TWI302489B - Device checking method for machine tool - Google Patents

Description

1302489 i r (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明關於工具機的旋轉裝置的保護方法’該工具機 充滿著溫度，該工具機具有一溫度感測器在該旋轉裝置上 及一溫度集（temperature bloc)。 【先前技術】

此方法能夠早期偵測在圖案上，該等圖案將有助於保 護用來預防由於潤滑缺點的退化之裝置，以及準確地偵測 及診斷該裝置的故障及失誤操作。裝置在本文中意指工具 機的所有部件。該工具機充滿著由於不正確的冷卻、潤滑 等所造成之溫度。 例如，該裝置爲高速銑床的心軸。心軸的潤滑系統可 能故障，此經常導致心軸的故障。本發明提供警告顧客哪 裡出錯且容許保存已故障的心軸之機會，因此降低修理成 本。更者，本發明提供讓顧客辨識他的錯誤且在造成損失 之前改正之機構。 製造者具有例如在保固期間內發生故障之後實施心軸 的詳細分析以診斷故障原因之可能性。 例如，在習知的前案JP20023 468 84A中，預先偵測出 工具機中之心軸的異常或壽命結束。心軸軸承的溫度上升 資料被紀錄，其與諸如發生的日期與時間、心軸速度及心 軸馬達負載之執行資料連結，且，當需要時，這些資料被 輸出在顯示器上作爲一資料表。除了選擇溫度上升的有效 -4- (2) 1302489 i r 峰値資料以外，峰値資料係與執行資料連結地記錄，一天 的紀錄資料係以峰値等級的順序分類予以保留，以及所保 . 留資料被顯示在顯示器上作爲一資料表。 【發明內容】

本發明的要件提供一種方法，該方法將有助於保護心 軸免於由於潤滑缺陷造成之退化，且改善準確地偵測及診 斷心軸的故障與錯誤操作。 該要件的解決方法包含以下步驟：將特定參數輸入於 溫度集中，估算心軸作用所造成之心軸下軸承溫度升高之 値，量測心軸下軸承的溫度，消除模型與量測之間的正常 差異，以及當產生的差異信號超過一觸發位準時，產生一 事件信號。 較佳地，該方法包含以下另外的步驟：藉著所估算及 量測溫度之間的差的動平均，提供一溫度偏置，以及，藉 著該偏置而重新偏置，以使該量測溫度可被比作該重新偏 置値。 爲預測心軸潤滑、冷卻故障等，一用來監督心軸作用 以預測心軸下軸承中之所期待溫度的模型被使用。藉由該 模型所計算的値然後被比作實際溫度。任何顯著且長期持 續的差異表示可能的故障。 在偵測之後，一事件係藉著具有而後診斷的足夠資訊 之控制予以記錄，且告知顧客將提供他一建議的作用過程 。然後，顧客具有進一步分析使用顯示在一期間所計算値 (3) 1302489 l t 及所量測値的趨勢曲線之資料。 【實施方式】 如圖1所示，垂直式工具機1 5係由一心軸頭1 2及一 裝置26 (例如心軸1 3 )所組成。感測器1 4係附接在心軸 1 3的下軸承。感測器1 4量測心軸1 3的下軸承的溫度。圖 2中的曲線顯示感測器1 3所量測的溫度偏離其正常趨勢時 之量測。於此例中，而後發現心軸潤滑故障如何被報告（ 見圖4及5 )。於圖2中，曲線8代表即時量測，而曲線 9代表所估算溫度。曲線1 0爲曲線減去曲線9的差。 當工具機被啓動時，本發明的心軸保護系統（以下稱 爲SPS )必須被初始化以及工具機被暖機。在此相位期間 ，SPS不能適當地操作，因爲模型未與工具機的實際狀態 匹配。每當超過第一個10操作分且合成SPS事件1信號 不活動時，SPS啓動事件被產生。

於第一步驟，SPS偵測表示心軸問題之事件。圖3中 的方塊圖顯示這些事件如何被偵測。 集1 6以其輸入參數1 7計算心軸活動1 9所造成之心 軸下軸承溫度上升的估算値1 8。集1 6典型地變化於〇 °C (空轉心軸）與約25 °C ( 100%心軸速度）之間。所估算 溫度與所量測溫度20之間的差異的動平均提供一溫度偏 置2 1 (在0速度所預期的量測溫度）。此溫度偏置21被 使用來重新偏置自約28t至約〇°C之所量測溫度上升20， 以使所估算溫度可被比作重新偏置値2 2。動平均被使用來 ~ 6 - (4) 1302489 i r 消除模型與量測之間的正常差異。一旦合成信號23超過 觸發値24，SPS事件1信號25被產生以表示可能的問題 〇 假使遇到麻煩，終端顧客需要能夠將所量測溫度與藉 由使用繪圖功能的系統所計算的溫度重疊。因爲心軸溫度 2 1的偏置可能由於不同的工具機而有所變化且亦受到工具 機環境溫度與工具機活動之些微影響，顧客需要能夠藉由 一特定常數輸入來重新偏置所計算溫度，以使曲線及曲線 2 (見圖4)完全地重疊。如果預期在後來停止工作或者立 刻停止工作，此比較被使用來決定客戶是否應繼續使用心 軸。對於所計算的產生信號之預設溫度偏置應爲28 °C。 爲了縮短SPS在重新設定後的初始化相位，偏置的動 平均被初始化至-28°C (典型偏置）。 模型與量測之間的絕對差異與SPS無關。這是表示故 障之趨勢中的差異。 圖4顯示一工作心軸的特性已預期之量測實例。以5 0 分鐘在偏置計算上的動平均深度以及10分鐘在SPS上之 深度，此模擬結果被提供在“良好”結果。 曲線2指的是估算的模型溫度上升，曲線1指的是所 量測的重新偏置溫度，以及，曲線3指的是曲線減去曲線 2的差異曲線。觸發位準5被設定在21。曲線代表事件1 信號4，該信號在圖4的曲線中係恆定的，因爲心軸的特 性被校正。 圖5顯示SPS的工作在“不良”的量測。 (5) 1302489 這些曲線具有如同圖5的相同意義。然而，代表S P S 的事件1信號之圖4在約24 0分鐘及580分鐘具有兩個誤 差矩形偵測6及7。在這些位置，差異曲線3在21通過 觸發曲線5。事件1能夠產生一警告信號或一與停止作用 結合之誤差訊息。 一旦SP S事件1已被偵測到，警告訊息被顯示給顧客 。警告文字類似爲“警告：心軸偵測系統事件被偵測”。

