JP2549312B2 - 工作機械における加工状態検出装置 - Google Patents
工作機械における加工状態検出装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、工作機械における加工中の加工状態を検
出する加工状態検出装置に関する。
出する加工状態検出装置に関する。
従来の工作機械における加工中の加工状態検出技術
は、検出対象を加工力、振動・音響、熱、加工動力、又
は加工寸法（切残し量）とするものがあり、具体的には
下記のようなものである。
は、検出対象を加工力、振動・音響、熱、加工動力、又
は加工寸法（切残し量）とするものがあり、具体的には
下記のようなものである。
加工力の場合：（1a）工作物支持台や刃物台に取付けた
圧電素子や歪ゲージによる検出、（1b）工作物支承セン
タに取付けた歪ゲージによる検出、（1c）工具（工作）
主軸を支承した静圧流体軸受のポケット圧力変動検出 振動・音響の場合：（2a）工作物支持台、刃物台支承セ
ンタ、又はシューに設けられたAEセンサや振動センサに
よる検出、（2b）転がり軸受支承の工具（工作）主軸に
設けられたAEセンサや振動センサによる検出 熱の場合：（３）工作物・工具に埋め込まれた熱検知セ
ンサによる検出 加工動力の場合：（４）工具（工作）主軸の回転駆動動
力の検出 加工寸法（切残し量）の場合：（５）切込み送り量と加
工中の工作物寸法との差の検出 〔発明が解決しようとする課題〕 上記の加工状態検出技術は、次のような欠点を備えて
いる。
圧電素子や歪ゲージによる検出、（1b）工作物支承セン
タに取付けた歪ゲージによる検出、（1c）工具（工作）
主軸を支承した静圧流体軸受のポケット圧力変動検出 振動・音響の場合：（2a）工作物支持台、刃物台支承セ
ンタ、又はシューに設けられたAEセンサや振動センサに
よる検出、（2b）転がり軸受支承の工具（工作）主軸に
設けられたAEセンサや振動センサによる検出 熱の場合：（３）工作物・工具に埋め込まれた熱検知セ
ンサによる検出 加工動力の場合：（４）工具（工作）主軸の回転駆動動
力の検出 加工寸法（切残し量）の場合：（５）切込み送り量と加
工中の工作物寸法との差の検出 〔発明が解決しようとする課題〕 上記の加工状態検出技術は、次のような欠点を備えて
いる。
検出対象が加工力の場合：（1a）は、工作物が一定の移
動範囲である場合に限られ、且つ工作物の支持剛性が制
御される。（1b）は、工作物がセンタ支承に限られる。
（1c）は、高速変化に対して応答性が低い。
動範囲である場合に限られ、且つ工作物の支持剛性が制
御される。（1b）は、工作物がセンタ支承に限られる。
（1c）は、高速変化に対して応答性が低い。
振動・音響の場合：（2a）は、異常検出のみで用途範囲
が狭い。（2b）は、軸受を介するので、振動が減衰する
上、転がり振動をも検出するためSN比が低い。
が狭い。（2b）は、軸受を介するので、振動が減衰する
上、転がり振動をも検出するためSN比が低い。
熱の場合：（３）は、実用性・応答性が低い。
加工動力の場合：（４）は、応答性が低い上、検出され
るのは、接線方向の力のみで、法線方向の力の変化が大
きい研削には不十分である。
るのは、接線方向の力のみで、法線方向の力の変化が大
きい研削には不十分である。
加工寸法（切残し量）の場合：（５）は、検出されるの
が加工の結果であるため応答が遅い。
が加工の結果であるため応答が遅い。
いずれにしても、検出機能が低く、しかも単なる状態
検出手段であって、精度の高い検出により多様の状態の
分析を行い、それに応じた工作機械の制御を行い得る出
力信号を出力するものには至っていない。
検出手段であって、精度の高い検出により多様の状態の
分析を行い、それに応じた工作機械の制御を行い得る出
力信号を出力するものには至っていない。
この発明による工作機械における加工状態検出装置
は、工作物及び工具が回転する工作機械において、工具
主軸又は工作主軸の先端側軸受に隣接して設けられ、先
端側軸受の隣接域の工具主軸又は工作主軸の半径方向変
位を検出する非接触形変位検出器と、非接触形変位検出
器に接続され、非接触形変位検出器の検出信号が入力さ
れる平滑回路、工作物回転周波数帯域通過フィルタ、工
作物回転周波数部分帯域通過フィルタ及び工具主軸回転
曲げ共振周波数帯域通過フィルタ、並びに前記平滑回路
に接続された第１比較器、工作物回転周波数帯域通過フ
ィルタに接続された第２比較器、工作物回転周波数部分
帯域通過フィルタに接続された第３比較器及び工具主軸
回転曲げ共振周波数帯域通過フィルタに接続された第４
比較器から成る加工状態検出回路と、前記第１、第２、
第３及び第４の比較器からの各判別信号が入力されるよ
うに接続されたプロセス監視装置と、 から構成され；前記第１、第２、第３及び第４の比較器
は、前記平滑回路及び３つのフィルタの各出力と夫々の
個別の設定値とを比較し、前者が後者を超過すると夫れ
夫れの判別信号を出力し、前記プロセス監視装置は、前
記第１、第２又は第３の比較器からの判別信号が入力さ
れると、送り速度を所定のギャップエリミネート送り速
度から所定の目標値の粗加工送り速度に切り替えた指令
信号を送り駆動回路に入力し、粗加工送りにおいて、第
４の比較器からの判別信号が入力されると、粗加工送り
速度の目標値を第４の比較器からの判別信号が消失する
まで低減する。
は、工作物及び工具が回転する工作機械において、工具
主軸又は工作主軸の先端側軸受に隣接して設けられ、先
端側軸受の隣接域の工具主軸又は工作主軸の半径方向変
位を検出する非接触形変位検出器と、非接触形変位検出
