[go: up one dir, main page]

JPH068106A - Adaptive control system and state judgment device - Google Patents

Adaptive control system and state judgment device

Info

Publication number
JPH068106A
JPH068106A JP18549291A JP18549291A JPH068106A JP H068106 A JPH068106 A JP H068106A JP 18549291 A JP18549291 A JP 18549291A JP 18549291 A JP18549291 A JP 18549291A JP H068106 A JPH068106 A JP H068106A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
machining
processing
state
value
tool
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
Application number
JP18549291A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2693664B2 (en
Inventor
Mamoru Mitsuishi
衛 光石
Shinichi Warisawa
伸一 割澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamai Co Ltd
Original Assignee
Hamai Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamai Co Ltd filed Critical Hamai Co Ltd
Priority to JP3185492A priority Critical patent/JP2693664B2/en
Publication of JPH068106A publication Critical patent/JPH068106A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2693664B2 publication Critical patent/JP2693664B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工機械の切削現象等を対象として、その状
態の異常有無を高速、高精度で判定すると共に最適な制
御をおこなう。 【構成】 力センサ8,13により、工具9,工作物1
4の加工反力を検出し(S1)、その値1周期分のベク
トル軌跡についての重心を求め(S2)、さらに重心か
らベクトル軌跡上の各点までの距離の分散を求める(S
3)。次いで、分散の値と、設定されている基準の値と
を比較し、分散の値が基準値を越えた場合に(S4ye
s)、加工の異常が発生したものとみなして、工具9の
回転数や工作物14の送り速度等の加工条件を変え、加
工の異常を回避する(S5)。
(57) [Abstract] [Purpose] For the cutting phenomenon of a processing machine, determine whether or not there is an abnormality in the state at high speed and with high accuracy, and perform optimal control. [Structure] The tool 9 and the work piece 1 are constituted by the force sensors 8 and 13.
The processing reaction force of No. 4 is detected (S1), the center of gravity of the vector locus for one cycle of the value is obtained (S2), and the variance of the distance from the center of gravity to each point on the vector locus is obtained (S2).
3). Next, the variance value is compared with the set reference value, and when the variance value exceeds the reference value (S4ye
s), assuming that a machining abnormality has occurred, the machining conditions such as the rotation speed of the tool 9 and the feed speed of the workpiece 14 are changed to avoid the machining abnormality (S5).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、適応制御システムおよ
び状態判定装置に関し、例えば加工機械において工具や
工作物に設置された力センサの検出情報から加工状態が
正常かどうかを判定して最適な加工の制御をおこなおう
とする際に用いられる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an adaptive control system and a state determination device, which is suitable for determining whether or not a processing state is normal from the detection information of a force sensor installed on a tool or a workpiece in a processing machine. It is used when trying to control the processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、加工機械では、いわゆる加工の知
能化が進み、加工中の状態を六分力テーブル等のセンサ
により検出し、加工状態に応じた補正をリアルタイムで
おこなうことにより、加工の高精度化が試みられてい
る。例えば、エンドミルによる切削加工中にびびりが発
生すると、加工精度が損なわれる。そこで、びびりを検
出するため、従来は工具側や工作物側に設置した力セン
サにより切削力の大きさを検出し、その検出値をFFT
(高速フーリエ変換)して、びびりの振動数成分を取り
出して判定することがある。図13は、実際の溝の切削
加工において測定した切削力の変化(X軸方向)を示
す。この場合の加工条件は次の通りである。
2. Description of the Related Art In recent years, in processing machines, so-called processing has become more intelligent, and the state of processing is detected by a sensor such as a six-component force table, and correction is made in real time according to the processing state, thereby improving processing. Higher precision is being attempted. For example, if chattering occurs during cutting with an end mill, the processing accuracy will be impaired. Therefore, in order to detect chatter, conventionally, the magnitude of the cutting force is detected by a force sensor installed on the tool side or the workpiece side, and the detected value is FFT.
(Fast Fourier transform) may be performed to extract and determine the vibration frequency component of chatter. FIG. 13 shows a change in the cutting force (X-axis direction) measured in the actual groove cutting process. The processing conditions in this case are as follows.

【0003】 工具 :スクエアエンドミル(2枚刃) 工具径 :φ5mm ねじれ角 :30° 工作物 :S45C 主軸回転速度:2200rpm 送り速度 :60mm/min 送り方向 :Y軸正方向 切り込み深さ:2.5mm 加工形式 :溝切削Tool: Square end mill (2 blades) Tool diameter: φ5 mm Twist angle: 30 ° Workpiece: S45C Spindle speed: 2200 rpm Feed rate: 60 mm / min Feed direction: Y-axis positive direction Depth of cut: 2.5 mm Machining type: Groove cutting

【0004】図14は、図13の切削力の変化を高速フ
ーリエ変換して得られた周波数の分布(パワー・スペク
トル)を示す。図15は、図13の切削におけるY軸方
向の切削力の変化を示す。図16は、図15の切削力の
変化を高速フーリエ変換して得られた周波数の分布(パ
ワー・スペクトル)を示す。これら図13〜16では、
正常な切削がおこなわれている状態であり、図13,1
5では切削力のピーク値が工具の回転周期(約0.02
7秒)に2回の割合で出現している。また、図14,1
6では、それぞれ図13,15に出現したピーク値の周
波数の倍数の成分が突出してあらわれていることがわか
る。
FIG. 14 shows a frequency distribution (power spectrum) obtained by performing a fast Fourier transform on the change in cutting force shown in FIG. FIG. 15 shows changes in the cutting force in the Y-axis direction during the cutting shown in FIG. FIG. 16 shows a frequency distribution (power spectrum) obtained by performing a fast Fourier transform on the change in cutting force shown in FIG. In these FIGS.
It is in the state where normal cutting is being performed.
In No. 5, the peak value of the cutting force is the rotation cycle of the tool (about 0.02
It appears twice every 7 seconds). Also, FIGS.
In FIG. 6, it can be seen that the components of multiples of the frequency of the peak value appearing in FIGS. 13 and 15 stand out.

【0005】図17,19は、前述と同一条件の切削で
びびり現象が発生した場合の切削力の変化をX軸、Y軸
方向についてそれぞれ示す。図18,20は、それぞれ
図17,19の切削力の変化を高速フーリエ変換して得
られた周波数の分布(パワー・スペクトル)を示す。こ
れら図17,19では、正常な切削による切削力の変化
に、びびり現象による周期の短い切削力の変化成分が重
畳されている。また、図18,20では図14,16と
比較しても明らかなように、本来の切削力のピーク値に
相当する周波数成分に加えて、びびり現象の成分が多く
あらわれている(特に約800Hz周辺)。このように
して、検出した切削力の変化を高速フーリエ変換するこ
とにより、びびり現象の発生を検知することが可能にな
る。
FIGS. 17 and 19 show changes in the cutting force when the chattering phenomenon occurs in the cutting under the same conditions as described above in the X-axis and Y-axis directions, respectively. 18 and 20 show frequency distributions (power spectra) obtained by fast Fourier transforming the changes in the cutting force in FIGS. 17 and 19, respectively. 17 and 19, the change component of the cutting force due to the chattering phenomenon is superimposed on the change of the cutting force due to normal cutting. Further, in FIGS. 18 and 20, as is clear from comparison with FIGS. 14 and 16, in addition to the frequency component corresponding to the original peak value of the cutting force, a large amount of the chattering phenomenon appears (especially about 800 Hz). Around). In this way, the occurrence of the chattering phenomenon can be detected by performing the fast Fourier transform on the detected change in the cutting force.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、切削力の波
形やそれを高速フーリエ変換した結果から、びびり現象
の発生を判定する方法としては、人間の目視によるのが
最も簡単である。しかし、加工の自動化、無人化という
要請があるために、コンピュータにより判定しなければ
ならない。そのための具体的な判定法としてパターン認
識の手法を用いることも可能であるが、画像処理時間が
長くなり、加工中にリアルタイムで判定することは到底
不可能である。
By the way, as a method of judging the occurrence of the chattering phenomenon from the waveform of the cutting force and the result of the fast Fourier transform of the cutting force, the simplest method is to visually check the human. However, since there is a demand for automation and unmanned processing, it must be determined by a computer. It is possible to use a pattern recognition method as a specific determination method therefor, but the image processing time becomes long and it is impossible to make determination in real time during processing.

