JPS61164765A - Detecting device of tool breakage - Google Patents

Detecting device of tool breakage

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JPS61164765A
JPS61164765A JP469685A JP469685A JPS61164765A JP S61164765 A JPS61164765 A JP S61164765A JP 469685 A JP469685 A JP 469685A JP 469685 A JP469685 A JP 469685A JP S61164765 A JPS61164765 A JP S61164765A
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Japan
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signal
tool
breakage
output
circuit
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Application number
JP469685A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Nakamura
秀明 中村
Kiyokazu Yoshimura
吉村 喜代和
Kazuaki Otsuka
大塚 一明
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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    • 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

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Abstract

PURPOSE:To improve reliability of detecting breakage by detecting unusual cutting from the abrupt rise of an AE (acoustic emission) signal while detecting the breakage of a tool from the frequency in the issuance of an unusual cutting signal. CONSTITUTION:At the time of cutting operation, the peak in the distribution of power spectrum of the AE signal of an AE sensor 7, is around a frequency of 300kHz when a tool is broken. This is detected by detectors 14, 15 and compared with the frequency 50kHz at the time of ordinary cutting operation, by means of a comparator 17 and the resulting signal is given to a breakage detecting circuit 19 only at the time of breakage of the tool 3, to detect the breakage of tool and give a signal to an OR circuit 21. On the other hand, when an unusual cutting signal is given to an unusual signal counter 23, a one-shot signal is generated. And, the unusual cutting signal which is continuously generated from a circuit 20 during this time, is transmitted to a shift register and shifted, and the resulting output on the final stage is transmitted to an output circuit 22 and a switch 8 as a tool breakage detected output, via the OR 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ョン(
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 solves the problem of tool breakage and abnormality in machine tools by acoustic emissions (
(hereinafter referred to as AE) for monitoring.

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]

本発明による工具折損検出装置は、AEセンサの出力の
瞬間的な上昇を示す立上り信号に基づいて異常を検出す
ると共に、異常切削出力が所定期間内に連続して得られ
る場合には工具の折損を検出しなくても折損があったも
のとして折損信号を出力するようにしたものである。こ
うすれば工具の折損時に明確な折損信号が発生しなかっ
た場合等の様々な信号が発生する場合にも漏れなく工具
の折損を検出することが可能となる。
The tool breakage detection device according to the present invention detects an abnormality based on a rising signal indicating an instantaneous rise in the output of the AE sensor, and detects a tool breakage when an abnormal cutting output is continuously obtained within a predetermined period. Even if no breakage is detected, it is assumed that there is a breakage and a breakage signal is output. This makes it possible to detect tool breakage without fail even when various signals are generated, such as when no clear breakage signal is generated when the tool breaks.

〔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。
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 tool breakage and abnormal cutting. As a method for detecting tool breakage in machine tools, conventional methods have been to
An apparatus has been proposed that includes a sensor and detects tool breakage based on an AE multiplied signal obtained from the sensor.

しかしながら従来の工具折損検出装置によれば、AEセ
ンサより得られる信号の振幅の平゛均値や特定の周波数
に基づいて工具の折損を検出しており、他の原因で得ら
れるAE倍信号例えばワークの切屑から発生する信号や
ソレノイドの開閉等に伴う電気ノイズ、ワークに物体が
接触した場合の衝撃音等と充分に識別することができな
かった。又工具の折損に伴って発生するAE倍信号特徴
にもばらつきがあり、折損時に折損と明確に判断するこ
とができないAE倍信号発生する場合もある。従ってこ
のような折損に対しては一定の折損検出処理だけでは十
分でなく、折損を見逃してしまうことがあるという問題
点もあった。
However, according to the conventional tool breakage detection device, tool breakage is detected based on the average value of the amplitude of the signal obtained from the AE sensor or a specific frequency, and the AE multiplied signal obtained from other causes, such as It was not possible to sufficiently distinguish the noise from signals generated from chips on the workpiece, electrical noise associated with the opening and closing of a solenoid, and impact noise when an object comes into contact with the workpiece. There are also variations in the characteristics of the AE multiplied signal that occurs when a tool breaks, and there are cases where an AE multiplied signal is generated that cannot be clearly determined to be a breakage. Therefore, for such breakage, a certain breakage detection process alone is not sufficient, and there is also a problem that the breakage may be overlooked.