器に接続され、非接触形変位検出器の検出信号が入力さ
れる平滑回路、工作物回転周波数帯域通過フィルタ、工
作物回転周波数部分帯域通過フィルタ及び工具主軸回転
曲げ共振周波数帯域通過フィルタ、並びに前記平滑回路
に接続された第１比較器、工作物回転周波数帯域通過フ
ィルタに接続された第２比較器、工作物回転周波数部分
帯域通過フィルタに接続された第３比較器及び工具主軸
回転曲げ共振周波数帯域通過フィルタに接続された第４
比較器から成る加工状態検出回路と、前記第１、第２、
第３及び第４の比較器からの各判別信号が入力されるよ
うに接続されたプロセス監視装置と、 から構成され；前記第１、第２、第３及び第４の比較器
は、前記平滑回路及び３つのフィルタの各出力と夫々の
個別の設定値とを比較し、前者が後者を超過すると夫れ
夫れの判別信号を出力し、前記プロセス監視装置は、前
記第１、第２又は第３の比較器からの判別信号が入力さ
れると、送り速度を所定のギャップエリミネート送り速
度から所定の目標値の粗加工送り速度に切り替えた指令
信号を送り駆動回路に入力し、粗加工送りにおいて、第
４の比較器からの判別信号が入力されると、粗加工送り
速度の目標値を第４の比較器からの判別信号が消失する
まで低減する。
又、プロセス監視装置は、所定の粗加工送り後の精加
工送りにおいて第３の比較器からの判別信号が入力され
ると工作物の廃棄を指示したり、所定の粗加工送り後の
精加工送りにおいて第３の比較器からの判別信号が入力
され、精加工送り終了まで判別信号が消失しないと工作
物の廃棄を指示したり、所定の粗加工送り後の精加工送
りにおいて第３の比較器からの判別信号が入力される
と、精加工送り速度の目標値を第３の比較器からの判別
信号が消失するまで低減したり、所定の粗加工送り後の
精加工送りにおいて第３の比較器からの判別信号が入力
されると、工作物主軸の回転速度を第３の比較器からの
判別信号が消失するまで低減したりする。
工送りにおいて第３の比較器からの判別信号が入力され
ると工作物の廃棄を指示したり、所定の粗加工送り後の
精加工送りにおいて第３の比較器からの判別信号が入力
され、精加工送り終了まで判別信号が消失しないと工作
物の廃棄を指示したり、所定の粗加工送り後の精加工送
りにおいて第３の比較器からの判別信号が入力される
と、精加工送り速度の目標値を第３の比較器からの判別
信号が消失するまで低減したり、所定の粗加工送り後の
精加工送りにおいて第３の比較器からの判別信号が入力
されると、工作物主軸の回転速度を第３の比較器からの
判別信号が消失するまで低減したりする。
工作機械の運転が開始された状態、加工工具が各種未
加工面の夫々に応じて工作物に接触した状態、加工状
態、加工における工作物の加工面状態等の夫々に応じた
工具主軸又は工作主軸の先端側軸受の隣接域の工具主軸
又は工作主軸の半径方向変位が非接触形変位検出器によ
り検出され、その検出信号が上記のような平滑回路及び
３種のフィルタに入力される結果、加工状態乃至工作物
加工面状態が識別され、平滑回路及び３種のフィルタか
らの出力信号が比較器において、設定基準値と比較され
た結果により夫々の状態の程度が判別される。
加工面の夫々に応じて工作物に接触した状態、加工状
態、加工における工作物の加工面状態等の夫々に応じた
工具主軸又は工作主軸の先端側軸受の隣接域の工具主軸
又は工作主軸の半径方向変位が非接触形変位検出器によ
り検出され、その検出信号が上記のような平滑回路及び
３種のフィルタに入力される結果、加工状態乃至工作物
加工面状態が識別され、平滑回路及び３種のフィルタか
らの出力信号が比較器において、設定基準値と比較され
た結果により夫々の状態の程度が判別される。
その結果の判別信号がプロセス監視装置に入力される
ことにより、次のような工作機械における加工制御を行
う。
ことにより、次のような工作機械における加工制御を行
う。
送り速度を所定のギャップエリミネート送り速度から
所定の目標値の粗加工送り速度に切り替える。
所定の目標値の粗加工送り速度に切り替える。
粗加工送りにおいて、第４の比較器からの判別信号が
入力されると、粗加工送り速度の目標値を第４の比較器
からの判別信号が消失するまで低減する。
入力されると、粗加工送り速度の目標値を第４の比較器
からの判別信号が消失するまで低減する。
所定の粗加工送り後の精加工送りにおいて第３の比較
器からの判別信号が入力されると工作物の廃棄を指示し
たり、所定の粗加工送り後の精加工送りにおいて第３の
比較器からの判別信号が入力され、精加工送り終了まで
判別信号が消失しないと工作物の廃棄を指示したり、所
定の粗加工送り後の精加工送りにおいて第３の比較器か
らの判別信号が入力されると、精加工送り速度の目標値
を第３の比較器からの判別信号が消失するまで低減した
り、所定の粗加工送り後の精加工送りにおいて第３の比
較器からの判別信号が入力されると、工作物主軸の回転
速度を第３の比較器からの判別信号が消失するまで低減
したりする。
器からの判別信号が入力されると工作物の廃棄を指示し
たり、所定の粗加工送り後の精加工送りにおいて第３の
比較器からの判別信号が入力され、精加工送り終了まで
判別信号が消失しないと工作物の廃棄を指示したり、所
定の粗加工送り後の精加工送りにおいて第３の比較器か
らの判別信号が入力されると、精加工送り速度の目標値
を第３の比較器からの判別信号が消失するまで低減した
り、所定の粗加工送り後の精加工送りにおいて第３の比
較器からの判別信号が入力されると、工作物主軸の回転
速度を第３の比較器からの判別信号が消失するまで低減
したりする。
この発明の実施例を図面に従って説明する。
この発明の加工状態検出装置が適用された工作機械と
