JP2699453B2 - 加工制御システム，加工制御装置および工作物の製造方法 - Google Patents
加工制御システム，加工制御装置および工作物の製造方法Info
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- JP2699453B2 JP2699453B2 JP24496688A JP24496688A JP2699453B2 JP 2699453 B2 JP2699453 B2 JP 2699453B2 JP 24496688 A JP24496688 A JP 24496688A JP 24496688 A JP24496688 A JP 24496688A JP 2699453 B2 JP2699453 B2 JP 2699453B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は、加工状態に応じて適応制御の信頼性を向
上させる加工制御システム、加工制御装置および工作物
の製造方法に関する。
上させる加工制御システム、加工制御装置および工作物
の製造方法に関する。
（ｂ）従来の技術 従来より切削加工等の加工を行う工作機械において
は、加工効率と加工精度の向上および生産コストの低減
を目的として、予め定めた結果が得られるように加工条
件を制御する適応制御システムがある。
は、加工効率と加工精度の向上および生産コストの低減
を目的として、予め定めた結果が得られるように加工条
件を制御する適応制御システムがある。
従来のシステムでは、例えば切削動力、切削トルク、
切削抵抗などの加工状態を計測し、これらの値が予め定
めた拘束条件に合致するように加工条件を制御してい
る。
切削抵抗などの加工状態を計測し、これらの値が予め定
めた拘束条件に合致するように加工条件を制御してい
る。
（ｃ）発明が解決しようとする課題 しかしながら従来のシステムでは、加工状態を表す計
測値が単一であり、この単一の計測値が予め定めた拘束
条件に合致するように加工条件を制御するものであるた
め、加工現象を正確に把握することができない。このた
め条件によっては適応制御の信頼性が低くなるという問
題があった。
測値が単一であり、この単一の計測値が予め定めた拘束
条件に合致するように加工条件を制御するものであるた
め、加工現象を正確に把握することができない。このた
め条件によっては適応制御の信頼性が低くなるという問
題があった。
この発明の目的は、加工の状態を表す複数の加工状態
信号を求めるとともに、これらの状態信号をファジィ推
論により総合的に判定することにより、適応制御の信頼
性を高めた加工制御システム、加工制御装置および工作
物の製造方法を提供することにある。
信号を求めるとともに、これらの状態信号をファジィ推
論により総合的に判定することにより、適応制御の信頼
性を高めた加工制御システム、加工制御装置および工作
物の製造方法を提供することにある。
（ｄ）課題を解決するための手段 請求項１に記載した発明は、設定された加工条件に従
って工作物の加工を行う工作機械の制御装置において、 加工の状態を表す加工状態信号を求める加工状態計測
手段と、この複数の加工状態信号からファジィ推論によ
り加工条件信号を出力するファジィ推論部を設けたこと
を特徴とする。
って工作物の加工を行う工作機械の制御装置において、 加工の状態を表す加工状態信号を求める加工状態計測
手段と、この複数の加工状態信号からファジィ推論によ
り加工条件信号を出力するファジィ推論部を設けたこと
を特徴とする。
請求項２に記載した発明は、設定された加工条件に従
って工作物の加工を行う工作機械において、 加工の状態を表す複数の加工状態信号をファジィ推論
に用いる信号に処理する信号処理部と、信号処理部から
出力された信号および予め定められた推論ルールに基づ
くファジィ推論により加工条件信号を出力するファジィ
推論部と、を設けたことを特徴とする。
って工作物の加工を行う工作機械において、 加工の状態を表す複数の加工状態信号をファジィ推論
に用いる信号に処理する信号処理部と、信号処理部から
出力された信号および予め定められた推論ルールに基づ
くファジィ推論により加工条件信号を出力するファジィ
推論部と、を設けたことを特徴とする。
請求項３に記載した発明は、前記工作機械が、工作物
の切削加工を行う切削機械であることを特徴とする。
の切削加工を行う切削機械であることを特徴とする。
請求項４に記載した発明は、前記加工状態計測手段
が、加工抵抗を計測する加工抵抗計測手段と、加工音を
計測する加工音計測手段と、工作物の表面性状を検出す
る表面性状検出手段と、を含み、前記ファジィ推論部
が、加工速度を制御する制御装置に対して出力する加工
速度の修正量を決定する手段であることを特徴とする。
が、加工抵抗を計測する加工抵抗計測手段と、加工音を
計測する加工音計測手段と、工作物の表面性状を検出す
る表面性状検出手段と、を含み、前記ファジィ推論部
が、加工速度を制御する制御装置に対して出力する加工
速度の修正量を決定する手段であることを特徴とする。
請求項５に記載した発明は、設定された加工条件に従
って加工を行う工作機械を用いた工作物の制御方法にお
