JP3117887B2 - びびり振動抑制方法 - Google Patents
びびり振動抑制方法Info
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- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
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- B23Q17/12—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring vibration
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械特にロール研
削盤のびびり振動抑制方法に関する。
削盤のびびり振動抑制方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】機械加
工時、特にロール研削作業中にはびびり振動が発生する
ことが多い。このびびり振動は、大きく分けて工作機械
構造物を励振する変動力或は変位が存在する場合に生ず
る強制振動と、主に工具と工作物間に生じた相対変位が
工作物表面にうねりを形成し、これが工作物１回転後の
切込み深さの変動として作用することによって発生する
再生形自励振動の２種類がある。そこで、何らかの原因
により、ロール研削中にびびり振動が発生した場合に
は、ロール仕上げ面に、平行びびり、斜行びびり、或は
斜行マーク等の研削びびりが残り、これらのびびりはロ
ールの仕上げ面精度に悪影響を及ぼす。しかして、この
びびりのついてロールを使用して圧延加工を行うと上記
びびりの模様がそのまま鋼板に転写されて、鋼板の製品
としての価値がなくなってしまう。強制振動が原因とな
るびびり振動については、機械や据え付け場所に振動発
生の原因があるため、機械の構造的な改良等を行わなけ
ればならないが、再生形自励振動が原因となるびびり振
動に対しては、従来作業者が砥石回転数、ロール回転数
等の研削盤の運転条件を経験と勘により変更することに
より、びびり振動の発生を抑制しているのが実情であ
る。
工時、特にロール研削作業中にはびびり振動が発生する
ことが多い。このびびり振動は、大きく分けて工作機械
構造物を励振する変動力或は変位が存在する場合に生ず
る強制振動と、主に工具と工作物間に生じた相対変位が
工作物表面にうねりを形成し、これが工作物１回転後の
切込み深さの変動として作用することによって発生する
再生形自励振動の２種類がある。そこで、何らかの原因
により、ロール研削中にびびり振動が発生した場合に
は、ロール仕上げ面に、平行びびり、斜行びびり、或は
斜行マーク等の研削びびりが残り、これらのびびりはロ
ールの仕上げ面精度に悪影響を及ぼす。しかして、この
びびりのついてロールを使用して圧延加工を行うと上記
びびりの模様がそのまま鋼板に転写されて、鋼板の製品
としての価値がなくなってしまう。強制振動が原因とな
るびびり振動については、機械や据え付け場所に振動発
生の原因があるため、機械の構造的な改良等を行わなけ
ればならないが、再生形自励振動が原因となるびびり振
動に対しては、従来作業者が砥石回転数、ロール回転数
等の研削盤の運転条件を経験と勘により変更することに
より、びびり振動の発生を抑制しているのが実情であ
る。
【０００３】一方、研削盤の心押し台に設置した振動検
出器によって検出された振動信号を周波数分析器（ＦＦ
Ｔアナライザ）等を介してデータ処理手段（パソコン）
に送り、そこで異常振動を識別し、識別された異常振動
に応じて、学習データから運転条件の変更方法の指示を
音声装置により作業者に伝えるようにしたものも提案さ
れている。
出器によって検出された振動信号を周波数分析器（ＦＦ
Ｔアナライザ）等を介してデータ処理手段（パソコン）
に送り、そこで異常振動を識別し、識別された異常振動
に応じて、学習データから運転条件の変更方法の指示を
音声装置により作業者に伝えるようにしたものも提案さ
れている。
【０００４】しかしながら、上述の如きびびり振動の抑
制には、自動研削中においても作業者が常に研削盤につ
いていなければならず、ロール研削盤の完全な自動化の
妨げになっている。しかも上記パソコンを使用したもの
においては学習データにないびびり振動に対しては対応
できない等の問題もある。
制には、自動研削中においても作業者が常に研削盤につ
いていなければならず、ロール研削盤の完全な自動化の
妨げになっている。しかも上記パソコンを使用したもの
においては学習データにないびびり振動に対しては対応
できない等の問題もある。
【０００５】本発明はこのような点に鑑み、現在作業者
の手によって行われているびびり振動の抑制作業を自動
的に行うことができるようにしたびびり振動抑制方法を
得ることを目的とする。
の手によって行われているびびり振動の抑制作業を自動
的に行うことができるようにしたびびり振動抑制方法を
得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、振動検出機及
び周波数分析器により作動中の工作機械の振動を測定
