JP7424759B2

JP7424759B2 - 主軸異常検出装置

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Publication number: JP7424759B2
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Inventors: 光越石
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Description

本発明は、主軸異常検出装置に関するものである。

従来、主軸に取付けられたツールホルダの外周面の振れの変化を監視する工作機械が知られている。このような工作機械は例えば特許文献１に開示されている。

特開２００４－４２２０８号公報

ところで、工作機械は、様々なユーザによって様々なワークの加工に用いられる。工作機械の主軸に取付けられたツールの振れは、工場出荷時は数μｍ以下である。しかし、段取り時に主軸又は主軸に取付けられたツールがワーク、冶具、Ｘ－Ｙテーブル等に衝突することによってツールの振れが大きくなり、長年に亘る工作機械の使用によってもツールの振れが大きくなる。ツールの振れが大きくなると、ワークの加工精度が下がる。

ツールの振れが５０μｍ程度又は１００μｍ程度になると、工作機械のユーザでもその主軸の異常に気付く時がある。しかし、徐々にツールの振れが悪化している状態では、多くのユーザがその異常に気付かない。このような状態で大量のワークを加工すると、基準の精度を満たしていない大量の製品が製造される場合がある。これは、多くのワークを無駄に加工していることになり、製造効率の悪化および製造コストの増加に繋がる。

また、ユーザが主軸又は主軸に取付けられたツールをワーク、冶具、Ｘ－Ｙテーブル等に衝突させると、主軸のベアリング内に打痕が生じる場合がある。当該打痕によってツールの振れが大きくなる場合があり、主軸およびツールに好ましくない振動が生ずる場合がある。しかし、前述のように当該異常にユーザが気付かない場合があり、これは製造効率の悪化および製造コストの増加に繋がる。

上記事情に鑑み、主軸の異常を適切に検出することが可能な主軸異常検出装置が望まれる。

本開示の一態様の主軸異常検出装置は、工作機械の主軸の振動を測定するための第１センサと、前記主軸に取付けられたツールユニットの軸振れを測定する第２センサと、前記第１センサによる検出結果を前記主軸の振動の基準と比較して得られる振動比較結果と、前記主軸を１０００ｒｐｍ以上である少なくとも１つの回転数で回転させた時の前記第２センサによる検出結果を前記ツールユニットの振れの基準と比較して得られる振れ比較結果とに基づき、前記主軸の異常判断を行う制御部と、を備え、前記制御部が、前記主軸を５００ｒｐｍ以下である低速回転数で回転させた時の前記第１センサによる前記検出結果を前記振動の基準と比較して得られる低速時の比較結果を前記振動比較結果として用いる。

本発明の一実施形態に係る主軸異常検出装置が用いられる工作機械の概略斜視図である。本実施形態の工作機械の要部の概略斜視図である。本実施形態の工作機械の概略側面図である。本実施形態の工作機械のブロック図である。本実施形態の主軸異常検出装置のブロック図である。本実施形態の主軸異常検出装置の処理の例を示すフローチャートである。本実施形態の主軸異常検出装置の第１センサの検出結果の例である。本実施形態の主軸異常検出装置の振動検出結果の例を示すテーブルである。本実施形態の主軸異常検出装置の振れ検出結果の例を示すテーブルである。本実施形態の主軸異常検出装置の振動検出結果の例を示すテーブルである。本実施形態の主軸異常検出装置の振動比較結果の評価基準の例を示すテーブルである。

以下に、一実施形態に係る主軸異常検出装置５０および工作機械１について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る工作機械１は、図１に示されるように、ベース２およびベース２から上方に向かって延びるコラム部３とを有する工作機械本体１ａと、コラム部３に上下方向に移動可能に支持された主軸ユニット４と、ワークＷを支持するＸ－Ｙテーブル２２と、を備えている。また、図３に示されるように、本実施形態に係る工作機械１には、主軸ユニット４の主軸４ａに取付けられるツールユニットＴＵを自動で交換するためのツールマガジン７が設けられている。ツールマガジン７に収納された複数のツールユニットＴＵは、択一的に主軸４ａに保持される。主軸ユニット４は、主軸４ａを複数のベアリングＢを介して支持する主軸ヘッド４ｂを備えている。ツールユニットＴＵは、主軸４ａに固定されるホルダＨと、ホルダＨに固定されるツールＴとを有する。ツールＴの基端はホルダＨのコレット部によって把持され、ツールＴの先端がワークＷを切削する。

