JPH03213249A - Monitoring method for tool utilizing heat flow measurement - Google Patents

Monitoring method for tool utilizing heat flow measurement

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JPH03213249A
JPH03213249A JP793690A JP793690A JPH03213249A JP H03213249 A JPH03213249 A JP H03213249A JP 793690 A JP793690 A JP 793690A JP 793690 A JP793690 A JP 793690A JP H03213249 A JPH03213249 A JP H03213249A
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JP
Japan
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tool
heat flow
flow sensor
sensor
machining
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Application number
JP793690A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidenori Shinno
新野 秀憲
Masatoshi Mitsui
三井 正敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
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  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)

Abstract

PURPOSE:To high accurately and efficiently detect a change of machining resistance force, wearing condition, defect of chipping, etc., of a tool by arranging a heat flow sensor in the tool or in the vicinity of the tool, and measuring a heat flow generated by machining heat of the tool. CONSTITUTION:When a heat flow sensor 2 is mounted on a surface of a tool holder, machining heat is diffused in the tool holder, to partly permeate through the heat flow sensor 2, and dispersed into the air when cutting is performed by a tool 1. A heat flow, detected by the heat flow sensor 2, is converted into a voltage signal, amplified by an amplifier 11 and recorded in a monitoring data recorder 12. A condition of the tool can be judged by detecting a maximum value of the heat flow from this record. On the other hand, the voltage signal is input to a computer 14 through an A/D converter 13 from the amplifier 11 to recognize a change pattern of the heat flow and its maximum value, and machining resistance force, wearing condition and a defective condition of the tool 1 are judged from these data.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、熱流計測を利用した工具のモニタリング方法
に関し、さらに具体的にいえば、加工熱により生じる熱
流を監視することにより、工具のチッピング等の欠損や
摩耗、切削屑のからみつき等を検出するための方法に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for monitoring tools using heat flow measurement, and more specifically, by monitoring heat flow caused by machining heat, chipping of tools This invention relates to a method for detecting defects, wear, entanglement of cutting chips, etc.

[背景技術] 近年、FMS (フレキシブル生産システム)に代表さ
れる生産の自動化、無人化を推し進めるうえで、切削加
工及び工具の状態をインプロセスで認識可能なモニタリ
ング技術を確立することは、生産システムのより以上の
高度化・知能化を図るうえで、極めて重要な課題である
[Background technology] In recent years, in promoting automation and unmanned production as typified by FMS (flexible manufacturing systems), it is important to establish monitoring technology that can recognize cutting and tool conditions in-process. This is an extremely important issue in achieving greater sophistication and intelligence.

工具のチッピング等の欠損や摩耗を検出する方法につい
ては、従来よりABセンサーを用いた方法が知られてい
る。物体が壊れる時、物体内部には微細な割れが生じ、
その割れの進行に伴なって弾性エネルギーが解放される
ため、物体内部に弾性波(超音波)が発生する。この弾
性波をAE(アコースティック・エミッション)といい
、AEセンサーにより検出することができる。すなわち
、AEセンサーは、物体が破壊する音を検知するもので
あり、従来の方法では、加工機のテーブルや工具に取り
付けられたAEセンサーによってAEを検出し、工具の
チッピング等の欠損や摩耗な検知している。もう少し具
体的に説明すると、AEセンサーによるモニタリングシ
ステムからの出力は、連続した振幅の小さな高周波の〔
ノイズ状の)AE信号であり、工具にチッピング等が発
生すると、ノイズ状のAE倍信号中に振幅の大ぎなパル
ス状のAE倍信号発生するので、AEセンサーによりし
きい値以上の振幅を持つ大きなAE倍信号検知した場合
に欠損等が発生したと判断するものである。
As a method for detecting defects such as chipping and wear of a tool, a method using an AB sensor is conventionally known. When an object breaks, minute cracks occur inside the object.
As the crack progresses, elastic energy is released, generating elastic waves (ultrasonic waves) inside the object. This elastic wave is called AE (acoustic emission) and can be detected by an AE sensor. In other words, the AE sensor detects the sound of an object being destroyed, and in the conventional method, the AE sensor attached to the table or tool of the processing machine detects AE and detects damage such as chipping and wear of the tool. Detected. To explain more specifically, the output from the monitoring system using the AE sensor is a continuous high-frequency wave with small amplitude.
This is a noise-like) AE signal, and if chipping or the like occurs in the tool, a pulse-like AE multiplied signal with a large amplitude is generated in the noise-like AE multiplied signal, so the AE sensor detects the signal with an amplitude exceeding the threshold value. When a large AE multiplied signal is detected, it is determined that a loss or the like has occurred.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、AEセンサーを用いた工具の欠損等の検
出方法では、AEセンサーが外乱音や周囲の振動を拾う
ため、AEセンサーによって拾われた外乱音等の信号が
ノイズ成分となってAB倍信号SN比を低下させるとい
う問題があり、外乱音や周囲の振動に弱かった。特に、
工場内部では、種々の騒音が発生しているので、重要な
問題となている。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the method of detecting tool breakage etc. using an AE sensor, since the AE sensor picks up external noise and surrounding vibrations, the signal of external noise etc. picked up by the AE sensor is There is a problem that it becomes a noise component and lowers the signal-to-noise ratio of the AB multiplied signal, and is vulnerable to external noise and surrounding vibrations. especially,
Various types of noise are generated inside factories, which is an important problem.

