DE102018006848B4

DE102018006848B4 - Lagerdiagnosevorrichtung und Lagerdiagnoseverfahren

Info

Publication number: DE102018006848B4
Application number: DE102018006848.0A
Authority: DE
Inventors: Gaku lsobe; Yuuzou lnaguchi
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2018-08-29
Publication date: 2023-05-04
Anticipated expiration: 2038-08-30
Also published as: JP2019045280A; CN109425486A; US20190072457A1; JP6595544B2; US10859467B2; CN109425486B; DE102018006848A1

Abstract

Lagerdiagnosevorrichtung (16) zur Diagnose der Verschlechterung eines Lagers (14), das eine Spindel einer Werkzeugmaschine drehbar lagert, umfassend:einen Drehzahleinholer (30), der dazu konfiguriert ist, die Drehzahl (V) der Spindel einzuholen;einen Temperatureinholer (32), der dazu konfiguriert ist, die Temperatur (T) des Lagers einzuholen;eine Spindelbetriebs-Speichersteuerung (34), die dazu konfiguriert ist, die Drehzeit (S), über die sich die Spindel bei jeder von einer Mehrzahl von Klassen, die im Voraus durch die Kombination von Drehzahlbereich und Temperaturbereich definiert werden, gedreht hat, basierend auf der Drehzahl und der Temperatur in einer Speichereinheit (36) aufzuzeichnen, wobeidie Mehrzahl von Klassen zumindest neun verschiedene Klassen umfasst, die durch voneinander verschiedene Kombinationen von zumindest drei verschiedenen Drehzahlbereichen mit zumindest drei verschiedenen Temperaturbereichen definiert sind; undeinen Lagerverschlechterungsrechner (38), der dazu konfiguriert ist, basierend auf der in der Speichereinheit (36) gespeicherten Drehzeit bei jeder der Klassen eine Lagerverschlechterungsinformation zu berechnen, die einen Verschlechterungsgrad des Lagers darstellt,wobei der Lagerverschlechterungsrechner dazu konfiguriert ist, die Drehzeit bei jeder Klasse zu korrigieren, indem die Drehzeit für jede Klasse mit einem vorbestimmten Koeffizienten (K) für die Klasse multipliziert wird, und die Lagerverschlechterungsinformation durch Aufsummieren der korrigierten Drehzeiten für alle Klassen zu berechnen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagerdiagnosevorrichtung und eine Lagerdiagnoseverfahren zur Diagnose eines Lagers, das eine Spindel drehbar lagert.
Beschreibung des Standes der Technik
Das Dokument JP 2015 - 036 675 A offenbart eine Lagerlebensdauer-Schätzvorrichtung. Kurz gesagt, in dieser Lagerlebensdauer-Schätzvorrichtung wird, um den Einfluss der Temperatur des Lagers auf seine Lebensdauer widerzuspiegeln, im Voraus ein Koeffizient entsprechend der Drehzahl der Spindel festgelegt. Das heißt, die Vorrichtung schätzt den äquivalenten kumulativen Drehbetrag basierend auf dem Drehbetrag bei einer Referenzdrehzahl, indem die aktuelle Anzahl an Drehungen bei jeder Drehzahl der Spindel mit dem zugeordneten Koeffizienten multipliziert wird, um dadurch zu bestimmen, ob das Lager das Lebensdauerende erreicht.
Ferner ist aus JP 2014 - 228 378 A eine Bestimmung eines Elektrolytkorrosionsgrades eines Rotors eines Motors basierend auf einer vorhandenen Schmierschicht in einem Lager bekannt, deren Dickenausprägung und somit deren Schutz gegen Korrosion von der Temperatur und der Drehgeschwindigkeit abhängt. Gemessene Temperaturen und Drehgeschwindigkeiten werden in drei Belastungsbereiche aufgeteilt, denen ein jeweiliger Elektrolytkoeffizient K1, K2, K3 und eine jeweilige Motorlaufzeit zugeordnet sind, sodass daraus der zu erwartender Elektrolytkorrosionsgrad bestimmt werden kann.
Kurzdarstellung der Erfindung
Da die Temperatur den Verschleiß und die Lebensdauer des Lagers beeinflusst, ist hierin die Temperatur des Lagers ein wichtiger Faktor für die Diagnose der Lagerlebensdauer und dergleichen. Die Lagertemperatur wird jedoch nicht eindeutig durch die Drehzahl der Spindel bestimmt, sondern kann abhängig von verschiedenen Faktoren variieren. Daher ist es bei der Konfiguration gemäß der Lehre des Dokuments JP 2015 - 036675 A nicht möglich, genau zu bestimmen, ob das Lager sein Lebensdauerende erreicht hat oder nicht.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lagerdiagnosevorrichtung und ein Lagerdiagnoseverfahren zum Verbessern der Diagnosegenauigkeit eines Lagers bereitzustellen.
