JP2009303429A

JP2009303429A - Oscillation component extracting apparatus

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Publication number: JP2009303429A
Application number: JP2008157235A
Authority: JP
Inventors: Seiseki Maekawa; 清石前川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2028-06-16
Also published as: JP5159456B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oscillation component extracting apparatus capable of improving the precision of mechanical diagnosis, based on the size of an oscillation component extracted from the internal state quantity of a motor control unit. <P>SOLUTION: A first signal processing unit 2 calculates the difference between inner state quantities of the motor control unit, removes a high-frequency component included in the absolute value of the calculated difference to extract only the low-frequency component, and outputs the extracted low-frequency component as a process result. A second signal processing unit 3 removes high-frequency components included in the inner state quantity of the motor control unit, to extract only the low-frequency components; calculates the difference between the extracted low-frequency components, to calculate the absolute value of the difference; and outputs the calculated absolute value as a process result. A subtractor 4 outputs a signal, given by subtracting the process result of the second signal processing unit 3, from the process result of the first signal processing unit 2 as an oscillation component extracted from the internal state quantities. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、産業用ロボット、実装機、射出成形機、工作機械、印刷機、半導体製造装置などの機械装置の予防保全、制御系の調整を目的として、機械装置の可動部を駆動するモータを制御するモータ制御部の内部状態量から発振成分を抽出する発振成分抽出装置に関するものである。 The present invention provides a motor that drives a movable part of a mechanical device for the purpose of preventive maintenance of a mechanical device such as an industrial robot, a mounting machine, an injection molding machine, a machine tool, a printing machine, and a semiconductor manufacturing device, and adjustment of a control system. The present invention relates to an oscillation component extraction device that extracts an oscillation component from an internal state quantity of a motor control unit to be controlled.

この発明で言うモータ制御部の内部状態量は、モータ電流指令、モータ電流、モータ加速度、機械端加速度、速度フィードバック制御出力などであるが、そのうち、モータ電流指令を抽出対象とする例としては、例えば、特許文献１に開示された技術がある。 The internal state quantity of the motor control unit referred to in this invention is a motor current command, a motor current, a motor acceleration, a machine end acceleration, a speed feedback control output, etc. For example, there is a technique disclosed in Patent Document 1.

すなわち、特許文献１では、機械装置の可動部を駆動するサーボモータの発振を検出する方法として、（１）サーボモータの電流指令値の２乗平均値を求め、該２乗平均値と設定値との比較によってモータの発振検出を行う方法と、（２）サーボモータの電流指令値の低域成分をハイパスフィルタで除去し、低域成分を除去した電流指令値の２乗平均値を求め、該２乗平均値と設定値との比較によってモータの発振検出を行う方法とが開示されている。 That is, in Patent Document 1, as a method of detecting oscillation of a servo motor that drives a movable part of a mechanical device, (1) a mean square value of current command values of a servo motor is obtained, and the mean square value and a set value are obtained. (2) The low frequency component of the current command value of the servo motor is removed with a high-pass filter, and the root mean square value of the current command value from which the low frequency component has been removed is obtained. A method for detecting motor oscillation by comparing the mean square value with a set value is disclosed.

特開平８−１１６６８８号公報JP-A-8-116688

ところが、産業用ロボット、実装機、射出成形機、工作機械、印刷機、半導体製造装置などの機械装置では、随時加減速を行うため、電流指令には加減速により本来必要となる高域成分が含まれる。そのため、電流指令の２乗平均値は、モータ電流の発振成分が同程度であっても、加減速時の加速度、モータが駆動する負荷の質量、摩擦係数の変化に応じて変動するので、上記した従来技術では、高精度な発振検知が行えない。 However, in machine devices such as industrial robots, mounting machines, injection molding machines, machine tools, printing machines, and semiconductor manufacturing equipment, acceleration / deceleration is performed as needed. included. Therefore, the mean square value of the current command fluctuates according to changes in acceleration, acceleration / deceleration acceleration, load mass driven by the motor, and friction coefficient even if the motor current oscillation component is about the same. In the conventional technology, high-precision oscillation detection cannot be performed.

また、上記した従来技術のように電流指令値の低域成分をハイパスフィルタで除去しても、電流指令には加減速により本来必要となる高域成分がそのまま残っているので、加減速時の加速度が異なれば、モータ電流に含まれる真の発振成分が同程度であっても、算出された発振成分の値が異なるという問題がある。そのため、動作パターンが異なる場合に同一の判定基準で、発振成分が大きいか否かの判定を正確に行うことは困難である。 In addition, even if the low frequency component of the current command value is removed by the high pass filter as in the above-described prior art, the high frequency component originally required by acceleration / deceleration remains in the current command as it is. If the acceleration is different, there is a problem that the calculated value of the oscillation component is different even if the true oscillation component included in the motor current is approximately the same. Therefore, it is difficult to accurately determine whether or not the oscillation component is large with the same determination criterion when the operation patterns are different.

この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、モータ制御部の内部状態量から抽出した発振成分の大きさに基づく機械診断の精度を向上できる発振成分抽出装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an oscillation component extraction device that can improve the accuracy of mechanical diagnosis based on the magnitude of the oscillation component extracted from the internal state quantity of the motor control unit.

上述した目的を達成するために、この発明にかかる発振成分抽出装置は、機械装置の可動部を駆動するモータを制御するモータ制御部の内部状態量の今回値と前回値との差分を算出する第１の差分器、前記第１の差分器が算出した差分の絶対値を算出する第１の絶対値算出器、および前記第１の絶対値算出器が算出した絶対値に含まれる高域成分を除去して低域成分のみを抽出する第１の低域通過フィルタを備え、該第１の低域通過フィルタの出力を処理結果として出力する第１の信号処理部と、前記モータ制御部の内部状態量に含まれる高域成分を除去して低域成分のみを抽出する第２の低域通過フィルタ、前記第２の低域通過フィルタが抽出した低域成分信号の今回値と前回値との差分を算出する第２の差分器、および前記第２の差分器が算出した差分の絶対値を算出する第２の絶対値算出器を備え、該第２の絶対値算出器の出力を処理結果として出力する第２の信号処理部と、前記第１の信号処理部の処理結果から前記第２の信号処理部の処理結果を減算した信号を前記内部状態量から抽出した発振成分として出力する減算器とを備えていることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, an oscillation component extraction apparatus according to the present invention calculates a difference between a current value and a previous value of an internal state quantity of a motor control unit that controls a motor that drives a movable part of a mechanical device. A first difference unit, a first absolute value calculator that calculates an absolute value of a difference calculated by the first difference unit, and a high frequency component included in the absolute value calculated by the first absolute value calculator A first low-pass filter that extracts only low-frequency components and outputs the output of the first low-pass filter as a processing result; and A second low-pass filter that extracts only a low-frequency component by removing a high-frequency component contained in the internal state quantity; a current value and a previous value of the low-frequency component signal extracted by the second low-pass filter; Second differencer for calculating the difference between the second differencer and the second differencer A second signal processing unit that includes a second absolute value calculator that calculates an absolute value of the calculated difference, and that outputs an output of the second absolute value calculator as a processing result; and the first signal processing unit And a subtractor that outputs a signal obtained by subtracting the processing result of the second signal processing unit from the processing result of the above as an oscillation component extracted from the internal state quantity.

この発明によれば、モータ制御部の内部状態量から本来の加減速により生ずる成分を除去した発振成分の抽出が行えるので、抽出した発振成分の大きさに基づく機械診断の精度を向上できる発振成分抽出装置が得られるという効果を奏する。 According to the present invention, the oscillation component can be extracted by removing the component caused by the original acceleration / deceleration from the internal state quantity of the motor control unit, so that the oscillation component that can improve the accuracy of the machine diagnosis based on the size of the extracted oscillation component There is an effect that an extraction device can be obtained.

