JP2014213412A - Device and method of detecting abnormality of cutting tool - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、切削加工において切削工具に生じる異常を検出する切削工具の異常検出装置および異常検出方法に関する。 The present invention relates to a cutting tool abnormality detection device and an abnormality detection method for detecting an abnormality that occurs in a cutting tool during cutting.
従来、加工機が加工中に発生した音波を音波信号として入力し、音波信号からあらかじめ設定した周波数帯域の音波信号をバンドパスフィルタで抽出し、抽出した音波信号の音圧レベルを計測し、計測した音圧レベルをあらかじめ設定した音圧レベル閾値と比較し、計測した音圧レベルが音圧レベル閾値以上である場合に、工具異常検出信号を出力する工具異常検出装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a sound wave generated during processing by a processing machine is input as a sound wave signal, a sound wave signal in a preset frequency band is extracted from the sound wave signal by a band pass filter, and a sound pressure level of the extracted sound wave signal is measured and measured. There has been proposed a tool abnormality detection device that compares a measured sound pressure level with a preset sound pressure level threshold and outputs a tool abnormality detection signal when the measured sound pressure level is equal to or higher than the sound pressure level threshold (for example, , See Patent Document 1).
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
従来の工具異常検出装置では、上述したように、音波信号からあらかじめ設定した周波数帯域の音波信号をバンドパスフィルタで抽出するとともに、計測した音圧レベルをあらかじめ設定した音圧レベル閾値と比較している。
However, the prior art has the following problems.
In the conventional tool abnormality detection apparatus, as described above, a sound wave signal in a preset frequency band is extracted from the sound wave signal by a bandpass filter, and the measured sound pressure level is compared with a preset sound pressure level threshold value. Yes.
すなわち、切削工具の異常を検出するためには、バンドパスフィルタで音波信号を抽出する周波数帯域と、計測した音圧レベルと比較するための音圧レベル閾値とをあらかじめ設定する必要があるので、周波数帯域および音圧レベル閾値の設定作業があらかじめ必要になるという問題がある。 That is, in order to detect an abnormality of the cutting tool, it is necessary to set in advance a frequency band for extracting a sound wave signal with a bandpass filter and a sound pressure level threshold for comparison with the measured sound pressure level. There is a problem that it is necessary to set the frequency band and the sound pressure level threshold value in advance.
また、ワークの材質や切削工具の種類、加工形状等の変更によって、加工機が加工中に発生する音波の特徴が変化するので、ワークの材質、切削工具の種類および加工形状等の組み合わせの変更に伴って、周波数帯域および音圧レベル閾値の更新作業が必要になるという問題がある。 In addition, since the characteristics of sound waves generated during machining by the machine change due to changes in workpiece material, cutting tool type, machining shape, etc., changes in the combination of workpiece material, cutting tool type, machining shape, etc. Along with this, there is a problem that it is necessary to update the frequency band and the sound pressure level threshold.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、切削工具の異常検出に先立って、あらかじめ閾値等を設定する設定作業や、ワークの材質、切削工具の種類および加工形状等の組み合わせの変更に伴って、閾値等を更新する更新作業を行うことなく、切削工具の異常を検出することができる切削工具の異常検出装置および異常検出方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Prior to detection of abnormalities in a cutting tool, setting work for setting a threshold value in advance, work material, cutting tool type, and processing shape It is an object of the present invention to obtain a cutting tool abnormality detection device and an abnormality detection method capable of detecting an abnormality of a cutting tool without performing an update operation for updating a threshold value or the like in accordance with a change in combination.
この発明に係る切削工具の異常検出装置は、切削加工において切削工具に生じる異常を検出する切削工具の異常検出装置であり、切削工具の異常検出に用いられる判定用閾値を設定するティーチングモードと、切削加工を実行する加工実行モードとを切り替え可能な切削工具の異常検出装置であって、切削加工中に発生する音波を収音する収音部と、収音部で収音された音波の波形に対してウェーブレット変換を実行し、複数の周波数帯域の音波に分割するウェーブレット変換処理部と、ウェーブレット変換処理部で分割された複数の周波数帯域の音波毎に、実効値を算出する第1演算処理部と、ティーチングモードにおいて、第1演算処理部で算出された実効値に基づいて、判定用閾値を算出して保存する判定用データ保存部と、加工実行モードにおいて、第1演算処理部で算出された実効値と判定用データ保存部に保存された判定用閾値とを比較して、切削工具の異常の有無を判定する判定処理部と、を備えたものである。 A cutting tool abnormality detection device according to the present invention is a cutting tool abnormality detection device that detects an abnormality that occurs in a cutting tool in a cutting process, and a teaching mode that sets a threshold for determination used for abnormality detection of the cutting tool; An abnormality detection device for a cutting tool capable of switching between a machining execution mode for performing a cutting process, a sound collecting unit for collecting a sound wave generated during the cutting process, and a waveform of the sound wave collected by the sound collecting unit A wavelet transform processing unit that performs wavelet transform on the sound wave and divides the sound wave into a plurality of frequency bands, and a first calculation process that calculates an effective value for each sound wave in the plurality of frequency bands divided by the wavelet transform processing unit A determination data storage unit that calculates and stores a determination threshold based on the effective value calculated by the first arithmetic processing unit in the teaching mode, and processing execution A determination processing unit that compares the effective value calculated by the first arithmetic processing unit with the determination threshold value stored in the determination data storage unit to determine whether there is an abnormality in the cutting tool. It is a thing.
