(57)【要約】【課題】ネットワークで接続された複数の工作機械の故障をより簡易な構成で効率的に検出することが可能な技術を提供すること。【解決手段】ネットワークと、前記ネットワークに接続する複数の製造セルと、前記ネットワークに接続し、前記複数の製造セルを管理する管理装置と、を含む管理システムであって、前記製造セルは、工作機械と、前記工作機械を制御する制御装置であって、前記工作機械の主軸位置決め軸の振動状態を解析し、解析結果を前記ネットワークを介して送信する制御装置と、を有し、前記管理装置は、前記制御装置が送信する前記解析結果を受信する通信部と、前記受信した前記解析結果を比較し、前記各製造セルの前記工作機械の振動状態を比較し、いずれかの前記工作機械の主軸故障を検出する検出部と、を有し、前記通信部は、前記検出部が、前記主軸故障を検出した場合に、故障信号を前記ネットワークを介して送信する。【選択図】図５
2018055383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークと、前記ネットワークに接続する複数の製造セルと、前記ネットワークに接続し、前記複数の製造セルを管理する管理装置と、を含む管理システムであって、
前記製造セルは、
工作機械と、
前記工作機械を制御する制御装置であって、前記工作機械の主軸位置決め軸の振動状態を解析し、解析結果を前記ネットワークを介して送信する制御装置と、を有し、
前記管理装置は、
前記制御装置が送信する前記解析結果を受信する通信部と、
前記受信した前記解析結果を比較し、前記各製造セルの前記工作機械の振動状態を比較し、いずれかの前記工作機械の主軸故障を検出する検出部と、を有し、
前記通信部は、前記検出部が、前記主軸故障を検出した場合に、故障信号を前記ネットワークを介して送信する管理システム。
【請求項２】
請求項１記載の管理システムに用いられる前記管理装置であって、
前記制御装置が送信する前記解析結果を受信する通信部と、
前記受信した前記解析結果を比較し、前記各製造セルの前記工作機械の振動状態を比較し、いずれかの前記工作機械の主軸故障を検出する検出部と、を有し、
前記通信部は、前記検出部が、前記主軸故障を検出した場合に、故障信号を前記ネットワークを介して送信する管理装置。
【請求項３】
前記検出部は、前記受信した解析結果に基づき、前記各工作機械の前記振動状態の周波数スペクトル強度を比較し、所定のしきい値以上に強度が異なる周波数スペクトルを検出し、検出したスペクトルの強度の変化を周期的に監視することによって、前記工作機械の主軸故障を検出する請求項２記載の管理装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記受信した解析結果に基づき、前記各工作機械の前記振動状態の周波数スペクトル強度を比較し、所定のしきい値以上に強度が異なる周波数スペクトル強度を有する前記工作機械に主軸故障が発生したと判断する請求項２又は３に記載の管理装置。
【請求項５】
前記通信部は、前記解析結果の所定周波数範囲のスペクトル強度を、前記ネットワークを介して定期的に受信する請求項２から４のいずれか１項に記載の管理装置。
【請求項６】
前記制御装置は、所定の主軸状態における前記工作機械の前記主軸位置決め軸の主軸位置決め用サーボモータのフィードバック信号を周波数解析し、周波数スペクトル強度を得、前記周波数スペクトル強度を含む前記解析結果を送信する請求項１記載の管理システム。
【請求項７】
前記通信部は、前記検出部が、前記主軸故障を検出した場合に、故障信号を、前記ネットワークを介して、前記故障が検出された前記工作機械を有する前記製造セル、又は、上位制御装置、のいずれか一方又は双方に対して送信する請求項２から５のいずれか１項に記載の管理装置。
【請求項８】
請求項１記載の管理システムに用いられる前記管理装置を用いて、前記工作機械の主軸故障を検出する主軸故障検出方法であって、
前記制御装置が送信する前記解析結果を受信する第１の通信工程と、
前記受信した前記解析結果を比較し、前記各製造セルの前記工作機械の振動状態を比較し、いずれかの前記工作機械の主軸故障を検出する検出工程と、
