KR102630661B1 - 산업 기계, 편심 특정 장치, 편심 특정 방법, 및 매체에 저장된 프로그램 - Google Patents

산업 기계, 편심 특정 장치, 편심 특정 방법, 및 매체에 저장된 프로그램 Download PDF

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가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
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Abstract

회전 지령부는, 회전 모터에 회전 지령을 출력한다. 회전각 취득부는, 회전각 센서로부터 지석의 회전각의 계측값을 취득한다. 진동 취득부는, 변위 센서에 의한 변위의 계측값에 기초하여 지석의 커팅 방향으로의 진동에 관한 값을 취득한다. 편심 특정부는, 회전각의 계측값과 진동에 관한 값에 기초하여, 지석의 중심과 중심축과의 차이에 관한 값을 특정한다.

Description

산업 기계, 편심 특정 장치, 편심 특정 방법, 및 매체에 저장된 프로그램
본 발명은, 산업 기계, 편심(偏心) 특정 장치, 편심 특정 방법, 및 프로그램에 관한 것이다.
본원은, 2019년 3월 29일자에 일본에 출원된 특허출원 제2019-068529호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
특허문헌 1에는, 소재 크랭크샤프트의 회전 언밸런스량을 산출 가능한 터닝 & 브로칭 머신(turning and broaching machine)에 관한 기술이 개시되어 있다.
일본 공개특허 제2015-44249호 공보
그런데, 회전하는 지석(grindstone)에 의해 공작물을 가공하는 연삭반(硏削盤)에 있어서는, 지석의 중심(重心; 무게의 중심)이 지석의 회전 중심(中心)과 일치하고 있는 것이 바람직하다. 지석의 중심과 지석의 회전 중심이 어긋나 있는 경우, 지석의 회전에 따라 지석이 진동하여, 공작물의 가공 정밀도가 저하된다. 그러므로, 지석의 중심과 회전 중심이 거의 일치하도록, 지석에 수정추(correction weight)를 장착할 필요가 있다.
수정추의 장착 개소(箇所)를 결정하는 방법으로서, 밸런스 모니터를 사용하는 방법이 알려져 있다. 밸런스 모니터는, 지석의 회전 속도를 계측하는 회전 센서와, 지석대(grindstone base)의 진동을 계측하는 가속도 센서를 구비하고, 회전 센서와 가속도 센서와의 계측값에 기초하여, 중심의 편향을 계산한다. 지석의 중심을 특정하기 위해서는, 지석의 진동의 진폭을 계산할 필요가 있다. 가속도 센서에 기초하여 진폭을 계산하는 경우, 계측값의 중적분(重積分; multiple integration)을 행할 필요가 있다. 그러므로, 가속도 센서를 사용한 중심의 편향 계산은, 가속도 센서의 계측값에 포함되는 노이즈의 영향을 받기 쉽다.
본 발명의 목적은, 전술한 문제점을 해결하는 산업 기계, 편심 특정 장치, 편심 특정 방법, 및 프로그램을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제1 태양에 따르면, 공작 기계(machine tool)는, 원반형(圓盤狀)의 공구와, 상기 공구를 상기 공구의 중심축 주위로 회전시키는 회전 모터와, 상기 공구를 커팅 방향으로 이동시키는 액추에이터와, 상기 공구의 회전각을 계측하는 회전각 센서와, 상기 공구의 커팅 방향으로의 변위(變位)를 계측하는 변위 센서와, 상기 회전 모터 및 상기 액추에이터를 제어하는 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 회전 모터에 회전 지령을 출력하는 회전 지령부와, 상기 회전각 센서로부터 상기 회전각의 계측값을 취득하는 회전각 취득부와, 상기 변위 센서에 의한 상기 변위의 계측값에 기초하여 상기 공구의 상기 커팅 방향으로의 진동에 관한 값을 취득하는 진동 취득부와, 상기 회전각의 계측값과 상기 진동에 관한 값에 기초하여, 상기 공구의 중심과 상기 중심축과의 차이에 관한 값을 특정하는 편심 특정부를 구비한다.
상기 태양(態樣) 중 하나 이상의 태양에 따르면, 산업 기계는, 변위 센서에 의한 변위의 계측값에 기초하여 공구의 중심을 특정한다. 변위의 계측값을 이용함으로써, 계측값의 중적분을 행할 필요가 없기 때문에, 가속도 센서를 사용하는 경우와 비교하여 노이즈의 영향을 받지 않고 공구의 편심에 관한 값을 특정할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 관한 연삭반의 구성을 나타낸 상면도이다.
도 2는 제1 실시형태에 관한 제어 장치의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.
