JP2010271880A - Machining force monitoring system and machine tool using the same - Google Patents

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Yasuhiro Kakinuma
康弘 柿沼
Seiichiro Katsura
誠一郎 桂
Toshiro Aoyama
藤詞郎 青山
Kohei Onishi
公平 大西
Daisuke Kurihara
大輔 栗原
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Keio University
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a machining force monitoring system that ensures robustness of the system without using an external sensor and detects machining force with high accuracy, and to provide a machine tool using the same. <P>SOLUTION: The machining force monitoring system includes: a work support means supporting a work; a drive means moving the work support means; a machining means machining the work; a disturbance observer estimating disturbance to the drive means based on a reference signal input to the drive means and an output signal output from the drive means, and performing feedback to the reference signal; and machining force estimation observer subtracting frictional force obtained in advance from the disturbance to the drive means estimated based on the reference signal input to the drive means and the output signal output from the drive means to estimate the machining force of the machining means. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、工作機械等の加工力を外部センサを使用することなく監視する加工力監視システム及びをそれを用いた工作機械に関する。   The present invention relates to a machining force monitoring system for monitoring a machining force of a machine tool or the like without using an external sensor, and a machine tool using the same.

切削や研削を行う工作機械のインテリジェント化の観点から、加工プロセスの監視技術に関する研究が注目されている。特に、切削抵抗をモニタリングすることで、加工プロセスの監視を行う技術の開発が重要視されている。従来、切削抵抗をモニタリングする技術として、工作機械テーブルと工作物の間に外部センサを取り付けて加工力を監視する技術や電流計により駆動電流を測定して加工力を推定する技術がある(非特許文献1参照)。   From the viewpoint of making machine tools that perform cutting and grinding intelligent, research on processing process monitoring technology has attracted attention. In particular, the development of technology for monitoring the machining process by monitoring the cutting force is regarded as important. Conventionally, as a technique for monitoring cutting force, there are a technique for attaching an external sensor between a machine tool table and a workpiece and monitoring a machining force, and a technique for measuring a driving current with an ammeter and estimating a machining force (non-) Patent Document 1).

"Sensor-Less Monitoring of Cutting Force During Ultraprecision Machining" , H.Shinno, H.Hashizume, H.Yoshioka, Annals of the CIRP Vol.52/1/2003"Sensor-Less Monitoring of Cutting Force During Ultraprecision Machining", H. Shinno, H. Hashizume, H. Yoshioka, Annals of the CIRP Vol.52 / 1/2003

圧電式の力センサを外部センサとして用いることで、高精度に加工力を計測することができる。しかしながら、実際の製品を加工する現場では、外部センサを工作機械に取り付けて加工することは、段取り工程の増加や剛性低下を招くことから使用されることはない。また、切削力を高精度に測定するための外部センサは非常に高価で、生産現場の全ての機械にこれを搭載することは、コスト面から不可能に近い。   By using a piezoelectric force sensor as an external sensor, the machining force can be measured with high accuracy. However, at the site where an actual product is processed, processing with an external sensor attached to a machine tool is not used because it causes an increase in the setup process and a decrease in rigidity. In addition, an external sensor for measuring cutting force with high accuracy is very expensive, and it is almost impossible to mount this on all machines on the production site.

本発明は、上記課題を解決するためのものであって、外部センサを用いず、システムのロバスト性を確保すると共に、加工力を高精度に検出する加工力監視システム及びをそれを用いた工作機械を提供することを目的とする。   The present invention is for solving the above-described problems, and does not use an external sensor, ensures a robust system, and detects a machining force with high accuracy, and a machine using the machining force monitoring system. The purpose is to provide a machine.

そのために本発明の加工力監視システムは、ワークを支持するワーク支持手段と、前記ワーク支持手段を動かす駆動手段と、前記ワークを加工する加工手段と、前記駆動手段に入力する参照信号と前記駆動手段から出力する出力信号とに基づき、前記駆動手段への外乱を推定し、前記参照信号にフィードバックする外乱オブザーバと、前記駆動手段に入力する参照信号と前記駆動手段から出力する出力信号とに基づき推定した前記駆動手段への外乱から、予め求めた摩擦力を減算することにより前記加工手段の加工力を推定する加工力推定オブザーバと、を備えたことを特徴とする。   Therefore, the machining force monitoring system of the present invention includes a workpiece support means for supporting a workpiece, a drive means for moving the workpiece support means, a machining means for machining the workpiece, a reference signal input to the drive means, and the drive. Based on the output signal output from the means, the disturbance to the driving means is estimated, the disturbance observer that feeds back to the reference signal, the reference signal input to the driving means, and the output signal output from the driving means And a machining force estimation observer for estimating a machining force of the machining means by subtracting a friction force obtained in advance from the estimated disturbance to the driving means.

