JP6663475B2 - Ｎｃ工作機械の診断・保守システム - Google Patents

Description

本発明は、数値制御装置であるＮＣ工作機械と接続されて、該ＮＣ工作機械が適正に動作しているか否かを診断することができるシステムに関する。

数値制御によりワークの切削加工等を行うＮＣ工作機械（数値制御装置、あるいはＮＣ装置、あるいはＮＣともいう）において、特許文献１〜特許文献３に記載されるように工作機械内部に設けられる歯車のバックラッシ量を算出する技術、およびバックラッシ量が許容範囲を超える場合にはバックラッシに関するパラメータを補正して加工不良を回避する技術が既に知られている。

特開平９−２０１７４５号公報 特開２０００−５２１７８号公報 特開２０１０−７９８４５号公報

昨今、工場内の省人化、自動化の要求が高まりつつある。上記従来のような技術にあっては、ＮＣ工作機械１台ごとに作業者が付いてＮＣ工作機械の制御盤を操作しなければならない。このため多数のＮＣ工作機械を同時に稼働させる大工場では、省人化の推進という点から改善が望まれる。

本発明は、上述の実情に鑑み、ＮＣ工作機械が適正であるかどうかを診断するにあたり、ＮＣ工作機械１台ごとに作業者が付くことなく複数のＮＣ工作機械を監視・管理することができる省人化された診断・保守技術を提供することを目的とする。

この目的のため本発明によるＮＣ工作機械の診断・保守システムは、１または複数のＮＣ工作機械と、１の上位コンピュータ装置と、ＮＣ工作機械および上位コンピュータ装置間でデータを送受信する通信手段とを具備するシステムであって、ＮＣ工作機械は、ＮＣ工作機械の動力としてのサーボモータと、サーボモータを数値制御する数値制御部とを備え、数値制御部は、数値制御部およびサーボモータ間で出入力される数値制御情報をモニタするモニタリング手段と、モニタリング手段がモニタするモニタ開始時点からモニタ終了時点までの数値制御情報（サーボデータ）をネットワーク手段経由で上位コンピュータ装置にアップロードするアップロード手段とを有し、上位コンピュータ装置は、アップロードされる上述のモニタ開始時点からモニタ終了時点までの数値制御情報（サーボデータ）に基づきＮＣ工作機械を診断し、この診断結果が許容範囲外かつ使用可能範囲内にある場合に、数値制御パラメータをＮＣ工作機械にダウンロードし、ＮＣ工作機械に記憶された数値制御パラメータを書き換える診断・保守手段を有する。

かかる本発明によれば、作業者は１台の上位コンピュータ装置で複数のＮＣ工作機械の
診断し、この診断結果に応じてＮＣ工作機械を保守することができ、ＮＣ工作機械１台ご
とに作業者が付く必要が無い。上位コンピュータ装置は複数のＮＣ工作機械の近傍に設置
されてよい。あるいは上位コンピュータ装置は複数のＮＣ工作機械から離隔して設置され
てもよく、ＮＣ工作機械が設置される工場から離れて設置されてもよく、これによりリモ
ート診断システムが実現する。またＮＣ工作機械は複数の工場に分散して設置され、上位
コンピュータ装置は複数の工場と接続されてもよく、これにより統括診断システムが実現
する。通信手段は特に限定されず、例えば１台の上位コンピュータ装置と複数のＮＣ工作
機械を接続するネットワーク手段であったり、あるいは１台の上位コンピュータ装置と１
台のＮＣ工作機械を接続する有線ケーブル、またはＷｉｆｉ（登録商標）等の近距離無線
通信手段であったりする。本発明はＮＣ工作機械の数値制御パラメータを適宜書き換えることから、ＮＣ工作機械は数値制御パラメータによって調整され、長期に亘り適正に運転される。

本発明は、診断・保守手段が診断する診断結果が許容範囲内かつ使用可能範囲内にある場合に、数値制御パラメータを書き換えず、診断・保守手段が診断する診断結果が許容範囲外かつ使用可能範囲外にある場合に警告を出力する。警告の出力は、例えば上位コンピュータ装置の画面等に出力表示させるとよい。あるいは例えばネットワーク手段を経由してＮＣ工作機械の画面等に出力表示させるとよい。

数値制御部のモニタリング手段がモニタするプログラム指令およびフィードバック等の
数値制御情報は特に限定されない。本発明の一局面として、モニタリング手段がモニタす
る数値制御情報は、数値制御部からサーボモータへ出力される速度指令と、数値制御部か
らサーボモータへ出力されるトルク指令と、サーボモータに設けられるフィードバック機
器から数値制御部へ出力される速度フィードバックと、フィードバック機器から数値制御
部へ出力される位置フィードバックと、速度指令および速度フィードバックの差分（誤差
）とを含むサーボデータの中から選ばれる。フィードバック機器は位置センサ、速度セン
サ等、特に限定されない。フィードバック機器は例えばサーボモータに附設されて当該サ
ーボモータの回転角度を検出するエンコーダである。

診断・保守手段は、サーボ制御される可動部、例えばＸ軸方向の移動、Ｙ軸方向の移動、Ｚ軸方向の移動、Ｘ軸を中心とする回転Ａ、Ｙ軸を中心とする回転Ｂ、といった様々な可動部が適正に動作するか否か診断可能である。さらに診断・保守手段は、診断結果に基づいてＮＣ工作機械を保守可能である。これによりＮＣ工作機械は、適正な状態で継続的に使用される。本発明の一局面として診断・保守手段は、サーボモータで駆動される駆動歯車と駆動歯車に噛合する従動歯車の噛合箇所におけるバックラッシ量を算出して該バックラッシ量が許容範囲内であるか否か、および使用可能範囲内であるか否かを診断し、算出したバックラッシ量が許容範囲外かつ使用可能範囲内にある場合に、バックラッシ量に基づいて数値制御パラメータを書き換える。かかる局面によれば、例えば算出したバックラッシ量が増えた場合、書き換えられた新しい数値制御パラメータを用いて、ＮＣ工作機械を適正に運転することができる。あるいはバックラッシ量が特に増えた場合、警告を出力する。

本発明の一局面として、モニタ管理プログラムはまずサーボモータを正方向に駆動させ、次にサーボモータを逆方向に駆動させ、診断・保守手段は逆方向回転のバックラッシ量を算出する。機械系の逆方向回転のバックラッシは、機械系が逆方向に動き出すまでの時間および逆方向の送り指令から算出される。なおバックラッシ量を精度良く算出するため、上述した正方向の速度指令および逆方向の速度指令は、ワーク加工時のような高速領域よりも低速領域であることが好ましい。サーボモータへの正方向の送り指令角度および逆方向の送り指令角度は、バックラッシ量よりも十分大きな所定量で足りる。上述した正方向の速度指令と、逆方向の速度指令の間に、速度を零にして停止させる速度指令（ドウェル）を介在させてもよい。

バックラッシ量の算出には、駆動歯車を動かすためのトルク指令を用いる。機械系のバックラッシ量を詰めた後、駆動歯車および従動歯車を動かすためのトルクが大きく変化することから、トルク指令が増加する。本発明の一局面として診断・保守手段は、数値制御部が出力するトルク指令を解析し、トルク指令の変化により機械系の従動歯車が動き始めたことを判断してバックラッシ量を算出する。

