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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein maschinendiagnostizierendes
Verfahren zur Diagnose eines Zustandes bzw. Grades einer Beschädigung
wie zum Beispiel der Abnutzung eines Teils oder eines steigenden
Arbeitswiderstands einer Werkzeugmaschine oder einer industriellen
Maschine, sowie auf ein dementsprechendes Gerät.
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Beispielsweise
wird in einer Werkzeugmaschine eine Positionsregelungsvorrichtung
zur Positionierung eines Tisches oder Ähnlichem verwendet, um
bei der Ansteuerung eine hohe Genauigkeit zu erreichen. Wie in Patentdokument
1 beschrieben ist, beinhaltet die Positionsregelungsvorrichtung
einen ersten Positionsdetektor zur Erfassung einer Rotationsposition
eines Motors und einen zweiten Positionsdetektor zur direkten Erfassung
einer Position eines durch den Motor angetriebenen Triebkörpers. Die
Positionsregelungsvorrichtung regelt die Position eines Triebkörpers
basierend auf einem eingegebenen steuerbefehlauslösenden
Positionswert, einer Rotationsposition des Motors, die durch den
ersten Positionsdetektor erfasst wird, und der Position des Triebkörpers,
die durch den zweiten Positionsdetektor erfasst wird.
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In
Bearbeitungslinien wie sie bei der Massenproduktion verwendet werden,
bewirkt das Stoppen einer Bearbeitung einen Stopp der gesamten Fertigungslinie.
Zudem führt ein plötzlicher Stopp zu dem Problem,
dass eine Verzögerung bei der Lieferzeit von Teilen auftritt.
Daher, wenn eine Anomalie in der Lebensdauer jeder Einheit einer
Werkzeugmaschine im Voraus erfasst werden kann, ist es möglich, Gegenmaßnahmen
zu ergreifen, wie das Ersetzen des Teils, wenn die Fertigungslinie
nicht in Betrieb ist. Daher ist eine diagnostische Funktion über
einen Grad der Beschädigung in einer Werkzeugmaschine wünschenswert.
Eine herkömmliche Positionsregelungsvorrichtung hat keine
diagnostische Funktion zur Bestimmung des Grades der Beschädigung
eines Triebkörpers, auch wenn die Genauigkeit der Positionierung
verbessert werden soll.
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Wie
beispielsweise in Patentdokument 2 beschrieben, kann die Diagnose
einer Anomalieerfassung einer Zuführspindel durchgeführt
werden, indem man eine Funktion zur Bestimmung, ob ein Motordrehmoment
einen gesetzten Schwellenwert überschreitet, anhängt.
- Patentdokument 1: Japanische
ungeprüfte Patent Veröffentlichung No. 2002-157018
- Patentdokument 2: Japanische
ungeprüfte Patent Veröffentlichung No. 2000-237908
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Wenn
Lebensdauer und Anomalie von Details in jeder Einheit einer Werkzeugmaschine
diagnostiziert werden können, kann die Wartungsarbeit verkürzt
werden. Bei der Erfassung von Anomalien wie in Patentdokument 2
wird die Existenz von Anomalien bei einer Zuführspindel
nur durch einen Drehmomentwert eines Motors festgestellt, weswegen
die Zuverlässigkeit der Diagnose nicht hoch ist. Weiterhin,
wenn eine externe Kraft, wie die Kraft bei der Bearbeitung, eingegeben
wird, können keine Anomalien diagnostiziert werden und
ein abnormes Teil kann kaum spezifiziert werden.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein maschinendiagnostizierendes
Verfahren zur Diagnose eines Beschädigungsgrades mit hoher
Genauigkeit in einer Positionsregelungsvorrichtung zur Verfügung
zu stellen, sowie auch eine entsprechende Vorrichtung hierfür.
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Diese
Aufgabe wird mit Vorrichtungen gemäß der Ansprüche
2 oder 4, sowie mittels Verfahren gemäß der Ansprüche
1 oder 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung, um das oben genannte Ziel zu erreichen,
ist ein maschinendiagnostizierendes Verfahren in einer Positionsregelungsvorrichtung,
um eine Maschinenbeschädigung zu diagnostizieren, vorgesehen.
Dieses Verfahren beinhaltet einen Schritt zur Abschätzung der
den Triebkörper antreibenden Triebkraft, um die den Triebkörper
antreibende Triebkraft zumindest anhand eines für den Motor
steuerbefehlauslösenden Drehmomentwertes, der unter Verwendung
eines steuerbefehlauslösenden Positionswertes erhalten wird,
abschätzen zu können, einen Schritt zur Abschätzung
eines Fehlers durch elastische Verformung zur Abschätzung
eines Fehlers durch elastische Verformung eines durch die Triebkraft
getriebenen Triebkörpers, einen Schritt zur Berechnung
einer Positionsabweichung, um eine Positionsabweichung zwischen
einer Rotationsposition des Motors und einer Position des Triebkörpers berechnen
zu können, und einen maschinenbeschädigungsdiagnostizierenden
Schritt zur Diagnose des Grades der Beschädigung des Triebkörpers
durch die Berechnung eines Maschinenbeschädigungskoeffizienten
unter Verwendung des Fehlers aufgrund der elastischen Verformung
und der Positionsabweichung, und dem Vergleich des erhaltenen Maschinenbeschädigungskoeffizienten
mit einem zuvor gesetzten Schwellenwert.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung, um das oben genannte Ziel zu erreichen,
ist eine maschinendiagnostizierende Vorrichtung in einer Positionsregelungsvorrichtung,
um eine Maschinenbeschädigung zu diagnostizieren, vorgesehen.
Die Vorrichtung beinhaltet eine Einheit zur Abschätzung
der den Triebkörper antreibenden Triebkraft, um die den Triebkörper
antreibende Triebkraft zumindest anhand eines für den Motor
steuerbefehlauslösenden Drehmomentwertes, der unter Verwendung
eines steuerbefehlauslösenden Positionswertes erhalten wird,
abschätzen zu können, eine Einheit zur Abschätzung
eines Fehlers durch elastische Verformung zur Abschätzung
eines Fehlers durch elastische Verformung eines durch die Triebkraft
getriebenen Triebkörpers, eine Einheit zur Berechnung einer Positionsabweichung,
um eine Positionsabweichung zwischen einer Rotationsposition des
Motors und einer Position des Triebkörpers berechnen zu
können, und eine maschinenbeschädigungsdiagnostizierende
Einheit zur Diagnose des Grades der Beschädigung eines
Triebkörpers durch die Berechnung eines Maschinenbeschädigungskoeffizienten
unter Verwendung des Fehlers durch elastische Verformung und der
Positionsabweichung, und dem Vergleich des erhaltenen Maschinenbeschädigungskoeffizienten
mit einem zuvor gesetzten Schwellenwert.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung, um das oben genannte Ziel zu erreichen,
ist ein maschinendiagnostizierendes Verfahren in einer Positionsregelungsvorrichtung,
um eine Maschinenbeschädigung zu diagnostizieren, vorgesehen.