コラム部３には鉛直方向（Ｚ軸方向）に延びる複数のガイドレール３ａが設けられ、主軸ヘッド４ｂはガイドレール３ａに鉛直方向に移動可能に支持されている。また、コラム部３の上端部にはサーボモータ等のＺ軸モータ３ｂが固定され、Ｚ軸モータ３ｂの出力軸からの出力が減速機３ｃ等を介してボールネジ３ｄに伝達される。ボールネジ３ｄはガイドレール３ａに沿って配置され、ボールネジ３ｄは主軸ヘッド４ｂの背面部４ｃに固定されたボールネジナットに螺合している。当該構成により、Ｚ軸モータ３ｂの出力軸の回転によって、主軸ユニット４が鉛直方向に移動する。

また、主軸４ａおよびツールＴは、主軸４ａの上端部に接続された主軸モータ５ａによって、主軸４ａの中心軸線周りに回転する。
工作機械１は、Ｘ－Ｙテーブル２２の水平方向の移動、主軸４ａの鉛直方向の移動等によって、ワークＷとツールＴとを相対移動させながら、回転するツールＴによってワークＷを加工する。

ベース２は、例えば、レベリングボルト、アンカーボルト等を使用して工作機械１の使用場所に設置される。Ｘ－Ｙテーブル２２はベース２上に配置され、Ｘ－Ｙテーブル２２の上面には、付加軸ユニットＡＵ、冶具Ｊ等を介してワークＷが固定される。Ｘ－Ｙテーブル２２およびワークＷは、ベース２に設けられたモータ１３，２３によって、主軸４ａに対して水平方向に移動される。ツールマガジン７および主軸ヘッド４ｂはコラム部３の上端部に支持され、ツールマガジン７、主軸４ａおよび主軸ヘッド４ｂは、Ｘ－Ｙテーブル２２の上方に配置されている。

図２に示されるように、ベース２の上面部には水平方向であるＹ軸方向に延びる複数のガイドレール１１が設けられ、Ｙ方向可動部１２がガイドレール１１にＹ軸方向に移動可能に支持されている。また、ベース２の上面部にはＹ軸モータ１３が固定され、Ｙ軸モータ１３の出力軸からの出力が減速機１３ａ等を介してボールネジ１４に伝達される。ボールネジ１４はガイドレール１１に沿って配置され、ボールネジ１４はＹ方向可動部１２の一部であるボールネジナットに螺合している。当該構成により、Ｙ軸モータ１３の出力軸の回転によって、Ｙ方向可動部１２がＹ軸方向に移動する。

また、図２に示されるように、Ｙ方向可動部１２の上面部には水平方向であるＸ軸方向に延びる複数のガイドレール２１が設けられ、Ｘ－Ｙテーブル２２がガイドレール２１にＸ軸方向に移動可能に支持されている。また、Ｙ方向可動部１２の上面部にはＸ軸モータ２３が固定され、Ｘ軸モータ２３の出力軸からの出力が減速機２３ａ等を介してボールネジ２４に伝達される。ボールネジ２４はガイドレール２１に沿って配置され、ボールネジ２４はＸ－Ｙテーブル２２の一部であるボールネジナットに螺合している。当該構成により、Ｘ軸モータ２３の出力軸の回転によって、Ｘ－Ｙテーブル２２がＸ軸方向に移動する。
前記構成により、Ｘ－Ｙテーブル２２は、主軸４ａに対してＸ軸方向およびＹ軸方向に移動する。

工作機械１には、工作機械１を制御する制御装置４０が設けられている。制御装置４０は、図４に示されるように、ＣＰＵ等のプロセッサ４１と、表示装置４２と、不揮発性ストレージ、ＲＯＭ等を有する記憶部４３と、操作盤等の入力部４４と、アンテナ、コネクタ等を有する送受信部４５と、を有する。記憶部４３にはシステムプログラム４３ａが格納され、システムプログラム４３ａは制御装置４０の基本機能を担っている。

また、記憶部４３には、加工プログラム４３ｂおよびツール交換プログラム４３ｃが格納されている。制御装置４０は、加工プログラム４３ｂおよびツール交換プログラム４３ｃに基づき各モータ等に制御指令を送信し、これにより工作機械１による加工、ツールマガジン７を用いた主軸４ａのツールユニットＴＵの交換等が行われる。

