JPS61182570A - Chip shape discriminator - Google Patents

Chip shape discriminator

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JPS61182570A
JPS61182570A JP60024055A JP2405585A JPS61182570A JP S61182570 A JPS61182570 A JP S61182570A JP 60024055 A JP60024055 A JP 60024055A JP 2405585 A JP2405585 A JP 2405585A JP S61182570 A JPS61182570 A JP S61182570A
Authority
JP
Japan
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chips
frequency band
signal
chip
frequency
Prior art date
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Pending
Application number
JP60024055A
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Japanese (ja)
Inventor
Ichiro Inazaki
一郎 稲崎
Koji Kojima
小島 浩二
Ryoichi Miyake
三宅 亮一
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.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Tateisi Electronics Co
Priority to JP60024055A priority Critical patent/JPS61182570A/en
Publication of JPS61182570A publication Critical patent/JPS61182570A/en
Pending legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • G01N29/44Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/4454Signal recognition, e.g. specific values or portions, signal events, signatures

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Abstract

PURPOSE:To decide the shape of chips and to execute smoothly cutting work by arranging an acoustic emission (AE) sensor close to a tool of a working machine and selecting an output in a prescribed frequency band from the envelope signals of an AE signal. CONSTITUTION:A work 1 is supported by a tailstock 2 and cut off by a bite 5. the AE sensor 7 is set up on a tool post 4. At the time of cutting, an AE signal is outputted from the AE sensor 7 and inputted to a band pass filter 9. The AE signal is then transmitted to a full-wave rectifier 11 and inputted to a low pass filter 12 and an envelope signal is detected out of the AE signal, so that the AE signal more than the prescribed frequency is interrupted and only a signal in a frequency band having correlation to the shape of chips is passed. Then, the output of the detected frequency band is compared with a value in the previously stored frequency band based upon the chip shape by a computer 14 to decide the shape of chips. Since the envelope signal of the AE signal is analyzed at its frequency, the shape of chips can be automatically discriminated, the generation of spiral chips or the like can be suppressed and troubles due to cutting can be removed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は工作機械において切削加工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
切削時に生じる切屑の形態を判別する切屑形態判別装置
に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of the Invention] The present invention relates to a chip shape discriminating device that uses acoustic emissions (hereinafter referred to as AE) generated during cutting in a machine tool to determine the shape of chips generated during cutting. be.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明による切屑形態判別装置は、工作機械の切削時に
発生する所定の形態を有する切屑がAE倍信号包絡線信
号について特定のスペクトル分布を有するという知見に
基づいてなされたものであり、包絡線信号の周波数領域
での分析により切屑の形態を判別している。こうして切
屑の形態が判別できれば、切削加工時に有害な渦巻形の
切屑や加工対象(以下ワークという)にからみつく連続
形の切屑の発生を自動的に検出することが可能となり、
必要な対応をすることが可能となる。
The chip shape discrimination device according to the present invention was made based on the knowledge that chips having a predetermined shape generated during cutting with a machine tool have a specific spectral distribution with respect to the AE multiplied signal envelope signal. The morphology of chips is determined by analysis in the frequency domain. If the shape of the chips can be determined in this way, it will be possible to automatically detect the occurrence of harmful spiral-shaped chips or continuous chips that get entangled with the workpiece (hereinafter referred to as the workpiece) during cutting.
It becomes possible to take necessary measures.

〔発明の背景〕 工作機械において工具を用いてワークを切削加工する場
合、加工時には種々の形態の切屑が生じる。この切屑は
形態によって例えば円弧形、渦巻形及び切屑が連続する
連続形等に分類することができる。ところで切削時に発
生する切屑は、その形状によっては切削加工が円滑に行
えないことがある。例えば渦巻形の切屑は切削加工中に
ワークの仕上げ面に傷を付けたりすることがあり、又連
続形切屑はワークや工作機械の可動部にからみつくため
異常切削を起こし、円滑な切削加工が妨げられるという
問題点があった。
[Background of the Invention] When a workpiece is cut using a tool in a machine tool, various forms of chips are generated during the processing. These chips can be classified into, for example, arc-shaped, spiral-shaped, continuous chips, etc. depending on their shape. However, depending on the shape of chips generated during cutting, cutting may not be performed smoothly. For example, spiral chips can damage the finished surface of the workpiece during cutting, and continuous chips can get entangled with the workpiece or the moving parts of the machine tool, causing abnormal cutting and hindering smooth cutting. There was a problem that

一方近年工場自動化の進展に伴い、このような異常切削
を自動的に検出することが強く要求されている。しかし
ながら従来の装置ではこのような切屑の形状を判別する
ことができず、工場自動化の際の障害となっていた。
On the other hand, with the progress of factory automation in recent years, there is a strong demand for automatically detecting such abnormal cutting. However, conventional devices cannot distinguish the shape of such chips, which has been an obstacle to factory automation.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明はこのような工作機械における加工時の問題点に
鑑みてなされたものであって、切削加工時に発生するA
E倍信号基づいて工作機械から生じる切屑の形態を自動
的に判別することができる切屑形態判別装置を提供する
ことを目的とする。
The present invention was made in view of the problems encountered during machining with machine tools, and it
It is an object of the present invention to provide a chip type discriminating device that can automatically determine the type of chips generated from a machine tool based on an E-multiplied signal.

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

本発明は切削時に生じる切屑の形態を判別する切屑形態
判別装置であって、工作機械の工具近傍に設けられ工作
時のAE倍信号電気信号に変換するAEセンサと、AE
センサより得られるAE倍信号包絡線を検出する包絡線
検出手段と、包絡線検出手段より得られる包絡線信号よ
り切屑の形状と強い相関を有する周波数帯域及び該周波
数帯域を含む周波数帯域の信号を通過させるバンドパス
フィルタと、バンドパスフィルタの各周波数帯域の出力
の平均値を夫々算出する平均値算出手段と、平均値算出
手段の各出力の出力比より切屑の形態を判別する形態判
別手段と、を具備することを特徴とするものである。
The present invention is a chip form discriminating device for determining the form of chips generated during cutting, and includes an AE sensor installed near a tool of a machine tool and converting the AE multiplied signal into an electric signal during machining;
Envelope detecting means for detecting the envelope of the AE multiplied signal obtained from the sensor, and a frequency band having a strong correlation with the shape of the chip and a signal in a frequency band including the frequency band from the envelope signal obtained from the envelope detecting means. A bandpass filter for passing through, an average value calculation means for calculating the average value of the output of each frequency band of the bandpass filter, and a form discrimination means for determining the form of the chip from the output ratio of each output of the average value calculation means. It is characterized by comprising the following.

このような特徴を有する本発明によれば、切削加工時に
AE倍信号包絡線信号の周波数分析に基づいて自動的に
切屑の形態を判別するようにしている。従って渦巻形や
連続形切屑等切削の障害となる切屑を迅速に判別するこ
とが可能であり、このような切屑が判別された場合には
、警報を発したり切削条件の変更や工具交換等、すみや
かに必要な対応を取ることが可能となる。従ってこのよ
うな切屑が発生しない状態で工作を進めることが可能と
なり、切削作業を円滑に進めることができる。
According to the present invention having such features, the form of chips is automatically determined during cutting based on frequency analysis of the AE multiplied signal envelope signal. Therefore, it is possible to quickly identify chips that impede cutting, such as spiral or continuous chips, and if such chips are identified, an alarm is issued, cutting conditions are changed, tools are replaced, etc. This makes it possible to take necessary measures promptly. Therefore, it is possible to proceed with machining without generating such chips, and the cutting operation can proceed smoothly.

〔実施例の説明〕[Explanation of Examples]

