WO2014128849A1 - ベルトスリップ診断システム - Google Patents

Abstract

　ベルト（２２）のメンテナンスを行うタイミングを作業者が認識することができるベルトスリップ診断システムを提供することを課題とする。　ベルトスリップ診断システム（１）は、出力軸（２００）を有する主軸モータ（２０）と、主軸（２１０）と、出力軸（２００）から主軸（２１０）に動力を伝達するベルト（２２）と、出力軸（２００）の回転方向の位置を検出する第一検出部（２３）と、主軸（２１０）の回転方向の位置を検出する第二検出部（２４）と、第一検出部（２３）から検出される位置に関する第一電気量と、第二検出部（２４）から検出される位置に関する第二電気量と、を基に、ベルト（２２）のスリップを診断する診断プログラムを実行した結果、ベルト（２２）のスリップ量が許容量よりも大きい場合、スリップ量の異常に関するメッセージを、報知する報知部（３１）と、を備える。

Description

ベルトスリップ診断システム

　本発明は、工作機械の主軸駆動用のベルトのスリップを検出するベルトスリップ診断システムに関する。

　工作機械の主軸側プーリと出力軸側プーリとの間には、動力伝達用のベルトが張設されている。ベルトは、経年劣化により伸びてしまう。また、ベルトは、主軸側プーリや出力軸側プーリとのスリップにより、摩耗してしまう。このため、ベルトのテンションが低下してしまう。したがって、主軸側プーリとベルトとの間や出力軸側プーリとベルトとの間に、スリップが発生してしまう。スリップが発生すると、円滑な動力伝達が困難になる。また、スリップが発生すると、ベルトの異常摩耗が発生し、ベルトが切れてしまうおそれがある。また、機械が破損してしまうおそれがある。

　一般的には、ベルトのスリップを検出するには、作業者が、ベルトのスリップ音（例えば「キュッ」というような摩擦音）を、聞き分けるしかない。ところが、ワーク加工時においては、スリップ音以外の騒音も発生している。このため、作業者がスリップ音に気付きにくい。

　この点、特許文献１には、ワーク加工時のベルトスリップを検出するベルトスリップ検出方法が開示されている。同文献のベルトスリップ検出方法によると、ワーク加工時にＮＣ装置から出力される主軸のポジションエラーやモータへの速度指令を監視し、定常回転時に速度指令が増加した際に、ベルトスリップが発生したと判断している。

特開２００７－１０５８０９号公報

　しかしながら、同文献記載のベルトスリップ検出方法によると、ワーク加工時にベルトがスリップする可能性があることを、ワーク加工前に作業者が認識することができない。また、前述したように、スリップ音からベルトのスリップを検出する場合も、ワーク加工時にベルトがスリップする可能性があることを、ワーク加工前に作業者が認識することができない。すなわち、予防保全ができない。予防保全を可能にするためには、スリップする可能性がある場合に、ワーク加工前にベルトのメンテナンスを行う必要がある。具体的には、ベルトのテンションを測定し、テンションが低い場合には、テンションを調整する必要がある。例えば、ベルトを張り直す必要がある。ところが、ベルトのメンテナンスを行うタイミングを、作業者が認識することは困難である。

　そこで、本発明は、利便性の高いベルトスリップ診断システムを提供することを目的とする。

　（１）上記課題を解決するため、本発明のベルトスリップ診断システムは、出力軸を有する主軸モータと、主軸と、該出力軸から該主軸に動力を伝達するベルトと、該出力軸の回転方向の位置を検出する第一検出部と、該主軸の回転方向の位置を検出する第二検出部と、該第一検出部から検出される該位置に関する第一電気量と、該第二検出部から検出される該位置に関する第二電気量と、を基に、該ベルトのスリップを診断する診断プログラムを実行した結果、該ベルトの該スリップ量が許容量よりも大きい場合、該スリップ量の異常に関するメッセージを、報知する報知部と、を備えることを特徴とする。

　本発明のベルトスリップ診断システムによると、報知部が、スリップ量の異常に関するメッセージを、報知することができる。このため、作業者は、当該メッセージを基に、ベルトのテンションが低くなっていることを認識することができる。すなわち、作業者は、ベルトのメンテナンスを行うタイミングを認識することができる。

　（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記報知部は、前記診断プログラムを実行するタイミングに関するメッセージを、報知する構成とする方がよい。診断プログラムを実行しなければ、作業者は、スリップ量の異常を認識することができない。つまり、ベルトのメンテナンスを行うタイミングを認識することができない。

　この点、本構成によると、報知部が、診断プログラムを実行するタイミングを報知することができる。このため、診断プログラムを実行するタイミング、延いてはベルトのメンテナンスを行うタイミングを、作業者が認識することができる。

　（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記報知部は、前記ベルトのテンション調整に関するメッセージを、報知する構成とする方がよい。本構成によると、報知部が、作業者に、ベルトのテンション調整を打診することができる。

　（４）好ましくは、上記（３）の構成において、前記ベルトの前記テンション調整が行われない場合、前記報知部は、前記主軸モータの出力トルクに関するメッセージを、報知する構成とする方がよい。