〔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、異常切削が短時間に連続
して発生する場合にも工具の折損を検出するようにして
折損検出の範囲を拡大した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 conventional tool breakage detection devices, and the present invention detects tool breakage by detecting tool breakage even when abnormal cutting occurs continuously in a short period of time. It is an object of the present invention to provide a tool breakage detection device that has an expanded range.

〔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、AEセンサの
出力の瞬間的な上昇を示す立上り信号に基づいて工具切
削の異常を検出する異常切削検出回路と、異常切削検出
回路の出力信号に基づいて所定時間のうちに与えられる
異常切削信号を計数する計数手段と、AEセンサの出力
信号の特性に基づいて工具の折損を識別すると共に、計
数手段の計数値が所定値に達したときに工具の折損を検
出する信号処理部と、を具備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 of a machine tool and detects breakage based on an AE multiplied signal obtained when a tool breaks, and the device an abnormal cutting detection circuit that detects an abnormality in tool cutting based on a rising signal indicating an increase; a counting means that counts abnormal cutting signals given within a predetermined time based on an output signal of the abnormal cutting detection circuit; and an AE sensor. A signal processing unit that identifies tool breakage based on the characteristics of the output signal of and detects tool breakage when the count value of the counting means reaches a predetermined value. be.

このような特徴を有する本発明によれば、AEセンサよ
り得られるAE倍信号急激な立上りによって異常切削を
検出すると共に、その異常切削信号の頻発程度によって
工具の折損を検出するようにしている。従って周波数特
性や立上り特性等通常の折損時とは異なる信号を発生し
て工具が折損する場合にも、本発明によれば折損を検出
することが可能となり、折損の信頼性を向上させること
ができる。
According to the present invention having such features, abnormal cutting is detected based on the sudden rise of the AE multiplied signal obtained from the AE sensor, and tool breakage is detected based on the frequency of occurrence of the abnormal cutting signal. Therefore, even if a tool breaks due to generation of signals such as frequency characteristics and rise characteristics that are different from normal breakage signals, the present invention makes it possible to detect the breakage and improve the reliability of breakage. can.

〔実施例の説明〕[Explanation of Examples]

(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。本実施例はボ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3を取付けてワ
ーク1に開口が設けられる。ここでワーク1の上部のド
リルの刃が接触する位置にワークに切削を行う前にあら
かじめAEセンサと同じ<PZT等から成る擬似折損信
号発生器4が取付けられる。レベル設定器5はこの擬似
折損信号発生器4の駆動レベルを設定するものであって
、使用工具の大きさ1種類に応じて設定された駆動レベ
ルの信号を駆動回路6に伝える。駆動回路6は工具の折
損時のAE倍信号相似で且つ同一のパワースペクトル分
布を持つ駆動波形により擬似折損信号発生器4を駆動す
るものである。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2上にAE倍信号検
出するAEセンサ7を設ける。AEセンサ7はドリル4
等の工具からのAE倍信号擬似折損信号発生器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
出力はアナログスイッチ8に与えられる。アナログスイ
ッチ8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9に与えられる。増幅器9は可
変抵抗器10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11.12及び切削レベル表示器13に与える
ものである。バンドパスフィルタ11は中心周波数30
0KHz、バンドパスフィルタ12は中心周波数50K
Hz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14.15に伝える。検波器14.
15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14の出力は微分回路16に、
検波器14.15の出力は夫々比較器17に与えられる
。これらのバンドパスフィルタ11.12、検波器14
.15及び比較器17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16は入力
信号の急峻な変化分のみを次段のレベル判定器18に伝
える。レベル判定器18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19と異常切削検出回路20に伝える。
(Overall Configuration of Embodiment) 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 drilling machine, and a workpiece 1 is fixed on a base 2 of the drilling machine, and a drill 3 is attached from above to form an opening in the workpiece 1. Here, before cutting the workpiece, a pseudo-breakage signal generator 4 made of PZT or the like, which is the same as the AE sensor, is installed in advance at the position where the drill blade contacts the upper part of the workpiece 1. The level setter 5 sets the drive level of the pseudo-breakage signal generator 4, and transmits a drive level signal set according to one type of tool size to the drive circuit 6. The drive circuit 6 drives the pseudo-breakage signal generator 4 with a drive waveform that is similar to the AE multiplied signal at the time of tool breakage and has the same power spectrum distribution. An AE sensor 7 for detecting the AE multiplied signal is provided near the tool on which the workpiece 1 is placed, for example, on the base 2 as shown in FIG. AE sensor 7 is drill 4
This is a wideband AE sensor that detects the AE multiplied signal from the pseudo-breakage signal generator 4 from tools such as tools, and its output is given to the analog switch 8. The analog switch 8 connects and disconnects the analog signal using an external output, and the output is given to the amplifier 9. The amplifier 9 is an amplifier whose amplification factor can be arbitrarily set by adjusting a variable resistor 10, and provides its output to two band pass filters 11, 12 and a cutting level indicator 13. The bandpass filter 11 has a center frequency of 30
0KHz, bandpass filter 12 center frequency 50K
Hz filter, and transmits only signals near the respective center frequencies to the next stage detector 14.15. Detector 14.
15 detects the input signal and obtains an output according to the amplitude, and the output of the detector 14 is sent to a differentiating circuit 16.
The outputs of the detectors 14 and 15 are provided to comparators 17, respectively. These band pass filters 11, 12, detector 14
.. 15 and the comparator 17 form a frequency identification means for identifying the AE multiplied signal at the time of breakage. Differentiating circuit 16 transmits only steep changes in the input signal to level determiner 18 at the next stage. The level determiner 18 compares the input signal with a predetermined reference level, and if the input signal is large, transmits the output to the breakage detection circuit 19 and the abnormal cutting detection circuit 20.

