JP3073505B2 - Control device for cutting machine - Google Patents
Control device for cutting machineInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、切削機械の電動機の消費動力から工具の
摩耗状態を検出して、切削機械の動きを制御する制御装
置に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device that detects a wear state of a tool from power consumption of an electric motor of a cutting machine and controls the movement of the cutting machine.
従来、切削機械においては、工具の寿命のばらつきや
折損等に対処するため、駆動用電動機の消費動力を検出
し、その消費動力の変化から工具の摩耗状態を判定し
て、機械の送り速度や交換時期等を制御する装置が用い
られている。Conventionally, in a cutting machine, in order to cope with variations in tool life, breakage, and the like, the power consumption of a driving motor is detected, and a change in the power consumption is used to determine a wear state of the tool. A device that controls the replacement time and the like is used.
第３図は、切削機械の電動機の消費電力を時間をおっ
てとり出した場合の電力波形を示したものであり、その
電力値は、電動機の起動時に急激に上昇し（この急激に
上昇する電力を起動時の突入電力と称する。）、その後
無負荷時の動力値に安定した後、加工が行なわれるごと
に上昇と下降を繰り返すようになっている。FIG. 3 shows a power waveform when the power consumption of the electric motor of the cutting machine is taken out with time, and the electric power value rises sharply when the electric motor starts up (this sudden increase). The power is referred to as inrush power at the time of startup.) After that, after the power value is stabilized at the time of no load, the power is repeatedly raised and lowered each time the machining is performed.
この消費電力の変化から切削工具の摩耗状態を正確に
検出するには、工具が実際に加工物に切込んでいる加工
時の動力のみを対象とする必要があり、このため、加工
時の全体の消費電力から無負荷の電力を差し引いて加工
動力が求められる。In order to accurately detect the wear state of the cutting tool from this change in power consumption, it is necessary to target only the power during machining when the tool actually cuts into the workpiece. The processing power is determined by subtracting the no-load power from the power consumption.
この算出は、従来の制御装置では、起動時の突入電力
が低下した後から最初の加工開始までの無負荷状態が安
定する時間（Ｔ）内に、無負荷時の動力値ｆ（t0）を抽
出し、それを消費動力から差し引いて加工動力ｆ（t1）
を得る方法で行なわれている。In the conventional control device, the power value f (t 0 ) at the time of no load is set within the time (T) at which the no-load state is stabilized after the inrush power at the time of start-up is reduced until the start of the first machining. Is extracted from the power consumption and the processing power f (t 1 )
Is done in a way that gets
また、消費電力には、非周期的雑音成分が含まれてお
り、この雑音の変動により無負荷電力や加工時の消費動
力が正確に検出できない場合があるが、この場合は、第
３図に破線で示すごとく、消費電力を平滑処理して雑音
成分を除去した後、電力値を検出するようにしている。In addition, the power consumption includes an aperiodic noise component, and there is a case where no-load power or power consumption at the time of machining cannot be accurately detected due to the fluctuation of the noise. In this case, FIG. As shown by the broken line, the power consumption is smoothed to remove the noise component, and then the power value is detected.
ところで、実際の加工サイクルにおいては、加工時間
短縮のために、電動機の起動から加工開始までの間に長
い無負荷の安定期間をおかず、第４図に示すように短い
時間間隔で加工を実施する場合が多くある。By the way, in the actual machining cycle, in order to shorten the machining time, machining is performed at short time intervals as shown in FIG. 4 without a long no-load stabilization period from the start of the electric motor to the start of machining. There are many cases.
しかし、このような加工サイクルにおいては、無負荷
時の動力が安定している時間Ｔが極めて短いために、動
力値のサンプリングを安定して行なうことができず、無
負荷動力を正確に抽出できない問題がある。However, in such a machining cycle, since the time T during which the power under no load is stable is extremely short, the sampling of the power value cannot be performed stably, and the no-load power cannot be accurately extracted. There's a problem.
特に、消費動力に非周期的な雑音成分が含まれている
場合は、信号に雑音の変動分が加わるために、無負荷動
力値のサンプリングが極めて困難になる。In particular, when the power consumption includes an aperiodic noise component, sampling of the no-load power value becomes extremely difficult because a noise variation is added to the signal.
