JPH0426976B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0426976B2
JPH0426976B2 JP59119200A JP11920084A JPH0426976B2 JP H0426976 B2 JPH0426976 B2 JP H0426976B2 JP 59119200 A JP59119200 A JP 59119200A JP 11920084 A JP11920084 A JP 11920084A JP H0426976 B2 JPH0426976 B2 JP H0426976B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tool
signal
workpiece
gate
axis motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59119200A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60263651A (en
Inventor
Seiji Nakajima
Taisuke Ito
Arimizu Nakamura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Via Mechanics Ltd
Original Assignee
Hitachi Seiko Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Seiko Ltd filed Critical Hitachi Seiko Ltd
Priority to JP59119200A priority Critical patent/JPS60263651A/en
Publication of JPS60263651A publication Critical patent/JPS60263651A/en
Publication of JPH0426976B2 publication Critical patent/JPH0426976B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
    • B23Q17/0952Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining
    • B23Q17/0957Detection of tool breakage

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【発明の利用分野】[Field of application of the invention]

本発明は工作機械の工具の破損を被加工物の加
工形跡の変化から検出する検出装置に関するもの
である。
The present invention relates to a detection device for detecting damage to a tool of a machine tool from changes in machining traces of a workpiece.

【発明の背景】[Background of the invention]

従来の工具の折損を検出する装置として、例え
ば実開昭56−33151号に示されるように切屑の量
を光学的に検出し、切屑の量が減少したことによ
り工具の折損を検出することが記載されている
が、この装置では切屑が排出されている間のみ検
出可能であつて、切屑の排出量が少ない場合や切
屑の排出が無い場合に、工具の折損を検出するこ
とについては考慮されていない。また、米国特許
第3912925号には工具に光を当てて透過光により
工具の折損を検出することが記載されている。こ
の装置では、工具の有無により光量の変化が明確
に判別できる場合は良好な手段であるが、工具が
スピンドルの上下動作に伴なつて移動する時の所
定のタイミングにおける工具の形状を判定する必
要があること及びスピンドル先端からの工具の突
出し寸法に限りある加工機械においては狭い空間
に投光器、受光器を装備することから装置が大型
化するので、実際の加工作業に際し、加工部位の
監視が容易なことではない。とくに、小さい形状
の加工すなわち小さい直径の穴を明ける場合にお
いては、工具もスピンドルも小さいものとなるた
め、透過光を遮ることによる受光側の光量の変化
が少ないので工具折損の検出が安定ではないとい
うことがあつた。
As a conventional device for detecting tool breakage, for example, as shown in Utility Model Application Publication No. 56-33151, it is possible to optically detect the amount of chips and detect tool breakage when the amount of chips decreases. However, this device can detect tool breakage only while chips are being discharged, and does not consider detecting tool breakage when the amount of chips being discharged is small or when there are no chips being discharged. Not yet. Further, US Pat. No. 3,912,925 describes that a tool is illuminated with light and a breakage of the tool is detected by the transmitted light. This device is a good method if the change in light intensity can be clearly determined depending on the presence or absence of a tool, but it is necessary to determine the shape of the tool at a predetermined timing when the tool moves with the vertical movement of the spindle. In processing machines, where the projection size of the tool from the spindle tip is limited, the equipment becomes larger because the projector and receiver are installed in a narrow space, so it is easy to monitor the machined area during actual processing work. It's not a thing. In particular, when machining a small shape, that is, drilling a hole with a small diameter, the tool and spindle are both small, so there is little change in the amount of light on the receiving side due to blocking the transmitted light, so detection of tool breakage is not stable. Something happened.

【本発明の目的】[Object of the present invention]

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除去し
たもので、いかなる大きさの工具の折損でも正確
且つ安定に検出する工具折損検出装置を提供する
ことを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a tool breakage detection device that eliminates the drawbacks of the prior art and can accurately and stably detect tool breakage of any size.