Dieses Verfahren beinhaltet einen Schritt zur Abschätzung der
den Triebkörper antreibenden Triebkraft, um die den Triebkörper
antreibende Triebkraft zumindest anhand eines für den Motor
steuerbefehlauslösenden Drehmomentwertes, der unter Verwendung
eines steuerbefehlauslösenden Positionswertes erhalten wird,
abschätzen zu können, einen Schritt zur Berechnung
einer Positionsabweichung, um die Positionsabweichung zwischen einer
Rotationsposition des Motors und einer Position des Triebkörpers
berechnen zu können, und einen maschinenbeschädigungsdiagnostizierenden
Schritt zur Diagnose des Grades der Beschädigung des Triebkörpers
durch die Berechnung eines Maschinenbeschädigungskoeffizienten
unter Verwendung der den Triebkörper antreibenden Triebkraft
und der Positionsabweichung, und dem Vergleich des erhaltenen Maschinenbeschädigungskoeffizienten
mit einem zuvor gesetzten Schwellenwert.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der Erfindung, um das oben genannte Ziel zu erreichen,
ist eine maschinendiagnostizierende Vorrichtung in einer Positionsregelungsvorrichtung,
um eine Maschinenbeschädigung zu diagnostizieren, vorgesehen.
Die Vorrichtung beinhaltet eine Einheit zur Abschätzung
der den Triebkörper antreibenden Triebkraft, um die den Triebkörper
antreibende Triebkraft zumindest anhand eines für den Motor
steuerbefehlauslösenden Drehmomentwertes, der unter Verwendung
eines steuerbefehlauslösenden Positionswertes erhalten wird,
abschätzen zu können, eine Einheit zur Berechnung
einer Positionsabweichung, um eine Positionsabweichung zwischen
einer Rotationsposition des Motors und einer Position des Triebkörpers
berechnen zu können, eine Einheit zur Speicherung der Maschineninformationen,
um die den Triebkörper antreibende Triebkraft und die Positionsabweichung
zu speichern, eine Einheit zur Berechnung eines Beschädigungskoeffizienten
zur Berechnung eines Maschinenbeschädigungskoeffizienten
unter Verwendung der in der Maschineninformationsspeichereinheit
gespeicherten den Triebkörper antreibende Triebkraft und
der Positionsabweichung, sowie einer maschinenbeschädigungsdiagnostizierenden
Einheit zur Diagnose des Grades einer Beschädigung des Triebkörpers
durch Vergleichen des durch die maschinenbeschädigungskoeffizientenberechnende Einheit
erhaltenen Maschinenbeschädigungskoeffizienten mit einem
zuvor gesetzten Schwellenwert.
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Gemäß einem
fünften Aspekt der Erfindung ist eine wie im Folgenden
beschriebene maschinendiagnostizierende Vorrichtung in der Konfiguration gemäß dem
vierten Aspekt vorgesehen. Dies beinhaltet, dass, um geeignete Maschineninformationen zu
sammeln, und um es zu ermöglichen eine Diagnose genauer
durchzuführen, wenn die vorgegebenen Maschineninformationen
zu einem Umkehrzeitpunkt der Bewegungsrichtung des Motors oder des
Triebkörpers eine vorgegebene Bedingung nicht ausreichend
erfüllen, die Maschineninformationsspeichereinheit keinen
Speicherungsprozess der Maschineninformationen durchführt,
oder die beschädigungskoeffizientberechnende Einheit die
Maschineninformationen von einem Berechnungsobjekt entfernt.
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Gemäß einem
sechsten Aspekt der Erfindung ist eine wie im Folgenden beschriebene
maschinendiagnostizierende Vorrichtung in der Konfiguration gemäß dem
vierten oder fünften Aspekt vorgesehen. Um den Maschinenbeschädigungskoeffizienten
genauer berechnen zu können, speichert die maschineninformationsspeichernde
Einheit eine Vielzahl von den Triebkörper antreibenden
Triebkräften und Positionsabweichungen in einer zeitlichen
Abfolge. Die beschädigungskoeffizientberechnende Einheit
nähert eine Korrelation zwischen der Vielzahl der den Triebkörper
antreibenden Triebkräfte und Positionsabweichungen einer
Geraden an, um die Neigung der Geraden zu erhalten, und berechnet
den Maschinenbeschädigungskoeffizienten unter Verwendung
der erhaltenen Neigung und einer vorgegeben Neigung zu einer normalen
Zeit.
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Gemäß einem
siebten Aspekt der Erfindung ist eine wie im Folgenden beschriebene
maschinendiagnostizierende Vorrichtung in einer der Konfigurationen
gemäß des vierten bis sechsten Aspektes vorgesehen.
Um die Zuverlässigkeit der Maschinendiagnose zu verbessern,
berechnet die beschädigungskoeffizientberechnende Einheit
einen zweiten Maschinenbeschädigungskoeffizienten unter
Verwendung der den Triebkörper antreibenden Triebkraft
und dem oberen Grenzwert eines zuvor ausgewählten Führungswiderstandes
eines Führungsteils des Triebkörpers. Wenn die
maschinenbeschädigungsdiagnostizierende Einheit keine Anomalien
bei dem Vergleich des Maschinenbeschädigungskoeffizienten
und des Schwellenwertes diagnostiziert, wird der zweite Maschinenbeschädigungskoeffizient
mit einem zuvor ausgewählten Schwellenwert zur Diagnose
des Grades der Beschädigung des Triebkörpers verglichen.
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Gemäß einem
achten Aspekt der Erfindung ist eine wie im Folgenden beschriebene
maschinendiagnostizierende Vorrichtung in der Konfiguration des
siebten Aspektes vorgesehen. Um auf geeignete Weise ein Zeichen
von Anomalie zu diagnostizieren, wird der zweite Maschinenbeschädigungskoeffizient als
eine Wahrscheinlichkeit behandelt, mit der ein Verhältnis
von der den Triebkörper antreibenden Triebkraft und dem
oberen Grenzwert des Führungswiderstandes eine zuvor gesetzte
Bedingung nicht erfüllt.
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Gemäß einem
neunten Aspekt der Erfindung ist eine wie im Folgenden beschriebene
maschinendiagnostizierende Vorrichtung in einer Konfiguration des
vierten bis achten Aspektes vorgesehen. Um in der Lage zu sein ein
abnormes Teil zu spezifizieren, und um die Behandlung nach der Diagnose
zu vereinfachen, setzt die maschinenbeschädigungsdiagnostizierende
Einheit einen unteren und einen oberen Grenzwert als Schwellenwert
für den Maschinenbeschädigungskoeffizienten und
diagnostiziert eine Anomalie, wenn der Maschinenbeschädigungskoeffizient
nicht in dem Bereich zwischen unterem und oberem Grenzwert liegt.
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Entsprechend
den ersten bis vierten Aspekten ermöglicht es das maschinendiagnostizierende Verfahren
einen Grad der Beschädigung mit viel höherer Zuverlässigkeit
zu diagnostizieren als konventionelle Verfahren dies erlauben, indem
die ersten und zweiten Positionsdetektoren, die in der Positionsregelungsvorrichtung
enthalten sind, rational genutzt werden. Daher kann die Maschine
ein abnormes Teil oder eine Lebensdauer im Voraus detektieren und
ermöglicht es, den Nutzer zu informieren.
