JPS6161939B2 - - Google Patents
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- JPS6161939B2 JPS6161939B2 JP54111772A JP11177279A JPS6161939B2 JP S6161939 B2 JPS6161939 B2 JP S6161939B2 JP 54111772 A JP54111772 A JP 54111772A JP 11177279 A JP11177279 A JP 11177279A JP S6161939 B2 JPS6161939 B2 JP S6161939B2
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- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
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- 239000000284 extract Substances 0.000 claims 1
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, 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
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/09—Arrangements 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
- B23Q17/0904—Arrangements 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 before or after machining
- B23Q17/0919—Arrangements for measuring or adjusting cutting-tool geometry in presetting devices
- B23Q17/0947—Monitoring devices for measuring cutting angles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、工作機械における切削工具の異常検
出装置に関するものである。
出装置に関するものである。
従来は、工具または被加工物のどちらかを絶縁
板により工作機械本体から電気的に絶縁しなけれ
ば、工具と被加工物との間に電流を流すことがで
きなかつた。しかしこのように絶縁板を用いる方
法では、切削作業性を損なうために、工具と被加
工物との間を通電して切削工具の異常検出をしよ
うとする試みはなされていなかつた。従つて従来
は、主に加速度振動計やモータ電子等により加工
の異常（過負荷等）を検出する方法が研究されて
いたが、検出感度が非常に悪く、実用上不十分で
あつた。
板により工作機械本体から電気的に絶縁しなけれ
ば、工具と被加工物との間に電流を流すことがで
きなかつた。しかしこのように絶縁板を用いる方
法では、切削作業性を損なうために、工具と被加
工物との間を通電して切削工具の異常検出をしよ
うとする試みはなされていなかつた。従つて従来
は、主に加速度振動計やモータ電子等により加工
の異常（過負荷等）を検出する方法が研究されて
いたが、検出感度が非常に悪く、実用上不十分で
あつた。
本発明の目的は、上記従来技術の欠点をなく
し、切削工具の異常を高感度をもつて検出できる
ようにした工作機械における切削工具の異常検出
装置を提供するにある。
し、切削工具の異常を高感度をもつて検出できる
ようにした工作機械における切削工具の異常検出
装置を提供するにある。
即ち本発明は、切削工具と被加工物との間に電
流を流すために、主軸ベアリングが回転中に電気
抵抗を生ずる性質を利用して主軸端中心部に設け
た電気接点と工作機械のテーブルとの間に電圧を
印加した。そしてこの回路中に抵抗を入れて回路
電流の大きさを測定できるようにした。更に切削
工具と被加工物との間に交流電圧を印加し、直列
に接続された検出抵抗から検出される信号より、
切削工具と被加工物との間の通電電流の信号と熱
