JPH02218537A - サーボ式移動装置の不具合診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、サーボ制御によって平行移動や回転移動を
行うサーボ式移動装置の不具合を診断する装置に関する
ものである。

（従来の技術） サーボ式移動装置としては、例えば、第９図に示す如き
、ＮＣ研削盤の砥石送り装置やワーク搬送ロボットがあ
る。

図中符号ｌで示す砥石送り装置は、移動機構としての軸
線方向送り機構２およびそれを駆動するＤＣサーボモー
タ３と、これも移動機構としての半径方向送り機構４お
よびそれを駆動するＤＣサーボモータ５とを具えてなり
、ここで、軸線方向送り機構２は、ＮＣ研削盤の、図示
しない主軸駆動モータにより駆動される主軸６の軸線ひ
いては、その主軸６の端部に設けられたチャック７に把
持されたワーク８の、前記主軸６の軸線に整列する軸線
と平行な方向への往復台９の平行移動（図中矢印Ａで示
す）を案内する通常の案内構造１０と、主軸６の軸線と
平行に枢支されかつ一端部をサーボモータ３の出力軸に
歯車を介し駆動結合されたボールねじ軸１１および、そ
のボールねじ軸１１に螺合しかつ往復台９に固定された
ボールナンド１２からなり、サーボモータ３の作動に基
づくボールねじ軸１１の回転により往復台９を主軸６の
軸線と平行な方向へ移動させる駆動機構１３とからなる
。

またここで、半径方向送り機構４は、砥石駆動モータ１
４ひいては、そのモータの出力軸に取付けられた円盤状
の砥石１５を支持する砥石台１６の、主軸６の軸線と直
角でかつオフセットした方向への平行移動（図中矢印Ｂ
で示す）を案内する通常の案内構造１７と、その案内構
造１７の案内方向と平行に往復台９に枢支されかつ一端
部を、これも往復台９に固定されたサーボモータ５の出
力軸に歯車を介し駆動結合されたボールねじ軸１８およ
び、そのボールねじ軸１８に螺合し、かつ砥石台１６に
固定されたボールナツト１９からなり、サーボモータ５
の作動に基づくボールねじ軸１８の回転により、砥石１
５を主軸６の軸線と直角な方向へ移動させる駆動機構２
０とからなる。

この一方、図中符号２１で示すワーク搬送ロボットは、
基台２２上に回転台２３を枢支する図示しない支持構造
と、図示しないサーボモータにより駆動されて回転台２
３を回転させるこれも図示しない駆動機構とを具えると
ともに、回転台２３上に設けられ、その回転台２３に対
し進退移動し得るアーム２４と、そのアーム２４の先端
部に設けられ、ワーク８を把持および開放し得るハンド
２５とを具えてなり、前記サーボモータの作動に基づく
回転台２３の回転移動（図中矢印Ｃで示す）により、ワ
ーク８を、図示の装着位置と、ＮＣ研削盤の外部の図示
しない搬人出位置との間で搬送することができる。

また、ここにおけるＮＣ研削盤は、心神台２６と、その
心神台２６全体を進退移動させる図示しないサーボ式〇
心押台セット装置とを具え、その心神台セ・ント装置は
、心神台２６の、主軸６の軸線方向と平行な方向への平
行移動（図中矢印りで示す）を案内する案内構造と、移
動機構１３．２０と同様の構成によりサーボモータの作
動に基づき心神台２６を図示の待機位置とワーク８の長
さに応じた前進位置との間で前記案内構造の案内方向へ
進退移動させる移動機構とからなる。そして心神台２６
は、ワーク８の、チャック７により把持される側と対抗
する側の端面の中心孔に嵌まり合ってワーク８を枢支す
るセンタ２７と、そのセンタ２７をワーク８へ向けて押
圧するエアシリンダ２８とを具えてなる。

さらに、ここにおけるＮＣ研削盤は、マイクロコンピュ
ータを内蔵するＮＣ制御装置２９を具え、この制御装置
２９は、先に述べたサーボモータ３，５や心神台２６の
移動機構を駆動するサーボモータ、ワーク搬送ロボット
２１の回転台２３を駆動するサーボモータ等のサーボモ
ータを、それらのモータが内蔵するエンコーダからの信
号をフィードバックしながらサーボ制御するとともに、
主軸６を駆動する主軸駆動モータや砥石１５を駆動する
砥石駆動モータ１４、さらにはチャック７や心神台２６
のエアシリンダ２８の作動を制御する。

