KR20200026107A

KR20200026107A - 가공 환경 측정 장치

Info

Publication number: KR20200026107A
Application number: KR1020190105659A
Authority: KR
Inventors: 다이스케 우에니시
Original assignee: 화낙 코퍼레이션
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2019-08-28
Publication date: 2020-03-10
Also published as: KR102579985B1; CN110874083B; US20200070295A1; JP2020032510A; DE102019122772B4; CN110874083A; DE102019122772A1; JP6845192B2; US11440152B2

Abstract

실가공을 실시하지 않고 각 진동 데이터로부터 자동적으로 가공면 불량의 영향이 될 수 있는 진동원을 특정하는 것을 가능하게 하는 가공 환경 측정 장치를 제공하는 것.
가공 환경 측정 장치는, 미리 이상적인 가공 환경에서 측정된 진동의 시계열 데이터에 기초하여 산출된 기준 가공 데이터를 기억한 기준 가공 데이터 기억부와, 적어도 가공기의 주축에 장착된 홀더의 진동을 측정하는 홀더부 측정 센서에 의해 검출된 그 홀더의 진동의 시계열 데이터를 취득하는 데이터 취득부와, 시계열 데이터를 해석하고, 그 시계열 데이터의 특징을 나타내는 특징 데이터를 산출하는 해석부와, 시계열 데이터의 특징을 나타내는 특징 데이터와, 기준 가공 데이터를 비교하고, 가공기의 가공 환경을 판정하는 비교 판정부와, 비교 판정부에 의한 판정의 결과를 표시하는 표시부를 구비한다.

Description

가공 환경 측정 장치{MACHINING ENVIRONMENT MEASUREMENT DEVICE}

본 발명은, 가공 환경 측정 장치에 관한 것으로, 특히, 고품위 가공에 영향을 미치는 가공 환경을 측정하는 가공 환경 측정 장치에 관한 것이다.

최근, 머시닝 센터 등의 절삭 가공기로 IT 부품이나 장식품 등의 외관 부품의 고품위 가공을 실시하는 경우가 많아지고 있다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2006-159299호 등). 이들 고품위 가공에는 단결정 다이아몬드나 다결정 다이아몬드 (PCD) 가 사용된다. 고품위 가공에서는, 고정밀한 주축의 흔들림, 및 저진동, 그리고, 외란 진동이 없는 설치 환경이 요구된다.

고품위 가공에서는, 예를 들어, 주축 충돌에 의한 주축 불량에 의해 주축의 진동이 증대되면, 가공면 불량이 발생한다. 또, 주변 장치로서 설치된 미스트 콜렉터의 진동이나, 냉각에 사용되는 선풍기의 진동이 가공기에 전달되면, 가공면에 악영향이 있다. 즉, 가공면 불량이 발생한다. 그 외에도, 가공기가 설치되어 있는 바닥면의 내하중이 부족한 경우에는, 가감속시의 진동이나, 인접하는 가공기로부터의 진동 등, 여러 가지의 영향을 받아 가공면 불량이 발생한다.

가공면 불량이 발생했을 때에는, 현재 실시되고 있는 양산 가공이 정지된다. 그리고, 고품위 가공의 문제를 해결하기 위해서, 진동 측정기 등을 사용하여, 주축이나 테이블에 진동이 발생하는 요인이나 각종 외란이 발생하는 요인이 조사된다. 그리고, 그들 요인이 제거되어, 가공 환경의 개선이 실시된다. 이들 조사에서는 각종 측정 장치가 사용된다. 또, 측정 결과로부터 가공 불량의 원인이 되는 현상을 판단하기 위해, 외부의 PC 등을 사용하여 많은 시간을 들여 해석이 실시된다. 또, 고품위 가공의 지견이나 경험을 가진 숙련자에 의한 작업이 실시된다. 따라서, 큰 비용이 든다.