【発明の概要】[Summary of the invention]

上記目的を達成するために、本発明は被加工物
を加工した後に残る加工形跡(すなわち穴部)を
監視し、被加工物の表面に形成される加工形跡の
表面積の変化を検知する。工具が正常状態であれ
ば、加工形跡は所定の大きさの表面積を有し、折
損している状態すなわち一部破損とか折れた場
合、加工形跡は正常状態に比較して小さい表面積
になる。更に、監視手段として光学センサーを用
いた場合、加工形跡の周辺には切屑が散乱してい
ることが常態であるが、切屑が加工形跡と同一の
又は類似の範疇として検知することにより工具折
損の識別を確実にすることができる。なぜかとい
うと、切屑量(数)は工具が正常であれば増加し
工具が折損していれば減少するので、加工形跡の
増減と傾向が同等であるからである。このことは
工具が小さなものになる程有利である。
In order to achieve the above object, the present invention monitors machining traces (ie, holes) remaining after machining a workpiece, and detects changes in the surface area of the machining traces formed on the surface of the workpiece. If the tool is in a normal state, the machining trace will have a predetermined surface area, but if the tool is in a broken state, that is, if it is partially broken or broken, the machining trace will have a smaller surface area than in the normal state. Furthermore, when using an optical sensor as a monitoring means, it is normal for chips to be scattered around machining traces, but by detecting chips as being in the same or similar category as machining traces, it is possible to prevent tool breakage. Identification can be ensured. This is because the amount (number) of chips increases if the tool is normal and decreases if the tool is broken, so the tendency is the same as the increase or decrease in machining traces. This is more advantageous as the tool becomes smaller.

【発明の実施例】[Embodiments of the invention]

