JPH0340525Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は加工装置の送り制御装置に関し、詳し
くは、被加工物の加工状態に応じて、その送りを
好適に制御する加工装置の送り制御装置に関す
る。

［従来の技術］ 金型等を切削加工するといつた加工装置におい
て、被加工物の送りの制御、通常送り速度の制御
が従来よりなされている。加工手段、例えば切削
用のエンドミルの刃先等が被加工物に近づくまで
の空切削の範囲では被加工物を高速で送つて加工
時間の短縮を図つたり、切削量が大きすぎる時、
あるいは刃先が摩耗して切削等の負荷が非常に大
きくなつた時などには送り速度を遅くして刃先へ
の悪影響を未然に防止し、良好な加工を実現する
といつた制御装置が提案されている。

これらの送り制御装置では、加工手段に加わる
力を検出して上記の送り制御を行うものが知られ
ている。即ち、切削用等のエンドミル等が装着さ
れた主軸において、トルクセンサや主軸を駆動す
るモータの電流等を用いて加工手段に加わる力を
検出し、種々の送り制御に供するのである。こう
した主軸のトルク等は、切削量や刃先の摩耗とい
つた比較的ゆつくりした加工状態の変化に対して
は良く追従するので、良好な送り制御が実現され
る。

［考案が解決しようとする問題点］ かかる従来技術を背景として本考案が解決しよ
うとするのは次の問題である。

ボールエンドミルや正面スライス等を加工手段
として用いた加工装置では、加工時に、被加工物
（ワーク）や加工手段に高い周波数領域（五十
KHz〜四百KHz、特に顕著な周波数領域が百
KHz〜百数十KHz程度）での振動、所謂びびり
を生じることがある。びびりは被加工物からの切
りくず生成に伴う振動であつて、通常、鋼材の加
工時や加工状態が変化した時、例えば切削の取り
代が変化した時や切削油等の不足や亀裂が生じた
時、等に大きくなることが知られている。こうし
たびびりが発生・過大となつた場合に、無理な切
削速度で加工を継続しようとすると加工手段に悪
影響を与えることがあり、最悪の場合には工具欠
損に至ることがあるという問題があつた。ところ
が従来、加工状態の検出に用いられてきた主軸の
トルクや主軸駆動用のモータの負荷電流等では、
びびりに対応した信号を検出することができず、
びびりが存在しても主軸トルク等の値が小さけれ
ば送り速度の上昇を指令してしまうとか、トルク
値が比較的高い状態でびびりが重畳して発生する
場合で加工手段の欠損等が生じる様な時でも事前
にはこれを検出・対応することができない等、従
来の送り制御装置では充分かつ的確な送り制御を
実現できない場合があつた。

また加工時の超音波領域の音響振動を音響セン
サで検出することにより、送りを制御する従来技
術があるが、加工手段に作用しているトルクによ
り発生する音響信号のレベルが変わる場合があ
り、音響センサの信号のみに基づいて送り制御す
るのでは、特に仕上加工等においては必ずしも充
分な送り制御が得られないため良好な加工面が得
られないという問題があつた。しかも、従来のシ
ステムを並設して両センサをそれぞれ別々の信号
処理回路および制御回路に入力して加工を制御し
た場合でも、上述の理由により的確な送り制御を
行なうことができないとともに、さらに２系列の
信号処理回路と制御回路を作製することになり、
信頼性・経済性の面からも不利である。

本考案は、上記問題を解決することを目的とし
てなされたものであり、びびりが発生した場合に
も好適に送り制御を行なうことのできる加工装置
の送り制御装置を提供することを目的とする。

［問題を解決するための手段］ かかる目的を達成すべく、本考案は問題を解決
するための手段として次の構成をとつた。即ち、
第１図に示すように、 加工機の加工用テーブルＭ１上の被加工物Ｍ２
を加工する加工手段Ｍ３に加わる力を検出する加
工力検出手段Ｍ４と、 前記加工用テーブルＭ１もしくは前記被加工物
Ｍ２に取り付けられて該被加工物Ｍ２の加工時に
発生する超音波領域の音響振動を検出する音響振
動検出手段Ｍ５と、 前記音響信号から、加工によるびびり量を抽出
する抽出手段Ｍ６と、該抽出されたびびり量と前
記加工力検出手段Ｍ４によつて検出された加工力
と所定の重み付けを行なつた上で両者を加算する
加算手段Ｍ７と、すくなくとも該加算手段の出力
信号を用いて被加工物の送り制御量を定める送り
制御量決定手段Ｍ８と、を具備する制御手段Ｍ９
と、 該制御手段Ｍ９からの前記送り制御量に相当す
る信号を入力し、前記加工手段Ｍ３と前記被加工
物Ｍ２との相対的な加工送りを実現する駆動手段
Ｍ１０と、 を備えて構成された加工装置の送り制御装置の構
成がそれである。

