JPS61105462A - Tool breakage detecting device - Google Patents

Tool breakage detecting device

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JPS61105462A
JPS61105462A JP59227196A JP22719684A JPS61105462A JP S61105462 A JPS61105462 A JP S61105462A JP 59227196 A JP59227196 A JP 59227196A JP 22719684 A JP22719684 A JP 22719684A JP S61105462 A JPS61105462 A JP S61105462A
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tool
signal
pseudo
sensor
breakage
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JP59227196A
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Kiyokazu Yoshimura
吉村 喜代和
Kazuaki Otsuka
大塚 一明
Tetsuro Iwakiri
岩切 哲朗
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Omron Corp
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Omron Tateisi Electronics Co
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • 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
    • G01N29/14Investigating 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

Abstract

PURPOSE:To easily set the sensitivity of an AE (acoustic emission) sensor without depending upon the shape, etc., of a work by providing the tool fitting part of a machine tool with a pseudo AE signal generating means and the tool support part with the AE sensor. CONSTITUTION:The pseudo AE signal generator 4 is fitted at the drill fitting position of a drill support part 3 before the work 1 is cut. The generator 4 generates a pseudo AE signal which is similar to an AE output waveform in the breakage of a tool and has the same power spectrum distribution. Further, the AE sensor 5 is provided on the flank of the support part 3 to detect an AE signal from a tool such as a drill and an AE signal from the generator 4 over a wide range. Then, a means which discriminates the AE signal in the breakage is composed of BPFs 9 and 10, detectors 12 and 13, and a comparator 15. Further, a breakage detecting circuit 18 detects the breakage of the tool and an abnormal cutting detecting circuit 19 detects abnormal cutting on the basis of the output of a level deciding device 16 and reports that to the outside through an output circuit 21.

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“ヨン
(以下AEという)を利用して監視。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention monitors tool breakage and abnormalities in machine tools by using acoustic emission (hereinafter referred to as AE) that occurs during cutting and tool breakage.

自動検出する工具折損検出装置に関するものである。This invention relates to a tool breakage detection device that automatically detects tool breakage.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は工具に対応した形状の取付部を有し、折損時と
同一レベルで且つ折ti時に得られるAE倍信号周波数
を含む擬似AE倍信号発生する擬似AE信号発生手段を
工作機械の工具取付位置に取付けると共に、工具支持部
にAEセンサを設けている。こうして取付けた擬似AE
信号発生手段を用いてAEセンサ感度を調整すれば、工
具の折損時にも擬似AE倍信号同一の伝達経路によって
AE倍信号伝わるため、AEセンサの感度調整が確実と
なり信頼性の高い工具折損検出装置とすることができる
The present invention has a mounting portion having a shape corresponding to the tool, and a pseudo AE signal generating means that generates a pseudo AE multiplied signal including the AE multiplied signal frequency obtained at the time of breakage and at the same level as that at the time of breakage, is mounted on the tool of a machine tool. At the same time, an AE sensor is provided on the tool support. Pseudo AE installed in this way
If the AE sensor sensitivity is adjusted using a signal generating means, even when a tool breaks, the pseudo AE multiplied signal will be transmitted through the same transmission path, so the sensitivity adjustment of the AE sensor will be reliable, resulting in a highly reliable tool breakage detection device. It can be done.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

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A
Eセンサを設け、そこから得られるAE倍信号基づいて
工具の折損を検出する装置が提案されている。
When a machine tool uses a tool to cut an object to be machined (hereinafter referred to as a workpiece), the tool may break for some reason or become clogged with chips, resulting in abnormal cutting. With the recent progress in factory automation, there is a strong demand for automatic detection of such tool breakage and abnormal cutting. As a method for detecting breakage of tools in machine tools, conventional methods have been to
A device has been proposed that includes an E sensor and detects tool breakage based on an AE multiplied signal obtained from the E sensor.

しかしながら従来の工具折損検出装置によれば、ワーク
の近傍にAEセンサが設けられるためその取付位置によ
ってAE倍信号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。
However, according to the conventional tool breakage detection device, since the AE sensor is provided near the workpiece, the AE multiplied signal level varies greatly depending on the mounting position. Therefore, in conventional tool breakage detection devices, the sensitivity of the AE sensor is set to a predetermined standard value depending on the size of the tool, and the sensitivity of the AE sensor is set to a predetermined standard value depending on the size of the tool.

