CN104981323B - 机床的异常诊断装置及异常诊断方法 - Google Patents

机床的异常诊断装置及异常诊断方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够诊断主轴系统的因碰撞导致的损伤程度的机床的异常诊断装置及异常诊断方法。本发明的机床(1)的异常诊断装置(40)具有:位移传感器(36),检测主轴轴承(30)的位移量;加速度传感器(38),检测滑枕(28)的加速度;碰撞判定部(46),根据通过位移传感器检测出的主轴轴承的位移量或通过加速度传感器检测出的滑枕的加速度中的至少任一个,判定滑枕或主轴(32)是否与工件发生了碰撞;及损伤判定部(50),在通过碰撞判定部判定为滑枕或主轴与工件发生了碰撞时,根据主轴轴承的位移量、滑枕的加速度或基于由该滑枕的加速度得到的主轴的旋转的滑枕的振动的频率特性中的至少任一个,判定主轴轴承的损伤程度。

Description

机床的异常诊断装置及异常诊断方法
技术领域
本发明涉及一种机床的异常诊断装置及异常诊断方法,尤其涉及加工工件的工具安装在主轴上,且该主轴通过轴承被支承的机床的异常诊断装置及异常诊断方法。
背景技术
以往,使用具有通过轴承被支承的主轴的机床。该机床中,通过使安装在主轴的工具和工件相对移动,对工件进行各种加工。如此,在使安装在主轴的工具和工件相对移动时,由于规定工具或工件的移动方向和移动量的NC(Numerical Control)程序的输入错误或操作员的操作失误,会有使主轴、工具、工件等碰撞而损伤机床的情况。
因此,提出了用于判断因这种碰撞导致的机床的损伤程度,并判断是否需要更换机械部件的机床的控制装置。例如,专利文献1所记载的机床的控制装置中,在机床工作时工作台或载物台与主轴等碰撞时,算出作用于驱动工作台的滚珠丝杠的碰撞的负载,并通过将该算出的负载与预先设定的基准值进行比较,判定相对于滚珠丝杠的冲击的大小。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第4897632号公报
发明的概要
发明要解决的技术课题
在机床可产生的碰撞之中,主轴系统的碰撞的产生频率尤其高。该主轴系统的碰撞中,不仅安装在主轴的工具和主轴自身发生损伤,而且支承主轴的轴承、使主轴旋转的马达、或经由轴承支承主轴的支承结构体也会有损伤的情况,损坏容易扩大。因此,要求准确地掌握主轴系统的因碰撞导致的损伤程度。
然而,专利文献1所记载的机床的控制装置是进行驱动工作台的驱动系统的因碰撞导致的损伤诊断的装置,无法诊断上述主轴系统的因碰撞导致的损伤程度。
本发明是为了解决上述现有技术的问题点而完成的,其目的在于提供一种能够诊断主轴系统的因碰撞导致的损伤程度的机床的异常诊断装置及异常诊断方法。
用于解决技术课题的手段
为了实现上述目的,本发明的第1发明的机床的异常诊断装置中,加工工件的工具安装在主轴上,该主轴通过轴承被支承,该轴承通过支承结构体被支承,所述机床的异常诊断装置具有:轴承位移量检测机构,检测轴承的位移量;加速度检测机构,检测支承结构体的加速度;碰撞判定机构,根据通过轴承位移量检测机构检测出的轴承的位移量或通过加速度检测机构检测出的支承结构体的加速度中的至少任一个,判定支承结构体或主轴是否与工件发生了碰撞;及损伤判定机构,在通过碰撞判定机构判定为支承结构体或主轴与工件发生了碰撞时,根据轴承的位移量、支承结构体的加速度或基于由该支承结构体的加速度得到的主轴的旋转的支承结构体的振动的频率特性中的至少任一个,判定轴承的损伤程度。