【0007】また、高速フーリエ変換した結果をローパ
スフィルタを通し、必要な波形のみを取り出して判定す
ることも可能であるが、同様に処理時間が長くなりリア
ルタイムで判定することは不可能である。しかも、高速
フーリエ変換した結果には、周知のように誤差が付きま
とい、その誤差を含んだままで処理・判定をするため、
精度の点で不十分な場合がある。
It is also possible to pass the result of the fast Fourier transform through a low-pass filter and take out only the required waveform to make a decision, but similarly the processing time becomes long and it is impossible to make a decision in real time. Moreover, as is well known, the result of the fast Fourier transform has an error, and the processing / judgment is performed while the error is included.
It may be insufficient in terms of accuracy.

【0008】このように、従来は加工中の切削力の変化
を六分力センサ等を用いて検出できるものの、検出した
値から加工異常の有無を判定する段で、充分な処理速
度、精度が得られる判定方法が確立されておらず、実用
性の点で問題があった。本発明は上記問題点を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、加工
機械の切削現象を初めとして、各種現象における状態の
異常有無を高速かつ高精度で判定して最適な加工の制御
をおこなうことのできる適応制御システムおよび状態判
定装置を提供することにある。
As described above, conventionally, a change in cutting force during machining can be detected by using a six-component force sensor or the like, but sufficient processing speed and accuracy can be obtained at the stage of judging the presence or absence of machining abnormality from the detected value. The determination method to be obtained has not been established, and there was a problem in terms of practicality. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to determine the presence / absence of a state abnormality in various phenomena including a cutting phenomenon of a processing machine at high speed and with high accuracy, and to optimize the situation. An object of the present invention is to provide an adaptive control system and a state determination device capable of controlling processing.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明は、変動する対象側または/および対象
を操作する手段側に設置されたセンサの検出情報と予め
入力されている操作条件から得られる予測値とに基づき
対象の状況を判断し、その判断結果から対象の状態また
は/および操作手段の状態がより適切なものになるよう
に操作手段を制御することを特徴とする。第2の発明
は、第1の発明において、予め入力されている操作条件
から対象に関する物理モデルを用いて予測値を求めるこ
とを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the first aspect of the present invention, the detection information of a sensor installed on the fluctuating target side or / and the means side for operating the target is pre-input. It is characterized in that the condition of the target is judged based on the predicted value obtained from the operating condition, and the operating means is controlled so that the state of the target and / or the state of the operating means becomes more appropriate from the result of the judgment. . A second invention is characterized in that, in the first invention, a predicted value is obtained from an operation condition input in advance by using a physical model concerning an object.

【0010】第3の発明は、第1の発明または第2の発
明において、操作状況の判断結果を、操作に関する規
則、操作手段と操作対象に関する知識、操作条件と操作
結果に関する知識をそれぞれ蓄積したデータベース、お
よび操作の条件の決定部にフィードバックして自ら学習
することを特徴とする。第4の発明は、加工機械の工具
側または/および工作物側に設置されたセンサの検出情
報と予め入力されている加工条件から得られる予測値と
に基づき加工の状況を判断し、その判断結果から加工現
象の状態または/および加工機械の状態がより適切なも
のになるように加工機械を制御することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the operation status determination result is accumulated as a rule regarding the operation, knowledge regarding the operation means and the operation target, and knowledge regarding the operation condition and the operation result. The feature is that the user learns by feeding back to the database and the operation condition determination unit. A fourth aspect of the present invention determines a machining situation based on detection information of a sensor installed on a tool side or / and a workpiece side of a machining machine and a predicted value obtained from a machining condition input in advance, and makes the determination. From the result, the processing machine is controlled so that the state of the processing phenomenon and / or the state of the processing machine becomes more appropriate.

【0011】第5の発明は、第4の発明において、予め
入力されている加工条件から加工の物理モデルを用いて
予測値を求めることを特徴とする。第6の発明は、第4
または第5の発明において、加工の状況の判断結果を、
加工に関する規則、工具と工作物に関する知識、加工条
件と加工結果に関する知識をそれぞれ蓄積したデータベ
ース、および加工の条件の決定部にフィードバックして
自ら学習することを特徴とする。
A fifth aspect of the invention is characterized in that, in the fourth aspect of the invention, a predicted value is obtained from a previously input machining condition using a physical model of machining. 6th invention, 4th
Alternatively, in the fifth invention, the determination result of the processing situation is
It is characterized in that it learns on its own by feeding back to the database for accumulating knowledge about machining rules, knowledge about tools and workpieces, knowledge about machining conditions and machining results, and the machining condition determination unit.

【0012】第7の発明は、周期的に変化する対象の状
態量を検出するセンサと、時間を媒介変数とし、検出さ
れた状態量を1次元または多次元空間上のベクトルの軌
跡として描き、その軌跡に囲まれた図形の重心を求める
手段と、重心からベクトルの軌跡上の各点までの距離の
分散を求める手段と、分散の値を基準値と比較し、対象
の異常有無を判定する手段とを備えたことを特徴とす
る。
According to a seventh aspect of the present invention, a sensor for detecting a state quantity of an object that changes periodically and time as a parameter are used to draw the detected state quantity as a vector locus in a one-dimensional or multidimensional space. A means for obtaining the center of gravity of a figure surrounded by the trajectory, a means for obtaining the variance of the distance from the center of gravity to each point on the trajectory of the vector, and comparing the variance value with a reference value to determine whether there is an abnormality in the target. And means.

【0013】第8の発明は、第7の発明において、対象
を支配する物理法則に関する知識および過去に検出され
た対象の挙動に関する記録を蓄積したデータベースと、
データベースを参照しながら対象に関する物理モデルを
構築して現時点および以後の対象の状態変化を再現また
は予測することにより、判定のための基準値を算出する
手段とを備えたことを特徴とする。
According to an eighth invention, in the seventh invention, a database accumulating knowledge about a physical law governing an object and a record of the behavior of the object detected in the past,
And a means for calculating a reference value for determination by constructing a physical model of the target while reproducing or predicting the state change of the target at the present time point and after that while referring to the database.

【0014】第9の発明は、周期的に変化する加工機械
の工具と工作物の間に発生する加工反力を検出するセン
サと、時間を媒介変数とし、検出された加工反力値を1
次元または多次元空間上のベクトルの軌跡として描き、
その軌跡に囲まれた図形の重心を求める手段と、重心か
らベクトルの軌跡上の各点までの距離の分散を求める手
段と、分散の値を基準値と比較し、加工異常の有無を判
定する手段とを備えたことを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, a sensor for detecting a machining reaction force generated between a tool of a machining machine and a workpiece, which changes cyclically, and time are used as parameters. The detected machining reaction force value is 1
Draw as a vector trajectory on a dimensional or multidimensional space,
Means for obtaining the center of gravity of the figure surrounded by the trajectory, means for obtaining the variance of the distance from the center of gravity to each point on the trajectory of the vector, and comparing the variance value with a reference value to determine the presence or absence of machining abnormality. And means.

【0015】第10の発明は、第9の発明において、加
工機械における工具と工作物との間の加工現象を支配す
る法則に関する知識および過去に検出された加工条件ご
との加工反力の変化に関する記録を蓄積したデータベー
スと、データベースを参照しながら工具と工作物間の加
工に関する物理モデルを構築し、現時点および以後の加
工現象を再現または予測することにより、判定のための
基準値を算出する手段とを備えたことを特徴とする。
A tenth aspect of the present invention relates to the ninth aspect of the present invention, which is related to knowledge about a rule governing a machining phenomenon between a tool and a workpiece in a machining machine and a change in a machining reaction force detected for each machining condition in the past. A means for calculating a reference value for judgment by constructing a database that stores records and a physical model related to machining between a tool and a workpiece while referring to the database and reproducing or predicting machining phenomena at the present time and thereafter. It is characterized by having and.