以下本発明の一実施例を図面を用いて詳細に説
明する。第1図は本発明の一実施例を示す配置図
である。同図において、1はスピンドル、2はス
ピンドル1に対向して配置されたテーブルで、両
者は各々X,Y,Z軸用モータ3及び4,5によ
り相対的に移動制御又は位置決め制御される。6
は工具でスピンドル1の下端に回転自在に取付け
られていて、図示しないスピンドルモータにより
回転される。7はテーブル2の上面に載置された
被加工物で、薄板の場合を示す。8は被加工物7
に工具6により形成された貫通孔である。貫通孔
8には左方から光束9が投射され、被加工物7で
反射された後対物レンズ10を介して撮像管すな
わちテレビカメラ11に導入される。テレビカメ
ラ11は複数の光検出素子(例えば光電変換素子
等)の集合体であり、貫通孔8の像を電気信号に
変換する。被加工物7に投射された光束9は被加
工物7の表面で反射するが、第2図に示すように
加工された部分すなわち貫通孔8では乱反射する
ため受光側のテレビカメラ11に導入される光の
強さが低下し、テレビカメラ11の出力信号aは
受光の強さに応じて低下する。12は光源で、電
源13と発光部14と集光レンズ15から成り、
発光部14からは一定の強さの光を放出するよう
に電源13により制御される。16は光束の通路
上に設けられた反射鏡である。光束の通路は投射
側、反対側共にグラスフアイバー等の光学的通路
材料を使用すれば、通路の選択が容易になるか
ら、検出装置を小さくまとめる為に有効である。
17はテレビカメラ11の出力から貫通孔8の像
を検出する検出装置で、検出信号の一方はテレビ
18に出力され、他方はブザー、色つきランプ、
発光素子等の表示装置19に出力される。20は
NC装置で、X軸モータ4とY軸モータ5を駆動
することにより被加工物7をXY座標内に移動又
は位置決めし、Z軸モータを駆動することにより
工具6をZ軸方向に下降又は上昇させる。更に、
NC装置20から検出装置17へZ軸即ち工具6
を回転させる信号が印加される。 第3図は検出装置17の具体的な実施例を示す
ブロツク図で、第1図と同一部分には同一符号を
付す。21はカメラ制御回路で、被加工物7の加
工形跡の画像を走査し、映像信号を出力する。2
2は映像信号を所定の信号レベルで弁別し、2値
化信号SIに変換する変換回路で、第4図のような
構成である。 第4図において23は所定の信号レベルを設定
する可変抵抗器、24は比較器、25はカメラ制
御回路21からの入力端子である。R1,R2は抵
抗、C1,C2はコンデンサである。26は比較器
24の出力端子で、ANDゲート27に接続され
る。28はORゲートで、テレビ18の同期信号
を入力端子29から入力され、その出力端子30
はテレビ18に接続される。31は映像信号の垂
直同期サンプリング区間を決定する第1のゲート
回路、32は映像信号の水平同期サンプリング区
間を決める第二のゲート回路で、夫々第5図及び
第6図に詳細なブロツク図を示す。 第5図は上記した映像信号SIの垂直同期サンプ
リング期間を決定する第1のゲート回路で、第7
図に示す映像信号の走査線l1〜l7のタイミングを
規定している水平同期パルスSHの数により区間
ABを設定する。すなわち、垂直同期信号SVが
出力される間隔は走査線が第7図に示すテレビ1
8の画面の上端18uから下端18dまで移動す
時間に相当する。そして、フリツプフロツプFF1
のセツト端子Sとカウンタ34のロード端子Lに
接続される。35はデイジタルスイツチで、作業
者が手動により画面上の走査線l1から位置Aまで
の走査数を設定する。デイジタルスイツチ35の
出力は、並列にカウンタ34に接続されているの
で、ANDゲート36から出力された走査開始信
号によりデイジタルスイツチ35の数値データは
カウンタに初期セツトされる。これにより画面の
上端18uからAまでの距離が決まる。フリツプ
フロツプFF1の出力はANDゲート36に入力さ
れ、ANDゲート36の他の入力端には水平同期
信号SHが入力され、その出力はカウンタ34の
減算入力端子に接続される。したがつて、デイジ
タルスイツチ35に設定された数の走査回数にな
るとカウンタ35の数値が0となり端子B0から
信号が出力され、この信号はフリツプフロツプ
FF1をリセツトすると同時にフリツプフロツプ
FF2とカウンタ37をセツトする。フリツプフロ
ツプFF2の出力が高いレベルとなりANDゲート
38はゲートが開かれるので信号SHがカウンタ
37の減算入力端子に印加される。39はカウン
タ37に並列に接続されたデイジタルスイツチ
で、このデイジタルスイツチ39の数値が区間
ABに対応し、この数値と走査回数が一致すると
フリツプフロツプFF2はリセツトされる。この時
のフリツプフロツプFF2の出力信号GVが区間AB
に対応する。 第6図は上記した映像信号SIの水平同期サンプ
リング期間を決定する第2のゲート回路で、第1
のゲート回路と略同一の構成である。水平同期信
号SHがフリツプフロツプFF3のセツト端子Sと
カウンタ40のロード端子Lに接続される。41
はデイジタルスイツチで、作業者が手動により第
7図に示すテレビ18の画面の左端18lからA
までの距離を決める。42はANDゲートである。
ANDゲート42の一方入力端にはフリツプフロ
ツプFF3の出力が接続され、他方入力端子にはク
ロツクパルスが入力される。すなわち、走査線l1
〜l7の左端からAまでの区間が決められる。ま
た、上記した垂直同期の場合と同様にしてフリツ
プフロツプFF4、ANDゲート43、カウンタ4
4、デイジタルスイツチ45により区間ADが規
定される。そして、走査区間ADの時に高いレベ
ルになる信号GHがフリツプフロツプFF4の出力
端から得ることができる。ANDゲート27の入
力端には、NC装置20からZ軸モータ3の駆動
信号SFが入力され、更に、クロツク発振器46
の出力信号CKが入力され、映像信号SIが入力さ
れる。 ANDゲート27の動作を第8図に示す波形図
を用いて説明する。SVは垂直同期信号、SHは水
平走査信号(H1〜H7)である。映像信号SIは第
7図の貫通孔8の映像47に対応する走査線l3
l4,l5の部分E,F,Gのみが変換回路22から
高い電圧レベルとしてANDゲート27に入力さ
れる。信号GHは区間ADに対応して高い電圧レ
ベルとなり、信号GVは区間ABに対応して高い
電圧レベルになる。信号SFは工具6が下降して
いる間は高い電圧レベルであるから、ANDゲー
ト27の出力は信号SAに示した通り、信号SIの
E,F,Gの部分に対応するクロツクパルスの数
として得ることができる。信号SAはカウンタ4
8に入力されて計数され、面積信号に換算され
る。他のカウンタ49には、作業者により貫通孔
8の有無又は工具6の破損を判別するに足りる数
値がセツトされる。すなわち、正常な場合には、
大きな貫通孔8と多数の切屑と工具6の像が影の
如く判定される数値を予備実験により確認し、更
に、工具6が切損した場合の小さなキズ跡、少な
い切屑、工具6が無い状態の像が少ない影として
判定される数値をも確認して工具切損の判別値を
決定する。50は2つのカウンタ48と49との
内容を比較する比較器で、カウンタ48の計数値
Nが、カウンタ49の設定値Mを越えたとき信号
を出力する。比較器50の出力はフリツプフロツ
プ51のセツト端子Sに入力されるので、フリツ
プフロツプ51の出力は高い電圧レベルの出力と
なる。52はフリツプフロツプ51から信号によ
りX,Y,Z軸の駆動モータ3,4,5を停止
し、表示回路19に工具折損の表示をするシーケ
ンス回路である。 以上延べた如く、本発明においては、加工形跡
の周辺の領域ABCDを限定し、映像をとらえ、
形跡の大きさを監視し、影の大きさが所定の大き
さを越えたことにより、加工工具が正常、また、
影の大きさが所定の大きさを越えないことによ
り、工具折損であることを検出するようにしたか
ら、加工工具の折損検出が正確且つ安定である。 次に、第9図にしたがい、プレツシヤフツト5
4を併用したプリント基板穴明機に本発明を適用
した場合について述べる。プレツシヤフツト54
とは、発明の背景の欄に掲げた実開昭56−33151
号及び、米国特許第4420685号明細書に記載され
ている如く、被加工物7であるプリント基板がテ
ーブル2から浮き上ることを防止する為に、加工
作業が進行している間、空圧源62からの圧縮空
気をハウジング53とスピンドル1の外周とプレ
ツシヤフツト54から成るシリンダ55に供給
し、シリンダ55の中を摺動するプレツシヤフツ
ト54の下端面を被加工物7であるプリント基板
に押付けて固定するものである。プレツシヤフツ
ト54の側壁には、光束9が通り抜ける通過孔5
6が形成されている。この通過孔56は、上下に
長軸を有する長穴(略楕円又は長方形状等)であ
る。プレツシヤフツト54の他の側面、とくに長
穴56から離れた側には、除塵装置57の吸込口
58が形成されていて、加工作業の間は常に切粉
を吸引し、プレツシヤフツト54の中を清浄に保
つようにしている。プレツシヤフツト54の側壁
に吸込口58と長穴56を形成し、長穴56の外
側に反射鏡16と対物レンズ10を配置したこと
により、切粉が残らず排出されるので、穴明け工
具6(プリント基板の場合は、ドリルであること
が多い。)に切粉がからんで折損したり、反射鏡
16や対物レンズ10に切粉が付着して光束を遮
ることが無いという効果がある。とくに、長穴5
6が反射鏡16や対物レンズ10よりも大きい
か、はみ出し部分を有する場合に、上記の効果が
大きいことが実験の結果明らかであつた。 尚、本発明の実施例の説明においては、テレビ
18を用いたが、テレビ18に映し出された像を
ビデオテープに記録し、加工状態を解析すること
により更に有効に活用することができる。また、
テレビ18の映像を二値化しないで一般的な利用
をすれば、加工中の状態を作業者が目視する為の
