JPH07132440A - 加工負荷監視方式 - Google Patents
加工負荷監視方式Info
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- JPH07132440A JPH07132440A JP5297307A JP29730793A JPH07132440A JP H07132440 A JPH07132440 A JP H07132440A JP 5297307 A JP5297307 A JP 5297307A JP 29730793 A JP29730793 A JP 29730793A JP H07132440 A JPH07132440 A JP H07132440A
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- 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
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- G05B19/4062—Monitoring servoloop, e.g. overload of servomotor, loss of feedback or reference
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/34—Director, elements to supervisory
- G05B2219/34451—False alarm states evaluation, threshold to verify correctness alarm
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- G—PHYSICS
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 切削条件により生じる加工負荷のばらつきに
よる誤判定を減少させる加工負荷監視方式を提供する。 【構成】 数値制御工作機械の加工負荷を監視する加工
負荷監視方式において、試切削時の複数回の加工負荷の
サンプリングデータから、加工負荷の基準データと分散
を求め(基準データ・テーブル2)、その分散の値を用
いてサンプリングデータのばらつきに応じたしきい値を
設定し、負荷監視手段3により、基準データと加工負荷
の実測データとを一定時間毎に比較して、その差がしき
い値を超えたか否かを検出して、加工負荷を監視する。
よる誤判定を減少させる加工負荷監視方式を提供する。 【構成】 数値制御工作機械の加工負荷を監視する加工
負荷監視方式において、試切削時の複数回の加工負荷の
サンプリングデータから、加工負荷の基準データと分散
を求め(基準データ・テーブル2)、その分散の値を用
いてサンプリングデータのばらつきに応じたしきい値を
設定し、負荷監視手段3により、基準データと加工負荷
の実測データとを一定時間毎に比較して、その差がしき
い値を超えたか否かを検出して、加工負荷を監視する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、数値制御工作機械での
加工負荷を監視する加工負荷監視方式に関し、特に加工
負荷のサンプリングデータを比較して加工状態の監視を
行う加工負荷監視方式に関する。
加工負荷を監視する加工負荷監視方式に関し、特に加工
負荷のサンプリングデータを比較して加工状態の監視を
行う加工負荷監視方式に関する。
【0002】
【従来の技術】数値制御工作機械では、加工負荷トルク
を監視し、この加工負荷が一定以上になったとき、ある
いは加工負荷と基準データとの差が一定以上となったと
きに、アラームを出力して、加工を中断したり、切削送
り速度を下げ負荷を軽減させたりしている。そして、工
具の損傷を防ぎ、また、ワークの加工不良を防止してい
る。この加工負荷としては、切削中の負荷のみならず、
早送りの際のサーボモータの負荷等も含むものである。
を監視し、この加工負荷が一定以上になったとき、ある
いは加工負荷と基準データとの差が一定以上となったと
きに、アラームを出力して、加工を中断したり、切削送
り速度を下げ負荷を軽減させたりしている。そして、工
具の損傷を防ぎ、また、ワークの加工不良を防止してい
る。この加工負荷としては、切削中の負荷のみならず、
早送りの際のサーボモータの負荷等も含むものである。
【0003】そして、前記加工負荷の監視方法を実施す
るものとして、いったん試切削を行って、その試切削で
の加工負荷のデータを一定時間毎にサンプリングデータ
として採取し、次に実切削時において、前記サンプリン
グデータである基準データと実測データとを一定時間間
毎に比較して、加工負荷を監視する加工負荷監視方法が
知られている。図17はサンプリングデータと実測デー
タとの比較を説明する図であり、該図において、横軸は
時間軸、縦軸はモータの負荷トルクである。加工負荷の
監視においては、図示するように、一定時刻(t1,t
2,t3・・・tp・・)毎に、加工負荷のサンプリン
グデータと実測データとの比較を行う。そして、例え
ば、時刻tpにおいて、実測データとサンプリングデー
タとの差が、一定値(許容値)以上となったときにアラ
ームを発生させる。そして、このアラームにより、数値
制御装置の加工を停止したり、切削速度を下げることに
より負荷を軽減させる操作を行う。また、必要に応じて
工具交換等を行う場合もある。
るものとして、いったん試切削を行って、その試切削で
の加工負荷のデータを一定時間毎にサンプリングデータ
として採取し、次に実切削時において、前記サンプリン
グデータである基準データと実測データとを一定時間間
毎に比較して、加工負荷を監視する加工負荷監視方法が
知られている。図17はサンプリングデータと実測デー
タとの比較を説明する図であり、該図において、横軸は
時間軸、縦軸はモータの負荷トルクである。加工負荷の
監視においては、図示するように、一定時刻(t1,t
2,t3・・・tp・・)毎に、加工負荷のサンプリン
グデータと実測データとの比較を行う。そして、例え
ば、時刻tpにおいて、実測データとサンプリングデー
タとの差が、一定値(許容値)以上となったときにアラ
ームを発生させる。そして、このアラームにより、数値
制御装置の加工を停止したり、切削速度を下げることに
より負荷を軽減させる操作を行う。また、必要に応じて
工具交換等を行う場合もある。
【0004】また、前記加工負荷を求める方法として、
オブザーバにより外乱負荷トルクを推定する方法も、例
えば、特開平3−196313号公報において知られて
いる。
オブザーバにより外乱負荷トルクを推定する方法も、例
えば、特開平3−196313号公報において知られて
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記した従来
の加工負荷監視方式においては、加工負荷の監視のため
の基準データのばらつきにより、正確な判定ができない
場合が生じるという問題点がある。これは、基準データ
は試切削におけるサンプリングデータを基にして求めて
いるが、このサンプリングデータである各試切削時にお
ける加工負荷は、その試切削時の工具、ワークのばらつ
き、切削油等のさまざまな要因により変化するため、基
準データを一回の試切削により求める場合、かならずし
も、該基準データが該切削における正確な加工負荷を表
しているとは限らないためである。
の加工負荷監視方式においては、加工負荷の監視のため
の基準データのばらつきにより、正確な判定ができない
