JP2000317710A - Tool abnormality detection tethod and device for machine tool - Google Patents

Tool abnormality detection tethod and device for machine tool

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JP2000317710A
JP2000317710A JP12683699A JP12683699A JP2000317710A JP 2000317710 A JP2000317710 A JP 2000317710A JP 12683699 A JP12683699 A JP 12683699A JP 12683699 A JP12683699 A JP 12683699A JP 2000317710 A JP2000317710 A JP 2000317710A
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JP
Japan
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tool
spindle
rotation
unit time
cutting
Prior art date
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Pending
Application number
JP12683699A
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Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Hotta
尊之 堀田
Tatsuya Inagaki
達也 稲垣
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Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyoda Koki KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect tool breaking during working in real time under a machining condition changing in tool, machining condition, and work material quality. SOLUTION: A CPU of CNC device monitors during machining operation at an interval of an unit time Δt for instance 10 milliseconds. In case of drill machining, CPU computes a command rotational quantity of a main spindle per the unit time as a determination reference value B for detecting tool abnormality based on the rotating speed data of the main spindle and so on designated in NC program (a step 52), computes an actual rotational quantity ΔQ of the main spindle per the unit time (a step 55), and determines the occurrence of tool abnormality by comparing a difference between the command rotational quantity B and the actual rotational quantity ΔQ with a threshold value E (a step 57). In taping machining, the determination reference value B is computed as an increment of a rotational quantity of the tap (Pn-Pn-1) per the each unit time based on each rotational position of the tap determined in relation to each position of cutting depth per the unit time.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、切削加工における
切削工具の折損或いは過度の摩耗を自動的に検出する方
法および装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for automatically detecting breakage or excessive wear of a cutting tool in cutting.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、穴明け加工は、工具を先端に取
り付けた主軸を回転させた状態で主軸とワークとをこの
主軸の軸方向に相対移動して行われる。このような穴明
け加工中における工具の折損や過度の摩耗についての監
視は、自動化された工作機械が具備すべき重要な機能で
あり、従来においては種々の工具折損検出装置が知られ
ている。ワークを工具が切削している加工中にリアルタ
イムに工具の折損を検出する従来の装置としては、工
具主軸を回転駆動する主軸モータのトルク値(電流値)
を監視する形式のもの、モデル加工時にサンプリング
した工作機械各部の基準負荷をその後の連続加工におい
てサンプリングされる負荷と比較する形式のもの、切
削点から発生されるアコースティックエミッション信号
をAEセンサで監視する形式のもの、工具主軸を支持
するベアリングのスラスト力を圧力変換器で検出する形
式のものなどが既に提案されている。
2. Description of the Related Art Generally, drilling is performed by rotating a main spindle and a work relative to each other in the axial direction of the main spindle while rotating a main spindle having a tool attached to a tip thereof. Monitoring of tool breakage and excessive wear during drilling is an important function that an automated machine tool should have, and various tool breakage detection devices are conventionally known. As a conventional device that detects breakage of a tool in real time while the tool is cutting a workpiece, the torque value (current value) of a spindle motor that rotates and drives the tool spindle
, A type in which the reference load of each part of the machine tool sampled during model machining is compared with a load sampled in subsequent continuous machining, and an acoustic emission signal generated from a cutting point is monitored by an AE sensor. There have already been proposed ones of the type that detect the thrust force of a bearing supporting the tool spindle with a pressure transducer.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
の従来装置は、主軸モータのトルク値(電流値)が外乱
の影響を受けて変動しやすく、工具折損の判定が難し
い。また、この判定のための基準となる情報を加工条件
などにより自動的に作り上げることが難しく、この判定
基準情報の作成は、の従来装置のように、事前のモデ
ル加工を必要とする。モデル加工を前提とする及び
の従来装置は、加工条件が固定された専用工作機械にお
ける使用には適するが、マシニングセンタのように主軸
への取り付け工具が頻繁に変更されたり、ワークの材質
や加工条件が不定の場合では、適用が事実上困難であ
る。また、上記の形式のものはのものと同様に外乱
の影響を受けやすく、のものは工具主軸のベアリング
機構へ特別な装置を設ける必要があり、これらのもの
も、共に判定基準情報を作成するために事前のモデル加
工を必要とするなど汎用性が乏しいなどの問題がある。
However, in the above-described conventional apparatus, the torque value (current value) of the spindle motor tends to fluctuate under the influence of disturbance, and it is difficult to determine whether the tool is broken. Further, it is difficult to automatically create information serving as a criterion for this determination according to processing conditions and the like, and creation of this criterion information requires prior model processing as in the conventional apparatus. The conventional equipment premised on model machining is suitable for use in dedicated machine tools with fixed machining conditions.However, tools used to attach to the main spindle, such as machining centers, are frequently changed, and workpiece materials and machining conditions Is indefinite, it is practically difficult to apply. In addition, the above-mentioned type is susceptible to disturbance as in the case of the type described above, and the type requires the provision of a special device for the bearing mechanism of the tool spindle. Therefore, there is a problem that versatility is poor, such as requiring prior model processing.

【0004】従って、本発明の主たる目的は、上述した
従来装置の問題点を解消し、加工中においてリアルタイ
ムに工具の折損や過度の摩耗を検出できる工具異常検出
方法及び装置を提供することにある。本発明の他の目的
は、工具、加工条件、ワーク材質などが不定であるよう
な加工環境下で使用できる汎用性のある工具異常検出方
法及び装置を提供することにある。本発明の他の目的
は、加工動作中の単位時間毎の加工動作の変化に即応し
て適切な工具異常を判定できる工具異常検出方法及び装
置を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、
工具の折損や過度の消耗等の異常を判定するための判定
基準情報を、モデル加工を必要とせずに作り上げること
ができる工具異常検出方法および装置を提供することに
ある。
Accordingly, a main object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional apparatus and to provide a tool abnormality detecting method and apparatus capable of detecting tool breakage and excessive wear in real time during machining. . Another object of the present invention is to provide a versatile tool abnormality detection method and apparatus that can be used in a machining environment where tools, machining conditions, work materials, and the like are undefined. Another object of the present invention is to provide a tool abnormality detection method and apparatus capable of determining an appropriate tool abnormality in response to a change in machining operation per unit time during the machining operation. Still another object of the present invention is to provide
It is an object of the present invention to provide a tool abnormality detection method and apparatus that can create determination criterion information for determining an abnormality such as tool breakage or excessive wear without requiring model processing.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項1及び6に記載の工具異常検出方法およ
び装置は、NCプログラムのような加工プログラムに従
って工具がワークを実際に加工している加工中におい
て、単位時間毎に工具とワークとの間に生じさせるべき
指令運動量を前記加工プログラム中に指定される加工条
件データに基づいて設定するステップ又は手段と、前記
加工中における単位時間内に工具とワークとの間に実際
に生じた実運動量を検出するステップ又は手段と、前記
指令運動量と実運動量とに基づいて工具異常の有無を判
定するステップ又は手段と、を含むことを特徴する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a tool abnormality detecting method and apparatus for machining a workpiece by a tool according to a machining program such as an NC program. A step or means for setting a commanded momentum to be generated between the tool and the workpiece for each unit time based on machining condition data specified in the machining program, and a unit time during the machining. A step or means for detecting an actual momentum actually generated between the tool and the workpiece, and a step or means for determining the presence or absence of a tool abnormality based on the commanded momentum and the actual momentum. I do.

【0006】本発明によれば、加工動作中における単位
時間当たりの工具−ワーク間の相対指令運動量と実運動
量との差が工具異常のパラメータとして把握される。よ
り具体的には、工具が折損又は過度に摩耗するとき、工
具−ワーク間の加工抵抗が増加するので、指令運動量に
対する実運動量の遅れは工具が正常であるときのそれを
超えた遅れとなり、よって指令運動量と実運動量とに基
づき、例えば前記遅れ量を予め設定した正常−異常を判
別する閾値と比較することにより、工具異常の有無を判
定する。この場合、単位時間毎の指令運動量は、加工プ
ログラムに従ってその時点において実行されるべき工具
−ワーク間の運動量として算出できるので、その指令運
動量をその時点における判定基準情報として用いること
ができると共に、例えば1つの加工から次の加工へ移行
する場合における加工条件の変更に即応して変化させる
ことができる。この結果、判定基準情報をモデル加工等
の実施により予め定めることを要しない。前記指令運動
量は、単位時間毎に算出してもよいが、加工動作に先立
って各単位時間毎の指令運動量を一括して算出するよう
にしてもよい。
According to the present invention, the difference between the relative command momentum between the tool and the workpiece per unit time during the machining operation and the actual momentum is grasped as a parameter of the tool abnormality. More specifically, when the tool is broken or excessively worn, the machining resistance between the tool and the work increases, so that the delay of the actual momentum with respect to the commanded momentum is a delay exceeding that when the tool is normal, Therefore, based on the commanded momentum and the actual momentum, for example, the presence / absence of a tool abnormality is determined by comparing the delay amount with a preset threshold for determining normality / abnormality. In this case, the commanded momentum per unit time can be calculated as the momentum between the tool and the work to be executed at that time according to the machining program, so that the commanded momentum can be used as the criterion information at that time, and, for example, The change can be made immediately in response to a change in the processing conditions when shifting from one processing to the next processing. As a result, it is not necessary to determine the criterion information in advance by performing model processing or the like. The commanded momentum may be calculated for each unit time, or the commanded momentum for each unit time may be collectively calculated prior to the machining operation.