又比較器17は検波器14.15の出力を比較し、検波
器14の出力が大きい場合にのみ出力を折損検出回路1
9に伝える。折損検出回路19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、折損
検出信号をオア回路21に与えるものである。又異常切
削検出回路20はレベル判定器18の立上り信号に基づ
いて所定のパルスを出す単安定マルチバイブレーク等か
ら成り異常切削を検出するものであって、その出力を異
常信号計数部23及び出力回路24に与えるものである
。異常信号計数部23は異常切削検出回路20の出力を
計数し、計数値が所定値以上のときに出力を出しオア回
路21に与えるものである。
Also, the comparator 17 compares the outputs of the detectors 14 and 15, and sends the output to the breakage detection circuit 1 only when the output of the detector 14 is large.
Tell 9. The breakage detection circuit 19 is a logic circuit that performs the logical product of these inputs to detect a breakage of the tool, and provides a breakage detection signal to the OR circuit 21. Further, the abnormal cutting detection circuit 20 is made up of a monostable multi-bi-break circuit that outputs a predetermined pulse based on the rising signal of the level determiner 18, and detects abnormal cutting, and its output is sent to the abnormal signal counter 23 and the output circuit. 24. The abnormal signal counting section 23 counts the output of the abnormal cutting detection circuit 20, and outputs an output when the counted value is equal to or greater than a predetermined value, and provides the output to the OR circuit 21.

オア回路21は折損検出回路19の出力との論理和によ
って折損検出出力を出力回路22に与えると共に、アナ
ログスイッチ8を閉成するものである。
The OR circuit 21 provides a breakage detection output to the output circuit 22 by ORing with the output of the breakage detection circuit 19, and closes the analog switch 8.

(異常信号計数部の構成) 次に第2図を参照しつつ本発明の特徴である異常信号計
数部23の詳細な構成について説明する。
(Configuration of Abnormal Signal Counting Unit) Next, the detailed configuration of the abnormal signal counting unit 23, which is a feature of the present invention, will be described with reference to FIG.

