JP2018065199A - Machine tool - Google Patents
Machine tool Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018065199A JP2018065199A JP2016203685A JP2016203685A JP2018065199A JP 2018065199 A JP2018065199 A JP 2018065199A JP 2016203685 A JP2016203685 A JP 2016203685A JP 2016203685 A JP2016203685 A JP 2016203685A JP 2018065199 A JP2018065199 A JP 2018065199A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- information
- phenomenon
- change
- extraction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 59
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 51
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 70
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Abstract
【課題】回転軸装置に発生する現象の変化について、従来のように非常に短い周期でサンプリングを行うことなく、低コストで、且つ、精度の良い測定結果を得ることができる工作機械を提供する。【解決手段】主軸の駆動負荷の測定、及び測定値についての測定時における主軸の回転位相の関連づけを、主軸の複数回の回転にわたって継続し、種々の回転位相で測定値を得ることにより、最終的に主軸の1回転における駆動力の変化を求めるようにした。また、測定値のうち、回転位相が抽出位相に一致する測定値を抽出して並べたり、所定の抽出位相での主軸の駆動負荷を補間し、複数周期にわたる測定値について周期をあわせて重ね合わて近似波形を作成した上で、補間した主軸の駆動負荷を内挿したりして、1周期分の主軸の駆動負荷の変化を作成するようにした。【選択図】図2A machine tool capable of obtaining highly accurate measurement results at low cost without performing sampling at a very short period as in the past, regarding changes in phenomena occurring in a rotating shaft device. . The measurement of the driving load of the main shaft and the correlation of the rotational phase of the main shaft at the time of measurement of the measured value are continued over a plurality of revolutions of the main shaft, and by obtaining the measured values at various rotational phases, the final The change in the driving force in one rotation of the main shaft is obtained in general. In addition, among the measured values, the measured values whose rotation phase matches the extracted phase are extracted and arranged, or the driving load of the main shaft at a predetermined extracted phase is interpolated, and the measured values over multiple cycles are combined and superimposed. After creating an approximation waveform, the interpolated drive load of the main shaft is interpolated to create changes in the drive load of the main shaft for one cycle. [Selection drawing] Fig. 2
Description
本発明は、たとえば工具又はワークを回転させながら加工するための回転軸装置を備えた工作機械に関するものである。 The present invention relates to a machine tool provided with a rotary shaft device for processing while rotating a tool or a workpiece, for example.
従来、回転軸を回転させながら加工を行う工作機械において、工作機械自体の状態診断や加工診断を行うにあたっては、動作中の振動や駆動力等を測定し、その測定結果にもとづいて診断を行うことが一般的となっている。たとえば、回転軸に工具を装着し、ワークに対して切削加工を行う場合、切削加工中の回転軸の駆動力を測定することによって、切削量の同定を行ったり、切削工具の状態を検出したりすることができる。 Conventionally, in a machine tool that performs machining while rotating the rotating shaft, when performing state diagnosis or machining diagnosis of the machine tool itself, vibration and driving force during operation are measured, and diagnosis is performed based on the measurement result. It has become common. For example, when a tool is mounted on a rotating shaft and cutting is performed on a workpiece, the cutting amount is identified or the state of the cutting tool is detected by measuring the driving force of the rotating shaft during cutting. Can be.
また、特許文献1に記載の発明では、加工対象の形状データ及び加工パスから求められる切削体積と被切削材の材質とにもとづいて切削時に発生する駆動力を算出し、算出した駆動力と実測した駆動力とを比較することにより、異常な加工を検出するようになっている。
さらに、特許文献2に記載の発明では、繰り返し加工を行う場合に、前回の正常な加工を行った際の駆動力と、今回の加工において実測した駆動力とを比較することにより、異常な加工を検出するようになっている。
加えて、近年では、回転軸の駆動力の他、工作機械の各部に振動センサやAEセンサを取り付けたり、変位センサを採用したりすることによって、工作機械上で発生する現象を一層明確に測定しようとする試みがなされている。
Further, in the invention described in Patent Document 1, the driving force generated during cutting is calculated based on the cutting volume obtained from the shape data of the processing object and the processing path and the material of the workpiece, and the calculated driving force and the actual measurement are calculated. Abnormal machining is detected by comparing with the driving force.
Furthermore, in the invention described in
In addition, in recent years, in addition to the driving force of the rotating shaft, vibration sensors and AE sensors are attached to each part of the machine tool, and displacement sensors are used to measure the phenomenon that occurs on the machine tool more clearly. Attempts have been made to try.
しかしながら、従来の方法において、回転軸の駆動や切削を行う周期、軸受やガイド部品固有の振動周期等といった所望の現象の変化を検出するためには、非常に短いサンプリング周期で測定する必要がある。たとえば、切削刃が6枚の回転工具を用いた切削時における1刃毎の駆動力の変化を測定しようとすると、回転速度が10000min−1である場合、切削周期は100μsecとなる。そのため、切削刃1枚毎に10点サンプリングするには、サンプリング周期は10μsecよりも速くなければならない。そして、このような高速でのサンプリングが必要になると、測定及び解析にコストがかかるという問題がある。 However, in the conventional method, in order to detect a change in a desired phenomenon such as a period of driving or cutting of the rotating shaft, a vibration period unique to the bearing or the guide component, it is necessary to measure with a very short sampling period. . For example, when it is attempted to measure a change in driving force for each blade during cutting using a rotary tool having six cutting blades, when the rotational speed is 10,000 min −1 , the cutting cycle is 100 μsec. Therefore, in order to sample 10 points for each cutting blade, the sampling period must be faster than 10 μsec. When such high-speed sampling is required, there is a problem that measurement and analysis are costly.
そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、回転軸装置に発生する現象の変化について、従来のように非常に短い周期でサンプリングを行うことなく、低コストで、且つ、精度の良い測定結果を得ることができる工作機械を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to reduce the cost and the accuracy without changing the phenomenon occurring in the rotary shaft device without sampling at a very short period as in the prior art. It is an object of the present invention to provide a machine tool capable of obtaining good measurement results.
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項1に記載の発明は、回転軸を備えた回転軸装置と、前記回転軸装置に取り付けられ、前記回転軸の回転に同期して前記回転軸装置に周期的に発生する現象に係る情報を取得するセンサと、前記回転軸装置の動作を制御するとともに、前記センサを介して前記情報を取得する制御装置とを備えており、前記制御装置が、所定のサンプリング周期で前記センサを介して前記情報を取得するとともに、取得した前記情報と前記回転軸の回転位相とを関連づけ、前記回転軸の複数回の回転にわたって取得した前記情報をもとに前記現象の1周期分の変化を作成する工作機械であって、前記制御装置に、前記1周期分の変化の作成に係るサンプリング周期である抽出サンプリング周期が設定されており、前記制御装置は、前記抽出サンプリング周期で前記現象の変化をサンプリングすると仮定した際に、その各サンプリング時の位相である抽出位相を算出し、前記情報のうち前記回転位相が前記抽出位相と一致するものを抽出することにより、前記1周期分の変化を作成することを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明のうち請求項2に記載の発明は、回転軸を備えた回転軸装置と、前記回転軸装置に取り付けられ、前記回転軸の回転に同期して前記回転軸装置に周期的に発生する現象に係る情報を取得するセンサと、前記回転軸装置の動作を制御するとともに、前記センサを介して前記情報を取得する制御装置とを備えており、前記制御装置が、所定のサンプリング周期で前記センサを介して前記情報を取得するとともに、取得した前記情報と前記回転軸の回転位相とを関連づけ、前記回転軸の複数回の回転にわたって取得した前記情報をもとに前記現象の1周期分の変化を作成する工作機械であって、前記制御装置に、前記1周期分の変化の作成に係るサンプリング周期である抽出サンプリング周期が設定されており、前記制御装置は、前記抽出サンプリング周期で前記現象の変化をサンプリングすると仮定した際に、その各サンプリング時の位相である抽出位相を算出し、前記情報を利用して前記抽出位相における前記現象の値を算出しており、前記回転軸の複数回の回転にわたって取得した前記情報を重ね合わせて前記現象の1周期分の変化の近似波形を作成した上で、算出した前記現象の値を内挿することにより、前記現象の1周期分の変化を作成することを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記抽出位相における前記現象の値の算出に前記情報を利用するにあたり、当該情報に関連づけられている前記回転位相と前記抽出位相との差が所定のしきい値以下であることをもって利用することを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記抽出位相における前記現象の値の算出に情報Aを利用するにあたり、前記情報Aに関連づけられている回転位相Aと、前記現象の1周期分の変化を作成する際に、回転位相Aと位相が最も近くなる情報Bに関連づけられている回転位相Bとの位相差が所定のしきい値以下であることをもって、前記情報Aを利用することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present invention is a rotary shaft device provided with a rotary shaft, and is attached to the rotary shaft device, and the rotation is synchronized with the rotation of the rotary shaft. A sensor that acquires information related to a phenomenon that occurs periodically in the shaft device; and a control device that controls the operation of the rotary shaft device and acquires the information via the sensor. Acquiring the information via the sensor at a predetermined sampling period, associating the acquired information with a rotation phase of the rotating shaft, and based on the information acquired over a plurality of rotations of the rotating shaft. A machine tool for creating a change for one cycle of the phenomenon, an extraction sampling cycle which is a sampling cycle for creating the change for the one cycle is set in the control device, When assuming that the change of the phenomenon is sampled in the extraction sampling period, the control device calculates an extraction phase that is a phase at the time of each sampling, and the rotation phase of the information matches the extraction phase. By extracting a thing, the change for the one period is created.
Moreover, in order to achieve the said objective, invention of
According to a third aspect of the present invention, in using the information for calculating the value of the phenomenon in the extraction phase according to the second aspect of the invention, the rotation phase and the extraction phase associated with the information are used. It is characterized in that it is used when the difference between is less than a predetermined threshold value.
According to a fourth aspect of the present invention, in using the information A for calculating the value of the phenomenon in the extraction phase according to the second aspect of the invention, the rotational phase A associated with the information A, When the change for one period of the phenomenon is created, the information indicating that the phase difference between the rotational phase A and the rotational phase B associated with the closest information B is equal to or less than a predetermined threshold value. A is used.