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Gemäß einem
fünften Aspekt kann ein im Folgenden beschriebener Effekt,
zusätzlich zu einem Effekt gemäß dem
vierten Aspekt, erzielt werden. Geeignete Maschineninformationen
können herangezogen werde, um den Maschinenbeschädigungskoeffizienten
mit hoher Genauigkeit zu berechnen, was das Durchführen
einer präzisen Maschinendiagnose ermöglicht.
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Gemäß einem
sechsten Aspekt kann ein im Folgenden beschriebener Effekt, zusätzlich
zu jeglichem Effekt gemäß des vierten oder fünften
Aspektes, erzielt werden. Ein Maschinenbeschädigungskoeffizient
kann präziser berechnet werden, basierend auf einer Vielzahl
von den Triebkörper antreibenden Triebkräften
und Positionsabweichungen.
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Gemäß einem
siebten Aspekt kann ein im Folgenden beschriebener Effekt, zusätzlich
zu jeglichem Effekt gemäß einem der vierten bis
sechsten Aspekte, erzielt werden. Da ein zweiter Beschädigungskoeffizient
angewendet wird, kann eine Anomalie der Führungseinheit
diagnostiziert und damit die Zuverlässigkeit der Maschinendiagnose
verbessert werden.
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Gemäß einem
achten Aspekt kann der im Folgenden beschriebene Effekt, zusätzlich
zu dem Effekt gemäß dem siebten Aspekt, erzielt
werden. Ein Zeichen für Anomalie kann durch einen Anstieg der
Wahrscheinlichkeit erkannt werden. Daher kann eine Diagnose durchgeführt
werden, bevor ein größerer Schaden auftritt.
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Gemäß dem
neunten Aspekt, kann der im Folgenden beschriebene Effekt, zusätzlich
zu jeglichem Effekt gemäß einem der vierten bis
achten Aspekte, erzielt werden. Ein abnormes Teil kann durch die
Diagnose spezifiziert werden. Daher kann die Behandlung des Teils
wie Wartung oder Ähnliches einfach durchgeführt
werden.
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1 ist
ein Zustandsblockdiagramm einer maschinendiagnostizierenden Vorrichtung
eines ersten Ausführungsbeispiels;
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2 ist
ein Flussdiagramm der den Triebkörper antreibenden Triebkraft;
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3 ist
ein Zustandsblockdiagramm einer maschinendiagnostizierenden Vorrichtung
eines zweiten Ausführungsbeispiels;
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4 ist
ein Flussdiagramm eines Maschineninformationsspeicherungsprozesses;
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5 ist
ein Zustandsblockdiagramm einer maschinendiagnostizierenden Vorrichtung
eines dritten Ausführungsbeispiels;
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6 ist
ein Flussdiagramm eines Maschineninformationsspeicherungsprozesses;
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7 ist
ein Flussdiagramm einer Maschinenbeschädigungskoeffizientenberechnung; und
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8 ist
ein Flussdiagramm einer Maschinenbeschädigungsdiagnose.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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[Ausführungsbeispiel 1]
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1 ist
ein Zustandsblockdiagramm eines Beispiels einer maschinendiagnostizierenden
Vorrichtung das für eine Werkzeugmaschine verwendet wird.
Die Vorrichtung befindet sich in einer Positionsregelungsvorrichtung
eines Tisches. Zunächst einmal hat eine Positionsregelungsvorrichtung 1 einer Werkzeugmaschine
einen Tisch 2 als Triebkörper, verschiebbar durch
eine Kugelumlaufspindel 4 die durch einen Servomotor 3 in
Rotation versetzt wird. Der Servomotor 3 hat einen ersten
Positionsdetektor 5 um die Rotationsposition des Tisches 2 zu detektieren.
Der Tisch 2 hat einen zweiten Positionsdetektor 7,
der entlang einer Maßskala 6 verschiebbar angebracht
ist, parallel zu der Kugelumlaufspindel 4, und welcher
die Verschiebeposition des Tisches 2 detektieren kann.
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Weiterhin
wird ein steuerbefehlauslösender Positionswert von einem
NC Gerät (nicht dargestellt) in die Positionsregelungsvorrichtung 1 eingespeist, und
ein Subtraktor 8 subtrahiert den erfassten Positionswert
(ein Verschiebungspositionssignal des Tisches 2), erhalten
durch den zweiten Positionsdetektor 7 unter Verwendung
des steuerbefehlauslösenden Positionswertes, und berechnet
eine Positionsabweichung. Eine Positionsregelungseinheit 9 gibt einen
steuerbefehlauslösenden Geschwindigkeitswert aus, basierend
auf der Positionsabweichung. In einer Positionsregelschleife wird
ein steuerbefehlauslösender Geschwindigkeitswert in einen
Subtraktor 10 eingegeben. Der Subtraktor 10 subtrahiert
einen Differenzwert (eine Rotationsgeschwindigkeit des Servomotors 3),
welcher durch Differenzierung des Rotationspositionssignals, erfasst
durch den ersten Positionsdetektor 5 durch einen Differenziator 11 erhalten
wird, von dem steuerbefehlauslösenden Geschwindigkeitswert,
und berechnet eine Geschwindigkeitsabweichung. In der Geschwindigkeitsschleife gibt
eine Geschwindigkeitsregelungseinheit 12 einen steuerbefehlauslösenden
Motordrehmomentwert basierend auf der Geschwindigkeitsabweichung
aus. Der steuerbefehlauslösende Motordrehmomentwert wird
durch eine Stromregelungseinheit 13 verstärkt und
an den Servomotor 3 ausgegeben. Eine maschinendiagnostizierende
Vorrichtung 20 wird zur Diagnose des Beschädigungsgrades
in der Positionsregelungsvorrichtung 1 der Regelschleife
verwendet. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet die
maschinendiagnostizierende Vorrichtung 20 eine den Triebkörper
antreibende Triebkraft berechnende Einheit 21, eine Einheit
zur Berechnung einer Positionsabweichung 22, eine eine
Abschätzung des Fehlers durch elastische Verformung berechnende
Einheit 23 und eine maschinenbeschädigungsdiagnostizierende
Einheit 24.
