JPS60151557A - 工具摩耗度検出装置 - Google Patents
工具摩耗度検出装置Info
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- JPS60151557A JPS60151557A JP59006748A JP674884A JPS60151557A JP S60151557 A JPS60151557 A JP S60151557A JP 59006748 A JP59006748 A JP 59006748A JP 674884 A JP674884 A JP 674884A JP S60151557 A JPS60151557 A JP S60151557A
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- JP
- Japan
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- tool
- signal
- cutting
- wear
- output
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- Granted
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-
- 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
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- G01N2291/0258—Structural degradation, e.g. fatigue of composites, ageing of oils
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- General Health & Medical Sciences (AREA)
- 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、工作機械における工具の摩耗度を、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。
（発明の前頭）
従来、工作機械１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。
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。
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、Ｆ Ｍ Ｓという）、ファクトリ・オ
ートメーション（以下、ＦＡという）が盛んになるにつ
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、Ｆ Ｍ Ｓという）、ファクトリ・オ
ートメーション（以下、ＦＡという）が盛んになるにつ
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１個のワークピースに対して
、同一のバイトで切削条件の異なる複数種の切削を順次
行なって最終製品を完成するとともに、前記複数種の切
削をサイクリックに繰り返すことににす、同一製品を量
産するＮＧ旋盤などにおいて、バイトの摩耗度を切削工
程中に、すなわち切削工程を何等中断することなく自動
検出することにある。
、同一のバイトで切削条件の異なる複数種の切削を順次
行なって最終製品を完成するとともに、前記複数種の切
削をサイクリックに繰り返すことににす、同一製品を量
産するＮＧ旋盤などにおいて、バイトの摩耗度を切削工
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、１個のワーク
ピースに対して、同一の工具で加工条件の異なる複数種
の加工を順次行なって最終製品を完成するとともに、前
記複数種の加工をサイクリックに繰り返すことにより、
同一製品を量産する自動工作機械において、前記工作機
械の工具またはその近傍に取り付けられたへＥ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の出力を整
流、平滑して直流信号を得る直流化回路と、前記複数種
の加工の中で、特定の１の加工中に前記直流化回路から
得られる直流信号を、工具摩耗度信号として抽出する信
号抽出手段とを設けてなることを特徴とするものである
。
ピースに対して、同一の工具で加工条件の異なる複数種
の加工を順次行なって最終製品を完成するとともに、前
記複数種の加工をサイクリックに繰り返すことにより、
同一製品を量産する自動工作機械において、前記工作機
械の工具またはその近傍に取り付けられたへＥ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の出力を整
流、平滑して直流信号を得る直流化回路と、前記複数種
の加工の中で、特定の１の加工中に前記直流化回路から
得られる直流信号を、工具摩耗度信号として抽出する信
号抽出手段とを設けて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、加工条件が変わったことに伴
って直流化回路の出力が変動したとしても、特定の加工
中に対応する信号以外は抽出されないため、この抽出さ
れた直流信号に基づいて工具摩耗度を確実に検出するこ
