JPS61173154A - Tool fracture detector - Google Patents

Tool fracture detector

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JPS61173154A
JPS61173154A JP60016121A JP1612185A JPS61173154A JP S61173154 A JPS61173154 A JP S61173154A JP 60016121 A JP60016121 A JP 60016121A JP 1612185 A JP1612185 A JP 1612185A JP S61173154 A JPS61173154 A JP S61173154A
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breakage
tool
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sensor
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Ryoichi Miyake
三宅 亮一
Hideaki Nakamura
秀明 中村
Tetsuro Iwakiri
岩切 哲朗
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    • 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 stabilize the sensitivity adjustment of an AE sensor to be installed near the tool of a machine tool by using a pseudo fracture signal by processing the output from the AE sensor in a signal processing part having a means for discriminating frequency and a means for detecting a rise signal. CONSTITUTION:A pseudo fracture signal generator 4 consisting of a PZT, etc. is attached in the position where the tool 3 contacts with a work 1 in order to adjust the sensitivity of the AE sensor 7. The detection signal from the AE sensor is applied to the signal processing part including the means for discriminating frequency which consists of band pass filters 11, 12, detectors 14, 15 and a comparator 17 and the means for detecting the rise signal which consists of a differentiation circuit 16. The output thereof is integrated in an integration circuit 19 and the result thereof is displayed on a fracture abnormal level display device 24. The non-flickering output is thus obtd. and the exact sensitivity adjustment of the AE sensor is made possible. The reliability of the fracture detection of the tool is improved.

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センサの感度を
調整するために工具折損時に得られる折損信号波形と同
一の性質を有する擬似折損信号を発生させると共に、擬
似折損信号を発生させてAEセンサの感度を調整する際
のレベル表示を積分回路を用いて安定させるようにした
ものである。
The tool breakage detection device according to the present invention generates a pseudo-breakage signal having the same properties as the breakage signal waveform obtained when a tool breaks in order to adjust the sensitivity of the AE sensor. An integrating circuit is used to stabilize the level display when adjusting sensitivity.

こうすればレベル表示のちらつきが防止されAEセンサ
の感度を正確に調整することが可能となる。
This prevents the level display from flickering and allows the sensitivity of the AE sensor to be adjusted accurately.

〔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従業されている。
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
There is a device in use that is equipped with a sensor and detects tool breakage based on the 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
ンサは工具の近傍やワークに接触するように取付けられ
るが、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、AEセンサ間
の減衰率を試行錯誤で補正していた。しかるに工具の折
損時のAE倍信号折損時にしが得られないので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切削条件を異ならせたと
きにもAE信号レベルが異なるため、調整が困難であり
使い難いという欠点があった。
However, according to the conventional tool breakage detection device, the AE sensor is mounted near the tool or in contact with the workpiece, but 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 according to the size of the tool, and the attenuation rate between the tool and AE sensor of each machine tool is corrected by trial and error. Ta. However, since the AE multiplier signal cannot be obtained when the tool breaks, it is difficult to confirm the mounting position and mounting state of the AE sensor, making it difficult to reliably detect tool breakage. Furthermore, the type of tools,
For example, when the drill diameter is changed or the cutting conditions are changed, the AE signal level changes, making adjustment difficult and making it difficult to use.

〔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センサの感度を調整
するため工具折損時のAE倍信号同一の特性を有するA
E倍信号工作機械に与えてその信号によりAEセンサの
感度を調整すると共に、擬似折損信号を用いたAEセン
サの感度調整時にちらつきがなく信号レベルを表示させ
ることができる工具折損検出装置を提供することを目的
とする。
The present invention was made in view of the problems of the conventional tool breakage detection device, and in order to adjust the sensitivity of the AE sensor, an AE multiplied signal having the same characteristics at the time of tool breakage is used.
To provide a tool breakage detection device which can adjust the sensitivity of an AE sensor by giving an E-fold signal to a machine tool and display the signal level without flickering when adjusting the sensitivity of the AE sensor using a pseudo-breakage signal. The purpose is to