本発明では、制御装置が、所定のサンプリング周期でセンサを介して情報を取得するとともに、取得した情報と回転軸の回転位相とを関連づけ、回転軸の複数回の回転にわたって取得した情報をもとに現象の1周期分の変化を作成する。そして、請求項1に記載の発明では、制御装置に、1周期分の変化の作成に係るサンプリング周期である抽出サンプリング周期が設定されており、制御装置は、抽出サンプリング周期で現象の変化をサンプリングすると仮定した際に、その各サンプリング時の位相である抽出位相を算出し、情報のうち回転位相が抽出位相と一致するものを抽出することにより、1周期分の変化を作成する。一方、請求項2に記載の発明では、制御装置に、1周期分の変化の作成に係るサンプリング周期である抽出サンプリング周期が設定されており、制御装置は、抽出サンプリング周期で現象の変化をサンプリングすると仮定した際に、その各サンプリング時の位相である抽出位相を算出し、情報を利用して抽出位相における現象の値を算出しており、回転軸の複数回の回転にわたって取得した情報を重ね合わせて現象の1周期分の変化の近似波形を作成した上で、算出した現象の値を内挿することにより、現象の1周期分の変化を作成する。
したがって、たとえば主軸の駆動負荷の変化といった高速で変化する現象について、従来よりも長いサンプリング周期で測定するにも拘わらず、有用な測定結果を得ることができ、コスト低減を図ることができる。また、従来では変化の周期が速すぎて技術的に困難であった現象についても測定することができる。さらに、抽出サンプリング周期といった一定周期で測定したかの如き変化を作成することができるため、測定の周期が不等なデータと比較して周波数分解が行いやすい等、使い勝手の良いデータを得ることができる。
また、請求項3及び4に記載の発明によれば、現象の値の算出に利用する情報に関して、種々のしきい値を設定しているため、一層精度の高いデータを得ることができる。
In the present invention, the control device acquires information via a sensor at a predetermined sampling period, associates the acquired information with the rotation phase of the rotating shaft, and based on the information acquired over a plurality of rotations of the rotating shaft. A change for one period of the phenomenon is created. In the first aspect of the present invention, an extraction sampling period, which is a sampling period for creating a change for one period, is set in the control apparatus, and the control apparatus samples a change in the phenomenon at the extraction sampling period. Assuming that, an extraction phase that is a phase at the time of each sampling is calculated, and a change corresponding to one cycle is created by extracting information whose rotation phase matches the extraction phase. On the other hand, in the invention according to
Therefore, for a phenomenon that changes at a high speed, for example, a change in the driving load of the main shaft, a useful measurement result can be obtained in spite of measurement with a longer sampling period than in the past, and cost can be reduced. It is also possible to measure a phenomenon that has been technically difficult due to the change period being too fast. Furthermore, since it is possible to create a change as if it was measured at a fixed period such as an extraction sampling period, it is possible to obtain easy-to-use data such as easy frequency decomposition compared to data with unequal measurement periods. it can.
According to the third and fourth aspects of the present invention, since various threshold values are set for the information used for calculating the value of the phenomenon, data with higher accuracy can be obtained.
以下、本発明の一実施形態となる工作機械について、図面にもとづき詳細に説明する。 Hereinafter, a machine tool according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、工作機械20を示した説明図である。
工作機械20は、所謂マシニングセンタであって、主軸装置11と制御装置12とを有する。主軸装置11の主軸頭3には、回転軸となる主軸2や、主軸2を回転させるための駆動装置(図示せず)等が備えられており、主軸2の先端には、工具を備えた工具ホルダ1が装着可能となっている。また、主軸頭3を始めとする主軸装置11の主要構成部品には、主軸2の駆動力を測定するためのセンサ(たとえば、駆動装置の所要電力を測定するセンサ)や、主軸装置11に生じる振動を測定するためのセンサ等が取り付けられている。一方、制御装置12は、主軸2の動作を制御するとともに、主軸装置11の状態や主軸装置11での加工を診断するためのものであって、上記各種センサに接続され、主軸装置11における種々の情報を測定し記録する測定記録部4、測定記録部4に記録される測定データについてのしきい値を設定する設定部5、及び種々の演算処理を行う演算部6を備えている。
FIG. 1 is an explanatory view showing a
The
