机床的异常诊断装置及异常诊断方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机床的异常诊断装置及异常诊断方法，尤其涉及加工工件的工具安装在主轴上，且该主轴通过轴承被支承的机床的异常诊断装置及异常诊断方法。
【背景技术】
[0002]以往，使用具有通过轴承被支承的主轴的机床。该机床中，通过使安装在主轴的工具和工件相对移动，对工件进行各种加工。如此，在使安装在主轴的工具和工件相对移动时，由于规定工具或工件的移动方向和移动量的NC(Numerical Control)程序的输入错误或操作员的操作失误，会有使主轴、工具、工件等碰撞而损伤机床的情况。
[0003]因此，提出了用于判断因这种碰撞导致的机床的损伤程度，并判断是否需要更换机械部件的机床的控制装置。例如，专利文献I所记载的机床的控制装置中，在机床工作时工作台或载物台与主轴等碰撞时，算出作用于驱动工作台的滚珠丝杠的碰撞的负载，并通过将该算出的负载与预先设定的基准值进行比较，判定相对于滚珠丝杠的冲击的大小。
[0004]以往技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本专利第4897632号公报
[0007]发明的概要
[0008]发明要解决的技术课题
[0009]在机床可产生的碰撞之中，主轴系统的碰撞的产生频率尤其高。该主轴系统的碰撞中，不仅安装在主轴的工具和主轴自身发生损伤，而且支承主轴的轴承、使主轴旋转的马达、或经由轴承支承主轴的支承结构体也会有损伤的情况，损坏容易扩大。因此，要求准确地掌握主轴系统的因碰撞导致的损伤程度。
[0010]然而，专利文献I所记载的机床的控制装置是进行驱动工作台的驱动系统的因碰撞导致的损伤诊断的装置，无法诊断上述主轴系统的因碰撞导致的损伤程度。
[0011]本发明是为了解决上述现有技术的问题点而完成的，其目的在于提供一种能够诊断主轴系统的因碰撞导致的损伤程度的机床的异常诊断装置及异常诊断方法。
[0012]用于解决技术课题的手段
[0013]为了实现上述目的，本发明的第I发明的机床的异常诊断装置中，加工工件的工具安装在主轴上，该主轴通过轴承被支承，该轴承通过支承结构体被支承，所述机床的异常诊断装置具有:轴承位移量检测机构，检测轴承的位移量；加速度检测机构，检测支承结构体的加速度；碰撞判定机构，根据通过轴承位移量检测机构检测出的轴承的位移量或通过加速度检测机构检测出的支承结构体的加速度中的至少任一个，判定支承结构体或主轴是否与工件发生了碰撞；及损伤判定机构，在通过碰撞判定机构判定为支承结构体或主轴与工件发生了碰撞时，根据轴承的位移量、支承结构体的加速度或基于由该支承结构体的加速度得到的主轴的旋转的支承结构体的振动的频率特性中的至少任一个，判定轴承的损伤程度。
[0014]如此构成的本发明中，碰撞判定机构根据通过主轴系统的碰撞而变形的轴承的位移量和通过主轴系统的碰撞而移动的支承结构体的加速度，判定主轴系统是否与工件发生了碰撞，因此能够直接判定是否发生了碰撞。并且，损伤判定机构根据基于轴承的损伤程度而变化的轴承的位移量、支承结构体的加速度、或支承结构体的振动的频率特性，判定轴承的损伤程度，因此能够可靠地掌握主轴系统的因碰撞导致的轴承的损伤程度。尤其，损伤判定机构根据轴承的位移量判定轴承的损伤程度，由此能够直接判定轴承的损伤程度。并且，损伤判定机构根据基于主轴的旋转的支承结构体的振动的频率特性判定轴承的损伤程度，由此能够从基频和峰值等多个侧面更严格地判定轴承的损伤程度。
