JPH0133299B2 - - Google Patents

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JPH0133299B2
JPH0133299B2 JP60211717A JP21171785A JPH0133299B2 JP H0133299 B2 JPH0133299 B2 JP H0133299B2 JP 60211717 A JP60211717 A JP 60211717A JP 21171785 A JP21171785 A JP 21171785A JP H0133299 B2 JPH0133299 B2 JP H0133299B2
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JP
Japan
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cutting tool
vibration
cutting
abnormal
detected
Prior art date
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JP60211717A
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English (en)
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JPS6274553A (ja
Inventor
Fumiaki Oode
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPS6274553A publication Critical patent/JPS6274553A/ja
Publication of JPH0133299B2 publication Critical patent/JPH0133299B2/ja
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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
    • B23Q17/0971Arrangements 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 mechanical vibrations of parts of the machine
    • 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
    • B23Q17/12Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring vibration

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、切削工具の異常検出方法に係り、特
に、フライス盤の切削工具の異常を切削中に検出
する際用いるのに好適な、切削機械に備えられた
切削工具を回転させて被切削材を切削する際の切
削工具の異常検出方法の改良に関する。
【従来の技術】
フライス盤の切削工具の異常は、当然それによ
り切削される被切削材の切削面の異常となる。従
つて、該切削工具の異常の早期発見は、被切削材
である加工物の仕上げ精度を維持する上で重要な
ことである。 更に、前記フライス盤を用いて被切削材をフラ
イス切削する際に、一つの切削工具が異常、例え
ば破壊したときには、その切削工具が本来切削す
べき切削量を、その切削工具の次の切削工具が受
持つことになる。通常のフライス切削において
は、この切削量は軽微な場合が多いが、例えば鋼
板の側端部を切削するエツジミーリング設備のよ
うに、1枚1枚の切削工具の切削量が多い重切削
が行われる設備においては、1枚の切削工具の破
損が、次の切削工具へ切削工具2枚分の切削量を
割当てたことに相当するため、切削量の過剰を招
いて切削工具の破損を導き易い。1枚の切削工具
の破損が、連鎖的に次々と切削工具の破損を引起
こし、大きな損害を被る恐れがある。 このような損害を防止するため行う切削工具の
異常検出方法には、例えば特開昭57−163042で提
案されている、切削工具の損傷検出方法がある。
これは、多数の切削工具各々に工具損傷センサを
設け、そのセンサで検知した信号を各々のセンサ
に配設されている発信器から送信し、一つの受信
機で前記信号を受信することにより、簡単な構成
で切削時の工具の振動、温度、切削力等の異常を
検出することを特徴としている検出方法である。
【発明が解決しようとする問題点】
しかしながら、前記のような特開昭57−163042
で提案された方法を用いて切削工具の異常振動を
検出した場合には、切削工具の異常時に発生する
異常振動ばかりではなく、工具以外の外乱である
切削負荷の変動、例えば被切削材の材質のばらつ
き、寸法精度による切削量の増加、減少、あるい
は被切削材の硬さ変動等により生ずる振動を検出
してしまう恐れがある。 前記のような工具以外の外乱に基づく振動が、
切削工具による異常振動と重畳すると、検出され
た振動の大きさで切削工具の異常を検出した場合
に、対象となる切削工具の異常以外の信号もその
異常検出信号に含み過剰検出してしまう。従つ
て、前記したような検出方法では、前記切削工具
の異常を異常振動に基づき精度良く検出すること
ができないという問題点を有していた。 又、特開昭55−48513や特開昭56−76361にも類
似した異常検出装置が開示されているが、前者の
場合には、前段のチツプの振動と比較しているた
め、複数個の連続したチツプ異常を検出すること
ができない。一方、後者の場合には、一定の設定
値と比較しているため、正常な切削の振動レベル
がゆるやかに変化する場合に、異常を的確に検出
することができない等の問題点を有していた。
