JP6896196B1 - Numerical control device and learning device - Google Patents

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Abstract

加工プログラム(12)を解析し、工作機械(2)のモータ(4)を制御するための制御条件である運転指令信号を生成する指令生成部(11)と、工作機械(2)の振動の有無を判定する振動判定部(5)と、振動判定部(5)が振動有と判定する場合に、変動区間の間、モータ(4)を第1の変動条件に基づいて制御する駆動制御部(6)と、モータ(4)を第1の変動条件に基づいて制御した時間である実変動時間と、実変動時間のモータ(4)の温度の最大値とが入力され、モータ(4)の温度の最大値がモータ(4)の許容温度以内で工作機械(2)の振動を抑制できる第2の変動条件を推定するよう変動条件モデルを生成する学習部(10)とを備えることを特徴とするものである。The command generator (11) that analyzes the machining program (12) and generates an operation command signal, which is a control condition for controlling the motor (4) of the machine tool (2), and the vibration of the machine tool (2). A drive control unit that controls the motor (4) based on the first fluctuation condition during the fluctuation section when the vibration determination unit (5) for determining the presence or absence and the vibration determination unit (5) determine that vibration is present. (6), the actual fluctuation time which is the time when the motor (4) is controlled based on the first fluctuation condition, and the maximum value of the temperature of the motor (4) in the actual fluctuation time are input, and the motor (4) It is provided with a learning unit (10) that generates a fluctuation condition model so as to estimate a second fluctuation condition in which the maximum value of the temperature of the machine tool (2) can be suppressed within the permissible temperature of the motor (4). It is a feature.

Description

この開示は数値制御装置および学習装置に関するものである。 This disclosure relates to numerical control devices and learning devices.

工作機械は、工具を用いてワークに力またはエネルギーを与えることでワークの加工を行う装置である。工作機械における加工不良の一つにびびり振動と呼ばれる現象がある。これは、工具とワークが接触したときに発生する切削抵抗が原因で工具またはワークまたは工作機械本体の構造物が振動する現象である。びびり振動を抑制する方法として、主軸回転数を変動させる方法が知られている。主軸回転数を変動させることによって、振動の発生が不均一になり、びびり振動の励起を阻害することができる。主軸回転数を変動させるときは、一般的に、変動前の主軸の基準回転速度波形に三角波や正弦波などの周期的な波形を重畳させた波形が設定される。そのため、主軸回転数を変動させるには、重畳する周期的な波形の振幅と周波数の組み合わせを決定しなければならない。以下では、変動のために重畳させる振幅と周波数をそれぞれ変動振幅と変動周波数と呼び、両者の組み合わせを変動条件と呼ぶ。 A machine tool is a device that processes a work by applying force or energy to the work using a tool. One of the processing defects in machine tools is a phenomenon called chatter vibration. This is a phenomenon in which the tool or the structure of the work or machine tool body vibrates due to the cutting resistance generated when the tool and the work come into contact with each other. As a method of suppressing chatter vibration, a method of varying the spindle rotation speed is known. By fluctuating the rotation speed of the spindle, the generation of vibration becomes non-uniform, and the excitation of chatter vibration can be hindered. When the spindle rotation speed is changed, a waveform in which a periodic waveform such as a triangular wave or a sine wave is superimposed on the reference rotation speed waveform of the spindle before the fluctuation is generally set. Therefore, in order to fluctuate the spindle speed, it is necessary to determine the combination of the amplitude and frequency of the overlapping periodic waveforms. In the following, the amplitude and frequency superimposed for fluctuation are referred to as fluctuation amplitude and fluctuation frequency, respectively, and the combination of both is referred to as fluctuation condition.

変動条件を決定した上で工作機械の主軸回転数を変動させる方法として、特許文献1に記載の方法が提案されている。特許文献1に記載の方法は、定格出力をはじめとするモータ駆動に関わる情報を用いるもので、モータ定格出力に対して、主軸回転数の変動のために使用するモータ出力の割合を予め設定することで、当該割合を上限とした変動条件を設定できる。 The method described in Patent Document 1 has been proposed as a method of changing the spindle speed of a machine tool after determining the fluctuation conditions. The method described in Patent Document 1 uses information related to motor drive including the rated output, and presets the ratio of the motor output used for fluctuation of the spindle rotation speed to the rated output of the motor. Therefore, the fluctuation condition with the ratio as the upper limit can be set.

特開2012−130983JP 2012-130983

ここで、モータの温度上昇と、変動条件との関係について説明する。びびり振動の抑制のため主軸モータの主軸回転数の変動を繰り返すと、モータ温度が上昇する。モータ温度の上昇が続くとモータの劣化・故障につながるため、モータに影響を与えない範囲内で運転させなければならない。一方で、びびり振動を抑制するためには、十分な大きさの変動振幅および変動周波数をモータに与える必要があることが知られている。このため、モータ温度の上昇抑制とびびり振動抑制にはトレードオフの関係がある。 Here, the relationship between the temperature rise of the motor and the fluctuation condition will be described. Repeated fluctuations in the spindle speed of the spindle motor to suppress chatter vibration cause the motor temperature to rise. If the motor temperature continues to rise, it will lead to deterioration and failure of the motor, so it must be operated within a range that does not affect the motor. On the other hand, it is known that it is necessary to give a sufficiently large fluctuation amplitude and fluctuation frequency to the motor in order to suppress chatter vibration. Therefore, there is a trade-off relationship between the suppression of the motor temperature rise and the suppression of chatter vibration.

変動条件が同じ場合、変動時間の長短によってモータの温度上昇に差が発生する。主軸回転数を変動させる時間が短い場合には、当該時間が長い場合に比べて、モータ温度の許容値と実際のモータ温度の差に余裕がある。このため、変動振幅と変動周波数を、変動時間が長い場合よりも高い値に設定できる。言い換えると、主軸回転数を変動させる時間が短い場合には、変動時間が長い場合と比べ、びびり振動に対して抑制効果の高い変動条件を設定することができる。しかし、特許文献1に記載の方法は、主軸回転数を変動させる時間を考慮していないので、モータ出力に基づいて変動条件の制限を一意的に設けている。このため、主軸回転数を変動させる時間が短い場合であっても、びびり振動に対する抑制効果が高い変動条件を選択できないという課題があった。 When the fluctuation conditions are the same, the temperature rise of the motor differs depending on the length of the fluctuation time. When the time for changing the spindle speed is short, there is a margin in the difference between the permissible value of the motor temperature and the actual motor temperature as compared with the case where the time is long. Therefore, the fluctuation amplitude and the fluctuation frequency can be set to higher values than when the fluctuation time is long. In other words, when the time for fluctuating the spindle speed is short, it is possible to set a fluctuation condition having a higher suppressing effect on chatter vibration than when the fluctuation time is long. However, since the method described in Patent Document 1 does not consider the time for fluctuating the spindle speed, the limitation of the fluctuation condition is uniquely provided based on the motor output. Therefore, there is a problem that it is not possible to select a fluctuation condition having a high suppression effect on chatter vibration even when the time for fluctuating the spindle speed is short.

そこで、本開示は上記問題に鑑みなされたものであって、モータ温度の許容範囲内であって、びびり振動に対する抑制効果が高い変動条件を重畳させた制御条件でモータを制御することができる数値制御装置を提供することを目的としたものである。 Therefore, the present disclosure has been made in view of the above problems, and is a numerical value capable of controlling the motor under control conditions in which fluctuation conditions that are within the permissible range of the motor temperature and have a high suppression effect on chatter vibration are superimposed. The purpose is to provide a control device.

この開示は、加工プログラムを解析し、工作機械のモータを制御するための制御条件である運転指令信号を生成する指令生成部と、工作機械の振動の有無を判定する振動判定部と、振動判定部が振動有と判定する場合に、変動区間の間、モータを第1の変動条件に基づいて制御する駆動制御部と、モータを第1の変動条件に基づいて制御した時間である実変動時間と、実変動時間のモータの温度の最大値とが入力され、モータの温度の最大値がモータの許容温度以内で工作機械の振動を抑制できる第2の変動条件を推定するよう変動条件モデルを生成する学習部とを備えるものである。 This disclosure includes a command generator that analyzes a machining program and generates an operation command signal, which is a control condition for controlling a machine tool motor, a vibration determination unit that determines the presence or absence of vibration of the machine tool, and a vibration determination. When the unit determines that there is vibration, the drive control unit that controls the motor based on the first fluctuation condition and the actual fluctuation time that is the time that the motor is controlled based on the first fluctuation condition during the fluctuation section. And the maximum value of the motor temperature during the actual fluctuation time are input, and the fluctuation condition model is used to estimate the second fluctuation condition that can suppress the vibration of the machine tool within the maximum value of the motor temperature within the allowable temperature of the motor. It is provided with a learning unit to be generated.

本開示にかかる数値制御装置は、モータ温度の許容範囲内であって、びびり振動を抑制できる最適な変動条件でモータを動作させることができる。 The numerical control device according to the present disclosure can operate the motor under the optimum fluctuation conditions that can suppress chatter vibration within the allowable range of the motor temperature.

実施の形態1にかかる数値制御装置の構成を示すブロック図A block diagram showing a configuration of a numerical control device according to the first embodiment. 実施の形態1にかかる数値制御装置の変動条件モデルおよび学習段階の入出力信号の関係を表す図The figure which shows the relationship between the fluctuation condition model of the numerical control apparatus which concerns on Embodiment 1 and the input / output signal of a learning stage. 実施の形態1にかかる数値制御装置の変動条件モデルおよび推論段階の入出力信号の関係を表す図The figure which shows the relationship between the fluctuation condition model of the numerical control apparatus which concerns on Embodiment 1 and the input / output signal of an inference stage. 実施の形態1にかかる数値制御装置の学習段階のフローチャートFlow chart of the learning stage of the numerical control device according to the first embodiment 実施の形態1にかかる数値制御装置の推測段階のフローチャートFlow chart of the estimation stage of the numerical control device according to the first embodiment 実施の形態1にかかる数値制御装置のハードウェア構成の一例を示す図The figure which shows an example of the hardware configuration of the numerical control device which concerns on Embodiment 1. 変動区間長さの違いによる変動条件設定可能範囲の違いを表す図Diagram showing the difference in the range in which fluctuation conditions can be set due to the difference in the length of the fluctuation section. 変動区間長さの違いによる主軸回転数とモータ温度の違いを表す図Diagram showing the difference between the spindle speed and the motor temperature due to the difference in the fluctuation section length 実施の形態2にかかる数値制御装置の構成を示すブロック図A block diagram showing the configuration of the numerical control device according to the second embodiment. 実施の形態3にかかる数値制御装置の構成を示すブロック図A block diagram showing a configuration of a numerical control device according to a third embodiment.

