(57)【要約】【課題】簡単な工程及び構成で、びびりの発生前に良好な対応を行うことができ、前記びびりの発生を可及的に阻止するとともに、高精度な加工作業を可能にする。【解決手段】ワークの加工が正常状態であるか否かを判断する正常状態判断工程と、びびり振動が発生しているか否かを判断するびびり振動判断工程と、前記正常状態でなく且つ前記びびり振動が発生していないと判断された際、該正常状態から前記びびり振動に移行する予兆期であると判断する予兆期判断工程と、前記予兆期であると判断された際、該予兆期の加工状態を監視するとともに、該予兆期の加工状態を画面表示する予兆期監視工程と、を有している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工工具又はワークが回転することにより、前記加工工具を介して前記ワークに加工処理を施す際、前記加工工具による加工状態を監視するための作業機械の加工状態監視方法であって、
前記ワークの加工が正常状態であるか否かを判断する正常状態判断工程と、
びびり振動が発生しているか否かを判断するびびり振動判断工程と、
前記正常状態でなく且つ前記びびり振動が発生していないと判断された際、該正常状態から前記びびり振動に移行する予兆期であると判断する予兆期判断工程と、
前記予兆期であると判断された際、該予兆期の加工状態を監視するとともに、該予兆期の加工状態を画面表示する予兆期監視工程と、
を有することを特徴とする作業機械の加工状態監視方法。
【請求項２】
請求項１記載の加工状態監視方法において、前記予兆監視工程では、加工時の前記加工工具又は前記ワークの振動をフーリエ級数展開により解析した周波数から得られた周波数スペクトルに、前記予兆期のピーク周波数に対応する予兆閾値と、異常発生を検出するための周波数である警告閾値との２つの閾値が設定されるとともに、前記予兆閾値を多段に設定し、周波数スペクトル表示部に画面表示することを特徴とする作業機械の加工状態監視方法。
【請求項３】
請求項２記載の加工状態監視方法において、前記予兆監視工程では、前記周波数スペクトルで前記ピーク周波数が発生した際、予兆閾値超え周波数がカウントされて積算されるとともに、予兆閾値超え周波数積算表示部に画面表示されることを特徴とする作業機械の加工状態監視方法。
【請求項４】
請求項２又は３記載の加工状態監視方法において、前記予兆監視工程では、一定時間内で発生したピーク周波数及び少なくとも２番目に高いセカンドピーク周波数が、ピーク周波数流れ表示部に画面表示されることを特徴とする作業機械の加工状態監視方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の加工状態監視方法において、前記予兆監視工程では、加工時の加速度を２乗した値の和で示すトータルパワーと前記トータルパワーの予兆閾値とがトータルパワー表示部に表示されるとともに、
前記トータルパワーが前記予兆閾値を超えた量が、パワー閾値越え積算表示部に画面表示されることを特徴とする作業機械の加工状態監視方法。
【請求項６】
加工工具又はワークが回転することにより、前記加工工具を介して前記ワークに加工処理を施す際、前記加工工具による加工状態を監視するための作業機械の加工状態監視システムであって、
前記ワークの加工が正常状態であるか否か、びびり振動が発生しているか否か、又は前記正常状態から前記びびり振動に移行する予兆期であるか否か、を判断する加工状態判断装置と、
前記ワークの加工が前記予兆期であると判断された際、該予兆期の加工状態を監視するとともに、画面表示する予兆期監視装置と、
を備えることを特徴とする作業機械の加工状態監視システム。
【請求項７】
請求項６記載の加工状態監視システムにおいて、前記予兆期監視装置は、加工時の前記加工工具又は前記ワークの振動をフーリエ級数展開により解析した周波数から得られた周波数スペクトルに、前記予兆期のピーク周波数に対応する予兆閾値と、異常発生を検出するための周波数である警告閾値との２つの閾値が設定されるとともに、前記予兆閾値を多段に設定して画面表示する周波数スペクトル表示部を備えることを特徴とする作業機械の加工状態監視システム。
