JPH045542A - 工具異常検出方法 - Google Patents
工具異常検出方法Info
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- JPH045542A JPH045542A JP10525590A JP10525590A JPH045542A JP H045542 A JPH045542 A JP H045542A JP 10525590 A JP10525590 A JP 10525590A JP 10525590 A JP10525590 A JP 10525590A JP H045542 A JPH045542 A JP H045542A
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Landscapes
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分計〉
工作機械の工具異常を正確に検出することのできる工具
異常検出方法に関するものである。
異常検出方法に関するものである。
〈従来の技術〉
切削加工ラインの自動化、無人化を図る上で工具の異常
（摩耗、欠損）検出は重要であり、各種の考案がなされ
ている。
（摩耗、欠損）検出は重要であり、各種の考案がなされ
ている。
ここで工具異常を検出する従来技術を、第５図〜第７図
を基に説明する。
を基に説明する。
第５図は、特開昭５５−３１５４１号公報に示された技
術である。同図において、制御装置１０１の電力供給部
１０２から直流モータ１０３に給電すると、直流モータ
１０３が駆動し、主軸１０４に備えたドリル１０５が回
転し、ワーク１０６が加工される。直流電動機１０３の
回転数は回転計発電機１０７で検出され、電機子電流１
よ電流検出部１０８で検出される。この技術において、
工具異常（摩耗や欠損）が生じると切れ味が悪くなり電
機子電流が大きくなるので、電機子電流値が閾値を越え
たら工具異常と判定する。
術である。同図において、制御装置１０１の電力供給部
１０２から直流モータ１０３に給電すると、直流モータ
１０３が駆動し、主軸１０４に備えたドリル１０５が回
転し、ワーク１０６が加工される。直流電動機１０３の
回転数は回転計発電機１０７で検出され、電機子電流１
よ電流検出部１０８で検出される。この技術において、
工具異常（摩耗や欠損）が生じると切れ味が悪くなり電
機子電流が大きくなるので、電機子電流値が閾値を越え
たら工具異常と判定する。
第６図は、特開昭５８−４０２４６号公報に示された技
術である。同図は、固定台２０１上の被削材２０２を、
カッタ２０３に備えたチップ２０４で切削するフライス
盤である。
術である。同図は、固定台２０１上の被削材２０２を、
カッタ２０３に備えたチップ２０４で切削するフライス
盤である。
固定台２０１にはＡＥ（アコースティックエミッシ璽ン
）センサ発信セット２０５が設置されており、チップ２
０４の欠損等の工具異常によりＡＥ傷信号発生すると、
ＡＥセンサ発信セット２０５ＡＥ信号を検出して異常発
生を示す警告信号を発信する。
）センサ発信セット２０５が設置されており、チップ２
０４の欠損等の工具異常によりＡＥ傷信号発生すると、
ＡＥセンサ発信セット２０５ＡＥ信号を検出して異常発
生を示す警告信号を発信する。
第７図は、特開昭５４−２９１７５号公報に示された技
術である。この技術では、被加工品３０１の加工面に、
投光エレメント３０２から光を当て、反射してきた光を
受光エレメント３０３で受けることにより、加工面形状
を検知している。工具異常が生じると加工面形状が急変
するので、加工面形状を検知することにより工具異常の
発生を検出できろ。
術である。この技術では、被加工品３０１の加工面に、
投光エレメント３０２から光を当て、反射してきた光を
受光エレメント３０３で受けることにより、加工面形状
を検知している。工具異常が生じると加工面形状が急変
するので、加工面形状を検知することにより工具異常の
発生を検出できろ。
〈発明が解決しようとする課題〉
しかし、第５図に示す従来技術では被削材（ワーク）１
０６あるいは加工条件が変わるたびにしきい値を変更し
なければならず、それに加えて摩耗が進むと主軸モータ
（直流モータ）１０３の電流値は増えるが、欠損では切
刃が無くなった分電流値が減少することがあり、しきい
値の設定をさらに困難にしている。
０６あるいは加工条件が変わるたびにしきい値を変更し
なければならず、それに加えて摩耗が進むと主軸モータ
（直流モータ）１０３の電流値は増えるが、欠損では切
刃が無くなった分電流値が減少することがあり、しきい
