JPH055617B2 - - Google Patents
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- JPH055617B2 JPH055617B2 JP59006748A JP674884A JPH055617B2 JP H055617 B2 JPH055617 B2 JP H055617B2 JP 59006748 A JP59006748 A JP 59006748A JP 674884 A JP674884 A JP 674884A JP H055617 B2 JPH055617 B2 JP H055617B2
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- JP
- Japan
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- tool
- cutting
- signal
- output
- wear
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- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 66
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/025—Change of phase or condition
- G01N2291/0258—Structural degradation, e.g. fatigue of composites, ageing of oils
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
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- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
《発明の分野》
この発明は、工作機械における工具の摩耗度
を、加工中に発生するアコーステイツク・エミツ
シヨン（以下、AEという）を利用して検出する
ようにした工具摩耗度検出装置に関する。
を、加工中に発生するアコーステイツク・エミツ
シヨン（以下、AEという）を利用して検出する
ようにした工具摩耗度検出装置に関する。
《発明の背景》
従来、工作機械、例えば旋盤において、バイト
の摩耗度を検出するには、切削工程終了後に作業
員がバイトの先端を顕微鏡で観察したり、あるい
は切削工程を一時中断してバイトの先端をタツチ
センサで接触検査するのが通例である。
の摩耗度を検出するには、切削工程終了後に作業
員がバイトの先端を顕微鏡で観察したり、あるい
は切削工程を一時中断してバイトの先端をタツチ
センサで接触検査するのが通例である。
しかし、最近フレキシブル・マニユフアクチヤ
リング・システム（以下、FMSという）、フアク
トリ・オートメーシヨン（以下、FAという）が
盛んになるにつれ、切削工程中にバイトの摩耗度
を検出することが要望されるに至つている。
リング・システム（以下、FMSという）、フアク
トリ・オートメーシヨン（以下、FAという）が
盛んになるにつれ、切削工程中にバイトの摩耗度
を検出することが要望されるに至つている。
《発明の目的》
この発明の目的は、例えば１個のワークピース
に対して、同一のバイトで切削条件の異なる複数
種の切削を順次行なつて最終製品を完成するとと
もに、前記複数種の切削をサイクリツクに繰り返
すことにより、同一製品を量産するND旋盤など
において、バイトの摩耗度を切削工程中に、すな
わち切削工程を何等中段することなく自動検出す
ることにある。
に対して、同一のバイトで切削条件の異なる複数
種の切削を順次行なつて最終製品を完成するとと
もに、前記複数種の切削をサイクリツクに繰り返
すことにより、同一製品を量産するND旋盤など
において、バイトの摩耗度を切削工程中に、すな
わち切削工程を何等中段することなく自動検出す
ることにある。
《発明の構成と効果》
この発明は上記の目的を達成するために、１個
のワークピースに対して、同一の工具で加工条件
の異なる複数種の加工を順次行なつて最終製品を
完成するとともに、前記複数種の加工をサイクリ
ツクに繰り返すことにより、同一製品を量産する
自動工作機械において、前記工作機械の工具また
はその近傍に取り付けられたAEセンサと、前記
AEセンサの出力を適当なレベルに増幅する増幅
回路と、前記増幅回路の出力側に設けられ、かつ
前記工具の摩耗と強い相関のある周波数成分を通
