JPH06262490A

JPH06262490A - 加工能力評価装置

Info

Publication number: JPH06262490A
Application number: JP5612393A
Authority: JP
Inventors: Toshiyasu Nagase; 俊泰長瀬; Masao Yamaguchi; 政男山口; Minoru Kuwabara; 稔桑原
Original assignee: Nagase Integrex Co Ltd
Current assignee: Nagase Integrex Co Ltd
Priority date: 1993-03-16
Filing date: 1993-03-16
Publication date: 1994-09-20
Anticipated expiration: 2017-12-16
Also published as: JP3357115B2

Abstract

(57)【要約】【目的】加工中の振動状態を示す振動又は変形・破壊に
伴うエネルギのデータ等を統計的に処理することによ
り、容易に工作機械等の加工能力を評価する。【構成】この加工能力評価装置１１は振動検出器１２、
ＣＰＵ１４及び表示装置２２を備えている。即ち、振動
検出器１２は研削盤の加工時に発生する振動を検出し、
その検出信号をＣＰＵ１４に入力する。このとき、ＣＰ
Ｕ１４は振動検出器１２から出力される検出信号を統計
的に処理して、前記工作機械等の加工能力を評価するた
めの総合評価情報量を演算し、その演算結果を表示装置
２２に出力する。そして、表示装置２２はその総合評価
情報量を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工作機械等における加工
能力評価装置に係り、詳しくは統計処理に基づいて加工
能力を評価する評価装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば研削盤において、研削砥石
の切れ味、即ち、加工能力を評価する場合には、作業者
が研削時における研削音の音色及び強弱等を聴覚により
識別することによって評価したり、視覚によって加工物
の仕上面を目視することにより評価していた。

【０００３】しかしながら、作業者等の人における聴覚
や視覚に頼る評価方法は主観的な評価であって、加工能
力の客観的評価をすることは困難であった。そこで、研
削盤の主軸ヘッド等に振動検出器を取着し、研削加工中
の該振動検出器からの検出信号をＦＦＴ（ＦａｓｔＦ
ｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）アナライザにより
周波数分析を行うことによって加工能力を評価する手法
が提案されている。

【０００４】このＦＦＴアナライザによる周波数分析に
よれば、研削盤の研削加工中において、研削砥石が目詰
まり等を起こして、異常な研削加工（ビビリ現象）を行
っている場合には、その異常によって生じる特徴的な周
波数のレベルの上昇が現れる。このとき、作業者等はそ
の特徴的な周波数の振幅の変動等に基づいてその研削盤
の切れ味が悪くなって加工能力が低下していることを判
断するようになっている。即ち、作業者等は該特徴周波
数の振幅が大きいときには、研削盤は異常な研削加工を
行っていると判断し、特徴周波数の振幅が小さいときに
は、研削盤は正常な研削加工を行っていると判断する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＦＦＴ
アナライザによる周波数分析の手法は振動検出器からの
検出信号を複雑な演算処理を実行するため、その装置自
体が非常に高価であり、工作機械の種類や加工物の材
質、大きさ等によって特徴周波数が異なるという問題が
ある。

【０００６】また、振動検出器の検出する振動はたとえ
研削砥石が正常な研削加工を行っていたとしても、コラ
ム、テーブル及び主軸の運動等による影響、或いは、研
削砥石の自生作用による影響等を受ける。従って、ＦＦ
Ｔアナライザによる周波数分析では前記各種の影響に基
づく周波数成分と異常な研削加工により生じた前記影響
に基づく周波数に類似した特徴的な周波数とを選別する
ことを困難にしていて、作業者等の熟練を要するという
問題がある。

【０００７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は加工中の振動状態を示す
振動又は変形・破壊に伴う歪みエネルギのデータ等を統
計的に処理することにより、容易に工作機械等の加工能
力を評価する加工能力評価装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、第１の発明は、工作機械等の加工時に発生する振動
又は変形・破壊に伴う歪みエネルギーを検出する検出手
段と、前記検出手段から出力される検出信号を統計的に
処理して、前記工作機械等の加工能力を評価するための
総合評価情報量を演算する制御手段と、前記制御手段に
おける演算結果に基づいて総合評価情報量を表示する表
示装置とを備えたことをその要旨とする。

【０００９】第２の発明は、工作機械等の加工時に発生
する振動又は変形・破壊に伴う歪みエネルギーを検出す
る検出手段と、前記検出手段から出力される検出信号を
デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器
から出力されるデジタル信号の示す値の大きさに基づい
て該デジタル信号を各階級に区分けするとともに、それ
ぞれの各階級に属するデジタル信号の度数を求め、その
求めた度数と予め設定した正常な加工時に生じる前記各
階級における度数との相関の程度を演算することによっ
て、工作機械等の加工能力を評価するための総合評価情
報量を求める制御手段と、前記制御手段における演算結
果に基づいて総合評価情報量を表示する表示装置とを備
えたことをその要旨とする。

