(57)【要約】本発明は、予防的保守の技術分野に関する。本発明は、回転機械の予防的保守を行う方法と装置とこの予防的保守装置を搭載した機械に関する。本発明の方法は、特にＣＮＣで動作する複数のモータ工作機械に適用すると有効である。本発明の方法は、（ａ）プログラムと前記プログラムを記憶したカードを、前記工作機械を制御するコンピュータに挿入するステップと、（ｂ）ＭＵＸを用意し、前記ＭＵＸを各モータと前記コンピュータに電気的に接続するステップと、（ｃ）計算された一定負荷慣性モーメント量と前記各モータにより駆動される定数とその一定負荷とを測定し、コンピュータに入力するステップと、（ｄ）一定負荷のモータを、停止時から最大速度更には自然停止までの連続的に走らすステップと、（ｅ）性能ファクタを記録するステップと、（ｆ）モータ＋一定の機械特定軸加速から、モータマイナス一定機械特定軸の複数の関係を計算するステップと、（ｇ）前記ステップ（ｆ）の関係に許容限界を設定するステップと、（ｈ）前記許容限界外となったいずれかの関係の詳細を表示するステップとからなる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にＣＮＣの下で動作する工作機械に有効で、前記工作機械の様々な機能を実現する複数のモータを具備する、回転工作機械装置の予防的保守データを生成する方法において、
（ａ）  プログラムと前記プログラムを記憶したカードを、前記工作機械を制御するコンピュータに挿入するステップと、
（ｂ）  多重化装置（ＭＵＸ）を用意し、前記ＭＵＸを各モータと前記コンピュータに電気的に接続するステップと、
（ｃ）  計算されたモータ＋一定の機械特定軸負荷慣性モーメント量（ＭＯＩ）を測定し、コンピュータに入力するステップと、
前記モーメント量は、各モータとその一定負荷により駆動され、
（ｄ）  一定負荷のモータを、停止時から最大速度更には自然停止までの連続的に走らすステップ。
（ｅ）  性能ファクタ（例、速度、電流、電圧ドロップ、時間、モータ・シャフトのトルク等）を記録するステップと、
（ｆ１）  モータ＋一定の機械特定軸加速から、モータマイナス一定機械特定軸の複数の関係、例えば、電流／トルクと、トルク／速度と、電流／速度と、入力パワー／速度と、立ち上げから最大速度までの測定値により得られる効率／速度を計算するステップと、
（ｆ２）  モータ＋一定機械特定軸安定状態から、例えば、モータマイナス一定負荷トルク・スペクトラム解析と、速度スペクトラム解析と、振動トルクの複数の関係を計算するステップと、
（ｆ３）  モータ＋一定機械特定軸減速から、モータマイナス一定負荷摩擦トルク／速度と、摩擦トルク・スペクトラム解析と、摩擦速度スペクトラム解析と、電圧／速度と、時間速度と、パワー／速度と、トルク／速度等の複数の関係を計算するステップと、
（ｇ）  前記ステップ（ｆ）の関係に許容限界を設定するステップと、
（ｈ）  前記許容限界外となったいずれかの関係の詳細を表示するステップと、
【請求項２】
モータシャフトの位置のデータを得る方法は、工作機械の製造の際にモータに予め組み込まれた前記モータシャフト・エンコーダとコンピュータとの間に電気的接続を確立することにより行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
モータシャフトの位置のデータを得る方法は、工作機械の製造の際にモータに予め組み込まれた前記モータシャフト・エンコーダとコンピュータとの間に電気的接続を確立することにより行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップ（ｇ）の許容限界は、工作機械の製造業者により予め設定される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップ（ｈ）は、前記関係が許容範囲外にあることを示すデータを受領したことに応答し、警報を活性化するステップを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
結果のプリントアウトが行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記関係は、前記コンピュータに記憶され、グラフィック形状で表示され、その後のテスト結果の比較を保守作業者が利用できるようにする
