本發(fā)明涉及振動信息顯示裝置，用于在使刀具或者工件旋轉著進行加工的機床中，顯示與作為使加工面及刀具壽命惡化的原因之一的顫振有關的信息。

背景技術：

在機械加工中，根據(jù)主軸旋轉速度和進給速度等加工條件，有時產生顫振而使加工面惡化。并且，刀具由于顫振而受到損傷，也牽涉到刀具壽命的惡化。初始工件的加工條件是根據(jù)過去的實績臨時設定的，操作者一邊確認臨時設定的加工狀況一邊決定最終的加工條件。但是，為了削減生產準備所需要的成本，也存在對于如模具那樣加工時間較長的部件，操作者不在旁邊進行加工確認的情況。這樣，在無人狀態(tài)下使機械工作時，利用如專利文獻1那樣的技術，能夠抑制通過自動變更主軸速度而產生的顫振。

另外，作為對在加工中產生的振動、和有無上述那樣的自動變更主軸速度的動作等工作狀況進行記錄分析并通知的技術，例如已知有專利文獻2～4。在專利文獻2中具有：多個振動檢測傳感器，設置在通過旋轉機械的旋轉驅動而產生振動的多個部位；監(jiān)視診斷裝置，與所述振動檢測傳感器連接；警報通知單元，與所述監(jiān)視診斷裝置連接，在該監(jiān)視診斷裝置進行了異常診斷時輸出警報。管理員在電子郵件或者構成所述警報通知單元的操作終端畫面中對警報值振動等級進行消息顯示。

在專利文獻3中公開了如下的技術，在機床的附近或者與機床一體設置的NC裝置中，將機床的工作信息和時刻信息進行組合作為一個日志數(shù)據(jù)，將一天量的所述日志數(shù)據(jù)作為每一天的日志文件記錄在存儲裝置中，累計日志文件中的日志數(shù)據(jù)，將累計結果作為實績信息文件記錄在存儲裝置中，在顯示單元顯示日志文件及實績信息文件的數(shù)據(jù)。并且，公開了日志數(shù)據(jù)包括日期、時間的數(shù)據(jù)、刀具號碼、備注、主軸的旋轉速度、進給速度、使用時間(例如從刀具更換指令到下一次刀具更換指令的時間：秒)、切削時間(例如，執(zhí)行G01、G02、G03等進給指令的時間：秒)、快進時間(例 如，執(zhí)行G00等快進指令的時間：秒)等的數(shù)據(jù)。

在專利文獻4中公開了工作履歷管理裝置，將旋轉軸的旋轉速度及頻率區(qū)域的振動加速度存儲為工作履歷，并且不僅在旋轉軸的旋轉速度變化的情況下存儲該工作履歷，而且在頻率區(qū)域的振動加速度的最大值超過了規(guī)定的閾值的情況下也存儲該工作履歷。由于能夠將旋轉軸的旋轉速度的變化和顫振的產生狀況關聯(lián)起來進行存儲，因而作業(yè)者能夠關聯(lián)起來掌握旋轉軸的旋轉速度和顫振的產生狀況，成為有效抑制顫振的幫手。

另外，也已知利用所存儲的工作履歷，采用例如在非專利文獻1“2008年精密工學會春季大會學術講演會講演論文集《エンドミル加工における実験結果を利用した伝達関數(shù)の逆同定》”等記載的公知的方法，顯示穩(wěn)定臨界線圖。

【現(xiàn)有技術文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】日本特開2012－183596號公報

【專利文獻2】日本特開2009－115481號公報

【專利文獻3】日本特開平10－328976號公報

【專利文獻4】日本特開2012－81562號公報

【非專利文獻】

【非專利文獻1】2008年精密工學會春季大會學術講演會講演論文集《エンドミル加工における実験結果を利用した伝達関數(shù)の逆同定》名古屋大學倉田祐輔、鈴木教和、社本英二

