CN111113119B - 进给轴异常判定系统及蜗轮异常判定系统 - Google Patents

Abstract

一种进给轴异常判定系统及蜗轮异常判定系统，本发明涉及设于工具机以判定进给轴的正常及异常的系统，该工具机具备使盘及主轴进行进给动作的多个进给轴，驱动各进给轴的伺服马达，控制此等伺服马达的驱动转矩的数值控制部，及检测进给轴的速度及进给位置的编码器；该进给轴异常判定系统具备：命令产生部，通过数值控制部使进给轴以既定速度从进给动作范围的下限值朝正方向动作至上限值；及进给轴异常判定部，监控在命令产生部所进行的进给轴的正方向动作期间驱动转矩指令，且比对正方向动作期间的监控结果与驱动转矩指令的正常值，将驱动转矩指令脱离正常值的情形判定为异常，并将该判定结果予以输出。

Description

进给轴异常判定系统及蜗轮异常判定系统

技术领域

本发明涉及一种使用在NC(Numerical Control，数值控制)工具机(以下称数控工具机)的异常判定系统。

背景技术

被分类为工具机的加工中心机(machine center)具备关于X轴、Y轴、Z轴的直线方向的移动，及A轴、B轴、C轴的旋转方向的移动的多个进给轴，且通过数值控制(NC)，使主轴以既定速度移动至关于所述X轴、Y轴、Z轴、A轴、B轴、C轴等各轴的位置，以进行加工。此等进给动作，通过反馈控制驱动对应各轴的进给轴的伺服马达(servo motor)来执行。

作为一代表例，经NC化后的旋转盘(rotary table)装置，包含：圆盘；主轴，接续于该圆盘的下部而设置；蜗轮(worm gear)，设于主轴；蜗杆螺杆，卡合于蜗轮；主齿轮(maingear)，设于蜗杆螺杆的轴杆(shaft)；马达齿轮，卡合于主齿轮；伺服马达，连接于马达齿轮；及控制部，控制伺服马达的驱动转矩(torque)。主轴例如为关于A轴的进给轴，其执行旋转方向的进给动作。

具体而言，蜗轮与蜗杆螺杆彼此咬合，将伺服马达的驱动转矩，经由马达齿轮、主齿轮而传递至蜗杆螺杆，且使蜗轮旋转。由于在旋转盘的主轴的外围安装有蜗轮，因此圆盘会伴随着蜗轮的旋转而旋转，分度为所期望的角度。

在如旋转盘装置的代表例(NC分度单元)中用以修正分度的误差的方法，例如已记载于下述的专利文献1中。专利文献1中修正分度误差的原理，为根据在360°全周的旋转盘的分度误差的分布会显示出在旋转角度0°、180°、360°上分度误差成为0，而在旋转角度90°、270°上分度误差成为最大的三角函数的波形的技术思维，而迅速地完成分度误差的修正。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本特开2012-035367号公报。

发明内容

[发明所欲解决的课题]

在专利文献1中，首先需要依将旋转盘旋转360°时的每一度来测量误差。误差的测量通过将旋转编码器(rotary encoder)等测量器具安装于主轴后端来进行。此测量在旋转编码器的设定(setting)及资料收集等方面需要人力及时间。

近来，对于工具机的省人力化、高效率化的要求已逐渐高涨。因此，例如，在工具机的启动时或未将工件(work)卡紧在工具机上的闲置(idle)时等，若能够在空置时间简便且迅速地诊断分度角度的精确度不良，在生产管理上较为有利。

本发明的目的为提供一种较以往更为简便而且迅速地诊断、判定数控工具机的进给轴是否有被精确度良好地分度的技术。

[用以解决问题的手段]

本发明的蜗轮异常判定系统是一种设于分度单元，以判定主轴的正常及异常的系统，该分度单元具备：主轴，执行分度；蜗轮，设于主轴；蜗杆螺杆，与蜗轮咬合；伺服马达，驱动蜗杆螺杆；数值控制部，控制伺服马达的驱动转矩；及编码器，检测主轴的速度或位置；该蜗轮异常判定系统具备：命令产生部，通过数值控制部使主轴以既定速度从分度角度0°正旋转至360°；及蜗轮异常判定部，监控在命令产生部所进行的主轴的正旋转期间从数值控制部输出至伺服马达的驱动转矩指令及/或位置反馈，且比对正旋转期间的监控结果与驱动转矩指令的正常值，将驱动转矩指令未脱离正常值的情形判定为正常，且将驱动转矩指令脱离正常值的情形判定为异常，并将该判定结果予以输出。另外，蜗轮异常判定部根据伺服马达的既定速度及从主轴的正旋转开始时至脱离时为止的时间，或依据所述位置反馈，而算出主轴的分度角度，且将脱离正常值的驱动转矩指令的分度角度作为异常分度角度予以输出。

