JPS62136342A - 送り装置の故障予知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、工作機械における送り装置の故障を予知する
のに用いる故障子知装置に関するものである。

〈従来の技術〉 マシニングセンタ等の工作機械においては、送りテーブ
ル等の可動体をスライド面によって摺動可能に支持する
とともに、この可動体をボール螺子機゛構を介して送り
用サーボモータの出力軸に連結し、これによって可動体
を指令された速度で移動させるようにしている。

そして、かかる送り装置では、長期の使用によりポール
螺子が異常に摩耗したり、潤滑不良によってスライド面
にかじりが発生したりすると、可動体の送りを円滑に行
えなくなり、異常振動が発生する。そして、この振動が
許容範囲を越えた場合には、必要な加工精度が得られな
くなるが、従来においては、かかる送り装置の故障を予
知できる装置が設けられていなかった。

〈発明が解決しようとする問題点〉 このように、従来装置においては送り装置の故障を予知
できないため、稼働時間中に許容範囲を越えた振動が発
生して正規の加工ができなくなり、加工ラインの停止等
、生産スケジュールに多大な影響を及ぼす問題があった
。

く問題点を解決するための手段〉 本発明はかかる従来の問題点に鑑み、可動体を無負荷状
態で移動させるべくサーボモータを回転させる送り指令
手段と、この送り指令手段の指令に基づいて前記可動体
が移動している間に発生する振動を検出する振動検出手
段と、この振動検出手段によって検出された振動の大き
さを正常無負荷時における振動の大きさと対比する対比
手段とを設け、この対比手段による対比結果に基づいて
送り装置の故障を予知するようにしたことを特徴とする
ものである。

く作用〉 一定の期間毎に送りｔ旨令手段を作動させ、可動体を無
負荷状態で移動させる。そして、この送り指令手段から
の指令に基づき可動体が移動しているときに発生する振
動の大きさは振動検出手段によって検出される。この振
動検出手段によって検出された振動の大きさは対比手段
によって正常無負荷時における振動の大きさと対比され
、この対比結果に基づいて送り装置の故障が予知される
。

〈実施例〉 第１図において１０は工作機械の送り装置であり、送り
テーブル１１が可動体としてベッド１２の上面に形成さ
れたスライド面１２ａを介して摺動可能に支持されてい
る。そして、送りテーブル１１の下面には多数のボール
を循環可能に保持したボールナツト１４が取付ブロック
１３を介して取りつけられており、このボールナツト１
４には送り用サーボモータ１６の出力軸に連結された送
り螺子１５が螺合している。

また、ボールナツト１４を保持する取付ブロック１３の
側面には、加速度計、ＡＥセンサ等からなる振動検出器
１７が取付けられている。

一方、２０は数値制御装置、２１はシーケンス制御装置
であり、数値制御装置２０のメモリ内には、加工用の数
値制御プログラムの他に第４図に示す故障子知用の数値
制御プログラムが記憶されている。そして、数値制御装
置２０は、シーケンス制御装置２１からの指令に応答し
て加工用の数値制御プログラムか故障子知用の数値制御
プログラムを選択的に実行する。

また、数値制御装置２０には、送り用サーボモータ１６
の回転を制御するサーボモータ駆動回路２２が接続され
ており、数値制御プログラム中に含まれる移動指令に基
づき数値制御装置２０からサーボモータ駆動回路２２に
指令パルスが分配されると、サーボモータ駆動回路２２
は分配された指令パルスの周波数に応じた速度で送り用
サーボモータ１６を回転させるべく駆動電流を制御する
ようになっている。さらに、数値制御装置２０と送り用
サーボモータ１６との間には、送り用サーボモータ１６
へ流れる電流の大きさを検出する電流検出器２３が設け
られている。

３０は、１辰動検出器１７によって検出された１辰動値
と電流検出器２３によって検出された電流値を表示する
ようにプログラムうされたパーソナルコンピュータであ
り、振動検出器１７．電流検出器２３の出力がアンプ２
５ａ、２５ｂとＡＤ変換器２６ａ、２６ｂを介して供給
されるようになっている。このパーソナルコンピュータ
３０のメモリ内には、第２図に示す設定値入力用のプロ
グラムと、第３図に示すモニタ用のプログラムとが記憶
されている。パーソナルコンピュータ３０のキーボード
３０ａにより、振動の設定値を入力するコマンド“ｖＳ
”がキーインされると、第２図（ａｌの処理により“Ｖ
Ｓ”に続いて入力された値を設定振動値Ｓｖとして記憶
しく４０）、電流の設定値を入力するコマンド“ＩＳ”
がキーインされると、第２図（ｂｌの処理により“Ｉｓ
”に続いて入力された値を設定電流値Ｓｉとして記憶す
る（４１）。