まず異常切削検出回路20の出力はゲート回路31及び
立上り検出部32に与えられる。立上り検出部32は異
常切削信号の立上りを検出する例えば微分回路等から構
成されており、その出力をフンショット信号発生部33
に伝える。ワンショット信号発生部33は立上り検出部
32の信号をトリガ入力とし所定の時間幅、例えば1秒
のパルスを発生する発生器であって、その出力はゲート
回路31及び立下り検出部34に与えられる。ゲート回
路31はワンショット信号発生部33の出力をゲートと
して異常切削検出回路20より与えられる異常切削信号
をシフトレジスタ35に伝えるものである。又立下り検
出部34はワンショット信号の立下りを検出してトリガ
信号をリセット信号発生部36に伝える。リセット信号
発生部36は入力信号に基づいて所定幅のりセント信号
を発生し、シフトレジスタ35に伝えるものである。
First, the output of the abnormal cutting detection circuit 20 is given to the gate circuit 31 and the rising edge detection section 32. The rising edge detecting section 32 is composed of, for example, a differentiating circuit, etc., which detects the rising edge of the abnormal cutting signal, and its output is sent to the blank shot signal generating section 33.
tell to. The one-shot signal generator 33 is a generator that uses the signal from the rise detector 32 as a trigger input and generates a pulse with a predetermined time width, for example, 1 second, and its output is given to the gate circuit 31 and the fall detector 34. It will be done. The gate circuit 31 uses the output of the one-shot signal generator 33 as a gate to transmit an abnormal cutting signal given from the abnormal cutting detection circuit 20 to the shift register 35. Further, the falling detection section 34 detects the falling edge of the one-shot signal and transmits a trigger signal to the reset signal generation section 36. The reset signal generator 36 generates a predetermined width signal based on the input signal and transmits it to the shift register 35.

シフトレジスタ35は例えば5ビツト構成とし、その直
列出力端がオア回路21に接続されている。
The shift register 35 has, for example, a 5-bit configuration, and its serial output end is connected to the OR circuit 21.

前述のようにオア回路21には折損検出回路19の出力
が伝えられ、その論理和出力が折損信号として出力回路
22に出力される。
As described above, the output of the breakage detection circuit 19 is transmitted to the OR circuit 21, and the OR output thereof is outputted to the output circuit 22 as a breakage signal.

(AEセンサ感度設定動作) 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。まず擬似折損信号発生器4
を第1図に示すようにワーク1のドリルにより開口する
位置に取付け、工具の種類例えばドリル径に応じてレベ
ル設定器5によって擬似折損信号レベルを設定する。そ
して駆動回路6を介して擬似折損信号発生器4を駆動す
れば擬似折損信号がワーク1及びベース2を通じてAE
センサ7に与えられる。そうすればAE倍信号アナログ
スイッチ8を介して増幅器9に伝えられる。
(AE Sensor Sensitivity Setting Operation) Next, the operation when installing the tool breakage detection device of this embodiment in a machine tool will be described. First, pseudo-breakage signal generator 4
As shown in FIG. 1, it is attached to the workpiece 1 at a position where it will be opened by a drill, and a level setting device 5 sets a pseudo-breakage signal level according to the type of tool, for example, the diameter of the drill. Then, if the pseudo-breakage signal generator 4 is driven via the drive circuit 6, the pseudo-breakage signal will be transmitted through the workpiece 1 and the base 2 to generate an AE signal.
is applied to sensor 7. Then, the AE multiplied signal is transmitted to the amplifier 9 via the analog switch 8.

従って切削レベル表示器13の表示レベルが所定値とな
るように増幅器9の出力を可変抵抗器10によって調整
する。こうすればAEセンサ7から適正なレベルで信号
処理部にAE倍信号伝達することが可能となる。
Therefore, the output of the amplifier 9 is adjusted by the variable resistor 10 so that the display level of the cutting level indicator 13 becomes a predetermined value. In this way, it becomes possible to transmit the AE multiplied signal from the AE sensor 7 to the signal processing section at an appropriate level.

(信号処理部の動作) さて通常の切削加工時にAEセンサ7より与えられるA
E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300 KHz付近にピークを持つことが明らかと
なっている。
(Operation of the signal processing unit) Now, the A given by the AE sensor 7 during normal cutting
The distribution of the E-times signal power spectrum is concentrated around a frequency of 50 KHz, as shown by the curve in FIG. 3, and the distribution is monotonically attenuated in a higher frequency region. Furthermore, as is known from many experiments, the distribution of the power spectrum when a tool breaks is represented by curve a in FIG. 3, and it has been revealed that it has a peak around a frequency of 300 KHz.