場合が生じるという問題点がある。これは、基準データ
は試切削におけるサンプリングデータを基にして求めて
いるが、このサンプリングデータである各試切削時にお
ける加工負荷は、その試切削時の工具、ワークのばらつ
き、切削油等のさまざまな要因により変化するため、基
準データを一回の試切削により求める場合、かならずし
も、該基準データが該切削における正確な加工負荷を表
しているとは限らないためである。
【0006】例えば、加工負荷のばらつきが大きいとこ
ろにおいては、試切削時の加工負荷の測定値は大きなば
らつきを持っているため、加工負荷のばらつきの小さな
ところと比較して、同じ大きさのしきい値に対してしき
い値を超える場合が多くなり、実切削時の工具、ワーク
のばらつきによる加工負荷のばらつきを異常加工と判断
を誤る場合が生じる。
ろにおいては、試切削時の加工負荷の測定値は大きなば
らつきを持っているため、加工負荷のばらつきの小さな
ところと比較して、同じ大きさのしきい値に対してしき
い値を超える場合が多くなり、実切削時の工具、ワーク
のばらつきによる加工負荷のばらつきを異常加工と判断
を誤る場合が生じる。
【0007】そこで、本発明の目的は、前記従来の問題
点を解決して、切削条件により生じる加工負荷のばらつ
きによる誤判定を減少させる加工負荷監視方式を提供す
ることにある。
点を解決して、切削条件により生じる加工負荷のばらつ
きによる誤判定を減少させる加工負荷監視方式を提供す
ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、数値制御工作
機械の加工負荷を監視する加工負荷監視方式において、
試切削時の複数回の加工負荷のサンプリングデータか
ら、加工負荷の基準データと分散を求め、その分散の値
を用いてサンプリングデータのばらつきに応じたしきい
値を設定し、基準データと加工負荷の実測データとを一
定時間毎に比較して、その差がしきい値を超えたか否か
を検出して、加工負荷を監視することにより、前記目的
を達成する。
機械の加工負荷を監視する加工負荷監視方式において、
試切削時の複数回の加工負荷のサンプリングデータか
ら、加工負荷の基準データと分散を求め、その分散の値
を用いてサンプリングデータのばらつきに応じたしきい
値を設定し、基準データと加工負荷の実測データとを一
定時間毎に比較して、その差がしきい値を超えたか否か
を検出して、加工負荷を監視することにより、前記目的
を達成する。
【0009】そして、本発明の加工負荷監視方式におけ
る基準データは、複数回のサンプリングデータの平均値
により求めることができ、また、しきい値は、あらかじ
め定めた値に分散により決定される係数を乗じた値によ
って設定することができる。
る基準データは、複数回のサンプリングデータの平均値
により求めることができ、また、しきい値は、あらかじ
め定めた値に分散により決定される係数を乗じた値によ
って設定することができる。
【0010】また、本発明の加工負荷監視方式における
サンプリングデータ、分散、または、基準データはデー
タテーブルに格納しておくことができ、実測データとの
比較において読み出し可能とすることができる。
サンプリングデータ、分散、または、基準データはデー
タテーブルに格納しておくことができ、実測データとの
比較において読み出し可能とすることができる。
【0011】
【作用】本発明の数値制御工作機械の加工負荷を監視す
る加工負荷監視方式において、複数回の試切削を行い、
その試切削時の加工負荷のサンプリングデータ分散を求
める。そして、求めたサンプリングデータの平均値を演
算することにより加工負荷の基準データを求めるととも
に加工負荷ののばらつきの程度を表す分散を求める。求
めた分散の値を用いて加工負荷のばらつきに応じた係数
を、はじめに定めておいたしきい値に乗じることによ
り、ばらつきに応じて補正しきい値を設定する。
る加工負荷監視方式において、複数回の試切削を行い、
その試切削時の加工負荷のサンプリングデータ分散を求
める。そして、求めたサンプリングデータの平均値を演
算することにより加工負荷の基準データを求めるととも
に加工負荷ののばらつきの程度を表す分散を求める。求
めた分散の値を用いて加工負荷のばらつきに応じた係数
を、はじめに定めておいたしきい値に乗じることによ
り、ばらつきに応じて補正しきい値を設定する。
【0012】実測データによる加工負荷の監視において
は、求めた基準データと加工負荷の実測データとを一定
時間毎に比較して、その差が求めた補正しきい値を超え
たか否かを検出することにより行われる。
は、求めた基準データと加工負荷の実測データとを一定
時間毎に比較して、その差が求めた補正しきい値を超え
たか否かを検出することにより行われる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しながら詳
細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものでは
ない。
細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものでは
ない。
【0014】(本発明を実施するための構成)はじめ
に、本発明の加工負荷監視方式を実施するための構成に
ついて、図15の本発明の加工負荷監視方式を実施する
ための数値制御装置のハードウェアのブロック図を用い
て説明する。
に、本発明の加工負荷監視方式を実施するための構成に
ついて、図15の本発明の加工負荷監視方式を実施する
ための数値制御装置のハードウェアのブロック図を用い
て説明する。
【0015】図において、10は数値制御装置(以下、
CNCという)であり、該CNC中のプロセッサ(以
下、CPUという)11は、CNC10全体の制御を行
うプロセッサであり、バス21を介して、ROM12に
格納されたシステムプログラムを読み出し、このシステ
ムプログラムに従って、CNC10全体の制御を実行す
る。RAM13は一時的な計算データ、表示データ等を
格納する記憶手段であり、SRAM等を使用することが
できる。CMOS14は、加工プログラム及び各種パラ
メータ等を格納する記憶手段であり、図示されないバッ
テリ等の補助電源によりバックアップされ、CNC10
の電源がオフの状態でもデータを記憶する不揮発性メモ
リを構成している。
CNCという)であり、該CNC中のプロセッサ(以
下、CPUという)11は、CNC10全体の制御を行
うプロセッサであり、バス21を介して、ROM12に
格納されたシステムプログラムを読み出し、このシステ
ムプログラムに従って、CNC10全体の制御を実行す
る。RAM13は一時的な計算データ、表示データ等を
格納する記憶手段であり、SRAM等を使用することが
できる。CMOS14は、加工プログラム及び各種パラ
メータ等を格納する記憶手段であり、図示されないバッ
テリ等の補助電源によりバックアップされ、CNC10
の電源がオフの状態でもデータを記憶する不揮発性メモ
リを構成している。
【0016】インタフェース(以下、INTという)1
5は外部機器用のインタフェースであり、紙テープリー
ダ、紙テープパンチャ、紙テープリーダ・パンチャ等の
外部機器(以下、TRという)31が接続される。紙テ
ープリーダからは、加工プログラムが読み込まれ、ま
た、CNC10内で編集された加工プログラムを紙テー
プパンチャに出力することができる。
5は外部機器用のインタフェースであり、紙テープリー
ダ、紙テープパンチャ、紙テープリーダ・パンチャ等の
外部機器(以下、TRという)31が接続される。紙テ