モニターとして使用することができる。更に、こ
の場合、テレビ18の画面に縦軸又は横軸に平行
線を描き、又は画面中央に十字形状のクロスライ
ンを描いておいて、加工形跡の大きさ、位置等の
情報を見やすくすると同時に、正確に感知するた
めの目盛を入れることにより、モニターの利用が
容易になる。また、テレビカメラ11の代わりに
他の光検出素子を用いても良い。更に、光源を工
具6の加工作業に同期した断続光源(矩形波状又
はパルス状光源)とし、加工後のタイミングで加
工形跡を監視するようにすれば、熱により変形し
やすいプリント基板等の温度上昇を制限すること
ができる。
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a layout diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a spindle, 2 is a table disposed opposite to the spindle 1, and both are relatively moved or positioned by X, Y, and Z axis motors 3, 4, and 5, respectively. 6
is rotatably attached to the lower end of the spindle 1 with a tool, and is rotated by a spindle motor (not shown). The workpiece 7 is placed on the upper surface of the table 2, and is a thin plate. 8 is the workpiece 7
This is a through hole formed by the tool 6. A beam of light 9 is projected into the through hole 8 from the left, reflected by the workpiece 7, and then introduced into an image pickup tube, ie, a television camera 11, via an objective lens 10. The television camera 11 is an assembly of a plurality of photodetecting elements (for example, photoelectric conversion elements), and converts the image of the through hole 8 into an electrical signal. The light beam 9 projected onto the workpiece 7 is reflected by the surface of the workpiece 7, but as shown in FIG. 2, it is diffusely reflected at the processed part, that is, the through hole 8, and is therefore introduced into the TV camera 11 on the light receiving side. The intensity of the received light decreases, and the output signal a of the television camera 11 decreases in accordance with the intensity of the received light. 12 is a light source, which consists of a power source 13, a light emitting unit 14, and a condensing lens 15;
The light emitting unit 14 is controlled by the power source 13 so that it emits light of a constant intensity. 16 is a reflecting mirror provided on the path of the light beam. If optical path materials such as glass fibers are used for the path of the light beam on both the projection side and the opposite side, the path can be easily selected, which is effective for making the detection device smaller.
17 is a detection device that detects the image of the through hole 8 from the output of the television camera 11, one of the detection signals is output to the television 18, and the other is a buzzer, a colored lamp,
It is output to a display device 19 such as a light emitting element. 20 is
The NC device moves or positions the workpiece 7 within the XY coordinates by driving the X-axis motor 4 and Y-axis motor 5, and lowers or raises the tool 6 in the Z-axis direction by driving the Z-axis motor. let Furthermore,
From the NC device 20 to the detection device 17, the Z axis, that is, the tool 6
A signal is applied to rotate the . FIG. 3 is a block diagram showing a specific embodiment of the detection device 17, and the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals. 21 is a camera control circuit that scans an image of the machining trace of the workpiece 7 and outputs a video signal. 2
Reference numeral 2 denotes a conversion circuit that discriminates a video signal at a predetermined signal level and converts it into a binary signal SI, and has a configuration as shown in FIG. In FIG. 4, 23 is a variable resistor for setting a predetermined signal level, 24 is a comparator, and 25 is an input terminal from the camera control circuit 21. R 1 and R 2 are resistors, and C 1 and C 2 are capacitors. 26 is an output terminal of the comparator 24 and is connected to an AND gate 27. 28 is an OR gate, which receives the synchronization signal of the TV 18 from the input terminal 29 and outputs it from the output terminal 30.
is connected to the television 18. 31 is a first gate circuit that determines the vertical synchronization sampling period of the video signal, and 32 is a second gate circuit that determines the horizontal synchronization sampling period of the video signal, detailed block diagrams of which are shown in FIGS. 5 and 6, respectively. show. FIG. 5 shows the first gate circuit that determines the vertical synchronization sampling period of the video signal SI mentioned above, and the seventh gate circuit.
