JPH05208343A - 寿命管理機能付き数値制御装置 - Google Patents

寿命管理機能付き数値制御装置

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JPH05208343A
JPH05208343A JP1329992A JP1329992A JPH05208343A JP H05208343 A JPH05208343 A JP H05208343A JP 1329992 A JP1329992 A JP 1329992A JP 1329992 A JP1329992 A JP 1329992A JP H05208343 A JPH05208343 A JP H05208343A
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JP
Japan
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life
value
numerical control
control device
comparison
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JP1329992A
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English (en)
Inventor
Narimitsu Nakaminami
成光 中南
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DMG Mori Co Ltd
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Mori Seiki Co Ltd
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Publication date
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  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 寿命のある部品の摩耗量等に応じて、その部
品の寿命の判断を的確に行うことができる寿命管理機能
付き数値制御装置を提供すること。 【構成】 可動部の、部品の寿命に関係する動作量を現
在まで積算する積算部31と、その積算部31により積
算された積算値と予め設定された可動部の動作寿命値と
を比較する比較手段32と、その比較の結果、積算値が
動作寿命値の所定の割合に達した場合に、その旨表示す
る表示手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、可動部を構成する寿命
のある部品の保守管理のために寿命管理機能を備えた数
値制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に数値制御工作機械には、ワークの
加工を行うために、工具又はワークを装着して回転させ
る主軸、工具又はワークを所定の速度で、所定の距離を
移動させるX,Y,Z等の各送り軸及び加工種類に応じ
て自動的に工具を選択して交換する自動工具交換装置
(以下ATC装置と略記する)等の可動部が、モ−タな
どの駆動手段により駆動できるように設けられている。
【0003】それらの可動部には、例えば主軸のモ−
タ、ベアリングなど、送り軸のモ−タ、ベアリング、摺
動部など、ATC装置のモ−タ、ベアリング、摺動部、
リミットスイッチなどの、摩耗などによって寿命のくる
部品が設けられている。
【0004】従来、それら部品の寿命を判断するため
に、工作機械全体の動作量を用いてその寿命を判断して
いた。その方法としては、例えば製造年月日を記録して
おいて工作装置の使用年数により判断する方法、稼働時
間積算・表示機能を装備して工作装置の稼働時間により
判断する方法、ワークの加工個数カウンタを装備してワ
ーク加工個数により判断する方法等が提供されている。
これらの方法は、いずれも寿命のある部品の摩耗量等が
(従って部品又は可動部の動作量が)、加工されるワー
クに関係なくほぼ同一であることを前提としている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような方法では、加工されるワークの種類が一種類ある
いは少ない場合は部品の寿命の判断は可能であるが、特
にマシニングセンタなどのように種々のワークが加工さ
れる工作機械おいては、ワークの種類によって部品の摩
耗量等(その部品を有する可動部の動作量)が大きく変
化する。従って工作機械全体の稼働時間やワークの加工
個数による寿命の判断では、各ワークに対応して部品の
