JP2017127922A

JP2017127922A - 工具交換装置の減速機の異常診断機能を有する工作機械

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Publication number: JP2017127922A
Application number: JP2016008482A
Authority: JP
Inventors: 学五十部; Manabu Isobe
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2017-07-27
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Abstract

【課題】工具マガジンへの工具の付け替えを行っても、減速機に関する外乱トルクによって、正確に減速機の異常を診断できるようにする。【解決手段】工具マガジンの工具把持部に装着した工具の質量による工具質量配置パターンと該パターンに対応する減速機の異常診断の際に使用する閾値とを対応付けて記憶する閾値記憶手段を有する（符号２１参照）。各工具把持部に装着された工具の質量を記憶する工具質量配置記憶手段を有する（符号２０参照）。工具質量配置記憶手段に記憶された工具質量配置に対して閾値記憶手段に記憶された工具質量配置パターンの内、類似した工具質量配置パターンを選択し、該工具質量配置パターンに対応付けられた閾値を、減速機の異常診断に使用する閾値として設定する。工具マガジンへの工具の付け替えが行われても、正確に減速機の異常を診断できる。【選択図】図６

Description

本発明は、工作機械の工具マガジンを有する工具交換装置に使用される減速機の異常を診断できる工作機械に関する。

減速機の異常診断方法として、診断対象部分にセンサを取り付けて該センサからの情報に基づいて減速機の異常を診断する方法が知られている。この方法は異常が生じた後の事後的な発見であるため、異常の予知ができない。また、異常の予知を行うものとして、振動センサによって振動パターンを検出し、該振動パターンと正常な振動パターンを比較して異常を事前に予知する方法も知られている（特許文献１参照）。しかし、この方法も、センサからの信号にノイズが含まれるため、異常時と正常時の違いを明確に区別できないという問題がある。さらに、減速機の異常を予知する方法として、モータのトルク指令と速度フィードバックを基に、オブザーバで外乱トルクを推定し、該推定外乱トルクの時系列データを周波数解析することによって、減速機の中間要素の回転周波数の定数倍に対応する特定スペクトルを抽出し、該特定スペクトルの振幅が閾値を超えた場合、異常と判定するようにした減速機異常診断方法および診断装置が知られている（特許文献２参照）。この方法は、ノイズがデータに含まれないことから、減速機の異常の診断を正確に実施することができる。

特開平５-５２７１２号公報特許第４１１２５９４号公報

上述したオブザーバを用いて外乱トルクを推定し、この推定外乱トルクに基づいて減速機の異常を検出する減速機異常診断方法は、減速機の異常を正確に予知することができるが、工作機械の工具交換装置における工具マガジンを旋回するために使用される減速機に適用しようとする場合、工具の付替えを行った場合に、減速機の出力側のイナーシャが変化し、外乱トルクが変化するため、工具の付け替えを行なうと診断が正確に実施できないという問題があった。

そこで、本発明の目的は、工作機械の旋回式の工具マガジンを備える工具交換装置を有する工作機械においても、オブザーバにより求められる推定外乱トルクによって、減速機の異常診断を正確に実施できるようにすることにある。