一方、非周期的な雑音成分を除去するために、検出し
た電力信号に平滑処理を施すと、平滑処理に伴なう充放
電作用のために、第４図に破線で示すように急激に上昇
する起動時の電力信号が無負荷動力に安定するまでに大
きな時間的ずれが生じ、このため、無負荷動力の安定期
間と最初の加工期間とが重なり合い、無負荷動力を抽出
するタイミングがとれない不具合がある。On the other hand, when the detected power signal is subjected to a smoothing process to remove an aperiodic noise component, the charge signal suddenly rises as shown by a broken line in FIG. 4 due to a charging / discharging action accompanying the smoothing process. There is a large time lag before the power signal at the time of startup stabilizes to no-load power, so that the stable period of the no-load power and the first machining period overlap, and the timing for extracting the no-load power cannot be taken. There is a defect.
また、起動時の突入電力が大きいために、その電力値
を平滑した信号が無負荷電力に低下しないうちに最初の
加工による電力上昇が起こり、信号が重なり合う事態が
生じることがあり、正確な無負荷動力がサンプリングで
きない欠点がある。In addition, since the inrush power at the time of startup is large, power may increase due to the first processing before the signal whose power value has been smoothed is reduced to no-load power, and a situation in which the signals overlap may occur. There is a disadvantage that the load power cannot be sampled.
この発明は、上記の問題を解決し、起動から加工開始
までの時間が短い加工サイクルにおいても確実に無負荷
動力値を検出でき、正確な切削状態の判定が行なえる制
御装置を提供することを目的とする。The present invention solves the above problems, and provides a control device that can reliably detect a no-load power value even in a machining cycle in which the time from start to machining start is short, and can accurately determine a cutting state. Aim.
上記の課題を解決するため、この発明は、切削機械の
駆動用電動機の消費動力を検出する動力検出器と；その
動力検出器から得られる出力信号の起動時の突入電力を
無負荷動力値近辺のレベルで所定時間クランプするクラ
ンプ回路と；このクランプ回路を通過した信号を平滑す
る平滑回路と；その平滑回路の出力信号から上記クラン
プ回路における上記所定時間のクランプ終了後の所定時
間内において無負荷動力値を抽出して出力する動力抽出
回路と；上記動力検出器の出力信号から上記動力抽出回
路の出力信号を差引く算出回路と；上記算出回路の出力
信号と設定可変の基準値とを比較して、その比較結果に
基づいて切削機械に制御信号を出力する制御回路と；を
具備した構成としたものである。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a power detector for detecting power consumption of a motor for driving a cutting machine; and an inrush power at the time of startup of an output signal obtained from the power detector, in the vicinity of a no-load power value. A smoothing circuit for smoothing a signal that has passed through the clamping circuit; no load is applied from the output signal of the smoothing circuit within a predetermined time after the completion of the clamping for the predetermined time in the clamping circuit. A power extraction circuit for extracting and outputting a power value; a calculation circuit for subtracting an output signal of the power extraction circuit from an output signal of the power detector; and comparing an output signal of the calculation circuit with a variable reference value. And a control circuit for outputting a control signal to the cutting machine based on the comparison result.
上記の構成においては、駆動用電動機の起動後、急激
に上昇する突入電力を、無負荷動力値近辺のレベルでク
ランプし、そのクランプした出力信号を平滑処理する。In the above configuration, after the drive motor is started, the inrush power that rises sharply is clamped at a level near the no-load power value, and the clamped output signal is smoothed.
このようにクランプによって起動時の突入電力を削減
することにより、平滑する電力値が小さくなり、平滑の
充放電にかかる時間が短かくなる。このため、消費動力
が無負荷動力に安定するまでの時間が短かくなり、加工
開始の前に雑音変動のない無負荷レベルが得られる。As described above, by reducing the inrush power at the time of startup by the clamp, the power value to be smoothed is reduced, and the time required for smooth charging and discharging is reduced. Therefore, the time required for the consumed power to stabilize to the no-load power is shortened, and a no-load level without noise fluctuation is obtained before the start of machining.
したがって、その平滑した信号から無負荷動力値を抽
出し、その動力値を動力検出器からの消費動力より差し
引くことにより、正確な加工動力を求めることができ
る。Therefore, an accurate machining power can be obtained by extracting a no-load power value from the smoothed signal and subtracting the power value from the power consumption from the power detector.
以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
第１図に示すように、実施例の制御装置は、切削機械
の駆動用電動機１に接続する電力検出器２と、検出され
た消費電力からノイズ成分を除去するノイズ除去回路３
と、消費電力から加工動力を抽出する加工動力抽出回路
部４と、加工動力を加工時間の範囲で積分する積分回路
部５と、得られた積分値に基づいて制御信号を出力する
制御回路部６と、異常過負荷検出回路７と、ギャップエ
リミネータ回路８とを接続して構成されている。As shown in FIG. 1, the control device of the embodiment includes a power detector 2 connected to a driving motor 1 of a cutting machine, and a noise removing circuit 3 for removing a noise component from the detected power consumption.