Die Erfindung ist durch die Ansprüche 1 und 8 definiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden durch die weiteren Ansprüche definiert.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Lagerdiagnosevorrichtung zur Diagnose der Verschlechterung eines Lagers, das eine Spindel einer Werkzeugmaschine drehbar lagert: einen Drehzahleinholer, der dazu konfiguriert ist, die Drehzahl der Spindel einzuholen; einen Temperatureinholer, der dazu konfiguriert ist, die Temperatur des Lagers einzuholen; eine Spindelbetriebs-Speichersteuerung, die dazu konfiguriert ist, die Drehzeit, über die sich die Spindel bei jeder von einer Mehrzahl von Klassen, die im Voraus durch die Kombination von Drehzahlbereich und Temperaturbereich definiert werden, gedreht hat, basierend auf der Drehzahl und der Temperatur in der Speichereinheit aufzuzeichnen, wobei die Mehrzahl von Klassen zumindest neun verschiedene Klassen umfasst, die durch jeweils voneinander verschiedene Kombinationen von zumindest drei verschiedenen Drehzahlbereichen mit zumindest drei verschiedenen Temperaturbereichen definiert sind; und einen Lagerverschlechterungsrechner, der dazu konfiguriert ist, basierend auf der in der Speichereinheit gespeicherten Drehzeit bei jeder der Klassen eine Lagerverschlechterungsinformation zu berechnen, die einen Verschlechterungsgrad des Lagers darstellt.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt in einem Lagerdiagnoseverfahren zur Diagnose einer Verschlechterung eines Lagers, das eine Spindel einer Werkzeugmaschine drehbar lagert, umfassend: einen Drehzahl-Einholungsschritt des Einholens der Drehzahl der Spindel; einen Temperatur-Einholungsschritt des Einholens der Temperatur des Lagers; einen Spindelbetriebsspeicher-Steuerschritt des Aufzeichnens, basierend auf der Drehzahl und der Temperatur, der Drehzeit, über die sich die Spindel bei jeder von einer Mehrzahl von Klassen, die im Voraus durch Kombination von Drehzahlbereich und Temperaturbereich definiert werden, gedreht hat, in der Speichereinheit, wobei die Mehrzahl von Klassen zumindest neun verschiedene Klassen umfasst, die durch jeweils voneinander verschiedene Kombinationen von zumindest drei verschiedenen Drehzahlbereichen mit zumindest drei verschiedenen Temperaturbereichen definiert sind; und einen Lagerverschlechterungs-Berechnungsschritt des Berechnens, basierend auf der in der Speichereinheit gespeicherten Drehzeit bei jeder der Klassen, einer Lagerverschlechterungsinformation, die den Verschlechterungsgrad des Lagers darstellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Lagerverschlechterungsinformation unter Berücksichtigung der Temperatur des Lagers berechnet werden. Daher kann die Berechnungsgenauigkeit der Lagerverschlechterungsinformation, wie auch die Diagnosegenauigkeit des Lagers, verbessert werden.
Die vorstehenden und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch ein erläuterndes Beispiele gezeigt wird.
Figurenliste

1 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Lagerdiagnosevorrichtung zur Diagnose eines Lagers, das eine Spindel einer Spindeleinheit drehbar lagert;
2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die in 1 gezeigte Tabelle zeigt;
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Grafikanzeige durch die in 1 gezeigte Anzeigesteuerung zeigt; und
4 ist ein Flussdiagramm, das die Betriebsweise der in 1 gezeigten Lagerdiagnosevorrichtung zeigt.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Eine Lagerdiagnosevorrichtung und ein Lagerdiagnoseverfahren werden nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
1 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Lagerdiagnosevorrichtung 16 zur Diagnose eines Lagers 14, das eine Spindel 12 einer Spindeleinheit 10 drehbar lagert.
Die Spindeleinheit 10 umfasst ein zylindrisches Gehäuse 18, eine Spindel 12 und ein Lager 14, das die Spindel 12 in Bezug auf das Gehäuse 18 im Inneren des Gehäuses 18 drehbar lagert. Die Spindeleinheit 10 ist in einer Werkzeugmaschine oder dergleichen vorgesehen, und beispielsweise ist ein Werkzeug TO an einem Ende der Spindel 12 befestigt. Die Spindeleinheit 10 umfasst ferner einen Drehzahlsensor 20 zum Detektieren der Drehzahl V der Spindel 12 und einen Temperatursensor 22 zum Detektieren der Temperatur T des Lagers 14.
Die Lagerdiagnosevorrichtung 16 umfasst einen Drehzahleinholer 30, einen Temperatureinholer 32, eine Spindelbetriebs-Speichersteuerung 34, eine Speichereinheit 36, einen Lagerverschlechterungsrechner 38, einen Restlebensdauerrechner 40, eine Austauschzeitpunkt-Entscheidungseinheit 42, eine Anzeigesteuerung 44 und eine Anzeigeeinheit 46.
Der Drehzahleinholer 30 erfasst basierend auf dem von dem Drehzahlsensor 20 detektierten Detektionssignal die Drehzahl (Drehrate) V der Spindel 12. Der Drehzahleinholer 30 kann die Drehzahl (Drehrate) V der Spindel 12 basierend auf dem Detektionssignal des im Spindelmotor zum Drehen der Spindel 12 vorgesehenen Messgebers (Drehpositionssensor, Drehzahlsensor) erfassen. Die durch den Drehzahleinholer 30 erhaltene Drehzahl V wird an die Spindelbetriebs-Speichersteuerung 34 gesendet.
Der Temperatureinholer 32 erfasst basierend auf dem vom Temperatursensor 22 detektierten Detektionssignal die Temperatur T des Lagers 14. Es sollte angemerkt werden, dass der Temperatursensor 22 kein Sensor zum direkten Detektieren der Temperatur T sein muss. Das heißt, der Temperatursensor 22 kann eine physikalische Größe detektieren, die zum Schätzen der Temperatur T des Lagers 14 verwendet wird. In diesem Fall kann der Temperatureinholer 32 die Temperatur T des Lagers 14 basierend auf dem Detektionssignal, das die vom Temperatursensor 22 erfasste physikalische Größe anzeigt, schätzen, um die Temperatur T zu erfassen. Die von dem Temperatureinholer 32 erfasste Temperatur T wird an die Spindelbetriebs-Speichersteuerung 34 gesendet.
Basierend auf der durch den Drehzahleinholer 30 erfassten Drehzahl V und der durch den Temperatureinholer 32 erfassten Temperatur T speichert die Spindelbetriebs-Speichersteuerung 34 die Drehzeit (Betriebszeit) S, über die sich die Spindel 12 bei jeder der Klassen, die durch eine Mehrzahl von vorbestimmten Drehzahlbereichen (Drehratenbereichen) und eine Mehrzahl von vorbestimmten Temperaturbereichen im Voraus definiert werden, gedreht hat, in der Speichereinheit 36. Die Spindelbetriebs-Speichersteuerung 34 speichert die für jede Klasse aufgelaufene Drehzeit S in der Speichereinheit 36. In der folgenden Beschreibung wird die kumulative Drehzeit S einfach als Drehzeit S bezeichnet. Die Drehzeit (kumulative Zeit) S für jede Klasse wird in einer Tabelle 36a der Speichereinheit 36 gespeichert.