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

專利文獻2的發(fā)明在進行了異常診斷時向警報通知單元輸出警報，管理員在電子郵件或者構成所述警報通知單元的操作終端畫面上顯示此時的振動等級。但是，在使刀具和工件相對移動而進行加工的機床中，需要明確在工件的哪個位置出現(xiàn)了異常并修正程序。因此，與旋轉機械設備不同，也需要發(fā)生了異常的位置信息，因而信息不足。

專利文獻3的發(fā)明雖然能夠將一天量的工作信息記錄為日志文件，并顯示文件中 的數(shù)據(jù)，但是需要從各種工作信息中提取有關加工異常的信息，存在工作信息分析花費時間的問題。并且，在操作者不親臨加工現(xiàn)場的情況下，在看到工作信息以前無法知道是否產生了顫振。

專利文獻4的發(fā)明雖然能夠使用所記錄的工作信息提示穩(wěn)定臨界線圖等顫振的對策，但是存在與專利文獻3一樣的問題，即在操作者不親臨加工現(xiàn)場的情況下，在看到工作信息以前無法知道是否產生了顫振。

因此，本發(fā)明的目的在于，提供機床的振動信息顯示裝置，通過在監(jiān)視器瞬時顯示顫振的信息，能夠盡早地提示給離開了機床的操作者，將加工異常和工作信息一并通知給操作者。

為了達到上述目的，第1方面的發(fā)明是設于機床中的振動信息顯示裝置，該機床使刀具或者工件旋轉而進行所述工件的加工，并且具有檢測在該加工時產生的顫振的振動檢測功能，該振動信息顯示裝置的特征在于，具有：監(jiān)視器，其顯示有關所述顫振的信息；振動信息取得單元，其取得在檢測出所述顫振時的振動信息；工作信息取得單元，其取得在檢測出所述顫振時的所述機床的工作信息；存儲單元，其存儲所取得的所述振動信息和工作信息；以及顯示控制單元，其將被存儲于所述存儲單元中的所述振動信息和所述工作信息顯示在所述監(jiān)視器上，或者將被存儲于所述存儲單元中的所述振動信息與所述工作信息中包含的刀具刀尖的軌跡信息一并顯示在所述監(jiān)視器上。

第2方面的發(fā)明的特征在于，在第1方面的結構中具有能夠抑制所檢測出的所述顫振的振動抑制功能，所述顯示控制單元將所述振動抑制功能的發(fā)揮狀況合并到所述振動信息中并顯示在所述監(jiān)視器上。

第3方面的發(fā)明的特征在于，在第2方面的結構中具有向所述監(jiān)視器進行輸入的輸入單元，當所述輸入單元被操作時，所述顯示控制單元顯示有關所述顫振的抑制對策的畫面。

第4方面的發(fā)明的特征在于，在第3方面的結構中，在將所述振動信息與所述刀具刀尖的軌跡信息一并顯示在所述監(jiān)視器上的情況下，所述顯示控制單元在所述刀具刀尖的軌跡上顯示所述顫振的產生位置，當通過所述輸入單元選擇該產生位置時，將與所選擇的所述產生位置處的所述顫振的抑制對策有關的畫面顯示在所述監(jiān)視器上，并且能夠通過所述輸入單元變更所述畫面的生成所需要的信息。

第5方面的發(fā)明的特征在于，在第4方面的結構中，能夠通過所述輸入單元選擇所述刀具刀尖的軌跡上的所述顫振的多個產生位置，當通過所述輸入單元選擇多個所述產生位置時，將與所選擇的所有的所述產生位置處的顫振的抑制對策有關的畫面顯示在所述監(jiān)視器上。

發(fā)明效果

根據(jù)第1方面的發(fā)明，通過將機床的顫振的信息與工作信息一并瞬時顯示在監(jiān)視器上，對于在無人運轉時產生的加工異常，能夠盡早通知給返回到機械旁的操作者。并且，在這種情況下，能夠掌握顫振產生的程序、刀具刀尖位置等。

