JPH0423216B2 - - Google Patents
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- JPH0423216B2 JPH0423216B2 JP58185951A JP18595183A JPH0423216B2 JP H0423216 B2 JPH0423216 B2 JP H0423216B2 JP 58185951 A JP58185951 A JP 58185951A JP 18595183 A JP18595183 A JP 18595183A JP H0423216 B2 JPH0423216 B2 JP H0423216B2
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- signal
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- divider
- circuit
- frequency
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- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 19
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 11
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 2
- 238000003708 edge detection Methods 0.000 claims 1
- 239000010730 cutting oil Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/14—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object using acoustic emission techniques
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Drilling And Boring (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はAE信号を利用して切削加工中の工具
の異常を検出する装置に関する。
の異常を検出する装置に関する。
（従来例の説明および問題点）
従来のAE信号を利用して工具の異常を検出す
る装置としては突発型AE信号のピーク値が一定
閾値を越えたときに異常信号を出力するものが一
般的であつた、しかしながら機械振動や切り屑の
衝突、切削油の飛沫等によつて生ずるノイズによ
つて動作することがあるので精度が不十分であり
また装置が複雑高価であるなどの問題があり、小
径工具の破損を確実にしかも経済的に検出するこ
とはできなかつた。即ち第１図は正常切削時と工
具異常時におけるAE信号の周波数分析結果を示
しているが、従来の一般的な装置ではAE信号を
フイルタに通じ、高い周波数成分（例えば150K
Hz以上）のみを取り出し、そのレベルが設定閾値
を越えると異常と判断していた。第１図では明ら
かに正常時よりも異常時の方がレベルが高いが、
機械振動や切屑により発生される信号でもレベル
の大きいノイズも観測され、誤つた判定を下すこ
とがあつた。又周波数比率を検出する装置もあつ
たが、やはりノイズで誤つた判定を下すこともあ
つた。
る装置としては突発型AE信号のピーク値が一定
閾値を越えたときに異常信号を出力するものが一
般的であつた、しかしながら機械振動や切り屑の
衝突、切削油の飛沫等によつて生ずるノイズによ
つて動作することがあるので精度が不十分であり
また装置が複雑高価であるなどの問題があり、小
径工具の破損を確実にしかも経済的に検出するこ
とはできなかつた。即ち第１図は正常切削時と工
具異常時におけるAE信号の周波数分析結果を示
しているが、従来の一般的な装置ではAE信号を
フイルタに通じ、高い周波数成分（例えば150K
Hz以上）のみを取り出し、そのレベルが設定閾値
を越えると異常と判断していた。第１図では明ら
かに正常時よりも異常時の方がレベルが高いが、
機械振動や切屑により発生される信号でもレベル
の大きいノイズも観測され、誤つた判定を下すこ
とがあつた。又周波数比率を検出する装置もあつ
たが、やはりノイズで誤つた判定を下すこともあ
つた。
かかる問題を解決するために、例えば特開昭57
−205049号公報に示すように、切削加工中に発生
するAE信号のうち特定の周波数領域の信号成分
とそれ以外の周波数領域の信号成分との振幅の比
を検出し、かかる割算器出力が連続して大きい値
