JP2020072568A - Control device and control method of control device - Google Patents
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Description
本発明は、ロータを挟んで軸方向の一方側に配置され回転軸を軸支する第1軸受と、他方側に配置され回転軸を軸支する第2軸受とを有するモータを制御する制御装置および制御装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a control device for controlling a motor having a first bearing which is arranged on one side in the axial direction with a rotor interposed therebetween and which supports a rotating shaft, and a second bearing which is arranged on the other side and which supports a rotating shaft. And a control method of a control device.
下記特許文献1には、モータ軸を固定するモータフレーム部の振動を測定する加速度センサを備えたモータと、モータを制御する位置・速度制御部を備えたモータ制御装置において、加速度センサの出力信号を周波数解析し、あらかじめ設定したしきい値よりも大きな振動を検知した場合に、警報を発するものが開示されている。 Patent Document 1 below discloses a motor control device including a motor including an acceleration sensor that measures vibration of a motor frame portion that fixes a motor shaft, and a position / speed control portion that controls the motor. It is disclosed that a frequency is analyzed and a warning is issued when a vibration larger than a preset threshold value is detected.
上記特許文献1の技術では、モータの振動箇所が特定されないため、ユーザがモータの振動箇所を特定する必要があり、振動箇所の特定に時間を要する問題があった。 In the technique of the above-mentioned Patent Document 1, since the vibration part of the motor is not specified, the user needs to specify the vibration part of the motor, and there is a problem that it takes time to specify the vibration part.
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、モータの振動している部品を特定することができる制御装置および制御装置の制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a control device and a control method of the control device, which can identify a vibrating part of a motor.
本発明の第1の態様は、ロータを挟んで軸方向の一方側に配置され回転軸を軸支する第1軸受と、他方側に配置され回転軸を軸支する第2軸受とを有するモータを制御する制御装置であって、前記モータは、前記第1軸受および前記第2軸受を支持するハウジング内に、前記ロータを挟んで軸方向の一方側に配置された第1振動センサと、前記他方側に配置された第2振動センサとを少なくとも有し、前記振動センサの測定値、および、前記モータの部品の共振周波数から前記モータの振動している部品を推定する振動箇所推定部を有する。 A first aspect of the present invention is a motor having a first bearing that is arranged on one side in the axial direction with a rotor interposed therebetween and that supports a rotating shaft, and a second bearing that is disposed on the other side and that supports a rotating shaft. And a first vibration sensor disposed on one side in the axial direction with the rotor sandwiched in a housing that supports the first bearing and the second bearing. At least a second vibration sensor arranged on the other side, and a vibration point estimation unit for estimating the vibrating component of the motor from the measured value of the vibration sensor and the resonance frequency of the component of the motor. ..
本発明の第2の態様は、ロータを挟んで軸方向の一方側に配置され回転軸を軸支する第1軸受と、他方側に配置され回転軸を軸支する第2軸受とを有するモータを制御する制御装置の制御方法であって、前記モータは、前記第1軸受および前記第2軸受を支持するハウジング内に、前記ロータを挟んで軸方向の一方側に配置された第1振動センサと、前記他方側に配置された第2振動センサとを少なくとも有し、前記振動センサの測定値を入力する測定値入力ステップと、前記振動センサの測定値、および、前記モータの部品の共振周波数から前記モータの振動している部品を推定する振動箇所推定ステップと、を有する。 A second aspect of the present invention is a motor having a first bearing which is arranged on one side in the axial direction with the rotor interposed therebetween and which supports the rotating shaft, and a second bearing which is arranged on the other side and which supports the rotating shaft. A first vibration sensor, wherein the motor is arranged in one side in the axial direction with the rotor interposed in a housing supporting the first bearing and the second bearing. And a second vibration sensor arranged on the other side, and a measurement value input step of inputting a measurement value of the vibration sensor, a measurement value of the vibration sensor, and a resonance frequency of a component of the motor. From the vibration part estimation step for estimating the vibrating parts of the motor.
本発明によれば、モータの振動している部品を特定することができる。 According to the present invention, it is possible to identify a vibrating part of a motor.