ープリーダからは、加工プログラムが読み込まれ、ま
た、CNC10内で編集された加工プログラムを紙テー
プパンチャに出力することができる。
【0017】プログラマブル・マシン・コントローラ
(以下、PMCという)16は、CNC10に内蔵さ
れ、ラダー形式で形成されたシーケンスプログラムで機
械を制御する。すなわち、加工プログラムで指令され
た、M機能、S機能及びT機能に従って、機械側に必要
な信号に変換し、入出力ユニット(以下、I/Oユニッ
トという)17から機械側に出力する。この出力信号
は、機械側のマグネット等を駆動し、油圧バルブ、空気
バルブ及び電気アクチュエータ等を作動させる。また、
機械側のリミットスイッチ及び機械操作盤のスイッチ等
の信号を受け、必要な処理を行った後、CPU11に渡
す。
(以下、PMCという)16は、CNC10に内蔵さ
れ、ラダー形式で形成されたシーケンスプログラムで機
械を制御する。すなわち、加工プログラムで指令され
た、M機能、S機能及びT機能に従って、機械側に必要
な信号に変換し、入出力ユニット(以下、I/Oユニッ
トという)17から機械側に出力する。この出力信号
は、機械側のマグネット等を駆動し、油圧バルブ、空気
バルブ及び電気アクチュエータ等を作動させる。また、
機械側のリミットスイッチ及び機械操作盤のスイッチ等
の信号を受け、必要な処理を行った後、CPU11に渡
す。
【0018】グラフィック制御回路(以下、CRTCと
いう)18は、各軸の現在位置、アラーム、パラメー
タ、画像データ等のデジタルデータを画像信号に変換し
て出力する。この画像信号はCRT/MDIユニット2
5の表示装置(以下、CRTという)26に送られ、表
示される。INT19はCRT/MDIユニット25内
のキーボード(以下、KEYという)27からのデータ
を受け、CPU11に渡す。
いう)18は、各軸の現在位置、アラーム、パラメー
タ、画像データ等のデジタルデータを画像信号に変換し
て出力する。この画像信号はCRT/MDIユニット2
5の表示装置(以下、CRTという)26に送られ、表
示される。INT19はCRT/MDIユニット25内
のキーボード(以下、KEYという)27からのデータ
を受け、CPU11に渡す。
【0019】INT20は手動パルス発生器32に接続
され、手動パルス発生器32からのパルスを受ける。な
お、該手動パルス発生器32は、図示されていない機械
操作盤に実装され、手動で機械稼働部を精密に位置決め
するのに使用される。
され、手動パルス発生器32からのパルスを受ける。な
お、該手動パルス発生器32は、図示されていない機械
操作盤に実装され、手動で機械稼働部を精密に位置決め
するのに使用される。
【0020】軸制御回路41〜43は、CPU11から
の各軸の移動指令を受け、各軸の指令をサーボアンプ5
1〜53に出力する。サーボアンプ51〜53はこの移
動指令を受け、各軸のサーボモータ61〜63を駆動す
る。Z軸の送りを制御するサーボモータ63はボールね
じ64を回転させ、スピンドルモータ73に接続された
主軸ヘッド74のZ軸方向での位置及び送り速度を制御
する。また、サーボモータ63には、位置検出用のパル
スコーダ631が内蔵されており、このパルスコーダ6
31から位置信号がパルス列として軸制御回路43にフ
ィードバックされる。また、X軸の送りを制御するサー
ボモータ61、Y軸の送りを制御するサーボモータ62
にも、前記サーボモータ63と同様に位置検出用のパル
スコーダが内蔵され(図示していない)、該パルスコー
ダから位置信号をパルス列としてフィードバックする。
位置検出の手段として、位置検出用のパルスコーダに代
えて、リニアスケールを用いることもできる。また、パ
ルス列をF/V(周波数/速度)変換することにより、
速度信号を生成することもできる。軸制御回路43は、
図示しないプロセッサによりソフトウェア処理を行う。
の各軸の移動指令を受け、各軸の指令をサーボアンプ5
1〜53に出力する。サーボアンプ51〜53はこの移
動指令を受け、各軸のサーボモータ61〜63を駆動す
る。Z軸の送りを制御するサーボモータ63はボールね
じ64を回転させ、スピンドルモータ73に接続された
主軸ヘッド74のZ軸方向での位置及び送り速度を制御
する。また、サーボモータ63には、位置検出用のパル
スコーダ631が内蔵されており、このパルスコーダ6
31から位置信号がパルス列として軸制御回路43にフ
ィードバックされる。また、X軸の送りを制御するサー
ボモータ61、Y軸の送りを制御するサーボモータ62
にも、前記サーボモータ63と同様に位置検出用のパル
スコーダが内蔵され(図示していない)、該パルスコー
ダから位置信号をパルス列としてフィードバックする。
位置検出の手段として、位置検出用のパルスコーダに代
えて、リニアスケールを用いることもできる。また、パ
ルス列をF/V(周波数/速度)変換することにより、
速度信号を生成することもできる。軸制御回路43は、
図示しないプロセッサによりソフトウェア処理を行う。
【0021】スピンドル制御回路71は、スピンドル回
転指令及びスピンドルのオリエンテーション等の指令を
受けて、スピンドルアンプ72にスピンドル速度信号を
出力する。スピンドルアンプ72はこのスピンドル速度
信号を受けて、スピンドルモータ73を指令された回転
速度で回転させる。また、オリエンテーション指令によ
って、所定の位置にスピンドルを位置決めする。
転指令及びスピンドルのオリエンテーション等の指令を
受けて、スピンドルアンプ72にスピンドル速度信号を
出力する。スピンドルアンプ72はこのスピンドル速度
信号を受けて、スピンドルモータ73を指令された回転
速度で回転させる。また、オリエンテーション指令によ
って、所定の位置にスピンドルを位置決めする。
【0022】スピンドルモータ73には、歯車あるいは
ベルトを介してポジションコーダ82が結合されてい
る。このポジションコーダ82は、スピンドルモータ7
3に同期して回転して帰還パルスを出力する。この帰還
パルスは、INT81を経由してCPU11に読み取ら
れ、他の軸をスピンドルモータ73に同期させて移動さ
せ、穴開け等の加工に使用される。
ベルトを介してポジションコーダ82が結合されてい
る。このポジションコーダ82は、スピンドルモータ7
3に同期して回転して帰還パルスを出力する。この帰還
パルスは、INT81を経由してCPU11に読み取ら
れ、他の軸をスピンドルモータ73に同期させて移動さ
せ、穴開け等の加工に使用される。
【0023】一方、この帰還パルスはCPU11によっ
て、速度信号に変換され、スピンドルモータ73の速度
としてスピンドル制御回路71に送られる。スピンドル
制御回路71には、後述する外乱負荷トルクを推定する
ためのオブザーバ410が内蔵されており、スピンドル
モータ73の加速度成分を除いた外乱負荷トルクを推定
し、加工負荷を求める。
て、速度信号に変換され、スピンドルモータ73の速度
としてスピンドル制御回路71に送られる。スピンドル
制御回路71には、後述する外乱負荷トルクを推定する
ためのオブザーバ410が内蔵されており、スピンドル
モータ73の加速度成分を除いた外乱負荷トルクを推定
し、加工負荷を求める。
【0024】スピンドルモータ73の主軸ヘッド74に
は、ドリル75が取り付けられており、該ドリル75の
回転制御はスピンドルモータ73によって行われる。ま
た、ドリル75のZ軸方向での位置及び送り速度の制御
は、前記主軸ヘッド74を介してサーボモータ63によ
って行われる。
は、ドリル75が取り付けられており、該ドリル75の
回転制御はスピンドルモータ73によって行われる。ま
