(57)【要約】【課題】故障の予知レベル閾値の入力が簡単で、加減速でのサーボモータのトルク急増によるノイズを除去したサーボモータの実負荷トルクを常時監視することにより、最適な故障予知を実現することができるＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の故障予知方法を提供。【解決手段】加工時サーボモータ 61、11の加減速時の負荷トルクを除去した実負荷トルク（Ｗ１）を常時読み出しできる数値制御装置14により、サーボモータ 61、11の加減速時の負荷トルクを除去した実負荷トルク（Ｗ１）を監視し、実負荷トルク（Ｗ１）を、あらかじめ数値制御部70の記憶装置 9内のメモリに設定した加工条件のトライアルで実測した経験値から設定する加工条件が急激に悪化する前の実負荷トルク値である、設定負荷トルク値（Ｗ０）と比較することにより、駆動装置部の劣化の有無とそのレベルを評価する。【選択図】図４
2006309553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータにより駆動されるＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の駆動装置の故障予知方法において、ＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の前記サーボモータの加減速時の負荷トルクを除去した実負荷トルク（Ｗ１）を監視し、前記実負荷トルク（Ｗ１）を、あらかじめ設定した、工具、被加工材の材質、切削条件を含む加工条件のトライアルで実測した経験値から設定する加工条件が急激に悪化する前の実負荷トルク値である、設定負荷トルク値（Ｗ０）と比較することにより、前記駆動装置の故障の予知を行うことを特徴とするＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の故障予知方法。
【請求項２】
前記設定負荷トルク値を、前記工具、被加工材の材質、切削条件を含む加工条件を組み合わせて算定できる設定負荷トルクテーブルを作成し、前記設定負荷トルク値を、前記設定負荷トルクテーブルをもとに設定する、ことを特徴とする請求項１記載のＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の故障予知方法。
【請求項３】
サーボモータにより駆動されるＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の駆動装置の故障予知方法において、ＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の前記サーボモータの加減速時の負荷トルクを除去した実負荷トルク（Ｗ１）を監視し、あらかじめ設定した、経年変化によるＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の駆動装置の駆動力伝達系摺動部を構成するボールネジ、ベアリング、歯車を含む各摺動部部材の劣化・摩耗による、機械の致命的な異常となる前の前記サーボモータの実負荷トルク値である、限界負荷トルク値（Ｗ２）を、前記各摺動部部材の設計値から計算される設計限界強度に相当する値となる前の実負荷トルク値を限界負荷トルク値として設定し、これを前記実負荷トルク（Ｗ１）と比較することにより経年変化による摺動部の劣化の有無及びそのレベル判定することを特徴とするＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の故障予知方法。
【請求項４】
前記限界負荷トルク値を、前記ＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の駆動装置の型式毎に限界負荷トルクテーブルを作成し、前記限界負荷トルク値を前記限界負荷トルクテーブルをもとに設定する、ことを特徴とする請求項３記載のＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の故障予知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボモータにより駆動されるＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の駆動装置の故障予知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の駆動装置は、長期にわたる経年使用により摺動部及びその駆動モータを主体とする機械駆動部のボールネジ等の駆動力伝達系を構成する歯車等が摩耗し、これらによりその動作や加工精度等に悪影響を期すことになる。一般にこのような現象は、外部からは容易に予測できず、また、悪影響が現れるまでは、放置されがちになるので、歯車等が破損するような状況が生ずるようになってから対策がとられていることが多かった。場合によっては、機械の致命的な故障となることも考えられる。また、特許文献１の故障予知方法では、サーボモータの負荷電流値はフィードバックデータを用いており、モータの定速の空送り動作、位置偏差等様々な条件を入力する必要が有り、極めて複雑であった。
