JPH0611387A

JPH0611387A - 異常検出装置

Info

Publication number: JPH0611387A
Application number: JP4167639A
Authority: JP
Inventors: Minoru Kataoka; 稔片岡; Shoichi Otsuka; 昭一大塚; Hiroyuki Yasujima; 宏之安嶋
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1992-06-25
Filing date: 1992-06-25
Publication date: 1994-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】異常検出装置に関し、安価で簡単に観測診断
をして切削の異常を検出する。【構成】オペレータからの指令により、まずデータ変
換手段１はワーク２０ｂを工具２０ａで加工する際に生
ずる音波をマイク１ａから収録する。次に、収録した音
波を基準データ４ａとして第１の記憶手段４に記憶する
とともに、音波の音量及び周波数をディジタルデータへ
変換する。第２の記憶手段２には、データ変換手段１に
よって変換された正常な加工中の音波の音量及び周波数
を示すディジタルの基準データ２ａと、同様にデータ変
換手段１によって変換された実際に加工中の音波の音量
及び周波数を示すディジタルの検査データ２ｂとが格納
される。比較検出手段３は、第２の記憶手段２に格納さ
れた基準データ２ａと検査データ２ｂとを比較して切削
の異常を検出し、異常信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は異常検出装置に関し、特
に加工中の音波から切削の異常を検出する異常検出装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、加工中の音波から切削の異常を検
出する方法として、アコースティック・エミッション
（Acoustic Emission;以下、「ＡＥ」と呼ぶ。）によっ
て行われる音響解析から切削の異常を検出する方法が知
られている。

【０００３】ＡＥは、加工材料及び工具等から放出され
る音波（音響エネルギー）を直接かつリアルタイムで観
測する。具体的には、ＡＥによる観測では、検出、前処
理及び解析の順に行われる。「検出」では、ＡＥ専用の
センサによって固体中を伝わる音波を検出して電気信号
に変換する。「前処理」では、センサによって検出され
た音波は微弱であるため、解析に必要なレベルまで増幅
し、信号波形をディスクリミネータ等で整形する。「解
析」では、得られた信号波形を目的に応じて、振幅分
布、エネルギー分布、立ち上がり時間及び持続時間によ
って観測された音波の状態を判断する。このため、塑性
変形や破壊の過程を動的に観測することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＡＥによる観
測を行う装置は、様々な音波観測が行えるように設計し
てあるために装置自体も大きく、高価であるという問題
点があった。

【０００５】また、ＡＥによる観測では、複雑な解析を
行わなければ適切な観測診断ができないという問題点が
あった。本発明はこのような点に鑑みてなされたもので
あり、安価で簡単に観測診断ができる異常検出装置を、
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、加工中の音波を収録し、音量及び周波数
をディジタルデータに変換するデータ変換手段と、前記
収録された加工中の音波を記憶する第１の記憶手段と、
正常な加工中の音波の音量及び周波数を示すディジタル
の基準データ及び実際に加工中の音波の音量及び周波数
を示すディジタルの検査データを格納する第２の記憶手
段と、前記検査データと前記基準データとを比較して切
削の異常を検出し、異常信号を出力する比較検出手段
と、を有することを特徴とする異常検出装置が提供され
る。

【０００７】

【作用】オペレータからの指令によって、データ変換手
段が加工中の音波を収録し基準データとして第１の記憶
手段に記憶するとともに、音量及び周波数をディジタル
データに変換する。第２の記憶手段は、データ変換手段
によって変換された正常な加工中の音波の音量及び周波
数を示す基準データと、実際に加工中の音波の音量及び
周波数を示すディジタルの検査データとを格納する。比
較検出手段は、第２の記憶手段に格納された検査データ
と基準データとを比較して切削の異常を検出し、異常信
号を出力する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の原理説明図である。図におい
て、本発明の異常検出装置２６は、データ変換手段１、
第２の記憶手段２、比較手段３及び第１の記憶手段４か
ら構成される。なお、以下に示す音波の周波数は、可聴
周波数に限らず２０〔ｋＨｚ〕以上の高周波や２０〔Ｈ
ｚ〕以下の低周波も含むものとする。

【０００９】データ変換手段１は、まずワーク２０ｂを
工具２０ａで加工する際に生ずる音波をマイク１ａから
収録する。なお、マイク１ａには指向性の良いものが使
用される。次に、収録した音波をそのまま基準データ４
ａとして第１の記憶手段４に記憶するとともに、音波の
音量及び音波の周波数についてディジタルデータへ変換
する。第２の記憶手段２には、データ変換手段１によっ
て変換された正常な加工中の音波の音量及び周波数を示
すディジタルの基準データ２ａと、同様にデータ変換手
段１によって変換された実際に加工中の音波の音量及び
周波数を示すディジタルの検査データ２ｂとが格納され
る。比較検出手段３は、第２の記憶手段２に格納された
基準データ２ａと検査データ２ｂとを比較して切削の異
常を検出し、異常信号を出力する。したがって、安価で
しかも簡単に、切削の異常を検出することができる。

