JP4595227B2 - Tool abnormality detection device and tool abnormality detection method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具が取り付けられた主軸を回転させることにより加工を行なう工作機械に使用される工具異常検出装置、および工具異常検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、工具が取り付けられた主軸を回転させることにより加工を行なう工作機械において、工具が折れる(工具の折損または単に折損ともいう)などの異常が発生したか否かは、その工作機械に予め設けられたタッチセンサに主軸に取り付けられた工具を触れさせることにより判定していた。すなわち、工具折れが発生していると、タッチセンサに工具が触れないので、これにより「工具折れが発生した」と判定する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来技術によれば、工具折れを判定するためにタッチセンサが必要であり、しかも工具折れを判定するための時間を、加工時間とは別に確保する必要がある。
【0004】
これとは異なる判定方法として、加工中にコントローラが発生させるトルク波形を監視し、工具折れの際に発生する波形の乱れを検出することにより工具折れを検出する技術がある。こうするとタッチセンサは必要ないものの、加工中に主軸に加わる様々な外乱によるノイズ波形と、本来検出すべき工具折れによる波形の乱れとの区別が困難という課題がある。
【0005】
本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、加工負荷の影響を全く受けることなく、工具折れ等の異常が発生したか否かを判定することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
かかる課題を解決するためになされた請求項1に記載の本発明は、工具が取り付けられた主軸を回転させることにより加工を行なう工作機械の前記工具の異常を検出する工具異常検出装置において、少なくとも前記工具が取り付けられた状態において、前記主軸を回転させる主軸モータを駆動するトルク指令信号及び前記主軸モータの回転速度に基づいて、回転中の前記主軸のイナーシャを検出するイナーシャ検出手段と、前記加工の前後に前記イナーシャ検出手段により検出されたイナーシャを比較し、加工後に前記イナーシャ検出手段により検出されたイナーシャが、加工前に前記イナーシャ検出手段により検出されたイナーシャよりも減少していれば、前記工具に折れが発生したと判定する工具折れ判定手段とを備えたことを特徴とする。
【0007】
このように構成された工具異常検出装置によれば、加工負荷の影響を全く受けることなく、工具折れが発生したか否かを判定することができる。
請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の工具異常検出装置において、前記工具折れ判定手段が、前記主軸の回転の加速時を前記加工前とし、前記主軸の回転の減速時を前記加工後として、前記イナーシャ検出手段により検出された主軸のイナーシャを比較するものであることを特徴とする。
【0008】
このように構成された工具異常検出装置によれば、加工を行なう都度、工具折れが発生したか否かを判定でき、判定のための時間を特に確保する必要が無い。
請求項3に記載の本発明は、工具が取り付けられた主軸を回転させることにより加工を行なう工作機械の前記工具の異常を検出する工具異常検出装置において、少なくとも前記工具が取り付けられた状態において、前記主軸を回転させる主軸モータを駆動するトルク指令信号及び前記主軸モータの回転速度に基づいて、回転中の前記主軸のイナーシャを検出するイナーシャ検出手段と、該イナーシャ検出手段により検出されたイナーシャが、前記主軸の回転中に変動しているときには前記工具のクランプ異常が発生していると判定するクランプ異常判定手段を備えたことを特徴とする。
【0009】
このように構成された工具異常検出装置によれば、主軸を回転させればクランプ異常が発生しているか否かを検出できるので、例えば、加工時にこれを検出すれば、特に検出時間を確保することなく、クランプ異常を検出することができる。
【0010】
請求項4に記載の本発明は、工具が取り付けられた主軸を回転させることにより加工を行なう工作機械の前記工具の異常を検出する工具異常検出装置において、少なくとも前記工具が取り付けられた状態において、前記主軸を回転させる主軸モータを駆動するトルク指令信号及び前記主軸モータの回転速度に基づいて、回転中の前記主軸のイナーシャを検出するイナーシャ検出手段と、該イナーシャ検出手段により検出されたイナーシャが、工具を前記主軸に取り付けていない状態でのイナーシャと略同じときには工具が前記主軸に取り付けられていないと判定する無工具判定手段を備えたことを特徴とする。
【0011】
