JP7222204B2 - 機械診断装置及び機械診断プログラム - Google Patents

Description

本発明は、モータによって駆動される駆動機構の状態を診断する機械診断装置及び機械診断プログラムに関する。

特許文献１には、ボールネジなどを備えた駆動機構に生じる異常を診断する技術が開示されている。特許文献１によれば、摩擦パラメータに基づきモータトルクの予想値を算出し、モータトルクの規定値と算出されたモデルトルクとの比較結果に基づき、駆動機構の異常が診断される。

特許第６３２４６４１号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術では、異常診断結果が基準値以上と判定された場合にアラームが出力されるものの、異常と判定される駆動機構の劣化状態を視覚的に把握できず、異常への対応が遅れるという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、駆動機構の劣化状態を視覚的に把握できる機械診断装置及び機械診断プログラムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る機械診断装置は、
モータによって駆動される駆動機構を診断する機械診断装置であって、
前記駆動機構が駆動されるときに得られるモータ駆動電流の値を示す駆動電流情報に基づき、前記駆動機構の摩擦力を同定する摩擦力同定部と、
前記摩擦力同定部で同定された前記摩擦力の変化傾向を、時系列順で表示器へグラフ表示させる表示制御部と、
前記駆動機構の診断用動作を設定する診断用動作設定部と、を備え、
前記摩擦力同定部は、前記診断用動作設定部で設定された診断用動作で前記駆動機構が駆動されるとき、前記駆動機構の摩擦力を同定する。

本発明によれば、駆動機構の劣化状態を視覚的に把握できる、という効果を奏する。

実施の形態１に係る機械診断装置を備えた機械診断システムの構成図 図１に示す駆動機構で発生する異常要因、当該異常の検出方法などを説明するための図 実施の形態１に係る機械診断装置で診断対象となる駆動機構のモデルを示す図 実施の形態１に係る機械診断装置の構成を示す図 実施の形態１に係る機械診断装置の動作を説明するためのシーケンスチャート 実施の形態１に係る機械診断装置の動作を説明するためのフローチャート 実施の形態１に係る機械診断装置によって時系列順でグラフ表示される第１内容を示す図 実施の形態１に係る機械診断装置によって表形式で表示される第２内容を示す図 実施の形態１に係る機械診断装置によって表形式で表示される内容を示す図 比較例に係る機械診断装置によって表示される周波数応答を示す図 図１０に示される周波数応答の一部を拡大した図 実施の形態１に係る機械診断装置の第１変形例を示す図 図１２に示す機械診断装置の動作を説明するためのフローチャート 図１２に示す機械診断装置によってグラフ表示される内容を示す図 実施の形態１に係る機械診断装置の第２変形例を示す図 図１５に示す機械診断装置の動作を説明するためのシーケンスチャート 図１５に示す機械診断装置の動作を説明するためのフローチャート 実施の形態１に係る機械診断装置の第３変形例を示す図 図１８に示す機械診断装置の動作を説明するためのシーケンスチャート 図１８に示す機械診断装置の動作を説明するためのフローチャート 図１８に示す機械診断装置によって比較される内容を示す図 実施の形態１に係る機械診断装置に表示器が設けられている例を示す図 実施の形態１に係る機械診断装置と表示器とがサーバを介して接続される例を示す図 実施の形態１に係る機械診断装置で同定された共振周波数などを外部メモリを介して表示器に表示させる例を示す図 実施の形態１に係る機械診断装置のハードウェア構成例を示す図 実施の形態２に係る機械診断装置を備えた機械診断システムの構成図 実施の形態２に係る機械診断装置で診断対象となる駆動機構のモデルを示す図 実施の形態２に係る機械診断装置の構成を示す図 実施の形態２に係る機械診断装置の動作を説明するためのシーケンスチャート 実施の形態２に係る機械診断装置の動作を説明するためのフローチャート 実施の形態２に係る機械診断装置によってグラフ表示される内容を示す第１図 実施の形態２に係る機械診断装置によってグラフ表示される内容を示す第２図 実施の形態２に係る機械診断装置の第１変形例を示す図 図３３に示す機械診断装置の動作を説明するためのシーケンスチャート 図３３に示す機械診断装置の動作を説明するためのフローチャート 実施の形態２に係る機械診断装置の第２変形例を示す図 図３６に示す機械診断装置の動作を説明するためのフローチャート 図３６に示す機械診断装置によってグラフ表示される内容を示す図 図３６に示す機械診断装置によって負荷情報であるトルクが複数重ねてグラフ表示される例を示す図 図３６に示す機械診断装置によって時系列順でグラフ表示される内容を示す図 図３６に示す機械診断装置によって表形式で表示される内容を示す図 実施の形態２に係る機械診断装置の第３変形例を示す図 図４２に示す機械診断装置の動作を説明するためのシーケンスチャート 図４２に示す機械診断装置の動作を説明するためのフローチャート 図４２に示す機械診断装置によって比較される内容を示す図 実施の形態２に係る機械診断装置に表示器が設けられている例を示す図 実施の形態２に係る機械診断装置と表示器とがサーバを介して接続される例を示す図 実施の形態２に係る機械診断装置で演算された負荷情報などを外部メモリを介して表示器に表示させる例を示す図 実施の形態２に係る機械診断装置のハードウェア構成例を示す図 実施の形態３に係る機械診断装置を備えた機械診断システムの構成図 実施の形態３に係る機械診断装置で診断対象となる駆動機構のモデルを示す図 実施の形態３に係る機械診断装置の構成を示す図 実施の形態３に係る機械診断装置の動作を説明するためのシーケンスチャート 実施の形態３に係る機械診断装置の動作を説明するためのフローチャート 実施の形態３に係る機械診断装置によって時系列順でグラフ表示される内容を示す図 実施の形態３に係る機械診断装置によって表形式で表示される内容を示す図 実施の形態３に係る機械診断装置の第１変形例を示す図 図５７に示す機械診断装置の動作を説明するためのシーケンスチャート 図５７に示す機械診断装置の動作を説明するためのフローチャート 実施の形態３に係る機械診断装置の第２変形例を示す図 図６０に示す機械診断装置の動作を説明するためのシーケンスチャート 図６０に示す機械診断装置の動作を説明するためのフローチャート 図６０に示す機械診断装置によって比較される内容を示す図 実施の形態３に係る機械診断装置に表示器が設けられている例を示す図 実施の形態３に係る機械診断装置と表示器とがサーバを介して接続される例を示す図 実施の形態３に係る機械診断装置で演算された摩擦力などを外部メモリを介して表示器に表示させる例を示す図 実施の形態３に係る機械診断装置のハードウェア構成例を示す図

以下に、本発明の実施の形態に係る機械診断装置及び機械診断プログラムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る機械診断装置を備えた機械診断システムの構成図である。機械診断システム１００－１は、例えばモーションコントローラ２と、モーションコントローラ２に接続されるユーザインターフェースである操作パネル１と、モーションコントローラ２によって動作が制御される機械３と、機械３に接続される機械診断装置２００－１と、機械診断装置２００－１に接続される表示器３００とを備える。

機械診断装置２００－１は、機械３に設けられる駆動機構３４の劣化状態を診断し、診断結果を視覚化して表示器３００に表示させる装置である。駆動機構３４は、モータ３２によって駆動されるベルトコンベアなどである。駆動機構３４は、モータ３２によって駆動されるものであればよく、ベルトコンベアに限定されない。モータ３２は、サーボアンプ３１から供給される電力により駆動する。サーボアンプ３１は、モーションコントローラ２によって制御される。操作パネル１が操作されることにより、モータ３２が特定の回転速度及び回転量で動作する。

モータ３２には不図示の回転子が設けられる。モータ３２は、当該回転子に繋がるシャフトを介して、駆動機構３４に接続される。モータ３２の回転子の回転位置は、例えばモータ３２に設けられるエンコーダ３３によって検出され、モータ回転位置を示す情報として、サーボアンプ３１に入力されてモータ３２の位置制御に用いられるとともに、機械診断装置２００－１に伝達される。モータ回転位置を示す位置情報は、駆動機構３４の加振が実行されたとき、機械振動情報として機械診断装置２００－１に伝達される。機械振動情報は、モータ３２によって駆動機構３４が加振されていることを示す情報であればよく、モータ回転位置を示す位置情報に限定されず、モータ回転速度、モータ加速度などを示す情報でもよい。

機械診断装置２００－１に接続される表示器３００は、液晶ディスプレイ、タッチパネルなどである。実施の形態１に係る機械診断システム１００－１では、機械診断装置２００－１で同定された共振周波数などが、視覚化して表示器３００に表示される。機械診断装置２００－１の機能、表示器３００に表示される内容などの詳細については後述する。

図２は図１に示す駆動機構で発生する異常の要因、異常の検出方法などを説明するための図である。駆動機構３４がベルトコンベアである場合、ベルトコンベアでは、動作時間が長くなるほど、ベルトの伸び量が大きくなり、プーリのガタ付きが大きくなり、またプーリとベルトとの間のバックラッシュが大きくなる傾向がある。ベルトコンベアでは、プーリとベルトとの間への異物の噛み込みが発生する場合もある。駆動機構３４が、例えば搬送台をリニアガイドの延伸方向に移動させるボールネジを備える搬送装置である場合、搬送装置の移設などによって、ボールネジのリニアガイドに対する平行度が変化する場合がある。また搬送装置では、動作時間が長くなるほど、摺動部分の摩耗が進行し、潤滑剤が劣化し、潤滑不足が生じる。