実施の形態1.
図1は、本開示の実施の形態1にかかる数値制御装置1の構成を示すブロック図である。実施の形態1の数値制御装置1は、外部から与えられた加工プログラム12に基づいて、工作機械2に備えられた主軸モータ4に制御信号を送信し、図示しない工具やワークを相対的に移動させることでワークを加工する。工作機械2には、工作機械2に発生する振動を検出するセンサ3と、工具やワークを相対的に移動させるための主軸モータ4が備えられている。センサ3は、例えば、工作機械2に予め備えられた位置決めのためのエンコーダである。また、別の例として、工作機械2に付加的に備え付けた加速度センサ、力センサ、またはマイクロフォンでも良い。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a numerical control device 1 according to a first embodiment of the present disclosure. The numerical control device 1 of the first embodiment transmits a control signal to the spindle motor 4 provided in the machine tool 2 based on the machining program 12 given from the outside, and relatively moves a tool or a workpiece (not shown). The work is processed by letting it work. The machine tool 2 is provided with a sensor 3 for detecting vibration generated in the machine tool 2 and a spindle motor 4 for relatively moving a tool or a workpiece. The sensor 3 is, for example, an encoder for positioning provided in advance in the machine tool 2. Further, as another example, an acceleration sensor, a force sensor, or a microphone additionally provided in the machine tool 2 may be used.

数値制御装置1は、工作機械2に備えられたセンサ3からセンサ信号を受信する振動判定部5と、加工プログラム12を解析し、運転指令信号を生成する指令生成部11と、指令生成部11から運転指令信号及び変動条件を受信し、主軸モータ4に制御信号を送信する駆動制御部6と、指令生成部11から変動区間信号を受信する温度予測部7と、温度予測部7から継続判定信号及び変動区間長さを受信し、変動条件信号を駆動制御部6へ送信する変動条件設定部8と、変動条件を学習する学習部10と、を備える。 The numerical control device 1 has a vibration determination unit 5 that receives a sensor signal from a sensor 3 provided in the machine tool 2, a command generation unit 11 that analyzes a machining program 12 and generates an operation command signal, and a command generation unit 11. The drive control unit 6 that receives the operation command signal and the fluctuation condition from the main shaft motor 4 and transmits the control signal to the spindle motor 4, the temperature prediction unit 7 that receives the fluctuation section signal from the command generation unit 11, and the temperature prediction unit 7 continuously determine the continuation. It includes a fluctuation condition setting unit 8 that receives a signal and a fluctuation section length and transmits a fluctuation condition signal to the drive control unit 6, and a learning unit 10 that learns the fluctuation condition.

加工プログラム12には、ワークを所定の形状に加工するための加工条件および加工経路が記述されている。ここで、加工条件とは、主軸回転数と、工具のワークに対する相対的な送り速度と、工具のワークに対する切り込み量である。また、加工経路は工具が辿る経路であり時系列データである。さらに、加工プログラム12には、びびり振動が発生した場合に、そのびびり振動を抑制するための変動条件が記述されている。さらに、加工プログラム12には、主軸回転数を変動させる区間を表す指令である変動区間指令が記述されている。変動区間指令は、任意の加工区間に対応する一連の加工ブロックにおいて主軸回転数が変動する区間となるよう記述される。したがって、変動区間中にびびり振動が発生した場合、変動区間が終了するまでモータの変動が継続される。すなわち、変動区間中にびびり振動が発生した場合、変動区間が終了するまでの間、当初の加工条件を変動条件に変更した状態でモータが動作される。 The machining program 12 describes machining conditions and a machining path for machining the work into a predetermined shape. Here, the machining conditions are the spindle speed, the feed rate relative to the work of the tool, and the depth of cut of the tool with respect to the work. The machining path is a path followed by the tool and is time-series data. Further, in the machining program 12, when chatter vibration occurs, fluctuation conditions for suppressing the chatter vibration are described. Further, the machining program 12 describes a variable section command which is a command indicating a section in which the spindle rotation speed is changed. The variable section command is described so as to be a section in which the spindle speed fluctuates in a series of machining blocks corresponding to an arbitrary machining section. Therefore, if chatter vibration occurs during the fluctuation section, the fluctuation of the motor continues until the fluctuation section ends. That is, when chatter vibration occurs during the fluctuation section, the motor is operated in a state where the initial processing conditions are changed to the fluctuation conditions until the fluctuation section ends.

以下では、本実施の形態1の数値制御装置1の各部の動作について説明する。振動判定部5は、工作機械2のセンサ3からセンサ信号を受信し、工作機械2におけるびびり振動の有無を判定し、その判定結果を振動検出信号として駆動制御部6へ送信する。 Hereinafter, the operation of each part of the numerical control device 1 of the first embodiment will be described. The vibration determination unit 5 receives a sensor signal from the sensor 3 of the machine tool 2, determines the presence or absence of chatter vibration in the machine tool 2, and transmits the determination result as a vibration detection signal to the drive control unit 6.

指令生成部11は、加工プログラム12に記述された指令を解析して運転指令信号を生成し、駆動制御部6へ運転指令信号を送信する。運転指令信号は、加工プログラム12に従って、主軸モータ4を制御するための信号である。加えて指令生成部11は、加工プログラム12内の変動区間指令を読み取った場合に、温度予測部7へ変動区間信号を送信し、加工プログラム12に記載されている変動条件を駆動制御部6へ送信する。指令生成部11から送信された変動条件は第1の変動条件である。第1の変動条件は、変動区間の間、運転指令信号に重畳されるモータ制御に関する条件である。変動区間指令は変動区間長さに関する情報であり、加工プログラム12に記述される。変動区間長さは、変動区間指令から導出可能である。 The command generation unit 11 analyzes the command described in the machining program 12, generates an operation command signal, and transmits the operation command signal to the drive control unit 6. The operation command signal is a signal for controlling the spindle motor 4 according to the machining program 12. In addition, when the command generation unit 11 reads the fluctuation section command in the machining program 12, it transmits a fluctuation section signal to the temperature prediction unit 7 and sends the fluctuation conditions described in the machining program 12 to the drive control unit 6. Send. The fluctuation condition transmitted from the command generation unit 11 is the first fluctuation condition. The first fluctuation condition is a condition relating to motor control superimposed on the operation command signal during the fluctuation section. The variable section command is information on the variable section length and is described in the machining program 12. The variable interval length can be derived from the variable interval command.

温度予測部7は、駆動制御部6からモータ温度信号、モータ電流を受信する。さらに、温度予測部7は、指令生成部11から変動区間信号を受信し、モータ温度信号に基づいて変動区間中にモータ変動を継続できるか否かを判定する。温度予測部7は温度判定部である。温度予測部7で行う温度予測は、数式1に基づいて行う。 The temperature prediction unit 7 receives the motor temperature signal and the motor current from the drive control unit 6. Further, the temperature prediction unit 7 receives the fluctuation section signal from the command generation unit 11 and determines whether or not the motor fluctuation can be continued during the fluctuation section based on the motor temperature signal. The temperature prediction unit 7 is a temperature determination unit. The temperature prediction performed by the temperature prediction unit 7 is performed based on the mathematical formula 1.

Figure 0006896196
Figure 0006896196

ここで、nは時刻を示す時系列データの番号であり、Δtはサンプリング周期、Tは温度時定数、τは温度、Rは熱係数、Iはモータを制御する際に必要なモータ電流である。数式1は、モータ電流が発生したときのモータ温度の推移を表す。変動中のモータは速度が周期的に変化するので、加減速を発生させるためのモータ電流も周期的に変化する。したがって、1周期分の変動中のモータ電流と初期モータ温度(変動開始時のモータ温度)を数式1に与えれば、各時刻の温度を導くことができる。温度予測部7が駆動制御部6から受け取るモータ温度信号は、例えば時刻0(時系列データの最初)のモータの温度である。ある時刻(例えば時刻0)のモータの温度がモータ温度信号により指定されることで、温度予測部7は、数式1より各時刻の温度を算出できる。ある時刻のモータ温度は、温度センサにより実際に取得される。 Here, n is the number of time series data indicating the time, Δt is the sampling period, T is the temperature time constant, τ is the temperature, R is the heat coefficient, and I is the motor current required to control the motor. .. Equation 1 represents the transition of the motor temperature when the motor current is generated. Since the speed of the fluctuating motor changes periodically, the motor current for generating acceleration / deceleration also changes periodically. Therefore, if the motor current during fluctuation for one cycle and the initial motor temperature (motor temperature at the start of fluctuation) are given to Equation 1, the temperature at each time can be derived. The motor temperature signal received by the temperature prediction unit 7 from the drive control unit 6 is, for example, the temperature of the motor at time 0 (the first of the time series data). By designating the temperature of the motor at a certain time (for example, time 0) by the motor temperature signal, the temperature prediction unit 7 can calculate the temperature at each time from Equation 1. The motor temperature at a certain time is actually acquired by the temperature sensor.

温度予測部7は、変動区間長さを変動区間信号から算出し、変動区間長さまでの各時刻での温度を算出する。そして、温度予測部7は、算出した温度とあらかじめ設定されたモータ許容温度を比較する。温度予測部7は、変動区間中(ある時刻から変動区間長さを経過するまでの間)のモータ温度を数式1に基づいて算出することで予測し、変動区間中の最大モータ温度がモータ許容温度以下の場合には変動区間中のモータ変動の継続が可能と判定し、そうでない場合には変動区間中のモータ変動の継続が不可と判定する。温度予測部7は、判定した結果である継続判定信号と、変動区間長さを変動条件設定部8に送信する。 The temperature prediction unit 7 calculates the fluctuation section length from the fluctuation section signal, and calculates the temperature at each time up to the fluctuation section length. Then, the temperature prediction unit 7 compares the calculated temperature with the preset allowable motor temperature. The temperature prediction unit 7 predicts the motor temperature during the fluctuation section (from a certain time until the length of the fluctuation section elapses) by calculating based on Equation 1, and the maximum motor temperature during the fluctuation section is the motor tolerance. If the temperature is below the temperature, it is determined that the motor fluctuation in the fluctuation section can be continued, and if not, it is determined that the motor fluctuation in the fluctuation section cannot be continued. The temperature prediction unit 7 transmits the continuation determination signal, which is the result of the determination, and the fluctuation section length to the fluctuation condition setting unit 8.

