JP7462874B2 - 加工システム - Google Patents
加工システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP7462874B2 JP7462874B2 JP2021543756A JP2021543756A JP7462874B2 JP 7462874 B2 JP7462874 B2 JP 7462874B2 JP 2021543756 A JP2021543756 A JP 2021543756A JP 2021543756 A JP2021543756 A JP 2021543756A JP 7462874 B2 JP7462874 B2 JP 7462874B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- workpiece
- tool
- motor
- machining
- electrical quantity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 196
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 36
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 34
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 71
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 19
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 19
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 14
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 10
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 9
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 2
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/416—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
- B23Q17/0952—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining
- B23Q17/0961—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining by measuring power, current or torque of a motor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
- B23Q17/0952—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining
- B23Q17/0957—Detection of tool breakage
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
- B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
- B23Q15/08—Control or regulation of cutting velocity
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
- B23Q17/0995—Tool life management
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/10—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting speed or number of revolutions
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
- G05B19/4065—Monitoring tool breakage, life or condition
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
- G05B2219/50205—On tool breakage stop machine
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
Description
本出願は、2019年9月6日付の日本国出願の特願2019-163219に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
複数のワークピースを順に加工する加工システムであって、
前記ワークピースを加工する工具と、
前記工具又は前記ワークピースを回転させるモータと、
前記モータを制御する制御部と、
前記モータの電気量を取得する測定部とを備え、
