JP4056771B2 - 工作機械の検査装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボモータにより駆動される駆動機構を用いて工作物を加工する工作機械の検査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、数値制御装置により制御される工作機械は、サーボモータにより駆動される駆動機構に取り付けられた切削工具等により、工作物を目的の形状に加工する。そして、このような工作機械では、駆動機構の正常時において取得されたサーボモータのサーボデータや工作物の加工寸法測定データをマスタデータとしてフロッピーディスク(登録商標、以下同じ)等のデータ記録媒体に格納し保管し、当該駆動機構の検査時等に使用する。
【0003】
即ち、工作機械の定期検査時等に、サーボデータや加工寸法測定データをサンプリングするとともに、データ記録媒体から読み出したマスタデータと当該サンプリングデータとをグラフや数値表示して視覚的に比較できるようにしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マスタデータやサンプリングデータをグラフや数値として表示しても、これらのデータを解析する作業者の有する知識や経験の多少によって、解析結果に影響を与え得る。そのため、検査時のサンプリングデータから駆動機構が正常であるか否かの判断基準が作業者ごとに異なることから、検査結果がバラツキ易いという問題がある。
【0005】
また、サンプリングしたデータ自体の判断基準は明確であっても、過去のサンプリングデータとの相関関係等も考慮したうえで、駆動機構が正常であるか否かの判断をしなければならない場合もある。そのため、このような場合においては、サンプリングデータを解析する作業者の知識や経験によって検査結果がさらにバラツキ易いという問題がある。
【0006】
さらに、上述した解析は、いずれの場合も瞬時に行うことができるものではなく、解析および良否判断に相当の時間を要する。そのため、定期検査等の検査工数の削減を妨げるとともに、当該検査による機械停止時間の短縮化をも妨げていることから、製造ラインの可働率を向上するうえでも問題がある。
【0007】
また、マスタデータをフロッピーディスク等の取り外し可能なデータ記録媒体に格納して保管する場合には、当該データ記録媒体の管理が煩雑になり易いばかりか、管理状態によっては当該データ記録媒体を紛失するおそれもあるという問題もある。
【0008】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、作業者の有する知識や経験にかかわらず、バラツキのない検査結果を得られる工作機械の検査装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、検査時間を短縮し得る工作機械の検査装置を提供することにある。
さらに、本発明の別の目的は、正常時に取得されたマスタデータの管理を容易にし、また紛失を防止し得る工作機械の検査装置を提供することにある。
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【課題を解決するための手段および発明の作用・効果】
上記目的を解決するため、請求項1の工作機械の検査装置では、サーボモータにより駆動される駆動機構を用いて工作物を加工する工作機械の検査装置であって、前記サーボモータの駆動制御に用いられるサーボデータであって、実効速度、位置偏差を含む前記サーボモータのサーボ制御に関するデータを取得可能なサーボデータ取得手段と、前記駆動機構の正常時において、前記サーボデータ取得手段により取得された前記サーボデータを、マスタデータとして情報記憶装置に登録するマスタデータ登録手段と、前記マスタデータに対して許容される公差を登録する公差登録手段と、前記駆動機構の検査時において、前記サーボデータをサンプリングデータとして取得するサンプリングデータ取得手段と、前記サンプリングデータ取得手段により取得されたサンプリングデータと前記マスタデータとを、それぞれ周波数解析した結果に基づいて比較し、両者の差異を求める比較手段と、前記差異が、前記公差登録手段に登録された公差の範囲内にあるか否かを判断し、前記公差の範囲内になければ前記駆動機構が異常であることを判定する異常判定手段と、前記異常判定手段により前記駆動機構が異常であると判定された場合、前記比較手段により周波数解析した結果に基づいて前記駆動機構の異常箇所を特定する所定動作手段と、を備えることを技術的特徴とする。