〔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近傍に設けられるAEセンサを
有し工具折tn時の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、工具近傍に設けられ、工具
の折損時に得られるAE倍信号周波数を含む擬似折損信
号を発生する擬似折損信号発生手段と、AEセンサの出
力に基づいて工具の折損を検出する信号処理部と、AE
センサより得られる折損時のAE倍信号周波数を含むA
E信号出力を積分する積分回路と、積分回路の出力レベ
ルを表示する折損レベル表示手段と、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 near the tool of a machine tool and detects breakage based on an AE multiplied signal when the tool breaks. a pseudo-breakage signal generating means for generating a pseudo-breakage signal including an AE multiplied signal frequency; a signal processing section for detecting tool breakage based on the output of the AE sensor;
A including the AE multiplied signal frequency at the time of breakage obtained from the sensor
The present invention is characterized by comprising an integrating circuit that integrates the E signal output, and a breakage level display means that displays the output level of the integrating circuit.

このような特徴を有する本発明によれば、折損時のAE
倍信号周波数を含む擬似折損信号を用いてAEセンサの
感度を調整することが可能である。
According to the present invention having such characteristics, the AE at the time of breakage
It is possible to adjust the sensitivity of the AE sensor using a pseudo-breakdown signal that includes a doubled signal frequency.

又擬似折損信号がAEセンサより信号処理部に伝えられ
たときにその出力を一旦積分し、急激な信号の変化をな
くしてレベル表示器により表示するようにしている。こ
うすれば連続して擬似折損信号が与えられても表示器の
レベル表示が安定するため、AEセンサの感度を容易に
設定することが可能となる。このようにして正確にAE
センサの感度を調整することができれば工具折損の信頼
性を向上させることが可能となる。
Furthermore, when the pseudo-breakage signal is transmitted from the AE sensor to the signal processing section, its output is once integrated to eliminate sudden signal changes and to be displayed on the level indicator. In this way, even if pseudo-breakage signals are continuously applied, the level display on the display will be stable, making it possible to easily set the sensitivity of the AE sensor. In this way, accurately AE
If the sensitivity of the sensor can be adjusted, the reliability of tool breakage can be improved.

〔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l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
がじめAEセンサと同じ<PZT等が゛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2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
3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3
00 K Ilz 、バンドパスフィルタ12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及び積分回路19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20と異常切
削検出回路21に伝える。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20に伝える。折損検出回路2
0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、折損検出信号を出力回路22に与
えると共にアナログスイッチ8に伝える。又異常切削検
出回路21はレベル判定器18の立上り信号に基づいて
異常切削を検出するもので、その出力を出力回路23に
伝える。又積分回路19は微分回路16の出力を大きな
時定数で積分するものであって、その出力を折損・異常
レベル表示器24に伝えるものである。
(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 l. Here, a pseudo-breakage signal generator 4 consisting of <PZT, etc., which is the same as the AE sensor, is installed in advance at a position on the upper part of the workpiece 1 where the drill blade comes into contact with the workpiece before cutting the workpiece. The level setter 5 sets the drive level of the pseudo-breakage signal generator 4, and transmits to the drive circuit 6 drive level signals set according to two types of tool sizes. 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. The AE sensor 7 is a wideband AE sensor that detects an AE multiplied signal from a tool such as a drill 3 and an AE multiplied signal from the pseudo-breakage signal generator 4, and its output is given to an 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 3
00 K Ilz , the bandpass filter 12 is a filter with a center frequency of 50 KHz, and transmits only signals near the respective center frequencies to the next-stage detector 14.15. The detectors 14 and 15 each detect the input signal and obtain an output according to the amplitude.The output of the detector 14 is given to a differentiating circuit 16, and the output of the detectors 14 and 15 is given to a comparator 17, respectively. It will be done. These bandpass filters 11, 12,
The detectors 14, 15 and the comparator 17 form frequency identification means for identifying the AE multiplied signal at the time of breakage. The differentiating circuit 16 transmits only steep changes in the input signal to the next stage level determiner 18 and integrating circuit 19. The level determiner 18 compares the input signal with a predetermined reference level,
If the input signal is large, the output is transmitted to the breakage detection circuit 20 and the abnormal cutting detection circuit 21. Also, the comparator 17 is the detector 14,
The outputs of the detector 15 are compared, and the output is transmitted to the breakage detection circuit 20 only when the output of the detector 14 is large. Breakage detection circuit 2
0 is a logic circuit that performs the logical product of these inputs to detect tool breakage, and provides a breakage detection signal to the output circuit 22 and transmits it to the analog switch 8. Further, the abnormal cutting detection circuit 21 detects abnormal cutting based on the rising signal of the level determiner 18, and transmits its output to the output circuit 23. Further, the integrating circuit 19 integrates the output of the differentiating circuit 16 with a large time constant, and transmits the output to the breakage/abnormality level indicator 24.