また、工具の切削点に加工油等がかかると、工具と被切
削物の間の摩擦係数が小さくなるので、AEが発生しな
くなったり、AE信号レベルが変化したりし、工具の摩
耗や欠損等を正しく測定できなくなる場合がある。
Additionally, if machining oil or the like is applied to the cutting point of the tool, the friction coefficient between the tool and the workpiece decreases, causing AE to no longer occur or the AE signal level to change, resulting in tool wear and damage. etc. may not be able to be measured correctly.

また、工具等に取り付けられたAEセンサーによってA
E(弾性波)を検知する方法では、振動特有の原因(例
えば、AEと工具表面からの反射波との干渉など)によ
りAEを検知できない位置があり、AEセンサーを設置
するにあたっては、適切な設置位置を探す必要がある。
In addition, the AE sensor attached to tools etc.
With the method of detecting E (elastic waves), there are locations where AE cannot be detected due to vibration-specific causes (for example, interference between AE and reflected waves from the tool surface), so when installing the AE sensor, it is necessary to You need to find a location to install it.

しかも、工具の寸法や形状が変わると、AEセンサーの
設置位置も変わるので、工具の種類が変わるとAEセン
サーの設置位置も変更する必要があり、煩わしかった。
Moreover, if the size or shape of the tool changes, the installation position of the AE sensor also changes, so if the type of tool changes, the installation position of the AE sensor also needs to be changed, which is troublesome.

さらに、旋盤やフライス盤、平面研削盤など加工機の種
類が異なったり、工具の種類や被切削材料が変わったり
すると、発生するAEの周波数分布が変化する恐れがあ
るので、加工機の種類等が変化した場合には、AEセン
サーも異なる機種に変更する必要があり、汎用性が乏し
いという問題があった。
Furthermore, if the type of processing machine such as a lathe, milling machine, or surface grinder changes, or if the type of tool or material to be cut changes, the frequency distribution of the generated AE may change. If the AE sensor changes, it is necessary to change the AE sensor to a different model, resulting in a problem of lack of versatility.

さらに、軽負荷加工時にはSN比が得にくく、工具の摩
耗状態等を評価するのが困難であった。
Furthermore, during light load machining, it was difficult to obtain a signal-to-noise ratio, making it difficult to evaluate the state of tool wear.

また、AEセンサーは、外形寸法が大きいので、比較的
小形の工具等に取り付ける場合、取り付は位置に制限な
受は易い。しかも、価格も高価である。
Furthermore, since the AE sensor has a large external dimension, when it is attached to a relatively small tool, etc., it is easy to limit the mounting position. Moreover, it is also expensive.

