CN111805304A - 主轴振动测量系统、主轴振动测量方法、以及程序 - Google Patents

主轴振动测量系统、主轴振动测量方法、以及程序 Download PDF

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CN111805304A CN202010203297.7A CN202010203297A CN111805304A CN 111805304 A CN111805304 A CN 111805304A CN 202010203297 A CN202010203297 A CN 202010203297A CN 111805304 A CN111805304 A CN 111805304A
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Abstract

本发明提供一种主轴振动测量系统、主轴振动测量方法以及程序。所述主轴振动测量系统是一种测量在加工机(100)中的主轴(120)的振动的系统，所述加工机(100)对工件实施切削或研磨加工，加工机(100)具有：保持工件(W)的工件保持部(150)、保持工具(120c)的主轴(120)、以及使工件保持部(150)和主轴(120)相对移动的移动机构，所述主轴振动测量系统获取主轴(120)旋转时的移动机构的位置变动数据或振动数据，并基于位置变动数据或振动数据，输出或存储与主轴(120)的振动有关的结果。

Description

主轴振动测量系统、主轴振动测量方法、以及程序
技术领域
本发明涉及主轴振动测量系统、主轴振动测量方法、以及程序。
背景技术
近年来，使用加工中心等的切削加工机来进行对IT部件、装饰品等的外观部件的高品质加工的情况越来越多。在该加工中使用单晶金刚石、聚晶金刚石(PCD)等，要求主轴摆动的极小化以及高精度的定位。
可知如下的技术：在进行一般加工而不是高品质加工的加工机中，在主轴头上安装X轴方向以及Y轴方向的加速度计，而且，使用冲击锤在加速度计的附近部位进行加振，由此获得主轴头的振动特性(例如，参照专利文献1。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-200998号公报
发明内容
发明要解决的问题
高品质加工因为主轴上的未预料的负载、主轴或者工件保持部的随时间老化等，在主轴与工件之间的不希望的振动增大，由此对加工面产生影响。例如，高品质加工的加工面要求是镜面，因此微小的加工不良成为很大的影响呈现在加工面。
如此的加工不良的发生，也可在加工品的质量检查工序等中被发现。当随时间老化等导致的主轴与工件之间的振动成为加工不良的情况下，在质量检查工序中，加工不良变得明显时，很多工件成为加工不良。而且，当作为加工不良的原因调查，在主轴等安装加速度计的同时测量主轴的振动的情况下，需要从振动测量结果中抽取特定的原因频率等的作业，加工不良的原因调查需要长时间。即使进行了所述振动测量，也会发生无法发现加工不良的原因的情况，在这种情况下，测量振动的时间将被浪费。而且，由于如此的振动测量只有具备高度的知识的人才能适当地进行，因此加工工序的再启动需要长时间。
本发明是鉴于上述情况而完成的。本发明的目的之一是提供一种主轴振动测量系统、主轴振动测量方法、以及程序，其在测量振动之后无需追加加速度计、声音收集装置等的高价且容易发生故障的设备，能够掌握加工不良的原因，适当地设定加工条件等。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，本发明采用以下方案。
本发明的第一方案是一种主轴振动测量系统，所述主轴振动测量系统测量加工机中的主轴的振动，所述加工机对工件实施切削或研磨加工，所述加工机具有：工件保持部，其保持所述工件；主轴，其保持所述工具；以及移动机构，其使所述工件保持部和所述主轴相对移动，所述主轴振动测量系统具备：数据获取单元，其获取所述主轴旋转时的所述移动机构的位置变动数据或振动数据；以及处理单元，其基于所述位置变动数据或所述振动数据输出或存储与所述主轴的振动有关的结果。
工件的加工不良的原因之一，可以认为是工具与工件之间的相对的位置变动。在第一方案中，工具与工件之间的相对的位置变动作为移动机构的位置变动数据或振动数据而被获取，所述移动机构的位置变动数据或振动数据与保持工具的主轴和保持工件的工件保持部之间的相对移动相关联，基于所获得的位置变动数据或振动数据，输出或存储与主轴的振动有关的结果。因此，例如，由操作者、计算机等判断输出结果，由此能够掌握加工不良的原因、适当地设定加工条件等。
在上述方案中，优选地，所述数据获取单元，在被所述主轴保持的所述工具与所述工件未接触的状态下，获取所述位置变动数据或所述振动数据。
通过采用该结构，能够在没有工具与工件的接触的影响的状态下，获取与起因于主轴的旋转的工具与工件的相对位置变动相关联的数据。
在上述方案中，优选地，所述数据获取单元，获取使主轴以转速在预定的范围内依次变化的方式旋转时的所述位置变动数据或所述振动数据，所述处理单元，基于由所述数据获取单元获取的所述位置变动数据或所述振动数据，判断所述主轴的振动大于阈值或者所述振动为所述阈值以下的转速的范围。
在上述方案中，优选地，所述数据获取单元，获取使所述主轴以多个预定的转速依次旋转时的所述位置变动数据或所述振动数据，所述处理单元，基于由所述数据获取单元获取的所述位置变动数据或所述振动数据，判断所述主轴的振动大于阈值或者所述振动为所述阈值以下的转速的范围。
若采用如此结构，操作员、计算机等将能够正确地掌握主轴的振动大于阈值或者该振动为阈值以下的转速，这有助于掌握加工不良的原因，适当地设定加工条件等。
