TW490357B - Method and device for detecting abnormities of the cutting tool of a cutting machine - Google Patents

Description

490357 A7 B7 五、發明說明（1 ) [發明所屬之技術領域] 本發明係有關一種在切削加工機檢測切削工具異常之 裝置及其方法者。 [習知之技術] 在製作模具等工序中，向來係使用綜合加工機進行工 件（work)之切削加工。如第1圖所示，綜合加工機i具底 座（base)2，在該底座2之後方端部，以垂直方向設立有g 柱（column)3。在豎柱前面設置有向垂直方向（2軸方向）延 伸之二條平行執道（rail)4、4,在該等執道扣合主轴箱 (spindle head)5,並引導該主轴箱5於Z軸方向往返移動。 在該主·轴箱5則連結有驅動裝置（省略圖示），使主轴箱5 可在Z轴方向往返驅動。 .主軸箱5設有主軸6，在該主軸6上則安裝有可裝卸 自如之切削工具70。該主轴6係由設在主軸箱5上部之馬 達8驅動，構成可高速或低速旋轉者。 又，在底座2上面，設置有向水平方向（γ轴方向）延 伸之2條平行軌道9、9,在此等執道9、9連結鞍座 (Sadle)10,並引導該鞍座1〇於γ軸方向往返移動該鞍 座10上設有旋轉自如之平台（fabie)11以設置工件W。如 是’構成可使平台11於γ軸方向往返移動之同時，亦可 在鞍座10上旋轉之平台移動機構15。 在主轴箱5之左側部配備有換刀裝置（f〇〇i如㈣ 16。該換刀裝置16，例如第2圖所示具備刀庫㈣ magaZine)16卜可收容多數切削 ^^戳卞刀則工具71;及換刀用臂162 , 311388

I 1 本紙張尺度適用t關家標準（CNS)A4規格（2]() χ 297公爱）__ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 490357 五、發明說明（2 係配置於該刀庫161及主軸6之間者。 刀庫161係由内藏馬達驅動而轉動，而將收容之切削 工具逐次移動至交換位置。又換刀用臂162係由内藏馬達 驅動，進行順繞z軸之轉動及沿z轴之上下動，在該換刀 用煮162之兩鈿則形成有釣部163、164可與切削工具周 圍所設之溝槽口扣合。 如第1圖所示，豎柱3右側部設置有輸入裝置12,藉 由操作該輸入裝置12,可預先或屆時再輸入加工指示。 又，在輸入裝置後方，配置有可控制整體綜合加工機工之 控制裝置13。控制裝置13具備平台移動控制裝置，藉 由該平·台控制移動裝置14，可控制平台n依平台移動機9 構15之移動及旋轉。 作業員對輸入裝置12輸入工具交換指示後，換刀裝置 16開始交換動作，安裝於主軸6之切削工具7〇，會與收容 於刀庫1 6 1之切削工具7!進行交換。 使用上述綜合加工機i切削加工模具等時，一般係進 行如日本國專利公報平8_243827號所記載，向2軸方向移 動切削工具並給予工件W深度方向之切入，同時向水平方 向移動切削工具’以進行切削加工之方法。 但是，切削工具之耐用度係受切削工件之硬度等所影 響，大致在於1小時至4小時之間。切削工具刀刃摩損時， 加工負載會增大，使切削能力減低及加工精度出誤差，而 無法達成精密有效率之切削加工。於是，作業員在加工中 需在旁觀察切削加工之進行狀況，適時地交換新的切削工 表紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 一 1 311388 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 1« n n n ϋ n i_i— 一 ον 4 ·ϋ «ϋ I— n mmmmmmm ίΒ ·ϋ 490357 經濟部智瘡財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（3 ) 具以進行切削作業。 因此’作業員僅為交換切削工具而不做任何事，僅為 監視切削加工，故效率至差。又憑作業員之主觀判斷交換 切削工具’所以交換時期因作業員而異，尤其是經驗少之 作業員可能在切削工具尚可傕用拄2 一么 门J便用時即予以交換而無法有效 利用切削工具。甚至於由於作業員之不小心，在切削加工 機未裝截切削工具狀態下開始加工工序，而有於實際上不 能加工之狀態下開始加工動作之情形者。 本發明之目的，在於提供一種可檢測切削工具異常之 裝置，該裝置可φξ：咼作業員之作業效率，同時得以有效利 用切削.工具。 [發明之提示] 本發明有關之檢測切削工具異常之裝置，係在控制裝 置之控制下驅動切削工具，並對工件施行切削加工之切削 加工機者，其係具備： 振動檢測裝置，為檢測隨切削加工所發生之振動； 異常狀態檢測裝置，依據該振動檢測裝置所檢測之振 動變化，檢測切削工具之異常狀態； 停止指示裝置，當該異常狀態檢測裝置檢測出異常狀 態時，對前述控制裝置發出停止切削加工指示；及 通報裝置，當該異常狀態檢測裝置檢測出異常狀態 時，通知作業者切削工具之異常狀態者。 