摩耗量等(その部品を有する可動部の動作量)を把握で
きず、寿命のある部品の摩耗量等に応じて、その部品の
的確な寿命の判断を行うことが困難であるという課題が
ある。
【0006】本発明は、従来のこのような課題を考慮
し、寿命のある部品の摩耗量等に応じて、その部品の寿
命の判断を的確に行うことができる寿命管理機能付き数
値制御装置を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、寿命のある部
品を有する可動部を備えた機械を制御する数値制御装置
において、その可動部の、部品の寿命に関係する動作量
の現在までの累積値を検出する検出手段と、その検出手
段により検出された累積値と予め設定された可動部の動
作寿命値とを比較する比較手段と、その比較の結果、累
積値が動作寿命値の所定の割合に達した場合に、その旨
表示する表示手段とを備えた寿命管理機能付き数値制御
装置である。
【0008】
【作用】本発明は、検出手段が、可動部の、部品の寿命
に関係する動作量の現在までの累積値を検出し、比較手
段が、その検出された累積値と予め設定された可動部の
動作寿命値とを比較し、比較の結果、累積値が動作寿命
値の所定の割合に達した場合に、表示手段が、その旨表
示する。
【0009】
【実施例】以下に、本発明をその実施例を示す図面に基
づいて説明する。
【0010】図1は、本発明にかかる一実施例の寿命管
理機能付き数値制御装置の制御部の略示構成図である。
すなわち、数値制御装置には、数値制御装置本体の表示
・入力制御、通信制御、シーケンス制御、NC制御、加
工プログラムの解読・解析、装置全体の管理などを行う
メインCPU1が設けられている。
【0011】そのメインCPU1には、システムソフト
ウェアを格納するROM2、加工プログラムやシステム
のセッティングパラメータ等を格納するRAM3、デー
タの表示やデータのキー入力を行う表示・入力装置8と
データを受渡しする表示I/F(インターフェース)
4、メインCPU1とサーボ制御CPU9との間で高速
大量のデータ伝送を行うためのデュアルポートRAM
5、上位コンピュータなどの外部装置とデータ通信を行
うためのRS232C等の通信I/F6及びATC装置
等に設けられたソレノイド13、リミットスイッチ14
などを制御するためにI/O7等が接続されている。
【0012】上述のデュアルポートRAM5には、モ−
タの速度制御や電流制御などのサーボ制御処理を高速に
行うためのサーボ制御CPU9が接続され、そのサーボ
制御CPU9には、コンバータ及びパワートランジスタ
によるPWMインバータ部からなるモ−タを駆動するた
めの増幅部10が接続され、増幅部10には、例えば主
軸を回転させる主軸モ−タ11やZ軸送り用のZ軸モ−
タ12などが接続されている。
【0013】又、寿命管理が必要な各可動部毎、例えば
主軸、Z軸、ATC装置等の動作寿命値は、予め表示入
力装置8により入力されてRAM3に格納されている。
【0014】次に上記実施例の動作について説明する。
【0015】まず、図2に示すように、例えばZ軸モ−
タ12が駆動される場合のサーボ制御処理の流れは、表
示入力装置8や通信I/F6を通じてRAM3に格納さ
れた加工プログラム(指令)20を、解読・解析部21
が随時読みだし、指令されたコードや移動目標座標値を
解読・解析する。解析されたデータはデュアルポートR
AM5に送られる。サーボ制御CPU9はそのデュアル
ポートRAM5に送られたデータに従って下記の制御を
行う。
【0016】サーボ制御CPU9は、まずパルス分配部
22によってパルス分配を行ってその結果を位置制御部
23に出力するとともに、別に機械座標を作成して出力
する。次に位置制御部23により位置制御を行い(通常
は比例制御)、その結果を速度制御部24に出力すると
ともに、一方で位置偏差が一定値内にあるときにインポ
ジション信号を出力する。速度制御部24では位置制御
部23の出力値に基づき速度制御が行われ、その速度制
御部24の出力値はトルク指令値として電流制御部25
に入力され、トルクと電流が比例関係を保つようにZ軸
モ−タ12を電流制御する。又、電流制御部25のトル
ク値、電流値及び出力の電圧値が別に出力される。増幅
部26では電流制御部25から入力された電圧を増幅し
て、Z軸モ−タ12を駆動する。
【0017】Z軸モ−タ12の回転軸の一端には、回転
エンコーダ等の検出器28が設けられ、検出器28から
フィードバック信号が位置制御部23及び速度制御部2
4へ出力される。又、増幅部26から電流制御部25へ
電流のフィードバック信号が出力される。
【0018】前述のパルス分配部22から出力される機
械座標、位置制御部23から出力されるインポジション
信号、電流制御部25から出力される電流値、トルク
値、電圧値の各データは、随時デュアルポートRAM5
