JPH069765B2 - 擬似折損信号発生装置 - Google Patents

擬似折損信号発生装置

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JPH069765B2
JPH069765B2 JP60016120A JP1612085A JPH069765B2 JP H069765 B2 JPH069765 B2 JP H069765B2 JP 60016120 A JP60016120 A JP 60016120A JP 1612085 A JP1612085 A JP 1612085A JP H069765 B2 JPH069765 B2 JP H069765B2
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喜代和 吉村
秀明 中村
一明 大塚
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Omron Tateisi Electronics Co
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    • G01N29/00Investigating 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
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は工作機械における工具の折損や異常を切削加工
及び折損時に発生するアコースティックエミッション
(以下AEという)を利用して監視,自動検出する工具
折損検出装置のAEセンサの感度調整に用いる擬似折損
信号発生装置に関するものである。
〔発明の概要〕
本発明による擬似折損信号発生装置は、ノイズ発生器と
矩形波出力を微分する微分回路及びそれらの出力を乗算
する乗算回路を有し、この乗算出力によって擬似折損信
号を得るようにしたものである。こうした擬似折損信号
によって工作機械の工具とワークが接触する近傍に取付
けたAE信号変換器を駆動すれば、AEセンサの感度を
正確に設定することが可能となる。
〔従来技術とその問題点〕
工作機械において工具を用いて加工対象(以下ワークと
いう)を切削加工する場合、何らかの原因で工具が折損
し又切屑のつまりを起こして異常切削している場合があ
る。近年の工場自動化の進展に伴いこのような工具の折
損や異常切削を自動的に検出することが強く要求されて
いる。こうした工作機械の工具の折損を検出する一手法
として、従来より工作機械の工具やワークの近傍にAE
センサを設け、そこから得られるAE信号に基づいて工
具の折損を検出する装置が提案されている。
しかしながら従来の工具折損検出装置によれば、AEセ
ンサは工具の近傍やワークに接触するように取付けられ
るが、その取付位置によってAE信号のレベルが大幅に
異なる。そのため従来の工具折損検出装置ではAEセン
サの感度を工具の大きさに応じてあらかじめ定められた
標準値に設定し、個々の工作機械の工具,AEセンサ間
の減衰率を試行錯誤で補正していた。しかるに工具の折
損時のAE信号は折損時にしか得られないのでAEセン
サの取付位置や取付状態の確認が難しく、工具の折損を
確実に検出することが困難であった。更に工具の種類、
例えばドリル径を変更した時や切削条件を異ならせたと
きにもAE信号レベルが異なるため、調整が困難であり
使い難いという欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明はこのような従来の工具折損検出装置の問題点に
鑑みてなされたものであって、AEセンサの感度を調整
するために比較的簡単な構成により工具折損時のAE信
号と同一の特性を有する所定レベルのAE信号を連続的
に発生することができる擬似折損信号発生装置を提供す
ることを目的とする。
〔発明の構成と効果〕
本発明は工作機械の工具近傍に設けられるAEセンサを
有し、工具折損時のAE信号に基づいて折損を検出する
工具折損検出装置の感度調整に用いる擬似折損信号発生
装置であって、工具の折損時に得られるAE信号の周波
数を含むノイズを発生するノイズ発生回路、所定周期の
矩形波信号を発生する矩形波発生回路、矩形波発生回路
の矩形波出力信号を微分する微分回路、微分回路の出力
及びノイズ発生回路の出力を乗算する乗算回路を含み、
擬似折損信号を発振する擬似折損信号発振部と、工作機
械の工具近傍に設けられ擬似折損信号発振部の出力によ
り駆動されるAE信号変換器と、を有することを特徴と
するものである。
このような特徴を有する本発明によれば、比較的簡単な
構成のアナログ回路を用いることによって一定の周期で
急速に立上り、その後減衰する実際の折損信号に近い擬
似折損信号を発生させることができる。こうして発生さ
せた擬似折損信号に基づいてAE信号変換器を駆動する
ことによって工作機械に所定レベルの擬似折損信号を与
えることが可能である。こうして与えられた擬似折損信
号はワーク及び工作機械のベースを伝播するので、任意
の位置にAEセンサを取付けてもAEセンサの感度を最
適値に調整することが可能となる。又この擬似折損信号
を用いてAEセンサの後段に接続される工具折損検出装
置の信号処理部の周波数特性等を調整することも可能に
なるという効果が得られる。
〔実施例の説明〕
(擬似折損信号発生装置の構成) 第1図は本発明による擬似折損信号発生装置の一実施例
の全体構成を示すブロック図である。本図に示すように
擬似折損信号発生装置は擬似折損信号を発生する駆動回
路1及びそのレベルを設定するレベル設定器2と、擬似
折損信号を工作機械に伝えるAE信号変換器3を有して
いる。第1図において駆動回路1のノイズ発生回路4は
周波数300KHzを越える周波数までの一様なスペクトル
を有するホワイトノイズを発生させる発生回路であっ
て、その出力はバンドパスフィルタ5に与えられる。バ
ンドパスフィルタ5は周波数300KHz付近の成分を有す
る雑音のみを次段に伝えるものである。又矩形波発振回