以下に図面を参照して、この発明にかかる発振成分抽出装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of an oscillation component extraction apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による発振成分抽出装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、発振成分抽出装置１は、後述する「モータ制御部の内部状態量」に含まれる「発振成分」を抽出する構成として、第１の信号処理部２と、第２の信号処理部３と、減算器４とを備えている。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an oscillation component extraction apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the oscillation component extraction apparatus 1 is configured to extract an “oscillation component” included in an “internal state quantity of a motor control unit” to be described later. A signal processing unit 3 and a subtracter 4 are provided.

第１の信号処理部２および第２の信号処理部３は、「モータ制御部の内部状態量」が並列に入力され、それぞれの処理結果を減算器４に並列に出力することで、減算器４から、第１の信号処理部２での処理結果から第２の信号処理部３での処理結果を減算した結果が「抽出した発振成分」として出力される構成である。 The first signal processing unit 2 and the second signal processing unit 3 receive the “internal state quantity of the motor control unit” in parallel, and output each processing result to the subtracter 4 in parallel. 4, the result of subtracting the processing result in the second signal processing unit 3 from the processing result in the first signal processing unit 2 is output as “the extracted oscillation component”.

第１の信号処理部２は、入力段に差分器（第１の差分器）２ａが、中間段に絶対値算出器（第１の絶対値算出器）２ｂが、出力段に低域通過フィルタ（第１の低域通過フィルタ）２ｃが、それぞれ配置される。 The first signal processing unit 2 includes a differencer (first differencer) 2a at an input stage, an absolute value calculator (first absolute value calculator) 2b at an intermediate stage, and a low-pass filter at an output stage. (First low-pass filters) 2c are respectively arranged.

この第１の信号処理部２では、まず、差分器２ａにて、入力されるモータ制御部の内部状態量の今回値と前回値との差分が算出される。次に、絶対値算出器２ｂにて、差分器２ａからの入力信号の絶対値が算出される。そして、低域通過フィルタ２ｃにて、絶対値算出器２ｂからの入力信号に含まれる高域成分を遮断して低域成分のみの抽出が行われる。低域通過フィルタ２ｃが抽出した低域成分信号が、第１の信号処理部２の処理結果として減算器４の一方の入力端子（＋）に出力される。 In the first signal processing unit 2, first, the difference between the current value and the previous value of the internal state quantity of the motor control unit to be input is calculated by the differentiator 2 a. Next, the absolute value calculator 2b calculates the absolute value of the input signal from the differentiator 2a. Then, the low-pass filter 2c cuts off the high-frequency component included in the input signal from the absolute value calculator 2b and extracts only the low-frequency component. The low-frequency component signal extracted by the low-pass filter 2 c is output to one input terminal (+) of the subtractor 4 as the processing result of the first signal processing unit 2.

また、第２の信号処理部３は、入力段に低域通過フィルタ（第２の低域通過フィルタ）３ａが、中間段に差分器（第２の差分器）３ｂが、出力段に絶対値算出器（第２の絶対値算出器）３ｃが、それぞれ配置される。 The second signal processing unit 3 includes a low-pass filter (second low-pass filter) 3a at the input stage, a differencer (second differencer) 3b at the intermediate stage, and an absolute value at the output stage. Calculators (second absolute value calculators) 3c are respectively arranged.

この第２の信号処理部３では、まず、低域通過フィルタ３ａにて、入力されるモータ制御部の内部状態量に含まれる高域成分を遮断し低域成分のみの抽出が行われる。次に、差分器３ｂにて、低域通過フィルタ３ａから入力する低域成分信号の今回値と前回値との差分が算出される。そして、絶対値算出器３ｃにて、差分器３ｂからの入力信号の絶対値が算出される。絶対値算出器３ｃが算出した絶対値信号が、第２の信号処理部３の処理結果として減算器４の他方の入力端子（−）に出力される。 In the second signal processing unit 3, first, the low-pass filter 3a blocks the high-frequency component contained in the input internal state quantity of the motor control unit and extracts only the low-frequency component. Next, the difference unit 3b calculates the difference between the current value and the previous value of the low-frequency component signal input from the low-pass filter 3a. Then, the absolute value calculator 3c calculates the absolute value of the input signal from the differentiator 3b. The absolute value signal calculated by the absolute value calculator 3 c is output to the other input terminal (−) of the subtractor 4 as a processing result of the second signal processing unit 3.

なお、低域通過フィルタ２ｃ，３ａは、実施の形態１では、１次遅れフィルタを用いている。１次遅れフィルタの時定数は、第１の信号処理部２と第２の信号処理部３とで、同一の値とする。但し、低域通過フィルタ２ｃ，３ａとしては、１次遅れフィルタに限定する必要はなく、２次遅れフィルタ、移動平均フィルタでもよい。また、低域通過フィルタ２ｃ，３ａは、入力信号から高域成分を抽出するハイパスフィルタと、入力信号から該ハイパスフィルタが抽出した高域成分を減算する減算器とで構成してもよい。 In the first embodiment, first-order lag filters are used as the low-pass filters 2c and 3a. The time constant of the first-order lag filter is the same value for the first signal processing unit 2 and the second signal processing unit 3. However, the low-pass filters 2c and 3a need not be limited to the first-order lag filter, and may be a second-order lag filter or a moving average filter. The low-pass filters 2c and 3a may be composed of a high-pass filter that extracts a high-frequency component from the input signal and a subtracter that subtracts the high-frequency component extracted by the high-pass filter from the input signal.

この構成によれば、モータ制御部の内部状態量に含まれる本来加減速を行うために必要な成分を除去した発振成分の抽出が行えるので、加減速に依らず発振成分のみが抽出できる。したがって、発振度合いが同じであれば、加減速時の加速度が異なっていても、抽出される発振成分の大きさは変わらないので、正確な発振度合いの判別を行うための信号を抽出することができ、抽出した発振成分の大きさに基づく機械診断の精度を向上できる発振成分抽出装置が得られる。 According to this configuration, it is possible to extract the oscillation component from which the component necessary for performing the acceleration / deceleration included in the internal state quantity of the motor control unit is removed, so that only the oscillation component can be extracted regardless of the acceleration / deceleration. Therefore, if the degree of oscillation is the same, the magnitude of the extracted oscillation component does not change even if the acceleration during acceleration / deceleration is different. Therefore, it is possible to extract a signal for accurately determining the degree of oscillation. Thus, an oscillation component extraction device that can improve the accuracy of the machine diagnosis based on the size of the extracted oscillation component is obtained.

発振成分抽出装置１が抽出した発振成分は、図示しないモニタ装置に表示して機械診断に活用する以外に、この明細書では、実施の形態２に示す判別用データ算出部に与えて機械異常徴候判別用データを取得する方法を示す。 In addition to displaying the oscillation component extracted by the oscillation component extraction apparatus 1 on a monitor device (not shown) and utilizing it for machine diagnosis, in this specification, the oscillation component is given to the determination data calculation unit shown in the second embodiment to indicate a machine abnormality sign. A method for obtaining data for discrimination will be described.

発振成分抽出装置１は、一般には、抽出対象である内部状態量の発生源であるモータ制御部を備えるモータ制御装置に内蔵される。その他、発振成分抽出装置１は、例えば、上位のコントローラ（産業用ロボット、実装機、射出成形機、工作機械、印刷機、半導体製造装置などの機械装置の制御装置）、あるいはいわゆるパソコンに内蔵してもよい。 The oscillation component extraction device 1 is generally built in a motor control device including a motor control unit that is a generation source of an internal state quantity to be extracted. In addition, the oscillation component extraction device 1 is built in, for example, a host controller (a control device for a mechanical device such as an industrial robot, a mounting machine, an injection molding machine, a machine tool, a printing machine, or a semiconductor manufacturing device) or a so-called personal computer. May be.