도 3은 제1 실시형태에 관한 지석의 밸런스 조정 수순을 나타낸 플로우차트이다.
도 4는 제1 실시형태에 관한 제어 장치에 의한 진동 벡터의 특정 방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 5a는 제1 실시형태에 관한 제어 장치를 사용한 지석의 밸런스 조정의 전후에서의 지석의 채터링 진동(chatter vibration)의 진폭의 예를 나타낸 도면이다.
도 5b는 제1 실시형태에 관한 제어 장치를 사용한 지석의 밸런스 조정의 전후에서의 지석의 채터링 진동의 힘의 예를 나타낸 도면이다.
<제1 실시형태>
이하, 도면을 참조하면서 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은, 제1 실시형태에 관한 연삭반의 구성을 나타낸 상면도이다. 연삭반은, 산업 기계의 일례이다.
<<연삭반의 구성>>
연삭반(100)은, 기대(基臺; base)(110), 지지 장치(120), 지석대(130), 제어 장치(140), 표시 장치(150)를 구비한다. 기대(110)는, 공장의 바닥면에 설치된다. 지지 장치(120) 및 지석대(130)는, 기대(110)의 상면에 설치된다. 지지 장치(120)는, 공작물(W)의 양단을 지지하고, 공작물(W)을 주축(主軸; spindle) 주위로 회전시킨다. 지석대(130)는, 지지 장치(120)에 지지된 공작물(W)을 가공하기 위한 지석(131)을 지지한다. 지석(131)은, 공구의 일례이다.
이하, 기대(110)의 상면에 있어서 주축과 직교하는 방향을 X방향이라고 하고, 주축 신장되는 방향을 Y방향이라고 하고, 기대(110)의 상면과 직교하는 방향을 Z방향이라고 한다. 즉, 이하의 설명에 있어서는, X축, Y축, 및 Z축으로 이루어지는 3차원 직교 좌표계를 참조하면서 연삭반(100)의 위치 관계를 설명한다.
기대(110)에는, 지석대(130)를 Y축 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 Y축 가이드부(111)와, Y축 가이드부(111)를 따라 지석대(130)를 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 액추에이터(112)를 구비한다. Y축 액추에이터(112)는, 직동(直動) 모터에 의해 구성되어도 되고, 볼나사와 회전 모터와의 조합에 의해 구성되어도 된다.
지지 장치(120)는, 대략 원통형의 공작물(W)의 일단(一端)을 지지하는 주축대(121)와, 타단을 지지하는 심압대(芯押臺; tailstock)(122)를 구비한다. 주축대(121)에는, 공작물(W)을 축 주위로 회전시키는 회전 모터(123)를 구비한다.
지석대(130)는, 지석(131)과, X축 가이드부(132)와, X축 액추에이터(133)와, 변위 센서(134)와, 회전 모터(135)와, 회전각 센서(136)를 구비한다.
지석(131)은, 원반형으로 형성되고, 회전 모터(135)에 의해 중심축 주위로 회전된다. 지석(131)은, 중심축이 Y축과 평행으로 되도록 설치된다. 지석(131)의 외주면(外周面)에는 공작물(W)을 가공하기 위한 연마재가 설치된다. 지석(131)의 측면에는, 수정추를 장착하기 위한 복수의 장착공이 동일 원주 상에 등간격(等間隔)으로 설치된다.
X축 가이드부(132)는, 기대(110)에 대하여 지석대(130)를 X축 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지한다.
X축 액추에이터(133)는, X축 가이드부(132)를 따라 지석(131)을 X축 방향으로 이동시킨다. X축 방향은 지석(131)의 커팅 방향이다.
X축 액추에이터(133)는, 직동 모터에 의해 구성되어도 되고, 볼나사와 회전 모터와의 조합에 의해 구성되어도 된다. 커팅 방향은, 회전 중심 방향과 직교한다.
변위 센서(134)는, 기대(110)에 대한 지석대(130)의 X축 방향의 변위를 계측한다. 변위 센서(134)는, 예를 들면, 리니어 인코더(linear encoder)에 의해 구성된다.
회전 모터(135)는, 지석(131)을 중심축 주위로 회전시킨다. 회전각 센서(136)는, 지석(131)의 회전각을 계측한다. 회전각 센서(136)는, 예를 들면, 로터리 인코더에 의해 구성된다.
즉, 제1 실시형태에 관한 연삭반(100)에서는, 지지 장치(120)의 주축대(121) 및 심압대(122)의 사이에 공작물(W)을 지지하고, 지석(131)에 의해 공작물(W)의 외주면을 연삭(硏削) 가공한다.
<<제어 장치의 구성>>
도 2는, 제1 실시형태에 관한 제어 장치의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.