【0016】[0016]

【作用】第1の発明においては、変動する対象側または
/および対象を操作する手段側に設置されたセンサの検
出情報と予め入力されている操作条件から得られる予測
値とに基づき対象の状況が判断され、その判断結果から
対象の状態または/および操作手段の状態がより適切な
ものになるよう操作手段により制御される。第2の発明
においては、予め入力されている操作条件から対象に関
する物理モデルを用いて予測値が求められる。
According to the first aspect of the present invention, the situation of the target is based on the detection information of the sensor installed on the fluctuating target side or / and the means side for operating the target and the predicted value obtained from the operation condition input in advance. Is determined, and the operation means controls the state of the object and / or the state of the operation means to be more appropriate from the result of the determination. In the second invention, the predicted value is obtained from the operation condition input in advance by using the physical model regarding the object.

【0017】第3の発明においては、操作状況の判断結
果が、操作に関する規則、操作手段と操作対象に関する
知識、操作条件と操作結果に関する知識をそれぞれ蓄積
したデータベース、および操作の条件の決定部にフィー
ドバックされることにより、自ら学習する。第4の発明
においては、加工機械の工具側または/および工作物側
に設置されたセンサの検出情報と予め入力されている加
工条件から得られる予測値とに基づき加工の状況が判断
され、その判断結果から加工現象の状態または/および
加工機械の状態がより適切なものになるように加工機械
が制御される。
In the third aspect of the present invention, the operation status judgment results are stored in a database that stores rules regarding operations, knowledge about operation means and operation targets, operation conditions and knowledge about operation results, and an operation condition determining unit. Learn by yourself by being fed back. In the fourth aspect of the invention, the machining situation is judged based on the detection information of the sensor installed on the tool side or / and the workpiece side of the machining machine and the predicted value obtained from the machining condition input in advance. From the judgment result, the processing machine is controlled so that the state of the processing phenomenon and / or the state of the processing machine becomes more appropriate.

【0018】第5の発明においては、予め入力されてい
る加工条件から加工の物理モデルを用いて予測値が求め
られる。第6の発明においては、加工の状況の判断結果
が、加工に関する規則、工具と工作物に関する知識、加
工条件と加工結果に関する知識をそれぞれ蓄積したデー
タベース、および加工の条件の決定部にフィードバック
されることにより、自ら学習する。
In the fifth aspect of the invention, the predicted value is obtained from the previously input processing conditions using the physical model of processing. In the sixth aspect of the present invention, the result of the determination of the machining situation is fed back to the rule regarding machining, the knowledge regarding the tool and the workpiece, the database accumulating the knowledge regarding the machining condition and the machining result, and the determining unit for the machining condition. Learn by yourself.

【0019】第7の発明においては、周期的に変化する
対象の状態量がセンサにより検出されると、その1種類
または相異なる2種類以上の状態量が時間を媒介変数と
した1次元または多次元空間上のベクトルの軌跡として
描かれ、その軌跡に囲まれた図形の重心が求められる。
次いで、重心からベクトルの軌跡上の各点までの距離の
分散が求められ、その分散の値と基準値とが比較され
て、対象の状態の異常有無が判定される。
In the seventh invention, when the state quantity of the object which changes periodically is detected by the sensor, one kind or two or more different kinds of state quantities are one-dimensional or multi-dimensional with time as a parameter. It is drawn as a trajectory of a vector in a dimensional space, and the center of gravity of a figure surrounded by the trajectory is obtained.
Then, the variance of the distance from the center of gravity to each point on the trajectory of the vector is obtained, and the value of the variance is compared with the reference value to determine whether the target state is abnormal.

【0020】第8の発明においては、データベースに蓄
積されている対象を支配する物理法則に関する知識およ
び過去に検出された対象の挙動に関する記録を参照しな
がら、対象に関する物理モデルが構築され、現時点およ
び以降の対象の状態変化を再現および予測することによ
り、判定のための基準値が算出される。
In the eighth aspect of the invention, the physical model of the object is constructed with reference to the knowledge of the physical laws governing the object accumulated in the database and the record of the behavior of the object detected in the past. The reference value for determination is calculated by reproducing and predicting the subsequent change in the state of the target.

【0021】第9の発明においては、周期的に変化する
加工機械の工具と工作物の間に発生する加工反力がセン
サにより検出されると、その1種類または相異なる2種
類以上の加工反力の値が、時間を媒介変数とした1次元
または多次元空間上のベクトルの軌跡として描かれ、そ
の軌跡に囲まれた図形の重心が求められる。次いで、重
心からベクトルの軌跡上の各点までの距離の分散が求め
られ、その分散の値と基準値とが比較され、加工の異常
有無が判定される。
According to the ninth aspect of the invention, when the processing reaction force generated between the tool of the processing machine and the workpiece which changes cyclically is detected by the sensor, one or two or more different processing reaction forces are detected. The force value is drawn as a vector locus in one-dimensional or multidimensional space with time as a parameter, and the center of gravity of the figure surrounded by the locus is obtained. Next, the variance of the distance from the center of gravity to each point on the vector locus is obtained, and the variance value and the reference value are compared to determine whether or not there is an abnormality in the machining.

【0022】第10の発明においては、データベースに
蓄積されている加工機械における工具と工作物との間の
加工現象を支配する法則に関する知識および過去に検出
された加工条件ごとの加工反力の変化に関する記録を参
照しながら加工に関する物理モデルが構築され、現時点
および以降の加工現象を再現および予測することによ
り、判定のための基準値が算出される。
In the tenth aspect of the invention, knowledge of the law governing the machining phenomenon between the tool and the workpiece in the machining machine accumulated in the database and the variation of the machining reaction force detected for each machining condition in the past. A physical model relating to machining is constructed with reference to the record relating to machining, and a reference value for determination is calculated by reproducing and predicting machining phenomena at the present time point and thereafter.

【0023】[0023]

【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明をマシニング・センタの加工に適用し
た場合の全体構成を示す図である。図において、加工条
件決定部1は、入力された設計情報に基づき、データベ
ース22を参照しながら、加工条件(工作物の材質、工
具の種類、切削速度、送り速度、切込み深さ)を決定
し、次いでマシニング・センタ5を動作させる各アクチ
ュエータの具体的な操作量を決定して、加工機械制御器
2、加工の物理モデル3、センサ情報予測器4へ送る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration when the present invention is applied to machining center machining. In the figure, the processing condition determination unit 1 determines the processing conditions (material of the work, type of tool, cutting speed, feed speed, depth of cut) with reference to the database 22 based on the input design information. Then, the specific operation amount of each actuator for operating the machining center 5 is determined and sent to the machining machine controller 2, the machining physical model 3, and the sensor information predictor 4.

【0024】加工機械制御器2は、操作量に基づいて工
具9の回転機構7および移動機構6、工作物14の移動
機構11を駆動して、工具9による工作物14の加工を
制御するとともに、適応制御器21からの操作信号によ
り、回転機構7および移動機構6,11の駆動量を修正
する。工具9に設置された力センサ8は、加工に伴い工
具9に発生する加工反力を検出し、加工反力に比例した
検出信号を歪増幅器16へ送る。なお、力センサ8は六
分力センサ等により構成され、工具9に発生する加工反
力を6軸成分として検出する。
The machining machine controller 2 drives the rotating mechanism 7 and the moving mechanism 6 of the tool 9 and the moving mechanism 11 of the workpiece 14 based on the manipulated variable to control the machining of the workpiece 14 by the tool 9. The drive amount of the rotation mechanism 7 and the movement mechanisms 6 and 11 is corrected by the operation signal from the adaptive controller 21. The force sensor 8 installed in the tool 9 detects a processing reaction force generated in the tool 9 during processing and sends a detection signal proportional to the processing reaction force to the strain amplifier 16. The force sensor 8 is composed of a six-component force sensor or the like and detects the processing reaction force generated in the tool 9 as a six-axis component.

