CN107797518B - 数值控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种数值控制装置，其在通过履带使轴与电动机耦合的机械中能够检测履带的寿命，该数值控制装置具备：轴脉冲取得部，其取得成为控制对象的机床所具备的轴的脉冲；电动机脉冲取得部，其取得驱动上述轴的电动机的脉冲；轴转速计算部，其根据所取得的上述轴的脉冲来计算出轴的转速；电动机转速计算部，其根据所取得的上述电动机的脉冲来计算出上述电动机的转速；实际滑动距离计算部，其根据上述轴的转速和上述电动机的转速来计算出上述履带的实际滑动距离；以及履带寿命判定部，其在上述履带的实际滑动距离超过了预先决定的阈值时判定为达到了上述履带的寿命。

Description

数值控制装置
技术领域
本发明涉及一种数值控制装置，特别涉及一种能够检测主轴和电动机之间的履带的寿命的数值控制装置。
背景技术
机床中，将电动机的旋转动力传递给主轴的履带等动力传递部由于其长期的使用而达到寿命。在V带与平带中，由于使用状况或电动机的旋转数、加减速会在履带和滑轮之间产生滑动。滑动造成的摩擦的一部分对履带的损耗产生影响，因此将滑动考虑为履带的寿命因素。另外，履带的劣化越快，越容易产生滑动，滑动量有变大的趋势。
在机床中，以往检测将电动机与主轴结合的履带的滑动等异常。
例如，在日本特开昭61-103750号公报中公开了一种异常检测方法，比较主轴的转速和电动机的转速，当该主轴的转速与电动机的转速之间的差偏离了考虑在电动机与主轴之间预先规定的减速比的速度差时，判定主轴与电动机之间的动力传递部产生了异常。
另外，在日本特开2005-246534号公报中公开了以下方法，比较控制装置的指令旋转数与主轴的实际旋转数，并在其比例超过容许值的状态持续了容许时间时判断为异常，并使主轴电动机停止。
在日本特开2015-106936号公报中公开了一种异常检测方法，具有主轴每旋转1圈时输出信号的一圈旋转信号检测单元，计算从检测出一圈旋转信号开始到检测下一个一圈旋转信号之间的电动机旋转角的变化量，当各个1圈旋转信号间的电动机旋转角的变化量偏离预定条件时，或者当电动机的转速与主轴的转速之间的差偏离预定的条件时，判定为主轴与电动机之间的动力传递部产生了异常。
进一步地，日本特开平5-233046号公报中公开了一种滑动检测装置，每次主轴停止时存储上次的主轴停止位置和这次的主轴停止位置，求出两者间的偏差，当偏差超过了容许上限值时判定为滑动。
在上述现有技术中，当履带当前产生异常时能够检测该异常，但是很难事先检测履带的寿命。履带退化越快，越容易产生滑动，滑动量有急速变大的倾向。因此，在现有技术中，大多决定在大幅开始滑动的状态或者履带断裂的状态下判定为异常的阈值，但是在产生阈值以下的轻微滑动的状态下，不能够事先检测履带的寿命。
发明内容
因此，本发明的目的为提供一种数值控制装置，在电动机与轴通过履带而结合的机械中能够检测出履带的寿命。
本发明中提供一种数值控制装置，通过累积在履带中产生的滑动，求出履带的实际滑动距离，当该距离超过了预先设定的阈值时，判定达到了履带的寿命。在本发明的数值控制装置中，在适当地调整了履带的张力的状态下，测量履带的实际滑动距离。此时，为了每次以同样的条件进行测量，使用预先准备好的寿命评价用的试验程序。求出执行试验程序中的履带的实际滑动距离，当该距离超过了阈值时，判定为达到了履带的寿命并将履带的异常通知给操作员。
并且，本发明的数值控制装置对电动机与轴通过履带而结合，且进行经由上述履带将上述电动机的驱动力传输给上述轴的履带驱动的机械进行控制，该数值控制装置具备：轴脉冲取得部，其取得上述轴的脉冲；电动机脉冲取得部，其取得上述电动机的脉冲；轴转速计算部，其根据所取得的上述轴的脉冲计算出上述轴的转速；电动机转速计算部，其根据所取得的上述电动机的脉冲计算出上述电动机的转速；实际滑动距离计算部，其根据上述轴的转速和上述电动机的转速，计算出上述履带的实际滑动距离；以及履带寿命判定部，其在上述履带的实际滑动距离超过了预先决定的阈值时，判定为达到了上述履带的寿命。在本发明的上述数值控制装置中，根据履带寿命评价用的试验程序执行时收集到的数据，决定上述履带寿命判定部进行的上述履带的寿命判定所使用的阈值。