［作用および効果］ 以上の構成を有する本考案の加工装置の送り制
御装置は、加工時に発生する音響振動検出手段Ｍ
５によつて検出し、この音響振動から抽出手段Ｍ
６によつて抽出されたびびり量と加工力検出手段
Ｍ４によつて検出された加工手段Ｍ３に加わる力
とに所定の重み付けを行なつた上で両者を加算
し、この加算信号から送り制御量決定手段Ｍ８に
より送り制御量を定めて、加工用テーブルＭ１に
よる被加工物Ｍ２の送りを制御するよう働く。従
つて、加工手段Ｍ３および被加工物Ｍ２に加わる
加工力に応じて検出される長期的な加工状態の変
化のみならず、加工時に発生するびびりを検出
し、両者の加算出力に基づいた緻密な送り制御を
行なう。即ち、本考案の加工装置の送り制御装置
は、切削量とびびり量とに基づいて、高精度な送
り制御を実現し、加工手段Ｍ３に無理な過渡的力
が作用することによる加工手段Ｍ３の破損を防止
するとともに、高速かつ安定な加工を実現するこ
とにより良好な加工面を得るものである。これは
次の理由による。

音響振動から抽出されたびびり量は、次の性質
を有する。

(1) びびり量は切削量、即ち切込み量と送り速度
とに強い相関を示す。切込み量が大きくなるに
つれて、また送り速度が大きくなるにつれて、
びびり量も増大する。また、切削量の変化に対
してびびり量は極めて早い応答を示す。

(2) 仕上げ切削のように切込み量を小さい場合で
も、びびり量は切削量と良い相関を示す。

(3) 応答性が早いことも相俟つて、加工手段Ｍ３
が被加工物Ｍ２に接触・離脱する時点でびびり
量は大きな値を取る。

(4) 被加工物Ｍ２の傾斜部を加工する場合にびび
り量は大きな値を取る。

従つて、切削量に対応して必要となる加工力と
共に、所定の重み付けを行なつた後、両者を加算
した加算信号は、切削量を確実かつ直ちに反映し
た値となる。重み付けの程度は、加工力検出手段
Ｍ３や音響信号検出手段Ｍ５、抽出手段Ｍ６等の
構成、および送り制御において重視する要素、例
えば異常切削を初期の段階で検知するか、多少の
異常切削を許容して送り速度を高めに保持するか
等、に応じて定めればよい。

加工力とびびり量との重み付け後の加算信号を
用いるので、本考案の加工装置の送り制御装置
は、加工手段Ｍ３に比較的大きな力が作用し、か
つびびり量が重畳して作用し、加工手段Ｍ３の欠
損等が発生するような場合には、事前にそれを検
出して送りを減少させる様に制御する。従つて、
加工手段の欠損を防止することができる。

さらに本考案によれば、加工時発生する超音波
領域の振動を音響振動検出手段Ｍ５により検出す
ることにより、加工手段Ｍ３に作用している力
（トルク）を加算して、送りを制御する。従つて、
発生する音響信号のレベルが加工手段に作用して
いるトルクの影響により変化しても、加算する加
工手段Ｍ３に作用している力で補償するので、音
響振動出力のみに基づき送りを制御する従来技術
に比べ、好適な送り制御を可能にして、良好な加
工面を得ることができる。一般に、仕上加工にお
いて、異常切削状態と言われる現象は、切粉の工
具および被加工物Ｍ２への巻付き、あるいは工具
摩耗の増大に伴い、仕上げ加工面の性状が悪化す
る場合をいう。本考案では仕上加工面の性状に悪
影響を及ぼす切粉の巻付き、工具摩耗等に基づく
音響振動成分が発生している場合、加工手段Ｍ３
等に作用する力の大きさとその変動より音響振動
よりレベルがそれに応じて変化してしまうが、そ
の変化分を加工手段Ｍ３に作用する力を加算する
ことにより補償するので、最適な送り制御を行な
うことができ、良好な仕上げ加工面性状を得るこ
とができる。

［実施態様の説明］ 次に本考案の実施態様について述べる。

本考案を実施するに当たり、加工用テーブルＭ
１の上の被加工物Ｍ２を加工する加工手段Ｍ３を
有する加工装置の構成としては、Ｘ軸、Ｙ軸への
移動を行なう平面テーブル上に固定された金型等
をボールエンドミルやラフテイングエンドミル等
により切削加工する加工装置、あるいは正面フラ
イス盤等が考えられる。また、加工用テーブルＭ
１の動きとしては、加工手段Ｍ３方向、つまりＺ
軸方向の動作を行なう場合も考えられ、この場合
にはボール盤等のような穴明け加工を行なう加工
装置も考えられる。更に、こうした種々の加工機
能を複合的に一体化した多軸のマニシングセンタ
等に適用することもできる。尚、被加工物Ｍ２の
加工用テーブルＭ１への固定には、押しつけや接
着などが用いられる。