第2図は積分回路19の一例を示す回路図である。本図
に巻いて微分回路16の表示信号は抵抗R25及びコン
デンサC26から成る積分器に与えられ、積分器の出力
は抵抗R27を介して演算増幅器から成る非反転増幅器
28に与えられる。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the integrating circuit 19. In this figure, the display signal of the differentiating circuit 16 is applied to an integrator consisting of a resistor R25 and a capacitor C26, and the output of the integrator is applied via a resistor R27 to a non-inverting amplifier 28 consisting of an operational amplifier.

非反転増幅器28は積分回路によって減少した出力を補
償するものであって、積分出力を所定レベルに増幅しそ
の出力を第1図に示す折損・異常レベル表示器24に伝
えるものである。
The non-inverting amplifier 28 compensates for the output reduced by the integrating circuit, amplifies the integrated output to a predetermined level, and transmits the output to the breakage/abnormality level indicator 24 shown in FIG.

(擬似折損信号の駆動回路の構成) 第3図は本実施例による擬似折損信号の駆動回路の構成
を示すブロック図である。本図においてノイズ発生回路
30は周波数300 K Hzを越える周波数までの一
様なスペクトルを有するホワイトノイズを発生する発生
回路であって、その出力は周波数300 K tlz付
近の成分を通過させるバンドパスフィルタ31に与えら
れる。又矩形波発振器32は一定周期の矩形波信号を発
振する発振器であって、その出力は微分回路33を介し
て乗算器34に与えられる。乗算器34はこれらの出力
を乗算することによって微分信号を包路線とする擬似折
損信号を発生させるものである。増幅器35はレベル設
定器5のレベル設定に基づ(増幅率によりこの擬似折損
信号を増幅するものであり、その出力は電力増幅器36
を介して擬似折損信号発生器4に与えられる。
(Configuration of a drive circuit for a pseudo-breakage signal) FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a drive circuit for a pseudo-breakage signal according to this embodiment. In this figure, the noise generating circuit 30 is a generating circuit that generates white noise having a uniform spectrum up to a frequency exceeding 300 KHz, and its output is passed through a bandpass filter that passes components around the frequency of 300 KHz. Given to 31. Further, the rectangular wave oscillator 32 is an oscillator that oscillates a rectangular wave signal with a constant period, and its output is given to the multiplier 34 via the differentiating circuit 33. The multiplier 34 multiplies these outputs to generate a pseudo-breakage signal whose envelope is the differential signal. The amplifier 35 amplifies this pseudo-breakage signal based on the level setting of the level setter 5 (using an amplification factor), and its output is sent to the power amplifier 36.
The signal is applied to the pseudo-breakage signal generator 4 via.

