JPH0736530A - 加工条件自動調整装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 常に適切な加工条件の下で加工が行なわれる
ようにする。 【構成】 工作機械12の消費電力に基づいて工作機械12
の負荷状態が検出される。この負荷状態と，工作機械12
の工具の回転速度，工具の送り速度および切り込み量
（加工条件）とを入力データとして，所定のルールにし
たがうファジィ推論を，加工条件推論装置14において行
ない，常に適切な加工条件（送り速度および回転速度）
で動作するように工作機械12を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】この発明は，ＮＣ工作機械などの加工装置
における加工条件，たとえば切り込み量，工具の送り速
度，工具の回転速度などを自動調整する装置および方法
に関する。

【０００２】

【背景技術】従来のＮＣ工作機械においては，ＣＡＭな
どにより作成されたＮＣデータ中に加工条件が含まれて
いた。ＮＣデータによって定められた加工条件は固定で
あり加工が終了するまで変更されることがなかった。し
たがって熟練した技術者が最適な加工条件を定める必要
があり，かなりのノウハウを必要とするので，一般には
加工条件の設定は容易ではない。

【０００３】また加工対象の形状が一定に保たれること
は少なく，単位時間当りの切削量などは常に変化してい
るが，工具の回転数などの加工条件は上述のように固定
されているので，常に最適な加工条件で加工できるとは
限らない。

【０００４】

【発明の開示】この発明は，加工条件を工作機械の負荷
状況に応じて修正することにより常に適切な加工が行な
われるようにすることを目的とする。

【０００５】この発明による加工条件自動調整装置は，
与えられた加工条件にもとづいて加工対象を加工する加
工装置における加工条件を自動的に調整する装置であ
り，上記加工装置の負荷状況を検出する負荷検出手段，
ならびに上記加工装置に与えられている加工条件および
上記負荷検出手段により検出された負荷状況を入力と
し，あらかじめ設定された所定のルールにしたがってフ
ァジィ推論を行ない，新たな加工条件を導き出し，導き
出した新たな加工条件を上記加工装置に与えるファジィ
推論手段を備えている。

【０００６】この発明による加工条件調整方法は，加工
対象を加工する加工装置に加工条件を与え，与えられた
加工条件にもとづいて上記加工装置に加工を行なわせ，
上記加工装置の負荷状況を検出し，上記加工装置に与え
られている加工条件および検出した負荷状況を入力と
し，所定のルールにしたがってファジィ推論を行ない，
新たな加工条件を導き出し，導き出した新たな加工条件
を上記加工装置に与えて加工条件を修正させるものであ
る。

【０００７】好ましい実施態様では上記加工装置の消費
電力にもとづいて負荷状況が検出される。

【０００８】この発明の一実施態様においては，上記加
工装置に設定された加工条件としての切り込み量，工具
の送り速度，および工具の回転速度，ならびに検出され
た負荷状況のうち少なくとも３種類のデータを入力とし
て上記ルールにしたがってファジィ推論が行なわれ，工
具の新たな送り速度および回転速度のうち少なくとも１
種類のデータが導出され，導出された上記少なくとも１
種類のデータが変更すべき加工条件として上記加工装置
に与えられる。

【０００９】この発明によると，上記加工装置に与えら
れている加工条件および上記加工装置の負荷状況に応じ
て，所定のルールにしたがってファジィ推論が行なわ
れ，新たな加工条件が導出され，導出された新たな加工
条件にもとづいて加工装置における加工が進行してい
く。

【００１０】加工条件はファジィ推論によって加工装置
の負荷状況に応じて変更されていくので，充分に熟練し
ていない技術者が設定した初期加工条件から加工が始ま
っても最適な加工条件の下での加工ができるようにな
る。また工作機械の負荷がかかり過ぎている状態（能力
以上の加工をしている状態）や，負荷が軽過ぎる状態
（能力を発揮し切れていない状態）が生じても，負荷が
適切になるように加工条件を調節することによって，常
に工作機械の能力に応じた工作ができるようになる。

