JPH0276668A

JPH0276668A - 加工監視装置

Info

Publication number: JPH0276668A
Application number: JP22719388A
Authority: JP
Inventors: Katsuo Koishikawa; 小石川　勝男
Original assignee: Ibaraki Prefecture
Current assignee: Ibaraki Prefecture
Priority date: 1988-09-10
Filing date: 1988-09-10
Publication date: 1990-03-16
Anticipated expiration: 2010-01-25
Also published as: JPH074733B2

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】［産業上の利用分野コ本発明は、電動モータを駆動源とした加工装置の異常状
態を検出するための加工監視装置に関し、特に、アーコ
スティックエミション（以下、　「ＡＥ」と称する）を
利用した加工監視装置に関する。

［従来の技術］従来、例えばドリル等の加工工具の加工監視装置におい
て、加工工具の加工状態を知るための情報としては、例
えば力、変位、熱、音等がある。一般には、これらの内
の一つの加工情報だけを検出して利用しているものが多
く、特に、上記の情報のうち力を検出するもの、すなわ
ち工具の駆動力となる電動モータの負荷電流を検出する
ものが多く利用され実用化されている。

しかし、この様な従来技術による加工工具の加工監視装
置では、以下の理由により、正常加工時と異常加工時と
の差異を判別することは困難であった。すなわち、例え
ば直径の大きなドリル工具で穴加工を行う場合、その正
常加工時と異常加工時との差異ははっきりしており、異
常加工の監視は有効に行い得るが、しかしながら、例え
ば直径３■以下の小さなドリル工具等の場合、その加工
抵抗が小さく、そのため、モータ及びモータを駆動する
ためのサーボ制御回路等からのノイズの影響により、上
記加工状態の情報として必要な加工抵抗をこれらのノイ
ズと分別することが困難になり、これでは正常加工時と
異常加工時の判別や工具折損の検出ははなはだ困難にな
ってしまうというという問題点を有していた。さらに、
上記の従来技術による加工工具の加工監視装置では、特
に小径工具の異常検出や折損検出が可能な装置は非常に
高価になってしまうと共に、ＦＡあるいはプロセス制御
に容易に利用できるものではないという欠点を有してい
た。特に、上記の駆動モータの負荷電流を検出する方法
は、一般に、ノイズが乗りやすいと同時に、計算機でこ
れらを常時監視するのではインプロセス制御という点か
らは好ましくないことを理由とする。

［発明が解決しようとする課題］そこで、本発明は、上記の従来技術における問題点に鑑
み、小径工具の異常や折損を確実に検出することができ
ると共に、加工工具部の不良を未然に防止することが可
能な、さらには、マイクロコンピュータ等を利用して容
易に実現することができ、安価であり、多目的な応用が
可能な加工監視装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］すなわち、上記の本発明の目的は、電動モータを駆動源
とする加工工具部と、上記加工工具部の駆動用電動モー
タに流れる電流を検出する電流検出手段と、上記加工工
具部の近傍に設けられ、上記加工工具部からのアーコス
ティツクエミシロンを検出するアーコスティックエミシ
ョン検出手段と、そして、上記電流検出手段により検出
した電流により加工中の加工異常を判別して上記加工工
具部の損傷状態の検知を行うと共に、上記アーコスティ
ックエミション検出手段からのアーコスティツクエミシ
ロン信号を監視することによって加工中の上記加工工具
部の損傷状態の検知を行うための制御部とからなること
を特徴とする加工監視装置によって達成される。

［作　　　用］上記の本発明による加工監視装置によれば、加工工具部
の駆動用電動モータに流れる電流を検出する電流検出手
段に加え、上記加工工具部からのアーコスティックエミ
シ鵠ンを検出するアーコスティックエミシ１ン検出手段
を設けることにより、上記電流検出手段によって検出し
た電流により判別することの出来る異常と共に、上記電
流検出によっては判別することの出来ない上記加工工具
部の損傷状態の検知をも行うことが可能となり、もって
、工具の異常や折損を確実に検出することができると共
に、上記加工工具部の不良を未然に防止することも可能
となる。

［実　施　例］以下、本発明の実施例について、添付の図面を参照しな
がら説明する。

第１図に、本発明による加工監視装置を備えた加工機械
が示されており、加工工具として、例えば回転工具であ
るドリル１の例が示されいる。先ず、この回転ドリルｌ
は、その上方に設けられた電動モータ２によって回転駆
動され、また、その位置は、図には示されていないサー
ボ機構によってその上下の位置が制御されるように構成
きれている。これら回転ドリルｌと電動モータ２との間
には、電動モータ２の回転出力軸を回転ドリル１に伝達
するための駆動力伝達機構３が設けられており、例えば
この駆動力伝達機構３の側壁に、アーコスティックエミ
シ日ンセンサ（以下、　「ＡＥセンサ」と称す）４が取
り付けられている。このＡＥセンサ４は、既に知られて
いるように、材料の破壊によって発生するアーコスティ
ックエミション（ＡＥ）を検出して材料の破壊の検知を
行うためのものであり、これによって加工工具である回
転ドリルｌの材料破壊を検知しようとするものである。

