JPH03245952A

JPH03245952A - 工具寿命の感知装置

Info

Publication number: JPH03245952A
Application number: JP4079990A
Authority: JP
Inventors: Mikio Fukuhara; 幹夫福原; Yoshito Uehara; 上原　好人; Fumio Hase; 長谷　文雄
Original assignee: Toshiba Tungaloy Co Ltd
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 1990-02-21
Filing date: 1990-02-21
Publication date: 1991-11-01
Anticipated expiration: 2017-01-21
Also published as: JP3249111B2

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）本発明は、工具寿命の感知センサに関し、特に切削音ま
たは研削音を増幅して、これを周波数分析して、その認
識パターンから工具寿命が判定され、その結果が工具系
にフィードバックされるようにしたものである。

（従来の技術）従来、工具寿命を判定する方法としては、例えば、工具
摩耗に伴う振動変化を直接測定する方法、振動変化のパ
ターンを認識し、これを判定する方法、切削抵抗または
研削抵抗を電気的に変換して、この変化状況から判定す
る方法、加工部の温度または加工部の面積度から間接的
に判定する方法などが知られている。

また、最近では、例えば特開昭６１−１９２４５０号公
報等でみられるように、アコースチック・エミッション
を利用した提案が開示されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、前述した従来の方法では、複雑な工具摩
耗の変化に合せて工具寿命を判定することができないと
いう問題があり、いずれも実用に供されていなかった。

方、機械装置の自動化、省力化および高速化における将
来的な観点からは、信頼性の高い工具寿命の判定手段が
重要性を増し、その開発が要望されている。

このようなことから１本発明では、工具欠損を事前に予
測できるように信頼性を高めた工具寿命の感知センサを
提供するものである。

（３題を解決するための手段）本発明は、上述の点に鑑みなされたもので。

工具寿命の感知センサは、切削音または研削音を感知す
る集音器、集音された切削音または研削音を増幅する増
幅器、この増幅器で得られた音圧を分析する高周波分析
器および分析パターンを認識して寿命判定処理し、その
結果を工具系にフィードバック指令する集中制御器から
構成されるものである。これは、切削、研削加工の熟練
者が工具損傷状態を切削音、研削音にて感知する経験事
実に基づいたものである。

そして、本発明者等は、鋭意、解析研究した結果、ｌ１
ｔ）１．〜５０ＸＬの高周波領域において工具損傷に対
応する特定周波数を発見した。さらに、本発明者等は、
これら周波数のシフトおよび波束周期の変調には、工具
正常摩耗から工具欠損に至る現象に対応した情報が存在
することを知見し、工具欠損を事前に予測することに成
功したものである。

（作用）本発明における工具寿命の感知センサは、切削音または
研削音にて感知して、これを増幅し、次いで周波数分析
して、そのパターンを認識し。

寿命判定するとともに、その結果を工具系にフィードバ
ック指令するように機能する。この場合、切削音または
研削音の高周波領域は、工具損傷に対応した特定周波数
が存在するため、そのパターン認識が容易となり、そし
て、寿命判定の信頼性が高い。そして、寿命判定した結
果が工具系にフィードバック指令されるものであるから
機械装置の自動化、省力化等に有効に作用する。

（実施例）以下、本発明工具寿命の感知センサにおける一実施例に
ついて図を参照しながら説明する。

第１図は、本発明の概要を示したフローチャートであり
、図示しない被削材からの切削音または研削音が例えば
マイクロフォンからなる集音器（１）で集音され、次い
でこの集音された切削音または研削音が増幅器（２）に
よって増幅されるとともに記録器（３）によって記録さ
れる。この場合、前記集音器（＋１　は、少なくとも１
に■２〜１００に１１□の集音能力を有するものであり
、静電方式か圧電方式のマイクロフォンが好適する。そ
して、静電方式としては、Ｔｉ合金膜によるもの等が適
用され、また圧電方式としては、ＰＺＴのセラミックや
ＰＶＦのポリマーが有効である。なお、集音器（１）は
、例えばブローチューブにより機械系からの環境音の除
去を配慮することが好ましい。