過させるバンドパスフイルタと、前記バンドパス
フイルタ出力を整流、平滑して直流信号を得る直
流化回路と、前記複数種の加工の中で、特定の１
の加工中に前記直流回路から得られる直流信号
を、工具摩耗度信号として抽出する信号抽出手段
とを設けてなることを特徴とするものである。
のワークピースに対して、同一の工具で加工条件
の異なる複数種の加工を順次行なつて最終製品を
完成するとともに、前記複数種の加工をサイクリ
ツクに繰り返すことにより、同一製品を量産する
自動工作機械において、前記工作機械の工具また
はその近傍に取り付けられたAEセンサと、前記
AEセンサの出力を適当なレベルに増幅する増幅
回路と、前記増幅回路の出力側に設けられ、かつ
前記工具の摩耗と強い相関のある周波数成分を通
過させるバンドパスフイルタと、前記バンドパス
フイルタ出力を整流、平滑して直流信号を得る直
流化回路と、前記複数種の加工の中で、特定の１
の加工中に前記直流回路から得られる直流信号
を、工具摩耗度信号として抽出する信号抽出手段
とを設けてなることを特徴とするものである。
このような構成によれば、加工条件が変わつた
ことに伴つて直流化回路の出力が変動したとして
も、特定の加工中に対応する信号以外は抽出され
ないため、この抽出された直流信号に基づいて工
具摩耗度を確実に検出することができ、またAE
を介して非接触的に工具の摩耗度を検出するた
め、検出器の位置決め調整などが一切不要である
などの効果を有する。
ことに伴つて直流化回路の出力が変動したとして
も、特定の加工中に対応する信号以外は抽出され
ないため、この抽出された直流信号に基づいて工
具摩耗度を確実に検出することができ、またAE
を介して非接触的に工具の摩耗度を検出するた
め、検出器の位置決め調整などが一切不要である
などの効果を有する。
《実施例の説明》
第１図は、本発明装置をNG旋盤に適用し、バ
イトの摩耗度を検出するようにした構成を示すブ
ロツク図、第２図はAEの発生箇所を示す説明図、
第３図は摩耗度の異なるバイトに対応したAEセ
ンサ出力のパワースペクトラムを示すグラフ、第
４図は後述するローパスフイルタから出力される
AE平均値と最終的な摩耗度信号との関係を示す
グラフである。
イトの摩耗度を検出するようにした構成を示すブ
ロツク図、第２図はAEの発生箇所を示す説明図、
第３図は摩耗度の異なるバイトに対応したAEセ
ンサ出力のパワースペクトラムを示すグラフ、第
４図は後述するローパスフイルタから出力される
AE平均値と最終的な摩耗度信号との関係を示す
グラフである。
第１図において、ワークピース１は、旋盤（図
示せず）に対して回転自在に保持されており、ワ
ークピース１と対向する刃物台２にはバイト３が
固定されている。
示せず）に対して回転自在に保持されており、ワ
ークピース１と対向する刃物台２にはバイト３が
固定されている。
このような状態で、所定の切削条件、すなわち
送り、切込みおよび切削速度で切削加工を行なう
と、バイト３の先端部近傍からはAEが発生する。
送り、切込みおよび切削速度で切削加工を行なう
と、バイト３の先端部近傍からはAEが発生する。
第２図を参照して、AEの発生状況を説明する。
図中ａ部からは、バイト３の逃げ面部３１とワー
クピース１との摩擦によつてAEが発生し、ｂ部
からは切り屑４とバイトのすくい面部３２との摩
擦によつてAEが発生し、ｃ部からはワークピー
ス１が切削時塑性変形するときにAEが発生し、
ｄ部からは切り屑４とチツプブレーカ３３との摩
擦によつてAEが発生し、さらに図中ｅ部からは
切り屑４が切断するときにAEが発生する。
図中ａ部からは、バイト３の逃げ面部３１とワー
クピース１との摩擦によつてAEが発生し、ｂ部
からは切り屑４とバイトのすくい面部３２との摩
擦によつてAEが発生し、ｃ部からはワークピー
ス１が切削時塑性変形するときにAEが発生し、
ｄ部からは切り屑４とチツプブレーカ３３との摩
擦によつてAEが発生し、さらに図中ｅ部からは
切り屑４が切断するときにAEが発生する。
これらのAEの中で、ａ部から発生するAEは、バ
イト３の逃げ面部３１の摩耗が進行するとともに
増加する。これは、逃げ面摩耗が進行すると、ワ
ークピース１と逃げ面部３１との摩擦力が増加す
るためである。
イト３の逃げ面部３１の摩耗が進行するとともに
増加する。これは、逃げ面摩耗が進行すると、ワ
ークピース１と逃げ面部３１との摩擦力が増加す
るためである。
切削中に発生するAEのパワースペクトラムを、
逃げ面摩耗が進行したバイトと、新品のバイトと
を比較して第３図に示す。同図において曲線ａ
は、逃げ面摩耗が進行したバイトのAEパワース
ペクトラム、曲線ｂは新品のバイトのAEパワー