그래서 본 발명의 목적은, 실가공을 실시하지 않고 각 진동 데이터로부터 자동적으로 가공면 불량의 원인이 될 수 있는 진동원을 특정하는 것을 가능하게 하는 가공 환경 측정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에서는, 가공기에 있어서의 가공에 대한 가공 환경의 영향을 간단하게 측정/판단하는 장치로서, 가공 환경 측정 장치가 사용된다. 가공 환경 측정 장치를 사용하여 각 부의 진동 상태가 측정되어, 가공에 대한 영향이 포괄적으로 판단된다. 가공 환경이란, 가공기의 주위에 배치되는 기계나, 가공기 자체의 설치 상황, 가공기 자체에 장착되어 있는 팬이나 주변 장치 상태를 포함하는 개념이다. 가공 환경이 측정될 때에는, 기계는, 벤치마크 동작으로서의 결정된 동작을 실행한다. 그 때에 측정된 각 물리량 데이터 (진동 정보) 는, 이상적인 가공 환경 (고품위 가공이 가능한 가공 환경) 에 있어서, 미리, 벤치마크 동작이 실시되었을 때에 측정된 진동 정보를 포함하는 기준 가공 데이터와 비교된다. 그리고, 현재의 가공 환경에 있어서 측정된 데이터와 그 기준 가공 데이터의 차이가 어느 정도인지가 평가된다. 또, 구해지는 가공면 품위에 따라 허용할 수 있는 진동의 레벨이 상이하다. 그 때문에, 주축 및 테이블의 각각의 현재의 데이터와 기준 가공 데이터의 차이가 스코어 표시되어, 현재의 가공 환경이 어느 정도의 품위의 가공에 적합한지가 표시된다.

본 발명의 일 양태는, 가공기에 있어서의 가공에 대한 진동의 영향을 측정하는 가공 환경 측정 장치로서, 미리 이상적인 가공 환경에서 측정된 진동의 시계열 데이터에 기초하여 산출된 기준 가공 데이터를 기억한 기준 가공 데이터 기억부와, 적어도 상기 가공기의 주축에 장착된 홀더의 진동을 측정하는 홀더부 측정 센서에 의해 검출된 그 홀더의 진동의 시계열 데이터를 취득하는 데이터 취득부와, 상기 데이터 취득부가 취득한 시계열 데이터를 해석하고, 그 시계열 데이터의 특징을 나타내는 특징 데이터를 산출하는 해석부와, 상기 해석부가 산출한 상기 시계열 데이터의 특징을 나타내는 특징 데이터와, 상기 기준 가공 데이터 기억부에 기억된 기준 가공 데이터를 비교하고, 상기 가공기의 가공 환경을 판정하는 비교 판정부와, 상기 비교 판정부에 의한 판정의 결과를 표시하는 표시부를 구비한 가공 환경 측정 장치이다.

본 발명의 일 양태에 의해, 가공의 목적에 적합한 가공 환경을 벤치마크로 하여 현재의 가공 환경이 평가되어 스코어 표시된다. 또, 가공 환경 측정 장치를 사용하여 정기 점검 등이 실행됨으로써, 숙련자가 아니어도 용이하게 스코어에 의해 가공 환경의 변화를 확인하여, 사전에 가공기의 수리를 하는 것이 가능해진다.

본 발명에서는, 실제로 가공이 실시되지 않아도, 기계가 가공의 목적 (예를 들어, 고품위 가공) 에 적합한 환경에 있는지가 용이하게 확인된다. 만일 돌발적으로 가공면 불량이 발생했을 때에도, 환경 (진동) 에 의한 것인지, 그 이외 (절삭 분말이나 오퍼레이터 미스) 에 의한 것인지의 판단이 가능해진다. 또, 복수의 절삭 가공기가 각각 상이한 설치 환경에서 사용되고 있는 경우에 있어서 가공면 불량이 발생했을 때, 신속하게 각각의 절삭 가공기의 설치 환경의 차를 판별하는 것이 가능해진다. 또한, 스코어 표시에 의해, 가공 내용에 맞춘 가공 능력의 판단이 가능해진다.