従動歯車が駆動歯車よりも大きい等により、従動歯車が全体的に均一に使用されず、使用領域が偏在する場合がある。本発明の一局面としてモニタ管理プログラムは、従動歯車の複数箇所で、上述したように正方向および逆方向にサーボモータを駆動し、診断・保守手段は、これら複数箇所におけるバックラッシ量をそれぞれ算出し、これら複数のバックラッシ量に基づき、ＮＣ工作機械を診断・保守して、従動歯車のピッチエラーを補正する。かかる局面によれば、偏った使用により従動歯車の噛合が特定の領域に偏在する場合であっても、かかる領域の偏摩耗を診断することができ、ＮＣ工作機械の適正な運転に資する。駆動歯車と従動歯車の組み合わせとして、例えば小径のウォームねじと大径のウォームホイールがある。ウォームねじがウォームホイールを駆動する際、ウォームねじ１回転毎のウォームホイール回転角度をピッチという。本発明によればウォームホイールの各ピッチにおいてピッチエラーを補正され、ウォームホイールのピッチエラーが修正されるので、ウォームホイール２８に係る割出精度が長期的に確保される。

バックラッシ量を算出する方法は様々である。サーボ制御においてトルク指令等のサーボデータの変化に基づき算出可能である。サーボデータは例えば１［ｍｓｅｃ］以内の間隔で出力され、変動が大きいため、サーボデータが変化したか否かを判断し難い場合がある。そこで本発明の一局面として診断・保守手段は、モニタされるトルク指令を平準化し、平準化されたトルク指令が複数回連続して増加あるいは減少する時点を判断し、サーボモータを逆方向に駆動させ始める開始時点から上記平準化のロジックで判断される機械系が動きだした時点（＝トルク指令が大きく変化した時点）までの時間に、プログラム指令された一定速度を乗じてバックラッシ量を算出する。

あるいは本発明の他の局面としてモニタ管理プログラムは、サーボモータを正方向に駆動させた後、逆方向に駆動させる前に、速度指令を０にするドウェルを実行する。そして診断・保守手段は、所定値をトルクリミット値として予め記憶しておき、モニタされるトルク指令がドウェルの後にトルクリミット値を超える時点を検出し（トルクリミットスキップ機能）、かかる時点に基づきバックラッシ量を算出する。かかる局面によれば、上述した平準化よりも簡易な方法でトルク指令の変化に要する時間を算出することができる。

あるいは本発明のさらに他の局面としてモニタリング手段はＮＣ工作機械の使用初期におけるトルク指令である初期トルク指令をモニタし、アップロード手段は初期トルク指令を上位コンピュータ装置にアップロードし、診断・保守手段は、記憶しておいた初期トルク指令と、ＮＣ工作機械の数箇月使用後のトルク指令とを相対比較してバックラッシ量の増分を算出する。かかる局面によれば、バックラッシ量に関する診断を正確に実行できる。なお、ここでいう数箇月使用後は、一年後であってもよいし、数年後であってもよい。

ＮＣ工作機械の駆動歯車および従動歯車は、回転体同士であってもよいし、あるいはラックアンドピニオンのように直動体と回転体の組み合わせであってもよい。あるいはボールスクリューのようにボールと溝の組み合わせであってもよい。本発明の一局面として駆動歯車および従動歯車はウォームねじおよびウォームホイールであり、ウォームホイールは回転テーブルに同軸に設けられ、ウォームねじはサーボモータの駆動力を回転テーブルに伝達する。これにより回転テーブルのガタツキを診断・保守することができる。

このように本発明によれば、１台の上位コンピュータ装置で複数のＮＣ工作機械を監視し、各ＮＣ工作機械が適正であるか否か知ることができる。そして複数のＮＣ工作機械を有する大工場における診断・保守の省人化と、複数の工場における診断・保守の省人化が実現する。

本発明の一実施形態を示すシステム構成図である。 同実施形態のＮＣ工作機械を示す斜視図である。 同実施形態のＮＣ工作機械の構成を示す模式図である。 ＮＣ工作機械内部で実行されるサーボ制御を示す模式図である。 歯車の噛合箇所を示す正面図であり、（Ａ）は正方向回転のバックラッシが詰まった状態を表し、（Ｂ）は（Ａ）の拡大図を表し、（Ｃ）は逆方向回転のバックラッシが詰まった状態を表す。 同実施形態で実行される数値制御を表すフローチャートである。 同実施形態のトルク指令の変化を表すグラフ図である。 図７中、二点鎖線の囲み部分を拡大して表すグラフ図である。 同実施形態のトルク指令の変化を表すグラフ図である。 図９中、二点鎖線の囲み部分を拡大して表すグラフ図である。 図１０のトルク指令を平準化して表すグラフ図である。 図１０のトルク指令を平準化して表すグラフ図である。 図１０のトルク指令を平準化して表すグラフ図である。 図１０のトルク指令を平準化して表すグラフ図である。 変形例のトルクリミット値を表すグラフ図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態を示すシステム構成図である。本実施形態は、複数のＮＣ工作機械ＮＣ＃１、ＮＣ工作機械ＮＣ＃２、・・・・ＮＣ工作機械ＮＣ＃ｎと、上位コンピュータ装置ＰＣと、これらを接続するネットワーク手段ＮＷとを具備する。複数のＮＣ工作機械ＮＣ＃１〜ＮＣ＃ｎを特に区別しない場合、単にＮＣ工作機械ＮＣともいう。図示しない変形例として、ＮＣ工作機械ＮＣは１台のみであってもよい。

各ＮＣ工作機械ＮＣは数値制御装置（ＮＣ装置）であり、数値制御プログラムの実行によって動作する。数値制御プログラムはワーク加工プログラムおよびモニタ管理プログラムを含む。例えばＮＣ工作機械ＮＣは、ワーク加工プログラムおよび数値制御パラメータを記憶して、ワーク加工プログラムの実行によってワークを所望の形状に加工する。かかる加工の際、各ＮＣ工作機械ＮＣは記憶された数値制御パラメータに基づき適正に動作する。加工動作の遅延や加工精度の悪化等、各ＮＣ工作機械ＮＣが適正に動作しない場合、数値制御パラメータが書き換えられる。これにより各ＮＣ工作機械ＮＣは常に適正に動作してワークを加工する。各ＮＣ工作機械ＮＣは、自身の数値制御に関する数値制御情報をモニタ（監視）し、モニタ結果をネットワーク手段ＮＷ経由で上位コンピュータ装置ＰＣにアップロードする。

本実施形態では、ｎ台からなる一群のＮＣ工作機械ＮＣ＃１・・・・ＮＣ工作機械ＮＣ＃ｎと、１台の上位コンピュータ装置ＰＣが、ネットワーク手段ＮＷで接続される。ネットワーク手段ＮＷは有線のケーブルまたは無線設備であり、上位コンピュータ装置ＰＣおよび下位の各ＮＣ工作機械ＮＣ間で２本の矢で示すようにデータのアップロードおよびプログラムのダウンロードを行う。各ＮＣ工作機械ＮＣは上位コンピュータ装置ＰＣから離隔して配置可能である。複数のＮＣ工作機械ＮＣの配置は、同一工場内であってもよいし、あるいは別々の工場であってもよい。

