JPS63212447A - Monitoring device in cutting machine - Google Patents

Monitoring device in cutting machine

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JPS63212447A
JPS63212447A JP4647287A JP4647287A JPS63212447A JP S63212447 A JPS63212447 A JP S63212447A JP 4647287 A JP4647287 A JP 4647287A JP 4647287 A JP4647287 A JP 4647287A JP S63212447 A JPS63212447 A JP S63212447A
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signal
cutting
abnormality
sensor
idle
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JP4647287A
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Akio Asai
浅井 昭夫
Masaaki Uchiumi
内海 昌秋
Takayuki Tsuruhashi
鶴橋 孝之
Katsuiku Hokao
外尾 勝育
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09Arrangements 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
    • B23Q17/0904Arrangements 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
    • B23Q17/0919Arrangements for measuring or adjusting cutting-tool geometry in presetting devices
    • B23Q17/0947Monitoring devices for measuring cutting angles

Abstract

PURPOSE:To enable effective monitoring with lesser malfunction, in a monitoring device for a cutting machine such as a press die, by performing distinction of idle cutting or not by sensing signals from an AE sensor, and sensing if there is any abnormality on the basis of the result of distinction. CONSTITUTION:A work 10 is cut by a tool 14. Because the cutting machine is equipped with an AE sensor 20, AE generated by operation of the cutting machine will be sensed thereby. The sensing signal of this AE sensor 20 is input into band pass filters 22, 32, 44, and here is taken out an idle-solid distinguishing signal of the frequency band, which suits to distinction of idle or solid cutting. This signal is input into an idle-solid distinguishing circuit 26 to undergo comparison with the distinctive value stored previously. The sensing signal of the AE sensor 20 is input into the band pass filter 32, and here is taken out a signal for distinction of any abnormality followed by comparison with the comparative value. The signal for sensing of an abnormality at the time of idle cutting is compared with different comparative value from at the time of solid cutting, and an abnormality is sensed out.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は切削加工機械における監視装置、特に異常識
別の改善に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a monitoring device for a cutting machine, and particularly to an improvement in abnormality identification.

[従来の技術〕 プレス金型などの切削加工機械においては、切削から工
具交換、段取りなどへのNC化の拡大によって、長時間
連続無人運転が行なわれるようになっている。そして、
このような連続無人運転においては安全性の確保のため
、正確な異常検出が非常に重要である。このような異常
検出として、従来から次のようなことが行なわれている
[Prior Art] Cutting machines such as press dies are being operated continuously and unmanned for long periods of time due to the expansion of NC from cutting to tool changing, setup, and the like. and,
In such continuous unmanned operation, accurate abnormality detection is extremely important to ensure safety. Conventionally, the following methods have been used to detect such an abnormality.

■工具などの折損をAEセンサ利用して検出すること。■Detecting breakage of tools, etc. using an AE sensor.

例えば、特公昭61−284675号公報に示されてい
る。
For example, it is shown in Japanese Patent Publication No. 61-284675.

■振動センサによる検出値を複数のバンドパスフィルタ
を通して信号処理し、びびりの判定を行うこと。例えば
特開昭58−108420号公報に示されている。
■To perform signal processing on the values detected by the vibration sensor through multiple band-pass filters to determine chatter. For example, it is shown in Japanese Patent Laid-Open No. 58-108420.

また、実切削、空切削の判定をAEセンサを用いて行う
ことは、例えば特開昭61−159354号公報、特開
昭57−173462などに示されている。
Furthermore, the use of an AE sensor to determine whether actual cutting or idle cutting is performed is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 159354/1982 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 173462/1982.

[発明が解決しようとする問題点] このような従来の装置では、1つの異常を検出するため
に1つの異常検出装置を設けていた。そして、それぞれ
の異常検出装置は常時独立して検出を行っていた。この
ため、運転状態に応じた異常の検出が行えず、正確な監
視が行えなかった。
[Problems to be Solved by the Invention] In such conventional devices, one abnormality detection device is provided to detect one abnormality. Each abnormality detection device always performed detection independently. For this reason, it was not possible to detect abnormalities according to the operating state, and accurate monitoring was not possible.

この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、AEセンサを用いて常に正確な異常検出が行
える切削加工機械の監視装置を提供することを目的とす
る。
The present invention was made to solve these problems, and an object of the present invention is to provide a monitoring device for a cutting machine that can always accurately detect an abnormality using an AE sensor.

[問題点を解決するための手段] この発明の切削加工機械の監視装置は、被切削材を工具
によって切削加工する切削加工機械の監視装置において
、 上記切削加工機械に取付けられたAEセンサと、このA
Eセンサによって得られた検出値から空切削、実切削の
識別に適した所定の周波数帯域の空実識別用の信号を取
出すバンドパスフィルタと、このバンドパスフィルタに
よって得られた空実識別信号を予め記憶されている識別
値と比較し、この大小によって空切削と実切削の識別を
行う空実識別回路と、 上記AEセンサによって得られた検出値から異常の検出
に適した周波数帯域の異常検出用の信号を取出すバンド
パスフィルタと、 異常検出用の信号を空切削時または実切削時の別によっ
てそれぞれ別の比較値と比較し、その大小によって異常
を識別する異常識別回路と、を有することを特徴とする
[Means for Solving the Problems] A monitoring device for a cutting machine of the present invention is a monitoring device for a cutting machine that cuts a material to be cut using a tool, and includes an AE sensor attached to the cutting machine; This A
A band-pass filter that extracts a signal for identifying the actual cutting in a predetermined frequency band suitable for distinguishing between empty cutting and actual cutting from the detection value obtained by the E sensor, and An empty/actual identification circuit that compares with a pre-stored identification value and distinguishes between empty cutting and actual cutting based on the size of the identification value, and abnormality detection in a frequency band suitable for abnormality detection from the detected value obtained by the AE sensor. and an abnormality identification circuit that compares the signal for abnormality detection with different comparison values depending on whether during idle cutting or actual cutting, and identifies abnormalities based on the magnitude of the comparison values. It is characterized by

[作用] このような切削加工機械における監視装置は、次のよう
に動作する。
[Operation] The monitoring device in such a cutting machine operates as follows.

