JP2015153214A

JP2015153214A - 効率的な部品の定期点検機能を備えた工作機械の数値制御装置

Info

Publication number: JP2015153214A
Application number: JP2014027337A
Authority: JP
Inventors: 英明晦日; Hideaki Misoka
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-02-17
Filing date: 2014-02-17
Publication date: 2015-08-24
Anticipated expiration: 2034-02-17
Also published as: CN104850060A; DE102015001578A1; JP5860074B2; US20150234376A1; CN104850060B

Abstract

【課題】工作機械の使用環境、使用状況を考慮にいれた効率的な部品の定期点検機能を備えた工作機械の数値制御装置を提供する。【解決手段】工作機械の数値制御装置１０は、部品の点検を行う時期であるかどうかを判定するための基準となる点検基準状態量を部品ごとに設定し記憶する点検基準状態量記録手段１０１と、部品の寿命を推定するための状態量を部品ごとに計測して積算し記憶する積算値計数手段１０２と、積算値計数手段１０２で積算された状態量が前記点検基準状態量に到達したとき、部品の点検が必要なことを通知する点検時期通知手段１０３と、前記部品の点検結果を入力する点検結果入力手段１０４と、点検結果入力手段１０４によって入力された点検結果から次回の点検を行う時期を判定するための前記点検基準状態量を変更する点検基準状態量変更手段１０５と、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、部品を定期的に点検する機能を備えた工作機械の数値制御装置に関する。

工作機械には、定期的に点検を行い、寿命と判断された場合には直ちに交換することが望ましい部品が多数使用されている。しかし全ての部品について点検時期を管理することは難しいため、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４のように機械の稼働時間や部品の使用回数を積算し、それらの値が点検を行う基準値を超えたときに操作者に部品の点検が必要であることを通知する技術が用いられている。

特許第２７６６２８３号公報特開平１０−３２００３１号公報特開２００４−３３４５０７号公報特開平７−２２５７７７号公報

工作機械の制御装置から部品の点検が必要であると通知されたとき、操作者はその部品を点検し、寿命であると判断した場合にはその部品を交換し、積算した数値をリセットする。定期的な点検、交換が必要な部品の中には、工作機械の使用環境、使用状況によって寿命が大きく変化するものがある。
そのため、特許文献１、特許文献２、特許文献３のような方法では、使用環境によらず点検周期が一定のため、基準値を小さく設定すると部品の寿命が長くなる使用環境で無駄な作業を増やすことになる。反対に点検周期の基準値を大きく設定すると寿命が短くなる使用環境では、点検前に部品が寿命に到達してしまう可能性があり問題である。

また、特許文献４は使用環境のデータから点検を行う基準値を変更する方法であるが、使用環境の違いを考慮した複数の基準値を予め設定しておく必要があり、またクーラントの影響など、データの取得が難しい要素が寿命に影響する場合には対応が難しい問題がある。
そこで本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、工作機械の使用環境、使用状況を考慮にいれた効率的な部品の定期点検機能を備えた工作機械の数値制御装置を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、機械を構成する部品について、点検を行う時期を通知する機能を有する工作機械の数値制御装置において、前記部品の点検を行う時期であるかどうかを判定するための基準となる点検基準状態量を部品ごとに設定し記憶する点検基準状態量記録手段と、前記部品の寿命を推定するための状態量を部品ごとに計測して積算し記憶する積算値計数手段と、前記積算値計数手段で積算された状態量が前記点検基準状態量に到達したとき、前記部品の点検が必要な時期であることを通知する点検時期通知手段と、前記点検時期通知手段により前記部品の点検が必要な時期であることが通知された後、該部品の点検結果を入力する点検結果入力手段と、前記点検結果入力手段によって入力された点検結果から次回の点検を行う時期を判定するための前記点検基準状態量を変更する点検基準状態量変更手段と、を備えたことを特徴とする工作機械の数値制御装置である。

請求項２に係る発明は、前記部品の点検の結果、部品の継続使用が可能と判断されたときに、前記点検基準状態量記録手段に記憶された点検基準状態量を延長する延長状態量を部品ごとに少なくとも１つ設定し記録する延長状態量記録手段を備え、前記点検結果入力手段は、操作者が当該部品の継続使用が可能であると判断した場合に操作する部品継続使用時操作手段と、操作者が当該部品が寿命であると判断し、交換した場合に操作する部品交換時操作手段とを有し、前記点検基準状態量変更手段は、前記部品継続使用時操作手段が操作されたとき、前記点検基準状態量記録手段に記録された点検基準状態量に前記延長状態量記録手段に記録された延長する延長状態量を加算して次回の点検基準状態量を求める部品継続使用時点検基準状態量計算手段と、前記部品交換時操作手段が操作されたとき、前記積算値計数手段によって積算された状態量をクリアし、次回の点検基準状態量を求める部品交換時点検基準状態量計算手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の工作機械の数値制御装置である。

請求項３に係る発明は、前記延長状態量記録手段には、延長する点検基準状態量が前記部品継続使用時操作手段を操作した回数の増加に従って小さくなるように記録されていることを特徴とする請求項２に記載の工作機械の数値制御装置である。
請求項４に係る発明は、前記部品交換時点検基準状態量計算手段は、部品継続使用時基準状態量計算手段により求められた点検基準状態量に１以下の係数を掛けた値を次回の点検基準状態量として設定することを特徴とする請求項２に記載の工作機械の数値制御装置である。
請求項５に係る発明は、前記部品継続使用時基準状態量計算手段によって延長された延長状態量が、前記延長状態量記録手段に記録された延長状態量のなかで最小の値であった場合、前記部品継続使用時操作手段の操作を禁止することを特徴とする請求項４に記載の工作機械の数値制御装置である。
請求項６に係る発明は、前記機械または前記部品が置かれた環境の情報を取得する環境情報取得手段と、を備え、前記環境情報取得手段によって取得された情報が当該部品の寿命に影響を与えると判断された場合、前記積算値計数手段において、積算する状態量に係数を掛け、積算値を求めることを特徴とする請求項１に記載の工作機械の数値制御装置である。

本発明により、工作機械の使用環境、使用状況を考慮にいれた効率的な部品の定期点検機能を備えた工作機械の数値制御装置を提供できる。

本発明に係る部品の点検時期を通知する方法を示す図である。本発明の数値制御装置が備えている機能を説明する図である。工作機械を制御する数値制御装置の概略ブロック図である。本発明の部品の点検時期を通知するための処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は本発明に係る部品の点検時期を通知する方法を示す図である。（１）は定期点検開始直後の状態、（２）は積算値Ｃｎｔ_ｘが点検基準状態量の初期値Ｌｉｍ_ｘ０に到達した状態、（３）は部品継続使用時操作手段を最初に操作した状態（点検基準状態量をＥｘｐ_１延長し、Ｌｉｍ_ｘ１とする）、（４）は部品継続使用時操作手段をｎ回操作したときの状態（点検基準状態量をＥｘｐ_ｎ延長し、Ｌｉｍ_ｘｎとする）、（５）は部品交換時操作手段を操作した状態（積算値Ｃｎｔ_ｘをクリアし、Ｌｉｍ_ｘｎを次回の点検基準状態量Ｌｉｍ_ｘ０とする）を示している。

数値制御装置は、点検、交換を必要とする部品番号ｘの部品について、その部品の寿命を推定するための点検状態量（稼働時間、使用回数など）を積算値Ｃｎｔ_ｘとして定義し、その値を積算してメモリに記録することができる。また、部品ごとに点検を行う基準となる点検基準状態量Ｌｉｍ_ｘ０が設定され、メモリに記録されている。また、点検後に部品を交換せず、使用を続ける場合に操作する部品継続使用時操作手段と、部品を交換した場合に操作する部品交換時操作手段を備える。部品継続使用時操作手段や部品交換時操作手段は例えば数値制御装置１０の表示器／ＭＤＩユニット７０を用いて構成することができる。

点検、交換を必要とするそれぞれの部品についてＣｎｔ_ｘを積算する。ここで、機械または部品が置かれている状態を数値制御装置の制御信号などから判断し、その状態が部品の寿命に影響を与えると考えられる場合には積算値に係数を掛けるようにしてもよい。例えば、クーラント使用の有無が寿命に影響する部品の場合、数値制御装置でプログラム中のクーラントの吐出を指令するコードや、クーラントポンプを制御する信号を参照し、クーラントが吐出されていると判断される場合に積算値に係数を掛け、クーラントがない場合より大きい値を積算する。図４のフローチャートではステップｓａ０３において積算値Ｃｎｔ_ｘをに係数を掛ければよい。