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
図面を参照して上述した回転工作機械装置の予防的保守データを生成する方法。
【請求項９】
回転工作機械装置の予防的保守データを得る装置において、
前記装置は、特にＣＮＣの下で動作する工作機械に有効で、工作機械の様々な機能を実現する複数のモータを具備し、
（ａ）  前記工作機械を制御するコンピュータ内に挿入可能なプログラム・カードと、
（ｂ）  各モータのエンコーダと前記コンピュータとに電気的に接続されるＭＵＸと、
（ｃ）  一定負荷の各モータの駆動を、停止時から最大速度までと更に自然停止まで連続的に切り替える手段と、
（ｄ）  性能ファクタ（例、速度、電流、電圧ドロップ、モータシャフトのトルクと時間の関係）を記録する手段と、
（ｅ１）  モータ＋一定の機械特定軸加速から、モータマイナス一定機械特定軸の複数の関係、例えば、電流／トルクと、トルク／速度と、電流／速度と、入力パワー／速度と、立ち上げから最大速度までの測定値により得られる効率／速度を計算する手段と、      （ｅ２）  モータ＋一定機械特定軸安定状態から、例えば、モータマイナス一定負荷トルク・スペクトラム解析と、速度スペクトラム解析と、振動トルクの複数の関係を計算する手段と、
（ｅ３）  モータ＋一定機械特定軸減速から、モータマイナス一定負荷摩擦トルク／速度と、摩擦トルク・スペクトラム解析と、摩擦速度スペクトラム解析と、電圧／速度と、時間速度と、パワー／速度と、トルク／速度等の複数の関係を計算する手段と、
（ｅ４）  電流／トルクと、電圧／速度と、時間／速度と、トルク／速度等の複数の関係を計算する手段と、
（ｆ）  前記手段（ｅ）の関係に許容限界を設定し表示する手段と、
選択的事項としてさらに、
（ｇ）  前記許容限界外にいずれかの関係が入ったことに応答する警報手段と
を有する
ことを特徴とする回転工作機械装置の予防的保守データを得る装置。
【請求項１０】
工作機械のＤＣ電力源とこの工作機械のモータの三相電力を供給するＤＣ−ＡＣインバータとの間に、シャント電流装置を有する
ことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
図面を参照して上述した回転工作機械装置の予防的保守データを得る装置。
【請求項１２】
請求項８のデータを取るシステムを具備したコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予防的保守の技術分野に関する。
【０００２】
本発明は、回転機械の予防的保守を行う法と装置とこの予防的保守装置を搭載した機械に関する。本発明の方法は、特にコンピュータ数値制御（Computer Numerical Control (CNC)）で動作する複数のモータ工作機械に適用すると有効である。
【背景技術】
【０００３】
多くの工場では、機械が壊れるまで工場設備を動かし続ける。機械が故障すると修理が必要となった部品を工場の倉庫から取ってくる。そうでない場合には、緊急の購入手配が行われ部品を確保する。かくして修理を必要とするような機械の工程を利用する製造は中止され、工程の下流（時に上流側でも）での製造に悪影響を及ぼし、様々な回避可能な経費（例えば保守作業者の計画外の残業代）が発生する。
【０００４】
このような事態を改善するために、工場では１年に１，２度決まった時期に数日間操業を停止し、故障すると思われる全ての装置の保守点検作業を施す。このような保守点検作業の間、多くの決定が確実な事実に基づかずに行われる。その結果、早すぎる保守あるいは遅すぎる保守が行われることになる。生産が悪影響を受けない場合でも、工作機械の主要スピンドル・ベアリングを交換するコストは、高い。故障のコストは、必要な場合に行うにしても、高い。
【０００５】
このような状況から、予防的保守を用いてコストを低減している会社もある。保守作業そのもののコストのみならず、機械の故障により生産が停止することによるコストも減らそうとしている。
【０００６】