また、この発明に係る切削工具の異常検出方法は、切削加工において切削工具に生じる異常を検出する切削工具の異常検出装置で実行される異常検出方法であって、切削加工中に発生する音波を収音する収音ステップと、収音ステップで収音された音波の波形に対してウェーブレット変換を実行し、複数の周波数帯域の音波に分割するウェーブレット変換処理ステップと、ウェーブレット変換処理ステップで分割された複数の周波数帯域の音波毎に、実効値を算出する演算処理ステップと、切削工具の異常検出に用いられる判定用閾値を設定するティーチングモードにおいて、演算処理ステップで算出された実効値に基づいて、判定用閾値を算出して保存する判定用データ保存ステップと、切削加工を実行する加工実行モードにおいて、演算処理ステップで算出された実効値と判定用データ保存ステップで保存された判定用閾値とを比較して、切削工具の異常の有無を判定する判定処理ステップと、を有するものである。 Further, the abnormality detection method for a cutting tool according to the present invention is an abnormality detection method executed by an abnormality detection device for a cutting tool that detects an abnormality occurring in a cutting tool in the cutting process, and a sound wave generated during the cutting process is detected. The sound collection step for collecting the sound, the wavelet transform on the sound wave waveform collected at the sound collection step, and the wavelet transform processing step for dividing the sound wave into a plurality of frequency bands, and the wavelet transform processing step. In a calculation processing step for calculating an effective value for each sound wave in a plurality of frequency bands and a teaching mode for setting a determination threshold value used for detecting an abnormality of the cutting tool, based on the effective value calculated in the calculation processing step. , In the judgment data storage step for calculating and saving the judgment threshold, and in the machining execution mode for executing cutting By comparing the determination threshold value stored in the determination data storage step and the effective value calculated in physical step, those having a determination process determining the presence or absence of abnormality of the cutting tool.
この発明に係る切削工具の異常検出装置および異常検出方法によれば、切削加工中に発生する音波を収音する収音部と、収音部で収音された音波の波形に対してウェーブレット変換を実行し、複数の周波数帯域の音波に分割するウェーブレット変換処理部と、ウェーブレット変換処理部で分割された複数の周波数帯域の音波毎に、実効値を算出する第1演算処理部と、切削工具の異常検出に用いられる判定用閾値を設定するティーチングモードにおいて、第1演算処理部で算出された実効値に基づいて、判定用閾値を算出して保存する判定用データ保存部と、切削加工を実行する加工実行モードにおいて、第1演算処理部で算出された実効値と判定用データ保存部に保存された判定用閾値とを比較して、切削工具の異常の有無を判定する判定処理部と、を備えている。
そのため、切削工具の異常検出に先立って、あらかじめ閾値等を設定する設定作業や、ワークの材質、切削工具の種類および加工形状等の組み合わせの変更に伴って、閾値等を更新する更新作業を行うことなく、切削工具の異常を検出することができる。
According to the abnormality detection device and abnormality detection method for a cutting tool according to the present invention, a sound collection unit that collects sound waves generated during cutting processing, and a wavelet transform on the waveform of the sound waves collected by the sound collection unit , A wavelet transform processing unit that divides the sound wave into a plurality of frequency bands, a first arithmetic processing unit that calculates an effective value for each sound wave in the plurality of frequency bands divided by the wavelet transform processing unit, and a cutting tool In a teaching mode for setting a determination threshold value used for abnormality detection, a determination data storage unit that calculates and stores a determination threshold value based on the effective value calculated by the first arithmetic processing unit, and a cutting process In the machining execution mode to be executed, the determination for comparing the effective value calculated by the first arithmetic processing unit and the determination threshold value stored in the determination data storage unit to determine whether there is an abnormality in the cutting tool And it includes a processing section, a.