前記検出工程において、前記主軸故障を検出した場合に、故障信号を前記ネットワークを介して送信する第２の通信工程と、を含み、
前記工作機械の主軸故障を検出する管理装置を用いた主軸故障検出方法。
【請求項９】
請求項１記載の管理システムに用いられる前記管理装置として、コンピュータを動作させるコンピュータプログラムであって、
前記制御装置が送信する前記解析結果を受信する第１の通信手順と、
前記受信した前記解析結果を比較し、前記各製造セルの前記工作機械の振動状態を比較し、いずれかの前記工作機械の主軸故障を検出する検出手順と、
前記検出手順において、前記主軸故障を検出した場合に、故障信号を前記ネットワークを介して送信する第２の通信手順と、を、前記コンピュータに実行させるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の主軸故障を検出する管理システムに関する。特に、ネットワークに接続された複数の工作機械を管理する管理装置であって、当該工作機械の主軸故障を検出する管理装置及びコンピュータプログラムに関する。また、管理装置を用いた主軸故障検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械の主軸故障が発生すると、加工対象であるワークに対する加工精度が低下し、不良ワークを発生させる可能性がある。
なお、「主軸故障」とは、主軸の各部の破損・摩耗・変形、及び、主軸の各部がその本来の機能を発揮できない状態になることを言い、例えば、主軸のベアリング等が破損する場合等が挙げられる。「主軸故障」には、主軸に付随する（取り付けられている）部品等の破損・摩耗・変形、及び、当該部品がその機能を発揮できない状態になること等も含めてよい。
【０００３】
このように、主軸故障に起因するワークの加工精度の低下等を回避する一手法として、主軸故障を検出する装置を採用することが考えられる。
例えば主軸のベアリング（bearing）等が破損した場合、主軸のスラスト（thrust）方向とラジアル（radial）方向に、ベアリングを構成する球（鋼球）等に応じた特定の周波数の振動が発生することが知られている。そこで、ＡＥ（Acoustic  Emission）センサや加速度センサを主軸に取り付けて、それらのセンサ出力を解析して異常を検出する装置を構成することが考えられる。
【０００４】
このように、センサを主軸に取り付けて、そのセンサ出力を解析する装置を利用する場合の工作機械において、異常を検出する構成の構成図が図６に示されている。
まず、図６に示すように、主軸１０に、センサ１２ａ、１２ｂが取り付けられている。ここで、センサ１２ａは、例えばＡＥセンサであり、センサ１２ｂは、例えば加速度センサとしてよい。これらセンサ１２ａ、１２ｂの出力信号は増幅器１４で増幅されて解析装置１６に供給される。解析装置１６は、例えばコンピュータであり、センサ１２ａ、１２ｂの出力信号を解析して、異常が発生していると判断する場合は、故障検出信号を外部に出力する。解析装置１６であるコンピュータのプログラムが、所定のアルゴリズムで、センサ１２ａ、１２ｂの出力信号の解析を実行し、異常が発生しているか否か判断する。また、このような解析装置１６の原理や、解析装置１６等の装置を用いて主軸故障を検出する方法が、例えば下記特許文献１に開示されている。
【０００５】
一方、主軸モータの電流値等から負荷変動を検出して、工作機械の各部の故障を検出する方法が下記特許文献２に開示されている。同文献に開示されている方法は、負荷変動特に工具の破損検出を、負荷変動に基づき行うことを主たる目的としている。この特許文献２に記載の方法は、負荷変動、すなわち負荷量のみを記録して検出するものであり、特定の周波数の変動は記録していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−７４５４５号公報
