(57)【要約】【課題】簡便かつ高精度に、ボールねじの寿命時間を推定する。【解決手段】ボールねじの任意の荷重係数を記憶する初期荷重係数記憶部と、荷重値検出部と、ディファレンシャル値算出部と、平均軸方向荷重値算出部と、平均回転速度算出部と、ボールねじ推定寿命算出部と、を含む装置において、荷重値検出部が、ボールねじに加えられる軸方向の荷重値を検出し、ディファレンシャル値算出部が、検出された軸方向の荷重値の変化量を算出し、荷重係数調整部が、算出された荷重値の変化量に基づいて、初期荷重係数記憶部に記憶されたボールねじの任意の荷重係数を調整する。平均軸方向荷重値算出部は、検出された荷重値に基づいて、平均軸方向荷重値を算出し、平均回転速度算出部は、ボールねじの平均回転速度を算出し、ボールねじ推定寿命算出部が、調整される荷重係数と、算出される平均軸方向荷重値と、算出されるボールねじの平均回転速度と、に基づいて、ボールねじの使用態様に応じた推定寿命を算出する。【選択図】図３
2020041839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールねじに加えられる軸方向の荷重値を検出する荷重値検出部と、前記荷重値検出部において検出される荷重値に基づいて平均軸方向荷重値を算出する平均軸方向荷重値算出部と、前記ボールねじの平均回転速度を算出する平均回転速度算出部とを備え、前記ボールねじの荷重係数と、前記平均軸方向荷重値算出部において算出される平均軸方向荷重値と、前記平均回転速度算出部において算出される前記ボールねじの平均回転速度と、に基づいて、前記ボールねじの使用態様に応じた推定寿命時間を算出するプレス装置であって、
前記荷重値検出部において検出される前記軸方向の荷重値の変化量を算出するディファレンシャル値算出部と、
前記ディファレンシャル値算出部において算出される荷重値の変化量に基づいて、前記ボールねじの荷重係数を調整する荷重係数調整部と、
を備えたことを特徴とするプレス装置。
【請求項２】
前記荷重係数調整部により調整される荷重係数は、
前記平均軸方向荷重値算出部で算出される平均軸方向荷重値と、前記平均回転速度算出部で算出される前記ボールねじの平均回転速度と、任意のボールねじの実際の寿命時間と、に基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載のプレス装置。
【請求項３】
前記荷重係数調整部において調整された荷重係数は、
前記算出された推定寿命時間と、該推定寿命時間を算出したボールねじの実際の寿命時間と、に基づいてさらに調整されることを特徴とする請求項１又は２に記載のプレス装置。
【請求項４】
前記ボールねじに加えられる前記軸方向の荷重値は、
ロードセルで計測された前記ボールねじにかかる荷重値、又は該ロードセルで計測された前記ボールねじにかかる荷重値とラムが上下運動する際の前記ボールねじの加減速により生じる荷重値との合算の値であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプレス装置。
【請求項５】
ボールねじに加えられる軸方向の荷重値を検出する荷重値検出部と、前記荷重値検出部において検出される荷重値に基づいて、平均軸方向荷重値を算出する平均軸方向荷重値算出部と、前記ボールねじの平均回転速度を算出する平均回転速度算出部と、前記ボールねじの荷重係数と、前記平均軸方向荷重値算出部において算出される平均軸方向荷重値と、前記平均回転速度算出部において算出される前記ボールねじの平均回転速度と、に基づいて、前記ボールねじの使用態様に応じた推定寿命時間を算出する算出部と、を備えた端末装置であって、
前記荷重値検出部において検出される前記軸方向の荷重値の変化量を算出するディファレンシャル値算出部と、
前記ディファレンシャル値算出部において算出される荷重値の変化量に基づいて、前記ボールねじの荷重係数を調整する荷重係数調整部と、
を備えたことを特徴とする端末装置。
【請求項６】
ボールねじに加えられる軸方向の荷重値を検出する荷重値検出部と、前記荷重値検出部において検出される荷重値に基づいて、平均軸方向荷重値を算出する平均軸方向荷重値算出部と、前記ボールねじの平均回転速度を算出する平均回転速度算出部と、前記ボールねじの荷重係数と、前記平均軸方向荷重値算出部において算出される平均軸方向荷重値と、前記平均回転速度算出部において算出される前記ボールねじの平均回転速度と、に基づいて、前記ボールねじの使用態様に応じた推定寿命時間を算出する算出部と、ディファレンシャル値算出部と、荷重係数調整部と、を含む端末装置におけるボールねじ推定寿命算出方法であって、
前記ディファレンシャル値算出部が、前記荷重値検出部において検出される前記軸方向の荷重値の変化量を算出する第１の工程と、
前記荷重係数調整部が、前記ディファレンシャル値算出部において算出される荷重値の変化量に基づいて、前記ボールねじの荷重係数を調整する第２の工程と、
を備えたことを特徴とするボールねじ推定寿命算出方法。
【請求項７】
ボールねじに加えられる軸方向の荷重値を検出する荷重値検出部と、前記荷重値検出部において検出される荷重値に基づいて、平均軸方向荷重値を算出する平均軸方向荷重値算出部と、前記ボールねじの平均回転速度を算出する平均回転速度算出部と、前記ボールねじの荷重係数と、前記平均軸方向荷重値算出部において算出される平均軸方向荷重値と、前記平均回転速度算出部において算出される前記ボールねじの平均回転速度と、に基づいて、前記ボールねじの使用態様に応じた推定寿命時間を算出する算出部と、ディファレンシャル値算出部と、荷重係数調整部と、を含む端末装置におけるボールねじ推定寿命算出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記ディファレンシャル値算出部が、前記荷重値検出部において検出される前記軸方向の荷重値の変化量を算出する第１の工程と、
