JP2520018B2 - 加工負荷監視方法及びその装置 - Google Patents

加工負荷監視方法及びその装置

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JP2520018B2
JP2520018B2 JP1135485A JP13548589A JP2520018B2 JP 2520018 B2 JP2520018 B2 JP 2520018B2 JP 1135485 A JP1135485 A JP 1135485A JP 13548589 A JP13548589 A JP 13548589A JP 2520018 B2 JP2520018 B2 JP 2520018B2
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京一 山本
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、数値制御(NC)工作機械の加工負荷監視方
法及びその装置に関する。
(従来の技術) 加工負荷監視に用いるセンサとしては、主軸・送り軸
などのモータの負荷電流センサ,AE(アコースティック
・エミッション)センサ,加速度センサ等がある。各セ
ンサは切削条件により加工負荷検出に好適な場合や不適
な場合が存在する。従って、一般に軽負荷切削において
はAEセンサを使用して、重負荷切削においては主軸負荷
電流センサを使用する等の運用を行なっている。
第9図は従来の加工負荷監視装置の一例を示すブロッ
ク図であり、AEセンサ101で検出された加工時のAE波SA
はAE信号処理部102で増幅やノイズ除去のためのフィル
タリングや一定時間毎の平均化等の処理が施され、AE信
号SAEとして使用センサ切替部105に送出される。また、
主軸負荷電流センサ103で検出された主軸モータの負荷
電流値SCは主軸負荷電流信号処理部104で一定時間毎の
平均化等の処理が施され、主軸負荷電流信号SSPINとし
て使用センサ切替部105に送出される。
使用センサ設定部110には所定の工具径dが予め設定
されており、この工具径dとNC装置108から送出されて
来る工具径Dとが比較され、AEセンサ101と主軸負荷電
流センサ103のうちいずれを加工負荷監視に使用するか
の指令SEが使用センサ切替部105に送出される。この使
用センサ指令SEによりAE信号SAEと使用センサがAEセン
サ101であることを知らせる信号SFとが、又は主軸負荷
電流信号SSPINと使用センサが主軸負荷電流センサ103で
あることを知らせる信号SGとが使用センサ切替部105か
ら比較部106に送出される。
しきい値設定部109には、AE信号用しきい値LAEと主軸
負荷電流信号用しきい値LSPINとが予め設定されてお
り、比較部106に送出されて来たAE信号SAE又は主軸負荷
電流信号SSPINがしき値設定部109から読出されたAE信号
用しきい値LAE又は主軸負荷電流信号用しきい値LSPIN
比較され、加工制御信号SKの要求信号SJが加工制御信号
生成部107に送出される。そして、送り速度の変更,加
工停止等の加工制御信号SKが加工制御信号生成部107で
生成されてNC装置108に送出されるようになっている。
このような構成において、その動作例を第10図のフロ
ーチャートで説明すると、加工が終了したか否かを判定
し(ステップS1)、加工が終了した場合には全ての処理
を終了する。加工が終了していない場合には、使用セン
サ設定部110はNC装置108から工具径Dを入力し(ステッ
プS2)、設定工具径dと入力した工具径Dとの大小を比
較する(ステップS3)。入力した工具径Dが設定工具径
d以上の場合には、主軸負荷電流センサ103を使用セン
サとする使用センサ指令SEを使用センサ切替部105に送
出する。使用センサ切替部105は主軸負荷電流信号SSPIN
と使用センサが主軸負荷電流センサ103であることを知
らせる信号SGとを比較部106に送出する(ステップS
4)。比較部106は送出されて来た主軸負荷電流信号S
SPINとしきい値設定部109から読出した主軸負荷電流信
号用しきい値LSPINとの大小を比較し(ステップS5)、
主軸負荷電流信号SSPINが主軸負荷電流信号用しきい値L
SPINより小さい場合にはステップS1に戻って上述した動
作を繰返し、主軸負荷電流信号SSPINが主軸負荷電流信
号用しきい値LSPIN以上の場合には加工制御信号SKの要
求信号SJを加工制御信号生成部107に送出してステップS
8に進む。
一方、前記判断ステップ3において、入力した工具径
