CN112518421A - 诊断装置以及诊断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供诊断装置以及诊断方法。诊断装置(16)具备：取得部(40)，其取得表示用于驱动机床(12)的轴(20)的电动机(22)的动作状态的状态信息；传感器(30)，其测定表示机床(12)的环境的物理量；存储部(32)，其根据物理量的值来存储状态信息的正常范围；以及判定部(42)，其在取得部(40)取得的状态信息不在与传感器(30)测定出的物理量的值对应的状态信息的正常范围内时，判定为机床(12)异常。

Description

诊断装置以及诊断方法
技术领域
本发明涉及诊断装置以及诊断方法，其诊断对加工对象物进行加工的加工机的异常。
背景技术
在日本特开2007-190628号公报中公开了基于伺服电动机的电流值、主轴电动机的电流值、主轴前端部的振动、工件的加工条件以及工件加工面数据来确定异常部位的机床的异常诊断方法。
但是，当机床的环境发生变化时，机器的状态也会随着该变化而发生变化，因此伺服电动机的响应性改变。因此，在日本特开2007-190628号公报的技术中，异常诊断具有变得不正确的倾向。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够正确捕捉机床异常的诊断装置和诊断方法。
本发明的第一方式是诊断装置，其诊断对加工对象物进行加工的机床的异常，其具备：取得部，其取得表示用于驱动上述机床的轴的电动机的动作状态的状态信息；传感器，其测定表示上述机床的环境的物理量；存储部，其根据上述物理量的值来存储上述状态信息的正常范围；以及判定部，其在上述取得部取得的上述状态信息不在与上述传感器测定出的上述物理量的值对应的上述状态信息的正常范围内的情况下，判定为上述机床异常。
本发明的第二方式是诊断方法，其诊断对加工对象物进行加工的机床的异常，其具备：取得表示用于驱动上述机床的轴的电动机的动作状态的状态信息的取得步骤；从根据表示上述机床的环境的物理量的值来存储上述状态信息的正常范围的存储部读出与测定上述物理量的传感器测定出的上述物理量的值对应的上述状态信息的正常范围的读出步骤；以及当上述状态信息不在上述正常范围内的情况下，判定为上述机床异常的判定步骤。
根据本发明，正常范围是与表示环境的物理量的测定值对应的范围，所以能够正确地捕捉不在该正常范围内的情况来作为机床的异常。特别是在按照100nm以下的指令对加工对象物进行加工的精密加工机的情况下，能够显著地捕捉不在正常范围内的情况来作为机床的异常。
附图说明
通过参照附图对以下实施方式进行说明，能够容易理解上述目的、特征和优点。
图1是表示诊断系统的结构的示意图。
图2是表示诊断装置的结构的示意图。
图3是表示诊断装置的处理流程的流程图。
图4是表示变形例2的诊断系统的结构的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图详细说明本发明的优选实施方式。
(实施方式)
图1是表示诊断系统10的结构的示意图。诊断系统10具有机床12、控制装置14以及诊断装置16。
机床12对加工对象物进行加工。另外，机床12可以是按照100nm以下的指令对加工对象物进行加工的精密加工机，也可以是按照10nm以下的指令对加工对象物进行加工的超精密加工机。机床12具有轴20、用于驱动轴20的电动机22。轴20可以是主轴，也可以是使固定加工对象物的工作台或主轴等可动的进给轴或分度轴。当轴20是主轴时，电动机22是用于旋转驱动轴20的主轴电动机。另外，当轴20是进给轴或分度轴时，电动机22是用于驱动轴20的伺服电动机。
控制装置14控制机床12。该控制装置14基于对加工对象物进行加工的加工程序生成针对电动机22的指令值，将生成的指令值输出到电动机22，由此来控制电动机22。
此外，控制装置14检测表示电动机22的动作状态的状态信息，将检测出的状态信息输出到诊断装置16。作为动作状态，可举出电动机22的频率特性、电动机22相对于目标值的位置偏差以及输出到电动机22的电流值。另外，关于频率特性，采用增益特性和相位特性中的至少一个。增益特性是多个摆动频率中的各个摆动频率的向电动机22的输入信号与输出信号的振幅比，相位特性是多个摆动频率中的各个摆动频率的向电动机22的输入信号与输出信号的相位差。
诊断装置16诊断机床12的异常。该诊断装置16可以是通用的个人计算机。诊断装置16基于从控制装置14输出的动作状态，诊断机床12的异常。
图2是表示诊断装置16的结构的示意图。诊断装置16具备传感器30、存储部32以及信号处理部34。
传感器30检测表示机床12的环境的物理量。作为该物理量，可举出温度、湿度或振动等。另外，在通过向轴20导入流体使轴20浮起的静压轴承来支承轴20的情况下，可以检测向静压轴承输出的流体的压力来作为物理量。