して内面研削盤の場合が例示してある。
して内面研削盤の場合が例示してある。
第１図において、ベッド１上には、砥石台２がＸ軸線
方向に、工作主軸台テーブル３がＹ軸線方向に夫々滑動
自在に載置されており、砥石台２は、サーボモータ４に
より送りねじ機構５を介してＸ軸線方向に進退され、工
作主軸台テーブル３は、サーボモータ６により送りねじ
機構７を介してＹ軸線方向に進退されるようになってい
る。
方向に、工作主軸台テーブル３がＹ軸線方向に夫々滑動
自在に載置されており、砥石台２は、サーボモータ４に
より送りねじ機構５を介してＸ軸線方向に進退され、工
作主軸台テーブル３は、サーボモータ６により送りねじ
機構７を介してＹ軸線方向に進退されるようになってい
る。
砥石台２には、先端に研削砥石Ｇを装着した砥石軸８
をもつ砥石主軸９回転自在に転がり軸受10,10でＸ軸線
方向に支承した砥石頭11とモータ12とが取付けられ、砥
石主軸９は、モータ12によりベルト伝動機構13を介して
回転駆動されるようになっている。
をもつ砥石主軸９回転自在に転がり軸受10,10でＸ軸線
方向に支承した砥石頭11とモータ12とが取付けられ、砥
石主軸９は、モータ12によりベルト伝動機構13を介して
回転駆動されるようになっている。
工作主軸台テーブル３には、先端にチャック14を装着
した工作主軸15を回転自在に転がり軸受16,16でＸ軸線
方向に支承した工作主軸台17とモータ18とが取付けら
れ、工作主軸15は、モータ18によりベルト伝動機構19を
介して回転駆動されるようになっている。
した工作主軸15を回転自在に転がり軸受16,16でＸ軸線
方向に支承した工作主軸台17とモータ18とが取付けら
れ、工作主軸15は、モータ18によりベルト伝動機構19を
介して回転駆動されるようになっている。
加工状態検出装置を備えた研削プログラム制御装置
は、非接触形の変位検出器（例えば、光学式センサ、電
磁誘導形センサ、電気容量形センサ、又は渦電流形セン
サ）20と、変位検出器20から入力される検出信号を処理
判別する研削加工状態検出回路30と、プロセス監視装置
41とシーケンスプログラム装置・数値制御装置42と送り
駆動回路43,44とから構成されている。
は、非接触形の変位検出器（例えば、光学式センサ、電
磁誘導形センサ、電気容量形センサ、又は渦電流形セン
サ）20と、変位検出器20から入力される検出信号を処理
判別する研削加工状態検出回路30と、プロセス監視装置
41とシーケンスプログラム装置・数値制御装置42と送り
駆動回路43,44とから構成されている。
変位検出器20は、砥石頭11において砥石軸８の切込軸
線方向の半径方向変位（砥石軸自体の半径方向変位及び
撓み変位、又はいずれか一方の変位 以下同様）を検出
するように砥石軸８側の転がり軸受10に隣接して設けら
れている。
線方向の半径方向変位（砥石軸自体の半径方向変位及び
撓み変位、又はいずれか一方の変位 以下同様）を検出
するように砥石軸８側の転がり軸受10に隣接して設けら
れている。
第２図に示すように、研削加工状態検出回路30は、変
位検出回路31、平滑回路32、工作物回転周波数帯域通過
フィルタ33、工作物回転周波数部分帯域通過フィルタ3
4、砥石軸回転曲げ共振周波数帯域通過フィルタ35、比
較器36a,36b,36c,36d及び基準値設定器37a,37b,37c,37d
が下記のように作動するように接続されて構成されてい
る。
位検出回路31、平滑回路32、工作物回転周波数帯域通過
フィルタ33、工作物回転周波数部分帯域通過フィルタ3
4、砥石軸回転曲げ共振周波数帯域通過フィルタ35、比
較器36a,36b,36c,36d及び基準値設定器37a,37b,37c,37d
が下記のように作動するように接続されて構成されてい
る。
変位検出回路31は、変位検出器20からの変位検出信号
が入力され、その変位検出信号を電圧に変換し、その変
換された変位検出信号を平滑回路32（変位信号を時間平
均化する回路）、工作物回転周波数帯域通過フィルタ33
（NWパスフィルタ）、工作物回転周波数部分帯域通過フ
ィルタ34（NW〜nNWパスフィルタ）及び砥石軸回転曲げ
共振周波数帯域通過フィルタ35（NCパスフィルタ）の夫
々を介して各比較器36a,36b,36c,36dに入力する。又、
各比較器36a,36b,36c,36dには、各基準値設定器37a,37
b,37c,37dにおいて設定された設定基準値信号が夫々か
ら入力される。そうして、各比較器36a,36b,36c,36dに
おいては、各フィルタ32,33,34,35から入力された変位
検出信号と各設定基準値信号とが比較され、前者の値が
後者の値を超えたときに、夫々信号A0，A1，A2，A3が各
比較器36a,36b,36c,36dから出力されプロセス監視装置4
1に入力される。
が入力され、その変位検出信号を電圧に変換し、その変
換された変位検出信号を平滑回路32（変位信号を時間平
均化する回路）、工作物回転周波数帯域通過フィルタ33
（NWパスフィルタ）、工作物回転周波数部分帯域通過フ
ィルタ34（NW〜nNWパスフィルタ）及び砥石軸回転曲げ
共振周波数帯域通過フィルタ35（NCパスフィルタ）の夫
々を介して各比較器36a,36b,36c,36dに入力する。又、
各比較器36a,36b,36c,36dには、各基準値設定器37a,37
b,37c,37dにおいて設定された設定基準値信号が夫々か
ら入力される。そうして、各比較器36a,36b,36c,36dに
おいては、各フィルタ32,33,34,35から入力された変位
検出信号と各設定基準値信号とが比較され、前者の値が
