JPH0215823B2 - - Google Patents
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- JPH0215823B2 JPH0215823B2 JP58185952A JP18595283A JPH0215823B2 JP H0215823 B2 JPH0215823 B2 JP H0215823B2 JP 58185952 A JP58185952 A JP 58185952A JP 18595283 A JP18595283 A JP 18595283A JP H0215823 B2 JPH0215823 B2 JP H0215823B2
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- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 33
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 27
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 20
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims description 12
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 5
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 claims description 4
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 4
- 239000010730 cutting oil Substances 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/14—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object using acoustic emission techniques
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- Health & Medical Sciences (AREA)
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (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AE信号を利用して、切削加工中の工
具の異常を検出する装置に関する。
具の異常を検出する装置に関する。
(従来の技術)
従来のAE信号を利用して工具の異常を検出す
る装置としては突発型AE信号のピーク値が一定
閾値を越えたときに異常信号を出力するものが一
般的であつた。しかしながら、機械振動や切り屑
の衝突、切削油の飛沫等によつて生ずるノイズに
よつて誤動作することがあるなどで性能が十分で
なく、また装置が複雑で高価であるなどの問題が
あり、小径工具の破損を確実にしかも経済的に検
出することはできなかつた。即ち第1図は正常切
削時と工具異常時におけるAE信号の周波数分析
結果を示しているが、従来の一般的な装置では
AE信号をフイルタに通し、高い周波数成分(例
えば150KHz以上)のみを取出し、そのレベルが
設定閾値を越えると異常と判定していた。第1図
では明らかに正常時よりも異常時の方がレベルが
高いが、機械振動や切屑により発生される信号で
もレベルの大きいノイズも観測され、誤つた判定
を下すことがあつた。又周波数比率を検出する装
置もあつたが、やはりノイズで誤つた判定を下す
こともあつた。
る装置としては突発型AE信号のピーク値が一定
閾値を越えたときに異常信号を出力するものが一
般的であつた。しかしながら、機械振動や切り屑
の衝突、切削油の飛沫等によつて生ずるノイズに
よつて誤動作することがあるなどで性能が十分で
なく、また装置が複雑で高価であるなどの問題が
あり、小径工具の破損を確実にしかも経済的に検
出することはできなかつた。即ち第1図は正常切
削時と工具異常時におけるAE信号の周波数分析
結果を示しているが、従来の一般的な装置では
AE信号をフイルタに通し、高い周波数成分(例
えば150KHz以上)のみを取出し、そのレベルが
設定閾値を越えると異常と判定していた。第1図
では明らかに正常時よりも異常時の方がレベルが
高いが、機械振動や切屑により発生される信号で
もレベルの大きいノイズも観測され、誤つた判定
を下すことがあつた。又周波数比率を検出する装
置もあつたが、やはりノイズで誤つた判定を下す
こともあつた。
かかる課題を解決するために、例えば特開昭57
−205049号公報に示すように、切削加工中に発生
するAE信号のうち特定の周波数領域の信号成分
とそれ以外の周波数領域の信号成分との振幅の比
を検出し、かかる割算器出力が連続して大きい値
を示すときは工具の摩耗を判定するものが提案さ
れた。
−205049号公報に示すように、切削加工中に発生
するAE信号のうち特定の周波数領域の信号成分
とそれ以外の周波数領域の信号成分との振幅の比