【0025】同様にして、工作物14側に設置された力
センサ13は、加工に伴い工作物14に発生する加工反
力を検出し、加工反力に比例した検出信号を歪増幅器1
7へ送る。なお、回転機構7と力センサ8の間にはフェ
イルセイフ機構15が、また移動機構11と力センサ1
3の間にはフェイルセイフ機構12が、それぞれ設置さ
れており、加工中に過大な負荷が工具9と工作物14に
発生した場合に工具9、工作物14および力センサ8,
13の破損を防止する。歪増幅器16,17は、それぞ
れ検出信号を増幅して、センサ情報獲得器18へ送る。
Similarly, the force sensor 13 installed on the side of the workpiece 14 detects a processing reaction force generated on the workpiece 14 during processing, and outputs a detection signal proportional to the processing reaction force to the strain amplifier 1.
Send to 7. A fail-safe mechanism 15 is provided between the rotation mechanism 7 and the force sensor 8, and a moving mechanism 11 and the force sensor 1 are provided.
A fail-safe mechanism 12 is installed between each of the 3 and 3, and when an excessive load is applied to the tool 9 and the workpiece 14 during machining, the tool 9, the workpiece 14 and the force sensor 8,
Prevent damage to 13. The distortion amplifiers 16 and 17 respectively amplify the detection signals and send them to the sensor information acquisition device 18.

【0026】センサ情報獲得器18は、各検出信号をA
/D変換して所定のタイミングで状態判定器19へ送
る。一方、加工条件決定部1から出力された操作量よ
り、マシニング・センタ5に対応する加工の物理モデル
3が作成されて、工具9と工作物14との間の加工現象
が再現または予測される。加工の物理モデル3により得
られたモデルデータはセンサ情報予測器4へ送られる。
センサ情報予測器4は、操作量およびモデルデータか
ら、力センサ8,13の検出値を予測し、その予測値を
状態判定器19へ送る。
The sensor information acquisition device 18 sends each detection signal to A
/ D-converted and sent to the state determiner 19 at a predetermined timing. On the other hand, a physical model 3 of machining corresponding to the machining center 5 is created from the operation amount output from the machining condition determining unit 1, and the machining phenomenon between the tool 9 and the workpiece 14 is reproduced or predicted. . The model data obtained by the processing physical model 3 is sent to the sensor information predictor 4.
The sensor information predictor 4 predicts the detection values of the force sensors 8 and 13 from the operation amount and the model data, and sends the prediction value to the state determiner 19.

【0027】ここで、状態判定器19は、入力された力
センサ8,13の実際の検出値と予測値を比較し、検出
値が予測値の許容範囲を越えていれば、加工異常と判定
して、状態判定信号を適応制御器21およびデータベー
ス22へ送る。また、許容範囲を越えていなくても、そ
の値の大きさにより現在の加工状態がどれくらい適切な
ものであるかを判断する。なお、状態判定器19では、
入力された力センサ8,13両方の検出値を判定の基準
としたが、一方のセンサの検出値のみを用いて判定する
ことも可能である。
Here, the state determiner 19 compares the input detected values of the force sensors 8 and 13 with the predicted value, and if the detected value exceeds the allowable range of the predicted value, it is determined that the machining is abnormal. Then, the state determination signal is sent to the adaptive controller 21 and the database 22. Even if the allowable range is not exceeded, how appropriate the current machining state is is determined by the magnitude of the value. In the state determiner 19,
Although the detection values of both the input force sensors 8 and 13 are used as the determination reference, it is also possible to use only the detection values of one sensor to make the determination.

【0028】適応制御器21は、状態判定信号が入力さ
れると、加工状態を改善するための操作信号を作成し
て、加工機械制御器2へ送る。データベース22は、予
め加工に関する規則、工具と工作物に関する知識、加工
条件と加工結果に関する知識が格納されており、さら
に、状態判定器19からの状態判定信号より加工に関す
る知識を獲得し蓄積する。このデータベース22内の知
識は、加工条件決定部1に呼び出される以外に、図示し
ないが、適応制御器21にも使用され、また加工の物理
モデル3の作成にも使用される。
When the state determination signal is input, the adaptive controller 21 creates an operation signal for improving the processing state and sends it to the processing machine controller 2. The database 22 stores in advance rules regarding machining, knowledge regarding tools and workpieces, knowledge regarding machining conditions and machining results, and further acquires and accumulates knowledge regarding machining from the state determination signal from the state determiner 19. Although not shown, the knowledge in the database 22 is also used by the adaptive controller 21 and the physical model 3 for machining, which is not shown, in addition to being called by the machining condition determining unit 1.

【0029】なお、データベース22内の加工に関する
規則とは、例えば加工中にびびり現象が発生したら、送
り速度を小さくし回転数を上げる等の、異常発生時の具
体的な対応を規則としたものである。また、工具と工作
物に関する知識とは、工具による可能な加工の種類およ
び工具と工作物の組合せによる加工範囲、等の適正な加
工をおこなうための使用条件である。
The rules regarding machining in the database 22 are, for example, when the chattering phenomenon occurs during machining, the rule is to take concrete measures when an abnormality occurs, such as reducing the feed rate and increasing the rotation speed. Is. Further, the knowledge about the tool and the workpiece is a usage condition for performing appropriate machining such as the type of machining that can be performed by the tool and the machining range by the combination of the tool and the workpiece.

【0030】同様に、加工条件と加工結果に関する知識
とは、「ある工具では回転数と送り速度をいくらにする
とびびり現象を発生する」と言うようなすでに経験的に
知られている知識であり、また、それ以外にもマシニン
グ・センタ5において実際に経験により獲得できた知識
も蓄積される。つまり、ある加工条件下で加工された結
果が不良であった場合は、その加工結果がフィードバッ
クされて加工条件が修正される。このように加工の経験
を経るにつれて学習が重ねられ、蓄積した知識の精度が
向上していく。また、加工に関する規則も蓄積される。
Similarly, the knowledge about the machining conditions and the machining results is the knowledge already known empirically such as "a chatter phenomenon occurs with a certain tool at any rotation speed and feed rate". In addition to that, the knowledge actually gained by experience at the machining center 5 is also accumulated. That is, when the result of processing under a certain processing condition is defective, the processing result is fed back and the processing condition is corrected. In this way, the learning is repeated as the processing experience is gained, and the accuracy of the accumulated knowledge is improved. In addition, rules regarding processing are also accumulated.

【0031】次に、加工の異常を判定する方法について
具体的に説明する。まず、加工条件決定部1において決
定された加工条件に基づく物理モデル3により、工作物
14を加工した場合に工具9と工作物14との間に発生
する加工反力の値を求める。図2は、以下の加工条件に
した場合に加工の物理モデル3に基づいて求められた加
工反力の変化を、工具9の軸方向と垂直なX,Y平面上
の2方向の成分として取り出し、時間を媒介変数として
ベクトルの軌跡にあらわしたものである。
Next, a method for determining a machining abnormality will be specifically described. First, the value of the machining reaction force generated between the tool 9 and the workpiece 14 when the workpiece 14 is machined is obtained by the physical model 3 based on the machining condition determined by the machining condition determination unit 1. FIG. 2 shows changes in the machining reaction force obtained based on the physical model 3 of machining under the following machining conditions as two-direction components on the X and Y planes perpendicular to the axial direction of the tool 9. , Is a vector locus with time as a parameter.

【0032】 工具 :スクエアエンドミル(2枚刃) 工具径 :φ5mm ねじれ角 :30° 工作物 :S45C 主軸回転速度:2200rpm 送り速度 :60mm/min 送り方向 :Y軸正方向 切り込み深さ:2.5mm 加工形式 :溝切削Tool: Square end mill (2 blades) Tool diameter: φ5 mm Twist angle: 30 ° Workpiece: S45C Spindle speed: 2200 rpm Feed rate: 60 mm / min Feed direction: Y-axis positive direction Depth of cut: 2.5 mm Machining type: Groove cutting

【0033】図からもあきらかなように、加工反力の変
化は周期性を有しそのベクトルの軌跡は閉じ曲線とな
り、工具9が2枚刃であるので2分の1回転で閉じ曲線
上を1周する。次に、ベクトルの軌跡により描かれた閉
じ曲線に囲まれる図形の重心とベクトルの軌跡の分散を
求める。図3は、図2のベクトルの軌跡を拡大したもの
であり、重心(Gx,Gy)を求めた後、さらに重心か
らベクトルの軌跡上の各点(Fx1,Fy1)・・・・
(Fxi,Fyi)・・・までの距離の分散を求める。
この分散の値は、ベクトルの軌跡が円形に近くてなめら
かな形状であれば小さい値となり、反対に円形と異なっ
た起伏の多い形状であれば大きい値となり、回転図形の
外形の変化を推定する目安とすることができる。
As is apparent from the figure, the change in the machining reaction force has a periodicity and the locus of its vector is a closed curve. Since the tool 9 is a double-edged blade, the closed curve can be traced on a closed curve in one half rotation. Make one lap. Next, the center of gravity of the figure enclosed by the closed curve drawn by the vector locus and the variance of the vector locus are obtained. FIG. 3 is an enlarged view of the vector trajectory of FIG. 2. After obtaining the center of gravity (Gx, Gy), each point (Fx1, Fy1) ...
The variance of the distance to (Fxi, Fyi) ...
The value of this variance is a small value when the vector locus is close to a circle and is a smooth shape, and is large on the contrary when the shape has many undulations different from the circle, and the change in the outer shape of the rotating figure is estimated. Can be used as a guide.