起電力の信号とをフイルタにより分離し、この分
離された通電電流の信号と熱起電力の信号とによ
り、切削加工において正常な切削状態と異常（工
具の摩耗，破損等）な切削状態とを高感度に判別
できるようにした。特に通電電流の信号と熱起電
力の信号とでは、正常な切削状態と異常な切削状
態とにおいて特徴的な違いが明瞭であることが確
認できた。
流を流すために、主軸ベアリングが回転中に電気
抵抗を生ずる性質を利用して主軸端中心部に設け
た電気接点と工作機械のテーブルとの間に電圧を
印加した。そしてこの回路中に抵抗を入れて回路
電流の大きさを測定できるようにした。更に切削
工具と被加工物との間に交流電圧を印加し、直列
に接続された検出抵抗から検出される信号より、
切削工具と被加工物との間の通電電流の信号と熱
起電力の信号とをフイルタにより分離し、この分
離された通電電流の信号と熱起電力の信号とによ
り、切削加工において正常な切削状態と異常（工
具の摩耗，破損等）な切削状態とを高感度に判別
できるようにした。特に通電電流の信号と熱起電
力の信号とでは、正常な切削状態と異常な切削状
態とにおいて特徴的な違いが明瞭であることが確
認できた。
以下本発明を図に示す実施例にもとづいて具体
的に説明する。第１図は本発明の工作機械におけ
る切削工具の異常検出装置の一実施例を示す概略
構成図である。即ち主軸回転時に主軸５は軸受６
ａ，６ｂの絶縁効果により、工作機械外枠１から
電気的に絶縁されている。そこで主軸５の端中心
部に電気接点７を設け、この電気接点７とテーブ
ル２との間に交流電源E0と検出抵抗R0を直列に
挿入し、交流電圧を印加することにより切削工具
４と被加工物３とを通電することができる。検出
抵抗R0両端の電位差を差動増幅器１６により増
幅し、LPF（ローパスフイルタ）１７を通すこと
によつて直流変動成分である切削工具と被加工物
との間の熱起電力ＶTを検出することができる。
一方交流電源E0の周波数成分のみを通すように
したBPF（バンドパスフイルタ）１８により増幅
器１６の出力から搬送波成分をとり出し、整流回
路１９およびLPF２０を通すと完全に整流された
切削工具と被加工物との間の通電電流Voutを検
出できる。
的に説明する。第１図は本発明の工作機械におけ
る切削工具の異常検出装置の一実施例を示す概略
構成図である。即ち主軸回転時に主軸５は軸受６
ａ，６ｂの絶縁効果により、工作機械外枠１から
電気的に絶縁されている。そこで主軸５の端中心
部に電気接点７を設け、この電気接点７とテーブ
ル２との間に交流電源E0と検出抵抗R0を直列に
挿入し、交流電圧を印加することにより切削工具
４と被加工物３とを通電することができる。検出
抵抗R0両端の電位差を差動増幅器１６により増
幅し、LPF（ローパスフイルタ）１７を通すこと
によつて直流変動成分である切削工具と被加工物
との間の熱起電力ＶTを検出することができる。
一方交流電源E0の周波数成分のみを通すように
したBPF（バンドパスフイルタ）１８により増幅
器１６の出力から搬送波成分をとり出し、整流回
路１９およびLPF２０を通すと完全に整流された
切削工具と被加工物との間の通電電流Voutを検
出できる。
第２図は第１図に示す工作機械の等価回路を示
す。即ち電気接点抵抗R3は電気接点７の接触抵
抗で略０Ωにすることができる。R1が切削工具
４と被加工物３との接触抵抗、ＥTが同じく熱起
電力、スイツチ１３が切削工具４と被加工物３と
の接触の有無を等価的に表わしている。R2が軸
受６ａ，６ｂの抵抗、C2が同じく軸受６ａ，６
ｂの容量である。
す。即ち電気接点抵抗R3は電気接点７の接触抵
抗で略０Ωにすることができる。R1が切削工具
４と被加工物３との接触抵抗、ＥTが同じく熱起
電力、スイツチ１３が切削工具４と被加工物３と
の接触の有無を等価的に表わしている。R2が軸
受６ａ，６ｂの抵抗、C2が同じく軸受６ａ，６
ｂの容量である。
第３図は第２図のVoutとR1との関係を表わす
特性曲線である。R2，C2の合成抵抗の大きさが
R1より十分大きい場合（熱起電力ＥTを考えに入
れなければ）Vout≒Ｒ０／Ｒ０＋Ｒ１，E0となり、第３
図 のように２次曲線で近似される。いまR0＝１Ω
とするとR2，C2の合成抵抗が10Ω以上あればR1
を測定する上で軸受が十分な電気的絶縁効果を有
することがわかる。通常の工作機械はこの条件を
十分に満足する。