前記制御部は、第一の電気量と第二の電気量との第一の差分に基づいて、前記モータの回転数を制御する第一制御部を備え、
前記第一の電気量は、現在加工中の第一のワークピースにおける特定の加工箇所にて前記測定部で取得される電気量であり、
前記第二の電気量は、第二のワークピースにおける前記特定の加工箇所に対応する箇所の加工中に前記測定部で取得された電気量であり、
前記第二のワークピースは、前記第一のワークピースよりも過去に加工されたワークピースである。
複数のワークピースを工具で順に加工する加工物の製造方法であって、
前記工具又は前記ワークピースをモータで回転させ、かつ前記モータの電気量を測定部で測定しながら、前記ワークピースを加工する工程と、
第一の電気量と第二の電気量との第一の差分を取得する工程と、
前記第一の差分に基づいて、前記モータの回転数を制御する工程とを備え、
前記第一の電気量は、現在加工中の第一のワークピースにおける特定の加工箇所にて前記測定部で取得される電気量であり、
前記第二の電気量は、第二のワークピースにおける前記特定の加工箇所に対応する箇所の加工中に前記測定部で取得された電気量であり、
前記第二のワークピースは、前記第一のワークピースよりも過去に加工されたワークピースである。
工具に生じ得る現象として、チッピングや欠損等がある。チッピングは、工具の刃部に微小な欠けが生じることである。刃部にチッピングが生じると、加工抵抗が増加し、上記変動値が増加する。よって、変動値と閾値とを比較することで、チッピングの発生を検出できる。一方、欠損は、刃部に大きな欠けが生じることである。刃部に欠損が生じると、加工自体が困難となる。そのため、刃部に欠損が生じると、上記変動値は増加しない又は増加しても微量である。よって、特許文献1に記載の技術のように、事前に設定された一定の閾値を基準とすると、工具の欠損を検知できないおそれがある。
本開示の加工システムは、工具のチッピングや欠損を精度よく検出できる。また、本開示の加工物の製造方法は、工具のチッピングや欠損を精度よく検出できる。
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
複数のワークピースを順に加工する加工システムであって、
前記ワークピースを加工する工具と、
前記工具又は前記ワークピースを回転させるモータと、
前記モータを制御する制御部と、
前記モータの電気量を取得する測定部とを備え、
前記制御部は、第一の電気量と第二の電気量との第一の差分に基づいて、前記モータの回転数を制御する第一制御部を備え、
前記第一の電気量は、現在加工中の第一のワークピースにおける特定の加工箇所にて前記測定部で取得される電気量であり、
前記第二の電気量は、第二のワークピースにおける前記特定の加工箇所に対応する箇所の加工中に前記測定部で取得された電気量であり、
前記第二のワークピースは、前記第一のワークピースよりも過去に加工されたワークピースである。
前記特定の加工箇所は、前記工具による加工条件が変化する箇所である形態が挙げられる。
前記電気量は、前記モータの負荷電流である形態が挙げられる。
前記第一制御部は、前記第一の差分が所定の閾値以上である場合、前記モータの回転数をゼロとする形態が挙げられる。
前記制御部は、前記第一の電気量と第三の電気量との第二の差分に基づいて、前記モータの回転数を制御する第二制御部を備え、
前記第三の電気量は、第三のワークピースにおける前記特定の加工箇所に対応する箇所の加工中に前記測定部で取得された電気量であり、
前記第三のワークピースは、新たな前記工具を用いて、前記第一のワークピースよりも過去に加工されたワークピースである形態が挙げられる。
複数のワークピースを工具で順に加工する加工物の製造方法であって、
前記工具又は前記ワークピースをモータで回転させ、かつ前記モータの電気量を測定部で測定しながら、前記ワークピースを加工する工程と、
第一の電気量と第二の電気量との第一の差分を取得する工程と、
前記第一の差分に基づいて、前記モータの回転数を制御する工程とを備え、
前記第一の電気量は、現在加工中の第一のワークピースにおける特定の加工箇所にて前記測定部で取得される電気量であり、
前記第二の電気量は、第二のワークピースにおける前記特定の加工箇所に対応する箇所の加工中に前記測定部で取得された電気量であり、
前記第二のワークピースは、前記第一のワークピースよりも過去に加工されたワークピースである。
本開示の実施形態の詳細を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
実施形態の加工システムでは、複数のワークピースを順に加工する。以下の説明では、加工システムによって順に加工する複数のワークピースについて、現在加工中のワークピースを第一のワークピースと呼ぶ。また、第一のワークピースよりも過去に加工されたワークピースであって、第一のワークピースの直近で加工されたワークピースを第二のワークピースと呼ぶ。また、第一のワークピースよりも過去に加工されたワークピースであって、新たな工具を用いて加工されたワークピースを第三のワークピースと呼ぶ。第一のワークピース、第二のワークピース、及び第三のワークピースは、同じ工具で加工される。実施形態の加工システムは、第一のワークピースの加工中に取得される第一の電気量と、第二のワークピースの加工中に取得された第二の電気量との第一の差分に基づいて、工具のチッピングや欠損を検出する点を特徴の一つとする。以下、まず加工システム、及び加工システムを用いた加工物の製造方法について説明し、その後に工具のチッピングや欠損を検出した具体例を説明する。