如此构成的本发明中,碰撞判定机构根据通过主轴系统的碰撞而变形的轴承的位移量和通过主轴系统的碰撞而移动的支承结构体的加速度,判定主轴系统是否与工件发生了碰撞,因此能够直接判定是否发生了碰撞。并且,损伤判定机构根据基于轴承的损伤程度而变化的轴承的位移量、支承结构体的加速度、或支承结构体的振动的频率特性,判定轴承的损伤程度,因此能够可靠地掌握主轴系统的因碰撞导致的轴承的损伤程度。尤其,损伤判定机构根据轴承的位移量判定轴承的损伤程度,由此能够直接判定轴承的损伤程度。并且,损伤判定机构根据基于主轴的旋转的支承结构体的振动的频率特性判定轴承的损伤程度,由此能够从基频和峰值等多个侧面更严格地判定轴承的损伤程度。
并且,本发明中,优选机床的异常诊断装置具有推定支承结构体的变形量的支承结构体变形量推定机构,损伤判定机构在通过碰撞判定机构判定为与支承结构体或主轴发生了碰撞时,根据通过加速度检测机构检测出的支承结构体的加速度或通过支承结构体变形量推定机构推定出的支承结构体的变形量中的至少任一个,判定支承结构体的损伤程度。
如此构成的本发明中,损伤判定机构根据基于支承结构体的损伤程度而变化的支承结构体的加速度、或支承结构体的变形量,判定支承结构体的损伤程度,因此能够可靠地掌握主轴系统的因碰撞导致的支承结构体的损伤程度。尤其,损伤判定机构根据支承结构体的变形量判定支承结构体的损伤程度,由此能够直接判定支承结构体的损伤程度。
并且,本发明中,优选机床具有沿与主轴的轴线方向正交的方向移动的移动体和检测该移动体的位置的位置检测机构,支承结构体变形量推定机构根据通过位置检测机构检测出的移动体的位置变化,推定支承结构体的变形量。
如此构成的本发明中,支承结构体变形量推定部根据移动体与主轴系统碰撞时的移动体的位置变化,推定支承结构体的变形量,因此可无需使用直接检测支承结构体的变形量的传感器,能够可靠地推定支承结构体的变形量。
并且,本发明的第2发明的机床的异常诊断方法中,加工工件的工具安装在主轴上,该主轴通过轴承被支承,该轴承通过支承结构体被支承,所述机床的异常诊断方法具有如下步骤:检测轴承的位移量的步骤;检测支承结构体的加速度的步骤;根据检测出的轴承的位移量或支承结构体的加速度中的至少任一个,判定支承结构体或主轴是否与工件发生了碰撞的步骤;及在判定为支承结构体或主轴与工件发生了碰撞时,根据检测出的轴承的位移量或支承结构体的加速度、或基于由该支承结构体的加速度得到的主轴的旋转的支承结构体的振动的频率特性中的至少任一个,判定轴承的损伤程度的步骤。
发明效果
根据本发明的机床的异常诊断装置及异常诊断方法,能够诊断主轴系统的因碰撞导致的损伤程度。
附图说明
图1是适用本发明的实施方式的异常诊断装置的机床的概略立体图。
图2是适用本发明的实施方式的异常诊断装置的机床的主轴部的局部放大侧视图。
图3是本发明的实施方式的异常诊断装置的框图。
图4是本发明的实施方式的异常诊断装置所进行的异常诊断处理的流程图。
图5是本发明的实施方式的异常诊断装置所进行的轴承损伤判定处理的流程图。
图6是本发明的实施方式的异常诊断装置所进行的滑枕/鞍座损伤判定处理的流程图。
图7是适用本发明的实施方式的异常诊断装置的机床的主轴部的局部放大侧视图,是表示因碰撞而变形的滑枕的图。
图8是表示碰撞前后的工作台的位置的时间变化的线图。
图9是表示碰撞时自鞍座起的滑枕的突出量和假设滑枕/鞍座没有受到损伤时的滑枕前端的最大位移量LDmax的关系的线图。
具体实施方式
以下,参考附图对本发明的实施方式的异常诊断装置及异常诊断方法进行说明。
首先,通过图1及图2对适用本发明的实施方式的异常诊断装置的机床进行说明。图1是适用本发明的实施方式的异常诊断装置的机床的概略立体图。图2是适用本发明的实施方式的异常诊断装置的机床的主轴部的局部放大侧视图。
如图1所示,符号1表示机床,该机床1具有设置于床面的车床2。该车床2的上面固定有多个支架4。在各支架4安装有支承轴承,通过这些支承轴承,滚珠丝杠6的两端部分被支承为能够旋转。
以下说明中,将滚珠丝杠6的长边轴线方向设为X轴方向,将在水平面内与X轴正交的方向设为Y轴方向,将铅垂方向设为Z轴方向。
在位于支架4之间的滚珠丝杠6的螺纹部螺合有螺帽8,在该螺帽8固定有工作台10。在该工作台10的上表面设置有作为机床1的加工对象物的工件12。
