JPH0751993A - Machine element life estimating method for cnc - Google Patents

Machine element life estimating method for cnc

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JPH0751993A
JPH0751993A JP19503193A JP19503193A JPH0751993A JP H0751993 A JPH0751993 A JP H0751993A JP 19503193 A JP19503193 A JP 19503193A JP 19503193 A JP19503193 A JP 19503193A JP H0751993 A JPH0751993 A JP H0751993A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
life
load torque
disturbance load
integrated value
machine element
Prior art date
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Pending
Application number
JP19503193A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Nagatomi
隆志 永冨
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
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Publication of JPH0751993A publication Critical patent/JPH0751993A/en
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Abstract

PURPOSE:To make accurate estimation of a life for a machine element, in a machine element life estimating system for a CNC (numerical control device) to estimate a life for a bearing and a feed shaft. CONSTITUTION:Disturbance load torque Yz exerted on a servo motor 63 is estimated by a disturbance load torque estimating means based on a speed signal X1z for a servo motor 63 and a current command value U1z to the servo motor 63. The disturbance load torque Yz is integrated at intervals of a sampling period by an integrating means 2 and an integrated value is fed to a life state monitoring means 3. A life level for a ball screw 64 and a bearing 65, being a machine element coupled to the servo motor 63, is previously stored and held at the life state monitoring means 3. The life levels of the machine element ball screw 64 and the bearing 65 are always compared with an integrated value by the life state monitoring means 3. When the integrated value exceeds a life level, alarm display is effected to announce it to an operator.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は軸受や送り軸等の寿命を
推定するCNC(数値制御装置)の機械要素寿命推定方
式に関し、特に軸制御用の各モータに連結された軸受や
送り軸等の寿命を推定するCNCの機械要素寿命推定方
式に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CNC (Numerical Control Unit) mechanical element life estimation method for estimating the life of bearings, feed shafts, etc., and more particularly to a bearing, feed shaft, etc. connected to each motor for axis control The present invention relates to a CNC mechanical element life estimation method for estimating the life of a machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】CNCによって制御される工作機械やロ
ボット等では、軸制御用のモータに連結されている軸受
けや送り軸等の機械要素が、劣化や破損する前に交換す
ることが必要である。このため、従来は、運転環境を考
慮して各機械要素の寿命時間を予め設定しておき、その
寿命時間の運転がなされた場合には、その機械要素の交
換や点検等を行っていた。
2. Description of the Related Art In machine tools, robots, etc. controlled by CNC, it is necessary to replace mechanical elements such as bearings and feed shafts connected to a motor for axis control before they are deteriorated or damaged. . Therefore, conventionally, the life time of each machine element is set in advance in consideration of the operating environment, and when the machine is operated for the life time, the machine element is replaced or inspected.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来は、この
設定される寿命時間はあくまでも設計者・オペレータの
経験等によって決定されていたので、必ずしも正確なも
のではなく、運転環境の変化等にも対応することができ
なかった。
However, in the past, since the set life time was determined only by the experience of the designer / operator, it is not always accurate, and the life environment is not always correct. I could not respond.

【0004】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、機械要素の寿命をより正確に把握することの
できるCNCの機械要素寿命推定方式を提供することを
目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a mechanical element life estimation method for a CNC capable of more accurately grasping the mechanical element life.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、軸制御用の各モータに連結された軸受や
送り軸等の寿命を推定するCNC(数値制御装置)の機
械要素寿命推定方式において、前記モータに働く外乱負
荷トルクを推定する外乱負荷トルク推定手段と、前記推
定した外乱負荷トルクの値を時間経過に従って積算する
積算手段と、前記積算値に応じて前記機械要素の寿命状
態を監視し、前記寿命状態を外部に知らせる寿命状態監
視手段と、を有することを特徴とするCNCの機械要素
寿命推定方式が提供される。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention proposes a CNC (numerical control device) mechanical element life for estimating the life of bearings, feed shafts, etc. connected to respective motors for axis control. In the estimation method, a disturbance load torque estimating means for estimating a disturbance load torque acting on the motor, an integrating means for integrating the value of the estimated disturbance load torque over time, and a life of the mechanical element according to the integrated value. A mechanical element life estimation method for a CNC is provided, which comprises: a life status monitoring unit that monitors a status and notifies the life status to the outside.