路6は一定の周期の矩形波を発振する発振器であって、
その出力は微分回路7に与えられる。バンドパスフィル
タ5及び微分回路7の出力は乗算器8に与えられる。乗
算器8はこれらの出力を乗算することによって微分信号
を包絡線とする擬似折損信号を発生させるものであっ
て、その出力を増幅器9に与える。増幅器9はレベル設
定器2のレベル設定に基づく増幅率により擬似折損信号
を増幅するものであって、その出力は電力増幅器10に
与えられる。電力増幅器10はこの信号を電力増幅する
ものであって、その出力を圧電素子から成るAE信号変
換器3に与えるものである。
(工具折損検出装置の構成) 次に第2図はこの擬似折損信号発生装置を適用した工具
折損検出装置の全体の構造を示すブロック図である。本
図においてワーク11の上部のドリル12の刃が接触す
る位置にワーク11に切削を行う前にあらかじめ前述し
た擬似折損信号発生装置のAE信号変換器3を取付け
る。そしてワーク11が配置される工具の近傍、例えば
第2図に示すようにベース13上にAE信号を検出する
AEセンサ14を設ける。AEセンサ14はドリル12
等の工具からのAE信号やAE信号変換器3からの擬似
折損信号を検出する広帯域のAEセンサであって、その
出力はアナログスイッチ15に与えられる。アナログス
イッチ15は外部の出力によってアナログ信号を断続す
るもので、その出力は増幅器16に与えられる。増幅器
16は可変抵抗器17の調整により増幅率を任意に設定
することができる増幅器であって、その出力を二つのバ
ンドパスフィルタ18,19及び切削レベル表示器20
に与えるものである。バンドパスフィルタ18は中心周
波数300KHz,バンドパスフィルタ19は中心周波数50
KHzのフィルタであって、夫々の中心周波数付近の信号
のみを次段の検波器21,22に伝える。検波器21,
22は夫々その入力信号を検波し振幅に応じた出力を得
るものであって、検波器21の出力は微分回路23に、
検波器21,22の出力は夫々比較器24に与えられ
る。微分回路23は入力信号の急峻な変化分のみを次段
のレベル判定器25と折損・異常レベル表示器26に伝
える。レベル判定器25は所定の基準レベルと入力信号
とを比較するものであり、入力信号が大きければ出力を
折損検出回路27と異常切削検出回路28に伝える。又
比較器24は検波器21,22の出力を比較し、検波器
21の出力が大きい場合にのみ出力を折損検出回路27
に伝える。折損検出回路27はこれらの入力の論理積を
とって工具の折損を検出する論理回路であって、折損検
出信号によって出力回路29を介して外部に出力する。
又異常切削検出回路28はレベル判定器25の出力に基
づいて異常切削を検出するもので、その出力を出力回路
30を介して外部に伝えるものである。
(擬似折損信号発生装置の動作) 次に本実施例の擬似折損信号発生装置の動作について説
明する。まずAE信号変換器3を第2図に示すようにワ
ーク11の上部に固定し、用いられる工具の種類、例え
ばドリル径に応じてレベル設定器2によって擬似折損信
号レベルを設定する。さて駆動回路1を動作させれば、
第3図(a)に示すようにノイズ発生回路4より一様な周
波数成分を有するホワイトノイズが発生し、一方矩形波
発振器6より第3図(b)に示す所定周期のデューティ50
%の矩形波が発生する。この矩形波信号を微分回路7に
よって微分すれば、第3図(c)に示すように信号の立上
り及び立下りで鋭く変化する微分信号が得られる。ノイ
ズ発生回路4の出力はバンドパスフィルタ5を介して乗
算器8に与えられ同時に微分出力が乗算器8に与えられ
るので、乗算器8の乗算により第3図(d)に示すように
所定周期で鋭く立上り以後減衰するバースト状の信号が
得られる。この信号を増幅器9によって用いられる工具
の種類、例えばドリル径によってレベル設定器2に設定
された増幅率によって増幅し、電力増幅器10を介して
AE信号変換器3に伝える。そうすれば電気信号が機械
振動に変換され、超音波の擬似折損信号としてワーク1
1及びベース13を介してAEセンサ14に伝えられる
こととなる。
(工具折損検出装置の動作) こうして擬似折損信号発生装置より擬似折損信号が工作
機械に与えられるようにすれば、この信号を用いて工具
折損検出装置のAEセンサ14の感度を調整する。即ち
擬似折損信号を受波したときに切削レベル表示器20の
表示レベルが所定値となるように増幅器16の増幅率を
可変抵抗器17によって調整する。こうすればAEセン
サ14から適切なレベルで信号処理部にAE信号を伝達
することが可能となる。そして工具の折損時には周波数
300KHz付近にピークを有する折損信号が得られるた
め、バンドパスフィルタ18を介して検波器21によっ
てそのレベルを検波し比較器24により50KHzの周波数
成分を有する信号と比較することによって工具の折損を
検出している。更に微分回路23により信号が急激に立
上る場合にそのレベルが所定値以上であればレベル判定
器25より出力が得られ、折損検出回路27によりその
論理積条件に基づいて工具の折損を検出している。この
ようにこの工具折損検出装置では周波数領域の折損検出
と時間領域の折損検出の両者を組み合わせることによっ
て工具折損の信頼性を向上させるようにしている。
尚本実施例は擬似折損信号変換器3をワーク11に取付
けると共にAEセンサ14をベース13に取付けるよう
にしているが、AEセンサは工具又は工具支持部に取付
けることも可能でる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による擬似折損信号発生装置の回路部の
一実施例を示すブロック図、第2図は本発明の擬似折損
信号発生装置を工具折損検出装置に適用した一例を示す
ブロック図、第3図は本実施例による擬似折損信号発生
装置の各部の波形を示す波形図である。 1……駆動回路 2……レベル設定器 3……AE
信号変換器 4……ノイズ発生回路 5,18,1
9……バンドパスフィルタ 6……矩形波発振器
7,23……微分回路 8……乗算器 9……増幅
器 10……電力増幅器 11……ワーク 12
……ドリル

