JPH0699335A - 切削工具の異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】主軸モータの劣化、ベアリングや各種摺動部の
がたつき等に起因して空転時の電流値が変化しても、切
削工具の高精度の折損予知を行う。 【構成】切削工具を駆動する主軸の空転時における異常
判定用設定値αを記憶する第１記憶手段Ｐ３と、切削工
具の折損トルクに相当する負荷設定値ｂを記憶する第２
記憶手段Ｐ５と、主軸の空転時および切削中の電流値も
しくは電流値に関連するパラメータを検出する検出手段
Ｐ２と、検出手段Ｐ２により検出された空転時の実測値
ａを異常判定用設定値αと比較する第１比較手段Ｐ１
と、検出手段Ｐ２により検出された切削中の実測値ｃ
を、空転時の実測値ａおよび負荷設定値ｂの加算値ａ＋
ｂと比較する第２比較手段Ｐ４とを設ける。ａ＞αの
時、並びにｃ＞ａ＋ｂの時に、異常を判定する判定手段
Ｐ６を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば穴あけ加工に
用いられるドリル（drill ）や穴の寸法精度、形状精度
向上を目的とするリーマ加工に用いられるリーマ（ream
er）などの切削工具、並びに該切削工具を駆動するボー
ル盤などの加工機械の異常を検出し、工具の折損を予知
するような切削工具の異常検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、切削工具としてのドリルやリーマ
の折損を予知する切削工具の異常検出装置としては、例
えば特開昭６２−８８５５３号公報に記載の装置があ
る。すなわち、ボール盤などの加工機械に設けられる主
軸モータの電流値は切削加工中のドリルに作用するトル
クに応じて変化するので、予め工具の折損を未然に防止
するための基準電流値を記憶手段に記憶させ、実際の切
削加工中において主軸モータに通電される電流値を検出
する検出手段を設け、この検出手段が検出した電流値
（実測値）と、上記基準電流値（設定値）とを比較手段
で比較して、比較結果に基づいて警報装置を作動させ、
かつ主軸モータの回転を停止することにより、切削工具
の折損を未然に防止すべく構成した装置である。

【０００３】しかし、この従来装置においては次のよう
な問題点があった。つまり、上述の加工機械の長期間に
わたる使用に際して、主軸モータやブラシが劣化したり
或はベアリングや各種摺動部にがたつきが発生した時に
は、主軸回転に必要な負荷（空転時の電流値）が上昇す
るので、実際の切削加工に要する負荷（負荷電流）が小
さいにも拘らず、警報装置が作用するという誤検出が発
生する問題点があった。

【０００４】このことは、主軸回転に必要な負荷（空転
時の電流値）に対する実際の切削加工に必要な負荷（切
削による負荷電流値）の割合が小さくなる小径ドリルで
の穴あけ加工や取代の少ないリーマ加工時に特に顕著で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、主軸モー
タの劣化、ベアリングや各種摺動部のがたつき等に起因
して空転時に主軸モータに流れる電流値が変化しても、
切削工具の高精度の折損予知を行うことができ、上述の
ベアリングのがたつき等による切削工具の異常摩耗を未
然に防止することができる切削工具の異常検出装置の提
供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、切削工具を
駆動する主軸の空転時における異常判定用設定値を記憶
する第１記憶手段と、上記切削工具の折損トルクに相当
する負荷設定値を記憶する第２記憶手段と、上記主軸の
空転時および切削中の電流値もしくは電流値に関連する
パラメータを検出する検出手段と、上記検出手段により
検出された空転時の実測値を上記異常判定用設定値と比
較する第１比較手段と、上記検出手段により検出された
切削中の実測値を、上記空転時の実測値および上記負荷
設定値の加算値と比較する第２比較手段と、上記第１比
較手段の比較結果に基づいて空転時の実測値が上記異常
判定用設定値より大きい時、並びに上記第２比較手段の
比較結果に基づいて切削中の実測値が上記加算値より大
きい時に、異常を判定する判定手段とを備えた切削工具
の異常検出装置であることを特徴とする。

【０００７】

【発明の効果】この発明によれば、図４にクレーム対応
図で示す如く第１比較手段Ｐ１は加工サイクル毎に検出
手段Ｐ２により検出された主軸空転時の実測値ａ（電流
値もしくは電流値に関連するパラメータ）を第１記憶手
段Ｐ３に予め記憶させた異常判定用設定値αと比較し、
上述の第２比較手段Ｐ４は加工サイクル毎に上述の検出
手段Ｐ２により検出された実際の切削中の実測値ｃ（電
流値もしくは電流値に関連するパラメータ）を、上述の
空転時の実測値ａと第２記憶手段Ｐ５に予め記憶させた
折損トルクに相当する負荷設定値ｂとの加算値ａ＋ｂと
比較し、上述の判定手段Ｐ６は上記各比較手段Ｐ１，Ｐ
４の比較結果に基づいて、ａ＞αの時、ｃ＞ａ＋ｂの時
に異常を判定する。