【0006】[0006]

【作用】外乱負荷トルク推定手段によりモータに働く外
乱負荷トルクを推定し、推定した外乱負荷トルクの値を
積算手段により時間経過に従って積算する。寿命状態監
視手段は、積算値に応じて機械要素の寿命状態を監視
し、寿命状態を外部に知らせる。これにより、各機械要
素の劣化を決定する外乱負荷トルクの積算値に応じた寿
命判定を行うことができる。
The disturbance load torque estimating means estimates the disturbance load torque acting on the motor and the estimated disturbance load torque value is integrated by the integrating means over time. The life status monitoring means monitors the life status of the mechanical element according to the integrated value and informs the life status to the outside. As a result, it is possible to perform life determination according to the integrated value of the disturbance load torque that determines the deterioration of each machine element.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図2は本発明のCNCの機械要素寿命推定方式
を実施するための数値制御装置(CNC)のハードウェ
アのブロック図である。図において、10は数値制御装
置である。プロセッサ(CPU)11は、数値制御装置
10全体の制御の中心となるプロセッサであり、バス2
1を介して、ROM12に格納されたシステムプログラ
ムを読み出し、このシステムプログラムに従って、数値
制御装置10全体の制御を実行する。RAM13には一
時的な計算データ、表示データ等が格納される。RAM
13にはDRAMが使用される。CMOS14には加工
プログラム及び各種パラメータ等が格納される。また、
CMOS14には後述する外乱負荷トルクの積算値が格
納される。CMOS14は、図示されていないバッテリ
でバックアップされ、数値制御装置10の電源がオフさ
れても不揮発性メモリとなっているので、それらのデー
タはそのまま保持される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a hardware block diagram of a numerical controller (CNC) for implementing the CNC mechanical element life estimation method of the present invention. In the figure, 10 is a numerical controller. The processor (CPU) 11 is a processor that is the center of control of the entire numerical controller 10, and is a bus 2
The system program stored in the ROM 12 is read via 1 and the entire numerical controller 10 is controlled according to the system program. The RAM 13 stores temporary calculation data, display data, and the like. RAM
A DRAM is used for 13. The CMOS 14 stores a processing program and various parameters. Also,
The CMOS 14 stores an integrated value of a disturbance load torque described later. The CMOS 14 is backed up by a battery (not shown) and serves as a non-volatile memory even when the power supply of the numerical control device 10 is turned off. Therefore, those data are retained as they are.

【0008】インタフェース15は外部機器用のインタ
フェースであり、紙テープリーダ、紙テープパンチャ
ー、紙テープリーダ・パンチャー等の外部機器31が接
続される。紙テープリーダからは加工プログラムが読み
込まれ、また、数値制御装置(CNC)10内で編集さ
れた加工プログラムを紙テープパンチャーに出力するこ
とができる。
The interface 15 is an interface for an external device, and is connected to an external device 31 such as a paper tape reader, a paper tape puncher, and a paper tape reader / puncher. The processing program is read from the paper tape reader, and the processing program edited in the numerical controller (CNC) 10 can be output to the paper tape puncher.

【0009】PMC(プログラマブル・マシン・コント
ローラ)16はCNC10に内蔵され、ラダー形式で作
成されたシーケンスプログラムで機械を制御する。すな
わち、加工プログラムで指令された、M機能、S機能及
びT機能に従って、これらをシーケンスプログラムで機
械側で必要な信号に変換し、I/Oユニット17から機
械側に出力する。この出力信号は機械側のマグネット等
を駆動し、油圧バルブ、空圧バルブ及び電気アクチュエ
ータ等を作動させる。また、機械側のリミットスイッチ
及び機械操作盤のスイッチ等の信号を受けて、必要な処
理をして、プロセッサ11に渡す。
A PMC (Programmable Machine Controller) 16 is built in the CNC 10 and controls the machine with a sequence program created in a ladder format. That is, according to the M function, S function, and T function instructed by the machining program, these are converted into necessary signals on the machine side by the sequence program and output from the I / O unit 17 to the machine side. This output signal drives a magnet or the like on the machine side to operate a hydraulic valve, a pneumatic valve, an electric actuator or the like. Further, it receives a signal from a limit switch on the machine side, a switch on the machine operation panel, etc., performs necessary processing, and passes it to the processor 11.

【0010】グラフィック制御回路18は各軸の現在位
置、アラーム、パラメータ、画像データ等のディジタル
データを画像信号に変換して出力する。この画像信号は
CRT/MDIユニット25の表示装置26に送られ、
表示装置26に表示される。インタフェース19はCR
T/MDIユニット25内のキーボード27からのデー
タを受けて、プロセッサ11に渡す。
The graphic control circuit 18 converts the current position of each axis, alarms, parameters, digital data such as image data into an image signal and outputs it. This image signal is sent to the display device 26 of the CRT / MDI unit 25,
It is displayed on the display device 26. Interface 19 is CR
It receives data from the keyboard 27 in the T / MDI unit 25 and passes it to the processor 11.

