JP7185247B2 - 機械の診断システム及び診断プログラム - Google Patents

Description

本発明は、工作機械など一又は二以上の駆動部を有する機械において、駆動部の動作状態を診断する機械の診断システム及び診断プログラムに関する。

従来、工作機械など駆動部を有する機械の診断装置としては、駆動部に振動センサなどの診断用センサを設置して、振動発生などの異常の有無を検知する装置が知られている。しかし、このような診断装置は、診断用センサを設置するために機械のコストが嵩む上、振動などの具体的な症状が発生するまで機械の異常を検知することができない。

これに対し、特許文献１には、駆動部を有する機械に通常設けられている駆動動力値の検出手段を用い、予め計測したアクチュエータの正常な駆動動力値を記憶手段に記憶しておき、検出された駆動動力値を正常な駆動動力値と比較して、その差が閾値以上のときに動作系に故障があると判定する故障診断装置が開示されている。この故障診断装置は、検出した駆動動力値と記憶された正常な駆動動力値とを比較して、その差がある閾値以上であるときには重故障と判断し、その差が比較的小さな閾値以上であるときには軽故障と判断している。

特開２０００－２５０６２５号公報

特許文献１に記載の故障診断装置は、検出した駆動動力値と記憶された正常な駆動動力値とを比較して、その差が閾値以上のときに動作系に故障があると判定しているから、大小の異なる閾値によって重故障だけでなく軽故障を判定できるものの、閾値以下のときに起こる故障の予兆を事前に検出することができないという課題があった。

そこで、本発明は、工作機械など一又は二以上の駆動部を有する機械において、駆動部の動作状態を診断して、駆動部の異常および異常の予兆を事前に検出することができる機械の診断システム及び診断プログラムを提供するものである。

本発明は、上記課題を解決するために、一又は二以上の駆動部を有し、該駆動部に位置検出器又は／及び駆動力検出器を備えた機械において、前記駆動部を所定のパターンで駆動する診断用駆動を行う診断手段と、前記診断用駆動において前記駆動部の位置データ又は／及び駆動力データを含む測定データを検出するデータ検出手段と、前記測定データからバックラッシュ、位置偏差、駆動力の振幅、速度偏差のうち一又は二以上の評価データを含む評価データを算出する評価算出手段と、前記測定データ及び前記評価データを前記診断用駆動の実施回又は／及び実施日時と関連付けて記憶する記憶手段と、前記評価算出手段で算出した前記評価データと前記記憶手段に記憶された評価データとを比較する比較手段と、前記比較手段が、前記評価データの所定の変化を検知したときに、該当する前記駆動部と前記評価データの種類を示して警告を発する警告手段と、を有する機械の診断システムを提供するものである。

また、本発明の機械の診断システムは、前記評価算出手段が前記駆動力を周波数解析する手段を備え、前記比較手段が周波数領域全体又は一部の周波数領域において前記駆動力の振幅を比較する手段を備えるものである。

また、本発明の機械の診断システムは、前記警告手段が、前記評価データのうち何れか一の値が予め設定された設定値を超えたときに警告を発するものである。

また、本発明の機械の診断システムは、前記設定値が、初回又は所定回の前記診断用駆動において算出された前記評価データを基準データとして、該基準データの値に所定割合を加算して設定されるものである。

また、本発明の機械の診断システムは、前記比較手段が、前記診断用駆動の回数又は時間経過に対する前記評価データの変化率を求める手段を備え、前記警告手段は、該変化率が所定の変化率を超えたときに警告を発するものである。

また、本発明の機械の診断システムは、前記比較手段が、前記診断用駆動の回数又は時間経過に対する前記評価データの変化率を求める手段を備え、前記警告手段は、該変化率に基づいて前記評価データの値が前記設定値を超える時期を予測する手段を備えるものである。

また、本発明の機械の診断システムは、前記比較手段が、前記診断用駆動の回数又は時間経過に対する前記評価データの変化の変化率を求める手段を備え、前記警告手段は、該変化率が所定の変化率を超えたときに警告を発するものである。

