JP3105537B2 - Abnormality prediction device and method for rotary tool - Google Patents

Abnormality prediction device and method for rotary tool

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JP3105537B2
JP3105537B2 JP02333711A JP33371190A JP3105537B2 JP 3105537 B2 JP3105537 B2 JP 3105537B2 JP 02333711 A JP02333711 A JP 02333711A JP 33371190 A JP33371190 A JP 33371190A JP 3105537 B2 JP3105537 B2 JP 3105537B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、マシニングセンタ、旋盤、フライス盤等の
工作機械に使用される回転工具の異常予知装置及びその
方法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus and a method for predicting abnormality of a rotary tool used in a machine tool such as a machining center, a lathe, and a milling machine.

(従来の技術) 従来、ドリル、タップ、エンドミル等の回転工具によ
り加工物を切削加工する際に回転工具の折損、欠損、摩
耗等の異常状態が発生するのを、その発生前に予め検出
する回転工具の異常予知装置が例えば、特開昭62−1669
48号公報により提案されている。この提案装置に依れ
ば、回転工具を装着したホルダに当該回転工具の切削力
を検出する検出器を備え、検出された切削力が所定の値
を超えたとき異常信号を出力する第1の比較手段と、前
記検出器で検出された切削力の切削開始時における切削
力に対する倍率が所定の値を超えたとき異常信号を出力
する第2の比較手段、および前記検出器で検出された切
削力の変動成分が所定の値を超えたとき異常信号を出力
する第3の比較手段、ならびに前記検出器で検出された
切削力の変動成分が所定の値を超えた回数が所定の回数
を超えたとき異常信号を出力する第4の比較手段のうち
の少なくとも1つの比較手段とを備えたものである。
(Prior Art) Conventionally, when a workpiece is cut by a rotary tool such as a drill, a tap, an end mill, or the like, an abnormal state such as breakage, breakage, or wear of the rotary tool is detected before the occurrence. For example, a device for predicting abnormality of a rotary tool is disclosed in
No. 48 proposes this. According to this proposed device, a holder equipped with a rotary tool is provided with a detector for detecting a cutting force of the rotary tool, and a first signal for outputting an abnormal signal when the detected cutting force exceeds a predetermined value. Comparing means, a second comparing means for outputting an abnormal signal when a magnification of the cutting force detected by the detector with respect to the cutting force at the start of cutting exceeds a predetermined value, and cutting detected by the detector A third comparing unit that outputs an abnormal signal when the fluctuation component of the force exceeds a predetermined value, and the number of times that the fluctuation component of the cutting force detected by the detector exceeds a predetermined value exceeds a predetermined number of times. And at least one of the fourth comparing means for outputting an abnormal signal when the signal is detected.

この提案装置を第8図に示す。1は数値制御(NC)装
置で、回転工具を回転させるスピンドル等をも含む。2
はツールホルダ型の切削力検出装置である。この切削力
検出装置2にドリル等の回転工具を取り付け、切削を行
う。このときの切削力(スラストおよびトルク)は、検
出装置2内のFM発信器から切削力信号として出力され、
この信号は外部の受信アンテナ3を介して増幅器4に入
力される。この信号をA/D変換器5でデジタル信号に変
換し、コンピュータ6で各種判定を行う。この判定の内
容は後で述べる。切削力の値が異常であると判断されれ
ば、コンピュータ6よりD/A変換器7を介して警報装置
8に信号を送って該装置を作動せしめ、かつリモートバ
ッファ9を介してNC装置1に折損回避のための信号を送
り、切削を直ちに停止せしめる。
This proposed device is shown in FIG. Numeral 1 is a numerical control (NC) device including a spindle for rotating a rotary tool. 2
Is a tool holder type cutting force detecting device. A rotary tool such as a drill is attached to the cutting force detection device 2 to perform cutting. The cutting force (thrust and torque) at this time is output as a cutting force signal from the FM transmitter in the detection device 2,
This signal is input to the amplifier 4 via the external receiving antenna 3. This signal is converted into a digital signal by the A / D converter 5 and various determinations are made by the computer 6. The content of this determination will be described later. If it is determined that the value of the cutting force is abnormal, the computer 6 sends a signal to the alarm device 8 via the D / A converter 7 to activate the device, and the NC device 1 via the remote buffer 9. A signal for avoiding breakage is sent to the machine to stop cutting immediately.