A machining power extraction circuit unit 4 for extracting machining power from power consumption, an integration circuit unit 5 for integrating machining power in a range of machining time, and a control circuit unit for outputting a control signal based on the obtained integrated value. 6, an abnormal overload detection circuit 7, and a gap eliminator circuit 8.
以下、上記の各構成部分について順次説明を行ってい
く。Hereinafter, each of the above components will be sequentially described.
上記の駆動用電動機１は、切削機械において切削に関
与する電動機が対象とされ、例えば主軸回転用電動機や
送り軸作動用の電動機などが利用される。The above-described drive motor 1 is intended to be a motor involved in cutting in a cutting machine, and for example, a spindle rotating motor or a feed shaft operating motor is used.
電力検出器２は、駆動用電動機１の稼動中の消費電力
を検出して出力する。この場合、検出される消費電力Ｐ
には、実際に加工に起因する消費電力ｆ（ｔ）や、電動
機の駆動力を伝えるベルト、プーリ等から生じる低周波
雑音や、交流モータの特性によって発生する雑音などな
どの周期的なノイズ成分Δｆ（ｔ）と、非周期的なノイ
ズ成分Ｃ（ｔ）を含んでおり、Ｐ＝ｆ（ｔ）＋Δｆ
（ｔ）＋Ｃ（ｔ）で表わされる。The power detector 2 detects and outputs power consumption of the driving motor 1 during operation. In this case, the detected power consumption P
Periodic noise components such as power consumption f (t) actually caused by machining, low-frequency noise generated by belts and pulleys that transmit the driving force of the electric motor, and noise generated by the characteristics of the AC motor. Δf (t) and a non-periodic noise component C (t), and P = f (t) + Δf
It is represented by (t) + C (t).
ノイズ除去回路３は、駆動系からくる低周波雑音成分
や、電動機の特性からくる雑音成分等を除去する複数の
フィルタ回路3a、3bを含んでおり、消費電力（Ｐ）から
周期的ノイズΔｆ（ｔ）を除去する。このようにノイズ
成分を除去することにより、切削工具と被削物との当接
時点を時間遅れなく正確に検出することができる。The noise removing circuit 3 includes a plurality of filter circuits 3a and 3b for removing low frequency noise components coming from the driving system and noise components coming from the characteristics of the electric motor, and the periodic noise Δf ( Remove t). By removing the noise component in this manner, the point of contact between the cutting tool and the workpiece can be accurately detected without time delay.
一方、ノイズ成分Δｆ（ｔ）が除去された消費電力ｆ
（ｔ）には、無負荷時のアイドリング状態において主軸
回転に伴なう摩擦などにより生じる動力増加分が加わっ
た状態になっているため、次に、上記の消費電力ｆ
（ｔ）を、加工動力抽出回路部４に通して無負荷時の動
力増加分を取除き、加工動力ｆ（t1）を抽出する。On the other hand, the power consumption f from which the noise component Δf (t) has been removed
(T) is a state in which an increase in power caused by friction or the like accompanying rotation of the main spindle is added in the idling state at the time of no load, so that the above power consumption f
(T) is passed through the processing power extraction circuit 4 to remove the power increase during no load, and extract the processing power f (t 1 ).
この加工動力抽出回路部４は、タイマ９を備えるクラ
ンプ回路10と、平滑回路11と、サンプルホールド回路12
と、演算回路13、及び増幅回路14とから構成される。The processing power extraction circuit 4 includes a clamp circuit 10 having a timer 9, a smoothing circuit 11, and a sample and hold circuit 12.
And an arithmetic circuit 13 and an amplifier circuit 14.
クランプ回路10は、第２図（ａ）（ｂ）に示すよう
に、タイマ９が作動している時間T1の範囲で、ノイズ除
去回路３から出力される消費電力ｆ（ｔ）の信号を一定
のレベルａでクランプするものである。このクランプレ
ベルａは、任意に設定可能であり、通常は無負荷動力よ
りわずかに大きく設定される。Clamp circuit 10, as shown in FIG. 2 (a) (b), the range of time the timer 9 is activated T 1, the signal power f (t) that is output from the noise removing circuit 3 It clamps at a fixed level a. This clamp level a can be set arbitrarily, and is usually set slightly higher than no-load power.
上記タイマ９は、電動機１が起動して所定時間経過す
ると作動し、起動時の突入電力が低下した時点で作動が
切れるように設定されている。The timer 9 is set to operate when a predetermined time elapses after the motor 1 is started, and to be stopped when the inrush power at the time of starting is reduced.