加工システム1Aは、図1に示すように、工具2と、モータ3と、測定部4と、制御部5とを備える。工具2は、ワークピース10を加工する。モータ3は、工具2又はワークピース10を回転させる。測定部4は、モータ3の電気量を取得する。制御部5は、モータ3を制御する。制御部5は、第一の電気量と第二の電気量との第一の差分に基づいて、モータ3の回転数を制御する第一制御部51を備える。第一制御部51によって、工具2に生じ得るチッピングや欠損を検出できる。
第一のワークピース、第二のワークピース、及び第三のワークピースは、同一形状である。以下では、各ワークピースに共通する特徴を説明する場合は、単にワークピース10と呼ぶことがある。ワークピース10の材質、種類、及び形状は、特に限定されず、適宜選択できる。ワークピース10の材質は、代表的には、金属、樹脂、又はセラミックス等が挙げられる。金属としては、純鉄、鉄合金、又は非鉄金属が挙げられる。ワークピース10の種類は、例えば、圧粉成形体、焼結体、又は溶製材等が挙げられる。本例のワークピース10は、金属製の焼結体である。
工具2は、加工の種類に応じて適宜選択できる。本例の工具2は、刃先交換型のバイトである。工具2は、モータ3Aによって、図1の矢印に示すように、上下方向及び左右方向に移動する。本例では、凹部を有するワークピース10において、凹部内の壁面11及び底面12に対して工具2で仕上げ加工を行う例を説明する。また、本例では、ワークピース10をモータ3で回転させ、回転しているワークピース10に工具2を当てて加工を行う旋削加工の例を説明する。ワークピース10の回転及び工具2の移動によって、ワークピース10における凹部内の壁面11及び底面12に仕上げ加工が行われる。
測定部4は、モータ3の駆動に用いる電気量を取得する。電気量は、モータ3の負荷電流であることが挙げられる。測定部4としては、例えば、電流センサが挙げられる。モータ3の負荷電流は、モータ3の負荷トルクに比例する。モータ3は、負荷トルクが大きくなると、負荷電流が大きくなり、負荷トルクが小さくなると、負荷電流が小さくなる。負荷トルクとは、モータ3に生じる抵抗に対して必要なトルクである。よって、モータ3の負荷トルクの推移を把握することで、工具2の加工抵抗を把握できる。工具2の加工抵抗を把握することで、工具2に生じ得るチッピングや欠損、及び摩耗を検出し易い。
制御部5は、第一制御部51を備える。第一制御部51は、工具2に生じ得るチッピングや欠損の検出結果に基づいて、モータ3の回転数を制御する。本例の制御部5は、更に、第二制御部52を備える。第二制御部52は、工具2に生じ得る摩耗の検出結果に基づいて、モータ3の回転数を制御する。
第一制御部51は、第一演算部511と第一比較部512とを備える。第一演算部511及び第一比較部512によって、工具2にチッピングや欠損が生じているか否かを判定することができる。第一制御部51は、第一演算部511及び第一比較部512によって得られた第一の差分に基づいて、モータの回転数を制御する。
第一演算部511は、第一の電気量と第二の電気量との第一の差分を演算する。第一の電気量は、第一のワークピースにおける特定の加工箇所にて測定部4で取得される電気量である。第二の電気量は、第二のワークピースにおける上記特定の加工箇所に対応する箇所の加工中に測定部4で取得された電気量である。第二の電気量は、チッピングや欠損を有さない工具2を用いて加工した際に取得された電気量である。なお、測定部4で取得される電気量には、測定値自体は勿論、その測定値から導かれる演算値も含む。演算値には、後述するように、測定値をフーリエ変換した値が挙げられる。
第一比較部512は、第一演算部511で得られた第一の差分と、第一閾値とを比較する。第一閾値は、予め設定された値である。第一閾値は、例えば、以下のように決定することができる。まず、チッピング及び欠損を有さない工具を用いて、ワークピース10における特定の加工箇所に対応する箇所を加工し、測定部で電気量を取得する。また、検出したいチッピング又は欠損が生じた工具を用いて、ワークピース10における特定の加工箇所に対応する箇所を加工し、測定部で電気量を取得する。それぞれ取得した電気量の差を算出し、この値を第一閾値とする。本例の第一閾値は、第一記憶部61に記憶されている。第一比較部512は、第一演算部511で第一の差分が演算されるとすぐに、その第一の差分と第一閾値とを比較する。
図2を参照して、第一制御部51によって、工具2のチッピングや欠損を検出する処理手順を説明する。
ステップS12では、第一演算部511により、第一の電気量と第二の電気量との第一の差分を演算する。第二の電気量は、第三記憶部63から読み込まれる。
ステップS13では、第一比較部512により、第一の差分と第一閾値とを比較する。第一閾値は、第一記憶部61から読み込まれる。
ステップS13において、第一の差分が第一閾値未満である場合、ステップS14において、第一の電気量を第二の電気量として上書きする。上書きした第二の電気量は、第三記憶部63に記憶される。その後は、ステップS11からステップS13を繰り返す。
ステップS13において、第一の差分が第一閾値以上である場合、ステップS15において、モータ3の回転数をゼロとする、つまりモータ3の駆動を停止する。
