工作機械用異常検出装置及び異常検出方法
【課題】 装置全体としての異常検出を精度高く行うことができる工作機械用異常検出装置を提供する。
【解決手段】 第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄへの供給電力から得られるモータ対応移動平均値ＨＶｃ（第１〜第４モータ対応移動平均値ＨＶ１〜ＨＶ４）及びモータ対応移動標準偏差ＳＶｃ（第１〜第４モータ対応移動標準偏差値ＳＶ１〜ＳＶ４）に加えて、第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄへの供給電力の差分値から得られるモータ相互間移動平均値ＨＶａｂ及びモータ相互間移動標準偏差値ＳＶａｂを用いて装置全体の異常検出を行う。モータ対応移動平均値ＨＶｃ及びモータ対応移動標準偏差ＳＶｃでは、その検出範囲が各モータに対応する負荷に制約されてしまうが、モータ相互間移動平均値ＨＶａｂ及びモータ相互間移動標準偏差値ＳＶａｂを用いることにより、各モータの負荷相互間の影響を把握することができ、その分、検出精度の向上及び検出範囲の拡大を図ることができる。
【解決手段】 第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄへの供給電力から得られるモータ対応移動平均値ＨＶｃ（第１〜第４モータ対応移動平均値ＨＶ１〜ＨＶ４）及びモータ対応移動標準偏差ＳＶｃ（第１〜第４モータ対応移動標準偏差値ＳＶ１〜ＳＶ４）に加えて、第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄへの供給電力の差分値から得られるモータ相互間移動平均値ＨＶａｂ及びモータ相互間移動標準偏差値ＳＶａｂを用いて装置全体の異常検出を行う。モータ対応移動平均値ＨＶｃ及びモータ対応移動標準偏差ＳＶｃでは、その検出範囲が各モータに対応する負荷に制約されてしまうが、モータ相互間移動平均値ＨＶａｂ及びモータ相互間移動標準偏差値ＳＶａｂを用いることにより、各モータの負荷相互間の影響を把握することができ、その分、検出精度の向上及び検出範囲の拡大を図ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数台のモータを用いたＮＣ工作機械などの工作機械用の異常検出装置及び異常検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械に対する異常検出装置の一例として、特許文献１に示される装置がある。
この異常検出装置は、ワークに加工を施すための工具を主軸に保持し、この主軸を回転駆動するための主軸モータに流れる電流を所定時間毎に測定し、その平均値を算出し、さらにこの算出した平均値の標準偏差を求め、その平均値及び標準偏差をそれぞれのしきい値と比較して、工具異常の判定を行うようにしている。
【０００３】
また、故障診断装置の例として、非特許文献１に示される装置がある。
この装置は、工具の刃先の劣化（摩耗）程度の把握を、主軸モータの電力値と共に、電力値の標準偏差を用いて行うようにしている。
【特許文献１】特開平１０−１４６７４０号公報
【非特許文献１】「電力診断による故障予知技術の確立」（日野 功司、岡本 渉 著 プラントメンテナンス協会発行「Plant Engineer」 Mar.2003 第21〜23頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、工作機械では、工具の摩耗し異常状態になった場合、その影響はこの工具を作動させるモータの電力値に変化を及ぼす一方，同時に他軸のモータ（例えばＸ軸テーブル駆動用モータ）にも影響を及ぼす。また，同様に、前記Ｘ軸テーブルを駆動するために設けられる送りねじ機構の軸受の摩耗が当該Ｘ軸テーブル駆動用モータの電力に影響するのみならず、例えば工具を作動させるモータを含む他のモータの電力にも影響することになる。
しかしながら、特許文献１の装置は、主軸モータに流れる電流のみを用いて、工具異常の判定を行うようにしている。このため、他のモータの負荷の影響が考慮されておらず、その分、検出精度が劣っているものになっていた。このことは、非特許文献１の装置についても、同様に言えることである。
【０００５】
また、工作機械では、工具単独のように負荷毎の異常検出に留まらず、装置全体として幅広く異常検出を図ることが望まれている。しかしながら、上述したように他のモータの負荷の影響が考慮されていない特許文献１又は非特許文献１の装置では、これら装置を複数備えても、装置全体としての異常検出を精度高く行うことは難しく、改善が求められているというのが実情であった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、装置全体としての異常検出を精度高く行うことができる工作機械用異常検出装置及び異常検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、工具のワークに対する作動及び前記工具及び前記ワークの移動を行う複数個のモータを有する工作機械用の異常検出装置であって、前記複数個のモータの各電力値であるモータ対応電力値について所定数個、時系列的に順次サンプリングしてモータ対応移動平均値とモータ対応移動標準偏差を求めると共に、前記複数個のモータ相互間の電力値の差分値であるモータ相互間電力値について所定数個、時系列的に順次サンプリングしてモータ相互間移動平均値とモータ相互間移動標準偏差を求める移動平均値・移動標準偏差算出手段と、前記モータ対応移動平均値とモータ対応移動標準偏差及びモータ相互間移動平均値とモータ相互間移動標準偏差を、予め設定された前記複数個のモータ毎のモータ対応許容移動平均値とモータ対応許容移動標準偏差、前記相互のモータに対応するモータ相互間許容移動平均値とモータ相互間許容移動標準偏差とそれぞれ比較し、その比較結果に基づいて装置状態の判定を行う判定手段と、を備えたことを特徴する。
【０００８】
請求項２記載の発明は、工具のワークに対する作動及び前記工具の移動を行う複数個のモータを有する工作機械に対する異常検出方法であって、前記複数個のモータの各電力値であるモータ対応電力値について所定数個、時系列的に順次サンプリングしてモータ対応移動平均値とモータ対応移動標準偏差を求め、前記複数個のモータ相互間の電力値の差分値であるモータ相互間電力値について所定数個、時系列的に順次サンプリングしてモータ相互間移動平均値とモータ相互間移動標準偏差を求め、前記モータ対応移動平均値とモータ対応移動標準偏差及びモータ相互間移動平均値とモータ相互間移動標準偏差を、予め設定された前記複数個のモータ毎のモータ対応許容移動平均値、前記複数個のモータ毎のモータ対応許容移動標準偏差、前記相互のモータに対応するモータ相互間許容移動平均値、及び前記相互のモータに対応するモータ相互間許容移動標準偏差と比較し、その比較結果に基づいて装置状態の判定を行うことを特徴する。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１又は２記載の発明によれば、モータ対応電力値から得られるモータ対応移動平均値及びモータ対応移動標準偏差に加えて、モータ相互間電力値から得られるモータ相互間移動平均値及びモータ相互間移動標準偏差を用いて装置全体の異常検出を行う。モータ対応移動平均値及びモータ対応移動標準偏差では、その検出範囲が各モータに対応する負荷に制約されてしまうが、モータ相互間移動平均値及びモータ相互間移動標準偏差値を用いることにより、各モータの負荷相互間の影響を把握することができ、その分、検出精度の向上及び検出範囲の拡大を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態に係る工作機械用異常検出装置を図面に基づいて説明する。
図１及び図２において、工作機械用異常検出装置（以下、異常検出装置という。）１は工作機械２に用いられており、後述する第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄに対応する各負荷のみならず、工作機械２全体に対する異常検出を行うようにしている。