このように構成された工具異常検出装置によれば、主軸を回転させれば主軸に工具が取り付けられているか否かを検出できるので、例えば、加工時にこれを検出すれば、特に検出時間を確保することなく、無工具状態を検出することができる。
【0012】
請求項5に記載の本発明は、複数の工具の中から所望の工具を主軸に取り付け該主軸を回転させることにより加工を行なう工作機械の前記工具の異常を検出する工具異常検出装置において、少なくとも前記工具が取り付けられた状態において、前記主軸を回転させる主軸モータを駆動するトルク指令信号及び前記主軸モータの回転速度に基づいて、回転中の前記主軸のイナーシャを検出するイナーシャ検出手段と、予めイナーシャを測定した工具を前記主軸に取り付けた際に前記イナーシャ検出手段により検出されたイナーシャと、主軸を回転中に前記イナーシャ検出手段により検出されたイナーシャとを比較した結果、両イナーシャが異なっていれば、誤った工具が主軸に取り付けられていると検出する工具判定手段を備えたことを特徴とする。
【0013】
このように構成された工具異常検出装置によれば、誤った工具が主軸に取り付けられている(以下、工具間違いという)事を、主軸を回転させれば検出できるので、例えば、加工時にこれを検出すれば、特に検出時間を確保することなく、工具間違いを検出することができる。
【0014】
請求項6に記載の本発明は、請求項1から5のいずれかに記載の工具異常検出装置において、前記工作機械が、前記主軸の回転速度をサーボにより制御するものであることを特徴とする。
【0015】
このように構成された工具異常検出装置によれば、イナーシャ検出用の特別な構成を設けることなく、イナーシャを検出することができる。
なお、請求項1〜6の工具異常検出装置を工具異常検出方法として構成したのが、それぞれ請求項7〜12に記載の本発明であり、それぞれ対応する工具異常検出装置と同様の効果を奏することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態を図面と共に説明する。まず、図1は本発明を適用した基板穴明け機1を図1に示す。基板穴明け機1の主軸を回転させる主軸モータ7は、ヘッド9に取り付けられており、同じくヘッド9に取り付けられたZ軸モータ11にて主軸とともに上下に移動可能にされている。ヘッド9は、Y軸モータ13がボールネジ15を回転させることにより2本のレール17に沿って左右に移動される。基板が固定されるテーブル19は、図示しないX軸モータがボールネジ21を回転させることにより2本のレール25に沿って前後に移動される。
【0017】
基板穴明け機1のブロック図を図2に示す。本図に示すように基板穴明け機1は、CPU23と、CPU23が解読・実行する基本的なプログラムなどが予め格納されたROM25と、プログラムで使用するワークエリア等の各種データストレージ機能を備えたRAM27と、CPU23によって生成されたモーション指令を実行するNC制御部29とを、プログラム等を表示するためのディスプレイ31と、基板穴明け機1に対する指令をするための操作盤33とを主要部として構成されている。CPU23はROM25に記憶されたプログラムを読み込んで実行し、加工プログラムのデコード、モーション指令の生成、ディスプレイ31、操作盤33を経由したユーザインタフェース処理などの基板穴明け機1全体の制御を行なう。NC制御部29には、主軸サーボアンプ35、X軸サーボアンプ37、Y軸サーボアンプ39、Z軸サーボアンプ41等が接続されており、これら各サーボアンプにはそれぞれ対応するモータ及びエンコーダEが接続されている。サーボアンプ35〜41は、NC制御部から出力される速度指令と、エンコーダEからフィードバックされる単位時間あたりの実際の回転数とから、対応するモータへ供給する電流値をコントロールする。なお、符号43はX軸モータである。
【0018】
主軸の制御系をブロック図として示したのが図3である。制御部51はエンコーダE(図2参照)からの信号に基づく実速度(または実加速度)のフィードバックを受けて主軸モータ7を駆動する電流アンプ52に対しトルク指令を出力する。この制御部51から発生されたトルク指令信号とエンコーダEからフィードバックされる単位時間当たりの実際の回転数に基づいて、負荷イナーシャ推定部53が、主軸に掛かっている負荷55のイナーシャを推定する。負荷イナーシャ推定部53により推定されたイナーシャが変化しているとイナーシャ変化判断部57が判定すると、エラーとして検出する。制御部51、負荷イナーシャ推定部53、イナーシャ変化判断部57の各ブロックは、図2のCPU23、NC制御部29、主軸サーボアンプ35、およびCPU23が実行するプログラムにより実現されている。
【0019】
この処理をフローチャートにしたものを図4に示す。本処理は、主軸を用いて加工を行なう都度、起動される。まずステップ(以下、単にSと記す)100では主軸に回転指令を出す。そして続くS110にて目標速度まで主軸モータ7を加速させる。この際に制御部51から発生されたトルク指令信号と主軸モータの回転速度に基づいてS120にて工具のイナーシャを推定する。ここで推定されたイナーシャをJ1とする。そしてS130にて実際に加工を行なう。加工が終了すると主軸モータ7を減速する(S140)。この際のトルク指令信号と主軸モータの回転速度に基づいて工具のイナーシャを再び推定する(S150)。ここで推定されたイナーシャをJ2とする。