値の設定をさらに困難にしている。
また第６図に示す従来技術では、摩耗は検出できず、欠
損のみを検出できるにすぎない。
損のみを検出できるにすぎない。
さらに、ＡＥ傷信号各種ノイズとの分離が難しく、誤動
作することが多い。
作することが多い。
また第７図に示す従来技術では、しきい値の設定は容易
であるが、加工面をある範囲で平均的に見るため分解能
が低く、このため特に欠損の検出については信頼性に欠
けさらにノイズにも弱い。つまり工具に鋭い切欠き状の
欠損が生じると、加工面に細いすし状の削り残しが残る
が、分解能が低いと細いすしを検知出来ず欠損を検出出
来ないのである。
であるが、加工面をある範囲で平均的に見るため分解能
が低く、このため特に欠損の検出については信頼性に欠
けさらにノイズにも弱い。つまり工具に鋭い切欠き状の
欠損が生じると、加工面に細いすし状の削り残しが残る
が、分解能が低いと細いすしを検知出来ず欠損を検出出
来ないのである。
前述の通り、従来法はしきい値設定が繁雑、ノイズに弱
い、分解能が低い等の問題があり広く普及するまでには
至っていない。
い、分解能が低い等の問題があり広く普及するまでには
至っていない。
本発明はこれら問題を解消し工具異常を確実に検出出来
る工具異常検出方法を提供するものである。
る工具異常検出方法を提供するものである。
く課題を解決するための手段〉
上記課題を解決する本発明の構成は、
工具の摩耗および欠損を非接触で検出する方法であって
、被削物の加工後の表面に向けて超音波を入射するとと
もに、被削物により反射して戻ってきた超音波を受け、
超音波を入射してから反射して戻ってくるまでの時間を
基に工具の摩耗および欠損を検出することを特徴とする
。
、被削物の加工後の表面に向けて超音波を入射するとと
もに、被削物により反射して戻ってきた超音波を受け、
超音波を入射してから反射して戻ってくるまでの時間を
基に工具の摩耗および欠損を検出することを特徴とする
。
く作 用〉
本発明の工具異常検出方法では、被削物の加工後の表面
に超音波を入射するとともに、被削物により反射して戻
ってきた超音波を受け、超音波を入射してから反射して
戻ってくるまでの時間を基に工具の摩耗および欠損を、
非接触で検出する。このため検出精度が高くしかも条件
設定が容易になる。
に超音波を入射するとともに、被削物により反射して戻
ってきた超音波を受け、超音波を入射してから反射して
戻ってくるまでの時間を基に工具の摩耗および欠損を、
非接触で検出する。このため検出精度が高くしかも条件
設定が容易になる。
く実 施 例〉
以下に本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
第１図は本発明方法を適用した工具異常検出装置を示す
。同図において、１は被削物、２は旋削機械に取りつけ
られた工具ホルダ、３は切削チップ、４は超音波探触子
、５は超音波ビーム、６ば被削物１と探触子４の間の空
間に超音波伝達媒質７を充満させるための保護筒、８は
探触子４を駆動させろ送信蕾、９は探触子の受信信号を
増幅する受信器、１０はゲート回路、１１はビーム路程
測定回路、１２は送信響のコントロール並びに超音波情
報をもとに工具欠損の有無を判定するコンピュータ、１
３は初期条件設定器である。
。同図において、１は被削物、２は旋削機械に取りつけ
られた工具ホルダ、３は切削チップ、４は超音波探触子
、５は超音波ビーム、６ば被削物１と探触子４の間の空
間に超音波伝達媒質７を充満させるための保護筒、８は
探触子４を駆動させろ送信蕾、９は探触子の受信信号を
増幅する受信器、１０はゲート回路、１１はビーム路程
測定回路、１２は送信響のコントロール並びに超音波情
報をもとに工具欠損の有無を判定するコンピュータ、１
３は初期条件設定器である。
次に、第２図は第１図の手段で検知しようとしている異
状の詳細を示す。正常切削部がチップ３のノーズ半径と
送り量で定まる一定の粗さで規則正しく削られているの
に対し、工具欠損が起こると、削込み量の不足や表面形
状の不規則化を生じる。本発明はこの変化を超音波を利
用して検知し、素速く、加工停止の処置を採ろうとする
ものである。従がって、微小変化を高感度に検知するこ
とが肝要となるが、そのためには、できるだけ超音波ビ
ームを細く絞ることが大切である。即ち、第３図に示す
ように、被前面におけるビーム径が切削時の送りピッチ
の数倍に及ぶ場合、異常切削部からの情報に加えて、未
切削部や正常切削部からの信号も併せ受信されるため、
異常部の抽出能力が低下するがらである。
状の詳細を示す。正常切削部がチップ３のノーズ半径と
送り量で定まる一定の粗さで規則正しく削られているの