被切削材は、工具によって切削される。ここで、切削加
工機械にはAEセンサが取付けられているので、切削加
工機械の運転によって発生するAEがこれによって横用
される。このAEセンサの検出信号はバンドパスフィル
タに入力され、ここで空切削、実切削の識別に適した周
波数帯域の空実識別用の信号が取出される。この空実識
別用の信号は空実識別回路に入力され、ここであらかじ
め記憶されている識別値を比較される。そして、この大
小によって空切削であるか、実切削であるかの識別が行
なわれる。また、AEセンサの検出信号は、異常検出に
適した周波数帯域の信号を取出すバンドパスフィルタに
入力され、ここで異常識別用の信号が取出される。そし
て、この異常検出用の信号は、比較値と比較される。こ
こで、この比較はその時が空切削時か実切削時かの別で
変更される。つまり、異常検出用の比較値は複数記憶さ
れており、異常検出用の信号は空切削時と実切削時では
異なった比較値と比較される。この比較によって、異常
が検出される。
The material to be cut is cut by a tool. Here, since an AE sensor is attached to the cutting machine, the AE generated by the operation of the cutting machine is used for other purposes. The detection signal of this AE sensor is input to a band pass filter, where a signal for identification of actual and empty cutting in a frequency band suitable for identifying empty cutting and actual cutting is extracted. This signal for identifying reality and reality is input to a reality and reality identification circuit, where it is compared with previously stored identification values. Then, based on the size, it is determined whether the cut is idle cutting or actual cutting. Further, the detection signal of the AE sensor is input to a bandpass filter that extracts a signal in a frequency band suitable for abnormality detection, and a signal for abnormality identification is extracted here. This abnormality detection signal is then compared with a comparison value. Here, this comparison is changed depending on whether the time is idle cutting or actual cutting. That is, a plurality of comparison values for abnormality detection are stored, and the abnormality detection signal is compared with different comparison values during idle cutting and during actual cutting. Anomalies are detected by this comparison.

[実施例] 次に、この発明の一実施例について図面に基づいて説明
する。
[Example] Next, an example of the present invention will be described based on the drawings.

第1図は、この発明に係る切削加工機械における監視装
置を有するシステムの全体構成の一例を示したものであ
る。被切削材10は、テーブル12上に載置固定されて
いる。工具14は、機枠16に支持された主軸頭18を
介し主軸モータの主軸に接続されている。AEセンサ2
0はテーブル12に取付けられている。そして、このA
Eセンサ20による検出信号は、空実識別ラインAのバ
ンドパスフィルタ22に入力される。このバンドパスフ
ィルタ22は50〜80kHzの周波数帯域の信号a1
を透過させ、その低帯域の信号をカットするものである
。この周波数50〜80kH2の信号alは処理回路2
4に人力される。この処理回路24は、アンプ、両波検
波回路、ピークホールド回路、平均値化回路、パルス化
回路などからなり、交流波形の信号を次工程で処理しや
すい直流波形の信号a2に変換するものである。
FIG. 1 shows an example of the overall configuration of a system having a monitoring device for a cutting machine according to the present invention. A workpiece 10 is placed and fixed on a table 12. The tool 14 is connected to a main shaft of a main shaft motor via a main shaft head 18 supported by a machine frame 16. AE sensor 2
0 is attached to the table 12. And this A
The detection signal from the E-sensor 20 is input to the bandpass filter 22 of the real/real identification line A. This band pass filter 22 receives a signal a1 in a frequency band of 50 to 80 kHz.
It allows the signal to pass through and cuts the low-band signal. This signal al with a frequency of 50 to 80 kHz is sent to the processing circuit 2.
4 will be done manually. This processing circuit 24 consists of an amplifier, a double-wave detection circuit, a peak hold circuit, an averaging circuit, a pulsing circuit, etc., and converts an AC waveform signal into a DC waveform signal a2 that is easy to process in the next process. be.

この直流波形の信号a2は突尖識別回路26に人力され
る。この突尖識別回路26には、識別値設定回路28が
ら空実識別設定値も入力される。
This DC waveform signal a2 is inputted to the tip identification circuit 26. The sharp point identification circuit 26 also receives an input of the real/real identification setting value from the identification value setting circuit 28 .

そして、突尖識別回路26は、AE出力値と空実識別設
定値の比較を行う。
Then, the sharp edge identification circuit 26 compares the AE output value and the actual/real identification setting value.

そして、この比較の結果の信号a3がコントローラ30
に入力される。AEセンサ20からの検出信号は、異常
検出ラインBのバンドパスフィルタ32にも入力される
。このバンドパスフィルタ32は10〜40kHzの周
波数帯域の信号b1のみを透過させるフィルタである。
Then, the signal a3 as a result of this comparison is sent to the controller 30.
is input. The detection signal from the AE sensor 20 is also input to the bandpass filter 32 of the abnormality detection line B. This bandpass filter 32 is a filter that transmits only the signal b1 in the frequency band of 10 to 40 kHz.