【0034】次に、実際の加工から検出した加工反力の
値を比べてみる。図4は、図2に示された加工と同一の
加工条件で、実際に工作物14を加工した場合に工具9
と工作物14との間に発生する加工反力の検出値をベク
トルの軌跡としてあらわしたものである。図では工具9
の1回転分があらわされており、ベクトルの軌跡が2重
のほぼだ円形をした軌跡となっている。図2に示される
モデルの軌跡に比べれば、外形に若干の起伏が見られる
が、これは正常な加工状態を示すものである。この軌跡
からも同様にして重心および分散が求められる。
Next, the values of the processing reaction forces detected from the actual processing will be compared. FIG. 4 shows the tool 9 when the workpiece 14 is actually machined under the same machining conditions as the machining shown in FIG.
The detected value of the processing reaction force generated between the workpiece and the workpiece 14 is represented as a vector locus. Tool 9 in the figure
1 is represented by one rotation, and the vector trajectory is a double elliptical trajectory. Compared with the locus of the model shown in FIG. 2, a slight undulation is seen on the outer shape, which indicates a normal working state. The center of gravity and the variance are similarly obtained from this trajectory.

【0035】図5は、図4に示された加工においてびび
り現象が発生した場合のベクトルの軌跡をあらわす。図
から明らかなように、びびり現象が発生すると、軌跡に
振幅があらわれて分散の値が大きくなる。この軌跡につ
いても、1回転分の重心、振幅が求められる。このよう
にして実測した値から得られる分散の時間的変化を示し
たのが図6、図7である。図6は、図4に示された正常
な加工における分散の変化を、物理モデルより得られた
分散の値(161N2)と対比して示したものである。
FIG. 5 shows the locus of the vector when the chattering phenomenon occurs in the processing shown in FIG. As is clear from the figure, when the chattering phenomenon occurs, the amplitude appears in the locus and the value of dispersion increases. Also for this locus, the center of gravity and amplitude for one rotation are obtained. FIGS. 6 and 7 show the temporal change of the dispersion obtained from the values actually measured in this way. FIG. 6 shows the change in dispersion in the normal processing shown in FIG. 4 in comparison with the dispersion value (161N 2 ) obtained from the physical model.

【0036】図7は、図5に示された異常な加工におけ
る分散の変化を示す。両図を比較しても明らかなよう
に、正常な場合は、分散の値が物理モデルから得られた
値の数倍以内におさまり、変化の度合も緩やかである。
それに対して、異常な場合は、びびり現象そのものが波
形としてあらわれ、分散の値もモデル値よりも極端に大
きくてしかも変化が激しい。その結果、この分散の値の
大小と変化の程度から、加工が正常か異常かの判定が可
能になる。すなわち、測定値とモデル値との分散の比を
予め設定しておき、加工中に求めた分散の値の変動を監
視して、設定比以上になると加工異常と判定する。な
お、重心および分散の値は、工具9の2分の1回転分、
または2回転分の検出データごとに算出することも可能
である。
FIG. 7 shows the change in dispersion due to the abnormal processing shown in FIG. As is clear from a comparison between the two figures, in the normal case, the variance value is within several times the value obtained from the physical model, and the degree of change is moderate.
On the other hand, in an abnormal case, the chattering phenomenon itself appears as a waveform, and the dispersion value is extremely larger than the model value, and the change is drastic. As a result, it is possible to determine whether the machining is normal or abnormal based on the magnitude of the variance and the degree of change. That is, the ratio of the variance between the measured value and the model value is set in advance, the variation of the variance value obtained during machining is monitored, and if it exceeds the set ratio, it is determined that machining is abnormal. The values of the center of gravity and the variance are for one half rotation of the tool 9,
Alternatively, it can be calculated for each detection data for two rotations.

【0037】図8,9は、他の加工例における正常な場
合と異常な場合の分散の値の変化をそれぞれ示す。この
加工例は、送り速度を120mm/minとし、他の加
工条件は上述した加工例と同じである。なお送り速度を
120mm/minとしたことにより、モデルから得ら
れる分散の値は349N2となる。図10,11は、同
様に他の加工例における正常な場合と異常な場合をそれ
ぞれ示す。この加工例は、送り速度を90mm/min
とし、他の加工条件は上述した加工例と同じである。な
お送り速度を90mm/minとしたことにより、モデ
ルから得られる分散の値は251N2となる。
FIGS. 8 and 9 show changes in the variance value in the normal processing and the abnormal processing in other processing examples, respectively. In this processing example, the feed rate is 120 mm / min, and the other processing conditions are the same as those in the processing example described above. By setting the feed rate to 120 mm / min, the dispersion value obtained from the model is 349 N 2 . 10 and 11 respectively show a normal case and an abnormal case in other processing examples. In this processing example, the feed rate is 90 mm / min
Other processing conditions are the same as the processing example described above. By setting the feed rate to 90 mm / min, the dispersion value obtained from the model is 251 N 2 .

【0038】なお、以上の各加工例では、加工反力の変
化が顕著な2軸成分に着目して、2次元上のベクトルの
軌跡から重心および分散を求めたが、加工反力の変化が
1軸についてのみ顕著であれば1軸のみでも同様な処理
で加工異常の判定が可能である。また、さらには、変化
の周期が同一であれば3軸以上の検出値を用いて多次元
空間上のベクトルの軌跡として、重心および分散を求め
ることにより加工異常の判定をおこなうこともできる。
In each of the machining examples described above, the center of gravity and the variance were obtained from the two-dimensional vector locus, focusing on the biaxial component where the change in the machining reaction force is remarkable. If it is conspicuous only for one axis, it is possible to determine the machining abnormality by the same process even for only one axis. Further, if the change cycle is the same, it is possible to determine the machining abnormality by obtaining the center of gravity and the variance as the trajectory of the vector in the multidimensional space using the detection values of three or more axes.

【0039】図12は、上述した実施例の判定処理を系
統的に示したフローチャートであり、以下図について説
明する。最初に力センサ8,13により、加工に伴い工
具9,工作物14に発生する加工反力を検出する(S
1)。次いで、検出した加工反力の値1周期分をベクト
ルの軌跡として表した場合の軌跡が描く図形の重心を求
め(S2)、さらに重心からベクトルの軌跡上の各点ま
での距離の分散を求める(S3)。
FIG. 12 is a flow chart systematically showing the determination processing of the above-mentioned embodiment, and the following description will be made with reference to the drawing. First, the force sensors 8 and 13 detect the processing reaction force generated on the tool 9 and the workpiece 14 during processing (S
1). Next, the center of gravity of the figure drawn by the trajectory when the one cycle of the detected processing reaction force value is represented as the trajectory of the vector is determined (S2), and the variance of the distance from the center of gravity to each point on the trajectory of the vector is determined. (S3).

