JPS61217759A - 工具折損検出装置 - Google Patents
工具折損検出装置Info
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- JPS61217759A JPS61217759A JP60059121A JP5912185A JPS61217759A JP S61217759 A JPS61217759 A JP S61217759A JP 60059121 A JP60059121 A JP 60059121A JP 5912185 A JP5912185 A JP 5912185A JP S61217759 A JPS61217759 A JP S61217759A
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- breakage
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating 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
- G01N29/14—Investigating 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。
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。
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に関するものである。
本発明による工具折損検出装置は、折損の識別時にＡＢ
センサより得られる折損信号レベルを記憶しておき、そ
の折損レベルに基づいてＡＥセンサの感度を自動的に最
適値に変更するようにしている。従って工作機械に特有
のＡＥセンサ自体の感度や信号の伝達効率による出力レ
ベルの不整合や経年変化に対応することができ、工具折
損の信頼性を向上させることができる。
センサより得られる折損信号レベルを記憶しておき、そ
の折損レベルに基づいてＡＥセンサの感度を自動的に最
適値に変更するようにしている。従って工作機械に特有
のＡＥセンサ自体の感度や信号の伝達効率による出力レ
ベルの不整合や経年変化に対応することができ、工具折
損の信頼性を向上させることができる。
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）を切削加工す名湯台、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（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。
いう）を切削加工す名湯台、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（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。
ところで従来の工具折損検出装置では、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。
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。
そこで出願人は既に特願昭５９−１０１５５４号等にお
いて工具折損時と同一の擬似折損信号を発生する擬似折
損信号発生手段を設け、この擬似折損信号発生手段によ
ってＡＥセンサの感度を調整する装置を提案している（
未公開）。
いて工具折損時と同一の擬似折損信号を発生する擬似折
損信号発生手段を設け、この擬似折損信号発生手段によ
ってＡＥセンサの感度を調整する装置を提案している（
未公開）。
ところでこの擬似折損信号発生手段を用いてＡＥセンサ
の感度を調整しても擬似折損信号発生装置の出力レベル
が何らかの理由で実際の折損レベルと異なっていたり、
又は信号の伝達効率が実際の折損時と異なっていればＡ
Ｅセンサの感度が正しく設定されたことにはならず、工
具折損検出の信頼性が低くなるという問題点があった。
の感度を調整しても擬似折損信号発生装置の出力レベル
が何らかの理由で実際の折損レベルと異なっていたり、
又は信号の伝達効率が実際の折損時と異なっていればＡ
Ｅセンサの感度が正しく設定されたことにはならず、工
具折損検出の信頼性が低くなるという問題点があった。
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、擬似折損信号発生手段を用いて
ＡＥセンサの感度を調整すると共に、工具が実際に折損
した時にその折損レベルを記憶し学習することによりＡ
Ｅセンサの感度を補正することができ、又経年変化に対
しても自動的に対応す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。
なされたものであって、擬似折損信号発生手段を用いて
ＡＥセンサの感度を調整すると共に、工具が実際に折損
した時にその折損レベルを記憶し学習することによりＡ
Ｅセンサの感度を補正することができ、又経年変化に対
しても自動的に対応す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。
本発明は工作機械の工具近傍に設けられた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
力信号に基づいて工具の折損を識別する信号処理部と、