このバンドパスフィルタ32を通過した信号b1は処理
回路34に入力される。この処理回路34は、上記処理
回路24と同様の構成で同様の機能を持つ。この処理回
路34で得られた信号b2は異常識別回路36に入力さ
れる。異常識別回路36は信号b2と比較値設定回路3
8からの比較値とを比較するものである。
The signal b1 that has passed through the bandpass filter 32 is input to the processing circuit 34. This processing circuit 34 has the same configuration and similar functions as the processing circuit 24 described above. The signal b2 obtained by this processing circuit 34 is input to an abnormality identification circuit 36. The abnormality identification circuit 36 uses the signal b2 and the comparison value setting circuit 3.
This is to compare the comparison value from 8.

そして、この結果の信号b3はコントローラ30に入力
される。また、異常識別回路36の比較結果は診断回路
40にも入力される。この診断回路40は比較結果の信
号b3によって異常か、正常かの判断を行い、異常であ
る場合に警告回路42に信号を送るものである。警告回
路42は異常の信号を受けた場合に異常の表示を行うも
のである。ここで、異常識別回路36にはコントローラ
30からの信号Xも入力される。これは、突尖識別回路
26で得られた信号a3に対応するもので、異常識別回
路36は空切削時のみ比較を行うように制御される。
The resulting signal b3 is then input to the controller 30. Further, the comparison result of the abnormality identification circuit 36 is also input to the diagnostic circuit 40. This diagnostic circuit 40 determines whether it is abnormal or normal based on the comparison result signal b3, and sends a signal to the warning circuit 42 if it is abnormal. The warning circuit 42 displays an abnormality when receiving an abnormality signal. Here, the signal X from the controller 30 is also input to the abnormality identification circuit 36. This corresponds to the signal a3 obtained by the sharp edge identification circuit 26, and the abnormality identification circuit 36 is controlled to perform the comparison only during idle cutting.

AEセンサ20の検出信号は送り速度制御ラインCのバ
ンドパスフィルタ44にも入力される。
The detection signal of the AE sensor 20 is also input to the bandpass filter 44 of the feed rate control line C.

このバンドパスフィルタ44は、50〜80kH2の信
号のみを透過させるフィルタである。ここでフィルタさ
れた信号CIは処理回路46で処理された後、信号C2
として異常識別回路48に入力される。
This bandpass filter 44 is a filter that only transmits signals of 50 to 80 kHz. The filtered signal CI is processed by the processing circuit 46, and then the signal C2
The signal is input to the abnormality identification circuit 48 as follows.

この異常識別回路48には、上下限設定回路50からの
上下限値も入力され、ここで上下限と信号c3の比較が
行なわれる。そして、この上下限値との比較によって、
送り速度制御信号c3をコントローラ30に入力する。
The upper and lower limit values from the upper and lower limit setting circuit 50 are also input to the abnormality identification circuit 48, and the upper and lower limits are compared with the signal c3. Then, by comparing with these upper and lower limits,
A feed rate control signal c3 is input to the controller 30.

なお、バンドパスフィルタ44、処理回路46は、バン
ドパスフィルタ22、処理回路24と全く同様の機能を
有する。このため、バンドパスフィルタ44及び処理回
路46を省略し、処理回路24からの信号a2を比較回
路48に入力するようにしてもよい。
Note that the bandpass filter 44 and the processing circuit 46 have exactly the same functions as the bandpass filter 22 and the processing circuit 24. Therefore, the bandpass filter 44 and the processing circuit 46 may be omitted, and the signal a2 from the processing circuit 24 may be input to the comparison circuit 48.

また、AEセンサ20からの検出信号が入力されるバン
ドパスフィルタ、処理回路、異常識別回路などからなる
異常検出ラインは、さらに複数あり、必要な時点で必要
な異常の検出を同様に行う。
Furthermore, there are a plurality of abnormality detection lines each including a bandpass filter, a processing circuit, an abnormality identification circuit, etc. into which the detection signal from the AE sensor 20 is input, and necessary abnormality detection is similarly performed at the necessary time.

この時、それぞれのバンドパスフィルタはそれぞれに適
した透過周波数帯域に設定される。
At this time, each bandpass filter is set to an appropriate transmission frequency band.

そして、コントローラ30は、入力された信号に応じて
必要な制御信号yを制御盤52に供給する。制御盤52
は、この信号yにしたがって対応する操作端に操作信号
を供給する。
The controller 30 then supplies a necessary control signal y to the control panel 52 according to the input signal. Control panel 52
supplies an operation signal to the corresponding operation end according to this signal y.

次に、このような実施例の動作について説明する。切削
加工機械において切削加工を行う場合は、まずNCプロ
グラムが読込まれる。そして、このNCプログラムに基
づいて所定の切削加工が行なわれる。
Next, the operation of such an embodiment will be explained. When cutting is performed using a cutting machine, an NC program is first read. Then, a predetermined cutting process is performed based on this NC program.

