JP2013086196A - 刃具診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の工作機械の各主軸モータに夫々装着される刃具の状態を診断することができる刃具診断装置を提供する。
【解決手段】 複数の工作機械２の各主軸モータ３に夫々装着される刃具の状態を診断する装置１であって、各主軸モータ３に供給される電流を夫々検出する電流センサ４と、これらの電流センサ４が検出した電流データを取り込んで記憶するデータ収集手段５と、このデータ収集手段５が収集し記憶した所定時間（例えば、０．１秒〜０．２秒）分の電流データを、無線のＬＡＮ７を介して順次受け取り、主軸モータ３毎に電流データを連結して刃具の状態を予兆判定する判定手段６を備えた。判定手段６には、各主軸モータ３の負荷電流の分散を算出して、刃具の折損などに影響のない波形変化を取り除く波形処理手段１５が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の工作機械の各主軸モータに夫々装着される刃具の状態を診断する装置に関する。

従来から、１台の工作機械毎に１台の刃具診断装置を設け、主軸モータの電流データを収集して主軸モータに装着される刃具の状態を診断することが知られている。

例えば、特許文献１には、ドリルによりワークを切削加工する際に主軸モータを駆動する負荷電流を高周波電流センサにより測定して実負荷電流波形とし、この実負荷電流波形をＡＤ変換し、さらに加工１回転毎にピーク値とボトム値の変化量の分散を計算し、この分散のグラフにおいて、所定のしきい値を連続する３つのデータのなかで２つ以上超えたピークが出現したとき、この連続するピーク値を有する波形を予兆波と認定する技術が開示されている。

また、特許文献２には、既存工作機械のアイドル運転時の無負荷運転電力データと、刃具によるワーク切削時の負荷運転電力データとを診断装置からＬＡＮ回線を介してコンピュータに記憶し、このコンピュータにおいて、負荷運転電力から無負荷運転電力のデータを減算して残差データを求め、この残差データに予め定められた値を加減算して、刃具が寿命未達状態又は未破損状態でワークを切削可能な負荷運転電力の上限及び下限に対応する上限値及び下限値を求め、これら値に追加工作機械の無負荷運転電力を加算して上限判定値及び下限判定値を求め、これらを警報設定値として追加分の診断装置に記憶し、追加工作機械での負荷運転時に当該負荷運転電力が警報設定値外の値となった際に刃具の異常と判断する技術が開示されている。

特開２０１１−０２０２２１号公報 特開２００６−１１６６２３号公報

しかし、特許文献１及び特許文献２に記載された技術においては、１台の工作機械毎に１台の診断装置を設ける必要があるため、複数の工作機械の刃具を対象とすると高コストになってしまうという問題がある。

本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の工作機械の各主軸モータに夫々装着される刃具の状態を診断することができる刃具診断装置を提供しようとするものである。

上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、複数の工作機械の各主軸モータに夫々装着される刃具の状態を診断する装置であって、各主軸モータに供給される電流を夫々検出する電流センサと、これらの電流センサが検出した電流データを取り込んで記憶するデータ収集手段と、このデータ収集手段が収集し記憶した所定時間分の電流データを順次受け取り、主軸モータ毎に電流データを連結して刃具の状態を予兆判定する判定手段を備えたものである。

前記データ収集手段と前記判定手段を、無線のＬＡＮで接続することができる。

また、前記判定手段に各主軸モータに供給される負荷電流の波形を処理する波形処理手段を設けることができる。

更に、前記判定手段がいずれかの刃具に折損の予兆が発生していると判定したら、対象となる工作機械の制御装置に停止信号を入力して加工を停止させることができる。

請求項１に係る発明によれば、データ収集手段が収集して記憶する各主軸モータの電流データについて判定手段が所定時間毎に判定するので、複数の工作機械の各主軸モータに夫々装着される刃具の状態をほぼ同時にリアルタイムで診断することができる。また、判定手段が各主軸モータの電流データを所定時間毎に判定するため、電流データを収集している途中での判定が可能になるので、判定のスピードアップを図ることができる。

また、データ収集手段と判定手段を無線のＬＡＮで接続すれば、データ収集手段を工作機械の近傍に設置し、判定手段をスペースのある所望な場所に設置することが容易にできる。

また、判定手段に各主軸モータに供給される負荷電流の波形を処理する波形処理手段を設ければ、電流センサが検出した電流データの分散を算出して、刃具の折損などに影響のない波形変化を取り除くことにより、判定精度の向上を図ることができる。

更に、判定手段がいずれかの刃具に折損などの不具合が発生していると判定し、対象となる工作機械の制御装置に停止信号を入力して主軸モータを停止させれば、不具合の発生を未然に防ぐことができる。

本発明に係る刃具診断装置の構成図

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。本発明に係る刃具診断装置１は、図１に示すように、複数の工作機械２の各主軸モータ３に供給される電流を夫々検出する複数の電流センサ４と、これらの電流センサ４が検出したうちの４軸分の主軸モータ３の電流データを夫々取り込んで記憶する複数のデータ収集手段５と、これらのデータ収集手段５が収集し記憶した電流データから各主軸モータ３に装着される刃具の状態を予兆判定する１台の判定手段６を備えてなる。複数のデータ収集手段５と１台の判定手段６は無線のＬＡＮ（Local Area Network）７で接続されている。