を示すときは工具の摩耗を判定するものが提案さ
れた。しかしながら機械振動や、切りくずの衝
突、切削油飛沫などによつて生ずるノイズにより
動作したり、またセンサと工具の位置、ワークの
形状などによつて閾値を変化させなければならな
いなど精度が十分でなく、また装置が複雑高価で
あるなどの問題があり、小径工具の破損を確実に
しかも経済的に検知し得なかつた。
−205049号公報に示すように、切削加工中に発生
するAE信号のうち特定の周波数領域の信号成分
とそれ以外の周波数領域の信号成分との振幅の比
を検出し、かかる割算器出力が連続して大きい値
を示すときは工具の摩耗を判定するものが提案さ
れた。しかしながら機械振動や、切りくずの衝
突、切削油飛沫などによつて生ずるノイズにより
動作したり、またセンサと工具の位置、ワークの
形状などによつて閾値を変化させなければならな
いなど精度が十分でなく、また装置が複雑高価で
あるなどの問題があり、小径工具の破損を確実に
しかも経済的に検知し得なかつた。
（課題を解決するための手段）
本発明はこのような従来の問題点を解決しよう
とするものであつて第１図から明らかなように正
常切削時には約100KHz以下の周波数成分信号が
大きく、また全体的にレベルが少さいが、異常切
削時には約100K〜300KHzの周波数成分が大きく
全体的にレベルが大きい。本発明はこの特徴に注
目すると共に、工具切損時には前記割算器の出力
が大きく変化することに注目して工具異常を検出
するものであつて、AE信号を検出するセンサと、
プリアンプ、メインアンプ、バンドパスフイル
タ、全波整流回路、割算器、立上り検出部、コン
パレータ、出力回路とから構成された工具異常検
出装置に関するものである。即ちメインアンプ、
全波整流回路後の信号Ｘを割算器の分母に、又、
メインアンプ、バンドパスフイルタ（約100K〜
約300KHz又は約100K〜約500KHz）、全波整流回
路後の信号を割算器の分子Ｙとして割算器に入力
し、割算器の出力を入力して周波数成分比率Ｙ／
Ｘの急激な変化を微分回路である立上り検出部で
検出し、立上り検出部の出力をコンパレータに入
力してコンパレータで設定閾値と比較して周波数
比率立上り異常出力とし、又プリアンプ、全波整
流回路、平均比処理回路後の信号をコンパレータ
で比較してレベル異常出力とし、周波数比率立上
り異常出力が発生した場合に工具異常と判断して
出力回路より出力するようになつている。本発明
はこのように第１の立上り検出部を設けたので、
工具の折損時に割算器出力即ち周波数成分比率
Ｙ／Ｘの急激な変化をとらえることができるの
で、きわめて正確な工具折損を検出できる。
とするものであつて第１図から明らかなように正
常切削時には約100KHz以下の周波数成分信号が
大きく、また全体的にレベルが少さいが、異常切
削時には約100K〜300KHzの周波数成分が大きく
全体的にレベルが大きい。本発明はこの特徴に注
目すると共に、工具切損時には前記割算器の出力
が大きく変化することに注目して工具異常を検出
するものであつて、AE信号を検出するセンサと、
プリアンプ、メインアンプ、バンドパスフイル
タ、全波整流回路、割算器、立上り検出部、コン
パレータ、出力回路とから構成された工具異常検
出装置に関するものである。即ちメインアンプ、
全波整流回路後の信号Ｘを割算器の分母に、又、
メインアンプ、バンドパスフイルタ（約100K〜
約300KHz又は約100K〜約500KHz）、全波整流回
路後の信号を割算器の分子Ｙとして割算器に入力
し、割算器の出力を入力して周波数成分比率Ｙ／
Ｘの急激な変化を微分回路である立上り検出部で
検出し、立上り検出部の出力をコンパレータに入
力してコンパレータで設定閾値と比較して周波数
比率立上り異常出力とし、又プリアンプ、全波整
流回路、平均比処理回路後の信号をコンパレータ
で比較してレベル異常出力とし、周波数比率立上
り異常出力が発生した場合に工具異常と判断して
出力回路より出力するようになつている。本発明
はこのように第１の立上り検出部を設けたので、
工具の折損時に割算器出力即ち周波数成分比率
Ｙ／Ｘの急激な変化をとらえることができるの
で、きわめて正確な工具折損を検出できる。
（本発明の実施例の説明）
以下本発明の実施例をまず第２図について説明
すると、AE信号はセンサ１で検出されプリアン
プ２およびメインアンプ３で適度なレベルまで増
幅される。既述のように異常切削時にはAEレベ
ルが大きく、周波数成分で約100K〜300KHz又は
約100K〜500KHzの周波数の全体に対する比率が
大きいことに着目しこれを検出するため、メイン
アンプ３の信号を周波数立上り異常検出部に入力
する。そして周波数比率立上り異常検出部はまず
