JPH04135144A - 切削加工機における工具状態検出装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば立てフライス盤等の切削加工機にお
いて、工具であるエンドミルの切削加工中に何らかの原
因によって折損など、工具状態が変化したことを検知す
るための工具状態検出装置に関する。

（従来の技術） 切削加工機として１．主軸部が垂直に取付けられ、超硬
質合金からなる工具であるチップを持つ正面フライスに
よる能率的な平面削りゃ、工具であるエンドミルによる
満削りゃ側面剤りに適する立てフライス盤が用いられる
。

この種の立てフライス盤に限らず切削加工機は、１台の
加工機に１人の作業員がつきっきりで切削作業をなすこ
とは少い。多くの場合は、１人の作業員が複数台の切削
加工機を受は持ち、必要な段取りをなした状態で切削加
工中はその加工機から離れ、他の必要な作業をなすのが
普通である。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記切削加工機に用いられるエンドミルなど
の工具は、切削加工中に何らかの原因によって状態が変
化する。たとえば、チッピングと呼ばれる工具の歯部一
部が欠落したり、工具の中途部から折損したり、被加工
物に適さない工具種類あるいは切削送り速度や切削深さ
の選定不良、その他の理由によって切削が不可能になる
工具異常が考えられる。

このとき作業員は、その切削加工機から離れていること
が多いから、工具の状態変化を目視によって確認するこ
とはほとんどできない。しかも、切削加工機が配置され
る現場内は機械の駆動音や切削音その他の騒音で満たさ
れているのが普通であり、作業者が工具の状態変化を音
響の変化として聴覚で捕らえて確認することも困難であ
る。

結局、所定の加工時間が終了した時点で作業員がその切
削加工機に戻って来て、はじめて工具の状態変化を知る
こととなる。したがって、工具の状態変化が生じた時点
から所定の加工時間終了までの間は、全く無駄な加工駆
動をなしているとともに、場合によっては折損した工具
による被加工物および切削加工機自体に対する二次的な
不具合発生の恐れもある。

そこで、近時、切削加工機にいわゆるＡＥセンサ（Ａ　
ｃｏｕｓｔｌｃ　Ｅ　ｍ１ｓｓｉｏｎ　Ｓ　ｅｎｓｅｒ
　）を取付けて、切削加工にともなって被加工物から発
生する切削音の周波数変化を工具と回転軸を介して捕ら
え、異常の有無を判断する検出装置が考えられている。

当然、上記検出装置が異常と判断した場合には、警報を
鳴らし、もしくは異常表示灯を点滅点灯して直ちに作業
者に報知する。

しかるに、上記ＡＥセンサによる異常検出では、切削加
工機に対する１か所での状態検出であるので、検出精度
を確保することは困難であり、かつその異常が被加工物
自体によるものが、工具もしくは切削加工機によるもの
かの正確な判断を要求するまでには至らない。

本発明は、上記事情に着目してなされたものであり、切
削加工機を構成する主軸部および機構部の状態変化と被
加工物の状態変化の複合条件を検出して、その総合結果
から工具の状態を正確に判断し、検出精度および検出信
頼性の向上化を図れる切削加工機における工具状態検出
装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段および作用）上述の目的を
達成するため本発明は、モータからなる主軸部に、上記
モータの回転を回転軸に伝達する機構部を連結し、上記
回転軸に取着した工具で被加工物に対する切削加工をな
す切削加工機において、上記主軸部に電流検出器を取着
してモータの電流変化値（ＳＡ値）を検出し、上記機構
部に振動センサを取着して機構部の振動レベル変化（Ｓ
Ｆ値）を検出し、上記被加工物にＡＥセンサを取着して
加工にともなう音響レベル変化（ＡＥ値）を検出し、こ
れら電流検出器と振動センサおよびＡＥセンサから検出
信号を制御部に入力し予め記憶したそれぞれの設定値と
その大小を比較してこれらの信号判定値の組み合わせに
より工具の状態を判定し、その工具状態を報知するとと
もに切削加工機の運転を停止させることを特徴とする切
削加工機における工具状態検出装置である。

たとえば、５Ａ−１（大）、５Ｆ−１（大）。

ＡＥ−１（大）のとき、工具が折損したと判定する。５
Ａ−０（中）、５Ｆ−０（中）、ＡＥ−１（大）のとき
、工具が欠け（チッピング）だと判定する。５Ａ−０（
小）、５Ｆ−１（大）。