2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Tabelle 36a zeigt. In dem in 2 dargestellten Beispiel umfasst die Mehrzahl von Drehzahlbereichen (Drehratenbereiche) drei Bereiche, nämlich den ersten Drehzahlbereich (1 bis 3.333 [min^-1]), den zweiten Drehzahlbereich (3.334 bis 6.666 [min^-1]) und den dritten Drehzahlbereich (6.667 bis 10.000 [min^-1]). Außerdem umfasst die Mehrzahl der Temperaturbereiche drei Bereiche, d.h. den ersten Temperaturbereich (bis zu 50[°C]), den zweiten Temperaturbereich (51 bis 90 [°C]) und den dritten Temperaturbereich (91 bis 130 [°C]).
Es gibt also insgesamt neun Klassen, die durch die drei Drehzahlbereiche (Drehzahlbereiche) und die drei Temperaturbereiche definiert sind. Insbesondere können neun Klassen definiert werden, umfassend die Klasse (erste Klasse) des ersten Drehzahlbereichs (1 bis 3.333 [min^-1]) und des ersten Temperaturbereichs (bis 50[°C]), die Klasse (zweite Klasse) des ersten Drehzahlbereichs und des zweiten Temperaturbereichs (51 bis 90 [°C]), die Klasse (dritte Klasse) des ersten Drehzahlbereichs und des dritten Temperaturbereichs (91 bis 130 [°C]), die Klasse (vierte Klasse) des zweiten Drehzahlbereichs (3.334 bis 6.666 [min^-1]) und des ersten Temperaturbereichs, die Klasse (fünfte Klasse) des zweiten Drehzahlbereichs und des zweiten Temperaturbereichs, die Klasse (sechste Klasse) des zweiten Drehzahlbereichs und des dritten Temperaturbereichs, die Klasse (siebte Klasse) des dritten Drehzahlbereichs (6.667 bis 10.000 [min^-1]) und des ersten Temperaturbereichs, die Klasse (achte Klasse) des dritten Drehzahlbereichs und des zweiten Temperaturbereichs, und die Klasse (neunte Klasse) des dritten Drehzahlbereichs und des dritten Temperaturbereichs.
Wenn sich beispielsweise die Spindel 12 mit der Drehzahl V von 2.000 [min^-1] bei der Temperatur T des Lagers 14 von 70 [°C] dreht, speichert die Spindelbetriebs-Speichersteuerung 34 die Drehzeit S der Spindel 12 in der zweiten Klasse. Wenn weiterhin beispielsweise die Drehzahl V der Spindel 12 8.000 [min^-1] und die Temperatur T des Lagers 14 40 [°C] beträgt, speichert die Spindelbetriebs-Speichersteuerung 34 die Drehzeit S der Spindel 12 in der siebten Klasse.
In dem in 2 gezeigten Beispiel wird ferner ein vorgegebener Koeffizient K entsprechend jeder Klasse in der Tabelle 36a gespeichert. Der Koeffizient K ist definiert, um die Drehzeit S jeder Klasse zu korrigieren. Je höher die Drehzahl (Drehzahl) V der Spindel 12 ist, desto schneller verschlechtert sich wahrscheinlich das Lager 14, und je höher die Temperatur T des Lagers 14 ist, desto schneller verschlechtert wahrscheinlich sich das Lager 14. Obwohl die Drehzeit S für eine Klasse die gleiche ist wie die für eine andere Klasse, werden daher die Verschlechterungsgrade in der Drehzeit S für die beiden Klassen unterschiedlich. Aus diesem Grund wird jeder Klasse ein anderer Koeffizient K zur Korrektur der Drehzeit S zugeordnet, um die Drehzeit S mit zunehmender Drehzahl V und Temperatur T relativ länger zu machen. Der Koeffizient K für jede Klasse ist ein Gewichtungskoeffizient, der die Drehzeit S für die Klasse in eine äquivalente Drehzeit umwandelt, die den gleichen Verschlechterungsgrad erzeugen würde, wenn die Spindel 12 mit einer Drehzahl Vs und einer Temperatur Ts, die einer vorbestimmten Klasse (einer der ersten bis neunten Klassen) entsprechen, gedreht wird.
Es sollte angemerkt werden, dass die Koeffizienten K in einer in der Speichereinheit 36 bereitgestellten separaten Tabelle entsprechend den zugehörigen Klassen gespeichert werden können, anstatt in der Tabelle 36a gespeichert zu werden, die die Drehzeit S für jede Klasse speichert.
Der Lagerverschlechterungsrechner 38 korrigiert die Drehzeit S für jede Klasse durch Multiplizieren der Drehzeit S für jede Klasse mit dem zugeordneten Koeffizienten K. Um die Erklärung zu vereinfachen, kann aus Gründen der Übersichtlichkeit die Drehzeit S nach Korrektur durch die Drehzeit S' angegeben werden. Der Lagerverschlechterungsrechner 38 speichert die Drehzeit S' für jede Klasse in der Tabelle 36a der Lagereinheit 36. Es ist zu beachten, dass der Lagerverschlechterungsrechner 38 die Drehzeit S' für jede Klasse in einer anderen in der Speichereinheit 36 vorgesehenen Tabelle, anstatt in der Tabelle 36a, die die Drehzeit S für die Klasse speichert, speichern kann.
Der Lagerverschlechterungsrechner 38 berechnet die Lagerverschlechterungsinformation, indem die Drehzeiten S' für alle Klassen aufsummiert werden. Das heißt, die Gesamtzeit, die durch die Aufsummierung der Drehzeiten S' für neun Klassen erhalten wird, ist die Lagerverschlechterungsinformation. Diese Lagerverschlechterungsinformation ist die geschätzte Zeit, die den Grad der Verschlechterung des Lagers 14 anzeigt. Der Lagerverschlechterungsrechner 38 gibt die berechnete Lagerverschlechterungsinformation an den Restlebensdauerrechner 40, die Austauschzeitpunkt-Entscheidungseinheit 42 und die Anzeigesteuerung 44 aus.