工作機械２は、Ｘ軸テーブル４、Ｙ軸テーブル５及びＺ軸テーブル６を有している。Ｘ軸テーブル４、Ｙ軸テーブル５及びＺ軸テーブル６は、それぞれに対応して設けられたＸ軸テーブル４用のサーボモータ（以下、第２モータという。）３Ｂ、Ｙ軸用のサーボモータ（以下、第３モータという。）３Ｃ及びＺ軸テーブル６用のサーボモータ（以下、第４モータという。）３Ｄによりそれぞれ送りねじ機構７Ｂ，７Ｃ，７Ｄを介してＸ軸方向、Ｘ軸方向と直角なＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と直角なＺ軸方向へ移動可能となっている。
【００１１】
Ｙ軸テーブル５には、Ｚ軸方向と平行に後述する主軸用のサーボモータ（以下、第１モータという。）第１モータ３Ａが配設され、そのロータである主軸８に回転工具９が取り付けられている。Ｚ軸テーブル６にはワーク１０が保持されている。そして、工作機械２は、ワーク１０に対する回転工具９の作動によりワーク１０に加工を施すようにしている。
【００１２】
前記第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄには、ＮＣ制御装置１１及び異常検出装置１が接続されている。ＮＣ制御装置１１は、第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄの位置情報を用いて主軸８とワーク１０との相対位置を検出しながら目標位置との偏差を逐次把握してフィードバック制御し、予め定められた移動経路（ＮＣデータ）に従って主軸８（回転工具９）とワーク１０とを相対移動させ、ワーク１０に対する加工処理を行うようにしている。
【００１３】
異常検出装置１は、第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄに供給される電力をそれぞれ検出する電力検出部１２と、表面パネル１３（ディスプレイ）を有し後述するマイコン部１４に接続されたＰＩＣ１５（パネル制御Ｉ／Ｆ）と、マイコン部１４からのデータ（検出値及び演算結果値など）を読出し可能に格納するコンパクトフラッシュ（登録商標）リードライト（以下、便宜上、演算結果値等記憶部という。）１６と、後述するモータ電流検出部２５とモータ３側の検出部との間に分岐接続された電源回路１７と、を備えている。
【００１４】
異常検出装置１は、さらに、ＮＣ制御装置１１からの信号（測定中信号）２０を入力する入力Ｉ／Ｆ（入力インターフェース）２１と、前記各モータ（第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄ）に対応して設けられた表示部２２Ａ〜２２Ｄ及び報知器２３Ａ〜２３Ｄにそれぞれ、マイコン部１４から出力される各モータ（第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄ）の負荷の状態を示す表示信号及び報知信号を伝達する出力Ｉ／Ｆ（出力インターフェース）２４と、前記マイコン部１４と、から大略構成されている。
【００１５】
電力検出部１２は、第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄにそれぞれ供給される電流（以下、モータ電流という。）を検出するモータ電流検出部２５と、各モータ（第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄ）にかかる電圧（以下、モータ電圧という。）を検出するモータ電圧検出部２６と、を有している。そして、電力検出部１２は、モータ電流及びモータ電圧の乗算によりモータ毎に電力値（以下、第１〜第４モータ対応電力値という）Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４を求めてマイコン部１４に出力する。
【００１６】
マイコン部１４は、図１に示すように、メイン処理部３０と、演算部３１と、判定部３２と、計時機能を有するＲＴＣ３３と、演算部３１等のワークエリアになる記憶部（便宜上、マイコン記憶部という。）３４と、を有し、後述する図３乃至図５のフローチャートに示す演算処理を行うようになっている。
演算部３１は、電力検出部１２から第１〜第４モータ対応電力値Ｗ１〜Ｗ４のそれぞれを所定制御周期毎にサンプリングし、それぞれ時系列的に並ぶｎ個の第１〜第４モータ対応電力値Ｗ１〜Ｗ４に対する平均値（第１〜第４モータ対応平均値）Ｈ１〜Ｈ４、及び標準偏差（第１〜第４モータ対応標準偏差値）Ｓ１〜Ｓ４を求める。
以下、適宜、第１〜第４モータ対応平均値Ｈ１〜Ｈ４をモータ対応平均値Ｈｃと総称し、第１〜第４モータ対応標準偏差値Ｓ１〜Ｓ４をモータ対応標準偏差値Ｓｃと総称する。
例えば、第３モータ対応平均値Ｈ３、第３モータ対応標準偏差Ｓ３は、それぞれ次の式（１）及び（２）により求めるようにしている。
【００１７】
Ｈ３＝（１／ｎ）×Σni=1（Ｗ３i） … … （１）
ただし、ｎ ：時系列的に並ぶ演算対象個数
【００１８】
Ｓ３＝√[[１／（ｎ−１）]×Σni=1（Ｗ３i−Ｈ３）2] … … （２）
ただし、Ｗ３i：時系列的に検出されるｎ個の第３モータ対応電力値Ｗ３のうちｉ番目の電力値。
【００１９】
演算部３１は、上述した第１〜第４モータ対応平均値Ｈ１〜Ｈ４（モータ対応平均値Ｈｃ）、及び第１〜第４モータ対応標準偏差値Ｓ１〜Ｓ４（モータ対応標準偏差値Ｓｃ）の算出を順次、時系列的に１個ずつずらして行うことにより、各モータ（第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄ）に対応する移動平均値（第１〜第４モータ対応移動平均値）ＨＶ１〜ＨＶ４（以下、適宜、モータ対応移動平均値ＨＶｃという。）、移動標準偏差（第１〜第４モータ対応移動標準偏差値）ＳＶ１〜ＳＶ４（以下、適宜、モータ対応移動平均値ＳＶｃという。）を得る。
【００２０】
演算部３１は、さらに、第１モータ対応電力値Ｗ１から第２モータ対応電力値Ｗ２を減算して第１・第２モータ相互間電力値Ｗ１２（＝Ｗ１−Ｗ２）を算出し、第１・第２モータ相互間電力値Ｗ１２を所定制御周期毎にサンプリングし、前記モータ対応電力値（例えば第１モータ対応電力値Ｗ１）の場合と同様に、時系列的に並ぶｎ個の第１・第２モータ相互間電力値Ｗ１２に対する平均値（第１・第２モータ相互間平均値）Ｈ１２、及び標準偏差（第１・第２モータ相互間標準偏差値Ｓ１２）を求めると共に、この算出を順次、時系列的に１個ずつずらして行うことにより、各モータに対応する移動平均値（第１・第２モータ相互間移動平均値）ＨＶ１２、移動標準偏差（第１・第２モータ相互間移動標準偏差値ＳＶ１２）を得る。
【００２１】
演算部３１は、第１、第２モータ対応電力値Ｗ１，Ｗ２の場合と同様に、第１、第３モータ対応電力値Ｗ１，Ｗ３、第１、第４モータ対応電力値Ｗ１，Ｗ４、第２、第３モータ対応電力値Ｗ２，Ｗ３、第２、第４モータ対応電力値Ｗ２，Ｗ４、第３、第４モータ対応電力値Ｗ３，Ｗ４に対しても、上述したのと同様に演算を行い、第１・第３モータ相互間、第１・第４モータ相互間、第２・第３モータ相互間、第２・第４モータ相互間、第３・第４モータ相互間平均値Ｈ１３，Ｈ１４，Ｈ２３，Ｈ２４，Ｈ３４（以下、適宜、第１・第２モータ相互間平均値Ｈ１２と合わせてモータ相互間平均値Ｈａｂという。）を算出する。
演算部３１は、モータ相互間平均値Ｈａｂの算出の場合と同様に、第１・第２モータ相互間、第１・第３モータ相互間、第１・第４モータ相互間、第２・第３モータ相互間、第２・第４モータ相互間、第３・第４モータ相互間標準偏差値Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ３４（以下、適宜、モータ相互間標準偏差値Ｓａｂと総称する。）を算出する。
【００２２】
演算部３１は、上述したのと同様に、モータ相互間平均値Ｈａｂの算出を順次、時系列的に１個ずつずらして行うことにより、モータ相互間移動平均値ＨＶａｂ（第１・第２モータ相互間、第１・第３モータ相互間、第１・第４モータ相互間、第２・第３モータ相互間、第２・第４モータ相互間、第３・第４モータ相互間移動平均値ＨＶ１２，ＨＶ１３，ＨＶ１４，ＨＶ２３，ＨＶ２４，ＨＶ３４）を得る。
