JPS62193751A - 多刃工具損傷検出装置 - Google Patents
多刃工具損傷検出装置Info
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- JPS62193751A JPS62193751A JP61035897A JP3589786A JPS62193751A JP S62193751 A JPS62193751 A JP S62193751A JP 61035897 A JP61035897 A JP 61035897A JP 3589786 A JP3589786 A JP 3589786A JP S62193751 A JPS62193751 A JP S62193751A
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- Japan
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- tool
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Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract description 13
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract description 10
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 8
- 238000009499 grossing Methods 0.000 abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, 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
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/09—Arrangements 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
- B23Q17/0904—Arrangements 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 before or after machining
- B23Q17/0919—Arrangements for measuring or adjusting cutting-tool geometry in presetting devices
- B23Q17/0947—Monitoring devices for measuring cutting angles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の分野〕
本発明は複数の刃を有する多刃工具を用いたフライス盤
等の工作機械に用いられ、加工中に発生するアコーステ
ィックエミッション(以下AEという)を利用して多刃
工具の損傷を自動的に検出する多刃工具損傷検出装置に
関するものである。
等の工作機械に用いられ、加工中に発生するアコーステ
ィックエミッション(以下AEという)を利用して多刃
工具の損傷を自動的に検出する多刃工具損傷検出装置に
関するものである。
本発明による多刃工具損傷検出装置は、工作機械の多刃
工具近傍に取付けられたAEセンサの出力を整流した信
号が正常な切削時には多刃工具が取付けられる主軸の回
転速度と刃数に基づいて定まる周波数成分を有し、多刃
工具が損傷した場合には回転速度による周波数成分を有
することに着目し、回転数に応じた周波数を通過周波数
とするバンドパスフィルタを介して得られる出力を所定
レベルと比較することによって多刃工具の損傷を検出す
るようにしたものである。
工具近傍に取付けられたAEセンサの出力を整流した信
号が正常な切削時には多刃工具が取付けられる主軸の回
転速度と刃数に基づいて定まる周波数成分を有し、多刃
工具が損傷した場合には回転速度による周波数成分を有
することに着目し、回転数に応じた周波数を通過周波数
とするバンドパスフィルタを介して得られる出力を所定
レベルと比較することによって多刃工具の損傷を検出す
るようにしたものである。
工作機械を用いて加工対象(以下ワークという)を切削
加工する場合には工具の先端が欠けるチッピングや損傷
が起こるごとがあり、このような場合には精密な加工を
行うことができなくなる。そこでこのような工具の損傷
を検出するために作業員が工具の先端を定期的に検査す
る必要があった。
加工する場合には工具の先端が欠けるチッピングや損傷
が起こるごとがあり、このような場合には精密な加工を
行うことができなくなる。そこでこのような工具の損傷
を検出するために作業員が工具の先端を定期的に検査す
る必要があった。
しかるに近年のファクトリオートメーション等の進展に
伴い工作機械の工具の損傷を自動的に検出することが求
