JPH06155243A - 刃具交換指示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】硬さや切削量が対象ワークによりランダムに変
わるような、多品種を対象とする自動加工システムにお
いても、刃具にかかる負荷を正確に検出でき、刃具の交
換時期を正確に指示できる装置を提供する。 【構成】ステップＳ６において刃具を駆動するモーター
の駆動電力を検出し、ステップＳ７で前記駆動電力を積
分して電力積分値を求めてそれ以前の電力積分値と累算
し、ステップＳ１０で所定の基準値と比較し、基準値よ
り大きければ、言い換えれば刃具の寿命が来ていれば、
ステップＳ１１により警報を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多品種の材料加工に使
用される刃具の保守管理に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種機械部品、製品の切削加工に使用さ
れる刃具（ドリルやバイト等の刃のついた工具）は切れ
味，切削精度が生命である。刃具に刃こぼれが生じた
り、摩耗が進んだりすれば切削精度が下がるため、交換
を要求される。そのため一般には刃具の寿命が最大にな
るよう、刃具に無理な力がかからないよう、加工の際に
は切削速度・切削深さが指示される。

【０００３】それでも、いつかは刃具の寿命のために、
交換しなければならない時がくる。しかし、付け替える
手間や費用を考えれば、一度取りつけた刃具はできるだ
け長時間使用したいのは当然の要求である。作業熟練者
が加工をする場合は、加工の様子やけずりかすによっ
て、刃具の摩耗状態を知り、交換時期を指示することが
できた。しかし、未熟な作業者が加工する場合は、まだ
まだ使える刃具を交換してしまったり、交換時期が過ぎ
ているのに交換しないで使っていて、加工不良品を出し
たりすることがあった。

【０００４】しかし、無人化された全自動工作機械に取
りつけられた刃具を注意深く監視して、交換の時期を指
示する仕事をするために、貴重な作業熟練者を使うのは
余りにも無駄である。このため、作業熟練者を必要とせ
ず、しかも無人化された全自動工作機械の刃具の適切な
交換時期を知る方法として、電気的に処理するいくつか
の方法があった。

【０００５】たとえば、特公昭５９−２３９４３の工具
寿命検出方式は、工具にかかる機械的負荷は工具を動か
す電動機の電気子電流に比例するので、それを検出して
基準負荷（新品工具における電気子電流）に対する負荷
率を求め、正規化し、Ａ／Ｄ変換器でデジタル量に変換
して強電シーケンス回路に入力し、負荷率と基準負荷率
をリアルタイムで比較して、強電盤を介して工具交換指
示信号を発するというものである。

【０００６】また、別の例として、実開昭６０−２３８
２５７は、制御コンピューターのワーク加工プログラム
に工具使用時間，回数，実切削負荷を入力、判定するも
のである。特開平２−８８１４２は、工作機械の主軸の
負荷状態を検知し、各工具単位で記憶されている情報か
ら警報範囲と異常範囲を知らせるものである。実開平１
−１４８２５６は工作機械のモータの負荷トルクのノイ
ズをフィルタ回路で取り除いて検出すると共に、算出さ
れた負荷データに基づいて工具寿命の管理を行うもので
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、多品種を対象
とする自動加工システムにおいては、硬さや切削量が対
象ワークによりランダムに変わるため、基準となる負荷
・電流・加工時間・使用回数が決められず、適当な交換
時期を求められない。また、負荷トルクを検出する上で
誤検出の原因となる図４にあるようなノイズを、フィル
タ回路により除去する装置は複雑で、かつフィルタの性
質上、図５に示したような瞬時に刃具にかかった過負荷
を検出しにくいという欠点があった。