例えばベルトコンベアにおいて、ベルトの伸び量が大きくなり、またバックラッシュが大きくなると、駆動機構３４が加振されたときに検出される共振周波数、周波数応答などは、ベルトの伸び量が大きくなる前又はバックラッシュが大きくなる前に比べて、異なる値となる。従って、駆動機構３４が加振されたときに同定される共振周波数、又は演算される周波数応答などを利用することによって、ベルトの伸び量、バックラッシュの増加量などの傾向を掴むことができる。

またベルトへの異物の噛み込みが発生した場合、例えばベルトがフルストロークする間に部分的な負荷の変化が生じるため、モータ電流、モータ電圧などは、噛み込みが発生していない場合に比べて、大きな値となる。従って、モータ駆動時のモータ電流、モータ電圧などを検出することにより、ベルトへの噛み込みが発生したことを検出できる。モータ電流は、駆動機構３４が駆動されるときにモータ３２に供給される電流である。モータ電圧は、駆動機構３４が駆動されるときにモータ３２に印加される電圧である。

また搬送装置において、平行度の変化、摩耗の進行、潤滑不足などが生じた場合、摺動部の摩擦力が増加又は減少するため、例えばモータ電流などから同定される摩擦力は、平行度の変化などが発生していない場合の値と異なる値となる。従って、駆動機構３４が駆動されるときに同定される摩擦力を利用することによって、平行度の変化などの傾向を掴むことができる。

実施の形態１に係る機械診断装置２００－１は、駆動機構３４の劣化状態、例えばベルトの伸び量が増加していること、プーリのガタ付きが大きくなっていること、バックラッシュが大きくなっていることなどを、ユーザが容易に把握できるようにするための装置である。機械診断装置２００－１は、駆動機構３４に振動が与えられたときに共振周波数を演算し又は周波数応答を同定することによって、これらの劣化状態を診断、すなわち異常を診断して、診断結果を表示器３００へ視覚化して表示させるように構成される。

図３は実施の形態１に係る機械診断装置で診断対象となる駆動機構のモデルを示す図である。図３に示される駆動機構３４は、円筒状の２つのプーリ３４ａと、２つのプーリ３４ａの間に掛け渡されるベルト３４ｂとを備える。プーリ３４ａには、モータ３２のシャフト３２ａが接続される。ベルト３４ｂは、例えばその内周面に歯部が設けられた歯付きベルトである。プーリ３４ａは、ベルト３４ｂの歯が噛み合う歯部が外周面に設けられた歯付きプーリである。モータ３２のシャフト３２ａが回転することにより、プーリ３４ａが回転して、ベルト３４ｂが回転する。

図４は実施の形態１に係る機械診断装置の構成を示す図である。機械診断装置２００－１は、共振特性同定部２１、記憶部２２、表示制御部２３及び周波数応答演算部３０を備える。

共振特性同定部２１は、駆動機構３４が振動するようにモータ３２によって駆動機構３４へ加振トルクが与えられたときにモータ３２から出力されるモータ回転位置、モータ回転速度及びモータ加速度の少なくとも一つを示す機械振動情報に基づき、モータ回転位置を示す位置情報に基づき周波数応答を演算し、演算された周波数応答のピークを同定するとともに、同定した周波数応答のピークに基づいて共振特性を同定する。すなわち、共振特性同定部２１は、加振トルクが与えられている駆動機構３４の周波数応答のピークと共振特性とを同定する。共振特性は、加振トルクが与えられている駆動機構３４の共振周波数と周波数応答のピーク値とのいずれか一方、または両方である。

周波数応答を演算する方法については、ペリオドグラムＦＦＴ法、ＡＲＸモデル同定、部分空間法など公知の手法を用いることができる。それらの手法の詳細の一例は「ＭＡＴＬＡＢによる制御のためのシステム同定」（東京電機出版）Ｒ．Ｐｉｎｔｅｌｏｎ，Ｊ．Ｓｃｈｏｕｋｅｎｓ著「Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ」（ＩＥＥＥ Ｐｒｅｓｓ）に記載されるため、ここでは説明を割愛する。周波数応答を正しく演算できれば、機械系の共振特性を同定できる。

記憶部２２には、例えば異なるタイミングで同定された複数の共振特性が記憶されると共に、複数の共振特性のそれぞれが同定された時期を示す情報が対応付けて記憶される。

表示制御部２３は、同定された共振特性の変化傾向を、時系列順で表示器３００へグラフ表示させる。なお、表示制御部２３には、例えば、製造時に満たすべき駆動機構３４の共振特性として予め定められた基準値２４と、出荷時に測定された駆動機構３４の共振特性の出荷値２５とが設定される。基準値２４及び出荷値２５は、記憶部２２に予め記憶されたものでもよいし、機械診断装置２００－１の外部機器から送信されるものでもよい。

次に機械診断装置２００－１の動作を説明する。図５は実施の形態１に係る機械診断装置の動作を説明するためのシーケンスチャートである。図６は実施の形態１に係る機械診断装置の動作を説明するためのフローチャートである。

操作パネル１で診断開始操作が行われると（ステップＳ１）、診断開始操作を示す信号がモーションコントローラ２に送信され、当該信号を受信したモーションコントローラ２は、サーボアンプ３１と機械診断装置２００－１に対して診断開始指令を出力する（ステップＳ２）。

診断開始指令を受信した機械診断装置２００－１は、加振指令をサーボアンプ３１に対して出力する（ステップＳ３）。加振指令を受信したサーボアンプ３１は、周波数が低い値から高い値まで変化する正弦波状の交流電力をモータ３２に対して出力する。これにより駆動機構３４が加振される（ステップＳ４）。このとき共振特性同定部２１では、エンコーダ３３から出力されるモータ回転位置を示す位置情報が機械振動情報として受信される。

共振特性同定部２１は、モータ回転位置を示す位置情報に基づき周波数応答を演算し（ステップＳ５）、演算された周波数応答のピークを検出することによって共振特性を同定する（ステップＳ６）。さらに、共振特性同定部２１は、同定した共振特性の情報と、共振特性が同定された時期を示す情報とを対応付けて記憶部２２に記憶させる。

表示制御部２３は、記憶部２２に記憶された共振特性と、共振特性が同定された時期とを示す情報を読み出して、同定された共振特性の変化傾向を示す表示情報を生成する（ステップＳ７）。これにより、表示器３００には、共振特性の変化傾向を示す情報が時系列順でグラフ表示される。なお、表示制御部２３は、共振特性を時系列順でグラフ表示する際、基準値２４及び出荷値２５の少なくとも一つを表示させてもよい。

図７は実施の形態１に係る機械診断装置によって時系列順でグラフ表示される第１内容を示す図である。横軸は時期を表し、縦軸は周波数を表す。実線は、共振特性同定部２１で同定された共振周波数の変化傾向を表す。実線は、例えば２０１５年１月から２０１７年１０までの間に複数回同定された共振周波数をプロットしたものである。一点鎖線は、共振周波数の基準値２４である。破線は、共振周波数の出荷値２５である。

前述したように、ベルトの伸び量が大きくなると、加振したときの共振周波数の平均値は、低下する傾向を示す。プーリのガタ付きが大きくなり、バックラッシュが大きくなった場合も、共振周波数の平均値は、同様の傾向を示す。この点に着目して、実施の形態１に係る機械診断装置２００－１は、同定された共振周波数を時系列順でグラフ表示することで、駆動機構３４の異常状態、すなわち駆動機構３４の劣化傾向を、中長期的な変化傾向としてユーザに提供している。これにより、ユーザは、ベルトの伸びなどの劣化傾向を容易に把握できる。

また、機械診断装置２００－１の表示制御部２３は、基準値２４及び出荷値２５の少なくとも一つを、同定された共振周波数と共に、表示器３００にグラフ表示させるように構成してもよい。これにより、基準値２４及び出荷値２５の少なくとも一つに対して、ベルトの伸びがどの程度進行しているか、バックラッシュがどの程度大きくなっているかなどを、ユーザは容易に把握できる。

図８は実施の形態１に係る機械診断装置によって時系列順でグラフ表示される第２内容を示す図である。横軸は時期を表し、縦軸は周波数応答を表す。実線は、共振特性同定部２１で演算された周波数応答の変化傾向を表す。実線は、例えば２０１５年１月から２０１７年１０までの間に複数回同定された周波数応答のピーク値をプロットしたものである。一点鎖線は、周波数応答のピーク値の基準値である。この基準値は、例えば、製造時に満たすべき駆動機構３４の周波数応答のピーク値として予め定められた値である。破線は、周波数応答のピーク値の出荷値である。この出荷値は、出荷時に演算された駆動機構３４の周波数応答のピーク値である。このように周波数応答のピーク値を時系列順でグラフ表示することによっても、駆動機構３４の異常状態、すなわち駆動機構３４の劣化傾向を、中長期的な変化傾向としてユーザに提供可能である。これにより、ユーザは、ベルトの伸びなどの劣化傾向を容易に把握できる。また、機械診断装置２００－１の表示制御部２３は、周波数応答のピーク値の基準値及び出荷値の少なくとも一つを、演算された周波数応答のピーク値と共に、表示器３００にグラフ表示させるように構成してもよい。これにより、周波数応答のピーク値の基準値及び出荷値の少なくとも一つに対して、ベルトの伸びがどの程度進行しているか、バックラッシュがどの程度大きくなっているかなどを、ユーザは容易に把握できる。