一方、シーケンス制御装置２１を介して、モニタの開始
を指令するＭコードＭ４０が数値制御装置２０から供給
されると、パーソナルコンピュータ３０は第３図に示す
処理を実行し、まず最初に、第５図に示すモニタ画面の
枠、タイトル等の固定部分のみを表示する処理（５０）
と、バッファ内の最大値ＤＶＯ，］）ｉｏを零クリアす
る処理（５１）を行う。そして、この後、シーケンス制
御装置２１を介して数値制御装置２０からプログラムの
終了を示すＭＯ２のコードが出力されるまで、ステップ
（５２）〜（６１）のモニタルーチンを繰り返し実行す
る。

このモニタルーチンでは、ＡＤ変換器２６ａ。

２６ｂから出力されている振動の大きさを表す信号Ｖと
電流値ｉとを読み込むとともに（５２）、この読み込ん
だ値が最大値Ｄｖｏ、Ｄｉｏよりも大きいか否かを判定
しく５３）、　　（５６）大きい場合には、ｖ、　　ｉ
を最大値Ｉ）ｖ　ｏ、　Ｄ　ｉ　ｏとしてセットする（
５５）、　　（５７）。そして、最大値Ｄｖｏ、Ｄｉｏ
を設定値Ｓｖ、Ｓｉでそれぞれ除し、設定値Ｓｖ、Ｓｉ
に対する最大値Ｄｖｏ、Ｄｔｏの相対的な大きさＤＤＶ
、　ＤＤｔを演算する（５８）、そして、この後、ＤＤ
ｖ、ＤＤｉの大きさに応じた棒グラフをＣＲＴ画面上の
棒グラフ表示するために、画面上での棒グラフの長さを
計算するとともに（６０）、この計算された長さの棒グ
ラフ３１ａ、３１ｂをＣＲＴ画面上に表示する処理を行
う（６２）。

次に上記装置において故障の予知を行う場合の動作につ
いて説明する。

まず、機械の組付完了時において、送りテーブル１１を
無負荷状態で設定速度で移動させ、この時の゛ＡＤ変換
器２６ａ、２６ｂの出力値を前記した“ＶＳ”、“ＩＳ
”コマンドを用いて入力する。

これにより、パーソナルコンピュータ３０は第２図（ａ
ｌ、　（ｂｌの処理により、機械組付完了時における無
負荷状態での振動の大きさと、電流値の大きさを設定値
Ｓｖ、Ｓｉとして不揮発生の記憶エリアに登録する。

この後、機械が顧客の工場に設置された後は、定期的に
操作盤２９上の故障子知運転のボタン２９ａを押し、故
障子知運転を指令する。

故障子知運転ボタン２９ａが押されると、シーケンス制
御装置２１から数値制御装置２０に対してプログラム選
択指令が供給され、第４図に示す故障子知用の数値制御
プログラムの開始が指令される。

これにより、数値制御装置２０は故障子知用の数値制御
プログラムの実行を開始し、まず、最初のブロックＮ０
ＩＯにプログラムされているＭ２Ｏを読み出す。Ｍ２Ｏ
のデータが続出されると、このデータはシーケンス制御
装置２１に出力されるとともに、シーケンス制御装置２
１を介してパーソナルコンピュータ３０に供給され、パ
ーソナルコンピュータ３０はこれに応答して第３図に示
すモニタプログラムの実行を開始する。これにより、パ
ーソナルコンピュータ３０のＣＲＴ画面には第５図に示
す画面が表示される。

この時、送りテーブル１１は移動しておらず、ＡＤ変換
器２６ａ、２６ｂの出力は零であるので、ＣＲＴ画面上
には棒グラフは表示されず、固定部分のみが表示される
。

これに続いてブロックＮＯ２Ｏにプロクラムされている
ＧＯＩ　Ｆｌｏｏ　ｘｌｏｏｏｏｏが数値制御装置２０
によって読出されると、パルス分配速度がＦｌｏｏに応
じた値に設定されるとともに、正の指令パルスがサーボ
モータ駆動回路２２に出力され、サーボモータ駆動回路
２２は指令パルスの周波数に応じた速度で送り用サーボ
モータ１６を正転させ、これによって送りテーブル１１
が前進される。さらに、これに続いてブロックＮ０３０
のＸ−１０００００，ブロックＮ０４０のＸ１°ｏ　ｏ
　ｏ　ｏ　ｏ、ブロックＮ０３０のＸ−１０００００が
順次読み出されると、これに応じて数値制御装置２０は
サーボモータ駆動回路２２に対して負の指令パルス、正
の指令パルス、負の指令パルスを順次供給し、これによ
って、送りテーブル１１は後退移動、前進移動、後退移
動を順次行う。

