JP2017181180A - Method and device for managing life of feed shaft of machine - Google Patents

Method and device for managing life of feed shaft of machine Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately and easily manage the life of a power conveying mechanism forming the feed shaft of a machine according to the actual situation in which the mechanism is used.SOLUTION: The present invention relates to a method for managing the life of a power conveying mechanism 10 forming the feed shaft of a machine, the method including the steps of: dividing the stroke S of the feed shaft into plural regions Sto S; integrating the moving times of the feed shaft or the moving amounts of the feed shaft on a region-by-region basis; and determining whether the integrated moving time or moving amount obtained in the integration step has reached the predetermined region life of the power conveying mechanism.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、機械の送り軸の寿命管理、特に機械の送り軸等を構成する動力伝達機構の寿命管理に関するものである。   The present invention relates to life management of a machine feed shaft, and more particularly to life management of a power transmission mechanism constituting a machine feed shaft and the like.

従来から、ボールねじが、例えば工作機械の直動送り軸に用いられている。ボールねじは回転するねじ軸とそのねじ軸に螺合して直線運動を行うナットを具備している。ナットの内部には、ねじ軸との摩擦を低減するために複数のボールが組み込まれている。またナットにはワークを取り付けるスライダが固定されている。   Conventionally, a ball screw is used, for example, in a linear feed shaft of a machine tool. The ball screw includes a rotating screw shaft and a nut that engages with the screw shaft and performs linear motion. A plurality of balls are incorporated inside the nut in order to reduce friction with the screw shaft. Moreover, the slider which attaches a workpiece | work is being fixed to the nut.

ボールねじの寿命は、ボールねじ製造者が提供するデータを基に計算することができ、それは以下に示す総回転数としてあるいはそれを換算した寿命時間又は寿命移動距離として表される。
総回転数(定格寿命)L=(Ca/Fa・fw)×10(rev)
寿命時間 Lh=L/60・N=L・Ph/2・60・n・S(H)
寿命移動距離 Ls=L・Ph/10(km)
ここで、
Ca:基本動定格荷重(N)
Fa:軸方向負荷荷重(N)
fw:荷重係数
n:毎分往復数(min−1
Ph:ボールねじのリード(mm)
S:ストローク(mm)
である。
したがって、工作機械の使用者は、工作機械のボールねじのねじ軸の例えば回転時間をデータとして蓄積し、それを寿命時間と比較することによりボールねじの寿命管理を行うことができる。
The life of the ball screw can be calculated based on data provided by the ball screw manufacturer, and is expressed as the total number of revolutions shown below or as a life time or a life travel distance converted from the total number of revolutions.
Total number of revolutions (rated life) L = (Ca / Fa · fw) 3 × 10 6 (rev)
Life time Lh = L / 60 ・ N = L ・ Ph / 2 ・ 60 ・ n ・ S (H)
Life moving distance Ls = L · Ph / 10 6 (km)
here,
Ca: Basic dynamic load rating (N)
Fa: Axial load (N)
fw: load coefficient n: number of reciprocations per minute (min −1 )
Ph: Ball screw lead (mm)
S: Stroke (mm)
It is.
Therefore, the user of the machine tool can manage the life of the ball screw by storing, for example, the rotation time of the screw shaft of the ball screw of the machine tool as data and comparing it with the life time.

特許文献1には、機械要素の必須な整備に至るまでの期間を判定するための方法が記載されている。この方法では、送り軸が生み出すストロークの各位置において作用する力(負荷)が測定されて積算される。そして、積算した力を予め設定した限界量と比較することにより残寿命が求められる。   Patent Document 1 describes a method for determining a period until an essential maintenance of a machine element is reached. In this method, the force (load) acting at each position of the stroke generated by the feed shaft is measured and integrated. Then, the remaining life is obtained by comparing the integrated force with a preset limit amount.