【００１０】図２は、本発明の異常検出装置の全体構成
を示すブロック図である。異常検出装置２６は、プロセ
ッサ２６１、ＲＯＭ２６２、ＲＡＭ２６３、Ａ／Ｄ（An
alog/Degital）制御回路２６４、インタフェース（Ｉ／
Ｆ）２６５及び大規模記憶装置２６７から構成される。

【００１１】プロセッサ２６１はＲＯＭ２６２に格納さ
れた異常検出プログラムに従って異常検出装置全体を制
御する。ＲＯＭ２６２にはＥＰＲＯＭあるいはＥＥＰＲ
ＯＭが使用され、異常検出プログラムの他にデータ変換
プログラム及び比較プログラムも格納されている。な
お、図１のデータ変換手段１は上記データ変換プログラ
ムをプロセッサ２６１が実行することによって実現され
る機能を示し、同様に比較手段３は上記比較プログラム
をプロセッサ２６１が実行することによって実現される
機能を示す。大規模記憶装置２６７は図１の第１の記憶
手段４に相当し、テープレコーダが使用される。

【００１２】ＲＡＭ２６３にはＳＲＡＭ等が使用され、
図１の第２の記憶手段２に相当する。また、ＲＡＭ２６
３には図１の基準データ２ａ及び検査データ２ｂの他
に、各種のデータあるいは入出力信号も格納される。な
お、この基準データ２ａ及び検査データ２ｂには、加工
速度やワークの材質等の加工条件に応じて変換されたデ
ィジタルデータが格納される。また、基準データ２ａに
加工工程等の所定の区分に応じてマーカー等の付加情報
を記録することにより、検査データ２ｂと同期をとるこ
ともできる。

【００１３】Ａ／Ｄ制御回路２６４はマイク１ａから入
力された正常な加工中の音波（アナログデータ）をマー
カー等の付加情報とともに大規模記憶装置２６７に図１
の基準データ４ａとして記憶する。また、Ａ／Ｄ制御回
路２６４は、実際に加工中の音波をディジタルデータに
変換する。さらに、Ａ／Ｄ制御回路２６４は、加工工程
に従って大規模記憶装置２６７に記憶された上記基準デ
ータ４ａをディジタルデータに変換する。

【００１４】インタフェース２６５はＰＭＣ２２と相互
に通信を行うための通信回路であり、特に上記比較手段
３によって切削の異常が検出された場合には異常信号を
ＰＭＣ２２に通知する。なお、上記各構成要素は互いに
バス２６６によって結合されている。

【００１５】図３は、本発明を実施する対話型数値制御
方式装置の全体構成を示すブロック図である。プロセッ
サ（ＣＰＵ）１１はＲＯＭ１２に格納されたシステムプ
ログラムに従って数値制御装置全体を制御する。ＲＯＭ
１２にはＥＰＲＯＭあるいはＥＥＰＲＯＭが使用され
る。ＲＡＭ１３はＳＲＡＭ等が使用される。また、ＲＡ
Ｍ１３には各種のデータあるいは入出力信号も格納され
る。不揮発性メモリ１４には図示されていないバッテリ
によってバックアップされたＣＭＯＳが使用され、電源
切断後も保持すべき加工プログラム、マクロ、パラメー
タ、ピッチ誤差補正量及び工具補正量等が格納されてい
る。

【００１６】グラフィック制御回路１５はディジタル信
号を表示用の信号に変換し、表示装置１６に与える。表
示装置１６にはＣＲＴあるいは液晶表示装置が使用され
る。表示装置１６は対話形式で加工プログラムを作成し
ていくときに、形状、加工条件等を表示する。グラフィ
ック制御回路１５に送られるディジタル信号は、不揮発
性メモリ１４に格納されている加工プログラムについ
て、プロセッサ１１がＲＯＭ１２に格納された画面表示
処理プログラムを実行することによって送られる信号で
ある。

【００１７】キーボード１７はカーソルキー、形状要素
キー及び数値キー等からなり、必要な図形データ、加工
データをこれらのキーを使用して入力する。軸制御回路
１８はプロセッサ１１から、軸の移動指令を受けて、軸
の指令をサーボアンプ１９に出力する。サーボアンプ１
９はこの移動指令を受けて、工作機械２０のサーボモー
タを駆動する。これらの構成要素はバス２１によって互
いに結合されている。

【００１８】ＰＭＣ（オペレータブル・マシン・コント
ローラ）２２は加工プログラムの実行時に、バス２１経
由でＴ機能信号（工具選択指令）等を受け取る。そし
て、この信号をシーケンス・プログラムで処理して、動
作指令として信号を出力し、工作機械２０を制御する。
また、工作機械２０から状態信号を受けて、シーケンス
処理を行い、バス２１を経由して、プロセッサ１１に必
要な入力信号を転送する。

【００１９】さらに、工作機械２０には異常検出装置２
６が設けられ、加工中の音波を常時観測する。もし、切
削の異常を検出した場合にはＰＭＣ２２を介してプロセ
ッサ１１に通知する。

【００２０】そして、バス２１には、システムプログラ
ム等によって機能が変化するソフトウェアキー２３が接
続されている。このソフトウェアキー２３は、上記表示
装置１６、キーボード１７とともに、ＣＲＴ／ＭＤＩパ
ネル２５に備えられる。

