JPS60151556A - 工具摩耗度検出装置 - Google Patents
工具摩耗度検出装置Info
- Publication number
- JPS60151556A JPS60151556A JP59006747A JP674784A JPS60151556A JP S60151556 A JPS60151556 A JP S60151556A JP 59006747 A JP59006747 A JP 59006747A JP 674784 A JP674784 A JP 674784A JP S60151556 A JPS60151556 A JP S60151556A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tool
- wear
- output
- cutting
- cutting tool
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating 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
- G01N29/14—Investigating 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 using acoustic emission techniques
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/025—Change of phase or condition
- G01N2291/0258—Structural degradation, e.g. fatigue of composites, ageing of oils
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の分野）
この発明は、工作機械における■只の摩耗度を、加工中
に発生するアコースティック・エミッション（以下、Ａ
Ｅという）を利用して検出するようにした工具摩耗度検
出装置に関する。
に発生するアコースティック・エミッション（以下、Ａ
Ｅという）を利用して検出するようにした工具摩耗度検
出装置に関する。
（発明の背景）
従来、工作機械例えば旋盤において、バイトの摩耗度を
検出するには、切削工程終了後に作業員がバイトの先端
を顕微鏡で観察したり、あるいは切削工程を一時中断し
てバイトの先端をタッチセンサで接触検査するのが通例
である。
検出するには、切削工程終了後に作業員がバイトの先端
を顕微鏡で観察したり、あるいは切削工程を一時中断し
てバイトの先端をタッチセンサで接触検査するのが通例
である。
しかし、最近フレキシブル・マニュファクチャリング・
システム（以下、ＥＭＳという）、ファクトリ・オート
メーション（以下、ＦＡという）が盛んになるに連れ、
切削工程中にバイトの摩耗度を検出することが要望され
るに至っている。
システム（以下、ＥＭＳという）、ファクトリ・オート
メーション（以下、ＦＡという）が盛んになるに連れ、
切削工程中にバイトの摩耗度を検出することが要望され
るに至っている。
（発明の目的）
この発明の目的は、例えば旋盤に適用した場合切削工程
中に、すなわち切削工程を何等中断するコトなく、バイ
トの摩耗度を自動検出することにある。
中に、すなわち切削工程を何等中断するコトなく、バイ
トの摩耗度を自動検出することにある。
（発明の構成と効果）
この発明は上記の目的を達成するために、工作機械の工
具またはその近傍に取り付けられたＡＥセンサと、前記
ＡＥセンサの出力を、適当なレベルに増幅する増幅回路
と、前記増幅回路の出力側に設けられ、かつ前記工具の
摩耗と強い相関のある周波数成分を通過させるバンドパ
スフィルタと、前記バンドパスフィルタ出力を絶対値化
、平滑化して、工具摩耗度に対応したレベルの直流信号
を得る直流化回路とからなることを特徴とするものであ
る。
具またはその近傍に取り付けられたＡＥセンサと、前記
ＡＥセンサの出力を、適当なレベルに増幅する増幅回路
と、前記増幅回路の出力側に設けられ、かつ前記工具の
摩耗と強い相関のある周波数成分を通過させるバンドパ
スフィルタと、前記バンドパスフィルタ出力を絶対値化
、平滑化して、工具摩耗度に対応したレベルの直流信号
を得る直流化回路とからなることを特徴とするものであ
る。
このような構成によれば、例えば旋盤に適用した場合切
削工程中に、すなわち切削工程を何等中断することなく
、バイトの摩耗度を自動検出することができ、またＡＥ
を介して非接触的にバイト摩耗度を検出するため、検出
器の位置決め調整等が一切不要である等の効果を有する
。
削工程中に、すなわち切削工程を何等中断することなく
、バイトの摩耗度を自動検出することができ、またＡＥ
を介して非接触的にバイト摩耗度を検出するため、検出
器の位置決め調整等が一切不要である等の効果を有する
。
（実施例の説明）
第１図は、本発明装置を旋盤に適用し、バイトの摩耗度
を検出するようにした構成を示すブロック図、第２図は
ＡＥの発生箇所を示す説明図、第３図は摩耗度の異なる
バイトに対応したＡＥセンサ出力のパワースペクトラム
を示すグラフ、第４図は逃げ面摩耗幅とＡＥ平均値との
関係を、切削速度をパラメータとして示すグラフである
。
を検出するようにした構成を示すブロック図、第２図は
ＡＥの発生箇所を示す説明図、第３図は摩耗度の異なる
バイトに対応したＡＥセンサ出力のパワースペクトラム
を示すグラフ、第４図は逃げ面摩耗幅とＡＥ平均値との
関係を、切削速度をパラメータとして示すグラフである
。
第１図において、ワークピース１は、旋盤（図示せず）
に対して回転自在に保持されている。
に対して回転自在に保持されている。
ワークピース１と対向する刃物台２には、バイト３が固
定されている。
定されている。
このような状態で、所定の送り、切込みおよび切削速度
で切削加工を行なうと、バイト３の先端部近傍からはＡ
Ｅが発生する。
で切削加工を行なうと、バイト３の先端部近傍からはＡ
Ｅが発生する。
第２図を参照して、ＡＥの発生状況を説明する。
図中ａ部からは、バイト３の逃げ面部３１とワークピー
ス１との摩擦によってＡＥが発生し、ｂ部からは切り屑
４とバイト３のすくい面部３２との摩擦によってＡＥが
発生し、０部からはワークピース１が切削時塑性変形す
るときにＡＥが発生し、ｄ部からは切り屑４とチップブ
レーカ３３との摩擦によってＡＥが発生し、さらに図中
ｅ部からは切り屑４が切断するときにＡＥが発生する。
ス１との摩擦によってＡＥが発生し、ｂ部からは切り屑
４とバイト３のすくい面部３２との摩擦によってＡＥが
発生し、０部からはワークピース１が切削時塑性変形す
るときにＡＥが発生し、ｄ部からは切り屑４とチップブ
レーカ３３との摩擦によってＡＥが発生し、さらに図中
ｅ部からは切り屑４が切断するときにＡＥが発生する。
これらのＡＥの中で、ａ部から発生するＡＥは、バイト
３の逃げ面部３１の摩耗が進行するとともに増加する。
３の逃げ面部３１の摩耗が進行するとともに増加する。
これは、逃げ面摩耗が進行すると、ワークピース１と逃
げ面部３１との摩擦力が増加するためである。
げ面部３１との摩擦力が増加するためである。
切削中に発生するＡＥのパワースペクトラムを、逃げ面
摩耗が進行したバイトと、新品のバイトとを比較して第
３図に示す。同図において曲線ａは、逃げ面摩耗が進行
したバイトのＡＥパワースペクトラム、曲線すは新品の
バイトのＡＥパワースペクトラムである。
摩耗が進行したバイトと、新品のバイトとを比較して第
３図に示す。同図において曲線ａは、逃げ面摩耗が進行
したバイトのＡＥパワースペクトラム、曲線すは新品の
バイトのＡＥパワースペクトラムである。
この図から明らかなように、逃げ面摩耗が進行すると、
パワースペクトラムは各周波数成分について全体的に増
加し、殊に１００ＫＩ−１ｚ〜３００ＫＨ２の周波数帯
において、パワーの増加が顕著に見られる。この発明で
は、このようなパワーの変化を検出して、バイトの摩耗
度を検出する。
パワースペクトラムは各周波数成分について全体的に増
加し、殊に１００ＫＩ−１ｚ〜３００ＫＨ２の周波数帯
において、パワーの増加が顕著に見られる。この発明で
は、このようなパワーの変化を検出して、バイトの摩耗
度を検出する。
すなわち、バイト３の先端部から発生するＡＥは、刃物
台２に取り付けられたＡＥセンサ５で検出された後、プ
リアンプ６で所定のレベルに増幅される。
台２に取り付けられたＡＥセンサ５で検出された後、プ
リアンプ６で所定のレベルに増幅される。
プリアンプ６の出力側には、通過帯域を１００ＫＨ２〜
３００ Ｋ ＨＺ 、 ｋ： ＢＱ定されたバンドパス
フィルタ７が設けられる。
３００ Ｋ ＨＺ 、 ｋ： ＢＱ定されたバンドパス
フィルタ７が設けられる。
次いで、バンドパスフィルタ７を介して取り出された１
００ＫＨｚ 〜３００ＫＨｚ成分は、絶対値回路８で
整流され、さらにローパスフィルタ９で平滑されて、直
流信号に変換される。
００ＫＨｚ 〜３００ＫＨｚ成分は、絶対値回路８で
整流され、さらにローパスフィルタ９で平滑されて、直
流信号に変換される。
この直流信号のレベルは、バイト３の摩耗度に対応し、
バイト３の摩耗度が進行するに連れて、レベルが増大す
る。
バイト３の摩耗度が進行するに連れて、レベルが増大す
る。
従って、ローパスフィルタ９の出力で例えばアナログ式
指針メータ１０を駆動したり、あるいはローパスフィル
タ９の出力をＡ／Ｄ変換器１１でデジタル化した後、デ
ジタル表示器１２を駆動すれば、バイト３の摩耗度をア
ナログ値、デジタル値で視覚的に表示させることができ
る。
指針メータ１０を駆動したり、あるいはローパスフィル
タ９の出力をＡ／Ｄ変換器１１でデジタル化した後、デ
ジタル表示器１２を駆動すれば、バイト３の摩耗度をア
ナログ値、デジタル値で視覚的に表示させることができ
る。
また、バイト３の逃げ面摩耗幅（μｍ）とローパスフィ
ルタ９から出力されるＡＥ平均値（ｍＶ）との関係は、
第４図に示す如く、切削速度Ｖ＋。
ルタ９から出力されるＡＥ平均値（ｍＶ）との関係は、
第４図に示す如く、切削速度Ｖ＋。
Ｖ２．Ｖ３．Ｖ４により異なる。なお、ここで、Ｖ＋
＞Ｖ２ ＞Ｖ３ ＞Ｖ４ Ｔあ’）、送リオヨヒ切込み
は一定とする。
＞Ｖ２ ＞Ｖ３ ＞Ｖ４ Ｔあ’）、送リオヨヒ切込み
は一定とする。
そこで、逃げ面摩耗幅が一定値まで達したときに、バイ
ト交換の目安となる信号を発生させるためには、基準電
圧発生回路１３からの出力を、補正回路１４によってＮ
Ｏ旋盤から送られて（る速度情報に応じて補正し、この
補正後の電圧を基準として、コンパレータ１５でローパ
スフィル今９の出力をレベル弁別ずれば良い。
ト交換の目安となる信号を発生させるためには、基準電
圧発生回路１３からの出力を、補正回路１４によってＮ
Ｏ旋盤から送られて（る速度情報に応じて補正し、この
補正後の電圧を基準として、コンパレータ１５でローパ
スフィル今９の出力をレベル弁別ずれば良い。
このようにすれば、コンパレータ１５からは、切削速度
に拘わらず、バイトの逃げ面摩耗幅が一定値まで達する
とともに、バイト交換指令出力を発生させることができ
る。
に拘わらず、バイトの逃げ面摩耗幅が一定値まで達する
とともに、バイト交換指令出力を発生させることができ
る。
なお、補正回路１４に与えられる切削速度情報としては
、通常ＮＯ旋盤には予め切削速度情報が記憶されている
から、これを外部へ出力するようにプログラムすれば良
い。
、通常ＮＯ旋盤には予め切削速度情報が記憶されている
から、これを外部へ出力するようにプログラムすれば良
い。
このバイト交換指令出力を受けて、ロボット等のハンド
リング手段を制御すれば、完全無人化工場などにおいて
も、バイトが摩耗するとともに、これを自動交換させる
こともできる。
リング手段を制御すれば、完全無人化工場などにおいて
も、バイトが摩耗するとともに、これを自動交換させる
こともできる。
このように、この実施例によれば、ＮＯ旋盤においてバ
イトの摩耗が進行した場合、その進行の度合を視覚的に
表示させることができるとともに、予め設定した摩耗度
に達した場合には、バイト交換出力を発することができ
る。
イトの摩耗が進行した場合、その進行の度合を視覚的に
表示させることができるとともに、予め設定した摩耗度
に達した場合には、バイト交換出力を発することができ
る。
また、ＡＥを介してバイトの摩耗度を検出するため、切
削工程を何等中断することなく行なうことができ、さら
にワークピースの形状およびバイト３の種類が変更した
としても、センサの位置決め作業等は一切不要であり、
ＥＭＳ、ＦＡ等における要求を充分に満足させることが
できる。
削工程を何等中断することなく行なうことができ、さら
にワークピースの形状およびバイト３の種類が変更した
としても、センサの位置決め作業等は一切不要であり、
ＥＭＳ、ＦＡ等における要求を充分に満足させることが
できる。
なお、以上は旋盤の場合で説明したが、フライス盤、ボ
ール盤、研削盤、ホーニング盤等の各種工作機械に適用
できることは勿論である。