工作機械の主軸に工具を着脱可能な旋回式の工具マガジンと、前記工具マガジンに放射状に複数設けられた工具把持部と、前記工具マガジンを旋回動作するマガジン駆動モータと、前記マガジン駆動モータの回転を前記工具マガジンへ減速して伝える減速機と、前記マガジン駆動モータを一定速度で回転させたときに取得されたトルク指令と速度フィードバックとに基づいて、前記減速機に関する外乱推定値をオブザーバにより推定し、周波数解析により得られた前記外乱推定値の周波数成分から特定スペクトルを抽出し、該特定スペクトルの振幅と閾値とを比較することで減速機の異常診断を行う機能を有する制御装置とを備えた工作機械において、本願請求項１に係る発明は、前記制御装置に、各工具把持部に装着された工具の質量を記憶する工具質量配置記憶手段と、工具マガジンにおける工具質量配置パターンと、減速機の異常診断の際に使用する閾値とを対応付けて記憶する閾値記憶手段と、前記工具質量配置記憶手段に記憶された工具質量配置に対して、前記閾値記憶手段に記憶された工具質量配置パターンの内、類似した工具質量配置パターンを選択し、該工具質量配置パターンに対応付けられた閾値を、減速機の異常診断に使用する閾値として設定する閾値設定手段とを備えることによって、工具マガジン上の工具の付け替えを行った場合にも、減速機の異常診断を正確に行うことができるようにした。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記閾値設定手段を、前記工具質量配置記憶手段に記憶された工具質量配置パターンと、前記閾値記憶手段に記憶された工具質量配置パターンとの、それぞれの工具把持部の工具質量の差の絶対値を求め、その総和が最も小さくなるような工具質量配置パターンを選択して閾値を設定するものとした。

請求項３に係る発明は、前記制御装置に、工具マガジンを所定の速度パターンで回転させて得られるマガジン駆動モータの負荷波形を工具マガジンの工具質量配置パターンを変えて求め、得られた負荷波形と該負荷波形に対応した閾値をそれぞれ記憶する閾値記憶手段と、工具マガジンを所定の速度パターンで回転させてマガジン駆動モータの負荷波形を求める負荷波形取得手段と、前記負荷波形取得手段で取得された負荷波形と前記閾値記憶手段に記憶する各負荷波形と比較し、相関係数が最大となる前記閾値記憶手段に記憶する負荷波形に対する閾値を減速機の異常診断に使用する閾値として設定する閾値設定手段とを備え、工具マガジンの工具が付け替えられても、減速機の異常診断を正確に行うことができるようにした。

請求項４に係る発明は、前記制御装置に、各工具把持部に装着された工具の質量を記憶する工具質量配置記憶手段と、各工具把持部に装着された工具の質量の配置の基準となる基準工具質量配置パターンを記憶する基準工具質量配置記憶手段と、いくつかの工具質量配置パターンと前記基準工具質量配置パターンとのそれぞれの偏差パターンに対し閾値をそれぞれ記憶する閾値記憶手段と、前記工具質量配置記憶手段に記憶する工具質量配置と前記基準工具質量配置パターンとのそれぞれの偏差パターンを求める偏差パターン取得手段と、前記偏差パターン取得手段で取得した偏差パターンに対して、前記閾値記憶手段に記憶された偏差パターンの内、類似した偏差パターンを選択し、該偏差パターンに対応付けられた閾値を、減速機の異常診断に使用する閾値として設定する閾値設定手段とを備えることによって、工具マガジンの工具が付け替えられても、減速機の異常診断を正確に行うことができるようにした。

請求項５に係る発明は、前記制御装置に、工具マガジンの総質量および重心位置を記憶するマガジン総質量・重心位置記憶手段と、いくつかの総質量・重心位置パターンと閾値とを対応付けて記憶する閾値記憶手段と、前記マガジン総質量・重心位置記憶手段に記憶された総質量・重心位置パターンに対して、前記閾値記憶手段に記憶された総質量・重心位置のパターンの内、類似したパターンを選択し、該パターンに対応付けられた閾値を、減速機の異常診断に使用する閾値として設定する閾値設定手段とを備えることによって、工具マガジンの工具が付け替えられても、減速機の異常診断を正確に行うことができるようにした。
請求項６に係る発明は、上述した各発明において、前記制御装置は、減速機の異常診断時に前記特定スペクトルが閾値を超えていた場合、その旨を表示装置で知らせるものとした。

工具マガジンの工具の付け替えが行われた場合でも、その工具が付け替えられた工具マガジンに適した減速機の異常診断に使用する閾値が設定されるから、減速機の異常診断を正確に行うことができる。