제어 장치(140)는, Y축 액추에이터(112), 회전 모터(123), X축 액추에이터 (133), 및 회전 모터(135)를 제어한다. 제어 장치(140)는, 프로세서(141), 메인 메모리(143), 스토리지(storage)(145), 인터페이스(147)를 구비한다. 프로세서(141)는, 프로그램을 스토리지(145)로부터 판독하여 메인 메모리(143)에 전개하고, 상기 프로그램에 따라 처리를 실행한다. 또한, 프로세서(141)는, 프로그램에 따라, 기억 영역을 메인 메모리(143)에 확보한다. 프로그램은, 제어 장치(140)에 발휘하게 하는 기능의 일부를 실현하기 위한 것이라도 된다. 예를 들면, 프로그램은, 스토리지(145)에 이미 기억되어 있는 다른 프로그램과의 조합, 또는 다른 장치에 실장(實裝)된 다른 프로그램과의 조합에 의해 기능을 발휘하게 하는 것이라도 된다. 그리고, 다른 실시형태에 있어서는, 제어 장치(140)는, 상기 구성에 더하여, 또는 상기 구성 대신에 PLD(Progra㎜able Logic Device) 등의 커스텀 LSI(Large Scale Integrated Circuit)를 구비해도 된다. PLD의 예로서는, PAL(Progra㎜able Array Logic), GAL(Generic Array Logic), CPLD(Complex Progra㎜able Logic Device), FPGA(Field Progra㎜able Gate Array)를 들 수 있다. 이 경우, 프로세서(141)에 의해 실현되는 기능의 일부 또는 전부(全部)가 상기 집적 회로에 의해 실현되어 이루어진다.
스토리지(145)의 예로서는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 자기(磁氣) 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory), DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory), 반도체 메모리 등을 들 수 있다. 스토리지(145)는, 제어 장치(140)의 버스에 직접 접속된 내부 미디어라도 되고, 인터페이스(147) 또는 통신 회선을 통해 제어 장치(140)에 접속되는 외부 미디어라도 된다. 또한, 이 프로그램이 통신 회선에 의해 제어 장치(140)에 배신(配信; distribution)되는 경우, 배신을 받은 제어 장치(140)가 상기 프로그램을 메인 메모리(143)에 전개하고, 상기 처리를 실행해도 된다. 하나 이상의 실시형태에 있어서, 스토리지(145)는, 일시적이 아닌 유형(有形)의 기억 매체이다.
프로세서(141)는, 프로그램의 실행에 의해, 회전각 취득부(410), 진동 취득부(411), 목표 위치 산출부(412), 목표 상태량 산출부(413), 지령값 산출부(414), 지령 출력부(415), 회전 지령부(416), 피드백부(417), 편심 특정부(418), 수정추 결정부(419), 진동량 특정부(420), 표시 제어부(421)로서 기능한다.
회전각 취득부(410)는, 회전각 센서(136)로부터 계측값을 취득한다. 즉, 회전각 취득부(410)는, 지석(131)의 회전각의 계측값을 취득한다. 진동 취득부(411)는, 변위 센서(134)로부터 계측값을 취득한다. 즉, 진동 취득부(411)는, 지석(131)의 X축 방향의 변위의 계측값을 취득한다. 그리고, X축 방향의 변위의 계측값은, 지석(131)의 커팅 방향으로의 진동에 관한 값이다.
목표 위치 산출부(412)는, 지석(131)의 밸런스 조정 시에, 미리 정한 일정한 위치를 지석(131)의 목표 위치로서 산출한다.
목표 상태량 산출부(413)는, 목표 위치 산출부(412)가 산출한 목표 위치에 기초하여 지석(131)의 변위에 관한 상태량의 목표값을 산출한다. 구체적으로는, 목표 상태량 산출부(413)는, 지석(131)의 X축 방향의 목표 속도, 목표 가속도, 및 목표 저크(target jerk)의 값을 산출한다.
지령값 산출부(414)는, 지석(131)의 상태량의 목표값과 피드백부(417)에 의한 피드백 신호에 기초하여 X축 액추에이터(133)의 전류 지령값을 산출한다. 구체적으로는, 지령값 산출부(414)는, 지석(131)의 상태량의 목표값을 상기 목표값을 달성하기 위한 전류값으로 변환하고, 이에 피드백 신호의 값을 가산함으로써, 전류 지령값을 산출한다.
지령 출력부(415)는, 지령값 산출부(414)가 산출한 전류 지령값을, X축 액추에이터(133)에 출력한다. 회전 지령부(416)는, 소정의 회전수로 지석(131)을 회전시키기 위한 회전 지령을, 회전 모터(135)에 출력한다.