特表2009−518705号公報Special table 2009-518705 gazette

実際のボールねじは、その計算した総回転数、寿命時間、又は寿命移動距離に達する前に寿命に達することがしばしばある。これは、総回転数等はボールねじのねじ軸の全長が均等に利用されることを前提とした値であるのに対して、実際の工作機械のねじ軸には加工に使われる頻度の高い領域と低い領域が生じ、頻度の高い領域のねじ軸の摩耗が先行するからである。ねじ軸の摩耗が進んだ部分においてバックラッシが増大して所定の加工精度が得られなくなると、ボールねじは寿命を迎える。従来、このようなボールねじの寿命の想定外の到来は、生産計画あるいは設備計画に大きな影響を与えることがあった。   An actual ball screw often reaches the end of its life before reaching its calculated total speed, life time, or life travel distance. This is a value assuming that the total number of rotations of the ball screw is used evenly, whereas the total number of rotations is frequently used for machining on the screw shaft of an actual machine tool. This is because an area and a low area are generated, and wear of the screw shaft in the high-frequency area precedes. If the backlash increases at a portion where the wear of the screw shaft has progressed and a predetermined processing accuracy cannot be obtained, the ball screw reaches the end of its life. Conventionally, such unexpected arrival of the life of the ball screw may have a great influence on the production plan or the equipment plan.

特許文献1では、ボールねじに作用する力の積算値が予め定めた限界量と比較されて寿命が判定されるが、そのような力の積算値の限界量を寿命に関連付けた信頼度の高いデータとして予め定めることは簡単ではないと考えられる。またそのようなデータは一般的に知られていない。   In Patent Document 1, the integrated value of the force acting on the ball screw is compared with a predetermined limit amount, and the life is determined. However, the limit value of such integrated value of force is highly reliable in relation to the life. Predetermining as data is not easy. Such data is not generally known.

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、機械の送り軸を構成する動力伝達機構の寿命を、使用実態に合わせて的確にかつ容易に管理することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to accurately and easily manage the life of a power transmission mechanism constituting a feed shaft of a machine in accordance with the actual usage.

上述の目的を達成するために、本発明によれば、動力伝達機構によって構成される機械の送り軸の寿命管理方法であって、送り軸のストロークを複数の領域に分割する段階、送り軸の移動時間又は送り軸の移動量を前記領域毎に積算する段階、及び積算する段階で積算された積算移動時間又は積算移動量が予め定めた動力伝達機構の領域寿命に達したか否かを判定する段階を含む機械の送り軸の寿命管理方法が提供される。   In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a life management method for a feed shaft of a machine constituted by a power transmission mechanism, the step of dividing the stroke of the feed shaft into a plurality of regions, Step of integrating the movement time or the amount of movement of the feed shaft for each area, and determining whether the accumulated movement time or accumulated movement amount accumulated in the step of accumulating has reached the predetermined area life of the power transmission mechanism There is provided a method for managing the life of a feed axis of a machine including the steps of:

上述の目的を達成するために、本発明によれば、動力伝達機構によって構成される機械の送り軸の寿命管理を行う寿命管理装置であって、送り軸のストロークを複数の領域に分割し、送り軸の移動時間又は送り軸の移動量を前記領域毎に積算するカウンタ部と、積算された積算移動時間又は積算移動量が予め定めた動力伝達機構の領域寿命に達したか否かを判定する消耗判定部と、領域毎の積算された積算移動時間又は積算移動量を領域寿命とともに表示する報知手段と、を具備する機械の送り軸の寿命管理装置が提供される。   In order to achieve the above-described object, according to the present invention, there is provided a life management device for managing the life of a feed shaft of a machine constituted by a power transmission mechanism, which divides the stroke of the feed shaft into a plurality of regions, A counter unit that accumulates the movement time of the feed axis or the movement amount of the feed axis for each area, and determines whether the accumulated movement time or the accumulated movement amount has reached a predetermined area life of the power transmission mechanism There is provided a life management device for a feed axis of a machine, comprising: a wear determination unit that performs the operation and a notification unit that displays an accumulated movement time or an accumulated movement amount for each area together with the area life.

本発明によると、送り軸のストロークが分割され、その分割された領域毎に送り軸の移動量や移動時間が積算されて監視されるので、的確に寿命の管理を行うことが可能になる。また、領域毎の消耗度合いが報知されるようにすれば、消耗の進んでいない領域を積極的に利用することによって消耗度合いを平準化することも可能になる。   According to the present invention, the stroke of the feed axis is divided, and the movement amount and the movement time of the feed axis are integrated and monitored for each divided area, so that the life can be managed accurately. In addition, if the consumption level is notified for each area, it is possible to level the consumption level by actively using areas where consumption has not progressed.