加えて、AEセンサーは、チッピング等によって発生す
るAEを検出する方法であるので、発生したチッピング
を検出することばできるが、予めチッピングの発生を予
知することは困難であった。
In addition, since the AE sensor is a method of detecting AE caused by chipping or the like, it is possible to detect the chipping that occurs, but it is difficult to predict the occurrence of chipping in advance.

本発明は、叙上の従来例の欠点に鑑みてなされたもので
あり、その主な目的とするところは、周囲の環境条件に
より影響を受けに<<、軽負荷時でも確実に工具の摩耗
等を検知でき、信頼性及び汎用性の高い工具のモニタリ
ング方法を提供することにある。
The present invention was made in view of the drawbacks of the conventional examples described above, and its main purpose is to ensure tool wear even under light loads, without being affected by surrounding environmental conditions. It is an object of the present invention to provide a highly reliable and versatile tool monitoring method that can detect the following.

[課題を解決するための手段] このため、本発明の熱流計測を利用した工具のモニタリ
ング方法は、工具もしくは工具近傍に熱流センサーを配
設し、工具の加工熱により生じる熱流を前記熱流センサ
ーで計測することにより、工具の加工抵抗力や摩耗状態
、欠損状態等の工具特性を監視することを特徴としてい
る。
[Means for Solving the Problems] Therefore, in the tool monitoring method using heat flow measurement of the present invention, a heat flow sensor is disposed at or near the tool, and the heat flow generated by machining heat of the tool is detected by the heat flow sensor. It is characterized by monitoring tool characteristics such as machining resistance, wear status, and chipping status of the tool through measurement.

[作用コ 本発明は、加工熱により発生する熱流を検出することに
より、工具の摩耗等を監視するものであり、本発明によ
れば、工具の摩耗状態や欠損状態等の特性を正確に、か
つ効率的に検出することができる(詳細は、実施例の欄
において述べる)。
[Function] The present invention monitors the wear of tools by detecting the heat flow generated by machining heat. and can be detected efficiently (details will be described in the Examples section).

また、工具の欠損等の検知に止まらず、工具のチッピン
グ等の発生を事前に予知することも可能となる。
In addition to detecting tool breakage, it is also possible to predict the occurrence of tool chipping in advance.

しかも、AEセンサーを用いた検知方法と比較した場合
、周囲の外乱音や騒音等の影響を受けにくく、また急激
な周囲温度の変動は極めて稀れであるので、安定したモ
ニタリングを行なえる。また、熱流センサーからの出力
はSN比が極めて良好であり、しかも熱流の特性曲線は
変化が顕著であるので、軽負荷加工時の工具の摩耗等も
容易に評価でか、さらに工具に加工油等がかかっても影
響がなく、高い精度で信頼性の高いモニタリングを実施
することかできる。
Furthermore, compared to a detection method using an AE sensor, this method is less susceptible to ambient disturbances and noise, and rapid changes in ambient temperature are extremely rare, allowing for stable monitoring. In addition, the output from the heat flow sensor has an extremely good signal-to-noise ratio, and the heat flow characteristic curve changes significantly, so tool wear during light load machining can be easily evaluated. It is possible to carry out highly accurate and reliable monitoring without any impact even if the

さらに、本発明のモニタリング方法は、AEセンサーを
用いたモニタリング方法のように振動な検出するもので
なく、熱流を検出するものであるので、検出不能位置が
なく、しかも熱流センサーは、AEセンサーに比較して
小形セあるので、AEセンサーの工具等への取り付は位
置に制約が少ない。また、工具の種類や被加工材料、加
工機等が変っても、熱流センサーを異なる機種に交換し
たり、熱流センサーの取り付は位置を変えたりする必要
もなく、汎用性が高く、取扱いが容易である。
Furthermore, the monitoring method of the present invention does not detect vibrations like a monitoring method using an AE sensor, but instead detects heat flow, so there is no undetectable position, and the heat flow sensor is not detected by the AE sensor. Since it is relatively small, there are fewer restrictions on the position of the AE sensor when it is attached to tools, etc. In addition, even if the type of tool, workpiece material, processing machine, etc. changes, there is no need to replace the heat flow sensor with a different model or change the mounting position of the heat flow sensor, making it highly versatile and easy to handle. It's easy.