【0040】得られた分散の値と予めその加工条件に応
じて設定される基準の値とを比較し、得られた分散が基
準値を越えた場合には(S4yes)、加工異常が発生
したものとして、工具9の回転数や工作物14の送り速
度等の加工条件を変えて、異常加工を回避する(S
5)。このようにして、加工中にびびり現象が発生して
も、ただちに検出されて正常な加工状態に復帰されるこ
とにより、工具9、工作物14の破損が防止されて、工
具9の寿命が増大し、加工品の歩留りも向上する。な
お、実施例では、発生した加工反力のX軸、Y軸の2方
向成分についての変化に着目して異常有無の判定をした
が、1軸についてのみであっても、あるいは3軸以上で
あっても同様に可能であり、実際の判定対象の特性に応
じて最も判定のしやすいように測定値を組合せる。
The obtained dispersion value is compared with the reference value which is set in advance according to the processing conditions. When the obtained dispersion exceeds the reference value (S4 yes), a processing abnormality has occurred. As a matter of course, the machining conditions such as the rotational speed of the tool 9 and the feed speed of the workpiece 14 are changed to avoid abnormal machining (S
5). In this way, even if a chattering phenomenon occurs during machining, the tool 9 and the workpiece 14 are prevented from being damaged by being immediately detected and returned to the normal machining state, and the life of the tool 9 is increased. However, the yield of processed products is also improved. In the embodiment, the presence / absence of abnormality is determined by paying attention to the change in the two-direction components of the generated processing reaction force of the X-axis and the Y-axis. Even if there is, it is similarly possible, and the measured values are combined so as to make the determination most easily according to the characteristics of the actual determination target.

【0041】また、実施例では、加工の異常としてびび
り現象についてを説明したが、他の加工異常、例えば工
具9の摩耗や破損等による加工異常についても同様に検
出することができる。さらには、他の加工機械として、
旋盤、研削盤、ボール盤等にも適用できる。また、加工
機械以外の対象についても適用可能である。すなわち、
測定値が時間的に変化し、しかも周期性を有する対象の
状態量であれば、その測定値をベクトルの軌跡として重
心および分散を求め、基準の値と比較して異常の有無の
判定が可能である。また、基準の値は物理モデルを用い
ることも、あるいは、予め固定した値を設定しておくこ
とも任意である。
Further, in the embodiment, the chatter phenomenon is explained as the machining abnormality, but other machining abnormality, for example, the machining abnormality due to wear or damage of the tool 9 can be similarly detected. Furthermore, as another processing machine,
It can also be applied to lathes, grinders, drilling machines, etc. Further, it is also applicable to objects other than processing machines. That is,
If the measured value is the state quantity of the object that changes with time and has periodicity, the measured value is used as the vector locus to determine the center of gravity and variance, and it can be compared with the reference value to determine whether there is an abnormality. Is. As the reference value, a physical model may be used, or a fixed value may be set in advance.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上述べたように第1の発明によれば、
変動する対象や対象を操作する手段の状況を、予め入力
されている操作条件からの予測値に基づいて判断し制御
することにより、対象の状態や操作手段の状態をより適
切に制御することができる。第2の発明によれば、予め
入力されている操作条件から対象に関する物理モデルを
用いて予測値を求めることにより、予測値の算出が高
速、高精度になり、より適切な制御がおこなえる。
As described above, according to the first invention,
It is possible to more appropriately control the state of the target or the state of the operating means by determining and controlling the fluctuating target or the state of the means for operating the target based on the predicted value from the previously input operating conditions. it can. According to the second aspect of the present invention, the predicted value is calculated from the preliminarily input operation condition using the physical model regarding the object, whereby the predicted value can be calculated at high speed and with high accuracy, and more appropriate control can be performed.

【0043】第3の発明によれば、操作状況の判断結果
がデータベース等にフィードバックされて自ら学習する
ことにより、操作の経験を積むに従いより適切な制御が
おこなえる。第4の発明によれば、加工中の工具や工作
物の状況を、予め入力されている加工条件からの予測値
に基づいて判断し制御することにより、工具や工作物の
状態をより適切に制御することができる。
According to the third aspect of the present invention, the judgment result of the operation status is fed back to the database or the like and learned by itself, whereby more appropriate control can be performed as the operation experience is gained. According to the fourth aspect of the present invention, the state of the tool or the workpiece is more appropriately determined by determining and controlling the situation of the tool or the workpiece during the machining based on the predicted value from the machining conditions input in advance. Can be controlled.

【0044】第5の発明によれば、予め入力されている
加工条件から加工の物理モデルを用いて予測値を求める
ことにより、予測値の算出が高速、高精度になり、加工
の精度を向上させることができる。第6の発明によれ
ば、加工の状況の判断結果がデータベース等にフィード
バックされて自ら学習することにより、加工の経験を積
むに従いより高精度の加工がおこなえる。
According to the fifth aspect of the invention, the predicted value is calculated from the previously inputted processing conditions by using the physical model of processing, whereby the calculation of the predicted value becomes fast and highly accurate, and the processing accuracy is improved. Can be made. According to the sixth aspect, the determination result of the machining status is fed back to the database or the like and learned by itself, so that more accurate machining can be performed as the machining experience is gained.

【0045】第7の発明によれば、センサが検出した対
象の状態量についての重心および分散を求め、得られた
分散の値と基準値とを比較して対象の状態の異常有無を
判定することにより、検出データが重心および分散が得
られる1周期分だけあれば判定ができる。そのため、短
時間の演算で異常の有無の判定が可能となり、リアルタ
イムで対象の状態を判定できるようになる。第8の発明
によれば、データベースを参照しながら構築した物理モ
デルに基づいて基準値が算出されるため、基準値が対象
に応じて常に最適な値となり、判定結果が高精度にな
る。
According to the seventh aspect of the present invention, the center of gravity and the variance of the state quantity of the object detected by the sensor are obtained, and the obtained value of the variance is compared with the reference value to judge whether or not the state of the object is abnormal. Thus, the determination can be made only if the detected data is for one cycle in which the center of gravity and the variance are obtained. Therefore, it is possible to determine the presence or absence of abnormality by a short-time calculation, and it is possible to determine the target state in real time. According to the eighth aspect, since the reference value is calculated based on the physical model constructed while referring to the database, the reference value is always the optimum value according to the object, and the determination result is highly accurate.

【0046】第9の発明によれば、センサが検出した加
工機械の工具と工作物の間に発生する加工反力の値につ
いての重心および分散を求め、得られた分散の値と基準
値とを比較して加工の異常有無を判定することにより、
検出したデータ量が重心および分散が得られる1周期分
だけあれば判定ができる。そのため、短時間の演算で異
常の有無の判定が可能となり、リアルタイムで加工機械
の加工状態を判定できるようになる。第10の発明によ
れば、データベースを参照しながら構築した加工の物理
モデルに基づいて基準値が算出されるため、基準値が加
工条件に応じて常に最適な値となり、判定結果が高精度
になる。
According to the ninth aspect of the invention, the center of gravity and the dispersion of the value of the processing reaction force generated between the tool of the processing machine and the workpiece detected by the sensor are obtained, and the obtained dispersion value and the reference value are used. By comparing whether there is an abnormality in processing,
The determination can be made if the detected data amount is only one cycle in which the center of gravity and the variance are obtained. Therefore, it becomes possible to determine the presence or absence of abnormality by a short-time calculation, and it becomes possible to determine the processing state of the processing machine in real time. According to the tenth invention, since the reference value is calculated based on the physical model of processing constructed while referring to the database, the reference value is always the optimum value according to the processing conditions, and the determination result is highly accurate. Become.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例の全体構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】加工の物理モデルに基づいて求めた加工反力を
ベクトルの軌跡として示したグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a machining reaction force obtained based on a physical model of machining as a vector locus.

【図3】図2のベクトルの軌跡を拡大して示すとともに
軌跡の重心および重心からベクトルの軌跡までの距離を
示したグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the trajectory of the vector of FIG. 2 in an enlarged manner and showing the center of gravity of the trajectory and the distance from the center of gravity to the trajectory of the vector.

【図4】実際に発生した加工反力をベクトルの軌跡とし
て示したグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a machining reaction force actually generated as a vector locus.

【図5】加工異常が発生した場合のベクトルの軌跡を示
すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a locus of a vector when a machining abnormality occurs.

【図6】正常な加工における分散の変化を示すグラフで
ある。
FIG. 6 is a graph showing changes in dispersion during normal processing.

【図7】異常な加工における分散の変化を示すグラフで
ある。
FIG. 7 is a graph showing changes in dispersion due to abnormal processing.

【図8】正常な加工における分散の変化の他の例を示す
グラフである。
FIG. 8 is a graph showing another example of changes in dispersion during normal processing.

【図9】異常な加工における分散の変化の他の例を示す
グラフである。
FIG. 9 is a graph showing another example of changes in dispersion due to abnormal processing.

【図10】正常な加工における分散の変化の他の例を示
すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing another example of changes in dispersion during normal processing.

【図11】異常な加工における分散の変化の他の例を示
すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing another example of changes in dispersion due to abnormal processing.

【図12】実施例の判定処理を系統的に示したフローチ
ャートである。
FIG. 12 is a flowchart systematically showing the determination processing of the embodiment.

【図13】実際に測定した切削力のX軸成分の変化を示
すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing changes in the X-axis component of the actually measured cutting force.

【図14】図13の切削力の変化を高速フーリエ変換し
た結果を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing the result of fast Fourier transform of the change in cutting force in FIG.

【図15】実際に測定した切削力のY軸成分の変化を示
すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing changes in the Y-axis component of the actually measured cutting force.

【図16】図15の切削力の変化を高速フーリエ変換し
た結果を示すグラフである。
16 is a graph showing the result of fast Fourier transform of the change in cutting force in FIG.

【図17】切削異常が発生した場合の切削力のX軸成分
の変化を示すグラフである。
FIG. 17 is a graph showing changes in the X-axis component of the cutting force when a cutting abnormality occurs.

【図18】図17の切削力の変化を高速フーリエ変換し
た結果を示すグラフである。
18 is a graph showing the result of fast Fourier transform of the change in cutting force in FIG.

【図19】切削異常が発生した場合の切削力のY軸成分
の変化を示すグラフである。
FIG. 19 is a graph showing changes in the Y-axis component of the cutting force when a cutting abnormality occurs.

【図20】図19の切削力の変化を高速フーリエ変換し
た結果を示すグラフである。
20 is a graph showing the result of fast Fourier transform of the change in cutting force in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 加工条件決定部 2 加工機械制御器 3 加工の物理モデル 4 センサ情報予測器 5 マシニング・センタ 6 移動機構 7 回転機構 8 力センサ 9 工具 11 移動機構 12 フェイルセイフ機構 13 力センサ 14 工作物 15 フェイルセイフ機構 16 歪増幅器 17 歪増幅器 18 センサ情報獲得器 19 状態判定器 21 適応制御器 22 データベース 1 Machining condition determination unit 2 Machining machine controller 3 Physical model of machining 4 Sensor information predictor 5 Machining center 6 Moving mechanism 7 Rotating mechanism 8 Force sensor 9 Tool 11 Moving mechanism 12 Fail-safe mechanism 13 Force sensor 14 Workpiece 15 Fail Safe mechanism 16 Distortion amplifier 17 Distortion amplifier 18 Sensor information acquisition device 19 State determination device 21 Adaptive controller 22 Database

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 変動する対象側または/および対象を操
作する手段側に設置されたセンサの検出情報と予め入力
されている操作条件から得られる予測値とに基づき対象
の状況を判断し、その判断結果から対象の状態または/
および操作手段の状態がより適切なものになるように操
作手段を制御することを特徴とする適応制御システム。
1. A situation of a target is judged based on detection information of a sensor installed on a fluctuating target side or / and a means side for operating the target and a predicted value obtained from an operation condition inputted in advance, and The state of the target or /
And an adaptive control system which controls the operating means so that the state of the operating means becomes more appropriate.
【請求項2】 請求項1記載の適応制御システムにおい
て、予め入力されている操作条件から対象に関する物理
モデルを用いて予測値を求めることを特徴とする適応制
御システム。
2. The adaptive control system according to claim 1, wherein a predicted value is obtained from a previously input operation condition by using a physical model regarding the object.
【請求項3】 請求項1または2記載の適応制御システ
ムにおいて、操作状況の判断結果を、操作に関する規
則、操作手段と操作対象に関する知識、操作条件と操作
結果に関する知識をそれぞれ蓄積したデータベース、お
よび操作の条件の決定部にフィードバックして自ら学習
することを特徴とする適応制御システム。
3. The adaptive control system according to claim 1, wherein the operation status judgment result is a database in which rules regarding operations, knowledge about operation means and operation targets, knowledge about operation conditions and operation results are accumulated, and An adaptive control system characterized in that feedback is provided to the operation condition determination unit to learn by itself.
【請求項4】 加工機械の工具側または/および工作物
側に設置されたセンサの検出情報と予め入力されている
加工条件から得られる予測値とに基づき加工の状況を判
断し、その判断結果から加工現象の状態または/および
加工機械の状態がより適切なものになるように加工機械
を制御することを特徴とする適応制御システム。
4. The machining situation is judged based on the detection information of the sensor installed on the tool side or / and the workpiece side of the processing machine and the predicted value obtained from the machining conditions inputted in advance, and the judgment result thereof. An adaptive control system for controlling a processing machine so that the state of a processing phenomenon and / or the state of a processing machine becomes more appropriate.
【請求項5】 請求項4記載の適応制御システムにおい
て、予め入力されている加工条件から加工の物理モデル
を用いて予測値を求めることを特徴とする適応制御シス
テム。
5. The adaptive control system according to claim 4, wherein a predicted value is obtained from a machining condition input in advance using a physical model of machining.
【請求項6】 請求項4または5記載の適応制御システ
ムにおいて、加工の状況の判断結果を、加工に関する規
則、工具と工作物に関する知識、加工条件と加工結果に
関する知識をそれぞれ蓄積したデータベース、および加
工の条件の決定部にフィードバックして自ら学習するこ
とを特徴とする適応制御システム。
6. The adaptive control system according to claim 4 or 5, wherein the determination result of the machining status is a database that stores rules regarding machining, knowledge about tools and workpieces, knowledge about machining conditions and machining results, and An adaptive control system characterized by feedback to a processing condition determination unit for self-learning.
【請求項7】 周期的に変化する対象の状態量を検出す
るセンサと、 時間を媒介変数とし、検出された状態量を1次元または
多次元空間上のベクトルの軌跡として描き、その軌跡に
囲まれた図形の重心を求める手段と、 重心からベクトルの軌跡上の各点までの距離の分散を求
める手段と、 分散の値を基準値と比較し、対象の異常有無を判定する
手段と、 を備えたことを特徴とする状態判定装置。
7. A sensor for detecting a state quantity of an object that changes periodically, a time as a parameter, and a detected state quantity drawn as a vector locus in a one-dimensional or multidimensional space and surrounded by the locus. The means for obtaining the center of gravity of the figure, the means for obtaining the variance of the distance from the center of gravity to each point on the vector trajectory, and the means for comparing the variance value with the reference value to determine whether there is any abnormality in the target. A state determination device characterized by being provided.
【請求項8】 対象を支配する物理法則に関する知識お
よび過去に検出された対象の挙動に関する記録を蓄積し
たデータベースと、 データベースを参照しながら対象に関する物理モデルを
構築して現時点および以後の対象の状態変化を再現また
は予測することにより、判定のための基準値を算出する
手段と、 を備えたことを特徴とする請求項7記載の状態判定装
置。
8. A database in which knowledge about physical laws governing an object and records of behavior of the object detected in the past are accumulated, and a physical model of the object is constructed by referring to the database to present and subsequent object states. The state determination device according to claim 7, further comprising: a unit that calculates a reference value for determination by reproducing or predicting a change.
【請求項9】 周期的に変化する加工機械の工具と工作
物の間に発生する加工反力を検出するセンサと、 時間を媒介変数とし、検出された加工反力値を1次元ま
たは多次元空間上のベクトルの軌跡として描き、その軌
跡に囲まれた図形の重心を求める手段と、 重心からベクトルの軌跡上の各点までの距離の分散を求
める手段と、 分散の値を基準値と比較し、加工異常の有無を判定する
手段と、 を備えたことを特徴とする状態判定装置。
9. A sensor for detecting a machining reaction force generated between a tool of a machining machine and a workpiece which changes periodically, and a detected machining reaction force value as one-dimensional or multi-dimensional with time as a parameter. A method of drawing the trajectory of a vector in space and finding the center of gravity of the figure surrounded by the trajectory, a method of finding the variance of the distance from the centroid to each point on the vector trajectory, and comparing the variance value with a reference value Then, a state determination device comprising: means for determining the presence or absence of processing abnormality.
【請求項10】 加工機械における工具と工作物との間
の加工現象を支配する法則に関する知識および過去に検
出された加工条件ごとの加工反力の変化に関する記録を
蓄積したデータベースと、 データベースを参照しながら工具と工作物間の加工に関
する物理モデルを構築し、現時点および以後の加工現象
を再現または予測することにより、判定のための基準値
を算出する手段と、 を備えたことを特徴とする請求項9記載の状態判定装
置。
10. A database accumulating a record of knowledge about a law governing a machining phenomenon between a tool and a workpiece in a machining machine and a record of a variation of a machining reaction force detected for each machining condition in the past, and the database. However, a means for calculating a reference value for judgment by constructing a physical model for machining between the tool and the workpiece and reproducing or predicting the machining phenomenon at the present time and thereafter is provided. The state determination device according to claim 9.
JP3185492A 1991-06-28 1991-06-28 Machining state judgment device in end mill machining Expired - Fee Related JP2693664B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3185492A JP2693664B2 (en) 1991-06-28 1991-06-28 Machining state judgment device in end mill machining