又，本發明有關之檢測切削工具異常之裝置，係在控 制裝置之控制下驅動切削工具，並對工件施行切削加工之 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 311388 --------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 490357 A7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 消 費 合 社 印 製 五、發明說明（4 ) 切削加工機者，其係具備： 振動檢測裝置，為檢測隨切削加工所發生之振動； 異常狀態檢測裝置，依據該振動檢測裝置所檢測之振 動變化，檢測切削工具之異常狀態； 停止指示裝置，當該異常狀態檢測裝置檢測出異常狀 態時，對前述控制裝置發出停止切削加工指示；及 工具交換指示裝置，當該異常狀態檢測裝置檢測出異 常狀態時，發出交換切削工具之指示者。 於具體的構成前述振動檢測裝置具有計數裝置，係以 周期性計數一定期間中前述振動之振幅中超過規定值之峰 值發生·次數，而前述異常狀態檢測裝置具備比較判斷裝 置，係將前述計數裝置所計算之峰值發生次數與規定之臨 界值做比較，如峰值發生次數超過規定之臨界值時，指示 前述停止指示裝置輸出停止指示。 於另一具體構成，前述振動檢測裝置具波形積分裝 置’係以週期性積分在一定期間中發生之前述振動之波 形，而前述異常狀態檢測裝置具標準偏差計算裝置，為自 前述波形積分裝置所得積分值計算標準偏差，以及具比較 判斷裝置’係將該標準偏差計算裝置所得之標準偏差與規 定之臨界值做比較，當標準偏差大於規定之臨界值時，指 示前述停止指示裝置輸出停止指示者。 再於其他具體構成，冑述異常狀態檢測裝£具頻率解 析裝置，為在一定期fa1中發生之前述振動之振幅在時間上 之變化以週期性頻率解析，以及具比較判斷裝置，係香 本紙張尺度適用中關家標準規格（ χ 297公£) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂--------- %· 490357 4 經濟部智慧財產-局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（5 ) 頻率解析裝置之解析值由正常時之解析值變成規定量以上 時’指示前述停止指示裝置輸出停止指示者。 再者，本發明有關之檢測切削工具異常之裝置，係具 備··數據抽出裝置，係依據前述振動檢測裝置所檢測之振 動之振幅之時間上的變化，抽出加工時間、實際切削時間、 切削次數等切削工具之切削狀態數據；以及具備顯示裝 置’係顯示由該數據抽出裝置所抽出之數據，及/或由前述 振動檢測裝置所檢測之振動之振幅之時間上的變化者。 本發明有關之檢測切削工具異常之裝置，更具備監視 Is (monitor)以監視切削加工機之動作，以及網路（netw〇rk) 以互相·連結切削加工機與監視器，該監視器配置有前述顯 示裝置，經由該網路，將前述數據抽出裝置所抽出之數據 及/或則述振動檢測裝置所檢測之振動變化，傳送至監視 器，並顯示於顯示裝置。 本發明有關之檢測切削工具異常之方法，係在控制裝 置之控制下驅動切削工具，並對工件施行切削加工之切削 加工機者，其係含有： 振動檢測步驟，為檢測隨切削加工發生之振動； 異常狀態檢測步驟，係依據該振動檢測步驟所檢測之 振動變化檢測切削工具之異常狀態； 停止指示步驟，當該異常狀態檢測步驟檢測出異常狀 態時’對前述控制裝置指示停止切削加工； 通報步驟，係當該異常狀態檢測步驟檢測出異常狀態 時，通知作業者切削工具之異常狀態者。 裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 5 311388 490357 A7 ______B7______ 五、發明說明（6 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，本發明有關之檢測切削工具異常之方法，係在控 制裝置之控制下驅動切削工具，對工件施行切削加工之切 削加工機者，其係含有： 振動檢測步驟，為檢測隨切削加工發生之振動； 異常狀態檢測步驟，係依據該振動檢測步驟所檢測之 振動變化檢測切削工具之異常狀態； 停止指示步驟，當該異常狀態檢測步驟檢測出異常狀 態時，對前述控制裝置指示停止切削加工； 工具交換指示步驟，依該停止指示步驟而停止切削加 工後，指示交換切削工具；及 恢復加工步驟’依該切削工具交換步驟而交換切削工 具後’對前述控制裝置指示恢復切削加工^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於具體的構成，前述振動檢測步驟含有計數步驟，係 將一定期間中前述振動之振幅超過規定值之峰值發生次數 加以計數，而前述異常狀態檢測步驟含有比較判斷步驟， 係將前述計數步驟所計得之峰值發生次數與規定之臨界值 做比較，當峰值發生次數超過規定之臨界值時，指示前述 停止指示步驟輸出停止指示。 