【特許文献２】特公昭５９−４９１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように新たなセンサ１２を利用する従来の技術（特許文献１）を用いた場合は、新たなセンサ１２や解析装置１６を追加する必要があり、装置構成が複雑になってしまう。さらに、これらセンサ１２や解析装置１６のための設置スペースが必要となってしまう。
また、モータの電流値から負荷変動を検出する方法（特許文献２）では、負荷に関連する現象を検出することはできるが、ベアリングの破損等の主軸故障を検出することは困難であると考えられる。さらに、この方法では、負荷変動を検出するのみで、特定の周波数変動は記録していない。
【０００８】
このような従来の故障検出の技術では、複数の工作機械を一括して故障検出することは想定されていない。そのため、工作機械がネットワーク（例えば工場内ＬＡＮ等）の上に複数個存在する場合は、工作機械毎に解析装置を設けることや、工作機械毎に負荷変動を検出する必要があり、全体のシステムが複雑で、大規模なものとなりがちである。
本発明は、係る課題に鑑みなされたものであり、その目的は、ネットワークで接続された複数の工作機械の故障をより簡易な構成で効率的に検出することが可能な技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ところで、本願発明者らは、主軸と送り軸とを備えた工作機械の主軸の故障検出を、主軸の位置決め用サーボモータのフィードバックを利用して行う技術を独自に開発している。この独自の技術は、例えば、主軸故障時に生じるスラスト方向の振動を、同スラスト方向の位置決め用サーボモータのフィードバックを解析することによって、主軸の故障を検出することができる。
この独自の技術を用いて、上述したような複数の工作機械について故障検出を行うことができる。特に、本発明においては、複数の工作機械の解析結果を比較することによって、より簡易な構成で、効率よく主軸故障を検出することを実現している。本発明が採用する具体的な手段は、以下の通りである。
【００１０】
（１）本発明に係る管理システムは、ネットワークと、前記ネットワークに接続する複数の製造セル（例えば、後述する製造セル１０４）と、前記ネットワークに接続し、前記複数の製造セルを管理する管理装置（例えば、後述する生産管理装置１００）と、を含む管理システム（例えば、後述する生産管理システム３０）であって、前記製造セルは、工作機械と、前記工作機械を制御する制御装置（例えば、後述する制御装置２２）であって、前記工作機械の主軸位置決め軸の振動状態を解析し、解析結果を前記ネットワークを介して送信する制御装置と、を有し、前記管理装置は、前記制御装置が送信する前記解析結果を受信する通信部（例えば、後述する通信部５０２）と、前記受信した前記解析結果を比較し、前記各製造セルの前記工作機械の振動状態を比較し、いずれかの前記工作機械の主軸故障を検出する検出部（例えば、後述する検出部５０４）と、を有し、前記通信部は、前記検出部が、前記主軸故障を検出した場合に、故障信号を前記ネットワークを介して送信する。
【００１１】
（２）  （１）記載の管理システムに用いられる前記管理装置であって、前記制御装置が送信する前記解析結果を受信する通信部と、前記受信した前記解析結果を比較し、前記各製造セルの前記工作機械の振動状態を比較し、いずれかの前記工作機械の主軸故障を検出する検出部と、を有し、前記通信部は、前記検出部が、前記主軸故障を検出した場合に、故障信号を前記ネットワークを介して送信してよい。
【００１２】
（３）前記検出部は、前記受信した解析結果に基づき、前記各工作機械の前記振動状態の周波数スペクトル強度を比較し、所定のしきい値以上に強度が異なる周波数スペクトルを検出し、検出したスペクトルの強度の変化を周期的に監視することによって、前記工作機械の主軸故障を検出してよい。
【００１３】
（４）前記検出部は、前記受信した解析結果に基づき、前記各工作機械の前記振動状態の周波数スペクトル強度を比較し、所定のしきい値以上に強度が異なる周波数スペクトル強度を有する前記工作機械に主軸故障が発生したと判断してよい。
【００１４】
（５）前記通信部は、前記解析結果の所定周波数範囲のスペクトル強度を、前記ネットワークを介して定期的に受信してよい。