在上述方案中，优选地，所述处理单元，将由所述数据获取单元获取的所述位置变动数据或所述振动数据，与存储在存储器中的位置变动数据或振动数据进行比较，并输出比较结果作为与所述主轴的振动有关的结果。
若采用该结构，例如，通过与存储在存储器中的位置变动数据或振动数据之间进行比较，能够正确地掌握，由数据获取单元获取的位置变动数据或振动数据，相比于过去的状态是否发生了巨大变化，相比于其他类似地工具的位置数据或者振动数据是否有着巨大不同。
在上述方案中，优选地，所述数据获取单元，获取使所述主轴以转速发生变化的方式进行旋转时的所述位置变动数据或所述振动数据，所述处理单元，进行将由所述数据获取单元获取的所述位置变动数据或所述振动数据、作为频率或者所述主轴的转速的函数表示的分析，将分析结果作为与所述主轴的振动有关的结果输出或存储。
若采用该结构，操作员、计算机等将能够正确地掌握主轴的振动大于阈值或者该振动为阈值以下的转速、以及该振动的倾向等，这有助于掌握加工不良的原因，适当地设定加工条件等。
在上述方案中，优选地，所述处理单元，将所述分析结果与存储在存储器上的分析结果进行比较，并将比较结果作为与所述主轴的振动有关的结果进行输出。
若采用该结构，例如，通过与存储在存储器上的分析结果进行比较，能够正确地掌握，通过处理单元获得的分析结果，相对于过去的状态是否发生了巨大变化、相对于其他类似的工具的分析结果是否有着巨大不同。
在上述方案中，优选地，所述主轴能够择一地保持多种的工具，所述数据获取单元获取当所述各工具被所述主轴保持时的所述位置变动数据或所述振动数据，所述处理单元，针对所述多种工具的每一种，将所述主轴的振动大于阈值或者所述振动为所述阈值以下的转速的范围或者转速存储在存储器。
若采用该结构，操作员、计算机等能够容易且准确的掌握对于多种的工具的每一种的主轴的振动大于阈值或者该振动为阈值以下的转速，这有助于适当地设定加工条件。
在上述方案中，优选地，所述处理单元，基于根据所述判断所得到的所述转速的范围、或者所述分析结果，更新加工程序，并存储更新后的加工程序，所述加工程序使所述加工机工作以对所述工件实施切削或研磨加工。
若采用该结构，能够自动改善加工程序，由此能够提高加工品质。
本发明的第二方案是一种主轴振动测量方法，所述主轴振动测量方法测量加工机中的主轴的振动，所述加工机对工件实施切削或研磨加工，所述加工机具有：工件保持部，其保持所述工件；主轴，其保持所述工具；以及移动机构，其使所述工件保持部和所述主轴相对移动，所述主轴振动测量方法具备：振动数据获取步骤，获取所述主轴旋转时的所述移动机构的位置变动数据或振动数据；以及结果导出步骤，基于所述位置变动数据或所述振动数据导出与所述主轴的振动有关的结果。
在第二方案中，优选地，在所述振动数据获取步骤中，在保持于所述主轴的所述工具与所述工件未接触的状态下，获取所述位置变动数据或所述振动数据。
在第二方案中，优选地，在所述振动数据获取步骤中，获取使所述主轴以多个预定的转速依次旋转时的所述位置变动数据或所述振动数据，在所述结果导出步骤中，基于通过所述振动数据获取步骤获取的所述位置变动数据或所述振动数据，导出所述主轴的振动大于阈值或者所述振动为所述阈值以下的转速的范围。
在第二方案中，优选地，在所述结果导出步骤中，将在所述振动数据获取步骤中获取的所述位置变动数据或所述振动数据，与存储在存储器中的位置变动数据或振动数据进行比较，基于比较结果，进行与所述主轴的振动有关的判断，以导出与所述主轴的震动有关的结果。
在第二方案中，优选地，在所述振动数据获取步骤中，获取使所述主轴以转速发生变化的方式进行旋转时的所述位置变动数据或所述振动数据，在所述结果导出步骤中，进行将根据所述振动数据获取步骤获取的所述位置变动数据或所述振动数据、作为频率或者所述主轴的转速的函数表示的分析。
而且，在第二方案中，优选地，在所述结果导出步骤中，所述分析的结果与存储在存储器上的分析结果进行比较。
在第二方案中，优选地，基于根据所述导出所得到的所述转速的范围、或者所述分析的结果，更新加工程序，并存储更新后的加工程序，所述加工程序使所述加工机工作以对所述工件实施切削或研磨加工。
本发明的第三方案是一种程序，所述程序用于主轴振动测量，所述主轴振动测量测量加工机中的主轴的振动，所述加工机对工件实施切削或研磨加工，所述加工机具有：工件保持部，其保持所述工件；主轴，其保持所述工具；以及移动机构，其使所述工件保持部和所述主轴相对移动，所述程序构成为使计算机执行振动数据获取步骤和结果导出步骤，所述振动数据获取步骤，获取所述主轴旋转时的所述移动机构的位置变动数据或振动数据，所述结果导出步骤，基于所述位置变动数据或所述振动数据导出与所述主轴的振动有关的结果。
发明效果
根据本发明，能够掌握加工不良的原因，适当地设定加工条件等。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式的主轴振动测量系统的测量对象的加工机的立体图。
图2是第一实施方式的主轴振动测量系统的控制装置的框图。
图3是示出由第一实施方式的主轴振动测量系统的控制装置进行的控制的流程图。
图4是示出利用第一实施方式的主轴振动测量系统得到的位置变动数据的例的图表。
图5是示出利用第一实施方式的主轴振动测量系统得到的分析结果的例的图表。
图6是利用第一实施方式的主轴振动测量系统存储的转速范围的数据的表。
图7是利用第一实施方式的主轴振动测量系统存储的转速范围的数据的表。
图8是示出由第二实施方式的主轴振动测量系统的控制装置进行的控制的流程图。
图9是示出利用第二实施方式的主轴振动测量系统得到的位置变动数据的例的图表。
