JPH01140058A - 工具損傷検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は工作機械において切削加工及び折損時に発生す
るアコースティックエミッション（以下ＡＥという）を
利用して工具の折損や異常を監視。

自動検出する工具損傷検出装置に間するものである。

〔従来技術とその問題点〕

（従来技術） 工作機械において工具を用いて加工対象（以下ワークと
いう）を切削加工する場合、何らかの原因で工具が折損
し又切屑のつまりを起こして異常切削している場合があ
る。近年の工場自動化の進展に伴いこのような工具の折
損や異常切削を自動的に検出することが強く要求されて
いる。こうした工作機械の工具の折損を検出する一手法
として、従来より工作機械の工具やワークの近傍にＡＥ
センサを設け、そこから得られるＡＥ倍信号基づいて工
具の折損を検出する装置が用いられている。

しかしながら従来の工具折損検出装置によれば、ワーク
の近傍にＡＥセンサが設けられるためその取付位置によ
ってＡＥ倍信号レベルが大幅に異なる。従って第４図に
示されるように、工作機械の工具支持部にＡＥセンサを
設けその出力に基づいて折損を検出する工具折損検出装
置が提案されている（特開昭６１−１０５４６２号）。

これは主軸支持部１に工具２を保持して回転させる主軸
３をベアリング４によって保持した工作機械において、
主軸支持部１の外壁にＡＥセンサ５を取付けて切削時及
び切損時のＡＥ倍信号検出するようにしたものである。

そしてＡＥセンサから得られるＡＥ倍信号うち所定の周
波数帯域を有する信号レベルの上昇に基づいて工具の損
傷を検出するようにしている。

又第５図に示すように主軸支持部１１の下端に油充填用
部材１２を取付け、主軸１３との間に循環する油１４を
設け、主軸支持部１１の側面にＡＥセンサ１５を固定す
ることにより該油１４を介して主軸１３からのＡＥ倍信
号ベアリングノイズを少なくして得るようにした工具損
傷検出方法も提案されている（特開昭６０−３４２５２
号）。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら前述した第１の従来例によれば、ＡＥセン
サを工具支持部に取付けた場合には工具支持部の主軸が
ベアリング等によって回転するため、回転時のノイズが
ＡＥ倍信号重畳し折損時のＡＥ倍信号識別することが困
難になるという問題点があった。

又第５図に示す方法では主軸支持部１１の下端に取付け
られ、油を封入する油充填部材１２の構造が複雑になる
。又このような装置を用いても充填されている油を主軸
との接触部分で完全に封止することが困難であるという
問題点があった。

〔発明の目的〕

本発明はこのような従来の工具損傷検出装置の問題点に
鑑みてなされたものであって、簡単な構造でノイズの影
響がなく、ＡＥセンサより折損時の信号を得るようにす
ることができる工具損傷検出装置を提供することを技術
的課題とする。

〔発明の構成と効果〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は工作機械の主軸支持部に設けられた工具の損傷
を検出する工具損傷検出装置であって、工作機械の工具
を保持して回転する主軸の外周面と所定間隔を隔てて主
軸支持部に取付けられた環状の磁石と、磁石によって主
軸と磁石間に保持された磁性流体と、工作機械の主軸支
持部及び磁石のいずれか一方に取付けられたＡＥセンサ
と、ＡＥセンサから得られる所定周波数帯域のＡＥ信号
レベルに基づいて工具の損傷を検出する損傷検出手段と
、を具備することを特徴とするものである。

（作用） このような特徴を有する本発明によれば、工作機械の主
軸に磁性流体を保持するための環状磁石を主軸と一定間
隔を隔てて取付け、その間に磁性流体を保持するように
している。従って主軸の回転時には磁性流体及び磁石を
介してＡＥ倍信号ＡＥセンサに伝えられることとなる。

この信号は磁性流体を介して得られるためベアリングノ
イズの影響が少ないものとなっている。そして工具の損
傷時には所定周波数の高いレベルのＡＥ倍信号得られ、
この信号が損傷検出手段によって検出される。

（発明の効果） そのため本発明によれば、前述した第１の従来例に比べ
てＡＥ倍信号ベアリングノイズの影響が少なくなり、高
精度で工具の損傷を検出することができる。又ＡＥ倍信
号伝える磁性流体を環状磁石によって保持するようにし
ているため、第２の従来例と異なり油充填部材等を設け
る必要がなく、構造を極めて簡略化することができると
いう効果が得られる。

〔実施例の説明〕

第１図は本発明による工具損傷検出装置の主軸部分の構
成を示す断面図である。本図に示すように主軸支持部２
１には主軸２２がベアリング部２３によって回転自在に
保持されており、その主軸２２の先端にドリル２４を取
付けるチャック２５が設けられる。さて本発明では主軸
支持部２１の下部に円筒形の貫通孔を有する環状の磁石
２６を設けている。磁石２６は図示のようにその内面が
主軸２２の側面と一定の間隔を隔てて主軸支持部２１に
固定された環状の磁石であって、主軸２２と磁石の側面
の間に磁性流体２７を保持している。