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Die
den Triebkörper antreibende Triebkraft berechnende Einheit 21 wird
jeweils gespeist mit einem steuerbefehlauslösenden Positionswert
Xi von dem NC Gerät, einem steuerbefehlauslösenden
Motordrehmomentwert Ti durch die Geschwindigkeitsregelungseinheit 12,
und mit einer Rotationsposition Zi des Servomotors 3, erhalten
durch den ersten Positionsdetektor 5. Dann berechnet die
den Triebkörper antreibende Triebkraft berechnende Einheit 21 die den
Triebkörper antreibende Triebkraft (eine Kraft die auf
die Kugelumlaufspindel 4 als elastischer Körper wirkt),
basierend auf einer nachfolgend beschriebenen Routine. Weiterhin
berechnet die eine Abschätzung des Fehlers durch elastische
Verformung berechnende Einheit 23 einen Fehler durch elastische Verformung
Ei durch die Formel Fi/K, wobei Fi die den Triebkörper
antreibende Triebkraft, eingegeben durch die den Triebkörper
antreibende Triebkraft berechnende Einheit 21, und K eine
Federkonstante der Kugelumlaufspindel 4 ist. Weiterhin
erfasst die Einheit zur Berechnung einer Positionsabweichung 22 eine
Positionsabweichung Di durch Berechnung einer Differenz zwischen
einer Rotationsposition Zi des Servomotors 3 und einer
Position Yi des Tisches 2, erfasst durch den zweiten Positionsdetektor 7.
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Die
Positionsabweichung Di, welche die Differenz zwischen der Rotationsposition
Zi des Servomotors 3 und der Position Yi des Tisches 2 ist,
ist der Betrag der elastischen Verformung der Kugelumlaufspindel 4,
und proportional zu einer Kraft, die auf einen elastischen Körper
wirkt, nämlich der den Triebkörper antreibenden
Triebkraft Fi. Somit schätzt dieses Ausführungsbeispiel
den Fehler durch elastische Verformung Ei ab durch Verwendung der
geschätzten den Triebkörper antreibenden Triebkraft
Fi und der zuvor eingesetzten Federkonstante K.
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Die
maschinenbeschädigungsdiagnostizierende Einheit 24 berechnet
einen Maschinenbeschädigungskoeffizienten η unter
Verwendung des Fehlers durch elastische Verformung Ei, berechnet
durch die eine Abschätzung des Fehlers durch elastische Verformung
berechnende Einheit 23 und die Positionsabweichung Di,
die einen tatsächlich gemessenen Wert der elastischen Verformung
darstellt, berechnet durch die Einheit zur Berechnung einer Positionsabweichung 22.
Dann vergleicht die maschinenbeschädigungsdiagnostizierende
Einheit 24 den Maschinenbeschädigungskoeffizienten η mit
einem zuvor gesetzten Schwellenwert η0, um so den Grad der
Beschädigung der Maschine diagnostizieren zu können.
Dieser Maschinenbeschädigungskoeffizient wird beispielsweise
nach der Formel η = Ei – Di, oder η =
(Ei – Di)/Di berechnet.
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In
der maschinendiagnostizierenden Vorrichtung 20 in oben
beschriebener Konfiguration wird, wenn die Positionsregelungsvorrichtung 1 den
steuerbefehlauslösenden Motordrehmomentwert Ti von der
Geschwindigkeitsregelungseinheit 12 ausgibt, von der den
Triebkörper antreibenden Triebkraft berechnenden Einheit 21 die
den Triebkörper antreibende Triebkraft Fi berechnet, wie
in Flussdiagramm 2 gezeigt ist. Es ist zu beachten,
dass in diesem Ausführungsbeispiel ein Drehmoment-Schub
konvertierender Koeffizient P, eine Rotationskörperträgheit Jm,
und ein normales Rotationskörperdrehmoment Ti0 zuvor als
Startwerte gesetzt sind.
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Zunächst
berechnet die den Triebkörper antreibende Triebkraft berechnende
Einheit 21 in S1 die den Triebkörper antreibende
Triebkraft Fi durch Multiplikation des erfassten steuerbefehlauslösenden Motordrehmomentwertes
Ti mit dem Drehmoment-Schub konvertierenden Koeffizienten P. Wird ein
Beschleunigungs-/Verzögerungsdrehmoment nicht durch die
Bestimmung in S2 korrigiert und wird das normale antreibende Drehmoment
nicht durch die Bestimmung in S3 korrigiert, beendet die den Triebkörper
antreibende Triebkraft berechnende Einheit 21 die Routine
und gibt die den Triebkörper antreibende Triebkraft Fi
an die eine Abschätzung des Fehlers durch elastische Verformung
berechnende Einheit 23 aus.
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Andererseits,
wenn das Beschleunigungs-/Verzögerungsdrehmoment durch
die Bestimmung in S2 korrigiert wird, berechnet die den Triebkörper
antreibende Triebkraft berechnende Einheit 21 eine Beschleunigung
Ai unter Verwendung eines steuerbefehlauslösenden Positionswerts
Xi und korrigiert die den Triebkörper antreibende Triebkraft
Fi mit der folgenden Formel 1 in S4. Fi
= Fi – Jm × Ai × P Formel 1
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Weiterhin,
wenn das normale antreibende Drehmoment durch die Bestimmung in
S3 korrigiert wird, bestimmt die den Triebkörper antreibende Triebkraft
berechnende Einheit 21 in S5, ob eine Drehmomentänderung
im umgekehrten Betrieb korrigiert worden ist. Wurde das Drehmoment
nicht korrigiert, berechnet die den Triebkörper antreibende Triebkraft
berechnende Einheit 21 eine Geschwindigkeit Vi unter Verwendung
des steuerbefehlauslösenden Positionswertes Xi und korrigiert
die den Triebkörper antreibende Triebkraft Fi durch folgende
Formel 2 in S6. Fi = Fi – sing(Vi) × Ti0 × P Formel 2
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Wenn
hingegen eine Drehmomentänderung im umgekehrten Betrieb
durch die Bestimmung in S5 korrigiert wird, bestimmt die den Triebkörper
antreibende Triebkraft berechnende Einheit 21 in S7, ob eine
Bewegungsrichtung umgekehrt wird. Wird die Bewegungsrichtung nicht
umgekehrt, wird der Prozess bei S9 fortgesetzt. Wird die Bewegungsrichtung umgekehrt,
aktualisiert die den Triebkörper antreibende Triebkraft
berechnende Einheit 21 eine Umkehrposition Xr in S8 und
der Prozess wird bei S9 fortgesetzt. In S9 berechnet die Triebkörper
antreibende Triebkraft berechnende Einheit 21 eine Distanz
Ri unter Verwendung der Umkehrung durch folgende Formel 3 unter
Verwendung des steuerbefehlauslösenden Positionswertes
Xi und der Umkehrposition Xr. Ri =
Xi – Xr Formel 3
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Weiterhin
berechnet die den Triebkörper antreibende Triebkraft berechnende
Einheit 21 die Geschwindigkeit Vi unter Verwendung des
steuerbefehlauslösenden Positionswertes Xi und korrigiert
die den Triebkörper antreibende Triebkraft Fi mit folgender
Formel 4 in S10. Fi = Fi – sing(Vi) × TiO(Ri) × P Formel 4
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Wird
die erfasste den Triebkörper antreibende Triebkraft Fi
in die eine Abschätzung des Fehlers durch elastische Verformung
berechnende Einheit 23 eingegeben, berechnet die eine Abschätzung
des Fehlers durch elastische Verformung berechnende Einheit 23 den
Fehler durch elastische Verformung Ei unter Verwendung der den Triebkörper
antreibenden Triebkraft Fi und der Federkonstanten K der Kugelumlaufspindel 4 wie
oben beschrieben, und gibt Ei an die maschinenbeschädigungsdiagnostizierende Einheit 24 aus.