また、本発明は、上記の何れか一項に記載の機械の診断システムとして、コンピュータを機能させるための機械の診断プログラムを提供するものである。

本発明の機械の診断システムは、一又は二以上の駆動部を有し、該駆動部に位置検出器又は／及び駆動力検出器を備えた機械において、前記駆動部を所定のパターンで駆動する診断用駆動を行う診断手段と、前記診断用駆動において前記駆動部の位置データ又は／及び駆動力データを含む測定データを検出するデータ検出手段と、前記測定データからバックラッシュ、位置偏差、駆動力の振幅、速度偏差のうち一又は二以上の評価データを含む評価データを算出する評価算出手段と、前記測定データ及び前記評価データを前記診断用駆動の実施回又は／及び実施日時と関連付けて記憶する記憶手段と、前記評価算出手段で算出した前記評価データと前記記憶手段に記憶された評価データとを比較する比較手段と、前記比較手段が、前記評価データの所定の変化を検知したときに、該当する前記駆動部と前記評価データの種類を示して警告を発する警告手段と、を有することにより、駆動部を所定のパターンで駆動して、バックラッシュ、位置偏差、駆動力の振幅、速度偏差などの評価データを算出し、該駆動の実施回・実施日時と関連付けて記憶手段に記憶することができる。したがって、算出した評価データと記憶手段に記憶された評価データとを比較して評価データの所定の変化を検知し、駆動部の異常および異常の予兆を事前に検出することができる効果がある。

また、本発明の機械の診断システムは、駆動部を有する機械に備えられた位置検出器、駆動力検出器などで測定した測定データから評価データを算出し、評価データの所定の変化を検知して警告を発することができるので、低コストで駆動部の動作状態を診断することができ、駆動部の故障が発生する前に駆動部の異常および異常の予兆を事前に検出することができる効果がある。

また、本発明の機械の診断システムは、前記評価算出手段が前記駆動力を周波数解析する手段を備え、前記比較手段が周波数領域全体又は一部の周波数領域において前記駆動力の振幅を比較する手段を備えることにより、周波数領域全体又は一部の周波数領域における駆動力の振幅の変化から駆動部の異常および異常の予兆を事前に検出することができる効果がある。

また、本発明の機械の診断システムは、前記警告手段が、前記評価データのうち何れか一の値が予め設定された設定値を超えたときに警告を発することにより、設定値を超えたときに駆動部に異常が生じているとして駆動部の異常を警告することができ、例えば部品の交換時期などを知らせることができる効果がある。

また、本発明の機械の診断システムは、前記設定値が、初回又は所定回の前記診断用駆動において算出された前記評価データを基準データとして、該基準データの値に所定割合を加算して設定されることにより、機械ごとに設定値を自動的に設定することができる効果がある。

また、本発明の機械の診断システムは、前記比較手段が、前記診断用駆動の回数又は時間経過に対する前記評価データの変化率を求める手段を備え、前記警告手段は、該変化率が所定の変化率を超えたときに警告を発することにより、駆動部に異常が生じる前に駆動部の異常の予兆を事前に知らせることができる効果がある。

また、本発明の機械の診断システムは、前記比較手段が、前記診断用駆動の回数又は時間経過に対する前記評価データの変化率を求める手段を備え、前記警告手段は、該変化率に基づいて前記評価データの値が前記設定値を超える時期を予測する手段を備えることにより、駆動部に異常が発生する時期を予測することができ、例えば部品の交換時期などを予測することができる効果がある。

また、本発明の機械の診断システムは、前記比較手段が、前記診断用駆動の回数又は時間経過に対する前記評価データの変化の変化率を求める手段を備え、前記警告手段は、該変化率が所定の変化率を超えたときに警告を発することにより、評価データの変化の予兆を検知することができ、駆動部の異常の予兆を早期に検知して知らせることができる効果がある。

また、本発明の機械の診断プログラムは、上記の何れか一項に記載の機械の診断システムとして、コンピュータを機能させることにより、駆動部を所定のパターンで駆動して、バックラッシュ、位置偏差、駆動力の振幅、速度偏差などの評価データを算出し、該駆動の実施回・実施日時と関連付けて記憶手段に記憶することができる。したがって、算出した評価データと記憶手段に記憶された評価データとを比較して評価データの所定の変化を検知し、駆動部の異常および異常の予兆を事前に検出することができる効果がある。