本発明の実施形態による寿命管理方法が適用される動力伝達機構の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the power transmission mechanism with which the lifetime management method by embodiment of this invention is applied. 本発明の実施形態による寿命管理方法が適用される動力伝達機構の他の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically another example of the power transmission mechanism with which the lifetime management method by embodiment of this invention is applied. 本発明の実施形態による寿命管理装置のブロック図である。It is a block diagram of the lifetime management apparatus by embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態による動力伝達機構の寿命管理方法について図面を参照して説明する。
本実施形態による寿命管理方法が適用される動力伝達機構10が図1に示される。図1の動力伝達機構10は、マシニングセンタ等の工作機械の直動送り軸、この例では、ワークWが載置されるテーブルとしてのスライダ13が往復直線移動するY軸送り軸に用いられているボールねじ10である。ボールねじ10は、第1の機械要素としてねじ軸11、及びねじ軸11に螺合している第2の機械要素としてナット12を具備する。ナット12の内部には、螺合部の摩擦を低減するために、図示しない複数のボールが組み込まれている。ナット12はスライダ13に結合され、またねじ軸11はそれを回転駆動する図示しない電動モータに連結されている。ねじ軸11は、工作機械の2つの軸受部14によって回転可能に支持されている。スライダ13は工作機械のガイドレール15によって滑動可能に支持されている。
Hereinafter, a life management method for a power transmission mechanism according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
A power transmission mechanism 10 to which the life management method according to the present embodiment is applied is shown in FIG. The power transmission mechanism 10 of FIG. 1 is used for a linear feed shaft of a machine tool such as a machining center, in this example, a Y-axis feed shaft in which a slider 13 as a table on which a workpiece W is placed moves reciprocally linearly. This is a ball screw 10. The ball screw 10 includes a screw shaft 11 as a first machine element and a nut 12 as a second machine element screwed to the screw shaft 11. A plurality of balls (not shown) are incorporated in the nut 12 in order to reduce the friction of the screwing portion. The nut 12 is coupled to the slider 13, and the screw shaft 11 is coupled to an electric motor (not shown) that rotationally drives the nut. The screw shaft 11 is rotatably supported by two bearing portions 14 of the machine tool. The slider 13 is slidably supported by a guide rail 15 of the machine tool.

動力伝達機構10は、以上のように構成されているので、ねじ軸11が電動モータによって正逆回転すると、ナット12及び従ってスライダ13が往復直線移動をする。ナット12の直線移動のストロークSは、2つの軸受部14の間の長さより、少なくともナット12の厚さ分だけ短く設定されている。なお、本明細書では、ナット12のストロークSを送り軸のストロークSあるいは単にストロークSともいう。   Since the power transmission mechanism 10 is configured as described above, when the screw shaft 11 rotates forward and backward by the electric motor, the nut 12 and thus the slider 13 reciprocate linearly. The stroke S of the linear movement of the nut 12 is set to be shorter than the length between the two bearing portions 14 by at least the thickness of the nut 12. In this specification, the stroke S of the nut 12 is also referred to as the stroke S of the feed shaft or simply the stroke S.

本実施形態の寿命管理方法では、ストロークSが複数の領域、例えば図1に示されるような4つの領域S〜Sに等分割され、分割された領域S〜S毎に消耗度が監視される。その場合、ボールねじの寿命時間又は寿命移動距離も1/4に分割される。本明細書では、ストロークSの分割に応じて分割された寿命時間及び寿命移動距離をそれぞれ領域寿命時間及び領域寿命移動距離と呼び、またそれらを領域寿命と総称する。図1の例では、例えば寿命時間が20000時間なら領域寿命時間は5000時間であり、寿命移動距離が20000kmなら領域寿命移動距離は5000kmである。 In the life management method of the present embodiment, the stroke S is equally divided into a plurality of areas, for example, four areas S 1 to S 4 as shown in FIG. 1, and the degree of wear for each of the divided areas S 1 to S 4. Is monitored. In that case, the life time or the life travel distance of the ball screw is also divided into ¼. In this specification, the life time and the life movement distance divided according to the division of the stroke S are referred to as the area life time and the area life movement distance, respectively, and are collectively referred to as the area life. In the example of FIG. 1, for example, if the life time is 20000 hours, the area life time is 5000 hours, and if the life movement distance is 20000 km, the area life movement distance is 5000 km.