ネットワーク手段ＮＷが伝送するデータは、数値制御プログラムであったり、数値制御情報であったりする。本実施形態の上位コンピュータ装置ＰＣは、図１に下向きの矢で示すように、ネットワーク手段ＮＷ経由で下位の各ＮＣ工作機械ＮＣに、ワーク加工プログラムをダウンロードないし書き換えしたり、モニタ管理プログラムをダウンロードないし書き換えたり、数値制御パラメータをダウンロードないし書き換えたりする。また上位コンピュータ装置ＰＣは、必要であれば図１に下向きの矢で示すようにネットワーク手段ＮＷ経由で下位の各ＮＣ工作機械ＮＣにＯＦＦ／ＯＮ指令を出力し、下位の各ＮＣ工作機械ＮＣの電源をＯＦＦ／ＯＮする。これにより各ＮＣ工作機械ＮＣは再起動される。あるいは各ＮＣ工作機械ＮＣは、書き換えによって新しくされたワーク加工プログラムないしモニタ管理プログラムを起動したり、終了したりする。書き換えられた新しい数値制御パラメータについても同様である。

各ＮＣ工作機械ＮＣは、図１に上向きの矢で示すように、各ＮＣ工作機械ＮＣに関する情報を上位コンピュータ装置にアップロードする。アップロードについては後で詳しく説明する。

図２は、１台のＮＣ工作機械ＮＣを取り出して模式的に示す斜視図である。ＮＣ工作機械ＮＣは、主軸１１と、回転テーブル１２と、主軸駆動部１３と、回転テーブル駆動部１４と、主軸支持部１５と、回転テーブル支持部１６と、数値制御部１７と、ツールマガジン１８を備える。

主軸駆動部１３は、主軸１１を支持するとともに、主軸１１を回転させる。主軸支持部１５は、主軸駆動部１３を支持するとともに、主軸駆動部１３を上下方向（Ｚ軸）に移動させる。図２に矢で示すＺ軸移動は、主軸支持部１５に設けられる図示しないサーボモータにより行う。主軸１１の先端にはツールホルダ２１およびツール２２が装着される。つまり主軸１１はＺ軸方向に移動可能であり、さらにＺ軸を中心として回転可能である。

回転テーブル１２は例えば円テーブルであり、図示しないワークが固定される。回転テーブル駆動部１４は、図示しないサーボモータを内蔵し、回転テーブル１２の割出を行う。回転テーブル支持部１６は、回転テーブル１２および回転テーブル駆動部１４を支持する。回転テーブル１２は図２に矢で示すＡ方向に回転する。

ＮＣ工作機械ＮＣは図示しないサーボモータをさらに備え、主軸１１を図２に矢で示すＺ軸方向に移動させ、回転テーブル１２をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させ、回転テーブル１２をＡ方向に回転させる。本実施形態のＮＣ工作機械ＮＣは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿う方向の移動と、Ｘ軸、Ｙ軸を中心とする回転Ａ、回転Ｂのうち、少なくとも１つの動作を行う。サーボモータは、各軸方向の移動ごとに設けられる。つまり本実施形態は４個のサーボモータを有する。

ツールマガジン１８は主軸１１にツールホルダ２１およびツール２２を供給し、あるいは主軸１１からツールホルダ２１およびツール２２を受け取ることにより、主軸１１に装着されるツールホルダ２１の脱着・交換を補助する。

図３は、ＮＣ工作機械ＮＣの構成を示す模式図である。なお図３では、本発明に関連する構造のみ表し、他の構造、例えば強電系の配線等、を図略する。数値制御部１７は複数のサーボアンプＳＡ＃１〜ＳＡ＃４と接続する。１台のサーボアンプＳＡは１台のサーボモータＳＭと接続し、サーボモータＳＭに各種の指令を出力する。各サーボモータＳＭにはエンコーダＥＣが附設される。１個のエンコーダＥＣ、あるいは複数のエンコーダＥＣ＃１・・・・ＥＣ＃４は、数値制御部１７とそれぞれ接続し、各サーボモータＳＭの回転速度等、を検出して数値制御部１７に出力する。エンコーダＥＣからサーボモータＳＭの速度フィードバックを受信する数値制御部１７は、各サーボモータＳＭ（ＳＭ＃１・・・・ＳＭ＃４）をフィードバック制御する。また数値制御部１７はネットワーク手段ＮＷに連結される。

図４は、ＮＣ工作機械ＮＣ内部で実行される制御を構成とともに示す模式図である。ＮＣ工作機械ＮＣ内部の構成として、サーボモータＳＭ＃１のモータ回転軸にはピニオン２４が結合する。ピニオン２４はピニオン２５と噛合する。ピニオン２５はウォーム軸シャフト２６、ウォームねじ２７と結合する。ウォームねじ２７はウォームホイール２８と噛合する。ウォームホイール２８はウォームねじ２７よりもはるかに大径であり、前述した回転テーブル１２と同軸に結合する。

エンコーダＥＣ＃１はサーボモータＳＭ＃１の速度フィードバックＳＰＥＥＤ、あるいは位置フィードバックＰＯＳＦを数値制御部１７に出力する。回転テーブル１２の位置指令ＰＣＭＤと位置フィードバックＰＯＳＦの差分から速度指令ＶＣＭＤを求める。また数値制御部１７は、速度指令ＶＣＭＤと速度フィードバックＳＰＥＥＤの差分からトルク指令ＴＣＭＤを求め、スイッチＳＷ経由でサーボアンプＳＡ＃１にトルク指令ＴＣＭＤを出力する。サーボアンプＳＡ＃１は入力されたトルク指令ＴＣＭＤを増幅してサーボモータＳＭ＃１に出力する。

サーボモータＳＭ＃１は入力されたトルク指令ＴＣＭＤに応じてピニオン２４を駆動し、かかる駆動回転がピニオン２４からピニオン２５とウォーム軸シャフト２６とウォームねじ２７を経由してウォームホイール２８に伝達され、回転テーブル１２が数値制御プログラムどおりに割り出される。

図４に示す位置指令ＰＣＭＤ、速度指令ＶＣＭＤ、トルク指令ＴＣＭＤ、速度フィードバックＳＰＥＥＤ、位置フィードバックＰＯＳＦといったサーボデータは、数値制御部１７のモニタリング手段によりモニタされる。モニタとは連続して監視することである。

ここで附言すると診断精度向上のため、モニタ管理プログラムの実行に伴うサーボモータＳＭへの位置指令ＰＣＭＤは低速領域である。これに対し作業効率向上のため、ワーク加工プログラムの実行に伴うサーボモータＳＭへの位置指令ＰＣＭＤは低速領域から高速領域までである。

本実施形態の数値制御部１７はウォームホイール２８とウォームねじ２７の噛合箇所におけるバックラッシを診断対象とする。

図５は歯車の噛合箇所を示す正面図であり、（Ａ）はウォームねじを時計方向に正回転させて正回転方向のバックラッシを詰め逆方向回転のバックラッシを開いた状態を表し、（Ｂ）は（Ａ）の拡大図を表し、（Ｃ）はウォームねじ２７を反時計方向に回転させて逆方向回転のバックラッシを詰めた状態を表す。本実施形態では、モニタ管理プログラムにより、サーボモータＳＭを正方向に駆動して図５（Ａ）に示す動作を実行し、次にサーボモータＳＭへの速度指令を零（ドウェル）にしてウォームねじ２７の回転速度を零にし、次にサーボモータＳＭを逆方向に駆動して図５（Ｃ）の動作を行う一連の数値制御を実行し、かかる数値制御に関する数値制御情報からウォームホイール２８とウォームねじ２７の逆方向のバックラッシ量ＢＬ（図５（Ｂ））を算出する。