再者，原因說明文字可被顯示如：“故障的潤滑系統” 、“共振的心軸軸承”、“有缺陷的溫度感測器，，、“非典型 機器操.作”、“SPS失敗校準或失敗作用，，等。 而且’亦可能提供以下訊息，例如·· “改變心軸速度，， 、“檢查心軸潤滑管線”、“檢查比較所計算與所量測心軸 軸承溫度之趨勢曲線”等。 本發明的優點在於獲得一可靠的工具機。心軸故障爲 此種工具機的過程的主要破裂。 萬一不可能修理，如果預先知道心軸可能故障，對於 顧客而言亦是一大益處。這給顧客計畫一過程中斷之機會 ’因此使破裂的成本降到最低。 潤滑系統可能故障，且這經常會導致心軸的故障。警 告顧客有機器出問題之機會將容許來挽救可能已故障的心 軸’因此戲劇性地降低修理成本。 SPS提供讓顧客辨識錯誤且在損壞造成之前改正之機 構。 依據本發明，爲了診斷故障的原因，心軸功能的詳細 -8 - (6) 1302489 l t 分析是可能的。

本發明方法能夠產生一模型溫度，其不同於揭示將被 機械加工的每~工件之教導或記錄相位之習知技術。依據 本發明’顧客不需作任何事。顧客不需作任何特別事。他 可工作’且萬一發生故障，上述的方法將告知他。於習知 技術’每當顧客工作在一新工件幾何上或改變任何影響銑 床策略的參數時，他需要記錄心軸的參考溫度輪廓。因此 ’本發明方法可在設有本方法的特定機器上，作用在一堆 工件中的最先一者。此可應用在工件堆不常超過20個且 經常只有一個之模及鑄模技術。 【圖式簡單說明】 圖1顯示一垂直式工具機。 圖2顯示心軸下軸承中的溫度之曲線。 圖3顯示本發明方法的方塊圖。 圖4顯示一“良好”量測的實例。 圖5顯示一“不良”量測的實例。 【主要元件符號說明】 1 :所量測重新偏置曲線 2 :所估算模型曲線 3 :差異曲線 4 :事件1信號 5 :觸發曲線 -9- 1302489 t r 誤差偵測 誤差偵測 即時量測 所估算預期溫度 :即時差異 :心軸頭 :心軸 :溫度感測器 :工具機 :溫度集 :輸入參數 :所估算値 :心軸活動 :所量測溫度 :溫度偏置 :重新偏置値 :合成信號 :觸發器 :事件1信號 2 6 :裝置 I·

Claims (1)

1. (1) 1302489 十、申請專利範圍 1 · 一種旋轉裝置（26、1 3 )的保護方法，該旋轉裝 置被一工具機（15)的溫度所充滿，該工具機（15)具有 一溫度感測器（1 4 )在該裝置（26、1 3 )上及一溫度集（ 1 6 )，該方法包含以下步驟： 將特定參數輸入於該溫度集（16 )中； 估算由該裝置的活動（19)所造成之裝置溫度上升的 値（1 8 ); 量測該裝置（26)的溫度（20); 消除模型與量測之間的正常差異；及 當合成差異信號超過一觸發位準時，產生一事件信號 (4) 〇 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中藉由所估算 與所量測溫度之間的差異的動平均之溫度偏置（2 1 )被提 供。 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中所量測溫度 (8 )被重新偏置，以使所估算溫度（1 8 )被比作所重新 偏置値（22 )。 4 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中在一故障之 後，爲了診斷該故障的原因，資料的分析被產生。 5 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中關於執行系 統的資訊訊息被顯示。 6.如申請專利範圍第1項之方法，其中關於故障的 警告訊息被顯不。 -11 - (2) 1302489 t r 7 .如申請專利範圍第1項之方法，其中補救訊息被 顯示。 8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中重新偏置係 手動產生。 9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之方法，其 中該裝置（26 )爲工具機（15 )的心軸（13 )。

   10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中一溫度感測 器被配置在該心軸（1 3 )的軸承。

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