主軸異常検出装置５０は、一例では、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ等のコンピュータ（制御部）６０を備える。コンピュータ６０は、図５に示されるように、ＣＰＵ等のプロセッサ６１と、表示装置６２と、不揮発性ストレージ、ＲＯＭ等を有する記憶部６３と、キーボード、マウス等の入力部６４と、アンテナ、コネクタ等を有する送受信部６５と、を有する。記憶部６３にはシステムプログラム６３ａが格納され、システムプログラム６３ａは主軸異常検出装置５０の基本機能を担っている。

また、記憶部６３には、振動記憶プログラム６３ｂと、振れ記憶プログラム６３ｃと、異常判断プログラム６３ｄとが格納されている。
コンピュータ６０は、一例では、複数の工作機械１に接続されている管理コンピュータである。この場合、コンピュータ６０は、複数の工作機械１の制御装置４０から様々な情報を受信し、複数の工作機械１に加工条件等の情報を提供する。コンピュータ６０は管理コンピュータ以外の通常のコンピュータであってもよい。

また、主軸異常検出装置５０は、図１および図３に示されるように主軸ユニット４に取付けられた加速度センサ等の第１センサ７１と、図１および図２に示されるようにＸ－Ｙテーブル２２等に取付けられたレーザセンサ等の第２センサ７２とを有する。前記加速度センサは、例えば一軸加速度センサ、二軸加速度センサ、三軸加速度センサ等である。本実施形態では、第１センサ７１は主軸ヘッド４ｂの外周面に取付けられ、主軸４ａの回転によって生ずる振動を計測する。本実施形態では一例として一軸加速度センサが用いられる。前記レーザセンサは、反射型レーザ変位計、レーザドップラ振動計等である。本実施形態では一例として反射型レーザ変位計が用いられる。

図５に示されるように、第１センサ７１および第２センサ７２はコンピュータ６０に接続され、第１センサ７１および第２センサ７２の検出結果はコンピュータ６０に逐次送信される。
コンピュータ６０は、第１センサ７１による検出結果と第２センサ７２による検出結果とを用いて、主軸４ａの異常の有無の判断を行う。当該判断を行う際のコンピュータ６０の処理を図６のフローチャートを参照しながら説明する。

先ず、コンピュータ６０は、工作機械１に、主軸４ａを複数の回転数で順次回転させるための信号を送信する（ステップＳ１－１）。これにより、工作機械１の制御装置４０は、主軸４ａを回転させるために主軸モータ５ａを制御し、主軸４ａを例えば１００ｒｐｍ、５００ｒｐｍ、１０００ｒｐｍ、５０００ｒｐｍ、１００００ｒｐｍの５つの回転数で順次回転させる。なお、主軸４ａを６以上の回転数で順次回転させてもよく、２以上４以下の回転数で順次回転させてもよい。

本実施形態では、主軸４ａを前述のように回転させる前に、制御装置４０がＺ軸モータ３ｂ、Ｙ軸モータ１３、およびＸ軸モータ２３を制御し、主軸４ａに取付けられたツールユニットＴＵのツールＴを、Ｘ－Ｙテーブル２２に取付けられた第２センサ７２のレーザ光Ｌが当たる位置に配置する。これにより、主軸４ａが回転した際のツールユニットＴＵの軸振れが第２センサ７２によって検出される状態となる。なお、ツールユニットＴＵにおいて主軸４ａから露出している他の部分にレーザ光が当たってもよい。この場合でも、ツールユニットＴＵの軸振れが第２センサ７２によって検出される。

ステップＳ１－１の信号の送信は、毎日所定のタイミングに行われてもよく、それ以外の所定のタイミングで行われてもよい。例えば、ツールマガジン７に新たなツールＴが取付けられるタイミングで行われてもよい。

続いて、コンピュータ６０は、振動記憶プログラム６３ｂに基づき、各々の回転数に対応して第１センサ７１の振動検出結果を受信し、受信した振動検出結果を回転数毎に記憶部６３に記憶する（ステップＳ１－２）。このように記憶された振動検出結果は、主軸４ａの振動の基準として用いられる。

