JPH0569656B2

JPH0569656B2 -

Info

Publication number: JPH0569656B2
Application number: JP60275590A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Oota; Kengo Yoshioka; Ichiji Murata
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1985-12-06
Filing date: 1985-12-06
Publication date: 1993-10-01
Also published as: JPS62136343A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は、工作機械における送り装置の故障を
予知するのに用いる故障予知装置に関するもので
ある。

＜従来の技術＞マシニングセンタ等の工作機械においては、送
りテーブル等の可動体をスライド面によつて摺動
可能に支持するとともに、この可動体をボール螺
子機構を介して送り用サーボモータの出力軸に連
結し、これによつて可動体を指令された速度で移
動させるようにしている。

そして、かかる送り装置では、長期の使用によ
りボール螺子が異常に摩耗したり、潤滑不良によ
つてスライド面にかしりが発生したりすると、可
動体の送りを円滑に行えなくなり、異常振動が発
生する。そして、この振動が許容範囲を越えた場
合には、必要な加工精度が得られなくなるが、従
来においては、かかる送り装置の故障を予知でき
る装置が設けられていなかつた。

＜発明が解決しようとする問題点＞このように、従来装置においては送り装置の故
障を予知できないため、稼働時間中に許容範囲を
越えた振動が発生して正規の加工ができなくな
り、加工ラインの停止等、生産スケジユールに多
大な影響を及ぼす問題があつた。

＜問題点を解決するための手段＞本発明はかかる従来の問題点に鑑み、サーボモ
ータに流れる電流値および可動体に発生する振動
値の少なくとも一方を検出する検出手段と、組付
直後の正常無負荷時において前記可動体を移動さ
せた時に前記検出手段によつて検出された値を記
憶する正常値記憶手段と、故障の予知を実行する
ことを指示する故障予知指示手段と、この故障予
知指示手段からの指令を受けて、前記正常値記憶
手段によつて正常値を記憶した時と同じ動作を前
記可動体にさせるべく前記サーボモータを回転さ
せる送り指令手段と、この送り指令手段の指令に
基づいて前記サーボモータが回転している間に、
前記検出手段によつて検出された値を、前記正常
値記憶手段に記憶された正常無負荷時における値
と対比する対比手段とを設け、この対比手段によ
る対比結果に基づいて送り装置の故障を予知する
ようにしたことを特徴とするものである。

＜作用＞検出手段によつて、組付直後の正常状態でのサ
ーボモータに流れる電流値および可動体に発生す
る振動値の少なくとも一方を検出して正常値記憶
手段に記憶する。そして、定期的に故障予知指示
手段の指令に基づき、送り指令手段によつて、正
常値を記憶した時と同じように可動体を移動させ
た時の値を検出手段によつて検出する。この検出
値と正常値とを対比し、この対比結果によつて送
り装置の故障が予知される。

＜実施例＞第１図において１０は工作機械の送り装置であ
り、送りテーブル１１が可動体としてベツド１２
の上面に形成されたスライド面１２ａを介して摺
動可能に支持されている。そして、送りテーブル
１１の下面には多数のボールを循環可能に保持し
たボールナツト１４が取付ブロツク１３を介して
取りつけられており、このボールナツト１４には
送り用サーボモータ１６の出力軸に連結された送
り螺子１５が螺合している。

また、ボールナツト１４を保持する取付ブロツ
ク１３の側面には、加速度計、AEセンサ等から
なる振動検出器１７が取付けられている。

一方、２０は数値制御装置、２１はシーケンス
制御装置であり、数値制御装置２０のメモリ内に
は、加工用の数値制御プログラムの他に第４図に
示す故障予知用の数値制御プログラムが記憶され
ている。そして、数値制御装置２０は、シーケン
ス制御装置２１からの指令に応答して加工用の数
値制御プログラムか故障予知用の数値制御プログ
ラムを選択的に実行する。

また、数値制御装置２０には、送り用サーボモ
ータ１６の回転を制御するサーボモータ駆動回路
２２が接続されており、数値制御プログラム中に
含まれる移動指令に基づき数値制御装置２０から
サーボモータ駆動回路２２に指令パルスが分配さ
れると、サーボモータ駆動回路２２は分配された
指令パルスの周波数に応じた速度で送り用サーボ
モータ１６を回転させるべく駆動電流を制御する
ようになつている。さらに、数値制御装置２０と
送り用サーボモータ１６との間には、送り用サー
ボモータ１６へ流れる電流の大きさを検出する電
流検出器２３が設けられている。

３０は、振動検出器１７によつて検出された振
動値と電流検出器２３によつて検出された電流値
を表示するようにプログラムされたパーソナルコ
ンピユータであり、振動検出器１７、電流検出器
２３の出力がアンプ２５ａ，２５ｂとAD変換器
２６ａ，２６ｂを介して供給されるようになつて
いる。このパーソナルコンピユータ３０のメモリ
内には、第２図に示す設定値入力用のプログラム
と、第３図に示すモニタ用のプログラムとが記憶
されている。パーソナルコンピユータ３０のキー
ボード３０ａにより、振動の設定値を入力するコ
マンド“VS”がキーインされると、第２図ａの
処理により“VS”に続いて入力された値を設定
振動値Svとして記憶し（40）、電流の設定値を入
力するコマンド“IS”がキーインされると、第２
図ｂの処理により“IS”に続いて入力された値を
設定電流値Siとして記憶する（41）。