コンピュータ6には第9図に示すような信号が入力さ
れる。(a),(b)はアルミニウム材を直径2mmのド
リルで切削し、(c),(d)は鋼材S50Cを直径2mmの
ドリルで切削したときの信号であり、これらに対しA,B,
A′,B′の閾値を設定し、これを越えたときに警報装置
8とNC装置1に信号を出す。ここで閾値は種々の切削条
件に応じて設定されるもので、各種実験により求めた値
や、切削開始後定常状態になってからの平均値の所定倍
数を閾値としたりしている。
A signal as shown in FIG. (A) and (b) show signals when aluminum material was cut with a 2 mm diameter drill, and (c) and (d) show signals when steel material S50C was cut with a 2 mm diameter drill.
The thresholds of A 'and B' are set, and when the thresholds are exceeded, signals are sent to the alarm device 8 and the NC device 1. Here, the threshold is set according to various cutting conditions, and a threshold obtained by a value obtained by various experiments or a predetermined multiple of an average value after a steady state is obtained after the start of cutting is used as the threshold.

しかしながら、閾値を決める場合に各種実験により求
めた閾値を使用すると、被削材、ドリル径、切削条件な
どにより無数の組合せが発生し、実際の条件にあった閾
値を得ることはむずかしく、閾値の数が多くなり、切削
制御の自動化はむずかしい。これに対して、切削開始後
定常状態になってからの切削力の平均値を求めこの平均
値の所定倍数を閾値とする方法は、閾値を大まかに決め
る方法であり、自動化には適している。しかし、新品の
ドリルか中古のドリルかによって切削力は大きく異な
る。特にスラストはそれが著しく、閾値設定に大きなば
らつきがあるという問題があった。
However, when using the thresholds obtained by various experiments when determining the thresholds, countless combinations occur due to the work material, the drill diameter, the cutting conditions, and the like, and it is difficult to obtain the thresholds that match the actual conditions. Due to the large number, automation of cutting control is difficult. On the other hand, a method in which the average value of the cutting force after the start of cutting and in a steady state is obtained and a predetermined multiple of this average value is set as a threshold is a method of roughly determining the threshold, and is suitable for automation. . However, the cutting force differs greatly depending on whether the drill is new or used. In particular, the thrust is remarkable, and there is a problem that there is a large variation in the threshold value setting.

本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、使用時間等の異なるドリルであって
も、同じ被削材、同じ切削条件であれば、同じ閾値を設
定できる回転工具の異常予知装置及びその方法を提供す
ることにある。
The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a rotary machine that can set the same threshold value for drills having different use times, if the same work material and the same cutting conditions are used. An object of the present invention is to provide a tool abnormality prediction device and a method thereof.

(課題を解決するための手段) このような目的を達成するために、本発明は、回転工
具と、この回転工具を保持するホルダと、このホルダに
設けられ前記回転工具の切削力を示す検出信号を検出す
る検出器と、この検出器からの検出信号値が所定閾値を
越えた場合に警報信号を出力する演算装置とを備えた回
転工具の異常予知装置において、前記演算装置は、前記
検出器からの検出信号を一定の周期で取り込み記憶する
記憶手段と、1回の切削毎に発生する複数のスパイク信
号のうち最初のスパイク信号を検出する第1の手段と、
この第1の手段からの最初のスパイク信号に基づいて、
前記記憶手段に記憶された検出信号であって前記最初の
スパイク信号の検出直前の検出信号を読み出し、この読
み出した検出信号値に基づいて閾値を設定する第2の手
段と、この第2の手段で設定した閾値と前記検出器から
の検出信号とを比較して警報信号を出力する第3の手段
を備えたことを特徴とするものである。また、本発明
は、回転工具の切削力を示す検出信号を検出し、前記検
出された検出信号値が所定閾値を越えた場合に警報信号
を出力する回転工具の異常予知方法において、前記検出
された検出信号を一定の周期で取り込み記憶し、1回の
切削毎に発生する複数のスパイク信号のうち最初のスパ
イク信号を検出し、前記最初のスパイク信号に基づい
て、前記記憶された検出信号であって前記最初のスパイ
ク信号の検出直前の検出信号を読み出し、この読み出し
た検出信号値に基づいて閾値を設定し、この設定した閾
値と前記検出された検出信号とを比較して警報信号を出
力することを特徴とするものである。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve such an object, the present invention provides a rotating tool, a holder for holding the rotating tool, and a detection provided in the holder and indicating a cutting force of the rotating tool. An abnormality prediction device for a rotary tool, comprising: a detector for detecting a signal; and a calculation device for outputting an alarm signal when a detection signal value from the detector exceeds a predetermined threshold value. Storage means for capturing and storing a detection signal from the vessel at a constant cycle, first means for detecting the first spike signal among a plurality of spike signals generated each time cutting,
Based on the first spike signal from this first means,
A second means for reading a detection signal stored in the storage means and immediately before the detection of the first spike signal, and setting a threshold value based on the read detection signal value; And a third means for comparing the threshold value set in the above with the detection signal from the detector and outputting an alarm signal. The present invention also provides a method for predicting abnormality of a rotating tool, which detects a detection signal indicating a cutting force of the rotating tool and outputs an alarm signal when the detected signal value exceeds a predetermined threshold. The detected detection signal is captured and stored at a fixed cycle, and the first spike signal is detected among a plurality of spike signals generated for each cutting, and based on the first spike signal, the stored detection signal is used. The detection signal immediately before the detection of the first spike signal is read, a threshold is set based on the read detection signal value, and the set threshold is compared with the detected detection signal to output an alarm signal. It is characterized by doing.