【0014】
請求項1の発明では、マスタデータ登録手段により、駆動機構の正常時において取得されたサーボモータのサーボデータ(実効速度、位置偏差を含むサーボモータのサーボ制御に関するもの)をマスタデータとして情報記憶装置に登録し、公差登録手段によりマスタデータに対して許容される公差を登録する。そして、駆動機構の検査時において、サンプリングデータ取得手段により、サーボデータをサンプリングデータとして取得し、比較手段によりサンプリングデータとマスタデータとを、それぞれ周波数解析した結果に基づいて比較し、両者の差異を求め、異常判定手段により、差異が公差登録手段に登録された公差の範囲内にあるか否かを判断し、公差の範囲内になければ駆動機構が異常であることを判定すると、比較手段により周波数解析した結果に基づいて駆動機構の異常箇所を特定する。これにより、駆動機構の検査時においては、取得したサンプリングデータと登録されたマスタデータとを比較し、両者の差異が公差の範囲内になければ駆動機構の異常箇所を特定するので、自動的に駆動機構の検査をすることができ、また作業者自身による判断作業が介在しないので、短時間に検査することができる。また、比較手段は、サンプリングデータとマスタデータとをそれぞれ周波数解析した結果に基づいて両者を比較することから、振動等の周波数要素の観点から、サンプリングデータを解析し比較することができる。これにより、周波数スペクトルによる状態分析も可能になることから、さらに駆動機構の詳細な検査結果に基づいて駆動機構の異常箇所を特定することができる。したがって、作業者の有する知識や経験にかかわらず、バラツキのない検査結果を得る効果があり、また検査時間を短縮し得る効果もある。さらに駆動機構の正常時において取得されたマスタデータは情報記憶装置に登録されるので、正常時に取得されたマスタデータの管理を容易にし、また紛失を防止し得る効果がある。また、作業者の有する知識や経験にかかわらず、駆動機構の異常箇所を特定することができる。
【0015】
また、請求項2の工作機械の検査装置では、請求項1において、前記所定動作手段は、前記異常判定手段による前記異常の判定がなされると、前記駆動機構に異常が発生したことを、表示装置に表示させる表示制御手段であることを技術的特徴とする。
【0016】
請求項2の発明では、所定動作手段はこのような表示制御手段であることから、異常の判定がなされると、駆動機構に異常が発生したことを表示装置に表示させる。これにより、表示装置を介して駆動機構の異常発生を作業者に告知することができる。したがって、バラツキのない検査結果を得る効果、検査時間を短縮し得る効果およびマスタデータの管理を容易にしまた紛失を防止し得る効果に加えて、作業者が駆動機構の異常発生を容易に知り得る効果がある。
【0017】
また、請求項3の工作機械の検査装置では、請求項1において、前記所定動作手段は、前記異常判定手段による前記異常の判定がなされると、前記駆動機構に発生した異常の数値または異常の内容を、表示装置に表示させる表示制御手段であることを技術的特徴とする。
【0018】
請求項3の発明では、所定動作手段はこのような表示制御手段であることから、異常の判定がなされると、駆動機構に発生した異常の数値または異常の内容を表示装置に表示させる。これにより、表示装置を介して異常の数値または異常の内容を作業者に告知することができる。したがって、バラツキのない検査結果を得る効果、検査時間を短縮し得る効果およびマスタデータの管理を容易にしまた紛失を防止し得る効果に加えて、作業者が駆動機構の異常の数値、異常の内容を容易に知り得る効果がある。
【0019】
さらに、請求項4の工作機械の検査装置では、請求項3において、前記表示制御手段は、前記異常の数値に基づいて異常箇所を特定する対応表を備え、該対応表を参照して異常の発生した前記駆動機構の位置を前記表示装置に表示させることを技術的特徴とする。
【0020】
請求項4の発明では、表示制御手段は、対応表を参照して異常の発生した駆動機構の位置を表示装置に表示させる。これにより、表示装置を介して異常のある駆動機構の位置を作業者に告知することができる。したがって、バラツキのない検査結果を得る効果、検査時間を短縮し得る効果およびマスタデータの管理を容易にしまた紛失を防止し得る効果に加えて、作業者が駆動機構の異常箇所を容易に知り得る効果がある。
【0021】