본 발명의 상기한 및 그 밖의 목적 및 특징은, 첨부 도면을 참조한 이하의 실시예의 설명으로부터 분명해질 것이다. 그 도면들 중 :
도 1 은, 일 실시형태에 의한 가공 환경 측정 장치의 개략적인 하드웨어 구성도이다.
도 2 는, 제 1 실시형태에 의한 가공 환경 측정 장치의 개략적인 기능 블록도이다.
도 3 은, 진동의 측정에 사용되는 센서를 예시하는 도면이다.
도 4 는, 진동의 측정에 사용되는 센서를 예시하는 도면이다.
도 5 는, 벤치마크 동작의 결과로서 취득된 시계열 데이터의 예를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 시계열 데이터의 특징을 나타내는 특징 데이터의 예를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 기준 가공 데이터의 예를 나타내는 도면이다.
도 8 은, 주파수마다의 스코어 및 시계열 데이터의 스코어의 산출예를 나타내는 도면이다.
도 9 는, 스코어에 기초하는 평가 판정 기준의 예를 나타내는 도면이다.
도 10 은, 제 2 실시형태에 의한 가공 환경 측정 장치의 개략적인 기능 블록도이다.
도 11 은, 원인 추정 데이터의 예를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면과 함께 설명한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 의한 가공 환경 측정 장치 (1) 를 나타내는 개략적인 하드웨어 구성도이다. 본 실시형태의 가공 환경 측정 장치 (1) 는, 가공기 (2) 를 제어하는 제어 장치에 실장된다. 또, 가공 환경 측정 장치 (1) 는, 가공기를 제어하는 제어 장치에 병설된 PC 나, 가공기에 네트워크를 통하여 접속된 셀 컴퓨터, 호스트 컴퓨터, 클라우드 서버 등의 컴퓨터에 실장된다. 도 1 은, 가공기를 제어하는 제어 장치에 병설된 컴퓨터에 가공 환경 측정 장치 (1) 가 실장된 경우의 예를 나타내고 있다.

본 실시형태에 의한 가공 환경 측정 장치 (1) 가 구비하는 CPU (Central Processing Unit) (11) 는, 가공 환경 측정 장치 (1) 를 전체적으로 제어하는 프로세서이다. CPU (11) 는, 버스 (22) 를 통하여 접속되어 있는 ROM (Read Only Memory) (12) 에 격납된 시스템·프로그램을 판독 출력하고, 그 시스템·프로그램에 따라서 가공 환경 측정 장치 (1) 전체를 제어한다. RAM (Random Access Memory) (13) 에는 일시적인 계산 데이터나 표시 장치 (70) 에 표시하기 위한 표시 데이터가 격납된다. RAM (13) 에는, 입력 장치 (71) 로부터 오퍼레이터에 의해 입력된 각종 데이터 등이, 인터페이스 (19) 를 통하여 격납된다.

불휘발성 메모리 (14) 는, 예를 들어, 도시되지 않은 배터리로 백업된 SRAM (Static Random Access Memory), SSD (Solid State Drive) 이다. 불휘발성 메모리 (14) 는, 가공 환경 측정 장치 (1) 의 전원이 오프되어도 기억 상태가 유지되는 메모리이다. 불휘발성 메모리 (14) 에는, 예를 들어, 입력 장치 (71) 를 통하여 입력된 데이터나 프로그램, 가공기 (2) 로부터 (도시되지 않은 USB 장치 등을 통하여) 오프라인 또는 (인터페이스 (20) 를 통하여) 온라인에서 취득된 데이터가 기억된다. 불휘발성 메모리 (14) 에는, 예를 들어, 가공기 (2) 에 장착된 각종 센서 (3) (진동을 검출하는 가속도 센서 등) 에 의해 검출된 검출치가 (도시되지 않은 USB 장치 등을 통하여) 오프라인 또는 (인터페이스 (21) 를 통하여) 온라인에서 취득되어, 기억된다. 불휘발성 메모리 (14) 에 기억된 데이터나 프로그램 등은, 이용시에는 RAM (13) 에 전개되어도 된다. 또, ROM (12) 에는, 시계열 데이터의 해석을 위해서 필요해지는 각종 알고리즘이나, 그 밖의 필요해지는 처리를 실행하기 위한 시스템·프로그램이 미리 기록되어 있다.

도 2 는, 제 1 실시형태에 의한 가공 환경 측정 장치 (1) 의 개략적인 기능 블록도이다. 도 2 에 나타낸 기능 블록의 각 기능은, 도 1 에 나타낸 가공 환경 측정 장치 (1) 가 구비하는 CPU (11) 가 시스템·프로그램을 실행하고, 가공 환경 측정 장치 (1) 의 각 부의 동작을 제어함으로써 실현된다.

본 실시형태의 가공 환경 측정 장치 (1) 는, 데이터 취득부 (100), 해석부 (110), 비교 판정부 (120), 표시부 (130) 를 구비한다. 또, 불휘발성 메모리 (14) 에는, 기준 가공 데이터 기억부 (200) 가 확보되어 있다. 기준 가공 데이터 기억부 (200) 에는, 고품위 가공이 실시되었을 때에 검출된 진동 등에 관련된 기준 가공 데이터가 미리 기억된다. 기준 가공 데이터는, 가공 환경을 평가할 때의 기준이 되는 데이터이다.