6 於另一具體構成，前述振動檢測步驟含有波形積分步 驟，以週期性積分在-定期間中發生之前述振動之波形， 而前述異常狀態檢測步驟含有標準偏差計算步驟，為計算 月丨j述波形積分步驟所得之積分值之標準偏差，以及^比較 判斷步驟，係將該標準偏差計算步驟所得之標準偏差與規 定之臨界值做t匕較，當偏差大於《定之自界值時，指 ‘紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公榮） 311388 A7 A7 經濟部智备財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（7 ) 示前述停止指示步驟輸出停止指示者。 再於其他具體構成，前述異常狀態檢測步驟含頻率解 析/驟係、以週期性頻率解析一定期間中發生之前述振動 之振幅在時間上之變化，以及含比較判斷步驟，係當該頻 率解析步驟之解析值由正常時之解析值變成較量以上 時扣示岫述停止指示步驟輸出停止指示者。 [圖示之簡單說明] 第1圖係綜合加工機之外觀斜視圖。 第2圖係裝備於綜合加工機之換刀裝置及主軸之斜視 圖。 第·3圖係換刀裝置交換切削工具之狀態斜視圖。 第4圖係檢測切削工具異常之裝置之控制方塊圖。 第5圖表示本發明之動作之流程圖。 第6圖（a)及（b)係各別表示切削工具之一例之側面圖 及正面圖。 第7圖表示切削開始時振動檢測感測器之檢測信號曲 線圖。 第8圖表示切削工具磨損增加時振動檢測感測器之檢 測信號曲線圖。 第9圖係第2實施例之檢測切削工具異常之裝置之控 制方塊圖。 第10圖（a)係切削工具正常時之振動檢測感測器之檢 測信號曲線圖， 第10圖（b)為切削工具異常時之振動檢測感測器之檢 ^-----------------^ rtt先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 7 311388 ^0357 A7 --------Β7________ 五、發明說明（8 ) 測信號曲線圖。 第11圖係第9圖所示之檢測切削工具異常之裝置之動 作要部流程圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第12圖係第3實施例之檢測切削工具異常之裝置之控 制方塊圖。 第1 3圖係第12圖所示之檢測切削工具異常之裝置之 動作要部流程圖。 第14圖（a)係切削工具正常時之振動檢測感測器之檢 測信號之頻率解析值之曲線圖， 第14圖（b)係切削工具異常時之振動檢測感測器之檢 測信號，之頻率解析值之曲線圖，。 第1 5圖係第4實施例之檢測切削工具異常之裝置之控 制方塊圖。 第1 6圖係第5實施例之檢測切削工具異常之裝置之控 制方塊圖。 第1 7圖係第16圖所示之檢測切削工具異常之裝置之 動作要部流程圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 [實施發明之最佳形態] 以下說明本發明有關之檢測切削加工機切削工具異常 之裝置之具體構成。惟，形成切削加工機之綜合加工機係 同於習用者而省略其說明。切削工具例如可安裝端銑刀 (end-mil 1)、立銳刀（vertical-mill)、平面銳刀（face-mill)等。 第1實施例 於第4圖，振動檢測感測器1 7為檢測切削工具7〇之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 8 311388 490357 4 經濟部智奢財產局員工消費合作社印製 A7 ----- Β7 _____ 五、發明說明（9 ) 振動’即檢測切削工具7 0在切削工件w之過程所發生之 振動’前置放大器（pre-amp)18為放大振動檢測感測器17 之檢測信號’過濾器1 9為自前置放大器1 8所放大之檢測 #號去除雜訊（noise)成分而只抽出代表切削工具7〇之振 動信號’亦即振動之時間上的變化。A/d轉換器20為將過 濾器19輸出之信號由類比（anal〇g)信號轉換為數位⑷扣叫 信號者’信號處理控制部2 1為對a/D轉換器20之數位信 號施加後述之預定處理者。 月ίί述振動檢測感測器17，例如為AE(acoustic emission 聲發）感測器，以可檢測切削工具70之振動而裝設於切削 工具7 之附近位置，例如裝設於主軸箱5，或做為工件界 設置部之機座2、鞍座1〇及平台丨丨之任一處。在第4圖 中，振動檢測感測器1 7係配置於鞍部1 〇。又，聲發（AE) 係指隨固體之變形或破壞所釋放出之一部分能量成為彈性 波而傳導之現象，用來檢測此彈性波之感測器則稱為AE 感測器。