加工力検出手段Ｍ４とは、加工手段Ｍ３に加工
時に加わる力を検出するものであつて、ボールエ
ンドミル等、刃先が回転する加工装置ではこれら
の回転トルクを検出するトルクセンサや、加工手
段Ｍ３を駆動するモータの駆動負荷電流等を検出
するセンサ等である。

加工用テーブルＭ１は駆動手段Ｍ１０によつて
送られるが、上述したように複数軸方向への送り
を行なう加工装置では軸数に対応した数の送りの
駆動手段Ｍ１０が必要となる。駆動手段Ｍ１０と
しては、電動機にボールネジによる送り機構とい
つた構成が従来より用いられているが、リニアモ
ータ、ステツピングモータ等を用いたものや、そ
の他の送り機構を有するものなど、種々の構成が
可能である。

音響振動検出手段Ｍ５とは、数十KHzから数
百十KHzといつた領域の振動を適宜検出するも
のであつて、圧電素子や磁歪素子等を用いたアコ
ーステイツクエミツシヨンセンサ（以下、AEセ
ンサと称呼する）等がある。被加工物Ｍ２の材質
や加工手段Ｍ３の違い等によつて、発生するびび
りの周波数も異なるので、本考案を適用する加工
装置の態様に合わせて音響振動検出手段Ｍ５の検
出する周波数の帯域を選定すればよい。音響振動
検出手段Ｍ５は、加工用テーブルＭ１または被加
工物Ｍ２に取付けるが、加工用テーブルＭ１に取
付けるようにすれば、被加工物Ｍ２を取換える毎
に着脱する必要がなく、取扱いが容易となる。

音響振動検出手段Ｍ５はひとつでもよいし、複
数個取付けてもよいが、音響振動検出手段Ｍ５を
ひとつとすれば、全体の構成を簡略化することが
でき、部品点数や組立工数低減の面から好適であ
る。

制御手段Ｍ９は、抽出手段Ｍ６、加算手段Ｍ
７、送り制御量決定手段Ｍ８を含んで構成されて
おり、加工手段Ｍ３に加わる力と音響振動検出手
段Ｍ５によつて検出された音響振動とから、被加
工物Ｍ２の送り制御量を定めるものである。制御
手段Ｍ９は、これらの各手段を個々にデイスクリ
ートな回路により実現して構成することもできる
が、近年、普及の目ざましいマイクロコンピユー
タを用い論理演算懐炉として一体に構成すること
もできる。後者の場合には、予め記憶された手順
に従つた処理・判断によつて、上記各手段が実現
されることになる。

抽出手段Ｍ６は、音響振動に対応した信号（以
下、これを音響信号と呼ぶ）からびびり量を抽出
するものであつて、例えば音響振動検出手段Ｍ５
が検出する種々の振動から、びびり量に対応した
周波数成分のみをバンドパスフイルタ等によつて
濾過し、びびり量として出力するといつた構成が
考えられる。

加算手段Ｍ７は加工力検出手段Ｍ４によつて検
出された加工力とびびり量とを加算する手段であ
つて、両者がアナログ信号として取扱われていれ
ば、重み付けは増幅回路の増幅度を設定すること
により、また加算はオペアンプ等を用いた加算回
路により簡易に構成することができる。また、一
旦Ａ／Ｄ変換器等によつてデイジタル量に変換さ
れた加工力とびびり量とを、マイクロコンピユー
タを用いて各々重み付けしたのち加算するといつ
た構成も考えられる。

加工力とびびり量を加算するにあたり、びびり
量の重み付けについては加工力の関数とすること
により、加工力の影響を受けるびびり量の変動を
理想的に補償することも可能である。

送り制御量決定手段Ｍ８は、加算手段Ｍ７の出
力信号を用いて被加工物Ｍ２の送り制御量を決定
するものであつて、加算手段Ｍ７の出力信号の大
きさによつて、送り速度の上昇、維持、下降、停
止等を制御するよう構成することもできる。ま
た、加算手段Ｍ７の出力信号（加算信号と呼ぶ）
以外にびびり量を別途単独で監視して、加算信号
による制御とは別に、びびり量が所定の値以上と
なつた時に送り制御量を低下させたり、あるいは
送りを停止させるといつた制御を行なうことも好
適である。

穴開け加工のドリルその他の工具が破損する現
象は、工具の突出しが長い場合に生じやすく、加
工具が前後左右にびびりを起こし、さらにトルク
に高負荷が作用した時に発生する。上述の実施態
様として説明した各種の加工装置においては、こ
れらのびびりの発生量とトルクの発生量を加算し
た出力値でドリル等の送り速度を制御するので工
具欠損を未然に防止できる。