た、ドリル75のZ軸方向での位置及び送り速度の制御
は、前記主軸ヘッド74を介してサーボモータ63によ
って行われる。
【0025】ドリル75は、サーボモータ63によって
Z軸方向に送られワーク91に対して穴開け加工を行
う。このワーク91は、テーブル92に固定されてお
り、そのテーブル92は、図示していない機構により、
前記X軸サーボモータ61及びY軸サーボモータ62に
よってそれぞれX軸方向、Y軸方向に移動制御される。
Z軸方向に送られワーク91に対して穴開け加工を行
う。このワーク91は、テーブル92に固定されてお
り、そのテーブル92は、図示していない機構により、
前記X軸サーボモータ61及びY軸サーボモータ62に
よってそれぞれX軸方向、Y軸方向に移動制御される。
【0026】(外乱推定オブザーバの構成)次に、外乱
負荷トルクを推定するオブザーバ410について説明す
る。図16は、外乱負荷トルクを推定するためのオブザ
ーバのブロック図である。ここで、外乱負荷トルクは切
削トルク、機構部の摩擦トルク等の外乱負荷トルクを含
むものであり、モータの全トルクから加減速のための加
減速トルクを除いたものである。したがって、機構部の
摩擦トルクを無視すれば、外乱負荷トルクを切削負荷ト
ルクとみなすことができる。
負荷トルクを推定するオブザーバ410について説明す
る。図16は、外乱負荷トルクを推定するためのオブザ
ーバのブロック図である。ここで、外乱負荷トルクは切
削トルク、機構部の摩擦トルク等の外乱負荷トルクを含
むものであり、モータの全トルクから加減速のための加
減速トルクを除いたものである。したがって、機構部の
摩擦トルクを無視すれば、外乱負荷トルクを切削負荷ト
ルクとみなすことができる。
【0027】図中符号14はトルク定数ktの伝達関
数、Iは入力としてのトルク指令、vは速度、TL は外
乱トルクである。図16のブロック図において、オブザ
ーバを組む一般的な手法によって、速度v、外乱トルク
TL を推定するオブザーバを組むと、図中の符号410
で示されるオブザーバとなる。
数、Iは入力としてのトルク指令、vは速度、TL は外
乱トルクである。図16のブロック図において、オブザ
ーバを組む一般的な手法によって、速度v、外乱トルク
TL を推定するオブザーバを組むと、図中の符号410
で示されるオブザーバとなる。
【0028】外乱推定オブザーバ410の項414,4
15のk1,k2は外乱推定オブザーバのパラメータで
あり、項411のαは実際にサーボモータに出力される
トルク指令となる電流値Iに乗じられるパラメータの値
であり、モータのトルク定数の推定値kt* をイナーシ
ャの推定値Jm * で除した(α=kt* /Jm* )とし
て表される。416は積分項で、項411,414,4
15の出力をすべて加算した値を積分し、モータの推定
速度vaを求める項である。また、項420は、項41
5からの出力に(1/α)を乗じて推定外乱トルクTd
2 を求める項である。
15のk1,k2は外乱推定オブザーバのパラメータで
あり、項411のαは実際にサーボモータに出力される
トルク指令となる電流値Iに乗じられるパラメータの値
であり、モータのトルク定数の推定値kt* をイナーシ
ャの推定値Jm * で除した(α=kt* /Jm* )とし
て表される。416は積分項で、項411,414,4
15の出力をすべて加算した値を積分し、モータの推定
速度vaを求める項である。また、項420は、項41
5からの出力に(1/α)を乗じて推定外乱トルクTd
2 を求める項である。
【0029】図16に示されるブロック図において、α
=kt* /Jm* とおき、かつモータのトルク定数kt
をその推定値kt* と等しい(kt=kt* )とし、モ
ータのイナーシャJmをその推定値Jm* (Jm=Jm
* )として解析すると、項402の演算により (I・kt+TL )(1/Jm・S)=v …(1) が得られ、また項416の出力vaを考えると、 {I・(kt/Jm)+(v−va)k1+(v−va)(k2/S)} ・(1/S)=va …(2) が得られる。第(1)式を変形すると次式となり、 I=(v・Jm・S−TL )/kt …(3) この第(3)式を第(2)式に代入して整理すると、 (v・Jm・S−TL )/Jm+(v−va)k1 +(v−va)(k2/S)=va・S …(4) S(v−va)+(v−va)・k1+(v−va)(k2/S) =TL /Jm …(5) となる。また、第(5)式からVerr(=v−va)
を求めると、 Verr=v−va =(TL /Jm)[1/{S+k1+(k2/S)}] …(6) となり、上記第(6)式から項415の出力Td1は次
の第(7)式によって表される。
=kt* /Jm* とおき、かつモータのトルク定数kt
をその推定値kt* と等しい(kt=kt* )とし、モ
ータのイナーシャJmをその推定値Jm* (Jm=Jm
* )として解析すると、項402の演算により (I・kt+TL )(1/Jm・S)=v …(1) が得られ、また項416の出力vaを考えると、 {I・(kt/Jm)+(v−va)k1+(v−va)(k2/S)} ・(1/S)=va …(2) が得られる。第(1)式を変形すると次式となり、 I=(v・Jm・S−TL )/kt …(3) この第(3)式を第(2)式に代入して整理すると、 (v・Jm・S−TL )/Jm+(v−va)k1 +(v−va)(k2/S)=va・S …(4) S(v−va)+(v−va)・k1+(v−va)(k2/S) =TL /Jm …(5) となる。また、第(5)式からVerr(=v−va)
を求めると、 Verr=v−va =(TL /Jm)[1/{S+k1+(k2/S)}] …(6) となり、上記第(6)式から項415の出力Td1は次
の第(7)式によって表される。
【0030】 Td1=Verr・(k2/S) =(TL /Jm){k2/(S2 +k1・S+k2)} …(7) 第(7)式において、パラメータk1,k2を極が安定
するように選択すると、Td1=TL /Jmと近似する
ことができ、この関係式は全外乱トルクTd1を推定で
きることを示している。
するように選択すると、Td1=TL /Jmと近似する
ことができ、この関係式は全外乱トルクTd1を推定で
きることを示している。
【0031】そして、項420において、この全外乱ト
ルクTd1に1/α(=Jm* /kt* )を乗じて推定
外乱トルクTd2 を求める。このようにして、オブザー
バを用いてモータの外乱負荷トルクを推定することがで
きる。この推定した外乱負荷トルクは、機構部の摩擦ト
ルクを無視すれば、切削負荷トルクとみなすことができ
る。
ルクTd1に1/α(=Jm* /kt* )を乗じて推定
外乱トルクTd2 を求める。このようにして、オブザー
バを用いてモータの外乱負荷トルクを推定することがで
きる。この推定した外乱負荷トルクは、機構部の摩擦ト
ルクを無視すれば、切削負荷トルクとみなすことができ
る。
【0032】(本発明の加工負荷監視方式の構成)次
に、本発明の加工負荷監視方式の概念について図1の加
工負荷監視方式の構成図を用いて説明する。
に、本発明の加工負荷監視方式の概念について図1の加
工負荷監視方式の構成図を用いて説明する。
【0033】NC指令実行手段1は、NC指令に従って
通常の処理を実行し、負荷監視手段3に対して実行中の
処理内容nや実行のタイミング等の信号を送信する。ま
た、前記加工負荷監視手段3には、基準データ・テーブ
ル2からテーブル内に格納されている各種データと、各
処理における実測データが入力される。なお、前記処理
内容nの処理モードとしては、例えば切削モード、早送