Therefore, prior to detection of abnormalities in the cutting tool, setting work for setting a threshold value or the like in advance, or update work for updating the threshold value or the like in accordance with a change in the combination of the workpiece material, the type of cutting tool and the machining shape, etc. Therefore, the abnormality of the cutting tool can be detected.
以下、この発明に係る切削工具の異常検出装置および異常検出方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a cutting tool abnormality detection apparatus and abnormality detection method according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals. To do.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る切削工具の異常検出装置を加工機とともに示す構成図である。図1において、加工機本体1に取り付けられた切削工具2がモータにより駆動回転し、加工対象ワーク3を加工する。
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing an abnormality detecting device for a cutting tool according to Embodiment 1 of the present invention together with a processing machine. In FIG. 1, a
また、図1において、この切削工具の異常検出装置は、センサ4、増幅器5、A/D変換部6、ウェーブレット変換処理部7、第1演算処理部8、判定用データ保存部9、判定処理部10および警報出力部11から構成されている。
Further, in FIG. 1, this cutting tool abnormality detection device includes a sensor 4, an
センサ(収音部)4は、加工対象ワーク3の加工中に発生する音波を収音するマイク等である。増幅器5は、センサ4で収音された音波の波形を増幅する。A/D変換部6は、増幅器5から出力されたアナログ信号である音波の波形を、デジタル信号に変換する。ウェーブレット変換処理部7は、A/D変換部6から出力されたデジタル信号の波形に対してウェーブレット変換を実行し、複数の周波数帯域の音波に分割する。
The sensor (sound collecting unit) 4 is a microphone or the like that collects sound waves generated during machining of the workpiece 3 to be machined. The
第1演算処理部8は、ウェーブレット変換処理部7で分割された複数の周波数帯域の音波毎に、実効値(特徴量)を算出する。判定用データ保存部9は、ティーチングモード(後述する)において、第1演算処理部8で複数の周波数帯域の音波毎に算出された実効値に基づいて、判定用閾値を算出して保存する。 The first arithmetic processing unit 8 calculates an effective value (feature value) for each sound wave of a plurality of frequency bands divided by the wavelet transform processing unit 7. The determination data storage unit 9 calculates and stores a determination threshold based on the effective value calculated for each sound wave in a plurality of frequency bands by the first arithmetic processing unit 8 in the teaching mode (described later).
判定処理部10は、加工実行モード(後述する)において、第1演算処理部8で複数の周波数帯域の音波毎に算出された実効値と、判定用データ保存部9に保存された判定用閾値とを比較し、実効値が判定用閾値の幅を超えた場合に、異常と判定する。警報出力部11は、判定処理部10で異常と判定された場合に、切削工具の異常検出を表示する。
In the processing execution mode (described later), the
以下、この発明の実施の形態1に係る切削工具の異常検出装置の動作について説明する。まず、ティーチングモードについて説明する。ティーチングモードは、ワークの材質や切削工具の種類、加工形状等が変更され、新しいロットを加工する最初の段階において実行される。 The operation of the cutting tool abnormality detection device according to Embodiment 1 of the present invention will be described below. First, the teaching mode will be described. The teaching mode is executed at the first stage of machining a new lot by changing the material of the workpiece, the type of cutting tool, the machining shape, or the like.
最初に、加工機本体1に切削工具2を取り付け、加工対象ワーク3をセットする。続いて、切削工具の異常検出装置のモードをティーチングモードに設定し加工を開始する。加工を開始すると、切削工具2がモータによって駆動回転し、加工対象ワーク3に対して加工が開始される。
First, the
加工開始のトリガー信号により、センサ4で加工中の音波が収音される。センサ4で収音された音波の波形は、電気信号に変換されて増幅器5で増幅される。A/D変換部6は、増幅器5で増幅された音波の電気信号をデジタル信号に変換する。
The sound wave being processed by the sensor 4 is picked up by the trigger signal for starting the processing. The waveform of the sound wave picked up by the sensor 4 is converted into an electric signal and amplified by the
このデジタル信号に変換された音波の波形に対して、ウェーブレット変換処理部7でウェーブレット変換処理が実行され、複数の周波数帯域の音波に分割される。複数の周波数帯域の音波に分割することで、センサ4で収音された様々な周波数を含む音波の中から、切削工具2の切削音を分離することができる。
The wavelet transform processing unit 7 executes wavelet transform processing on the waveform of the sound wave converted into the digital signal, and the sound wave is divided into sound waves of a plurality of frequency bands. By dividing into sound waves of a plurality of frequency bands, the cutting sound of the
ウェーブレット変換処理部7で分割された複数の周波数帯域の音波から、第1演算処理部8では、複数の周波数帯域の音波毎に実効値を算出し、この複数の周波数帯域の音波毎に算出された実効値に基づいて算出された判定用閾値が、判定用データ保存部9に保存される。 From the sound waves of the plurality of frequency bands divided by the wavelet transform processing unit 7, the first calculation processing unit 8 calculates an effective value for each of the sound waves of the plurality of frequency bands, and is calculated for each sound wave of the plurality of frequency bands. The determination threshold value calculated based on the effective value is stored in the determination data storage unit 9.