【0020】
そして工具折損が発生していないかをS160にて判定する。ここでは、J2がJ1に比べ小さくなっていないかを調べることにより判定が行なわれ、より具体的にはJ2に安全係数Kを乗じたものよりもJ1が小さいか否かを判定する。例えば、加工前には図5(a)のようになっていた工具61が、加工後に図5(b)に示すように折損していた場合、工具61’のイナーシャは加工前よりも減少している。ここで安全係数K>1としておけば、工具に全く異常がなければJ2の方が大きくなる筈である。J1の方が小さい、すなわち工具に異常が無いと判定されたときにはS170に進み、次の動作への準備をし本処理を終了する。一方、J1の方が大きいと判定されたときにはS180に進み、工具に異常が発生したと判定して異常時の処理を行ない本処理を終了する。異常時の処理としては、警報音を発生する、ディスプレイ31の画面に異常を告げる表示を行なうなどが挙げられる。
【0021】
工具に折損が発生した時と発生しなかった時のトルク指令の違いを図6のグラフに示す。本図中、点線tcmdが折損発生時のトルク指令、一点鎖線amoが折損発生時の加速度、実線tcmd2が工具異常が発生しなかった時のトルク指令、破線amo2が工具異常が発生しなかった時の加速度の各信号を表す曲線である(横軸は時間)。なお、一点鎖線amoおよび破線amo2の2曲線は、サーボループによる速度制御の結果、殆ど重なっており、本グラフの略全域に渡って最も下に位置する曲線がこれら2曲線が重なったものである。また時間1〜113においては工具に同じ状態であるため、点線tcmdと実線tcmd2も重なっている。
【0022】
なお、時間65付近までが加速状態、時間113付近までが加工時間(ただし本図では加工を行なっていない)、時間185付近までが減速状態である。このグラフに示すように、折損が発生した点線tcmdは実線tcmd2よりも減速時にかなりその絶対値が小さくなる。これは、工具のイナーシャが折損により小さくなった結果、減速に要するトルクが小さくなったためである。なお、前記工具異常検出処理では、折損が発生した時と発生しなかった時とを比較するのではなく、加速時と減速時とでトルク指令値の比較を行なっている。両者の信号波形は、たとえ工具折損が発生しなくても一般に一致しないが、前記処理ではイナーシャを推定する際に、主軸の動摩擦係数、粘性摩擦係数を考慮してイナーシャを算出し、それでも発生しうる誤差を安全係数Kにより吸収しているため、的確に折損の有無を判定する処理となっている。
【0023】
以上のような基板穴明け機1によれば、加工の前後に検出されたイナーシャに基づいて工具折れの判定を行なうので、加工負荷の影響を全く受けることがない。しかも加工を行なう都度、工具折れが発生したか否かを判定でき、判定のための時間を特に確保する必要が無い。
【0024】
ここで、本実施の形態の構成と本発明の必須要件との対応関係を示す。S120およびS150の処理が本発明のイナーシャ検出手段に相当し、S160およびS180の処理が本発明の工具折れ判定手段に相当する。
以上、本発明を適用した一実施形態として、基板穴明け機1について説明してきたが、本発明はこの実施形態に何等限定されるものではなく様々な態様で実施しうる。例えば、基板穴明け機1以外の工作機械(例:マシニングセンタ)にこの工具異常検出装置を適用しても良い。また、イナーシャの推定を、トルク指令値以外の信号や情報に基づいて行なっても良い。
【0025】
また、予め想定したイナーシャと比較することにより工具の異常を検出するようにしても良い。この処理について図7のフローチャートを用いて説明する。本処理は、異常の発生を検査したい場合に操作者が操作盤33を操作することにより起動される。想定イナーシャ(Jaとする)は、前回推定したイナーシャJ1等から想定できる。こうして想定イナーシャJaが算出されると、S200で主軸に回転指令を出す。そしてS210にて目標速度まで主軸モータ7を加速させる。この際に制御部51から発生されたトルク指令信号と主軸の回転速度に基づいてS220にて工具のイナーシャJ1を推定する。ここまでは、図4の工具異常検出処理と全く同様である。そしてS230でJ1がJaに安全係数K1を乗じたものよりも小さいか否かを判定する。J1の方が大きければS240に進み、工具に異常が発生したと判定して異常時の処理を行ない本処理を終了する。ここで検出される異常の原因としては、工具のクランプ異常(図5(d)参照。これを検出する場合が本発明のクランプ異常判定手段に相当する)、工具間違い等が考えられる。
【0026】