とができ、またＡＥを介して非接触的に工具の摩耗度を
検出するため、検出器の位置決め調整などが一切不要で
あるなどの効果を有する。
って直流化回路の出力が変動したとしても、特定の加工
中に対応する信号以外は抽出されないため、この抽出さ
れた直流信号に基づいて工具摩耗度を確実に検出するこ
とができ、またＡＥを介して非接触的に工具の摩耗度を
検出するため、検出器の位置決め調整などが一切不要で
あるなどの効果を有する。
（実施例の説明）
第１図は、本発明装置をＮＯ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へＥセンサ出力のパワースペクト
ラムを示すグラフ、第４図は後述するローパスフィルタ
から出力されるＡＥ平均値と最終的な摩耗度信号との関
係を示すグラフである。
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へＥセンサ出力のパワースペクト
ラムを示すグラフ、第４図は後述するローパスフィルタ
から出力されるＡＥ平均値と最終的な摩耗度信号との関
係を示すグラフである。
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おり、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。
に対して回転自在に保持されており、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。
このような状態で、所定の切削条件、すなわち送り、切
込みおよび切削速度で切削加工を行なうど、バイト３の
先端部近傍からはＡＥが発生する。
込みおよび切削速度で切削加工を行なうど、バイト３の
先端部近傍からはＡＥが発生する。
第２図を参照して、ΔＦ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が切削詩聖性変形する
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が切削詩聖性変形する
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。
これらの八Ｅ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。
切削中に発生する八Ｅ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図に示寸。同図において曲線ａは、逃げ面摩耗が進行
したパイ１〜のΔＦ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１−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図に示寸。同図において曲線ａは、逃げ面摩耗が進行
したパイ１〜のΔＦ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１−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、ことに１００Ｋｌ−１ｚ〜３０’ ＯＫ １−Ｉ
Ｚ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、ことに１００Ｋｌ−１ｚ〜３０’ ＯＫ １−Ｉ
Ｚ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１δを１００Ｋ ｌ
−ｌ ｚ〜３００ Ｋ Ｈｚに設定されたバンドパスフ
ィルタ７が設けられている。
−ｌ ｚ〜３００ Ｋ Ｈｚに設定されたバンドパスフ
ィルタ７が設けられている。
次いで、バンドパスフィルタ７を介して取り出された１
００ＫＩ−１ｚ 〜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。
００ＫＩ−１ｚ 〜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加する
。また、この直流信号のレベルは、切込み速度Ｖ、切込
みｄ、送りｆで特定される切削条件に応じても変動する
。
バイト３の摩耗度が進行するに連れてレベルが増加する
。また、この直流信号のレベルは、切込み速度Ｖ、切込
みｄ、送りｆで特定される切削条件に応じても変動する
。
このＮＣ旋盤では、１個のワークピースに対して、同一
のバイトで切削条例の異なる複数種の切削を順次行なっ
て、最終製品を完成するとともに、前記複数種の切削を
サイクリックに繰り返寸ことにより、同一製品を量産す
るようにプログラムが組まれている。
のバイトで切削条例の異なる複数種の切削を順次行なっ
て、最終製品を完成するとともに、前記複数種の切削を
サイクリックに繰り返寸ことにより、同一製品を量産す
るようにプログラムが組まれている。
今仮に、１〜■からなる４種類の切削を行なうものとし
、各切削条件は以下のように設定されているものとする
。
、各切削条件は以下のように設定されているものとする
。
切削速度 Ｖｌ
切込み ｄｌ
送り ｆｌ
切削条件Ｈ；
切削速度 Ｖ２
切込み ｄ２
送り ｆ２
切削条件■：
切削速度 Ｖ３
切込み ｄ３
送り ｆ３
切削条ＦＦＮ：
切削速度 Ｖ４
切込み ｄ４
送り ｆ。
このようにＩ〜■からなる４種類の切削条件による切削
を順次行なうと、ローパスフィルタ９の出力は第４図（
ａ）に示す如く、各切削条件が変わるたびに変動する。
を順次行なうと、ローパスフィルタ９の出力は第４図（
ａ）に示す如く、各切削条件が変わるたびに変動する。
一方、アナログゲート１０は、ＮＣ旋盤が切削条（！ｌ
Ｈによる切削を行なっている期間に限り、ＯＮするよ
うに設定されている。
Ｈによる切削を行なっている期間に限り、ＯＮするよ
うに設定されている。
寸なわら、ＮＣ旋盤の制御部１１においては、周知の外
部出力命令を利用して、切削条件Ｈによる切削開始とと
もに開始パルスＳ１を出力し、また切削終了とともに終
了パルスＳ２を出力するようにプログラムが組まれてい
る。
部出力命令を利用して、切削条件Ｈによる切削開始とと
もに開始パルスＳ１を出力し、また切削終了とともに終
了パルスＳ２を出力するようにプログラムが組まれてい
る。
また、フップフロツブ１２は、開始パルスＳ１でセット
され、また終了パルスｓ２でリセットされる。
され、また終了パルスｓ２でリセットされる。
アナログゲート１０は、フリップフロップ１２のＱ出力
が゛１パにセラ］へされている期間に限り、ＯＮするＪ
：うに設定されている。
が゛１パにセラ］へされている期間に限り、ＯＮするＪ
：うに設定されている。
一方、アナログゲート１０の出力側に設けられたリンプ
ルボールド回路１３は、サンプルホールド動作とスルー
ゲート動作とを択一的に取るように設定されている。
ルボールド回路１３は、サンプルホールド動作とスルー
ゲート動作とを択一的に取るように設定されている。
すなわち、フリップフロップ１２のＱ出力が“１″の期
間においては、サンプルホールド回路１３は単なるスル
ーゲートとして機能し、またフリップフロップ１２のＱ
出力が１′′がら０″へ立下るのに応答して、その時点
におけるアナログゲート１０の出力をホールドするよう
に設定されている。
間においては、サンプルホールド回路１３は単なるスル
ーゲートとして機能し、またフリップフロップ１２のＱ
出力が１′′がら０″へ立下るのに応答して、その時点
におけるアナログゲート１０の出力をホールドするよう
に設定されている。
このため第４図（１））に示す如く、サンプルホールド
回路１３からは、ローパスフィルタ９がら出力される直
流信号（ＡＥ平均値）の中で、ＮＣ旋盤において切削条
件Ｈによる切削が行なわれている期間に対応するものだ
けが抽出され、この抽出された直流信号はバイト摩耗度
信号としてコンパレータ１４および表示器１５へと供給
される。
回路１３からは、ローパスフィルタ９がら出力される直
流信号（ＡＥ平均値）の中で、ＮＣ旋盤において切削条
件Ｈによる切削が行なわれている期間に対応するものだ
けが抽出され、この抽出された直流信号はバイト摩耗度
信号としてコンパレータ１４および表示器１５へと供給
される。
これにより、表示器１５にはバイト３の摩耗度がデジタ
ル的にあるいはアナログ的に表示される。
ル的にあるいはアナログ的に表示される。
一方、コンパレータ１４には第４図（、ｂ）に示寸如（
基準電圧Ｖｒｅｆ７！／設定されており、この基準電圧
はバイト交換を必要とする時点におけるＡＥ平均値に対
応している。
基準電圧Ｖｒｅｆ７！／設定されており、この基準電圧
はバイト交換を必要とする時点におけるＡＥ平均値に対
応している。
従って、ＮＣ旋盤においてバイトの摩耗が進行し、これ
がバイト交換を要する値まで達した場合、コンパレータ
１４の出力は０′″から“１°′へと反転し、このコン
パレータ出力に基づいて、例えばロボッ１〜などのハン
ドリング手段に指令を与えることによって、バイトを自
動交換させることができ、ＦＭＳまたはＦＡ等において
極めて好適なものとなるのである。
がバイト交換を要する値まで達した場合、コンパレータ
１４の出力は０′″から“１°′へと反転し、このコン
パレータ出力に基づいて、例えばロボッ１〜などのハン
ドリング手段に指令を与えることによって、バイトを自
動交換させることができ、ＦＭＳまたはＦＡ等において
極めて好適なものとなるのである。
なお、ｊｘ上の実施例では本発明をＮＧ旋盤に適用した
が、ＮＣフランス盤、ＮＣボール盤、ＮＣ研削盤、ＮＣ
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。
が、ＮＣフランス盤、ＮＣボール盤、ＮＣ研削盤、ＮＣ
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。
また以上の実施例では、複数種の切削の中で、特定の１
の切削中に前記ローパスフィルタ９から得られる直流信
号を、工具摩耗度信号どして抽出する信号抽出手段とし
て、ＮＯ旋盤の制御部１１に所定の外部出力命令をプロ
グラムするとともに、開始パルスＳ１および終了パルス
Ｓ２でフリップフロップ１２を制御し、そのＱ出力でロ
ーパスフィルタ９の出力側に設けられたアナロググー１
−１０を開閉制ａするように構成したが、信号抽出手段
の構成はこれに限定されるものではない。
の切削中に前記ローパスフィルタ９から得られる直流信
号を、工具摩耗度信号どして抽出する信号抽出手段とし
て、ＮＯ旋盤の制御部１１に所定の外部出力命令をプロ
グラムするとともに、開始パルスＳ１および終了パルス
Ｓ２でフリップフロップ１２を制御し、そのＱ出力でロ
ーパスフィルタ９の出力側に設けられたアナロググー１
−１０を開閉制ａするように構成したが、信号抽出手段
の構成はこれに限定されるものではない。
例えば、ワークピース１の切削状況を別途センサにより
検出し、この検出信号に基づいて切削条件を判定し、こ
の判定信号に基づいてアナログゲート１ｏを開閉制御し