また、被加工物Ｍ２が異種材料で構成されてい
たり数種の材質物が混入している際に、同じ工具
送り速度で切削すると数種の切削形状が生じる。
その際に連続形の切粉は、被削材または工具に巻
付き、加工に悪影響を与える。特に延性に富んだ
被削材（鋼）がもろい被削材（鋳物）内に挿入さ
れている場合には、一般的には両被削材の最適な
切削条件で加工を行なうために、工具が鋼内に突
入すると、連続形の切粉が発生しやすい。その際
の工具刃先に発生する現象としては高負荷が刃先
に発生して、切削温度が上昇し、さらにびびりが
生じることから連なつた切粉が生成される。この
ようなとき上述した本考案の実施態様では、トル
クなどの負荷の検出値と、びびりの発生値とを加
算した出力値で加工を監視するので、連続形の切
粉生成を防ぐことができ、異常切削状態の発生を
未然に防ぐことができる。

工具摩耗が発生進行すると、切れ味が悪くなり
負荷とびびりがそれぞれ増大する。特に仕上げ削
りの場合には寸法精度と仕上面あらさが要求さ
れ、工具摩耗の進行を防止する制御が必要であ
る。上述した実施態様では、刃先負荷とびびり量
を加算した値で工具送り速度を制御すれば、工具
摩耗を早期に発見し、さらにその進行を制御する
ので良好な仕上面性状を得ることができる。

［実施例］ 以下本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。

第２図は本考案一実施例のボールエンドミル金
型加工装置の構成を示す概略構成図、第３図は実
施例における信号処理回路の構成を示すブロツク
図、である。

第２図において、１は金型等の切削加工を行な
う加工手段としての型彫工具、２は型彫工具１を
保持する工具保持具、３は被加工物としての金
型、４は金型３を固定する加工用テーブル、５は
加工用テーブル４の側壁に配設され音響振動検出
手段として働く音響センサ（以下、AEセンサと
呼ぶ）、６は型彫工具１のトルクを検出する加工
力検出手段としてのトルクセンサ、７は制御手段
としての電子制御回路、である。また、８はNC
加工機制御盤であつて、電子制御回路６からの制
御信号を受取つて駆動手段として働く送りモータ
１０、送りねじ１２を介して加工用テーブル４を
駆動するよう構成されている。NC加工機制御盤
８は、紙テープ１４等に打ち込まれた情報を前も
つて読み込んでおくことにより、切削加工を行な
う金型の切削形状や材質等に基づいて定められた
切削手順、即ち型彫工具１先端の加工経路や加工
速度等が予め記憶されている。従つて、電子制御
回路７はNC加工機制御盤に、制御信号として、
予め記憶された加工速度に対する倍率、所謂オー
バーライド信号及び工具欠損工具摩耗の異常増
加、切粉の巻きつき等の緊急時における停止信号
を出力するように構成されている。

尚、本実施例では、型彫工具１としてボールエ
ンドミルを用いたが、このボールエンドミルは超
硬一枚刃を有し、1000rpm以上で、回転するタイ
プのものである。この型彫工具１の回転軸にトル
クセンサ６が設けられているが、このトルクセン
サ６は型彫工具１（ボールエンドミル）の回転軸
（主軸）のねじれ量を介してトルクを検出するひ
ずみゲージタイプのものである。また、AEサン
サ５としては、市販されているもののうち100〜
150KHzに最も近いものとして共振周波数
170KHzの圧電素子を用いている。

次に、オペアンプ等を用いてデイスクリートな
回路として構成された本実施例の電子制御回路７
の回路構成について簡単に説明する。電子制御回
路７は、第２図に示すように、AEセンサ５の出
力信号を処理する信号処理回路２０、処理後の信
号を増幅してびびり量に相当する信号として出力
する増幅回路２２、トルクセンサ６の出力信号を
増幅するもうひとつの増幅回路２４、上記２つの
増幅回路２２，２４の出力信号を加算する加算回
路２６、加算回路の出力信号及び上記びびり量信
号から型彫工具１の切削状態を識別する切削状態
識別回路２８、この切削状態識別回路２８の出力
信号に基づいてNC加工機制御盤８にオーバーラ
イド信号等を出力する送り指令回路３０、を含ん
で構成されている。なお増幅回路２２と２４の増
幅度の割合、即ち両信号に対する重み付けは、異
常切削時の初期の段階で異常切削を検知するため
に、両増幅回路からの出力値が等しくなるよう
に、即ち対等に評価される。ここで、信号処理回
路２０が抽出手段に、増幅回路２２，２４と加算
回路２６が加算手段に、切削状態識別回路２８と
送り指令回路とが送り制御量決定手段に、各々相
当している。