また、熱流センサーは、AEセンサーに較べて安価であ
るので、安価なモニタリングシステムを構成することが
できる。
Furthermore, since the heat flow sensor is less expensive than the AE sensor, an inexpensive monitoring system can be constructed.

[実施例] 以下、本発明の一実施例を添付図に基づいて詳述する。[Example] Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings.

第1図には、熱流計測を利用してバイトの摩耗や欠損等
をモニタリングするための基本的な構成を示しである。
FIG. 1 shows a basic configuration for monitoring wear, damage, etc. of a cutting tool using heat flow measurement.

熱流を計測するための熱流センサー2は、第1図もしく
は第2図(a) (b:lに示すように、バイト(チッ
プ)1の近傍においてバイトホルダー3の表面(図示例
では、側面)に密着させて取り付けられている。
A heat flow sensor 2 for measuring heat flow is mounted on the surface (in the illustrated example, the side surface) of the tool holder 3 in the vicinity of the tool (chip) 1, as shown in FIG. 1 or FIG. 2 (a) (b:l). It is attached in close contact with the

熱流(熱流束)qとは、一般的に、対象面の単位面積を
単位時間に通過する熱量を表わし、q=c (dT/d
t) で定義される。ここで、Cは対象面(いまの場合、熱流
センサー2)の熱容量、Tは温度、tは時間であり、熱
流は温度Tの時間微分に定数Cを乗じたものとなってい
る。このように定義される熱流を計測するための熱流セ
ンサー2としては、例えば、第4図に示すような薄板状
構造の透過熱流センサー(シュミット形熱流センサー)
がある。これは、熱抵抗体5の表面に螺旋状にサーモパ
イル6を形成したものをカバー材7によって外装してあ
り、熱抵抗体5の両面間に生じる温度差ΔTをサーモバ
イル6によって検出し、 q=λ(ΔT/d) の関係式に従って熱流センサー2を透過する熱流qを測
定するものである。なお、dは熱抵抗体5の厚さ、λは
熱抵抗体5の熱伝導率である。
Heat flow (heat flux) q generally represents the amount of heat that passes through a unit area of a target surface in a unit time, and is expressed as q=c (dT/d
t) is defined as: Here, C is the heat capacity of the target surface (in this case, the heat flow sensor 2), T is the temperature, and t is time, and the heat flow is the time differential of the temperature T multiplied by the constant C. As the heat flow sensor 2 for measuring the heat flow defined in this way, for example, a transmission heat flow sensor (Schmidt type heat flow sensor) having a thin plate structure as shown in FIG.
There is. This consists of a thermopile 6 formed spirally on the surface of a thermal resistor 5, which is covered with a cover material 7, and a temperature difference ΔT occurring between both surfaces of the thermal resistor 5 is detected by a thermomobile 6. The heat flow q passing through the heat flow sensor 2 is measured according to the relational expression =λ(ΔT/d). Note that d is the thickness of the thermal resistor 5, and λ is the thermal conductivity of the thermal resistor 5.

しかして、第1図に示すように、バイトホルダー3の表
面に熱流センサー2を取り付けであると、バイト1によ
り切削加工を行なった時、バイト1の切削点で発生した
加工熱がバイトホルダー3中を拡散し、その一部は熱流
センサー2を透過して空気中へ放散する。この時、熱流
センサー2を透過する熱流qの値を・測定することがで
きるので、これによってバイトlの加工抵抗力を評価し
、バイト1の摩耗や欠損等を監視することかできる。
As shown in FIG. 1, when the heat flow sensor 2 is attached to the surface of the tool holder 3, when cutting is performed with the tool holder 1, the machining heat generated at the cutting point of the tool holder 3 is transferred to the tool holder 3. A part of it passes through the heat flow sensor 2 and is dissipated into the air. At this time, the value of the heat flow q that passes through the heat flow sensor 2 can be measured, so that the machining resistance of the cutting tool 1 can be evaluated and wear and damage of the cutting tool 1 can be monitored.

