JP2786512B2 - 工具異常検出方法 - Google Patents
工具異常検出方法Info
- Publication number
- JP2786512B2 JP2786512B2 JP2092063A JP9206390A JP2786512B2 JP 2786512 B2 JP2786512 B2 JP 2786512B2 JP 2092063 A JP2092063 A JP 2092063A JP 9206390 A JP9206390 A JP 9206390A JP 2786512 B2 JP2786512 B2 JP 2786512B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tool
- wear
- cutting edge
- ultrasonic
- detection method
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- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、工具の切刃部分の摩耗、損傷等の異常検出
に適用して有用な工具異常検出方法に関する。
に適用して有用な工具異常検出方法に関する。
＜従来の技術＞ 切削加工ラインの自動化、無人化を図る上で工具の摩
耗、欠損に関する異常を検出することは重要であり、従
来より各種の技術が提案されている。
耗、欠損に関する異常を検出することは重要であり、従
来より各種の技術が提案されている。
例えば工具が摩耗、或いは欠損することによって変化
する工具の切れ味を主軸モータの電流値として検出し、
その信号が閾値を越えたら異常として切削を停止する方
法（例えば、特開昭55−31541号公報参照）、或いは工
具が欠損した際に発生するAE信号を検出して異常発生を
判定する方法（例えば、特開昭58−40246号公報参照）
がある。
する工具の切れ味を主軸モータの電流値として検出し、
その信号が閾値を越えたら異常として切削を停止する方
法（例えば、特開昭55−31541号公報参照）、或いは工
具が欠損した際に発生するAE信号を検出して異常発生を
判定する方法（例えば、特開昭58−40246号公報参照）
がある。
＜発明が解決しようとする課題＞ 上記従来の技術のうち、前者の方法は被削材或いは加
工条件が変わるたびに、閾値を変更しなければならず、
しかも摩耗が一段と進むと主軸モータの電流値は増える
が、欠損では切刃がなくなった分、電流値が減少するこ
とがあり、閾値の設定が更に困難になるという問題を有
する。
工条件が変わるたびに、閾値を変更しなければならず、
しかも摩耗が一段と進むと主軸モータの電流値は増える
が、欠損では切刃がなくなった分、電流値が減少するこ
とがあり、閾値の設定が更に困難になるという問題を有
する。
以上のように前者の方法では、閾値の設定と分解能に
問題がある。
問題がある。
上記従来の技術のうち後者の方法では、摩耗は検出で
きず欠損だけが検出の対象となる。更にAEと各種ノイズ
との分別が難かしく、誤動作することが多い。
きず欠損だけが検出の対象となる。更にAEと各種ノイズ
との分別が難かしく、誤動作することが多い。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、摩耗の程度
や欠損の程度を判別でき工具異常を確実に検出すること
ができる工具異常検出方法を提供することを目的とす
る。
や欠損の程度を判別でき工具異常を確実に検出すること
ができる工具異常検出方法を提供することを目的とす
る。
＜課題を解するための手段＞ 上記目的を達成する本発明の構成は、加工中の工具の
切刃部分に超音波を放射し、その反射波を検出して切刃
部分の摩耗及び欠損に基づく反射波の伝搬時間の変動や
反射波のレベルの変動を検出し、工具の摩耗及び欠損を
検出することを特徴とする。
切刃部分に超音波を放射し、その反射波を検出して切刃
部分の摩耗及び欠損に基づく反射波の伝搬時間の変動や
反射波のレベルの変動を検出し、工具の摩耗及び欠損を
検出することを特徴とする。
＜作用＞ 本発明は、工具の切刃部分に、工具の内部から超音波
を放射し、切刃部分からの反射波の伝播時間やレベルを
計測する。
を放射し、切刃部分からの反射波の伝播時間やレベルを
計測する。
反射波の伝播時間やレベルは、切削によって切刃部分
に生じた摩耗や欠損のために変動を生じる。摩耗量や欠
損量に応じて変動する量が異なるので、変動量を測定す
れば摩耗量や欠損量がわかる。
に生じた摩耗や欠損のために変動を生じる。摩耗量や欠
損量に応じて変動する量が異なるので、変動量を測定す
れば摩耗量や欠損量がわかる。
＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
第１図において、１は旋削加工用チップである。２は
工具ホルダであり旋削加工用チップ１が機械的に取り付
けられる。工具ホルダ２に周波数4MHzの超音波を発する
縦波超音波探触子３が埋設されている。縦波超音波探触
子３の表面は工具ホルダ２の旋削加工用チップ１の取付
面2aと同じ平面上にある。
工具ホルダであり旋削加工用チップ１が機械的に取り付
けられる。工具ホルダ２に周波数4MHzの超音波を発する
縦波超音波探触子３が埋設されている。縦波超音波探触