The interval is determined by the number of horizontal synchronizing pulses SH that define the timing of the scanning lines l1 to l7 of the video signal shown in the figure.
Set AB. That is, the interval at which the vertical synchronization signal SV is output is such that the scanning line is
This corresponds to the time it takes to move from the top edge 18u to the bottom edge 18d of the screen of No. 8. And flipflop FF 1
is connected to the set terminal S of the counter 34 and the load terminal L of the counter 34. Reference numeral 35 denotes a digital switch, through which an operator manually sets the number of scans from scanning line l1 on the screen to position A. Since the output of the digital switch 35 is connected in parallel to the counter 34, the numerical data of the digital switch 35 is initially set in the counter by the scan start signal outputted from the AND gate 36. This determines the distance from the top edge 18u of the screen to A. The output of the flip-flop FF 1 is input to an AND gate 36 , the other input terminal of the AND gate 36 is input with a horizontal synchronizing signal SH, and its output is connected to the subtraction input terminal of the counter 34 . Therefore, when the number of scans reaches the number set in the digital switch 35, the value of the counter 35 becomes 0 and a signal is output from the terminal B0 , and this signal is sent to the flip-flop.
Resetting FF 1 and flip-flop at the same time
Set FF 2 and counter 37. Since the output of the flip-flop FF2 becomes high level and the gate of the AND gate 38 is opened, the signal SH is applied to the subtraction input terminal of the counter 37. 39 is a digital switch connected in parallel to the counter 37, and the value of this digital switch 39 is
Corresponding to AB, when this value matches the number of scans, flip-flop FF2 is reset. At this time, the output signal GV of flip-flop FF 2 is in the interval AB
corresponds to FIG. 6 shows the second gate circuit that determines the horizontal synchronization sampling period of the video signal SI mentioned above;
The configuration is almost the same as that of the gate circuit. A horizontal synchronizing signal SH is connected to the set terminal S of the flip-flop FF 3 and the load terminal L of the counter 40. 41
is a digital switch, and the operator manually switches the A from the left edge 18l of the screen of the television 18 shown in FIG.
Determine the distance to. 42 is an AND gate.
One input terminal of the AND gate 42 is connected to the output of the flip-flop FF3 , and the other input terminal receives a clock pulse. That is, scan line l 1
The section from the left end of ~l 7 to A is determined. Also, in the same manner as in the case of vertical synchronization described above, flip-flop FF 4 , AND gate 43, and counter 4
4. The section AD is defined by the digital switch 45. A signal GH which becomes high level during the scanning period AD can be obtained from the output terminal of the flip-flop FF4 . The drive signal SF for the Z-axis motor 3 is input from the NC device 20 to the input terminal of the AND gate 27, and the clock oscillator 46
The output signal CK is input, and the video signal SI is input. The operation of the AND gate 27 will be explained using the waveform diagram shown in FIG. SV is a vertical synchronization signal, and SH is a horizontal scanning signal (H 1 to H 7 ). The video signal SI is a scanning line l 3 corresponding to the video 47 of the through hole 8 in FIG.
Only portions E, F, and G of l 4 and l 5 are input from the conversion circuit 22 to the AND gate 27 as high voltage levels. Signal GH has a high voltage level corresponding to section AD, and signal GV has a high voltage level corresponding to section AB. Since the signal SF is at a high voltage level while the tool 6 is lowering, the output of the AND gate 27 is obtained as the number of clock pulses corresponding to the E, F, and G portions of the signal SI, as shown in the signal SA. be able to. Signal SA is counter 4
8 and is counted and converted into an area signal. The other counter 49 is set with a value sufficient for the operator to determine the presence or absence of the through hole 8 or whether the tool 6 is damaged. That is, in the normal case,