いて、 加工の状態を表す加工状態信号を検出してファジィ推
論に用いる信号に変換し、次いで、変換後の信号および
予め定められた推論ルールに基づくファジィ推論により
加工条件信号を求め、この加工条件信号に従って工作機
械による加工を行うことを特徴とする。
って加工を行う工作機械を用いた工作物の制御方法にお
いて、 加工の状態を表す加工状態信号を検出してファジィ推
論に用いる信号に変換し、次いで、変換後の信号および
予め定められた推論ルールに基づくファジィ推論により
加工条件信号を求め、この加工条件信号に従って工作機
械による加工を行うことを特徴とする。
（ｅ）作用 請求項１〜５に記載した発明の加工制御システム、加
工制御装置および工作物の製造方法では、先ず加工の状
態を表す複数の加工状態信号が求められ、これらの複数
の加工状態信号が変数としてファジィ推論部に与えられ
る。
工制御装置および工作物の製造方法では、先ず加工の状
態を表す複数の加工状態信号が求められ、これらの複数
の加工状態信号が変数としてファジィ推論部に与えられ
る。
ファジィ推論部は公知のようにファジィ演算を行うフ
ァジィ演算部と確定値演算を行うデファジファイ部とで
構成され、ファジィ演算部は予め定められたファジィル
ールに従ったメンバーシップ関数発生器を備え、入力さ
れる変数に対するメンバーシップ値（所属値）を演算す
るとともに、その結果に基づいて演算した推論値をデフ
ァジファイ部に対して出力する。ファジィルールは、 if（x1＝A and x2＝Ｂ・・・）then（ｙ＝Ｚ） の形式で表され、（x1＝A and x2＝Ｂ・・・）は前件
部、（ｙ＝Ｚ）は後件部と呼ばれる。このファジィルー
ルは複数の加工状態信号と実際の加工状態に基づき経験
的に決められる。
ァジィ演算部と確定値演算を行うデファジファイ部とで
構成され、ファジィ演算部は予め定められたファジィル
ールに従ったメンバーシップ関数発生器を備え、入力さ
れる変数に対するメンバーシップ値（所属値）を演算す
るとともに、その結果に基づいて演算した推論値をデフ
ァジファイ部に対して出力する。ファジィルールは、 if（x1＝A and x2＝Ｂ・・・）then（ｙ＝Ｚ） の形式で表され、（x1＝A and x2＝Ｂ・・・）は前件
部、（ｙ＝Ｚ）は後件部と呼ばれる。このファジィルー
ルは複数の加工状態信号と実際の加工状態に基づき経験
的に決められる。
第７図は上記のファジィルールに従って推論結果を出
力する一つの公知の手法を説明するための図である。
力する一つの公知の手法を説明するための図である。
同図（Ａ），（Ｂ）は前件部の２つの変数（x1,x2）
に対応するメンバーシップ関数を示し、同図（Ｃ）は後
件部に対応するメンバーシップ関数を表す。ここでは前
件部のメンバーシップ関数を２つ示しているが前件部の
変数の種類が増えればメンバーシップ関数もその分増え
る。各図において横軸は変数の値を表し、縦軸はメンバ
ーシップ値（所属度）を表す。
に対応するメンバーシップ関数を示し、同図（Ｃ）は後
件部に対応するメンバーシップ関数を表す。ここでは前
件部のメンバーシップ関数を２つ示しているが前件部の
変数の種類が増えればメンバーシップ関数もその分増え
る。各図において横軸は変数の値を表し、縦軸はメンバ
ーシップ値（所属度）を表す。
今、前件部の第１項目の変数x1の値がx1′であるとす
ると、そのときの所属度は0.5である（同図（Ａ）参
照）。また、前件部の第２項目の変数x2の値がx2′とす
ると、そのときの所属度は0.3である（同図（Ｂ）参
照）。このような場合、ファジィ演算部ではそれぞれの
所属度の中の最も小さな値をとる。すなわち上記の例で
は所属度0.3を選ぶ。次にＺに対応するメンバーシップ
関数を上記の所属度0.3のところで頭切りを行い、下側
の台形部Ｓの重心位置ｙ′を求める。そしてこのｙ′を
推論結果として出力する。
ると、そのときの所属度は0.5である（同図（Ａ）参
照）。また、前件部の第２項目の変数x2の値がx2′とす
ると、そのときの所属度は0.3である（同図（Ｂ）参
照）。このような場合、ファジィ演算部ではそれぞれの
所属度の中の最も小さな値をとる。すなわち上記の例で
は所属度0.3を選ぶ。次にＺに対応するメンバーシップ
関数を上記の所属度0.3のところで頭切りを行い、下側
の台形部Ｓの重心位置ｙ′を求める。そしてこのｙ′を
推論結果として出力する。
１つのルールに対しては以上のような推論を行うが一
般には複数のルールを設定する。この場合には各ルール
毎に第７図（Ｃ）に示す推論結果が出力される。そして
各ルール毎に出力された台形部を論理和し、その論理和
した部分（第７図（Ｄ）の斜線領域）を重心ｙ″を推論
の確定値として出力する。
般には複数のルールを設定する。この場合には各ルール
毎に第７図（Ｃ）に示す推論結果が出力される。そして
各ルール毎に出力された台形部を論理和し、その論理和
した部分（第７図（Ｄ）の斜線領域）を重心ｙ″を推論
の確定値として出力する。
以上の推論手法において、前件部に対する所属度の論
理積演算（小さい方の所属度を選ぶ演算）ルールと、後
件部に対する台形部の論理和演算ルールを、mini−max
ルールと呼ぶ。
理積演算（小さい方の所属度を選ぶ演算）ルールと、後