第二制御部52は、第二演算部521と第二比較部522とを備える。第二演算部521及び第二比較部522によって、工具2に摩耗が生じているか否かを判定することができる。第二制御部52は、第二演算部521及び第二比較部522によって得られた第二の差分に基づいて、モータ3の回転数を制御する。
第二演算部521は、第一の電気量と第三の電気量との第二の差分を演算する。第三の電気量は、第三のワークピースにおける上記特定の加工箇所に対応する箇所の加工中に測定部4で取得された電気量である。第三の電気量は、新たな工具2を用いて加工した際に取得された電気量であり、チッピングや欠損を有さないことは勿論、摩耗も有さない工具を用いて加工した際に取得された電気量である。第三の電気量は、加工システム1Aを開始したときに取得できる。第三の電気量は、第四記憶部64に記憶されている。第二演算部521は、第一演算部511と同様に、第一の電気量が一時記憶部60に記憶されると同時に、第一の電気量と第三の電気量との第二の差分を演算する。つまり、第二演算部521は、第一のワークピースの加工と並行して第二の差分を演算する。
第二比較部522は、第二演算部521で得られた第二の差分と、第二閾値とを比較する。第二閾値は、予め設定された値である。第二閾値は、例えば、以下のように決定することができる。まず、摩耗が生じていない工具を用いて、ワークピース10における特定の加工箇所に対応する箇所を加工し、測定部で電気量を取得する。また、工具2の寿命に近づいた摩耗量を有する工具を用いて、ワークピース10における特定の加工箇所に対応する箇所を加工し、測定部で電気量を取得する。それぞれ取得した電気量の差を算出し、この値を第二閾値とする。本例の第二閾値は、第二記憶部62に記憶されている。第二比較部522は、第二演算部521で第二の差分が演算されるとすぐに、その第二の差分と第二閾値とを比較する。
図3を参照して、第二制御部52によって、工具2の摩耗を検出する処理手順を説明する。
ステップS22では、第二演算部521により、第一の電気量と第三の電気量との第二の差分を演算する。第三の電気量は、第四記憶部64から読み込まれる。
ステップS23では、第二比較部522により、第二の差分と第二閾値とを比較する。第二閾値は、第二記憶部62から読み込まれる。
ステップS23において、第二の差分が第二閾値未満である場合、ステップS21からステップS23を繰り返す。
ステップS23において、第二の差分が第二閾値以上である場合、ステップS25において、モータ3の回転数をゼロとする、つまりモータ3の駆動を停止する。
実施形態の加工物の製造方法は、下記工程を備える。
工程A:ワークピースを加工する工程。
工程B:第一の電気量と第二の電気量との第一の差分を取得する工程。
工程C:第一の差分に基づいて、モータの回転数を制御する工程。
以下、各工程を詳細に説明する。
加工する工程では、工具又はワークピースをモータで回転させ、かつモータの駆動に用いる電気量を測定部で測定しながら、ワークピースを加工する。モータの駆動に用いる電気量は、モータの負荷電流が挙げられる。
第一の差分を取得する工程では、第一の電気量と第二の電気量との第一の差分を取得する。第一の電気量は、第一のワークピースにおける特定の加工箇所にて測定部で取得される電気量である。第二の電気量は、第二のワークピースにおける上記特定の加工箇所に対応する箇所の加工中に測定部で取得された電気量である。第一の差分を取得する工程は、第一のワークピースの加工と並行して行われる。
モータの回転数を制御する工程は、第一の差分に基づいて、モータの回転数を制御する。具体的には、第一の差分と第一閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、モータの回転数を下げる。第一閾値は、工具にチッピングや欠損を有するか否かを判定する値である。第一の差分が第一閾値以上であれば、工具にチッピング又は欠損が生じていると判定できる。第一の差分が第一閾値以上である場合には、モータの回転数を下げる。例えば、第一の差分が第一閾値以上である場合に、モータの回転数をゼロとする、つまりモータの駆動を停止する。モータの駆動を停止したら、チッピング又は欠損が生じた工具を、新たな工具に交換する。一方、第一の差分が第一閾値未満であれば、工具にチッピングや欠損が生じていないと判定できる。第一の差分が第一閾値未満である場合には、モータの回転数を変えず、複数のワークピースの加工を順に繰り返す。そして、順に加工されるワークピースごとに工程Aから工程Cを繰り返し行う。
加工物の製造方法は、更に、下記工程を備えてもよい。
工程D:第一の電気量と第三の電気量との第二の差分を取得する工程。
工程E:第二の差分に基づいて、モータの回転数を制御する工程。
以下、各工程を詳細に説明する。
第二の差分を取得する工程では、第一の電気量と第三の電気量との第二の差分を取得する。第三の電気量は、新たな工具を用いて、第三のワークピースにおける上記特定の加工箇所に対応する箇所の加工中に測定部で取得された電気量である。第二の差分を取得する工程は、第一のワークピースの加工と並行して行われる。