【0011】インタフェース20は手動パルス発生器3
2に接続され、手動パルス発生器32からのパルスを受
ける。手動パルス発生器32は機械操作盤に実装され、
手動で機械稼働部を精密に位置決めするのに使用され
る。
The interface 20 is a manual pulse generator 3
2 and receives the pulse from the manual pulse generator 32. The manual pulse generator 32 is mounted on the machine operation panel,
Used to precisely position machine working parts manually.

【0012】軸制御回路41〜43はプロセッサ11か
らの各軸の移動指令を受けて、各軸の指令をサーボアン
プ51〜53に出力する。サーボアンプ51〜53はこ
の移動指令を受けて、各軸のサーボモータ61〜63を
駆動する。Z軸の送りを制御するサーボモータ63に
は、位置検出用のパルスコーダ631が内蔵されてお
り、このパルスコーダ631から位置信号がパルス列と
して軸制御回路43にフィードバックされる。ここでは
図示されていないが、X軸の送りを制御するサーボモー
タ61、Y軸の送りを制御するサーボモータ62にも、
上記サーボモータ63と同様に位置検出用のパルスコー
ダが内蔵され、そのパルスコーダから位置信号がパルス
列としてフィードバックされる。場合によっては、位置
検出器として、リニアスケールが使用される。また、こ
のパルス列をF/V(周波数/速度)変換することによ
り、速度信号X1zを生成することができる。
The axis control circuits 41 to 43 receive the movement command of each axis from the processor 11 and output the command of each axis to the servo amplifiers 51 to 53. The servo amplifiers 51 to 53 receive the movement command and drive the servo motors 61 to 63 of the respective axes. The servo motor 63 that controls the Z-axis feed incorporates a pulse coder 631 for position detection, and the position signal is fed back from the pulse coder 631 to the axis control circuit 43 as a pulse train. Although not shown here, the servo motor 61 that controls the X-axis feed and the servo motor 62 that controls the Y-axis feed also
A pulse coder for position detection is built in like the servo motor 63, and a position signal is fed back from the pulse coder as a pulse train. In some cases, a linear scale is used as the position detector. Further, the speed signal X1z can be generated by subjecting this pulse train to F / V (frequency / speed) conversion.

【0013】軸制御回路43は、ここでは図示されてい
ないプロセッサを備えてソフトウェア処理を行い、その
一部にオブザーバ410を有している。オブザーバ41
0は、上記の速度信号X1z等を受けてサーボモータ6
3に働く外乱負荷トルクYzを推定する。その推定外乱
負荷トルクYzはプロセッサ11に送られる。その詳細
は後述する。
The axis control circuit 43 has a processor (not shown) for software processing, and has an observer 410 as a part thereof. Observer 41
0 indicates the servo motor 6 in response to the above speed signal X1z and the like.
The disturbance load torque Yz acting on No. 3 is estimated. The estimated disturbance load torque Yz is sent to the processor 11. The details will be described later.

【0014】スピンドル制御回路71はスピンドル回転
指令及びスピンドルのオリエンテーション等の指令を受
けて、スピンドルアンプ72にスピンドル速度信号を出
力する。スピンドルアンプ72はこのスピンドル速度信
号を受けて、スピンドルモータ73を指令された回転速
度で回転させる。また、オリエンテーション指令によっ
て、所定の位置にスピンドルを位置決めする。
The spindle control circuit 71 receives a spindle rotation command and a spindle orientation command, and outputs a spindle speed signal to a spindle amplifier 72. The spindle amplifier 72 receives the spindle speed signal and rotates the spindle motor 73 at the commanded rotation speed. In addition, the spindle is positioned at a predetermined position according to the orientation command.

【0015】スピンドルモータ73には、歯車あるいは
ベルトでポジションコーダ82が結合されている。又
は、スピンドルモータ73内部にポジションコーダ82
が結合されている。従って、ポジションコーダ82はス
ピンドルモータ73に同期して回転し、帰還パルスを出
力し、その帰還パルスはスピンドル制御回路71にフィ
ードバックされる。このパルス列をF/V(周波数/速
度)変換することにより、速度信号X1sを生成するこ
とができる。
A position coder 82 is connected to the spindle motor 73 by a gear or a belt. Alternatively, the position coder 82 may be installed inside the spindle motor 73.
Are combined. Therefore, the position coder 82 rotates in synchronization with the spindle motor 73, outputs a feedback pulse, and the feedback pulse is fed back to the spindle control circuit 71. The speed signal X1s can be generated by performing F / V (frequency / speed) conversion on this pulse train.