　例えば、単一のワークの加工を行っている場合や、任意のロットに属する複数のワークの加工を連続して行っている場合、ベルトのテンション調整のために旋盤を停止すると、停止前と停止後とで、旋盤各部の熱変位量が変化してしまうおそれがある。当該熱変位量の変化は、ワークの加工条件の変更に繋がるおそれがある。このようなことを考慮すると、直ちにベルトのテンション調整を行うことができない場合がある。この場合、本構成によると、報知部が、作業者に、主軸モータの出力トルクを制限することを、打診することができる。出力トルクを制限すれば、ベルトがスリップしにくくなる。このため、ベルトの摩耗を抑制することができる。延いては、ベルトのテンション低下が進行するのを、抑制することができる。

　本発明によると、利便性の高いベルトスリップ診断システムを提供することができる。

図１は、本発明のベルトテンション診断システムの一実施形態となるベルトテンション診断システムの模式図である。 図２（ａ）は、同ベルトテンション診断システムの主軸モータによる主軸側プーリ始動前におけるベルト周辺の模式図である。図２（ｂ）は、同ベルトテンション診断システムの主軸モータによる主軸側プーリ始動時におけるベルト周辺の模式図である。図２（ｃ）は、同ベルトテンション診断システムの運転中におけるベルト周辺の模式図である。図２（ｄ）は、同ベルトテンション診断システムの主軸モータによる主軸側プーリ停止時におけるベルト周辺の模式図である。 図３（ａ）は、スリップが発生しない場合の主軸と出力軸との回転速度の時間変化を示すグラフである。図３（ｂ）は、スリップが発生する場合の主軸と出力軸との回転速度の時間変化を示すグラフである。 図４は、ベルトテンション診断方法のフローチャートである。 図５は、同ベルトテンション診断方法において実行される診断プログラムのフローチャートである。 図６（ａ）は、図４のｓ２に対応する表示装置の画面の模式図である。図６（ｂ）は、図４のｓ５に対応する同表示装置の画面の模式図である。図６（ｃ）は、図４のｓ７（異常なしの場合）に対応する同表示装置の画面の模式図である。図６（ｄ）は、図４のｓ８に対応する同表示装置の画面の模式図である。図６（ｅ）は、図４のｓ１０に対応する同表示装置の画面の模式図である。図６（ｆ）は、図４のｓ１２に対応する同表示装置の画面の模式図である。図６（ｇ）は、図４のｓ１４に対応する同表示装置の画面の模式図である。図６（ｈ）は、図４のｓ１６に対応する同表示装置の画面の模式図である。

　１：ベルトテンション診断システム（ベルトスリップ診断システム）、２０：主軸モータ、２００：出力軸、２１：主軸台、２１０：主軸、２１１：チャック、２２：ベルト、２３：出力軸側エンコーダ（第一検出部）、２４：主軸側エンコーダ（第二検出部）、２５：出力軸側プーリ、２６：主軸側プーリ、２７：位置検出用ベルト、２８：位置検出用第一プーリ、２９：位置検出用第二プーリ、３０：制御装置、３００：コンピュータ、３００ａ：演算部、３００ｂ：記憶部、３０１：入出力インターフェイス、３１：表示装置（報知部）。
　ΔＳ１～ΔＳ５：差分、ΔＴ１：始動側検出時間、ΔＴ２：停止側検出時間、ΔＴａ：時間、ΔＴｂ：時間、θ１：角度、θ２：角度。
　Ａ：基準線、Ｂ：基準線、ＳＡ１：面積、ＳＡ２：面積、ＳＢ１：面積、ＳＢ２：面積、Ｓａ１：面積、Ｓａ２：面積、Ｓｂ１：面積、Ｓｂ２：面積、Ｗ：ワーク。
　ａ：基準線、ｂ：基準線、ｄ１０：画面、ｄ１００：ＯＫボタン、ｄ１２：画面、ｄ１２０：ＯＫボタン、ｄ１４：画面、ｄ１４０：ＯＫボタン、ｄ１６：画面、ｄ１６０：「今すぐ調整」ボタン、ｄ１６１：「後で調整」ボタン、ｄ２：画面、ｄ２０：自動スタートボタン、ｄ２１：手動スタートボタン、ｄ５：画面、ｄ５０：ＹＥＳボタン、ｄ５１：ＮＯボタン、ｄ７：画面、ｄ７０：ＯＫボタン、ｄ８：画面、ｄ８０：「今すぐ調整」ボタン、ｄ８１：「後で調整」ボタン、ｔａ：始動時刻、ｔｂ：停止時刻、ｔｃ：時刻、ｔｄ：時刻、ｔｈ：しきい値。

　以下、本発明のベルトスリップ診断システムを、ベルトテンション診断システムとして具現化した実施の形態について説明する。

　［ベルトテンション診断システム］
　まず、本実施形態のベルトテンション診断システムの構成について説明する。図１に、本実施形態のベルトテンション診断システムの模式図を示す。図１に示すように、本実施形態のベルトテンション診断システム１は、旋盤に組み込まれている。