められている。そこで工作機械の工具の損傷を加工中に
自動的に検出するために工具近傍にAEセンサを取付り
、その信号に基づいて工具の損傷を検出するようにした
装置が堤案されている。このような従来の工具損傷検出
装置はAE倍信号突発的な立上りや平均値が所定の闇値
レベルを越えて大きくなった場合やAE倍信号出力の確
率密度関数の最大値が所定レベルを越える場合に工具の
損傷を検出するものである。
伴い工作機械の工具の損傷を自動的に検出することが求
められている。そこで工作機械の工具の損傷を加工中に
自動的に検出するために工具近傍にAEセンサを取付り
、その信号に基づいて工具の損傷を検出するようにした
装置が堤案されている。このような従来の工具損傷検出
装置はAE倍信号突発的な立上りや平均値が所定の闇値
レベルを越えて大きくなった場合やAE倍信号出力の確
率密度関数の最大値が所定レベルを越える場合に工具の
損傷を検出するものである。
しかしながら複数の刃を有する多刃工具は、切削時のA
E信号レベルが高くチッピング時の突発型AE倍信号ノ
イズに埋もれるため、このような従来の検出装置では微
小な損傷を検出することが困難であるという問題点があ
った。
E信号レベルが高くチッピング時の突発型AE倍信号ノ
イズに埋もれるため、このような従来の検出装置では微
小な損傷を検出することが困難であるという問題点があ
った。
本発明はこのような従来の工具損傷検出装置の問題点に
鑑みてなされたものであって、複数の刃を有する多刃工
具の損傷を切削中の主軸の回転周波数の信号レベルの変
化によって、工作時にリアルタイムで検出することがで
きる多刃工具損傷検出装置を提供することを目的とする
。
鑑みてなされたものであって、複数の刃を有する多刃工
具の損傷を切削中の主軸の回転周波数の信号レベルの変
化によって、工作時にリアルタイムで検出することがで
きる多刃工具損傷検出装置を提供することを目的とする
。
本発明は多刃工具を有する工作機械に用いられる多刃工
具損傷検出装置であって、工具近傍に設けられたAEセ
ンサと、AEセンサより得られるAE倍信号整流する整
流回路と、整流回路の出力が与えられ工作機械の主軸の
回転数に実質的に等しい周波数を通過周波数とするバン
ドパスフィルタと、バンドパスフィルタの出力が所定レ
ベル以上のときに損傷出力を出す比較回路と、を具備す
ることを特徴とするものである。
具損傷検出装置であって、工具近傍に設けられたAEセ
ンサと、AEセンサより得られるAE倍信号整流する整
流回路と、整流回路の出力が与えられ工作機械の主軸の
回転数に実質的に等しい周波数を通過周波数とするバン
ドパスフィルタと、バンドパスフィルタの出力が所定レ
ベル以上のときに損傷出力を出す比較回路と、を具備す
ることを特徴とするものである。
多刃工具を有する工作機械においては、工作機械の稼動
中に多刃工具が損傷した場合には、工作機械の工具近傍
に設けられたへEセンザの整流信号のうち主軸の回転数
に対応する周波数成分のレベルが高くなる。従って本発
明では整流出力を主軸の回転数に対応した通過周波数を
有するバンドパスフィルタに与えて主軸の回転数成分を
検出し、その出力を所定レベルと比較して多刃工具の損
傷を検出している。こうすれば多刃工具の損傷をリアル
タイムで高い精度で検出することができる。
中に多刃工具が損傷した場合には、工作機械の工具近傍
に設けられたへEセンザの整流信号のうち主軸の回転数
に対応する周波数成分のレベルが高くなる。従って本発
明では整流出力を主軸の回転数に対応した通過周波数を
有するバンドパスフィルタに与えて主軸の回転数成分を
検出し、その出力を所定レベルと比較して多刃工具の損
傷を検出している。こうすれば多刃工具の損傷をリアル
タイムで高い精度で検出することができる。
従って切削動作中に常時このような検知を行い工具の損
傷があれば直ちに工作を停止することにより、損傷した
工具でワークを加工することなく無駄な加工が防止でき
る。
傷があれば直ちに工作を停止することにより、損傷した
工具でワークを加工することなく無駄な加工が防止でき
る。
第1図は本発明による多刃工具損傷検出装置の一実施例
を示すブロック図である。本図において工作機械のテー
ブル1上に加工対象であるワーク2を保持するバイス3
が固定されている。このワーク2の上部より多刃工具、
例えばエンドミル等の工具4を主軸5に取付けてワーク
2に所定の加工が行われる。さて本発明では工作機械の
多刃工具4の近傍、例えばバイス3の側壁に図示のよう
にAEセンサ6が取付けられる。AEセンサ6は切削時
に発生する周波数IKI(z〜IMHzまでの広帯域の
AE倍信号検出して電気信号に変換するセンサであって
、その出力はバンドパスフィルタフに与えられる。バン
ドパスフィルタ7は例えば周波数100 K Hz =
I M HzまでのAE倍信号3jIl遇させるフィ
ルタであって、機械振動等に伴う雑音成分を除去するも
のである。バンドパスフィルタフの出力は増幅器8を介
して全波整流回路9に与えられる。全波整流回路9は与
えられた信号を全波整流してその出力を可変バンドパス
フィルタ1oに与える。さて工作機械の主軸5には回転