つまり、切削加工を行うためには、最初に被切削材10
がテーブル12にセットされる。これは、通常オートパ
レットチェンジャー(APC)がプログラムに従って自
動的に行う。つまり、APCが被切削材10を搬送し、
テーブル12にセット(着座)する。また、プログラム
に従って工具の交換も自動的に行なわれる。この交換は
、通常オートアタッチメントチェンジャー(AAC)に
よって主軸に対するアタッチメントが交換され、その後
オートツールチェンジャー(ATC)によって工具14
が交換される。この切削加工の条件が設定された後、回
転する工具14によって被切削材10の切削加工が行な
われる。
In other words, in order to perform cutting, first the material to be cut 10
is set on the table 12. This is usually done automatically by an automatic pallet changer (APC) according to a program. In other words, the APC transports the workpiece 10,
Set (sit) on table 12. Additionally, tools are automatically replaced according to the program. In this exchange, the attachment to the spindle is usually replaced by an automatic attachment changer (AAC), and then the tool 14 is replaced by an automatic tool changer (ATC).
is exchanged. After the cutting conditions are set, the cutting material 10 is cut by the rotating tool 14.

工具14とテーブル12の相対的移動はプログラム中に
含まれる軌跡情報に従った送り機構(図示せず)の制御
によって行なわれる。通常の場合、テーブル12が一方
向(X方向)に移動し、主軸頭18が水平一方向及び垂
直方向(Y、Z方向)に移動する。こうして1つの被切
削材10に対する加工が終了した時は、APCによって
被切削材10の交換が行なわれる。また、必要によって
は一定形状、材質のテストピースに対し試し切削を行い
、その状態によって工具の摩耗の検査を行う。
The relative movement of the tool 14 and the table 12 is performed by controlling a feed mechanism (not shown) according to locus information included in the program. Normally, the table 12 moves in one direction (X direction), and the spindle head 18 moves in one horizontal direction and vertical direction (Y, Z directions). When the machining of one workpiece 10 is thus completed, the workpiece 10 is replaced by the APC. In addition, if necessary, trial cutting is performed on a test piece of a certain shape and material, and the wear of the tool is inspected depending on the cutting condition.

そして、これら切削加工の各段階においてAEセンサ2
0を利用した監視が行なわれる。ここで、AEセンサ2
0によるAE検出信号について説明する。AEセンサ2
2で検出するAEとは、アコースティック・エミッショ
ン(AcousticEmission)の略で、「固
体の変型及び破壊にともなって開放されるエネルギーが
音響パルスとなり、伝播する現象」である。ここで、切
削加工機械におけるAE発生原因としては次のようなも
のがある。加工前においては、APCにおける軸受けな
どの摩擦、被切削材10のテーブル12への着座時にお
ける被切削材10とテーブル12の衝突、AAT、AT
C作動時の部品同志の衝突等がある。被切削材が工具に
よって切削される時のAE全発生原因としては、被切削
材10亀裂、せん断面における被切削材10の塑成変型
、被切削材10と工具14との摩擦、切屑の破断、切屑
と被切削材10や工具14との衝突、工具14と被切削
材10の衝突による弾性波、工具14と被切削材10間
のびびり等がある。さらに、工具14の欠損発生時、工
具14にチッピングが発生した時、被切削材10の着座
異常に起因する被切削材10とテーブル12の摩擦時、
チー−プル12、工具14などの移動の際のベアリング
損傷時など異常が発生した場合には特別なAEが発生さ
れる。そして、このような原因で発生するAEがAEセ
ンサ20で検出される。
Then, at each stage of these cutting processes, the AE sensor 2
Monitoring using 0 is performed. Here, AE sensor 2
The AE detection signal based on 0 will be explained. AE sensor 2
The AE detected in step 2 is an abbreviation for acoustic emission, which is "a phenomenon in which energy released as a solid deforms or breaks becomes an acoustic pulse and propagates." Here, the causes of AE generation in cutting machines include the following. Before machining, friction of bearings etc. in APC, collision between workpiece 10 and table 12 when workpiece 10 is seated on table 12, AAT, AT
There may be collisions between parts during C operation. The main causes of AE when the workpiece is cut by a tool include cracks in the workpiece 10, plastic deformation of the workpiece 10 on the shear surface, friction between the workpiece 10 and the tool 14, and fracture of chips. , a collision between the chips and the workpiece 10 or the tool 14 , an elastic wave caused by a collision between the tool 14 and the workpiece 10 , and chatter between the tool 14 and the workpiece 10 . Furthermore, when the tool 14 is damaged, when the tool 14 is chipped, when there is friction between the workpiece 10 and the table 12 due to abnormal seating of the workpiece 10,
A special AE is generated when an abnormality occurs, such as when bearings are damaged during movement of the cheaply 12, tools 14, etc. AE generated due to such causes is detected by the AE sensor 20.

AEセンサ20で得られる検出信号は、その振動に応じ
て上下を繰返し、振幅が振動の大きさを表わすものであ
る。第2図ASBに、鋳鉄製の被切削材を切削した場合
における検出信号の周波数解析の結果の一例を示す。こ
こで、第2図Aは実切削時、第2図Bは空切削時のもの
である。このように、実切削時のAEの検出信号には5
0〜80kHzの周波数周波数帯域にピークがあり、空
切削時には50kHz以下の周波数帯域にピークがある
。これより、切削によって発生するAEは、周波数が5
0〜80kHzの帯域にあることが分る。また、空切削
時のピークはテーブルの送りなどによって生じるもので
あり、このような原因で発生するAEは周波数が10〜
40kHzの帯域にあることが分る。
The detection signal obtained by the AE sensor 20 repeats up and down depending on the vibration, and the amplitude represents the magnitude of the vibration. FIG. 2 ASB shows an example of the results of frequency analysis of the detection signal when cutting a cast iron workpiece. Here, FIG. 2A shows the actual cutting, and FIG. 2B shows the dry cutting. In this way, the AE detection signal during actual cutting has 5
There is a peak in the frequency band of 0 to 80 kHz, and there is a peak in the frequency band of 50 kHz or less during idle cutting. From this, the AE generated by cutting has a frequency of 5
It can be seen that the frequency range is from 0 to 80 kHz. In addition, peaks during dry cutting are caused by table feed, etc., and AE caused by such causes has a frequency of 10 to 10.
It can be seen that the frequency is in the 40kHz band.