根据本发明，操作员能够事先知道连接轴与电动机的履带的寿命，能够防止机械的故障。另外，事先知道履带的寿命，由此能够督促履带的更换作业，能够防止履带断裂造成的无意的加工工序的停止。
附图说明
通过参照附图的以下实施例的说明，使本发明的上述以及其他目的和特征变得更加明确。
图1是表示本发明一个实施方式的单元控制系统的概要结构图。
图2是表示本发明一个实施方式的履带寿命评价用的试验程序的例子的图。
图3是表示本发明一个实施方式的试验程序执行时检测出的主轴电动机以及主轴的旋转数的图表。
图4是表示本发明一个实施方式的数值控制装置的概要性的功能框图的图。
图5是表示图4所示的数值控制装置100的动作的图。
具体实施方式
以下，与附图一起说明本发明的实施方式。首先，说明用于计算本发明的履带的滑动距离的顺序。图1是表示通过主轴电动机对主轴进行履带驱动的主轴驱动部的概要性的结构的图。主轴驱动部10具备安装在机床上的主轴电动机1、主轴2。主轴电动机1的输出轴上安装有滑轮(pulley)4，另外，主轴2上安装有另外的滑轮5。如图1所示，通过履带3连接滑轮4和滑轮5，通过这样的结构连接主轴电动机1和主轴2，若主轴电动机1被驱动，则输出轴的旋转通过滑轮4、履带3、滑轮5被传输给主轴2。另外，在主轴电动机1上安装有检测主轴电动机1的旋转数的电动机传感器6，在主轴2上安装有检测主轴2的旋转数的轴传感器7，通过测量从各个传感器输出的反馈脉冲能够检测出主轴电动机1、主轴2的旋转状况。在图1所示的主轴驱动部10中，将滑轮4和滑轮5的半径设为不同，由此也可以构成为主轴2的旋转数相对于主轴电动机1的旋转数不同，但是以下为了说明的简单，将滑轮4和滑轮5的半径设为相同并进行说明。
本发明中，在使用如图1所示的、具备通过履带3连接了主轴电动机1和主轴2的主轴驱动部10的机床时，通过电动机传感器6来测量主轴电动机1的反馈脉冲数P1[pulse]。另外，通过轴传感器7来测量主轴2的反馈脉冲数P2[pulse]。如果将测量时间设为t[msec]、将主轴电动机1的每一次旋转的脉冲数设为P1’[pulse/rev]、将主轴2的每一次旋转脉冲数设为P2’[pulse/rev]，则通过以下的公式1表示主轴电动机1的电动机旋转数S1(t)[rpm]、主轴2的主轴旋转数S2(t)[rpm]。
[公式1]
Figure BDA0001395367390000041
Figure BDA0001395367390000042
其中，若将主轴电动机1与主轴2的滑轮半径分别设为r1[mm]、r2[mm]，则通过以下的公式2表示从开始主轴电动机1的驱动到时间T[min]为止所产生的滑动的累积值即实际滑动距离L[mm]。
[公式2]
Figure BDA0001395367390000043
而且，将容许最大滑动距离设为Lmax[mm]的情况下，L＞Lmax时将履带的异常通知给操作员。通过使用预先生成的试验用程序进行寿命试验等来决定容许最大滑动距离Lmax并设定Lmax的值即可。在实际进行履带的寿命判定时，执行将与在寿命试验中所使用的试验用程序相同的指令指示给主轴电动机1的履带寿命评价用程序，比较作为其结果得到的滑动距离L和容许最大滑动距离Lmax来进行寿命判定。另外，以ITP周期(分配周期)等详细的周期进行反馈脉冲的采样。
以下，使用具体的例子来说明上述顺序。在本实施方式中，假设通过数值控制装置来控制机床，并在该数值控制装置中执行履带寿命评价用程序(试验用程序)来判定履带3的寿命。图2是表示履带寿命评价用程序(试验用程序)的例子的图。执行了图2例示的履带寿命评价用程序(试验用程序)的结果，得到图3所示的主轴电动机1的旋转数以及主轴2的旋转数。这里，如果将滑轮的半径设为r1＝r2＝50[mm]，将测量时间设为T＝0.5[min]，则如以下的公式3那样求出实际滑动距离L。将这样求出的滑动距离L与针对数值控制装置通过寿命试验等预先决定并设定的容许最大滑动距离Lmax比较，由此能够判定履带3是否达到了寿命。