Basierend auf der Lagerverschlechterungsinformation berechnet der Restlebensdauerrechner 40 die verbleibende nutzbare Zeit (Restlebensdauer) des Lagers 14, bis der Verschlechterungsgrad des Lagers 14 die erste Stufe der Verschlechterung erreicht. Der Restlebensdauerrechner 40 berechnet die verbleibende nutzbare Zeit (Restlebensdauer), indem die Lagerverschlechterungsinformation von der gesamten nutzbaren Zeit (Gesamtlebensdauer) des Lagers 14 subtrahiert wird. Diese gesamte nutzbare Zeit ist die Zeit, in der das Lager 14 ab Beginn der Nutzung des Lagers 14, bis der Verschlechterungsgrad des Lagers 14 die erste Stufe der Verschlechterung erreicht unter der Annahme verwendet werden kann, dass die Spindel 12 mit der Drehzahl Vs und der Temperatur Ts entsprechend der vorgegebenen Klasse verwendet wird. Daher stellt die gesamte nutzbare Zeit die Zeit dar, die die erste Stufe der Verschlechterung anzeigt. Die gesamte nutzbare Zeit (Gesamtlebensdauer) des Lagers 14 wird im Voraus in der Speichereinheit 36 gespeichert. Der Restlebensdauerrechner 40 gibt die berechnete verbleibende Nutzungszeit (Restlebensdauer) an die Anzeigesteuerung 44 aus.
Die Austauschzeitpunkt-Entscheidungseinheit 42 bestimmt basierend auf der Lagerverschlechterungsinformation, ob der Verschlechterungsgrad des Lagers 14 die zweite Stufe der Verschlechterung erreicht hat oder nicht. Wenn die Lagerverschlechterungsinformation den Austauschzeitpunkt, der die zweite Stufe der Verschlechterung darstellt, überschreit, bestimmt die Austauschzeitpunkt-Entscheidungseinheit 42, dass der Verschlechterungsgrad des Lagers 14 die zweite Stufe der Verschlechterung erreicht hat, und entscheidet, dass der Austauschzeitpunkt des Lagers 14 erreicht wurde. Die zweite Stufe der Verschlechterung kann gleich oder niedriger sein als die erste Stufe der Verschlechterung. Der Austauschzeitpunkt, der den zweiten Grad der Verschlechterung darstellt, wird in der Speichereinheit 36 gespeichert. Wenn bestimmt wird, dass der Austauschzeitpunkt erreicht ist, gibt die Austauschzeitpunkt- Entscheidungseinheit 42 an die Anzeigesteuerung 44 einen Hinweis aus, dass der Austauschzeitpunkt gekommen ist.
Die Anzeigesteuerung 44 zeigt mindestens eines von der Lagerverschlechterungsinformation und der verbleibenden nutzbaren Zeit auf der Anzeigeeinheit 46 an. Wird die Lagerverschlechterungsinformation angezeigt, kann die Anzeigesteuerung 44 ferner die gesamte nutzbare Zeit (Gesamtlebensdauer) anzeigen. In diesem Fall kann die Anzeigesteuerung 44 die gesamte nutzbare Zeit (Gesamtlebensdauer) auf der Anzeigeeinheit 46 in einer grafischen Darstellung anzeigen und die Lagerverschlechterungsinformation in der Grafik anzeigen.
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine grafische Darstellung zeigt. In dem in 3 gezeigten Beispiel beträgt die gesamte nutzbare Zeit des Lagers 14 10.000 Stunden, und die Anzeigesteuerung 44 zeigt die gesamte nutzbare Zeit von 10.000 Stunden als Diagramm (Balkendiagramm) 50 an. Danach überlagert die Anzeigesteuerung 44 die Position der von dem Lagerverschlechterungsrechner 38 berechneten Lagerverschlechterungsinformation innerhalb der gesamten nutzbaren Zeit auf der Grafik 50 und zeigt sie an. In dem in 3 gezeigten Beispiel ist die Lagerverschlechterungsinformation auf 6.500 Stunden eingestellt, und die Anzeigesteuerung 44 zeigt einen Indikator 52 an einer Position, die 6.500 Stunden der gesamten nutzbaren Zeit von 10.000 Stunden entspricht, mit einem Text von 6.500 Stunden an. Diese Informationsanzeige ermöglicht es dem Bediener, die verbleibende nutzbare Zeit (3.500 Stunden) zu erkennen.
Weiterhin kann die Anzeigesteuerung 44 die gesamte nutzbare Zeit des Lagers 14 mit einer Helligkeitsabstufung in Abhängigkeit vom Verschlechterungsgrad des Lagers 14 grafisch darstellen. So wird beispielsweise von der gesamten nutzbaren Zeit (10.000 Stunden) ein Bereich, in dem der Verschlechterungsgrad gering ist, mit hoher Helligkeit angezeigt, und mit zunehmendem Verschlechterungsgrad wird die angezeigte Helligkeit verringert. In der Grafik 50 ist der Verschlechterungsgrad bei null Stunden ein Minimum (Verschlechterungsgrad ist Null), und die Position von 10.000 Stunden weist den größten Verschlechterungsgrad auf. Es sollte angemerkt werden, dass die Anzeigesteuerung 44 die Grafik mit Sättigung und Farbton anzeigen kann, die je nach Grad der Verschlechterung variieren. Das heißt, die Anzeigesteuerung 44 ändert abhängig vom Verschlechterungsgrad des Lagers 14 mindestens ein Attribut unter den drei Attributen Farbton, Sättigung und Helligkeit, um die gesamte nutzbare Zeit des Lagers 14 grafisch darzustellen.
Wenn die Information, die anzeigt, dass der Austauschzeitpunkt gekommen ist, von der Austauschzeitpunkt-Entscheidungseinheit 42 gesendet wird, bewirkt die Anzeigesteuerung 44, dass die Anzeigeeinheit 46 eine Meldung anzeigt, die den Austausch der Lagers 14 anfordert. Für einen beispielhaften Fall, in dem die zweite Stufe der Verschlechterung so eingestellt wird, dass sie der ersten Stufe der Verschlechterung entspricht, bestimmt die Austauschzeitpunkt-Entscheidungseinheit 42, dass der Austauschzeitpunkt gekommen ist, wenn die Lagerverschlechterungsinformationen 10.000 Stunden erreicht. In einem weiteren Fall, in dem die zweite Stufe der Verschlechterung niedriger eingestellt wurde als die erste Stufe der Verschlechterung, bestimmt die Austauschzeitpunkt-Entscheidungseinheit 42, dass der Austauschzeitpunkt gekommen ist, wenn die Lagerverschlechterungsinformation eine Zeit (zum Beispiel 9.000 Stunden) von kürzer als 10.000 Stunden erreicht.
Als Nächstes wird der Betriebsablauf des Lagerdiagnosegerätes 16 mit Bezug auf ein in 4 gezeigtes Flussdiagramm beschrieben. In dem in 4 dargestellten Betriebsablauf wird davon ausgegangen, dass der Drehzahlsensor 20 und der Temperatursensor 22 periodisch die Drehzahl (Drehrate) V und die Temperatur T detektieren.
Bei Schritt S1 erfasst der Drehzahleinholer 30 die Drehzahl (Drehrate) V der Spindel 12 basierend auf dem letzten Detektionssignal des Drehzahlsensors 20.
Als Nächstes erfasst der Temperatureinholer 32 bei Schritt S2 die Temperatur T des Lagers 14 basierend auf dem letzten Detektionssignal des Temperatursensors 22.
Anschließend speichert die Spindelbetriebs-Speichersteuerung 34 bei Schritt S3 die Drehzeit (kumulative Zeit) S der Spindel 12 in den Speicherplatz für die Klasse, die der bei Schritt S1 erfassten Drehgeschwindigkeit V und der bei Schritt S2 erfassten Temperatur T entspricht, unter den mehreren Klassen in der Tabelle 36a.
Als Nächstes multipliziert der Lagerverschlechterungsrechner 38 bei Schritt S4 die Drehzeit S mit dem Koeffizienten K für jede Klasse, um die Drehzeit S zu korrigieren.
Als Nächstes berechnet der Lagerverschlechterungsrechner 38 bei Schritt S5 die Lagerverschlechterungsinformation, indem die korrigierten Drehzeiten S (Drehzeiten S') für alle Klassen aufsummiert werden. Zu diesem Zeitpunkt kann der Restlebensdauerrechner 40 die verbleibende nutzbare Zeit (Restlebensdauer) des Lagers 14 basierend auf der berechneten Lagerverschlechterungsinformation berechnen.
Als Nächstes bewirkt die Anzeigesteuerung 44 bei Schritt S6, dass die Anzeigeeinheit 46 den Zustand des Lagers 14 basierend auf der bei Schritt S5 berechneten Lagerverschlechterungsinformation anzeigt. Die Anzeigesteuerung 44 kann den Zustand des Lagers 14 durch Anzeigen der Lagerverschlechterungsinformation anzeigen oder kann den Zustand des Lagers 14 durch Anzeigen der verbleibenden nutzbaren Zeit anzeigen. Alternativ kann die Anzeigesteuerung 44, wie in 3 gezeigt, die gesamte nutzbare Zeit des Lagers 14 in einer grafischen Darstellung anzeigen und kann die Lagerverschlechterungsinformation (Indikator 52) in dem Diagramm 50 anzeigen.
Als Nächstes bestimmt bei Schritt S7 die Austauschzeitpunkt-Entscheidungseinheit 42 basierend auf der in Schritt S5 berechneten Lagerverschlechterungsinformation, ob die Austauschzeit des Lagers 14 erreicht ist oder nicht. Wenn die Lagerverschlechterungsinformation die Austauschzeit überschreitet, die die zweite Stufe der Verschlechterung darstellt, bestimmt die Austauschzeitpunkt-Entscheidungseinheit 42, dass der Austauschzeitpunkt erreicht ist.
Wenn bei Schritt S7 bestimmt wird, dass der Austauschzeitpunkt gekommen ist, geht die Steuerung weiter zu Schritt S8, und die Anzeigesteuerung 44 zeigt auf der Anzeigeeinheit 46 eine Meldung an, die den Austausch des Lagers 14 anfordert.
Auf diese Weise werden die Drehzahl (Drehrate) V der Spindel 12 und die Temperatur T des Lagers 14 für jede Klasse, die durch die Kombination von Drehzahlbereich und Temperaturbereich definiert ist, erfasst, und es wird die Drehzahl S der Spindel 12 gespeichert, um dadurch Lagerverschlechterungsinformation basierend auf den gespeicherten Drehzeiten S für alle Klassen zu berechnen. Dadurch kann die Lagerverschlechterungsinformation unter Berücksichtigung der Temperatur des Lagers 14 berechnet werden. Daher kann die Berechnungsgenauigkeit der Lagerverschlechterungsinformation, wie auch die Diagnosegenauigkeit des Lagers 14, verbessert werden.
Aus der Ausführungsform abgeleiteter technischer Grundgedanke
Technische Grundgedanken, die aus der oben genannten Ausführungsform erfasst werden können, werden nachfolgend beschrieben.
Erster technischer Grundgedanke
Eine Lagerdiagnosevorrichtung (16) zur Diagnose der Verschlechterung eines Lagers (14), das eine Spindel (12) einer Werkzeugmaschine drehbar lagert, umfasst: einen Drehzahleinholer (30), der dazu konfiguriert ist, die Drehzahl (V) der Spindel (12) einzuholen; einen Temperatureinholer (32), der dazu konfiguriert ist, die Temperatur (T) des Lagers (14) einzuholen; eine Spindelbetriebs-Speichersteuerung (34), die dazu konfiguriert ist, die Drehzeit (S), über die sich die Spindel (12) bei jeder von einer Mehrzahl von Klassen, die im Voraus durch die Kombination von Drehzahlbereich und Temperaturbereich definiert werden, gedreht hat, basierend auf der Drehzahl (V) und der Temperatur (T) in der Speichereinheit (36) aufzuzeichnen; und einen Lagerverschlechterungsrechner (38), der dazu konfiguriert ist, basierend auf der in der Speichereinheit (36) gespeicherten Drehzeit (S) bei jeder der Klassen eine Lagerverschlechterungsinformation zu berechnen, die den Grad der Verschlechterung des Lagers (14) darstellt.
Mit dieser Konfiguration ist es möglich, eine Lagerverschlechterungsinformation unter Berücksichtigung der Temperatur des Lagers (14) zu berechnen. Daher kann die Berechnungsgenauigkeit der Lagerverschlechterungsinformation, wie auch die Diagnosegenauigkeit des Lagers (14), verbessert werden.
Der Lagerverschlechterungsrechner (38) kann dazu konfiguriert werden, die Drehzeit (S) bei jeder Klasse zu korrigieren, indem die Drehzeit (S) für jede Klasse mit einem vorbestimmten Koeffizienten (K) für die Klasse multipliziert wird, und die Lagerverschlechterungsinformation durch Aufsummieren der korrigierten Drehzeiten (S) für alle Klassen zu berechnen. Dadurch ist es möglich, die Lagerverschlechterungsinformation einfach zu berechnen und die Rechengenauigkeit der Lagerverschlechterungsinformation weiter zu verbessern. Daher kann die Diagnosegenauigkeit des Lagers (14) weiter verbessert werden.
Der Koeffizient (K) für jede Klasse wird erstellt, um die Drehzeit (S) für die Klasse in eine äquivalente Drehzeit umzuwandeln, die die Drehzeit (S) darstellt, die den gleichen Verschlechterungsgrad erzeugen wird, wenn die Spindel (12) mit einer Drehzahl (Vs) und einer Temperatur (Ts), die einer vorbestimmten Klasse der mehreren Klassen entsprechen, gedreht wird. Dadurch kann die Rechengenauigkeit der Lagerverschlechterungsinformation weiter verbessert werden.
Die Lagerdiagnosevorrichtung (16) kann ferner eine Anzeigesteuerung (44) umfassen, die dazu konfiguriert ist, die Lagerverschlechterungsinformation auf einer Anzeigeeinheit (46) anzuzeigen. Dies ermöglicht dem Bediener, den Verschlechterungsgrad des Lagers (14) zu erkennen.
Die Anzeigesteuerung (44) kann dazu konfiguriert werden, auf der Anzeigeeinheit (46) die gesamte nutzbare Zeit des Lagers (14), bis der Verschlechterungsgrad des Lagers (14) eine erste Stufe der Verschlechterung erreicht, in einer Diagrammdarstellung anzuzeigen und die Lagerverschlechterungsinformation in dem Diagramm anzuzeigen. Dadurch kann der Bediener leicht die Beziehung zwischen der gesamten nutzbaren Zeit des Lagers (14) und dem Verschlechterungsgrad des aktuellen Lagers (14) sowie auch die verbleibende nutzbare Zeit des Lagers (14) erkennen.
Die Anzeigesteuerung (44) kann dazu konfiguriert werden, die gesamte nutzbare Zeit des Lagers (14) in einer Diagrammdarstellung anzuzeigen, indem mindestens eines von drei Farbattributen von Farbton, Sättigung und Helligkeit entsprechend dem Verschlechterungsgrad des Lagers (14) geändert wird.
Die Lagerdiagnosevorrichtung (16) kann ferner umfassen:

einen Restlebensdauerrechner (40), der dazu konfiguriert ist, eine verbleibende nutzbare Zeit des Lagers (14), bis der Verschlechterungsgrad des Lagers (14) eine erste Stufe der Verschlechterung erreicht, basierend auf der Lagerverschlechterungsinformation zu berechnen; und eine Anzeigesteuerung (44), die dazu konfiguriert ist, die verbleibende nutzbare Zeit auf einer Anzeigeeinheit (46) anzuzeigen. Dies ermöglicht dem Bediener, die verbleibende nutzbare des Lagers (14) zu erkennen.

Die Lagerdiagnosevorrichtung (16) kann ferner umfassen:

eine Austauschzeitpunkt-Entscheidungseinheit (42), die dazu konfiguriert ist, basierend auf der Lagerverschlechterungsinformation zu bestimmen, ob der Verschlechterungsgrad des Lagers (14) eine zweite Stufe der Verschlechterung erreicht hat oder nicht; und eine Anzeigesteuerung (44), die dazu konfiguriert ist, auf einer Anzeigeeinheit (46) eine Meldung anzuzeigen, die einen Austausch des Lagers (14) anfordert, wenn die Austauschzeit-Entscheidungseinheit (42) bestimmt, dass der Verschlechterungsgrad des Lagers (14) die zweite Stufe der Verschlechterung erreicht hat. Dadurch kann der Bediener erkennen, dass der Austauschzeitpunkt des Lagers (14) gekommen ist.

Zweiter technischer Grundgedanke
Ein Lagerdiagnoseverfahren zur Diagnose der Verschlechterung eines Lagers (14), das eine Spindel (12) einer Werkzeugmaschine drehbar lagert, umfasst: einen Drehzahleinholungsschritt des Einholens der Drehzahl (V) der Spindel (12); einen Temperatureinholungsschritt des Einholens der Temperatur (T) des Lagers (14); einen Spindelbetriebsspeicher-Steuerungsschritt des Aufzeichnens, basierend auf der Drehzahl und der Temperatur, der Drehzeit (S), über die sich die Spindel (12) bei jeder von einer Mehrzahl von Klassen, die im Voraus durch Kombination von Drehzahlbereich und Temperaturbereich definiert werden, gedreht hat, in die Speichereinheit; und einen Lagerverschlechterungs-Berechnungsschritt des Berechnens, basierend auf der in der Speichereinheit (36) gespeicherten Drehzeit (S) bei jeder der Klassen, der Lagerverschlechterungsinformation, die den Verschlechterungsgrad des Lagers (14) darstellt.