従ってこのＮＣ研削盤は、ワーク搬送ロボット２１によ
りワーク８を搬入用位置からチャック７への装着位置へ
搬送した後、そのワーク８の一端部をチャ・ンク７で把
持する一方、心神台セット装置により心神台２６を待機
位置から前進位置へ移動させ、さらにエアシリンダ２８
を作動させてセンタ２７をワーク８の他端部の端面の中
心孔に嵌合させ、しかる後、砥石駆動モータ１４で砥石
１５を回転させるとともに主軸駆動モータで主軸６ひい
てはワーク８を回転させながら、軸線方向送り機構２お
よび半径方向送り機構４により砥石１５をワーク８の軸
線方向および半径方向へ所定量移動させて、砥石１５に
よりワーク８の外周面に研削を施し、その研削が終了し
たら、心神台２６を待機位置に戻す一方、砥石１５およ
びワーク８の回転を停止させ、その後チャンク７にワー
ク８を解放させて、ワーク搬送ロボット２１によりワー
ク８を上記装着位置から搬人出位置まで搬送するという
自動研削作業を行うことができる。

ところで、上述したサーボ式移動装置の、例えば軸線方
向送り機構２およびサーボモータ３の不具合を診断する
場合、従来は、第９図に示すように、サーボモータ３へ
の供給電流を検出するクランプ式電流計３０と、その電
流計３０が検出した供給電流を記録紙上に波形として描
いて出力するペンオシログラフ３１とを用い、サーボモ
ータ３への連続的な給電により往復台９をその移動可能
範囲の両端の間で連続的に移動させて、その移動の間の
、サーボモータ３への供給電流の変化を第１Ｏ図に示す
ように記録紙上に出力させて、その電流が不自然に変化
した際の往復台９の位置等から、例えば、電流が一時的
に増加している場合はその増加している位置でボールね
じや案内構造に迫り合いが生してモータの負荷が大きく
なっているというように不具合を判定するという方法が
採られていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、かかる従来の診断方法にあっては、往復
台９等の移動部分を連続的に移動させて、その移動の間
の電流変化から不具合を判定するので、移動部分の移動
は慣性を伴うことから、モータの負荷がそれ程大きくな
らない程度の迫り合いゃ微欠陥は発見が困難であるとい
う問題があった。

この発明は、サーボ式移動装置に特有のサーボモータの
際の保持電流が、モータの負荷に応じて変化し、しかも
移動部分の慣性の影響をほとんど受けない点に着目して
、上述の課題を有利に解決した装置を提供するものであ
る。

（課題を解決するための手段） この発明の診断装置は、第１図にその概念を示す如く、
移動機構と、前記移動機構を駆動するサーボモータと、
前記サーボモータへの給電量を前記移動機構の作動量に
応じて制御するサーボコントローラとを具えるサーボ式
移動装置において、前記サーボモータへ供給した電流を
検出する電流検出手段と、 前記サーボモータが、前記移動機構を短時間駆動した後
制動および位置決め保持するインチング動作を繰返し行
うように、前記サーボコントローラにインチング命令を
与えるインチング命令出力手段と、 前記インチング命令に基づき、前記検出した電流から前
記位置決め保持中の保持電流を抽出する保持電流抽出手
段と、 前記繰返しインチング動作中の保持電流の状態に基づき
、前記サーボモータ及び移動機構の少なくとも一方の不
具合を判定する不具合判定手段と、を具えることを特徴
とするものである。

（作　用） かかる不具合診断装置にあっては、インチング命令出力
手段がサーボコントローラに、サーボモータが移動機構
を短時間駆動した後制動および位置決め保持するインチ
ング動作を繰返し行うようにインチング命令を与え、そ
のインチング動作の間に、電流検出手段が、サーボモー
タへ供給した電流を検出し、保持電流抽出手段が、前記
インチング命令に基づくタイミングで、その検出電流か
ら、位置決め保持すなわちサーボロック中の保持電流を
抽出し、そして不具合判定手段が、その保持電流の状態
に基づきサーボモータや移動機構の不具合を判定する。

従ってこの装置によれば、モータの負荷に応じて変化し
、しかも移動部分の慣性の影響をほとんど受けない保持
電流に基づいて不具合の判定を行うので、モータの負荷
がそれ程大きくならない程度の迫り合いゃ微欠陥を容易
に発見することができる。