し、その測定データをデータ処理手段に取り込み、この
データを予め設定してあるびびり振動の判別基準に照ら
し合わせることによりびびり振動の検知を行うととも
に、びびり振動が発生している場合には、データ処理手
段から制御装置に運転条件の変更指示を行わせて運転条
件変更を行ない、以後振動測定及び運転条件変更を繰り
返し行うことを特徴とし、工作機械はロール研削盤であ
り、運転条件は少なくとも砥石回転、ロール回転、送り
速度であって、運転条件変更には優先順位が設けられて
おり、運転条件の変更には、その変更範囲、変更を行う
ときのステップ値、及び運転条件の変更を一巡させるの
に要するサイクルタイムが設定されていることを特徴と
する。
び周波数分析器により作動中の工作機械の振動を測定
し、その測定データをデータ処理手段に取り込み、この
データを予め設定してあるびびり振動の判別基準に照ら
し合わせることによりびびり振動の検知を行うととも
に、びびり振動が発生している場合には、データ処理手
段から制御装置に運転条件の変更指示を行わせて運転条
件変更を行ない、以後振動測定及び運転条件変更を繰り
返し行うことを特徴とし、工作機械はロール研削盤であ
り、運転条件は少なくとも砥石回転、ロール回転、送り
速度であって、運転条件変更には優先順位が設けられて
おり、運転条件の変更には、その変更範囲、変更を行う
ときのステップ値、及び運転条件の変更を一巡させるの
に要するサイクルタイムが設定されていることを特徴と
する。
【０００７】
【作用】びびり振動が発生している場合には、データ処
理手段から運転条件の変更指示が行われ、びびり振動が
収束するまで繰り返し行われるので、びびり振動を無人
で収束させることができ、完全な自動化を行なうことが
できる。
理手段から運転条件の変更指示が行われ、びびり振動が
収束するまで繰り返し行われるので、びびり振動を無人
で収束させることができ、完全な自動化を行なうことが
できる。
【０００８】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。
ついて説明する。
【０００９】図１は、本発明のびびり振動抑制方法を適
用する振動抑制装置の概略構成を示す図であって、研削
盤１にはその適宜位置に振動検出器２が設置されてお
り、その振動検出器２で検出された振動信号が振動計３
を経てＦＦＴアナライザー４に入力されるように接続さ
れている。このＦＦＴアナライザー４から出力される測
定データはこれに接続されているパソコン５に入力さ
れ、そこでびびり振動が発生しているか否かが検知さ
れ、びびり振動が発生している場合には研削盤ＮＣ６に
運転条件の変更指示が出され、研削盤の運転条件の変更
が行われる。
用する振動抑制装置の概略構成を示す図であって、研削
盤１にはその適宜位置に振動検出器２が設置されてお
り、その振動検出器２で検出された振動信号が振動計３
を経てＦＦＴアナライザー４に入力されるように接続さ
れている。このＦＦＴアナライザー４から出力される測
定データはこれに接続されているパソコン５に入力さ
れ、そこでびびり振動が発生しているか否かが検知さ
れ、びびり振動が発生している場合には研削盤ＮＣ６に
運転条件の変更指示が出され、研削盤の運転条件の変更
が行われる。
【００１０】また、上記パソコン５にはレーザープリン
タ７が接続されており、記録をプリントアウトすること
もできるようにしてある。
タ７が接続されており、記録をプリントアウトすること
もできるようにしてある。
【００１１】図２は、加速度計を用いてテスト研削時に
おける振動を測定したデータを記録したものである。加
速度は変位を二回微分したものであるため、高周波数の
変位が強調されるためびびり振動とはかかわりの無い振
動がびびり振動であると判断される恐れがある。図２は
このようなことから各周波数での値が強調されているた
めびびり振動有無の判断がしにくくなっていることがわ
かる。また、このデータを基に自動研削時の振動抑制を
行なおうとすると、びびり振動以外の振動で抑制動作で
ある運転条件の変更が常に行なわれてしまい、正常な運
転ができない可能性がある。
おける振動を測定したデータを記録したものである。加
速度は変位を二回微分したものであるため、高周波数の
変位が強調されるためびびり振動とはかかわりの無い振
動がびびり振動であると判断される恐れがある。図２は
このようなことから各周波数での値が強調されているた
めびびり振動有無の判断がしにくくなっていることがわ
かる。また、このデータを基に自動研削時の振動抑制を
行なおうとすると、びびり振動以外の振動で抑制動作で
ある運転条件の変更が常に行なわれてしまい、正常な運
転ができない可能性がある。
【００１２】一方、図３は変位計を用いてテスト研削時
における振動を測定したデータを記録したものであり、
この場合にはびびり振動の有無の区別がはっきりと現わ
れている。したがって、後述するしきい値やコンパレー
ト領域を設けやすく、このデータを基に自動研削時の振
動抑制を行なうことが好ましい。
における振動を測定したデータを記録したものであり、
この場合にはびびり振動の有無の区別がはっきりと現わ
れている。したがって、後述するしきい値やコンパレー
ト領域を設けやすく、このデータを基に自動研削時の振