[0015]并且，本发明中，优选机床的异常诊断装置具有推定支承结构体的变形量的支承结构体变形量推定机构，损伤判定机构在通过碰撞判定机构判定为与支承结构体或主轴发生了碰撞时，根据通过加速度检测机构检测出的支承结构体的加速度或通过支承结构体变形量推定机构推定出的支承结构体的变形量中的至少任一个，判定支承结构体的损伤程度。
[0016]如此构成的本发明中，损伤判定机构根据基于支承结构体的损伤程度而变化的支承结构体的加速度、或支承结构体的变形量，判定支承结构体的损伤程度，因此能够可靠地掌握主轴系统的因碰撞导致的支承结构体的损伤程度。尤其，损伤判定机构根据支承结构体的变形量判定支承结构体的损伤程度，由此能够直接判定支承结构体的损伤程度。
[0017]并且，本发明中，优选机床具有沿与主轴的轴线方向正交的方向移动的移动体和检测该移动体的位置的位置检测机构，支承结构体变形量推定机构根据通过位置检测机构检测出的移动体的位置变化，推定支承结构体的变形量。
[0018]如此构成的本发明中，支承结构体变形量推定部根据移动体与主轴系统碰撞时的移动体的位置变化，推定支承结构体的变形量，因此可无需使用直接检测支承结构体的变形量的传感器，能够可靠地推定支承结构体的变形量。
[0019]并且，本发明的第2发明的机床的异常诊断方法中，加工工件的工具安装在主轴上，该主轴通过轴承被支承，该轴承通过支承结构体被支承，所述机床的异常诊断方法具有如下步骤:检测轴承的位移量的步骤；检测支承结构体的加速度的步骤；根据检测出的轴承的位移量或支承结构体的加速度中的至少任一个，判定支承结构体或主轴是否与工件发生了碰撞的步骤；及在判定为支承结构体或主轴与工件发生了碰撞时，根据检测出的轴承的位移量或支承结构体的加速度、或基于由该支承结构体的加速度得到的主轴的旋转的支承结构体的振动的频率特性中的至少任一个，判定轴承的损伤程度的步骤。
[0020]发明效果
[0021]根据本发明的机床的异常诊断装置及异常诊断方法，能够诊断主轴系统的因碰撞导致的损伤程度。
【附图说明】
[0022]图1是适用本发明的实施方式的异常诊断装置的机床的概略立体图。
[0023]图2是适用本发明的实施方式的异常诊断装置的机床的主轴部的局部放大侧视图。
[0024]图3是本发明的实施方式的异常诊断装置的框图。
[0025]图4是本发明的实施方式的异常诊断装置所进行的异常诊断处理的流程图。
[0026]图5是本发明的实施方式的异常诊断装置所进行的轴承损伤判定处理的流程图。
[0027]图6是本发明的实施方式的异常诊断装置所进行的滑枕/鞍座损伤判定处理的流程图。
[0028]图7是适用本发明的实施方式的异常诊断装置的机床的主轴部的局部放大侧视图，是表不因碰撞而变形的滑枕的图。
[0029]图8是表示碰撞前后的工作台的位置的时间变化的线图。
[0030]图9是表示碰撞时自鞍座起的滑枕的突出量和假设滑枕/鞍座没有受到损伤时的滑枕前端的最大位移量LDmax的关系的线图。
【具体实施方式】
[0031]以下，参考附图对本发明的实施方式的异常诊断装置及异常诊断方法进行说明。
[0032]首先，通过图1及图2对适用本发明的实施方式的异常诊断装置的机床进行说明。图1是适用本发明的实施方式的异常诊断装置的机床的概略立体图。图2是适用本发明的实施方式的异常诊断装置的机床的主轴部的局部放大侧视图。
[0033]如图1所示，符号I表示机床，该机床I具有设置于床面的车床2。该车床2的上面固定有多个支架4。在各支架4安装有支承轴承，通过这些支承轴承，滚珠丝杠6的两端部分被支承为能够旋转。
[0034]以