【請求項８】
請求項７記載の加工状態監視システムにおいて、前記予兆監視装置は、前記周波数スペクトルで前記ピーク周波数が発生した際、予兆閾値超え周波数がカウントされて積算されるとともに、画面表示される予兆閾値超え周波数積算表示部を備えることを特徴とする作業機械の加工状態監視システム。
【請求項９】
請求項７又は８記載の加工状態監視システムにおいて、前記予兆監視装置は、一定時間内で発生したピーク周波数及び少なくとも２番目に高いセカンドピーク周波数が画面表示されるピーク周波数流れ表示部を備えることを特徴とする作業機械の加工状態監視システム。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項に記載の加工状態監視システムにおいて、前記予兆期監視装置は、加工時の加速度を２乗した値の和で示すトータルパワーと前記トータルパワーの予兆閾値とが画面表示されるトータルパワー表示部と、
前記トータルパワーが前記予兆閾値を超えた量が画面表示されるパワー閾値越え積算表示部と、
を備えることを特徴とする作業機械の加工状態監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、加工工具又はワークが回転することにより、前記加工工具を介して前記ワークに加工処理を施す際、前記加工工具による加工状態を制御するための作業機械の加工状態監視方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】  一般的に、加工工具を介してワークに加工処理を施すために、各種の工作機械が使用されている。例えば、ボーリング加工は、中ぐり用バイト（刃先）が設けられたボーリングツールを工作機械の回転主軸（スピンドル）に取り付け、前記ボーリングツールを高速で回転させながら下穴に沿って順次繰り出すことにより、その刃先加工径で所定の位置に高精度な孔部を加工するものである。【０００３】  この種の作業機械では、主軸や加工工具やワークに、切削抵抗による撓みが発生し易い。そして、この撓みに起因して加工工具やワークに振動が惹起され、この振動がびびり（所謂、再生びびりを含む）となって加工に表れる場合がある。【０００４】  そこで、例えば、特許文献１には、びびり振動の種類を精度良く判別することができる振動判別方法及び振動判別装置が提案されている。この振動判別方法では、回転中の回転軸の時間領域での振動及び前記回転軸の回転速度を検出する第１工程と、前記時間領域の振動を基に周波数領域の振動を算出するとともに、算出した前記周波数領域の振動におけるピーク値及び該ピーク値を取るピーク周波数を複数取得する第２工程と、前記ピーク値毎に、びびり振動の種類を判別するための回転同期型振動判別範囲を自身のピーク周波数を用いて夫々求める第３工程と、前記ピーク値毎における前記自身のピーク周波数と前記自身のピーク周波数を用いて求めた前記回転同期振動判別範囲との関係に基づき、前記びびり振動の種類を判別する第４工程とを実行することを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】  特開２０１３−８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかしながら、上記の特許文献１では、実際にびびりが発生した後、びびり振動の種類を判別している。従って、発生したびびり振動に対する処理が行われるため、被削部材には、該びびり振動の影響が発生してしまい、高精度な加工処理が遂行されないおそれがある。【０００７】  本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単な工程及び構成で、びびりの発生前に良好な対応を行うことができ、前記びびりの発生を可及的に阻止するとともに、高精度な加工作業が効率的に遂行可能な作業機械の加工状態監視方法及びシステム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】  本発明は、加工工具又はワークが回転することにより、前記加工工具を介して前記ワークに加工処理を施す際、前記加工工具による加工状態を監視するための作業機械の加工状態監視方法及びシステムに関するものである。