該振動檢測感測器1 7並非限於AE感測器，如超 音波感測器等，只要能檢測振動之感測器即可。 前述振動檢測感測器1 7之設置處選在機座2、鞍部1 0 及平台11中之任一處，係如配置於切削工具附近，則易於 將驅動旋轉切削工具之馬達振動及其他機械振動連同切削 工具所發出之振動一起檢測，以致檢測之振動重疊了雜訊 而無法提高檢測精密度。但是，將振動檢測感測器17配置 於切削工具附近’有易於取得大檢測信號，且設置場所不 會妨礙操作者等優點，其故如有雜訊對策，則感測器配置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱 311388 ^--------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 490357 B7 五、發明說明（W ) 於切削工具附近亦可行。 前述信號處理控制部2 1含右· ^ ^ 有·峰值檢測部22，係以 週期性汁數一定期間中自A/D # ^ , 得換器20輸入之信號發 中超過規定值之峰值之次數去·a^ 数者，比較部23 ,係將該峰值 測部22所檢測之計數值與由所用切心具 臨界值做比較，當計數值超過規定之臨界值時輸出比較作 號者，·作業停止部24,係依據該比較部23之比較信號‘ 綜合加工機！之控制裝置13輸出動作停止信號者;無線啤 叫部25 ’係依據比較部23之比較信號，透過網際網路或 電話線路對作業者所攜帶之呼叫器（pager)26以無線發出 促使切則工具70交換之訊號者。另，信號處理控制;21 係用以接收綜合加工機1之控制裝置13所輸出之加工開始 信號及加工終了信號者。 如是，由前述振動檢測感測器17、前置放大器18、過 滤器19、A/D轉換器20及信號處理控制部21，構成本發 明有關之檢測切削工具異常之裝置。又，由無線啤叫部2 5 及呼叫器26構成本發明之通報裝置。再者，該檢測切削工 具異常之裝置’除振動檢測感測1 7之外之構成，皆配置 於控制裝置13附近。 依據第5圖說明上述檢測切削工具異常之裝置之動 作。首先於步驟S1，將欲加工之材料（工件）裝設於綜合加 工機1之平台11上。隨後於步驟S2，自輸入裝置12將加 工動作程序輸入設定於控制裝置13。此時，亦可設定所用 之切削工具，故可將按設定之切削工具之臨界值設定於比 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） i〇 3il388

----------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·% 經濟部智.%財產局員工消費合作社印製 490357 A7 -----_____ 五、發明說明（11 ) 較部23。於步驟S3，係操作啟動鈕（省略圖示）開始綜合加 工機1之加工作業。 於步驟S4，係判斷切削加工是否終了。具體而言係邦 斷乜號處理控制部2 1是否自综合加工機1之控制裝置1 3 接收到加工終了信號。於該步驟判斷為終了時，移向步驟 S 13 ’使切削工具7〇退回原位（reset)並停止切削加工機之 動作，以終了切削加工。現為開始處，所以自步驟S4移 向S5。於步驟S5係由振動檢測感測器17檢測振動，使由 此所得之檢測信號通過過濾器後，加以A/D轉變而獲得數 位信號。 但彖’切削工具70例如第6圖（a)及第6圖（b)所示， 係在前端部具多數切削刃27配置成放射狀之構成。在進行 工件W之切削加工時，係將此切削工具7 〇安裝於主轴6 而旋轉’使切削刃27壓接於工件w而加工，故切削刃27 會受到工件W之反彈力而發生振動。此振動即由振動檢測 感測器1 7檢測。此時振動檢測感測器丨7之檢測信號則如 第7圖及第8圖所示。 切削工具7 0在切削加工工件w之過程所發生之振 動，係以與旋轉速度及形成於切削工具7〇之切削刃之 數成比例之頻率而發生，其係易於推測者。於是在第5圖 之步驟S6，係為利用峰值檢測部22，檢測由步驟§5所得 之檢測k號之週期性發生之峰值，即檢測隨工件w與切削 刃27之接觸所發生之振動之峰值。 具體而言，峰值檢測部22，係將A/D轉換器20輸出 ^--------訂---------線 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁} 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公爱） 11 311388 490357 五、發明說明（12 ) 之信號與規定水平做比較，而抽出超越規定水平之峰值， 並計數在規定時間中抽出之峰值數。在交換切削工具7〇’ 後’如第7圖’具規定水平以上之信號水平之峰值會以略 等間隔發生’但規定時間中之峰值發生次數較少。^後， 隨時間之經過，當切削工具7〇之切削刃磨損，峰值則<如第 8圖所示會不定期地發生，在規定時間内之峰值發生文數 便增加。