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Die
Einheit zur Berechnung einer Positionsabweichung 22 berechnet
andererseits die Positionsabweichung Di unter Verwendung der Rotationsposition
Zi des Servomotors 3 und der Position Yi des Tisches 2,
und gibt Di an die maschinenbeschädigungsdiagnostizierende
Einheit 24 aus. Daher berechnet die maschinenbeschädigungsdiagnostizierende
Einheit 24 den Maschinenbeschädigungkoeffizienten η unter
Verwendung des Fehlers durch elastische Verformung Ei und der Positionsabweichung Di
und vergleicht den Maschinenbeschädigungkoeffizienten η mit
einem Schwellenwert η0. Übersteigt der Maschinenbeschädigungkoeffizient η den
Schwellenwert η0, zeigt die maschinenbeschädigungsdiagnostizierende
Einheit 24 dies auf einem Bildschirm an, um über
den sich abzeichnenden Schaden zu informieren. In diesem Fall ist
es auch möglich, einen Maschinenadministrator oder eine
Maschinenherstellungsfirma über den sich abzeichnenden
Schaden mittels verschiedener Kommunikationswege zu informieren.
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Gemäß dem
maschinendiagnostizierenden Verfahren des Ausführungsbeispiels
1 und der entsprechenden Vorrichtung dafür, ermöglicht
es das Verfahren, durch den rationalen Gebrauch des ersten und zweiten
Positionsdetektors, die in der Positionsregelungsvorrichtung enthalten
sind, den Grad der Beschädigung mit höherer Zuverlässigkeit
zu diagnostizieren als bei einem herkömmlichen Verfahren. Damit
kann eine Anomalie eines Teils oder einer Lebensdauer im Voraus
erfasst werden und ein Benutzer kann davon benachrichtigt werden.
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Auch
wenn ein Beschädigungsausmaß diagnostiziert wird
durch den Vergleich des Maschinenbeschädigungskoeffizienten η mit
einem einzelnen Schwellenwert η0 in Ausführungsbeispiel
1, kann über ein Beschädigungsausmaß auch
stufenweise informiert werden, wenn eine Vielzahl von Schwellenwerten
vorgegeben wird.
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Weiterhin,
wenn eine Diagnose durchgeführt wird unter Verwendung einer
momentanen Differenz in der Einheit zur Berechnung einer Positionsabweichung 22,
kann die Diagnose instabil sein. Um die instabile Diagnose zu vermeiden,
kann die Diagnose durchgeführt werden durch das Speichern
der Differenz innerhalb einer im voraus bestimmten Periode in einer
Speichereinheit (nicht dargestellt), um einen Durchschnittswert
zu errechnen, und den Vergleich des Durchschnittswertes mit einem
Schwellenwert. Weiterhin kann die Diagnose auch durchgeführt
werden durch die Berechnung des Verhältnisses eines erfassten
Messwertes und eines Schwellenwertes, indem das Verhältnis
zu einem Diagnoseparameter gebildet wird, die Integration des Diagnoseparameters
oder unter Verwendung einer separaten Funktion, um einen Wert zu
erhalten. Der erhaltene Wert kann als Maschinenelemente-Lebensdauerzähler verwendet
werden. In diesem Fall, wenn der Wert des Maschinenelemente-Lebensdauerzählers
einen separat gesetzten Schwellenwert der Lebensdauer überschreitet,
wird daraus geschlossen, dass die Lebensdauer abgelaufen ist.
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Weiterhin
kann eine Federkonstante Kn unter Verwendung der den Triebkörper
antreibenden Triebkraft Fi und der Positionsabweichung Di berechnet
werden. So kann der Grad einer Beschädigung des Gerätes
durch den Vergleich der berechneten Federkonstanten Kn und einer
dem Gerät eigenen Konstanten K0 diagnostiziert werden.
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[Ausführungsbeispiel 2]
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
wird nun beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass dieselben
die Anlage bildenden Teile wie die in Ausführungsbeispiel
1, wie zum Beispiel eine Positionsregelungsvorrichtung eines Tisches,
mit denselben Bezugszeichen versehen sind und die Beschreibung derselben
die Anlage bildenden Teile unterlassen wird.
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In
eine maschinendiagnostizierende Vorrichtung 20a, dargestellt
in 3, werden eine den Triebkörper antreibende
Triebkraft Fi, erfasst durch eine den Triebkörper antreibende
Triebkraft berechnende Einheit 21, und eine Positionsabweichung
Di, erfasst durch eine Einheit zur Berechnung einer Positionsabweichung 23,
in eine maschineninformationsspeichernde Einheit 25 mit
einem steuerbefehlauslösenden Positionswert Xi eingegeben.
Die maschineninformationsspeichernde Einheit 25 durchläuft
einen Maschineninformationsspeicherungsprozess wie unten beschrieben,
und speichert jeden Wert. Dann berechnet eine beschädigungskoeffizientberechnende Einheit 26 einen
Maschinenbeschädigungskoeffizienten ζ durch eine
Routine wie unten beschrieben, basierend auf der gespeicherten den
Triebkörper antreibenden Triebkraft Fi, der Positionsabweichung
Di und einem steuerbefehlauslösenden Positionswert Xi.
Eine maschinenbeschädigungsdiagnostizierende Einheit 24 diagnostiziert
einen Grad der Beschädigung basierend auf dem Maschinenbeschädigungskoeffizienten ζ.
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Der
Maschineninformationspeicherungsprozess in der maschineninformationsspeichernden
Einheit 25 wird durchgeführt wie in Flussdiagramm 4 dargestellt.
Es ist zu beachten, dass in diesem Ausführungsbeispiel
ein Minimalwert einer Umkehrdistanz Rimin, ein Minimalwert einer
steuerbefehlauslösenden Geschwindigkeit Vimin, ein Maximalwert
einer steuerbefehlauslösenden Geschwindigkeit Vimax und
ein Maximalwert einer Beschleunigungsgeschwindigkeit Aimax als Initialwerte
vorgegeben sind.
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In
S11 bestimmt die maschineninformationsspeichernde Einheit 25,
ob die Bewegungsrichtung umgekehrt wurde. Wenn die Bewegungsrichtung
umgekehrt wurde, aktualisiert die maschineninformationsspeichernde
Einheit 25 eine Umkehrposition Xr in S12 und erfasst die
momentane Position Xi in S13. Wenn die Bewegungsrichtung nicht umgekehrt
wurde, aktualisiert die maschineninformationsspeichernde Einheit 25 die
Umkehrposition nicht in S12 und erfasst direkt die momentane Position
Xi in S13. Dann berechnet die maschineninformationsspeichernde Einheit 25 eine
Distanz Ri unter Verwendung der Umkehrposition durch die Differenz
zwischen Xi und Xr.