【００２１】上記表示装置１６に表示される対話形デー
タの入力画面は、ＲＯＭ１２に格納されている。この対
話形データの入力画面において、加工プログラム作成時
にバックグラウンドアニメーションとして、工具の全体
の動作軌跡などが表示される。また、表示装置１６には
その入力画面により設定可能な作業又はデータが、メニ
ュー形式で表示される。メニューのうちどの項目を選択
するかは、メニューに対応して、画面下部に配置された
ソフトウェアキー２３により行う。ソフトウェアキー２
３の意味は各画面毎に変化する。なお、対話用の各種デ
ータはＲＡＭ１３又は不揮発性メモリ１４に格納され
る。

【００２２】入力されたデータはプロセッサ１１により
処理され、加工プログラムが作成される。作成されたプ
ログラムデータは、対話形式で使用される表示装置１６
に、逐次にバックグラウンドアニメーション表示され
る。また、不揮発性メモリ１４に加工プログラムとして
格納された加工プログラムは、工作機械２０の加工シミ
ュレーションの際にも実行され、フォアグラウンドアニ
メーション表示される。

【００２３】図４は比較手段による異常検出の一例を示
す図であって、検査データをグラフ化したものである。
図には縦軸を音量とし、横軸を周波数として、検査デー
タ２ｂのスペクトル波形Ｗを示す。なお、スペクトル上
限Ｖmax とスペクトル下限Ｖmin との間にスペクトル波
形Ｗがあるとき「正常」と判断する。また、スペクトル
上限Ｖmax 及びスペクトル下限Ｖmin は図１の基準デー
タ２ａの一例であって、加工速度やワークの材質等の加
工条件に応じて変化する。

【００２４】図において、スペクトル波形Ｗが「正常」
と判断されるためには、周波数ｆ₂以下と周波数ｆ₅以
上の周波数域で音量Ｖ１以下でなければならない。同様
に、周波数ｆ₂以上周波数ｆ₅以下の周波数域で音量Ｖ
２以下でなければならない。また、周波数ｆ₃以上周波
数ｆ₄以下の周波数域で音量Ｖ１以上でなければならな
い。したがって、図４に示すスペクトル波形Ｗは、明ら
かに周波数ｆ₁以上周波数ｆ₂以下の周波数域でスペク
トル上限Ｖmax を越えているので、「異常」と判断され
る。

【００２５】以上の説明では、本発明を対話型数値制御
装置に適用したが、ロボット制御装置等の他の音波によ
る異常検出を行う必要がある制御装置に適用することも
できる。

【００２６】また、基準データ４ａはマーカー等の付加
情報とともに第１の記憶手段４に格納したが、データ変
換手段１によって加工中の音波をディジタルデータに変
換した後第１の記憶手段４に格納するように構成しても
よい。

【００２７】さらに、基準データ４ａはそのまま第１の
記憶手段４に格納したが、データ圧縮を行なった後に第
１の記憶手段４に格納するように構成してもよい。同様
に、加工速度やワークの材質等の加工条件に応じて必要
なディジタルデータのみを第１の記憶手段４に格納する
ように構成してもよい。これらの構成により、第１の記
憶手段４の記憶容量を減らすことができる。

【００２８】そして、第１の記憶手段４にはテープレコ
ーダを適用したが、ＨＤＤ（ハードディスク装置）を適
用することもできる。それから、検査データ２ｂのスペ
クトル波形Ｗがスペクトル上限Ｖmax とスペクトル下限
Ｖmin との間にあるとき「正常」と判断するように構成
したが、正常な加工の際のスペクトル波形を基本波形と
して、この基本波形から所定の許容範囲に入っている場
合には「正常」と判断するように構成してもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、加工中
の音波を収録してディジタルデータに変換し、予め記憶
手段に格納した正常な加工中の音波のディジタルデータ
と比較するように構成したので、安価で、しかも簡単に
切削の異常を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の異常検出装置の全体構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】本発明を実施する対話形数値制御装置の全体構
成を示すブロック図である。

【図４】比較手段による異常検出の一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１データ変換手段１ａマイク２第２の記憶手段２ａ基準データ２ｂ検査データ３比較手段４第１の記憶手段４ａ基準データ２０ａ工具２０ｂワーク２６異常検出装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加工中の音波から切削の異常を検出する
異常検出装置において、加工中の音波を収録し、音量及び周波数をディジタルデ
ータに変換するデータ変換手段と、前記収録された加工中の音波を記憶する第１の記憶手段
と、正常な加工中の音波の音量及び周波数を示すディジタル
の基準データ及び実際に加工中の音波の音量及び周波数
を示すディジタルの検査データを格納する第２の記憶手
段と、前記検査データと前記基準データとを比較して切削の異
常を検出し、異常信号を出力する比較検出手段と、を有することを特徴とする異常検出装置。
【請求項２】前記正常な加工中の音波の音量及び周波
数を示すディジタルデータは、最大値及び最小値からな
る所定のデータ範囲によって構成したことを特徴とする
請求項１記載の異常検出装置。