JP7263125B2 - Abrasion amount estimator of seal part and machine tool - Google Patents

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Description

本発明は、シール部の摩耗量推定装置及び工作機械に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wear amount estimating device for a seal portion and a machine tool.

近年、工作機械にはさらなる自動化が求められており、その1つの解決策として、工作機械の機内にロボットを搭載することが提案されている。機内ロボットを用いることで、工具やワークの着脱、機内や工具、ワークの洗浄、切粉の巻き付き防止、ワークのビビリ防止等の多くの作業を自動化し得る。 In recent years, machine tools are required to be further automated, and as one solution, it has been proposed to mount a robot inside the machine tool. By using an in-machine robot, it is possible to automate many tasks such as attachment and detachment of tools and workpieces, cleaning of the inside of the machine, tools and workpieces, prevention of entanglement of chips, and prevention of chattering of workpieces.

工作機械の機内にロボットを搭載する場合、機内ロボットは切粉や切削水に対する耐久性が必須となり、このため機内ロボットの関節の回転機構部等には接触式の回転シールが必要となる。但し、接触式の回転シールは時間の経過とともに少しずつ摩耗してしまい、そのまま放置すればいずれは切粉や切削水が外部から回転機構部の内部に侵入してしまう。 When a robot is mounted inside a machine tool, the in-machine robot must be resistant to chips and cutting water, and for this reason, contact-type rotary seals are required for the rotary mechanism of the joints of the in-machine robot. However, the contact-type rotary seal gradually wears out over time, and if left as it is, chips and cutting water will eventually enter the inside of the rotary mechanism from the outside.

特許文献1には、回転軸部と嵌合孔との摺動隙間内に異物が混入して堆積固化することに起因する不具合を防止することを目的として、摺動隙間内に流体の下流側方向への流動のみを選択的にシールするリップシールと、摺動隙間内の圧力を加圧する加圧手段を備えたロータリジョイントが記載されている。 In Patent Document 1, for the purpose of preventing problems caused by foreign matter entering and solidifying in the sliding gap between the rotating shaft portion and the fitting hole, a fluid is placed in the sliding gap on the downstream side. A rotary joint is described with a lip seal to selectively seal only directional flow and pressurizing means to pressurize the pressure in the sliding gap.

特許文献2には、シール特性の変化に伴うハウジングの漏洩検査が可能な流体機械の漏れ検査を行うことを目的として、ハウジング内にガスを封入して漏れ量を検出し、漏れ量に基づいてハウジングの可否を判定する工程と、ハウジング内に封入されたガスをハウジングの外部に放出し、ハウジング内の圧力を大気圧近傍に減圧する工程と、ハウジング内にガスを改めて封入して漏れ量を検出し、漏れ量に基づいてハウジングの可否を判定する工程を備えることが記載されている。 In Patent Document 2, for the purpose of performing a leakage inspection of a fluid machine capable of inspecting leakage of the housing due to changes in seal characteristics, gas is enclosed in the housing, the amount of leakage is detected, and based on the amount of leakage, A step of determining whether the housing is acceptable, a step of releasing the gas sealed in the housing to the outside of the housing to reduce the pressure in the housing to near atmospheric pressure, and a step of filling the gas in the housing again to reduce the amount of leakage. Detecting and determining whether the housing is acceptable based on the amount of leakage is described.

特許文献3には、シール装置の異常及び異常の原因である劣化原因及び劣化度を診断することを目的として、圧力系や流量計等の検出器群と、検出器群に接続され、内蔵したシール装置の計算モデルを使用して仮定状態のシール流量を算出するコンピュータを有し、異常がないと仮定したときの計算シール流量と実シール流量とを対比して異常兆候を検出することが記載されている。 In Patent Document 3, for the purpose of diagnosing the abnormality of the sealing device and the deterioration cause and degree of deterioration that is the cause of the abnormality, a detector group such as a pressure system and a flow meter, and a detector group connected to and incorporated It is described that it has a computer that calculates the seal flow rate in an assumed state using a calculation model of the seal device, and detects signs of abnormality by comparing the calculated seal flow rate and the actual seal flow rate when it is assumed that there is no abnormality. It is

特許文献4には、軸封装置のシール機能の劣化による大量の漏洩の発生を事前に予知することを目的として、容量式リークセンサと、リークセンサに並列に接続された基準容量コンデンサと、リークセンサと基準容量コンデンサとの容量差を検出する差動増幅器を備えた軸封装置用漏れ検出装置が記載されている。 Patent Document 4 discloses a capacitive leak sensor, a reference capacity capacitor connected in parallel to the leak sensor, and a leak A leak detection device for a shaft sealing device is described that includes a differential amplifier that detects the difference in capacitance between a sensor and a reference capacitance capacitor.

特開2014-9720号公報JP 2014-9720 A 特開2007-78630号公報JP 2007-78630 A 特開2001-241550号公報JP-A-2001-241550 特開平5-45246号公報JP-A-5-45246

既述したように、接触式の回転シールは時間の経過とともに少しずつ摩耗するため、その摩耗状態を把握し、切粉や切削水が外部から侵入する前にメンテナンスを行い得ることが極めて重要である。 As mentioned above, contact-type rotary seals wear little by little over time, so it is extremely important to understand the state of wear and to be able to perform maintenance before chips and cutting water enter from the outside. be.

本発明は、接触式の回転シールの摩耗量を推定し、もってメンテナンスの時期を明らかにし得る装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an apparatus capable of estimating the amount of wear of a contact type rotary seal and thereby clarifying the timing of maintenance.

本発明のシール部の摩耗量推定装置は、工作機械内に設けられた回転機構部のシール部の摩耗量を推定する装置であって、前記シール部は、外部から前記回転機構部の内部への異物侵入を防止する接触式の回転シールを備え、前記回転シールの内部には圧縮エアが供給され、前記圧縮エアの圧力を調整する圧力調整手段と、前記圧力調整手段により前記圧力を調整した場合の前記圧縮エアのエア漏れを検出するエア漏れ検出手段と、前記圧力調整手段により調整された圧力値と、前記エア漏れ検出手段により検出されたエア漏れに基づき、前記回転シールの摩耗量を推定する推定手段と、を備え、前記圧力調整手段は、前記圧縮エアの圧力を初期圧力から第1圧力まで増大させ、前記エア漏れ検出手段でエア漏れが検出されない場合に前記第1圧力からさらに第2圧力まで増大させるA wear amount estimating apparatus for a seal portion of the present invention is a device for estimating the wear amount of a seal portion of a rotating mechanism portion provided in a machine tool, wherein the seal portion is inserted into the rotating mechanism portion from the outside. Compressed air is supplied to the inside of the rotary seal, and the pressure is adjusted by the pressure adjusting means for adjusting the pressure of the compressed air and the pressure adjusting means. The amount of wear of the rotary seal is determined based on the air leakage detection means for detecting air leakage of the compressed air, the pressure value adjusted by the pressure adjustment means, and the air leakage detected by the air leakage detection means. estimating means for estimating, wherein the pressure adjusting means increases the pressure of the compressed air from an initial pressure to a first pressure, and further increases the pressure from the first pressure when the air leakage detecting means detects no air leakage; Increase to a second pressure .

本発明の1つの実施形態では、前記回転シールは、未摩耗状態では前記圧縮エアの圧力が所定圧力以下では接触状態を維持して内部から外部へのエア漏れがなく、前記所定圧力を超えると非接触状態となって前記圧縮エアのエア漏れが生じる。 In one embodiment of the present invention, in an unworn state, the rotary seal maintains a contact state when the pressure of the compressed air is a predetermined pressure or less, and there is no air leakage from the inside to the outside. It becomes a non-contact state, and air leakage of the said compressed air arises.

本発明の他の実施形態では、前記回転シールの摩耗量とエア漏れが生じる圧力値との対応関係を記憶する記憶手段をさらに備え、前記推定手段は、前記記憶手段に記憶された対応関係に基づき、前記回転シールの摩耗量を推定する。 In another embodiment of the present invention, it further comprises storage means for storing a correspondence relationship between the wear amount of the rotary seal and the pressure value at which air leakage occurs, and the estimation means stores the correspondence relationship stored in the storage means. Based on this, the amount of wear of the rotary seal is estimated.

本発明のさらに他の実施形態では、前記エア漏れ検出手段は、圧力計又は流量計である。 In yet another embodiment of the invention, said air leak detection means is a pressure gauge or a flow meter.

また、本発明の工作機械は、上記のいずれかに記載のシール部の摩耗量推定装置と、前記シール部が関節に設けられた機内ロボットとを備える。 Further, a machine tool of the present invention includes any one of the wear amount estimating devices for seal portions described above, and an in-machine robot having the seal portions provided at joints.

本発明によれば、接触式の回転シールの摩耗量を推定することができる。また、本発明によれば、推定した摩耗量によりメンテナンスの時期を明らかにすることができ、工作時に生じる切粉や切削水の侵入をより確実に防止できるようになる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the wear amount of a contact-type rotary seal can be estimated. Further, according to the present invention, the timing of maintenance can be clarified based on the estimated amount of wear, and the intrusion of chips and cutting water generated during machining can be prevented more reliably.

実施形態の工作機械の構成図である。It is a lineblock diagram of a machine tool of an embodiment. 実施形態の回転シールの断面図である。It is a cross-sectional view of the rotary seal of the embodiment. 実施形態の回転シールの摩耗説明図である。FIG. 4 is an illustration of wear of the rotary seal of the embodiment; 実施形態の未摩耗回転シールの圧力とエア漏れとの関係を示すグラフ図である。It is a graph showing the relationship between the pressure and air leakage of the unworn rotary seal of the embodiment. 実施形態の摩耗回転シールの圧力とエア漏れとの関係を示すグラフ図である。It is a graph showing the relationship between the pressure of the worn rotary seal of the embodiment and the air leakage. 実施形態の装置の構成ブロック図である。1 is a configuration block diagram of an apparatus according to an embodiment; FIG. 実施形態の圧力調整手段及びエア漏れ検出手段の回路図である。3 is a circuit diagram of pressure adjusting means and air leakage detecting means of the embodiment; FIG. 実施形態の処理フローチャートである。It is a processing flowchart of the embodiment.

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、工作機械10の概略構成を示す図である。なお、以下の説明では、ワーク主軸装置14の回転軸方向をZ軸、刃物台4のZ軸と直交する移動方向をX軸、Z軸およびX軸に直交する方向をY軸と呼ぶ。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a machine tool 10. As shown in FIG. In the following description, the rotation axis direction of the work spindle device 14 is called the Z-axis, the moving direction perpendicular to the Z-axis of the tool rest 4 is called the X-axis, and the direction perpendicular to the Z-axis and the X-axis is called the Y-axis.

工作機械10は、工具でワークを切削加工する機械である。具体的には、工作機械10は、ワーク3を回転させながら旋削工具を当ててワーク3を切削する旋削機能と、回転工具でワークを切削する転削機能とを有している。 The machine tool 10 is a machine that cuts a workpiece with a tool. Specifically, the machine tool 10 has a turning function of cutting the work 3 by applying a turning tool while rotating the work 3 and a milling function of cutting the work with the rotary tool.

工作機械10の周囲は、カバー(図示せず)で覆われている。このカバーで区画される空間が、ワーク3の加工が行われる加工室となる。カバーを設けることで、切粉等が外部に飛散することが防止される。カバーには、少なくとも一つの開口部と、当該開口部を開閉するドア(いずれも図示せず)が設けられている。オペレータは、この開口部を介して、工作機械10の内部やワーク3等にアクセスする。加工中、開口部に設けられたドアは閉鎖される。これは、安全性や環境性等を担保するためである。 The periphery of the machine tool 10 is covered with a cover (not shown). A space defined by this cover serves as a processing chamber in which the workpiece 3 is processed. By providing the cover, chips and the like are prevented from scattering to the outside. The cover is provided with at least one opening and a door (both not shown) for opening and closing the opening. An operator accesses the inside of the machine tool 10, the workpiece 3, etc. through this opening. A door provided in the opening is closed during processing. This is to ensure safety, environmental friendliness, and the like.

工作機械10は、ワーク3を自転可能に保持するワーク主軸装置14と、工具100を保持する刃物台4を備えている。ワーク主軸装置14は、基台22に設置された主軸台と、当該主軸台に取り付けられたワーク主軸を備えている。ワーク主軸は、ワーク3を把持及び解放自在に保持するチャックを備えており、把持するワーク3を適宜、交換することができる。図では、チャックに設けられた3つの爪を開閉することでワーク3を把持/解放する構成を例示しているが、爪の数は任意であり、互いに対向する位置に設けられた2つの爪を開閉することでワーク3を把持/解放する構成でもよい。ワーク主軸は、水平方向(Z軸方向)に延びるワーク回転軸を中心として自転する。 The machine tool 10 includes a work spindle device 14 that holds a work 3 rotatably, and a tool post 4 that holds a tool 100 . The work spindle device 14 includes a headstock installed on the base 22 and a work spindle attached to the headstock. The work spindle is provided with a chuck for gripping and releasably holding the work 3, and the work 3 to be gripped can be appropriately replaced. The figure illustrates a configuration for gripping/releasing the workpiece 3 by opening and closing three claws provided on the chuck. may be configured to grip/release the workpiece 3 by opening and closing the . The work spindle rotates around a work rotation axis extending in the horizontal direction (Z-axis direction).

刃物台4は、旋削工具、例えば、バイトと呼ばれる工具を保持する。この刃物台4およびバイトは、駆動機構により、XZ軸方向に直線移動可能となっている。 The tool post 4 holds a turning tool, for example, a tool called a bit. The tool post 4 and the cutting tool are linearly movable in the XZ-axis direction by a drive mechanism.

加工室内の底部には、切削加工の際に飛散した切粉を、回収して排出する排出機構が設けられている。排出機構としては、種々の形態が考えられるが、例えば、排出機構は、重力により落下した切粉を、外部に搬送するコンベア等で構成される。 A discharge mechanism for collecting and discharging chips scattered during cutting is provided at the bottom of the processing chamber. Various forms are conceivable as the discharge mechanism. For example, the discharge mechanism is configured by a conveyor or the like that conveys chips that have fallen due to gravity to the outside.

工作機械10は、各種演算を行う制御装置を備えている。工作機械10における制御装置は、数値制御装置(NC)とも呼ばれており、オペレータからの指示に応じて、工作機械10の各部の駆動を制御する。制御装置は、例えば、各種演算を行う1個または複数個のCPUと、各種制御プログラムや制御パラメータを記憶するメモリと、入出力インターフェイスと、入力装置及び出力装置で構成される。入力装置は例えばタッチパネルやキーボードであり、出力装置は液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等である。入力装置と出力装置をともにタッチパネルで構成してもよい。また、制御装置は、通信機能を有しており、他の装置との間で各種データ、例えば、NCプログラムデータ等を授受できる。制御装置は、例えば、工具100やワーク3の位置を随時演算する数値制御装置を含んでもよい。制御装置は、単一の装置でもよいし、複数の演算装置を組み合わせて構成されてもよい。 The machine tool 10 includes a control device that performs various calculations. A control device in the machine tool 10 is also called a numerical control device (NC), and controls driving of each part of the machine tool 10 according to instructions from an operator. The control device includes, for example, one or more CPUs that perform various calculations, a memory that stores various control programs and control parameters, an input/output interface, an input device, and an output device. An input device is, for example, a touch panel or a keyboard, and an output device is a liquid crystal display, an organic EL display, or the like. Both the input device and the output device may be composed of touch panels. The control device also has a communication function, and can exchange various data such as NC program data with other devices. The control device may include, for example, a numerical control device that calculates the positions of the tool 100 and the workpiece 3 as needed. The control device may be a single device, or may be configured by combining a plurality of arithmetic devices.

また、本実施形態の工作機械10は、機内ロボット20を備えている。機内ロボット20は、関節と、節と、ハンド20dとを備えている。本実施形態では、加工室内の所定位置に配置されたロボットを機内ロボットと称する。所定位置は必ずしも固定位置を意味するものではなく、初期状態ではある位置に配置されていても、ワークの加工中その他において所望の位置まで移動し得るものをその概念に含むものとする。機内ロボット20を駆動制御することで、工具やワーク3の着脱、機内、工具及びワーク3の洗浄、切粉の巻き付き防止、ワーク3のビビリ防止等を行うことができる。 In addition, the machine tool 10 of this embodiment includes an in-machine robot 20 . The on-board robot 20 includes joints, joints, and a hand 20d. In this embodiment, the robot arranged at a predetermined position in the processing chamber is called an in-machine robot. The predetermined position does not necessarily mean a fixed position, but the concept includes a position that can be moved to a desired position during machining of the workpiece or other times even if it is initially placed at a certain position. By driving and controlling the in-machine robot 20, it is possible to attach and detach tools and workpieces 3, clean the inside of the machine, tools and workpieces 3, prevent entanglement of chips, prevent chattering of workpieces 3, and the like.

機内ロボット20の回転機構部、例えば関節には、外部からの切粉や切削水の侵入を防ぐためのシール部が設けられており、シール部は、例えば接触式の回転シールが用いられる。 A rotary mechanism portion, such as a joint, of the in-machine robot 20 is provided with a seal portion for preventing chips and cutting water from entering from the outside.

図2は、機内ロボット20の関節に用いられる接触式の回転シールの一例を示す断面図である。回転軸30と固定部32との間に接触式の回転シール40が設けられる。具体的には、固定部32の回転軸30の対向面に溝34が形成され、この溝34内に断面形状がU字型又はコの字型の回転シール40が配置される。回転シール40は、回転側シール部42及び固定側シール部44の2つのシール部が、外部側がU字あるいはコの字の開口側となるようにU字状あるいはコの字状に延出した断面形状を有しており、回転側シール部42の先端部の回転軸30の対向面には回転軸30側に突出する接触部46を有する。接触部46は、回転側シール部42から回転軸30に向かう方向に徐々に先細るようにテーパ状に形成される。また、回転側シール部42及び固定側シール部44は、回転シール40の屈曲内面に沿って配置された弾性部材等によりそれぞれ固定部32側及び回転軸30側に付勢されている。すなわち、回転側シール部42は、弾性部材により回転軸30側に押し付けられ、固定側シール部44は、弾性部材により固定部32側に押し付けられる。図では、弾性部材による付勢をばねとして示しているが、U字又はコの字の内側に配置されたバネ部材で構成され得る。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a contact-type rotary seal used for joints of the on-board robot 20. As shown in FIG. A contact type rotary seal 40 is provided between the rotary shaft 30 and the fixed portion 32 . Specifically, a groove 34 is formed in the surface of the fixed portion 32 facing the rotary shaft 30 , and a rotary seal 40 having a U-shaped or U-shaped cross section is arranged in the groove 34 . In the rotary seal 40, two seal portions, a rotary side seal portion 42 and a fixed side seal portion 44, extend in a U-shape or U-shape so that the outer side is the opening side of the U-shape or U-shape. It has a cross-sectional shape, and a contact portion 46 projecting toward the rotating shaft 30 is provided on the surface facing the rotating shaft 30 at the tip of the rotating side seal portion 42 . The contact portion 46 is formed in a tapered shape so as to gradually taper in the direction from the rotating side seal portion 42 toward the rotating shaft 30 . Further, the rotating seal portion 42 and the stationary seal portion 44 are biased toward the stationary portion 32 and the rotating shaft 30 by an elastic member or the like arranged along the curved inner surface of the rotating seal 40 . That is, the rotary-side seal portion 42 is pressed toward the rotating shaft 30 by the elastic member, and the fixed-side seal portion 44 is pressed toward the stationary portion 32 by the elastic member. In the drawing, the urging by the elastic member is shown as a spring, but it can be configured by a spring member arranged inside the U-shape or U-shape.

回転シール40で密封された関節の内部には、さらに図示しないエア経路を介して圧縮エアが供給され、内部からエアパージが行われる。このエアパージは、通常は大気圧より若干高い程度の圧力(以下、この圧力をP0と称する)で行われる。エアパージにより、外部からの異物、すなわち切粉や切削水等の異物の侵入が防止される。 Compressed air is supplied through an air path (not shown) to the inside of the joint sealed by the rotary seal 40 to purge air from the inside. This air purge is normally performed at a pressure slightly higher than the atmospheric pressure (hereinafter this pressure will be referred to as P0). The air purge prevents foreign matter such as chips and cutting water from entering from the outside.

通常状態では、回転シール40の回転側シール部42及び固定側シール部44はそれぞれ弾性部材により回転軸側と固定部側に付勢されているため圧縮エアによるエアパージでも接触状態が維持されて圧縮エアが外部に漏れることはないが、圧縮エアの圧力をP0から増大させると、回転側シール部42がその付勢力に抗して回転軸30から離間する方向に変位し、テーパ状の接触部46が回転軸30から離間して非接触状態となって隙間が生じる。すると、圧縮エアがこの隙間を通って外部に漏れることになる。テーパ状の接触部46が未摩耗状態であれば、接触部46の接触面圧は十分に高いため、圧縮エアの圧力が当該接触面圧に応じた十分に高い圧力値でない限り、エア漏れは生じない。 In a normal state, the rotating seal portion 42 and the stationary seal portion 44 of the rotary seal 40 are urged toward the rotating shaft side and the stationary portion side by the elastic member, respectively, so that the contact state is maintained even when the air is purged with compressed air, and the seal portion 44 is compressed. Air does not leak to the outside, but when the pressure of the compressed air is increased from P0, the rotating side seal portion 42 is displaced in the direction away from the rotating shaft 30 against the urging force thereof, forming a tapered contact portion. 46 is separated from the rotating shaft 30 and is in a non-contact state, creating a gap. Compressed air then leaks to the outside through this gap. If the tapered contact portion 46 is in an unworn state, the contact surface pressure of the contact portion 46 is sufficiently high. does not occur.

ところが、接触部46は回転軸30に接触しているため、時間の経過とともに接触部46が徐々に劣化し、テーパ状の接触部46の接触面圧が低下することになる。 However, since the contact portion 46 is in contact with the rotating shaft 30, the contact portion 46 gradually deteriorates over time, and the contact surface pressure of the tapered contact portion 46 decreases.

図3は、接触部46の摩耗の様子を模式的に示す。図3(a)は未摩耗状態の回転シール40を示し、図3(b)は接触部46の一部拡大断面図を示す。テーパ状の接触部46は未摩耗であり、接触面圧は相対的に大きい。 FIG. 3 schematically shows how the contact portion 46 wears. 3(a) shows the rotary seal 40 in an unworn state, and FIG. 3(b) shows a partially enlarged sectional view of the contact portion 46. FIG. The tapered contact portion 46 is unworn and has a relatively large contact surface pressure.

図3(c)は未摩耗状態から摩耗した接触部46の一部拡大断面図を示す。テーパ状の接触部46の接触部位が摩耗し、接触面圧は未摩耗状態に比べて相対的に小さくなる。図3(d)は未摩耗状態からさらに摩耗した接触部46の一部拡大断面図を示す。テーパ状の接触部46の接触部位がさらに摩耗し、接触面圧は図3(c)の場合と比べて相対的にさらに小さくなる。 FIG. 3(c) shows a partially enlarged cross-sectional view of the contact portion 46 worn from the unworn state. The contact portion of the tapered contact portion 46 is worn, and the contact surface pressure is relatively reduced compared to the unworn state. FIG. 3(d) shows a partially enlarged sectional view of the contact portion 46 further worn from the unworn state. The contact portion of the tapered contact portion 46 is further worn, and the contact surface pressure becomes relatively smaller than in the case of FIG. 3(c).

このように、摩耗が進むにつれて接触部46の接触面圧が低下すると、圧縮エアの圧力が低い場合にもエア漏れが生じ得る。すなわち、未摩耗状態において圧縮エアの圧力がP0であればエア漏れが生じず、圧縮エアの圧力をP1まで増大させたときにエア漏れが生じていたとしても、接触部46の摩耗が進むと、未摩耗状態でのエア漏れが生じる圧力P1よりも低い圧力でエア漏れが生じることになる。摩耗が進むと接触部46の接触面圧が低下することを考慮すると、摩耗量とエア漏れが生じる圧力との間に一定の相関関係があり、この相関関係を用いることで、エア漏れが生じた圧力から接触部46の摩耗量、すなわち回転シール40の摩耗量を推定することができる。 As described above, when the contact surface pressure of the contact portion 46 decreases as the wear progresses, air leakage may occur even when the pressure of the compressed air is low. That is, if the pressure of the compressed air is P0 in an unworn state, air leakage does not occur. , air leakage occurs at a pressure lower than the pressure P1 at which air leakage occurs in an unworn state. Considering that the contact surface pressure of the contact portion 46 decreases as wear progresses, there is a certain correlation between the amount of wear and the pressure at which air leakage occurs. The wear amount of the contact portion 46, that is, the wear amount of the rotary seal 40 can be estimated from the pressure obtained.

図4は、回転シール40が未摩耗状態における圧縮エアの圧力とエア漏れとの関係を例示的に示す。エアパージの圧力P0ではエア漏れは生じず、圧力をP0から増大させると、圧力P1においてエア漏れが生じ、圧力をP1からさらに増大させると圧力値に応じてエア漏れ量が増大する。 FIG. 4 exemplarily shows the relationship between the pressure of compressed air and air leakage when the rotary seal 40 is not worn. Air leakage does not occur at the air purge pressure P0, and when the pressure is increased from P0, air leakage occurs at the pressure P1, and when the pressure is further increased from P1, the amount of air leakage increases according to the pressure value.

図5は、回転シール40が摩耗し劣化した状態における圧縮エアの圧力とエア漏れとの関係を示す。回転シール40が摩耗すると、圧力とエア漏れとの関係を示すグラフが図中左側にシフトし、より低い圧力でエア漏れが生じるようになる。具体的には、圧力をP0から増大させると、圧力P2(P0<P2<P1)においてエア漏れが生じ、圧力をP2からさらに増大させると圧力値に応じてエア漏れ量が増大する。回転シール40がさらに摩耗すると、図に示すようにグラフがさらに左側にシフトし、圧力P0においてもエア漏れが生じるようになる。この状態は、圧縮エアのエアパージでもエア漏れが生じてしまうことを意味しており、異物侵入防止の機能を発揮できないことを意味する。なお、図では便宜上グラフの傾きを同一としているが、摩耗に応じてグラフの傾きも変化し得る。 FIG. 5 shows the relationship between compressed air pressure and air leakage when the rotary seal 40 is worn and deteriorated. As the rotary seal 40 wears, the graph showing the relationship between pressure and air leakage shifts to the left in the drawing, and air leakage occurs at lower pressures. Specifically, when the pressure is increased from P0, air leakage occurs at pressure P2 (P0<P2<P1), and when the pressure is further increased from P2, the amount of air leakage increases according to the pressure value. As the rotary seal 40 wears further, the graph shifts further to the left as shown, and air leakage occurs even at pressure P0. This state means that air leakage occurs even when compressed air is purged, and means that the function of preventing the intrusion of foreign matter cannot be exhibited. In the drawing, the slopes of the graphs are assumed to be the same for convenience, but the slopes of the graphs may also change according to wear.

そこで、本実施形態では、圧縮エアの圧力を一時的にエアパージ圧力のP0以上に増大させたときのエア漏れの有無を検出し、エア漏れが生じた場合の圧力値に基づいて、回転シール40がどの程度摩耗しているかを推定する。 Therefore, in this embodiment, the presence or absence of air leakage is detected when the pressure of the compressed air is temporarily increased to P0 or more of the air purge pressure, and based on the pressure value when the air leakage occurs, the rotary seal 40 Estimate how worn the

図6は、本実施形態における摩耗量推定装置の構成ブロック図を示す。摩耗量推定装置は、圧力調整手段50と、エア漏れ検出手段52と、摩耗量推定手段54と、記憶手段56とを備える。 FIG. 6 shows a configuration block diagram of the wear amount estimation device in this embodiment. The wear amount estimation device includes pressure adjustment means 50 , air leakage detection means 52 , wear amount estimation means 54 , and storage means 56 .

圧力調整手段50は、回転シール40のエアパージを行う圧縮エアの圧力を増減調整する。圧力調整手段50は、調整後の圧力値を摩耗量推定手段54に出力する。圧力調整手段50は、例えば複数のソレノイド及び複数のレギュレータからなる複数の圧力経路を備え、これら複数の圧力経路を順次切り替えることで圧力を複数段に変化させる。圧力調整手段50は、エアパージの圧力P0から順次圧力を増大させる。 The pressure adjusting means 50 adjusts the pressure of compressed air for air purging of the rotary seal 40 to increase or decrease. The pressure adjusting means 50 outputs the adjusted pressure value to the wear amount estimating means 54 . The pressure regulating means 50 has a plurality of pressure paths, for example, composed of a plurality of solenoids and a plurality of regulators, and changes the pressure in a plurality of stages by sequentially switching the pressure paths. The pressure adjusting means 50 sequentially increases the pressure from the air purge pressure P0.

エア漏れ検出手段52は、回転シール40のエア漏れを検出する。エア漏れ検出手段52は、エア漏れの有無を摩耗量推定手段54に出力する。エア漏れ検出手段52は、例えば絞りを挟んだ差圧計を備え、差圧ΔPが検出されればエアの流れ、つまりエア漏れ有りと検出する。 The air leakage detection means 52 detects air leakage from the rotary seal 40 . The air leakage detection means 52 outputs the presence or absence of air leakage to the wear amount estimation means 54 . The air leak detection means 52 has, for example, a differential pressure gauge sandwiching a throttle, and detects air flow, that is, presence of an air leak, when a differential pressure ΔP is detected.

記憶手段56は、予め計算や実験等により圧力値とエア漏れとの対応関係をテーブル58として記憶しておく。図5に示すグラフは、記憶手段56に記憶されるテーブル58の一例である。テーブル58は、摩耗量毎に、圧縮エアの圧力値とエア漏れ量との対応関係を規定する。なお、エア漏れ量=0はエア漏れがないことを意味する。テーブル58は、エア漏れした圧力値と摩耗量との対応関係を規定してもよい。例えば、
エア漏れ圧力PL1→摩耗量f1
エア漏れ圧力PL2→摩耗量f2
エア漏れ圧力PL3→摩耗量f3
・・・
の如くである。
The storage means 56 stores in advance the corresponding relationship between pressure values and air leaks as a table 58 based on calculations, experiments, or the like. The graph shown in FIG. 5 is an example of the table 58 stored in the storage means 56. FIG. The table 58 defines the corresponding relationship between the pressure value of compressed air and the amount of air leakage for each amount of wear. Air leakage amount=0 means that there is no air leakage. The table 58 may define the correspondence relationship between the pressure value at which air leaks and the amount of wear. for example,
Air leak pressure PL1 → Amount of wear f1
Air leak pressure PL2 → Amount of wear f2
Air leak pressure PL3 → Amount of wear f3
・・・
It is like

摩耗量推定手段54は、圧力調整手段50からの圧力値と、エア漏れ検出手段52からのエア漏れの検出結果に基づき、回転シール40の摩耗量を推定する。摩耗量推定手段54は、エア漏れ検出手段52から出力された検出結果がエア漏れなしの場合には、圧力調整手段50に対してさらなる圧力の増大を指令する制御信号を出力する。圧力調整手段50は、摩耗量推定手段54からの指令に応じて圧力を増大させる。他方、摩耗量推定手段54は、エア漏れ検出手段52から出力された検出結果がエア漏れありの場合、圧力調整手段50から出力された圧力値に基づき、記憶手段56に記憶されたテーブル58を参照することで当該圧力に対応する摩耗量を推定する。摩耗量推定手段54は、推定した摩耗量を工作機械の出力装置に表示して出力する。 The wear amount estimation means 54 estimates the wear amount of the rotary seal 40 based on the pressure value from the pressure adjustment means 50 and the air leakage detection result from the air leakage detection means 52 . The wear amount estimating means 54 outputs a control signal instructing the pressure adjusting means 50 to further increase the pressure when the detection result output from the air leakage detecting means 52 indicates no air leakage. The pressure adjusting means 50 increases the pressure in accordance with a command from the wear amount estimating means 54 . On the other hand, when the detection result output from the air leak detection means 52 indicates that there is an air leak, the wear amount estimation means 54 updates the table 58 stored in the storage means 56 based on the pressure value output from the pressure adjustment means 50. By referring to it, the wear amount corresponding to the pressure is estimated. The wear amount estimating means 54 displays and outputs the estimated wear amount on the output device of the machine tool.

摩耗量推定手段54及び記憶手段56は、具体的にはCPU及びメモリで構成される。摩耗量推定手段54及び記憶手段56は、工作機械10の動作を制御する制御装置で構成されていてもよく、この場合には制御装置のCPUが摩耗量推定手段54として機能し、制御装置のメモリが記憶手段56として機能する。また、摩耗量推定手段54及び記憶手段56は、工作機械10の制御装置とは別個の制御装置で構成されていてもよい。 The wear amount estimation means 54 and the storage means 56 are specifically composed of a CPU and a memory. The wear amount estimating means 54 and the storage means 56 may be configured by a control device that controls the operation of the machine tool 10. In this case, the CPU of the control device functions as the wear amount estimating means 54, A memory functions as storage means 56 . Further, the wear amount estimation means 54 and the storage means 56 may be configured by a control device separate from the control device of the machine tool 10 .

摩耗量推定手段54は、推定した摩耗量を工作機械10の出力装置に表示して出力するが、推定した摩耗量の出力態様は任意であり、例えば推定した摩耗量の絶対値、例えば摩耗量=1mm等と出力してもよく、推定した摩耗量を相対的に、例えば摩耗量=小、摩耗量=中、あるいは摩耗量=大等と出力してもよい。さらに、摩耗量がある閾値を超えた場合に、回転シール40の交換が必要であるとしてその旨のメッセージを摩耗量とともに出力してもよい。要するに、摩耗量とともに、当該摩耗量に基づくメンテナンス時期をメッセージとして出力してもよい。 The wear amount estimating means 54 displays and outputs the estimated wear amount on the output device of the machine tool 10, but the output mode of the estimated wear amount is arbitrary. = 1 mm or the like, or the estimated wear amount may be relatively output as, for example, wear amount = small, wear amount = medium, or wear amount = large. Furthermore, when the amount of wear exceeds a certain threshold value, a message to that effect may be output together with the amount of wear, assuming that the rotary seal 40 needs to be replaced. In short, along with the amount of wear, the timing of maintenance based on the amount of wear may be output as a message.

図7は、圧力調整手段50及びエア漏れ検出手段52の具体例を示す。 FIG. 7 shows specific examples of the pressure adjusting means 50 and the air leakage detecting means 52. As shown in FIG.

圧力調整手段50は、フィルタ510と、ソレノイド520,530,540,560と、レギュレータ521,531,541と、逆止め弁522,532,542を備える。 The pressure adjusting means 50 includes a filter 510 , solenoids 520 , 530 , 540 and 560 , regulators 521 , 531 and 541 and check valves 522 , 532 and 542 .

フィルタ510は、圧縮器からの圧縮エアを濾過して下流側に供給する。 Filter 510 filters compressed air from the compressor and supplies it downstream.

3つのソレノイド520,530,540は、フィルタ510の下流側にフィルタ510に対して互いに並列接続される。ソレノイド520の下流側にはレギュレータ521が接続され、圧縮エアの圧力を第1の圧力まで減圧する。レギュレータ521の下流側には逆止め弁522を介して絞りを挟んだ差圧計550が接続される。 The three solenoids 520 , 530 , 540 are connected in parallel with each other downstream of the filter 510 . A regulator 521 is connected downstream of the solenoid 520 to reduce the pressure of the compressed air to a first pressure. A differential pressure gauge 550 sandwiching a throttle is connected to the downstream side of the regulator 521 via a check valve 522 .

また、ソレノイド530の下流側にはレギュレータ531が接続され、圧縮エアの圧力を第2の圧力まで減圧する。レギュレータ531の下流側には逆止め弁532を介して差圧計550が接続される。 A regulator 531 is connected downstream of the solenoid 530 to reduce the pressure of the compressed air to the second pressure. A differential pressure gauge 550 is connected to the downstream side of the regulator 531 via a check valve 532 .

また、ソレノイド540の下流側にはレギュレータ541が接続され、圧縮エアの圧力を第3の圧力まで減圧する。レギュレータ541の下流側には逆止め弁542を介して差圧計550が接続される。 A regulator 541 is connected downstream of the solenoid 540 to reduce the pressure of the compressed air to a third pressure. A differential pressure gauge 550 is connected to the downstream side of the regulator 541 via a check valve 542 .

フィルタ510に対して互いに並列接続されたソレノイド520,530,540は、摩耗量推定手段54からの制御信号により順次ON/OFF制御される。すなわち、まずソレノイド520がON制御されてソレノイド530及びソレノイド540がOFF制御される。これにより、フィルタ510からの圧縮エアは、レギュレータ521により第1の圧力まで減圧されて出力される。次に、ソレノイド530がON制御されてソレノイド520及びソレノイド540がOFF制御される。これにより、フィルタ510からの圧縮エアは、レギュレータ531により第2の圧力まで減圧されて出力される。次に、ソレノイド540がON制御されてソレノイド520及びソレノイド530がOFF制御される。これにより、フィルタ510からの圧縮エアは、レギュレータ541により第3の圧力まで減圧されて出力される。第1の圧力<第2の圧力<第3の圧力とすると、ソレノイド520,530,540を順次ON制御することで、圧縮エアの圧力が段階的に増大する。第1の圧力をエアパージ圧力P0とすると、ソレノイド520をON制御し、ソレノイド530及びソレノイド540をOFF制御することで、回転シール40を内部からエアパージする。 Solenoids 520 , 530 , 540 connected in parallel to filter 510 are sequentially ON/OFF controlled by a control signal from wear amount estimating means 54 . That is, first, the solenoid 520 is turned ON, and the solenoids 530 and 540 are turned OFF. As a result, the compressed air from the filter 510 is reduced to the first pressure by the regulator 521 and output. Next, the solenoid 530 is turned ON, and the solenoids 520 and 540 are turned OFF. As a result, the compressed air from the filter 510 is reduced to the second pressure by the regulator 531 and output. Next, the solenoid 540 is turned ON and the solenoids 520 and 530 are turned OFF. As a result, the compressed air from the filter 510 is reduced to the third pressure by the regulator 541 and output. Assuming that the first pressure<the second pressure<the third pressure, the pressure of the compressed air increases stepwise by sequentially turning on the solenoids 520, 530, and 540. FIG. Assuming that the first pressure is the air purge pressure P0, the solenoid 520 is controlled to be ON, and the solenoids 530 and 540 are controlled to be OFF, thereby air purging the rotary seal 40 from the inside.

絞りを挟んだ差圧計550の下流側には回転機構部が接続されるともに、ソレノイド560が並列接続される。ソレノイド560の下流側は絞り570を介して大気側に接続される。ソレノイド560は脱圧弁として機能する。 A rotation mechanism is connected to the downstream side of the differential pressure gauge 550 across the throttle, and a solenoid 560 is connected in parallel. The downstream side of the solenoid 560 is connected to the atmosphere side via a throttle 570 . Solenoid 560 functions as a depressurization valve.

エア漏れ検出手段52としての差圧計550は、絞りの上流側と下流側の差圧ΔPを計測する。エア漏れがない場合にはエアの流れがないため差圧ΔP=0であるが、エア漏れが生じた場合にはエアの流れが生じるため差圧ΔPが検出される。すなわち、ΔP=0はエア漏れなしに相当し、ΔP≠0はエア漏れ有りに相当する。差圧計550は、検出した差圧ΔPをエア漏れ検出結果として摩耗量推定手段54に出力する。 A differential pressure gauge 550 as the air leak detection means 52 measures the differential pressure ΔP between the upstream side and the downstream side of the throttle. When there is no air leakage, there is no air flow, so the differential pressure ΔP=0. However, when air leakage occurs, air flow occurs, so the differential pressure ΔP is detected. That is, ΔP=0 corresponds to no air leakage, and ΔP≠0 corresponds to air leakage. The differential pressure gauge 550 outputs the detected differential pressure ΔP to the wear amount estimating means 54 as an air leakage detection result.

図8は、本実施形態の処理フローチャートを示す。なお、図8では、説明の都合上、ソレノイド520をSOL1、ソレノイド530をSOL2、ソレノイド540をSOL3、ソレノイド560をSOL4と略称する。 FIG. 8 shows a processing flowchart of this embodiment. In FIG. 8, for convenience of explanation, the solenoid 520 is abbreviated as SOL1, the solenoid 530 as SOL2, the solenoid 540 as SOL3, and the solenoid 560 as SOL4.

まず、摩耗量推定手段54は、SOL1、SOL2、SOL3に制御信号を出力し、SOL1をON制御し、SOL2及びSOL3をOFF制御する(S101)。また、摩耗量推定手段54は、SOL4に制御信号を出力し、SOL4をON制御する(S102)。SOL4をON制御した後、所定の短時間だけ待機状態に移行し(S103)、所定の短時間が経過すると、SOL4をOFF制御して脱圧を終了し(S104)、その後所定の長時間だけ待機する(S105)。短時間及び長時間の待機時間は、具体的には記憶手段56に制御パラメータとして記憶しておく。 First, the wear amount estimating means 54 outputs control signals to SOL1, SOL2, and SOL3, turns ON SOL1, and turns OFF SOL2 and SOL3 (S101). Further, the wear amount estimating means 54 outputs a control signal to SOL4 to ON-control SOL4 (S102). After ON control of SOL4, the system shifts to a standby state for a predetermined short period of time (S103), and after a predetermined short period of time has passed, SOL4 is controlled OFF to end depressurization (S104), and then for a predetermined long period of time. Wait (S105). Specifically, the short and long standby times are stored in the storage means 56 as control parameters.

この長時間の待機状態において、SOL1がON制御されているため、回転シール40の内部には第1の圧力が印加され、差圧計550で差圧ΔPを計測する。計測された差圧ΔPは摩耗量推定手段54に出力され、摩耗量推定手段54は、差圧ΔPが0であるか否かを判定する(S106)。 Since SOL1 is ON-controlled during this long standby state, the first pressure is applied to the inside of the rotary seal 40, and the differential pressure gauge 550 measures the differential pressure ΔP. The measured differential pressure ΔP is output to the wear amount estimating means 54, and the wear amount estimating means 54 determines whether or not the differential pressure ΔP is 0 (S106).

ΔP=0でなければ(S106でNO)、第1の圧力を印加した時点で既にエア漏れが検出されていることになるから、摩耗量推定手段54は、テーブル58を参照して回転シール40の摩耗量=特大、すなわち摩耗がかなり進んでいるものと判定する(S107)。 If ΔP is not 0 (NO in S106), air leakage has already been detected when the first pressure is applied. is determined to be excessively large, that is, the wear has progressed considerably (S107).