本発明に係る機械の診断システムの一実施例を示す構成図。 本発明に係る機械の診断システムの一実施例を示すフローチャート。 本発明に係る機械の診断システムの履歴解析を示すフローチャート。 本発明に係る機械の診断システムの他の実施例を示す構成図。

本発明の実施の形態を図示する実施例に基づいて説明する。
本発明の機械の診断システム１は、一又は二以上の駆動部３０を有し、該駆動部３０に位置検出器３１又は／及び駆動力検出器３２を備えた機械３において、前記駆動部３０を所定のパターンで駆動する診断用駆動を行う診断手段１１と、前記診断用駆動において前記駆動部３０の位置データ又は／及び駆動力データを含む測定データを検出するデータ検出手段１２と、前記測定データからバックラッシュ、位置偏差、駆動力の振幅、速度偏差のうち一又は二以上の評価データを含む評価データを算出する評価算出手段１３と、前記測定データ及び前記評価データを前記診断用駆動の実施回又は／及び実施日時と関連付けて記憶する記憶手段２０と、前記評価算出手段１３で算出した前記評価データと前記記憶手段２０に記憶された評価データとを比較する比較手段１４と、前記比較手段１４が、前記評価データの所定の変化を検知したときに、該当する前記駆動部３０と前記評価データの種類を示して警告を発する警告手段１５と、を有する。

図１は、本発明に係る機械の診断システムの一実施例を示す構成図である。
図１に示す実施例において、機械３は、Ｘ軸駆動部３０ｘとＹ軸駆動部３０ｙとＺ軸駆動部３０ｚと主軸駆動部３０ｓを有するマシニングセンタなどの工作機械である。工作機械３の各駆動部３０ｘ，３０ｙ，３０ｚ，３０ｓは、電動モータによって駆動される。Ｘ軸駆動部３０ｘとＹ軸駆動部３０ｙとＺ軸駆動部３０ｚには、それぞれの駆動部の位置を検出するリニアスケールなどの位置検出器３１ｘ，３１ｙ，３１ｚと、それぞれの駆動部の駆動電流を検出する電流計などの駆動力検出器３２ｘ，３２ｙ，３２ｚが設けられている。また、主軸駆動部３０ｓには、ロータリエンコーダなどの回転に応じたパルス信号を検出する位置検出器３１ｓと、駆動電流を検出する電流計などの駆動力検出器３２ｓが設けられている。

工作機械３は、Ｘ軸駆動部３０ｘとＹ軸駆動部３０ｙとＺ軸駆動部３０ｚと主軸駆動部３０ｓの駆動を数値制御する制御装置４と、加工条件、工具交換、座標設定などの指示を入力する操作パネル５と、加工情報や位置情報などを表示するモニター６を備えている。なお、工作機械３には、駆動部３０の振動を検出する振動センサなどが設けられていてもよい。また、駆動力検出器３２は、駆動部３０の駆動力を検出できる検出器であればよく、駆動部３０が油圧シリンダによって駆動される場合には、圧力センサを用いる。工作機械３は、本実施例の３軸加工の機械に限られず、５軸加工機や旋盤など様々な工作機械に本発明を適用できる。また、本発明は、工作機械３に限られず、搬送装置など駆動部を有する各種の機械に適用することが可能である。
[診断システムの構成]

図１に示す実施例において、診断システム１は、工作機械３の制御装置４に設けられている。診断手段１１は、工作機械３の駆動部３０に負荷を掛けない状態で、該駆動部３０を所定のパターンで駆動する診断用駆動を行う。所定のパターンとしては、例えば診断手段１１がＸ軸駆動部３０ｘ、Ｙ軸駆動部３０ｙおよびＺ軸駆動部３０ｚのそれぞれを往復動させる。また、診断手段１１は、主軸駆動部３０ｓを回転駆動させる。診断手段１１は、各駆動部を個別に駆動させる他、各駆動部の往復動を連動させて駆動してもよい。