次に、加工実行モードについて説明する。加工実行モードでは、最初に、ティーチングモードで使用したものと同じ加工機本体1に同じ切削工具2を取り付け、同じ材質、加工形状の加工対象ワーク3をセットする。続いて、切削工具の異常検出装置のモードを加工実行モードに設定し加工を開始する。加工を開始すると、切削工具2がモータによって駆動回転し、加工対象ワーク3に対して加工が開始される。
Next, the machining execution mode will be described. In the processing execution mode, first, the
加工開始のトリガー信号により、センサ4で加工中の音波が収音される。センサ4で収音された音波の波形は、電気信号に変換されて増幅器5で増幅される。A/D変換部6は、増幅器5で増幅された音波の電気信号をデジタル信号に変換する。このデジタル信号に変換された音波の波形に対して、ウェーブレット変換処理部7でウェーブレット変換処理が実行され、複数の周波数帯域の音波に分割される。
The sound wave being processed by the sensor 4 is picked up by the trigger signal for starting the processing. The waveform of the sound wave picked up by the sensor 4 is converted into an electric signal and amplified by the
ウェーブレット変換処理部7で分割された複数の周波数帯域の音波から、第1演算処理部8では、複数の周波数帯域の音波毎に実効値が算出される。判定処理部10では、第1演算処理部8で複数の周波数帯域の音波毎に算出された実効値と、ティーチングモードにおいて判定用データ保存部9に保存された判定用閾値とが比較される。
From the sound waves in a plurality of frequency bands divided by the wavelet transform processing unit 7, the first calculation processing unit 8 calculates an effective value for each sound wave in the plurality of frequency bands. In the
第1演算処理部8で算出された実効値と、判定用データ保存部9に保存された判定用閾値とを、同じ周波数帯域毎に比較し、第1演算処理部8で算出された実効値が判定用閾値の幅よりも大きいか、または小さい場合に、判定処理部10から警報出力部11にアラーム信号を出力し、警報出力部11からオペレータに切削工具2の異常が通知される。
The effective value calculated by the first arithmetic processing unit 8 is compared with the threshold value for determination stored in the data storage unit 9 for determination for each frequency band, and the effective value calculated by the first arithmetic processing unit 8 is compared. Is larger or smaller than the threshold value for determination, the
このように、ティーチングモードにおいて収音された音波に基づいて判定用閾値が算出されるので、判定用閾値の設定にかかる様々な手間を省くことができる。また、ウェーブレット変換により、音波の波形を複数の周波数帯域の音波に分割して、周波数帯域毎の実効値を判定に使用するので、信号処理を行わない音波では、検出できないレベルの音圧の差を、精度よく検出することができる。 As described above, the determination threshold value is calculated based on the sound wave collected in the teaching mode, so that various labors for setting the determination threshold value can be saved. In addition, the wavelet transform divides the waveform of the sound wave into sound waves of multiple frequency bands, and the effective value for each frequency band is used for determination, so the sound pressure difference that cannot be detected with sound waves that are not subjected to signal processing. Can be detected with high accuracy.
また、加工中に加工径等の加工形状が変化するような加工パターンでは、加工箇所によって、音波の大きさや周波数帯域が変化する。このような場合には、加工開始から加工終了までの間に収音された音波に対して、ウェーブレット変換処理部7において、複数の周波数帯域に分割された音波について、全時間帯の実効値を算出するのではなく、加工開始から加工終了までの時間を短時間で区切って(複数の時間に区切って)、短時間毎の実効値を算出する。 In a processing pattern in which a processing shape such as a processing diameter changes during processing, the size of the sound wave and the frequency band change depending on the processing location. In such a case, with respect to the sound waves collected from the start of processing to the end of processing, the wavelet transform processing unit 7 sets the effective values in all time zones for the sound waves divided into a plurality of frequency bands. Rather than calculating, the effective value for each short time is calculated by dividing the time from the start of processing to the end of processing in a short time (divided into a plurality of times).