此係因以切削工具7〇進行加工工件w之過程&中 切削工具70之切削刃27與工件w之碰揸而逐漸出現缺 口，以致難於進行切削加工，故切削工具7〇將發生顫動之 振動。於本發明，如此當峰值發生次數增大時，即可判斷 為切削；31具之磨損已相當大。 於是在第5圖之步驟S7，係將步驟S6檢測之峰值發 生次數與步驟S2所設定之峰值發生次數之臨界值加以比 較。結果’判斷為峰值發生次數不超過臨界值時退回步驟 S4’ 一直到步驟S7判斷峰值發生次數超過臨界值時為止， 會反復進行步驟S4乃至步驟S7。 於步驟S7判斷峰值發生次數超過臨界值時，即檢測 得如第8圖所示之狀態時’移向步驟％。於步驟％比較 部23會輸出比較信號。而於步驟s9，作業停止部μ係接 又乂驟S8之比較信號’並向综合加工機1輸出停止信號。 於步驟S10會接受步驟S8之比較信號，無線呼叫部：則 對作業員所攜帶之呼叫器26發出為連絡交換切削工具之 無隸號，以呼叫作業員。於步驟S11被呼叫出之作業員 丨t 。加工機1之切削工具。然後於步驟S12再啟動 311388 1 本紙張尺度顏㈣⑽χγ97 ^ / A7 五、發明說明（I3 ) 綜合加工機1，恢復切削作業。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述之步驟S5至步驟S12，係在步驟S4判斷為加工 作業終了為止反復實施。而在步驟S4判斷為加工作業終 了時，會移向步驟S13而停止動作。 、 依據上述本發明之檢測切削工具異常之裝置，可檢測 切削工具之磨損，故可防止換掉尚可使用之切削工具，而 實現切削工具之有效使用。$，可在切削工具尚未折損前 進行父換，而可防止因折損而損傷工件。再者，作業員無 需伴隨綜合加工機1作業，其間可從事其他作業而可提高 作業效率。再者，即使因作業員之不小心而在综、合加工機 1未女装切削工具70就開始加工，由於振動檢測感測器17 無法檢測出振動，信號處理部會判斷為異常，如同檢測出 切削工具70之磨損，成為自比較部23向作業停止部24 及無線呼叫部25輸出比較信號，而可檢測得無法加工作業 之狀態。 經濟部智势財產局員工消費合作社印製 又’對切削工具之磨損及損傷，可設想採振動檢測感 測器之振動檢測水平之檢測方法，但此方法易受其他機器 振動等外來因素之影響，而易產生誤差，故以本發明之檢 測自切削工具所發生振動之峰值發生次數之變化之方法較 為有效。 第2 f施例 其次說明第2實施例。 於本實施例，如第10圖（a)，正常時，規定期間中發 生之振動波形之積分值在時間上並無變化，但如第10圖 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） 13 311388 外0357 A7 B7 五、發明說明（14 ) 丨-丨丨—罐裝·丨丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (b)，切削工具磨損相當程度時，留意規定期間中波形之積 分值在時間上發生之變化，共檢測此變化，以檢測切削工 具之異常狀態。 於前述第1實施例，信號處理控制部2 1具峰值檢測部 2 2以檢測振動峰值發生次數，但在本實施例之信號處理控 制部21則如第9圖所示，具波形積分部27，為將振動檢 測感測器1 7所檢測之振動波形在每規定期間加以積分。 又，信號處理控制部21具備··標準偏差計算部28， 為計算波形積分部27所得積分值之標準偏差；及比較裝置 29,為比較由該標準偏差計算部28所算出之標準偏差與規 定之臨界值，而在標準偏差超過規定臨界值時輸出比較信 號。 依據弟11圖說明上述檢測切削工具異常之裝置之動 作。第11圖僅表示與第5圖之第丨實施例之動作所不同之 步驟，代替第5圖之步驟S6及步驟S7,實施第u圖之步 隸S14、步驟S15及步隸S16。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 /即，於步驟S14,將振動檢測感測器17所檢測之振動 波形以波形積分部27於每規定期間進行積分。於步驟s工& 係t據步驟S14算出之多數積分值，由標準偏差計算裝置 28算出積分值之標準偏差。於步驟S16，將步驟算出 之標準偏差與規定之臨界值加以比較，判斷標準偏差是否 超過規定之臨界值。 於步驟S16如判斷為「是」時，移向步驟，判斷為 「否」時，則移向步驟S4。 … 311388 490357 經 濟 部 智 慧^ 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 A7 B7 五、發明說明（I5 ) 依本實施例，因切削工具磨損相當程度，如第10圖（b) 在規定期間中之振動波形之積分值產生大變動時’前述標 準偏差會超過規定之臨界值，而得以檢測切削工具之磨 損。 又，前述規定之臨界值，係如第10圖U)所示，因應 於切削工具未發生磨損狀態下之波形積分值之標準偏差， 而設定為適當大小。 