JP2018043317A - 工作機械 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】加工が定常区間であると、サンプリング回数N回目の測定時における主軸2の回転位相を算出し、この算出した回転位相と測定値とを関連づけて記録部5に記録する。さらに、この測定及び測定時における主軸2の回転位相の算出を、主軸2の複数回の回転にわたって継続し、種々の回転位相で測定値を得ることにより、最終的に主軸2の1回転における駆動力の変化を求める。したがって、主軸2の駆動力の変化といった高速で変化する現象について、従来よりも長いサンプリング周期で測定するにも拘わらず、有用な測定結果を得ることができ、コスト低減を図ることができる。
【選択図】図2
Description
さらに、特許文献2に記載の発明では、繰り返し加工を行う場合に、前回の正常な加工を行った際の駆動力と、今回の加工において実測した駆動力とを比較することにより、異常な加工を検出するようになっている。
加えて、近年では、回転軸の駆動力の他、工作機械の各部に振動センサやAEセンサを取り付けたり、変位センサを採用したりすることによって、工作機械上で発生する現象を一層明確に測定しようとする試みがなされている。
また、上記目的を達成するために、本発明のうち請求項2に記載の発明は、回転軸を備えた回転軸装置と、前記回転軸装置に取り付けられ、前記回転軸の回転に同期して前記回転軸装置に周期的に発生する現象に係る情報を取得するセンサと、前記回転軸装置の動作を制御するとともに、前記センサを介して前記情報を取得する制御装置とを備えた工作機械であって、前記制御装置は、前記回転軸を回転させての加工時に、当該加工が、加工状態に関して変化のない定常状態にあるか否かを判別し、前記定常状態にあると、所定のサンプリング周期で前記センサを介して前記情報を取得するとともに、取得した前記情報と前記回転軸の回転位相とを関連づけ、前記回転軸の複数回の回転にわたって取得した前記情報をもとに、前記現象の1周期分の変化を求めることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記回転軸に工具又は被切削材を装着する工作機械であって、予め設定される前記被切削材の形状に係る情報と、前記工具の前記被切削材に対する相対的な動作経路と、現在の指令座標とから前記被切削材への切り込み量を算出し、その切り込み量が一定であることをもって前記定常状態であると判別することを特徴とする。
工作機械20は、所謂マシニングセンタであって、主軸装置11と制御装置12とを有する。主軸装置11の主軸頭3には、回転軸となる主軸2や、主軸2を回転させるための駆動装置(図示せず)等が備えられており、主軸2の先端には、工具を備えた工具ホルダ1が装着可能となっている。また、主軸頭3を始めとする主軸装置11の主要構成部品には、主軸2の駆動力を測定するためのセンサ(たとえば、駆動装置の所要電力を測定するセンサ)や、主軸装置11に生じる振動を測定するためのセンサ等が取り付けられている。一方、制御装置12は、主軸2の動作を制御するとともに、主軸装置11の状態や主軸装置11での加工を診断するためのものであって、上記各種センサに接続され、主軸装置11における種々の情報を測定する測定部4、所定のサンプリング周期で測定値を記録する記録部5、及び記録部5に記憶された値をもとに種々の演算処理を行う演算部6を備えている。
制御装置12は、主軸2の駆動力の変化を測定するにあたり、まず、切削加工するに際して設定された回転軸回転周期LTで主軸2が回転している主軸装置11から、所定のサンプリング周期ST(たとえば30msec)で主軸2の駆動力を測定する(S1)。次に、制御装置12から主軸装置11に対する回転速度指令や送り速度指令に変化がないこと(回転軸装置への動作制御に係る指令に関して変化がないこと)、及び予め記録部5に記録されている被切削材の形状に係る情報や工具の動作経路、そして現在の指令座標にもとづいて被切削材に対する軸方向及び径方向の切り込み量を算出し、その切り込み量が一定であること(加工状態に関して変化がないこと)から、被切削材に対して同一の加工が行われている定常区間であるか否か(すなわち、加工が定常状態であるか否か)を判別する(S2)。そして、制御装置12は、加工が定常区間である場合にのみ測定を継続し、加工が定常区間を外れると、即座に測定を中止する。
また、上記実施形態では、周期的に変化する現象として主軸の駆動力を挙げているが、これに限定されることはなく、たとえば送り軸といった他の駆動軸の駆動力であってもよいし、回転軸装置に発生する振動、変位、温度等であってもよい。具体的に例示すると、送り軸(回転軸)に振動センサ(センサ)を取り付け、送り軸を一定速度で回転させて移動体を移動させる際の振動を測定してもよい。このような測定結果を得ることで、送り軸移動に係るベアリングやボールねじの状態を診断することができる。
加えて、上記実施形態では、被切削材への切り込み量が一定であることをもって、加工状態に関して変化がないとしているが、たとえば送り方向の変化がないことや機械温度の変化がないこと等、他の条件に変化がないことをもって加工状態に関して変化がないとするように構成することも可能である。
Claims (3)
- 回転軸を備えた回転軸装置と、前記回転軸装置に取り付けられ、前記回転軸の回転に同期して前記回転軸装置に周期的に発生する現象に係る情報を取得するセンサと、前記回転軸装置の動作を制御するとともに、前記センサを介して前記情報を取得する制御装置とを備えた工作機械であって、
前記制御装置は、前記回転軸を回転させての加工時に、当該加工が、前記回転軸装置への動作制御に係る指令に関して変化のない定常状態にあるか否かを判別し、
前記定常状態にあると、所定のサンプリング周期で前記センサを介して前記情報を取得するとともに、取得した前記情報と前記回転軸の回転位相とを関連づけ、前記回転軸の複数回の回転にわたって取得した前記情報をもとに、前記現象の1周期分の変化を求めることを特徴とする工作機械。 - 回転軸を備えた回転軸装置と、前記回転軸装置に取り付けられ、前記回転軸の回転に同期して前記回転軸装置に周期的に発生する現象に係る情報を取得するセンサと、前記回転軸装置の動作を制御するとともに、前記センサを介して前記情報を取得する制御装置とを備えた工作機械であって、
前記制御装置は、前記回転軸を回転させての加工時に、当該加工が、加工状態に関して変化のない定常状態にあるか否かを判別し、
前記定常状態にあると、所定のサンプリング周期で前記センサを介して前記情報を取得するとともに、取得した前記情報と前記回転軸の回転位相とを関連づけ、前記回転軸の複数回の回転にわたって取得した前記情報をもとに、前記現象の1周期分の変化を求めることを特徴とする工作機械。 - 前記回転軸に工具又は被切削材を装着する工作機械であって、
予め設定される前記被切削材の形状に係る情報と、前記工具の前記被切削材に対する相対的な動作経路と、現在の指令座標とから前記被切削材への切り込み量を算出し、その切り込み量が一定であることをもって前記定常状態であると判別することを特徴とする請求項2に記載の工作機械。
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