なお、第3図に示すように、バイトホルダー3の表面に
取り付けられた熱流センサー2を断熱カバー4によって
覆うようにしてもよい。この断熱カバー4は、ベークラ
イト製角材から構成されており、熱流センサー2からの
熱放散を可能にするため、熱流センサー2に密着させる
ことなく空隙を介して取り付けられている。こうして、
断熱カバー4によって熱流センサー2を覆っであると、
被切削物から排出された切削屑による熱的外乱や、外気
の温度変化等による熱的外乱から熱流センサー2を保護
することができるので、工具摩耗等を効率的に検出する
ことができ、熱流センサー2を用いた工具監視の信頼性
を高めることができる。
Note that, as shown in FIG. 3, the heat flow sensor 2 attached to the surface of the tool holder 3 may be covered with a heat insulating cover 4. The heat insulating cover 4 is made of a Bakelite square material, and is attached to the heat flow sensor 2 through a gap without being brought into close contact with the heat flow sensor 2 in order to enable heat dissipation from the heat flow sensor 2. thus,
When the heat flow sensor 2 is covered with a heat insulating cover 4,
Since the heat flow sensor 2 can be protected from thermal disturbances caused by cutting waste discharged from the workpiece and changes in the temperature of the outside air, tool wear etc. can be detected efficiently, and heat flow The reliability of tool monitoring using the sensor 2 can be increased.

また、断熱カバー4により、熱流センサー2を切削屑等
による損傷から保護することができる。
Furthermore, the heat insulating cover 4 can protect the heat flow sensor 2 from damage caused by cutting debris and the like.

次に、熱流計測による工具のモニタリング方法の原理を
説明する。第5図は、切削工程における熱流センサーの
温度上昇T、を表わした特性曲線であり、第6図は、切
削工程において熱流センサーを透過する熱流qの変化を
表わした特性曲線である。すなわち、第8図の特性曲線
は、熱流センサーを用いることにより直接に測定される
ものであるが、第5図の特性曲線を時間微分して定数を
乗じることによっても得られるものである。第5図及び
第6図において、t、は加工開始時刻、t。
Next, the principle of the tool monitoring method using heat flow measurement will be explained. FIG. 5 is a characteristic curve showing the temperature rise T of the heat flow sensor during the cutting process, and FIG. 6 is a characteristic curve showing the change in the heat flow q passing through the heat flow sensor during the cutting process. That is, although the characteristic curve in FIG. 8 is directly measured using a heat flow sensor, it can also be obtained by time-differentiating the characteristic curve in FIG. 5 and multiplying it by a constant. In FIGS. 5 and 6, t is the processing start time.

は加工終了時刻、Δ1(=1.−1.)は加工時間、t
lは加工開始後温度が上昇し始めるまでのデイレ−タイ
ムである。また、qoは、第6図の特性曲線における熱
流qの極大値を示している。
is machining end time, Δ1 (=1.-1.) is machining time, t
1 is the delay time from the start of processing until the temperature starts to rise. Moreover, qo indicates the maximum value of the heat flow q in the characteristic curve of FIG.

第5図から明らかなように、加工工程において、熱流セ
ンサーの温度は、滑らかに漸増しており、しかも加工終
了後も温度上昇を続けている。そして、工具の摩耗や欠
損が進行し、加工抵抗力が大きくなってくると、全体の
温度上昇が大きくなり、第5図の特性曲線が上方へ移動
してゆく。したがって、温度上昇からバイトの摩耗や欠
損等を検出することも考えることができるが、温度変化
量が小さいことに加え、バイトの摩耗等を評価する時期
やしぎい値の設定も困難である。
As is clear from FIG. 5, the temperature of the heat flow sensor gradually increases smoothly during the machining process, and the temperature continues to rise even after the machining is completed. Then, as the wear and chipping of the tool progresses and the machining resistance increases, the overall temperature rise increases and the characteristic curve in FIG. 5 moves upward. Therefore, it is conceivable to detect wear and tear of the cutting tool based on temperature rise, but in addition to the small amount of temperature change, it is also difficult to set the timing and threshold value for evaluating tool wear, etc.

これに対し、実験の結果、第5図の特性曲線の勾配、す
なわち、第8図の熱流を表わす特性曲線に注目すれば、
工具の加工抵抗力の変化を的確に評価できることか明ら
かとなった。つまり、工具の摩耗等が進行し、加工抵抗
力が大きくなると、第5図の特性曲線の勾配の最大値が
次第に変化して大きくなることがわかった。第6図でい
うと、工具の摩耗等の進行により、その特性曲線の熱流
の極大値qcの値が次第に大きくなり、第6図の特性曲
線が次第に縦長のパターンとなってゆく。
On the other hand, as a result of experiments, if we pay attention to the slope of the characteristic curve in Fig. 5, that is, the characteristic curve representing the heat flow in Fig. 8, we find that
It became clear that changes in machining resistance of tools can be accurately evaluated. In other words, it has been found that as the tool wear progresses and the machining resistance increases, the maximum value of the slope of the characteristic curve shown in FIG. 5 gradually changes and becomes larger. In FIG. 6, as the wear of the tool progresses, the maximum value qc of the heat flow in the characteristic curve gradually increases, and the characteristic curve in FIG. 6 gradually becomes a vertically elongated pattern.

したがって、温度上昇な表わす特性曲線(第5図)の最
大勾配、もしくは熱流を表わす特性曲線(第6図)の極
大値q。の大小から切削抵抗の大小を容易に把握するこ
とが可能となり、的確に工具の摩耗状態等を検出でとる
。さらに、工具に切削屑がからみついたり、チッピング
等の破損が生じた場合も、勾配もしくは熱流の極大値q
。が大ぎくなるので、工具の異常を速やかに検出するこ
とかできる。また、勾配もしくは熱流の極大値qcが、
予め設定されたしきい値を越えると、工具の交換時期と
判断させることもできる。
Therefore, the maximum slope of the characteristic curve (FIG. 5) representing the temperature rise or the maximum value q of the characteristic curve (FIG. 6) representing the heat flow. It is possible to easily determine the magnitude of cutting resistance from the magnitude of , and the wear state of the tool can be accurately detected. Furthermore, if the tool becomes entangled with cutting chips or damage such as chipping occurs, the slope or the maximum value of heat flow q
. Since this increases, tool abnormalities can be quickly detected. In addition, the gradient or the maximum value qc of heat flow is
When a preset threshold value is exceeded, it can be determined that it is time to replace the tool.

しかしながら、第5図の特性曲線から勾配を読み取るよ
りも、第6図の特性曲線の極大値を読み取る方が容易な
ことは明らかである。しかも、第6図の特性曲線は、第
5図に較べて変化量が大きいうえ、評価位置(極大点)
も明瞭である。さらに、第5図の特性曲線よりも第6図
の特性曲線の方が、立ち上がりが早く、加工状態を敏感
に捉えることかできる。よって、温度上昇の勾配を用い
るよりも、直接に熱流を監視する方法が優越しているこ
とは明らかである。
However, it is clear that it is easier to read the maximum value of the characteristic curve of FIG. 6 than to read the slope from the characteristic curve of FIG. Moreover, the characteristic curve in Fig. 6 has a larger amount of change than that in Fig. 5, and the evaluation position (maximum point)
is also clear. Furthermore, the characteristic curve shown in FIG. 6 rises faster than the characteristic curve shown in FIG. 5, and the machining state can be grasped more sensitively. Therefore, it is clear that a method of directly monitoring heat flow is superior to using a gradient of temperature rise.

なお、温度上昇を検出し、これを例えばコンピューター
処理して温度上昇カーブの勾配(時間微分)を求めてモ
ニタリングすることも可能であるが、本発明のように熱
流センサーによって直接熱流を検出すれば、装置が簡略
かつコンパクトになり、装置の価格も安価にすることが
できる。また、演算誤差などが入らないので、監視精度
も良好になる。
Note that it is also possible to detect the temperature rise and monitor it by, for example, processing it with a computer to determine the slope (time differential) of the temperature rise curve, but if the heat flow is directly detected by a heat flow sensor as in the present invention, , the device becomes simpler and more compact, and the price of the device can also be lowered. Furthermore, since calculation errors are not introduced, monitoring accuracy is also improved.