Figure BDA0001395367390000051
另外，本实施方式中，不仅存在(主轴电动机的旋转数)≥(主轴旋转数)的区域，也存在(主轴电动机的旋转数)＜(主轴旋转数)的区域(图3所示的图表中的时间21秒之前的区域)。这种情况下，在专利文献4所示的现有技术中，只考虑每次主轴停止的位置的差，因此如本实施方式这样滑动方向变化时无法求出实际的滑动距离。另一方面，在使用了本发明的方法时，对差加上绝对值来进行累积计算，因此在任何的区域中都能够以正值计算出滑动距离，能够求出实际的滑动距离。
图4是表示本实施方式的数值控制装置的主要部位的功能框图。
另外，图5是表示本实施方式的处理流程的流程图。以下，使用图4、图5来说明本实施方式的数值控制装置的动作。另外，图4的实际滑动距离计算部160、履带寿命判定部170以及图5的步骤SA04、SA05是本发明所追加的功能和步骤。
[步骤SA01]数值控制装置100从未图示的存储器读出履带寿命评价用程序并执行。
[步骤SA02]电动机旋转指令部110按照数值控制装置100所执行的履带寿命评价用程序的各个程序块的指令，将旋转指令输出给主轴电动机1。
[步骤SA03]电动机脉冲取得部120从电动机传感器6取得电动机脉冲。另外，轴脉冲取得部130从轴传感器7取得轴脉冲。
[步骤SA04]电动机转速计算部140根据由电动机脉冲取得部120取得的电动机脉冲来计算主轴电动机1的转速。另外，轴转速计算部150根据由轴脉冲取得部130取得轴脉冲来计算主轴2的转速。
[步骤SA05]实际滑动距离计算部160根据在步骤SA04计算出的主轴电动机1的转速以及主轴2的转速来计算实际滑动距离L。
[步骤SA06]履带寿命判定部170执行寿命判定处理，该寿命判定处理是基于在步骤SA05求出的实际滑动距离L和在未图示的存储器中预先设定的容许最大滑动距离Lmax的处理。
以上，到此为止说明了本发明的实施方式，但是本发明不限于上述实施方式的例子，能够通过增加适当的变更以各种方式来实施。
例如，在上述实施方式中，以主轴电动机对主轴进行履带驱动的主轴驱动部为例进行了说明，但是，本发明不限于主轴电动机、主轴，而能够适当用于电动机对轴进行履带驱动的驱动系统中的履带寿命的判定。
以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不限于上述实施方式的例子，能够通过增加适当的变更以其他方式来实施。

Claims (2)

1.一种数值控制装置，其对通过履带结合电动机与轴的机械进行控制，该机械进行经由履带将上述电动机的驱动力传输给上述轴的履带驱动，其特征在于，该数值控制装置具备：
轴脉冲取得部，其取得上述轴的脉冲；
电动机脉冲取得部，其取得上述电动机的脉冲；
轴转速计算部，其根据所取得的上述轴的脉冲计算出上述轴的转速；
电动机转速计算部，其根据所取得的上述电动机的脉冲计算出上述电动机的转速；
实际滑动距离计算部，其根据如下公式计算出表示上述轴的转速与上述电动机的转速的差的绝对值的累积的上述履带的实际滑动距离：
Figure FDA0002547444850000011
其中，r1、r2分别是上述电动机、上述轴的滑轮半径，S1、S2分别是上述电动机、上述轴的转速；以及
履带寿命判定部，其在上述履带的实际滑动距离超过了预先决定的阈值时，判定为达到了上述履带的寿命。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
根据履带寿命评价用的试验程序执行时收集到的数据，决定上述履带寿命判定部进行的上述履带的寿命判定所使用的阈值。
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