【特許文献１】特許第 3100406号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の特許文献１に係る方法では、次に挙げる問題点があった。加減速でのサーボモータのトルク急増によるノイズが除去できなく、モータの定速の空送り動作期間中の期間の設定、多くの故障の予知レベル閾値等の様々な入力が必要があり極めて複雑であった。また、加減速でのトルク急増によるノイズは除去されてないし、さらに、経年変化による工作機械の駆動装置の駆動力伝達系摺動部を構成するボールネジ、ベアリング、歯車を含む各摺動部部材の劣化・摩耗による、機械の致命的な異常となる限界値での制御についても、他の予知レベル閾値と並列して扱われており、特別には考慮されていなかった。
【０００４】
本発明の課題は、かる課題を解決した、サーボモータにより駆動されるＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の駆動装置の故障予知方法において、故障の予知レベル閾値の入力が簡単で、加減速でのサーボモータのトルク急増によるノイズを除去した、サーボモータの実負荷トルクを常時監視することにより、最適な故障予知を実現することができるＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の故障予知方法を提供することにある。
本発明の別の課題は、サーボモータにより駆動されるＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の駆動装置の故障予知方法において、入力が簡単な装置により、経年変化による工作機械の駆動装置の駆動力伝達系摺動部を構成する各摺動部部材の劣化・摩耗による、機械の致命的な異常となる限界値トルクと、加減速でのサーボモータのトルク急増によるノイズを除去したサーボモータの実負荷トルク値とを常時監視することにより、工作機械の致命的な駆動系の異常も監視できるＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の故障予知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため本発明の第１発明は、サーボモータにより駆動されるＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の駆動装置の故障予知方法において、ＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の前記サーボモータの加減速時の負荷トルクを除去した実負荷トルク（Ｗ１）を監視し、前記実負荷トルク（Ｗ１）を、あらかじめ設定した、工具、被加工材の材質、切削条件を含む加工条件のトライアルで実測した経験値から設定する加工条件が急激に悪化する前の実負荷トルク値である、設定負荷トルク値（Ｗ０）と比較することにより、前記駆動装置の故障の予知を行うことを特徴とするＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の故障予知方法によって上記課題を解決した。
本発明の第２発明は、サーボモータにより駆動されるＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の駆動装置の故障予知方法において、ＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の前記サーボモータの加減速時の負荷トルクを除去した実負荷トルク（Ｗ１）を監視し、あらかじめ設定した、経年変化によるＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の駆動装置の駆動力伝達系摺動部を構成するボールネジ、ベアリング、歯車を含む各摺動部部材の劣化・摩耗による、機械の致命的な異常となる前の前記サーボモータの実負荷トルク値である、限界負荷トルク値（Ｗ２）を、前記各摺動部部材の設計値から計算される設計限界強度に相当する値となる前の実負荷トルク値を限界負荷トルク値として設定し、これを前記実負荷トルク（Ｗ１）と比較することにより経年変化による摺動部の劣化の有無及びそのレベル判定することを特徴とするＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の故障予知方法によって上記課題を解決した。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の第１発明では、サーボモータにより駆動されるＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の駆動装置の故障予知方法において、故障の予知レベル閾値の入力が簡単で、加減速でのサーボモータのトルク急増によるノイズを除去した、サーボモータの実負荷トルクを常時監視することにより、最適な故障予知を実現することができるＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の故障予知方法を提供するものとなった。
本発明の第２発明では、サーボモータにより駆動されるＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の駆動装置の故障予知方法において、入力が簡単な装置により、経年変化による工作機械の駆動装置の駆動力伝達系摺動部を構成する各摺動部部材の劣化・摩耗による、機械の致命的な異常となる限界値トルクと、加減速でのサーボモータのトルク急増によるノイズを除去したサーボモータの実負荷トルク値とを常時監視することにより、工作機械の致命的な駆動系の異常も監視できるＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の故障予知方法を提供するものとなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施例の数値制御部70、サーボ制御部71、機械制御部72のブロック図を示し、数値制御部70は、加工時ＮＣ転造盤60又はＮＣブローチ盤 1のサーボモータ61、11 の加減速時の負荷トルクを除去した実負荷トルク（Ｗ１）を常時読み出しできる機能を有する数値制御装置14と、メモリを有する記憶装置 9と、入力装置73を有する。図２は本発明の実施例のＮＣ転造盤のサーボモータ61、駆動力伝達系を構成するボールネジ63、歯車62、ボールネジ63により移動されるツールホルダ65に固定されたツールであるフォーミングラック64（左右１対）を含む各摺動部部材及び被加工ワーク66を示す概略ブロック図を示す。図３は本発明の実施例のＮＣブローチ盤のラム10移動用サーボモータ11、駆動力伝達系を構成するボールネジ13、歯車12（減速機）、を含む各摺動部部材、ボールネジ13により移動されるラム10に固定されたツールであるブローチ 4、数値制御装置 9及び被加工ワーク 5を示す概略前面斜視図である。図４は本発明のＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の故障予知方法をフローチャートで示す。
【０００８】
本発明の第１実施例のＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の故障予知方法は、サーボモータ61、11 により駆動されるＮＣ転造盤60又はＮＣブローチ盤 1の駆動装置の故障予知方法において、加工時ＮＣ転造盤60又はＮＣブローチ盤 1のサーボモータ 61、11の加減速時の負荷トルクを除去した実負荷トルク（Ｗ１）を常時読み出しできる機能を有する数値制御装置14により、サーボモータ 61、11の加減速時の負荷トルクを除去した実負荷トルク（Ｗ１）を監視し、この実負荷トルク（Ｗ１）を、あらかじめ数値制御部70の記憶装置 9内のメモリに設定した、工具、被加工材の材質、切削条件を含む加工条件のトライアルで実測した経験値から設定する加工条件が急激に悪化する前の実負荷トルク値である、設定負荷トルク値（Ｗ０）として設定し、これを前記実負荷トルク（Ｗ１）と比較することにより、駆動装置部の劣化の有無とそのレベルを評価して、駆動装置の故障の予知を行うことを特徴とする。これにより、容易に設定負荷トルク値（Ｗ０）を入力装置73により入力できるものとなった。
【０００９】
本発明の第１実施例では、設定負荷トルク値（Ｗ０）を、前記工具、被加工材の材質、切削条件を含む加工条件を組み合わせて算定できる設定負荷トルクテーブル74を作成し、あらかじめ数値制御装置14の記憶装置 9内のメモリに設定し、工具、被加工材の材質、切削条件を含む加工条件を入力して設定負荷トルクテーブル74をもとに設定負荷トルク値（Ｗ０）を設定するようにした。これにより、極めて容易に設定負荷トルク値（Ｗ０）を入力装置73により入力できるものとなった。
【００１０】
本発明の第２実施例のＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の故障予知方法は、サーボモータ 61、11により駆動されるＮＣ転造盤60又はＮＣブローチ盤 1の駆動装置の故障予知方法において、加工時ＮＣ転造盤60又はＮＣブローチ盤 1のサーボモータ61、11 の加減速時の負荷トルクを除去した実負荷トルク（Ｗ１）を常時読み出しできる機能を有する数値制御装置14により、サーボモータ 61、11の加減速時の負荷トルクを除去した実負荷トルク（Ｗ１）を監視し、あらかじめ数値制御部70の記憶装置 9内のメモリに設定した、経年変化によるＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の駆動装置の駆動力伝達系を構成するボールネジ 64、13、歯車 62、12を含む各摺動部部材の劣化・摩耗による、機械の致命的な異常となる前のサーボモータ 61、11の実負荷トルク値である、限界負荷トルク値（Ｗ２）を、前記各摺動部部材の設計値から計算される設計限界強度に相当する値となる前の実負荷トルク値を限界負荷トルク値（Ｗ２）として設定し、これを前記実負荷トルク（Ｗ１）とを比較することにより経年変化による摺動部の劣化の有無及びそのレベル判定するものである。
即ち、経年変化により駆動装置の駆動力伝達系を構成する摺動部の劣化が進行すると、駆動力伝達系を構成するボールネジ、ベアリング、歯車等の劣化、摩耗により、実負荷トルク（Ｗ１）が大きくなって現れる。サーボモータ 61、11の駆動トルクは、駆動装置の駆動力伝達系を構成する摺動部の設計限界強度より大きいので、経年変化による劣化、摩耗を放置すると、機械の致命的な故障となるが、本発明では、実負荷トルク（Ｗ１）と限界負荷トルク（Ｗ２）を超えると直ちに信号を出力し、機械を停止させ、機械の致命的な故障を防止する。
【００１１】
本発明の第２実施例では、限界負荷トルク値（Ｗ２）を、ＮＣ転造盤60又はＮＣブローチ盤 1の駆動装置の型式毎に限界負荷トルクテーブル75を作成し、限界負荷トルク値を前記限界負荷テーブル75をもとに設定するようにした。これにより、極めて容易に限界負荷トルク値（Ｗ２）を入力装置73により入力できるものとなった。
【００１２】
図４は本発明のＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の故障予知方法をフローチャートで示す。  ステップ１でスタートし、
ステップ２で、実負荷トルク（Ｗ１）を、あらかじめ数値制御部70の記憶装置 9内のメモリに設定した、ＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の工具、被加工材の材質、切削条件を含む加工条件のトライアルで実測した経験値から設定する、加工条件が急激に悪化する前の実負荷トルク値である設定負荷トルク値（Ｗ０）、及び
ＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の駆動装置の駆動力伝達系を構成するボールネジ 64、13、歯車 62、12を含む各摺動部部材の劣化・摩耗による、機械の致命的な異常となる前のサーボモータ 61、11の実負荷トルク値である、限界負荷トルク値（Ｗ２）を、前記各摺動部部材の設計値から計算される設計限界強度に相当する値となる前の実負荷トルク値を限界負荷トルク値（Ｗ２）として、それぞれ算出する。
ステップ３  数値制御部70の加工プログラム15で、ステップ１で算出した設定負荷トルク値（Ｗ０）及び限界負荷トルク（Ｗ２）を記憶装置 9内のメモリに格納する。
ステップ４  加工中のＮＣ転造盤60又はＮＣブローチ盤 1のサーボモータ 61、11の加減速時の負荷トルクを除去した実負荷トルク（Ｗ１）を常時遅れなく読み出し、記憶装置 9内のメモリに格納する。
ステップ５  実負荷トルク（Ｗ１）と限界負荷トルク（Ｗ２）とを比較する。
ステップ６  実負荷トルク（Ｗ１）が限界負荷トルク（Ｗ２）を超えると直ちに信号を出力し、機械を停止させる。
ステップ７  実負荷トルク（Ｗ１）と設定負荷トルク値（Ｗ０）とを比較し、駆動装置の劣化の有無を診断する。
【００１３】
本発明の第１実施例では、サーボモータにより駆動されるＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の駆動装置の故障予知方法において、故障の予知レベル閾値の入力が簡単で、加減速でのサーボモータのトルク急増によるノイズを除去した、サーボモータの実負荷トルクを常時監視することにより、最適な故障予知を実現することができるＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の故障予知方法を提供するものとなった。
本発明の第１実施例では、サーボモータにより駆動されるＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の駆動装置の故障予知方法において、入力が簡単な装置により、経年変化による工作機械の駆動装置の駆動力伝達系摺動部を構成する各摺動部部材の劣化・摩耗による、機械の致命的な異常となる限界値トルクと、加減速でのサーボモータのトルク急増によるノイズを除去したサーボモータの実負荷トルク値とを常時監視することにより、工作機械の致命的な駆動系の異常も監視できるＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の故障予知方法を提供するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の実施例の数値制御部、サーボ制御部、機械制御部のブロック図を示す。
【図２】本発明の実施例のＮＣ転造盤のサーボモータ、駆動力伝達系を構成するボールネジ、歯車、ツールホルダに固定されたツールであるフォーミングラック64（左右１対）を含む各摺動部部材及び被加工ワークを示す概略ブロック図を示す。
【図３】本発明の実施例のＮＣブローチ盤のラム移動用サーボモータ、駆動力伝達系を構成するボールネジ、歯車、を含む各摺動部部材及び被加工ワークを示す概略前面斜視図である。
【図４】本発明のＮＣ転造盤又はＮＣブローチ盤の故障予知方法をフローチャートで示す。
【符号の説明】
【００１５】
１：ＮＣヘリカルブローチ盤    ４：ブローチ  ９：記憶装置  11、61 ：サーボモータ
62、12 ：歯車    64、13 ：ボールネジ  14：サーボモータの加減速時の負荷トルクを除去した実負荷トルク（Ｗ１）を常時読み出しできる機能を有する数値制御装置  
60：ＮＣ転造盤    70：数値制御部
【図１】
2006309553.tif 000003
【図２】
2006309553.tif 000004
【図３】
2006309553.tif 000005
【図４】
2006309553.tif 000006