に対し、工具欠損が起こると、削込み量の不足や表面形
状の不規則化を生じる。本発明はこの変化を超音波を利
用して検知し、素速く、加工停止の処置を採ろうとする
ものである。従がって、微小変化を高感度に検知するこ
とが肝要となるが、そのためには、できるだけ超音波ビ
ームを細く絞ることが大切である。即ち、第３図に示す
ように、被前面におけるビーム径が切削時の送りピッチ
の数倍に及ぶ場合、異常切削部からの情報に加えて、未
切削部や正常切削部からの信号も併せ受信されるため、
異常部の抽出能力が低下するがらである。
第４図は本発明の方法で使用する探触子の一例を示す。
この図において、１４は先端を球面（凹面）加工したプ
ラスチック、１５は凹面に密着された銅電極、１６は高
分子圧電体、１７は電極、１８はパルス電圧の印加並び
に信号電圧の取出しを行う導線、１９は保護膜である。
ラスチック、１５は凹面に密着された銅電極、１６は高
分子圧電体、１７は電極、１８はパルス電圧の印加並び
に信号電圧の取出しを行う導線、１９は保護膜である。
ここで、高分子圧電体の直径を１０ｍ、周波数を５０Ｍ
Ｈｚ１超音波伝達媒質の種類を水とすると、放射された
超音波の焦点領域でのビーム径は約４３μｍとなり、極
く局所的な情報が取得できる。
Ｈｚ１超音波伝達媒質の種類を水とすると、放射された
超音波の焦点領域でのビーム径は約４３μｍとなり、極
く局所的な情報が取得できる。
以下、第１図に従がって工具欠損の検知手順を示す。
（１）被切削部の表面状態が連続監視できる位置に、第
４図に示した集束型超音波探触子４をセットする。
４図に示した集束型超音波探触子４をセットする。
（２）保護筒６の給水により、脱気水を流し、探触子４
と被削物１の間の空気を排除する。
と被削物１の間の空気を排除する。
（３） この状態で、加工しながら、測定システムを
作動させる。
作動させる。
（４）探触子４から放射された超音波５は水中を伝播し
て被削物１の表面に到達し、そこで反射されて再び探触
子４に帰還し、電気信号に変換される。
て被削物１の表面に到達し、そこで反射されて再び探触
子４に帰還し、電気信号に変換される。
（５）微弱な電気信号を受信蕃９で増幅した後、ゲート
回路１０で、被削物１の表面から直接反射した信号のみ
抽出する。
回路１０で、被削物１の表面から直接反射した信号のみ
抽出する。
（６） ゲート回路１０で抽出した信号の伝播時間（
探触子４から放射された超音波が再び探触子４に帰還す
るまでの時間）をビーム路程測定回路１１で測定する。
探触子４から放射された超音波が再び探触子４に帰還す
るまでの時間）をビーム路程測定回路１１で測定する。
（７） コンピュータ１２は上記で測定した伝播時間
を正常部と比較し、所定の寸法に切削されているいか否
がチエツクする。
を正常部と比較し、所定の寸法に切削されているいか否
がチエツクする。
（８）異常寸法が初期条件設定Ｍ１３で決めた範囲より
長く続いていれば工具異常 （欠損ｏｒ摩耗）の発生とみなし、加工を緊急に停止さ
せる。
長く続いていれば工具異常 （欠損ｏｒ摩耗）の発生とみなし、加工を緊急に停止さ
せる。
以上のように、本発明に超音波を利用して、局所的な寸
法変化を読みとり、工具の異常を発見する手法である。
法変化を読みとり、工具の異常を発見する手法である。
従って、超音波伝達媒質は必らずしも液体である必要は
なく、空気を利用しても良いことは言うまでもない。
なく、空気を利用しても良いことは言うまでもない。
〈発明の効果〉
本発明によれば従来法の欠点を次の通り解消出来、工具
摩耗及び欠損を共に確実に検出出来る。このためＦＡ化
や無人化を促進することができる。
摩耗及び欠損を共に確実に検出出来る。このためＦＡ化
や無人化を促進することができる。
（１）工具の摩耗および欠損が直接転写される加工面形
状を測定するため、直接的に工具形状の変化を測定して
いることになり、被削材あるいは加工条件変更等による
頻繁なしきい値の変更が不要となる。
状を測定するため、直接的に工具形状の変化を測定して
いることになり、被削材あるいは加工条件変更等による
頻繁なしきい値の変更が不要となる。
このため通常、工具の許容摩耗量あるいは許容欠損量は
被削材、加工条件に関係なく一定になる。
被削材、加工条件に関係なく一定になる。
（２） 特定の既知の周波数の超音波を用いるため、
ノイズとの分離が容易である。
ノイズとの分離が容易である。
（３）超音波を絞って加工面に当てることにより、分解
能を極めて高くすることが出来る。
能を極めて高くすることが出来る。
第１図は本発明方法を適用した工具異常検出装置を示す
構成図、第２図は異常切削状態を示す説明図、第３図は
超音波ビームの照射状態を示す説明図、第４図は超音波