（実施例） 以下に、この発明の実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。

第２図は、この発明のサーボ式移動装置の不具合診断装
置を第９図に示すＮＣ研削盤の診断に用いた一実施例を
一部機能ブロックにて示すブロック線図であり、図中第
９図に示すと同様の部分はそれと同一の符号にて示す。

すなわち、図中２９はサーボコントローラとしての通常
のＮＣ制御装置を示し、このＮＣ制御装置２９は、サー
ボ式移動装置としての砥石送り装置ｌのＤＣサーボモー
タ３および５の作動を制御して軸線方向送り機構２およ
び半径方向送り機構４を適宜に作動させる他、先に述べ
たように、ＮＣ研削盤の他の作動部分の作動も制御して
ワークの自動研削を行わしめる。

ここでは、その砥石送り装置１の不具合を診断するため
、ＮＣ制御装置２９がサーボモータ３，５へ供給する電
流の大きさを検出する電流計３０と、不具合診断を行う
マイクロコンピュータ４０と、判定結果を表示する判定
結果表示装置４５とを設ける。

ここにおける電流計３０は、従来の診断で用いたクラン
プ式の電流計でも良く、またＮＣ制御装置２９とサーボ
モータ３．５とを接続する配線に介装するものでも良い
。

また、判定結果表示装置４５は、ランプの点灯によって
不具合箇所および内容を表示するものでも良く、画像表
示によってそれらを表示するものでも良い。

そして、マイクロコンピュータ４０は、中央処理ユニッ
ト（ＣＰＵ）、メモリ、インタフェース等を具える通常
のもので良く、ここでは機能的に、インチング命令出力
部４１と、起動および制動電流除去部４２と、判定基準
設定部４３と、不具合判定部４４とを具えてなる。

すなわち、マイクロコンピュータ４０は、第３図（ａ）
に示す処理プログラムに従って不具合診断を行う。以下
、このプログラムをサーボモータ３および軸線方向送り
機構２の不具合診断の場合について説明する。

図中ステップ１０１では、電流計３０による電流検出を
開始して、以後ステップ１０８までの開電流検出を継続
し、ステップ１０２では、インチング命令をＮＣ１１ｉ
ＩＩ御装置２９へ与える。

このインチング命令により、ＮＣ制御装置２９は第３図
（ｂ）に示す如き処理プログラムを実行する。

この処理プログラムは、先ずステップ１１１で、サーボ
モータ３を起動して、移動部分としての往復台９を所定
方向へ移動させ、次のステップ１１２で、サーボモータ
３を制動して、往復台９を、短い所定距離、例えば、ボ
ールねじ軸１１のねじピッチに応じた２〜５閤移動した
所で停止させ、続くステップ１１３で、サーボモータ３
に適宜保持電流を与えて、いわゆるサーボモータにより
、往復台９をその停止位置に位置決め保持し、その保持
開始直後に保持信号を出力するというものであり、かか
るプログラムの実行により、ＮＣ制御装置２９は、往復
台９のインチング送り（短距離移動）を行った後、その
停止位置に往復台９を位置決め保持して、保持信号を出
力する。

一方、マイクロコンピュータ４０は、ステップ１０２で
インチング命令を出力した後、ステップ１０３で、保持
信号を待機し、ＮＣ制御装置２９から上記保持信号が出
力されたら、ステップ１０４で、サーボモータ３へ供給
中の電流値を電流計３０から取込むことにて、保持電流
を抽出する。

続くステップ１０５では、上記抽出した保持電流が最大
許容値以下か否かを判断し、最大許容値を越えていなけ
ればステップ１０６へ進んで現在の保持位置及びその保
持電流を記憶した後ステップ１０７へ進むが、最大許容
値を越えていれば、サーボモータ３の損傷防止のためＮ
Ｃ制御装置２９に保持の解除を指示した後、ステップ１
０６．１０７をスキップしてステップ１０８へ進む。

ステップ１０７では、移動機構である軸線方向送り機構
２の全ストロークについて、往復台９が一旦所定方向へ
移動し終った後逆方向へ移動して、往復移動が終了した
か否かを判断し、終了していなければステップ１０２へ
戻ってインチング送りを繰返す一方、終了していればス
テップ１０８へ進んで電流計３０による電流検出を終了
する。