診断手段１１は、工作機械３の非稼働時を利用して定期的に駆動部３０の診断用駆動を実施することが好ましく、工作機械３の起動時に駆動部３０の診断用駆動を自動的に実施することがより好ましい。診断手段１１は、自動的に駆動部３０の診断用駆動を実施する際に、「診断用駆動を実施しますか？」との確認画面をモニター６に表示させ、作業者に操作パネル５から確認の入力をさせるようにしてもよい。また、診断手段１１は、操作パネル５からの操作により、駆動部３０の診断用駆動を実施することもできる。

データ検出手段１２は、測定データとして、診断用駆動における移動体の位置データを位置検出器３１によって検出し、診断用駆動における電動モータの駆動電流データを駆動力検出器３２によって検出する。実施例において、検出された測定データは、診断用駆動の実施日時と関連付けて記憶手段２０に記憶する。また、各診断用駆動における測定データは、時系列データとして検出され、記憶手段２０に記憶される。なお、データ検出手段１２は、工作機械３が駆動部３０に振動センサなどの他のセンサを備えている場合には、振動データなどの他の測定データを検出してもよい。

本実施例において、評価算出手段１３は、測定データからバックラッシュ、駆動電流の振幅および速度偏差を評価データとして算出する。評価算出手段１３は、位置検出器３１で検出した位置データと駆動部３０を制御する制御データとから、駆動部３０のバックラッシュを算出する。なお、駆動部３０がリニア電動機などバックラッシュの無い駆動装置によって駆動される場合には、評価算出手段１３は評価データとして位置偏差を算出してもよい。また、評価算出手段１３は、位置検出器３１で検出された時系列の位置データから駆動部３０の速度を算出し、駆動部３０の制御データによる速度に対する速度偏差を算出する。

評価算出手段１３は、駆動力検出器３２で検出された時系列の駆動電流から該駆動電流の振幅を算出する。本実施例において、評価算出手段１３は、駆動電流の振幅を時間軸方向にフーリエ変換を行って周波数解析する手段を備えている。評価算出手段１３は、駆動電流の周波数解析において、ローパスフィルタを設けて高周波成分をカットしてもよい。算出された評価データは、診断用駆動の実施日時と関連付けて記憶手段２０に記憶する。評価データは、診断用駆動の実施回と関連付けて記憶手段２０に記憶してもよく、工作機械３の稼働時間と関連付けて記憶手段２０に記憶してもよい。

比較手段１４は、評価算出手段１３で算出した評価データと記憶手段２０に記憶された評価データとを比較する。比較手段１４が評価データの所定の変化を検知したときに、警告手段１５は、該当する駆動部３０と評価データの種類を示してモニター６に警告を発する。例えば、比較手段１４は、評価算出手段１３で算出した評価データを、記憶手段２０に記憶された評価データと比較し、所定割合以上の変化を検知したときに警告手段１５が警告を発する。また、比較手段１４は、評価算出手段１３で算出した評価データと記憶手段２０に記憶された評価データの履歴を解析し、変化率が所定の変化率を超えたときに警告を発してもよい。

本実施例において、警告手段１５は、評価データのうち何れか一の値が予め設定された設定値を超えたときに警告を発する。この設定値は、初回の診断用駆動または初回から所定回の診断用駆動において算出された評価データを基準データとして、該基準データの値に所定割合を加算して設定することが好ましい。なお、設定値は、同じ機種の機械に対して、他の機械で設定された設定値を用いてもよく、該設定値と機械ごとの診断用駆動から設定される設定値を併用してもよい。

比較手段１４は、周波数領域において駆動電流の振幅を比較する手段を備え、駆動電流の振幅について、帯域全体においてレベルと設定値を比較する。警告手段１５は、レベルが設定値を超えたとき警告を発する。また、比較手段１４は、バックラッシュの値、速度偏差について、それぞれの設定値と比較し、設定値を超えたときに警告手段１５が警告を発する。基準データに加算する所定割合は、評価データの特性に応じて評価データごとに設定することが好ましい。