へ送られて格納される。これらの各データはメインCP
U1により寿命判断のためにでデータ処理される。
【0019】次に消耗電力による寿命判断の例を示す。
【0020】デュアルポートRAM5に格納されたZ軸
モ−タの電流値及び電圧値は、図3(a)、(b)に示
すように、随時サンプリングされて整流・平滑化され、
電力換算部30により電力値として算出される。得られ
た電力値は、検出手段の一例としての、電力積算部31
(積分器)で積算されて、現在までの電力積算値がRA
M3に格納されるとともに、表示I/F4を介して表示
入力装置8のモニターに表示される(図7参照、図では
主軸電力積算値が表示されている。)。又、この現在ま
での電力積算値は電力比較手段32に入力され、RAM
3に予め格納されたZ軸モ−タの消耗電力による寿命値
と比較されて、電力積算値が寿命値の所定の割合(例え
ば消耗電力による寿命値の100%、あるいは寿命値の
90%など)に達したときに比較信号が出力される(主
軸モ−タの場合についても処理方法は同じである)。
【0021】次にトルク値による寿命判断の例を示す。
【0022】デュアルポートRAM5に格納されたZ軸
モ−タのトルク値は、図4(a)、(b)に示すよう
に、絶対値化された後検出手段の一例としてのトルク積
算部41(積分器)により積算され、現在までのトルク
積算値がRAM3に格納されるとともに、表示I/F4
を介して表示入力装置8のモニターに表示される(図7
参照)。又、この現在までのトルク積算値はトルク比較
手段42に入力され、RAM3に予め格納されたZ軸モ
−タのトルクによる寿命値と比較されて、トルク積算値
が寿命値の所定の割合(例えばトルク値による寿命値の
100%、あるいは寿命値の90%など)に達したとき
に比較信号が出力される。
【0023】次にZ軸の走行距離による寿命判断の例を
示す。
【0024】デュアルポートRAM5に格納されたZ軸
の機械座標及びインポジション信号は、図5(a)、
(b)に示すように、走行距離算出部50に入力され、
走行距離算出部50は、インポジション信号の立ち上が
りを機械が動き始めた時、たち下がりを機械が止まった
時として、その時の機械座標をラッチし、ラッチされた
機械座標の差の絶対値から走行距離を算出する(図5
(b)参照)。算出された走行距離は検出手段の一例と
しての走行距離積算部51により積算され、現在までの
積算走行距離がRAM3に格納されるとともに、表示I
/F4を介して表示入力装置8のモニターに表示される
(図7参照)。又、現在までの積算走行距離は走行距離
比較手段52に入力され、RAM3に予め格納されたZ
軸の走行距離の寿命値と比較されて、積算走行距離が寿
命値の所定の割合(例えばZ軸の走行距離の寿命値の1
00%、あるいは寿命値の90%など)に達したときに
比較信号が出力される。
【0025】次にATC装置の動作回数による寿命判断
の例を示す。
【0026】図6に示すように、工具交換の指令63に
基づいて、シーケンス制御手段60がATC装置を動作
させ、その動作毎にカウントアップ信号を出力する。カ
ウントアップ信号は回数積算部61により積算されて、
現在までの積算回数がRAM3に格納されるとともに、
表示I/F4を介して表示入力装置8のモニターに表示
される(図7参照)。又、現在までの積算回数はATC
回数比較手段62に入力され、RAM3に予め格納され
たATC回数の寿命値と比較されて、積算回数が寿命値
の所定の割合(例えばATC回数の寿命値の100%、
あるいは寿命値の90%など)に達したときに比較信号
が出力される。
【0027】以上のようにして各比較手段から出力され
た比較信号は、例えばモニターにアラームを表示させた
り、その比較信号に対応する可動部の動作を一時停止さ
せたりするために用いられる。又いずれの寿命判断処理
においても、図7に示すように、表示入力装置8のモニ
ターには、現在までの積算値である現在値及び予め設定
された寿命値が表示され、更に全体の通電時間、自動運
転時間及び切削送り時間等が表示される。
【0028】なお、上記実施例では、可動部として主
軸、Z軸、ATC装置を例に示したが、これに限らず、
例えばX軸、Y軸の送り軸等の可動部であればよく、さ
らに例えば送り軸であれば摺動部とモ−タを別々の可動
部として寿命判断するようにしてもよい。
【0029】また、上記実施例では、所定単位における
寿命に関係する動作量として消耗電力/sec、トルク
値/sec、走行距離/1命令、ATC動作回数/1命
令を用いたが、これに限らず、例えば摩耗量等のよう
に、検出可能な寿命に関係する動作量であればよい。又
所定単位は、sec、1命令に限定されるものではな
く、その動作量を表すのに適した単位であれば他のもの
でもよい。
【0030】また、上記実施例では、主軸には電力積算
