside world via the communication cable 11. For example, the communication unit 21 functions as an interface for communication with the PLC 1. Furthermore, the communication unit 21 also functions as an interface for communication with the encoder 31 via the encoder cable 41.

サーボ制御部22は、PLC1からの指令に基づいてモータ3をサーボ制御するための機能部であり、具体的には、位置制御器、速度制御器、電流制御器等を利用したフィードバック制御を行う機能部である。なお、位置制御器、速度制御器、電流制御器等については、制御対象であるモータ3のサーボ制御が好適に行われるよう速度ゲイン等の制御パラメータが適宜設定される。サーボ制御部22は、例えば、精密ステージ53に載せられるワーク8に応じてモータ3の動作モードを切り替える。 The servo control unit 22 is a functional unit that servo-controls the motor 3 based on commands from the PLC 1. Specifically, it is a functional unit that performs feedback control using a position controller, speed controller, current controller, etc. Note that for the position controller, speed controller, current controller, etc., control parameters such as speed gain are appropriately set so that servo control of the motor 3, which is the control target, is performed optimally. The servo control unit 22 switches the operating mode of the motor 3, for example, depending on the workpiece 8 placed on the precision stage 53.

監視装置9は、サーボドライバ2によるサーボ制御によって駆動されるモータ3を監視することで、モータ3の異常の検出を行う。異常検出に用いるパラメータとしては、モータ3に供給される電流の高調波含有率、電流平均値、電流実効値等を採用することができる。本実施形態では、監視装置9は、モータ3に供給される電流の高調波含有率を用いてモータ3の異常を検出するものとする。 The monitoring device 9 detects abnormalities in the motor 3 by monitoring the motor 3, which is driven by servo control using the servo driver 2. Parameters used for abnormality detection include the harmonic content of the current supplied to the motor 3, the average current value, and the effective current value. In this embodiment, the monitoring device 9 detects abnormalities in the motor 3 using the harmonic content of the current supplied to the motor 3.

図4は、モータ3に供給される電流値を模式的に示す図である。図4では、サーボドライバ2によるサーボ制御によって、「動作A」、「動作B」、「動作C」、「停止」の各動作モードが切り替えられた場合が例示される。図4を参照すると、動作モードが切り替えられるたびにモータ3に供給される電流値が大きく変動することが理解できる。ここでは、「動作B」の際に精密ステージ53上にワーク8が載せられて、モータ3の駆動によってワーク8が搬送されるものとする。そして、サーボシステム100のユーザは、ワーク8を搬送するときにおけるモータ3の異常を検出したいものとする。 Figure 4 is a diagram showing a schematic diagram of the current value supplied to motor 3. Figure 4 illustrates an example in which the servo driver 2 switches between the operation modes "Operation A," "Operation B," "Operation C," and "Stop" through servo control. Referring to Figure 4, it can be seen that the current value supplied to motor 3 fluctuates greatly each time the operation mode is switched. Here, it is assumed that during "Operation B," workpiece 8 is placed on precision stage 53, and workpiece 8 is transported by driving motor 3. The user of servo system 100 would like to detect any abnormalities in motor 3 when transporting workpiece 8.

図5は、モータ3が正常に動作している場合において、監視装置9によって計測された高調波含有率を模式的に示す図である。また、図6は、モータ3に異常が発生している場合において、監視装置9によって計測された高調波含有率を模式的に示す図である。図6は、動作Bのときにモータ3に異常が発生している場合が例示される。また、図6では、「動作B」におけるモータ3の異常を検出するために設定された閾値も例示される。ここでは、閾値は、「動作A」における高調波含有率よりも低く設定されている。 Figure 5 is a diagram that schematically shows the harmonic content measured by the monitoring device 9 when the motor 3 is operating normally. Also, Figure 6 is a diagram that schematically shows the harmonic content measured by the monitoring device 9 when an abnormality has occurred in the motor 3. Figure 6 illustrates an example in which an abnormality has occurred in the motor 3 during operation B. Also, Figure 6 illustrates a threshold value that has been set to detect an abnormality in the motor 3 during "operation B." Here, the threshold value is set lower than the harmonic content during "operation A."

図6では、異常が発生したことにより、動作Bにおける高調波含有率が閾値以上となっていることが理解できる。しかしながら、図6の例では、動作Bにおいて異常が発生したことにより高調波含有率に変動よりも、動作Aにおける高調波含有率と動作Bにおける高調波含有率との差の方が大きい状態となっている。 In Figure 6, it can be seen that the occurrence of an abnormality has caused the harmonic content rate in operation B to exceed the threshold. However, in the example of Figure 6, the occurrence of an abnormality in operation B causes the difference between the harmonic content rate in operation A and the harmonic content rate in operation B to be greater than the fluctuation in the harmonic content rate.

このような場合に、図6に例示するような一律の閾値を設定して異常を検知しようとすると、動作Bにおいて生じた異常が検出される一方で、動作Aにおいては異常が発生していないにも関わらず異常が発生していると誤検知される虞がある。そこで、このような誤検知の発生を抑制するため、本実施形態では、以下に示すような監視装置9の構成を採用する。 In such a case, if an attempt is made to detect an abnormality by setting a uniform threshold value as shown in the example in Figure 6, an abnormality occurring in operation B may be detected, while an abnormality may be erroneously detected as occurring in operation A even though no abnormality has occurred. Therefore, in order to prevent such erroneous detections from occurring, this embodiment employs the following configuration of the monitoring device 9.

