JP3300604B2 - Tool damage detection method and device - Google Patents
Tool damage detection method and deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、NC工作機械に
装着された工具の破損を検出する方法及び装置に関する
ものであり、特に小径のドリルやタップの折損をロード
モニタにより検出する方法及び装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for detecting breakage of a tool mounted on an NC machine tool, and more particularly to a method and an apparatus for detecting breakage of a small-diameter drill or tap by a load monitor. Things.
【0002】[0002]
【従来の技術】NC工作機械には、ロードモニタが設け
られており、ロードモニタは、モータに流れる電流値な
どによりモータの負荷を検出して、ワークの加工反力を
検出している。例えば旋盤であれば、ワークの加工反力
は、ワークを回転駆動する主軸モータと工具を移動する
送りモータの負荷を検出することにより、検出すること
ができる。2. Description of the Related Art An NC machine tool is provided with a load monitor. The load monitor detects a load on the motor based on a current value flowing through the motor and the like, and detects a processing reaction force of the workpiece. For example, in the case of a lathe, the processing reaction force of the work can be detected by detecting the loads of the spindle motor that drives the work to rotate and the feed motor that moves the tool.
【0003】旋盤でドリル加工を行うときは、刃物台に
工具回転ユニットを取り付けて、工具を回転させながら
刃物台を移動させる。このときロードモニタは、工具送
りモータの負荷を検出することにより、加工負荷を監視
している。[0003] When drilling with a lathe, a tool rotation unit is attached to a tool post, and the tool post is moved while rotating the tool. At this time, the load monitor monitors the processing load by detecting the load of the tool feed motor.
【0004】加工中に工具が破損したときは、ロードモ
ニタによって破損を検出することができる。すなわち、
工具が破損する瞬間に異常負荷が作用し、これがモータ
の負荷に反映されるから、ロードモニタの検出値によっ
て工具の破損を知ることができる。一般には、ロードモ
ニタが設定値を超える瞬間的な負荷変動を検出したと
き、工具破損と判断して機械を急速停止させる。破損し
た工具で加工を続けると、特にドリル加工の場合などに
は、ワークや機械により重大な損傷を与えるからであ
る。[0004] When a tool is damaged during machining, the damage can be detected by a load monitor. That is,
An abnormal load acts at the moment when the tool breaks, and this is reflected in the load of the motor. Therefore, the damage of the tool can be known from the detected value of the load monitor. Generally, when the load monitor detects an instantaneous load change exceeding a set value, it is determined that the tool is broken, and the machine is rapidly stopped. This is because if the machining is continued with the broken tool, the work or the machine is seriously damaged, especially in the case of drilling.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし工具が数mm以
下の細いドリルやタップであると、工具が破損したとき
に生ずる負荷変動は非常に小さく、モータの加減速や切
粉の絡まりなどによって生ずる負荷変動と区別すること
ができず、上述したような方法では正確に検出すること
ができない。However, when the tool is a thin drill or tap having a diameter of several mm or less, the load fluctuation caused when the tool is broken is very small, and is caused by acceleration / deceleration of the motor, entanglement of chips, and the like. It cannot be distinguished from load fluctuations, and cannot be accurately detected by the method described above.
【0006】図4は、直径1mmのドリルによる加工途
中に工具が折損したときのロードモニタの出力信号の例
であるが、同図にAで示す時点で工具の折損(初回)が
起こっており、折損した工具で加工を続けたことによ
り、Bの時点で工具の折損部がワークに当接して、加工
負荷が急激に変動している。同図からも分かるように、
初回の工具折損時に検出される負荷変動は非常にわずか
であり、このような微小な変動をも検出して機械を停止
させるようにすると、モータの加減速や何等問題のない
外乱などによって機械が度々停止するという事態が生
じ、却ってワークや工具に悪影響を与える。FIG. 4 shows an example of an output signal of a load monitor when a tool breaks during machining by a drill having a diameter of 1 mm. The breakage (first time) of the tool occurs at a point indicated by A in FIG. Since the machining with the broken tool is continued, the broken portion of the tool comes into contact with the workpiece at the time point B, and the machining load fluctuates rapidly. As can be seen from the figure,
The load fluctuation detected when the tool breaks for the first time is very small.If such a small fluctuation is detected and the machine is stopped, the machine will be accelerated or decelerated due to disturbance without any problem. Stopping often occurs, which adversely affects the workpieces and tools.
