JPS61164763A - 工具折損検出システム - Google Patents
工具折損検出システムInfo
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- JPS61164763A JPS61164763A JP365285A JP365285A JPS61164763A JP S61164763 A JPS61164763 A JP S61164763A JP 365285 A JP365285 A JP 365285A JP 365285 A JP365285 A JP 365285A JP S61164763 A JPS61164763 A JP S61164763A
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- JP
- Japan
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- tool
- signal
- breakage
- breakage detection
- workpiece
- Prior art date
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, 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
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/09—Arrangements 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
- B23Q17/0952—Arrangements 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 during machining
- B23Q17/0971—Arrangements 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 during machining by measuring mechanical vibrations of parts of the machine
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- 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。
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〕
本発明は数値制御装置を用いて動作する工作機械におけ
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フション（以下ＡＥという）を利用
して監視、自動検出する工具折損検出システムに関する
ものである。
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フション（以下ＡＥという）を利用
して監視、自動検出する工具折損検出システムに関する
ものである。
本発明による工具折損検出システムは、ＡＥセンサから
得られるＡＥ倍信号基づいて工具の折損を検出する工具
折損検出装置を設けると共に、工具折損検出時には数値
制御装置（以下ＮＣともいう）を一旦停止させた後工具
を再び加工対象に接触させ、その接触までの時間に基づ
いて工具の折損を確認して折損を識別するようにしたも
のである。
得られるＡＥ倍信号基づいて工具の折損を検出する工具
折損検出装置を設けると共に、工具折損検出時には数値
制御装置（以下ＮＣともいう）を一旦停止させた後工具
を再び加工対象に接触させ、その接触までの時間に基づ
いて工具の折損を確認して折損を識別するようにしたも
のである。
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ＡＥ
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。
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ＡＥ
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。
しかしながら工作機械には工具の折損信号の他に種々の
信号が発生しＡＥセンサより信号処理部に与えられる。
信号が発生しＡＥセンサより信号処理部に与えられる。
このような信号の中には工具の折損時の信号と似た周波
数特性等を持つ場合があり、折損時の信号以外の信号が
得られるときに折損と判別する誤検出を完全になくすこ
とが困難であるという問題点があった。
数特性等を持つ場合があり、折損時の信号以外の信号が
得られるときに折損と判別する誤検出を完全になくすこ
とが困難であるという問題点があった。
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、工具折損検出装置によっ
て折損が検出されたときに数値制御装置を動作させて工
具の折損を確認するようにして、工具の折損検出の信頼
性を向上することができる工具折損検出システムを提供
することを目的とする。