同様にして、第１・第２モータ相互間移動標準偏差値ＳＶ１２（第１・第２モータ相互間、第１・第３モータ相互間、第１・第４モータ相互間、第２・第３モータ相互間、第２・第４モータ相互間、第３・第４モータ相互間移動標準偏差値ＳＶ１２，ＳＶ１３，ＳＶ１４，ＳＶ２３，ＳＶ２４，ＳＶ３４）を得る。
演算部３１は、上述したようにしてモータ対応平均値Ｈｃ、モータ対応標準偏差値Ｓｃ、モータ対応移動平均値ＨＶｃ、モータ対応移動標準偏差値ＳＶｃ、モータ相互間平均値Ｈａｂ、モータ相互間標準偏差値Ｓａｂ、モータ相互間移動平均値ＨＶａｂ、後述するモータ相互間移動標準偏差値ＳＶａｂを、所定制御周期で求めるようにしている。
【００２３】
モータ対応平均値Ｈｃ、モータ対応標準偏差値Ｓｃ、モータ相互間平均値Ｈａｂ及びモータ相互間標準偏差値Ｓａｂの算出例を図６の表及び式に示す。図６の表及び式は、第１、第２モータ対応電力値Ｗ１，Ｗ２について時系列的に５回検出した（ｎ＝５）場合に、第１、第２モータ対応平均値Ｈ１，Ｈ２、第１・第２モータ相互間平均値Ｈ１２、第１、第２モータ対応標準偏差値Ｓ１，Ｓ２及び第１・第２モータ相互間標準偏差値Ｓ１２を求めた例を示している。
【００２４】
また、予め、試作品を対象にした計測により第１〜第４モータ対応許容移動平均値ＫＨＶ１〜ＫＨＶ４（以下，適宜、モータ対応許容移動平均値ＫＨＶｃと総称する。）及びモータ相互間許容平均値ＫＨＶ１２，ＫＨＶ１３，ＫＨＶ１４，ＫＨＶ２３，ＫＨＶ２４，ＫＨＶ３４（以下，適宜、モータ相互間許容移動平均値ＫＨＶａｂと総称する。）が求められている。このモータ対応許容移動平均値ＫＨＶｃ及びモータ相互間許容移動平均値ＫＨＶａｂ（以下、適宜、許容移動平均値ＫＨＶTと総称する。）は、演算結果等記憶部１６に格納されている。
【００２５】
また同様に、上記計測により、第１〜第４モータ対応許容移動標準偏差ＫＳＶ１〜ＫＳＶ４（以下、適宜、モータ対応許容移動標準偏差値ＫＳＶｃと総称する。）及びモータ相互間許容移動標準偏差値ＫＳＶ１２，ＫＳＶ１３，ＫＳＶ１４，ＫＳＶ２３，ＫＳＶ２４，ＫＳＶ３４（以下，適宜、モータ相互間許容移動標準偏差値ＫＳＶａｂと総称する。）が求められている。このモータ対応許容移動標準偏差値ＫＳＶｃ及びモータ相互間許容移動標準偏差値ＫＳＶａｂ（以下、適宜、許容移動標準偏差値ＫＳＶTと総称する。）は、演算結果等記憶部１６に格納されている。
【００２６】
判定部３２は、上述したように所定制御周期で求められるモータ対応移動平均値ＨＶｃ、モータ対応移動標準偏差値ＳＶｃ、モータ相互間移動平均値ＨＶａｂ、モータ相互間移動標準偏差値ＳＶａｂを、所定制御周期毎に、それぞれ対応するモータ対応許容移動平均値ＫＨＶｃ、モータ対応許容移動標準偏差値ＫＳＶｃ、モータ相互間許容移動平均値ＫＨＶａｂ、モータ相互間許容移動標準偏差値ＫＳＶａｂと比較して，比較結果に応じて、装置の状態を判定するようにしている。
【００２７】
上述したように構成されるマイコン部１４の演算処理内容を、図３乃至図５に基づいて説明する。図３は、マイコン部１４が実行するメインルーチンを示す。図３において、マイコン部１４は、電源などの投入により演算処理を開始し（ステップＳＴ１）、まず、変数（測定値など）の初期化、表面パネル１２の初期画面の表示、ＲＴＣ３３からの日付、時刻の読込み、及び取得した日付、時刻のチェック、演算結果値等記憶部１６への日付、時刻の書込み、登録内容の読込みなどの処理を行う初期化処理サブルーチンを実行する（ステップＳＴ２）。
ステップＳＴ２に続いて、モード設定項目cDispModeが、「SETTEI」、「HOZON」、「MEASURE」、「HANTEI」のいずれであるかの判定を、順次実行する（ステップＳＴ３〜ＳＴ６）。
【００２８】
ステップＳＴ３でモード設定項目cDispModeが「SETTEI」である否かの判定を行い、ここでＮＯと判定するとステップＳＴ４に進んで、モード設定項目cDispModeが「HOZON」である否かの判定を行う。ステップＳＴ４でＮＯと判定すると、ステップＳＴ５に進んで、モード設定項目cDispModeが「MEASURE」である否かの判定を行う。ステップＳＴ５でＮＯと判定すると、ステップＳＴ６に進んで、モード設定項目cDispModeが「HANTEI」である否かの判定を行う。
【００２９】
ステップＳＴ３でＹＥＳと判定すると、許容移動平均値ＫＨＶT〔モータ対応許容移動平均値ＫＨＶｃ、モータ相互間許容移動平均値ＫＨＶａｂ〕、許容移動標準偏差値ＫＳＶT〔モータ対応許容移動標準偏差値ＫＳＶｃ、モータ相互間許容移動標準偏差値ＫＳＶａｂ〕の設定、時刻設定などを含む設定処理サブルーチンを実行する（ステップＳＴ７）。
ステップＳＴ４でＹＥＳと判定すると、保存モード処理サブルーチンに進んで、演算部３１で得た演算結果の演算結果値等記憶部１６への書込み処理等を実行する（ステップＳＴ８）。
【００３０】
ステップＳＴ５でＹＥＳと判定すると、測定モード処理サブルーチンを実行する（ステップＳＴ９）。
ステップＳＴ６でＹＥＳと判定すると、判定モード処理サブルーチンを実行する（ステップＳＴ１０）。
【００３１】
ステップＳＴ６でＮＯと判定するか、ステップＳＴ７〜ＳＴ１０の処理が終了すると、リセット信号がオン（ＯＮ）されているか否かの判定を行う（ステップＳＴ１１）。ステップＳＴ１１でＹＥＳと判定すると、第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄに対応して設けられた第１〜第４チャンネル（ＣＨ）の各ＮＧランプ５０（全ＣＨのＮＧランプ５０）を消灯させ（ステップＳＴ１２）、モード設定項目cDispModeが「ERROR」であるか否かの判定を行う（ステップＳ１３）。ステップＳ１３でＮＯである〔モード設定項目cDispModeは「ERROR」でない〕と判定すると、ステップＳＴ３に戻る。
【００３２】
ステップＳＴ１３でＹＥＳであると判定すると、ステップＳＴ１４でエラー表示（無限ループ）及びＮＧランプ５０の点灯を行い、オペレータにエラー発生を報知する。
ステップＳＴ１１でＮＯと判定すると、ステップＳＴ１３に進む。
【００３３】
測定モード処理サブルーチン（ステップＳＴ９）では、図４に示すように、検出データ（第１〜第４モータ対応電力値Ｗ１〜Ｗ４）を入力し（ステップＳＴ３１）、検出データに基づいて、モータ相互間電力値Ｗａｂ（第１・第２、第１・第３、第１・第４、第２・第３、第２・第４、第３・第４モータ相互間電力値Ｗ１２、Ｗ１３、Ｗ１４、Ｗ２３、Ｗ２４、Ｗ３４）を算出する（ステップＳＴ３２）。
【００３４】
ステップＳＴ３１、ＳＴ３２で得られたデータに基づいて、第１〜第４モータ対応平均値Ｈ１〜Ｈ４（Ｈｃ）、モータ相互間平均値Ｈａｂ、第１〜第４モータ対応標準偏差値Ｓ１〜Ｓ４、及びモータ相互間標準偏差値Ｓａｂを算出し（ステップＳＴ３３）、図３のメインルーチンに戻る。そして、ステップＳＴ３３が制御周期毎に実行されることにより、第１〜第４モータ対応移動平均値ＨＶ１〜ＨＶ４（ＨＶｃ）、第１〜第４モータ対応移動標準偏差値ＳＶ１〜ＳＶ４（ＳＶｃ）、モータ相互間移動平均値ＨＶａｂ、及びモータ相互間移動標準偏差値ＳＶａｂを得る。そして、これら演算結果は、演算結果等記憶部１６に格納される。
【００３５】
判定モード処理サブルーチン（ステップＳＴ１０）では、図５に示すように、第１〜第４モータ対応移動平均値ＨＶ１〜ＨＶ４（ＨＶｃ）をモータ対応許容移動平均値ＫＨＶｃと比較し、かつ第１〜第４モータ対応移動標準偏差値ＳＶ１〜ＳＶ４をモータ対応許容移動標準偏差値ＫＳＶｃを比較し、第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄ側の負荷状態が良好であるか否かの判定を行う良否を判定する（ステップＳＴ４１）。
【００３６】