ティーチングモードにおいて、複数の周波数帯域の音波毎に、短時間毎に判定用閾値を算出し、加工実行モードにおいても、ティーチングモードで区切った時間と同じ間隔で、短時間毎に複数の周波数帯域の音波毎の実効値を算出するとともに、同じ時間帯の同じ周波数帯域で実効値と判定用閾値とを比較して判定を行うことにより、加工中に加工パターンが変化し、音波の特徴が変化するような場合であっても、切削工具2の異常を精度よく検出することができる。
In the teaching mode, a threshold for determination is calculated every short time for each sound wave in a plurality of frequency bands, and even in the machining execution mode, a plurality of frequency bands are recorded every short time at the same interval as the time divided in the teaching mode. By calculating the effective value for each sound wave and comparing the effective value with the threshold for determination in the same frequency band in the same time zone, the processing pattern changes during processing, and the characteristics of the sound wave change. Even in such a case, the abnormality of the
以上のように、実施の形態1によれば、切削加工中に発生する音波を収音する収音部と、収音部で収音された音波の波形に対してウェーブレット変換を実行し、複数の周波数帯域の音波に分割するウェーブレット変換処理部と、ウェーブレット変換処理部で分割された複数の周波数帯域の音波毎に、実効値を算出する第1演算処理部と、切削工具の異常検出に用いられる判定用閾値を設定するティーチングモードにおいて、第1演算処理部で算出された実効値に基づいて、判定用閾値を算出して保存する判定用データ保存部と、切削加工を実行する加工実行モードにおいて、第1演算処理部で算出された実効値と判定用データ保存部に保存された判定用閾値とを比較して、切削工具の異常の有無を判定する判定処理部と、を備えている。
そのため、切削工具の異常検出に先立って、あらかじめ閾値等を設定する設定作業や、ワークの材質、切削工具の種類および加工形状等の組み合わせの変更に伴って、閾値等を更新する更新作業を行うことなく、切削工具の異常を検出することができる。
As described above, according to the first embodiment, the sound collection unit that collects the sound wave generated during the cutting process, and the wavelet transform is performed on the waveform of the sound wave collected by the sound collection unit. A wavelet transform processing unit that divides the sound wave into a frequency band of the first frequency, a first arithmetic processing unit that calculates an effective value for each sound wave of the plurality of frequency bands divided by the wavelet transform processing unit, and an abnormality detection of the cutting tool In a teaching mode for setting a determination threshold value, a determination data storage unit that calculates and stores a determination threshold value based on the effective value calculated by the first arithmetic processing unit, and a machining execution mode in which cutting is performed And a determination processing unit that compares the effective value calculated by the first arithmetic processing unit with the determination threshold value stored in the determination data storage unit to determine whether there is an abnormality in the cutting tool. .
Therefore, prior to detection of abnormalities in the cutting tool, setting work for setting a threshold value or the like in advance, or update work for updating the threshold value or the like in accordance with a change in the combination of the workpiece material, the type of cutting tool and the machining shape, etc. Therefore, the abnormality of the cutting tool can be detected.
実施の形態2.
上記実施の形態1では、収音された音波の波形を、ウェーブレット変換処理部7で複数の周波数帯域の音波に分割し、第1演算処理部8で音波の特徴量を算出した。この実施の形態2では、複数の周波数帯域に分割された音波を音声として再生し、聴官で確認して切削加工と関係のない空調音等含む周波数帯域を削除し、切削加工に必要な周波数帯域だけを選択することにより、判定処理させることができる。
In the first embodiment, the waveform of the collected sound wave is divided into sound waves of a plurality of frequency bands by the wavelet transform processing unit 7, and the characteristic amount of the sound wave is calculated by the first calculation processing unit 8. In the second embodiment, sound waves divided into a plurality of frequency bands are reproduced as sound, and the frequency band including the air-conditioning sound that is not related to the cutting process is confirmed by the listener to delete the frequency band required for the cutting process. By selecting only the band, the determination process can be performed.