また、このタイマ９の作動信号は、タイマ23に入力さ
れるようになっており、このタイマ23は、外部信号が入
力されるOR回路24を介してサンプルホールド回路12に接
続されている。上記タイマ23は、タイマ９の作動が切れ
ると、一定時間作動し、OR回路24は、このタイマ23の作
動信号か外部信号のいずれかを選択して、サンプルホー
ルド回路12にホールドのタイミング信号を出力する。The operation signal of the timer 9 is input to a timer 23, and the timer 23 is connected to the sample and hold circuit 12 via an OR circuit 24 to which an external signal is input. When the operation of the timer 9 is stopped, the timer 23 operates for a certain period of time. The OR circuit 24 selects either the operation signal of the timer 23 or an external signal, and sends a hold timing signal to the sample and hold circuit 12. Output.
上記のタイマ９の作動タイミングや、上昇した突入電
力の低下する時点、及びレベルａの基準となる無負荷動
力値は、加工物に対して予め試し加工を行ない、それに
より得られる電力波形から簡単に割り出すことができ
る。The operation timing of the above-mentioned timer 9, the time when the increased rush power decreases, and the no-load power value serving as the reference of the level a are obtained by performing trial machining on the workpiece in advance and easily obtaining the power waveform obtained by the trial machining. Can be determined.
平滑回路11は、充放電作用を伴なう一次遅れ回路が用
いられ、クランプ回路10を通過したクランプ信号S1を平
滑処理する。この平滑処理により、第２図（ｃ）に示す
ようにクランプ信号S1の波形がならされ、非周期的なノ
イズ成分Ｃ（ｔ）が除去された平滑信号S2が得られる。Smoothing circuit 11, the charge and discharge action accompanied primary delay circuit is used, the clamp signals S 1 passing through the clamp circuit 10 for smoothing process. This smoothing process, the waveform of the clamp signals S 1 as shown in FIG. 2 (c) is not, aperiodic noise component C (t) is smoothed signal S 2 that has been removed is obtained.
サンプルホールド回路12は、平滑回路11で処理された
消費電力ｆ（ｔ）から、無負荷時の基準電力ｆ（t0）を
抽出している記憶するものであり、タイマ23が作動して
いる時間T2又は外部信号により指定された時間だけ基準
電力をサンプリングする。The sample-and-hold circuit 12 extracts and stores a no-load reference power f (t 0 ) from the power consumption f (t) processed by the smoothing circuit 11, and a timer 23 is operated. sampling the reference power by a specified time by time T 2 or the external signal.
演算回路13は、クランプ回路10を通過した信号とサン
プルホールド回路11の信号が入力すると、サンプルホー
ルド回路12で保持した基準電力ｆ（t0）を消費電力ｆ
（ｔ）から差引く演算、ｆ（t1）＝ｆ（ｔ）−ｆ（t0）
を実行する。これにより、電力値は下部部分が除去さ
れ、下側にシフトした状態になり、加工動力ｆ（t1）の
みが抽出される。（第２図（ｄ）参照） 増幅回路14は、抽出した加工動力ｆ（t1）をＫ倍（但
し１＜Ｋ）して、電力の変化を大きく増幅して出力する
ものである。この出力値ｆ（t2）＝Ｋ×ｆ（t1）が、次
の制御用の基本加工動力になる（第２図（ｅ）参照）。When the signal that has passed through the clamp circuit 10 and the signal of the sample hold circuit 11 are input, the arithmetic circuit 13 uses the reference power f (t 0 ) held by the sample hold circuit 12 as the power consumption f
Calculation to subtract from (t), f (t 1 ) = f (t) −f (t 0 )
Execute As a result, the lower part of the power value is removed and shifted downward, and only the processing power f (t 1 ) is extracted. (See FIG. 2 (d).) The amplification circuit 14 multiplies the extracted processing power f (t 1 ) by K (where 1 <K), greatly amplifies the change in power, and outputs the result. This output value f (t 2 ) = K × f (t 1 ) becomes the basic machining power for the next control (see FIG. 2E).
一方、上記ノイズ除去回路３には、上記の加工動力抽
出回路部４と共に、異常負荷検出回路７が接続してい
る。この検出回路７は、被削物のローディングの誤作動
により切削工具と被削物が異常衝突したり、切削工具が
正常に装着されていない状態で加工がされた場合など
に、急激に上昇する消費電力を検知するもので、消費電
力ｆ（ｔ）が予め設定された値Ｃ（この値は、後述する
制御用の比較基準値より大きい）以上に達したとき、切
削工具の切込みや送り装置を停止させる出力信号を発生
する。On the other hand, an abnormal load detection circuit 7 is connected to the noise removal circuit 3 together with the processing power extraction circuit section 4. The detection circuit 7 rapidly rises when the cutting tool and the workpiece abnormally collide with each other due to a malfunction of the loading of the workpiece, or when the processing is performed in a state where the cutting tool is not properly mounted. When power consumption f (t) reaches or exceeds a preset value C (this value is larger than a control reference value to be described later), the cutting of the cutting tool and the feeding device are performed. To generate an output signal to stop.
次に、積分回路部５は、制御範囲となる加工時間を設
定する加工時間設定回路15と、積分回路16とから成り、
加工時間設定回路15は、比較回路17と、OR回路18と、ゲ
ート回路19とから構成されている。Next, the integration circuit unit 5 includes a processing time setting circuit 15 for setting a processing time within a control range, and an integration circuit 16,
The processing time setting circuit 15 includes a comparison circuit 17, an OR circuit 18, and a gate circuit 19.
上記比較回路17は、基準電力値ｆ（t0）より大きく設
定された基準値ｍが入力されており、第２図（ｅ）に示
すように、加工動力ｆ（t2）とその基準値ｍとを比較し
て、動力ｆ（t2）が基準ｍを通過したときOR回路18に信
号を出力する。The comparison circuit 17 receives a reference value m which is set to be larger than the reference power value f (t 0 ). As shown in FIG. 2 (e), the processing power f (t 2 ) and the reference value and outputs a signal to the OR circuit 18 when the power f (t 2 ) passes the reference m.
OR回路18は、外部のタイミング信号発信源に接続する
一方の端子よりパルス波などのタイミング信号が入力さ
れ、そのタイミング信号と比較回路17からの信号のいず
れかを選択し、ゲート回路19にタイミングゲート信号を
出力する。The OR circuit 18 receives a timing signal such as a pulse wave from one terminal connected to an external timing signal transmission source, selects one of the timing signal and a signal from the comparison circuit 17, and supplies the timing signal to the gate circuit 19. Outputs a gate signal.
ゲート回路19は、OR回路18から信号が入力されると、
その入力している時間長だけ加工動力ｆ（t2）の信号を
積分回路16に通過させる。When a signal is input from the OR circuit 18, the gate circuit 19
The signal of the processing power f (t 2 ) is passed to the integration circuit 16 for the input time length.
積分回路16は、ゲート回路19から入力される加工動力
の信号について積分計算を実行する。この積分した値ｆ
（t3）＝∫ｆ（t2）は、次に制御回路部７に出力され
る。The integration circuit 16 performs an integration calculation on the processing power signal input from the gate circuit 19. This integrated value f
(T 3 ) = ∫f (t 2 ) is then output to the control circuit unit 7.
また、加工動力抽出回路部４から出力された加工動力
ｆ（t2）は、ギャップエリミネータ回路８にも入力され
る。このギャップエリミネータ回路８は、加工動力と予
め設定された基準値ｄとを比較し、加工動力ｆ（t2）が
基準値ｄに達したとき、切削工具の切込み送り装置に通
常の送り量に切換える切換信号を出力する（第二次出力
信号）。これにより、切削工具は被削物に当接する直前
迄は早送りで送られ、切削工具と被削物が当接すると自
動的に通常の切込みに送りに切換ることになり、加工に
関与しない空白時間を短縮できる効果がある。The processing power f (t 2 ) output from the processing power extraction circuit 4 is also input to the gap eliminator circuit 8. The gap eliminator circuit 8 compares the processing power with a preset reference value d, and when the processing power f (t 2 ) reaches the reference value d, the cutting feed device of the cutting tool returns to the normal feed amount. A switching signal for switching is output (secondary output signal). As a result, the cutting tool is sent at a rapid traverse until just before it comes into contact with the workpiece, and when the cutting tool comes into contact with the workpiece, the feed is automatically switched to normal infeed, and blanks that are not involved in machining are sent. This has the effect of reducing time.
前記積分回路部５に接続する制御回路部６は、カウン
タ20と、平均値演算回路21と、比較回路22とから構成さ
れる。The control circuit section 6 connected to the integration circuit section 5 includes a counter 20, an average value calculation circuit 21, and a comparison circuit 22.
上記カウンタ20は、上述した積分回路部５の比較回路
17からの信号を工具交換直後よりＮ回路カウントし、そ
のＮ回カウントまでの信号を平均値演算回路21に出力す
る。The counter 20 is a comparison circuit of the integration circuit unit 5 described above.