【０００９】  この加工状態監視方法は、ワークの加工が正常状態であるか否かを判断する正常状態判断工程と、びびり振動が発生しているか否かを判断するびびり振動判断工程と、前記正常状態でなく且つ前記びびり振動が発生していないと判断された際、該正常状態から前記びびり振動に移行する予兆期であると判断する予兆期判断工程と、前記予兆期であると判断された際、該予兆期の加工状態を監視するとともに、該予兆期の加工状態を画面表示する予兆期監視工程と、を有している。【００１０】  また、予兆監視工程では、加工時の加工工具又はワークの振動をフーリエ級数展開により解析した周波数から得られた周波数スペクトルに、予兆期のピーク周波数に対応する予兆閾値と、異常発生を検出するための周波数である警告閾値との２つの閾値が設定されるとともに、前記予兆閾値を多段に設定し、周波数スペクトル表示部に画面表示することが好ましい。【００１１】  さらに、予兆監視工程では、周波数スペクトルでピーク周波数が発生した際、予兆閾値超え周波数がカウントされて積算されるとともに、予兆閾値超え周波数積算表示部に画面表示されることが好ましい。【００１２】  さらにまた、予兆監視工程では、一定時間内で発生したピーク周波数及び少なくとも２番目に高いセカンドピーク周波数が、ピーク周波数流れ表示部に画面表示されることが好ましい。【００１３】  また、予兆監視工程では、加工時の加速度を２乗した値の和で示すトータルパワーと前記トータルパワーの予兆閾値とがトータルパワー表示部に表示されるとともに、前記トータルパワーが前記上限閾値を超えた大きさが、パワー閾値越え積算表示部に画面表示されることが好ましい。【００１４】  さらに、この加工状態監視システムは、ワークの加工が正常状態であるか否か、びびり振動が発生しているか否か、又は前記正常状態から前記びびり振動に移行する予兆期であるか否か、を判断する加工状態判断装置と、前記ワークの加工が前記予兆期であると判断された際、該予兆期の加工状態を監視するとともに、画面表示する予兆期監視装置と、を備えている。【００１５】  さらにまた、予兆期監視装置は、加工時の加工工具又はワークの振動をフーリエ級数展開により解析した周波数から得られた周波数スペクトルに、予兆期のピーク周波数に対応する予兆閾値と、異常発生を検出するための周波数である警告閾値との２つの閾値が設定されるとともに、前記予兆閾値を多段に設定して画面表示する周波数スペクトル表示部を備えることが好ましい。【００１６】  また、予兆監視装置は、周波数スペクトルでピーク周波数が発生した際、予兆閾値超え周波数がカウントされて積算されるとともに、画面表示される予兆閾値超え周波数積算表示部を備えることが好ましい。【００１７】  さらに、予兆監視装置は、一定時間内で発生したピーク周波数及び少なくとも２番目に高いセカンドピーク周波数が画面表示されるピーク周波数流れ表示部を備えることが好ましい。【００１８】  さらにまた、予兆期監視装置は、加工時の加速度を２乗した値の和で示すトータルパワーと前記トータルパワーの予兆閾値とが画面表示されるトータルパワー表示部と、前記トータルパワーが前記予兆閾値を超えた大きさが画面表示されるパワー閾値越え積算表示部と、を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】  本発明に係る加工状態監視方法及びシステムでは、ワークの加工が正常状態からびびり振動（異常状態）に移行する予兆期であると判断されると、前記予兆期の加工状態を監視するとともに、該予兆期の加工状態が画面表示されている。このため、予兆期の加工状態から特徴的な情報を得ることにより、びびり振動が発生する前に迅速且つ有効に対応することができる。【００２０】  例えば、予兆期の振動からびびりに繋がるおそれがある振動を見つけた際に、安定ポケット法等による加工工具の回転数を変更させる等の対応策により、びびりや異常の発生を阻止することが可能になる。【００２１】  また、繰り返し生産が行われるロット生産では、１つ目のワークにびびり等が発生したとしても、該１つ目のワークの予兆期における加工状態（特徴情報）をフィードバックすることができる。