第7図に、工具のインプロセスモニタリングシステムの
一例の概略構成図を示す。これは、チャック8に掴まれ
た被切削物9をバイトlにより切削加工する際のモニタ
リングシステムを示している。熱流センサー2を側面に
貼着されたバイトlは、ツールポストlOに保持されて
おり、熱流センサー2により検出された熱流は電圧信号
に変換され、増幅器11によって増幅された後、そのア
ナログ出力はモニター用のデータレコーダー12に記録
される。したがって、システムの管理者は、このデータ
レコーダー12を見ることによって熱流の極大値を知る
ことかできる。一方、増幅器11からのアナログ出力は
、A/D変換器13によってデジタル信号に変換された
後、コンピューター14に入力されてコンピューター処
理される。
FIG. 7 shows a schematic configuration diagram of an example of an in-process monitoring system for tools. This shows a monitoring system when cutting a workpiece 9 held by a chuck 8 with a cutting tool l. A cutting tool l with a heat flow sensor 2 attached to its side is held on a tool post lO, and the heat flow detected by the heat flow sensor 2 is converted into a voltage signal, and after being amplified by an amplifier 11, its analog output is It is recorded on a data recorder 12 for monitoring. Therefore, the system administrator can know the maximum value of heat flow by looking at this data recorder 12. On the other hand, the analog output from the amplifier 11 is converted into a digital signal by the A/D converter 13 and then input to the computer 14 for computer processing.

すなわち、コンピューター14は、熱流の変化パターン
もしくは極大値を認識し、これらのデータに基づいてバ
イ)1の加工抵抗力や摩耗状態、欠損状態を評価する。
That is, the computer 14 recognizes the change pattern or maximum value of the heat flow, and evaluates the machining resistance, wear state, and defect state of (b) 1 based on these data.

さらに、バイト1の摩耗が進行してバイト1の交換時期
に達したと判断したり、バイトlのチッピング等の欠損
を検知したり、あるいはバイトlに破損が生じると予知
した場合には、コンピューター14から生産システムへ
制御信号が出力され、疲労したバイトlは新しいバイト
lに自動的に交換される。バイトlの交換は、例えば、
熱流センサーを貼着された複数本のバイトホルダー3を
ツールポスト10に取り付けておき、ツールポストを回
転させて別なバイトを切削箇所へ移動させることにより
行なうことができる。
Furthermore, if it is determined that the wear of the tool bit 1 has progressed and it is time to replace the tool tool 1, or if damage such as chipping of the tool tool l is detected, or if it is predicted that the tool tool l will be damaged, the computer A control signal is outputted from 14 to the production system, and the exhausted byte l is automatically replaced with a new byte l. The exchange of bytes l is, for example,
This can be done by attaching a plurality of cutting tool holders 3 to which heat flow sensors are attached to the tool post 10 and rotating the tool post to move another cutting tool to the cutting location.

したがって、このようなFMSに上記のよう、なインプ
ロセスモニタリングシステムを組み込むことにより、生
産の自動化及び無人化をさらに推進させることができる
Therefore, by incorporating an in-process monitoring system as described above into such an FMS, automation and unmanned production can be further promoted.

なお、上記実施例では、バイトによる切削加工を例にと
って説明したが、本発明の利用分野としては切削加工に
限る理由はなく、フライス等による切削加工においてフ
ライス等の摩耗や欠損を監視する場合や、ドリル等の穴
あけ加工においてドリル等の折損等を監視する場合など
にも用いることができる。また、熱流センサーの構造や
設置方法は、上記以外にも種々のものが知られているの
で、第4図に示した構造以外の熱流センサーを利用して
もよい。
In addition, although the above embodiment has been explained by taking cutting processing using a cutting tool as an example, there is no reason why the field of application of the present invention is limited to cutting processing. It can also be used to monitor breakage of drills, etc. during drilling operations. Moreover, since various structures and installation methods of heat flow sensors are known in addition to those described above, heat flow sensors having a structure other than that shown in FIG. 4 may be used.