【００１０】

【作用】従って、第１の発明によれば、検出手段が工作
機械等の加工時に発生する振動又は変形・破壊に伴う歪
みエネルギーを検出して、制御手段に出力する。する
と、制御手段は検出手段からの検出信号を統計的に処理
することにより、前記工作機械等の加工能力を評価する
ための総合評価情報量を演算する。そして、その演算結
果は表示装置に出力され、該表示装置に総合評価情報量
が表示される。

【００１１】第２の発明によれば、検出手段が工作機械
等の加工時に発生する振動又は変形・破壊に伴う歪みエ
ネルギーを検出して、Ａ／Ｄ変換器に出力する。する
と、Ａ／Ｄ変換器は前記検出手段から出力される検出信
号をデジタル信号に変換して、制御手段に出力する。そ
して、制御手段はＡ／Ｄ変換器からのデジタル信号の示
す値の大きさに基づいて該デジタル信号を各階級に区分
けするとともに、それぞれの各階級に属するデジタル信
号の度数を求める。このとき、制御手段はその求めた度
数と予め設定した正常な加工時に生じる前記各階級にお
ける度数との相関の程度を演算することによって、工作
機械等の加工能力を評価するための総合評価情報量を求
める。そして、その演算結果は表示装置に出力され、該
表示装置に総合評価情報量が表示される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を研削盤に具体化した一実施例
を図１〜図１０に従って説明する。

【００１３】図１は、研削盤１を示す側面図である。研
削盤１のベッド２上面には、サドル３が該ベッド２上を
前後方向（図１における左右方向）に対して往復動可能
に設けられている。さらに、このサドル３の上面には、
ワークテーブル４が左右方向（図１における紙面と直交
する方向）に対して往復動可能に設けられている。この
ワークテーブル４には、ワークＷが固定されており、前
記サドル３及びワークテーブル４の各方向への往復動に
従って、ワークＷは前後方向及び左右方向に対して往復
動できるようになっている。

【００１４】さらに、ベッド２上面の後部には、コラム
５が立設されている。そして、このコラム５のワークテ
ーブル４側の側面上部には、主軸ヘッド６が該コラム５
に対して上下方向に往復動可能に設けられている。この
主軸ヘッド６には、主軸７が回転可能に設けられ、該主
軸７は駆動モータ８によって回転駆動されるようになっ
ている。そして、この主軸７には、研削砥石９が固着さ
れ、該主軸７とともに回転可能に設けられている。さら
に、主軸７近傍には原点検出器７ａが配設されており、
該主軸７に設けられた回転時の機械原点を示す原点マー
クＭを検出するようになっている。

【００１５】また、この研削盤１には、ＮＣ装置１０が
設けられており、このＮＣ装置１０により研削盤１が制
御されるようになっている。即ち、研削盤１はＮＣ装置
１０に記憶された加工プログラムに基づいて、前記サド
ル３、ワークテーブル４及び主軸ヘッド６が好適に駆動
制御されることにより、前記研削砥石９がワークテーブ
ル４上のワークＷを研削加工するようになっている。

【００１６】さらに、この研削盤１には、検出手段とし
ての振動検出器１２、及び電流検出器１３を備えた研削
盤１の加工能力等を評価する加工能力評価装置１１が内
蔵されている。

【００１７】即ち、振動検出器１２は主軸ヘッド６に取
着され、主軸７の研削加工時における振動を検出するよ
うになっている。また、電流検出器１３は駆動モータ８
に取着され、駆動モータ８に流れる電流を検出するよう
になっている。

【００１８】次に、上記のように構成された研削盤１に
取着された加工能力評価装置１１の電気的構成について
説明する。図２は、加工能力評価装置１１の電気ブロッ
ク図を示している。

【００１９】この加工能力評価装置１１には、制御手段
としてのＣＰＵ１４、処理データを一時的に記憶するＲ
ＡＭ１５及び制御プログラムを記憶したＲＯＭ１６が設
けられている。

【００２０】このＣＰＵ１４の入力側には、各種のデー
タを入力するためのキーボード１７が接続されている。
さらに、ＣＰＵ１４の入力側には前記振動検出器１２が
増幅器１８及びＡ／Ｄ変換器１９を介して接続されてい
る。即ち、前記振動検出器１２からの検出信号は増幅器
１８及びＡ／Ｄ変換器１９を介してＣＰＵ１４に入力さ
れるようになっている。