　ベルトテンション診断システム１は、主軸モータ２０と、主軸台２１と、ベルト２２と、出力軸側エンコーダ２３と、主軸側エンコーダ２４と、出力軸側プーリ２５と、主軸側プーリ２６と、位置検出用ベルト２７と、位置検出用第一プーリ２８と、位置検出用第二プーリ２９と、制御装置３０と、表示装置３１と、を備えている。

　出力軸側エンコーダ２３は、本発明の「第一検出部」の概念に含まれる。主軸側エンコーダ２４は、本発明の「第二検出部」の概念に含まれる。制御装置３０は、ベルト２２のスリップを診断する診断プログラムを実行する、スリップ診断部としての機能を有している。

　主軸台２１は、主軸２１０と、チャック２１１と、を備えている。主軸２１０は、自身の軸周りに回転可能である。チャック２１１は、ワークＷを把持可能である。チャック２１１は、主軸２１０と共に、回転可能である。

　位置検出用第一プーリ２８は、主軸２１０に固定されている。位置検出用第一プーリ２８と位置検出用第二プーリ２９との間には、無端環状の位置検出用ベルト２７が張設されている。位置検出用ベルト２７は、いわゆるタイミングベルトである。位置検出用第二プーリ２９には、主軸側エンコーダ２４が配置されている。主軸側エンコーダ２４は、位置検出用第二プーリ２９、位置検出用ベルト２７、位置検出用第一プーリ２８を介して、主軸２１０の位置（主軸２１０の軸周りの周方向角度）を検出することができる。

　主軸側プーリ２６は、主軸２１０に固定されている。一方、主軸モータ２０の出力軸２００には、出力軸側プーリ２５が固定されている。出力軸２００と主軸２１０との間には、所定の減速比が設定されている。このため、主軸側プーリ２６は、出力軸側プーリ２５よりも大径である。出力軸側プーリ２５と主軸側プーリ２６との間には、無端環状のベルト２２が張設されている。ベルト２２は、いわゆるＶベルトである。出力軸側エンコーダ２３は、主軸モータ２０に配置されている。出力軸側エンコーダ２３は、出力軸２００の位置（出力軸２００の軸周りの周方向角度）を検出することができる。

　表示装置３１は、いわゆるタッチパネルである。表示装置３１を介して、作業者は、ベルトテンション診断システム１の情報を認識することができる。また、作業者は、ベルトテンション診断システム１に、指示を入力することができる。

　制御装置３０は、コンピュータ３００と、入出力インターフェイス３０１と、を備えている。コンピュータ３００は、演算部３００ａと、記憶部３００ｂと、を備えている。記憶部３００ｂには、ベルト２２のスリップ量に関するしきい値ｔｈが格納されている。また、記憶部３００ｂには、ベルト２２のスリップを診断する診断プログラムが格納されている。入出力インターフェイス３０１は、出力軸側エンコーダ２３、主軸側エンコーダ２４、主軸モータ２０、表示装置３１に、電気的に接続されている。

　入出力インターフェイス３０１を介して、制御装置３０には、出力軸側エンコーダ２３から、出力軸２００の位置に関する信号が入力される。当該信号は、本発明の「第一電気量」の概念に含まれる。また、入出力インターフェイス３０１を介して、制御装置３０には、主軸側エンコーダ２４から、主軸２１０の位置に関する信号が入力される。当該信号は、本発明の「第二電気量」の概念に含まれる。

　［ベルトテンション診断方法の原理］
　次に、本実施形態のベルトテンション診断システムが実行するベルトテンション診断方法の原理について説明する。図２（ａ）に、本実施形態のベルトテンション診断システムの主軸モータによる主軸側プーリ始動前におけるベルト周辺の模式図を示す。図２（ｂ）に、同ベルトテンション診断システムの主軸モータによる主軸側プーリ始動時におけるベルト周辺の模式図を示す。図２（ｃ）に、同ベルトテンション診断システムの運転中におけるベルト周辺の模式図を示す。図２（ｄ）に、同ベルトテンション診断システムの主軸モータによる主軸側プーリ停止時におけるベルト周辺の模式図を示す。なお、図２（ａ）～図２（ｄ）においては、スリップを判りやすくするために、ベルト２２に基準線Ａ、Ｂを、出力軸側プーリ２５に基準線ａを、主軸側プーリ２６に基準線ｂを、表示する。

　図２（ａ）に示すように、始動前においては、基準線Ａと基準線ａとは、直線状に並んでる。並びに、基準線Ｂと基準線ｂとは、直線状に並んでる。

　仮に、ベルト２２が所定のテンションで張設されている場合、出力軸側プーリ２５、主軸側プーリ２６に対して、ベルト２２は基本的にはスリップしない。仮にスリップしたとしても、そのスリップ量は、無視できる程度の微量に過ぎない。このため、図２（ｂ）に示す始動時、図２（ｃ）に示す運転中、図２（ｄ）に示す停止時においても、基準線Ａと基準線ａとの位置関係、基準線Ｂと基準線ｂとの位置関係は、基本的には変わらない。