ここで、最初にこのAEセンサ20で得られた検出信号
によって空切削、実切削の識別を行う場合について説明
する。切削によって生ずる検出信号は、工具が被切削材
に衝突する頻度に応じ振幅の極大を断続的に繰返す交流
波形の信号となる。
First, a case will be described in which idle cutting and actual cutting are discriminated based on the detection signal obtained by the AE sensor 20. The detection signal generated by cutting is an AC waveform signal that intermittently repeats maximum amplitude depending on the frequency with which the tool collides with the workpiece.

例えば、2枚刃の工具を1100Orpで回転させる場
合ならば、1分間2000回のピークを有する交流波形
になる。このようなAEセンサ20で得られた検出信号
は、バンドパスフィルタ22に入力され、ここで50k
Hz以下及び80kH2以上の信号がカットされ、50
〜80kHzの信号のみが取出される。この周波数帯域
は、周波数解析によって被切削材の材質に応じたAEの
周波数を調査することによって、決定される。この例に
おける50〜80kHzという周波数帯域は被切削材が
鋳鉄製の場合の一般的値であり、例えば鉄鋼材の場合数
kHz〜20kHzの範囲が選ばれる。なお、このバン
ドパスフィルタ22の上下限値についてもNCプログラ
ムに含ませておき、被切削材の材質に応じて自動的に設
定されるようにしてもよい。このようにして得られた特
定周波数の信号alは処理回路26に入力され、次のよ
うな処理が行われる。つまり、アンプで増幅された後、
両波検波される。この検波された信号はピークホールド
回路に入力され、ここでピーク値が順次ホールドされる
。このピーク値は平均値化回路で、平均化処理された後
、直流波形の信号a2として、突尖識別回路26に人力
される。なお、信号a2をパルス化回路でパルス化して
もよい。
For example, if a two-blade tool is rotated at 1100 rpm, the AC waveform will have a peak of 2000 rotations per minute. The detection signal obtained by such an AE sensor 20 is input to a bandpass filter 22, where a 50k
Signals below Hz and above 80kHz are cut,
Only the ~80kHz signal is extracted. This frequency band is determined by investigating the frequency of AE depending on the material of the material to be cut through frequency analysis. The frequency band of 50 to 80 kHz in this example is a general value when the material to be cut is made of cast iron, and for example, in the case of steel material, a range of several kHz to 20 kHz is selected. Note that the upper and lower limits of the band-pass filter 22 may also be included in the NC program and automatically set depending on the material of the material to be cut. The signal al of the specific frequency thus obtained is input to the processing circuit 26, where the following processing is performed. In other words, after being amplified by an amplifier,
Both waves are detected. This detected signal is input to a peak hold circuit, where the peak values are sequentially held. This peak value is subjected to averaging processing in an averaging circuit, and is then manually inputted to the apex identification circuit 26 as a DC waveform signal a2. Note that the signal a2 may be pulsed by a pulse generator.

第3図に平板状の被切削材10を切削した場合の処理回
路24の出力値である信号a2の一例を示す。第3図か
ら明らかなように信号a2は、工具が被切削材10に接
触し始めた時及び工具が被切削材10から離れる時に大
きくなる。つまり、この信号は切削開始時と終了時に極
大となる。このため、空切削と実切削の変化に対する応
答が非常に良く、この識別に非常に適していることが分
る。
FIG. 3 shows an example of the signal a2 which is the output value of the processing circuit 24 when the flat plate-shaped workpiece 10 is cut. As is clear from FIG. 3, the signal a2 increases when the tool begins to contact the workpiece 10 and when the tool leaves the workpiece 10. In other words, this signal becomes maximum at the start and end of cutting. Therefore, it can be seen that the response to changes between idle cutting and actual cutting is very good, and it is very suitable for this discrimination.

また、第3図から、信号a2は実切削時においてその負
荷の大きさに対応していることがわかる。
Further, from FIG. 3, it can be seen that the signal a2 corresponds to the magnitude of the load during actual cutting.

そこで、これについて詳細な実験を行ったところ切削負
荷は切込み量が大きい秒信号a2も大きくなり、送り速
度が大きくなると信号a2も大きくなることがわかる。
Accordingly, a detailed experiment was conducted regarding this, and it was found that the second signal a2 of the cutting load increases as the depth of cut increases, and as the feed rate increases, the signal a2 also increases.

これより、信号a2は切込み量及び送り速度に対し、正
の相関があることが分る。これは、切込み量、送り速度
の増加にともないAEの発生規模、頻度が増加するため
と考えられ、適当な信号処理を行えば信号a2を送り速
度制御に利用できること分る。
From this, it can be seen that the signal a2 has a positive correlation with the depth of cut and the feed rate. This is thought to be because the magnitude and frequency of AE occurrence increases as the depth of cut and feed rate increase, and it is clear that the signal a2 can be used for feed rate control if appropriate signal processing is performed.