데이터 취득부 (100) 는, 가공기 (2) 에 설치되어 있는 센서 (3) 에서 측정된 물리량의 시계열 데이터를 취득하고, 불휘발성 메모리 (14) 상에 확보된 측정 데이터 기억부 (210) 에 기억시키는 기능 수단이다. 가공기 (2) 에 설치되는 센서 (3) 로는, 예를 들어, 진동을 검출하기 위한 가속도 센서가 사용된다. 센서 (3) 는, 가공기 (2) 의 각 부에 장착되어, 장착된 부분의 진동을 검출한다. 센서 (3) 가 장착되는 부분은, 도 3, 4 에 예시되는 바와 같이, 주축에 장착되는 홀더의 부분 (홀더부 측정 센서 (3A)) 이나, 주축 (주축부 측정 센서 (3B)), 테이블 (테이블부 측정 센서 (3C)) 이다. 홀더부 측정 센서 (3A) 는, 가공시에 있어서 공구에 전해지는 진동을 검출하는 중요한 역할을 한다. 홀더부 측정 센서 (3A) 는, 단순히 가공기 (2) 밖으로부터 전해져 오는 진동을 검출할 뿐만 아니라, 가공기 (2) 내의 각 부 (예를 들어, 주축 모터를 냉각시키는 팬이나 제어반 내에 장착되어 있는 팬 등) 에서 발생하여, 주축 회전 기구 내부를 전달해 오는 에너지가 미약한 진동 등을 검출할 수 있다. 또, 주축 회전시에 발생하는 진동은 사용 공구에 따라 각각 서로 상이한데, 홀더부 측정 센서 (3A) 를 사용함으로써, 이것들의 진동을 측정할 수 있다. 주축부 측정 센서 (3B) 는, 주로 주축 회전시에 발생하는 일반적인 진동의 측정에 사용된다. 테이블부 측정 센서 (3C) 는, 테이블에 대해 전해지는 일반적인 진동을 검출한다. 데이터 취득부 (100) 는, 예를 들어, 취득된 각 데이터에 대해 가공 환경 측정 장치 (1) 에 내장된 도시되지 않은 RTC (Real Time Clock) 등으로부터 취득한 시각 데이터를 관련짓는다. 데이터 취득부 (100) 는, 이와 같이 시계열 데이터를 생성하여, 각각의 데이터를 측정 데이터 기억부 (210) 에 기억시킨다. 데이터 취득부 (100) 는, 가공기 (2) 에서 작성된 시계열 데이터를 그대로 측정 데이터 기억부 (210) 에 기억시키도록 해도 된다. 데이터 취득부 (100) 가 측정 데이터 기억부 (210) 에 기억시키는 시계열 데이터는, 시간과 관련지어진 값의 집합 (이산치) 이어도 된다. 또, 데이터 취득부 (100) 가 측정 데이터 기억부 (210) 에 기억시키는 시계열 데이터는, 이산치에 기초하여 구해진 근사식 (연속치) 이어도 된다.

해석부 (110) 는, 측정 데이터 기억부 (210) 에 기억된 시계열 데이터를 해석하는 기능 수단이다. 해석부 (110) 는, 스펙트럼 해석이나 감쇠 진동 해석 등의 공지된 해석 수법에 의해, 측정 데이터 기억부 (210) 에 기억된 각 시계열 데이터를 해석한다. 해석부 (110) 는, 예를 들어, 각 시계열 데이터에 포함되는 주파수 성분, 그 주파수 성분의 가속도, 속도, 변위, 감쇠율 등과 같은, 각각의 시계열 데이터의 특징을 나타내는 특징 데이터를 산출한다.

비교 판정부 (120) 는, 해석부 (110) 가 산출한 특징 데이터와, 기준 가공 데이터 기억부 (200) 에 기억된 기준 가공 데이터를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 가공 환경의 양부를 판정하는 기능 수단이다. 비교 판정부 (120) 는, 예를 들어, 측정 데이터 기억부 (210) 에 기억된 시계열 데이터와, 그 시계열 데이터에 대응하는 기준 가공 데이터 기억부 (200) 에 기억된 기준 가공 데이터를 미리 정한 소정의 비교식을 사용하여 비교한다. 비교 판정부 (120) 는, 그 비교 결과에 기초하여, 측정된 시계열 데이터에 대한 스코어를 산출한다. 비교 판정부 (120) 는, 산출된 스코어에 기초하여 측정된 가공 환경의 양부를 판정해도 된다. 비교 판정부 (120) 는, 단순히 양호/불량의 판정을 실시할 뿐만 아니라, 산출된 스코어에 기초하여 측정된 가공 환경을 복수의 단계 평가로 판정하도록 해도 된다.