【0007】この発明は、NC工作機械の加工負荷を検
出するために従来から用いられているロードモニタを利
用して、小径ドリル等が破損した時の微小な負荷変動を
確実に検出することができる技術手段を得ることを課題
としている。According to the present invention, it is possible to reliably detect a minute load fluctuation when a small-diameter drill or the like breaks using a load monitor conventionally used for detecting a processing load of an NC machine tool. The task is to obtain technical means that can be used.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明のNC工作機械
の工具破損検出方法は、工具送りモータ5の負荷信号e
を検出しているロードモニタ16を備え、このロードモ
ニタの検出値と予め設定された設定値とを比較するNC
工作機械の工具破損検出方法において、工具送りモータ
5を制御しているサーボ制御装置7に与えられる位置指
令aと位置フィードバック信号bとの差信号である位置
偏差信号cを監視し、予め設定した工具破損時に生ずる
位置偏差信号cの変動に対応する変動を検出したとき、
当該検出した変動に基づきロードモニタ16に与える負
荷信号eを増幅することを特徴とするものである。According to the present invention, there is provided a method for detecting a tool breakage in an NC machine tool, comprising the steps of:
And a load monitor 16 for detecting the load value and comparing the detected value of the load monitor with a preset value.
In the method for detecting a tool breakage of a machine tool, a position deviation signal c which is a difference signal between a position command a and a position feedback signal b given to a servo control device 7 which controls the tool feed motor 5 is monitored and set in advance. When detecting a change corresponding to a change in the position deviation signal c generated at the time of tool breakage,
It is characterized in that a load signal e to be given to the load monitor 16 is amplified based on the detected fluctuation.
【0009】またこの発明のNC工作機械の工具破損検
出装置は、工作機械の工具送りモータ5の負荷を検出し
ているロードモニタ16と、前記工具送りモータ5を制
御しているサーボ制御装置7と、このサーボ制御装置に
工具の位置指令aを出力しているNC装置8と、工具の
送り位置を検出してサーボ制御装置7に位置フィードバ
ック信号bを与えている位置検出手段13と、前記位置
指令と位置フィードバック信号との差信号である位置偏
差信号cを設定値と比較する位置偏差検出器17と、位
置偏差検出器の出力に基いてロードモニタ16に与える
負荷信号eを増幅する増幅器15とを備えているもので
ある。A tool breakage detecting device for an NC machine tool according to the present invention includes a load monitor 16 for detecting a load on a tool feed motor 5 of a machine tool, and a servo control device 7 for controlling the tool feed motor 5. An NC device 8 that outputs a tool position command a to the servo control device, a position detection unit 13 that detects a feed position of the tool and provides a position feedback signal b to the servo control device 7, A position deviation detector 17 for comparing a position deviation signal c, which is a difference signal between the position command and the position feedback signal, with a set value, and an amplifier for amplifying a load signal e provided to the load monitor 16 based on the output of the position deviation detector. 15 is provided.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】図1はこの発明の装置の実施例を
示すブロック図である。チャック1で把持されたワーク
10に刃物台2のタレット3に装着された小径ドリル4
で孔開け加工が行われている。このとき刃物台2には、
送りモータ5で回転駆動される送りネジ6により、ドリ
ル軸方向の送りが与えられている。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the apparatus according to the present invention. A small-diameter drill 4 mounted on a turret 3 of a tool post 2 on a workpiece 10 held by a chuck 1
Drilling is performed. At this time, the tool post 2
Feeding in the drill axis direction is given by a feed screw 6 driven to rotate by a feed motor 5.
【0011】送りモータ5を制御しているサーボ制御装
置7は、位置制御器11と速度制御器12とを備えてお
り、NC装置8からサーボ制御装置7に現在の工具位置
の指令値である位置指令aが与えられている。刃物台2
には、その位置を検出するリニヤスケールなどの位置検
出器13が装着されており、この位置検出器で検出され
た位置フィードバック信号bが、位置制御器11の入力
側にフィードバックされ、位置指令aと位置フィードバ
ック信号bとの差信号である位置偏差信号cが位置制御
器11から出力されている。また送りモータ5には、回
転エンコーダなどの速度検出器14が装着されており、
これにより検出された速度フィードバック信号dが、速
度制御器12の入力側にフィードバックされて、位置偏
差(速度指令)cと速度フィードバック信号dとの差信
号に基いて、送りモータ5の速度を制御している。The servo control device 7 for controlling the feed motor 5 includes a position controller 11 and a speed controller 12, and is a command value of a current tool position from the NC device 8 to the servo control device 7. The position command a is given. Tool post 2
Is equipped with a position detector 13 such as a linear scale for detecting the position. A position feedback signal b detected by the position detector is fed back to the input side of the position controller 11, and a position command a The position controller 11 outputs a position deviation signal c which is a difference signal between the position feedback signal b and the position feedback signal b. A speed detector 14 such as a rotary encoder is mounted on the feed motor 5.
The detected speed feedback signal d is fed back to the input side of the speed controller 12 to control the speed of the feed motor 5 based on the difference signal between the position deviation (speed command) c and the speed feedback signal d. are doing.