なお、ここでは、モータ温度を温度予測部7が数式1に従い算出する方式としたが、これに限られない。例えば、他の数式に従い算出してもよい。 In this case, the motor temperature is calculated by the temperature prediction unit 7 according to the mathematical formula 1, but the method is not limited to this. For example, it may be calculated according to another mathematical formula.

また、モータ許容温度とは、主軸モータ4の機械的および電気的な設計仕様に応じて決定される値であり、主軸モータ4に異常を発生させずに主軸モータ4の運転を継続できる上限の温度を表す。モータ許容温度は、数値制御装置1の起動前にあらかじめ数値制御装置1の記憶部に登録されており、温度予測部7が温度算出時に記憶部にモータ許容温度を読みにいく。または、加工プログラム12に、モータ許容温度を記載しておくことにしてもよい。 The allowable motor temperature is a value determined according to the mechanical and electrical design specifications of the spindle motor 4, and is an upper limit capable of continuing the operation of the spindle motor 4 without causing an abnormality in the spindle motor 4. Represents temperature. The allowable motor temperature is registered in the storage unit of the numerical control device 1 in advance before the start of the numerical control device 1, and the temperature prediction unit 7 reads the allowable motor temperature in the storage unit when calculating the temperature. Alternatively, the allowable motor temperature may be described in the machining program 12.

駆動制御部6は、指令生成部11からの運転指令信号により、加工プログラム12に基づいて主軸モータ4を制御する。駆動制御部6は振動判定部5から振動検出信号を受信し、びびり振動が発生していると振動判定部5で判定されている場合には、指令生成部11から送信された変動条件、または、変動条件設定部8から送信された変動条件(以降、第2の変動条件と呼ぶ)に従って、主軸回転数を変動させ、これを変動区間が終了するまで継続する。変動条件設定部8から変動条件信号が入力されると、駆動制御部6は、変動条件を加工プログラム12に記述された条件から、変動条件設定部8で設定された第2の変動条件に変更する。第2の変動条件は、加工プログラム12に記述された条件とは異なる変動条件である。 The drive control unit 6 controls the spindle motor 4 based on the machining program 12 by the operation command signal from the command generation unit 11. The drive control unit 6 receives a vibration detection signal from the vibration determination unit 5, and when the vibration determination unit 5 determines that chatter vibration has occurred, the fluctuation condition transmitted from the command generation unit 11 or the fluctuation condition , The spindle rotation speed is changed according to the fluctuation condition (hereinafter referred to as the second fluctuation condition) transmitted from the fluctuation condition setting unit 8, and this is continued until the fluctuation section ends. When the fluctuation condition signal is input from the fluctuation condition setting unit 8, the drive control unit 6 changes the fluctuation condition from the condition described in the machining program 12 to the second fluctuation condition set by the fluctuation condition setting unit 8. To do. The second variable condition is a variable condition different from the condition described in the machining program 12.

加えて、駆動制御部6は、学習データ信号を学習部10に出力し、推論データ信号を変動条件設定部8に出力する。学習データ信号は後述の変動条件モデル9を構築するためのデータ信号であり、推論データ信号は後述の変動条件モデル9から変動条件を算出するためのデータ信号である。学習データは、加工条件情報とモータ仕様情報とモータ状態情報と変動時間情報と変動条件情報から構成されるデータである。推論データは、加工条件情報とモータ仕様情報とモータ状態情報とから構成されるデータである。 In addition, the drive control unit 6 outputs the learning data signal to the learning unit 10 and outputs the inference data signal to the fluctuation condition setting unit 8. The learning data signal is a data signal for constructing the fluctuation condition model 9 described later, and the inference data signal is a data signal for calculating the fluctuation condition from the fluctuation condition model 9 described later. The learning data is data composed of machining condition information, motor specification information, motor state information, fluctuation time information, and fluctuation condition information. The inference data is data composed of machining condition information, motor specification information, and motor state information.

変動条件設定部8は、温度予測部7から継続判定信号および変動区間長さを受信し、駆動制御部6から推論データ信号を受信する。温度予測部7で変動区間中のモータ変動が不可と判定された場合には、変動条件設定部8は、変動区間長さと、推論データ信号とを学習部10が生成した変動条件モデル9に入力することで、変動区間長さと、推論データ信号とから推論される第2の変動条件を出力することができる。第2の変動条件は、変動区間中のモータ変動が可となる条件、すなわち、変動区間中、モータの許容温度の範囲内でモータのびびり振動を抑制するために、加工プログラムに記載された変動区間外のモータ動作条件に重畳される条件である。第2の変動条件は、変動条件信号として変動条件設定部8により駆動制御部6へ出力される。 The fluctuation condition setting unit 8 receives the continuation determination signal and the fluctuation section length from the temperature prediction unit 7, and receives the inference data signal from the drive control unit 6. When the temperature prediction unit 7 determines that the motor fluctuation during the fluctuation section is impossible, the fluctuation condition setting unit 8 inputs the fluctuation section length and the inference data signal into the fluctuation condition model 9 generated by the learning unit 10. By doing so, it is possible to output the second fluctuation condition inferred from the fluctuation interval length and the inference data signal. The second fluctuation condition is a condition in which the motor can fluctuate during the fluctuation section, that is, the fluctuation described in the machining program in order to suppress the chatter vibration of the motor within the allowable temperature range of the motor during the fluctuation section. It is a condition superimposed on the motor operating condition outside the section. The second fluctuation condition is output to the drive control unit 6 by the fluctuation condition setting unit 8 as a fluctuation condition signal.

学習部10が用いる学習アルゴリズムは教師あり学習、強化学習等の公知のアルゴリズムを用いることができる。一例として、教師あり学習手法であるニューラルネットワークを適用することができる。 As the learning algorithm used by the learning unit 10, known algorithms such as supervised learning and reinforcement learning can be used. As an example, a neural network, which is a supervised learning method, can be applied.

ここで、変動条件モデル9と、当該モデルの入出力に使用する学習データと推論データ、および変動時間情報の詳細について説明する。変動条件モデル9は図2、図3に示すニューラルネットワークである。図2は、学習部10が学習データを用いて変動条件モデル9を学習する際の変動条件モデル9の入出力関係を表し、図3は、変動条件設定部8が推論データと変動区間長さを用いて変動条件を設定する際の変動条件モデル9の入出力関係を表す。ニューラルネットワークは、1以上のノードからなる入力層、1以上のノードからなる中間層(隠れ層)、および1以上のノードからなる出力層で構成される。中間層の数は、1層または2層以上でもよい。 Here, the fluctuation condition model 9, the learning data and the inference data used for the input / output of the model, and the fluctuation time information will be described in detail. The fluctuation condition model 9 is the neural network shown in FIGS. 2 and 3. FIG. 2 shows the input / output relationship of the fluctuation condition model 9 when the learning unit 10 learns the fluctuation condition model 9 using the learning data, and FIG. 3 shows the inference data and the fluctuation section length of the fluctuation condition setting unit 8 in FIG. Represents the input / output relationship of the fluctuation condition model 9 when setting the fluctuation condition using. A neural network is composed of an input layer composed of one or more nodes, an intermediate layer (hidden layer) composed of one or more nodes, and an output layer composed of one or more nodes. The number of intermediate layers may be one layer or two or more layers.

学習部10で学習する場合の変動条件モデル9の入出力関係を、図2を用いながら説明する。図2において、変動条件モデル9の入力は、加工条件情報を表す工具番号とワーク番号と主軸回転数と送り速度と切り込み量と、モータ仕様情報を表すモータ型番と温度時定数と、モータ状態情報を表す最大モータ温度と、変動時間情報を表す実変動時間である。ここで、加工条件情報である主軸回転数と送り速度と切り込み量には、びびり振動が発生していないときに取得された値が与えられる。なお、主軸回転数および送り速度には、変動波形を重畳する前の一定速度状態のときの値が与えられる。 The input / output relationship of the variable condition model 9 in the case of learning by the learning unit 10 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the input of the variable condition model 9 is the tool number and the work number representing the machining condition information, the spindle speed, the feed rate and the depth of cut, the motor model number and the temperature time constant representing the motor specification information, and the motor state information. The maximum motor temperature representing the above and the actual fluctuation time representing the fluctuation time information. Here, the values acquired when chatter vibration does not occur are given to the spindle rotation speed, the feed rate, and the depth of cut, which are the machining condition information. The spindle speed and feed rate are given values in a constant speed state before superimposing the fluctuating waveform.

モータ仕様情報であるモータ型番と温度時定数は加工プログラム12によらないモータ固有の情報が与えられる。モータ状態情報である最大モータ温度には、主軸モータ4が変動している間のモータ温度の最大値が与えられる。変動時間情報である実変動時間には、主軸モータ4が変動を継続した実際の時間が用いられる。変動条件設定部8では、継続判定信号から継続可の信号が出力される時間長を算出することで、実変動時間を算出する。 The motor model number and temperature time constant, which are the motor specification information, are given information specific to the motor regardless of the machining program 12. The maximum motor temperature, which is the motor state information, is given the maximum value of the motor temperature while the spindle motor 4 is fluctuating. For the actual fluctuation time, which is the fluctuation time information, the actual time during which the spindle motor 4 continues to fluctuate is used. The fluctuation condition setting unit 8 calculates the actual fluctuation time by calculating the time length at which the continuation possible signal is output from the continuation determination signal.

また、図2において、変動条件モデル9の出力は、変動条件情報である変動振幅と変動周波数である。さらに、図2では学習のための教師信号が存在し、学習データに含まれる変動振幅と変動周波数が変動条件モデル9に与えられる。学習部10は変動条件モデル9の出力と学習データに含まれる教師信号とを比較し、誤差逆伝播法等の公知の方法によって変動条件モデル内部の重み係数を最適化する。学習部10が上記の学習データを用いて変動条件モデル9の学習処理を行うことによって、ある加工条件とモータ仕様の組み合わせでびびり振動が発生した場合に、そのびびり振動を抑制することができる変動条件とその変動条件に対応するモータ状態と変動時間の関係が変動条件モデル9内に構築できる。 Further, in FIG. 2, the output of the fluctuation condition model 9 is the fluctuation amplitude and the fluctuation frequency, which are the fluctuation condition information. Further, in FIG. 2, there is a teacher signal for learning, and the fluctuation amplitude and the fluctuation frequency included in the learning data are given to the fluctuation condition model 9. The learning unit 10 compares the output of the fluctuation condition model 9 with the teacher signal included in the learning data, and optimizes the weighting coefficient inside the fluctuation condition model by a known method such as an error back propagation method. When the learning unit 10 performs the learning process of the fluctuation condition model 9 using the above learning data, chatter vibration can be suppressed when chatter vibration occurs under a combination of a certain processing condition and the motor specifications. The relationship between the condition and the motor state and the fluctuation time corresponding to the fluctuation condition can be constructed in the fluctuation condition model 9.