たり、あるいはアナログゲート１０を設けることなく、
プリアンプ６がらローパスフィルタ９へ至る信り伝達系
の途中の何れかにゲート回路を設けたり、あるいは信号
検出系の電源を断続するなどによって、ローパスフィル
タ９から特定の切削条件の期間に限りへＥセンサ出力が
得られるＪ：うにしても良い。
検出し、この検出信号に基づいて切削条件を判定し、こ
の判定信号に基づいてアナログゲート１ｏを開閉制御し
たり、あるいはアナログゲート１０を設けることなく、
プリアンプ６がらローパスフィルタ９へ至る信り伝達系
の途中の何れかにゲート回路を設けたり、あるいは信号
検出系の電源を断続するなどによって、ローパスフィル
タ９から特定の切削条件の期間に限りへＥセンサ出力が
得られるＪ：うにしても良い。
第１図は本発明をＮＯ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図は各切削条件ｒ〜■におけるＡＥ平均値と最終
的に抽出されたバイト摩耗度信号との関係を示すグラフ
である。 １・・・ワークピース ２・・・刃物台 ５・・・へＥ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・・・ローパスフィルタ １０・・・アナロググー１〜 １１・・・ＮＣ旋盤制御部 １２・・・フリップフロップ １３・・・サンプルホールド回路 １４・・・コンパレータ １５・・・表示器 特許出願人 立石電機株式会社 第２図 第３図
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図は各切削条件ｒ〜■におけるＡＥ平均値と最終
的に抽出されたバイト摩耗度信号との関係を示すグラフ
である。 １・・・ワークピース ２・・・刃物台 ５・・・へＥ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・・・ローパスフィルタ １０・・・アナロググー１〜 １１・・・ＮＣ旋盤制御部 １２・・・フリップフロップ １３・・・サンプルホールド回路 １４・・・コンパレータ １５・・・表示器 特許出願人 立石電機株式会社 第２図 第３図
Claims (1)
- （１）１個のワークピースに対して、同一の工具で加工
条件の異なる複数種の加工を順次行なって最終製品を完
成するとともに、前記複数種の加工をザイクリックに繰
り返すことにより、同一製品を量産する自動工作機械に
おいて： 前記工作機械の工具またはその近傍に取り付けられたＡ
Ｅ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整流、平滑して直流信号
を得る直流化回路と； 前記複数種の加工の中で、特定の１の加工中に前記直流
回路から得られる直流信号を、工具摩耗度信号として抽
出する信号抽出手段とを設けてなることを特徴とする工
具摩耗度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59006748A JPS60151557A (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 |
|---|---|---|---|
| JP59006748A JPS60151557A (ja) | 1984-01-18 | 1984-01-18 | 工具摩耗度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60151557A true JPS60151557A (ja) | 1985-08-09 |
| JPH055617B2 JPH055617B2 (ja) | 1993-01-22 |
Family
ID=11646811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59006748A Granted JPS60151557A (ja) | 1984-01-18 | 1984-01-18 | 工具摩耗度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60151557A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018012164A (ja) * | 2016-07-21 | 2018-01-25 | 株式会社リコー | 診断装置、診断システム、診断方法およびプログラム |
| JP2021037567A (ja) * | 2019-09-02 | 2021-03-11 | 日立金属株式会社 | 工作機械の監視システム |
-
1984
- 1984-01-18 JP JP59006748A patent/JPS60151557A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018012164A (ja) * | 2016-07-21 | 2018-01-25 | 株式会社リコー | 診断装置、診断システム、診断方法およびプログラム |
| JP2021037567A (ja) * | 2019-09-02 | 2021-03-11 | 日立金属株式会社 | 工作機械の監視システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH055617B2 (ja) | 1993-01-22 |
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