前記荷重係数調整部が、前記ディファレンシャル値算出部において算出される荷重値の変化量に基づいて、前記ボールねじの荷重係数を調整する第２の工程と、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス装置、端末装置、ボールねじ推定寿命算出方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークに対して、ラムを上下運転させて、荷重を加える電動プレスのようなプレス装置が知られている。
この種のプレス装置では、モータの回転を直線運動に変換して、ラムを上下運転させているが、このようなラムの上下運転を実現するための重要な機構部品としてボールねじがある。
このボールねじには、荷重運転により、衝撃が加わることから、劣化が進む。適切な荷重による運転を行うためには、寿命をできるだけ精度よく推定することが求められる。
【０００３】
このような要求に対して、特許文献１には、ボールねじの軸方向荷重とモータ電流値との関係、及び該ボールねじの基本動定格荷重を予め記憶させる手段と、サンプリング間隔と時間を設定する手段と、前記ボールねじの使用量を記録する手段を具え、前記サンプリング間隔毎に変動係数を測定し、該測定値に基づいて計算された定格疲れ寿命値を書換え可能に構成し、該間隔毎の残寿命を表示するボールねじの寿命監視装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１８７９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１では、ボールねじにかかる平均軸方向荷重Ｆｍと、前記ボールねじの平均回転速度Ｎｍ、運動状態によって決定される荷重係数ｆｗに基づいて、ボールねじの推定寿命時間を算出することが開示されている。
【０００６】
しかしながら、一般に、荷重係数ｆｗは、ボールねじにかかる衝撃の大きい運転ほど大きくなり、この値が大きくなるほど、推定寿命時間は短くなる。
また、荷重係数ｆｗの取り得る値の範囲は、一般に、１．０〜２．０であり、標準の運転状態では、ｆｗ＝１．３、衝撃を伴う運転の場合には、ｆｗ＝１．８程度とされている。
【０００７】
ここで、荷重係数が、ｆｗ＝１．８の場合の寿命は、計算上、ｆｗ＝１．３の場合の寿命の約３８％となり、荷重係数ｆｗをどのように決定するのかによって、推定寿命時間の長さに大きな影響を与える。
つまり、予測より早く、ボールねじが壊れてしまうことを防ぐために、荷重係数を大きな値にして予測寿命を短く算出することも考えられるが、この場合には、ボールねじの寿命までにまだ余裕があるにもかかわらず、ボールねじを交換してしまい、その結果ボールねじやその交換にかかる工数が無駄になってしまう可能性がある。
【０００８】
ところが、特許文献１には、振動や衝撃を「微」、「小」、「中」、「大」の４つに区分して、荷重係数ｆｗが定義されているのみで、上記の荷重係数ｆｗが推定寿命時間与える影響の大きさが十分に考慮されているとは言えない。
【０００９】
また、特許文献１の技術では、モータ電流の変動の大きさ、つまり、トルクの変動によって、ボールねじの推定寿命時間を求めているが、トルクの変動は、ロードセル荷重値の変動値よりも精度が低く、また、衝撃の大きさと、ボールねじの寿命と、を明確に関連付けた検証は、一般に、困難であり、ボールねじが、実際に壊れるまでの検証を様々な環境や動作のパターンにおいて、荷重係数の大きさを明確に定義できるまで行うのは困難であることから、ボールねじの推定寿命時間の手法としては、簡便かつ高精度な手法とは言えないという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、簡便かつ高精度に、ボールねじの寿命時間を推定するプレス装置、端末装置、ボールねじ推定寿命算出方法およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
形態１；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、ボールねじに加えられる軸方向の荷重値を検出する荷重値検出部と、前記荷重値検出部において検出される荷重値に基づいて、平均軸方向荷重値を算出する平均軸方向荷重値算出部と、前記ボールねじの平均回転速度を算出する平均回転速度算出部と、前記ボールねじの荷重係数と、前記平均軸方向荷重値算出部において算出される平均軸方向荷重値と、前記平均回転速度算出部において算出される前記ボールねじの平均回転速度と、に基づいて、前記ボールねじの使用態様に応じた推定寿命を算出するプレス装置であって、前記荷重値検出部において検出される前記軸方向の荷重値の変化量を算出するディファレンシャル値算出部と、前記ディファレンシャル値算出部において算出される荷重値の変化量に基づいて、前記ボールねじの荷重係数を調整する荷重係数調整部と、を備えたことを特徴とするプレス装置を提案している。
【００１２】
形態２；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記荷重係数調整部により調整される荷重係数は、前記平均軸方向荷重値算出部で算出される平均軸方向荷重値と、前記平均回転速度算出部で算出される前記ボールねじの平均回転速度と、任意のボールねじの実際の寿命期間と、に基づいて算出されることを特徴とするプレス装置を提案している。
【００１３】
