JPH07308847A - 工具摩耗状況の検出方法 - Google Patents
工具摩耗状況の検出方法Info
- Publication number
- JPH07308847A JPH07308847A JP12698094A JP12698094A JPH07308847A JP H07308847 A JPH07308847 A JP H07308847A JP 12698094 A JP12698094 A JP 12698094A JP 12698094 A JP12698094 A JP 12698094A JP H07308847 A JPH07308847 A JP H07308847A
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- cutting
- tool
- stress
- vibration
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 切削音、切削振動、切削応力の３要因の中か
ら２以上の検出要因に対する重み付け、データーベース
化、メンバーシップ関数化を行うことにより、ファジィ
推論で摩耗状況を検出する。 【構成】 切削工具１０の切削音、切削振動及び切削応
力の２以上の検出ファクターを用い、これらの検出ファ
クターに重み付けを行った後、実験又は過去の経験によ
って各検出ファクターに対応する工具摩耗状況のメンバ
ーシップ関数を定め、実際の切削時の前記検出ファクタ
ーの計測データからファジィ推論を行って前記切削工具
の摩耗状況を出力する。
ら２以上の検出要因に対する重み付け、データーベース
化、メンバーシップ関数化を行うことにより、ファジィ
推論で摩耗状況を検出する。 【構成】 切削工具１０の切削音、切削振動及び切削応
力の２以上の検出ファクターを用い、これらの検出ファ
クターに重み付けを行った後、実験又は過去の経験によ
って各検出ファクターに対応する工具摩耗状況のメンバ
ーシップ関数を定め、実際の切削時の前記検出ファクタ
ーの計測データからファジィ推論を行って前記切削工具
の摩耗状況を出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロール等の各種部品の
切削加工工程において、切削工具の摩耗状況を検出し、
工具交換時期を判断する方法に関する。
切削加工工程において、切削工具の摩耗状況を検出し、
工具交換時期を判断する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の工具摩耗状況の監視・検出システ
ムは特公昭５６−１１８９０号あるいは特公平２−２７
１１０号公報に記載のように、工具からの切削音やアコ
ースティックエミッションを検出して、その信号値のレ
ベル変動を直接的に監視するシステムが提案されてい
た。
ムは特公昭５６−１１８９０号あるいは特公平２−２７
１１０号公報に記載のように、工具からの切削音やアコ
ースティックエミッションを検出して、その信号値のレ
ベル変動を直接的に監視するシステムが提案されてい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記シ
ステムでは、切削工具の発する単一要因のみを抽出して
いること、及び信号を直接的に監視している理由から、
操業条件の変化や外乱に対して柔軟性が低く、誤検出や
未検出が発生するという問題があった。本発明は、必要
に応じて切削音、切削振動、切削応力の３要因の中から
２以上の要因を使用することによって、単一要因使用に
よる問題を解決すると共に、検出要因に対する重み付
け、データーベース化、メンバーシップ関数化を行うこ
とにより、ファジィ推論で摩耗状況を検出することによ
り、より正確な工具摩耗状況の検出方法を提供すること
を目的とする。
ステムでは、切削工具の発する単一要因のみを抽出して
いること、及び信号を直接的に監視している理由から、
操業条件の変化や外乱に対して柔軟性が低く、誤検出や
未検出が発生するという問題があった。本発明は、必要
に応じて切削音、切削振動、切削応力の３要因の中から
２以上の要因を使用することによって、単一要因使用に
よる問題を解決すると共に、検出要因に対する重み付
け、データーベース化、メンバーシップ関数化を行うこ
とにより、ファジィ推論で摩耗状況を検出することによ
り、より正確な工具摩耗状況の検出方法を提供すること
を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の工具摩耗状況の検出方法は、切削音、切削工具も
しくは切削工具の保持機構の切削振動、及び切削時に切
削工具もしくは切削工具の保持機構に発生する切削応力
の２つ以上の検出ファクターを用い、これらの検出ファ