표시부 (130) 는, 비교 판정부 (120) 에 의한 가공 환경의 양부의 판정 결과를, 인터페이스 (18) 를 통하여 표시 장치 (70) 에 표시시키는 기능 수단이다.

이하에서는, 상기 구성을 구비한 가공 환경 측정 장치 (1) 에 의한, 가공 환경의 측정과, 측정된 가공 환경에 관한 해석 및 비교 판정의 동작의 흐름을 나타낸다.

가공 환경 측정 장치 (1) 는, 예를 들어, 가공이 개시되기 전에 가공기 (2) 에 소정의 벤치마크 동작을 실시시킨다. 벤치마크 동작에 있어서의 가공기 (2) 의 동작과 가공 환경 측정 장치 (1) 에 의한 가공 환경의 측정은, 예를 들어, 프로그램에 의해 가공기 (2) 와 가공 환경 측정 장치 (1) 가 연휴하여 실시하도록 하면 된다.

벤치마크 동작은, 예를 들어, 홀더부 측정 센서 (3A) 에 의한 홀더에 전달되는 진동의 측정 동작, 주축부 측정 센서 (3B) 에 의한 주축 회전시의 진동의 측정 동작이다. 또, 벤치마크 동작은, 예를 들어, 테이블부 측정 센서 (3C) 에 의한 테이블 정지시의 진동의 측정 동작, 테이블부 측정 센서 (3C) 에 의한 테이블 동작시의 진동의 측정 동작이다.

홀더부 측정 센서 (3A) 에 의한 홀더에 전달되는 진동의 측정 동작은, 주로 기내에서 발생한 진동의 검출을 위해서 실시된다. 그 때문에, 홀더부 측정 센서 (3A) 에 의한 측정은, 주축 회전이 정지되어 있는 상태에서 실시되는 것이 바람직하다. 홀더부 측정 센서 (3A) 에 의한 측정은, 주축이 회전하고 있는 상태에서 주축부 측정 센서 (3B) 에 의한 진동의 측정과 동시에 실시해도 된다. 이 경우, 주축부 측정 센서 (3B) 에 의해 측정되는 진동의 시계열 데이터의 값과, 홀더부 측정 센서 (3A) 에 의해 측정되는 진동의 시계열 데이터의 값의 차분으로부터, 어느 정도 신뢰성이 있는 측정 데이터가 얻어진다. 홀더부 측정 센서 (3A) 에 의한 홀더에 전달되는 진동의 측정 동작은, 소정의 시간 (예를 들어 10 초) 실시된다. 그 측정 결과는, 데이터 취득부 (100) 에 의해 시계열 데이터로서 취득되어, 측정 데이터 기억부 (210) 에 기억된다.

주축부 측정 센서 (3B) 에 의한 주축 회전시의 진동의 측정 동작은, 주로 주축 불량에 의해 발생하는 진동을 검출하기 위해서 실시된다. 주축부 측정 센서 (3B) 에 의한 주축 회전시의 진동의 측정 동작은, 미리 정해진 복수의 주축 회전 속도 (예를 들어, 100 rpm ∼ 24000 rpm 을 100 rpm 간격 등) 로 실시된다. 진동의 측정 결과는, 데이터 취득부 (100) 에 의해 시계열 데이터로서 취득되어, 측정 데이터 기억부 (210) 에 기억된다.

테이블부 측정 센서 (3C) 에 의한 테이블 정지시의 진동의 측정 동작은, 주로 가공기 (2) 외의 진동의 영향을 검출하기 위해서 실시된다. 테이블부 측정 센서 (3C) 에 의한 테이블 정지시의 진동의 측정 동작은, 소정의 시간 (예를 들어 10 초) 실시된다. 그 측정 결과는, 데이터 취득부 (100) 에 의해 시계열 데이터로서 취득되어, 측정 데이터 기억부 (210) 에 기억된다.

테이블부 측정 센서 (3C) 에 의한 테이블 동작시의 진동의 측정 동작은, 가공기 (2) 의 설치 상태 (레벨 불량, 높이의 불량이나 평행도의 불량 등) 를 판단하기 위해서 실시된다. 테이블부 측정 센서 (3C) 에 의한 테이블 동작시의 진동의 측정 동작은, 테이블을 동작 가능한 축 방향 (X 축 방향, Y 축 방향 등) 에 대해 0 ∼ 최대 이동량까지 미리 정해진 이송 속도로 이동시켜 실시된다. 그 측정 결과는, 데이터 취득부 (100) 에 의해 시계열 데이터로서 취득되어, 측정 데이터 기억부 (210) 에 기억된다. 이와 같이 하여 취득된 각 부의 진동을 나타내는 시계열 데이터의 예를 도 5 에 나타낸다.