在滚珠丝杠6经由减速齿轮14连结有马达16,马达16的驱动力经由减速齿轮14传递到滚珠丝杠6。马达16通过控制部18被控制。
另外,在工作台10附近设有检测工作台10的位置的位置检测器20。并且,在马达16安装有检测马达16的转速的脉冲编码器22。
控制部18根据指示工作台10的位置的位置指令、从检测工作台10的位置的位置检测器20输出的位置反馈、及从检测马达16的转速的脉冲编码器22输出的速度反馈,驱动马达16并控制工作台10的移动速度和位置等。
并且,机床1具有以横跨车床2的方式配设的门形立柱(未图示),在该立柱安装有主轴部24。图2是适用本发明的实施方式的机床的异常诊断装置的机床1的主轴部24的局部放大侧视图。
如图2所示,主轴部24具有鞍座26。鞍座26可沿Y轴方向移动地安装在立柱。通过该立柱26,滑枕28被支承为可沿Z轴方向直线移动。
在滑枕28内部设有主轴轴承30,通过该主轴轴承30,主轴32被支承为能够以Z轴为中心旋转。主轴32从滑枕28的下端沿Z轴方向朝下突出,在主轴32的前端部安装有工具34。
接着,对异常诊断装置40进行说明。在主轴轴承30安装有检测该主轴轴承30的位移量(变形量)的位移传感器36。作为该位移传感器36使用应变仪或压电元件。
并且,在作为经由主轴轴承30支承主轴32的支承结构体的滑枕28的下端部安装有检测滑枕28的下端部的加速度的加速度传感器38。该加速度传感器38是可检测X轴、Y轴、及Z轴这3个轴方向的加速度的3轴加速度传感器。
若控制部18根据指示工作台10的位置的位置指令、从检测工作台10的位置的位置检测器20输出的位置反馈、及从检测马达16的转速的脉冲编码器22输出的速度反馈,驱动马达16,则马达16的驱动力经由减速齿轮14传递到滚珠丝杠6,滚珠丝杠6旋转。由此,工作台10与螺帽8一起沿滚珠丝杠6的轴线方向(X轴方向)直线移动,使设置在工作台10上的工件12移动到所希望的位置。
若由于操作员的操作失误等而导致工作台10上的工件12与主轴部24碰撞,则因该碰撞导致滑枕28和主轴32变形,且因主轴32的变形导致主轴轴承30也变形。位移传感器36检测该主轴轴承30的位移量,加速度传感器38检测随着滑枕28的变形产生的加速度。
接着,通过图3对本发明的实施方式的异常诊断装置40的电性结构进行说明。图3是本发明的实施方式的异常诊断装置40的框图。
如图3所示,异常诊断装置40具备位移传感器36、加速度传感器38、及诊断机床1的异常的异常诊断部42。该异常诊断部42根据通过位移传感器36检测出的主轴轴承30的位移量、通过加速度传感器38检测出的滑枕28的加速度、从位置检测器20输出的位置反馈、从脉冲编码器22输出的速度反馈、及从控制部18输出的马达电流值,诊断机床1的异常。
异常诊断部42具备存储部44,所述存储部存储通过位移传感器36检测出的主轴轴承30的位移数据、通过加速度传感器38检测出的滑枕28的加速度数据、从位置检测器20输出的位置反馈数据、从脉冲编码器22输出的速度反馈数据、及从控制部18输出的马达电流值。
并且,异常诊断部42具备:碰撞判定部46,根据存储在存储部44的主轴轴承30的位移数据和滑枕28的加速度数据判定是否与主轴部24发生了碰撞;变形量推定部48,推定因碰撞导致的滑枕28的变形量;及损伤判定部50,根据存储在存储部44的主轴轴承30的位移数据和滑枕28的加速度数据等,判定主轴轴承30、滑枕28、及鞍座26的损伤程度。
接着,通过图4至图6对本发明的实施方式的异常诊断装置40所进行的各种处理进行说明。
图4是本发明的实施方式的异常诊断装置40所进行的异常诊断处理的流程图。该异常诊断处理在基于机床1的工件12的加工开始时执行。