予防的保守が実行されるのは、機械が壊れる前にある測定可能な特徴値のファクターの測定値が変化した時、又は一定の操作期間の経過後である。簡単な一例は、蛍光灯の黒くなったチューブ部分の長さを測り、蛍光灯が消える時期を予測することである。例えば保守員は、蛍光灯の黒くなった端部の長さが３ｃｍに達した時、あるいは光量がある予測値になった時に、蛍光灯を取り替えるよう指示される。このような保守作業は、組織的な方法で、必要な蛍光灯の置換が可能になった時、保守作業が他の作業者に少ない影響しか与えない時に行われる。
【０００７】
最近発行された米国特許をレビューすることにより現在の技術水準がわかる。特許文献１は、振動センサが機械の様々な場所に取り付けられる機械システムを開示する。このシステムの欠点は、１回目のチェックとある時間経過した後の２回目のチェックの間の結果は、振動センサが正確に同一場所に配置されないために、比較できない点である。さらに、隣接する機械あるいは近くの交通からの振動が測定値に紛れ込むことがある。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５，９６３，８８４号明細書
【特許文献２】米国特許第６，１９２，３２５号明細書
【特許文献３】米国特許第６，４５３，２７９号明細書
【特許文献４】米国特許第６，５９１，２００号明細書
【特許文献５】イスラエル特許第１２４，９３２号明細書
【特許文献６】米国特許第６，６１４，３５３号明細書
【０００９】
いくつかのデータベースと知識ベースを組み立てることが必要な複雑なシステムが、特許文献２に開示されている。この有望なシステムの目的は、未熟練のユーザが予防的保守の要件を得ることができる点にある。様々なノードが正確に互いに理解できるように、複雑なシステムをプログラムすることは、システム供給者が直面する難問である。しかし、産業界の環境の変化はめざましく、この複雑なシステム内の対応する変化に影響を及ぼすような事象は、通常の使用者には予測できない。
【００１０】
特許文献３は、機器の予防的保守を行う統計的なトレンド・ジェネレータを開示する。このトレンド・ジェネレータでは、２個のセンサが用いられ、その内の１つはプロセスを監視し、他は基準信号を生成する。これら２つのセンサから受信した２つの信号の不一致が、機器の保守が必要であることを知らせる。
【００１１】
本出願の発明者は、特許文献４で回転工作機械の性能テストの方法とシステムを開示し、これは特許文献５にも開示したものである。この特許の教示を本出願に参照として含めるが、この方法とシステムは、本発明の新たな予防的保守システムの構成要素として用いられる。
【００１２】
特許文献６は、自動制御された３方向バルブに取り付けられたブランチを有する流体回路を開示する。前記バルブの開きを増すことは、一連のさらなる測定を行わせるファクターであり、その結果を計算して将来の保守の必要性を引き起こす。特許文献３と同様に、これらの方法は、回転機械に如何に適用するかは明らかではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、従来の予防的保守システムの欠点を解決して、ＣＮＣ工作機械に搭載されたエンコーダを利用する低コストの予防的保守システムを提供することである。
【００１４】
本発明のさらなる目的は、システムのユーザに振動が増加することにより問題が明らかとなる前に、機械の問題に関する情報を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、回転工作機械装置の予防的保守データを生成する方法を提供することである。本発明の方法は、特にＣＮＣの下で動作する工作機械に有効で、前記工作機械の様々な機能を実現する複数のモータを具備する。本発明の方法は以下のステップから構成される。
（ａ）  プログラムと前記プログラムを記憶したカードを、前記工作機械を制御するコンピュータに挿入するステップ。
（ｂ）  多重化装置（ＭＵＸ）を用意し、前記ＭＵＸを各モータと前記コンピュータに電気的に接続するステップ。
（ｃ）  計算された一定負荷慣性モーメント量（ＭＯＩ）と前記各モータにより駆動される定数とその一定負荷とを測定し、コンピュータに入力するステップ。
（ｄ）  一定負荷のモータを、停止時から最大速度更には自然停止までの連続的に走らすステップ。
（ｅ）  性能ファクタ（例、速度、電流、電圧ドロップ、モータ・シャフトのトルク等）を記録するステップ。