측정 데이터 기억부 (210) 에 기억된 각각의 시계열 데이터는, 해석부 (110) 에 의해 해석된다. 해석부 (110) 는, 예를 들어, 주축 정지시에 홀더부 측정 센서 (3A) 에 의해 측정된 시계열 데이터, 주축 회전시에 주축부 측정 센서 (3B) 에 의해 측정된 시계열 데이터, 테이블 정지시에 테이블부 측정 센서 (3C) 에 의해 측정된 시계열 데이터의 해석을 실시한다. 해석부 (110) 는, 이들 시계열 데이터에 대해, 공지된 FFT (Fast Fourier Transform) 등의 스펙트럼 해석을 실시한다. 해석부 (110) 는, 시계열 데이터에 포함되는 주요한 주파수 성분 (진폭이 큰 주파수 성분) 에 대해, 가속도 (m/s²), 속도 (㎜/s), 변위 (㎛) 등의 그 시계열 데이터의 특징을 나타내는 특징 데이터를 산출한다. 도 6 은, 주축 회전시에 주축부 측정 센서 (3B) 에 의해 측정된 시계열 데이터의 해석 결과의 예이다. 특징 데이터는, 진폭이 큰 주파수 성분으로부터 산출되면 된다. 예를 들어, 특징 데이터는, 해석에 의해 얻어진 주파수 성분 중, 진폭이 큰 쪽에서부터 세어 소정 수(상위 2 개, 상위 10 개 등) 의 주파수 성분으로부터 산출되면 된다. 즉, 특징 데이터는, 진폭이 작은 주파수 성분으로부터 산출될 필요는 없다. 해석부 (110) 는, 동일하게 주축 정지시에 홀더부 측정 센서 (3A) 에 의해 측정된 시계열 데이터, 테이블 정지시에 테이블부 측정 센서 (3C) 에 의해 측정된 시계열 데이터에 대해서도 스펙트럼 해석을 실시한다. 해석부 (110) 는, 이로써, 가속도, 속도, 변위 등의 시계열 데이터의 특징을 나타내는 특징 데이터를 산출한다. 한편, 해석부 (110) 는, 테이블 동작시에 테이블부 측정 센서 (3C) 에서 측정된 시계열 데이터에 대해서는, 감쇠 진동 해석을 실시하고, 진동의 감쇠율을 특징 데이터로서 산출한다.

이와 같이 하여 해석부 (110) 에 의해 산출된 특징 데이터는, 비교 판정부 (120) 에 의해 기준 가공 데이터 기억부 (200) 에 기억된 기준 가공 데이터와 비교된다. 기준 가공 데이터는, 이상적인 가공 환경에 있어서 상기와 동일하게 벤치마크 동작이 실시되었을 때에 홀더부 측정 센서 (3A), 주축부 측정 센서 (3B), 테이블부 측정 센서 (3C) 에서 측정된 시계열 데이터에 대해 해석이 실시되는 것에 의해 얻어진 각 시계열 데이터에 관한 특징 데이터이다. 도 7 은, 기준 가공 데이터 기억부 (200) 에 기억된, 이상적인 가공 환경에 있어서 주축 회전이 실시되었을 때에 주축부 측정 센서 (3B) 에 의해 측정된 시계열 데이터를 해석하여 산출된 특징 데이터 (기준 가공 데이터) 의 예이다.

도 8 에, 비교 판정부 (120) 에 있어서의 시계열 데이터의 스코어 X 의 산출의 예를 나타낸다. 비교 판정부 (120) 는, 특징 데이터에 포함되는 주파수 Si 의 파라미터와, 이것에 대응하는 기준 가공 데이터에 포함되는 주파수 Fi 의 파라미터를 각각 벡터로 본 경우의 거리 Di 와, 미리 정해진 임계치 Th1 ∼ Th3 을 비교한다. 비교 판정부 (120) 는, 비교 결과에 기초하여 그 주파수에 있어서의 스코어 Xi 를 산출한다. 비교 판정부 (120) 는, 특징 데이터에 포함되는 모든 주파수에 부여된 스코어의 평균을 산출함으로써, 그 시계열 데이터의 스코어 X 를 산출한다. 비교 판정부 (120) 는, 주파수 Si 의 파라미터와 주파수 Fi 의 파라미터의 거리를 구할 때에, 이들 파라미터의 차분의 자승에 대해 가중을 부여하도록 해도 된다. 또, 산출된 특징 데이터에 포함되는 주파수 Si 에 대응하는 주파수의 기준 가공 데이터가 기준 가공 데이터 기억부 (200) 에 기억되어 있지 않은 경우에는, 그 주파수의 스코어 Xi 를 0 으로 하도록 해도 된다. 또한, 테이블 동작시에 테이블부 측정 센서 (3C) 에서 측정된 시계열 데이터에 대해서는, 감쇠율이라는 1 개의 파라미터를 요소로 한 1 차원 벡터로 하여, 상기와 동일한 연산을 함으로써 스코어를 구할 수 있다.

그리고, 비교 판정부 (120) 는, 각 시계열 데이터에 대해 산출된 스코어의 평균을 산출하고, 예를 들어, 도 9 에 예시되는 판정 기준에 기초하여 가공 환경의 평가를 실시한다. 도 9 에 예시되는 판정 기준에 있어서의, A 는 고품위 가공이 가능, B 는 마무리 가공이 가능, C 는 통상적인 가공이 가능, D 는 초벌 가공이 가능, E 는 가공에 적합하지 않은 것을 나타낸다. 즉, 각 판정 기준과 그 가공 환경에 있어서 가능한 가공 내용이 대응지어져 평가된다. 비교 판정부 (120) 가 판정한 평가 결과는, 표시부 (130) 에 의해 표시 장치 (70) 에 표시된다. 표시부 (130) 가 표시하는 평가 결과는, 「가공 환경의 평가 : D 초벌 가공이 가능합니다」와 같은, 가공 환경에 관한 종합적인 평가이다. 표시부 (130) 는, 이것에 더하여, 홀더부, 주축부, 테이블부의 각각에 부여된 스코어 X 를 개별적으로 표시해도 된다. 표시부 (130) 는, 주파수마다 산출된 스코어 Xi 를 함께 표시해도 된다. 또한, 표시부 (130) 는, 과거에 산출된 각 스코어의 이력을 그래프 표시하도록 해도 된다. 작업자는, 이 표시 장치 (70) 의 표시를 보면서 현재의 가공 환경이 앞으로 실시할 가공에 적합한지의 여부를 판단한다. 또, 작업자는, 표시된 스코어 (예를 들어, 주파수마다의 스코어) 를 보면서, 진동의 원인을 추측하여 문제에 대처하는 것이 가능해진다. 또, 작업자는, 과거에 산출된 각 스코어의 이력의 그래프 표시를 확인함으로써, 경년 열화 등에 대한 수리의 판단 등도 용이하게 실시할 수 있다.

도 10 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 가공 환경 측정 장치 (1) 의 개략적인 기능 블록도이다. 도 10 에 나타낸 기능 블록의 각 기능은, 도 1 에 나타낸 가공 환경 측정 장치 (1) 가 구비하는 CPU (11) 가 시스템·프로그램을 실행하고, 가공 환경 측정 장치 (1) 의 각 부의 동작을 제어함으로써 실현된다.

본 실시형태의 가공 환경 측정 장치 (1) 는, 제 1 실시형태에서 설명한 각 기능 수단에 더하여, 추가로, 원인 추정부 (140) 를 구비한다. 또, 불휘발성 메모리 (14) 는, 각 부에서 검출된 진동의 원인에 관련되는 가이던스를, 진동 발생 부위와, 진동의 주요한 주파수 성분에 관련지은 원인 추정 데이터를 기억하고 있는 원인 추정 데이터 기억부 (220) 를 갖는다.