J1の方が小さければ(S230:YES)、J1がJaに安全係数K2を乗じたものよりも大きいか否かを判定する(S250)。J1の方が小さい又は同じであればS240に進み、工具に異常が発生したと判定して異常時の処理を行ない本処理を終了する。ここで検出される異常の原因としては、工具折損の他、工具の主軸からの落下(図5(c)参照。これを検出する場合が本発明の無工具判定手段に相当する)、工具間違い(これを検出する場合が本発明の工具判定手段に相当する)等が考えられる。J1の方が大きければ(S250:YES)、すなわちJ1がJa*K1〜Ja*K2の範囲に収まっていれば、S260に進んで次の動作への準備(例えば、加工)をし本処理を終了する。
【0027】
以上の処理によれば、工具に発生した異常を、加工を開始する前に検出することができる。なお、図5(d)に示したクランプ異常が発生している場合は、推定中に工具のイナーシャが変動するので、この変動を検出して、クランプ異常が発生していると断定しても良い。なお、図7の処理は操作者からの操作により起動する、としたが、加工の都度行なっても良い。こうすれば工具異常を判定するための時間を確保する必要が無い。
【0028】
次のようにするとイナーシャの推定精度を向上させることができる。まず、既知の値(主軸モータイナーシャJm、カップリングイナーシャJc、主軸イナーシャJs)を工場出荷時に機械に設定しておき、Jk=Jm+Jc+JsによりイナーシャJkを求める。必要に応じ工具ホルダのイナーシャJhも加算する。
【0029】
次に、主軸オリエント時などの低速一定回転時のトルク指令値Txより、動摩擦トルクT1を算出し、記憶しておく。そして高速な一定回転速度V2で回転時のトルク指令値T2より粘性摩擦計数KbをKb=(T2−T1)/V2により算出し、記憶しておく。
【0030】
上記値と加速時のトルク指令値T3と実加速度A3と実速度V3から、次式が成り立つ。
Jt+Jk=(T3−T1−Kb*V3)/A3
これより工具イナーシャJtを推定する。なお、図4の処理に用いる場合、減速時にはT4を減速時のトルク指令値として、実加速A4と実速度V4から次式が成り立つ
Jt+Jk=(T4+T1+Kb*V4)/A4
から工具イナーシャJtを推定する。こうすれば、イナーシャの推定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を適用した基板穴明け機1の正面図である。
【図2】 基板穴明け機1の概要を示すブロック図である。
【図3】 基板穴明け機1の制御系を示すブロック図である。
【図4】 工具異常検出処理のフローチャートである。
【図5】 工具に発生した異常の例を示す説明図である。
【図6】 工具異常検出処理により工具異常を発見する原理を説明するためのグラフである。
【図7】 第2の工具異常検出処理のフローチャートである。
【符号の説明】
1…基板穴明け機 7…主軸モータ
9…ヘッド 11…Z軸モータ
13…Y軸モータ 29…NC制御部
35…主軸サーボアンプ 51…制御部
53…負荷イナーシャ推定部 55…負荷
57…イナーシャ変化判断部 61…工具[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tool abnormality detection device and a tool abnormality detection method used in a machine tool that performs machining by rotating a spindle to which a tool is attached.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a machine tool that performs machining by rotating a spindle to which a tool is attached, whether or not an abnormality such as tool breakage (also referred to as tool breakage or simply breakage) has occurred in the machine tool in advance. The determination was made by touching the tool attached to the spindle to the touch sensor. That is, when tool breakage has occurred, the tool does not touch the touch sensor, so that it is determined that “tool breakage has occurred”.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the above prior art, a touch sensor is required to determine tool breakage, and it is necessary to secure time for determining tool breakage separately from the machining time.