피드백부(417)는, 진동 취득부(411)가 취득한 지석(131)의 X축 방향의 변위의 계측값과, 목표 위치 산출부(412)가 특정한 지석(131)의 목표 위치와의 차이에 기초하여, X축 액추에이터(133)의 구동에 관한 피드백 신호를 출력한다.
편심 특정부(418)는, 진동 취득부(411)가 취득한 지석(131)의 X축 방향의 변위의 계측값과 회전각 취득부(410)가 취득한 지석(131)의 회전각의 계측값에 기초하여, 진동 벡터를 특정한다. 진동 벡터는, 중심축과 중심이 일치하지 않는 지석(131)이 회전함으로써 생기는 지석(131)의 변위에 나타나는 위상 기준(예를 들면, 0°)에 대한 방향과 크기를 나타내는 벡터이다. 즉, 진동 벡터는, 지석(131)의 중심 위치와 중심축과의 차이에 관한 값이다.
수정추 결정부(419)는, 편심 특정부(418)가 특정한 중심 위치와, 지석(131)의 장착공의 위치에 기초하여, 지석(131)의 회전 중심과 중심을 거의 일치시키기 위해 수정추를 장착할 장착공의 위치와, 수정추의 중량을 결정한다.
진동량 특정부(420)는, 진동 취득부(411)가 취득한 지석(131)의 X축 방향의 변위의 계측값과 회전각 취득부(410)가 취득한 지석(131)의 회전각의 계측값에 기초하여, 지석(131)의 편심에 의해 생기는 채터링 진동의 진폭을 특정한다. 이하, 채터링 진동의 진폭을 진동량이라고도 한다. 구체적으로는, 진동량 특정부(420)는, X축 방향의 변위의 계측값의 시계열(time series)로부터, 적절한 필터링 처리(예를 들면, 밴드패스 필터 처리(band-pass filter process)에 의해, 지석의 회전 주파수에 대응한 주파수 대역의 진폭을 특정함으로써, 채터링 진동에 관한 진동량을 특정한다. 그리고, 지석의 회전 주파수는, 회전각 센서(136)의 계측값으로부터 구해진다.
표시 제어부(421)는, 지석(131)의 밸런스 조정 시에, 수정추 결정부(419)가 결정된 장착공의 위치 및 수정추의 중량을 나타내는 화면, 및 진동량 특정부(420)가 특정한 진동량을 나타내는 화면의 표시 신호를 표시 장치(150)에 출력한다.
<<지석의 밸런스 조정 수순>>
여기서, 연삭반(100)의 지석(131)의 밸런스 조정 수순에 대하여 설명한다.
도 3은, 제1 실시형태에 관한 지석의 밸런스 조정 수순을 나타낸 플로우차트이다.
작업자는, 제어 장치(140)를 조작하고, 밸런스 조정 모드를 기동한다(스텝 S1). 다음에, 제어 장치(140)는, 지석(131)에 시험추(trial weight)를 부가하지 않은 상태로 지석(131)을 회전시키고, 후술하는 방법으로 진동 벡터를 특정한다(스텝 S2). 시험추란, 지석(131)의 언밸런스를 측정하기 위해 부가되는 추(錘)이다. 다음에, 작업자는, 지석(131)의 기준 위상에 관한 소정의 장착공에 시험추를 부가한다(스텝 S3). 다음에, 제어 장치(140)는, 지석(131)에 시험추를 부가한 상태로 지석(131)을 회전시키고, 후술하는 방법으로 진동 벡터를 특정한다(스텝 S4).
다음에, 제어 장치(140)의 수정추 결정부(419)는, 식(1)에 기초하여 이상적(理想的)인 수정추의 중량 W1을 산출한다(스텝 S5). 이상적인 수정추란, 지석(131)의 장착공의 위치에 관계없이 지석(131)의 임의의 위치에 장착 가능한 가상적인 수정추이다. 실제의 수정추의 장착 위치는, 장착공의 위치에 구속(拘束; restrain)된다.
[수식 1]
식(1)에 있어서, W0는, 시험추의 중량이다. A0은, 스텝 S2에서 특정한 시험추를 부가하지 않은 상태에서의 진동 벡터의 진폭 성분이다. A1은, 스텝 S4에서 특정한 시험추를 부가한 상태에서의 진동 벡터의 진폭 성분이다. A2는, 편심을 지우는 진동 벡터의 진폭 성분이다. θ0은, 스텝 S2에서 특정한 시험추를 부가하지 않은 상태에서의 진동 벡터의 위상 성분이다. θ1은, 스텝 S4에서 특정한 시험추를 부가한 상태에서의 진동 벡터의 위상 성분이다.
다음에, 수정추 결정부(419)는, 식(2)에 기초하여 이상적인 수정추의 장착 각도 φ1을 결정한다(스텝 S6).