依据本发明的蜗轮异常判定系统，可在主轴未安装测量器具的情形下，从伺服马达的数值控制相关的资料，发现主轴的蜗轮异常。数值控制部例如根据设于伺服马达的编码器所检测出的伺服马达旋转轴的旋转角度，将伺服马达进行反馈控制，进而算出主轴的角度及位置。主轴例如为旋转盘装置的旋转轴，或为倾斜轴。本发明的蜗轮异常判定系统例如可为单体的数控工具机，或也可为例如彼此分离的电脑(computer)及数控工具机的组合，或也可为例如由彼此分离的一台电脑及多台数控工具机所构成的网络。依据本发明，由于可区别异常分度角度与正常被分度的分度角度，因此分度单元的维修、检查变得容易。

伺服马达的所述的既定速度虽无特别限定，但例如为固定速度。驱动转矩指令的正常值预先被记忆于蜗轮异常检测部，或是从外部输入至蜗轮异常检测部。正旋转从主轴的正面观看时可为顺时针旋转，或也可为逆时针旋转。作为本发明的一型态，正常值为将主轴、盘之类的旋转部件等新安装于分度单元且进行试运行，及将工件的加工所需的辅助具安装于工具机上进行运转之后的驱动转矩指令。在此，较优选为最初的试行运转刚结束后的驱动转矩指令。

驱动转矩指令的正常值在上限值及下限值之间伴随着变动幅度。正常值的上限值及下限值，在例如0°至360°的所有范围内为固定。或者，例如在0°至360°的范围内描绘出正弦曲线(sine curve)。本发明中，所谓驱动转矩指令的监控结果脱离正常值，指例如监控结果从正常值的变动幅度偏离而变大，或是监控结果从正常值的变动幅度偏离而变小之意。

作为本发明的一型态，监控结果的脱离是指驱动转矩指令的监控结果会较正常值乘上比1更大的既定系数所得出的值更大。例如对被当作正常值的驱动转矩指令的变动幅度乘上系数1.3，当驱动转矩指令的结果较正常值的上限值更大30％以上时，即视为已脱离正常值而判定为异常。

蜗轮为正常或是异常的判定虽可以仅旋转一圈的正旋转来进行，但作为较优选型态，以进一步进行逆旋转为优选。或者也可旋转多圈来进行。例如，命令产生部通过数值控制部使主轴以既定的速度从分度角度360°逆旋转至0°，蜗轮异常判定部在依据伺服马达的逆旋转期间的预定角度及从主轴的逆旋转开始至逆旋转期间的偏离为止的时间，或依据输出至伺服马达的位置反馈，而算出主轴的分度角度，并将该分度角度作为异常分度角度而予以输出。依据此型态，由于以二次旋转来执行异常判定，使得发现蜗轮异常的能力获得提升。

作为较优选型态，本发明还具备齿隙(back lash)量算出部，该齿隙量算出部算出异常分度角度的蜗轮与蜗杆螺杆的咬合部位中的齿隙量。依据此型态，若齿隙量较小，则可修正数值控制的参数，而继续使用分度单元。

作为一型态，主轴上固定有旋转盘。并且，齿隙量算出部执行首先通过数值控制部使主轴正旋转至异常分度角度，接着通过数值控制部使主轴逆旋转的齿隙算出程序，且从逆旋转时的驱动转矩指令的经时性变化，或从逆旋转时的相对于驱动转矩指令的位置的变化，而算出逆旋转的齿隙量。

作为较优选型态，当0°至360°的范围中的多个分度角度被判定为异常时，齿隙量算出部在所有的异常分度角度算出齿隙量。作为更优选的型态，还具备分度角度异常判定显示部，该分度角度异常判定显示部显示从异常分度角度等蜗轮异常判定部所输出的信息。

本发明的异常判定系统可适用于如所述的主轴及蜗轮般通过旋转动作分度出进给位置的进给轴，此外还可适用于数控工具机的X轴、Y轴、Z轴、A轴、B轴、C轴之类的所有进给轴。

