JPS61210951A - 擬似折損信号発生装置 - Google Patents

擬似折損信号発生装置

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JPS61210951A
JPS61210951A JP5295385A JP5295385A JPS61210951A JP S61210951 A JPS61210951 A JP S61210951A JP 5295385 A JP5295385 A JP 5295385A JP 5295385 A JP5295385 A JP 5295385A JP S61210951 A JPS61210951 A JP S61210951A
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JP
Japan
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signal
breakage
pseudo
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spurious
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JP5295385A
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Hideaki Nakamura
秀明 中村
Takeshi Yamada
武 山田
Shinichiro Fukuoka
真一郎 福岡
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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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

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。
自動検出する工具折損検出装置のAEセンサの感度調整
に用いる擬似折損信号発生装置に関するものである。
〔発明の概要〕
本発明による擬似折損信号発生装置は、AE信号変換器
として用いられている圧電素子の出力特性は夫々固有の
ばらつきがあることに鑑み、AE信号変換器に駆動レベ
ル調整手段を設は出力特性のばらつきを補正するように
したものである。こうすれば同一の電圧で駆動した際に
同一レベルの擬似折損信号を工作機械に伝えることがで
き、AEセンサの感度を最適値に調整することが可能と
なる。
〔発明の背景〕
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神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A
Eセンサを設け、そこから得られるAE倍信号基づいて
工具の折損を検出する装置が提案されている。
しかしながら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倍信号レヘルが大幅に
異なる。そこで出願人は既に特願昭59−101554
号等において工具の折損時と同一の信号を工作機械に与
える擬似折損信号発生手段を設け、それに基づいてAE
センサの感度を設定する装置を提案している(未公開)
。しかしながら擬似折損信号発生手段の出力素子である
圧電素子は出力特性に大幅なばらつきがあるため、同一
電圧で駆動しても同一レベルの擬似折損信号が工作機械
に伝えられないという欠点があった。そのためAEセン
サの感度設定が不正確となり、折損検出の信頼性が低下
することがあるという問題点があった。
〔発明の目的〕
本発明はこのような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、擬似折損信号を伝える出力素子
のばらつきにもかかわらず同一の駆動レベル駆動すれば
同一の擬似折損信号を工作機械に伝えることができる擬
似折損信号発生装置を提供することを目的とする。
〔発明の構成と効果〕
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ti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の感度調整に用いる擬似折損信号発
生装置であって、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振する擬似折損信号発振部
と、工作機械の工具近傍に設けられ擬似折損信号発振部
の出力により駆動され駆動レベル調整手段を有し、該擬
似折損信号を電気信号に変換するAE信号変換器と、を
具備することを特徴とするものである。
このような特徴を有する本発明によれば、AE信号変換
器として用いられる圧電素子等の特性にばらつきがあっ
ても駆動レベル調整手段によって駆動レベルを同一に調
整することが可能である。
従って擬似折損信号発振部より同一レベルで駆動された
場合には同一レベルの擬似折損信号を工作機械に伝える
ことが可能となる。このようにして、調整されたAE信
号変換器を用いて擬似折損信号を工作機械に伝えれば、
擬似折損信号はワーク及び工作機械のベースを伝播する
ので任意の位置にAEセンサを取付けてもAEセンサの
感度を最適値に調整することが可能となる。
〔実施例の説明〕
(擬似折損信号発生装置の構成) 第1図は本発明による擬似折損信号発生装置の一実施例
の全体構成を示すブロック図である。本図に示すように
擬似折損信号発生装置は擬似折損信号を発生する駆動回
路1と、擬似折損信号を工作機械に伝えるAE信号変換
器2を有している。
駆動回路1は擬似折損信号発振部とその出力を外部から
与えられる駆動レベルに基づいて増幅する増幅器を有し
ている。擬似折損信号発振部は周波数300 K ll
z付近までのホワイトノイズを発生するノイズ発生器3
と、周波数300 K Hz付近の成分を有する雑音の
みを次段に伝えるバンドパスフィルタ4が設けられてい
る。又所定周期のクロック信号を発生するクロック発生
器5とその出力を微分する微分回路6が設けられ、バン
ドパスフィルタ4及び微分回路6の出力が乗算器7に与
えられる。
乗算器7はバンドパスフィルタ4の出力と微分出力とを
乗算することによって工具折損時と同一の信号を発生さ
せるもので、その出力は増幅器8に与えられる。増幅器
8は外部から与えられるレベル設定入力に基づいて擬似
折損信号を増幅するものであり、その出力はインピーダ
ンス変換用のトランス9に与えられる。トランス9の二
次出力はケーブル10を介してAE信号変換器2に伝え
られる。AE信号変換器2はワーク上に固定されるもの
であって、ケーブル10の出力端に図示のように駆動レ
ベルを調整する可変抵抗器11、及びAE倍信号機械振
動に変換する圧電素子12が直列に接続されている。第
3図はAH信号変換器2の外観を示す上面図及び側面図
である。これらの図に示すように可変抵抗器11はAE
信号変換器2のケース上面に設けられ、外部よりその値
を調整することができるように構成されている。尚可変
抵抗器11は図示のように圧電素子12と直列に接続す
る代わりにケーブル10の両端に接続しその中点とケー
ブルの一端とを圧電素子12に接続することも可能であ
る。
(工具折損検出装置の構成) 次に第2図はこの擬似折損信号発生装置を適用した工具
折損検出装置の全体の構造を示すブロック図である。本
図においてワーク20はボール盤のベース上に固定され
ており、ワーク20の上部よりドリル21を回転させて
所定速度で押下しワーク20を開口する。ドリル21は
数値制御装置22によってその動作が制御されている。
ここで用いられているドリルは図示しない自動工具交換
器によって自動的に交換されるものとする。さてワーク
20の上部のドリルの刃が接触する位置にワーク20に
切削を行う前に前述した擬似折損信号発生装置のAE信
号変換器2が取付けられる。
そしてワーク20が配置される工具の近傍、例えば第2
図に示すようにベース上にAE倍信号検出するAEセン
サ23を設ける。AEセンサ23はドリル21等の工具
からのAE倍信号AE信号変換器2からのAE倍信号検
出する広帯域のAEセンサであって、その出力はAE信
号処理部24に与えられる。AE信号処理部24はAE
センサ23からの信号を所定レベルに増幅する可変増幅
率増幅器24aを有し、工具の折損、異常切削の信号を
検知して入出力インターフェース25を通じて中央演算
装置(以下CPUという)26に与えるものである。C
PU26にはシステム制御プログラムや数値制御装置2
2との通信制御プログラムを記憶するリードオンリメモ
リ (以下ROMという)27と、この数値制御装置2
2によって用いられる工具に対応するAEセンサの感度
情報を含むランダムアクセスメモリ (以下RAMとい
う)28から成る記憶手段が接続されている。CPU2
6には更に入出力インターフェース29を介して切削中
のAE信号レベル、工具の異常切削や折損を表示する表
示器30、及び工具の番号や種類。
標準のAEセンサの感度を設定する入カキ−31が接続
されている。CPU26は本発明による擬似折損信号発
生装置を用いて可変増幅率増幅器24aによりAEセン
サの感度を調整すると共に、AE信号処理部24からの
折損検出出力が与えられたとき折損信号を出力するよう
に制御するものである。
(擬似折損信号発生装置の動作) さてAE信号変換器2を第2図に示すようにワーク20
の上部に固定し、用いられる工具の種類例えばドリル径
に応じて擬似折損信号レベルを設定する。このとき一定
の駆動電圧■0で標準距離における同一ワークでのAE
センサの信号レベルをあらかじめ定めておく。そしてあ
らかじめ供給する各AE信号変換器2について、AEセ
ンサの感度を固定しその出力電圧が一定レベルになるよ
うにAE信号変換器2の可変抵抗器11の抵抗値  ;
を調整しておく、そうすれば擬似折損信号発生袋 ぴ置
の出力レベルは駆動電圧に対して一定とするこ  [と
が可能である。
こうして設定されたAE信号変換52を第2図に示すよ
うにワーク20の上面に接続し、工具の大きさに対応し
たレベルで駆動しそのときのAEセンサ23の感度が最
適値になるようにAE信号処理部24の可変増幅率増幅
器24aの増幅率を変更することにより調整する。そし
て数値制御装置22によって用いられる全ての工具につ
いてAEセンサの感度を調整し、そのデータをRAM2
8に記憶させた後感度設定処理を終了する。
そして工作時にはAE信号変換器をワーク20より取外
しワーク20を切削すればAEセンサ23より折損時の
AE倍信号伝わる。そして工具の折損時にはAE信号処
理部24より工具の折損を監視する。そして工具の折損
が検出されれば数値制御装置22に信号を伝えてドリル
21の駆動を停止する。
尚本実施例はAE信号変換器2内に可変抵抗器を取付は
個々の圧電素子のばらつきを補正するようにしているが
、AE信号変換器の製作時にそのばらつきを補償する固
定抵抗13を第4図に示すように駆動回路lとAE信号
変換器2間に直列に挿入しておくことも可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による擬似折損信号発生装置の一実施例
を示すブロック図、第2図は本発明の擬似折損信号発生
装置を工具折損検出装置に通用した一例を示すブロック
図、第3図は本発明によるAE信号変換器の構成を示す
上面図及び側面図、第4図は本発明による擬似折損信号
発生装置の第2の実施例を示す駆動回路とAE信号変換
器の接続ケーブルを示す分解図である。 1−・−・−駆動回路  2−・−・−AE信号変換器
  3・−・−ノイ7:発生B   4・・・・−・・
・バンドパスフィルタ5−−−−−−・クロック発生器
  6−−−−−−一徹分回路  7・−一一一〜・−
乗算器  8−・−・増幅器  9−・−・−・トラン
スlO・−・・・・−ケーブル  11−・−・〜可変
抵抗器  12−・−・−圧電素子  13・−・−・
・固定抵抗特許出願人   立石電機株式会社 代理人 弁理士 岡本宜喜(他1名) 第1図 1−・・−・縞II日格 2−・−AE信号東IIL器 7・−−−−一製ZS 11・・・・・・町を外桟轟 第2図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (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
    具折損検出装置の感度調整に用いる擬似折損信号発生装
    置であって、 工具の折損時に得られるAE信号の周波数を含む擬似折
    損信号を発振する擬似折損信号発振部と、工作機械の工
    具近傍に設けられ前記擬似折損信号発振部の出力により
    駆動され駆動レベル調整手段を有し、該擬似折損信号を
    電気信号に変換するAE信号変換器と、を具備すること
    を特徴とする擬似折損信号発生装置。
  2. (2)前記AE信号変換器は、擬似折損信号を電気信号
    に変換する圧電素子を有することを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の擬似折損信号発生装置。
  3. (3)前記AE信号変換器の駆動レベル調整手段は、A
    E信号変換器の外部より調整することができる可変抵抗
    器であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    擬似折損信号発生装置。
  4. (4)前記AE信号変換器の駆動レベル調整手段は、前
    記圧電素子のばらつきを補償する固定抵抗が前記擬似折
    損信号発振部の出力に直列接続されたものであることを
    特徴とする特許請求の範囲第2項記載の擬似折損信号発
    生装置。
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