【００１５】
（６）前記制御装置は、所定の主軸状態における前記工作機械の前記主軸位置決め軸の主軸位置決め用サーボモータのフィードバック信号を周波数解析し、周波数スペクトル強度を得、前記周波数スペクトル強度を含む前記解析結果を送信してよい。
【００１６】
（７）前記通信部は、前記検出部が、前記主軸故障を検出した場合に、故障信号を、前記ネットワークを介して、前記故障が検出された前記工作機械を有する前記製造セル、又は、上位制御装置、のいずれか一方又は双方に対して送信してよい。
【００１７】
（８）本発明の主軸故障検出方法は、（１）記載の管理システムに用いられる前記管理装置を用いて、前記工作機械の主軸故障を検出する主軸故障検出方法であって、前記制御装置が送信する前記解析結果を受信する第１の通信工程と、前記受信した前記解析結果を比較し、前記各製造セルの前記工作機械の振動状態を比較し、いずれかの前記工作機械の主軸故障を検出する検出工程と、前記検出工程において、前記主軸故障を検出した場合に、故障信号を前記ネットワークを介して送信する第２の通信工程と、を含む。
【００１８】
（９）本発明のコンピュータプログラムは、（１）記載の管理システムに用いられる前記管理装置として、コンピュータを動作させるコンピュータプログラムであって、前記制御装置が送信する前記解析結果を受信する第１の通信手順と、前記受信した前記解析結果を比較し、前記各製造セルの前記工作機械の振動状態を比較し、いずれかの前記工作機械の主軸故障を検出する検出手順と、前記検出手順において、前記主軸故障を検出した場合に、故障信号を前記ネットワークを介して送信する第２の通信手順と、を、前記コンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、別途外部センサを設けることなく、ネットワークで接続された複数の工作機械の故障検出を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る生産管理装置を含む生産管理システムの全体構成図である。
【図２】本実施形態に係る製造セルの構成ブロック図である。
【図３】本実施形態に係る制御装置の構成ブロック図である。
【図４】本実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】生産管理システムの構成ブロック図である。
【図６】従来の主軸故障を検出する際の機器の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態の好適な一例について図面に基づいて説明する。
第１．本実施形態における生産管理装置を含む生産管理システムの構成
図１には、本実施形態に係る生産管理装置１００を含む生産管理システム３０の全体構成図である。本実施形態における生産管理システム３０は、工場等における生産管理システム３０であり、ネットワーク１０２を介して、生産管理装置１００と、各製造セル１０４と、上位の管理部門１０６と、が接続されている。
生産管理システム３０は、請求の範囲の管理システムの好適な一例に相当する。
【００２２】
ネットワーク１０２は、工場内ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信ネットワークであり、有線でも、無線でもよい。また、例えばＥｔｈｅｒＮｅｔ（登録商標）等で構成してもよい。また、ネットワークは、請求の範囲のネットワークの好適な一例に相当する。
製造セル１０４は、工作機械と、この工作機械を制御する制御装置２２と、を含む製造セルである。本実施形態では１個の工作機械と１個の制御装置２２とを含む例を説明するが、複数の工作機械や複数の制御装置２２と、が含まれていてもよい。また、製造セルは、請求の範囲の製造セルの好適な一例に相当する。
【００２３】
製造セル１０４の好適な一例を示す構成図が図２に示されている。図２では、理解を容易にするために、工作機械の一部の構成、主軸１０を中心として構成と、工作機械を制御する制御装置２２と、が示されている。