磁性流体２７は油又は水等の液体中に磁性粉末を多数混
入したものであって、ＡＥ倍信号容易に伝えるものとす
る。さて本実施例においては磁石２６の外周部分にＡＥ
センサ２８が取付けられる。

ＡＥセンサ２８は切削時にドリル２４等の工具からのＡ
Ｅ倍信号検出する広帯域のＡＥセンサである。ＡＥセン
サ２８の出力は第２図に示すようにバンドパスフィルタ
（ＢＰＦ）２９に与えられる。

バンドパスフィルタ２９は所定の周波数、例えば３００
　Ｋ　ｌｌｚの中心周波数を有するフィルタであって、
その出力は増幅器３０に与えられる。増幅器３０の出力
は検波回路３１に与えられて包絡線検波されその出力が
コンパレータ３２に与えられる。コンパレータ３２には
所定の闇値レベルが設定されており、この闇値を越える
信号が得られた場合には工具損傷信号を出力するもので
ある。ここでバンドパスフィルタ２９．増幅器３０．検
波回路３１及びコンパレータ３２は所定の周波数帯域の
ＡＥ信号レベルに設けられ工具の損傷を検出する損傷検
出手段３３を構成している。

さて本実施例による工具損傷検出装置を取付けた工作機
械を作動させ主軸２２を回転させたときには、ドーリル
２４がワークを切削する際にＡＥセンサ２８よりＡＥ倍
信号検出される。通常の切削時に得られるＡＥ倍信号バ
ンドパスフィルタ２９の通過領域内と異なったピークを
有しているため、検波回路３１に得られるレベルは低く
コンパレータ３２の閾値レベル以下となっている。さて
ドリル２４が折損した場合には大きなレベルの所定周波
数のＡＥ倍信号生じる。このようなＡＥ倍信号。

磁性流体２７及び磁石２６を介してＡＥセンサ２８に伝
わる。ＡＥセンサ２８はこの信号を電気信号に変換して
バンドパスフィルタ２９に与える。

従って増幅器３０より高いレベルの信号が検波回路３１
に与えられそのレベルが闇値を越えている場合には工具
の損傷が検出されることとなる。この場合にＡＥ倍信号
ベアリング部分でなく磁性流体部分を介してＡＥセンサ
に伝えられるため、ベアリングノイズの影響が極めて少
なくなり誤動作の可能性を極めて少なくすることができ
る。

ここで本実施例ではＡＥセンサ２８は磁石２６に直接取
付けるようにしているが、第１図に破線で示すように主
軸支持部２１の側壁にＡＥセンサ２８を取付けるように
してもよい。又工具の切削時に切屑が磁石に接触するの
を防止するために、第３図に示すように主軸２２の上部
に磁性流体と磁性流体を保持する磁石を設けるようにす
ることも可能である。

又本実施例はドリルの折撰を検出する折摂検出装置とし
ているが、本発明は他の種々の工作機械に適用すること
ができることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による工具損傷検出装置の主
軸部分の断面図、第２図はその構成を示すブロック図、
第３図は本発明の他の実施例による主軸支持部の断面図
、第４図及び第５図は従来の工具損傷検出装置の主要部
を示す断面図である。 ２１−・−・・−主軸支持部　　２２−・・・・−・主
軸　　２３−・−・・・ベアリング部　　２４−・・−
ドリル　　２６−・−・・−・−磁石　　２７−・−・
・磁性流体　　２８・−・・・−・ＡＥセンサ　　２９
−・・・−・バンドパスフィルタ　　３１−・−・−・
検波回路　　３２・・−−−−−コンパレータ　　３３
・−−−−−一損傷検出手段 特許出願人　　　立石電機株式会社 代理人　弁理士　岡本宜喜（他１名） 第１図 ２２−−−−−・支軸　２７−・−屯惺７亀休２６−・
・−・磁石　　　　２８−・−・・ＡＥｔｙ”７第２図 ３３・−・−・ｔＮ偽検出−８−手文 第５図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）工作機械の主軸支持部に設けられた工具の損傷を
   検出する工具損傷検出装置であって、工作機械の工具を
   保持して回転する主軸の外周面と所定間隔を隔てて主軸
   支持部に取付けられた環状の磁石と、 前記磁石によって前記主軸と磁石間に保持された磁性流
   体と、 前記工作機械の主軸支持部及び前記磁石のいずれか一方
   に取付けられたＡＥセンサと、 前記ＡＥセンサから得られる所定周波数帯域のＡＥ信号
   レベルに基づいて工具の損傷を検出する損傷検出手段と
   、を具備することを特徴とする工具損傷検出装置。