[発明の効果] 本発明によれば、工具の加工抵抗力の変化や、摩耗状態
、チッピング等の欠損を高い確度で効率的に検知するこ
とができる。しかも、工具の欠損等を検知するだけでな
く、熱流の特性曲線の変化等から、工具の破損や交換時
期等を事前に予知し、破損前に工具を交換することがで
きる。したがって、FMSにおける無人化や自動化に大
きく寄与することがでとる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, changes in machining resistance of a tool, wear conditions, and defects such as chipping can be detected efficiently with high accuracy. Furthermore, in addition to detecting tool breakage, it is also possible to predict tool breakage and replacement timing in advance based on changes in heat flow characteristic curves, etc., and replace the tool before it is damaged. Therefore, it will be possible to greatly contribute to unmanned and automated FMS.

しかも、ABセンサーを用いた工具のモニタリング方法
と比較した場合、■周囲の外乱音等の影響を受けにくり
、安定したモニタリングを行なえる、■軽負荷加工時の
工具の摩耗等も容易に評価でき、さらに工具に加工油等
がかかつても影響がなく、良好な精度で信頼性の高いモ
ニタリングを行なえる、■熱流センサーは、小形で、し
かも取り付は位置を選ばないので、工具等への取り付は
位置に制約が少ない、■工具の種類や被加工材料等が変
っても、異なる機種の熱流センサーに交換したり、取り
付は位置を変更したりする必要がなく、汎用性が高い、
■安価なモニタリングシステムを構成できる、などの利
点を有している。
Moreover, when compared to the tool monitoring method using AB sensors, ■ it is less affected by ambient noise and can perform stable monitoring, and ■ tool wear during light load machining can be easily evaluated. Furthermore, even if machining oil etc. gets on the tool, it will not be affected and can perform highly accurate and reliable monitoring. ■The heat flow sensor is small and can be installed anywhere, so it can be installed on tools etc. There are few restrictions on the mounting position. Even if the type of tool or workpiece material changes, there is no need to replace the heat flow sensor with a different model or change the mounting position, making it highly versatile. expensive,
■It has advantages such as being able to construct an inexpensive monitoring system.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例の基本的構成を示す斜視図、
第2図(a)(b)は同上の平面図及び側面図、第3図
は熱流センサーを断熱カバーにより覆った実施例を示す
斜視図、第4図は熱流センサーの概略を示す原理図、第
5図及び第6図は加工工程における熱流センサーの温度
上昇特性及び熱流の変化特性を示すグラフ、第7図は熱
流計測を利用して工具の摩耗等を監視するインプロセス
モニタリングシステムの概略構成図である。 1・・・バイト 2・・・熱流センサー 3・・・バイトホルダー
FIG. 1 is a perspective view showing the basic configuration of an embodiment of the present invention;
2(a) and 2(b) are a plan view and a side view of the same as above, FIG. 3 is a perspective view showing an embodiment in which the heat flow sensor is covered with a heat insulating cover, and FIG. 4 is a principle diagram showing the outline of the heat flow sensor, Figures 5 and 6 are graphs showing the temperature rise characteristics and heat flow change characteristics of the heat flow sensor during the machining process, and Figure 7 is a schematic configuration of an in-process monitoring system that uses heat flow measurement to monitor tool wear, etc. It is a diagram. 1...Bite 2...Heat flow sensor 3...Bite holder

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)工具もしくは工具近傍に熱流センサーを配設し、
工具の加工熱により生じる熱流を前記熱流センサーで計
測することにより、工具の加工抵抗力や摩耗状態、欠損
状態等の工具特性を監視することを特徴とする熱流計測
を利用した工具のモニタリング方法。
(1) Place a heat flow sensor on the tool or near the tool,
A tool monitoring method using heat flow measurement, characterized in that tool characteristics such as machining resistance, wear state, and chipping state of the tool are monitored by measuring heat flow generated by machining heat of the tool with the heat flow sensor.
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