ステップＳＴ４１で良好と判定すると、モータ相互間移動平均値ＨＶａｂをモータ相互間許容移動平均値ＫＨＶａｂと比較し、かつモータ相互間移動標準偏差値ＳＶａｂをモータ相互間許容移動標準偏差値ＫＳＶａｂと比較することにより、各モータ（第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄ）の負荷による他の負荷への影響を含む装置全体の状態が良好であるか否かの判定を行う（ステップＳＴ４２）。ステップＳＴ４２で良好と判定すると、図３のメインルーチンに戻る。
ステップＳＴ４１又はＳＴ４２で不良と判定すると、第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄに対応した負荷状態又は装置全体の状態が不良であるとして、その旨を表面パネル１３に表示させ、かつ報知器２３Ａ〜２３Ｄに報知させ（ステップＳＴ４３）、オペレータに不良状態の発生を知らせ、処理を終了する。
【００３７】
上述したように構成された工作機械用異常検出装置１の作用を以下に説明する。
一般に工作機械においては、上述したように工具のワークに対する加工状態（切れ味）の鈍化に伴い、工具を駆動するモータへの供給電力（大きさなど）が変化することになり、この供給電力の大きさを基準値と比較することにより、工具の状態が不良になったどうかを把握する（換言すれば異常判定を行う）ことが可能である。この場合、供給電力を所定制御周期でサンプリングして移動標準偏差を求め、その移動標準偏差を基準移動標準偏差と比較することにより、前記異常判定の精度向上を図ることができる。
【００３８】
そして、本実施の形態は、上述したように、第１モータ対応移動平均値ＨＶ１を第１モータ対応許容移動平均値ＫＨＶ１と比較し、かつ、第１モータ対応移動標準偏差値ＳＶ１を第１モータ対応許容移動標準偏差値ＫＳＶ１と比較して判定を行うが、この判定により、第１モータ３Ａに対応する負荷側に相当する回転工具９の異常判定を行うことができるものになっている。
また、同様にして、第２〜第４モータ対応移動平均値ＨＶ２〜ＨＶ４を、第２〜第４モータ対応許容移動平均値ＫＨＶ２〜ＫＨＶ４と比較し、かつ、第２〜第４モータ対応移動標準偏差値ＳＶ２〜ＳＶ４を第２〜第４モータ対応許容移動標準偏差値ＫＳＶ２〜ＫＳＶ４と比較して判定を行っており、この判定により、第２〜第４モータ３Ｄに対応する負荷側に相当する送りねじ機構７Ｂ，７Ｃ，７Ｄの軸受などの異常判定を行うことができる。
【００３９】
また、工作機械２において、モータに駆動される各要素（例えば工具、送りねじ機構７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ）は、各要素に対応するモータのみの供給電力に影響するものではなく、他のモータの供給電力にも影響する。このため、上述したように第１〜第４モータ対応移動平均値ＨＶ１〜ＨＶ４を、第１〜第４モータ対応許容移動平均値ＫＨＶ１〜ＫＨＶ４と比較し、かつ、第１〜第４モータ対応移動標準偏差値ＳＶ１〜ＳＶ４を第１〜第４モータ対応許容移動標準偏差値ＫＳＶ１〜ＫＳＶ４と比較して判定するのみでは、第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄに対応する負荷側の異常状態の判定としては、精度上、十分ではなく、装置全体として異常検出を行う上で改善の余地がある。
【００４０】
そして、本実施の形態では、モータ相互間移動平均値ＨＶａｂをモータ相互間許容移動平均値ＫＨＶａｂと比較し、かつ、モータ相互間移動標準偏差値ＳＶａｂをモータ相互間許容移動標準偏差値ＫＳＶａｂと比較し、比較結果に応じて、装置の状態を判定する。このため、各モータ（第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄ）に対応する負荷の変化が他のモータに変化を及ぼす場合にもこのような状態変化を把握することが可能になる。このため、第１〜第４モータ対応移動平均値ＨＶ１〜ＨＶ４及び第１〜第４モータ対応移動標準偏差値ＳＶ１〜ＳＶ４のみを用いて異常判定を行なう場合に比して、第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄの各負荷間の影響が反映された状態で異常検出を行えることになり、検出精度の向上を図ることができると共に、各負荷間の影響が反映された状態で異常検出できる分、検出範囲が広いものになる。
【００４１】
上記実施の形態では、モータ相互間移動平均値、移動標準偏差として、モータ相互間移動平均値ＨＶａｂ（第１・第２モータ相互間、第１・第３モータ相互間、第１・第４モータ相互間、第２・第３モータ相互間、第２・第４モータ相互間、第３・第４モータ相互間移動平均値ＨＶ１２，ＨＶ１３，ＨＶ１４，ＨＶ２３，ＨＶ２４，ＨＶ３４）及びモータ相互間移動標準偏差値Ｓａｂ（第１・第２モータ相互間、第１・第３モータ相互間、第１・第４モータ相互間、第２・第３モータ相互間、第２・第４モータ相互間、第３・第４モータ相互間移動標準偏差値ＳＶ１２，ＳＶ１３，ＳＶ１４，ＳＶ２３，ＳＶ２４，ＳＶ３４）を用いている。なお、本発明はこれに限らず、上記に代えて、主軸８側からの影響を比較的大きく受ける第１・第２モータ相互間、第１・第３モータ相互間、第１・第４モータ相互間移動平均値ＨＶ１２，ＨＶ１３，ＨＶ１４、及び第１・第２モータ相互間、第１・第３モータ相互間、第１・第４モータ相互間移動標準偏差値ＳＶ１２，ＳＶ１３，ＳＶ１４を用いて異常検出を行うようにしてもよい。このように構成することにより、演算部３１の演算の簡素化を図って異常状態を把握することが可能である。
【００４２】
なお、上記実施の形態において、許容移動平均値ＫＨＶT及び許容移動標準偏差値ＫＳＶTは、下限値及び上限値で範囲指定して定める（例えば下限値αで上限値βとした許容移動平均値ＫＨＶT）ようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る工作機械用異常検出装置を模式的に示す機能ブロック図である。
【図２】図１の工作機械用異常検出装置が用いられる工作機械を模式的に示す斜視図を示すフローチャートである。
【図３】図１のマイコン部の演算処理内容のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図４】図３の測定モード処理を示すフローチャートである。
【図５】図３の判定モード処理を示すフローチャートである。
【図６】図１の演算部が実行するモータ対応平均値、モータ相互間平均値、モータ対応標準偏差値及びモータ相互間標準偏差値の算出の具体例を表形式で示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…異常検出装置、２…工作機械、３Ａ〜３Ｄ…第１〜第４モータ、１４…マイコン部、３１…演算部（移動平均値・移動標準偏差算出手段）、３２…判定部（判定手段）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数台のモータを用いたＮＣ工作機械などの工作機械用の異常検出装置及び異常検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械に対する異常検出装置の一例として、特許文献１に示される装置がある。
この異常検出装置は、ワークに加工を施すための工具を主軸に保持し、この主軸を回転駆動するための主軸モータに流れる電流を所定時間毎に測定し、その平均値を算出し、さらにこの算出した平均値の標準偏差を求め、その平均値及び標準偏差をそれぞれのしきい値と比較して、工具異常の判定を行うようにしている。
【０００３】
また、故障診断装置の例として、非特許文献１に示される装置がある。
この装置は、工具の刃先の劣化（摩耗）程度の把握を、主軸モータの電力値と共に、電力値の標準偏差を用いて行うようにしている。
【特許文献１】特開平１０−１４６７４０号公報
【非特許文献１】「電力診断による故障予知技術の確立」（日野 功司、岡本 渉 著 プラントメンテナンス協会発行「Plant Engineer」 Mar.2003 第21〜23頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、工作機械では、工具の摩耗し異常状態になった場合、その影響はこの工具を作動させるモータの電力値に変化を及ぼす一方，同時に他軸のモータ（例えばＸ軸テーブル駆動用モータ）にも影響を及ぼす。また，同様に、前記Ｘ軸テーブルを駆動するために設けられる送りねじ機構の軸受の摩耗が当該Ｘ軸テーブル駆動用モータの電力に影響するのみならず、例えば工具を作動させるモータを含む他のモータの電力にも影響することになる。