〔第1の実施の形態〕
[工作機械および制御装置の構成]
図1は、工作機械10および制御装置12の構成を示すブロック図である。工作機械10と制御装置12とにより、工作機械システム13を構成する。
[First Embodiment]
[Machine tool and controller configuration]
FIG. 1 is a block diagram showing the configurations of the
工作機械10は、図示しない主軸を回転駆動させる主軸モータ14を有している。また、工作機械10は、主軸モータ14の振動を測定する前振動センサ16および後振動センサ18を有している。前振動センサ16および後振動センサ18については、後に詳述する。制御装置12は、主軸モータ14の振動の振幅が所定値以上となった場合に、振動している主軸モータ14の部品を推定する振動箇所推定部20、および、振動している主軸モータ14の部品などを表示する表示部22を有している。
The
[主軸モータの構成]
図2は、主軸モータ14の断面図である。以下では、図2の左を前、右を後として説明する。主軸モータ14は、前ハウジング24、後ハウジング26、ステータ28、ロータ30、回転軸32、前軸受34、後軸受36、前振動センサ16および後振動センサ18を有している。
[Spindle motor configuration]
FIG. 2 is a sectional view of the
ステータ28は、前ハウジング24と後ハウジング26との間に挟まれて配置されている。前ハウジング24、ステータ28および後ハウジング26を貫通して、回転軸32が設けられている。回転軸32は、前ハウジング24の軸受支持部38に取り付けられた前軸受34、および、後ハウジング26の軸受支持部40に取り付けられた後軸受36によって軸支されている。換言すると、ロータ30を挟んで前方に前軸受34が配置され、後方に後軸受36が配置されている。回転軸32の前軸受34と後軸受36との間には、ロータ30が回転軸32と一体に回転するように設けられている。
The
前ハウジング24の軸受支持部38の近傍には、前振動センサ16が設けられている。後ハウジング26の軸受支持部40の近傍には、後振動センサ18が設けられている。換言すると、ロータ30を挟んで前方に前振動センサ16が配置され、後方に後振動センサ18が配置されている。
The
主軸モータ14の前方には、図示しないカップリングを介して主軸ユニットが取り付けられる。主軸モータ14の後方には、図示しないディスタンスブロックを介して冷却ファンが取り付けられる。なお、カップリング、主軸ユニット、ディスタンスブロックおよび冷却ファンは、主軸モータ14の部品に相当する。
A spindle unit is mounted in front of the
[振動箇所推定処理]
図3および図4は、振動箇所推定部20において行われる振動箇所推定処理の流れを示すフローチャートである。
[Vibration point estimation processing]
FIG. 3 and FIG. 4 are flowcharts showing the flow of the vibration point estimation processing performed in the vibration
ステップS1において、振動箇所推定部20は、前振動センサ16の測定値、および、後振動センサ18の測定値を入力する。
In step S1, the vibration
ステップS2において、振動箇所推定部20は、入力した前振動センサ16の測定値、または、後振動センサ18の測定値の振幅が所定値以上であるか否かを判定する。振幅が所定値以上である場合にはステップS3へ移行し、振幅が所定値未満である場合には処理を終了する。
In step S2, the vibration
ステップS3において、振動箇所推定部20は、入力した前振動センサ16の測定値、および、後振動センサ18の測定値の周波数解析を行う。
In step S3, the vibration
ステップS4において、振動箇所推定部20は、入力した前振動センサ16の測定値、および、後振動センサ18の測定値の周波数成分に、前軸受34または後軸受36の共振周波数の成分があるか否かを判定する。前軸受34または後軸受36の共振周波数の成分がある場合にはステップS5へ移行し、前軸受34または後軸受36の共振周波数の成分がない場合にはステップS10へ移行する。
In step S4, the vibration
なお、前軸受34または後軸受36の共振周波数の成分には、共振周波数の二次以上の成分が含まれていてもよい。また、前軸受34および後軸受36の共振周波数は、主軸モータ14の機種に応じた諸元により変化する。前軸受34および後軸受36の共振周波数は、主軸モータ14の回転数に応じても変化するため、主軸モータ14の出力特性や工作機械10の加工条件などに応じて設定される。
The resonance frequency component of the front bearing 34 or the
ステップS5において、振動箇所推定部20は、前振動センサ16の測定値が、後振動センサ18の測定値以上であるか否かを判定する。前振動センサ16の測定値が、後振動センサ18の測定値以上である場合にはステップS6へ移行し、前振動センサ16の測定値が、後振動センサ18の測定値未満である場合にはステップS8へ移行する。
In step S5, the vibration
ステップS6において、振動箇所推定部20は、前軸受34が振動していると推定する。ステップS7において、振動箇所推定部20は、前軸受34の振動を低下させる加工条件を算出する。
In step S6, the vibration