数値制御部１７は、数値制御プログラムを記憶して実行するプログラム実行手段と、数値制御情報をモニタするモニタリング手段と、モニタした数値制御情報を上位コンピュータ装置ＰＣにアップロードするアップロード手段と、数値制御パラメータを記憶するパラメータ記憶手段を有する。上位コンピュータ装置ＰＣは、ＮＣ工作機械ＮＣを診断する診断・保守手段と、数値制御パラメータを書き換えるパラメータ書換手段を有する。上位コンピュータ装置ＰＣは、数値制御部１７からアップロードされる数値制御情報に基づき、図６の制御を実行する。図６は本実施形態で実行される制御を表すフローチャートである。以下の説明において、機械系に係るバックラッシ量ＢＬの調整に関わる、制御系に係る数値制御パラメータをバックラッシ補正値という。

始めにステップＳ１で上位コンピュータ装置ＰＣは、慣らし運転プログラムを起動し、ＮＣ工作機械ＮＣを慣らし運転させる。慣らし運転とは例えば暖気運転であり、各サーボモータＳＭ＃１，ＳＭ＃２・・・・をアイドリング回転させ、ＮＣ工作機械ＮＣを動かす。これにより、ＮＣ工作機械ＮＣは、一定の温度範囲内に継続的に維持される。あるいはＮＣ工作機械ＮＣは、機械系の潤滑状態が一定に維持される。慣らし運転が完了すると、次のステップＳ２へ進む。

ステップＳ２で上位コンピュータ装置ＰＣは、上述したパラメータ記憶手段に予め記憶されていたＮＣ工作機械ＮＣの前回の運転時のバックラッシ補正値を読み出し、キャッシュメモリに保存する。

次のステップＳ３で上位コンピュータ装置ＰＣは、ＮＣ工作機械ＮＣのバックラッシ補正値を一旦０に書き換える。もしもバックラッシ補正値に０以外の値が入っていると、その値が後述するステップＳ１０以降で最初に指令され、その値からのバックラッシ量ＢＬを算出してしまう。ステップＳ３はこれを防止する。以下のステップＳ１０以降では、バックラッシ補正値＝０、として、バックラッシ量ＢＬを算出する。

次のステップＳ１０で、上位コンピュータ装置ＰＣからネットワーク手段ＮＷを経由してＮＣ工作機械ＮＣにモニタ管理プログラムをダウンロードする。モニタ管理プログラムは数値制御部１７のプログラム実行手段に記憶される。次のステップＳ２０で、ＮＣ工作機械ＮＣのモニタ管理プログラムを起動する。

次のステップＳ３０で、ＮＣ工作機械ＮＣはモニタ管理プログラムを実行し、サーボモータＳＭを駆動してウォームねじを回動させ、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すバックラッシ量ＢＬに対し、次に図５（Ｃ）に示すように逆方向回転のバックラッシ量ＢＬを詰める。かかる一連の動作で、数値制御部１７は、サーボモータＳＭに例えば１[ｍｓｅｃ]以内の間隔でトルク指令ＴＣＭＤを出力し、サーボモータＳＭに附設されるエンコーダＥＣは、サーボモータＳＭの速度フィードバックＳＰＥＥＤを１[ｍｓｅｃ]以内の間隔で検出して数値制御部１７に出力し、速度フィードバックＳＰＥＥＤが数値制御部１７に入力される。これら指令（数値制御情報）の出入力において、数値制御部１７のモニタリング手段はこれらの数値制御情報（サーボデータ）を監視し、数値制御部１７のアップロード手段はモニタした数値制御情報をネットワーク手段ＮＷ経由で上位コンピュータ装置ＰＣにアップロードする。上位コンピュータ装置ＰＣは、アップロードされたこれらの数値制御情報（サーボデータ）を収集する。

次のステップＳ４０で上位コンピュータ装置ＰＣの診断・保守手段は、ステップＳ３０で収集した数値制御情報を解析し、バックラッシ量ＢＬを算出する。なおバックラッシ量ＢＬの算出は、図５の動作を１回のみ実行した結果であってもよいが、診断の精度向上のため、回転テーブル１２の所定の割出角度に対応するウォームホイール２８の所定の周方向箇所Ｒｘ（図４中、Ｒ１〜Ｒ８のうち例えばＲ１）のバックラッシ量を複数回算出し、これら複数回の算出結果に基づいてバックラッシ量ＢＬを決定するとよい。複数回の算出結果に基づくとは例えば、算出された複数のバックラッシ量の平均値であったり、あるいはこれら複数のバックラッシ量のうち最大値と最小値を除いた残りの値の平均値であったり、あるいは算出された複数のバックラッシ量の中央値であったり、あるいは算出された複数のバックラッシ量の最頻値であったりする。

次のステップＳ５０で上位コンピュータ装置ＰＣの診断・保守手段は、ステップＳ４０で算出したバックラッシ量ＢＬが所定の許容範囲内であるか否かをチェックする。バックラッシ量ＢＬが許容範囲内である場合、ＮＣ工作機械ＮＣは適正な状態であり、そのまま継続使用可能である（ＹＥＳ）と判定して、ステップＳ５１へ進む。

次のステップＳ５１では、バックラッシ補正値を元の値に戻し、ステップＳ６０へ進む。元の値は、上述したステップＳ２でキャッシュメモリに保存された値である。

ステップＳ６０では、ステップＳ４０によって算出したバックラッシ量ＢＬと、ＮＣ工作機械ＮＣをそのまま継続使用可能である旨を表示し、本制御を終了する（ＥＮＤ）。かかる表示は、上位コンピュータ装置ＰＣの表示部で行われるとよい（表示については以下同様）。また上位コンピュータ装置ＰＣは、ステップＳ６０の診断結果を電子メールおよび／またはインターネット等で外部の通信端末に送信する。ＮＣ工作機械ＮＣの管理者は、ＮＣ工作機械ＮＣから離れていても、さらに上位コンピュータ装置ＰＣから離れていても、ＮＣ工作機械ＮＣの状況を知ることができる。

これに対し上述したステップＳ５０でバックラッシ量ＢＬが許容範囲外である場合、ＮＣ工作機械ＮＣの機械系は適正な状態になく、そのまま継続して使用することができない（ＮＯ）と判定して、ステップＳ７０へ進む。

次のステップＳ７０では、数値制御部１７の診断・保守手段が、バックラッシ量ＢＬを補正するための数値制御パラメータであるバックラッシ補正値を補正することによりＮＣ工作機械ＮＣを適正な状態に復帰可能か否か、換言するとバックラッシ量ＢＬが所定の使用可能範囲内であるか否かを判定する。使用可能範囲は許容範囲よりも広い範囲であり、許容範囲を含む。バックラッシ量ＢＬがあまりにも大きすぎる等の理由により、使用可能範囲外である場合（ＮＯ）、ＮＣ工作機械ＮＣは使用不可能であり、ステップＳ７５へ進む。これに対し使用可能範囲内である場合（ＹＥＳ）、バックラッシ補正値を調整することによりＮＣ工作機械ＮＣは使用可能であるからステップＳ９０へ進む。