そして、本発明の要部となる主軸装置11に発生する現象の測定に係る制御について、図2のフローチャート図に沿って説明する。なお、主軸2の回転数(測定対象の駆動周期)Rspd=600min−1にて加工を行った際に、主軸2の駆動負荷の変化をサンプリング周期ST=82msecにて測定することとする。
制御装置12は、主軸2の駆動負荷の変化を測定するにあたり、まず抽出サンプリング周期STgtを設定する(S1)。抽出サンプリング周期とは、サンプリング周期STで測定された測定値をもとにして波形を作成するにあたり、その測定値の抽出に係る周期である。つまり、主軸2の回転数Rspd=600min−1であると、主軸2の駆動負荷は10Hzの振動(1secで10周期)として現れるため、1周期毎に10点でサンプリングしたような波形の作成を考えると、抽出サンプリング周期STgt=10msecと設定することになる。
Then, the control related to the measurement of the phenomenon occurring in the
In measuring the change in the driving load of the
次に、サンプリング周期ST(たとえば30msec)での主軸2の駆動負荷の測定を開始するとともに、その測定値と測定時における主軸2の回転位相とを関連づけ、測定記録部4へ順次記録する(S2)。なお、制御装置12が、主軸装置11から主軸2の回転位相を取得しない場合には、下記式1にて回転周期RT=100msecと求め、測定開始からの経過時間と回転周期RTとの剰余によって、主軸2の回転位相を算出するようにしてもよい。
さらに、測定値が溜まってくると、波形の作成に係る条件となる測定条件(ここでは測定時間)を算出する(S3)。つまり、下記式2で示すように、サンプリング周期STと抽出サンプリング周期STgtとの最小公倍数、回転周期RT、及び抽出サンプリング周期STgtより、測定時間MTime(ここでは測定時間MTime=4.1secとなる)を算出する。それから、算出した測定条件が充足されているか否か、すなわち測定時間MTime以上の時間にわたり主軸2の駆動負荷の変化が定常的に発生しているか否かを判断する(S4)。
そして、測定時間MTime以上の時間にわたり主軸2の駆動負荷の変化が定常的に発生していると判断する(S4でYESと判断する)と、波形の作成に必要となる測定値が全て記録されていることになるため、測定記録部4に記録されている測定値を、その位相情報に沿って並べることにより、図3に示すような1周期分の主軸2の駆動負荷の変化に係る波形を作成する(S6)。なお、ただ単に位相情報に沿って測定値を並べるのではなく、1周期分の主軸2の駆動負荷の変化を抽出サンプリング周期STgtでサンプリングすると仮定した際に、その各サンプリング時の変化の位相である抽出位相を下記式5で算出し、測定記録部4に記録されている測定値のうち、回転位相が抽出位相に一致する測定値を抽出して並べた方が、等サンプリング間隔のデータとなって好ましい。
If it is determined that the change in the driving load of the
一方、測定時間MTime以上の時間にわたり主軸2の駆動負荷の変化が定常的に発生していなかったと判断する(S4でNOと判断する)と、主軸2の駆動が安定していなかったり、駆動時間が短かったりといった事情で、波形の作成に必要となる測定値が足りないことになるため、波形を作成するにあたり内挿処理を実行して測定値を補間する必要がある。そこで、そのような補間に利用する測定値の抽出に使用するしきい値を設定する(S5)。このしきい値としては、測定値に関連づけられている位相情報と、波形を作成する際の抽出位相との位相差に対するものや、測定値Aに関連づけられている位相情報Aと、波形を作成するにあたり複数周期にわたる測定値を重ね合わせる際、当該位相情報Aと位相が前後する測定値B(位相情報Aに位相が近い方の測定値B)に関連づけられている位相情報Bとの位相差に対するものがある。そして、しきい値の設定は、求める精度に応じて作業者が入力装置等で設定してもよいし、種々の条件から制御装置12が算出するようにしてもよい。
On the other hand, if it is determined that the change in the driving load of the
具体例を挙げると、測定値に関連づけられている位相情報と、波形を作成する際の抽出位相との差について、抽出サンプリング周期STgt以下のしきい値を設定することが考えられる。このようなしきい値を設定することで、波形を作成するにあたり、抽出サンプリング周期STgtでのプロット間に、適当な位相情報をもつ測定値が存在しないまま内挿処理を実行してしまうことが避けられるため、波形のピークの消失を回避することができる。また、位相情報Aと位相情報Bとの位相差について、センサのサンプリング周期STの精度以上の値をしきい値として設定することが考えられる。このようなしきい値を設定することで、波形の作成にあたり、回転位相の入れ替わりや不確かさを考慮しつつ内挿処理を実行することができる。 As a specific example, it is conceivable to set a threshold value equal to or less than the extraction sampling period S Tgt for the difference between the phase information associated with the measurement value and the extraction phase when the waveform is created. By setting such a threshold value, when creating a waveform, interpolation processing may be performed without a measurement value having appropriate phase information between plots at the extraction sampling period STgt. Since it can be avoided, the disappearance of the peak of the waveform can be avoided. Further, the phase difference between the phase information A and the phase information B, and is considered to be set as a threshold the accuracy more than the value of the sampling period S T of the sensor. By setting such a threshold value, interpolation processing can be executed in consideration of the change of rotational phase and uncertainty in waveform creation.