【0007】実施の形態において詳述されるように、ド
リル折損時における判定基準情報に対する実運動量の遅
れは正常時の数10倍となることが本発明者の実験で確
認されており、これにより正常−異常の閾値は正常時と
異常時とを大きなマージンを持って判別できる値とする
ことができ、これにより外乱の影響を受け難い工具異常
判定が実現される。前記指令運動量と実運動量を特定す
る単位時間とは、好適には、数ミリ秒〜数10ミリ秒程
度の時間幅として設定されるが、この時間幅は工具−ワ
ーク間に相対運動をもたらす電動機を含むサーボ系の応
答特性に依存する。高い応答特性をもつサーボ系の場合
では、前記単位時間を短く設定して工具異常を高感度に
検出できるが、応答性の低いサーボ系の場合では前記指
令運動量に対する実運動量の遅れを工具異常時に高感度
に検出できないので、前記単位時間を数10ミリ秒以上
とすることが必要となる。
As will be described in detail in the embodiment, it has been confirmed by the inventor's experiments that the delay of the actual momentum with respect to the judgment reference information at the time of drill breakage is several tens times that of the normal case. The normal-abnormal threshold value can be set to a value that can be distinguished between a normal time and an abnormal time with a large margin, thereby realizing a tool abnormality determination that is hardly affected by disturbance. The command momentum and the unit time for specifying the actual momentum are preferably set as a time width of about several milliseconds to several tens of milliseconds. And it depends on the response characteristics of the servo system. In the case of a servo system having high response characteristics, the unit time can be set short to detect a tool abnormality with high sensitivity.However, in the case of a low response servo system, the delay of the actual momentum with respect to the command momentum is reduced when a tool abnormality occurs. Since the detection cannot be performed with high sensitivity, the unit time needs to be several tens of milliseconds or more.

【0008】前記指令運動量と実運動量は、共に同一単
位時間内の運動量であることが望ましいが、異常検出に
支障を来さない限度においてそれぞれ多少ずれた時間帯
の運動量であっても実用上差し支えない。これは、前述
したように、正常−異常の閾値が正常時と異常時を大き
なマージンを持って判別できる値に設定可能であること
に依存している。
It is desirable that both the commanded momentum and the actual momentum are momentums within the same unit time. However, even if the momentums are slightly deviated from each other as long as they do not hinder abnormality detection, there is no problem in practical use. Absent. This depends on the fact that the normal-abnormal threshold value can be set to a value that can be determined with a large margin between the normal state and the abnormal state, as described above.

【0009】本発明によれば、請求項2及び7に記載さ
れるように、タップやバイトを用いるネジ切り加工及び
ドリル加工での使用に好適な異常検出方法及び装置が提
供される。この場合、前記単位時間毎の指令運動量及び
実運動量は、主軸の単位時間毎の回転量としてそれぞれ
設定及び検出される。工具−ワーク間の指令回転量とこ
れに対する実回転量とを比較することにより、工具異常
を比較的簡単な処理により検出できる。つまり、本発明
者らは、例えば数10ミリ秒程度の比較的短い単位時間
内でさえ、指令回転量とこれに対する実回転量の差は工
具が正常な場合と異常な場合とで顕著な差を示すことを
実験を通じて発見し、この発見に基づき本発明の着想に
到達したものである。
According to the present invention, as set forth in claims 2 and 7, there is provided an abnormality detection method and apparatus suitable for use in thread cutting and drilling using a tap or a cutting tool. In this case, the commanded momentum and the actual momentum per unit time are set and detected as the rotation amount of the main shaft per unit time, respectively. By comparing the command rotation amount between the tool and the work with the actual rotation amount corresponding thereto, a tool abnormality can be detected by relatively simple processing. In other words, the present inventors have found that even within a relatively short unit time of, for example, about several tens of milliseconds, the difference between the commanded rotation amount and the actual rotation amount relative thereto is significantly different between a normal tool and an abnormal tool. Have been found through experiments, and based on this discovery, the idea of the present invention has been reached.

【0010】ドリル加工においては、好ましくは請求項
3及び8に記載されるように、判定基準値となる単位時
間当たりの前記指令回転量を、加工プログラム中に指定
される工具主軸の回転速度指令と、前記単位時間を特定
すべく予め設定されるサンプリング周期と、主軸の回転
角度位置を検出するエンコーダの分解能とに基づいて算
出し、実際の加工動作中に前記サンプリング周期でエン
コーダ出力を抽出して単位時間当たりの主軸の実回転量
を求め、単位時間当たりの指令回転量と実回転量とに基
づき、例えばこれら回転量の差が予め設定した閾値を超
えるか否かの判定を行って、工具異常を検出する。この
構成によれば、主軸の単位時間内の指令回転量を専ら加
工プログラム中の主軸回転速度指令に依存して設定する
ようにしたので、主軸に装着されるドリルに応じた加工
条件に適合した判定基準値を設定でき、特に使用するド
リルに応じた確実な工具異常の判定を実現できる。
In the drilling, preferably, the command rotation amount per unit time, which is a judgment reference value, is determined by a rotation speed command of a tool spindle specified in a machining program. And calculating based on a sampling period set in advance to specify the unit time and a resolution of an encoder that detects a rotational angle position of the main shaft, and extracting an encoder output at the sampling period during an actual machining operation. Determine the actual rotation amount of the spindle per unit time, based on the command rotation amount and the actual rotation amount per unit time, for example, to determine whether the difference between these rotation amounts exceeds a preset threshold, Detects tool abnormalities. According to this configuration, the command rotation amount within a unit time of the spindle is set exclusively depending on the spindle rotation speed command in the machining program, so that the machining conditions are adapted to the drill attached to the spindle. A judgment reference value can be set, and a reliable tool abnormality judgment can be realized particularly in accordance with a drill to be used.

【0011】タップやバイトを用いるネジ切り加工の場
合、好ましくは請求項4及び9に記載されるように、加
工中に工具とワークが主軸軸線方向において単位時間毎
に移動すべき指令切込量と同期して主軸が前記単位時間
毎に回転すべき指令回転量を判定基準値として算出す
る。この算出のために、加工プログラム中に指定される
工具−ワーク間の切込み速度データ、主軸回転速度デー
タ及び加工すべきネジピッチデータ等に基づき、単位時
間毎に設定される工具切込み位置に対して主軸が到達す
べき回転位置を同時2軸制御下で補間演算する公知の手
法を利用する。この演算により、ネジ切り工具上に定義
される任意の切削点が単位時間経過後に到達する位置
は、螺旋軌跡上に存在する多数の補間点群として定義さ
れる。単位時間毎の指令回転量は、このような補間点群
の内の連続する2点間の増分を求めることによって得る
ことができる。
In the case of thread cutting using a tap or a cutting tool, preferably, a command cutting amount in which a tool and a work are to be moved per unit time in the spindle axis direction during the machining, as described in claims 4 and 9. In synchronization with the above, the command rotation amount that the main shaft should rotate every unit time is calculated as a determination reference value. For this calculation, based on the cutting speed data between the tool and the work specified in the machining program, the spindle rotation speed data, the screw pitch data to be machined, and the like, the spindle is set with respect to the tool cutting position set for each unit time. A known method is used in which the rotation position to be reached is interpolated under simultaneous two-axis control. By this calculation, the position where an arbitrary cutting point defined on the thread cutting tool reaches after the elapse of the unit time is defined as a group of a large number of interpolation points existing on the spiral locus. The command rotation amount per unit time can be obtained by obtaining an increment between two consecutive points in such an interpolation point group.

【0012】一方、単位時間当たりの主軸の実回転量
は、実際の加工動作中に、主軸の回転角度位置を検出す
るエンコーダの出力を前記単位時間を定義するサンプリ
ング周期で抽出することにより求め、前記指令回転量と
実回転量とに基づいて工具異常の有無を検出する。この
構成によれば、単位時間毎の工具切込み量と同期して主
軸がその単位時間内に回転すべき指令回転量を判定基準
値として算出するようにしたので、工具異常の判定は単
に主軸の指令回転量と実回転量に基づいて簡単な処理に
より確実に実行できる。
On the other hand, the actual rotation amount of the spindle per unit time is obtained by extracting the output of an encoder for detecting the rotation angle position of the spindle during an actual machining operation at a sampling period defining the unit time. The presence or absence of a tool abnormality is detected based on the command rotation amount and the actual rotation amount. According to this configuration, the command rotation amount that the spindle should rotate within the unit time is calculated as the determination reference value in synchronization with the tool cutting amount per unit time, so that the determination of the tool abnormality is simply performed by the spindle. It can be reliably executed by simple processing based on the command rotation amount and the actual rotation amount.

【0013】タップやネジ切り工具を用いるネジ切り加
工における工具異常検出は、さらに好適には請求項5及
び10に定義される別の方法及び装置により実現でき
る。この場合、ネジ切り加工開始位置、つまり主軸の軸
方向切込みと回転との同期制御を開始する位置の座標
が、これら切込み運動を検出するエンコーダ及び主軸回
転位置を検出するエンコーダの出力を読み取ることによ
り検出される。検出するタイミングは、加工プログラム
中にタップ開始位置が指定されるので、この位置に切り
込み軸が到達する瞬間に主軸回転検出用エンコーダの出
力を読み取ることで可能となる。加工すべきネジのピッ
チによって決まる切込み−回転比率が、加工すべきネジ
ピッチと単位時間当たりの工具切込み量及び主軸回転量
とに基づいて算出される。ネジピッチは、通常加工プロ
グラム中に指定されるが、工具切込み量及び主軸回転量
は、加工プログラム中に指定される工具−ワーク間の切
込み速度データ、主軸回転速度データ、前記ネジピッチ
データ及び切込み深さデータ等に基づいて算出可能であ
る。前記切込み−回転比率は、単位時間毎に算出しても
よいが、ネジ切り加工の実行に先立って、予め算出して
おいてもよい。
[0013] The detection of a tool abnormality in a threading operation using a tap or a threading tool can be more preferably realized by another method and apparatus defined in claims 5 and 10. In this case, the thread cutting start position, that is, the coordinates of the position where the synchronous control of the axial cutting and rotation of the spindle is started, is performed by reading the outputs of the encoder that detects the cutting motion and the encoder that detects the spindle rotation position. Is detected. Since the tap start position is specified in the machining program at the detection timing, the output can be read by reading the output of the spindle rotation detection encoder at the moment when the cutting axis reaches this position. The cutting-rotation ratio determined by the pitch of the screw to be processed is calculated based on the pitch of the screw to be processed, the amount of tool cut per unit time, and the amount of spindle rotation. The screw pitch is usually specified in the machining program, but the tool cutting amount and the spindle rotation amount are the tool-work cutting speed data, the spindle rotation speed data, the screw pitch data and the cutting depth specified in the processing program. It can be calculated based on data or the like. The cut-to-rotation ratio may be calculated for each unit time, or may be calculated in advance before executing the thread cutting.

