(57)【要約】【課題】通常動作パターンと診断動作パターンとに切り替えて機械装置を制御する制御装置からトリガ信号を受信しなくても、転がり機械要素の振動データの収集を開始することができる転がり機械要素用のデータ収集装置を提供する。【解決手段】データ収集装置６は、機械装置１の状態を検出するトリガ用センサ７の出力に基づいて、機械装置１が診断動作パターンで動作する状態にあることを判断する。そして、この判断をトリガとして、診断動作パターンにおける転がり機械要素４の振動データの収集を開始する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置が転がり機械要素を含む機械装置を通常動作パターンと診断動作パターンとに切り替えて制御する転がり機械要素用のデータ収集装置であって、
前記機械装置の状態を検出するトリガ用センサの出力に基づいて、前記機械装置が前記診断動作パターンで動作する状態にあることを判断し、
この判断をトリガとして、前記診断動作パターンにおける前記転がり機械要素の振動データの収集を開始する転がり機械要素用のデータ収集装置。
【請求項２】
前記機械装置が工作機械であり、
前記トリガ用センサが前記工作機械の主軸のモータの電流値を測定することを特徴とする請求項１に記載の転がり機械要素用のデータ収集装置。
【請求項３】
前記診断動作パターンにおいて、前記制御装置が前記転がり機械要素を一定速度で動作させることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり機械要素用のデータ収集装置。
【請求項４】
制御装置が転がり機械要素を含む機械装置を通常動作パターンと診断動作パターンとに切り替えて制御する転がり機械要素用のデータ収集方法であって、
前記機械装置の状態を検出するトリガ用センサの出力に基づいて、前記診断動作パターンで動作する前の状態に前記機械装置があることを判断し、
この判断をトリガとして、前記転がり機械要素の振動データの収集を開始する転がり機械要素用のデータ収集方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり機械要素用のデータ収集装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアガイド、ボールねじ、軸受等の転がり機械要素が知られている。転がり機械要素は、機械装置が円滑に動作するように機械装置の各部に組み込まれる。転がり機械要素を含む機械装置を長期間使用すると、転がり機械要素の転動体や転動体転走面が摩耗や損傷する故障が発生する。転がり機械要素の故障は、機械装置の加工精度を低下させ、又は位置決め精度を低下させる。転がり機械要素の故障を早期に発見するために、転がり機械要素を定期的に診断することが行われている。
【０００３】
従来の転がり機械要素用の診断システムとして、特許文献１には、転がり機械要素の振動を測定する振動センサと、転がり機械要素を含む機械装置を通常動作パターンと診断動作パターンとに切り替えて制御する制御装置と、を備える診断システムが開示されている。
【０００４】
制御装置は、転がり機械要素を含む機械装置を通常動作パターンと診断動作パターンとに切り替えて制御する制御部と、診断動作パターンにおける転がり機械要素の振動データを収集し、転がり機械要素に故障が発生しているか否かを判断する診断部と、を備える。診断部は、制御部から診断動作パターン開始のトリガ信号を受け、このトリガ信号をトリガとして、振動データの収集を開始する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１６４３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、ＩｏＴ（Internet of Things）の進化に伴って、機械装置の各部に組み込まれる多数の転がり機械要素の振動データを収集できるように、データ収集装置を後付けすることが要請されている。従来の診断システムにおいて、データ収集装置を後付けしようとすると、データの収集を開始するために、データ収集装置が制御装置から診断動作パターン開始のトリガ信号を受信する必要がある。しかし、制御装置からトリガ信号を受信するためには、制御装置のソフトウェアやハードウェアの改造が必要になる。通常、制御装置の改造は、制御装置を製造・販売するメーカが行うので、制御装置を使用するユーザにとって大きな負担になる（例えば時間、コスト及び労力がかかる）。
【０００７】
そこで本発明は、通常動作パターンと診断動作パターンとに切り替えて機械装置を制御する制御装置からトリガ信号を受信しなくても、転がり機械要素の振動データの収集を開始することができる転がり機械要素用のデータ収集装置及び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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、制御装置が転がり機械要素を含む機械装置を通常動作パターンと診断動作パターンとに切り替えて制御する転がり機械要素用のデータ収集装置であって、前記機械装置の状態を検出するトリガ用センサの出力に基づいて、前記機械装置が前記診断動作パターンで動作する状態にあることを判断し、この判断をトリガとして、前記診断動作パターンにおける前記転がり機械要素の振動データの収集を開始する転がり機械要素用のデータ収集装置である。
