JP2770053B2 - Cutting tool damage detection device with learning function - Google Patents
Cutting tool damage detection device with learning functionInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は切削加工中に刃具が損傷したときにこれを自
動的に検出する刃具損傷検知装置に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a tool damage detection device that automatically detects when a tool is damaged during cutting.
「従来の技術と問題点」 主軸モータが起動より定常回転数に達するまでの変動
負荷電流値又は電力値は刃具損傷によって生ずる変動電
流値に比べてはるかに大きいため主軸モータが定常回転
数に近づいて負荷電流値の変動が少なくなってから刃具
損傷検知を行う必要がある。"Conventional technology and problems" The variable load current value or power value from the start of the spindle motor until it reaches the steady speed is much larger than the fluctuating current value caused by damage to the cutting tool, so the spindle motor approaches the steady speed. Therefore, it is necessary to detect the damage of the cutting tool after the fluctuation of the load current value is reduced.
このため従来は主軸モータが起動より定常回転数に達
するまでの時間を実験的につかみ、この実験値に余裕を
見込んだ時間を経過した時点より切削送りを開始すると
同時に設定値との比較対象を行って刃具の損傷検知をす
る方法をとっていた。For this reason, conventionally, the time from the start of the spindle motor until it reaches the steady speed is experimentally grasped, and the cutting feed is started at the time when the time that allows for the experimental value has passed, and at the same time, the comparison with the set value is performed. To detect damage to the cutting tool.
しかし、この方法はマシニングセンタのように加工が
複雑に変化するワークを加工する機械の場合には次のよ
うな問題点が発生するようになった。However, this method has the following problems in the case of a machine that processes a workpiece whose processing changes in a complicated manner, such as a machining center.
即ち次々と刃具を交換することによって刃具の重量差
や切削回転数の違いによって主軸モータが定常回転数に
到達するまでの時間に大きな差を生ずるようになり多数
の刃具の損傷検知精度に問題を生ずるようになった。In other words, by changing blades one after another, a large difference occurs in the time required for the spindle motor to reach a steady rotation speed due to a difference in the weight of the blades or a difference in the number of cutting revolutions. Began to occur.
そしてこの対策として交換刃具毎に負荷電流値と設定
値の比較対象を始める時間を設定できるように多数のタ
イマを設けた制御回路に変更する方法や使用予定の複数
の刃具を主軸に装着した状態で主軸が定常回転数に到達
するまでに費やした時間が一番長い刃具を選択してこの
定常回転数到達時間以降に全ての交換予定の刃具が切削
送りを開始するとともに設定値と負荷電流値の比較対象
による刃具損傷検知を開始させる方法がとられてきた。As a countermeasure, there is a method of changing to a control circuit equipped with a number of timers so that the time to start comparing the load current value and the set value can be set for each replacement blade, or a state where multiple blades to be used are mounted on the spindle Select the cutting tool that spent the longest time until the spindle reaches the steady-state rotation speed, and after this steady-speed reaching time, all the blades to be replaced start cutting feed and set value and load current value The method of starting the detection of the damage of the cutting tool by the comparison object has been taken.
これらの方法は制御回路を複雑にしたり、切削加工時
間に無駄を生じさせる等の問題を残した。These methods have problems such as complicating the control circuit and wasting cutting time.
又、設定値の決め方として従来は実加工の中で記録計
等によって負荷電流に関するデータを採取してこれを基
に各々の刃具損傷度合による異常負荷電流値を推定して
設定値として決めていた。In addition, as a method of determining a set value, conventionally, data on load current was collected by a recorder or the like in actual processing, and based on this, an abnormal load current value due to the degree of damage to each cutting tool was estimated and determined as a set value. .
「問題解決のための手段」 本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので主軸モ
ータの起動により発生する変動負荷電流が各刃具毎に設
定した設定電流値以下となった時点より切削送りと刃具
損傷検知を開始するようにした。"Means for Solving the Problem" The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has been made in view of the above problems. And start of tool damage detection.
これによって複数の刃具の刃具損傷検知精度を損うこ
となく速やかに切削加工に入れるようになり、全ての刃
具は無駄な時間の無い切削加工を行うことが可能となっ
た。As a result, a plurality of cutting tools can be quickly cut without impairing the cutting tool damage detection accuracy, and all the cutting tools can perform cutting processing without wasted time.
また設定値の設定方法として任意の測定回数と余裕率
を予め設定すれば同一機械上で装着刃具が指定のワーク
を実際に任意の回数加工を行い加工が、完了すると同時
にそれまでモニターしていた加工負荷電流値の平均値に
設定した余裕率を乗じて得た値を設定値として記憶部に
自動設定できるようにした。Also, if an arbitrary number of measurements and a margin rate are set in advance as a setting method of the set value, the mounted cutting tool actually processes the specified work on the same machine an arbitrary number of times, and the processing is completed and monitored until that time. A value obtained by multiplying the average value of the machining load current value by the set margin ratio can be automatically set as a set value in the storage unit.
これによって、実加工と同じ条件のもとで実際にワー
クを加工しながら設定値を自動的に設定できるようにな
った。This makes it possible to automatically set the set value while actually processing the work under the same conditions as the actual processing.
尚、設定値を自動的に設定する上述の機能をこれより
本発明では学習機能と称する。The above-described function of automatically setting the set value is hereinafter referred to as a learning function in the present invention.
（作用） 学習機能による切削送り指令は、その加工機械の仕様
の中で主軸回転数が定常回転数に達するまでに要する時
間の最も長い時間を想定して、その時間の経過直後に設
定し、この設定時間を経過後より切削送りと加工負荷電
流値のモニタリングが行われる。こうして、この間にそ
れぞれの刃具毎の加工負荷電流値が、モニターされて、
その学習回数の平均加工負荷電流値に予め設定されたそ
れぞれの刃具の余裕率を、乗じた設定値がシステム内に
自動設定される。(Action) The cutting feed command by the learning function is set immediately after the elapse of that time, assuming the longest time required for the spindle speed to reach the steady speed in the specifications of the processing machine. After the set time has elapsed, monitoring of the cutting feed and the machining load current value is performed. Thus, during this time, the machining load current value for each cutting tool is monitored,
A set value obtained by multiplying the average machining load current value of the number of times of learning by a preset margin rate of each cutting tool is automatically set in the system.
設定値が自動設定されると学習機能はOFFとなり、通
常の刃具損傷検知機能に自動的に切替る。設定値が設定
されたことによって、主軸モータが起動から定常回転数
になるまでに変化する主軸装着刃具の負荷電流値が設定
値を下回ると同時に切削送り開始と刃具損傷検知機能が
働き、加工完了までの刃具損傷検知期間内に設定値を上
回る負荷電流を発生した場合には異常信号が出力される
ものである。When the set value is automatically set, the learning function is turned off and automatically switches to the normal blade damage detection function. When the set value is set, the load current value of the spindle-mounted cutting tool, which changes from the start of the spindle motor to the steady rotation speed, falls below the set value. If a load current exceeding a set value is generated within the blade damage detection period up to the above, an abnormal signal is output.
こうしてツール交換される全ての刃具の設定値を設定
することによって各刃具は最小限の空運転より切削加工
を開始し、各々の刃具の設定値に対応して高精度に刃具
の損傷検知が自動的に行われる。By setting the set values of all the tools to be changed in this way, each blade starts cutting from the minimum idle operation, and automatically detects the damage of the tools corresponding to the set values of each tool. Done
（実施例） 以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
第１図は、加工機械にある特定の刃具を主軸に装着し
た主軸モータの起動立上りより加工状態までの電流又は
電力値の時間に対する変化をモデル化したグラフを示し
ている。ａは主軸モータがある特定の刃具を取付けて切
削回転に至るまでの電流の変化を示す範囲である。FIG. 1 is a graph showing a model of a change with time of a current or an electric power value from a rising start of a spindle motor having a specific cutting tool attached to a spindle to a machining state in a machining machine. “a” is a range showing a change in current from the time when the spindle motor is attached to a specific cutting tool to the time when cutting is performed.