也就是，将所述的主轴改称为进给轴，所述的分度角度改称为进给位置的本发明的进给轴异常判定系统，是一种设于工具机以判定进给轴的正常及异常的系统，该工具机具备进给轴、驱动进给轴的伺服马达、控制伺服马达的驱动转矩的数值控制部及检测进给轴的速度或位置的编码器；该进给轴异常判定系统具备：命令产生部，通过数值控制部使进给轴以既定速度从进给动作范围的下限值朝正方向动作至上限值；及进给轴异常判定部，监控在命令产生部所进行的进给轴的正方向动作期间从数值控制部输出至伺服马达的驱动转矩指令及/或位置反馈，且比对正方向动作期间的监控结果与驱动转矩指令的正常值，将驱动转矩指令脱离正常值的情形判定为异常，并将该判定结果予以输出。另外，进给轴异常判定部根据伺服马达的既定速度及从进给轴的正方向动作开始时至正方向动作期间的脱离时为止的时间，或依据位置反馈，而算出进给轴的进给位置，且将该进给位置作为异常进给位置予以输出。

进给轴也可为例如所述旋转运动的主轴。此时，可经由所述的蜗轮的齿轮机构来驱动主轴，或者也可通过直动式马达(直接驱动(direct drive)电动马达)来驱动主轴。或者，进给轴通过直线等的线性(linear)运动来进行进给动作。例如，经由滚珠螺杆机构将伺服马达的输出旋转转换为直线运动。编码器可例如设于伺服马达，以检测伺服马达旋转轴的速度或位置，且根据此检测结果而检测出进给轴的速度或位置。

作为本发明的进给轴异常判定系统的一型态，正常值为新安装工具机且进行试运行，接着将工件的加工所需的辅助具安装于工具机上进行运转之后的驱动转矩指令。如此，将如同新品般的工具机的驱动转矩指令设为正常值，以判断经年劣化后的工具机的驱动转矩指令是否脱离了正常值。

作为本发明的进给轴异常判定系统的一型态，脱离是指驱动转矩指令的监控结果，会较正常值乘上比1更大的既定系数，例如1.3之类的增加30％的系数所得出的值更大之意。

作为本发明的进给轴异常判定系统的一型态，命令产生部通过数值控制部使进给轴以既定速度从进给动作范围的上限值朝反方向动作至下限值，进给轴异常判定部根据既定的速度及从进给轴的反方向动作开作时至反方向动作期间中的脱离时为止的时间，或依据位置反馈，而算出进给轴的进给位置，且将该进给位置作为异常进给位置予以输出。依据此型态，判定精确度即获得提升。

[发明的功效]

如此，依据本发明，可较以往更为简便而且迅速地诊断、判定是否有被精确度良好地分度且分度角度是正常还是异常。此外，依据本发明，工具机可自我诊断分度角度的正常、异常，使得分度单元的检查可节省人力且提高效率。

附图说明

图1为执行主轴的分度的分度单元的分解立体图。

图2为显示在旋转盘装置内部所执行的伺服控制的示意图。

图3为显示蜗轮及蜗杆螺杆的前视图。

图4为显示图3中与蜗杆螺杆咬合的蜗轮的作用面的放大图。

图5为显示从旋转盘装置的数值控制部输出至主轴伺服马达的驱动转矩指令的监控结果的曲线图(异常值)。

图6为显示从旋转盘装置的数值控制部输出至主轴伺服马达的驱动转矩指令的监控结果的曲线图(正常值)。

图7为以时间序列说明作用于倾斜轴的不平衡(unbalance)负荷的示意图，以及显示从对应此示意图的数值控制部输出至倾斜轴伺服马达的驱动转矩指令的曲线图。

图8为显示具备多个进给轴的加工中心机的立体图。

图9为显示各进给轴的数值控制相关部位的示意图。

符号说明

10 分度单元

11 盘

12 主轴

13 蜗轮

13t 齿

14 蜗杆螺杆

15 主齿轮

16 马达齿轮

17 伺服马达

17A、17X、17Y、17Z 伺服马达

18 数值控制部

19 蜗轮异常判定部

20 齿隙量算出部

21 蜗轮异常显示部

40 主轴装置

41 主轴

50 数值控制单元

EA、EB 作用面

EC、EC-A、EC-X、EC-Y、EC-Z 编码器

SA-X、SA-Y、SA-Z、SA-A 伺服放大器。

具体实施方式

以下根据附图来详细说明本发明的实施方式。首先，说明A轴旋转盘装置以作为进给轴的代表例。

图1为显示分度单元的一例的旋转盘装置的分解立体图。图2为显示在旋转盘装置内部所执行的伺服控制的示意图。分度单元10具备盘(table)11、主轴12、蜗轮13、蜗杆螺杆14、主齿轮15、马达齿轮16、伺服马达17、数值控制部18、蜗轮异常判定部19、齿隙量算出部20及蜗轮异常显示部21，以构成旋转盘装置的主要部分。