第3實施例 下面說明第3實施例〇 於本實施例，對振動之波形施加頻率解析時，如第14 圖（a) 在正常時，依切削工具7〇之旋轉速度與切削刃27 之數而決定之基準頻率成分絕對較其他頻率成分大，相對 於此’異常時則如第14圖（b)，基準頻率成分與其他頻率 成分幾乎無差，留意此點，並檢測此變化，以檢測切削工 具之異常狀態。 如第12圖所示，本實施例之信號處理控制部2 1係具 備：頻率解析部30，為對振動檢測感測器ι 7所檢測之振 動波形施加頻率解析，例如施加傅里葉級數（F0urier Series) 解析，及比較部3 1，為將該頻率解析部3〇所得之解析值 預先β又疋之正常解析值做比較，如判斷為發生規定量以 上之變化時輸出比較信號者。 依據第13圖說明上述檢測切削工具異常之裝置之動 作。第13圖僅表示肖帛5圖所示帛1實施例之工序有所不 同之步驟，代替第5圖之步驟S6與步驟S7，實施第13圖 本紙張尺度適用Q χ ) 311388 Μ.--------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 490357 A7 B7

五、發明說明（l6 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 之步驟sn及步驟S18。惟，本實施例，於第5圖之㈣ S4 ’係設定正常時之頻率解析值（臨界值為初期值。如第13圖’於步驟S17，對振動檢測感測器17所檢測之振動波形’由頻率解析部3〇施行頻率解析。 S1S，對步驟S17所得之解妍佶命π山 行〈解析值與預先設定之正常狀離之 解析值做比較，判斷是否發生規定量以上之變化，例^第 14圖⑷所示之基本頻率之解析值（幂指數（P〇wer))x是否較第14圖（b)之由正常狀態之解析值決定之臨界值三為小 。 「於是，在㈣S18判斷為「是」時移向步驟s8，判斷 為1否」則移向步驟S4。 依本實施例，當切削工具磨損相當程度，如第14圖 (b) ’基準頻率之解析值變成較臨界值z為小，而得以檢測 切削工具之磨損。 第4實施例 下面說明第4實施例。 於本實施例，如第15圖所示，係具備：數據抽出部 3 2，係设於仏號處理控制部2 1，並依據振動之時間上之變 化，抽出加工時間、實際切削時間、切削次數等切削工具 之切削狀態數據，第1顯示部3 3，係設置於綜合加工機1， 並顯示前述數據抽出部32所抽出之數據；監視機34，係 在離開綜合加工機1之處監視綜合加工機1之動作；及第 2顯示部35，係設置於該監視機34，為顯示前述數據抽出 部32所抽出之數據。 木纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 16 311388 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂： ·% 490357 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 A7 五、發明說明（Π 再者，綜合加工機1之控制裝置13及信號處理控制部 21、及監視機34，係透過公司内部網路（intranet)或網際網 路（internet)等網路互相連接。 於上述檢測切削工具異常之裝置，其中數據抽出部32 係依據振動檢測感測器17所檢測之振動之波形，抽出加工 時間、貫際切削時間' 切削次數等切削工具之切削狀態數 據’並透過網路傳送數據至綜合加工機！之第1顯示部33 及監視機34之第2顯示部35而顯示之。 由此，在綜合加工機1附近之作業員，或在遠處監視 著監視機34之作業員，無需如以往依賴觀察機械切削聲， 或切削濟之顏色變化等直覺，而可監視切削加工之狀態。 結果，不管誰來監視也都能獲得一定之監視結果，也可確 實判斷維修時間。 _第5實施你丨 另就第5實施例加以說明。 於本實施例，以第16圖所示之換刀裝置i6(t〇〇1 changer)自動交換切削工具，以代替前述各實施例之經由 無線呼叫部25之連絡而手動交換切削工具。 依據第17圖說明本實施例之檢測切削工具異常之裝 置之動作。第17圖僅表示與第5圖所示第1實施例之工序 不同之步驟。以實施第17圖之步驟819、步驟S20及步驟 S21代替第5圖之步驟S10、步驟S11及步驟S12。 步驟S19係接受步驟S9之停止信號，由控制裝置13 丨#換刀裝置16輸出工具交換指示信號。步驟S20係接受 ΐ紙張尺度適时@5^準（CNS)A4規 -----— ^ 17 311388 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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490357 經 濟 部 智 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 A7 五、發明說明（I9 ) 業者之作業效率亦提升。 