AEセンサ間の減−率を試行錯誤で補正していた。The reduction rate between AE sensors was corrected through trial and error.

しかイ1に工具の折損時のAE倍信号折損時にしか得ら
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回転
速度等の切削条件を異ならせたとき、更に形状材質の異
なるワーク毎にAE倍信号レベルが異なるため、調整が
困難であり使い難(信頼性に問題があるという欠点があ
った。
However, (1) since the AE multiplied signal at the time of tool breakage can only be obtained when the AE sensor is broken, it is difficult to confirm the mounting position and mounting state of the AE sensor, making it difficult to reliably detect tool breakage. Furthermore, when changing the type of tool, for example, when changing the drill diameter or cutting conditions such as rotation speed, the AE multiplication signal level differs for each workpiece with a different shape and material, making adjustment difficult and difficult to use (reliable). The disadvantage was that he had problems with his sexuality.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

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センサの感度をワー
クの形状や材質1表面状態に依存停 するごとなく極めて容易に設定することができる使い易
い工具折損検出装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the problems of the conventional tool breakage detection device, and it is an object of the present invention to extremely easily set the sensitivity of the AE sensor without depending on the shape of the workpiece or the surface condition of the material. The purpose of the present invention is to provide an easy-to-use tool breakage detection device.

〔発明の構成と効果〕[Structure and effects of the invention]

本発明は工作機械の工具支持部に設けられたAEセンサ
を有し、工具の折損時に得られるAE倍信号基づいて折
損を検出する工具折損検出装置であって、工具の取付位
置に取付けられる工具の形状に対応した形状の取付部を
有し”、工具の折損時に得られるAE倍信号周波数を含
み工具の種類に応じた所定のレベルの擬似AE倍信号発
生する擬似AE信号発生手段と、AEセンサの出力レベ
ルを表示する表示器と、AEセンサの感度を設定する感
度設定手段と、を具備し、該擬似AE信号発生手段を工
具の取付位置に取付けた際に得られる擬似AE倍信号基
づいてAEセンサの感度を設定することを特徴とするも
のである。
The present invention is a tool breakage detection device that has an AE sensor installed in a tool support part of a machine tool and detects breakage based on an AE multiplied signal obtained when a tool breaks. a pseudo AE signal generating means which has a mounting part shaped corresponding to the shape of the tool and generates a pseudo AE multiplied signal at a predetermined level according to the type of tool, including the AE multiplied signal frequency obtained when the tool breaks; It is equipped with a display that displays the output level of the sensor, and a sensitivity setting means that sets the sensitivity of the AE sensor, and is based on a pseudo AE multiplied signal obtained when the pseudo AE signal generating means is attached to the tool mounting position. This feature is characterized in that the sensitivity of the AE sensor is set by

このような特徴を有する本発明によれば、工作機械によ
る工作を行う前にあらかじめ擬(JJAE信号発生手段
により工具の折損時の擬似AE倍信号発生させてAEセ
ンサの感度を調整することができる。このとき工作機械
の工具取付部に擬似AE信号発生手段を設け、工具支持
部にAEセンサを設けるようにしている。従って擬似A
E信号発生手段より擬似AE倍信号発生させれば、工具
の折損時に伝わるAE倍信号同一の伝達経路によって擬
似AE倍信号AEセンサに伝わる。このとき適正な信号
カミられるようにA [Eセンサの感度を調整する。そ
うすれば極めて容易にAEセンサの取付位置や感度を最
適に調整することができる。
According to the present invention having such characteristics, the sensitivity of the AE sensor can be adjusted by generating a pseudo AE multiplied signal at the time of tool breakage using the pseudo (JJAE signal generating means) before machining with the machine tool. At this time, a pseudo AE signal generating means is provided in the tool mounting part of the machine tool, and an AE sensor is provided in the tool support part.
When a pseudo AE multiplied signal is generated by the E signal generating means, the pseudo AE multiplied signal is transmitted to the AE sensor through the same transmission path as the AE multiplied signal transmitted when the tool breaks. At this time, adjust the sensitivity of the A/E sensor so that an appropriate signal is received. In this way, the mounting position and sensitivity of the AE sensor can be optimally adjusted very easily.