数検知器11が取付けられる。回転数検知器11は例え
ば主軸5に取付けられたマークを検出する光電スイッチ
や主軸の突起を検出する近接スイッチ等から成り、主軸
5の回転に伴うパルスに基づいて回転数を検出するもの
である。そして回転数検知器11の出力は変換回路12
に与えられる。変換回路12は主軸の回転数によって得
られるパルス信号をその回転数に対応したレベルのアナ
ログ電圧に変換するものであり、その出力を可変バンド
パスフィルタ】0に与える。可変バンドパスフィルタ1
0は与えられるアナログ信号に対応してその通過周波数
を変化させるものであり、主軸5の回転数と実質的に同
一の周波数が通過周波数となるよう変換回路12により
制御される。そしてバンドパスフィルタ10を通過した
出力は整流・平滑回路13に与えられる。整流・平滑回
路13は与えられた信号を直流レベルに変換するもので
あり、その出力を比較器14に与える。比較器14には
用いられる多刃工具の種類、刃数や回転等に応じて定ま
る一定の閾値レベルを設定する閾値設定回路15の出力
が与えられており、入力信号がこの閾値レベルよりも高
ければ多刃工具の損傷を検出してその出力を損傷出力回
路16及び表示回路17に与えるものである。
を示すブロック図である。本図において工作機械のテー
ブル1上に加工対象であるワーク2を保持するバイス3
が固定されている。このワーク2の上部より多刃工具、
例えばエンドミル等の工具4を主軸5に取付けてワーク
2に所定の加工が行われる。さて本発明では工作機械の
多刃工具4の近傍、例えばバイス3の側壁に図示のよう
にAEセンサ6が取付けられる。AEセンサ6は切削時
に発生する周波数IKI(z〜IMHzまでの広帯域の
AE倍信号検出して電気信号に変換するセンサであって
、その出力はバンドパスフィルタフに与えられる。バン
ドパスフィルタ7は例えば周波数100 K Hz =
I M HzまでのAE倍信号3jIl遇させるフィ
ルタであって、機械振動等に伴う雑音成分を除去するも
のである。バンドパスフィルタフの出力は増幅器8を介
して全波整流回路9に与えられる。全波整流回路9は与
えられた信号を全波整流してその出力を可変バンドパス
フィルタ1oに与える。さて工作機械の主軸5には回転
数検知器11が取付けられる。回転数検知器11は例え
ば主軸5に取付けられたマークを検出する光電スイッチ
や主軸の突起を検出する近接スイッチ等から成り、主軸
5の回転に伴うパルスに基づいて回転数を検出するもの
である。そして回転数検知器11の出力は変換回路12
に与えられる。変換回路12は主軸の回転数によって得
られるパルス信号をその回転数に対応したレベルのアナ
ログ電圧に変換するものであり、その出力を可変バンド
パスフィルタ】0に与える。可変バンドパスフィルタ1
0は与えられるアナログ信号に対応してその通過周波数
を変化させるものであり、主軸5の回転数と実質的に同
一の周波数が通過周波数となるよう変換回路12により
制御される。そしてバンドパスフィルタ10を通過した
出力は整流・平滑回路13に与えられる。整流・平滑回
路13は与えられた信号を直流レベルに変換するもので
あり、その出力を比較器14に与える。比較器14には
用いられる多刃工具の種類、刃数や回転等に応じて定ま
る一定の閾値レベルを設定する閾値設定回路15の出力
が与えられており、入力信号がこの閾値レベルよりも高
ければ多刃工具の損傷を検出してその出力を損傷出力回
路16及び表示回路17に与えるものである。
次に本実施例の動作について周波数スペクトル図を参照
しつつ説明する。前述した工作機械においてワーク2を
切削加工している場合には、AE倍信号AEセンザ6に
よって検出され増幅器8により増幅されて主軸の回転数
と刃数に応じた周波数の信号が全波整流回路9より得ら
れる。例えば主軸5の回転速度を637rpmとし多刃
工具4として4枚刃のエンドミルを用いてワーク2を切
削加工する場合には、主軸5の回転数に対応した周波数
と刃数との積の周波数の信号が得られる。第2図は正常
な切削加工を行っている際の全波整流回路9の出力の周
波数スペクトルを示す図である。本図に示すように主軸
5の回転数に対応する周波数(10,6Hz)の4倍の
高調波成分Pct (42,4Hz)とその2倍の高調
波(84,8Hz)にピークを有するスペクトルが得ら
れる。
しつつ説明する。前述した工作機械においてワーク2を
切削加工している場合には、AE倍信号AEセンザ6に
よって検出され増幅器8により増幅されて主軸の回転数
と刃数に応じた周波数の信号が全波整流回路9より得ら
れる。例えば主軸5の回転速度を637rpmとし多刃
工具4として4枚刃のエンドミルを用いてワーク2を切
削加工する場合には、主軸5の回転数に対応した周波数
と刃数との積の周波数の信号が得られる。第2図は正常
な切削加工を行っている際の全波整流回路9の出力の周
波数スペクトルを示す図である。本図に示すように主軸
5の回転数に対応する周波数(10,6Hz)の4倍の
高調波成分Pct (42,4Hz)とその2倍の高調
波(84,8Hz)にピークを有するスペクトルが得ら