又，於本實施例，係以換刀裝置自動交換切削工具以 代替經由無線呼叫冑25之連絡而㈣交換切削王具，但亦 可採用仍設無線呼叫部25，並由換刀裝置自動交換切削工 具，同時，亦可以無線呼叫部25與作業員連絡之構成。 又，设有無線呼叫部25時，亦可採用當刀庫無切削工 具庫存，則以無線呼叫部25向作業員連絡之構成。此時， 作業員可獲知補充切削工具之適當時期，如此可防止刀庫 無切削工具庫存以致綜合加工機被迫停止加工作業，或不 致於再度使用已使用過之舊切削工具，因此可更加提升综 合加工機之作業效率。 [符號之說明] 裝--------訂---------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 綜合加工機 2 底座 3 豎柱 4 執道 5 主軸箱 6 主轴 8 馬達 9 軌道 10 鞍部 11 平台 12 輸入裝置 13 控制裝置 14 平台移動控制裝置 15 平台移動機構 16 換刀裝置 17 振動檢測感測器 18 前置放大器 19 過濾器 20 A/D轉換器 21 k號處理控制部 22 峰值檢測部 23 比較部 24 作業停止部 25 無線呼叫部 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱

490357 A7 B7 五、發明說明（2〇 ) 26 呼叫器 27 切削刃 27 波形積分部 28 標準偏差計算部 29 比較裝置 30 頻率解析部 31 比較部 32 數據抽出部 33 第1顯示部 34 監視機 35 第2顯示部 70 切削工具 71 切削工具 161 刀庫 162 換刀用臂 163 、164 鈎部 170 、171 溝槽 W 工件 ------------^ 裝--------訂-1'-------泰«« (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 20 311388

Claims (1)

1. 490357_ ________ H3 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 第89109806號專利申請案 申請專利範圍修正本 (91年3月27曰） 1· 一種檢測切削工具異常之裝置，為在控制裝置之控制下 驅動切削工具，並對工件施以切削加工之切削加工機 者，其特徵係具備： 振動檢測裝置，為檢測隨切削加工發生之振動； 異常狀態檢測裝置，為依據該振動檢測裝置所檢測 之振動之變化，檢測切削工具之異常狀態； 停止指示裝置，為當該異常狀態檢測裝置檢測為異 常狀態時，對前述控制裝置發出停止切削加工之指示； 及 通報裝置，為當該異常狀態檢測裝置檢測為異常狀 態時，對作業者通知切削工具之異常狀態者。 2·如申請專利範軋第1項之檢測切削工具異常之裝置，其 中前述通報裝置係具備：無線呼叫裝置，為以無線發出 用以呼叫作業者之無線信號；及接收裝置，為作業者所 攜帶用以接收該無線呼叫裝置之無線信號者。 3· —種檢測切削工具異常之裝置，為在控制裝置之控制下 驅動切削工具，並對工件施以切削加工之切削加工機 者，其特徵係具備： 振動檢測裝置，為檢測隨切削加工發生之振動； 異常狀態檢測裝置，為依據該振動檢測裝置所檢測 之振動之變化，檢測切削工具之異常狀態； 停止指示裝置，為當該異常狀態檢測裝置檢測為異 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公爱） 311388 490357 常狀態時，對前述控制裝置發出停止切削加工^^7 及 ， 工具交換指示裝置，為當該異常狀態檢測裝置檢測 為異常狀態時，發出交換切削工具之指示者。 4·如申請專利範圍第1項之檢測切削工具異常之裝置，其 中前述振動檢測裝置，係按裝於切削加工時裝載工件之 工件裝載部者。 5. 如申請專利範圍第1項之檢測切削工具異常之裝置，其 中前述振動檢測裝置係具備計數裝置，係於以周期性計 數一定期間中前述振動之振幅中超越規定值之峰值發 生次數，而前述異常狀態檢測裝置係具備比較判斷裝 置，係將前述計數裝置所計數之峰值發生次數與規定之 臨界值做比較，當峰值發生次數超越規定臨界值時，對 刖述停止指不裝置輸出停止指示者。 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 6. 如申請專利範圍第丨項之檢測切削工具異常之裝置，其 中前述振動檢測裝置，係具備波形積分裝置，以周期性 積分在一定期間中發生之前述振動之波形，而前述異常 狀態檢測裝置係具備標準偏差計算裝置，為計算前述波 形積分裝置所得之積分值之標準偏差，以及具備比較判 斷裝置’為將該標準偏差計算裝置所得標準偏差與規定 之臨界值做比較，當標準偏差大於規定之臨界值時，對 前述停止指示裝置輸出停止指示者。 