次に、変動条件設定部8で、第2の変動条件を算出する場合の変動条件モデル9の入出力関係を、図3を用いながら説明する。図3において、変動条件モデル9の入力の一部は、図2と同じく加工条件情報を表す工具番号とワーク番号と主軸回転数と送り速度と切り込み量と、モータ仕様情報を表すモータ型番と温度時定数である。その他の入力は図2の場合と異なり、モータ状態情報としてモータ許容温度を入力し、変動時間情報として変動区間長さを入力する。変動区間長さとは、加工プログラム12に記述された変動区間指令により主軸回転数を変動させる時間の長さである。変動区間長さは、変動条件設定部8で算出され、変動区間信号に含まれる加工プログラム12中の送り速度と加工経路から算出できる。 Next, the input / output relationship of the fluctuation condition model 9 when the fluctuation condition setting unit 8 calculates the second fluctuation condition will be described with reference to FIG. In FIG. 3, a part of the input of the variable condition model 9 is the tool number and the work number representing the machining condition information, the spindle rotation speed, the feed rate and the depth of cut, and the motor model number and the temperature representing the motor specification information as in FIG. It is a time constant. Other inputs are different from the case of FIG. 2, in which the motor allowable temperature is input as the motor state information and the fluctuation section length is input as the fluctuation time information. The fluctuating section length is the length of time for fluctuating the spindle rotation speed by the fluctuating section command described in the machining program 12. The fluctuation section length is calculated by the fluctuation condition setting unit 8, and can be calculated from the feed rate and the machining path in the machining program 12 included in the fluctuation section signal.

また、図3において、変動条件モデル9の出力は、図2と同じく変動条件情報である。なお、変動条件設定部8の処理において学習は行わないので、図2で存在した教師信号は存在しない。また、ここでは変動区間長さは、変動区間信号に含まれる加工プログラム12中の送り速度と加工経路から算出しているが、この方法に限られない。例えば、指令生成部11で変動区間長さを求め、変動区間信号として変動区間長さを温度予測部7および変動条件設定部8に送信するようにしてもよい。 Further, in FIG. 3, the output of the fluctuation condition model 9 is the fluctuation condition information as in FIG. Since learning is not performed in the processing of the variable condition setting unit 8, the teacher signal existing in FIG. 2 does not exist. Further, here, the fluctuating section length is calculated from the feed rate and the machining path in the machining program 12 included in the fluctuating section signal, but the method is not limited to this method. For example, the command generation unit 11 may obtain the fluctuation section length and transmit the fluctuation section length as a fluctuation section signal to the temperature prediction unit 7 and the fluctuation condition setting unit 8.

変動条件設定部8が駆動制御部6から受け取った推論データと、温度予測部7から受け取った変動区間長さとを用いて変動条件モデル9の推論処理を行うことによって、びびり振動が発生している加工条件とモータ仕様の組み合わせに対して、加工プログラム12で記述されている変動区間内にモータ許容温度を超えない第2の変動条件を算出することができる。 Chatter vibration is generated by performing the inference processing of the fluctuation condition model 9 using the inference data received from the drive control unit 6 by the fluctuation condition setting unit 8 and the fluctuation section length received from the temperature prediction unit 7. For the combination of the machining conditions and the motor specifications, it is possible to calculate the second fluctuation condition that does not exceed the motor allowable temperature within the fluctuation section described in the machining program 12.

以上に述べた実施の形態1の数値制御装置1の処理フローを、図4、図5を用いて説明する。図4は、変動条件モデル9を構築するために、学習部10で実施される学習段階の処理フローであり、図5は変動条件設定部8で実施され、生成した変動条件モデル9を用いる推論段階の処理フローである。図4、図5で同じ処理の箇所は同じ番号を振っている。数値制御装置1は、変動条件モデル9の学習完了前は図4の処理フローを実行し、変動条件モデル9の学習完了後は図5の処理フローを実行する。以下、図4を用いて学習段階の処理フローについて説明する。数値制御装置1は、次に述べる処理を種々の加工プログラム12に対して実行することで、変動条件モデル9を生成する。 The processing flow of the numerical control device 1 of the first embodiment described above will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a processing flow of the learning stage executed by the learning unit 10 in order to construct the variation condition model 9, and FIG. 5 is an inference performed by the variation condition setting unit 8 and using the generated variation condition model 9. It is a step processing flow. In FIGS. 4 and 5, the same processing points are assigned the same numbers. The numerical control device 1 executes the processing flow of FIG. 4 before the learning of the variable condition model 9 is completed, and executes the processing flow of FIG. 5 after the learning of the variable condition model 9 is completed. Hereinafter, the processing flow at the learning stage will be described with reference to FIG. The numerical control device 1 generates the variable condition model 9 by executing the following processes for various machining programs 12.

ステップS111では、振動判定部5がセンサ3からセンサ信号を受信し、工作機械2のびびり振動の有無を判定し、判定結果である振動検出信号を駆動制御部6へ送信する。ここで振動判定部5が行う判定は、公知の方法を用いてよい。例えば、所定の時間領域における振動振幅が判定しきい値を超えた場合にびびり振動が発生したと判定する。また別の例として、所定の周波数領域における最大ピークの成分が判定しきい値を超えた場合にびびり振動が発生したと判定してもよい。びびり振動が発生していない場合は、本フローを終了し、びびり振動が発生した場合、S112に進む。 In step S111, the vibration determination unit 5 receives the sensor signal from the sensor 3, determines the presence or absence of chatter vibration of the machine tool 2, and transmits the vibration detection signal, which is the determination result, to the drive control unit 6. Here, a known method may be used for the determination performed by the vibration determination unit 5. For example, it is determined that chatter vibration has occurred when the vibration amplitude in a predetermined time region exceeds the determination threshold value. As another example, it may be determined that chatter vibration has occurred when the component of the maximum peak in a predetermined frequency region exceeds the determination threshold value. If chatter vibration does not occur, this flow ends, and if chatter vibration occurs, the process proceeds to S112.

ステップS112では、駆動制御部6が指令生成部11から受信した変動条件を用いて、主軸モータ4の主軸回転数を変動させる。主軸モータ4の主軸回転数は、主軸モータ4の制御条件である。すなわち、駆動制御部6は主軸モータ4の制御条件を変動させる。ステップS113では、学習部10が、駆動制御部6から送信される学習データ信号を収集し、変動条件モデルを構築する。学習部10が収集する学習データ信号は、びびり振動が発生していないと判定されているときの加工条件情報と、モータ仕様情報と、数式1により予測されたモータ温度がモータ許容温度以下でありびびり振動の抑制が成功しているときの変動条件情報と、その変動条件を加工条件に重畳させている間のモータ状態情報と、その変動条件を継続した実変動時間である変動時間情報である。学習部10は、学習データ信号を収集し、その信号から抽出したデータを用いて変動条件モデル9の入出力関係を学習する。 In step S112, the drive control unit 6 changes the spindle speed of the spindle motor 4 by using the fluctuation condition received from the command generation unit 11. The spindle speed of the spindle motor 4 is a control condition of the spindle motor 4. That is, the drive control unit 6 changes the control conditions of the spindle motor 4. In step S113, the learning unit 10 collects the learning data signal transmitted from the drive control unit 6 and builds a fluctuation condition model. The learning data signal collected by the learning unit 10 includes processing condition information when it is determined that chatter vibration has not occurred, motor specification information, and the motor temperature predicted by Equation 1 is equal to or lower than the motor allowable temperature. The fluctuation condition information when the chatter vibration is successfully suppressed, the motor state information while the fluctuation condition is superimposed on the machining condition, and the fluctuation time information which is the actual fluctuation time in which the fluctuation condition is continued. .. The learning unit 10 collects the learning data signal and learns the input / output relationship of the fluctuation condition model 9 using the data extracted from the signal.

ステップS114では、学習部10が、収集した学習データから変動条件モデル9を生成する。学習部10は、駆動制御部6から学習データ信号を受信し、加工条件情報とモータ仕様情報とモータ状態情報と変動時間情報の組み合わせに基づいて、モータ温度がモータ許容温度以下でびびり振動を抑制できる変動条件を学習し、その学習結果として、変動条件モデル9を生成する。ここで、学習データ信号は、加工条件情報、モータ仕様情報、モータ状態情報、変動時間情報及び変動条件情報を互いに関連づけたデータである。誤差逆伝播法等の公知の方法により、モータ状態情報とモータ仕様情報と変動区間長さから変動条件を生成できるように入出力関係を学習する。 In step S114, the learning unit 10 generates the fluctuation condition model 9 from the collected learning data. The learning unit 10 receives a learning data signal from the drive control unit 6, and suppresses chatter vibration when the motor temperature is equal to or lower than the motor allowable temperature based on the combination of processing condition information, motor specification information, motor state information, and fluctuation time information. The variable conditions that can be created are learned, and the variable condition model 9 is generated as the learning result. Here, the learning data signal is data in which machining condition information, motor specification information, motor state information, fluctuation time information, and fluctuation condition information are associated with each other. The input / output relationship is learned so that the fluctuation condition can be generated from the motor state information, the motor specification information, and the fluctuation section length by a known method such as the error back propagation method.

なお、本実施の形態において学習部10は、数値制御装置1の内部に備えられ、変動条件を学習するために使用されるが、例えば、数値制御装置1とは別の外部装置としてネットワークを介して数値制御装置1に接続されてもよい。さらに、学習部10はクラウドサーバ上に存在していてもよい。また、変動条件設定部8は、数値制御装置1の学習部10で学習した変動条件モデル9を用いて第2の変動条件を出力するものとして説明したが、数値制御装置1の外部からネットワークを介して変動条件モデル9を取得し、その変動条件モデル9に基づいて第2の変動条件を出力するようにしてもよい。 In the present embodiment, the learning unit 10 is provided inside the numerical control device 1 and is used for learning variable conditions. For example, the learning unit 10 is used as an external device separate from the numerical control device 1 via a network. It may be connected to the numerical control device 1. Further, the learning unit 10 may exist on the cloud server. Further, although the fluctuation condition setting unit 8 has been described as outputting the second fluctuation condition using the fluctuation condition model 9 learned by the learning unit 10 of the numerical control device 1, the network is connected from the outside of the numerical control device 1. The fluctuation condition model 9 may be acquired through the system, and the second fluctuation condition may be output based on the fluctuation condition model 9.