クターに重み付けを行った後、実験又は過去の経験によ
って各検出ファクターに対応する工具摩耗状況のメンバ
ーシップ関数を定め、実際の切削時の前記検出ファクタ
ーの計測データからファジィ推論を行って前記切削工具
の摩耗状況を出力するようにして構成されている。そし
て、請求項２記載の工具摩耗状況の検出方法は、請求項
１記載の方法において、切削音は切削具の近傍に配置さ
れた集音マイク、切削振動は切削具の保持機構に取付け
られた振動センサー、切削応力は切削時に最大切削応力
が発生する方向の主応力又は切削時に保持機構にかかる
曲げ応力を検出する応力センサーによって計測するよう
にして構成されている。
記載の工具摩耗状況の検出方法は、切削音、切削工具も
しくは切削工具の保持機構の切削振動、及び切削時に切
削工具もしくは切削工具の保持機構に発生する切削応力
の２つ以上の検出ファクターを用い、これらの検出ファ
クターに重み付けを行った後、実験又は過去の経験によ
って各検出ファクターに対応する工具摩耗状況のメンバ
ーシップ関数を定め、実際の切削時の前記検出ファクタ
ーの計測データからファジィ推論を行って前記切削工具
の摩耗状況を出力するようにして構成されている。そし
て、請求項２記載の工具摩耗状況の検出方法は、請求項
１記載の方法において、切削音は切削具の近傍に配置さ
れた集音マイク、切削振動は切削具の保持機構に取付け
られた振動センサー、切削応力は切削時に最大切削応力
が発生する方向の主応力又は切削時に保持機構にかかる
曲げ応力を検出する応力センサーによって計測するよう
にして構成されている。
【０００５】
【作用】請求項１、２記載の工具摩耗状況の検出方法に
おいては、切削音、切削工具もしくは切削工具の保持機
構の切削振動、及び切削時に切削工具もしくは切削工具
の保持機構に発生する切削応力の２以上の検出ファクタ
ーを用いているので、従来の単一要因のみを用いて工具
の摩耗状況を検出する場合に比較して、精度が向上し、
従って、十分使える工具を交換する等の不具合が減少す
る。そして、その判定処理においては、実験又は過去の
データに基づいて、刃物の摩耗と、切削音、切削工具も
しくは切削工具の保持機構の切削振動、及び切削工具も
しくは切削工具の保持機構の切削によって発生する切削
応力との関係を調べ、これによってファジィルールを作
り、実際のデータのファジィ推論を行って工具の摩耗度
合いを判定しているので、迅速でより正確に判断が行え
る。
おいては、切削音、切削工具もしくは切削工具の保持機
構の切削振動、及び切削時に切削工具もしくは切削工具
の保持機構に発生する切削応力の２以上の検出ファクタ
ーを用いているので、従来の単一要因のみを用いて工具
の摩耗状況を検出する場合に比較して、精度が向上し、
従って、十分使える工具を交換する等の不具合が減少す
る。そして、その判定処理においては、実験又は過去の
データに基づいて、刃物の摩耗と、切削音、切削工具も
しくは切削工具の保持機構の切削振動、及び切削工具も
しくは切削工具の保持機構の切削によって発生する切削
応力との関係を調べ、これによってファジィルールを作
り、実際のデータのファジィ推論を行って工具の摩耗度
合いを判定しているので、迅速でより正確に判断が行え
る。
【０００６】
【実施例】続いて、本発明を具体化した実施例について
説明し本発明の理解に供する。ここに、図１は本発明の
一実施例に係る工具摩耗状況の検出方法の概略構成図、
図２はその説明図である。図１に示すように、本発明の
一実施例である工具摩耗状況の検出方法は、切削工具１
０に近接し配置された切削音を測定する集音マイク１１
と、前記切削工具１０のホルダー１２に取付けられた切
削振動を測定するピックアップ１３及び切削時に発生す
る応力を測定する応力計１４と、これらの電気信号をデ
ジタル信号に変換する信号変換装置１５及びファジィ推
論部１６を有するコンピュータ１６ａと、その出力装置
１７とを有している。
説明し本発明の理解に供する。ここに、図１は本発明の
一実施例に係る工具摩耗状況の検出方法の概略構成図、
図２はその説明図である。図１に示すように、本発明の
一実施例である工具摩耗状況の検出方法は、切削工具１
０に近接し配置された切削音を測定する集音マイク１１
と、前記切削工具１０のホルダー１２に取付けられた切
削振動を測定するピックアップ１３及び切削時に発生す
る応力を測定する応力計１４と、これらの電気信号をデ
ジタル信号に変換する信号変換装置１５及びファジィ推
論部１６を有するコンピュータ１６ａと、その出力装置
１７とを有している。
【０００７】前記集音マイク１１は指向性の強いものを
使用し、切削音を検出できるようにできるだけ切削点近
傍に設置する。該集音マイク１１の測定周波数は特に絞