従って、以後のワークに同様の特徴が発現された際には、フィードバック情報に基づいて異常の発生前に有効な回避手段を採用することが可能になる。【００２２】  一方、ワークが回転する場合には、回転数が遅く、安定ポケット法が適用されないことがある。その際、びびりに至る前の予兆期における特徴を把握できれば、びびり状態になる前に切削速度あるいは送り速度を少し変化させることにより、びびりの発生を阻止することが可能になる。【００２３】  さらに、刃先の摩耗やチッピングあるいは難削材の加工等で切削振動が経時的に変動する際にも、その振動量の増加と周波数の特徴を予兆期に把握しておき、フィードバックすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】  本発明の実施形態に係る作業機械の加工状態監視システムが適用される作業機械の概略説明図である。
【図２】  前記加工状態監視システムを構成するコントローラの説明図である。
【図３】  前記加工状態監視システムを構成する予兆期監視装置の構成説明図である。
【図４】  本発明の実施形態に係る作業機械の加工状態監視方法を説明するフローチャートである。
【図５】  ワークの加工状態の変化を時間と振動との関係で示す説明図である。
【図６】  前記加工状態の周波数スペクトルの説明図である。
【図７】  Ｑ値比が高い場合のピーク周波数の説明図である。
【図８】  Ｑ値比が低い場合のピーク周波数の説明図である。
【図９】  周波数スペクトル表示部の説明図である。
【図１０】  予兆閾値超え周波数積算表示部の説明図である。
【図１１】  ピーク周波数流れ表示部のピーク説明図である。
【図１２】  トータルパワー表示部の説明図である。
【図１３】  パワー閾値越え積算表示部の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】  図１に示すように、本発明の実施形態に係る作業機械の加工状態監視システム１０は、工作機械１２に適用される。
【００２６】  工作機械１２は、ハウジング１４内にベアリング１６を介して回転可能に設けられるスピンドル（主軸）１８と、前記スピンドル１８に着脱自在なボーリングバー（加工工具）２０とを備える。ボーリングバー２０の先端には、中ぐり用バイト２２が装着されている。作業テーブル２４上には、ワークＷが載置されている。
【００２７】  加工状態監視システム１０は、ボーリングバー２０による加工が開始される際に発生する振動を検出するために、ハウジング１４の側部に装着される加速度センサ２６と、音波により振動音を取得するマイクロフォン２８とを備える。加速度センサ２６及びマイクロフォン２８は、コントローラ３０に接続されるとともに、前記コントローラ３０は、機械制御盤３２に接続される。機械制御盤３２は、工作機械１２を制御するものであり、制御操作盤３４に接続される。
【００２８】  図２に示すように、コントローラ３０は、加速度センサ２６及びマイクロフォン２８により検出された機械的振動（加工振動）をアンプ及びフィルタ回路３６により増幅して取り込む演算ユニット（演算機構）３８を備える。
【００２９】  演算ユニット３８には、振動の監視状態から演算処理を開始するための閾値（後述する）を指示するための指示ユニット４０、スピンドル１８の回転数やバイト２２の刃数等の加工条件を入力するための加工条件入力ユニット４２が接続される。演算ユニット３８には、加工状態判断ユニット（加工状態判断装置）４４と、後述する演算処理により調整される主軸回転数を出力するための更新値出力ユニット４６とが接続される。
【００３０】  加工状態判断ユニット４４は、後述するように、ワークＷの加工が正常状態であるか否か、びびり振動が発生しているか否か、又は前記正常状態から前記びびり振動に移行する予兆期であるか否か、を判断する。更新値出力ユニット４６は、工作機械１２の工作機械制御装置２８に更新された主軸回転数を自動的に出力する。