割算器７の分母系及び分子系の２系に分かれてい
る。分母系は周波数成分全体を全波整流回路５に
通じて、割算器７の分母Ｘとして入力する。
すると、AE信号はセンサ１で検出されプリアン
プ２およびメインアンプ３で適度なレベルまで増
幅される。既述のように異常切削時にはAEレベ
ルが大きく、周波数成分で約100K〜300KHz又は
約100K〜500KHzの周波数の全体に対する比率が
大きいことに着目しこれを検出するため、メイン
アンプ３の信号を周波数立上り異常検出部に入力
する。そして周波数比率立上り異常検出部はまず
割算器７の分母系及び分子系の２系に分かれてい
る。分母系は周波数成分全体を全波整流回路５に
通じて、割算器７の分母Ｘとして入力する。
分子系は約100K〜300KHz又は約100K〜500K
Hzのバンドパスフイルタ６と全波整流回路６とか
らなり、メインアンプ３からの信号からバンドパ
スフイルタ４で必要な周波数成分を取出して全波
整流回路６を通して演算器７の分子Ｙとして入力
する。割算器７はアナログ割算器であつて、Ｙ／
Ｘの値を出力する。Ｙ／Ｘは周波数成分で100K
〜300KHz又は100K〜500KHzの全体のレベルに対
する比率に比例した値となる。この周波数比率
Ｙ／Ｘは微分回路である立上り検出部８に入力さ
れて、正常切削時から異常切削時へ移行すること
による、ワークと摩耗した切削工具との摩擦現象
と区別される周波数比率Ｙ／Ｘの急激な変化即ち
立上りを検出する。このＹ／Ｘの変化率即ち出力
の立上りはコンパレータ９に入力されＹ／Ｘの変
化率が設定閾値を越えたときにコンパレータ９は
周波数比率Ｙ／Ｘの変化率の立上り異常信号を出
力する。そしてこの異常信号が発生したとき工具
異常と判断されて、出力回路１０に入力されてリ
レー出力などの制御信号を出力する。
Hzのバンドパスフイルタ６と全波整流回路６とか
らなり、メインアンプ３からの信号からバンドパ
スフイルタ４で必要な周波数成分を取出して全波
整流回路６を通して演算器７の分子Ｙとして入力
する。割算器７はアナログ割算器であつて、Ｙ／
Ｘの値を出力する。Ｙ／Ｘは周波数成分で100K
〜300KHz又は100K〜500KHzの全体のレベルに対
する比率に比例した値となる。この周波数比率
Ｙ／Ｘは微分回路である立上り検出部８に入力さ
れて、正常切削時から異常切削時へ移行すること
による、ワークと摩耗した切削工具との摩擦現象
と区別される周波数比率Ｙ／Ｘの急激な変化即ち
立上りを検出する。このＹ／Ｘの変化率即ち出力
の立上りはコンパレータ９に入力されＹ／Ｘの変
化率が設定閾値を越えたときにコンパレータ９は
周波数比率Ｙ／Ｘの変化率の立上り異常信号を出
力する。そしてこの異常信号が発生したとき工具
異常と判断されて、出力回路１０に入力されてリ
レー出力などの制御信号を出力する。
第３図は本発明の別の実施例を示す。第２図と
同じ部材は同じ符号で示されその説明は省略す
る。第３図では割算器７の周波数比率Ｙ／Ｘの出
力信号はコンパレータ９とは別にバイパスに設け
た第２のコンパレータ１１に入力されて、周波数
比率Ｙ／Ｘのレベルが設定閾値Ａを越えたとき周
波数比率異常信号をアンド回路１２に入力するよ
うにされている。そしてアンド回路１２にはコン
パレータ９において周波数比率Ｙ／Ｘの変化率が
設定閾値Ｂを越えたときに出力される周波数比率
Ｙ／Ｘの異常信号も入力され、両信号が同時に発
生したときに工具異常信号を出力回路１０に出力
するようにされている。かかる両方の信号により
より正確に工具異常を検出できるものとなつた。
同じ部材は同じ符号で示されその説明は省略す
る。第３図では割算器７の周波数比率Ｙ／Ｘの出
力信号はコンパレータ９とは別にバイパスに設け
た第２のコンパレータ１１に入力されて、周波数
比率Ｙ／Ｘのレベルが設定閾値Ａを越えたとき周
波数比率異常信号をアンド回路１２に入力するよ
うにされている。そしてアンド回路１２にはコン
パレータ９において周波数比率Ｙ／Ｘの変化率が
設定閾値Ｂを越えたときに出力される周波数比率
Ｙ／Ｘの異常信号も入力され、両信号が同時に発
生したときに工具異常信号を出力回路１０に出力
するようにされている。かかる両方の信号により
より正確に工具異常を検出できるものとなつた。
（発明の効果）
本発明は、以上のように周波数比率立上り異常
信号を検知して工具異常信号を出力するようにし
ているので、機械振動や切屑の衝突、切削油飛沫
などによつて生ずるノイズによる判定誤りが無
く、また工具とワークとの摩擦現象による誤動作
もなく、しかも簡単な回路構成である。また切損
直前の異常摩耗による異常音発生時にも動作する
ので、切損予知検出装置にも使用することができ
る。即ち微分回路を設けない工具異常検出装置で
は、工具が磨耗してワークと摩擦状態になると、