存储部32存储信息。作为存储部32的具体例子，可举出硬盘等。在该存储部32中存储用于诊断机床12的异常的诊断程序。
另外，在存储部32中根据物理量的值存储状态信息的正常范围。例如，在由传感器30检测到的物理量是温度，由控制装置14检测到的状态信息是电动机22的频率特性的情况下，在存储部32中针对多个温度的每个值存储电动机22的频率特性的正常范围(上限值和下限值)。
信号处理部34与传感器30和存储部32连接。该信号处理部34具有CPU(CentralProcessing Unit中央处理单元)、MPU(Micro Processing Unit微处理单元)等处理器。通过由处理器执行存储部32中存储的诊断程序，信号处理部34作为取得部40、判定部42以及通知部44发挥功能。
取得部40取得表示电动机22的动作状态的状态信息。该取得部40取得从控制装置14输出到诊断装置16的状态信息，并将取得的状态信息输出到判定部42。
判定部42判定机床12是否是异常。该判定部42当接收到从传感器30输出的物理量时，从存储部32读出与该传感器30测定出的物理量的值对应的正常范围，并将读出的正常范围与取得部40从控制装置14取得的状态信息进行比较。即，判定部42根据用于表示在控制装置14中实际控制时的动作状态的状态信息是否在与表示机床12的环境的物理量的测定值对应的正常范围内，来判定机床12是否异常。
在此，在取得部40取得的状态信息在与传感器30测定出的物理量的值对应的状态信息的正常范围内时，判定部42判定为机床12不是异常。
另一方面，在取得部40取得的状态信息不在与传感器30测定出的物理量的值对应的状态信息的正常范围内时，判定部42判定为机床12异常。如上所述，正常范围是与表示机床12的环境的物理量的测定值对应的范围，因此判定部42能够正确地捕捉不在该正常范围内的情况来作为机床12的异常。
另外，也可以在取得部40取得的状态信息不在与传感器30测定出的物理量的值对应的状态信息的正常范围内的期间经过了预定期间的情况下，判定部42判定为机床12异常。判定部42当判定为机床12异常时，生成异常信号，并将生成的异常信号输出到通知部44。
在判定为机床12异常的情况下，通知部44通知机床12有异常的可能性。该通知部44当从判定部42接收到异常信号时，例如通知“可能在XX轴20周围出现异常”等与轴20相关联的异常警告消息。由此，通知部44能够引起操作员对于机床12的异常的注意。
另外，在诊断装置16中具备显示部、扬声器以及发光部中的至少一个时，通知部44可以使用显示部、扬声器以及发光部中的至少一个来通知关于轴20存在异常的可能性。另外，在具备显示部、扬声器以及发光部中的至少一个的外部装置与诊断装置16相连接的情况下，通知部44可以向该外部装置发送工作信号，由此通知关于轴20有异常的可能性。
接着，说明诊断装置16的诊断方法。图3是表示诊断装置16的处理流程的流程图。设传感器30检测的物理量为温度，控制装置14检测的状态信息为电动机22的频率特性。
在步骤S1中，取得部40从控制装置14取得电动机22的频率特性，并进入步骤S2。在步骤S2，判定部42从存储部32读出与传感器30测定出的温度值对应的电动机22的频率特性的正常范围，进入步骤S3。在步骤S3中，判定部42判定在步骤S1取得的电动机22的频率特性是否在从存储部32读出的正常范围内。
这里，当电动机22的频率特性不在正常范围内时，进入步骤S4，在通知部44通知了关于轴20存在异常的可能性之后，诊断处理结束。另一方面，当电动机22的频率特性在正常范围内时，不进入步骤S4，诊断处理结束。
(变形例)
以上作为本发明的一个例子说明了上述实施方式，但是本发明的技术范围不限于上述实施方式中记载的范围。当然，能够对上述实施方式施加各种变更或改进。根据权利要求书中的记载可知，施加了这样的变更或改进的方式也包含在本发明的技术范围内。
(变形例1)
在上述实施方式中，通知部44在判定为机床12异常的情况下，通知关于轴20有异常的可能性，但是也可以代替该通知或者除了该通知以外，使判定为异常的机床12停止。
(变形例2)
图4是表示变形例2的诊断系统10的结构的示意图。对于与上述实施方式中说明的结构相同的结构赋予相同的附图标记，并省略与上述实施方式重复的说明。
变形例2的诊断系统10具有多个机床12、与多个机床12中的各个机床连接的多个控制装置14、以及管理多个控制装置14中的各个控制装置的管理服务器50。
在多个控制装置14中的各个控制装置中组入上述诊断装置16。各个诊断装置16的判定部42将在判定为机床12异常时由取得部40取得的状态信息经由网络NT积蓄在管理服务器50中。由此，管理服务器50能够共享由各个诊断装置16得到的异常时的状态信息。
(变形例3)