ール盤、研削盤、ホーニング盤等の各種工作機械に適用
できることは勿論である。
第１図は本発明を旋盤のバイト摩耗度検出に適用した実
施例を示すブロック図、第２図はＡＥの発生状況を説明
する図で、第３図は摩耗が進行したバイトと新品のバイ
トとでＡＥのパワースペクトラム変化を示すグラフ、第
４図は切削速度をパラメータとして、逃げ面摩耗幅とＡ
Ｅ平均値との関係を示すグラフである。 １・・・ワークピース ２・・・刃物台 ３・・・バイト ５・・・ＡＥセンサ ６・・・プリアンプ ７・・・バンドパスフィルタ ８・・・絶対値回路 ９・・・０−バスフィルタ 特許出願人 立石電機株式会社
施例を示すブロック図、第２図はＡＥの発生状況を説明
する図で、第３図は摩耗が進行したバイトと新品のバイ
トとでＡＥのパワースペクトラム変化を示すグラフ、第
４図は切削速度をパラメータとして、逃げ面摩耗幅とＡ
Ｅ平均値との関係を示すグラフである。 １・・・ワークピース ２・・・刃物台 ３・・・バイト ５・・・ＡＥセンサ ６・・・プリアンプ ７・・・バンドパスフィルタ ８・・・絶対値回路 ９・・・０−バスフィルタ 特許出願人 立石電機株式会社
Claims (1)
- （１）工作機械の工具またはその近傍に取り付番プられ
たＡＥセンサと： 前記ＡＥセンサの出力を、適当なレベルに増幅する増幅
回路と； 前記増幅回路の出力側に設【プられ、かつ前記工具の摩
耗と強い相関のある周波数成分を通過させるバンドパス
フィルタと； 前記バンドパスフィルタ出力を整流、平滑して、工具摩
耗度に対応したレベルの直流信号を得る直流化回路とか
らなることを特徴どする工具摩耗度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59006747A JPS60151556A (ja) | 1984-01-18 | 1984-01-18 | 工具摩耗度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59006747A JPS60151556A (ja) | 1984-01-18 | 1984-01-18 | 工具摩耗度検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60151556A true JPS60151556A (ja) | 1985-08-09 |
Family
ID=11646782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59006747A Pending JPS60151556A (ja) | 1984-01-18 | 1984-01-18 | 工具摩耗度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60151556A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230074319A (ko) * | 2021-11-19 | 2023-05-30 | 한국생산기술연구원 | 실시간 절삭력 추정을 활용한 공구 마모도 분석방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55106751A (en) * | 1979-01-31 | 1980-08-15 | Yoshiaki Kakino | Tool damage detector |
-
1984
- 1984-01-18 JP JP59006747A patent/JPS60151556A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55106751A (en) * | 1979-01-31 | 1980-08-15 | Yoshiaki Kakino | Tool damage detector |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230074319A (ko) * | 2021-11-19 | 2023-05-30 | 한국생산기술연구원 | 실시간 절삭력 추정을 활용한 공구 마모도 분석방법 |
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