如图4所示,若异常诊断处理开始,则在步骤S1中,碰撞判定部46判定通过加速度传感器38检测出的滑枕28的加速度是否超过αCmax(m/s2)。该αCmax是马达16使滚珠丝杠6旋转且通过该滚珠丝杠6的旋转使工作台10移动时的最大加速度,通过用于控制工作台10位置的数值控制参数而定义。在没有发生碰撞的正常使用状况下,工作台10不会以超过αCmax的加速度移动。因此,在滑枕28的加速度超过αCmax时,碰撞判定部46进入步骤S2,判定为有相对于主轴部24的碰撞。
另一方面,在滑枕28的加速度未超过αCmax(滑枕28的加速度为αCmax以下)时,进入步骤S3,碰撞判定部46判定主轴轴承30的位移量是否超过DCmax(mm)。该DCmax是假设未发生相对于主轴部24的碰撞时的主轴轴承30的最大位移量,且已预先设定。在主轴轴承30的位移量超过DCmax时,碰撞判定部46进入步骤S2,判定为有相对于主轴部24的碰撞。
另一方面,在主轴轴承30的位移量未超过DCmax(主轴轴承30的位移量为DCmax以下)时,进入步骤S4,碰撞判定部46判定工作台10的加速度是否超过αCmax。具体而言,碰撞判定部46根据速度反馈数据及位置反馈数据,算出工作台10的加速度,在该算出的工作台10的加速度超过αCmax时,碰撞判定部46进入步骤S2,判定为有相对于主轴部24的碰撞。
另一方面,在未超过工作台10的加速度αCmax(工作台10的加速度为αCmax以下)时,进入步骤S5,碰撞判定部46判定马达16的电流值是否超过ICmax(A)。该ICmax是假设未发生相对于主轴部24的碰撞时的马达16的最大电流值,且已预先设定。在马达16的电流值超过ICmax时,碰撞判定部46进入步骤S2,判定为有相对于主轴部24的碰撞。
另一方面,在马达16的电流值未超过ICmax(马达16的电流值为ICmax以下)时,进入步骤S6,碰撞判定部46判定为未发生相对于主轴部24的碰撞。步骤S6之后,异常诊断部42结束异常诊断处理。
在步骤S2中,碰撞判定部46判定为有相对于主轴部24的碰撞之后,进入步骤S7,碰撞判定部46判定碰撞的方向。具体而言,碰撞判定部46根据位置反馈数据、速度反馈数据、或马达电流值,确定相对于主轴部24的碰撞发生时刻。例如,碰撞判定部46根据位置反馈数据和速度反馈数据,确定工作台10的移动速度发生变化的时刻,并将该时刻作为碰撞时刻。并且,碰撞判定部46确定碰撞时的工作台10的移动方向,并将该移动方向作为碰撞方向。或者,碰撞判定部46根据通过加速度传感器38检测出的滑枕28的X轴、Y轴、及Z轴方向的各加速度,判定碰撞方向。
接着,进入步骤S8,损伤判定部50根据主轴轴承30的位移数据和滑枕28的加速度数据等,判定主轴轴承30的损伤程度(轴承损伤判定处理)。接着,进入步骤S9,损伤判定部50根据主轴轴承30的位移数据和滑枕28的加速度数据等,判定滑枕28和鞍座26的损伤程度(滑枕/鞍座损伤判定处理)。步骤S9之后,异常诊断部42结束异常诊断处理。
接着,对在异常诊断处理的步骤S8中损伤判定部50所执行的轴承损伤判定处理进行说明。图5是轴承损伤判定处理的流程图。
如图5所示,若轴承损伤判定处理开始,则在步骤S11中,损伤判定部50判定主轴轴承30的位移量是否超过DDmax(mm)。该DDmax是假设主轴轴承30未受到损伤时的主轴轴承30的最大位移量,且已预先设定。在主轴轴承30的位移量超过DDmax时,进入步骤S12,损伤判定部50判定主轴轴承30受到损伤。
另一方面,在主轴轴承30的位移量未超过DDmax(主轴轴承30的位移量为DDmax以下)时,进入步骤S13,损伤判定部50判定主轴系统是否发生异常。具体而言,损伤判定部50通过控制主轴32旋转的控制器,检测出主轴32的旋转异常和旋转损失、或使主轴32旋转的马达的过负载,通过该控制器,在输出了主轴系统发生异常情况的警报信息时,判定主轴系统发生异常。