【0012】速度制御器12の出力信号は、送りモータ
5に流れる電流値を変動させ、負荷信号eが増幅器15
を経てロードモニタ16に与えられている。また位置指
令aと位置フィードバック信号bとの差信号である位置
制御器11の出力cは、位置偏差検出器17に与えら
れ、この位置偏差検出器の出力が、増幅器15の増幅率
を制御している。位置偏差検出器17に関連づけた位置
偏差設定器18には、工具が折損したときに生ずる位置
偏差の変動パターンが設定されている。The output signal of the speed controller 12 changes the value of the current flowing through the feed motor 5, and the load signal e
Through the load monitor 16. An output c of the position controller 11, which is a difference signal between the position command a and the position feedback signal b, is given to a position deviation detector 17, and the output of the position deviation detector controls the amplification factor of the amplifier 15. ing. In the position deviation setting device 18 associated with the position deviation detector 17, a variation pattern of the position deviation generated when the tool is broken is set.
【0013】ロードモニタ16には、比較器21と上限
負荷設定器22が設けられており、上限負荷設定器22
には機械を緊急停止させる負荷が設定されている。The load monitor 16 is provided with a comparator 21 and an upper limit load setting unit 22.
Is set with a load for emergency stop of the machine.
【0014】定常状態においては、位置偏差信号cは、
位置偏差検出器17で検出されているのみで、位置偏差
検出器17は、増幅器15に信号を出力していない。加
工中に小径ドリル4が破損して、そのときの負荷変動に
起因して位置偏差信号cが変動すると、位置偏差検出器
17は、位置偏差設定器18の設定値との対比によりこ
れを検出し、増幅器15に工具破損信号fを出力する。
このとき、工具送り負荷の変動により、送りモータ5の
負荷信号eにも微小な変化が生ずる。工具破損信号f
は、増幅器15の増幅率を増大させるので、負荷信号e
の微小な変位は増幅されて、ロードモニタ16に与えら
れる。In a steady state, the position deviation signal c is
Only the position deviation detector 17 detects the position, and the position deviation detector 17 does not output a signal to the amplifier 15. If the small-diameter drill 4 breaks during machining and the position deviation signal c fluctuates due to the load fluctuation at that time, the position deviation detector 17 detects this by comparing with the set value of the position deviation setter 18. Then, a tool breakage signal f is output to the amplifier 15.
At this time, a slight change occurs in the load signal e of the feed motor 5 due to the change in the tool feed load. Tool breakage signal f
Increases the amplification factor of the amplifier 15, so that the load signal e
Is amplified and given to the load monitor 16.
【0015】これにより、ロードモニタ16に局部的に
増幅された負荷信号eが与えられ、工具破損時の負荷変
動が大きな信号変動となってあらわれる。Thus, the locally amplified load signal e is given to the load monitor 16, and the load fluctuation at the time of tool breakage appears as a large signal fluctuation.
【0016】図3は直径1mmのドリルの折損時の位置
偏差信号cの変動を示したものであり、Aは工具折損が
生じたときの変化であり、Bは折損した工具がワークに
当接することによって生じた位置偏差の変動である。こ
の図3に示す工具折損信号により、増幅器15の増幅率
を大きくして負荷信号eを局部的に増幅した信号を図2
に示す。FIG. 3 shows a change in the position deviation signal c when a drill having a diameter of 1 mm is broken, where A is a change when the tool breaks, and B is a contact between the broken tool and the workpiece. This is a change in position deviation caused by the above. A signal obtained by locally amplifying the load signal e by increasing the amplification factor of the amplifier 15 by the tool breakage signal shown in FIG.
Shown in
【0017】図2と図4との対比より明らかなように、
従来方法では、最初に工具の折損が生じたときに非常に
わずかな変位としてしか検出されなかった信号が、この
発明の方法及び装置によるときは、図2に示すA部分の
大きな信号変動となって表れるから、この信号変動をロ
ードモニタ16の上限負荷設定器22の設定値と比較す
ることにより、確実に工具破損を検出して機械を緊急停
止させることができる。As is clear from the comparison between FIG. 2 and FIG.
In the conventional method, a signal which was detected only as a very small displacement when the tool was broken at first is changed to a large signal fluctuation of the portion A shown in FIG. 2 according to the method and apparatus of the present invention. By comparing this signal fluctuation with the set value of the upper limit load setting unit 22 of the load monitor 16, it is possible to reliably detect tool breakage and stop the machine in an emergency.