りモード、あるいは非動作モード等がある。
通常の処理を実行し、負荷監視手段3に対して実行中の
処理内容nや実行のタイミング等の信号を送信する。ま
た、前記加工負荷監視手段3には、基準データ・テーブ
ル2からテーブル内に格納されている各種データと、各
処理における実測データが入力される。なお、前記処理
内容nの処理モードとしては、例えば切削モード、早送
りモード、あるいは非動作モード等がある。
【0034】基準データ・テーブル2は、各処理内容n
毎に複数回の試切削を行い、その複数回の試切削におい
て負荷トルクをサンプリングして求めたサンプリングデ
ータにより求まる基準データDと分散σ2 とを格納する
記憶手段であり、各サンプリング時刻毎に記憶されてい
る。例えば、処理n1 のサンプリング時刻S1 の基準デ
ータDはD11であり、その分散σ2 はσ11 2 であり、処
理n2 のサンプリング時刻S1 の基準データDはD21で
あり、その分散σ2 はσ21 2 である。なお、サンプリン
グ時刻は、各加工の加工工程と対応しており、各サンプ
リング時刻の加工負荷の大きさ、及びばらつきは、加工
工程における加工負荷の大きさ、及びばらつきを表して
いるとみることができる。
毎に複数回の試切削を行い、その複数回の試切削におい
て負荷トルクをサンプリングして求めたサンプリングデ
ータにより求まる基準データDと分散σ2 とを格納する
記憶手段であり、各サンプリング時刻毎に記憶されてい
る。例えば、処理n1 のサンプリング時刻S1 の基準デ
ータDはD11であり、その分散σ2 はσ11 2 であり、処
理n2 のサンプリング時刻S1 の基準データDはD21で
あり、その分散σ2 はσ21 2 である。なお、サンプリン
グ時刻は、各加工の加工工程と対応しており、各サンプ
リング時刻の加工負荷の大きさ、及びばらつきは、加工
工程における加工負荷の大きさ、及びばらつきを表して
いるとみることができる。
【0035】この基準データD及びその分散σ2 につい
て、図2のサンプリングデータ、基準データD及びその
分散σ2 の表、及び図3〜図6のサンプリングデータ図
を用いて説明する。
て、図2のサンプリングデータ、基準データD及びその
分散σ2 の表、及び図3〜図6のサンプリングデータ図
を用いて説明する。
【0036】図3〜図5は、同一条件での同一加工処理
における負荷の時間変化を示している。図に示すよう
に、同一条件であっも負荷は同一とならず変動してい
る。ここで、例えば、図3に示すデータを1回目のサン
プリングデータとし、図4に示すデータを2回目のサン
プリングデータとし、図5に示すデータを3回目のサン
プリングデータとすると、サンプリング時刻S1 での各
負荷の値は、図2の表に示すようにT11,T21,T31と
なり、また、サンプリング時刻S2 での各負荷の値は、
T12,T22,T32となる。
における負荷の時間変化を示している。図に示すよう
に、同一条件であっも負荷は同一とならず変動してい
る。ここで、例えば、図3に示すデータを1回目のサン
プリングデータとし、図4に示すデータを2回目のサン
プリングデータとし、図5に示すデータを3回目のサン
プリングデータとすると、サンプリング時刻S1 での各
負荷の値は、図2の表に示すようにT11,T21,T31と
なり、また、サンプリング時刻S2 での各負荷の値は、
T12,T22,T32となる。
【0037】ここで、複数回測定したサンプリングデー
タの各サンプリング時刻において平均を求め、その平均
値を基準データDとすると、例えば、サンプリング時刻
S1の基準データDはD1 、サンプリング時刻S2 の基
準データDはD2 ・・・,Di ,・・・が得られ、ま
た、同時に且つサンプリング時刻における分散を求める
と、それぞれσ1 2 ,σ2 2 ,σ3 2 ,・・・σi 2 ,
が得られる。このサンプリングの平均を求めることによ
り、加工負荷のばらつきによる影響を減少させ、また、
後述するように、該分散に基づいてアラーム判定を行う
しきい値を、ばらつきの大きなところにおいてはしきい
値を大きくして、アラームになりにくいようにし、ばら
つきの小さなところにおいてはしきい値を小さくして、
監視精度を高めて、加工負荷のばらつきによる影響を減
少させている。なお、図6は、前記のようにして得られ
た基準データDを表している。
タの各サンプリング時刻において平均を求め、その平均
値を基準データDとすると、例えば、サンプリング時刻
S1の基準データDはD1 、サンプリング時刻S2 の基
準データDはD2 ・・・,Di ,・・・が得られ、ま
た、同時に且つサンプリング時刻における分散を求める
と、それぞれσ1 2 ,σ2 2 ,σ3 2 ,・・・σi 2 ,
が得られる。このサンプリングの平均を求めることによ
り、加工負荷のばらつきによる影響を減少させ、また、
後述するように、該分散に基づいてアラーム判定を行う
しきい値を、ばらつきの大きなところにおいてはしきい
値を大きくして、アラームになりにくいようにし、ばら
つきの小さなところにおいてはしきい値を小さくして、
監視精度を高めて、加工負荷のばらつきによる影響を減
少させている。なお、図6は、前記のようにして得られ
た基準データDを表している。
【0038】負荷監視手段3は、前記基準データ・テー
ブル2からの基準データDとその分散σ2 、及び実測デ
ータTを入力して、実測データTが基準データDとその
分散σ2 から定められるアラームレベルの範囲内にある
か、あるいはアラームレベルを超えたかの判定を一定時
間毎に行い、アラームレベルを超えた場合にはアラーム
を出力する処理を行う。CNC10は、このアラームの
出力にしたがって、数値制御装置の加工を停止したり、
切削速度を下げることにより負荷を軽減させる操作、あ
るいは必要に応じて工具交換等の処理を行う。なお、図
6には、基準データとともにアラームレベルを示してい
る。
ブル2からの基準データDとその分散σ2 、及び実測デ
ータTを入力して、実測データTが基準データDとその
分散σ2 から定められるアラームレベルの範囲内にある
か、あるいはアラームレベルを超えたかの判定を一定時
間毎に行い、アラームレベルを超えた場合にはアラーム
を出力する処理を行う。CNC10は、このアラームの
出力にしたがって、数値制御装置の加工を停止したり、
切削速度を下げることにより負荷を軽減させる操作、あ
るいは必要に応じて工具交換等の処理を行う。なお、図
6には、基準データとともにアラームレベルを示してい
る。
【0039】(アラームレベルの設定)次に、前記アラ
ームレベルの設定について説明する。本発明の加工負荷
監視方式におけるアラームレベルの設定は、前記基準デ
ータDとその分散σ2 を用い、基準データに対する実測
データの許容量を表すしきい値sの大きさを分散σ2 の
大きさに応じて変化させるものである。分散σ2 の値が
大きく、負荷トルクのばらつきが大きい加工部分につい
ては、しきい値sを大きくとってアラームレベルを大き
く設定することにより、負荷トルクのばらつきを異常加
工と誤認することを少なくし、また、分散σ2 の値が小
さく、負荷トルクのばらつきが小さい加工部分について
は、しきい値sを小さくとってアラームレベルを小さく
設定することにより、高い精度の加工負荷監視を行う。
ームレベルの設定について説明する。本発明の加工負荷
監視方式におけるアラームレベルの設定は、前記基準デ
ータDとその分散σ2 を用い、基準データに対する実測
データの許容量を表すしきい値sの大きさを分散σ2 の
大きさに応じて変化させるものである。分散σ2 の値が