また、想定される入力成分(ここでは、主軸2の駆動負荷の変化)における最大周波数成分fmaxを基準に下記式3でしきい値を求めてもよい。
そして、しきい値の設定が完了すると下記式5で抽出位相を算出し、内挿処理を実行しつつ1周期分の主軸2の駆動負荷の変化に係る波形を作成する(S6)。この内挿処理を行うに際しては、算出した抽出位相SPnを超える最も小さい回転位相に関連づけられた測定値と、算出した抽出位相SPnを超えない最も大きい回転位相に関連づけられた測定値とを抽出する。そして、抽出位相SPnとの差がS5で設定されたしきい値以下であることをもって内挿条件が満たされたとし、それらの測定値を用い直線補間を行い、抽出位相SPnにおける主軸2の駆動負荷を算出する。この処理は、n=1、2・・|ST/STgt」(|」も床関数を示す)の範囲で行い、抽出サンプリング周期STgtでの主軸2の駆動負荷を算出する。そして、複数周期にわたる測定値について周期をあわせて重ね合わせて近似波形を作成した上で、補間した主軸2の駆動負荷を内挿することにより、図4に示すような1周期分の主軸2の駆動負荷の変化に係る波形(こちらも等サンプリング間隔のデータとなる)、すなわち図3に示す波形と略同等の波形を得ることができる。なお、図3に示す波形が測定時間MTime=4.1secでの波形であったところ、図4に示す波形は、測定時間MTime=2.05secでの波形である。また、ここでは測定値に関連づけられている位相情報(すなわち回転位相)と抽出位相との位相差をしきい値としてに内挿条件が満たされているか否かを判定するとしているが、上述の如く、位相情報Aと位相情報Bとの位相差をしきい値と比較して内挿条件が満たされるか否かを判定してもよい。
以上のような構成を有する工作機械20によれば、主軸2の駆動負荷の測定、及び測定値についての測定時における主軸2の回転位相の関連づけを、主軸2の複数回の回転にわたって継続し、種々の回転位相で測定値を得ることにより、最終的に主軸2の1回転における駆動力の変化を求める。したがって、主軸2の駆動負荷の変化といった高速で変化する現象について、従来よりも長いサンプリング周期で測定するにも拘わらず、有用な測定結果を得ることができ、コスト低減を図ることができる。また、従来では変化の周期が速すぎて技術的に困難であった現象についても測定することができる。
According to the
また、1周期分の主軸2の駆動負荷の変化を抽出サンプリング周期STgtでサンプリングすると仮定した際に、その各サンプリング時の変化の位相である抽出位相を算出し、測定記録部4に記録されている測定値のうち、回転位相が抽出位相に一致する測定値を抽出して並べたり、所定の抽出位相での主軸2の駆動負荷を補間するとともに、複数周期にわたる測定値について周期をあわせて重ね合わせて近似波形を作成した上で、補間した主軸2の駆動負荷を内挿したりして、1周期分の主軸2の駆動負荷の変化を作成しているため、等サンプリング間隔のデータを得ることができ、測定の周期が不等なデータと比較して周波数分解が行いやすい等、使い勝手の良いデータを得ることができる。
Further, when it is assumed that the change in the driving load of the
さらに、測定値に関連づけられている位相情報と、波形を作成する際の抽出位相との差に対するしきい値や、位相情報Aと位相情報Bとの位相差に対するしきい値を設定しており、主軸2の駆動負荷の補間に際して利用する測定値について、それらのしきい値にもとづいて取捨するため、一層精度の高いデータを得ることができる。
加えて、想定される入力成分における最大周波数成分fmaxを基準にしてしきい値を算出したり、その最大周波数成分fmaxを、アンチエリアシングフィルタのカットオフ周波数と測定器の時間精度との何れか、若しくは、それらの組み合わせとしたり、測定対象の駆動周期Rspdと検出したい分割数pとの積を用いて算出したりすることで、補間に利用する測定値の抽出を一層有効に行うことができ、極めて精度の高いデータを得ることができる。
In addition, the threshold for the difference between the phase information associated with the measured value and the extracted phase when creating the waveform, and the threshold for the phase difference between phase information A and phase information B are set. Since the measurement values used for interpolation of the driving load of the
In addition, or calculate the threshold based on the maximum frequency component f max in the input component to be assumed, the maximum frequency component f max, the anti-aliasing filter cut-off frequency and the measurement instrument and the time precision Extraction of measurement values used for interpolation is performed more effectively by using any one or a combination thereof, or by calculating using the product of the drive period R spd of the measurement target and the division number p to be detected. And data with extremely high accuracy can be obtained.
なお、本発明の工作機械に係る構成は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、工作機械全体の構成は勿論、現象の測定に係る制御等に係る構成についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で必要に応じて適宜変更可能である。 The configuration related to the machine tool of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the gist of the present invention is not limited to the overall configuration of the machine tool, but also the configuration related to the control related to the measurement of the phenomenon. It can be appropriately changed as necessary without departing from the scope.
たとえば、上記実施形態ではマシニングセンタの主軸装置について説明しているが、旋盤の主軸装置や送り軸装置等、本発明は他の工作機械、回転軸装置についても好適に適用することができる。
また、上記実施形態では、周期的に変化する現象として主軸の駆動負荷を挙げているが、これに限定されることはなく、たとえば送り軸といった他の駆動軸の駆動負荷であってもよいし、回転軸装置に発生する振動、変位、温度等であってもよい。具体的に例示すると、送り軸(回転軸)に振動センサ(センサ)を取り付け、送り軸を一定速度で回転させて移動体を移動させる際の振動を測定してもよい。このような測定結果を得ることで、送り軸移動に係るベアリングやボールねじの状態を診断することができる。
For example, although the spindle device of the machining center has been described in the above embodiment, the present invention can be suitably applied to other machine tools and rotary shaft devices such as a lathe spindle device and a feed shaft device.
