JPH0295544A - Detection device for breakdown of tool - Google Patents

Detection device for breakdown of tool

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JPH0295544A
JPH0295544A JP63247105A JP24710588A JPH0295544A JP H0295544 A JPH0295544 A JP H0295544A JP 63247105 A JP63247105 A JP 63247105A JP 24710588 A JP24710588 A JP 24710588A JP H0295544 A JPH0295544 A JP H0295544A
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JP
Japan
Prior art keywords
tool
signal
drill
breakdown
detection
Prior art date
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Pending
Application number
JP63247105A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norio Yoshikawa
典雄 吉川
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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Filing date
Publication date
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Priority to JP63247105A priority Critical patent/JPH0295544A/en
Publication of JPH0295544A publication Critical patent/JPH0295544A/en
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Abstract

PURPOSE:To perform a tool detection of high reliability by subjecting to fuzzy inference the output value discriminating the frequency component of an AE (acoustic emission) signal and the output value of an abruptly rising AE signal and providing a fuzzy inference mechanism for outputting a tool breakdown detecting signal. CONSTITUTION:An AE sensor 3 is provided near the body W to be worked of a machine tool main body 1 for machining the body W to be worked by the tool 2 of a drill, etc. An abnormal cutting or drill breakdown is inferred by integrally judging by the fuzzy inference mechanism 17 in a tool breakdown detection means 10 with the discrimination signal and rise signal of the frequency components of the detection signal from this AE sensor 3 as the input value. As a result, the drill breakdown or cutting abnormality can be detected with high reliability even in case of any disturbance and it is prevented to stop a machine tool with erroneous detection.

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の分野) この発明は、工作機械の工具折損を検出する装置に係り
、特にファジィ推論を用いて検出するものに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of the Invention) The present invention relates to an apparatus for detecting tool breakage in a machine tool, and more particularly to an apparatus for detecting tool breakage using fuzzy inference.

(発明の概要) 本発明では、ドリル等の工具折損のアコースティックエ
ミッション(以下rAEJという)信号がファジィ推論
により判断されてその折損が信頼性高く検出できるよう
にしたものである。
(Summary of the Invention) In the present invention, an acoustic emission (hereinafter referred to as rAEJ) signal of a broken tool such as a drill is judged by fuzzy inference, so that the breakage can be detected with high reliability.

(従来技術と問題点) 従来、工作機械のドリル折損のような工具損傷はAE倍
信号監視することによって行なわれている。このAE倍
信号固体(この場合はドリル等の工具)の発生する超音
波周波数振動であり、このAE倍信号用いる工具の折損
検出は工具の折損時に発生される特異な超音波周波数振
動を検出して行なうようになっている。
(Prior Art and Problems) Conventionally, damage to a tool such as a broken drill of a machine tool has been detected by monitoring the AE multiplier signal. This AE multiplied signal is the ultrasonic frequency vibration generated by a solid object (in this case, a tool such as a drill), and tool breakage detection using this AE multiplied signal detects the unique ultrasonic frequency vibration generated when the tool breaks. It is supposed to be done.

すなわち、ドリルが折損したときのAE倍信号波形の一
例は第6図に示されており、折損時に急激に立上がり、
その後徐々に低下するように現われる。また、折損時2
通常時(正常時)および装置の電気ノイズ(ソレノイド
の開閉に伴うノイズ)に起因するAE倍信号パワースペ
クトルは第7図に示されている。この図から明らかなよ
うにドリル折損時にはほぼ300KHzが最大に、また
通常時はほぼ50KHzが最大を示している。そこで従
来のAE倍信号用いた工具折損検出装置では工作作業前
にワークの工具位置に折損時の周波数成分を含むAE倍
信号発生することのできる疑似AE信号発生器を設け、
ここから発生したAE倍信号ワーク取付は台に設けられ
たAEセンサで受けて受波レベルを設定し、作業開始後
にこのAEセンサで検出した折損時のAE倍信号周波数
成分出力と急激に立上がるAE倍信号立上がり信号出力
値との論理積に基づいて工具折損出力信号が検出される
ように構成されている(例えば特開昭61−82161
号公報)。
That is, an example of the AE multiplied signal waveform when the drill breaks is shown in Fig. 6, and it rises rapidly at the time of breakage,
After that, it appears to gradually decrease. In addition, when broken 2
FIG. 7 shows the power spectrum of the AE multiplied signal caused by the electrical noise of the device (noise associated with opening and closing of the solenoid) during normal operation (normal operation). As is clear from this figure, when the drill breaks, the maximum frequency is approximately 300 KHz, and under normal conditions, the maximum frequency is approximately 50 KHz. Therefore, in the conventional tool breakage detection device using an AE multiplied signal, a pseudo AE signal generator that can generate an AE multiplied signal containing the frequency component at the time of breakage is installed at the tool position of the workpiece before the machining operation.
The AE double signal generated from this workpiece installation is received by the AE sensor installed on the stand and the received wave level is set, and after the start of work, the AE double signal frequency component output at the time of breakage detected by this AE sensor suddenly rises. The tool breakage output signal is configured to be detected based on the AND with the AE multiplied signal rising signal output value (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-82161).
Publication No.).

