温度监视装置及方法、信息处理程序以及记录介质与流程

本发明涉及一种对马达(motor)及控制该马达的马达控制装置的温度进行监视的温度监视装置等。

背景技术：

以往，为了进行机床等中所用的马达及控制该马达的伺服驱动器(servodriver)等的过热保护，考虑有多种方法。例如，在专利文献1中记载了一种方式：对给予至马达的电流值进行检测，将该电流值与阈值进行比较以限制给予至马达的电流值，由此来进行马达的过热保护。而且，在专利文献2中记载有一种方法：对给予至马达的电流值进行检测，基于表示该电流值与马达各部位的发热/散热的关系的热模型(model)，来推断马达的各构成要素的热量，通过对该热量与阈值进行比较，从而进行马达的过热保护。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2005-218197号公报(2005年8月11日公开)

专利文献2：日本专利特开2012-175891号公报(2012年9月10日公开)

但是，所述的以往技术存在以下问题。专利文献1所记载的方式中，并未考虑从发热的部分接受热的吸热部分。因而，无法实现将马达的框体或马达的控制装置(伺服驱动器)等的整体考虑在内的过热保护。

而且，专利文献2所记载的方式中，是进行三相交流马达自身的过热保护，也未考虑马达的控制装置，无法实现将整体考虑在内的过热保护。

技术实现要素：

本发明是有鉴于所述问题而完成，其目的在于实现一种温度监视装置等，能够实现包含马达及控制装置的系统整体的过热保护。

[解决问题的技术手段]

为了解决所述问题，本发明的温度监视装置对进行马达的动作控制的马达控制装置的温度进行监视，所述温度监视装置包括：电流值获取部，获取对所述马达供给的电流值；发热量推断部，通过第1热模型来推断所述马达控制装置的发热量以作为第1发热量，所述第1热模型表示所述电流值与所述马达控制装置的发热量的关系；以及异常判定部，对由所述发热量推断部推断出的所述第1发热量与规定的第1阈值进行比较，从而判定所述马达控制装置有无发热异常。

所述结构中，基于对马达供给的电流值，通过所述第1热模型来推断马达控制装置的发热量以作为第1发热量。并且，基于推断出的第1发热量来判定马达控制装置有无发热异常。

此处，对马达供给的电流值是马达的控制所需的值，因此不需要另行设置获取电流值的结构。即，无须另行设置温度传感器(sensor)等用于对马达控制装置的发热量进行测定的结构，便可推断该马达控制装置的发热量，以探测发热异常。

而且，可对马达控制装置的发热异常进行探测，因此例如在能够支持多种马达的马达控制装置的情况下，无论连接有何种马达，均能够探测马达控制装置自身的发热异常，从而能防止故障(trouble)产生。

本发明的温度监视装置中也可为，所述发热量推断部通过第2热模型来进一步推断所述马达的发热量以作为第2发热量，所述第2热模型表示所述电流值与所述马达的发热量的关系，并且所述异常判定部对由所述发热量推断部推断出的所述第2发热量与规定的第2阈值进行比较，从而进一步判定所述马达有无发热异常。

所述结构中，基于对马达供给的电流值，通过所述第2热模型来进一步推断马达的发热量以作为第2发热量。并且，基于推断出的第2发热量来进一步判定马达有无发热异常。

因而，除了马达控制装置的发热异常，也能探测马达的发热异常，因此能够实现包含马达及马达控制装置的马达控制系统整体的温度监视，从而能防止故障产生。

本发明的温度监视装置中也可为，所述温度监视装置被配设于所述马达控制装置中。

所述结构中，在马达控制装置中配设本发明的温度监视装置。马达控制装置中，由于基于马达控制的目的来获取对马达供给的电流值，因此无须另行设置电流值获取部。而且，异常判定也可利用马达控制装置所具备的运算处理部等来实现。即，能够相对较容易地实现本发明的温度监视装置。