鑑みてなされたものであって、工具折損検出装置によっ
て折損が検出されたときに数値制御装置を動作させて工
具の折損を確認するようにして、工具の折損検出の信頼
性を向上することができる工具折損検出システムを提供
することを目的とする。
本発明は数値制御装置を用いて制御される工作機械に取
付けられた工具折損検出装置を有する工具折損検出シス
テムであって、工具折損検出装置は、工作機械の工具近
傍に設けられたＡＥセンサと、該ＡＥセンサの出力信号
に基づいて工具の折損を識別する信号処理部と、該信号
処理部より工具の折損が検出されたときに数値制御装置
に折損検出信号を送出する信号送出手段と、工具の加工
対象への接触を検出しつつ数値制御装置より得られる工
具の加工対象への接触時間と実質的に同一の時間に接触
が得られないときに工具の折損を検出する検出手段と、
を有するものであり、数値制御装置は、工具折損検出装
置からの折損検出信号に基づいて動作を停止させる動作
停止手段と、工具を加工対象に再び移動させ接触する時
間を工具折損検出装置に送出する制御手段と、を有する
ことを特徴とするものである。
付けられた工具折損検出装置を有する工具折損検出シス
テムであって、工具折損検出装置は、工作機械の工具近
傍に設けられたＡＥセンサと、該ＡＥセンサの出力信号
に基づいて工具の折損を識別する信号処理部と、該信号
処理部より工具の折損が検出されたときに数値制御装置
に折損検出信号を送出する信号送出手段と、工具の加工
対象への接触を検出しつつ数値制御装置より得られる工
具の加工対象への接触時間と実質的に同一の時間に接触
が得られないときに工具の折損を検出する検出手段と、
を有するものであり、数値制御装置は、工具折損検出装
置からの折損検出信号に基づいて動作を停止させる動作
停止手段と、工具を加工対象に再び移動させ接触する時
間を工具折損検出装置に送出する制御手段と、を有する
ことを特徴とするものである。
このような特徴を有する本発明によれば、工具折損検出
装置による折損検知時には数値制御装置に検出信号が伝
達され、数値制御装置によって演算された工具の再接触
時間に基づいて工具の折損を確認することができ°る。
装置による折損検知時には数値制御装置に検出信号が伝
達され、数値制御装置によって演算された工具の再接触
時間に基づいて工具の折損を確認することができ°る。
従って信号処理部の信号処理の結果、工具の折損と類似
する信号により工具の折損が検出されてもその後の確認
動作によりこれを訂正することが可能となる。このため
誤検出の可能性がな（なり、工具折損の判定の信頼性を
大幅に向上させることが可能となる。
する信号により工具の折損が検出されてもその後の確認
動作によりこれを訂正することが可能となる。このため
誤検出の可能性がな（なり、工具折損の判定の信頼性を
大幅に向上させることが可能となる。
（実施例の全体構成）
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０本実施例は数値制御装置を用いて
制御されるボール盤に取付けられた工具折損検出装置を
示すものであって、ワーク１はボール盤のベース上に固
定されており、ワーク１の上部よりドリル２を回転させ
て所定速度で押下しワーク１を開口する。ドリル２は数
値制御装置３によってその動作が制御されている。ここ
で用いられるドリルは図示しない自動工具交換器によっ
て自動的に交換されるものとする。さてワーク１の上部
のドリルの刃が接触する位置にワーク１に切削を行う前
にあらかじめＡＥセンサと同じ＜ＰＺＴ等からなる擬像
折損信号発生器４が取付けられる。駆動回路５はこの擬
似折損信号発生器４を駆動するものであって、あらかじ
め工具の折損時の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駆動波形を発振するよう構成さ
れており、その振幅レベルは外部より与えられる。そし
てワーク１が配置される工具の近傍、例えば第１図に示
すようにベース上にＡＥ倍信号検出するＡＥセンサ６を
設ける。ＡＥセンサ６はドリル２等の工具からのＡＥ倍
信号Ｉ！億折損信号発生器４からのＡＥ倍信号検出する
広帯域のＡＥセンサであって、その出力はＡＥ信号処理
部７に与えられる。ＡＥ信号処理部７はＡＥセンサ６か
らの信号を所定のレベルで増幅すると共に工具の折損、
異常切削の信号を検知し、入出力インターフェース８を
通じて中央演算装置（以下ＣＰＵという）９に与えるも
のである。ＣＰＵ９にはシステム制御プログラムや数値
制御装置３との通信制御プログラムを記憶するリードオ
ンリメモリ （以下ＲＯＭという）１０と、この数値制
御装置３によって用いられる工具に対応するＡＥセンサ
の感度情報を含むランダムアクセスメモリ （以下ＲＡ
Ｍという）１１から成る記憶手段が接続されている。Ｃ
ＰＵ９には更に入出力インターフェース１２を介して切
削中のＡＥ信号レベル、工具の異常切削や折損を表示す
る表示器１３、及び工具の番号や種類、標準のＡＥセン
サの感度を設定する大カキ−１４が接続される。更に信
号伝送ライン１５を介して数値制御装置３が接続されて
いる。ＣＰＵ９はＡＥ信号処理部７からの折損検出信号
に基づいて数値制御装置３とデータ伝送を行い、工具の
折損を確認するように制御するものである。