しかしながら、上記従来の工具折損検出装置にあっては
、折損時のAE倍信号周波数識別手段や立上がり検出手
段がそれぞれ単なる2値のレベル比較や基準値との比較
であったために、他の原因で得られるAE倍信号例えば
ワークの切り屑から発生する信号、ソレノイドの開閉に
伴う電気ノイズ、ワークに物体が接触したときの衝撃音
等を正確に分離し信頼性の高い工具折損検出を行なうこ
とが困難であるという問題点があった。
However, in the conventional tool breakage detection device described above, the AE multiplied signal frequency identification means and rise detection means at the time of breakage are simply binary level comparisons and comparisons with a reference value, respectively, so other causes may occur. The resulting AE multiplied signal can accurately separate signals generated from chips on the workpiece, electrical noise associated with the opening and closing of a solenoid, impact sound when an object contacts the workpiece, etc., and perform highly reliable tool breakage detection. The problem was that it was difficult.

また、AEセンサの取付は位置、ドリルの径の違い等に
よる工具の種類や回転速度等の切削条件の変更に対して
正確な工具折損検出補償を行うことが困難であるという
問題点があった。
Additionally, the installation of the AE sensor has the problem that it is difficult to accurately detect tool breakage and compensate for changes in cutting conditions such as tool type and rotational speed due to differences in position, drill diameter, etc. .

(発明の目的) 本発明は、上記従来の問題点に着目してなされたもので
、工具の折損以外で得られるAE倍信号AEセンサの取
付は位置の違いによるAE倍信号バラツキあるいは工具
の種類や切削条件等に影響されず、確実に工具の折損を
検出できる信頼性の高い工具折損検出装置を提供するこ
とを目的としている。
(Object of the Invention) The present invention has been made by focusing on the above-mentioned conventional problems, and the installation of the AE sensor can result in AE multiplied signal variations due to differences in position or type of tool. It is an object of the present invention to provide a highly reliable tool breakage detection device that can reliably detect tool breakage without being affected by cutting conditions or the like.

(発明の構成と効果) 本発明は、上記目的達成のためにその構成はドリル等の
工具で被加工物を機械加工する工作機械本体と、該工作
機械本体の被加工物近傍に設けられたアコースティック
エミッションセンサと、該アコースティックエミッショ
ンセンサの検出信号を基に前記工具の折損を検出する検
出手段とからなる工具折損検出装置において、 前記検出手段には前記アコースティックエミッション信
号の周波数成分を識別した出力値と急激に立上がるアコ
ースティックエミッション信号の出力値をファジィ推論
して工具折損検出信号を出力するファジィ論理機構が設
けられていることを特徴とするものである。
(Structure and Effects of the Invention) In order to achieve the above object, the present invention has a structure including a machine tool main body for machining a workpiece with a tool such as a drill, and a machine tool provided near the workpiece on the machine tool main body. In a tool breakage detection device comprising an acoustic emission sensor and a detection means for detecting breakage of the tool based on a detection signal of the acoustic emission sensor, the detection means includes an output value that identifies a frequency component of the acoustic emission signal. The present invention is characterized by being provided with a fuzzy logic mechanism that performs fuzzy inference on the output value of the acoustic emission signal that rises rapidly and outputs a tool breakage detection signal.

本発明は、上記構成によりAE倍信号周波数成分の識別
信号と立上がり信号とをファジィ推論を用いて総合的に
判断し工具折損が検出されるので、信頼性の高い工具検
出が行なえるという効果がある。このため、工具が折損
していないにもかかわらず工具折損が誤って検出され工
作機械が異常停止するというような不都合を効果的に防
止することができる。
According to the present invention, tool breakage is detected by comprehensively determining the identification signal and the rising signal of the AE multiplied signal frequency component using fuzzy inference with the above configuration, so that highly reliable tool detection can be performed. be. Therefore, it is possible to effectively prevent inconveniences in which tool breakage is erroneously detected and the machine tool stops abnormally even though the tool is not broken.

(実施例の説明) 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。(Explanation of Examples) Hereinafter, the present invention will be explained based on illustrated embodiments.

第1図は本発明装置の概略構成を示すブロック図であっ
て、工作機械本体としてボール盤1が示されている。こ
のボール盤1のベツド1aにはワークWが載置され、そ
の上方に工具としてのドリル2が設けられている。また
ベツド1aのワークWの近傍にはAEセンサ3が設けら
れている。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the apparatus of the present invention, in which a drilling machine 1 is shown as the main body of the machine tool. A workpiece W is placed on the bed 1a of the drilling machine 1, and a drill 2 as a tool is provided above the workpiece W. Further, an AE sensor 3 is provided near the workpiece W on the bed 1a.

