JP3645353B2

JP3645353B2 - 工具磨耗検出機能付工作機械

Info

Publication number: JP3645353B2
Application number: JP10132696A
Authority: JP
Inventors: 正人塩崎; 武百地; 秀雄藤江; 一男長島
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 1996-04-23
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2016-04-23
Also published as: DE19716888B4; DE19716888A1; US5921726A; JPH09285945A; TW419410B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は工具磨耗検出機能付工作機械に関し、特に複数個の工作物を加工する場合などに順次生じる磨耗を検出できるようにした工作機械に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、工作機械は様々な金属材料の切削等に利用されている。
工作機械は、回転自在に支承された主軸の先端に切削工具を取付けるとともに、この主軸を主軸駆動モータで回転駆動することで工具を回転させ、この回転する工具により被加工物の切削加工を行っている。
【０００３】
（主軸の支承）
従来の工作機械では、主軸の回転支承に各種の軸受が利用されている。
例えば、切削負荷の大きな重切削用の工作機械には、転がり軸受などが多用されている。
また、切削負荷が軽微で超精密の切削加工（ダイアモンドバイトで軽金属材料を鏡面仕上げする等）を行う工作機械には空気静圧軸受が利用されている。
【０００４】
（工具の磨耗）
工作機械で使用される工具は、切削に伴って磨耗等を生じ、時として折損に至る。このような磨耗等が生じると、被加工物の加工部分の精度が低下したり、所期の加工が行えなくなることもある。
このために、作業員が工具の磨耗等を適宜検査する等が行われているほか、連続的な自動加工動作を実現するために、自動的に工具の磨耗等を検出できるようにした工作機械が本願出願人により提案されている（特公昭６２−６０２２１号公報等参照）。
この工作機械においては、主軸駆動モータの消費電流からの磨耗判定と、主軸近傍の振動検知による磨耗判定とを行っている。
【０００５】
（消費電流による判定）
消費電流による判定を行うために、主軸を回転駆動するモータの電流値iRを適宜検出し、無負荷状態（工具が被加工物を切削していない状態）の無負荷電流値iNUL、工具が新品の状態での定常切削電流値iNETを定め、新品工具で定常切削により増加する電流の増分（iNET-iNUL）と現在の切削状態での電流の増分（iR-iNUL）とを比べ、現在の切削による電流増加が大きい際に工具の磨耗が生じたと判定するようになっている。
これらの各電流値は、複数回のサンプリング値の平均として取得するようになっている。
【０００６】
（振動による判定）
振動による判定を行うために、振動検出素子として主軸の近傍に圧電素子などを設け、この素子から得られる信号が基準値を超えた際に、磨耗ないしは折損により加工不良が生じていると判定する。
このような振動判定では、工作機械には種々の振動発生部分（軸受、モータ等）があり、これらの振動の影響を受けないようにする必要がある。このため、振動判定には、これらの振動成分を除去するフィルタ回路が用いられる。
但し、微妙な磨耗の検出は困難であり、振動判定で可能なのは工具のチッピングや折損等に限定される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した自動工具磨耗検出式の工作機械においては、所期の工具磨耗を十分に検出できないという状況が生じている。
すなわち、前述の工作機械では、主軸を支承する軸受が転がり軸受であると、この転がり軸受によりモータの駆動電流検出値にノイズが生じ、変動として現れやすい工具の折損等は検出できるが、変動信号が小さくなる磨耗についてはノイズにより確実な検出が困難になるという問題がある。