モータの回転数を制御する工程は、第二の差分に基づいて、モータの回転数を制御する。具体的には、第二の差分と第二閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、モータの回転数を下げる。第二閾値は、工具に摩耗が生じているか否かを判定する値である。第二の差分が第二閾値以上であれば、工具に寿命に近づいた摩耗が生じていると判定できる。第二の差分が第二閾値以上である場合には、モータの回転数を下げる。例えば、第二の差分が第二閾値以上である場合に、モータの回転数をゼロとする、つまりモータの駆動を停止する。モータの駆動を停止したら、摩耗が生じた工具を、新たな工具に交換する。一方、第二の差分が第二閾値未満であれば、工具に経年劣化による摩耗が生じていたとしても許容範囲内であると判定できる。第二の差分が第二閾値未満である場合には、モータの回転数を変えず、複数のワークピースの加工を順に繰り返す。そして、順に加工されるワークピースごとに、工程Aから工程Cに加えて、工程D及び工程Eを繰り返し行う。
上述した加工システム1Aによって、複数のワークピース10を連続して加工する中で、工具2に生じたチッピングや欠損を検出した具体例を以下に説明する。本例では、図1に示すように、凹部を有するワークピース10において、凹部内の壁面11及び底面12に対して工具2で仕上げ加工を行う過程で、工具2に生じたチッピングや欠損を検出した例を説明する。以下では、まず図4及び図5を参照して、工具2に生じた欠損を検出した例を説明し、その後に図6及び図7を参照して、工具2に生じたチッピングを検出した例を説明する。
本例のように、凹部内の壁面11及び底面12に対して工具2で仕上げ加工を行う場合、角部13を加工する際の加工抵抗が、壁面11のみ又は底面12のみを加工する際の加工抵抗よりも大きくなる。角部13を加工する領域では、工具2の刃部が、壁面11及び底面12の双方に同時に作用するからである。そのため、工具2にチッピング及び欠損が生じていないときに取得した第二の負荷電流に関する波形は、図4の実線で示すように、角部13を加工する際のモータ3の負荷電流の絶対値が、壁面11のみ又は底面12のみを加工する際のモータ3の負荷電流の絶対値よりも所定量だけ大きくなる。よって、角部13の波形に着目することで、第一のワークピース及び第二のワークピースにおける互いに対応する特定の加工箇所を設定し易い。
工具2にチッピング及び欠損が生じていないときに取得した第二の負荷電流に関する波形は、図6の実線で示すように、角部13を加工する際のモータ3の負荷電流の絶対値が、壁面11又は底面12を加工する際のモータ3の負荷電流の絶対値よりも所定量だけ大きくなる。図6に示す第二の負荷電流に関する波形と、図4に示す第二の負荷電流に関する波形とは、若干の測定誤差があるものの、実質的に同様とみなせる。なお、図6では、分かり易いように、第一の負荷電流に関する波形と第二の負荷電流に関する波形との取り込みタイミングをずらしている。この場合であっても、各波形の特異な変化に着目することで、第一の負荷電流と第二の負荷電流との比較は可能である。
電流波形において、図4に示すように、第二の負荷電流に対して第一の負荷電流が小さくなれば、工具2に欠損が生じたことがわかる。また、電流波形において、図6に示すように、第二の負荷電流に対して第一の負荷電流が大きくなれば、工具2にチッピングが生じたことがわかる。つまり、第二の負荷電流に対する第一の負荷電流の大小を把握すれば、工具2に生じた損傷がチッピングなのか欠損なのかまでわかる。
実施形態の加工システム1A及び加工物の製造方法は、第一の電気量と第二の電気量との第一の差分に基づいて、工具2のチッピングや欠損を検出できる。第二の電気量は、チッピングや欠損を有さない工具を用いて加工した際に取得された電気量である。よって、第二の電気量を用いて第一の差分を取得することで、工具2に生じ得るチッピングや欠損の有無がわかる。具体的には、第一の差分が第一閾値未満であれば、工具2にチッピングや欠損が生じていないことがわかる。一方、第一の差分が第一閾値以上であれば、工具2にチッピングや欠損が生じていることがわかる。上記加工システム1A及び加工物の製造方法では、第一の差分を第一閾値と比較している。そのため、工具2に欠損及びチッピングのいずれが生じた場合であっても精度よく検出できる。また、上記加工システム1A及び加工物の製造方法では、第一のワークピース及び第二のワークピースにおける互いに対応する特定の加工箇所での電気量を比較している。そのため、一つのワークピース10において電気量が変化する場合であっても、電気量を比較する箇所が同じ特定の箇所であることで、工具2に生じたチッピングや欠損を精度よく検出できる。上記加工システム1A及び加工物の製造方法は、加工時に測定部4で取得する電気量の変動幅が比較的大きい粗加工よりも、電気量の変動幅が比較的小さい仕上げ加工に好適に利用できる。
上述した実施形態において、以下の変更が可能である。
2 工具
3、3A モータ
4 測定部
5 制御部
51 第一制御部、52 第二制御部
511 第一演算部、521 第二演算部
512 第一比較部、522 第二比較部
60 一時記憶部
61 第一記憶部、62 第二記憶部、63 第三記憶部、64 第四記憶部
10 ワークピース
11 壁面、12 底面、13 角部
Claims (5)
- 複数のワークピースを順に加工する加工システムであって、
前記ワークピースを加工する工具と、
前記工具又は前記ワークピースを回転させるモータと、
前記モータを制御する制御部と、
前記モータの電気量を取得する測定部とを備え、
前記制御部は、第一の電気量と第二の電気量との第一の差分に基づいて、前記モータの回転数を制御する第一制御部を備え、
前記第一の電気量は、現在加工中の第一のワークピースにおける特定の加工箇所にて前記測定部で取得される電気量であり、
前記第二の電気量は、第二のワークピースにおける前記特定の加工箇所に対応する箇所の加工中に前記測定部で取得された電気量であり、