ＡＥ−１（大）のとき、工具が異常であると判定する。

いずれも、その判定結果の表示を指令するとともに直ち
に切削加工機の停止を指令する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図に示すように、たとえば立てフライス盤のごとき
切削加工機Ｓが構成される。これは、軸方向を垂直方向
に向け、ここでは図示しない主軸を下方に突出させた駆
動モータを有する主軸部１と、この主軸部１を載設支持
し、かつ上記主軸に連結される動力伝達機構を収容する
機構部２と、この機構部２から下方に突出する出力軸で
ある回転軸３とからなり、上記回転軸３の下端部にはた
とえばスロアウエイボールエンドミルである工具４が着
脱自在に取着され、被加工物５に対する切削加工が可能
である。

上記主軸部１を構成する駆動モータは、正常な切削加工
が継続している限り、供給電流値は一定であり、異常な
切削で上記工具４にかかる負荷が変化すれば供給電流値
も変化する。

上記機構部２を構成する動力伝達機構は、複数のギヤを
噛合して組合わせたものであり、主軸部１の動力を上記
回転軸３に伝達する。当然、動力伝達作用にともなって
微振動が機構部２全体に発生し、所定周波数の振動レベ
ルの検出が可能である。正常な切削加工が継続している
限り周波数の振動レベルは一定であり、工具４の状態が
変化すれば振動レベルも変化する。

上記工具４は、たとえばたとえばスロアウェイボールエ
ンドミルが用いられることは上述した通りであるが、こ
れに限定されないことは勿論である。要は、回転軸４に
取着され、回転動作にともなって上記被加工物５に対す
る切削加工をなす。

このような工具４は、その基端部に上記回転軸３の図示
しない継手部にチャフされる把持部が形成され、その先
端部の外周面および端面に切れ刃を備えている。

このようにして構成される切削加工機Ｓに、工具状態検
出装置Ｋが取着される。すなわち、上記主軸部１の周面
一部には、駆動モータに供給する電流値を検出する電流
検出器６が取着される。

この電流検出器６の駆動モータの電流変化値を、たとえ
ばＳＡ値とする。上記機構部２の周面一部には、機構部
２の振動周波数変化を検出する振動センサ７が取着され
る。この振動センサ７の検出する振動周波数を、たとえ
ばＳＦ値とする。一方、上記被加工物５には、切削加工
中に被加工物５に超音波を発振して被加工物５から発生
する切削レベルである音響レベル変化を検出するＡＥセ
ンサ（＾ｃｏｕｓＨｃｓ　ｅ＊１ｓｓｉｏｎ　５ｅｎｓ
ｅｒ　）　８が取着される。

このＡＥセンサ８の検出する音響レベルを、たとえばＡ
Ｅ値とする。

それぞれのセンサである電流検出器６と、振動センサ７
およびＡＥセンサ８は、制御部９に電気的に接続される
。この制御部９は、ＳＡ値と、ＳＦ値およびＡＥ値のそ
れぞれ基準設定値を予め記憶する記憶部と、上記各セン
サ６ないし８の検出信号を受けて一時的に記憶する受信
部と、この受信部が受けた検出信号値と先に記憶した基
準設定値とを引出してそれぞれ比較演算し、対象とする
値の大小を比較してこれらの組み合わせにより工具の状
態を判定する判定部などから構成される。

さらに上記制御部９には、上記主軸部１の通電を遮断す
る遮断回路１０と、各種の表示灯を備え、かつ必要に応
じて警報ブザーを備えた異常報知部１１と電気的に接続
される。

しかして、主軸部１に通電して機構部２を作動させ、回
転軸３を回転駆動して工具４を被加工物５に押し当てる
。工具４は回転して被加工物５に対する切削加工をなす
。このとき電流検出器６は主軸部１に供給される電流値
変化を検出し、その電流信号をＳＡ値として制御部９に
送信する。

上記振動センサ７は、上記機構部２の振動レベル変化を
検出し、その振動信号をＳＦ値として制御部９に送信す
る。上記ＡＥセンサ８は、被加工物５に対する加工にと
もなう音響レベル変化を検出し、そのＡＥ倍信号ＡＥ値
として制御部９に送信する。

上記制御部９は、これら電流検出器６と振動センサ７お
よびＡＥセンサ８から検出信号を入力して、予め記憶し
たそれぞれの基準設定値とその大小を比較し、これらの
信号判定値の組み合わせにより工具４の状態を判定する
。そして、工具４の状態に異常があれば直ちに遮断回路
１ｏに信号を送って切削加工機Ｓの運転を停止するとと
もに、異常報知部１１に信号を送ってその状態種、類を
報知する。