識別回路26には、このようにして得られた信号a2の
他、識別値設定回路28から識別値が入力される。ここ
で、この識別値は工具の種類によってあらかじめセット
されていると共に、識別値設定回路28に内蔵されてい
るメモリ、例えばバブルメモリなどの不揮発性メモリに
記憶されており、随時呼出される。
In addition to the signal a2 obtained in this way, the identification value is input to the identification circuit 26 from the identification value setting circuit 28. Here, this identification value is set in advance depending on the type of tool, and is also stored in a memory built into the identification value setting circuit 28, for example, a nonvolatile memory such as a bubble memory, and is recalled at any time.

空実識別回路26は最初の状態として、信号a2を所定
のノイズレベル以上の識別値値と比較する。通常の場合
最初は空切削であるので、信号a2は識別値より小さく
、空切削であることが識別される。そして、この識別結
果の信号a3がコントローラ30に入力される。
In the initial state, the reality/truth discrimination circuit 26 compares the signal a2 with a discrimination value that is equal to or higher than a predetermined noise level. Normally, idle cutting is performed at first, so the signal a2 is smaller than the identification value, and it is identified that idle cutting is being performed. Then, the signal a3 of this identification result is input to the controller 30.

AEセンサ20の検出信号はバンドパスフィルタ32に
も入力される。このバンドパスフィルタ32は10kH
z以下及び40kHz以上の信号をカットするので、1
0〜40kHz信号b1が出力される。この周波数帯域
は、軸受は損傷時におけるAEの周波数解析の結果より
定められたものである。通常の軸受けの場合、この程度
の周波数帯域にピークがあり、異常発生時はこの帯域に
非常に大きなAEが発生される。
The detection signal of the AE sensor 20 is also input to a bandpass filter 32. This bandpass filter 32 has a 10kHz
Since it cuts signals below z and above 40kHz, 1
A 0-40kHz signal b1 is output. This frequency band is determined based on the results of frequency analysis of AE when the bearing is damaged. In the case of a normal bearing, there is a peak in this frequency band, and when an abnormality occurs, a very large AE is generated in this band.

バンドパスフィルタ32の出力信号blは、処理回路3
4に入力され、処理回路26と同様の処理がなされた後
、異常識別回路36に信号b2として人力される。異常
識別回路36では、入力された特定周波数の信号b2を
比較値設定回路38から入力される比較値と比較する。
The output signal bl of the bandpass filter 32 is transmitted to the processing circuit 3.
4, and after being subjected to the same processing as in the processing circuit 26, it is manually inputted to the abnormality identification circuit 36 as a signal b2. The abnormality identification circuit 36 compares the input signal b2 of the specific frequency with the comparison value input from the comparison value setting circuit 38.

この比較値はノイズレベルより十分大きな値に設定され
る。ここで、この異常識別回路36にはコントローラ3
0がら突尖識別についての信号Xが供給されている。そ
して、信号b2と比較値の比較は、空切削時のみに行な
われる。なぜなら、実切削時には切削にともなって非常
に大きなAEが発生され、この異常識別回路36に人力
される信号b2にもこの切削に伴う信号が含まれる。そ
して、実切削時においては、軸受は損傷に対応する信号
を取出すことができず、軸受は損傷を検出することがで
きない。空切削時のみ比較を行うので、正確な軸受は損
傷の検出が行える。
This comparison value is set to a value that is sufficiently larger than the noise level. Here, this abnormality identification circuit 36 includes a controller 3.
A signal X for cusp identification is supplied from 0 to 0. Comparison of the signal b2 and the comparison value is performed only during idle cutting. This is because, during actual cutting, a very large AE is generated as a result of the cutting, and the signal b2 that is manually input to the abnormality identification circuit 36 also includes the signal associated with this cutting. During actual cutting, the bearing cannot extract a signal corresponding to damage, and the bearing cannot detect damage. Since comparison is performed only during dry cutting, damage to the bearing can be detected accurately.

この比較結果の信号b3はコントローラ30及び診断回
路38に供給され、信号b2が比較値より大きい場合は
、異常信号が警告回路に供給され、警告回路42が異常
の表示を行う。また、コントロ二う30からの信号が制
御盤52に送られ、必要によっては加工が停止される。
The signal b3 as a result of this comparison is supplied to the controller 30 and the diagnostic circuit 38, and if the signal b2 is larger than the comparison value, an abnormality signal is supplied to the warning circuit, and the warning circuit 42 displays an abnormality. Further, a signal from the controller 30 is sent to the control panel 52, and processing is stopped if necessary.

この実施例の加工機械においては工具14と被切削材1
0の相対移動の速度、つまり送り速度の制御も行なわれ
る。つまり、突尖切削の別が識別された場合、コントロ
ーラ30は制御盤56によって送り速度を制御する。例
えば、空実識別回路26において空切削時であることが
識別された場合は、コントローラ30でこれに対応する
送り速度係数kが呼出される。空切削の場合の送り速度
係数には例えば2.0という1.0以上の値が採用され
る。この送り速度係数には、NCプログラムに含まれて
いる送り指令値に乗算される。つまり、送り指令値の2
倍の速度で移動が行なわれる。
In the processing machine of this embodiment, the tool 14 and the workpiece 1
The speed of relative movement of zero, that is, the feed speed is also controlled. That is, when sharp cutting is identified, the controller 30 controls the feed rate using the control panel 56. For example, when the idle/actual identification circuit 26 identifies that idle cutting is being performed, the controller 30 calls the corresponding feed rate coefficient k. For example, a value of 2.0, which is greater than or equal to 1.0, is adopted as the feed rate coefficient in the case of idle cutting. This feed speed coefficient is multiplied by the feed command value included in the NC program. In other words, 2 of the feed command value
Movement is performed at twice the speed.