盘11例如为圆台，旋转自如地被支撑于未图示的机壳。在盘11的表面上卡紧有未图示的工件。主轴12直立设置于盘的背面。主轴12虽为使工件旋转的旋转轴，但就未图示的变形例而言，也可为使工件倾斜的倾斜轴。蜗轮13以与主轴12成为同轴的方式安装于主轴12，且与蜗杆螺杆14咬合。蜗杆螺杆14被两侧的轴杆旋转自如地支撑。在蜗杆螺杆14的一方的轴杆端部设有主齿轮15。马达齿轮16设于伺服马达17的马达旋转轴，且与主齿轮15咬合。

在伺服马达17设有编码器EC。编码器EC检测出伺服马达17的马达旋转轴的旋转角度(也就是速度或位置)而输出至数值控制部18。从编码器EC接收伺服马达17的速度反馈的数值控制部18，将伺服马达17进行反馈控制。此外，数值控制部18连结至外部的命令产生部(未图示)。命令产生部根据数值控制程序而将位置指令PCMD输出至数值控制部18。另外，命令产生部可设于旋转盘装置，或者也可设于旋转盘装置的外部，例如统合控制多个旋转盘装置的上位电脑。

编码器EC将伺服马达17的速度反馈SPEED或是位置反馈POSF输出至数值控制部18。数值控制部18根据盘11的位置指令PCMD与位置反馈POSF的差分而求出速度指令VCMD。此外，数值控制部18根据速度指令VCMD与速度反馈SPEED的差分而求出驱动转矩指令TCMD，且经由开关SW而将驱动转矩指令TCMD输出至伺服放大器(servo amplifier)SA。伺服放大器SA放大所输入的驱动转矩指令TCMD而输出至伺服马达17。驱动转矩指令TCMD的输出是1[msec](毫秒)以内的既定的间隔。

当数值控制部18接受位置指令PCMD而将驱动转矩指令TCMD经由伺服放大器SA输出至伺服马达17时，伺服马达17依据所输入的驱动转矩指令TCMD而驱动马达齿轮16，而此驱动旋转从马达齿轮16经由主齿轮15与蜗杆螺杆14而传递至蜗轮13，且主轴12及盘11按照数值控制程序被分度。

在本实施方式中，除了通过外部的命令产生部所进行的盘11的分度外，还执行通过蜗轮异常判定部19所进行的蜗轮异常判定模式(mode)。

图2所示的位置指令PCMD、速度指令VCMD、驱动转矩指令TCMD、速度反馈SPEED、位置反馈POSF之类的伺服资料，以至少一种为对象，且通过蜗轮异常判定部19的监控部来监控。所谓监控是指连续地进行监视。

蜗轮异常判定部19根据伺服资料的监控结果，而判定主轴12是否已满足既定的精确度地被分度。蜗轮异常判定部19可为内建于旋转盘装置中，或者也可为设于旋转盘装置外部，且经由网络(network)手段等资料通讯手段而连接于数值控制部18。

在蜗轮异常判定模式中，数值控制部18被输入位置指令PCMD要使主轴12进行一次旋转。主轴12以既定速度从分度角度R0°至R360°(＝0°)进行一次旋转。在蜗轮异常判定模式中，蜗轮异常判定部19监控驱动转矩指令TCMD，且记忆驱动转矩指令TCMD的经时性变化。另外，蜗轮异常判定部19算出驱动转矩指令TCMD所对应的主轴12的分度角度Rθ且予以记忆。分度角度Rθ可根据来自编码器EC的速度反馈SPEED或位置反馈POSF而算出。

所谓既定的速度、或者既定的速度指令VCMD，是指一定速度。在此附带一提，为了提升判定精确度，伴随着分度角度的异常判定而对于伺服马达17下达的速度指令VCMD是低速区域，在蜗轮异常判定模式中不将工件卡紧于盘11。针对此点，为了提升作业效率，盘11卡紧工件时的对于伺服马达17下达的速度指令VCMD从低速区域至高速区域。