图10是示出由第三实施方式的主轴振动测量系统的控制装置进行的控制的流程图。
图11是用于示出第一～第三实施方式的主轴振动测量系统的变形例的加工机的立体图。
附图标记说明：
100：加工机
100a：框架
101：轨道
102：Z轴马达
102a：编码器
103：滚珠丝杠
110：主轴支撑部
120：主轴
120a：主轴主体
120b：工具架
120c：工具
130：基座部
131：轨道
132：Y轴马达
132a：编码器
133：滚珠丝杠
140：可动部件
141：轨道
142：X轴马达
142a：编码器
143：滚珠丝杠
150：工件保持部
151：卡盘
200：控制装置
210：处理器
220：显示装置
230：存储部
230a：加工程序
230b：数据获取程序(数据获取单元)
230c：处理程序(处理单元)
240：输入装置
250：收发部
300：加速度传感器
W：工件
具体实施方式
以下参照附图对本发明的一个实施方式的主轴振动测量系统进行说明。本实施方式的主轴测量系统是用于测量加工机100中的主轴120的振动的系统，所述加工机100通过向工件W实施切削或研磨对工件W进行镜面加工。
加工机100可以是铣床、车床、NC铣床、NC车床、钻孔加工机、利用主轴120保持的工具120c对工件W进行研磨加工的研磨机等。本实施方式的加工机100是对工件W的表面通过切削刃进行镜面加工的周知的NC铣床。
如图1所示，加工机100具有：设置在框架100a的上端测的主轴支撑部110、能够围绕竖直轴旋转地安装在主轴支撑部110的主轴120、用于使主轴120旋转的主轴马达121、固定在框架100a且配置于主轴120的下方的基座部130、固定在基座部130的上表面的一对轨道131、由一对轨道131支撑的可动部件140、固定在可动部件140的上表面的一对轨道141、以及由一对轨道141支撑的工件保持部150。工件保持部150通过卡盘151固定工件W。
主轴120具备：主轴主体120a，其在主轴支撑部110能够利用轴承等围绕竖直轴旋转地被支撑；以及工具架120b，其设置在主轴主体120a的下部。在工具架120b保持有工具120c，所述工具120c具有立铣刀、钻孔等的切削刃。在本实施方式中，虽然工具120c也看作是主轴120的一部分，但是也可以将工具120c看作是安装在主轴120的部件。另外，工具120c还可以是具有研磨用前端的其他工具。
如图1所示，一对轨道131沿Y轴的方向延伸，一对轨道141沿X轴的方向延伸。另外、X轴以及Y轴是沿水平方向延伸的轴，X轴与Y轴正交。此外，Z轴是沿竖直方向延伸的轴。因此，工件W以及工件保持部150能够沿一对轨道141向X轴方向移动，工件W、工件保持部150、以及可动部件140能够沿一对轨道131向Y轴方向移动。
在可动部件140上固定有伺服马达等的X轴马达142，在可动部件140上设置有利用X轴马达142旋转的滚珠丝杠143。滚珠丝杠143与一对轨道141平行配置。工件保持部150在其下表面部具有未图示的滚珠丝杠螺母，工件保持部150的下表面部与滚珠丝杠143螺纹结合。
一对轨道141、X轴马达142、滚珠丝杠143、以及滚珠丝杠螺母作为使工件保持部150和主轴120相对移动的移动机构而发挥功能。
在基座部130上固定伺服马达等的Y轴马达132，在基座部130上设置有利用Y轴马达132旋转的滚珠丝杠133。滚珠丝杠133与一对轨道131平行配置。可动部件140在其下表面部具有未图示的滚珠丝杠螺母，可动部件140的下表面部与滚珠丝杠133螺纹结合。
一对轨道131、Y轴马达132、滚珠丝杠133、以及滚珠丝杠螺母作为使工件保持部150和主轴120相对移动的移动机构而发挥功能。
因此，工件W以及工件保持部150利用X轴马达142以及Y轴马达132向X轴方向以及Y轴方向移动。
在框架100a的上端侧固定有一对轨道101，一对轨道101沿上下方向(沿Z轴的方向)延伸。而且，主轴支撑部110利用一对轨道101沿上下方向可移动地被支撑。
在框架100a的上端侧固定伺服马达等的Z轴马达102，在框架100a的上端侧设置有利用Z轴马达102旋转的滚珠丝杠103。滚珠丝杠103与一对轨道101平行配置。主轴支撑部110在其侧表面具有未图示的滚珠丝杠螺母，主轴支撑部110的侧表面部与滚珠丝杠103螺纹结合。
因此，主轴支撑部110以及主轴120利用Z轴马达102沿上下方向移动。
一对轨道101、Z轴马达102、滚珠丝杠103、以及滚珠丝杠螺母作为使工件保持部150和主轴120相对移动的移动机构而发挥功能。
利用加工机100的控制装置200，来控制主轴马达121、X轴马达142、Y轴马达132、以及Z轴马达102。
如图2所示，控制装置200具备：CPU等的处理器210；显示装置220；存储部230，其具有非易失性存储、ROM、RAM等；输入装置240，其具有键盘、触控面板、操作盘、示教器等；以及收发部250，其用于收发信号。收发部250接收来自平板电脑终端等的信息，并且将所接收的信息输入至控制装置200，因此也作为输入部发挥功能。
如图2所示，X轴马达142、Y轴马达132、以及Z轴马达102分别具备编码器142a、编码器132a、以及编码器102a，控制装置200与编码器142a、编码器132a、以及编码器102a连接。编码器142a、编码器132a、以及编码器102a分别检测X轴马达142、Y轴马达132、以及Z轴马达102的轴的旋转位置。编码器142a、编码器132a、以及编码器102a还可以设置在X轴马达142、Y轴马达132、以及Z轴马达102的外部，而不是设置在内部。另外，在后述的结构中，代替于编码器142a、编码器132a、以及编码器102a的检测值，还可以使用X轴马达142、Y轴马达132、以及Z轴马达102的电流检测值。