Signals from 17 are counted N circuits immediately after the tool change, and signals up to the N times are output to the average value calculation circuit 21.
平均値演算回路21は、記憶部と演算部を具備してお
り、その記憶部は、上記カウンタ20と積分回路部５から
入力される各出力を順に累積して、それぞれ加工回数Ｎ
と、積分値の総和Σｆ（t3）として記憶する。そして、
演算部は、Ｎ回の加工回数により積分値総和を割算して
積分値の平均値ｆ（t4）＝Σｆ（t3）/Nを算出し、その
求めた平均値ｆ（t4）を、比較回路22に出力する。The average value calculation circuit 21 includes a storage unit and a calculation unit. The storage unit sequentially accumulates each output input from the counter 20 and the integration circuit unit 5 and sequentially processes the number of times N
And the sum of integral values Σf (t 3 ). And
The calculation unit divides the sum of the integral values by the number of times of machining N times to calculate an average value f (t 4 ) = Σf (t 3 ) / N of the integral values, and calculates the obtained average value f (t 4 ). Is output to the comparison circuit 22.
比較回路22は、入力する平均値を増幅した後、積分回
路部５から出力される積分値ｆ（t3）と比較し、積分値
が平均値以上に達したとき、切削機械に制御信号を出力
する（第三次出力信号）。この制御回路部６からの制御
信号は、切削機械における切込みや送り量を変化させる
信号や、工具交換の指令信号とすることができる。The comparison circuit 22 amplifies the input average value, compares it with the integration value f (t 3 ) output from the integration circuit unit 5, and when the integration value reaches the average value or more, sends a control signal to the cutting machine. Output (tertiary output signal). The control signal from the control circuit unit 6 can be a signal for changing the depth of cut or feed amount in the cutting machine or a command signal for tool change.
この実施例の制御装置は上記のような構造であり、次
にその作用を説明する。The control device of this embodiment has the above structure, and its operation will be described below.
対象の駆動用電動機１から電力検出器２により採取さ
れた消費動力Ｐは、ノイズ除去回路３を通過すると、内
部から雑音成分が除去され、第２図（ａ）の波形に示す
ような消費電力ｆ（t1）が得られる。When the power consumption P collected by the power detector 2 from the target driving motor 1 passes through the noise removal circuit 3, the noise component is removed from the inside, and the power consumption as shown in the waveform of FIG. f (t1) is obtained.
この消費電力は、次に異常過負荷検出回路７に送ら
れ、その最大値が基準値Ｃを越えていると、検出回路７
から第一次出力信号が出力され、切削装置を全停止させ
る。これにより、切削工具の破損や取付けミスによる重
大事故が防止される。This power consumption is then sent to the abnormal overload detection circuit 7, and if the maximum value exceeds the reference value C, the detection circuit 7
Outputs a primary output signal to stop the cutting device completely. This prevents a serious accident due to breakage of the cutting tool or mounting error.
消費電力ｆ（ｔ）が基準値Ｃを越えない場合は、その
消費電力ｆ（ｔ）の信号は加工動力抽出回路部４で処理
される。If the power consumption f (t) does not exceed the reference value C, the signal of the power consumption f (t) is processed by the processing power extraction circuit unit 4.
この抽出回路部４では、起動時に消費動力ｆ（ｔ）が
上昇すると、タイマ９が作動し、タイマ９の作動してい
る時間T1だけクランプ回路10が消費電力をレベルａでク
ランプする（第２図（ｂ））。In the extracting circuit 4, the consumption power f (t) is increased at startup timer 9 is actuated, actuated The times T 1 by the clamp circuit 10 of the timer 9 is clamped at a level a power consumption (the FIG. 2 (b).
このクランプされたクランプ信号S1は、次に平滑回路
11により平滑処理され、非周期的な雑音成分が取除かれ
る（第２図（ｃ））。この場合、起動時の消費電力ｆ
（ｔ）が、クランプにより上側部分がカットされて小さ
くなっているので、平滑処理における充放電量が小さく
なり、このため、信号の時間遅れが小さくなると共に、
短い時間で平滑された無負荷の状態に安定する。これに
より起動時と最初の加工開始までの間に、明確な無負荷
動力ｆ（t0）を示す波形が現われる。The clamped clamped signals S 1 is then smoothing circuit
11 to remove the aperiodic noise component (FIG. 2 (c)). In this case, the power consumption f at startup is f
(T) is smaller because the upper portion is cut by the clamp, so that the charge / discharge amount in the smoothing process is reduced, and thus the time delay of the signal is reduced, and
It stabilizes in a short time with no load applied. As a result, a waveform showing a clear no-load power f (t 0 ) appears between the start and the start of the first machining.
