JP6868147B1 - 工作機械、検知方法、および、検知プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図1を参照して、工作機械100の構成について説明する。図1は、工作機械100の外観を示す図である。
次に、図2を参照して、主軸頭130の内部構造について説明する。図2は、主軸頭130の内部を示す断面図である。
次に、図3を参照して、工具ずれの検知処理の概略について説明する。図3は、工具ずれを検知するための装置構成の一例を示す図である。
次に、図4を参照して、工作機械100における各種の駆動機構について説明する。図4は、工作機械100における駆動機構の構成例を示す図である。
図5〜図8を参照して、工具ずれの検知機能を実現するための機能構成について説明する。図5は、工作機械100の機能構成の一例を示す図である。
まず、図5に示される基準指標受付部152の機能について説明する。基準指標受付部152は、工具134の正しい姿勢を表わした基準画像124を取得する。
次に、図5に示される入力指標受付部154の機能について説明する。入力指標受付部154は、基準画像124との比較対象となる入力画像125を取得する。
次に、図6〜図8を参照して、図5に示される工具ずれ検知部156の機能について説明する。工具ずれ検知部156は、基準画像124と入力画像125とを比較することで、工具ずれが生じているか否かを判断する。
次に、図9を参照して、図4に示されるNC装置30のハードウェア構成について説明する。図9は、NC装置30のハードウェア構成の一例を示す図である。
次に、図10を参照して、図4に示される情報処理装置40のハードウェア構成について説明する。図10は、情報処理装置40のハードウェア構成の一例を示す図である。
次に、図11を参照して、工作機械100の制御構造について説明する。図11は、上述の基準画像124(図6参照)の取得処理の流れを示すフローチャートである。
次に、図12を参照して、工作機械100の制御構造についてさらに説明する。図12は、工具ずれの検知処理の流れを示すフローチャートである。
上述では、カメラから得られた画像を用いて工具ずれを検知する例について説明を行ったが、工具ずれを検知するために用いられる状態指標は、これに限定されない。
まず、図13に示される基準指標受付部152Aの機能について説明する。基準指標受付部152Aは、主軸132が予め定められた姿勢にあるときに計測された基準距離情報126の入力を距離センサ148から取得する。
次に、図13に示される入力指標受付部154Aの機能について説明する。入力指標受付部154Aは、基準距離情報126との比較対象となる入力距離情報127を距離センサ148から取得する。
次に、図14を参照して、図13に示される工具ずれ検知部156Aの機能について説明する。図14は、工具ずれが生じている場合の例を説明するための図である。
式(1)に示される「D1(θ)」は、基準距離情報126を示す。「D2(θ)」は、入力距離情報127を示す。「θ」は、主軸132の軸方向を中心とした主軸132の回転角度を示す。すなわち、「D1(θ)」および「D2(θ)」は、主軸の角度ごとの工具距離を示す。
上述では、画像または工具距離を用いて工具ずれを検知する例について説明を行ったが、工具ずれを検知するために用いられる状態指標は、これらに限定されない。
まず、図15に示される基準指標受付部152Bの機能について説明する。基準指標受付部152Bは、振動センサ149から基準振動情報128を取得する。
次に、図15に示される入力指標受付部154Bの機能について説明する。入力指標受付部154Bは、基準振動情報128との比較対象となる入力振動情報129を取得する。
次に、図16を参照して、図15に示される工具ずれ検知部156Bの機能について説明する。図16は、工具ずれが生じている場合の例を説明するための図である。
式(2)に示される「A1(t)」は、基準振動情報128に相当し、時刻tにおいて振動センサ149から出力された加速度を示す。「A2(T)」は、入力振動情報129に相当し、時刻t’において振動センサ149から出力された加速度を示す。
以上のように、工作機械100は、比較対象の状態指標を基準の状態指標と比較することで工具ずれが発生していることを検知する。これにより、工作機械100は、工具ずれに伴うワークの加工品質の低下や、工具ホルダ133および工具134の消耗を未然に防ぐことができる。
Claims (10)
- 工作機械であって、
工具を保持する工具ホルダを装着可能に構成される主軸と、
前記工具ホルダによる前記工具の保持状態を表わす状態指標を取得するための取得部と、
前記主軸を回転駆動するための回転駆動部と、
前記主軸の位置を変化させるための位置駆動部と、
前記工作機械を制御するための制御部とを備え、
前記制御部は、
前記取得部から比較対象の状態指標を取得する処理と、
前記比較対象の状態指標を基準の状態指標と比較することで、前記工具ホルダに対する前記工具のずれが発生していることを検知する処理とを実行し、
前記検知する処理で検知され得る前記ずれは、前記工具ホルダに対する前記工具の回転ずれを含む、工作機械。 - 工作機械であって、
工具を保持する工具ホルダを装着可能に構成される主軸と、