検出手段10は、後述のファジィ論理機構からの出力に
よりAEセンサ3のアナログ検出信号を断続するアナロ
グスイッチ11と、このアナログスイッチ11からの信
号を増幅するための増幅回路12と、この増幅器12で
増幅された検出信号を前述の第7図に示しであるように
ドリル折損時のピーク値である300KHz周波数帯域
を通過させるための第1バンドパスフイルタ(B P 
F)14aならびに通常時のピーク値である50KHz
周波数帯域を通過させるための第2バンドパスフイルタ
(BPF)14bと、これら両BPFI4a、14bの
出力値を検波するための第1.第2検波器15a、15
bと、第1検波器15aの出力値を微分し、急激に立上
がるAE倍信号得るための微分回路16と、第1検波器
15aの出力値(V、)、第2検波器15bの出力値(
v2)および微分回路16の出力値(V3)とを入力値
としてドリル2の折損をファジィ推論により出力するた
めのファジィ推論機構17と、このファジィ推論機構1
7からの出力値により図示しないアラーム等へ異常信号
を送出する第1出力回路18aならびにドリル2の折損
を報知する第2出力回路18bと、前記第1検波器15
aからの折損異常レベルを表示する折損異常レベル表示
器19および増幅器12からの切削レベル(通常レベル
)を表示する切削レベル表示器20とから構成されてい
る。
The detection means 10 includes an analog switch 11 that connects and disconnects the analog detection signal of the AE sensor 3 based on an output from a fuzzy logic mechanism (described later), an amplifier circuit 12 that amplifies the signal from the analog switch 11, and this amplifier 12. As shown in FIG. 7, the amplified detection signal is passed through a first band pass filter (B P
F) 14a and the normal peak value of 50KHz
A second band pass filter (BPF) 14b for passing the frequency band, and a first band pass filter (BPF) 14b for detecting the output values of both of these BPFIs 4a and 14b. Second detector 15a, 15
b, a differentiation circuit 16 for differentiating the output value of the first detector 15a to obtain an AE multiplied signal that rises rapidly, the output value (V, ) of the first detector 15a, and the output of the second detector 15b. value(
v2) and the output value (V3) of the differentiating circuit 16 as input values, and a fuzzy inference mechanism 17 for outputting the breakage of the drill 2 by fuzzy inference, and this fuzzy inference mechanism 1
A first output circuit 18a that sends an abnormal signal to an alarm (not shown) based on the output value from 7, a second output circuit 18b that reports breakage of the drill 2, and the first detector 15.
It is comprised of a breakage abnormality level indicator 19 that displays the breakage abnormality level from a, and a cutting level indicator 20 that displays the cutting level (normal level) from the amplifier 12.

このうち、ファジィ推論機構17は本発明の特徴的構成
要素であって、ここでは条件部の変数3゜結論部の変数
1の3人力1出力形の推論が行なわれている。すなわち
、条件部に当たるメンバーシップ関数は第2〜4図に示
される台形および三角形モデルから形成されている。
Among these, the fuzzy inference mechanism 17 is a characteristic component of the present invention, and here performs a three-man power one-output type inference of variable 3 in the condition part and variable 1 in the conclusion part. That is, the membership function corresponding to the condition part is formed from the trapezoidal and triangular models shown in FIGS. 2-4.

これらメンバーシップ関数は、機械工作作業に先立ち、
ワークWのドリル位置に疑似AE信号発生器30を載置
し、この疑似AE信号発生器30をレベル設定器31で
設定した値で駆動回路32を介して駆動し、ドリル2の
折損時および切削時と同一パワースペクトルを生成され
、これらを基に容易に作成することができる。
These membership functions are
A pseudo AE signal generator 30 is placed at the drill position of the workpiece W, and the pseudo AE signal generator 30 is driven via the drive circuit 32 with the value set by the level setting device 31, so that it can be used when the drill 2 breaks or during cutting. The same power spectra are generated and can be easily created based on these.

ここでは300KHzと50KHz帯域のAE倍信号パ
ワースペクトルを基に、そのパワーを電圧変換した値(
Vl)(V2)を入力値とするメンバーシップ関数が得
られているとともに(第2゜3図)、300KHz帯域
のAE倍信号微分して得られた立上がり値(V3)を入
力値とするメンバーシップ関数が得られている(第4図
)。
Here, based on the AE multiplied signal power spectrum in the 300KHz and 50KHz bands, the value obtained by converting the power into voltage (
A membership function whose input value is Vl) (V2) has been obtained (Fig. 2-3), and a member whose input value is the rising value (V3) obtained by differentiating the AE multiplied signal in the 300 KHz band. The Ship function has been obtained (Figure 4).