而且，即使在产生了发热异常的情况下，也能够进行利用作为马达控制装置的功能来停止马达的动作等的应对。

本发明的温度监视装置中也可还包括：输出部，在所述异常判定部判定为存在发热异常时，输出发热异常产生的信息。

根据所述结构，在产生了发热异常的情况下，能够将该意旨输出至外部，因此，例如马达控制系统的管理者等能够确切地认识到异常事态的产生。

本发明的温度监视装置中也可为，所述电流值获取部根据对所述马达控制装置向所述马达供给电力的电力线进行测定所得的实测值，来获取所述电流值。

根据所述结构，根据对电力线进行测定所得的实测值来获取电流值，因此，例如与根据对马达控制装置向所述马达供给的电流值进行指示的指令值来获取电流值的结构相比，能够提高发热量的推断精度。

本发明的温度监视装置中也可为，所述电流值获取部获取所述电流值的周期短于所述异常判定部中进行判定的周期。

所述结构中，为了考虑到瞬间的电流值变动的影响，电流值获取部获取电流值的周期越短越好。另一方面，异常判定部中的用于判定的运算处理复杂。此处，根据所述结构，可将电流值获取部获取电流值的周期设为能够考虑到瞬间的电流值变动的影响的程度，并且可将异常判定部中进行判定的周期设为可执行复杂的运算处理的程度。

本发明的温度监视装置中也可为，所述第1阈值被分为多个阶段，所述异常判定部在各阶段判定所述马达控制装置有无发热异常。

根据所述结构，第1阈值被分为多个阶段，在各阶段判定有无发热异常，因此能够掌握产生了何种程度的发热异常。

本发明的温度监视装置中也可为，所述第1热模型包含：所述马达控制装置中的电流值探测电阻部的热模型、与所述电流值探测电阻部的周围所设的基板部的热模型。

根据所述结构，将使用下述热模型，该热模型不仅考虑到了电流值探测电阻部的发热，也将因电流值探测电阻部的发热而温度上升的周围的基板部的发热考虑在内。因而，能够精度更好地推断马达控制装置中的发热状况。

本发明的温度监视装置中也可为，所述第2热模型包含：所述马达中的绕组部的热模型、与所述马达的框体部的热模型。

根据所述结构，将使用下述热模型，该热模型不仅考虑到了绕组部的发热，也将因绕组部的发热而温度上升的框体部的发热考虑在内。因而，能够精度更好地推断马达中的发热状况。

为了解决所述问题，本发明的温度监视方法对进行马达的动作控制的马达控制装置的温度进行监视，所述温度监视方法包括：电流值获取步骤，获取对所述马达供给的电流值；发热量推断步骤，通过第1热模型来推断所述马达控制装置的发热量以作为第1发热量，所述第1热模型表示所述电流值与所述马达控制装置的发热量的关系；以及异常判定步骤，对通过所述发热量推断步骤推断出的所述第1发热量与规定的第1阈值进行比较，从而判定所述马达控制装置有无发热异常。

本发明的各方式的温度监视装置也可利用计算机(computer)来实现，此时，通过使计算机作为所述温度监视装置所具备的各部(软件(software)要素)来进行动作，从而利用计算机来实现所述温度监视装置的、温度监视装置的控制程序以及记录有该控制程序且计算机可读取的记录介质也属于本发明的范畴。

[发明的效果]

根据本发明，基于对马达供给的电流值，通过所述第1热模型来推断马达控制装置的发热量以作为第1发热量。并且，基于推断出的第1发热量来判定马达控制装置有无发热异常。此处，对马达供给的电流值是马达的控制所需的值，因此不需要另行设置获取电流值的结构。即，起到下述效果：无须另行设置温度传感器等用于对马达控制装置的发热量进行测定的结构，便可推断该马达控制装置的发热量，以探测发热异常。

而且，可对马达控制装置的发热异常进行探测，因此起到下述效果，即，例如在能够支持多种马达的马达控制装置的情况下，无论连接有何种马达，均能够探测马达控制装置自身的发热异常，从而能防止故障产生。