れる。
さて多刃工具4の一部にチッピングや損傷があった場合
には、第3図に示すように主軸5の回転数と刃数との積
によって定まる周波数の他に主軸5の回転数によって得
られる周波数成分PH1(10、6Hz )とその高調
波成分が同時に発生することが見出された。本発明は整
流信号の主軸の回転数に対応する周波数成分が多刃工具
の損傷と密接な関係を有することに鑑みてなされたもの
であって、主軸5の回転数を常に変換回路12によって
所定の直流レベルに変換し、可変バンドパスフィルタ1
0の通過周波数を主軸の回転数に対応した周波数、この
場合には10 、611zとなるように設定している。
には、第3図に示すように主軸5の回転数と刃数との積
によって定まる周波数の他に主軸5の回転数によって得
られる周波数成分PH1(10、6Hz )とその高調
波成分が同時に発生することが見出された。本発明は整
流信号の主軸の回転数に対応する周波数成分が多刃工具
の損傷と密接な関係を有することに鑑みてなされたもの
であって、主軸5の回転数を常に変換回路12によって
所定の直流レベルに変換し、可変バンドパスフィルタ1
0の通過周波数を主軸の回転数に対応した周波数、この
場合には10 、611zとなるように設定している。
そのため多刃工具4の損傷がなく正常な切削加工が行わ
れている場合には、AEセンサ6を介してAE倍信号バ
ンドパスフィルタ7、増幅器8を介して全波整流され、
その全波整流出力は第2図に示すような周波数スペクト
ルを持つため、可変バンドパスフィルタ1oで遮断され
て整流・平滑回路13にはノイズレベルの低い直流成分
が比較器14に与えられる。従って比較器14は工具損
傷出力を出さず切削加工が続けられる。さて多刃工具4
に損傷があった場合には、全波整流回路9より第3図に
示すような周波数スペクトルを存する信号が可変バンド
パスフィルタ1oに加わる。
れている場合には、AEセンサ6を介してAE倍信号バ
ンドパスフィルタ7、増幅器8を介して全波整流され、
その全波整流出力は第2図に示すような周波数スペクト
ルを持つため、可変バンドパスフィルタ1oで遮断され
て整流・平滑回路13にはノイズレベルの低い直流成分
が比較器14に与えられる。従って比較器14は工具損
傷出力を出さず切削加工が続けられる。さて多刃工具4
に損傷があった場合には、全波整流回路9より第3図に
示すような周波数スペクトルを存する信号が可変バンド
パスフィルタ1oに加わる。
従って工作損傷時には可変バンドパスフィルタ10を通
過する成分は第2図の正常な工作時に比べて飛躍的に大
きくなり、その出力が整流・平滑回路13によって直流
レベルに変換されて比較器14に与えられる。従って闇
値設定回路15で夫々の工具に応じた闇値レベルを設定
しておくことによって、多刃工具のチッピングや欠損等
の損傷を検出することができる。比較器14の出力は損
傷出力回路16及び表示回路17に与えられて外部に出
力を与えると共に表示される。従って直ちに切削を停止
することによってワーク2にほとんど損傷を与えること
なく新たな多刃工具と交換して工作を続けることが可能
となる。
過する成分は第2図の正常な工作時に比べて飛躍的に大
きくなり、その出力が整流・平滑回路13によって直流
レベルに変換されて比較器14に与えられる。従って闇
値設定回路15で夫々の工具に応じた闇値レベルを設定
しておくことによって、多刃工具のチッピングや欠損等
の損傷を検出することができる。比較器14の出力は損
傷出力回路16及び表示回路17に与えられて外部に出
力を与えると共に表示される。従って直ちに切削を停止
することによってワーク2にほとんど損傷を与えること
なく新たな多刃工具と交換して工作を続けることが可能
となる。
尚本実施例は主軸5の回転数を検出するために主軸5に
回転数検知器11を取付け、その出力を変換回路12で
変換して可変バンドパスフィルタ10に与えている。し
かし第1図に破線で示すようにこの工作機械に数値制御
装置2oが接続されそれによって切削加工が成される場
合には、数値制御装置20より主軸5の回転数データを
可変フィルタ設定回路21に与えて可変バンドパスフィ
ルタ10のjWi過周波数を変えるようにすることも可
能である。
回転数検知器11を取付け、その出力を変換回路12で
変換して可変バンドパスフィルタ10に与えている。し
かし第1図に破線で示すようにこの工作機械に数値制御
装置2oが接続されそれによって切削加工が成される場
合には、数値制御装置20より主軸5の回転数データを
可変フィルタ設定回路21に与えて可変バンドパスフィ
ルタ10のjWi過周波数を変えるようにすることも可
能である。
又本実施例はバンドパスフィルタの増幅出力を全波整流
しているが、半波整流してその出力を可変バンドパスフ
ィルタに与えるようにしてもよい。
しているが、半波整流してその出力を可変バンドパスフ
ィルタに与えるようにしてもよい。
更に本発明では全波整流出力を可変バンドパスフィルタ
を通して直流レベルに変換して闇値と比較しているが、
全波整流出力をそのままA/D変換してマイクロコンピ
ュータ等を用いてその周波数成分を分析し、その振幅レ
ベルを闇値と比較するように構成することも可能である
。
を通して直流レベルに変換して闇値と比較しているが、
全波整流出力をそのままA/D変換してマイクロコンピ
ュータ等を用いてその周波数成分を分析し、その振幅レ
ベルを闇値と比較するように構成することも可能である
。
第1図は本発明の一実施例による多刃工具損傷検出装置
の構成を示すブロック図、第2図は正常な切削工作時に
得られる全波整流出力の周波数スペクトル、第3図は多
刃工具の損傷時の全波整流出力の周波数スペクトルを示
す図である。
の構成を示すブロック図、第2図は正常な切削工作時に
得られる全波整流出力の周波数スペクトル、第3図は多
刃工具の損傷時の全波整流出力の周波数スペクトルを示
す図である。
Claims (2)
- (1)多刃工具を有する工作機械に用いられる多刃工具
損傷検出装置であって、 工具近傍に設けられたAEセンサと、 前記AEセンサより得られるAE信号を整流する整流回
路と、 前記整流回路の出力が与えられ工作機械の主軸の回転数
に実質的に等しい周波数を通過周波数とするバンドパス
フィルタと、 前記バンドパスフィルタの出力が所定レベル以上のとき
に損傷出力を出す比較回路と、を具備することを特徴と
する多刃工具損傷検出装置。 - (2)前記バンドパスフィルタは、主軸の回転数データ
が与えられそれによって通過周波数を変える可変型のバ
ンドパスフィルタであることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の多刃工具損傷検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61035897A JPS62193751A (ja) | 1986-02-19 | 1986-02-19 | 多刃工具損傷検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61035897A JPS62193751A (ja) | 1986-02-19 | 1986-02-19 | 多刃工具損傷検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62193751A true JPS62193751A (ja) | 1987-08-25 |
Family
ID=12454816
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61035897A Pending JPS62193751A (ja) | 1986-02-19 | 1986-02-19 | 多刃工具損傷検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62193751A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020093305A (ja) * | 2018-12-10 | 2020-06-18 | Dmg森精機株式会社 | 工作機械、欠損検知方法、および欠損検知プログラム |
CN111408981A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-07-14 | 武汉数字化设计与制造创新中心有限公司 | 一种基于切削力频谱分析的气驱动主轴转速实时辨识方法 |
WO2022080505A1 (ja) * | 2020-10-14 | 2022-04-21 | エヌティーエンジニアリング株式会社 | 作業機械の工具損傷判定方法及びシステム |
WO2023063435A1 (ja) * | 2021-10-14 | 2023-04-20 | エヌティーエンジニアリング株式会社 | 作業機械のベアリング良否判定方法及びシステム |
-
1986
- 1986-02-19 JP JP61035897A patent/JPS62193751A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020093305A (ja) * | 2018-12-10 | 2020-06-18 | Dmg森精機株式会社 | 工作機械、欠損検知方法、および欠損検知プログラム |
CN111408981A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-07-14 | 武汉数字化设计与制造创新中心有限公司 | 一种基于切削力频谱分析的气驱动主轴转速实时辨识方法 |
WO2022080505A1 (ja) * | 2020-10-14 | 2022-04-21 | エヌティーエンジニアリング株式会社 | 作業機械の工具損傷判定方法及びシステム |
WO2023063435A1 (ja) * | 2021-10-14 | 2023-04-20 | エヌティーエンジニアリング株式会社 | 作業機械のベアリング良否判定方法及びシステム |
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