したがって、次のサンプルホールド回路12において、
外部又は、内部タイマ23からのタイミング信号を上記の
無負荷動力を示す時間に合わせることにより、平滑信号
S2から無負荷動力ｆ（t0）を正確に抽出することができ
る。Therefore, in the next sample and hold circuit 12,
By adjusting the timing signal from the external or internal timer 23 to the time indicating the no-load power, the smoothing signal
From S 2 no-load power f (t 0) can be accurately extracted.
この無負荷動力ｆ（t0）は、ついで演算回路13におい
て消費電力ｆ（ｔ）から差し引かれて、加工電力ｆ
（t1）が算出される。このときの電力波形は第２図
（ｄ）の波形になる。This no-load power f (t 0 ) is then subtracted from the power consumption f (t) in the arithmetic circuit 13 to obtain the processing power f (t 0 ).
(T 1 ) is calculated. The power waveform at this time is the waveform shown in FIG.
この信号の増幅して得られた加工電力ｆ（t2）は、ギ
ャップエリミネータ回路８と積分回路部５に送られ、ギ
ャップエリミネータ回路８において、加工動力ｆ（t2）
と予め設定した値ｄとが比較され、加工動力が値ｄより
大となった瞬間に第二次出力信号が出力され、切削工具
の早送り速度をプログラムされた切削送りに切換える。The processing power f (t 2 ) obtained by amplifying this signal is sent to the gap eliminator circuit 8 and the integrating circuit section 5, where the processing power f (t 2 ) is processed.
Is compared with a preset value d. When the machining power becomes greater than the value d, a secondary output signal is output, and the rapid traverse speed of the cutting tool is switched to the programmed cutting feed.
一方、積分回路部５においては、第２図（ｄ）に示す
ように加工電力ｆ（t2）が外部信号により設定されたレ
ベル値ｍを越えたとき比較回路17が信号を出力し、ゲー
ト回路19が開いて積分回路16に信号が入力され、積分回
路16は、ゲート回路19を通過した加工動力ｆ（t2）のう
ち設定レベル値ｍを越える出力分を積分する。この積分
処理により、第２図（ｆ）のような電力波形が得られ
る。On the other hand, in the integrating circuit section 5, as shown in FIG. 2D, when the processing power f (t 2 ) exceeds the level value m set by the external signal, the comparing circuit 17 outputs a signal, and The circuit 19 opens to input a signal to the integration circuit 16, and the integration circuit 16 integrates the output of the processing power f (t 2 ) that has passed through the gate circuit 19 and exceeds the set level value m. By this integration process, a power waveform as shown in FIG. 2 (f) is obtained.
一方、カウンタ20においては、加工時間設定回路部15
からの信号に基づいて、工具交換後の加工回数がＮ回カ
ウントされ、平均値演算回路21に信号を出力する。On the other hand, in the counter 20, the machining time setting circuit 15
The number of times of machining after the tool change is counted N times based on the signal from, and a signal is output to the average value calculation circuit 21.
平均値演算回路21は、カウンタ20から入力されるカウ
ント数を累積して加工回数Ｎとして記憶すると共に、積
分回路16から入力される積分値ｆ（t3）を累積し、それ
らが更新されるごとに積分値総和Σｆ（t3）を加工回数
Ｎにより割り算して積分値の平均値ｆ（t4）を算出し、
比較回路22に出力する。The average value calculation circuit 21 accumulates the count number input from the counter 20 and stores it as the number of machining N, and also accumulates the integrated value f (t 3 ) input from the integration circuit 16 and updates them. The integral value sum Σf (t 3 ) is divided by the number N of times of machining to calculate an average value f (t 4 ) of the integral values,
Output to the comparison circuit 22.
比較回路22においては、平均値が積分回路16からの積
分値と比較され、切削工具の摩耗状態ごとに対応する制
御信号が出力される（第三次出力信号）。In the comparison circuit 22, the average value is compared with the integration value from the integration circuit 16, and a control signal corresponding to each wear state of the cutting tool is output (third output signal).
なお、上記実施例では消費動力として電力量を用いた
が、電動機の電流量を対象動力とすることもできる。In the above embodiment, the electric power is used as the power consumption. However, the electric power of the electric motor may be used as the target power.
また、制御回路部６では、積分値の平均値を出し、そ
の平均値と積分値を比較するようにしたが、予め外部か
ら比較基準値を設定しておき、その基準値と積分値とを
比較するようにしてもよい。Further, the control circuit unit 6 calculates the average value of the integral value and compares the average value with the integral value. However, a comparison reference value is set in advance from the outside, and the reference value and the integral value are compared with each other. You may make it compare.
さらに、得られた加工動力は、積分処理せずに、その
まま増幅して比較判定に用いることもできる。Further, the obtained processing power can be amplified as it is, without being subjected to integration processing, and used for comparison judgment.
以上のように、この発明の制御装置は、クランプ回路
と平滑回路を備えたので、電動機起動時の上昇する突入
電力を低いレベルでクランプし、その低くカットした動
力を平滑処理することにより、平滑による信号の時間遅
れを小さくでき、かつ動力を、短時間で無負荷レベルま
で安定させることができる。As described above, since the control device of the present invention includes the clamp circuit and the smoothing circuit, the rising rush power at the time of starting the motor is clamped at a low level, and the low cut power is smoothed by smoothing. , And the power can be stabilized to the no-load level in a short time.
したがって、起動と加工開始間の時間間隔が短い場合
でも、無負荷動力を加工用開始前に確実に抽出すること
ができ、正確で安定した制御が行なえる効果がある。Therefore, even when the time interval between the start and the processing start is short, the no-load power can be reliably extracted before the start of the processing, and there is an effect that accurate and stable control can be performed.
第１図は実施例の制御装置を示すブロック図、第２図
（ａ）乃至（ｅ）はそれぞれ制御装置において得られる
電力波形を示す図、第２図（ｆ）は同上の電圧波形を示
す図、第３図及び第４図は電動機の消費電力の波形を示
す図である。 １……駆動用電動機、２……電力検出器、 ３……ノイズ除去回路、 ４……加工動力抽出回路部、 ５……積分回路部、６……制御回路部、 ７……異常過負荷検出回路、 ８……ギャップエリミネータ回路、 ９……タイマ、10……クランプ回路、 11……平滑回路、 12……サンプルホールド回路、 13……演算回路、16……積分回路、 21……平均値算出回路、 22……比較回路。FIG. 1 is a block diagram showing a control device of the embodiment, FIGS. 2 (a) to 2 (e) are diagrams each showing a power waveform obtained in the control device, and FIG. 2 (f) is a voltage waveform of the same. FIG. 3, FIG. 3 and FIG. 4 are diagrams showing waveforms of power consumption of the electric motor. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Driving motor, 2 ... Power detector, 3 ... Noise removal circuit, 4 ... Processing power extraction circuit section, 5 ... Integration circuit section, 6 ... Control circuit section, 7 ... Abnormal overload Detection circuit, 8 gap eliminator circuit, 9 timer, 10 clamp circuit, 11 smoothing circuit, 12 sample-hold circuit, 13 arithmetic circuit, 16 integration circuit, 21 average Value calculation circuit, 22 ... Comparison circuit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23Q 15/00 B23Q 17/09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B23Q 15/00 B23Q 17/09
Claims (1)
する動力検出器と；その動力検出器から得られる出力信
号の起動時の突入電力を無負荷動力値近辺のレベルで所
定時間クランプするクランプ回路と；このクランプ回路
を通過した信号を平滑する平滑回路と；その平滑回路の
出力信号から上記クランプ回路における上記所定時間の
クランプ終了後の所定時間内において無負荷動力値を抽
出して出力する動力抽出回路と；上記動力検出器の出力
信号から上記動力抽出回路の出力信号を差引く算出回路
と；上記算出回路の出力信号と設定可変の基準値とを比
較して、その比較結果に基づいて切削機械に制御信号を
出力する制御回路と；を具備してなる切削機械の制御装
置。1. A power detector for detecting power consumption of a driving motor of a cutting machine; and an inrush power at the time of starting of an output signal obtained from the power detector is clamped at a level near a no-load power value for a predetermined time. A clamp circuit; a smoothing circuit for smoothing a signal passed through the clamp circuit; and extracting and outputting a no-load power value from a signal output from the smoothing circuit within a predetermined time after the end of the predetermined time in the clamp circuit. A power extraction circuit that performs subtraction; an output signal of the power extraction circuit that subtracts an output signal of the power detection circuit from an output signal of the power detector; A control circuit for outputting a control signal to the cutting machine based on the control signal.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1990
- 1990-05-31 JP JP02143039A patent/JP3073505B2/en not_active Expired - Fee Related
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| CN103921173B (en) * | 2014-05-09 | 2016-06-08 | 重庆大学 | The online test method of frequency control main shaft of numerical control machine tool output power of motor |
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| JPH0436634A (en) | 1992-02-06 |
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