We confirmed through preliminary experiments that the image of the large through hole 8, many chips, and the tool 6 look like shadows, and further confirmed that when the tool 6 breaks, there are small scratch marks, few chips, and no tool 6. The numerical value for determining that the image is a small shadow is also checked to determine the discriminant value for tool breakage. A comparator 50 compares the contents of the two counters 48 and 49, and outputs a signal when the count value N of the counter 48 exceeds the set value M of the counter 49. Since the output of comparator 50 is input to the set terminal S of flip-flop 51, the output of flip-flop 51 is at a high voltage level. 52 is a sequence circuit which stops the drive motors 3, 4, and 5 for the X, Y, and Z axes in response to a signal from the flip-flop 51, and displays on the display circuit 19 that the tool is broken. As described above, in the present invention, the area ABCD around the machining trace is limited, the image is captured,
The size of the shadow is monitored, and if the size of the shadow exceeds a predetermined size, the machining tool is determined to be normal.
Since tool breakage is detected when the size of the shadow does not exceed a predetermined size, broken processing tool detection is accurate and stable. Next, according to FIG.
A case will be described in which the present invention is applied to a printed circuit board drilling machine that uses 4 in combination. Pressure shaft 54
is Utility Model Publication No. 56-33151 listed in the Background of the Invention column.
As described in U.S. Pat. Compressed air from 62 is supplied to a cylinder 55 consisting of a housing 53, the outer periphery of the spindle 1, and a press shaft 54, and the lower end surface of the press shaft 54, which slides inside the cylinder 55, is pressed against the printed circuit board, which is the workpiece 7, and fixed. It is something to do. A passage hole 5 through which the light beam 9 passes is provided in the side wall of the pressure shaft 54.
6 is formed. The passage hole 56 is a long hole (approximately oval or rectangular shape, etc.) having long axes at the top and bottom. A suction port 58 for a dust removing device 57 is formed on the other side of the press shaft 54, particularly on the side away from the elongated hole 56, to constantly suck up chips and keep the inside of the press shaft 54 clean during machining operations. I try to keep it. By forming the suction port 58 and the elongated hole 56 on the side wall of the press shaft 54, and arranging the reflecting mirror 16 and the objective lens 10 outside the elongated hole 56, all chips are discharged without leaving any chips. In the case of a printed circuit board, it is effective in preventing chips from getting entangled in the printed circuit board (which is often used with a drill) and causing the board to break, and chips from adhering to the reflecting mirror 16 and the objective lens 10 to block the light beam. Especially long hole 5
As a result of experiments, it was clear that the above-mentioned effect is greater when the lens 6 is larger than the reflecting mirror 16 or the objective lens 10, or has a protruding portion. In the description of the embodiment of the present invention, the television 18 is used, but the image displayed on the television 18 can be recorded on a video tape and the processing state can be analyzed to make more effective use of the image. Also,
If the image on the television 18 is used for general purposes without being binarized, it can be used as a monitor for workers to visually check the state of processing. Furthermore, in this case, parallel lines are drawn on the vertical or horizontal axis on the screen of the television 18, or a cross-shaped cross line is drawn in the center of the screen to make it easier to see information such as the size and position of the machining trace. By including a scale for accurate sensing, the monitor becomes easier to use. Further, other photodetecting elements may be used instead of the television camera 11. Furthermore, if the light source is an intermittent light source (rectangular wave or pulsed light source) synchronized with the machining work of the tool 6 and the machining traces are monitored after machining, the temperature rise of printed circuit boards, etc. that are easily deformed by heat can be avoided. can be restricted.

