JPS6322938B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工具異常検出装置に関し、異常を検出
した際にこの異常が軽微なものであるか重大なも
のであるかを判別し、各状況に応じた最適な警報
信号を送出し得るよう改良したものである。

第１図は従来技術に係る工具異常検出装置を示
すブロツク図である。同図に示すように従来の工
具異常検出装置は、負荷検出装置１と記憶装置２
と比較装置３と遅延装置４とからなる。このうち
負荷検出装置１は、工作機械の主軸あるいは送り
軸等に作用する負荷に対応して変化するモータ電
流等の検出信号ａを、電圧信号である負荷信号ｂ
に変換して送出する。また、記憶装置２は、正常
切削時において切削開始から切削完了までの一切
削工程の間に送出される負荷信号ｂを規範信号ｃ
として記憶し、連続して切削が行なわれるときに
この規範信号ｃを送出する。そして規範信号ｃ
は、切削プログラムに従い所定の切削作業を繰り
返す工作機械により連続して作業が行なわれるの
に先だち記憶される。したがつて規範信号ｃは、
経時的に変動する正常切削時の負荷に追従して変
化する信号となつている。一方比較装置３は、連
続して切削作業が行なわれているときに、図中点
線の矢印で示す如く、負荷信号ｂ及び規範信号ｃ
を受信して両信号ｂ，ｃを時間の経過に沿い逐次
比較する。したがつてかかる比較はきめ細かく行
なわれることとなる。そして両信号ｂ，ｃの偏差
があらかじめ設定した許容範囲ｒを越えた際に過
負荷信号ｄが送出されるようになつている。更に
遅延装置４は、過負荷信号ｄを受信してこれがあ
らかじめ設定された遅延時間ｔよりも長い間継続
すると警報信号ｅを送出する。このため電源ノイ
ズ等の影響により警報信号ｅが誤つて送出される
ことはない。このとき警報信号ｅとしては、工作
機械を停止させるための信号か、または異常発生
を表示させるための信号のうち一方が選定されて
いる。このため工具の摩耗や折損更にはシーケン
ス誤動作などに起因する異状が発生すると、警報
信号ｅが送出され、工作機械が停止されたり異常
発生が表示されることとなる。

ところでかかる従来技術では、現場の要求によ
り選定された一種類の警報信号ｅしか送出し得な
いため、下記の如き欠点がある。以下場合に分け
て説明する。

(i) 警報信号ｅによつて工作機械停止（例えば送
り軸停止）の動作をさせるようにしておき、し
かも工具の摩耗（負荷小）など軽微な異常によ
り過負荷信号ｄが送出されるように設定した場
合。

このような場合には工具が摩耗すると切削工
程の途中で作業が中断してしまうことになる。
しかも、工具の摩耗は比較的頻繁にかつ周期的
に発生するものである。したがつて、切削未了
となる被切削物の割合が多くなる。更に周知の
如く、切削未了部分を自動工作機械により切削
を実行させることは困難であるため、手動によ
り切削未了部分を切削せねばならず、自動的に
連続して切削を行なうという工作機械の特性が
大幅に減殺されてしまう。

(ii) 警報信号ｅによつて工作機械停止の動作をさ
せるようにしておき、しかも工具の折損（負過
大）など重大な異常により過負荷信号ｄが送出
されるように設定した場合。

このような場合には、切削未了となる割合は
僅少になるが、被切削物及び工作機械に大きな
ダメージを与えてからでないと異常を検知し得
ないという欠点がある。

(iii) 警報信号ｅにより異常発生表示をするように
した場合（工作機械は停止させない）。

このような場合には、異常発生表示がなされ
ても切削工程は継続されるため切削了となる割
合は減少するのではあるが、異常に起因して被
切削物や工作機械に甚大なダメージが加わるこ
とを回避すべく、異常発生の後適当な時間経過
後に作業者が工作機械を停止させなければなら
ない。したがつて作業者は常に待機して異常発
生表示の有無を監視する必要があり、工作機械
による自動作業あるいは無人運転化という観点
から不都合である。