(作用) 本発明による回転工具の異常予知装置及びその方法に
おいては、回転工具の切削力を示す検出信号を一定の周
期で取り込み記憶し、1回の切削毎に発生する複数のス
パイク信号のうち最初のスパイク信号を検出し、前記最
初のスパイク信号に基づいて、前記記憶された検出信号
であって前記最初のスパイク信号の検出直前の検出信号
を読み出し、この読み出した検出信号値に基づいて閾値
を設定し、この設定した閾値と前記検出された検出信号
とを比較して警報信号を出力する。これにより、切削中
に発生する複数のスパイク信号のうち最初のスパイク信
号の直前の検出信号が安定していることから、同じ被削
材、同じ被削条件であれば、回転工具の摩耗状態に拘わ
らず、折損予知判定のための閾値をその回転工具を使用
している間は同じ閾値とすることができ、安定した閾値
によって、回転工具の折損予知及び欠損しない切削限界
までの切削が可能となり、加工効率が向上し、生産効率
を高めることができる。
(Operation) In the apparatus and method for predicting abnormality of a rotary tool according to the present invention, a detection signal indicating a cutting force of the rotary tool is captured and stored at a constant cycle, and among a plurality of spike signals generated for each cutting, Detecting a first spike signal, reading the stored detection signal based on the first spike signal, the detection signal immediately before the detection of the first spike signal, and setting a threshold based on the read detection signal value. Is set, and the set threshold value is compared with the detected detection signal to output an alarm signal. As a result, since the detection signal immediately before the first spike signal among the plurality of spike signals generated during cutting is stable, if the same work material and the same cutting conditions are used, the wear state of the rotating tool may be reduced. Regardless, the threshold value for the breakage prediction determination can be the same while the rotary tool is used, and the stable threshold value enables the breakage prediction of the rotary tool and cutting to the cutting limit at which no breakage occurs. In addition, the processing efficiency is improved, and the production efficiency can be increased.

(実施例) 以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。同
図において、NC装置1の主軸には切削力検出器2が取り
付けられている。増幅器4が切削力検出器2からのFM変
調されたトルク、スラストを示すトルク・スラスト信号
(切削力信号)をアンテナ3を介して受信するように配
されている。増幅器4の出力側にはローパスフィルタ10
を介してA/D変換器5が接続されている。11は演算装置
としてのCPUであり、該CPU11には共通バス12を介して前
記A/D変換器5の他、RAM13、表示器14、外部出力用入出
力部(I/O)15、及び警報用入出力部(I/O)16が接続さ
れ、警報用入出力部(I/O)16には警報器17が接続され
ている。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In the figure, a cutting force detector 2 is attached to a main shaft of an NC device 1. An amplifier 4 is arranged to receive a torque-thrust signal (cutting force signal) indicating the FM-modulated torque and thrust from the cutting force detector 2 via the antenna 3. The output side of the amplifier 4 has a low-pass filter 10
The A / D converter 5 is connected via the. Reference numeral 11 denotes a CPU serving as an arithmetic unit. The CPU 11 has a RAM 13, a display 14, an external output input / output unit (I / O) 15, and an A / D converter 5 via a common bus 12. An alarm input / output unit (I / O) 16 is connected, and an alarm device 17 is connected to the alarm input / output unit (I / O) 16.