また、前記加工力推定オブザーバは、所定の周波数をパスするフィルタを有する第1の加工力推定オブザーバと、前記第1の加工力推定オブザーバがパスする周波数とは異なる周波数をパスするフィルタを有する第2の加工力推定オブザーバと、を備えたことを特徴とする。   The processing force estimation observer includes a first processing force estimation observer having a filter that passes a predetermined frequency, and a filter that passes a frequency that is different from the frequency that the first processing force estimation observer passes. And 2 machining force estimation observers.

さらに、本発明の工作機械は、前記加工力監視システムと、工具が耐えうる最大加工力を入力する最大加工力入力手段と、加工力監視システムの監視した加工力と、最大加工力入力手段に入力された加工力とを比較し、加工力監視システムの監視した加工力が最大加工力入力手段に入力された加工力を上回らないように回転数及び最適送り速度を算出する算出手段と、を有することを特徴とする。   Furthermore, the machine tool of the present invention includes the machining force monitoring system, the maximum machining force input means for inputting the maximum machining force that the tool can withstand, the machining force monitored by the machining force monitoring system, and the maximum machining force input means. A calculation means for comparing the input machining force and calculating the rotation speed and the optimum feed speed so that the machining force monitored by the machining force monitoring system does not exceed the machining force input to the maximum machining force input means; It is characterized by having.

また、前記算出手段は、加工力監視システムの監視した加工力が一定となるように回転数及び最適送り速度を算出することを特徴とする。   Further, the calculation means calculates the rotation speed and the optimum feed speed so that the machining force monitored by the machining force monitoring system is constant.

それによって、本発明は、外部センサを用いず、システムのロバスト性を確保すると共に、加工力を高精度に検出する加工力監視システム及びをそれを用いた工作機械を提供することが可能となる。   Accordingly, the present invention can provide a machining force monitoring system that secures the robustness of the system and detects the machining force with high accuracy without using an external sensor, and a machine tool using the same. .

加工力監視システムを示す図である。It is a figure which shows a processing force monitoring system. 外乱オブザーバを示す図である。It is a figure which shows a disturbance observer. 加工力推定オブザーバを示す図である。It is a figure which shows the processing force estimation observer. 複数の加工力推定オブザーバを備えた加工力監視システムを示す図である。It is a figure which shows the machining force monitoring system provided with the some machining force estimation observer. リニアモータテーブルを示す図である。It is a figure which shows a linear motor table. システム構成図である。It is a system configuration diagram. システムのブロック図である。1 is a block diagram of a system. 実験1の方法を示す図である。It is a figure which shows the method of the experiment 1. FIG. 実験1の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of Experiment 1. 実験2の方法を示す図である。It is a figure which shows the method of Experiment 2. 実験2のロバスト性の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the robustness of Experiment 2. 実験2の切削力推定を示す図である。It is a figure which shows the cutting force estimation of Experiment 2. FIG.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、加工力監視システムの実施形態について説明する。図1は加工力監視システムを示す図、図2は外乱オブザーバを示す図、図3は加工力推定オブザーバを示す図である。図1、図2及び図3において、1は加工力監視システム、2は駆動手段としてのモータ、3は外乱オブザーバ、4は加工力推定オブザーバである。   First, an embodiment of the processing force monitoring system will be described. FIG. 1 is a diagram showing a machining force monitoring system, FIG. 2 is a diagram showing a disturbance observer, and FIG. 3 is a diagram showing a machining force estimation observer. 1, 2, and 3, 1 is a machining force monitoring system, 2 is a motor as drive means, 3 is a disturbance observer, and 4 is a machining force estimation observer.