工具折損時とよく似たAE信号が検出され、誤動
作することがあつた。第４図、第６図はそれぞれ
本発明装置による工具折損時及び工具磨耗時の割
算器７の経時的出力を示すグラフである。工具磨
耗時の割算器出力は、ゆるやかに変化するが、工
具折損時には割算器出力が急激に大きくなるの
で、割算器出力変化量（立上り）をみることによ
り工具破損ヲ確実に検出できるようになつた。第
５図、第７図はそれぞれ本発明装置による工具折
損時及び工具磨耗時の立ち上り検出部８（微分回
路）の経時的出力を示すグラフである。第４図、
第６図で示す割算器出力は、どちらもほぼ同じ大
きさであるが、第５図、第７図で示す微分回路出
力は工具折損信号が工具磨耗信号の約２倍になつ
ており、明確に本発明では両者を区別することが
できるものとなつた。さらに第８図は本発明装置
による全波整流出力Ｘと割算器出力との関係を示
すグラフであるが、工具折損信号出力と工具磨耗
信号出力との混在領域があり、両者による工具折
損識別ができなつかつた。ところが、第９図で示
す本発明装置による割算器出力と微分回路出力と
の関係を示すグラでは、工具折損信号出力と工具
磨耗信号出力とは明確に領域が別れ、両者による
工具折損識別ができるものとなつた。
信号を検知して工具異常信号を出力するようにし
ているので、機械振動や切屑の衝突、切削油飛沫
などによつて生ずるノイズによる判定誤りが無
く、また工具とワークとの摩擦現象による誤動作
もなく、しかも簡単な回路構成である。また切損
直前の異常摩耗による異常音発生時にも動作する
ので、切損予知検出装置にも使用することができ
る。即ち微分回路を設けない工具異常検出装置で
は、工具が磨耗してワークと摩擦状態になると、
工具折損時とよく似たAE信号が検出され、誤動
作することがあつた。第４図、第６図はそれぞれ
本発明装置による工具折損時及び工具磨耗時の割
算器７の経時的出力を示すグラフである。工具磨
耗時の割算器出力は、ゆるやかに変化するが、工
具折損時には割算器出力が急激に大きくなるの
で、割算器出力変化量（立上り）をみることによ
り工具破損ヲ確実に検出できるようになつた。第
５図、第７図はそれぞれ本発明装置による工具折
損時及び工具磨耗時の立ち上り検出部８（微分回
路）の経時的出力を示すグラフである。第４図、
第６図で示す割算器出力は、どちらもほぼ同じ大
きさであるが、第５図、第７図で示す微分回路出
力は工具折損信号が工具磨耗信号の約２倍になつ
ており、明確に本発明では両者を区別することが
できるものとなつた。さらに第８図は本発明装置
による全波整流出力Ｘと割算器出力との関係を示
すグラフであるが、工具折損信号出力と工具磨耗
信号出力との混在領域があり、両者による工具折
損識別ができなつかつた。ところが、第９図で示
す本発明装置による割算器出力と微分回路出力と
の関係を示すグラでは、工具折損信号出力と工具
磨耗信号出力とは明確に領域が別れ、両者による
工具折損識別ができるものとなつた。
第１図は正常切削時と工具異常時とのAE信号
レベルの対比図、第２図および第３図は本発明の
それぞれ異る実施例のブロツク図である。第４
図、第６図はそれぞれ本発明装置による工具折損
時及び工具磨耗時の割算器７の経時的出力を示す
グラフ、第５図、第７図はそれぞれ本発明装置に
よる工具折損時及び工具磨耗時の立ち上り検出部
８（微分回路）の経時的出力を示すグラフ、第８
図は本発明装置による全波整流出力Ｘと割算器出
力との関係を示すグラフ第９図は本発明装置によ
る割算器出力と微分回路出力との関係を示すグラ
フである。 １……センサ、２……プリアンプ、３……メイ
ンアンプ、４……バンドパスフイルタ、５……全
波整流回路、６……全波整流回路、７……割算
器、８……立上り検出部、９……第１のコンパレ
ータ、１０……出力回路、１１……第２のコンパ
レータ、１２……アンド回路。
レベルの対比図、第２図および第３図は本発明の
それぞれ異る実施例のブロツク図である。第４
図、第６図はそれぞれ本発明装置による工具折損
時及び工具磨耗時の割算器７の経時的出力を示す
グラフ、第５図、第７図はそれぞれ本発明装置に
よる工具折損時及び工具磨耗時の立ち上り検出部
８（微分回路）の経時的出力を示すグラフ、第８
図は本発明装置による全波整流出力Ｘと割算器出
力との関係を示すグラフ第９図は本発明装置によ
る割算器出力と微分回路出力との関係を示すグラ
フである。 １……センサ、２……プリアンプ、３……メイ
ンアンプ、４……バンドパスフイルタ、５……全
波整流回路、６……全波整流回路、７……割算
器、８……立上り検出部、９……第１のコンパレ
ータ、１０……出力回路、１１……第２のコンパ
レータ、１２……アンド回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ アコースチツクエミツシヨン（以下AEと略