ステップS8において、振動箇所推定部20は、後軸受36が振動していると推定する。ステップS9において、振動箇所推定部20は、後軸受36の振動を低下させる加工条件を算出する。
In step S8, the vibration
ステップS10において、振動箇所推定部20は、前振動センサ16の測定値の各周波数成分と、後振動センサ18の測定値の各周波数成分との差分の絶対値を算出する。図5は、前振動センサ16の測定値の各周波数成分と、後振動センサ18の測定値の各周波数成分との差分の絶対値の算出について説明する図である。
In step S10, the vibration
ステップS11において、振動箇所推定部20は、後振動センサ18の測定値が、前振動センサ16の測定値以上であるか否かを判定する。後振動センサ18の測定値が、前振動センサ16の測定値以上である場合にはステップS12へ移行し、後振動センサ18の測定値が、前振動センサ16の測定値未満である場合にはステップS17へ移行する。
In step S11, the vibration
ステップS12において、振動箇所推定部20は、入力した前振動センサ16の測定値、および、後振動センサ18の測定値の周波数成分に、冷却ファンの共振周波数の成分があるか否かを判定する。冷却ファンの共振周波数の成分がある場合にはステップS13へ移行し、冷却ファンの共振周波数の成分がない場合にはステップS15へ移行する。なお、冷却ファンの共振周波数の成分には、共振周波数の二次以上の成分が含まれていてもよい。
In step S12, the vibration
ステップS13において、振動箇所推定部20は、冷却ファンが振動していると推定する。ステップS14において、振動箇所推定部20は、冷却ファンの振動を低下させる加工条件を算出する。
In step S13, the vibration
ステップS15において、振動箇所推定部20は、ディスタンスブロックが振動していると推定する。ステップS16において、振動箇所推定部20は、ディスタンスブロックの振動を低下させる加工条件を算出する。
In step S15, the vibration
ステップS17において、振動箇所推定部20は、入力した前振動センサ16の測定値、および、後振動センサ18の測定値の周波数成分に、カップリングの共振周波数の成分があるか否かを判定する。カップリングの共振周波数の成分がある場合にはステップS18へ移行し、カップリングの共振周波数の成分がない場合にはステップS20へ移行する。なお、カップリングの共振周波数の成分には、共振周波数の二次以上の成分が含まれていてもよい。
In step S17, the vibration
ステップS18において、振動箇所推定部20は、カップリングが振動していると推定する。ステップS19において、振動箇所推定部20は、カップリングの振動を低下させる加工条件を算出する。
In step S18, the vibration
ステップS20において、振動箇所推定部20は、主軸ユニットが振動していると推定する。ステップS21において、振動箇所推定部20は、主軸ユニットの振動を低下させる加工条件を算出する。
In step S20, the vibration
ステップS22において、振動箇所推定部20は、ステップS6、ステップS8、ステップS13、ステップS15、ステップS18またはステップS20において推定した振動している部品の情報を表示させるとともに、ステップS7、ステップS9、ステップS14、ステップS16、ステップS19またはステップS21において算出された振動を低下させる加工条件を表示させるように表示部22を制御する。
In step S22, the vibrating
[作用効果]
主軸モータ14の振動の振幅が所定値以上となった場合に、その旨を報知するだけでは、ユーザが振動箇所を特定する必要があり、振動箇所の特定に時間を要していた。
[Effect]
When the amplitude of the vibration of the
そこで、本実施の形態では、主軸モータ14の前軸受34を支持する前ハウジング24の軸受支持部38の近傍に前振動センサ16を配置し、後軸受36を支持する後ハウジング26の軸受支持部40の近傍に後振動センサ18を配置するようにした。そして、振動箇所推定部20により、前振動センサ16の測定値、後振動センサ18の測定値、および、主軸モータ14の部品の共振周波数から主軸モータ14の振動している部品を推定するようにした。これにより、主軸モータ14の振動箇所を推定することが可能となり、振動箇所の特定に要する時間の短縮化を図ることができる。
Therefore, in the present embodiment, the
また、本実施の形態では、振動箇所推定部20が推定した、主軸モータ14の振動している部品の情報を表示部22に表示するとともに、振動を低下させる加工条件の情報を表示部22に表示するようにした。これにより、ユーザは、主軸モータ14の振動している部品を容易に特定することができ、また、振動を低下する加工条件について容易に把握することができる。
Further, in the present embodiment, the information of the vibrating parts of the
〔実施の形態から得られる技術的思想〕
上記実施の形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。
[Technical ideas obtained from the embodiments]
The technical idea that can be understood from the above-described embodiment will be described below.