（ｆ１）  モータ＋一定の機械特定軸加速から、モータマイナス一定機械特定軸の複数の関係、例えば、電流／トルクと、トルク／速度と、電流／速度と、入力パワー／速度と、立ち上げから最大速度までの測定値により得られる効率／速度を計算するステップ。
（ｆ２）  モータ＋一定機械特定軸安定状態から、例えば、モータマイナス一定負荷トルク・スペクトラム解析と、速度スペクトラム解析と、振動トルクの複数の関係を計算するステップ。
（ｆ３）  モータ＋一定機械特定軸減速から、モータマイナス一定負荷摩擦トルク／速度と、摩擦トルク・スペクトラム解析と、摩擦速度スペクトラム解析と、電圧／速度と、時間速度と、パワー／速度と、トルク／速度等の複数の関係を計算するステップ。
（ｇ）  前記ステップ（ｆ）の関係に許容限界を設定するステップ。
（ｈ）  前記許容限界外となったいずれかの関係の詳細を表示するステップ。
好ましくは、本発明の方法はさらに、以下のステップを含む。
（ｉ）  ユーザ用に完全な結果をプリントアウトする準備をするステップ。
前記ステップ（ｆ）は、好ましくは、
（ｆ４）  前記関係を前記コンピュータ内に取り出し可能に記憶するステップと
（ｆ５）  前記結果を比較できるようにグラフの形態で保守要員に提供するステップと
をさらに有する。
【００１６】
予防的措置が相対的な値により行われる場合には、実際の慣性モーメントの代わりに一定値を挿入することも可能である。モータが正常に動作しない場合には、連続的および並列に駆動するよう組み合わされた他の方法を用いることもできる。
【００１７】
本発明の一実施例によれば、モータシャフトの位置のデータを得る方法は、工作機械の製造の際にモータに予め組み込まれた前記モータシャフト・エンコーダとコンピュータとの間に電気的接続を確立することにより行われる。
【００１８】
本発明の一実施例によれば、前記ステップ（ｇ）の許容限界は、工作機械の製造業者により予め設定される。
【００１９】
本発明の方法の他の実施例においては、ステップ（ｈ）は、前記関係が許容範囲外にあることを示すデータを受領したことに応答し、警報を活性化するステップを含む。
【００２０】
本発明のさらなる実施例によれば、ＣＮＣ工作機械は、本発明のデータ補足装置を具備する。
【００２１】
本発明の一実施例は、回転工作機械装置の予防的保守データを得る装置を提供する。本発明の装置は、特にＣＮＣの下で動作する工作機械に有効で、工作機械の様々な機能を実現する複数のモータを具備する。本発明の装置は、以下の手段を有する。
（ａ）  前記工作機械を制御するコンピュータ内に挿入可能なプログラム・カードと、
（ｂ）  各モータのエンコーダと前記コンピュータとに電気的に接続されるＭＵＸと、
（ｃ）  一定負荷の各モータの駆動を、停止時から最大速度までと更に自然停止まで連続的に切り替える手段と、
（ｄ）  性能ファクタ（例、速度、電流、電圧ドロップ、モータシャフトのトルクと時間の関係）を記録する手段と、
（ｅ１）  モータ＋一定の機械特定軸加速から、モータマイナス一定機械特定軸の複数の関係、例えば、電流／トルクと、トルク／速度と、電流／速度と、入力パワー／速度と、立ち上げから最大速度までの測定値により得られる効率／速度を計算する手段と、      （ｅ２）  モータ＋一定機械特定軸安定状態から、例えば、モータマイナス一定負荷トルク・スペクトラム解析と、速度スペクトラム解析と、振動トルクの複数の関係を計算する手段と、
（ｅ３）  モータ＋一定機械特定軸減速から、モータマイナス一定負荷摩擦トルク／速度と、摩擦トルク・スペクトラム解析と、摩擦速度スペクトラム解析と、電圧／速度と、時間速度と、パワー／速度と、トルク／速度等の複数の関係を計算する手段と、
（ｆ）  前記手段（ｅ）の関係に許容限界を設定し表示する手段と、
選択的事項としてさらに、
（ｇ）  前記許容限界外にいずれかの関係が入ったことに応答する警報手段と
を有する。
【００２２】
本発明の装置は、工作機械のＤＣ電力源とこの工作機械のモータの三相電力を供給するＤＣ−ＡＣインバータとの間に、シャント電流装置を有する。
【００２３】