を検出し、かかる割算器出力が連続して大きい値
を示すときは工具の摩耗を判定するものが提案さ
れた。
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、かかる従来方法では、工具摩耗
時、機械振動、切りくずの衝突、切削油飛沫など
によつて生ずるノイズにより誤動作したり、また
センサと工具の位置、ワークの形状などによつて
閾値を変化させなければならないなど性能が十分
でなく、また装置が複雑高価であるなどの問題が
あり、小径工具の破損を確実にしかも経済的に検
知し得なかつた。
時、機械振動、切りくずの衝突、切削油飛沫など
によつて生ずるノイズにより誤動作したり、また
センサと工具の位置、ワークの形状などによつて
閾値を変化させなければならないなど性能が十分
でなく、また装置が複雑高価であるなどの問題が
あり、小径工具の破損を確実にしかも経済的に検
知し得なかつた。
(発明の構成)
本発明はこのような従来の課題を解決しようと
するものであつて、第1図から明らかなように、
正常切削時には約100KHz以下の信号レベルが大
きく、また全体的にレベルが小さいが、異常切削
時には約100K〜300KHzの信号レベルが大きく全
体的にレベルが大きい。本発明この特徴に注目す
ると共に、工具の折損時に経時的に前記割算器出
力が大きく変化するとに注目して工具異常を検出
するものであつて、AE信号を経時的に検出する
センサと、プリアンプ、全波整流回路、平均化処
理回路、バンドパスフイルタ、全波整流回路、割
算器、第1の立上り検出部(微分回路)、コンパ
レータ、アンド回路、出力回路とから構成された
工具異常検出装置に関するものである。即ちプリ
アンプ及び全波整流回路で得られた信号レベルを
割算器の分母に、又、プリアンプ、バンドパスフ
イルタ(約100K〜約300KHz又は約100K〜約
500KHz)及び全波整流回路で得られた信号レベ
ルを割算器の分子として経時的に割算器に入力
し、割算器の出力を入力して周波数成分を比率
Y/Xの経時的は急激な変化を微分回路である第
1の立上り検出部で検出し、第1の立上り検出部
の出力をコンパレータに入力してコンパレータ設
定閾値と比較して周波数比率立上り異常出力と
し、又プリアンプ、全波整流回路及び平均化処理
回路後の信号をコンパレータで比較してレベル異
常出力とし、周波数比率立上り異常出力とレベル
異常出力をアンド回路へ入力し、両異常出力が同
時に発生した場合にのみ工具異常と判断するよう
になつている。本発明はこのように第1の立上り
検出部を設けたので、工具の折損時に割算器出力
即ち周波数成分比率Y/Xの急激な変化をとらえ
ることができるので、きわめて正確な工具折損を
検出できるものとなつた。
するものであつて、第1図から明らかなように、
正常切削時には約100KHz以下の信号レベルが大
きく、また全体的にレベルが小さいが、異常切削
時には約100K〜300KHzの信号レベルが大きく全
体的にレベルが大きい。本発明この特徴に注目す
ると共に、工具の折損時に経時的に前記割算器出
力が大きく変化するとに注目して工具異常を検出
するものであつて、AE信号を経時的に検出する
センサと、プリアンプ、全波整流回路、平均化処
理回路、バンドパスフイルタ、全波整流回路、割
算器、第1の立上り検出部(微分回路)、コンパ
レータ、アンド回路、出力回路とから構成された
工具異常検出装置に関するものである。即ちプリ
アンプ及び全波整流回路で得られた信号レベルを
割算器の分母に、又、プリアンプ、バンドパスフ
イルタ(約100K〜約300KHz又は約100K〜約
500KHz)及び全波整流回路で得られた信号レベ
ルを割算器の分子として経時的に割算器に入力
し、割算器の出力を入力して周波数成分を比率
Y/Xの経時的は急激な変化を微分回路である第
1の立上り検出部で検出し、第1の立上り検出部
の出力をコンパレータに入力してコンパレータ設
定閾値と比較して周波数比率立上り異常出力と
し、又プリアンプ、全波整流回路及び平均化処理
回路後の信号をコンパレータで比較してレベル異
常出力とし、周波数比率立上り異常出力とレベル
異常出力をアンド回路へ入力し、両異常出力が同
時に発生した場合にのみ工具異常と判断するよう
になつている。本発明はこのように第1の立上り
検出部を設けたので、工具の折損時に割算器出力
即ち周波数成分比率Y/Xの急激な変化をとらえ
ることができるので、きわめて正確な工具折損を
検出できるものとなつた。
(実施例)
以下本発明の実施例をまず第2図について説明
すると、AE信号はセンサ1で経時的に検出され、
そしてプリアンプ2で適宜なレベルまで増幅され
る。既述のように異常切削時にはAEレベルが大
きく、周波数成分で約100K〜300KHz又は約100K
〜500KHzの周波数の全体に対する比率が大きい
ことに着目してこれを検出するため、プリアンプ
の信号をレベル異常検出部と周波数比率立上り
異常検出部に供給する。
すると、AE信号はセンサ1で経時的に検出され、
そしてプリアンプ2で適宜なレベルまで増幅され
る。既述のように異常切削時にはAEレベルが大
きく、周波数成分で約100K〜300KHz又は約100K
〜500KHzの周波数の全体に対する比率が大きい
ことに着目してこれを検出するため、プリアンプ
の信号をレベル異常検出部と周波数比率立上り
異常検出部に供給する。
レベル異常検出部は全波整流回路3、平均化
処理回路4、コンパレータ9からなりプリアンプ
2からの信号を全波整流回路3、平均化処理回路
4によつてAE信号の平均レベルを抽出し、コン
パレータ9に入力し、AE平均レベルが設定閾値
を越えたときにコンパレータ9はレベル異常信号
を出力する。
処理回路4、コンパレータ9からなりプリアンプ
2からの信号を全波整流回路3、平均化処理回路
4によつてAE信号の平均レベルを抽出し、コン
パレータ9に入力し、AE平均レベルが設定閾値
を越えたときにコンパレータ9はレベル異常信号
を出力する。
周波数比率立上り異常検出部はまず割算器8
の分母系及び分子系の2系分に分かれている。分
母系は周波数成分全体を全波整流回路5に通じて
検波して得られた信号レベルを割算器8の分母X
として入力する。分子系は約100K〜300KHz又は
100K〜500KHzのバンドパスフイルタ6と全波整
流回路7とからなり、プリアンプ2からの信号か
らバンドパスフイルタ6で必要な周波数成分を取
出して全波整流回路7を通して得られた信号レベ
ルを割算器8の分子Yとして入力する。割算器8
はアナログ割算器であつて、Y/Xの値を経時的
に出力する。Y/Xは周波数成分で100K〜300K
Hz又は100K〜500KHzの信号レベルが全体のレベ
ルに対する比率に比例した値となる。この周波数
比率Y/Xは微分回路である第1の立上り検出部
14に入力されて、入力値が微分された入力値の
変化率としてコンパレータ10に出力され、正常
切削時から異常切削時へ移行することによる、ワ
ークと摩耗した切削工具との摩擦現象とは区別さ
れた周波数比率Y/Xの急激な経時的変化、即ち
立上り、を検出する。このY/Xの変化率即ち出
力の立上りはコンパレータ10に入力されY/X
の変化率が設定閾値を越えたときコンパレータ1
0は周波数比率Y/Xの変化率の立上り異常信号
を出力する。
の分母系及び分子系の2系分に分かれている。分
母系は周波数成分全体を全波整流回路5に通じて
検波して得られた信号レベルを割算器8の分母X
として入力する。分子系は約100K〜300KHz又は
100K〜500KHzのバンドパスフイルタ6と全波整
流回路7とからなり、プリアンプ2からの信号か
らバンドパスフイルタ6で必要な周波数成分を取
出して全波整流回路7を通して得られた信号レベ
ルを割算器8の分子Yとして入力する。割算器8
はアナログ割算器であつて、Y/Xの値を経時的
に出力する。Y/Xは周波数成分で100K〜300K
Hz又は100K〜500KHzの信号レベルが全体のレベ
ルに対する比率に比例した値となる。この周波数
比率Y/Xは微分回路である第1の立上り検出部
14に入力されて、入力値が微分された入力値の
変化率としてコンパレータ10に出力され、正常
切削時から異常切削時へ移行することによる、ワ
ークと摩耗した切削工具との摩擦現象とは区別さ
れた周波数比率Y/Xの急激な経時的変化、即ち
立上り、を検出する。このY/Xの変化率即ち出
力の立上りはコンパレータ10に入力されY/X
の変化率が設定閾値を越えたときコンパレータ1
0は周波数比率Y/Xの変化率の立上り異常信号
を出力する。
コンパレータ9のレベル異常信号とコンパレー
タ10の周波数比率の変化率の立上り異常信号は
アンド回路11に入力され、レベル異常信号と周
波数比率の変化率の立上り異常信号とが同時に発
生した場合にのみアンド回路11は異常と判定し
て出力回路12に工具異常信号を出力し出力回路
12はリレー出力などの制御信号を出力する。
タ10の周波数比率の変化率の立上り異常信号は
アンド回路11に入力され、レベル異常信号と周
波数比率の変化率の立上り異常信号とが同時に発
生した場合にのみアンド回路11は異常と判定し
て出力回路12に工具異常信号を出力し出力回路
12はリレー出力などの制御信号を出力する。
第3図は本発明の別の実施例を示す。第2図と
同じ部材は同じ符号で示されその説明は省略す
る。第3図では、平均化処理回路4のあとにかつ
コンパレータ9の前に、微分回路である第2の立
上り検出部13が挿入されており、平均化処理回
路からの信号を入力し、平均化されたAEレベル
の経時的な急激な変化即ち立上りを検出し、コン
パレータ9は第2の立上り検出部13からの信号
を入力して、工具とセンサの距離変化に影響され
ないように、設定閾値と比較してAEレベルの変
化率が設定閾値を越えたときAEレベル立上り異
常信号を出力するようにされている。
同じ部材は同じ符号で示されその説明は省略す
る。第3図では、平均化処理回路4のあとにかつ
コンパレータ9の前に、微分回路である第2の立
上り検出部13が挿入されており、平均化処理回
路からの信号を入力し、平均化されたAEレベル
の経時的な急激な変化即ち立上りを検出し、コン
パレータ9は第2の立上り検出部13からの信号
を入力して、工具とセンサの距離変化に影響され
ないように、設定閾値と比較してAEレベルの変
化率が設定閾値を越えたときAEレベル立上り異
常信号を出力するようにされている。
(発明の効果)
本発明は以上のようにAEレベル異常検出部
と周波状比率立上り異常検出部とから構成し、
両検出部からレベル異常信号と周波数比率立上り
異常信号を入力され、両信号が同時に発生したと
きに工具異常信号を出力回路12に出力するアン
ド回路11を設けてあるので機械振動や切屑の衝
突、切削油飛沫などによつて生ずるノイズによる
判定誤りが無く、また工具とワークとの摩擦現象
による誤動作もなく、しかも簡単な回路構成であ
る。また切損直前の異常摩耗による異常音発生時
にも動作するので、切損予知検出装置にも使用す
ることができる。即ち微分回路を設けない工具異
常検出方法では、工具が摩耗してワークと摩擦状
態になると、工具折損時とよく似たAE信号が検
出され、誤動作することがあつた。第4図、第6
図はそれぞれ本発明装置による工具折損時および
工具摩耗時の割算器8の経時的出力を示すグラフ
である。摩耗現象では割算器出力はゆるやかに変
化するが、工具折損時には急激に出力が大きくな
るので、割算器出力変化量(立上り)をみること
により工具破損を確実に検出できるようになつ
た。第5図、第7図は本発明装置による工具折損
時および工具摩耗時の立上り検出部(微分回路)
の経時的出力を示すグラフである。第4図、第6
図で示す割算器出力はどちらもほぼ同じ大きさで
あるが、第5図、第7図で示す微分回路出力は工
具折損信号が工具摩耗信号の約2倍になつてお
り、明確に両者を本発明では区別することができ
るものとなつた。
と周波状比率立上り異常検出部とから構成し、
両検出部からレベル異常信号と周波数比率立上り
異常信号を入力され、両信号が同時に発生したと
きに工具異常信号を出力回路12に出力するアン
ド回路11を設けてあるので機械振動や切屑の衝
突、切削油飛沫などによつて生ずるノイズによる
判定誤りが無く、また工具とワークとの摩擦現象
による誤動作もなく、しかも簡単な回路構成であ
る。また切損直前の異常摩耗による異常音発生時
にも動作するので、切損予知検出装置にも使用す
ることができる。即ち微分回路を設けない工具異
常検出方法では、工具が摩耗してワークと摩擦状
態になると、工具折損時とよく似たAE信号が検
出され、誤動作することがあつた。第4図、第6
図はそれぞれ本発明装置による工具折損時および
工具摩耗時の割算器8の経時的出力を示すグラフ
である。摩耗現象では割算器出力はゆるやかに変
化するが、工具折損時には急激に出力が大きくな
るので、割算器出力変化量(立上り)をみること
により工具破損を確実に検出できるようになつ
た。第5図、第7図は本発明装置による工具折損
時および工具摩耗時の立上り検出部(微分回路)
の経時的出力を示すグラフである。第4図、第6
図で示す割算器出力はどちらもほぼ同じ大きさで
あるが、第5図、第7図で示す微分回路出力は工
具折損信号が工具摩耗信号の約2倍になつてお
り、明確に両者を本発明では区別することができ
るものとなつた。
第1図は正常切削時と工具異常時とのAE信号
レベルの対比図を示す各AE信号の周波数分析グ
ラフ、第2図および第3図は本発明のそれぞれ異
なる実施例のブロツク図である。第4図及び第5
図は工具折損時の割算器出力及びその出力を微分
した立ち上り検出部の経時的出力をそれぞれ示す
グラフ、第6図及び第7図は工具摩耗時の割算器
出力及び立ち上り検出部の経時的出力をそれぞれ
示すグラフである。 1……センサ、2……プリアンプ、3……全波
整流回路、4……平均化処理回路、5……全波整
流回路、6……バンドパスフイルタ、7……全波
整流回路、8……割算器、9……コンパレータ、
10……コンパレータ、11……アンド回路、1
2……出力回路、13……第2の立ち上り検出部
(微分回路)、14……第1の立ち上り検出部(微
分回路)。
レベルの対比図を示す各AE信号の周波数分析グ
ラフ、第2図および第3図は本発明のそれぞれ異
なる実施例のブロツク図である。第4図及び第5
図は工具折損時の割算器出力及びその出力を微分
した立ち上り検出部の経時的出力をそれぞれ示す
グラフ、第6図及び第7図は工具摩耗時の割算器
出力及び立ち上り検出部の経時的出力をそれぞれ
示すグラフである。 1……センサ、2……プリアンプ、3……全波
整流回路、4……平均化処理回路、5……全波整
流回路、6……バンドパスフイルタ、7……全波
整流回路、8……割算器、9……コンパレータ、
10……コンパレータ、11……アンド回路、1
2……出力回路、13……第2の立ち上り検出部
(微分回路)、14……第1の立ち上り検出部(微
分回路)。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 アコーステイツクエミツシヨン(以下AEと
略記する。)信号を経時的に検出するセンサと、
センサからのAE信号を適度のレベルまで増幅す
るプリアンプと、プリアンプからの信号を整流し
て経時的に信号レベルを抽出する全波整流回路
と、全波整流回路からの信号を入力してAE信号
の平均レベルを経時的に抽出する平均化処理回路
と、平均化処理回路からの信号を入力して設定閾
値と比較してAE平均レベルが設定閾値を越えた
ときにレベル異常信号を出力するレベル異常信号
用のコンパレータと、プリアンプからの信号から
周波数成分全体を検波して得られた信号レベルを
割算器に分母Xとして出力する分母系の全波整流
回路と、プリアンプからの信号から約100KHz乃
至500KHzの内、必要な周波数成分を取出すバン
ドパスフイルタと、バンドパスフイルタからの信