【００３１】  コントローラ３０と連動している制御操作盤３４では、ワークＷの加工が予兆期であると判断された際、該予兆期の加工状態を監視するとともに、画面表示する予兆期監視装置５０としての機能を有する。図３に示すように、予兆期監視装置５０は、周波数スペクトル表示部５２、予兆閾値超え周波数積算表示部５４、ピーク周波数流れ表示部５６、トータルパワー表示部５８及びパワー閾値越え積算表示部６０を備える。これらは、単一の表示画面に表示されており、それぞれの詳細な説明は後述する。
【００３２】  このように構成される加工状態監視システム１０による加工状態監視方法について、図４に示すフローチャートに沿って、以下に説明する。
【００３３】  図１に示すように、工作機械１２では、ボーリングバー２０を取り付けたスピンドル１８が回転駆動されるとともに、ワークＷの下穴Ｗａに沿って繰り出される。そして、ボーリングバー２０がワークＷの下穴Ｗａ側に相対的に移動する。このため、ボーリングバー２０が回転し、このボーリングバー２０に装着されたバイト２２を介して下穴Ｗａを構成する内壁面にボーリング加工が施される。
【００３４】  コントローラ３０は、工作機械１２からの加工開始信号の受信により、スピンドル１８が回転駆動を開始すると同時に、加速度センサ２６及びマイクロフォン２８による加工振動の取得が開始される（ステップＳ１）。演算ユニット３８では、アンプ及びフィルタ回路３６を介して取り込まれる加工振動のフーリエ変換（フーリエ級数展開）による演算解析が行われる（ステップＳ２）。具体的には、時間振動ｆ（ｔ）は、
【００３５】  ｆ（ｔ）＝Σ（ａｊｃｏｓ２ΠＪｔ＋ｂｊｓｉｎ２ΠＪｔ）で表される。なお、ａｊは、周波数Ｊの余弦調和成分フーリエ係数であり、ｂｊは、周波数Ｊの正弦調和成分フーリエ係数である。
【００３６】  そして、周波数Ｊに対するフーリエ係数は、ａｊ＝１／２Ｔ∫ｆ（ｔ）ｃｏｓ（２ΠＪｔ）ｄｔ、及びｂｊ＝１／２Ｔ∫ｆ（ｔ）ｓｉｎ（２ΠＪｔ）ｄｔに基づいて、フーリエ級数展開を行う。なお、積分区間は、０〜Ｔであり、この積分区間Ｔは、周期１／Ｊの整数倍とする。ここで、実際にびびりの生じる振動数、例えば、１０Ｈｚ〜１０，０００Ｈｚに限定する。
【００３７】  次いで、ステップＳ３に進んで、得られたフーリエ係数に基づいて、パワースペクトルＰ（Ｊ）（最大振動振幅）が、Ｐ（Ｊ）＝ａｊ２＋ｂｊ２から算出された後、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、パワー最大のピーク周波数（基本波）が検索される。
【００３８】  例えば、図５に示すように、中仕上げボーリング加工時において、加工開始から正常な加工が行われると、快削音（静かな加工音）が発生する。その周波数は、ツールのパッシング周波数（Ｔｏｏｌ−Ｐａｓｓｉｎｇ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）（以下、ＴＰＦという）として、（主軸の回転数／６０）×刃数で示される。加工時の振動は、途中から急に大きくなり、びびり振動状態が発生する。そして、ＴＰＦ振動とびびり振動との間には、ＴＰＦ振動（正常状態）から前記びびり振動に移行する予兆期が存在している。
【００３９】  予兆期の前後を含む振動の周波数スペクトルでは、図６に示すように、７４Ｈｚ（ＴＰＦ振動）と２７２Ｈｚ（びびり振動）との２つのピーク周波数が顕著に表示されている。その際、予め設定されたＴＰＦが、検出されたＴＰＦ（ピーク周波数）として存在していれば、切削が正常に行われていると判断される。
【００４０】  一方、ＴＰＦ以外の振動では、独立した１つのピーク周波数が他の周波数より突出している状態を、Ｑ値比が高いといい、びびり振動が発生している状態である。これは、最高周波数であるトップピーク周波数の高さに対し、２番目に高いセカンドトップ周波数以下のピーク周波数の高さの程度により判断される。図７に示すように、トップピーク周波数が独立して高い場合を、Ｑ値比が高いという。これに対して、図８に示すように、トップピーク周波数の高さが、セカンドトップ周波数や３番目に高いサードトップ周波数の高さと差が少ない場合を、Ｑ値比が低いという。
【００４１】  そこで、ステップＳ５では、検索されたピーク周波数が、ＴＰＦであるか否かが判断される。検索されたピーク周波数が、ＴＰＦであると判断されると（ステップＳ５中、ＹＥＳ）、ステップＳ６に進んで、加工状態が正常であるとして、加工が継続される。
【００４２】  一方、検索されたピーク周波数が、ＴＰＦでないと判断されると（ステップＳ５中、ＮＯ）、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、検索されたピーク周波数が、Ｑ値比が高いか否かが判断される。Ｑ値比が高いと判断されると（ステップＳ７中、ＹＥＳ）、ステップＳ８に進んで、びびりが発生しているとして、異常回避処理が行われる。
【００４３】  検索されたピーク周波数が、Ｑ値比が低いと判断されると（ステップＳ７中、ＮＯ）、ステップＳ９に進んで、加工状態が予兆期にあると判断し、予兆期監視工程に移行する。
【００４４】  予兆期監視装置５０では、図９に示すように、周波数スペクトル表示部５２に周波数スペクトル画面が表示される。周波数スペクトル画面は、フーリエ解析により演算された周波数Ｈｚを横軸に、加速度Ｇを縦軸にしたスペクトラムが表示される。周波数スペクトル表示部５２には、予兆期のピーク周波数に対応する予兆閾値６２ａ、６２ｂ及び６２ｃと、異常発生の周波数である警告閾値６４との２つの閾値が設定される。
【００４５】  予兆閾値６２ａ、６２ｂ及び６２ｃは、順次、閾値が高くなる３段階に設定されるとともに、ピーク周波数が大きくなった時に、選択的に閾値超えが発生するように設定されることが好ましい。周波数スペクトル表示部５２は、予兆閾値６２ａ、６２ｂ及び６２ｃを多段に設定して画面表示する。
【００４６】  ＴＰＦやその高調波並びにサイドバンド波、並びに固有振動数波は、概ね１０Ｈｚ〜１５００Ｈｚまでの間にあり、この間の周波数ピークの監視用として１本の予兆閾値６２ａが設定される。
【００４７】  それに続く略１５００Ｈｚ〜５０００Ｈｚまでの間では、主として難削材加工等による鋸歯状の切り屑生成や、鋳物加工による粉状切削粉の発生等に伴う高周波振動の周波数に対して、あるいは切削刃先の摩耗等による高周波振動の発生に対しての監視用とし、１本の予兆閾値６２ａが設定される。
【００４８】  これらの高周波域振動は、ワーク材質・切削速度・切削断面積・刃先の摩耗度合い等に比例して発生するもので、必ずしも低周波域の振動とは発生原因が同じでなく、その為に閾値も別途（２段階）に設定されることが望ましい。
【００４９】  加速度信号は、高周波域になる程、高く出る性質があるので、さらに高い５０００Ｈｚ〜１０，０００Ｈｚの高周波域では、高めの１本の予兆閾値６２ｃが設定されることが望ましい。
【００５０】  予兆閾値６２ａ、６２ｂ及び６２ｃの設定は、別画面にて任意に行うことができ、各々の予兆閾値６２ａ、６２ｂ及び６２ｃが監視する周波数の範囲と高さとは、任意に変更することができる。また、別途設定するＮＣの工程番号や工具番号とリンクしている。縦軸の加速度Ｇの高さ目盛りは、自動グラフ機能で表すが、固定値での表示も可能である。
【００５１】  予兆期監視装置５０では、図１０に示すように、予兆閾値超え周波数積算表示部５４に予兆閾値超え周波数積算画像が表示される。予兆閾値超え周波数積算画像は、横軸に周波数Ｈｚを表示し、縦軸に閾値越えの積算数をグラフで表し、工程番号や工具番号とリンクしている。予兆閾値超え周波数積算表示部５４は、周波数スペクトルで予兆閾値６２ａ、６２ｂ又は６２ｃを超える周波数が発生した際、予兆閾値超え周波数がカウントされて積算され、画面表示する。
【００５２】  予兆閾値超え周波数積算表示部５４では、特定周波数あるいは周波数帯域毎にカウント閾値６６が設定される。設定された特定の周波数のカウントがアップすると、カウントアップ信号が表示出力される。
【００５３】  例えば、予め固有振動数が分かっている場合、又はびびりが先行するワークＷで発生してそのびびり振動周波数が判っている場合、その周波数値によりリピートカウントのカウント閾値を設定することができる。このため、固有振動数のカウントアップを適切に入力しておくと、予兆期に他の信号とともに固有振動数の振動が発生したら、それはびびりに成長する可能性があるとして、直ちに先回りの予防対処の手段を取ることが可能になる。
