JP4337751B2 - Parts replacement time detection device, parts replacement time detection method, and computer program - Google Patents
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Description
本発明は、旋盤、マシニングセンタ等の工作機械の部品の寿命を検知する部品交換時期検知装置、部品交換時期検知方法、及びコンピュータプログラムに関し、特に機器の動作の状態に応じて適切な判断指標を提供することができる部品交換時期検知装置、部品交換時期検知方法、及びコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a part replacement time detection device, a part replacement time detection method, and a computer program for detecting the life of a part of a machine tool such as a lathe or a machining center, and particularly provides an appropriate determination index according to the state of operation of the equipment. The present invention relates to a component replacement timing detection device, a component replacement timing detection method, and a computer program.
例えば旋盤、マシニングセンタ等の工作機械を制御するための数値制御(Numerical Control)装置は、加工プログラムに従って工作機械の動作を制御し、工作物に対して加工を行う。加工プログラムは、準備機能(G機能、Gコード)、補助機能(M機能、Mコード)、主軸機能(Sコード)、送り機能(Fコード)、工具機能(T機能)等により、座標系の設定、工具又は工作物の移動指令、主軸の回転等を制御し、工作物に対して加工を行うためのプログラムであり、コンピュータで実行することにより、工作機械の動作を制御する。 For example, a numerical control device for controlling a machine tool such as a lathe or a machining center controls the operation of the machine tool according to a machining program and performs machining on the workpiece. Machining programs can be stored in the coordinate system using a preparation function (G function, G code), auxiliary function (M function, M code), spindle function (S code), feed function (F code), tool function (T function), etc. It is a program for controlling settings, tool or workpiece movement commands, spindle rotation, etc. and performing machining on the workpiece, and is executed by a computer to control the operation of the machine tool.
加工プログラムにより動作を制御する場合、サーボモータ等の駆動系、動力を伝達する機構系等に負荷がかかり、磨耗、振動、衝撃等により部品の種類によって交換が必要となる。したがって、部品の交換時期を特定するための適切な指標が必要となる。 When the operation is controlled by a machining program, a load is applied to a drive system such as a servo motor, a mechanism system that transmits power, and the like, and replacement is necessary depending on the type of parts due to wear, vibration, impact, and the like. Therefore, an appropriate index for specifying the replacement time of parts is required.
例えば特許文献1では、工作機械の移動体を移動させる移動軸毎の移動体の移動距離を算出し、移動軸毎の累積移動距離を算出し、累積移動距離が累積移動距離の限界値である限界移動距離以上となった場合に警告信号を出力する移動軸監視装置が開示されている。
上述の特許文献1に開示した従来の移動軸監視装置では、工具、工作物等の移動距離の累積値が所定値に到達したか否かに基づいて部品の交換が必要か否かを判断していることから、磨耗に起因する部品交換の必要性の判断指標としては適切であると考えられる。しかし、部品の耐用度に影響を及ぼすのは磨耗だけではなく、振動、衝撃等により長時間磨耗した場合と同様に耐用度を損ねる場合も想定されるのに対し、振動、衝撃等による影響を勘案して部品交換の必要性を判断することができないという問題点があった。
In the conventional moving axis monitoring device disclosed in the above-mentioned
また、部品の種類により、磨耗の程度に基づいて部品交換の必要性を判断する方が適している部品と、振動、衝撃等の頻度に基づいて部品交換の必要性を判断する方が適している部品とが存在する。したがって、振動、衝撃等の頻度に基づいて部品交換の必要性を判断する方が適している部品に対して、移動距離の累積値に基づいて交換時期を判断した場合、既に交換が必要な状態であるにもかかわらず、交換時期を不用意に遅らせるおそれがある、又は逆にまだ交換の必要性がないにもかかわらず交換時期であると判断され過剰に部品交換がなされるおそれがあるという問題点があった。 Also, depending on the type of parts, it is more appropriate to judge the necessity of parts replacement based on the degree of wear, and it is more suitable to judge the necessity of parts replacement based on the frequency of vibration, impact, etc. Parts. Therefore, when it is more suitable to judge the necessity of parts replacement based on the frequency of vibration, shock, etc. In spite of this, there is a risk that the replacement time may be inadvertently delayed, or conversely, there is a possibility that the replacement time will be excessively determined as it is determined that it is the replacement time even though there is no need for replacement yet. There was a problem.
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、磨耗の程度だけでなく、振動、衝撃等を考慮して部品の交換時期を検知することができる部品交換時期検知装置、部品交換時期検知方法、及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a component replacement timing detection device and a component replacement timing capable of detecting the replacement timing of components in consideration of not only the degree of wear but also vibration, impact, etc. An object is to provide a detection method and a computer program.
上記目的を達成するために第1発明に係る部品交換時期検知装置は、加工プログラムに従って動作を数値制御される機器を構成する部品の交換時期を検知する部品交換時期検知装置において、機器を構成する部品ごとの動作速度を検出する複数の速度検出手段と、該速度検出手段で検出した部品ごとの動作速度に基づいて部品ごとに交換時期であるか否かを演算する演算処理装置とを備え、該演算処理装置は、前記速度検出手段で検出した部品ごとの動作速度の微分値を一定時間間隔で算出する微分値算出手段と、算出した微分値を積算する微分値積算手段と、部品ごとに積算した微分値が所定値に到達したか否かを判断する第1の判断手段と、該第1の判断手段で、所定の部品の積算した微分値が所定値に到達したと判断した場合、該部品の交換時期である旨を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a component replacement time detection device according to a first aspect of the present invention is a component replacement time detection device that detects a replacement time of a component that constitutes a device whose operation is numerically controlled according to a machining program. A plurality of speed detection means for detecting the operation speed for each part, and an arithmetic processing unit for calculating whether or not it is a replacement time for each part based on the operation speed for each part detected by the speed detection means, The arithmetic processing device includes: a differential value calculating unit that calculates a differential value of an operating speed for each part detected by the speed detecting unit at a constant time interval; a differential value integrating unit that integrates the calculated differential value; A first determination means for determining whether or not the accumulated differential value has reached a predetermined value; and when the first determination means determines that the accumulated differential value of a predetermined part has reached a predetermined value, The parts And an outputting means for outputting the effect that the replacement timing.
また、第2発明に係る部品交換時期検知装置は、第1発明において、前記演算処理装置は、カウンタと、前記速度検出手段で検出した部品ごとの動作速度の二次微分値を一定時間間隔で算出する二次微分値算出手段と、算出した二次微分値が所定値を超えたか否かを判断する第2の判断手段と、該第2の判断手段で、二次微分値が所定値を超えたと判断した場合、前記カウンタを計数する計数手段と、前記カウンタのカウンタ値が所定値に到達したか否かを判断する第3の判断手段と、該第3の判断手段で所定値に到達したと判断した場合、該部品の交換時期である旨を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the component replacement timing detection device according to the first aspect, wherein the arithmetic processing unit calculates a counter and a second derivative value of the operation speed for each component detected by the speed detection means at a constant time interval. A secondary differential value calculating means for calculating, a second determining means for determining whether or not the calculated secondary differential value exceeds a predetermined value, and the secondary differential value is determined to be a predetermined value by the second determining means. When it is determined that the counter value has been exceeded, the counting means for counting the counter, the third determining means for determining whether or not the counter value of the counter has reached a predetermined value, and the third determining means reaches the predetermined value. And output means for outputting that it is time to replace the component when it is determined.
また、第3発明に係る部品交換時期検知方法は、加工プログラムに従って動作を数値制御される機器を構成する部品の交換時期を検知する部品交換時期検知方法において、機器を構成する部品ごとの動作速度を検出する複数の速度検出手段で検出した部品ごとの動作速度の微分値を一定時間間隔で算出し、算出した微分値を積算し、部品ごとに積算した微分値が所定値に到達したか否かを判断し、所定の部品の積算した微分値が所定値に到達したと判断した場合、該部品の交換時期である旨を出力することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a part replacement time detection method for detecting a replacement time of a part constituting a device whose operation is numerically controlled according to a machining program. The differential value of the operation speed for each part detected by a plurality of speed detection means for detecting the value is calculated at regular time intervals, the calculated differential values are integrated, and whether the differential value integrated for each part has reached a predetermined value When it is determined that the accumulated differential value of a predetermined part has reached a predetermined value, the fact that it is time to replace the part is output.
また、第4発明に係る部品交換時期検知方法は、第3発明において、カウンタを備え、前記速度検出手段で検出した部品ごとの動作速度の二次微分値を一定時間間隔で算出し、算出した二次微分値が所定値を超えたか否かを判断し、二次微分値が所定値を超えたと判断した場合、前記カウンタを計数し、前記カウンタのカウンタ値が所定値に到達したか否かを判断し、所定値に到達したと判断した場合、該部品の交換時期である旨を出力することを特徴とする。 The component replacement timing detection method according to a fourth aspect of the present invention includes the counter according to the third aspect of the present invention, and calculates a second derivative value of the operation speed for each part detected by the speed detection means at a constant time interval. It is determined whether or not the secondary differential value exceeds a predetermined value. When it is determined that the secondary differential value exceeds the predetermined value, the counter is counted, and whether or not the counter value of the counter has reached the predetermined value. When it is determined that the predetermined value has been reached, a message indicating that it is time to replace the part is output.
また、第5発明に係るコンピュータプログラムは、加工プログラムに従って動作を数値制御される機器を構成する部品の交換時期を検知する部品交換時期検知装置で実行することが可能なコンピュータプログラムにおいて、前記部品交換時期検知装置を、前記速度検出手段で検出した部品ごとの動作速度の微分値を一定時間間隔で算出する微分値算出手段、算出した微分値を積算する微分値積算手段、部品ごとに積算した微分値が所定値に到達したか否かを判断する第1の判断手段、及び該第1の判断手段で、所定の部品の積算した微分値が所定値に到達したと判断した場合、該部品の交換時期である旨を出力する出力手段として機能させることを特徴とする。 A computer program according to a fifth aspect of the present invention is a computer program that can be executed by a part replacement time detection device that detects a replacement time of a part constituting a device whose operation is numerically controlled according to a machining program. The time detection device includes a differential value calculating means for calculating a differential value of the operation speed for each part detected by the speed detecting means at a certain time interval, a differential value integrating means for integrating the calculated differential values, and a differential integrated for each part. When the first determination means for determining whether or not the value has reached a predetermined value and the first determination means determine that the accumulated differential value of the predetermined part has reached the predetermined value, It is made to function as an output means which outputs that it is a replacement time.
また、第6発明に係るコンピュータプログラムは、第5発明において、前記部品交換時期検知装置を、前記速度検出手段で検出した部品ごとの動作速度の二次微分値を一定時間間隔で算出する二次微分値算出手段、算出した二次微分値が所定値を超えたか否かを判断する第2の判断手段、該第2の判断手段で、二次微分値が所定値を超えたと判断した場合、前記カウンタを計数する計数手段、前記カウンタのカウンタ値が所定値に到達したか否かを判断する第3の判断手段、及び該第3の判断手段で所定値に到達したと判断した場合、該部品の交換時期である旨を出力する出力手段として機能させることを特徴とする。 The computer program according to a sixth aspect of the present invention is the computer program according to the fifth aspect, wherein the component replacement time detection device calculates a second derivative of the operation speed for each part detected by the speed detection means at a constant time interval. The differential value calculating means, the second determining means for determining whether or not the calculated secondary differential value exceeds a predetermined value, and when the second differential means determines that the secondary differential value exceeds the predetermined value, A counting means for counting the counter, a third determining means for determining whether or not the counter value of the counter has reached a predetermined value, and when the third determining means determines that the predetermined value has been reached, It is made to function as an output means which outputs that it is the replacement time of parts.
第1発明、第3発明、及び第5発明では、機器を構成する部品ごとの動作速度を検出し、検出した部品ごとの動作速度の微分値を一定時間間隔で算出し、算出した微分値を積算する。部品ごとに積算した微分値が所定値に到達した場合、該部品の交換時期である旨を出力する。これにより、速度の微分値として、一定時間間隔の加速度を求めることができ、加速度は該部品に加わる負荷(力、トルク)に比例する物理量であることから、加速度の累計値が一定の上限値に到達した場合に該部品の交換時期であると判断することにより、振動、衝撃等の頻度に基づいて部品交換の必要性を判断することが可能となる。したがって、部品の交換時期が遅れること、又は過剰に部品交換を行うことを防止することが可能となる。 In the first invention, the third invention, and the fifth invention, the operation speed for each part constituting the device is detected, the differential value of the detected operation speed for each part is calculated at a constant time interval, and the calculated differential value is calculated. Accumulate. When the differential value integrated for each part reaches a predetermined value, the fact that it is time to replace the part is output. As a result, the acceleration at a certain time interval can be obtained as a differential value of the speed, and since the acceleration is a physical quantity proportional to the load (force, torque) applied to the component, the cumulative value of the acceleration is a constant upper limit value. When it is determined that it is time to replace the component, it is possible to determine the necessity of component replacement based on the frequency of vibration, impact, and the like. Therefore, it is possible to prevent the replacement timing of the components from being delayed or excessively replacing the components.
第2発明、第4発明、及び第6発明では、速度検出手段で検出した部品ごとの動作速度の二次微分値を一定時間間隔で算出し、算出した二次微分値が所定値を超えた場合、二次微分値が所定値を超えた回数を計数し、二次微分値が所定値を超えた回数が所定値に到達したときに該部品の交換時期である旨を出力する。これにより、速度の二次微分値として、一定時間間隔の加々速度を求めることができ、加々速度は該部品の振動要因の1つであることから、求めた加々速度が一定値以上である回数が上限値を超えた場合に該部品の交換時期であると判断することにより、振動等の程度に基づいて部品交換の必要性を判断することが可能となる。したがって、部品の交換時期が遅れること、又は過剰に部品交換を行うことを防止することが可能となる。なお、等加速度区間が存在しない場合、二次微分値はインパルス値となることから、該部品に衝撃が加わった回数も計数することができ、衝撃等の回数に基づいて部品交換の必要性を判断することも可能となる。 In the second invention, the fourth invention, and the sixth invention, the secondary differential value of the operation speed for each part detected by the speed detection means is calculated at a constant time interval, and the calculated secondary differential value exceeds a predetermined value. In this case, the number of times that the secondary differential value has exceeded a predetermined value is counted, and when the number of times that the secondary differential value has exceeded the predetermined value has reached the predetermined value, it is output that it is time to replace the part. As a result, the jerk at a constant time interval can be obtained as a second derivative value of the speed, and the jerk is one of the vibration factors of the part. If the number of times exceeds the upper limit value, it is determined that it is time to replace the component, so that it is possible to determine the necessity of component replacement based on the degree of vibration or the like. Therefore, it is possible to prevent the replacement timing of the components from being delayed or excessively replacing the components. When there is no equal acceleration section, the second derivative value is an impulse value, so the number of times that the impact has been applied to the part can also be counted, and the need to replace the part based on the number of impacts, etc. It is also possible to judge.
本発明によれば、速度の微分値として、一定時間間隔の加速度を求めることができ、加速度は該部品に加わる負荷(力、トルク)に比例する物理量であることから、加速度の累計値が一定の上限値に到達した場合に該部品の交換時期であると判断することにより、振動、衝撃等の頻度に基づいて部品交換の必要性を判断することが可能となる。したがって、部品の交換時期が遅れること、又は過剰に部品交換を行うことを防止することが可能となる。 According to the present invention, acceleration at a constant time interval can be obtained as a differential value of speed, and since acceleration is a physical quantity proportional to a load (force, torque) applied to the component, the cumulative value of acceleration is constant. When it is determined that it is time to replace the component when the upper limit value is reached, it is possible to determine the necessity of component replacement based on the frequency of vibration, impact, and the like. Therefore, it is possible to prevent the replacement timing of the components from being delayed or excessively replacing the components.
また、速度の二次微分値として、一定時間間隔の加々速度を求めることができ、加々速度は該部品の振動要因の1つであることから、求めた加々速度が一定値以上である回数が上限値を超えた場合に該部品の交換時期であると判断することにより、振動等の程度に基づいて部品交換の必要性を判断することが可能となる。したがって、部品の交換時期が遅れること、又は過剰に部品交換を行うことを防止することが可能となる。なお、等加速度区間が存在しない場合であっても、二次微分値はインパルス値となることから、該部品に衝撃が加わった回数も計数することができ、衝撃等の回数に基づいて部品交換の必要性を判断することが可能となる。 Further, as the second derivative value of the speed, the jerk at a certain time interval can be obtained. Since the jerk is one of the vibration factors of the part, the obtained jerk is a certain value or more. If it is determined that it is time to replace the part when the number of times exceeds the upper limit value, it is possible to determine the necessity of replacing the part based on the degree of vibration or the like. Therefore, it is possible to prevent the replacement timing of the components from being delayed or excessively replacing the components. Even when there is no equal acceleration section, the second derivative value is an impulse value, so the number of times the part has been impacted can be counted, and parts can be replaced based on the number of impacts, etc. It becomes possible to judge the necessity of
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る部品交換時期検知装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る部品交換時期検知装置1は、工作機械(機器)を構成する部品ごとの動作速度を検出する複数の速度検出装置(速度検出手段)2、2、・・・と、速度検出装置2、2、・・・で検出した部品ごとの動作速度に基づいて部品ごとに交換時期であるか否かを演算する演算処理装置3とを備えている。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating embodiments thereof. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a component replacement time detection apparatus according to an embodiment of the present invention. A component replacement
なお、本実施の形態において、機器の構成を特に限定するものではなく、例えば工具を装着した主軸を支持するコラムを備えた工作機械であっても良いし、テーブルが移動可能なXY移動機構を備えた工作機械、工具を交換する工具交換装置等であっても良い。また、機器を構成する部品は、例えばコラム、テーブル等をX軸方向及びY軸方向に移動させるためのボールネジ、ナット、ベアリング、ガイドレール、これらを覆うテレスコピックカバー、工具交換装置の工具把持アーム等を意味する。 In the present embodiment, the configuration of the device is not particularly limited. For example, a machine tool including a column that supports a spindle on which a tool is mounted may be used, and an XY moving mechanism that can move a table is used. It may be a machine tool provided, a tool changer for exchanging tools, or the like. In addition, the components constituting the equipment include, for example, a ball screw, a nut, a bearing, a guide rail for moving a column, a table, etc. in the X-axis direction and the Y-axis direction, a telescopic cover for covering these, a tool gripping arm of a tool changer, etc. Means.
演算処理装置3は、少なくともCPU(中央制御装置)30を中心として、CPU30に内部バス37を介して接続したROM31、RAM32、表示装置33、入力装置34、外部に備えた速度検出装置2、2、・・・、と通信可能に接続してある外部インタフェース35、補助記憶装置36等で構成されている。
The
CPU30は、内部バス37を介して数値制御装置の上述したようなハードウェア各部と接続されており、上述したハードウェア各部を制御するとともに、ROM31に記憶されている処理プログラム、例えば工作機械の動作速度を取得して加速度及び/又は加々速度を算出するプログラム、部品の交換時期に到達したか否かを判断するプログラム等を実行する。
The
ROM31は、不揮発性の記憶媒体であり、例えば工作機械の動作速度を取得して加速度及び/又は加々速度を算出するプログラム、部品の交換時期に到達したか否かを判断するプログラム等を記憶している。RAM32は、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶媒体であり、工作機械の動作速度を取得して加速度及び/又は加々速度を算出するプログラム、部品の交換時期に到達したか否かを判断するプログラム等の実行中に発生する一時的なデータを記憶する。これらのプログラムは、通信手段(図示せず)を介して外部のコンピュータから、又はDVD、CD−ROM等の可搬型記憶媒体から補助記憶装置36を介して取得することが可能である。
The
表示装置33は、ユーザへ画像を表示出力する液晶表示装置(LCD)、表示ディスプレイ(CRT)等の表示装置であり、検出した部品ごとの動作速度の微分値、微分値の積算値、部品ごとに交換時期に到達したか否かを示すインジケータ等を表示する。
The
入力装置34は、工作機械の動作速度を取得して加速度及び/又は加々速度を算出するプログラム、部品の交換時期に到達したか否かを判断するプログラム等の実行に必要な条件等の情報を入力するキーボード、タッチパネル等である。外部インタフェース35は、工作機械に備えている複数の稼動部品に設置している速度検出装置2と通信可能に接続し、検出値を受付ける。
The
補助記憶装置36は、CD、DVD等の可搬型記憶媒体4を用い、RAM32へ、CPU30が処理するプログラム、データ等をダウンロードする。また、CPU30が処理したデータをバックアップすべく書き込むことも可能である。
The
速度検出装置2は、工作機械の稼動可能な部品ごとに、移動速度を検出することができる速度センサである。もちろん、外部装置である速度センサに限定されるものではなく、工作機械を動作させる加工プログラムにより指定されている動作速度を抽出して取得するものであっても良い。
The
以下、上述した構成の部品交換時期検知装置1に備える演算処理装置3により、稼動可能な部品ごとに交換時期であるか否かを検知する方法について説明する。図2は、本発明の実施の形態に係る部品交換時期検知装置1に備える演算処理装置3のCPU30の交換時期検知処理の一の手順を示すフローチャートである。なお、図2の処理は、一定時間間隔、例えば1msecごとに起動される割込み処理である。
Hereinafter, a method of detecting whether or not it is the replacement time for each operable component by the
また、本実施の形態では、説明を簡単にするために、工作機械に備える一の稼動工具のX軸方向の速度について説明する。例えば工具を装着した主軸を支持するコラムがX軸方向に移動する場合を想定している。図3は、工作機械に備える一の稼動工具のX軸方向の速度の変化の一例を時系列に示す図である。図3(a)は、工具の移動速度がS字カーブ状に変化する状態を示している。 In the present embodiment, the speed in the X-axis direction of one working tool provided in the machine tool will be described in order to simplify the description. For example, it is assumed that a column that supports a spindle on which a tool is mounted moves in the X-axis direction. FIG. 3 is a diagram showing an example of a change in speed in the X-axis direction of one working tool provided in the machine tool in time series. FIG. 3A shows a state in which the moving speed of the tool changes in an S-curve shape.
演算処理装置3のCPU30は、一の稼動工具のX軸方向の移動速度を示す信号を、速度検出装置2からの信号として、外部インタフェース35を介して取得する(ステップS201)。CPU30は、取得した速度を示す信号に基づいて微分値を算出し(ステップS202)、算出した微分値を累計値Lに加算する(ステップS203)。なお、ステップS202は、微分値算出手段として、ステップS203は、微分値積算手段として、それぞれ機能する。
The
算出した微分値は、稼動工具の加速度であることから、工具に加わるトルク、外力等と等価の関係にある。図3(b)は、算出した微分値の時間変化を示しており、稼動工具に、このような時間変化をするトルク、外力等が加わることを示している。したがって、微分値を累計値Lは、稼動工具に加わったトルク、外力等の総計と等価であり、稼動工具を構成する部品の耐久性を計る指標の1つとなる。なお、微分値の累計値Lの初期化は、最初の起動時、又は部品交換時に実行すれば足りる。 Since the calculated differential value is the acceleration of the working tool, it has an equivalent relationship with the torque, external force, etc. applied to the tool. FIG. 3B shows a time change of the calculated differential value, and shows that torque, an external force and the like that change such a time change are applied to the operating tool. Therefore, the cumulative value L of the differential value is equivalent to the total of torque, external force, etc. applied to the working tool, and is one index for measuring the durability of the parts constituting the working tool. It should be noted that initialization of the cumulative value L of the differential value may be performed at the first start-up or when parts are replaced.
CPU30は、累計値Lが所定値を超えたか否かを判断し(ステップS204)、CPU30が、累計値Lが所定値以内であると判断した場合(ステップS204:NO)、CPU30は、該工具に用いている部品の交換時期ではないものと判断し、上述した割込み処理を終了し、次のタイミングでの割込み処理起動の待機状態となる。なお、ステップS204は、第1の判断手段として機能する。
The
図4は、加速度の累計値Lの上限値を示すテーブルの一例を示す図である。機器を構成する部品ごとに図4に示す上限値を累計値Lが超えたか否かに応じて、部品の交換時期であるか否かを判断する。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a table indicating the upper limit value of the accumulated acceleration value L. As illustrated in FIG. Whether or not it is time to replace the part is determined depending on whether or not the cumulative value L exceeds the upper limit value shown in FIG. 4 for each part constituting the device.
CPU30が、累計値Lが所定値を超えたと判断した場合(ステップS204:YES)、CPU30は、該工具に用いている部品の交換時期であるものと判断し、その旨を示す警告信号を表示装置33へ出力する(ステップS205)。警告信号を受付けた表示装置33は、該部品が交換時期である旨を、輝度反転表示、赤色表示等により作業者へ通知する。なお、ステップS205は、出力手段として機能する。
When the
また、稼動工具を構成する部品の耐久性を計る指標として、加速度をさらに微分(二次微分)した加々速度を用いても良い。加々速度は、稼動工具に対する衝撃力と等価であり、一定値以上の衝撃力が加わった回数を計数することにより、衝撃に基づく部品の交換時期を判断することが可能となる。図3(c)は、算出した二次微分値の時間変化を示しており、稼動工具に、このような衝撃力が加わることを示している。 Further, as an index for measuring the durability of the parts constituting the working tool, an additional speed obtained by further differentiating the acceleration (secondary derivative) may be used. The jerk is equivalent to the impact force on the working tool, and by counting the number of times the impact force of a certain value or more is applied, it is possible to determine the replacement time of the parts based on the impact. FIG. 3C shows the time change of the calculated secondary differential value, and shows that such an impact force is applied to the operating tool.