こうして調整を終えた後工具を取付ければ工具の折損時
には擬似AE倍信号同一の経路によってA IE倍信号
AEセンサに伝えられる。そのためワークの種類、形状
や表面状態及び材質に影響されることはなく、工具から
AEセンサまでのAE倍信号減衰等の影響を受けること
もないので、工具の折損検出の信頼性を大幅に向上させ
ることが可能となり使い易い工具折損検出装置とするこ
とができる。
If the tool is attached after completing the adjustment in this way, when the tool breaks, the pseudo AE multiplied signal is transmitted to the AE sensor through the same route. Therefore, it is not affected by the type, shape, surface condition, or material of the workpiece, and is not affected by AE multiplied signal attenuation from the tool to the AE sensor, greatly improving the reliability of tool breakage detection. This makes it possible to provide an easy-to-use tool breakage detection device.

〔実施例の説明〕[Explanation of Examples]

第1図は本発明による工具折損検出装置の一実施例を示
すブロック図である。本実施例はポール盤に取付けられ
た状態を示すものであって、ワーク1はボール盤のベー
ス2上に固定されており上部よりドリル支持部3にドリ
ルを取付けてワークに開口が設けられる。ここでワーク
に切削を行う前にドリル支持部3のドリル取付位置に擬
似AE信号発生器4が取付けられる。擬似AE信号発生
器4は後述するように工具の折損時のAE出力波形と相
似で、且つ同一のパワースペクトル分布を持つ擬似AE
倍信号発生するものである。そしてドリル支持部3の側
面には図示のようにAEセンサ5が設けられる。AEセ
ンサ5はドリル等の工具からのAE傷信号擬似AE信号
発生器4からのAE傷信号検出する広帯域のAEセンサ
であって、その出力はアナログスイッチ6に与えられる
。アナログスイッチ6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7に与えられる
。増幅器7は可変抵抗器8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9゜10及び切削レベル表示器1
1に与えるものである。バンドパスフィルタ9は中心周
波数300Kk。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a tool breakage detection device according to the present invention. This embodiment shows a state in which the workpiece 1 is attached to a pole machine, and a workpiece 1 is fixed on a base 2 of the drilling machine, and a drill is attached to a drill support part 3 from above to provide an opening in the workpiece. Before cutting the workpiece, the pseudo AE signal generator 4 is attached to the drill attachment position of the drill support section 3. As described later, the pseudo AE signal generator 4 generates a pseudo AE signal that is similar to the AE output waveform when the tool breaks and has the same power spectrum distribution.
This generates a double signal. An AE sensor 5 is provided on the side surface of the drill support portion 3 as shown in the figure. The AE sensor 5 is a broadband AE sensor that detects an AE flaw signal from a tool such as a drill and an AE flaw signal from the pseudo AE signal generator 4, and its output is given to an analog switch 6. The analog switch 6 connects and disconnects the analog signal using an external output, and the output is given to the amplifier 7. The amplifier 7 is an amplifier whose amplification factor can be arbitrarily set by adjusting a variable resistor 8, and its output is sent to two band pass filters 9° 10 and a cutting level indicator 1.
1. The bandpass filter 9 has a center frequency of 300Kk.

バンドパスフィルタ10は中心周波数50KHz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12.13に伝える。検波器12、【3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12の出力は微分回路14に、検波器12
.13の出力は夫々比較″515に与えられる。これら
のバンドパスフィルタ9.10、検出器12.13及び
比較器15により折損時のAE傷信号識別する周波数識
別手段を形成している。微分回路14は入力信号の急峻
な変化分のみを次段のレベル判定器16及び折損・異常
レベル表示器17に伝える。レベル判定器16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18と異常切削検出
回路19に伝える。
The bandpass filter 10 is a filter with a center frequency of 50 KHz, and transmits only signals near the respective center frequencies to the next-stage detectors 12 and 13. The detectors 12 and 3 respectively detect the input signals and obtain an output according to the amplitude, and the output of the detector 12 is sent to the differentiating circuit 14,
.. The outputs of 13 are respectively given to comparators 515. These bandpass filters 9, 10, detectors 12, 13, and comparators 15 form frequency identification means for identifying the AE flaw signal at the time of breakage. Differentiator circuit 14 transmits only the steep changes in the input signal to the next level level judger 16 and the broken/abnormal level indicator 17.The level judger 16 compares the input signal with a predetermined reference level, and If the signal is large, the output is transmitted to the breakage detection circuit 18 and the abnormal cutting detection circuit 19.