前記第二のワークピースは、前記第一のワークピースよりも過去に加工されたワークピースであり、
前記特定の加工箇所は、前記工具による加工条件が変化する箇所である、
加工システム。 - 複数のワークピースを順に加工する加工システムであって、
前記ワークピースを加工する工具と、
前記工具又は前記ワークピースを回転させるモータと、
前記モータを制御する制御部と、
前記モータの電気量を取得する測定部とを備え、
前記制御部は、
第一の電気量と第二の電気量との第一の差分に基づいて、前記モータの回転数を制御する第一制御部と、
前記第一の電気量と第三の電気量との第二の差分に基づいて、前記モータの回転数を制御する第二制御部とを備え、
前記第一の電気量は、現在加工中の第一のワークピースにおける特定の加工箇所にて前記測定部で取得される電気量であり、
前記第二の電気量は、第二のワークピースにおける前記特定の加工箇所に対応する箇所の加工中に前記測定部で取得された電気量であり、
前記第三の電気量は、第三のワークピースにおける前記特定の加工箇所に対応する箇所の加工中に前記測定部で取得された電気量であり、
前記第二のワークピースは、前記第一のワークピースよりも過去に加工されたワークピースであり、
前記第三のワークピースは、新たな前記工具を用いて、前記第一のワークピースよりも過去に加工されたワークピースである、
加工システム。 - 複数のワークピースを順に加工する加工システムであって、
前記ワークピースを加工する工具と、
前記工具又は前記ワークピースを回転させるモータと、
前記モータを制御する制御部と、
前記モータの電気量を取得する測定部とを備え、
前記制御部は、
第一の電気量と第二の電気量との第一の差分に基づいて、前記モータの回転数を制御する第一制御部と、
前記第一の電気量と第三の電気量との第二の差分に基づいて、前記モータの回転数を制御する第二制御部とを備え、
前記第一の電気量は、現在加工中の第一のワークピースにおける特定の加工箇所にて前記測定部で取得される電気量であり、
前記第二の電気量は、第二のワークピースにおける前記特定の加工箇所に対応する箇所の加工中に前記測定部で取得された電気量であり、
前記第三の電気量は、第三のワークピースにおける前記特定の加工箇所に対応する箇所の加工中に前記測定部で取得された電気量であり、
前記第二のワークピースは、前記第一のワークピースよりも過去に加工されたワークピースであり、
前記第三のワークピースは、新たな前記工具を用いて、前記第一のワークピースよりも過去に加工されたワークピースであり、
前記特定の加工箇所は、前記工具による加工条件が変化する箇所である、
加工システム。 - 前記電気量は、前記モータの負荷電流である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の加工システム。
- 前記第一制御部は、前記第一の差分が所定の閾値以上である場合、前記モータの回転数をゼロとする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の加工システム。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019163219 | 2019-09-06 | ||
JP2019163219 | 2019-09-06 | ||
PCT/JP2020/032921 WO2021045014A1 (ja) | 2019-09-06 | 2020-08-31 | 加工システム、及び加工物の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2021045014A1 JPWO2021045014A1 (ja) | 2021-03-11 |
JP7462874B2 true JP7462874B2 (ja) | 2024-04-08 |
Family
ID=74852454
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021543756A Active JP7462874B2 (ja) | 2019-09-06 | 2020-08-31 | 加工システム |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220297251A1 (ja) |
JP (1) | JP7462874B2 (ja) |
KR (1) | KR20220058898A (ja) |
CN (1) | CN114206548B (ja) |
DE (1) | DE112020004233T5 (ja) |
WO (1) | WO2021045014A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230150294A (ko) * | 2021-03-03 | 2023-10-30 | 스미또모 덴꼬 쇼오께쯔 고오낑 가부시끼가이샤 | 가공 시스템 및 가공물의 제조 방법 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003326438A (ja) | 2002-02-28 | 2003-11-18 | Fanuc Ltd | 工具異常検出装置 |
JP2009226551A (ja) | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Mitsubishi Electric Corp | 工具寿命検出方法および工具寿命検出装置 |
JP2017193018A (ja) | 2016-04-21 | 2017-10-26 | 中山水熱工業株式会社 | 工程異常検知システム、及び工程異常検知方法 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6932675B1 (en) * | 2004-02-04 | 2005-08-23 | General Motors Corporation | Plated grinding wheel life maximization method |
JP5394093B2 (ja) * | 2009-02-13 | 2014-01-22 | ファナック株式会社 | 工具折損検出機能を有する工作機械を制御する数値制御装置 |
KR101776956B1 (ko) * | 2010-12-09 | 2017-09-19 | 두산공작기계 주식회사 | 공작기계의 공구 손상 탐지장치 및 공구손상 탐지방법 |
DE102011006447A1 (de) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh | Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken mittels einer numerisch gesteuerten Werkstückbearbeitungsvorrichtung sowie Werkstückbearbeitungsvorrichtung |
CN202726639U (zh) * | 2012-08-14 | 2013-02-13 | 沈阳机床(集团)设计研究院有限公司 | 基于数控铣床主轴伺服电机电流信号的切削状态监测系统 |
JP6237736B2 (ja) | 2014-10-30 | 2017-11-29 | Jfeスチール株式会社 | 加工方法および加工装置 |
CN106873527B (zh) * | 2015-12-11 | 2020-08-14 | 日立汽车系统(中国)有限公司 | 用于测量切削刀具的使用寿命的方法、控制装置和系统 |
WO2019043852A1 (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-07 | 三菱電機株式会社 | 数値制御システムおよびモータ制御装置 |
TWI650625B (zh) * | 2017-11-16 | 2019-02-11 | 財團法人工業技術研究院 | 刀具磨耗檢測裝置、其檢測方法及刀具磨耗補償方法 |
US20190152011A1 (en) * | 2017-11-21 | 2019-05-23 | General Electric Company | Predictive cutting tool failure determination |
GB2571348A (en) * | 2018-02-27 | 2019-08-28 | Airbus Operations Ltd | A drive system for rotating a wheel of a landing gear |
JP2019163219A (ja) | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 哲雄 慶野 | セルフタンニング化粧料 |
CN109277882A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-29 | 江苏西格数据科技有限公司 | 一种机床刀具监测系统 |
KR102201173B1 (ko) * | 2018-11-20 | 2021-01-13 | 한국생산기술연구원 | 공구 마모를 고려한 공구 위치 가변 가공 장치 및 이를 이용한 공구 위치 제어 방법 |
CN109909804B (zh) * | 2018-12-21 | 2021-06-25 | 北京工业大学 | 基于主轴驱动电流和工步的刀具磨损破损在线监测方法 |
-
2020
- 2020-08-31 US US17/639,581 patent/US20220297251A1/en active Pending
- 2020-08-31 KR KR1020227006859A patent/KR20220058898A/ko unknown
- 2020-08-31 JP JP2021543756A patent/JP7462874B2/ja active Active
- 2020-08-31 DE DE112020004233.2T patent/DE112020004233T5/de active Pending
- 2020-08-31 WO PCT/JP2020/032921 patent/WO2021045014A1/ja active Application Filing
- 2020-08-31 CN CN202080054149.1A patent/CN114206548B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003326438A (ja) | 2002-02-28 | 2003-11-18 | Fanuc Ltd | 工具異常検出装置 |
JP2009226551A (ja) | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Mitsubishi Electric Corp | 工具寿命検出方法および工具寿命検出装置 |
JP2017193018A (ja) | 2016-04-21 | 2017-10-26 | 中山水熱工業株式会社 | 工程異常検知システム、及び工程異常検知方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114206548B (zh) | 2024-05-14 |
DE112020004233T5 (de) | 2022-06-15 |
KR20220058898A (ko) | 2022-05-10 |
JPWO2021045014A1 (ja) | 2021-03-11 |
CN114206548A (zh) | 2022-03-18 |
US20220297251A1 (en) | 2022-09-22 |
WO2021045014A1 (ja) | 2021-03-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20140123740A1 (en) | Working Abnormality Detecting Device and Working Abnormality Detecting Method for Machine Tool | |
US20220134459A1 (en) | Method for automatic process monitoring in continuous generation grinding | |
US10788807B2 (en) | Method for compensating milling cutter deflection | |
JPS5890445A (ja) | 工具の摩損監視方法及び装置 | |
JP2011230206A (ja) | 工具寿命検出方法、および工具寿命検出装置 | |
JP7462874B2 (ja) | 加工システム | |
JP2010262474A (ja) | 工作機械の加工支援システム | |
JP2009226551A (ja) | 工具寿命検出方法および工具寿命検出装置 | |
JP5089618B2 (ja) | 工具寿命検出方法及び工具寿命検出装置 | |
JP2005021998A (ja) | 研削加工装置及び研削加工方法 | |
JP4568880B2 (ja) | Nc工作機械の加工制御システム | |
JP5821615B2 (ja) | 研削異常監視方法および研削異常監視装置 | |
JP6314885B2 (ja) | 破損防止システム、砥石 | |
JP2021064128A (ja) | 検出装置及びプログラム | |
TW202019614A (zh) | 刀具壽命估測裝置及方法 | |
JP2011121139A (ja) | 工具異常検知装置および検知方法 | |
JP7504360B2 (ja) | 加工システム、及び金属部材の製造方法 | |
JP2014061567A (ja) | 工作機械 | |
US20240134338A1 (en) | Machining system, and method of manufacturing a machined product | |
JP2017030066A (ja) | 切削工具の異常検出方法及び切削加工装置 | |
TWI847348B (zh) | 操作機具之方法以及機具 | |
Liu et al. | A new method of tool wear measurement | |
Pang | An Effective Method for Milling Tool Condition Monitoring Using On-machine Measurement | |
JP7193839B2 (ja) | 歯車加工装置、被加工歯車の不良判定方法、及び被加工歯車の不良判定プログラム | |
JP2001162489A (ja) | 切削加工方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A625 | Written request for application examination (by other person) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625 Effective date: 20230322 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231218 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240124 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240226 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240306 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7462874 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |