JPS59175945A - 多刃工具の異常検出装置 - Google Patents

多刃工具の異常検出装置

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JPS59175945A
JPS59175945A JP4963583A JP4963583A JPS59175945A JP S59175945 A JPS59175945 A JP S59175945A JP 4963583 A JP4963583 A JP 4963583A JP 4963583 A JP4963583 A JP 4963583A JP S59175945 A JPS59175945 A JP S59175945A
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JP
Japan
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tool
sensor
abnormality
converter
output signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP4963583A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Nagahata
長畑 清志
Mamoru Daimon
大門 守
Ryoichi Yamada
良一 山田
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
Priority to JP4963583A priority Critical patent/JPS59175945A/ja
Publication of JPS59175945A publication Critical patent/JPS59175945A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
    • B23Q17/0904Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool before or after machining
    • B23Q17/0919Arrangements for measuring or adjusting cutting-tool geometry in presetting devices
    • B23Q17/0947Monitoring devices for measuring cutting angles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、フライス盤等の工作機械で使用される多刃工
具の異常?検出する装置に関する。
切削加工の高能率化、無人化2図るため、工作機械の1
門の異常(欠損等)を自動的圧検出する手段が従来から
種々提案されかつ実用されている。
しかしながらフライス等の多刃工具は、異常時の現象変
化が複雑であることから、従来の工具異常検出手段によ
ってこの多刃工具の異常を的確に検出することは困難で
あった。
本発明の目的は、かかる状況に鑑み、上記フライス等の
多刃工具の異常検出に有効に適用しうる装置を提供する
ことにある。
そのため本発明では、多刃工具を備えた工作機械の切削
中におゆる物理的変動を検出するセンサと、このセンナ
の出力信号を2度フーリエ変換する手段と、このフーリ
エ変換手段の出力信号値と予設定値とを比較する手段と
を設け、この比較手段の比較結果に基づいて上記多刃工
具の異常を検出するようにしている。
また本発明では、上記フーリエ変換手段の出力信号祷ハ
ターンを検出しかつこの包絡パターンと予設定パターン
と比較する手段を設け、この比較手段の比較結果に基づ
いて上記多刃工具の異常を検出するようにしている。
本発明によれば、多刃工具7備えたフライス盤等の工作
機械ておける工具の異常を精度よくかつ自動的に検出す
ることができる。したがって、本発明はこの種の工作機
械の能率化および無人運転化を図る上できわめて有効で
ある。
以下、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。
第1図は、本発明に係る工具異常検出装置の一実施例を
示したブロック図である。
この装置は、多刃工具を備えたフライス盤等の工作機械
の物理的変動を検出するセンサ10と、このセンサの出
力信号を増幅器11’j介して入力スルローパスフィル
タ12と、このフィルタの出力信号をデジタル信号忙変
換するアナログ/デジタル変換器13(以下、A/D変
換器と略称する)と、このA/D変換器13の出力信号
を高速フーリエ変換(’FFT )する第1フーリエ変
換器14と、このフーリエ変換器14による変換結果つ
まり周波数分析結果をさらに高速フーリエ変換する第2
フーリエ変換器15と、このフーリエ変換器15の出力
信号のピーク値?検出するピーク値検出回路16と、こ
のピーク値検出回路より出力されるピーク値と基準値設
定器17で設定された設定値とを比較する比較器18と
からなっている。
この実施例に係る装置の作用は以下のとおりである。
いま、上記センサ10として振動検出センサを用い、こ
のセンサ1oを多刃工具を有する工作機械たとえばフラ
イス盤の主軸に付設すると、上記多刃工具たるフライス
の切削中における上記主軸の振動/1″−このセンサ1
’Oで検出される。しかしてこのセンサ■0の出力信号
は、上記増幅器11を経てフィルタ12に入力され、こ
こで所定周波数以上の成分が除去されたのちA/D変換
器13を介して第1前記高速フーリエ変換器14に人力