【０００８】このように加工サイクル毎に変動する可能
性がある主軸空転時の実測値α（主軸回転に必要な負荷
に相当する値の実測値）をベースにして比較および判定
を行なうので、主軸モータの劣化、ベアリングや各種摺
動部のがたつき等に起因して空転時に主軸モータに流れ
る電流値（上述のａに相当する値）が変化しても、切削
工具の高精度の折損予知を行うことができると共に、上
述のベアリングのがたつき等による切削工具の異常摩耗
を未然に防止することができる効果がある。

【０００９】

【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面は切削工具の異常検出装置を示し、図１に
おいて、加工機械側の主軸モータ１は主軸を介してドリ
ルやリーマ等の切削工具を駆動する。

【００１０】上述の主軸モータ１に対する通電経路に
は、主軸モータ１に通電される電流値を検出する検出手
段としての電流検出器２を取付けている。そして、この
電流検出器２の次段には電流−電圧変換器３（以下単に
Ａ−Ｖ変換器と略記する）、低域通過フィルタ４（low
pass filter 、以下単にＬＰＦと略記する）、アナログ
−デジタル変換器５（以下単にＡ−Ｄ変換器と略記す
る）を介してＣＰＵ１０を電気接続している。

【００１１】ここで、上述のＡ−Ｖ変換器３は前段の電
流検出器２で検出された電流値を電圧値に変換し、上述
のＬＰＦ４はノイズ成分を除去し、上述のＡ−Ｄ変換器
５は次段のＣＰＵ１０での処理に対応してアナログ量を
デジタル量に変換する。

【００１２】ＣＰＵ１０は上述のＡ−Ｄ変換器５からの
入力に基づいて、ＲＯＭ６に格納されたプログラムに従
って、設備異常警報器７および工具異常警報器８を駆動
制御し、ＲＡＭ９は切削工具を駆動する主軸の空転時に
おける異常判定用電流設定値α（図２参照）と、切削工
具の折損トルクに相当する負荷電流設定値ｂ（図２参
照）とを記憶すると共に、電流検出器２により検出され
た空転時の電流実測値ａ（図２参照）を一時記憶する。
なお上述の各設定値α，ｂは切削工具（例えば工具の種
類や刃研回数など）に対応した任意の値に更新可能に予
め入力処理されることは勿論である。

【００１３】ここで、上述のＣＰＵ１０は、電流検出器
２により検出された空転時の電流実測値ａを上述の異常
判定用電流設定値αと比較する第１比較手段（図３のフ
ローチャートにおける第４ステップ１４参照）と、上述
の電流検出器２により検出された切削中の電流実測値ｃ
（図２参照）を、上記空転時の電流実測値ａおよび負荷
電流設定値ｂの加算値ａ＋ｂと比較する第２比較手段
（図３のフローチャートにおける第８ステップ１８参
照）と、上記第１比較手段の比較結果に基づいて空転時
の電流実測値ａが異常判定用電流設定値αより大きい時
（ａ＞αの時）、並びに切削中の電流実測値ｃが上述の
加算値ａ＋ｂより大きい時（ｃ＞ａ＋ｂの時）、異常で
あることを判定する判定手段（図３のフローチャートに
おける各ステップ１４，１８のＹＥＳ判定参照）とを兼
ねる。

【００１４】このように構成した切削工具の異常検出装
置の作用を、図３に示すフローチャートを参照して、以
下に詳述する。

【００１５】第１ステップ１１で、ＣＰＵ１０は切削工
具の折損トルクに相当する負荷電流設定値ｂ（図２参
照）をＲＡＭ９から読込み、次の第２ステップ１２で、
ＣＰＵ１０は切削工具を駆動する主軸の空転時における
異常判定用電流設定値α（図２参照）をＲＡＭ９から読
込む。

【００１６】次に第３ステップ１３で、ＣＰＵ１０は主
軸起動後の空転時に当該空転時の電流実測値ａ（図２参
照）を読込み、次の第４ステップ１４で、ＣＰＵ１０は
この空転時の電流実測値ａと上述の第２ステップ１２で
予め読込んだ異常判定用電流設定値αとを比較し、ａ＞
αの時には次の第５ステップ１５に移行し、ａ＜αの時
には別の第７ステップ１７に移行する。