ｂはその特定の刃具が切削回転で切削負荷のかからな
いいわゆる空運転の状態での電流値を示している。“b” indicates a current value in a so-called idling state in which the specific cutting tool does not receive a cutting load due to the cutting rotation.
尚、本図では空運転範囲を大きな時間範囲として示し
ているが本発明においては設定値Ｗを負荷電流値が下回
ると同時に切削送り信号を出力するようにして空運転時
間を極力短くできるようにしている。In this drawing, the idle operation range is shown as a large time range. However, in the present invention, the cut-off feed signal is output at the same time as the load current value falls below the set value W so that the idle operation time can be shortened as much as possible. ing.
ｃは特定の刃具に切削負荷がかかっている加工状態を
示す範囲である。c is a range indicating a machining state in which a cutting load is applied to a specific cutting tool.
Ｗは設定値を示し、加工状態での負荷電流値に余裕率
を乗じて決められた値である。この設定値は交換刃具の
数だけ設定できるようにして各刃具毎に刃具損傷検知が
行える構成とされている。W indicates a set value, and is a value determined by multiplying the load current value in the machining state by a margin ratio. The set value can be set for the number of replacement blades so that blade damage detection can be performed for each blade.
Ｐは刃具の折損による異常波形を示し、刃具が折損す
る直前に設定電流値を越える負荷電流値を示した後に刃
具折損によって急激な下降を伴ってやがて空運転に近い
負荷電流値を示す刃具折損時特有の波形である。このよ
うに刃具の折損や刃具の摩耗損傷によって切削負荷電流
値が設定値Ｗを上回ると異常信号を出力して機械を原位
置に戻したり、刃具交換動作位置に戻すようにした刃具
損傷検知装置である。P indicates an abnormal waveform due to the breakage of the blade, indicating a load current value exceeding the set current value immediately before the blade is broken, and then a sharply falling due to the breakage of the blade, and eventually indicating a load current value close to idle operation. This is a time-specific waveform. As described above, when the cutting load current value exceeds the set value W due to the breakage of the cutting tool or the wear damage of the cutting tool, an abnormal signal is output to return the machine to the original position, or to return to the cutting tool replacement operation position. It is.
次に学習機能について説明する。学習機能とは実際に
加工しているワークの加工負荷電流値をモニターして、
この最大電流値に予め設定した余裕率を乗じて設定値と
して装置記憶部に自動入力する機能を称し、学習機能を
開始すると予め設定した時間即ち主軸モータが起動より
定常回転数に達するまでの時間を経過した時点より切削
送り可能信号の出力と負荷電流値のモニターが開始され
る。Next, the learning function will be described. The learning function monitors the machining load current value of the work actually being machined,
This function refers to the function of automatically inputting the maximum current value as a set value by multiplying it by a preset margin ratio into the device storage unit. The monitoring of the output of the cutting feed enable signal and the load current value is started from the time when the time has elapsed.
この場合に定常回転数に達するまでの時間の設定は少
し余裕をみて決めればよいので容易に設定できる。In this case, the setting of the time until reaching the steady rotation speed can be easily set because it is sufficient to determine the time with a margin.
また学習機能に任意の回数の学習を指示することによ
り前述の動作は任意の回数繰返されて指示回数を完了す
ると各回数毎にモニタリングされた最大負荷電流値を学
習指示回数の平均値として演算するとともに予め設定し
た余裕率を乗じた値を設定値として装置記憶部に自動入
力をして学習機能はOFFするとともに通常の刃具損傷検
知に切替わる。When the learning function is instructed to perform learning an arbitrary number of times, the above operation is repeated an arbitrary number of times, and when the number of times of instruction is completed, the maximum load current value monitored for each number of times is calculated as an average value of the number of times of learning instruction. At the same time, a value multiplied by a preset margin rate is automatically input as a set value to the device storage unit to turn off the learning function and switch to normal blade tool damage detection.
これによって通常加工時の平均負荷電流を基に設定値
が設定されるため設定値の最適化が図れ、刃具の摩耗損
傷による検知精度向上が可能となる。As a result, the set value is set based on the average load current during normal machining, so that the set value can be optimized, and the detection accuracy due to wear damage of the cutting tool can be improved.
第２図は本発明の一実施例を示すフローチャートであ
る。まずステップ100でデータの初期設定がされステッ
プ102で主軸モータが回転を始める。そしてステップ104
で学習機能を行うかどうかの確認がされ学習機能を行う
場合は、ステップ106で設定した時間経過後にステップ1
10,112を通って刃具損傷検知と切削送り信号が出力され
る。FIG. 2 is a flowchart showing an embodiment of the present invention. First, in step 100, data is initialized, and in step 102, the spindle motor starts rotating. And step 104
If the learning function is checked in step 1 and the learning function is to be performed, step 1 is performed after the time set in step 106 has elapsed.
The tool damage detection and cutting feed signal are output through 10,112.
またステップ104で学習機能をしないと判断すると主
軸モータの安定判別を行い設定値以下に電流値が下がっ
た時点でステップ110の刃具損傷検知に移行する。If it is determined in step 104 that the learning function is not to be performed, the stability of the spindle motor is determined, and when the current value falls below the set value, the process proceeds to step 110 for blade tool damage detection.
ステップ116では設定値と負荷電流値が比較され設定
値以下の負荷電流値で加工を完了した場合は正常として
ステップ118に移る。In step 116, the set value is compared with the load current value. If the machining is completed with the load current value equal to or less than the set value, the process proceeds to step 118 as normal.
ステップ118では所定の加工数量を判断して加工数量
を完了するまではステップ114に戻って同一設定値での
刃具損傷検知が行われる。そして所定の加工数量の加工
が完了するとステップ120でその設定値内での最高負荷
電流値が前に測定して記憶されている最高負荷電流値よ
りも大きな値の場合は新しい最高負荷電流値が記憶部内
に新たに書替記憶されて刃具損傷検知は完了する。In step 118, the processing amount is determined and the processing returns to step 114 until the processing amount is completed, and the tool damage is detected with the same set value. When the machining of the predetermined machining quantity is completed, in step 120, if the maximum load current value within the set value is larger than the previously measured and stored maximum load current value, a new maximum load current value is set. The data is newly rewritten and stored in the storage unit, and the blade tool damage detection is completed.
またステップ116で設定値を越す負荷電流を示した場
合には異常と判断して異常信号を出力するとともにこの
時の測定値が記憶部に記憶され刃具損傷検知は完了す
る。If a load current exceeding the set value is indicated in step 116, it is determined that the load current is abnormal, an abnormal signal is output, and the measured value at this time is stored in the storage unit, thereby completing the blade tool damage detection.
学習機能の場合にはステップ126で学習機能ONを判別
してステップ116で測定した測定値をステップ130で記憶
する。In the case of the learning function, the learning function ON is determined in step 126, and the measured value measured in step 116 is stored in step 130.
ステップ132は任意の回数指示された学習回数を数え
て指定回数を完了するまではステップ126に戻って測定
値の記憶が行われ指定学習回数を完了するとステップ13
4に移る。In step 132, the process returns to step 126 until the designated number of times is completed by counting the number of learning times instructed any number of times, and the measured value is stored.
Move to 4.
ステップ134ではステップ130で記憶した測定値より平
均値を算出して余裕率を乗じた設定値を演算する。In step 134, an average value is calculated from the measured values stored in step 130, and a set value is calculated by multiplying the average by the margin ratio.
ステップ136ではデータをステップ100に記憶させてス
テップ138で学習機能を自動的に停止させてスタート位
置に戻る刃具損傷検知装置である。In step 136, the blade damage detecting device stores the data in step 100, automatically stops the learning function in step 138, and returns to the start position.
（効果） 本発明の効果は以上に説明したように設定値を学習機
能によって自動設定させることによって、より現状に近
い設定値を自動的に設定することができるため、学習を
重ねる毎に刃具損傷検知精度の向上を図ることができ
る。(Effect) As described above, the effect of the present invention can be set automatically by setting the set value by the learning function, so that the set value closer to the current state can be set automatically. Detection accuracy can be improved.
またマシニングセンタでの加工のように複雑に変化す
るワークを複数の刃具によって加工する場合は特に各刃
具毎の最小限の加工準備のための空運転状態から切削加
工に移れるために従来の刃具損傷検知装置に比べ加工能
率の向上が図れる。In addition, when machining a workpiece that changes in a complicated manner, such as machining in a machining center, with multiple cutting tools, the conventional tool damage detection is performed because the cutting operation can be shifted from the idle operation state to the minimum cutting preparation for each cutting tool to cutting processing. The processing efficiency can be improved as compared with the apparatus.
第１図は加工機械における主軸モータ起動立上りより加
工状態までの電流値又は電力値の時間に対する変化をモ
デル化したグラフを示している。 第２図は本発明の一実施例を示すフローチャートであ
る。 ａ…立上り変動時間、ｂ…空運転時間、ｃ…通常加工時
間、Ｐ…折損異常波形、Ｗ…設定値。FIG. 1 is a graph showing a model of a change in a current value or a power value with respect to time from a start-up start of a spindle motor to a machining state in a machining machine. FIG. 2 is a flowchart showing an embodiment of the present invention. a: rising fluctuation time, b: idle operation time, c: normal processing time, P: breakage abnormal waveform, W: set value.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23Q 17/09──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) B23Q 17/09
Claims (1)
る検出部と、刃具損傷を判定するための設定値を記憶す
る記憶部と、検出した負荷電流と設定値を比較する比較
部と、検出した負荷電流が設定値を超えた場合に異常信
号を出力する手段とを備える刃具損傷検知装置におい
て、前記設定値の設定手段として主軸に装着する刃具毎
に任意の学習回数と余裕率を指示することによって、実
際にワークを加工し、その時に検出した加工負荷電流値
または電力値を学習回数の平均値として演算した値に余
裕値を乗じて得た値と既に設定されている設定値のいず
れか大きな値が新たな設定値として記憶部に更新設定
後、刃具損傷検知機能に自動的に切り替わる機能を備え
たことを特徴とする刃具損傷検知装置。A detecting unit for detecting a load current or electric power of a spindle motor; a storing unit for storing a set value for determining damage to a cutting tool; a comparing unit for comparing the detected load current with the set value; And a means for outputting an abnormal signal when the applied load current exceeds a set value, wherein the setting value setting means instructs an arbitrary number of learning times and a margin rate for each cutting tool mounted on the spindle as the setting value setting means. In this way, the workpiece is actually machined, and the machining load current value or power value detected at that time is calculated as the average value of the number of times of learning. A cutting tool damage detection device, comprising a function of automatically switching to a cutting tool damage detection function after setting a larger value as a new set value in a storage unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1184055A JP2770053B2 (en) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | Cutting tool damage detection device with learning function |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1184055A JP2770053B2 (en) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | Cutting tool damage detection device with learning function |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0349849A JPH0349849A (en) | 1991-03-04 |
| JP2770053B2 true JP2770053B2 (en) | 1998-06-25 |
Family
ID=16146589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1184055A Expired - Lifetime JP2770053B2 (en) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | Cutting tool damage detection device with learning function |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JPH0349849A (en) | 1991-03-04 |
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