工作機械の主軸１０は、ベアリング１１によって軸支されており、主軸１０の軸を中心として回転可能である。さらに、本実施形態に係る工作機械は、主軸１０の位置決め用のサーボモータ２０を備えており、このサーボモータ２０を回転させることによって、送り軸２１を駆動し、主軸１０の位置を決めることができる。なお、送り軸２１は、主軸位置決め用軸の好適な一例に相当する。
【００２４】
図２に示すように、本実施形態に係る工作機械は、この制御装置２２を用いてサーボモータ２０を制御する。また、制御装置２２が出力する制御信号は、増幅器２４によって増幅されてから、サーボモータ２０に対して出力される。また、サーボモータ２０から、フィードバック信号が、制御装置２２に対して出力されている（図２参照）。
【００２５】
本実施形態に係る制御装置２２は、サーボモータ２０から得られるフォードバック信号を解析することによって、主軸故障を検出している。このような構成によって、別途センサや解析装置を備えさせる必要がなく、より簡易な構成で、主軸故障を検出することができる。
このような構成によって、制御装置２２は、例えば、主軸故障時に生じるスラスト方向の振動を、同方向の位置決め用サーボモータ２０のフィードバック信号を解析することができる。そして、係る解析の結果を、深度状態を表す信号を振動状態（振動の解析結果）として外部にネットワーク１０２を介して出力する。この出力される解析結果は、様々な解析結果を含んでよく、フーリエ変換等によって得られた周波数スペクトル強度を含めてもよい。
なお、制御装置２２は、スラスト方向の振動の信号強度が所定の閾値より大きい場合に、主軸故障が発生したと判断し、外部に故障を示すような検出信号を出力してもよい。
【００２６】
また、制御装置２２には、「主軸状態」の情報や、解析開始を示す信号等が外部から供給されているが、これらを利用して各種の判断を行ってもよい。
なお、制御装置２２は、請求の範囲の制御装置の好適な一例に相当する。また、サーボモータ２０は、請求の範囲の位置決め用サーボモータの好適な一例に相当する。
【００２７】
第２．制御装置２２の構成・動作
図３には、本実施形態における制御装置２２の構成図が示されている。制御装置２２は、例えばコンピュータで構成することが好ましく、図２に示す各部も、コンピュータのハードウェア（ＣＰＵや、外部とのインターフェース）やプログラム（制御装置２２の各機能を実現するプログラム）から構成することが好ましい。
【００２８】
図３に示すように、制御装置２２は、フィードバック取得部２２２と、サーボモータ制御部２２４と、解析・検出部２２６と、を備えている。
【００２９】
２−１．フィードバック取得部
フィードバック取得部２２２は、サーボモータ２０から供給されるフィードバック信号を受信するインターフェースであり、コンピュータのＩ／Ｏインターフェースを利用することも好適である。また、フィードバック取得部２２２は、サーボモータ２０から出力されるフィードバック信号がアナログ信号である場合、これをデジタル信号に変換するＡＤ変換機能を備えさせてもよい。フィードバック取得部２２２はこのようにして取得したフィードバック信号を、解析・検出部２２６に供給する。
このようなフィードバック信号の受信処理は、図４の工程S4-1に該当する。
サーボモータ２０が出力するフィードバック信号は、サーボモータ２０の電流値、速度、又は、位置のいずれか１種以上の信号を利用することができる。これらの信号が、サーボモータ２０の動作を表す信号であるので、いずれかの信号を解析すれば、主軸故障をより正確に検出することができると考えられる。フィードバック取得部２２２は、これらの信号を、必要に応じてデジタル信号に変換してから解析・検出部２２６に供給する。
【００３０】
フィードバック取得部２２２は、上述したようにＩ／Ｏインターフェースや、ＡＤ変換手段等のハードウェアにより構成されるが、これらＩ／ＯインターフェースやＡＤ変換手段等を制御するプログラムと、このプログラムを実行するコンピュータのＣＰＵとから構成されてもよい。
【００３１】
２−２．サーボモータ制御部
サーボモータ制御部２２４は、図示しない外部の制御装置からの指令に従ってサーボモータ２０の制御信号を出力する。図１の増幅器２４は、制御信号をサーボモータ２０を駆動できる電力にまで増幅し、増幅した制御信号をサーボモータ２０に印加する。このサーボモータ制御部２２４は、外部に制御信号を出力するインターフェースと、上位制御装置からの指令に基づき制御信号を作るプログラムと、このプログラムを実行するコンピュータのＣＰＵと、から構成される。
【００３２】
２−３．解析・検出部
解析・検出部２２６は、フィードバック取得部２２２が取得したフィードバック信号を解析する。本実施形態における解析は、フーリエ変換等を用いて、フィードバック信号を、周波数スペクトル強度に変換する処理である。
この解析・検出部２２６は、フィードバック信号を解析するが、特に、工作機械が非加工状態である場合に、解析を行う例を本実施形態では説明する。もちろん、加工状態である場合のフィードバック信号を解析してもよい。
比加工状態であるか否かは、外部からの種々の信号を用いて判断してよい。工作機械が加工状態であるか否かは、種々の方法で知ることができる。例えば、外部の制御装置からの信号で、工作機械が加工状態か、非加工状態であるかを知ることも好適である。外部の制御装置は、数値制御装置等であることが好ましいが、操作者が操作する種々のコンピュータや端末であってもよい。
解析・検出部２２６は、このように、工作機械が加工状態か、非加工状態であるかを検査する処理を実行するが、その処理は図４の工程Ｓ４−２に該当する。
【００３３】
工作機械が非加工状態である場合は、工程Ｓ４−３において、解析・検出部２２６は、フィードバック信号をフーリエ変換して、周波数スペクトル強度に変換する。
【００３４】
解析・検出部２２６は、得られた周波数スペクトル強度を、解析結果として、そのまま、ネットワーク１０２上に送信してもよいが、データ量が膨大になりがちである。そこで、本実施形態においては、解析・検出部２２６は、周波数スペクトル強度の中から所定のしきい値以上の振幅値（ピーク値）を有する周波数を検出し、その強度（振幅・ピーク値）が大きい周波数のみを解析結果として送信する。これによって、特徴的な周波数のみを送信することができるので、その信号を受信した生産管理１００等が工作機械の故障の状態を少ない情報で効率的に判断することができる。
なお、所定のしきい値以上の振幅値が数多くある場合は大きい順に、上位Ｋ個の周波数のみを送信することも好ましい。Ｋは１以上の自然数であり、例えば２〜２０の間の自然数が好適に用いられる。
なお、一般的に言えば、一番振幅が大きな周波数スペクトルは、主軸の回転数の周波数であるが、当該周波数は自明であるので、取り除いて、解析結果には含めないことも好適である。
なお、ここで、振幅の大きさ、スペクトルのピーク値を検出する例を示したが、所定の周波数範囲毎に強度を判断してもよい。この場合、各周波数帯毎の強度が、送信される解析結果に含まれてよい。
また、フーリエ変換によって得られた周波数スペクトル強度の中で、あまりにも高い周波数や低い周波数は、明らかに解析の対象とはなり得ないため、削除することも好適である。
【００３５】
次に、制御装置２２の解析・検出部２２６は、このようにして得られた解析結果をネットワーク１０２を介して送信する。この解析結果の送信処理は、図４の工程Ｓ４−４に該当する。解析結果は、各製造セル１０４毎に送信され、ネットワーク１０２を介して、生産管理装置１００に集められて、主軸故障の判断に利用される。
なお、この送信処理は、一定周期毎に実行されることが好ましい。周期としては様々な周囲をとることができる。
解析・検出部２２６もまた、これまで述べた機能を実現するプログラムと、このプログラムを実行するＣＰＵと、ネットワーク１０２とのインターフェースと、から構成することができる。プログラムは、請求の範囲のコンピュータプログラムの好適な一例に相当する。
【００３６】
第３．主軸故障の検出
このように、本実施形態においては、ネットワーク１０２を介して、複数の製造セル１０４から、解析結果を送信させている。この解析結果は、製造セル１０４に含まれる工作機械の動作の状態を示す物である。動作の状態、例えばフィードバック信号そのものを送信したのでは、その情報量が膨大な物となりがちである。そこで、本実施形態においては、周波数スペクトル強度に変換して、かつ、その中の強度が強い周波数の情報のみを送ることにしている。従って、情報量を少なくすることができると共に、工作機械の動作の状態を迅速に生産管理装置１００に集めることができる。
【００３７】
さて、本実施形態においては、管理する工作機械の基本的な仕様、少なくとも主軸の仕様が同様のものであることを前提としている。同様の仕様であれば、故障時に他の工作機械と異なる周波数の信号を発生するので、故障検出が行いやすくなるからである。
さらにまた、非加工状態で、同様の回転数で各主軸が回転していることを前提としている。加工状態の場合は、加工の内容によって様々な周波数の信号が発生するので、故障の診断が困難になると考えられる。
これらのことを前提として、ネットワーク１０２で接続された複数の工作機械の主軸故障の検出を説明する。
【００３８】
３−１．原理
（１）原理１
主軸の故障前に、主軸振動の周波数スペクトルのある成分（の振幅）が大きくなることが知られている。しかし、どの成分が大きくなるかは、各工作機械によって異なる。したがって、このような特徴を利用して主軸故障を検出しようとする場合には、予め正常な場合の周波数スペクトルを記録しておくことが好ましい。
そして、定期的（周期的）にその工作機械の周波数スペクトル強度を検査し、従前の周波数スペクトル強度と比較することによって、故障の検出を行うことができる。特に、定期的に工作機械の周波数スペクトルを検出する場合は、加工時のスペクトルを利用することが好適である。
しかし、この原理によれば、予め正常時のデータを記録しておく必要があり、故障検出までに一定の準備期間が必要である。
【００３９】
（２）原理２
そこで、本実施形態では、正常時の周波数スペクトル強度を記録する必要がなく、各工作機械の間で、周波数スペクトル強度を相互に比較する手法を主に説明する。このように、同仕様の工作機械間で相対的なスペクトル比較をすることによって、その中から、以上のある工作機械を検出することができる。
本実施形態においては、同型の工作機械を用いて、同様の回転数の主軸回転を行わせる。これを定期的（周期的）に行い、その際のフィードバック信号の解析を各制御装置２２に行わせると共に、その解析結果を、ネットワーク１０２を介して生産管理装置１００まで送信させる。
また、例えば、制御装置２２は、解析結果として、周波数スペクトル強度の内、大きいｋ種（例えば５種）の周波数を取り出して、選択結果として送信することも好適である。生産管理装置１００は、送信されてきた解析結果を、各工作機械の間で比較し、他の工作機械から外れた周波数スペクトル強度を有する工作機械を見つけることができる。言い換えれば、例えば、ある一台が主軸に異常が生じた場合にはその周波数スペクトル強度中に特異な周波数成分が検知されるのである。この場合は異常が生じたとして、上位の管理部門や、その異常を生じた工作機械の製造セル１０４に通知する。
本実施形態によれば、このような処理によって、故障時の振動周波数スペクトルが明らかでない新しい工作機械用いて製造セル１０４を構成する場合でも、故障診断を行うことができる。
【００４０】
第４．生産管理装置の構成と、その動作
生産管理装置１００の構成ブロック図を中心として生産管理システム３０の構成図が図５に示されている。
生産管理装置１００は、通信部５０２と、検出部５０４と、監視部５０６と、比較部５０８と、データベース５１０と、これら構成を結ぶバス５１２と、から構成されている。
生産管理装置１００は、基本的にコンピュータで構成され、構成する各部も、主として、その機能を実現するコンピュータプログラムと、そのコンピュータプログラムを実行するＣＰＵと、から構成される。
【００４１】
４−１．通信部
通信部５０２は、ネットワーク１０２とのインターフェースであり、インアーフェースとなるハードウェアと、それを制御するコンピュータプログラムと、コンピュータプログラムを実行するＣＰＵと、から構成される。
【００４２】