信号処理部により工具の折損が検出されたときにその折
損レベルを記憶する記憶手段と、記憶手段の工具折損時
のＡＥ信号レベルに基づいてＡＥセンサの感度を調整す
る感度調整手段と、を具備することを特徴とするもので
ある。
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
力信号に基づいて工具の折損を識別する信号処理部と、
信号処理部により工具の折損が検出されたときにその折
損レベルを記憶する記憶手段と、記憶手段の工具折損時
のＡＥ信号レベルに基づいてＡＥセンサの感度を調整す
る感度調整手段と、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、信号処理部に
よって工具の折損が検出されたときその振幅レベルを一
旦記憶手段に記憶しておき、その出力レベルによってＡ
Ｅセンサの感度を自動的に調整するようにしている。こ
うすれば一旦擬似折損信号発生手段を用いて調整したＡ
Ｅセンサの感度は、実際の使用条件に合わせて補正され
最適値に調整することが可能となる。又工作機械の使用
条件や動作環境に応じてＡＥセンサの感度を徐々に変更
することができるため、工作機械の経年変化等に対応し
てＡＥセンサ感度を調整することができる。従って同一
の使用条件下では工具折損検知の信頼性を向上させるこ
とができ、異なった使用条件下でも折損検出の信頼性を
保つことが可能である。
よって工具の折損が検出されたときその振幅レベルを一
旦記憶手段に記憶しておき、その出力レベルによってＡ
Ｅセンサの感度を自動的に調整するようにしている。こ
うすれば一旦擬似折損信号発生手段を用いて調整したＡ
Ｅセンサの感度は、実際の使用条件に合わせて補正され
最適値に調整することが可能となる。又工作機械の使用
条件や動作環境に応じてＡＥセンサの感度を徐々に変更
することができるため、工作機械の経年変化等に対応し
てＡＥセンサ感度を調整することができる。従って同一
の使用条件下では工具折損検知の信頼性を向上させるこ
とができ、異なった使用条件下でも折損検出の信頼性を
保つことが可能である。
（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。本実施例は数値制御装置を用いて
制御されるボール盤に取付けられた工具折損検出装置を
示すものであって、ワーク１はボール盤のベース上に固
定されており、ワーク１の上部よりドリル２を回転させ
て所定速度で押下しワークｌを開口する。ドリル２は数
値制御装置３によってその動作が制御されている。ここ
で用いられ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１の上部
のドリルの刃が接触する位置にワークｌに切削を行う前
にあらかじめＡＨセンサと同じ＜ＰＺＴ等からなる擬似
折損信号発生器４が取付けられる。駆動回路５はこの擬
似折損信号発生器４を駆動するものであって、あらかじ
め工具の折損時のＡＥ出力波形と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を発振するよう構成さ
れており、その振幅レベルは外部より与えられる。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
すようにベース上にＡＥ倍信号検出するＡＥセンサ６を
設ける。ＡＥセンサ６はドリル２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ＡＥ信号処理部
７に与えられる。ＡＥ信号処理部７はＡＥセンサ６から
の信号を所定レベルに増幅すると共に工具の折摘、異常
切削の信号を検知し、入出力インターフェース８を通じ
て中央演算装置（以下ＣＰＵという）９に与えるもので
ある。ＣＰＵ９にはシステム制御プログラムや数値制御
装置３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）１０と、この数値制御装
置３によって用いられる各工具について複数回の折損時
のＡＥ信号レベルを記憶する領域を含むランダムアクセ
スメモリ（以下ＲＡＭという） １１から成る記憶手段
が接続されている。ＣＰＵ９には更に入出力インターフ
ェース１２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１３、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−１４
が接続される。
すブロック図である。本実施例は数値制御装置を用いて
制御されるボール盤に取付けられた工具折損検出装置を
示すものであって、ワーク１はボール盤のベース上に固
定されており、ワーク１の上部よりドリル２を回転させ
て所定速度で押下しワークｌを開口する。ドリル２は数
値制御装置３によってその動作が制御されている。ここ
で用いられ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１の上部
のドリルの刃が接触する位置にワークｌに切削を行う前
にあらかじめＡＨセンサと同じ＜ＰＺＴ等からなる擬似
折損信号発生器４が取付けられる。駆動回路５はこの擬
似折損信号発生器４を駆動するものであって、あらかじ
め工具の折損時のＡＥ出力波形と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を発振するよう構成さ
れており、その振幅レベルは外部より与えられる。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