特性曲線である。R2，C2の合成抵抗の大きさが
R1より十分大きい場合（熱起電力ＥTを考えに入
れなければ）Vout≒Ｒ０／Ｒ０＋Ｒ１，E0となり、第３
図 のように２次曲線で近似される。いまR0＝１Ω
とするとR2，C2の合成抵抗が10Ω以上あればR1
を測定する上で軸受が十分な電気的絶縁効果を有
することがわかる。通常の工作機械はこの条件を
十分に満足する。
第４図は正常ドリルで穴あけ加工した場合につ
いて示し、ａは切削工具と被加工物との通電電流
Voutの信号波形を、ｂはａに示す信号をLPFを
通して得られる出力波形を、ｃは切削工具と被加
工物との熱起電力ＶTの信号波形を、ｄはｃに示
す信号をLPFを通して得られる出力波形を、ｅは
主軸が１回転するのをパルス信号で示す。正常ド
リルでは穴あけ工程Ｂのときドリルと被加工物が
安定した通電状態にあること、また加工は主にド
リル先端で行なわれるため、加工穴の深さに余り
関係なく、ドリルと被加工物との熱起電力はＶT
はほぼ一定となること等がわかる。なおＡは空切
削工程を、Ｂは穴あけ工程を、Ｃは停止工程を、
Ｄは戻り工程を示す。
いて示し、ａは切削工具と被加工物との通電電流
Voutの信号波形を、ｂはａに示す信号をLPFを
通して得られる出力波形を、ｃは切削工具と被加
工物との熱起電力ＶTの信号波形を、ｄはｃに示
す信号をLPFを通して得られる出力波形を、ｅは
主軸が１回転するのをパルス信号で示す。正常ド
リルでは穴あけ工程Ｂのときドリルと被加工物が
安定した通電状態にあること、また加工は主にド
リル先端で行なわれるため、加工穴の深さに余り
関係なく、ドリルと被加工物との熱起電力はＶT
はほぼ一定となること等がわかる。なおＡは空切
削工程を、Ｂは穴あけ工程を、Ｃは停止工程を、
Ｄは戻り工程を示す。
第５図は穴あけ加工の途中でドリルが折損した
場合について示し、ａは切削工具と被加工物との
通電電流Voutの信号波形を、ｂはａに示す信号
をLPFを通して得られる出力波形を、(c)は切削工
具と被加工物との熱起電力ＶTの信号波形を、ｄ
はｃに示す信号をLPFを通して得られる出力波形
を、ｅは主軸が１回転するのをパルス信号で示
す。ドリルが折損したとき（Ｓで示す。）ドリル
と被加工物との間の電気的導通が一時的に悪くな
るので、図のように通電電流にスパイク波形が観
察される。ドリルが折損すると、折損した刃が加
工穴に詰まるため、その後もドリルを送り続ける
と、ドリルは折損を繰返すことになり、通電電流
のスパイク波形が連続して観察される。このよう
に穴あけ工程Ｂでドリル折損が生じると、ドリル
の振れ回りが大きくなるため、加工穴径は大きく
加工される。そこで戻り工程Ｄにおけるドリルと
被加工物との通電状態が悪くなり、同じく通電電
流にスパイク波形を生ずる。
場合について示し、ａは切削工具と被加工物との
通電電流Voutの信号波形を、ｂはａに示す信号
をLPFを通して得られる出力波形を、(c)は切削工
具と被加工物との熱起電力ＶTの信号波形を、ｄ
はｃに示す信号をLPFを通して得られる出力波形
を、ｅは主軸が１回転するのをパルス信号で示
す。ドリルが折損したとき（Ｓで示す。）ドリル
と被加工物との間の電気的導通が一時的に悪くな
るので、図のように通電電流にスパイク波形が観
察される。ドリルが折損すると、折損した刃が加
工穴に詰まるため、その後もドリルを送り続ける
と、ドリルは折損を繰返すことになり、通電電流
のスパイク波形が連続して観察される。このよう
に穴あけ工程Ｂでドリル折損が生じると、ドリル
の振れ回りが大きくなるため、加工穴径は大きく
加工される。そこで戻り工程Ｄにおけるドリルと
被加工物との通電状態が悪くなり、同じく通電電
流にスパイク波形を生ずる。
一方第５図ｃに示す熱起電力波形はドリル折損
が生じる前に大きな振幅値を示しており、過負荷
状態であることを示している。これにより熱起電
力ＶTの大きさにより異常（切削工具の破損）を
検知できることがわかる。またドリル折損の前後
で熱起電力ＶTの振幅は大きく変化し乱れる。
が生じる前に大きな振幅値を示しており、過負荷
状態であることを示している。これにより熱起電
力ＶTの大きさにより異常（切削工具の破損）を
検知できることがわかる。またドリル折損の前後
で熱起電力ＶTの振幅は大きく変化し乱れる。
第６図は新刃のエンドミルで切削した場合を示
し、ａは切削工具と被加工物との通電電流Vout