さらにまた、請求項5の工作機械の検査装置では、請求項1において、前記所定動作手段は、前記異常判定手段による前記異常の判定がなされると、前記駆動機構の駆動を停止させる駆動機構停止手段であることを技術的特徴とする。
【0022】
請求項5の発明では、所定動作手段はこのような駆動機構停止手段であることから、異常の判定がなされると、駆動機構の駆動を停止させる。これにより、当該異常による駆動装置の誤動作等を防止することができる。したがって、バラツキのない検査結果を得る効果、検査時間を短縮し得る効果およびマスタデータの管理を容易にしまた紛失を防止し得る効果に加えて、駆動装置の誤動作等による予定外の加工を回避し得る効果がある。
【0023】
また、請求項6の工作機械の検査装置では、請求項1において、前記比較手段による前記周波数解析は、前記駆動機構を制御する速度ループの応答周波数の範囲内で行うことを技術的特徴とする。
【0024】
請求項6の発明では、比較手段による周波数解析は、駆動機構を制御する速度ループの応答周波数の範囲内で行う。これにより、必要十分な周波数範囲内に絞った周波数解析をすることができるので、解析時間を短縮することができる。したがって、検査時間をさらに短縮し得る効果がある。
【0025】
さらに、請求項7の工作機械の検査装置では、請求項1〜6のいずれか一項において、前記サンプリングデータをデータ記録媒体に格納するデータ記録手段を備えることを技術的特徴とする。
【0026】
請求項7の発明では、サンプリングデータをデータ記録媒体に格納する。これにより、必要なときに過去のサンプリングデータを当該データ記憶媒体より読み出すことができるので、過去のサンプリングデータを当該駆動機構の履歴情報として活用することができる。したがって、過去の状態も踏まえて検査し得る効果がある。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の工作機械の検査装置を、工作機械用の数値制御装置に適用した一実施形態について図を参照して説明する。
図1に示すように、数値制御装置20は、主に、HMI部30、数値制御部40、サーボ用I/F50等から構成されている。この数値制御装置20は、サーボモータとしての工作物駆動用モータMa、砥石駆動用モータMb、主軸駆動用モータMc等を駆動制御する本来の機能を有するほか、これから説明するようにこれらのサーボモータにより駆動される駆動機構を検査する機能をも有する。
【0028】
HMI部30は、作業者とのインタフェイスをとる機能を有するもので、作業者の入力操作による入力情報に基づいて数値制御部40に起動指令や停止指令を出力したり、また数値制御部40から送出されてくるサンプリングデータ等を入力したりするもので、演算部31、RAM33、表示部35、数値制御部I/F37等から構成されている。なお、ヒューマン・マシン・インタフェイス(Human Machine Interface )の各頭文字からこのように命名されている。
【0029】
演算部31は、数値制御装置20を制御する中央演算処理装置等で、システムバスを介してRAM33、表示部35、数値制御部I/F37、図略のROMや図略の入出力インタフェイス等と接続されている。なお、この演算部31を制御するシステムプログラムや後述の自動検査プログラム等は、図略のROM(EPROMやEEPROM等)に予め格納されている。
【0030】
RAM33は、システムバスに接続されている読出し・書込み可能な揮発性の情報記憶装置で、例えばDRAM(Dynamic RAM) が使用される。そして、その記憶空間には、演算部31が演算処理等を行うときに必要なワーク領域や、マスタデータ33aおよびパラメータ33bを格納し得る領域等が確保されている。
【0031】
マスタデータ33aは、検査の対象となる駆動機構の正常時において取得された、工作物駆動用モータMa、砥石駆動用モータMb、主軸駆動用モータMc等のサーボモータのサーボデータや工作物の加工寸法測定データ等である。ここで、「サーボデータ」とは、実効速度、実効電流、位置偏差等、モータのサーボに関するデータのことをいい、また「加工寸法測定データ」とは、定寸測定値等、加工物の寸法に関するデータのことをいう。
【0032】
パラメータ33bは、後述の自動検査プログラムにより用いられる複数の情報からなるもので、例えば、検査対象となる駆動機構を選択するために用いられる機能の有効/無効情報、定期検査の時期(例えば、毎日、1週間、1ヶ月等)、定期検査ごとに設定される公差等の各種設定情報である。
【0033】