り込む必要はない。切削音は摩耗が進むにつれ、切れの
悪化によって増加傾向にある。該集音マイク１１には、
検出した騒音レベルを測定する騒音計１８が設けられて
いる。前記ピックアップ１３は切削時に発生する切削振
動（加速度であっても良い）を測定するもので、できる
だけ切削点に近い点、例えば工具ホルダー等に設置す
る。該ピックアップ１３の電気的出力を特定の電気信号
に変換する振動計１９及びバンドパスフィルター２０が
取付けられている。従って、前記集音マイク１１と騒音
計１８で切削中に発生する騒音レベルを測定し、前記ピ
ックアップ１３にて特定周波数の振動レベルを検出し、
更に前記応力計１４によって摩耗状況を最もよく表す方
向の応力を測定するようにする。これら特定周波数の振
動及び応力は工具摩耗が進むにつれて切削抵抗が増大し
て増える傾向にある。前記応力計１４は、前記ホルダー
１２の表面に貼られたストレンゲージからなって、３次
元的な方向の応力を測定し、切削時にこれらから合成さ
れた最大応力を発する方向の応力を出力信号としてい
る。なお、前記応力計１４としてホルダー１２の表面及
び／又は裏面に貼着されたストレンゲージを用い、切削
工具の曲げモーメントを測定してもよい。
使用し、切削音を検出できるようにできるだけ切削点近
傍に設置する。該集音マイク１１の測定周波数は特に絞
り込む必要はない。切削音は摩耗が進むにつれ、切れの
悪化によって増加傾向にある。該集音マイク１１には、
検出した騒音レベルを測定する騒音計１８が設けられて
いる。前記ピックアップ１３は切削時に発生する切削振
動（加速度であっても良い）を測定するもので、できる
だけ切削点に近い点、例えば工具ホルダー等に設置す
る。該ピックアップ１３の電気的出力を特定の電気信号
に変換する振動計１９及びバンドパスフィルター２０が
取付けられている。従って、前記集音マイク１１と騒音
計１８で切削中に発生する騒音レベルを測定し、前記ピ
ックアップ１３にて特定周波数の振動レベルを検出し、
更に前記応力計１４によって摩耗状況を最もよく表す方
向の応力を測定するようにする。これら特定周波数の振
動及び応力は工具摩耗が進むにつれて切削抵抗が増大し
て増える傾向にある。前記応力計１４は、前記ホルダー
１２の表面に貼られたストレンゲージからなって、３次
元的な方向の応力を測定し、切削時にこれらから合成さ
れた最大応力を発する方向の応力を出力信号としてい
る。なお、前記応力計１４としてホルダー１２の表面及
び／又は裏面に貼着されたストレンゲージを用い、切削
工具の曲げモーメントを測定してもよい。
【０００８】前記コンピュータ１６ａの信号変換装置１
５は、図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、切削
音、切削振動、切削応力をデジタル信号化として取り込
むものである。前記コンピュータ１６ａのファジィ推論
部１６は、実際に操業を行って、あるいは過去のデータ
から前記集音マイク１１、ピックアップ１３及び応力計
１４の内の２つを使用した対応するラベルの場合の摩耗
レベルの結果によるファジィルールを入力しておく。ま
た、前記ファジィ推論部１６では、前述の取り込まれた
各要因の信号をラベル化（メンバーシップ関数化）し
て、実際に測定された切削音、切削振動及び切削応力を
適正なレベル配分で推論を行う。切削音と切削振動を用
いた場合のファジィルールの一例を表１及び図２（Ｄ）
にメンバーシップ関数として示す。なお、切削音と切削
応力を入力とする場合、切削振動と切削応力を入力とす
る場合も略同様となる。
５は、図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、切削
音、切削振動、切削応力をデジタル信号化として取り込
むものである。前記コンピュータ１６ａのファジィ推論
部１６は、実際に操業を行って、あるいは過去のデータ
から前記集音マイク１１、ピックアップ１３及び応力計
１４の内の２つを使用した対応するラベルの場合の摩耗
レベルの結果によるファジィルールを入力しておく。ま
た、前記ファジィ推論部１６では、前述の取り込まれた
各要因の信号をラベル化（メンバーシップ関数化）し
て、実際に測定された切削音、切削振動及び切削応力を
適正なレベル配分で推論を行う。切削音と切削振動を用
いた場合のファジィルールの一例を表１及び図２（Ｄ）
にメンバーシップ関数として示す。なお、切削音と切削
応力を入力とする場合、切削振動と切削応力を入力とす
る場合も略同様となる。
【０００９】
【表１】
【００１０】このファジィルール及びメンバーシップ関
数を予め学習させてファジィ推論部１６内に記憶させて
おき、実際にデータをファジィ推論に基づき判断して図
２（Ｄ）に対応する摩耗レベルを出力する。これによっ
て工具の摩耗状況を判断できる。なお、工具の切削音、