【００２１】また、ＣＰＵ１４の入力側には、電流検出
器１３が増幅器２０及びＡ／Ｄ変換器２１を介して接続
されている。即ち、前記電流検出器１３からの検出信号
は増幅器２０及びＡ／Ｄ変換器２１を介してＣＰＵ１４
に入力されるようになっている。

【００２２】そして、ＣＰＵ１４の入力側には、原点検
出器７ａが接続されている。即ち、原点検出器７ａは主
軸７に取着された原点マークＭを検出したときに、該主
軸７の機械原点を示す原点信号をＣＰＵ１４に入力する
ようになっている。さらに、この原点検出器７ａはＮＣ
装置１０に接続され、原点信号を該ＮＣ装置１０に入力
するようになっている。

【００２３】さらに、ＣＰＵ１４はＮＣ装置１０と接続
されており、該ＮＣ装置１０との間で各種の信号の授受
を行うようになっている。このとき、ＣＰＵ１４はこの
原点信号及び振動検出器１２からの検出信号に基づいて
研削砥石９及び主軸７等の回転体の質量不つりあい（ア
ンバランス）量及び位置を演算し、その演算結果をＩ／
Ｏインターフェイス２３を介して表示装置２２に出力す
るようになっている。

【００２４】また、ＣＰＵ１４は振動検出器１２からの
検出信号に基づいて研削砥石９の切れ味、つまり、研削
盤１の加工能力を評価する値（後述する総合評価情報量
Ｋ_sg）を統計的な処理法に基づき演算し、その演算結果
を表示装置２２に出力するようになっている。

【００２５】さらに、ＣＰＵ１４は電流検出器１３から
の検出信号に基づいて駆動モータ８に流れる電流の量を
演算するとともに、表示装置２２にその演算結果を出力
するようになっている。また、この駆動モータ８に流れ
る電流の量を演算した演算結果はＣＰＵ１４を介してＮ
Ｃ装置１０にも出力されるようになっている。

【００２６】次に、研削盤１の加工能力を評価する値を
統計的に処理して求める方法について以下詳細に説明す
る。図３は、振動検出器１２が検出した主軸７の振動状
態を示す検出信号（アナログ信号）であって、その振動
の大きさを電圧で示している。そして、この検出信号は
増幅器１８にて増幅されるようになっている。従って、
図８に示すように、この増幅された検出信号はＡ／Ｄ変
換器１９にて、Δｔ時間毎にサンプリングされ、そのサ
ンプリングされた電圧値を量子化することによってデジ
タル化し、そのデジタル化された符号を、順次ＣＰＵ１
４に入力するようになっている。尚、本実施例では、Ａ
／Ｄ変換器１９から電圧レンジ−２．５Ｖ〜２．５Ｖ間
を量子化数１２ビットでデジタル化したデジタルコード
データがＣＰＵ１４に出力されるようになっている。

【００２７】このとき、所定の時間毎にＣＰＵ１４は所
定の数（例えば６４個）のデジタルコードデータを電圧
データに変換し、入力された順にＲＡＭ１５に記憶させ
るようになっている。

【００２８】そして、図６に示すように、ＣＰＵ１４は
サンプリングして得た電圧データが０．５ボルト毎に区
分けされた複数の階級Ｅ１〜Ｅ１０のそれぞれどこの階
級Ｅ１〜Ｅ１０に属するか求めて、これら電圧データを
区分けする。そして、各階級Ｅ１〜Ｅ１０毎に属する電
圧データの数（以下度数という）を演算するようになっ
ている。即ち、まず、ＣＰＵ１４は所定の数入力された
電圧データの入力された順に電圧値が階級Ｅ１〜Ｅ１０
のいずれに所属するかを演算する。ＣＰＵ１４に最初に
入力された電圧データがＥ２に該当するとき、階級Ｅ２
の度数を１だけ増す演算をする。次に、ＣＰＵ１４は第
２番目に入力された電圧データがいずれの階級に属する
かを演算し、それがＥ５に該当するとき、Ｅ５の度数を
１だけ増す演算をする。以下ＣＰＵ１４は入力された順
に電圧データが階級Ｅ１〜Ｅ１０のどの階級に該当する
かを３〜６４個までの電圧データそれぞれについて演算
し、該当する階級の度数を増す演算をするようになって
いる。