値、Z軸にはトルク積算値及び走行距離,ATC装置に
は動作回数を寿命の判断に用いたが、これに限らず、そ
の可動部の寿命を判断するのに最適な動作量を用いれば
よく、例えば主軸にトルク積算値を用いてもよい。ある
いは又主軸に電力積算値及びトルク積算値を併用すると
いうように用いる動作量を組み合わせてもよい。
【0031】また、上記実施例では、CPU(コンピュ
ータ)を用いてソフトウェア的に実現したが、これに代
えて専用のハードウェアを用いて同様の機能を実現して
もよい。
【0032】また、上記実施例では、各動作量の積算値
及び比較結果は数値制御装置内部のみで用いたが、これ
に限らず、通信I/F6を介して例えば上位のセンター
コンピュータにそれらデータの一方あるいは両方を送っ
て、一括管理できるように構成してもよい。
【0033】また、上記実施例では、比較手段を電力、
トルク、走行距離などのそれぞれに設けたが、これに代
えて一つの比較手段により一括して処理できるように構
成してもよい。
【0034】また、上記実施例では、検出手段を電力、
トルク、走行距離などに設けたそれぞれの積算部とした
が、これに代えて、一つの検出手段により一括して処理
できるように構成してもよい。
【0035】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、寿命のある部品を有する可動部の、部品の寿命
に関係する動作量の現在までの累積値により寿命を判断
しているので、部品の寿命の判断を的確に行うことがで
きるという長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる一実施例の寿命管理機能付き数
値制御装置の略示構成図である。
【図2】同実施例のZ軸モ−タの制御処理を説明する略
示ブロック図である。
【図3】同図(a)は、同実施例の積算電力値の比較処
理を説明するブロック図、同図(b)は、その積算電力
値の算出方法を説明する図である。
【図4】同図(a)は、同実施例の積算トルク値の比較
処理を説明するブロック図、同図(b)は、その積算ト
ルク値の算出方法を説明する図である。
【図5】同図(a)は、同実施例の積算走行距離の比較
処理を説明するブロック図、同図(b)は、走行距離の
算出方法を説明する図である。
【図6】同実施例のATC動作回数の比較処理を説明す
るブロック図である。
【図7】同実施例の表示画面の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 メインCPU 2 ROM 3 RAM 4 表示I/F 5 デュアルポートRAM 6 通信I/F 7 I/O 8 表示入力装置 9 サーボ制御CPU 11 主軸モ−タ 12 Z軸モ−タ 22 パルス分配部 23 位置制御部 25 電流制御部 30 電力換算部 31 電力積算部 32 電力比較手段 41 トルク積算部 42 トルク比較手段 50 走行距離算出部 51 走行距離積算部 52 走行距離比較手段 60 シーケンス制御手段 61 回数積算部 62 ATC回数比較手段

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 寿命のある部品を有する可動部を備えた
    機械を制御する数値制御装置において、その可動部の、
    前記部品の寿命に関係する動作量の現在までの累積値を
    検出する検出手段と、その検出手段により検出された累
    積値と予め設定された前記可動部の動作寿命値とを比較
    する比較手段と、その比較の結果、前記累積値が前記動
    作寿命値の所定の割合に達した場合に、その旨表示する
    表示手段とを備えたことを特徴とする寿命管理機能付き
    数値制御装置。
  2. 【請求項2】 前記動作量は、所定単位における、消耗
    電力、トルク、走行距離又は工具取り替え回数の全て又
    はその一部であることを特徴とする請求項1記載の寿命
    管理機能付き数値制御装置。
  3. 【請求項3】 前記表示手段は、更に前記可動部の動作
    を停止させる停止信号を出力するものであることを特徴
    とする請求項1又は2記載の寿命管理機能付き数値制御
    装置。
  4. 【請求項4】 更に前記累積値を表示する累積値表示手
    段を備えたことを特徴とする請求項1、2又は3記載の
    寿命管理機能付き数値制御装置。
  5. 【請求項5】 更に前記累積値及び前記比較結果のうち
    少なくとも一つを外部に出力できる通信手段を備えたこ
    とを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の寿命管理
    機能付き数値制御装置。
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