ロータ(30)を挟んで軸方向の一方側に配置され回転軸(32)を軸支する第1軸受(34)と、他方側に配置され回転軸を軸支する第2軸受(36)とを有するモータ(14)を制御する制御装置(12)であって、前記モータは、前記第1軸受および前記第2軸受を支持するハウジング(24、26)内に、前記ロータを挟んで軸方向の一方側に配置された第1振動センサ(16)と、前記他方側に配置された第2振動センサ(18)とを少なくとも有し、前記振動センサの測定値、および、前記モータの部品の共振周波数から前記モータの振動している部品を推定する振動箇所推定部(20)を有する。これにより、主軸モータ(14)の振動箇所を推定することが可能となり、振動箇所の特定に要する時間の短縮化を図ることができる。 A first bearing (34) arranged on one side in the axial direction with the rotor (30) sandwiched therebetween to pivotally support the rotating shaft (32), and a second bearing (36) arranged on the other side to pivotally support the rotating shaft (36). A control device (12) for controlling a motor (14) having a motor, wherein the motor is arranged in a housing (24, 26) supporting the first bearing and the second bearing with the rotor interposed therebetween in the axial direction. At least a first vibration sensor (16) arranged on one side and a second vibration sensor (18) arranged on the other side, the measured value of the vibration sensor and the component of the motor. A vibration point estimation unit (20) for estimating the vibrating parts of the motor from the resonance frequency is provided. This makes it possible to estimate the vibration point of the spindle motor (14) and reduce the time required to identify the vibration point.
上記の制御装置であって、前記振動箇所推定部は、推定した振動している前記部品の情報を表示させるように表示部(22)を制御してもよい。これにより、ユーザは、主軸モータ(14)の振動している部品を容易に特定することができる。 In the above control device, the vibration point estimation unit may control the display unit (22) to display the estimated information of the vibrating component. This allows the user to easily identify the vibrating parts of the spindle motor (14).
上記の制御装置であって、前記振動箇所推定部は、推定した振動している前記部品の振動が低下する加工条件を算出し、算出した前記加工条件を表示させるように表示部を制御してもよい。これにより、ユーザは、振動を低下する加工条件について容易に把握することができる。 In the above control device, the vibration part estimation unit calculates a machining condition under which the estimated vibration of the vibrating component is reduced, and controls the display unit to display the calculated machining condition. Good. As a result, the user can easily understand the processing conditions that reduce the vibration.
ロータ(30)を挟んで軸方向の一方側に配置され回転軸(32)を軸支する第1軸受(34)と、他方側に配置され回転軸を軸支する第2軸受(36)とを有するモータ(14)を制御する制御装置(12)の制御方法であって、前記モータは、前記第1軸受および前記第2軸受を支持するハウジング内に、前記ロータを挟んで軸方向の一方側に配置された第1振動センサ(16)と、前記他方側に配置された第2振動センサ(18)とを少なくとも有し、前記振動センサの測定値を入力する測定値入力ステップと、前記振動センサの測定値、および、前記モータの部品の共振周波数から前記モータの振動している部品を推定する振動箇所推定ステップと、を有してもよい。これにより、主軸モータ(14)の振動箇所を推定することが可能となり、振動箇所の特定に要する時間の短縮化を図ることができる。 A first bearing (34) arranged on one side in the axial direction with the rotor (30) sandwiched therebetween to pivotally support the rotating shaft (32), and a second bearing (36) arranged on the other side to pivotally support the rotating shaft (36). A control method for a control device (12) for controlling a motor (14) having a motor, wherein the motor has one of an axial direction sandwiching the rotor in a housing supporting the first bearing and the second bearing. A first vibration sensor (16) arranged on one side and a second vibration sensor (18) arranged on the other side, and a measurement value input step of inputting a measurement value of the vibration sensor; And a vibration point estimating step of estimating a vibrating component of the motor from a measured value of the vibration sensor and a resonance frequency of the component of the motor. This makes it possible to estimate the vibration point of the spindle motor (14) and reduce the time required to identify the vibration point.
上記の制御装置の制御方法であって、推定された振動している前記部品の情報を表示させるように表示部(22)を制御する表示部制御ステップを有してもよい。これにより、ユーザは、主軸モータ(14)の振動している部品を容易に特定することができる。 The control method of the control device may further include a display unit control step of controlling the display unit (22) to display the estimated information of the vibrating component. This allows the user to easily identify the vibrating parts of the spindle motor (14).