加工力監視システム1は、ワークWを移動させるモータ2と、外乱を推定し、フィードバックすることで外乱を補償する外乱オブザーバ3と、加工力を推定する加工力推定オブザーバ4とを有する。   The machining force monitoring system 1 includes a motor 2 that moves the workpiece W, a disturbance observer 3 that compensates the disturbance by estimating and feeding back the disturbance, and a machining force estimation observer 4 that estimates the machining force.

加工力監視システム1では、まず、入力信号としてモータ2を駆動する参照電流Irefが入力されると、外乱オブザーバ3から出力された補償電流Icmpが加算され、参照電流Irefと補償電流Icmpの加算信号がモータ2に入力する。また、モータ2には、加工力Fcutと摩擦力Ffricによる外乱が影響する。外乱F0disは、外乱オブザーバ3で推定され、補償電流値Icmpに変換されフィードバックすることで補償される。モータ2は、外乱F0disを補償して、ワークWの位置を出力する。   In the processing force monitoring system 1, first, when a reference current Iref for driving the motor 2 is input as an input signal, the compensation current Icmp output from the disturbance observer 3 is added, and an addition signal of the reference current Iref and the compensation current Icmp. Is input to the motor 2. Further, the motor 2 is affected by disturbance due to the processing force Fcut and the frictional force Ffric. The disturbance F0dis is estimated by the disturbance observer 3, converted to a compensation current value Icmp, and compensated by feedback. The motor 2 compensates for the disturbance F0dis and outputs the position of the workpiece W.

次に、外乱オブザーバ3について説明する。図2に示すように、外乱オブザーバ3は、モータ2への入力信号と、モータ2からの出力信号を入力し、外乱F0disを推定する。例えば、リニアモータ駆動テーブルの場合、テーブル質量をM[kg]、速度をx'[m/s]、モータの発生推力をFm[N]、切削力をFcut[N]、案内面の摩擦力をFfric[N]として、運動方程式を記述すると、以下の式(1)のように表される。

Figure 2010271880

ここで、Kt[N/A]はモータ2の推力定数、Iref[A]は参照電流である。 Next, the disturbance observer 3 will be described. As shown in FIG. 2, the disturbance observer 3 receives an input signal to the motor 2 and an output signal from the motor 2, and estimates the disturbance F0dis. For example, in the case of a linear motor drive table, the table mass is M [kg], the speed is x '[m / s], the generated thrust of the motor is Fm [N], the cutting force is Fcut [N], and the friction force of the guide surface When Fkric [N] is used to describe the equation of motion, the following equation (1) is obtained.
Figure 2010271880

Here, Kt [N / A] is a thrust constant of the motor 2 and Iref [A] is a reference current.

実際には質量Mと推力定数Ktは、その公称値Mn、KtnからΔM、ΔKtだけ変動する。これらのパラメータ変動による変動推力と切削力Fcut、摩擦力Ffricの合計が外乱F0disとなり、以下の式(2)で表される。この時、式(1)は式(3)のように変換される。

Figure 2010271880
In practice, the mass M and the thrust constant Kt vary by ΔM and ΔKt from their nominal values Mn and Ktn. The sum of the fluctuation thrust due to these parameter fluctuations, the cutting force Fcut, and the friction force Ffric is the disturbance F0dis, and is expressed by the following equation (2). At this time, Expression (1) is converted into Expression (3).
Figure 2010271880

外乱オブザーバ3によって算出された外乱Fdisには高域ノイズが含まれるため、ローパスフィルタLPFaを通してノイズを除去し、外乱F0disとした後、補償電流Icmpに変換してフィードバックすることで、外乱Fdisを補償してシステムのロバスト性を高めることができる。なお、外乱オブザーバ3へ入力される信号として、モータからの出力信号を位置信号に変換して入力しているが、速度信号で入力してもよい。   Since the disturbance Fdis calculated by the disturbance observer 3 includes high-frequency noise, the noise is removed through the low-pass filter LPFa, converted to the disturbance F0dis, and then converted into a compensation current Icmp and fed back to compensate for the disturbance Fdis. Thus, the robustness of the system can be improved. In addition, although the output signal from a motor is converted into a position signal and input as a signal input to the disturbance observer 3, it may be input as a speed signal.

次に、加工力推定オブザーバ4について説明する。図3に示すように、加工力推定オブザーバ4は、外乱オブザーバ3とほぼ同様の構造をしている。加工力推定オブザーバ4は、外乱オブザーバ3と同様に推定し出力した外乱F0disから予め推定された摩擦力F0fricを差し引くことで、加工力F0cutを推定するものである。なお、摩擦力F0fricは、無負荷の状態でモータ2を駆動した時の外乱F0disと同じなので、その値をもとめ、テーブルや関数等に予めデータベース化すればよい。   Next, the processing force estimation observer 4 will be described. As shown in FIG. 3, the machining force estimation observer 4 has substantially the same structure as the disturbance observer 3. The machining force estimation observer 4 estimates the machining force F0cut by subtracting the frictional force F0fric estimated in advance from the disturbance F0dis estimated and output in the same manner as the disturbance observer 3. Since the frictional force F0fric is the same as the disturbance F0dis when the motor 2 is driven in a no-load state, the value may be obtained and stored in a database in advance in a table or function.

加工力監視システム1は、このような外乱オブザーバ3と加工力推定オブザーバ4を適用する。なお、推力変動分は、加工力推定オブザーバ4のパラメータである質量の公称値Mnと推力定数の公称値Ktnを適切に調整することで除去している。   The machining force monitoring system 1 applies such a disturbance observer 3 and a machining force estimation observer 4. The variation in thrust is removed by appropriately adjusting the nominal mass value Mn and the thrust constant nominal value Ktn, which are parameters of the machining force estimation observer 4.

このように、本実施形態の加工力監視システム1は、外部に力センサを用いることなく、工作機械等で使用されている制御系を改良することで、システムのロバスト性を確保すると共に、加工力を高速かつ高精度に推定することが可能となる。また、加工力推定オブザーバ4が推定した加工力をフィードバックすることで加工力を高速制御することが可能となる。   As described above, the machining force monitoring system 1 of the present embodiment improves the control system used in a machine tool or the like without using an external force sensor, thereby ensuring the robustness of the system and processing. The force can be estimated at high speed and with high accuracy. Further, the machining force can be controlled at high speed by feeding back the machining force estimated by the machining force estimation observer 4.

また、外乱オブザーバ3に組み込まれたローパスフィルタLPFaと加工力推定オブザーバ4に組み込まれたローパスフィルタLPFbのパス又は遮断周波数は独立に決定できるため、フィードバックする外乱オブザーバ3のパス又は遮断周波数を変えずにシステムのロバスト性を保持したまま、加工力推定オブザーバ4のパス又は遮断周波数を自由に変えて加工力の推定を行うことが可能となる。   Further, since the path or cutoff frequency of the low-pass filter LPFa incorporated in the disturbance observer 3 and the low-pass filter LPFb incorporated in the machining force estimation observer 4 can be determined independently, the path or cutoff frequency of the disturbance observer 3 to be fed back is not changed. In addition, it is possible to estimate the machining force by freely changing the path or cutoff frequency of the machining force estimation observer 4 while maintaining the robustness of the system.

したがって、図4に示すように、加工力監視システム1は、加工力推定オブザーバ4として、所定の周波数をパスするフィルタを有する第1の加工力推定オブザーバ4aと、第1の加工力推定オブザーバ4aがパスする周波数とは異なる周波数をパスするフィルタを有する第2の加工力推定オブザーバ4bと、を備えることで、回転周期や工具のたわみ等による異なる周波数帯域の加工力を同時に推定することができる。これにより、例えば、エンドミル加工等での直流成分と交流成分の加工力を同時に計測することも可能となる。なお、加工力推定オブザーバ4は、2つに限らず、いくつ設けてもよい。   Therefore, as shown in FIG. 4, the machining force monitoring system 1 includes a first machining force estimation observer 4a having a filter that passes a predetermined frequency, and a first machining force estimation observer 4a as the machining force estimation observer 4. With the second machining force estimation observer 4b having a filter that passes a frequency different from the frequency that passes, machining forces in different frequency bands due to the rotation period, tool deflection, etc. can be estimated simultaneously. . Thereby, for example, it becomes possible to simultaneously measure the machining force of the DC component and the AC component in end milling or the like. Note that the number of processing force estimation observers 4 is not limited to two and any number may be provided.

次に、加工力監視システム1をリニアモータテーブルの制御に用いた実施例について説明する。図5はリニアモータテーブルを示す図、図6はシステム構成図、図7はシステムのブロック図である。図中、51はワーク支持手段としてのテーブル、52はガイド、53はスケール、54はリニアエンコーダである。   Next, an embodiment in which the machining force monitoring system 1 is used for controlling the linear motor table will be described. FIG. 5 is a diagram showing a linear motor table, FIG. 6 is a system configuration diagram, and FIG. 7 is a block diagram of the system. In the figure, 51 is a table as a work supporting means, 52 is a guide, 53 is a scale, and 54 is a linear encoder.

テーブル51はリニアモータ2の駆動によりガイド52に沿って移動可能である。図6に示すように、テーブル51の位置情報は、リニアエンコーダ54がスケール53を読み取り、加工力処理システム1にフィードバックされる。そして、加工力処理システム1は、テーブル51の位置情報に基づいてリニアモータ2へ指令値を与える。   The table 51 is movable along the guide 52 by driving the linear motor 2. As shown in FIG. 6, the position information of the table 51 is fed back to the machining force processing system 1 by the linear encoder 54 reading the scale 53. Then, the processing force processing system 1 gives a command value to the linear motor 2 based on the position information of the table 51.

図7に示すように、図示しない入力手段からテーブルの位置を指令する指令信号xcmdが比例微分コントローラーで加速度信号x”cmdに微分され、信号変換器により参照電流Irefに変換されて、加工力処理システム1に入力される。加工力処理システム1では、図1乃至図3で説明した処理を実行する。なお、出力された位置xは、比例微分コントローラーで指令信号xcmdに加算される。   As shown in FIG. 7, a command signal xcmd for instructing the position of the table from an input means (not shown) is differentiated into an acceleration signal x ″ cmd by a proportional differential controller, converted to a reference current Iref by a signal converter, and processed with a machining force process. The processing force processing system 1 executes the processing described with reference to Fig. 1 to Fig. 3. The output position x is added to the command signal xcmd by a proportional differential controller.

次に、加工力監視システム1をリニアモータテーブルの制御に用いた実施例における性能実験について説明する。   Next, a performance experiment in the embodiment in which the machining force monitoring system 1 is used for controlling the linear motor table will be described.

まず、実験1について説明する。図8は実験1の方法を示す図、図9は実験1の結果を示す図である。   First, Experiment 1 will be described. FIG. 8 is a diagram illustrating the method of Experiment 1, and FIG. 9 is a diagram illustrating the result of Experiment 1.

図8に示すように、実験1は、リニアモータ2によるテーブル51の駆動中に負荷を与え、外部力センサとしてのロードセル71側と加工力監視システム1で監視するテーブル51側で負荷測定値を比較するものである。実験条件は、フィードレート0.6mm/minとした。   As shown in FIG. 8, in Experiment 1, a load is applied while the table 51 is driven by the linear motor 2, and load measurement values are measured on the load cell 71 side as an external force sensor and on the table 51 side monitored by the machining force monitoring system 1. To compare. The experimental conditions were a feed rate of 0.6 mm / min.

図9に示すように、外部センサとしてのロードセル71側の出力Aと、加工力監視システム1で監視したテーブル51側の出力Bとは、負荷測定値がほぼ一致している。   As shown in FIG. 9, the load measurement values of the output A on the load cell 71 side as an external sensor and the output B on the table 51 side monitored by the machining force monitoring system 1 are substantially the same.

このように、加工力監視システム1により、外部センサと同等に、高速且つ高精度の加工力の推定を行うことができる。   As described above, the machining force monitoring system 1 can estimate the machining force at high speed and with high accuracy, similar to the external sensor.

次に、実験2について説明する。図10は実験2の方法を示す図、図11は実験2のロバスト性の結果を示す図、図12は実験2の切削力推定を示す図である。   Next, Experiment 2 will be described. FIG. 10 is a diagram illustrating the method of Experiment 2, FIG. 11 is a diagram illustrating the result of robustness of Experiment 2, and FIG. 12 is a diagram illustrating the cutting force estimation of Experiment 2.

図10に示すように、実験2は、テーブル51上にワークWを載置し、溝加工を行い、位置指令信号に対する応答位置を検出して外乱オブザーバによるロバスト性の向上を確認すると共に、切削力の測定を確認するものである。   As shown in FIG. 10, in Experiment 2, the work W is placed on the table 51, groove processing is performed, the response position to the position command signal is detected, and the robustness improvement by the disturbance observer is confirmed, and the cutting is performed. It confirms the measurement of force.

切削条件は、アルミニウムのワークを、3軸縦型マシニングセンタに設置し、3mm径のエンドミルを、回転数1000min-1、フィードレート3mm/minで送り、1mmの深さで切削する。 Cutting conditions, the aluminum workpiece was placed in a 3 Jikutategata machining center, the end mill of 3mm diameter, rotational speed 1000min -1, fed at a feed rate 3mm / min, cutting depth of 1 mm.

図11の横軸は時間、縦軸はテーブルの位置を表す。また、xcmdは位置指令信号、xは外乱オブザーバを用いた場合の位置、xaは外乱オブザーバの用いない場合の位置である。   In FIG. 11, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the position of the table. Further, xcmd is a position command signal, x is a position when a disturbance observer is used, and xa is a position when a disturbance observer is not used.

図11に示すように、外乱オブザーバを用いたxの場合には、位置指令信号xcmdにテーブルが追従しているが、外乱オブザーバを用いないxaの場合には、偏差が生じ、追従性が悪くなっている。したがって、外乱オブザーバにより外乱を補償することでロバスト性が向上していることが確認できる。   As shown in FIG. 11, in the case of x using a disturbance observer, the table follows the position command signal xcmd. However, in the case of xa without using a disturbance observer, a deviation occurs and the followability is poor. It has become. Therefore, it can be confirmed that the robustness is improved by compensating the disturbance by the disturbance observer.

また、図12に示すように、回転速度に対応した周期的な切削力の推定値が高精度に出力されている。   Moreover, as shown in FIG. 12, the estimated value of the periodic cutting force corresponding to a rotational speed is output with high precision.

このように、加工力監視システム1により、外部に力センサを用いることなく、システムのロバスト性を保持したまま、加工力を高速かつ高精度に推定することが可能となる。また、加工力推定オブザーバ4が推定した加工力をフィードバックすることで加工力を高速制御することが可能となる。例えば、研削加工機や研磨加工機のz軸に用いることで、定圧研削や定圧研磨をセンサレスで行う機械や、一定のスラスト力で穴あけしたり、エンドミルのDC成分切削力を一定として加工するマシニングセンタを開発できる。   As described above, the machining force monitoring system 1 can estimate the machining force at high speed and with high accuracy while maintaining the robustness of the system without using an external force sensor. Further, the machining force can be controlled at high speed by feeding back the machining force estimated by the machining force estimation observer 4. For example, by using it for the z-axis of grinding machines and polishing machines, a machine that performs constant pressure grinding and constant pressure polishing without a sensor, or a machining center that drills with a constant thrust force and processes with a constant DC component cutting force of the end mill. Can be developed.

また、加工力監視システム1による制御機能を搭載した工作機械では、指令値に工具が耐えうる最大切削力を入力するのみで、回転数に応じた最適送り速度を瞬時に導出することができる。   Further, in a machine tool equipped with a control function by the machining force monitoring system 1, it is possible to instantaneously derive an optimum feed speed corresponding to the rotational speed by only inputting the maximum cutting force that the tool can withstand to the command value.

さらに、加工力監視システム1による制御機能を搭載した工作機械では、難加工材である脆性材料や複合・積層材料を、加工力を調整しながら最適な条件で加工することができる。例えば、ガラスやセラミックス等の脆性材料であれば、弾性領域内の力で加工するよう指令することで、延性状態で加工することができる。   Furthermore, in a machine tool equipped with a control function by the processing force monitoring system 1, it is possible to process brittle materials and composite / laminated materials that are difficult to process materials under optimum conditions while adjusting the processing force. For example, a brittle material such as glass or ceramics can be processed in a ductile state by instructing processing with a force in an elastic region.

すなわち、加工力監視システム1と、工具が耐えうる最大加工力を入力する最大加工力入力手段と、加工力監視システム1の監視した加工力と、最大加工力入力手段に入力された加工力とを比較し、加工力監視システム1の監視した加工力が最大加工力入力手段に入力された加工力を上回らないように回転数及び最適送り速度を算出する算出手段と、を有する工作機械とすることが可能となる。   That is, the machining force monitoring system 1, the maximum machining force input means for inputting the maximum machining force that the tool can withstand, the machining force monitored by the machining force monitoring system 1, and the machining force input to the maximum machining force input means And a calculation means for calculating the rotation speed and the optimum feed speed so that the machining force monitored by the machining force monitoring system 1 does not exceed the machining force input to the maximum machining force input means. It becomes possible.

また、算出手段は、加工力監視システムの監視した加工力が一定となるように回転数及び最適送り速度を算出すると好ましい。   Further, it is preferable that the calculation means calculates the rotation speed and the optimum feed speed so that the machining force monitored by the machining force monitoring system is constant.

1…加工力監視システム、2…モータ(駆動手段)、3…外乱オブザーバ、4…加工力推定オブザーバ、51…テーブル(ワーク支持手段)、52はガイド、53はスケール、54はリニアエンコーダ、W…ワーク   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Machining force monitoring system, 2 ... Motor (drive means), 3 ... Disturbance observer, 4 ... Machining force estimation observer, 51 ... Table (work support means), 52 is a guide, 53 is a scale, 54 is a linear encoder, W …work

Claims (4)

ワークを支持するワーク支持手段と、
前記ワーク支持手段を動かす駆動手段と、
前記ワークを加工する加工手段と、
前記駆動手段に入力する参照信号と前記駆動手段から出力する出力信号とに基づき、前記駆動手段への外乱を推定し、前記参照信号にフィードバックする外乱オブザーバと、
前記駆動手段に入力する参照信号と前記駆動手段から出力する出力信号とに基づき推定した前記駆動手段への外乱から、予め求めた摩擦力を減算することにより前記加工手段の加工力を推定する加工力推定オブザーバと、
を備えたことを特徴とする加工力監視システム。
A work support means for supporting the work;
Drive means for moving the workpiece support means;
Processing means for processing the workpiece;
A disturbance observer for estimating a disturbance to the driving unit based on a reference signal input to the driving unit and an output signal output from the driving unit, and feeding back to the reference signal;
Machining that estimates the machining force of the machining means by subtracting the frictional force obtained in advance from the disturbance to the drive means estimated based on the reference signal input to the drive means and the output signal output from the drive means A force estimation observer;
A processing force monitoring system characterized by comprising:
前記加工力推定オブザーバは、
所定の周波数をパスするフィルタを有する第1の加工力推定オブザーバと、
前記第1の加工力推定オブザーバがパスする周波数とは異なる周波数をパスするフィルタを有する第2の加工力推定オブザーバと、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の加工力監視システム。
The processing force estimation observer is
A first machining force estimation observer having a filter that passes a predetermined frequency;
A second machining force estimation observer having a filter that passes a frequency different from a frequency that the first machining force estimation observer passes;
The processing force monitoring system according to claim 1, further comprising:
請求項1又は請求項2に記載された加工力監視システムと、
工具が耐えうる最大加工力を入力する最大加工力入力手段と、
加工力監視システムの監視した加工力と、最大加工力入力手段に入力された加工力とを比較し、加工力監視システムの監視した加工力が最大加工力入力手段に入力された加工力を上回らないように回転数及び最適送り速度を算出する算出手段と、
を有することを特徴とする工作機械。
The processing force monitoring system according to claim 1 or 2,
Maximum machining force input means for inputting the maximum machining force that the tool can withstand,
Compare the machining force monitored by the machining force monitoring system with the machining force input to the maximum machining force input means, and the machining force monitored by the machining force monitoring system exceeds the machining force input to the maximum machining force input means. Calculation means for calculating the rotation speed and the optimum feed speed so that there is no;
A machine tool characterized by comprising:
前記算出手段は、加工力監視システムの監視した加工力が一定となるように回転数及び最適送り速度を算出することを特徴とする請求項3に記載の工作機械。   The machine tool according to claim 3, wherein the calculating means calculates the rotation speed and the optimum feed speed so that the machining force monitored by the machining force monitoring system is constant.
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