しかしながら、特許文献１の装置は、主軸モータに流れる電流のみを用いて、工具異常の判定を行うようにしている。このため、他のモータの負荷の影響が考慮されておらず、その分、検出精度が劣っているものになっていた。このことは、非特許文献１の装置についても、同様に言えることである。
【０００５】
また、工作機械では、工具単独のように負荷毎の異常検出に留まらず、装置全体として幅広く異常検出を図ることが望まれている。しかしながら、上述したように他のモータの負荷の影響が考慮されていない特許文献１又は非特許文献１の装置では、これら装置を複数備えても、装置全体としての異常検出を精度高く行うことは難しく、改善が求められているというのが実情であった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、装置全体としての異常検出を精度高く行うことができる工作機械用異常検出装置及び異常検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、工具のワークに対する作動及び前記工具及び前記ワークの移動を行う複数個のモータを有する工作機械用の異常検出装置であって、前記複数個のモータの各電力値であるモータ対応電力値について所定数個、時系列的に順次サンプリングしてモータ対応移動平均値とモータ対応移動標準偏差を求めると共に、前記複数個のモータ相互間の電力値の差分値であるモータ相互間電力値について所定数個、時系列的に順次サンプリングしてモータ相互間移動平均値とモータ相互間移動標準偏差を求める移動平均値・移動標準偏差算出手段と、前記モータ対応移動平均値とモータ対応移動標準偏差及びモータ相互間移動平均値とモータ相互間移動標準偏差を、予め設定された前記複数個のモータ毎のモータ対応許容移動平均値とモータ対応許容移動標準偏差、前記相互のモータに対応するモータ相互間許容移動平均値とモータ相互間許容移動標準偏差とそれぞれ比較し、その比較結果に基づいて装置状態の判定を行う判定手段と、を備えたことを特徴する。
【０００８】
請求項２記載の発明は、工具のワークに対する作動及び前記工具の移動を行う複数個のモータを有する工作機械に対する異常検出方法であって、前記複数個のモータの各電力値であるモータ対応電力値について所定数個、時系列的に順次サンプリングしてモータ対応移動平均値とモータ対応移動標準偏差を求め、前記複数個のモータ相互間の電力値の差分値であるモータ相互間電力値について所定数個、時系列的に順次サンプリングしてモータ相互間移動平均値とモータ相互間移動標準偏差を求め、前記モータ対応移動平均値とモータ対応移動標準偏差及びモータ相互間移動平均値とモータ相互間移動標準偏差を、予め設定された前記複数個のモータ毎のモータ対応許容移動平均値、前記複数個のモータ毎のモータ対応許容移動標準偏差、前記相互のモータに対応するモータ相互間許容移動平均値、及び前記相互のモータに対応するモータ相互間許容移動標準偏差と比較し、その比較結果に基づいて装置状態の判定を行うことを特徴する。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１又は２記載の発明によれば、モータ対応電力値から得られるモータ対応移動平均値及びモータ対応移動標準偏差に加えて、モータ相互間電力値から得られるモータ相互間移動平均値及びモータ相互間移動標準偏差を用いて装置全体の異常検出を行う。モータ対応移動平均値及びモータ対応移動標準偏差では、その検出範囲が各モータに対応する負荷に制約されてしまうが、モータ相互間移動平均値及びモータ相互間移動標準偏差値を用いることにより、各モータの負荷相互間の影響を把握することができ、その分、検出精度の向上及び検出範囲の拡大を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態に係る工作機械用異常検出装置を図面に基づいて説明する。
図１及び図２において、工作機械用異常検出装置（以下、異常検出装置という。）１は工作機械２に用いられており、後述する第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄに対応する各負荷のみならず、工作機械２全体に対する異常検出を行うようにしている。
工作機械２は、Ｘ軸テーブル４、Ｙ軸テーブル５及びＺ軸テーブル６を有している。Ｘ軸テーブル４、Ｙ軸テーブル５及びＺ軸テーブル６は、それぞれに対応して設けられたＸ軸テーブル４用のサーボモータ（以下、第２モータという。）３Ｂ、Ｙ軸用のサーボモータ（以下、第３モータという。）３Ｃ及びＺ軸テーブル６用のサーボモータ（以下、第４モータという。）３Ｄによりそれぞれ送りねじ機構７Ｂ，７Ｃ，７Ｄを介してＸ軸方向、Ｘ軸方向と直角なＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と直角なＺ軸方向へ移動可能となっている。
【００１１】
Ｙ軸テーブル５には、Ｚ軸方向と平行に後述する主軸用のサーボモータ（以下、第１モータという。）第１モータ３Ａが配設され、そのロータである主軸８に回転工具９が取り付けられている。Ｚ軸テーブル６にはワーク１０が保持されている。そして、工作機械２は、ワーク１０に対する回転工具９の作動によりワーク１０に加工を施すようにしている。
【００１２】
前記第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄには、ＮＣ制御装置１１及び異常検出装置１が接続されている。ＮＣ制御装置１１は、第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄの位置情報を用いて主軸８とワーク１０との相対位置を検出しながら目標位置との偏差を逐次把握してフィードバック制御し、予め定められた移動経路（ＮＣデータ）に従って主軸８（回転工具９）とワーク１０とを相対移動させ、ワーク１０に対する加工処理を行うようにしている。
【００１３】
異常検出装置１は、第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄに供給される電力をそれぞれ検出する電力検出部１２と、表面パネル１３（ディスプレイ）を有し後述するマイコン部１４に接続されたＰＩＣ１５（パネル制御Ｉ／Ｆ）と、マイコン部１４からのデータ（検出値及び演算結果値など）を読出し可能に格納するコンパクトフラッシュ（登録商標）リードライト（以下、便宜上、演算結果値等記憶部という。）１６と、後述するモータ電流検出部２５とモータ３側の検出部との間に分岐接続された電源回路１７と、を備えている。
【００１４】
異常検出装置１は、さらに、ＮＣ制御装置１１からの信号（測定中信号）２０を入力する入力Ｉ／Ｆ（入力インターフェース）２１と、前記各モータ（第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄ）に対応して設けられた表示部２２Ａ〜２２Ｄ及び報知器２３Ａ〜２３Ｄにそれぞれ、マイコン部１４から出力される各モータ（第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄ）の負荷の状態を示す表示信号及び報知信号を伝達する出力Ｉ／Ｆ（出力インターフェース）２４と、前記マイコン部１４と、から大略構成されている。
【００１５】
電力検出部１２は、第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄにそれぞれ供給される電流（以下、モータ電流という。）を検出するモータ電流検出部２５と、各モータ（第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄ）にかかる電圧（以下、モータ電圧という。）を検出するモータ電圧検出部２６と、を有している。そして、電力検出部１２は、モータ電流及びモータ電圧の乗算によりモータ毎に電力値（以下、第１〜第４モータ対応電力値という）Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４を求めてマイコン部１４に出力する。
