KR102632038B1 - 이상 검출장치 및 이상 검출장치를 구비한 공작기계 - Google Patents

이상 검출장치 및 이상 검출장치를 구비한 공작기계 Download PDF

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Abstract

이상 검출장치에 있어서, 이상진동을 검출한 진동센서를 특정하고, 특정된 센서의 장착위치를 기초로 공작기계의 동작상태로서 정도가 저하하는 가공 정도의 소정의 항목을 용이하게 특정하기 위해서, 공작기계(1)의 이상 검출장치(10)는 공작기계(1)의 기체측의 복수의 위치에 장착된 복수의 진동센서(11~20)와, 진동센서(11~20)에 의한 진동의 검출정보를 기초로 공작기계의 동작상태를 판단하는 판단부(34)를 구비하고, 판단부(34)의 판단정보에 따라 공작기계(1)의 이상을 검출하는 공작기계(1)의 이상 검출장치(10)에 있어서, 판단부(34)가, 이상진동을 검출한 진동센서(11~20)의 장착위치를 기초로 정도가 저하하는 가공 정도의 소정의 항목을 특정한다.

Description

이상 검출장치 및 이상 검출장치를 구비한 공작기계
본 발명은 이상 검출장치 및 이상 검출장치를 구비한 공작기계에 관한 것이다.
종래, 공작기계의 기체측에 장착되는 복수의 진동센서와, 각 진동센서에 의한 진동의 검출정보를 기초로 공작기계의 동작상태를 판단하고, 이 판단의 정보에 따른 공작기계의 이상(異常)을 검출하는 공작기계의 이상 검출장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1참조).
상기 이상 검출장치는 이상진동에 의해 이른바, 공구 채터(chatter), 절입초과, 송신초과 및 속도초과 등의 이상 가공동작을 검출하고, 그 가공상태를 진단한다.
그러나, 특허문헌1에 기재된 이상 검출장치는 공구 채터나 송신초과 등의 이상 가공동작으로부터 복잡한 계산에 의해 가공상태를 진단하기 때문에, 정도(精度)가 저하하는 가공 정도의 소정의 항목을 특정하고 판단하는 것은 용이하지 않았다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 이상진동을 검출한 진동센서를 특정하고, 특정된 센서의 장착위치를 기초로 공작기계의 동작상태로서 정도가 저하하는 가공 정도의 소정의 항목을 용이하게 특정할 수 있는 이상 검출장치 및 이상 검출장치를 구비한 공작기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1은 공작기계의 기체측의 복수의 위치에 장착된 복수의 진동센서와, 상기 진동센서에 의한 진동의 검출정보를 기초로 상기 공작기계의 동작상태를 판단하는 판단부를 구비하고, 상기 판단부의 판단정보에 따라 상기 공작기계의 이상을 검출하는 공작기계의 이상 검출장치에 있어서, 상기 판단부가, 이상진동을 검출한 상기 진동센서의 장착위치를 기초로 정도가 저하하는 가공 정도의 소정의 항목을 특정하는 이상 검출장치이다.
본 발명의 제2는 본 발명에 따른 공작기계의 이상 검출장치를 구비한 공작기계이다.
본 발명에 따른 이상 검출장치 및 이상 검출장치를 구비한 공작기계에 따르면, 이상진동을 검출한 진동센서를 특정하고, 특정된 센서의 장착위치를 기초로 공작기계의 동작상태로서 정도가 저하하는 가공 정도의 소정의 항목을 용이하게 특정할 수 있다.
예를 들면, 소정의 진동센서의 조합과, 가공 정도의 소정의 항목의 대응관계가 미리 기억되는 기억부를 마련하고, 이상진동을 검출한 진동센서에 따른 항목을 기억부로부터 선택함으로써, 소정의 진동센서의 장착위치에 따른 이상진동에 의해 정도가 저하하는 가공 정도의 항목을 용이하게 특정할 수 있다. 정도가 저하하는 가공 정도의 항목을 특정함으로써, 특정된 항목에 관련한 가공동작의 이상을 판단하고, 이 이상으로 판단된 가공동작에 관련한 부품의 이상 의심을 판단하는 것도 가능해진다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태인 이상 검출장치를 구비한 공작기계를 나타내는 모식도이다.
도 2는, 진동센서 마다 검출된 신호에 의해 구해진 진동센서 마다의 진동 레벨을 나타내는 도이다.
도 3은, 가공 정도의 소정의 항목과, 가공 정도의 소정의 항목이 저하하는 경우에 진동 레벨이 악화되는 진동센서의 장착위치의 조합을 특정한 데이터 테이블(대응관계)을 나타내는 도이다.
도 4는, 가공 정도의 소정의 항목인 진원도(roundness), 표면 거칠기, 단면 평면도, 단면 직각도 마다의 판단값을 나타내는 도이다.
이하, 본 발명에 따른 이상 검출장치 및 이상 검출장치를 구비한 공작기계의 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태의 이상 검출장치(10)를 구비한 공작기계(1)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 베드(51) 상에, 주축(52)을 구비한 주축대(53)와 가공용의 공구(57)를 구비한 절삭 공구대(turret)(56)가 마련된다.