　しかしながら、ベルト２２の伸びや摩耗によりテンションが低下すると、出力軸側プーリ２５、主軸側プーリ２６に対して、ベルト２２がスリップしてしまう。例えば、図２（ｂ）に示す始動時においては、ベルト２２に対して、出力軸側プーリ２５が空転してしまう。すなわち、基準線Ａに対して、基準線ａが、角度θ１だけ、進行してしまう。一方、ベルト２２、主軸側プーリ２６は未だ停止している。このため、基準線Ｂと基準線ｂとの位置関係は、変わらない。

　始動後は、出力軸側プーリ２５の回転に伴って、ベルト２２、主軸側プーリ２６も回転する。すなわち、ベルト２２を介して、出力軸側プーリ２５から主軸側プーリ２６に、円滑に動力伝達が行われる。このため、図２（ｃ）に示す運転中においては、図２（ｂ）に示す位置関係を保ったまま、出力軸側プーリ２５、ベルト２２、主軸側プーリ２６が回転する。

　図１に示すように、主軸側プーリ２６には、重量物である主軸２１０、チャック２１１などが連なっている。このため、図２（ｄ）に示す停止時においては、出力軸側プーリ２５、ベルト２２は直ちに停止する一方、主軸側プーリ２６は停止しにくい。このため、ベルト２２に対して、主軸側プーリ２６が空転してしまう。すなわち、基準線Ｂに対して、基準線ｂが、角度θ２だけ、進行してしまう。

　このように、図２（ｂ）に示す始動時においては、主に、出力軸側プーリ２５に対してベルト２２が、相対的にスリップしてしまう。一方、図２（ｄ）に示す停止時においては、主に、主軸側プーリ２６に対してベルト２２が、相対的にスリップしてしまう。本実施形態のベルトテンション診断システム１は、これら始動時、停止時のベルト２２のスリップを検出することにより、ベルト２２のテンションを診断している。

　以下、具体的に、ベルト２２のスリップの検出方法を説明する。図３（ａ）に、スリップが発生しない場合の主軸と出力軸との回転速度の時間変化を示す。図３（ｂ）に、スリップが発生する場合の主軸と出力軸との回転速度の時間変化を示す。図３（ａ）に示すように、スリップが発生しない場合、出力軸２００が回転を開始するのと同時に、主軸２１０が回転を開始している。また、出力軸２００が回転を停止するのと同時に、主軸２１０が回転を停止している。

　一方、図３（ｂ）に示すように、スリップが発生する場合は、出力軸２００が回転を開始するのに対して、時間ΔＴａだけ遅れて、主軸２１０が回転を開始している。また、出力軸２００が回転を停止するのに対して、時間ΔＴｂだけ遅れて、主軸２１０が回転を停止している。時間ΔＴａは、図２（ｂ）の角度θ１に対応している。時間ΔＴｂは、図２（ｄ）の角度θ２に対応している。

　ここで、出力軸２００の始動時刻ｔａから回転速度一定の所定の時刻ｔｃまでの時間を、始動側検出時間ΔＴ１とする。また、回転速度一定の所定の時刻ｔｄから主軸２１０の停止時刻ｔｂまでの時間を、停止側検出時間ΔＴ２とする。

　第一に、スリップの検出に始動側検出時間ΔＴ１を用いる場合の、ベルト２２のスリップ検出方法を説明する。図３（ａ）に示すように、スリップが発生しない場合、始動側検出時間ΔＴ１における出力軸２００の移動距離（回転距離）は、左上がりハッチング部分の面積ＳＡ１（＝時間×回転速度）になる。同様に、スリップが発生しない場合、始動側検出時間ΔＴ１における主軸２１０の移動距離（回転距離）は、右上がりハッチング部分の面積Ｓａ１（＝時間×回転速度）になる。よって、スリップが発生しない場合の出力軸２００と主軸２１０との移動距離の差分は、ΔＳ１（＝ＳＡ１－Ｓａ１の絶対値）になる。

　これに対して、図３（ｂ）に示すように、スリップが発生する場合、始動側検出時間ΔＴ１における出力軸２００の移動距離、つまり面積ＳＡ２は、スリップが発生しない場合の面積ＳＡ１と等しくなる。つまり、ＳＡ１＝ＳＡ２となる。しかしながら、始動側検出時間ΔＴ１における主軸２１０の移動距離、つまり面積Ｓａ２は、スリップが発生しない場合の面積Ｓａ１と比較して、小さくなる。つまり、Ｓａ１＞Ｓａ２となる。よって、スリップが発生する場合の出力軸２００と主軸２１０との移動距離の差分ΔＳ２（＝ＳＡ２－Ｓａ２の絶対値）は、差分ΔＳ１と比較して、大きくなる。

　このように、スリップの有無により、差分ΔＳ１と差分ΔＳ２との間に差異が発生する。本実施形態のベルトテンション診断システム１は、差分ΔＳ３（ΔＳ２－ΔＳ１の絶対値）と、所定のしきい値ｔｈと、を比較することにより、ベルト２２のスリップを検出している。