【0016】スピンドル制御回路71は、上記軸制御回
路43と同様に、ここでは図示されていないプロセッサ
を備えてソフトウェア処理を行い、その一部にオブザー
バ710を有している。オブザーバ710は、上記の速
度信号X1s等を受けてスピンドルモータ73に働く外
乱トルクYsを推定する。その推定外乱負荷トルクYs
は、上記の推定外乱負荷トルクYzと同様に、プロセッ
サ11に送られる。
Like the axis control circuit 43, the spindle control circuit 71 has a processor (not shown) for software processing, and has an observer 710 as part thereof. The observer 710 receives the speed signal X1s and the like and estimates the disturbance torque Ys acting on the spindle motor 73. The estimated disturbance load torque Ys
Is sent to the processor 11 in the same manner as the estimated disturbance load torque Yz described above.

【0017】プロセッサ11は、これらの推定外乱負荷
トルクYz,Ysを受けて、所定のソフトウェアによっ
て後述する寿命管理処理を行う。図3は外乱負荷トルク
を推定するためのオブザーバのブロック図である。ここ
で、外乱負荷トルクは、切削負荷トルク、重力軸の重力
負荷トルク、機構部の摩擦トルク等の外乱負荷トルクを
含むものであり、サーボモータの全トルクから加減速の
ための加減速トルクを除いたものである。
The processor 11 receives these estimated disturbance load torques Yz and Ys and performs a life management process described later by a predetermined software. FIG. 3 is a block diagram of an observer for estimating the disturbance load torque. Here, the disturbance load torque includes the disturbance load torque such as the cutting load torque, the gravity load torque of the gravity axis, and the friction torque of the mechanism section, and the acceleration / deceleration torque for acceleration / deceleration is calculated from the total torque of the servo motor. Excluded.

【0018】このブロック図に示した処理は、上述した
ように、軸制御回路43のオブザーバ410及びスピン
ドル制御回路71のオブザーバ710において実行され
る。オブザーバ410及び710は、同一の構成を有し
ているので、ここではオブザーバ410について説明
し、オブザーバ710の説明は省略する。
The processing shown in this block diagram is executed by the observer 410 of the axis control circuit 43 and the observer 710 of the spindle control circuit 71, as described above. Since the observers 410 and 710 have the same configuration, the observer 410 will be described here, and the description of the observer 710 will be omitted.

【0019】図において、電流指令値U1zは、上述し
たプロセッサ11からの移動指令を受けてサーボモータ
63に出力されるトルク指令値であり、要素401に入
力されてサーボモータ63を駆動する。サーボモータの
出力トルクには演算要素402において、外乱トルクX
2が加算される。演算要素402の出力は要素403に
よって、速度信号X1zとなる。ここで、Jはサーボモ
ータ63のイナーシャである。
In the figure, a current command value U1z is a torque command value that is output to the servo motor 63 in response to the movement command from the processor 11, and is input to the element 401 to drive the servo motor 63. The output torque of the servomotor is calculated based on the disturbance torque X in the calculation element 402.
2 is added. The output of the calculation element 402 becomes the speed signal X1z by the element 403. Here, J is the inertia of the servomotor 63.

【0020】一方、電流指令値U1zはオブザーバ41
0に入力される。オブザーバ410は電流指令値U1z
とサーボモータ63の速度X1zから、外乱負荷トルク
を推定する。なお、ここではサーボモータ63の速度制
御については省略し、外乱負荷トルクを推定するための
演算のみを説明する。電流指令値U1zは要素411で
(Kt/J)をかけ、演算要素412へ出力される。演
算要素412では、後述する演算要素414からの帰還
信号を加え、さらに、演算要素413で演算要素415
からの帰還信号を加算する。演算要素412及び413
の出力単位は加速度である。演算要素413の出力は積
分要素416に入力され、サーボモータ63の推定速度
XX1として出力される。
On the other hand, the current command value U1z is the observer 41
Input to 0. The observer 410 has a current command value U1z.
Then, the disturbance load torque is estimated from the speed X1z of the servo motor 63. The speed control of the servo motor 63 is omitted here, and only the calculation for estimating the disturbance load torque will be described. The current command value U1z is multiplied by (Kt / J) in the element 411 and is output to the calculation element 412. The calculation element 412 adds a feedback signal from a calculation element 414, which will be described later, and the calculation element 413 further calculates a calculation element 415.
Add the feedback signals from. Computing elements 412 and 413
The output unit of is acceleration. The output of the calculation element 413 is input to the integration element 416 and output as the estimated speed XX1 of the servo motor 63.

【0021】推定速度XX1と実速度X1zとの差を演
算要素417で求め、それぞれ、演算要素414及び4
15に帰還する。ここで、比例要素414は比例定数K
1を有する。比例定数K1の単位はsec-1である。ま
た、積分要素415にも積分定数K2を有する。積分定
数の単位はsec-2である。
A difference between the estimated speed XX1 and the actual speed X1z is calculated by a calculation element 417, and calculation elements 414 and 4 are respectively calculated.
Return to 15. Here, the proportional element 414 is the proportional constant K
Has 1. The unit of the proportionality constant K1 is sec -1 . The integration element 415 also has an integration constant K2. The unit of the integration constant is sec -2 .