また、比較手段１４は、診断用駆動の時間経過に対する評価データの変化率を求める手段を備えている。比較手段１４は、直近Ｎ回（Ｎ≧２）の診断用駆動の評価データについて、最小二乗法により時間経過に対する評価データの変化率を求める。警告手段１５は、該変化率が所定の変化率を超えたときにモニター６に警告を発する。また、警告手段１５は、該変化率に基づいて評価データの値が設定値を超える時期を予測する手段を備えていてもよい。評価データの値が設定値を超えると予測した時期が駆動部３０の耐用年数よりも短いときに、警告手段１５は異常を知らせる警告を発することが好ましい。

比較手段１４は、評価データが診断用駆動の実施回と関連付けて記憶手段２０に記憶されている場合には、診断用駆動の回数に対する評価データの変化率を求め、評価データが工作機械３の稼働時間と関連付けて記憶手段２０に記憶されている場合には、工作機械３の稼働時間の経過に対する評価データの変化率を求める。

また、比較手段１４は、診断用駆動の時間経過に対する評価データの変化の変化率を求める手段を備えていてもよい。このとき、比較手段１４は、評価データを時間で二階微分して評価データの変化の変化率を求める。警告手段１５は、直近の変化率が所定の変化率を超えたときにモニター６に警告を発する。
[診断システムの作用]

次に、本発明に係る機械の診断システムの作用について説明する。図２は、本発明に係る機械の診断システムの一実施例を示すフローチャートであり、図３は、本発明に係る機械の診断システムの履歴解析を示すフローチャートである。

診断手段１１は、工作機械３を最初に起動させたときに、診断回数ｎに初期値「０」を与える（ステップＳ１１）。また、診断手段１１は、操作パネル５から診断回数ｎを初期値「０」にリセットする機能を備えていてもよく、駆動部３０の部品を交換したときなどにリセットすることができる。また、工作機械３が工場に設置されたときに診断回数ｎを初期値「０」にリセットすることにより、診断システム１は、工作機械３の移設による変動を排除して、駆動部３０の診断を行うことができる。なお、診断手段１１は、複数の駆動部３０において、個別に診断回数ｎを管理することが好ましい。

診断手段１１は、工作機械３の駆動部３０に負荷を掛けない状態で、駆動部３０を所定のパターンで駆動する診断用駆動を行う（ステップＳ１２）。例えば、診断手段１１は、工作機械３の起動時に自動で診断用駆動を行い、Ｘ軸駆動部３０ｘ、Ｙ軸駆動部３０ｙおよびＺ軸駆動部３０ｚのそれぞれを連動させて複数回往復動させる。また、診断手段１１は、主軸駆動部３０ｓを回転駆動させる。主軸駆動部３０ｓの診断用駆動は、回転と停止を繰り返して複数回の回転駆動を行うことが好ましい。

診断手段１１は、駆動部３０の診断用駆動が終了すると、診断回数ｎに「１」を加える（ステップＳ１３）。

データ検出手段１２は、測定データとして、診断用駆動における各移動体の位置データを位置検出器３１ｘ，３１ｙ，３１ｚによって検出し、診断用駆動における各電動モータの駆動電流データを駆動力検出器３２ｘ，３２ｙ，３２ｚによって検出する。また、主軸駆動部３０ｓの測定データとして、データ検出手段１２は、診断用駆動における主軸の回転に応じたパルス信号を位置検出器３１ｓによって検出し、診断用駆動における電動モータの駆動電流データを駆動力検出器３２ｓによって検出する。また、データ検出手段１２は、それぞれの駆動部３０ｘ，３０ｙ，３０ｚ，３０ｓについて、検出された測定データを診断用駆動の実施日時と関連付けて記憶手段２０に記憶する（ステップＳ１４）。このとき、データ検出手段１２は、位置検出器３１ｘ，３１ｙ，３１ｚ，３１ｓによって検出された位置データなどと共に、それぞれの駆動部３０ｘ，３０ｙ，３０ｚ，３０ｓの位置などを制御する位置等制御データを時系列データとして関連付けて、記憶手段２０に記憶する。