次に作用について説明する。切削力検出器2はトルク
・スラストを示すトルク・スラスト信号をFM変調してア
ンテナ3、増幅器4に送る。FM変調信号はローパスフィ
ルタ10でノイズ等の高周波を分離し検波され、上記トル
ク・スラスト信号が得られる。このトルク・スラスト信
号はA/D変換器5によりデジタル信号に変換されてCPU11
に取り込まれ、その値とCPU11により設定される設定閾
値とが比較され、トルク・スラスト信号値が所定閾値を
超えたときに警報用I/O16を介して警報信号を警報器17
に出力し、警報器17はその警報を表示又は音により知ら
せる。
Next, the operation will be described. The cutting force detector 2 FM-modulates the torque / thrust signal indicating the torque / thrust and sends it to the antenna 3 and the amplifier 4. The FM modulation signal is separated and detected by the low-pass filter 10 for a high frequency such as noise, and the torque / thrust signal is obtained. This torque / thrust signal is converted into a digital signal by the A / D converter 5 and the CPU 11
The value is compared with a set threshold value set by the CPU 11, and when the torque / thrust signal value exceeds a predetermined threshold value, an alarm signal is output via the alarm I / O 16 to the alarm device 17.
And the alarm 17 indicates the alarm by display or sound.

次に、CPU11で検出したトルク・スラスト信号例を第
2図〜第4図に示す。第2図〜第4図の特性は、鋼S45C
調質材に直径1.5mmのドリルで8mmの穴を回転数1800r.p.
m.、送り0.05mm/rev.であけた場合を示し、第2図は新
品のドリルでの穴あけの場合の特性図である。第2図
(a),(b)にa,bで示すように、いくつかのスパイ
ク状の信号がトルク、スラスト共発生している。トルク
信号、スラスト信号はaを過ぎた後、スパイク状の信号
がなめらかに増加しつつ発生している。第3図(a),
(b)は第2図のと同じ新品のドリルで切削を何回か繰
り返し、ドリルの摩耗が進行した場合の特性図で、第2
図のaと同程度の最初のスパイク状信号は、a′に示す
位置に発生し、その後b′のようになめらかに増加しつ
つスパイク信号が発生している。切削開始直後の値は、
第2図のcと比べて第3図のc′の値から分かるよう
に、スラストで1.4倍ぐらいになっている。
Next, examples of the torque / thrust signal detected by the CPU 11 are shown in FIGS. 2 to 4 are steel S45C
A hole of 8 mm was drilled with a 1.5 mm diameter drill in the heat treatment material at a rotation speed of 1800 r.p.
m. and a feed of 0.05 mm / rev. are shown. FIG. 2 is a characteristic diagram in the case of drilling with a new drill. As shown by a and b in FIGS. 2A and 2B, several spike-like signals co-occur with torque and thrust. After the torque signal and the thrust signal have passed a, spike-like signals are generated while increasing smoothly. FIG. 3 (a),
(B) is a characteristic diagram when cutting is repeated several times with the same new drill as in FIG. 2 and the wear of the drill progresses.
The first spike-like signal of the same order as in FIG. 7A occurs at the position indicated by a ', and thereafter the spike signal is generated while increasing smoothly as in b'. The value immediately after the start of cutting is
As can be seen from the value of c 'in FIG. 3, the thrust is about 1.4 times that of c in FIG.

第4図は折損時の信号であるが、第2図、第3図と同
じようにスパイク状の信号が発生している。立ち上りの
信号c″は第2図の新品の立ち上がりの信号cと比べて
スライストで1.4倍、トルクで1.2倍となり、c,c′,c″
を定常状態とすればその閾値も同じ倍率でずれてくる。
しかし、各切削において最初のスパイク状の信号の発生
時のa,a′,a″直前のトルク信号、スラスト信号はトル
ク約0.96kgf・cm、スラスト20.0kgfで、ばらつきも5%
前後と安定している。このように、最初のスパイク状信
号発生の直前においてはトルク信号、スラスト信号は安
定しているので、a,a′,a″直前のトルク、スラストの
値(平均値)を1回の切削毎に検出し、これの所定倍数
を閾値とすれば、たとえば摩耗が進み折れる直前のドリ
ルであっても、新品のドリルであっても、同じ閾値を設
けることができる。
FIG. 4 shows a signal at the time of breakage, and a spike-like signal is generated similarly to FIGS. 2 and 3. The rising signal c ″ is 1.4 times the sliced signal and 1.2 times the torque compared to the new rising signal c in FIG. 2, and c, c ′, c ″.
Is in a steady state, the threshold value also shifts at the same magnification.
However, in each cutting, the torque signal and the thrust signal immediately before a, a ', a ″ at the time of the first spike-like signal were generated, the torque was about 0.96 kgf · cm, the thrust was 20.0 kgf, and the variation was 5%.
It is stable before and after. Since the torque signal and the thrust signal are stable immediately before the first spike-like signal is generated, the values of the torque and the thrust (average value) immediately before a, a ', a "are changed for each cutting. If a predetermined multiple of this is set as a threshold value, the same threshold value can be set for a drill immediately before breakage due to abrasion and a new drill, for example.