形態３；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記荷重係数調整部において調整された荷重係数は、前記算出された推定寿命と、該推定寿命を算出したボールねじの実際の寿命期間と、に基づいてさらに調整されることを特徴とするプレス装置を提案している。
【００１４】
形態４；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記ボールねじに加えられる前記軸方向の荷重値は、ロードセルで計測された前記ボールねじにかかる荷重値、又は該ロードセルで計測された前記ボールねじにかかる荷重値とラムが上下運動する際の前記ボールねじの加減速により生じる荷重値との合算の値であることを特徴とするプレス装置を提案している。
【００１５】
形態５；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、ボールねじに加えられる軸方向の荷重値を検出する荷重値検出部と、前記荷重値検出部において検出される荷重値に基づいて、平均軸方向荷重値を算出する平均軸方向荷重値算出部と、前記ボールねじの平均回転速度を算出する平均回転速度算出部と、前記ボールねじの荷重係数と、前記平均軸方向荷重値算出部において算出される平均軸方向荷重値と、前記平均回転速度算出部において算出される前記ボールねじの平均回転速度と、に基づいて、前記ボールねじの使用態様に応じた推定寿命を算出する算出部と、を備えた端末装置であって、前記荷重値検出部において検出される前記軸方向の荷重値の変化量を算出するディファレンシャル値算出部と、前記ディファレンシャル値算出部において算出される荷重値の変化量に基づいて、前記ボールねじの荷重係数を調整する荷重係数調整部と、を備えたことを特徴とする端末装置を提案している。
【００１６】
形態６；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、ボールねじに加えられる軸方向の荷重値を検出する荷重値検出部と、前記荷重値検出部において検出される荷重値に基づいて、平均軸方向荷重値を算出する平均軸方向荷重値算出部と、前記ボールねじの平均回転速度を算出する平均回転速度算出部と、前記ボールねじの荷重係数と、前記平均軸方向荷重値算出部において算出される平均軸方向荷重値と、前記平均回転速度算出部において算出される前記ボールねじの平均回転速度と、前記ボールねじの使用態様に応じた推定寿命を算出する算出部と、ディファレンシャル値算出部と、荷重係数調整部と、を含む端末装置におけるボールねじ推定寿命算出方法であって、前記ディファレンシャル値算出部が、前記荷重値検出部において検出される前記軸方向の荷重値の変化量を算出する第１の工程と、前記荷重係数調整部が、前記ディファレンシャル値算出部において算出される荷重値の変化量に基づいて、前記ボールねじの荷重係数を調整する第２の工程と、を備えたことを特徴とするボールねじ推定寿命算出方法を提案している。
【００１７】
形態７；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、ボールねじに加えられる軸方向の荷重値を検出する荷重値検出部と、前記荷重値検出部において検出される荷重値に基づいて、平均軸方向荷重値を算出する平均軸方向荷重値算出部と、前記ボールねじの平均回転速度を算出する平均回転速度算出部と、前記ボールねじの荷重係数と、前記平均軸方向荷重値算出部において算出される平均軸方向荷重値と、前記平均回転速度算出部において算出される前記ボールねじの平均回転速度と、前記ボールねじの使用態様に応じた推定寿命を算出する算出部と、ディファレンシャル値算出部と、荷重係数調整部と、を含む端末装置におけるボールねじ推定寿命算出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記ディファレンシャル値算出部が、前記荷重値検出部において検出される前記軸方向の荷重値の変化量を算出する第１の工程と、前記荷重係数調整部が、前記ディファレンシャル値算出部において算出される荷重値の変化量に基づいて、前記ボールねじの荷重係数を調整する第２の工程と、をコンピュータに実行させるためのプログラムを提案している。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の１またはそれ以上の実施形態によれば、簡便かつ高精度に、ボールねじの寿命時間を推定することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るプレス装置の構造を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るプレス装置の電気的構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る中央演算処理装置の電気的構成を示す図である。
【図４】従来の荷重係数の決め方を示した図である。
【図５】本発明の実施形態に係る処理フロー図である。
【図６】本発明の実施形態に係る処理フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜実施形態＞
以下、本発明の実施形態について、図１から図５を用いて説明する。
【００２１】
＜プレス装置の構造＞
図１を用いて、本実施形態に係るプレス装置１００の構造を説明する。
【００２２】
本実施形態に係るプレス装置１００は、図１に示すように、昇降動作により、ワークＷ（加工対象）に対して所望の圧力を与えるプレス用のラム１と、該ラム１に昇降動作（直線運動）を与えるボールねじ２とからなり、これらが、プレス本体３内に設けられている。
また、駆動源となるＡＣサーボモータ等のサーボモータ４もプレス本体３に接続されたケーシング５の頭部枠体内に収納されている。そして、サーボモータ４の駆動は、プーリ、ベルトを介してボール螺子２に伝達される。