如图2所示，主轴马达121具备编码器121a，控制装置200与编码器121a连接。编码器121a检测主轴120的转速、旋转位置等。编码器121a还可以设置在主轴马达121的外部，而不是设置在内部。而且，代替于编码器121a，还可以使用旋转计。
在存储部230存储有加工程序230a，控制装置200基于加工程序230a，控制用于加工工件W的主轴马达121、X轴马达142、Y轴马达132、以及Z轴马达102。此时，控制装置200使用编码器121a、编码器142a、编码器132a、以及编码器102a的检测值进行反馈控制、前馈控制等。
接下来，针对主轴振动测量系统进行说明。在一例中，主轴振动测量系统具有，在控制装置200的存储部230存储的数据获取程序(数据获取单元)230b以及处理程序(处理单元)230c。在本实施方式中，这些程序230b，230c存储在存储部230，并由处理器210执行，因此处理器210或者控制装置200是主轴振动测量系统的一部分。这些程序230b、230c还可以存储在与控制装置200不同的其他计算机的存储部，并根据该计算机的处理器执行程序230b、230c。
此外、本实施方式的主轴振动测量系统使用或者具有编码器142a、编码器132a、以及编码器102a。
以下，参照图3的流程图对由处理器210基于数据获取程序230b以及处理程序230c来进行的处理进行说明。
首先，当在主轴120的工具120c与工件W未接触的状态中，处理器210接收基于向输入装置240输入的开始信号、或者收发部250所接收的开始信号(步骤S1－1)时，处理器210基于数据获取程序230b而开始使主轴120旋转(步骤S1－2)。在步骤S1－2中，使主轴120的转速逐渐变化。具体来说，使主轴120的转速从预定的低转速逐渐变化至预定的高转速。预定的低转速为，例如0rpm，预定的高转速为，例如24000rpm。还可以使主轴120的转速从预定的高转速逐渐变化至预定的低转速。
此时，处理器210基于数据获取程序230b，将编码器142a以及编码器132a的检测值与主轴120的转速相关联并进行获取(步骤S1－3)。由此，能够获取X轴马达142以及Y轴马达132的轴的旋转位置变动数据。X轴马达142以及Y轴马达132用于使工件W以及工件保持部150向X轴方向以及Y轴方向移动。因此，该旋转位置变动数据也可以说是，工件W以及工件保持部150相对于主轴120在水平方向的位置变动数据。另外，水平方向是与主轴120的轴方向正交的方向。
此外，在单位时间内获取主轴120和编码器142a以及编码器132a的数据，因此能够使转速与位置变动数据相关联。例如，单位时间设为1msec，因此能够正确地测量到500Hz的频率成分。
进而，在步骤S1－3中，处理器210还可以使编码器102a的检测值与主轴120的转速相关联而获取。由此，能够获取Z轴马达102的轴的旋转位置变动数据。Z轴马达102用于使主轴120相对于工件W沿上下方向(Z轴方向)进行移动。因此，该旋转位置变动数据也可以说是工件W与主轴120在上下方向的位置变动数据。另外，上下方向是主轴120的轴方向。
而且，在单位时间内获取主轴120和编码器102a的数据，因此能够使转速与位置变动数据相关联。
图4示出了通过步骤S1－3获取的数据的例。在图4中，横轴是时间，示出了作为编码器142a的检测值的X轴方向位置变动、作为编码器132a的检测值的Y轴方向位置变动、以及作为以及编码器102a的检测值的Z轴方向位置变动。而且，在图4中，示出了随着时间逐渐发生变化的主轴120的转速。
如图4所示，在主轴120的某转速范围内，具体为在从5000rpm至12000rpm的范围内，X轴方向位置变动在断断续续地变大。而且，在主轴120的其他转速范围，具体为在比18000rpm更大范围，X轴方向位置变动稍微变大。而且，在从6000rpm至12000rpm的范围、在15000rpm至16000rpm的范围、以及在比18000rpm更大的范围，Z轴方向位置变动较大。而且，在从9500rpm至12000rpm的范围以及比18000rpm更大的范围，Y轴方向位置变动较大。如图4所示，由于各位置变动是以预定的中心位置为中心的变动，因此也可以称为振动。
接下来，处理器210基于处理程序230c，输出与主轴120的振动有关的结果(步骤S1－4)。
例如，在X轴方向位置变动对工件W的镜面加工影响较大的情况下，作为所述输出的第一例，处理器210向显示装置220输出用于显示图4示出的X轴方向位置变动的数据，在显示装置220显示X轴方向位置变动。此外，代替于使用X轴方向位置变动，可以使用Y轴方向位置变动、作为主轴120的轴方向位置变动的Z轴方向位置变动、X轴方向位置变动和Y轴方向位置变动这两者、综合X轴方向位置变动和Y轴方向位置变动所得到的与主轴120的轴方向正交的方向的位置变动、以及综合X轴方向位置变动和Y轴方向位置变动和Z轴方向位置变动所得到的位置变动等，在后述的说明中也相同。在以下的说明中，这些仅仅称为位置变动。此外，在第一例中，、处理器210还可以向附有显示器的其他计算机发送用于显示位置变动的数据。
作为所述输出的第二例，处理器210还可以使用傅里叶变换等，对作为时间的函数被表示的图4的位置变动数据，进行作为主轴120的转速或者频率的函数表示的频率分析等的分析，由此得到分析结果(图5)，并将用于显示分析结果的数据输出至显示装置220或者所述其他计算机。在如图5所示的图表中，横轴是主轴120的转速，纵轴是位置变动的大小(振幅)。