次に信号処理回路２０の構成と働きについて、
第３図、第４図を用いて説明する。AEセンサ５
は加工用テーブル４の側面に設置されて、金型３
の切削加工時に発生する音響信号を検出する。音
響信号には切削音を初め、数百KHz近くまでの
超音波信号が含まれている。この一例を第４図Ａ
に示した。そこで、この音響信号から切削時に発
生するびびりによく対応した周波数帯域のみを抽
出すべく、信号処理回路２０にはバンドパスフイ
ルタ２０ａが設けられている。このバンドパスフ
イルタ２０ａでは約100KHz〜150KHzの信号の
みを通過する。バンドパスフイルタ２０ａ通過後
の信号を第４図Ｂに例示した。続いて絶対値回路
２０ｂにより、バンドパスフイルタ２０ａの出力
信号を全波整流し（第４図Ｃ）、次段のピークホ
ールド回路２０ｃでは全波整流後の信号に対して
そのピークを次々ホールドすることにより、ピー
ク値をつないだような直流信号に変換する処理を
行なう（第４図Ｄ）。更に、ピークホールド回路
２０ｃの出力信号は平滑回路２０ｄにより平滑さ
れて（第４図Ｅ）、次段の増幅回路２２に出力さ
れる。こうして、圧電素子によつて構成された
AEセンサ５の出力信号から、びびり量のみを反
映したびびり量信号が抽出される。第４図Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、各々第３図に示した各回路の
出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅでの信号を例示したもの
である。

上記の信号処理回路で処理されたAEセンサ５
の検出信号から生成されたびびり量信号は、加算
回路２６によつてトルクセンサ６の検出した型彫
工具１のトルク出力値に対応した信号と加算され
る。第５図Ａ，Ｂ，Ｃはこの様子を示すグラフで
ある第５図Ａは、金型３の切削加工を開始した
後、次第に型彫工具１の負荷、即ちトルク出力値
が上昇した場合を示している。この時、AEセン
サ５の出力から抽出されたびびり量信号は第５図
Ｂの如く変化した。図の区間では大きなびびり
が発生していた。このびびり量信号とトルク出力
値信号を加算したのが第５図Ｃである。このびび
り量信号の増加は、微小な工具欠損の発生、また
は工具摩耗の急増加、または切粉に巻きついた時
等に生ずる現象であり、トルクの斬次な増加と突
発的なびびりの増加とで異常切削状態の発生が明
確に示される。

加算回路２６の出力信号を以下、切削信号と呼
ぶことにするが、これは上記第５図Ｃに示したよ
うに、加算回路２６の出力が切削状態、即ち型彫
工具１のトルク出力値とびびり量とを共によく反
映していることによつている。

AEセンサ５の出力信号の大きさ（単位はボル
トＶ）と切削条件の一例を第５図Ｄに示す。図示
するように、実施例の型彫工具において、切込み
量が増大するに従つて、また送り速度が増大する
に従つて、Ａセンサ５の出力信号が増大するのが
分かる。もとより、型彫工具１の駆動トルクの信
号は、切込み量や送り速度といつた切削条件に従
つて増大する信号である。しかも、第５図Ｅに示
すように、型彫工具１が金型３にエンゲージした
時点からデイスエンゲージするまでの両信号の応
答はAEセンサ５の場合には極めて応答性がよく、
エンゲージ、デイスエンゲージにて極大となるの
に対して、トルク出力値はエンゲージ後漸増し、
デイスエンゲージに向けて漸減するという対称的
な振舞いを示す。従つて、両信号を重み付けした
上で加算することにより、切削条件をより良く反
映した信号（切削信号）を得ることができるので
ある。

この切削信号は切削状態識別回路２８に入力さ
れて、送り速度を決定する処理に供される。そこ
で、第６図に示した切削状態識別回路２８、送り
指令回路３０の内部構成について説明すると共
に、上記の処理について説明する。切削信号は切
削状態識別回路２８内の３つの比較回路３１，３
２，３３に入力されている。一方、比較回路３
１，３２，３３には比較用として、空切削・実切
削状態識別回路３５からの空切削比較信号、切削
負荷平準化用上限値設定回路３６からの上限比較
信号、切削負荷平準化用下限値設定回路３７から
の下限比較信号が、各々入力されている。

比較回路３１は、切削信号が空切削比較信号に
対して小さい時にその出力がハイアクテイブとな
る。これは、型彫工具１のトルク出力値信号及び
AEセンサ５の出力信号に基づくびびり量信号の
和が極めて小さい時には型彫工具１は空切削の状
態にあるとして、後段の送り指令回路３０にアク
テイブな信号を出力するのである。