本発明は、上記従来技術に鑑み、異常の態様に
応じ最適な警報信号を送出する工具異常検出装置
を提供することを目的とする。かかる目的を達成
する本発明の構成は、切削プログラムに従い回転
運動と送り運動とを組み合わせることにより連続
して切削作業を行う工作機械の経時的な負荷変動
を検出してこれに対応した負荷信号を送出する負
荷検出装置と、正常切削時における前記負荷信号
を受けてこれを規範信号として記憶する記憶装置
と、連続して切削が行なわれているときに前記負
荷信号及び規範信号を受信して両信号を時間の経
過に沿い逐次比較しその偏差があらかじめ設定し
ている許容範囲を越えた際に過負荷信号を送出す
る比較装置と、この過負荷信号を受信してこれが
あらかじめ設定した遅延時間よりも長い間継続す
ると警報信号を送出する遅延装置とからなる検出
系を有する工具異常検出装置において、回転運動
に伴う負荷変動を検出して第１の警報信号を送出
する第１の検出系と、送り運動に伴う負荷変動を
検出して第２の警報信号を送出する第２の検出系
とを有する一方、第１及び第２の警報信号を受信
し得第１及び第２の警報信号を同時に受信すると
シーケンス等により工作機械をただちに停止させ
るための第１の異常検知信号を送出し、第１ある
いは第２の警報信号のいずれか一方を受信すると
シーケンス等により現在の切削工程が完了した後
に工作機械を停止させるための第２の異常検知信
号を送出する異常信号発生装置を設けたことを特
徴とする。

以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明
する。なお従来技術と同様な機能を果す部分に
は、添数を付した同一の符号を用い、重複する説
明は省略する。

第２図は本発明の実施例を示すブロツク図であ
り、本実施例は切削プログラムに従い回転運動と
送り運動を組み合わせることにより連続して切削
作業を行う工作機械に適用される。同図に示すよ
うに本実施例は、負荷検出装置１₁、記憶装置２
_１、比較装置３₁及び遅延装置４₁からなる第１の
検出系と、負荷検出装置１₂、記憶装置２₂、比
較装置３₂及び遅延装置４₂からなる第２の検出系
と、異常信号発生装置５とから構成されてい
る。このとき、負荷検出装置１₁は、回転運動の
駆動系に加わる負荷に対応した検出信号a₁（例え
ば主軸モータ電流）を、負荷信号b₁に変換するも
のであるとともに、所定の許容範囲r₁及び遅延時
間t₁が設定されている。したがつて、回転運動の
駆動系に異常が発生し負荷が変動すると、検出系
から警報信号e₁が送出されることになる。ま
た、負荷検出装置１₂は送り運動の駆動系に加わ
る負荷に対応した検出信号a₂（例えば送り軸モー
タ電流）を、負荷信号b₂に変換するものであると
ともに、所定の許容範囲r₂及び遅延時間t₂が設定
されている。したがつて、送り運動の駆動系に異
常が発生し負荷が変動すると、検出系から警報
信号e₂が送出されることになる。異常信号発生装
置５は、警報信号e₁，e₂を同時に受信すると異常
検知信号f₁を送出し、警報信号e₁，e₂のうちいず
れか一方を受信すると異常検知信号f₂を送出す
る。そして、異常検知信号f₁が送出されるとシー
ケンス等（図示省略）により工作機械がただちに
停止するようになつており、異常検知信号f₂が送
出されるとシーケンス等（図示省略）により現在
の切削工程が完了した後に工作機械が停止するよ
うになつている。

次に連続切削作業中における本実施例の動作を
説明する。

まず、工具摩耗あるいはチツピング等の軽微な
異常により負荷が変動すると、警報信号e₁，e₂の
うちのいずれか一方が送出される。というのは、
一般に工具摩耗等に対する検出系と検出系と
の感度が異なるからであり、また、感度が同一で
あつた場合には、許容範囲r₁と許容範囲r₂の設定
値が異なるようにしているからである。そして、
警報信号e₁，e₂のうちの一方が送出されるため、
異常信号発生装置５から異常検知信号f₂が送出さ
れる。この結果、工作機械は現在の切削工程を完
了した後に停止することになる。そこで作業者は
工作機械が停止した後に工具を交換すればよい。
したがつて、この場合には切削未了となることは
ない。もちろん、工具折損等の重大な異常は、摩
耗やチツピング等の軽微な異常が累積された後に
発生する場合が多いため、重大な異常による大き
な損傷の発生を未然に防ぐことができる。