例如，在使用数年的分度单元10中，如图4所示，蜗轮13的齿面会有在周方向一部分中单向磨损的情形。当比对单向磨损的蜗轮13齿面与正常的蜗轮13齿面时，由于相对于蜗杆螺杆14的作用面也不同，因此驱动转矩指令TCMD也会不同。

图5为显示驱动转矩指令TCMD的监控结果的曲线图，其是被判定为蜗轮异常的情形。在以既定的速度指令VCMD使主轴12从分度角度0°正旋转至360°，接着使主轴12从分度角度360°逆旋转至0°的情形下，驱动转矩指令TCMD于正旋转时在分度角度180°附近(圆圈A)错乱，与正常值不同。此外，于逆旋转时在分度角度350°附近(圆圈B)及90°附近(圆圈C)错乱，溢出正常值。图5中，纵轴表示驱动转矩指令TCMD，此外，图5中，横轴是时刻，但由于伺服马达17是一定速度旋转，因此横轴与分度角度R为相同意义。

驱动转矩指令TCMD的正常值的资料，预先记忆为正旋转的情形、及逆旋转的情形。蜗轮异常判定部19比对监控结果与正常值而找出监控结果的错乱。

驱动转矩指令TCMD会错乱的理由，如图4所示，由于蜗轮13的一个异常的齿13t与蜗杆螺杆14的齿面彼此的作用面EA、EB，与蜗轮13的其余正常的齿与蜗杆螺杆14的齿面彼此的作用面不同之故。另外，从盘11的表面观察，作用面EA为主轴12及蜗轮13绕着顺时针正旋转时的作用面。此外，从盘11的表面观察，作用面EB为主轴12及蜗轮13绕着逆时针逆旋转时的作用面。通过监控正旋转及逆旋转，蜗轮异常的检测能力获得提升。

蜗轮异常判定部19根据图5的监控结果，判定为在分度角度R180°附近具有分度角度的异常，且将判定结果输出至外部。此外，判定为在分度角度R350°附近具有分度角度的异常之忧，且将判定结果输出至外部及/或蜗轮异常显示部21。在图5的例中，所判定的分度角度R180°及R350°为异常分度角度。

蜗轮异常显示部21通过声音或影像而显示蜗轮13具有异常、及异常分度角度。

为了进行比对，兹将被判定为正常时的驱动转矩指令TCMD的监控结果(曲线图)显示于图6。在以既定的速度指令VCMD使主轴12从分度角度360°逆旋转至0°，且从分度角度0°正旋转至360°的情形下，驱动转矩指令TCMD并未错乱，未溢出正常值。所谓正常值是指在伺服马达17的每一单位角度上，驱动转矩指令TCMD以一定的变动幅度W变动的无错乱的波形。

图6所示的监控结果例如为刚组装之后的新品状态。蜗轮异常判定部19可将图6所示的监控结果作为正常值予以记忆。

兹将说明返回图5，蜗轮异常判定部19发现在分度角度R180°(圆圈A、C)上监控结果的驱动转矩指令TCMD会持续既定时间以上较变动幅度W更小、或在分度角度R350°(圆圈B)上监控结果的驱动转矩指令TCMD会超出变动幅度W而大幅摆动。

如此，当在分度角度R180°及R350°上监控结果为蜗轮异常时，即启动齿隙量算出部20。齿隙量算出部20执行齿隙算出程序，而算出异常分度角度的齿隙量。

机械系统之逆旋转方向的齿隙量，根据首先在使机械系统正旋转之后停止，接着从数值控制部18输出逆旋转的速度指令VCMD及/或驱动转矩指令TCMD至伺服马达17，且从开始输出逆旋转的驱动转矩指令TCMD至机械系统实际开始逆旋转为止的所需时间及逆旋转时的驱动转矩指令TCMD的监控结果(经时性变化)来算出。另外，为了精确度良好地算出齿隙量，所述的正旋转的速度指令VCMD及逆旋转的速度指令VCMD，以低速区域较例如工件加工时的高速区域为优选。此外，以依一定速度进行逆旋转为优选。