【発明の目的】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされた
ものであつて、切削工具の異常時に生ずる振動と
他の原因により生ずる振動等を確実に弁別し、異
常が連続する場合や、正常な切削の振動レベルが
ゆるやかに変化する場合であつても、前記切削工
具の異常を精度良く検出することができる切削工
具の異常検出方法を提供することを目的とする。
【問題点を解決するための手段】
本発明は、切削機械に備えられた切削工具を回
転させて被切削材を切削する際に、第1図にその
要旨を示す如く、前記切削工具の振動と回転位置
を検出し、検出された振動の平均値に基づき、前
記切削工具の異常振動を検出する基準となる閾値
を求め、求められた閾値と検出された振動を比較
して異常振動を検出し、該異常振動が検出された
際の前記切削工具の回転位置を求めて記憶し、同
一の回転位置で前記異常振動が検出回数連続して
検出されたことに基づき、前記切削工具の異常を
検出することにより、前記目的を達成したもので
ある。
【作 用】
一般に、切削工具は、切削機械の回転盤上に所
定枚数配置されており、該回転盤が回転すること
により、順次被切削材を切削する。そして、切削
し終つた切削工具の刃は、次の1回転で再び被切
削材を切削する。この際、個々の切削工具の刃
は、1回転で1回切削に供されている。 今、切削工具のうち一つが異常であれば、その
切削工具で被切削材を切削する毎に異常振動が発
生する。この異常振動は、前記回転盤上の切削工
具の配設位置に対応した特定の回転位置で発生す
る。従つて、この回転位置と異常振動を組合わ
せ、同一の回転位置で異常振動が連続して発生す
るか否かの再現性を調べることにより、前記切削
工具の異常を検出することができる。 本発明は、このような知見に基づきなされたも
のであり、以下の作用を有する。 即ち、回転する切削工具で被切削材を切削する
際に、該切削工具の振動とその回転位置を検出す
る。そして、検出された振動の平均値に基づき、
前記切削工具の異常振動を検出する基準となる閾
値を求める。更に、前記振動と閾値を比較し、前
記切削工具の異常振動を検出し、該異常振動が検
知された際の前記切削工具の回転位置を求めて記
憶する。この際、同一の回転位置で前記異常振動
が所定回数連続して検出されたことに基づき、前
記切削工具の異常を検出する。このようにして、
切削工具の異常時に生ずる振動と他の原因により
生ずる振動を確実に弁別し、前記切削工具の異常
を精度良く検出することができる。 この際、前記異常振動の検出を、検出された振
動の平均値に基づいて求められた閾値(>平均
値)と比較して行うようにしているので、異常が
連続する場合や、正常な切削の振動レベルがゆる
やかに変化する場合であつても、前記異常振動を
的確に検出することができ、従つて、前記切削工
具の異常を精度良く検出することができる。
【実施例】
以下、本発明に係る切削工具の異常検出方法が
採用された異常検出装置の実施例について詳細に
説明する。 この実施例は、第2図に示すように、被切削材
10を切削するフライス切削盤12の切削工具の
異常を検出するものである。 前記フライス切削盤12を駆動する駆動装置に
は、それを回転させるため駆動力を生み出す駆動
モータ14と該駆動モータ14の駆動力を前記フ
ライス切削盤12に変速して伝達するための変速
機16が備えられている。 又、前記異常検出装置には、前記フライス切削
盤12に設けられた多数の切削工具の刃13の位
置に対応した回転位置の信号をエンコーダ値とし
て出力するための、前記駆動モータ14に取付け
られた回転式エンコーダ18と、前記フライス切
削盤12の振動を検出する振動検出器20と、該
振動検出器20の信号を増幅するアンプ22と、
該アンプ22を介して入力されたフライス切削盤
12の振動の信号に基づき、前記切削工具の異常
を検出する切削工具異常検出装置24と、該切削
工具異常検出装置24から異常信号が出力された
場合に警報を出力する警報装置26が備えられて
いる。 前記切削工具異常検出装置24は、例えば第3
図に詳細に示す如く、前記アンプ22から出力さ
れる振動信号50の大きさの平均値を求める平均
化処理器60と、該平均化処理器60から出力さ
れる平均値の大きさを例えば2倍して閾値52を
得る倍率器61と、前記振動信号50の大きさ
(振動値)を該閾値52と比較して、振動値の方
が大きいときに異常信号54を出力する比較器6
2と、該異常信号54が出力されたときのエンコ
ーダ18出力(エンコーダ値)56を記憶し、同
一の回転位置で予め設定する回数(実施例では2
回)だけ連続して異常信号54が発生したとき
に、警報装置26を作動させる記憶回路63と、
から構成されている。 以下実施例の作用について説明する。 被切削材10をフライス切削盤12で切削して
いる際に、該フライス切削盤12の振動は振動検
出器20に検出され、アンプ22を介し、振動信
号として切削工具異常検出装置24に入力され
る。この際、該切削工具異常検出装置24は、回
転式エンコーダ18から出力されるエンコーダ値
を、切削工具の刃13の位置に対応した回転位相
を有する回転位置信号として連続的に取込む。又
同時に、前記切削工具異常検出装置24は、この
内部に組込まれた平均化処理器60と倍率器61
で、異常振動を検出するための閾値を、アンプ2
2を介して入力された振動信号の平均値から予め
演算し、次いで、比較器62で該振動信号の大き
さと閾値を比較する。ここで、あるときの振動信
号が前記閾値より大きくなつた場合、その瞬間に
前記比較器62は、異常振動と判定して異常信号
を出力し、このときのエンコーダ値を記憶回路6
3に記憶する。そして、このフライス切削盤12
の次の1回転で、再び同一のエンコーダ値で異常
信号を出力した場合、連続して2回同一の回転位
置で切削工具の異常信号が発生したことになる。
このように、連続して同一の回転位置で予め設定
する回数(実施例では2回)だけ連続して異常信
号が発生したをきには、その回転位置の切削工具
が異常であるとして警報装置26から警報信号を
出力する。 以上のようにして異常信号を検出すると、通常