の信号波形を、ｂは切削工具と被加工物との熱起
電力ＶTの信号波形を示す。第７図は摩耗した刃
を有するエンドミルで切削した場合を示し、ａは
切削工具と被加工物との通電電流Voutの信号波
形を、ｂは切削工具と被加工物との熱起電力ＶT
の信号波形を示す。第８図は破損した刃を有する
エンドミルで切削した場合を示し、ａは切削工具
と被加工物との通電電流Voutの信号波形を、ｂ
は切削工具と被加工物との熱起電力ＶTの信号波
形を、ｃは主軸が１回転するのをパルス信号で示
す。これらはいずれも切込みが少ないので、エン
ドミル１刃毎の通電電流、熱起電力が明瞭に検出
される。切込みが多く、同時に複数の刃で切削す
る場合には、通電電流は飽和し、一定となり、図
のような断続した波形とはならない。しかるに熱
起電力ＶTは連続した波形に、１刃毎のピーク値
が重畳して検出される。これらのことから、切込
みが少ない場合は、エンドミル１刃毎の通電電流
Voutの信号の時間幅の変動率から刃が破損して
いるかどうか検知できる。また１つの刃が破損し
ている場合は残りの刃にそれだけ負荷がかかるの
で、熱起電力ＶTの信号のピーク値が増大するこ
とから、工具の異常が検知できる。またエンドミ
ル切削で送り停止Ｃ（dwell）後の様子をみる
と、新刃では削り残しが殆んどないために、エン
ドミルと被加工物との接触圧は弱い。しかるに刃
が摩耗、更に破損してくると削り残しを生ずるた
めに、送り停止後のエンドミルと被加工物との接
触圧力が新刃の場合より強くなる。この接触圧力
が強いと通電電流が多く流れ、また摩擦熱により
熱起電力が大きくなる。第６図乃至第８図の送り
停止Ｃ（dwell）後の通電電流Veutの信号波形と
熱起電力ＶTの信号波形とを比較すると、これら
の特徴が明瞭に現われている。
し、ａは切削工具と被加工物との通電電流Vout
の信号波形を、ｂは切削工具と被加工物との熱起
電力ＶTの信号波形を示す。第７図は摩耗した刃
を有するエンドミルで切削した場合を示し、ａは
切削工具と被加工物との通電電流Voutの信号波
形を、ｂは切削工具と被加工物との熱起電力ＶT
の信号波形を示す。第８図は破損した刃を有する
エンドミルで切削した場合を示し、ａは切削工具
と被加工物との通電電流Voutの信号波形を、ｂ
は切削工具と被加工物との熱起電力ＶTの信号波
形を、ｃは主軸が１回転するのをパルス信号で示
す。これらはいずれも切込みが少ないので、エン
ドミル１刃毎の通電電流、熱起電力が明瞭に検出
される。切込みが多く、同時に複数の刃で切削す
る場合には、通電電流は飽和し、一定となり、図
のような断続した波形とはならない。しかるに熱
起電力ＶTは連続した波形に、１刃毎のピーク値
が重畳して検出される。これらのことから、切込
みが少ない場合は、エンドミル１刃毎の通電電流
Voutの信号の時間幅の変動率から刃が破損して
いるかどうか検知できる。また１つの刃が破損し
ている場合は残りの刃にそれだけ負荷がかかるの
で、熱起電力ＶTの信号のピーク値が増大するこ
とから、工具の異常が検知できる。またエンドミ
ル切削で送り停止Ｃ（dwell）後の様子をみる
と、新刃では削り残しが殆んどないために、エン
ドミルと被加工物との接触圧は弱い。しかるに刃
が摩耗、更に破損してくると削り残しを生ずるた
めに、送り停止後のエンドミルと被加工物との接
触圧力が新刃の場合より強くなる。この接触圧力
が強いと通電電流が多く流れ、また摩擦熱により
熱起電力が大きくなる。第６図乃至第８図の送り
停止Ｃ（dwell）後の通電電流Veutの信号波形と
熱起電力ＶTの信号波形とを比較すると、これら
の特徴が明瞭に現われている。
以上述べた切削例により、切削工具と被加工物
との通電電流Voutの信号と、切削工具と被加工
物との熱起電力ＶTの信号とを分離検出し、各々
の出力の振幅、ピーク値、１刃毎の接触時間幅の
変動率等を検知してこれらが加工工程Ｂ、送り停
止工程Ｃ、戻り工程Ｄ等の各工程において設定値
を越えたか否かで、切削状態の異常をインプロセ
スで判定することができる。
との通電電流Voutの信号と、切削工具と被加工
物との熱起電力ＶTの信号とを分離検出し、各々
の出力の振幅、ピーク値、１刃毎の接触時間幅の
変動率等を検知してこれらが加工工程Ｂ、送り停
止工程Ｃ、戻り工程Ｄ等の各工程において設定値
を越えたか否かで、切削状態の異常をインプロセ
スで判定することができる。
次にこれらの原理にもとづいて切削工具の異常
を検出する回路について第９図乃至第１１図にも
とづいて説明する。第９図は第１の実施例を示
す。即ちLPF１７で検出された切削工具と被加工
物との熱起電力ＶTの信号または通電電流Voutの
信号をLPF２４ａまたは２４ｂにより適当な周波
数帯域に分ける（第４図及び第５図のｄまたは第
４図及び第５図のｂに示す。）。加工工程Ｂでの設
定値をVref１ａまたはVref１ｂ、送り停止工程
Ｃでの設定値をVref２ａまたはVref２ｂ、戻り
工程Ｄでの設定値をVref３ａまたはVref３ｂと
し、各コンパレータ２９ａまたは２９ｂ，３０ａ
または３０ｂ，３１ａまたは３１ｂによりLPF２
４ａまたは２４ｂの出力振幅がこれらの設定値を
越えたとき各出力信号は論理Ｈレベルとなる。加
工の状態が加工工程Ｂ、送り停止工程Ｃ、戻り工
程Ｄかによつて各Ｂ，Ｃ，Ｄの信号が論理Ｈレベ
ルとなる。以上により、各工程で異常が生じた場
合には、ANDゲート２９ａまたは２９ｂ，３０
ａまたは３０ｂ，３１ａまたは３１ｂのいずれか
の出力が論理Ｈレベルとなるので、NORゲート
３２ａまたは３２ｂによりＲ―Ｓフリツプフロツ
プ３３ａまたは３３ｂをセツトすると異常表示出
力３４ａまたは３４ｂが論理Ｈレベルとなり、異
常であることが検出される。これにより工作機械
の送りを減速させたり、停止させたりすることが
できる。
を検出する回路について第９図乃至第１１図にも
とづいて説明する。第９図は第１の実施例を示
す。即ちLPF１７で検出された切削工具と被加工
物との熱起電力ＶTの信号または通電電流Voutの
信号をLPF２４ａまたは２４ｂにより適当な周波
数帯域に分ける（第４図及び第５図のｄまたは第
４図及び第５図のｂに示す。）。加工工程Ｂでの設
定値をVref１ａまたはVref１ｂ、送り停止工程
Ｃでの設定値をVref２ａまたはVref２ｂ、戻り
工程Ｄでの設定値をVref３ａまたはVref３ｂと
し、各コンパレータ２９ａまたは２９ｂ，３０ａ
または３０ｂ，３１ａまたは３１ｂによりLPF２
４ａまたは２４ｂの出力振幅がこれらの設定値を
越えたとき各出力信号は論理Ｈレベルとなる。加
工の状態が加工工程Ｂ、送り停止工程Ｃ、戻り工
程Ｄかによつて各Ｂ，Ｃ，Ｄの信号が論理Ｈレベ
ルとなる。以上により、各工程で異常が生じた場
合には、ANDゲート２９ａまたは２９ｂ，３０
ａまたは３０ｂ，３１ａまたは３１ｂのいずれか
の出力が論理Ｈレベルとなるので、NORゲート
３２ａまたは３２ｂによりＲ―Ｓフリツプフロツ
プ３３ａまたは３３ｂをセツトすると異常表示出
力３４ａまたは３４ｂが論理Ｈレベルとなり、異
常であることが検出される。これにより工作機械
の送りを減速させたり、停止させたりすることが
できる。
第９図では３つの異常信号の信頼度を同じにみ
なしているが、第１０図のように加工工程で異常
が検出された場合に、送りを一時停止または戻し
てみても異常が同様に検出されるかの確認をとる
ことによつて、異常判定の信頼度を高めることが
できる。即ちコンパレータ２６ａまたは２６ｂ，
２７ａまたは２７ｂ，２８ａまたは２８ｂまでは
第９図に一致する。加工工程Ｂで信号３６ａまた
は３６ｂにより異常が判定されるとNANDゲート
３９ａまたは３９ｂの出力が論理Ｌレベルにな
り、Ｒ―Ｓフリツプフロツプ４０ａまたは４０ｂ
をセツトする。その後異常であることを確認する
ために、送りを一時停止または戻してみて信号３
７ａまたは３７ｂ、信号３８ａまたは３８ｂのい
ずれかが異常であればANDゲート４１ａまたは
４１ｂ、ANDゲート４２ａまたは４２ｂの出力
が論理Ｈレベルとなるので、NORゲート４３ａ
または４３ｂによりＲ―Ｓフリツプフロツプ４４
ａまたは４４ｂをセツトし、出力４５ａまたは４
５ｂが論理Ｈレベルになり異常表示する。
なしているが、第１０図のように加工工程で異常
が検出された場合に、送りを一時停止または戻し
てみても異常が同様に検出されるかの確認をとる
ことによつて、異常判定の信頼度を高めることが
できる。即ちコンパレータ２６ａまたは２６ｂ，
２７ａまたは２７ｂ，２８ａまたは２８ｂまでは
第９図に一致する。加工工程Ｂで信号３６ａまた
は３６ｂにより異常が判定されるとNANDゲート
３９ａまたは３９ｂの出力が論理Ｌレベルにな
り、Ｒ―Ｓフリツプフロツプ４０ａまたは４０ｂ
をセツトする。その後異常であることを確認する
ために、送りを一時停止または戻してみて信号３
７ａまたは３７ｂ、信号３８ａまたは３８ｂのい
ずれかが異常であればANDゲート４１ａまたは
４１ｂ、ANDゲート４２ａまたは４２ｂの出力
が論理Ｈレベルとなるので、NORゲート４３ａ
または４３ｂによりＲ―Ｓフリツプフロツプ４４
ａまたは４４ｂをセツトし、出力４５ａまたは４
５ｂが論理Ｈレベルになり異常表示する。
第１１図は、エンドミル１刃毎の熱起電力ＶT
または通電電流Voutの信号の値が著しく異なる
ことによつて刃の破損等の異常を判定しようとす
る回路である。ＶTまたはVoutの信号を積分回路
５５ａまたは５５ｂにより積分し、記憶保持回路
５６ａまたは５６ｂにより切削工具１刃毎のタイ
ミングでホールド信号５７を与えて記憶する。こ
の後すぐ積分回路５５ａまたは５５ｂにクリア信
号５８を与えてクリアする。５９ａまたは５９ｂ
はハイパスフイルタであり、１刃毎の積分値出力
が常に一定であれば、この出力は0Vであるが、
１刃毎の積分値が急変すれば、その大きさに応じ
てハイパスフイルタ５９ａまたは５９ｂに出力が
生じる。これが設定値Vref４ａまたはVref４ｂ
を越えるとコンパレータ６０ｂまたは６０ｂの出
力が論理Ｈレベルとなる。これが一定時間内にど
の位の頻度で発生したかをカウンタ６１ａまたは
６１ｂでカウントし、一定値以上になつたら異常
表示出力６２ａまたは６２ｂにより異常であるこ
とを出力する。なおカウンタ６１ａまたは６１ｂ
は一定時間毎にプリセツト信号６３によりプリセ
ツトされる。
または通電電流Voutの信号の値が著しく異なる
ことによつて刃の破損等の異常を判定しようとす
る回路である。ＶTまたはVoutの信号を積分回路
５５ａまたは５５ｂにより積分し、記憶保持回路
５６ａまたは５６ｂにより切削工具１刃毎のタイ
ミングでホールド信号５７を与えて記憶する。こ
の後すぐ積分回路５５ａまたは５５ｂにクリア信
号５８を与えてクリアする。５９ａまたは５９ｂ
はハイパスフイルタであり、１刃毎の積分値出力
が常に一定であれば、この出力は0Vであるが、
１刃毎の積分値が急変すれば、その大きさに応じ
てハイパスフイルタ５９ａまたは５９ｂに出力が
生じる。これが設定値Vref４ａまたはVref４ｂ
を越えるとコンパレータ６０ｂまたは６０ｂの出
力が論理Ｈレベルとなる。これが一定時間内にど
の位の頻度で発生したかをカウンタ６１ａまたは
６１ｂでカウントし、一定値以上になつたら異常
表示出力６２ａまたは６２ｂにより異常であるこ
とを出力する。なおカウンタ６１ａまたは６１ｂ
は一定時間毎にプリセツト信号６３によりプリセ
ツトされる。
以上説明したように本発明によれば、簡単な回
路構成により、切削作業性を損うことなく、しか
も高感度に切削異常状態をインプロセスで検出す
ることができる顕著な作用効果を奏する。また本
発明によれば、切削状態を加工工程、送り停止工
程、戻り工程に分け、各工程において独立に異常
状態を判定でき、総合的に信頼性の高い異常検出
を行うことができる。
路構成により、切削作業性を損うことなく、しか
も高感度に切削異常状態をインプロセスで検出す
ることができる顕著な作用効果を奏する。また本
発明によれば、切削状態を加工工程、送り停止工
程、戻り工程に分け、各工程において独立に異常
状態を判定でき、総合的に信頼性の高い異常検出
を行うことができる。
第１図は本発明の工作機械における切削工具の
異常検出装置の主要部を示す概略構成図、第２図
は第１図に示す工作機械の等価回路を示す図、第
３図は第２図におけるVoutとR1との特性曲線を
示す図、第４図は正常ドリルによる穴あけ加工の
場合を示し、ａは通電電流の信号波形を示し、ｂ
はａに示す信号をLPFを通して得られる出力波形
を示し、ｃは熱起電力の信号波形を示し、ｄは主
軸が１回転するのをパルス信号を示した図、第５
図は穴あけ加工の途中でドリルが折損した場合を
示し、ａは通電電流の信号波形を示し、ｂはａに
示す信号をLPFを通して得られる出力波形を示
し、ｃは熱起電力の信号波形を示し、ｄは主軸が
１回転するのをパルス信号で示した図、第６図は
新刃のエンドミルによる加工の場合を示し、ａは
通電電流の信号波形を示し、ｂは熱起電力の信号
波形を示した図、第７図は摩耗刃のエンドミルに
よる加工の場合を示し、ａは通電電流の信号波形