【００２９】例えば、図７に示すように、ＣＰＵ１４は
研削加工中に振動検出器１２から出力された図４に示す
検出信号に基づいて加工中の所定時間毎の階級Ｅ１〜Ｅ
１０の研削加工時の度数（以下、加工時度数という）ｇ
ｐ１〜ｇｐ１０を演算し、ＲＡＭ１５に記憶させるよう
になっている。（尚、本実施例の度数ｇｐ１、ｇｐ２及
びｇｐ１０は０となっている）また、図６に示すよう
に、研削砥石９のドレッシング直後の目詰まりしていな
い状態で行われた加工を正常な加工を行っている状態と
して、ＣＰＵ１４はＲＡＭ１５に予め該正常な加工を行
っているときの各階級Ｅ１〜Ｅ１０の基本となる度数
（以下、マスタ度数という）ｓｐ１〜ｓｐ１０を記憶さ
せるようになっている。（尚、本実施例のマスタ度数ｓ
ｐ１〜ｓｐ１０において、度数ｓｐ１〜ｓｐ３、度数ｓ
ｐ８〜ｓｐ１０は０となっている。）そして、ＣＰＵ１
４は前記マスタ度数ｓｐ１〜ｓｐ１０及び加工時度数ｇ
ｐ１〜ｇｐ１０に基づいて次式に従って統計的に演算
処理することによって総合評価情報量Ｋ_sgを求めるよう
になっている。

【００３０】Ｋ_sg＝Σ｛（ｇｐ_i−ｓｐ_i）^m／σⁿ｝… ｉ＝１，２，…，ｊ（本実施例ではｊ＝１０、ｍ＝ｎ＝
２）、σ：マスタ度数の標準偏差。

【００３１】即ち、この総合評価情報量Ｋ_sgはマスタ度
数ｓｐ１〜ｓｐ１０の分布状態と加工時度数ｇｐ１〜ｇ
ｐ１０の分布状態の相関の程度（一致する程度）を評価
するものである。

【００３２】即ち、この総合評価情報量Ｋ_sgの値が小さ
ければ一致する程度が大きいとして、この加工時度数ｇ
ｐ１〜ｇｐ１０の分布状態に基づく研削盤１の加工は正
常な加工であるといえる。また、この総合評価情報量Ｋ
_sgの値が大きければ一致する程度が小さいとして、この
加工時度数ｇｐ１〜ｇｐ１０の分布状態に基づく研削盤
１の加工は異常な加工であるといえる。

【００３３】図９は、研削加工を行っている間における
総合評価情報量Ｋ_sgの時間的変化を示すものである。ま
た、図中破線で示す総合評価情報量Ｋ_sgの境界値ｐはそ
の加工の異常及び正常を判断するための値である。即
ち、総合評価情報量Ｋ_sgの値が境界値ｐ以下の時にはＣ
ＰＵ１４は研削盤１は正常な加工を行っていると判断す
る。また、総合評価情報量Ｋ_sgの値が境界値ｐを超える
時にはＣＰＵ１４は研削盤１の研削砥石９が切レ刃の磨
滅や目詰まり等により切れ味が悪化し加工能力が低下し
た状態で異常な加工を行っていると判断するようになっ
ている。

【００３４】また、ＣＰＵ１４は、該ＣＰＵ１４が演算
した総合評価情報量Ｋ_sgの数値を示すデータ信号を順次
表示装置２２に出力するようになっている。さらに、Ｃ
ＰＵ１４は研削加工中において、総合評価情報量Ｋ_sgの
値が境界値ｐを超えた場合には異常信号を表示装置２２
に出力するようになっている。

【００３５】図１０は、表示装置２２を示している。こ
の表示装置２２の表示面２５には、アンバランス位置表
示部２６が形成されている。このアンバランス位置表示
部２６は円環状に等間隔にＬＥＤを配設することによっ
て構成されている。このとき、ＣＰＵ１４は演算結果に
基づいて該当する位置のアンバランス位置のＬＥＤを赤
色に点灯させるようになっている。

【００３６】また、このアンバランス位置表示部２６の
内側には、加工能力表示部２７が形成されている。この
加工能力表示部２７は円環状に等間隔にＬＥＤを配設す
ることによって構成されている。この加工能力表示部２
７はＣＰＵ１４の演算の結果、総合評価情報量Ｋ_sgの値
が境界値ｐより小さい場合には研削盤１の加工が正常に
行われているとして、ＣＰＵ１４は全てのＬＥＤを緑色
に点灯させる。また、ＣＰＵ１４の演算の結果、総合評
価情報量Ｋ_sgの値が境界値ｐを超える場合には、研削盤
１の加工が異常な状態となっているとして、ＣＰＵ１４
は前記ＬＥＤの全てを赤色に点灯させるようになってい
る。