なお、機械診断装置２００－１の表示制御部２３は、共振周波数の基準値２４及び出荷値２５の少なくとも一つを、同定された共振周波数と共に、表示器３００に表形式で表示させるように構成してもよい。図９は実施の形態１に係る機械診断装置によって表形式で表示される内容を示す図である。図４の表示器３００には、図９に示すように、共振特性の出荷値２５、共振特性の基準値２４、同定された共振特性などが表形式で一覧表示される。このように共振特性を一覧表示させることによって、ユーザは、図７に示されるトレンド表示を併用しながら、基準値２４及び出荷値２５の少なくとも一つに対する、駆動機構３４の劣化度合いを具体的に把握できる。

また機械診断装置２００－１Ａの表示制御部２３は、周波数応答のピーク値の基準値及び出荷値の少なくとも一つを、演算された周波数応答のピーク値と共に、表示器３００に表形式で表示させるように構成してもよい。図４の表示器３００には、周波数応答の出荷値と、周波数応答の基準値と、演算された周波数応答とのそれぞれのピーク値が、図９に示すように表形式で一覧表示される。このように周波数応答のピーク値を一覧表示させることによって、ユーザは、図８に示されるグラフ表示を併用しながら、周波数応答の基準値及び出荷値の少なくとも一つに対する、駆動機構３４の劣化度合いを具体的に把握できる。

図１０は比較例に係る機械診断装置によって表示される周波数応答を示す図である。図１１は図１０に示される周波数応答の一部を拡大した図である。図１０の表示器３００には、図３に示されるベルト３４ｂのたわみ量を３．２ｍｍとして、たわみ荷重を２．０Ｎから９．８Ｎになるように５段階にベルト張力を変化させたときに計測される複数の周波数応答が表示される。たわみ荷重の適正値が例えば４．８Ｎから６．０Ｎである場合、３．１Ｎ以下のたわみ荷重ではベルトが緩すぎる状態といえる。図１１に示すように、駆動機構３４が加振されるときに検出される共振周波数は、ベルト張力の低下に伴って下がる傾向を示し、共振周波数に対応する周波数応答のピーク値は、下がる傾向を示す。しかしながら、これらの変化傾向は目視で判別できるほど大きなものではない。従って、これらの周波数応答を表示するだけでは、ユーザが駆動機構３４の劣化傾向を把握することは困難である。

実施の形態１に係る機械診断装置２００－１では、共振特性同定部２１で同定された共振周波数の変化傾向が、図７に示されるように時系列順で表示器３００へグラフ表示、すなわちトレンド表示される。また、機械診断装置２００－１では、共振特性同定部２１で演算された周波数応答の変化傾向がグラフ表示される。そのため、ユーザは、ベルト張力の変化傾向を容易に把握することが可能となる。

図１２は実施の形態１に係る機械診断装置の第１変形例を示す図である。図１２に示される機械診断装置２００－１Ａは、周波数応答演算部３０、記憶部２２及び表示制御部２３を備える。周波数応答演算部３０は、駆動機構３４が振動するように、モータによって駆動機構３４へ加振トルクが与えられたときに、モータ３２から出力されるモータ回転位置、モータ回転速度及びモータ加速度の少なくとも一つを示す情報に基づき、加振トルクが与えられている駆動機構３４の周波数応答を演算する。周波数応答を演算には、前述したように、ペリオドグラムＦＦＴ法、ＡＲＸモデル同定、部分空間法など公知の手法を用いることができる。

記憶部２２には、例えば異なるタイミングで演算された複数の周波数応答を記憶されると共に、複数の周波数応答のそれぞれが演算された時期を示す情報が対応付けて記憶される。

表示制御部２３は、周波数応答演算部３０で演算された周波数応答を、基準値２４Ａ及び出荷値２５Ａの少なくとも一つと共に、表示器３００にグラフ表示させる。基準値２４Ａは、例えば、製造時に満たすべき駆動機構３４の周波数応答として予め定められた値であり、出荷値２５Ａは、出荷時に演算された駆動機構３４の周波数応答である。基準値２４Ａ及び出荷値２５Ａは、記憶部２２に予め記憶されたものでもよいし、機械診断装置２００－１Ａの外部機器から送信されるものでもよい。

次に機械診断装置２００－１Ａの動作を説明する。図１３は図１２に示す機械診断装置の動作を説明するためのフローチャートである。ステップＳ１からステップＳ４までの動作は、前述した動作と同様のため、説明を割愛する。

ステップＳ４の動作後、周波数応答演算部３０は、モータ回転位置を示す位置情報に基づき周波数応答を演算し（ステップＳ８）、演算した周波数応答の情報を記憶部２２に記憶させる。表示制御部２３は、記憶部２２に記憶された周波数応答を示す情報を読み出した情報を、横軸を周波数とする表示器３００の画面上に、周波数応答の基準値２４Ａ及び出荷値２５Ａの少なくとも一つと共に、表示する表示情報を生成する（ステップＳ９）。

図１４は図１２に示す機械診断装置によってグラフ表示される内容を示す図である。横軸は周波数を表す。太線で示される波形は、演算された周波数応答（演算値）を表す。普通線で示される波形は、周波数応答の基準値２４Ａ及び出荷値２５Ａの少なくとも一つである。例えば、出荷後に運転が継続されることにより、ベルトの伸び量が大きくなり、プーリのガタ付きが大きくなり、さらにバックラッシュが増加する傾向がある。この場合、周波数応答のピーク値に対応する共振周波数が低下する傾向を示す。基準値２４Ａ及び出荷値２５Ａの少なくとも一つが、演算された周波数応答と共に、表示器３００にグラフ表示されることにより、基準値２４Ａ及び出荷値２５Ａの少なくとも一つのピーク値に対して、周波数応答のピーク値がどの程度ずれているかを判別できる。従って、基準値２４Ａ及び出荷値２５Ａに対して、駆動機構３４がどの程度劣化しているかを容易に把握できる。

なお、表示器３００には、基準値２４Ａ及び出荷値２５Ａの双方を表示させてもよいし、基準値２４及び出荷値２５の何れか一つのみ表示させてもよい。但し、駆動機構３４が劣化傾向をより把握し易くする観点では、基準値２４Ａ及び出荷値２５Ａの双方を表示させることが望ましい。

また、機械診断装置２００－１Ａの周波数応答演算部３０は、異なるタイミングで周波数応答を複数回演算し、表示制御部２３は、互いに異なるタイミングで演算された複数の周波数応答を、表示器３００に重ねてグラフ表示させるように構成してもよい。このように、異なるタイミングで演算された複数の共振周波数をグラフ表示させることによって、基準値２４Ａ及び出荷値２５Ａを表示させなくとも、ユーザは駆動機構３４の劣化傾向を把握することができる。

なお、周波数応答の演算周期は、診断対象の駆動機構３４の種類に応じて設定され、例えば１ヶ月でもよいし、数ヶ月でもよい。

図１５は実施の形態１に係る機械診断装置の第２変形例を示す図である。図１５に示される機械診断装置２００－１Ｂは、共振特性同定部２１、記憶部２２、表示制御部２３及び周波数応答演算部３０を備える。

次に機械診断装置２００－１Ｂの動作を説明する。図１６は図１５に示す機械診断装置の動作を説明するためのシーケンスチャートである。図１７は図１５に示す機械診断装置の動作を説明するためのフローチャートである。

操作パネル１で診断開始操作が行われると（ステップＳ１）、モーションコントローラ２は、サーボアンプ３１に対して、駆動機構３４を予め設定された場所へ移動させる駆動指令を出力する（ステップＳ１００）。これによりモータ３２が回転して、駆動機構３４が予め設定された場所へ移動される（ステップＳ１１０）。予め設定された場所としては、例えば、駆動機構３４を加振させたとき周波数応答が出やすい場所、あるいは、駆動機構３４を加振させても安全な場所、あるいはその両方を満足する場所であり、予めモーションコントローラ２に診断位置として設定される。

移動が完了するまでステップＳ１１０の処理が繰り返され（ステップＳ１１０，Ｎｏ）、移動が完了したとき（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）、モーションコントローラ２は、サーボアンプ３１と機械診断装置２００－１Ｂに対して診断開始指令を出力する（ステップＳ２）。ステップＳ２からステップＳ７までの動作は、前述した動作と同様のため、説明を割愛する。

機械診断装置２００－１Ｂによれば、駆動機構３４を予め設定された場所へ移動させてから加振が開始されるため、ユーザが意図しない場所で加振が実行されることを抑制でき、安全に周波数応答の演算と共振周波数の同定とが可能である。また、駆動機構３４が予め設定された場所へ移動されることにより、周波数応答が出やすい位置で加振を実行できる。さらには加振場所によって共振特性が変化することから、毎回同じ場所で加振することが正確な測定のために必要である。また、機械診断装置２００－１Ｂでは、例えばＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のような複数の駆動を備える駆動機構３４においても、特定の駆動軸のみ加振動作をさせることも可能であり、図７又は図８に示されるトレンド表示に必要な情報の精度が向上する。