図7は、監視装置9が有する機能部の概略構成を示す図である。監視装置9は、演算装置、記憶装置等を有するコンピューターとみなすことができる。図7に示す機能部は、監視装置9において所定のプログラム等が実行されることで実現される。監視装置9は、算出部91、設定部92、計測部93、通知部94及び記憶部95を有するが、これら以外の機能部を有していても構わない。 Figure 7 is a diagram showing the general configuration of the functional units of the monitoring device 9. The monitoring device 9 can be considered a computer having an arithmetic unit, a storage device, etc. The functional units shown in Figure 7 are realized by the monitoring device 9 executing predetermined programs, etc. The monitoring device 9 has a calculation unit 91, a setting unit 92, a measurement unit 93, a notification unit 94, and a storage unit 95, but may also have functional units other than these.

算出部91は、モータ3に供給される駆動電流の電流振幅及び周波数を算出する機能部である。周波数は、例えば、電流波形から算出することが可能である。算出部91は、例えば、電流波形のゼロクロス点を検出し、次のゼロクロス点までの時間を基に周波数を算出することができる。算出部91によって算出された電流振幅及び周波数は、例えば、計測部93による計測開始のトリガとして用いられる。駆動電流の電流振幅はモータ3のト
ルクに関連し、駆動電流の周波数はモータ3の回転数に関連するパラメータである。
The calculation unit 91 is a functional unit that calculates the current amplitude and frequency of the drive current supplied to the motor 3. The frequency can be calculated, for example, from the current waveform. The calculation unit 91 can, for example, detect zero-crossing points in the current waveform and calculate the frequency based on the time until the next zero-crossing point. The current amplitude and frequency calculated by the calculation unit 91 are used, for example, as triggers for the measurement unit 93 to start measurement. The current amplitude of the drive current is related to the torque of the motor 3, and the frequency of the drive current is a parameter related to the rotation speed of the motor 3.

さらに、算出部91は、同じ時刻におけるモータ3に供給される駆動電流の電流振幅及び周波数の出現頻度を算出する。図8から図10は、算出部91による電流振幅と周波数とのペアの出現頻度算出を模式的に説明する図である。図8は、算出部91によって算出された電流振幅を模式的に示す図である。図8の縦軸は電流振幅を示し、横軸は時間を示す。図9は、算出部91によって算出された周波数を模式的に示す図である。図9の縦軸は周波数を示し、横軸は時間を示す。図8と図9とでは、同じ時刻に算出された電流振幅と周波数とを丸で囲まれた数字で対応付ける。例えば、図8において丸で囲まれた「3」で例示される電流振幅と、図9において丸で囲まれた「3」で例示される周波数とは、同じ時刻に算出されたものである。 Furthermore, the calculation unit 91 calculates the frequency of occurrence of the current amplitude and frequency of the drive current supplied to the motor 3 at the same time. Figures 8 to 10 are diagrams that schematically explain how the calculation unit 91 calculates the frequency of occurrence of pairs of current amplitude and frequency. Figure 8 is a diagram that schematically shows the current amplitude calculated by the calculation unit 91. The vertical axis of Figure 8 represents the current amplitude, and the horizontal axis represents time. Figure 9 is a diagram that schematically shows the frequency calculated by the calculation unit 91. The vertical axis of Figure 9 represents the frequency, and the horizontal axis represents time. In Figures 8 and 9, the current amplitude and frequency calculated at the same time are associated with circled numbers. For example, the current amplitude illustrated by the circled "3" in Figure 8 and the frequency illustrated by the circled "3" in Figure 9 were calculated at the same time.

図10は、算出部91によって算出された電流振幅と周波数とを模式的に示す図である。図10では、縦軸が電流振幅を示し、横軸は周波数を示す。図10では、同じ時刻に算出された電流振幅と周波数のペアがグラフ上にプロットされる。一方の軸が電流振幅を示し他方の軸が周波数を示す空間上に電流振幅と周波数のペアをプロットすることで、どのような電流振幅と周波数のペアが頻繁に出現するかを理解することができる。 Figure 10 is a diagram that schematically shows the current amplitude and frequency calculated by the calculation unit 91. In Figure 10, the vertical axis represents the current amplitude, and the horizontal axis represents the frequency. In Figure 10, pairs of current amplitude and frequency calculated at the same time are plotted on a graph. By plotting pairs of current amplitude and frequency in a space where one axis represents the current amplitude and the other axis represents the frequency, it is possible to understand which pairs of current amplitude and frequency appear frequently.

以上の説明を踏まえて、算出部91による、同じ時刻に算出された電流振幅と周波数とのペアの出現頻度の算出についてさらに説明する。算出部91は、所定の学習期間の間、駆動電流の電流振幅と周波数を算出する。この算出部91による電流振幅と周波数の算出は、サーボドライバ2によって切り替えられるモータ3の動作モード毎に行われる。 Based on the above explanation, we will further explain how the calculation unit 91 calculates the frequency of occurrence of pairs of current amplitude and frequency calculated at the same time. The calculation unit 91 calculates the current amplitude and frequency of the drive current during a predetermined learning period. The calculation of the current amplitude and frequency by the calculation unit 91 is performed for each operating mode of the motor 3 switched by the servo driver 2.

