JPS59102560A - 加工異常検知装置および方法 - Google Patents

加工異常検知装置および方法

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JPS59102560A
JPS59102560A JP57212241A JP21224182A JPS59102560A JP S59102560 A JPS59102560 A JP S59102560A JP 57212241 A JP57212241 A JP 57212241A JP 21224182 A JP21224182 A JP 21224182A JP S59102560 A JPS59102560 A JP S59102560A
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JP
Japan
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detection device
abnormality detection
machining
load
average
Prior art date
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Pending
Application number
JP57212241A
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English (en)
Inventor
Masayuki Okamoto
岡本 正幸
Yoshichika Kitatani
北谷 義親
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59102560A publication Critical patent/JPS59102560A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
    • B23Q17/0952Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining
    • B23Q17/0961Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining by measuring power, current or torque of a motor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
    • B23Q17/0995Tool life management

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一定の部品を多数加工する専用機や、数量制御
加工機における加工途中の異常検知装置に関し、特に切
削工具の摩耗や工具寿命による加工異常、並びに粗材の
材質や加工代の過大、過小による粗材異常、その他加工
機の誤動作や故障、粗材を加工機に取付ける際の取付不
良等による加工異常を検知する装置および方法に関する
従来この種の加工異常の検出は、加工後の部品の寸法や
加工面の表面状態を目視によるか、あるいは加工中の加
工音や振動、その他加工機の誤動作を加工機操作員の感
覚による判断で異常を検知していた。しかしこの様な人
間の感覚判断による異常の検知では同一部品を数多く加
工する専用機等では異常の検出が遅れた場合、多量の製
品を不良にしたり、切削工具を破損させたり、あるいは
加工機自体を故障させたりする問題があった。このため
一般には加工機の駆動モータ等の容量に応じた安全装置
として、前記駆動機器の容態以上の電流が流れたら破損
するヒユーズや遮断器、保護継電器等がある。また刃物
がある一定の定められた動作経路を外れたら動作か停止
する様にリミットスイッチ等で安全装置としたものかあ
るが、これらは各々の機能に応じた動作のみ作動するた
けで、加工物や加工条件に応じた総合的な加工異常を検
出する事は不可能で、例えは前記のリミットスイッチで
誤動作があった場合の安全装置では、刃物か破損した時
、または刃物やテーブルの移動か機械本体の故障で停止
した時等の加工異常を検出する事は不可能であった。ま
た最新の方法では1回のモデル加工時の負荷を動作経路