また、上記回転ドリル１の下方には、テーブル５が設け
られており、このテーブル５の上には、上記回転ドリル
１によって穴が開けられる被切削材６が載せられている
。

次に、第１図において、上記ＡＥセンサ４の出力はＡＥ
処理部４１を介して、例えばマイクロコンピュータ等か
ら構成される制御部４２に入力されている。このＡＥ処
理部４１は、上記のＡＥセンサ４からの出力信号を所定
の周波数に弁別する等の処理により、加工工具から発生
されたＡＥを取り出す。

一方、回転ドリルｌを駆動するための電動モータ２に供
給される負荷電流はモータ電流検出部４３により検出さ
れ、これによって検出されたモータ電流信号もまた上記
制御部４２に入力されている。このようなモータの負荷
電流を検出するモータ電流検出部４３の具体的構成の一
例が第２図に示されている。この図の例では、電動モー
タ２に直流リアクトルコイル２１が直列に挿入され、こ
の直流リアクトルコイル２１の両端に誘導される電圧を
増幅回路４３１によって所定のレベルまで増幅し、さら
にフィルタ４３２やレベル調整回路４３３を介してモー
タ電流信号として出力される。そして、上記制御部４２
は、後にさらに詳細に説明するが、これらの検出手段に
よって検出されたＡＥ倍信号びモータ電流信号に基ずい
て上記電動モータ２に供給される電流の大きさや上記の
サーボ機構を制御する。

次に、第３図のフローチャートにより、上記で説明した
本発明による加工監視装置を備えた加工工具の動作につ
いて説明する。先ず、加工工具が加工動作を開始すると
、Ｚ軸道りの開始と共にタイマー読み込み（Ｔ）を行う
（ステップ１００）。次に、上記のＡＥセンサ４からの
出力信号が、工具の折損に至る前の値に設定した判定値
に達しているか否かを判別しくステップ１０１）、判別
の結果、上記の判定値に達した場合にはＺ軸を後退させ
て原点に戻しくステップ１０２）、加工工具の主軸の回
転を停止して加工停止を行う（ステップ１０３）。

一方、上記のＡＥセンサ４からの出力信号が上記の判定
値に達していない場合には、前回の加工において記憶し
た値、例えばタイマーの値（Ｔ′）、モータ回転数（Ｒ
′）、モータ電流（Ｔ′）を読み込み（ステップ１０４
）、今回のモータ回転数（Ｒ）を比較して回転数が低下
しているか否かを判断する（ステップ１０５）と共に、
今回のモータ電流（１）を比較してそ−少電流が過電流
となっているか否かを判断する（ステップ１０６）。こ
の結果、回転数（Ｒ）が低下している、あるいは、モー
タ電流（Ｉ）が過電流となっている場合には、所定の回
数（本実施例では３回（ステップ１０７））だけステッ
プフィード加工（ステップ１０８−１１０）し、それで
も判定値に達したならば上記と同様に加工停止とする。

上記のモータ回転数及びモータ電流による動作の判定の
結果、所定の判定値に達していない場合、さらにＺ軸道
りが完了したか否かを判断しくステップ１１１）、完了
している場合には再びタイマーの値（Ｔ’　Ｌ　　モー
タ回転数（Ｒ′）、モータ電流（Ｔ′）を記憶しくステ
ップ１１２）、Ｚ軸を後退させて原点に戻しくステップ
１０２）だ後に加工工具の主軸の回転を停止して加工停
止を行う（ステップ１０３）ことは上記と同様である。

一方、Ｚ軸道りが完了していない場合、前回のタイマー
の値（Ｔ′）と今回のタイマーの値（Ｔ）との差が１秒
以内であるか否かを判断しくステップ１１３）、その結
果、１秒経過していない場合には直裁に、１秒以上経過
している場合には再びタイマーの値（Ｔ′）、モータ回
転数（Ｒ′）、モータ電流（Ｔ′）を記憶しくステップ
１１４）、さらに記憶したタイマーの値（Ｔ′）を今回
のタイマーの値（Ｔ）に置き換え（ステップ１１５）た
後に、再びステップ１０１に戻る。

