(57)【要約】【課題】モータの振動している部品を特定することができる制御装置および制御装置の制御方法を提供する。【解決手段】ロータ３０を挟んで軸方向の一方側に配置され回転軸３２を軸支する前軸受３４と、他方側に配置され回転軸を軸支する後軸受３６とを有する主軸モータ１４を制御する制御装置１２であって、主軸モータ１４は、前軸受３４および後軸受３６を支持する前ハウジング２４、後ハウジング２６内に、ロータ３０を挟んで軸方向の一方側に配置された前振動センサ１６と、他方側に配置された後振動センサ１８とを有し、前振動センサ１６の測定値、後振動センサ１８の測定値、および、主軸モータ１４の部品の共振周波数から主軸モータ１４の振動している部品を推定する振動箇所推定部２０を有する。【選択図】図１
2020072568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータを挟んで軸方向の一方側に配置され回転軸を軸支する第１軸受と、他方側に配置され回転軸を軸支する第２軸受とを有するモータを制御する制御装置であって、
前記モータは、前記第１軸受および前記第２軸受を支持するハウジング内に、前記ロータを挟んで軸方向の一方側に配置された第１振動センサと、前記他方側に配置された第２振動センサとを少なくとも有し、
前記振動センサの測定値、および、前記モータの部品の共振周波数から前記モータの振動している部品を推定する振動箇所推定部を有する、制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置であって、
前記振動箇所推定部は、推定した振動している前記部品の情報を表示させるように表示部を制御する、制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の制御装置であって、
前記振動箇所推定部は、推定した振動している前記部品の振動が低下する加工条件を算出し、算出した前記加工条件を表示させるように表示部を制御する、制御装置。
【請求項４】
ロータを挟んで軸方向の一方側に配置され回転軸を軸支する第１軸受と、他方側に配置され回転軸を軸支する第２軸受とを有するモータを制御する制御装置の制御方法であって、
前記モータは、前記第１軸受および前記第２軸受を支持するハウジング内に、前記ロータを挟んで軸方向の一方側に配置された第１振動センサと、前記他方側に配置された第２振動センサとを少なくとも有し、
前記振動センサの測定値を入力する測定値入力ステップと、
前記振動センサの測定値、および、前記モータの部品の共振周波数から前記モータの振動している部品を推定する振動箇所推定ステップと、
を有する、制御装置の制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載の制御装置の制御方法であって、
推定された振動している前記部品の情報を表示させるように表示部を制御する表示部制御ステップを有する、制御装置の制御方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の制御装置の制御方法であって、
推定した振動している前記部品の振動が低下する加工条件を算出する振動低下条件算出ステップと、
算出された前記加工条件を表示させるように表示部を制御する表示部制御ステップと、
を有する、制御装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータを挟んで軸方向の一方側に配置され回転軸を軸支する第１軸受と、他方側に配置され回転軸を軸支する第２軸受とを有するモータを制御する制御装置および制御装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、モータ軸を固定するモータフレーム部の振動を測定する加速度センサを備えたモータと、モータを制御する位置・速度制御部を備えたモータ制御装置において、加速度センサの出力信号を周波数解析し、あらかじめ設定したしきい値よりも大きな振動を検知した場合に、警報を発するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８６２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の技術では、モータの振動箇所が特定されないため、ユーザがモータの振動箇所を特定する必要があり、振動箇所の特定に時間を要する問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、モータの振動している部品を特定することができる制御装置および制御装置の制御方法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】
【０００６】
