机床以及诊断方法与流程 专利技术说明

测量装置的制造及其应用技术1.本发明涉及机床以及诊断方法。背景技术：2.机床有时诊断机床的进给轴的异常。在日本特开2018-17689号公报中公开了判定1个进给轴的异常的异常判定方法。在该异常判定方法中，将被进行nc控制的进给轴的正常时的频率特性设为基准值。将该基准值与测定时的频率特性进行比较对照。技术实现要素：3.然而，一般来说，机床具有多个进给轴，存在当通过多个进给轴分别进给的部件间的相对位置改变时，频率特性发生变化的情况。因此，如果仅对1个进给轴的异常进行诊断，则担心可靠性差。4.因此，本发明的目的在于提供一种能够提高异常诊断的可靠性的机床以及诊断方法。5.本发明的第一方式是具有第一可动部和与所述第一可动部不同的第二可动部的机床，该机床具备：电动机控制部，其控制对所述第一可动部进行驱动的第一电动机和对所述第二可动部进行驱动的第二电动机，使得所述第一可动部和所述第二可动部在预定的移动条件下移动到由所述第一可动部的位置信息和所述第二可动部的位置信息决定的多个姿势位置中的各个姿势位置；取得部，其取得包括所述第一可动部和所述第二可动部位于多个所述姿势位置中的各个姿势位置时的所述第一电动机和所述第二电动机中的至少一方的频率特性；存储部，其针对所述取得部取得的各个所述频率特性存储规范的规范频率特性；以及判定部，其将所述取得部取得的各个所述频率特性与对应的所述规范频率特性进行比较，基于比较结果来判定所述机床有无异常。6.本发明的第二方式是对具有第一可动部以及与所述第一可动部不同的第二可动部的机床的异常进行诊断，该诊断方法包含：电动机控制步骤，控制对所述第一可动部进行驱动的第一电动机和对所述第二可动部进行驱动的第二电动机，使得所述第一可动部和所述第二可动部在预定的移动条件下移动到由所述第一可动部的位置信息和所述第二可动部的位置信息决定的多个姿势位置中的各个姿势位置；取得步骤，取得包括所述第一可动部和所述第二可动部位于多个所述姿势位置中的各个姿势位置时的所述第一电动机和所述第二电动机中的至少一方的频率特性；以及判定步骤，将在所述取得步骤取得的各个所述频率特性与对应的规范频率特性进行比较，基于比较结果来判定所述机床有无异常。7.根据本发明的方式，能够基于第一可动部和第二可动部的相对位置所对应的频率特性的变化来判定机床有无异常，与仅捕捉1个进给轴的频率特性的情况相比，能够提高异常诊断的可靠性。附图说明8.图1是表示实施方式中的机床的结构的示意图。9.图2是表示控制装置的结构的示意图。10.图3是表示诊断处理的流程的流程图。11.图4是表示变形例1中的机床的结构的示意图。具体实施方式12.(实施方式)13.使用图1对本实施方式的机床10进行说明。机床10使用工具t对加工对象物w进行加工。机床10具有基台12、第一可动部14、第二可动部16、第一电动机18、第二电动机20以及控制装置22。14.基台12是机床10的基座。在基台12的载置面f的预定部位固定有加工对象物w。15.第一可动部14只要能够沿着1个方向移动即可，没有特别限定。在本实施方式中，使第一可动部14为安装主轴部的支承台，该主轴部以工具t能够旋转地支承工具t。第一可动部14经由动力传递机构14a设置在基台12。动力传递机构14a将第一电动机18的驱动力传递给第一可动部14。动力传递机构14a可以将第一电动机18的驱动力(旋转力)转换为直线运动并传递给第一可动部14。另外，动力传递机构14a也可以将第一电动机18的驱动力(推力)直接传递给第一可动部14。通过第一电动机18进行驱动，第一可动部14相对于基台12在x方向(第一方向)上相对移动。第一电动机18是驱动第一可动部14的电动机。此外，第一电动机18也可以是线性电动机。16.第二可动部16只要在与第一可动部14可移动的方向不同的方向上可移动即可，没有特别限定。在本实施方式中，使第二可动部16为主轴部。主轴部具有：安装工具t的主轴、主轴穿过的壳体；使主轴相对于壳体能够旋转地支承主轴的轴承。