【0022】ここで、積分要素415の出力(XX2/
J)は図より、以下の式で求められる。 (XX2/J)=(X1z−XX1)・(K2/S) =(X2/J)・〔K2/(S2 +K1・S+K2)〕 したがって、極が安定するように定数K1,K2を選択
すると上記の式は、以下の式となる。
Here, the output of the integration element 415 (XX2 /
J) can be calculated from the following formula from the figure. (XX2 / J) = (X1z−XX1) · (K2 / S) = (X2 / J) · [K2 / (S 2 + K1 · S + K2)] Therefore, if the constants K1 and K2 are selected so that the poles are stable, The above equation becomes the following equation.

【0023】(XX2/J)≒(X2/J) XX2≒X2 すなわち、外乱負荷トルクX2をXX2で推定できる。
ただし、積分要素415の出力は推定外乱負荷トルクX
X2をJで除した推定加速度(XX2/J)であり、比
例要素420によって、電流値に変換される。ただし、
トルク表示をするために、この電流値を推定外乱負荷ト
ルクYzで表示する。ここで、Jは先の要素403のJ
と同じサーボモータ63のイナーシャであり、Ktは要
素401のトルク定数と同じである。Aは係数であり、
1以下の数値であり、推定加速度(XX2/J)を補正
するための係数である。このように、オブザーバ410
を用いてサーボモータ63の外乱負荷トルクYz(X
2)が推定できる。
(XX2 / J) .apprxeq. (X2 / J) XX2.apprxeq.X2 That is, the disturbance load torque X2 can be estimated by XX2.
However, the output of the integration element 415 is the estimated disturbance load torque X
It is an estimated acceleration (XX2 / J) obtained by dividing X2 by J, and is converted into a current value by the proportional element 420. However,
In order to display the torque, this current value is displayed as the estimated disturbance load torque Yz. Here, J is J of the previous element 403.
Is the inertia of the servo motor 63, and Kt is the same as the torque constant of the element 401. A is a coefficient,
It is a numerical value of 1 or less and is a coefficient for correcting the estimated acceleration (XX2 / J). In this way, the observer 410
Disturbance load torque Yz (X
2) can be estimated.

【0024】スピンドルモータ73の外乱負荷トルクY
sも、同様にしてオブザーバ710を用いて推定でき
る。この場合、オブザーバ710は、電流指令値U1s
とスピンドルモータ73の速度信号X1sから外乱負荷
トルクYsを推定する。電流指令値U1sは、プロセッ
サ11からのスピンドル回転指令を受けてスピンドルモ
ータ73に出力されるトルク指令値である。
Disturbance load torque Y of the spindle motor 73
Similarly, s can be estimated using the observer 710. In this case, the observer 710 determines that the current command value U1s
Then, the disturbance load torque Ys is estimated from the speed signal X1s of the spindle motor 73. The current command value U1s is a torque command value output to the spindle motor 73 in response to the spindle rotation command from the processor 11.

【0025】これらの推定外乱負荷トルクYz及びYs
は勿論、推定値であるが、以後のこれらの推定外乱負荷
トルクYz,Ysを外乱負荷トルクとして説明する。図
1はこのような構成を有するCNC10による機械要素
寿命推定方式の概念図である。ここでは、穴空け加工を
例として説明する。サーボモータ63はボールネジ64
を回転させてスピンドルモータ73に接続された主軸ヘ
ッド74のZ軸方向での位置および送り速度を制御す
る。サーボモータ63の速度信号X1zは、軸制御回路
43の外乱負荷トルク推定手段(オブザーバ410)1
に入力される。
These estimated disturbance load torques Yz and Ys
Of course, these estimated disturbance load torques Yz and Ys, which are estimated values, will be described below as disturbance load torques. FIG. 1 is a conceptual diagram of a mechanical element life estimation method by the CNC 10 having such a configuration. Here, the boring process will be described as an example. Servo motor 63 is ball screw 64
Is rotated to control the position in the Z-axis direction and the feed speed of the spindle head 74 connected to the spindle motor 73. The speed signal X1z of the servo motor 63 is used as the disturbance load torque estimating means (observer 410) 1 of the axis control circuit 43.
Entered in.

【0026】スピンドルモータ73の主軸ヘッド74に
は、ドリル75が取り付けられている。スピンドルモー
タ73の回転によって、ドリル75はワーク91を加工
する。スピンドルモータ73の速度信号X1sは、軸制
御回路71の外乱トルク推定手段(オブザーバ710)
4に入力される。
A drill 75 is attached to the spindle head 74 of the spindle motor 73. The drill 75 processes the work 91 by the rotation of the spindle motor 73. The speed signal X1s of the spindle motor 73 is used as the disturbance torque estimating means (observer 710) of the axis control circuit 71.
4 is input.