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】工作機械の工具近傍に設けられるAEセン
    サを有し、工具折損時のAE信号に基づいて折損を検出
    する工具折損検出装置の感度調整に用いる擬似折損信号
    発生装置であって、 工具の折損時に得られるAE信号の周波数を含むノイズ
    を発生するノイズ発生回路、所定周期の矩形波信号を発
    生する矩形波発生回路、前記矩形波発生回路の矩形波出
    力信号を微分する微分回路、微分回路の出力及び前記ノ
    イズ発生回路の出力を乗算する乗算回路を含み、擬似折
    損信号を発振する擬似折損信号発振部と、 工作機械の工具近傍に設けられ前記擬似折損信号発振部
    の出力により駆動されるAE信号変換器と、を有するこ
    とを特徴とする擬似折損信号発生装置。
  2. 【請求項2】前記ノイズ発生回路は、工具の折損時に得
    られるAE信号の周波数を含むランダムノイズを発生さ
    せるものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の擬似折損信号発生装置。
JP60016120A 1985-01-29 1985-01-29 擬似折損信号発生装置 Expired - Lifetime JPH069765B2 (ja)

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JPS61173153A JPS61173153A (ja) 1986-08-04
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60244859A (ja) * 1984-05-18 1985-12-04 Omron Tateisi Electronics Co 工具折損検出装置

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