又比較器45は検波器12.13の出力を比較し、検波
″312の出力が大きい場合にのみ出力を折損検出回路
18に伝える。折損検出回路18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、検
出信号によってアナログスイッチ6を閉成すると共に出
力回路20を介して外部に出力する。又異常切削検出回
路19はレベル判定器16の出力に基づいて異常切削を
検出するものであって、その出力を出力回路21を介し
て外部に伝えるものである。
Also, the comparator 45 compares the outputs of the detectors 12 and 13, and transmits the output to the breakage detection circuit 18 only when the output of the detector 12 and 13 is large.The breakage detection circuit 18 takes the AND of these inputs and detects the tool. This is a logic circuit for detecting breakage of the cutter, and the detection signal closes the analog switch 6 and outputs the signal to the outside via the output circuit 20.The abnormal cutting detection circuit 19 detects an abnormality based on the output of the level determiner 16. It detects cutting and transmits its output to the outside via the output circuit 21.

第2図は擬似AE信号発生器4の一例を示す断面図であ
り、第3図はその電気的構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a sectional view showing an example of the pseudo AE signal generator 4, and FIG. 3 is a block diagram showing its electrical configuration.

これらの図において擬似AE信号発生器4の筺体30内
には、バッテリー31が設けられている。又その側部に
は発生するAE傷信号レベルを選択する選択スイッチ3
2が設けられており、そのスイッチ出力と電源とが駆動
回路33に加えられる。駆動回路33は第3図に示すよ
うに所定のタイミングで方形波のクロック信号を発生す
るクロック発生器34とその出力を微分する微分回路3
5が設けられる。微分回路35は略三角波状の出力を発
生させ葛ものであり、その出力は乗算器36に与えられ
る。又駆動回路33は一様な周波数分布を有するホワイ
トノイズを発生するノイズ発生器37と、そのノイズ出
力から周波数300Kb付近の信号のみを取出すバンド
パスフィルタ38が設けられており、バンドパスフィル
タ38の出力と微分回路35の出力が乗算器36によっ
て乗算される。そう−すれば乗算器36より゛微分回路
35の微分出力が包絡線となった擬似AE倍信号発生す
る0乗算器3Gの出力は増幅器39によりレベル選択ス
イッチ32によって選択された増幅率で増幅される。そ
してその増幅出力はケース30の内面上部に貼付けら、
れた圧電素子であって、擬似AE倍信号工作機械の工具
支持部に伝えるものである。擬似AE信号発生器4のケ
ース30の上部はAE傷信号容易に伝達する金属部材が
用いられており、その上部は使用されるドリル径に対応
して一定の径を有する円筒部材41を上方に突出させる
ようにしている。
In these figures, a battery 31 is provided within a housing 30 of the pseudo AE signal generator 4. Also on the side is a selection switch 3 for selecting the level of the AE damage signal generated.
2 is provided, and its switch output and power supply are applied to the drive circuit 33. As shown in FIG. 3, the drive circuit 33 includes a clock generator 34 that generates a square wave clock signal at a predetermined timing and a differentiation circuit 3 that differentiates the output thereof.
5 is provided. The differentiating circuit 35 generates a substantially triangular waveform output, and the output is given to a multiplier 36. Further, the drive circuit 33 is provided with a noise generator 37 that generates white noise having a uniform frequency distribution, and a bandpass filter 38 that extracts only signals around a frequency of 300 Kb from the noise output. The output and the output of the differentiating circuit 35 are multiplied by a multiplier 36. Then, the multiplier 36 generates a pseudo AE multiplied signal in which the differentiated output of the differentiating circuit 35 is an envelope.The output of the 0 multiplier 3G is amplified by the amplifier 39 with the amplification factor selected by the level selection switch 32. Ru. The amplified output is attached to the upper part of the inner surface of the case 30,
This is a piezoelectric element that transmits a pseudo AE double signal to the tool support of a machine tool. The upper part of the case 30 of the pseudo AE signal generator 4 is made of a metal member that easily transmits the AE flaw signal, and the upper part has a cylindrical member 41 having a constant diameter corresponding to the diameter of the drill used. I try to make it stand out.