本発明一実施形態における旋回式工具マガジンを有する工具交換装置を備えた工作機械の概要図である。同実施形態における工作機械を制御する制御装置の概要図である。同実施形態における減速機異常診断処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。同フローチャートにおけるステップＳ５のフローチャートである。同実施形態における閾値更新処理を含む減速機異常診断処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。工具質量配置位置データの一例と、複数パターンの工具質量配置とその各パターンにおける閾値を対応づけて記憶した一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明の一実施形態の旋回式の工具マガジンを備えた工作機械の一例の概要図であり図１（イ）は正面図、図１（ロ）は側面図である。
図１において符号１は工作機械であり、符号２は該工作機械１の主軸で、符号３は工具マガジンである。工具マガジン３は、放射状に工具４を把持する工具把持部５を備え、マガジン駆動モータ６と減速機７によって旋回駆動される。なお、符号８は工作機械のベッド、符号９はテーブルである。
工具交換時には、まず、主軸２に装着されている工具４を工具マガジン３の工具把持部５に受け渡す。次に、工具マガジン３を旋回させ、使用する工具４のある工具把持部５を主軸位置に割り出す。そして、工具把持部５から主軸２へ使用する工具４を受け渡す。

このような工作機械において、減速機７に異常が生じた場合、工具マガジン３の旋回動作を正常に行うことができず、工具落下により工具やワークの破損に至る可能性がある。そこで、本発明は、減速機異常診断機能を備えることにより、事前に異常を予知し、上記の不具合を未然に防ぐことができるようにしたものである。

図２は、本実施形態の工作機械１の制御装置１０の概要図であり、従来の工作機械の制御装置と同様にＮＣ制御装置等で構成されており、構成も従来と同様であり、図示しないプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ、各種インターフェース構成されたデジタルサーボ回路、表示装置、指令やデータを入力する入力手段等を備えている。各種メモリ、各種インターフェース、デジタルサーボ回路は、システムバスを介してプロセッサに接続している。デジタルサーボ回路は、サーボモータを帰還データに基づいて、位置ループ制御、速度ループ制御すると共に、トランジスタインバータ等のサーボアンプからの電流フィードバック信号に基づいて電流ループ制御する。特に、本発明と関連して、該制御装置１０には、外乱トルクを推定するオブザーバ１０ａ、スペクトル特定手段１０ｂ、異常診断手段１０ｃ、工具質量配置記憶手段１０ｄ、閾値記憶手段１０ｅ、閾値設定手段１０ｆを備える。

オブザーバ１０ａは、従来と同様なもので、モータにより相対的に回転運動する一対の動作部材が一定速度（一定周期）で相対回転しているときに取得されたトルク指令と速度フィードバックとに基づいて、減速機に関する外乱トルク（外乱推定値）を推定するためのものである。

また、スペクトル特定手段１０ｂは、外乱トルクの時系列データを周波数解析することによって得られた周波数成分から、一対の動作部材が一定速度で相対回転しているときのクランク軸の回転周波数の定数倍に対応する特定された対象スペクトル（特定スペクトル）を抽出するものである。
異常診断手段１０ｃは減速機の異常を診断するもので、すでに特許文献２に開示され、公知となっている減速機の異常診断方法を実施する手段と同じである。

工具質量配置記憶手段１０ｄは、工具マガジン３の各工具把持部５に装着された工具４の質量、すなわち工具質量の配置を記憶するものである。

閾値記憶手段１０ｅは、複数パターンの工具質量配置と、減速機の異常診断の際に使用する閾値とを対応付けて記憶するものである。

閾値設定手段１０ｆは、工具質量配置記憶手段に記憶された工具質量配置に対して、閾値記憶手段に記憶された工具配置パターンの内、最も近い工具配置パターンを選択し、その工具配置パターンに対応付けられた閾値を、減速機の異常診断に使用する閾値として設定するものである。

制御装置１０は、工具マガジン３への工具４の付け替えを行ったとき、工作機械の稼働を開始する際、さらに、所定時間毎に自動的に、さらには、減速機異常診断指令が入力されたときに、減速機異常診断処理を実施する。

図３は、本実施形態の異常診断手段１０ｃが実施する従来から実施されている減速機異常診断方法のアルゴリズムを示すフローチャートであり、特許文献２に開示されたものと同じであるので、概略を説明する。

ステップＳ１では、工具マガジン３を所定時間駆動し回転させ、ステップＳ２では所定のサンプリング周期Δｔ毎に速度フィードバック値及びトルク指令値を受信する。

ステップＳ３では、オブザーバにより、受信された速度フィードバック値及びトルク指令値から減速機の中間軸要素（例えば、内歯歯車に噛合う外歯歯車を偏心回転させるクランク軸）の回転周期と同期する周期成分を含む外乱トルクを推定する。
ステップＳ４では、速度フィードバック値、トルク指令値、推定された外乱トルクを、時系列データとして記憶する。
ステップＳ５で、速度フィードバック値ｖが閾値Ｌｖより大きく、かつ、工具マガジンが一定速度で回転しているときの対象データを抽出する。

図４に、ステップＳ５の対象データ抽出ルーチンを詳細に示す。先ず、速度フィードバック値から加速度ａを算出する。この加速度ａが、予め設定された閾値Ｌａ内に、一定のサンプリング期間以上に亘って連続して収まっているときを、工具マガジン３が一定速度で回転しているときとみなし、この一定期間内の外乱トルクｄの時系列データＤを抽出する（ステップＳＢ１〜ＳＢ８）。抽出する外乱トルクｄのデータ数Ｎｐは、少なくとも減速機の中間軸要素が１回転する周期Ｔｐをサンプリング周期Δｔで除した値以上とする。すなわち、データ数Ｎｐは、Ｔｐ／Δｔ以上とする。中間軸要素が１回転する周期は、中間軸要素の回転周波数Ｖｐの逆数として算出する。なお、加速度ａが、予め設定された閾値Ｌａ内に、一定の期間以上に連続して収まっていない場合には、警告を出力し速度が一定でないことを表示装置等に表示する（ステップＳＢ１１）。

ステップＳ５で外乱トルクｄの時系列データＤがえられると（ステップＳＢ８）、ステップＳ６に移行し、減速機の中間軸要素の回転周波数Ｖｐを、一定期間内で抽出された最初の速度フィードバック値ｖ_０に、中間軸要素のｎ回転をモータ出力軸のＮ回転で除した値、すなわち、減速比ｎ／Ｎを乗じることで算出する（Ｖｐ＝ｖ_０×（ｎ／Ｎ））。

ステップＳ７で、周波数解析（ＦＦＴ）を行う。
ステップＳ８で、減速機の中間軸要素の回転周波数Ｖｐの整数倍（Ｖｐ，２×Ｖｐ,３×Ｖｐ，・・Ｎｐ×Ｖｐ）に対応する周期成分として特定された対象スペクトルの振幅（Ｆ（１），Ｆ（２），Ｆ（３），・・・，Ｆ（Ｎｐ））を求める。

一方、診断の基準となる基準スペクトルは、同様の方法で、減速機が正常に動作しているときのスペクトル（Ｆ_０１，Ｆ_０２，Ｆ_０３，・・・，Ｆ_０Ｎ）にマージンを加えた値を閾値（Ｌ_ｆ1，Ｌ_ｆ２，Ｌ_ｆ３，・・・，Ｌ_ｆＮ）として求める。

ステップＳ９、Ｓ１０で、診断対象スペクトルの振幅と基準スペクトルの振幅（閾値）とを比較して、例えば、一つでも診断対象スペクトルの振幅が基準スペクトルの振幅を超えた場合を異常と判断し、ステップＳ１１でアラームを出力する。また異常なければ、アラームを出力することなく処理を終了する。
上述した方法により、定量的な判断基準に基づいて、減速機の異常を予知することができる。