なお、Ｆｌｏｏに応じた速度は組付時において振動値と
電流値を測定した時の送り速度である。

このように送りテーブル１１が進退動されると、送り用
サーボモータ１６に対して所定の電流が流れるとともに
送りテーブル１１に振動が発生する。

これにより、振動検出器１７、電流検出器２３の出力が
零から増大し、ＡＤ変換器２６ａ、２６ｂから送りテー
ブル１１移動中における振動値■と電流値ｉが出力され
る。

この間パーソナルコンピュータ３０は第３図のステップ
（５２）〜（６１）の処理を繰り返し実行しているため
、ＡＤ変換器２６ａ、２６ｂから出力されるＶとｉの最
大値１）ｖｏ、Ｄｉｏの設定値Ｓｖ、Ｓｉに対する大き
さの割合が計算され、これが第５図に示されるように画
面表示される。

これにより、作業者はＣＲＴ画面を見ることで、送りテ
ーブル１１の無負荷移動中における振動の大きさと、送
り用サーボモータ１６に供給される電流の大きさが、組
付直後の正常状態の時に対してどの程度増加したかを知
ることができ、ボールナツト１４内のボールの摩耗やス
ライド面のかしりによって振動が増加したり、送り用サ
ーボモータ１６の負荷が増大したりことを容易にかつ確
実に発見することができる。

これにより、正常に加工を行うことが出来なくなる様な
大きなポール摩耗やかじりが発生する前にかかる故障を
予知することができ、かかる故障の予知により、早めに
修理を行えば、加工中において送り装置が故障して生産
がストップするといった問題をなくすことができる。

なお、上記実施例においては、故障予知用の数値制御プ
ログラムによって、可動体を無負荷状態で移動させてい
たが、シーケンス制御装置２工からの指令によってサー
ボモータ駆動回路２２が送り用サーボモータ１６を一定
速度で回転させるとともに、パーソナルコンピュータ３
０にモニタ指令を供給するようにしてもよい。

第６図は、本発明の変形例を示すものであり、最大値Ｄ
ｖｏ、Ｄｉｏを設定値Ｓｖ、Ｓｉと比較しく６５）、　
　（６６）　、最大値１）ｖｏ、Ｄｉｏが設定値３ｖ、
３ｉよりも許容値Ｌｖ、Ｌｉ以上に大きくなっている場
合には異常信号を送出する（６７）。このものでは、許
容値Ｌｖ、Ｌｉを適宜設定することにより、異常信号の
送出によって送り装置の故障を予知できる。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明においては、送り用サーボモー
タの回転により送りテーブル等の可動体を無負荷状態で
移動させるとともに、この送りテーブル移動中において
発生する可動体の振動を検出し、この検出した振動の大
きさを組付直後における正常状態での振動の大きさと対
比出来るようにしたので、可動体移動中において発生す
る振動の大きさがどの程度増加したかを容易に把握する
ことができる。したがって、ボール螺子機構のボールの
摩耗等、送り装置の故障につながる異常を早期に発見す
ることができ、送り装置の故障を予知できる利点がある
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は故障予知
装置を備えた送り装置の全体構成を示す図、第２図、第
３図は第１図におけるパーソナルコンピュータ３０の動
作を示すフローチャート、第４図は故障予知用数値制御
プログラムを示すプログラムシート、第５図は第１図に
おけるパーソナルコンピュータ３０の表示画面を示す図
、第６図は本発明の変形例を示すフローチャートである
。 １１・・・送りテーブル、１４・・・ポールナツト、１
５・・・送り螺子、１６・・・送り用サーボモータ、１
７・・・振動検出器、２０・・・数値制御装置、２１・
・・シーケンス制御装置、２２・・・サーボモータ駆動
回路、２３・・・電流検出器、２６ａ、２６ｂ・・・Ａ
Ｄ変換器、３０・・・パーソナルコンピュータ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）可動体をスライド面によって案内支持するととも
   に、前記可動体を送り螺子機構を介して送り用サーボモ
   ータの出力軸に連結した送り装置において、前記可動体
   を無負荷状態で移動させるべく前記サーボモータを回転
   させる送り指令手段と、この送り指令手段の指令に基づ
   いて前記可動体が移動している間に発生する振動を検出
   する振動検出手段と、この振動検出手段によって検出さ
   れた振動の大きさを正常無負荷時における振動の大きさ
   と対比する対比手段とを設け、この対比手段による対比
   結果に基づいて送り装置の故障を予知するようにしたこ
   とを特徴とする送り装置の故障子知装置。
2. （２）前記対比手段は、前記振動検出手段によって検出
   された振動の大きさの正常無負荷時における振動の大き
   さに対する割合を計算する計算手段と、この計算手段に
   よって計算された割合を表示する表示手段とによって構
   成されることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
   載の送り装置の故障予知装置。
3. （３）前記対比手段は、前記振動検出手段によって検出
   された振動の大きさと正常無負荷時における振動の大き
   さとを比較して、前記振動検出手段によって検出された
   振動の大きさが正常無負荷時における振動の大きさに対
   して設定量以上大きくなった場合に異常信号を発生する
   異常判定手段によって構成されることを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項記載の送り装置の故障予知装置。