本発明の第１の態様は、ロータを挟んで軸方向の一方側に配置され回転軸を軸支する第１軸受と、他方側に配置され回転軸を軸支する第２軸受とを有するモータを制御する制御装置であって、前記モータは、前記第１軸受および前記第２軸受を支持するハウジング内に、前記ロータを挟んで軸方向の一方側に配置された第１振動センサと、前記他方側に配置された第２振動センサとを少なくとも有し、前記振動センサの測定値、および、前記モータの部品の共振周波数から前記モータの振動している部品を推定する振動箇所推定部を有する。
【０００７】
本発明の第２の態様は、ロータを挟んで軸方向の一方側に配置され回転軸を軸支する第１軸受と、他方側に配置され回転軸を軸支する第２軸受とを有するモータを制御する制御装置の制御方法であって、前記モータは、前記第１軸受および前記第２軸受を支持するハウジング内に、前記ロータを挟んで軸方向の一方側に配置された第１振動センサと、前記他方側に配置された第２振動センサとを少なくとも有し、前記振動センサの測定値を入力する測定値入力ステップと、前記振動センサの測定値、および、前記モータの部品の共振周波数から前記モータの振動している部品を推定する振動箇所推定ステップと、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、モータの振動している部品を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】工作機械および制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】主軸モータの断面図である。
【図３】振動箇所推定部において行われる振動箇所推定処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】振動箇所推定部において行われる振動箇所推定処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】前振動センサの測定値の各周波数成分と、後振動センサの測定値の各周波数成分との差分の絶対値の算出について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〔第１の実施の形態〕
［工作機械および制御装置の構成］
図１は、工作機械１０および制御装置１２の構成を示すブロック図である。工作機械１０と制御装置１２とにより、工作機械システム１３を構成する。
【００１１】
工作機械１０は、図示しない主軸を回転駆動させる主軸モータ１４を有している。また、工作機械１０は、主軸モータ１４の振動を測定する前振動センサ１６および後振動センサ１８を有している。前振動センサ１６および後振動センサ１８については、後に詳述する。制御装置１２は、主軸モータ１４の振動の振幅が所定値以上となった場合に、振動している主軸モータ１４の部品を推定する振動箇所推定部２０、および、振動している主軸モータ１４の部品などを表示する表示部２２を有している。
【００１２】
［主軸モータの構成］
図２は、主軸モータ１４の断面図である。以下では、図２の左を前、右を後として説明する。主軸モータ１４は、前ハウジング２４、後ハウジング２６、ステータ２８、ロータ３０、回転軸３２、前軸受３４、後軸受３６、前振動センサ１６および後振動センサ１８を有している。
【００１３】
ステータ２８は、前ハウジング２４と後ハウジング２６との間に挟まれて配置されている。前ハウジング２４、ステータ２８および後ハウジング２６を貫通して、回転軸３２が設けられている。回転軸３２は、前ハウジング２４の軸受支持部３８に取り付けられた前軸受３４、および、後ハウジング２６の軸受支持部４０に取り付けられた後軸受３６によって軸支されている。換言すると、ロータ３０を挟んで前方に前軸受３４が配置され、後方に後軸受３６が配置されている。回転軸３２の前軸受３４と後軸受３６との間には、ロータ３０が回転軸３２と一体に回転するように設けられている。
【００１４】
前ハウジング２４の軸受支持部３８の近傍には、前振動センサ１６が設けられている。後ハウジング２６の軸受支持部４０の近傍には、後振動センサ１８が設けられている。換言すると、ロータ３０を挟んで前方に前振動センサ１６が配置され、後方に後振動センサ１８が配置されている。
【００１５】
主軸モータ１４の前方には、図示しないカップリングを介して主軸ユニットが取り付けられる。主軸モータ１４の後方には、図示しないディスタンスブロックを介して冷却ファンが取り付けられる。なお、カップリング、主軸ユニット、ディスタンスブロックおよび冷却ファンは、主軸モータ１４の部品に相当する。
【００１６】
［振動箇所推定処理］
図３および図４は、振動箇所推定部２０において行われる振動箇所推定処理の流れを示すフローチャートである。
【００１７】
ステップＳ１において、振動箇所推定部２０は、前振動センサ１６の測定値、および、後振動センサ１８の測定値を入力する。
【００１８】
ステップＳ２において、振動箇所推定部２０は、入力した前振動センサ１６の測定値、または、後振動センサ１８の測定値の振幅が所定値以上であるか否かを判定する。振幅が所定値以上である場合にはステップＳ３へ移行し、振幅が所定値未満である場合には処理を終了する。
【００１９】