　第二に、スリップの検出に停止側検出時間ΔＴ２を用いる場合の、ベルト２２のスリップ検出方法を説明する。図３（ａ）に示すように、スリップが発生しない場合、停止側検出時間ΔＴ２における出力軸２００の移動距離（回転距離）は、左上がりハッチング部分の面積ＳＢ１（＝時間×回転速度）になる。同様に、スリップが発生しない場合、停止側検出時間ΔＴ２における主軸２１０の移動距離（回転距離）は、右上がりハッチング部分の面積Ｓｂ１（＝時間×回転速度）になる。よって、スリップが発生しない場合の出力軸２００と主軸２１０との移動距離の差分は、ΔＳ３（＝ＳＢ１－Ｓｂ１の絶対値）になる。

　これに対して、図３（ｂ）に示すように、スリップが発生する場合、停止側検出時間ΔＴ２における出力軸２００の移動距離、つまり面積ＳＢ２は、スリップが発生しない場合の面積ＳＢ１と等しくなる。つまり、ＳＢ１＝ＳＢ２となる。しかしながら、停止側検出時間ΔＴ２における主軸２１０の移動距離、つまり面積Ｓｂ２は、スリップが発生しない場合の面積Ｓｂ１と比較して、大きくなる。つまり、Ｓｂ１＜Ｓｂ２となる。よって、スリップが発生する場合の出力軸２００と主軸２１０との移動距離の差分ΔＳ４（＝ＳＢ２－Ｓｂ２の絶対値）は、差分ΔＳ３と比較して、大きくなる。

　このように、スリップの有無により、差分ΔＳ３と差分ΔＳ４との間に差異が発生する。本実施形態のベルトテンション診断システム１は、差分ΔＳ５（ΔＳ４－ΔＳ３の絶対値）と、所定のしきい値ｔｈと、を比較することにより、ベルト２２のスリップを検出している。

　なお、以上説明したのは、ベルト２２のスリップの態様の一例に過ぎない。例えば、図２（ｂ）に示す始動時において、主軸側プーリ２６に対してベルト２２がスリップすることもある。また、図２（ｃ）に示す運転時において、主軸側プーリ２６に対してベルト２２がスリップすることや、出力軸側プーリ２５に対してベルト２２がスリップすることもある。また、図２（ｄ）に示す停止時において、出力軸側プーリ２５に対してベルト２２がスリップすることもある。

　しかしながら、このような態様のスリップが発生する場合であっても、上述した始動側検出時間ΔＴ１、停止側検出時間ΔＴ２を用いるスリップ検出方法により、ベルト２２のスリップを検出することができる。

　［ベルトテンション診断方法］
　次に、本実施形態のベルトテンション診断システムが上記原理を用いて実行する、ベルトテンション診断方法について説明する。図４に、ベルトテンション診断方法のフローチャートを示す。図５に、同ベルトテンション診断方法において実行される診断プログラムのフローチャートを示す。図６（ａ）に、図４のｓ２（ステップ２。以下同様。）に対応する表示装置の画面の模式図を示す。図６（ｂ）に、図４のｓ５に対応する同表示装置の画面の模式図を示す。図６（ｃ）に、図４のｓ７（異常なしの場合）に対応する同表示装置の画面の模式図を示す。図６（ｄ）に、図４のｓ８に対応する同表示装置の画面の模式図を示す。図６（ｅ）に、図４のｓ１０に対応する同表示装置の画面の模式図を示す。図６（ｆ）に、図４のｓ１２に対応する同表示装置の画面の模式図を示す。図６（ｇ）に、図４のｓ１４に対応する同表示装置の画面の模式図を示す。図６（ｈ）に、図４のｓ１６に対応する同表示装置の画面の模式図を示す。

　ベルトテンション診断方法が開始されると（図４のｓ１）、図１に示す演算部３００ａは、表示装置３１に、図６（ａ）に示す画面ｄ２を表示する（図４のｓ２）。画面ｄ２には、自動スタートボタンｄ２０、手動スタートボタンｄ２１が表示される。作業者は、自動スタートボタンｄ２０または手動スタートボタンｄ２１にタッチする。すなわち、作業者は、所定のタイミング（例えば一ヶ月ごと）で診断プログラムを実行する自動モード、手動で診断プログラムを実行する手動モードのいずれかを選択する。

　作業者が手動スタートボタンｄ２１にタッチすると、直ちに後述する診断プログラムが実行される（図４のｓ６）。一方、作業者が自動スタートボタンｄ２０にタッチし、かつ一ヶ月が経過すると（図４のｓ２～ｓ４）、図１に示す演算部３００ａは、表示装置３１に、図６（ｂ）に示す画面ｄ５を表示する（図４のｓ５）。画面ｄ５には、ＹＥＳボタンｄ５０、ＮＯボタンｄ５１が表示される。また、画面ｄ５には、診断プログラムが実行されていない期間（Ｎヶ月）が表示される。作業者は、ＹＥＳボタンｄ５０またはＮＯボタンｄ５１にタッチする。すなわち、作業者は、診断プログラムの実行の要否を選択する。