(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を駆動すれば、第4図(a)に波形図を
示すようにノイズ発生回路30よりホワイトノイズが発
生し、又矩形波発振器32より第4図(blに示すよう
に矩形波が発生する。そしてその矩形波は第4図tc+
に示すように微分回路33によって微分され、一方ホワ
イドノイズはバンドパスフィルタ31を介して乗算器3
4に与えられる。従って乗算器34より第4図(d+に
示すように周期的に急激に立上って以後減衰する擬似折
損信号が得られる。ここでこの擬似折損信号は各周期毎
にピーク値が変動するため必ずしも一定とならない。従
って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に伝えられるが、そのピーク値も一定ではなく
各周期毎に変動することとなる。そしてこの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。そ
してパンドパスフ1イルタ11及び検波器14を介して
検波され微分回路16によって微分される。この微分出
力は第2図に示すように積分回路19の積分器によって
長い時定数で積分され平均化される。第4図(elはこ
の積分回路19の積分器入力とその出力を示す波形図で
ある。そして積分によって低下したレベルは非反転増幅
器2日により補正され、折損・異常レベル表示器24に
よって表示される。従ってこの表示器24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。
(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. When the drive circuit 6 is driven, the noise generating circuit 30 generates white noise as shown in the waveform diagram in FIG. 4(a), and the rectangular wave oscillator 32 generates a rectangular wave as shown in is generated.Then, the rectangular wave is shown in Fig. 4 tc+
The white noise is differentiated by the differentiating circuit 33 as shown in FIG.
given to 4. Therefore, a pseudo-breakage signal is obtained from the multiplier 34, as shown in FIG. 4 (d+), which periodically rises sharply and then attenuates. It is not necessarily constant.Therefore, the pseudo-breakage signal is transmitted through the workpiece 1 and the base 2.
Although the peak value is transmitted to the sensor 7, the peak value is not constant and varies every cycle. The AE multiplied signal is then transmitted to the amplifier 9 via the analog switch 8 . Then, the signal is detected via the pan-pass filter 11 and the detector 14, and differentiated by the differentiating circuit 16. This differential output is integrated with a long time constant and averaged by the integrator of the integration circuit 19, as shown in FIG. FIG. 4 (el is a waveform diagram showing the integrator input and its output of this integration circuit 19.The level lowered by the integration is corrected by the non-inverting amplifier 2, and is displayed by the broken/abnormal level indicator 24. Therefore, the output of the amplifier 9 is connected to the variable resistor 10 so that the display level of the display 24 becomes a predetermined value.
Adjust by. 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5図の曲線すに示
すように周波数50KFIz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300KHz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 the frequency 50KFIz, as shown by the curve in FIG. 5, and the distribution is monotonically attenuated in the higher frequency range. Furthermore, as is known from many experiments, the power spectrum distribution when a tool breaks is represented by curve a in Figure 5.
It has been revealed that the peak frequency is around 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。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20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. . The comparator 17 compares these outputs and provides a signal to the breakage detection circuit 20 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(bl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20に信号
を与える。折損検出回路20はこれらの論理積信号によ
つて工具の折損を検出し出力回路22を介して外部に出
力すると共に、アナログスイッチ8を閉成する。
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 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. In other words, the AE signal waveform obtained when the tool breaks, as shown in Figure 6(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 6 (bl), the waveform does not show a sharp rise and the signal continues for a predetermined period of time.Therefore, as shown in Figure 1, the output of the detector 14 is fed to the differentiating circuit 16, and the waveform does not show a sharp rise. The input level is then compared with a predetermined reference value, and when an AE multiplied signal with a steep rise is obtained, the level determiner 18 sends a signal to the breakage detection circuit 20. The breakage detection circuit 20 detects tool breakage based on these AND signals and outputs the detected tool to the outside via the output circuit 22, and closes the analog switch 8.

このように本実施例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て工具の折損を検出し
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。
In this way, in this embodiment, tool breakage is detected by combining both frequency domain breakage detection and time domain breakage detection. Therefore, it becomes possible to identify tool breakage in response to various abnormal breakage signals.

尚本実施例の積分回路ではCRによる積分器を用いたが
、ミラー積分器等地の形式の積分回路を用いることも可
能である。又本実施例による信号処理部では周波数領域
の折損検出と時間領域の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。
Although the integrator of this embodiment uses a CR integrator, it is also possible to use a similar type of integrator such as a Miller integrator. Although the signal processing section according to this embodiment detects breakage by ANDing the breakage detection in the frequency domain and the time domain, it is also possible to use or combine other breakage detection methods.

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通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 various other 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図は積分回路の詳細な構成を示す回
路図、第3図は擬似折損信号の駆動回路6の構成を示す
ブロック図、第4図は本実施例の各部の波形を示す波形
図、第5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6図(alは工具折損時に得
られるAE信号波形、第6図(blは切屑が生じる場合
に得られるAIE信号波形を示す図である。 1−・−ワーク  2−−−−−−−ベース  3−−
−−−ドリル4−−−−−・擬似折損信号発生器  5
・−一−−−−レベル設定器  6・−−一一一駆動回
路  7−−−−−−− A Eセンサ8−−−・アナ
ログスイッチ  9−−−−−−一増幅器  11.1
2−・・・−・−バンドパスフィルタ  14.15−
〜−−−〜検波器  16−・−微分回路  17−−
−−−・−比較器  18−−−−−−−レベル判定器
  19−−−−−−一積分回路  20−−−−−・
−折損検出回路  24−−−−−−一折損異常レベル
表示器  R25,27−−−・−抵抗C26−−−−
−−−コンデンサ  28−−−−−一非反転増幅器特
許出願人   立石電機株式会社 代理人 弁理士 岡本宜喜(他1名) 第2図 第3図 第5図 100K 200K 300K 400K    Hz
第6図(al 第6図(b)
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the tool breakage detection device according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing the detailed configuration of the integrating circuit, and FIG. 3 is the configuration of the pseudo-breakage signal drive circuit 6. 4 is a waveform diagram showing the waveforms of each part of this embodiment, FIG. 5 is a diagram showing the AE multiplied signal power spectrum obtained from the AE sensor 7, and FIG. Signal waveform, FIG. 6 (bl is a diagram showing the AIE signal waveform obtained when chips are generated. 1-.- Work 2-- Base 3--
---Drill 4-----Pseudo breakage signal generator 5
・-1--Level setter 6--11 Drive circuit 7-----A E sensor 8--Analog switch 9--1 Amplifier 11.1
2-...-Band pass filter 14.15-
~----Detector 16---Differential circuit 17--
--- Comparator 18 --- Level judger 19 --- Integrating circuit 20 ---
-Breakage detection circuit 24--Breakage abnormality level indicator R25, 27--Resistor C26--
--- Capacitor 28 --- Non-inverting amplifier Patent applicant Tateishi Electric Co., Ltd. Agent Patent attorney Yoshiki Okamoto (and one other person) Figure 2 Figure 3 Figure 5 100K 200K 300K 400K Hz
Figure 6 (al Figure 6 (b)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)工作機械の工具近傍に設けられるAEセンサを有
し、工具折損時のAE信号に基づいて折損を検出する工
具折損検出装置であって 工具近傍に設けられ、工具の折損時に得られるAE信号
の周波数を含む擬似折損信号を発生する擬似折損信号発
生手段と、 前記AEセンサの出力に基づいて工具の折損を検出する
信号処理部と、 前記AEセンサより得られる折損時のAE信号の周波数
を含むAE信号出力を積分する積分回路と、 前記積分回路の出力レベルを表示する折損レベル表示手
段と、を具備することを特徴とする擬似折損信号発生装
置。
(1) A tool breakage detection device that has an AE sensor installed near the tool of a machine tool and detects breakage based on an AE signal when the tool breaks. pseudo-breakage signal generating means for generating a pseudo-breakage signal including a frequency of the signal; a signal processing section for detecting tool breakage based on the output of the AE sensor; and a frequency of the AE signal at the time of breakage obtained from the AE sensor. A pseudo-breakage signal generating device comprising: an integrating circuit that integrates an AE signal output including: and a breakage level display means that displays an output level of the integrating circuit.
(2)前記信号処理部は、工具の折損時に得られるAE
信号の周波数成分に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の折
損を識別する論理出力手段と、を有することを特徴とす
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.
A frequency identification means that outputs an output when an AE signal having a frequency component having a strong correlation with the frequency component of the signal is given, and a rising signal detection means that outputs an output when a signal that rises suddenly from the AE sensor is given. 2. The tool breakage detection device according to claim 1, further comprising logic output means for identifying tool breakage based on the AND output of the frequency identification means and the rising signal detection means.
JP60016121A 1985-01-29 1985-01-29 Tool breakage detector Expired - Lifetime JPH066253B2 (en)

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JPS61173154A true JPS61173154A (en) 1986-08-04
JPH066253B2 JPH066253B2 (en) 1994-01-26

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02190239A (en) * 1989-01-19 1990-07-26 Nachi Fujikoshi Corp Drill abnormality detecting device for borer for printed wiring board
CN105527311A (en) * 2016-01-12 2016-04-27 中国水利水电科学研究院 Mass concrete microscopic fracture testing system

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CN105527311A (en) * 2016-01-12 2016-04-27 中国水利水电科学研究院 Mass concrete microscopic fracture testing system

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