次に、工具折損やシーケンス誤動作等の重大な
異常により負荷が大きく変動すると、警報信号e₁
と警報信号e₂とが同時に送出される。これは、重
大な異常が発生すると、負荷信号b₁と規範信号c₁
の偏差が許容範囲r₁を越え、且つ、負荷信号b₂と
規範信号c₂の偏差が許容範囲r₂を越えるからであ
る。そして、警報信号e₁，e₂が送出されるため、
異常信号発生装置５から異常検知信号f₁が送出さ
れる。この結果、工作機械はただちに停止するこ
とになる。したがつて、重大な異常が発生して
も、被切削物や工作機械に与えるダメージを最小
限に抑えることができる。

第３図ａ，ｂは本実施例を穴あけ加工機に適用
した場合における各信号の特性を示した特性図で
ある。このうち第３図ａから、チツピング等の軽
微な異常が発生した際には、切削行程が完了した
後に工作機械が停止したことが理解される。ま
た、第３図ｂから、加工精度に影響を及ぼすよう
な大きな欠けがドリルに生じるなどの重大な異常
が発生した際には、ただちに工作機械が停止され
ることが理解される。

なお、この場合には、規範信号c₁，c₂を100％
としたとき、r₁＝±40％、r₂＝±60％となるよう
にした。更にt₁＝t₂＝0.5秒とした。

以上実施例とともに具体的に説明したように本
発明によれば、高い切削能率を確保しつつ工具の
異常検出ができるばかりでなく、工具の折損等の
重大な異常の発生を未然に防止することが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の工具異常検出装置を示すブロツ
ク図、第２図は本発明の実施例を示すブロツク
図、第３図ａ，ｂは本実施例を穴あけ加工機に適
用した場合における各信号の特性を示す特性図で
ある。 図面中、１，１₁，１₂は負荷検出装置、２，２
_１，２₂は記憶装置、３，３₁，３₂は比較装置、
４，４₁，４₂は遅延装置、５は異常信号発生装
置、は第１の検出系、は第２の検出系、ａ，
a₁，a₂は検出信号、ｂ，b₁，b₂は負荷信号、ｃ，
c₁，c₂は規範信号、ｄ，d₁，d₂は過負荷信号、
ｅ，e₁，e₂は警報信号、f₁，f₂は異常検知信号で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 切削プログラムに従い回転運動と送り運動と
   を組み合わせることにより連続して切削作業を行
   う工作機械の経時的な負荷変動を検出してこれに
   対応した負荷信号を送出する負荷検出装置と、正
   常切削時における前記負荷信号を受けてこれを規
   範信号として記憶する記憶装置と、連続して切削
   が行なわれているときに前記負荷信号及び規範信
   号を受信して両信号を時間の経過に沿い逐次比較
   しその偏差があらかじめ設定している許容範囲を
   越えた際に過負荷信号を送出する比較装置と、こ
   の過負荷信号を受信してこれがあらかじめ設定し
   た遅延時間よりも長い間継続すると警報信号を送
   出する遅延装置とからなる検出系を有する工具異
   常検出装置において、回転運動に伴う負荷変動を
   検出して第１の警報信号を送出する第１の検出系
   と、送り運動に伴う負荷変動を検出して第２の警
   報信号を送出する第２の検出系とを有すると共
   に、第１及び第２の警報信号を受信しこれら第１
   及び第２の警報信号を同時に受信すると工作機械
   をただちに停止させるための第１の異常検知信号
   を送出し、第１あるいは第２の警報信号のいずれ
   か一方を受信すると現在の切削工程が完了した後
   に工作機械を停止させるための第２の異常検知信
   号を送出する異常信号発生装置を設けたことを特
   徴とする工具異常検出装置。