ここで、最初に、領域寿命時間を監視する場合を例に説明する。本実施形態の方法は、加工プログラムがY軸移動を指令しているとき、その移動時間を領域S〜S毎に算出して領域S〜S毎に積算し、4つの領域S〜Sの各々に関して積算された積算移動時間が前記動力伝達機構10の予め定めた領域寿命時間に達したか否かを判定する。 Here, first, a case where the area lifetime is monitored will be described as an example. The method of the present embodiment, when the machining program is a command to move the Y-axis, integrated for each region S 1 to S 4 to calculate the travel time for each of the regions S 1 to S 4, 4 one region S 1 to S cumulative travel time is accumulated for each of 4 determines whether or not reached in a predetermined area lifetime of the power transmission mechanism 10.

より詳しく説明すると、この方法では、移動時間は加工プログラムから算出され、そのため加工プログラムが実行されると、機械制御装置がプログラム開始時刻をセットし、移動時間データ入力プログラムを呼び出す。移動時間データ入力プログラムにおいて、移動時間の計算は加工プログラムの1ブロック毎に行われる。移動時間の計算は、加工プログラムがY軸移動を指令していれば行われる。そして、領域S〜Sの各々が移動範囲に含まれるか否かが調べられ、移動範囲に含まれる領域S〜Sに対しては、移動時間が算出されて、算出された値が、別の加工プログラムも含めてその時までに領域S〜S毎に蓄積されていた積算移動時間に加算されて積算移動時間が更新される。したがって、この方法によると、ある一つの工作機械に関して、それを指令する全ての加工プログラムで移動時間が領域S〜S毎に算出され、算出された移動時間が領域S〜S毎に積算される。また、工作機械のX軸及びZ軸の送り軸に対しても同様に積算移動時間が算出されて蓄積されてよい。 More specifically, in this method, the travel time is calculated from the machining program, so when the machining program is executed, the machine control device sets the program start time and calls the travel time data input program. In the travel time data input program, the travel time is calculated for each block of the machining program. The movement time is calculated if the machining program commands the Y-axis movement. Then, it is checked whether or not each of the areas S 1 to S 4 is included in the movement range. For the areas S 1 to S 4 included in the movement range, the movement time is calculated, and the calculated value is calculated. but cumulative travel time is updated is added to a separate machining program including by integrating moving time accumulated in each region S 1 to S 4 that time. Therefore, according to this method, with respect to a certain machine tool, the movement time is calculated for each of the regions S 1 to S 4 in all the machining programs that command it, and the calculated movement time is calculated for each of the regions S 1 to S 4. Is accumulated. Similarly, the accumulated movement time may be calculated and accumulated for the X-axis and Z-axis feed axes of the machine tool.

加工プログラムの1ブロックが終了した直後に、機械制御装置は、消耗品稼働時間カウント監視処理プログラムを呼び出す。消耗品稼働時間カウント監視処理プログラムでは、各領域S〜Sの積算移動時間が、表示装置に送られて領域寿命時間と共に表示される一方で、領域寿命時間(しきい値)に達しているか否かがチェックされる。そして、積算移動時間が領域寿命時間に達している領域が一つでもあるなら、寿命の超過を報知するメッセージが表示装置に表示されるとともに、サイクル停止が行われる。 Immediately after the end of one block of the machining program, the machine control device calls the consumable product operating time count monitoring processing program. In the consumables operating time count monitoring processing program, the accumulated movement time of each of the areas S 1 to S 4 is sent to the display device and displayed together with the area life time, while reaching the area life time (threshold value). It is checked whether or not it exists. If there is even one region where the accumulated movement time has reached the region lifetime, a message notifying that the lifetime has been exceeded is displayed on the display device, and the cycle is stopped.

次に、領域寿命移動距離を監視する場合を説明する。この方法は、加工プログラムがY軸移動を指令しているとき、その移動距離を領域S〜S毎に算出して領域S〜S毎に積算し、4つの領域S〜Sの各々に関して積算された積算移動距離が動力伝達機構10の予め定めた領域寿命移動距離に達したか否かを判定する。 Next, a case where the area life movement distance is monitored will be described. This method, when the machining program is a command to move the Y-axis, integrated for each region S 1 to S 4 to calculate the moving distance for each region S 1 to S 4, 4 one region S 1 to S 4 is determined whether or not the accumulated movement distance accumulated for each of the four reaches the predetermined area life movement distance of the power transmission mechanism 10.