される。
上記第1高速フーリエ変換器14は、A/D変換器13
の出力信号をフーリエ変換するので、この変換器14に
よって第2図ないし第5図に例示するような同波数分析
結果(スペクトル)が得られる。
なお、同各図の(a)は正常なフライス取付けた場合の
スペクトルを、また(1))は1枚だけ刃を抜いたフラ
イスを取付けた場合のそれを、さらK (C)は異常刃
をもつフライスを取付けた場合のそれを各々示している
また同各図のスペクトルは、横方同長/、および縦方向
長I!2が各々500mおよび90yo+で材質が85
30 (HB240〜270)の第6図に示す被削材1
を下記する加工条件、切削条件および加工方法に従って
切削した場合のものである。
〔第2図のスペクトル〕 加工条件 : 刃数6の6インチ等分割フライス切削条
件 ;  N=376rpm(v=174.”/4)。
f= 0.31 ”7つrt=2tm 加工方法 : ダウンカット 〔第3図のスペクトル〕 加工条件 : 刃数6の6インチ等分割フライス切削条
件 :  s=37orpm(v=i74”/j、l)
  。
f=0.31−/刀+11;−2mm 加工方法 : アブカット 〔第4図のスペクトル〕 加工条件 : 刃数6の6インチ等分割フライス切削条
件 : N=225rpm(v=lo67/ヨ)。
f=0.31””/刀、t=2咽 加工方法 : ダウンカット 〔第5図のスペクトル〕 加工条件 : 刃数8の6インチ不等分割フライス切削
条件 二 N=37orpm(v=174″′/、)。
f = 0.31 ”/q 、 t = 2tan加工
方法 : アブカット 上記切削条件に示すNはフライスの回転数を、■は削り
速度t1fはl刃当りの送り長さを、またtは切込み深
さを各々示している。
そして加工方法に示すダウンカットは、第7図(b) 
K示すように被削材1を下方よりフライス2で削る態様
を、またアブカットは同図(C)に示す如く破削材1を
上方よりフライス2で削る態様を各々示している。なお
参考として、同図(・ン)に正面切削台、フライスの回
転に伴なう断続成分とその高調波成分とかが現われる。
ところがフライスに異常があると、同各図の(b)およ
び(C)に示すように、上記断続成分の間にフライスの
回転数に関係する周期で多数の振動スペクトルが現われ
る。
第9図および第10図は、フライスの静的切削力とフラ
イスに作用する衝゛輩力とを各々第8図(a)。
(b)に示すようにモデル化した場合のフライス正常時
および異常時のシュミレーションによる周波数分析結果
乞各々示している。なお第8図(C)は、同図(a)、
(b)に示した力の和、つまりフライスカッタに作用す
る負荷を示す。
第10図から明らかなように、フライスに異常のある場
合のシュミレーション結果には、40〜1001(zの
区間において第9図のグラフには存在しない多数のスペ
クトルが現われており(第10図に点線丸内な参照)、
シたがってこのシーミレージョンの結果は第2図ないし
第5図に示した実、tqによる場合の周波数分析結果と
よ(符合している。
本発明の装置は、上記第1フーリエ変換器14によって
得られたスペクトルの横軸(周波数軸)を時間軸とみな
し、該スペクトルを第2フーリエ変換器15でさらにフ
ーリエ変換している。
いま、上記第1フーリエ変換器14によって得られたス
ペクトルがたとえば第4図/a)に示すスペクトルであ
った場合、上記第2フーリエ変換器15によって第11
図に示すようなスペクトルが得られ、また上記第1フー
リエ変換器14によって得られたスペクトルが第4図(
b)および(C)であった場合、第2フーリエ変換器1
5によって第12図および第13図に示すスペクトルが
各々得られる。
第11図と第12図、第13図との対比から明らかなと
おり、工具(フライス)が異常な場合にはスペクトルに
きわめて大きなピークが現われる。
すなわちこの例では、6番目のピークの値が他のピーク
の値に比して著しく大きくなる。
上記異常を示すピークが表われる時間軸上の位この時間
軸上の指定位置におけるピーク値を検出するものであり
、したがって上記第2フーリエ変゛換器15よりスペク
トルデータが出力された場合上記ピーク値検出手段16
が上記第6番目のピーク値を検出してこれを前記比較器
18の一方の入力端に入力する。
上記比較器18の他方の入力端には、前記基準値設定器
17で設定された基準値、たとえば第13図に点線で示
すぐ値が入力されており、したがってたとえば第12図
および第13図に示した異常時のスペクトルが第2フー
リエ変換器15より出力された場合、上記比較器17が
工具の異常を示す信号を出力する。
なお、モニタテレビ19は、第11図ないし第13図に
示したようなスペクトルをモニタするものである。
上記実施例では、異常検出の積度を高めるためピーク値
検出回路16によってピーク値を取出す時間を固定して
いるが、上記検出回路16を省略して第2フーリエ変換
器15より順次出力されるピーク値(スペクトル値)を
直接上記比較(ロ)路18に入力することも可能である
第14図は、上記第2フーリエ変換器15より順次出力
されるピーク値をパターン化して工具の異常を検出する
ようにした本発明に係る異常検出装置の一実施例を示す
同図に示すピーク値検出回路2oは、上記第2フーリエ
変換器15より出力される各ピークのうち前記時間軸上
の所定の時間軸幅内に現われる複数個のピークの値、た
とえば第11図〜第13図において第6番目のピークを
中心とする5〜6個ノヒークニついての値ヲ検出するも
のであり、このピーク値検出回路20で検出された各ピ
ーク値はパターン認識装置21に入力される。
上記パターン認識装置21は、入力された各ピーク値に
基づいて該ピーク値をパターン化するものであり、たと