件部に対する台形部の論理和演算ルールを、mini−max
ルールと呼ぶ。
請求項１〜５に記載した発明においては、上記のよう
な推論手法をファジィ推論部で実行することにより加工
状態の総合的な判定が可能となり、加工効率，加工精度
の向上または生産コストの低減を図るべき最適な加工条
件の制御が可能となる。
な推論手法をファジィ推論部で実行することにより加工
状態の総合的な判定が可能となり、加工効率，加工精度
の向上または生産コストの低減を図るべき最適な加工条
件の制御が可能となる。
また、請求項３に記載した発明においては、切削加工
状態をファジィ推論により総合的に判定し、最適な切削
加工条件に従って切削加工を行うことができる。
状態をファジィ推論により総合的に判定し、最適な切削
加工条件に従って切削加工を行うことができる。
請求項４に記載した発明においては、加工抵抗、加工
音および工作物の表面性状等をファジィ推論により総合
的に判定し、工作機械における加工速度の修正量を決定
することにより、最適な加工条件を設定することができ
る。
音および工作物の表面性状等をファジィ推論により総合
的に判定し、工作機械における加工速度の修正量を決定
することにより、最適な加工条件を設定することができ
る。
請求項５に記載した発明においては、加工状態をファ
ジィ推論により総合的に判定し、最適な加工条件に従っ
て工作物を製造できる。
ジィ推論により総合的に判定し、最適な加工条件に従っ
て工作物を製造できる。
（ｆ）実施例 この発明の実施例である切削加工適応制御システムの
構成を第１図に示す。第１図において図示のとおりNC施
盤１は、主軸２にワーク（被加工物）が取り付けられ、
工具取付台14にバイト３が取り付けられ、この工具取付
台14が送り軸モータ５によって−Ｚ軸方向に送ることに
よって切削加工が行われる。工具取付台14には切削加工
の状態を表す加工状態信号を求める３つの計測手段が設
けられている。そのうち６は切削抵抗を計測する切削動
力計（加工抵抗計測手段）、７は音響信号を検出するAE
センサ（加工音計測手段）、８はワーク４の表面粗さを
検出する光学ファイバプローブ（表面性状検出手段）で
ある。
構成を第１図に示す。第１図において図示のとおりNC施
盤１は、主軸２にワーク（被加工物）が取り付けられ、
工具取付台14にバイト３が取り付けられ、この工具取付
台14が送り軸モータ５によって−Ｚ軸方向に送ることに
よって切削加工が行われる。工具取付台14には切削加工
の状態を表す加工状態信号を求める３つの計測手段が設
けられている。そのうち６は切削抵抗を計測する切削動
力計（加工抵抗計測手段）、７は音響信号を検出するAE
センサ（加工音計測手段）、８はワーク４の表面粗さを
検出する光学ファイバプローブ（表面性状検出手段）で
ある。
切削抵抗信号処理部９は切削動力計６の出力信号を処
理して切削抵抗を表す信号をファジィ推論装置12へ出力
する。AE信号処理部10はAEセンサ７の出力信号を処理し
てAE信号をファジィ推論装置12へ出力する。表面粗さ信
号処理部11は光学ファイバプローブ８の出力信号を処理
してワークの表面粗さを表す信号をファジィ推論装置12
へ出力する。ファジィ推論装置12はこの３つの信号を変
数としてファジィ推論を行い、NC制御装置13へ工具の送
り速度のオーバーライド量を表す信号を出力する。NC制
御装置13は予め工具の送り速度を設定することができ、
これを基準にしてファジィ推論装置12から出力される送
り速度のオーバーライド量に応じて送り軸モータ５の回
転速度を制御する。
理して切削抵抗を表す信号をファジィ推論装置12へ出力
する。AE信号処理部10はAEセンサ７の出力信号を処理し
てAE信号をファジィ推論装置12へ出力する。表面粗さ信
号処理部11は光学ファイバプローブ８の出力信号を処理
してワークの表面粗さを表す信号をファジィ推論装置12
へ出力する。ファジィ推論装置12はこの３つの信号を変
数としてファジィ推論を行い、NC制御装置13へ工具の送
り速度のオーバーライド量を表す信号を出力する。NC制
御装置13は予め工具の送り速度を設定することができ、
これを基準にしてファジィ推論装置12から出力される送
り速度のオーバーライド量に応じて送り軸モータ５の回
転速度を制御する。
第２図は上記切削加工適応制御システムの制御部の詳
細図である。第２図において切削動力計６は圧電型の歪
検出器であり、切削時の切削抵抗により生じる工具取付
台14の歪を検出する。切削動力計６の出力はチャージア
ンプ15で増幅され、ローパスフィルタ16で切削抵抗の動
的成分および高周波ノイズがカットされ、切削抵抗の定
常信号V1が出力される。AEセンサ７の出力信号は、例え
ば300KHzを中心とする所定周波数帯域を通過させるバン
ドパスフィルタ17でフィルタリングされ、アンプ18によ
り増幅され、さらに検波回路19により検波される。これ
によりAE信号の強度を表す信号V2が出力される。光学フ
ァイバプローブ８は複数の光ファイバからなり、一部を
投光用、その他を受光用としたものである。フォトニッ
クセンサ20には白色光源が設けられていて、投光用ファ
イバを通してワーク表面に白色光が照射され、その反射