しかし、上述した従来から実施されている減速機の異常診断処理を工作機械の工具交換装置の減速機に適用する場合、ユーザがマガジン上の工具を交換した際に、減速機の出力側のイナーシャが変化するため、外乱トルクが閾値を超え、減速機の異常を誤検出してしまうという問題があった。

上記の問題に対し、本発明では、工具マガジン上の工具質量配置に応じて閾値を変更することにより、工具の付け替えを行った際にも正確な異常診断を実施可能とする。

本実施形態においては、制御装置１０には、さらに、工具マガジン３の各工具把持部５に装着された工具４の質量、すなわち工具質量の配置を記憶する工具質量配置記憶手段１０ｄと、複数パターンの工具質量配置と、減速機の異常診断の際に使用する閾値とを対応付けて記憶する閾値記憶手段１０ｅが設けられている。

図６は、工具質量配置記憶手段１０ｄに記憶する工具質量配置位置データの一例と、閾値記憶手段１０ｅに記憶する複数パターンの工具質量配置とその各パターンにおける閾値を対応づけて記憶した一例を示す図である。図６における符号２０は、該工具質量配置記憶手段１０ｄに記憶する工具質量配置位置データの一例を示し、符号２１は、該閾値記憶手段１０ｅに記憶する複数パターンの工具質量配置とその各パターンにおける閾値を対応づけて記憶した一例を示すものである。図６にはパターンＰ１〜Ｐ３とその各パターン対する閾値Ｘ１〜Ｘ３の関係を表している。

さらに、制御装置１０は閾値設定手段１０ｆを備えており、該閾値設定手段１０ｆによって工具質量配置記憶手段１０ｄに記憶された工具質量配置（例えば図６の符号２０）に対して、閾値記憶手段１０ｅに記憶された工具配置パターン（例えば図６のパターンＰ１〜Ｐ３）の内、最も近い工具配置パターンを選択し、その工具配置パターンに対応付けられた閾値を、減速機の異常診断に使用する閾値として設定する。

図５は、閾値設定手段１０ｆによる閾値の更新処理を含む本発明のこの実施形態が実施する減速機異常診断処理のアルゴリズムを示すフローチャートであり、図３、図４に示した従来の減速機異常診断処理（ステップＴ３の処理）にステップＴ１、Ｔ２が追加されたものである。

制御装置１０は、図５に示す減速機異常診断処理を、工具マガジン３への工具４の付け替えを行ったとき、工作機械の稼働を開始する際、さらに、所定時間毎に自動的に実施する。さらには、減速機異常診断指令が入力されたときに実施する。

ステップＴ１では、工具質量配置記憶手段１０ｄに記憶された工具質量配置データ（例えば図６の符号２０）を読み込む。なお、工具マガジン３への工具４の付け替えを行った際には、新たな工具質量配置データを入力し工具質量配置記憶手段１０ｄに記憶された工具質量配置データを更新する。

ステップＴ２では、読み込んだ工具質量配置データと、閾値記憶手段１０ｅに記憶された複数の工具配置パターン（例えば図６の符号２１）とを比較し、類似の工具配置パターンを選択する。そして、その選択工具配置パターンに対応付けられた閾値を異常診断の閾値とする。すなわち図３に示す減速機異常診断処理のステップＳ９における診断対象スペクトルの振幅と比較する閾値（基準スペクトルの振幅）をこの新たな閾値に変更する。

ステップＴ３では、図３、図４に示した従来方式と同様の減速機異常診断処理を実行する。
閾値が、制御装置に記憶された工具質量配置データに基づいて変更されているため、工具質量配置データが正しく更新されていれば、工具マガジン上の工具の付け替えが行われていた場合にも、正確な異常診断が可能となる。
減速機に異常があると判定された場合には、その旨をアラーム等で表示することにより、ユーザに減速機の異常を知られることが出来る。