【0027】外乱負荷トルク推定手段1は、サーボモー
タ63の速度信号X1zとサーボモータ63への電流指
令値U1zを基にして、サーボモータ63に働く外乱負
荷トルクYzを推定する。積算手段2は、外乱負荷トル
クYzをサンプリング周期毎に積算し、その積算値を寿
命状態監視手段3に送る。寿命状態監視手段3は、サー
ボモータ63に連結された機械要素であるボールネジ6
4およびベアリング65等の寿命レベルを、予め記憶保
持している。
The disturbance load torque estimating means 1 estimates the disturbance load torque Yz acting on the servo motor 63 based on the speed signal X1z of the servo motor 63 and the current command value U1z to the servo motor 63. The integrating means 2 integrates the disturbance load torque Yz for each sampling cycle, and sends the integrated value to the life state monitoring means 3. The life status monitoring means 3 is a ball screw 6 which is a mechanical element connected to the servomotor 63.
4 and the bearings 65 and the like are stored in advance in memory.

【0028】寿命状態監視手段3は、各機械要素ボール
ネジ64およびベアリング65の寿命レベルを積算値と
常時比較し、積算値が寿命レベルを越えた場合には、表
示装置26等でアラーム表示する。また、場合によって
は、サーボモータ63の回転を停止させる。さらに、寿
命状態監視手段3は、積算値が各寿命レベルに対してど
れくらいの割合にあるか等を表示し、各機械要素の劣化
状態をオペレータに知らせる。
The life status monitoring means 3 constantly compares the life level of each mechanical element ball screw 64 and bearing 65 with the integrated value, and when the integrated value exceeds the life level, an alarm is displayed on the display device 26 or the like. Further, in some cases, the rotation of the servo motor 63 is stopped. Further, the life state monitoring means 3 displays the ratio of the integrated value to each life level and the like to notify the operator of the deterioration state of each machine element.

【0029】一方、外乱負荷トルク推定手段4は、スピ
ンドルモータ73の速度信号X1sとスピンドルモータ
73への電流指令値U1sを基にして、スピンドルモー
タ73に働く外乱負荷トルクYsを推定する。積算手段
5は、外乱負荷トルクYsをサンプリング周期毎に積算
し、その積算値を寿命状態監視手段6に送る。寿命状態
監視手段6は、スピンドルモータ73に連結された機械
要素である主軸ヘッド74内の図示されていないベアリ
ング等の寿命レベルを、予め記憶保持している。
On the other hand, the disturbance load torque estimating means 4 estimates the disturbance load torque Ys acting on the spindle motor 73 based on the speed signal X1s of the spindle motor 73 and the current command value U1s to the spindle motor 73. The integrating means 5 integrates the disturbance load torque Ys for each sampling cycle and sends the integrated value to the life state monitoring means 6. The life status monitoring means 6 stores and holds in advance the life levels of bearings (not shown) in the spindle head 74, which is a mechanical element connected to the spindle motor 73.

【0030】寿命状態監視手段6は、ベアリング65の
寿命レベルを積算値と常時比較し、積算値が寿命レベル
を越えた場合には、表示装置26等でアラーム表示す
る。また、場合によっては、スピンドルモータ73の回
転を停止させる。さらに、寿命状態監視手段6は、積算
値が各寿命レベルに対してどれくらいの割合にあるか等
を表示し、各機械要素の劣化状態をオペレータに知らせ
る。
The life status monitoring means 6 constantly compares the life level of the bearing 65 with the integrated value, and when the integrated value exceeds the life level, an alarm is displayed on the display device 26 or the like. Further, in some cases, the rotation of the spindle motor 73 is stopped. Further, the life status monitoring unit 6 displays the ratio of the integrated value to each life level and the like to notify the operator of the deterioration status of each machine element.

【0031】図4は外乱負荷トルクおよびその積算値の
時間変化を示す図であり、(A)は外乱負荷トルクYz
の時間変化を示す図、(B)は積算値Pの時間変化を示
す図である。図(A)から分かるように、外乱負荷トル
クYzは時間の経過に関係なく増減する。この増減の度
合いは、そのときの加工状態によって決定される。この
外乱負荷トルクYzに比例して各機械要素にも負荷がか
かる。
FIG. 4 is a diagram showing the time variation of the disturbance load torque and its integrated value. FIG. 4A shows the disturbance load torque Yz.
And (B) is a diagram showing a time change of the integrated value P. As can be seen from the figure (A), the disturbance load torque Yz increases or decreases regardless of the passage of time. The degree of this increase / decrease is determined by the processing state at that time. Each mechanical element is also loaded in proportion to the disturbance load torque Yz.