【0014】また、加工動作中に前記単位時間のサンプ
リング周期で切込み位置検出用エンコーダの出力及び主
軸回転位置検出用エンコーダの出力を抽出して、単位時
間内の実際の切込み量を求め、この実際の切込み量と前
記切込み−回転比率とに基づき実際に主軸が回転すべき
であった名目総回転量を求め、この名目総回転量と主軸
の実回転量とに基づきネジ切り工具の異常の有無を検出
する。この構成によれば、目的とするピッチのネジ切り
加工を行う場合に主軸の切り込み移動量に対して主軸が
回転すべき名目総回転量及び主軸の実総回転量とを単位
時間毎に算出し、これら両回転量に基づきネジ切り工具
異常の有無を判定するようにしたので、ネジ切り工具自
体の異常を検出できることに加えて、リード誤差が所定
値以内に保証されるネジを加工できる。
Further, during the machining operation, the output of the encoder for detecting the cutting position and the output of the encoder for detecting the rotational position of the spindle are extracted at the sampling cycle of the unit time, and the actual cutting amount within the unit time is obtained. Nominal total rotation amount that the spindle should have actually rotated was calculated based on the cutting amount and the cutting-rotation ratio, and based on the nominal total rotation amount and the actual rotation amount of the main shaft, whether or not the threading tool was abnormal. Is detected. According to this configuration, the nominal total rotation amount and the actual total rotation amount of the spindle that should be rotated by the spindle with respect to the cutting movement amount of the spindle when performing a threading process at a target pitch are calculated for each unit time. Since the presence / absence of the threading tool abnormality is determined based on these two rotation amounts, in addition to being able to detect the abnormality of the threading tool itself, it is possible to machine a screw whose lead error is guaranteed within a predetermined value.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。本発明を実施する工作機械の一例
を示す図1において、ベッド10上のX軸ガイドウエイ
11に沿ってコラム12が紙面垂直方向に移動(以下、
左右移動と称する。)できる。左右移動するコラム12
は、その垂直側面に設けY軸ガイドウエイ13に沿って
サドル14を上下動可能に案内している。サドル14
は、その垂直側面に設けたZ軸ガイドウエイ15に沿っ
て主軸ヘッド16を前後動(図の左右方向)可能に案内
している。主軸ヘッド16は、主軸17を水平の軸線周
りに回転可能に支持し、主軸17の先端に図略の工具交
換装置によりドリル、タップ、エンドミル、フライス、
切削バイトなどの各種工具Tを選択的に取り付け可能と
している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1 showing an example of a machine tool embodying the present invention, a column 12 moves in a direction perpendicular to the plane of the drawing along an X-axis guideway 11 on a bed 10 (hereinafter, referred to as a column).
This is referred to as left-right movement. )it can. Column 12 that moves left and right
Is provided on the vertical side surface thereof, and guides the saddle 14 along the Y-axis guide way 13 so as to be vertically movable. Saddle 14
Guides the spindle head 16 along a Z-axis guideway 15 provided on its vertical side surface so as to be able to move back and forth (in the horizontal direction in the figure). The spindle head 16 supports the spindle 17 rotatably about a horizontal axis, and a drill, tap, end mill, milling machine,
Various tools T such as cutting tools can be selectively attached.

【0016】X軸送り装置は、ベッド10に固定したサ
ーボモータ21と、コラム12にネジ係合する図略の送
りネジからなる。Y軸送り装置は、コラム12の上面に
固定したサーボモータ22と、サドル14にネジ係合す
る送りネジ23からなる。Z軸送り装置は、サドル14
に固定したサーボモータ24と、主軸ヘッド16にネジ
係合する送りネジ25からなる。主軸17を回転駆動す
るサーボモータ26は、主軸ヘッド16に固定されてい
る。サーボモータ21、22及び24は、その回転位置
及び速度を制御できる形式のもので、主軸駆動用のサー
ボモータ26は速度制御可能な形式のものが使用され
る。
The X-axis feeder comprises a servomotor 21 fixed to the bed 10 and a feed screw (not shown) which is screwed to the column 12. The Y-axis feeder includes a servomotor 22 fixed to the upper surface of the column 12 and a feed screw 23 screwed to the saddle 14. Z-axis feeder is saddle 14
And a feed screw 25 screw-engaged with the spindle head 16. A servo motor 26 that rotationally drives the spindle 17 is fixed to the spindle head 16. The servomotors 21, 22, and 24 are of a type capable of controlling the rotational position and speed thereof, and the servomotor 26 for driving the spindle is of a type capable of controlling the speed.

【0017】ベッド10上のコラム12の前方には、回
転割り出しテーブル28が垂直軸線の周りに図略の割り
出し機構により回転割り出し可能に設けられ、このテー
ブル28上に加工すべきワークWが図略の治具により取
り付け可能である。これにより、主軸17の先端に図略
の自動工具交換装置により取り付けられるドリルによっ
て、ワークWに穴明けでき、この下穴w1の内面にタッ
プ又はバイトを用いてネジを形成できる。また、ワーク
Wの正面から突出する円筒突出部w2の外周にバイトに
よりネジを形成できる。
A rotary indexing table 28 is provided in front of the column 12 on the bed 10 so as to be rotatable around a vertical axis by an indexing mechanism (not shown). A work W to be processed on the table 28 is not shown. It can be attached by the jig. Thereby, the work W can be drilled by a drill attached to the tip of the spindle 17 by an automatic tool changer (not shown), and a screw can be formed on the inner surface of the prepared hole w1 using a tap or a cutting tool. Further, a screw can be formed with a cutting tool on the outer periphery of the cylindrical projection w2 projecting from the front of the work W.

【0018】図2は、上記工作機械を制御する制御シス
テムを示す。CNC装置30は、主として中央処理装置
(以下、CPUと称する。)31、メモリー32からな
り、メモリー32のROMに記憶されたシステムプログ
ラムSTMの制御下で各種演算処理を実行する。メモリ
ー32のRAMには、数値制御プログラム(以下、NC
プログラム)NCPを記憶する領域、各種信号のオン・
オフを記憶するフラッグ領域FLG、各種パラメータや
データBM、Qnなどを記憶する領域および演算処理を
実行するワーキング領域WORKが設けられている。C
PU31は、インタフェース35を介して入力装置33
及びシーケンス制御用のプログラマブル・ロジック・コ
ントローラ(以下、PLCと称する。)34に接続さ
れ、これらとの間で種々の情報を伝達或いは交換する。
入力装置33は、各種の命令スイッチ類331、データ
入力用のテンキー332、表示装置333等からなる。
FIG. 2 shows a control system for controlling the machine tool. The CNC device 30 mainly includes a central processing unit (hereinafter, referred to as a CPU) 31 and a memory 32, and executes various arithmetic processes under the control of a system program STM stored in a ROM of the memory 32. The RAM of the memory 32 stores a numerical control program (hereinafter, NC)
Program) NCP storage area, ON / OFF of various signals
A flag area FLG for storing OFF, an area for storing various parameters, data BM, Qn, and the like, and a working area WORK for executing arithmetic processing are provided. C
The PU 31 is connected to the input device 33 via the interface 35.
And a programmable logic controller (hereinafter, referred to as a PLC) 34 for sequence control, and various kinds of information are transmitted or exchanged between them.
The input device 33 includes various command switches 331, a numeric keypad 332 for data input, a display device 333, and the like.

【0019】また、CPU31は、インタフェース36
を介して駆動装置37に接続され、この駆動装置37
は、X軸制御ユニットDUX、Y軸制御ユニットDU
Y、Z軸制御ユニットDUZ及びC軸制御ユニットDU
Cから構成され、対応するサーボモータ21、22、2
4及び26を制御し、これらモータの回転位置を検出す
るエンコーダ211、221、241及び261の出力
を受け取る。CPU31が実行する機能の説明図である
図3を参照して説明すると、CPU31は、入力装置3
3から入力されるNCプログラムNCP及び各種パラメ
ータをメモリー32に記憶したり、逆にCNC30内で
計算或るいは記憶される各種情報を表示装置33に表示
させる処理と、PLC34との間でのデータ及び信号交
換処理と、NC実行処理41と、さらに移動指令処理4
2をシステムプログラムSTMの制御下で実行する。
The CPU 31 has an interface 36
Is connected to the driving device 37 via the
Are the X-axis control unit DUX and the Y-axis control unit DU
Y and Z axis control unit DUZ and C axis control unit DU
C and the corresponding servomotors 21, 22, 2
4 and 26, and receives the outputs of encoders 211, 221, 241 and 261 for detecting the rotational positions of these motors. Referring to FIG. 3, which is an explanatory diagram of functions executed by the CPU 31, the CPU 31
3 for storing the NC program NCP and various parameters input from the memory 32, and conversely, displaying the various information calculated or stored in the CNC 30 on the display device 33, and the data between the processing and the PLC 34. And signal exchange processing, NC execution processing 41, and further movement command processing 4
2 is executed under the control of the system program STM.

【0020】CPU31が実行するこれらの処理機能は
この種の工作機械を制御するCNC装置が持つ一般的機
能として公知であるので、本発明に関係する処理につい
て以下に簡単に説明する。NC実行処理41が指令され
るとき、CPU31は、NCプログラムNCPを構成す
る複数のデータブロックをメモリー32から1ブロック
づつ順次読み出し、解読し、実行する。実行されるブロ
ックが工作機械を構成するコラム12、サドル14、主
軸ヘッド16などの可動要素についての送り制御を命令
する場合、CPU31はその命令で指定される目標位置
に指定された速度で可動要素を駆動するように移動指令
処理42を実行する。
Since these processing functions executed by the CPU 31 are known as general functions possessed by a CNC device for controlling this type of machine tool, the processing related to the present invention will be briefly described below. When the NC execution process 41 is instructed, the CPU 31 sequentially reads, decodes, and executes a plurality of data blocks constituting the NC program NCP from the memory 32 one by one. When a block to be executed instructs a feed control for a movable element such as a column 12, a saddle 14, and a spindle head 16 that constitute a machine tool, the CPU 31 moves the movable element at a target position specified by the instruction at a specified speed. Is executed to drive.