後者の値を超えたときに、夫々信号A0，A1，A2，A3が各
比較器36a,36b,36c,36dから出力されプロセス監視装置4
1に入力される。
プロセス監視装置41及びシーケンスプログラム装置・
数値制御装置42は、送り用サーボモータ4,6の各駆動回
路43,44に指令信号を入力し、サーボモータ４とサーボ
モータ６とは、各駆動回路43,44により入力されて制御
駆動されるように夫々接続されている。
数値制御装置42は、送り用サーボモータ4,6の各駆動回
路43,44に指令信号を入力し、サーボモータ４とサーボ
モータ６とは、各駆動回路43,44により入力されて制御
駆動されるように夫々接続されている。
上記の研削プログラム制御装置の操作・作用について
説明する。
説明する。
研削加工プロセスを第３図に従って説明する。
先ず、チャック14に工作物Ｗが把持される（ステップ
１）。
１）。
シーケンスプログラム装置・数値制御装置42の指令に
よりモータ18が所定速度で回転する結果、ベルト伝動機
構19を介して工作主軸15、即ち工作物Ｗが回転駆動され
ると共に、モータ12によりベルト伝動機構13を介して砥
石主軸９、即ち研削砥石Ｇが回転駆動される（ステップ
２）。
よりモータ18が所定速度で回転する結果、ベルト伝動機
構19を介して工作主軸15、即ち工作物Ｗが回転駆動され
ると共に、モータ12によりベルト伝動機構13を介して砥
石主軸９、即ち研削砥石Ｇが回転駆動される（ステップ
２）。
サーボモータ６が制御装置により制御されて作動し、
送りねじ機構７を介して工作主軸台テーブル３を前進
（第１図において下方に）させ、工作物Ｗの中空部を研
削砥石Ｇに対向する位置にすると共に、他方、サーボモ
ータ４が制御装置により制御されて作動し、送りねじ機
構５を介して砥石台２を前進（第１図において左方に）
させ、工作物Ｗの中空部内に研削砥石Ｇを進入させる
（ステップ３）。
送りねじ機構７を介して工作主軸台テーブル３を前進
（第１図において下方に）させ、工作物Ｗの中空部を研
削砥石Ｇに対向する位置にすると共に、他方、サーボモ
ータ４が制御装置により制御されて作動し、送りねじ機
構５を介して砥石台２を前進（第１図において左方に）
させ、工作物Ｗの中空部内に研削砥石Ｇを進入させる
（ステップ３）。
更に、サーボモータ６の作動により工作主軸台テーブ
ル３がやや急速なギャップエリミネート速度で前進され
ると共に研削加工状態検出装置の作動が開始される（ス
テップ４）。
ル３がやや急速なギャップエリミネート速度で前進され
ると共に研削加工状態検出装置の作動が開始される（ス
テップ４）。
変位検出器20は、砥石軸８の半径方向変位（砥石軸自
体の半径方向変位及び撓み変位、又はいずれか一方の変
位）を動的に検出し、半径方向変位が検出されると、検
出変位信号が変位検出回路31に入力され、変位検出回路
31において、電圧信号に変換され、平滑回路32、工作物
回転周波数帯域通過フィルタ33、工作物回転周波数部分
帯域通過フィルタ34、及び砥石軸回転曲げ共振周波数帯
域通過フィルタ35の夫々に入力される。
体の半径方向変位及び撓み変位、又はいずれか一方の変
位）を動的に検出し、半径方向変位が検出されると、検
出変位信号が変位検出回路31に入力され、変位検出回路
31において、電圧信号に変換され、平滑回路32、工作物
回転周波数帯域通過フィルタ33、工作物回転周波数部分
帯域通過フィルタ34、及び砥石軸回転曲げ共振周波数帯
域通過フィルタ35の夫々に入力される。
変位検出器20による半径方向変位検出の結果、夫々の
工作物状態及び研削状態に応じた周波数の変位検出信号
が得られる。
工作物状態及び研削状態に応じた周波数の変位検出信号
が得られる。
研削砥石Ｇが工作物Ｗの内周面に接触するまでは、砥
石軸８の回転精度による主として周波数の砥石回転数成
分Ng（以下「周波数Ng成分」という）の検出変位信号が
変位検出回路31に入力されるが、各フィルタからの出力
信号はない。
石軸８の回転精度による主として周波数の砥石回転数成
分Ng（以下「周波数Ng成分」という）の検出変位信号が
変位検出回路31に入力されるが、各フィルタからの出力
信号はない。
そうして、研削砥石Ｇが工作物Ｗの内周面に接触し、
研削が開始されると、工作物の内周面の状態に応じた変
位検出信号が前記の砥石軸８の回転精度による主として
周波数Ng成分の検出変位信号に重畳されて変位検出回路
31に入力する。そうして、平滑回路32、工作物回転周波
数帯域通過フィルタ33、又は工作物回転周波数部分帯域
通過フィルタ34のいずれかから検出信号が出力される。
研削が開始されると、工作物の内周面の状態に応じた変
位検出信号が前記の砥石軸８の回転精度による主として
周波数Ng成分の検出変位信号に重畳されて変位検出回路
31に入力する。そうして、平滑回路32、工作物回転周波
数帯域通過フィルタ33、又は工作物回転周波数部分帯域
通過フィルタ34のいずれかから検出信号が出力される。
例えば、工作物Ｗの内周面が偏心も歪みもなければ、
平滑回路32からの検出信号f0が出力される。
平滑回路32からの検出信号f0が出力される。
工作物Ｗの内周面断面が偏心、楕円、３葉歪円、・・
・・ｎ葉歪円であれば、検出信号f0に優先して工作物回
転周波数部分帯域通過フィルタ34から夫々の部分周波数
帯域の検出信号f2が出力され、工作物Ｗの内周面が工作
主軸15の回転軸線に対し偏心していれば、何よりも優先
して、工作物回転周波数帯域通過フィルタ33からの検出
信号f1が出力される。
・・ｎ葉歪円であれば、検出信号f0に優先して工作物回
転周波数部分帯域通過フィルタ34から夫々の部分周波数