ステップＳ９０では、算出したバックラッシ量ＢＬと、バックラッシ補正値を変更する旨を表示し、ステップＳ１００へ進む。次のステップＳ１００で、バックラッシ補正値を変更する。バックラッシ補正値の算出は、算出したバックラッシ量ＢＬに基づき上位コンピュータ装置ＰＣのパラメータ書換手段で実行されるとよい。上位コンピュータ装置ＰＣのパラメータ書換手段は、パラメータ記憶手段に記憶されるバックラッシ補正値を書き換え、ステップＳ１１０へ進む。

必要であれば次のステップＳ１１０で、上位コンピュータ装置ＰＣからの指令により、ＮＣ工作機械ＮＣのパワーを停止し、本制御を終了する（ＥＮＤ）。次の再起動以降、ＮＣ工作機械ＮＣは、ワーク加工プログラムの実行と、書き換えられた新しいバックラッシ補正値によって、ワークを加工する。なお上述したステップＳ８０〜ステップＳ１１０でも、上位コンピュータ装置ＰＣは、電子メールおよび／またはインターネット等で外部の通信端末に診断結果を送信し、バックラッシ量ＢＬ、バックラッシ補正値が書き換えられたこと、および警告を知らせる。ＮＣ工作機械ＮＣの管理者は、ＮＣ工作機械ＮＣから離れていても、さらに上位コンピュータ装置ＰＣから離れていても、ＮＣ工作機械ＮＣの状況を知ることができる。

これに対し前述したステップＳ７５では、バックラッシ補正値を元の値に戻し、ステップＳ８０へ進む。元の値は、上述したステップＳ２でキャッシュメモリに保存された値である。ステップＳ７０でバックラッシ量が過大であると判定しても、ステップＳ７５の実行によってとりあえずＮＣ工作機械ＮＣを継続して使用することができる。

ステップＳ８０では、バックラッシ補正値を変更しても回転テーブル１２の割出精度に問題がでる旨と、ウォームホイール２８を含む機械系のオーバホールが必要である旨の警告を表示し、本制御を終了する（ＥＮＤ）。

図７はステップＳ３０に関し、収集された数値制御情報をグラフ化した図であり、図８は図７中の二点鎖線の囲みを拡大して示すグラフである。図７および図８中、横軸が時間ｔｉｍｅ[ｍｓｅｃ]、縦軸がトルク指令ＴＣＭＤを表す。数値制御部１７は１[ｍｓｅｃ]毎にトルク指令ＴＣＭＤをサーボモータＳＭへ出力し、まずサーボモータＳＭを期間Ｔａで正回転させ図５（Ａ）に示すようにウォームねじ２７を時計回りに回転させる。次にドウェルの期間Ｔｂを設け、次にサーボモータＳＭを期間Ｔｃで逆回転させ図５（Ｃ）に示すようにウォームねじ２７を反時計回りに回転させてバックラッシを詰める。なお、サーボモータＳＭの正回転とは図５（Ａ）に示すウォームホイール２８の時計回りの回転である他、図示はしなかったがウォームホイール２８の反時計回りの回転であってもよい。バックラッシ量ＢＬの測定方向は時計回り／反時計回りの任意の方向でよい。

図５（Ｃ）に示す逆回転によって図５（Ｂ）に拡大して示す逆方向回転のバックラッシを詰める間、サーボモータＳＭはウォームねじ２７を駆動し、ウォームホイール２８を駆動していないため、トルク指令ＴＣＭＤは小さい。バックラッシを詰めた後、サーボモータＳＭはウォームねじ２７およびウォームホイール２８を駆動するため、トルク指令ＴＣＭＤは大きくなる。

図７中、期間Ｔａに含まれる時刻ｔ１から時刻ｔ２まで、トルク指令ＴＣＭＤは正値である。時刻ｔ２で、トルク指令ＴＣＭＤは増加から減少に転じ、その後に負値になる。次の時刻ｔ３は、逆方向回転のトルク指令ＴＣＭＤが負側に急激に立ち上がった時点である。

次の時刻ｔ４は、増減を繰り返していた略一定のトルク指令ＴＣＭＤが複数回連続して大きく減少するようになる時点である。時刻ｔ４で、バックラッシが完全に詰まってウォームホイール２８が反時計回り（図５（Ｃ））に回転を開始する。

上述したステップＳ４０では、図８に示すようにグラフ化されたトルク指令ＴＣＭＤの増減から、バックラッシが詰まる時刻ｔ４を判断する。本明細書でいう時刻は、時点と同義である。

時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間、サーボモータＳＭは逆回転指令通りに回転するが、ウォームホイール２８は停止している。つまりバックラッシを詰める時間は概略（ｔ４−ｔ３）である。

バックラッシを詰める時間（ｔ４−ｔ３）[ｍｓｅｃ]と、プログラム上の送り速度［ｄｅｇ／ｍｓｅｃ］と、ウォームホイール２８のピッチ円径[ｍｍ・π]から機械系のバックラッシ量ＢＬが算出される。

一例として、上述したように図８から算出される絶対的なバックラッシ量ＢＬに基づき、バックラッシ補正値を書き換える。

他の例として例えばメーカーからＮＣ工作機械ＮＣを出荷する際等のＮＣ工作機械ＮＣの新品、あるいはユーザーが初めてＮＣ工作機械ＮＣを使用する際等のＮＣ工作機械ＮＣの略新品といった、これらの使用初期について、上述したように図８を解析して、逆回転のバックラッシ量ＢＬが詰まりウォームホイール２８が動き始める時点（時刻ｔ４）を判断して記憶しておく。その後、例えばＮＣ工作機械ＮＣを数箇月ないし数年間使用した後、上述したプログラムを実行し、その際に逆方向回転のバックラッシ量ＢＬが詰まりウォームホイール２８が動き始める時点（後述する時刻ｔ８）を、同様に判断する。ＮＣ工作機械ＮＣを長年使用すると、バックラッシ量ＢＬは摩耗等によって増加するので、時刻ｔ８は時刻ｔ４よりも後になる。そこで時刻ｔ８と時刻ｔ４の相対比較からバックラッシ量ＢＬの経時的な増分量が算出され、バックラッシ量ＢＬの増分量に基づき、バックラッシ補正値を書き換える。

図９および図１０は、ＮＣ工作機械ＮＣを数箇月ないし数年間使用した後のバックラッシ量を算出する際の解析データである。まず図９に示す時刻ｔ５から時刻ｔ６まで、トルク指令ＴＣＭＤは正値である。時刻ｔ６で、トルク指令ＴＣＭＤは増加から減少に転じ、その後に負値になる。図１０は、図９中、二点鎖線の囲みを拡大して示すグラフである。

時刻ｔ６よりも後の時刻ｔ７は、トルク指令ＴＣＭＤが瞬間的に鋭く立ち上がる時刻である。時刻ｔ８は、トルク指令ＴＣＭＤが複数回連続して大きく減少する時刻である。

後のバックラッシ量ＢＬは、図１０に示す逆方向回転のバックラッシを詰める時間（ｔ８−ｔ７）[ｍｓｅｃ]と、プログラム上の送り速度［ｄｅｇ／ｍｓｅｃ］と、ウォームホイールのピッチ円径[ｍｍ・π]から算出される。図７および図８にかかる説明との重複を避けるため、図９および図１０につき詳細な説明を省略する。

ところで図１０に示すように１［ｍｓｅｃ］毎に出力されるトルク指令ＴＣＭＤのデータを収集する場合、トルク指令ＴＣＭＤのグラフがギザギザになってしまい、トルク指令ＴＣＭＤが複数回連続して減少する時刻、あるいは複数回連続して増加する時刻を判断することが困難になる。