スペクトラムである。
逃げ面摩耗が進行したバイトと、新品のバイトと
を比較して第３図に示す。同図において曲線ａ
は、逃げ面摩耗が進行したバイトのAEパワース
ペクトラム、曲線ｂは新品のバイトのAEパワー
スペクトラムである。
この図から明らかなように、逃げ面摩耗が進行
すると、パワースペクトラムは各周波数成分につ
いて全体的に増加し、ことに100KHz〜300KHzの
周波数帯において、パワーの増加が顕著に見られ
る。この発明では、このようなパワーの変化を検
出して、バイトの摩耗度を検出する。
すると、パワースペクトラムは各周波数成分につ
いて全体的に増加し、ことに100KHz〜300KHzの
周波数帯において、パワーの増加が顕著に見られ
る。この発明では、このようなパワーの変化を検
出して、バイトの摩耗度を検出する。
すなわち、バイト３の先端部から発生するAE
は、刃物台２に取り付けられたAEセンサ５で検
出された後、プリアンプ６で所定のレベルに増幅
される。
は、刃物台２に取り付けられたAEセンサ５で検
出された後、プリアンプ６で所定のレベルに増幅
される。
プリアンプ６の出力側には、通過帯域を100K
Hz〜300KHzに設定されたバンドパスフイルタ７
が設けられている。
Hz〜300KHzに設定されたバンドパスフイルタ７
が設けられている。
次いで、バンドパスフイルタ７を介して取り出
された100KHz〜300KHz成分は、絶対値回路８で
整流され、さらにローパスフイルタ９で平滑され
て、直流信号に変換される。
された100KHz〜300KHz成分は、絶対値回路８で
整流され、さらにローパスフイルタ９で平滑され
て、直流信号に変換される。
この直流信号のレベルは、バイト３の摩耗度に
対応し、バイト３の摩耗度が進行するに連れてレ
ベルが増加する。また、この直流信号のレベル
は、切り込み速度Ｖ、切込みｄ、送りｆで特定さ
れる切削条件に応じても変動する。
対応し、バイト３の摩耗度が進行するに連れてレ
ベルが増加する。また、この直流信号のレベル
は、切り込み速度Ｖ、切込みｄ、送りｆで特定さ
れる切削条件に応じても変動する。
このNC旋盤では、１個のワークピースに対し
て、同一のバイトで切削条件の異なる複数種の切
削を順次行なつて、最終製品を完成するととも
に、前記複数種の切削をサイクリツクに繰り返す
ことにより、同一製品を量産するようにプログラ
ムが組まれている。
て、同一のバイトで切削条件の異なる複数種の切
削を順次行なつて、最終製品を完成するととも
に、前記複数種の切削をサイクリツクに繰り返す
ことにより、同一製品を量産するようにプログラ
ムが組まれている。
今仮に、〜からなる４種類の切削を行なう
ものとし、各切削条件は以下のように設定されて
いるものとする。
ものとし、各切削条件は以下のように設定されて
いるものとする。
切削条件；
切削速度 V1
切込み d1
送り f1
切削条件；
切削速度 V2
切込み d2
送り f2
切削条件；
切削速度 V3
切込み d3
送り f3
切削条件；
切削速度 V4
切込み d4
送り f4
このように〜からなる４種類の切削条件に
よる切削を順次行なうと、ローパスフイルタ９の
出力は第４図ａに示す如く、各切削条件が変わる
たびに変動する。
よる切削を順次行なうと、ローパスフイルタ９の
出力は第４図ａに示す如く、各切削条件が変わる
たびに変動する。
一方、アナログゲート１０は、NC旋盤が切削
条件による切削を行なつている期間に限り、
ONするように設定されている。
条件による切削を行なつている期間に限り、
ONするように設定されている。
すなわち、NC旋盤の制御部１１においては、
周知の外部出力命令を利用して、切削条件によ
る切削開始とともに開始パルスs1を出力し、また
切削終了とともに終了パルスs2を出力するように
プログラムが組まれている。
周知の外部出力命令を利用して、切削条件によ
る切削開始とともに開始パルスs1を出力し、また
切削終了とともに終了パルスs2を出力するように
プログラムが組まれている。
また、フツプフロツプ１２は、開始パルスs1で
セツトされ、また終了パルスs2でリセツトされ
る。
セツトされ、また終了パルスs2でリセツトされ
る。
アナログゲート１０は、フリツプフロツプ１２
のＱ出力が“１”にセツトされている期間に限
り、ONするように設定されている。
のＱ出力が“１”にセツトされている期間に限
り、ONするように設定されている。
一方、アナログゲート１０の出力側に設けられ
たサンプルホールド回路１３は、サンプルホール
ド動作とスルーゲート動作とを択一的に取るよう
に設定されている。
たサンプルホールド回路１３は、サンプルホール