すブロック図である０本実施例は数値制御装置を用いて
制御されるボール盤に取付けられた工具折損検出装置を
示すものであって、ワーク１はボール盤のベース上に固
定されており、ワーク１の上部よりドリル２を回転させ
て所定速度で押下しワーク１を開口する。ドリル２は数
値制御装置３によってその動作が制御されている。ここ
で用いられるドリルは図示しない自動工具交換器によっ
て自動的に交換されるものとする。さてワーク１の上部
のドリルの刃が接触する位置にワーク１に切削を行う前
にあらかじめＡＥセンサと同じ＜ＰＺＴ等からなる擬像
折損信号発生器４が取付けられる。駆動回路５はこの擬
似折損信号発生器４を駆動するものであって、あらかじ
め工具の折損時の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駆動波形を発振するよう構成さ
れており、その振幅レベルは外部より与えられる。そし
てワーク１が配置される工具の近傍、例えば第１図に示
すようにベース上にＡＥ倍信号検出するＡＥセンサ６を
設ける。ＡＥセンサ６はドリル２等の工具からのＡＥ倍
信号Ｉ！億折損信号発生器４からのＡＥ倍信号検出する
広帯域のＡＥセンサであって、その出力はＡＥ信号処理
部７に与えられる。ＡＥ信号処理部７はＡＥセンサ６か
らの信号を所定のレベルで増幅すると共に工具の折損、
異常切削の信号を検知し、入出力インターフェース８を
通じて中央演算装置（以下ＣＰＵという）９に与えるも
のである。ＣＰＵ９にはシステム制御プログラムや数値
制御装置３との通信制御プログラムを記憶するリードオ
ンリメモリ （以下ＲＯＭという）１０と、この数値制
御装置３によって用いられる工具に対応するＡＥセンサ
の感度情報を含むランダムアクセスメモリ （以下ＲＡ
Ｍという）１１から成る記憶手段が接続されている。Ｃ
ＰＵ９には更に入出力インターフェース１２を介して切
削中のＡＥ信号レベル、工具の異常切削や折損を表示す
る表示器１３、及び工具の番号や種類、標準のＡＥセン
サの感度を設定する大カキ−１４が接続される。更に信
号伝送ライン１５を介して数値制御装置３が接続されて
いる。ＣＰＵ９はＡＥ信号処理部７からの折損検出信号
に基づいて数値制御装置３とデータ伝送を行い、工具の
折損を確認するように制御するものである。
（ＡＥ信号処理部の構成）
次に第２図はＡＥ信号処理部７の詳細な構成を示すブロ
ック図である。本図においてＡＥセンサ６の出力はまず
アナログスイッチ２０に与えられる。アナログスイッチ
２０はＣＰＵ９からの制御信号に基づいてアナログ信号
を断続するスイッチであって、その出力端は可変増幅率
増幅器２１に接続されている。増幅器２１はＣＰＵ９か
らの制御入力に基づいて増幅率を設定することができる
可変増幅率増幅器であって、その出力を二つのバンドパ
スフィルタ２２．２３及び入出力インク−フェース８を
介してＣＰＵ９に与えるものである。
ック図である。本図においてＡＥセンサ６の出力はまず
アナログスイッチ２０に与えられる。アナログスイッチ
２０はＣＰＵ９からの制御信号に基づいてアナログ信号
を断続するスイッチであって、その出力端は可変増幅率
増幅器２１に接続されている。増幅器２１はＣＰＵ９か
らの制御入力に基づいて増幅率を設定することができる
可変増幅率増幅器であって、その出力を二つのバンドパ
スフィルタ２２．２３及び入出力インク−フェース８を
介してＣＰＵ９に与えるものである。
バンドパスフィルタ２２は中心周波数３００ Ｋ Ｈｚ
。
。
バンドパスフィルタ２３は中心周波１）ｌ（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２４．２５に伝える。検波器２４．２５
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２４の出力は微分回路２６に、検波
器２４．２５の出力は夫々比較器２７に与えられる。°
これらのバンドパスフィルタ２２，２３、検波！５２４
．２５及び比較器２７により折損時のＡＥ倍信号識別す
る周波数識別手段を形成している。微分回路２６は入力
信号の急峻な変化分のみを次段のレベル判定器２８に伝
える。レベル判定器２８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２９と異常切削検出回路３０に伝える。又
比較器２７は検波器２４゜２５の出力を比較し、検波器
２４の出力が大きい場合にのみ出力を折損検出回路２９
に伝える。折損検出回路２９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
号を入出力インターフェース８を介してＣＰＵ９に伝え
る。又異常切削検出回路３０はレベル判定器２８の出力
に基づいて異常切削を検出して入出力インターフェース
８を介してＣＰＵ９に伝えるものである。
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２４．２５に伝える。検波器２４．２５
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２４の出力は微分回路２６に、検波
器２４．２５の出力は夫々比較器２７に与えられる。°
これらのバンドパスフィルタ２２，２３、検波！５２４
．２５及び比較器２７により折損時のＡＥ倍信号識別す
る周波数識別手段を形成している。微分回路２６は入力
信号の急峻な変化分のみを次段のレベル判定器２８に伝
える。レベル判定器２８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２９と異常切削検出回路３０に伝える。又
比較器２７は検波器２４゜２５の出力を比較し、検波器
２４の出力が大きい場合にのみ出力を折損検出回路２９
に伝える。折損検出回路２９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
号を入出力インターフェース８を介してＣＰＵ９に伝え
る。又異常切削検出回路３０はレベル判定器２８の出力
に基づいて異常切削を検出して入出力インターフェース
８を介してＣＰＵ９に伝えるものである。
（監視動作）
次に工具の折損を監視する監視動作について説明する。
動作を開始するとまず使用工具の入力に基づきその工具
に対応した増幅率の最適値をＲＡＭ１ｌより読出し、Ａ
Ｅ信号処理部７の可変増幅率増幅器２１の増幅率を設定
する。一方ワーク１の切削に応じてＡＥセンサ６よりＡ
Ｅ倍信号アナログスイッチ２０に与えられ、最適の増幅
率によって増幅されて二つのバンドパスフィルタ２２゜
２３に与えられる。さて通常の切削加工時にＡＥセンサ
６より与えられるＡＥ倍信号パワースペクトルの分布は
第３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３図の曲線
ａにより表され、周波数３００ＫＨｚ付近にピークを持
つことが明らかとなっている。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２２．２３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２４．２
５より検波し、その出力レベルを比較すれば通常時と工
具折損時点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５０ＫＨｚ付近のＡＥ倍信号パワ
ーが周波数３００ＫＨｚ付近のパワーより大きく、工具
の折損時には周波数３００ Ｋ Ｈｚ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２７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２９に与えている。
に対応した増幅率の最適値をＲＡＭ１ｌより読出し、Ａ
Ｅ信号処理部７の可変増幅率増幅器２１の増幅率を設定
する。一方ワーク１の切削に応じてＡＥセンサ６よりＡ
Ｅ倍信号アナログスイッチ２０に与えられ、最適の増幅
率によって増幅されて二つのバンドパスフィルタ２２゜
２３に与えられる。さて通常の切削加工時にＡＥセンサ
６より与えられるＡＥ倍信号パワースペクトルの分布は
第３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３図の曲線
ａにより表され、周波数３００ＫＨｚ付近にピークを持
つことが明らかとなっている。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２２．２３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２４．２
５より検波し、その出力レベルを比較すれば通常時と工
具折損時点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５０ＫＨｚ付近のＡＥ倍信号パワ
ーが周波数３００ＫＨｚ付近のパワーより大きく、工具
の折損時には周波数３００ Ｋ Ｈｚ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２７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２９に与えている。
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３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２２．２３の中心周波数やＱの値、及
び比較器２７のスレッシュ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。そこで本
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
。即ち工具の折損時に得られるＡＥ信号波形は第４図（
ａｌ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、一方切り屑と工具やワークの接触、摩擦によ
って発生するＡＥ信 ・号は第４図（ｂ）に示すように
鋭い立上りを示さず所定時間信号が継続する波形となっ
ている。従ってＡＥ信号処理部７では検波器２４の出力
を微分回路２６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２８に与える。レベル判定器２８は
入力信号が大きいときに出力を折損検出回路２９及び異
常切削検出回路３０に与える。異常切削検出回路３０は
レベル判定器２８の出力に基づいて入出力インターフェ