つぎに、具体的な制御のフローを、第２図がら説明する
。スタートからステップ１において、切削加工機Ｓの運
転条件が入力される。

ステップ２で、上記主軸部１に対する供給電流値が検出
され、その電流信号がＳＡ値として入力される。ステッ
プ３で、この検出電流信号レベルと予め記憶する基準設
定値との比較がなされる。

検出電流信号レベルが基準設定値よりも大であれば、５
Ａ−１とし、逆に小であれば５Ａ−０として、−時的に
記憶される。

ステップ４で、上記機構部２である主軸端の振動信号が
ＳＦ値として入力される。ステップ５で、この振動信号
レベルと予め記憶する基準設定値との比較がなされる。

検出振動信号レベルが基準設定値よりも大であれば、５
Ｆ−１とし、逆に小であれば５Ｆ−０として、−時的に
記憶される。

ステップ６で、上記被加工物５であるワークのＡＥ倍信
号ＡＥ値として入力される。ステップ７で、このＡＥ信
号レベルと予め記憶する基準設定値との比較がなされる
。検出ＡＥ信号レベルが基準設定値よりも大であれば、
ＡＥ−１とし、逆に小であればＡＥ−０として、−時的
に記憶される。

ステップ８からステップ１０で、先に一時的に記憶され
た比較ＳＡ値と、比較ＳＦ値および比較ＡＥ値を呼び出
して、それぞれのＡＮＤ条件から工具４の状態を判定す
る。

すなわち、ステップ８で、比較ＳＡ値と、比較ＳＦ値お
よび比較ＡＥ値のいずれもが大（１）であれば、上記工
具４が折損していると判定され、上記異常報知部１１に
その旨の表示が指示されるとともに、上記遮断回路１０
に切削加工機Ｓの運転を直ちに停止するよう指示される
。

ステップ９で、比較ＳＡ値および比較ＳＦ値のいずれも
小（０）で、比較ＡＥ値が大（１）であれば、上記工具
４に欠けが発生したと判定され、上記異常報知部１１に
その旨の表示が指示されるとともに、上記遮断回路１０
に切削加工機Ｓの運転を直ちに停止するよう指示される
。なお、それぞれの信号の比較判定のしきい値が、中と
大との間にあり、先の比較ＳＡ値および比較ＳＦ値のい
ずれもが中であってもＯとみなされる。

ステップ１０で、比較ＳＡ値のみ小（０）で、比較ＳＦ
値および比較ＡＥ値のいずれも大（１）であれば、上記
工具４にその他の条件による異常が発生したと判定され
、上記異常報知部１１にその旨の表示が指示されるとと
もに、上記遮断回路１０に切削加工機Ｓの運転を直ちに
停止するよう指示される。

いずれにしても、作業者は工具の状態変化を直ちに確認
するところとなり、その報知にもとづいて必要な処置を
なす一方、ステップ１１においてリセット入力してフロ
ーを終了させ、改めてスタートに戻さなければならない
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、工具の状態変化を
正確に、かつ迅速に知ることができ、切削加工の作業性
の向上と、検出精度および検出信頼性の向上化を図れる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は切削加工機と
工具状態検出装置の概略構成図、第２図はその検出制御
のフローチャート図である。 １・・・主軸部、３・・・回転軸、２・・・機構部、４
・・・工具、５・・・被加工物、６・・・電流検出器、
７・・・振動センサ、８・・・ＡＥセンサ、９・・・制
御部。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. モータからなる主軸部と、上記モータの回転を回転軸に
   伝達する機構部とを連結し、上記回転軸に取着した工具
   で被加工物に対する切削加工をなす切削加工機において
   、上記主軸部に取着されモータの電流変化値（ＳＡ値）
   を検出する電流検出器と、上記機構部に取着され機構部
   の振動レベル変化（ＳＦ値）を検出する振動センサと、
   上記被加工物に取着され加工にともなう音響レベル変化
   （ＡＥ値）を検出するＡＥセンサと、これら電流検出器
   と振動センサおよびＡＥセンサから検出信号を入力し予
   め記憶するそれぞれの基準設定値とその大小を比較しこ
   れらの信号判定値の組み合わせにより工具の状態を判定
   して、その状態の報知および切削加工機の運転停止を指
   令する制御部とを具備したことを特徴とする切削加工機
   における工具状態検出装置。