【００２３】
ラム１は、図１に示すように、筒状体に形成されている。具体的には、円筒状に形成された筒状本体１ａの内部に軸方向に沿って中空状部が形成されており、該中空状部の内部にボール螺子２の螺子軸２ａが挿入可能となっている。
また、ラム１の筒状本体１ａの軸長方向端部箇所には、ボール螺子２のナット体２ｂが固着されている。
【００２４】
筒状本体１ａの先端部には、起歪柱９が装着自在となるように構成されており、実際には、起歪柱９がワークＷに当接して、適宜、圧力を与えるものである。
また、起歪柱９は、歪ゲージが取り付け可能に構成され、この歪ゲージによって、ワークＷに与える圧力を検出することができるようになっている。
また、起歪柱９がワークＷにかける荷重の反作用として、ラム１を動かしているボールねじに同様の荷重がかかる。
【００２５】
筒状本体１ａの外周側面を包むようにして筒状ガイド６が設けられている。
筒状ガイド６は、ケーシング５内に固定され、該筒状ガイド６に沿ってラム１が昇降移動可能に構成されている。
【００２６】
＜プレス装置の電気的構成＞
図２に示すように、本実施形態に係るプレス装置１００は、サーボモータドライバー１３と、エンコーダ１４と、回路部１５と、駆動指令パルス発生部１６と、エンコーダ位置カウンタ１７と、制御プログラム記憶部２１と、表示部２２と、操作部２３と、一時記憶部２４と、初期荷重係数記憶部２５と、荷重値記憶部２６と、回転速度記憶部２７と、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３０とから構成されている。
【００２７】
制御プログラム記憶部２１は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３０がプレス装置１００全体の動作や処理を制御するための制御プログラムを記憶する。
例えば、本実施形態においては、プレス作業に関するメインプログラムはもとより、後述する荷重値記憶部２６に記憶された荷重値の時系列データに基づいて、ディファレンシャル値を算出するプログラムや算出されたディファレンシャル値と、後述する初期荷重係数記憶部２５に記憶されている初期荷重係数と、に基づいて、荷重係数の調整量を算出するプログラム、後述する荷重値記憶部２６に記憶された荷重値に基づいて、平均軸方向荷重値を算出するプログラム、後述する回転速度記憶部２７に記憶されたボールねじの回転速度に基づいて、ボールねじの平均回転速度を算出するプログラム、前述の調整された荷重係数と、算出された平均軸方向荷重値およびボールねじの平均回転速度と、に基づいて、ボールねじの推定寿命時間を算出するプログラム等を記憶する。
【００２８】
表示部２２は、例えば、液晶パネルとタッチパネルとが積層され、各種情報を表示する表示装置である。
当該表示部２２は、プレス装置１００に設けられていてもよいし、他の装置あるいは、独立の装置であってもよい。
本実施形態では、例えば、算出されたボールねじの推定寿命時間等の情報を表示する。
【００２９】
操作部２３は、運転条件件等を設定するためのタッチパネル、タクトスイッチ等で構成されている。
【００３０】
一時記憶部２４は、例えば、ＲＡＭ等で構成され、一時的なデータを記憶する。
本実施形態では、基本動定格荷重等を記憶する。
【００３１】
初期荷重係数記憶部２５は、ボールねじの任意の荷重係数を記憶する。
ここに、記憶された初期荷重係数は、後述する荷重係数調整部３２の処理において、初期値として用いられる。
【００３２】
荷重値記憶部２６は、荷重値検出部としての回路部１５やエンコーダ１４において検出された加圧部の加圧位置とその加圧位置における荷重値とを対応づけた時系列データを記憶する。
【００３３】
回転速度記憶部２７は、例えば、後述する駆動指令パルス発生部１６から発生される駆動指令パルスから求められるモータ電流から、このモータ電流とある種の関連性を有するボールねじの回転速度を算出する図示しない機能ブロックにより得られた回転速度を記憶する。
【００３４】
荷重を検出する検出部としての回路部１５は、起歪柱９に取り付けられた歪みゲージの抵抗変化に対する信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換処理によりアナログ信号をデジタル信号に変換した後に、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３０へ出力する。
【００３５】
駆動指令パルス発生部１６は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３０からの指令に基づいて、所望の駆動指令パルスを発生し、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３０を介して、発生させた駆動指令パルス信号をサーボモータドライバー１３に出力する。
そして、サーボモータドライバー１３の制御によりサーボモータ４を駆動することにより、ラム摺動機構１１がラム１を上下に摺動する。
【００３６】
位置を検出する検出部としてのエンコーダ１４は、サーボモータ４の回転角度を検知するためのものであり、ラム１の位置を検出するために利用される。
また、エンコーダ１４の情報は、フィードバック制御を行うために、サーボモータドライバー１３に位置情報を与えている。
また、エンコーダ１４の位置情報は、エンコーダ位置カウンタ２９を介して、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３０において読み取ることができ、これによってラム１の移動量を検出する。
【００３７】