比較回路32，33は一対に構成されており、切削
信号の大きさが切削負荷平準化用下限値設定回路
３７からの下限比較信号より小さい時には比較回
路３３の出力はハイアクテイブとなり、一方、切
削信号の大きさが上限比較信号より小さい時には
比較回路３２の出力がハイアクテイブとなる。

一方、増幅回路２２から出力されるびびり量信
号は切削状態識別回路２８内のいまひとつの比較
回路４４に入力されており、びびり過大識別値設
定回路４５のびびり過大比較信号と比較されてい
る。びびり量信号がびびり過大比較信号より大き
い時、すなわち、刃先負荷の増大現象よりはびび
りの増加量で異常切削状態を識別する場合、例え
ば被加工物の設置が不安定の場合、または工具保
持が不充分の場合、比較回路４４の出力はハイア
クテイブとなる。

以上説明した比較回路３２，３３，４４の各出
力は送り速度上昇可否判定回路５０に入力されて
いる。送り速度上昇可否判定回路５０、第６図に
示すように、２入力NORゲート５０ａ、２入力
ANDゲート５０ｂ及び５０ｃ、２入力ORゲート
５０ｄ、インバータ（NOTゲート）５０ｅから
構成されている。そこで、切削信号が上限比較信
号より小さくかつ下限比較信号のレベルより大き
い時、あるいは切削信号が下限比較信号のレベル
より小さい場合でもびびり量信号がびびり過大比
較信号のレベルより大きい時、ORゲート５０ｄ
の出力はハイアクテイブとなる。一方、切削信号
が下限比較信号より小さくかつびびり量信号がび
びり過大比較信号のレベルより小さい時には、
ANDゲート５０ｂの出力がハイアクテイブとな
る。

送り指令回路３０は、最大送り速度指令回路５
２、送り速度加工指令回路５４、送り速度保持指
令回路５６、送り速度上昇指令回路５８を備えて
おり、各回路は次のように動作する。

最大送り速度指令回路５２：切削状態識別回路
２８内の比較回路３１の出力がハイアクテイブの
時、即ち空切削と判断された時には、最大の送り
速度となるように、NC加工機制御盤８に指令を
与える。

送り速度加工指令回路５４：比較回路３２の力
がハイアクテイブとなつた時、即ち切削信号が大
きくなつて、加工上の負荷（トルク出力値）に対
応した信号とびびり量信号との和が過大となつた
時には、オーバライド信号を小さく（倍率１未
満）して、送り速度を下降させるように、NC加
工機制御盤８に指令を与える。

送り速度保持指令回路５６：送り速度上昇可否
判定回路５０内のORゲート５０ｄの出力がハイ
アクテイブとなつた時、即ち切削信号が下限比較
信号のレベル以上かつ上限比較信号のレベル以下
であるか、あるいは切削信号が下限比較信号のレ
ベル以下であつても被加工物の設置が不安定また
は工具保持が不充分な場合等でびびり量が過大な
時には、送り速度を現状に保持するように、NC
加工機制御盤８に指令を与える。

送り速度上昇指令回路５８：送り速度上昇可否
判定回路５０内のANDゲート５０ｂの出力がハ
イアクテイブとなつた時、即ち切削信号が下限比
較信号のレベルより小さくかつびびり量信号が小
さい時には、切削状態には充分な余裕があると
し、オーバーライド信号を大きく（倍率１以上）
して、送り速度を上昇させるように、NC加工機
制御盤８に指令を与える。

以上説明した切削状態識別回路２８、送り指令
回路３０による送り速度の制御の様子を第７図に
示した。最初、切削信号は空切削比較信号のレベ
ルより小さいので、空切削範囲であるとして、最
大送り指令が出される。この時、NC加工機制御
盤８に、予め紙テープ１４から読み込んでおいた
金型３の切削形状に基づいて、切削開始点のすこ
し手前の位置まで、型彫工具１を最高速度で送る
よう制御を行なう（第７図区間）。その後、切
削開始点まではアプローチ速度とよばれる低い速
度で型彫工具１は送られるが、この間、切削信号
のレベルは低いので、オーバライド信号は送り速
度上昇指令に基づいて大きな値へ上昇される（区
間）。切削が進み負荷が増大して、切削信号の
大きさが下限比較信号レベルより大きくかつ上限
比較信号レベル以下となると、送り速度保持指令
が出される（区間）、更に、切削信号の大きさ
が上限比較信号レベルをこえると、送り速度下降
指令が出され、オーバライド信号は小さな値へと
下降される（区間）。送り速度が小さくなつた
結果、切削信号の大きさが低下するとオーバライ
ド信号は保持される（区間）。やがて切削信号
が下限比較信号レベルを下回ると、本来送り速度
上昇指令が出されるが、本実施例ではびびり量信
号単独でも監視しており、びびり量信号がびびり
過大比較信号レベル以上である範囲は、猶、送り
速度保持指令が発せられる（区間Va）。その後、
切削信号、びびり量信号がともに小さくなると、
送り速度上昇指令が出される（区間Ｖ）他、上
述の保持指令（区間Ｖ）、下降指令（区間Ｖ）
等が行なわれる制御が繰返される。