を示し、ｂは熱起電力の信号波形を示した図、第
８図は破損刃を有するエンドミルによる加工の場
合を示し、ａは通電電流の信号波形を示し、ｂは
熱起電力の信号波形を示し、ｃは主軸が１回転す
るのをパルス信号で示した図、第９図，第１０
図，第１１図は各々本発明の工作機械における切
削工具の異常検出装置の一実施例を示した図であ
る。 符号の説明、１…工作機械の外枠、２…工作機
械のテーブル、３…被加工物、４…切削工具、５
…主軸、６ａ，６ｂ…軸受、１７…ローパスフイ
ルタ（LPF）、１８…バンドパスフイルタ
（BPF）、１９…整流回路、２４ａ，２４ｂ…
LPF、２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ，２８
ａ，２８ｂ，６０ａ，６０ｂ…コンパレータ、２
９ａ，２９ｂ，３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１
ｂ，４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ…ANDゲ
ート、３９ａ，３９ｂ…NANDゲート。
異常検出装置の主要部を示す概略構成図、第２図
は第１図に示す工作機械の等価回路を示す図、第
３図は第２図におけるVoutとR1との特性曲線を
示す図、第４図は正常ドリルによる穴あけ加工の
場合を示し、ａは通電電流の信号波形を示し、ｂ
はａに示す信号をLPFを通して得られる出力波形
を示し、ｃは熱起電力の信号波形を示し、ｄは主
軸が１回転するのをパルス信号を示した図、第５
図は穴あけ加工の途中でドリルが折損した場合を
示し、ａは通電電流の信号波形を示し、ｂはａに
示す信号をLPFを通して得られる出力波形を示
し、ｃは熱起電力の信号波形を示し、ｄは主軸が
１回転するのをパルス信号で示した図、第６図は
新刃のエンドミルによる加工の場合を示し、ａは
通電電流の信号波形を示し、ｂは熱起電力の信号
波形を示した図、第７図は摩耗刃のエンドミルに
よる加工の場合を示し、ａは通電電流の信号波形
を示し、ｂは熱起電力の信号波形を示した図、第
８図は破損刃を有するエンドミルによる加工の場
合を示し、ａは通電電流の信号波形を示し、ｂは
熱起電力の信号波形を示し、ｃは主軸が１回転す
るのをパルス信号で示した図、第９図，第１０
図，第１１図は各々本発明の工作機械における切
削工具の異常検出装置の一実施例を示した図であ
る。 符号の説明、１…工作機械の外枠、２…工作機
械のテーブル、３…被加工物、４…切削工具、５
…主軸、６ａ，６ｂ…軸受、１７…ローパスフイ
ルタ（LPF）、１８…バンドパスフイルタ
（BPF）、１９…整流回路、２４ａ，２４ｂ…
LPF、２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ，２８
ａ，２８ｂ，６０ａ，６０ｂ…コンパレータ、２
９ａ，２９ｂ，３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１
ｂ，４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ…ANDゲ
ート、３９ａ，３９ｂ…NANDゲート。
Claims (1)
- １ 切削工具又は被加工物の一方を回転する主軸
の一端に取り付け、前記切削工具又は被加工物の
他方をテーブルに載置して前記被加工物を加工す
る工作機械において、前記主軸の他端に設けられ
た電気接点と前記テーブルとの間に前記切削工具
と前記被加工物との間に交流電圧を印加する交流
電源と信号検出用の検出抵抗を直列に接続して成
る検出回路と、前記検出抵抗に接続されかつ、こ
の検出抵抗によつて検出された電圧から前記切削
工具と前記被加工物との間に発生する熱起電力で
ある直流変動成分を抽出するローパスフイルタ
と、前記検出抵抗に接続されかつこの検出抵抗に
よつて検出された交流周波数成分を抽出して前記
切削工具と前記被加工物との間に流れる通電電流
の大きさを検出するバンドパスフイルタ及び整流
回路と、前記ローパスフイルタ及び前記整流回路
から得られる信号と基準レベルである設定値とを
比較するコンパレータにより前記切削工具の異常
を検出する検出手段とを備え付けたことを特徴と
する工作機械における切削工具の異常検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11177279A JPS5639852A (en) | 1979-09-03 | 1979-09-03 | Abnormality detector for cutting tool of machine tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11177279A JPS5639852A (en) | 1979-09-03 | 1979-09-03 | Abnormality detector for cutting tool of machine tool |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5639852A JPS5639852A (en) | 1981-04-15 |
| JPS6161939B2 true JPS6161939B2 (ja) | 1986-12-27 |
Family
ID=14569771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11177279A Granted JPS5639852A (en) | 1979-09-03 | 1979-09-03 | Abnormality detector for cutting tool of machine tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5639852A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060011799A (ko) * | 2005-09-26 | 2006-02-03 | 주식회사 마이크로텍 | 드릴 파손 검지방법 및 검지장치 |
| ES2465747B1 (es) * | 2012-11-06 | 2015-03-26 | Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) | Procedimiento y sistema para la monitorización en tiempo real de una operación de mecanizado. |
| WO2022049719A1 (ja) * | 2020-09-04 | 2022-03-10 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 切削装置 |
| WO2024161466A1 (ja) * | 2023-01-30 | 2024-08-08 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 加工装置および電気信号測定方法 |
| EP4420830A1 (en) * | 2023-02-23 | 2024-08-28 | Technische Universität München | In-line characterization of deterioration of a cutting tool based on thermoelectric measurement |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5252282A (en) * | 1975-10-24 | 1977-04-26 | Toshiba Corp | Fracture detecting device for cutting tool |
-
1979
- 1979-09-03 JP JP11177279A patent/JPS5639852A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5252282A (en) * | 1975-10-24 | 1977-04-26 | Toshiba Corp | Fracture detecting device for cutting tool |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5639852A (en) | 1981-04-15 |
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