【発明の効果】【Effect of the invention】

本発明によれば、常時移動する工具形状を直接
監視せずに、加工形跡を監視するようにしたから
工具の折損を確実に検出し、更に、切粉の形状や
工具の映像をも含めて、加工工程(Z軸の一回の
下降から上昇まで)を監視するようにしたので、
工具の折損検出が正確且つ安定であるという効果
がある。
According to the present invention, machining traces are monitored without directly monitoring the constantly moving tool shape, so tool breakage can be reliably detected. , since the machining process (from one descent to the ascent of the Z axis) is monitored,
This has the advantage that tool breakage detection is accurate and stable.

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

第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2
図は加工形跡と出力波形との関係を示す説明図、
第3図は第1図の一部を示すブロツク図、第4図
は第3図の一部詳細回路図、第5図および第6図
は第3図の一部を示すブロツク図、第7図は第1
図の一部映像を示す説明図、第8図は第3図の動
作を説明する波形図、第9図は本発明の他の実施
例を示す断面図、第10図は第9図L−L断面図
である。 6……工具、7……被加工物、8……貫通穴、
9……光束、11……光学センサ、14……発光
部、17……検出装置、18……テレビ、19…
…表示装置、20……NC装置、21……カメラ
制御回路、22……変換回路、31……第1ゲー
ト、32……第2ゲート。
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is an explanatory diagram showing the relationship between machining traces and output waveforms,
3 is a block diagram showing a part of FIG. 1, FIG. 4 is a detailed circuit diagram of a part of FIG. 3, FIGS. 5 and 6 are block diagrams showing a part of FIG. 3, and FIG. The figure is the first
8 is a waveform diagram explaining the operation of FIG. 3, FIG. 9 is a sectional view showing another embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a diagram showing FIG. It is an L sectional view. 6...Tool, 7...Workpiece, 8...Through hole,
9... Luminous flux, 11... Optical sensor, 14... Light emitting section, 17... Detection device, 18... Television, 19...
... Display device, 20 ... NC device, 21 ... Camera control circuit, 22 ... Conversion circuit, 31 ... First gate, 32 ... Second gate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 被加工物を載置したテーブルと、加工工具を
保持するスピンドルと、上記テーブルと上記スピ
ンドルとの相対的移動により二次元位置決め制御
を行うX軸モータおよびY軸モータと、上記スピ
ンドルを上記テーブルに垂直方向から近づけまた
は遠ざけるように駆動制御するZ軸モータとを備
えた工作機械の工具折損検出装置において、加工
部を照光する光源と、被加工物の光学的な像を電
気信号としての映像信号に変換する光電変換手段
と、工具の上昇信号により映像信号を走査し加工
形跡の面積に対応する信号を出力する制御手段
と、この面積に対応する信号と予め入力された値
とを比較する比較手段とを備え、前記面積に対応
する信号が予め入力された値よりも大きくなつた
ときに折損信号を出力することを特徴とする工作
機械の工具折損検出装置。
1. A table on which a workpiece is placed, a spindle that holds a processing tool, an X-axis motor and a Y-axis motor that perform two-dimensional positioning control by relative movement between the table and the spindle, and A tool breakage detection device for a machine tool is equipped with a Z-axis motor that drives and controls the Z-axis motor to move the workpiece toward or away from the workpiece in a vertical direction. A photoelectric conversion means that converts it into a signal, a control means that scans the video signal with the tool rising signal and outputs a signal corresponding to the area of the machining trace, and compares the signal corresponding to this area with a value input in advance. A tool breakage detection device for a machine tool, comprising a comparison means, and outputs a breakage signal when a signal corresponding to the area becomes larger than a pre-input value.
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