第二可动部16经由动力传递机构16a安装在第一可动部14。动力传递机构16a将第二电动机20的驱动力传递给第二可动部16。动力传递机构16a可以将第二电动机20的驱动力(旋转力)转换为直线运动并传递给第二可动部16。另外，动力传递机构16a也可以将第二电动机20的驱动力(推力)直接传递给第二可动部16。通过第二电动机20进行驱动，第二可动部16相对于第一可动部14在z方向(第二方向)上相对移动。第二电动机20是驱动第二可动部16的电动机。此外，第二电动机20也可以是线性电动机。17.控制装置22控制第一电动机18及第二电动机20。使用图2对控制装置22进行说明。控制装置22具有存储部30、显示部32、输入部34以及信息处理部36。18.存储部30存储信息。存储部30可以由ram等易失性存储器和rom、闪存、硬盘等非易失性存储器等构成。显示部32显示信息。显示部32可以由液晶显示器、等离子体显示器、crt显示器等构成。输入部34输入信息。输入部34能够由鼠标、键盘、触摸面板等构成。19.在信息处理部36搭载有cpu、mpu等处理器。信息处理部36具有电动机控制部40、取得部42以及判定部44。电动机控制部40、取得部42以及判定部44也可以通过由信息处理部36对存储在存储部30的程序进行处理来实现。另外，电动机控制部40、取得部42以及判定部44中的至少一个也可以通过asic、fpga等集成电路来实现。另外，电动机控制部40、取得部42以及判定部44中的至少一个也可以由包含分立器件的电路来构成。20.电动机控制部40控制第一电动机18和第二电动机20，使得第一可动部14和第二可动部16在预定的移动条件下分别移动到多个姿势位置中的各个姿势位置。多个姿势位置分别是由第一可动部14的位置信息和第二可动部16的位置信息确定的位置。位置信息可以包含机械坐标(x坐标、z坐标)。将位置信息登记在存储部30中。移动条件可以包含移动速度、移动方向。将表示移动条件的条件信息登记在存储部30中。21.在此，关于姿势位置和移动速度，举出具体例来进行说明。假设由第一可动部14的位置信息“a1”和第二可动部16的位置信息“a2”决定了姿势位置“a”。假设由第一可动部14的位置信息“b1”和第二可动部16的位置信息“b2”决定了姿势位置“b”。在该假设的情况下，移动条件例如包含从姿势位置“a”向姿势位置“b”移动时的移动速度“x”以及从姿势位置“b”向姿势位置“a”移动时的移动速度“y”。22.移动速度“x”和移动速度“y”可以相同也可以不同。另外，第一可动部14移动的移动速度“x”或移动速度“y”与第二可动部16移动的移动速度“x”或移动速度“y”可以相同也可以不同。23.另外，可以将移动条件规定为第一可动部14以及第二可动部16从姿势位置“a”移动到姿势位置“b”，在姿势位置“b”暂时停止，之后，从姿势位置“b”移动到姿势位置“a”。另一方面，也可以将移动条件规定为即使第一可动部14以及第二可动部16从姿势位置“a”移动到姿势位置“b”也不暂时停止，而从该姿势位置“b”移动到姿势位置“a”。另外，姿势位置的数量不限于2个，也可以是3个以上。另外，移动条件不限于第一可动部14以及第二可动部16在姿势位置“a”和姿势位置“b”往复移动的情况。例如，也可以将移动条件规定为第一可动部14以及第二可动部16从姿势位置“a”经由姿势位置“b”移动到姿势位置“c”。24.取得部42取得包括第一可动部14和第二可动部16位于多个姿势位置中的各个姿势位置时的第一电动机18的频率特性和第二电动机20的频率特性中的至少一方。25.取得部42也可以取得第一可动部14以及第二可动部16在包含姿势位置的前后移动时的驱动第一可动部14以及第二可动部16的第一电动机18的频率特性以及第二电动机20的频率特性。在这样取得频率特性的情况下，能够减少由齿隙引起的振动成分来取得频率特性。另外，能够取得包含第一可动部14以及第二可动部16移动时的摩擦成分的频率特性。26.