Dが設定工具径dより小さい場合には、AEセンサ101を
使用センサとする使用センサ指令SEを使用センサ切替部
105に送出する。使用センサ切替部105はAE信号SAEと使
用センサがAEセンサ101であることを知らせる信号SFと
を比較部106に送出する(ステップS6)。比較部106は送
出されて来たAE信号SAEとしきい値設定部109から読出し
たAE信号用しきい値LAEとの大小を比較し(ステップS
7)、AE信号SAEがAE信号用しきい値LAEより小さい場合
にはステップS1に戻って上述した動作を繰返し、AE信号
SAEがAE信号用しきい値LAE以上の場合には加工制御信号
SKの要求信号SJを加工制御信号生成部107に送出してス
テップS8に進む。
加工制御信号生成部107は、加工制御信号SKを生成し
てNC装置108に送出し(ステップS9,S10)ステップS1に
戻って上述した動作を繰返す。
(発明が解決しようとする課題) 上述した各センサの信頼度は切削条件の変化に対して
2値的に変化するものではないため、従来の加工負荷監
視装置における使用センサ切替えの境界値近辺の切削条
件(Dd)においては、D<<d,D>>dの場合に比
べて十分な加工負荷監視性能が得られない可能性が高
い。即ち、第11図に示す工具径とセンサ信頼度との関系
からも明らかなように、加工負荷監視性能はD<<d,D
>>dの場合の高々CD(<1)の割合にしかならない。
本発明は上述したような事情から成されたものであ
り、本発明の目的は、いかなる切削条件であっても加工
負荷監視性能が劣化しないように、加工負荷監視用のセ
ンサの各信号使用比率を自動的に設定することができる
加工負荷監視方法及びその装置を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明は、NC工作機械における加工負荷を監視する方
法及びその装置に関するものであり、本発明の上記目的
は、前記加工負荷を複数の検出手段で検出し、切削条件
を入力して、予め設定されている前記切削条件と前記各
検出手段の信頼度との関係を示す信頼度関数に基づいて
前記検出手段の信頼度を求め、求めた信頼度に基づいて
前記加工負荷検出値を重み付けして合成すると共に所定
のしきい値を重み付けして合成し、合成した加工負荷検
出値と合成したしきい値との比較結果により加工制御信
号を生成することによって達成され、NC工作機械の加工
負荷を検出する複数の検出手段と、切削条件を入力する
手段と、前記切削条件と、予め設定されている前記切削
条件と前記各検出手段の信頼度との関係を示す信頼度関
数とに基づいて前記検出手段の信頼度を求める手段と、
前記検出手段の信頼度に基づいて前記検出手段で検出し
た加工負荷を重み付けして合成する手段と、前記検出手
段の信頼度に基づいて所定のしきい値を重み付けして合
成する手段と、合成した加工負荷検出値と合成したしき
い値とを比較する手段と、この比較結果により加工制御
信号を生成する手段とを具備することによって達成され
る。
(作用) 本発明の加工負荷監視方法及びその装置は、任意の切
削条件下で各センサの信頼度に応じた重み付けを各セン
サに対して行なうことができるので、全ての切削条件下
で最大限の加工負荷検出性能を発揮でき、加工負荷監視
性能の劣化を招くことがない。
(実施例) 第1図は本発明の加工負荷監視装置の一例を第9図に
対応させて示すブロック図であり、同一構成箇所は同符
号を付して説明を省略する。この加工負荷監視装置は、
従来の使用センサ切替部105及び使用センサ設定部110に
代わりに、切削条件のうち工具径Dと主軸回転数Sと送
り速度FとがNC装置108から切削条件入力部111に送出さ
れ、工具周速fwと主軸1回転当りの送り量frotとが算出
されて信頼度関数処理部112に送出される。信頼度関数
処理部112に予め設定されている信頼度関数に、切削条
件入力部111から送出されて来た工具周速fwと主軸1回
転当りの送り量frotとが代入され、工具周速fw及び主軸
1回転当りの送り量frotのそれぞれのAEセンサの信頼度
CA1及びCA2と主軸負荷電流センサの信頼度CS1及びCS2
が導出されてセンサ信頼度比率算出部113に送出され
る。そして、送出されて来た各センサの信頼度CA1
CA2,CS1,CS2により各センサの信頼度比率CAE,CSPIN
が算出され、しきい値合成部114及びセンサ信号合成部1
15に送出される。センサ信頼度比率算出部113からしき
い値合成部114に送出されて来た各センサの信頼度比率C
AE,CSPINとしきい値設定部109から読出されたAEセンサ
用しきい値LAE,主軸負荷電流センサ用しきい値LSPIN
により合成しきい値Lが算出されて比較部106に送出さ
れる。センサ信頼度比率算出部113からセンサ信号合成
部115に送出されて来た各センサの信頼度比率CAE,C
SPINとAE信号処理部102及び主軸負荷電流信号処理部104
から送出されて来たAE信号SAE及び主軸負荷電流信号S
SPINとにより合成信号Sが算出されて比較部106に送出
される。そして、合成しきい値Lと合成信号Sとが比較
部106で比較され、加工制御信号SKの要求信号SJが加工
制御信号生成部107に送出されるようになっている。
このような構成において、その動作例を第2図のフロ
ーチャートで説明すると、加工が終了したか否かを判定
し(ステップS11)、加工が終了した場合には全ての処
理を終了する。加工が終了していない場合には、切削条
件入力部111はNC装置108から切削条件のうち工具径Dと
主軸回転数Sと送り速度Fとを入力し(ステップS1
2)。工具周速fwと主軸1回転当りの送り量frotとを次
式(1),(2)により算出し(ステップS13)、信頼
度関数処理部112に送出する。
fw=π・D・S ……(1) frot=F/S ……(2) 信頼度関数処理部112は例えば第3図〜第6図に示す
如く予め設定されている信頼度関数に、送出されて来た
工具周速fw及び主軸1回転当りの送り量frotを代入して
工具周速fwに対するAEセンサ101の信頼度CA1,主軸負荷
電流センサ103の信頼度CS1及び主軸1回転当りの送り量
frotに対するAEセンサ101の信頼度CA2,主軸負荷電流セ
ンサ103の信頼度CS2を導出し(ステップS14)、センサ
信頼度比率算出部113に送出する。
ここで、信頼度とはセンサ信号による加工負荷検出の
[0.1]の範囲での確からしさを示すものである。例え
ば第7図に示すような場合には信頼度が1に近く、第8
図に示すような場合には信頼度が0に近い。
センサ信頼度比率算出部113は送出されて来た各セン
サの信頼度CA1,CA2,CS1,CS2に基づいてAEセンサ101
の信頼度比率CAE及び主軸負荷電流センサ103の信頼度比
率CSPINを次式(3)及び(4)により算出し(ステッ
プS15)、しきい値合成部114及びセンサ信号合成部115
に送出する。
CAE=CA1×CA2 ……(3) CSPIN=CS1×CS2 ……(4) しきい値合成部114は送出されて来た各センサの信頼
度比率CAE,CSPINとしきい値設定部109から読出したAE
センサ用しきい値LAE,主軸負荷電流センサ用しきい値L
SPINとから合成しきい値Lを次式(5)により算出し
(ステップS16)、比較部106に送出する。
L=CAE×LAE+CSPIN×LSPIN ……(5) また、センサ信号合成部115は送出されて来た各セン
サの信頼度比率CAE,CSPINとAE信号処理部102からのAE
信号SAE及び主軸負荷電流信号処理部104からの主軸負荷
電流信号SSPINとから合成信号値Sを次式(6)により
算出し(ステップS17)、比較部106に送出する。
S=CAE×SAE+CSPIN×SSPIN ……(6) 比較部106は送出されて来た合成しきい値Lと合成信
号値Sとの大小を比較し(ステップS18)、合成信号値
Sが合成しきい値Lより小さい場合にはステップS1に戻
って上述した動作を繰返し、合成信号値Sが合成しきい
値L以上の場合には加工制御信号SKの要求信号SJを加工
制御信号生成鵜107に送出する。
加工制御信号生成部107は加工制御信号SKを生成してN
C装置108に送出し(ステップS19,S20)、ステップS1に
戻って上述した動作を繰返す。
なお、上述した実施例においては、加工負荷検出用の
センサとしてAEセンサと主軸負荷電流センサを挙げて説
明したが、他のセンサ,例えば加速度センサとしても良
く、これらを単独であるいは組合せて使用しても良い。
また、センサ信頼度を決定するパラメータとなる切削
条件としては工具周速と主軸1回転当りの送り量を挙げ
ているが、他の条件、例えば送り速度や主軸回転数とし
ても良く、これらを単独であるいは組合わせて使用して
も良い。
さらに、加工負荷の過負荷の検出値の如く合成信号値
Sが合成しきい値Lを上回ったときに加工制御信号を発
生するようにしたが、適応制御における加工負荷下限値
の如く合成信号値Sが合成しきい値Lを下回ったときに
加工制御信号を発生するようにしても良い。この場合は
第2図示ステップS8の不等号の向きが逆になる。
そして、合成しきい値Lや合成信号値Sの算出の際に
は次式(7),(8)のようにセンサの重みの比率を強
調するものであっても良い。