かくして本発明の装置は、振動あるいは不正の機械性能が明らかになる遙か前に、将来の故障を予知するのに役立つ。例えば、小さな異物がＣＮＣミリング・機械のスライド面に溜まった時、あるいはスライド動作が製造業者が推奨するよりの高い粘性のグリースまたはオイルで潤滑されている場合には、その結果としてモータがそれに打ち勝つのに必要な付加的な抵抗力が、大きな損傷が工作機械に発生する前に、検知される。本発明の方法を用いることにより、速度／時間の関係の新たなグラフは、機械が新規に設置された時にコンピュータに記録されたグラフとの差を記録して示す。この差は、加速時間と／または減速時間あるいは定常状態時間が長くなるにつれて明らかとなり、その結果は、モータマイナス一定負荷を測定し、計算した結果をグラフとしてプリントアウトする。これらの差は、この種の機械に対し経験を有する保守要員がさらに調査し、これらの問題を診断し、適宜必要な修理を行う。ＣＮＣの工作機械用の本発明のデータ捕獲装置のコストは、他の機械機能を実行するために既に使用されているモータ位置エンコーダを用いることにより、妥当なものとなる。エンコーダの出力は、本発明ではタイムレコードと組み合わせたデータを生成するために用いられ、かくして、加速、最大速度、減速に関するデータを提供する。このデータは、モータの電流とモータに関連するＭＯＩデータとその負荷と組み合わせることができる。
【００２４】
ＭＯＩデータは、多くの関係（例えばトルク／速度、パワー／速度）を計算するのに用いられ、それらは通常１回測定するだけで十分である。このような情報は、工作機械の製造業者から得られ、あるいはすべての予防的措置は、比較しながら行われる。
【００２５】
本発明のデータ捕獲装置は、既存のＣＮＣ工作機械にも取り付けることができる。機械の製造業者が、その製造過程で機械を販売する前に本発明のシステムを搭載すると、見た目の良さと低コストが実現できる。
【実施例】
【００２６】
図１において、データ捕獲装置１０は、ＣＮＣの下で動作する工作機械１２の組立体を示す（図３）。工作機械１２は、図２に示すように、複数のモータ１４、１６、１８を有し、それらは様々な機能を実行する。例えば、様々な方向にスライドさせること、主軸を駆動すること、冷却剤の供給、回転テーブルの駆動等である。データ捕獲装置１０は、プログラム・カード／ディスク２０を有し、このカード２０は、複数のモータ１４、１６、１８を制御するコンピュータ２２内に挿入される。
【００２７】
プログラム・カード／ディスク２０は、システムの全ての態様を制御するプログラムを記憶する。既存の工作機械に後付で搭載する場合においては、データ捕獲装置１０は、新たなコンピュータ２２を有するのが好ましい。工作機械１２の製造業者が他のコンピュータの機能とデータ捕獲装置１０とを一体化する場合には、ＣＮＣの工作機械１２の一部として既に組み込まれているコンピュータ２２によりコンピュータのタスクを実行するのが好ましい。いずれの場合にも、プログラム・カード／ディスク２０は、データ捕獲装置１０を動作させる。
【００２８】
マルチプレクサ（ＭＵＸ）２４は、一方は各モータ１４、１６、１８のエンコーダ２６に電気的に接続され、他方はコンピュータ２２に接続される。
【００２９】
切り替え手段２８は、各モータを運転開始時から定常速度になりその後自然停止するまで連続的に駆動する。
【００３０】
性能（例えば、速度、電流、電圧低下、モータ・シャフトにかかるトルク）を記録する手段がコンピュータのメモリに具備される。
【００３１】
コンピュータ２２内の計算手段が、複数の関係（例、電流／トルク、電圧／速度、時間／速度、パワー／速度、トルク／速度等）を見いだすのに用いられる。これらの関係は、ディスプレイ・スクリーン３０上に表示され、必要に応じて、プリンタ４２によりプリントアウトされる。
【００３２】
キーボード３５は、前記の関係に許容範囲を設定するため及びデータ捕獲装置１０の操作に必要な他の目的のために配置される。
【００３３】
図１に示すように、データ捕獲装置１０は、工作機械１２のＤＣ電源とＤＣ−ＡＣコンバータ３８との間に、電流サンプリング用シャントである電流測定装置３３を有する。このコンバータ３８は、３相電力を工作機械１２のモータに供給する。
【００３４】
選択的事項として、上記したいずれかの関係が設定した範囲外になったことを表示することに加えて、アラーム手段３４が視覚的あるは聴覚的に警報を発してもよい。
【００３５】