【００３７】さらに、その加工能力表示部２７内にはア
ンバランス量表示部２８、総合評価情報量表示部２９及
び総合評価情報量段階的表示部３０が設けられている。
このアンバランス量表示部２８には、ＣＰＵ１４の演算
結果に基づいてアンバランス量の大きさが数値で表示さ
れるようになっている。総合評価情報量表示部２９はＣ
ＰＵ１４の演算結果に基づいて総合評価情報量Ｋ_sgが表
示されるようになっている。

【００３８】総合評価情報量段階的表示部３０はＣＰＵ
１４の演算結果に基づいて総合評価情報量Ｋ_sgが視認で
きるように各ブロックＢ毎に左方から順に点灯表示され
るようになっている。また、図中におけるＬは前記総合
評価情報量Ｋ_sgにおける研削加工の正常及び異常を判断
するための境界値ｐを示すラインである。即ち、このラ
インＬより左方のみのブロックＢが点灯表示されている
ときには、正常な研削加工が行われていることを示し、
該ラインＬよりも右方のブロックＢまで点灯表示されて
いる場合には、異常な研削加工が行われていることを示
している。

【００３９】さらに、表示装置２２の下部に配設された
ファンクションキーＦ及びＣＰＵ１４によって該ライン
Ｌは工作機械の種類及び加工される加工物の材質及び幾
何形状等にて、その位置を変更することができるように
なっている。

【００４０】また、表示装置２２の左上部には、駆動電
流表示部３１が設けられている。この駆動電流表示部３
１はＬＥＤより構成されている。そして、駆動電流検出
器１３からの信号に基づいて正常な量の電流が流れてい
る場合には、ＣＰＵ１４は緑色に点灯表示させる。ま
た、研削砥石の目詰まりや重研削加工等により、所定の
電流値よりも大きい値の過電流が流れた場合には、ＣＰ
Ｕ１４は赤色に点灯表示させるようになっている。

【００４１】さらに、表示装置２２の下部には、該表示
装置２２の各種表示状態を変化させるためのファンクシ
ョンキーＦが複数個設けられている。次に、このように
構成された加工評価装置１１を研削盤１に使用した場合
の作用及び構成について説明する。

【００４２】まず、作業者は研削加工に先立って主軸７
に研削砥石９を固着した状態で空転させる。そして、そ
の空転時における振動検出器１２からの検出信号に基づ
いて加工能力評価装置１１のＣＰＵ１４は研削砥石９の
アンバランス位置及びアンバランス量を演算する。さら
に、その演算結果は表示装置２２に出力され、表示装置
２２は演算結果に基づいてアンバランス位置をアンバラ
ンス位置表示部２６に表示する。即ち、アンバランス位
置表示装置２６に配設されたＬＥＤの内、そのアンバラ
ンス位置を示すＬＥＤを赤色に点灯させる。また、表示
装置２２は演算結果に基づいてアンバランス量をアンバ
ランス量表示部２８に数値（単位はμ）で表示する。

【００４３】このとき、作業者はアンバランス位置表示
部２６及びアンバランス量表示部２８の表示を視認する
ことによってアンバランス位置及び量を判断し、該砥石
のアンバランスを修正し、該アンバランス量が許容範囲
内であれば研削砥石９及び主軸７のアンバランスが修正
されたとして研削加工に移る。

【００４４】そして、作業者は研削砥石９のアンバラン
スが修正されると、予め研削砥石９をドレッシングし
て、研削砥石９が目詰まりをしていない状態で正常な基
準となる加工を行って、そのときの度数をマスタ度数ｓ
ｐ１〜ｓｐ１０として予めＲＡＭ１５に記憶しておく。

【００４５】即ち、作業者はマスタ度数ｓｐ１〜ｓｐ１
０がＲＡＭ１５に記憶された状態において、この研削盤
１におけるワークＷの研削加工を開始する。この加工状
態において、研削盤１に取着された加工能力評価装置１
１のＣＰＵ１４は振動検出器１２からの検出信号に基づ
いて所定の時間毎に加工時度数ｇｐ１〜ｇｐ１０を演算
する。そして、ＣＰＵ１４はこれらマスタ度数ｓｐ１〜
ｓｐ１０及び加工時度数ｇｐ１〜ｇｐ１０に基づいて順
次総合評価情報量Ｋ_sgを演算し、その演算結果を表示装
置２２に出力する。

