JPH0475848A - 適応制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、数値制御工作機械における適応制御装置に関
する。

【従来技術】

従来、例えば、数値制御研削盤を用いた研削加工におい
ては、第６図に研削加工における「加工条件」と「加工
結果」とのフローを示したように、与えられる「入力条
件」や「固定条件」に対し、要求される「加工結果」を
満たすように工作物回転数、砥石送り速度などの「設定
条件」を作業者が設定、或いは自動決定している（これ
らの条件を「静的加工条件」と総称する）。 上記「入力条件」は工作物或いは砥石に対応して与えら
れ、工作物の項目としては、その材質・寸法・取代・表
面あらさ・寸法精度など、砥石の項目としては、その種
類などがある。又、上記「固定条件ｊは機械に対応して
与えられ、その項目としては、砥石周速・ドレッサなど
がある。又、上記「設定条件」の項目としては、加工順
序・回転数・送り速度・取代・ドレッシング条件などが
ある。更に、上記「加工結果」の項目としては、時間・
表面あらさ・寸法精度・真円度・焼け・割れ・びびりな
どがある。 又、手動式の研削盤の場合には、熟練作業者が研削中の
火花の出方を見たり、音を聞いたりして自分の経験と勘
によって、時々刻々変化する加工状況に対応した送り軸
の制御量を調整し、要求される「加工結果」を実現して
いる。 上記加工状況とは研削加工中の砥石の摩耗、機械の熱変
形、工作物材質のバラツキなどのさまざまな加工中の変
化をいう。

【発明が解決しようとする課題】 ここで、「静的加工条件ｊは与えられる「入力条件」や
「固定条件」により一意的に決まるものである。 ところが、研削加工中にはさまざまな加工状況の変化が
複雑に進行し、「静的加工条件」設定のときに前提とし
た加工状況とは実際には異なる場合が多い。 このため、「静的加工条件」は必ずしも適切な「加工条
件」とは言えず、加工状況の変動によって「加工結果」
にバラツキが生ずる。 又、従来、切削加工中の加工負荷をセンサで検出し、そ
の出力信号により砥石送り速度を制御する方法などが一
部で試みられているが、熟練作業者の目、耳、手など五
感による制御には及ばないのが現状である。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもので
あり、その目的とするところは、数値制御工作機械によ
り工作物を加工したときに、加工状況に変動があっても
「加工結果」にバラツキを生じることがない適応制御装
置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するための発明の構成は、数値制御工作
機械により工作物を加工したときに生じる火花、音、力
などの瞬時的な加工現象をそれぞれ検出するセンサと、
前記センサからの入力データを時系列データとしてニュ
ーラルネットワークに入力し、該ニューラルネットワー
クからの出力によりその時点における加工状況を特定す
る加工状況把握手段と、手動加工時に工作物を理想的に
加工したとき、前記加工状況把握手段により時間の経過
と共に決定される加工状況とその時のサンプリングされ
た送り軸の制御量との関係を制御ルールとして抽出する
制御ルール抽出手段と、前記工作物の自動加工時におい
て、前記加工状況把握手段で特定された加工状況を前記
制御ルール抽出手段で抽出された制御ルールに適用して
理想加工時の制御量を時間の経過と共に決定する制御量
決定手段と、前記制御量決定手段で時間の経過と共に決
定された制御量に基づき、前記送り軸を制御する送り軸
制御手段とを備えたことを特徴とする。

【作用】

センサにより数値制御工作機械が工作物を加工したとき
に生じる火花、音、力などの瞬時的な加工現象がそれぞ
れ検出される。 加工状況把握手段にて上記センサからの入力データが時
系列データとしてニューラルネットワークに入力され、
そのニューラルネットワークからの出力によりその時点
における加工状況が特定される。 一方、制御ルール抽出手段により手動加工時に工作物を
理想的に加工したときに、加工状況把握手段により時間
の経過と共に決定される加工状況と、その時のサンプリ
ングされた送り軸の制御量との関係が制御ルールとして
抽出される。 ここで、制御量決定手段により工作物の自動加工時にお
いて、上記加工状況把握手段で特定された加工状況を上
記制御ルール抽出手段で抽出された制御ルールに適用し
て理想加工時の制御量が時間の経過と共に決定される。 そして、送り軸制御手段により上記制御量決定手段で時
間の経過と共に決定された制御量に基づいて上記送り軸
が制御される。 即ち、時々刻々変化する加工状況に対応した理想加工時
の制御量にて送り軸が制御されるので、要求される「加
工結果」が実現される。