【０００８】
このために、従来転がり軸受が必要とされるような重切削を行う工作機械においては、工具の磨耗検出が不確実になり、長時間無人の自動運転などを行うことができないという問題も生じている。
【０００９】
本発明の目的は、工具の磨耗検出を確実に行える工具磨耗検出機能付工作機械を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、主軸の支承に空気静圧軸受を採用してノイズを低減し、これにより磨耗の検知を確実化しようとするものである。
従来、空気静圧軸受は軽切削にのみ用いられてきたが、本願出願人は実験に基づき重切削への適用が可能であることを確認した。そして、空気静圧軸受が低ノイズ性という点で工具磨耗検出に最適であるとの知見に基づき、本発明を構成するに至ったものである。
【００１１】
具体的には、工具を取付け可能かつ空気静圧軸受で回転自在に支承された主軸と、前記主軸を回転駆動する主軸駆動モータと、前記主軸駆動モータの消費動力を検出する消費動力検出手段と、前記主軸駆動モータの基準消費動力を記憶しかつこの基準消費動力と前記消費動力検出手段で検出された消費動力とを比較して前記工具の磨耗を検出する磨耗検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
このような本発明においては、主軸駆動モータの現在の消費動力が消費動力検出手段で検出され、検出された現在の消費動力は磨耗検出手段に渡され、記憶されていた基準消費動力と比較される。そして、工具が磨耗して被加工物に対する切削性が低下して主軸の駆動負荷が大きくなると、消費動力が大きくなり、磨耗検出手段における比較の結果、基準消費動力よりも大きくなった際には工具の磨耗として検出される。
【００１３】
この際、主軸は空気静圧軸受により支承され、消費動力検出値に現れる回転に伴うノイズが従来の転がり軸受等に比べて著しく小さくなる。従って、微妙な消費動力の変動をも検出することが可能となり、これにより工具の磨耗検出が確実に行えるようになる。
【００１４】
更に、本発明においては、磨耗検出手段は、前記消費動力検出手段から得られる消費動力から前記所定の被加工物の加工開始を検出する加工開始検出部と、所定の被加工物を加工する工程の間の前記主軸駆動モータの消費動力を当該加工の開始からの時間経過に対応した時系列値として記憶して当該時点の基準消費動力を出力する基準値記憶部と、前記加工開始検出部で検出された加工開始から現在までの時間経過に基づいて前記基準値記憶部から現在時点に対応した基準消費動力を取出す同期制御部と、前記同期制御部で取出された基準消費動力と前記消費動力検出手段から得られる現在の消費動力とを比較する比較部とを有するものとする。
【００１５】
このようにすることで、本発明では、消費動力の基準値と現在値との比較を、一連の加工手順における同じ状況で行うことができ、多様な状況の平均値や複数回の平均値等を用いる場合に比べて確実な磨耗検出を行うことができる。
【００１６】
前記基準値記憶部および前記同期制御部は外部入力される所定のサンプリング時間毎に基準消費動力の記憶および取出しを行うことことが望ましい。
このようにすれば、各サンプリング時点の検出精度を確保しつつ、連続値による処理に比べて演算処理等を簡略化できる。
【００１７】
前記磨耗検出手段は外部入力される許容差分値を記憶するとともに、前記消費動力検出手段で検出された消費動力と前記基準消費動力との差が前記許容差分値よりも大きくなった際に前記工具の磨耗と判定するようにしてもよい。
このようにすれば、所定の許容差分値の設定変更により、基準消費動力との比較による磨耗判定の感度調整などを容易に行うことができる。
【００１８】
前記磨耗検出手段は所定の被加工物に対して最初の加工を行う際に前記消費動力検出手段から得られる消費動力を基準消費動力として記憶することことが望ましい。
このようにすれば、被加工物に対する加工手順が多様であったり、予め基準値が設定しにくい場合であっても、基準値をその都度設定することができ、磨耗検出を確実かつ正確に行うことができる。
