特許 7194965 工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-15

(45)【発行日】2022-12-23

(54)【発明の名称】工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 15/12 20060101AFI20221216BHJP

   G05B 19/404 20060101ALI20221216BHJP

【ＦＩ】

B23Q15/12 A

G05B19/404 K

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2018144887

(22)【出願日】2018-08-01

(65)【公開番号】P2020019097

(43)【公開日】2020-02-06

【審査請求日】2021-06-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000212566

【氏名又は名称】中村留精密工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114074

【弁理士】

【氏名又は名称】大谷 嘉一

(72)【発明者】

【氏名】中村 嘉克

【審査官】中川 康文

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０５１７０３５８（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０６７８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１１１０２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１６２０４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－３３５８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０８６３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１０５１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０５６０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９４６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０２５５５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１３０４８９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０７－０４４２１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ １５／００－１５／２８

Ｂ２３Ｑ １７／００－２３／００

Ｇ０５Ｂ １９／１８－１９／４１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

びびり振動発生の検出手段と、
前記検出手段にて、びびり振動発生が検出された場合に、その検出値と予め定められた閾値との比較手段を有し、
前記検出値が閾値を超えたと判断された場合に、ワークと工具と相対的位置を離間させる動作を行う手段と、
前記動作を行った後に前記びびり振動の解析を行うための解析手段とを有し、
前記びびり振動の解析結果に基づいた加工条件の変更案内手段を有し、それに基づいてオペレーターが加工条件を変更する手段を有し、
前記加工条件を変更後に機械加工を再開する手段とを有し、
前記機械加工を再開する手段にて加工再開指令を出すと、前記機械加工が重切削か軽切削かの判断手段を有し、
前記判断手段にて重切削と判断した場合には加工の中断した位置から再加工を開始し、軽切削と判断した場合には中断した加工パスの始点から再加工を開始するものであることを特徴とする工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は機械加工時に、びびり振動が発生した場合の対応手段を備えた工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

機械加工時に何らかの理由により、びびり振動が発生した場合には、ワークの加工品質に影響を与えるのみならず、工具摩耗や工具損傷の原因となる。
そこで例えば特許文献１には加速度センサにて、びびり振動を検出し、その検出に基づいて演算されたびびり振動の周波数により切削工具等の回転数を演算調整する技術が開示されている。
しかし、この場合にびびり振動の周波数を解析中の間に、びびり振動が発生したまま機械加工を続行していることになる。
従って、その間に加工不良のワークが発生したり、場合によっては工具の損傷につながる恐れもあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－１０５１６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、ワークの加工品質確保及び工具の損傷を抑えることができる工作機械の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明に係る工作機械は、びびり振動発生の検出手段と、前記検出手段にて、びびり振動発生が検出された場合に、その検出値と予め定められた閾値との比較手段を有し、前記検出値が閾値を超えたと判断された場合に、ワークと工具と相対的位置を離間させる動作を行う手段と、前記動作を行った後に前記びびり振動の解析を行うための解析手段とを有することを特徴とする。

【0006】

ここで、びびり振動発生の検出手段は、ワークを工具を用いて機械加工する際に、ワーク，工具，刃物台等に発生する振動を検出するものをいい、ワークの加工部位にびびりが発生するもの及び、その兆候も含まれる。
検出手段としては、加速度センサー，加速度ピックアップ（振動ピックアップ）等の接触センサーや、うず電流型非接触センサー，レーザー非接触センサー、あるいはサーボモータ等の負荷電流変化，位置偏差や回転偏差の変化，音の変化等の間接的変位を検出してもよい。

【0007】

本発明においては、前記びびり振動の解析結果に基づいた加工条件の変更案内手段を有し、それに基づいてオペレーターが加工条件を変更する手段を有し、前記加工条件を変更後に機械加工を再開する手段とを有するのが好ましく、前記機械加工を再開する手段にて加工再開指令を出すと、前記機械加工が重切削か軽切削かの判断手段を有し、
前記判断手段にて重切削と判断した場合には加工の中断した位置から再加工を開始し、軽切削を判断した場合には中断した加工パスの始点から再加工を開始するようにしてもよい。