[수식 2]
다음에, 수정추 결정부(419)는, 이상적인 수정추의 중량 W1 및 장착 각도 φ1을, 상기 장착 각도 φ1에 가장 가까운 2개의 장착공의 위치φ2 및 φ3을 특정하고, 식(3)에 기초하여 각각의 장착공에 장착하는 수정추의 중량 W2 및 W3을 결정한다(스텝 S7).
[수식 3]
다음에, 표시 제어부(421)는, 스텝 S7에서 결정한 장착공의 위치 φ2 및 φ3, 및 수정추의 중량 W2 및 W3을 나타낸 화면의 표시 신호를, 표시 장치(150)에 출력한다(스텝 S8).
다음에, 작업자는, 지석(131)으로부터 시험추를 제거하고(스텝 S9), 표시된 중량의 수정추를, 표시된 위치의 장착공에 부가한다(스텝 S10). 다음에, 작업자는, 지석(131)에 수정추를 부가한 상태로 지석(131)을 회전시키고, 후술하는 방법으로 진동 벡터를 특정한다(스텝 S11). 다음에, 제어 장치(140)의 진동량 특정부(420)는, X축 방향의 변위의 계측값의 시계열로부터, 적절한 필터링 처리(예를 들면, 밴드패스 필터 처리)에 의해, 지석(131)의 회전 주파수에 대응한 주파수 대역의 진폭을 특정함으로써, 진동량을 특정한다(스텝 S12). 표시 제어부(421)는, 특정된 지석(131)의 진동량을 나타내는 화면의 표시 신호를, 표시 장치(150)에 출력한다(스텝 S13).
작업자는, 표시된 진동량이 기준값 이상인지의 여부를 판정한다(스텝 S14). 진동량이 기준값 이상일 경우(스텝 S14: YES), 스텝 S3에서 복귀하고, 계속 밸런스 조정을 행한다. 다른 한편, 진동량이 기준값 미만일 경우(스텝 S14: NO), 작업자는, 밸런스 조정을 종료한다.
<<진동 벡터의 특정 방법>>
도 4는, 제1 실시형태에 관한 제어 장치에 의한 진동 벡터의 특정 방법을 나타낸 플로우차트이다.
제어 장치(140)가 스텝 S2, S4, 또는 S11에 있어서 진동 벡터의 특정 처리를 개시하면, 목표 위치 산출부(412)는, 미리 정해진 일정 위치를 지석(131)의 목표 위치로서 산출한다(스텝 S31). 목표 상태량 산출부(413)는, 스텝 S31에서 산출한 목표 위치에 기초하여 지석(131)의 변위에 관한 상태량[속도, 가속도, 저크(jerk)]의 목표값을 산출한다(스텝 S32).
지령값 산출부(414)는, 지석(131)의 상태량의 목표값을, 상기 목표값을 달성하기 위한 전류값(토크값)으로 변환한다(스텝 S33). 지령값 산출부(414)는, 스텝 S33에서 변환한 전류값에 피드백부(417)로부터 출력된 피드백 신호의 값을 가산함으로써 전류 지령값을 산출한다(스텝 S34). 지령 출력부(415)는, 스텝 S34에서 산출한 전류 지령값을, X축 액추에이터(133)에 출력한다(스텝 S35). 또한, 회전 지령부(416)는, 소정의 회전수로 지석(131)을 회전시키기 위한 회전 지령을, 회전 모터(135)에 출력한다(스텝 S36).
회전각 취득부(410)는 회전각 센서(136)로부터 지석(131)의 회전각의 계측값을 취득하고, 진동 취득부(411)는, 변위 센서(134)로부터 지석(131)의 X축 방향에서의 변위의 계측값을 취득한다(스텝 S37). 취득한 계측값은, 시각에 관련지어 메인 메모리(143) 등에 저장된다. 피드백부(417)는, 스텝 S37에서 취득한 변위의 계측값과 스텝 S31에서 산출한 목표 위치에 기초하여, X축 액추에이터(133)의 구동에 관한 피드백 신호를 출력한다(스텝 S38). 피드백 신호는, 비례 제어, 슬라이딩 모드 제어, 및 그 외의 방법으로 구할 수 있다.
