JP7504360B2 - 加工システム、及び金属部材の製造方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2019年9月6日付の日本国出願の特願2019-163220に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
金属部材からなる被削物を加工する工具と、
前記被削物又は前記工具を回転させるモータと、
前記モータを制御する制御部と、
前記モータの電気量を取得する測定部と、を備え、
前記制御部は、第一電気量と第二電気量との差分に基づいて、前記モータの回転数を変え、
前記第一電気量は、前記モータの回転中かつ前記被削物の加工前に前記測定部で取得された電気量であり、
前記第二電気量は、前記被削物の加工中に前記測定部で取得された電気量である。
工具又は金属部材からなる被削物を回転させるモータの電気量を測定部で取得しながら、前記工具を用いて前記被削物を加工する工程を備え、
前記加工する工程は、第一電気量と第二電気量との差分に基づいて、前記モータの回転数を変え、
前記第一電気量は、前記モータの回転中かつ前記被削物の加工前に前記測定部で取得された電気量であり、
前記第二電気量は、前記被削物の加工中に前記測定部で取得された電気量である。
工具は、被削物を加工する過程で欠損することがある。工具に欠損が生じると、次の被削物を加工する際、被削物に対して非接触となる工具の領域が多くなる。非接触となる工具の領域が過度に多くなると、被削物の加工自体が困難となる。被削物の加工が困難になれば、工具によって所定の加工が施されていない不良品が生産される。
本開示に係る加工システムや本開示に係る金属部材の製造方法は、不良品の生産を抑制できる。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
金属部材からなる被削物を加工する工具と、
前記被削物又は前記工具を回転させるモータと、
前記モータを制御する制御部と、
前記モータの電気量を取得する測定部と、を備え、
前記制御部は、第一電気量と第二電気量との差分に基づいて、前記モータの回転数を変え、
前記第一電気量は、前記モータの回転中かつ前記被削物の加工前に前記測定部で取得された電気量であり、
前記第二電気量は、前記被削物の加工中に前記測定部で取得された電気量である。
前記第一電気量と前記第二電気量とは、前記モータの負荷電流の大きさ、微分値、及び積分値の少なくとも一つであることが挙げられる。
前記制御部は、前記差分が閾値以下である場合、前記モータの回転数をゼロとすることが挙げられる。
工具又は金属部材からなる被削物を回転させるモータの電気量を測定部で取得しながら、前記工具を用いて前記被削物を加工する工程を備え、
前記加工する工程は、第一電気量と第二電気量との差分に基づいて、前記モータの回転数を変え、
前記第一電気量は、前記モータの回転中かつ前記被削物の加工前に前記測定部で取得された電気量であり、
前記第二電気量は、前記被削物の加工中に前記測定部で取得された電気量である。
本開示の実施形態の詳細を、以下に説明する。
〔加工システム〕
図1を参照して、実施形態に係る加工システム1を説明する。本形態の加工システム1は、工具2と、モータ3と、測定部4と、制御部5とを備える。工具2は、被削物10を加工する。モータ3は、被削物10又は工具2を回転させる。測定部4は、モータ3の電気量を取得する。制御部5は、モータ3を制御する。本形態の加工システム1の特徴の一つは、制御部5が、第一電気量と第二電気量との差分に基づいて、モータ3の回転数を変える点にある。第一電気量と第二電気量の詳細については後述する。以下の説明は、被削物10の概要、加工システム1の各構成の詳細、の順に行う。
被削物10は、工具2によって加工される加工対象である。被削物10の材質、種類、及び形状は、特に限定されず、適宜選択できる。被削物10の材質は、代表的には、純鉄、鉄合金、又は非鉄金属が挙げられる。被削物10の種類は、例えば、圧粉成形体、焼結体、又は溶製材などが挙げられる。圧粉成形体は、原料粉末を加圧成形したものである。焼結体は、圧粉成形体を焼結したものである。溶製材は、原料溶湯を凝固させたものである。被削物10の形状は、例えば、単一の板状体や柱状体などのような単純形状であってもよいし、板状体や柱状体などを複数組み合わせたような複雑形状であってもよい。被削物10は、加工される際、テーブル200の上に保持される。
工具2は、被削物10を加工する。工具2の種類は、加工の種類に応じて適宜選択できる。加工の種類としては、転削加工や旋削加工が挙げられる。転削加工の場合、工具2の種類は回転工具が挙げられる。旋削加工の場合、工具2の種類は旋削工具が挙げられる。回転工具としては、例えば、ドリル、リーマ、タップ、エンドミルなどが挙げられる。旋削工具としては、例えば、バイトが挙げられる。本形態では、工具2の種類はドリルとしている。
モータ3は、被削物10又は工具2を回転させる。モータ3は、本形態のように転削加工の場合、工具2を自転させる。モータ3は、旋削加工の場合、被削物10を自転させる。図1の工具2の周方向に沿う矢印は、工具2の回転方向を示す。工具2は、図1に示す回転方向と逆方向にも回転可能である。
測定部4は、モータ3の電気量を取得する。測定部4で取得されるモータ3の電気量としては、第一電気量と第二電気量とが挙げられる。
制御部5は、モータ3を制御する。制御部5は、モータ3の回転数を変える。モータ3の回転数は、被削物10の加工に先立って、加工条件に応じた回転数に設定される。モータ3の回転数の変更は、代表的には、後述する差分に基づいて行われる。制御部5は、代表的には、コンピュータにより構成される。コンピュータは、プロセッサ、メモリなどを備える。メモリには、後述する制御手順をプロセッサに実行させるためのプログラムが格納されている。プロセッサは、メモリに格納されたプログラムを読み出して実行する。プログラムは、演算部51の演算結果が閾値以下を満たすか否かを判定する処理、判定に基づいてモータ3の回転数を変える処理、に関するプログラムコードを含む。制御部5は、演算部51と記憶部53とを有する。
演算部51は、第一電気量と第二電気量との差分を演算する。上述したように第一電気量及び第二電気量がモータ3の負荷電流の大きさ、微分値、及び積分値の少なくとも一つである場合、演算する上記差分は、負荷電流の大きさ同士の差分、微分値同士の差分、積分値同士の差分の少なくとも一つが挙げられる。上記差分は、記憶部53に記憶される。
図2を参照して、制御部5による制御手順を説明する。モータ3によって工具2が回転すると、図2に示すステップS1として、測定部4がモータ3の負荷電流を取得する。
図3の破線で示すように、被削物10の加工中における負荷電流の大きさ、微分値、及び積分値の各々は、モータ3の空転中の負荷電流の大きさ、微分値、及び積分値の各々と実質的に同様になる。その理由は、接触不可な工具は、被削物10に到達できず、被削物10に対して加工自体が困難となるため、加工深さがゼロとなるからである。演算部51は、上述の差分を演算する。演算された差分は実質的にゼロに近づく。そのため、上述の閾値と上記差分とを比較すると、上記差分は上記閾値以下を満たす。制御部5は、その比較の結果に基づき、モータ3の回転数をゼロとする。モータ3の回転数がゼロになると、工具の回転が停止する。
図3の二点鎖線で示すように、被削物10の加工開始時は、正常な工具2を用いた場合に比べて遅れる。その理由は、欠損したものの接触可能な工具は、被削物10に到達するものの、正常な工具2に比べて被削物10に到着するまでの時間がかかるからである。そして、被削物10の加工中における負荷電流の大きさ、微分値、及び積分値はいずれも、正常な工具2を用いた場合に比べて小さくなる。その理由は、欠損したものの接触可能な工具は、正常な工具2に比べて、被削物10に対する加工深さが小さくなるため、被削物10の加工中における工具2の加工抵抗は小さくなるからである。演算部51は、上述の差分を演算する。演算された差分は小さくなる。そのため、上述の閾値と上記差分とを比較すると、上記差分は上記閾値以下を満たす。制御部5は、その比較の結果に基づき、モータ3の回転数をゼロとする。
図3の実線で示すように、被削物10の加工中の負荷電流の大きさ、微分値、及び積分値の各々は、モータ3の空転中の負荷電流の大きさ、微分値、及び積分値の各々よりも大きくなる。その理由は、正常な工具2は、被削物10との接触領域が多くなるため、加工抵抗が大きくなるからである。演算部51は、上述の差分を演算する。演算された差分は大きくなる。そのため、上述の閾値と上記差分とを比較すると、上記差分は上記閾値以下を満たさない。即ち、上記差分は上記閾値超を満たす。制御部5は、その比較の結果に基づき、モータ3の回転数を変えない。
本形態の加工システム1は、工具2の欠損を検出できるため、工具2によって所定の加工が施されていない不良品の生産を抑制できる。
本形態の金属部材の製造方法は、工具を用いて金属部材からなる被削物を加工する工程を備える。この加工は、粗加工や仕上げ加工のいずれでもよい。以下、加工する工程を詳細に説明する。
加工する工程は、工具又は被削物を回転させるモータの電気量を測定部で取得しながら行う。加工する工程は、第一電気量と第二電気量との差分に基づいてモータの回転数を変える。第一電気量は、上述した通り、モータの空転中に測定部で測定されたモータの電気量である。第二電気量は、上述した通り、被削物の加工中に測定部で測定されたモータの電気量である。
本形態の金属部材の製造方法は、工具の欠損を検出できるため、工具によって所定の加工が施されていない不良品の生産を抑制できる。また、本形態の金属部材の製造方法は、金属部材の生産性を向上できる。その理由は、工具を一旦検知器に移動して工具の欠損の有無を確認する必要がないため、この確認作業を省略できるからである。
2 工具
3 モータ
30 駆動機構
4 測定部
5 制御部
51 演算部
53 記憶部
10 被削物
200 テーブル
Claims (5)
- 金属部材からなる被削物を加工する工具と、
前記被削物又は前記工具を回転させるモータと、
前記モータを制御する制御部と、
前記モータの電気量を取得する測定部と、を備え、
前記制御部は、第一電気量と第二電気量との差分に基づいて、前記モータの回転数を変え、
前記第一電気量は、前記モータの回転中かつ前記被削物の加工前に前記測定部で取得された電気量であり、
前記第二電気量は、前記被削物の加工中に前記測定部で取得された電気量であり、
前記測定部は電流センサを含み、
前記電気量は前記モータの負荷電流であり、
前記第一電気量と前記第二電気量とは、前記負荷電流の微分値であり、
前記第二電気量は、予め定めた加工開始時の直後の前記負荷電流の微分値である、
加工システム。 - 金属部材からなる被削物を加工する工具と、
前記被削物又は前記工具を回転させるモータと、
前記モータを制御する制御部と、
前記モータの電気量を取得する測定部と、を備え、
前記制御部は、第一電気量と第二電気量との差分に基づいて、前記モータの回転数を変え、
前記第一電気量は、前記モータの回転中かつ前記被削物の加工前に前記測定部で取得された電気量であり、
前記第二電気量は、前記被削物の加工中に前記測定部で取得された電気量であり、
前記測定部は電流センサを含み、
前記電気量は前記モータの負荷電流であり、
前記第一電気量と前記第二電気量とは、前記負荷電流の積分値であり、
前記第二電気量は、予め定めた加工開始時から予め定めた加工完了時までの前記負荷電流の積分値である、
加工システム。 - 前記制御部は、前記差分が閾値以下である場合、前記モータの回転数をゼロとする請求項1または請求項2に記載の加工システム。
- 工具又は金属部材からなる被削物を回転させるモータの電気量を測定部で取得しながら、前記工具を用いて前記被削物を加工する工程を備え、
前記加工する工程は、第一電気量と第二電気量との差分に基づいて、前記モータの回転数を変え、
前記第一電気量は、前記モータの回転中かつ前記被削物の加工前に前記測定部で取得された電気量であり、
前記第二電気量は、前記被削物の加工中に前記測定部で取得された電気量であり、
前記測定部は電流センサを含み、
前記電気量は前記モータの負荷電流であり、
前記第一電気量と前記第二電気量とは、前記負荷電流の微分値であり、
前記第二電気量は、予め定めた加工開始時の直後の前記負荷電流の微分値である、
金属部材の製造方法。 - 工具又は金属部材からなる被削物を回転させるモータの電気量を測定部で取得しながら、前記工具を用いて前記被削物を加工する工程を備え、
前記加工する工程は、第一電気量と第二電気量との差分に基づいて、前記モータの回転数を変え、
前記第一電気量は、前記モータの回転中かつ前記被削物の加工前に前記測定部で取得された電気量であり、
前記第二電気量は、前記被削物の加工中に前記測定部で取得された電気量であり、
前記測定部は電流センサを含み、
前記電気量は前記モータの負荷電流であり、
前記第一電気量と前記第二電気量とは、前記負荷電流の積分値であり、
前記第二電気量は、予め定めた加工開始時から予め定めた加工完了時までの前記負荷電流の積分値である、
金属部材の製造方法。
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