毎にとり、この波形を単に上下に平行移動して該範囲内
に負荷があるかの判断で監視する方法も知られているか
、この方法では変曲点における動作経路上の誤差を監視
する事が不可能で、また精度が高く密度の濃い過去のデ
ータとの比較等の監視が出来ない為単なる前記の安全装
色的役割しか効果かなかった。
本願発明は上記の問題点を解決し、加工物や加工機、刃
物および加工条件(切削速度、送り、切込化)等の条件
に応じた適述加工状態から加工異常を総合的に絆時に判
定できる加工異常検知装置を提供するものである。
本願発明の要旨は、加工機に設けられた感覚手段によっ
て動作経路上の刃物に加わる負荷を検出し該検出値波形
の平均波形に基ずく基本パターンと加工中における過去
最新複数回の平均負荷値の比較からなる加工異常検知装
置および方法である。
以下実施例について説明する。
本実施例の加工機では一例として鋳造上継手粗材のねじ
加工専用mlについて第1図に示す。2個の管継手エル
ボ2が同時にタッピング加工出来る様に各管継手端部の
ねじ加工タップ3を駆動するモータ4とタップ2をねじ
のリードに応じて前後進するリード部からなる駆動軸部
がある。この様なねじ加工用専用機の各々の駆動軸部の
、各スタート点からの駆動位置、又は駆動時間毎の負荷
値Pを検出し、駆動位置又は駆動時間を横軸りにして負
荷値Pを縦軸にとって表わせは第2図のごとき加工毎の
原始波形11が描ける。尚駆動軸部の負荷の検出は駆動
モータ4の電力値で検出するのが本発明に適しているこ
とが実験の結果判明したが、その他ねじ加工時切削音を
マイクロホンや音響放射センサーで検出する方法、切削
工具近傍の振動を圧電形加速度ピックアップで検出する
方法駆動モータの電流値で検出する方法等かありいずれ
の方法を用いても良い。この曲線は加工機や加工条件、
刃物等によって各々異なった曲線が描けるが、同じ加工
機で同じ加工条件、刃物、同じ粗材を加工するならけほ
とんど同一の曲線が得られる。この原則を利用して加工
異常の検知を行なうのである。
まず第1査目のチェックでは毎回の加工によって得られ
る加工波形の加エバターンが、基本パターンに設けた動
作経路上の許容範囲内にあるが、および変曲点における
山、谷の区分が合っているか、更に附随して変曲点の数
が合っているかのチェックを行なう。この説明を以下第
2図乃至第4図を参照して説明する。第2図においてま
ずn個の原始波形11から平均をとって平均波形12と
し、この平均波形の動作経路上の連続した複数個の負荷
値の平均をとり平均波形をなめらかに修正する。
この移動平均を図に表わせば第3図のごとくの修正波形
12が得られる。前記移動平均の算出は、例ととして次
のごとく方法によって求める。
この様にして求めた修正波形上の山、谷の変曲点を第4
図のごとくパターン波形14としてイメージし、下表の
ごとくパターンテーブルを作成する。
前記修正波形から山、谷の変曲点を求める方法について
は前表の移動平均値の前後の差を連続的に求めて、この
プラスかマイナスかの極性の変化を判断して得ることか
で゛きる。この様にして複数の変曲点から得たパターン
波形14のイメージを上表のパターンテーブルとして作
成し、これに各々の区分と動作経路値および動作時間お
よび動作経路値許容範囲LBを設定してパターンテーブ
ルを完成する。この完成した基本パターンと、1回毎の
加工途中で得られる原始波形データから、連続的に前記
の方法より求めた移動平均による修正波形13を求め、
該修正波形から変曲点を求めパターン波形14としてイ
メージし、順次加エバターンを作成し、パターン点毎に
おける山谷の変曲区分および動作経路値が許容範囲LB
内に入っているかの判断  かをを行なっていく。各パ
ターン点毎の判定に異常が  工具あれば異常加工とし
て不良排出する。異常がなけ  る。
れは次のチェックに進む。             
越工2番目として、第5図のごとくパラメータで任  
行わ意の動作経路上の負荷値を制御する範囲Kを、基 
 交換本パターンに対して指定し、この制御範囲内の負
  異常行値の異常の上限U、PSL 、下限値り、 
PSI、を決定す  出さる。この上限、下限値の他に
もこの範囲内の負荷  るが値範囲を区分し、例えば青
B1黄E1赤Rランプ  れる範囲とストップ範囲Sを
指定し加工途中の負荷値   上Pがどのランプ範囲内
で加工しているかを示す様  するにしておく。この様
に設定した制御負荷値Pに対  ていする加工途中の動