上記の制御装置の制御方法であって、推定した振動している前記部品の振動が低下する加工条件を算出する振動低下条件算出ステップと、算出された前記加工条件を表示させるように表示部を制御する表示部制御ステップと、を有してもよい。これにより、ユーザは、振動を低下する加工条件について容易に把握することができる。 In the control method of the above control device, a vibration reduction condition calculation step of calculating a processing condition for reducing the estimated vibration of the vibrating component, and a display unit for displaying the calculated processing condition. And a display control step of controlling. As a result, the user can easily understand the processing conditions that reduce the vibration.
10…工作機械 12…制御装置
14…主軸モータ(モータ) 16…前振動センサ(第1振動センサ)
18…後振動センサ(第2振動センサ) 20…振動箇所推定部
22…表示部 24…前ハウジング(ハウジング)
26…後ハウジング(ハウジング) 30…ロータ
32…回転軸 34…前軸受(第1軸受)
36…後軸受(第2軸受)
10 ...
18 ... Rear vibration sensor (second vibration sensor) 20 ... Vibration
26 ... Rear housing (housing) 30 ...
36 ... Rear bearing (second bearing)
Claims (6)
前記モータは、前記第1軸受および前記第2軸受を支持するハウジング内に、前記ロータを挟んで軸方向の一方側に配置された第1振動センサと、前記他方側に配置された第2振動センサとを少なくとも有し、
前記振動センサの測定値、および、前記モータの部品の共振周波数から前記モータの振動している部品を推定する振動箇所推定部を有する、制御装置。 A control device for controlling a motor having a first bearing which is arranged on one side in the axial direction with the rotor interposed therebetween and which supports a rotating shaft, and a second bearing which is arranged on the other side and which supports the rotating shaft,
The motor includes a housing supporting the first bearing and the second bearing, a first vibration sensor disposed on one side in the axial direction with the rotor interposed therebetween, and a second vibration sensor disposed on the other side. At least a sensor,
A control device having a vibration location estimation unit that estimates a vibrating component of the motor from a measured value of the vibration sensor and a resonance frequency of the component of the motor.
前記振動箇所推定部は、推定した振動している前記部品の情報を表示させるように表示部を制御する、制御装置。 The control device according to claim 1, wherein
The said vibration location estimation part is a control apparatus which controls a display part so that the information of the estimated said vibrating component may be displayed.
前記振動箇所推定部は、推定した振動している前記部品の振動が低下する加工条件を算出し、算出した前記加工条件を表示させるように表示部を制御する、制御装置。 The control device according to claim 1 or 2, wherein
The said vibration location estimation part is a control apparatus which calculates the processing conditions which the vibration of the said vibrating component estimated reduces, and controls a display part so that the calculated said processing conditions may be displayed.
前記モータは、前記第1軸受および前記第2軸受を支持するハウジング内に、前記ロータを挟んで軸方向の一方側に配置された第1振動センサと、前記他方側に配置された第2振動センサとを少なくとも有し、
前記振動センサの測定値を入力する測定値入力ステップと、
前記振動センサの測定値、および、前記モータの部品の共振周波数から前記モータの振動している部品を推定する振動箇所推定ステップと、
を有する、制御装置の制御方法。 According to a control method of a control device for controlling a motor, which has a first bearing which is arranged on one side in the axial direction with a rotor interposed therebetween and which supports a rotating shaft, and a second bearing which is arranged on the other side and which supports a rotating shaft. There
The motor includes a housing that supports the first bearing and the second bearing, a first vibration sensor disposed on one side in the axial direction with the rotor interposed therebetween, and a second vibration sensor disposed on the other side. At least a sensor,
A measurement value input step of inputting a measurement value of the vibration sensor,
A vibration point estimation step of estimating a vibrating component of the motor from a measured value of the vibration sensor, and a resonance frequency of a component of the motor;
A method for controlling a control device, comprising:
推定された振動している前記部品の情報を表示させるように表示部を制御する表示部制御ステップを有する、制御装置の制御方法。 The control method of the control device according to claim 4, wherein
A control method for a control device, comprising a display control step of controlling a display so as to display the estimated information of the vibrating component.
推定した振動している前記部品の振動が低下する加工条件を算出する振動低下条件算出ステップと、
算出された前記加工条件を表示させるように表示部を制御する表示部制御ステップと、
を有する、制御装置の制御方法。 It is a control method of the control device according to claim 4 or 5, Comprising:
A vibration reducing condition calculating step of calculating a processing condition for reducing the vibration of the estimated vibrating part,
A display unit control step of controlling the display unit to display the calculated processing conditions;
A method for controlling a control device, comprising:
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