号を検波して得られた信号レベルを割算器に分子
Yとして出力する分子系全波整流回路と、分母系
全波整流回路の信号レベルと分子系全波整流回路
の信号レベルを入力して割算Y/Xを行い周波数
成分比率Y/Xを経時的に出力する割算器と、割
算器の信号を入力して周波数成分比率Y/Xの経
時的な急激な変化を検出する第1の立上り検出部
(微分回路)と、第1の立上り検出部からの信号
を入力して設定閾値と比較し、周波数成分比率
Y/Xの変化率が設定閾値を越したとき周波数比
率立上り異常信号を出力する周波数比率立上り異
常信号用にコンパレータと、レベル異常信号用の
コンパレータの出力と周波数比率立上り異常信号
用のコンパレータの出力を入力し、レベル異常信
号と周波数比率立上り異常信号が同時に発生した
とき工具異常信号を出力するアンド回路と、アン
ド回路からの信号を入力して制御信号を出力する
出力回路とを具えてなる工具異常検出装置。 2 前記平均化処理回路とレベル異常信号用のコ
ンパレータとの間には、平均化処理回路からの信
号を入力し、平均化されたAEレベルの経時的な
急激な変化を検出する第2の立上り検出部(微分
回路)が挿入され、前記レベル異常信号用のコン
パレータは、第2の立上り検出部からの信号を入
力して設定閾値と比較してAEレベルの変化率が
設定閾値を越えたとき立上り異常信号を出力する
立上り異常信号用コンパレータである特許請求の
範囲第1項に記載の工具異常検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58185952A JPS6079261A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | 工具異常検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58185952A JPS6079261A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | 工具異常検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6079261A JPS6079261A (ja) | 1985-05-07 |
| JPH0215823B2 true JPH0215823B2 (ja) | 1990-04-13 |
Family
ID=16179745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58185952A Granted JPS6079261A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | 工具異常検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6079261A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05285723A (ja) * | 1992-02-14 | 1993-11-02 | Hitachi Koki Co Ltd | チップ付き切削工具 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02190239A (ja) * | 1989-01-19 | 1990-07-26 | Nachi Fujikoshi Corp | 印刷配線板孔あけ機用ドリル異常検出装置 |
| US6681633B2 (en) * | 2000-11-07 | 2004-01-27 | Halliburton Energy Services, Inc. | Spectral power ratio method and system for detecting drill bit failure and signaling surface operator |
| US7357197B2 (en) | 2000-11-07 | 2008-04-15 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and apparatus for monitoring the condition of a downhole drill bit, and communicating the condition to the surface |
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-
1983
- 1983-10-06 JP JP58185952A patent/JPS6079261A/ja active Granted
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05285723A (ja) * | 1992-02-14 | 1993-11-02 | Hitachi Koki Co Ltd | チップ付き切削工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6079261A (ja) | 1985-05-07 |
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