これらステップ１０１〜１０８により、軸線方向送り機
構２の全ストロークについて、第９図に矢印ａｉｒ　８
２で示す如く往復台９のインチング送りが行われ、この
間、サーボモータ３には、第４図（ａ）およびその一部
を拡大した同図（ｂ）に示す如き電流が供給される。こ
こで、図中符号ａｌ＋　ａｔの範囲は第９図に示す矢印
ａｌ＋　ａｔの方向への移動を示し、また符号■で示す
範囲は一回のインチング送りに対応するものであり、こ
の−回のインチング送りによって、ｐ、で示す起動電流
と、ｐ２で示す制動型゛流と、ｐ、で示す保持電流とが
順次に供給され、これらのうちの保持電流ｐ３のみが抽
出されて記憶される。

しかして、その後のステップ１０９では、インチング送
りによる保持位置の移動に伴う上記保持電流の変化傾向
から、後述の如くしてサーボモータ３および軸線方向送
り機構２の不具合の有無および内容を判定し、続くステ
ップ１１０では、その判定結果を判定結果表示装置４５
に与えて表示させる。

コンピュータ４０は、さらに上述したステップ１０１〜
１１０の不具合診断およびステップ１１１〜１１３のイ
ンチング送りをサーボモータ５および半径方向送り機構
４についても行って、その判定結果を判定結果表示装置
４５に表示させる。

ここで、上記ステップ１０９での不具合判定の方法につ
いて詳述する。第５図（ａ）は、半径方向送り機構４に
ついて第９図に矢印ｂ＋、　ｂｚで示す如く下降および
上昇方向へのインチング送りを行わせた場合の、サーボ
モータ５への供給電流の変化状態を、ボールねじ軸１８
が一部劣化し、損傷している状態で計測した結果を示し
、一方第５図（ｂ）は、その劣化したボールねじ゛軸１
８を新しいものに交換した後、同様にして計測した結果
を示しており、これらの図から明らかなように、ボール
ねじ軸の劣化し損傷している部分に対応する範囲Ｅでは
、ボールの引掛り等の影響でモータの負荷が増加し、こ
の結果保持電流が他の正常な部分よりも高く表れている
。従って、インチング送りによる保持位置の移動に伴い
、保持電流がある移動範囲で高くなっている場合には、
その範囲に対応するボールねし軸の部分に劣化が生じて
いると判定することができる。また、案内構造の案内面
の劣化や迫り合いの場合にも上記ボールねし軸の場合と
同様の保持電流の上昇が生ずる。尚、第５図（ａ）のｂ
２方向すなわち砥石台１６の上昇方向で特に変化が顕著
であるのは、砥石台１６およびそこに取付けられた部材
の自重の影響が加わったためである。

また第６図（ａ）は、軸線方向送り機構３について第９
図に矢印ａｌ＋　ａｔで示す如くインチング送りを行わ
せた場合の、サーボモータ３への供給電流の変化状態を
、サーボモータ３のブラシが異常摩耗している状態で計
測した結果を示し、一方第６図（ｂ）は、そのブラシを
新しいものに交換した後、同様にして計測した結果を示
しており、これらの図から明らかなように、ブラシの異
常摩耗の場合は数個所で保持電流が０となる。従って、
インチング送りの結果保持電流が数ケ所で０となってい
れば、サーボモータのブラシの異常摩耗が生じていると
判定することができる。

さらにこ第７図（ａ）は、半径方向送り機構４について
矢印す、、　ｂ、　　で示す如く下降および上昇方向へ
のインチング送りを行わせた場合の、サーボモータ５へ
の供給電流の変化状態を、ボールねじ軸１８の支持ベア
リングが劣化し損傷している状態で計測した結果を示し
、一方策７図（ｂ）は、その劣化したボールベアリング
を新しいものに交換した後、同様にして計測した結果を
示しており、これらの図から明らかなように、ボールベ
アリングの劣化の場合は、劣化による負荷の増加、ひい
ては保持電流の上昇が、保持位置の移動に伴い、−定の
上昇範囲で繰返し生ずる。従って、インチング送りによ
る保持位置の移動に伴って保持電流が一定の変化量の範
囲内で繰返し変化した場合は、ボールねし軸の支持ベア
リングに劣化が生じていると判定することができる。ま
たサーボモータのベアリングの劣化の場合にも、上記ボ
ールねじ軸の支持ベアリングの場合と同様の保持電流の
変化が生ずる。