　作業者がＮＯボタンｄ５１にタッチすると、図１に示す演算部３００ａは、一ヶ月後に、表示装置３１に、再び図６（ｂ）に示す画面ｄ５を表示する（図４のｓ５）。なお、診断プログラムが実行されていない期間（Ｎヶ月）は、一ヶ月だけカウントアップされる（図４のｓ１３）。

　一方、作業者がＹＥＳボタンｄ５０にタッチすると、診断プログラムが実行される（図４のｓ６）。ただし、診断プログラムは、ワークＷの加工時には実行されない。診断プログラムは、ワークＷの加工前、または第一のワークＷの加工と第二のワークＷの加工との間に実行される。

　図５に示すように、診断プログラムが開始されると（図５のｓ２１）、図１に示す演算部３００ａは、主軸モータ２０を始動する（図５のｓ２２）。このため、出力軸２００、出力軸側プーリ２５が回転する。当該回転力は、ベルト２２を介して、主軸側プーリ２６、位置検出用第一プーリ２８、主軸２１０に伝達される。このため、主軸側プーリ２６、位置検出用第一プーリ２８、主軸２１０が回転する。また、当該回転力は、位置検出用ベルト２７を介して、位置検出用第二プーリ２９に伝達される。このため、位置検出用第二プーリ２９が回転する。

　出力軸側エンコーダ２３は、出力軸２００の位置を検出する。制御装置３０には、出力軸側エンコーダ２３から、出力軸２００の位置に関する信号が入力される。主軸側エンコーダ２４は、位置検出用第二プーリ２９、位置検出用ベルト２７、位置検出用第一プーリ２８を介して、主軸２１０の位置を検出する。制御装置３０には、主軸側エンコーダ２４から、主軸２１０の位置に関する信号が入力される。記憶部３００ｂは、出力軸側エンコーダ２３、主軸側エンコーダ２４からの信号を記憶する。

　なお、位置検出用第一プーリ２８、位置検出用第二プーリ２９には、主軸モータ２０のような動力源が、直接連結されていない。このため、主軸モータ２０を始動しても、位置検出用ベルト２７には大きなテンションが加わらない。したがって、位置検出用ベルト２７は経年劣化しにくい。加えて、位置検出用ベルト２７は、タイミングベルト（刃付きベルト）である。したがって、主軸側エンコーダ２４は、位置検出用ベルト２７を介して主軸２１０に連結されているにもかかわらず、正確に主軸２１０の位置を検出することができる。

　所定の時間が経過すると、図１に示す演算部３００ａは、主軸モータ２０を停止する（図５のｓ２３）。ここで、前述したように、ベルト２２のスリップの有無により、スリップ無しの場合の差分ΔＳ１（＝ＳＡ１－Ｓａ１の絶対値）と、スリップ有りの場合の差分ΔＳ２（＝ＳＡ２－Ｓａ２の絶対値）と、の間には、差異が発生する（図３（ａ）、図３（ｂ）参照）。

　演算部３００ａは、差分ΔＳ３（ΔＳ２－ΔＳ１の絶対値）と、記憶部３００ｂに格納されているしきい値ｔｈと、を比較する（図５のｓ２４）。比較の結果、差分ΔＳ３＞しきい値ｔｈの場合、演算部３００ａは、スリップ量が許容量を超えていると判断する。すなわち、診断結果として、異常ありを出力する（図５のｓ２５）。

　一方、比較の結果、差分ΔＳ３≦しきい値ｔｈの場合、演算部３００ａは、スリップ量が許容量以下であると判断する。すなわち、診断結果として、異常なしを出力する（図５のｓ２６）。

　なお、上記比較に、図３（ａ）、図３（ｂ）に示す始動側検出時間ΔＴ１の差分ΔＳ３ではなく、停止側検出時間ΔＴ２の差分ΔＳ５（＝ΔＳ４（＝ＳＢ２－Ｓｂ２の絶対値）－ΔＳ３（＝ＳＢ１－Ｓｂ１の絶対値）の絶対値）を用いることもできる。

　同様に、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、出力軸２００の始動、停止タイミングに対する、主軸２１０の始動、停止タイミングの遅れ時間ΔＴａ、ΔＴｂを監視する手法を用いてもよい。また、出力軸２００の始動、停止タイミングに対する、主軸２１０の始動、停止タイミングの遅れ角度θ１、θ２を監視する手法を用いてもよい。

　遅れ時間ΔＴａ、ΔＴｂを監視する場合は、図５のｓ２４のしきい値として、遅れ時間しきい値（例えば０．３秒）を設定すればよい。同様に、遅れ角度θ１、θ２を監視する場合は、図５のｓ２４のしきい値として、遅れ角度しきい値（例えば０．３πｒａｄ）を設定すればよい。

　遅れ時間ΔＴａ、ΔＴｂが遅れ時間しきい値を超えた場合や、遅れ角度θ１、θ２が遅れ角度しきい値を超えた場合は、演算部３００ａは、スリップ量が許容量を超えていると判断する。すなわち、図５のｓ２５に示すように、診断結果として、異常ありを出力する。

　診断の結果、異常なしの場合は、ベルト２２のテンションを調整する必要がない（図４のｓ７）。このため、図１に示す演算部３００ａは、表示装置３１に、図６（ｃ）に示す画面ｄ７を表示する。画面ｄ７には、ＯＫボタンｄ７０が表示される。作業者がＯＫボタンｄ７０にタッチすると、図４のｓ３に戻る。すなわち、図１に示す演算部３００ａは、一ヶ月後に、表示装置３１に、図６（ｂ）に示す画面ｄ５を表示する（図４のｓ５）。

　一方、診断の結果、異常ありの場合は、原則として、ベルト２２のテンションを調整する必要がある（図４のｓ７）。このため、図１に示す演算部３００ａは、表示装置３１に、図６（ｄ）に示す画面ｄ８を表示する（図４のｓ８）。画面ｄ８には、「今すぐ調整」ボタンｄ８０と、「後で調整」ボタンｄ８１と、が表示される。作業者は、「今すぐ調整」ボタンｄ８０または「後で調整」ボタンｄ８１にタッチする。すなわち、作業者は、ベルト２２のテンションの調整を、今すぐ行うか、後で行うかを選択する。

　作業者が「今すぐ調整」ボタンｄ８０にタッチし、ベルト２２のテンションの調整（例えば、ベルト２２の張り直し）を実施すると（図４のｓ９）、図１に示す演算部３００ａは、表示装置３１に、図６（ｅ）に示す画面ｄ１０を表示する（図４のｓ１０）。画面ｄ１０には、ＯＫボタンｄ１００が表示される。作業者がＯＫボタンｄ１００にタッチすると、診断プログラムが実行される。なお、当該診断プログラムは、図４のｓ６の診断プログラムと同じものである。

　診断の結果、異常なしの場合は、ベルト２２のテンションを調整する必要がない（図４のｓ１１）。このため、図１に示す演算部３００ａは、表示装置３１に、図６（ｃ）に示す画面ｄ７を表示する。作業者がＯＫボタンｄ７０にタッチすると、図４のｓ３に戻る。すなわち、図１に示す演算部３００ａは、一ヶ月後に、表示装置３１に、図６（ｂ）に示す画面ｄ５を表示する（図４のｓ５）。

　一方、診断の結果、異常ありの場合は、ベルト２２のテンションを再調整する必要がある（図４のｓ１１）。このため、図１に示す演算部３００ａは、表示装置３１に、図６（ｆ）に示す画面ｄ１２を表示する（図４のｓ１２）。画面ｄ１２には、ＯＫボタンｄ１２０が表示される。作業者がＯＫボタンｄ１２０にタッチすると、図４のｓ９に戻る。すなわち、作業者はベルト２２のテンションの再調整を実施し（図４のｓ９）、画面ｄ１０のＯＫボタンｄ１００を作業者がタッチすると、診断プログラムが実行される（図４のｓ１０）。

　図４のｓ８において、作業者が、図６（ｄ）の画面ｄ８の「後で調整」ボタンｄ８１ボタンにタッチすると、図１に示す演算部３００ａは、表示装置３１に、図６（ｇ）に示す画面ｄ１４を表示する（図４のｓ１４）。画面ｄ１４には、ＯＫボタンｄ１４０が表示される。作業者がＯＫボタンｄ１４０にタッチすると、図１に示す演算部３００ａは、ベルト２２のスリップを抑制するために、次回以降のワークＷ加工時において、主軸モータ２０の出力トルクを、通常加工時に対して制限する。詳しくは、主軸モータ２０の出力軸２００の加減速度を小さくすることで、ベルト２２のスリップを極力防止する。

　トルク制限後、一日が経過したら（図４のｓ１５）、図１に示す演算部３００ａは、表示装置３１に、図６（ｈ）に示す画面ｄ１６を表示する（図４のｓ１６）。画面ｄ１６には、「今すぐ調整」ボタンｄ１６０と、「後で調整」ボタンｄ１６１と、が表示される。作業者は、「今すぐ調整」ボタンｄ１６０または「後で調整」ボタンｄ１６１にタッチする。すなわち、作業者は、ベルト２２のテンションの調整を、今すぐ行うか、後で行うかを選択する。

　作業者が「今すぐ調整」ボタンｄ１６０にタッチすると、図４のｓ９に進む。すなわち、作業者はベルト２２のテンションの調整を実施し（図４のｓ９）、画面ｄ１０のＯＫボタンｄ１００を作業者がタッチすると、診断プログラムが実行される（図４のｓ１０）。診断の結果、異常なしの場合は、図１に示す演算部３００ａは、次回以降のワークＷ加工時において、主軸モータ２０の出力トルクの制限を解除する。

　一方、作業者が「後で調整」ボタンｄ１６１にタッチすると、図４のｓ１５に戻る。すなわち、図１に示す演算部３００ａは、一日後に、表示装置３１に、再び図６（ｈ）に示す画面ｄ１６を表示する（図４のｓ１６）。この場合、引き続き、ワークＷ加工時において、主軸モータ２０の出力トルクは制限される。

　［作用効果］
　次に、本実施形態のベルトテンション診断システムの作用効果について説明する。本実施形態のベルトテンション診断システム１によると、図１に示す表示装置３１が、図６（ｄ）に示すように、ベルト２２のテンションの異常、つまりベルト２２のスリップ量の異常に関するメッセージを、表示することができる。このため、作業者は、当該メッセージを基に、ベルト２２のテンションが低くなっていることを認識することができる。すなわち、作業者は、ベルト２２のメンテナンス、つまりベルトのテンション調整を行うタイミングを、目視にて認識することができる。

　また、本実施形態のベルトテンション診断システム１によると、図１に示す表示装置３１が、図６（ｂ）に示すように、ベルト２２のテンション診断、つまり診断プログラムを実行するタイミングを、表示することができる。このため、診断プログラムを実行するタイミング、延いてはベルト２２のメンテナンスを行うタイミングを、作業者が目視にて認識することができる。

　また、本実施形態のベルトテンション診断システム１によると、図１に示す表示装置３１が、図６（ｄ）に示すように、ベルト２２のテンション調整に関するメッセージを、表示することができる。すなわち、作業者に、ベルト２２のテンション調整を打診することができる。

　また、本実施形態のベルトテンション診断システム１によると、図１に示す表示装置３１が、図６（ｇ）に示すように、主軸モータ２０の出力トルクに関するメッセージを、表示することができる。このため、作業者がベルト２２のテンションの異常を認識していても、直ちにテンション調整を行うことができない場合（例えば、単一のワークＷの加工を行っている場合や、任意のロットに属する複数のワークＷの加工を連続して行っている場合）、テンション調整を後回しにすることを、作業者が選択することができる。

　また、主軸モータ２０の出力トルクを制限すると、ベルト２２がスリップしにくくなる。このため、ベルト２２の摩耗を抑制することができる。また、ベルト２２のテンション低下が進行するのを、抑制することができる。

　また、図６（ｇ）の画面ｄ１４には、出力トルク制限のデメリットであるサイクルタイムの増加が表示される。このため、作業者は、出力トルク制限のメリット（ベルト２２の延命が図れる）と、デメリット（サイクルタイムが増加する）と、を比較して、ベルト２２のテンション調整を行うタイミングを、決定することができる。

　また、図１に示す主軸側エンコーダ２４は、主軸２１０の正確な位置を検出するために、予め旋盤に設置されている場合が多い。このため、本実施形態のベルトテンション診断システム１によると、既設の主軸側エンコーダ２４を利用して、ベルトテンション診断方法を実行することができる。したがって、本実施形態のベルトテンション診断システム１は、既設の旋盤、延いては既設の工作機械にアドインしやすい。

　［その他］
　以上、本発明のベルトスリップ診断システムの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

　図５のｓ２２に示すように、主軸モータ２０の始動時の遅れ時間ΔＴａ（図３（ｂ）参照）や遅れ角度θ１（図２（ｂ）参照）を基にベルト２２のスリップを診断する場合、停止側検出時間ΔＴ２を用いてスリップを検出する必要はない。すなわち、始動から停止に至る全サイクルを監視する必要がない。このため、図５のｓ２３において、主軸モータ２０停止時に、図４のｓ１４に示すトルク制限を行うことにより、ベルト２２の摩耗を極力防止することができる。

　報知部が報知するメッセージの種類は特に限定しない。図６（ａ）～図６（ｈ）に示すような、視覚に訴える文字、図形、記号などが表示された画面ｄ２、ｄ５、ｄ７、ｄ８、ｄ１０、ｄ１２、ｄ１４、ｄ１６、警告灯などであってもよい。また、聴覚に訴える警告、警報などであってもよい。

　診断プログラムは、制御装置３０の記憶部３００ｂに格納されていなくてもよい。例えば、外付けのメモリやハードディスクなどに格納されていてもよい。また、外付けのコンピュータにより、診断プログラムを実行してもよい。

　また、本発明のベルトスリップ診断システムは、横型旋盤、正面旋盤、立型旋盤、フライス盤、ボール盤、ミーリングセルなど、種々の工作機械に組み込んで使用することができる。

Claims (4)

1. 　出力軸を有する主軸モータと、
   　主軸と、
   　該出力軸から該主軸に動力を伝達するベルトと、
   　該出力軸の回転方向の位置を検出する第一検出部と、
   　該主軸の回転方向の位置を検出する第二検出部と、
   　該第一検出部から検出される該位置に関する第一電気量と、該第二検出部から検出される該位置に関する第二電気量と、を基に、該ベルトのスリップを診断する診断プログラムを実行した結果、該ベルトの該スリップ量が許容量よりも大きい場合、該スリップ量の異常に関するメッセージを、報知する報知部と、
   を備えるベルトスリップ診断システム。
2. 　前記報知部は、前記診断プログラムを実行するタイミングに関するメッセージを、報知する請求項１に記載のベルトスリップ診断システム。
3. 　前記報知部は、前記ベルトのテンション調整に関するメッセージを、報知する請求項１または請求項２に記載のベルトスリップ診断システム。
4. 　前記ベルトの前記テンション調整が行われない場合、
   　前記報知部は、前記主軸モータの出力トルクに関するメッセージを、報知する請求項３に記載のベルトスリップ診断システム。

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