[0004]
As a different determination method, there is a technique for detecting tool breakage by monitoring a torque waveform generated by a controller during machining and detecting a disturbance of the waveform generated during tool breakage. In this case, although a touch sensor is not required, there is a problem that it is difficult to distinguish between a noise waveform due to various disturbances applied to the spindle during machining and a waveform disturbance due to a tool break that should be detected originally.
[0005]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to determine whether or not an abnormality such as tool breakage has occurred without being affected at all by a machining load.
[0006]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
The present invention according to
[0007]
According to the tool abnormality detection device configured as described above, it is possible to determine whether or not tool breakage has occurred without being affected at all by the machining load.
According to a second aspect of the present invention, in the tool abnormality detection device according to the first aspect, the tool breakage determining means sets the time when the rotation of the main shaft is accelerated before the processing and the time when the rotation of the main shaft is decelerated. After the machining, the inertia of the spindle detected by the inertia detecting means is compared .
[0008]
According to the tool abnormality detection device configured as described above, it is possible to determine whether or not tool breakage occurs each time machining is performed, and it is not necessary to particularly secure a time for determination.
The present invention according to
[0009]
According to the tool abnormality detection device configured as described above, it is possible to detect whether or not a clamping abnormality has occurred by rotating the spindle. For example, if this is detected during processing, a detection time is particularly secured. Therefore, it is possible to detect a clamp abnormality.
[0010]
The present invention according to claim 4 is a tool abnormality detection device that detects an abnormality of the tool of a machine tool that performs machining by rotating a spindle to which a tool is attached, and at least the tool is attached, Based on a torque command signal for driving the spindle motor for rotating the spindle and the rotation speed of the spindle motor, an inertia detection means for detecting inertia of the rotating spindle, and an inertia detected by the inertia detection means, When there is substantially the same inertia as when the tool is not attached to the main shaft, there is provided tool-less determining means for determining that the tool is not attached to the main shaft.
[0011]
According to the tool abnormality detection device configured as described above, it is possible to detect whether or not a tool is attached to the main shaft by rotating the main shaft. For example, if this is detected during machining, a detection time is particularly secured. The tool-free state can be detected without doing so.
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a tool abnormality detection device for detecting an abnormality of the tool of a machine tool that performs machining by attaching a desired tool to a main shaft from a plurality of tools and rotating the main shaft. Inertia detection means for detecting inertia of the rotating spindle based on a torque command signal for driving the spindle motor for rotating the spindle and the rotation speed of the spindle motor in a state where the tool is mounted, and inertia in advance the inertia detected by the inertia detecting means measured tool when attached to the main axis, as a result of comparing the detected inertia by the inertia detecting means of the spindle during rotation, have both inertia is different lever, and characterized in that incorrect tool with a tool determining means for detecting a is attached to the main shaft That.
[0013]
According to the tool abnormality detection device configured as described above, it is possible to detect that an erroneous tool is attached to the spindle (hereinafter referred to as a tool error) by rotating the spindle. If detected, a tool error can be detected without particularly securing a detection time.
[0014]
The present invention described in claim 6 is the tool abnormality detecting device according to any one of
[0015]
According to the tool abnormality detection device configured as described above, the inertia can be detected without providing a special configuration for detecting the inertia.
In addition, what comprised the tool abnormality detection apparatus of Claims 1-6 as a tool abnormality detection method is this invention of Claims 7-12, respectively, and there exists an effect similar to a corresponding tool abnormality detection apparatus, respectively. be able to.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a
[0017]
A block diagram of the
[0018]
FIG. 3 shows a block diagram of the spindle control system. The control unit 51 receives a feedback of an actual speed (or actual acceleration) based on a signal from the encoder E (see FIG. 2) and outputs a torque command to the current amplifier 52 that drives the
[0019]
A flowchart of this process is shown in FIG. This process is started each time machining is performed using the spindle. First, in step (hereinafter simply referred to as S) 100, a rotation command is issued to the spindle. In subsequent S110, the
[0020]
Then, it is determined in S160 whether tool breakage has occurred. Here, J2 is performed determination by examining or not smaller than the J1, it determines whether more specifically J1 is smaller than that Flip multiply the safety factor K to J2. For example, when the
[0021]
The difference in torque command between when the tool breaks and when it does not occur is shown in the graph of FIG. In this figure, the dotted line tcmd is a torque command when a breakage occurs, the alternate long and short dash line amo is the acceleration when a breakage occurs, the solid line tcmd2 is a torque command when no tool abnormality occurs, and the broken line amo2 is when no tool abnormality occurs Is a curve representing each acceleration signal (the horizontal axis is time). It should be noted that the two curves of the alternate long and short dash line amo and the broken line amo2 are almost overlapped as a result of the speed control by the servo loop, and the lowermost curve over the almost entire area of the graph is the overlap of these two curves. . In addition, since the tool is in the same state from
[0022]
It is noted that the acceleration state is up to around
[0023]
According to the
[0024]
Here, the correspondence between the configuration of the present embodiment and the essential requirements of the present invention is shown. The processes of S120 and S150 correspond to the inertia detection means of the present invention, and the processes of S160 and S180 correspond to the tool breakage determination means of the present invention.