子３の表面は工具ホルダ２の旋削加工用チップ１の取付
面2aと同じ平面上にある。
旋削加工用チップ１を工具ホルダ２に取り付ける際に
は、縦波超音波探触子３の表面に超音波探傷用接触媒質
（図示せず）を塗布し、この上に旋削加工用チップ１を
所定の方法で取り付ける。
は、縦波超音波探触子３の表面に超音波探傷用接触媒質
（図示せず）を塗布し、この上に旋削加工用チップ１を
所定の方法で取り付ける。
尚、旋削加工用チップ１に超音波探触子３を接触させ
る際には、超音波接触用媒質を塗布することなく接着剤
で直接接着しても良い。
る際には、超音波接触用媒質を塗布することなく接着剤
で直接接着しても良い。
超音波探触子３には、同探触子３を駆動するパルス送
信器４が接続されている。
信器４が接続されている。
パルス送信器４によって駆動された前記探触子３は縦
波モードの超音波５を前記チップ１の切刃1a付近で反射
するように前記チップ１の内部へ放射する。
波モードの超音波５を前記チップ１の切刃1a付近で反射
するように前記チップ１の内部へ放射する。
旋削加工用チップ１内に放射された超音波５は、第２
図に示すように、同チップ１の逃げ面1bやすくい面1cで
反射を繰り返す。その後、超音波５の反射波は超音波探
触子３へ帰還するが、逃げ面1bやすくい面1cに摩耗や切
刃1aに欠損があると、前記反射波は伝播時間やレベルに
微妙な変化を生じる。
図に示すように、同チップ１の逃げ面1bやすくい面1cで
反射を繰り返す。その後、超音波５の反射波は超音波探
触子３へ帰還するが、逃げ面1bやすくい面1cに摩耗や切
刃1aに欠損があると、前記反射波は伝播時間やレベルに
微妙な変化を生じる。
前記超音波探触子３に入射した反射波は、電気信号に
変換され、受信器６へ出力される。
変換され、受信器６へ出力される。
受信器６は入力した電気信号を増幅しゲート回路７へ
出力する。
出力する。
ゲート回路７は、前記探触子３から放射された超音波
５が再び前記探触子３に帰還するまでの時間（Ｔ）に応
じて次のように区画を設定している。
５が再び前記探触子３に帰還するまでの時間（Ｔ）に応
じて次のように区画を設定している。
1.5μｓ＜Ｔ≦1.52μｓ→Ａ区画 1.52μｓ＜Ｔ≦1.54μｓ→Ｂ区画 1.54μｓ＜Ｔ≦1.56μｓ→Ｃ区画 ゲート回路７は、入力信号を該当する区画に対応さ
せ、各区画毎の信号をピークホールド回路８に出力す
る。
せ、各区画毎の信号をピークホールド回路８に出力す
る。
ピークホールド回路８は、各区画毎のピーク電圧を保
持し、その値をA/D変換器９に出力する。
持し、その値をA/D変換器９に出力する。
A/D変換器９は、前記ピーク電圧を８ビットのデイジ
タル信号に変換し、コンピュータ10に出力する。
タル信号に変換し、コンピュータ10に出力する。
コンピュータ10は、区画毎に電圧を読み取り、各チッ
プ毎に設定されている基準値と比較し、異常があれば警
報信号を工作機械制御装置11へ出力する。
プ毎に設定されている基準値と比較し、異常があれば警
報信号を工作機械制御装置11へ出力する。
工作機械制御装置11は警報信号により工作機械を緊急
停止させる。
停止させる。
コンピュータ10の各チップ毎の基準値は条件入力装置
12から作業者によって予め入力されている。
12から作業者によって予め入力されている。
また、コンピュータ10は、あるタイミングでゲート回
路７へゲート回路７を作動させる信号を出力する。
路７へゲート回路７を作動させる信号を出力する。
以上のように、本実施例は超音波５の反射波を時間分
割し、かつ、各区画の電圧レベルを読みとってその異常
を精度良く検出するものである。
割し、かつ、各区画の電圧レベルを読みとってその異常
を精度良く検出するものである。
従って検査周波数は4MHzに固定されたものではなく、
チップの材質に応じて適宜変化させても良いことは言う
までもない。
チップの材質に応じて適宜変化させても良いことは言う
までもない。
＜発明の効果＞ 以上、実施例を用いて説明したように、本発明は、工
具による加工中に既知周波数の超音波を放射し、これを
用いて工具の異常検出をリアルタイムで行うため、当該
工具による加工を中断することなく所定の異常検出を行
うことができ、加工能率の低下を招来することもない。
また、超音波を直接工具に放射しているので、特に工具
の折損に至る前の変化（異常摩耗）も検出することがで
きる。さらに、各種ノイズとの分離が容易であり、ノイ
ズによる検出ミスを生じない。
具による加工中に既知周波数の超音波を放射し、これを
用いて工具の異常検出をリアルタイムで行うため、当該
工具による加工を中断することなく所定の異常検出を行
うことができ、加工能率の低下を招来することもない。
また、超音波を直接工具に放射しているので、特に工具
の折損に至る前の変化（異常摩耗）も検出することがで
きる。さらに、各種ノイズとの分離が容易であり、ノイ
ズによる検出ミスを生じない。
上記のように確実な工具異常検出が可能なため、本発
明は工作機械のFA化、無人化を促進する。
明は工作機械のFA化、無人化を促進する。
また、本発明は、工具の摩耗量及び欠損量を直接測定
するようになっているので、前記従来の技術の場合のよ
うに被削材或いは加工条件の変更等に伴なう頻繁な閾値
の変更が不要となる。
するようになっているので、前記従来の技術の場合のよ