【００５４】  また、予兆閾値超え周波数積算表示部５４における予兆閾値超え数の表示では、加工終了後に画面を見ると、各加工工程でどのような周波数が多く発生するかが把握でき、その情報を加工プログラムの修正等に使用することができる。すなわち、予兆閾値超え周波数積算表示部５４に示すデータは、加工中において、予兆閾値超えをアラームやフォワードフィードバックのインプロセス監視に使うことができ、加工後において、振動データの解析のポストプロセス用の情報として使用することができる。
【００５５】  特に、周波数スペクトル表示部５２では、予兆閾値６２ａ、６２ｂ及び６２ｃと実際のピーク周波数の最高値が大きく違っている場合に、予兆閾値ラインが見えないおそれがある。その際、予兆閾値超え周波数積算表示部５４を用いることにより、確実に認識することが可能になる。
【００５６】  予兆期監視装置５０では、図１１に示すように、ピーク周波数流れ表示部５６に一定時間内で発生したピーク周波数及び少なくとも２番目に高いセカンドピーク周波数が画像表示される。ピーク周波数流れ表示部５６は、横軸に経時時間（秒）が、縦軸に周波数Ｈｚが表示される。この表示は、周波数スペクトル表示部５２の周波数スペクトル画面に表示されるトップピーク周波数の個数を、時間軸の流れ図としてドットで表したものであり、時間経過とともに最も強い周波数がどのように表れるかを示している。
【００５７】  ピーク周波数流れ表示部５６には、ドットで表示するトップピーク周波数６８ａ、セカンドトップ周波数６８ｂ及びサードトップ周波数６８ｃが設定される。なお、監視する時間帯域の長さも、通常の１秒間に一回のドット表示から変更することができる。
【００５８】  ピーク周波数流れ表示部５６には、ＴＰＦの周波数ライン７０、ＴＰＦの高調波ライン７２及び固有振動数の周波数ライン７４が表示される。これらの入力周波数情報と検出周波数情報がマッチングしたら、それを図形や色の違いで判別できるように設定することも可能である。
【００５９】  このように、周波数スペクトル画面で予兆閾値越えが発生した時、どの程度の積算頻度で発生したかを表すのが、図１０に示す予兆閾値超え周波数積算表示部５４である。一方、図１１のピーク周波数流れ表示部５６は、そのピーク周波数がいつ発生したかを時間軸により示すものである。
【００６０】  予兆期監視装置５０では、図１２に示すように、トータルパワー表示部５８に加工時の加速度（Ｇ）を２乗した値（Ｇ２）の和で示すトータルパワーと、前記トータルパワーの上限閾値である警告閾値７９、ならびに上限閾値以下の予兆域に予兆閾値７６とが表示される。トータルパワー表示部５８は、縦軸に加速度を２乗した値の和を表示し、横軸に経過時間（秒）を表示する。トータルパワー表示部５８において、変化量を大きく表すために、縦軸は自動グラフ機能になっている（但し、固定値設定もできる）。
【００６１】  なお、トータルパワー表示部５８及び周波数スペクトル表示部５２は、縦軸を加速度の単位で表示をしているが、これに演算をかけてμｍ単位の表示にすることもできる。また、トータルパワー表示部５８及び周波数スペクトル表示部５２における予兆閾値超えの数が、パワー閾値越え積算表示部６０及び予兆閾値超え周波数積算表示部５４に表され、これらにより切削状態の特徴傾向が表示され、その積算カウントで状態判定も可能である。
【００６２】  予兆期監視装置５０では、図１３に示すように、パワー閾値越え積算表示部６０にトータルパワーが予兆閾値７６を超えた大きさが画面表示される。パワー閾値越え積算表示部６０は、トータルパワー表示部５８と連動して働くものであり、前記トータルパワー表示部５８に設定された予兆閾値７６をオーバーした振動パワーが現れると、予兆閾値超えがあったとして、その大きさが時間軸とともに表示される。
【００６３】  パワー閾値越え積算表示部６０では、トータルパワー表示部５８に設定された予兆閾値超えの量のみを表示するため、パワー量の変化がより強く表示されることになる。従って、加工のトータルパワーの経時傾向が特徴的に表されることなる。