As described above, the
[0025]
Moreover, you may make it detect the abnormality of a tool by comparing with the inertia assumed beforehand. This process will be described with reference to the flowchart of FIG. This process is started when the operator operates the
[0026]
J1 is small only lever towards (S230: YES), J1 determines whether larger or not than that Flip multiply safety factor K2 in Ja (S250). If J1 is smaller or the same, the process proceeds to S240, it is determined that an abnormality has occurred in the tool, the process at the time of abnormality is performed, and this process is terminated. Causes of the abnormality detected here include tool breakage, tool fall from the spindle (see FIG. 5 (c). The case where this is detected corresponds to the tool-less determining means of the present invention), tool error (The case where this is detected corresponds to the tool determining means of the present invention). If J1 is larger (S250: YES), that is, if J1 is within the range of Ja * K1 to Ja * K2, the process proceeds to S260 to prepare for the next operation (for example, processing) and perform this process. finish.
[0027]
According to the above process, the abnormality which generate | occur | produced in the tool is detectable before starting a process. When the clamping abnormality shown in FIG. 5 (d) has occurred, the inertia of the tool fluctuates during estimation, so even if it is determined that a clamping abnormality has occurred by detecting this fluctuation. good. 7 is activated by an operation from the operator, it may be performed each time processing is performed. In this way, it is not necessary to secure time for determining tool abnormality.
[0028]
The inertia estimation accuracy can be improved as follows. First, known values (spindle motor inertia Jm, coupling inertia Jc, spindle inertia Js) are set in the machine at the time of shipment from the factory, and the inertia Jk is obtained by Jk = Jm + Jc + Js. If necessary, the tool holder inertia Jh is also added.
[0029]
Next, the dynamic friction torque T1 is calculated from the torque command value Tx at the time of constant low-speed rotation such as when the spindle is oriented, and stored. The viscous friction coefficient Kb is calculated by Kb = (T2−T1) / V2 from the torque command value T2 at the time of rotation at a high constant rotational speed V2, and stored.
[0030]
From the above values, the torque command value T3 during acceleration, the actual acceleration A3, and the actual speed V3, the following equation is established.
Jt + Jk = (T3-T1-Kb * V3) / A3
From this, the tool inertia Jt is estimated. When using the processing of FIG. 4, the following equation is established from the actual acceleration A4 and the actual speed V4, with T4 being the torque command value for deceleration at the time of deceleration: Jt + Jk = (T4 + T1 + Kb * V4) / A4
To estimate tool inertia Jt. In this way, the inertia estimation accuracy can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a
FIG. 2 is a block diagram showing an outline of a
FIG. 3 is a block diagram showing a control system of the
FIG. 4 is a flowchart of a tool abnormality detection process.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of an abnormality that has occurred in the tool.
FIG. 6 is a graph for explaining the principle of finding a tool abnormality by a tool abnormality detection process.
FIG. 7 is a flowchart of a second tool abnormality detection process.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (12)
少なくとも前記工具が取り付けられた状態において、前記主軸を回転させる主軸モータを駆動するトルク指令信号及び前記主軸モータの回転速度に基づいて、回転中の前記主軸のイナーシャを検出するイナーシャ検出手段と、
前記加工の前後に前記イナーシャ検出手段により検出されたイナーシャを比較し、加工後に前記イナーシャ検出手段により検出されたイナーシャが、加工前に前記イナーシャ検出手段により検出されたイナーシャよりも減少していれば、主軸に取り付けられた前記工具に折れが発生したと判定する工具折れ判定手段と、
を備えたことを特徴とする工具異常検出装置。In a tool abnormality detection device for detecting abnormality of the tool of a machine tool that performs machining by rotating a spindle to which a tool is attached,
Inertia detection means for detecting inertia of the rotating spindle based on a torque command signal for driving the spindle motor for rotating the spindle and the rotational speed of the spindle motor at least in a state where the tool is attached;
Wherein comparing the inertia detected by said inertia sensing means before and after the processing, inertia detected by the inertia detecting means after processing, has decreased from inertia detected by the inertia detecting unit before processing lever Tool breakage determining means for determining that the tool attached to the spindle has broken.