なお、マスタデータ33aおよびパラメータ33bは、フロッピーディスクやメモリカード等の外部のデータ記録媒体60やネットワークにより接続されたパーソナルコンピュータ等からRAM33に読み込まれる場合や、数値制御装置20自体が備えるハードディスク装置からRAM33に読み込まれる場合がある。数値制御装置20自体が備えるハードディスク装置(データ記録手段)から読み込まれる場合は、必要なときに読み出すことができるので、正常時に取得されたマスタデータ33aの管理を容易にし、また紛失を防止し得る効果がある。
【0034】
表示部35は、数値制御部40の操作盤としての可働情報や、後述の自動検査プログラムによるFFT変換後の周波数スペクトル表示等を出力し得るもので、図略の入出力インタフェイスを介してシステムバスに接続されている。例えば、CRTや液晶表示器により構成され、表示面に入力装置を構成するタッチパネルを備えるものもある。
数値制御部I/F37は、数値制御部40との電気的な接続を可能にするためのインタフェイスで、システムバスを介して演算部31に接続されている。
【0035】
数値制御部40は、HMI部30から出力されてくる起動指令等に基づいて、サーボ用I/F50に所定の駆動指令等を出力するとともに、サーボ用I/F50から送出されてくる実効速度、実効電流、位置偏差、定寸測定値等をサンプリングデータとしてHMI部30に送出するもので、主に、演算部41、HMI部I/F47等から構成されている。
【0036】
演算部41は、前述したHMI部30の演算部31と同様に、数値制御部40を制御する中央演算処理装置等で、システムバスを介して図略のRAM、ROM、あるいはHMI部I/F47等と接続されている。なお、この演算部41を制御するシステムプログラム等は、図略のROM(EPROMやEEPROM等)に予めに格納されている。
【0037】
HMI部I/F47は、HMI部30との電気的な接続を可能にするためのインタフェイスで、システムバスを介して演算部41に接続されている。
サーボ用I/F50は、数値制御部40から出力されてくる所定の駆動指令等に基づいて、工作物駆動用モータMa、砥石駆動用モータMb、主軸駆動用モータMc等のサーボモータに出力する所定の指令信号を生成する機能や、工作物駆動用モータMa、砥石駆動用モータMb、主軸駆動用モータMc等のサーボモータに取り付けられたそれぞれのエンコーダEa、Eb、Ecから受けたデータを数値制御部40に出力する機能を有するものである。
【0038】
なお、サーボ用I/F50に接続される工作物駆動用モータMa、砥石駆動用モータMb、主軸駆動用モータMc等の前段には、それぞれに対応した図略の制御回路やサーボアンプが介在している。当該制御回路には、速度ループ、電流ループが組まれており、サーボアンプに対してパルス幅変調信号を出力し得るように構成されている。またそれぞれのサーボモータには、速度検出や位置検出が可能なエンコーダEa、Eb、Ecが取り付けられ、検出した速度情報や位置情報を数値制御部40に出力し得るように構成されている。
【0039】
このように構成された数値制御装置20は、その演算部31により自動検査プログラムが実行されることによって、次に説明する自動検査処理が実行される。図2に示すように、自動検査処理は、所定の初期化処理の後、まずステップS101によりマスタデータ33aをRAM33に登録する処理を行う。なお、このマスタデータ33aは、前述したように、データ記録媒体60や他のパーソナルコンピュータ等あるいは数値制御装置20自体が備えるハードディスク装置等、からRAM33に読み込まれる。
【0040】
次にステップS103では、パラメータ33bを設定し、RAM33に登録する処理が行われる。このパラメータ33bには、検査対象となる、各サーボモータにより駆動される駆動機構を選択するために用いられる機能の有効/無効情報や、定期検査の時期、定期検査ごとに設定される登録公差等の各種設定情報等が含まれている。定期検査の時期は、例えば、毎日、毎週、毎月等により相対的に設定されるものと、年月日時分秒により絶対的に設定されるものがある。また、登録公差は、マスタデータ33aに対して正常であると判断可能な許容範囲を示すもので、工作物駆動用モータMa、砥石駆動用モータMb、主軸駆動用モータMc等のサーボモータにより駆動される駆動機構ごとに、また定期検査の時期ごとに、それぞれ予め設定されたものである。
【0041】
このように登録されたパラメータ33bは、ステップS105により、数値制御部40に転送されるとともに、ステップS107によりチェックされて、ステップS109により検査が必要か否かが判断される。