また、コンピュータ６０は、振れ記憶プログラム６３ｃに基づき、各々の回転数に対応して第２センサ７２の振れ検出結果を受信し、受信した振れ検出結果を回転数毎に記憶部６３に記憶する（ステップＳ１－３）。このように記憶された振れ検出結果は、ツールＴの振れの基準として用いられる。
コンピュータ６０は、ステップＳ１－１～ステップＳ１－３を、前記所定のタイミングが到来する度に行う。

なお、ステップＳ１－２において、図７に示されるような第１センサ７１の検出結果がそのまま振動検出結果として回転数毎に記憶部６３に記憶されてもよいが、第１センサ７１の検出結果を解析した後のデータが振動検出結果として記憶部６３に記憶されてもよい。
前記解析として、例えばＦＦＴ解析等の周波数解析が行われる。各回転数の第１センサ７１の検出結果を周波数解析すると、各回転数の検出結果において振動の振幅、加速度等が大きい周波数を見出すことができる。このため、各回転数の検出結果において、振動の振幅、加速度等が大きい１つ又は複数の周波数と、その周波数の振幅、加速度等が、解析した後の結果となり、当該結果が振動検出結果として記憶部６３に記憶される。本実施形態では、一例として、図８に示されるように、各回転数の検出結果において、振動の加速度が大きい２つの周波数と、当該２つの周波数の加速度および振幅が、振動検出結果として記憶される。なお、各回転数において、最も振動レベルが高い周波数はＳ１の番号が付され、次に振動レベルが高い周波数はＳ２の番号が付される。

また、ステップＳ１－３において、一例では、各回転数において、第２センサ７２の検出結果の最大値が振れ検出結果として記憶部６３に記憶される。例えば、図９に示されるように、各回転数の振れの最大値が記憶部６３に記憶される。図８および図９において、「＊」には計測された値又は計測された値が入る。

続いて、コンピュータ６０は、異常判断プログラム６３ｄに基づき、異常判断の処理を行う。コンピュータ６０は、第１センサ７１による新たな振動検出結果を、記憶部６３に記憶されている過去の振動検出結果と比較し、後述の振動比較結果Ｇｎを得る（ステップＳ１－４）。過去の振動検出結果は、例えば図８に示されるように、振動の基準として回転数毎に記憶部６３に記憶された振動検出結果である。

本実施形態では、新たな振動検出結果も、図８の場合と同様に、第１センサ７１の検出結果を周波数解析した後のデータである。新たな振動検出結果は、ステップＳ１－１およびステップＳ１－２を行うことによって、過去の振動検出結果よりも後に記憶部６３に記憶された振動検出結果である。新たな振動検出結果は、図１０に示されるように、各回転数の検出結果において、振動の加速度が大きい２つの周波数と、当該２つの周波数の加速度および振幅である。なお、各回転数において、最も振動レベルが高い周波数はＦ１の番号が付され、次に振動レベルが高い周波数はＦ２の番号が付される。

コンピュータ６０は、ステップＳ１－４において、例えば下記の式（１）によって振動比較結果Ｇｎを得る。
｜Ｆｎ－Ｓｎ｜＝Ｇｎ・・・（１）

式（１）によって、各回転数の各周波数について振動比較結果Ｇｎが得られる。
得られた各々の振動比較結果Ｇｎに対して、例えば図１０に示されるような所定の判定基準に基づいてスコアが決定される。図１１におけるＳ１０％は各々のＳｎの１０％の値である、Ｓ２０％～Ｓ４０％も同様である。

なお、式（１）に適用されるＦｎとＳｎの周波数が異なる場合は、当該回転数の振動比較結果Ｇｎのスコアは０となる。例えば、図１０に示されるように、１００ｒｐｍの時のＦ２の周波数は１２．５Ｈｚであり、これは図８の１００ｒｐｍの時のＳ１およびＳ２の何れの周波数とも異なる。例えば、主軸４ａのベアリングＢの中に打痕が生ずると、低速回転時に、Ｓ１およびＳ２の回転一次又は回転二次の周波数以外の周波数において大きな振動が生ずる。ＦｎとＳｎの周波数が異なる時のスコアを顕著に低くすると、このような異常を発見し易くなる。

また、コンピュータ６０は、第２センサ７２による新たな振れ検出結果を、記憶部６３に記憶されている過去の振れ検出結果と比較し、後述の振れ比較結果Ｄを得る（ステップＳ１－５）。過去の振れ検出結果は、例えば図９に示されるように、振れの基準として回転数毎に記憶部６３に記憶された振れ検出結果である。新たな振れ検出結果は、ステップＳ１－１およびステップＳ１－３を行うことによって、過去の振れ検出結果よりも後に記憶部６３に記憶された振れ検出結果である。