(実施例の全体構成) 第1図は本発明による切屑形態判別装置の一実施例の全
体構成を示すブロック図である。本実施例の切屑形態判
別装置は旋盤に通用したものであって、円筒状のワーク
1が芯押し台2とチャック3によって回転自在に保持さ
れており、刃物台4の先端にバイト5が固定されてワー
ク1に当接している。そして刃物台4のシャンク6には
図示のようにAEセンサ7が取付けられる。AEセンサ
7は切削時のAE倍信号検出する広帯域のAEセンサで
あって、その出力はプリアンプ8に与えられる。プリア
ンプ8はAEセンサ7のAE倍信号所定レベルに増幅し
、増幅出力をバンドバスフイルタ9に与える。バンドパ
スフィルタ9は切削時のAE倍信号例えば周波数100
に〜IMHzまでの周波数のAE倍信号次段の増幅器1
0に伝えるものである。増幅器10はバンドパスフィル
タ9の出力を所定レベル°に増幅し、その出力を全波整
流器11に伝える。全波整流器11の出力はローパスフ
ィルタ12に与えられる。ローパスフィルタ12は例え
ば周波数2KHz以上のAE倍信号遮断することによっ
てAE倍信号包絡線信号を得るものであって、その出力
はA/D変換器13に与えられる。全波整流器11及び
ローパスフィルタ12はAE倍信号らその包絡線信号を
検出する包絡線検出手段を形成している。A/D変換器
13は所定のクロック周期毎に包絡線信号をデジタル信
号に変換するものである。そしてA/D変換器13で変
換されたデジタルデータはマイクロコンピュータ14に
与えられる。マイクロコンピュータ14には又この旋盤
を制御する数値制御装置15が接続され、数値制御装置
15より工作機械の切削条件、例えば回転数や送り速度
等の情報が与えラレる。マイクロコンピュータ14はこ
れらの入力信号に基づいて後述する演算処理手順によっ
て切屑の形態を判別して判別出力を表示器16に与える
ものである。
(Overall Configuration of Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of a chip form discriminating device according to the present invention. The chip form discrimination device of this embodiment is commonly used in lathes, in which a cylindrical workpiece 1 is rotatably held by a tail stock 2 and a chuck 3, and a cutting tool 5 is fixed to the tip of a tool rest 4. and is in contact with workpiece 1. An AE sensor 7 is attached to the shank 6 of the tool post 4 as shown in the figure. The AE sensor 7 is a wideband AE sensor that detects an AE multiplied signal during cutting, and its output is given to a preamplifier 8. The preamplifier 8 amplifies the AE multiplied signal of the AE sensor 7 to a predetermined level, and provides the amplified output to the bandpass filter 9 . The band pass filter 9 uses an AE multiplied signal during cutting, for example, a frequency of 100.
AE multiplied signal of frequency up to IMHz Next stage amplifier 1
0. An amplifier 10 amplifies the output of the bandpass filter 9 to a predetermined level and transmits the output to a full-wave rectifier 11. The output of the full-wave rectifier 11 is given to a low-pass filter 12. The low-pass filter 12 obtains an AE-multiplied signal envelope signal by cutting off the AE-multiplied signal having a frequency of 2 KHz or more, for example, and its output is given to the A/D converter 13. The full-wave rectifier 11 and the low-pass filter 12 form envelope detection means for detecting the envelope signal of the AE multiplied signal. The A/D converter 13 converts the envelope signal into a digital signal at every predetermined clock cycle. The digital data converted by the A/D converter 13 is then given to the microcomputer 14. The microcomputer 14 is also connected to a numerical control device 15 for controlling the lathe, and the numerical control device 15 provides information on the cutting conditions of the machine tool, such as the number of revolutions and feed rate. Based on these input signals, the microcomputer 14 determines the form of the chips through arithmetic processing procedures to be described later, and provides a determined output to the display 16.

(RAMのメモリマツプ) 第2図はマイクロコンピュータ14の内部の記憶手段で
あるランダムアクセスメモリ (以下RAMという) 
17の記憶内容を示すメモリマツプである。本図に示す
ようにRAML7にはAE倍信号サンプリングする周期
を定めるサンプル周期タイマTtとサンプル時間を定め
るサンプリングタイマTsが設けられており、数値制御
装置15より与えられる駆動回転数fを記憶する領域が
設けられ、又3つのバンドパスフィルタの出力信号の平
均レベルを記憶する平均値領域x、y、z及びそれらの
比を定めるパワー比領域R1,R2が設けられている。
(RAM memory map) Figure 2 shows random access memory (hereinafter referred to as RAM) which is the internal storage means of the microcomputer 14.
This is a memory map showing the memory contents of No. 17. As shown in the figure, the RAML7 is provided with a sampling period timer Tt that determines the sampling period of the AE multiplied signal and a sampling timer Ts that determines the sampling time, and an area that stores the driving rotation speed f given by the numerical controller 15. Also provided are average value regions x, y, z for storing the average levels of the output signals of the three bandpass filters, and power ratio regions R1, R2 for determining the ratio thereof.

又A/D変換器13よりクロック周期毎に得られるA/
D変換値を一時保持するA/D変換値領域(0)〜(4
000)が設けられている。
Also, the A/D converter 13 obtains the A/D signal for each clock cycle.
A/D conversion value area (0) to (4) that temporarily holds D conversion values.
000) is provided.

(本実施例の動作) 次にフローチャートを参照しつつ本実施例の動作につい
て説明する。動作を開始するとまずステップ20におい
て数値制御装置15より与えられる切削条件(例えば切
削時の回転数等)のデータを受取り、RAM17の回転
数領域f等に保持する。
(Operation of this embodiment) Next, the operation of this embodiment will be explained with reference to a flowchart. When the operation is started, first in step 20, data on cutting conditions (for example, rotation speed during cutting, etc.) given from the numerical control device 15 is received and stored in the rotation speed area f of the RAM 17.