【発明の効果】

【0008】

本発明においては、びびり振動発生の検出手段にて、びびり振動発生の有無を検出し、ワークにびびりが発生する恐れ、又は、びびり発生始め時を検知したら、直に、ワークと工具を離間させることができるので、従来技術のようにびびり振動を検出しておきながら、その解析中に機械加工が進行してしまうのを防ぐことができる。
これにより、ワークの不良発生や工具の摩耗，損傷を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１のシステム構成例を示す。

【図2】第２のシステム構成例を示す。

【図3】第３のシステム構成例を示す。

【図4】第４のシステム構成例を示す。

【図5】フローチャート例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明に係る工作機械のシステム構成例を以下、図に基づいて説明する。
図１に第１のシステム構成例を示す。
本実施例は旋盤の例であり、主軸１にワークＷをチャック保持し、モーターにて回転制御する。
これに対して、工具主軸２に工具３を装着し旋削する。
制御系統は、演算装置４，操作盤５，ＮＣ装置６で構成される。
工具主軸２には、びびり振動を検出するための検出手段２ａを取り付けてある。
この検出手段２ａは、機械加工時にワークにびびりが発生するのを検出するためのものであり、びびり発生に伴う時系列的な変位を検出するものであれば、加速度センサー，加速度ピックアップ（振動ピックアップ），レーザー非接触センサー，サーボモータの負荷電流変化，位置偏差や回転偏差の変化，マイク等を用いた音の出力変化等，接触，非接触，直接，間接等を問わない。

【0011】

次に、機械加工の流れを図５に示したフローチャートを参照しながら、以下説明する。
加工の開始指令（Ｓ１）が出されると、加工条件の設定（Ｓ２）の内容に対して、各種センサー等による検出手段２ａにて取得する振動データの選択（Ｓ３）が行われる。
例えば加速度ピックアップが選択されると、検出手段２ａにて時系列的に検出した電気信号変化を演算装置４に取り込まれる。
演算装置４には、びびり検出プログラムを有し、振動データとして時系列的に表示されるとともに、その振動値（振幅）の大きさが予め設定入力した閾値と比較される。
このびびり検出プログラムにて、閾値と比較され（Ｓ４）びびり振動が閾値以下であれば、加工が続行され終了する（Ｓ６）。
一方、びびり発生の恐れ、あるいは、びびり発生の兆候が検出されるとＮＣ装置６から逃し動作指令６ａが出力され、工具主軸２の工具３がワークから離れる（Ｓ８）。
この間に演算装置４では、びびり振動のＦＦＴ解析が行われ、びびり周波数等が特定される（４ｂ，Ｓ９）。
また、演算装置４には、ＦＦＴ解析の結果に基づいて、びびり発生を抑えるための加工条件を得るためのびびり防止演算手段を有する。
それに基づく加工条件変更案内５ａが操作盤５等に表示される（Ｓ１０）。
この表示を参考にしてオペレーター（作業者）は、加工条件の変更内容を入力する（５ｂ，Ｓ１１）。
その後に加工再開指令（Ｓ１２）を出すと、ＮＣ装置６の加工再開指令信号にて、機械加工が再開される。
この際に本実施例では、機械加工が荒削り等の重切削（Ｓ１３）であれば、その加工を中断した位置から再切込み（Ｓ１４）を開示し、仕上げ加工等の軽切削であれば、びびりが発生し始める前の加工パスの始点に戻り（Ｓ１５）、再開（Ｓ１６）するようになっている。

【0012】

本発明において機械加工の種類に制限がなく、例えば図２に示すようにタレット１２を用いた旋削でもよく、図３に示すように工具主軸２２に回転工具３を装着したミーリング加工や図４に示すように、タレット３２に回転工具３を装着したミーリング加工等が例として挙げられる。
ミーリング加工の場合には、工具３の振動を検出するのが好ましい。

【符号の説明】

【0013】

１ 主軸
２ 工具主軸
２ａ 検出手段
３ 工具
４ 演算装置
５ 操作盤
６ ＮＣ装置
１２ タレット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】