【0032】一方、外乱負荷トルクYzの積算値Pは、
図(B)に示すように、時間とともに増大していく。あ
る機械要素の寿命レベルをPaとすると、積算値Pが寿
命レベルPaを越えた時点taで、その機械要素に対す
るアラーム処理がなされる。また、寿命レベルPaを越
える前には、現在の積算値Pと寿命レベルPaとの比率
等から、その機械要素の残りの寿命等も表示する。
On the other hand, the integrated value P of the disturbance load torque Yz is
As shown in the figure (B), it increases with time. Assuming that the life level of a certain machine element is Pa, an alarm process for the machine element is performed at the time ta when the integrated value P exceeds the life level Pa. Further, before the life level Pa is exceeded, the remaining life etc. of the machine element is also displayed from the ratio of the present integrated value P and the life level Pa etc.

【0033】なお、外乱負荷トルクYsについても同様
の特性が得られる。図5はこのような機械要素寿命推定
方式を行うためのプロセッサ側での処理手順を示すフロ
ーチャートである。 〔S1〕オブザーバ410等で推定された外乱負荷トル
クYz等を読み取る。 〔S2〕外乱負荷トルクYz等をそれぞれ積算する。 〔S3〕積算値Pが寿命レベルPaを越えたか否かを判
断し、越えればステップS6に進み、越えなければステ
ップS4に進む。
Similar characteristics can be obtained for the disturbance load torque Ys. FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure on the processor side for performing such a mechanical element life estimation method. [S1] The disturbance load torque Yz or the like estimated by the observer 410 or the like is read. [S2] The disturbance load torque Yz and the like are integrated. [S3] It is determined whether or not the integrated value P exceeds the life level Pa. If it exceeds, the process proceeds to step S6, and if not, the process proceeds to step S4.

【0034】〔S4〕外乱負荷トルクと寿命レベルPa
とを比較する。 〔S5〕各機械要素の寿命状態等を表示する。 〔S6〕アラーム表示や動作停止等のアラーム処理を行
う。
[S4] Disturbance load torque and life level Pa
Compare with. [S5] The life status of each machine element is displayed. [S6] Alarm processing such as alarm display and operation stop is performed.

【0035】このように、本実施例では、外乱負荷トル
クYz等積算して、その積算値Pによって各機械要素の
寿命を推定するようにしたので、より正確に寿命を推定
することができる。
As described above, in this embodiment, since the disturbance load torque Yz and the like are integrated and the life of each machine element is estimated by the integrated value P, the life can be more accurately estimated.

【0036】本実施例では、オブザーバ410等で推定
された外乱負荷トルクYz等に基づく寿命推定演算をプ
ロセッサ11によって行う例を示したが、この他にも、
PMC16や、図示されていない外部装置によって行う
ようにしてもよい。
In the present embodiment, an example in which the processor 11 performs the life estimation calculation based on the disturbance load torque Yz and the like estimated by the observer 410 and the like has been shown.
It may be performed by the PMC 16 or an external device (not shown).

【0037】また、本実施例では、サーボモータ63お
よびスピンドルモータ73に連結された各機械要素の寿
命推定を行う例を示したが、他のサーボモータ61およ
び62についても同様の手順により寿命推定を行うこと
ができる。
Further, in the present embodiment, an example in which the life of each mechanical element connected to the servo motor 63 and the spindle motor 73 is estimated is shown, but the life of the other servo motors 61 and 62 is estimated by the same procedure. It can be performed.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように本発明では、外乱負
荷トルクの積算値に応じて機械要素の寿命状態を監視
し、寿命状態を外部に知らせるようにしたので、劣化を
決定する外乱負荷トルクの積算値に応じて各機械要素の
寿命推定を行うことができる。
As described above, according to the present invention, the life state of the mechanical element is monitored according to the integrated value of the disturbance load torque, and the life state is notified to the outside. Therefore, the disturbance load torque for determining deterioration is determined. It is possible to estimate the life of each machine element according to the integrated value of.

【0039】したがって、より正確な寿命推定を行うこ
とができる。
Therefore, more accurate life estimation can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】CNCによる機械要素寿命推定方式の概念図で
ある。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a mechanical element life estimation method by CNC.

【図2】本発明の工具破損防止方式を実施するための数
値制御装置(CNC)のハードウェアのブロック図であ
る。
FIG. 2 is a block diagram of hardware of a numerical controller (CNC) for implementing the tool damage prevention system of the present invention.

【図3】本発明に係るオブザーバのブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of an observer according to the present invention.