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−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1
1.12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14゜15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50 
K Hz付近のAE倍信号パワーが周波数300KHz
付近のパワーより太き(、工具の折損時には周波数30
0KHz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17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19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 1
1.12, it is possible to clearly distinguish between normal conditions and tool breakage by extracting only the AE multiplied signals near each frequency component, detecting them with detectors 14 and 15, and comparing their output levels. . In other words, during normal cutting, the frequency is 50
AE multiplied signal power near KHz frequency is 300KHz
Thicker than the nearby power (frequency 30 when the tool breaks)
This is because the power near 0 KHz is greater than the power near a frequency of 50 KHz. The comparator 17 compares these outputs and provides a signal to the breakage detection circuit 19 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11゜12の中心周波数やQの値、
及び比較器17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。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。即ち工具の折損時に得られるAE信号波形は第4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4図中)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
。従って第1図に示すように検波器14の出力を微分回
路16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18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18より折損検出回路19に信号を
与える。折損検出回路19はこれらの論理積信号によっ
て工具の折損を検出しオア回路21に信号を伝える。
On the other hand, a signal similar to the power spectrum distribution shown by curve a in FIG. 3 may be generated due to contact or friction between chips and a tool or workpiece during cutting. In this case, the center frequency and Q value of the bandpass filters 11 and 12,
Even if the threshold level and the like of the comparator 17 are set appropriately, a signal caused by contact or friction between chips and a tool or workpiece may be mistakenly determined to be a tool breakage 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. That is, the AE signal waveform obtained when the tool breaks, as shown in Figure 4(a), is a signal with a sharp rise at the time of breakage, while the AE multiplied signal waveform generated by contact and friction between chips and the tool or workpiece. As shown in Figure 4), the waveform does not show a sharp rise and continues for a predetermined period of time. Therefore, as shown in FIG. 1, the output of the detector 14 is applied to a differentiating circuit 16, and only steep signals such as those caused by breakage are separated and applied to a level determiner 18. The input level is then compared with a predetermined reference value, and when an AE multiplied signal with a steep rise is obtained, a signal is provided from the level determiner 18 to the breakage detection circuit 19. The breakage detection circuit 19 detects tool breakage based on these AND signals and transmits the signal to the OR circuit 21.

又第4図(a)に示すように鋭い立上りを有していても
周波数領域での折損検出によって工具の折損と判別され
ず、折損検出回路19より折損信号が与えられない場合
がある。従って本発明では異常切削検出回路20の出力
を異常信号計数部23にも与えている。第5図(a)に
示すように異常切削信号が異常信号計数図23に与えら
れるとその立上りが立上り信号検出部32によって検知
され、第5図(b)に示すようにワンショット信号発生
部33よりワンショット信号が発生しゲート信号として
ゲート回路31及び立下り検出部34に加えられる。そ
してその間に引き続いて異常切削検出回路20より異常
切削信号が伝えられれば、ゲート回路31を介して順次
シフトレジスタ35に伝えられてシフトされる。例えば
第5図(alに示すようにワンショット信号発生部33
の信号時間中に5個の異常切削信号が伝えられれば、シ
フトレジスタ35の最終段の出力がオア回路21を介し
て工具の折損検知出力として出力回路22及びアナログ
スイッチ8に伝えられる。このように本発明では周波数
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
せると共に、所定時間内に異常切削信号が連続して伝え
られれば周波数領域の折損検出がなくても工具が折損し
たものとして折損信号を出力するようにしている。この
ため種々の異常折損信号に対応して工具の折損を識別す
ることが可能となる。
Further, even if the tool has a sharp rise as shown in FIG. 4(a), it may not be determined as a tool breakage by the breakage detection in the frequency domain, and the breakage detection circuit 19 may not give a breakage signal. Therefore, in the present invention, the output of the abnormal cutting detection circuit 20 is also provided to the abnormal signal counting section 23. As shown in FIG. 5(a), when the abnormal cutting signal is applied to the abnormal signal counting diagram 23, its rising edge is detected by the rising signal detecting section 32, and as shown in FIG. 5(b), the one-shot signal generating section A one-shot signal is generated from 33 and applied as a gate signal to the gate circuit 31 and fall detection section 34. If an abnormal cutting signal is subsequently transmitted from the abnormal cutting detection circuit 20 during that time, it is sequentially transmitted to the shift register 35 via the gate circuit 31 and shifted. For example, as shown in FIG.
If five abnormal cutting signals are transmitted during the signal time, the output of the final stage of the shift register 35 is transmitted via the OR circuit 21 to the output circuit 22 and the analog switch 8 as a tool breakage detection output. In this way, the present invention combines both frequency-domain breakage detection and time-domain breakage detection, and also detects that the tool has broken even without frequency-domain breakage detection if abnormal cutting signals are continuously transmitted within a predetermined time. As a result, a breakage signal is output. Therefore, it becomes possible to identify tool breakage in response to various abnormal breakage signals.