記する。）信号を検出するセンサと、センサから
のAE信号を適度のレベルまで増幅するプリアン
プおよびメインアンプと、プリアンプおよびメイ
ンアンプからの信号から周波数成分全体を検波し
て割算器に分母Ｘとして出力する分母系の全波整
流回路と、メインアンプからの信号から約100K
Hz乃至500KHzの内必要な周波数成分を取出すバ
ンドパスフイルタと、バンドパスフイルタからの
信号を検波して割算器に分子Ｙとして出力する分
子系全波整流回路と、分母系全波整流回路の信号
と、分子系全波整流回路の信号を入力して割算
Ｙ／Ｘを行い周波数成分比率Ｙ／Ｘを出力する割
算器と、割算器の信号を入力して周波数成分比率
Ｙ／Ｘの急激な変化を検出する立上り検出部と、
立上り検出部からの信号を入力して設定閾値と比
較し、周波数成分比率Ｙ／Ｘの変化率が設定閾値
を越したとき周波数比率立上り異常信号を出力す
る周波数比率立上り異常信号用の第１のコンパレ
ータと、第１のコンパレータからの信号を入力し
て制御信号を出力する出力回路とを具えてなる工
具異常検出装置。 ２ 前記割算器の周波数成分比率Ｙ／Ｘ信号が入
力されて、周波数成分比率Ｙ／Ｘが設定閾値を越
えたとき周波数異常信号を出力する第２のコンパ
レータと、前記周波数異常信号と前記周波数比率
立上り異常信号との両者を入力し、かつ両者が同
時に発生したとき工具異常信号が出力するアンド
回路と、アンド回路からの信号を入力して制御信
号を出力する出力回路と、を含む特許請求の範囲
第１項に記載の工具異常検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58185951A JPS6079260A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | 工具異常検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58185951A JPS6079260A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | 工具異常検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6079260A JPS6079260A (ja) | 1985-05-07 |
| JPH0423216B2 true JPH0423216B2 (ja) | 1992-04-21 |
Family
ID=16179729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58185951A Granted JPS6079260A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | 工具異常検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6079260A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5176032A (en) * | 1990-02-21 | 1993-01-05 | Stresswave Technology Limited | Method and apparatus for processing electrical signals and a stress wave sensor |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57205049A (en) * | 1981-06-12 | 1982-12-16 | Yoshiaki Kakino | Detecting unit of defective abrasion for cutting tool |
-
1983
- 1983-10-06 JP JP58185951A patent/JPS6079260A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57205049A (en) * | 1981-06-12 | 1982-12-16 | Yoshiaki Kakino | Detecting unit of defective abrasion for cutting tool |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6079260A (ja) | 1985-05-07 |
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