【0018】なお、図3と図4との対比により明らかな
ように、位置偏差の検出のみによって従来のロードモニ
タの場合よりも確実に工具の破損を検出することができ
る。従って、位置偏差の検出値で直接工具破損を検出す
ることも可能であるが、この発明では、位置偏差の変動
をロードモニタの信号を増幅する信号として用いること
により、従来から行われているロードモニタによる負荷
検出をそのまま踏襲することが可能で、装置や制御シス
テムを大幅に変更することなく、工具破損をより的確に
検出できるという効果がある。As apparent from a comparison between FIG. 3 and FIG. 4, it is possible to more reliably detect a tool breakage than the conventional load monitor only by detecting the position deviation. Therefore, it is possible to directly detect the tool breakage by using the detected value of the position deviation. However, in the present invention, by using the fluctuation of the position deviation as a signal for amplifying the signal of the load monitor, the load which has been conventionally performed is reduced. It is possible to follow the load detection by the monitor as it is, and there is an effect that the tool breakage can be detected more accurately without largely changing the device and the control system.
【図1】この発明の一実施例を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】この発明によるロードモニタの検出信号を示す
グラフFIG. 2 is a graph showing a detection signal of a load monitor according to the present invention;
【図3】工具破損時の位置偏差の変動を示すグラフFIG. 3 is a graph showing a change in position deviation when a tool is broken.
【図4】従来方法による工具破損時のロードモニタの検
出信号を示すグラフFIG. 4 is a graph showing a detection signal of a load monitor when a tool is broken according to a conventional method.
5 送りモータ 7 サーボ制御装置 8 NC装置 13 位置検出器 15 増幅器 16 ロードモニタ 17 位置偏差検出器 a 位置指令 b 位置フィードバック信号 c 位置偏差信号 e 負荷信号 5 Feed motor 7 Servo controller 8 NC device 13 Position detector 15 Amplifier 16 Load monitor 17 Position deviation detector a Position command b Position feedback signal c Position deviation signal e Load signal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23Q 17/00 - 23/00 G05B 19/18 - 19/46 B23B 47/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B23Q 17/00-23/00 G05B 19/18-19/46 B23B 47/24
Claims (2)
しているロードモニタ(16)を備え、このロードモニタの
検出値と予め設定された設定値とを比較するNC工作機
械の工具破損検出方法において、工具送りモータ(5)を
制御しているサーボ制御装置(7)に与えられる位置指令
(a)と位置フィードバック信号(b)との差信号である位置
偏差信号(c)を監視し、予め設定した工具破損時に生ず
る位置偏差信号(c)の変動に対応する変動を検出したと
き、当該検出した変動に基づきロードモニタ(16)に与え
る負荷信号(e)を増幅することを特徴とする、NC工作
機械の工具破損検出方法。An NC machine tool comprising a load monitor (16) for detecting a load signal (e) of a tool feed motor (5), and comparing a detected value of the load monitor with a preset value. The position command given to the servo controller (7) controlling the tool feed motor (5)
(a) and a position deviation signal (c), which is a difference signal between the position feedback signal (b), is monitored, and when a fluctuation corresponding to the fluctuation of the position deviation signal (c) occurring at the time of tool breakage set in advance is detected, A method for detecting tool breakage in an NC machine tool, comprising amplifying a load signal (e) to be applied to a load monitor (16) based on the detected fluctuation.
検出しているロードモニタ(16)と、前記工具送りモータ
(5) を制御しているサーボ制御装置(7) と、このサーボ
制御装置に工具の位置指令(a) を出力しているNC装置
(8) と、工具の送り位置を検出してサーボ制御装置(7)
に位置フィードバック信号(b) を与えている位置検出手
段(13)と、前記位置指令と位置フィードバック信号との
差信号である位置偏差信号(c) を設定値と比較する位置
偏差検出器(17)と、位置偏差検出器の出力に基いてロー
ドモニタ(16)に与える負荷信号(e) を増幅する増幅器(1
5)とを備えている、NC工作機械の工具破損検出装置。2. A load monitor (16) for detecting a load on a tool feed motor (5) of a machine tool;
(5) Servo control device (7) and NC device that outputs tool position command (a) to this servo control device
(8) Servo control unit that detects the feed position of the tool (7)
And a position deviation detector (17) for comparing a position deviation signal (c), which is a difference signal between the position command and the position feedback signal, with a set value. ) And an amplifier (1) that amplifies the load signal (e) given to the load monitor (16) based on the output of the position deviation detector.
5) A tool damage detection device for an NC machine tool, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18122096A JP3300604B2 (en) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | Tool damage detection method and device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP18122096A JP3300604B2 (en) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | Tool damage detection method and device |
Publications (2)
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---|---|
JPH106185A JPH106185A (en) | 1998-01-13 |
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Family
ID=16096926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP18122096A Expired - Fee Related JP3300604B2 (en) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | Tool damage detection method and device |
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Families Citing this family (3)
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-
1996
- 1996-06-21 JP JP18122096A patent/JP3300604B2/en not_active Expired - Fee Related
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