本発明は、回転工作機械装置の予防的措保守データを生成する方法も提供する。この回転工作機械装置は、コンピュータ数値制御(CNC)の下で動作する工作機械１２に有効で、且つ工作機械１２の様々な機能を実行する複数のモータを有する。この本発明の方法は、
（Ａ）  プログラムを用意し、このプログラムを格納したカードを工作機械１２を制御するコンピュータに挿入するステップと、
（Ｂ）  多重化装置(MUX)を用意し、このＭＵＸをモータとコンピュータに電気的に接続するステップと、
（Ｃ）  モータと、各モータにより駆動される一定の機械に特有の軸慣性モーメント（momentum of inertia (MOI)）を測定し、慣性トルクと摩擦トルクを計算するステップと
を有する。
ここで、Ｔ＝トルク、
Ｉ＝モータと一定の機械に特有の軸慣性モーメント（ＭＯＩ）、
ｖ＝速度、
ｔ＝時間
である。
【００３６】
本発明の方法と装置により、動的且つ静的な性能データを、外部慣性負荷をテスト中の特定の機械の軸に接続することなく得られる。
【００３７】
この本発明の方法は、更に以下のステップを有する。
（Ｄ）  各モータを回転開始時から最大速度及び自然停止に至るまで連続的に駆動するステップ。切り替え手段がこのために具備され、あるいは連続的な駆動及び並列的な駆動を組み合わせた他の方法で具備される。
（Ｅ）  性能ファクター（例えば速度、電流、電圧ドロップ、時間、各モータシャフトのトルク）を記録するステップ。
【００３８】
（Ｆ１）  モータ＋一定の機械特定軸加速から、モータマイナス一定機械特定軸の複数の関係、例えば、電流／トルクと、トルク／速度と、電流／速度と、入力パワー／速度と、立ち上げから最大速度までの測定値により得られる効率／速度を計算するステップ。
（Ｆ２）  モータ＋一定機械特定軸安定状態から、例えば、モータマイナス一定負荷トルク・スペクトラム解析と、速度スペクトラム解析と、振動トルクの複数の関係を計算するステップ。
（Ｆ３）  モータ＋一定機械特定軸減速から、モータマイナス一定負荷摩擦トルク／速度と、摩擦トルク・スペクトラム解析と、摩擦速度スペクトラム解析と、電圧／速度と、時間速度と、パワー／速度と、トルク／速度等の複数の関係を計算するステップ。
【００３９】
（Ｇ）  ステップ（Ｆ１−Ｆ３）で規定された関係に制限を設定するステップ。
【００４０】
（Ｈ）  いずれかの関係が設定した制限外に出たことを表示するステップ。
【００４１】
本発明の方法の一実施例においては、モータシャフトの位置に関連するデータが、コンピュータとモータシャフト・エンコーダとの間に電気的接続を確立することにより得られる。このモータシャフト・エンコーダは、工作機械１２の製造中に前記モータに組み込まれている。
【００４２】
本発明の方法のさらなる実施例においては、ステップ（Ｇ）で規定される関係は、工作機械１２の製造業者により予め設定される。
【００４３】
本発明の方法の他の実施例によれば、ステップ（Ｈ）は、関係が規定外に出たことに応じて警報を活性化するステップを含む。
【００４４】
好ましくは、本発明の方法は、結果をグラフの形態でプリントアウトする。
【００４５】
図２にＣＮＣミリング・機械のモータの１つが示されている。このモータには、製造業者によりシャフト位置エンコーダが搭載される。本発明の方法によれば、モータシャフトの位置に関連するデータは、工作機械１２の製造中にモータシャフトに予め組み込まれたモータシャフト・エンコーダとコンピュータとの間の電気的接続を確立することにより得られる。
【００４６】
図３には、ＣＮＣミリング・機械にデータ捕獲装置１０が搭載された状態を示す。各モータから集められたデータは、電圧ドロップと電流と速度を含む。このデータは、ＣＮＣミリング・機械のコンピュータ内で処理され、周期的に保守員により調べられる。所定の関係からの大きな逸脱（例えばトルク／パワーの値が落ちた時）は、調査用に記録され、この結果は計画された保守作業用に記録される。
【００４７】
データ捕獲装置１０は、工作機械１２の製造中にインストールされ、その配線は、工作機械１２の中空ケース内を一部通る。ソフトウェア・プログラムは、機械のコンピュータ内で既に動いているプログラムと一体にされる。かくして、全体的なワイヤリングの量を減らすことができ、見た目が良好な機械を低コストで市販できる。
【００４８】