附图说明

图1是表示本实施方式的伺服驱动器的主要部分结构的框图；

图2是表示本实施方式的控制系统的概要的图；

图3是表示所述伺服驱动器的详细情况的框图；

图4是表示异常判定处理流程的流程图；

图5是表示变形例的图。

附图标记说明：

1：控制器；

2：伺服驱动器(温度监视装置、马达控制装置)；

3：马达；

4：工具pc；

10：异常判定部；

20、20′：发热量推断部；

30：马达控制部；

40：输出显示部；

50：电流值获取部；

51：基板部；

52：电流值探测电阻部；

61：框体部；

62：绕组部；

201：电流值算出部；

202：发热量计算部；

203：绕组部热阻比乘法部；

204：绕组部发热运算部；

205：框体部发热运算部；

206：探测电阻部热阻比乘法部；

207：探测电阻部发热运算部；

208：基板部热阻比乘法部；

209：基板部发热运算部；

210、211：加法部；

212：马达异常判定部；

213：驱动器异常判定部；

251：转速获取部；

252、253、254：停止时乘法部；

261：铁损系数乘法部；

271～273：开关；

s101、s102、s111～s116、s121～s126：步骤。

具体实施方式

控制系统的概要

以下，对于本发明的实施方式，基于图1至图5来进行说明。首先，参照图2来说明本实施方式的控制系统。图2是表示本实施方式的控制系统的概要的图。控制系统使用伺服机构来控制负载装置的动作，如图2所示，包含控制器(可编程逻辑控制器(programmablelogiccontroller，plc))1、伺服驱动器(马达控制装置、温度监视装置)2、马达3及工具(tool)个人计算机(personalcomputer，pc)4。

控制器(plc)1对包含伺服驱动器2的系统整体进行控制。

伺服驱动器2存储通过控制器1或后述的工具pc4来设定、调整的控制参数(controlparameter)，并且按照该控制参数来驱动马达3，以使负载装置进行动作。

而且，伺服驱动器2对伺服驱动器2自身、马达3的温度进行监视，若存在过热等异常，则进行异常显示。另外，本实施方式中，作为马达控制装置，公开了使用进行伺服马达(servomotor)(马达3)的控制的伺服驱动器2的结构，但作为马达控制装置，也可使用进行感应电动机的控制的逆变器(inverter)。

而且，伺服驱动器2通过有线或无线而可通信地与控制器1及马达3连接。例如，伺服驱动器2通过ethercat(ethernetforcontrolautomationtechnology(控制自动化技术用以太网)，注册商标)等现场网络来与控制器1连接，伺服驱动器2与马达3通过专用缆线而连接。

工具pc4是用于对伺服驱动器2的控制参数进行设定及调整的装置，包含调整用软件。工具pc4例如利用个人计算机而实现，通过执行保存在个人计算机中的程序(调整用软件)，从而该计算机作为工具pc4发挥功能。

而且，工具pc4与伺服驱动器2通过通用串行总线(universalserialbus，usb)缆线等而连接。

伺服驱动器的结构

接下来，参照图1来说明伺服驱动器2及马达3的主要部分结构。图1是表示伺服驱动器2的主要部分结构的框图。

如图1所示，伺服驱动器2包含异常判定部10、发热量推断部20、马达控制部30、输出显示部40及电流值获取部50。

异常判定部10对发热量推断部20推断出的发热量(推断发热量)与阈值进行比较，当推断发热量超过阈值时，判定为异常(发热异常)，将其意旨通知给输出显示部40。另外，异常判定处理的详细情况将后述。

发热量推断部20根据从电流值获取部50获取的电流值来推断发热量，并通知给异常判定部10。另外，发热量推断处理的详细情况将后述。

马达控制部30通过控制对马达3供给的电流值，从而控制马达3。

输出显示部40在异常判定部10判定为异常时，显示该意旨。另外，输出显示部40不仅在异常时，而且也可在正常时也显示其意旨，还可显示发热量推断部20推断出的发热量自身。而且，对于发热量的显示，也可根据正常或异常而分色显示。