一方、シーケンス制御装置２１を介して、モニ
タの開始を指令するＭコードM40が数値制御装置
２０から供給されると、パーソナルコンピユータ
３０は第３図に示す処理を実行し、まず最初に、
第５図に示すモニタ画面の枠、タイトル等の固定
部分のみを表示する処理（50）と、バツフア内の
最大値Dv₀、Di₀を零クリアする処理（51）を行
う。そして、この後、シーケンス制御装置２１を
介して数値制御装置２０からプログラムの終了を
示すM02のコードが出力されるまで、ステツプ
（52）〜（61）のモニタルーチンを繰り返し実行
する。

このモニタルーチンでは、AD変換器２６ａ，
２６ｂから出力されている振動の大きさを表す信
号ｖと電流値ｉとを読み込むとともに（52）、こ
の読み込んだ値が最大値Dv₀、Di₀よりも大きい
か否かを判定し（53）、（56）大きい場合には、
ｖ、ｉを最大値Dv₀、Di₀としてセツトする
（55）、（57）。そして、最大値Dv₀、Di₀を設定値
Sv、Siでそれぞれ除し、設定値Sv、Siに対する
最大値Dv₀、Di₀の相対的な大きさDDv、DDiを
演算する（58）。そして、この後、DDv、DDiの
大きさに応じた棒グラフをCRT画面上の棒グラ
フ表示するために、画面上での棒グラフの長さを
計算するとともに（60）、この計算された長さの
棒グラフ３１ａ，３１ｂをCRT画面上に表示す
る処理を行う（62）。

次に上記装置において故障の予知を行う場合の
動作について説明する。

まず、機械の組付完了時において、送りテーブ
ル１１を無負荷状態で設定速度で移動させ、この
時のAD変換器２６ａ，２６ｂの出力値を前記し
た“VS”、“IS”コマンドを用いて入力する。こ
れにより、パーソナルコンピユータ３０は第２図
ａ，ｂの処理により、機械組付完了時における無
負荷状態での振動の大きさと、電流値の大きさを
設定値Sv、Siとして不揮発生の記憶エリアに登
録する。

この後、機械が顧客の工場に設置された後は、
定期的に操作盤２９上の故障予知運転のボタン２
９ａを押し、故障予知運転を指令する。

故障予知運転ボタン２９ａが押されると、シー
ケンス制御装置２１から数値制御装置２０に対し
てプログラム選択指令が供給され、第４図に示す
故障予知用の数値制御プログラムの開始が指令さ
れる。

これにより、数値制御装置２０は故障予知用の
数値制御プログラムの実行を開始し、まず、最初
のブロツクN010にプログラムされているM40を
読み出す。M40のデータが読出されると、このデ
ータはシーケンス制御装置２１に出力されるとと
もに、シーケンス制御装置２１を介してパーソナ
ルコンピユータ３０に供給され、パーソナルコン
ピユータ３０はこれに応答して第３図に示すモニ
タプログラムの実行を開始する。これにより、パ
ーソナルコンピユータ３０のCRT画面には第５
図に示す画面が表示される。

この時、送りテーブル１１は移動しておらず、
AD変換器２６ａ，２６ｂの出力は零であるの
で、CRT画面上には棒グラフは表示されず、固
定部分のみが表示される。

これに続いてブロツクN020にプログラムされ
ているG01 F100 X100000が数値制御装置２０に
よつて読出されると、パルス分配速度がF100に
応じた値に設定されるとともに、正の指令パルス
がサーボモータ駆動回路２２に出力され、サーボ
モータ駆動回路２２は指令パルスの周波数に応じ
た速度で送り用サーボモータ１６を正転させ、こ
れによつて送りテーブル１１が前進される。さら
に、これに続いてブロツクN030のＸ−100000、
ブロツクN040のX100000、ブロツクN030のＸ−
100000が順次読み出されると、これに応じて数値
制御装置２０はサーボモータ駆動回路２２に対し
て負の指令パルス、正の指令パルス、負の指令パ
ルスを順次供給し、これによつて、送りテーブル
１１は後退移動、前進移動、後退移動を順次行
う。なお、F100に応じた速度は組付時において
振動値と電流値を測定した時の送り速度である。

このように送りテーブル１１が進退動される
と、送り用サーボモータ１６に対して所定の電流
が流れるとともに送りテーブル１１に振動が発生
する。これにより、振動検出器１７、電流検出器
２３の出力が零から増大し、AD変換器２６ａ，
２６ｂから送りテーブル１１移動中における振動
値ｖと電流値ｉが出力される。

この間パーソナルコンピユータ３０は第３図の
ステツプ（52）〜（61）の処理を繰り返し実行し
ているため、AD変換器２６ａ，２６ｂから出力
されるｖとｉの最大値Dv₀、Di₀の設定値Sv、Si
に対する大きさの割合が計算され、これが第５図
に示されるように画面表示される。

これにより、作業者はCRT画面を見ることで、
送りテーブル１１の無負荷移動中における振動の
大きさと、送り用サーボモータ１６に供給される
電流の大きさが、組付直後の正常状態の時に対し
てどの程度増加したかを知ることができ、ボール
ナツト１４内のボールの摩耗やスライド面のかし
りによつて振動が増加したり、送り用サーボモー
タ１６の負荷が増大したりことを容易にかつ確実
に発見することができる。

これにより、正常に加工を行うことが出来なく
なる様な大きなボール摩耗やかしりが発生する前
にかかる故障を予知することができ、かかる故障
の予知により、早めに修理を行えば、加工中にお
いて送り装置が故障して生産がストツプするとい
つた問題をなくすことができる。

なお、上記実施例においては、故障予知用の数
値制御プログラムによつて、可動体を無負荷状態
で移動させていたが、シーケンス制御装置２１か
らの指令によつてサーボモータ駆動回路２２が送
り用サーボモータ１６を一定速度で回転させると
ともに、パーソナルコンピユータ３０にモニタ指
令を供給するようにしてもよい。

第６図は、本発明の変形例を示すものであり、
最大値Dv₀、Di₀を設定値Sv、Siと比較し（65）、
（66）、最大値Dv₀、Di₀が設定値Sv、Siよりも許
容値Lv、Li以上に大きくなつている場合には異
常信号を送出する（67）。このものでは、許容値
Lv、Liを適宜設定することにより、異常信号の
送出によつて送り装置の故障を予知できる。

＜発明の効果＞以上述べたように本発明においては、サーボモ
ータに流れる電流値および可動体に発生する振動
値の少なくとも一方を検出する検出手段によつ
て、組付直後における正常状態での値を無負荷状
態で検出して正常値記憶手段に記憶する。このた
め、正常値記憶手段に記憶される値は、組み付け
時に生じる送り装置毎の誤差を含めた、その送り
装置固有の値となる。そして、このように正常値
を検出した時と同じ動作を、故障予知手段からの
指令で再生し、現在の検出値と正常値とを同じ条
件で対比できるようにしたために、送り装置毎の
組付時における誤差を考慮し、さらには加工中等
に発生する送り装置を構成する要素以外からの負
荷要因を極力排除して、送り装置を構成する要素
の劣化の様子を可動体の移動中において送り用サ
ーボモータに流れる電流値や可動体に発生する振
動値の増加量として把握することができる。した
がつて、ボール螺子機構のボールの摩耗等、送り
装置の故障につながる異常を早期に発見すること
ができ、送り装置の故障を予知できる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
故障予知装置を備えた送り装置の全体構成を示す
図、第２図、第３図は第１図におけるパーソナル
コンピユータ３０の動作を示すフローチヤート、
第４図は故障予知用数値制御プログラムを示すプ
ログラムシート、第５図は第１図におけるパーソ
ナルコンピユータ３０の表示画面を示す図、第６
図は本発明の変形例を示すフローチヤートであ
る。１１……送りテーブル、１４……ボールナツ
ト、１５……送り螺子、１６……送り用サーボモ
ータ、１７……振動検出器、２０……数値制御装
置、２１……シーケンス制御装置、２２……サー
ボモータ駆動回路、２３……電流検出器、２６
ａ，２６ｂ……AD変換器、３０……パーソナル
コンピユータ。

Claims

【特許請求の範囲】１可動体をスライド面によつて案内支持すると
ともに、前記可動体を送り螺子機構を介して送り
用サーボモータの出力軸に連結した送り装置にお
いて、前記サーボモータに流れる電流値および前
記可動体に発生する振動値の少なくとも一方を検
出する検出手段と、組付直後の正常無負荷時にお
いて前記可動体を移動させた時に前記検出手段に
よつて検出された値を記憶する正常値記憶手段
と、故障の予知を実行することを指示する故障予
知指示手段と、この故障予知指示手段からの指令
を受けて、前記正常値記憶手段によつて正常値を
記憶した時と同じ動作を前記可動体にさせるべく
前記サーボモータを回転させる送り指令手段と、
この送り指令手段の指令に基づいて前記サーボモ
ータが回転している間に、前記検出手段によつて
検出された値を、前記正常値記憶手段に記憶され
た正常無負荷時における値と対比する対比手段と
を設け、この対比手段による対比結果に基づいて
送り装置の故障を予知するようにしたことを特徴
とする送り装置の故障予知装置。２前記対比手段は、前記検出手段によつて検出
された値の正常無負荷時における値に対する割合
を計算する計算手段と、この計算手段によつて計
算された割合を表示する表示手段とによつて構成
されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の送り装置の故障予知装置。３前記対比手段は、前記検出手段によつて検出
された値と正常無負荷時における値とを比較し
て、前記検出手段によつて検出された値が正常無
負荷時における値に対して設定値以上大きくなつ
た場合に異常信号を発生する異常判定手段によつ
て構成されることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の送り装置の故障予知装置。