切削振動及び切削応力の内の２つを組み合わせて出力す
る摩耗レベル値が異なる場合には、安全性を考慮して最
大レベルを出力してもよいし、また装置の誤差を考慮し
て最小レベルを出力してもよい。そして、前記出力は出
力装置１７のディスプレイ上で行ってもよいし、場合に
よって別の警告ランプ、ブザー等を合わせて表示しても
よい。本実施例においては、工具の切削音、切削振動、
切削応力の３つを測定し、これらの２つから工具の摩耗
状況を出力するようにしているので、仮のセンサーの内
の一つに故障等があっても支障なく摩耗状況を把握する
ことができるという利点がある。
数を予め学習させてファジィ推論部１６内に記憶させて
おき、実際にデータをファジィ推論に基づき判断して図
２（Ｄ）に対応する摩耗レベルを出力する。これによっ
て工具の摩耗状況を判断できる。なお、工具の切削音、
切削振動及び切削応力の内の２つを組み合わせて出力す
る摩耗レベル値が異なる場合には、安全性を考慮して最
大レベルを出力してもよいし、また装置の誤差を考慮し
て最小レベルを出力してもよい。そして、前記出力は出
力装置１７のディスプレイ上で行ってもよいし、場合に
よって別の警告ランプ、ブザー等を合わせて表示しても
よい。本実施例においては、工具の切削音、切削振動、
切削応力の３つを測定し、これらの２つから工具の摩耗
状況を出力するようにしているので、仮のセンサーの内
の一つに故障等があっても支障なく摩耗状況を把握する
ことができるという利点がある。
【００１１】
【発明の効果】請求項１、２記載の工具摩耗状況の検出
方法は以上の説明からも明らかなように、操業条件の変
化や外乱などに対してもその性能を低下させることな
く、工具の摩耗状況の検出を熟練操業者と同等のレベル
で実現することが可能となり、切削加工工程における負
荷の低減と工具ランニングコストの低減を達成できる。
方法は以上の説明からも明らかなように、操業条件の変
化や外乱などに対してもその性能を低下させることな
く、工具の摩耗状況の検出を熟練操業者と同等のレベル
で実現することが可能となり、切削加工工程における負
荷の低減と工具ランニングコストの低減を達成できる。
【図１】本発明の一実施例に係る工具摩耗状況の検出方
法の概略構成図である。
法の概略構成図である。
【図２】その説明図である。
１０ 切削工具 １１ 集音マイク １２ ホルダー １３ ピックアップ １４ 応力計 １５ 信号変換装置 １６ ファジィ推論部 １６ａ コンピュータ １７ 出力装置 １８ 騒音計 １９ 振動計 ２０ バンドパスフィルター
Claims (2)
- 【請求項１】 切削音、切削工具もしくは切削工具の保
持機構の切削振動、及び切削時に切削工具もしくは切削
工具の保持機構に発生する切削応力の２つ以上の検出フ
ァクターを用い、これらの検出ファクターに重み付けを
行った後、実験又は過去の経験によって各検出ファクタ
ーに対応する工具摩耗状況のメンバーシップ関数を定
め、実際の切削時の前記検出ファクターの計測データか
らファジィ推論を行って前記切削工具の摩耗状況を出力
することを特徴とする工具摩耗状況の検出方法。 - 【請求項２】 切削音は切削具の近傍に配置された集音
マイク、切削振動は切削具の保持機構に取付けられた振
動センサー、切削応力は切削時に最大切削応力が発生す
る方向の主応力又は切削時に保持機構にかかる曲げ応力
を検出する応力センサーによって計測する請求項１記載
の工具摩耗状況の検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12698094A JPH07308847A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 工具摩耗状況の検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12698094A JPH07308847A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 工具摩耗状況の検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07308847A true JPH07308847A (ja) | 1995-11-28 |
Family
ID=14948672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12698094A Withdrawn JPH07308847A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 工具摩耗状況の検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07308847A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008087092A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Matsushita Electric Works Ltd | 工具の異常検出装置 |