コンピュータ６０は、回転数毎に、例えば下記の式（２）を用いて新たな振れ検出結果と過去の振れ検出結果との差を振れ比較結果Ｄとして算出する。
｜新たな振れ検出結果－過去の振れ検出結果｜＝Ｄ・・・（２）

コンピュータ６０は、何れかの回転数の振れ比較結果Ｄが所定の基準値を超えた時に、ツールユニットＴＵの振れに異常があると判断することができる。なお、コンピュータ６０は、新たな振れ検出結果と予め決められた振れの基準との差を振れ比較結果Ｄとして算出してもよい。予め決められた振れの基準は０μｍであってもよい。このように、コンピュータ６０は、新たな振れ検出結果を振れの基準と比較して得られる振れ比較結果Ｄを得る。

本実施形態では、コンピュータ６０が、回転数毎に、振れ比較結果Ｄに対してスコアを決定する。例えば、振れ比較結果Ｄが値ａ未満である場合のスコアを１００とし、振れ比較結果Ｄが値ａ以上あって値ｂ未満である場合のスコアを８０とし、振れ比較結果Ｄが値ｂ以上であって値ｃ未満である場合のスコアを４０とし、振れ比較結果Ｄが値ｃ以上である場合のスコアを０とすることができる。

そして、コンピュータ６０は、振動比較結果Ｇｎと振れ比較結果Ｄとを用いて、主軸４ａの異常判断として、ツールユニットＴＵを含めた主軸４ａの振動状態の評価を行う（ステップＳ１－６）。例えば、コンピュータ６０は、全ての回転数の振動比較結果Ｇｎのスコアの平均値と、全ての回転数の振れ比較結果Ｄのスコアの平均値とを用いて、主軸４ａの振動状態の評価を行うことができる。

そして、コンピュータ６０は、ステップＳ１－６の評価結果を出力する（ステップＳ１－７）。当該出力の一例として、コンピュータ６０は、当該評価結果をコンピュータ６０の表示装置６２に表示する。他の例として、コンピュータ６０が、当該評価結果をユーザのコンピュータに送信してもよく、当該評価結果を工作機械１の制御装置４０に送信してもよい。制御装置４０は、受信した評価結果を表示装置４２に表示することができる。受信した評価結果に基づき、制御装置４０が工作機械１の動作の制限又は停止を行ってもよい。

なお、本実施形態では工作機械１の制御装置４０と別にコンピュータ６０が設けられているが、コンピュータ６０が制御装置４０内に設けられていてもよい。この場合、コンピュータ６０のプロセッサ６１、記憶部６３等の構成の一部又は全部が制御装置４０のプロセッサ４１、記憶部４３の構成と共通であってもよい。

このように、本実施形態の主軸異常検出装置５０は、工作機械１の主軸４ａの振動を測定するための第１センサ７１と、主軸４ａに取付けられたツールユニットＴＵの軸振れを測定する第２センサ７２とを備える。また、主軸異常検出装置５０は、第１センサ７１による検出結果を主軸４ａの振動の基準と比較して振動比較結果Ｇｎを得る。また、主軸異常検出装置５０は、前２センサ７２による検出結果をツールユニットＴＵの振れの基準と比較して振れ比較結果Ｄを得る。そして、主軸異常検出装置５０は、振動比較結果Ｇｎと振れ比較結果Ｄとに基づき主軸４ａの異常判断を行う。

本実施形態では、例えば主軸４ａのベアリングＢの異常に基づく振動であって、ユーザが気付き難い振動、ツールユニットＴＵの振れであって、ユーザが気付き難い振れ等に基づき、主軸４ａの異常判断が行われる。このため、主軸４ａの異常に気付かずにワークＷの加工を行うことによる製造効率の悪化および製造コストの増加を防止することができる。

また、本実施形態では、主軸４ａを複数の回転数で順次回転させた時の第１センサ７１による複数の振動検出結果が、回転数毎に記憶部４３に記憶される。また、主軸４ａを複数の回転数で順次回転させた時の第２センサ７２による複数の振れ検出結果が、回転数毎に記憶部４３に記憶される。
そして、本実施形態では、複数の回転数の各々の振動検出結果と、複数の回転数の振れ検出結果とを用いて、主軸４ａの異常判断が行われる。