【0021】この移動指令処理42は、図4の制御ルー
チンに従って実行され、先ずその指令された命令が送り
制御か否か判別され(ステップ80)、送り制御命令で
ない場合は、例えば補助機能命令等のその他の処理が実
行される(ステップ81)。送り制御命令が指令される
場合、ポイント・ツー・ポイント(PTP)制御処理
か、輪郭制御処理か判別される(ステップ82)。PT
P制御処理の場合、CPU31は、指定される可動要素
を現在位置から目標位置とへ位置決めするために単位時
間、例えば10ミリ秒毎に可動要素が到達すべき通過点
を順次演算してメモリー32の分配データ領域PDAに
記憶し(ステップ83)、その後通過点データを前記単
位時間毎のインターバルで与えられる割り込みに応答し
て分配データ領域PDAから順次読み出して駆動ユニッ
ト37の対応する制御軸へ出力する(ステップ84)。
The movement command processing 42 is executed according to the control routine shown in FIG. 4. First, it is determined whether or not the command is a feed control command (step 80). Are executed (step 81). When the feed control command is issued, it is determined whether the process is a point-to-point (PTP) control process or a contour control process (step 82). PT
In the case of the P control process, the CPU 31 sequentially calculates a passing point to be reached by the movable element every unit time, for example, every 10 milliseconds, in order to position the designated movable element from the current position to the target position, (Step 83), and thereafter, passing point data is sequentially read from the distribution data area PDA in response to an interrupt given at intervals of the unit time and output to the corresponding control axis of the drive unit 37. (Step 84).

【0022】この分配データ領域PDAは、各制御軸、
つまりX、Y、Z及びC軸のそれぞれ用に分割され、こ
の分割部の各々にはその制御軸が目標位置に到達するま
でに単位時間毎に到達すべき通過点を記憶することがで
きるようになっている。この単位時間毎の通過点は、N
Cデータ中に指定される目標位置データ、速度指令に基
づいて算出される。即ち、目標位置データに基づいて移
動距離が求められ、速度指令に基づいて移動所要時間が
算出されると、この移動所要時間を前記単位時間で分割
した分割位置の座標、つまり前記通過点を求めることが
できる。
The distribution data area PDA includes control axes,
In other words, it is divided for each of the X, Y, Z and C axes, and each of these divisions can store the passing points to be reached at every unit time until the control axis reaches the target position. It has become. The passing point for each unit time is N
It is calculated based on the target position data and the speed command specified in the C data. That is, when the travel distance is calculated based on the target position data and the required travel time is calculated based on the speed command, the coordinates of the divided position obtained by dividing the required travel time by the unit time, that is, the passing point is determined. be able to.

【0023】PTP制御でない場合(ステップ82)、
2以上の制御軸を同時に制御する輪郭制御か或いはネジ
切り加工か判別される(ステップ85)。輪郭制御の場
合、CPU31は、それら制御軸のそれぞれの目標位置
データと速度指令データとに基づいて、それぞれの目標
位置へ同時に到達するように目標位置までの経路上で単
位時間毎に到達すべき通過点を公知の補間演算機能によ
り求めて分配データ領域PDAに記憶し(ステップ8
6)、単位時間毎の割り込みに応答してこれら通過点デ
ータを指定された制御軸の制御ユニットへ出力する(ス
テップ84)。各制御ユニットDUX、DUY、DUZ
は、単位時間毎に指定される通過点にその制御軸を位置
決めするように制御する。また、ネジ切り制御の場合、
後述するように、ネジ切り制御処理が実行される(ステ
ップ87)。
If it is not PTP control (step 82),
It is determined whether the contour control is to control two or more control axes simultaneously or the threading is to be performed (step 85). In the case of the contour control, the CPU 31 should reach every target time on the path to the target position based on the respective target position data and speed command data of the control axes so as to simultaneously reach the respective target positions. The passing point is obtained by a known interpolation operation function and stored in the distribution data area PDA (step 8).
6) In response to the interruption per unit time, these passing point data are output to the control unit of the designated control axis (step 84). Each control unit DUX, DUX, Duz
Controls the control axis to be positioned at the passing point designated every unit time. In the case of threading control,
As described later, a threading control process is executed (step 87).

【0024】本発明による工具異常検出機能を実現する
ため、CPU31は上述した移動指令処理42と協働す
る監視処理43を実行するように構成されている。以
下、この監視処理43を実行するルーチンについて図5
のフローチャートを参照して説明する。CPU31は、
図5に示す監視処理ルーチンを実行するときドリル加工
及びタップやバイトを使用するネジ切り加工時における
工具異常を検出するように動作する。
In order to implement the tool abnormality detecting function according to the present invention, the CPU 31 is configured to execute a monitoring process 43 which cooperates with the above-described movement command process 42. Hereinafter, a routine for executing the monitoring process 43 will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to the flowchart of FIG. The CPU 31
When the monitoring processing routine shown in FIG. 5 is executed, an operation is performed to detect a tool abnormality during drilling and threading using a tap or a cutting tool.

【0025】(1)ドリル加工における工具異常検出:
移動指令処理42がドリル加工用のNCデータブロック
について実行されるとき、図4のステップ83及び84
が実行され、ドリル先端が到達すべき目標位置までに主
軸ヘッド14を位置決めすべき通過点がZ軸制御ユニッ
トDUZに単位時間(10ミリ秒)毎に出力される。同
時に、NCデータ中に指定される主軸回転速度指令がC
軸制御ユニットDUCに出力され、主軸17がこの速度
指令に応じた回転速度で回転される。これにより、主軸
17が指令された回転速度で回転されながら、主軸ヘッ
ド16が単位時間毎に分配データ領域PDAから読み出
される通過点を順次追跡するように移動され、ドリルT
をワークWに対し切込み送りし、ワークWに穴w1を穿
ける。
(1) Tool abnormality detection in drilling:
When the movement command processing 42 is executed for the NC data block for drilling, steps 83 and 84 in FIG.
Is executed, and a passing point at which the spindle head 14 is to be positioned to a target position at which the drill tip should reach is output to the Z-axis control unit DUZ every unit time (10 milliseconds). At the same time, the spindle speed command specified in the NC data is C
It is output to the axis control unit DUC, and the main shaft 17 is rotated at a rotation speed according to the speed command. Thus, while the spindle 17 is rotated at the commanded rotation speed, the spindle head 16 is moved so as to sequentially track the passing points read from the distribution data area PDA per unit time, and the drill T
Is cut into the work W and a hole w1 is formed in the work W.

【0026】図5に示す監視処理ルーチンは、ドリル加
工又はネジ切り加工が開始されるとき例えば10ミリ秒
毎の単位時間インターバルで実行される。このドリル加
工の実行が判別されるとき(ステップ51)、このドリ
ル加工条件に適合した工具異常判定のための判定基準値
Bが下記の式(1)により算出される。 B=S*N/60/1000*Δt・・・・・・・(1) ここで、Δtはサンプリング周期(単位:ミリ秒)を、
Sは毎分当たりの回転数で表わされる主軸の回転速度指
令を、またNはエンコーダの1回転当たりパルス数で定
義される分解能を、それぞれ示す。この判定基準値B
は、指令速度Sで主軸17を回転するときに単位時間と
してのサンプリング周期の各インターバル間で主軸17
が回転すべき理論回転量(回転角に対応するパルス数)
を示し、この算出された判定基準値Bはメモリー32の
基準値記憶領域BMに記憶される(ステップ52)。
The monitoring processing routine shown in FIG. 5 is executed at a unit time interval of, for example, every 10 milliseconds when drilling or threading is started. When it is determined that the drilling is to be performed (step 51), a criterion value B for determining a tool abnormality suitable for the drilling condition is calculated by the following equation (1). B = S * N / 60/1000 * Δt (1) where Δt is a sampling period (unit: millisecond),
S indicates a rotation speed command of the main shaft expressed by the number of rotations per minute, and N indicates a resolution defined by the number of pulses per rotation of the encoder. This determination reference value B
When the spindle 17 is rotated at the command speed S, the spindle 17 is rotated during each interval of the sampling cycle as a unit time.
Amount of rotation that should be rotated (number of pulses corresponding to rotation angle)
The calculated reference value B is stored in the reference value storage area BM of the memory 32 (step 52).

【0027】次に、単位時間Δt内における主軸駆動用
サーボモータ26の実運動量である実回転量ΔQが、エ
ンコーダ261からのフィードバック位置Qnを取り込
み(ステップ53)、Δt時間前のフィードバック値Q
−1との差を求めることにより算出される(ステップ
55)。フィードバック位置Qnは、次の単位時間後の
実回転量ΔQを算出するために、メモリー32に記憶さ
れる(ステップ56)。そして、指令運動量である判定
基準値Bと実運動量ΔQとの差の絶対値がメモリー32
に記憶された閾値Eを超えるか否かによりドリルの折損
又は過度の摩耗が検出される(ステップ57)。工具異
常が検出されるとき、入力装置33の表示装置333に
工具異常が通知される(ステップ58)。本実施の態様
においては、オペレータが入力装置33から運転継続を
指令していない場合(ステップ59)、ドリル加工動作
が停止される(ステップ60)。そして、オペレータが
工具異常の状態をチェックした後に主軸ヘッド16を後
退する指令を入力すると(ステップ61)、主軸ヘッド
16が後退動作される(ステップ62)が、この後退指
令をオペレータが入力しないとき所定時間後にこの制御
ルーチンが終了する。
Next, the actual rotation amount ΔQ, which is the actual movement amount of the spindle drive servomotor 26 within the unit time Δt, is obtained by taking in the feedback position Qn from the encoder 261 (step 53), and the feedback value Q
It is calculated by calculating the difference from n −1 (step 55). The feedback position Qn is stored in the memory 32 to calculate the actual rotation amount ΔQ after the next unit time (step 56). The absolute value of the difference between the determination reference value B, which is the commanded momentum, and the actual momentum ΔQ is stored in the memory 32.
The breakage or excessive wear of the drill is detected based on whether or not the threshold value E stored in step (b) is exceeded (step 57). When a tool abnormality is detected, the display device 333 of the input device 33 is notified of the tool abnormality (step 58). In this embodiment, when the operator does not instruct the continuation of the operation from the input device 33 (step 59), the drilling operation is stopped (step 60). Then, when the operator inputs a command to retreat the spindle head 16 after checking the state of the tool abnormality (step 61), the spindle head 16 is retreated (step 62), but when the operator does not input the retraction command. After a predetermined time, this control routine ends.