尚本実施例は異常信号を計数するためにシフトレジスタ
を用いているが、数値制御装置と一体化された工具折損
検出装置においてCPUを用いた制御手段により所定時
間内の異常切削信号を検出するようにすることも可能で
ある。この場合には第6図にフローチャートを示すよう
にまず異常切削検出回路の出力を入出力インターフェー
スを介してCPUに入力するようにしておく。第6図の
フローチャートにおいてCPUは異常切削信号を監視し
ており(ステップ41)、この信号が与えられればステ
ップ42に進んでタイマをスタートさせる。このタイマ
はワンショット信号発生部に対応する所定時間のタイミ
ング手段であり、次いでステップ43.44のループに
進んでタイムアンプするまでに異常切削信号が続いて得
られるかどうかをチェックする。この間に続いて異常切
削信号が得られればステップ45に進み計数値をインク
リ・メントし、計数値が所定値N、例えば5以下であれ
ば再びステップ43.44のループに戻る。異常切削信
号の数が所定値Nに達するまでにタイムアツプすれば、
ステップ44よりステップ47.48に進んで計数値及
びタイマをリセットしてステップ41に戻る。
Although this embodiment uses a shift register to count abnormal signals, abnormal cutting signals within a predetermined time are detected by a control means using a CPU in a tool breakage detection device integrated with a numerical control device. It is also possible to do so. In this case, the output of the abnormal cutting detection circuit is first input to the CPU via the input/output interface, as shown in the flowchart of FIG. In the flowchart of FIG. 6, the CPU monitors an abnormal cutting signal (step 41), and if this signal is given, the process proceeds to step 42 and starts a timer. This timer is a timing means for a predetermined period of time corresponding to the one-shot signal generator, and then the process goes to the loop of steps 43 and 44 to check whether an abnormal cutting signal is continuously obtained before time amplification. If an abnormal cutting signal is subsequently obtained during this period, the process proceeds to step 45 and the count value is incremented, and if the count value is less than a predetermined value N, for example 5, the process returns to the loop of steps 43 and 44. If the time is up before the number of abnormal cutting signals reaches the predetermined value N,
From step 44, the process proceeds to steps 47 and 48, where the count value and timer are reset, and the process returns to step 41.

又タイムアツプするまでに異常切削信号が所定値Nに達
すれば、ステップ46よりステップ49に進んで工具の
折損を出力し以後の動作を停止する。このように異常切
削信号をハードウェアによっても又CPUを用いたソフ
トウェアによっても実現することが可能である。
If the abnormal cutting signal reaches the predetermined value N before time-up, the process proceeds from step 46 to step 49, where a broken tool is output and the subsequent operation is stopped. In this way, the abnormal cutting signal can be realized by both hardware and software using the CPU.

又本実施例による信号処理部では通常の折損検出には周
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、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。
Furthermore, in the signal processing section according to this embodiment, breakage is detected by logical product of breakage detection in the frequency domain and breakage detection in the time domain for normal breakage detection, but other breakage detection methods may be used or combined. It is also possible.