【００４６】このとき、例えば図９に示すように、研削
加工開始時ｔ０〜研削時間ｔ１迄は総合評価情報量Ｋ_sg
の値は境界値ｐ以下と小さく切れ味も良好で正常な研削
加工を行っている。つまり、図１０に示すように、表示
装置２２の総合評価情報量表示部２９には、前記演算結
果に基づいて前記境界値ｐより小さい総合評価情報量Ｋ
_sgの値が数値で表示される。そして、総合評価情報量段
階的表示部３０には、総合評価情報量Ｋ_sgの大きさに応
じて左方のブロックＢから順にラインＬ以内において点
灯表示される。さらに、加工能力表示部２７のＬＥＤの
全てが緑色に点灯する。

【００４７】さらに、図９において、研削時間ｔ１〜研
削時間ｔｐ迄は総合評価情報量Ｋ_sgが次第に大きくなり
研削砥石９の切れ味が該研削砥石９の種々の要因等によ
り悪化し、加工能力が低下しつつある状態となる。そし
て、研削時間ｔｐになると、この総合評価情報量Ｋ_sgの
値は境界値ｐよりも大きな値となる。このとき、ＣＰＵ
１４はその演算結果を表示装置２２に出力するととも
に、異常信号を表示装置２２に出力する。この状態にお
いて、振動検出器１２からは例えば図５に示す検出信号
が出力され、研削砥石９の切れ刃の磨滅や目詰まり等に
より異常な加工を行っている状態を示している。

【００４８】そして、図１０に示すように、表示装置２
２の総合評価情報量表示部２９には、前記演算結果に基
づいて総合評価情報量Ｋ_sgが境界値ｐより大きい数値で
表示される。さらに、総合評価情報量段階的表示部３０
には、総合評価情報量Ｋ_sgの大きさに応じて図面左方の
ブロックＢから順にラインＬよりもさらに右方まで点灯
表示される。また、加工能力表示部２７は赤色に表示さ
れ、作業者に現在行われている加工が異常な加工である
ことを知らせるようになっている。

【００４９】以上詳述したように上記実施例によれば、
正常な研削加工を行っているときのマスタ度数ｓｐ１〜
ｓｐ１０を予めＲＡＭ１５に記憶させ、研削加工中にお
いて順次加工時度数ｇｐ１〜ｇｐ１０を求め、総合評価
情報量Ｋ_sgを求めることにより、研削時のコラム及びテ
ーブル等からの振動等の影響を防止することができる。

【００５０】即ち、前記式によれば、加工時度数ｇｐ
１〜ｇｐ１０からマスタ度数ｓｐ１〜ｓｐ１０を減じて
いる。このとき、例えばコラム等の振動等による研削盤
１からの内乱の影響を示す度数は加工時度数ｇｐ１〜ｇ
ｐ１０とマスタ度数ｓｐ１〜ｓｐ１０とにほぼ同様な状
態で分布されている。従って、加工時度数ｇｐ１〜ｇｐ
１０からマスタ度数ｓｐ１〜ｓｐ１０を減じることによ
って、各種加工に関係のない研削盤１からの内乱の影響
を除去することができ、加工能力等の加工状態のみを容
易に評価することができる。

【００５１】さらに、ＦＦＴアナライザを使用して周波
数分析をする場合に較べて、統計処理（前記式）によ
り比較的容易な演算によって加工能力等の加工状態を評
価することができる。従って、例えばマイクロコンピュ
ータ等によって統計処理を行うことによって、ＦＦＴア
ナライザを使用した場合に比較して、より安価に且つ迅
速に加工状態を評価することができる。

【００５２】また、作業者は前記演算結果に基づいて総
合評価情報量Ｋ_sgが表示装置２２に表示されることによ
り容易に加工能力を識別判断することができる。そし
て、総合評価情報量Ｋ_sgはそのデータ値が表示装置２２
に表示されるため、作業者はその総合評価情報量Ｋ_sgの
大きさにより段階的に加工能力を評価することができ
る。

【００５３】さらに、作業者は総合評価情報量Ｋ_sgの大
きさを判断することにより、仕上げ面の悪化を防止する
ことができる。また、研削盤１の電源がオンされている
ときに主軸７が停止した状態時の振動検出器１２からの
検出信号に基づいてマスタ度数を求め、次に主軸７の回
転時に振動検出器１２からの検出信号に基づいて求めた
動作分布を求めることにより、ＣＰＵ１４は前記コラム
等の運動等の該研削盤１の内乱による影響を求めること
ができる。

【００５４】さらにまた、前記総合評価情報量Ｋ_sgが突
然大きな値（前記境界値ｐよりも大）を示したことによ
り、例えば研削砥石９等が破損したり、研削砥石９が障
害物に衝突した等の外乱の影響を知ることができる。