【００６４】  パワー閾値越え積算表示部６０には、別途にて設定するカウントアップライン７８が設定される。カウントアップライン７８には、リピートカウンタ機能があり、別途設定したカウント数になると、その超えたことの表示とともに信号が外部に出力される。
【００６５】  このように、突発的な異常値は、トータルパワー表示部５８に設定された警告閾値７９によりリアルタイム性をもって監視することができる。一方、振動が比較的ゆっくりと漸増するようなものに対しては、パワー閾値越え積算表示部６０のリピートカウンタ機能のカウントアップで見ることができる。これにより、トータルパワー表示部５８とパワー閾値越え積算表示部６０とのそれぞれの特徴を生かした監視が、効果的に遂行可能になる。
【００６６】  本実施形態では、図３に示すように、予兆期監視装置５０は、周波数スペクトル表示部５２、予兆閾値超え周波数積算表示部５４、ピーク周波数流れ表示部５６、トータルパワー表示部５８及びパワー閾値越え積算表示部６０を単一の表示画面に表示している。このため、一覧性が高くなり、機械オペレータ等がこの表示を見るだけで、現在の切削状態を即座に確認することができ、ビジュアル性が高い表示であるという効果がある。
【００６７】  さらに、周波数スペクトル表示部５２、予兆閾値超え周波数積算表示部５４、ピーク周波数流れ表示部５６、トータルパワー表示部５８及びパワー閾値越え積算表示部６０の各機能は、相互にリンクした関係を有している。すなわち、予兆段階にある切削振動の監視や判断においては、これらの機能が有効的にリンクして働くことにより、早く且つ一層確実な切削状態の監視が可能になる。
【００６８】  しかも、予兆閾値の設定では、概略的に決めた値で設定しておけば、予兆閾値超えで現れるカウント傾向に大きな差が出ることはない。このため、予兆閾値の設定は、繊細に行う必要がなく、切削状態の傾向を容易に認識することができる。特に、予兆閾値超え周波数積算表示部５４及びパワー閾値越え積算表示部６０では、より顕著な特性等を認識することが可能になる。
【００６９】  さらにまた、本実施形態では、フーリエ級数展開によるフーリエ解析を用いるピーク周波数の演算において、周波数を１０Ｈｚ〜１０，０００Ｈｚに限定している。従って、高速性を得ることができ、閾値での検出は、０．１秒単位で遂行されてリアルタイム性が向上する。
【００７０】  また、トータルパワー表示部５８での監視においても、振動波形を直接的にパワー量（Ｇ２）に変更するため、その警告閾値７９での監視もリアルタイム性を確保することが可能になる。これにより、予兆期監視装置５０によるインプロセス振動監視は、速さ及び確実さを達成することができる。
【００７１】  他方、ポストプロセスとして切削加工を俯瞰する時や、切削振動の解析をする時には、加工傾向を表す予兆閾値超え周波数積算表示部５４とパワー閾値越え積算表示部６０は、大きな特徴を一覧性で示している。このため、より早く、簡単に正確な情報が把握することが可能になる。
【００７２】  さらに、取得したデータは、スタート信号を起点としてコントローラ３０のメモリー機能（図示せず）に経時単位（１秒間）で自動的に記録している。従って、そのデータを時間軸目盛りとし、詳細な個所まで確認することができる。
【符号の説明】
【００７３】１０…加工状態監視システム        １２…工作機械
１４…ハウジング                  １８…スピンドル
２０…ボーリングバー              ２２…バイト
２６…加速度センサ                ２８…マイクロフォン
３０…コントローラ                ３２…機械制御盤
３４…制御操作盤                  ３８…演算ユニット
４４…加工状態判断ユニット        ５０…予兆期監視装置
５２…周波数スペクトル表示部      ５４…予兆閾値超え周波数積算表示部
５６…ピーク周波数流れ表示部      ５８…トータルパワー表示部
６０…パワー閾値越え積算表示部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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