【0028】ステップ57で異常が判定されないとき、
またはオペレータがその異常を軽微な異常として無視す
るように運転の継続指令を与えているとき、この制御ル
ーチンが終了される。このようにして、ドリル加工の
間、単位時間Δt毎の周期で本制御ルーチンが実行さ
れ、ドリルの異常の有無が検出される。図6は、ドリル
加工において、単位時間(10ミリ秒)毎にサンプリン
グしたZ軸サーボモータ24のエンコーダ241の出力
から算出される実際の切込み速度の変動と関連してC軸
サーボモータ26のエンコーダ261の出力から算出さ
れる主軸回転速度の変動を示すグラフである。このグラ
フの拡大部から理解されるように、ドリル加工中におい
て、ドリルの異常がなく主軸17が正常回転していると
きはエンコーダ261出力の速度変動は4パルス程度以
内に収まることが確認された。しかしながら、単位時間
内における主軸17の回転は、ドリル折損が起こる直前
では主軸17への負荷増加により正常時の回転速度より
も100パルス分に相当する程度低下し、ドリルが折損
した瞬間に主軸17への負荷が急激低下するので、反動
として正常時の回転速度よりも100パルス分に相当す
る程度増加することが確認された。
If no abnormality is determined in step 57,
Alternatively, this control routine is terminated when the operator gives an operation continuation command so as to ignore the abnormality as a minor abnormality. In this way, during drilling, the present control routine is executed at intervals of the unit time Δt, and the presence or absence of a drill abnormality is detected. FIG. 6 shows the relationship between the actual cutting speed calculated from the output of the encoder 241 of the Z-axis servo motor 24 sampled per unit time (10 milliseconds) in the drilling process and the encoder of the C-axis servo motor 26. 261 is a graph showing fluctuations in the spindle rotation speed calculated from the output of the main shaft 261. As understood from the enlarged portion of this graph, it was confirmed that during drilling, when there was no abnormality in the drill and the main shaft 17 was rotating normally, the speed fluctuation of the output of the encoder 261 was within about 4 pulses. . However, the rotation of the spindle 17 in the unit time immediately before the breakage of the drill is reduced by about 100 pulses from the normal rotation speed due to an increase in the load on the spindle 17, and at the moment when the drill breaks, the spindle 17 rotates. It was confirmed that the load on the motor rapidly decreased, and as a reaction, the rotational speed increased by about 100 pulses from the normal rotation speed.

【0029】即ち、ドリルが破損する時、単位時間内の
主軸回速度は正常時のそれに対し50倍程度変動し、こ
の変動を検出することによりドリルの破損が検出され
る。同様に、図6では示されていないが、ドリルが過度
に摩耗するときは、主軸17への切削抵抗が増加し、単
位時間内の主軸回速度が正常時のそれに比べて顕著に低
下する。ドリルの破損及び過度の摩耗を検出するため
に、前記単位時間はこのような主軸回転速度の変動を確
実に取り込めるように、数ミリ秒〜100ミリ秒の範囲
内で設定可能である。
That is, when the drill breaks, the spindle rotation speed per unit time fluctuates about 50 times that of a normal state, and by detecting this fluctuation, the breakage of the drill is detected. Similarly, although not shown in FIG. 6, when the drill is excessively worn, the cutting resistance to the spindle 17 increases, and the spindle rotation speed within a unit time is significantly reduced as compared with the normal rotation speed. In order to detect breakage and excessive wear of the drill, the unit time can be set within a range of several milliseconds to 100 milliseconds so as to reliably capture such fluctuations in the spindle rotation speed.

【0030】(2)ネジ切り加工における工具異常検
出:タップ加工が指令されるとき、CNC31は、図4
に示す移動指令処理ルーチンのステップ87において、
図7に示すように、10ミリ秒毎にZ軸に沿う主軸ヘッ
ド16の通過点Znを目標位置まで演算すると共に、タ
ップ外周上の任意の点が主軸ヘッド16の通過点Znと
対応して取るべき角度位置Pnをネジ切り動作開始点か
らの絶対角度として演算する。この演算は、公知の同時
2軸補間処理機能により行われる。このように計算され
た主軸ヘッド16の通過点Znは、10ミリ秒毎にZ軸
制御ユニットDUZに出力される。一方、主軸駆動用サ
ーボモータ26のエンコーダ261の出力は、10ミリ
秒毎に取り込まれ、ネジ切り動作開始点からの絶対角度
に変換され、この絶対角度が指令絶対角度と一致するか
否か比較され、この比較結果に基づき主軸ヘッド16の
各通過点(補間点)に対応する絶対角度位置にタップ上
の前記任意の点が通過するようにC軸制御ユニットDU
Cへ出力する速度指令値が制御される。これにより、タ
ップ動作開始点からのタップのZ軸に沿う多数の補間点
とタップの絶対回転位置とが対応され、ワークWに指定
されたピッチの正しいネジ穴が形成される。
(2) Detection of Tool Abnormality in Thread Cutting: When tapping is instructed, the CNC 31 moves to FIG.
In step 87 of the movement command processing routine shown in
As shown in FIG. 7, a pass point Zn of the spindle head 16 along the Z axis is calculated every 10 milliseconds to a target position, and an arbitrary point on the outer periphery of the tap corresponds to the pass point Zn of the spindle head 16. The angle position Pn to be taken is calculated as an absolute angle from the starting point of the threading operation. This calculation is performed by a known simultaneous two-axis interpolation processing function. The passing point Zn of the spindle head 16 calculated in this way is output to the Z-axis control unit DUZ every 10 milliseconds. On the other hand, the output of the encoder 261 of the spindle drive servomotor 26 is taken in every 10 milliseconds and converted into an absolute angle from the starting point of the threading operation, and it is compared whether or not this absolute angle matches the commanded absolute angle. Based on the comparison result, the C-axis control unit DU is controlled so that the arbitrary point on the tap passes through the absolute angle position corresponding to each passing point (interpolation point) of the spindle head 16.
The speed command value output to C is controlled. As a result, many interpolation points along the Z-axis of the tap from the tap operation start point correspond to the absolute rotational positions of the tap, and a correct screw hole having the specified pitch in the workpiece W is formed.

【0031】上記のようにタップ加工が実行される間、
図5の制御ルーチンが10ミリ秒毎に実行される。この
ため、タップ加工の実行中が判別されるとき(ステップ
50)、ステップ65〜67が実行され、タップ加工に
おける判定基準値Bがそのタップ加工における加工条件
に適合して算出される。この場合、その時点で算出され
た絶対回転角Pnが取り込まれ(ステップ65)、メモ
リー32に記憶されている先回の絶対回転角Pn(図5
では、説明上Pn−1として示す。)との差が算出され
(ステップ66)、メモリー32の判定基準記憶領域B
Mに記憶される。また、ステップ65で取り込んだ絶対
回転角Pnがメモリー32に記憶される(ステップ6
7)。従って、その後ステップ53〜57が前述したド
リル加工の場合と同様に実行されるとき、タップの異常
の有無が検出される(ステップ57)。
While the tapping is performed as described above,
The control routine of FIG. 5 is executed every 10 milliseconds. Therefore, when it is determined that the tapping is being performed (step 50), steps 65 to 67 are performed, and the determination reference value B in the tapping is calculated in conformity with the processing condition in the tapping. In this case, the absolute rotation angle Pn calculated at that time is taken in (step 65), and the previous absolute rotation angle Pn stored in the memory 32 (FIG. 5).
In this case, it is shown as Pn -1 for explanation. ) Is calculated (step 66), and the criterion storage area B of the memory 32 is determined.
M. Further, the absolute rotation angle Pn taken in step 65 is stored in the memory 32 (step 6).
7). Therefore, when steps 53 to 57 are subsequently performed in the same manner as in the case of drilling described above, the presence or absence of a tap abnormality is detected (step 57).

【0032】図8は、タップ加工において、単位時間
(10ミリ秒)毎にサンプリングしたZ軸サーボモータ
24のエンコーダ241出力に基づく切込み速度の変動
及びC軸サーボモータ26のエンコーダ261出力に基
づく主軸回転速度の変動を示すグラフである。このグラ
フの拡大部内の破線で示すように、単位時間毎の主軸の
回転速度は、タップの折損が起こる直前では主軸17へ
の負荷増加により正常時の実線で示す回転速度よりも若
干低下し、ドリルが折損した瞬間に主軸17への負荷が
急激に低下するので、反動として正常時の回転速度より
も顕著に増加する。この単位時間内の主軸の回転速度変
動を検出することによりタップの折損が検出される。
FIG. 8 shows a variation in the cutting speed based on the output of the encoder 241 of the Z-axis servomotor 24 sampled every unit time (10 milliseconds) and the main spindle based on the output of the encoder 261 of the C-axis servomotor 26 in tapping. 6 is a graph showing a change in rotation speed. As indicated by the broken line in the enlarged portion of this graph, the rotation speed of the spindle per unit time is slightly lower than the rotation speed indicated by the solid line at normal time due to an increase in the load on the spindle 17 immediately before breakage of the tap, At the moment when the drill breaks, the load on the main shaft 17 is sharply reduced, and as a reaction, the rotation speed is significantly increased from the normal rotation speed. The breakage of the tap is detected by detecting the fluctuation of the rotation speed of the spindle within this unit time.

【0033】(第2の実施の形態)図9は、タップ加工
における工具異常検出機能を実行する監視処理ルーチン
の他の実施の形態を示すもので、例えば10ミリ秒のよ
うな単位時間インターバルで実行される。タップ加工中
であることが判別されるとき(ステップ70)、第1位
置データとしての主軸ヘッド16及び工具主軸17のタ
ップ動作開始位置Pz,Pcが取り込まれる(ステ
ップ71)。次に、加工すべきネジのピッチに応じたZ
軸に沿う切込みと主軸17の回転との比率を示すネジピ
ッチ情報Rが取り込まれる(ステップ72)。このネジ
ピッチ情報Rは、図3に示すNC実行処理41におい
て、タップ動作開始に先立って次式(2)により算出さ
れ、タップ加工開始前にメモリー32に記憶されてい
る。 R=PH*ΔC/ΔZ・・・・・・・(2) ここで、PHはNCデータ中に指定される加工すべきネ
ジのピッチ(単位:mm)を示し、ΔZはZ軸送りネジ
25がエンコーダ241の出力1パルスに相当する角度
分だけ回転されたときの主軸ヘッド16の送り量(単
位: mm)を示し、ΔCはエンコーダ261の出力1
パルスに相当する主軸17の回転角度を示す。
(Second Embodiment) FIG. 9 shows another embodiment of a monitoring processing routine for executing a tool abnormality detecting function in tapping, for example, at unit time intervals such as 10 milliseconds. Be executed. When it is determined that tapping is being performed (step 70), tap operation start positions Pz 0 and Pc 0 of the spindle head 16 and the tool spindle 17 as first position data are fetched (step 71). Next, Z according to the pitch of the screw to be machined
Thread pitch information R indicating the ratio between the cut along the axis and the rotation of the main shaft 17 is fetched (step 72). The thread pitch information R is calculated by the following equation (2) prior to the start of the tap operation in the NC execution process 41 shown in FIG. 3, and is stored in the memory 32 before the start of tapping. R = PH * ΔC / ΔZ (2) Here, PH indicates the pitch (unit: mm) of the screw to be processed specified in the NC data, and ΔZ indicates the Z-axis feed screw 25. Represents the feed amount (unit: mm) of the spindle head 16 when the output is rotated by an angle corresponding to one output pulse of the encoder 241, and ΔC is the output 1 of the encoder 261.
The rotation angle of the main shaft 17 corresponding to a pulse is shown.