【０００８】本発明は、上記の問題点にかんがみて提案
されたもので、硬さや切削量が対象ワークによりランダ
ムに変わるような、多品種を対象とする自動加工システ
ムにおいても、刃具にかかる通常の負荷はもちろん、瞬
間的な負荷も検出でき、かつノイズの影響も排除でき
て、刃具の保守管理が正確にできる装置を得ることを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の刃具交換指示装置においては、刃具を駆動
するモーターの駆動電力または駆動電流を検出して出力
する検出手段と、前記駆動電力または前記駆動電流を積
分して積分値を出力する積分手段と、前記積分値が所定
の基準値を越えた時、当該刃具の交換指示信号を出力す
る交換指示手段とを備えるという手段を用いた。

【００１０】

【作用】刃具を用いて、物品の加工をすると刃先が摩耗
する。その摩耗量は刃先にかかる力の大きさと時間の積
に関係がある。そこで、刃具を駆動するモーターの駆動
電力または駆動電流を検出手段で測定し、積分手段によ
ってその駆動電力または駆動電流を加工時間で積分す
る。

【００１１】図４に示すノイズが電力値または電流値に
乗り、検出手段によって検出されても、積分手段によっ
てノイズＮ１とノイズＮ２が相殺されて、算出された積
分値は異常のないものとなる。しかし、前記のノイズに
よく似た図５のような瞬間的な過負荷による異常電力ま
たは異常電流は、検出され正確に積分される。前記積分
手段によって計算された電力積分値または電流積分値
が、所定の基準値を越えた場合、交換指示手段が当該刃
具の交換指示信号を出力する。

【００１２】

【実施例】以下に本発明を、実施例を示した図面に基づ
いて、詳細に説明する。図１は本発明の実施例の刃具交
換指示装置を使用したワーク加工システムの構成図，図
２は前記刃具交換指示装置を使用したワーク加工システ
ムの制御プログラムのフローチャート図である。

【００１３】図１において、符号１はワークを加工する
加工装置，２は加工装置１や後述する集塵装置の動作を
制御するＣＰＵを内蔵した制御装置，５はワーク加工の
ための刃具，３はワークの加工方法（加工経路および加
工条件）と後述する刃具５の使用状況を記憶している記
憶装置，４は加工装置のモーターの負荷電力と加工時間
を検出する検出手段，６は制御装置２と記憶装置３と検
出手段４によって刃具５の寿命を感知した時に警報を出
す警報装置，７は加工されるワーク，８はワーク搬送装
置，９はワーク位置決め装置，１０はワーク加工のため
のデータを記憶装置３から取り出すための品番読み取り
装置，１１はワーク７の加工の際に出る加工くずを吸い
取る集塵装置である。

【００１４】本実施例の刃具交換指示装置を使用したワ
ーク加工システムは、ここでは図３に示すようなＦＲＰ
成形製品の仕上げ工程の中の加工の段階で利用されてい
る。図２において、ステップＳ１ではワーク７がワーク
搬送装置８によって、加工の所定位置まで運ばれる。運
ばれる途中、ステップＳ２で、品番読み取り装置１０に
よってワーク７の品番が読み取られ、ステップＳ３で、
その品番によって制御装置２がそのワークの加工法を記
憶装置３から読みだす。それと同時に、加工装置１にセ
ットされた刃具５の現在までの電力積分累積値が記憶装
置３から読みだされる。

【００１５】所定の位置にくれば、ステップＳ４で搬送
を停止し、ワーク位置決め装置９によりワークを固定さ
れる。位置が決まればステップＳ５で、加工装置１が作
動し始め、同時に加工くずを吸い取る集塵装置１１が働
く。刃具５を回転させるモーターに駆動電流が流れ始め
れば、ステップＳ６において、検出手段４が時刻ごとの
駆動電力を検出し、それを制御回路２内のＣＰＵに送
る。ステップＳ７において、制御回路２内のＣＰＵに送
られた駆動電力の検出値は加工時間で積分される。そう
して積分された電力積分値は、ステップＳ３で読みだし
ておいた刃具５を動かすモーターの駆動電力の積分累積
値にステップＳ８で累算され、新しい電力積分累積値が
求められる。