発振成分抽出装置１を上位のコントローラに内蔵する場合は、モータ制御部の内部状態量をモータ制御装置から上位コントローラに送信し、受信した上位コントローラが内蔵される発振成分抽出装置１に入力し、発振成分の抽出を行わせる構成となる。 When the oscillation component extraction device 1 is built in the host controller, the internal state quantity of the motor control unit is transmitted from the motor control device to the host controller, and the received host controller is input to the oscillation component extraction device 1 built-in, The oscillation component is extracted.

発振成分抽出装置１をパソコンに内蔵する場合は、モータ制御装置に内蔵される記憶部に記憶されたモータ制御部の内部状態量をパソコンにダウンロードし、パソコンが内蔵される発振成分抽出装置１に入力し、発振成分の抽出を行わせる構成となる。 When the oscillation component extraction device 1 is built in the personal computer, the internal state quantity of the motor control unit stored in the storage unit built in the motor control device is downloaded to the personal computer, and the oscillation component extraction device 1 in which the personal computer is built is downloaded. It is configured to input and extract the oscillation component.

ここで、発振成分抽出装置１に入力するモータ制御部の内部状態量について説明する。抽出対象である内部状態量にはモータ制御との関係で種々の態様が考えられるので、それらを実施の形態３〜９として示すが、大きく分けて次の（１）〜（３）の態様が考えられる。図１では、これらの内部状態量のうち少なくとも１つが発振成分抽出装置１に入力される。 Here, the internal state quantity of the motor control unit input to the oscillation component extraction device 1 will be described. Since various forms of internal state quantities to be extracted can be considered in relation to motor control, these are shown as Embodiments 3 to 9, but the following aspects (1) to (3) are roughly divided. Conceivable. In FIG. 1, at least one of these internal state quantities is input to the oscillation component extraction device 1.

（１）モータ制御部の制御対象が回転型のサーボモータであれば、モータ制御部の内部状態量として、モータ電流指令（実施の形態３）、モータ電流（実施の形態４）、モータ速度（実施の形態５）が考えられる。なお、実施の形態５では、モータ速度を差分したモータ加速度を使用した場合を示してある。 (1) If the control target of the motor control unit is a rotary servo motor, the motor current command (Embodiment 3), motor current (Embodiment 4), motor speed ( Embodiment 5 is conceivable. In the fifth embodiment, the motor acceleration obtained by subtracting the motor speed is used.

（２）工作機械などの高精度が要求される機械装置で、この機械装置の可動部を駆動するモータに機械端の変位を測定できるリニアスケールや機械端の加速度を測定する加速度センサが取り付けられている場合は、モータ制御部の内部状態量として、機械端変位（実施の形態６）、機械端加速度（実施の形態７）が考えられる。なお、実施の形態６では、機械端変位を２回差分した機械端加速度を使用した場合を示してある。 (2) In a machine device such as a machine tool that requires high accuracy, a linear scale that can measure the displacement of the machine end and an acceleration sensor that measures the acceleration of the machine end are attached to the motor that drives the movable part of the machine device. In this case, the machine end displacement (sixth embodiment) and the machine end acceleration (seventh embodiment) can be considered as the internal state quantities of the motor control unit. In the sixth embodiment, the case where the machine end acceleration obtained by subtracting the machine end displacement twice is used.

（３）モータ制御部がトルクフィードフォワードを用いている場合は、モータ制御部の内部状態量として、トルクフィードフォワード指令値を加算する前の速度フィードバック制御出力（実施の形態８，９）が考えられる。 (3) When the motor control unit uses torque feedforward, the speed feedback control output (Embodiments 8 and 9) before adding the torque feedforward command value is considered as the internal state quantity of the motor control unit. It is done.

実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２として、発振成分抽出装置が備える判別用データ算出部の構成を説明する図である。図２において、判別用データ算出部５は、例えば図３や図４、図５に示す構成によって、発振成分抽出装置１がモータ制御部の内部状態量から抽出した発振成分から機械異常徴候判別用データを算出する。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of a discrimination data calculation unit provided in the oscillation component extraction device as Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 2, the discrimination data calculation unit 5 is used for discriminating a mechanical abnormality sign from the oscillation component extracted from the internal state quantity of the motor control unit by the oscillation component extraction device 1 with the configuration shown in FIGS. 3, 4, and 5, for example. Calculate the data.

判別用データ算出部５が算出する機械異常徴候判別用データは、機械の異常徴候判別に用いられる。例えば、出力された発振成分実効値（機械異常徴候判別用データ）が予め定めた閾値を超えた場合にアラームを出す用い方が可能である。また、判別用データ算出部５が算出する機械異常徴候判別用データを一定周期ごとに記録し、記録した機械異常徴候判別用データを機械装置のユーザがモニタする用い方が可能である。 The machine abnormality sign determination data calculated by the determination data calculation unit 5 is used for machine abnormality sign determination. For example, an alarm can be used when the output oscillation component effective value (machine abnormality sign determination data) exceeds a predetermined threshold. Further, it is possible to record the machine abnormality symptom discrimination data calculated by the discrimination data calculation unit 5 at regular intervals and monitor the recorded machine abnormality symptom discrimination data by a machine user.

以下、判別用データ算出部５の構成例を具体的に説明する。 Hereinafter, a configuration example of the determination data calculation unit 5 will be specifically described.

（１）図３は、図２に示す判別用データ算出部の構成例（その１）を示すブロック図である。図３に示すように、判別用データ算出部５ａは、実効値算出器６を備えている。実効値算出器６は、入力された信号（発振成分）の絶対値をとり、それを１次遅れフィルタに通して得た値を実効値（機械異常徴候判別用データ）として出力するように構成される。 (1) FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example (part 1) of the determination data calculation unit shown in FIG. As shown in FIG. 3, the determination data calculation unit 5 a includes an effective value calculator 6. The effective value calculator 6 is configured to take the absolute value of the input signal (oscillation component) and output the value obtained by passing it through a first-order lag filter as an effective value (machine abnormality sign determination data). Is done.

この発振成分抽出装置１と判別用データ算出部５ａとの組み合わせ構成によれば、モータ制御部の内部状態量から加減速に本来必要な成分を除去した発振成分を抽出し、抽出した発振成分の実効値によって機械の異常判別を行うので、正確な発振度合いの判別が行えるようになる。 According to the combined configuration of the oscillation component extraction device 1 and the discrimination data calculation unit 5a, an oscillation component obtained by removing a component originally necessary for acceleration / deceleration is extracted from the internal state quantity of the motor control unit, and the extracted oscillation component Since the machine abnormality is determined based on the effective value, it is possible to accurately determine the degree of oscillation.

（２）図４は、図２に示す判別用データ算出部の構成例（その２）を示すブロック図である。図４に示すように、判別用データ算出部５ｂは、絶対値最大値算出器７を備えている。絶対値最大値算出器７は、入力された信号（発振成分）の絶対値を求め、その求めた絶対値の予め定められた周期（規定周期）ごとの最大値を算出し、算出した規定周期ごとの最大値を機械異常徴候判別用データとして出力するように構成される。 (2) FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example (part 2) of the determination data calculation unit illustrated in FIG. As shown in FIG. 4, the determination data calculation unit 5 b includes an absolute value maximum value calculator 7. The absolute value maximum value calculator 7 calculates the absolute value of the input signal (oscillation component), calculates the maximum value for each predetermined cycle (specified cycle) of the calculated absolute value, and calculates the calculated specified cycle. Each maximum value is output as machine abnormality sign determination data.

この発振成分抽出装置１と判別用データ算出部５ｂとの組み合わせ構成によれば、モータ制御部の内部状態量から加減速に本来必要な成分を除去した発振成分を抽出し、抽出した発振成分の絶対値最大値によって機械の異常判別を行うので、正確な発振度合いの判別が行えるようになる。 According to the combined configuration of the oscillation component extraction apparatus 1 and the determination data calculation unit 5b, an oscillation component obtained by removing components originally necessary for acceleration / deceleration is extracted from the internal state quantity of the motor control unit, and the extracted oscillation component Since the abnormality of the machine is determined based on the maximum absolute value, it is possible to accurately determine the degree of oscillation.