【0034】次に、第2位置データとしてのタップの切
込み位置Qz及び回転位置Qcがそれぞれエンコー
ダ241及び261の出力を読み取ることにより求めら
れ(ステップ73)、さらにZ軸の移動に対して主軸1
7が正常時に回転すべき名目総回転量(角度)と実際に
回転した実総回転量(角度)との誤差Gが次式(3)を
用いて算出される(ステップ74)。 G=R*(Qz−Pz)−(Qc−Pc)・・・・・(3) このステップ74においては、Z軸に沿うタップ動作開
始位置Pzからその時点における切込み位置Qz
での実際の移動量を求め、この移動量に前記ネジピッチ
情報Rを乗算することによりこの実際の移動量に相当し
て主軸17が回転すべき名目総回転量(角度)を求め
る。また、主軸17がタップ動作開始位置Pcからそ
の時点の角度位置Qcnまでに実際に回転した実総回転
量(角度)を求め、名目総回転量から実総回転量を減算
することにより主軸17の回転誤差Gを算出する。
Next, cut position Qz n and rotational position Qc n taps of the second position data is obtained by reading the output of the encoder 241 and 261, respectively (step 73), against further movement in the Z-axis Spindle 1
The error G between the nominal total rotation amount (angle) that should be rotated in the normal state and the actual total rotation amount (angle) actually rotated is calculated using the following equation (3) (step 74). G = R * (Qz n -Pz 0) - (Qc n -Pc 0) ····· (3) In this step 74, the cut position Qz at that time from the tap operation start position Pz 0 along the Z axis The actual amount of movement up to n is obtained, and this amount of movement is multiplied by the screw pitch information R to obtain a nominal total amount of rotation (angle) at which the spindle 17 should rotate corresponding to the actual amount of movement. The actual total rotation amount (angle) of the main shaft 17 actually rotated from the tap operation start position Pc 0 to the current angular position Qcn is obtained, and the actual total rotation amount is subtracted from the nominal total rotation amount to obtain the main shaft 17. Is calculated.

【0035】図10は、この第2の実施の形態における
主軸17の回転速度の変動と前記回転誤差Gの変動との
関係を示すグラフで、タップが正常な状態での誤差Gは
破線で示すように非常に小さいが、タップが破損した時
の誤差Gは実線で示すように正常状態の誤差Gの数10
倍以上の値となるので、この誤差Gの絶対値を閾値Eと
比較することによりタップ異常の有無が確実に検出され
る(ステップ75)。なお、図9のルーチンにおける以
降の処理ステップ581〜621は、図5のルーチンの
ステップ58〜62にそれぞれ対応するので、詳細な説
明は省略する。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the fluctuation of the rotation speed of the main shaft 17 and the fluctuation of the rotation error G in the second embodiment. The error G when the tap is normal is indicated by a broken line. As shown by the solid line, the error G when the tap is broken is 10 times the error G in the normal state.
Since the value is twice or more, by comparing the absolute value of the error G with the threshold value E, the presence or absence of a tap abnormality is reliably detected (step 75). Note that subsequent processing steps 581 to 621 in the routine of FIG. 9 correspond to steps 58 to 62 of the routine of FIG. 5, respectively, and thus detailed description will be omitted.

【0036】(その他の実施の態様)上述した各実施の
態様においては、好適な実施の形態として、ドリル加工
時或いはタップ加工時における主軸17の回転角の変動
を単位時間毎に検出してドリル又はタップの異常を検出
するように構成されているが、本発明によれば、ドリル
或いはタップの異常時における主軸ヘッド16のZ軸方
向の送り位置を単位時間毎に検出してこれら工具の異常
を検出することも可能である。検出感度の観点では、主
軸17の質量に比べてこの主軸17を含む主軸ヘッド1
6系の質量が遥かに大きいので、主軸ヘッド16の送り
位置の変動を検出する態様よりも、主軸17の回転角の
変動を検出するようにした上述した実施の態様の方が好
ましい。
(Other Embodiments) In each of the above-described embodiments, as a preferred embodiment, fluctuations in the rotation angle of the main shaft 17 during drilling or tapping are detected for each unit time to perform drilling. According to the present invention, the feed position of the spindle head 16 in the Z-axis direction when the drill or the tap is abnormal is detected for each unit time, and the abnormality of these tools is detected. Can also be detected. From the viewpoint of detection sensitivity, the spindle head 1 including the spindle 17 has a larger mass than the spindle 17.
Since the mass of the system 6 is much larger, the above-described embodiment in which the fluctuation of the rotation angle of the spindle 17 is detected is more preferable than the detection of the fluctuation of the feed position of the spindle head 16.

【0037】また、本発明は、ドリル加工時及びタップ
加工時における工具異常検出に限定されず、主軸17に
エンドミル或いはフライスを装着した状態でワークWに
対しこれらの工具をZ軸方向、X軸方向、或いはY軸方
向に送る場合にも適用可能である。この場合において
も、主軸17の単位時間毎の回転量の変動を検出して工
具異常を検出してもよく、或いはZ軸、X軸及びY軸に
おける単位時間毎の移動量の変動を検出して工具以上を
検出する形態でも実施できる。さらに、上述の実施の態
様では、タップを用いたネジ切り加工における工具異常
検出について説明したが、本発明におけるネジ切り加工
における工具異常検出は、主軸17にバイト工具を取り
付け回転させた状態で、ワークWの円筒突出部w2の外
周や比較的大きな径の下穴内面にネジ切りする場合にも
適用できる。
The present invention is not limited to the detection of tool abnormalities during drilling and tapping, and these tools are mounted on the workpiece W with the end mill or milling machine mounted on the spindle 17 in the Z-axis direction and the X-axis direction. The present invention is also applicable to the case of sending in the direction or the Y-axis direction. In this case as well, a tool abnormality may be detected by detecting a change in the amount of rotation of the spindle 17 per unit time, or a change in the amount of movement per unit time in the Z-axis, X-axis, and Y-axis may be detected. It can also be implemented in a form that detects more than a tool. Further, in the above-described embodiment, the tool abnormality detection in the thread cutting using the tap has been described. However, the tool abnormality detection in the thread cutting in the present invention is performed in a state where the tool bit is attached to the main shaft 17 and rotated. The present invention is also applicable to the case where the outer periphery of the cylindrical projection w2 of the work W or the inner surface of the prepared hole having a relatively large diameter is threaded.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上詳述したように、請求項1及び6の
発明によれば、切削加工時における工具−ワーク間の相
対的な指令運動量と実際の運動量との差を単位時間毎に
検出し、この差に基づいて工具異常を検出するようにし
たので、外乱の影響をうけることがなく、また指令運動
量を加工プログラムに基づいて算出するようにしたの
で、加工プログラムの入力データが指令運動量、つまり
判定基準情報を算出するデータとなり、従って、加工動
作の変更に応じて自動的に判定基準情報を適合させるこ
とができ、汎用性のある工具異常検出が実現される効果
が奏せられる。
As described above in detail, according to the first and sixth aspects of the present invention, the difference between the relative commanded momentum between the tool and the workpiece and the actual momentum during the cutting process is detected for each unit time. However, since the tool abnormality is detected based on this difference, it is not affected by disturbance, and the commanded momentum is calculated based on the machining program. That is, the data becomes the data for calculating the criterion information. Therefore, the criterion information can be automatically adapted in accordance with the change in the machining operation, and the effect of realizing the versatile tool abnormality detection can be obtained.

【0039】請求項2及び7の発明によれば、単位時間
毎に主軸の指令回転量と実際の回転量を比較することに
より工具異常を判定するようにしたので、工具異常にお
ける加工抵抗の増加が比較的小さくかつ短時間となるド
リル加工やネジ切り加工において工具の折損又は過度の
摩耗を確実に検出できる効果がある。好適には、請求項
3及び8に定義されるように、判定基準となる主軸の単
位時間毎の指令回転量を、加工プログラム中に指定され
る主軸の回転速度指令と、前記単位時間を特定すべく予
め設定されるサンプリング周期と、主軸の回転角度位置
を検出するエンコーダについて予め設定された分解能と
に基づいて算出し、実際の加工動作中に前記サンプリン
グ周期で前記エンコーダ出力を抽出して単位時間当たり
の主軸の実回転量を求めるようにしたので、請求項3及
び8の発明と同様に確実な工具異常検出が実現されるこ
とに加え、工具異常検出のための特別な機構を付加せず
に従来の例えばマシニングセンタ等のハードウエア構成
を利用してドリル加工やネジ切り加工に好適な工具異常
検出が実現される。
According to the second and seventh aspects of the present invention, the tool abnormality is determined by comparing the commanded rotation amount of the main spindle with the actual rotation amount for each unit time. This has the effect of reliably detecting breakage or excessive wear of a tool in drilling or threading, which is relatively small and for a short time. Preferably, as defined in claims 3 and 8, a command rotation amount per unit time of a spindle as a determination reference is specified by a spindle speed command specified in a machining program and the unit time. A unit is calculated based on a sampling period that is set in advance and a resolution that is set in advance for an encoder that detects the rotational angle position of the spindle, and extracts the encoder output at the sampling period during an actual machining operation. Since the actual rotation amount of the spindle per time is determined, a reliable tool abnormality detection is realized in the same manner as in the third and eighth aspects, and a special mechanism for detecting a tool abnormality is added. Instead, tool abnormality detection suitable for drilling and thread cutting is realized using a conventional hardware configuration such as a machining center.