次に、所定閾値の設定方法について説明する。第5図
は、ドリルで切削を行なったときの切削力(本例ではト
ルク)対切削時間の関係を示す特性図である。切削を行
なうと、SPで示すようにスパイク信号(切削力信号に比
べて一定時間当りのレベル変化値及びレベル変化の絶対
値が異常に大きな信号)が発生するが、この最初のスパ
イク信号に着目し、スパイク信号発生直前の切削力を閾
値設定の基準とする。この閾値はドリル折損予知の判定
に用いるものであり、切削力が上記閾値を越えたときに
CPU11は警報器17を介して警報信号を出力すると共に、
外部出力用入出力部(I/O)15を介してNC装置1をして
直ちに切削を中止せしめる。
Next, a method of setting the predetermined threshold will be described. FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between cutting force (torque in this example) and cutting time when cutting is performed with a drill. When cutting is performed, a spike signal (a signal whose level change value per unit time and the absolute value of the level change are abnormally large compared to the cutting force signal) is generated as indicated by SP. Focus on this first spike signal. Then, the cutting force immediately before the generation of the spike signal is used as a reference for setting the threshold. This threshold is used to determine drill breakage prediction, and when the cutting force exceeds the above threshold,
The CPU 11 outputs an alarm signal via the alarm 17 and
The NC unit 1 is operated via the external output input / output unit (I / O) 15 to immediately stop cutting.

上記動作を第6図、第7図を用いて更に詳細に説明す
る。第6図は第5図のスパイク信号SPをモデル化し拡大
したもので、切削力は時間ΔtごとにA/D変換器5でサ
ンプリングされ、データTr(ti)としてRAM13に格納さ
れる。サンプリング周期は切削力を正確に再現するには
なるべく短い方がよいが、実際に発生するスパイク信号
は数百Hz以下であるから、波形を再現するためにはサン
プリング周波数に換算して数KHzあれば十分である。
The above operation will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 6 shows a model obtained by enlarging the spike signal SP shown in FIG. 5, and the cutting force is sampled by the A / D converter 5 every time Δt and stored in the RAM 13 as data Tr (t i ). The sampling period should be as short as possible to accurately reproduce the cutting force, but the spike signal actually generated is several hundred Hz or less, so in order to reproduce the waveform, convert it to a sampling frequency of several KHz. Is enough.

ここで、時刻tiでのデータTr(ti)に着目する。この
とき処理フローを第7図を用いて説明する。切削を開始
した後、切削力検出器2により検出された切削力をRAM1
3へ読み込む(ステップS1)。時刻はtiであるから、読
み込んだデータはTr(ti)である。次にステップS2,S3
で、読み込んだデータからスパイク信号が発生したかど
うかの判定を行なう。第7図の実施例では、ステップS2
に示すように、現時点(時刻ti)の切削力Tr(ti)と、
時刻t(i-a)からt(i-1)までの(a−1)回の切削力の平
均値 との偏差の絶対値ΔTr(ti)を算出し、この絶対値ΔTr
(ti)をあらかじめ設定した値bと比較する(ステップ
S3)。なお、上記aもあらかじめ設定した値である。第
6図に示すように、単純に今回とその前回とのサンプリ
ング信号レベルの比較であれば、サンプリングが高速
(サンプリング周期が短い)の場合には、信号レベル差
はほとんど生じないので、サンプル数(a−1)を多く
する必要がある。サンプリングが低速の場合には、サン
プル数(a−1)は少なくてよい。従って、サンプル数
a−1のaはサンプリングの速度に応じて決定する。ま
た、上記設定値bは実験により決定される。スパイク信
号を検出するためには、検出切削力信号をローパスフィ
ルタ及びハイパスフィルタに通してスパイク信号だけを
抽出し、このスパイク信号の値とbのような閾値とを比
較するようにしてもよい。
Here, attention is paid to the data Tr (t i ) at the time t i . The processing flow at this time will be described with reference to FIG. After starting cutting, the cutting force detected by the cutting force detector 2 is stored in RAM1
Read into 3 (step S1). Since the time is t i , the read data is Tr (t i ). Next, steps S2 and S3
Then, it is determined whether a spike signal has occurred from the read data. In the embodiment of FIG. 7, step S2
As shown in the figure, the cutting force Tr (t i ) at the current time (time t i )
Average of (a-1) cutting forces from time t (ia) to t (i-1) The absolute value ΔTr (t i ) of the deviation from
(T i ) is compared with a preset value b (step
S3). Note that a is also a preset value. As shown in FIG. 6, if the sampling signal level is simply compared between the current time and the previous time, when the sampling is fast (the sampling period is short), the signal level difference hardly occurs. It is necessary to increase (a-1). When sampling is slow, the number of samples (a-1) may be small. Therefore, a of the sample number a-1 is determined according to the sampling speed. The set value b is determined by an experiment. In order to detect a spike signal, only the spike signal may be extracted by passing the detected cutting force signal through a low-pass filter and a high-pass filter, and the value of the spike signal may be compared with a threshold value such as b.