【００１６】次に、加工が終了したかどうかという判断
をステップＳ９で行い、加工を終了しないで続ける時
は、ステップＳ１０で、先に累算した値とその刃具５の
所定の交換基準値とが比べられ、それより小さい値の時
はまだ使えるという判断を制御装置２内のＣＰＵが行
い、ステップＳ５に戻って加工を続ける。

【００１７】もし、その時点の電力積分累積値が所定の
交換基準値より大きくなっていれば、ステップＳ１１
で、制御装置２内のＣＰＵが警報装置６に信号を送り警
報が出力され、同時に加工装置１を制御して加工を停止
させる。なお、以上のステップＳ５からステップＳ１０
までのループの動作は一つの加工経路が終了するごとに
行われ、刃具５の状態をチェックする。

【００１８】加工が停止された場合は、刃具５は寿命な
ので速やかに交換し、その後ステップＳ１２で刃具交換
の確認ボタンを押す。すると、ステップＳ１３で制御装
置２内のＣＰＵ内の電力積分累積値がリセットされて０
になる。同時に加工装置１は加工を開始できる状態にな
り、ステップＳ５に戻って加工を続ける。もし、刃具５
が交換されない時はステップＳ１１に戻り、警報が鳴り
続け、加工装置１は停止したままである。

【００１９】先のステップＳ９で、ワークの加工が終わ
り加工装置１の停止ボタンを押せばステップＳ１４で加
工が終了する。続いてステップＳ１５でワークが開放さ
れ、ステップＳ１６で、刃具５の現在までの使用状況を
示す電力積算累積値が、記憶装置３に読み込まれる。

【００２０】続いて、ステップＳ１７によって、全体作
業終了を選択した場合は、ワーク加工システム全体が停
止して終わる。また、作業を続ける選択をした場合は、
ステップＳ１に戻って次のワークの加工作業を続ける。

【００２１】刃具ごとに設定する基準値は、実験や経験
により随時修正できるので、より正確に、きめ細かい刃
具の保守管理ができる。

【００２２】

【発明の効果】刃具の使用の状態を、刃具を駆動するモ
ーターの駆動電力または駆動電流を検出し、それを積分
することによって求めたので、電力値の誤検出の原因と
なるノイズの影響も排除できる上に、瞬間的な過負荷も
検出でき、硬さや切削量が対象ワークによりランダムに
変わる、多品種を対象とする自動加工システムにおいて
も、刃具の状態を正確に把握できる。

【００２３】また、出力された電力積分値または電流積
分値が所定の基準値を越えた時、当該刃具の交換指示信
号を出力するので、刃具の交換時を容易に知ることがで
きて、保守管理を正確に簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の刃具交換指示装置を使用した
ワーク加工システムの構成図である。

【図２】前記刃具交換指示装置を使用したワーク加工シ
ステムの制御プログラムのフローチャート図である。

【図３】ＦＲＰ成型の全体工程図である。

【図４】刃具を駆動するモーターの駆動電力または駆動
電流に現れた外来ノイズの図である。

【図５】刃具を駆動するモーターの駆動電力または駆動
電流に現れた瞬間的な過負荷による異常電力または異常
電流の図である。

【符号の説明】

１ 加工装置 ２ 制御装置 ３ 記憶装置 ４，Ｓ６ 検出手段 ５ 刃具 ６ 警報装置 ７ ワーク Ｓ７ 積分手段 Ｓ８，Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１２ 交換指示手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】刃具を駆動するモーターの駆動電力または
   駆動電流を検出して出力する検出手段と、前記駆動電力
   または前記駆動電流を積分して積分値を出力する積分手
   段と、前記積分値が所定の基準値を越えた時、当該刃具
   の交換指示信号を出力する交換指示手段と、を備えたこ
   とを特徴とする刃具交換指示装置