ワークＷを加工する時の主軸４ａの回転数は、加工の種類、加工精度の要求レベル、ワークＷの材質等に応じて異なり、当該回転数は工作機械１のユーザによって任意に決定される。本実施形態では、複数の回転数の各々における振動検出結果および振れ検出結果を用いて、主軸４ａの異常判断が行われる。このため、ユーザによって任意の回転数でのワークＷの加工が行われる場合でも、主軸４ａの異常の有無が適切に判断される。

なお、ステップＳ１－６において、５００ｒｐｍ以下の回転数の少なくとも１つの振動比較結果Ｇｎと、１０００ｒｐｍ以上の回転数の少なくとも１つの振れ比較結果Ｄとに基づき、主軸４ａの振動状態の評価を行ってもよい。主軸４ａを支持するベアリングＢの内部に打痕等の異常が発生すると、主軸４ａが低速回転している時に第１センサ７１で検出される振動が大きくなる傾向がある。また、このようなベアリングＢの内部に打痕等の異常があっても、当該異常が高速回転時の主軸４ａの振動に大きな影響を与えない場合もある。５００ｒｐｍ以下の回転数は通常の加工で使われることが少ないため、現場の作業者が前記の現象に気付かない場合もある。

前述のように、５００ｒｐｍ以下の回転数の振動比較結果Ｇｎを評価することは、主軸４ａのベアリングＢの異常の早期発見に繋がる。なお、３００ｒｐｍ以下の回転数の振動比較結果Ｇｎを評価することがより好ましい。
一方、ツールユニットＴＵは、加工でよく使われる１０００ｒｐｍ以上の回転数で振れが大きくなる場合がある。例えば、主軸４ａにおけるツールユニットＴＵを固定する固定機構ＦＭ（図３）に異常がある場合に、ツールユニットＴＵの振れが高速回転時に大きくなる。例えば、固定機構ＦＭのドロワー４ｄによって工具ユニットＴＵのプルスタッドボルトを引く力が不十分である場合等に、前述のようにツールユニットＴＵの振れが大きくなる。前述のように、１０００ｒｐｍ以上の回転数の振れ比較結果Ｄを評価することは、ツールユニットＴＵの振れに関する異常の早期発見に繋がる。

この場合、ステップＳ１－２において、１０００ｒｐｍ以上の回転数の少なくとも１つにおいて、第１センサ７１の検出結果が記憶部６３に記憶されてもよい。

なお、ステップＳ１－４において、複数の回転数にそれぞれ対応する複数の振動検出結果のうち、振動レベルが高い１つ又は一部の振動検出結果を用いて、前述の振動比較結果Ｇｎが求められてもよい。振動レベルが高い１つの振動検出結果の一例は、前記複数の振動検出結果のうち最も振動レベルが高い振動検出結果である。振動レベルが高い一部の振動検出結果は、一例では、それぞれ所定の振動レベルを超えるものである。

また、ステップＳ１－５において、複数の回転数にそれぞれ対応する複数の振れ検出結果のうち、振れレベルが高い１つ又は一部の振れ検出結果を用いて、前述の振れ比較結果Ｄが求められてもよい。振れレベルが高い１つの振れ検出結果の一例は、前記複数の振れ検出結果のうち最も振れレベルが高い振れ検出結果である。振れレベルが高い一部の振れ検出結果は、一例では、それぞれ所定の振れレベルを超えるものである。

このように全ての振動検出結果および振れ検出結果を用いないことは、処理の高速化に繋がる。一方、振動レベルが高い振動検出結果および振れレベルが高い振れ検出結果を用いるので、ステップＳ１－６における評価は正確である。

なお、上記各実施形態では回転数毎に記憶部６３に記憶された振動検出結果が振動の基準として用いられるが、回転数毎に振動の基準が予め決定されていてもよい。同様に、上記実施形態では回転数毎に記憶部６３に記憶された振れ検出結果が振れの基準として用いられるが、回転数毎に触れの基準が予め決定されていてもよい。

なお、上記実施形態において、ある決められた回転数において振動検出結果および振れ検出結果を得て、これらと振動の基準および振れの基準とを比較することによって、主軸４ａの異常判断を行うことも可能である。この場合でも前述と同様の効果を達成し得る。