ステップＳ３において、振動箇所推定部２０は、入力した前振動センサ１６の測定値、および、後振動センサ１８の測定値の周波数解析を行う。
【００２０】
ステップＳ４において、振動箇所推定部２０は、入力した前振動センサ１６の測定値、および、後振動センサ１８の測定値の周波数成分に、前軸受３４または後軸受３６の共振周波数の成分があるか否かを判定する。前軸受３４または後軸受３６の共振周波数の成分がある場合にはステップＳ５へ移行し、前軸受３４または後軸受３６の共振周波数の成分がない場合にはステップＳ１０へ移行する。
【００２１】
なお、前軸受３４または後軸受３６の共振周波数の成分には、共振周波数の二次以上の成分が含まれていてもよい。また、前軸受３４および後軸受３６の共振周波数は、主軸モータ１４の機種に応じた諸元により変化する。前軸受３４および後軸受３６の共振周波数は、主軸モータ１４の回転数に応じても変化するため、主軸モータ１４の出力特性や工作機械１０の加工条件などに応じて設定される。
【００２２】
ステップＳ５において、振動箇所推定部２０は、前振動センサ１６の測定値が、後振動センサ１８の測定値以上であるか否かを判定する。前振動センサ１６の測定値が、後振動センサ１８の測定値以上である場合にはステップＳ６へ移行し、前振動センサ１６の測定値が、後振動センサ１８の測定値未満である場合にはステップＳ８へ移行する。
【００２３】
ステップＳ６において、振動箇所推定部２０は、前軸受３４が振動していると推定する。ステップＳ７において、振動箇所推定部２０は、前軸受３４の振動を低下させる加工条件を算出する。
【００２４】
ステップＳ８において、振動箇所推定部２０は、後軸受３６が振動していると推定する。ステップＳ９において、振動箇所推定部２０は、後軸受３６の振動を低下させる加工条件を算出する。
【００２５】
ステップＳ１０において、振動箇所推定部２０は、前振動センサ１６の測定値の各周波数成分と、後振動センサ１８の測定値の各周波数成分との差分の絶対値を算出する。図５は、前振動センサ１６の測定値の各周波数成分と、後振動センサ１８の測定値の各周波数成分との差分の絶対値の算出について説明する図である。
【００２６】
ステップＳ１１において、振動箇所推定部２０は、後振動センサ１８の測定値が、前振動センサ１６の測定値以上であるか否かを判定する。後振動センサ１８の測定値が、前振動センサ１６の測定値以上である場合にはステップＳ１２へ移行し、後振動センサ１８の測定値が、前振動センサ１６の測定値未満である場合にはステップＳ１７へ移行する。
【００２７】
ステップＳ１２において、振動箇所推定部２０は、入力した前振動センサ１６の測定値、および、後振動センサ１８の測定値の周波数成分に、冷却ファンの共振周波数の成分があるか否かを判定する。冷却ファンの共振周波数の成分がある場合にはステップＳ１３へ移行し、冷却ファンの共振周波数の成分がない場合にはステップＳ１５へ移行する。なお、冷却ファンの共振周波数の成分には、共振周波数の二次以上の成分が含まれていてもよい。
【００２８】
ステップＳ１３において、振動箇所推定部２０は、冷却ファンが振動していると推定する。ステップＳ１４において、振動箇所推定部２０は、冷却ファンの振動を低下させる加工条件を算出する。
【００２９】
ステップＳ１５において、振動箇所推定部２０は、ディスタンスブロックが振動していると推定する。ステップＳ１６において、振動箇所推定部２０は、ディスタンスブロックの振動を低下させる加工条件を算出する。
【００３０】
ステップＳ１７において、振動箇所推定部２０は、入力した前振動センサ１６の測定値、および、後振動センサ１８の測定値の周波数成分に、カップリングの共振周波数の成分があるか否かを判定する。カップリングの共振周波数の成分がある場合にはステップＳ１８へ移行し、カップリングの共振周波数の成分がない場合にはステップＳ２０へ移行する。なお、カップリングの共振周波数の成分には、共振周波数の二次以上の成分が含まれていてもよい。
【００３１】
ステップＳ１８において、振動箇所推定部２０は、カップリングが振動していると推定する。ステップＳ１９において、振動箇所推定部２０は、カップリングの振動を低下させる加工条件を算出する。
【００３２】
ステップＳ２０において、振動箇所推定部２０は、主軸ユニットが振動していると推定する。ステップＳ２１において、振動箇所推定部２０は、主軸ユニットの振動を低下させる加工条件を算出する。
【００３３】
ステップＳ２２において、振動箇所推定部２０は、ステップＳ６、ステップＳ８、ステップＳ１３、ステップＳ１５、ステップＳ１８またはステップＳ２０において推定した振動している部品の情報を表示させるとともに、ステップＳ７、ステップＳ９、ステップＳ１４、ステップＳ１６、ステップＳ１９またはステップＳ２１において算出された振動を低下させる加工条件を表示させるように表示部２２を制御する。
【００３４】
［作用効果］
主軸モータ１４の振動の振幅が所定値以上となった場合に、その旨を報知するだけでは、ユーザが振動箇所を特定する必要があり、振動箇所の特定に時間を要していた。
【００３５】
そこで、本実施の形態では、主軸モータ１４の前軸受３４を支持する前ハウジング２４の軸受支持部３８の近傍に前振動センサ１６を配置し、後軸受３６を支持する後ハウジング２６の軸受支持部４０の近傍に後振動センサ１８を配置するようにした。そして、振動箇所推定部２０により、前振動センサ１６の測定値、後振動センサ１８の測定値、および、主軸モータ１４の部品の共振周波数から主軸モータ１４の振動している部品を推定するようにした。これにより、主軸モータ１４の振動箇所を推定することが可能となり、振動箇所の特定に要する時間の短縮化を図ることができる。
【００３６】
また、本実施の形態では、振動箇所推定部２０が推定した、主軸モータ１４の振動している部品の情報を表示部２２に表示するとともに、振動を低下させる加工条件の情報を表示部２２に表示するようにした。これにより、ユーザは、主軸モータ１４の振動している部品を容易に特定することができ、また、振動を低下する加工条件について容易に把握することができる。
【００３７】
〔実施の形態から得られる技術的思想〕
上記実施の形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。
【００３８】
ロータ（３０）を挟んで軸方向の一方側に配置され回転軸（３２）を軸支する第１軸受（３４）と、他方側に配置され回転軸を軸支する第２軸受（３６）とを有するモータ（１４）を制御する制御装置（１２）であって、前記モータは、前記第１軸受および前記第２軸受を支持するハウジング（２４、２６）内に、前記ロータを挟んで軸方向の一方側に配置された第１振動センサ（１６）と、前記他方側に配置された第２振動センサ（１８）とを少なくとも有し、前記振動センサの測定値、および、前記モータの部品の共振周波数から前記モータの振動している部品を推定する振動箇所推定部（２０）を有する。これにより、主軸モータ（１４）の振動箇所を推定することが可能となり、振動箇所の特定に要する時間の短縮化を図ることができる。
【００３９】
上記の制御装置であって、前記振動箇所推定部は、推定した振動している前記部品の情報を表示させるように表示部（２２）を制御してもよい。これにより、ユーザは、主軸モータ（１４）の振動している部品を容易に特定することができる。
【００４０】
上記の制御装置であって、前記振動箇所推定部は、推定した振動している前記部品の振動が低下する加工条件を算出し、算出した前記加工条件を表示させるように表示部を制御してもよい。これにより、ユーザは、振動を低下する加工条件について容易に把握することができる。
【００４１】
ロータ（３０）を挟んで軸方向の一方側に配置され回転軸（３２）を軸支する第１軸受（３４）と、他方側に配置され回転軸を軸支する第２軸受（３６）とを有するモータ（１４）を制御する制御装置（１２）の制御方法であって、前記モータは、前記第１軸受および前記第２軸受を支持するハウジング内に、前記ロータを挟んで軸方向の一方側に配置された第１振動センサ（１６）と、前記他方側に配置された第２振動センサ（１８）とを少なくとも有し、前記振動センサの測定値を入力する測定値入力ステップと、前記振動センサの測定値、および、前記モータの部品の共振周波数から前記モータの振動している部品を推定する振動箇所推定ステップと、を有してもよい。これにより、主軸モータ（１４）の振動箇所を推定することが可能となり、振動箇所の特定に要する時間の短縮化を図ることができる。
【００４２】
上記の制御装置の制御方法であって、推定された振動している前記部品の情報を表示させるように表示部（２２）を制御する表示部制御ステップを有してもよい。これにより、ユーザは、主軸モータ（１４）の振動している部品を容易に特定することができる。
【００４３】
上記の制御装置の制御方法であって、推定した振動している前記部品の振動が低下する加工条件を算出する振動低下条件算出ステップと、算出された前記加工条件を表示させるように表示部を制御する表示部制御ステップと、を有してもよい。これにより、ユーザは、振動を低下する加工条件について容易に把握することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０…工作機械                          １２…制御装置
１４…主軸モータ（モータ）              １６…前振動センサ（第１振動センサ）
１８…後振動センサ（第２振動センサ）    ２０…振動箇所推定部
２２…表示部                            ２４…前ハウジング（ハウジング）
２６…後ハウジング（ハウジング）        ３０…ロータ
３２…回転軸                            ３４…前軸受（第１軸受）
３６…後軸受（第２軸受）
【図１】
2020072568.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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