取得部42也可以取得第一可动部14以及第二可动部16的一方在包含姿势位置的前后移动时的驱动第一可动部14以及第二可动部16的一方的电动机(第一电动机18或者第二电动机20)的频率特性。此时，取得部42既可以取得也可以不取得驱动第一可动部14以及第二可动部16中的另一方的电动机(第二电动机20或者第一电动机18)的频率特性。此外，在取得驱动第一可动部14以及第二可动部16中的另一方的电动机的频率特性的情况下，取得部42取得第一可动部14以及第二可动部16中的另一方在姿势位置停止时的电动机的频率特性。27.另外，取得部42也可以取得第一可动部14以及第二可动部16在姿势位置停止时的第一电动机18的频率特性以及第二电动机20的频率特性。28.作为取得部42取得频率特性的取得方法，采用公知的方法。例如，可以采用在对各循环的指令值重叠正弦波状的干扰信号的同时扫描频率，通过测定针对重叠的干扰的响应来取得频率特性的取得方法。另外，也可以采用对各循环的指令值重叠白噪声，通过测定针对重叠的白噪声的响应来取得频率特性的取得方法。29.取得部42在取得了频率特性时，将所取得的频率特性积蓄在存储部30中。取得部42也可以使显示部32显示在存储部30中蓄积的频率特性。由此，能够使操作员掌握机床10过去的诊断状况。30.在存储部30中，针对取得部42取得的各个频率特性预先存储规范的规范频率特性。规范频率特性可以是在组装了机床10时等测定出的在预定的移动条件下位于多个姿势位置中的各个姿势位置时的第一电动机18的频率特性以及第二电动机20的频率特性。另外，规范频率特性也可以是使用模拟器计算出的在预定的移动条件下位于多个姿势位置中的各个姿势位置时的第一电动机18的频率特性以及第二电动机20的频率特性。31.取得部42可以将所取得的多个频率特性中的至少一个作为规范频率特性登记在存储部30中。例如，取得部42使显示部32显示所取得的频率特性。操作员在判断为可以将显示部32中显示的频率特性作为规范的情况下，使用输入部34来执行应该将所取得的频率特性作为规范的指定操作。取得部42将所指定的频率特性作为规范频率特性而登记在存储部30中。由此，能够将实际得到的频率特性中适合作为规范的频率特性登记为规范频率特性。此外，取得部42在存储部30中已经存储了与指定的频率特性对应的规范频率特性的情况下，删除该规范频率特性。32.判定部44将由取得部42取得的多个频率特性与对应的规范频率特性进行比较，基于比较结果来判定机床10有无异常。33.具体而言，在得到了在取得部42所取得的多个频率特性中，与对应的规范频率特性的特性差为预定的阈值以上的频率特性一个都没有的比较结果时，判定部44判定为机床10没有异常。另外，作为特性差，例如可举出频率特性与规范频率特性的每个频率的差的平均值等。34.相反，在得到了在取得部42所取得的多个频率特性中，与对应的规范频率特性的特性差为预定的阈值以上的频率特性为一个以上的比较结果时，判定部44判定为机床10存在异常。35.这样，判定部44能够基于第一可动部14与第二可动部16的相对位置所对应的频率特性的变化来判定机床10有无异常。因此，与仅捕捉1个进给轴的频率特性的情况相比，能够提高异常诊断的可靠性。36.判定部44在判定为机床10存在异常的情况下，通过驱动显示部32或扬声器等通知部，来通知机床10有可能存在异常。在通知部是显示部32的情况下，判定部44可以使显示部32显示机床10有可能存在异常。除此以外，判定部44也可以使显示部32显示与规范频率特性的特性差为预定阈值以上的频率特性。37.此外，判定部44也可以在判定为机床10存在异常的情况下，基于与规范频率特性之差成为预定的阈值以上的频率特性，来推定有可能异常的部位。例如，取得部42将成为得到了与规范频率特性之差成为预定的阈值以上的频率特性时的起点的姿势位置推断为有可能异常的部位。由此，能够详细地掌握机床10的异常。此外，判定部44也可以在推定出有可能异常的部位时，使显示部32显示所推定出的有可能异常的部位。