そこで本実施形態のモニタ管理プログラムでは、トルク指令ＴＣＭＤの平準化を実行する。

具体的には例えば、トルク指令ＴＣＭＤの連続する５点の平均値を求める。そして５点平均値を用いて平準化されたグラフ（図１１）を作成する。図１１は図１０を平準化したグラフである。平準化された図１１に示すトルク指令ＴＣＭＤは、平準化されていない図１０に示すトルク指令ＴＣＭＤと比較して、激しい増減の繰り返しが無いことから、トルク指令ＴＣＭＤが複数回連続して減少する時刻ｔ８を判断し易くなる。

あるいは例えば、トルク指令ＴＣＭＤの連続する１０点の平均値を求める。そして１０点平均値を用いて平準化されたグラフ（図１２）を作成する。図１２は図１０を平準化したグラフである。

図１２に示す平準化によりトルク指令ＴＣＭＤが複数回連続して減少する時刻ｔ８の判断が容易になり得る。

あるいは例えば、トルク指令ＴＣＭＤの連続する１５点の平均値を求める。そして１５点平均値を用いて平準化されたグラフ（図１３）を作成する。図１３は図１０を平準化したグラフである。

図１３に示す平準化によりトルク指令ＴＣＭＤが複数回連続して減少する時刻ｔ８の判断が容易になり得る。

あるいは例えば、トルク指令ＴＣＭＤの連続する２０点の平均値を求める。そして２０点平均値を用いて平準化されたグラフ（図１４）を作成する。図１４は図１０を平準化したグラフである。

図１４に示す平準化によりトルク指令ＴＣＭＤが複数回連続して減少する時刻ｔ８の判断が容易になり得る。

なお図１１〜図１４に示すように連続する複数点で平準化する際、平均される数値制御情報が多すぎるとグラフが過度に平坦になってしまい、時刻ｔ８の判断がかえって困難になる。そこで平準化の実行に関しては、平均する数値制御情報が少なすぎず多すぎないよう、適度に実行することが好ましい。

本実施形態では、回転テーブル１２の周方向１箇所でバックラッシ量を算出することができるだけでなく、周方向に離れた複数箇所でバックラッシ量を算出することができる。例えば本実施形態は、図４に示す所定の周方向箇所Ｒ１、Ｒ２、・・・・Ｒｍで、周方向箇所Ｒ１のバックラッシ量ＢＬ１、周方向箇所Ｒ２のバックラッシ量ＢＬ２・・・・のように、バックラッシ量ＢＬ１・・・・ＢＬｍを算出することができる。例えばＲ１・・・・Ｒｍは、回転テーブル１２の中心に関し４５°間隔の所定箇所である（ｍ＝８）。

ウォームホイール２８はウォームねじ２７よりもはるかに大径であるから、ウォームねじ２７はウォームホイール２８の各周方向箇所Ｒ１・・・・Ｒｍに共通して噛合する。
なおウォームホイール２８の各周方向箇所Ｒ１・・・・Ｒｍの角度位置は、回転テーブル１２の各角度位置に対応する。

回転テーブル１２にチャッキングされるワークの形状如何によっては、回転テーブル１２の割出が特定の周方向領域に偏る場合があり、かかる周方向領域でウォームホイール２８が偏摩耗する虞がある。

本実施形態によれば、Ｒ１〜Ｒｍのうち１箇所のバックラッシ量ＢＬが許容範囲外にある場合、ウォームホイール２８をオーバホールするよう表示・警告することができ、ＮＣ工作機械ＮＣの適正な動作が可能である。

なお前述したステップＳ１００におけるバックラッシ補正値の書き換えは、周方向箇所Ｒ１〜Ｒｍにおけるバックラッシ量の平均値に基づいてもよい。

本実施形態は、ピッチエラー補正機能をさらに備え、回転テーブル１２の割出精度を長期的に確保する。

回転テーブル１２の割出精度につき説明すると、機械系の回転テーブル１２は許容値を超えるピッチエラーを含む可能性がある。そこで本実施形態では、ウォームホイール２８の各周方向箇所Ｒ１・・・・Ｒｍにおいてバックラッシ量ＢＬに見合ったピッチエラー補正量を算出する。ＮＣ工作機械ＮＣは、算出されたピッチエラー補正量に基づき、ピッチエラー補正値を書き換える。

例えばウォームねじ２７が１回転する度にウォームホイール２８が５°回転する場合（５°ピッチ）、ウォームホイール２８の各周方向箇所０°、５°，１０°，１５°・・・３５５°，３６０°（＝０°）のピッチ毎にバックラッシ量ＢＬを算出する。そしてピッチ毎の各周方向箇所０°、５°，１０°，１５°・・・３５５°，３６０°（＝０°）につき、上述した図６に示す診断・保守を実行する。本実施形態によれば、ウォームホイール２８の１回転につきウォームねじ２７が整数倍回転する場合において、ウォームホイール２８の任意の角度の割出精度が長期的に確保される。

一例としてウォームホイール２８が上述した周方向箇所３０°で片減りした場合、当該周方向箇所３０°でバックラッシ補正値が書き換えられ（ステップＳ１００）、他の周方向箇所では前回のバックラッシ補正値が適用される（ステップＳ６０）。本実施形態によれば、ウォームホイール２８が片減りした場合であっても、これに伴うピッチエラーが補正され、割出精度が長期的に確保される。

なおピッチエラー補正は、上述したようにウォームホイール２８の全周を構成する全てのピッチ（全周方向箇所）について行ってもよい他、実際の割出角度の位置決めで使用する周方向箇所のみ、というように任意の周方向箇所のみで実行してもよい。

ところで本実施形態の診断・保守システムは、１または複数のＮＣ工作機械ＮＣ＃１・・・・ＮＣ＃ｎと、１の上位コンピュータ装置ＰＣと、複数のＮＣ工作機械ＮＣ＃１・・・・および上位コンピュータ装置ＰＣを接続するネットワーク手段ＮＷとを具備するシステムであって、各ＮＣ工作機械ＮＣはＮＣ工作機械ＮＣの動力としてのサーボモータＳＭと、サーボモータＳＭを数値制御する数値制御部１７とを備える。数値制御部１７は、数値制御部１７およびサーボモータＳＭ間で出入力されるサーボデータ（数値制御情報）をモニタするモニタリング手段と、当該モニタリング手段がモニタするサーボデータをネットワーク手段ＮＷ経由で上位コンピュータ装置ＰＣにアップロードするアップロード手段とを有する。上位コンピュータ装置ＰＣは、アップロードされるサーボデータに基づきＮＣ工作機械ＮＣを診断する診断・保守手段を有する。

かかる本実施形態によれば、作業者は１台の上位コンピュータ装置ＰＣで複数のＮＣ工作機械ＮＣ＃１・・・・ＮＣ＃ｎの診断結果を知ることができ、ＮＣ工作機械ＮＣ１台ごとに作業者が付く必要が無い。また上位コンピュータ装置ＰＣを複数のＮＣ工作機械ＮＣ＃１・・・・ＮＣ＃ｎから離隔して設置すれば、ＮＣ工作機械ＮＣのリモート診断・保守システムが実現する。またＮＣ工作機械ＮＣ＃１・・・・ＮＣ＃ｎを複数の工場に分散して設置すれば、ＮＣ工作機械ＮＣの統括診断・保守システムが実現する。