図１８は実施の形態１に係る機械診断装置の第３変形例を示す図である。図１８に示される機械診断装置２００－１Ｃは、共振特性同定部２１、周波数応答演算部３０、記憶部２２及び表示制御部２３に加えて、信号出力部４０を備える。信号出力部４０には、基準値４１、出荷値４２、第１規定値４３及び第２規定値４４が設定される。基準値４１は、前述した基準値２４Ａに相当する。出荷値４２は、前述した出荷値２５Ａに相当する。なお、信号出力部４０は、機械診断装置２００－１、機械診断装置２００－１Ａ及び機械診断装置２００－１Ｂのそれぞれに組み合わせることも可能である。

次に機械診断装置２００－１Ｃの動作を説明する。図１９は図１８に示す機械診断装置の動作を説明するためのシーケンスチャートである。図２０は図１８に示す機械診断装置の動作を説明するためのフローチャートである。図２１は図１８に示す機械診断装置によって比較される内容を示す図である。

ステップＳ１からステップＳ７までの動作は、前述した動作と同様のため、説明を割愛する。ステップＳ７の動作の後、信号出力部４０は、グラフ表示される基準値４１又は出荷値４２の第１ピーク値と、グラフ表示される共振周波数の第２ピークと比較する。信号出力部４０は、第１ピーク値と第２ピーク値との第１差分が、第１規定値４３以上のとき（ステップＳ１２０，Ｙｅｓ）、第１差分が第１規定値４３値以上であることを示すアラーム信号を出力する（ステップＳ１３０）。図２１には、信号出力部４０で比較される第１差分が示される。第１差分が、第１規定値４３未満のとき（ステップＳ１３０，Ｎｏ）、アラーム信号が出力されずに処理が終了する。

なお、信号出力部４０は、第１ピーク値に対応する共振周波数の第１の値と、第２ピークに対応する共振周波数の第２の値との第２差分が、第２規定値４４以上のときに、第２差分が第２規定値４４以上であることを示すアラーム信号を出力するように構成してもよい。

ベルト張力の適正範囲はベルトメーカから提供されており、例えば、ベルトたわみ量が３．２ｍｍのときのベルトたわみ荷重が４．９Ｎである場合、ベルト張力は適正範囲内であり、ベルトたわみ荷重が４．９Ｎ未満の場合、ベルト張力は適正範囲外となる。ベルト張力が下がると周波数応答のピーク値が下がると共に、共振周波数が下がる傾向となる。そのため、信号出力部４０によって、周波数応答のピーク値と共振周波数の双方で差分を求めてアラーム信号を出力することで、ベルトの伸びを容易に判別可能になる。

次に、実施の形態１に係る機械診断装置への表示器の接続構成について説明する。図２２は実施の形態１に係る機械診断装置に表示器が設けられている例を示す図である。図２２に示すように、表示器３００は、機械診断装置２００－１と一体に設けられるものでもよいし、機械診断装置２００－１の近くに設置され、信号ケーブルなどを介して機械診断装置２００－１と接続されるものでもよい。これにより、ユーザは、機械診断装置２００－１が設置される場所で駆動機構３４の診断結果を確認可能になる。

図２３は実施の形態１に係る機械診断装置と表示器とがサーバを介して接続される例を示す図である。図２３に示すように、表示器３００は、サーバ４００を介して機械診断装置２００－１に接続されるものでもよい。これにより、機械診断装置２００－１が設置される場所から離れた場所でも、診断対象の状態を即座に確認できるため、機械診断装置２００－１が設置される場所に存在する作業員を、海外を含む遠隔地からサポート可能である。

図２４は実施の形態１に係る機械診断装置で同定された共振周波数などを外部メモリを介して表示器に表示させる例を示す図である。外部メモリ５００には、同定された共振周波数を示す情報、演算された周波数応答を示す情報、基準値２４、出荷値２５などが記憶される。機械診断装置２００－１及び表示器３００は、外部メモリ５００への情報の書き込み、及び情報の読み出しが可能に構成されている。図２４に示される構成によれば、通信手段がない環境においてもデータの受け渡しが可能なため、駆動機構３４のメーカー、管理者などが当該データを利用し易くなる。

なお、図２２から図２４に示される表示器３００には、機械診断装置２００－１の代わりに、機械診断装置２００－１Ａ、機械診断装置２００－１Ｂ又は機械診断装置２００－１Ｃを接続してもよい。

図２５は実施の形態１に係る機械診断装置を実現するためのハードウェア構成例を示す図である。機械診断装置２００－１は、プロセッサ６０１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などで構成されるメモリ６０２と、ネットワークに接続するための入出力インタフェース６０３とにより実現することが可能である。プロセッサ６０１、メモリ６０２及び入出力インタフェース６０３は、バス６０４に接続され、バス６０４を介して、データ、制御情報などの受け渡しを相互に行うことが可能である。

機械診断装置２００－１を実現する場合、機械診断装置２００－１用のプログラムをメモリ６０２に格納しておき、このプログラムをプロセッサ６０１が実行することにより、機械診断装置２００－１の共振特性同定部２１、周波数応答演算部３０、表示制御部２３などが実現される。機械診断装置２００－１用のプログラムは、共振特性同定部２１、周波数応答演算部３０、表示制御部２３などの機能を実行するプログラムである。入出力インタフェース６０３は、サーボアンプ３１又はエンコーダ３３との間で情報の伝送する場合、また表示器３００との間で情報の伝送するときに利用される。

機械診断装置２００－１Ａを実現する場合、機械診断装置２００－１Ａ用のプログラムをメモリ６０２に格納しておき、このプログラムをプロセッサ６０１が実行することにより、機械診断装置２００－１Ａの周波数応答演算部３０、表示制御部２３などが実現される。機械診断装置２００－１Ａ用のプログラムは、周波数応答演算部３０、表示制御部２３などの機能を実行するプログラムである。

機械診断装置２００－１Ｂを実現する場合、機械診断装置２００－１Ｂ用のプログラムをメモリ６０２に格納しておき、このプログラムをプロセッサ６０１が実行することにより、機械診断装置２００－１Ｂの共振特性同定部２１、周波数応答演算部３０、表示制御部２３などが実現される。機械診断装置２００－１Ｂ用のプログラムは、共振特性同定部２１、周波数応答演算部３０、表示制御部２３などの機能を実行するプログラムである。

機械診断装置２００－１Ｃを実現する場合、機械診断装置２００－１Ｃ用のプログラムをメモリ６０２に格納しておき、このプログラムをプロセッサ６０１が実行することにより、機械診断装置２００－１Ｃの共振特性同定部２１、周波数応答演算部３０、表示制御部２３、信号出力部４０などが実現される。機械診断装置２００－１Ｃ用のプログラムは、共振特性同定部２１、周波数応答演算部３０、表示制御部２３、信号出力部４０などの機能を実行するプログラムである。

実施の形態２．
図２６は実施の形態２に係る機械診断装置を備えた機械診断システムの構成図である。図２６に示される機械診断システム１００－２は、実施の形態２の機械診断装置２００－２を備える。図２７は実施の形態２に係る機械診断装置で診断対象となる駆動機構のモデルを示す図である。図２７に示される駆動機構３４では、プーリ３４ａとベルト３４ｂに異物３５が付着しているため、モータ３２が回転することによって、異物３５の噛み込みが発生する。

実施の形態２に係る機械診断装置２００－２は、駆動機構３４の劣化状態、例えばプーリ３４ａとベルト３４ｂとの間への異物３５の噛み込みを、ユーザが容易に把握できるようにするための装置である。機械診断装置２００－２は、駆動機構３４が駆動されるときのトルク変動などを検出することによって、異物３５の噛み込みを診断し、診断結果を表示器３００へ視覚化して表示させるように構成される。

図２８は実施の形態２に係る機械診断装置の構成を示す図である。機械診断装置２００－２は、負荷情報演算部５０、記憶部２２及び表示制御部２３を備える。

負荷情報演算部５０は、駆動機構３４が駆動されるときのモータ回転位置を示す位置情報と、駆動機構３４が駆動されるときに検出されるモータ３２の駆動電流情報とに基づき、駆動機構３４の負荷状態を示す情報である負荷情報を、駆動機構３４の移動位置に対応付けて演算する。モータ３２の駆動電流情報は、例えば駆動機構３４が駆動されるときにサーボアンプ３１から出力される電流に関する情報である。負荷情報は、例えば、モータトルク、モータ平均トルク、モータ実効トルク、モータ３２のピークトルク、モータ３２に接続される負荷の負荷トルク、モータ３２の回転速度変化量、モータ３２の位置制御偏差などである。位置制御偏差は、位置指令値信号に対する位置検出値信号の偏差である。本実施の形態ではモータトルクを負荷情報として機械診断装置２００－２の構成及び動作を説明する。

記憶部２２には、負荷情報演算部５０で演算された負荷情報が、駆動機構３４の移動位置と対応付けて記憶される。なお記憶部２２には、例えば異なる時期に演算された複数の負荷情報が記憶される。