ＣＰＵ（中央演算処理装置）３０は、制御プログラム記憶部２１に格納された制御プログラムに従って、プレス装置１００全体の動作を制御する。本実施形態においては、特に、ボールねじの寿命時間を推定する処理を主として、実施する。
【００３８】
＜中央演算処理装置の電気的構成＞
本実施形態に係る中央演算処理装置３０は、図３に示すように、ディファレンシャル値算出部３１と、荷重係数調整部３２と、平均軸方向荷重値算出部３３と、平均回転速度算出部３４と、ボールねじ推定寿命算出部３５と、を含んで構成されている。
【００３９】
ディファレンシャル値算出部３１は、荷重値記憶部２６に記憶されたボールねじに加えられる軸方向の荷重値に基づいて、その軸方向の荷重値の変化量を算出する。
なお、ここで、軸方向の荷重値の変化量とは、軸方向の荷重値の単位時間当たりの変化量であり、この荷重値ｆｍは、以下、数１に示すように、ロードセルで計測されたボールねじにかかる荷重値ｆｍ１とプレスのラムが上下運動する際のボールねじの加減速により生じる荷重値ｆｍ２との合算の値で算出される。
また、加減速による荷重値を考慮するのは、現実的な使用状況（極端に大きな加速度がかかり続けない場合）では、加圧時にボールねじにかかる力ｆｍ１に比べて、加速度によってボールねじにかかる負荷ｆｍ２は無視できるほど小さいが、無負荷時の場合ｆｍ２≒０として計算すると、無負荷ならば無限に寿命が尽きないという計算結果になってしまうためである。
【００４０】
【数１】
2020041839.tif 000003
【００４１】
上記の軸方向の荷重値の単位時間当たりの変化量であるディファレンシャル値の変動が大きいほど、瞬時的な荷重の増加が認められ、ボールねじに急激な負荷がかかる衝撃の大きい運動が行われていると考えることができる。
ここで、ボールねじにかかる荷重値ｆｍの変化量であるディファレンシャル値ｄ[Ｎ／Ｓ]は、単位時間をｔ[Ｓ]としたときに、以下の数２に示す線形回帰直線の傾きの式で求めることができる。
【００４２】
【数２】
2020041839.tif 000004
【００４３】
なお、上記では、単位時間当たりのディファレンシャル値の変化量を求めることを例示したが、ｉ番目のサンプリングがなされた時点のラムの位置をｐｉ[ｍｍ]として、以下に示す数３により、単位距離当たりのディファレンシャル値の変化量を求めてもよい。
【００４４】
【数３】
2020041839.tif 000005
【００４５】
荷重係数調整部３２は、ディファレンシャル値算出部３１において算出される荷重値の変化量に基づいて、初期荷重係数記憶部２５に記憶されたボールねじの任意の荷重係数を調整する。
ここで、任意の荷重係数は、後述する平均軸方向荷重値算出部３３で算出される平均軸方向荷重値と、平均回転速度算出部３４で算出されるボールねじの平均回転速度と、任意のボールねじの寿命時間と、に基づいて、ボールねじ推定寿命算出部３５により算出される。
なお、荷重係数ｆｗについて、従来は、図４に示すように、振動あるいは衝撃を、「微」、「小」、「中」、「大」の４つに区分し、かつ、ある幅を持たせて荷重係数ｆｗを定めていた。
しかしながら、例えば、荷重係数ｆｗが、ｆｗ＝１．８の場合のボールねじの寿命は、ｆｗ＝１．３の場合のボールねじの寿命の約３８％となるほど、ボールねじの寿命の推定においては、影響が大きい。
また、荷重係数ｆｗを決定するための指標となる「振動／衝撃」に関しても定量的な計測手法が確立されていなかった。
そこで、本実施形態では、上記の従来の課題に対して、荷重係数調整部３２において、初期荷重係数記憶部２５に記憶されたボールねじの初期荷重係数を基準として、ディファレンシャル値算出部３１において算出される荷重値の変化量に基づいて、上記初期荷重係数を調整した荷重係数ｆｗを用いて、ボールねじの推定寿命を推定する。
【００４６】
平均軸方向荷重値算出部３３は、荷重値検出部としての回路部１５において検出される荷重値を記憶する荷重値記憶部２６に記憶された荷重値に基づいて、平均軸方向荷重値を算出する。
【００４７】
平均回転速度算出部３４は、ボールねじの平均回転速度を算出する。
ボールねじ推定寿命算出部３５は、荷重係数調整部３２において調整される荷重係数と、平均軸方向荷重値算出部３３において算出される平均軸方向荷重値と、平均回転速度算出部３４において算出されるボールねじの平均回転速度と、に基づいて、ボールねじの使用態様に応じた推定寿命を算出する。
具体的には、基本動定格荷重をＣ[Ｎ]、荷重係数をｆｗ、平均軸方向荷重値をＦｍ[Ｎ]、ボールねじの平均回転速度をＮｍ[ｍｉｎ−１]とすると、寿命回転数Ｌ[ｒｅｖ]は、数４に示す式により求まり、推定寿命時間Ｌｈ[ｈ]は、数５に示す式により求まる。なお、平均軸方向荷重値Ｆｍ[Ｎ]は、サンプリング数をｌ、ｆｍｉと同じタイミングで一定間隔でサンプリングしたボールねじの回転速度をｎｍｉとして、数６により求まり、平均回転速度をＮｍ[ｍｉｎ−１]は、数７により求まる。
得られた推定寿命時間は、表示部２２に表示される。
なお、数４、数５において、基本動定格荷重をＣ[Ｎ]および荷重係数をｆｗは、定数であり、このうち、基本動定格荷重をＣ[Ｎ]は、プレス装置１００に使われているボールねじの種類によって異なり、ボールねじメーカーがカタログ等で公表している数値である。
また、平均軸方向荷重値Ｆｍ[Ｎ]とボールねじの平均回転速度Ｎｍ[ｍｉｎ−１]は変数であり、サンプリング中（ディファレンシャルのサンプリング中と同時）のプレス装置１００の運転環境（ワークＷの個体差による荷重のかかり方、速度の違い）によって変化する。
【００４８】
【数４】
2020041839.tif 000006
【００４９】
【数５】
2020041839.tif 000007
【００５０】
【数６】
2020041839.tif 000008
【００５１】
【数７】
2020041839.tif 000009
【００５２】
＜プレス装置の処理＞
本実施形態では、複数パターンの荷重係数ｆｗを用いたボールねじの推定寿命計算を同時に行い、実際にボールねじが壊れた時期と最も近いボールねじの推定寿命計算における荷重係数ｆｗと、その時のディファレンシャル値をプレス装置１００に学習させることにより、さらにユーザ固有の使用環境に合ったボールねじの寿命予測を高精度に行う処理について説明する。
具体的には、壊れていないボールねじが交換された場合には、ユーザが最適な交換時期であると判断した判定し、一番寿命時間が近い荷重係数ｆｗを学習する。
また、壊れてしまったボールねじを交換した場合には、一番寿命が近く、かつ、壊れたタイミングより寿命が短くなる荷重係数ｆｗを学習する。
なお、以下では、図５、図６を用いて、上記学習を第１段階と第２段階との２回の処理に分けて行う場合を例示して説明する。
【００５３】
＜第１段階の学習処理＞
図５を用いて、本実施形態に係るプレス装置における第１段階の学習処理について説明する。なお、第１段階では、大まかな荷重係数ｆｗを決定することを目的に処理を行う。
【００５４】
まず、ボールねじの交換あるいはプレスの初期状態であることを確認する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１でボールねじの交換が行われた後（あるいは、プレスの初期状態）である場合、平均軸方向荷重Ｆｍとボールねじの平均回転速度をＮｍとを所定の想定値（例えば、プレス装置１００の設計上、想定している平均軸方向荷重Ｆｍとボールねじの平均回転速度をＮｍ）として、荷重係数ｆｗを１．０から２．０の間で、０．１刻みで変化させ、上記数４、数５を用いて、ボールねじ推定寿命算出部３５により、ボールねじの推定寿命を算出する（ステップＳ１０２）。
【００５５】
次に、平均軸方向荷重値算出部３３が算出する平均軸方向荷重値Ｆｍ[Ｎ]と、ボールねじの平均回転速度Ｎｍ[ｍｉｎ-1]とをサンプリングし（ステップＳ１０３）、ディファレンシャル値算出部３１が算出するディファレンシャル値ｄ[Ｎ／Ｓ]をサンプリングする（ステップＳ１０４）。
【００５６】
そして、ステップＳ１０３において、サンプリングした平均軸方向荷重値Ｆｍ[Ｎ]と、ボールねじの平均回転速度Ｎｍ[ｍｉｎ−１]と、上記数４、数５とを用いて、ボールねじ推定寿命算出部３５により、ボールねじの推定寿命を再算出する（ステップＳ１０５）。
【００５７】
その後、実際にボールねじが壊れていないかをユーザが判断する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６において、ユーザによりボールねじが壊れていると判断された場合（ステップＳ１０６の「ＹＥＳ」）には、算出した推定寿命時間が実際の寿命時間より短いもののうち、最も時間が長い算出推定寿命時間に対応する荷重係数ｆｗを真値として学習し（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０４において、サンプリングしたディファレンシャル値ｄの時間平均値を算出して（ステップＳ１１０）、第１段階の学習処理を終了する。
【００５８】
一方で、ステップＳ１０６において、ユーザによりボールねじが壊れていないと判断された場合（ステップＳ１０６の「ＮＯ」）には、ボールねじは、壊れていないが劣化が進んでいるために交換が必要か否かをユーザが判断し（ステップＳ１０７）、ユーザがボールねじの交換は必要ないと判断した場合（ステップＳ１０７の「ＮＯ」）には、処理をステップＳ１０３に戻す。
【００５９】
また、ステップＳ１０７において、ユーザがボールねじの交換が必要と判断した場合（ステップＳ１０７の「ＹＥＳ」）には、その判断した時点を実際の寿命時間であるとし、実際のボールねじの寿命時間に最も近い荷重係数ｆｗを真値として学習し（ステップＳ１０９）、ステップＳ１０４において、サンプリングしたディファレンシャル値ｄの時間平均値を算出して（ステップＳ１１０）、第１段階の学習処理を終了する。
【００６０】
＜第２段階の学習処理＞
図６を用いて、本実施形態に係るプレス装置における第２段階の学習処理について説明する。
なお、第２段階では、第１段階で学習した荷重係数ｆｗを初期値とし、そこからさらに荷重係数ｆｗを細かく調整して精度を上げていく。
【００６１】
まず、第１段階の学習処理時と比べてボールねじの環境が大きく変わった（例えば、ワークＷが全く違うものに変更された等）か否かをユーザが判断する（ステップＳ２０１）。
このとき、ボールねじの環境が大きく変わっているとユーザが判断した場合（ステップＳ２０１の「ＹＥＳ」）には、第２段階を終了して、第１段階から学習をやり直す。
【００６２】
一方で、ボールねじの環境が大きく変わっていないとユーザが判断した場合（ステップＳ２０１の「ＮＯ」）には、ユーザがボールねじの交換を行い（ステップＳ２０２）、一定時間間隔で、平均軸方向荷重値、ボールねじの平均回転速度、ディファレンシャル値ｄの時間平均値を取得する（ステップＳ２０３）。
なお、ボールねじの交換は、交換の前後において、スペック等が全く異ならないボールねじにより行う。
【００６３】
次に、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３０は、ステップＳ２０３において取得したディファレンシャル値ｄの時間平均値と、第１段階のステップＳ１１０において取得したディファレンシャル値ｄの時間平均値とを比較する（ステップＳ２０４）。
【００６４】
ＣＰＵ（中央演算処理装置）３０は、比較の結果、ステップＳ２０３において取得したディファレンシャル値ｄの時間平均値が、第１段階のステップＳ１１０において取得したディファレンシャル値ｄの時間平均値よりも大きいと判断した場合（ステップＳ２０４の「ＹＥＳ」）には、第１段階の時よりも衝撃の多い運転を行っていたと判断して、荷重係数ｆｗを以前の荷重係数ｆｗよりも小さい値に変更して（ステップＳ２０６）、処理をステップＳ２０７に遷移する。
なお、ステップＳ２０６においては、例えば、荷重係数ｆｗを以前の荷重係数ｆｗよりも０．１間隔で小さくする。
【００６５】
一方で、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３０は、比較の結果、ステップＳ２０３において取得したディファレンシャル値ｄの時間平均値が、第１段階のステップＳ１１０において取得したディファレンシャル値ｄの時間平均値よりも小さいと判断した場合（ステップＳ２０４の「ＮＯ」）には、第１段階の時よりも衝撃の少ない運転を行っていたと判断して、荷重係数ｆｗを以前の荷重係数ｆｗよりも大きい値に変更して（ステップＳ２０５）、処理をステップＳ２０７に遷移する。
なお、ステップＳ２０５においては、例えば、荷重係数ｆｗを以前の荷重係数ｆｗよりも０．１間隔で大きくする。
【００６６】
ＣＰＵ（中央演算処理装置）３０は、ステップＳ２０７において、ボールねじ推定寿命算出部３５を作動させ、ステップＳ２０５あるいはステップＳ２０６において、変更した荷重係数ｆｗを用いて、ボールねじの推定寿命時間を算出させる（ステップＳ２０７）。
【００６７】
ユーザは、ステップＳ２０８において、ステップＳ２０７において算出したボールねじの推定寿命時間よりも早くボールねじが破損したか否かを判断し、ステップＳ２０７において算出したボールねじの推定寿命時間よりも早くボールねじが破損したと判断した場合（ステップＳ２０８の「ＹＥＳ」）には、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３０が、荷重係数ｆｗを以前の荷重係数ｆｗよりも大きい値に変更して（ステップＳ２１０）、処理をステップＳ２０２に戻す。
なお、ステップＳ２１０においては、例えば、荷重係数ｆｗを以前の荷重係数ｆｗよりも０．１間隔で大きくする。
【００６８】
一方で、ユーザは、ステップＳ２０７において算出したボールねじの推定寿命時間よりも早くボールねじが破損していないと判断した場合（ステップＳ２０８の「ＮＯ」）には、ボールねじが完全に破損はしていないが、劣化が激しいために交換が必要であるか否かを判断し（ステップＳ２０９）、ユーザがボールねじの交換が必要であると判断した場合（ステップＳ２０９の「ＹＥＳ」）には、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３０が、荷重係数ｆｗを以前の荷重係数ｆｗよりも大きい値に変更して（ステップＳ２１０）、処理をステップＳ２０２に戻す。
【００６９】
さらに、ユーザが、ボールねじの交換が必要ないと判断した場合（ステップＳ２０９の「ＮＯ」）には、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３０は、ボールねじの交換が必要にある前に、ボールねじの推定寿命時間に達したか否かを判断する（ステップＳ２１１）。
【００７０】
そして、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３０は、ボールねじの交換が必要になる前に、ボールねじの推定寿命時間に達していないと判断した場合（ステップＳ２１１の「ＮＯ」）には、処理をステップＳ２０３に戻す。
【００７１】
一方で、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３０が、ボールねじの交換が必要にある前に、ボールねじの推定寿命時間に達していたと判断した場合（ステップＳ２１１の「ＹＥＳ」）には、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３０は、荷重係数ｆｗを以前の荷重係数ｆｗよりも小さい値に変更して（ステップＳ２１２）、処理をステップＳ２０３に戻す。
なお、ステップＳ２１１においては、例えば、荷重係数ｆｗを以前の荷重係数ｆｗよりも０．１間隔で小さくする。
【００７２】
以上、説明したように、本実施形態に係るプレス装置１００は、ボールねじの任意の荷重係数を記憶する初期荷重係数記憶部２５と、ボールねじに加えられる軸方向の荷重値を検出する荷重値検出部（回路部１５）と、荷重値検出部（回路部１５）において、検出される軸方向の荷重値の変化量を算出するディファレンシャル値算出部３１と、ディファレンシャル値算出部３１において算出される荷重値の変化量に基づいて、初期荷重係数記憶部２５に記憶されたボールねじの任意の荷重係数を調整する荷重係数調整部３２と、荷重値検出部（回路部１５）において検出される荷重値に基づいて、平均軸方向荷重値を算出する平均軸方向荷重値算出部３３と、ボールねじの平均回転速度を算出する平均回転速度算出部３４と、荷重係数調整部３２において調整される荷重係数と、平均軸方向荷重値算出部３３において算出される平均軸方向荷重値と、平均回転速度算出部３４において算出されるボールねじの平均回転速度と、に基づいて、ボールねじの使用態様に応じた推定寿命を算出するボールねじ推定寿命算出部３５と、を備えている。
つまり、本実施形態に係るプレス装置は、ボールねじ推定寿命算出部３５が算出するボールねじ推定寿命時間の精度に最も影響が大きい荷重係数を、荷重係数調整部３２により、ディファレンシャル値算出部３１において算出される荷重値の変化量に基づいて、初期荷重係数記憶部２５に記憶されたボールねじの任意の荷重係数を調整したものを使用して、ボールねじ推定寿命時間を算出している。