In the above embodiment, the driving load of the main shaft is cited as a phenomenon that changes periodically. However, the driving load of the other driving shaft such as a feed shaft may be used without limitation thereto. It may be vibration, displacement, temperature, etc. generated in the rotary shaft device. As a specific example, a vibration sensor (sensor) may be attached to the feed shaft (rotary shaft), and the vibration when the moving body is moved by rotating the feed shaft at a constant speed may be measured. By obtaining such measurement results, it is possible to diagnose the state of the bearing and ball screw related to the feed shaft movement.
さらに、上記実施形態では直線補間によって抽出位相における主軸の駆動負荷を求めているが、補間の手法は直線補間に限定されることはなく、他の近似法を用いてもよい。さらにまた、算出した抽出位相に近い2つの測定値を用いて補間しているが、補間に用いる測定値の数を増やして精度向上を図ってもよい。
加えて、抽出位相SPn(n=1、2・・|ST/STgt」)の算出結果に対して、サンプリング周期STで測定・記録した測定値の回転位相に関し、当該回転位相が内挿条件を条件を満たすか否かの検証を行うことで測定時間を決定することができる。そこで、周期的な現象の測定に必要な測定時間を決定した上で、抽出位相SPn(n=1、2・・|ST/STgt」)で算出される1周期分の波形を作成するために必要な全ての抽出位相を満たせるようにサンプリング周期STgtを設定することで、最短時間で測定を行うことができ、時間変化による影響を少なくすることも可能である。
Furthermore, in the above embodiment, the driving load of the main shaft at the extraction phase is obtained by linear interpolation, but the interpolation method is not limited to linear interpolation, and other approximation methods may be used. Furthermore, although interpolation is performed using two measurement values close to the calculated extraction phase, the number of measurement values used for interpolation may be increased to improve accuracy.
In addition, the extraction phase SP n | against the calculation result of (n = 1,2 ·· S T / S Tgt ") relates to the rotational phase of the measurements taken and recorded at a sampling period S T, the rotational phase The measurement time can be determined by verifying whether or not the interpolation condition is satisfied. Therefore, after determining the measurement time required for the measurement of the periodic phenomenon, a waveform for one period calculated by the extraction phase SP n (n = 1, 2,... | S T / S Tgt ) is created. By setting the sampling period S Tgt so as to satisfy all the extraction phases necessary for the measurement, measurement can be performed in the shortest time, and the influence due to time change can be reduced.
2・・主軸(回転軸)、4・・測定記録部、5・・設定部、6・・演算部、11・・主軸装置(回転軸装置)、12・・制御装置、20・・工作機械。
2 .. Spindle (rotary axis) 4 ..
Claims (4)
前記制御装置が、所定のサンプリング周期で前記センサを介して前記情報を取得するとともに、取得した前記情報と前記回転軸の回転位相とを関連づけ、前記回転軸の複数回の回転にわたって取得した前記情報をもとに前記現象の1周期分の変化を作成する工作機械であって、
前記制御装置に、前記1周期分の変化の作成に係るサンプリング周期である抽出サンプリング周期が設定されており、
前記制御装置は、前記抽出サンプリング周期で前記現象の変化をサンプリングすると仮定した際に、その各サンプリング時の位相である抽出位相を算出し、前記情報のうち前記回転位相が前記抽出位相と一致するものを抽出することにより、前記1周期分の変化を作成することを特徴とする工作機械。 A rotary shaft device provided with a rotary shaft; a sensor attached to the rotary shaft device for acquiring information relating to a phenomenon that occurs periodically in the rotary shaft device in synchronization with the rotation of the rotary shaft; and the rotary shaft A control device that controls the operation of the device and obtains the information via the sensor;
The control device acquires the information via the sensor at a predetermined sampling period, associates the acquired information with the rotation phase of the rotating shaft, and acquires the information over a plurality of rotations of the rotating shaft. A machine tool that creates a change of one cycle of the phenomenon based on
In the control device, an extraction sampling period which is a sampling period related to creation of the change for the one period is set,
When assuming that the change of the phenomenon is sampled in the extraction sampling period, the control device calculates an extraction phase which is a phase at the time of each sampling, and the rotation phase of the information matches the extraction phase. A machine tool characterized by creating a change for one period by extracting a thing.