また本実施形態のモニタリング手段がモニタする数値制御情報は、数値制御部１７からサーボモータＳＭへ出力される速度指令ＶＣＭＤと、数値制御部１７からサーボモータＳＭへ出力されるトルク指令ＴＣＭＤと、サーボモータＳＭに設けられるエンコーダＥＣから数値制御部１７へ出力される速度フィードバックＳＰＥＥＤと、エンコーダＥＣから数値制御部１７へ出力される位置フィードバックＰＯＳＦと、速度指令ＶＣＭＤおよび速度フィードバックＳＰＥＥＤの差分（誤差）とを含むサーボデータの中から選ばれる。

また本実施形態の上位コンピュータ装置ＰＣはＮＣ工作機械ＮＣの動作に関する数値制御パラメータを書き換えるパラメータ書換手段を有する。パラメータ書換手段は、図６のステップＳ５０で診断・保守手段が診断する診断結果が許容範囲内かつ使用可能範囲内にある場合に、ステップＳ６０へ進み数値制御パラメータを書き換えない。またパラメータ書換手段は、ステップＳ７０で診断・保守手段が診断する診断結果が許容範囲外かつ使用可能範囲内にある場合に、ステップＳ９０，Ｓ１００へ進み数値制御パラメータを書き換える。またパラメータ書換手段は、ステップＳ７０で診断・保守手段が診断する診断結果が許容範囲外かつ使用可能範囲外にある場合に、ステップＳ８０へ進み警告を出力する。

また本実施形態の診断・保守手段は、サーボモータＳＭで駆動されるウォームねじ２７（駆動歯車）と、ウォームねじ２７に噛合するウォームホイール２８（従動歯車）の噛合箇所におけるバックラッシ量ＢＬを算出し（ステップＳ４０）、バックラッシ量ＢＬが許容範囲内であるか否か（ステップＳ５０）、およびバックラッシ量ＢＬが使用可能範囲内であるか否か（ステップＳ７０）を診断する。そして上位コンピュータ装置ＰＣのパラメータ書換手段は、算出したバックラッシ量ＢＬが許容範囲外かつ使用可能範囲内にある場合（ステップＳ７０でＹＥＳ）に、ステップＳ９０，Ｓ１００へ進み、前記バックラッシ量に基づいて前記数値制御パラメータを書き換える。

また本実施形態の診断・保守手段は、ステップＳ４０でトルク指令ＴＣＭＤを解析し、図８に示すトルク指令ＴＣＭＤの変化および速度指令ＶＣＭＤに基づきバックラッシ量ＢＬを算出する。

また本実施形態のモニタ管理プログラムは、まずサーボモータＳＭを図５（Ａ）に示すように正方向に駆動させ、次に図５（Ａ）に示すようにサーボモータＳＭを逆方向に駆動させ、診断・保守手段は正方向のサーボモータＳＭの駆動に関する逆方向のバックラッシ量ＢＬ（図５（Ｂ））を算出する。

また本実施形態の従動歯車であるウォームホイール２８は駆動歯車であるウォームねじ２７よりも大きく、ウォームホイール２８が１回転する間、ウォームねじ２７は複数回転する。数値制御部１７にダウンロードされたモニタ管理プログラムは、図４に示すウォームホイール２８の複数箇所Ｒ１・・・・Ｒｍで、正方向および逆方向にサーボモータＳＭを駆動する。上位コンピュータ装置ＰＣの診断・保守手段は、ウォームホイール２８の複数箇所Ｒ１・・・・Ｒｍにおけるバックラッシ量ＢＬ１・・・・ＢＬｍをそれぞれ算出し、これら複数のバックラッシ量ＢＬ１・・・・ＢＬｍに基づき、ＮＣ工作機械ＮＣを診断・保守する。

また本実施形態の診断・保守手段は、モニタされるトルク指令ＴＣＭＤを図１１〜図１４に示すように平準化し、平準化されたトルク指令ＴＣＭＤが複数回連続して増加あるいは減少する時刻ｔ８を判断し、前に判断した時間（ｔ４−ｔ３）（図８）と後に判断した時間（ｔ４−ｔ３）の差分に基づきバックラッシ量ＢＬの経時変化量を算出する。

また本実施形態のウォームねじ２７は駆動歯車であり、ウォームホイール２８は従動歯車であり、ウォームホイール２８は回転テーブル１２に同軸に取付固定され、ウォームねじ２７はサーボモータＳＭの駆動力を回転テーブル１２に伝達する。

次に、上述したステップＳ４０で実行するバックラッシ量ＢＬの算出ロジックの変形例につき説明する。

図１５は、変形例におけるトルク指令ＴＣＭＤの時間変化を示すグラフ図である。この変形例では、トルクリミットスキップ機能という算出ロジックでバックラッシ量ＢＬを算出する。算出ロジックとして、まず速度指令ＶＣＭＤを正値にして、サーボモータＳＭを正方向に駆動させる。このとき図１５に示すようにトルク指令ＴＣＭＤは正値とされる。

次に時刻ｔ９から時刻ｔ１０までの所定期間、速度指令ＶＣＭＤを零にするドウェルを実行する。

次に、速度指令ＶＣＭＤを負値にして、サーボモータＳＭを逆方向に駆動させる。トルク指令ＴＣＭＤが急激に減少して負値になり、後の時刻ｔ１１で立ち上がりのピークを迎える。ウォームねじ２７は起動されて反時計回りに回転し始め、バックラッシを詰める動作が実行される。なお負値であるトルク指令ＴＣＭＤは、時刻ｔ１０のすぐ後の時刻ｔ１１を過ぎると略一定になる。ここでいう略一定では、トルク指令ＴＣＭＤが増減を繰り返す。略一定が終了すると、トルク指令ＴＣＭＤが緩やかに減少する。

時刻ｔ１０よりも充分に後の時刻ｔ１２でトルク指令ＴＣＭＤが所定のトルクリミット値αに達すると、バックラッシを詰める動作が完了したと判断する。トルクリミット値αは、時刻ｔ１１におけるトルク指令ＴＣＭＤよりも大きい。時刻ｔ１２以降、次のブロックのプログラムに移動する。

トルクリミットスキップ機能はトルク指令ＴＣＭＤがトルクリミット値を超えた時点ｔ１２の位置（角度）を求める機能であるため、移動した角度と、プログラムの送り速度指令と、ウォームホイール２８のピッチ円径[ｍｍ・π]から機械系のバックラッシ量ＢＬが算出される。あるいは前に検出した時間（ｔ１２−ｔ１０）と、後に検出した時間（ｔ１２−ｔ１０）の差分より、バックラッシ量ＢＬの経時変化量を算出する。

図１５に示す変形例によれば、サーボモータＳＭを正方向に駆動させた後、サーボモータＳＭを逆方向に駆動させる前に、速度指令ＶＣＭＤを０にするドウェルを実行する。診断・保守手段は、ウォームねじ２７の起動に必要なトルク指令（時刻ｔ１１のトルク指令ＴＣＭＤ）よりも大きな所定値（０から離れた所定値）をトルクリミット値αとして予め記憶しておき、ドウェルの終了時（時刻ｔ１０）よりも後、モニタされるトルク指令ＴＣＭＤがトルクリミット値αを超える時刻ｔ１２を検出する。これにより、図８、図１１〜図１４に示す算出ロジックよりも簡易にバックラッシ量ＢＬを算出できる。