주축(52)은 선단에 마련된 척(chuck)을 통해 워크(100)를 파지할 수 있다. 주축대(53)는 빌트인 모터 등의 주축 모터를 통해 주축(52)을 회전구동 가능하게 지지하고 있다. 주축대(53)는 주축(52)의 축선방향에 따른 Z축 방향의 Z이동기구(54)를 통해 Z축 방향으로 이동 가능하게 베드(51)에 탑재되어 있다.
베드(51) 상에 절삭 공구대 지지체(55)가 입설(立設)되어 있다. 절삭 공구대 지지체(55)는 주축대(53)의 전방으로 배치되어 있다. 절삭 공구대(56)는 Z축 방향과 직교하는 상하방향인 X축 방향의 X이동기구(58)를 통해, X축 방향으로 이동 가능하게 절삭 공구대 지지체(55)에 탑재된다.
절삭 공구대 지지체(55)에는 주축(52)과 동일축선에 가이드 부쉬장치(59)가 마련된다. 가이드 부쉬장치(59)에는 주축(52)에 파지된 워크(100)를 Z축 방향으로 이동 가능하게, 그리고 회전 가능하게 안내하는 가이드 부쉬가 수용된다. 절삭 공구대(56)는 가이드 부쉬의 전방으로 배치된다.
워크(100)로서의 봉재(이하, 봉재(100)라고도 함)가 주축(52)의 후방에서 삽입되고, 주축(52)의 선단에서 봉재(100)가 소정 길이 돌출하고, 봉재(100)는 가이드 부쉬에 삽입된다. 주축 모터나, Z이동기구(54)를 Z축 방향으로 이동 구동하는 Z모터, X이동기구(58)를 X축 방향으로 이동 구동하는 X모터 등을 제어장치(30)에 의해서 구동 제어하고, 제어장치(30)에 의한 주축(52)의 회전, 주축대(53)의 Z축 방향으로의 이동, 절삭 공구대(56)의 X축 방향으로의 이동 등의 제어에 의해, 봉재(100)는 가이드 부쉬에 안내되어 가이드 부쉬의 전방의 근방에서 공구(57)에 의해 가공된다.
본 실시형태의 이상 검출장치(10)는 공작기계(1)의 복수의 소정 위치에 각각 진동센서(11, 12,??, 20)(이하, 진동센서(11~20)로 생략)가 장착되어 있다. 각 진동센서(11~20)는 각각이 장착된 소정 위치(장착위치)의 진동을 검출한다. 예를 들면, 진동센서(11~14)는 베드(51)의 단부 부근의 위치에 장착되고, 진동센서(15)는 베드(51)의 중앙부 부근의 위치에 장착되고, 진동센서(16, 17)는 주축대(53)의 양단부 부근의 위치에 장착되고, 진동센서(18)는 가이드 부쉬장치(59)의 위치에 장착되고, 진동센서(19)는 절삭 공구대 지지체(55)의 위치에 장착되고, 진동센서(20)는 공구(57)의 위치에 장착된다. 각 진동센서(11~20)의 장착된 소정 위치는 일례이다.
각 진동센서(11~20)가 검출한 신호는 각 진동센서(11~20)의 장착위치가 구별 가능하도록, 이상 검출장치(10)의 제어장치(30)에 입력된다.
제어장치(30)는 각 진동센서(11~20)로부터의 신호를, 각 신호를 출력하는 진동센서(11~20)의 장착위치를 특정하여 취득하는 진동 데이터 취득부(31)와, 진동 데이터 취득부(31)에 의해 취득한 진동 데이터를 해석하는 진동 데이터 해석부(32)와, 기억부(33)와, 진동 데이터 해석부(32)에 의해 해석된 진동 데이터에 기초하여 공작기계(1)의 동작상태를 판단하는 판단부(34)를 가진다.
예를 들면, 진동센서(11~20)가 제1 장착위치에서 제10 장착위치 까지의 10개의 장착위치에 대응하여 10개 마련되어 있는 경우, 진동 데이터 취득부(31)에, 제1 장착위치의 센서 입력부에서 제10 장착위치의 센서 입력부까지의 10개의 센서 입력부를 마련하고, 각 센서 입력부에 대응하는 장착위치의 진동센서(11~20)를 각 센서 입력부에 접속할 수 있다.
진동 데이터 해석부(32)는 진동 데이터 취득부(31)에 의해 취득된 각 진동센서(11~20)로부터의 신호를 각각 해석하고, 진동센서(11~20)에 의해 각 장착위치에서의 진동 데이터에 관한 정보를 산출할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 나타내는 바와 같이, 각 진동센서(11~20)로부터의 신호에 의해, 각 진동센서(11~20)의 장착위치에서의 진동 레벨을 산출하도록 구성할 수 있다. 여기서, 도 2에 있어서 진동센서 번호 1은 제1 장착위치에 장착된 진동센서(11)를 의미하고, 진동센서 번호 2는 제2 장착위치에 장착된 진동센서(12)를 의미하고, 이하 마찬가지로, 진동센서 번호 10는 제10 장착위치에 장착된 진동센서(20)를 의미한다.
기억부(33)에는 가공 정도(精度)의 소정의 항목과, 이러한 각 항목의 정도에 영향을 주는 진동과의 대응관계를 나타내는 것으로, 각 항목의 정도가 저하하는 경우에 진동 레벨이 악화되는 진동센서(11~20)의 장착위치의 조합을 특정한 대응관계를 나타내는 정보가, 도 3에 나타나는 데이터 테이블(대응관계)로서 데이터베이스화 되어 기억되어 있다.
도 3에 나타내는 예의 데이터 테이블에서는, 제4 장착위치와 제6 장착위치와 제10 장착위치의 조합과, 가공 정도의 소정의 항목으로서 진원도가 대응하고, 제3 장착위치와 제8 장착위치와 제9 장착위치의 조합과, 가공 정도의 소정의 항목으로서 표면 거칠기가 대응하고, 제5 장착위치와 제8 장착위치의 조합과, 가공 정도의 소정의 항목으로서 단면 평면도가 대응하고, 제7 장착위치와 제10 장착위치의 조합과, 가공 정도의 소정의 항목으로서 단면 직각도가 대응한다. 여기서, 도 3의 데이터 테이블은 예시이다.
판단부(34)는 기억부(33)에 기억되는 데이터 테이블과, 진동 데이터 해석부(32)에 의해 산출된 각 진동센서(11~20)에 의해 검출된 진동 레벨을 기초로, 각 가공 정도의 소정의 항목에 영향을 주는 영향값를 산출하고, 영향값에 따라 각 가공 정도의 소정의 항목마다 정도의 저하의 레벨을 연산하고, 공작기계(1)에 마련된 디스플레이 등에 표시하는 구성으로 할 수 있다.
본 실시형태의 이상 검출장치(10)에 있어서, 판단부(34)는 제4 장착위치의 진동센서(14)와 제6 장착위치의 진동센서(16)와 제10 장착위치의 진동센서(20)에 의한 각 진동 레벨을 기초로, 진원도에 영향을 주는 값인 영향값를 산출하고, 이 영향값에 따라 진원도의 가공 정도의 저하 레벨을 나타내는 값인 판단값을 산출한다.
마찬가지로, 판단부(34)는 제3 장착위치의 진동센서(13)와 제8 장착위치의 진동센서(18)와 제9 장착위치의 진동센서(19)에 의한 각 진동 레벨을 기초로 표면 거칠기에 영향을 주는 영향값를 산출하고, 이 영향값에 따라 표면 거칠기의 가공 정도의 저하 레벨을 나타내는 판단값을 산출한다. 마찬가지로, 판단부(34)는 제5 장착위치의 진동센서(15)와 제8 장착위치의 진동센서(18)에 의한 각 진동 레벨을 기초로 단면 평면도에 영향을 주는 영향값를 산출하고, 이 영향값에 따라 단면 평면도의 가공 정도의 저하 레벨을 나타내는 판단값을 산출한다. 마찬가지로, 판단부(34)는 제7 장착위치의 진동센서(17)와 제10 장착위치의 진동센서(20)에 의한 각 진동 레벨을 기초로 단면 직각도에 영향을 주는 영향값를 산출하고, 이 영향값에 따라 단면 직각도의 가공 정도의 저하 레벨을 나타내는 판단값을 산출한다.
본 실시형태의 이상 검출장치(10)에 있어서의 판단부(34)는 판단값이, 미리 정해진 허용한계를 초과하면, 이 허용한계를 초과한 판단값에 대응하는 항목이, 공작기계(1)의 동작상태로서 정도가 저하하는 가공 정도의 소정의 항목으로서 특정하는 판단을 수행한다.
예를 들면, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제7 장착위치의 진동센서(17)와 제10 장착위치의 진동센서(20)에 의한 각 진동 레벨이, 다른 장착위치의 진동센서에 의한 각 진동 레벨과 비교하여 크고, 공작기계는 제7 장착위치와 제10 장착위치에 있어서 이상(異常)으로 진동하면, 진동 데이터 해석부(32)에서 해석되는 경우, 판단부(34)에 의해 도 4에 나타내는 바와 같이, 제7 장착위치의 진동센서(17)와 제10 장착위치의 진동센서(20)에 의한 각 진동 레벨의 조합을 기초로 산출된 단면 직각도에 영향을 주는 영향값에 따른 단면 직각도의 저하 레벨을 나타내는 판단값이, 다른 항목인 진원도, 표면 거칠기, 단면 평면도 등에 대응한 각 장착위치의 진동센서에 의한 진동 레벨의 조합을 기초로 산출된 영향값에 따른 각 항목의 저하 레벨을 나타내는 판단값보다 높게 산출된다.
도 4의 경우, 단면 직각도에 대응하는 판단값이 미리 설정된 허용한계를 초과하므로, 판단부(34)는 단면 직각도를, 공작기계(1)의 동작상태로서 정도가 저하하는 가공 정도의 항목으로서 특정한다. 여기서, 판단부(34)는 판단값이 허용한계를 초과하는지의 여부에 따른 판단을 수행하지 않고, 사용자 자신이 판단하기 위한 참고로서 항목마다의 판단값을 제시하는 것만으로도 좋다.
본 실시형태의 이상 검출장치(10) 및 공작기계(1)는 판단부(34)가 정도가 저하하는 가공 정도의 항목을 특정함으로써, 특정된 항목에 관련한 가공동작의 이상을 판단하고, 이러한 이상으로 판단된 가공동작에 관련한 부품의 이상의 의심을 판단하는 것도 가능해진다. 예를 들면, 단면 직각도가 저하하는 이상진동이 발생하는 경우, 공작기계(1)는 단면 직각도와 관련한 가공동작이 이상으로 되는 것이 판단되므로, 이 가공동작과 관련한 부품의 이상 가능성을 판단할 수 있다.
관련 출원의 상호 참조
본 출원은, 2017년 10월 12일에 일본 특허청에 출원된 특원 2017－198156에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 모든 개시는 완전히 본 명세서에서 참조에 의해 편입된다.