由此，能够使操作员掌握机床10的异常发生在哪边。38.接着，关于诊断机床10的异常诊断方法，使用图3说明信息处理部36的诊断处理的流程。39.在步骤s1中，电动机控制部40开始第一电动机18以及第二电动机20的控制，以预定的移动条件使第一可动部14以及第二可动部16移动到多个姿势位置中的各个姿势位置。当开始了第一电动机18以及第二电动机20的控制时，诊断处理转移至步骤s2。40.在步骤s2中，取得部42取得包括第一可动部14和第二可动部16位于多个姿势位置中的各个姿势位置时的第一电动机18的频率特性和第二电动机20的频率特性。当取得了各个频率特性时，诊断处理转移到步骤s3。41.在步骤s3中，电动机控制部40控制第一电动机18以及第二电动机20，使第一可动部14以及第二可动部16停止。当第一可动部14和第二可动部16停止时，诊断处理转移到步骤s4。42.在步骤s4中，判定部44将取得部42取得的多个频率特性分别与对应的规范频率特性进行比较，基于比较结果来判定机床10有无异常。在此，在判定部44判定为机床10没有异常的情况下，诊断处理结束。另一方面，在判定部44判定为机床10存在异常的情况下，诊断处理转移到步骤s5。43.在步骤s5中，判定部44通知机床10有可能异常。例如，当通知的期间经过了预定的期间时，诊断处理结束。44.(变形例)45.上述的实施方式也可以如下那样变形。46.(变形例1)47.使用图4对变形例1的机床10进行说明。在图4中，对与在上述实施方式中说明的结构相同的结构标注相同的附图标记。此外，在本变形例中，省略与上述实施方式重复的说明。48.变形例1的机床10还具有第三可动部50以及第三电动机52。49.第三可动部50在与第一可动部14以及第二可动部16可移动的各方向不同的方向上可移动。第三可动部50经由动力传递机构50a设置在基台12。动力传递机构50a将第三电动机52的驱动力传递给第三可动部50。动力传递机构50a可以将第三电动机52的驱动力(旋转力)转换为直线运动来传递给第三可动部50。另外，动力传递机构50a也可以将第三电动机52的驱动力(推力)直接传递至第三可动部50。通过第三电动机52进行驱动，第三可动部50相对于基台12在y方向(第三方向)上相对移动。第三电动机52是驱动第三可动部50的电动机。此外，第三电动机52也可以是线性电动机。50.在本变形例中，控制装置22的电动机控制部40(图2)控制第一电动机18、第二电动机20以及第三电动机52，使得第一可动部14、第二可动部16以及第三可动部50在预定的移动条件下移动到多个姿势位置中的各个姿势位置。多个姿势位置分别是由第一可动部14的位置信息、第二可动部16的位置信息以及第三可动部50的位置信息确定的位置。将位置信息预先登记在存储部30中。移动条件也可以与上述实施方式同样地包含移动速度、移动方向。将表示移动条件的条件信息登记在存储部30中。51.在本变形例中，在控制装置22的取得部42(图2)中，包括第一可动部14、第二可动部16以及第三可动部50位于多个姿势位置中的各个姿势位置的情况，取得第一电动机18、第二电动机20以及第三电动机52各自的频率特性。52.在本变形例中，多个规范频率特性是包括第一可动部14、第二可动部16以及第三可动部50以预定的移动条件位于多个姿势位置中的各个姿势位置时的第一电动机18的频率特性、第二电动机20的频率特性、第三电动机52的频率特性。如上所述，规范频率特性可以是在现场组装了机床10时等测定出的频率特性，也可以是使用模拟器计算出的频率特性。53.在本变形例中，判定部44(图2)与上述实施方式的情况同样地，将取得部42取得的多个频率特性分别与对应的规范频率特性进行比较，基于比较结果来判定机床10有无异常。因此，能够基于第一可动部14、第二可动部16以及第三可动部50的相对位置所对应的频率特性的变化来判定机床10有无异常。54.(变形例2)55.在上述的实施方式中，作为可动部，采用了第一可动部14以及第二可动部16。