ド動作とスルーゲート動作とを択一的に取るよう
に設定されている。
すなわち、フリツプフロツプ１２のＱ出力が
“１”の期間においては、サンプルホールド回路
１３は単なるスルーゲートとして機能し、またフ
リツプフロツプ１２のＱ出力が“１”から“０”
へ立下るのに応答して、その時点におけるアナロ
グゲート１０の出力をホールドするように設定さ
れている。
“１”の期間においては、サンプルホールド回路
１３は単なるスルーゲートとして機能し、またフ
リツプフロツプ１２のＱ出力が“１”から“０”
へ立下るのに応答して、その時点におけるアナロ
グゲート１０の出力をホールドするように設定さ
れている。
このため、第４図ｂに示す如く、サンプルホー
ルド回路１３からは、ローパスフイルタ９から出
力される直流信号（AE平均値）の中で、NC旋
盤において切削条件による切削が行なわれてい
る期間に対応するものだけが抽出され、この抽出
された直流信号はバイト摩耗度信号としてコンパ
レータ１４および表示器１５へと供給される。
ルド回路１３からは、ローパスフイルタ９から出
力される直流信号（AE平均値）の中で、NC旋
盤において切削条件による切削が行なわれてい
る期間に対応するものだけが抽出され、この抽出
された直流信号はバイト摩耗度信号としてコンパ
レータ１４および表示器１５へと供給される。
これにより、表示器１５にはバイト３の摩耗度
がデジタル的にあるいはアナログ的に表示され
る。
がデジタル的にあるいはアナログ的に表示され
る。
一方、コンパレータ１４には第４図ｂに示す如
く基準電圧Vrefが設定されており、この基準電
圧はバイト交換を必要とする時点におけるAE平
均値に対応している。
く基準電圧Vrefが設定されており、この基準電
圧はバイト交換を必要とする時点におけるAE平
均値に対応している。
従つて、NC旋盤においてバイトの摩耗が進行
し、これがバイト交換を要する値まで達した場
合、コンパレータ１４の出力は“０”から“１”
へと反転し、このコンパレータ出力に基づいて、
例えばロボツトなどのハンドリング手段に指令を
与えることによつて、バイトを自動交換させるこ
とができ、FMSまたはFA等において極めて好適
なものとなるのである。
し、これがバイト交換を要する値まで達した場
合、コンパレータ１４の出力は“０”から“１”
へと反転し、このコンパレータ出力に基づいて、
例えばロボツトなどのハンドリング手段に指令を
与えることによつて、バイトを自動交換させるこ
とができ、FMSまたはFA等において極めて好適
なものとなるのである。
なお、以上の実施例では本発明をNC旋盤に適
用したが、NCフランス盤、NCボール盤、NC研
削盤、NCホーニング盤等の各種工作機械に適用
できることは勿論である。
用したが、NCフランス盤、NCボール盤、NC研
削盤、NCホーニング盤等の各種工作機械に適用
できることは勿論である。
また以上の実施例では、複数種の切削の中で、
特定の１の切削中に前記ローパスフイルタ９から
得られる直流信号を、工具摩耗度信号として抽出
する信号抽出手段として、NC旋盤の制御部１１
に所定の外部出力命令をプログラムするととも
に、開始パルスs1および終了パルスs2でフリツプ
フロツプ１２を制御し、そのＱ出力でローパスフ
イルタ９の出力側に設けられたアナログゲート１
０を開閉制御するように構成したが、信号抽出手
段の構成はこれに限定されるものではない。
特定の１の切削中に前記ローパスフイルタ９から
得られる直流信号を、工具摩耗度信号として抽出
する信号抽出手段として、NC旋盤の制御部１１
に所定の外部出力命令をプログラムするととも
に、開始パルスs1および終了パルスs2でフリツプ
フロツプ１２を制御し、そのＱ出力でローパスフ
イルタ９の出力側に設けられたアナログゲート１
０を開閉制御するように構成したが、信号抽出手
段の構成はこれに限定されるものではない。
例えば、ワークピース１の切削状況を別途セン
サにより検出し、この検出信号に基づいて切削条
件を判定し、この判定信号に基づいてアナログゲ
ート１０を開閉制御したり、あるいはアナログゲ
ート１０を設けることなく、プリアンプ６からロ
ーパスフイルタ９へ至る信号伝達系の途中の何れ
かにゲート回路を設けたり、あるいは信号検出系
の電源を断続するなどによつて、ローパスフイル
タ９から特定の切削条件の期間に限りAEセンサ
出力が得られるようにしても良い。
サにより検出し、この検出信号に基づいて切削条
件を判定し、この判定信号に基づいてアナログゲ
ート１０を開閉制御したり、あるいはアナログゲ
ート１０を設けることなく、プリアンプ６からロ
ーパスフイルタ９へ至る信号伝達系の途中の何れ
かにゲート回路を設けたり、あるいは信号検出系