所显示的分析结果可以是如图5所示的图表、在该图表中位置变动在预定的阈值以下的主轴120的转速范围、在该图表中位置变动超过预定的阈值的主轴120的转速范围等。例如，作为位置变动在预定的阈值以下的主轴120的转速范围，向显示装置220或者所述其他计算机输出5000rpm以下、从13000rpm至14000rpm、以及从16500rpm至17500rpm的转速范围的数据。
作为所述输出的第三例，处理器210还可以判定位置变动的大小在预定的阈值以下的主轴120的转速范围，并向显示装置220或者所述其他计算机输出根据判定所得到的转速范围的数据。例如，向显示装置220或者所述其他计算机输出5000rpm以下、从13000rpm至14000rpm、以及从16500rpm至17500rpm的转速范围的数据。
作为所述输出的第四例，与第三例相反地，处理器210还可以判定位置变动的大小超过预定的阈值的主轴120的转速范围，并向显示装置220或者所述其他计算机输出根据判定所得到的转速范围的数据。此外，操作员还可以参考第一例的显示，判定第三例以及第四例的转速范围，并向控制装置200输入所判定的转速范围，处理器210向显示装置220或者所述其他计算机输出根据判定所得到的转速范围的数据。
作为所述输出的第五例，还可以向服务器输出如图4所示的位置变动的数据、第二例的分析结果的数据、根据第二例的分析所得到的转速范围的数据、根据第三例的判定所得到的转速范围的数据、根据第四例的判定所得到的转速范围的数据等。这些数据与示出加工机100的机种的数据、以及与工具120c有关的数据共同输出。在服务器中，可以将这些数据与加工机100的机种、工具120c的种类等相关联地保存，在分析、由其他加工机加工时作为参考等。
作为所述输出的第六例，还可以向存储部230存储如图4所示的位置变动的数据、第二例的分析结果的数据、根据第二例的分析所得到的转速范围的数据、根据第三例的判定所得到的转速范围的数据、根据第四例的判定所得到的转速范围的数据等。例如，如图6所示，将根据第三例的判定所得到的转速范围的数据，与工具120c的种类相关联而进行存储。
作为所述输出的第七例，在进行第六例的存储时，如图7所示，例如，还可以进一步地存储与根据第三例的判定所得到的转速范围的数据相对应的工件W的加工品质数据。该加工品质数据可以是，对于使用根据判定所得到的转速范围内的主轴120的转速来进行加工的工件W，基于操作员的判断或者品质检查装置的判断能够得到的数据。在图7中，作为一例，基于操作员的判断或者品质检查装置的判断的光泽度的指数，工件W的加工品质数据将被存储。步骤S1－1～S1－3以及步骤S1－4的第三例的判定还可以在加工多个工件W之前进行，并使用在第三例进行判定的主轴120的转速范围来加工多个工件W，存储光泽度的指数，所述光泽度基于对于已加工的工件W的操作员的判断或者品质检查装置的判断。
作为所述输出的第八例，处理器210还可以使用第二例的分析结果的数据、根据第二例的分析所得到的转速范围的数据、根据第三例所判定的转速范围的数据、根据第四例所判定的转速范围的数据、根据第六例所存储的转速范围的数据、根据第七例所存储的转速范围的数据以及加工品质数据等，更新加工程序230a，并向存储部230存储更新后的加工程序230a。而且，将在存储部230内更新的加工程序230a还可以与工具120c的种类相关联。而且，还可以由操作员参照如图4所示的位置变动的数据、第二例的分析结果的数据、根据第二例的分析所得到的转速范围的数据、根据第三例或者第四例所判定的转速范围的数据、根据第六例或者第七例所存储的数据等，来更新加工程序230a。
作为所述输出的第九例，处理器210还可以将根据第二～第四例所得到的数据按照每个工具120c的种类存储在存储部230。例如，能够将根据第三例所判定的转速范围的数据与工具120c的种类相关联而存储在存储部230。
作为所述输出的第十例，处理器210还可以将在某工具120c被主轴120的工具架120b保持的状态下根据第一～第四例所得到的数据，与对于该工具120c存储在存储部230中的之前的数据进行比较，并向显示装置220或者所述其他计算机输出比较结果。该情况下，之前的数据是在上一次或更早之前由工具架120b保持该工具120c时得到的第一～第四例的数据。
此外，处理器210还可以将在某工具120c被主轴120的工具架120b保持的状态下根据第一～第四例所得到的数据，与对于其他工具120c存储在存储部230的之前的数据进行比较，并向显示装置220或者所述其他计算机输出比较结果。即使在该情况下，可以检测由于在工具120c和工具架120b之间存在小异物等而导致的安装异常等，而且，在所述工具120c与所述其他工具120c相类似的情况下，还能够检测出主轴120的其他部分的异常。
本发明的第二实施方式的主轴振动测量系统参照附图在以下进行说明。在第二实施方式中，代替于在第一实施方式中使主轴120的转速从预定的低转速逐渐变化至预定的高转速，使主轴120的转速以预定的多种转速旋转。在第二实施方式中未说明的结构与第一实施方式相同，相同的结构附有相同的附图标记
参照图8的流程图对第二实施方式的基于数据获取程序230b以及处理程序230c的由处理器210进行的处理进行说明。
首先，当在主轴120的工具120c与工件W未接触的状态下，处理器210接收到基于向输入装置240输入的开始信号、或者收发部250接收的开始信号(步骤S2－1)时，处理器210基于数据获取程序230b开始使主轴120旋转(步骤S2－2)。在此，处理器210依次用多种转速使主轴120旋转。例如，如图9所示，处理器210依次用0rpm、5000rpm、10000rpm、15000rpm、20000rpm、以及24000rpm这6种转速使主轴120旋转。
此时，处理器210基于数据获取程序230b，与主轴120的转速相关联地获取编码器142a、编码器132a、以及编码器102a的检测值(步骤S2－3)。
图9示出了根据步骤S2－3获取的数据的例。在图9中，横轴是时间，示出了作为编码器142a的检测值的X轴方向位置变动、作为编码器132a的检测值的Y轴方向位置变动、以及作为编码器102a的检测值的Z轴方向位置变动。而且，图9示出了与时间共同阶段性变化的主轴120的转速。
如图9所示，当主轴120在某一转速时，具体而言在5000rpm、10000rpm、20000rpm、以及24000rpm时，X轴方向位置变动较大。此外，在20000rpm以及24000rpm中，Z轴方向位置变动较大，在15000rpm中Z轴方向位置变动稍微变大。此外，在10000rpm、20000rpm、以及24000pm中，Y轴方向位置变动较大，在15000rpm中，Y轴方向位置变动稍微变大。
接下来，处理器210基于处理程序230c输出与主轴120的振动有关的结果(步骤S2－4)。
作为所述输出，能够进行第一实施方式的第一例的输出。即，处理器210能够向显示装置220输出图9示出的用于显示位置变动的数据，还可以将该数据输出至附有显示器的其他计算机。
而且，还能够进行第一实施方式的第二例的输出。即，处理器210，进行将图9的位置变动数据、作为主轴120的转速或者频率的函数表示的分析，由此得到分析结果，从而能够向显示装置220或者所述其他计算机输出用于显示分析结果的数据。与第一实施方式相同地，所显示的分析结果可以是，横轴为主轴120的转速且纵轴为位置变动的大小的图表、在该图表中位置变动在预定的阈值以下的主轴120的转速范围、在该图表中位置变动超过预定的阈值的主轴120的转速范围等。
而且，还可以进行与第一实施方式的第三例相同的输出。即，处理器210还可以判定位置变动的大小在预定的阈值以下的主轴120的转速，向显示装置220或者所述其他计算机输出根据判定所得到的转速的数据。例如，当X轴方向位置变动对工件W的镜面加工产生较大影响的情况下，向显示装置220或者所述其他计算机输出15000rpm的转速的数据，当Z轴方向位置变动对工件W的镜面加工产生较大影响的情况下，向显示装置220或者所述其他计算机输出5000rpm以及10000rpm的转速的数据。
而且，还可以进行与第一实施方式的第四例相同的输出。处理器210还可以判定位置变动的大小超过预定的阈值的主轴120的转速，向显示装置220或者所述其他计算机输出根据判定所得到的转速的数据。此外，操作员还可以参考第一例的显示，来判定第三例以及第四例的转速，向控制装置200输入已判定的转速，处理器210向显示装置220或者所述其他计算机输出根据判定所得到的转速的数据。
而且，还能够进行第一实施方式的第五例的向服务器输出、第六例以及第七例的数据存储、以及第八例的加工程序230a的更新。第二实施方式的情况下，在第一实施方式的第五例～第八例的说明中，“转速范围”应当被理解为“转速”。
本发明的第三实施方式的主轴振动测量系统参照附图对以下进行说明。在第三实施方式中，代替于在第一实施方式中使主轴120的转速从预定的低转速逐渐变化至预定的高转速，依预定的转速使主轴120旋转。预定的转速还可以按照工具120c的种类预先设定。在第三实施方式中未说明的结构与第一实施方式相同，相同的结构附有相同的附图标记。
参照图10的流程图对第三实施方式的基于数据获取程序230b以及处理程序230c由处理器210进行的处理进行说明。
首先，当在主轴120的工具120c与工件W尚未接触的情况下，处理器210接收到基于向输入装置240的输入的开始信号、或者收发部250接收的开始信号(步骤S3－1)时，处理器210基于数据获取程序230b开始使主轴120旋转(步骤S3－2)。在此，处理器210以预定的转速使主轴120旋转。例如，处理器210用按照工件W的材质、工件W的形状、工具120c的种类等来预先确定的转速，使主轴120旋转。
此时，处理器210基于数据获取程序230b，获取编码器142a、编码器132a、以及编码器102a的检测值(步骤S3－3)。
接下来，处理器210基于处理程序230c输出与主轴120的振动有关的结果(步骤S3－4)。
作为所述输出，能够进行第一实施方式的第一例的输出。即，处理器210能够向显示装置220或者所述其他计算机输出用于显示根据步骤S3－3所得到的位置变动的数据。
而且，作为所述输出，在根据步骤S3－3所得到的位置变动超过阈值的情况下，能够向显示装置220或者所述其他计算机输出用于通知该位置变动超过阈值的信号。
而且，作为所述输出，能够进行与第一实施方式的第五例相同的输出。即，能够向服务器输出根据步骤S3－3所得到的位置变动的数据。该数据与示出加工机100的机种的数据、以及与工具120c有关的数据共同输出。在服务器中，将位置变动的数据与加工机100的机种、工具120c的种类等相关联后保存，并且在分析、由其他加工机加工时作为参考等。
而且，作为所述输出，能够进行与第一实施方式的第六例相同的输出。即，能够向存储部230存储根据步骤S3－3所得到的位置变动的数据。例如，使位置变动的数据与工具120c的种类相关联后存储。
此外，作为所述输出，能够进行与第一实施方式的第七例相同的输出。即，沿第六例进行所述存储时，还可以进一步存储工件W的加工品质数据，所述工件W的加工品质数据与根据步骤S3－3所得到的位置变动的数据相对应。
另外，即使是第一实施方式以及第二实施方式，当根据步骤S1－3以及S2－3所得到的位置变动超过阈值的情况下，处理器210还可以向显示装置220或者所述其他计算机输出用于通知该位置变动超过阈值的信号。
而且，即使是第一实施方式以及第二实施方式，操作员也可以基于根据第一～第四例所显示的结果，判定与加工程序230a的主轴120的转速相对应的转速的位置变动的好坏。
而且，在第一～第三实施方式中，为了获取不影响伺服马达的振动，如图11所示，代替于编码器142a、编码器132a、以及编码器102a，还可以使用加速度传感器等的传感器300。该情况下，利用粘合剂、螺栓等的紧固构件等，传感器300可拆卸地安装在工件W、工件保持部150、或者可动部件140上。传感器300可以是周知的三轴加速度传感器、一轴加速度传感器等。传感器300与控制装置200相连接。
处理器210基于数据获取程序230b，从传感器300获取工件W、工件保持部150、或者可动部件140等的X轴方向、Y轴方向等的振动数据。即，处理器210在第一～第三实施方式的步骤S1－3，S2－3，S3－3中，代替于位置变动数据，从传感器300获取振动数据。
即使在该情况下，使用振动数据代替位置变动数据，能够进行与第一～第八例相同的输出或存储。
工件W的加工不良的原因之一，可以认为是工具120c与工件W之间相对性的位置变动。在上述各实施方式中，获取工具120c与工件W之间相对性的位置变动，并作为与保持工具120c的主轴120与保持工件的工件保持部150之间的相对移动相关联的移动机构的位置变动数据或振动数据，基于所得到的位置变动数据或振动数据，输出或存储与主轴120的振动有关的结果。因此，例如，由操作员、计算机等判断输出结果，由此能够掌握加工不良的原因、适当地设定加工条件等。
在上述各实施方式中，能够在被主轴120保持的工具120c与工件W尚未接触的状态下，获取位置变动数据或振动数据。通过采用该结构，在没有因工具120c与工件W接触引起的影响的状态下，能够获取与主轴120的旋转引起的工具120c和工件W之间相对性的位置变动相关联的数据。
在第一实施方式中，获取使主轴120以转速在预定的范围内依次变化的方式旋转时的位置变动数据或振动数据，基于所获取的位置变动数据或振动数据，判断主轴120的振动大于阈值或者该振动为阈值以下的转速的范围。
而且，在第二实施方式中，获取以多个预定的转速使主轴120依次旋转时的位置变动数据或振动数据，基于所获取的位置变动数据或振动数据，判断主轴120的振动大于阈值或者该振动为阈值以下的转速的范围。
若采用这些结构，操作员、计算机等能够准确地掌握主轴120的振动大于阈值或者该振动为阈值以下的转速，这有助于掌握加工不良的原因，适当地设定加工条件等。
在上述各实施方式中，将所获取的位置变动数据或振动数据与存储在存储部230的位置变动数据或振动数据进行比较，比较结果作为与主轴120的振动有关的结果进行输出。
若采用该结构，例如，与存储在存储部230的位置变动数据或振动数据进行比较，由此能够准确地掌握所获取的位置变动数据或振动数据、是否相比于过去的状态变化巨大，是否与其他类似的工具120c的位置数据或者振动数据有着很大的不同等。
在上述各实施方式中，获取使主轴120以转速变化的方式进行旋转时的位置变动数据或振动数据，进行将所获取的位置变动数据或振动数据、作为频率或者主轴120的转速的函数表示的分析，分析结果作为与主轴120的振动有关的结果输出或存储。
若采用该结构，操作员、计算机等能够准确地掌握主轴120的振动大于阈值或者该振动为阈值以下的转速、该振动的倾向等，这有助于掌握加工不良的原因，适当地设定加工条件等。
在上述各实施方式中，将所得到的分析结果与存储在存储部230的分析结果进行比较，比较结果作为与主轴120的振动有关的结果输出。
若采用该结构，例如，通过与存储在存储部230的分析结果进行比较，能够准确地掌握新得到的分析结果相比于过去的状态是否产生了巨大变化，新得到的分析结果相比于其他类似的工具120c的分析结果是否有着很大不同。
在上述各实施方式中，主轴120能够择一地保持多种工具120c，并获取各工具120c在被主轴120保持时的位置变动数据或振动数据，对于多种工具120c的每一种，将主轴120的振动大于阈值或者该振动为阈值以下的转速的范围或者转速存储在存储部230。
若采用该结构，对于多种工具120c的每一种，操作员、计算机等能够容易且准确地掌握主轴120的振动大于阈值或者该振动为阈值以下的转速，这有助于适当地设定加工条件。
在上述各实施方式中，基于所述判断得到的所述转速的范围、或者所述分析结果，来更新加工程序230a，并存储更新后的加工程序。
若采用该结构，加工程序230a被自动地改善，由此能够要求加工品质的提高。

Claims (19)

1.一种主轴振动测量系统，其特征在于，
所述主轴振动测量系统测量加工机中的主轴的振动，所述加工机对工件实施切削或研磨加工，
所述加工机具有：
工件保持部，其保持所述工件；
所述主轴，其保持工具；以及
移动机构，其使所述工件保持部和所述主轴相对移动，
所述主轴振动测量系统具备：
数据获取单元，其获取所述主轴旋转时的所述移动机构的位置变动数据或振动数据；以及
处理单元，其基于所述位置变动数据或所述振动数据，输出或存储与所述主轴的振动有关的结果。
2.根据权利要求1所述的主轴振动测量系统，其特征在于，
所述数据获取单元，在被所述主轴保持的所述工具与所述工件未接触的状态下，获取所述位置变动数据或所述振动数据。
3.根据权利要求1或2所述的主轴振动测量系统，其特征在于，
所述数据获取单元，获取使所述主轴以转速在预定的范围内依次变化的方式旋转时的所述位置变动数据或所述振动数据，
所述处理单元，基于由所述数据获取单元获取的所述位置变动数据或所述振动数据，判断所述主轴的振动大于阈值或所述振动为所述阈值以下的转速的范围。
4.根据权利要求1或2所述的主轴振动测量系统，其特征在于，
所述数据获取单元，获取使所述主轴以多个预定的转速依次旋转时的所述位置变动数据或所述振动数据，
所述处理单元，基于由所述数据获取单元获取的所述位置变动数据或所述振动数据，判断所述主轴的振动大于阈值或所述振动为所述阈值以下的转速的范围。
5.根据权利要求1或2所述的主轴振动测量系统，其特征在于，
所述处理单元，将由所述数据获取单元获取的所述位置变动数据或所述振动数据，与存储在存储器中的位置变动数据或振动数据进行比较，并输出比较结果作为与所述主轴的振动有关的结果。
6.根据权利要求1或2所述的主轴振动测量系统，其特征在于，
所述数据获取单元，获取使所述主轴以转速发生变化的方式旋转时的所述位置变动数据或所述振动数据，
所述处理单元，进行将由所述数据获取单元获取的所述位置变动数据或所述振动数据、作为频率或所述主轴的转速的函数表示的分析，并输出或存储分析结果作为与所述主轴的振动有关的结果。
7.根据权利要求6所述的主轴振动测量系统，其特征在于，
所述处理单元，将所述分析结果与存储在存储器中的分析结果进行比较，并输出比较结果作为与所述主轴的振动有关的结果。
8.根据权利要求1或2所述的主轴振动测量系统，其特征在于，
所述主轴能够择一地保持多种工具，
所述数据获取单元获取各所述工具被所述主轴保持时的所述位置变动数据或所述振动数据，
所述处理单元，针对所述多种工具的每一种，将所述主轴的振动大于阈值或所述振动为所述阈值以下的转速的范围或转速存储在存储器中。
9.根据权利要求3、4、6以及7中任一项所述的主轴振动测量系统，其特征在于，
所述处理单元，基于根据所述判断得到的所述转速的范围、或所述分析结果，更新加工程序，并存储更新后的加工程序，所述加工程序使所述加工机工作以对所述工件实施切削或研磨加工。
10.一种主轴振动测量方法，其特征在于，
所述主轴振动测量方法测量加工机中的主轴的振动，所述加工机对工件实施切削或研磨加工，
所述加工机具有：
工件保持部，其保持所述工件；
所述主轴，其保持工具；以及
移动机构，其使所述工件保持部和所述主轴相对移动，
所述主轴振动测量方法包括：
振动数据获取步骤，获取所述主轴旋转时的所述移动机构的位置变动数据或振动数据；以及
结果导出步骤，基于所述位置变动数据或所述振动数据，导出与所述主轴的振动有关的结果。
11.根据权利要求10所述的主轴振动测量方法，其特征在于，
在所述振动数据获取步骤中，在被所述主轴保持的所述工具与所述工件未接触的状态下，获取所述位置变动数据或所述振动数据。
12.根据权利要求10或11所述的主轴振动测量方法，其特征在于，
在所述振动数据获取步骤中，获取使所述主轴以转速在预定的范围内依次变化的方式旋转时的所述位置变动数据或所述振动数据，
在所述结果导出步骤中，基于通过所述振动数据获取步骤获取的所述位置变动数据或所述振动数据，导出所述主轴的振动大于阈值或所述振动为所述阈值以下的转速的范围。
13.根据权利要求10或11所述的主轴振动测量方法，其特征在于，
在所述振动数据获取步骤中，获取使所述主轴以多个预定的转速依次旋转时的所述位置变动数据或所述振动数据，
在所述结果导出步骤中，基于通过所述振动数据获取步骤获取的所述位置变动数据或所述振动数据，导出所述主轴的振动大于阈值或所述振动为所述阈值以下的转速的范围。
14.根据权利要求10或11所述的主轴振动测量方法，其特征在于，
在所述结果导出步骤中，将在所述振动数据获取步骤中获取的所述位置变动数据或所述振动数据，与存储在存储器中的位置变动数据或振动数据进行比较，基于比较结果，进行与所述主轴的振动有关的判断，作为与所述主轴的振动有关的结果的导出。
15.根据权利要求10或11所述的主轴振动测量方法，其特征在于，
在所述振动数据获取步骤中，获取使所述主轴以转速发生变化的方式旋转时的所述位置变动数据或所述振动数据，
在所述结果导出步骤中，进行将通过所述振动数据获取步骤获取的所述位置变动数据或述振动数据、作为频率或所述主轴的转速的函数表示的分析。
16.根据权利要求15所述的主轴振动测量方法，其特征在于，
在所述结果导出步骤中，将所述分析的结果与存储在存储器中的分析结果进行比较。
17.根据权利要求10或11所述的主轴振动测量方法，其特征在于，
所述主轴能够择一地保持多种工具，
在所述振动数据获取步骤中，获取各所述工具被所述主轴保持时的所述位置变动数据或所述振动数据，
在所述结果导出步骤中，针对所述多种工具的每一种，将所述主轴的振动大于阈值或所述振动为所述阈值以下的转速的范围或转速存储在存储器中。
18.根据权利要求12、13、15以及16中任一项所述的主轴振动测量方法，其特征在于，
基于通过所述导出所得到的所述转速的范围、或所述分析的结果，更新加工程序，并存储更新后的加工程序，所述加工程序使所述加工机工作，以对所述工件实施切削或研磨加工。
19.一种程序，其特征在于，
所述程序用于主轴振动测量，所述主轴振动测量是测量加工机中的主轴的振动，所述加工机对工件实施切削或研磨加工，
所述加工机具有：
工件保持部，其保持所述工件；
所述主轴，其保持工具；以及
移动机构，其使所述工件保持部和所述主轴相对移动，
所述程序使计算机执行以下步骤：
振动数据获取步骤，获取所述主轴旋转时的所述移动机构的位置变动数据或振动数据；以及
结果导出步骤，基于所述位置变动数据或所述振动数据，导出与所述主轴的振动有关的结果。
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