本实施方式是一种设于分度单元10，以判定被分度单元10所分度的主轴12的分度角度R的正常及异常的装置，该分度单元10具备执行分度的主轴12，设于主轴12的蜗轮13，与蜗轮13咬合的蜗杆螺杆14，驱动蜗杆螺杆14的伺服马达17，控制伺服马达17的驱动转矩的数值控制部18，及检测伺服马达17的旋转角度的编码器EC；该装置具备：外部的命令产生部，从数值控制部18输出驱动转矩指令TCMD至伺服马达17，以使主轴12以既定速度从分度角度R0°正旋转至R360°；及蜗轮异常判定部19，在命令产生部所进行的主轴12的正旋转期间监控驱动转矩指令TCMD，且比对正旋转期间的监控结果(图5)与驱动转矩指令TCMD的正常值(图6)，将图5的驱动转矩指令TCMD脱离图6的正常值的情形判定为异常，且将该判定控结果予以输出。依据本实施方式，由于利用数值控制部18的伺服马达而判定主轴12的分度角度的精确度，因此在检查分度角度的精确度时，不需要在主轴12的后端安装旋转编码器以测量分度角度的作业。因此，可较以往更为简便而且迅速地诊断、判定是否有被精确度良好地分度及分度角度是正常还是异常。此外，依据本实施方式，工具机可自我诊断分度角度的正常、异常，使得分度单元的检查可节省人力并提高效率。

图6所示的正常值例如为将主轴12新安装于分度单元10且刚对分度单元10进行试运行之后的驱动转矩指令。此是由于在如同新品般的分度单元10中，各种的旋转构件未有磨损，而驱动转矩指令会显示出正常值之故。

此外，本实施方式的蜗轮异常判定部19根据预先规定的一定的速度及从主轴12的旋转开始时(R0°)至脱离时(图5的圆圈A)为止的时间，算出主轴12的分度角度(图5的R90°)，且将此分度角度Rθ作为异常分度角度予以输出。另外，在驱动转矩指令TCMD的脱离时，通过以时间序列来比对监控结果的驱动转矩指令TCMD与正常值的驱动转矩指令的资料来检测。

此外，本实施方式的命令产生部，从数值控制部18输出驱动转矩指令TCMD至伺服马达17，使主轴12以既定速度从分度角度360°逆旋转至0°，而蜗轮异常判定部19在主轴12的逆旋转期间监控驱动转矩指令TCMD及编码器EC所检测出的分度角度Rθ，且比对逆旋转期间的监控结果与驱动转矩指令的正常值，将脱离正常值的驱动转矩指令TCMD的分度角度Rθ作为异常分度角度予以输出。据此，即易于发现蜗轮异常。此外，可正确地发现异常分度角度。

此外，本实施方式还具备齿隙量算出部20，该齿隙量算出部20算出异常分度角度的蜗轮13与蜗杆螺杆14的作用面EA、EB中的齿隙量。

此外，本实施方式的齿隙量算出部20执行齿隙算出程序，而从驱动转矩指令TCMD的经时性变化算出逆旋转的齿隙量，该齿隙算出程序从数值控制部18输出驱动转矩指令TCMD至伺服马达17，而使主轴12正旋转至异常分度角度R180°，接着从数值控制部18输出驱动转矩指令至伺服马达17，使主轴12逆旋转。

若有多个分度角度被判定为异常时，齿隙量算出部20在所有的异常分度角度Rθ算出齿隙量。

此外，本实施方式还具备蜗轮异常显示部21，该蜗轮异常显示部21显示从蜗轮异常判定部19所输出的信息。

接着说明本发明应用于倾斜轴的情形。第7图的下部为显示以时间序列显示倾斜轴的不平衡旋转的示意图。第7图的上部为显示从旋转盘装置的数值控制部输出至倾斜轴伺服马达的驱动转矩指令的曲线图。

具备倾斜轴22的旋转盘装置将图1所示的主轴12称为旋转轴，且还具备使图1所示的分度单元10整体倾斜的倾斜轴22(第7图下部)。将倾斜轴22分度的分度单元为与图1及图2相同的构成，因此在此省略重复的说明。

如第7图下部所示，旋转轴的分度单元10的重心，形成从倾斜轴22的中心偏移的不平衡的配置。为了判定倾斜轴22的分度角度的异常，外部的命令产生部如第7图下部左侧所示通过数值控制部18使倾斜轴22朝顺时针方向正旋转。此外，外部的命令产生部如第7图下部右侧所示通过数值控制部18使倾斜轴22朝逆时针方向逆旋转。