任意の位置で発生する被切削材10の寸法や硬さ
等に起因する異常信号がフライス切削盤12の回
転位置と対応づけられないため、その異常信号に
よる警報信号が警報装置26から出力される確率
を低くすることができる。従つて、切削工具の異
常に起因するフライス切削盤12上における切削
工具の位置と対応づけた異常信号のみをその再現
性に基づき抽出することができる。 一方、前記異常信号の再現性を診断する回数を
例えば2回とした場合では、偶然前記異常信号を
重ねて検出する可能性も高いが、この再現性診断
の回数を増す程その可能性は低くなり、逆に警報
信号が出力されたときに切削工具の異常である確
率が高くなる。 ここで、実機のフライス切削盤に備えられた切
削工具異常を検出した一例について述べる。この
場合、フライス切削盤は直径1200mmのカツタ径を
有し、又、切削工具を84枚配列して備えている。
更に、振動検出器20として圧電型振動検出器を
用いている。 前記振動検出器20で検出された振動信号は、
第4図Aに示すような波形50を有していた。こ
の振動信号50を平均化処理し、その2倍の値を
閾値として設定した。このときの閾値の値は、同
図中の波形52を示す状態であつた。この際、該
閾値52を振動信号50が超えた値を異常振動と
したので、その異常振動による異常信号54は、
第4図Bに示す如く検出された。又同時に、回転
式エンコーダ18から出力され記録されたエンコ
ーダ値の信号56は、第4図Cに示すような値
(図中の番号がエンコーダ値である)であり、同
図B,Cから異常信号a,cは同一のエンコーダ
値(30)のとき発生していることがわかる。ここ
で、この実側においては、予め異常信号再現回数
を2回と設定しておいたので、前記異常信号a,
cにより切削工具の異常を検出し、第4図Dに示
す警報信号58を出力した。なお、第4図Bに示
した異常信号bは同一エンコーダ値(45)で再現
せず、従つて、警報信号の出力はなされなかつ
た。 なお、前記実施例においては、切削機械につい
てフライス切削盤を例示したが、切削機械はフラ
イス切削盤に限定されるものではなく、他の切削
機械であつてもよい。
【発明の効果】
異常説明した通り、本発明によれば、切削工具
から検出される多数の異常振動をその切削工具の
各々と対応づけて再現性をみているので、該切削
工具の異常以外の異常振動を排除でき、信頼性高
く前記切削工具の異常を検出することができる。 この際、前記異常振動の検出を、検出された振
動の平均値に基づいて求められた閾値(>平均
値)と比較して行うようにしているので、異常が
連続する場合や、正常な切削の振動レベルがゆる
やかに変化する場合であつても、前記異常振動を
的確に検出することができ、従つて、前記切削工
具の異常を精度良く検出することができる。従つ
て、連続切削中の切削工具の異常を早期に発見
し、設備停止等の手段を取ることにより、連鎖反
応的に他の切削工具が破損することを未然に防止
することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の要旨を示す流れ図、第2図
は、本発明に係る切削工具の異常検出方法が採用
された異常検出装置の実施例の構成を示す斜視
図、第3図は、前記実施例で用いられている切削
工具異常検出装置の構成例を示すブロツク線図、
第4図A,B,C,Dは、前記実施例で検出した
振動信号、異常振動信号、エンコーダ値及び警報
信号の関係の例を示す線図である。 10…被切削材、12…フライス切削盤、13
…切削工具の刃、14…駆動モータ、18…回転
式エンコーダ、20…振動検出器、24…切削工
具異常検出装置、26…警報装置、50…振動信
号、52…閾値、54…異常信号、56…エンコ
ーダ値、58…警報信号。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 切削機械に備えられた切削工具を回転させて
    被切削材を切削する際に、 前記切削工具の振動と回転位置を検出し、 検出された振動の平均値に基づき、前記切削工
    具の異常振動を検出する基準となる閾値を求め、 求められた閾値と検出された振動を比較して異
    常振動を検出し、 該異常振動が検出された際の前記切削工具の回
    転位置を求めて記憶し、 同一の回転位置で前記異常振動が所定回数連続
    して検出されたことに基づき、前記切削工具の異
    常を検出することを特徴とする切削工具の異常検
    出方法。
JP21171785A 1985-09-25 1985-09-25 切削工具の異常検出方法 Granted JPS6274553A (ja)

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JP21171785A JPS6274553A (ja) 1985-09-25 1985-09-25 切削工具の異常検出方法

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JP21171785A JPS6274553A (ja) 1985-09-25 1985-09-25 切削工具の異常検出方法

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Publication Number Publication Date
JPS6274553A JPS6274553A (ja) 1987-04-06
JPH0133299B2 true JPH0133299B2 (ja) 1989-07-12

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ID=16610431

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JPS6274553A (ja) 1987-04-06

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