【0040】さらに好適には、請求項4及び9に定義さ
れるように、目的とするピッチのネジを加工するために
工具とワークが単位時間毎に移動すべき指令切込量と同
期して主軸が単位時間毎に回転すべき指令回転量を判定
基準値として使用し、この判定基準値を単位時間毎に抽
出する前記主軸の実回転量と比較して工具異常を検出す
るようにしたので、常時監視される単位時間当たり工具
の実回転量が正常時のそれと大きな差を持つ時に工具異
常を判断でき、よって、確実な工具異常検出を実現でき
ると共に、加工されるネジそのものの正常/異常加工の
判別を並行して行うことができる効果が奏せられる。
More preferably, in order to machine a screw having a desired pitch, a tool and a workpiece are synchronized with a command cutting amount to be moved per unit time as defined in claims 4 and 9. Since the command rotation amount that the main spindle should rotate per unit time is used as a judgment reference value, and the judgment reference value is compared with the actual rotation amount of the main spindle extracted per unit time, a tool abnormality is detected. The tool abnormality can be judged when the actual rotation amount of the tool per unit time, which is constantly monitored, has a large difference from that in the normal state, so that it is possible to realize the reliable tool abnormality detection and the normal / abnormality of the machined screw itself. The effect that processing can be determined in parallel can be achieved.

【0041】さらに好適には請求項5及び10に定義さ
れるように、ネジ加工用の加工プログラム中に指定され
るネジピッチと主軸とワーク間の切込み量と主軸の回転
量に基づいてその指定ネジピッチにより定まる切り込み
−回転比率を予め算出し或いは単位時間毎に算出するよ
うにし、また、ネジ加工開始位置を抽出し、その後の加
工動作中に前記単位時間のサンプリング周期で主軸の切
込み位置及び回転位置を抽出し、前記単位時間毎にその
単位時間が経過するまでに前記ネジ加工開始位置から主
軸がワークに対して切り込まれた実際総切込み量と前記
切込み−回転比率とに基づき主軸がその単位時間が経過
するまでに主軸が回転すべきであった名目総回転量を求
め、この名目総回転量とその単位時間が経過するまでに
前記ネジ加工開始位置から主軸が実際に回転した実総回
転量とに基づき回転誤差を算出し、この誤差に基づきネ
ジ加工における工具異常を検出するようにしたので、請
求項4及び9と同様に、タップなどのネジ切り工具自体
の異常を検出できることに加えて、リード誤差が所定値
以内に保証されるネジ加工が可能となる。
More preferably, the screw pitch specified in the machining program for screw machining, the cut amount between the spindle and the work, and the rotation amount of the spindle are defined as defined in claims 5 and 10. Is calculated in advance or calculated per unit time, and the screw processing start position is extracted, and during the subsequent processing operation, the cutting position and rotation position of the main spindle are sampled at the sampling period of the unit time. Is extracted, and the spindle is adjusted to the unit based on the actual total cutting amount and the cutting-rotation ratio, at which the spindle is cut into the work from the screw machining start position by the unit time until the unit time elapses. Calculate the nominal total rotation amount that the spindle should have rotated before the time elapses, and start the screw machining by the time the nominal total rotation amount and the unit time elapse. The rotation error is calculated based on the actual total rotation amount of the main shaft actually rotated from the position, and a tool abnormality in screw machining is detected based on this error. In addition to being able to detect abnormalities in the thread cutting tool itself, it is possible to perform thread processing in which a lead error is guaranteed within a predetermined value.

【0042】[0042]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の工具異常検出方法及び装置を実施する
工作機械の一例を示す側面図。
FIG. 1 is a side view showing an example of a machine tool that implements a tool abnormality detection method and device of the present invention.

【図2】前記工作機械の制御系を示すブロック線図。FIG. 2 is a block diagram showing a control system of the machine tool.

【図3】図2に示すCPUが実行する処理を説明するた
めの機能ブロック図。
FIG. 3 is a functional block diagram for explaining processing executed by a CPU shown in FIG. 2;

【図4】前記CPUが図3に示す移動指令処理において
実行する移動指令処理ルーチンの概要を示すフローチャ
ート。
FIG. 4 is a flowchart showing an outline of a movement command processing routine executed by the CPU in the movement command processing shown in FIG. 3;

【図5】前記CPUが工具異常検出のために図3に示す
監視処理において実行する監視処理ルーチンの詳細を示
すフローチャート。
5 is a flowchart showing details of a monitoring processing routine executed by the CPU in the monitoring processing shown in FIG. 3 for detecting a tool abnormality.

【図6】ドリル加工における単位時間当たりの切込み速
度の変化に関連して単位時間毎の主軸の回転速度の変化
を示すグラフ。
FIG. 6 is a graph showing a change in the rotation speed of the spindle per unit time in relation to a change in the cutting speed per unit time in drilling.

【図7】タップ加工において工具−ワーク間に生起され
るべき切込み位置の変化と主軸が取るべき回転位置の変
化との関係を単位時間経過毎に関連して示すグラフ。
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a change in a cutting position to be generated between a tool and a work in a tapping process and a change in a rotational position to be taken by a main spindle in association with each unit time.

【図8】タップ加工における単位時間当たりの切込み速
度の変化に関連して単位時間毎の主軸の回転速度の変化
を示すグラフ。
FIG. 8 is a graph showing a change in the rotational speed of the spindle per unit time in relation to a change in the cutting speed per unit time in tapping.

【図9】図5の監視ルーチンにおけるネジ切り加工時の
工具異常検出機能に関する部分についての別の実施の態
様を示すフローチャート。
9 is a flowchart showing another embodiment of a part relating to a tool abnormality detection function at the time of thread cutting in the monitoring routine of FIG. 5;

【図10】タップ加工における単位時間毎の主軸の名目
総回転量と実総回転量との誤差を主軸の回転速度変化に
関連して示すグラフ。
FIG. 10 is a graph showing an error between the nominal total rotation amount and the actual total rotation amount of the spindle per unit time in tapping, in relation to a change in the rotation speed of the spindle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:ベッド、 12:コラム、 14:サドル、 1
6:主軸ヘッド、 17:主軸、 T:工具、 W:ワ
ーク、 30:CNC装置、 31:CPU、32:メ
モリ、37:駆動装置、 21、22、24、26:X
軸、Y軸、Z軸、C軸サーボモータ、 211、22
1、241、261:X軸、Y軸、Z軸、C軸エンコー
ダ。
10: bed, 12: column, 14: saddle, 1
6: spindle head, 17: spindle, T: tool, W: work, 30: CNC device, 31: CPU, 32: memory, 37: drive device, 21, 22, 24, 26: X
Axis, Y axis, Z axis, C axis servo motor, 211, 22
1, 241, 261: X-axis, Y-axis, Z-axis, C-axis encoders.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 工具を先端に取り付けた主軸を回転した
状態でこの主軸とワークとを設定された加工プログラム
に従って相対移動させて前記工具により前記ワークを切
削加工する工作機械において、前記工具により前記ワー
クを加工している加工中に前記工具と前記ワークとの間
に単位時間毎に生じさせるべき指令運動量を前記加工プ
ログラムに指定される加工条件データに基づいて設定す
る設定ステップと、前記単位時間が経過する毎にこの単
位時間内で前記工具と前記ワークとの間に実際に生じた
実運動量を検出する検出ステップと、前記単位時間が経
過する毎に関連する前記指令運動量と実運動量とに基づ
き工具異常の有無を判定する判定ステップと、を含むこ
とを特徴する工具異常検出方法。
1. A machine tool for cutting a workpiece by the tool by rotating the spindle and a workpiece relative to each other in accordance with a set machining program while rotating a spindle attached to a tip of the tool. A setting step of setting a commanded momentum to be generated per unit time between the tool and the work during machining of the work based on machining condition data specified in the machining program; and A detection step of detecting an actual momentum actually generated between the tool and the workpiece within this unit time every time the unit time elapses, and a command momentum and an actual momentum related to each time the unit time elapses. A determination step of determining the presence or absence of a tool abnormality based on the tool abnormality detection method.
【請求項2】 請求項1に記載の工具異常検出方法にお
いて、前記設定ステップでは前記指令運動量として前記
主軸が前記単位時間毎に回転すべき指令回転量を設定す
る共に、前記検出ステップでは前記実運動量として前記
主軸が対応する前記単位時間内に実際に回転した回転量
を検出し、前記判定ステップでは前記指令回転量とこれ
に対する前記実回転量とを比較することにより工具異常
の有無を判定することを特徴する工具異常検出方法。
2. The tool abnormality detection method according to claim 1, wherein in the setting step, a command rotation amount at which the spindle is to be rotated per unit time is set as the command movement amount, and the actual rotation is set in the detection step. The amount of rotation that the main spindle has actually rotated within the unit time corresponding to the amount of momentum is detected, and in the determination step, the presence / absence of a tool abnormality is determined by comparing the command rotation amount with the actual rotation amount corresponding thereto. A tool abnormality detection method characterized in that:
【請求項3】 請求項2に記載の工具異常検出方法にお
いて、前記工具はワークに穴明けするドリルであり、前
記設定ステップでは前記指令回転量を、前記加工プログ
ラム中に指定される前記主軸の回転速度指令と、前記単
位時間を特定すべく予め設定されるサンプリング周期
と、前記主軸の回転角度位置を検出するエンコーダの分
解能とに基づいて算出し、前記検出ステップでは実際の
加工動作中に前記サンプリング周期で前記エンコーダの
出力を抽出して前記単位時間当たりの前記主軸の実回転
量を求めることを特徴する工具異常検出方法。
3. The tool abnormality detection method according to claim 2, wherein the tool is a drill for drilling a workpiece, and in the setting step, the command rotation amount is set for the main spindle specified in the machining program. A rotation speed command, a sampling period set in advance to specify the unit time, and a resolution of an encoder that detects a rotation angle position of the main shaft, are calculated based on the rotation speed command. A tool abnormality detection method, wherein an output of the encoder is extracted at a sampling cycle to determine an actual rotation amount of the spindle per unit time.
【請求項4】 請求項2に記載の工具異常検出方法にお
いて、前記工具は前記ワーク上にネジ切りするネジ切り
工具であり、前記設定ステップでは前記主軸が前記ワー
クに対し相対的にその軸線方向に単位時間毎に移動すべ
き指令切込量と同期して前記主軸が前記単位時間毎に回
転すべき指令回転量を判定基準値として算出し、前記検
出ステップでは前記主軸の回転角度位置を前記単位時間
に関連するサンプリング周期で抽出することにより前記
主軸の実回転量を求めることを特徴する工具異常検出方
法。
4. The tool abnormality detecting method according to claim 2, wherein the tool is a threading tool for threading on the work, and in the setting step, the main shaft is in an axial direction relative to the work. Calculate a command rotation amount that the spindle should rotate per unit time in synchronization with a command cutting amount to be moved per unit time as a determination reference value, and in the detecting step, determine a rotation angle position of the spindle. A tool abnormality detection method, wherein an actual rotation amount of the main spindle is obtained by extracting at a sampling period related to a unit time.
【請求項5】 ネジ切り工具を先端に取り付けた主軸の
回転とこの主軸の軸線方向における前記主軸とワークと
の相対的な切込みとを加工プログラムに従って同期制御
して前記ワーク上にネジを形成できる工作機械におい
て、前記主軸の回転と前記切込み送りとを同期制御した
状態で実行されるネジ切り加工を開始する前記主軸の回
転位置及び前記主軸軸線方向の切込み位置をそれぞれ第
1回転位置データ及び第1切込み位置データとして抽出
する開始位置抽出ステップと、前記ネジを形成するため
に必要な前記主軸の回転と前記切込み送りとの比率であ
る切込み−回転比率を確定する切込み−回転比率確定ス
テップと、単位時間毎に前記主軸の回転位置と前記切込
み位置をそれぞれ第2回転位置データ及び第2切込み位
置データとして抽出する現在位置抽出ステップと、前記
単位時間毎に実行され前記第1及び第2切込み位置デー
タによりその時点における実際の切込み量を算出してこ
の実際の切込み量と前記切込み−回転比率とに基づいて
前記第1回転位置から前記第2回転位置までに前記主軸
が回転すべき名目総回転量を算出すると共に、前記第1
及び第2回転位置データに基づき前記第1回転位置から
前記第2回転位置までに前記主軸が実際に回転した実総
回転量を算出した後この実総回転量と前記名目総回転量
とに基づいて前記ネジ切り工具の異常の有無を判定する
ステップと、からなることを特徴とする工具異常検出方
法。
5. A screw can be formed on the workpiece by synchronously controlling the rotation of the spindle with a threading tool attached to the tip thereof and the relative cutting of the spindle and the workpiece in the axial direction of the spindle according to a machining program. In the machine tool, the rotation position of the spindle and the cutting position in the direction of the spindle axis for starting threading performed in a state where the rotation of the spindle and the cutting feed are synchronously controlled are respectively referred to as first rotation position data and first rotation position data. (1) a starting position extracting step for extracting as cutting position data; a cutting-rotation ratio determining step for determining a cutting-rotation ratio which is a ratio between the rotation of the main shaft and the cutting feed required for forming the screw; The rotational position of the spindle and the cut position are extracted as second rotational position data and second cut position data, respectively, for each unit time. A current position extracting step, which is executed for each unit time, and calculates an actual cutting amount at that time based on the first and second cutting position data, based on the actual cutting amount and the cutting-rotation ratio. Calculating a nominal total rotation amount of the main shaft to be rotated from the first rotation position to the second rotation position;
And calculating the actual total rotation amount of the main shaft actually rotated from the first rotation position to the second rotation position based on the second rotation position data, and then calculating based on the actual total rotation amount and the nominal total rotation amount. Determining the presence or absence of an abnormality in the threading tool.
【請求項6】 工具を先端に取り付けた主軸を回転した
状態でこの主軸とワークとを設定された加工プログラム
に従って相対移動させて前記工具により前記ワークを切
削加工する工作機械において、前記加工プログラム中に
指定される情報に基づき加工動作中に単位時間毎に前記
工具とワークとの間で実行されるべき指令運動量を演算
する指令運動量演算手段と、前記加工プログラムに従っ
て実際に前記工具とワークとの間で実行された実運動量
を前記単位時間毎に検出する実運動量検出手段と、前記
指令運動量と実運動量との間の誤差を算出して工具異常
の有無を判定する判定手段と、からなることを特徴とす
る工具異常検出装置。
6. A machine tool for cutting a workpiece by the tool by rotating the spindle and a workpiece relative to each other in accordance with a preset machining program while rotating a spindle attached to a tip of the tool. Command momentum calculation means for calculating a command momentum to be executed between the tool and the workpiece for each unit time during the machining operation based on the information specified in the processing program; and Actual momentum detecting means for detecting the actual momentum executed between each unit time, and determining means for calculating an error between the commanded momentum and the actual momentum to determine the presence or absence of a tool abnormality. Tool abnormality detection device characterized by the above-mentioned.
【請求項7】 請求項6に記載の工具異常検出装置にお
いて、前記指令運動量として前記主軸が前記単位時間毎
に回転すべき指令回転量を前記指令運動量演算手段が演
算するように構成し、前記実運動量検出手段を、前記単
位時間の周期で前記主軸の回転位置を抽出するサンプリ
ング手段と、この抽出した回転位置を記憶するメモリー
と、先回抽出され前記メモリーに記憶された回転位置と
今回抽出された回転位置とに基づいて前記単位時間内に
おける前記主軸の実回転量を演算する手段と、で構成し
たことを特徴とする工具異常検出装置。
7. The tool abnormality detecting device according to claim 6, wherein the command momentum calculating means calculates a command rotation amount that the main spindle should rotate per unit time as the command momentum. Sampling means for extracting the rotational position of the spindle in the unit time period, memory for storing the extracted rotational position, and rotational position previously extracted and stored in the memory; Means for calculating an actual rotation amount of the spindle within the unit time based on the determined rotation position.
【請求項8】 請求項7に記載の工具異常検出装置にお
いて、前記工具としてドリルを用いるドリル加工におけ
る前記加工プログラム中に指定される前記主軸の回転速
度指令と、前記単位時間を特定すべく予め設定されるサ
ンプリング周期と、前記主軸の回転位置を検出するエン
コーダの分解能とに基づいて、前記指令運動量演算手段
が判定基準値となる前記指令回転量を算出するようにし
たことを特徴とする工具異常検出装置。
8. The tool abnormality detection device according to claim 7, wherein a rotation speed command of the spindle specified in the machining program in drilling using a drill as the tool and the unit time are specified in advance. A tool, wherein the commanded momentum calculating means calculates the commanded rotation amount serving as a determination reference value based on a set sampling period and a resolution of an encoder for detecting a rotational position of the spindle. Anomaly detection device.
【請求項9】 請求項7に記載の工具異常検出装置にお
いて、加工中に前記工具としてのネジ切り工具と前記ワ
ークとが前記主軸の軸線方向に前記単位時間毎に相対移
動すべき指令切込量と同期して前記主軸が前記単位時間
毎に回転すべき指令回転量を判定基準値として算出する
ように前記指令運動量演算手段を構成したことを特徴と
する工具異常検出装置。
9. The tool notch detecting device according to claim 7, wherein a command cutting in which the threading tool as the tool and the work relatively move in the axial direction of the spindle every unit time during machining. A tool abnormality detecting device, wherein the command momentum calculating means is configured to calculate, as a determination reference value, a command rotation amount by which the spindle is to be rotated per unit time in synchronization with the amount.
【請求項10】 ネジ切り工具を先端に取り付けた主軸
の回転とこの主軸の軸線方向における前記主軸とワーク
との相対的な切込みとを加工プログラムに従って同期制
御して前記ワーク上にネジを形成できる工作機械におい
て、前記主軸の回転と前記切込み送りとを同期制御した
状態で実行されるネジ切り加工を開始する前記主軸の回
転位置及び前記主軸軸線方向の切込み位置をそれぞれ第
1回転位置データ及び第1切込み位置データとして抽出
する開始位置抽出手段と、前記ネジを形成するために必
要な前記主軸の回転と前記切込み送りとの比率である切
込み−回転比率を確定する切込み−回転比率確定手段
と、単位時間毎に前記主軸の回転位置と前記切込み位置
をそれぞれ第2回転位置データ及び第2切込み位置デー
タとして抽出する現在位置抽出手段と、前記単位時間毎
に実行され前記第1及び第2切込み位置データによりそ
の時点における実際の切込み量を算出してこの実際の切
込み量と前記切込み−回転比率とに基づいて第1回転位
置から前記第2回転位置までに前記主軸が回転した名目
総回転量を算出すると共に、前記第1及び第2回転位置
データに基づき前記第1回転位置から前記第2回転位置
までに前記主軸が実際に回転した実総回転量を算出した
後この実総回転量と前記名目総回転量とに基づいて前記
ネジ切り工具の異常の有無を判定する判定手段と、から
なることを特徴とする工具異常検出方法。
10. A screw can be formed on the workpiece by synchronously controlling the rotation of the spindle with the threading tool attached to the tip thereof and the relative cutting of the spindle and the workpiece in the axial direction of the spindle according to a machining program. In the machine tool, the rotation position of the spindle and the cutting position in the direction of the spindle axis for starting threading performed in a state where the rotation of the spindle and the cutting feed are synchronously controlled are respectively referred to as first rotation position data and first rotation position data. (1) a starting position extracting means for extracting as cutting position data; a cutting-rotation ratio determining means for determining a cutting-rotation ratio which is a ratio of a rotation of the main shaft and a cutting feed required for forming the screw; Presently extracting the rotation position of the spindle and the cutting position for each unit time as second rotation position data and second cutting position data, respectively A position extracting means for calculating an actual cutting amount at that time based on the first and second cutting position data executed at each unit time, and calculating a first cutting amount based on the actual cutting amount and the cutting-rotation ratio; A nominal total amount of rotation of the main shaft rotated from a rotational position to the second rotational position is calculated, and the main shaft is rotated from the first rotational position to the second rotational position based on the first and second rotational position data. Determining the actual total rotation amount actually rotated, and determining whether or not the threading tool is abnormal based on the actual total rotation amount and the nominal total rotation amount. Tool error detection method.
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