根據(jù)第2方面的發(fā)明，除了第1方面的效果以外，還能夠掌握機械是否進行了自動抑制顫振的動作。

根據(jù)第3方面的發(fā)明，除了第2方面的效果以外，還能夠通過輸入操作來顯示與顫振的抑制對策有關的畫面，由此能夠容易掌握振動對策信息并當場應對。因此，也能夠盡快進行加工的最優(yōu)化。

根據(jù)第4方面的發(fā)明，除了第3方面的效果以外，還能夠當場設定畫面生成所需要的信息，即使沒有事前準備也能夠馬上參照對策。

根據(jù)第5方面的發(fā)明，除了第4方面的效果以外，還能夠根據(jù)機械的特性和加工狀況的變化，針對由于不同的原因而產生的顫振，掌握考慮了所有原因的對策。

附圖說明

圖1是振動信息顯示裝置的結構框圖。

圖2是主軸外殼的側視圖。

圖3是主軸外殼的主視圖(仰視圖)。

圖4是工作信息及振動信息等的取得控制的流程圖。

圖5是所取得的工作信息及振動信息的說明圖。

圖6是監(jiān)視器的顯示畫面的說明圖。

圖7是在刀尖軌跡上示出顫振信息的監(jiān)視器的顯示畫面的說明圖。

圖8是顯示了穩(wěn)定臨界線圖的監(jiān)視器顯示畫面的說明圖。

圖9是在刀尖軌跡上示出顫振信息的監(jiān)視器的顯示畫面的變更例的說明圖。

圖10是顯示了穩(wěn)定臨界線圖的監(jiān)視器顯示畫面的變更例的說明圖。

標號說明

1刀具外殼；2a～2c振動傳感器；3主軸；10振動信息顯示裝置；11FFT運算裝置；12NC裝置；13振動判定部；14最佳旋轉速度運算部；15存儲部；16機械動作判定部；17程序解釋部；18顯示控制部；19監(jiān)視器

具體實施方式

下面，根據(jù)附圖說明本發(fā)明的實施方式。

圖1是示出機床的振動信息顯示裝置的一例的結構框圖，圖2是機床的主軸外殼的側視圖，圖3是主軸外殼的主視圖(從軸向上的下側觀察的圖)。

1在機床中表示具有主軸3的主軸外殼，使被保持在主軸3上的刀具旋轉，對放置在下方的工作臺上的工件進行加工。在該主軸外殼1設有加速度傳感器即振動傳感器2a～2c，作為檢測在設為可圍繞C軸線旋轉的主軸3上產生的時間區(qū)域的振動(時間軸上的振動)的單元。為了檢測互為直角的方向上的振動信息，振動傳感器2a～2c以如下狀態(tài)安裝在主軸外殼1上，即能夠檢測相互垂直的X軸、Y軸、Z軸方向上的時間區(qū)域的振動信息的狀態(tài)。

振動信息顯示裝置10由FFT運算裝置11和NC裝置12構成，F(xiàn)FT運算裝置11根據(jù)由振動傳感器2a～2c檢測出的振動加速度進行傅里葉分析。

NC裝置12具有作為振動信息取得單元的振動判定部13，對由FFT運算裝置11進行了傅里葉分析的振動值(最大加速度)與操作者設定的閾值進行比較，判定是否產生了顫振。在該振動判定部13判定為振動值超過閾值且振動變化率超過了設定值時，其振動頻率被發(fā)送給最佳旋轉速度運算部14。最佳旋轉速度運算部14利用如專利文獻1那樣的公知技術計算抑制顫振的最佳的主軸旋轉速度并自動變更。在該最佳旋轉速度的計算中需要刀具的刃數(shù)Z，由操作者預先輸入。

并且，在振動值超過閾值且振動變化率超過了設定值的情況下，振動判定部13將振動值存儲在作為存儲單元的存儲部15中，并且對作為工作信息取得單元的機械動作判定部16發(fā)出指示，使得向存儲部15發(fā)送機械的工作信息。在此，機械的工作信息包括時刻、程序名、程序的執(zhí)行代碼、刀尖位置、刀具號碼、主軸旋轉速度、進 給速度、工件原點、刀具長度、機械坐標等。機械動作判定部16從由操作者輸入程序的程序解釋部17取得程序名和執(zhí)行代碼，監(jiān)視設于機床的檢測器等，取得主軸旋轉速度、進給速度、刀具刀尖的軌跡信息等。

這樣在工作信息與振動值一起被存儲在存儲部15中時，作為振動信息通過作為顯示控制單元的顯示控制部18被顯示在監(jiān)視器19中，監(jiān)視器19是在NC裝置12標準裝備的，用于顯示NC程序和機械的當前位置等。該振動信息也被記錄在外部存儲裝置20中。并且，顯示控制部18也能夠將振動信息與刀具刀尖的軌跡一起顯示在監(jiān)視器19中，在操作者有要求的情況下，也能夠顯示在最佳旋轉速度運算部14使用振動信息計算出的最佳速度的結果。

根據(jù)圖4的流程圖說明到在如上所述構成的振動信息顯示裝置10中的監(jiān)視器19顯示振動信息為止的步驟。

首先，通過機械動作判定部16取得當前的主軸旋轉速度，通過FFT運算裝置11取得當前的振動值(S11)。然后，在振動判定部13將操作者預先設定的閾值和通過FFT運算裝置11得到的振動進行比較(S12)，在檢測出的振動小于閾值的情況下，返回到S11。當在S12中所檢測出的振動大于閾值的情況下，監(jiān)視預先設定的每單位時間的振動的變化率。即，判定振動變化率是否超過了預先設定的值，在未超過時，待機到超過為止(S13)。并且，在振動變化率超過了設定值的情況下，向機械的工作信息添加該時刻的振動值和振動抑制功能的發(fā)揮狀況(有無通過最佳旋轉速度運算部14變更為最佳旋轉速度以及有變更時的結果)并記錄在存儲部15中(S14)。

其結果是形成如圖5所示的記錄數(shù)據(jù)。一條記錄數(shù)據(jù)由時刻、程序名、程序的執(zhí)行代碼、刀具刀尖位置、刀具號碼、主軸旋轉速度、振動值等構成。當生成該數(shù)據(jù)時，如圖6所示通過顯示控制部18在監(jiān)視器19的畫面的最前面生成新的窗口，并顯示數(shù)據(jù)的內容。該窗口一直持續(xù)顯示到在作為觸摸屏(輸入單元)的監(jiān)視器19上按下“確定”按鈕(即使是切斷了機械的電源后再次接通)為止。

在此，當按下“對策”按鈕時，顯示控制部18利用例如上述非專利文獻1(公開了根據(jù)顫振頻率進行逆識別來識別模態(tài)參數(shù)的方法)的技術，生成圖8所示的穩(wěn)定臨界線圖，并顯示為與顫振的抑制對策有關的畫面。此時，刃數(shù)等生成穩(wěn)定臨界線圖所需要的信息的設定項目能夠在該畫面中進行設定，即使不預先設定各項目也能夠顯示穩(wěn)定臨界線圖。因此，操作者能夠根據(jù)當前的旋轉速度識別穩(wěn)定裕度是否比較大， 容易掌握對顫振的抑制有效的對策(可以變更為穩(wěn)定裕度較大的高速旋轉側或者低速旋轉側的那一方)。

另一方面，也可以如圖7所示在監(jiān)視器19顯示刀具刀尖的軌跡，并且在該軌跡上相關聯(lián)地顯示記錄數(shù)據(jù)，以代替圖6的顯示。在此，利用記號識別有無產生顫振和有無顫振抑制動作，并配置在軌跡上。因此，通過操作者選擇各個記號并按下作為輸入單元的“對策”按鈕，如圖8所示顯示有關所選擇的加工部位的穩(wěn)定臨界線圖，因而同樣能夠掌握對顫振的抑制有效的對策。

但是，在加工部位是在分開的兩處位置的情況下，刀具刀尖的軌跡的顯示例如圖9所示。其中在部位1和部位2分別產生顫振，但由于加工位置不同，因而機械特性變化，也存在穩(wěn)定臨界線圖因部位1和部位2而不同的情況。但是，基于利用相同的刀具進行加工等理由，存在需要使兩者的加工條件一致的情況。因此，通過使在所選擇的所有的點統(tǒng)一顯示對策，顯示考慮了部位1和部位2各自的顫振的對策的比圖8復雜的圖10的穩(wěn)定臨界線圖。

這樣，根據(jù)上述方式的振動信息顯示裝置10，具有：振動判定部13，其取得被檢測出顫振時的振動信息；機械動作判定部16，其取得被檢測出顫振時的機床的工作信息；存儲部15，其存儲所取得的振動信息和工作信息；以及顯示控制部18，其將被存儲于存儲部15中的振動信息和工作信息與振動抑制功能的發(fā)揮狀況一并顯示在監(jiān)視器19中，或者將被存儲于存儲部15中的振動信息與振動抑制功能的發(fā)揮狀況以及工作信息中包含的刀具刀尖的軌跡信息一并顯示在監(jiān)視器19中，由此能夠將機床的顫振的信息與工作信息一并瞬時顯示在監(jiān)視器19中。因此，對于在無人運轉時產生的加工異常，能夠盡早通知返回到機械旁的操作者。并且，在這種情況下，能夠掌握機械是否進行了自動抑制顫振的動作、顫振產生的程序、刀具刀尖位置等。

尤其是，在觸摸操作監(jiān)視器19的“對策”按鈕時，顯示控制部18顯示與顫振的抑制對策有關的穩(wěn)定臨界線圖，因而能夠容易掌握振動對策信息并當場應對。因此，也能夠盡快進行加工的最優(yōu)化。

并且，在將振動信息與振動抑制功能的發(fā)揮狀況以及刀具刀尖的軌跡信息一并顯示在監(jiān)視器19上的情況下，顯示控制部18在刀具刀尖的軌跡上顯示顫振的產生位置，在選擇操作該產生位置時，將與所選擇的產生位置處的顫振的抑制對策有關的穩(wěn)定臨界線圖顯示在監(jiān)視器19上，并且能夠在監(jiān)視器19上變更穩(wěn)定臨界線圖的生成所需要 的刃數(shù)等信息。因此，也能夠當場設定穩(wěn)定臨界線圖的生成所需要的信息，即使沒有事前準備也能夠馬上參照對策。

另外，能夠在監(jiān)視器19上選擇多個刀具刀尖的軌跡上的顫振的產生位置，當選擇操作多個產生位置時，在監(jiān)視器19上顯示與所選擇的所有產生位置處的顫振的抑制對策有關的穩(wěn)定臨界線圖，因而能夠根據(jù)機械的特性和加工狀況的變化，針對由于不同的原因而產生的顫振，掌握考慮了所有原因的對策。

另外，在上述方式中，作為進行振動檢測的單元，采用了振動傳感器，但也能夠采用送話器、位置/旋轉檢測器、主軸/進給軸電機的電流。在上述方式中與振動的閾值和振動變化率的設定值雙方進行比較來判定顫振的產生，但也可以僅與閾值進行比較。并且，即使是不具有振動抑制功能的機床，通過顯示振動信息及工作信息、刀具刀尖的軌跡信息，也能夠迅速掌握加工異常。

另外，作為工作信息取得單元，除NC裝置內的機械動作判定部以外，也可以構成為，例如通過與外部存儲裝置和NC裝置連接的網(wǎng)絡將工作信息輸出給外部的運算裝置，在該運算裝置進行加工狀態(tài)的分析，將分析結果通過該網(wǎng)絡發(fā)送給NC裝置。