光が受光用ファイバを通してフォトニックセンサ20内の
フォトトランジスタで検出される。その出力はローパス
フィルタ21によ動的成分および高周波ノイズがカットさ
れて、ワークの表面粗さを表す信号V3が出力される。
細図である。第２図において切削動力計６は圧電型の歪
検出器であり、切削時の切削抵抗により生じる工具取付
台14の歪を検出する。切削動力計６の出力はチャージア
ンプ15で増幅され、ローパスフィルタ16で切削抵抗の動
的成分および高周波ノイズがカットされ、切削抵抗の定
常信号V1が出力される。AEセンサ７の出力信号は、例え
ば300KHzを中心とする所定周波数帯域を通過させるバン
ドパスフィルタ17でフィルタリングされ、アンプ18によ
り増幅され、さらに検波回路19により検波される。これ
によりAE信号の強度を表す信号V2が出力される。光学フ
ァイバプローブ８は複数の光ファイバからなり、一部を
投光用、その他を受光用としたものである。フォトニッ
クセンサ20には白色光源が設けられていて、投光用ファ
イバを通してワーク表面に白色光が照射され、その反射
光が受光用ファイバを通してフォトニックセンサ20内の
フォトトランジスタで検出される。その出力はローパス
フィルタ21によ動的成分および高周波ノイズがカットさ
れて、ワークの表面粗さを表す信号V3が出力される。
ファジィ推論装置は、上記３つの信号V1〜V3を変数と
してファジィ推論を行い、オーバーライド量Ｏを出力す
るファジィ推論12aと、上記３つの信号V1〜V3のレベル
が予め定めた範囲にあるときオーバーライド量を強制的
に０とする論理回路12bから構成されている。
してファジィ推論を行い、オーバーライド量Ｏを出力す
るファジィ推論12aと、上記３つの信号V1〜V3のレベル
が予め定めた範囲にあるときオーバーライド量を強制的
に０とする論理回路12bから構成されている。
論理回路12bの構成および動作は次のとおりである。
先ず送り速度のオーバーライド量を強制的に０にする
条件は、切削抵抗が予め定めた基準値未満で且つAEセン
サの出力が予め定めた基準値未満であるときと、切削抵
抗が予め定めた基準値より高く、AE出力が基準値より高
くしかもワークの表面粗さが基準値より粗い場合であ
る。前者は工具先端が欠損した場合、後者は工具先端が
破損する直前の状態である。これらの条件のとき論理回
路12b内に示す信号Ｓを“L"レベルとすることによっ
て、ファジィ推論部12aの出力が無効となり、NC制御装
置13がこの信号Ｓに従って送り速度を０とする。
条件は、切削抵抗が予め定めた基準値未満で且つAEセン
サの出力が予め定めた基準値未満であるときと、切削抵
抗が予め定めた基準値より高く、AE出力が基準値より高
くしかもワークの表面粗さが基準値より粗い場合であ
る。前者は工具先端が欠損した場合、後者は工具先端が
破損する直前の状態である。これらの条件のとき論理回
路12b内に示す信号Ｓを“L"レベルとすることによっ
て、ファジィ推論部12aの出力が無効となり、NC制御装
置13がこの信号Ｓに従って送り速度を０とする。
具体的には、コンパレータ22は信号V1の電圧を基準電
圧VZR1と比較し、V1がVZR1を下回ったときその出力を
“H"レベルとする。一方コンパレータ23は信号V2の電圧
と基準電圧VZR2との比較を行い、V2がVZR2を下回ったと
きその出力を“H"レベルとする。両者が“H"レベルとな
ったときANDゲート24の出力が“H"レベルとなり、NORゲ
ート25の出力Ｓが“L"レベルとなる。コンパレータ26は
信号V1の電圧が基準電圧VPL1を上回ったときその出力を
“L"レベルとし、インバータ28の出力を“H"レベルと
し、コンパレータ27は信号V2の電圧が基準電圧VPL2を上
回ったときその出力を“L"レベルとしてインバータ29の
出力を“H"レベルとする。さらにコンパレータ31は信号
V3の電圧が基準電圧VPS3を下回ったときその出力を“H"
レベルとする。この３つの条件が満足するとき、ANDゲ
ート30の出力が“H"レベルとなり、NORゲート25の出力
Ｓが“L"レベルとなる。
圧VZR1と比較し、V1がVZR1を下回ったときその出力を
“H"レベルとする。一方コンパレータ23は信号V2の電圧
と基準電圧VZR2との比較を行い、V2がVZR2を下回ったと
きその出力を“H"レベルとする。両者が“H"レベルとな
ったときANDゲート24の出力が“H"レベルとなり、NORゲ
ート25の出力Ｓが“L"レベルとなる。コンパレータ26は
信号V1の電圧が基準電圧VPL1を上回ったときその出力を
“L"レベルとし、インバータ28の出力を“H"レベルと
し、コンパレータ27は信号V2の電圧が基準電圧VPL2を上
回ったときその出力を“L"レベルとしてインバータ29の
出力を“H"レベルとする。さらにコンパレータ31は信号
V3の電圧が基準電圧VPS3を下回ったときその出力を“H"
レベルとする。この３つの条件が満足するとき、ANDゲ
ート30の出力が“H"レベルとなり、NORゲート25の出力
Ｓが“L"レベルとなる。
このように異常状態であるときはファジィ推論を行わ
ずに強制的に送りを停止させる。
ずに強制的に送りを停止させる。