（３）図５は、図２に示す判別用データ算出部の構成例（その３）を示すブロック図である。図５に示すように、判別用データ算出部５ｃは、記憶器８と、基本統計量演算器９とを備えている。 (3) FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example (part 3) of the determination data calculation unit illustrated in FIG. As shown in FIG. 5, the determination data calculation unit 5 c includes a storage device 8 and a basic statistic calculator 9.

記憶器８は、入力される抽出した発振成分のうち、予め定めた期間内における発振成分を時系列データとして記録する。 The storage unit 8 records, as time series data, an oscillation component within a predetermined period among the extracted oscillation components that are input.

基本統計量演算器９は、記憶器８が記録した時系列データに対して、基本統計量である平均値、分散、標準偏差、３次モーメント、４次モーメント、波形率、歪み度、尖り度の少なくとも１つを演算し、それを機械異常徴候判別用データとして出力する。 The basic statistic calculator 9 is a basic statistic average value, variance, standard deviation, third moment, fourth moment, waveform rate, skewness, kurtosis for the time series data recorded by the memory 8. At least one of them is calculated and output as machine abnormality sign determination data.

ここでは、平均値、分散、標準偏差、３次モーメント、４次モーメント、波形率、歪み度、尖り度の全てを演算する例を示す。定められた期間がＮ周期分とすると、記憶器８には、Ｎ個の時系列データｘ１、ｘ２、・・・、ｘＮが記録されている。 Here, an example is shown in which all of the average value, variance, standard deviation, third moment, fourth moment, waveform rate, degree of distortion, and kurtosis are calculated. When the determined period is N cycles, N pieces of time series data x1, x2,..., XN are recorded in the memory 8.

基本統計量演算器９は、記憶器８に記録されているＮ個の時系列データｘ１、ｘ２、・・・、ｘＮを用いて、平均値ａｖ＿ｘを式（１）によって算出し、分散ｖ＿ｘを式（２）によって算出し、標準偏差ｓ＿ｘを式（３）によって算出し、３次モーメント３ｍ＿ｘを式（４）によって算出し、４次モーメント４ｍ＿ｘを式（５）によって算出し、波形率ｃｖ＿ｘを式（６）によって算出し、歪み度α＿ｘを式（７）によって算出し、尖り度β＿ｘを式（８）によって算出する。なお、式（３）において、ｓｑｒｔ（Ｘ）はＸの平方根である。 The basic statistic calculator 9 uses the N pieces of time-series data x1, x2,..., XN recorded in the storage unit 8 to calculate the average value av_x according to the equation (1), and calculates the variance v_x. The standard deviation s_x is calculated by the equation (3), the third moment 3m_x is calculated by the equation (4), the fourth moment 4m_x is calculated by the equation (5), and the waveform rate cv_x is calculated. The degree of distortion α_x is calculated by Expression (7), and the degree of sharpness β_x is calculated by Expression (8). In Equation (3), sqrt (X) is the square root of X.

この発振成分抽出装置１と判別用データ算出部５ｃとの組み合わせ構成によれば、モータ制御部の内部状態量から加減速に本来必要な成分を除去した発振成分を抽出し、抽出した発振成分の基本統計量（平均値、分散、標準偏差、３次モーメント、４次モーメント、波形率、歪み度、尖り度の少なくとも１つ）によって機械の異常判別を行うので、正確な発振度合いの判別が行えるようになる。 According to the combined configuration of the oscillation component extraction device 1 and the discrimination data calculation unit 5c, an oscillation component obtained by removing a component originally necessary for acceleration / deceleration is extracted from the internal state quantity of the motor control unit, and the extracted oscillation component Machine abnormality is determined based on basic statistics (average value, variance, standard deviation, 3rd moment, 4th moment, waveform rate, degree of distortion, and kurtosis). It becomes like this.

以下、実施の形態３〜９として、発振成分抽出装置１に入力するモータ制御部の内部状態量について具体的に説明する。 Hereinafter, as Embodiments 3 to 9, the internal state quantities of the motor control unit input to the oscillation component extraction apparatus 1 will be specifically described.

実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その１）を説明するための全体構成図である。 Embodiment 3 FIG.
FIG. 6 is an overall configuration diagram for explaining an internal state quantity (No. 1) of the motor control unit that is input to the oscillation component extraction device as Embodiment 3 of the present invention.

図６において、モータ制御部１０ａは、外部から入力される位置指令ａに基づき、機械装置駆動モータ１１を制御するモータ制御装置の主要構成要素である。機械装置駆動モータ１１は、産業用ロボット、実装機、射出成形機、工作機械、印刷機、半導体製造装置などの機械装置の可動部を駆動するモータである。モータ制御部１０ａに入力される位置指令ａは、図示しない上位のコントローラ（産業用ロボット、実装機、射出成形機、工作機械、印刷機、半導体製造装置などの機械装置の制御装置）から送信される。 In FIG. 6, a motor control unit 10a is a main component of a motor control device that controls a mechanical device drive motor 11 based on a position command a input from the outside. The mechanical device drive motor 11 is a motor that drives a movable part of a mechanical device such as an industrial robot, a mounting machine, an injection molding machine, a machine tool, a printing machine, or a semiconductor manufacturing apparatus. The position command a input to the motor control unit 10a is transmitted from a host controller (not shown) (control device for a mechanical device such as an industrial robot, a mounting machine, an injection molding machine, a machine tool, a printing machine, or a semiconductor manufacturing device). The

なお、実施の形態３では、モータ制御部１０ａが上位のコントローラから送信される位置指令ａに追従させる位置制御を行う場合を示し、後述する実施の形態４〜９においても符号は違えてあるがモータ制御部に位置指令ａが入力する場合を示してある。しかし、これに限定されるものではなく、それらのモータ制御部が、上位のコントローラから送信される速度指令に追従させる速度制御を行う場合にも容易に適用できる。 The third embodiment shows a case where the motor control unit 10a performs position control to follow the position command a transmitted from the host controller, and the reference numerals are different in the fourth to ninth embodiments described later. The case where the position command a is input to the motor control unit is shown. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be easily applied to the case where the motor control unit performs speed control for following the speed command transmitted from the host controller.

さて、実施の形態３にて示すモータ制御部１０ａは、位置制御器１２と速度制御器１３と電流制御器１４と差分器１５とを備えている。 Now, the motor control unit 10a shown in the third embodiment includes a position controller 12, a speed controller 13, a current controller 14, and a differentiator 15.

位置制御器１２は、上位のコントローラから送信される位置指令ａと、機械装置駆動モータ１１にてエンコーダ、レゾルバなどにより測定されるモータ変位ｂとの差に定数を乗じて速度指令ｃを算出し、算出した速度指令ｃを速度制御器１３に与える。 The position controller 12 calculates a speed command c by multiplying the difference between the position command a transmitted from the host controller and the motor displacement b measured by the encoder / resolver by the mechanical device drive motor 11 by a constant. The calculated speed command c is given to the speed controller 13.

差分器１５は、機械装置駆動モータ１１にてエンコーダ、レゾルバなどにより測定されるモータ変位ｂの今回の値と前回の値との差を算出し、算出した差分をモータ速度ｄとして速度制御器１３に与える。なお、差分器１５では、さらに、算出した差分を制御周期の値で除算してもよい。 The difference unit 15 calculates a difference between the current value and the previous value of the motor displacement b measured by the encoder, resolver, or the like in the mechanical device drive motor 11, and uses the calculated difference as the motor speed d to the speed controller 13. To give. Note that the difference unit 15 may further divide the calculated difference by the value of the control period.