図2は、この発明の実施の形態2に係る切削工具の異常検出装置を加工機とともに示す構成図である。図2において、この切削工具の異常検出装置は、図1に示した切削工具の異常検出装置に加えて、周波数選択部12、D/A変換部13および音響再生器14を備えている。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a cutting tool abnormality detection device according to
周波数選択部12は、ウェーブレット変換処理部7で複数の周波数帯域に分割された音波から、音声として再生したい(所望の)周波数帯域を選択する。D/A変換部13は、周波数選択部12で選択された周波数帯域の音波の波形を、デジタル信号からアナログ信号に変換する。音響再生器14は、例えばスピーカ等であり、D/A変換部13で変換されたアナログ信号の音波の波形を、音声として出力する。その他の構成および機能は、上述した図1と同様なので、説明を省略する。
The
以下、この発明の実施の形態2に係る切削工具の異常検出装置の動作について説明する。なお、上述した実施の形態1と同様の動作については、説明を省略する。
The operation of the cutting tool abnormality detection device according to
ティーチングモードにおいて、センサ4で加工中の音波が収音される。収音された音波は、ウェーブレット変換処理部7で、複数の周波数帯域の音波に分割される。分割された複数の周波数帯域の音波は、周波数選択部12で、周波数帯域毎に時間軸波形として表示され、波形として振幅の変化を目視で確認することができる。
In the teaching mode, the sound wave being processed by the sensor 4 is collected. The collected sound wave is divided by the wavelet transform processing unit 7 into sound waves of a plurality of frequency bands. The divided sound waves of a plurality of frequency bands are displayed as a time axis waveform for each frequency band by the
周波数選択部12の再生周波数選択機能で、任意の周波数帯域を選択することにより、選択された周波数帯域の音波の波形のみが、D/A変換部13で、デジタル信号からアナログ信号に変換され、音声として音響再生器14から出力されて、再生音を聴くことができる。
By selecting an arbitrary frequency band with the reproduction frequency selection function of the
また、周波数選択部12の判定用閾値選択機能で、音声の再生によって判定処理に不要と判断された周波数帯域を選択する。これにより、選択された周波数帯域の判定用閾値は、判定用データ保存部9から削除される。
In addition, the
このように、ティーチングモードにおいて、ウェーブレット変換処理部7で複数の周波数帯域に分割された音波を、音声として再生して聴官で確認し、判定処理に不要な周波数帯域を周波数選択部12で選択することにより、判定用データ保存部9に保存される実効値および判定用閾値の周波数帯域を集約し、切削工具2の異常検出と関係がない音波の周波数帯域を排除することで、異常検出の精度を向上させて、演算処理速度を向上させることができる。
As described above, in the teaching mode, the sound wave divided into a plurality of frequency bands by the wavelet transform processing unit 7 is reproduced as sound and confirmed by the listener, and the frequency band unnecessary for the determination process is selected by the
実施の形態3.
上記実施の形態1では、加工機が加工中に発生した音波の特徴量に基づいて、切削工具2の異常検出を実行した。この実施の形態3では、切削工具2を駆動回転する主軸モータに流れる電流を測定し、電流の大きさが電流閾値よりも大きくなった場合に、異常と判定することができる。
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment, the abnormality of the
図3は、この発明の実施の形態3に係る切削工具の異常検出装置を加工機とともに示す構成図である。図3において、この切削工具の異常検出装置は、図2に示した切削工具の異常検出装置に加えて、電流測定器21および第2演算処理部22を備えている。なお、図1に示した切削工具の異常検出装置に、電流測定器21および第2演算処理部22を追加してもよい。
FIG. 3 is a block diagram showing a cutting tool abnormality detection device according to Embodiment 3 of the present invention together with a processing machine. In FIG. 3, the cutting tool abnormality detecting device includes a
電流測定器21は、切削工具2と接続された主軸を駆動回転させる主軸モータに流れる電流を測定する。第2演算処理部22は、電流測定器21で測定された電流の波形から実効値を算出する。その他の構成および機能は、上述した図2と同様なので、説明を省略する。
The
以下、この発明の実施の形態3に係る切削工具の異常検出装置の動作について説明する。なお、上述した実施の形態1、2と同様の動作については、説明を省略する。 The operation of the cutting tool abnormality detection device according to Embodiment 3 of the present invention will be described below. The description of the same operation as in the first and second embodiments is omitted.
まず、ティーチングモードについて説明する。ティーチングモードは、ワークの材質や切削工具の種類、加工形状等が変更され、新しいロットを加工する最初の段階において実行される。 First, the teaching mode will be described. The teaching mode is executed at the first stage of machining a new lot by changing the material of the workpiece, the type of cutting tool, the machining shape, or the like.