A tool abnormality detection device comprising:
前記工具折れ判定手段が、
前記主軸の回転の加速時を前記加工前とし、前記主軸の回転の減速時を前記加工後として、前記イナーシャ検出手段により検出された主軸のイナーシャを比較する
ことを特徴とする工具異常検出装置。In the tool abnormality detection device according to claim 1,
The tool breakage determination means,
And before the processing during acceleration of the rotation of the main shaft, the deceleration of the rotating of the spindle as later the processing, compare Inashi multichemistry spindle detected by the inertia detecting means
Tool abnormality detection device comprising a call.
少なくとも前記工具が取り付けられた状態において、前記主軸を回転させる主軸モータを駆動するトルク指令信号及び前記主軸モータの回転速度に基づいて、回転中の前記主軸のイナーシャを検出するイナーシャ検出手段と、
該イナーシャ検出手段により検出されたイナーシャが、前記主軸の回転中に変動しているときには前記工具のクランプ異常が発生していると判定するクランプ異常判定手段
を備えたことを特徴とする工具異常検出装置。In a tool abnormality detection device for detecting abnormality of the tool of a machine tool that performs machining by rotating a spindle to which a tool is attached,
Inertia detection means for detecting inertia of the rotating spindle based on a torque command signal for driving the spindle motor for rotating the spindle and the rotational speed of the spindle motor at least in a state where the tool is attached;
Clamp abnormality detection means for determining that a clamp abnormality of the tool has occurred when the inertia detected by the inertia detection means fluctuates during rotation of the spindle. apparatus.
少なくとも前記工具が取り付けられた状態において、前記主軸を回転させる主軸モータを駆動するトルク指令信号及び前記主軸モータの回転速度に基づいて、回転中の前記主軸のイナーシャを検出するイナーシャ検出手段と、
該イナーシャ検出手段により検出されたイナーシャが、工具を前記主軸に取り付けていない状態でのイナーシャと略同じときには工具が前記主軸に取り付けられていないと判定する無工具判定手段
を備えたことを特徴とする工具異常検出装置。In a tool abnormality detection device for detecting abnormality of the tool of a machine tool that performs machining by rotating a spindle to which a tool is attached,
Inertia detection means for detecting inertia of the rotating spindle based on a torque command signal for driving the spindle motor for rotating the spindle and the rotational speed of the spindle motor at least in a state where the tool is attached;
When the inertia detected by the inertia detection means is substantially the same as the inertia when no tool is attached to the main shaft, there is provided a toolless determination means that determines that the tool is not attached to the main shaft. Tool abnormality detection device.
少なくとも前記工具が取り付けられた状態において、前記主軸を回転させる主軸モータを駆動するトルク指令信号及び前記主軸モータの回転速度に基づいて、回転中の前記主軸のイナーシャを検出するイナーシャ検出手段と、
予めイナーシャを測定した工具を前記主軸に取り付けた際に前記イナーシャ検出手段により検出されたイナーシャと、主軸を回転中に前記イナーシャ検出手段により検出されたイナーシャとを比較した結果、両イナーシャが異なっていれば、誤った工具が主軸に取り付けられていると検出する工具判定手段
を備えたことを特徴とする工具異常検出装置。In a tool abnormality detection device for detecting an abnormality of the tool of a machine tool that performs machining by attaching a desired tool to a main shaft from a plurality of tools and rotating the main shaft,
Inertia detection means for detecting inertia of the rotating spindle based on a torque command signal for driving the spindle motor for rotating the spindle and the rotational speed of the spindle motor at least in a state where the tool is attached;
Pre inertia and inertia detected by the inertia detecting means of the tool measured when attached to the main axis, as a result of comparing the inertia detected by the inertia detecting means during rotation of the spindle, both inertia If there is a difference, a tool abnormality detection device comprising tool determination means for detecting that an erroneous tool is attached to the spindle.
前記工作機械が、前記主軸の回転速度をサーボにより制御するものである
ことを特徴とする工具異常検出装置。In the tool abnormality detection device according to any one of claims 1 to 5,
It said machine tool, the tool abnormality detecting device, characterized in that the rotational speed of the spindle and controls the servo.