结果,在主轴系统发生异常时,进入步骤S14,损伤判定部50推定沿碰撞方向对主轴部24施加的冲击力F。损伤判定部50根据F=Tm+(M·α)算出冲击力F。在此,Tm是碰撞时通过马达16产生的转矩,损伤判定部50根据马达电流值算出Tm。并且,M是与主轴部24碰撞的移动物体的惯性。更详细而言,在通过图4说明的异常诊断处理的步骤S7中,通过碰撞判定部46判定的碰撞方向为X轴方向时,损伤判定部50根据M=(工作台10的重量)+(工件12的重量)算出M。并且,在通过碰撞判定部46判定的碰撞方向为Y轴方向时,损伤判定部50根据M=(鞍座26的重量)+(滑枕28的重量)算出M。并且,在通过碰撞判定部46判定的碰撞方向为Z轴方向时,损伤判定部50根据M=滑枕28的重量算出M。并且,α是通过加速度传感器38检测出的滑枕28的加速度。
接着,进入步骤S15,损伤判定部50判定在步骤S14中推定出的冲击力F是否超过主轴轴承30的额定静荷载。结果,在冲击力F超过主轴轴承30的额定静荷载时,有可能在主轴轴承30产生需要更换的程度的变形或损伤。因此,进入步骤S12,损伤判定部50判定主轴轴承30受到损伤。
步骤S13中,在主轴系统未发生异常时,即通过控制主轴32的旋转的控制器,在没有输出主轴系统发生异常情况的警报信息时,或在步骤S15中冲击力F未超过主轴轴承30的额定静荷载(冲击力F为主轴轴承30的额定静荷载以下)时,进入步骤S16,损伤判定部50获取基于主轴32旋转的滑枕28的振动的频率特性。具体而言,损伤判定部50根据通过加速度传感器38检测出的滑枕28的加速度数据,进行基于主轴32旋转的滑枕28的振动的频率分析。并且,损伤判定部50获取相当于主轴32转速的基频、及相对于该基频的谐波频率的峰值。
接着,在步骤S17中,损伤判定部50判定在步骤S16中获取的滑枕28的振动的基频及谐波频率的峰值是否超过PDmax。该PDmax是假设主轴轴承30未受到损伤时的最大峰值,且已预先设定。在滑枕28的振动的基频及谐波频率的峰值超过PDmax时,进入步骤S12,损伤判定部50判定主轴轴承30受到损伤。
另一方面,在滑枕28的振动的基频及谐波频率的峰值未超过PDmax(峰值为PDmax以下)时,进入步骤S18,损伤判定部50判定在步骤S16中获取的滑枕28的振动的频率特性是否与正常时的频率特性一致。在步骤S16中获取的滑枕28的振动的基频及谐波频率距正常时的基频及谐波频率一定范围内,且这些基频及谐波频率的峰值距正常时的峰值一定范围内时,损伤判定部50判定滑枕28的振动的频率特性与正常时的频率特性一致。
结果,在滑枕28的振动的频率特性与正常时的频率特性不一致时,进入步骤S12,损伤判定部50判定主轴轴承30受到损伤。
另一方面,在滑枕28的振动的频率特性与正常时的频率特性一致时,进入步骤S19,损伤判定部50判定主轴轴承30未受到损伤。
在步骤S12或步骤S19之后,损伤判定部50结束轴承损伤判定处理,并返回到主程序。
接着,对在异常诊断处理的步骤S9中损伤判定部50所执行的损伤判定处理进行说明。图6是滑枕/鞍座损伤判定处理的流程图。
如图6所示,若滑枕/鞍座损伤判定处理开始,则在步骤S21中,损伤判定部50判定工作台10的驱动系统是否发生异常。具体而言,在通过控制部18检测出滚珠丝杠6的旋转异常和旋转损失、或马达16的过负载,并输出了工作台10的驱动系统发生异常情况的警报信息时,损伤判定部50判定工作台10的驱动系统发生异常。
结果,在工作台10的驱动系统发生异常时,进入步骤S22,损伤判定部50判定通过图5说明的轴承损伤判定处理的在步骤S14中推定出的冲击力F是否超过滑枕28的承受负载。结果,在冲击力F超过滑枕28的承受负载时,有可能在滑枕28产生需要修理的程度的变形或损伤。因此,进入步骤S23,损伤判定部50判定滑枕28受到损伤。
另一方面,在步骤S21中,工作台10的驱动系统未发生异常时,即通过控制部18,没有输出工作台10的驱动系统发生异常情况的警报信息时、或在步骤S22中冲击力F未超过滑枕28的承受负载(冲击力F为滑枕28的承受负载以下)时,进入步骤S24,滑枕变形量推定部48推定碰撞时的滑枕28前端的位移量L。