【０００９】
本発明の他の態様は、制御装置が転がり機械要素を含む機械装置を通常動作パターンと診断動作パターンとに切り替えて制御する転がり機械要素用のデータ収集方法であって、前記機械装置の状態を検出するトリガ用センサの出力に基づいて、前記機械装置が前記診断動作パターンで動作する状態にあることを判断し、この判断をトリガとして、前記転がり機械要素の振動データの収集を開始する転がり機械要素用のデータ収集方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、制御装置からトリガ信号を取得しなくても、診断動作パターンにおける転がり機械要素の振動データの収集を開始することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態のデータ収集装置を備える診断システムのブロック図である。
【図２】本実施形態のデータ収集装置のＣＰＵが実行するプログラムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態の転がり機械要素用のデータ収集装置を詳細に説明する。ただし、本発明の転がり機械要素用のデータ収集装置は種々の形態で具体化することができ、明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態のデータ収集装置を備える診断システムのブロック図を示す。本実施形態のデータ収集装置は、転がり機械要素として、工作機械のステージに組み込まれるリニアガイドの振動データを収集する。１は機械装置としての工作機械、２は工作機械の主軸、３は工作機械のステージ、４はリニアガイド、５は制御装置、６はデータ収集装置、７はトリガ用センサ、８は振動センサである。
【００１４】
工作機械１は、工具に回転運動を与える主軸２と、主軸２のモータ２ａに電力を供給するアンプ９と、加工対象物に送り運動を与えるステージ３と、ステージ３のモータ３ａに電力を供給するアンプ１０と、モータ２ａ，３ａを制御する制御装置５と、を備える。
【００１５】
ステージ３は、テーブル１１と、テーブル１１をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の少なくとも一つの軸方向に駆動させるモータ３ａと、テーブル１１の移動を案内するリニアガイド４と、を備える。リニアガイド４は、転動体転走面を有する軌道レール４ａと、軌道レール４ａに多数のボール、ローラ等の転動体を介して移動可能に組み付けられ、転動体転走面を有するブロック４ｂと、を備える。ブロック４ｂには、転動体が循環できるように循環路が設けられる。
【００１６】
工作機械１には、リニアガイド４の他にも、ステージ３のねじ軸１２の回転運動を直線運動に変換するボールねじ１３、ねじ軸１２の回転を案内するベアリング１４、主軸２の回転を案内するベアリング（図示せず）が組み込まれる。これらは、転動体転走面を有する軌道部材と、軌道部材に複数の転動体を介して相対移動可能に組み付けられ、転動体転走面を有する移動部材と、を備える転がり機械要素である点で共通する。このため、データ収集装置６は、ボールねじ１３、ベアリング１４の振動データを収集することもできる。
【００１７】
制御装置５は、ＮＣ、ＣＮＣ、ＰＬＣ等のコンピュータである。制御装置５は、工作機械１を通常動作パターンと診断動作パターンとに切り替えて制御する。
【００１８】
通常動作パターンは、工作機械１が加工対象物を加工するための動作パターンである。通常動作パターンは、工作機械１を使用するユーザによって作成される。通常動作パターンでは、例えば主軸２を回転させながらステージ３のテーブル１１を移動させる。制御装置５は、通常動作パターン用のプログラムにしたがって電流指令を作成し、電流指令をアンプ９，１０に送信する。アンプ９，１０は、電流指令にしたがってモータ２ａ，３ａに電力を供給する。
【００１９】
診断動作パターンは、ステージ３のリニアガイド４を診断するための動作パターンであり、定期的に行われる。診断動作パターンは、工作機械１を使用するユーザによって作成される。診断動作パターンでは、対象軸以外（例えば主軸２）を停止させたまま、対象軸（例えばステージ３のＸ軸）を一定速度で動作させる。対象軸以外を停止させることで、外乱の影響を低減することができる。制御装置５は、診断動作パターン用のプログラムにしたがって電流指令を作成し、電流指令をアンプ９，１０に送信する。アンプ９，１０は、電流指令にしたがってモータ２ａ，３ａに電力を供給する。
【００２０】
トリガ用センサ７は、工作機械１の状態を検出する。この実施形態では、トリガ用センサ７は、主軸２のモータ２ａの電流値を測定する電流センサである。主軸２のモータ２ａの電流値を測定する理由は、以下のとおりである。
【００２１】
工作機械１の始動時には、主軸２の各部の温度を上げる暖気運転が行われる。暖気運転では、主軸２が所定時間回転し、その後主軸２が停止する。このため、主軸２のモータ２ａの電流値を測定すれば、暖気運転の終了を判断することができる。制御装置５が主軸２の暖気運転の終了後の所定時間経過後に診断動作パターンを実行するようにすれば、工作機械１が診断動作パターンで動作する状態にあることを判断することができる。