第4図は擬似AE信号発生器4を工具支持部に取付けた
状態を示す部分断面図である0本図において工具支持部
3は主軸51が図示しないベアリング部によって回転自
在に保持されており、その主軸51の先端にドリルを取
付けるチャック52が設けられる。通常チャック52の
先端には所望の径のドリルが取付けられるが、この工具
折損検出装置を動作させる際にはまずAEセンサ5の感
度調整のためにドリルの取付位置に前述した擬似AE信
号発生器4の上部円筒部材41を固定する。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a state in which the pseudo AE signal generator 4 is attached to a tool support part. A chuck 52 for attaching a drill is provided at the tip of the main shaft 51. Normally, a drill of a desired diameter is attached to the tip of the chuck 52, but when operating this tool breakage detection device, the above-mentioned pseudo AE signal generator is first placed at the attachment position of the drill in order to adjust the sensitivity of the AE sensor 5. The upper cylindrical member 41 of No. 4 is fixed.

AEセンサ5は図示のように工具支持部3の側面に取付
けるものとする。
It is assumed that the AE sensor 5 is attached to the side surface of the tool support section 3 as shown in the figure.

次に本実施例の工具折損検出装置を工作機械に設置する
際の操作について説明する。まず擬似AE信号発生器4
をチャック52に取付けた後月いる工具の種類、例えば
ドリル径に応じてレベル設定スイッチ32を操作して擬
似AE信号レベルを設定する。そして擬似AE信号発生
器4を動作させた後工作機械を駆動する。擬像AE信号
発生器4は内部にバッテリー31を有しているので、外
5部から電力を供給することなく動作する。従って主軸
51を回転させれば実際の工具の動作状態に近い状態で
擬似AE倍信号得ることができる。このときAE倍信号
増幅する増幅器7の可変抵抗器8によって切削レベル表
示器11の表示が所定レベルとなるようにその増幅率を
調整する。これを使用する工具毎に設定すれば、AEセ
ンサ5の感度、即ち増幅器7の出力が一定レベルとなる
ように調整することが可能となる。このとき擬似AE倍
信号主軸51から工具支持部3を通ってAEセンサ5に
伝えられるが、チャック52にドリルを取付けた際にも
ドリルの折損時に同一の伝達経路によってAE倍信号伝
わるので、ワークの形状や材質に影響されることがない
、従って工具の折損時には擬似AE倍信号AE出力と同
一レベルの信号が信号処理部に伝えられる。
Next, the operation when installing the tool breakage detection device of this embodiment in a machine tool will be explained. First, pseudo AE signal generator 4
After attaching the tool to the chuck 52, the level setting switch 32 is operated to set the level of the pseudo AE signal depending on the type of tool, for example, the diameter of the drill. After operating the pseudo AE signal generator 4, the machine tool is driven. Since the pseudo-image AE signal generator 4 has a battery 31 inside, it operates without being supplied with power from an external part. Therefore, by rotating the main shaft 51, a pseudo AE multiplied signal can be obtained in a state close to the actual operating state of the tool. At this time, the amplification factor is adjusted by the variable resistor 8 of the amplifier 7 which amplifies the AE multiplied signal so that the display on the cutting level indicator 11 becomes a predetermined level. By setting this for each tool used, it becomes possible to adjust the sensitivity of the AE sensor 5, that is, the output of the amplifier 7, to a constant level. At this time, the pseudo AE multiplied signal is transmitted from the main shaft 51 through the tool support 3 to the AE sensor 5, but even when a drill is attached to the chuck 52, the AE multiplied signal is transmitted through the same transmission path when the drill breaks, so the workpiece Therefore, when the tool breaks, a signal at the same level as the pseudo AE multiplied signal AE output is transmitted to the signal processing section.