以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のデータ捕獲装置の一実施例を表すブロック図。
【図２】モータの展開図。
【図３】本発明のデータ捕獲装置を搭載するＣＮＣ機械の外観図。
【符号の説明】
【００５０】
１０  データ捕獲装置
１２  工作機械
１４，１６，１８  モータ
１４  第１モータ
１６  第２モータ
１８  第３モータ
２０  プログラム・カード／ディスク
２２  コンピュータ
２４  マルチプレクサ
２６  エンコーダ
２８  切り替え手段
３０  ディスプレイ・スクリーン
３３  シャント電流測定装置
３４  アラーム手段
３５  キーボード
３６  ＤＣパワー供給源
３８  ＤＣ−ＡＣ（３相）インバータ
４０  スピーカ
４２  プリンタ
４４  第１モータへの負荷
４６  第２モータへの負荷
４８  第Ｎモータへの負荷
５０  ハウジング
【図１】
2008538836.tif 000003
【図２】
2008538836.tif 000004
【図３】
2008538836.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成19年11月12日(2007.11.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定負荷に接続されたモータで駆動される機械の予防的保守データを生成する方法において、
（ａ）  モータにその軸の回転速度を測定する機構を搭載するステップと、
（ｂ）  前記一定負荷のモータを速度ゼロから最大速度まで加速し、前記一定負荷のモータを前記最大速度から速度ゼロまで減速するステップと、
（ｃ）  前記（ｂ）ステップの間、一定負荷のモータの回転速度を時間的にサンプリングするステップと、
これにより、前記サンプリング値の差に基づいて、前記モータの少なくとも１つの特性を絶対的にあるいは相対的に決定し、
前記少なくとも１つの特性は、動的トルク−速度、動的トルク−時間、静的トルク−時間、静的トルク−速度、摩擦トルク−速度、摩擦トルク−時間、摩擦トルクスペクトラムからなる特性グループから選択され、
（ｄ）  前記少なくとも１つの特性を少なくとも１つの許容限界と比較するステップと
を有する
ことを特徴とするモータで駆動される機械の予知保全データの生成方法。
【請求項２】
（ｅ）  前記（ｂ）ステップで、電流と電圧を測定するステップ
を更に有し、
これにより、電流−トルク、効率−速度、電力入力−速度からなるグループから選択された少なくとも１つの電気的特性を絶対的あるいは相対的に決定する
をさらに有する
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記（ｂ）ステップで、加速した後減速する前に、
（ｅ）  最大速度で定常状態を維持するステップ
をさらに有し、
これにより、振動トルク−速度、速度スペクトラム、トルク・スペクトラムからなるグループから選択された少なくとも１つの定常状態特性を絶対的あるいは相対的に決定する
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
（ｆ）  前記少なくとも１つの許容限界を工作機械のユーザが予め設定するステップ
をさらに有する
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
（ｆ）  前記少なくとも１つの特性が前記許容限界からはみ出た時に、前記少なくとも１つの特性の詳細を表示するステップ
をさらに有する
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
（ｆ）  前記少なくとも１つの特性が前記許容限界からはみ出た時に、警報を活性化するステップ
をさらに有する
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記モータで駆動される機械は、複数のモータを有し、
前記各モータは、エンコーダを有し、
（ｈ）  前記エンコーダとコンピュータとを電気的に接続する多重化装置（ＭＵＸ）を用意するステップ
をさらに有する
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
複数のモータを有する工作機械の予防的保守データを取るシステムにおいて、