ΔP=0であれば(S106でYES)、摩耗量推定手段54は、エア漏れがないと判定し、SOL1、SOL2、SOL3に再び制御信号を出力し、SOL1をOFF制御し、SOL2をON制御し、SOL3をOFF制御する(S108)。なお、SOL4はOFF制御のままである。その後、S105と同様に所定の長時間だけ待機する(S109)。 If ΔP=0 (YES in S106), the wear amount estimating means 54 determines that there is no air leakage, outputs control signals to SOL1, SOL2, and SOL3 again, turns SOL1 OFF, and turns SOL2 ON. and turns off SOL3 (S108). Note that SOL4 remains under OFF control. After that, as in S105, it waits for a predetermined long time (S109).

この長時間の待機状態において、SOL2がON制御されているため、回転シール40の内部には第2の圧力が印加され、差圧計550で差圧ΔPを計測する。計測された差圧ΔPは摩耗量推定手段54に出力され、摩耗量推定手段54は、差圧ΔPが0であるか否かを判定する(S110)。 Since SOL2 is ON-controlled during this long standby state, the second pressure is applied to the inside of the rotary seal 40, and the differential pressure gauge 550 measures the differential pressure ΔP. The measured differential pressure ΔP is output to the wear amount estimating means 54, and the wear amount estimating means 54 determines whether or not the differential pressure ΔP is 0 (S110).

ΔP=0でなければ(S110でNO)、第1の圧力ではエア漏れが検出されず、第2の圧力を印加した時点でエア漏れが検出されたことになるから、摩耗量推定手段54は、テーブル58を参照して回転シール40の摩耗量=大、すなわち摩耗が進んでいるものと判定する(S111)。 If ΔP is not 0 (NO in S110), air leakage is not detected under the first pressure, and air leakage is detected when the second pressure is applied. , with reference to the table 58, it is determined that the amount of wear of the rotary seal 40 is large, that is, the wear is progressing (S111).

ΔP=0であれば(S110でYES)、摩耗量推定手段54は、エア漏れがないと判定し、SOL1、SOL2、SOL3に再び制御信号を出力し、SOL1及びSOL2をOFF制御し、SOL3をON制御する(S112)。SOL4はOFF制御のままである。その後S105、S109と同様に所定の長時間だけ待機する(S113)。 If ΔP=0 (YES in S110), the wear amount estimating means 54 determines that there is no air leakage, outputs control signals to SOL1, SOL2, and SOL3 again, turns SOL1 and SOL2 OFF, and turns SOL3 off. ON control is performed (S112). SOL4 remains under OFF control. After that, as in S105 and S109, it waits for a predetermined long time (S113).

この長時間の待機状態において、SOL3がON制御されているため、回転シール40の内部には第3の圧力が印加され、差圧計550で差圧ΔPを計測する。計測された差圧ΔPは摩耗量推定手段54に出力され、摩耗量推定手段54は、差圧ΔPが0であるか否かを判定する(S114)。 Since SOL3 is ON-controlled during this long standby state, the third pressure is applied to the inside of the rotary seal 40, and the differential pressure gauge 550 measures the differential pressure ΔP. The measured differential pressure ΔP is output to the wear amount estimating means 54, and the wear amount estimating means 54 determines whether or not the differential pressure ΔP is 0 (S114).

ΔP=0でなければ(S114でNO)、第1、第2の圧力ではエア漏れが検出されず、第3の圧力を印加した時点でエア漏れが検出されたことになるから、摩耗量推定手段54は、回転シール40の摩耗量=中、すなわち摩耗がある程度進んでいるものと判定する(S115)。 If ΔP is not 0 (NO in S114), air leakage is not detected at the first and second pressures, and air leakage is detected when the third pressure is applied. The means 54 determines that the wear amount of the rotary seal 40 is medium, that is, the wear has progressed to some extent (S115).

他方で、ΔP=0であれば(S114でYES)、摩耗量推定手段54は、エア漏れがないと判定して回転シール40の摩耗量=小、すなわち摩耗はほとんど進んでいないものと判定する(S116)。 On the other hand, if ΔP=0 (YES in S114), the wear amount estimating means 54 determines that there is no air leakage and determines that the wear amount of the rotary seal 40 is small, that is, the wear has hardly progressed. (S116).

このように、印加圧力を第1の圧力から第2の圧力、さらには第3の圧力と段階的に増大させ、そのときのエア漏れの検出結果に応じて回転シール40の摩耗量を特大、大、中、小の4段階で推定し、推定結果を工作機械の出力装置に出力する。既述したように出力形態は任意であるが、例えば、摩耗量=特大と推定された場合に
「回転シールが摩耗しています。直ちに交換して下さい」
等のメッセージを出力し、摩耗量=大と推定された場合に
「回転シールの摩耗量は大です。交換して下さい」
等のメッセージを出力し、摩耗量=中と推定された場合に
「回転シールの摩耗量は中です。もうすぐ交換が必要です」
等のメッセージを出力し、摩耗量=小と推定された場合に
「回転シールの摩耗量は小です」
等のメッセージを出力してもよい。
In this manner, the applied pressure is increased stepwise from the first pressure to the second pressure and further to the third pressure, and the amount of wear of the rotary seal 40 is excessively increased according to the air leakage detection result at that time. Estimation is performed in four stages of large, medium, and small, and the estimation result is output to the output device of the machine tool. As mentioned above, the output form is arbitrary, but for example, if the amount of wear is estimated to be excessive, "The rotary seal is worn out. Please replace it immediately."
If it is estimated that the amount of wear is large, a message such as "The amount of wear of the rotary seal is large. Please replace it."
If it is estimated that the amount of wear is medium, a message such as "The amount of wear of the rotating seal is medium. It will be necessary to replace it soon."
Outputs a message such as "The amount of wear of the rotary seal is small" when it is estimated that the amount of wear is small.
You can output messages such as

図8の処理は、所定の制御周期で繰り返し実行して回転シール40の摩耗量を推定して出力する。 The process of FIG. 8 is repeatedly executed at a predetermined control cycle to estimate and output the wear amount of the rotary seal 40 .

本実施形態によれば、回転シール40の内部を圧縮エアでエアパージするとともに、この圧縮エアの圧力を利用し、圧縮エアの圧力を一時的に増大させてエア漏れの有無を検出することで、簡易に回転シール40の摩耗量を推定して出力することができる。また、エアパージの圧力を一時的に増大させて摩耗量を推定する処理は、定期的または非定期の任意タイミングで実行することができ、実際に回転シール40の摩耗による劣化で切粉や切削水が内部に侵入してしまう前に、回転シール40の摩耗量を把握して必要なメンテナンス時期を明確にし得る。 According to this embodiment, the inside of the rotary seal 40 is purged with compressed air, and the pressure of the compressed air is used to temporarily increase the pressure of the compressed air to detect the presence or absence of air leakage. The wear amount of the rotary seal 40 can be easily estimated and output. Further, the process of temporarily increasing the pressure of the air purge to estimate the amount of wear can be executed periodically or irregularly at any desired timing. It is possible to grasp the wear amount of the rotary seal 40 and clarify the necessary maintenance timing before the dust enters the inside.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications are possible.