7·如申請專利範圍第1項之檢測切削工具異常之裝置，其 中刖述異常狀態檢測裝置，係具備頻率解析裝置，為以 周期性頻率解析在一定期間中前述振動之振幅在時 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公爱） 2 311388 490357 上之變化，以及具備tF勒w ^ ------- 爾匕争乂#斷裝置，係當該頻率解析裝 置之解析值由正常時之解i 巾解析值變成規定量以上時，對前 述停止指示裝置輪出停止指示者。 8.如申請專利範圍第1瑁 項至第7項任一項之檢測切削工具 異常之裝置’其中更具備：數據抽出裝置，係依據前述 振動檢測裝置所檢測之振動之振幅在時間上的變化，抽 出加工時間、實際切削時間、切削次數等切削工具之切 削狀態數據，·以及具備顯示裝置，係顯示由該數據抽出 裝置所抽出之數據，及/或由前述振動檢測裝置所檢測 之振動之振幅之時間上的變化。 9 ·如申喷專利範圍第8項之檢測切削工具異常之裝置，其 中更具備監視機以監視切削加工機之動作，以及網路以 互相連結切削加工機與監視器，而在該監視機配置有前 述顯示裝置，經由該網路顯示前述數據抽出裝置所抽出 之數據及/或則述振動檢測裝置所檢測之振動之振幅在 時間上之變化者。 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 1〇·—種檢測切削工具異常之方法，為在控制裝置之控制下 驅動切削工具，並對工件施以切削加工之切削加工機 者，其特徵係含有： 振動檢測步驟，為檢測隨切削加工發生之振動； 異常狀邊檢測步驟，為依據該振動檢測步驟所檢測 之振動之變化，檢測切削工具之異常狀態； 停止指示步驟，為當該異常狀態檢測步驟檢測為異 常狀態時，對前述控制裝置發出停止切削加工之停止指 示；及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公釐） T 311388 通報步驟，為當該異常狀態檢測步驟檢測為異常狀 癌時’對作業者通知切削工具之異常狀態者。 U •如申請專利範圍第10項之檢測切削工具異常之方法， 其中前述通報步騍係含有無線呼叫步驟以發出用以呼 叫作業者之無線信號，及接收步驟以接收該無線呼叫步 驟之無線信號者。 12·—種檢測切削工具異常之方法，為在控制裝置之控制下 驅動切削工具，並對工作施以切削加工之切削加工機 者’其特徵係含有： 振動檢測步驟，為檢測隨切削加工發生之振動； 異常狀態檢測步驟，為依據該振動檢測步驟所檢測 之振動之變化，檢測切削工具之異常狀態； 停止指示步驟，為當該異常狀態檢測步驟檢測為異 常狀態時，對前述控制裝置發出停止切削加工之停止指 示； 工具交換指示步驟，依該停止指示步驟而停止切削 加工後’指示交換切削工具；及 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 恢復加工步驟，依該切削工具交換步驟而交換切削 工具後’對前述控制裝置指示恢復切削加工者。 13.如申請專利範圍第12項之檢測切削工具異常之方法， 其中則述振動檢測步驟，係由安裝在切削加工時設置工 件之工件設置部之振動檢測裝置所施行者。 14 ·如申言月專利範圍第1 〇項至第1 3項任一項之檢測切削工 具異常之方法，其中前述振動檢測步釋含有計數步輝， 係將一定期間中前述振動之振幅中超越規定值之峰值 311388 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公釐） 490357 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 發生次數加以計數，而於、+、田i —-—担----- 判斷+驟在脸 常狀態檢測步驟含有比較 判斷步驟，係將前述計數步 ^ ^ ^ ^ η ^ 輝所计付之峰值發生次數與 規疋之臨界值做比較，當峰 發生=人數超越規定之皞界 值時，示前述停止指示步驟輸出停止指示者。 15·如申請專利範圍第1〇項至 ^ 弟1 3項任一項之檢測切削工 之方法’其中前述振動檢測步驟含有波形積分步 ㈣性積分在一定期間中發生之前述振動波 形’而刖述異常狀態檢測步驟含標準偏差計算步驟，為 計异前述波形積分步驟所得積分值之標準偏差，以及含 比較判：步驟，係將該標準偏差計算步驟所得之標準偏 差與規定之臨界值做比較，當標準偏差大於規定之臨界 值時，指示前述停止指示步驟輪出停止指示者。 .如申請專利範圍第1G項至第13項任_項之檢測切削工 具異常之方法，其中前述異常狀態檢測步料含頻率解 析步驟，係以周期性頻率解析一定期間中發生之前述振 動之振幅在時間上之變化，以及含比較判斷步驟，係當 該頻率解析步驟之解析值由正常時之解析值變成規定 量以上時，指示前述停止指示步驟輪出停止指示者。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公釐） 311388