そして、第８図（ａ）は、軸線方向送り機構２について
矢印ａｌ＋　ａｔで示す如くインチング送りを行わせた
場合の、サーボモータ３への供給電流の変化状態を、矢
印ａ２方向への移動途中で案内構造に切粉が噛込まれた
場合について計測した結果を示し、一方、第８図（ｂ）
は、その切粉を除去した後、同様にして計測した結果を
示しており、これらの図から明らかなように、切粉が噛
込まれている部分ではインチング送りによりモータの負
荷が急激に増加し、この結果保持電流も急激に上昇して
、場合によっては最大許容値を越える。従って、上記の
如くインチング送りに伴って保持電流が急激に上昇した
場合には、異物の噛込み等により過負荷になっていると
判定することができる。

上述の如（、インチング送りによる保持位置の移動に伴
う保持電流の変化状態はサーボモータおよび移動機構の
不具合内容と対応するので、あらかじめ変化状態と不具
合内容とを対応させた判定基準としてのテーブルをマイ
クロコンピュータ４０に記憶させておくことにより、マ
イクロコンピュータ４０は、そのテーブルを参照して、
ステップ１０９での不具合内容の判定、さらには、ボー
ルねし軸や案内構造の場合にその不具合位置の判定をも
行うことができる。

従って、この実施例の装置によれば、サーボ式移動装置
にインチング送りおよび保持を繰返し行わせ、その間の
、モータの負荷に応じて変化し、しかも移動部分の慣性
の影響をほとんど受けない保持電流に基づいて不具合の
判定を行うので、モータの負荷がそれ程大きくならない
程度の迫り合いゃ微欠陥を容易に発見することができる
。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例
に限定されるものでなく、例えば、第９図に示すワーク
搬送ロボット２１の回転台２３の支持構造や駆動機構等
、回転移動を行うサーボ式移動装置の不具合診断にも、
上記の例と同様にすることにて容易に適用することがで
きる。

（発明の効果） かくして、この発明の不具合診断装置によれば、モータ
の負荷に応じて変化し、しかも移動部分の慣性の影響を
ほとんど受けない保持電流に基づいて不具合の判定を行
うので、モータの負荷がそれ程大きくならない程度の迫
り合いゃ微欠陥を容易に発見することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のサーボ式移動装置の不具合診断装置
を示す概念図、 第２図はこの発明の装置を第９図に示すＮＣ研削盤の診
断に用いた一実施例を示すプロンク線図、第３図（ａ）
および（ｂ）は上記診断装置およびＮＣ制御装置が不具
合診断のために実行する処理プログラムを示すフローチ
ャート、 第４図乃至第８図はインチング送りを繰返し行った間に
サーボモータへ供給した電流の変化状態をそれぞれ示す
タイムチャート、 第９図はサーボ式移動装置の例としての、ＮＣ研削盤の
砥石送り装置及びワーク搬送ロボットを模式的に示す斜
視図、 第１θ図は従来の診断方法において連続送りを行った間
にサーボモータへ供給した電流の変化状態を示すタイム
チャートである。 １・・・砥石送り装置　　　２・・・軸線方向送り機構
３．５・・・サーボモータ　４・・・半径方向送り機構
２１・・・ワーク搬送ロボット ２９・・・ＮＣＩＩＩ御装置　　　　　３０・・・電流
計４０・・・マイクロコンピュータ 第２図 ４０マイクロコンヒ′エーグ 第６図 （ａ、） （′ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、移動機構（２、４）と、前記移動機構を駆動するサ
   ーボモータ（３、５）と、前記サーボモータへの給電量
   を前記移動機構の作動量に応じて制御するサーボコント
   ローラ（２９）とを具えるサーボ式移動装置（１）にお
   いて、 前記サーボモータへ供給した電流を検出する電流検出手
   段（３０）と、 前記サーボモータが、前記移動機構を短時間駆動した後
   制動および位置決め保持するインチング動作を繰返し行
   うように、前記サーボコントローラにインチング命令を
   与えるインチング命令出力手段（４１）と、 前記インチング命令に基づき、前記検出した電流から前
   記位置決め保持中の保持電流を抽出する保持電流抽出手
   段（４２）と、 前記繰返しインチング動作中の保持電流の状態に基づき
   、前記サーボモータ及び移動機構の少なくとも一方の不
   具合を判定する不具合判定手段（４４）と、を具えるこ
   とを特徴とする、サーボ式移動装置の不具合診断装置。