探触子を示す構成図、第５図〜第７図は従来技術を示す
構成図である。 図面中、 １は被削物、 ３切削チツプ、 ４は超音波探触子 ５は超音波ビーム、 ８は送信器、 ９は受信器、 １１はビーム路程測定回路、 １２はコンピュータである０
構成図、第２図は異常切削状態を示す説明図、第３図は
超音波ビームの照射状態を示す説明図、第４図は超音波
探触子を示す構成図、第５図〜第７図は従来技術を示す
構成図である。 図面中、 １は被削物、 ３切削チツプ、 ４は超音波探触子 ５は超音波ビーム、 ８は送信器、 ９は受信器、 １１はビーム路程測定回路、 １２はコンピュータである０
Claims (1)
- 工具の摩耗および欠損を非接触で検出する方法であって
、被削物の加工後の表面に向けて超音波を入射するとと
もに、被削物により反射して戻ってきた超音波を受け、
超音波を入射してから反射して戻ってくるまでの時間を
基に工具の摩耗および欠損を検出することを特徴とする
工具異常検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10525590A JPH045542A (ja) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | 工具異常検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10525590A JPH045542A (ja) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | 工具異常検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH045542A true JPH045542A (ja) | 1992-01-09 |
Family
ID=14402546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10525590A Pending JPH045542A (ja) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | 工具異常検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH045542A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006013653A1 (ja) * | 2004-08-04 | 2006-02-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 超音波送受放射センサ及び位置検出装置並びに除湿器 |
| US7740582B2 (en) * | 2002-05-22 | 2010-06-22 | Olympus Optical Co., Ltd. | Ultrasonic operating apparatus |
| JP2018024048A (ja) * | 2016-08-09 | 2018-02-15 | ファナック株式会社 | サーボ制御装置、サーボ制御装置を用いた主軸故障検出方法及びコンピュータプログラム |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5753610A (en) * | 1980-08-02 | 1982-03-30 | Ballhaus Heribert | Method of and apparatus for measuring surface shape |
| JPS5914445A (ja) * | 1982-06-18 | 1984-01-25 | Mitsubishi Electric Corp | 工具の異常検出装置 |
| JPS5930647A (ja) * | 1982-08-10 | 1984-02-18 | エクスツル−ド・ホ−ン・コ−ポレ−シヨン | 工具寿命の検出装置 |
| JPS6039054A (ja) * | 1984-04-25 | 1985-02-28 | Hitachi Ltd | ダイシング装置 |
| JPS61266907A (ja) * | 1985-05-22 | 1986-11-26 | Canon Inc | 表面状態検出装置 |
-
1990
- 1990-04-23 JP JP10525590A patent/JPH045542A/ja active Pending
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