即ち、ステップS103により登録されたパラメータ33bのうち、検査対象となる駆動機構の機能の有効/無効情報を数値制御部40に知らせるため、ステップS105によりパラメータ33bを数値制御部40に送出する一方で、パラメータ33bの内容をステップS107によりチェックして、検査時期が到来したか否か、つまり検査が必要であるか否かをステップS109により判断する。なお、数値制御部40では、駆動機構の機能の有効/無効情報を数値制御部I/F37およびHMI部I/F47を介して演算部41により受け取ると、当該情報を図略のRAM等に登録する。
【0042】
ステップS109により検査が必要であると判断すると(S109でYes)、続くステップS111に処理を移行し、また検査が必要であると判断できないときには(S109でNo)、再度ステップS107に戻ってパラメータ33bをチェックする。つまり、パラメータ33bに設定された検査時期が到来するまで待機し、検査時期が来ると自動的にステップS111以降の処理を実行する。
【0043】
なお、このようなステップS107、S109によりパラメータ33bをチェックすることなく、次のステップS111から処理を可能にするエントランスを設けることによって、検査の必要に応じて手動操作によりステップS111以降の各処理を実行する、いわゆるマニュアル操作が可能になる。
【0044】
ステップS111では、サンプリングデータを取得してRAM33に格納する処理を行う。具体的には、HMI部30は、数値制御部40に対してサンプリングデータを取得するように、データ取得の指令を送出する。そしてそれを受けた数値制御部40では、先に送出されてきた駆動機構の機能の有効/無効情報に基づいて、検査対象となる駆動機構のサンプリングデータを取得し、取得したサンプリングデータをHMI部30に送出する。これにより、HMI部30では、要求したサンプリングデータを取得することができ、取得したサンプリングデータは一時的にRAM33に格納される。
【0045】
なお、取得したサンプリングデータは、データ記録媒体60に格納して保存するようにしても良い。これにより、必要なときに過去のサンプリングデータを当該データ記録媒体60より読み出すことができるので、過去のサンプリングデータを当該駆動機構の履歴情報として活用することができる。したがって、過去の状態も踏まえて検査し得る効果がある。
【0046】
ステップS111は、サブルーチンによるサンプリングデータ解析処理で、その詳細は図3に示されている。そのためここからは図3を参照して説明する。
図3に示すように、サンプリングデータ解析処理は、ステップS201によるマスタデータ33aの高速フーリエ変換(以下「FFT変換」という。)を行う処理から始まる。このFFT変換は、マスタデータ33aに含まれる信号成分を各周波数ごとに分解するために行うもので、例えば、図4(A) に示すマスタデータ33a(回転速度に関するデータ波形)の一例をFFT変換することにより、図5(A) に示すような周波数スペクトル(一点鎖線によるもの)を得ることができる。
【0047】
続くステップS203では、取得したサンプリングデータに対してFFT変換を行う。ここでのFFT変換も、先に行ったマスタデータ33aのFFT変換と同様に、サンプリングデータに含まれる信号成分を各周波数ごとに分解するために行う。例えば、図4(B) に示すサンプリングデータ(回転速度に関するデータ波形)の一例をFFT変換することにより、図5(A) に示すような周波数スペクトル(破線によるもの)を得ることができる。
【0048】
ステップS201、S203によりFFT変換が終了すると、次にステップS205により、変換後のデータの差を求める処理を行う。つまり、FFT変換後のマスタデータ33aとFFT変換後のサンプリングデータとの差を各周波数ごとに演算する処理を行う。
【0049】
そして、ステップS207では、ステップS205により求めた各周波数ごとの差が登録の範囲内にあるか否かの判断を行う。即ち、マスタデータ33aとサンプリングデータとの差が、パラメータ33bに登録されたの範囲内に収まっているか否かの判断を各周波数ごと行う。これにより、もしいずれかの周波数において、当該登録誤差の範囲に両者の差が収まっていないと判断した場合には(S207でYes)、当該検査対象となった駆動機構に異常が発生している可能性が高いので、ステップS209に処理を移行して異常判定処理を行う。一方、いずれの周波数においても、当該登録誤差の範囲に両者の差が収まっていないと判断できない場合には(S207でNo)、当該検査対象となった駆動機構は正常である可能性が高いので、ステップS211に処理を移行して正常判定処理を行う。