の電源を断続するなどによつて、ローパスフイル
タ９から特定の切削条件の期間に限りAEセンサ
出力が得られるようにしても良い。
第１図は本発明をNC旋盤のバイト摩耗度検出
に適用した実施例を示すブロツク図、第２図は
AEの発生状況を説明する図で、第３図は摩耗が
進行したバイトと新品のバイトとでAEのパワー
スペクトラム変化を示すグラフ、第４図は各切削
条件〜におけるAE平均値と最終的に抽出さ
れたバイト摩耗度信号との関係を示すグラフであ
る。 １……ワークピース、２……刃物台、５……
AEセンサ、６……プリアンプ、７……バンドパ
スフイルタ、８……絶対値回路、９……ローパス
フイルタ、１０……アナログゲート、１１……
NC旋盤制御部、１２……フリツプフロツプ、１
３……サンプルホールド回路、１４……コンパレ
ータ、１５……表示器。
に適用した実施例を示すブロツク図、第２図は
AEの発生状況を説明する図で、第３図は摩耗が
進行したバイトと新品のバイトとでAEのパワー
スペクトラム変化を示すグラフ、第４図は各切削
条件〜におけるAE平均値と最終的に抽出さ
れたバイト摩耗度信号との関係を示すグラフであ
る。 １……ワークピース、２……刃物台、５……
AEセンサ、６……プリアンプ、７……バンドパ
スフイルタ、８……絶対値回路、９……ローパス
フイルタ、１０……アナログゲート、１１……
NC旋盤制御部、１２……フリツプフロツプ、１
３……サンプルホールド回路、１４……コンパレ
ータ、１５……表示器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ １個のワークピースに対して、同一の工具で
加工条件の異なる複数種の加工を順次行なつて最
終製品を完成するとともに、前記複数種の加工を
サイクリツクに繰り返すことにより、同一製品を
量産する自動工作機械において； 前記工作機械の工具またはその近傍に取り付け
られたAEセンサと； 前記AEセンサの出力を、適当なレベルに増幅
する増幅回路と； 前記増幅回路の出力側に設けられ、かつ前記工
具の摩耗と強い相関のある周波数成分を通過させ
るバンドパスフイルタと； 前記バンドパスフイルタ出力を整流、平滑して
直流信号を得る直流化回路と； 前記複数種の加工の中で、特定の１の加工中に
前記直流回路から得られる直流信号を、工具摩耗
度信号として抽出する信号抽出手段とを設けてな
ることを特徴とする工具摩耗度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59006748A JPS60151557A (ja) | 1984-01-18 | 1984-01-18 | 工具摩耗度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59006748A JPS60151557A (ja) | 1984-01-18 | 1984-01-18 | 工具摩耗度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60151557A JPS60151557A (ja) | 1985-08-09 |
| JPH055617B2 true JPH055617B2 (ja) | 1993-01-22 |
Family
ID=11646811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59006748A Granted JPS60151557A (ja) | 1984-01-18 | 1984-01-18 | 工具摩耗度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60151557A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6805600B2 (ja) * | 2016-07-21 | 2020-12-23 | 株式会社リコー | 診断装置、診断システム、診断方法およびプログラム |
| JP7255427B2 (ja) * | 2019-09-02 | 2023-04-11 | 株式会社プロテリアル | 工作機械の監視システム |
-
1984
- 1984-01-18 JP JP59006748A patent/JPS60151557A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60151557A (ja) | 1985-08-09 |
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