大きく、負荷トルクのばらつきが大きい加工部分につい
ては、しきい値sを大きくとってアラームレベルを大き
く設定することにより、負荷トルクのばらつきを異常加
工と誤認することを少なくし、また、分散σ2 の値が小
さく、負荷トルクのばらつきが小さい加工部分について
は、しきい値sを小さくとってアラームレベルを小さく
設定することにより、高い精度の加工負荷監視を行う。
【0040】この分散σ2 によるしきい値sの変更は、
分散σ2 の大きさに応じて係数kを設定し、該係数kを
しきい値sに乗じて補正しきい値k・sを得ることによ
りおこなわれ、アラームレベルは基準データDにこの補
正しきい値k・sを加減することにより求める。
分散σ2 の大きさに応じて係数kを設定し、該係数kを
しきい値sに乗じて補正しきい値k・sを得ることによ
りおこなわれ、アラームレベルは基準データDにこの補
正しきい値k・sを加減することにより求める。
【0041】次に、アラームレベルの第1、及び第2の
設定例について、図7〜図10を用いて説明する。第
1、及び第2のアラームレベルの設定例は、基準データ
に対する許容範囲を表すしきい値を、基準データDi の
値に対するパーセント表示により設定した場合である。
例えば、許容範囲を基準データDi に対して上方にa
%、下方にb%の範囲とすると、図7、及び図8に示す
ように上方のしきい値はDi ・(1+a/100)とな
り、下方のしきい値はDi ・(1−b/100)とな
る。図7及び、図8に示す基準データ、はじめに定めた
しきい値、及び補正しきい値の例においては、基準デー
タを実線で示し、はじめに定めたしきい値を一点鎖線で
示し、補正しきい値を破線で示している。
設定例について、図7〜図10を用いて説明する。第
1、及び第2のアラームレベルの設定例は、基準データ
に対する許容範囲を表すしきい値を、基準データDi の
値に対するパーセント表示により設定した場合である。
例えば、許容範囲を基準データDi に対して上方にa
%、下方にb%の範囲とすると、図7、及び図8に示す
ように上方のしきい値はDi ・(1+a/100)とな
り、下方のしきい値はDi ・(1−b/100)とな
る。図7及び、図8に示す基準データ、はじめに定めた
しきい値、及び補正しきい値の例においては、基準デー
タを実線で示し、はじめに定めたしきい値を一点鎖線で
示し、補正しきい値を破線で示している。
【0042】前記パーセント表示による設定において、
はじめに第1のアラームレベルの設定について説明す
る。図9は、第1のアラームレベルの設定による係数k
及び補正しきい値を表す図である。第1のアラームレベ
ルの設定では、許容量を定める係数ki を、ki =σi
/σmax により定めるものである。ここで、σi は分散
σi 2 を平方した値であり、σmax は各処理において求
めた分散σ2 の内で最大の分散σmax 2 を平方した値で
ある。
はじめに第1のアラームレベルの設定について説明す
る。図9は、第1のアラームレベルの設定による係数k
及び補正しきい値を表す図である。第1のアラームレベ
ルの設定では、許容量を定める係数ki を、ki =σi
/σmax により定めるものである。ここで、σi は分散
σi 2 を平方した値であり、σmax は各処理において求
めた分散σ2 の内で最大の分散σmax 2 を平方した値で
ある。
【0043】この係数ki により、基準データの上方側
にはじめに定めた許容量をa%とすると、パーセント表
示した許容量ai は、ai =ki ・aにより設定され、
基準データのばらつきの程度に応じた許容量が設定され
る。そして、この許容量aiにより、基準データDi に
対して、上方の補正しきい値はDi ・(1+ai /10
0)=Di ・(1+ki ・a/100)により定められ
る。
にはじめに定めた許容量をa%とすると、パーセント表
示した許容量ai は、ai =ki ・aにより設定され、
基準データのばらつきの程度に応じた許容量が設定され
る。そして、この許容量aiにより、基準データDi に
対して、上方の補正しきい値はDi ・(1+ai /10
0)=Di ・(1+ki ・a/100)により定められ
る。
【0044】また、同様にして、基準データの下方側に
はじめに定めた許容量をb%とすると、基準データDi
に対して、下方の補正しきい値はDi ・(1−bi /1
00)=Di ・(1−ki ・b/100)により定めら
れる。
はじめに定めた許容量をb%とすると、基準データDi
に対して、下方の補正しきい値はDi ・(1−bi /1
00)=Di ・(1−ki ・b/100)により定めら
れる。
【0045】この係数ki を(σi /σmax )により定
める第1のアラームレベルの設定例では、補正されたし
きい値は、その最大の値をはじめに定めたしきい値と
し、該しきい値以下となるように設定するものである。
める第1のアラームレベルの設定例では、補正されたし
きい値は、その最大の値をはじめに定めたしきい値と
し、該しきい値以下となるように設定するものである。
【0046】次に、前記パーセント表示による設定にお
ける第2のアラームレベルの設定について説明する。図
10は、第2のアラームレベルの設定による係数k及び
補正しきい値を表す表である。第2のアラームレベルの
設定では、許容量を定める係数ki を、ki =σi /σ
meanにより定めるものである。ここで、σi は分散σ i
2 を平方した値であり、σmeanは各処理において求めた
分散σ2 の平均値である分散σmean 2 を平方した値であ
る。
ける第2のアラームレベルの設定について説明する。図
10は、第2のアラームレベルの設定による係数k及び
補正しきい値を表す表である。第2のアラームレベルの
設定では、許容量を定める係数ki を、ki =σi /σ
meanにより定めるものである。ここで、σi は分散σ i
2 を平方した値であり、σmeanは各処理において求めた
分散σ2 の平均値である分散σmean 2 を平方した値であ
る。
【0047】この係数ki により、前記第1のアラーム
レベルの設定と同様にして、はじめに定めた許容量を基
準データの上方側に対してa%とすると、パーセント表
示した許容量ai は、ai =ki ・aにより設定され、
基準データのばらつきの程度に応じた許容量が設定さ
れ、基準データDi に対して、上方の補正しきい値はD
i ・(1+ai /100)(=Di ・(1+ki ・a/
100))により定められる。
レベルの設定と同様にして、はじめに定めた許容量を基
準データの上方側に対してa%とすると、パーセント表
示した許容量ai は、ai =ki ・aにより設定され、
基準データのばらつきの程度に応じた許容量が設定さ
れ、基準データDi に対して、上方の補正しきい値はD
i ・(1+ai /100)(=Di ・(1+ki ・a/
100))により定められる。
【0048】また、同様にして、基準データの下方側に
はじめに定めた許容量をb%とすると、基準データDi
に対して、下方の補正しきい値はDi ・(1−bi /1
00)(=Di ・(1−ki ・b/100))により定
められる。
はじめに定めた許容量をb%とすると、基準データDi
に対して、下方の補正しきい値はDi ・(1−bi /1
00)(=Di ・(1−ki ・b/100))により定
められる。
【0049】この係数ki を(σi /σmean)により定
める第2のアラームレベルの設定例では、補正しきい値
は、ばらつきが平均的な部分をはじめに定めたしきい値
となり、その前後にばらつきに応じてしきい値を設定す
るものとなる。