例えば、本実施形態では図2に示すようなU字型又はコの字型の断面形状を有する回転シール40を例示したが、これに限らず、方向性を有する回転シールであれば任意の形状を用いることができ、Uパッキン状のものやオイルシール状のものを用いることができる。 For example, in the present embodiment, the rotary seal 40 having a U-shaped or U-shaped cross-sectional shape as shown in FIG. 2 is exemplified. can be used, and a U-packing type or an oil seal type can be used.

ここで、「方向性を有する」とは、回転機構部の外部から内部への異物の侵入を防止することを意味する。また、回転シール40は多段とすることもでき、ラビリンスシール等と組み合わせてもよい。 Here, "has directivity" means preventing foreign matter from entering from the outside to the inside of the rotation mechanism. Also, the rotary seal 40 can be multi-staged, and may be combined with a labyrinth seal or the like.

また、本実施形態では、SOL1,SOL2,及びSOL3を順次ON制御することで印加圧力を調整しているが、必要に応じて4個以上のソレノイドを並列接続し、これらを順次ON制御して印加圧力をより細かく調整してもよい。 In this embodiment, the applied pressure is adjusted by sequentially turning on SOL1, SOL2, and SOL3. The applied pressure may be adjusted more finely.

また、本実施形態では、エア漏れ検出手段52として図7に示すような絞りと差圧計550の組合せを用いているが、エア流量計を用いてもよい。 Further, in this embodiment, a combination of a throttle and a differential pressure gauge 550 as shown in FIG. 7 is used as the air leakage detection means 52, but an air flow meter may be used.

また、本実施形態では、回転シール40の摩耗量を推定しているが、推定した摩耗量から回転シール40の寿命をさらに推定して出力してもよい。すなわち、推定した摩耗量からあとどの程度寿命(摩耗量が所定の閾値に達した時点を寿命=0とする)が残っているかを推定して出力してもよい。 Further, in the present embodiment, the wear amount of the rotary seal 40 is estimated, but the service life of the rotary seal 40 may be further estimated from the estimated wear amount and output. That is, it is also possible to estimate and output how much life is left from the estimated amount of wear (the point in time when the amount of wear reaches a predetermined threshold is defined as 0).

さらに、本実施形態では、摩耗量推定手段54が定期的あるいは非定期で図8に示す処理を実行して回転シール40の摩耗量を推定して出力しているが、工作機械10のオペレータからの操作指示に応じて摩耗量推定手段54が図8の処理を実行してもよい。この場合、オペレータは、例えばワーク3を加工する際に当該加工に先立って摩耗量推定手段54としての制御装置に図8の処理の実行開始を指示し、推定された摩耗量の出力結果を確認した後に加工を行ってもよい。勿論、制御装置は、加工に先立って自動的に図8の処置を実行し、摩耗量の推定結果に応じてワーク3の加工を実行するか否かを判定してもよい。 Furthermore, in this embodiment, the wear amount estimating means 54 periodically or irregularly executes the process shown in FIG. 8 to estimate and output the wear amount of the rotary seal 40. The wear amount estimating means 54 may execute the processing of FIG. In this case, for example, when machining the workpiece 3, the operator instructs the control device as the wear amount estimating means 54 to start executing the process of FIG. 8 prior to the machining, and confirms the output result of the estimated wear amount. After that, processing may be performed. Of course, the control device may automatically perform the processing of FIG. 8 prior to machining, and determine whether or not to perform machining of the workpiece 3 according to the estimated wear amount.

3 ワーク、4 刃物台、10 工作機械、14 ワーク主軸装置、20 機内ロボット、50 圧力調整手段、52 エア漏れ検出手段、54 摩耗量推定手段、56 記憶手段、58 テーブル、100 工具。 3 work 4 turret 10 machine tool 14 work spindle device 20 in-machine robot 50 pressure adjustment means 52 air leakage detection means 54 wear amount estimation means 56 storage means 58 table 100 tool.

Claims (5)

工作機械内に設けられた回転機構部のシール部の摩耗量を推定する装置であって、
前記シール部は、外部から前記回転機構部の内部への異物侵入を防止する接触式の回転シールを備え、前記回転シールの内部には圧縮エアが供給され、
前記圧縮エアの圧力を調整する圧力調整手段と、
前記圧力調整手段により前記圧力を調整した場合の前記圧縮エアのエア漏れを検出するエア漏れ検出手段と、
前記圧力調整手段により調整された圧力値と、前記エア漏れ検出手段により検出されたエア漏れに基づき、前記回転シールの摩耗量を推定する推定手段と、
を備え
前記圧力調整手段は、前記圧縮エアの圧力を初期圧力から第1圧力まで増大させ、前記エア漏れ検出手段でエア漏れが検出されない場合に前記第1圧力からさらに第2圧力まで増大させる
シール部の摩耗量推定装置。
A device for estimating the amount of wear of a seal portion of a rotating mechanism provided in a machine tool,
The seal portion includes a contact-type rotary seal that prevents foreign matter from entering the inside of the rotary mechanism portion from the outside, and compressed air is supplied to the inside of the rotary seal,
pressure adjusting means for adjusting the pressure of the compressed air;
air leakage detection means for detecting an air leakage of the compressed air when the pressure is adjusted by the pressure adjustment means;
estimating means for estimating the amount of wear of the rotary seal based on the pressure value adjusted by the pressure adjusting means and the air leak detected by the air leak detecting means;
with
The pressure adjusting means increases the pressure of the compressed air from an initial pressure to a first pressure, and further increases the pressure from the first pressure to a second pressure when no air leakage is detected by the air leakage detecting means.
A device for estimating wear of seals.
前記回転シールは、未摩耗状態では前記圧縮エアの圧力が所定圧力以下では接触状態を維持して内部から外部へのエア漏れがなく、前記所定圧力を超えると非接触状態となって前記圧縮エアのエア漏れが生じる
請求項1に記載のシール部の摩耗量推定装置。
In an unworn state, the rotary seal maintains a contact state when the pressure of the compressed air is a predetermined pressure or less, and there is no air leakage from the inside to the outside. 2. The apparatus for estimating the amount of wear of a seal portion according to claim 1, wherein air leakage of .
前記回転シールの摩耗量とエア漏れが生じる圧力値との対応関係を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記推定手段は、前記記憶手段に記憶された対応関係に基づき、前記回転シールの摩耗量を推定する
請求項1,2のいずれかに記載のシール部の摩耗量推定装置。
further comprising storage means for storing a correspondence relationship between the amount of wear of the rotary seal and the pressure value at which air leakage occurs;
3. The wear amount estimating device for a seal portion according to claim 1, wherein the estimation means estimates the wear amount of the rotary seal based on the correspondence stored in the storage means.
前記エア漏れ検出手段は、圧力計又は流量計である
請求項1~のいずれかに記載のシール部の摩耗量推定装置。
The wear amount estimating device for a seal portion according to any one of claims 1 to 3 , wherein the air leakage detecting means is a pressure gauge or a flow meter.
請求項1~のいずれかに記載のシール部の摩耗量推定装置と、
前記シール部が関節に設けられた機内ロボットと、
を備える工作機械。
A wear amount estimating device for a seal portion according to any one of claims 1 to 4 ;
an in-flight robot in which the seal portion is provided at a joint;
Machine tools with
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