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In
S14 bestimmt die maschineninformationsspeichernde Einheit 25 anschließend,
ob der Absolutbetrag des Wertes |Ri| der berechneten Distanz Ri größer
ist als Rimin. Ist der Absolutbetrag |Ri| kleiner als Rimin, springt
der Prozess zurück zu S11, ohne einen Speicherungsprozess
durchzuführen. Ist der Absolutbetrag |Ri| größer
als Rimin, berechnet die maschineninformationsspeichernde Einheit 25 eine steuerbefehlauslösende
Geschwindigkeit Vi und eine steuerbefehlauslösende Beschleunigung
Ai, basierend auf den folgenden Formeln 5 und 6 in S15. Vi = (Xi – Xi-1)/t Formel 5 Ai = (Vi – Vi-1)/t Formel 6
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Auf ähnliche
Weise bestimmt die maschineninformationsspeichernde Einheit 25 in
S16, ob der Absolutbetrag |Vi| der steuerbefehlauslösenden
Geschwindigkeit innerhalb eines Bereiches (von Vimin bis Vimax)
liegt und bestimmt in S17, ob ein Absolutbetrag |Ai| einer Beschleunigungs-/Verzögerungsgeschwindigkeit
kleiner ist als Aimax. Wenn diese Werte nicht innerhalb dieser Bereiche
liegen, führt die maschineninformationsspeichernde Einheit 25 keinen
Speicherungsprozess durch und der Prozess springt zurück
zu S11.
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Weiterhin,
wenn der Absolutbetrag |Vi| der steuerbefehlauslösenden
Geschwindigkeit innerhalb eines Bereiches (von Vimin bis Vimax)
liegt und ein Absolutbetrag |Ai| einer Beschleunigungs-/Verzögerungsgeschwindigkeit
kleiner ist als Aimax, speichert die maschineninformationsspeichernde
Einheit 25 die den Triebkörper antreibende Triebkraft
Fi, den steuerbefehlauslösenden Positionswert Xi und die Positionsabweichung
Di in S18.
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Wie
oben beschrieben bestimmt die maschineninformationsspeichernde Einheit 25 eine
Distanz von der Umkehrposition in der Bewegungsrichtung, Geschwindigkeit
und Beschleunigungs-/Verzögerungsgeschwindigkeit unter
jeder vorbestimmten Bedingung (S14, S16, S17). Wenn die festgestellten Resultate
nicht jede Bedingung erfüllen, führt die maschineninformationsspeichernde
Einheit 25 keinen Speicherungsprozess durch. Der Grund
für diese Vorgehensweise ist, dass sich Maschineninformationen
zum Zeitpunkt der Umkehrung oder bei Hochgeschwindigkeitsbewegungen
verändern können.
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Die
beschädigungskoeffizientberechnende Einheit 26 berechnet
einen Maschinenbeschädigungskoeffizienten ζ nach
der Formel ζ = (Fi/Di), ζ = (Fi/Di)/K0 (wobei
K0 eine geräteabhängige Federkonstante ist), oder ζ =
(Fi/Di – K0)/K0, basierend auf der gespeicherten den Triebkörper
antreibenden Triebkraft Fi, dem steuerbefehlauslösenden
Positionswert Xi und der Positionsabweichung Di. Dann vergleicht
die maschinenbeschädigungsdiagnostizierende Einheit 24 den
erfassten Maschinenbeschädigungskoeffizienten ζ mit
einem Schwellenwert ζ0 und diagnostiziert den Grad der
Beschädigung der Maschine.
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Entsprechend
dem maschinendiagnostizierenden Verfahren des Ausführungsbeispiels
2 und der entsprechenden Vorrichtung dafür, ermöglicht
es das Verfahren, durch den rationalen Gebrauch der ersten und zweiten
Positionsdetektoren, die in der Positionsregelungsvorrichtung enthalten
sind, den Grad der Beschädigung mit höherer Zuverlässigkeit zu
diagnostizieren als bei einem herkömmlichen Verfahren.
Damit kann eine Anomalie eines Teils oder einer Lebensdauer im Voraus
erfasst und ein Benutzer davon benachrichtigt werden. Insbesondere
sind die vorgegebenen Bedingungen jeweils eine Maschineninformation,
wie zum Beispiel die Distanz von der Umkehrposition zum Zeitpunkt
der Umkehrung der Bewegungsrichtung des Tisches 2, eine
Geschwindigkeit, und eine Beschleunigungsgeschwindigkeit. Wenn die
Maschineninformation nicht jede Bedingung erfüllt, speichert
die maschineninformationsspeichernde Einheit 25 die Maschineninformation nicht.
Das ermöglicht es, geeignete Maschineninformationen zu
erfassen und eine Berechnung des Maschinenbeschädigungskoeffizienten
mit hoher Genauigkeit durchzuführen und so zu einer präzisen Diagnose
beizutragen.
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[Ausführungsbeispiel 3]
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Im
Vergleich zu Ausführungsbeispiel 2, dargestellt in 3,
unterscheidet sich eine maschinendiagnostizierende Vorrichtung 20b,
dargestellt in 5, in dem Punkt, dass ein Hauptspindelmotordrehmoment
Tsi in eine maschineninformationsspeichernde Einheit 25 von
einer Hauptspindelmotorregelungsvorrichtung 27 der Werkzeugmaschine
eingegeben wird. Während einem Maschineninformationsspeicherprozess
der maschineninformationsspeichernden Einheit 25, wie in 6 dargestellt,
bestimmt die maschineninformationsspeichernde Einheit 25 in
S18 weiter, ob ein Absolutbetrag |Tsi| eines Hauptspindelmotordrehmoments
kleiner ist als Tsmin, wobei Tsmin ein Minimalwert des Hauptspindelmotordrehmoments
ist, der als Initialwert verwendet wird. Ist der Absolutbetrag |Tsi|
größer als Tsmin, führt die maschineninformationsspeichernde
Einheit 25 keinen Speicherprozess durch. Nur wenn der Absolutbetrag
|Tsi| kleiner ist als Tsmin, speichert die maschineninformationsspeichernde
Einheit 25 in S19 entsprechend die den Triebkörper
antreibende Triebkraft Fi, einen steuerbefehlauslösenden
Positionswert Xi, eine Positionsabweichung Di und ein Hauptspindelmotordrehmoment
Tsi. Mit anderen Worten, zusätzlich zu den drei Bedingungen
in Ausführungsbeispiel 2, also die Bedingung zum Zeitpunkt
einer Umkehrung der Bewegungsrichtung, zum Zeitpunkt einer Beschleunigung/Verzögerung und
zum Zeitpunkt einer Hochgeschwindigkeitsbewegung, kann eine weitere
Bedingung hinzukommen, wenn eine große Bearbeitungskraft
eine Variabilität unter den erfassten Maschineninformationen verursachen
kann. Daher wird, wenn die Bearbeitungskraft diese Bedingung nicht
erfüllt, die maschineninformationsspeichernde Einheit 25 daran
gehindert, die Maschineninformationen zu speichern.
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Weiterhin
wird in diesem Ausführungsbeispiel eine Berechnung eines
Maschinenbeschädigungskoeffizienten mit einer beschädigungskoeffizientberechnenden
Einheit 26, entsprechend dem in 7 dargestellten
Flussdiagramm durchgeführt.