【００１９】
前記磨耗検出手段は所定の被加工物の加工毎に前記消費動力検出手段から得られる消費動力を新たな基準消費動力として記憶するようにしてもよい。
このようにすれば、前回の加工に基づいて比較を行うことができ、変動の大きな折損検出を行う場合には好適である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
（基本構成）
図１において、本実施形態の工作機械１は、図示しないコラム等に支持された主軸ヘッド10を有し、この主軸ヘッド10に回転自在に支承された主軸11の先端に切削用の工具12を備えている。また、工作機械１は被加工物を載置する図示しないテーブル等を有し、このテーブル等と主軸ヘッド10とは図示しない移動機構等により立体的に相対移動され、工具12を被加工物に接触させて切削加工が行えるようになっている。
これらの相対移動は、ＮＣ装置20からの動作指令に基づいて実行される。ＮＣ装置20は既存のものであり、所定の加工プログラムに基づいて各種の動作指令を出力するものである。
【００２１】
主軸ヘッド10は、主軸11を支承するために空気静圧軸受を用いている。
主軸11は、主軸ヘッド10内の一部にフランジ部13を有し、このフランジ部13の工具12側に1ヶ所、反対側に2ヶ所、それぞれ径方向の空気静圧軸受部14、15、16を備えている。また、フランジ部13を挟むように一対、軸方向の空気静圧軸受17、18を備えている。
これらの空気静圧軸受部14〜18には高圧空気が供給され、主軸11は各軸受部14〜18において所定の軸受クリアランスで浮上支持され、主軸ヘッド10に対して径方向および軸方向に回転自在な状態で支承されるようになっている。
【００２２】
主軸ヘッド10の工具12と反対側にはビルトインモータ19が取付けられ、このビルトインモータ19により主軸11が回転駆動されるようになっている。
このビルトインモータ19は誘導電動機であり、電動機制御回路であるモータドライブシステム21により制御される。モータドライブシステム21はＮＣ装置20からの動作指令に基づいてビルトインモータ19を制御し、所定の回転数で主軸11ないし工具12を回転させるようになっている。
【００２３】
（磨耗検出装置）
工作機械１は、前述した主軸ヘッド10、ＮＣ装置20とともに、磨耗検出を行うための磨耗検出装置30を備えている。
磨耗検出装置30は、消費動力検出手段であるロードメータ31を備えるとともに、磨耗検出手段であるＡ／Ｄコンバータ32、コンパレータ33、演算部34を備えている。
【００２４】
ロードメータ31は、モータドライブシステム21に装備されてビルトインモータ19の消費動力を検出する回路である。
Ａ／Ｄコンバータ32は、外部入力されるサンプリング信号ST（サンプリング周期Ts）に基づいてロードメータ31からのアナログの消費動力信号PW0を順次デジタルの消費動力信号PW1（図３参照）に変換する。
【００２５】
コンパレータ33は、ロードメータ31からの消費動力信号PW0を所定の閾値と比較して切削状態か否かを判定し、切削中であれば切削中信号CO（図３参照）を出力する。
つまり、切削中は負荷によりビルトインモータ19の消費動力が大きく、無切削時は小さいため、この消費動力から切削中か否か、ないしは切削の開始、終了が検出できる。
【００２６】
演算部34は、Ａ／Ｄコンバータ32およびコンパレータ33の出力から磨耗検出に必要な演算処理を行う回路である。
この演算部34は、マイクロプロセッサをＣＰＵ41として用いる小規模コンピュータシステムであり、プログラムメモリ42、作業用メモリ43、入力回路44、45、出力回路46を備えている。
【００２７】
プログラムメモリ42はＣＰＵ41の動作プログラムを格納するものであり、作業用メモリ43はＣＰＵ41が処理を実行する際に適宜利用するものであり、それぞれ既存のメモリ素子等で構成される。
入力回路44はＡ／Ｄコンバータ32およびコンパレータ33の出力を受取るものであり、入力回路45はＮＣ装置20からの設定値等の信号を受取るものであり、出力回路46は外部への信号出力を行うためのものであり、それぞれ既存の入出力インターフェース回路等で構成される。