而且，也可不在伺服驱动器2中显示，而是输出异常，并在外部装置(例如工具pc4)中进行显示。

电流值获取部50包含基板部51及电流值探测电阻部52，使用它们，从对马达3供给电力的电力线获取马达控制部30对马达3供给的电流值，并通知给发热量推断部20。

马达3包含框体部61及绕组部62。

伺服驱动器的详细情况

接下来，参照图3来说明伺服驱动器2的发热量推断部20及异常判定部10的详细情况。图3是表示伺服驱动器2的发热量推断部20及异常判定部10的详细情况的框图。

如图3所示，发热量推断部20包含电流值算出部201、发热量计算部202、绕组部热阻比乘法部203、绕组部发热运算部204、框体部发热运算部205、探测电阻部热阻比乘法部206、探测电阻部发热运算部207、基板部热阻比乘法部208及基板部发热运算部209。

而且，异常判定部10包含马达异常判定部212及驱动器异常判定部213。而且，异常判定部10的处理周期例如为100hz，比后述的电流值算出部201对电流值的获取周期长。通过缩短电流值的获取周期，从而也能够获取瞬间的峰值，且通过加长异常判定处理的周期，从而无须超出必要地使用高速的运算部，便可实现需要复杂运算的异常判定处理。

电流值算出部201以规定的周期(例如16khz)导入从电流值获取部50获取的电流值，例如通过算出电流振幅值的二次方，从而算出实效电流，并通知给发热量计算部202。

发热量计算部202进行电流值算出部201所算出的电流值的标准化处理。标准化处理例如是通过除以额定电流的二次方来进行。

发热量推断部20中，分为与马达3相关的部分和与伺服驱动器2相关的部分来推断发热量。而且，将与马达3相关的部分进一步分为绕组部62与框体部61来算出发热量，并进行合计。这是由图3所示的绕组部热阻比乘法部203、绕组部发热运算部204、框体部发热运算部205及加法部210来承担。

绕组部热阻比乘法部203将由电流值算出部201所算出的电流值乘以绕组部热阻比，并将结果通知给绕组部发热运算部204。所谓绕组部热阻比，是指绕组部相对于框体部的比。

绕组部发热运算部204根据乘以绕组部热阻比所得的电流值来算出绕组部62的发热量。更详细而言，使用表示电流值与绕组部62的发热量的关系的热模型(第2热模型、绕组部的热模型)来算出发热量。

框体部发热运算部205根据从发热量计算部202所通知的电流值来算出框体部61的发热量。更详细而言，使用表示电流值与框体部61的发热量的关系的热模型(第2热模型、框体部的热模型)来算出发热量。

并且，由加法部210将绕组部发热运算部204所算出的绕组部的发热量与框体部发热运算部205所算出的框体部的发热量予以相加，由此来导出马达3部分的发热量(第2发热量)。并且，将导出的马达3部分的发热量通知给马达异常判定部212。

马达异常判定部212对所通知的马达3部分的发热量与阈值(第2阈值)进行比较，当超过阈值时，判定为异常并通知给输出显示部40。更详细而言，将阈值分为多个阶段，当超过最初的阈值时，进行警告判定，当超过下个阈值时，进行危险判定。另外，本实施方式中，将警告判定及危险判定包括在内称作异常判定。

而且，将与伺服驱动器2相关的部分进一步分为基板部51与电流值探测电阻部52来算出发热量，并进行合计。这是由图3所示的探测电阻部热阻比乘法部206、探测电阻部发热运算部207、基板部热阻比乘法部208、基板部发热运算部209及加法部211来承担。

探测电阻部热阻比乘法部206将发热量计算部202根据由电流值算出部201所算出的电流值而算出的发热量乘以探测电阻部热阻比，并将结果通知给探测电阻部发热运算部207。所谓探测电阻部热阻比，是指电流值探测电阻部52相对于基板部51与电流值探测电阻部52的整体的比。

探测电阻部发热运算部207根据乘以探测电阻部热阻比所得的电流值来算出电流值探测电阻部52的发热量。更详细而言，使用表示电流值与电流值探测电阻部52的发热量的关系的热模型(第1热模型、电流值探测电阻部的热模型)来算出发热量。

基板部热阻比乘法部208将由电流值算出部201所算出的电流值乘以基板部热阻比，并将结果通知给基板部发热运算部209。所谓基板部热阻比，是指从1减去探测电阻部热阻比所得者。

基板部发热运算部209根据乘以基板部热阻比所得的电流值来算出基板部51的发热量。更详细而言，使用表示电流值与基板部51的发热量的关系的热模型(第1热模型、基板部的热模型)来算出发热量。

并且，由加法部211将探测电阻部发热运算部207所算出的电流值探测电阻部52的发热量与基板部发热运算部209所算出的基板部51的发热量予以相加，从而导出伺服驱动器2部分的发热量(第1发热量)。并且，将导出的伺服驱动器2部分的发热量通知给驱动器异常判定部213。

驱动器异常判定部213对所通知的伺服驱动器2部分的发热量与阈值(第1阈值)进行比较，当超过阈值时，判定为异常并通知给输出显示部40。更详细而言，将阈值分为多个阶段，当超过最初的阈值时，进行警告判定，当超过下个阈值时，进行危险判定。

另外，本实施方式中，对进行温度监视的发热量推断部20、异常判定部10及输出显示部40配设于伺服驱动器2中的示例进行了说明，但也可未必配设于伺服驱动器2中。例如，也可使控制器(plc)1或者其他通信连接于伺服驱动器2的任意外部装置具备这些功能。

马达3的发热量的判定例

对于与马达3相关的部分即绕组部热阻比乘法部203及框体部发热运算部205，输入经标准化的电流值，因此若将来自加法部210的输出设为“a”，将绕组部热阻比设为“k”，则马达负载率可通过使输出“a”除以将绕组部热阻比乘法部203侧的“k”与框体部发热运算部205侧的“1”相加所得的(1+k)来表达。即，可记载为马达负载率＝a/(1+k)。

并且，例如若设绕组部热阻比k＝0.08，则马达负载率为1.08/(1+0.08)＝100(％)(额定电流的情况)。

而且，在将过负载异常判定式设为a/(1+k)＞(绕组部容许电流率)²/(1+k)的情况下，若绕组部容许电流率为“1.2”，则由于1.2²＝1.44，因此当从加法部210输出的值超过1.44时，即，当马达负载率为1.44/(1+0.08)＝1.33→133％时，为异常。

而且，在将过负载警告判定式设为a/(1+k)＞((绕组部容许电流率)²/(1+k))×警告通知等级的情况下，若警告通知等级为0.85，则由于1.44×0.85＝1.224，因此当从加法部210输出的值为1.224时，即，当马达负载率为1.224/(1+0.08)＝1.13→113％时，将进行警告通知。

伺服驱动器2的发热量的判定例

对于与伺服驱动器2相关的部分即探测电阻部热阻比乘法部206及基板部热阻比乘法部208，输入经标准化的电流值，因此若将来自加法部210的输出设为“a”，将探测电阻部热阻比设为“k′”，则驱动器负载率可通过使输出“a”除以将探测电阻部热阻比乘法部206的“k′”与基板部热阻比乘法部208侧的“1-k′”相加所得的(k′+(1-k′))来表达。即，可记载为驱动器负载率＝a。例如，若设探测电阻部热阻比k′＝0.15，则驱动器负载率为(0.85+0.15)/(0.15+(1-0.15))＝100(％)(额定电流的情况)。

并且，在将过负载异常判定式设为a＞(驱动器部电流阈值率)²的情况下，若马达3的绕组部容许电流率为“1.2”，则由于1.2²＝1.44，因此当从加法部210输出的值超过1.44时，即，当驱动器负载率为144％时，为异常。

而且，在将过负载警告判定式设为a＞(驱动器部电流阈值率)²×警告通知等级的情况下，若警告通知等级为0.85，则由于1.44×0.85＝1.224，因此当从加法部210输出的值为1.224时，即，当驱动器负载率为122％时，将进行警告通知。

异常判定处理流程

接下来，参照图4来说明异常判定处理流程。图4是表示异常判定处理流程的流程图。

如图4所示，当电流值算出部201算出电流值(s101)，发热量计算部202算出发热量时(s102)，平行地进行对马达3的发热量进行监视的处理(s111)与对伺服驱动器2的发热量进行监视的处理(s121)。在对马达3的发热量进行监视的处理中，首先，马达异常判定部212判定将由绕组部发热运算部204所算出的发热量与由框体部发热运算部205所算出的发热量相加所得的值是否超过警告阈值(s112)。并且，在超过警告阈值的情况下(s112中为是(yes))，判定是否超过危险阈值(s113)，若未超过危险阈值(s113中为否(no))，则为警告判定(s114)，由输出显示部40来显示该意旨(s116)。而且，在步骤s113中，若超过危险阈值(s113中为是(yes))，则为危险判定(s115)，由输出显示部40来显示该意旨(s116)。

而且，在对伺服驱动器2的发热量进行监视的处理(s121)中，首先，驱动器异常判定部213判定将由探测电阻部发热运算部207所算出的发热量与由基板部发热运算部209所算出的发热量相加所得的值是否超过警告阈值(s122)。并且，在超过警告阈值的情况下(s122中为是(yes))，判定是否超过危险阈值(s123)，若未超过危险阈值(s123中为否(no))，则为警告判定(s124)，由输出显示部40来显示该意旨(s126)。而且，在步骤s123中，若超过危险阈值(s123中为是(yes))，则为危险判定(s125)，由输出显示部40来显示该意旨(s126)。

变形例

接下来，参照图5来说明本发明的变形例。图5是用于说明本发明的变形例的图。本变形例中，取代前述的发热量推断部20而具备图5所示的发热量推断部20′。在发热量推断部20′中，与发热量推断部20的不同之处在于具备转速获取部251、停止时乘法部252～254、铁损系数乘法部261以及开关271～273。

本变形例中，根据转速获取部251所获取的马达3的转速，由铁损系数乘法部261乘以铁损系数而算出框体部61的发热量。由此，能够适当地算出框体部61的发热量。而且，当探测速度为规定值以下(例如15hz)时，控制开关271～273来将开关271～273切换至下侧(即，停止时乘法部252～254侧)。

例如，在马达3为三相交流马达的情况下，当马达3的转速为规定值以下即大致停止时，有时电流仅流经特定的一相而不流经其他相。此时，仅根据简单地获取的电流值而算出的发热量是以均等地流经三相为前提，因此在电流实际上仅流经一相的情况下，有可能并非为适当的算出值。

本变形例中，在此种情况下，通过切换开关271～273，从而能够在停止时乘法部252～254中，乘以根据电流值而算出的发热量，以算出各部的发热量，因此能够适当地应对。

另外，例如在停止时乘法部252中“×2”，在停止时乘法部253中，可使用通过实测来对电阻调整值进行调整所得的值，在停止时乘法部254中，可使用通过实测来对基板调整值进行调整所得的值。

借助软件的实现例

伺服驱动器2的控制块(尤其是异常判定部10、发热量推断部20及马达控制部30)既可通过形成于集成电路(ic芯片(chip))等上的逻辑电路(硬件(hardware))实现，也可使用中央处理器(centralprocessingunit，cpu)而通过软件来实现。

在后者的情况下，伺服驱动器2具备执行实现各功能的软件即程序的命令的cpu、可由计算机(或cpu)读取地记录有所述程序及各种数据的只读存储器(readonlymemory，rom)或存储装置(将它们称作“记录介质”)、以及展开所述程序的随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)等。并且，通过计算机(或cpu)从所述记录介质中读取并执行所述程序，从而达成本发明的目的。作为所述记录介质，可使用“并非临时的有形介质”，例如可使用带(tape)、盘(disk)、卡(card)、半导体存储器、可编程的逻辑电路等。而且，所述程序也可经由可传输该程序的任意传输介质(通信网络或广播波等)而提供给所述计算机。另外，本发明也能以通过电子传输来将所述程序具体化的、被嵌入载波中的数据信号的形式来实现。

本发明并不限定于所述的各实施方式，可在权利要求书所示的范围内进行各种变更，将不同的实施方式中分别揭示的技术部件适当组合而获得的实施方式也包含于本发明的技术范围内。进而，通过将各实施方式中分别揭示的技术部件予以组合，能够形成新的技术特征。