以上述べた様な加工監視装置の動作によれば、例えばド
リルが曲がって穴開は加工した場合、加工工具であるド
リルが工作物に接触して初期に折損した場合や、特に小
径工具における切り屑と穴の内周面との摩凛などによる
ドリルの損傷等、従来の負荷電流の検出によってはその
判断が甚だ困難であった加工工具の折損・損傷等の工具
の状態が確実に監視出来るようになる。

すなわち、第４図（ａ）及び（ｂ）には、上記の実施例
において、小径ドリルを使用して１つの穴開は加工を行
った時のＡＥ倍信号第４図（ａ））及びモータ電流（第
４図（ｂ））の状態が示されている。また、図中におい
て、破線Ａ及びＢはそれぞれ上記ＡＥ倍信号判別値、モ
ータ電流の判別値を示している。これらは、スムースに
加工が行われている状態における信号波形を示している
が、この他の場合、例えば急激な負荷が生じた場合には
上記モータ電流の検出による判別が有効な手段ではある
が、しかしながら、ドリルが工作物に接触して初期に折
れた場合、折れた時点ではドリル切刃全部で切削してい
ないため、モータ負荷電流の検出値は小さく、そのため
このモータ電流によって判別することは困難である。こ
の様な場合、上記第４図（ａ）にも示す様に、加工工具
であるドリルから生じるＡＥを常に監視し、このＡＥ倍
信号所定の判別値を越えたことによってその損傷・折損
を検知することが有効かつ確実な方法である。

また、従来の加工工具の折損等を監視するためのセンサ
では折損発生後に加工機械を停止するために利用するの
がほとんどであり、これでは加工工具の不良、折損ドリ
ル除去に無駄な時間を要するだけであり、センサを利用
する意義が小さい。これに対し、上記本発明による加工
監視装置では、ＡＥ倍信号常時監視すると共に、加工工
具を駆動する駆動モータの負荷電流、さらにはその回転
数をも検出してこれらを複合的に制御することによって
、インプロセスで相補的に回転工具の異常や折損を確実
に監視することができるため、マイクロコンピュータ等
を利用した制御装置にも有効かつ容易に適用することが
可能であり、ざらにセンサを設けたる意義も小さくなる
ことはない。

［発明の効果コ以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、Ａ
Ｅ及び駆動モータの電流を検出・監視し、これらを相補
的にかつ複合的に制御することによって、インプロセス
で回転工具の異常や折損を確実に監視することができる
と共に、さらには上記加工工具部の不良を未然に防止す
ることが可能であり、加うる、マイクロコンピュータ等
を利用して容易に実現することが容易に可能であり、安
価で、かつ多目的な応用が可能であるという極めて優れ
た効果を軸押することができる加工監視装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による加工監視装置を備えた加工機械
の構成を示すためのブロック図であり、第２図は上記の
加工監視装置のモータ電流検出部の具体的構成の一例を
示すための回路図であ、第３図は上記加工監視装置の加
工監視動作の詳細を示すためのフローチャートであり、
そして、第４図（ａ）及び（ｂ）は、上記加工監視装置
において検出されたＡＥ倍信号びモータ電流の一例を示
す電気信号波形図である。ｌ・・・ドリル（加工工具）　２・・・電動モータ　２
１・・・直流リアクトルコイル　３・・・駆動力伝達機
構４・・・ＡＥセンサ　４１・・・ＡＥ処理部　４２・
・・制御部４２４３・・・モータ電流検出部　４３１・
・・増幅回路　４３２・・・フィルタ　４３３・・・レ
ベル調整回路　５・・・テーブル　６・・・被切削材特
許出願人　茨　　　　城　　　　県

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電動モータを駆動源とする加工工具部と、上記加
工工具部の駆動用電動モータに流れる電流を検出する電
流検出手段と、上記加工工具部の近傍に設けられ、上記
加工工具部からのアーコスティックエミションを検出す
るアーコスティックエミション検出手段と、そして、上
記電流検出手段により検出した電流により加工中の加工
異常を判別して上記加工工具部の損傷状態の検知を行う
と共に、上記アーコスティックエミション検出手段から
のアーコスティックエミション信号を監視することによ
って加工中の上記加工工具部の損傷状態の検知を行うた
めの制御部とからなることを特徴とする加工監視装置。
（２）特許請求の範囲第１項において、上記制御部は、
上記電流検出手段あるいは上記アーコスティックエミシ
ョン検出手段からの検出信号に基ずいて上記加工工具部
の損傷を検出したとき、上記加工工具部の作動を停止す
ることを特徴とする加工監視装置。