图7是表示因碰撞而变形的滑枕28的局部放大侧视图。若设置在移动的工作台10上的工件12与滑枕28碰撞,则如图7中的虚线所示,滑枕28沿碰撞方向变形。滑枕变形量推定部48推定该碰撞时的滑枕28前端的位移量L。
图8是表示碰撞前后的工作台10的位置的时间变化的线图。在该图8中,横轴表示时间,纵轴表示工作台10的位置。
如图8所示,工作台10的移动速度(即,工作台10的位置的时间变化的倾向)发生变化的时刻T0为碰撞时刻。滑枕变形量推定部48根据位置反馈数据,算出碰撞时的工作台10的位置C0和工作台10的位置停止变化的停止位置C1之间的距离,并将该距离推定为碰撞时的滑枕28前端的位移量L。
接着,进入步骤S25,损伤判定部50判定在步骤S24中通过变形量推定部48推定出的滑枕28前端的位移量L是否超过LDmax。该LDmax是假设滑枕28和鞍座26未受到损伤时的滑枕28前端的最大位移量,且X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的各碰撞方向是预先设定的。
图9是表示碰撞时滑枕28的自鞍座26起的突出量和LDmax的关系的线图。该图9中,横轴表示LDmax,纵轴表示滑枕28的自鞍座26起的突出量。
如图9所示,滑枕28的自鞍座26起的突出量越大,即使位移较小,滑枕28和鞍座26也容易损伤,因此LDmax变小。
并且,在碰撞方向为X轴方向时,即使与其他碰撞方向相比位移较小,滑枕28和鞍座26也容易损伤,因此与其他碰撞方向相比LDmax变得最小。相对于此,在碰撞方向为Z轴方向时,即使与其他碰撞方向相比位移较大,滑枕28和鞍座26不容易损伤,因此与其他碰撞方向相比LDmax变得最大。在碰撞方向为Y轴方向时,LDmax成为碰撞方向为X轴方向时与Z轴方向时的中间大小。
步骤S25的结果,在步骤S24中通过变形量推定部48推定出的滑枕28前端的位移量超过LDmax时,进入步骤S23,损伤判定部50判定滑枕28和鞍座26受到损伤。
在步骤S25中,滑枕28前端的位移量L未超过LDmax(滑枕28前端的位移量L为LDmax以下)时,进入步骤S26,损伤判定部50判定滑枕28和鞍座26未受到损伤。
步骤S23或步骤S26之后,损伤判定部50结束滑枕/鞍座损伤判定处理,并返回到主程序。
接着,对上述本实施方式的异常诊断装置40及异常诊断方法的作用效果进行说明。
首先,碰撞判定部46根据通过位移传感器36检测出的主轴轴承30的位移量或通过加速度传感器38检测出的滑枕28的加速度中的至少任一个,判定滑枕28或主轴32是否与工件12发生了碰撞,在通过碰撞判定部46判定为与滑枕28或主轴32发生了碰撞时,损伤判定部50根据主轴轴承30的位移量、滑枕28的加速度、或基于由该滑枕28的加速度得到的主轴32的旋转的滑枕28的振动的频率特性中的至少任一个,判定主轴轴承30的损伤程度。
即,碰撞判定部46根据通过与主轴系统的碰撞而变形的主轴轴承30的位移量和通过与主轴系统的碰撞而移动的滑枕28的加速度,判定主轴系统是否与工件12发生了碰撞,因此能够直接判定是否发生了碰撞。并且,损伤判定部50根据基于主轴轴承30的损伤程度而变化的主轴轴承30的位移量、滑枕28的加速度、或滑枕28的振动的频率特性,判定主轴轴承30的损伤程度,因此能够可靠地掌握主轴系统的因碰撞导致的主轴轴承30的损伤程度。尤其,损伤判定部50根据主轴轴承30的位移量判定主轴轴承30的损伤程度,由此能够直接判定主轴轴承30的损伤程度。并且,损伤判定部50根据基于主轴32的旋转的滑枕28的振动的频率特性判定主轴轴承30的损伤程度,由此能够从基频和峰值等多个侧面更严格地判定主轴轴承30的损伤程度。