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3185492A JP2693664B2 (en) 1991-06-28 1991-06-28 Machining state judgment device in end mill machining

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH068106A true JPH068106A (en) 1994-01-18
JP2693664B2 JP2693664B2 (en) 1997-12-24

Family

ID=16171719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3185492A Expired - Fee Related JP2693664B2 (en) 1991-06-28 1991-06-28 Machining state judgment device in end mill machining

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2693664B2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6650960B2 (en) 2000-03-09 2003-11-18 Yoshiaki Kakino Machining control system
JP2009101495A (en) * 2007-10-25 2009-05-14 Okuma Corp Vibration suppression device
JP2010520077A (en) * 2007-03-08 2010-06-10 ネーデルランデ オルガニサティー ヴール トゥーヘパストナツールウェテンスハペライク オンデルズーク テーエヌオー Method and apparatus for reducing milling defects
WO2014115395A1 (en) * 2013-01-23 2014-07-31 株式会社日立製作所 Cutting-vibration suppression method, computation control device, and machine tool
JP2015091612A (en) * 2013-11-08 2015-05-14 国立大学法人 東京大学 System for and method of determining cutting condition
WO2021210037A1 (en) * 2020-04-13 2021-10-21 住友電気工業株式会社 Cutting system, display system, processing device, processing method, and processing program
JP7160230B1 (en) * 2021-10-18 2022-10-25 住友電気工業株式会社 MONITORING DEVICE, MONITORING METHOD, MACHINING SYSTEM AND PROGRAM
CN118848082A (en) * 2024-09-23 2024-10-29 盐城市朗力机械有限公司 A high-precision milling combined machine tool and machining method thereof

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013088849A1 (en) * 2011-12-16 2013-06-20 株式会社日立製作所 Cutting device and processing method using same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6294250A (en) * 1985-10-18 1987-04-30 Mazda Motor Corp Device for detecting life of perforating tool
JPS62292347A (en) * 1986-06-12 1987-12-19 Toyoda Mach Works Ltd Adaptation control device for machine tool
JPH0343132A (en) * 1989-07-07 1991-02-25 Fujitsu Ltd Setting device for processing condition of machine tool

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6294250A (en) * 1985-10-18 1987-04-30 Mazda Motor Corp Device for detecting life of perforating tool
JPS62292347A (en) * 1986-06-12 1987-12-19 Toyoda Mach Works Ltd Adaptation control device for machine tool
JPH0343132A (en) * 1989-07-07 1991-02-25 Fujitsu Ltd Setting device for processing condition of machine tool

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6650960B2 (en) 2000-03-09 2003-11-18 Yoshiaki Kakino Machining control system
JP2010520077A (en) * 2007-03-08 2010-06-10 ネーデルランデ オルガニサティー ヴール トゥーヘパストナツールウェテンスハペライク オンデルズーク テーエヌオー Method and apparatus for reducing milling defects
JP2009101495A (en) * 2007-10-25 2009-05-14 Okuma Corp Vibration suppression device
WO2014115395A1 (en) * 2013-01-23 2014-07-31 株式会社日立製作所 Cutting-vibration suppression method, computation control device, and machine tool
JP2015091612A (en) * 2013-11-08 2015-05-14 国立大学法人 東京大学 System for and method of determining cutting condition
JP6973689B1 (en) * 2020-04-13 2021-12-01 住友電気工業株式会社 Cutting system, display system, processing equipment, processing method and processing program
WO2021210207A1 (en) * 2020-04-13 2021-10-21 住友電気工業株式会社 Processing system, display system, processing device, processing method and processing program
JPWO2021210207A1 (en) * 2020-04-13 2021-10-21
WO2021210037A1 (en) * 2020-04-13 2021-10-21 住友電気工業株式会社 Cutting system, display system, processing device, processing method, and processing program
JP2022020722A (en) * 2020-04-13 2022-02-01 住友電気工業株式会社 Cutting system, display system, processor, processing method, and processing program
CN115297983A (en) * 2020-04-13 2022-11-04 住友电气工业株式会社 Cutting system, display system, processing device, processing method, and processing program
CN115315337A (en) * 2020-04-13 2022-11-08 住友电气工业株式会社 Processing system, display system, processing device, processing method, and processing program
EP4137257A4 (en) * 2020-04-13 2023-08-16 Sumitomo Electric Industries, Ltd. PROCESSING SYSTEM, DISPLAY SYSTEM, PROCESSING DEVICE, PROCESSING METHOD AND PROCESSING PROGRAM
CN115315337B (en) * 2020-04-13 2023-09-19 住友电气工业株式会社 Processing system, display system, processing device, processing method and processing program
US12353190B2 (en) 2020-04-13 2025-07-08 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Processing system, display system, processing apparatus, processing method for processing apparatus, and processing program
JP7160230B1 (en) * 2021-10-18 2022-10-25 住友電気工業株式会社 MONITORING DEVICE, MONITORING METHOD, MACHINING SYSTEM AND PROGRAM
WO2023067642A1 (en) * 2021-10-18 2023-04-27 住友電気工業株式会社 Monitoring device, monitoring method, machining system, and program
CN118848082A (en) * 2024-09-23 2024-10-29 盐城市朗力机械有限公司 A high-precision milling combined machine tool and machining method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2693664B2 (en) 1997-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2871547B1 (en) Real-time numerical control tool path adaptation using force feedback
Li et al. Current-sensor-based feed cutting force intelligent estimation and tool wear condition monitoring
CN105676778B (en) Intelligence manufacture method and system and machining tool based on Sensor monitoring
JP6940542B2 (en) Grip force adjustment device and grip force adjustment system
JP5710391B2 (en) Processing abnormality detection device and processing abnormality detection method for machine tools
US6937942B2 (en) Method and apparatus of detecting tool abnormality in a machine tool
Landers et al. Process monitoring and control of machining operations
Ismail et al. Chatter suppression in five-axis machining of flexible parts
US20030163286A1 (en) Tool abnormality detecting device
Spence et al. CAD assisted adaptive control for milling
JPH096432A (en) Control system abnormality detection device
CN112180833B (en) Numerical control machine tool and control method and device for self-adaptive machining
JP2022536752A (en) Controllers for use in numerically controlled machine tools, and machine tools containing controllers
CN106312687A (en) Main spindle load monitoring device for machine tool
JP4301278B2 (en) Machine tool machining dimension prediction device
CN108693829A (en) Control device
JPH068106A (en) Adaptive control system and state judgment device
Adams et al. Model-based predictive force control in milling–system identification
KR100548874B1 (en) Numerical control device with tool pull-out detection
Mitsuishi et al. Real-time machining state detection using multiaxis force sensing
Tarng et al. Use of model-based cutting simulation system for tool breakage monitoring in milling
JPH0751999A (en) Tool breakage detecting method
JPH09305235A (en) Method and device for controlling position of servomotor
KR101170323B1 (en) Monitoring method for condition of machining system with current value of spindle motor
Ulsoy Monitoring and control of machining

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19970729

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees