(57)【要約】【課題】回転工具の異常摩耗や欠けを防止して加工を全うすることにより、加工不良の発生を防ぐことができる工作機械制御装置を提供する。【解決手段】回転工具を備える数値制御工作機械における回転工具近傍の振動の強度を加速度により検出し出力する加速度計１０と、高速フーリエ変換を施すＦＦＴ演算部１１と、加工時の回転工具による振動の周波数成分の該当する周波数を演算する加工条件抽出部１５と、振動加速度のピーク値を出力する振動ピーク出力部１２と、回転工具の異常回避制御を行うかどうかを判定する閾値を生成する閾値生成部１３と、振動ピーク出力部１２からの現在の出力と閾値生成部１３において生成した閾値とに基づき回転工具の異常回避制御を行うものと判定したときに、数値制御工作機械の数値制御部３に加工条件を変更する指令を出力する判定部１４とを備えた。【選択図】図１
2010257010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転工具を備える数値制御工作機械における前記回転工具近傍の振動の強度を検出し出力する振動検出手段と、
前記振動検出手段からの出力に高速フーリエ変換を施す演算手段と、
前記工作機械の数値制御部から加工条件を抽出し、加工時の前記回転工具による振動の周波数成分の該当する周波数を演算する加工条件抽出手段と、
前記演算手段における演算結果と、前記加工条件抽出手段において演算した加工時の前記回転工具による周波数とに基づき振動加速度のピーク値を出力する振動ピーク出力手段と、
前記振動ピーク出力手段からの出力に基づき前記回転工具の異常回避制御を行うかどうかを判定する閾値を生成する閾値生成手段と、
前記振動ピーク出力手段からの現在の出力と、閾値生成手段において生成した閾値とに基づき前記回転工具の異常回避制御を行うものと判定したときに、前記数値制御工作機械の数値制御部に加工条件を変更する指令を出力する判定手段と
を備える
ことを特徴とする工作機械制御装置。
【請求項２】
前記加工条件抽出手段は、前記数値制御工作機械がホブ盤の場合には、ホブの歯切刃数と回転数とに基づき前記周波数を演算する
ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械制御装置。
【請求項３】
前記加工条件抽出手段は、前記数値制御工作機械が歯車形削り盤の場合には、ピニオンカッタのストローク数に基づき前記周波数を演算する
ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械制御装置。
【請求項４】
前記振動検出手段に加速度計を用いる
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の工作機械制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回転工具を備える数値制御工作機械として、ホブを使用して創成歯切りする歯切り盤であるホブ盤や、ピニオンカッタを使用して創成歯切りする歯車形削り盤等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１５１６３８号公報
【特許文献２】特開２００８−８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の数値制御工作機械では、回転工具の回転速度や送り量は最初に設定した加工条件のまま一定である。そして、加工条件が一定であるため、回転工具に異常が発生してもそのままの条件で加工が継続される。この結果、回転工具に異常な負荷がかかり、回転工具に異常摩耗や欠けが生じ、最悪の場合、回転工具の折損に到る虞がある。
【０００５】
また、加工中に回転工具に異常が発生すると、加工中の工作物は加工不良となり、仕損費の発生や、加工のやり直しによる再加工時間や、新たな工作物の手配などに要する時間等によりリードタイムの増加という問題が生じることとなる。特に、大きな工作物を加工する場合や、予備の工作物を用意することが困難な高価な材料の工作物を加工する場合にはリードタイムが大幅に増加してしまう。
【０００６】
ところで、上記特許文献１には、加工条件を加工中に自動的に制御する技術が開示されているが、上記特許文献１に開示される技術では、工作物の振動を検出することにより回転工具を制御する構成となっているため、直接的に回転工具の異常を検出することができない。また、上記特許文献２に開示される技術は、工作物側を回転させて加工する旋盤において工具の異常を検出する技術である。
【０００７】
以上のことから、本発明は、回転工具の異常摩耗や欠けを防止して加工を全うすることにより、加工不良の発生を防ぐことができる工作機械制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決する第１の発明に係る工作機械制御装置は、
回転工具を備える数値制御工作機械における前記回転工具近傍の振動の強度を検出し出力する振動検出手段と、
前記振動検出手段からの出力に高速フーリエ変換を施す演算手段と、
前記工作機械の数値制御部から加工条件を抽出し、加工時の前記回転工具による振動の周波数成分の該当する周波数を演算する加工条件抽出手段と、
前記演算手段における演算結果と、前記加工条件抽出手段において演算した加工時の前記回転工具による周波数とに基づき振動加速度のピーク値を出力する振動ピーク出力手段と、
前記振動ピーク出力手段からの出力に基づき前記回転工具の異常回避制御を行うかどうかを判定する閾値を生成する閾値生成手段と、
前記振動ピーク出力手段からの現在の出力と、閾値生成手段において生成した閾値とに基づき前記回転工具の異常回避制御を行うものと判定したときに、前記数値制御工作機械の数値制御部に加工条件を変更する指令を出力する判定手段と
を備える
ことを特徴とする。
【０００９】
上記の課題を解決する第２の発明に係る工作機械制御装置は、第１の発明に係る工作機械制御装置において、
前記加工条件抽出手段は、前記数値制御工作機械がホブ盤の場合には、ホブの切刃数と回転数とに基づき前記周波数を演算する
ことを特徴とする。
【００１０】
上記の課題を解決する第３の発明に係る工作機械制御装置は、第１の発明に係る工作機械制御装置において、
前記加工条件抽出手段は、前記数値制御工作機械が歯車形削り盤の場合には、ピニオンカッタのストローク数に基づき前記周波数を演算する
ことを特徴とする。
【００１１】
上記の課題を解決する第４の発明に係る工作機械制御装置は、第１から第３の発明のいずれかに係る工作機械制御装置において、
前記振動検出手段に加速度計を用いる
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、回転工具の異常摩耗や欠けを防止して加工を全うすることにより、加工不良の発生を防ぐことができる工作機械制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施例に係る工作機械制御装置の構成例を示した模式図である。
【図２】第２の実施例に係る工作機械制御装置の構成例を示した模式図である。
【図３】第１，２の実施例に係る工作機械制御装置における正常時の周波数に対する振動加速度の波形の例を示した図である。
【図４】第１，２の実施例に係る工作機械制御装置における異常回避時の周波数に対する振動加速度の波形の例を示した図である。
【図５】第３の実施例に係る工作機械制御装置における正常時の周波数に対する振動加速度の波形の例を示した図である。
【図６】第３の実施例に係る工作機械制御装置における異常発生時の周波数に対する振動加速度の波形の例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る工作機械制御装置を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１５】
以下、本発明の第１の実施例に係る工作機械制御装置について説明する。
はじめに、本実施例に係る工作機械制御装置の周辺の装置構成について説明する。
図１に示すように、本実施例に係る工作機械制御装置１は、ホブ盤２に設置されている。ホブ盤２は、数値制御部３により数値制御が可能となっている。ホブ盤３には、工作物２１に歯を形成する回転工具であるホブ２０がカッタヘッド２２に設置されている。
【００１６】
カッタヘッド２２には、ホブ２０を駆動する主軸モータ２３が設置されている。主軸モータ２３の回転軸には主動ギヤ２４が設置されている。ホブ２０の回転軸には従動ギヤ２５が設置されている。主動ギヤ２４と従動ギヤ２５とは噛合うように設置されており、これにより主軸モータ２３の駆動力がホブ２０へと伝達される。
【００１７】
次に、本実施例に係る工作機械制御装置の構成について説明する。
図１に示すように、本実施例に係る工作機械制御装置１は、カッタヘッド２２のホブ２０の回転軸の近傍に設置されて振動の強度を加速度として計測する加速度計１０と、高速フーリエ変換を行うＦＦＴ演算部１１と、振動加速度のピーク値を出力する振動ピーク出力部１２と、閾値を生成する閾値生成部１３と、異常回避制御を行うかどうか判定する判定部１４と、加工条件を抽出する加工条件抽出部１５とを備えている。なお、本実施例においては、振動検出手段として加速度計１０を用いているが、この他にも振動検出手段として機械式の接触式変位計等を用いることもできる。
【００１８】
次に、本実施例に係る工作機械制御装置の動作原理について説明する。
本実施例に係る工作機械制御装置１は、ＦＦＴ演算部１１において、加速度計１０からの出力に対して高速フーリエ変換を施し、図３中に矢印Ｗで示すような各周波数成分の加速度の波形を算出する。また、加工条件抽出部１５において、数値制御部３から抽出したホブ２０の切刃数とホブ２０の回転数より、図３中にｆで示すように加工時のホブ２０による振動の周波数成分の該当する周波数を算出する。
【００１９】
次に、振動ピーク出力部１２において、図３中にＰで示す加工時のホブ２０による振動の周波数成分の該当する周波数における振動加速度のピーク値を出力する。また、閾値生成部１３において、正常加工時の振動加速度のピーク値を基に実際の加工の経験や実験結果等に基き、図３中にＴで示すように異常回避制御を行うかどうかを判定するための閾値を設定する。
【００２０】
そして、判定部１４において、現在の振動加速度のピーク値と、閾値とを比較しホブ２０の異常回避制御を行うかどうかの判定を行う。判定部１４は、図３に示すように振動加速度のピーク値が閾値よりも小さい場合には正常と判定し、現状の加工条件のまま加工を継続する。
【００２１】
また、判定部１４は、図４に示すように振動加速度のピーク値が閾値を越えた場合には異常回避制御を行うものと判定し、現状の加工条件より主軸モータ２３の回転数を下げる指令を数値制御部３に出力し、主軸モータ２３の回転数を下げる。
【００２２】
したがって、本実施例に係る工作機械制御装置１によれば、ホブ２０の異常摩耗や欠けを防ぎ、過剰な負荷がかかることによるホブ２０の折損を防止することができる。そして、加工中のホブ２０の異常発生を防いで加工を全うすることにより、加工不良の発生を防ぐことができる。このため、大きな工作物を加工する場合や、予備の工作物を用意することが困難な高価な材料の工作物を加工する場合に特に有効である。
【実施例２】
【００２３】
以下、本発明の第２の実施例に係る工作機械制御装置について説明する。
本実施例においては、第１の実施例に係る工作機械制御装置を歯車形削り盤に適用した。なお、本実施例に係る工作機械制御装置の構成は第１の実施例に係る工作機械制御装置の構成と同様である。
【００２４】
図２に示すように、本実施例に係る工作機械制御装置１は、歯車形削り盤４に設置されている。歯車形削り盤４は、数値制御部３により数値制御が可能となっている。歯車形削り盤４には、工作物４１に歯を形成する回転工具であるピニオンカッタ４０がカッタヘッド４２に設置されている。
【００２５】
カッタヘッド４２には、ピニオンカッタ４０を駆動する主軸モータ４３が設置されている。主軸モータ４３の回転軸には主動ギヤ４４が設置されている。ピニオンカッタ４０の回転軸には従動ギヤ４５が設置されている。主動ギヤ４４と従動ギヤ４５とは噛合うように設置されており、これにより主軸モータ４３の駆動力がピニオンカッタ４０へと伝達される。
【００２６】
また、ピニオンカッタ４０は、クランク４６に連接棒４７を介して接続されており、図２中に矢印Ｒで示すようにクランク４６が１回転すると、図２中に矢印Ｓで示すようにピニオンカッタ４０は一往復の直線運動を行うようになっている。
【００２７】
次に、本実施例に係る工作機械制御装置の動作原理について説明する。
本実施例に係る工作機械制御装置１は、第１の実施例に係る工作機械制御装置の動作原理とほぼ同じであるが、加工条件抽出部１５における動作が異なる。
【００２８】
本実施例に係る工作機械制御装置１は、ＦＦＴ演算部１１において、加速度計１０により取得した振動の加速度に対して高速フーリエ演算を施し、図３中に矢印Ｗで示すような各周波数成分の加速度の波形を算出する。また、加工条件抽出部１５において、数値制御部３から抽出したピニオンカッタ４０のストローク数より、図３中にｆで示すように加工時のピニオンカッタ４０による振動の周波数成分の該当する周波数を算出する。
【００２９】
次に、振動ピーク出力部１２において、図３中にＰで示す加工時のピニオンカッタ４０による振動の周波数成分の該当する周波数における振動加速度のピーク値を出力する。また、閾値生成部１３において、正常加工時の振動加速度のピーク値を基に実際の加工の経験や実験結果等に基き、図３中にＴで示すように異常回避制御を行うかどうかを判定するための閾値を設定する。
【００３０】