【実施例】

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。 第１図は本発明に係る適応制御装置を有した数値制御研
削盤の全体の機械的構成を示した構成図である。 ５０は研削盤であり、その研削盤５０のベツド５１の上
には、そのベツド５１に対して摺動するテーブル５２が
設けられている。テーブル５２はテーブル送り用モータ
５３が駆動されることにより図面の左右方向に移動され
る。又、テーブル５２の上には主軸台５４と心押台５６
が配設されており、主軸台５４は主軸５５を有し、心押
台５６は心押軸５７を有している。 工作物Ｗは主軸５５及び心押軸５７によって軸支され、
主軸５５の回転によって回転される。この主軸５５０回
転は主軸台５４に配設された主軸モータ５９によって行
われる。 一方、工作物Ｗを研削する砥石車６０は砥石台６１に設
けられた砥石車駆動モータ６２の駆動軸に軸支されてい
る。又、砥石台６１は砥石台送り用モータ６３によって
図面の垂直方向に移動制御される。 テーブル送り用モータ５３、砥石台送り用モータ６３、
主軸モータ５９、砥石車駆動モータ６２などを駆動制御
するために数値制御装置３０が設けられている。 数値制御装置３０は主として、第２図に示したように、
ＣＰＵ３１と制御プログラムを記憶したＲ　ＯＭ　：３
２と入力データなどを記憶するＲＡＭ３３とＩＦ（イン
タフェース）３４．３５とから構成されている。ＲＡＭ
３３にはＮＣプログラムを記憶するＮＣデータ領域３３
１と時系列データを記憶する時系列データ領域３３２と
「静的加工条件」などを記憶する加工条件領域３３３と
制御ルールを記憶する制御ルール領域３３４とが形成さ
れている。 上記制御ルールは、熟練作業者が手動加工により工作物
を理想的に加工したとき、時々刻々変化する加工状況と
その時の送り軸の制御量との関係を表したもので、例え
ば、「もし、焼けが発生する程度が大なら、送りを遅く
しなさい。」などの制御ルールで表されている。この制
御ルールは工作物の自動加工に先立って、制御ルール抽
出手段により抽出され記憶される。 又、数値制御装置３０にはＩＦ５４を介して操作盤２０
が取り付けられている。その操作盤２０の操作パネル２
１上にはデータの入力を行うキーボード２２とデータの
表示を行うＣＲＴ表示装置２３とが設けられている。 又、数値制御装置３０には火花、音、力などの瞬時的な
加工現象を検出する各種のセンサＳからの出力信号がＡ
／Ｄ変換器４１及びＩＦ５５を介して入力される。 次に、本実施例装置で使用されているＣＰＵ３１の処理
手順を示した第３図のフローチャートに基づき、第４図
の研削加工における「加工条件」と「加工結果」とのフ
ローを示したブロックダイヤグラム及び第５図の適応制
御の概念を示した説明図を参照して説明する。 尚、本実施例では、特定された加工状況に対応した「加
工条件」の−例として砥石送り速度について説明する。 ステップ１００で各種のセンサＳからの入力データを読
み込む。 次にステップ１０２に移行して、ステップ１００で読み
込まれた入力データを一定時間幅だけ蓄積して時系列デ
ータを作成する。 次に、加工状況把握手段を達成するステップ１０４に移
行し、ニューラルネットワークによる加工状況を特定す
るプログラムを実行する。即ち、ステップ１０２で作成
した時系列データをニューラルネットワークに入力して
、ニューラルネットワークの出力であるその時の加工状
況を得る（第５図における加工状況の把握）。 上記ニューラルネットワークにおいては、さまざまな時
系列データをパターン認識することにより加工状況が特
定できるようになるまで前辺て学習が実施されている。 尚、ここで出力される加工状況としては、焼けが発生す
る度合や表面あらさの悪さ加減などが程度で表される。 次に、制御量決定手段を達成するステップ１０６に移行
し、ステップ１０４で出力された加工状況を制御ルール
に当てはめ、その加工状況に対応した砥石送り速度を決
定する（第５図におけるファジィ制御）。 そして、送り軸制御手段を達成するステップ１０８に移
行し、決定された砥石送り速度を「動的加工条件」とし
てリアルタイムに設定し、本プログラムを終了する（第
５図における砥石送り速度の制御）。すると、砥石台送
り用モータ６３による砥石送り速度の制御は、従来の破
線にて示された空研・粗研・精研・機器の４段変速に対
して、本発明の実線にて示された無段変速となり、工作
物Ｗに対する切り込みが滑らかに実行され、要求される
「加工結果」が実現される。 以上、数値制御研削盤に適用した適応制御装置について
述べたが、本発明に係る適応制御装置はマシニングセン
タ用数値制御装置にも応用できる。