うに被削材或いは加工条件の変更等に伴なう頻繁な閾値
の変更が不要となる。
第１図は本発明の実施例である超音波による工具異常検
出装置の構成図、第２図は超音波による工具の摩耗、欠
損の検出原理の説明図である。 図面中、 １は旋削加工用チップ、1aは切刃、２は工具ホルダ、３
は縦波超音波探触子、４はパルス送信器、５は超音波、
６は受信器、７はゲート回路、８はピークホールド回
路、９はA/D変換器、10はコンピュータ、11は工作機械
制御装置、12は条件入力装置である。
出装置の構成図、第２図は超音波による工具の摩耗、欠
損の検出原理の説明図である。 図面中、 １は旋削加工用チップ、1aは切刃、２は工具ホルダ、３
は縦波超音波探触子、４はパルス送信器、５は超音波、
６は受信器、７はゲート回路、８はピークホールド回
路、９はA/D変換器、10はコンピュータ、11は工作機械
制御装置、12は条件入力装置である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市来崎 哲雄 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22 号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (56)参考文献 特開 昭64−66560（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−114807（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23Q 17/09 G01N 29/10 501
Claims (1)
- 【請求項１】加工中の工具の切刃部分に超音波を放射
し、その反射波を検出して切刃部分の摩擦及び欠損に基
づく反射波の伝搬時間の変動や反射波のレベルの変動を
検出し、工具の摩擦及び欠損を検出することを特徴とす
る工具異常検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2092063A JP2786512B2 (ja) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | 工具異常検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2092063A JP2786512B2 (ja) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | 工具異常検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03294150A JPH03294150A (ja) | 1991-12-25 |
| JP2786512B2 true JP2786512B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=14044021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2092063A Expired - Lifetime JP2786512B2 (ja) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | 工具異常検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2786512B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19738229A1 (de) * | 1997-09-02 | 1999-03-04 | Bilz Otto Werkzeug | Werkzeug oder Werkzeughalter |
| JP2003339729A (ja) * | 2002-05-22 | 2003-12-02 | Olympus Optical Co Ltd | 超音波手術装置 |
| EP3964328B1 (de) | 2020-09-07 | 2023-12-06 | Sick Ag | Überprüfung eines werkzeugs einer werkzeugmaschine |
| WO2022230148A1 (ja) | 2021-04-28 | 2022-11-03 | 住友電気工業株式会社 | 切削工具 |
| CN116963860A (zh) | 2021-04-28 | 2023-10-27 | 住友电气工业株式会社 | 切削工具 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62114807A (ja) * | 1985-11-11 | 1987-05-26 | Toshiba Corp | 工具折損検出装置 |
-
1990
- 1990-04-09 JP JP2092063A patent/JP2786512B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03294150A (ja) | 1991-12-25 |
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