より詳しく説明すると、この方法では、Y軸の移動距離は加工プログラムから算出されるので、加工プログラムが実行されると、機械制御装置が、移動距離データ入力プログラムを呼び出す。移動距離データ入力プログラムにおいて、移動距離の計算は加工プログラムの1ブロック毎に行われる。移動距離の計算は、Y軸移動が指令されているなら、加工プログラムのY軸の移動開始座標と移動終了座標に基づいて、移動範囲に含まれる領域S〜Sに対して算出されて、算出された値が、別の加工プログラムも含めてその時までに領域S〜S毎に蓄積されていた積算移動距離に加算され、積算移動距離が更新される。したがって、この方法によると、ある一つの工作機械に関して、それを指令する全ての加工プログラムで移動距離が領域S〜S毎に算出され、算出された移動距離が領域S〜S毎に積算される。また、工作機械のX軸及びZ軸の送り軸に対しても同様に積算移動距離が算出されて蓄積されてよい。 More specifically, in this method, since the movement distance of the Y axis is calculated from the machining program, when the machining program is executed, the machine control device calls the movement distance data input program. In the movement distance data input program, the movement distance is calculated for each block of the machining program. The calculation of the movement distance is calculated for the regions S 1 to S 4 included in the movement range based on the movement start coordinates and movement end coordinates of the Y axis of the machining program if the Y axis movement is commanded. The calculated value is added to the accumulated moving distance accumulated for each of the regions S 1 to S 4 including other machining programs, and the accumulated moving distance is updated. Therefore, according to this method, with respect to a certain machine tool, the movement distance is calculated for each of the regions S 1 to S 4 by all the machining programs that command it, and the calculated movement distance is calculated for each of the regions S 1 to S 4. Is accumulated. Similarly, the accumulated movement distance may be calculated and stored for the X-axis and Z-axis feed axes of the machine tool.

加工プログラムの1ブロックが終了した直後に、機械制御装置は、消耗品稼働距離カウント監視処理プログラムを呼び出す。消耗品稼働距離カウント監視処理プログラムでは、各領域S〜Sの積算移動距離が、表示装置に送られて領域寿命移動距離と共に表示される一方で、領域寿命移動距離(しきい値)に達しているか否かがチェックされる。そして、積算移動距離が領域寿命移動距離に達している領域が一つでもあるなら、寿命の超過を報知するメッセージが表示装置に表示されるとともにサイクル停止が行われる。 Immediately after the end of one block of the machining program, the machine control device calls a consumable working distance count monitoring processing program. In the consumables working distance count monitoring processing program, the accumulated movement distance of each of the areas S 1 to S 4 is sent to the display device and displayed together with the area life movement distance, while the area life movement distance (threshold) is set. It is checked whether it has been reached. If there is at least one area where the accumulated movement distance has reached the area life movement distance, a message notifying that the life has been exceeded is displayed on the display device and the cycle is stopped.

前述の実施形態では、領域寿命時間と領域寿命移動距離が監視されていたが、本実施形態による方法は、総回転数に基づく領域総回転数を監視することも可能である。この場合の方法は、加工プログラムがY軸移動を指令しているとき、その移動距離を領域S〜S毎に算出してから回転数に換算し、その回転数を領域S〜S毎に積算し、4つの領域S〜Sの各々に関して積算された積算回転数が動力伝達機構10の予め定めた領域総回転数(しきい値)に達したか否かを判定する。 In the above-described embodiment, the area life time and the area life moving distance are monitored, but the method according to this embodiment can also monitor the total area rotation speed based on the total rotation speed. In this case, when the machining program commands the Y-axis movement, the movement distance is calculated for each of the areas S 1 to S 4 and then converted into the rotation speed, and the rotation speed is converted into the areas S 1 to S. It accumulates every 4 and determines whether or not the accumulated rotational speed accumulated for each of the four areas S 1 to S 4 has reached a predetermined total rotational speed (threshold value) of the power transmission mechanism 10. .

前述の実施形態の寿命管理方法は、工作機械の直動送り軸に対して適用されたが、本発明による寿命管理方法は、工作機械のA軸、B軸、C軸のような回転送り軸に対して適用することも可能である。回転送り軸を構成する動力伝達機構20は、例えば図2に示されるようなウォーム21とウォームホイール22から構成される。この場合、動力伝達機構20の第1の機械要素はウォーム21であり、第2の機械要素がウォームホイール22である。ウォーム21にはそれを駆動するための電動モータ(図示せず)が連結されているので、ウォームホイール22は、電動モータの正逆転に応じて往復回転運動を行う。ウォームホイール22は回転テーブル(図示せず)と同軸に取り付けられる。   The life management method of the above-described embodiment is applied to a linear feed shaft of a machine tool. However, the life management method according to the present invention is a rotary feed shaft such as an A axis, a B axis, or a C axis of a machine tool. It is also possible to apply to. The power transmission mechanism 20 constituting the rotary feed shaft is composed of, for example, a worm 21 and a worm wheel 22 as shown in FIG. In this case, the first mechanical element of the power transmission mechanism 20 is the worm 21, and the second mechanical element is the worm wheel 22. Since the worm 21 is connected to an electric motor (not shown) for driving the worm 21, the worm wheel 22 performs reciprocating rotational motion in accordance with forward and reverse rotation of the electric motor. The worm wheel 22 is mounted coaxially with a rotary table (not shown).