そしてステップ21においてサンプル周期タイマT【と
サンプリングタイマTsを動作させ、ステップ22にお
いてA/D変換器13より与えられるA/D変換値を読
込み、RAM17のA/D変換値領域に記憶する。
Then, in step 21, the sampling period timer T and the sampling timer Ts are operated, and in step 22, the A/D converted value provided by the A/D converter 13 is read and stored in the A/D converted value area of the RAM 17.

さて切削加工時には芯押し台2とチャック3間に固定さ
れたワークlが回転し、バイト5に接触することによっ
て切削加工が成される。そしてそのとき発生するAE倍
信号刃物台4.シャンク6を介してAEセンサ7に与え
られる。このAE倍信号プリアンプ8によって増幅され
、バンドパスフィルタ9を介して増幅器10によって所
定のレベルに増幅されて全波整流器11に与えられる。
Now, during cutting, the work l fixed between the tailstock 2 and the chuck 3 rotates and comes into contact with the cutting tool 5, whereby cutting is performed. And the AE double signal turret that occurs at that time 4. The signal is applied to the AE sensor 7 via the shank 6. The signal is amplified by this AE multiplied signal preamplifier 8, passed through a bandpass filter 9, and amplified by an amplifier 10 to a predetermined level, and then provided to a full-wave rectifier 11.

そして全波整流器11より整流されローパスフィルタ1
2により平滑されてAE倍信号包絡線信号が得られ、A
/D変換器13によって所定の周期でデジタル信号に変
換される。このA/D変換値をRAM17に記憶した後
ステップ23に進んでサンプリングタイマTsがタイム
アツプしたかどうかをチェックする。タイムアツプしな
ければステップ22に戻って次の周期のA/D変換値を
RAM17に記憶し、ステップ22.23のループを繰
り返してサンプリングタイマTsがタイムアツプする迄
A/D変換値をRAM17に順次記憶していく。
Then, it is rectified by a full wave rectifier 11 and is rectified by a low pass filter 1.
2 to obtain the AE multiplied signal envelope signal, A
The /D converter 13 converts the signal into a digital signal at a predetermined period. After storing this A/D converted value in the RAM 17, the process proceeds to step 23 to check whether the sampling timer Ts has timed up. If the time-up does not occur, the process returns to step 22 and stores the A/D conversion value of the next cycle in the RAM 17, and repeats the loop of steps 22 and 23 to sequentially store the A/D conversion value in the RAM 17 until the sampling timer Ts times up. I will do it.

サンプリングタイマTsはAE倍信号包絡線信号の周波
数スペクトルを検出するサンプリング時間を定めるもの
であって、例えば0.8秒間、  0.2a+S毎に4
000ポイントのA/D変換を行うものとする。
The sampling timer Ts determines the sampling time for detecting the frequency spectrum of the AE multiplied signal envelope signal.
Assume that A/D conversion of 000 points is performed.

ステップ23においてサンプリングタイマTsがタイム
アツプすれば、ステップ24に進んでA/D変換器13
より与えられるA/D変換値の取込みを禁止する。そし
てルーチン25に進んで得られたA/Di換値に基づい
てデジタルバンドパスフィルタリング処理を行う。この
処理は周波数lθ〜100Hzを通過帯域とするフィル
タリング処理とし、この処理が終わるとその出力データ
の平均値を平均値X領域に記憶する(ステップ26)。
If the sampling timer Ts times up in step 23, the process proceeds to step 24, where the A/D converter 13
Prohibits the acquisition of A/D conversion values given by The routine then proceeds to routine 25, where digital bandpass filtering processing is performed based on the obtained A/Di conversion value. This process is a filtering process with a pass band of frequencies lθ to 100 Hz, and when this process is completed, the average value of the output data is stored in the average value X area (step 26).

続いてルーチン27において同様にA/D変換値に基づ
いて周波数10〜500Hzを帯域周波数とするバンド
パスフィルタリング処理を行い、その出力データの平均
値を平均値Y領域に記憶する(ステップ28)ゆ更にル
ーチン29において帯域周波数100〜20011zの
バンドパスフィルタリング処理を行い、ステップ30に
進んでその出力データの平均値を平均値Z領域に記憶す
る。こうして各周波数に対応するスペクトルの平均値を
各領域に記憶した後ステップ31に進んでそれらの比を
算出する。
Next, in routine 27, bandpass filtering processing is similarly performed based on the A/D conversion value, with a frequency band of 10 to 500 Hz, and the average value of the output data is stored in the average value Y area (step 28). Further, in routine 29, bandpass filtering processing is performed for band frequencies 100 to 20011z, and the process proceeds to step 30, where the average value of the output data is stored in the average value Z area. After storing the average value of the spectrum corresponding to each frequency in each region in this way, the process proceeds to step 31 to calculate their ratio.

ここでAEセンサ7より与えられる切削加工時の包絡線
信号のスペクトルは切屑の形状により異なっている。例
えば第4図+8)に示すように円弧形の切屑が発生する
場合はその周波数スペクトルは第4図中)に示すように
0〜IKHzの間でほぼ平坦なスペクトルとなり、第5
図(a)に示すように渦巻形の切屑が発生する場合には
、第5図中)に示すように0〜200Hzの周波数の比
が高く、周波数が高くなるにつれて徐々にその比が小さ
くなるスペクトル分布となる。又第6図(a)に示すよ
うに旋盤から連続した切屑が生じる場合には、第6図(
b)に示すように例えばO〜100Hzの低い周波数の
成分のみが多く、他は第6図中)に示すように徐々に低
下するスペクトル分布となる。これらは切屑が分断する
周期によって定まる周波数に対応したスペクトル分布を
示しているものと考えられる。従ってこのような周波数
スペクトルの分布に基づいて切屑の形状を判別すること
が可能となる。
Here, the spectrum of the envelope signal during cutting provided by the AE sensor 7 differs depending on the shape of the chips. For example, when arc-shaped chips are generated as shown in Fig. 4+8), the frequency spectrum becomes a nearly flat spectrum between 0 and IKHz as shown in Fig.
When spiral chips are generated as shown in Figure (a), the ratio of frequencies from 0 to 200 Hz is high, as shown in Figure 5), and as the frequency increases, the ratio gradually decreases. It becomes a spectral distribution. In addition, if continuous chips are generated from the lathe as shown in Figure 6(a),
As shown in b), only the low frequency components of, for example, 0 to 100 Hz are abundant, and the others have a spectral distribution that gradually decreases as shown in Fig. 6). These are thought to indicate a spectral distribution corresponding to the frequency determined by the period at which the chips break apart. Therefore, it is possible to determine the shape of the chip based on the frequency spectrum distribution.

さてステップ31では連続形切屑と強い相関を有する周
波数10〜100Hzのスペクトルの平均値Xと円弧形
切屑と相関を有する周波数10〜500Hzのスペクト
ルの平均値Y、及び渦巻形切屑と強い相関を有する周波
数100〜200Hzのスペクトルの平均値2とのパワ
ー比R1,R2を次式に示すように算出する。
Now, in step 31, the average value X of the spectrum of frequencies 10 to 100 Hz that has a strong correlation with continuous chips, the average value Y of the spectrum of frequencies 10 to 500 Hz that has a strong correlation with circular chips, and the average value Y of the spectrum of frequencies 10 to 500 Hz that has a strong correlation with spiral chips. The power ratios R1 and R2 with respect to the average value 2 of the spectrum having a frequency of 100 to 200 Hz are calculated as shown in the following equation.

R1=X/Y R2=X/Z   ・−・−・−(l)第7図はパワー
比R1、R2に対する各、切屑の分布を示すものである
。本図において円弧形切屑を0、渦巻形切屑を口、連続
形切屑をムで示している。本図より明らかなようにR1
,R2の闇値を夫々0.28及び1.2に設定し、領域
Aを円弧形切屑。
R1=X/Y R2=X/Z (l) FIG. 7 shows the distribution of chips with respect to the power ratios R1 and R2. In this figure, arc-shaped chips are indicated by 0, spiral-shaped chips are indicated by 口, and continuous chips are indicated by MU. As is clear from this figure, R1
, R2 are set to 0.28 and 1.2, respectively, and area A is an arc-shaped chip.

領域Bを渦巻形切屑、領域Cを連続形切屑とすれば切屑
の形態判別が可能となる。従ってステップ32において
このパワー比に基づいて切屑判別を行い、ステ、プ33
〜35において円弧形、渦巻形、及び連続形の切屑の信
号を導出する。そしてルーチン36に進んで判別出力処
理を行う。この判別出力処理は任意に定めることが可能
であるが、切削に障害を与える渦巻形や連続形切屑の信
号が導出された場合には表示器16により切屑の種類を
表示したり、有害な切屑が生じる場合に何らかの警報を
発することが考えられる。又数値制御装置15に対し駆
動回転数等の切削条件を変更させたり、もしくはバイト
5等の工具を自動工具交換1!31(ATC)等により
自動的に交換させるようにしてもよい。そしてステップ
37に進んでサンプル周期タイマTtがタイムアツプし
たかどうかをチェックし、タイムアツプすればステップ
20に戻って同様の処理を繰り返す。
If region B is a spiral chip and region C is a continuous chip, it becomes possible to determine the shape of the chips. Therefore, in step 32, chips are discriminated based on this power ratio, and step 33
-35, signals of arcuate, spiral, and continuous chips are derived. The program then proceeds to routine 36 to perform discrimination output processing. This discrimination output processing can be determined arbitrarily, but if a signal of spiral or continuous chips that impede cutting is derived, the type of chips can be displayed on the display 16, or harmful chips can be detected. It is conceivable to issue some kind of alarm when this occurs. Further, the numerical control device 15 may be allowed to change the cutting conditions such as the drive rotation speed, or tools such as the cutting tool 5 may be automatically replaced by automatic tool change 1!31 (ATC) or the like. Then, the process proceeds to step 37 to check whether the sample period timer Tt has timed up. If the time has elapsed, the process returns to step 20 and repeats the same process.

尚これらの切屑の周波数スペクトルは旋盤の駆動回転数
に基づいて変動する。従って旋盤の回転数を上昇させた
場合には数値制御装置5からの信号に基づいてルーチン
25.27及び29のバンドパスフィルタの帯域周波数
を夫々それに伴って上昇させるように制御してもよい。
Note that the frequency spectrum of these chips varies based on the driving rotation speed of the lathe. Therefore, when the rotation speed of the lathe is increased, the band frequencies of the band pass filters in routines 25, 27 and 29 may be controlled to increase accordingly based on the signal from the numerical control device 5.

(第2実施例の説明) 前述した実施例ではAEセンサより得られるAE倍信号
包絡線信号をA/D変換してマイクロコンピュータ内で
デジタルフィルタリング処理を行っているが、アナログ
回路によって構成することも可能である。第8図はアナ
ログ回路によって構成した切屑形態判別装置の一実施例
を示すブロック図である。本図において、前述した実施
例と同一部分は同一符号を用いて示しており、全波整流
器11の出力は夫々10〜100Hz、 10〜500
Hz、  100〜200Hzの帯域周波数を持つ3つ
のバンドパスフィルタ41,42.43に与えられる。
(Description of the second embodiment) In the embodiment described above, the AE multiplied signal envelope signal obtained from the AE sensor is A/D converted and digital filtering processing is performed within the microcomputer, but it is also possible to configure it with an analog circuit. is also possible. FIG. 8 is a block diagram showing an embodiment of a chip type discriminating device constructed using an analog circuit. In this figure, the same parts as in the embodiment described above are indicated using the same symbols, and the outputs of the full-wave rectifier 11 are 10 to 100 Hz and 10 to 500 Hz, respectively.
Hz, and three bandpass filters 41, 42, and 43 with band frequencies of 100 to 200Hz.

夫々のバンドパスフィルタの出力は全波・整流器44〜
46に与えられ、更にI Hz以下の周波数を通過させ
るローパスフィルタに与えられて平均値に対応する直流
レベルに変換される。こうして得られた各周波数成分の
平均値x、y、zの信号が式(1)に従って除算器50
.51によって除算され、そのパワー比R1,R2が求
められる。このパワー比信号は比較器52.53に伝え
られる。比較器52゜53には前述の実施例と同様に夫
々0.28. 1.2の基準値レベルが与えられており
、比較出力をデコーダ54に与える。従ってデコーダ5
4でその出力を判別することによって3つの出力、即ち
切屑が円弧形である場合、渦巻状である場合及び連続形
である場合の形態を判別して表示器16に表示すること
が可能である。この場合には旋盤の駆動回転数に対応さ
せてバンドパスフィルタ41〜43の帯域周波数を変化
させ、回転数を上げた場合には夫々の帯域周波数をそれ
に伴って上げるように構成することが好ましい。
The output of each bandpass filter is a full wave rectifier 44~
46, and is further applied to a low-pass filter that passes frequencies below IHz and converted to a DC level corresponding to the average value. The signal of the average value x, y, z of each frequency component obtained in this way is sent to the divider 50 according to equation (1).
.. 51 to obtain the power ratio R1, R2. This power ratio signal is passed to comparator 52.53. The comparators 52 and 53 each have a voltage of 0.28. A reference value level of 1.2 is given, and a comparison output is given to the decoder 54. Therefore decoder 5
By determining the output in step 4, it is possible to determine and display the three outputs on the display 16, that is, when the chip is arc-shaped, when it is spiral-shaped, and when it is continuous. be. In this case, it is preferable to change the band frequencies of the band pass filters 41 to 43 in accordance with the driving rotation speed of the lathe, and to increase the respective band frequencies accordingly when the rotation speed is increased. .

尚上述した各実施例は円弧形、渦巻形及び連続形の3種
類の切屑を判別しているが、渦巻形又は連続形のいずれ
かの切屑のみを判別するよう構成することができること
は言うまでもない。この場合には夫々の切屑に強い相関
を有する周波数帯域のバンドパスフィルタとその周波数
を含むバンドパスフィルタの帯域の平均値信号の比を基
準値と比較することによって切屑の形態を判別すること
が可能である。
Although each of the above-mentioned embodiments distinguishes between three types of chips: arc-shaped, spiral-shaped, and continuous chips, it goes without saying that the present invention can be configured to discriminate only spiral-shaped or continuous chips. stomach. In this case, it is possible to determine the form of the chips by comparing the ratio of the average value signal of the bandpass filter of the frequency band that has a strong correlation with each chip and the band of the bandpass filter that includes that frequency with a reference value. It is possible.

又上述した各実施例は旋盤の切屑形態判別装置について
説明しているが、本発明は他の工作機械、例えばフライ
ス盤やボール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 each of the above-mentioned embodiments describes a chip type discriminating device for a lathe, the present invention can be applied to various machine tools such as other machine tools, such as milling machines and drilling machines.

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

第1図は本発明による切屑形態判別装置の一実施例の全
体構成を示すブロック図、第2図はそのマイクロコンピ
ュータ内のRAM17の記憶内容を示すメモリマツプ、
第3図は本実施例の切屑形態判別装置の動作を示すフロ
ーチャート、第4図(a)は円弧形切屑を示す図、第4
図(b)はその包絡線信号の周波数スペクトルを示すグ
ラフ、第5図(alは渦巻形切屑を示す図、第5図(b
lはその包絡線信号の周波数スペクトルを示すグラフ、
第6図(a)は連続形切屑を示す図、第6図(blはそ
の包絡線信号の周波数スペクトルを示すグラフ、第7図
は切屑の形態とパワー比R1,R2との関係を示すグラ
フ、第8図は本発明の第2の実施例の全体構成を示すブ
ロック図である。 1−・・−・−・ワーク  2−−−−−−一芯押し台
  3−−−−−−−チャック  4−−−−−−一刃
物台  5−−−−−−−−バイト  6−−・−シャ
ンク  7−−−−−−−・AEセンサ  8−−−−
−−−プリアンプ  9,41,42.43−−−−−
・−バンドパスフィルタ   10・−−一−−−−−
増幅器  11,44.45 、 46−−−−−−−
全波整流器  12.47.48゜49・−・−ローパ
スフィルタ  13・−m−−−−−・A/D変換器 
 14・−曲マイクロコンビエータ  15−・−・−
・・数値制御装置  16−−−−−−−表示器  1
7−・・−RAM   50.51−・−一−−−・除
算器  52,53−・−・−・−比較器 第1図 1−・−・−ワーク 4−・−・−刀物含 5−−−一・・バイト 7−−−−−−AEセンサ 第2図
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the chip shape discriminating device according to the present invention, and FIG. 2 is a memory map showing the storage contents of the RAM 17 in the microcomputer.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the chip shape discriminating device of this embodiment, FIG. 4(a) is a diagram showing arc-shaped chips, and FIG.
Figure (b) is a graph showing the frequency spectrum of the envelope signal, Figure 5 (al is a diagram showing spiral chips, Figure 5 (b) is a graph showing the frequency spectrum of the envelope signal,
l is a graph showing the frequency spectrum of the envelope signal,
Fig. 6(a) is a diagram showing continuous chips, Fig. 6 (bl is a graph showing the frequency spectrum of the envelope signal, and Fig. 7 is a graph showing the relationship between the form of chips and the power ratios R1 and R2. , FIG. 8 is a block diagram showing the overall configuration of the second embodiment of the present invention. 1-- Workpiece 2-- Single core pusher 3--------- -Chuck 4--------Single turret 5--------Bite 6--・-Shank 7--------・AE sensor 8--
---Preamplifier 9,41,42.43----
・−Band pass filter 10・−−1−−−−−
Amplifier 11, 44.45, 46------
Full wave rectifier 12.47.48゜49・-・-Low pass filter 13・-m---・A/D converter
14・-Song Micro Combiator 15−・−・−
・・Numerical control device 16---------Display device 1
7--RAM 50.51--1--Divider 52,53---Comparator Fig. 1 1--Work 4---Includes swords 5---1...Bite 7---AE sensor Fig. 2

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)工作機械の工具近傍に設けられ工作時のAE信号
を電気信号に変換するAEセンサと、前記AEセンサよ
り得られるAE信号の包絡線を検出する包絡線検出手段
と、 前記包絡線検出手段より得られる包絡線信号より切屑の
形状と強い相関を有する周波数帯域及び該周波数帯域を
含む周波数帯域の信号を通過させるバンドパスフィルタ
と、 前記バンドパスフィルタの各周波数帯域の出力の平均値
を夫々算出する平均値算出手段と、前記平均値算出手段
の各出力の出力比より切屑の形態を判別する形態判別手
段と、を具備することを特徴とする切屑形態判別装置。
(1) an AE sensor installed near a tool of a machine tool and converting an AE signal during machining into an electrical signal; an envelope detection means for detecting an envelope of the AE signal obtained from the AE sensor; and the envelope detection. a bandpass filter that passes a frequency band that has a strong correlation with the shape of the chip from the envelope signal obtained by the means, and a signal in a frequency band that includes the frequency band; and an average value of the output of each frequency band of the bandpass filter. A chip form discriminating device comprising: average value calculating means for calculating respective average values; and form determining means for determining the form of chips based on the output ratio of each output of the average value calculating means.
(2)前記バンドパスフィルタは、連続形切屑と強い相
関を有する周波数帯域及び該帯域より広い周波数帯域を
通過周波数とするものであり、前記形態判別手段は連続
形切屑を判別するものであることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の切屑形態判別装置。
(2) The bandpass filter has a pass frequency that is a frequency band that has a strong correlation with continuous chips and a frequency band wider than the band, and the form discrimination means is for discriminating continuous chips. A chip shape discriminating device according to claim 1, characterized in that:
(3)前記バンドパスフィルタは、渦巻形切屑と強い相
関を有する周波数帯域及び該帯域より広い周波数帯域を
通過周波数とするものであり、前記形態判別手段は渦巻
形切屑を判別するものであることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の切屑形態判別装置。
(3) The band-pass filter has a pass frequency that is a frequency band that has a strong correlation with spiral chips and a frequency band wider than the frequency band, and the form discrimination means is for discriminating spiral chips. A chip shape discriminating device according to claim 1, characterized in that:
(4)前記バンドパスフィルタは、連続形切屑と強い相
関を有する第1の周波数帯域、渦巻形切屑と強い相関を
有する第2の周波数帯域及びそれらの周波数帯域を含む
円弧形切屑と相関を有する第3の周波数帯域の信号を通
過させるものであり、前記平均値算出手段は、前記第1
、第3の周波数帯域出力の平均値及び前記第1、第2の
周波数帯域出力の平均値を算出するものであり、前記形
態判別手段は該出力に基づいて円弧形切屑、渦巻形切屑
及び連続形切屑の夫々を判別するものであることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の切屑形態判別装置。
(4) The band-pass filter has a first frequency band that has a strong correlation with continuous chips, a second frequency band that has a strong correlation with spiral chips, and a correlation with arc-shaped chips that include these frequency bands. The average value calculating means is configured to pass a signal in a third frequency band having a third frequency band.
, the average value of the third frequency band output and the average value of the first and second frequency band outputs are calculated, and the form determining means determines whether the chip is an arc-shaped chip, a spiral chip, or a spiral chip based on the output. 2. The chip type discriminating device according to claim 1, wherein the chip shape discriminating device is for discriminating continuous chips.
JP60024055A 1985-02-08 1985-02-08 Chip shape discriminator Pending JPS61182570A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150202718A1 (en) * 2014-01-23 2015-07-23 GM Global Technology Operations LLC Suppressing laser-induced plume for laser edge welding of zinc coated steels

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150202718A1 (en) * 2014-01-23 2015-07-23 GM Global Technology Operations LLC Suppressing laser-induced plume for laser edge welding of zinc coated steels

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