動抑制を行なうことが好ましい。
【００１３】ところで、ロール研削作業を行なう際に
は、様々な原因によりびびり振動が発生し、また同一の
研削条件においても、砥石メーカー、砥石径、ロールメ
ーカ、ロール種類等の研削諸元によりびびり振動が発生
したり、発生しなかったりする。そこで各研削諸元にあ
った振動抑制を行なうため、事前に前記パソコン５に研
削諸元を入力する。
は、様々な原因によりびびり振動が発生し、また同一の
研削条件においても、砥石メーカー、砥石径、ロールメ
ーカ、ロール種類等の研削諸元によりびびり振動が発生
したり、発生しなかったりする。そこで各研削諸元にあ
った振動抑制を行なうため、事前に前記パソコン５に研
削諸元を入力する。
【００１４】また、自動研削を行なう前には、びびり振
動とびびり無し振動を測定・記録するためのテスト研削
を行ない、ここで測定されたびびり振動有無のデータを
基に自動研削時のびびり振動発生の検知を行なう。図３
にテスト研削時における振動の測定を示す。
動とびびり無し振動を測定・記録するためのテスト研削
を行ない、ここで測定されたびびり振動有無のデータを
基に自動研削時のびびり振動発生の検知を行なう。図３
にテスト研削時における振動の測定を示す。
【００１５】そこで、上記びびり振動有無のデータを基
にしきい値とコンパレート領域を設定し、びびり振動の
判別基準を設ける。ここで言うしきい値とは、びびり振
動有無の両データ間に引かれるもので、びびり振動の無
いときの振動波形ピーク値を基準にこれよりも高い値に
設定する。またコンパレート領域とは、びびり振動があ
ったときの振動波形ピーク値を基準に設ける領域のこと
である。
にしきい値とコンパレート領域を設定し、びびり振動の
判別基準を設ける。ここで言うしきい値とは、びびり振
動有無の両データ間に引かれるもので、びびり振動の無
いときの振動波形ピーク値を基準にこれよりも高い値に
設定する。またコンパレート領域とは、びびり振動があ
ったときの振動波形ピーク値を基準に設ける領域のこと
である。
【００１６】図４（ａ）、（ｂ）はテスト研削時の振動
データにしきい値Ａとコンパレート領域Ｂを設定した状
態を示す図であり、図４（ａ）のようにしきい値Ａとコ
ンパレート領域Ｂが離れている場合には、コンパレート
領域に入らない振動はしきい値Ａを超えていてもびびり
振動と見なされないため、明らかにびびり振動であるも
のでも振動抑制機能が働かないことがある。したがっ
て、実際にはびびり振動があるにもかかわらず、振動抑
制終了後に記録されるデータはびびり振動の発生がな
く、研削作業が正常に行なわれたことになってしまう。
データにしきい値Ａとコンパレート領域Ｂを設定した状
態を示す図であり、図４（ａ）のようにしきい値Ａとコ
ンパレート領域Ｂが離れている場合には、コンパレート
領域に入らない振動はしきい値Ａを超えていてもびびり
振動と見なされないため、明らかにびびり振動であるも
のでも振動抑制機能が働かないことがある。したがっ
て、実際にはびびり振動があるにもかかわらず、振動抑
制終了後に記録されるデータはびびり振動の発生がな
く、研削作業が正常に行なわれたことになってしまう。
【００１７】そこで、図４（ｂ）のようにしきい値Ａと
コンパレート領域Ｂの間隔を狭くすると、しきい値Ａを
超えた振動波形がコンパレート領域内に入りやすくなる
ため、わずかなびびり振動に対しても振動抑制機能が働
き、びびり振動の発生を効果的に抑制することが可能で
ある。
コンパレート領域Ｂの間隔を狭くすると、しきい値Ａを
超えた振動波形がコンパレート領域内に入りやすくなる
ため、わずかなびびり振動に対しても振動抑制機能が働
き、びびり振動の発生を効果的に抑制することが可能で
ある。
【００１８】ところで、本発明はびびり振動発生時に作
業者が行なう運転条件の変更を自動的に行なうことによ
ってびびり振動の抑制を行なうものである。したがっ
て、びびり振動の発生時に普段作業者が行なっている表
１に示すような標準的作業を参考として、運転条件の変
更等のオフラインモードを設定する。表２にその設定画
面の一例を示す。
業者が行なう運転条件の変更を自動的に行なうことによ
ってびびり振動の抑制を行なうものである。したがっ
て、びびり振動の発生時に普段作業者が行なっている表
１に示すような標準的作業を参考として、運転条件の変
更等のオフラインモードを設定する。表２にその設定画
面の一例を示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】 ここで、「運転条件変更優先順位」とは、どの運転条件
から変更を行なうかの設定であり、表２では砥石回転→
ロール回転…の順としてある。また「可変範囲」は変更
を行なう運転条件をどの位の範囲で変更するかについて
の設定であり、図５の例においては研削盤ＮＣの指令値
を１００％としたとき−３０〜２０％の範囲で変更が行
なわれる。さらに「ステップ値」とは、変更を行なうと
きの刻み値であり、図５では１０％であり「サイクルタ
イム」とは運転条件の変更を１周期行なったときに要す
る時間の設定であり、図５の例では３０秒である。
から変更を行なうかの設定であり、表２では砥石回転→
ロール回転…の順としてある。また「可変範囲」は変更