帯域の検出信号f2が出力され、工作物Ｗの内周面が工作
主軸15の回転軸線に対し偏心していれば、何よりも優先
して、工作物回転周波数帯域通過フィルタ33からの検出
信号f1が出力される。
いずれの場合の検出信号f0，f1，f2も該当比較器36a,
36b,36cに入力され、該当基準値設定器37a,37b,37cで設
定された各基準値R0，R1，R2と比較された結果、夫々の
設定基準値を超過すれば、該当比較器から出力信号A0，
A1，A2がプロセス監視装置41に入力される。
36b,36cに入力され、該当基準値設定器37a,37b,37cで設
定された各基準値R0，R1，R2と比較された結果、夫々の
設定基準値を超過すれば、該当比較器から出力信号A0，
A1，A2がプロセス監視装置41に入力される。
その結果、プロセス監視装置41からの出力される信号
により送り駆動回路44を介してサーボモータ６が制御さ
れ、粗研削に切換えられる（ステップ５）。
により送り駆動回路44を介してサーボモータ６が制御さ
れ、粗研削に切換えられる（ステップ５）。
所定の粗研削力で粗研削が行われる。粗研削切込が進
むにつれ、通常は、検出信号f0，f1，f2は増大し、研削
砥石Ｇが全周に接触すると検出信号f1，f2は減少して零
となり、研削砥石Ｇの切れ味が劣化しない限り検出信号
f0の増大も止り、一定化する。（ステップ６）。
むにつれ、通常は、検出信号f0，f1，f2は増大し、研削
砥石Ｇが全周に接触すると検出信号f1，f2は減少して零
となり、研削砥石Ｇの切れ味が劣化しない限り検出信号
f0の増大も止り、一定化する。（ステップ６）。
粗研削送り中に砥石軸回転曲げ共振周波数帯域通過フ
ィルタ35からの変位検出信号f3が該当基準値設定器37d
で設定された基準値R3を超過すると、比較器36dから信
号A3が出力され、プロセス監視装置41に入力される。そ
の結果、プロセス監視装置41における粗研削力の所定目
標値は、砥石軸回転曲げ共振周波数帯域通過フィルタ35
からの変位検出信号f3が該当基準値設定器37dで設定さ
れた基準値R3になるまで低減され、それに応じて送り駆
動回路44を介してサーボモータ６が減速制御される（ス
テップ７）。
ィルタ35からの変位検出信号f3が該当基準値設定器37d
で設定された基準値R3を超過すると、比較器36dから信
号A3が出力され、プロセス監視装置41に入力される。そ
の結果、プロセス監視装置41における粗研削力の所定目
標値は、砥石軸回転曲げ共振周波数帯域通過フィルタ35
からの変位検出信号f3が該当基準値設定器37dで設定さ
れた基準値R3になるまで低減され、それに応じて送り駆
動回路44を介してサーボモータ６が減速制御される（ス
テップ７）。
かくして、所定の精研削力切換点に達するまで、砥石
軸回転曲げ共振周波数帯域通過フィルタ35からの変位検
出信号f3が該当基準値設定器37dで設定された基準値R3
以下の状態にする所定の粗研削力で粗研削が続行される
（ステップ８）。
軸回転曲げ共振周波数帯域通過フィルタ35からの変位検
出信号f3が該当基準値設定器37dで設定された基準値R3
以下の状態にする所定の粗研削力で粗研削が続行される
（ステップ８）。
例えば、残り研削代が設定値に達した時点、定寸装置
による設定された定寸信号が出力された時点、工作主軸
台テーブル３の位置信号が所定位に達した時点、又は切
込みプログラム数値が所定数値に達した点等である精研
削力切換点に達した時点の信号がプロセス監視装置41に
入力されると、プロセス監視装置41からの出力される信
号により送り駆動回路44を介してサーボモータ６が制御
され、所定の精研削に切換えられる（ステップ９）。
による設定された定寸信号が出力された時点、工作主軸
台テーブル３の位置信号が所定位に達した時点、又は切
込みプログラム数値が所定数値に達した点等である精研
削力切換点に達した時点の信号がプロセス監視装置41に
入力されると、プロセス監視装置41からの出力される信
号により送り駆動回路44を介してサーボモータ６が制御
され、所定の精研削に切換えられる（ステップ９）。
精研削中になっても工作物回転周波数部分帯域通過フ
ィルタ34からの変位検出信号f2が該当基準値設定器37c
で設定された基準値R2以下にならないと、プロセス監視
装置41に検出信号が入力される。その場合には、次のい
ずれかのプロセスが行われるようになっている。
ィルタ34からの変位検出信号f2が該当基準値設定器37c
で設定された基準値R2以下にならないと、プロセス監視
装置41に検出信号が入力される。その場合には、次のい
ずれかのプロセスが行われるようになっている。
そのまま所定の精研削が続行され、精研削終了時点に
おいも、工作物回転周波数部分帯域通過フィルタ34から
の変位検出信号f2が該当基準値設定器37cで設定された
基準値R2以下にならないと、その工作物Ｗを廃棄する。
おいも、工作物回転周波数部分帯域通過フィルタ34から
の変位検出信号f2が該当基準値設定器37cで設定された
基準値R2以下にならないと、その工作物Ｗを廃棄する。
プロセス監視装置41における精研削力の所定目標値
は、工作物回転周波数部分帯域通過フィルタ34からの変
位検出信号f2が該当基準値設定器37cで設定された基準
値R2になるまで低減され、それに応じて送り駆動回路44
を介してサーボモータ６が減速制御され、精研削は、そ
の状態で精研削終了寸法になるまで続行される。
は、工作物回転周波数部分帯域通過フィルタ34からの変
位検出信号f2が該当基準値設定器37cで設定された基準
値R2になるまで低減され、それに応じて送り駆動回路44