さて通常の切削加工時にAEセンサ、5より与えられる
AE倍信号パワースペクトルの分布は第5図の曲線すに
示すように周波数50KHz付近に集中しており、それ
より高い周波数領域では単調に減衰する分布となってい
る。又多くの実験より知られるように工具の折損時のパ
ワースペクトルの分布は第5図の曲線aにより表され、
周波数300にHz付近にピークを持つことが明らかと
なっている。
Now, during normal cutting, the distribution of the AE multiplied signal power spectrum given by the AE sensor 5 is concentrated around a frequency of 50 KHz, as shown by the curve in Figure 5, and monotonically attenuates in the higher frequency range. distribution. Furthermore, as is known from many experiments, the power spectrum distribution when a tool breaks is represented by curve a in Figure 5.
It is clear that the frequency has a peak near 300 Hz.

これは信号源が機械的振動を原因とするものでなく、工
具の非可塑性破壊時に生じる超音波特有の現象が起こる
ためと考えられる。従って二つのバンドパスフィルタ9
.10により夫々の周波数成分付近のAE倍信号みを取
出して検波器12,13により検波し、その出力レベル
を比較すれば通常時と工具折損時とを明確に識別するこ
とが可能である。即ち通常の切削時には周波数50KH
z付近のAE倍信号パワーが周波数周波数300 K 
Hz付近のパワーより大きく、工具の折損時には300
KHz付近のパワーが周波数50KHz付近のパワーよ
り大きいからである。比較器15はこれらの出力を比較
して工具の折損時にのみ信号を折損検出回路18に与え
ている。
This is considered to be because the signal source is not caused by mechanical vibration, but a phenomenon peculiar to ultrasonic waves that occurs during non-plastic fracture of a tool occurs. Therefore, two bandpass filters 9
.. 10 extracts only the AE multiplied signals near the respective frequency components and detects them using the detectors 12 and 13. By comparing the output levels, it is possible to clearly distinguish between normal conditions and tool breakage. In other words, during normal cutting, the frequency is 50KH.
The AE multiplied signal power near z has a frequency of 300 K.
It is larger than the power near Hz, and 300 when the tool breaks.
This is because the power near a frequency of 50 KHz is greater than the power near a frequency of 50 KHz. The comparator 15 compares these outputs and provides a signal to the breakage detection circuit 18 only when the tool breaks.

一方切削加工時に生じる切屑と工具ワークとの接触や摩
擦によって第5図の曲線aで示されるパワースペクトル
分布と似た信号が発生する場合がある。この場合にはバ
ンドパスフィルタ9.10の中心周波数やQの値、及び
比較器15のスレッシェホールドレベル等を適切に設定
しても切屑と工具やワークの接触、摩擦による信号を工
具の折損信号と誤って判断することがある。従って本実
施例においては工具の折損時に見られるAE倍信号時間
領域の波形にも着目し、これらの信号を分離している。
On the other hand, a signal similar to the power spectrum distribution shown by curve a in FIG. 5 may be generated due to contact or friction between chips and a tool workpiece during cutting. In this case, even if the center frequency and Q value of the bandpass filter 9.10, the threshold level of the comparator 15, etc. are set appropriately, the signal due to contact between chips and the tool or workpiece, or friction may cause the tool to break. It may be mistaken for a signal. Therefore, in this embodiment, attention is paid to the waveform in the time domain of the AE multiplied signal that is observed when a tool breaks, and these signals are separated.

即ち工具の折損時に得られるAE信号波形は第6図(a
)に示すように折損時に鋭い立上りを有する信号となっ
ており、一方切屑と工具やワークの接触、摩擦によって
発生するAE倍信号第6図(b)に示すように鋭い立上
りを示さず所定期間信号が継続する波形となっている。
That is, the AE signal waveform obtained when the tool breaks is shown in Figure 6 (a
), the signal has a sharp rise at the time of breakage, while the AE multiplied signal generated by contact and friction between the chip and the tool or workpiece does not show a sharp rise and remains for a specified period of time, as shown in Figure 6(b). The signal has a continuous waveform.

従って第1図のブロック図に示すように検波器12の出
力を微分回路14に与え、折損時等の急峻な信号のみを
分離してレベル判定器16に与える。そしてその入力レ
ベルを所定の基準値と比較し、急峻な立上りのAE倍信
号得られたときにレベル判定器16より折損検出回路1
8に信号を与える。折損検出回路18はこれらの論理積
信号によって工具の折損を検出する。このように周波数
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
せることによって確実に工具の折損のみを検出すること
が可能となる。
Therefore, as shown in the block diagram of FIG. 1, the output of the detector 12 is applied to a differentiating circuit 14, and only steep signals such as those caused by breakage are separated and applied to a level determiner 16. Then, the input level is compared with a predetermined reference value, and when an AE multiplied signal with a steep rise is obtained, the breakage detection circuit 1
Give a signal to 8. The breakage detection circuit 18 detects tool breakage based on these AND signals. In this way, by combining both frequency domain breakage detection and time domain breakage detection, it is possible to reliably detect only tool breakage.

このようにして工具の折損のみを検出すれば出力回路1
9より折損出力を与えると共に、アナログスイッチ6を
オフとして以後AE倍信号増幅器7に伝えないようにし
ている。これは工具の折損後に発生する折損した工具と
ワークとの異常接触や摩擦により発生する大きなAE倍
信号更に折損と判定しないようにするためである。又第
1図のブロック図に示すように増幅器7の出力をそのま
ま切削レベル表示器11により表示し切削レベルを示し
ており、更に切屑とワークとの異常な接触摩擦状態を工
具の折損2通常の加工信号として分離することが可能で
ある。レベル判定器16の出力により異常切削検出器1
9を介して出力回路22より異常切削出力を外部に与え
ているので、異常切削を同時に検出することも可能とな
る。
If only tool breakage is detected in this way, the output circuit 1
A broken output is given from 9, and the analog switch 6 is turned off so as not to be transmitted to the AE multiplier signal amplifier 7 thereafter. This is to prevent a large AE multiplied signal generated due to abnormal contact or friction between the broken tool and the workpiece that occurs after the tool is broken, and to prevent it from being determined as broken. In addition, as shown in the block diagram of Fig. 1, the output of the amplifier 7 is directly displayed on a cutting level indicator 11 to indicate the cutting level, and furthermore, abnormal contact friction between chips and workpieces can be detected by tool breakage, 2 normal conditions, etc. It is possible to separate it as a processed signal. Abnormal cutting detector 1 is detected by the output of level determiner 16.
Since the abnormal cutting output is given to the outside from the output circuit 22 via the output circuit 9, it is also possible to detect abnormal cutting at the same time.

尚本実施例は擬似AE信号発生器にレベル設定用のスイ
ッチを設け、工具の種類に応じて設定スイッチを適宜設
定することによって基準レベルの擬似AH倍信号発生す
るようにしているが、各工具の種類毎に所定レベルを有
する擬似AE信号発生器を用いることも可能である。
In this embodiment, the pseudo AE signal generator is provided with a level setting switch, and by setting the setting switch appropriately according to the type of tool, a pseudo AE signal multiple of the reference level is generated. It is also possible to use a pseudo AE signal generator having a predetermined level for each type of AE signal.

又本実施例はボール盤のドリル折損検出装置について説
明しているが、本発明は他の工作機械、例えば旋盤やフ
ライス盤等の種々の工作機械に適用することが可能であ
る。
Further, although this embodiment describes a drill breakage detection device for a drilling machine, the present invention can be applied to other machine tools, such as various machine tools such as lathes and milling machines.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による工具折損検出装置の一実施例を示
すブロック図、第2図は本実施例による擬似AE信号発
生器4の断面図、第3図はその電気的構成を示すブロッ
ク図、第4図は擬似AE信号発生器4とAEセンサ5と
を工作機械に取付けた状態を示す側面図、第5図はAE
センサ5より得られるAE倍信号パワースペクトルを示
す図、第6図(alは工具折損時に得られるAE信号波
形、第6図中)は切屑が生じる場合に得られるAE信号
波形を示す図である。 1−−−−−−−ワーク  2−・−・−ドリル  3
−−一−−・−工具支持部  4−・−−−−−一擬似
AE信号発生器  5−・−・−AEセンサ  7・−
・−・アナログスイッチ  7−・−41幅器  9.
10・−−−−−−−・バンドパスフィルタ12.13
−・−−−−一検波器  14−・−−−−−−・微分
回路15−−−一−・−比較器  16−・−・−レベ
ル判定器  18−・−−−m=折損検出回路  20
 、 21−−−−−−−一出力回路30−−−−−−
−ケース   31−−−−−−−・バッテリー  3
2−・−−−−−・レベル設定スイッチ  33−・−
−一−−−駆動回路40・−−−一−−−圧電素子 特許出願人   立石電機株式会社 代理人 弁理士 岡本官喜(他1名) 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図Ca) 第6図(b)
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the tool breakage detection device according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the pseudo AE signal generator 4 according to the present embodiment, and FIG. 3 is a block diagram showing its electrical configuration. , Fig. 4 is a side view showing the state in which the pseudo AE signal generator 4 and the AE sensor 5 are installed on the machine tool, and Fig.
FIG. 6 is a diagram showing the AE multiplied signal power spectrum obtained from the sensor 5 (al is the AE signal waveform obtained when the tool breaks, in FIG. 6) is a diagram showing the AE signal waveform obtained when chips are generated. . 1---------Work 2----Drill 3
---1---Tool support part 4----1 Pseudo AE signal generator 5----AE sensor 7--
・-・Analog switch 7-・-41 width switch 9.
10・---Band pass filter 12.13
−・−−−−1 detector 14−・−−−−−・Differential circuit 15−−−1−・−Comparator 16−・−・−Level judger 18−・−−−m=Breakage detection circuit 20
, 21-----One output circuit 30----
-Case 31--Battery 3
2−・−−−−・Level setting switch 33−・−
-1--Drive circuit 40---1--Piezoelectric element patent applicant Tateishi Electric Co., Ltd. agent Patent attorney Kanki Okamoto (and one other person) Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Ca) Figure 6 (b)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)工作機械の工具支持部に設けられたAEセンサを
有し、工具の折損時に得られるAE信号に基づいて折損
を検出する工具折損検出装置において、 工具の取付位置に取付けられる工具の形状に対応した形
状の取付部を有し、工具の折損時に得られるAE信号の
周波数を含み工具の種類に応じた所定のレベルの擬似A
E信号を発生する擬似AE信号発生手段と、 前記AEセンサの出力レベルを表示する表示器と、 前記AEセンサの感度を設定する感度設定手段と、を具
備し、 該擬似AE信号発生手段を工具の取付位置に取付けた際
に得られる擬似AE信号に基づいて前記AEセンサの感
度を設定することを特徴とする工具折損検出装置。
(1) In a tool breakage detection device that has an AE sensor installed on the tool support of a machine tool and detects breakage based on the AE signal obtained when the tool breaks, the shape of the tool that is attached to the tool attachment position is determined. It has a mounting part with a shape corresponding to
a pseudo AE signal generating means for generating an E signal; a display for displaying the output level of the AE sensor; and a sensitivity setting means for setting the sensitivity of the AE sensor; A tool breakage detection device characterized in that the sensitivity of the AE sensor is set based on a pseudo AE signal obtained when the tool is mounted at a mounting position.
(2)前記擬似AE信号発生手段は、内部に電源を有し
工作機械の駆動時に擬似AE信号を発生するものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の工具折損
検出装置。
(2) The tool breakage detection device according to claim 1, wherein the pseudo AE signal generating means has an internal power source and generates the pseudo AE signal when the machine tool is driven.
(3)前記擬似AE信号発生手段は、工具の種類に応じ
たAE信号レベルを設定するレベル設定手段を有するも
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
工具折損検出装置。
(3) The tool breakage detection device according to claim 1, wherein the pseudo AE signal generating means includes level setting means for setting an AE signal level according to the type of tool.
JP59227196A 1984-05-18 1984-10-29 Tool breakage detecting device Granted JPS61105462A (en)

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