最初に、加工機本体1に切削工具2を取り付け、加工対象ワーク3をセットする。続いて、切削工具の異常検出装置のモードをティーチングモードに設定し加工を開始する。加工を開始すると、切削工具2がモータによって駆動回転し、加工対象ワーク3に対して加工が開始される。
First, the
加工開始のトリガー信号により、電流測定器21で主軸モータに流れる電流が測定される。電流測定器21で測定された電流の波形から、第2演算処理部22で実効値が算出される。第2演算処理部22で算出された電流波形の実効値に基づいて算出された電流閾値が、判定用データ保存部9に保存される。
The current flowing through the spindle motor is measured by the
次に、加工実行モードについて説明する。加工実行モードでは、最初に、ティーチングモードで使用したものと同じ加工機本体1に同じ切削工具2を取り付け、同じ材質、加工形状の加工対象ワーク3をセットする。続いて、切削工具の異常検出装置のモードを加工実行モードに設定し加工を開始する。加工を開始すると、切削工具2がモータによって駆動回転し、加工対象ワーク3に対して加工が開始される。
Next, the machining execution mode will be described. In the processing execution mode, first, the
加工開始のトリガー信号により、電流測定器21で加工開始から加工終了までの主軸モータに流れる電流が測定される。電流測定器21で測定された電流の波形から、第2演算処理部22で実効値が算出される。判定処理部10では、第2演算処理部22で算出された電流波形の実効値と、ティーチングモードにおいて判定用データ保存部9に保存された電流閾値とが比較される。
The current flowing through the spindle motor from the machining start to the machining end is measured by the
第2演算処理部22で算出された実効値が、判定用データ保存部9に保存された電流閾値の幅よりも大きいか、または小さい場合に、判定処理部10から警報出力部11にアラーム信号を出力し、警報出力部11からオペレータに切削工具2の異常が通知される。
When the effective value calculated by the second
また、加工中に加工径等の加工形状が変化するような加工パターンでは、加工形状の変化によって、負荷電流が変化することがある。このような場合には、音波と同様に、加工開始から加工終了までの間に測定された電流の波形に対して、第2演算処理部22において、加工開始から加工終了までの時間を短時間で区切って、短時間毎の電流波形の実効値を算出する。
Further, in a machining pattern in which a machining shape such as a machining diameter changes during machining, the load current may change due to a change in the machining shape. In such a case, like the sound wave, the second
ティーチングモードにおいて、算出された短時間毎の電流波形の実効値に基づいて電流閾値を算出し、加工実行モードにおいても、ティーチングモードで区切った時間と同じ間隔で、短時間毎の電流波形から実効値を算出するとともに、同じ時間帯の実効値と電流閾値とを比較して判定を行うことにより、加工中に加工パターンが変化し、負荷電流が変化するような場合であっても、切削工具2の異常を精度よく検出することができる。
In the teaching mode, the current threshold value is calculated based on the calculated effective value of the current waveform for each short time. In the machining execution mode, the effective current waveform is calculated from the short time current waveform at the same interval as the time divided in the teaching mode. Even when the load pattern changes due to a change in the machining pattern during machining by calculating the value and comparing the current value with the effective value in the same time zone, the
このように、切削工具2を駆動回転する主軸モータに流れる電流を測定し、電流の大きさが電流閾値よりも大きくなった場合に、異常と判定することにより、切削工具2の磨耗に伴って増大するモータ電流で、切削工具2の異常判定を行うことができるので、音圧のみで判定するよりも、切削工具2の異常を精度よく検出することができる。
As described above, the current flowing through the spindle motor that drives and rotates the
1 加工機本体、2 切削工具、3 加工対象ワーク、4 センサ、5 増幅器、6 A/D変換部、7 ウェーブレット変換処理部、8 第1演算処理部、9 判定用データ保存部、10 判定処理部、11 警報出力部、12 周波数選択部、13 D/A変換部、14 音響再生器、21 電流測定器、22 第2演算処理部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing machine main body, 2 Cutting tool, 3 Work object, 4 Sensor, 5 Amplifier, 6 A / D conversion part, 7 Wavelet conversion process part, 8 1st arithmetic process part, 9 Data storage part for judgment, 10 Judgment process Unit, 11 alarm output unit, 12 frequency selection unit, 13 D / A conversion unit, 14 sound regenerator, 21 current measuring device, 22 second arithmetic processing unit.