を行なう運転条件をどの位の範囲で変更するかについて
の設定であり、図５の例においては研削盤ＮＣの指令値
を１００％としたとき−３０〜２０％の範囲で変更が行
なわれる。さらに「ステップ値」とは、変更を行なうと
きの刻み値であり、図５では１０％であり「サイクルタ
イム」とは運転条件の変更を１周期行なったときに要す
る時間の設定であり、図５の例では３０秒である。
【００２１】このような設定が終了したら、自動研削を
行なう。この自動研削中には、図１の振動検出器２及び
ＦＦＴアナライザーにより自動研削中の振動を測定し、
その測定データをパソコン５に取り込む。そこで、上記
データが予め設定してあるびびり振動の判別基準と照ら
し合わせることによりびびり振動の検知が行なわれる。
行なう。この自動研削中には、図１の振動検出器２及び
ＦＦＴアナライザーにより自動研削中の振動を測定し、
その測定データをパソコン５に取り込む。そこで、上記
データが予め設定してあるびびり振動の判別基準と照ら
し合わせることによりびびり振動の検知が行なわれる。
【００２２】この時びびり振動が発生していると、すな
わち前記コンパレート領域内に入るか或はそれを超える
振動が発生すると、パソコン５から研削盤ＮＣ６に前記
設定された順序等に応じて運転条件の変更命令がなさ
れ、運転条件の変更が行なわれる。そして、この運転条
件変更後再び振動測定が行われ、びびり振動の検知が行
なわれ、振動力がなくなるまで、順次運転条件の変更が
行なわれる。このとき運転条件の変更順位及びそのとき
の変更範囲、ステップ値、或はサイクルタイム等を、当
該機械の研削条件においてびびり振動制御効果が大きい
もの程優先度が高くなるように設定しておくことによ
り、まず振動制御の初期段階においてびびり振動が大き
く制御され、順次微調整が行われ、その抑制制御を短時
間に行うことができる。
わち前記コンパレート領域内に入るか或はそれを超える
振動が発生すると、パソコン５から研削盤ＮＣ６に前記
設定された順序等に応じて運転条件の変更命令がなさ
れ、運転条件の変更が行なわれる。そして、この運転条
件変更後再び振動測定が行われ、びびり振動の検知が行
なわれ、振動力がなくなるまで、順次運転条件の変更が
行なわれる。このとき運転条件の変更順位及びそのとき
の変更範囲、ステップ値、或はサイクルタイム等を、当
該機械の研削条件においてびびり振動制御効果が大きい
もの程優先度が高くなるように設定しておくことによ
り、まず振動制御の初期段階においてびびり振動が大き
く制御され、順次微調整が行われ、その抑制制御を短時
間に行うことができる。
【００２３】一方、びびり振動がない場合についても振
動測定は繰り返し行なわれる。この振動測定とびびりの
検知は研削終了の命令があるまで繰り返し行なわれる。
図６に上記振動抑制フローチャートを示す。
動測定は繰り返し行なわれる。この振動測定とびびりの
検知は研削終了の命令があるまで繰り返し行なわれる。
図６に上記振動抑制フローチャートを示す。
【００２４】そこで、研削作業が終了した時にびびり振
動が抑制されている場合には、この研削条件（運転条
件）を次回の研削の最適条件として使用するために、パ
ソコンのハードディスク内にこれが記録される。また、
最後までびびり振動が抑制できずにびびりが残っていた
場合には、研削盤からアラームが表示され、パソコンモ
ニタには「びびり収束不可能」というメッセージが表示
される。
動が抑制されている場合には、この研削条件（運転条
件）を次回の研削の最適条件として使用するために、パ
ソコンのハードディスク内にこれが記録される。また、
最後までびびり振動が抑制できずにびびりが残っていた
場合には、研削盤からアラームが表示され、パソコンモ
ニタには「びびり収束不可能」というメッセージが表示
される。
【００２５】なお、これらの記録はレーザープリンタに
より出力し、ロギング情報（変更経歴）として確認する
ことができる。また、上記実施例においては研削盤に適
用したものを示したが、他の工作機械のびびり振動抑制
にも使用できる。
より出力し、ロギング情報（変更経歴）として確認する
ことができる。また、上記実施例においては研削盤に適
用したものを示したが、他の工作機械のびびり振動抑制
にも使用できる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、びびり振動が発生している場合には、パソコンから
の指示により運転条件の変更を行ない、以後振動測定及
び運転条件変更を繰り返し行なうようにしたので、如何
なる研削等の条件においても作業者の手をわずらわすこ
となく、自動的にびびり振動を検知し、自動的にびびり
振動の抑制を行なうことができ、完全自動化を図ること
ができる。
は、びびり振動が発生している場合には、パソコンから
の指示により運転条件の変更を行ない、以後振動測定及
び運転条件変更を繰り返し行なうようにしたので、如何
なる研削等の条件においても作業者の手をわずらわすこ
となく、自動的にびびり振動を検知し、自動的にびびり
振動の抑制を行なうことができ、完全自動化を図ること
ができる。
【図１】振動抑制装置の概略構成を示す図。
【図２】加速度計を用いて、テスト研削時における振動