回転送り軸のストロークSは、ウォームホイール22の回転ストロークSとして角度を単位として表現される。本実施形態では回転ストロークSは丁度360度に設定され、それが6つの領域S〜Sに等分割されている。そして、ウォームホイール22の領域寿命時間及び領域寿命移動距離が予め定められている。 The stroke S of the rotary feed shaft is expressed in units of angles as the rotational stroke S of the worm wheel 22. In the present embodiment, the rotation stroke S is set to exactly 360 degrees, which are equally divided into six areas S 1 to S 6 . The area life time and the area life movement distance of the worm wheel 22 are determined in advance.

領域寿命時間を監視する場合、前述の直動送り軸に適用した実施形態から類推されるように、加工プログラムから、ウォームホイール22の回転移動時間を領域S〜S毎に算出して領域S〜S毎に積算し、6つの領域S〜Sの各々に関して積算された積算回転移動時間が予め定めた領域寿命時間(しきい値)に達したか否かを判定する。 When the area life time is monitored, the rotational movement time of the worm wheel 22 is calculated for each of the areas S 1 to S 6 from the machining program, as can be inferred from the embodiment applied to the linear feed shaft described above. S 1 to S accumulates every 6 determines whether it has reached into six regions S 1 to S 6 each accumulated the cumulative revolution movement time predefined regions lifetime with respect of (threshold).

領域寿命移動距離を監視する場合、やはり前述の直動送り軸に適用した実施形態から類推されるように、加工プログラムから、ウォームホイール22の回転角度を領域S〜S毎に算出してそれを領域S〜S毎に積算し、6つの領域S〜Sの各々に関して積算された積算回転角度が予め定めた領域回転寿命角度(しきい値)に達したか否かを判定する。 When monitoring the area life movement distance, the rotation angle of the worm wheel 22 is calculated for each of the areas S 1 to S 6 from the machining program, as can be inferred from the embodiment applied to the linear feed shaft. it was integrated for each region S 1 to S 6, whether or not integrated has been accumulated rotation angle for each of the six areas S 1 to S 6 reaches a predetermined area rotational life angle (threshold) judge.

本実施形態による方法を直動送り軸に適用した場合における「移動距離」及び回転送り軸に適用した場合における「回転角度」は共に直動送り軸又は回転送り軸が生み出した移動量である。したがって、本明細書ではそれらを「送り軸の移動量」あるいは単に「移動量」と総称する。   The “movement distance” when the method according to the present embodiment is applied to the linear feed shaft and the “rotation angle” when the method is applied to the rotary feed shaft are both the movement amounts produced by the linear feed shaft or the rotary feed shaft. Therefore, in the present specification, they are collectively referred to as “movement amount of the feed shaft” or simply “movement amount”.

本実施形態の寿命管理方法によると、送り軸のストロークSが分割され、その分割された領域毎に送り軸の移動量や移動時間が積算されて監視されるので、的確に寿命の管理を行うことが可能になる。また、消耗度合いを平準化するために、例えば、軸移動が少ないワークに対しては、消耗の進んでいない領域にシフトして加工を行うといった対策をうつことも可能になる。さらに、寿命に達した領域が生じたときに、その領域を避けて加工を実施することが可能であれば、直ちにその工作機械の運用停止に至ることが回避される。   According to the life management method of the present embodiment, the stroke S of the feed shaft is divided, and the movement amount and the movement time of the feed shaft are integrated and monitored for each divided area, so that the life is accurately managed. It becomes possible. Further, in order to level the level of wear, for example, a measure that shifts to a region where wear has not progressed can be applied to a workpiece with little axial movement. Furthermore, when an area that has reached the end of its life has occurred, if it is possible to perform machining while avoiding that area, it is possible to avoid immediately stopping the operation of the machine tool.