作経路り上の前記制御範囲に内  −ンデ の負荷値Pをまず1天−夕毎に判定し異常の上限  い
UPL、下限値LPLをオーバすれは直ちに1個   
3毎に不良排出させる。異常の上限、下限値内なら  
記2は次に現在から過去加工した最新り個の最大負荷 
 に1値の平均の負荷値を算出し、これか前記の青B1
   を指常に表示する。この様にして工具寿命および
摩耗の進行状況の推定が1目で行える様にすもちろんこ
の青B1黄E1赤Rランプ範囲をストップ範囲Sに達す
れは機械の非常停止かれ、作業者による工具チェックあ
るいは工具か行われる。尚前記の1データ毎に判定して
の上限U、PSL、下限値り、 P、 Lを越えて不良
排れたものは、製品のみ不良品として排出され機械は以
後も連続して次の部品の加工か行わ記の説明では動作経
路り上の負荷1ta Pを制御範囲Kか動作経路り上1
つの範囲に限定されるが、この制御範囲には動作経路り
上のパタj6により詔意に複数個の範囲を制御しても良
番目のチェックとして、第6図のごとく、前香目で説明
した動作経路り上の制御範囲に内一定の安全幅Tを設け
て負荷値の積分範囲W定し、加工中の原始波形11の積
分負荷値Qをも前記2番目と同様に異常の上限U、P、
L 、下限値LPI、内の積分値範囲を区分し、例えば
青B1黄E1赤Rランプ範囲とストップ範囲Sを設ける
ことにより加工途中の倉荷値Pの積分値Qがどの範囲内
で加工しているかを表示する様にしておく。
この様に設定した制御積分負荷値Qに対する加工途中の
動作経路上の前記積分範囲内内の負荷値Pの積分値Q1
を、まず1加エデータ毎に判定し、異常の上限U、P、
L、下限値L 、P 、L内にあるかどうかオーバすれ
は直ちに1個毎に不良排出させる。この不良排出された
ものは前記2番目の不良排出と同じ経路をたどり製品の
み不良品として排出される。次に前記積分範l1w内に
ついて、現在から過去M加工波形分の負荷積分値Qの平
均値をn出しこの値も青B1黄E1赤Rランプ範囲内の
どの範囲に入っているかを常に表示する。この青、黄、
赤ランプの表示は前記2番目の負荷値による表示と連動
させてもよく、また前記負荷値の表示とは別に表示させ
てもよい。また青B% WIN赤Rランプ範囲を越えス
トップ範囲Sに達すれば当然機械の非常停止が行われて
作業者による工具交換や工具チェックが行われる。この
積分値を算出する積分範囲は前記2番目の変曲点の制御
範囲によりもある一定の安全幅Tを内側に設けて積分値
Qを算出しているが、これは実験の結果、変曲点附近の
曲線は緩やかなカーブであるため積分値に誤差ツトする
安全幅Tを設けて積分範囲Wとしているものである。こ
の様に1データ毎の制御範囲に内における負荷値Pおよ
び積分値Qのチェック、並びに過去最新複数回の平均負
荷値および平均積分負荷値のチェックが確定すると次の
チェックが引続き行われる。
4番目としてスタート時点からの加工時間が順次記憶、
更新されており、あらかじめ設けられた加工時間許容範
囲をオーバすれば前記同様に非常停止か働く。許容範囲
内であるならは次のチェックに移る。
5@目として、前記1番目、2番目、3番目のチェック
で不良排出された不良個数も含めてスタート時点からの
加工数が記憶される。そして前記同様あらかじめ設けら
れた最大許容加工数のチェックが行われ、これがオーバ
すれば加工数オーバとして前記の非常停止が行われる。
これが許容範囲内であれは更に次のチェックに移る。
6番目として、前記の1@目、2番目、3番目のチェッ
クにより不良排出された不良個数が不良頻度テーブルに
記憶される。この不良頻度テーブルでは過去最新2個の
加工数に対する不良頻度が加工毎に連続的に算出あれで
おり、あらかじめ設定された許容最大不良頻度、例えF
15%等の数置をオーバすると不良頻度オーバとして前
記機械の非常停止が行われる。この6番目のチェックも
許容範囲内ならば次の加工の監視スタートへ続けてこれ
までのチェックが再び行われる様になっている。
上記のチェックの内4番目と5@目のチェックは数量又
は時間のチェックであり、直接の異常チェックではない
が、工具の寿命や加工製品の品質等をより確実にチェッ
クし、全体として総合的な加工異常をより面密に監視す
るもので、本発明の効果をより一層確実なものとしてい
る。また6番目のチェックは工具異常お・よび工具摩耗
が許容範囲内にあっても加工不良頻度の発生率が高くな
った場合に工具交換を必要とする判定を行うもので更に