【図4】外乱負荷トルクおよびその積算値の時間変化を
示す図であり、(A)は外乱負荷トルクの時間変化を示
す図、(B)は積算値の時間変化を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a time variation of a disturbance load torque and its integrated value, (A) is a diagram showing a time variation of the disturbance load torque, and (B) is a diagram showing a time variation of the accumulated value.

【図5】機械要素寿命方式を行うためのプロセッサ側で
の処理手順を示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure on the processor side for performing a machine element life method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,4 外部負荷トルク推定手段 2,5 積算手段 3,6 寿命状態監視手段 10 数値制御装置(CNC) 11 プロセッサ(CPU) 14 CMOS 16 PMC 43 軸制御回路 53 サーボアンプ 63 Z軸サーボモータ 64 ボールネジ 65 ベアリング 71 スピンドル制御回路 72 スピンドルアンプ 73 スピンドルモータ 74 主軸ヘッド74 82 ポジションコーダ 91 ワーク 410,710 オブザーバ 631 パルスコーダ 1,4 External load torque estimation means 2,5 Accumulation means 3,6 Life state monitoring means 10 Numerical control device (CNC) 11 Processor (CPU) 14 CMOS 16 PMC 43 Axis control circuit 53 Servo amplifier 63 Z axis servo motor 64 Ball screw 65 Bearing 71 Spindle control circuit 72 Spindle amplifier 73 Spindle motor 74 Spindle head 74 82 Position coder 91 Work 410,710 Observer 631 Pulse coder

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 軸制御用の各モータに連結された軸受や
送り軸等の寿命を推定するCNC(数値制御装置)の機
械要素寿命推定方式において、 前記モータに働く外乱負荷トルクを推定する外乱負荷ト
ルク推定手段と、 前記推定した外乱負荷トルクの値を時間経過に従って積
算する積算手段と、 前記積算値に応じて前記機械要素の寿命状態を監視し、
前記寿命状態を外部に知らせる寿命状態監視手段と、 を有することを特徴とするCNCの機械要素寿命推定方
式。
1. A mechanical element life estimation method of a CNC (numerical control device) for estimating the life of a bearing, a feed shaft, etc. connected to each motor for axis control, wherein a disturbance for estimating a disturbance load torque acting on the motor. Load torque estimating means, integrating means for integrating the estimated disturbance load torque values over time, and monitoring the life state of the mechanical element according to the integrated value,
A mechanical element life estimation method for a CNC, comprising: a life status monitoring unit that notifies the life status to the outside.
【請求項2】 前記寿命状態監視手段は、前記積算値が
前記機械要素毎に予め設定された寿命判定値を越えた場
合には、前記機械要素が寿命となったことを外部に知ら
せるように構成されていることを特徴とする請求項1記
載のCNCの機械要素寿命推定方式。
2. The life status monitoring means, when the integrated value exceeds a life judgment value preset for each machine element, notifies the outside that the machine element has reached the life. The mechanical element life estimation method for a CNC according to claim 1, wherein the method is configured.
【請求項3】 前記寿命状態監視手段は、前記積算値を
機械要素毎に予め設定された寿命判定値と常時比較し、
前記機械要素の残り寿命状態を外部に知らせるように構
成されていることを特徴とする請求項1記載のCNCの
機械要素寿命推定方式。
3. The life status monitoring means constantly compares the integrated value with a life judgment value preset for each machine element,
The method according to claim 1, wherein the mechanical element life estimation method is configured to notify the remaining life state of the mechanical element to the outside.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009518705A (en) * 2005-12-05 2009-05-07 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト Method and control device for determining the period until essential maintenance of machine elements
JP2014223700A (en) * 2013-05-16 2014-12-04 ファナック株式会社 Numerical control device provided with function of estimating life of bearing for supporting spindle
DE102014111400B4 (en) * 2013-08-16 2016-09-01 Fanuc Corporation Device for determining a bearing life
DE102018004923A1 (en) 2017-06-27 2018-12-27 Fanuc Corporation Error predictor and machinelle learning device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009518705A (en) * 2005-12-05 2009-05-07 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト Method and control device for determining the period until essential maintenance of machine elements
JP2014223700A (en) * 2013-05-16 2014-12-04 ファナック株式会社 Numerical control device provided with function of estimating life of bearing for supporting spindle
US9157831B2 (en) 2013-05-16 2015-10-13 Fanuc Corporation Numerical control device having function of estimating expiration of life of bearing supporting spindle
DE102014111400B4 (en) * 2013-08-16 2016-09-01 Fanuc Corporation Device for determining a bearing life
DE102018004923A1 (en) 2017-06-27 2018-12-27 Fanuc Corporation Error predictor and machinelle learning device

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