図5を用いて推論段階の処理フローについて、以下の通り説明する。ステップS111、S112、S115は、図4と同様である。ステップS123では、温度予測部7において、変動区間長さを算出し、数式1を用いて、主軸モータ4の変動が変動区間内で継続できるかを判定する。すなわち、数式1を用いて予測したモータ温度が、モータ許容温度以内であるかを判定する。変動区間内の変動の継続が可能であると判定した場合、すなわち、変動区間内における予測モータ温度がモータ許容温度以内であった場合、ステップS115へ進む。そうでない場合、すなわち、変動区間内における予測モータ温度がモータ許容温度を超える場合、ステップS124へ進む。 The processing flow at the inference stage will be described below with reference to FIG. Steps S111, S112, and S115 are the same as in FIG. In step S123, the temperature prediction unit 7 calculates the fluctuation section length, and uses Equation 1 to determine whether the fluctuation of the spindle motor 4 can be continued within the fluctuation section. That is, it is determined whether or not the motor temperature predicted by using Equation 1 is within the allowable motor temperature. If it is determined that the fluctuation within the fluctuation section can be continued, that is, if the predicted motor temperature within the fluctuation section is within the allowable motor temperature, the process proceeds to step S115. If this is not the case, that is, if the predicted motor temperature in the fluctuation section exceeds the motor allowable temperature, the process proceeds to step S124.

ステップS124では、変動条件設定部8が、学習部10で生成された変動条件モデル9を用いて学習データ信号から第2の変動条件を算出する。変動条件モデル9では、学習部10による学習が完了した入出力関係が構築されている。変動条件設定部8は、変動条件モデル9に推論データと、変動時間情報とを与えることで、当該推論データに対応する変動条件を算出する。変動条件設定部8は、びびり振動が発生していると判定されているときの加工条件情報と、モータ仕様情報と、モータ許容温度を表すモータ状態情報とを、推論データ信号として駆動制御部から取得する。算出後の変動条件が第2の変動条件である。変動条件設定部8は第2の変動条件を駆動制御部6に送信する。駆動制御部6は、この変動条件を変動前の回転速度波形に重畳させることで、主軸モータ4の主軸回転数を変動させる。ステップS115では、駆動制御部6は、変動区間終了時に主軸モータ4の変動を終了する。 In step S124, the fluctuation condition setting unit 8 calculates the second fluctuation condition from the learning data signal using the fluctuation condition model 9 generated by the learning unit 10. In the variable condition model 9, the input / output relationship in which the learning by the learning unit 10 is completed is constructed. The fluctuation condition setting unit 8 calculates the fluctuation condition corresponding to the inference data by giving the inference data and the fluctuation time information to the fluctuation condition model 9. The fluctuation condition setting unit 8 receives processing condition information when it is determined that chatter vibration is occurring, motor specification information, and motor state information indicating the allowable motor temperature from the drive control unit as inference data signals. get. The calculated fluctuation condition is the second fluctuation condition. The fluctuation condition setting unit 8 transmits the second fluctuation condition to the drive control unit 6. The drive control unit 6 fluctuates the spindle rotation speed of the spindle motor 4 by superimposing this fluctuation condition on the rotation speed waveform before the fluctuation. In step S115, the drive control unit 6 ends the fluctuation of the spindle motor 4 at the end of the fluctuation section.

図6は、実施の形態1にかかる数値制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図6に示すように、数値制御装置1は、プロセッサ101と、メモリ102と、インタフェース回路103とを備えるコンピュータを含む。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the numerical control device according to the first embodiment. As shown in FIG. 6, the numerical control device 1 includes a computer including a processor 101, a memory 102, and an interface circuit 103.

プロセッサ101、メモリ102、およびインタフェース回路103は、例えば、バス104によって互いに情報の送受信が可能である。変動条件モデル9は、メモリ102に格納される。駆動制御部6は、インタフェース回路103で実現される。プロセッサ101は、メモリ102に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、振動判定部5、温度予測部7、変動条件設定部8、学習部10、指令生成部11などの機能を実行する。プロセッサ101は、例えば、処理回路の一例であり、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、およびシステムLSI(Large
Scale Integration)のうち一つ以上を含む。
The processor 101, the memory 102, and the interface circuit 103 can send and receive information to and from each other by, for example, the bus 104. The variation condition model 9 is stored in the memory 102. The drive control unit 6 is realized by the interface circuit 103. The processor 101 executes functions such as a vibration determination unit 5, a temperature prediction unit 7, a fluctuation condition setting unit 8, a learning unit 10, and a command generation unit 11 by reading and executing a program stored in the memory 102. The processor 101 is, for example, an example of a processing circuit, and is a CPU (Central Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), and a system LSI (Large).
Includes one or more of Scale Integration).

メモリ102は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、およびEEPROM(登録商標)(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)のうち一つ以上を含む。また、メモリ102は、コンピュータが読み取り可能なプログラムが記録された記録媒体を含む。かかる記録媒体は、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルメモリ、光ディスク、コンパクトディスク、およびDVD(Digital Versatile Disc)のうち一つ以上を含む。なお、数値制御装置1は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)およびFPGA(Field
Programmable Gate Array)などの集積回路を含んでいてもよい。
The memory 102 includes one or more of RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), and EEPROM (registered trademark) (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). Including. The memory 102 also includes a recording medium on which a computer-readable program is recorded. Such recording media include one or more of non-volatile or volatile semiconductor memories, magnetic disks, flexible memories, optical disks, compact discs, and DVDs (Digital Versatile Discs). The numerical control device 1 includes an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) and an FPGA (Field).
It may include integrated circuits such as Programmable Gate Array).

一般的に、びびり振動を抑制するには、変動振幅と変動周波数をそれぞれ十分に高くする必要がある。しかし、変動振幅と変動周波数が高すぎる場合には、加減速によるモータの負荷が上昇しモータが過熱状態になるので、モータにとって正常な運転を維持できない。ここで、変動区間の長短と変動条件の設定可能範囲とモータ温度上昇傾向の関係について、図7および図8を用いて説明する。図7は、変動区間長さの違いによる変動条件設定可能範囲の違いを表す図である。図7(a)は変動区間が長い場合に設定可能な変動条件の範囲であり、図7(b)は変動区間が短い場合に設定可能な変動条件の範囲である。両図において、変動条件設定可能範囲外の変動条件を与えると、モータへの負荷が高くなるのでモータが過熱状態に陥ることを表す。図7(a)の変動区間が長い場合の変動条件設定可能範囲aと比べて、図7(b)の変動区間が短い場合の変動条件設定範囲bは広い。これは、変動区間が短いとモータ温度が上昇する時間も短いので、変動区間が長い図7(a)の場合に比べて、よりモータ負荷の高い変動条件が設定できるためである。 Generally, in order to suppress chatter vibration, it is necessary to raise the fluctuation amplitude and the fluctuation frequency sufficiently. However, if the fluctuation amplitude and the fluctuation frequency are too high, the load on the motor due to acceleration / deceleration increases and the motor becomes overheated, so that normal operation cannot be maintained for the motor. Here, the relationship between the length of the fluctuation section, the settable range of the fluctuation condition, and the tendency of the motor temperature to rise will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a diagram showing a difference in the range in which the fluctuation condition can be set due to the difference in the length of the fluctuation section. FIG. 7A is a range of fluctuation conditions that can be set when the fluctuation section is long, and FIG. 7B is a range of fluctuation conditions that can be set when the fluctuation section is short. In both figures, if a fluctuation condition outside the variable condition settable range is given, the load on the motor increases, and the motor falls into an overheated state. The fluctuation condition setting range b when the fluctuation section of FIG. 7B is short is wider than the fluctuation condition setting range a when the fluctuation section of FIG. 7A is long. This is because when the fluctuation section is short, the time for the motor temperature to rise is also short, so that the fluctuation condition with a higher motor load can be set as compared with the case of FIG. 7A in which the fluctuation section is long.

図7に示す変動条件aおよび変動条件bの条件で主軸回転数が変動した場合のモータ温度の上昇傾向の違いを、図8を用いて説明する。図8(a)は変動区間が長い場合に変動条件aで主軸回転数が変動したときの主軸回転数とモータ温度であり、図8(b)は変動区間が短い場合に変動条件bで主軸回転数が変動したときの主軸回転数とモータ温度である。両図とも、びびり振動検知時刻から変動区間終了時刻の間に主軸回転数が変動している。図8(a)では実変動区間が長いので温度上昇が緩やかな変動条件となっており、図8(b)では実変動区間が短いので温度上昇が急な変動条件となっている。このように、数値制御装置1は、モータが過熱状態にならない範囲でびびり振動を抑制したときの学習データを収集し、変動条件モデル9を構築するので、推論データを用いてモータ温度の許容範囲内である変動条件設定可能範囲内の変動条件を算出することができる。 The difference in the upward tendency of the motor temperature when the spindle speed fluctuates under the fluctuation condition a and the fluctuation condition b shown in FIG. 7 will be described with reference to FIG. FIG. 8A shows the spindle speed and the motor temperature when the spindle speed fluctuates under the fluctuation condition a when the fluctuation section is long, and FIG. 8B shows the spindle under the fluctuation condition b when the fluctuation section is short. It is the spindle speed and the motor temperature when the rotation speed fluctuates. In both figures, the spindle speed fluctuates between the chatter vibration detection time and the end time of the fluctuation section. In FIG. 8A, since the actual fluctuation section is long, the temperature rise is a gradual fluctuation condition, and in FIG. 8B, the actual fluctuation section is short, so that the temperature rise is a steep fluctuation condition. In this way, the numerical control device 1 collects the learning data when the chatter vibration is suppressed within the range where the motor does not become overheated, and constructs the fluctuation condition model 9. Therefore, the allowable range of the motor temperature is used by using the inference data. It is possible to calculate the fluctuation condition within the variable condition settable range.

以上説明したように、本実施の形態1の数値制御装置1は、工作機械2にびびり振動が発生した場合に、これを検知して加工プログラム12に記述された変動条件で主軸モータ4を変動させ、変動条件を学習する。さらに、モータ温度に基づいて変動区間内に主軸モータ4の変動が継続できるか否かを判定し、継続ができないと判定した場合には、学習によって構築した変動条件モデル9から算出した、最大モータ温度がモータ許容温度に入るような第2の変動条件に変更する。このため、本実施の形態1の数値制御装置1は、主軸モータ4が過熱状態になることなく、びびり振動抑制に効果的な第2の変動条件へ自動的に変更することができるという効果を奏する。 As described above, the numerical control device 1 of the first embodiment detects chatter vibration in the machine tool 2 and fluctuates the spindle motor 4 under the fluctuation conditions described in the machining program 12. Let them learn the fluctuation conditions. Further, it is determined whether or not the fluctuation of the spindle motor 4 can be continued within the fluctuation section based on the motor temperature, and if it is determined that the fluctuation cannot be continued, the maximum motor calculated from the fluctuation condition model 9 constructed by learning. Change to the second fluctuation condition so that the temperature falls within the allowable motor temperature. Therefore, the numerical control device 1 of the first embodiment has the effect that the spindle motor 4 can be automatically changed to the second fluctuation condition effective for suppressing chatter vibration without becoming overheated. Play.

数値制御装置1は、学習時にはモータ状態情報に最大モータ温度を用いて学習し、推論時にはモータ状態情報にモータ許容温度を用いて推論する。これによって、数値制御装置1は、推論時に変動条件モデル9から、モータ温度が変動中にモータ許容温度を超えない変動条件を算出し、その変動条件でモータを変動させることができる。この変動条件は、モータ状態情報以外に加工条件情報とモータ仕様情報と変動時間情報から算出される。 The numerical control device 1 learns by using the maximum motor temperature for the motor state information at the time of learning, and infers using the motor allowable temperature for the motor state information at the time of inference. As a result, the numerical control device 1 can calculate a fluctuation condition in which the motor temperature does not exceed the allowable motor temperature during the fluctuation from the fluctuation condition model 9 at the time of inference, and can fluctuate the motor under the fluctuation condition. This fluctuation condition is calculated from the machining condition information, the motor specification information, and the fluctuation time information in addition to the motor state information.

このため、加工プログラム12に記述された主軸モータ4の指令内容によらず、モータの仕様に応じて、変動区間内で振動を抑制できる変動条件を自動的に算出することができる。この結果、数値制御装置1は、変動区間が短い場合にはモータ温度が上昇しやすい負荷の高い変動条件でモータを制御し、変動区間が長い場合にはモータ温度が上昇しにくい負荷の低い変動条件でモータを制御することができる。すなわち、数値制御装置1は、変動区間長さに応じた適切な負荷の変動条件でびびり振動を抑制できるという効果を奏する。 Therefore, regardless of the command content of the spindle motor 4 described in the machining program 12, it is possible to automatically calculate the fluctuation conditions that can suppress the vibration within the fluctuation section according to the specifications of the motor. As a result, the numerical control device 1 controls the motor under a high load fluctuation condition in which the motor temperature tends to rise when the fluctuation section is short, and a low load fluctuation in which the motor temperature does not easily rise when the fluctuation section is long. The motor can be controlled under the conditions. That is, the numerical control device 1 has an effect that chatter vibration can be suppressed under appropriate load fluctuation conditions according to the fluctuation section length.

また、本実施の形態1で数値制御装置1は、1つの主軸モータに対して変動波形を重畳する指令を生成するが、主軸と送り軸両方の回転数を変動させる場合であっても同様の効果を奏することができる。また、本実施の形態1で数値制御装置1は、1つのセンサ3に対して振動判定を行う構成だったが、2つ以上のセンサ3であっても同様の構成で処理を行うことができる。工作機械2に2つ以上のセンサ3が設定されている場合には、少なくとも1つのセンサ3の出力値が判定しきい値を超えた場合に振動発生ありと判定すればよい。 Further, in the first embodiment, the numerical control device 1 generates a command for superimposing a fluctuation waveform on one spindle motor, but the same applies even when the rotation speeds of both the spindle and the feed shaft are varied. It can be effective. Further, in the first embodiment, the numerical control device 1 has a configuration in which vibration determination is performed on one sensor 3, but even two or more sensors 3 can perform processing in the same configuration. .. When two or more sensors 3 are set in the machine tool 2, it may be determined that vibration is generated when the output value of at least one sensor 3 exceeds the determination threshold value.

また、学習部10は、数値制御装置1のみならず、他の数値制御装置内の生成される学習データに従って変動条件モデル9を作成するようにしてもよい。この場合、学習データを収集する対象となる数値制御装置を加工プログラム毎に切り替えることも可能である。さらに、数値制御装置1で作成した変動条件モデル9を他の数値制御装置に送信し、変動条件モデル9を再学習するようにしてもよい。 Further, the learning unit 10 may create the fluctuation condition model 9 according to the learning data generated in not only the numerical control device 1 but also other numerical control devices. In this case, it is also possible to switch the numerical control device for collecting the learning data for each machining program. Further, the fluctuation condition model 9 created by the numerical control device 1 may be transmitted to another numerical control device to relearn the fluctuation condition model 9.

また、本実施の形態1の数値制御装置1では、変動条件を変動振幅と変動周波数の組み合わせとしているが、変動振幅と変動周期の組み合わせであってもよい。 Further, in the numerical control device 1 of the first embodiment, the fluctuation condition is a combination of the fluctuation amplitude and the fluctuation frequency, but the fluctuation amplitude and the fluctuation period may be combined.

実施の形態2.
実施の形態1は、加工プログラム12で指令された変動区間内に発生するびびり振動を抑制する構成であった。すなわち、変動区間を予め外部から指定する構成であった。本実施の形態では、加工プログラム12bには変動区間の記述がなく、加工プログラム12bを1回以上実行したときにびびり振動が発生した区間を記憶しておき、その後の加工プログラム12bの実行時に、記憶した区間に対してモータの回転数を変動させることで、びびり振動を抑制するものである。
Embodiment 2.
The first embodiment is configured to suppress chatter vibration generated in the fluctuation section commanded by the machining program 12. That is, the fluctuation section was specified in advance from the outside. In the present embodiment, the machining program 12b does not describe the fluctuation section, and the section in which the chatter vibration occurs when the machining program 12b is executed one or more times is stored, and when the machining program 12b is executed thereafter, the section is stored. By changing the rotation speed of the motor with respect to the memorized section, chatter vibration is suppressed.

図9は本開示の実施の形態2に係る数値制御装置1bの構成を示すブロック図である。なお、図9では、図1に示した実施の形態1の構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。実施の形態2では、実施の形態1に対し、振動記憶部40が追加の構成となる。また、振動判定部5b、駆動制御部6b、指令生成部11b、変動条件設定部8b、温度予測部7bの処理内容が実施の形態1の対応する処理とそれぞれ異なり、加工プログラム12bも、実施の形態1のものとは異なる。ここでは、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。 FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of the numerical control device 1b according to the second embodiment of the present disclosure. In FIG. 9, the same reference numerals are given to the components that are the same as or equivalent to the components of the first embodiment shown in FIG. In the second embodiment, the vibration storage unit 40 has an additional configuration as compared with the first embodiment. Further, the processing contents of the vibration determination unit 5b, the drive control unit 6b, the command generation unit 11b, the fluctuation condition setting unit 8b, and the temperature prediction unit 7b are different from the corresponding processes of the first embodiment, and the machining program 12b is also executed. It is different from that of Form 1. Here, a part different from the first embodiment will be mainly described.

加工プログラム12bには、実施の形態1と同様、ワークを所定の形状に加工するための加工条件および加工経路、さらに、びびり振動が発生した場合に、そのびびり振動を抑制するための変動条件が記述されている。ただし、加工プログラム12bには、実施の形態1とは異なり変動区間指令の記述はない。指令生成部11bは、加工プログラム12bに記述された指令を解析し、駆動制御部6bへ運転指令信号を送信する。また、指令生成部11bは駆動制御部6bに、加工プログラム12bに記述された変動条件を送信する。振動判定部5bは、実施の形態1と同様にセンサ信号を受信し、工作機械2におけるびびり振動の有無を判定する。その結果である振動検出信号の送信先は実施の形態1とは異なり、駆動制御部6bおよび後述の振動記憶部40である。 Similar to the first embodiment, the machining program 12b includes machining conditions and machining paths for machining the work into a predetermined shape, and variable conditions for suppressing chatter vibration when chatter vibration occurs. is described. However, unlike the first embodiment, the machining program 12b does not have a description of the variable section command. The command generation unit 11b analyzes the command described in the machining program 12b and transmits an operation command signal to the drive control unit 6b. Further, the command generation unit 11b transmits the fluctuation condition described in the machining program 12b to the drive control unit 6b. The vibration determination unit 5b receives the sensor signal as in the first embodiment, and determines the presence or absence of chatter vibration in the machine tool 2. The transmission destination of the resulting vibration detection signal is different from that of the first embodiment, and is the drive control unit 6b and the vibration storage unit 40 described later.

振動記憶部40は、振動判定部5bが出力する振動検出信号を受信し記憶する。さらに、振動記憶部40は、数値制御装置1bが加工プログラム12bの運転を1回以上実行した後に、変動区間信号を駆動制御部6bと温度予測部7bと変動条件設定部8bへ出力する。変動区間信号とは、振動記憶部40内部に記憶した振動検出信号であって、びびり振動の発生が判定された区間の時間長さが算出可能な信号である。 The vibration storage unit 40 receives and stores the vibration detection signal output by the vibration determination unit 5b. Further, the vibration storage unit 40 outputs the fluctuation section signal to the drive control unit 6b, the temperature prediction unit 7b, and the fluctuation condition setting unit 8b after the numerical control device 1b executes the operation of the machining program 12b one or more times. The fluctuation section signal is a vibration detection signal stored inside the vibration storage unit 40, and is a signal capable of calculating the time length of the section in which the occurrence of chatter vibration is determined.