従つて、以上のように構成された本実施例によ
れば、型彫工具１のトルクとびびり量とを共に監
視して、以上切削状態、すなわち工具欠損、工具
摩耗または切粉の巻きつき等の初期段階では切削
負荷に対応した信号の上昇とびびり量信号の増加
が生じて、両者を加算した出力値で監視すること
から切削状態を高精度かつ高い応答性で識別し、
良好な切削を実現することができる。AEセンサ
５によつて音響信号を用いてびびり量を検出する
ことができるので、切削量が小さい状態でもびび
りが発生していれば送り速度を小さくし、一方、
切削量が大きくてもびびり等のない安定な切削が
行なわれている時には送り速度を大きくすること
ができる。この結果、異常切削発生を初期の段階
において検出するとともに、切削時間も短縮する
ことができる。更に、本実施例ではAEセンサ５
を加工用テーブルの側面に設置し、金型３を交換
してもAEセンサ５を取替えないので調整等をい
ちいち行なう必要がなく、又、切削油材や切粉の
飛散等による影響も受けにくいので安定に高精度
なびびりの検出が可能である。

本実施例によればNC加工機制御盤８のオーバ
ライド信号を外部より与えて送り速度の制御を行
なうので、若干の改造により既存のNC加工機制
御盤の有効利用を図ることもできる。

次に本考案の第２の実施例について説明する。
第８図は第２実施例の概略構成を示すブロツク図
である。図において、AEセンサ５、トルクセン
サ６、NC加工機制御盤８、各軸送りモータ１０
は第１実施例と同様の構成を有するものである。
また、100は論理演算回路として構成された電子
制御回路であつて、周知のCPU１０１、ROM１
０２、RAM１０３、タイマ１０５等を中心に、
入力ポート１０８、出力ポート１１０等を共通バ
ス１１２により相互に接続するよう構成されてい
る。ここで入力ポート１０８は、AEセンサ５、
トルクセンサ６等からの微弱なアナログ信号に対
して増幅・波形整形、雑音除去等を行ない、更に
Ａ／Ｄ変換し、CPU１０１より読みとることの
できるデイジタル信号とする機能を有する。出力
ポート１１０はオーバライド信号としてアナログ
信号をNC加工機制御盤８に出力するものであ
る。

本実施例では、予めROM１０２内に記憶され
たプログラムに従つて、処理・判断が行なわれる
ことにより、抽出手段、加算手段、送り制御量決
定手段等が各々実現されるのである。そこで第９
図のフローチヤートに拠つて、本実施例で行なわ
れる処理等について説明する。

送り制御ルーチンは切削下降中繰返し実行され
るが、まずステツプ２００では、以下の演算に用
いる変数の初期化、Ｋ＝０、VT＝０を行なう。
続くステツプ２１０では入力ポート１０８を介し
て、高速にＡ／Ｄ変換されたびびり量信号Ｖを読
み込む処理を行ない、ステツプ２２０では、この
びびり量信号Ｖの積算、即ちVT←VT＋Ｖを行
なう。ステツプ２３０では変数Ｋを１だけインク
リメントした後、ステツプ２４０にて変数Ｋの値
が20になつたか否かの判断を行なう。ステツプ２
４０の判断が「NO」であれば処理はステツプ２
１０に戻り、Ｋ＝20となるまで上記ステツプ２１
０ないしステツプ２４０の処理・判断を繰返す。
この結果、変数VTには20回分のびびり量信号Ｖ
の積算値が残される。

そこでステツプ２５０では変数VTを20で除算
し、びびり量信号の平均値Ｖを求める処理を行な
う。この処理から実施例１に記載した信号処理回
路２０に相当した出力値を得て、センサからの信
号が平滑化される。

続くステツプ２６０では型彫工具１のトルク出
力値Ｔを、入力ポート８を介して読み込み、ステ
ツプ２７０では、びびり量信号の平均値Ｖとトル
ク出力値Ｔの重み付き加算、 Ｍ＝g1・Ｖ＋g2T ……(1) を求める処理が行なわれる。式(1)において用いた
重み係数g1、g2は、AEセンサ５やトルクセンサ
６の特性、あるいは切削される金型３や型彫工具
１等の態様に合わせて実験的に定められる。この
Ｍを切削状態量と呼ぶ。なお、びびり量信号Ｖの
係数g1をトルク出力値Ｔの関数とすることによ
り作用するトルクの影響をうけるびびり量信号の
変動を理想的に補償することも可能である。