を介してサーボモータ６が減速制御され、精研削は、そ
の状態で精研削終了寸法になるまで続行される。
精研削は、直ちに中止され、その工作物を廃棄する。
プロセス監視装置41における精研削力の所定目標値
は、工作物回転周波数部分帯域通過フィルタ34からの変
位検出信号f2が該当基準値設定器37cで設定された基準
値R2になるまで低減され、それに応じて駆動回路（図示
しない）を介してモータ18が減速制御され、工作主軸15
の回転速度が減速される（ステップ10）。
は、工作物回転周波数部分帯域通過フィルタ34からの変
位検出信号f2が該当基準値設定器37cで設定された基準
値R2になるまで低減され、それに応じて駆動回路（図示
しない）を介してモータ18が減速制御され、工作主軸15
の回転速度が減速される（ステップ10）。
所定の精研削力で精研削が行われる。正常の精研削で
は、ほぼ砥石軸８の回転精度による主として周波数Ng成
分の検出変位信号のみが変位検出回路31に入力され、研
削砥石Ｇの切れ味が劣化しない限り検出信号f0も減少し
て一定化する。（ステップ11）。
は、ほぼ砥石軸８の回転精度による主として周波数Ng成
分の検出変位信号のみが変位検出回路31に入力され、研
削砥石Ｇの切れ味が劣化しない限り検出信号f0も減少し
て一定化する。（ステップ11）。
精研削により工作物が仕上げ寸法に達すると、例え
ば、定寸装置による設定の定寸信号がプロセス監視装置
41に入力されると、プロセス監視装置41からの出力され
る信号により送り駆動回路44を介してサーボモータ６が
停止し、スパークアウトが行われ、検出信号f0も更に減
少し、検出変位信号は、砥石軸８の回転精度による主と
して周波数Ng成分のみとなる（ステップ12）。
ば、定寸装置による設定の定寸信号がプロセス監視装置
41に入力されると、プロセス監視装置41からの出力され
る信号により送り駆動回路44を介してサーボモータ６が
停止し、スパークアウトが行われ、検出信号f0も更に減
少し、検出変位信号は、砥石軸８の回転精度による主と
して周波数Ng成分のみとなる（ステップ12）。
その後、プロセス監視装置41からの出力される信号に
より送り駆動回路43,44を介してサーボモータ4,6が制御
されて作動し、送りねじ機構７を介しての工作主軸台テ
ーブル３を後退させた上（ステップ13）、送りねじ機構
５を介して砥石台２も後退させ、工作物Ｗの中空部内か
ら研削砥石Ｇを脱出させ、砥石台２は原位置に戻る。そ
れと共に、工作主軸台テーブル３も、原位置まで更に後
退する（ステップ14）。
より送り駆動回路43,44を介してサーボモータ4,6が制御
されて作動し、送りねじ機構７を介しての工作主軸台テ
ーブル３を後退させた上（ステップ13）、送りねじ機構
５を介して砥石台２も後退させ、工作物Ｗの中空部内か
ら研削砥石Ｇを脱出させ、砥石台２は原位置に戻る。そ
れと共に、工作主軸台テーブル３も、原位置まで更に後
退する（ステップ14）。
シーケンスプログラム装置・数値制御装置42の指令に
よりモータ18が停止される結果、工作主軸15の回転、即
ち工作物Ｗの回転が停止し、チャック14における工作物
Ｗの交換着脱が行われる（ステップ15）。
よりモータ18が停止される結果、工作主軸15の回転、即
ち工作物Ｗの回転が停止し、チャック14における工作物
Ｗの交換着脱が行われる（ステップ15）。
上記の実施例は、内面研削において工具主軸側である
砥石軸側に変位検出器が設けられているが、変位検出器
は、工作主軸側に設けられていてもよい。そして、又上
記の加工状態検出装置は、内面研削に限らず、その他の
研削・切削にも適用し得ることは容易に理解できよう。
砥石軸側に変位検出器が設けられているが、変位検出器
は、工作主軸側に設けられていてもよい。そして、又上
記の加工状態検出装置は、内面研削に限らず、その他の
研削・切削にも適用し得ることは容易に理解できよう。
この発明の加工状態検出装置によれば、研削・切削加
工等の加工中の多様な加工状態で高精度に分析検出さ
れ、その各加工状態に対応した送りの制御や工作物処理
が行われ得るような指令を出力することができる。従っ
て、この発明の加工状態検出装置は、工作機械における
高精度の適応制御を可能とする。
工等の加工中の多様な加工状態で高精度に分析検出さ
れ、その各加工状態に対応した送りの制御や工作物処理
が行われ得るような指令を出力することができる。従っ
て、この発明の加工状態検出装置は、工作機械における
高精度の適応制御を可能とする。
第１図は、この発明の実施例における内面研削盤の平面
図及びそれに具備された研削加工状態検出装置のブロッ
ク図、 第２図は、この発明の実施例における研削加工状態検出
装置の研削加工状態検出回路のブロック図、 第３図は、この発明の実施例における研削加工状態検出
装置を具備した内面研削盤の制御プロセスのフローチャ
ートである。 1:ベッド、2:砥石台、3:工作主軸台テーブル 4,6:サーボモータ、5,7:送りねじ機構 8:砥石軸、9:砥石主軸、10,16:転がり軸受 11:砥石頭、12,18:モータ、13,19:ベルト伝動機構 14:チャック、15:工作主軸、17:工作主軸台 20:変位検出器、30:研削加工状態検出回路 31:変位検出回路、32:平滑回路 33:工作物回転周波数帯域通過フィルタ 34:工作物回転周波数部分帯域通過フィルタ 35:砥石軸回転曲げ共振周波数帯域通過フィルタ 36a,36b,36c,36d:比較器 37a,37b,37c,37d:基準値設定器 41:プロセス監視装置 42:シーケンスプログラム装置・数値制御装置 43,44:送り駆動回路、G:研削砥石、W:工作物
図及びそれに具備された研削加工状態検出装置のブロッ
ク図、 第２図は、この発明の実施例における研削加工状態検出
装置の研削加工状態検出回路のブロック図、 第３図は、この発明の実施例における研削加工状態検出
装置を具備した内面研削盤の制御プロセスのフローチャ
ートである。 1:ベッド、2:砥石台、3:工作主軸台テーブル 4,6:サーボモータ、5,7:送りねじ機構 8:砥石軸、9:砥石主軸、10,16:転がり軸受 11:砥石頭、12,18:モータ、13,19:ベルト伝動機構 14:チャック、15:工作主軸、17:工作主軸台 20:変位検出器、30:研削加工状態検出回路 31:変位検出回路、32:平滑回路 33:工作物回転周波数帯域通過フィルタ 34:工作物回転周波数部分帯域通過フィルタ 35:砥石軸回転曲げ共振周波数帯域通過フィルタ 36a,36b,36c,36d:比較器 37a,37b,37c,37d:基準値設定器 41:プロセス監視装置 42:シーケンスプログラム装置・数値制御装置 43,44:送り駆動回路、G:研削砥石、W:工作物
Claims (5)
- 【請求項１】工作物及び工具が回転する工作機械におい
て、 工具主軸又は工作主軸の先端側軸受に隣接して設けら
れ、先端側軸受の隣接域の工具主軸又は工作主軸の半径
方向変位を検出する非接触形変位検出器と、 非接触形変位検出器に接続され、非接触形変位検出器の
検出信号が入力される平滑回路、工作物回転周波数帯域
通過フィルタ、工作物回転周波数部分帯域通過フィルタ
及び工具主軸回転曲げ共振周波数帯域通過フィルタ、並
びに前記平滑回路に接続された第１比較器、工作物回転
周波数帯域通過フィルタに接続された第２比較器、工作
物回転周波数部分帯域通過フィルタに接続された第３比
較器及び工具主軸回転曲げ共振周波数帯域通過フィルタ
に接続された第４比較器から成る加工状態検出回路と、 前記第１、第２、第３及び第４の比較器からの各判別信
号が入力されるように接続されたプロセス監視装置と、 から構成され； 前記第１、第２、第３及び第４の比較器は、前記平滑回
路及び３つのフィルタの各出力と夫々の個別の設定値と
を比較し、前者が後者を超過すると夫れ夫れの判別信号
を出力し、 前記プロセス監視装置は、前記第１、第２又は第３の比
較器からの判別信号が入力されると、送り速度を所定の
ギャップエリミネート送り速度から所定の目標値の粗加
工送り速度に切り替えた指令信号を送り駆動回路に入力
し、粗加工送りにおいて、第４の比較器からの判別信号
が入力されると、粗加工送り速度の目標値を第４の比較
器からの判別信号が消失するまで低減する ことを特徴とする加工状態検出装置。 - 【請求項２】プロセス監視装置は、所定の粗加工送り後
の精加工送りにおいて第３の比較器からの判別信号が入
力されると工作物の廃棄を指示する ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の加工状
態検出装置。 - 【請求項３】プロセス監視装置は、所定の粗加工送り後
の精加工送りにおいて第３の比較器からの判別信号が入
力され、精加工送り終了まで判別信号が消失しないと工
作物の廃棄を指示する ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の加工状
態検出装置。 - 【請求項４】プロセス監視装置は、所定の粗加工送り後
の精加工送りにおいて第３の比較器からの判別信号が入
力されると、精加工送り速度の目標値を第３の比較器か
らの判別信号が消失するまで低減する ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の加工状
態検出装置。 - 【請求項５】プロセス監視装置は、所定の粗加工送り後
の精加工送りにおいて第３の比較器からの判別信号が入
力されると、工作主軸の回転速度を第３の比較器からの
判別信号が消失するまで低減する ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の加工状
態検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1209621A JP2549312B2 (ja) | 1989-08-15 | 1989-08-15 | 工作機械における加工状態検出装置 |
| US07/559,843 US5237779A (en) | 1989-08-15 | 1990-07-30 | Apparatus for detecting machining conditions in a machine tool |
| EP90308759A EP0413509B1 (en) | 1989-08-15 | 1990-08-09 | Apparatus for detecting machining states in a machine tool |
| DE69030343T DE69030343T2 (de) | 1989-08-15 | 1990-08-09 | Vorrichtung zum Feststellen des Arbeitszustands in einer Werkzeugmaschine |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1209621A JP2549312B2 (ja) | 1989-08-15 | 1989-08-15 | 工作機械における加工状態検出装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0373255A JPH0373255A (ja) | 1991-03-28 |
| JP2549312B2 true JP2549312B2 (ja) | 1996-10-30 |
Family
ID=16575828
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1209621A Expired - Fee Related JP2549312B2 (ja) | 1989-08-15 | 1989-08-15 | 工作機械における加工状態検出装置 |
Country Status (4)
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|---|---|
| US (1) | US5237779A (ja) |
| EP (1) | EP0413509B1 (ja) |
| JP (1) | JP2549312B2 (ja) |
| DE (1) | DE69030343T2 (ja) |
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| JP4796558B2 (ja) * | 2007-09-14 | 2011-10-19 | 総合企画有限会社 | 吸い殻兼タバコ入れ |
| TWI400591B (zh) * | 2010-03-12 | 2013-07-01 | Ind Tech Res Inst | 具有線上振動偵測調控之工具機 |
| WO2015157381A1 (en) * | 2014-04-10 | 2015-10-15 | United Technologies Corporation | Real-time resonant inspection for additive manufacturing |
| CN113805533B (zh) * | 2021-09-14 | 2024-03-26 | 南京林业大学 | 一种数控机床主轴功率信号的处理方法、装置及电子设备 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE263489C (ja) * | ||||
| FR1233695A (fr) * | 1959-05-06 | 1960-10-12 | Electronique Et D Automatique | Procédé de centrage sur machines-outils et dispositif pour la mise en oeuvre de ceprocédé |
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| JPS5216835B2 (ja) * | 1973-05-24 | 1977-05-11 | ||
| SU630064A1 (ru) * | 1975-12-31 | 1978-10-30 | Особое Конструкторское Бюро По Проектированию Средств Автоматизации И Контроля И Электроэрозионного Оборудования | Устройство дл управлени поперечной подачей внутришлифовального станка |
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| DE3828101A1 (de) * | 1988-08-18 | 1990-02-22 | Kuehbauch Jun Philipp Dipl Ing | Vorrichtung zur ueberwachung von rotierenden werkzeugen |
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1989
- 1989-08-15 JP JP1209621A patent/JP2549312B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-07-30 US US07/559,843 patent/US5237779A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-08-09 DE DE69030343T patent/DE69030343T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-08-09 EP EP90308759A patent/EP0413509B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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|---|---|
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| EP0413509A2 (en) | 1991-02-20 |
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Legal Events
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| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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