| US9478229B2 (en) | 2013-12-10 | 2016-10-25 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods and apparatus for recording impulsive sounds |
| WO2017083120A1 (en) * | 2015-11-12 | 2017-05-18 | The Regents Of The University Of California | Acoustic and vibration sensing apparatus and method for monitoring cutting tool operation |
| CN107159964A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-09-15 | 杭州电子科技大学 | 卧式内拉床智能拉削单元 |
| JP2018111171A (ja) * | 2017-01-13 | 2018-07-19 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 異常予兆検知システム及び異常予兆検知方法 |
| US10264999B2 (en) | 2016-09-07 | 2019-04-23 | Massachusetts Institute Of Technology | High fidelity systems, apparatus, and methods for collecting noise exposure data |
| KR102267009B1 (ko) * | 2020-07-17 | 2021-06-18 | (주)티케이에프 | IoT 기반의 금속 가공 장치 제어 방법, 장치 및 시스템 |
| JP2021094577A (ja) * | 2019-12-17 | 2021-06-24 | コニカミノルタ株式会社 | 金型異常検知装置、学習モデル生成装置、及び、これらのプログラム |
-
1994
- 1994-05-16 JP JP12698094A patent/JPH07308847A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008087092A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Matsushita Electric Works Ltd | 工具の異常検出装置 |
| US9478229B2 (en) | 2013-12-10 | 2016-10-25 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods and apparatus for recording impulsive sounds |
| US10074397B2 (en) | 2013-12-10 | 2018-09-11 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods and apparatus for recording impulsive sounds |
| US10225672B2 (en) | 2013-12-10 | 2019-03-05 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods and apparatus for recording impulsive sounds |
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| JP2021094577A (ja) * | 2019-12-17 | 2021-06-24 | コニカミノルタ株式会社 | 金型異常検知装置、学習モデル生成装置、及び、これらのプログラム |
| KR102267009B1 (ko) * | 2020-07-17 | 2021-06-18 | (주)티케이에프 | IoT 기반의 금속 가공 장치 제어 방법, 장치 및 시스템 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010731 |