さらに、送り速度制御ラインCのバンドパスフィルタ4
4、処理回路46で処理された信号c2を用いて、実切
削時の送り速度制御が行なわれる。
Furthermore, the bandpass filter 4 of the feed rate control line C
4. Using the signal c2 processed by the processing circuit 46, feed rate control during actual cutting is performed.

つまり、信号Xにより実切削が開始されたことを検知し
た時は、比較回路48において、上下限設定回路50か
らの上限値及び下限値と信号c2の比較が行なわれる。
That is, when it is detected by the signal X that actual cutting has started, the comparison circuit 48 compares the upper limit value and lower limit value from the upper and lower limit setting circuit 50 with the signal c2.

信号c2が、上限値より大きい場合は、切削負荷が高い
のであるから、コントローラ30は送り速度係数にとし
て1.0以下の数値を出力する。
If the signal c2 is larger than the upper limit value, the cutting load is high, so the controller 30 outputs a value of 1.0 or less as the feed rate coefficient.

また、信号C2が下限値より小さい場合は、切削負荷が
小さいのであるから、コントローラ30は送り速度係数
にとして160以上の値を出力する。
Further, when the signal C2 is smaller than the lower limit value, the cutting load is small, so the controller 30 outputs a value of 160 or more as the feed rate coefficient.

この送り速度係数にの変更は設定値との差に比例して、
1. 0に対する増加分、減少分を決定してもよいが、
通常は信号C2が上下限値の範囲内になるまで、kの値
を徐々に変更する。また、超過分を複数のランクに分け
、各ランクに対応して送り速度係数kをあらかじめ記憶
しておき、対応する送り速度係数kを選ぶようにしても
よい。このようにして、実切削時には信号C2を利用し
て、送り速度が制御され、常に最適の負荷で切削が行な
われる。
Changes to this feed rate coefficient are made in proportion to the difference from the set value.
1. You may determine the amount of increase or decrease from 0, but
Normally, the value of k is gradually changed until the signal C2 falls within the upper and lower limits. Alternatively, the excess amount may be divided into a plurality of ranks, the feed rate coefficient k may be stored in advance in correspondence with each rank, and the corresponding feed rate coefficient k may be selected. In this way, during actual cutting, the feed rate is controlled using the signal C2, and cutting is always performed with the optimum load.

なお、送り速度係数には通常O15〜2.0の範囲で変
更を行い、それ以上の変更は行なわないようになってい
る。これは、大幅な変更が切削加工の他の要素(刃具の
磨耗・欠損、切削面の精度・粗度)に、悪影響を及ぼさ
ないようにとの配慮からである。例えば送り速度が余り
速いと負荷が急激に高くなった時、制御遅れによって工
具の損傷が起きる場合がある。このような場合、最高速
度を工具の強度、制御遅れ時間に対応して設定しておけ
ば、工具の損傷を防止できる。
Note that the feed rate coefficient is normally changed within the range of O15 to 2.0, and no further changes are made. This is to ensure that major changes do not adversely affect other elements of the cutting process (wear and breakage of cutting tools, precision and roughness of the cutting surface). For example, if the feed rate is too high and the load suddenly increases, damage to the tool may occur due to control delay. In such a case, if the maximum speed is set in accordance with the strength of the tool and the control delay time, damage to the tool can be prevented.

また、この実施例の切削加工機械においては、その他の
異常検出もAEセンサ20の検出値を用いて行う。バン
ドパスフィルタ32、処理回路34、異常識別回路36
比較値設定回路38、診断回路40、警告回路42と同
様の構成からなる異常検出ラインが複数設けられる。そ
して、これらの異常検出ラインではバンドパスフィルタ
によって取出される周波数帯域が異なっている。種々の
条件におけるAEセンサの検出値の周波数解析により、
例えば次のような異常に対応する信号のAEの周波数帯
域が見出された。
Further, in the cutting machine of this embodiment, other abnormalities are also detected using the detected values of the AE sensor 20. Bandpass filter 32, processing circuit 34, abnormality identification circuit 36
A plurality of abnormality detection lines having the same configuration as the comparison value setting circuit 38, the diagnostic circuit 40, and the warning circuit 42 are provided. The frequency bands extracted by the bandpass filters are different between these abnormality detection lines. Through frequency analysis of the detected values of the AE sensor under various conditions,
For example, the AE frequency band of the signal corresponding to the following abnormality was found.

■工具欠損・・・50〜100kHz ■工具チツピング・・・100〜200 kHz■工具
摩耗・・・10〜120kHz それぞれのバンドパスフィルタにおいてこれらの周波数
帯域が設定され、対応した設定値との比較により異常検
出が行なわれる。なおこれらの異常検出は実切削中に行
なわれる。
■Tool chipping...50 to 100kHz ■Tool chipping...100 to 200kHz ■Tool wear...10 to 120kHz These frequency bands are set in each bandpass filter, and by comparison with the corresponding setting values. Anomaly detection is performed. Note that these abnormalities are detected during actual cutting.