【００５５】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の一部
を適宜に変更して次のように実施してもよい。（１）上記実施例では、加工能力評価装置を研削盤１に
適用したが、旋盤及びマシニングセンタ等の工作機械に
適用してもよい。さらに、各種の切削又は切断機械に適
用しても勿論よい。

【００５６】（２）上記実施例では、検出手段として振
動検出器１２にて研削盤１の加工中における振動を検出
することにより総合評価情報量Ｋ_sgを演算して加工能力
を評価した。

【００５７】これを、検出手段としてＡ・Ｅ（アコース
ティック・エミッション）センサによって研削盤１の加
工中の研削砥石９の砥粒の剥離・脱落、変形及び砥石の
作用に基づく加工物の変形・破壊に伴う歪みエネルギを
検出して、該歪みエネルギの検出信号に基づいて総合評
価情報量Ｋ_sgを演算してもよい。また、例えば旋盤及び
マシニングセンタ等に使用される場合には、ＡＥセンサ
は切削工具がワークを加工することにより摩耗、摩擦及
び変形・破壊に伴う歪みエネルギを検出するようになっ
ている。このＡＥセンサによって加工時におけるワーク
及び工具からの歪みエネルギを検出して総合評価情報量
Ｋ_sgを演算してもよい。

【００５８】（３）上記実施例では、総合評価情報量Ｋ
_sgを演算する場合に前記式においてｎ＝ｍ＝２（カイ
２乗分布と呼称）と設定したが、ｎとｍを特に２に限定
する必要はなくｎ＝ｍ＝１（平均値まわりの歪と呼称）
に設定してもよい。さらに、ｎ＝ｍ＝３（歪度と呼称）
及びｎ＝ｍ＝４（尖度と呼称）等に設定して総合評価情
報量Ｋ_sgを求めてもよい。さらに、ｎ＝ｍ＝５以上にし
て求めることもできる。

【００５９】また、指数ｍとｎの数字は必ず同一である
必要はなく、実験等の経験に基づいてその指数のｍとｎ
を所望の数字に設定してもよい。例えば、設計・生産工
程において極めて管理されて製作した高精度平面研削盤
の砥石の切れ味評価には、ｍ≒２、ｎ≒１等の所望の値
に設定してもよい。

【００６０】（４）上記実施例では、Ａ／Ｄ変換器１９
は入力された振動検出器１２からの検出信号を量子化数
１２ビットでデジタル信号に変換したが、検出信号の大
きさとそれを増幅する増幅器１８及び階級数によりＡ／
Ｄ変換の量子化数４ビット以上ならば所望の数値に設定
してもよい。このとき、ＣＰＵ１４はＡ／Ｄ変換器１９
から出力された同一の電圧値を示す電圧データの数を度
数として演算する。

【００６１】また、上記実施例では、電圧レンジ−２．
５Ｖ〜２．５Ｖを０．５Ｖ毎に区分けして階級Ｅ１〜Ｅ
１０を形成したが、所望の電圧毎に区分けして階級を形
成してもよい。例えば、階級数はＥ１〜Ｅ５の範囲から
Ｅ１〜Ｅ１２８というような範囲に設定してもよい。さ
らに、階級数からの設定でも、区分けする電圧値の範囲
から階級数を求めてもよい。

【００６２】さらに、Ａ／Ｄ変換器１９から出力される
電圧レンジ及び増幅器１８から出力される電圧レンジは
適宜に変更してもよい。（５）上記実施例において、式に代えて次式に基づ
いて総合評価情報量Ｋ _sgを求めてもよい。

【００６３】Ｋ_sg＝Σ｛（ｇｐ_i−ｓｐ_i）^m／ｓｐ_i ⁿ｝… このとき、例えば階級Ｅ１〜Ｅ１０に区分けした数（本
実施例では１０）を所望の数に変更しても、その階級に
区分けされた数に比較的影響されず、安定した総合評価
情報量Ｋ_sgを求めることができる。

【００６４】（６）上記実施例では、予め研削加工の前
にマスタ度数（ｓｐ１〜ｓｐ１０）を求めたが、例えば
研削加工開始直後の図９における時間ｔａの加工状態を
基準となる加工としてマスタ度数（ｓｐ１〜ｓｐ１０）
を求めてもよい。

【００６５】即ち、作業者は研削加工中の所望の研削状
態をマスタ度数（ｓｐ１〜ｓｐ１０）としてＲＡＭ１５
に記憶させることができることにより、該マスタ度数
（ｓｐ１〜ｓｐ１０）をティーチングにより求めること
ができる。