【００２８】
これらの各部41〜46は、それぞれアドレスバス47およびデータバス48に接続され、相互のデータ受渡等の協調動作が行われるようになっている。
この演算部34においては、ＣＰＵ41が動作プログラムに基づいて動作することで、ソフトウェア的に磨耗検出処理に必要な機能を実現する。
【００２９】
（演算部の機能構成）
図２において、演算部34には、加工開始検出部51、基準値記憶部52、同期制御部53、比較部54が構成される。
加工開始検出部51は、入力手段44に入力される切削中信号COの立上がりエッジを検出することにより切削加工の開始時点を検出し、加工開始時点信号CSを出力する。
【００３０】
基準値記憶部52は、所定の条件のもとで、入力手段44に入力される消費動力信号PW1を、加工開始検出部51で検出された加工開始時点から順次記憶し、基準消費動力信号PW2として保持する（図３左側参照）。
記憶を行う所定の条件とは、被加工物または加工手順が変更された際の最初の加工時（ＮＣ装置20から取得できる）などであり、ＣＰＵ41で実行される動作プログラムで設定される。
【００３１】
この基準値記憶部52により、所定の被加工物に対して工具12に磨耗が無い状態で切削を行った場合の消費動力（基準消費動力）が、加工開始時点からの時間に対応した時系列データの形で記録される。
基準消費動力信号PW2の記憶は、作業メモリ43用に基準値メモリを確保し、消費動力信号PW1が送られる都度メモリアドレスを繰上げつつ記憶する等により行えばよい。
【００３２】
同期制御部53は、所定の条件のもとで、加工開始検出部51で検出された加工開始時点から、現在までの時間経過を計り、この時間経過に対応した基準消費動力信号PW2Tを基準値記憶部52から選択する。
記憶を行う所定の条件とは、被加工物または加工手順が変更された後の２回目以降の加工時（ＮＣ装置20から取得できる）など、基準値記憶部52での記憶動作が行われない時等である。
【００３３】
比較部54は、同期制御部53で選択された基準消費動力信号PW2Tと現在の消費動力信号PW1とを比較する（図３右側参照）。
比較部54における比較は、加工開始時に作業用メモリ43に確保した基準値メモリのアドレスをリセットし、現在の消費動力信号PW1が送られる都度メモリアドレスを繰上げつつ基準値メモリの当該アドレスの値（基準消費動力信号PW2T）を読出し、現在の消費動力信号PW1と比較する等により行えばよい。
【００３４】
比較の際、比較部54は、ＮＣ装置20から入力回路45を経て閾値Nsを受取っており、基準消費動力信号PW2と現在の消費動力信号PW1との差がこの閾値Nsよりも大きくなった際に工具12が磨耗したと判定し、工具交換信号TCを出力する。
工具交換信号TCは、出力回路46を介してＮＣ装置20に送られ、ＮＣ装置20により工具交換等の対応がなされるようになっている。
【００３５】
（磨耗検出処理）
このような磨耗検出装置30の演算部34においては、以下に示すような処理が行われる。
図４において、加工が開始されると、被加工物の加工数N=1が設定され（S1）、基準値メモリのアドレスM=1が設定される（S2）。そして、切削中信号CSが検出されると（S3）、サンプリング間隔Tsが計測され（S4）、消費動力PW1が読込まれる（S5）。
【００３６】
第1回目の加工（N=1）であれば、基準消費動力PW2の設定処理が選択され（S6）、現在の消費動力PW1が基準値メモリのM番地に記憶され（S7）、アドレスMが繰上げられる（S8）。
ここで、一個の被加工物に対する一連の加工手順が終了したか否かが判定され（S9）、終了していなければ処理S3〜S9を繰返す。
これらにより、第1回目の一連の加工の間の消費動力PW1が基準消費動力PW2として記憶される。
【００３７】
処理S9において、第1回目の一連の加工が終了し、基準消費動力PW2が得られたら、加工数Nを繰上げたのち（S10）、全個数完了か否かが判定され（S11）、完了でなければ処理S2に戻り、第2回目以降の加工を行う。
第2回目の加工において、処理S2〜S6は前述と同様に行われる。この際、処理S2ではアドレスM=1が再度設定される。
処理S6においては、第2回目の加工（N>1）であるため、処理S12に移る。
【００３８】
すなわち、現在の消費動力PW1の基準値メモリのM番地の値に対する増分が計算され（S12）、この増分が閾値Nsより大きいかが判定される（S13）。
増分が閾値Nsより大きい場合、工具12の磨耗として工具交換信号TCが出力され（S14）、全ての加工を中止する。
増分が閾値Nsより小さい場合、処理S8に戻り、被加工物の一連の加工が完了するまで処理S3〜S6、S12〜S13、S8〜S9が繰返され、繰返しの各サイクルにおいてS12、13による磨耗検出が行われる。
【００３９】
第2回目の加工が済んだら、処理S9〜S11により加工数Nの繰上げおよび処理S2への戻りが行われ、第3回目以降の加工が行われる。この間の処理は前述した第2回目の処理と同様であり、繰返しの各サイクルにおいてS12、13による磨耗検出が行われる。
【００４０】
（本実施形態の効果）
このような本実施形態によれば、主軸11を駆動するビルトインモータ19の現在の消費動力PW1を監視し、予め設定された基準消費動力PW2との比較を行うことで、加工の進行に伴って消費動力PW1が基準消費動力PW2よりも大きくなった際に工具12の磨耗として検出することができる。
【００４１】
この際、主軸11は空気静圧軸受14〜18により支承され、消費動力検出値に現れる回転に伴うノイズが従来の転がり軸受等に比べて著しく小さくなる。
従って、微妙な消費動力の変動をも検出することが可能となり、これにより工具12の磨耗検出を確実に行うことができる。
【００４２】
また、被加工物を加工する工程の間のビルトインモータ19の消費動力PW0をＡ／Ｄコンバータ32でデジタル変換し、所定のサンプリング間隔の消費動力PW1とするとともに、基準値記憶部52では最初の加工時の消費動力PW1に基づいて基準消費動力PW2を設定しておき、同期制御部53で同じタイミングのもの（現在の消費動力PW1と対応する基準消費動力PW2T）を対応させるようにしたため、各サンプリング時点の検出精度を確保しつつ、連続値による処理に比べて演算処理等を簡略化できる。
【００４３】
特に、作業用メモリ43に基準値メモリを確保し、そのアドレスを加工開始からのサンプリング回数に対応させて順次ずらすことで、タイミング同期を確実に行うことができる。
【００４４】
この際、コンパレータ33および加工開始検出部51によりロードメータ31から得られる消費動力PW0から被加工物の加工開始を検出することができ、現在の消費動力PW1と対応する基準消費動力PW2Tとの比較を確実に行うことができる。
【００４５】
従って、消費動力の基準値と現在値との比較を、一連の加工手順における同じ状況で行うことができ、多様な状況の平均値や複数回の平均値等を用いる場合に比べて確実な磨耗検出を行うことができる。
【００４６】
さらに、外部入力される許容差分値（閾値Ns）を記憶するとともに、消費動力PW1と基準消費動力PW2との差が閾値Nsよりも大きくなった際に工具12の磨耗と判定するようにしたため、閾値Nsの設定変更により、磨耗判定の感度調整などを容易に行うことができる。
【００４７】
また、所定の被加工物に対して最初の加工を行う際の消費動力PW1を基準消費動力PW2として記憶し、続く２回目以降の消費動力PW1と比較するようにしたため、被加工物に対する加工手順が多様であったり、予め基準値が設定しにくい場合であっても、基準値をその都度設定することができ、磨耗検出を確実かつ正確に行うことができる。
【００４８】
なお、本実施形態において、図５の処理手順に一部変更することで折損検出に適したものにすることができる。
図５は、基本的に図４と同様であるが、図４のフローでは処理S14の工具磨耗未検出時の戻りが処理S8であったのに対し、図５のフローでは処理S14の同じ戻りが処理S7の前になっている。