第5図は所定のプロダクションルールに基づいて作成さ
れた結論部のメンバーシップ関数であって、これらメン
バーシップ関数を用いた推論の一例としては、もしAE
倍信号vlが小(PS)で。
FIG. 5 shows the membership functions of the conclusion section created based on predetermined production rules. As an example of inference using these membership functions, if AE
Double signal vl is small (PS).

V2が中(PM)でかつV3が中(PM)であればドリ
ル折損はないが異常(切りくずのつまり等が起きている
状態)の可能性が大である。あるいは、もしAE倍信号
Vlが中(PM)で、V2が中(PM)でかつV3が大
(P L)のときはドリル折損の可能性が大きいと結論
付けられている。
If V2 is medium (PM) and V3 is medium (PM), there is no drill breakage, but there is a high possibility that there is an abnormality (clogged chips, etc.). Alternatively, it has been concluded that if the AE multiplication signal Vl is medium (PM), V2 is medium (PM), and V3 is large (PL), there is a high possibility of drill breakage.

したがって、この結論に基づいた値に従ってファジィ推
論機構17から第1出力回路18aまたは第2出力回路
18bへ送出され、異常切削またはドリルの折損が外部
へ報知される。
Therefore, a value based on this conclusion is sent from the fuzzy inference mechanism 17 to the first output circuit 18a or the second output circuit 18b, and abnormal cutting or breakage of the drill is notified to the outside.

以上のように、本実施例においてはAE倍信号周波数成
分を識別した値と急激に立上がる信号の検出値とを入力
値としてファジィ推論により総合的に判断し、異常切削
またはドリル折損を推論するようにしたので、外乱成分
があっても、高い信頼性をもってドリル折損または切削
異常を検出でき、誤った検出により工作機械を停止させ
るというような不都合は効果的に防止される。
As described above, in this embodiment, the value that identifies the frequency component of the AE multiplied signal and the detected value of the rapidly rising signal are used as input values to make a comprehensive judgment using fuzzy inference, and abnormal cutting or drill breakage is inferred. As a result, even if there is a disturbance component, drill breakage or cutting abnormality can be detected with high reliability, and inconveniences such as stopping the machine tool due to erroneous detection can be effectively prevented.

なお、上述の実施例では工具としてドリルの例を示した
が、カッタ等の刃物でもよいことは勿論である。
In the above-described embodiments, a drill is used as an example of the tool, but it goes without saying that a cutter such as a cutter may also be used.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明装置の概略構成を示すブロック図および
第2〜5図はメンバーシップ関数、第6図はドリル折損
時のAE波形図および第7図はAE倍信号パワースペク
トル図である。 1・・・工作機械本体 2・・・ドリル(工具) 3・・・AEセンサ 10・・・検出手段 11・・・アナログスイッチ 12・・・増幅器 14a、14b・・・バンドパスフィルタ15a、15
b−・第1.第2検波器 16・・・微分回路 17・・・ファジィ推論機構
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the apparatus of the present invention, FIGS. 2 to 5 are membership functions, FIG. 6 is an AE waveform diagram when a drill breaks, and FIG. 7 is an AE multiplied signal power spectrum diagram. 1... Machine tool body 2... Drill (tool) 3... AE sensor 10... Detection means 11... Analog switch 12... Amplifiers 14a, 14b... Bandpass filters 15a, 15
b-・1st. Second detector 16...Differential circuit 17...Fuzzy inference mechanism

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ドリル等の工具で被加工物を機械加工する工作機械
本体と、該工作機械本体の被加工物近傍に設けられたア
コースティックエミッションセンサと、該アコースティ
ックエミッションセンサの検出信号を基に前記工具の折
損を検出する検出手段とからなる工具折損検出装置にお
いて、 前記検出手段には前記アコースティックエミッション信
号の周波数成分を識別した出力値と急激に立上がるアコ
ースティックエミッション信号の出力値をファジィ推論
して工具折損検出信号を出力するファジィ論理機構が設
けられていることを特徴とする工具折損検出装置。
[Claims] 1. A machine tool body for machining a workpiece with a tool such as a drill, an acoustic emission sensor provided in the vicinity of the workpiece on the machine tool body, and a detection signal of the acoustic emission sensor. In the tool breakage detection device, the detection means includes an output value that identifies the frequency component of the acoustic emission signal and an output value of the acoustic emission signal that rises rapidly. A tool breakage detection device comprising a fuzzy logic mechanism that performs fuzzy reasoning and outputs a tool breakage detection signal.
JP63247105A 1988-09-30 1988-09-30 Detection device for breakdown of tool Pending JPH0295544A (en)

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