원인 추정부 (140) 는, 비교 판정부 (120) 에 의한 판정 결과에 기초하여 원인 추정 데이터 기억부 (220) 에 기억된 원인 추정 데이터를 참조하여, 진동의 원인에 관련된 가이던스를 출력하는 기능 수단이다. 원인 추정 데이터 기억부 (220) 에는, 예를 들어, 도 11 에 예시되는 바와 같이, 원인 추정 데이터가 기억되어 있다. 원인 추정 데이터는, 적어도 하나의 진동 발생 부위와, 적어도 하나의 주요한 주파수 성분에 대해, 진동의 원인인 것으로 추정되는 사항을 나타내는 가이던스가 관련지어진 데이터이다. 원인 추정 데이터에 있어서의 주요한 주파수 성분은, 주파수를 나타내는 값, 또는 주파수의 범위를 나타내는 값으로 이루어진다. 원인 추정부 (140) 는, 비교 판정부 (120) 에 의한 판정 결과로부터, 스코어가 낮은 부위 (진동이 발생하고 있다고 생각되는 부위), 및 스코어가 낮은 주파수를 추출한다. 원인 추정부 (140) 는, 추출한 부위 및 주파수와 원인 추정 데이터 기억부 (220) 에 기억되어 있는 원인 추정 데이터를 대비한다. 원인 추정부 (140) 는, 추출한 부위 및 주파수에 대응하는 가이던스를 판독 출력하여, 비교 판정부 (120) 에 의한 판정 결과와 함께 표시부 (130) 에 출력한다.

원인 추정 데이터 기억부 (220) 에 기억되는 원인 추정 데이터는, 미리 진동의 원인이 되는 부분에 의도적으로 문제를 발생시켰을 때에 발생하는 진동의 주요한 주파수 성분에 기초하여 작성된다. 예를 들어, 제어반 내의 팬 A 또는 팬 B 를 경년 열화시킨 것을 대신하여 동작시킨 다음, 벤치마크 동작을 실시한 경우, 팬 A 또는 팬 B 로부터 발생하는 진동은 미약한 것이다. 그리고, 이 진동은, 홀더부에만 전달되고, 그 주파수는 팬 A 의 회전 속도에 의존하는 것이 확인된다. 이와 같은 확인 작업 (실험) 을 반복하여 실시함으로써 작성된 원인 추정 데이터가, 원인 추정 데이터 기억부 (220) 에 미리 기억된다. 원인 추정 데이터는, 원인 추정부 (140) 에 의한 진동 원인의 추정에 이용된다.

이상, 본 발명의 일 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 서술한 실시형태의 예에만 한정되지 않고, 적절한 변경을 더함으로써 여러 가지 양태로 실시할 수 있다.

Claims

가공기에 있어서의 가공에 대한 진동의 영향을 측정하는 가공 환경 측정 장치로서,
미리 이상적인 가공 환경에서 측정된 진동의 시계열 데이터에 기초하여 산출된 기준 가공 데이터를 기억한 기준 가공 데이터 기억부와,
적어도 상기 가공기의 주축에 장착된 홀더의 진동을 측정하는 홀더부 측정 센서에 의해 검출된 그 홀더의 진동의 시계열 데이터를 취득하는 데이터 취득부와,
상기 데이터 취득부가 취득한 시계열 데이터를 해석하고, 그 시계열 데이터의 특징을 나타내는 특징 데이터를 산출하는 해석부와,
상기 해석부가 산출한 상기 시계열 데이터의 특징을 나타내는 특징 데이터와, 상기 기준 가공 데이터 기억부에 기억된 기준 가공 데이터를 비교하고, 상기 가공기의 가공 환경을 판정하는 비교 판정부와,
상기 비교 판정부에 의한 판정의 결과를 표시하는 표시부를 구비한 가공 환경 측정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 데이터 취득부는, 추가로, 상기 가공기의 주축의 진동을 측정하는 주축부 측정 센서에 의해 검출된 그 주축의 진동의 시계열 데이터, 및 상기 가공기의 테이블의 진동을 측정하는 테이블부 측정 센서에 의해 검출된 그 테이블의 진동의 시계열 데이터 중 적어도 어느 것을 취득하는, 가공 환경 측정 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 해석부는, 스펙트럼 해석에 의해 시계열 데이터의 특징을 나타내는 특징 데이터를 산출하는, 가공 환경 측정 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표시부는, 상기 가공기의 각 부위에 대해, 검출된 진동의 주파수 성분마다의 스코어를 표시하는, 가공 환경 측정 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
미리 진동이 검출된 부위 및 그 진동의 주요한 주파수 성분에 대해 그 진동의 원인에 관계하는 가이던스를 관련지은 원인 추정 데이터를 기억하는 원인 추정 데이터 기억부와,
상기 해석부에 의한 해석의 결과에 기초하여, 상기 원인 추정 데이터 기억부를 참조함으로써 진동의 원인을 추정하는 원인 추정부를 추가로 구비하고,
상기 표시부는, 추가로 상기 원인 추정부가 추정한 진동의 원인의 추정 결과를 표시하는, 가공 환경 측정 장치.