ステップS3でスパイク信号が発生しなかったと判定さ
れれば、ステップS1へ戻り、同様のループを繰り返す。
ステップS3でスパイク信号が発生したと判定されたとき
はステップS4に進み、閾値Cを設定する。該閾値Cは切
削開始後最初のスパイク信号が発生した直前の(a−
1)回の切削力信号値の平均値 の値に所定値dを乗算した値 を用いる。この閾値C、すなわちdは、ドリル径、送
り、回転数、ドリル材質、被削材などのパラメータを考
慮して決定してもよいし、切削力信号の変化、例えば切
削力信号の微分値をパラメータとして用いてもよいし、
実験から求めてもよい。ステップS5で、再び切削力Tr
(ti)を読み込み、ステップS6で閾値Cと比較する。Tr
(ti)値が閾値Cを越えていればステップS7へ進み、切
削の異常があるとして警報信号を出力する。同時に、切
削の途中であっても切削を停止させる。また、ステップ
S6で、Tr(ti)値が閾値Cを越えていないと判定されれ
ばステップS8へ進み、切削が終了したか否かを判定す
る。切削が終了、すなわち予定通りの穴あけが完了して
いれば、本プログラムを終了するが、完了していなけれ
ば再びステップS5へ戻り、同様のループを繰り返す。
If it is determined in step S3 that no spike signal has been generated, the process returns to step S1, and the same loop is repeated.
If it is determined in step S3 that a spike signal has occurred, the process proceeds to step S4, and a threshold value C is set. The threshold C is equal to (a−a) immediately before the first spike signal is generated after the start of cutting.
1) Average value of cutting force signal values Multiplied by the given value d Is used. The threshold C, that is, d, may be determined in consideration of parameters such as a drill diameter, a feed, a rotation speed, a drill material, and a work material, or a change in a cutting force signal, for example, a differential value of the cutting force signal. May be used as a parameter,
It may be obtained from an experiment. In step S5, the cutting force Tr is again
(T i ) is read and compared with the threshold value C in step S6. Tr
If the (t i ) value exceeds the threshold value C, the process proceeds to step S7, and an alarm signal is output assuming that there is a cutting abnormality. At the same time, the cutting is stopped even during the cutting. Also step
If it is determined in S6 that the Tr (t i ) value does not exceed the threshold value C, the process proceeds to step S8, and it is determined whether or not the cutting has been completed. If the cutting has been completed, that is, if drilling as planned has been completed, the present program is ended. If not completed, the process returns to step S5 again and repeats the same loop.

尚、上記実施例においては最初のスパイク信号発生の
直前の信号値の平均値に所定値dを乗算した値を閾値C
としたが、本発明はこれらに限られるものではなく、例
えば最初のスパイク信号発生の直前の信号値の大きさに
応じた所定値を当該信号値に加算したものを閾値として
もよい。
In the above embodiment, the value obtained by multiplying the average value of the signal values immediately before the first spike signal generation by the predetermined value d is used as the threshold value C.
However, the present invention is not limited to these. For example, a value obtained by adding a predetermined value corresponding to the magnitude of the signal value immediately before the first spike signal generation to the signal value may be used as the threshold value.