評価算出手段１３は、各位置検出器３１ｘ，３１ｙ，３１ｚによって検出された駆動部３０ｘ，３０ｙ，３０ｚの位置データと、駆動部３０ｘ，３０ｙ，３０ｚを制御する位置等制御データとから、それぞれの駆動部３０ｘ，３０ｙ，３０ｚのバックラッシュ値を算出する（ステップＳ１５）。また、評価算出手段１３は、位置検出器３１ｓによって検出された主軸駆動部３０ｓの回転に応じたパルス信号データと、主軸駆動部３０ｓを制御する速度等制御データとから、主軸駆動部３０ｓの速度（回転）偏差を算出する。また、評価算出手段１３は、並行して、駆動力検出器３２ｘ，３２ｙ，３２ｚ，３２ｓによって検出された駆動部３０ｘ，３０ｙ，３０ｚ，３０ｓの時系列の駆動電流に基づいて、それぞれの駆動部３０ｘ，３０ｙ，３０ｚ，３０ｓにおける駆動電流の振幅を時間軸方向にフーリエ変換を行って周波数解析する（ステップＳ１６）。また、評価算出手段１３は、評価データとして速度偏差などを算出してもよい。

次に、評価算出手段１３は、診断回数ｎが「１」より大きいか否かを判断し（ステップＳ１７）、診断回数ｎが「１」のときには、それぞれの駆動部３０ｘ，３０ｙ，３０ｚ，３０ｓにおけるバックラッシュ値または速度偏差、周波数解析された駆動電流の振幅などの評価データを初期値として記憶手段２０に保存する（ステップＳ１８）。本実施例において、評価算出手段１３は、駆動電流の振幅について振幅のレベルを初期値として記憶手段２０に保存する。また、評価算出手段１３は、速度偏差および位置偏差について、それぞれの値を初期値として記憶手段２０に保存する。

評価算出手段１３が、評価データを初期値として記憶手段２０に保存すると、警告手段１５は、それぞれの駆動部３０ｘ，３０ｙ，３０ｚ，３０ｓについて、初期値に所定割合を加算して警告値として設定し、該警告値を記憶手段２０に保存する（ステップＳ１９）。警告手段１５は、バックラッシュ値または速度偏差、周波数解析された駆動電流の振幅など評価データの特性に応じて評価データごとに初期値に加算する所定割合を決定し、警告値を設定する。警告値は、例えば初期値の１５０％や２００％という値に設定される。

診断システム１は、警告値が設定されると、ステップＳ１２に戻って次の診断用駆動まで待機する。診断手段１１は、操作パネル５からの操作により、または、工作機械３の起動時に駆動部３０の診断用駆動を自動的に実施する。

ステップＳ１７において、診断回数ｎが「１」より大きいと判断した場合には、評価算出手段１３は、それぞれの駆動部３０ｘ，３０ｙ，３０ｚ，３０ｓにおけるバックラッシュ値または速度偏差、周波数解析された駆動電流の振幅などの評価データを診断値として記憶手段２０に保存する（ステップＳ２０）。本実施例において、評価算出手段１３は、駆動電流の振幅について振幅のレベルを診断値として記憶手段２０に保存する。また、評価算出手段１３は、速度偏差および位置偏差について、それぞれの値を診断値として記憶手段２０に保存する。

比較手段１４は、それぞれの駆動部３０ｘ，３０ｙ，３０ｚ，３０ｓにおいて、バックラッシュ値または速度偏差、周波数解析された駆動電流の振幅などの評価データごとに診断値と警告値とを比較する（ステップＳ２１）。比較手段１４が、全ての診断値について警告値以下であると判断した場合には、診断システム１は、ステップＳ１２に戻って次の診断用駆動まで待機する。

ステップＳ２１において、比較手段１４が、診断値のうち何れか一の値が予め設定された設定値を超えていると判断した場合には、警告手段１５は、該当する駆動部３０と評価データの種類を示してモニター６に警告を発する（ステップＳ２２）。

本発明の機械の診断システムは、工作機械３に備えられている位置検出器３１、駆動力検出器３２などで測定した測定データから評価データを算出し、評価データの所定の変化を検知して警告を発することができるので、工作機械３の制御装置４にプログラムを組み込むことにより、低コストで各駆動部３０ｘ，３０ｙ，３０ｚ，３０ｓの動作状態を診断することができる。また、本実施例の機械の診断システムは、初回の診断用駆動において算出される評価データを初期値（基準データ）として警告値（設定値）が設定されるから、機械ごとに警告値を自動的に設定することができ、簡便かつ低コストでそれぞれの機械に適した診断を実施することが可能になる。