なお、ステップＴ２において、読み込んだ工具質量配置に類似の工具配置パターンを選択して閾値を更新する方法としては、工具質量配置データと工具配置パターンのそれぞれの工具把持部の工具質量の差の絶対値を求め、その総和を計算し、その総和をすべての工具配置パターンについて算出し、総和が最も小さくなる工具配置パターンを、実際の工具配置に類似の工具配置パターンとして選択して閾値を決定する。

この方法以外にも、特定のアルゴリズムを用いて、読み込んだ工具質量配置データに類似の工具配置パターンの選択を行うことが出来ればよい。例えば、工具マガジン３が事前に定めた速度パターンで回転するときのモータの負荷波形を、あらかじめ測定しておいた複数の工具配置パターンの負荷波形と比較し、相関係数が最も大きい工具配置パターンを選択するようにすればよい。なお、この場合、工具配置パターンに対応して閾値を記憶するのではなく、モータの負荷波形毎に閾値を記憶させておき、マガジンを前記定めた速度パターンで回転させてモータの負荷波形を求め、該負荷波形と相関係数が最も大きい負荷波形に対して記憶された閾値を選択し設定するようにしてもよい。この場合、ステップＴ１の処理が、工具マガジン３を事前に定めた速度パターンで回転させてモータの負荷波形を得る処理となる。

また、記憶した複数の工具質量配置パターンの中から、実際の工具質量配置と類似したパターンを選択して閾値を決定する代わりに、特定の基準パターンを一つ用意して記憶しておき、基準パターンとの偏差に基づいて閾値を決定してもよい。その場合、工具質量配置パターンと閾値を記憶する代わりに、記憶手段に複数の偏差パターンと各偏差パターンに対応して閾値を記憶すると共に、基準工具質量配置パターンを記憶しておき、実際の工具質量配置パターンと基準工具質量配置パターンとの偏差を求め、該偏差に類似した偏差パターンを選択して、その偏差パターンの閾値を採用するようにすればよい。

また、工具質量配置記憶手段１０ｄに、工具質量配置を記憶させる方法としては、ユーザが直接入力する方法の他に、以下のように自動的に工具質量配置を推定して入力するようにしてもよい。

まず、工具マガジン３のある位相において、工具マガジン３を一定加速度αで回転させたときの負荷トルクＴと、工具マガジン３の停止時の負荷トルクＴ’を測定する。次に、工具マガジン全体のイナーシャＩを、Ｉ＝（Ｔ-Ｔ’)／αとして求める。工具の付いていない状態の工具マガジンのイナーシャをＩ_０（既知の値）とし、工具重心がマガジン中心からrの距離にあるものと仮定して設定しておき、工具の総質量ｍ_allは、ｍ_all＝（Ｉ−Ｉ_０）／ｒ^２と推定して求める。さらに、工具マガジン３を一定速度で回転させ、複数の位相における負荷トルクを測定することで、その位相におけるマガジン左右の工具質量の偏りを算出する。

求めた工具の総質量ｍ_allと複数の位相におけるマガジンの左右の工具質量の偏りから、大まかな工具質量配置を推定して、自動的に工具質量配置記憶手段１０ｄに、工具質量配置を記憶させることができ、これにより、ユーザが直接入力することなく、工具質量配置を記憶させることが可能である。

また、上述した例では、工具質量配置データに基づいて異常診断時に用いる閾値を決定したが、工具質量配置データの代わりに、工具マガジンの総質量および重心位置のデータを基準として、閾値を決定しても良い。工具を装着していない工具マガジンの質量及び重心位置は既知であり、装着する工具自体の質量及び重心位置も既知であることから、工具マガジンに工具を装着した後の総質量、重心位置は算出することができる。そして、工具を付け替えたとき、工具を付け替えた後の工具マガジンの総質量および重心位置を求め設定することで、工具マガジンの総質量および重心位置に対応して記憶されている閾値データより、閾値を更新することができる。この場合、各把持部に装着された工具の質量を記憶する工具質量配置記憶手段の代わりに、工具マガジンの総質量および重心位置を記憶するマガジン総質量・重心位置記憶手段を設けると共に、工具質量配置パターンと閾値とを対応付けて記憶する閾値記憶手段の代わりに、総質量・重心位置パターンと閾値とを対応付けて記憶する閾値記憶手段を設け、閾値設定手段として、マガジン総質量・重心位置記憶手段に記憶された総質量・重心位置パターンに対して、前記閾値記憶手段に記憶された総質量・重心位置のパターンの中から、類似したパターンに対応付けられた閾値を、減速機の異常診断に使用する閾値として設定するようにすればよい。