次に、前述の寿命管理方法を実施することのできる、本発明の実施形態による寿命管理装置について、そのブロック図である図3を参照して説明する。
本実施形態の寿命管理装置は、工作機械の機械制御装置の一つの構成要素として形成されている。図3には、寿命管理装置に関係するNC装置の読取り解釈部42、補間演算部43、サーボ制御部44、及び各送り軸モータ45、並びに機械制御装置の構成要素である入力部41も示されている。
Next, a life management apparatus according to an embodiment of the present invention capable of implementing the above-mentioned life management method will be described with reference to FIG. 3 which is a block diagram thereof.
The life management apparatus of this embodiment is formed as one component of the machine control apparatus of a machine tool. FIG. 3 also shows a reading interpretation unit 42, an interpolation calculation unit 43, a servo control unit 44, each feed shaft motor 45 and each input shaft motor 45 related to the life management device, and an input unit 41 which is a component of the machine control device. Has been.

本実施形態による寿命管理装置30は、軸移動監視部31、カウンタ部32、消耗判定部34、寿命データベース35、領域寿命ブロック36、及び表示装置37を具備している。以下に、それら構成要素がどのように働くかを説明する。   The life management apparatus 30 according to the present embodiment includes an axis movement monitoring unit 31, a counter unit 32, a wear determination unit 34, a life database 35, an area life block 36, and a display device 37. The following describes how these components work.

軸移動監視部31には、工作機械の各軸のストロークS及び回転ストロークSの分割された領域の数が入力部41を介して入力される。また、軸移動監視部31には、NC装置の読取り解釈部42を介して加工プログラムが転送される。そして、軸移動監視部31は、加工プログラムの1ブロック毎に、各軸の移動時間、移動量、及び第1の機械要素の回転量を領域毎に算出してカウンタ部32に送る。カウンタ部32は、軸移動監視部31から送られた各軸の前記3種のデータを各軸の領域毎に積算し、その積算データを消耗判定部34に送る。   The number of divided areas of the stroke S and the rotation stroke S of each axis of the machine tool is input to the axis movement monitoring unit 31 via the input unit 41. Further, the machining program is transferred to the axis movement monitoring unit 31 via the reading / interpreting unit 42 of the NC device. Then, the axis movement monitoring unit 31 calculates the movement time, the movement amount, and the rotation amount of the first machine element for each area for each block of the machining program, and sends it to the counter unit 32. The counter unit 32 accumulates the three types of data of each axis sent from the axis movement monitoring unit 31 for each axis region, and sends the accumulated data to the wear determination unit 34.

一方、寿命データベース35には、入力部41を介して入力された各送り軸の定格寿命である総回転数、寿命時間、及び寿命移動距離(回転量、時間、距離)が記憶されている。寿命データベース35のこれらの寿命データは、領域寿命ブロック36へ送られ、そこで、軸移動監視部31から送られてきた領域数に基づいて各送り軸の領域寿命が算出される。消耗判定部34は、各軸の各領域についてカウンタ部32から送られてきた積算データと領域寿命とを表示装置37に送るとともに、それらを比較して、積算データが領域寿命(しきい値)に達している領域があればその旨を表わすメッセージを表示装置37に送り、サイクル停止信号を読取り解釈部42に送ることができる。   On the other hand, the life database 35 stores the total rotation speed, life time, and life movement distance (rotation amount, time, distance), which are the rated life of each feed shaft, input via the input unit 41. These life data in the life database 35 are sent to the area life block 36, where the area life of each feed axis is calculated based on the number of areas sent from the axis movement monitoring unit 31. The wear determination unit 34 sends the integrated data sent from the counter unit 32 and the region life for each region of each axis to the display device 37, compares them, and the integrated data becomes the region life (threshold). If there is a region that has reached, a message to that effect can be sent to the display device 37 and a cycle stop signal can be sent to the reading and interpreting unit 42.

本発明による動力伝達機構の寿命管理方法及び寿命管理装置は、例えば、直動送り軸ならボールを有しないナットとねじ軸とから構成される送りねじ、及びラック・ピニオン、回転送り軸なら大内歯車とピニオン、大外歯車とピニオン、及び遊星歯車のような動力伝達機構を寿命管理の対象にすることが可能である。   The power transmission mechanism life management method and life management device according to the present invention includes, for example, a feed screw composed of a nut and a screw shaft that does not have a ball if it is a linear feed shaft, and a Ouchi within a rack and pinion and a rotary feed shaft. Power transmission mechanisms such as gears and pinions, large external gears and pinions, and planetary gears can be used for life management.

10 動力伝達機構(ボールねじ)
11 ねじ軸
12 ナット
13 スライダ
14 軸受部
20 動力伝達機構
21 ウォーム
22 ウォームホイール
S ストローク
S1〜S4 領域
10 Power transmission mechanism (ball screw)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Screw shaft 12 Nut 13 Slider 14 Bearing part 20 Power transmission mechanism 21 Worm 22 Worm wheel S Stroke S1-S4 area | region

Claims (5)

動力伝達機構によって構成される機械の送り軸の寿命管理方法であって、
前記送り軸のストロークを複数の領域に分割する段階、
前記送り軸の移動時間又は前記送り軸の移動量を前記領域毎に積算する段階、及び
前記積算する段階で積算された積算移動時間又は積算移動量が予め定めた前記動力伝達機構の領域寿命に達したか否かを判定する段階、を含むことを特徴とした機械の送り軸の寿命管理方法。
A life management method for a feed shaft of a machine constituted by a power transmission mechanism,
Dividing the stroke of the feed shaft into a plurality of regions;
The step of integrating the movement time of the feed shaft or the amount of movement of the feed shaft for each region, and the accumulated movement time or the accumulated movement amount accumulated in the step of accumulating the predetermined region lifetime of the power transmission mechanism A method for managing the life of a feed axis of a machine, comprising the step of determining whether or not it has been reached.
前記機械の送り軸は直動送り軸又は回転送り軸である、請求項1に記載の機械の送り軸の寿命管理方法。   The life management method for a machine feed shaft according to claim 1, wherein the machine feed shaft is a linear feed shaft or a rotary feed shaft. 前記直動送り軸を構成する動力伝達機構は、回転運動を行う第1の機械要素と、前記第1の機械要素に係合する第2の機械要素であって、前記第1の機械要素の回転運動に基づいて往復直線運動を行う第2の機械要素とを具備しており、
前記送り軸の移動量は前記第2の機械要素の移動距離で表される、請求項2に記載の機械の送り軸の寿命管理方法。
The power transmission mechanism that constitutes the linear feed shaft includes a first machine element that performs a rotational motion, and a second machine element that engages with the first machine element. A second mechanical element that performs reciprocating linear motion based on rotational motion;
The life management method of the feed axis of the machine according to claim 2, wherein the movement amount of the feed axis is expressed by a movement distance of the second machine element.
前記回転送り軸を構成する動力伝達機構は、回転運動を行う第1の機械要素と、前記第1の機械要素に係合する第2の機械要素であって、前記第1の機械要素の回転運動に基づいて往復回転運動を行う第2の機械要素とを具備しており、
前記送り軸の移動量は前記第2の機械要素の回転角度で表される、請求項2に記載の機械の送り軸の寿命管理方法。
The power transmission mechanism that constitutes the rotary feed shaft includes a first machine element that performs a rotational motion, and a second machine element that engages with the first machine element, the rotation of the first machine element A second mechanical element that performs a reciprocating rotational motion based on the motion,
The life management method of the feed axis of the machine according to claim 2, wherein the movement amount of the feed axis is expressed by a rotation angle of the second machine element.
動力伝達機構によって構成される機械の送り軸の寿命管理を行う寿命管理装置であって、
前記送り軸のストロークを複数の領域に分割し、前記送り軸の移動時間又は前記送り軸の移動量を前記領域毎に積算するカウンタ部と、
積算された積算移動時間又は積算移動量が予め定めた前記動力伝達機構の領域寿命に達したか否かを判定する消耗判定部と、
前記領域毎の積算された積算移動時間又は積算移動量を前記領域寿命とともに表示する報知手段と、
を具備することを特徴とした機械の送り軸の寿命管理装置。
A life management device for managing the life of a feed shaft of a machine constituted by a power transmission mechanism,
A counter unit that divides the stroke of the feed shaft into a plurality of regions and integrates the travel time of the feed shaft or the travel amount of the feed shaft for each region;
An attrition determination unit for determining whether an accumulated movement time or an accumulated movement amount has reached a predetermined area life of the power transmission mechanism;
Informing means for displaying the accumulated accumulated movement time or accumulated movement amount for each area together with the area life;
A service life management device for a feed axis of a machine.
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