【００１１】

【実施例】図１はこの発明の実施例を示すもので，加工
装置および加工条件自動調整装置の電気的構成を示すブ
ロック図である。

【００１２】ＣＡＤ／ＣＡＭ11において工作機械12の加
工条件を含む数値（ＮＣ）データが作成され，工作機械
12に与えられる。加工条件には切り込み量，工具の送り
速度および工具の回転速度が含まれている。工作機械12
は与えられた加工条件の下で対象物の工作を行なう。

【００１３】負荷監視装置13は工作機械12の負荷を監視
するものである。工作機械12の負荷状態は典型的には工
作機械12における消費電力に反映されるので，たとえば
工作機械12に流れる電流が検出される。負荷の状態はた
とえば，工作機械の定格消費電力などから標準消費電力
が設定され，そのときの消費電力の標準消費電力に対す
る割合い（パーセンテージ）により表わされる。

【００１４】負荷監視装置13によって検出された負荷状
態を表わすデータ（消費電流）は加工条件推論装置14に
与えられる。この装置14にはまた，工作機械12から加工
条件データ（切り込み量，送り速度および回転速度）が
与えられる。加工条件推論装置14はファジィ推論装置で
あり，与えられる負荷状態および加工条件を入力とし，
後述するような推論ルールにしたがってファジィ推論演
算を行い，加工条件のうち，適切な工具の送り速度およ
び回転速度を決定する。決定された送り速度および回転
速度は工作機械12にフォードバックされ，工作機械12の
これらの加工条件が修正される。

【００１５】ファジィ推論ルールの代表例を次に示す。

【００１６】ルール１ 負荷が大きく，かつ切り込み量が大きく，かつ送り速度
が速く，かつ回転速度が速ければ，送り速度を遅くす
る。 ルール２ 負荷が大きく，かつ切り込み量が大きく，かつ送り速度
が中位で，かつ回転速度が中位ならば，送り速度を遅く
する。 ルール３ 負荷が大きく，かつ切り込み量が中位で，かつ送り速度
が中位で，かつ回転速度が中位ならば，送り速度を遅く
し，かつ回転速度を速くする。 ルール４ 負荷が大きく，かつ切り込み量が小さく，かつ送り速度
が遅ければ，回転速度を速くする。 ルール５ 負荷が小さく，かつ切り込み量が大きく，かつ送り速度
が速ければ，回転速度を遅くする。 ルール６ 負荷が小さく，かつ切り込み量が大きく，かつ送り速度
が中位で，かつ回転速度が中位ならば，送り速度を速く
し，回転速度を遅くする。 ルール７ 負荷が小さく，かつ切り込み量が中位で，かつ送り速度
が中位で，かつ回転速度が中位ならば，送り速度を速く
し，回転速度を遅くする。 ルール８ 負荷が小さく，かつ切り込み量が小さく，かつ送り速度
が遅ければ，送り速度を速くする。

【００１７】図３は上述した推論ルールにおける前件部
で用いられるメンバーシップ関数の例を示すものであ
る。図４は後件部のメンバーシップ関数の例を示す。

【００１８】図２は工作機械における加工作業の進行に
伴って，消費電力，送り速度および回転速度が変化する
様子を示すものである。このような工作機械の実際の振
舞いを観察して得られた知見に基づいて上述した推論ル
ールが作成される。

【００１９】図５は工作機械12，負荷監視装置13および
加工条件推論装置14で行なわれる処理の流れを示すもの
である。

【００２０】まず，ＣＡＤ／ＣＡＭ11により設定された
初期加工条件データ，その他のデータがＣＡＤ／ＣＡＭ
11から工作機械12に与えられる（ステップ21）。これら
のデータには加工対象の加工範囲を表わす座標位置デー
タが含まれる。この座標位置を表わすデータにもとづい
て後述のように加工終了かどうかの判定が行なわれる。