えば上記第2フーリエ変換器15より正常な工具につい
てのスペクトルが出力された場合、同スペクトルの各ピ
ークを結ぶ第15図に示すピーク値パターン22を作成
し、また異常な工具についてのスペクトルが出力された
場合、第16図に示すようなピーク値パターン23を作
成する。しかして、このパターン認識装置21は、たと
えば下記する態様で個々のパターンが適正なパターンで
あるか否かを判断して工具の正常、異常を判断する。
すなわち、第17図に示すように長方形状の区域24を
第14図に示したメモ!J 2 W憶させておき、この
区域内に上記パターン22.23が納まっているか否か
を判断して工具の正常、異常を検出する。
上記パターン22.23が′適正であるが否かの判断を
別の手段で行なうことも可能であり、たとえば標準ハタ
〜ンを用意しておき、この標準パターンと上記パターン
22.23とを比較するようにしてもよく、またパター
ン22.23の角度変化からツレらのパターンの適否乞
判断することもできる。
なお、上記パターン認識回路21または前記比較器18
より出力される工具異常信号は、フライス盤の制御装置
(図示せず)に入力されて、該フライス盤の停止や工具
の異常な表示する表示灯の点灯等に利用される。
上記実施例では、フライス盤におけるフライスの異常を
検出する場合について説明したが、本発明は他の多刃工
具を有する工作機械の工具の異常検出にも当然適用する
ことができる。また上記実施例においては、センサ10
として振動検出センサを使用しているが、工具が異常7
生じた場合には工作機械の主軸モータのトルク、出力、
電流切削長等に変化が現われるので、これらを検出する
センサ(ABCセンサ、ホール素子、マイクロフォン等
)の出力信号に対して前記と同様の処理7行なうことに
より、多刃工具の異常χ検出することができる。
さらに、上記した各要素による処理をマイクロコンピュ
ータを用いたプログラム処理で代用することも当然可能
であり、と(に第13図に示したパターン認識回路21
の作用はコンピューターに行なわせることが好ましい。
さらKまた、上記実施例では2つの高速フーリエ変換器
14.15で振動波形を順次フーリエ変換しているが、
第1フーリエ変換器14の変換結果の灯数乞とり、その
灯数を第2フーリエ変換器15でさらにフーリエ変換す
るいわゆるケムストラム処理を行なうようにしてもよい
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る異常検出装置の一実施例を示した
ブロック図、第2図(a)、(b)および(C)ないし
第5図(a) t’ (b)および(C)は各々振動セ
ンサの出力信号についての周波数分析結果を示したグラ
フ、第6図はテスト用に用いた被削材の形状7示す斜視
図、第7図(a) 、 (b)および(C)は各々フラ
イスによる切削の態様を示した概念図、第8図(a) 
、 (b)および(C)は異常検出のシーミレージョン
に使用する信号波形を例示した図、第9図は工具か正常
な場合のシーミレージョンによる周波数分析結果を示し
たグラフ、第10図は工具が異常な場合のシーミレージ
ョンによる周波数分析結果を示したグラフ、第11図、
第12図および第13図は検出した振動波形を2度フー
リエ変換した場合の変換結果を各々示すグラフ、第14
図はパターン認識によって工具の異常を検出するように
した本発明に係る異常検出装置の一実施例を部分的に示
したブロック図、第15図および第16図は第14図に
示した装置によって得られた工具正常時および異常時に
おけるピーク値パターンを各々例示した図、第17図は
ピーク値パターンの正否を判断する方法の一例を示した
概念図である。 10−・・センナ、11・・・増幅器、12・・・フィ
ルタ、13・・・A/I)変換器、14.15・・・高
速フーリエ変換器、16・・・ピーク値検出回路、17
・・・基準値設定器、18・・・比較器、20・・・ピ
ーク値検出器、21・・・パターン認識回路、25・・
・メモリ。 第6図 第7図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  多刃工具を備えた工作機械の切削中における
    物理的変動を検出するセンサと、こ9センサの出力信号
    を2度フ〜リエ変換する手段と、このフーリエ変換手段
    の出力信号値と予設定値とを比較する手段とを備え、こ
    の比較手段の比較結果に基づいて上記多刃工具の異常を
    検出するようにした多刃工具の異常検出装置。
  2. (2)  多波工具を備えた工作機械の切削中における
    物理的変動を検出するセンサと、このセンサの出力信号
    を2度フーリエ変換する手段と、このフーリエ変換手段
    の出力信号のピーク値パターンを検出しかつこのパター
    ンと予設定パターンと比較する手段とを備え、この比較
    手段の比較結果に基づいて上記多刃工具の異常を検出す
    るようにした多刃工具の異常検出装置。
JP4963583A 1983-03-24 1983-03-24 多刃工具の異常検出装置 Pending JPS59175945A (ja)

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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009150647A (ja) * 2009-04-02 2009-07-09 Mitsubishi Electric Corp 給湯室外機及び給湯空気調和機
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