更に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。
Furthermore, 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 drawings]

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図は本実施例の工具折損検出装置の
異常信号計数部の詳細な構成を示すブロック図、第3図
はAEセンサ7より得られるAE倍信号パワースペクト
ルを示す図、第4図(a)は工具折損時に得られるAE
信号波形、第4図世)は切屑が生じる場合に得られるA
E信号波形を示す図、第5図は異常信号計数部23の各
部の波形を示す波形図、第6図は本発明の他の実施例に
よる異常信号計数動作を示すフローチャートである。 1−−−−−−−ワーク  2−−−−−−−ベース 
 3−・−一一−−ドリル4−・・・−・擬似折損信号
発生器  5−−−−−−・レベル設定器  6・−−
−−−−−一駆動回路  7−−−−−−・AEセンサ
8−−−−−−−アナログスイッチ  9−−−−−−
−一増幅器  11 、 12−−−−−−−−バンド
パスフィルタ  14.15−・・−・−検波器  1
6・・−・−微分回路  17−・−比較器  18−
−−−−・−レベル判定器  19−・−一一一一折損
検出回路  20−・−・−・−異常切削検出回路  
21・−・・オア回路  23−・−・・−異常信号計
数部  31−・−・−ゲート回路  32−一−−−
・−立上り検出部33−・−ワンショット信号発生部 
 31−−−−−−一立下り検出部  35−・−シフ
トレジスタ  36−・−リセット信号発生部 特許出願人   立石電機株式会社 代理人 弁理士 岡本官喜(化1名) 第2図 第5図 第3図 7↑ 100K 200K 300K 400K     H
2第4図(a) 第4図(1)) 、1
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the tool breakage detection device according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the detailed configuration of the abnormal signal counting section of the tool breakage detection device of this embodiment, and FIG. A diagram showing the AE multiplied signal power spectrum obtained from the AE sensor 7, Fig. 4 (a) shows the AE obtained when the tool breaks.
Signal waveform (Fig. 4) is A obtained when chips are generated.
FIG. 5 is a waveform diagram showing the waveforms of each part of the abnormal signal counting section 23, and FIG. 6 is a flowchart showing the abnormal signal counting operation according to another embodiment of the present invention. 1---------Work 2---------Base
3--11--Drill 4--Pseudo breakage signal generator 5--Level setter 6--
-------Drive circuit 7--AE sensor 8--Analog switch 9--------
-1 amplifier 11, 12--Band pass filter 14.15-...-Detector 1
6.--Differential circuit 17-.-Comparator 18-
------・-Level judger 19-・-1111 breakage detection circuit 20-・-・−・-Abnormal cutting detection circuit
21--OR circuit 23---Abnormal signal counting section 31---Gate circuit 32---
-Rise detection section 33--One-shot signal generation section
31-- Fall detection section 35-- Shift register 36-- Reset signal generation section Patent applicant Tateishi Electric Co., Ltd. agent Patent attorney Kanki Okamoto (1st person) Fig. 2 Fig. 5 Figure 3 Figure 7↑ 100K 200K 300K 400K H
2 Figure 4 (a) Figure 4 (1)) , 1

Claims (2)

【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、 前記AEセンサの出力の瞬間的な上昇を示す立上り信号
に基づいて工具切削の異常を検出する異常切削検出回路
と、 前記異常切削検出回路の出力信号に基づいて所定時間の
うちに与えられる異常切削信号を計数する計数手段と、 前記AEセンサの出力信号の特性に基づいて工具の折損
を識別すると共に、前記計数手段の計数値が所定値に達
したときに工具の折損を検出する信号処理部と、を具備
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 provided on a tool support of a machine tool and detects breakage based on an AE signal obtained when a tool breaks, an instantaneous increase in the output of the AE sensor an abnormal cutting detection circuit that detects an abnormality in tool cutting based on a rising signal indicating the AE; a counting means that counts abnormal cutting signals given within a predetermined time based on an output signal of the abnormal cutting detection circuit; The present invention is characterized by comprising a signal processing unit that identifies tool breakage based on the characteristics of the output signal of the sensor and detects tool breakage when the count value of the counting means reaches a predetermined value. Tool breakage detection device.
(2)前記信号処理部は、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装
置。
(2) The signal processing unit is configured to control the AE obtained when the tool breaks.
Frequency identifying means that outputs an output when an AE signal having a frequency component that has a strong correlation with the frequency component of the signal is given, and rising signal detecting means that outputs an output when a signal that rises rapidly from the AE sensor is given. and logic output means for identifying tool breakage based on the AND output of the frequency identification means and the rising signal detection means. Device.
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