【００６６】また、所望のマスタ度数（ｓｐ１〜ｓｐ１
０）をキーボード１７より入力できるよう構成してもよ
い。さらに、例えば加工するワークの材質毎及び加工条
件毎にマスタ度数（ｓｐ１〜ｓｐ１０）の各種パターン
を求め、予めＲＡＭ１５に記憶して置き、作業者が前記
材質及び加工条件に基づいて所望のマスタ度数を選択で
きるよう構成してもよい。

【００６７】さらにまた、加工面の加工精度に応じてマ
スタ度数（ｓｐ１〜ｓｐ１０）の各種パターンを求め、
ＲＡＭ１５に記憶させてもよい。このとき、作業者は加
工面の加工精度に基づいて所望のマスタ度数を選択する
ことにより、所望の加工面の加工精度を得ることができ
る。

【００６８】（７）上記実施例において、総合評価情報
量Ｋ_sgに基づいてドレッシング時期及び研削砥石交換時
期を判定するよう構成してもよい。このとき、研削盤１
が総合評価情報量Ｋ_sgに基づいて自動でドレッシングを
行ったり、研削条件を変更したりできるよう構成しても
よい。

【００６９】（８）上記実施例において、ＡＥセンサを
使用することにより、例えばドレッシング時及び研削加
工時の研削砥石９がドレッサー及びワーク等に接触した
ことを検出させてもよい。

【００７０】（９）上記実施例において、例えばワーク
Ｗ下面に切削・研削動力計を固着しておき、研削動力に
基づくマスタ度数ｓｐ_iを求め、総合評価情報量Ｋ_sgを
求めるよう構成してもよい。

【００７１】（１０）上記実施例において、加工能力評
価装置１１を内蔵した研削盤１を例えばＣＩＭ等に導入
してもよい。（１１）上記実施例において、自動サイクルにおけるド
レスからドレスまでの時間及び仕上面精度を表示装置２
２に表示したり、外部出力装置（例えばプリンタ）に出
力できるようにしてもよい。

【００７２】（１２）上記実施例において、ＣＰＵ１４
が振動検出器１２からの検出信号に基づいて研削盤１の
固有振動数を演算し、表示装置２２に表示できるよう構
成してもよい。

【００７３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、加
工中の振動状態を示す振動又は変形・破壊に伴う歪みエ
ネルギのデータ等を統計的に処理することにより、容易
に工作機械等の加工能力を評価することができる優れた
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施例において、加工能
力評価装置を取着した研削盤を示す側面図である。

【図２】一実施例において、加工能力評価装置の電気ブ
ロック図である。

【図３】一実施例において、振動検出器の検出した検出
信号を示す状態図である。

【図４】一実施例において、振動検出器の検出した検出
信号を示す状態図である。

【図５】一実施例において、振動検出器の検出した検出
信号を示す状態図である。

【図６】一実施例において、振動検出器の検出信号をデ
ジタル化し、その電圧データの度数を示す分布図であ
る。

【図７】一実施例において、振動検出器の検出信号をデ
ジタル化し、その電圧データの度数を示す分布図であ
る。

【図８】一実施例において、振動検出器の検出信号をＡ
／Ｄ変換器がデジタル化する状態を示す説明図である。

【図９】一実施例において、研削加工中の総合評価情報
量が変化する状態を示す説明図である。

【図１０】一実施例において、表示装置の表示面を示す
正面図である。

【符号の説明】

１２…検出手段としての振動検出器、１４…制御手段と
してのＣＰＵ、１９…Ａ／Ｄ変換器、２２…表示装置、
Ｋ_sg…総合評価情報量。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工作機械等の加工時に発生する振動又は
変形・破壊に伴う歪みエネルギーを検出する検出手段
と、前記検出手段から出力される検出信号を統計的に処理し
て、前記工作機械等の加工能力を評価するための総合評
価情報量を演算する制御手段と、前記制御手段における演算結果に基づいて総合評価情報
量を表示する表示装置とを備えたことを特徴とする加工
能力評価装置。
【請求項２】工作機械等の加工時に発生する振動又は
変形・破壊に伴う歪みエネルギーを検出する検出手段
と、前記検出手段から出力される検出信号をデジタル信号に
変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタル信号の示す値の大
きさに基づいて該デジタル信号を各階級に区分けすると
ともに、それぞれの各階級に属するデジタル信号の度数
を求め、その求めた度数と予め設定した正常な加工時に
生じる前記各階級における度数との相関の程度を演算す
ることによって、工作機械等の加工能力を評価するため
の総合評価情報量を求める制御手段と、前記制御手段における演算結果に基づいて総合評価情報
量を表示する表示装置とを備えたことを特徴とする加工
能力評価装置。