そして、判定部１４において、現在の振動加速度のピーク値と、閾値とを比較しピニオンカッタ４０の異常回避制御を行うかどうかの判定を行う。判定部１４は、図３に示すように振動加速度のピーク値が閾値よりも小さい場合には正常と判定し、現状の加工条件のまま加工を継続する。
【００３１】
また、判定部１４は、図４に示すように振動加速度のピーク値が閾値を越えた場合には異常回避制御を行うものと判定し、現状の加工条件より主軸モータ２３の回転数を下げる指令を数値制御部３に出力し、ピニオンカッタ４０のストローク数を下げる。
【００３２】
したがって、本実施例に係る工作機械制御装置１によれば、ピニオンカッタ４０の異常摩耗や欠けを防ぎ、過剰な負荷がかかることによるピニオンカッタ４０の折損を防止することができる。そして、加工中のピニオンカッタ４０の異常発生を防いで加工を全うすることにより、加工不良の発生を防ぐことができる。このため、大きな工作物を加工する場合や、予備の工作物を用意することが困難な高価な材料の工作物を加工する場合に特に有効である。
【実施例３】
【００３３】
以下、本発明の第３の実施例に係る工作機械制御装置について説明する。
本実施例においては、第１，２の実施例において異常回避制御を行うかどうかを判定するために設定した閾値を、２段階設定するものとする。
【００３４】
図５に示すように、本実施例に係る工作機械制御装置１は、閾値生成部１３において、図５中にＴ1，Ｔ2で示すように閾値を２段階設定し、判定部１４においてこれらの閾値により判定を行うものとする。
図５中にＴ1で示す第１の閾値は、ホブ２０やピニオンカッタ４０等の回転工具の異常回避制御を行うかどうかを判定するものであり、振動加速度のピーク値が第１の閾値に達した場合、主軸モータ２３，４３の回転数を落とし、加工完了まで加工を継続する。
【００３５】
また、図５中にＴ2で示す第２の閾値は、ホブ２０やピニオンカッタ４０等の回転工具に異常が発生したことを判定するものであり、図６中にＰで示すように振動加速度のピーク値が第２の閾値に達した場合、加工を継続せずに、直ちにカッタヘッド２２，４２を工作物から退避して、工作機械を安全に停止する。
【００３６】
したがって、本実施例に係る工作機械制御装置１によれば、回転工具の異常が一気に進行し、加工の継続が不可能な状態になった場合、そのまま運転を続けて工作機械本体に損傷が及ぶことを防ぐことができる。
【００３７】
以上説明したように、本発明に係る工作機械制御装置は１、回転工具を備える数値制御工作機械における回転工具近傍の振動の強度を加速度により検出し出力する加速度計１０と、振動検出手段からの出力に高速フーリエ変換を施すＦＦＴ演算部１１と、工作機械の数値制御部から加工条件を抽出し、加工時の回転工具による振動の周波数成分の該当する周波数を演算する加工条件抽出部１５と、ＦＦＴ演算部１１における演算結果と加工条件抽出部１５において演算した加工時の回転工具による周波数とに基づき振動加速度のピーク値を出力する振動ピーク出力部１２と、振動ピーク出力部１２からの出力に基づき回転工具の異常回避制御を行うかどうかを判定する閾値を生成する閾値生成部１３と、振動ピーク出力部１２からの現在の出力と閾値生成部１３において生成した閾値とに基づき回転工具の異常回避制御を行うものと判定したときに、数値制御工作機械の数値制御部３に加工条件を変更する指令を出力する判定部１４とを備えることにより、回転工具の異常摩耗や欠けを防止して加工を全うすることにより、加工不良の発生を防ぐことができる工作機械制御装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、例えば、回転工具を備える数値制御工作機械において利用することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１  工作機械制御装置
２  ホブ盤
３  数値制御部
４  歯車形削り盤
１０  加速度計
１１  ＦＦＴ演算部
１２  振動ピーク出力部
１３  閾値生成部
１４  判定部
１５  加工条件抽出部
２０  ホブ
２１  工作物
２２  カッタヘッド
２３  主軸モータ
２４  主動ギヤ
２５  従動ギヤ
４０  ピニオンカッタ
４１  工作物
４２  カッタヘッド
４３  主軸モータ
４４  主動ギヤ
４５  従動ギヤ
４６  クランク
４７  連接棒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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