ステツプ２８０では切削状態量Ｍ等を勘案し
て、現在の加工状態が空切削の範囲にあるか否か
の判断が行なわれる。切削状態量Ｍが極めて小さ
く、かつ、予め記憶された金型３の切削形状に従
つて、型彫工具１が実切削の始まる位置より所定
量手前までの範囲にあると判断された時には、処
理は２９０へ進み、オーバライド値ORを最大値
ORmaxとする処理が行なわれる。

一方、ステツプ２８０において空切削の範囲外
であるとの判断が行なわれると、処理はステツプ
３００へ進み、切削状態量Ｍの大きさに関する判
定が行なわれる。切削状態量Ｍがその上限値
Mmax以上であれば、処理はステツプ３１０へ
進んでオーバライド値ORを0.1だけ減算する処理
を行ない、他方、切削状態量Ｍがその下限値
Mmin未満であるとの判断が行なわれると、処理
はステツプ３２０に進み、オーバライド値ORを
0.1だけ加算する処理を行なう。また、切削状態
量Ｍの値が上限値未満下限値以上であれば、オー
バライド値の変更は行なわない。

以上の処理の後、ステツプ３３０において、ス
テツプ２９０，３１０，３２０等で更新または維
持されたオーバライド値ORに基づくオーバライ
ド信号をNC加工機制御盤８に出力ポート１１０
を介して出力する処理が行なわれる。ステツプ３
３０の処理後、NEXTへ抜けて、本制御ルーチ
ンを１回終了する。

以上のように構成された本実施例によれば、び
びり量を単独で監視する制御を除き、第１実施例
と同様の効果を奏し、高精度かつ安定な切削加工
の制御を実現することができる。特に本実施例で
は、論理演算回路により、上記制御を実現してい
るので、例えば加工の種類に応じて、ステツプ２
７０の重み係数g1，g2の値を変更したり、金型
３の材質によつてはステツプ３１０，３２０で用
いるオーバライド値ORの更新量（上記実施例で
は±0.1）を増減するなど、種々の加工条件に対
応することができ、加工の自由度を高くすること
ができる。

以上、本考案のいくつかの実施例について説明
したが、本考案はこれらの実施例に何等限定され
るものではなく、正面フライスやラフイングエン
ドミルといつた他の加工装置への適用、あるいは
加工手段に加わる力を加工手段駆動用モータの駆
動負荷電流から検出する構成など、本考案の要旨
を変更しない範囲において、種々なる態様にて実
施しえることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の基本的構成図、第２図は本考
案第１実施例の概略構成を示す概略構成図、第３
図は同じくその信号処理回路の構成を示すブロツ
ク図、第４図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは各々信号処理
の様子を示すグラフ、第５図Ａはトルクセンサの
出力値を、同図ＢはAEセンサ信号処理後の出力
値を、同図Ｃは両信号の増幅・加算後の出力値を
各々例示するグラフ、同図Ｄは切込み量および送
り速度とAEセンサの出力信号との関係を示すグ
ラフ、同図ＥはAEセンサの信号およびトルク出
力値と加工の進行状態との相関を示すグラフ、第
６図は電子制御回路７の内部構成を詳細に示すブ
ロツク図、第７図は第１実施例における制御の一
例を示すタイミングチヤート、第８図は本考案第
２実施例の概略構成を示すブロツク図、第９図は
同じくその制御ルーチンを示すフローチヤート、
である。 １……型彫工具、３……金型、４……加工用テ
ーブル、５……AEセンサ、６……トルクセンサ、
７，１００……電子制御回路、８……NC加工機
制御盤、１０……各軸送りモータ、２０……信号
処理回路、２６……加算回路、２８……切削状態
識別回路、３０……送り指令回路、１０１……
CPU。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 加工機の加工用テーブル上の被加工物を加工
   する加工手段に加わる力を検出する加工力検出
   手段と、 前記加工用テーブルもしくは前記被加工物に
   取り付けられて該被加工物の加工時に発生する
   超音波領域の音響振動を検出する音響振動検出
   手段と、 前記音響信号から、加工によるびびり量を抽
   出する抽出手段と、該抽出されたびびり量と前
   記加工力検出手段によつて検出された加工力と
   に各々所定の重み付けを行なつた上で両者を加
   算する加算手段と、すくなくとも該加算手段の
   出力信号を用いて被加工物の送り制御量を定め
   る送り制御量決定手段と、を具備する制御手段
   と、 該制御手段からの前記送り制御量に相当する
   信号を入力し、前記加工手段と前記被加工手段
   との相対的な加工送りを実現する駆動手段と、 を備えて構成された加工装置の送り制御装置。 (2) 前記送り制御量決定手段が、前記抽出された
   びびり量に基づいて送り制御量を制限する送り
   制御手段を並設した実用新案登録請求の範囲第
   １項記載の加工装置の送り制御装置。