図5は、本発明の実施の形態に係る部品交換時期検知装置1に備える演算処理装置3のCPU30の交換時期検知処理の他の手順を示すフローチャートである。なお、図5の処理は、一定時間間隔、例えば1msecごとに起動される割込み処理である。
FIG. 5 is a flowchart showing another procedure of the replacement time detection process of
演算処理装置3のCPU30は、一の稼動工具のX軸方向の移動速度を示す信号を、速度検出装置2からの信号として、外部インタフェース35を介して取得する(ステップS501)。CPU30は、取得した速度を示す信号に基づいて二次微分値を算出し(ステップS502)、算出した二次微分値が所定値を超えているか否かを判断する(ステップS503)。なお、ステップS502は、二次微分値算出手段として、ステップS503は、第2の判断手段として、それぞれ機能する。
The
CPU30が、二次微分値が所定値以内であると判断した場合(ステップS503:NO)、CPU30は、カウンタを計数することなく、上述した割込み処理を終了し、次のタイミングでの割込み処理起動の待機状態となる。
When the
CPU30が、二次微分値が所定値を超えたと判断した場合(ステップS503:YES)、CPU30は、カウンタを計数、例えばカウンタの累計値Mを1インクリメントし(ステップS504)、カウンタの累計値Mが所定値を超えたか否かを判断する(ステップS505)。CPU30が、カウンタの累計値Mが所定値以下であると判断した場合(ステップS505:NO)、CPU30は、上述した割込み処理を終了し、次のタイミングでの割込み処理起動の待機状態となる。なお、ステップS504は、計数手段として、ステップS505は、第3の判断手段として、それぞれ機能する。
When the
図6は、加々速度(二次微分値)が所定の上限値を超えた累計回数の上限値を示すテーブルの一例を示す図である。機器を構成する部品ごとに図6に示す回数をカウンタの累計値Mが超えたか否かに応じて、部品の交換時期であるか否かを判断する。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a table indicating the upper limit value of the cumulative number of times when the jerk (secondary differential value) exceeds a predetermined upper limit value. Whether or not it is time to replace the part is determined depending on whether or not the cumulative value M of the counter exceeds the number of times shown in FIG. 6 for each part constituting the device.
CPU30が、カウンタ値が所定値を超えたと判断した場合(ステップS505:YES)、CPU30は、該工具に用いている部品の交換時期に到達したものと判断し、その旨を示す警告信号を表示装置33へ出力する(ステップS506)。警告信号を受付けた表示装置33は、該部品が交換時期に到達した旨を、輝度反転表示、赤色表示等により作業者へ通知する。なお、ステップS506は、出力手段として機能する。
When the
上述した処理とすることにより、例えば図6に示すような速度変化をする場合であっても、部品の交換時期を確実に検出することができる。図7は、工作機械に備える一の稼動工具のX軸方向の速度の変化の他の例を時系列に示す図である。 By performing the above-described processing, even when the speed changes as shown in FIG. 6, for example, it is possible to reliably detect the part replacement time. FIG. 7 is a diagram showing another example of a change in speed in the X-axis direction of one working tool provided in the machine tool in time series.
図7(a)は、工具の移動速度が台形状に変化する状態を示している。この場合、図7(b)に示すように稼動工具の加速度(一次微分値)は一定値となり、図7(c)に示すように稼動工具の加々速度(二次微分値)はインパルス値となる。したがって、加々速度がインパルス値であっても、所定値を超えた回数はカウンタで容易に計数することができ、衝撃荷重に応じた交換時期を検出することが可能となる。 Fig.7 (a) has shown the state from which the moving speed of a tool changes to trapezoid shape. In this case, the acceleration (primary differential value) of the working tool is a constant value as shown in FIG. 7 (b), and the jerk (secondary differential value) of the working tool is an impulse value as shown in FIG. 7 (c). It becomes. Therefore, even when the jerk is an impulse value, the number of times exceeding the predetermined value can be easily counted by the counter, and the replacement time corresponding to the impact load can be detected.
なお、カウンタの計数は、0から1ずつインクリメントするものに限定されるものではなく、初期化する場合に累計値Mの上限値を設定し、1ずつデクリメントするものであっても良い。また、カウンタの累計値Mの初期化は、最初の起動時、又は部品交換時に実行すれば足りる。 Note that the counting of the counter is not limited to incrementing by 1 from 0, but may be performed by setting an upper limit value of the cumulative value M and decrementing by 1 when initializing. Further, the initialization of the cumulative value M of the counter suffices to be executed at the first startup or at the time of parts replacement.
上述した処理を、Y軸方向、及びZ軸方向に行うことにより、該稼動工具の部品について、適切な交換時期を検出することができる。したがって、速度検出装置2を設置してある稼動工具について、適切な交換時期を検出することが可能となる。
By performing the processing described above in the Y-axis direction and the Z-axis direction, it is possible to detect an appropriate replacement time for the part of the working tool. Therefore, it is possible to detect an appropriate replacement time for the working tool in which the
なお、本実施の形態のように、X軸、Y軸、Z軸それぞれについて加速度、加々速度を算出することに限定されるものではなく、例えば3軸方向の速度を合成した速度について、加速度、加々速度を算出しても良い。部品の配置によっては、Z軸方向のみに衝撃荷重が加わる場合もあれば、3軸それぞれの方向から衝撃荷重が加わる場合もあるからである。 Note that, as in the present embodiment, the present invention is not limited to calculating acceleration and jerk for each of the X axis, Y axis, and Z axis. The jerk may be calculated. This is because, depending on the arrangement of parts, an impact load may be applied only in the Z-axis direction, or an impact load may be applied from each of the three axes.
以上のように本実施の形態によれば、速度の微分値として、一定時間間隔の加速度を求めることができ、加速度は該部品に加わる負荷(力、トルク)に比例する物理量であることから、加速度の累計値が一定の上限値に到達した場合に該部品の交換時期であると判断することにより、振動、衝撃等の頻度に基づいて部品交換の必要性を判断することが可能となる。したがって、部品の交換時期が遅れること、又は過剰に部品交換を行うことを防止することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, the acceleration at a constant time interval can be obtained as the differential value of the speed, and the acceleration is a physical quantity proportional to the load (force, torque) applied to the component. When it is determined that it is time to replace the component when the cumulative acceleration value reaches a certain upper limit value, it is possible to determine the necessity of component replacement based on the frequency of vibration, impact, and the like. Therefore, it is possible to prevent the replacement timing of the components from being delayed or excessively replacing the components.
また、速度の二次微分値として、一定時間間隔の加々速度を求めることができ、加々速度は該部品の振動要因の1つであることから、求めた加々速度が一定値以上である回数が上限値を超えた場合に該部品の交換時期であると判断することにより、振動等の程度に基づいて部品交換の必要性を判断することが可能となる。したがって、部品の交換時期が遅れること、又は過剰に部品交換を行うことを防止することが可能となる。なお、等加速度区間が存在しない場合であっても、二次微分値はインパルス値となることから、該部品に衝撃が加わった回数も計数することができ、衝撃等の回数に基づいて部品交換の必要性を判断することが可能となる。 Further, as the second derivative value of the speed, the jerk at a certain time interval can be obtained. Since the jerk is one of the vibration factors of the part, the obtained jerk is a certain value or more. If it is determined that it is time to replace the part when the number of times exceeds the upper limit value, it is possible to determine the necessity of replacing the part based on the degree of vibration or the like. Therefore, it is possible to prevent the replacement timing of the components from being delayed or excessively replacing the components. Even when there is no equal acceleration section, the second derivative value is an impulse value, so the number of times the part has been impacted can be counted, and parts can be replaced based on the number of impacts, etc. It becomes possible to judge the necessity of
なお、本発明は、上述した加速度の累計値Lに基づく部品交換時期の判断方法と、加々速度のカウント値に基づく部品交換時期の判断方法とを独立して用いても良いし、両者を併用して、交換時期に早く到達した場合に、交換時期である旨を示す信号を出力しても良い。また、本発明は上述した実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。 In the present invention, the above-described method for determining the part replacement time based on the accumulated acceleration value L and the method for determining the part replacement time based on the jerk count value may be used independently. In combination, when the replacement time is reached early, a signal indicating that the replacement time is reached may be output. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention.
1 部品交換時期検知装置
2 速度検出装置
3 演算処理装置
4 可搬型記憶媒体
30 CPU
31 ROM
32 RAM
33 表示装置
34 入力装置
35 外部インタフェース
36 補助記憶装置
DESCRIPTION OF
31 ROM
32 RAM
33
Claims (6)
機器を構成する部品ごとの動作速度を検出する複数の速度検出手段と、
該速度検出手段で検出した部品ごとの動作速度に基づいて部品ごとに交換時期であるか否かを演算する演算処理装置とを備え、
該演算処理装置は、
前記速度検出手段で検出した部品ごとの動作速度の微分値を一定時間間隔で算出する微分値算出手段と、
算出した微分値を積算する微分値積算手段と、
部品ごとに積算した微分値が所定値に到達したか否かを判断する第1の判断手段と、
該第1の判断手段で、所定の部品の積算した微分値が所定値に到達したと判断した場合、該部品の交換時期である旨を出力する出力手段と
を備えることを特徴とする部品交換時期検知装置。 In the part replacement time detection device that detects the replacement time of the parts that make up the equipment whose operation is numerically controlled according to the machining program,
A plurality of speed detecting means for detecting the operating speed of each component constituting the device;
An arithmetic processing unit that calculates whether or not it is a replacement time for each part based on the operation speed for each part detected by the speed detection unit;
The arithmetic processing unit includes:
Differential value calculating means for calculating the differential value of the operation speed for each part detected by the speed detecting means at a constant time interval;
Differential value integration means for integrating the calculated differential value;
First determination means for determining whether or not a differential value integrated for each part has reached a predetermined value;
A component replacement comprising: output means for outputting that it is time to replace the component when the first determination unit determines that the accumulated differential value of the predetermined component has reached a predetermined value; Time detection device.