【発明の効果】

本発明は、数値制御工作機械により工作物を加工したと
きに生じる火花、音、力などの瞬時的な加工現象をそれ
ぞれ検出するセンサからの入力データを時系列データと
してニューラルネットワークに入力し、そのニューラル
ネットワークからの出力によりその時点における加工状
況を特定する加工状況把握手段と、手動加工時に工作物
を理想的に加工したとき、加工状況把握手段により時間
の経過と共に決定される加工状況とその時のサンプリン
グされた送り軸の制御量との関係を制御ルールとして抽
出する制御ルール抽出手段と、工作物の自動加工時にお
いて、加工状況把握手段で特定された加工状況を制御ル
ール抽出手段で抽出された制御ルールに適用して理想加
工時の制御量を時間の経過と共に決定する制御量決定手
段と、その制御量決定手段で時間の経過と共に決定され
た制御量に基づき、送り軸を制御する送り軸制御手段と
を備えているので、センサからの入力データを時系列デ
ータとして捉え、パターン認識することにより、加工の
一瞬間ではなくある程度の時間的な幅を持った加工状況
として加工を把握することができる。そして、理想的な
加工状況と送り軸の制御量との関係が制御ルール化され
ており、加工状況に対応した制御量がリアルタイムに設
定されることにより、要求される加工結果が安定して得
られるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の具体的な一実施例に係る適応制御装置
を有した数値制御研削盤の全体の機械的構成を示した構
成図。第２図は同実施例装置に係る数値制御装置止操作
盤とセンサなどの電気的構成を示したブロックダイヤグ
ラム。ｖＪ３図は同実施例装置で使用されているＣＰＵ
３１の処理手順を示したフローチャート。第４図は同実
施例に係る研削加工にあける「加工条件」と「加工結果
」とのフローを示したブロックダイヤグラム。第５図は
同実施例に係る適応制御の概念を示した説明図。第６図
は従来の研削加工における「加工条件」と「加工結果」
とのフローを示したブロックダイヤグラムである。 ２０゛・°操作盤　２１−・・操作パネル２２−キーボ
ード　２３−ＣＲＴ表示装置３０　・数値制御装置　３
１−ＣＰ　Ｕ３２　°゛ＲＯＭ　　３３−ＲＡＭ ４１−Ａ　／　Ｄ変換器　５０°°−研削盤５１−・−
ベツド　５２　テーブル ５３−・−テーブル送り用モータ　５４−主軸台５５−
主軸　５６　・心押台　５７　心押軸５９゛°主軸モー
タ　６０　砥石車　６１゛砥石台６２・−砥石車駆動モ
ータ ６３”−砥石台送り用モータ　Ｓ・°°・センサＷ−工
作物 特許出願人　　豊田工機株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 数値制御工作機械により工作物を加工したときに生じる
   火花、音、力などの瞬時的な加工現象をそれぞれ検出す
   るセンサと、 前記センサからの入力データを時系列データとしてニュ
   ーラルネットワークに入力し、該ニューラルネットワー
   クからの出力によりその時点における加工状況を特定す
   る加工状況把握手段と、手動加工時に工作物を理想的に
   加工したとき、前記加工状況把握手段により時間の経過
   と共に決定される加工状況とその時のサンプリングされ
   た送り軸の制御量との関係を制御ルールとして抽出する
   制御ルール抽出手段と、 前記工作物の自動加工時において、前記加工状況把握手
   段で特定された加工状況を前記制御ルール抽出手段で抽
   出された制御ルールに適用して理想加工時の制御量を時
   間の経過と共に決定する制御量決定手段と、 前記制御量決定手段で時間の経過と共に決定された制御
   量に基づき、前記送り軸を制御する送り軸制御手段と を備えたことを特徴とする適応制御装置。