另外，在上述的变形例1中，作为可动部，采用了第一可动部14、第二可动部16以及第三可动部50。但是，可动部也可以是4个以上。另外，第一可动部14、第二可动部16、第三可动部50的结构(轴结构)能够采用各种样式。56.(能够从上述内容掌握的发明)57.以下记载了根据上述实施方式以及变形例能够掌握的发明。58.(第一发明)59.第一发明是具有第一可动部(14)以及与第一可动部不同的第二可动部(16)的机床(10)。机床具备：电动机控制部(40)，其控制用于驱动第一可动部的第一电动机(18)和用于驱动第二可动部的第二电动机(20)，使得第一可动部和第二可动部在预定的移动条件下移动到由第一可动部的位置信息和第二可动部的位置信息决定的多个姿势位置中的各个姿势位置；取得部(42)，其取得包括第一可动部和第二可动部位于多个姿势位置中的各个姿势位置时的第一电动机和第二电动机中的至少一方的频率特性；存储部(30)，其针对取得部取得的各个频率特性存储规范的规范频率特性；以及判定部(44)，其将取得部取得的各个频率特性与对应的规范频率特性进行比较，基于比较结果来判定机床有无异常。60.由此，能够基于第一可动部与第二可动部的相对位置所对应的频率特性的变化来判定机床有无异常，与仅捕捉1个进给轴的频率特性的情况相比，能够提高异常诊断的可靠性。61.取得部可以取得第一可动部以及第二可动部中的至少一方在包含姿势位置的前后移动时的对第一可动部以及第二可动部中的至少一方进行驱动的电动机的频率特性。由此，能够降低由齿隙引起的振动成分来取得频率特性，另外，能够取得包含第一可动部以及第二可动部移动时的摩擦成分的频率特性。62.取得部可以取得移动的第一可动部以及第二可动部在姿势位置停止时的第一电动机以及第二电动机各自的频率特性。63.取得部在所取得的多个频率特性中的至少一个被指定为规范的情况下，可以将所指定的频率特性作为规范频率特性登记到存储部中。由此，能够将实际得到的频率特性中的适合作为规范的频率特性登记为规范频率特性。64.判定部基于比较结果来推定有可能异常的部位。由此，能够详细地捕捉机床的异常。65.(第二发明)66.第二发明是诊断具有第一可动部(14)以及与第一可动部不同的第二可动部(16)的机床(10)的异常的诊断方法。诊断方法包含：电动机控制步骤(s1)，控制用于驱动第一可动部的第一电动机和用于驱动第二可动部的第二电动机，使得第一可动部和第二可动部在预定的移动条件下移动到由第一可动部的位置信息和第二可动部的位置信息决定的多个姿势位置中的各个姿势位置；取得步骤(s2)，取得包括第一可动部和第二可动部位于多个姿势位置中的各个姿势位置时的第一电动机和第二电动机中的至少一方的频率特性；以及判定步骤(s4)，将在取得步骤中取得的各个频率特性与对应的规范频率特性进行比较，基于比较结果来判定机床有无异常。67.由此，能够基于第一可动部与第二可动部的相对位置所对应的频率特性的变化来判定机床有无异常，与仅捕捉1个进给轴的频率特性的情况相比，能够提高异常诊断的可靠性。68.在取得步骤中，可以取得第一可动部以及第二可动部中的至少一方在包含姿势位置的前后移动时的驱动第一可动部以及第二可动部中的至少一方的电动机的频率特性。由此，能够降低由齿隙引起的振动成分来取得频率特性，另外，能够取得包含第一可动部以及第二可动部移动时的摩擦成分的频率特性。69.在取得步骤中，可以取得移动的第一可动部以及第二可动部在姿势位置停止时的第一电动机以及第二电动机各自的频率特性。70.在取得步骤中，在所取得的多个频率特性中的至少一个被指定为规范时，将所指定的频率特性作为规范频率特性登记到存储部(30)中。由此，能够将实际得到的频率特性中的适合作为规范的频率特性登记为规范频率特性。71.在判定步骤中，可以基于比较结果来推定具有异常可能性的部位。由此，能够详细地捕捉机床的异常。









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