速度制御器１３は、位置制御器１２から入力される速度指令ｃと差分器１５から入力されるモータ速度ｄとの差に定数を乗じたものと、速度指令ｃとモータ速度ｄとの差を積分した結果に別の定数を乗じたものとを加算してモータ電流指令ｅを算出する比例積分制御を行い、算出したモータ電流指令ｅを電流制御器１４に与える。 The speed controller 13 calculates the difference between the speed command c inputted from the position controller 12 and the motor speed d inputted from the differentiator 15 by a constant and the difference between the speed command c and the motor speed d. Proportional integral control for calculating the motor current command e is performed by adding the result obtained by integrating the result obtained by multiplying another constant, and the calculated motor current command e is given to the current controller 14.

電流制御器１４は、速度制御器１３から入力されるモータ電流指令ｅと機械装置駆動モータ１１にて測定されたモータ電流ｆとの差に定数を乗じたものと、モータ電流指令ｅとモータ電流ｆとの差を積分した結果に別の定数を乗じたものとを加算する比例積分制御を行い、算出したモータ駆動電流を機械装置駆動モータ１１に与える。 The current controller 14 is obtained by multiplying the difference between the motor current command e input from the speed controller 13 and the motor current f measured by the machine drive motor 11 by a constant, the motor current command e and the motor current. Proportional integral control is performed in which the result obtained by integrating the difference with f is multiplied by another constant, and the calculated motor drive current is applied to the machine drive motor 11.

以上のように構成されるモータ制御部１０ａにおける内部状態量として、速度制御器１３が算出するモータ電流指令ｅが発振成分抽出装置１に入力される。発振成分抽出装置１は、図１に示した構成によって、モータ電流指令ｅから、モータ電流指令発振成分ｇを抽出する。 A motor current command e calculated by the speed controller 13 is input to the oscillation component extraction device 1 as an internal state quantity in the motor control unit 10a configured as described above. The oscillation component extraction apparatus 1 extracts the motor current command oscillation component g from the motor current command e by the configuration shown in FIG.

この実施の形態３によれば、発振成分抽出装置は、モータ電流指令から加減速に本来必要な成分を除去した発振成分の抽出が行えるので、正確な発振度合いの判別を行うための信号が抽出できる。 According to the third embodiment, the oscillation component extraction apparatus can extract an oscillation component from which a component originally necessary for acceleration / deceleration has been removed from a motor current command, so that a signal for accurately determining the degree of oscillation is extracted. it can.

実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その２）を説明するための全体構成図である。なお、図７では、図６（実施の形態３）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態４に関わる部分を中心に説明する。 Embodiment 4 FIG.
FIG. 7 is an overall configuration diagram for explaining an internal state quantity (No. 2) of the motor control unit that is input to the oscillation component extraction device as Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 7, the same or similar components as those shown in FIG. 6 (Embodiment 3) are denoted by the same reference numerals. Here, the description will be focused on the portion related to the fourth embodiment.

図７に示すように、この実施の形態４では、モータ制御部１０ａにおける内部状態量として、電流制御器１４にフィードバック信号として入力される機械装置駆動モータ１１からのモータ電流ｆが発振成分抽出装置１に入力される。発振成分抽出装置１は、図１に示した構成によって、モータ電流ｆから、モータ電流発振成分ｈを抽出する。 As shown in FIG. 7, in the fourth embodiment, the motor current f from the machine drive motor 11 input as a feedback signal to the current controller 14 as an internal state quantity in the motor control unit 10a is an oscillation component extraction device. 1 is input. The oscillation component extraction apparatus 1 extracts the motor current oscillation component h from the motor current f with the configuration shown in FIG.

この実施の形態４によれば、発振成分抽出装置は、モータ電流から加減速に本来必要な成分を除去した発振成分の抽出が行えるので、正確な発振度合いの判別を行うための信号が抽出できる。 According to the fourth embodiment, the oscillation component extraction apparatus can extract an oscillation component obtained by removing a component originally necessary for acceleration / deceleration from the motor current, so that a signal for accurately determining the degree of oscillation can be extracted. .

実施の形態５．
図８は、この発明の実施の形態５として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その３）を説明するための全体構成図である。なお、図８では、図６（実施の形態３）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態５に関わる部分を中心に説明する。 Embodiment 5 FIG.
FIG. 8 is an overall configuration diagram for explaining an internal state quantity (No. 3) of the motor control unit that is input to the oscillation component extraction device, as Embodiment 5 of the present invention. In FIG. 8, components that are the same as or equivalent to the components shown in FIG. 6 (Embodiment 3) are assigned the same reference numerals. Here, the description will be focused on the portion related to the fifth embodiment.

図８に示すように、この実施の形態５では、モータ制御部１０ａにおける内部状態量として、差分器１５が算出したモータ速度ｄを用いるが、実際の適用を考慮して、モータ速度ｄを差分器１６にて差分してモータ加速度ｉとし、そのモータ加速度ｉが発振成分抽出装置１に入力される。発振成分抽出装置１は、図１に示した構成によって、モータ加速度ｉから、モータ加速度発振成分ｊを抽出する。 As shown in FIG. 8, in the fifth embodiment, the motor speed d calculated by the differentiator 15 is used as the internal state quantity in the motor control unit 10a. However, considering the actual application, the motor speed d is set as a difference. The difference in the unit 16 is used as the motor acceleration i, and the motor acceleration i is input to the oscillation component extraction apparatus 1. The oscillation component extraction apparatus 1 extracts a motor acceleration oscillation component j from the motor acceleration i with the configuration shown in FIG.

この実施の形態５によれば、発振成分抽出装置は、モータ加速度から加減速に本来必要な成分を除去した発振成分の抽出が行えるので、正確な発振度合いの判別を行うための信号が抽出できる。 According to the fifth embodiment, the oscillation component extraction apparatus can extract an oscillation component obtained by removing a component originally necessary for acceleration / deceleration from the motor acceleration. Therefore, a signal for accurately determining the degree of oscillation can be extracted. .

実施の形態６．
図９は、この発明の実施の形態６として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その４）を説明するための全体構成図である。なお、図９では、図６（実施の形態３）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態６に関わる部分を中心に説明する。 Embodiment 6 FIG.
FIG. 9 is an overall configuration diagram for explaining an internal state quantity (No. 4) of the motor control unit that is input to the oscillation component extraction device, as Embodiment 6 of the present invention. In FIG. 9, the same or similar components as those shown in FIG. 6 (Embodiment 3) are denoted by the same reference numerals. Here, the description will be focused on the portion related to the sixth embodiment.

図９に示すように、この実施の形態６で示すモータ制御部１０ｂは、図６（実施の形態３）に示したモータ制御部１０ａにおいて、位置制御器１２に代えて位置制御器１８が設けられている。また、機械装置駆動モータ１１が駆動する機械装置１９が示されている。 As shown in FIG. 9, the motor controller 10b shown in the sixth embodiment is provided with a position controller 18 in place of the position controller 12 in the motor controller 10a shown in FIG. 6 (Embodiment 3). It has been. Further, a mechanical device 19 driven by the mechanical device drive motor 11 is shown.

位置制御器１２は、モータ変位ｂのフィードバックのみを行うセミクローズド制御を行ったが、位置制御器１８は、モータ変位ｂに加えて機械装置１９に設けられたリニアスケールが測定した機械端変位ｋもフィードバックするフルクローズドフィードバック制御を行うようになっている。なお、機械端変位ｋは、外部エンコーダの値であってもよい。 The position controller 12 has performed semi-closed control that only performs feedback of the motor displacement b, but the position controller 18 has a machine end displacement k measured by a linear scale provided in the mechanical device 19 in addition to the motor displacement b. Full-closed feedback control for feedback is also performed. The machine end displacement k may be a value of an external encoder.