また、上記実施例の説明では、ドリルの折損事故を例
示して説明したが、ドリルに限ることはなく、タップや
エンドミル等の回転工具に適用できるのは明らかであ
り、又、折損事故だけでなく、破損事故や摩耗の場合に
も予知が可能である。さらに、上記実施例の説明では、
信号はトルク信号を用いる例について説明したが、スラ
スト信号を用いても、両信号を用いてもよい。
Further, in the description of the above embodiment, the breakage accident of the drill was described as an example. However, it is obvious that the present invention is not limited to the drill and can be applied to a rotary tool such as a tap or an end mill. In addition, it is possible to predict even in the case of a breakage accident or wear. Further, in the description of the above embodiment,
Although an example using a torque signal as the signal has been described, a thrust signal or both signals may be used.

又、上記実施例の説明では、異常状態の予知について
のみ述べたが、仮に何等かの理由により予知できない場
合があったとしても、実際に折損等の異常が発生した場
合にこれを検出できることは明らかであり、少なくとも
工作機構は充分に保護することができる。そして、工作
機械の保護に、より完全を期そうとするならば、本発明
の予知装置に加えて、別途適宜の検出システムを併用す
ればよい。
Also, in the description of the above embodiment, only the prediction of an abnormal state has been described. However, even if there is a case where it is not possible to predict for some reason, it is not possible to detect this when an abnormality such as breakage actually occurs. Clearly, at least the working mechanism can be adequately protected. In order to protect the machine tool more completely, an appropriate detection system may be separately used in addition to the prediction device of the present invention.

又、検出装置としては、必ずしもスラストおよびトル
クの両者を検出するものでなくてもよく、採用する比較
手段に応じてそのいずれか一方のみを検出する装置を用
いてもよい。又、検出装置は検出信号を無線に送受信で
とり出す構成のものを例示して説明したが、光によりと
り出す構成のものを用いてもよい。又、警報装置は必ず
しも必要ではない。
Further, as the detection device, it is not always necessary to detect both the thrust and the torque, and a device that detects only one of the thrust and the torque may be used according to the comparison means employed. Further, the detection device has been described as an example in which the detection signal is wirelessly transmitted and received, but the detection device may be configured to extract the detection signal by light. Also, an alarm device is not always necessary.

(本発明の効果) 以上説明したように本発明は、回転工具の異常予知装
置及びその方法においては、回転工具の切削力を示す検
出信号を一定の周期で取り込み記憶し、1回の切削毎に
発生する複数のスパイク信号のうち最初のスパイク信号
を検出し、前記最初のスパイク信号に基づいて、前記記
憶された検出信号であって前記最初のスパイク信号の検
出直前の検出信号を読み出し、この読み出した検出信号
値に基づいて閾値を設定し、この設定した閾値と前記検
出された検出信号とを比較して警報信号を出力するの
で、切削中に発生する複数のスパイク信号のうち最初の
スパイク信号の直前の検出信号が安定していることか
ら、同じ被削材、同じ被削条件であれば、回転工具の摩
耗状態に拘わらず、折損予知判定のための閾値をその回
転工具を使用している間は同じ閾値とすることができ、
安定した閾値によって、回転工具の折損予知及び欠損し
ない切削限界までの切削が可能となり、加工効率が向上
し、生産効率を高める効果がある。
(Effects of the Present Invention) As described above, the present invention provides an apparatus and a method for predicting abnormality of a rotary tool, in which a detection signal indicating a cutting force of the rotary tool is captured and stored at a constant cycle, and is stored for each cutting. Detecting a first spike signal among a plurality of spike signals generated in the memory, and based on the first spike signal, reading out the stored detection signal and a detection signal immediately before the detection of the first spike signal; A threshold value is set based on the read detection signal value, and the set threshold value is compared with the detected detection signal to output an alarm signal. Therefore, the first spike signal among a plurality of spike signals generated during cutting is output. Since the detection signal immediately before the signal is stable, if the same work material and the same cutting conditions, regardless of the wear state of the rotary tool, the threshold for breakage prediction determination Can be the same threshold while using
With the stable threshold value, it is possible to predict the breakage of the rotary tool and perform cutting up to a cutting limit at which no breakage occurs, thereby improving machining efficiency and increasing production efficiency.