める第2のアラームレベルの設定例では、補正しきい値
は、ばらつきが平均的な部分をはじめに定めたしきい値
となり、その前後にばらつきに応じてしきい値を設定す
るものとなる。
【0050】次に、アラームレベルの第3、及び第4の
設定例について、図11〜図14を用いて説明する。第
3、及び第4のアラームレベルの設定例は、基準データ
に対する許容範囲を表すしきい値を、基準データDi の
値に対する絶対量表示により設定した場合である。例え
ば、許容範囲を基準データDi に対して上方にA、下方
にBの範囲とすると、図11、及び図12に示すように
上方のしきい値はDi+Aとなり、下方のしきい値はD
i −Bとなる。図11及び、図12に示す基準データ、
はじめに定めたしきい値、及び補正しきい値の例におい
ては、基準データを実線で示し、はじめに定めたしきい
値を一点鎖線で示し、補正しきい値を破線で示してい
る。
設定例について、図11〜図14を用いて説明する。第
3、及び第4のアラームレベルの設定例は、基準データ
に対する許容範囲を表すしきい値を、基準データDi の
値に対する絶対量表示により設定した場合である。例え
ば、許容範囲を基準データDi に対して上方にA、下方
にBの範囲とすると、図11、及び図12に示すように
上方のしきい値はDi+Aとなり、下方のしきい値はD
i −Bとなる。図11及び、図12に示す基準データ、
はじめに定めたしきい値、及び補正しきい値の例におい
ては、基準データを実線で示し、はじめに定めたしきい
値を一点鎖線で示し、補正しきい値を破線で示してい
る。
【0051】前記絶対量表示による設定において、はじ
めに第3のアラームレベルの設定について説明する。図
13は、第3のアラームレベルの設定による係数k及び
補正しきい値を表す図である。第3のアラームレベルの
設定では、許容量を定める係数ki を、ki =σi /σ
max により定めるものである。ここで、σi は、前記第
1のアラームレベルの設定と同様に、分散σi 2 を平方
した値であり、σmaxは各処理において求めた分散σ2
の内で最大の分散σmax 2 を平方した値である。
めに第3のアラームレベルの設定について説明する。図
13は、第3のアラームレベルの設定による係数k及び
補正しきい値を表す図である。第3のアラームレベルの
設定では、許容量を定める係数ki を、ki =σi /σ
max により定めるものである。ここで、σi は、前記第
1のアラームレベルの設定と同様に、分散σi 2 を平方
した値であり、σmaxは各処理において求めた分散σ2
の内で最大の分散σmax 2 を平方した値である。
【0052】この係数ki により、基準データの上方側
にはじめに定めた許容量をAとすると、絶対量表示した
許容量Ai は、Ai =ki ・Aにより設定され、基準デ
ータのばらつきの程度に応じた許容量が設定される。そ
して、この許容量Ai により、基準データDi に対し
て、上方の補正しきい値はDi +Ai (=Di +ki ・
A)により定められる。
にはじめに定めた許容量をAとすると、絶対量表示した
許容量Ai は、Ai =ki ・Aにより設定され、基準デ
ータのばらつきの程度に応じた許容量が設定される。そ
して、この許容量Ai により、基準データDi に対し
て、上方の補正しきい値はDi +Ai (=Di +ki ・
A)により定められる。
【0053】また、同様にして、基準データの下方側に
はじめに定めた許容量をBとすると、基準データDi に
対して、下方の補正しきい値はDi −Bi (=Di −k
i ・B)により定められる。
はじめに定めた許容量をBとすると、基準データDi に
対して、下方の補正しきい値はDi −Bi (=Di −k
i ・B)により定められる。
【0054】この係数ki を(σi /σmax )により定
める第1のアラームレベルの設定例では、補正されたし
きい値は、その最大の値をはじめに定めたしきい値と
し、該しきい値以下となるように設定するものである。
める第1のアラームレベルの設定例では、補正されたし
きい値は、その最大の値をはじめに定めたしきい値と
し、該しきい値以下となるように設定するものである。
【0055】次に、絶対量表示による設定における第4
のアラームレベルの設定について説明する。図14は、
第4のアラームレベルの設定による係数k及び補正しき
い値を表す表である。第4のアラームレベルの設定で
は、許容量を定める係数ki を、前記第2のアラームレ
ベルの設定と同様に、ki =σi /σmeanにより定める
ものである。ここで、σi は分散σi 2 を平方した値で
あり、σmeanは各処理において求めた分散σ2 の平均値
である分散σmean 2 を平方した値である。
のアラームレベルの設定について説明する。図14は、
第4のアラームレベルの設定による係数k及び補正しき
い値を表す表である。第4のアラームレベルの設定で
は、許容量を定める係数ki を、前記第2のアラームレ
ベルの設定と同様に、ki =σi /σmeanにより定める
ものである。ここで、σi は分散σi 2 を平方した値で
あり、σmeanは各処理において求めた分散σ2 の平均値
である分散σmean 2 を平方した値である。
【0056】この係数ki により、前記第3のアラーム
レベルの設定と同様にして、はじめに定めた許容量を基
準データの上方側に対してAとすると、絶対量表示した
許容量Ai は、Ai =ki ・Aにより設定され、基準デ
ータのばらつきの程度に応じた許容量が設定され、基準
データDi に対して、上方の補正しきい値はDi +Ai
(=Di ki ・A)により定められる。
レベルの設定と同様にして、はじめに定めた許容量を基
準データの上方側に対してAとすると、絶対量表示した
許容量Ai は、Ai =ki ・Aにより設定され、基準デ
ータのばらつきの程度に応じた許容量が設定され、基準
データDi に対して、上方の補正しきい値はDi +Ai
(=Di ki ・A)により定められる。
【0057】また、同様にして、基準データの下方側に
はじめに定めた許容量をBとすると、基準データDi に
対して、下方の補正しきい値はDi −Bi (=Di −k
i ・B)により定められる。
はじめに定めた許容量をBとすると、基準データDi に
対して、下方の補正しきい値はDi −Bi (=Di −k
i ・B)により定められる。
【0058】この係数ki を(σi /σmean)により定
める第4のアラームレベルの設定例では、補正しきい値
は、ばらつきが平均的な部分をはじめに定めたしきい値
となり、その前後にばらつきに応じてしきい値を設定す
るものとなる。
める第4のアラームレベルの設定例では、補正しきい値
は、ばらつきが平均的な部分をはじめに定めたしきい値
となり、その前後にばらつきに応じてしきい値を設定す
るものとなる。
【0059】なお、必要に応じて、実測データTが基準
データDより一定値以上小さい場合にアラームを出力す
る場合に、適用することもできる。これにより、工具の
破損等により正常な加工が行われていない場合等の検出
を行うことができる。
データDより一定値以上小さい場合にアラームを出力す
る場合に、適用することもできる。これにより、工具の
破損等により正常な加工が行われていない場合等の検出
を行うことができる。
【0060】また、前記実施例では、しきい値を補正す
るための係数k、及び該係数kによる許容量の演算を負
荷監視手段において行っているが、この値を基準データ
・テーブルにあらかじめ格納しておくことも可能であ
る。
るための係数k、及び該係数kによる許容量の演算を負
荷監視手段において行っているが、この値を基準データ