温度予測部7bは、振動記憶部40から変動区間信号を受信し、実施の形態1の温度予測部7と同様に数式1を用いて変動区間内の最大モータ温度がモータ許容温度を超えるか否かを判定し、その判定結果を継続判定信号として変動条件設定部8bへ出力する。なお、ここでは、振動記憶部40は、びびり振動の発生が判定された区間の時間長さが算出可能な変動区間信号を駆動制御部6bと、温度予測部7bと、変動条件設定部8bに送信したが、振動記憶部40がびびり振動の発生が判定された区間の時間長さを算出し、駆動制御部6bと、温度予測部7bと、変動条件設定部8bに振動有区間の時間長さを送信してもよい。 The temperature prediction unit 7b receives the fluctuation section signal from the vibration storage unit 40, and uses Equation 1 as in the temperature prediction unit 7 of the first embodiment to determine whether or not the maximum motor temperature in the fluctuation section exceeds the allowable motor temperature. Is determined, and the determination result is output to the fluctuation condition setting unit 8b as a continuation determination signal. Here, the vibration storage unit 40 sends a fluctuation section signal capable of calculating the time length of the section in which the occurrence of chatter vibration is determined to the drive control unit 6b, the temperature prediction unit 7b, and the fluctuation condition setting unit 8b. Although transmitted, the vibration storage unit 40 calculates the time length of the section in which the occurrence of chatter vibration is determined, and the time length of the section with vibration is sent to the drive control unit 6b, the temperature prediction unit 7b, and the fluctuation condition setting unit 8b. May be sent.

変動条件設定部8bは、温度予測部7bから継続判定信号を受信し、振動記憶部40から変動区間信号を受信する。さらに、変動条件設定部8bは、実施の形態1の変動条件設定部8と同様に駆動制御部6bから推論データ信号を受信する。ここで、変動条件モデル9へ与える入力の一部である加工条件情報とモータ仕様情報とモータ状態情報は、当該推論データから与える。残りの入力である変動時間情報には、振動記憶部40から受信した変動区間信号から算出した変動区間長さを与える。駆動制御部6bは、振動記憶部40から変動区間信号を受信し、変動区間内であれば、指令生成部11bから受信した第1の変動条件または変動条件設定部8bで設定された第2の変動条件でモータを変動させる。モータ変動は変動区間が終了するまで継続する。 The fluctuation condition setting unit 8b receives the continuation determination signal from the temperature prediction unit 7b, and receives the fluctuation section signal from the vibration storage unit 40. Further, the fluctuation condition setting unit 8b receives the inference data signal from the drive control unit 6b in the same manner as the fluctuation condition setting unit 8 of the first embodiment. Here, the machining condition information, the motor specification information, and the motor state information, which are a part of the inputs given to the variable condition model 9, are given from the inference data. The fluctuation time information, which is the remaining input, is given the fluctuation section length calculated from the fluctuation section signal received from the vibration storage unit 40. The drive control unit 6b receives the fluctuation section signal from the vibration storage unit 40, and if it is within the fluctuation section, the drive control unit 6b receives the first fluctuation condition or the second fluctuation condition setting unit 8b received from the command generation unit 11b. The motor is fluctuated under fluctuating conditions. Motor fluctuations continue until the end of the fluctuation section.

以上説明したように、本実施の形態2の数値制御装置1bは、同一の加工プログラム12bを複数回実行する場合に、びびり振動が発生していると判定した区間を記憶し、その後の加工において、記憶した変動区間に対してモータを変動させる構成である。この構成によって、主軸モータ4を変動させる区間が実際の加工におけるびびり振動の発生区間に一致するので、主軸モータ4が変動する区間の長さを必要最小限に留めることができる。言い換えると、変動区間が最小化されることで、モータはより大きい振幅と変動周波数を出力可能になる。これによって、振動抑制効果が高い変動条件でびびり振動を抑制することが可能になるという効果を奏する。 As described above, the numerical control device 1b of the second embodiment stores the section determined that chatter vibration is generated when the same machining program 12b is executed a plurality of times, and in the subsequent machining. , The motor is configured to fluctuate with respect to the memorized fluctuation section. With this configuration, since the section in which the spindle motor 4 fluctuates coincides with the section in which chatter vibration occurs in actual machining, the length of the section in which the spindle motor 4 fluctuates can be kept to the minimum necessary. In other words, by minimizing the fluctuation interval, the motor can output a larger amplitude and fluctuation frequency. This has the effect of suppressing chatter vibration under variable conditions with a high vibration suppression effect.

実施の形態3.
実施の形態2は、びびり振動が発生した区間を記憶しておき、その後同一の加工プログラム12bの実行時に、当該区間に対してモータを変動させる構成であった。本実施の形態3では、加工シミュレーションによってびびり振動が発生し継続する区間を予測し、びびり振動が終了すると予測した時刻までモータの変動を継続させる構成について説明する。
Embodiment 3.
In the second embodiment, the section in which the chatter vibration is generated is stored, and then when the same machining program 12b is executed, the motor is changed with respect to the section. In the third embodiment, a configuration will be described in which a section in which chatter vibration is generated and continues is predicted by a machining simulation, and the fluctuation of the motor is continued until the time when the chatter vibration is predicted to end.

図10は本開示の実施の形態3に係る数値制御装置1cの構成を示すブロック図である。実施の形態3では、実施の形態2に対し、振動記憶部40およびセンサ3がなく、シミュレーション部41が追加の構成要素となる。さらに、振動判定部5c、駆動制御部6c、指令生成部11cの処理内容は実施の形態2の同名の処理とそれぞれ異なる。なお、図10では、図9に示した実施の形態2の構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態3に関わる部分を中心に説明する。 FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the numerical control device 1c according to the third embodiment of the present disclosure. In the third embodiment, the vibration storage unit 40 and the sensor 3 are not provided, and the simulation unit 41 is an additional component as compared with the second embodiment. Further, the processing contents of the vibration determination unit 5c, the drive control unit 6c, and the command generation unit 11c are different from the processing of the same name in the second embodiment. In FIG. 10, the same reference numerals are given to the components that are the same as or equivalent to the components of the second embodiment shown in FIG. Here, the part related to the third embodiment will be mainly described.

指令生成部11cは、加工プログラム12bを解析し、加工条件情報を後述のシミュレーション部41へ送信する。その他の処理は実施の形態2の指令生成部11bと同様である。ここで、加工プログラム12bは、実施の形態2の加工プログラム12bと同一である。シミュレーション部41は、指令生成部11cから加工条件信号を受信する。加工条件信号とは、加工プログラム12bに記述されている加工条件情報を表す信号である。 The command generation unit 11c analyzes the machining program 12b and transmits the machining condition information to the simulation unit 41 described later. Other processing is the same as that of the command generation unit 11b of the second embodiment. Here, the machining program 12b is the same as the machining program 12b of the second embodiment. The simulation unit 41 receives a machining condition signal from the command generation unit 11c. The machining condition signal is a signal representing machining condition information described in the machining program 12b.

シミュレーション部41の内部には、工具とワークのそれぞれの動コンプライアンスと、工具とワークの間の比切削抵抗が設定されている。シミュレーション部41は、これらの情報を用いて加工条件情報に従う加工シミュレーション41を実行し、加工プログラム12bを実行した場合の工作機械2内の運転動作および加工プロセスおよび振動を再現する。 Inside the simulation unit 41, the dynamic compliance of each of the tool and the work and the specific cutting resistance between the tool and the work are set. The simulation unit 41 executes the machining simulation 41 according to the machining condition information using these information, and reproduces the operation operation, the machining process, and the vibration in the machine tool 2 when the machining program 12b is executed.

シミュレーション部41は、シミュレーションの実行によって算出された工作機械2の振動をシミュレーション信号として振動判定部5cへ送信する。振動判定部5cでは、シミュレーション部41より受信したシミュレーション信号に対し、実施の形態1および実施の形態2と同様にびびり振動の有無について判定を行い、判定結果を振動検出信号としてシミュレーション部41に送信する。シミュレーション部41は、振動検出信号に基づき、びびり振動が発生していると判定された区間を表す情報を変動区間信号として温度予測部7bと変動条件設定部8bと駆動制御部6cへ送信する。 The simulation unit 41 transmits the vibration of the machine tool 2 calculated by executing the simulation to the vibration determination unit 5c as a simulation signal. The vibration determination unit 5c determines the presence or absence of chatter vibration with respect to the simulation signal received from the simulation unit 41 as in the first and second embodiments, and transmits the determination result as a vibration detection signal to the simulation unit 41. To do. Based on the vibration detection signal, the simulation unit 41 transmits information representing a section where chatter vibration is determined to occur as a fluctuation section signal to the temperature prediction unit 7b, the fluctuation condition setting unit 8b, and the drive control unit 6c.

以上説明したように、本実施の形態3の数値制御装置1cは、加工プログラムに記述されている加工条件情報に基づいて加工シミュレーションを実行することでびびり振動が発生する区間を予測し、その区間においてモータを変動させる構成である。これによって、センサ3または振動記憶部40を使用しない形態においてもモータを過熱させない変動条件でびびり振動を抑制できるという効果を奏する。 As described above, the numerical control device 1c of the third embodiment predicts a section in which chatter vibration occurs by executing a machining simulation based on the machining condition information described in the machining program, and the section thereof. It is a configuration that fluctuates the motor in. As a result, even in a form in which the sensor 3 or the vibration storage unit 40 is not used, it is possible to suppress chatter vibration under variable conditions that do not overheat the motor.

なお、本実施の形態3の数値制御装置1cでは加工条件情報から加工シミュレーションを実行する構成であるが、加工プログラム12bに記述されている主軸回転数および加工経路の代わりに、主軸モータ4から取得できるフィードバック情報に基づいて加工シミュレーションを実行する構成としてもよい。この場合、実際の工具とワークの動作を反映させながらシミュレーションを実行できるので、精度良くびびり振動を判定することができる。 The numerical control device 1c of the third embodiment is configured to execute the machining simulation from the machining condition information, but it is acquired from the spindle motor 4 instead of the spindle rotation speed and the machining path described in the machining program 12b. The machining simulation may be executed based on the feedback information that can be obtained. In this case, since the simulation can be executed while reflecting the actual movements of the tool and the workpiece, the chatter vibration can be determined with high accuracy.

以上の実施の形態に示した構成は、本開示の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、上記の実施の形態の組み合わせや、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration shown in the above embodiments shows an example of the contents of the present disclosure, and can be combined with another known technique, the combination of the above embodiments, and the gist of the present disclosure. It is also possible to omit or change a part of the configuration as long as it does not deviate from.

1 数値制御装置、2 工作機械、3 センサ、4 主軸モータ、5 振動判定部、6
駆動制御部、7 温度予測部、8 変動条件設定部、9 変動条件モデル、10 学習部、11 指令生成部、12 加工プログラム。
1 Numerical control device, 2 Machine tools, 3 Sensors, 4 Spindle motors, 5 Vibration judgment unit, 6
Drive control unit, 7 temperature prediction unit, 8 fluctuation condition setting unit, 9 fluctuation condition model, 10 learning unit, 11 command generation unit, 12 machining program.

Claims (10)

加工プログラムを解析し、工作機械のモータを制御するための制御条件である運転指令信号を生成する指令生成部と、
前記工作機械の振動の有無を判定する振動判定部と、
前記振動判定部が振動有と判定する場合に、変動区間の間、前記モータを第1の変動条件に基づいて制御する駆動制御部と、
前記モータを前記第1の変動条件に基づいて制御した時間である実変動時間と、前記実変動時間の前記モータの温度の最大値とが入力され、前記モータの温度の最大値が前記モータの許容温度以内で前記工作機械の振動を抑制できる第2の変動条件を推定するよう変動条件モデルを生成する学習部と、
を備えた数値制御装置。
A command generator that analyzes the machining program and generates an operation command signal, which is a control condition for controlling the motor of the machine tool.
A vibration determination unit that determines the presence or absence of vibration of the machine tool,
When the vibration determination unit determines that vibration is present, a drive control unit that controls the motor based on the first fluctuation condition during the fluctuation section, and a drive control unit.
The actual fluctuation time, which is the time when the motor is controlled based on the first fluctuation condition, and the maximum value of the temperature of the motor during the actual fluctuation time are input, and the maximum value of the temperature of the motor is the maximum value of the motor. A learning unit that generates a fluctuation condition model so as to estimate a second fluctuation condition that can suppress the vibration of the machine tool within an allowable temperature.
Numerical control device equipped with.
加工プログラムを解析し、工作機械のモータを制御するための制御条件である運転指令信号を送信する指令生成部と、
前記工作機械の振動の有無を判定する振動判定部と、
前記振動判定部が振動有と判定する場合に、変動区間の間、前記モータを第1の変動条件に基づいて制御する駆動制御部と、
前記モータを前記第1の変動条件に基づいて制御した時間である実変動時間と、前記実変動時間の前記モータの温度の最大値とが入力され、前記モータの温度の最大値が前記モータの許容温度以内で前記工作機械の振動を抑制できる第2の変動条件を推定するよう学習された変動条件モデルに、前記変動区間の長さ及び前記モータの許容温度を入力し、前記変動条件モデルにより推定された前記第2の変動条件を前記駆動制御部に出力する変動条件設定部と、
を備えた数値制御装置。
A command generator that analyzes the machining program and sends an operation command signal, which is a control condition for controlling the motor of the machine tool.
A vibration determination unit that determines the presence or absence of vibration of the machine tool,
When the vibration determination unit determines that vibration is present, a drive control unit that controls the motor based on the first fluctuation condition during the fluctuation section, and a drive control unit.
The actual fluctuation time, which is the time when the motor is controlled based on the first fluctuation condition, and the maximum value of the temperature of the motor during the actual fluctuation time are input, and the maximum value of the temperature of the motor is the maximum value of the motor. The length of the fluctuation section and the allowable temperature of the motor are input to the fluctuation condition model learned to estimate the second fluctuation condition capable of suppressing the vibration of the machine tool within the allowable temperature, and the fluctuation condition model is used. A fluctuation condition setting unit that outputs the estimated second fluctuation condition to the drive control unit, and a fluctuation condition setting unit.
Numerical control device equipped with.
前記指令生成部は、前記第1の変動条件を前記駆動制御部に送信することを特徴とする請求項1または2に記載の数値制御装置。 The numerical control device according to claim 1 or 2, wherein the command generation unit transmits the first fluctuation condition to the drive control unit. 前記変動区間の長さは、前記加工プログラムに記述された情報であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の数値制御装置。 The numerical control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the length of the fluctuation section is information described in the machining program. 前記加工プログラムが実行された時の前記振動判定部による振動判定結果を記憶する振動記憶部と、
前記振動判定部による前記振動判定結果にもとづき、前記変動区間において前記第1の変動条件での制御を継続できるか否かを判定する温度判定部と、
をさらに有することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の数値制御装置。
A vibration storage unit that stores the vibration determination result by the vibration determination unit when the machining program is executed, and a vibration storage unit.
Based on the vibration determination result by the vibration determination unit, the temperature determination unit that determines whether or not the control under the first fluctuation condition can be continued in the fluctuation section, and the temperature determination unit.
The numerical control device according to any one of claims 1 to 3, further comprising.
前記加工プログラムには前記モータを制御するための加工条件が記述され、
前記加工条件から前記工作機械の振動推測値を算出するシミュレーション部をさらに有し、
前記振動判定部は、前記振動推測値を用いて前記工作機械に振動が発生したか否かを判定し、
前記振動判定部による前記判定の結果にもとづき、前記変動区間において前記第1の変動条件での制御を継続できるか否かを判定する温度判定部と、
をさらに有することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の数値制御装置。
Machining conditions for controlling the motor are described in the machining program.
It also has a simulation unit that calculates the estimated vibration value of the machine tool from the machining conditions.
The vibration determination unit determines whether or not vibration has occurred in the machine tool using the vibration estimation value.
Based on the result of the determination by the vibration determination unit, the temperature determination unit that determines whether or not the control under the first fluctuation condition can be continued in the fluctuation section, and the temperature determination unit.
The numerical control device according to any one of claims 1 to 3, further comprising.
前記第1の変動条件または前記第2の変動条件は、変動周波数および変動周期のいずれか一方と変動振幅の組み合わせであることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の数値制御装置。 The numerical value according to any one of claims 1 to 6, wherein the first fluctuation condition or the second fluctuation condition is a combination of either one of a fluctuation frequency and a fluctuation period and a fluctuation amplitude. Control device. 前記温度判定部は、前記モータの温度と前記モータの許容温度とを比較することによって、前記変動区間において前記第1の変動条件での制御を継続できるか否かを判定することを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の数値制御装置。 The temperature determination unit is characterized in that by comparing the temperature of the motor with the permissible temperature of the motor, it is determined whether or not the control under the first fluctuation condition can be continued in the fluctuation section. The numerical control device according to any one of claims 1 to 7. 前記モータの温度は、センサにより取得される値、または前記温度判定部により予測される値であることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の数値制御装置。 The numerical control device according to any one of claims 1 to 8, wherein the temperature of the motor is a value acquired by a sensor or a value predicted by the temperature determination unit. モータを制御するための加工条件と、前記モータの仕様情報であるモータ仕様情報と、前記モータの状態を示すモータ状態情報と、変動区間において第1の変動条件での前記モータの制御を継続できる時間長である変動時間情報とを含む学習データを取得し、
前記学習データを用いて、前記加工条件と、前記モータ仕様情報と、前記モータ状態情報と、前記変動区間の長さとから、第2の変動条件を推論するための変動条件モデルを生成する学習部を備える学習装置。
The processing conditions for controlling the motor, the motor specification information which is the specification information of the motor, the motor state information indicating the state of the motor, and the control of the motor under the first fluctuation condition in the fluctuation section can be continued. Acquire training data including variable time information that is the time length,
A learning unit that uses the learning data to generate a fluctuation condition model for inferring a second fluctuation condition from the processing conditions, the motor specification information, the motor state information, and the length of the fluctuation section. A learning device equipped with.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7214060B1 (en) * 2022-05-18 2023-01-27 三菱電機株式会社 Control parameter adjuster

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5955479B1 (en) * 2015-05-11 2016-07-20 三菱電機株式会社 Display device
JP2017045406A (en) * 2015-08-28 2017-03-02 ファナック株式会社 Machine learning method and machine learning device for learning operation command to electric motor and control device having machine learning device and electric motor device
JP2017064837A (en) * 2015-09-29 2017-04-06 ファナック株式会社 Machine learning method and machine learning device for learning operation command for electric motor, and machine tool equipped with machine learning device
JP2018106379A (en) * 2016-12-26 2018-07-05 ファナック株式会社 Learning model constructing device and overheat predicting device
JP2018124929A (en) * 2017-02-03 2018-08-09 ファナック株式会社 Learning model construction device and control information optimizing device
JP2019168973A (en) * 2018-03-23 2019-10-03 ファナック株式会社 Drive device and machine learning device
JP2020138265A (en) * 2019-02-27 2020-09-03 ファナック株式会社 Chatter vibration determination apparatus, machine learning device and system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5674449B2 (en) 2010-12-21 2015-02-25 オークマ株式会社 Machine Tools
JP5525411B2 (en) * 2010-10-25 2014-06-18 オークマ株式会社 Vibration suppression method and vibration suppression apparatus
JP6799446B2 (en) * 2016-11-24 2020-12-16 シチズン時計株式会社 Machine tool controls and machine tools
CN111250767B (en) * 2020-03-27 2021-07-13 南京航空航天大学 Variable-frequency ultrasonic vibration machining system for numerical control milling machine
CN111596615A (en) * 2020-06-09 2020-08-28 上海交通大学 Online monitoring and control system of numerical control machine tool

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5955479B1 (en) * 2015-05-11 2016-07-20 三菱電機株式会社 Display device
JP2017045406A (en) * 2015-08-28 2017-03-02 ファナック株式会社 Machine learning method and machine learning device for learning operation command to electric motor and control device having machine learning device and electric motor device
JP2017064837A (en) * 2015-09-29 2017-04-06 ファナック株式会社 Machine learning method and machine learning device for learning operation command for electric motor, and machine tool equipped with machine learning device
JP2018106379A (en) * 2016-12-26 2018-07-05 ファナック株式会社 Learning model constructing device and overheat predicting device
JP2018124929A (en) * 2017-02-03 2018-08-09 ファナック株式会社 Learning model construction device and control information optimizing device
JP2019168973A (en) * 2018-03-23 2019-10-03 ファナック株式会社 Drive device and machine learning device
JP2020138265A (en) * 2019-02-27 2020-09-03 ファナック株式会社 Chatter vibration determination apparatus, machine learning device and system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7214060B1 (en) * 2022-05-18 2023-01-27 三菱電機株式会社 Control parameter adjuster
WO2023223470A1 (en) * 2022-05-18 2023-11-23 三菱電機株式会社 Control parameter adjustment device, numerical value control device, and control parameter adjustment method

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