すようにベース上にＡＥ倍信号検出するＡＥセンサ６を
設ける。ＡＥセンサ６はドリル２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ＡＥ信号処理部
７に与えられる。ＡＥ信号処理部７はＡＥセンサ６から
の信号を所定レベルに増幅すると共に工具の折摘、異常
切削の信号を検知し、入出力インターフェース８を通じ
て中央演算装置（以下ＣＰＵという）９に与えるもので
ある。ＣＰＵ９にはシステム制御プログラムや数値制御
装置３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）１０と、この数値制御装
置３によって用いられる各工具について複数回の折損時
のＡＥ信号レベルを記憶する領域を含むランダムアクセ
スメモリ（以下ＲＡＭという） １１から成る記憶手段
が接続されている。ＣＰＵ９には更に入出力インターフ
ェース１２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１３、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−１４
が接続される。
更に信号伝送ライン１５を介して数値制御装置３が接続
されている。ＣＰＵ９はこれらの入力に基づいて折損レ
ベルをＲＡＭＩＩに順次保持すると共に、複数回の折損
レベルにより最適の折損検出条件を算出してＡＥセンサ
６の感度を最適値に補正するように制御するものである
。
されている。ＣＰＵ９はこれらの入力に基づいて折損レ
ベルをＲＡＭＩＩに順次保持すると共に、複数回の折損
レベルにより最適の折損検出条件を算出してＡＥセンサ
６の感度を最適値に補正するように制御するものである
。
（信号処理部の構成）
次に第２図はＡＥ信号処理部７の詳細な構成を示すブロ
ック図である。本図においてＡＥセンサ６の出力はまず
アナログスイッチ２０に与えられる。アナログスイッチ
２０はＣＰＵ９からの制御信号に基づいてアナログ信号
を断続するスイッチであって、その出力端は可変増幅率
増幅器２１に接続されている。増幅器２１はＣＰＵ９か
らの制御入力に基づいて増幅率を設定することができる
可変増幅率増幅器であって、その出力を二つのバンドパ
スフィルタ２２．２３及び入出力インターフェース８を
介してＣＰＵ９に与えるものである。
ック図である。本図においてＡＥセンサ６の出力はまず
アナログスイッチ２０に与えられる。アナログスイッチ
２０はＣＰＵ９からの制御信号に基づいてアナログ信号
を断続するスイッチであって、その出力端は可変増幅率
増幅器２１に接続されている。増幅器２１はＣＰＵ９か
らの制御入力に基づいて増幅率を設定することができる
可変増幅率増幅器であって、その出力を二つのバンドパ
スフィルタ２２．２３及び入出力インターフェース８を
介してＣＰＵ９に与えるものである。
バンドパスフィルタ２２は中心周波数が３００ＫＨｚ。
バンドパスフィルタ２３は中心周波数が５０ＫＨｚのフ
ィルタであって、夫々中心周波数付近の信号のみを次段
の検波器２４．２５に伝える。検波器２４．２５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２４の出力は微分回路２６に、検波器２４
．２５の出力は夫々比較器２７に与えられる。これらの
バンドパスフィルタ２２．２３、検波器２４．２５及び
比較器２７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２６は入力信号の急峻
な変化分のみを次段のレベル判定器２８に伝えるもので
あって、その微分定数はＣＰＵ９からの制御に応じて変
更される。レベル判定器２８はＣＰＵ９から設定される
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２９と異常切
削検出回路３０に伝える。又比較器２７は検波器２４．
２５の出力を比較し検波器２４の出力が大きい場合にの
み出力を折損検出回路２９に伝える。折損検出回路２９
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、検出信号を入出力インターフェース
８を介してＣＰＵ９に伝える。又異常切削検出回路３０
はレベル判定器２８の出力に基づいて異常切削を検出し
て入出力インターフェース８を介してＣＰＵ９に伝える
ものである。
ィルタであって、夫々中心周波数付近の信号のみを次段
の検波器２４．２５に伝える。検波器２４．２５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２４の出力は微分回路２６に、検波器２４
．２５の出力は夫々比較器２７に与えられる。これらの
バンドパスフィルタ２２．２３、検波器２４．２５及び
比較器２７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２６は入力信号の急峻
な変化分のみを次段のレベル判定器２８に伝えるもので
あって、その微分定数はＣＰＵ９からの制御に応じて変
更される。レベル判定器２８はＣＰＵ９から設定される
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２９と異常切
削検出回路３０に伝える。又比較器２７は検波器２４．
２５の出力を比較し検波器２４の出力が大きい場合にの
み出力を折損検出回路２９に伝える。折損検出回路２９
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、検出信号を入出力インターフェース
８を介してＣＰＵ９に伝える。又異常切削検出回路３０
はレベル判定器２８の出力に基づいて異常切削を検出し
て入出力インターフェース８を介してＣＰＵ９に伝える
ものである。
（ＡＥセンサの感度設定動作）
次に本実施例において工作機械、この場合はボール盤に
この工具折損検出装置のＡＥセンサを設置する際の操作
について説明する。まずＡＥセンサ６を所定位置に取付
けた後入カキ−から与えられる使用工具に対応したレベ
ルに応じて駆動回路５を動作させる。そうすれば擬似折
損信号発生器４より擬似折損信号がワーク１を介してＡ
Ｅセンサ６に伝えられる。このときＡＥセンサ６より得
られる擬似折損信号は工具の折損時と同一のパワースペ
クトルを有し、更に時間領域においても折損時の波形と
類似の波形を有している。このＡＥ倍信号ＡＥ信号処理
部７に伝えられアナログスイッチ２０及び可変増幅率増
幅器２１を介して入出力インターフェース８からＣＰＵ
９に伝えられる。
この工具折損検出装置のＡＥセンサを設置する際の操作
について説明する。まずＡＥセンサ６を所定位置に取付
けた後入カキ−から与えられる使用工具に対応したレベ
ルに応じて駆動回路５を動作させる。そうすれば擬似折
損信号発生器４より擬似折損信号がワーク１を介してＡ
Ｅセンサ６に伝えられる。このときＡＥセンサ６より得
られる擬似折損信号は工具の折損時と同一のパワースペ
クトルを有し、更に時間領域においても折損時の波形と
類似の波形を有している。このＡＥ倍信号ＡＥ信号処理
部７に伝えられアナログスイッチ２０及び可変増幅率増
幅器２１を介して入出力インターフェース８からＣＰＵ
９に伝えられる。
ＣＰＵ９はそのレベルに基づいて出力レベルが適正とな
るように可変増幅率増幅器２１の増幅率を変更し、数値
制御装置３によって用いられる工具の全てについて最適
な増幅率となるように設定して感度設定処理を終了する
。
るように可変増幅率増幅器２１の増幅率を変更し、数値
制御装置３によって用いられる工具の全てについて最適
な増幅率となるように設定して感度設定処理を終了する
。
（監視動作）
次に本発明の工具折損検出装置の監視動作についてフロ
ーチャートを参照しつつ説明する。第３図はこの監視動
作を示すフローチャートであり、第４図は記憶手段のメ
モリマツプである。監視動作を開始するとまずステップ
４０において使用工具の入力に基づきその工具に対応し
た増幅率の最適値をＲＡＭＩＩより読出す。例えば用い
られる工具をｎ番目の工具とすると、それに対応する増
幅率を読出してＡＥ信号処理部７の可変増幅率増幅器２
１の増幅率を設定する。そうすればワーク１の切削に応
じてＡＥセンサ６よりＡＥ倍信号アナログスイッチ２０
を介して伝えられ、二つのバンドパスフィルタ２２．２
３に与えられる。通常の切削加工時にＡＥセンサ６より
与えられるＡＥ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。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２２．２３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２４．２５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２７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２９に与えている。
ーチャートを参照しつつ説明する。第３図はこの監視動
作を示すフローチャートであり、第４図は記憶手段のメ
モリマツプである。監視動作を開始するとまずステップ
４０において使用工具の入力に基づきその工具に対応し
た増幅率の最適値をＲＡＭＩＩより読出す。例えば用い
られる工具をｎ番目の工具とすると、それに対応する増
幅率を読出してＡＥ信号処理部７の可変増幅率増幅器２
１の増幅率を設定する。そうすればワーク１の切削に応
じてＡＥセンサ６よりＡＥ倍信号アナログスイッチ２０
を介して伝えられ、二つのバンドパスフィルタ２２．２
３に与えられる。通常の切削加工時にＡＥセンサ６より
与えられるＡＥ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。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２２．２３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２４．２５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２７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２９に与えている。
一方墳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。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ｆａ）
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（ｂ）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２図に示すように検波器２４の出力を微分回路２
６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２８に与える。レベル判定器２８は入力信号が基
準レベルより大きいときに出力を折損検出回路２９及び
異常切削検出回路３０に与える。異常切削検出回路３０
はレベル判定器２８の出力に基づいて入出力インターフ
ェース８よりＣＰＵ９に異常切削を伝える。第３図に示
すフローチャートにおいてＣＰＵ９は異常切削検出回路
３０から異常切削信号が伝えられるかどうかをチェック
しており（ステップ４１）、この信号がなければ正常な
切削動作が行われているのでステップ４２に進んで表示
器１３より切削レベルを表示する。そしてステップ４０
に戻って同様の処理を繰り返し切削の異常を監視してい
る。さて異常切削検出回路３０より信号切削信号が伝え
られればステップ４３に進んで折損検出回路２９より折
損信号が伝えられるかどうかをチェックする。
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。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ｆａ）
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（ｂ）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２図に示すように検波器２４の出力を微分回路２
６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２８に与える。レベル判定器２８は入力信号が基
準レベルより大きいときに出力を折損検出回路２９及び
異常切削検出回路３０に与える。異常切削検出回路３０
はレベル判定器２８の出力に基づいて入出力インターフ
ェース８よりＣＰＵ９に異常切削を伝える。第３図に示
すフローチャートにおいてＣＰＵ９は異常切削検出回路
３０から異常切削信号が伝えられるかどうかをチェック
しており（ステップ４１）、この信号がなければ正常な
切削動作が行われているのでステップ４２に進んで表示
器１３より切削レベルを表示する。そしてステップ４０
に戻って同様の処理を繰り返し切削の異常を監視してい
る。さて異常切削検出回路３０より信号切削信号が伝え
られればステップ４３に進んで折損検出回路２９より折
損信号が伝えられるかどうかをチェックする。
折損検出回路２９は比較器２７とレベル判定器２８の論
理積によって工具の折損を検知し、工具折損時には入出
力インターフェース８よりＣＰＵ９に折損信号を伝える
。従ってステップ４３において折損信号が与えられなけ
れば異常切削が行われているのでステップ４４において
表示器１３より異常切削と切削レベルを表示してステッ
プ４０に戻る。
理積によって工具の折損を検知し、工具折損時には入出
力インターフェース８よりＣＰＵ９に折損信号を伝える
。従ってステップ４３において折損信号が与えられなけ
れば異常切削が行われているのでステップ４４において
表示器１３より異常切削と切削レベルを表示してステッ
プ４０に戻る。
又ステップ４３において折損検出信号が与えられれば、
ステップ４５．４６に進んでそのときのＡＥセンサ６よ
り増幅器２１を介して得られた折損時のＡＥ信号レしル
Ｆｘを各工具についての折損保持レベルＦｎｉ（ｉ＝１
〜ｍ）として第４図に示すようにそのとき用いられてい
る工具の種類（φｎ）と共に読込んでそのデータをＲＡ
ＭＩＩに記憶する（ステップ４７）。そしてステップ４
８に進んで用いられている工具の折損カウンタＣｎをイ
ンクリメントする。そしてステップ４９に進んで折損工
具カウンタＣｎが所定数ｍ、例えば１０を越えたかどう
かをチェックし、越えていなければステップ４０に戻っ
て同様の処理を繰り返す。ステップ４９においてこの工
具折損カウンタＣｎがｍを越えた場合には、ステップ５
０に進み工具径φｎでの既に記憶されているｍ回の折損
保持レベルの平均値Ａｎを算出する。この平均レベルＡ
ｎは次式によって求められる。
ステップ４５．４６に進んでそのときのＡＥセンサ６よ
り増幅器２１を介して得られた折損時のＡＥ信号レしル
Ｆｘを各工具についての折損保持レベルＦｎｉ（ｉ＝１
〜ｍ）として第４図に示すようにそのとき用いられてい
る工具の種類（φｎ）と共に読込んでそのデータをＲＡ
ＭＩＩに記憶する（ステップ４７）。そしてステップ４
８に進んで用いられている工具の折損カウンタＣｎをイ
ンクリメントする。そしてステップ４９に進んで折損工
具カウンタＣｎが所定数ｍ、例えば１０を越えたかどう
かをチェックし、越えていなければステップ４０に戻っ
て同様の処理を繰り返す。ステップ４９においてこの工
具折損カウンタＣｎがｍを越えた場合には、ステップ５
０に進み工具径φｎでの既に記憶されているｍ回の折損
保持レベルの平均値Ａｎを算出する。この平均レベルＡ
ｎは次式によって求められる。
そしてこの折損平均レベルＡｎとＡＥセンサ６より得ら
れる最３！！検出レベルＡｏとをを比較する（ステップ
５１）。そしてこの差の絶対値ＩＡｏ −Ａｎ ｌが
ＡＥセンサ感度の分解能６より小さければ、ステップ５
２に進んで既に記憶されているｍ回の折損レベルＦｎｌ
ＮＦｎｍと工具折損カウンタＣｎをクリアしてステップ
４０に戻る。しかしこの絶対値が分解能εよりも大きけ
ればステップ５３に進んで偏差ΔＡ （＝Ａｎ −Ａｏ
）を算出する。そしてステップ５４においてＲＡＭＩ
Ｉの工具φｎの増幅率を補正する。そしてステップ５２
に進んでＲＡＭ１１のｍ回の折損保持レベルＦｎｉ （
ｉ ＝ １〜ｍ）のデータをクリアすると共に、工具折
損カウンタＣｎをクリアしてステップ４０に戻る。
れる最３！！検出レベルＡｏとをを比較する（ステップ
５１）。そしてこの差の絶対値ＩＡｏ −Ａｎ ｌが
ＡＥセンサ感度の分解能６より小さければ、ステップ５
２に進んで既に記憶されているｍ回の折損レベルＦｎｌ
ＮＦｎｍと工具折損カウンタＣｎをクリアしてステップ
４０に戻る。しかしこの絶対値が分解能εよりも大きけ
ればステップ５３に進んで偏差ΔＡ （＝Ａｎ −Ａｏ
）を算出する。そしてステップ５４においてＲＡＭＩ
Ｉの工具φｎの増幅率を補正する。そしてステップ５２
に進んでＲＡＭ１１のｍ回の折損保持レベルＦｎｉ （
ｉ ＝ １〜ｍ）のデータをクリアすると共に、工具折
損カウンタＣｎをクリアしてステップ４０に戻る。
このようにすれば各工具毎にｍ回の工具の折損があれば
、その平均レベルを算出してＡＥセンサの感度をそのレ
ベルに合わせて最適値となるように補正する。こうすれ
ば常に最新のｍ回分の折損データに基づいてＡＥセンサ
の感度を最適値に調整することが可能となり、工作機械
の使用環境や経年変化に対応してＡＥセンサの、感度を
自動的に変化させることができ、折損検出の信頼性を向
上させることが可能となる。
、その平均レベルを算出してＡＥセンサの感度をそのレ
ベルに合わせて最適値となるように補正する。こうすれ
ば常に最新のｍ回分の折損データに基づいてＡＥセンサ
の感度を最適値に調整することが可能となり、工作機械
の使用環境や経年変化に対応してＡＥセンサの、感度を
自動的に変化させることができ、折損検出の信頼性を向
上させることが可能となる。
尚本実施例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折損を検出しているが、他
の種々の方法により工具の折損を検出する信号処理を用
いることも可能である。
出の両者を組み合わせて工具折損を検出しているが、他
の種々の方法により工具の折損を検出する信号処理を用
いることも可能である。
又本実施例は数値制御装置を用いたボール盤に通用した
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、
更に大規模なマシニングセンタに通用することも可能で
ある。
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、
更に大規模なマシニングセンタに通用することも可能で
ある。
第１図は本発明による工具折損検出装置の一実施例の工
具折損検出装置の全体構成を示すブロック図、第２図は
本実施例の主要部のＡＥ信号処理部の構成を示すブロッ
ク図、第３図は本実施例の監視動作を示すフローチャー
ト、第４図はｍ回分の折損レベルと工具毎の最適感度を
記憶する記憶手段を示すメモリマツプ、第５図はＡＥセ
ンサ６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ｆａ）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ＡＥ信号
波形を示す図である。 １−・−ワーク ２・・−−−一−ドリル ３・−
・−・・数値制御装置 ４−−−−−−一擬似折損信
号発生器 ５−・・−・駆動回路 ６−・−・−・
・ＡＥセンサ ７・−−−−−−Ａ Ｅ信号処理部
８，１２・−−−−−一人出力インターフェース
９・・−−−−−ＣＰＵ １０−−−−−
−−ＲＯＭ １１−−−−−−−ＲＡＭ
１３−−−−−−一表示器 １４−・−・・入カキ−
２０・−一一〜−−アナログスイッチ ２１−・・・
−可変増幅率増幅Ｂ ２２，２３−−−−−−−バ
ンドパスフィルタ ２４ 、 ２５−−−−−−一検
波器 ２６−・−・微分回路 ２７−・−・−比較
器 ２８−・−レヘル判定器 ２９・・−・−折損
検出回路 ３０−・−−−−一異常切削検出回路 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 ４−−−−−・技枢柚瑣信号島を五 ６−−−−・−ＡＥセンサ 第４図 第５図
具折損検出装置の全体構成を示すブロック図、第２図は
本実施例の主要部のＡＥ信号処理部の構成を示すブロッ
ク図、第３図は本実施例の監視動作を示すフローチャー
ト、第４図はｍ回分の折損レベルと工具毎の最適感度を
記憶する記憶手段を示すメモリマツプ、第５図はＡＥセ
ンサ６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ｆａ）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ＡＥ信号
波形を示す図である。 １−・−ワーク ２・・−−−一−ドリル ３・−
・−・・数値制御装置 ４−−−−−−一擬似折損信
号発生器 ５−・・−・駆動回路 ６−・−・−・
・ＡＥセンサ ７・−−−−−−Ａ Ｅ信号処理部
８，１２・−−−−−一人出力インターフェース
９・・−−−−−ＣＰＵ １０−−−−−
−−ＲＯＭ １１−−−−−−−ＲＡＭ
１３−−−−−−一表示器 １４−・−・・入カキ−
２０・−一一〜−−アナログスイッチ ２１−・・・
−可変増幅率増幅Ｂ ２２，２３−−−−−−−バ
ンドパスフィルタ ２４ 、 ２５−−−−−−一検
波器 ２６−・−・微分回路 ２７−・−・−比較
器 ２８−・−レヘル判定器 ２９・・−・−折損
検出回路 ３０−・−−−−一異常切削検出回路 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 ４−−−−−・技枢柚瑣信号島を五 ６−−−−・−ＡＥセンサ 第４図 第５図
Claims (4)
- （１）工作機械の工具近傍に設けられた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センサの出力信号に基づいて工具の折損を識別
する信号処理部と、 前記信号処理部により工具の折損が検出されたときにそ
の折損レベルを記憶する記憶手段と、前記記憶手段の工
具折損時のＡＥ信号レベルに基づいて前記ＡＥセンサの
感度を調整する感度調整手段と、を具備することを特徴
とする工具折損検出装置。 - （２）前記記憶手段は、工具折損時の複数回の折損レベ
ルを工具データと共に記憶する記憶手段であることを特
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
。 - （３）前記感度調整手段は、工具折損時の複数回の折損
レベルの平均値とＡＥセンサの最適検出レベルとの偏差
に基づいてＡＥセンサの感度を調整する調整手段である
ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の工具折損
検出装置。 - （４）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、前記周波数識別手段
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
損検出出力を出す論理出力手段と、を具備することを特
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
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60059121A JPH066254B2 (ja) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | 工具折損検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60059121A JPH066254B2 (ja) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | 工具折損検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61217759A true JPS61217759A (ja) | 1986-09-27 |
| JPH066254B2 JPH066254B2 (ja) | 1994-01-26 |
Family
ID=13104158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60059121A Expired - Lifetime JPH066254B2 (ja) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | 工具折損検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH066254B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011138488A1 (es) * | 2010-05-05 | 2011-11-10 | Universidad De Valladolid | Método y dispositivo de detección de averías en maquinaria de trabajo en campo mediante sonido |
| JPWO2021048968A1 (ja) * | 2019-09-12 | 2021-03-18 |
-
1985
- 1985-03-22 JP JP60059121A patent/JPH066254B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011138488A1 (es) * | 2010-05-05 | 2011-11-10 | Universidad De Valladolid | Método y dispositivo de detección de averías en maquinaria de trabajo en campo mediante sonido |
| ES2386180A1 (es) * | 2010-05-05 | 2012-08-10 | Universidad De Valladolid | Metodo y dispositivo de deteccion de averias en maquinaria de trabajo en campo mediante sonido |
| JPWO2021048968A1 (ja) * | 2019-09-12 | 2021-03-18 | ||
| WO2021048968A1 (ja) * | 2019-09-12 | 2021-03-18 | 三菱電機エンジニアリング株式会社 | 劣化量検出装置、劣化量検出方法および劣化予測システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH066254B2 (ja) | 1994-01-26 |
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