前記制御装置が、所定のサンプリング周期で前記センサを介して前記情報を取得するとともに、取得した前記情報と前記回転軸の回転位相とを関連づけ、前記回転軸の複数回の回転にわたって取得した前記情報をもとに前記現象の1周期分の変化を作成する工作機械であって、
前記制御装置に、前記1周期分の変化の作成に係るサンプリング周期である抽出サンプリング周期が設定されており、
前記制御装置は、前記抽出サンプリング周期で前記現象の変化をサンプリングすると仮定した際に、その各サンプリング時の位相である抽出位相を算出し、前記情報を利用して前記抽出位相における前記現象の値を算出しており、
前記回転軸の複数回の回転にわたって取得した前記情報を重ね合わせて前記現象の1周期分の変化の近似波形を作成した上で、算出した前記現象の値を内挿することにより、前記現象の1周期分の変化を作成することを特徴とする工作機械。 A rotary shaft device provided with a rotary shaft; a sensor attached to the rotary shaft device for acquiring information relating to a phenomenon that occurs periodically in the rotary shaft device in synchronization with the rotation of the rotary shaft; and the rotary shaft A control device that controls the operation of the device and obtains the information via the sensor;
The control device acquires the information via the sensor at a predetermined sampling period, associates the acquired information with the rotation phase of the rotating shaft, and acquires the information over a plurality of rotations of the rotating shaft. A machine tool that creates a change of one cycle of the phenomenon based on
In the control device, an extraction sampling period which is a sampling period related to creation of the change for the one period is set,
When assuming that the change of the phenomenon is sampled in the extraction sampling period, the control device calculates an extraction phase that is a phase at each sampling, and uses the information to calculate the value of the phenomenon in the extraction phase Is calculated,
By superposing the information acquired over a plurality of rotations of the rotation axis to create an approximate waveform of the change for one period of the phenomenon, and interpolating the calculated value of the phenomenon, A machine tool characterized by creating a change for one cycle.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016203685A JP6803192B2 (en) | 2016-10-17 | 2016-10-17 | Machine Tools |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016203685A JP6803192B2 (en) | 2016-10-17 | 2016-10-17 | Machine Tools |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018065199A true JP2018065199A (en) | 2018-04-26 |
JP2018065199A5 JP2018065199A5 (en) | 2019-10-10 |
JP6803192B2 JP6803192B2 (en) | 2020-12-23 |
Family
ID=62086536
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016203685A Active JP6803192B2 (en) | 2016-10-17 | 2016-10-17 | Machine Tools |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6803192B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110682160A (en) * | 2018-07-05 | 2020-01-14 | 大隈株式会社 | Numerical control device for machine tool |
CN111687674A (en) * | 2019-03-14 | 2020-09-22 | 发那科株式会社 | Numerical controller and machine tool |
JPWO2021153655A1 (en) * | 2020-01-31 | 2021-08-05 | ||
WO2022123731A1 (en) | 2020-12-10 | 2022-06-16 | 住友電気工業株式会社 | Processing system, display system, processing device, processing method, and processing program |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04201160A (en) * | 1990-11-30 | 1992-07-22 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Bending force detecting device for rotary cutting tool |
JP2003103436A (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-08 | Ind Technol Res Inst | Method and apparatus for internally compensating for axial yaw of a rotary spindle tool |
JP2003523516A (en) * | 2000-02-14 | 2003-08-05 | ベントリー・ネバダ・コーポレーション | Apparatus and method for compressing measurement data correlated with machine condition |
JP2004126956A (en) * | 2002-10-02 | 2004-04-22 | Okuma Corp | Numerical control unit |
JP2004276145A (en) * | 2003-03-13 | 2004-10-07 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | Machine tool and mounting abnormality determination method of tool holder in device having rotating shaft |
JP2008093750A (en) * | 2006-10-06 | 2008-04-24 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | Method and device of detecting tool holder mounting state, and machine tool |
JP2012056051A (en) * | 2010-09-10 | 2012-03-22 | Makino Milling Mach Co Ltd | Chatter vibration detection method, chatter vibration avoidance method, and machine tool |
JP2012187657A (en) * | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Jtekt Corp | Chattering detection method |
JP2012254499A (en) * | 2011-06-09 | 2012-12-27 | Hitachi Ltd | Device and method for detecting abnormal machining of machine tool |
JP2014184505A (en) * | 2013-03-22 | 2014-10-02 | Jtekt Corp | Gear machining apparatus |
JP2016057843A (en) * | 2014-09-09 | 2016-04-21 | ファナック株式会社 | Locus display device for displaying locus of motor end and machine end |
-
2016
- 2016-10-17 JP JP2016203685A patent/JP6803192B2/en active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04201160A (en) * | 1990-11-30 | 1992-07-22 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Bending force detecting device for rotary cutting tool |
JP2003523516A (en) * | 2000-02-14 | 2003-08-05 | ベントリー・ネバダ・コーポレーション | Apparatus and method for compressing measurement data correlated with machine condition |
JP2003103436A (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-08 | Ind Technol Res Inst | Method and apparatus for internally compensating for axial yaw of a rotary spindle tool |
JP2004126956A (en) * | 2002-10-02 | 2004-04-22 | Okuma Corp | Numerical control unit |
JP2004276145A (en) * | 2003-03-13 | 2004-10-07 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | Machine tool and mounting abnormality determination method of tool holder in device having rotating shaft |