此时的驱动转矩指令成为例如第7图上部所示，非为所述图6所示的固定的变动幅度W。蜗轮异常判定部19预先记忆第7图上部所示的正常值，且比对驱动转矩指令的监控结果与正常值，而判定分度角度是正常还是异常，且算出异常分度角度，再将此等结果输出至蜗轮异常显示部21。

正常值为倾斜轴22新安装于分度单元且将分度单元刚进行试运行之后的驱动转矩指令。

依据第7图所示的实施方式，由蜗轮异常判定部19判定旋转盘装置的倾斜轴的分度角度的正常、异常，因此不仅旋转轴，也可使倾斜轴的检查节省人力并提高效率。

接着说明本发明的进给轴异常判定系统的实施方式。第8图为显示成为进给轴异常判定系统的判定对象的4轴控制加工中心机的立体图。其为显示对于4轴控制加工中心机的各进给轴进行数值控制的部位的示意图。

如第8图所示，4轴控制加工中心机具备分度单元10、主轴装置40、数值控制单元50及各进给轴的伺服放大器SA-X、SA-Y、SA-Z、SA-A。

如前所述，分度单元10具有盘11、以同轴方式固定于盘11的主轴12及驱动主轴12的伺服马达17A。主轴12相当于关于旋转的进给轴(A轴)。分度单元10为被数值控制A轴的旋转角度的工具机。

主轴装置40具备：主轴41；伺服马达17X，朝X轴方向驱动主轴41；伺服马达17Y，朝Y轴方向驱动主轴41：及伺服马达17Z，朝Z轴方向驱动主轴41。X轴、Y轴及Z轴为关于直接驱动的进给轴。主轴装置40为被数值控制X轴、Y轴及Z轴的工具机。

在此等伺服马达中分别附设有编码器EC-X、EC-Y、EC-Z、EC-A。各伺服马达17X、17Y、17Z、17A连接于对应的伺服放大器SA-X、SA-Y、SA-Z、SA-A。各伺服放大器SA-X、SA-Y、SA-Z、SA-A连接于数值控制单元50。第8图中以二点链线所示的此等连接手段虽为缆线(cable)等有线，但如关于图2所示的驱动转矩指令等命令或监控之类的通过微弱电流的信号通讯，也可为无线通讯手段或网络连接手段。

数值控制单元50从各编码器EC-X、EC-Y、EC-Z、EC-A被输入关于旋转角度的资料，且输出命令至各伺服放大器SA-X、SA-Y、SA-Z、SA-A，执行各伺服马达17X、17Y、17Z、17A的反馈控制。

数值控制单元50具有可编程机床控制器(Programmable machine controller)PMC、数值控制部NC及进给轴异常判定部(未图示)。属于命令产生部的可编程机床控制器PMC通过数值控制部NC使X轴、Y轴及Z轴的各进给轴，以既定速度从进给动作范围的下限值朝正方向动作至上限值。

进给轴异常判定部在各进给轴的正方向动作期间监控驱动转矩指令，且比对正方向动作期间的监控结果与驱动转矩指令的正常值，将所监控的驱动转矩指令溢出正常值的情形判定为异常，并输出该监控结果。此种进给轴异常判定部的处理与所述的A轴的进给轴(主轴12)相同，因此省略重复的说明。

依据第8图及第9图所示的实施方式，可判定A轴的分度角度为正常还是异常，也可判定X轴、Y轴及Z轴的各进给位置为正常还是异常。

综上虽已参照附图说明了本发明的实施方式，但本发明不限定于图示的实施方式。对于图示的实施方式，在与本发明相同的范围内或均等的范围内，均可加以进行各种修正或变形。

[产业上的可利用性]

本发明适用于工具机。

Claims (12)

1.一种进给轴异常判定系统，设于工具机，以判定所述进给轴的正常及异常的系统，该工具机具备进给轴、驱动所述进给轴的伺服马达、控制所述伺服马达的驱动转矩的数值控制部、以及检测所述进给轴的速度及进给位置的编码器；该进给轴异常判定系统具备：

命令产生部，通过所述数值控制部使所述进给轴以既定速度从进给动作范围的下限值朝正方向动作至上限值；

以及进给轴异常判定部，监控在所述命令产生部所进行的所述进给轴的正方向动作期间从所述数值控制部输出至所述伺服马达的驱动转矩指令，且比对所述正方向动作期间的监控结果与驱动转矩指令的正常值，将所述驱动转矩指令脱离所述正常值的情形判定为异常，并将该判定结果予以输出；