并且,在通过碰撞判定部46判定为与滑枕28或主轴32发生了碰撞时,损伤判定部50根据通过加速度传感器38检测出的滑枕28的加速度、或通过滑枕变形量推定部48推定出的滑枕28的变形量中的至少任一个,判定滑枕28和鞍座26的损伤程度。
即,损伤判定部50根据基于滑枕28和鞍座26的损伤程度而变化的滑枕28的加速度、或滑枕28的变形量判定滑枕28和鞍座26的损伤程度,因此,能够可靠地掌握主轴系统的因碰撞导致的滑枕28和鞍座26的损伤程度。尤其,损伤判定部50根据滑枕28的变形量判定滑枕28和鞍座26的损伤程度,由此能够直接判定滑枕28和鞍座26的损伤程度。
并且,滑枕变形量推定部48根据通过位置检测器20检测出的工作台10的位置变化,推定滑枕28的变形量。即,滑枕变形量推定部48根据设置于工作台10上的工件12或工作台10自身与主轴系统碰撞时的工作台10的位置变化,推定滑枕28的变形量,因此无需使用直接检测滑枕28的变形量的传感器,就能够可靠地推定滑枕28的变形量。
符号说明
1-机床,2-车床,4-支架,6-滚珠丝杠,8-螺帽,10-工作台,12-工件,14-减速齿轮,16-马达,18-控制部,20-位置检测器,22-脉冲编码器,24-主轴部,26-鞍座,28-滑枕,30-主轴轴承,32-主轴,34-工具,36-位移传感器,38-加速度传感器,40-异常诊断装置,42-异常诊断部,44-存储部,46-碰撞判定部,48-滑枕变形量推定部,50-损伤判定部。

Claims (3)

1.一种机床的异常诊断装置,其中,加工工件的工具安装在主轴上,该主轴通过轴承被支承,该轴承通过支承结构体被支承,所述机床的异常诊断装置的特征在于,具有:
轴承位移量检测机构,检测上述轴承的位移量;
加速度检测机构,检测上述支承结构体的加速度;
碰撞判定机构,根据通过上述轴承位移量检测机构检测出的上述轴承的位移量或通过上述加速度检测机构检测出的上述支承结构体的加速度中的至少任一个,判定上述支承结构体或上述主轴是否与工件发生了碰撞;
损伤判定机构,在通过上述碰撞判定机构判定为上述支承结构体或上述主轴与工件发生了碰撞时,根据基于由上述支承结构体的加速度得到的上述主轴的旋转的上述支承结构体的振动的频率特性,判定上述轴承的损伤程度;及
支承结构体变形量推定机构,推定上述支承结构体的变形量,
上述损伤判定机构在通过上述碰撞判定机构判定为与上述支承结构体或上述主轴发生了碰撞时,根据通过上述加速度检测机构检测出的上述支承结构体的加速度或通过上述支承结构体变形量推定机构推定出的上述支承结构体的变形量中的至少任一个,判定上述支承结构体的损伤程度。
2.根据权利要求1所述的机床的异常诊断装置,其中,
上述机床具有沿与上述主轴的轴线方向正交的方向移动的移动体和检测该移动体的位置的位置检测机构,
上述支承结构体变形量推定机构根据通过上述位置检测机构检测出的上述移动体的位置变化,推定上述支承结构体的变形量。
3.一种机床的异常诊断方法,其中,加工工件的工具安装在主轴上,该主轴通过轴承被支承,该轴承通过支承结构体被支承,所述机床的异常诊断方法的特征在于,具有如下步骤:
检测上述轴承的位移量的步骤;
检测上述支承结构体的加速度的步骤;
根据上述检测出的上述轴承的位移量或上述支承结构体的加速度中的至少任一个,判定上述支承结构体或上述主轴是否与工件发生了碰撞的步骤;
在判定为上述支承结构体或上述主轴与工件发生了碰撞时,根据基于由上述支承结构体的加速度得到的上述主轴的旋转的上述支承结构体的振动的频率特性,判定上述轴承的损伤程度的步骤;及
推定上述支承结构体的变形量的步骤,
在判定为与上述支承结构体或上述主轴发生了碰撞时,在判定上述轴承的损伤程度的步骤中,根据上述支承结构体的加速度或上述支承结构体的变形量中的至少任一个,判定上述支承结构体的损伤程度。
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