以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、本発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。例えば上述した１の実施形態から一部の構成を抜き出し、上述した他の実施形態から他の一部の構成を抜き出し、これら抜き出された構成を組み合わせてもよい。

本発明は工作機械等の数値制御装置において有利に利用される。

１１ 主軸、 １２ 回転テーブル、 １３ 主軸駆動部、
１４ 回転テーブル駆動部、 １５ 主軸支持部、
１６ 回転テーブル支持部、 １７ 数値制御部、
１８ ツールマガジン、 ２１ ツールホルダ、 ２２ ツール、
２４，２５ ピニオン、 ２６ ウォーム軸シャフト、 ２７ ウォームねじ、
２８ ウォームホイール、 ＥＣ エンコーダ、 ＮＣ ＮＣ工作機械、
ＮＷ ネットワーク手段（通信手段）、 ＰＣ 上位コンピュータ装置、
ＳＡ サーボアンプ、 ＳＭ サーボモータ、 ＳＷ スイッチ、
ＴＣＭＤ トルク指令、 ＶＣＭＤ 速度指令、 ＰＣＭＤ 位置指令、
ＰＯＳＦ 位置フィードバック、 ＳＰＥＥＤ 速度フィードバック、
Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ 期間。

Claims (12)

1. １または複数のＮＣ工作機械と、１の上位コンピュータ装置と、前記ＮＣ工作機械および前記上位コンピュータ装置間でデータを送受信する通信手段とを具備するシステムであって、
   前記ＮＣ工作機械は、ＮＣ工作機械の動力としてのサーボモータと、前記サーボモータを数値制御する数値制御部とを備え、
   前記数値制御部は、前記数値制御部および前記サーボモータ間で出入力される数値制御情報をモニタするモニタリング手段と、前記モニタリング手段がモニタするモニタ開始時点からモニタ終了時点までの前記数値制御情報（サーボデータ）を前記通信手段経由で前記上位コンピュータ装置にアップロードするアップロード手段とを有し、
   前記上位コンピュータ装置は、
   アップロードされる前記モニタ開始時点から前記モニタ終了時点までの前記数値制御情報（サーボデータ）に基づき前記ＮＣ工作機械を診断し、この診断結果が許容範囲外かつ使用可能範囲内にある場合に、数値制御パラメータを前記ＮＣ工作機械にダウンロードし、前記ＮＣ工作機械に記憶された数値制御パラメータを書き換え、
   前記診断結果が許容範囲内かつ使用可能範囲内にある場合に、前記数値制御パラメータを書き換えず、
   前記診断結果が前記許容範囲外かつ前記使用可能範囲外にある場合に警告を出力する、ＮＣ工作機械の診断・保守システム。
2. 前記モニタリング手段がモニタする前記数値制御情報は、前記数値制御部から前記サーボモータへ出力される速度指令と、前記数値制御部から前記サーボモータへ出力されるトルク指令と、前記サーボモータに設けられるフィードバック機器から前記数値制御部へ出力される速度フィードバックと、前記フィードバック機器から前記数値制御部へ出力される位置フィードバックと、前記速度指令および前記速度フィードバックの差分（誤差）とを含むサーボデータの中から選ばれる、請求項１に記載のＮＣ工作機械の診断・保守システム。
3. 前記診断・保守手段は、前記サーボモータで駆動される駆動歯車と前記駆動歯車に噛合する従動歯車の噛合箇所におけるバックラッシ量を算出して該バックラッシ量が前記許容範囲内であるか否か、および前記使用可能範囲内であるか否かを診断し、算出した前記バックラッシ量が前記許容範囲外かつ前記使用可能範囲内にある場合に、前記バックラッシ量に基づいてバックラッシ補正値の前記数値制御パラメータを書き換える、請求項２に記載のＮＣ工作機械の診断・保守システム。
4. 前記診断・保守手段は、まず前記サーボモータを正方向に駆動させ、次に前記サーボモータを逆方向に駆動させるモニタ管理プログラムを実行し、逆方向回転の前記バックラッシ量を算出する、請求項３に記載のＮＣ工作機械の診断・保守システム。
5. 前記診断・保守手段は、前記トルク指令を解析し、前記トルク指令の変化により従動歯車が動き始めたことを判断して前記バックラッシ量を算出する、請求項４に記載のＮＣ工作機械の診断・保守システム。
6. 前記従動歯車は、前記駆動歯車よりも大径であって当該駆動歯車の１回転毎に所定のピッチで回転し、
   前記モニタ管理プログラムは、前記ピッチに対応する前記従動歯車の複数箇所で、前記正方向および前記逆方向に前記サーボモータを駆動し、
   前記診断・保守手段は、前記複数箇所におけるバックラッシ量をそれぞれ算出し、これら複数のバックラッシ量に基づき、前記ＮＣ工作機械を診断・保守して、前記従動歯車のピッチエラーを補正する、請求項５に記載のＮＣ工作機械の診断・保守システム。
7. 前記診断・保守手段は、
   モニタされる前記トルク指令を平準化し、
   平準化された前記トルク指令が複数回連続して増加あるいは減少する時点を判断し、前記サーボモータを前記逆方向に駆動させ始める開始時点から前記判断した時点までの時間に、プログラム指令された一定速度を乗じてバックラッシ量を算出する、請求項５または６に記載のＮＣ工作機械の診断・保守システム。
8. 前記モニタ管理プログラムは、前記サーボモータを前記正方向に駆動させた後、前記逆方向に駆動させる前に、前記速度指令を０にするドウェルを実行し、
   前記診断・保守手段は、
   所定値をトルクリミット値として予め記憶しておき、
   モニタされる前記トルク指令が、前記ドウェルの後に前記トルクリミット値を超える時点を検出し、前記時点に基づきバックラッシ量を算出する、請求項５または６に記載のＮＣ工作機械の診断・保守システム。
9. 前記モニタリング手段は前記ＮＣ工作機械の使用初期における前記トルク指令である初期トルク指令をモニタし、
   前記アップロード手段は前記初期トルク指令を前記上位コンピュータ装置にアップロードし、
   前記診断・保守手段は、前記初期トルク指令と、前記使用初期から数箇月使用後の前記トルク指令とを相対比較してバックラッシ量の増分を算出する、請求項５または６に記載のＮＣ工作機械の診断・保守システム。
10. 前記駆動歯車および前記従動歯車はウォームねじおよびウォームホイールであり、
    前記ウォームホイールは回転テーブルに同軸に設けられ、
    前記ウォームねじは前記サーボモータの駆動力を前記回転テーブルに伝達する、請求項３〜９のいずれかに記載のＮＣ工作機械の診断・保守システム。
11. 前記上位コンピュータ装置は、前記診断・保守手段による前記ＮＣ工作機械の診断・保守の実行前に、前記ＮＣ工作機械を慣らし運転して前記ＮＣ工作機械の機械系の状態が一定になるよう整える、請求項１〜１０のいずれかに記載のＮＣ工作機械の診断・保守システム。
12. 前記上位コンピュータ装置は、前記診断・保守手段による前記ＮＣ工作機械の診断・保守結果を、電子メールおよび／またはインターネットで外部に通知する、請求項１〜１１のいずれかに記載のＮＣ工作機械の診断・保守システム。
    

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