ース８よりＣＰｔＪ９に異常切削を伝える。折損検出回
路２９は比較器２７とレベル判定器２８の論理積によっ
て工具の折損を検出し、工具折損時には入出力インター
フェース８よりＣＰＵ９に折損出力を伝える。このよう
に本実施例では信号処理部による工具折損の検出をハー
ドウェアを用いて実行している。
擦によって第３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２２．２３の中心周波数やＱの値、及
び比較器２７のスレッシュ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。そこで本
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
。即ち工具の折損時に得られるＡＥ信号波形は第４図（
ａｌ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、一方切り屑と工具やワークの接触、摩擦によ
って発生するＡＥ信 ・号は第４図（ｂ）に示すように
鋭い立上りを示さず所定時間信号が継続する波形となっ
ている。従ってＡＥ信号処理部７では検波器２４の出力
を微分回路２６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２８に与える。レベル判定器２８は
入力信号が大きいときに出力を折損検出回路２９及び異
常切削検出回路３０に与える。異常切削検出回路３０は
レベル判定器２８の出力に基づいて入出力インターフェ
ース８よりＣＰｔＪ９に異常切削を伝える。折損検出回
路２９は比較器２７とレベル判定器２８の論理積によっ
て工具の折損を検出し、工具折損時には入出力インター
フェース８よりＣＰＵ９に折損出力を伝える。このよう
に本実施例では信号処理部による工具折損の検出をハー
ドウェアを用いて実行している。
（折損確認動作）
次いでこうして信号処理部より得られた折損検出信号に
基づいて工具の折損を確認する動作について説明する。
基づいて工具の折損を確認する動作について説明する。
第５図は工具折損検出装置の確認処理を示すフローチャ
ートである。本図においてＣＰＵ９は入出力インターフ
ェース８を介して折損検出信号が与えられるかどうかを
チェックしており（ステップ４０）、折損信号が与えら
れればステップ４１に進んで折損検出信号を信号伝送ラ
イン１５を介して数値制御装置３に伝送する。第６図は
この工具折損検出装置と一体となって動作する数値制御
装置３の動作°を示すフローチャートである。数値制御
装置３は所定の処理プログラムに基づいてワーク１の切
削加工を行っているが、工具折損検出装置より工具の折
損検出信号が与えられれば第６図に示す折損確認割込み
処理ルーチンに移り、ステップ６０において工具の動作
を停止させる。そしてステップ６１に進んで工具（ドリ
ル２）をワーク１から充分な距離まで一旦引き離す。そ
してその位置から工具がワーク１の先端に再び達するま
での再接触タイミングデータＴｏを信号伝送ライン１５
を介して工具折損検出装置に伝送する。そしてステップ
６３に進んで工具を再びワークにまで所定速度で移動さ
せる。
ートである。本図においてＣＰＵ９は入出力インターフ
ェース８を介して折損検出信号が与えられるかどうかを
チェックしており（ステップ４０）、折損信号が与えら
れればステップ４１に進んで折損検出信号を信号伝送ラ
イン１５を介して数値制御装置３に伝送する。第６図は
この工具折損検出装置と一体となって動作する数値制御
装置３の動作°を示すフローチャートである。数値制御
装置３は所定の処理プログラムに基づいてワーク１の切
削加工を行っているが、工具折損検出装置より工具の折
損検出信号が与えられれば第６図に示す折損確認割込み
処理ルーチンに移り、ステップ６０において工具の動作
を停止させる。そしてステップ６１に進んで工具（ドリ
ル２）をワーク１から充分な距離まで一旦引き離す。そ
してその位置から工具がワーク１の先端に再び達するま
での再接触タイミングデータＴｏを信号伝送ライン１５
を介して工具折損検出装置に伝送する。そしてステップ
６３に進んで工具を再びワークにまで所定速度で移動さ
せる。
一方第５図のフローチャートにおいて、工具折損検出装
置が工具の接触タイミングデータＴＯを受は取れば（ス
テップ４２）、ステップ４３に進んでタイマをスタート
させる。このタイマはソフトウェアにより歩進するタイ
マを用いるものとする。
置が工具の接触タイミングデータＴＯを受は取れば（ス
テップ４２）、ステップ４３に進んでタイマをスタート
させる。このタイマはソフトウェアにより歩進するタイ
マを用いるものとする。
そしてステップ４４に進んで信号処理部７からドリル２
の先端がワーク１に接触する接触信号が得られるかどう
かをチェックし、得られなければステップ４５に進んで
タイマ時間Ｔが接触タイミングデータＴｏと所定の許容
時間ＴＬとの和を越えるかどうかをチェックする。タイ
マ時間Ｔがこの値を越えなければステップ４４に戻って
同様の処理を繰り返し、ドリル２の先端がワーク１に接
触するかどうかをチェックする。そしてステップ４５で
定められた時間内に接触が得られれば、ステップ４６に
進んで数値制御装置３に動作停止信号を伝送する。
の先端がワーク１に接触する接触信号が得られるかどう
かをチェックし、得られなければステップ４５に進んで
タイマ時間Ｔが接触タイミングデータＴｏと所定の許容
時間ＴＬとの和を越えるかどうかをチェックする。タイ
マ時間Ｔがこの値を越えなければステップ４４に戻って
同様の処理を繰り返し、ドリル２の先端がワーク１に接
触するかどうかをチェックする。そしてステップ４５で
定められた時間内に接触が得られれば、ステップ４６に
進んで数値制御装置３に動作停止信号を伝送する。
そしてステップ４７においてそのときのタイマ時間から
接触時間Ｔｃを算出し、ステップ４８に進んで工具の再
接触のタイミング時間Ｔｏと実際の接触時間Ｔｃとの差
が許容誤差時間以内以内であるかどうかをチェックする
。そしてこの許容誤差時間以内でなければ工具が折損し
、ドリルの折損した先端がワークに達するまで数値制御
装置３によって認識されている時間以上の時間がかかっ
たので工具の折損が確認されたこととなる。従ってステ
ップ４９に進んで折損検出確認信号を数値制御装置３に
伝送すると共に動作を終了する。又ステ、プ４８におい
て再接触タイミング時間Ｔｏと接触時間Ｔｃとの差が許
容誤差時間ΔＴ内であれば、信号処理部７による工具の
折損検出は誤りであると判定される。従ってステップ５
０に進んで再加工開始信号を数値制御装置３に送って加
工を再開させステップ４０に戻る。
接触時間Ｔｃを算出し、ステップ４８に進んで工具の再
接触のタイミング時間Ｔｏと実際の接触時間Ｔｃとの差
が許容誤差時間以内以内であるかどうかをチェックする
。そしてこの許容誤差時間以内でなければ工具が折損し
、ドリルの折損した先端がワークに達するまで数値制御
装置３によって認識されている時間以上の時間がかかっ
たので工具の折損が確認されたこととなる。従ってステ
ップ４９に進んで折損検出確認信号を数値制御装置３に
伝送すると共に動作を終了する。又ステ、プ４８におい
て再接触タイミング時間Ｔｏと接触時間Ｔｃとの差が許
容誤差時間ΔＴ内であれば、信号処理部７による工具の
折損検出は誤りであると判定される。従ってステップ５
０に進んで再加工開始信号を数値制御装置３に送って加
工を再開させステップ４０に戻る。
一方ステップ４５においてドリル２がワーク１に接触す
ることなく所定時間（Ｔｏ ＋ＴＬ ）以上を経過した
場合には、ドリル２を保持しているチャックが直接ワー
ク１に接触しないようにステップ５１に進み数値制御装
置３に動作停止信号を送る。
ることなく所定時間（Ｔｏ ＋ＴＬ ）以上を経過した
場合には、ドリル２を保持しているチャックが直接ワー
ク１に接触しないようにステップ５１に進み数値制御装
置３に動作停止信号を送る。
この場合には再接触タイミング時間Ｔｏを経過している
ことが明らかであるので、ステップ４７．４８の処理を
得ることなくステップ４９に進んで折損検出確認信号を
数値制御装置３に送って動作を停止させる。
ことが明らかであるので、ステップ４７．４８の処理を
得ることなくステップ４９に進んで折損検出確認信号を
数値制御装置３に送って動作を停止させる。
さて数値制御装置６は第６図のステップ６３においてド
リル２を下方に移動させる再接触動作を開始した後、ス
テップ６４に進んで工具折損検出装置からの動作停止信
号を待ち受けており、この信号が得られれば直ちに動作
を停止する（ステップ６５）。そしてステップ６６に進
んで折損検出確認信号の有無をチェックし、折損検出確
認信号が折損検出装置より与えられなければ数値制御装
置３は再び加工を開始する。しかしこの信号が与えられ
た場合には、ステップ６７に進んで図示しない工具自動
交換器（ＡＴＣ）によってドリル２を交換し再び加工を
開始する。
リル２を下方に移動させる再接触動作を開始した後、ス
テップ６４に進んで工具折損検出装置からの動作停止信
号を待ち受けており、この信号が得られれば直ちに動作
を停止する（ステップ６５）。そしてステップ６６に進
んで折損検出確認信号の有無をチェックし、折損検出確
認信号が折損検出装置より与えられなければ数値制御装
置３は再び加工を開始する。しかしこの信号が与えられ
た場合には、ステップ６７に進んで図示しない工具自動
交換器（ＡＴＣ）によってドリル２を交換し再び加工を
開始する。
このように信号処理部による工具の折損が検出されれば
工具を加工対象に接触させる時間によって工具の折損を
確認するようにしている。このため工具折損検出の信頼
性を大幅に向上させることができる。このようにして工
具の折損が検出されればアナログスイッチ２０をオフと
して以後ＡＥ傷信号入力を停止している。これは工具の
折損後に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倍信号表示器１３によって表示さ
せないようにして折損時の信号レベルが認識できるよう
にするためである。
工具を加工対象に接触させる時間によって工具の折損を
確認するようにしている。このため工具折損検出の信頼
性を大幅に向上させることができる。このようにして工
具の折損が検出されればアナログスイッチ２０をオフと
して以後ＡＥ傷信号入力を停止している。これは工具の
折損後に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倍信号表示器１３によって表示さ
せないようにして折損時の信号レベルが認識できるよう
にするためである。
尚本実施例はＡＥ信号処理部７のアナログ処理によって
折損を検出するようにしているが、ＡＥセンサの出力を
Ａ／Ｄ変換した後にサンプリングしその後の処理を全て
デジタル信号処理によって行うことも可能である。この
場合にはバンドパスフィルタをデジタルフィルタに、微
分回路を差分演算等に置き換えてＣＰＵを用いた信号処
理を行うことが考えられる。
折損を検出するようにしているが、ＡＥセンサの出力を
Ａ／Ｄ変換した後にサンプリングしその後の処理を全て
デジタル信号処理によって行うことも可能である。この
場合にはバンドパスフィルタをデジタルフィルタに、微
分回路を差分演算等に置き換えてＣＰＵを用いた信号処
理を行うことが考えられる。
又本実施例は信号処理部として周波数領域の折損検出と
時間領域の折損検出との論理積により折損を検出するよ
うにしているが、これらのいずれか一方によって折損を
検出するようにしてもよく、又他の折損検出方式を用い
たり組み合わせることも可能である。
時間領域の折損検出との論理積により折損を検出するよ
うにしているが、これらのいずれか一方によって折損を
検出するようにしてもよく、又他の折損検出方式を用い
たり組み合わせることも可能である。
更に本実施例は数値制御装置を用いたボール磐に適用し
た折損検出装置について説明しているが、本発明による
折損検出システムは数値制御装置によって制御される他
の工作機械、例えば旋盤やフライス盤等に適用すること
ができ、更に大規模なマシニングセンタに適用すること
も可能である。
た折損検出装置について説明しているが、本発明による
折損検出システムは数値制御装置によって制御される他
の工作機械、例えば旋盤やフライス盤等に適用すること
ができ、更に大規模なマシニングセンタに適用すること
も可能である。
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ＡＥ信号処理部の詳細な構成を
示すブロック図、第３図はＡＥセンサ６より得られるＡ
Ｅ倍信号パワースペクトルを示す図、第４図（ａ）は工
具の折損時に得られるＡＥ信号波形、第４図（ｂｌは切
屑が生じる場合に得られるＡＥ信号波形を示す図、第５
図は工具折損検出装置の折損確認処理を示すフローチャ
ート、第６図は数値制御装置の工具折損確認処理を示す
フローチャートである。 １−−−−−−−ワーク ２−・−一一−−ドリル
３−−−−−−一数値制御装置 ４−−−−−−・
擬似折損信号発生器 ５−−一−駆動回路 ６−−
−−−−Ａ Ｅセンサ ７−・−Ａ Ｅ信号処理部
８ 、 １２−−−−−−一人出力インターフェー７
！、 ９−−−−ＣＰＵ １０−−−
−−−−ＲＯＭ １１−−−−−−−ＲＡＭ
１３−・−・表示器 １４−・−・入カキ−２０
−−−−−−−アナログスイッチ ２１・−・−可変
増幅率増幅器 ２２．２３・−・−バンドパスフィル
タ ２４．２５−・−・−検波器 ２６−−−−−
−−微分回路 ２７−−−−−一・−比較器 ２８
・・−・・・−・レベル判定器 ２９−・−折損検出
回路 ３０・−−−−−一異常切削検出回路 第１図 １−−−−−−ワーク ４−−−−−一擬似竹損信号路主器 ６−−−−−− ＡＥセシサ 第３図 １００Ｋ ２００Ｋ ３００Ｋ ４００Ｋ Ｈ
２第４図（ａ） 第４図（ｂｌ
すブロック図、第２図はＡＥ信号処理部の詳細な構成を
示すブロック図、第３図はＡＥセンサ６より得られるＡ
Ｅ倍信号パワースペクトルを示す図、第４図（ａ）は工
具の折損時に得られるＡＥ信号波形、第４図（ｂｌは切
屑が生じる場合に得られるＡＥ信号波形を示す図、第５
図は工具折損検出装置の折損確認処理を示すフローチャ
ート、第６図は数値制御装置の工具折損確認処理を示す
フローチャートである。 １−−−−−−−ワーク ２−・−一一−−ドリル
３−−−−−−一数値制御装置 ４−−−−−−・
擬似折損信号発生器 ５−−一−駆動回路 ６−−
−−−−Ａ Ｅセンサ ７−・−Ａ Ｅ信号処理部
８ 、 １２−−−−−−一人出力インターフェー７
！、 ９−−−−ＣＰＵ １０−−−
−−−−ＲＯＭ １１−−−−−−−ＲＡＭ
１３−・−・表示器 １４−・−・入カキ−２０
−−−−−−−アナログスイッチ ２１・−・−可変
増幅率増幅器 ２２．２３・−・−バンドパスフィル
タ ２４．２５−・−・−検波器 ２６−−−−−
−−微分回路 ２７−−−−−一・−比較器 ２８
・・−・・・−・レベル判定器 ２９−・−折損検出
回路 ３０・−−−−−一異常切削検出回路 第１図 １−−−−−−ワーク ４−−−−−一擬似竹損信号路主器 ６−−−−−− ＡＥセシサ 第３図 １００Ｋ ２００Ｋ ３００Ｋ ４００Ｋ Ｈ
２第４図（ａ） 第４図（ｂｌ
Claims (2)
- （１）数値制御装置を用いて制御される工作機械に取付
けられた工具折損検出装置を有する工具折損検出システ
ムであって、 前記工具折損検出装置は、工作機械の工具近傍に設けら
れたＡＥセンサと、該ＡＥセンサの出力信号に基づいて
工具の折損を識別する信号処理部と、該信号処理部より
工具の折損が検出されたときに前記数値制御装置に折損
検出信号を送出する信号送出手段と、工具の加工対象へ
の接触を検出しつつ数値制御装置より得られる工具の加
工対象への接触時間と実質的に同一の時間に接触が得ら
れないときに工具の折損を検出する検出手段と、を有す
るものであり、 前記数値制御装置は、前記工具折損検出装置からの折損
検出信号に基づいて動作を停止させる動作停止手段と、
工具を加工対象に再び移動させ接触する時間を工具折損
検出装置に送出する制御手段と、を有することを特徴と
する工具折損検出システム。 - （２）前記工具折損検出装置の信号処理部は、工具の折
損時に得られるＡＥ信号の周波数成分と強い相関を持つ
周波数成分のＡＥ信号が与えられたときに出力を出す周
波数識別手段と、前記ＡＥセンサより急激に立上る信号
が与えられたときに出力を出す立上り信号検出手段と、
該周波数識別手段及び立上り信号検出手段の論理積出力
に基づいて工具折損を識別する論理出力手段と、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
載の工具折損検出システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP365285A JPS61164763A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 工具折損検出システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP365285A JPS61164763A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 工具折損検出システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61164763A true JPS61164763A (ja) | 1986-07-25 |
Family
ID=11563402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP365285A Pending JPS61164763A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 工具折損検出システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61164763A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010214508A (ja) * | 2009-03-16 | 2010-09-30 | Honda Motor Co Ltd | 円筒状ワーク切断装置と、切断用刃具の欠損判定方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5676360A (en) * | 1979-11-14 | 1981-06-23 | Toshiba Corp | Detector for tool failure |
| JPS57184655A (en) * | 1981-05-06 | 1982-11-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Detector for broken tool edge |
| JPS58181545A (ja) * | 1982-04-15 | 1983-10-24 | Enshu Ltd | 工具折損の検出制御装置 |
| JPS606329A (ja) * | 1983-06-01 | 1985-01-14 | フオルクスアイグナ− ベトリ−ブ ヴエルクツオイクマシネン コンビナ−ト“ジ−ベンテン オクト−ベル“ベルリン | 工作機械の加工条件監視のための方法及び装置 |
-
1985
- 1985-01-11 JP JP365285A patent/JPS61164763A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5676360A (en) * | 1979-11-14 | 1981-06-23 | Toshiba Corp | Detector for tool failure |
| JPS57184655A (en) * | 1981-05-06 | 1982-11-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Detector for broken tool edge |
| JPS58181545A (ja) * | 1982-04-15 | 1983-10-24 | Enshu Ltd | 工具折損の検出制御装置 |
| JPS606329A (ja) * | 1983-06-01 | 1985-01-14 | フオルクスアイグナ− ベトリ−ブ ヴエルクツオイクマシネン コンビナ−ト“ジ−ベンテン オクト−ベル“ベルリン | 工作機械の加工条件監視のための方法及び装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010214508A (ja) * | 2009-03-16 | 2010-09-30 | Honda Motor Co Ltd | 円筒状ワーク切断装置と、切断用刃具の欠損判定方法 |
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