上記の実施例においてはAEセンサ20を1つとしたが
、2つ以上設けても良いし、他の場所に取付けても良い
。例えば、AEセンサ20が主軸頭18に取付けられる
。ここに取付けた場合、空切削時には主軸のベアリング
の劣化やギアのクラック、スコーリングの発生の効果的
な検出が行える。また、工具欠損、工具チッピング、工
具摩耗などの検出には、主軸頭とテーブルの両方にAE
センサを取付け、実切削時における検出値の和を。
In the above embodiment, there is one AE sensor 20, but two or more may be provided, or they may be installed at other locations. For example, an AE sensor 20 is attached to the spindle head 18. When installed here, it is possible to effectively detect deterioration of the spindle bearing, gear cracks, and scoring during idle cutting. In addition, to detect tool breakage, tool chipping, tool wear, etc., AE is applied to both the spindle head and table.
Install the sensor and calculate the sum of detected values during actual cutting.

上述の実施例と同様の処理するとより効果的な監視が行
える。さらに、被切削材と工具、主軸頭の干渉等も検出
できる。
More effective monitoring can be achieved by performing the same processing as in the above embodiment. Furthermore, interference between the workpiece, tool, and spindle head can also be detected.

また、送り速度コントローラによって実切削であること
が識別されている場合、この実切削時間をタイマ(図示
せず)でカウントするようにするとよい。そして、この
時間は工具ごとに積算される。工具ごとの耐用時間は分
かっているため、この実切削時間がこの耐用時間に達し
た場合には、ATC(Auto  Tool  Cha
nger)によって工具の交換が自動的に行なわれる。
Further, when the feed rate controller identifies actual cutting, it is preferable to count the actual cutting time with a timer (not shown). This time is then accumulated for each tool. Since the service life of each tool is known, when the actual cutting time reaches this service time, the ATC (Auto Tool Cha
tool change is automatically performed by the tool.

また、必要時に所定形状の材質のテストピースの試し切
削を行い、そのAEにより工具の摩耗を検出してもよい
Further, when necessary, trial cutting of a test piece made of a material having a predetermined shape may be performed, and wear of the tool may be detected by the AE.

[発明の効果] 以上のように、この発明の切削加工機械における監視装
置によれば、AEセンサの検出信号によって空切削、実
切削の識別を行い、この識別結果によって、例えば空切
削時にテーブル送りなどの異常検出検出が行なわれるの
で、誤動作の少ない効果的な監視が行える。
[Effects of the Invention] As described above, according to the monitoring device for a cutting machine of the present invention, idle cutting and actual cutting are discriminated based on the detection signal of the AE sensor, and based on this discrimination result, for example, table feed is controlled during idle cutting. Since abnormality detection such as the following is performed, effective monitoring with fewer malfunctions can be performed.

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

第1図は、この発明に係る切削加工機械の監視装置の一
例のシステムの概要を示す全体構成図、第2図はAEセ
ンサ検出値の周波数特性を示す波形図、 第3図は被切削材切削時におけるAEセンサ出力値の一
例を示す波形図である。 10 ・・・ 被切削材 12 ・・・ テーブル 14 ・・・ 工具 20 ・・・ AEセンサ 22 ・・・ バンドパスフィルタ 30 ・・・ コントローラ。
Fig. 1 is an overall configuration diagram showing an overview of a system of an example of a monitoring device for a cutting machine according to the present invention, Fig. 2 is a waveform diagram showing the frequency characteristics of the detected value of the AE sensor, and Fig. 3 is a material to be cut. FIG. 3 is a waveform diagram showing an example of an AE sensor output value during cutting. 10... Material to be cut 12... Table 14... Tool 20... AE sensor 22... Bandpass filter 30... Controller.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 被切削材を工具によって切削加工する切削加工機械の監
視装置において、 上記切削加工機械に取付けられたAEセンサと、このA
Eセンサによって得られた検出値から空切削、実切削の
識別に適した所定の周波数帯域の空実識別用の信号を取
出すバンドパスフィルタと、このバンドパスフィルタに
よって得られた空実識別用の信号をあらかじめ記憶され
ている識別値と比較し、この大小によって空切削と実切
削の識別を行う空実識別回路と、 上記AEセンサによって得られた検出値から異常の検出
に適した周波数帯域の異常検出用の信号を取出すバンド
パスフィルタと、 異常検出用の信号を空切削時または実切削時の別によっ
てそれぞれ別の比較値と比較し、その大小によって異常
を識別する異常識別回路と、を有することを特徴とする
切削加工機械における監視装置。
[Scope of Claim] A monitoring device for a cutting machine that cuts a workpiece with a tool, comprising: an AE sensor attached to the cutting machine;
A band-pass filter extracts a signal for identifying the actual cutting in a predetermined frequency band suitable for distinguishing between empty cutting and actual cutting from the detection value obtained by the E sensor, and a The signal is compared with a pre-stored discrimination value, and the difference is used to distinguish between idle cutting and actual cutting based on the size of the signal.The detection value obtained by the above-mentioned AE sensor is used to select a frequency band suitable for abnormality detection. A bandpass filter that extracts a signal for abnormality detection, and an abnormality identification circuit that compares the signal for abnormality detection with different comparison values depending on whether it is during idle cutting or actual cutting, and identifies an abnormality based on the magnitude of the comparison value. A monitoring device for a cutting machine, comprising:
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