・テーブルにあらかじめ格納しておくことも可能であ
る。
【0061】本発明の加工負荷監視方式は、スピンドル
モータ、及び送り軸(X軸,Y軸,Z軸)の切削におけ
る加工負荷の監視に適用することができ、このために
は、各軸の軸制御回路に外乱負荷トルクを推定するオブ
ザーバを設ける必要がある。
モータ、及び送り軸(X軸,Y軸,Z軸)の切削におけ
る加工負荷の監視に適用することができ、このために
は、各軸の軸制御回路に外乱負荷トルクを推定するオブ
ザーバを設ける必要がある。
【0062】また、切削モード中はスピンドルモータの
加工負荷の実測データと補正した基準データとの比較を
行い、早送りモード中では送り軸の負荷の実測データと
補正した基準データとの比較を行うようにすることも可
能である。
加工負荷の実測データと補正した基準データとの比較を
行い、早送りモード中では送り軸の負荷の実測データと
補正した基準データとの比較を行うようにすることも可
能である。
【0063】なお、前記実施例の加工負荷監視は、CN
CのCPU、すなわちCNCのソフトウェアとして処理
する場合を説明しているが、PMCのシーケンス・プー
グラムで処理を行う構成とすることも可能である。ま
た、このような処理を行うための特別な装置をCNCに
接続する構成とすることもできる。
CのCPU、すなわちCNCのソフトウェアとして処理
する場合を説明しているが、PMCのシーケンス・プー
グラムで処理を行う構成とすることも可能である。ま
た、このような処理を行うための特別な装置をCNCに
接続する構成とすることもできる。
【0064】また、図1に示す基準データ・テーブルに
は、基準データ及び分散の値を格納しているが、データ
・テーブルにサンプリングデータを格納し、基準データ
の演算を負荷監視手段において行うことも、また、デー
タ・テーブルに補正しきい値及びアラームレベルを格納
し、負荷監視手段では、実測データとの比較のみを行う
構成とすることもできる。
は、基準データ及び分散の値を格納しているが、データ
・テーブルにサンプリングデータを格納し、基準データ
の演算を負荷監視手段において行うことも、また、デー
タ・テーブルに補正しきい値及びアラームレベルを格納
し、負荷監視手段では、実測データとの比較のみを行う
構成とすることもできる。
【0065】(実施例の効果)本発明の実施例によれ
ば、切削作用のばらつきによる加工負荷の変化を異常加
工と誤認することがなくなり、無駄な加工の停止や工具
交換を減少させることが可能となる。
ば、切削作用のばらつきによる加工負荷の変化を異常加
工と誤認することがなくなり、無駄な加工の停止や工具
交換を減少させることが可能となる。
【0066】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
切削条件により生じる加工負荷のばらつきによる誤判定
を減少させる加工負荷監視を行うことができる。
切削条件により生じる加工負荷のばらつきによる誤判定
を減少させる加工負荷監視を行うことができる。
【図1】本発明の加工負荷監視方式の構成図である。
【図2】基準データD及びその分散σ2 の表である。
【図3】サンプリングデータ図である。
【図4】サンプリングデータ図である。
【図5】サンプリングデータ図である。
【図6】基準データ図である。
【図7】基準データ、しきい値、及び補正しきい値の関
係図である。
係図である。
【図8】基準データ、しきい値、及び補正しきい値の関
係図である。
係図である。
【図9】第1のアラームレベルの設定による係数k及び
補正しきい値を表す図である。
補正しきい値を表す図である。
【図10】第2のアラームレベルの設定による係数k及
び補正しきい値を表す表である。
び補正しきい値を表す表である。
【図11】基準データ、しきい値、及び補正しきい値の
関係図である。
関係図である。
【図12】基準データ、しきい値、及び補正しきい値の
関係図である。
関係図である。
【図13】第3のアラームレベルの設定による係数k及
び補正しきい値を表す図である。
び補正しきい値を表す図である。
【図14】第4のアラームレベルの設定による係数k及
び補正しきい値を表す図である。
び補正しきい値を表す図である。
【図15】本発明の加工負荷監視方式を実施するための
数値制御装置のハードウェアのブロック図である。
数値制御装置のハードウェアのブロック図である。
【図16】外乱負荷トルクを推定するためのオブザーバ
のブロック図である。
のブロック図である。
【図17】サンプリングデータと実測データとの比較を
説明する図である。
説明する図である。
1 NC指令実行手段 2 基準データ・テーブル 3 負荷監視手段 10 CNC 11 CPU 410 オブザーバ
Claims (5)
- 【請求項1】 数値制御工作機械の加工負荷を監視する
加工負荷監視方式において、 試切削時の加工負荷の複数回のサンプリングデータか
ら、加工負荷の基準データと分散を求め、 前記分散を用いてサンプリングデータのばらつきに応じ
たしきい値を設定し、 前記基準データと加工負荷の実測データとを一定時間毎
に比較し、該差が前記しきい値を超えたことを検出し
て、加工負荷を監視することを特徴とする加工負荷監視
方式。 - 【請求項2】 前記基準データは、前記サンプリングデ
ータの平均値である請求項1記載の加工負荷監視方式。 - 【請求項3】 前記しきい値は、あらかじめ定めた値に
前記分散により決定される係数を乗じた値である請求項
1記載の加工負荷監視方式。 - 【請求項4】 前記サンプリングデータ及び分散はデー
タテーブルに格納される請求項1記載の加工負荷監視方
式。 - 【請求項5】 前記基準データ及び分散はデータテーブ
ルに格納される請求項1記載の加工負荷監視方式。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5297307A JPH07132440A (ja) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | 加工負荷監視方式 |
US08/332,402 US5631851A (en) | 1993-11-02 | 1994-10-31 | Method of monitoring machining load using variable alarm threshold |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP5297307A JPH07132440A (ja) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | 加工負荷監視方式 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07132440A true JPH07132440A (ja) | 1995-05-23 |
Family
ID=17844822
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5297307A Withdrawn JPH07132440A (ja) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | 加工負荷監視方式 |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH07132440A (ja) |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010130 |