を測定したデータの一例を示す図。
を測定したデータの一例を示す図。
【図３】変位計を用いて、テスト研削時の振動データに
しきい値とコンパレート領域を設定した状態を示す図。
しきい値とコンパレート領域を設定した状態を示す図。
【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれテスト研削時の振動
データにしきい値とコンパレート領域を設定した状態を
示す図。
データにしきい値とコンパレート領域を設定した状態を
示す図。
【図５】運転条件変更の一例を示す図。
【図６】振動抑制フローチャート。
１ 研削盤 ２ 振動検出器 ３ 振動計 ４ ＦＦＴアナライザ ５ パソコン ６ 研削盤ＮＣ ７ レーザプリンタ
フロントページの続き (72)発明者 細 川 一 幸 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株 式会社 沼津事業所内 (72)発明者 稲 津 正 人 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株 式会社 沼津事業所内 (72)発明者 小 西 政 治 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (72)発明者 山 口 清 治 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (72)発明者 元 松 廣 議 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (72)発明者 河 合 淳 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭52−56468（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−26879（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−195255（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−335843（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23Q 15/00 - 17/24 B24B 5/04 B24B 49/00 - 49/18
Claims (3)
- 【請求項１】振動検出機及び周波数分析器により作動中
の工作機械の振動を測定し、その測定データをデータ処
理手段に取り込み、このデータを予め設定してあるびび
り振動の判別基準に照らし合わせることによりびびり振
動の検知を行うとともに、びびり振動が発生している場
合には、データ処理手段から制御装置に運転条件の変更
指示を行わせて運転条件変更を行ない、以後振動測定及
び運転条件変更を繰り返し行うことを特徴とし、工作機
械はロール研削盤であり、運転条件は少なくとも砥石回
転、ロール回転、送り速度であって、運転条件変更には
優先順位が設けられており、運転条件の変更には、その
変更範囲、変更を行うときのステップ値、及び運転条件
の変更を一巡させるのに要するサイクルタイムが設定さ
れていることを特徴とするびびり振動抑制方法。 - 【請求項２】びびり振動の判別基準は、びびり振動があ
ったときの振動波形ピーク値を基準に設けたコンパレー
ト領域であることを特徴とする、請求項１記載のびびり
振動抑制方法。 - 【請求項３】加工作業が終了した時にびびり振動が抑制
されている場合には、この時の運転条件を次回の加工の
最適条件として使用するため記録されることを特徴とす
る、請求項１記載のびびり振動抑制方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06320765A JP3117887B2 (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | びびり振動抑制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06320765A JP3117887B2 (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | びびり振動抑制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08174379A JPH08174379A (ja) | 1996-07-09 |
| JP3117887B2 true JP3117887B2 (ja) | 2000-12-18 |
Family
ID=18125013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06320765A Expired - Lifetime JP3117887B2 (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | びびり振動抑制方法 |
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