また、前記増幅器（２）は、集音器（１）の集音だけで
は不充分な場合があるため必要とするものであり、記録
器（３）は、記録保管が必要なときに用いられるが、後
述する周波数分析器（４）に対しては、予備空転中の総
合音解析に使用され、バックグランド除去される。

さらに、増幅された切削音または研削音は、周波数分析
器（４）によってパターン分析され、その分析に基づい
て寿命判定が集中制御器（５）によって判定される。こ
の判定結果は、工具系にフィードバック指令され、加工
作業の継続あるいは中止となる。なお、周波数分析器（
４）では、全集録音から機械の空転時における機械固有
の振動音、切屑振動音、クーラントしぶき音等の環境音
を除去した有効音につき　ＦＦＴ（高速フーリエ変換）
解析により正弦関数に変換する。そして、卓越周波数の
確認、周波数シフトの点検、波束周期の変調計算等を行
なう。したがって５周波数分析器（４）としては例えば
１０に■２〜１ｏＯＫＨｚまでの所定の周波数感知能を
有する入力本数１０〜１００本からなるアレーセンサを
並列接合し、有効な情報を取捨選択するシステムが内蔵
される。そして、このアレーセンサによれば、無効な全
環境音を効果的に除去することが可能となり、加工条件
によっては、複数個存在する卓越関数の選別、序列化も
より可能となる。さらには、有効音の波束の解析にも高
精度な情報を提供してくれる。

また、集中制御器（５）は、工具寿命の判定を行なうが
各周波数分析結果を基にしてファジィ制御により情報処
理する。したがって、制御の規則を作り、ショミレーシ
ョン、評価までの人工知能システムを内蔵している。従
来の振動感知パターン認識法では、アナログニ値論理法
を用いているため、効果的な工具寿命制御ができなかっ
たのと異なる。これは、工具摩耗という曖昧な性格に基
づく工具寿命判定には、曖昧性を数量化したファジィ理
論判定法が最適であることによる。特に、数々の加工条
件下で得られたデータを基に学習、知覚、判断が要求さ
れる判定には、ニューラルネットワークを具備したニュ
ーロン・コンピュータが真価を発揮する。

さらに、集中制御器（５）によって判定された結果は、
工具系にフィードバック指令され、加工作業の継続また
は中止となる。この場合、工具系としては、旋盤に取付
けたバイトホルダーなどを意味し、この場合には、前記
集中制御器（５）により判定された工具寿命に基づき許
容安全範囲内で工具刃先が交換されることになる。

そして、工具刃先寿命の基準となる横逃げ面摩耗幅は、
種々の切削試験および研削試験によって、Ｉ　ＫＨ２〜
　ｌ　０ＯＫ）１２の範囲内で出現する卓越音圧ピーク
の高さおよび周波数シフトに対応することが確認された
。したがって、集中制御器（５）により、刃先チッピン
グ前に的確な工具交換の指令も行なえる。

（発明の効果）本発明は、以上説明したように集音器（１）により集音
された切削音または研削音を増幅し、これを周波数分析
して、集中制御器（５）によって工具寿命の判定および
この判定結果を工具系にフィトパック指令するようにし
たものである。したがって、工具摩耗に対応する高周波
のパターンが正確に認識、識別され、工具寿命の判定が
確実に行なえる。この結果、工具系への指令も信頼性が
増し、機械装置の自動化、省力化等に好適するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明工具寿命の感知センサの一天施例を示
すフローチャートである。ｍ　・・・集音器　　　　　　　（２）・・・増幅器（
３）・・・記録器　　　　　　　（４）　−・・周波数
分析器（５）・・・集中制御器

Claims

【特許請求の範囲】

　少なくとも１ＫＨｚ〜１００ＫＨｚの高周波領域の感
知能力を有する集音器と、この集音器で受信した切削音
または研削音を増幅する増幅器と、この増幅器で増幅さ
れた音圧を分析する高周波分析器と、この周波数分析器
で得られた周波数のパターンを認識して工具寿命を判定
処理し、その結果を工具系にフィードバック指令する集
中制御器とからなることを特徴とする工具寿命の感知セ
ンサ。