カウンタと、
前記速度検出手段で検出した部品ごとの動作速度の二次微分値を一定時間間隔で算出する二次微分値算出手段と、
算出した二次微分値が所定値を超えたか否かを判断する第2の判断手段と、
該第2の判断手段で、二次微分値が所定値を超えたと判断した場合、前記カウンタを計数する計数手段と、
前記カウンタのカウンタ値が所定値に到達したか否かを判断する第3の判断手段と、
該第3の判断手段で所定値に到達したと判断した場合、該部品の交換時期である旨を出力する出力手段と
を備えることを特徴とする請求項1記載の部品交換時期検知装置。 The arithmetic processing unit includes:
A counter,
Secondary differential value calculating means for calculating the secondary differential value of the operation speed for each part detected by the speed detecting means at a constant time interval;
Second determination means for determining whether or not the calculated secondary differential value exceeds a predetermined value;
When the second determination means determines that the secondary differential value exceeds a predetermined value, the counting means for counting the counter;
Third determination means for determining whether the counter value of the counter has reached a predetermined value;
2. The component replacement timing detection apparatus according to claim 1, further comprising an output unit that outputs that the replacement timing of the component is reached when the third determination unit determines that the predetermined value has been reached.
機器を構成する部品ごとの動作速度を検出する複数の速度検出手段で検出した部品ごとの動作速度の微分値を一定時間間隔で算出し、
算出した微分値を積算し、
部品ごとに積算した微分値が所定値に到達したか否かを判断し、
所定の部品の積算した微分値が所定値に到達したと判断した場合、該部品の交換時期である旨を出力することを特徴とする部品交換時期検知方法。 In the part replacement time detection method for detecting the replacement time of the parts constituting the equipment whose operation is numerically controlled according to the machining program,
The differential value of the operation speed for each part detected by a plurality of speed detection means for detecting the operation speed for each part constituting the device is calculated at regular time intervals.
Accumulate the calculated differential value,
Determine whether the differential value accumulated for each part has reached a predetermined value,
A component replacement time detection method that outputs that it is the replacement time of a part when it is determined that the integrated differential value of the predetermined part has reached a predetermined value.
前記速度検出手段で検出した部品ごとの動作速度の二次微分値を一定時間間隔で算出し、
算出した二次微分値が所定値を超えたか否かを判断し、
二次微分値が所定値を超えたと判断した場合、前記カウンタを計数し、
前記カウンタのカウンタ値が所定値に到達したか否かを判断し、
所定値に到達したと判断した場合、該部品の交換時期である旨を出力することを特徴とする請求項3記載の部品交換時期検知方法。 With a counter,
A second derivative value of the operation speed for each part detected by the speed detection means is calculated at regular time intervals,
Determine whether the calculated second derivative value exceeds a predetermined value,
When it is determined that the secondary differential value exceeds a predetermined value, the counter is counted,
Determine whether the counter value of the counter has reached a predetermined value,
4. The component replacement timing detection method according to claim 3, wherein when it is determined that the predetermined value has been reached, a message indicating that it is the replacement timing of the component is output.
前記部品交換時期検知装置を、
前記速度検出手段で検出した部品ごとの動作速度の微分値を一定時間間隔で算出する微分値算出手段、
算出した微分値を積算する微分値積算手段、
部品ごとに積算した微分値が所定値に到達したか否かを判断する第1の判断手段、及び
該第1の判断手段で、所定の部品の積算した微分値が所定値に到達したと判断した場合、該部品の交換時期である旨を出力する出力手段
として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。 In a computer program that can be executed by a part replacement time detection device that detects the replacement time of parts constituting a device whose operation is numerically controlled according to a machining program,
The parts replacement time detection device,
Differential value calculation means for calculating the differential value of the operation speed for each component detected by the speed detection means at a constant time interval;
Differential value integration means for integrating the calculated differential value;
First determination means for determining whether or not a differential value integrated for each part has reached a predetermined value, and the first determination means determines that the differential value integrated for a predetermined part has reached a predetermined value If so, a computer program that functions as an output means for outputting that it is time to replace the component.
前記速度検出手段で検出した部品ごとの動作速度の二次微分値を一定時間間隔で算出する二次微分値算出手段、
算出した二次微分値が所定値を超えたか否かを判断する第2の判断手段、
該第2の判断手段で、二次微分値が所定値を超えたと判断した場合、前記カウンタを計数する計数手段、
前記カウンタのカウンタ値が所定値に到達したか否かを判断する第3の判断手段、及び
該第3の判断手段で所定値に到達したと判断した場合、該部品の交換時期である旨を出力する出力手段
として機能させることを特徴とする請求項5記載のコンピュータプログラム。
The parts replacement time detection device,
Secondary differential value calculating means for calculating the secondary differential value of the operation speed for each part detected by the speed detecting means at a constant time interval;
Second determination means for determining whether or not the calculated secondary differential value exceeds a predetermined value;
Counting means for counting the counter when the second judging means judges that the secondary differential value exceeds a predetermined value;
Third determination means for determining whether or not the counter value of the counter has reached a predetermined value, and when the third determination means determines that the predetermined value has been reached, it is time to replace the part. 6. The computer program according to claim 5, wherein the computer program functions as output means for outputting.
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