この構成において、モータ制御部１０ｂにおける内部状態量として、機械端変位ｋを用いるが、実際の適用を考慮して、機械端変位ｋを差分器２０，２１にて２段階に差分して機械端加速度ｍとし、その機械端加速度ｍが発振成分抽出装置１に入力される。発振成分抽出装置１は、図１に示した構成によって、機械端加速度ｍから、機械端加速度発振成分ｎを抽出する。 In this configuration, the machine end displacement k is used as the internal state quantity in the motor control unit 10b. However, in consideration of actual application, the machine end displacement k is subtracted in two stages by the differentiators 20 and 21, and the machine end displacement k is used. The acceleration m is input to the oscillation component extraction apparatus 1 as the acceleration m. The oscillation component extraction apparatus 1 extracts the machine end acceleration oscillation component n from the machine end acceleration m with the configuration shown in FIG.

この実施の形態６によれば、発振成分抽出装置は、機械端加速度から加減速に本来必要な成分を除去した発振成分の抽出が行えるので、正確な発振度合いの判別を行うための信号が抽出できる。 According to the sixth embodiment, the oscillation component extracting apparatus can extract an oscillation component obtained by removing a component originally necessary for acceleration / deceleration from the machine end acceleration, so that a signal for accurately determining the degree of oscillation is extracted. it can.

実施の形態７．
図１０は、この発明の実施の形態７として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その５）を説明するための全体構成図である。なお、図１０では、図６（実施の形態３）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態７に関わる部分を中心に説明する。 Embodiment 7 FIG.
FIG. 10 is an overall configuration diagram for explaining an internal state quantity (No. 5) of the motor control unit that is input to the oscillation component extraction device as Embodiment 7 of the present invention. In FIG. 10, the same reference numerals are assigned to the same or equivalent components as those shown in FIG. 6 (Embodiment 3). Here, the description will be focused on the portion related to the seventh embodiment.

図１０に示すように、この実施の形態７で示すモータ制御部１０ｃは、図６（実施の形態３）に示したモータ制御部１０ａにおいて、速度制御器１３に代えて速度制御器２２が設けられ、また、機械装置駆動モータ１１が駆動する機械装置１９が示されている。 As shown in FIG. 10, the motor controller 10c shown in the seventh embodiment is provided with a speed controller 22 in place of the speed controller 13 in the motor controller 10a shown in FIG. 6 (Embodiment 3). Further, a mechanical device 19 driven by the mechanical device drive motor 11 is shown.

速度制御器２２には、モータ速度ｄに加えて機械装置１９に取り付けてある加速度センサが測定した機械端加速度ｏも入力される。 In addition to the motor speed d, the machine end acceleration o measured by an acceleration sensor attached to the machine device 19 is also input to the speed controller 22.

この構成において、モータ制御部１０ｃにおける内部状態量として、機械端加速度ｏを用い、その機械端加速度ｏが発振成分抽出装置１に入力される。発振成分抽出装置１は、図１に示した構成によって、機械端加速度ｏから、機械端加速度発振成分ｐを抽出する。 In this configuration, the machine end acceleration o is used as the internal state quantity in the motor control unit 10 c, and the machine end acceleration o is input to the oscillation component extraction device 1. The oscillation component extraction apparatus 1 extracts the machine end acceleration oscillation component p from the machine end acceleration o with the configuration shown in FIG.

この実施の形態７によれば、発振成分抽出装置は、機械端加速度から加減速に本来必要な成分を除去した発振成分の抽出が行えるので、正確な発振度合いの判別を行うための信号が抽出できる。 According to the seventh embodiment, the oscillation component extraction apparatus can extract an oscillation component obtained by removing a component originally necessary for acceleration / deceleration from the machine end acceleration, so that a signal for accurately determining the degree of oscillation is extracted. it can.

実施の形態８．
図１１は、この発明の実施の形態８として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その６）を説明するための全体構成図である。なお、図１１では、図６（実施の形態３）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態８に関わる部分を中心に説明する。 Embodiment 8 FIG.
FIG. 11 is an overall configuration diagram for explaining the internal state quantity (No. 6) of the motor control unit that is input to the oscillation component extraction device as Embodiment 8 of the present invention. In FIG. 11, the same reference numerals are given to components that are the same as or equivalent to the components shown in FIG. 6 (Embodiment 3). Here, the description will be focused on the portion related to the eighth embodiment.

図１１に示すように、この実施の形態８で示すモータ制御部１０ｄは、図６（実施の形態３）に示したモータ制御部１０ａにおいて、フィードフォワード演算器２５ａが設けられ、速度制御器１３に代えて速度制御器２６が設けられ、加算器２７が追加されている。 As shown in FIG. 11, the motor control unit 10d shown in the eighth embodiment is provided with a feedforward calculator 25a in the motor control unit 10a shown in FIG. 6 (Embodiment 3). Instead, a speed controller 26 is provided, and an adder 27 is added.

上位コントローラからの位置指令ａは、フィードフォワード演算器２５ａを経由して位置制御器１２に入力される。フィードフォワード演算器２５ａは、例えば図１２に示す構成によって、トルクフィードフォワード指令ｑと速度フィードフォワード指令ｒとを生成する。 The position command a from the host controller is input to the position controller 12 via the feedforward calculator 25a. The feedforward computing unit 25a generates a torque feedforward command q and a speed feedforward command r by the configuration shown in FIG. 12, for example.

図１２は、図１１に示すフィードフォワード演算器の構成例を示すブロック図である。図１２に示すようにフィードフォワード演算器２５ａでは、まず、入力される位置指令ａをそのまま出力するとともに、差分器２９にて位置指令ａから速度指令ｕが算出される。速度指令ｕは、そのまま速度フィードフォワード指令ｒとして出力されるとともに、差分器３０と乗算器３３とに入力される。 FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration example of the feedforward arithmetic unit illustrated in FIG. 11. As shown in FIG. 12, the feedforward computing unit 25a first outputs the input position command a as it is, and the differencer 29 calculates the speed command u from the position command a. The speed command u is output as it is as a speed feedforward command r, and is input to the differentiator 30 and the multiplier 33.

乗算器３３は、速度指令ｕに粘性摩擦係数を乗じた結果を加算器３２の一方の入力端に与える。また、差分器３０は、速度指令ｕの差分を算出して加速度指令ｖを算出する。乗算器３１は、差分器３０にて算出された加速度指令ｖに慣性（定数）を乗じた結果を加算器３２の他方の入力端に与える。加算器３２は、乗算器３１，３３の各乗算結果を加算しそれをトルクフィードフォワード指令ｑとして出力する。 The multiplier 33 gives the result obtained by multiplying the speed command u by the viscous friction coefficient to one input terminal of the adder 32. The subtractor 30 calculates the acceleration command v by calculating the difference between the speed commands u. The multiplier 31 gives the result obtained by multiplying the acceleration command v calculated by the subtractor 30 by inertia (constant) to the other input terminal of the adder 32. The adder 32 adds the multiplication results of the multipliers 31 and 33 and outputs the result as a torque feedforward command q.

図１１に戻って速度制御器２６は、位置制御器１２からの速度指令ｃに、フィードフォワード演算器２５ａからの速度フィードフォワード指令ｒに定数を乗じた結果を加算し、その加算した結果を、新たに速度指令とみなして比例積分制御を行う。 Returning to FIG. 11, the speed controller 26 adds a result obtained by multiplying the speed command c from the position controller 12 by a constant to the speed feedforward command r from the feedforward computing unit 25 a, and the added result is Proportional-integral control is performed assuming that it is a new speed command.

すなわち、速度制御器２６は、速度指令ｃに、速度フィードフォワード指令ｒに定数を乗じた結果を加算し、その加算した結果からモータ速度ｄを減算する。そして、モータ速度ｄを減算した結果に定数を乗じた結果に、モータ速度ｄを減算した結果を積分してから別の定数を乗じた結果を加算し、それを速度フィードバック制御出力ｓとして出力する。 That is, the speed controller 26 adds the result obtained by multiplying the speed feedforward command r by a constant to the speed command c, and subtracts the motor speed d from the added result. Then, the result obtained by subtracting the motor speed d is added to the result obtained by integrating the result obtained by subtracting the motor speed d and the result obtained by multiplying the result obtained by subtracting another constant from the result obtained by subtracting the result obtained by subtracting the motor speed d. .

加算器２７は、トルクフィードフォワード指令ｑと速度フィードバック制御出力ｓとを加算し、それをモータ電流指令ｅとして電流制御器１４に出力する。 The adder 27 adds the torque feedforward command q and the speed feedback control output s, and outputs it to the current controller 14 as a motor current command e.

この構成において、モータ制御部１０ｄにおける内部状態量として、加算器２７において加算する前の速度フィードバック制御出力ｓを用い、その速度フィードバック制御出力ｓが発振成分抽出装置１に入力される。発振成分抽出装置１は、図１に示した構成によって、速度フィードバック制御出力ｓから、速度フィードバック制御出力発振成分ｔを抽出する。 In this configuration, the speed feedback control output s before addition in the adder 27 is used as the internal state quantity in the motor control unit 10d, and the speed feedback control output s is input to the oscillation component extraction device 1. The oscillation component extraction apparatus 1 extracts the speed feedback control output oscillation component t from the speed feedback control output s with the configuration shown in FIG.

この実施の形態８によれば、発振成分抽出装置は、速度フィードバック制御出力から加減速に本来必要な成分を除去した発振成分の抽出が行えるので、正確な発振度合いの判別を行うための信号が抽出できる。 According to the eighth embodiment, the oscillation component extraction apparatus can extract the oscillation component from which the components originally required for acceleration / deceleration are removed from the speed feedback control output, so that a signal for accurately determining the degree of oscillation is generated. Can be extracted.

実施の形態９．
図１３は、この発明の実施の形態９として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その７）を説明するための全体構成図である。なお、図１３では、図１１（実施の形態８）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態９に関わる部分を中心に説明する。 Embodiment 9 FIG.
FIG. 13 is an overall configuration diagram for explaining the internal state quantity (No. 7) of the motor control unit that is input to the oscillation component extraction device, as Embodiment 9 of the present invention. In FIG. 13, the same or similar components as those shown in FIG. 11 (Embodiment 8) are denoted by the same reference numerals. Here, the description will be focused on the portion related to the ninth embodiment.

図１３に示すように、この実施の形態９でのモータ制御部１０ｅでは、図１１（実施の形態８）に示したモータ制御部１０ｄにおいて、フィードフォワード演算器２５ａに代えてフィードフォワード演算器２５ｂが設けられている。 As shown in FIG. 13, in the motor control unit 10e in the ninth embodiment, in the motor control unit 10d shown in FIG. 11 (Eighth Embodiment), a feedforward computing unit 25b is used instead of the feedforward computing unit 25a. Is provided.

フィードフォワード演算器２５ｂは、例えば図１４に示す構成によって、位置指令ａから修正位置指令ａ’を生成して位置制御器１２に与え、また、トルクフィードフォワード指令ｑと速度フィードフォワード指令ｒとを生成する。 The feedforward computing unit 25b generates a corrected position command a ′ from the position command a and gives it to the position controller 12 by the configuration shown in FIG. 14, for example, and also outputs a torque feedforward command q and a speed feedforward command r. Generate.

図１４は、図１３に示すフィードフォワード演算器の構成例を示すブロック図である。図１４に示すフィードフォワード演算器２５ｂは、位置指令ａが一方の入力端子（＋）に入力される減算器３５と、減算器３５の出力に比例ゲイン１を乗算する乗算器３６と、乗算器３６の出力が一方の入力端子（＋）に入力される減算器３７と、減算器３７の出力に比例ゲイン２を乗算する乗算器３８と、減算器３８の出力に慣性（定数）を乗算する乗算器３９と、乗算器３９の出力が一方の入力端子（＋）に入力される加算器４０と、乗算器３８の出力を積分する積分器４１と、積分器４１の出力を積分する積分器４２と、積分器４１の出力に粘性摩擦係数を乗算する乗算器４３とを備えている。 FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration example of the feedforward arithmetic unit illustrated in FIG. 13. A feedforward calculator 25b shown in FIG. 14 includes a subtractor 35 to which the position command a is input to one input terminal (+), a multiplier 36 that multiplies the output of the subtractor 35 by a proportional gain 1, and a multiplier. The output of 36 is input to one input terminal (+), the multiplier 38 that multiplies the output of the subtractor 37 by a proportional gain 2, and the output of the subtractor 38 is multiplied by inertia (constant). A multiplier 39, an adder 40 in which the output of the multiplier 39 is input to one input terminal (+), an integrator 41 that integrates the output of the multiplier 38, and an integrator that integrates the output of the integrator 41 42 and a multiplier 43 that multiplies the output of the integrator 41 by a viscous friction coefficient.

積分器４２の出力は、減算器３５の他方の入力端子（−）に入力されるとともに、修正位置指令ａ’として出力される。積分器４１の出力は、減算器３７の他方の入力端子（−）に入力されるとともに、速度フィードフォワード指令ｒとして出力される。乗算器４３の出力は、加算器４０の他方の入力端子（＋）に入力される。加算器４０は、乗算器３９，４３の各出力を加算した結果を、トルクフィードフォワード指令ｇとして出力する。 The output of the integrator 42 is input to the other input terminal (−) of the subtractor 35 and is output as a corrected position command a ′. The output of the integrator 41 is input to the other input terminal (−) of the subtractor 37 and is output as a speed feedforward command r. The output of the multiplier 43 is input to the other input terminal (+) of the adder 40. The adder 40 outputs the result of adding the outputs of the multipliers 39 and 43 as a torque feedforward command g.

この構成において、モータ制御部１０ｅにおける内部状態量として、実施の形態８と同様に、加算器２７において加算する前の速度フィードバック制御出力ｓを用い、その速度フィードバック制御出力ｓが発振成分抽出装置１に入力される。発振成分抽出装置１は、図１に示した構成によって、速度フィードバック制御出力ｓから、速度フィードバック制御出力発振成分ｔを抽出する。 In this configuration, as in the eighth embodiment, the speed feedback control output s before addition in the adder 27 is used as the internal state quantity in the motor control unit 10e, and the speed feedback control output s is used as the oscillation component extraction device 1. Is input. The oscillation component extraction apparatus 1 extracts the speed feedback control output oscillation component t from the speed feedback control output s with the configuration shown in FIG.

この実施の形態９によれば、実施の形態８と同様に、発振成分抽出装置は、速度フィードバック制御出力から加減速に本来必要な成分を除去した発振成分の抽出が行えるので、正確な発振度合いの判別を行うための信号が抽出できる。 According to the ninth embodiment, as in the eighth embodiment, the oscillation component extracting apparatus can extract the oscillation component from which the components originally necessary for acceleration / deceleration are removed from the speed feedback control output. A signal for performing the discrimination can be extracted.

以上のように、この発明にかかる発振成分抽出装置は、モータ制御部の内部状態量から抽出した発振成分の大きさに基づく機械診断の精度を向上できる発振成分抽出装置として有用である。 As described above, the oscillation component extraction apparatus according to the present invention is useful as an oscillation component extraction apparatus that can improve the accuracy of machine diagnosis based on the magnitude of the oscillation component extracted from the internal state quantity of the motor control unit.

この発明の実施の形態１による発振成分抽出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the oscillation component extraction apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態２として、発振成分抽出装置が備える判別用データ算出部の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the data calculation part for discrimination | determination with which an oscillation component extraction device is provided as Embodiment 2 of this invention. 図２に示す判別用データ算出部の構成例（その１）を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example (No. 1) of a determination data calculation unit illustrated in FIG. 2. 図２に示す判別用データ算出部の構成例（その２）を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example (No. 2) of the determination data calculation unit illustrated in FIG. 2. 図２に示す判別用データ算出部の構成例（その３）を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example (No. 3) of the determination data calculation unit illustrated in FIG. 2. この発明の実施の形態３として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その１）を説明するための全体構成図である。FIG. 6 is an overall configuration diagram for explaining an internal state quantity (part 1) of a motor control unit that is input to an oscillation component extraction device as a third embodiment of the present invention. この発明の実施の形態４として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その２）を説明するための全体構成図である。It is a whole block diagram for demonstrating the internal state quantity (the 2) of the motor control part input into an oscillation component extracting device as Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態５として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その３）を説明するための全体構成図である。FIG. 10 is an overall configuration diagram for explaining an internal state quantity (No. 3) of a motor control unit that is input to an oscillation component extraction device, as Embodiment 5 of the present invention; この発明の実施の形態６として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その４）を説明するための全体構成図である。It is a whole block diagram for demonstrating the internal state quantity (the 4) of the motor control part input into an oscillation component extracting device as Embodiment 6 of this invention. この発明の実施の形態７として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その５）を説明するための全体構成図である。FIG. 17 is an overall configuration diagram for explaining an internal state quantity (No. 5) of a motor control unit that is input to an oscillation component extraction device as Embodiment 7 of the present invention; この発明の実施の形態８として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その６）を説明するための全体構成図である。FIG. 16 is an overall configuration diagram for describing an internal state quantity (No. 6) of a motor control unit that is input to an oscillation component extraction device as an eighth embodiment of the present invention. 図１１に示すフィードフォワード演算器の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the feedforward arithmetic unit shown in FIG. この発明の実施の形態９として、発振成分抽出装置に入力するモータ制御部の内部状態量（その７）を説明するための全体構成図である。FIG. 16 is an overall configuration diagram for describing an internal state quantity (No. 7) of a motor control unit that is input to an oscillation component extraction device as a ninth embodiment of the present invention. 図１３に示すフィードフォワード演算器の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the feedforward arithmetic unit shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１発振成分抽出装置
２第１の信号処理部
２ａ差分器（第１の差分器）
２ｂ絶対値算出器（第１の絶対値算出器）
２ｃ低域通過フィルタ（第１の低域通過フィルタ）
３第２の信号処理部
３ａ低域通過フィルタ（第２の低域通過フィルタ）
３ｂ差分器（第２の差分器）
３ｃ絶対値算出器（第２の絶対値算出器）
４減算器
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅモータ制御部
１１機械装置駆動モータ
１２，１８位置制御器
１３，２２，２６速度制御器
１４電流制御器
１５，１６，２０，２１，２９，３０差分器
１９機械装置
２５ａ，２５ｂフィードフォワード演算器
２７，３２，４０加算器
３１，３３，３６，３８，３９，４３乗算器
３５，３７減算器
４１，４２積分器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Oscillation component extraction apparatus 2 1st signal processing part 2a Difference machine (1st difference machine)
2b Absolute value calculator (first absolute value calculator)
2c Low-pass filter (first low-pass filter)
3 Second signal processing unit 3a Low-pass filter (second low-pass filter)
3b Differencer (second differencer)
3c Absolute value calculator (second absolute value calculator)
4 Subtractor 10a, 10b, 10c, 10d, 10e Motor controller 11 Mechanical device drive motor 12, 18 Position controller 13, 22, 26 Speed controller 14 Current controller 15, 16, 20, 21, 29, 30 Difference Unit 19 Mechanical device 25a, 25b Feed forward computing unit 27, 32, 40 Adder 31, 33, 36, 38, 39, 43 Multiplier 35, 37 Subtractor 41, 42 Integrator

Claims

機械装置の可動部を駆動するモータを制御するモータ制御部の内部状態量の今回値と前回値との差分を算出する第１の差分器、前記第１の差分器が算出した差分の絶対値を算出する第１の絶対値算出器、および前記第１の絶対値算出器が算出した絶対値に含まれる高域成分を除去して低域成分のみを抽出する第１の低域通過フィルタを備え、該第１の低域通過フィルタの出力を処理結果として出力する第１の信号処理部と、
前記モータ制御部の内部状態量に含まれる高域成分を除去して低域成分のみを抽出する第２の低域通過フィルタ、前記第２の低域通過フィルタが抽出した低域成分信号の今回値と前回値との差分を算出する第２の差分器、および前記第２の差分器が算出した差分の絶対値を算出する第２の絶対値算出器を備え、該第２の絶対値算出器の出力を処理結果として出力する第２の信号処理部と、
前記第１の信号処理部の処理結果から前記第２の信号処理部の処理結果を減算した信号を前記内部状態量から抽出した発振成分として出力する減算器と、
を備えていることを特徴とする発振成分抽出装置。 A first subtractor that calculates a difference between a current value and a previous value of an internal state quantity of a motor control unit that controls a motor that drives a movable unit of the mechanical device, and an absolute value of the difference calculated by the first subtractor And a first low-pass filter that extracts only a low-frequency component by removing a high-frequency component included in the absolute value calculated by the first absolute-value calculator. A first signal processing unit that outputs the output of the first low-pass filter as a processing result;
A second low-pass filter that removes a high-frequency component contained in the internal state quantity of the motor control unit and extracts only a low-frequency component, and a current low-frequency component signal extracted by the second low-pass filter A second differentiator for calculating a difference between the value and the previous value, and a second absolute value calculator for calculating an absolute value of the difference calculated by the second differencer, the second absolute value calculating A second signal processing unit that outputs the output of the device as a processing result;
A subtractor that outputs a signal obtained by subtracting the processing result of the second signal processing unit from the processing result of the first signal processing unit as an oscillation component extracted from the internal state quantity;
An oscillation component extracting apparatus comprising:

前記抽出した発振成分から機械異常徴候判別用データを算出する判別用データ算出部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の発振成分抽出装置。 The oscillation component extraction apparatus according to claim 1, further comprising a determination data calculation unit that calculates data for determining machine abnormality signs from the extracted oscillation component.

前記判別用データ算出部は、前記抽出した発振成分の実効値を前記機械異常徴候判別用データとして算出する実効値算出部を備えていることを特徴とする請求項２に記載の発振成分抽出装置。 3. The oscillation component extraction device according to claim 2, wherein the determination data calculation unit includes an effective value calculation unit that calculates an effective value of the extracted oscillation component as the machine abnormality sign determination data. .

前記判別用データ算出部は、前記抽出した発振成分の絶対値を算出し、算出した絶対値の規定周期毎の最大値を前記機械異常徴候判別用データとして算出する絶対値最大値算出器を備えていることを特徴とする請求項２に記載の発振成分抽出装置。 The determination data calculation unit includes an absolute value maximum value calculator that calculates an absolute value of the extracted oscillation component and calculates a maximum value of the calculated absolute value for each specified period as the machine abnormality sign determination data. The oscillation component extraction apparatus according to claim 2, wherein

前記判別用データ算出部は、前記抽出した発振成分の平均値、分散、標準偏差、３次モーメント、４次モーメント、波形率、歪み度、尖り度の少なくとも１つを算出する基本統計量演算器を備えていることを特徴とする請求項２に記載の発振成分抽出装置。 The discrimination data calculation unit is a basic statistic calculator that calculates at least one of the average value, variance, standard deviation, third moment, fourth moment, waveform rate, distortion degree, and kurtosis of the extracted oscillation component. The oscillation component extraction apparatus according to claim 2, comprising:

前記モータ制御部の内部状態量は、モータ電流指令、モータ電流、モータ加速度、機械端加速度、速度フィードバック制御出力のいずれか１つであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の発振成分抽出装置。 6. The internal state quantity of the motor control unit is any one of a motor current command, a motor current, a motor acceleration, a machine end acceleration, and a speed feedback control output. The oscillation component extraction device described in 1.