さて、ファジィ推論部12aの構成および動作は次のと
おりである。
おりである。
本実施例において切削抵抗信号出力V1、AE信号出力V2
および反射光出力V3を変数とした場合の送り速度オーバ
ーライド量Ｏを表現するための推論ルールは次のように
なる。
および反射光出力V3を変数とした場合の送り速度オーバ
ーライド量Ｏを表現するための推論ルールは次のように
なる。
−推論ルール− （１）もし切削抵抗信号出力V1が小さくて、AE信号出力
V2が殆ど０で、反射光出力V3が小さければ、送り速度オ
ーバーライド量Ｏを少し小さくする。
V2が殆ど０で、反射光出力V3が小さければ、送り速度オ
ーバーライド量Ｏを少し小さくする。
（２）もし切削抵抗信号出力V1が小さくてAE信号出力V2
が殆ど０で、反射光出力V3が普通であれば、送り速度オ
ーバーライド量Ｏを０とする。
が殆ど０で、反射光出力V3が普通であれば、送り速度オ
ーバーライド量Ｏを０とする。
以上のルールを含めてルール全体をマトリックスにし
て表現すると第３図に示すようになる。
て表現すると第３図に示すようになる。
第３図において、切削抵抗信号出力V1について、各信
号は ZR:切削抵抗が殆ど０ PS:切削抵抗が小さい PM:切削抵抗が普通 PL:切削抵抗が大きい を意味している。
号は ZR:切削抵抗が殆ど０ PS:切削抵抗が小さい PM:切削抵抗が普通 PL:切削抵抗が大きい を意味している。
AE信号出力V2について、各信号は ZR:AE出力が殆ど０ PM:AE出力がある程度大きい PL:AE出力が大きい を意味している。
反射光出力V3について、各信号は PS:反射光出力が小さい PM:反射光出力が普通 PL:反射光出力が大きい を意味している。
さらにマトリックスの内容であるオーバーライド量Ｏ
について、各信号は NL:（オーバーライド量が０％） NM:オーバーライド量を小さくする NS:オーバーライド量を少し小さくする ZR:オーバーライド量を殆ど変えない PS:オーバーライド量を少し大きくする を意味している。
について、各信号は NL:（オーバーライド量が０％） NM:オーバーライド量を小さくする NS:オーバーライド量を少し小さくする ZR:オーバーライド量を殆ど変えない PS:オーバーライド量を少し大きくする を意味している。
なお上記の曖昧な言語値を表現するNL,NM,NS,ZR,PS,P
M,PLはラベルと呼ばれる。
M,PLはラベルと呼ばれる。
曖昧な言語値、即ち上記のラベルNL〜PLを表現するメ
ンバーシップ関数は第４図（Ａ）〜（Ｄ）に示すものを
使用する。
ンバーシップ関数は第４図（Ａ）〜（Ｄ）に示すものを
使用する。
同図（Ａ）は切削抵抗信号出力V1に対するメンバーシ
ップ関数、同図（Ｂ）はAE信号出力V2のメンバーシップ
関数、同図（Ｃ）は反射光信号出力V3に対するメンバー
シップ関数である。また、同図（Ｄ）は送り速度オーバ
ーライド量に対するメンバーシップ関数である。なお、
ここではラベルNLに幅をもたせていないので、第３図中
のラベルNLは空白と同じ意味である。
ップ関数、同図（Ｂ）はAE信号出力V2のメンバーシップ
関数、同図（Ｃ）は反射光信号出力V3に対するメンバー
シップ関数である。また、同図（Ｄ）は送り速度オーバ
ーライド量に対するメンバーシップ関数である。なお、
ここではラベルNLに幅をもたせていないので、第３図中
のラベルNLは空白と同じ意味である。
第５図はファジィ推論部12aの構成図である。
前述したようにファジィ推論部12aはファジィ演算部4
0とデファジファイ部41とで構成される。ファジィ演算
部は第３図に示した各推論ルールに従ってルール毎の推
論結果Xiを出力するために、前件部における所属度を演
算するためのメンバーシップ関数発生器と後件部での推
論結果を出力するためのメンバーシップ関数発生器を備
えている。各ファジィ演算部はルール毎に設けられるた
めに、合計32個設けられ、各ファジィ演算部の推論結果
Xiは並列にデファジファイ部41に出力される。
0とデファジファイ部41とで構成される。ファジィ演算
部は第３図に示した各推論ルールに従ってルール毎の推
論結果Xiを出力するために、前件部における所属度を演
算するためのメンバーシップ関数発生器と後件部での推
論結果を出力するためのメンバーシップ関数発生器を備
えている。各ファジィ演算部はルール毎に設けられるた
めに、合計32個設けられ、各ファジィ演算部の推論結果
Xiは並列にデファジファイ部41に出力される。
前記ファジィ演算部は第６図（Ａ）に示すような構成
にある。なお同図は第５図の最上部に示したファジィ演
算部の構成を示している。
にある。なお同図は第５図の最上部に示したファジィ演
算部の構成を示している。
図示のとおり４個の汎用メンバーシップ関数発生器50
〜53を有し、各メンバーシップ関数発生器には切削抵抗
信号V1に対応するラベルZR、AE信号V2に対応するラベル
PM、反射光信号V3に対応するラベルPS、および送り速度
オーバーライド量Ｏに対応するラベルNMが入力される。
汎用のメンバーシップ関数発生器はこのラベルが入力さ
れることによって、そのラベルに対応したメンバーシッ
プ関数を発生する。例えば第６図（Ａ）に示すファジィ
演算部40では、メンバーシップ関数発生器50内で第４図
（Ａ）の一番左側に示されるメンバーシップ関数が発生
し、メンバーシップ関数発生器51内では第４図（Ｂ）の
中央にPMで示すメンバーシップ関数が発生する。また、
メンバーシップ関数発生器52では第４図（Ｃ）の左側に
PSで示すメンバーシップ関数が発生する。さらにメンバ
ーシップ関数発生器53では第４図（Ｄ）にNMで示すメン
バーシップ関数が発生する。
〜53を有し、各メンバーシップ関数発生器には切削抵抗
信号V1に対応するラベルZR、AE信号V2に対応するラベル
PM、反射光信号V3に対応するラベルPS、および送り速度
オーバーライド量Ｏに対応するラベルNMが入力される。
汎用のメンバーシップ関数発生器はこのラベルが入力さ
れることによって、そのラベルに対応したメンバーシッ
プ関数を発生する。例えば第６図（Ａ）に示すファジィ
演算部40では、メンバーシップ関数発生器50内で第４図
（Ａ）の一番左側に示されるメンバーシップ関数が発生
し、メンバーシップ関数発生器51内では第４図（Ｂ）の
中央にPMで示すメンバーシップ関数が発生する。また、
メンバーシップ関数発生器52では第４図（Ｃ）の左側に
PSで示すメンバーシップ関数が発生する。さらにメンバ
ーシップ関数発生器53では第４図（Ｄ）にNMで示すメン
バーシップ関数が発生する。
メンバーシップ関数発生器50,51,52の出力、即ち前件
部の各項の所属度は前件部論理積回路54に出力され、こ
こで前述のmini−maxルールのminiルールによってより
小さい方の所属度が選択される。その結果が後件部論理
積回路55に送られる。この後件部論理積回路55では、メ
ンバーシップ開発発生器53で出力されるメンバーシップ
関数に前件部論理積回路54からの推論結果を当てはめて
第７図（Ｃ）に示したような頭切りを行い（論理積をと
り）台形部を推論結果として出力する。
部の各項の所属度は前件部論理積回路54に出力され、こ
こで前述のmini−maxルールのminiルールによってより
小さい方の所属度が選択される。その結果が後件部論理
積回路55に送られる。この後件部論理積回路55では、メ
ンバーシップ開発発生器53で出力されるメンバーシップ
関数に前件部論理積回路54からの推論結果を当てはめて
第７図（Ｃ）に示したような頭切りを行い（論理積をと
り）台形部を推論結果として出力する。
デファジファイ部41は第６図（Ｂ）に示す構成からな
る。図示するようにデファジファイ部41は論理和回路60
と確定値演算回路61とで構成される。論理和回路60はmi
ni−maxルールのmaxルールを演算する部分であり、32個
の各ファジィ演算部からの台形出力（推論結果）を論理
和し、第７図（Ｄ）にハッチングで示したような領域を
形成する。確定値演算回路61はこの領域から重心位置を
求め、送り速度のオーバーライド量の確定値を出力す
る。
る。図示するようにデファジファイ部41は論理和回路60
と確定値演算回路61とで構成される。論理和回路60はmi
ni−maxルールのmaxルールを演算する部分であり、32個
の各ファジィ演算部からの台形出力（推論結果）を論理
和し、第７図（Ｄ）にハッチングで示したような領域を
形成する。確定値演算回路61はこの領域から重心位置を
求め、送り速度のオーバーライド量の確定値を出力す
る。
次に上記装置の具体的な動作について説明する。
切削抵抗信号V1、AE信号V2および反射光信号V3のそれ
ぞれが例えば第４図（Ａ）〜（Ｃ）に矢印で示す値であ
れば、各ラベルに対応するメンバーシップ関数の所属度
の組み合わせとファジィ演算出力は次のとおりである。
ぞれが例えば第４図（Ａ）〜（Ｃ）に矢印で示す値であ
れば、各ラベルに対応するメンバーシップ関数の所属度
の組み合わせとファジィ演算出力は次のとおりである。
V1:PS＝0.55 V2:PM＝0.4 V3:PM＝0.4 この組み合わせでは前件部論理積回路はmini−maxル
ールのminiルールに従い最も小さな値0.4をとり、後件
部論理積回路では後件部に対応するラベル（この場合Z
R）（第３図参照）のメンバーシップ関数を0.4で頭切り
する。
ールのminiルールに従い最も小さな値0.4をとり、後件
部論理積回路では後件部に対応するラベル（この場合Z
R）（第３図参照）のメンバーシップ関数を0.4で頭切り
する。
V1:PS＝0.55 V2:PM＝0.4 V3:PL＝0.2 この組み合わせでは前件部論理積回路が最も小さな値
である0.2を出力し、後件部論理積回路が後件部に対応
するラベル（この場合PS）のメンバーシップ関数を0.2
で頭切りする。
である0.2を出力し、後件部論理積回路が後件部に対応
するラベル（この場合PS）のメンバーシップ関数を0.2
で頭切りする。
V1:PS＝0.55 V2:PL＝0.1 V3:PM＝0.4 この組み合わせでは前件部論理積回路が0.1を出力
し、後件部論理積回路が後件部に対応するラベル（この
場合ZR）のメンバーシップ関数を0.1で頭切りする。
し、後件部論理積回路が後件部に対応するラベル（この
場合ZR）のメンバーシップ関数を0.1で頭切りする。
V1:PS＝0.55 V2:PL＝0.1 V3:PL＝0.2 この組み合わせの場合、前件部論理積回路が0.1を出
力し、後件部論理積回路が対応するラベル、（この場合
PS）を0.1で頭切りする。
力し、後件部論理積回路が対応するラベル、（この場合
PS）を0.1で頭切りする。
V1:PM＝0.2 V2:PM＝0.4 V3:PM＝0.4 この組み合わせでは前件部論理積回路が0.2を出力
し、後件部論理積回路が対応するラベル、（この場合Z
R）を0.2で頭切りする。
し、後件部論理積回路が対応するラベル、（この場合Z
R）を0.2で頭切りする。
V1:PM＝0.2 V2:PM＝0.4 V3:PL＝0.2 この組み合わせでは前件部論理積回路が0.2を出力
し、後件部論理積回路が対応するラベル、（ZR）を0.2
で頭切りする。
し、後件部論理積回路が対応するラベル、（ZR）を0.2
で頭切りする。
V1:PM＝0.2 V2:PL＝0.1 V3:PM＝0.4 この組み合わせでは前件部論理積回路が0.1を出力
し、後件部論理積回路が対応するラベル、（NS）を0.1
で頭切りする。
し、後件部論理積回路が対応するラベル、（NS）を0.1
で頭切りする。
V1:PM＝0.2 V2:PL＝0.1 V3:PL＝0.2 この組み合わせでは前件部論理積回路が0.1を出力
し、後件部論理積回路が対応するラベル、（NS）を0.1
で頭切りする。
し、後件部論理積回路が対応するラベル、（NS）を0.1
で頭切りする。
その結果第４図（Ｄ）に示すようにラベルNS,ZR,PSに
対応するメンバーシップ関数が頭切りされ、台形部（ハ
ッチング部分）が推論結果として出力される。デファジ
ファイ部41の論理和回路60ではこの複数の台形部を論理
和する。すなわち、ここでmini−maxルールのmaxルール
を実行する。そして次に重あわせた台形部の重心を求め
るべき演算を確定値演算回路61で行い、第４図（Ｄ）に
矢印で示す重心位置otを送り速度のオーバーライド量と
して出力する。
対応するメンバーシップ関数が頭切りされ、台形部（ハ
ッチング部分）が推論結果として出力される。デファジ
ファイ部41の論理和回路60ではこの複数の台形部を論理
和する。すなわち、ここでmini−maxルールのmaxルール
を実行する。そして次に重あわせた台形部の重心を求め
るべき演算を確定値演算回路61で行い、第４図（Ｄ）に
矢印で示す重心位置otを送り速度のオーバーライド量と
して出力する。
なお、上記実施例では切削加工の状態を表す加工状態
信号として切削抵抗、AE、表面粗さを求め、この３つの
信号によってファジィ推論を行う例であったが、加工状
態信号はこの他に主軸，送り軸モータの負荷電流，電
力，トルク、工作機械の振動、切削音あるいは工具刃
先，ワーク切削面の温度を計測してファジィ推論の変数
として用いることも可能である。また、本実施例では切
削加工を例にあげて説明したが、圧延加工や押出し加工
等の塑性加工、および、研削加工等の他の機械加工一般
においても同様にこの発明を実施することができる。
信号として切削抵抗、AE、表面粗さを求め、この３つの
信号によってファジィ推論を行う例であったが、加工状
態信号はこの他に主軸，送り軸モータの負荷電流，電
力，トルク、工作機械の振動、切削音あるいは工具刃
先，ワーク切削面の温度を計測してファジィ推論の変数
として用いることも可能である。また、本実施例では切
削加工を例にあげて説明したが、圧延加工や押出し加工
等の塑性加工、および、研削加工等の他の機械加工一般
においても同様にこの発明を実施することができる。
（ｇ）発明の効果 以上のように請求項１〜５に記載した発明によれば、
加工の状態を表す複数の加工状態信号に基づきファジィ
推論により加工条件信号を出力するようにしたため、加
工状態の総合的な監視を行うことができ、加工効率と加
工精度を共に向上させ、生産コストを低減することが可
能となる。
加工の状態を表す複数の加工状態信号に基づきファジィ
推論により加工条件信号を出力するようにしたため、加
工状態の総合的な監視を行うことができ、加工効率と加
工精度を共に向上させ、生産コストを低減することが可
能となる。
また、請求項３に記載した発明によれば、切削加工効
率および切削加工精度の向上を図り、切削加工による生
産コストを削減することができる。
率および切削加工精度の向上を図り、切削加工による生
産コストを削減することができる。
請求項４に記載した発明によれば、加工抵抗、加工音
および工作物の表面性状等に基づいて工作機械における
加工速度の修正量を決定することにより、最適な加工条
件を設定することができ、加工効率および加工精度の向
上を図ることができる。
および工作物の表面性状等に基づいて工作機械における
加工速度の修正量を決定することにより、最適な加工条
件を設定することができ、加工効率および加工精度の向
上を図ることができる。
請求項５に記載した発明によれば、最適な加工条件に
よって工作物を製造することができ、工作物の製造コス
トを削減することができる。
よって工作物を製造することができ、工作物の製造コス
トを削減することができる。
第１図はこの発明の実施例である加工制御システムの概
略構成図、第２図はその制御部の詳細図である。第３図
は実施例において設定される推論ルールを示す図、第４
図（Ａ）〜（Ｄ）はメンバーシップ関数を示す図であ
る。第５図はファジィ推論部の構成図、第６図（Ａ），
（Ｂ）はそれぞれファジィ演算部，デファジファイ部の
構成図である。また、第７図（Ａ）〜（Ｄ）はファジィ
推論ルールに従って推論結果を出力する手法を説明する
ための図である。
略構成図、第２図はその制御部の詳細図である。第３図
は実施例において設定される推論ルールを示す図、第４
図（Ａ）〜（Ｄ）はメンバーシップ関数を示す図であ
る。第５図はファジィ推論部の構成図、第６図（Ａ），
（Ｂ）はそれぞれファジィ演算部，デファジファイ部の
構成図である。また、第７図（Ａ）〜（Ｄ）はファジィ
推論ルールに従って推論結果を出力する手法を説明する
ための図である。
Claims (5)
- 【請求項１】設定された加工条件に従って工作物の加工
を行う工作機械において、 加工の状態を表す複数の加工状態信号を求める加工状態
計測手段と、この複数の加工状態信号からファジィ推論
により加工条件信号を出力するファジィ推論部を設けた
ことを特徴とする加工制御システム。 - 【請求項２】設定された加工条件に従って工作物の加工
を行う工作機械の制御装置において、 加工の状態を表す加工状態信号をファジィ推論に用いる
信号に処理する信号処理部と、信号処理部から出力され
た信号および予め定められた推論ルールに基づくファジ
ィ推論により加工条件信号を出力するファジィ推論部
と、 を設けたことを特徴とする加工制御装置。 - 【請求項３】前記工作機械が、工作物の切削加工を行う
切削機械である請求項１または２に記載の加工制御シス
テムまたは加工制御装置。 - 【請求項４】前記加工状態計測手段が、加工抵抗を計測
する加工抵抗計測手段と、加工音を計測する加工音計測
手段と、工作物の表面性状を検出する表面性状検出手段
と、を含み、前記ファジィ推論部が、加工速度を制御す
る制御装置に対して出力する加工速度の修正量を決定す
る手段である請求項１、２または３に記載の加工制御シ
ステムまたは加工制御装置。 - 【請求項５】設定された加工条件に従って加工を行う工
作機械を用いた工作物の制御方法において、 加工の状態を表す加工状態信号を検出してファジィ推論
に用いる信号に変換し、次いで、変換後の信号および予
め定められた推論ルールに基づくファジィ推論により加
工条件信号を求め、この加工条件信号に従って工作機械
による加工を行うことを特徴とする工作物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24496688A JP2699453B2 (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | 加工制御システム，加工制御装置および工作物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24496688A JP2699453B2 (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | 加工制御システム，加工制御装置および工作物の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0295542A JPH0295542A (ja) | 1990-04-06 |
| JP2699453B2 true JP2699453B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=17126603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24496688A Expired - Lifetime JP2699453B2 (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | 加工制御システム，加工制御装置および工作物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2699453B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3036143B2 (ja) * | 1991-09-02 | 2000-04-24 | 三菱電機株式会社 | 数値制御装置 |
| DE19641618A1 (de) * | 1996-10-09 | 1998-04-30 | Hilti Ag | Einrichtung und Verfahren für handgeführte Werkzeugmaschinen zur Vermeidung von Unfällen durch Werkzeugblockieren |
-
1988
- 1988-09-29 JP JP24496688A patent/JP2699453B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0295542A (ja) | 1990-04-06 |
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