次に、図３に基づいて、各評価データの履歴解析の流れについて説明する。

比較手段１４は、診断回数ｎが予め設定した所定の回数Ｎ（Ｎ≧２）より大きいか否かを判断する（ステップＳ１０１）。診断回数ｎが所定の回数Ｎ以下の場合には、診断システム１は、診断回数ｎが所定の回数Ｎを超えるまで、図２に記載の診断手順を実行する。所定の回数Ｎは、診断手段１１による駆動部３０の診断用駆動を実施する時間間隔によって適宜設定することが好ましく、例えば「Ｎ＝１０」のように設定される。所定の回数Ｎは、診断用駆動を実施する時間間隔が短いときは回数を多く設定し、診断用駆動を実施する時間間隔が長いときは回数を少なく設定することが好ましい。

診断回数ｎが所定の回数Ｎを超えている場合には、比較手段１４は、それぞれの駆動部３０ｘ，３０ｙ，３０ｚ，３０ｓにおいて、バックラッシュ値または速度偏差および周波数解析された駆動電流の振幅などの評価データごとに診断値の変化率を求める（ステップＳ１０２）。具体的には、比較手段１４は、直近Ｎ回の診断用駆動の診断値について、最小二乗法により時間経過に対する診断値の変化率を求める。

比較手段１４は、それぞれの駆動部３０ｘ，３０ｙ，３０ｚ，３０ｓにおいて、バックラッシュ値または速度偏差および周波数解析された駆動電流の振幅などの評価データごとに診断値の変化率と予め設定されている所定値とを比較する（ステップＳ１０３）。比較手段１４が、診断値の変化率のうち何れか一の変化率が予め設定された設定値を超えていると判断した場合には、警告手段１５は、該当する駆動部３０と評価データの種類を示してモニター６に警告を発する（ステップＳ１０４）。このとき、警告手段１５は、診断値の変化率に基づいて評価データの値が設定値を超える時期を予測し、予測した時期をモニター６に表示するようにしてもよい。

ステップＳ１０３において、比較手段１４が、全ての診断値の変化率について予め設定された設定値以下であると判断した場合には、比較手段１４は、それぞれの駆動部３０ｘ，３０ｙ，３０ｚ，３０ｓにおいて、バックラッシュ値または速度偏差および周波数解析された駆動電流の振幅などの評価データごとに診断値の変化の変化率を求める（ステップＳ１０５）。具体的には、比較手段１４は、直近Ｎ回の診断用駆動の診断値について、診断値を時間で二階微分して診断値の変化の変化率を求める。

比較手段１４は、それぞれの駆動部３０ｘ，３０ｙ，３０ｚ，３０ｓにおいて、バックラッシュ値または速度偏差および周波数解析された駆動電流の振幅などの評価データごとに診断値の変化の変化率と予め設定されている所定値とを比較する（ステップＳ１０６）。比較手段１４が、診断値の変化の変化率のうち何れか一の該変化率が予め設定された設定値を超えていると判断した場合には、警告手段１５は、該当する駆動部３０と評価データの種類を示してモニター６に警告を発する（ステップＳ１０７）。

ステップＳ１０６において、比較手段１４が、全ての診断値の変化の変化率について予め設定された設定値以下であると判断した場合には、診断システム１は、工作機械３の診断を継続する（ステップＳ１０８）。

本発明の機械の診断システムは、診断用駆動の時間経過に対する評価データの変化率、または、診断用駆動の時間経過に対する評価データの変化の変化率が所定の変化率（設定値）を超えたときに警告を発することができるので、診断値が警告値を超える前に、駆動部３０の異常の予兆を事前に知らせることができる。また、本実施例の機械の診断システムは、警告手段１５が診断値の変化率に基づいて診断値が警告値を超える時期を予測することができ、例えば部品の交換時期などを予測することが可能になる。

なお、診断システム１は、二以上の駆動部３０を有する機械３において、全ての駆動部３０の診断を同時に行う必要はなく、それぞれの駆動部３０の耐久性などに応じて、適宜診断用駆動を実施すればよい。

図４は、本発明に係る機械の診断システムの他の実施例を示す構成図である。
図４に示す実施例において、診断システム１は、一又は二以上の工作機械３にネットワーク２を介して接続されたホストコンピュータ１０に設けられている。ホストコンピュータ１０は、工作機械３を数値制御するための数値制御プログラムを管理しているコンピュータであり、演算部と、記憶部と、入力部と、表示部とを備えている。なお、図示しないが、工作機械３は、それぞれの駆動部３０ｘ，３０ｙ，３０ｚ，３０ｓの駆動を数値制御する制御装置４と、加工条件、工具交換、座標設定などの指示を入力する操作パネル５と、加工情報や位置情報などを表示するモニター６を備えている。

診断手段１１は、ネットワーク２で接続された工作機械３の制御装置４を介して、工作機械３の各駆動部３０を定期的に診断用駆動する。また、診断手段１１は、ホストコンピュータ１０の入力部から診断対象の工作機械３の号機を特定し、診断用駆動の実施を指示することができる。また、診断手段１１は、工作機械３に数値制御プログラムを送信する度に、当該プログラムによる加工開始前に自動的に診断用駆動を実施するようにしてもよい。

データ検出手段１２は、工作機械３の制御装置４を介して、位置検出器３１および駆動力検出器３２で検出される位置データまたは回転に応じたパルス信号データおよび駆動電流などの測定データを検知する。なお、その他の構成は、実施例１に記載の機械の診断システムの構成と同様である。

本実施例の機械の診断システムは、一又は二以上の工作機械３にネットワーク２を介して接続されたホストコンピュータ１０によって、全ての工作機械３の動作状態を一元管理することができる。

１ 診断システム
２ ネットワーク
３ 機械
４ 制御装置
５ 操作パネル
６ モニター
１０ ホストコンピュータ
１１ 診断手段
１２ データ検出手段
１３ 評価算出手段
１４ 比較手段
１５ 警告手段
２０ 記憶手段
３０ 駆動部
３１ 位置検出器
３２ 駆動力検出器

Claims (4)

1. 一又は二以上の駆動部を有し、該駆動部に位置検出器又は／及び駆動力検出器を備えた機械において、
   前記駆動部を所定のパターンで駆動する診断用駆動を行う診断手段と、
   前記診断用駆動において前記駆動部の位置データ又は／及び駆動力データを含む測定データを検出するデータ検出手段と、
   前記測定データからバックラッシュ、位置偏差、駆動力の振幅、速度偏差のうち一又は二以上のデータを含む評価データを算出する評価算出手段と、
   前記測定データ及び前記評価データを前記診断用駆動の実施回又は／及び実施日時と関連付けて記憶する記憶手段と、
   前記診断用駆動の回数又は時間経過に対する前記評価データの変化率を求める比較手段と、
   該変化率が所定の変化率を超えたときに、該当する前記駆動部と前記評価データの種類を示して警告を発する警告手段と、
   を有する機械の診断システム。
2. 一又は二以上の駆動部を有し、該駆動部に位置検出器又は／及び駆動力検出器を備えた機械において、
   前記駆動部を所定のパターンで駆動する診断用駆動を行う診断手段と、
   前記診断用駆動において前記駆動部の位置データ又は／及び駆動力データを含む測定データを検出するデータ検出手段と、
   前記測定データからバックラッシュ、位置偏差、駆動力の振幅、速度偏差のうち一又は二以上のデータを含む評価データを算出する評価算出手段と、
   前記測定データ及び前記評価データを前記診断用駆動の実施回又は／及び実施日時と関連付けて記憶する記憶手段と、
   前記診断用駆動の回数又は時間経過に対する前記評価データの変化の変化率を求める比較手段と、
   該変化率が所定の変化率を超えたときに、該当する前記駆動部と前記評価データの種類を示して警告を発する警告手段と、
   を有する機械の診断システム。
3. 前記評価算出手段が前記駆動力を周波数解析する手段を備え、前記比較手段が周波数領域全体又は一部の周波数領域において前記駆動力の振幅を比較する手段を備える請求項１又は２に記載の機械の診断システム。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の機械の診断システムとして、コンピュータを機能させるための機械の診断プログラム。

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