所述进给轴异常判定部根据所述进给轴的所述既定速度及从所述进给轴的正方向动作开始时至正方向动作期间的所述脱离时为止的时间，而算出所述进给轴的进给位置，且将该进给位置作为异常进给位置予以输出。

2.根据权利要求1所述的进给轴异常判定系统，其特征在于，所述正常值为新安装所述工具机且进行试运行，且将工件的加工所需的辅助具安装于所述工具机上进行运转之后的驱动转矩指令。

3.根据权利要求1或2所述的进给轴异常判定系统，其特征在于，所述脱离是指所述驱动转矩指令的所述监控结果会较所述正常值乘上比1更大的既定系数所得出的值更大。

4.根据权利要求1或2所述的进给轴异常判定系统，其特征在于，所述命令产生部通过所述数值控制部使所述进给轴以既定速度从所述进给动作范围的所述上限值朝反方向动作至所述下限值；

所述进给轴异常判定部根据所述进给轴的反方向动作期间的所述既定速度及从所述进给轴的反方向动作开作时至反方向动作期间的所述脱离时为止的时间，而算出所述进给轴的进给位置，且将该进给位置作为异常进给位置予以输出。

5.一种蜗轮异常判定系统，设于分度单元，该分度单元具备执行分度的主轴、设于所述主轴的蜗轮、与所述蜗轮咬合的蜗杆螺杆、驱动所述蜗杆螺杆的伺服马达、控制所述伺服马达的驱动转矩的数值控制部、以及检测所述主轴的速度或位置的编码器；所述蜗轮异常判定系统用于判定所述主轴的异常，所述蜗轮异常判定系统具备：

命令产生部，通过所述数值控制部使所述主轴以既定速度从分度角度0°正旋转至360°；

以及蜗轮异常判定部，监控在所述命令产生部所进行的所述主轴的正旋转期间从所述数值控制部输出至所述伺服马达的驱动转矩指令，且比对所述正旋转期间的监控结果与驱动转矩指令的正常值，将所述驱动转矩指令脱离所述正常值的情形判定为异常，并将该判定结果予以输出；

所述蜗轮异常判定部根据所述主轴的所述既定速度及从所述主轴的正旋转开始时至所述脱离时为止的时间，而算出所述主轴的分度角度，且将脱离所述正常值的所述驱动转矩指令的分度角度作为异常分度角度予以输出。

6.根据权利要求5所述的蜗轮异常判定系统，其特征在于，所述正常值为新安装所述分度单元且进行试运行，且将工件的加工所需的辅助具安装于所述分度单元上进行试运转之后的驱动转矩指令。

7.根据权利要求5所述的蜗轮异常判定系统，其特征在于，所述脱离是指所述驱动转矩指令的所述监控结果会较所述正常值乘上比1更大的既定系数所得出的值更大。

8.根据权利要求5所述的蜗轮异常判定系统，其特征在于，所述命令产生部通过所述数值控制部使所述主轴以既定速度从分度角度360°逆旋转至0°；

所述蜗轮异常判定部根据所述主轴的逆旋转期间的所述既定速度及从所述主轴的逆旋转开始时至逆旋转期间的所述脱离时为止的时间，而算出所述主轴的分度角度，且将该分度角度作为异常分度角度予以输出。

9.根据权利要求8所述的蜗轮异常判定系统，其特征在于，还具备齿隙量算出部，该齿隙量算出部算出所述异常分度角度的所述蜗轮与所述蜗杆螺杆的咬合部位的齿隙量。

10.根据权利要求9所述的蜗轮异常判定系统，其特征在于，所述主轴上固定有盘；所述齿隙量算出部首先通过数值控制部使所述盘正旋转至所述异常分度角度，接着通过所述数值控制部而使所述盘逆旋转并执行齿隙算出程序，且从所述驱动转矩指令随时间的变化，而算出所述逆旋转的所述齿隙量。

11.根据权利要求10所述的蜗轮异常判定系统，其特征在于，当多个分度角度被判定为所述异常时，所述齿隙量算出部在所有的所述异常分度角度算出所述齿隙量。

12.根据权利要求5至11中任一项所述的蜗轮异常判定系统，其特征在于，还具备蜗轮异常显示部，该蜗轮异常显示部显示从所述蜗轮异常判定部所输出的信息。

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