JPS6284959A - 工作機械における工具異常検出装置 - Google Patents

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、工作機械に着脱自在に取付：ｔ２ら−て駆動
回転される、ドリル、バイト、リーマなと、）切削工具
の５１？、常（折１０、欠け、チッピング、Ｉ’７　ｔ
ｕなど）を検出する工作機械における工具異常検出装置
Ｉごｌに関する。

（従来技術とその問題点） この唾の工具１Ｊ１１！常検出装置としては、従来一般
に次のようなしのか知られている。

■第１従来例 工作機械では、その切削工具が駆動回転時に上述のよう
なＳ’ａ　；’：’＋’を生したときに、周波数の高い
八Ｂ　（、アコースティックエミッノヨン）波を発生上
ることか知られている。そこで、切削工具の加圧中（イ
ンプ［１セス）に４５ける５し畠゛検出のために、１八
Ｅセン４）゛を、切削１１１′！を律拮した主軸をベア
リングを介して回転自在に支持する主軸側ケースの外面
に取付け、切削工具の異常に伴なうＡＥ波を、切削工具
、主軸、ヘアリングおよび主軸側ケースを介してＡＥセ
ンザに伝播させ、そのＡＥ波を検出するように構成する
か、あるいは、ＡＥセンサを、ワークを載置支持するベ
ッド上に取付け、切削工具の異常に伴なうＡＥ波を、ワ
ークおよびベッドを介してＡＥセンサに伝播させ、その
ＡＥ波を検出するように構成していた。

■第２従来例 第６図に示すように、主軸側ケース１の主軸頭１ａから
スピンドルＳが出退変位自在に設けられ、そのスピンド
ルＳにベアリング（図示せず）を介して回転自在に主軸
１ｂが取付けられるとともに、主軸１ｂに着脱自在に切
削工具（ドリル）５が取付けられている。そして、と接
スイッチ５１を取付けるととらに増幅部を内蔵したベー
ス５２を、ステム５３を介して主軸頭１ａに片持ち支持
させ、これによって、近接スイッチ５１を切削工具５の
先端と主軸１ｂとの間の切削工具５に近接した所定内；
祈に位置５せ、切削工具５が＃−在しないことを検出４
−ろことにより、切削工具５が折Ｒ１したことを検出す
るように構成していた。

しかしながら、このような構成を何する従来例の場合で
は、それぞれ次のような欠点があった。

（１）第１従来例の欠点 折損のみならず、欠けやデツピング、摩耗などといった
異常をも検出できる利点を有しているものの、このよう
なＡＥセンサは、一般に、ワークと冶具との接触音、ワ
ークの搬送音、他工作機の切削加工時の発生音などのＡ
Ｅ波を含んだノイズが多く発生しているノイズ環境の悪
い工場で使用されるらのであり、それら外部ノイズを切
削工具の異常として誤検出しやすい欠点があった。殊に
、折損を検出したときには、切削工具を交換するために
加工作業を中断する必要があり、外部ノイズであっても
、それを折１員として検出したときには加工作業が中断
され、作業能率が低下する欠点があった。

（１１）第２従来例の欠点 切削工具の折１員しか検出できず、欠けやデツピング、
摩耗などの異常が発生しても、それを検出でさないため
、異常か発生したまま加工作業を継続し、加工不良品の
発生を防止できない欠点があった。

（発明の目的） 本発明は、このような事情に鑑みてなされた乙のであっ
て、切削工具の異常に伴なって発生ずるＡＥ波の検出時
に、その異常が折損てあろかどうかを確実に判別すると
とらに、外部ノイズによるしのかどうかをら判別し、切
削工具の異常を精度良く検出てきるようにすることを目
的とする。

（発明の構成と効果） 本発明は、このような目的を達成するために、ＡＥ波を
伝播可能なプレート部（オと、このプレート＋Ｉ　＋、
ｔに設けられて、異常なＡＥ波を検出したときに異常信
号を出力するＡ　ＩＥセンザと、前記プレート部ｔオに
設けられて、工作機械に着脱自在に取付けられて駆動回
転される切削工具の軸部を、その軸部の外周面との間に
空気の浸入を阻止する液体または液状体を滞留可能な状
態で挿通するブソノユと、＋ｉｉｒ　２切削工具の軸部
が前記ブノノユ内に存在していないことを検出して折１
員感知出力を出す近接スイッチと、前記プレート部材を
前記工作機械に対して位置固定する支持部材と、前記異
常信号が出力されたときに、前記折損感知出力の合焦を
判別し、前記折損感知出力がａるときに前記異常信号が
折損に基づくものであることを確認する折損確認手段と
を備えて構成する。