在上述变形例2的诊断系统10中，可以在多个控制装置14中的各个控制装置中组入诊断装置16的一部分。例如，将传感器30组入到多个控制装置14中的各个控制装置中，并且将存储部32和信号处理部34组入到管理服务器50中。由此，能够在管理服务器50中执行针对多个机床12中的各个机床的异常诊断。
此外，例如将传感器30组入到多个控制装置14中的各个控制装置中，并将存储部32和信号处理部34组入到多个控制装置14中的一个控制装置中。此时，组入了诊断装置16的控制装置14经由网络NT诊断与其他各个控制装置14对应的机床12的异常。由此，能够在一个控制装置14中执行对多个机床12中的每一个机床的异常诊断。
(变形例4)
可以在不产生矛盾的范围内任意组合上述实施例和变型例。
〔从以上记载可得到的发明〕
以下记载能够从上述实施方式以及变形例得到的发明。
<第一发明>
第一发明是诊断装置，其诊断对加工对象物进行加工的机床的异常。该诊断装置具备：取得部，其取得表示用于驱动机床的轴的电动机的动作状态的状态信息；传感器，其测定表示机床的环境的物理量；存储部，其根据物理量的值来存储状态信息的正常范围；以及判定部，其在取得部取得的状态信息不在与传感器测定出的物理量的值对应的状态信息的正常范围内时，判定为机床异常。
因为正常范围是与表示环境的物理量的测定值对应的范围，所以根据上述诊断装置，能够正确地捕捉不在正常范围内的情况来作为机床的异常。
状态信息可以是电动机的频率特性、电动机相对于目标值的位置偏差以及输出到电动机的电流值中的任意一个。另外，物理量可以是温度、湿度、振动、以及输出到静压轴承的流体的压力中的任意一个，该静压轴承支承轴。
诊断装置还可以具备通知部，在判定为机床异常时，该通知部通知机床存在异常的可能性。由此，能够引起操作员对机床异常的注意。
<第二发明>
第2发明是诊断方法，其诊断对加工对象物进行加工的机床的异常。该诊断方法具备：取得步骤，取得表示用于驱动机床的轴的电动机的动作状态的状态信息；读出步骤，从根据表示机床的环境的物理量的值来存储状态信息的正常范围的存储部读出与测定物理量的传感器测定出的物理量的值对应的状态信息的正常范围；以及判定步骤，当状态信息不在正常范围内时，判定为机床异常。
因为正常范围是与表示环境的物理量的测定值对应的范围，所以根据上述诊断方法，能够正确地捕捉不在正常范围内的情况来作为机床的异常。
状态信息可以是电动机的频率特性、电动机相对于目标值的位置偏差以及输出到电动机的电流值中的任意一个。另外，物理量可以是温度、湿度、振动、以及输出到静压轴承的流体的压力中的任意一个，该静压轴承支承轴。
诊断方法可以包含通知步骤，在该通知步骤，在判定为机床异常时，通知机床存在异常的可能性。由此，能够引起操作员对机床异常的注意。

Claims (8)

1.一种诊断装置，其诊断对加工对象物进行加工的机床的异常，其特征在于，具备：
取得部，其取得表示用于驱动上述机床的轴的电动机的动作状态的状态信息；
传感器，其测定表示上述机床的环境的物理量；
存储部，其根据上述物理量的值来存储上述状态信息的正常范围；以及
判定部，其在上述取得部取得的上述状态信息不在与上述传感器测定出的上述物理量的值对应的上述状态信息的正常范围内时，判定为上述机床异常。
2.根据权利要求1所述的诊断装置，其特征在于，
上述状态信息是上述电动机的频率特性、上述电动机相对于目标值的位置偏差以及输出到上述电动机的电流值中的任意一个。
3.根据权利要求1或2所述的诊断装置，其特征在于，
上述物理量是温度、湿度、振动、以及输出到静压轴承的流体的压力中的任意一个，该静压轴承支承上述轴。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的诊断装置，其特征在于，
上述诊断装置具备通知部，
在判定为上述机床异常时，该通知部通知上述机床存在异常的可能性。
5.一种诊断方法，其诊断对加工对象物进行加工的机床的异常，其特征在于，具备：
取得步骤，取得表示用于驱动上述机床的轴的电动机的动作状态的状态信息；
读出步骤，从根据表示上述机床的环境的物理量的值来存储上述状态信息的正常范围的存储部读出与测定上述物理量的传感器测定出的上述物理量的值对应的上述状态信息的正常范围；以及
判定步骤，当上述状态信息不在上述正常范围内时，判定为上述机床异常。
6.根据权利要求5所述的诊断方法，其特征在于，
上述状态信息是上述电动机的频率特性、上述电动机相对于目标值的位置偏差以及输出到上述电动机的电流值中的任意一个。
7.根据权利要求5或6所述的诊断方法，其特征在于，
上述物理量是温度、湿度、振动、以及输出到静压轴承的流体的压力中的任意一个，该静压轴承支承上述轴。
8.根据权利要求5～7中的任意一项所述的诊断方法，其特征在于，
上述诊断方法包含通知步骤，
在该通知步骤，在判定为上述机床异常时，通知上述机床存在异常的可能性。
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