少なくとも前記工具が取り付けられた状態において、前記主軸を回転させる主軸モータを駆動するトルク指令信号及び前記主軸モータの回転速度に基づいて、回転中の前記主軸のイナーシャを検出すると共に、前記加工の前後に検出されたイナーシャを比較し、加工後に検出されたイナーシャが、加工前に検出されたイナーシャよりも減少していれば、前記主軸に取り付けられた工具に折れが発生したと判定することを特徴とする工具異常検出方法。In a tool abnormality detection method for detecting abnormality of the tool of a machine tool that performs machining by rotating a spindle to which a tool is attached,
At least in a state where the tool is mounted, the inertia of the rotating spindle is detected based on a torque command signal for driving the spindle motor that rotates the spindle and the rotation speed of the spindle motor, and before and after the machining. The detected inertia is compared, and if the inertia detected after machining is smaller than the inertia detected before machining, it is determined that the tool attached to the spindle has broken. Tool abnormality detection method.
前記主軸の回転の加速時を前記加工前とし、前記主軸の回転の減速時を前記加工後として、前記イナーシャを比較することを特徴とする工具異常検出方法。In the tool abnormality detection method according to claim 7,
Wherein the time of acceleration of the rotation of the main shaft to the front the process, the deceleration of the rotating of the spindle as later the machining, the tool abnormality detecting method comprising comparing to Rukoto the Inashi catcher.
少なくとも前記工具が取り付けられた状態において、前記主軸を回転させる主軸モータを駆動するトルク指令信号及び前記主軸モータの回転速度に基づいて、前記工具が取り付けられた前記主軸のイナーシャを検出し、その検出したイナーシャが前記主軸の回転中に変動しているときには前記工具のクランプ異常が発生していると判定することを特徴とする工具異常検出方法。In a tool abnormality detection method for detecting abnormality of the tool of a machine tool that performs machining by rotating a spindle to which a tool is attached,
At least in the state where the tool is attached, the inertia of the spindle to which the tool is attached is detected based on the torque command signal for driving the spindle motor that rotates the spindle and the rotational speed of the spindle motor , and the detection A tool abnormality detection method comprising: determining that a clamping abnormality of the tool has occurred when the inertia changed during rotation of the spindle.
少なくとも前記工具が取り付けられた状態において、前記主軸を回転させる主軸モータを駆動するトルク指令信号及び前記主軸モータの回転速度に基づいて、回転中の主軸のイナーシャを検出し、その検出したイナーシャが、工具を前記主軸に取り付けていない状態でのイナーシャと、略同じときには工具が前記主軸に取り付けられていないと判定することを特徴とする工具異常検出方法。In a tool abnormality detection method for detecting abnormality of the tool of a machine tool that performs machining by rotating a spindle to which a tool is attached,
At least in the state where the tool is attached, based on the torque command signal for driving the spindle motor that rotates the spindle and the rotation speed of the spindle motor, the inertia of the rotating spindle is detected, and the detected inertia is tool abnormality detecting method characterized by determining that the inertia in a state where no attaching a tool to the spindle, have not been substantially attached tool is the spindle is at the same time.
少なくとも前記工具が取り付けられた状態において、前記主軸を回転させる主軸モータを駆動するトルク指令信号及び前記主軸モータの回転速度に基づいて、回転中の前記主軸のイナーシャを検出すると共に、その検出したイナーシャを、予めイナーシャを測定した工具を前記主軸に取り付けた際に検出されたイナーシャと比較した結果、両イナーシャが異なっていれば誤った工具が前記主軸に取り付けられていると検出することを特徴とする工具異常検出方法。In a tool abnormality detection method for detecting an abnormality of the tool of a machine tool that performs machining by attaching a desired tool to a spindle from a plurality of tools and rotating the spindle,
At least in the state where the tool is mounted, the inertia of the rotating spindle is detected based on the torque command signal for driving the spindle motor that rotates the spindle and the rotation speed of the spindle motor, and the detected inertia the advance result a tool to measure the inertia and inertia and compared detected when attached to the main shaft, detecting the if both inertia different wrong tool is attached to the main shaft The tool abnormality detection method characterized by these.
前記工作機械が、前記主軸の回転速度をサーボにより制御するものであることを特徴とする工具異常検出方法。In the tool abnormality detection method according to any one of claims 7 to 11,
Tool abnormality detecting method, wherein the machine tool, the rotational speed of the spindle and controls the servo.
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