電流センサ４は、高周波電流センサで、各主軸モータ３に３相交流電力を供給する電線に装着され、刃具（不図示）を装着した主軸モータ３の負荷電流などを検出し、アナログ信号で出力する。

データ収集手段５は、電流センサ４が検出する４軸分の主軸モータ３のアナログ信号が入力されるインタフェース回路１０と、このインタフェース回路１０の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１１と、このＡ／Ｄ変換器１１が出力するデジタル信号を演算処理するマイクロコンピュータ１２と、このマイクロコンピュータ１２が演算処理した電流データを記憶するメモリ１３などからなる。インタフェース回路１０は、演算増幅器（ＯＰアンプ）と抵抗で構成されている。

データ収集手段５は、４軸分の主軸モータ３について夫々所定時間（例えば、０．１秒〜０．２秒）分の電流データを収集し記憶したら、その所定時間分の貯まった電流データを、その所定時間間隔で判定手段６に無線のＬＡＮ７を介して順次転送する。

判定手段６は、ＰＣ本体１５とタッチパネル液晶のディスプレイ１６からなるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）で構成され、複数のデータ収集手段５から順次転送される所定時間分の電流データを主軸モータ３毎に連結し、連結された主軸モータ３毎の電流データを解析して主軸モータ３毎に刃具の折損予兆の判定をリアルタイムで行う。

また、判定手段６には、連結された主軸モータ３毎の負荷電流の分散を算出して、刃具の折損などに影響のない波形変化を取り除く波形処理手段１７が設けられている。

データ収集手段５は、工作機械２の近くに設置され、判定手段６を構成するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）は、スペースのある所望な場所に設置されている。また、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）を構成するタッチパネル液晶のディスプレイ１６も見易い場所に設置されている。

以上のように構成した本発明に係る刃具診断装置１の作用を説明する。稼働している複数の工作機械２の各主軸モータ３に供給される電流を複数の電流センサ４により夫々検出する。電流センサ４で検出された各主軸モータ３のアナログ電流データは、４軸分毎に１台のデータ収集手段５に入力される。

すると、各主軸モータ３のアナログ電流データは、インタフェース回路１０を介してＡ／Ｄ変換器１１に入力され、デジタル電流データに変換される。デジタルに変換された電流データは、マイクロコンピュータ１２で演算処理され、メモリ１３に記憶される。

メモリ１３に記憶される各主軸モータ３の電流データが所定時間（例えば、０．１秒〜０．２秒）分貯まると、その所定時間分の貯まった電流データは、判定手段６に無線のＬＡＮ７を介して順次転送される。判定手段６では、複数のデータ収集手段５より順次転送されてくる電流データを、主軸モータ３毎に連結する。

次いで、判定手段６では、連結された主軸モータ３毎の電流データを解析して主軸モータ３毎に刃具の折損予兆の判定をリアルタイムで行う。また、判定手段６による電流データの解析に際し、波形処理手段１７により各主軸モータ３の負荷電流の分散を算出して、刃具の折損などに影響のない波形変化を取り除く作業が行われる。これにより、主軸モータ３の負荷電流の変化に基づく刃具の折損予兆判定の精度向上が図れる。

そして、判定手段６がいずれかの刃具に折損などの不具合が発生していると判定したら、対象となる工作機械２の制御装置に停止信号を入力して主軸モータ３を停止させることができる。これにより、刃具の折損などの不具合の発生を未然に防ぐことができる。

本発明によれば、複数の工作機械の各主軸モータに夫々装着される刃具の状態をほぼ同時にリアルタイムで診断する刃具診断装置を提供することができる。

１…刃具診断装置、２…工作機械、３…主軸モータ、４…電流センサ、５…データ収集手段、６…判定手段、７…無線のＬＡＮ、１０…インタフェース回路、１１…Ａ／Ｄ変換器、１２…マイクロコンピュータ、１３…メモリ、１５…ＰＣ本体、１６…タッチパネル液晶のディスプレイ、１７…波形処理手段。

Claims (4)

1. 複数の工作機械の各主軸モータに夫々装着される刃具の状態を診断する装置であって、各主軸モータに供給される電流を夫々検出する電流センサと、これらの電流センサが検出した電流データを取り込んで記憶するデータ収集手段と、このデータ収集手段が収集し記憶した所定時間分の電流データを順次受け取り、主軸モータ毎に電流データを連結して刃具の状態を予兆判定する判定手段を備えたことを特徴とする刃具診断装置。
2. 請求項１に記載の刃具診断装置において、前記データ収集手段と前記判定手段は、無線のＬＡＮで接続されていることを特徴とする刃具診断装置。
3. 請求項１又は２に記載の刃具診断装置において、前記判定手段に各主軸モータに供給される負荷電流の波形を処理する波形処理手段を設けたことを特徴とする刃具診断装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の刃具診断装置において、前記判定手段がいずれかの刃具に折損の予兆が発生していると判定したら、対象となる工作機械の制御装置に停止信号を入力して加工を停止させることを特徴とする刃具診断装置。

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