JP2008093750A (en) * | 2006-10-06 | 2008-04-24 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | Method and device of detecting tool holder mounting state, and machine tool |
JP2012056051A (en) * | 2010-09-10 | 2012-03-22 | Makino Milling Mach Co Ltd | Chatter vibration detection method, chatter vibration avoidance method, and machine tool |
JP2012187657A (en) * | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Jtekt Corp | Chattering detection method |
JP2012254499A (en) * | 2011-06-09 | 2012-12-27 | Hitachi Ltd | Device and method for detecting abnormal machining of machine tool |
JP2014184505A (en) * | 2013-03-22 | 2014-10-02 | Jtekt Corp | Gear machining apparatus |
JP2016057843A (en) * | 2014-09-09 | 2016-04-21 | ファナック株式会社 | Locus display device for displaying locus of motor end and machine end |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7033023B2 (en) | 2018-07-05 | 2022-03-09 | オークマ株式会社 | Numerical control device for machine tools |
JP2020009041A (en) * | 2018-07-05 | 2020-01-16 | オークマ株式会社 | Numerical control equipment for machine tools |
CN110682160B (en) * | 2018-07-05 | 2024-01-02 | 大隈株式会社 | Numerical control device of machine tool |
US11526144B2 (en) | 2018-07-05 | 2022-12-13 | Okuma Corporation | Numerical control device for machining tool |
CN110682160A (en) * | 2018-07-05 | 2020-01-14 | 大隈株式会社 | Numerical control device for machine tool |
CN111687674A (en) * | 2019-03-14 | 2020-09-22 | 发那科株式会社 | Numerical controller and machine tool |
JP2022081626A (en) * | 2020-01-31 | 2022-05-31 | 住友電気工業株式会社 | Cutting tools, tool systems and cutting information transmission methods |
JP7044209B2 (en) | 2020-01-31 | 2022-03-30 | 住友電気工業株式会社 | Cutting tools, tool systems and cutting information transmission methods |
WO2021153655A1 (en) * | 2020-01-31 | 2021-08-05 | 住友電気工業株式会社 | Cutting tool, tool system, and cutting information transmission method |
CN115003453A (en) * | 2020-01-31 | 2022-09-02 | 住友电气工业株式会社 | Cutting tool, tool system, and cutting information transmission method |
WO2021152831A1 (en) * | 2020-01-31 | 2021-08-05 | 住友電気工業株式会社 | Cutting tool, tool system, and cutting information transmission method |
US20230064164A1 (en) * | 2020-01-31 | 2023-03-02 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Cutting tool, tool system and cutting information transmission method |
JPWO2021153655A1 (en) * | 2020-01-31 | 2021-08-05 | ||
JP7464070B2 (en) | 2020-01-31 | 2024-04-09 | 住友電気工業株式会社 | CUTTING TOOL, TOOL SYSTEM AND CUTTING INFORMATION TRANSMISSION METHOD |
WO2022123731A1 (en) | 2020-12-10 | 2022-06-16 | 住友電気工業株式会社 | Processing system, display system, processing device, processing method, and processing program |
US12285834B2 (en) | 2020-12-10 | 2025-04-29 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Processing system, display system, processing apparatus, processing method, and record medium that determines process period and sampling frequency for AD converter for cutting tool |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6803192B2 (en) | 2020-12-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5732325B2 (en) | Vibration discrimination method and vibration discrimination apparatus | |
EP2947528B1 (en) | Method of calculating stable spindle rotation number capable of suppressing chatter vibration, method of informing the same, method of controlling spindle rotation number, and method of editing nc program, and apparatus therefor | |
JP6803192B2 (en) | Machine Tools | |
JP4942839B2 (en) | Chatter vibration detection method, chatter vibration avoidance method, and machine tool | |
JP6578195B2 (en) | Method for deriving natural frequency of cutting tool, method for creating stability limit curve, and device for deriving natural frequency of cutting tool | |
JP7193599B2 (en) | Analysis device, analysis method and analysis program | |
CN107817760B (en) | Machine tool | |
JP6837771B2 (en) | Feed axis abnormality judgment method | |
EP2947421B1 (en) | System and method for mechanical runout measurement | |
JP6333785B2 (en) | Vibration analyzer that calculates the period of tool vibration relative to the workpiece | |
JP6354349B2 (en) | Vibration detector and machine tool | |
JP6499611B2 (en) | Control device and abnormality diagnosis device | |
JP2016215333A (en) | Tool wear evaluation device | |
KR20200026108A (en) | Machining environment estimation device | |
CN113458868A (en) | Method for checking the clamping state during an acceleration phase | |
JP7109318B2 (en) | Machine tool and tool abnormality judgment method | |
JP2019072806A (en) | Cutting working device | |
JP5580226B2 (en) | Method and apparatus for creating stability limit diagram | |
JP6754722B2 (en) | Information measuring device | |
US10850360B2 (en) | Information measuring device | |
JP6786181B2 (en) | Equipment diagnostic equipment and equipment diagnostic method | |
US8090468B2 (en) | Multi-spindle phase controlled machining | |
CN109719567B (en) | Diagnostic device and diagnostic method | |
JP7479028B2 (en) | Method and apparatus for measuring changes in vibration characteristics of a machine tool | |
JP2018028865A (en) | Machine with rotating shaft |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190830 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190830 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200415 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200428 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200605 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201104 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201130 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6803192 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |