JPS61164764A - 切削工具の損傷検出装置 - Google Patents

切削工具の損傷検出装置

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JPS61164764A
JPS61164764A JP452585A JP452585A JPS61164764A JP S61164764 A JPS61164764 A JP S61164764A JP 452585 A JP452585 A JP 452585A JP 452585 A JP452585 A JP 452585A JP S61164764 A JPS61164764 A JP S61164764A
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JP
Japan
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tool
damage
sensor
workpiece
sensor ring
Prior art date
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Pending
Application number
JP452585A
Other languages
English (en)
Inventor
Tokuyasu Akai
赤井 徳安
Shinobu Takagi
忍 高木
Yukio Sunakawa
砂川 幸男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Seiki Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Seiki Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Seiki Co Ltd filed Critical Hitachi Seiki Co Ltd
Priority to JP452585A priority Critical patent/JPS61164764A/ja
Publication of JPS61164764A publication Critical patent/JPS61164764A/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
    • B23Q17/0952Arrangements 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
    • B23Q17/0971Arrangements 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

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工作機械における切削工具の損傷検出装置(
:関し、特に、AEセンサとセンサ・リングとを併用し
た切削工具の損傷検出装置橢関する。
〔従来の技術〕
近年、工作機械の無人化指向が強まり、これに伴って、
切削工具の摩耗や破損などを定量的かつ自動的に検出す
るセンサおよび測定方法の確立が要望されるよう(=な
った。従来、工具の異常検出方法として、工具が但性変
形する際に発するλB(アコースティックエミッション
)信号をセンサで検出して判断するものが知られている
が、これらの多くは機械各部の振動や切り屑の衝突、切
削油の故山などによって生ずるノイズをひろい易く、精
度が十分でなかった。
まし、て、検出の結果を工具の自動交換やワーク加工手
順の処理へ結びつけることの可能な装置は工夫されてい
なかった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、上記(:ffiみて、切削工具の損傷検出装
置の精度向上と応用機能の拡大とを問題点とし、定量的
かつ自動的で、精度良く、シ、かも簡単シ;損傷を検出
できる切削工具の損傷検出装置を提供することを目的と
するものである。
〔問題を解決するための手段〕
本発明C;おいて、上記の問題を解決し、目的を達成す
るために講じられた手段は、工具をワークC二接触させ
ることにより形成された閉回路に流れる循環電流を検出
するセンサ・リングと公知のAEセンサとを併用し、そ
れらの検出信号を処理する制御部を備えた損傷検出装置
である。
〔作 用〕
公知の、11センチは、工具の損傷を工具自体の塑性状
態から言わば内的(;検出する手段であり、センサ・リ
ングは、工具のヘッドが如何なる位置でワーク):接触
するかにより外的に損傷を検査できる手段なので、この
両者を併用することにより検出の精度が高まる。順序的
1;は。
A13センfによる内的な検出をセンサ・リング(;よ
る外的な検査で裏付けするのが好ましく。
制御部は、異常信号の発生に起動されて上記の検討を行
う割込みプログラムを実行すると共シー。
検討の結果に基づく予備工具の呼出し手順お裏び不良ワ
ークスキップ手順をも管理する。
〔実施例〕
以下1本発明を実施例と図面によって詳細C二説明する
第1図は、本発明による切削工具の損傷検出装置を備え
たドリル機械の好適な一実施例を示す概略構造図である
。s1図において、立形マシニングセンタは、ベッドB
上で水平方向へ移動可能なコラムCに、垂直方向へ移動
可能(ニヘッドHが取付けられ、そのヘッドHへ工具マ
ガジンMから自動工員交換装置人を介して供給される工
具T(例えばドリル等)により、テーブルL上のパレツ
)Pに装置されたワークWを加工する。この立形マシニ
ングセンタは、公知のAEセンサ1と、センサ・リング
2とを備えている。
センサ・リング2は1通常、2つのコアを内蔵していて
、前記工具Tの先端がワークWに接触し、RC閉回路2
aを形成すると、2つのコアのうちのエキチイトコアに
より循環電流がこの閉回路を流れ、その循環電流をもう
一方のピックアップコアで捕捉して、タッチ信号を制御
部へ送るよう(:なっている。損傷検出に線しては、逆
(=、循環電流が導通、すべき工具位置で導通していな
い場合(=損傷と判定丁ればよいわけで、第2図に示す
如く1例えば、孔深さ2+αの孔加工を行ったのち、工
具Tを引抜いて行くと、工具Tが王宮であればZ−1−
cxだけ2軸移動した位置で導通が切れる筈であるが、
工具Tを途中量zしか引火かないのに導通が切れたとす
れば、工具Tは破損していて、その頭部が■だけ孔中(
:残っていると考えられる。
本発明(:よる損傷検出装置は、上記のリング・センサ
を公知のAEセンサと併設し、2つのセンサの発する信
号を所定の手順で処理することにより工員の破損を検出
するわけであるが。
第3図はその制御部の一例を示すブロック図である。第
3図において1人Eセンサ1は、コンバータ1、アンプ
12.A/D変換器13および比較器14を介して、C
PU3の主バスに接続され、センサ・リング2は、アン
プ21およびA/D変換器22を介して、同じ主バス(
=接続されている。即ち、ABセンf1から検出される
信号は比較器14で設定値と比較され。
摩耗もしくは破損に相当するものが入力されるのに対し
て、センサ・リング2からの信号は導通か否かが七のま
ま入力される。CPU3の主バス(;は、AE判別回路
4とセンサ・リング判別回路5とが接続されていて、所
定の手@ I:JUGづき、前記AEセンサ1から入力
があった場合は、AM判別回路4が破損もしくは摩耗の
信号出力をそれぞれ行い、前記センサ・リング2から入
力があった場合は、加工方向の軸モータ6の位置制御回
路61からの位置情報と対照して。
センサ・リング判別回路5が破損もし、(は非破損の信
号出力を行う。2つの破損信号出力は。
゛破損判定回路7爲アンド・ゲート71を介して接続さ
れているので1人Eセン9−1とセンサ・リング2とが
双方共°破損°であった場合にのみ°破損°の判定が下
される。同様c、AE判別回路4の摩耗信号出力と、セ
ンサ・リング判別回路5の非破損信号出力とは、摩耗判
定回路8C二別なアンド・ゲート81を介して接続され
ている。なお、CPU3の主パスには、上記の他に、メ
モリ9が接続されていて、加工データや座標系シフト用
データ、予備工具データなどが格納され、更に1通常の
入出力手段として。
キーボード101およびディスプレイ102もそれぞれ
のインタフェースを介して接続されている。
CPU3は、普通CNC(コンピュータ数値制御)装置
で兼用されるもので、上記の制御部(=損傷検出を実行
させる割込みプログラム、損傷が検出された場合に工具
を交換させる予備工具呼出し手順、不良ワークスキップ
手順などをメモリ(:備えて、総合的(;処理操作を行
う。一般C二、ワークは単体で加工されるのではなく。
第4図::示される如く、テーブルL上シニ複数個のワ
ークWを並置し、て加工を行い、仮にその工程が、■セ
ンタもみ付け、■φa2ドリル、■−77ドリル、■1
18リーマ、0M4タツプの順であったとしても、各単
体毎に■■■■■を連続するのではなく、■の工程につ
いてNO・1〜N015のワークへ連続して実施し1次
(:■の工程);ついて再びNO,1〜No、sのワー
クへ実施するという方式が始んどである。そして、この
ような方式で加工中(=1例えば、NO・4のワークで
工具の損傷が発生した場合、第5図に示されるように、
■工員だけが不良で、工員を交換すればそのワーク (
NO,4)へ加工を続行してもよいのか、■ワークも(
例えば折損し、た刃先が残るなど)不良であり、以後の
工程ではスキップしなければならないのか、のいずれで
あるかは処理方法(=大きな差異を生じるので、前記の
総合的な処理が必要1:なる。
第6図は1本発明C二よる切削工具の損傷検出装置を備
えた工作機械の動作手順の一例を示すフローチャートで
ある。同フローチャートにおいて、工具の損傷検出に伴
う動作手順は、不良ワークスキップ手順のと、予備工具
呼出し手順Oと、AE用加工手順θと、損傷検出用割込
み手順@とを主要な部分として構成されている。
加工が開始されると、ますの(:よって破損ワークであ
るか否かがデータ的砿二検討され、破損のフラッグがた
てられている場合は次ワークヘスキップされるが、正常
な場合は次段へ進み、破損工具の有無を検討し、有る場
合は後記する予備工具呼出し手順を実行する。すべてが
正常な場合は、座標系をそのワークへ対応させ1機械の
ヘッドをアプローチさせて、AE用加工プログラム:二
従って、切削加工を実施する。
さて、第6図C二おけるAFi用加工手順θC:従って
切削加工中(:、第3図(:示された人Eセンサ1から
°設定値オーバー°の信号が入力されると、直ちシニ加
工は中断され、前記割込みプログラム@が実行される。
この割込みプログラムが本発明C:よる損傷検出装置の
損傷検出手順であって、まず第1判断として、第3図(
=示されたセンサ・リング2からの入力の有無(:より
導通であるか否かを、センサ・リング判別回路5に判別
させる。導通していない場合はアンド・ゲート71から
破損判定回路7へ信号が送られ。
しかも、ワーク外で導通が断たれているので。
そのワーク内C;工具の刃先が残っていることになり、
そのワーク番号を不良ワークとして登録し1頁(;その
工具も破損工具として登録したのち、工員を人TC位置
へ戻して1次ワークへ進む。この場合、前記不良ワーク
スキップ手順の(:おいて、このワークはその後の加工
な丁べてスキップされることC;なり、また1次ワーク
の加工前1:予備工具呼出し手順◎)二より破損工具は
予備工員と交換される。
第7図は、予備工具呼出し手順の一例を示すフローチャ
ートである。予備工具呼出し手順は、ATC(自動工具
交換装置)およびFA (工場自動化)の進歩(:伴い
、工具管理方法の一端として近時改良されて来たもので
、そのいずれを採用してもよいが、第7図C二おいては
、破損ツール又は寿命時間到達ツールの番号を使用不可
として登録したのち、同一工具で使用可能なものを工員
データファイル中から検索し、該当するものが発見され
たならば1番号および工具を前記使用不可とされたもの
と入れ換える方式である。検索の結果、対象となる予備
工具が寿命等の限定を抱えていて、その工具C二更C二
予備の指定がある場合は自動的に次位の予備工具が選択
される。
さて、第6図の割込みプログラム@へ戻り。
第1判断で°導通°である場合は、第2判断としてAE
センサからの信号が°摩耗゛の設定範囲であるか否かが
検討される。°摩耗゛の場合は、第3図C二おけるアン
ド・ゲート81で、“摩耗”と°導通°とが”アンド冒
:なり、摩耗判定回路8から信号が出力される。この場
合は。
その時点での加工最終位置を3軸について記憶し、たの
ち、工具を引抜いて、前記予備工具呼出し4手順◎を実
行し、新しい工具:;より同じワークへ加工を続行する
第2判断の結果が°摩耗゛でなかった場合。
割込み信号が誤動作によるものか否かを確認しなくては
ならなくなる。そこで、Z!ith!=関する加工位置
を記憶したのち、工具を加工孔の入口まで引抜き、その
途中で導通が切れず、かつ。
同一孔に対する切削ステップフィードの回数が設定され
た回数を越えず、疲労の恐れがない場合は、誤動作とし
て扱い、工具を再挿入し、主フロー6:戻して加工を続
行する。上記手順4:おいて、同一孔(;対する切削挿
入の回数が設定回数を越えていた場合はAE値の如何に
拘らず疲労の予兆として、°摩耗”と同一の手順を実行
する。
なお、割込みプログラムを起動する異常発生信号は、上
記の如(AEセンチからのみと限定されるものではなく
、センサ・リングからでもよいことは言うまでもないが
、その場合、第6図の割込みプログラムOの第1判断で
、必然的に°非導通”のフローに分岐し、処理されるこ
とになる。
このよう(:1本発明による切削工具の損傷検出装置は
、異常信号を検知すると、AHセンサとセンサ・リング
の併用;二より、破損と摩耗と誤動作との3つのいずれ
かに判定し11頁(=、工具側とワーク側のそれぞれの
状態を把握して対応させるもので、ノイズ等(:よる精
度の低下を防止し、検出の結果を自動的に工具交換やワ
ーク処理へ結びつける効果を有する。
〔発明の効果〕
以上、説明したとおり1本発明によれば、定量的かつ自
動的で、精度良く、シかも損傷を簡単C二検出する切削
工具の損傷検出装置を提供することができ、損傷検出の
精度向上と応用機能の拡大セ多大の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の構造図、第2図はセンサ・リ
ングによる計測の説明図、第3図は本発明の制御部のブ
ロック図、第4図および第5図はワーク処理の説明図、
第6図および第7図は損傷検出手順および予備工具呼出
し手順のフローチャートである。 1・・・AEセンサ  2・・・センサ・リング3・・
・CPU     4・・・AE判別回路5・・・セン
チ・リング判別回路 7・・・破損判定回路 8・・・摩耗判定回路 T・・・工具 W・・・ワーク L・・・テーブル 特 許 出 願 人  日立精機株式会社第2図 第4図 −一一一子−×

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. テーブル上に1個もしくは1個以上のワークを載置し、
    加工を行う工作機械の切削工具の損傷検出装置において
    、工具が塑性変形する際に発する突発型弾性波信号を検
    出するAEセンサと、工具をワークに接触させることに
    より閉回路に流れる循環電流を検出するセンサ・リング
    と、上記2つのセンサ手段のいずれか又は双方からの異
    常信号に起動され、工具の損傷状態を検査する割込み手
    順を実行する制御部とを備えたことを特徴とする切削工
    具の損傷検出装置。
JP452585A 1985-01-14 1985-01-14 切削工具の損傷検出装置 Pending JPS61164764A (ja)

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