专利名称：用于机床的设备检验方法
技术领域：
本发明涉及一种保护机床的旋转设备的方法，该设备加载有温度，机床具有在该设备上的一个温度传感器和温度框。
这种方法能够基于模式来进行早期检测，这有助于保护设备免于由于润滑缺陷而导致的老化，并且该方法能精确检测和诊断设备的故障和误操作。设备指机床的所有部件，其加载有由不适当的冷却和润滑等引起的温度。
该设备例如是高速铣床的主轴。主轴的润滑系统会出现故障，常常这会导致主轴的故障。本发明提供机会来警告客户有故障出现，并且允许保护否则将会出现故障的主轴，从而减少维修成本。此外本发明为客户提供了措施来识别客户的错误并且在造成危害前改正它。
制造商能够对主轴进行详细分析(例如在保修期内出现故障之后)，以便诊断故障的成因。
背景技术：
例如在现有技术(JP 2002346884 A)已知的预先检测机床中主轴的异常或使用寿命的结束。对主轴轴承的温度升高数据进行记录，并且将其与运行数据诸如发生日期和时间、主轴速度和主轴马达负载相联系，并在需要时作为数据表输出在显示器上。除了选择温度升高的有效峰值数据之外，还要记录该有效峰值数据并且将其与运行数据联系起来，一天的记录数据按照峰值级的顺序排序保存，并且所保存的数据作为数据表在显示器上示出。
发明内容
本发明的需求在于提供一种方法，该方法有助于防止主轴由于润滑缺陷而导致的老化，并且提高了精确检测和诊断主轴的故障以及误操作的能力。
该需求的解决方案包括下面的步骤在温度框中输入特定参数；为由设备的活动引起的设备温度升高估计一值；测量该设备的温度；消除模型和测量结果之间的正常差异；当最终得到的差异信号超过一触发级时，产生事件信号。
优选地，该方法包括另外的步骤通过估计温度和实测温度之间的差异的移动平均值来提供温度偏移值；并且用该偏移值来进行重新偏移，使得该测量温度可以与该重新偏移值相比较。
为了预测主轴润滑、冷却故障等，使用可以监控主轴活动的模型来预测主轴下轴承中的预期温度。然后，将由模型计算出的温度与实际温度相比较。任何显著且持久的差异表示了可能存在的故障。
在检测后，通过控制足够的信息记录该事件以用于日后的诊断，并且告知客户以便为其提供建议性的操作过程。然后，客户能够进一步分析趋势图的数据，该趋势图示出了随时间变化的计算值和测量值。
现在通过例子，参考曲线图、附图和框图来描述本方法，其中图1是一种立式机床；图2是主轴下轴承中的温度曲线图；图3是本方法的框图；图4是“良好”测量结果的示例；图5是“不良”测量结果的示例。
具体实施例方式
如图1示出，立式机床15包括主轴头12和例如主轴13的设备26。在主轴13的下轴承处附着有传感器14。传感器14测量主轴13的下轴承的温度。
图2的曲线图示出了一个测量过程，其中传感器14的测量温度偏离了其通常的趋势。在这种情况中，下文揭示了如何报告主轴润滑故障(参见图4和图5)。在图2中，曲线8表示实时测量，曲线9表示估计温度。曲线10表示曲线8减去曲线9的差值。
当机床起动时，本发明的主轴保护系统(下文中称为SPS)必须被初始化，并且机床预热。在这个阶段，由于该模型没有被调整到机床的实际状态，因此该SPS不能正确地运行。一旦第一个10分钟的运行时间过去，并且最终得到的SPS事件1的信号处于非活动状态(inactive)，则产生SPS激活事件。
在第一步骤中，SPS检测表示主轴问题的事件。图3中的框图示出了如何检测这些事件框16用其输入参数17计算得到估计值18，该估计值18用于估计由主轴的活动19引起的主轴下轴承的温度升高值。该温度升高值通常是在0℃(空转主轴)到大约25℃(100％主轴速度)之间变化。估计温度和测量温度20之间的差异的移动平均值提供了温度偏移值21(在0速度处的期望测量温度)。该温度偏移值21用于对测量温度升高值20进行从大约28℃到大约0℃的重新偏移，使得该估计温度可以与该重新偏移值22相比较。移动平均值用于消除模型和测量之间的正常差异。一旦最终得到的信号23超过触发值24，则产生SPS事件1(用标号25指示)以表示可能的问题。
在遇到麻烦的情况下，最终客户需要能够使用制图功能将测量温度与由系统计算出来的温度相重叠。由于主轴温度的偏移值21对于不同的机床会有变化，并且也轻微地受到机床环境温度和机床工作的影响，因此需要能通过用户输入的特定常数来手动地重新偏移该计算温度，使得两个曲线1和2(见图4)完美地重叠在一起。该比较结果用于决定客户是否应该继续运行主轴、应该预期在稍后的时间停止工作或者立刻停止工作。对计算产生的信号而言，默认的温度偏移值应是28℃。
在重启后为了缩短SPS的初始化过程，该偏移移动平均值被初始化成-28℃(典型偏移)。
模型和测量值之间的绝对差异与SPS无关。这与趋势图中表示故障的差异不同。
图4中示出了工作主轴的测量结果的一个例子，其行为是所期望的。其中，偏移计算中的移动平均深度为五十分钟，SPS的深度为十分钟，该模拟结果提供了“良好”结果。
曲线2表示估计模型的温度升高，曲线1表示测量的重新偏移值，曲线3表示曲线1减去曲线2得到的差异曲线。触发级5设置成2℃。曲线4表示事件1的信号4，由于主轴的行为是正确的，所以在图4的图形中该信号是恒量。
图5示出了SPS在“不良”测量结果中的工作。
图5中的曲线具有相同的含义。但是表示SPS的事件1信号的曲线4在大约240分钟和580分钟时具有两个错误矩形检测6和7。在这些位置，差异曲线3超过了处于2℃的触发曲线5。事件1能够产生警告消息，或者产生与停止操作相结合的错误消息。
一旦已经检测到SPS事件1，则给客户显示警告消息。该警告内容是类似于“警告已检测到主轴保护系统事件”的文字。
此外还可以显示原因描述文字，如“润滑系统故障”，“主轴轴承共振”，“温度传感器故障”，“机床工作异常”，“SPS未校准或未运行”等。
也有可能显示矫正消息，如“改变主轴速度”，“检查主轴润滑管路”，“检查趋势图以比较主轴轴承温度的计算值和测量值”等。
本发明的优点是获得了可靠机床。主轴故障是破坏这些机床运行过程的主要成因。
在没有修理可能的情况下，预先知道主轴可能出现故障对客户而言也是有极大益处的。这给客户提供了机会来计划中断过程，从而把由该破坏成因导致的代价降至最小。
润滑系统会出现故障，并且这常导致主轴故障。有机会警告客户某处出现故障，这允许保护否则将会出现故障的主轴，以便显著减少修理的费用。
该SPS为客户提供了手段来识别错误并在损坏发生前纠正错误。
使用本发明，为了诊断故障的原因，对主轴功能的详细分析是可能的。
本发明方法能产生模型温度，这不同于现有技术中所公开的对每个加工工件的讲授或记录阶段。使用本发明，客户不需要做任何事。客户不需要做任何特殊的事情。客户能够工作，且一旦出现故障，所述方法将通知他。在现有技术中，每当客户加工新的工件几何外形或改变任何影响铣削加工的参数时，客户都需要为主轴记录参考温度曲线。因此，本发明方法能够作用在装备本方法的特定机床上的批量单件式工件中的第一个工件。这例如对冲模和模具技术是适用的，其中批量工件很少超过二十个，并且常常仅一个。
标号列表1测量的重新偏移曲线2估计模型温度3差异曲线4事件1信号5触发曲线6错误检测7错误检测8实时测量9估计期望温度10 实时差异12 主轴头13 主轴14 温度传感器15 机床16 温度框17 输入参数18 估计值19 主轴的活动20 测量温度21 温度偏移22 重新偏移值23 最终信号24 触发25 事件1信号26 设备
权利要求
1.一种保护机床(15)的旋转设备(26，13)的方法，该设备加载有温度，该机床具有在该设备(26，13)上的一个温度传感器(14)和温度框(16)，该方法包括步骤在温度框(16)中输入特定参数；为由设备的活动(19)引起的设备温度升高估计一值(18)；测量该设备(26)的温度(20)；消除模型和测量结果之间的正常差异；当最终得到的差异信号超过一触发级时，产生事件信号(4)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，用估计温度和测量温度之间的差异的移动平均值来提供温度偏移值(21)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，测量温度(8)被重新偏移，使得估计温度(18)可以与重新偏移值(22)相比较。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中，故障产生后，产生数据分析，以诊断故障的原因。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，显示关于该运行系统的信息性消息。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，显示关于故障的警告性消息。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，显示矫正性消息。
8.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，该重新偏移值是手动产生的。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，该设备(26)是机床(15)的主轴(13)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在主轴(13)的轴承上布置一个温度传感器(14)。
全文摘要
本发明涉及一种保护机床的旋转设备的方法，该设备加载有温度，该机床具有在该设备上的一个温度传感器和温度框，该方法包括步骤在温度框中输入特定参数；为由设备的活动引起的设备温度升高估计一值；测量设备的温度。
文档编号B23Q17/00GK1827296SQ200610006470
公开日2006年9月6日 申请日期2006年2月8日 优先权日2005年2月8日
发明者J·-P·贝苏赫特 申请人:麦克隆·阿杰·查米莱斯股份公司