편심 특정부(418)는, 진동 벡터의 산출에 필요한 양의 계측값이 수집되었는지의 여부를 판정한다(스텝 S39). 예를 들면, 편심 특정부(418)는, 소정 시간에 관한 계측값이 수집되었는지의 여부를 판정해도 되고, 소정 회전 횟수에 관한 계측값이 수집되었는지의 여부를 판정해도 된다. 진동 벡터의 산출에 필요한 양의 계측값이 수집되어 있지 않은 경우(스텝 S39: NO), 스텝 S31로 복귀하고, 계측값의 수집을 계속한다. 다른 한편, 진동 벡터의 산출에 필요한 양의 계측값이 수집되었을 경우(스텝 S39: YES), 편심 특정부(418)는, 수집된 변위의 계측값의 시계열에 기초하여, 진동 벡터를 특정한다(스텝 S40). 구체적으로는, 편심 특정부(418)는, 수집된 변위의 계측값의 시계열의 파형(波形)의 피크의 타이밍에서의 지석(131)의 회전각을, 진동 벡터의 위상 성분으로 특정한다. 또한, 편심 특정부(418)는, 수집된 변위의 계측값의 시계열의 파형의 진폭을, 진동 벡터의 진폭 성분으로 특정한다.
<<공작물 가공 시의 제어 장치의 동작>>
지석(131)의 밸런스 조정이 완료된 후에 공작물(W)의 가공을 행하는 경우, 작업자는, 지지 장치(120)에 공작물(W)을 장착하고, 제어 장치(140)를 조작하고, 가공 모드를 기동한다. 이로써, 제어 장치(140)는, 회전 모터(123)의 회전각과 공작물(W)의 목표 형상으로부터, 지석(131)과 대향하는 공작물(W)의 윤곽의 위치를 지석(131)의 목표 위치로 하여 특정하고, 공작물(W)을 가공한다. 회전각 취득부(410) 및 진동 취득부(411)는, 공작물(W)의 가공 중, 변위 센서(134) 및 지석(131)의 회전각 센서(136)로부터 계측값을 수집한다. 제어 장치(140)는, 수집한 계측값에 기초하여, 스텝 S12로부터 스텝 S13의 처리를 행하고, 지석(131)의 진동량을 표시 장치(150)에 표시시킨다. 이로써, 작업자는, 공작물(W)을 가공할 때마다, 지석(131)의 언밸런스를 확인할 수 있다. 그리고, 진동량 특정부(420)는, 스텝 S12에서 지석(131)의 회전 주파수에 대응하는 진동량을 특정함으로써, 공작물(W)의 가공에 의해 생기는 진동을 포함하는 변위의 계측값의 시계열로부터, 지석(131)의 채터링 진동에 의한 진동량을 추출할 수 있다. 즉, 진동량 특정부(420)는, 공작물(W)의 가공 중이라도, 지석(131)의 채터링 진동에 의한 진동량을 적절히 특정할 수 있다.
<<작용·효과>>
이와 같이, 제1 실시형태에 관한 제어 장치(140)는, 지석(131)의 회전각 센서(136) 및 변위 센서(134)로부터 취득한 계측값에 기초하여, 지석(131)의 진동 벡터를 특정한다. 제어 장치(140)는, 변위의 계측값을 이용함으로써, 계측값의 중적분을 행할 필요가 없기 때문에, 가속도 센서를 사용하는 경우와 비교하여 노이즈의 영향을 받지 않고 중심을 특정할 수 있다. 도 5a 및 도 5b는, 제1 실시형태에 관한 제어 장치를 사용한 지석의 밸런스 조정의 전후에서의 지석의 채터링 진동의 예를 나타낸 도면이다. 도 5a 및 도 5b에 나타낸 바와 같이, 제1 실시형태에 관한 밸런스 조정을 행함으로써, 조정 전에 생기고 있었던 지석(131)의 채터링 진동을, 도 3에 나타낸 밸런스 조정에 의해, 다른 노이즈와 같은 정도로까지 저감시킬 수 있다. 구체적으로는, 도 5a에 나타낸 예에 있어서는, 채터링 진동의 진폭을, 20분의 1 정도까지 저감할 수 있었다. 도 5b에 나타낸 예에 있어서는, 채터링 진동의 힘을, 10분의 1 정도까지 저감할 수 있었다.
그리고, 제1 실시형태에 관한 제어 장치(140)는, 중심과 중심축과 차이에 관한 값으로서 진동 벡터를 특정하지만, 다른 실시형태에 있어서는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 다른 실시형태에 관한 제어 장치(140)는, 중심과 중심축과 차이에 관한 값으로서 중심축에 대한 중심의 위치를 특정해도 된다.
그리고, 제1 실시형태에 관한 제어 장치(140)는, 지석의 밸런스 조정 시에 피드백부(417)에 의해 지석(131)이 일정 위치에 위치하도록 피드백 제어를 행하지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 다른 실시형태에 관한 제어 장치(140)는, 지석의 밸런스 조정 시에 X축 액추에이터(133)에 전류 지령을 출력하지 않아도 된다.
<제2 실시형태>
제1 실시형태에 관한 제어 장치(140)는, 변위 센서(134)의 계측값을 이용하여 진동 벡터를 특정한다. 이에 대하여, 제2 실시형태에 관한 제어 장치(140)는, X축 액추에이터(133)의 추력(推力)에 기초하여 진동 벡터를 특정한다.
제2 실시형태에 관한 제어 장치(140)의 진동 취득부(411)는, 제1 실시형태에 관한 계측값에 더하고, 또한, X축 액추에이터(133)로부터 전류의 값을 취득한다. X축 액추에이터(133)의 전류의 값은, X축 액추에이터(133)의 추력의 크기에 비례한다. 편심 특정부(418)는, X축 액추에이터(133)의 전류의 값보다 X축 액추에이터(133)의 변위를 산출하고, 진동 벡터를 특정한다.
여기서, X축 액추에이터(133)의 추력에 기초하여 진동 벡터를 산출 가능한 이유를 설명한다. 지석(131)의 밸런스 조정 시, 제어 장치(140)의 지령 출력부(415)는, 지석(131)이 일정 위치에 위치하도록 전류 지령을 출력한다. 한편, 지석(131)은 채터링 진동에 의해, X축 방향으로 변위한다. 제어 장치(140)의 피드백부(417)는, X축 방향의 변위가 생기면, 상기 변위를 지우기 위한 피드백 신호를 생성하고, 지령값 산출부(414)에 출력된다. 이로써, X축 액추에이터(133)는, 피드백 제어에 의해, 채터링 진동에 의한 X축 방향의 변위에 수반하여 추력을 발휘한다.
<<작용·효과>>
이와 같이, 제2 실시형태에 관한 제어 장치(140)는, X축 액추에이터(133)의 추력에 기초하여, 지석(131)의 진동 벡터를 특정한다. 전술한 바와 같이, X축 액추에이터(133)의 추력은, 피드백 제어에 의해, 채터링 진동에 의한 X축 방향으로 변위와 동기한다. 따라서, 제2 실시형태에 관한 제어 장치(140)에 의하면, 제1 실시형태와 마찬가지로 지석(131)의 진동 벡터를 특정할 수 있다.
그리고, 제2 실시형태에 관한 제어 장치(140)는, 변위 센서(134)의 계측값을 이용하지 않고 지석(131)의 진동 벡터를 특정하지만, 이에 한정되지 않는다. 다른 실시형태에 관한 제어 장치(140)는, 변위 센서(134)의 계측값과, X축 액추에이터(133)의 추력을 이용하여 진동 벡터를 특정해도 된다. 예를 들면, 다른 실시형태에 관한 제어 장치(140)는, 제어 장치(140)는, 변위 센서(134)의 계측값과, X축 액추에이터(133)의 추력으로부터 특정되는 변위와의 평균값을 이용하여 진동 벡터를 특정해도 된다.
이상, 도면을 참조하여 일 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했으나, 구체적인 구성은 전술한 것에 한정되지 않고, 다양한 설계 변경 등을 할 수 있다.
예를 들면, 전술한 실시형태에 관한 제어 장치(140)는, 연삭반(100)을 제어하는 것이지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 다른 실시형태에 관한 제어 장치(140)는, 지석(131) 이외의 공구를 사용한 산업 기계를 제어하는 것이라도 된다. 또한, 지석(131)의 형상은 원반형에 한정되지 않고, 둥근 톱날(circular saw blade)이나, 원통형의 지석이라도 된다. 또한, 다른 실시형태에 있어서는, 제어 장치(140) 대신에, 외부 장착의 계측 기기(機器)가 공구의 편심을 특정해도 된다.
[산업상 이용가능성]
본 발명의 상기 개시에 의하면, 산업 기계는, 변위 센서에 의한 변위의 계측값에 기초하여 공구의 중심을 특정한다. 변위의 계측값을 이용함으로써, 계측값의 중적분을 행할 필요가 없기 때문에, 가속도 센서를 사용하는 경우와 비교하여 노이즈의 영향을 받지 않고 공구의 편심에 관한 값을 특정할 수 있다.