【００２２】
振動センサ８は、リニアガイド４の軌道レール４ａ及びブロック４ｂの少なくとも一方に取り付けられ、リニアガイド４の振動を測定する。振動センサ８には、例えば加速度センサ、変位センサ、ＡＥ（Acoustic Emission）センサ、超音波センサ等を用いることができる。
【００２３】
データ収集装置６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリ、インタフェース等を備えるコンピュータである。データ収集装置６は、トリガ用センサ７の出力に基づいて、工作機械１が診断動作パターンで動作する状態にあることを判断するトリガ部６ａと、トリガ部６ａの判断をトリガとして、診断動作パターンにおけるリニアガイド４の振動データの収集を開始する収集部６ｂと、を備える。トリガ部６ａ、収集部６ｂは、データ収集装置６のＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現される。
【００２４】
データ収集装置６には、収集した振動データを処理し、リニアガイド４に故障が発生したか否かを判断する診断部を設けることもできる。また、データ収集装置６が収集した振動データをインターネットを介してクラウドに送信し、クラウドに設けた診断部によってリニアガイド４に故障が発生したか否かを判断することもできる。さらに、データ収集装置６が収集した振動データをハードディスク、フラッシュメモリ、ＣＤ、ＤＶＤ等の記憶媒体に記憶させることもできる。
【００２５】
図２は、データ収集装置６のＣＰＵが実行するプログラムのフローチャートを示す。ここでは、主軸２のＸ秒間の暖気運転後、Ｙ秒経過後に診断動作パターンを実行するように制御装置５のプログラムが作成されているものとする。
【００２６】
データ収集装置６のトリガ部６ａには、主軸２のモータ２ａの電流を監視するために、トリガ用センサ７が出力する電流データが入力される（Ｓ１）。
【００２７】
データ収集装置６のトリガ部６ａは、電流データに基づいて、主軸２がＸ秒以上連続動作後、主軸２がＹ秒以上停止しているか否か判断する（Ｓ２）。
【００２８】
Ｓ２がＹＥＳならば、データ収集装置６の収集部６ｂは、振動センサ８が出力するリニアガイド４の振動データを記憶する。Ｓ２がＮＯならば、Ｓ１に戻り、再びトリガ用センサ７が出力する電流データを入力し、Ｓ２の条件が成立するまで繰り返す。
【００２９】
以上に本実施形態のデータ収集装置の構成を説明した。本実施形態のデータ収集装置によれば、以下の効果を奏する。
【００３０】
工作機械１の状態を検出するトリガ用センサ７の出力に基づいて、工作機械１が診断動作パターンで動作する状態にあることを判断し、この判断をトリガとして、リニアガイド４の振動データの収集を開始する。このため、制御装置５からトリガ信号を取得しなくても、診断動作パターンにおけるリニアガイド４の振動データの収集を開始することができる。
【００３１】
トリガ用センサ７が主軸２のモータ２ａの電流値を測定するので、主軸２の暖気運転後に工作機械１が診断動作パターンで動作する状態にあることを判断することができる。
【００３２】
制御装置５が診断動作パターンにおいてリニアガイド４を一定速度で動作させるので、毎回同一の動作パターンでリニアガイド４を診断することができる。また、振動レベルは、リニアガイド４の速度に依存する。リニアガイド４を診断するにあたって、通常はリニアガイド４の速度の情報が必要になるが、リニアガイド４を一定速度で動作させるので、速度の情報が不要になる。
【００３３】
なお、本発明は、上記実施形態に具現化されることに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で他の実施形態に具現化可能である。
【００３４】
例えば、上記実施形態では、機械装置が工作機械である例を説明したが、機械装置は産業用ロボット又はサービス用ロボットであってもよい。
【００３５】
上記実施形態では、トリガ用センサとして、主軸のモータの電流値を測定する電流センサを用いているが、主軸以外のモータの電流値を測定する電流センサを用いることもできる。また、工作機械が診断動作パターンで動作する状態にあることを検出する近接スイッチ等のセンサを用いることもできる。例えば、診断動作パターンにおいてステージのテーブルを通常動作パターンでは移動させない初期位置まで移動させるようにする場合、近接スイッチでテーブルの初期位置を検出すれば、工作機械が診断動作パターンで動作する状態にあることを判断することができる。さらに、トリガ用センサとして、振動センサを用いることもできる。
【符号の説明】
【００３６】
１…工作機械（機械装置）、２…主軸、２ａ…主軸のモータ、４…リニアガイド（転がり機械要素）、５…制御装置、６…データ収集装置、７…トリガ用センサ、８…振動センサ
【図１】
2019128165.tif 000003
【図２】
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