Mit diesem Verfahren ist es möglich, Lagerverschlechterungsinformation unter Berücksichtigung der Temperatur des Lagers (14) zu berechnen. Daher kann die Berechnungsgenauigkeit der Lagerverschlechterungsinformation, wie auch die Diagnosegenauigkeit des Lagers (14), verbessert werden.
Der Lagerverschlechterungs-Berechnungsschritt kann die Drehzeit (S) bei jeder Klasse durch Multiplizieren der Drehzeit (S) für jede Klasse mit einem vorbestimmten Koeffizienten (K) für die Klasse korrigieren und die Lagerverschlechterungsinformation durch Aufsummieren der korrigierten Drehzeiten (S) für alle Klassen berechnen. Dadurch ist es möglich, die Lagerverschlechterungsinformation einfach zu berechnen und die Rechengenauigkeit der Lagerverschlechterungsinformation weiter zu verbessern. Dadurch kann die Diagnosegenauigkeit des Lagers (14) weiter verbessert werden.
Der Koeffizient (K) für jede Klasse wird erstellt, um die Drehzeit (S) für die Klasse in eine äquivalente Drehzeit (S) umzuwandeln, die die Drehzeit (S) darstellt, die den gleichen Verschlechterungsgrad erzeugen wird, wenn die Spindel (12) mit einer Drehzahl (Vs) und einer Temperatur (Ts), die einer vorbestimmten Klasse der mehreren Klassen entsprechen, gedreht wird. Dadurch kann die Rechengenauigkeit der Lagerverschlechterungsinformation weiter verbessert werden.
Das Lagerdiagnoseverfahren kann ferner einen Anzeigesteuerungsschritt des Anzeigens der Lagerverschlechterungsinformation auf einer Anzeigeeinheit (46) umfassen. Dies ermöglicht dem Bediener, den Verschlechterungsgrad des Lagers (14) zu erkennen.
Der Anzeigesteuerungsschritt kann auf der Anzeigeeinheit (46) die gesamte nutzbare Zeit des Lagers (14), bis der Verschlechterungsgrad des Lagers (14) eine erste Stufe der Verschlechterung erreicht, in einer Diagrammdarstellung anzeigen und die Lagerverschlechterungsinformation in dem Diagramm anzeigen. Dadurch kann der Bediener leicht die Beziehung zwischen der gesamten nutzbaren Zeit des Lagers (14) und dem Verschlechterungsgrad des aktuellen Lagers (14) sowie die verbleibende nutzbare Zeit des Lagers (14) erkennen.
Das Lagerdiagnoseverfahren kann ferner umfassen: einen Restlebensdauer-Berechnungsschritt des Berechnens, basierend auf der Lagerverschlechterungsinformation, einer verbleibenden nutzbaren Zeit des Lagers (14), bis der Verschlechterungsgrad des Lagers (14) eine erste Stufe der Verschlechterung erreicht; und einen Anzeigesteuerungsschritt des Anzeigens der verbleibenden nutzbaren Zeit auf einer Anzeigeeinheit (46). Dies ermöglicht dem Bediener, die verbleibende nutzbare Zeit des Lagers (14) zu erkennen.
Das Lagerdiagnoseverfahren kann ferner umfassen: einen Austauschzeitpunkt-Entscheidungsschritt des Bestimmens, basierend auf der Lagerverschlechterungsinformation, ob der Verschlechterungsgrad des Lagers (14) eine zweite Stufe der Verschlechterung erreicht hat oder nicht; und einen Anzeigesteuerungsschritt des Anzeigens auf einer Anzeigeeinheit (46) einer Meldung, die einen Austausch des Lagers (14) anfordert, wenn der Austauschzeitpunkt-Entscheidungsschritt bestimmt, dass der Verschlechterungsgrad des Lagers (14) die zweite Stufe der Verschlechterung erreicht hat. Dadurch kann der Bediener erkennen, dass der Austauschzeitpunkt des Lagers (14) gekommen ist.

Claims

Lagerdiagnosevorrichtung (16) zur Diagnose der Verschlechterung eines Lagers (14), das eine Spindel einer Werkzeugmaschine drehbar lagert, umfassend: einen Drehzahleinholer (30), der dazu konfiguriert ist, die Drehzahl (V) der Spindel einzuholen; einen Temperatureinholer (32), der dazu konfiguriert ist, die Temperatur (T) des Lagers einzuholen; eine Spindelbetriebs-Speichersteuerung (34), die dazu konfiguriert ist, die Drehzeit (S), über die sich die Spindel bei jeder von einer Mehrzahl von Klassen, die im Voraus durch die Kombination von Drehzahlbereich und Temperaturbereich definiert werden, gedreht hat, basierend auf der Drehzahl und der Temperatur in einer Speichereinheit (36) aufzuzeichnen, wobei die Mehrzahl von Klassen zumindest neun verschiedene Klassen umfasst, die durch voneinander verschiedene Kombinationen von zumindest drei verschiedenen Drehzahlbereichen mit zumindest drei verschiedenen Temperaturbereichen definiert sind; und einen Lagerverschlechterungsrechner (38), der dazu konfiguriert ist, basierend auf der in der Speichereinheit (36) gespeicherten Drehzeit bei jeder der Klassen eine Lagerverschlechterungsinformation zu berechnen, die einen Verschlechterungsgrad des Lagers darstellt, wobei der Lagerverschlechterungsrechner dazu konfiguriert ist, die Drehzeit bei jeder Klasse zu korrigieren, indem die Drehzeit für jede Klasse mit einem vorbestimmten Koeffizienten (K) für die Klasse multipliziert wird, und die Lagerverschlechterungsinformation durch Aufsummieren der korrigierten Drehzeiten für alle Klassen zu berechnen.
Lagerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Koeffizient für jede Klasse erstellt wird, um die Drehzeit für die Klasse in eine äquivalente Drehzeit umzuwandeln, die die Drehzeit darstellt, die einen gleichen Verschlechterungsgrad erzeugen wird, wenn die Spindel mit einer Drehzahl (Vs) und einer Temperatur (Ts), die einer vorbestimmten Klasse der mehreren Klassen entsprechen, gedreht wird.
Lagerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine Anzeigesteuerung (44), die dazu konfiguriert ist, die Lagerverschlechterungsinformation auf einer Anzeigeeinheit (46) anzuzeigen.
Lagerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Anzeigesteuerung dazu konfiguriert ist, auf der Anzeigeeinheit eine gesamte nutzbare Zeit des Lagers, bis der Verschlechterungsgrad des Lagers eine erste Stufe der Verschlechterung erreicht, in einer Diagrammdarstellung anzuzeigen und die Lagerverschlechterungsinformation in dem Diagramm anzuzeigen.
Lagerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Anzeigesteuerung dazu konfiguriert ist, die gesamte nutzbare Zeit des Lagers in einer Diagrammdarstellung anzuzeigen, indem mindestens eines von drei Farbattributen von Farbton, Sättigung und Helligkeit entsprechend dem Verschlechterungsgrad des Lagers geändert wird.
Lagerdiagnosevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, ferner umfassend: einen Restlebensdauerrechner (40), der dazu konfiguriert ist, eine verbleibende nutzbare Zeit des Lagers, bis der Verschlechterungsgrad des Lagers eine erste Stufe der Verschlechterung erreicht, basierend auf der Lagerverschlechterungsinformation zu berechnen; und eine Anzeigesteuerung (44), die dazu konfiguriert ist, die verbleibende nutzbare Zeit auf einer Anzeigeeinheit (46) anzuzeigen.
Lagerdiagnosevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, ferner umfassend: eine Austauschzeitpunkt-Entscheidungseinheit (42), die dazu konfiguriert ist, basierend auf der Lagerverschlechterungsinformation des Lagers zu bestimmen, ob der Verschlechterungsgrad des Lagers eine zweite Stufe der Verschlechterung erreicht hat oder nicht; und eine Anzeigesteuerung (44), die dazu konfiguriert ist, auf einer Anzeigeeinheit (46) eine Meldung anzuzeigen, die einen Austausch des Lagers anfordert, wenn die Austauschzeitpunkt-Entscheidungseinheit bestimmt, dass der Verschlechterungsgrad des Lagers die zweite Stufe der Verschlechterung erreicht hat.
Lagerdiagnoseverfahren zur Diagnose der Verschlechterung eines Lagers (14), das eine Spindel (12) einer Werkzeugmaschine drehbar lagert, umfassend: einen Drehzahleinholungsschritt des Einholens einer Drehzahl (V) der Spindel; einen Temperatureinholungsschritt des Einholens einer Temperatur (T) des Lagers; einen Spindelbetriebsspeicher-Steuerungsschritt des Aufzeichnens, basierend auf der Drehzahl und der Temperatur, einer Drehzeit (S), über die sich die Spindel bei jeder einer Mehrzahl von Klassen, die im Voraus durch Kombination von Drehzahlbereich und Temperaturbereich definiert werden, gedreht hat, in eine Speichereinheit (36), wobei die Mehrzahl von Klassen zumindest neun verschiedene Klassen umfasst, die durch jeweils voneinander verschiedene Kombinationen von zumindest drei verschiedenen Drehzahlbereichen mit zumindest drei verschiedenen Temperaturbereichen definiert sind; und einen Lagerverschlechterungs-Berechnungsschritt des Berechnens, basierend auf der in der Lagereinheit gespeicherten Drehzeit bei jeder der Klassen, einer Lagerverschlechterungsinformation, die einen Verschlechterungsgrad des Lagers darstellt, wobei der Lagerverschlechterungs-Berechnungsschritt die Drehzeit bei jeder Klasse korrigiert, indem die Drehzeit bei jeder Klasse mit einem vorbestimmten Koeffizienten (K) für die Klasse multipliziert wird, und die Lagerverschlechterungsinformation durch Aufsummieren der korrigierten Drehzeiten für alle Klassen berechnet.
Lagerdiagnoseverfahren nach Anspruch 8, wobei der Koeffizient für jede Klasse erstellt wird, um die Drehzeit für die Klasse in eine äquivalente Drehzeit umzuwandeln, die die Drehzeit darstellt, die den gleichen Verschlechterungsgrad erzeugen wird, wenn die Spindel mit einer Drehzahl (Vs) und einer Temperatur (Ts), die einer vorbestimmten Klasse der mehreren Klassen entsprechen, gedreht wird.
Lagerdiagnoseverfahren nach Anspruch 8 oder 9, ferner umfassend einen Anzeigesteuerungsschritt des Anzeigens der Lagerverschlechterungsinformation auf einer Anzeigeeinheit (46).
Lagerdiagnoseverfahren nach Anspruch 10, wobei der Anzeigesteuerungsschritt auf der Anzeigeeinheit eine gesamte nutzbare Zeit des Lagers, bis der Verschlechterungsgrad des Lagers eine erste Stufe der Verschlechterung erreicht, in einer Diagrammdarstellung anzeigt, und die Lagerverschlechterungsinformation in dem Diagramm anzeigt.
Lagerdiagnoseverfahren nach Anspruch 10 oder 11, ferner umfassend: einen Restlebensdauer-Berechnungsschritt des Berechnens, basierend auf der Lagerverschlechterungsinformation des Lagers, einer verbleibenden nutzbaren Zeit des Lagers, bis der Verschlechterungsgrad des Lagers eine erste Stufe der Verschlechterung erreicht; und einen Anzeigesteuerungsschritt des Anzeigens der verbleibenden nutzbaren Zeit auf einer Anzeigeeinheit (46).
Lagerdiagnoseverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, ferner umfassend: einen Austauschzeitpunkt-Entscheidungsschritt des Bestimmens, basierend auf der Verschlechterungsgradinformationen des Lagers, ob der Verschlechterungsgrad des Lagers eine zweite Stufe der Verschlechterung erreicht hat oder nicht; und einen Anzeigesteuerungsschritt des Anzeigens auf einer Anzeigeeinheit (46) einer Meldung, die einen Austausch des Lagers anfordert, wenn der Austauschzeitpunkt-Entscheidungsschritt bestimmt, dass der Verschlechterungsgrad des Lagers die zweite Stufe der Verschlechterung erreicht hat.