100: 연삭반, 110: 기대, 111: Y축 가이드부, 112: Y축 액추에이터, 121: 주축대, 122: 심압대, 123: 회전 모터, 120: 지지 장치, 130: 지석대, 131: 지석, 132: X축 가이드부, 133: X축 액추에이터, 134: 변위 센서, 135: 회전 모터, 136: 회전각 센서, 140: 제어 장치, 141: 프로세서, 143: 메인 메모리, 145: 스토리지, 147: 인터페이스, 150: 표시 장치, 410: 회전각 취득부, 411: 진동 취득부, 412: 목표 위치 산출부, 413: 목표 상태량 산출부, 414: 지령값 산출부, 415: 지령 출력부, 416: 회전 지령부, 417: 피드백부, 418: 편심 특정부, 419: 수정추 결정부, 420: 진동량 특정부, 421: 표시 제어부, W: 공작물

Claims (7)

  1. 중심축을 중심으로 하는 동일 원주 상에 추를 장착하기 위한 복수의 장착공을 가지는 공구;
    상기 공구를 커팅 방향으로 이동 가능하게 지지하는 기대;
    상기 공구를 상기 공구의 중심축 주위로 회전시키는 회전 모터;
    상기 공구를 커팅 방향으로 이동시키는 액추에이터;
    상기 공구의 회전각을 계측하는 회전각 센서;
    상기 기대에 대한 상기 공구의 커팅 방향으로의 변위(變位)를 계측하는 변위 센서; 및
    상기 회전 모터 및 상기 액추에이터를 제어하는 제어 장치;
    를 포함하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 회전 모터에 회전 지령을 출력하는 회전 지령부;
    상기 회전각 센서로부터 상기 회전각의 계측값을 취득하는 회전각 취득부;
    상기 변위 센서에 의한 상기 변위의 계측값에 기초하여 상기 공구의 상기 커팅 방향으로의 진동에 관한 값을 취득하는 진동 취득부;
    상기 회전각의 계측값과 상기 진동에 관한 값에 기초하여, 상기 회전각의 위상 기준에 대한 상기 진동의 방향과 크기를 나타내는 벡터인 진동 벡터를 특정하는 편심(偏心) 특정부;및
    상기 진동 벡터에 기초하여 상기 공구에 장착하는 수정추(correction weight)의 위치 및 중량을 결정하는 수정추 결정부;
    를 구비하고,
    상기 수정추 결정부는,
    상기 공구에 추를 부가하지 않을 때의 제1 진동 벡터와, 상기 공구의 기준 위상에 관한 소정의 장착공에 추를 부가했을 때의 제2 진동 벡터에 기초하여, 상기 장착공의 위치에 의하지 않는 이상적인 추의 장착 각도 및 중량을 특정하고,
    상기 장착 각도에 가장 가까운 2개의 상기 장착공의 위치를, 2개의 수정추의 장착 위치로 결정하고,
    상기 이상적인 추의 중량과 상기 장착 각도와 상기 장착 위치에 기초하여, 상기 2개의 수정추의 중량을 결정하는,
    산업 기계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진동에 관한 값은, 상기 변위 센서에 의한 상기 변위의 계측값인, 산업 기계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 변위 센서에 의한 상기 변위의 계측값에 기초하여 상기 공구를 일정 위치에 위치시키는 전류 지령을 상기 액추에이터에 출력하는 지령 출력부를 구비하고,
    상기 진동에 관한 값은, 상기 액추에이터의 추력(推力)에 관한 값인, 산업 기계.
  4. 중심축을 중심으로 하는 동일 원주 상에 추를 장착하기 위한 복수의 장착공을 가지는 공구와, 상기 공구를 커팅 방향으로 이동 가능하게 지지하는 기대와, 상기 공구를 상기 공구의 중심축 주위로 회전시키는 회전 모터와, 상기 공구를 커팅 방향으로 이동시키는 액추에이터를 포함하는 산업 기계의 상기 회전 모터에, 회전 지령을 출력하는 단계;
    상기 회전 모터의 회전각의 계측값을 취득하는 단계;
    상기 기대에 대한 상기 공구의 커팅 방향으로의 변위의 계측값에 기초하여 상기 공구의 상기 커팅 방향으로의 진동에 관한 값을 취득하는 단계; 및
    상기 회전각의 계측값과 상기 진동에 관한 값에 기초하여, 상기 회전각의 위상 기준에 대한 상기 진동의 방향과 크기를 나타내는 벡터인 진동 벡터를 특정하는 단계;
    상기 공구에 추를 부가하지 않을 때의 제1 진동 벡터와, 상기 공구의 기준 위상에 관한 소정의 장착공에 추를 부가했을 때의 제2 진동 벡터에 기초하여, 상기 장착공의 위치에 의하지 않는 이상적인 추의 장착 각도 및 중량을 특정하는 단계;
    상기 장착 각도에 가장 가까운 2개의 상기 장착공의 위치를, 2개의 수정추의 장착 위치로 결정하는 단계;
    상기 이상적인 추의 중량과 상기 장착 각도와 상기 장착 위치에 기초하여, 상기 2개의 수정추의 중량을 결정하는 단계;
    를 컴퓨터로 하여금 실행하도록 하기 위한, 매체에 저장된 프로그램.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
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