積算値Ｃｎｔ_ｘが点検基準状態量Ｌｉｍ_ｘ０に到達したとき、該当の部品の点検が必要であることを画面（例：数値制御装置１０の表示器／ＭＤＩユニット７０の表示手段）にメッセージを表示するなどの方法で操作者に通知する。通知を受けた操作者は該当の部品を点検し、その結果部品を交換せず、継続して使用する場合には部品継続使用時操作手段を操作し、部品が寿命であり、交換した場合には部品交換時操作手段を操作する。これは操作盤上に＜継続＞ボタン、＜交換＞ボタンを用意し、点検時にそれらを押すようにしても良いし、数値制御装置の画面上に“継続”、“交換”といった項目を表示し、それらを選択するようにしても良い。

部品継続使用時操作手段が操作された場合、積算値Ｃｎｔ_ｘは変更せず、点検基準状態量をＬｉｍ_ｘ０からＬｉｍ_ｘ１に変更する。ここで、
Ｌｉｍ_ｘ１＝Ｌｉｍ_ｘ０＋Ｅｘｐ_１
とする。

Ｅｘｐ_ｎは、点検の結果、部品を交換せず、継続して使用する場合に点検基準状態量を延長する量であり、予め一定の値または点検の際に得られたデータから値を算出するための計算式がメモリに記録されている。

再び積算値Ｃｎｔ_ｘを積算し、点検基準状態量Ｌｉｍ_ｘ１に到達したときに再び通知が行われる。操作者はそれを受けて該当の部品を再び点検し、部品を継続して使用する限りは部品継続使用時操作手段の操作を続ける。部品継続使用時操作手段がｎ回操作されたときの点検基準状態量Ｌｉｍ_ｘｎは、
Ｌｉｍ_ｘｎ＝Ｌｉｍ_ｘ０＋Ｅｘｐ_１＋Ｅｘｐ_２＋・・・＋Ｅｘｐ_ｎ
とする。

ここで、延長状態量Ｅｘｐ_ｎは部品継続使用時操作手段を操作した回数の増加に従って小さくなるものとする。即ち、
Ｅｘｐ_１＞Ｅｘｐ_２＞・・・＞Ｅｘｐ_ｎ
であるとする。Ｅｘｐ_１〜Ｅｘｐ_ｎは上記の式を満たす固定の値としても良いし、計算式を用意し、それに従って減少するようにしても良い。

また、部品継続使用時操作手段が操作されたときに延長された延長量Ｅｘｐ_ｎがメモリに記録された最小値であった場合、以降は部品継続使用時操作手段の操作を禁止する。
点検の結果、部品が寿命であり、交換した場合には、部品交換時操作手段を操作する。部品交換時操作手段が操作されたとき、まず積算値Ｃｎｔ_ｘをクリアする。同時に次回の点検を行うための基準となる点検基準状態量Ｌｉｍ_ｘ０’を設定する。ここで、Ｌｉｍ_ｘ０’＝Ａ×Ｌｉｍ_ｘｎとする。Ａは点検基準状態量Ｌｉｍ_ｘ０’を設定する際の係数で、Ａ≦１とする。

以上の方法により、点検基準状態量Ｌｉｍ_ｘ０’は機械の使用環境を考慮した値になり、以降の通知は適切な間隔で行われるようになる。また、部品継続使用時操作手段を操作した回数の増加に従って延長状態量Ｅｘｐ_ｎを小さくすることで、次回の点検までに部品が寿命になることを防止でき、また部品交換時操作手段が操作された後の点検基準値をより適切な値に設定することができる。なお、延長状態量Ｅｘｐ_ｎを大から小に向かって部品継続使用操作回数ｎに対応させておけば、延長状態量の中で最小の値を容易に特定することができる。

ここで、工作機械の数値制御装置１０は、部品の点検を行う時期であるかどうかを判定するための基準となる点検基準状態量を部品ごとに設定し記憶する点検基準状態量記録手段１０１と、部品の寿命を推定するための状態量を部品ごとに計測して積算し記憶する積算値計数手段１０２と、積算値計数手段１０２で積算された状態量が前記点検基準状態量に到達したとき、部品の点検が必要なことを通知する点検時期通知手段１０３と、前記部品の点検結果を入力する点検結果入力手段１０４と、点検結果入力手段１０４によって入力された点検結果から次回の点検を行う時期を判定するための前記点検基準状態量を変更する点検基準状態量変更手段１０５と、を備えている。

図３は本発明の一実施形態における数値制御装置（ＣＮＣ）の要部ブロック図である。ＣＰＵ１１は数値制御装置１０を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたシステムプログラムを、バス２０を介して読み出し、該システムプログラムにしたがって数値制御装置全体を制御する。ＲＡＭ１３には一時的な計算データや表示データおよび表示器／ＭＤＩユニット７０を介してオペレータが入力した各種データが格納される。

ＳＲＡＭ１４は数値制御装置１０の電源がＯＦＦされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成される。ＳＲＡＭ１４内には、インタフェース１５を介して読み込まれた加工プログラムや表示器／ＭＤＩユニット７０を介して入力された加工プログラムなどが記憶される。

また、ＲＯＭ１２には、加工プログラムの作成および編集のために必要とされる編集モードの処理や自動運転のための処理を実施するための各種システムプログラムがあらかじめ書き込まれている。また、ＲＯＭ１２には効率的な部品の定期点検を実行するための本発明に係るプログラムが格納されている。

各軸の軸制御回路３０〜３２はＣＰＵ１１からの各軸の移動指令を受けて、各軸の指令をサーボアンプ４０〜４２に出力する。サーボアンプ４０〜４２はこの指令を受けて、各軸のサーボモータ５０〜５２を駆動する。各軸のサーボモータ５０〜５２は位置・速度検出器を内蔵し、この位置・速度検出器からの位置・速度フィードバック信号を軸制御回路３０〜３２にフィードバックし、位置・速度のフィードバック制御を行う。なお、図８では、位置・速度のフィードバックについては省略している。

サーボモータ５０〜５２は、工作機械のＸ，Ｙ，Ｚ軸を駆動するものである。スピンドル制御回路６０は主軸回転指令を受け、スピンドルアンプ６１にスピンドル速度信号を出力する。スピンドルアンプ６１はスピンドル速度信号を受けて、スピンドルモータ（ＳＭ）６２を指令された回転速度で駆動する。スピンドルモータ（ＳＭ）６２には速度検出器６３が内蔵されており、スピンドルモータ（ＳＭ）６２の回転速度を検出し、スピンドル制御回路６０にフィードバックする。

以上のような数値制御装置１０の構成は従来の数値制御装置の構成と変わりなく、この数値制御装置１０によって３軸加工機が駆動制御される。そして、数値制御装置１０のプロセッサ（ＣＰＵ）１１が、部品の定期点検を行うアルゴリズムを有するソフトウェアを実行する。

図４は本発明の部品の点検時期を通知するための処理を示すフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。
［ステップｓａ０１］部品継続使用操作回数ｎを初期化する（ｎ＝０）。
［ステップｓａ０２］点検基準状態量の初期値Ｌｉｍ_ｘ０を読み込む。点検基準状態量の初期値Ｌｉｍ_ｘ０は数値制御装置のメモリに予め記憶されている。
［ステップｓａ０３］積算値Ｃｎｔ_ｘとして状態量を積算する。
［ステップｓａ０４］ステップｓａ０３で積算する積算値Ｃｎｔ_ｘが点検基準状態量Ｌｉｍ_ｘｎより大きいか否か判断し、大きい場合（ＹＥＳ）にはステップｓａ０５へ移行し、大きくない場合（ＮＯ）にはステップｓａ０３へ戻る。初回目はｎ＝０であるので、ステップｓａ０２において読み込んだ点検基準状態の初期値である。
［ステップｓａ０５］点検が必要なことを報知する。報知の手段としては、ブザー、赤色灯、画面に点検が必要なことを表示するなどがある。
［ステップｓａ０６］部品を継続使用か否か判断し、継続使用の場合（ＹＥＳ）にはステップｓａ０７へ移行し、継続使用ではない、つまり、部品交換の場合（ＮＯ）にはステップｓａ０９へ移行する。具体的には、数値制御装置１０に備わった継続ボタンあるいは交換ボタンを、部品の点検時にオペレータが押すことによって、部品の継続使用か交換かの情報が数値制御装置１０に与えられる。
［ステップｓａ０７］点検基準状態量Ｌｉｍ_ｘｎに延長点検基準状態量Ｅｘｐ_ｎを加算した値を点検基準状態量Ｌｉｍ_ｘｎとする。
［ステップｓａ０８］部品継続使用操作回数ｎに１を加算し、新たに部品継続使用操作回数ｎとし、ステップｓａ０３へ戻る。
［ステップｓａ０９］積算値Ｃｎｔ_ｘをクリアする。
［ステップｓａ１０］点検基準状態量Ｌｉｍ_ｘｎに係数Ａを掛けたものを点検基準状態量Ｌｉｍ_ｘ０とする。この処理によって、交換後の部品が寿命に到達したかの判断を、点検基準状態量Ｌｉｍ_ｘｎに基づいて行うことができる。つまり、機械（部品）の使用環境に対応した点検を実行することができる。
［ステップｓａ１１］部品継続使用操作回数ｎを初期化（ｎ＝０）し、ステップｓａ０３へ戻る。

上述したように、本発明により、予め準備をする必要がなく、機械の使用環境を考慮した基準値を設定できる定期点検機能を備えた工作機械を制御する数値制御装置を提供できる。また、本発明は、部品の点検を行う時期を操作者に通知することで、定期的な部品の点検を可能とする機能を有する数値制御装置である。

１０数値制御装置
１１ＣＰＵ
１２ＲＯＭ
１３ＲＡＭ
１４ＳＲＡＭ
１５インタフェース
１６ＰＭＣ
１７Ｉ／Ｏユニット
１８インタフェース
１９インタフェース
２０バス
３０，３１，３２軸制御回路
４０，４１，４２サーボアンプ
５０Ｘ軸サーボモータ
５１Ｙ軸サーボモータ
５２Ｚ軸サーボモータ
６０スピンドル制御回路
６１スピンドルアンプ
６２スピンドルモータ
６３速度検出器

１０１点検基準状態量記録手段
１０２積算値計数手段
１０３点検時期通知手段
１０４点検結果入力手段
１０５点検基準状態量変更手段

ｘ部品番号

Claims

機械を構成する部品について、点検を行う時期を通知する機能を有する工作機械の数値制御装置において、
前記部品の点検を行う時期であるかどうかを判定するための基準となる点検基準状態量を部品ごとに設定し記憶する点検基準状態量記録手段と、
前記部品の寿命を推定するための状態量を部品ごとに計測して積算し記憶する積算値計数手段と、
前記積算値計数手段で積算された状態量が前記点検基準状態量に到達したとき、前記部品の点検が必要な時期であることを通知する点検時期通知手段と、
前記点検時期通知手段により前記部品の点検が必要な時期であることが通知された後、該部品の点検結果を入力する点検結果入力手段と、
前記点検結果入力手段によって入力された点検結果から次回の点検を行う時期を判定するための前記点検基準状態量を変更する点検基準状態量変更手段と、
を備えたことを特徴とする工作機械の数値制御装置。
前記部品の点検の結果、部品の継続使用が可能と判断されたときに、前記点検基準状態量記録手段に記憶された点検基準状態量を延長する延長状態量を部品ごとに少なくとも１つ設定し記録する延長状態量記録手段を備え、
前記点検結果入力手段は、操作者が当該部品の継続使用が可能であると判断した場合に操作する部品継続使用時操作手段と、操作者が当該部品が寿命であると判断し、交換した場合に操作する部品交換時操作手段とを有し、
前記点検基準状態量変更手段は、前記部品継続使用時操作手段が操作されたとき、前記点検基準状態量記録手段に記録された点検基準状態量に前記延長状態量記録手段に記録された延長する延長状態量を加算して次回の点検基準状態量を求める部品継続使用時点検基準状態量計算手段と、前記部品交換時操作手段が操作されたとき、前記積算値計数手段によって積算された状態量をクリアし、次回の点検基準状態量を求める部品交換時点検基準状態量計算手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の工作機械の数値制御装置。
前記延長状態量記録手段には、延長する点検基準状態量が前記部品継続使用時操作手段を操作した回数の増加に従って小さくなるように記録されていることを特徴とする請求項２に記載の工作機械の数値制御装置。
前記部品交換時点検基準状態量計算手段は、部品継続使用時基準状態量計算手段により求められた点検基準状態量に１以下の係数を掛けた値を次回の点検基準状態量として設定することを特徴とする請求項２に記載の工作機械の数値制御装置。
前記部品継続使用時基準状態量計算手段によって延長された延長状態量が、前記延長状態量記録手段に記録された延長状態量のなかで最小の値であった場合、前記部品継続使用時操作手段の操作を禁止することを特徴とする請求項４に記載の工作機械の数値制御装置。
前記機械または前記部品が置かれた環境の情報を取得する環境情報取得手段と、
を備え、
前記環境情報取得手段によって取得された情報が当該部品の寿命に影響を与えると判断された場合、前記積算値計数手段において、積算する状態量に係数を掛け、積算値を求める
ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械の数値制御装置。