【0050】
ステップS209による異常判定処理には、例えば、次の(1) 〜(3) に示すようなものが挙げられる。なお、いずれの場合も異常である旨のリターン情報を所定の引数、フラグ等にセットした後、図2に示すメインルーチンに戻り、ステップS115に処理を移す。
【0051】
(1) 駆動機構に発生した異常の数値または異常の内容を周波数ごとにRAM33に記憶したり、編集等をする処理を行う。これにより、ステップS115により表示部35を介して、異常の数値または異常の内容を作業者に告知することができるので、作業者は駆動機構の異常の数値、異常の内容を容易に知ることができる。
【0052】
(2) また、図5(B) に示すような周波数対応表(対応表)をRAM33等に予め格納しておくことにより、当該周波数対応表に基づいて異常のある周波数ごとにその異常発生箇所を特定する処理を行う。これにより、ステップS115により表示部35を介して、異常のある駆動機構の位置を作業者に告知することができるので、作業者は駆動機構の異常箇所を容易に知ることができる。
【0053】
(3) さらに、ステップS207により異常の判定がなされると、異常のある駆動機構に駆動力を与えているサーボモータに対し停止指令を出力する処理と、異常のある駆動機構が停止した旨のメッセージを編集する処理と、を行う。これにより、当該サーボモータを直ちに停止させることができ、当該異常による駆動装置の誤動作等を防止することができるので、工作物が予定外の寸法や形状に加工される事態を回避することができる。また、ステップS115により表示部35を介して、異常のある駆動機構が停止した旨のメッセージを作業者に告知することができるので、作業者は駆動機構の停止を容易に知ることができる。
【0054】
ステップS211による正常判定処理は、正常である旨のリターン情報を所定の引数、フラグ等にセットした後、図2に示すメインルーチンに戻り、ステップS115に処理を移す。
【0055】
なお、上述したステップS201、S203によるFFT変換や、ステップS205による両データの差を求める処理は、駆動機構を制御する速度ループの応答周波数の範囲内で行うことにより、必要十分な周波数範囲内に絞った周波数解析をすることができる。これにより、サンプリングデータ解析処理により処理時間を短縮することができる。
【0056】
図2に示すメインルーチンに戻ると、ステップS115により、サンプリングデータ解析処理の結果から、異常があるか否かの判断処理を行う。即ち、図3に示すステップS209、S211により、正常か異常かを示すリターン情報が所定の引数、フラグ等にセットされているので、ステップS115では、この所定の引数、フラグ等を参照することにより、異常の有無を判断する。そして、異常があれば(S115でYes)、ステップS117により警告メッセージ等を表示部35に表示する処理を行い、また異常がなければ(S115でNo)、ステップS107に戻って再度パラメータのチェックを行い、次回の検査時期の到来を待つ。
【0057】
ステップS117では、ステップS115により異常の判定がなされると、駆動機構に異常が発生したことを表示部35に表示させる処理を行う。表示内容は、ステップS209により行われた処理内容に従うため、例えば、(1) 異常の数値または異常の内容や、(2) 異常のある駆動機構の位置、あるいは(3) 異常のある駆動機構が停止した旨のメッセージを、表示部35に表示する。そして、このような表示処理が終わると、ステップS107に戻って再度パラメータのチェックを行い、次回の検査時期の到来を待つ。
【0058】
以上説明したように、本実施形態に係る数値制御装置20によると、駆動機構の検査時においては、取得したサンプリングデータと登録されたマスタデータ33aとを比較し(S205、S207)、両者の差異が登録公差の範囲内になければ(S207でYes)、異常判定処理を行う(S209)。これにより、自動的に駆動機構の検査をすることができ、また作業者自身による判断作業が介在しないので、短時間に検査することができる。したがって、作業者の有する知識や経験にかかわらず、バラツキのない検査結果を得る効果があり、また検査時間を短縮し得る効果もある。さらに駆動機構の正常時において取得されたマスタデータ33aはRAM33に登録されるので、正常時に取得されたマスタデータ33aの管理を容易にし、また紛失を防止し得る効果がある。
【0059】
また、本実施形態に係る数値制御装置20によると、ステップS103(検査時期登録手段)により、駆動機構の検査時として所定の検査時期を登録し、ステップS109(検査時期検知手段)により、登録された所定の検査時期が到来したことを検知すると(S109でYes)、ステップS111(サンプリングデータ取得手段)よるサンプリングデータの取得、ステップS205(比較手段)による差の算出、ステップS207(異常判定手段)による異常の判定およびステップS209による異常判定処理(所定動作処理)、ステップS117による警告メッセージ等の表示処理(所定動作処理)を行う。これにより、所定の検査時期が到来すると(S109でYes)、サンプリングデータを取得し(S111)、取得したサンプリングデータと登録されたマスタデータ33aとを比較し(S205)、両者の差異が公差の範囲内になければ(S207でYes)、ステップS209による異常判定処理(所定動作処理)、ステップS117による警告メッセージ等の表示処理(所定動作処理)を行うので、当該所定の検査時期に自動的に駆動機構の検査をすることができる。したがって、作業者が定期検査等の時期を管理する必要がないので、バラツキのない検査結果を得る効果、検査時間を短縮し得る効果およびマスタデータ33aの管理を容易にしまた紛失を防止し得る効果に加えて、作業者が定期検査等の時期を忘れた場合であっても定期検査等を確実に実施し得る効果がある。
【0060】
さらに、本実施形態に係る数値制御装置20によると、両者の差異が公差の範囲内になければ(S207でYes)、ステップS117による警告メッセージ等の表示処理(所定動作処理)を行うので、表示部35を介して駆動機構の異常発生を作業者に告知することができる。したがって、バラツキのない検査結果を得る効果、検査時間を短縮し得る効果およびマスタデータ33aの管理を容易にしまた紛失を防止し得る効果に加えて、作業者が駆動機構の異常発生を容易に知り得る効果がある。
【0061】
さらにまた、本実施形態に係る数値制御装置20によると、サンプリングデータ解析処理により、サンプリングデータ(S203)とマスタデータ(S201)とをそれぞれ周波数解析した結果に基づいて両者を比較することから(S205)、振動等の周波数要素の観点から、サンプリングデータを解析し比較することができる。これにより、図5(A) に示すように、周波数スペクトルによる状態分析も可能になることから、さらに駆動機構の詳細な検査をすることができる。したがって、検査精度を向上したうえで、バラツキのない検査結果を得る効果がある。
【0062】
また、本実施形態に係る数値制御装置20によると、異常判定処理(S209)では、図5(B) に示すような周波数対応表を参照して、異常の発生した駆動機構の位置を表示部35に表示させる(S117)。
【0063】
例えば、砥石軸は、毎分数千回の割合で回転するものであるが、それを周波数に変換すると100Hzオーダのものに相当する。ここで、砥石軸の軸が偏心していれば当該周波数が増加する傾向にあるため、例えばこの砥石軸の正常時の周波数が150Hzであれば、偏心時の周波数は150Hzを何%か超えた値になる。したがって、周波数スペクトルの分析から、150Hzを中心に誤差をもつデータが得られた場合には、その公差と比較して砥石軸の異常であるか否かを判断することができる。つまり、正常時の周波数150Hzをf1とすると、この前後の周波数に現れる周波数成分は、図5(B) の周波数対応表から、砥石軸に異常のあることを示しているものであることがわかる。同様に、砥石台固有の振動周波数をf2、テーブル固有の振動周波数をf3、主軸台固有の振動周波数をf4とすれば、図5(B) の周波数対応表からそれぞれ異常箇所を特定することができる。
【0064】
これにより、表示部35を介して異常のある駆動機構の位置を作業者に告知することができる。したがって、バラツキのない検査結果を得る効果、検査時間を短縮し得る効果およびマスタデータの管理を容易にしまた紛失を防止し得る効果に加えて、作業者が駆動機構の異常箇所を容易に知り得る効果がある。
【0065】
なお、図5(A) には、登録公差とマスタデータ33aとの和を実線で表し、サンプリングデータを破線で表し、マスタデータを一点鎖線で表している。このように各サーボモータにより駆動される駆動機構に関する振動数等の周波数成分を周波数スペクトルにより表した表示画面を表示部35に表示させることにより、作業者の知識や経験に左右されることなく、駆動機構の異常を一目して確認することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る数値制御装置の構成を示すブロック図である。
【図2】本実施形態に係る数値制御装置による自動検査処理の流れを示すフローチャートである。
【図3】図2に示すサンプリングデータ解析処理の流れを示すフローチャートである。
【図4】サーボモータの回転速度に関するデータ波形の例を示す説明図で、図4(A) はマスタデータによるもの、図4(B) はサンプリングデータによるものを示す。
【図5】図5(A) は、サーボモータの回転速度に関するデータの周波数スペクトルの一例を示す説明図で、図5(B) は周波数対応表の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
20 数値制御装置(工作機械の検査装置)
30 HMI部
31 演算部
33 RAM(情報記憶装置)
33a マスタデータ
33b パラメータ(公差)
35 表示部(表示装置)
40 数値制御部
60 データ記録媒体(データ記録手段)
Ma 工作物駆動用モータ(サーボモータ)
Mb 砥石駆動用モータ(サーボモータ)
Mc 主軸駆動用モータ(サーボモータ)
S101(マスタデータ登録手段)、S103(公差登録手段、検査時期登録手段)、S107(検査時期検知手段)、S109(検査時期検知手段)、S111(サンプリングデータ取得手段)、S115(異常判定手段)、S117(所定動作手段、表示制御手段)、S205(比較手段)、S207(異常判定手段)、S209(異常判定手段)
Claims (7)
- サーボモータにより駆動される駆動機構を用いて工作物を加工する工作機械の検査装置であって、
前記サーボモータの駆動制御に用いられるサーボデータであって、実効速度、位置偏差を含む前記サーボモータのサーボ制御に関するデータを取得可能なサーボデータ取得手段と、
前記駆動機構の正常時において、前記サーボデータ取得手段により取得された前記サーボデータを、マスタデータとして情報記憶装置に登録するマスタデータ登録手段と、
前記マスタデータに対して許容される公差を登録する公差登録手段と、
前記駆動機構の検査時において、前記サーボデータをサンプリングデータとして取得するサンプリングデータ取得手段と、
前記サンプリングデータ取得手段により取得されたサンプリングデータと前記マスタデータとを、それぞれ周波数解析した結果に基づいて比較し、両者の差異を求める比較手段と、
前記差異が、前記公差登録手段に登録された公差の範囲内にあるか否かを判断し、前記公差の範囲内になければ前記駆動機構が異常であることを判定する異常判定手段と、
前記異常判定手段により前記駆動機構が異常であると判定された場合、前記比較手段により周波数解析した結果に基づいて前記駆動機構の異常箇所を特定する所定動作手段と、
を備えることを特徴とする工作機械の検査装置。 - 前記所定動作手段は、前記異常判定手段による前記異常の判定がなされると、前記駆動機構に異常が発生したことを、表示装置に表示させる表示制御手段であることを特徴とする請求項1記載の工作機械の検査装置。
- 前記所定動作手段は、前記異常判定手段による前記異常の判定がなされると、前記駆動機構に発生した異常の数値または異常の内容を、表示装置に表示させる表示制御手段であることを特徴とする請求項1記載の工作機械の検査装置。
- 前記表示制御手段は、前記異常の数値に基づいて異常箇所を特定する対応表を備え、該対応表を参照して異常の発生した前記駆動機構の位置を前記表示装置に表示させることを特徴とする請求項3記載の工作機械の検査装置。
- 前記所定動作手段は、前記異常判定手段による前記異常の判定がなされると、前記駆動機構の駆動を停止させる駆動機構停止手段であることを特徴とする請求項1記載の工作機械の検査装置。
- 前記比較手段による前記周波数解析は、前記駆動機構を制御する速度ループの応答周波数の範囲内で行うことを特徴とする請求項1記載の工作機械の検査装置。
- 前記サンプリングデータをデータ記録媒体に格納するデータ記録手段を備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の工作機械の検査装置。
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