（ａ）  各モータに対し、前記モータシャフトに動作可能に接続されモータの回転速度を測定し提供する測定機構と、
（ｂ）  前記測定機構とコンピュータとを電気的に接続する多重化装置（ＭＵＸ）と、
（ｃ）  前記モータを速度ゼロから最大速度まで連続的に加速し、前記最大速度から速度ゼロまで減速する切り替え手段と、
（ｄ）  前記加速と減速の間、前記モータの回転速度を時間的にサンプリングするサンプリング手段と、
（ｅ）  前記サンプリング値の差に基づいて、前記モータの少なくとも１つの特性を絶対的にあるいは相対的に決定する計算手段と、
前記少なくとも１つの特性は、動的トルク−速度、動的トルク−時間、静的トルク−時間、静的トルク−速度、摩擦トルク−速度、摩擦トルク−時間、摩擦トルクスペクトラムからなる特性グループから選択され、
（ｆ）  前記少なくとも１つの特性を記憶する記憶手段と、
（ｇ）  前記少なくとも１つの特性に対し、少なくとも１つの許容限界を設定する手段と
を有する
ことを特徴とする複数のモータを有する工作機械の予防的保守データを取るシステム。
【請求項９】
（ｈ）  前記モータの加速と減速時に、電流と電圧を測定する電気測定機構
をさらに有し、
これにより、電流−トルク、効率−速度、電力入力−速度からなるグループから選択された少なくとも１つの電気的特性を絶対的あるいは相対的に決定する
ことを特徴とする請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記モータを加速した後減速する前に、最大速度で定常状態を維持し、定常状態時に、振動トルク−速度、速度スペクトラム、トルク・スペクトラムからなるグループから選択された少なくとも１つの特性を絶対的あるいは相対的に測定する
ことを特徴とする請求項８記載のシステム。
【請求項１１】
前記測定機構は、前記工作機械の製造中に前記モータに組み込まれる
ことを特徴とする請求項８記載のシステム。
【請求項１２】
前記測定機構は、工作機械の製造後に前記モータに後付けされる
ことを特徴とする請求項８記載のシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの許容限界は、前記工作機械の製造業者により予め設定される
ことを特徴とする請求項８記載のシステム。
【請求項１４】
（ｇ）  工作機械のＤＣ電源と、前記工作機械のモータの少なくとも１つに三相電力を供給するＤＣ−ＡＣインバータとの間に配置されるシャント電流測定装置
をさらに有する
ことを特徴とする請求項８記載のシステム。
【請求項１５】
請求項８のデータを取るシステムを具備したコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）工作機械。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本出願の発明者は、特許文献４で回転工作機械の性能テストの方法とシステムを開示し、これは特許文献５にも開示したものである。特許文献２の発明の電気モータあるいはその構成部品をテストする方法は、（ａ）電気モータの無負荷のシャフトをデジタル回転エンコーダに取り付けるステップと、このエンコーダは、連続する論理状態の任意の対が回転する電気モータの既知の角回転に対応するように、２つの異なる二値理論状態を生成し、（ｂ）電気モータが回転している間、デジタル回転エンコーダにより生成された論理状態の連続する対の蓄積した経過時間期間を測定するステップと、これにより、回転する電気モータあるいはその機能の動的速度時間特性を導き出すことが可能となり、（ｃ）無負荷の回転する電気モータの動的速度時間特性を用いて、静的トルク速度あるいは動的トルク速度あるいは定常状態の振動トルクあるいは無負荷の回転する電気モータの定常状態のトルク・スペクトラムを導き出すステップとを有する。好ましくは、この方法はさらに、（ｄ）回転する機械のトルクを、そのロータの所定の慣性モーメントおよび回転する機械の測定した速度特性を参照することにより、計算するステップを有する。この特許の教示を本出願に参照として含めるが、この方法とシステムは、本発明の新たな予防的保守システムの構成要素として用いられる。
【国際調査報告】
2008538836.tif 000006