この構成によれば、ＡＥセンサからの異常信号と近接ス
イッチからの折損感知出力の両方が出力されているとき
にのみ、切削工具が折損したことを検出でき、そして、
ＡＥセンザから異常信号か出力されていてら、近接スイ
ッチからの折）員感知出力が出されていないときには、
確認手段により折損していないことを確認した後、ＡＥ
センザからの異常信号が継続しているかどうかを見るな
どにより、その異常信号が外部ノイズに起因するらので
ｊ５つたか、欠けやチッピング、摩耗などの！Ｉ′４常
によるものであったかを検出することができろ。

したがって、切削工具が折損したかとうかを確実に検出
でき、しかも、その近接スイッチからの折損感知出力に
基づく折損の確認を、ＡＥセンザからの異常信号が出力
されたときに行なうから、そのときに異常信号の継続を
見て、異常信号が外部ノイズに起因するものかどうかを
チェックでき、折損はもちろんのこと、欠けやデツピン
グ、摩耗などをも、外部ノイズに起因する誤検出の無い
状態で精度良く検出でき、切削工具の異常を精確に検出
できるようになった。

これらの結果、外部ノイズに起因するＡＥセンサによる
異常信号検出に基づいて加工作業を中断することを抑制
できて加工作業を能率良く行なうことができるとともに
、欠けやチッピング、摩耗などが発生したまま、継続し
て加工不良品を生産するということを回避でき、製品を
歩留まり良く生産できるようになった。

（実施例の説明） 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

先ず、工「「機（戒Ａとしてのマノニングセンターの全
体（１１４成について説明すれば、第２図の全体王面図
おにび第３図の全体側面図に示すように、主軸側ケース
１かコラ１２２に第１駆動モータ３によって駆動上下移
動向（Ｈに取付けられている。

前記主軸側ケースｌには主軸１ｂが回転自在に内装され
、主軸側ケースｌに取付けられた第２駆動モータ４と主
軸１ｂとが伝動ブーりや伝動ギアなとを介して連動連結
され、そして、主軸１ｂにはチャックを介して切削工具
の一例としてのトリル５が着脱自在に取付けられている
。

コラム２にはベッド６が設けられ、このベッド６上に、
前記ドリル５によって加工されるワーク７が固定支持さ
れている。８は、ドリル５による加工時に冷却用のａｂ
を供給ずろ給油管である。５ａは工具ボルダ−であり、
１〜１０φ、更には、それ以上の大径の多数のドリル５
・・・が収容され、適宜所望径のドリル５を工具ホルダ
ー５ａから取り出し、主軸１ｂに付は換え自在に取付け
ろように構成されている。Ｔは、ＮＣ制御のプログラム
を入力するＮＣ装置であり、そのプログラムを画面を見
ながらキー人力できるように構成されている。

このようなマノニングセンターＡに対し、異常なＡＥ波
を検出したときに異常信号を出力するＡＥセンサ９が取
付けられている。

次に、このＡＥセンザ９の取付構成について説明する。

第４図は、ＡＥセンサ取付用プレートの要部の平面図、
第５図は第４図の一部切欠側面図である。

これらの図において、１０は、ＡＥ波を伝播可能なプレ
ート部材であり、アルミなどの非磁性体によって成形さ
れている。このプレート部材ｌＯの中央側所定箇所に、
マノニングセンターＡに着脱自在に取付けられて駆動回
転される切削工具の一例としてのドリル５の軸部を挿通
するブツシュ１１が設けられている。

前記ブツシュ１１の内径は、ドリル５の外径よりも比較
的太に設定され、トリル５の軸部をブツシュ１１に容易
に挿通できるとともに、ブツシュ１１の内周部と外周部
との間に、１１１１膜やグリスあろいは水などの、空気
の浸入を阻止する液体または液状体をｈ＋’を留できる
ように設定される。

なお、油膜等は、加工に先立って予め注入しておいてら
良いが、加工に（１りなって面記給浦官８からの油によ
って自ずと形成されるしのであり、＋１０工開始時に注
入していなくてら良い。

前記プレート部材１０の長手方向一端側に、面記ＡＥセ
ンザ９がヒス止め（図省略）によって設置されている。

前記プレート部＋４１０の長手方向両端側それぞれには
、ノリノグロノド取付用の取付孔（図省略）か形成され
、コラム２に取付けられた、支持部材としてのエアー圧
あるいは油圧を駆動源とする流体圧ノリンダ１２．１２
それぞれに、吸音性のゴム製のブツシュやワノノヤなど
を介してプレート部１ｔｌｏが連結され、マンニングセ
ンターＡ側からの外部ノイズか流体圧ノリノダｌ　２．
＋　２を介してプレート部材材１０に伝播することを防
１１−するように構成されている。

前記ドリル５を挿通するブツシュ１１はフェライトによ
って成形され、そのブノンユＩＩとプレート部（オｌＯ
との間に巻線１３が介装され、発振周波数の変化から、
ブソノユＩＩ内にドリル５か存在していないことを検出
して折損感知出力を出すように近接スイッチ１４か構成
されている。

以上の構成により、ＮＣ装置Ｔからの制御信号に基づき
、前記工具ホルダー５ａから主軸１ｂにドリル５を付は
換えるときには、プレート部材ｌＯを下方に変位さ仕て
おき、そして、ドリル５を主軸１ｂに取付けた後にはプ
レート部材１０を上方に変位させ、トリル５の軸部をブ
ツシュＩＩに内嵌させる。

第１図に示すように、前記ＡＥセンサ９からの出力信号
は、第１増幅部１５を介して、第１および第２比較器１
６ａ、１６ｈを備えた比較手段１６に人力され、その比
較結果に基づき、所定のスレツノシルトレベルを越える
ような異常なＡＥ波を検出したときには異常信号を出力
し、警報装置１７を作動して警報を発生ずとともに、Ｎ
Ｃ装置用出力リレーのリレー接点１８を閉じるように構
成されでＬ）る。

１）１ｊ記近接スイ、・チＩ・１からの出力信号は、第
２増幅部１つを介して第３比較器２０に人力され、その
比較結果に括りき、その出力信号のレベルが所定のスレ
ツノシルトレベルを越え、ブノノユ１１内にドリル５が
存在しないことを検出したときに、折損感知出力をゲー
ト回路２１に出すように構成されている。

ゲート回路２Ｉには、前記リレー接点Ｉ８が閉じたとき
に起動される出ツノ回路２２からの信号が人力され、Ａ
Ｅセッサ９から異常信号が出力され、かつ、近接スイツ
チＩ４から折損感知出力か出されたときにのみ、ゲート
回路２１から折損信号を出力するように、叩ら、ＡＥセ
ンサ９から異常信号が出力されたときに、近接スイッチ
１４からの折１ｕ感知出力の有無をセ１別し、折損感知
出力が有るときに異常信号か折損に基づくものであるこ
とを確認するように折損確認手段２３が構成されている
。

この結寒、警報装置１７から警報か発せられたときに、
折損確認手段２３から折損信号が出ているかどうかを確
認し、折損信号が出されているときには、ドリル５が折
損したことを知ることができる。折損確認手段２３から
折損信号が出ていないときには、前記ＮＣ装置用出力リ
レーを消磁してリレー接点１８を一旦開き、その後、再
び警報装置１７が作動されるかどうかを確認し、これに
より、そこで警報が発せられたときには、欠け、チッピ
ング、摩耗などの異常を発生していると判断でき、警報
が発生しないときには、外部ノイズに起因するものであ
ったと判断できる。このような同断としては、人為的に
行なうものてら、また、マイクロプロセツサにより、自
動的に行なうように構成するしので６良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る工作機械における工具
異常検出装置の回路ブロック図、第２図センザ取付（１
■成の要部の平面図、第５図は、第４図の要部の一部切
欠側面図、第６図は、従来例の要ＩＭこの側面図でとう
る。 ５・・切削工具としてのドリル、９・・ＡＥセンサ、１
０　・プレート部材、１１・・ブッシュ、１２・・支持
部材としての流体圧シリンダ、１・１　近接スイツチ、
２３・・折損確認手段、Ａ　・二に１機す表としてのマ
ノニングセンター。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＡＥ波を伝播可能なプレート部材と、このプレー
   ト部材に設けられて、異常なＡＥ波を検出したときに異
   常信号を出力するＡＥセンサと、 前記プレート部材に設けられて、工作機械に着脱自在に
   取付けられて駆動回転される切削工具の軸部を、その軸
   部の外周面との間に空気の侵入を阻止する液体または液
   状体を滞留可能な状態で挿通するブッシュと、 前記切削工具の軸部が前記ブッシュ内に存在していない
   ことを検出して折損感知出力を出す近接スイッチと、 前記プレート部材を前記工作機械に対して位置固定する
   支持部材と、 前記異常信号が出力されたときに、前記折損感知出力の
   有無を判別し、前記折損感知出力が有るときに前記異常
   信号が折損に基づくものであることを確認する折損確認
   手段とを備えた工作機械における工具異常検出装置。