前記工具ホルダによる前記工具の保持状態を表わす状態指標を取得するための取得部と、
前記主軸を回転駆動するための回転駆動部と、
前記主軸の位置を変化させるための位置駆動部と、
前記工作機械を制御するための制御部とを備え、
前記制御部は、
前記取得部から比較対象の状態指標を取得する処理と、
前記比較対象の状態指標を基準の状態指標と比較することで、前記工具ホルダに対する前記工具のずれが発生していることを検知する処理とを実行し、
前記取得部は、前記回転駆動部を制御して予め定められた回転角度に前記主軸を回転するとともに、前記位置駆動部を制御して予め定められた位置に前記主軸を駆動したことに基づいて、前記比較対象の状態指標を取得する、工作機械。 - 前記制御部は、さらに、第1タイミングにおいて、前記回転駆動部を制御して前記予め定められた回転角度に前記主軸を回転するとともに、前記位置駆動部を制御して前記予め定められた位置に前記主軸を駆動し、前記取得部から前記基準の状態指標を取得する処理を実行し、
前記比較対象の状態指標を取得する処理は、前記第1タイミングの後の第2タイミングにおいて実行される、請求項2に記載の工作機械。 - 前記取得部は、カメラを含み、
前記カメラは、前記主軸が前記予め定められた位置にあるときにおいて、前記工具を撮像するように配置され、
前記状態指標は、前記カメラから得られた画像を含む、請求項2または3に記載の工作機械。 - 前記取得部は、距離センサを含み、
前記距離センサは、前記主軸が前記予め定められた位置にあるときにおいて、前記距離センサから前記工具の表面までの距離を計測可能なように配置され、
前記状態指標は、前記距離センサから得られた前記距離を含む、請求項2〜4のいずれか1項に記載の工作機械。 - 工作機械であって、
工具を保持する工具ホルダを装着可能に構成される主軸と、
前記工具ホルダによる前記工具の保持状態を表わす状態指標を取得するための取得部と、
前記主軸を回転駆動するための回転駆動部と、
前記主軸の位置を変化させるための位置駆動部と、
前記工作機械を制御するための制御部とを備え、
前記制御部は、
前記取得部から比較対象の状態指標を取得する処理と、
前記比較対象の状態指標を基準の状態指標と比較することで、前記工具ホルダに対する前記工具のずれが発生していることを検知する処理とを実行し、
前記取得部は、前記主軸または前記工具の振動周期を検知するための振動センサを含み、
前記状態指標は、前記工具がワークを加工している際に前記振動センサに検知された振動周期を含む、工作機械。 - 前記検知する処理で検知され得る前記ずれは、前記工具ホルダに対する前記工具の位置ずれを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の工作機械。
- 工作機械であって、
工具を保持する工具ホルダを装着可能に構成される主軸と、
前記工具ホルダによる前記工具の保持状態を表わす状態指標を取得するための取得部と、
前記主軸を回転駆動するための回転駆動部と、
前記主軸の位置を変化させるための位置駆動部と、
前記工作機械を制御するための制御部とを備え、
前記制御部は、
前記取得部から比較対象の状態指標を取得する処理と、
前記比較対象の状態指標を基準の状態指標と比較することで、前記工具ホルダに対する前記工具のずれが発生していることを検知する処理とを実行し、
前記検知する処理で検知され得る前記ずれは、
前記工具ホルダに対する前記工具の回転ずれと、
前記工具ホルダに対する前記工具の位置ずれとを含み、
前記制御部は、さらに、前記検知する処理で前記ずれを検知した場合に、前記ずれが前記回転ずれであるか前記位置ずれであるかを出力する処理を実行する、工作機械。 - 工作機械における異常の検知方法であって、
前記工作機械は、
工具を保持する工具ホルダを装着可能に構成される主軸と、
前記工具ホルダによる前記工具の保持状態を表わす状態指標を取得するための取得部と、
前記主軸を回転駆動するための回転駆動部と、
前記主軸の位置を変化させるための位置駆動部とを備え、
前記検知方法は、
前記取得部から比較対象の状態指標を取得するステップと、
前記比較対象の状態指標を基準の状態指標と比較することで、前記工具ホルダに対する前記工具のずれが発生していることを検知するステップとを備え、
前記検知するステップで検知され得る前記ずれは、前記工具ホルダに対する前記工具の回転ずれを含む、検知方法。 - 工作機械における異常の検知プログラムであって、
前記工作機械は、
工具を保持する工具ホルダを装着可能に構成される主軸と、
前記工具ホルダによる前記工具の保持状態を表わす状態指標を取得するための取得部と、
前記主軸を回転駆動するための回転駆動部と、
前記主軸の位置を変化させるための位置駆動部とを備え、
前記検知プログラムは、前記工作機械に、
前記取得部から比較対象の状態指標を取得するステップと、
前記比較対象の状態指標を基準の状態指標と比較することで、前記工具ホルダに対する前記工具のずれが発生していることを検知するステップとを実行させ、
前記検知するステップで検知され得る前記ずれは、前記工具ホルダに対する前記工具の回転ずれを含む、検知プログラム。
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