表示制御部２３は、負荷情報演算部５０で演算された負荷情報を、駆動機構３４の移動位置に対応付けて、表示器３００へグラフ表示させる。

次に機械診断装置２００－２の動作を説明する。図２９は実施の形態２に係る機械診断装置の動作を説明するためのシーケンスチャートである。図３０は実施の形態２に係る機械診断装置の動作を説明するためのフローチャートである。

操作パネル１で診断開始操作が行われると（ステップＳ１１）、診断開始操作を示す信号がモーションコントローラ２に送信され、当該信号を受信したモーションコントローラ２は、サーボアンプ３１と機械診断装置２００－２に対して診断開始指令を出力する（ステップＳ１２）。診断開始指令を受信したサーボアンプ３１はモータ３２を駆動する（ステップＳ１３）。このとき、負荷情報演算部５０では、エンコーダ３３から出力されるモータ回転位置を示す位置情報が受信される。さらに、負荷情報演算部５０では、サーボアンプ３１から出力される駆動電流情報が受信される。

負荷情報演算部５０は、負荷情報を演算し（ステップＳ１４）、演算した負荷情報を移動位置に対応付けて記憶部２２に記憶させる。

表示制御部２３は、記憶部２２に記憶された負荷情報と移動位置とを読み出して、読み出した負荷情報を、移動位置に対応付けて、表示器３００へ表示する表示情報を生成する（ステップＳ１５）。これにより、表示器３００には、負荷（トルク）の変動した位置がグラフ表示される。

図３１は実施の形態２に係る機械診断装置によってグラフ表示される内容を示す第１図である。縦軸は負荷情報の一例であるトルクを表し、横軸は位置を表す。実線の波形は、例えばベルト長が６３６ｍｍ、プーリ歯数が２５、プーリ歯ピッチが３ｍｍである駆動機構３４が駆動されたときのトルク変動を表し、プーリに異物が付着している場合、トルク波形が７５ｍｍ毎に大きく変動する。本実施の形態では、トルク波形が大きく変動することを負荷跳躍といい、負荷跳躍はプーリが１回転する周期に比べて短い区間に定常的なトルクよりも遥かに大きいトルクが発生することをいう。なお、７５ｍｍは、プーリ歯数にプーリ歯ピッチを掛け合わせた値である。

仮に横軸を時間軸とした場合、異物が付着するプーリが１回転する周期７５ｍｍ（＝５０ｒ／ｍｉｎ／６０ｓｅｃ＊１．２ｓｅｃ＊７５ｍｍ／ｒｅｖ）となる。ところが、このような周期を表示させても、負荷跳躍の位置と周期との対応がとれず、トルク変動がプーリへの異物付着によるものなのか、他の要因によるものなのかを、把握し難い。

実施の形態２に係る機械診断装置２００－２によれば、時間ではなく位置に対応付けられたトルクが表示されるため、プーリの１回転したときの位置とトルク変動位置との対応がとり易くなり、トルク変動がプーリへの異物付着によるものであることを容易に把握できる。

図３２は実施の形態２に係る機械診断装置によってグラフ表示される内容を示す第２図である。縦軸は負荷情報の一例であるトルクを表し、横軸は位置を表す。実線の波形は、前述したベルト及びプーリが用いられる駆動機構３４のベルトの一箇所に、異物が付着しているときのトルク変動を表す。

仮に横軸を時間軸とした場合、異物が付着するベルトが１／２回転する周期は３１８ｍｍ（＝２０ｒ／ｍｉｎ／６０ｓｅｃ＊１２．７ｓｅｃ＊７５ｍｍ／ｒｅｖ）となる。ところが、このような周期を表示させても、負荷跳躍の位置と周期との対応がとれず、トルク変動がベルトへの異物付着によるものなのか、他の要因によるものなのかを、把握し難い。

実施の形態２に係る機械診断装置２００－２によれば、時間ではなく、位置に対応付けられたトルクが表示されるため、ベルトが１／２回転したときの位置とトルク変動位置との対応がとり易くなり、トルク変動が、ベルト又はプーリへの異物付着によるものであることを容易に把握できる。

なお機械診断装置２００－２は、駆動機構３４が動作した際の負荷情報及び位置情報のそれぞれを時系列順に連続的に取得した後、それらを取得した時間に対応する負荷情報と、当該時間に対応する位置情報とを個別に演算してから、負荷情報に位置情報を対応付けた表示情報を生成してもよい。

なお図２９及び図３０では、駆動機構３４が通常運転中における異物の噛み込みを検出する動作を説明したが、実施の形態２に係る機械診断装置２００－２は、特定のタイミング、例えば通常運転前又は通常運転後に、異物の噛み込みを検出する診断用動作を行うように構成してもよい。診断用動作では、駆動機構３４が例えば同一の移動範囲及び移動速度で繰り返し動作され、このときの動作によって異物の噛み込みが検出される。図３３は実施の形態２に係る機械診断装置の第１変形例を示す図である。図３３に示される機械診断装置２００－２Ａは、負荷情報演算部５０、記憶部２２及び表示制御部２３を備える。図３３に示される診断用動作設定部６０からモーションコントローラ２に対して、診断用動作に関する情報が設定される。診断用動作に関する情報は、例えば、動作範囲、動作速度、動作時間などであり、診断用動作を実行する度に駆動機構３４を同一の移動範囲で繰り返し動作させ、また駆動機構３４を同一の移動速度で繰り返し動作させるための情報である。診断用動作設定部６０の診断用動作に関する情報は、モーションコントローラ２に入力される。なお、診断用動作設定部６０は、機械診断装置２００－２Ａに設けられてもよいし、モーションコントローラ２に設けられてもよい。

次に機械診断装置２００－２Ａの動作を説明する。図３４は図３３に示す機械診断装置の動作を説明するためのシーケンスチャートである。図３５は図３３に示す機械診断装置の動作を説明するためのフローチャートである。例えば診断用動作に関する情報がモーションコントローラ２に設定されているときに、診断用動作を実行する操作が操作パネル１で行われると（ステップＳ１１００）、診断開始操作を示す信号がモーションコントローラ２に送信され、当該信号を受信したモーションコントローラ２は、サーボアンプ３１と機械診断装置２００－２Ａに対して、診断用動作を開始する診断開始指令を出力する（ステップＳ１２００）。ステップＳ１２００の後のステップＳ１３からステップＳ１５までの動作は、前述した動作と同様のため、説明を割愛する。

機械診断装置２００－２Ａによれば、特定のタイミングで、駆動機構３４を同一の移動範囲及び同一の移動速度の少なくとも一方で、繰り返し動作させることができるため、記憶部２２に記憶される情報の増加を抑制でき、記憶部２２のリソースを有効利用できる。また駆動機構３４の移動範囲を特定範囲に制限することができるため、ユーザが意図しないような駆動機構３４の移動が抑制され、安全に負荷情報を得ることができる。

図３６は実施の形態２に係る機械診断装置の第２変形例を示す図である。図３６に示される機械診断装置２００－２Ｂでは、表示制御部２３に基準値４及び出荷値５が設定される。基準値４は、例えば、製造時に満たすべき駆動機構３４の負荷状態の値として予め定められた値である。出荷値５は、出荷時に測定された駆動機構３４の負荷状態の値である。基準値４及び出荷値５は、記憶部２２に予め記憶されたものでもよいし、機械診断装置２００－１Ｂの外部機器から送信されるものでもよい。なお、基準値４及び出荷値５は、機械診断装置２００－２及び機械診断装置２００－２Ａのそれぞれの表示制御部２３に設定してもよい。

機械診断装置２００－２Ｂの表示制御部２３は、基準値４及び出荷値５の少なくとも一つを、負荷情報演算部５０で演算された負荷情報と共に、表示器３００にグラフ表示させる。

次に機械診断装置２００－１Ｂの動作を説明する。図３７は図３６に示す機械診断装置の動作を説明するためのフローチャートである。ステップＳ１１からステップＳ１４までの動作は、前述した動作と同様のため、説明を割愛する。ステップＳ１４の動作後、表示制御部２３は、記憶部２２に記憶された負荷情報を示す情報を読み出して、読み出した負荷情報を、基準値４及び出荷値５との少なくとも一つと共に、表示器３００へ表示する表示情報を生成する（ステップＳ１８）。

図３８は図３６に示す機械診断装置によってグラフ表示される内容を示す図である。横軸は位置を表す。実線の波形は、演算された負荷情報（演算結果）を表す。破線の波形は、出荷値５である。一点鎖線は、基準値４である。機械診断装置２００－２Ｂでは、基準値４及び出荷値５の少なくとも一つが、演算された負荷情報と共に、表示器３００にグラフ表示される。これにより、ユーザは、基準値４又は出荷値５に対する負荷情報の変動の度合いが分かり、噛み込みによる負荷変動が生じていることを把握できる。

また、機械診断装置２００－２Ｂは、異なるタイミングで演算された負荷情報を表示器３００に重ねてグラフ表示させるように構成してもよい。図３９は図３６に示す機械診断装置によって負荷情報であるトルクが複数重ねてグラフ表示される例を示す図である。例えば、機械診断装置２００－２Ｂの負荷情報演算部５０は、異なるタイミングで負荷情報を複数回演算し、表示制御部２３は、互いに異なるタイミングで演算された複数の負荷情報を、表示器３００に重ねてグラフ表示させる。

また、機械診断装置２００－２Ｂの表示制御部２３は、負荷情報演算部５０で演算された負荷情報の変化傾向を、図４０に示すように時系列順で表示器３００へグラフ表示させるように構成してもよい。図４０は図３６に示す機械診断装置によって時系列順でグラフ表示される内容を示す図である。縦軸は、トルクの特異点と表し、トルクの特異点は、例えば図３８に示されるトルクの最大値を平均化したものである。機械診断装置２００－２Ｂの表示制御部２３は、負荷情報演算部５０で演算された負荷情報の変化傾向を、図４０に示すように時系列順で表示器３００へグラフ表示させる。これにより、ユーザは噛み込みによるトルク変動の傾向を容易に把握できる。

また、機械診断装置２００－２Ｂの表示制御部２３は、図４０に示すように、基準値４と出荷値５との少なくとも一つを、負荷情報演算部５０で演算された負荷情報と共に、表示器３００にグラフ表示させるように構成してもよい。これにより、ユーザは、基準値４などに対して、噛み込みによるトルク変動の度合いを容易に把握できる。

図４１は図３６に示す機械診断装置によって表形式で表示される内容を示す図である。図３６に示される表示器３００には、負荷情報の出荷値５、負荷情報の基準値４、演算された負荷情報などが表形式で一覧表示される。このように負荷情報を一覧表示させることによって、ユーザは、図４０に示されるトレンド表示を併用しながら、噛み込みによる負荷変動の度合いを具体的に把握できる。

図４２は実施の形態２に係る機械診断装置の第３変形例を示す図である。図４２に示される機械診断装置２００－２Ｃは、負荷情報演算部５０、記憶部２２及び表示制御部２３に加えて、信号出力部７０を備える。信号出力部７０には、基準値７１、出荷値７２及び規定値７３が設定される。基準値７１は、前述した基準値４に相当する。出荷値７２は、前述した出荷値５に相当する。なお、信号出力部７０は、機械診断装置２００－２、機械診断装置２００－２Ａ、機械診断装置２００－２Ｂのそれぞれに組み合わせることも可能である。

次に機械診断装置２００－２Ｃの動作を説明する。図４３は図４２に示す機械診断装置の動作を説明するためのシーケンスチャートである。図４４は図４２に示す機械診断装置の動作を説明するためのフローチャートである。図４５は図４２に示す機械診断装置によって比較される内容を示す図である。

ステップＳ１１からステップＳ１５までの動作は、前述した動作と同様のため、説明を割愛する。ステップＳ１５の動作の後、信号出力部７０は、グラフ表示される基準値７１又は出荷値７２と、グラフ表示される負荷情報と比較する。信号出力部７０は、比較した結果である差分が規定値７３以上のとき（ステップＳ１９，Ｙｅｓ）、差分が規定値７３以上であることを示すアラーム信号を出力する（ステップＳ２０）。図４５には、信号出力部７０で比較される差分が示される。差分が、規定値７３未満のとき（ステップＳ１９，Ｎｏ）、処理は終了する。

機械診断装置２００－２Ｃでは、グラフ表示される基準値７１又は出荷値７２と、グラフ表示される負荷情報との差分を求めて、アラーム信号が出力されるため、ユーザは、噛み込みが発生していることを容易に判別可能になる。

機械診断装置２００－２Ｃは、基準値７１と負荷情報との第１差分を求め、さらに出荷値７２と負荷情報との第２差分を求めた上で、第１差分と第２差分の双方が規定値７３以上となったときに、アラーム信号を出力するように構成してもよい。

次に、実施の形態２に係る機械診断装置２００－２への表示器の接続構成について説明する。図４６は実施の形態２に係る機械診断装置に表示器が設けられている例を示す図である。図４６に示すように、表示器３００は、機械診断装置２００－２と一体に設けられるものでもよいし、機械診断装置２００－２の近くに設置され、信号ケーブルなどを介して機械診断装置２００－２と接続されるものでもよい。これにより、ユーザは、機械診断装置２００－２が設置される場所で駆動機構３４の診断結果を確認可能になる。

図４７は実施の形態２に係る機械診断装置と表示器とがサーバを介して接続される例を示す図である。図４７に示すように、表示器３００は、サーバ４００を介して機械診断装置２００－２に接続されるものでもよい。これにより、機械診断装置２００－２が設置される場所から離れた場所でも、診断対象の状態を即座に確認できるため、機械診断装置２００－２が設置される場所に存在する作業員を、海外を含む遠隔地からサポート可能である。

図４８は実施の形態２に係る機械診断装置で演算された負荷情報などを外部メモリを介して表示器に表示させる例を示す図である。外部メモリ５００には、演算された負荷情報、基準値４、出荷値５などが記憶される。機械診断装置２００－２及び表示器３００は、外部メモリ５００への情報の書き込み、及び情報の読み出しが可能に構成されている。図４８に示される構成によれば、通信手段がない環境においてもデータの受け渡しが可能なため、駆動機構３４のメーカー、管理者などが当該データを利用し易くなる。

なお、図４６から図４８に示される表示器３００には、機械診断装置２００－２の代わりに、機械診断装置２００－２Ａ、機械診断装置２００－２Ｂ又は機械診断装置２００－２Ｃを接続してもよい。

図４９は実施の形態２に係る機械診断装置のハードウェア構成例を示す図である。機械診断装置２００－２は、プロセッサ６０１と、ＲＡＭ、ＲＯＭなどで構成されるメモリ６０２と、ネットワークに接続するための入出力インタフェース６０３とにより実現することが可能である。プロセッサ６０１、メモリ６０２及び入出力インタフェース６０３は、バス６０４に接続され、バス６０４を介して、データ、制御情報などの受け渡しを相互に行うことが可能である。

機械診断装置２００－２を実現する場合、機械診断装置２００－２用のプログラムをメモリ６０２に格納しておき、このプログラムをプロセッサ６０１が実行することにより、機械診断装置２００－２の負荷情報演算部５０、表示制御部２３などが実現される。機械診断装置２００－２用のプログラムは、負荷情報演算部５０、表示制御部２３などの機能を実行するプログラムである。入出力インタフェース６０３は、サーボアンプ３１又はエンコーダ３３との間で情報の伝送する場合、また表示器３００との間で情報の伝送するときに利用される。

機械診断装置２００－２Ａを実現する場合、機械診断装置２００－２Ａ用のプログラムをメモリ６０２に格納しておき、このプログラムをプロセッサ６０１が実行することにより、機械診断装置２００－２Ａの負荷情報演算部５０、表示制御部２３、診断用動作設定部６０などが実現される。機械診断装置２００－２Ａ用のプログラムは、負荷情報演算部５０、表示制御部２３、診断用動作設定部６０などの機能を実行するプログラムである。

機械診断装置２００－２Ｂを実現する場合、機械診断装置２００－２Ｂ用のプログラムをメモリ６０２に格納しておき、このプログラムをプロセッサ６０１が実行することにより、機械診断装置２００－２Ｂの負荷情報演算部５０、表示制御部２３などが実現される。機械診断装置２００－２Ｂ用のプログラムは、負荷情報演算部５０、表示制御部２３などの機能を実行するプログラムである。

機械診断装置２００－２Ｃを実現する場合、機械診断装置２００－２Ｃ用のプログラムをメモリ６０２に格納しておき、このプログラムをプロセッサ６０１が実行することにより、機械診断装置２００－２Ｃの負荷情報演算部５０、表示制御部２３、信号出力部７０などが実現される。機械診断装置２００－２Ｃ用のプログラムは、負荷情報演算部５０、表示制御部２３、信号出力部７０などの機能を実行するプログラムである。

実施の形態３．
図５０は実施の形態３に係る機械診断装置を備えた機械診断システムの構成図である。図５０に示される機械診断システム１００－３は、実施の形態３の機械診断装置２００－３を備える。図５１は実施の形態３に係る機械診断装置で診断対象となる駆動機構のモデルを示す図である。図５１に示される駆動機構３４は、リニアガイド３４１と、モータ３２によって駆動されるボールネジ３４２と、ボールネジ３４２によってリニアガイド３４１の延伸方向に移動される搬送台３４３とを備える。

図５１に示される駆動機構３４が移設などされた場合、ボールネジ３４２のリニアガイド３４１に対する平行度が変化して、リニアガイド３４１上を移動する搬送台３４３とリニアガイド３４１との摺動部分の摩擦抵抗が変化する。また駆動機構３４では、動作時間が長くなるほど、リニアガイド３４１と搬送台３４３との間の摺動部分の摩耗が進行し、またボールネジ３４２と搬送台３４３との間の摺動部分の摩耗が進行することにより、これらの摺動部分における摩擦抵抗が変化する。さらに駆動機構３４では、これらの摺動部分に設けられる潤滑剤が劣化し、又は当該潤滑剤の抜けが生じて、潤滑不足による摩擦抵抗の変化が生じる。

実施の形態３に係る機械診断装置２００－３は、リニアガイド３４１のボールネジ３４２に対する平行度の変化の度合い、摺動部分の摩耗進行の度合い、潤滑不足などを、ユーザが容易に把握できるようにするための装置である。機械診断装置２００－３は、図５１に示される駆動機構３４が駆動されるときの摩擦力を同定することによって、平行度の変化の度合いなどを診断し、診断結果を表示器３００に視覚化して表示させるように構成される。

図５２は実施の形態３に係る機械診断装置の構成を示す図である。機械診断装置２００－３は、摩擦力同定部８０、記憶部２２及び表示制御部２３を備える。

摩擦力同定部８０は、駆動機構３４が駆動されるときに検出されるモータ３２の駆動電流情報に基づき、駆動機構３４の摩擦力を同定する。摩擦力の同定方法は、例えば文献『オブザーバによるサーボモータ系の個体摩擦の推定と位置決め制御への応用（山田一郎）』（計測自動制御学会論文集Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．２，ｐｐ．１６２－１６９）に開示される。当該文献は、オブザーバ理論に基づいて摩擦を同定する方法を開示している。摩擦力同定部８０は、静摩擦力と動摩擦力とに分けて摩擦力を同定してもよいし、静摩擦力と動摩擦力を合算した値として摩擦力を同定してもよい。

記憶部２２は、例えば、異なるタイミングで同定された複数の摩擦力を記憶されると共に、複数の摩擦力のそれぞれが同定された時期を示す情報が対応付けて記憶される。

表示制御部２３は、同定された摩擦力の変化傾向を、時系列順で表示器へグラフ表示させる。なお、表示制御部２３には、製造時に満たすべき駆動機構３４の摩擦力として予め定められた値である基準値２７と、出荷時に測定された駆動機構３４の摩擦力の出荷値２８とが設定される。基準値２７及び出荷値２８は、記憶部２２に予め記憶されたものでもよいし、機械診断装置２００－３の外部機器から送信されるものでもよい。また、基準値２７及び出荷値２８のそれぞれは、静摩擦力と動摩擦力の双方でもよいし、静摩擦力と動摩擦力を合算した摩擦力でもよい。

次に機械診断装置２００－３の動作を説明する。図５３は実施の形態３に係る機械診断装置の動作を説明するためのシーケンスチャートである。図５４は実施の形態３に係る機械診断装置の動作を説明するためのフローチャートである。

操作パネル１で診断開始操作が行われると（ステップＳ２１）、診断開始操作を示す信号がモーションコントローラ２に送信され、当該信号を受信したモーションコントローラ２は、サーボアンプ３１と機械診断装置２００－３に対して診断開始指令を出力する（ステップＳ２２）。診断開始指令を受信したサーボアンプ３１はモータ３２を駆動する（ステップＳ２３）。このとき、摩擦力同定部８０では、エンコーダ３３から出力されるモータ回転位置を示す位置情報が受信される。さらに、摩擦力同定部８０では、サーボアンプ３１から出力される駆動電流情報が受信される。

摩擦力同定部８０は、摩擦力を同定し（ステップＳ２４）、同定した摩擦力の情報と、摩擦力が同定された時期を示す情報とを対応付けて記憶部２２に記憶させる。

表示制御部２３は、記憶部２２に記憶された摩擦力の情報と時期を示す情報とを読み出して、同定された摩擦力の変化傾向を示す表示情報を生成する（ステップＳ２５）。これにより、表示器３００には、摩擦力の変化傾向を示す情報が時系列順でグラフ表示される。なお、表示制御部２３は、摩擦力を時系列順でグラフ表示する際、基準値２７及び出荷値２８の少なくとも一つを表示させてもよい。

図５５は実施の形態３に係る機械診断装置によって時系列順でグラフ表示される内容を示す図である。ここでは、摩擦力が静摩擦力と動摩擦力に分けて表示される例を説明する。横軸は時期を表す。縦軸には、基準となる摩擦力に対する同定された摩擦力の比率が示される。

普通実線は、同定された静摩擦力（同定結果）の変化傾向を表す。普通実線は、例えば２０１５年１月から２０１７年１０までの間に複数回同定された静摩擦力をプロットしたものである。普通一点鎖線は静摩擦力の基準値２７である。普通鎖線は静摩擦力の出荷値２８である。

太実線は、同定された動摩擦力（同定結果）の変化傾向を表す。太実線は、例えば２０１５年１月から２０１７年１０までの間に複数回同定された動摩擦力をプロットしたものである。太一点鎖線は動摩擦力の基準値２７である。太鎖線は動摩擦力の出荷値２８である。

前述したように、リニアガイド３４１のボールネジ３４２に対する平行度が低下すると、摩擦力が増加する傾向がある。また、摺動部分の摩耗の進行、潤滑剤の劣化、潤滑不足などが生じた場合、摩擦力が変動する。但し、摩擦力の変動は、短期間の測定では判別し難い。例えば、平行度を意図的に段階的に変化させて、そのときモータ３２を駆動して同定される摩擦力を計測した場合、それぞれの平行度の変化に対応して同定されるトルクの値は、互いに異なる値となる。ところが、駆動機構３４を数時間程度駆動しただけでは、トルクの経時的変動は現れ難い。そのため、駆動機構３４を数時間程度駆動したときのトルク変動を表示器３００に表示するだけでは、ユーザは直感的に平行度の変化度合いなどを把握できない。

この点に着目して、実施の形態３に係る機械診断装置２００－３は、同定された摩擦力を時系列順でグラフ表示することで、これらの異常を、中長期的な変化傾向としてユーザに提供している。これにより、ユーザは、平行度の変化度合いなどを容易に把握できる。

また、機械診断装置２００－３の表示制御部２３は、基準値２７及び出荷値２８の少なくとも一つを、同定された摩擦力と共に表示器３００にグラフ表示させる。これにより、基準値２７及び出荷値２８の少なくとも一つに対して、平行度がどの程度変化しているか、摩耗がどう程度進行しているかなどを、ユーザは容易に把握できる。

機械診断装置２００－３の表示制御部２３は、基準値２７及び出荷値２８の少なくとも一つを、同定された摩擦力と共に、表示器３００に表形式で表示させるように構成してもよい。図５６は実施の形態３に係る機械診断装置によって表形式で表示される内容を示す図である。図５２に示す表示器３００には、基準値２７、出荷値２８、同定された摩擦力などが表形式で一覧表示される。このように摩擦力を一覧表示させることによって、ユーザは、図５５に示されるトレンド表示を併用しながら、基準値２７などに対する、駆動機構３４の劣化度合いを具体的に把握できる。

なお図５３及び図５４では、駆動機構３４が通常運転中における摩擦力を同定する動作を説明したが、実施の形態３に係る機械診断装置２００－３は、特定のタイミング、例えば通常運転前又は通常運転後に摩擦力を同定する診断用動作を行うように構成してもよい。診断用動作では、駆動機構３４が同一動作、例えば同一の移動範囲及び移動速度で繰り返し動作され、このときの動作によって摩擦力が同定される。図５７は実施の形態３に係る機械診断装置の第１変形例を示す図である。図５７に示される機械診断装置２００－３Ａは、摩擦力同定部８０、記憶部２２及び表示制御部２３を備える。図５７に示される診断用動作設定部８１からモーションコントローラ２に対して、診断用動作に関する情報が設定される。診断用動作に関する情報は、例えば、動作範囲、動作速度、動作時間などであり、診断用動作を実行する度に駆動機構３４を同一の移動範囲で繰り返し動作させ、また駆動機構３４を同一の移動速度で繰り返し動作させるための情報である。診断用動作設定部８１の診断用動作に関する情報は、モーションコントローラ２に入力される。なお、診断用動作設定部８１は、機械診断装置２００－３Ａに設けられてもよいし、モーションコントローラ２に設けられてもよい。

次に機械診断装置２００－３Ａの動作を説明する。図５８は図５７に示す機械診断装置の動作を説明するためのシーケンスチャートである。図５９は図５７に示す機械診断装置の動作を説明するためのフローチャートである。例えば診断用動作に関する情報がモーションコントローラ２に設定されているときに、診断用動作を実行する操作が操作パネル１で行われると（ステップＳ２１００）、診断開始操作を示す信号がモーションコントローラ２に送信され、当該信号を受信したモーションコントローラ２は、サーボアンプ３１と機械診断装置２００－３Ａに対して、診断用動作を開始する診断開始指令を出力する（ステップＳ２２００）。ステップＳ２２００の後のステップＳ２３からステップＳ２５までの動作は、前述した動作と同様のため、説明を割愛する。

機械診断装置２００－３Ａによれば、特定のタイミングで、駆動機構３４を同一の移動範囲及び同一の移動速度の少なくとも一方で、繰り返し動作させることができるため、記憶部２２に記憶される情報の増加を抑制でき、リソースを有効利用できる。また駆動機構３４の移動範囲を特定範囲に制限することができるため、ユーザが意図しないような駆動機構３４の移動が抑制され、安全に摩擦力の情報を得ることができる。

図６０は実施の形態３に係る機械診断装置の第２変形例を示す図である。図６０に示される機械診断装置２００－３Ｂは、摩擦力同定部８０、記憶部２２及び表示制御部２３に加えて、信号出力部９０を備える。信号出力部９０には、基準値９１、出荷値９２及び規定値９３が設定される。基準値９１は、前述した基準値２７に相当する。出荷値８２は、前述した出荷値２８に相当する。なお、信号出力部９０は、機械診断装置２００－３及び機械診断装置２００－３Ａのそれぞれに組み合わせることも可能である。

次に機械診断装置２００－３Ｂの動作を説明する。図６１は図６０に示す機械診断装置の動作を説明するためのシーケンスチャートである。図６２は図６０に示す機械診断装置の動作を説明するためのフローチャートである。図６３は図６０に示す機械診断装置によって比較される内容を示す図である。

ステップＳ２１からステップＳ２５までの動作は、前述した動作と同様のため、説明を割愛する。ステップＳ２５の動作の後、信号出力部９０は、グラフ表示される基準値９１又は出荷値９２と、グラフ表示される摩擦力と比較する。信号出力部９０は、比較した結果である差分が規定値９３以上のとき（ステップＳ２８，Ｙｅｓ）、差分が規定値９３以上であることを示すアラーム信号を出力する（ステップＳ２９）。図６３には、信号出力部９０で比較される差分が示される。差分が、規定値９３未満のとき（ステップＳ２８，Ｎｏ）、処理は終了する。

機械診断装置２００－３Ｂでは、グラフ表示される基準値９１又は出荷値９２と、グラフ表示される摩擦力との差分を求めて、アラーム信号が出力されるため、ユーザは、平行度の変化の度合いなどを容易に判別可能になる。

次に、実施の形態３に係る機械診断装置２００－３への表示器の接続構成について説明する。図６４は実施の形態３に係る機械診断装置に表示器が設けられている例を示す図である。図６４に示すように、表示器３００は、機械診断装置２００－３と一体に設けられるものでもよいし、機械診断装置２００－３の近くに設置され、信号ケーブルなどを介して機械診断装置２００－３と接続されるものでもよい。これにより、ユーザは、機械診断装置２００－３が設置される場所で駆動機構３４の診断結果を確認可能になる。

図６５は実施の形態３に係る機械診断装置と表示器とがサーバを介して接続される例を示す図である。図６５に示すように、表示器３００は、サーバ４００を介して機械診断装置２００－３に接続されるものでもよい。これにより、機械診断装置２００－３が設置される場所から離れた場所でも、診断対象の状態を即座に確認できるため、機械診断装置２００－３が設置される場所に存在する作業員を、海外を含む遠隔地からサポート可能である。

図６６は実施の形態３に係る機械診断装置で演算された摩擦力などを外部メモリを介して表示器に表示させる例を示す図である。外部メモリ５００には、同定された摩擦力の情報、基準値２７、出荷値２８などが記憶される。機械診断装置２００－３及び表示器３００は、外部メモリ５００への情報の書き込み、及び情報の読み出しが可能に構成されている。図６６に示される構成によれば、通信手段がない環境においてもデータの受け渡しが可能なため、駆動機構３４のメーカー、管理者などが当該データを利用し易くなる。

なお、図６４から図６６に示される表示器３００には、機械診断装置２００－３の代わりに、機械診断装置２００－３Ａ又は機械診断装置２００－３Ｂを接続してもよい。

図６７は実施の形態３に係る機械診断装置のハードウェア構成例を示す図である。機械診断装置２００－３は、プロセッサ６０１と、ＲＡＭ、ＲＯＭなどで構成されるメモリ６０２と、ネットワークに接続するための入出力インタフェース６０３とにより実現することが可能である。プロセッサ６０１、メモリ６０２及び入出力インタフェース６０３は、バス６０４に接続され、バス６０４を介して、データ、制御情報などの受け渡しを相互に行うことが可能である。

機械診断装置２００－３を実現する場合、機械診断装置２００－３用のプログラムをメモリ６０２に格納しておき、このプログラムをプロセッサ６０１が実行することにより、機械診断装置２００－３の摩擦力同定部８０、表示制御部２３などが実現される。機械診断装置２００－３用のプログラムは、摩擦力同定部８０、表示制御部２３などの機能を実行するプログラムである。入出力インタフェース６０３は、サーボアンプ３１又はエンコーダ３３との間で情報の伝送する場合、また表示器３００との間で情報の伝送するときに利用される。

機械診断装置２００－３Ａを実現する場合、機械診断装置２００－３Ａ用のプログラムをメモリ６０２に格納しておき、このプログラムをプロセッサ６０１が実行することにより、機械診断装置２００－３Ａの摩擦力同定部８０、表示制御部２３、診断用動作設定部８１などが実現される。機械診断装置２００－３Ａ用のプログラムは、摩擦力同定部８０、表示制御部２３、診断用動作設定部８１などの機能を実行するプログラムである。

機械診断装置２００－３Ｂを実現する場合、機械診断装置２００－３Ｂ用のプログラムをメモリ６０２に格納しておき、このプログラムをプロセッサ６０１が実行することにより、機械診断装置２００－３Ｂの摩擦力同定部８０、表示制御部２３、信号出力部９０などが実現される。機械診断装置２００－３Ｂ用のプログラムは、摩擦力同定部８０、表示制御部２３、信号出力部９０などの機能を実行するプログラムである。

以上の実施の形態に示した構成では、機械診断装置がサーボアンプとは別個に設けられているが、機械診断装置の機能がサーボアンプ内あるいはモーションコントローラ内に設けられてもよい。また、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 操作パネル、２ モーションコントローラ、３ 機械、４ 基準値、５ 出荷値、２１ 共振特性同定部、２２ 記憶部、２３ 表示制御部、２４ 基準値、２４Ａ 基準値、２５ 出荷値、２５Ａ 出荷値、２７ 基準値、２８ 出荷値、２９ 周波数応答演算部、３０ 周波数応答演算部、３１ サーボアンプ、３２ モータ、３２ａ シャフト、３３ エンコーダ、３４ 駆動機構、３４ａ プーリ、３４ｂ ベルト、３５ 異物、４０ 信号出力部、４１ 基準値、４２ 出荷値、４３ 第１規定値、４４ 第２規定値、５０ 負荷情報演算部、６０ 診断用動作設定部、７０ 信号出力部、７１ 基準値、７２ 出荷値、７３ 規定値、８０ 摩擦力同定部、８１ 診断用動作設定部、８２ 出荷値、９０ 信号出力部、９１ 基準値、９２ 出荷値、９３ 規定値、１００－１，１００－２，１００－３ 機械診断システム、２００－１ 機械診断装置、２００－１Ａ，２００－１Ｂ，２００－１Ｃ，２００－２，２００－２Ａ，２００－２Ｂ，２００－２Ｃ，２００－３，２００－３Ａ，２００－３Ｂ，３００ 表示器、３４１ リニアガイド、３４２ ボールネジ、３４３ 搬送台、４００ サーバ、５００ 外部メモリ、６０１ プロセッサ、６０２ メモリ、６０３ 入出力インタフェース、６０４ バス。

Claims (9)

1. モータによって駆動される駆動機構を診断する機械診断装置であって、
   前記駆動機構が駆動されるときに得られるモータ駆動電流の値を示す駆動電流情報に基づき、前記駆動機構の摩擦力を同定する摩擦力同定部と、
   前記摩擦力同定部で同定された前記摩擦力の変化傾向を、時系列順で表示器へグラフ表示させる表示制御部と、
   前記駆動機構の診断用動作を設定する診断用動作設定部と、を備え、
   前記摩擦力同定部は、前記診断用動作設定部で設定された診断用動作で前記駆動機構が駆動されるとき、前記駆動機構の摩擦力を同定する、機械診断装置。
2. 前記表示制御部は、
   予め定めた前記駆動機構の摩擦力の基準値と、出荷時に測定された前記駆動機構の摩擦力の出荷値との少なくとも一つを、前記摩擦力同定部で同定された前記摩擦力と共に、前記表示器にグラフ表示させる請求項１に記載の機械診断装置。
3. 前記表示制御部は、
   予め定めた前記駆動機構の摩擦力の基準値と、出荷時に測定された前記駆動機構の摩擦力の出荷値との少なくとも一つを、前記摩擦力同定部で同定された前記摩擦力と共に、前記表示器に表形式で表示させる請求項１に記載の機械診断装置。
4. 前記表示器にグラフ表示される前記基準値又は前記出荷値を、前記表示器にグラフ表示される前記摩擦力と比較した比較結果が規定値以上のときに、前記比較結果が規定値以上であることを示すアラーム信号を出力する信号出力部を備える請求項２又は３に記載の機械診断装置。
5. 前記摩擦力同定部で同定される前記摩擦力には、静摩擦力と動摩擦力との少なくとも１つが含まれ、
   前記信号出力部は、前記基準値又は前記出荷値を、前記静摩擦力と前記動摩擦力との少なくとも１つと比較する請求項４に記載の機械診断装置。
6. 前記表示器を備える請求項１から５の何れか一項に記載の機械診断装置。
7. 前記表示器は、ネットワーク経由で前記機械診断装置に接続されることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の機械診断装置。
8. 前記表示器には、前記摩擦力同定部で同定された前記摩擦力を示す情報を記憶する外部メモリが接続される請求項１から５の何れか一項に記載の機械診断装置。
9. モータによって駆動される駆動機構を診断する機械診断プログラムであって、
   設定された診断用動作で前記駆動機構が駆動されるとき、前記駆動機構が駆動されるときに得られるモータ駆動電流の値を示す駆動電流情報に基づき、前記駆動機構の摩擦力を同定する摩擦力同定ステップと、
   前記摩擦力同定ステップで同定された前記摩擦力の変化傾向を、時系列順で表示器へグラフ表示させる表示ステップと、
   をコンピュータに実行させる機械診断プログラム。

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