この場合にも、工具の付け替えによって変化する工具マガジンの総質量および重心位置に基づいて閾値が決定されるため、工具マガジン上の工具の付け替えが行われていても、正確な異常診断が可能となる。

本実施形態においては、減速機の異常を判定する際、異常か否かの判定基準となる閾値を変更するものであり、該閾値は工具質量配置データに基づいて決定されることから、工具質量配置データが正しく更新されていない場合には、減速機は異常がないにも関わらず、異常と判定される可能性がある。そこで、図３で示す減速機異常判断処理のステップＳ１１でアラームを出力した場合には、工具質量配置データに誤りがないか、ユーザ確認を促すメッセージを表示器に表示することが望ましい。
これにより、工具質量配置に誤りがあった場合には、それを修正して再度異常診断を実施することで、正確な診断を行うことが出来る。

１工作機械
２主軸
３工具マガジン
４工具
５工具把持部
６マガジン駆動モータ
７減速機
１０制御装置

Claims

工作機械の主軸に工具を着脱可能な旋回式の工具マガジンと、
前記工具マガジンに放射状に複数設けられた工具把持部と、
前記工具マガジンを旋回動作するマガジン駆動モータと、
前記マガジン駆動モータの回転を前記工具マガジンへ減速して伝える減速機と、
前記マガジン駆動モータを一定速度で回転させたときに取得されたトルク指令と速度フィードバックとに基づいて、前記減速機に関する外乱推定値をオブザーバにより推定し、周波数解析により得られた前記外乱推定値の周波数成分から特定スペクトルを抽出し、該特定スペクトルの振幅と閾値とを比較することで減速機の異常診断を行う機能を有する制御装置とを備えた工作機械において、
前記制御装置に、
各工具把持部に装着された工具の質量を記憶する工具質量配置記憶手段と、
工具マガジンにおける工具質量配置パターンと、減速機の異常診断の際に使用する閾値とを対応付けて記憶する閾値記憶手段と、
前記工具質量配置記憶手段に記憶された工具質量配置に対して、前記閾値記憶手段に記憶された工具質量配置パターンの内、類似した工具質量配置パターンを選択し、該工具質量配置パターンに対応付けられた閾値を、減速機の異常診断に使用する閾値として設定する閾値設定手段とを備えることを特徴とする工作機械。
前記閾値設定手段は、前記工具質量配置記憶手段に記憶された工具質量配置パターンと、前記閾値記憶手段に記憶された工具質量配置パターンとの、それぞれの工具把持部の工具質量の差の絶対値を求め、その総和が最も小さくなるような工具質量配置パターンを選択して閾値を設定することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
工作機械の主軸に工具を着脱可能な旋回式の工具マガジンと、
前記工具マガジンに放射状に複数設けられた工具把持部と、
前記工具マガジンを旋回動作するマガジン駆動モータと、
前記マガジン駆動モータの回転を前記工具マガジンへ減速して伝える減速機と、
前記マガジン駆動モータを一定速度で回転させたときに取得されたトルク指令と速度フィードバックとに基づいて、前記減速機に関する外乱推定値をオブザーバにより推定し、周波数解析により得られた前記外乱推定値の周波数成分から特定スペクトルを抽出し、該特定スペクトルの振幅と閾値とを比較することで減速機の異常診断を行う機能を有する制御装置とを備えた工作機械において、
前記制御装置に、