４−２．検出部
検出部５０４は、通信部５０２が受信した解析結果を検出する部分であり、その機能を実現するコンピュータプログラムと、それを実行するＣＰＵと、から構成される。
本実施形態における検出部は、通信部５０２が解析結果を受信すると、工作機械の間でそれらを比較する。すなわち、振動状態を比較するのである。そして、振動状態が他と異なる工作機械があれば、それを主軸故障と判断するのである。主軸故障と判断した場合、その対応する工作機械が含まれる製造セル１０４にその旨が通知され、停止等の処置が行われる。また、同時に上位の管理部門への報告が行われ、主軸故障が発生した工作機械とその製造セルの報告がなされる。
このような比較は、具体的には、送信されてきた周波数の比較を行うことによって実現される。上述したように、周波数スペクトル強度の大きな順にｋ個の周波数が送信されてくるので、その周波数を比較し、同一周波数であれば、故障が発生していないと判断する。ただし、完全に同一になることはなく、誤差が含まれると考えられるので、所定のｍ％程度の差であれば、それらの周波数は同一周波数であると判断することが妥当である。ここで、ｍは所定の実数である。例えば０．１〜１０の間で選ぶことも妥当である。０．１〜２０の間で選択してもよい。
検出部５０４は、請求の範囲の検出部の好適な一例に相当する。
【００４３】
４−３．監視部、比較部、データベース
監視部５０６は、周波数スペクトル強度の監視を行い、データベース５１０に記録していく。比較部５０８は、送信されてくる周波数スペクトル強度を、過去の周波数スペクトルと比較し、所定のしきい値より大きな差があれば、主軸故障が発生したと判断する。比較部５０８は、主軸故障が発生した場合は、検出部５０４に報告し、検出部５０４は、上記と同様に、主軸故障が発生した工作機械を含む製造セルにその旨を通知すると共に、上位の管理部門にも通知を行う。
監視部５０６、比較部５０８は、上記機能を実現するコンピュータプログラムと、そのコンピュータプログラムを実行するＣＰＵと、から構成される。また、データベース５１０は所定の記憶手段で構成することができる。
【００４４】
第５．変形例
（１）上記実施形態では、フィードバック信号を利用したが、フィードバック信号は、サーボモータ２０の電流、速度、又は位置を表す信号を利用してよい。また、サーボモータ２０の動作を表す信号であれば他の信号をフィードバック信号として利用してもよい。また、「速度」は、角速度でもよいし、回転数（ｒｐｍ等）でもよい。また、「位置」は、回転角度でもよいし、回転量（角度）であってもよい。
また、電流、速度、又は位置のうち、いずれか１種の信号だけでもよいし、２種以上の信号を利用してもよい。
【００４５】
（２）上記実施形態では、周波数スペクトル強度として、振幅、ピーク値を説明した。さらに、信号の強度とは、例えば、実効値でもよいし、平均値でもよい。
【００４６】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、前述した実施形態は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したに過ぎない。本発明の技術的範囲は、前記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４７】
１０  主軸
１１  ベアリング
１２、１２ａ、１２ｂ  センサ
１４、２４  増幅器
１６  解析装置
２０  サーボモータ
２１  送り軸
２２  制御装置
３０  生産管理システム
１００  管理装置
１０２  ネットワーク
１０４  製造セル
１０６  上位の管理部門
２２２  フィードバック取得部
２２４  サーボモータ制御部
２２６  解析・検出部
５０２  通信部
５０４  検出部
５０６  監視部
５０８  比較部
５１０  データベース
５１２  バス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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