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

第1図は本発明の実施例を示すブロック図、第2図〜第
4図は鋼S45C穴穿け時のスラスト・トルク特性図、第5
図、第6図及び第7図は所定閾値の設定方法を説明する
ための特性図およびフローチャート、第8図は従来の装
置を示すブロック図、第9図(a),(b)及び
(c),(d)はアルミニウム及び鋼S50Cのドリル切削
時のスラスト・トルク特性図である。 1……NC装置、2……切削力検出器、3……アンテナ、
4……増幅器、5……A/D変換器、10……ローパスフィ
ルタ、11……CPU、12……共通バス、13……RAM、14……
表示部、15……外部出力用I/O、16……警報用I/O、17…
…警告器。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIGS. 2 to 4 are thrust / torque characteristics diagrams when drilling a steel S45C hole, and FIG.
FIGS. 6, 6 and 7 are characteristic diagrams and flowcharts for explaining a method of setting a predetermined threshold value, FIG. 8 is a block diagram showing a conventional apparatus, and FIGS. 9 (a), (b) and (c). (D) is a thrust torque characteristic diagram when drilling aluminum and steel S50C. 1 ... NC device, 2 ... Cutting force detector, 3 ... Antenna,
4 ... Amplifier, 5 ... A / D converter, 10 ... Low-pass filter, 11 ... CPU, 12 ... Common bus, 13 ... RAM, 14 ...
Display section, 15 I / O for external output, 16 I / O for alarm, 17
... alarm.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23Q 17/09 B23B 49/00 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B23Q 17/09 B23B 49/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】回転工具と、この回転工具を保持するホル
ダと、このホルダに設けられ前記回転工具の切削力を示
す検出信号を検出する検出器と、この検出器からの検出
信号値が所定閾値を越えた場合に警報信号を出力する演
算装置とを備えた回転工具の異常予知装置において、前
記演算装置は、前記検出器からの検出信号を一定の周期
で取り込み記憶する記憶手段と、1回の切削毎に発生す
る複数のスパイク信号のうち最初のスパイク信号を検出
する第1の手段と、この第1の手段からの最初のスパイ
ク信号に基づいて、前記記憶手段に記憶された検出信号
であって前記最初のスパイク信号の検出直前の検出信号
を読み出し、この読み出した検出信号値に基づいて閾値
を設定する第2の手段と、この第2の手段で設定した閾
値と前記検出器からの検出信号とを比較して警報信号を
出力する第3の手段とを備えたことを特徴とする回転工
具の異常予知装置。
1. A rotary tool, a holder for holding the rotary tool, a detector provided on the holder for detecting a detection signal indicating a cutting force of the rotary tool, and a detection signal value from the detector being a predetermined value. An abnormality prediction device for a rotary tool, comprising: a calculation device that outputs an alarm signal when a threshold value is exceeded; wherein the calculation device captures and stores a detection signal from the detector at a constant cycle; First means for detecting a first spike signal among a plurality of spike signals generated each time cutting is performed, and a detection signal stored in the storage means based on the first spike signal from the first means. A second means for reading a detection signal immediately before the detection of the first spike signal and setting a threshold based on the read detection signal value; and a threshold set by the second means and the detector Anomaly device for a rotary tool, characterized in that a detection signal of the third means for outputting an alarm signal by comparing.
【請求項2】回転工具の切削力を示す検出信号を検出
し、前記検出された検出信号値が所定閾値を越えた場合
に警報信号を出力する回転工具の異常予知方法におい
て、前記検出された検出信号を一定の周期で取り込み記
憶し、1回の切削毎に発生する複数のスパイク信号のう
ち最初のスパイク信号を検出し、前記最初のスパイク信
号に基づいて、前記記憶された検出信号であって前記最
初のスパイク信号の検出直前の検出信号を読み出し、こ
の読み出した検出信号値に基づいて閾値を設定し、この
設定した閾値と前記検出された検出信号とを比較して警
報信号を出力することを特徴とする回転工具の異常予知
方法。
2. A method for predicting abnormality of a rotating tool, comprising: detecting a detection signal indicating a cutting force of the rotating tool; and outputting an alarm signal when the detected signal value exceeds a predetermined threshold value. A detection signal is fetched and stored at a fixed cycle, a first spike signal is detected among a plurality of spike signals generated at each cutting, and the stored detection signal is detected based on the first spike signal. A detection signal immediately before the detection of the first spike signal, sets a threshold value based on the read detection signal value, compares the set threshold value with the detected detection signal, and outputs an alarm signal. A method for predicting abnormality of a rotary tool, characterized in that:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2022001404A (en) * 2019-08-09 2022-01-06 住友電気工業株式会社 Cutting tool, holder for cutting tool, tool system, communication method, and lathe tool
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