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In
S21 nähert die beschädigungskoeffizientberechnende
Einheit 26 eine Korrelation zwischen der den Triebkörper
antreibenden Triebkraft Fi und der Positionsabweichung Di an, die
in der maschineninformationsspeichernden Einheit 25 in
einer zeitlichen Abfolge abgespeichert werden, basierend auf der
folgenden Formel 7, und berechnet eine Neigung Kn und einen Versatz 6 durch
eine Fehlerquadratmethode. Fi = Kn × Di
+ δ Formel 7
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Dann,
in S22, berechnet die beschädigungskoeffizientberechnende
Einheit 26 einen Maschinenbeschädigungskoeffizienten ζ,
basierend auf der berechneten Neigung Kn und der normalen Neigung K0,
die im voraus als Initialwert gesetzt wurde. Diese Berechnung kann
mit einer Formel ζ = (Kn – K0)/K0 oder ζ =
Kn/K0 durchgeführt werden.
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In
S23 berechnet die beschädigungskoeffizientberechnende Einheit 26 einen
zweiten Maschinenbeschädigungskoeffizienten γ,
basierend auf einer den Triebkörper antreibenden Triebkraft
Fi und einem oberen Grenzwert des Führungswiderstandes Fimax,
der im voraus als Initialwert gesetzt wurde. Die Berechnung des
zweiten Maschinenbeschädigungskoeffizienten γ kann
mit der Formel γ = Fi/Fimax oder γ = (Fi – Fimax)/Fimax
durchgeführt werden. Des Weiteren kann die Wahrscheinlichkeit,
dass das Verhältnis der den Triebkörper antreibenden Triebkraft
Fi zu dem oberen Grenzwert des Führungswiderstandes Fimax
eine vorgegebene Bedingung nicht erfüllt (zum Beispiel,
das Verhältnis ist nicht größer als eine
gesetzte Konstante C, also dass bei dieser Wahrscheinlichkeit das
Verhältnis Fi/Fimax > C
wird), zu dem zweiten Maschinenbeschädigungskoeffizienten γ gemacht
werden. Hierdurch kann ein Zeichen von Anomalie durch einen Anstieg der
Wahrscheinlichkeit erkannt werden, und das maschinendiagnostizierende
Verfahren ermöglicht eine Diagnose, bevor ein ernsthaftes
Problem auftritt.
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Schließlich,
in S24, speichert die beschädigungskoeffizientberechnende
Einheit 26 jeweils den Maschinenbeschädigungskoeffizienten ζ und
den zweiten Maschinenbeschädigungskoeffizienten γ und
beendet den Prozess. Weiterhin wird eine Maschinendiagnose in der
maschinenbeschädigungsdiagnostizierenden Einheit 24 durchgeführt,
wie in dem Flussdiagramm, dargestellt in 8, gezeigt
ist.
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In
diesem Fall sind ein positiver Schwellenwert ζmax, ein
negativer Schwellenwert ζmin und ein Schwellenwert γmax
im Voraus als Initialwerte gesetzt. Zunächst bestimmt in
S31 die maschinenbeschädigungsdiagnostizierende Einheit 24,
ob der Maschinenbeschädigungskoeffizient ζ größer
als der positive Schwellenwert ζmax ist. Ist der Maschinenbeschädigungskoeffizient ζ größer
als der positive Schwellenwert ζmax, erkennt die maschinenbeschädigungsdiagnostizierende
Einheit 24 dass eine Beschädigung vorangeschritten
ist aufgrund eines Anstiegs des Rotationswiderstandes eines Lagers
oder einer Mutter, und führt in S32 ein Maschinenanomalieschema
A, aus um über den Inhalt zu informieren.
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Andererseits,
wenn der Maschinenbeschädigungskoeffizient ζ kleiner
als der positive Schwellenwert ζmax in der Bestimmung von
S31 ist, bestimmt die maschinenbeschädigungsdiagnostizierende
Einheit 24 in S33, ob der Maschinenbeschädigungskoeffizient ζ kleiner
ist als der negative Schwellenwert ζmin. Ist der Maschinenbeschädigungskoeffizient ζ kleiner
als der negative Schwellenwert ζmin, schließt die
maschinenbeschädigungsdiagnostizierende Einheit 24 daraus
eine sich verschlimmernde Abnutzung eines Lagers oder einer Mutter,
und führt in S34 ein Maschinenanomalieschema B aus, um über
den Inhalt zu informieren.
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Wie
zuvor beschrieben, werden die großen und kleinen Schwellenwerte ζmax
und ζmin mit dem Maschinenbeschädigungskoeffizienten ζ verglichen. Der
Grund dafür ist der Folgende. Wird ein Lager eines Motors
oder Ähnliches beschädigt, wird die berechnete
den Triebkörper antreibende Triebkraft Fi größer
als zu einem Zeitpunkt des normalen Betriebes, also wird ζ groß sein.
Andererseits, wird eine Kugelumlaufspindelmutter oder Ähnliches
aufgrund von Abnutzung gelöst, ist die Positionsabweichung
Di größer als zu einem Zeitpunkt des normalen
Betriebes, also wird ζ klein sein. Daher kann durch Vergleich
des Maschinenbeschädigungskoeffizienten ζ mit
zwei Schwellenwerten der Grund einer Anomalie diagnostiziert werden.
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Weiterhin,
für den Fall dass der Maschinenbeschädigungskoeffizient ζ größer
ist als der negative Schwellenwert ζmin in der Bestimmung
von S33, bestimmt die maschinenbeschädigungsdiagnostizierende
Einheit 24 in S35, ob ein zweiter Maschinenbeschädigungskoeffizient γ größer
ist als der Schwellenwert γmax. Ist der zweite Maschinenbeschädigungskoeffizient γ größer
als der Schwellenwert γmax, schließt die maschinenbeschädigungsdiagnostizierende Einheit 24 daraus,
dass ein Führungswiderstand größer geworden
ist, und führt ein Maschinenanomalieschema C aus um über
den Inhalt zu informieren. Hat der Maschinenbeschädigungskoeffizient ζ keine
Anomalien und der zweite Maschinenbeschädigungskoeffizient γ hat
Anomalien, schließt die maschinenbeschädigungsdiagnostizierende
Einheit 24 daraus, dass das Führungsteil Anomalien
aufweist.
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Entsprechend
dem maschinendiagnostizierenden Verfahren des Ausführungsbeispiels
3 und der entsprechenden Vorrichtung dafür, ermöglicht
es das Verfahren, den Grad der Beschädigung mit deutlich
höherer Zuverlässigkeit zu diagnostizieren als bei
einem herkömmlichen Verfahren. Weiterhin ermöglicht
es das Verfahren eine Anomalie eines Teils oder einer Lebensdauer
im Voraus zu detektieren und ein Benutzer kann davon benachrichtigt
werden. Insbesondere sind die vorgegebenen Bedingungen entsprechend
die Umkehrdistanz zum Zeitpunkt der Umkehrung der Bewegungsrichtung
des Tisches 2, eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigungsgeschwindigkeit
und ein Hauptspindelmotordrehmoment.