つまり、第2回目以降の加工において、基準消費動力PW2と現在の消費動力PW1との比較（S12）の後、工具磨耗と判定（S13）されなければ、現在の消費動力PW1を新たな基準消費動力PW2として書換える（S7）ことになる。
このようにすれば、前回の加工時の消費動力に基づいて次回の消費動力を比較することができ、変動の大きな折損検出を行う場合には好適である。
【００４９】
（他の実施形態）
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形等も本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、演算部34においてソフトウェアで展開される各部51〜54により前述の通りの処理を行うようにしたが、各々の機能は同様の比較が実現できるような他の構成としてもよい。
演算部34は、ＣＰＵ41等によりソフトウェアで実現されるものに限らず、全てをハードウェアにより実現してもよい。
【００５０】
磨耗検出装置30は、Ａ／Ｄコンバータ32および演算部34によりデジタル処理で比較を行うものに限らず、アナログ信号のまま比較処理を行うような構成としてもよく、要するに基準消費動力PW2と現在の消費動力PW1の比較を行って磨耗検出を行える構成であればよい。
【００５１】
比較を行う際の加工経過時点のタイミング調整には、コンパレータ33と加工開始検出部51とを用いて消費動力の変動から加工開始を検出する構成に限らず、通電式の接触検知その他の方式を採用してもよい。
【００５２】
基準消費動力PW2は、初回の加工時の消費動力PW1に基づいて設定するのではなく、予め外部データベース等に記憶しておいたデータを被加工物に応じて選択して設定するようにしてもよい。
【００５３】
前記実施形態においては、現在の消費動力PW1と対応するタイミングの基準消費動力PW2Tをサンプリング単位で比較したが、各タイミング毎に過去Ｎ回分の移動平均値を記憶しておき、現在の消費動力も同様の平均値計算して比較する等としてもよく、処理が複雑になるが外乱やノイズの影響を低減して安定した磨耗検出を行うことができる。
【００５４】
また、現在の消費動力PW1と基準消費動力PW2との比較にあたって、閾値Nsを用いることは必須ではなく、直接比較により消費動力PW1が基準消費動力PW2を超えた際に磨耗と判定してもよく、例えばこのような超過が所定回数に達した時点で磨耗と判定するようにすればノイズの影響等も回避できる。
前記実施形態においては、磨耗検出の後、ＮＣ装置20に工具交換信号TCを出力するようにしたが、音や表示による警報を出す等、その他の処理を行うようにしてもよい。
【００５５】
【実施例】
以下、前述した工作機械10による実際の磨耗検出について説明する。
（実験例１）
・加工内容：エンドミルによるポケット加工、エンドミル径3mm、往復加工、送り2M/min、ピックフィード0.6mm、深さ0.6mm
・主軸回転数：30000rpm
・被加工物の材質：HPM-1
・実験結果：
工具が新品のときにはアップカットとダウンカットとで動力の差は殆ど見られない（図６参照）。しかし、工具が磨耗してくるとアップカットとダウンカットとで動力の差が顕著になった（図７参照）。
工具新品時と磨耗時との信号レベル差は70W程度であった。
【００５６】
（実験例２）
・加工内容：ドリル加工、ドリル径0.5mm、加工深さ10mm、水溶性切削剤使用
・主軸回転数：45000rpm
・被加工物の材質：アルミニウム
・実験結果：
無切削時のノイズ振幅は動力換算で0.04W以下だが、無切削時から切削時への信号レベル変化は動力換算で1.2W以上であり、空気静圧軸受によりノイズが極めて低いことが解る（図８参照）。
折損時の信号は正常切削時のノイズ振幅の170倍以上であり、ドリル折損の検出能力が十分であることが解る（図９参照）。
【００５７】
（実験例３）
・加工内容：ドリル加工、ドリル径0.5mm、加工深さ12mm、切削液噴霧
・主軸回転数：24000rpm
・被加工物の材質：SKD12
・実験結果：
無切削時のノイズ振幅は動力換算で0.17W以下だが、無切削時から切削時への信号レベル変化は動力換算で0.34W以上であり、この例でも空気静圧軸受によりノイズが十分に低いことが解る（図10参照）。