なお、上記各実施形態では、第１センサ７１および第２センサ７２が主軸異常検出装置５０に備えられている。これに対し、第１センサ７１および第２センサ７２の一方又は両方が工作機械１に備えられていてもよい。この場合でも、第１センサ７１および第２センサ７２の検出結果に基づきコンピュータ６０が上記ステップＳ１－２～Ｓ１－７を実行し、前述の結果を得ることができる。

１工作機械
２ベース
３コラム部
４主軸ユニット
４ａ主軸
４ｂ主軸ヘッド
７ツールマガジン
２２Ｘ－Ｙテーブル
４０制御装置
４１プロセッサ
４３記憶部
５０主軸異常検出装置
６０コンピュータ
６１プロセッサ
６２表示装置
６３記憶部
６３ｂ振動記憶プログラム
６３ｃ振れ記憶プログラム
６３ｄ異常判断プログラム
６４入力部
６５送受信部
７１第１センサ
７２第２センサ
ＴＵ工具ユニット
Ｔ工具
Ｗワーク

Claims

工作機械の主軸の振動を測定するための第１センサと、
前記主軸に取付けられたツールユニットの軸振れを測定する第２センサと、
前記第１センサによる検出結果を前記主軸の振動の基準と比較して得られる振動比較結果と、前記主軸を１０００ｒｐｍ以上である少なくとも１つの回転数で回転させた時の前記第２センサによる検出結果を前記ツールユニットの振れの基準と比較して得られる振れ比較結果とに基づき、前記主軸の異常判断を行う制御部と、を備え、
前記制御部が、前記主軸を５００ｒｐｍ以下である低速回転数で回転させた時の前記第１センサによる前記検出結果を前記振動の基準と比較して得られる低速時の比較結果を前記振動比較結果として用いる、主軸異常検出装置。
前記制御部が、
前記主軸を前記低速回転数を含む複数の回転数で順次回転させた時の前記第１センサによる複数の振動検出結果を前記検出結果として前記回転数毎に記憶部に記憶する振動記憶処理と、
前記主軸を前記少なくとも１つの回転数を含む複数の回転数で順次回転させた時の前記第２センサによる複数の振れ検出結果を前記検出結果として前記回転数毎に前記記憶部に記憶する振れ記憶処理と、を行う、請求項１に記載の主軸異常検出装置。
前記制御部が、
前記複数の振動検出結果をそれぞれ前記振動の基準と比較して前記振動比較結果を得る処理と、
前記複数の振れ検出結果を前記振れの基準と比較して前記振れ比較結果を得る処理と、を行う、請求項２に記載の主軸異常検出装置。
前記制御部が、
前記複数の振動検出結果のうち振動レベルが高い１つ又は一部の振動検出結果を前記振動の基準と比較して前記振動比較結果を得る処理と、
前記複数の振れ検出結果のうち振れのレベルが高い１つ又は一部の振動検出結果を前記振れの基準と比較して前記振れ比較結果を得る処理と、を行う、請求項２に記載の主軸異常検出装置。
前記制御部が、
前記主軸を複数の回転数で順次回転させるための信号を送信する信号送信処理と、
前記主軸が前記複数の回転数のうち前記低速回転数を含む複数の回転数で順次回転している時の前記第１センサによる複数の振動検出結果を、前記振動の基準として、前記回転数毎に記憶部に記憶する振動記憶処理と、
前記主軸が前記複数の回転数のうち前記少なくとも１つの回転数を含む複数の回転数で順次回転している時の前記第２センサによる複数の振れ検出結果を、前記振れの基準として、前記回転数毎に前記記憶部に記憶する振れ記憶処理と、を行う、請求項１に記載の主軸異常検出装置。
プロセッサを有する制御部を備え、
前記制御部が、工作機械の主軸の振動を測定するための第１センサによる検出結果を前記主軸の振動の基準と比較して得られる振動比較結果と、前記主軸を１０００ｒｐｍ以上の回転数である少なくとも１つの回転数で回転させた時の前記主軸に取付けられたツールユニットの軸振れを測定する第２センサによる検出結果を前記ツールユニットの振れの基準と比較して得られる振れ比較結果とに基づき、前記主軸の異常判断を行い、
前記制御部が、前記主軸を５００ｒｐｍ以下である低速回転数で回転させた時の前記第１センサによる前記検出結果を前記振動の基準と比較して得られる低速時の比較結果を前記振動比較結果として用いる主軸異常検出装置。