図11は、算出部91によって算出された電流振幅の時系列データを例示する図である。図11において、縦軸は電流振幅(A)を示し、横軸は時間(秒)を示す。図12は、算出部91によって算出された周波数の時系列データを例示する図である。図12において、縦軸は周波数(Hz)を示し、横軸は時間(秒)を示す。 Figure 11 is a diagram illustrating time series data of current amplitude calculated by the calculation unit 91. In Figure 11, the vertical axis represents current amplitude (A) and the horizontal axis represents time (seconds). Figure 12 is a diagram illustrating time series data of frequency calculated by the calculation unit 91. In Figure 12, the vertical axis represents frequency (Hz) and the horizontal axis represents time (seconds).

算出部91は、算出した電流振幅の時系列データと周波数の時系列データとを基に、同じ時刻に算出された電流振幅と周波数のペア夫々の出現頻度を算出する。算出部91は、算出した電流振幅と周波数のペアの全てについて出現頻度を記憶部95に記憶させてもよい。なお、算出した電流振幅と周波数のペアの全てについて出現頻度を記憶部95に記憶させる場合、記憶部95に記憶させるデータ量が増大する。そのため、記憶容量の大きな記憶部95を採用したり、上位装置にデータを転送したりすることになる。そこで、算出部91は、記憶部95に記憶させるデータ量を低減するため、収集したデータを上記ペアの出現頻度を示す2次元のヒストグラムを生成する。 The calculation unit 91 calculates the occurrence frequency of each pair of current amplitude and frequency calculated at the same time based on the calculated time series data of current amplitude and time series data of frequency. The calculation unit 91 may store the occurrence frequencies for all calculated pairs of current amplitude and frequency in the memory unit 95. Note that if the occurrence frequencies for all calculated pairs of current amplitude and frequency are stored in the memory unit 95, the amount of data stored in the memory unit 95 will increase. For this reason, a memory unit 95 with a large storage capacity will be used, or the data will be transferred to a higher-level device. Therefore, in order to reduce the amount of data stored in the memory unit 95, the calculation unit 91 generates a two-dimensional histogram of the collected data indicating the occurrence frequencies of the pairs.

図13は、算出部91によって生成されるヒストグラム241を例示する図である。図13では、縦軸が周波数を示し、横軸が電流振幅を示す。そして、ヒストグラム241では、電流振幅及び周波数が所定間隔毎に区切られて複数の領域が画定される。確定された複数の領域の夫々は、電流振幅と周波数とのペアが含まれる。そして、夫々の確定された領域における色の濃淡は当該領域に対応付けられた電流振幅と周波数とのペアの出現頻度を示し、色が濃いほど出現頻度が高いことを示す。電流振幅と周波数のペアの出現頻度をこのようなヒストグラム241として記憶部95に記憶させることで、電流振幅と周波数のペアの出現頻度の記憶に使用される記憶容量を、電流振幅の所定間隔数と周波数の所定間隔数とを乗じたサイズに抑制することができる。 Figure 13 is a diagram illustrating a histogram 241 generated by the calculation unit 91. In Figure 13, the vertical axis represents frequency, and the horizontal axis represents current amplitude. In the histogram 241, the current amplitude and frequency are divided at predetermined intervals to define multiple regions. Each of the multiple defined regions includes a pair of current amplitude and frequency. The shade of color in each defined region indicates the frequency of occurrence of the pair of current amplitude and frequency associated with that region, with a darker color indicating a higher frequency of occurrence. By storing the frequency of occurrence of pairs of current amplitude and frequency in the memory unit 95 as such a histogram 241, the storage capacity used to store the frequency of occurrence of pairs of current amplitude and frequency can be reduced to a size obtained by multiplying the number of predetermined intervals for current amplitude by the number of predetermined intervals for frequency.

ここで、算出部91は、例えば、算出した電流振幅及び周波数の少なくとも一方がモータ3の停止を示す所定値以下となる電流振幅及び周波数のペアについては、ヒストグラム241から除外してもよい。すなわち、算出部91は、算出した電流振幅及び周波数の少
なくとも一方がモータ3の停止を示す所定値以下となる電流振幅及び周波数のペアを除外してヒストグラム241を生成してもよい。
Here, the calculation unit 91 may, for example, exclude from the histogram 241 pairs of current amplitude and frequency where at least one of the calculated current amplitude and frequency is equal to or less than a predetermined value that indicates the stop of the motor 3. In other words, the calculation unit 91 may generate the histogram 241 by excluding pairs of current amplitude and frequency where at least one of the calculated current amplitude and frequency is equal to or less than a predetermined value that indicates the stop of the motor 3.

設定部92は、計測部93による計測を開始するためのトリガを設定する。設定部92は、例えば、ヒストグラム241において、所定のトリガ設定条件を満たす領域をトリガとして設定してもよい。トリガ設定条件としては、例えば、ヒストグラム241において、出現頻度が全データ数の5%以上となる電流振幅と周波数を挙げることができる。ヒストグラム241においてこのようなトリガ設定条件を満たす領域としては、例えば、図13の領域R1を挙げることができる。このようなトリガ設定条件でトリガが設定されることで、最も頻繁に現れるモータ3の動作状態をトリガとすることができる。 The setting unit 92 sets a trigger for starting measurement by the measurement unit 93. The setting unit 92 may, for example, set an area in the histogram 241 that satisfies certain trigger setting conditions as the trigger. Examples of trigger setting conditions include current amplitude and frequency that appear at a frequency of 5% or more of the total number of data points in the histogram 241. An example of an area in the histogram 241 that satisfies such trigger setting conditions is area R1 in Figure 13. By setting a trigger based on such trigger setting conditions, the operating state of the motor 3 that appears most frequently can be used as the trigger.

また、例えば、トリガ設定条件は、例えば、ヒストグラム241において、出現頻度が所定値以上である領域の内、周波数が最も高いこととしてもよい。図13の例では、このようなトリガ設定条件を満たす領域も、図13の領域R1を挙げることができる。このようなトリガ設定条件でトリガが設定されることで、出現頻度が高く、かつ、モータ3の回転周波数が高いことをトリガとすることができる。 Also, for example, the trigger setting condition may be that the frequency is the highest in the region in histogram 241 where the occurrence frequency is equal to or greater than a predetermined value. In the example of Figure 13, an example of a region that satisfies such a trigger setting condition is region R1 in Figure 13. By setting a trigger with such trigger setting conditions, a high occurrence frequency and a high rotation frequency of motor 3 can be used as the trigger.

また、トリガ設定条件は、ヒストグラム241において、出現頻度が所定値以上である領域の内、電流振幅が最も大きい領域としてもよい。ヒストグラム241においてこのようなトリガ設定条件を満たす領域としては、例えば、図13の領域R2を挙げることができる。このようなトリガ設定条件でトリガが設定されることで、出現頻度が高く、かつ、モータ3のトルクが大きいことをトリガとすることができる。 The trigger setting condition may also be the region in histogram 241 where the current amplitude is the largest among the regions where the frequency of occurrence is equal to or greater than a predetermined value. An example of a region in histogram 241 that satisfies such a trigger setting condition is region R2 in Figure 13. By setting a trigger with such trigger setting conditions, a high frequency of occurrence and a large torque of motor 3 can be used as the trigger.

なお、設定部92は、ヒストグラム241をディスプレイ等に表示し、トリガとして設定する領域をユーザに指定させてもよい。モータ3の動作モードに応じて周波数及び電流振幅は変動することから、例えば、「動作B」(図4参照)におけるモータ3の異常検出を所望する場合、「動作B」に対応する領域がヒストグラム241上で指定されればよい。 The setting unit 92 may display the histogram 241 on a display or the like, and allow the user to specify the region to be set as a trigger. Since the frequency and current amplitude vary depending on the operating mode of the motor 3, for example, if it is desired to detect an abnormality in the motor 3 during "operation B" (see Figure 4), the region corresponding to "operation B" may be specified on the histogram 241.

そして、設定部92は、設定したトリガを記憶部95に記憶させる。図14は、ヒストグラム241上でトリガとして設定された領域を模式的に示す図である。図14の縦軸は周波数を示し、横軸は電流振幅を示す。図14では、トリガとして設定された領域R3が例示される。領域R3は、周波数の範囲がA1以上A2以下、電流振幅の範囲がB1以上B2以下の矩形となっている。領域R3がトリガとして設定されている場合、後述する計測部93は、算出部91によって算出された周波数がA1以上A2以下、かつ、算出部91によって算出された電流振幅がB1以上B2以下である場合に、計測を開始する。 The setting unit 92 then stores the set trigger in the memory unit 95. Figure 14 is a diagram schematically showing an area set as a trigger on the histogram 241. The vertical axis of Figure 14 represents frequency, and the horizontal axis represents current amplitude. Figure 14 illustrates an example of area R3 set as a trigger. Area R3 is a rectangle with a frequency range of A1 to A2 and a current amplitude range of B1 to B2. When area R3 is set as a trigger, the measurement unit 93, described below, starts measurement when the frequency calculated by the calculation unit 91 is between A1 and A2 and the current amplitude calculated by the calculation unit 91 is between B1 and B2.

計測部93は、算出部91によって算出された電流振幅及び周波数が設定部92によってトリガとして設定された領域内に属したときに、モータ3の異常検出のための計測を行う。計測部93は、例えば、モータ3に供給される電流波形に含まれる高調波含有率を計測する。計測部93は、例えば、モータ3に供給される電流波形に対して高速フーリエ変換(FFT)を行うことでその基本波及びn次高調波(nは2以上の整数)を求める。そして、計測部93は、基本波に対する2次以上の高調波の割合を算出することで、高調波含有率を計測する。 The measurement unit 93 performs measurements to detect abnormalities in the motor 3 when the current amplitude and frequency calculated by the calculation unit 91 fall within the region set as a trigger by the setting unit 92. The measurement unit 93, for example, measures the harmonic content rate contained in the current waveform supplied to the motor 3. The measurement unit 93, for example, performs a fast Fourier transform (FFT) on the current waveform supplied to the motor 3 to determine its fundamental wave and nth-order harmonics (n is an integer greater than or equal to 2). The measurement unit 93 then measures the harmonic content rate by calculating the ratio of second-order and higher harmonics to the fundamental wave.

通知部94は、計測部93によって計測された高調波含有率が記憶部95に記憶された閾値を超えた場合に、異常を通知する。異常を通知する手段としては、警報音の出力、ディスプレイへの警告メッセージの出力、電子メールによる通知等を挙げることができる。 The notification unit 94 notifies of an abnormality when the harmonic content measured by the measurement unit 93 exceeds a threshold value stored in the memory unit 95. Methods for notifying of an abnormality include outputting an alarm sound, outputting a warning message on a display, and sending a notification by email.

記憶部95は、例えば、EEPROMである。記憶部95には、設定部92によって設
定されたトリガや通知部94が使用する閾値が記憶される。また、記憶部95には、計測部93が計測を実行する計測時間が記憶されてもよい。監視装置9は、「監視装置」の一例である。
The storage unit 95 is, for example, an EEPROM. The storage unit 95 stores triggers set by the setting unit 92 and thresholds used by the notification unit 94. The storage unit 95 may also store a measurement time during which the measurement unit 93 performs measurement. The monitoring device 9 is an example of a "monitoring device."

図15は、設定部92による電流振幅及び周波数の範囲を設定する処理の処理フローの一例を示すフローチャートである。以下、図15を参照して、設定部92による電流振幅及び周波数の範囲を設定する処理の処理フローの一例について説明する。 Figure 15 is a flowchart showing an example of the processing flow for setting the current amplitude and frequency ranges by the setting unit 92. Below, an example of the processing flow for setting the current amplitude and frequency ranges by the setting unit 92 will be described with reference to Figure 15.

T1では、PLC1、サーボドライバ2、モータ3が接続されてサーボシステム100が構築される。そして、サーボドライバ2のサーボ制御部22は、PLC1からの指令信号に応じて所定の動作モード(例えば、図4の動作A)でモータ3の駆動を開始する。 At T1, PLC 1, servo driver 2, and motor 3 are connected to form servo system 100. Then, the servo control unit 22 of servo driver 2 begins driving motor 3 in a predetermined operating mode (e.g., operation A in Figure 4) in response to a command signal from PLC 1.

T2では、監視装置9の算出部91は、モータ3に供給される駆動電流の電流振幅及び周波数を算出する。算出部91は、モータ3に供給される駆動電流の電流振幅及び周波数の算出を、所定時間継続して行う。さらに、算出部91は、同じ時刻に算出された電流振幅と周波数とのペアの出現頻度を算出する。 At T2, the calculation unit 91 of the monitoring device 9 calculates the current amplitude and frequency of the drive current supplied to the motor 3. The calculation unit 91 continues to calculate the current amplitude and frequency of the drive current supplied to the motor 3 for a predetermined time. Furthermore, the calculation unit 91 calculates the occurrence frequency of pairs of current amplitude and frequency calculated at the same time.

T3では、サーボドライバ2のサーボ制御部22は、モータ3の動作モードを切り替える。サーボ制御部22は、例えば、動作モード「動作A」でモータ3を駆動している場合、動作モード「動作B」に切り替えてモータ3を駆動すればよい。モータ3の全動作モードについてモータ3に供給される駆動電流の電流振幅及び周波数の記録が完了した場合(T4で「YES」)、処理はT5に進められる。モータ3の全動作モードについてモータ3に供給される駆動電流の電流振幅及び周波数の記録が完了していない場合(T4で「NO」)、処理はT2に進められる。 At T3, the servo control unit 22 of the servo driver 2 switches the operating mode of the motor 3. For example, if the servo control unit 22 is driving the motor 3 in operating mode "Operation A," it can switch to operating mode "Operation B" and drive the motor 3. If recording of the current amplitude and frequency of the drive current supplied to the motor 3 for all operating modes of the motor 3 has been completed ("YES" at T4), processing proceeds to T5. If recording of the current amplitude and frequency of the drive current supplied to the motor 3 for all operating modes of the motor 3 has not been completed ("NO" at T4), processing proceeds to T2.

T5では、監視装置9の設定部92は、トリガを設定する。設定部92は、T2で算出部91によって算出された電流振幅及び周波数を基にヒストグラム241を算出し、ヒストグラム241において、所定のトリガ設定条件を満たす領域をトリガとして設定してもよい。また、設定部92は、ヒストグラム241をディスプレイ等に表示し、トリガとして設定する領域をユーザに指定させてもよい。 At T5, the setting unit 92 of the monitoring device 9 sets a trigger. The setting unit 92 may calculate a histogram 241 based on the current amplitude and frequency calculated by the calculation unit 91 at T2, and set an area in the histogram 241 that satisfies predetermined trigger setting conditions as a trigger. The setting unit 92 may also display the histogram 241 on a display or the like, and allow the user to specify the area to be set as a trigger.

図16は、監視装置9によるモータ3の異常を検出する処理の処理フローの一例を示す図である。図16では、算出部91によって算出された電流振幅及び周波数がトリガとして設定されている領域内に入っている間は継続して、計測部93による計測が行われる場合について説明する。以下、図16を参照して、監視装置9によるモータ3の異常を検出する処理の処理フローの一例について説明する。 Figure 16 is a diagram showing an example of the processing flow of the process by the monitoring device 9 to detect an abnormality in the motor 3. Figure 16 illustrates a case in which measurement by the measurement unit 93 continues while the current amplitude and frequency calculated by the calculation unit 91 are within the region set as a trigger. Below, an example of the processing flow of the process by the monitoring device 9 to detect an abnormality in the motor 3 will be described with reference to Figure 16.

T11では、算出部91は、モータ3に供給される駆動電流の電流振幅及び周波数を算出する。算出された電流振幅及び周波数が、例えば、図15のT5でトリガとして設定された領域内に属する場合(T12で「YES」)、処理は、T13に進められる。算出された電流振幅及び周波数が、例えば、図15のT5でトリガとして設定された領域内に属しない場合(T12で「NO」)、処理は、T11に進められる。 At T11, the calculation unit 91 calculates the current amplitude and frequency of the drive current supplied to the motor 3. If the calculated current amplitude and frequency fall within the region set as the trigger at T5 in FIG. 15 ("YES" at T12), for example, the process proceeds to T13. If the calculated current amplitude and frequency do not fall within the region set as the trigger at T5 in FIG. 15 ("NO" at T12), for example, the process proceeds to T11.

T13では、計測部93は、モータ3に供給される電流の電流波形に含まれる高調波含有率を計測する。計測された高調波含有率が記憶部95に記憶された閾値を超えた場合(T14で「YES」)、処理はT15に進められる。計測された高調波含有率が記憶部95に記憶された閾値以下である場合(T14で「NO」)、処理はT11に進められる。 At T13, the measurement unit 93 measures the harmonic content contained in the current waveform of the current supplied to the motor 3. If the measured harmonic content exceeds the threshold value stored in the memory unit 95 ("YES" at T14), processing proceeds to T15. If the measured harmonic content is equal to or less than the threshold value stored in the memory unit 95 ("NO" at T14), processing proceeds to T11.

T15では、通知部94は、モータ3に異常が発生していることを通知する。 At T15, the notification unit 94 notifies that an abnormality has occurred in motor 3.

図17は、監視装置9によるモータ3の異常を検出する処理の処理フローの別例を示す図である。図17では、計測部93による計測が一定時間継続される場合の処理フローについて説明する。以下、図17を参照して、監視装置9によるモータ3の異常を検出する処理の処理フローの別例について説明する。なお、図16と同一の処理については同一の符号を付し、その説明を省略する。 Figure 17 is a diagram showing another example of the processing flow for detecting an abnormality in the motor 3 by the monitoring device 9. Figure 17 describes the processing flow when measurement by the measurement unit 93 continues for a certain period of time. Below, with reference to Figure 17, another example of the processing flow for detecting an abnormality in the motor 3 by the monitoring device 9 will be described. Note that the same processes as in Figure 16 are assigned the same reference numerals, and their description will be omitted.

T14aでは、T13で計測された高調波含有率が記憶部95に記憶された閾値を超えた場合(T14aで「YES」)、処理はT15に進められる。T13で計測された高調波含有率が記憶部95に記憶された閾値以下である場合(T14aで「NO」)、処理はT16に進められる。 At T14a, if the harmonic content measured at T13 exceeds the threshold value stored in the memory unit 95 ("YES" at T14a), processing proceeds to T15. If the harmonic content measured at T13 is equal to or less than the threshold value stored in the memory unit 95 ("NO" at T14a), processing proceeds to T16.

T16では、計測部93は、高調波含有率を計測している計測時間が、記憶部95に記憶された計測時間を経過したか否かを判定する。計測時間を経過した場合(T16で「YES」)、処理はT11へ進められる。計測時間を経過していない場合(T16で「NO」)、処理はT13へ進められる。 At T16, the measurement unit 93 determines whether the measurement time for measuring the harmonic content has elapsed the measurement time stored in the memory unit 95. If the measurement time has elapsed ("YES" at T16), the process proceeds to T11. If the measurement time has not elapsed ("NO" at T16), the process proceeds to T13.

<実施形態の作用効果>
本実施形態では、予め算出されたモータ3に供給される駆動電流の電流振幅及び周波数を基に、トリガとする領域が設定される。駆動電流の電流振幅はモータ3のトルクに関連し、駆動電流の周波数はモータ3の回転数に関連する。そのため、本実施形態は、このような電流振幅及び周波数を基にトリガが設定されることで、異常検出のための計測を開始させるためのトリガを外部から入力することなく、所望の動作モードのモータ3に対して異常検出のための計測を行うことができる。
<Effects of the embodiment>
In this embodiment, a trigger region is set based on the pre-calculated current amplitude and frequency of the drive current supplied to the motor 3. The current amplitude of the drive current is related to the torque of the motor 3, and the frequency of the drive current is related to the rotation speed of the motor 3. Therefore, in this embodiment, by setting a trigger based on such current amplitude and frequency, it is possible to perform measurement for abnormality detection on the motor 3 in a desired operating mode without inputting a trigger from outside to start measurement for abnormality detection.

本実施形態では、算出部91によって算出された周波数及び電流振幅をヒストグラム241として記憶部95に記憶させる。このような処理により、本実施形態では、周波数及び電流振幅の記憶に要する記憶部95の記憶容量を低減することができる。 In this embodiment, the frequency and current amplitude calculated by the calculation unit 91 are stored in the memory unit 95 as a histogram 241. Through this processing, in this embodiment, the storage capacity of the memory unit 95 required to store the frequency and current amplitude can be reduced.

また、本実施形態では、設定部92は、ヒストグラム241をディスプレイ等に表示し、トリガとして設定する領域をユーザに指定させることもできる。本実施形態は、このような特徴を備えることで、ユーザ所望の領域をトリガとして設定することができる。 In addition, in this embodiment, the setting unit 92 can display the histogram 241 on a display or the like, and allow the user to specify the area to be set as a trigger. By providing this feature, this embodiment allows the user to set the desired area as a trigger.

本実施形態において、算出部91は、算出した電流振幅及び周波数の少なくとも一方がモータ3の停止を示す所定値以下となる電流振幅及び周波数のペアを除外して、ヒストグラム241を生成することができる。本実施形態は、このようにヒストグラム241が生成されることで、モータ3が停止している場合に計測部93による計測が行われることを抑制することができる。 In this embodiment, the calculation unit 91 can generate the histogram 241 by excluding pairs of current amplitude and frequency where at least one of the calculated current amplitude and frequency is equal to or less than a predetermined value indicating that the motor 3 is stopped. By generating the histogram 241 in this manner, this embodiment can prevent the measurement unit 93 from performing measurements when the motor 3 is stopped.

<第1変形例>
以上説明した実施形態では、電流振幅及び周波数のペアを基に、計測部93による計測を開始するトリガが設定された。第1変形例では、電流振幅及び周波数に加えて、周波数の変化率を基に、計測部93による計測を開始するトリガが設定される。
<First Modification>
In the embodiment described above, a trigger for starting measurement by the measurement unit 93 is set based on a pair of current amplitude and frequency. In the first modified example, a trigger for starting measurement by the measurement unit 93 is set based on the rate of change of frequency in addition to the current amplitude and frequency.

第1変形例の場合、算出部91は、例えば、ヒストグラム241に代えて、電流振幅、周波数及び周波数の変化率を3本の直交軸夫々に配置した3次元のヒストグラムを生成すればよい。図18は、第1変形例において、3次元のヒストグラム上でトリガとして設定された領域を模式的に示す図である。第1変形例のように3つのパラメータを含む3次元のヒストグラムが生成される場合でも、当該ヒストグラムを基に、トリガとなる領域を設定することができる。 In the first modified example, the calculation unit 91 may, for example, generate a three-dimensional histogram in which the current amplitude, frequency, and frequency change rate are arranged on three orthogonal axes, instead of the histogram 241. Figure 18 is a diagram schematically showing an area set as a trigger on the three-dimensional histogram in the first modified example. Even when a three-dimensional histogram including three parameters is generated as in the first modified example, the trigger area can be set based on the histogram.

なお、トリガを設定するパラメータとして周波数の変化率が含まれる場合、周波数の変化率が0に近い領域がトリガとなる領域として選択されることが好ましい。周波数の変化率が0に近いこととしては、例えば、周波数の変化率が0からモータ3の回転速度の変動が無いことを示す所定範囲内であることを挙げることができる。3次元のヒストグラムにおいて周波数の変化率が0に近い領域がトリガとして指定されることで、モータ3の運転が定常時(略一定の速度で運転している状態)であることをトリガの条件とすることができる。 When the frequency change rate is included as a parameter for setting a trigger, it is preferable to select an area where the frequency change rate is close to 0 as the trigger area. An example of a frequency change rate being close to 0 is when the frequency change rate is within a predetermined range from 0 to indicating no fluctuations in the rotational speed of motor 3. By specifying an area in the three-dimensional histogram where the frequency change rate is close to 0 as the trigger, it is possible to set the trigger condition as being when motor 3 is operating steadily (operating at a substantially constant speed).

このように設定されたトリガを基に計測部93による計測が開始されることで、モータ3の運転が定常時に計測されることが好ましいパラメータをより正確に計測することができる。モータ3の運転が定常時に計測されることが好ましいパラメータとしては、例えば、FFTで算出される高調波含有率を挙げることができる。すなわち、モータ3の運転が定常時であることをトリガとすることで、高調波含有率をより正確に計測することができる。 By starting measurement by the measurement unit 93 based on a trigger set in this way, parameters that are preferably measured when the motor 3 is operating steadily can be measured more accurately. An example of a parameter that is preferably measured when the motor 3 is operating steadily is the harmonic content calculated by FFT. In other words, by using the steady state operation of the motor 3 as a trigger, the harmonic content can be measured more accurately.

<その他の変形例>
以上説明した実施形態では、モータ3がサーボモータである場合について説明されたが、モータ3はサーボモータに限定されない。モータ3は、例えば、誘導モータであってもよい。
<Other Modifications>
In the above-described embodiment, the motor 3 is a servo motor, but the motor 3 is not limited to a servo motor. The motor 3 may be, for example, an induction motor.

以上説明した実施形態では、モータ3に供給される駆動電流の電流振幅及び周波数の双方を基に計測部93に計測を開始させるトリガが設定されたが、駆動電流の電流振幅及び周波数のうちの少なくとも一方を基に計測部93に計測を開始させるトリガが設定されてもよい。 In the embodiment described above, a trigger was set to cause the measurement unit 93 to start measurement based on both the current amplitude and frequency of the drive current supplied to the motor 3, but a trigger may also be set to cause the measurement unit 93 to start measurement based on at least one of the current amplitude and frequency of the drive current.

以上説明した実施形態では、サーボドライバ2とは別に監視装置9が用意されたが、監視装置9はサーボドライバ2に内蔵されてもよい。 In the embodiment described above, a monitoring device 9 is provided separately from the servo driver 2, but the monitoring device 9 may also be built into the servo driver 2.

以上で開示した実施形態や変形例はそれぞれ組み合わせることができる。 The embodiments and variations disclosed above can be combined with each other.

<付記1>
トリガ範囲を記憶する記憶部(95)と、
交流電動機(3)を駆動する交流電流の電流振幅及び周波数のうちの少なくとも一方を算出する算出部(91)と、
前記算出部(91)によって算出された電流振幅及び周波数の少なくとも一方が前記トリガ範囲内に入ると、前記交流電動機(3)の異常を検出するためのパラメータの計測を開始する計測部(93)と、を備える、
交流電動機の監視装置(9)。
<Appendix 1>
a storage unit (95) for storing the trigger range;
a calculation unit (91) that calculates at least one of the current amplitude and frequency of an AC current that drives an AC motor (3);
a measurement unit (93) that starts measuring a parameter for detecting an abnormality in the AC motor (3) when at least one of the current amplitude and frequency calculated by the calculation unit (91) falls within the trigger range.
AC motor monitoring device (9).

1・・PLC
2・・サーボドライバ
3・・モータ
8・・ワーク
9・・監視装置
21・・通信部
22・・サーボ制御部
91・・算出部
92・・設定部
93・・計測部
94・・通知部
95・・記憶部
30・・モータ本体
31・・エンコーダ
241・・ヒストグラム
311・・信号生成部
312・・通信部
313・・記憶部
32・・出力軸
41・・エンコーダケーブル
51・・カップリング
52・・ねじ軸
53・・精密ステージ
100・・サーボシステム
1. PLC
2. Servo driver 3. Motor 8. Workpiece 9. Monitoring device 21. Communication unit 22. Servo control unit 91. Calculation unit 92. Setting unit 93. Measurement unit 94. Notification unit 95. Storage unit 30. Motor body 31. Encoder 241. Histogram 311. Signal generation unit 312. Communication unit 313. Storage unit 32. Output shaft 41. Encoder cable 51. Coupling 52. Screw shaft 53. Precision stage 100. Servo system

Claims (6)

トリガ範囲を記憶する記憶部と、
交流電動機を駆動する交流電流の電流振幅及び周波数のうちの少なくとも一方を算出する算出部と、
前記算出部によって算出された電流振幅及び周波数の少なくとも一方が前記トリガ範囲内に入ると、前記交流電動機の異常を検出するためのパラメータの計測を開始する計測部と、を備える交流電動機の監視装置であって
前記算出部は、前記電流振幅及び前記周波数の双方を算出し、同じ時刻に算出した前記電流振幅及び前記周波数のペアの出現頻度を示すヒストグラムを生成し、生成したヒストグラムを前記記憶部に記憶させ、
前記交流電動機の監視装置は、前記ヒストグラムを基に前記トリガ範囲を設定する設定部をさらに備える、
交流電動機の監視装置。
a storage unit that stores the trigger range;
a calculation unit that calculates at least one of a current amplitude and a frequency of an AC current that drives an AC motor;
a measurement unit that starts measuring a parameter for detecting an abnormality in the AC motor when at least one of the current amplitude and the frequency calculated by the calculation unit falls within the trigger range,
the calculation unit calculates both the current amplitude and the frequency, generates a histogram indicating an appearance frequency of pairs of the current amplitude and the frequency calculated at the same time, and stores the generated histogram in the storage unit;
The AC motor monitoring device further includes a setting unit that sets the trigger range based on the histogram.
AC motor monitoring device.
前記設定部は、前記ヒストグラムを表示部に出力し、出力した前記ヒストグラムのうち指定された範囲を前記トリガ範囲として設定する、
請求項に記載の交流電動機の監視装置。
the setting unit outputs the histogram to a display unit, and sets a specified range of the output histogram as the trigger range.
2. The AC motor monitoring device according to claim 1 .
前記算出部は、前記電流振幅及び前記周波数の少なくとも一方が交流電動機の停止を示す閾値以下である前記ペアを除外して、前記ヒストグラムを生成する、
請求項またはに記載の交流電動機の監視装置。
the calculation unit generates the histogram by excluding the pairs in which at least one of the current amplitude and the frequency is equal to or less than a threshold value indicating a stop of the AC motor.
3. The monitoring device for an AC motor according to claim 1 or 2 .
前記算出部は、前記交流電流の周波数の変化率をさらに算出し、
前記設定部は、前記ヒストグラムのうち、前記変化率が前記交流電動機の定常運転を示す所定範囲内である領域を前記トリガ範囲として設定する、
請求項からのいずれか一項に記載の交流電動機の監視装置。
The calculation unit further calculates a rate of change of the frequency of the AC current,
the setting unit sets, as the trigger range, a region in the histogram where the rate of change is within a predetermined range that indicates steady operation of the AC motor.
The monitoring device for an AC motor according to any one of claims 1 to 3 .
前記パラメータは、前記交流電流の高調波含有率を含む、
請求項1からのいずれか一項に記載の交流電動機の監視装置。
the parameters include a harmonic content of the AC current;
The monitoring device for an AC motor according to any one of claims 1 to 4 .
前記パラメータが前記交流電動機の異常を示す閾値を超えた場合、前記交流電動機の異
常を通知する通知部をさらに備える、
請求項1からのいずれか一項に記載の交流電動機の監視装置。
a notification unit that notifies the abnormality of the AC motor when the parameter exceeds a threshold value that indicates an abnormality of the AC motor;
The monitoring device for an AC motor according to any one of claims 1 to 5 .
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