折損時の信号は新品ドリルでの切削時のノイズ振幅の10倍以上であり、ドリル折損の検出能力が十分であることが解る（図11参照）。
【００５８】
【発明の効果】
このような本発明によれば、主軸駆動モータの現在の消費動力を予め設定しておいた基準消費動力と比較することで、工具の磨耗を検出することができる。そして、主軸を空気静圧軸受で支承することで、消費動力検出値に現れる回転に伴うノイズを従来の転がり軸受等に比べて著しく小さくすることができる。従って、微妙な消費動力の変動をも検出することが可能となり、これにより工具の磨耗検出を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図。
【図２】前記実施形態の要部を示すブロック図。
【図３】前記実施形態の信号処理を示すグラフ。
【図４】前記実施形態の磨耗検出用の処理を示すフローチャート。
【図５】前記実施形態の折損検出用の処理を示すフローチャート。
【図６】実験例１の工具新品時の消費動力を示すグラフ。
【図７】前記実験例１の工具磨耗時の消費動力を示すグラフ。
【図８】実験例２の加工時の消費動力を示すグラフ。
【図９】前記実験例２の工具折損時の消費動力を示すグラフ。
【図１０】実験例３の加工時の消費動力を示すグラフ。
【図１１】前記実験例３の工具折損時の消費動力を示すグラフ。
【符号の説明】
10 工具磨耗検出機能付工作機械
11 主軸
12 工具
14〜18 空気静圧軸受
19 主軸駆動用のビルトインモータ
30 磨耗検出装置
31 消費動力検出手段であるロードメータ
32 Ａ／Ｄコンバータ
33 コンパレータ
34 磨耗検出手段である演算部
51 加工開始検出部
52 基準値記憶部
53 同期制御部
54 比較部
PW1 消費動力信号
PW2 基準消費動力
Ns 閾値

Claims

工具を取付け可能かつ空気静圧軸受で回転自在に支承された主軸と、前記主軸を回転駆動する主軸駆動モータと、前記主軸駆動モータの消費動力を検出する消費動力検出手段と、前記主軸駆動モータの基準消費動力を記憶しかつこの基準消費動力と前記消費動力検出手段で検出された消費動力とを比較して前記工具の磨耗を検出する磨耗検出手段とを備え、
前記磨耗検出手段は、前記消費動力検出手段から得られる消費動力から前記所定の被加工物の加工開始を検出する加工開始検出部と、所定の被加工物を加工する工程の間の前記主軸駆動モータの消費動力を当該加工の開始からの時間経過に対応した時系列値として記憶して当該時点の基準消費動力を出力する基準値記憶部と、前記加工開始検出部で検出された加工開始から現在までの時間経過に基づいて前記基準値記憶部から現在時点に対応した基準消費動力を取出す同期制御部と、前記同期制御部で取出された基準消費動力と前記消費動力検出手段から得られる現在の消費動力とを比較する比較部と、を有することを特徴とする工具磨耗検出機能付工作機械。
請求項１に記載した工具磨耗検出機能付工作機械において、前記基準値記憶部および前記同期制御部は外部入力される所定のサンプリング時間毎に基準消費動力の記憶および取出しを行うことを特徴とする工具磨耗検出機能付工作機械。
請求項２または請求項３に記載した工具磨耗検出機能付工作機械において、前記磨耗検出手段は外部入力される許容差分値を記憶するとともに、前記消費動力検出手段で検出された消費動力と前記基準消費動力との差が前記許容差分値よりも大きくなった際に前記工具の磨耗と判定することを特徴とする工具磨耗検出機能付工作機械。
請求項１から請求項３までの何れかに記載した工具磨耗検出機能付工作機械において、前記磨耗検出手段は所定の被加工物に対して最初の加工を行う際に前記消費動力検出手段から得られる消費動力を基準消費動力として記憶することを特徴とする工具磨耗検出機能付工作機械。
請求項１から請求項３までの何れかに記載した工具磨耗検出機能付工作機械において、前記磨耗検出手段は所定の被加工物の加工毎に前記消費動力検出手段から得られる消費動力を新たな基準消費動力として記憶することを特徴とする工具磨耗検出機能付工作機械。