Claims (3)

  1. 공작기계의 기체측의 복수의 위치에 장착된 복수의 진동센서와, 상기 진동센서에 의한 진동의 검출정보를 기초로 상기 공작기계의 동작상태를 판단하는 판단부를 구비하고, 상기 판단부의 판단정보에 따라 상기 공작기계의 이상을 검출하는 공작기계의 이상 검출장치에 있어서,
    상기 복수의 진동센서가 검출한 신호는, 상기 이상 검출장치의 제어장치에 입력되고,
    상기 제어장치는, 각 신호를 출력하는 진동센서의 장착위치를 특정하며,
    상기 판단부는, 이상진동을 검출한 상기 진동센서의 특정된 장착위치를 기초로 정도(精度)가 저하하는 가공 정도의 소정의 항목을 특정하는 이상 검출장치.
  2. 제1항에 있어서,
    소정의 상기 진동센서의 조합과 상기 소정의 항목의 대응관계가 미리 기억된 기억부를 구비하고,
    상기 판단부가, 이상진동을 검출한 상기 진동센서의 조합에 따른 상기 소정의 항목을 상기 대응관계에 기초하여 선택함으로써, 정도가 저하하는 상기 가공 정도의 항목을 특정하는 이상 검출장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 기재된 공작기계의 이상 검출장치를 구비한 공작기계.
KR1020207006528A 2017-10-12 2018-09-26 이상 검출장치 및 이상 검출장치를 구비한 공작기계 KR102632038B1 (ko)

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