【００２１】ＣＡＤ／ＣＡＭ11から初期加工条件を表わ
すデータが工作機械12に与えられると，このデータにも
とづいて加工対象の加工が行なわれる（ステップ22）。

【００２２】負荷監視装置13は，工作機械12の負荷状態
を検出する（ステップ23）。工作機械12の負荷状態を表
わすデータは加工条件推論装置14に与えられる。

【００２３】工作機械12が空走状態にあるかどうかが判
定される（ステップ24）。工作機械12の工具が，加工範
囲外の位置にあれば空走状態と判断される。

【００２４】空走状態は，図２からも分るように，加工
開始前と加工終了後にあるので，空走状態と判断される
と（ステップ24でYES ），加工が終了したかどうかが判
断される（ステップ25）。この終了判定は加工範囲位置
と工具の存在位置とから行なうことができる。加工が終
了したのちに工具が位置すべき位置に工具があると，加
工が終了と判定される。加工が終了していないと判定さ
れると（ステップ25でNO），ステップ22から24の処理が
繰返される。

【００２５】工作機械12が空走状態にないと判断される
と（ステップ24でNO），工作機械12の負荷とその加工条
件を入力として，加工条件推論装置14において上述した
ファジィ推論が行なわれ，ファジィ推論により得られる
加工条件を表わすデータ（送り速度および回転速度）が
工作機械12に与えられる（ステップ26）。

【００２６】加工条件推論装置14から与えられる加工条
件を表わすデータにもとづく加工条件となるように工作
機械12が制御される（ステップ27）。

【００２７】工作機械による加工が終了するまでステッ
プ22からステップ27の処理が繰返される。

【図面の簡単な説明】

【図１】加工装置および加工条件自動調整装置の電気的
構成を示すブロック図である。

【図２】工作機械における消費電力，送り速度および回
転速度の時間推移を示すグラフである。

【図３】前件部のメンバーシップ関数を示すグラフであ
る。

【図４】後件部のメンバーシップ関数を示すグラフであ
る。

【図５】加工条件自動調整装置における処理手順を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

11 ＣＡＤ／ＣＡＭ 12 工作機械 13 負荷監視装置 14 加工条件推論装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷内 博一 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 王 高鳴 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 与えられた加工条件にもとづいて加工対
   象を加工する加工装置における加工条件を自動的に調整
   する装置であり，上記加工装置の負荷状況を検出する負
   荷検出手段，ならびに上記加工装置に与えられている加
   工条件および上記負荷検出手段により検出された負荷状
   況を入力とし，あらかじめ設定された所定のルールにし
   たがってファジィ推論を行ない，新たな加工条件を導き
   出し，導き出した新たな加工条件を上記加工装置に与え
   るファジィ推論手段，を備えた加工条件自動調整装置。
2. 【請求項２】 上記負荷検出手段が，上記加工装置の消
   費電力にもとづいて負荷状況を検出するものである，請
   求項１に記載の加工条件自動調整装置。
3. 【請求項３】 上記ファジィ推論手段が，上記加工装置
   に設定された加工条件としての切り込み量，工具の送り
   速度および，工具の回転速度，ならびに検出された負荷
   状況のうち少なくとも３種類のデータを入力として上記
   ルールにしたがってファジィ推論を行ない，上記工具の
   新たな送り速度および回転速度のうち少なくとも１種類
   のデータを導き出し，導き出した上記少なくとも１種類
   のデータを変更すべき加工条件として上記加工装置に与
   えるものである，請求項１に記載の加工条件自動調整装
   置。
4. 【請求項４】 加工対象を加工する加工装置に加工条件
   を与え，与えられた加工条件にもとづいて上記加工装置
   に加工を行なわせ，上記加工装置の負荷状況を検出し，
   上記加工装置に与えられている加工条件および検出した
   負荷状況を入力とし，所定のルールにしたがってファジ
   ィ推論を行ない，新たな加工条件を導き出し，導き出し
   た新たな加工条件を上記加工装置に与えて加工条件を修
   正させる，加工条件自動調整方法。