S=(CAE)2×SAE+(CSPIN)2×SSPIN ……(7) L=(CAE)2×LAE+(CSPIN)2×LSPIN ……(8) (発明の効果) 以上のように本発明の加工負荷監視方法及びその装置
によれば、いかなる切削条件で加工を行なう場合であっ
ても常に現在保存するセンサ加工負荷検出性能を最大限
に発揮できるため、新たにセンサを追加することなく、
有効な加工負荷監視を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の加工負荷監視装置の一例を示すブロッ
ク図、第2図はその動作例を説明するフローチャート、
第3図〜第6図はそれぞれ本発明の加工負荷監視方法に
おけるセンサの信頼度関数の一例を示す図、第7図及び
第8図はそれぞれ信頼度を説明するための加工負荷とセ
ンサ信号との相関関係を示す図、第9図は従来の加工負
荷監視装置の一例を示すブロック図、第10図はその動作
例を説明するフローチャート、第11図は従来の加工負荷
監視方法におけるセンサの信頼度関数の一例を示す図で
ある。 101……AEセンサ、102……AE信号処理部、103……主軸
負荷電流センサ、104……主軸負荷電流信号処理部、106
……比較部、107……加工制御信号生成部、108……NC装
置、109……しきい値設定部、111……切削条件入力部、
112……信頼度関数処理部、113……センサ信頼度比率算
出部、114……しきい値合成部、115……センサ信号合成
部。

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】数値制御工作機械における加工負荷を監視
    する場合、前記加工負荷を複数の検出手段で検出し、切
    削条件を入力して、予め設定されている前記切削条件と
    前記各検出手段の信頼度との関係を示す信頼度関数に基
    づいて前記検出手段の信頼度を求め、求めた信頼度に基
    づいて前記加工負荷検出値を重み付けして合成すると共
    に所定のしきい値を重み付けして合成し、合成した加工
    負荷検出値と合成したしきい値との比較結果により加工
    制御信号を生成するようにしたことを特徴とする加工負
    荷監視方法。
  2. 【請求項2】前記信頼度関数が連続関数である請求項1
    に記載の加工負荷監視方法。
  3. 【請求項3】前記信頼度関数が、前記切削条件の一定範
    囲毎に前記検出手段の信頼度を一定値とする非連続関数
    である請求項1に記載の加工負荷監視方法。
  4. 【請求項4】前記検出手段の信頼度を求める際、複数の
    前記切削条件に対する前記検出手段の信頼度の積をとる
    ようにした請求項1に記載の加工負荷監視方法。
  5. 【請求項5】前記検出手段の信頼度を求める際、複数の
    前記切削条件に対する前記検出手段の信頼度のうち最小
    値をとるようにした請求項1に記載の加工負荷監視方
    法。
  6. 【請求項6】前記加工負荷検出値を重み付ける際、前記
    検出手段の信頼度を前記加工負荷検出値に乗ずるように
    した請求項1に記載の加工負荷監視方法。
  7. 【請求項7】前記加工負荷検出値の重み付けが、前記加
    工負荷検出値を正規化した後に行なわれるようにした請
    求項1に記載の加工負荷監視方法。
  8. 【請求項8】数値制御工作機械の加工負荷を検出する複
    数の検出手段と、切削条件を入力する手段と、前記切削
    条件と、予め設定されている前記切削条件と前記各検出
    手段の信頼度との関係を示す信頼度関数とに基づいて前
    記検出手段の信頼度を求める手段と、前記検出手段の信
    頼度に基づいて前記検出手段で検出した加工負荷を重み
    付けして合成する手段と、前記検出手段の信頼度に基づ
    いて所定のしきい値を重み付けして合成する手段と、合
    成した加工負荷検出値と合成したしきい値とを比較する
    手段と、この比較結果により加工制御信号を生成する手
    段とを備えたことを特徴とする加工負荷監視装置。
JP1135485A 1989-05-29 1989-05-29 加工負荷監視方法及びその装置 Expired - Lifetime JP2520018B2 (ja)

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JP3285663B2 (ja) * 1993-05-11 2002-05-27 ファナック株式会社 工具破損検出装置
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