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Wenn
jede der vorgegebenen Bedingungen nicht erfüllt ist, speichert
die maschineninformationsspeichernde Einheit 25 die Maschineninformation nicht.
Das ermöglicht es geeignete Maschineninformationen zu erfassen,
was eine Berechnung des Maschinenbeschädigungskoeffizienten
mit hoher Genauigkeit erlaubt, wodurch eine präzise Diagnose durchgeführt
werden kann.
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Weiterhin
speichert die maschineninformationsspeichernde Einheit 25 eine
Vielzahl von den Triebkörper antreibenden Triebkräften
Fi und Positionsabweichungen Di in einer zeitlichen Abfolge. Die beschädigungskoeffizientberechnende
Einheit 26 nähert eine Korrelation zwischen der
Vielzahl der gespeicherten den Triebkörper antreibenden
Triebkräfte Fi und den gespeicherten Positionsabweichungen Di
an eine Gerade an und berechnet den Maschinenbeschädigungskoeffizienten ζ unter
Verwendung der erfassten Neigung und einer zuvor gesetzten Neigung
zu einer normalen Zeit. Somit kann ein Maschinenbeschädigungskoeffizient
genauer berechnet werden, basierend auf einer Vielzahl von den Triebkörper
antreibenden Triebkräften Fi und Positionsabweichungen
Di.
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Die
beschädigungskoeffizientberechnende Einheit 26 berechnet
den zweiten Maschinenbeschädigungskoeffizienten γ unter
Verwendung der den Triebkörper antreibenden Triebkraft
und des oberen Grenzwertes des Führungswiderstandes. Ist
eine Anomalie bei dem Vergleich zwischen dem Maschinenbeschädigungskoeffizienten ζ und
dem Schwellenwert nicht diagnostiziert worden, vergleicht die maschinenbeschädigungsdiagnostizierende
Einheit 24 den zweiten Maschinenbeschädigungskoeffizienten γ und
den Schwellenwert zur Diagnose eines Grades der Beschädigung.
Somit kann eine Anomalie eines Führungsteils diagnostiziert
werden und daher kann die Zuverlässigkeit der Maschinendiagnose verbessert
werden.
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Des
Weiteren setzt die maschinenbeschädigungsdiagnostizierende
Einheit 24 einen unteren und einen oberen Grenzwert als
Schwellenwert für den Maschinenbeschädigungskoeffizienten ζ.
Liegt der Maschinenbeschädigungskoeffizient ζ nicht
innerhalb des Bereiches von dem unteren Grenzwert zu dem oberen
Grenzwert, wird die Maschinenbeschädigung diagnostiziert.
Somit kann das abnorme Teil spezifiziert werden und eine Behandlung
nach dem Diagnostizieren, wie Instandhaltung oder Ähnliches,
kann einfach durchgeführt werden.
-
Es
ist zu beachten, dass in dem Ausführungsbeispiel 3, wenn
die oben erwähnte Neigung durch eine Fehlerquadratmethode
berechnet wird, ein Näherungsfehler Sn berechnet werden
kann, um die Zuverlässigkeit des erfassten Maschinenbeschädigungskoeffizienten ζ einzuschätzen.
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Beispielsweise
für Daten mit hoher Streuung, also mit einem großen
Näherungsfehler Sn, kann die Zuverlässigkeit der
Diagnose gering sein. In solch einem Fall erfolgt die Bearbeitung,
ohne dass eine Diagnose durchgeführt wird. Andererseits,
wenn sich der hohe Näherungsfehler Sn fortsetzt, schließt das
Diagnoseverfahren daraus, dass eine Beschädigung der Maschine
voranschreitet. Somit kann ein Grad der Beschädigung einer
Maschine durch das Setzen eines Schwellenwertes in der Größe
des Näherungsfehlers Sn diagnostiziert werden.
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Weiterhin
kann ein Betriebsbereich eines Triebkörpers in eine Vielzahl
von Sektionen unterteilt werden, um den Maschinenbeschädigungskoeffizienten ζ in
jeder Sektion zu berechnen. Ein Wert, erhalten durch das Dividieren
des oben erwähnten Versatzes δ durch die Neigung
Kn, kennzeichnet den Versatz des ersten Positionsdetektors und des
zweiten Positionsdetektors, und ist ein Fehler, generiert durch
thermische Ausdehnung einer Kugelumlaufspindel oder Ähnlichem.
Der Fehler aufgrund der thermischen Ausdehnung ändert sich
mit der Position der Kugelumlaufspindel. Daher wird der Betriebsbereich
in eine Vielzahl von Sektionen unterteilt und eine Diagnose wird
in jeder Sektion durchgeführt. Trotzdem, da sich der Fehler
durch thermische Ausdehnung mit der Zeit ändert, ist es
notwendig, ein Ablaufdatum der Verwendbarkeit von den vergangenen in
der maschineninformationsspeichernden Einheit gespeicherten Daten
zu erstellen. Daher ist es erwünscht, wenn der Fehler durch
eine thermische Verschiebung beeinflusst wird, eine für
die Berechnung verwendbare Zeitperiode im Voraus auszuwählen.
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Andererseits
ist in dem Maschineninformationsspeicherungsprozess der Ausführungsbeispiele
2 und 3 eine spezifische Bedingung im Voraus festgesetzt als Distanz
zum Zeitpunkt der Umkehrung, Geschwindigkeit und der jeweiligen
Anderen, und der Speicherungsprozess wird durchgeführt,
wenn alle Bedingungen erfüllt sind. Zudem kann jedoch dann, wenn
wenigstens eine Bedingung erfüllt ist, der Speicherungsprozess
ausgeführt werden.
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Weiterhin
wird in allen Ausführungsbeispielen der steuerbefehlauslösende
Positionswert Xi in der Berechnung der den Triebkörper
antreibenden Triebkraft und während des Vorgangs des Maschineninformationsspeicherungsprozesses
verwendet. Anstelle des steuerbefehlauslösenden Positionswertes
Xi, wie in diesen Prozessen verwendet, kann auch eine Ausgabe Zi
des ersten Positionsdetektors und eine Ausgabe Yi des zweiten Positionsdetektors
verwendet werden. Weiterhin kann die den Triebkörper antreibende
Triebkraft nicht nur basierend auf der Vielzahl der Maschineninformationen berechnet
werden, sondern auch nur anhand des steuerbefehlauslösenden
Motordrehmomentwertes.
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Zusätzlich
ist die vorliegende Erfindung nicht beschränkt auf eine
Positionsregelungsvorrichtung eines Tisches oder einer Werkzeugmaschine.
Die vorliegende Erfindung kann auf andere Triebkörper wie
einen Hauptspindelkopf oder Ähnliches angewendet werden,
und kann auf andere industrielle Maschinen wie Trägerroboter
(carrier robot) und Ähnliches angewendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2002-157018 [0004]
- - JP 2000-237908 [0004]