【００１６】
マイコン部１４は、図１に示すように、メイン処理部３０と、演算部３１と、判定部３２と、計時機能を有するＲＴＣ３３と、演算部３１等のワークエリアになる記憶部（便宜上、マイコン記憶部という。）３４と、を有し、後述する図３乃至図５のフローチャートに示す演算処理を行うようになっている。
演算部３１は、電力検出部１２から第１〜第４モータ対応電力値Ｗ１〜Ｗ４のそれぞれを所定制御周期毎にサンプリングし、それぞれ時系列的に並ぶｎ個の第１〜第４モータ対応電力値Ｗ１〜Ｗ４に対する平均値（第１〜第４モータ対応平均値）Ｈ１〜Ｈ４、及び標準偏差（第１〜第４モータ対応標準偏差値）Ｓ１〜Ｓ４を求める。
以下、適宜、第１〜第４モータ対応平均値Ｈ１〜Ｈ４をモータ対応平均値Ｈｃと総称し、第１〜第４モータ対応標準偏差値Ｓ１〜Ｓ４をモータ対応標準偏差値Ｓｃと総称する。
例えば、第３モータ対応平均値Ｈ３、第３モータ対応標準偏差Ｓ３は、それぞれ次の式（１）及び（２）により求めるようにしている。
【００１７】
Ｈ３＝（１／ｎ）×Σni=1（Ｗ３i） … … （１）
ただし、ｎ ：時系列的に並ぶ演算対象個数
【００１８】
Ｓ３＝√[[１／（ｎ−１）]×Σni=1（Ｗ３i−Ｈ３）2] … … （２）
ただし、Ｗ３i：時系列的に検出されるｎ個の第３モータ対応電力値Ｗ３のうちｉ番目の電力値。
【００１９】
演算部３１は、上述した第１〜第４モータ対応平均値Ｈ１〜Ｈ４（モータ対応平均値Ｈｃ）、及び第１〜第４モータ対応標準偏差値Ｓ１〜Ｓ４（モータ対応標準偏差値Ｓｃ）の算出を順次、時系列的に１個ずつずらして行うことにより、各モータ（第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄ）に対応する移動平均値（第１〜第４モータ対応移動平均値）ＨＶ１〜ＨＶ４（以下、適宜、モータ対応移動平均値ＨＶｃという。）、移動標準偏差（第１〜第４モータ対応移動標準偏差値）ＳＶ１〜ＳＶ４（以下、適宜、モータ対応移動平均値ＳＶｃという。）を得る。
【００２０】
演算部３１は、さらに、第１モータ対応電力値Ｗ１から第２モータ対応電力値Ｗ２を減算して第１・第２モータ相互間電力値Ｗ１２（＝Ｗ１−Ｗ２）を算出し、第１・第２モータ相互間電力値Ｗ１２を所定制御周期毎にサンプリングし、前記モータ対応電力値（例えば第１モータ対応電力値Ｗ１）の場合と同様に、時系列的に並ぶｎ個の第１・第２モータ相互間電力値Ｗ１２に対する平均値（第１・第２モータ相互間平均値）Ｈ１２、及び標準偏差（第１・第２モータ相互間標準偏差値Ｓ１２）を求めると共に、この算出を順次、時系列的に１個ずつずらして行うことにより、各モータに対応する移動平均値（第１・第２モータ相互間移動平均値）ＨＶ１２、移動標準偏差（第１・第２モータ相互間移動標準偏差値ＳＶ１２）を得る。
【００２１】
演算部３１は、第１、第２モータ対応電力値Ｗ１，Ｗ２の場合と同様に、第１、第３モータ対応電力値Ｗ１，Ｗ３、第１、第４モータ対応電力値Ｗ１，Ｗ４、第２、第３モータ対応電力値Ｗ２，Ｗ３、第２、第４モータ対応電力値Ｗ２，Ｗ４、第３、第４モータ対応電力値Ｗ３，Ｗ４に対しても、上述したのと同様に演算を行い、第１・第３モータ相互間、第１・第４モータ相互間、第２・第３モータ相互間、第２・第４モータ相互間、第３・第４モータ相互間平均値Ｈ１３，Ｈ１４，Ｈ２３，Ｈ２４，Ｈ３４（以下、適宜、第１・第２モータ相互間平均値Ｈ１２と合わせてモータ相互間平均値Ｈａｂという。）を算出する。
演算部３１は、モータ相互間平均値Ｈａｂの算出の場合と同様に、第１・第２モータ相互間、第１・第３モータ相互間、第１・第４モータ相互間、第２・第３モータ相互間、第２・第４モータ相互間、第３・第４モータ相互間標準偏差値Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ３４（以下、適宜、モータ相互間標準偏差値Ｓａｂと総称する。）を算出する。
【００２２】
演算部３１は、上述したのと同様に、モータ相互間平均値Ｈａｂの算出を順次、時系列的に１個ずつずらして行うことにより、モータ相互間移動平均値ＨＶａｂ（第１・第２モータ相互間、第１・第３モータ相互間、第１・第４モータ相互間、第２・第３モータ相互間、第２・第４モータ相互間、第３・第４モータ相互間移動平均値ＨＶ１２，ＨＶ１３，ＨＶ１４，ＨＶ２３，ＨＶ２４，ＨＶ３４）を得る。
同様にして、第１・第２モータ相互間移動標準偏差値ＳＶ１２（第１・第２モータ相互間、第１・第３モータ相互間、第１・第４モータ相互間、第２・第３モータ相互間、第２・第４モータ相互間、第３・第４モータ相互間移動標準偏差値ＳＶ１２，ＳＶ１３，ＳＶ１４，ＳＶ２３，ＳＶ２４，ＳＶ３４）を得る。
演算部３１は、上述したようにしてモータ対応平均値Ｈｃ、モータ対応標準偏差値Ｓｃ、モータ対応移動平均値ＨＶｃ、モータ対応移動標準偏差値ＳＶｃ、モータ相互間平均値Ｈａｂ、モータ相互間標準偏差値Ｓａｂ、モータ相互間移動平均値ＨＶａｂ、後述するモータ相互間移動標準偏差値ＳＶａｂを、所定制御周期で求めるようにしている。
【００２３】
モータ対応平均値Ｈｃ、モータ対応標準偏差値Ｓｃ、モータ相互間平均値Ｈａｂ及びモータ相互間標準偏差値Ｓａｂの算出例を図６の表及び式に示す。図６の表及び式は、第１、第２モータ対応電力値Ｗ１，Ｗ２について時系列的に５回検出した（ｎ＝５）場合に、第１、第２モータ対応平均値Ｈ１，Ｈ２、第１・第２モータ相互間平均値Ｈ１２、第１、第２モータ対応標準偏差値Ｓ１，Ｓ２及び第１・第２モータ相互間標準偏差値Ｓ１２を求めた例を示している。
【００２４】
また、予め、試作品を対象にした計測により第１〜第４モータ対応許容移動平均値ＫＨＶ１〜ＫＨＶ４（以下，適宜、モータ対応許容移動平均値ＫＨＶｃと総称する。）及びモータ相互間許容平均値ＫＨＶ１２，ＫＨＶ１３，ＫＨＶ１４，ＫＨＶ２３，ＫＨＶ２４，ＫＨＶ３４（以下，適宜、モータ相互間許容移動平均値ＫＨＶａｂと総称する。）が求められている。このモータ対応許容移動平均値ＫＨＶｃ及びモータ相互間許容移動平均値ＫＨＶａｂ（以下、適宜、許容移動平均値ＫＨＶTと総称する。）は、演算結果等記憶部１６に格納されている。
【００２５】
また同様に、上記計測により、第１〜第４モータ対応許容移動標準偏差ＫＳＶ１〜ＫＳＶ４（以下、適宜、モータ対応許容移動標準偏差値ＫＳＶｃと総称する。）及びモータ相互間許容移動標準偏差値ＫＳＶ１２，ＫＳＶ１３，ＫＳＶ１４，ＫＳＶ２３，ＫＳＶ２４，ＫＳＶ３４（以下，適宜、モータ相互間許容移動標準偏差値ＫＳＶａｂと総称する。）が求められている。このモータ対応許容移動標準偏差値ＫＳＶｃ及びモータ相互間許容移動標準偏差値ＫＳＶａｂ（以下、適宜、許容移動標準偏差値ＫＳＶTと総称する。）は、演算結果等記憶部１６に格納されている。
【００２６】
判定部３２は、上述したように所定制御周期で求められるモータ対応移動平均値ＨＶｃ、モータ対応移動標準偏差値ＳＶｃ、モータ相互間移動平均値ＨＶａｂ、モータ相互間移動標準偏差値ＳＶａｂを、所定制御周期毎に、それぞれ対応するモータ対応許容移動平均値ＫＨＶｃ、モータ対応許容移動標準偏差値ＫＳＶｃ、モータ相互間許容移動平均値ＫＨＶａｂ、モータ相互間許容移動標準偏差値ＫＳＶａｂと比較して，比較結果に応じて、装置の状態を判定するようにしている。
【００２７】
上述したように構成されるマイコン部１４の演算処理内容を、図３乃至図５に基づいて説明する。図３は、マイコン部１４が実行するメインルーチンを示す。図３において、マイコン部１４は、電源などの投入により演算処理を開始し（ステップＳＴ１）、まず、変数（測定値など）の初期化、表面パネル１２の初期画面の表示、ＲＴＣ３３からの日付、時刻の読込み、及び取得した日付、時刻のチェック、演算結果値等記憶部１６への日付、時刻の書込み、登録内容の読込みなどの処理を行う初期化処理サブルーチンを実行する（ステップＳＴ２）。
ステップＳＴ２に続いて、モード設定項目cDispModeが、「SETTEI」、「HOZON」、「MEASURE」、「HANTEI」のいずれであるかの判定を、順次実行する（ステップＳＴ３〜ＳＴ６）。
【００２８】
ステップＳＴ３でモード設定項目cDispModeが「SETTEI」である否かの判定を行い、ここでＮＯと判定するとステップＳＴ４に進んで、モード設定項目cDispModeが「HOZON」である否かの判定を行う。ステップＳＴ４でＮＯと判定すると、ステップＳＴ５に進んで、モード設定項目cDispModeが「MEASURE」である否かの判定を行う。ステップＳＴ５でＮＯと判定すると、ステップＳＴ６に進んで、モード設定項目cDispModeが「HANTEI」である否かの判定を行う。
【００２９】
ステップＳＴ３でＹＥＳと判定すると、許容移動平均値ＫＨＶT〔モータ対応許容移動平均値ＫＨＶｃ、モータ相互間許容移動平均値ＫＨＶａｂ〕、許容移動標準偏差値ＫＳＶT〔モータ対応許容移動標準偏差値ＫＳＶｃ、モータ相互間許容移動標準偏差値ＫＳＶａｂ〕の設定、時刻設定などを含む設定処理サブルーチンを実行する（ステップＳＴ７）。
ステップＳＴ４でＹＥＳと判定すると、保存モード処理サブルーチンに進んで、演算部３１で得た演算結果の演算結果値等記憶部１６への書込み処理等を実行する（ステップＳＴ８）。
【００３０】
ステップＳＴ５でＹＥＳと判定すると、測定モード処理サブルーチンを実行する（ステップＳＴ９）。
ステップＳＴ６でＹＥＳと判定すると、判定モード処理サブルーチンを実行する（ステップＳＴ１０）。
【００３１】
ステップＳＴ６でＮＯと判定するか、ステップＳＴ７〜ＳＴ１０の処理が終了すると、リセット信号がオン（ＯＮ）されているか否かの判定を行う（ステップＳＴ１１）。ステップＳＴ１１でＹＥＳと判定すると、第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄに対応して設けられた第１〜第４チャンネル（ＣＨ）の各ＮＧランプ５０（全ＣＨのＮＧランプ５０）を消灯させ（ステップＳＴ１２）、モード設定項目cDispModeが「ERROR」であるか否かの判定を行う（ステップＳ１３）。ステップＳ１３でＮＯである〔モード設定項目cDispModeは「ERROR」でない〕と判定すると、ステップＳＴ３に戻る。
【００３２】
ステップＳＴ１３でＹＥＳであると判定すると、ステップＳＴ１４でエラー表示（無限ループ）及びＮＧランプ５０の点灯を行い、オペレータにエラー発生を報知する。
ステップＳＴ１１でＮＯと判定すると、ステップＳＴ１３に進む。
【００３３】
測定モード処理サブルーチン（ステップＳＴ９）では、図４に示すように、検出データ（第１〜第４モータ対応電力値Ｗ１〜Ｗ４）を入力し（ステップＳＴ３１）、検出データに基づいて、モータ相互間電力値Ｗａｂ（第１・第２、第１・第３、第１・第４、第２・第３、第２・第４、第３・第４モータ相互間電力値Ｗ１２、Ｗ１３、Ｗ１４、Ｗ２３、Ｗ２４、Ｗ３４）を算出する（ステップＳＴ３２）。
【００３４】
ステップＳＴ３１、ＳＴ３２で得られたデータに基づいて、第１〜第４モータ対応平均値Ｈ１〜Ｈ４（Ｈｃ）、モータ相互間平均値Ｈａｂ、第１〜第４モータ対応標準偏差値Ｓ１〜Ｓ４、及びモータ相互間標準偏差値Ｓａｂを算出し（ステップＳＴ３３）、図３のメインルーチンに戻る。そして、ステップＳＴ３３が制御周期毎に実行されることにより、第１〜第４モータ対応移動平均値ＨＶ１〜ＨＶ４（ＨＶｃ）、第１〜第４モータ対応移動標準偏差値ＳＶ１〜ＳＶ４（ＳＶｃ）、モータ相互間移動平均値ＨＶａｂ、及びモータ相互間移動標準偏差値ＳＶａｂを得る。そして、これら演算結果は、演算結果等記憶部１６に格納される。
【００３５】
判定モード処理サブルーチン（ステップＳＴ１０）では、図５に示すように、第１〜第４モータ対応移動平均値ＨＶ１〜ＨＶ４（ＨＶｃ）をモータ対応許容移動平均値ＫＨＶｃと比較し、かつ第１〜第４モータ対応移動標準偏差値ＳＶ１〜ＳＶ４をモータ対応許容移動標準偏差値ＫＳＶｃを比較し、第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄ側の負荷状態が良好であるか否かの判定を行う良否を判定する（ステップＳＴ４１）。
【００３６】
ステップＳＴ４１で良好と判定すると、モータ相互間移動平均値ＨＶａｂをモータ相互間許容移動平均値ＫＨＶａｂと比較し、かつモータ相互間移動標準偏差値ＳＶａｂをモータ相互間許容移動標準偏差値ＫＳＶａｂと比較することにより、各モータ（第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄ）の負荷による他の負荷への影響を含む装置全体の状態が良好であるか否かの判定を行う（ステップＳＴ４２）。ステップＳＴ４２で良好と判定すると、図３のメインルーチンに戻る。
ステップＳＴ４１又はＳＴ４２で不良と判定すると、第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄに対応した負荷状態又は装置全体の状態が不良であるとして、その旨を表面パネル１３に表示させ、かつ報知器２３Ａ〜２３Ｄに報知させ（ステップＳＴ４３）、オペレータに不良状態の発生を知らせ、処理を終了する。
【００３７】
上述したように構成された工作機械用異常検出装置１の作用を以下に説明する。
一般に工作機械においては、上述したように工具のワークに対する加工状態（切れ味）の鈍化に伴い、工具を駆動するモータへの供給電力（大きさなど）が変化することになり、この供給電力の大きさを基準値と比較することにより、工具の状態が不良になったどうかを把握する（換言すれば異常判定を行う）ことが可能である。この場合、供給電力を所定制御周期でサンプリングして移動標準偏差を求め、その移動標準偏差を基準移動標準偏差と比較することにより、前記異常判定の精度向上を図ることができる。
【００３８】
そして、本実施の形態は、上述したように、第１モータ対応移動平均値ＨＶ１を第１モータ対応許容移動平均値ＫＨＶ１と比較し、かつ、第１モータ対応移動標準偏差値ＳＶ１を第１モータ対応許容移動標準偏差値ＫＳＶ１と比較して判定を行うが、この判定により、第１モータ３Ａに対応する負荷側に相当する回転工具９の異常判定を行うことができるものになっている。
また、同様にして、第２〜第４モータ対応移動平均値ＨＶ２〜ＨＶ４を、第２〜第４モータ対応許容移動平均値ＫＨＶ２〜ＫＨＶ４と比較し、かつ、第２〜第４モータ対応移動標準偏差値ＳＶ２〜ＳＶ４を第２〜第４モータ対応許容移動標準偏差値ＫＳＶ２〜ＫＳＶ４と比較して判定を行っており、この判定により、第２〜第４モータ３Ｄに対応する負荷側に相当する送りねじ機構７Ｂ，７Ｃ，７Ｄの軸受などの異常判定を行うことができる。
【００３９】
また、工作機械２において、モータに駆動される各要素（例えば工具、送りねじ機構７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ）は、各要素に対応するモータのみの供給電力に影響するものではなく、他のモータの供給電力にも影響する。このため、上述したように第１〜第４モータ対応移動平均値ＨＶ１〜ＨＶ４を、第１〜第４モータ対応許容移動平均値ＫＨＶ１〜ＫＨＶ４と比較し、かつ、第１〜第４モータ対応移動標準偏差値ＳＶ１〜ＳＶ４を第１〜第４モータ対応許容移動標準偏差値ＫＳＶ１〜ＫＳＶ４と比較して判定するのみでは、第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄに対応する負荷側の異常状態の判定としては、精度上、十分ではなく、装置全体として異常検出を行う上で改善の余地がある。
【００４０】
そして、本実施の形態では、モータ相互間移動平均値ＨＶａｂをモータ相互間許容移動平均値ＫＨＶａｂと比較し、かつ、モータ相互間移動標準偏差値ＳＶａｂをモータ相互間許容移動標準偏差値ＫＳＶａｂと比較し、比較結果に応じて、装置の状態を判定する。このため、各モータ（第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄ）に対応する負荷の変化が他のモータに変化を及ぼす場合にもこのような状態変化を把握することが可能になる。このため、第１〜第４モータ対応移動平均値ＨＶ１〜ＨＶ４及び第１〜第４モータ対応移動標準偏差値ＳＶ１〜ＳＶ４のみを用いて異常判定を行なう場合に比して、第１〜第４モータ３Ａ〜３Ｄの各負荷間の影響が反映された状態で異常検出を行えることになり、検出精度の向上を図ることができると共に、各負荷間の影響が反映された状態で異常検出できる分、検出範囲が広いものになる。
【００４１】
上記実施の形態では、モータ相互間移動平均値、移動標準偏差として、モータ相互間移動平均値ＨＶａｂ（第１・第２モータ相互間、第１・第３モータ相互間、第１・第４モータ相互間、第２・第３モータ相互間、第２・第４モータ相互間、第３・第４モータ相互間移動平均値ＨＶ１２，ＨＶ１３，ＨＶ１４，ＨＶ２３，ＨＶ２４，ＨＶ３４）及びモータ相互間移動標準偏差値Ｓａｂ（第１・第２モータ相互間、第１・第３モータ相互間、第１・第４モータ相互間、第２・第３モータ相互間、第２・第４モータ相互間、第３・第４モータ相互間移動標準偏差値ＳＶ１２，ＳＶ１３，ＳＶ１４，ＳＶ２３，ＳＶ２４，ＳＶ３４）を用いている。なお、本発明はこれに限らず、上記に代えて、主軸８側からの影響を比較的大きく受ける第１・第２モータ相互間、第１・第３モータ相互間、第１・第４モータ相互間移動平均値ＨＶ１２，ＨＶ１３，ＨＶ１４、及び第１・第２モータ相互間、第１・第３モータ相互間、第１・第４モータ相互間移動標準偏差値ＳＶ１２，ＳＶ１３，ＳＶ１４を用いて異常検出を行うようにしてもよい。このように構成することにより、演算部３１の演算の簡素化を図って異常状態を把握することが可能である。
【００４２】
なお、上記実施の形態において、許容移動平均値ＫＨＶT及び許容移動標準偏差値ＫＳＶTは、下限値及び上限値で範囲指定して定める（例えば下限値αで上限値βとした許容移動平均値ＫＨＶT）ようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る工作機械用異常検出装置を模式的に示す機能ブロック図である。
【図２】図１の工作機械用異常検出装置が用いられる工作機械を模式的に示す斜視図を示すフローチャートである。
【図３】図１のマイコン部の演算処理内容のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図４】図３の測定モード処理を示すフローチャートである。
【図５】図３の判定モード処理を示すフローチャートである。
【図６】図１の演算部が実行するモータ対応平均値、モータ相互間平均値、モータ対応標準偏差値及びモータ相互間標準偏差値の算出の具体例を表形式で示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…異常検出装置、２…工作機械、３Ａ〜３Ｄ…第１〜第４モータ、１４…マイコン部、３１…演算部（移動平均値・移動標準偏差算出手段）、３２…判定部（判定手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具のワークに対する作動及び前記工具及び前記ワークの移動を行う複数個のモータを有する工作機械用の異常検出装置であって、
前記複数個のモータの各電力値であるモータ対応電力値について所定数個、時系列的に順次サンプリングしてモータ対応移動平均値とモータ対応移動標準偏差を求めると共に、前記複数個のモータ相互間の電力値の差分値であるモータ相互間電力値について所定数個、時系列的に順次サンプリングしてモータ相互間移動平均値とモータ相互間移動標準偏差を求める移動平均値・移動標準偏差算出手段と、
前記モータ対応移動平均値とモータ対応移動標準偏差及びモータ相互間移動平均値とモータ相互間移動標準偏差を、予め設定された前記複数個のモータ毎のモータ対応許容移動平均値とモータ対応許容移動標準偏差、前記相互のモータに対応するモータ相互間許容移動平均値とモータ相互間許容移動標準偏差とそれぞれ比較し、その比較結果に基づいて装置状態の判定を行う判定手段と、
を備えたことを特徴する工作機械用異常検出装置。
【請求項２】
工具のワークに対する作動及び前記工具の移動を行う複数個のモータを有する工作機械に対する異常検出方法であって、
前記複数個のモータの各電力値であるモータ対応電力値について所定数個、時系列的に順次サンプリングしてモータ対応移動平均値とモータ対応移動標準偏差を求め、
前記複数個のモータ相互間の電力値の差分値であるモータ相互間電力値について所定数個、時系列的に順次サンプリングしてモータ相互間移動平均値とモータ相互間移動標準偏差を求め、
前記モータ対応移動平均値とモータ対応移動標準偏差及びモータ相互間移動平均値とモータ相互間移動標準偏差を、予め設定された前記複数個のモータ毎のモータ対応許容移動平均値、前記複数個のモータ毎のモータ対応許容移動標準偏差、前記相互のモータに対応するモータ相互間許容移動平均値、及び前記相互のモータに対応するモータ相互間許容移動標準偏差と比較し、その比較結果に基づいて装置状態の判定を行うことを特徴する異常検出方法。
【請求項１】
工具のワークに対する作動及び前記工具及び前記ワークの移動を行う複数個のモータを有する工作機械用の異常検出装置であって、
前記複数個のモータの各電力値であるモータ対応電力値について所定数個、時系列的に順次サンプリングしてモータ対応移動平均値とモータ対応移動標準偏差を求めると共に、前記複数個のモータ相互間の電力値の差分値であるモータ相互間電力値について所定数個、時系列的に順次サンプリングしてモータ相互間移動平均値とモータ相互間移動標準偏差を求める移動平均値・移動標準偏差算出手段と、
前記モータ対応移動平均値とモータ対応移動標準偏差及びモータ相互間移動平均値とモータ相互間移動標準偏差を、予め設定された前記複数個のモータ毎のモータ対応許容移動平均値とモータ対応許容移動標準偏差、前記相互のモータに対応するモータ相互間許容移動平均値とモータ相互間許容移動標準偏差とそれぞれ比較し、その比較結果に基づいて装置状態の判定を行う判定手段と、
を備えたことを特徴する工作機械用異常検出装置。
【請求項２】
工具のワークに対する作動及び前記工具の移動を行う複数個のモータを有する工作機械に対する異常検出方法であって、
前記複数個のモータの各電力値であるモータ対応電力値について所定数個、時系列的に順次サンプリングしてモータ対応移動平均値とモータ対応移動標準偏差を求め、
前記複数個のモータ相互間の電力値の差分値であるモータ相互間電力値について所定数個、時系列的に順次サンプリングしてモータ相互間移動平均値とモータ相互間移動標準偏差を求め、
前記モータ対応移動平均値とモータ対応移動標準偏差及びモータ相互間移動平均値とモータ相互間移動標準偏差を、予め設定された前記複数個のモータ毎のモータ対応許容移動平均値、前記複数個のモータ毎のモータ対応許容移動標準偏差、前記相互のモータに対応するモータ相互間許容移動平均値、及び前記相互のモータに対応するモータ相互間許容移動標準偏差と比較し、その比較結果に基づいて装置状態の判定を行うことを特徴する異常検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−９９６３２（Ｐ２００６−９９６３２Ａ）
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２８７４６０（Ｐ２００４−２８７４６０）
【出願日】平成１６年９月３０日（２００４．９．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（５９１１７２０５４）株式会社明和ｅテック (24)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月３０日（２００４．９．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（５９１１７２０５４）株式会社明和ｅテック (24)
【Ｆターム（参考）】
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