JPH052862U - 工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本技術は、切削加工時に自動的に切削を行な
っている工具の摩耗状態を検知し、工具の摩耗が既定値
に達したら工具を交換することを目的とする。 【構成】 金属切削時に、その切削振動の加速度信号を
４の加速度信号ピックアップを通して収集し、その収集
された加速度信号を６のスペクトル解析装置で解析し、
その解析結果の中から７のパワースペクトル抽出装置を
用いてバイトの固有振動数におけるパワースペクトルを
抽出し、その値が既定値以上になると８の工具摩耗判定
装置によって工具摩耗を判定し、その判定結果によっ
て、１０の工具交換装置が工具を交換する様に構成され
ている。 【効果】 従って、人間が監視をしていなくとも工具の
摩耗を検知し、工具を交換することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、切削加工時に、自動的に切削を行っている工具の摩耗状態を検知 し、工具の摩耗が既定値に達したら工具を交換することのできる、工具交換装置 に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

切削を行っていて、工具摩耗が発生した場合には、切削を中断し、工具の交換 を行った後で、再び切削を開始する必要がある。しかし、従来、工具摩耗が発生 したことを検知する方法には、人間が、実際に切削している状態を目で見るか、 切削音を耳で聞く等の方法により、工具摩耗の発生に起因する異常な切削が行わ れていること知るか、または、一度切削を止めて、工具の状態を見て判断するし かなかった。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

従来のように、人間によって工具摩耗を検知し、工具を交換する方法では、そ のために、ずっと人間が加工を監視していなければならず、機械工作における省 人化が計れない、という問題があった。

【０００４】 この考案は、このような課題を解消するためになされたもので、人間の監視が なくても工具摩耗が検知でき、工具を交換することができることを目的とするも のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

この考案にかかる工具交換装置は、切削振動の加速度信号を収集する加速度信 号収集手段と、収集された加速度信号を増幅する増幅手段と、増幅された信号を スペクトル解析するスペクトル解析手段と、解析結果の中から必要なパワースペ クトル抽出するパワースペクトル抽出手段と、抽出されたパワースペクトルから 工具摩耗を判定する工具摩耗判定手段と、判定に従って信号を発生させる信号発 生手段、信号を検出すると工具を交換する工具交換手段を備えたものである。

【０００６】

【作用】

この考案においては、バイトの固有振動数近傍における周波数のスペクトル値 を測定し、そのスペクトル値に従って工具摩耗量を判定し、判定された工具摩耗 量が既定値を超えると工具を交換する。

【０００７】

【実施例】

実施例１． 図１はこの考案による工具交換の方法および装置の一実施例の全体構成図であ る。この実施例は図１から明らかなように、１の被削材をバイト２の先端に固定 されたチップ３を用いて切削を行い、その切削振動の加速度信号を工具のチップ 近傍に固定した加速度ピックアップ４を通して加速度収集し、その収集された加 速度信号を５の加速度信号増幅装置で増幅し、その増幅された信号を６のスペク トル解析装置で解析し、その解析結果の中から７のパワースペクトル抽出装置を 用いて必要なパワースペクトルを抽出し、その抽出されたパワースペクトルの値 から８の工具摩耗判定装置によって工具摩耗を判定し、その判定結果によって９ の工具交換信号発生装置によって工具交換信号を発生し、その信号を検出すると 、１０の工具交換装置が回転することによって工具を交換する様に構成されてい る。

【０００８】 図２は、図１の実施例に示されている５の加速度信号増幅装置の詳細図である 。図中１１は、加速度ピックアップによって収集された切削振動の加速度信号で 、１２の増幅によって、１３の増幅された加速度信号となる。この増幅された加 速度信号はアナログ信号なので、１４のＡ／Ｄ変換によって１５のデジタル信号 に変換される。この変換されたデジタル信号は、図１における６のスペクトル解 析装置によってスペクトル分布が得られる。ここではスペクトル解析装置とはＦ ＦＴのことを示す。

【０００９】 図３は、図１の実施例に示されているパワースペクトル抽出装置の詳細図であ る。図中１６は、スペクトル解析によって得られたスペクトル分布であり、既知 である１７のバイトの固有振動数ｆ_n と等しい周波数において、１８のピークが 現われることが知られているので、その周波数で１９のパワースペクトルＰ_S （ ｆ_n ）を得る。

【００１０】 図４は、図１の実施例に示されている工具摩耗判定装置の詳細図である。図中 ２０は、抽出されたパワースペクトルＰ_s （ｆ_n ）の時間変化であり、工具摩耗 が増加するとパワースペクトルＰ_s （ｆ_n ）が上昇することが知られているので 、これが２１のスペクトルの基準値Ｐ_w を越えた時期ｔ_w ２２に、工具が摩耗し たという判定を行う。この判定が行われると、図１における９の信号発生装置で 信号を発生させる。この信号を検出すると１０の工具交換装置が回転し、工具が 交換される。

【００１１】 なお、上記実施例はＮＣ旋盤を用いた切削についてであるが、旋盤をフライス 盤、ボール盤、エンドミルに変えても、同様の機構で工具摩耗をセンシングし、 工具を交換することは可能である。

【００１２】

【考案の効果】

以上のようにこの考案によれば、工具摩耗を自動的に判定する手段を設け、そ の判定に基づいて工具を交換するように構成したので、人間が監視をしていなく とも工具の摩耗を検知し、工具を交換することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案による工具交換装置の一実施例の全体
構成図である。

【図２】加速度信号増幅装置の詳細図である。

【図３】パワースペクトル抽出装置の詳細図である。

【図４】工具摩耗判定装置の詳細図である。

【符号の説明】

１ 被削材 ２ バイト ３ チップ ４ 加速度ピックアップ ５ 加速度信号増幅装置 ６ スペクトル解析装置 ７ パワースペクトル抽出装置 ８ 工具摩耗判定装置 ９ 信号発生装置 １０ 工具交換装置

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 切削加工時に、工具に固定された加速度
   ピックアップを通して切削振動の加速度信号を収集する
   加速度信号収集装置と、収集された加速度信号を増幅す
   る加速度信号増幅装置と、増幅された信号をスペクトル
   解析するスペクトル解析装置と、その解析結果の周波数
   特性の中からバイトの固有振動数におけるパワースペク
   トルを抽出するパワースペクトル抽出装置と、抽出され
   たパワースペクトルの値から工具摩耗を判定する工具摩
   耗判定装置と、判定結果を参照して工具を交換する信号
   を発生させる信号発生装置と、信号を受け取ると工具を
   交換する工具交換装置を備えた、切削加工時に自動的に
   工具摩耗を検知することを特徴とした工具交換装置。