【００１７】上述の第５ステップ１５で、ＣＰＵ１０は
ａ＞αつまり空転時の電流実測値ａが空転時における異
常判定用電流設定値αより大きい設備異常に対応して、
設備異常警報器７を駆動して、アラームを発する。この
アラームの出力後、加工機械を補修する。すなわち、加
工機械の送りユニットの全戻し、主軸停止を行なって上
述の加工機械を補修（主軸モータの変換、ベアリングの
交換など）する。加工機械はこの補修後においてリセツ
トが行われるまで待機するので、次の第６ステップ１６
で、ＣＰＵ１０はリセットされたか否かを判定し、リセ
ット時には上述の第３ステップ１３にリターンする一
方、非リセット時には処理を終了する。

【００１８】一方、上述の第７ステップ１７で、ＣＰＵ
１０は切削中の電流実測値ｃ（図２参照）を読込み、次
の第８ステップ１８で、ＣＰＵ１０はｃ＞ａ＋ｂか否か
を判定する。つまり、上述の切削中の電流実測値ｃが、
空転時の電流実測値ａと、切削工具の折損トルクに相当
する負荷電流設定値ｂとの加算値ａ＋ｂに対して大か否
かを判定し、ｃ＜ａ＋ｂの正常時には第７ステップ１７
にリターンする一方、ｃ＞ａ＋ｂの時には別の第９ステ
ップ１９に移行する。

【００１９】この第９ステップ１９で、ＣＰＵ１０はｃ
＞ａ＋ｂの工具異常に対応して、工具異常警報器８を駆
動して、アラームを発する。このアラームの出力後、切
削工具を補修（刃研等）または交換する。加工機械はこ
の補修後においてリセットが行われるまで待機するの
で、次の第１０ステップ２０で、ＣＰＵ１０はリセット
されたか否かを判定し、リセット時には上述の第７ステ
ップ１７にリターンする一方、非リセット時には処理を
終了する。

【００２０】このように加工サイクル毎に変動する可能
性のある主軸空転時の実際の電流実測値ａをベースにし
て、比較および判定を行ない、ａ＞αの時、ｃ＞ａ＋ｂ
の時に異常を判定するので、主軸モータ１の劣化、ベア
リングや各種摺動部のがたつき等に起因して空転時に主
軸モータに流れる電流値（電流実測値ａに相当）が変化
しても、切削工具の高精度の折損予知を行なうことがで
きると共に、上述のベアリングのがたつき等による切削
工具の異常摩耗を未然に防止することができる効果があ
る。

【００２１】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明の第１記憶手段は、実施例のＲＡＭ
９に対応し、以下同様に、第２記憶手段は、ＲＡＭ９に
対応し、検出手段は、電流検出器２に対応し、第１比較
手段は、ＣＰＵ１０制御による第４ステップ１４に対応
し、第２比較手段は、ＣＰＵ１０制御による第８ステッ
プ１８に対応し、判定手段は、各ステップ１４，１８の
ＹＥＳ判定に対応し、異常判定用設定値は、異常判定用
電流設定値αに対応し、負荷設定値は、負荷電流設定値
ｂに対応し、空転時の実測値は、空転時の電流実測値ａ
に対応し、切削中の実測値は、切削中の電流実測値ｃに
対応するも、この発明は、上述の実施例の構成のみに限
定されるものではなく、上述の各設定値および実測値
は、電流値に代えて電圧値やトルク等を用いるように構
成するもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の切削工具の異常検出装置を示す制御回
路ブロック図。

【図２】時間に対する主軸電流値の変化の一例を示す説
明図。

【図３】切削工具の異常検出処理を示すフローチャー
ト。

【図４】クレーム対応図。

【符号の説明】

２…電流検出器（検出手段） ９…ＲＡＭ（第１記憶手段、第２記憶手段） １４…第４ステップ（第１比較手段） １８…第８ステップ（第２比較手段） ａ…空転時の電流実測値 ｂ…負荷電流設定値 ｃ…切削中の電流実測値 α…異常判定用電流設定値

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】切削工具を駆動する主軸の空転時における
   異常判定用設定値を記憶する第１記憶手段と、上記切削
   工具の折損トルクに相当する負荷設定値を記憶する第２
   記憶手段と、上記主軸の空転時および切削中の電流値も
   しくは電流値に関連するパラメータを検出する検出手段
   と、上記検出手段により検出された空転時の実測値を上
   記異常判定用設定値と比較する第１比較手段と、上記検
   出手段により検出された切削中の実測値を、上記空転時
   の実測値および上記負荷設定値の加算値と比較する第２
   比較手段と、上記第１比較手段の比較結果に基づいて空
   転時の実測値が上記異常判定用設定値より大きい時、並
   びに上記第２比較手段の比較結果に基づいて切削中の実
   測値が上記加算値より大きい時に、異常を判定する判定
   手段とを備えた切削工具の異常検出装置。