このことから、ディファレンシャル値（荷重値の変化量）を用いて、予め記憶された荷重係数をより正確に調整することが可能となる。具体的には、ある使用方法におけるディファレンシャル値と別の使用方法によるディファレンシャル値とを比較して、荷重係数を増減する。この方法により、ボールねじの使用が変化した場合に、使用態様に応じた荷重係数を求めることが可能となる。また、その荷重係数により、使用態様に応じたボールねじの推定寿命を算出することが可能となる。
そのため、簡便かつ高精度に、ボールねじの寿命時間を推定することができる。
【００７３】
また、本実施形態に係るプレス装置１００は、任意の荷重係数を平均軸方向荷重値算出部３３で算出される平均軸方向荷重値と、平均回転速度算出部３４で算出されるボールねじの平均回転速度と、任意のボールねじの寿命時間と、に基づいて算出する。
このことから、実際に任意のボールねじを寿命まで使用して、軸方向の荷重値や回転速度から予測される寿命と実際の寿命とを比較することで、大まかな荷重係数を定めることが可能となる。
この方法で取得した荷重係数を用いて、それまで使用したものと同じ型式・大きさのボールねじを同じような使用方法で使用した場合の推定寿命が大まかに定まる。
そのため、簡便かつ高精度に、ボールねじの寿命時間を推定することができる。
【００７４】
また、本実施形態に係るプレス装置１００では、ボールねじに加えられる軸方向の荷重値をロードセルで計測されたボールねじにかかる荷重値、又はそのロードセルで計測されたボールねじにかかる荷重値とプレスのラムが上下運動する際のボールねじの加減速により生じる荷重値との合算の値とする。
そのため、ボールねじに加えられる軸方向の荷重値をロードセルで計測されたボールねじにかかる荷重値あるいは、そのロードセルで計測されたボールねじにかかる荷重値とプレスのラムが上下運動する際のボールねじの加減速により生じる荷重値との合算の値のいずれかにしても、ある使用方法におけるディファレンシャル値と別の使用方法によるディファレンシャル値とを比較して、荷重係数を増減することにより、ボールねじの使用が変化した場合でも、使用態様に応じた荷重係数を求めることが可能となる。
そのため、簡便かつ高精度に、ボールねじの寿命時間を推定することができる。
【００７５】
なお、プレス装置１００の処理をコンピュータシステムあるいはコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムをプレス装置１００に読み込ませ、実行することによって本発明のプレス装置１００を実現することができる。ここでいうコンピュータシステムあるいはコンピュータとは、ＯＳや周辺装置等のハードウェアを含む。
【００７６】
また、「コンピュータシステムあるいはコンピュータ」は、ＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ  Ｗｉｄｅ  Ｗｅｂ）システムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムあるいはコンピュータから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムあるいはコンピュータに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
【００７７】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムあるいはコンピュータにすでに記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００７８】
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
例えば、本実施形態では、プレス装置１００の一部の機能としてボールねじの寿命推定機能を含めることを例示したが、これに限らず、ボールねじの寿命推定機能を有した端末装置や個別の装置をプレス装置１００とは別体で設けてもよい。
また、ボールねじの寿命推定機能をクラウド上のサーバに持たせてもよい。
【００７９】
また、上記実施形態では、主に、固有のプレス装置１００のみにより、ボールねじの寿命推定を行うことを例示して、説明したが、例えば、同じプレス装置１００を複数同時に使用して、学習データを共有するようにしてもよい。
この場合、複数の同じプレス装置１００から多くの学習データを得ることができるため、学習時間を短縮することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１；ラム
１ａ；筒状本体
２；ボールねじ
２ａ；ねじ軸
２ｂ；ナット体
３；プレス本体
４；サーボモータ
５；ケーシング
６；筒状ガイド
９；起歪柱
１１；ラム摺動機構
１３；サーボモータドライバー
１４；エンコーダ
１５；回路部
１６；駆動指令パルス発生部
１７；エンコーダ位置カウンタ
２１；制御プログラム記憶部
２２；表示部
２３；操作部
２４；一時記憶部
２５；初期荷重係数記憶部
２６；荷重値記憶部
２７；回転速度記憶部
３０；ＣＰＵ（中央演算処理装置）
３１；ディファレンシャル値出部
３２；荷重係数調整部
３３；平均軸方向荷重値算出部
３４；平均回転速度算出部
３５；ボールねじ推定寿命算出部
１００；プレス装置
Ｗ；ワーク
【図１】
2020041839.tif 000010
【図２】
2020041839.tif 000011
【図３】
2020041839.tif 000012
【図４】
2020041839.tif 000013
【図５】
2020041839.tif 000014
【図６】
2020041839.tif 000015