JP2023117990A - 交流電動機の監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部トリガを設けなくとも、モータが所望の動作モードで動作しているときにモータの異常を検出するための計測を開始可能とする。【解決手段】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。【選択図】図７

Description

本発明は、交流電動機の監視装置に関する。

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）。

特開２０１９－２０４１５５号公報 特開２０２０－０３５１８７号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 図２は、モータの概略構成を示す図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

＜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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

＜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）。

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

Claims (7)

1. 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。
2. 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、
   請求項１に記載の交流電動機の監視装置。
3. 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２に記載の交流電動機の監視装置。
4. 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２または３に記載の交流電動機の監視装置。
5. 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２から４のいずれか一項に記載の交流電動機の監視装置。
6. 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５のいずれか一項に記載の交流電動機の監視装置。
7. 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６のいずれか一項に記載の交流電動機の監視装置。

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