工具マガジンを所定の速度パターンで回転させて得られるマガジン駆動モータの負荷波形を工具マガジンの工具質量配置パターンを変えて求め、得られた負荷波形と該負荷波形に対応した閾値をそれぞれ記憶する閾値記憶手段と、
工具マガジンを所定の速度パターンで回転させてマガジン駆動モータの負荷波形を求める負荷波形取得手段と、
前記負荷波形取得手段で取得された負荷波形と前記閾値記憶手段に記憶する各負荷波形と比較し、相関係数が最大となる前記閾値記憶手段に記憶する負荷波形に対する閾値を減速機の異常診断に使用する閾値として設定する閾値設定手段とを備えることを特徴とする工作機械。
工作機械の主軸に工具を着脱可能な旋回式の工具マガジンと、
前記工具マガジンに放射状に複数設けられた工具把持部と、
前記工具マガジンを旋回動作するマガジン駆動モータと、
前記マガジン駆動モータの回転を前記工具マガジンへ減速して伝える減速機と、
前記マガジン駆動モータを一定速度で回転させたときに取得されたトルク指令と速度フィードバックとに基づいて、前記減速機に関する外乱推定値をオブザーバにより推定し、周波数解析により得られた前記外乱推定値の周波数成分から特定スペクトルを抽出し、該特定スペクトルの振幅と閾値とを比較することで減速機の異常診断を行う機能を有する制御装置とを備えた工作機械において、
前記制御装置に、
各工具把持部に装着された工具の質量を記憶する工具質量配置記憶手段と、
各工具把持部に装着された工具の質量の配置の基準となる基準工具質量配置パターンを記憶する基準工具質量配置記憶手段と、
いくつかの工具質量配置パターンと前記基準工具質量配置パターンとのそれぞれの偏差パターンに対し閾値をそれぞれ記憶する閾値記憶手段と、
前記工具質量配置記憶手段に記憶する工具質量配置と前記基準工具質量配置パターンとのそれぞれの偏差パターンを求める偏差パターン取得手段と、
前記偏差パターン取得手段で取得した偏差パターンに対して、前記閾値記憶手段に記憶された偏差パターンの内、類似した偏差パターンを選択し、該偏差パターンに対応付けられた閾値を、減速機の異常診断に使用する閾値として設定する閾値設定手段とを備えることを特徴とする工作機械。
工作機械の主軸に工具を着脱可能な旋回式の工具マガジンと、
前記工具マガジンに放射状に複数設けられた工具把持部と、
前記工具マガジンを旋回動作するマガジン駆動モータと、
前記マガジン駆動モータの回転を前記工具マガジンへ減速して伝える減速機と、
前記マガジン駆動モータを一定速度で回転させたときに取得されたトルク指令と速度フィードバックとに基づいて、前記減速機に関する外乱推定値をオブザーバにより推定し、周波数解析により得られた前記外乱推定値の周波数成分から特定スペクトルを抽出し、該特定スペクトルの振幅と閾値とを比較することで減速機の異常診断を行う機能を有する制御装置とを備えた工作機械において、
前記制御装置に、
工具マガジンの総質量および重心位置を記憶するマガジン総質量・重心位置記憶手段と、
いくつかの総質量・重心位置パターンと閾値とを対応付けて記憶する閾値記憶手段と、
前記マガジン総質量・重心位置記憶手段に記憶された総質量・重心位置パターンに対して、前記閾値記憶手段に記憶された総質量・重心位置のパターンの内、類似したパターンを選択し、該パターンに対応付けられた閾値を、減速機の異常診断に使用する閾値として設定する閾値設定手段とを備えることを特徴とする工作機械。
前記制御装置は、減速機の異常診断時に前記特定スペクトルが閾値を超えていた場合、その旨を表示装置で知らせることを特徴とする、請求項１乃至５の内いずれか１項に記載の工作機械。