より面密に加工異常の判定を行う。
以上の様に本発明によれは、一定の部品を数多く加工す
る専用機や数値制御加工機等、その他マシニングセンタ
ー等の加工機における切削工具の摩耗寿命や刃欠けおよ
び折れ等の工具異常における加工異常、その他粗材の材
質や加工代の過大、過小による粗材の異常、および加工
機の誤動作や故障、粗材数句不良並びに取付部のゆるみ
等による加工異常を瞬時に適確に検知して不良品を確実
に排出し1また工具交換時期を精度良く予測することが
出来る等の秀れた効果を発揮する。なお、負荷検出の一
定間隔を適切な値にすることにより同時に複数台の加工
機を制御でき、加工機の無人化に非常に秀れた装置およ
び方法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の管継手粗材のねじ加工専用機
を示す。第2図は駆動経路に対する負荷値の変動グラフ
を示す。第3図は第2図の平均波形に対する修正波形を
示す。第4図は第3図の修正波形から求めたパターンイ
メージを示す。第5図は制御範囲内の負荷値による判定
を説明する図。 第6図は積分範囲説明する図。第7図は第6図の積分値
に対する判定を説明する図である。 5 :OT、 6 :電力変換機、7:電圧値、8:電
流値、9:マイコン、1o:出力リレー、11:原始波
形、12:平均波形、13:修正波形、15:パターン
屋。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 L 設定された動作経路に沿って刃物で加工物を切削す
    る加工機において、前記加工機に設けられた感覚手段に
    よって前記動作経路上の刃物に加わる負荷を検出し、該
    検出値の波形に基ずくパターンと、加工中における過去
    最新複数回の平均負荷値の比較からなることモ特徴とす
    る加工異常検知装置および方法。 2、特許請求の範囲第1項において、前記基本パターン
    は前記検出値の複数個の波形の平均波形上の移動負荷値
    の平均より表わせる変曲点を求めてなる加工異常検知装
    置および方法。 3、 特許請求の範囲第1項において、前記基本パター
    ンは動作経路上の制御範囲に設けてなる加工異常検知装
    置および方法。 本 特許請求の範囲第1項において、前記基本・パター
    ンは動作経路上の積分範囲を設けてなる加工異常検知装
    置および方法。 5、 特許請求の範囲第1項において、前記平均負荷値
    は平均負荷値の積分負荷値からなる加工異常検知装置お
    よび方法。 6 特許請求の範囲第1項および第5項において前記基
    本パターンは前記負荷値の許容範囲を設けてなる加工異
    常検知装置および方法。 7、 特許請求の範囲第6項において、前記許容範囲は
    該許容範囲内を区分してなる加工異常検知装置および方
    法。 a 特許請求の範囲第1項において、前記動作経路は、
    動作時間からなる加工異常検知装置および方法。 9、 特許請求の範囲第1項において、前記感覚手段は
    切削駆動モータの電力値変換機である加工異常検知装置
    および方法。 10  特許請求の範囲第1項において、前記感覚手段
    は切削駆動モータの電流値変換機である加工異常検知装
    置および方法。 IL  特許請求の範囲第1項において、前記感覚手段
    は切削音変換機である加工異常検知装置および方法。 12、特許請求の範囲第1項において、前記感覚手段は
    切削トルク変換機である加工異常検知装置および方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008254080A (ja) * 2007-04-02 2008-10-23 Mitsubishi Electric Corp 加工工具寿命検出方法及び加工工具寿命検出装置
CN107571097A (zh) * 2016-07-04 2018-01-12 Dmg森精机株式会社 加工状态显示装置
CN108367449A (zh) * 2015-12-18 2018-08-03 利乐拉瓦尔集团及财务有限公司 灌装机的切刀监测***

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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