Claims (7)
前記切削加工中に発生する音波を収音する収音部と、
前記収音部で収音された音波の波形に対してウェーブレット変換を実行し、複数の周波数帯域の音波に分割するウェーブレット変換処理部と、
前記ウェーブレット変換処理部で分割された複数の周波数帯域の音波毎に、実効値を算出する第1演算処理部と、
前記ティーチングモードにおいて、前記第1演算処理部で算出された実効値に基づいて、前記判定用閾値を算出して保存する判定用データ保存部と、
前記加工実行モードにおいて、前記第1演算処理部で算出された実効値と前記判定用データ保存部に保存された判定用閾値とを比較して、前記切削工具の異常の有無を判定する判定処理部と、
を備えた切削工具の異常検出装置。 An abnormality detection device for a cutting tool that detects an abnormality occurring in a cutting tool in a cutting process, and includes a teaching mode for setting a determination threshold value used for detecting an abnormality of the cutting tool, and a processing execution mode for executing the cutting process. A switchable cutting tool abnormality detection device,
A sound collection unit that collects sound waves generated during the cutting process;
Wavelet transformation is performed on the waveform of the sound wave collected by the sound collection unit, and a wavelet transformation processing unit that divides the sound wave into a plurality of frequency bands,
A first arithmetic processing unit that calculates an effective value for each sound wave of a plurality of frequency bands divided by the wavelet transform processing unit;
In the teaching mode, a determination data storage unit that calculates and stores the determination threshold based on the effective value calculated by the first arithmetic processing unit;
In the machining execution mode, a determination process for comparing the effective value calculated by the first arithmetic processing unit with a determination threshold value stored in the determination data storage unit to determine whether the cutting tool is abnormal. And
An abnormality detection device for a cutting tool comprising:
請求項1に記載の切削工具の異常検出装置。 The first calculation processing unit calculates an effective value for each time by dividing the sound collected by the sound collecting unit into a plurality of times for the sound wave divided into a plurality of frequency bands by the wavelet transform processing unit. The abnormality detection device for a cutting tool according to claim 1.
前記周波数選択部で選択された周波数帯域の音波の波形を、音声として出力する音響再生器と、
をさらに備えた請求項1または請求項2に記載の切削工具の異常検出装置。 A frequency selection unit that selects a desired frequency band from sound waves divided into a plurality of frequency bands by the wavelet transform processing unit;
An acoustic regenerator that outputs the sound wave waveform of the frequency band selected by the frequency selection unit as sound; and
The abnormality detection device for a cutting tool according to claim 1 or 2, further comprising:
請求項3に記載の切削工具の異常検出装置。 The frequency selection unit deletes, from the determination data storage unit, a determination threshold value related to a sound wave in a frequency band that is selected based on the sound output from the sound regenerator and is unnecessary for abnormality detection of the cutting tool. The cutting tool abnormality detection device according to claim 3.
前記電流測定器で測定された電流の波形から実効値を算出する第2演算処理部と、
をさらに備えた請求項1から請求項4までの何れか1項に記載の切削工具の異常検出装置。 A current measuring device for measuring a current flowing in a spindle motor for driving and rotating a spindle connected to the cutting tool;
A second arithmetic processing unit for calculating an effective value from a waveform of a current measured by the current measuring device;
The abnormality detection apparatus for a cutting tool according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
請求項5に記載の切削工具の異常検出装置。 The cutting according to claim 5, wherein the second arithmetic processing unit calculates an effective value for each time by dividing a time measured by the current measuring device into a plurality of times for the current measured by the current measuring device. Tool abnormality detection device.
前記切削加工中に発生する音波を収音する収音ステップと、
前記収音ステップで収音された音波の波形に対してウェーブレット変換を実行し、複数の周波数帯域の音波に分割するウェーブレット変換処理ステップと、
前記ウェーブレット変換処理ステップで分割された複数の周波数帯域の音波毎に、実効値を算出する演算処理ステップと、
前記切削工具の異常検出に用いられる判定用閾値を設定するティーチングモードにおいて、前記演算処理ステップで算出された実効値に基づいて、前記判定用閾値を算出して保存する判定用データ保存ステップと、
前記切削加工を実行する加工実行モードにおいて、前記演算処理ステップで算出された実効値と前記判定用データ保存ステップで保存された判定用閾値とを比較して、前記切削工具の異常の有無を判定する判定処理ステップと、
を有する切削工具の異常検出方法。 An abnormality detection method executed by an abnormality detection device for a cutting tool that detects an abnormality that occurs in a cutting tool during cutting,
A sound collection step for collecting sound waves generated during the cutting process;
Wavelet transformation is performed on the waveform of the sound wave collected in the sound collection step, and a wavelet transformation processing step for dividing the sound wave into a plurality of frequency bands, and
An arithmetic processing step for calculating an effective value for each sound wave in a plurality of frequency bands divided in the wavelet transform processing step;
In a teaching mode for setting a threshold value for determination used for abnormality detection of the cutting tool, based on the effective value calculated in the calculation processing step, a determination data storage step for calculating and storing the determination threshold value;
In the machining execution mode in which the cutting is performed, the effective value calculated in the calculation processing step is compared with the determination threshold stored in the determination data storage step to determine whether the cutting tool is abnormal. A determination processing step to perform,
An abnormality detection method for a cutting tool having
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