JPH0349849A - 学習機能付刃具損傷検知装置 - Google Patents

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】 「産業上の利用分野」 本発明は切削加工中に刃具が損傷したときにこれを自動
的に検出する刃具損傷検知装置に関するものである。

「従来の技術と問題点」 主軸モータが起動より定常回転数に達するまでの変動負
荷電流値又は電力値は刃具損傷によって生ずる変動電流
値に比べてはるかに大きいため主軸モータが定常回転数
に近づいて負荷電流値の変動が少なくなってから刃具損
傷検知を行う必要がある。

このため従来は主軸モータが起動より定常回転数に達す
るまでの時間を実験的につかみ、この実験値に余裕を見
込んだ時間を経過した時点より切削送りを開始すると同
時に設定値との比較対象を行って刃具の損傷検知をする
方法をとっていた。

しかし、この方法はマシニングセンタのように加工が複
雑に変化するワークを加工する機械の場合には次のよう
な問題点が発生するようになった。

即ち次々と刃具を交換することによって刃具の重量差や
切削回転数の違いによって主軸モータが定常回転数に到
達するまでの時間に大きな差を生ずるようになり多数の
刃具の損傷検知精度に問題を生ずるようになった。

そしてこの対策として交換刃具毎に負荷電流値と設定値
の比較対象を始める時間を設定できるように多数のタイ
マを設けた制御回路に変更する方法や使用予定の複数の
刃具を主軸に装着した状態で主軸が定常回転数に到達す
るまでに費やした時間が一番長い刃具を選択してこの定
常回転数到達時間以降に全ての交換予定の刃具が切削送
りを開始するとともに設定値と負荷電流値の比較対象に
よる刃具損傷検知を開始させる方法がとられてきた。

これらの方法は制御回路を複雑にしたり、切削加工時間
に無駄を生じさせる等の問題を残した。

又、設定値の決め方として従来は実加工の中で記録計等
によって負荷を流に関するデータを採取してこれを基に
各々の刃具損傷度合による異常負荷電流値を推定して設
定値として決めていた。

「問題解決のための手段」 本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので主軸モー
タの起動により発生する変動負荷電流が各刃具毎に設定
した設定電流値以下となった時点より切削送りと刃具損
傷検知を開始するようにした。

これによって複数の刃具の刃具損傷検知精度を損うこと
なく速やかに切削加工に入れるようになり、全ての刃具
は無駄な時間の無い切削加工を行うことが可能となった
。

また設定値の設定方法として任意の測定回数と余裕率を
予め設定すれば同一機械上で装着刃具が指定のワークを
実際に任意の回数加工を行い加工が、完了すると同時に
それまでモニターしていた加工負荷電流値の平均値に設
定した余裕率を乗じて得た値を設定値として記憶部に自
動設定できるようにした。

これによって、実加工と同じ条件のもとて実際にワーク
を加工しながら設定値を自動的に設定できるようになっ
た。

尚、設定値を自動的に設定する上述の機能をこれより本
発明では学習機能と称する。

（作用） 学習機能による切削加工は、その加工機械の可能範囲内
の条件下の特定の刃具を主軸に装着した状態で主軸モー
タが起動より定常回転数に達するまでに費やす時間にあ
る程度の余裕を見込んだ時間を設定する。

この設定時間を経過後より切削送りと加工負荷電流値の
モニタリングが行われる。こうして、この間の加工負荷
電流値がモニターされて、その学習回数の平均加工負荷
電流値に適宜設定された余裕率を乗じた設定値がシステ
ム内に自動設定される。

設定値が自動設定されると学習機能はＯＦＦとなり、通
常の刃具損傷検知機能に自動的に切替る。設定値が設定
されたことによって、主軸モータが起動から定常回転数
になるまでに変化する負荷電流値が設定値を下回ると同
時に切削送り開始と刃具損傷検知機能が働き、加工完了
までの刃具損傷検知期間内に設定値を上回る負荷電流を
発生した場合には異常信号が出力されるものである。

こうしてツール交換される全ての刃具の設定値を設定す
ることによって各刃具は最小限の空運転より切削加工を
開始し、各々の刃具の設定値に対応して高精度に刃具の
損傷検知が自動的に行われる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は、加工機械にある特定の刃具を主軸に装着した
主軸モータの起動立上りより加工状態までの電流又は電
力値の時間に対する変化をモデル化したグラフを示して
いる。ａは主軸モータがある特定の刃具を取付けて切削
回転に至るまでの電流の変化を示す範囲である。

ｂはその特定の刃具が切削回転で切削負荷のかからない
いわゆる空運転の状態での電流値を示している。

尚、本図では空運転範囲を大きな時間範囲として示して
いるが本発明においては設定値Ｗを負荷電流値が下回る
と同時に切削送り信号を出力するようにして空運転時間
と極力短くできるようにしている。

Ｃは特定の刃具に切削負荷がかかつている加工状態を示
す範囲である。

Ｗは設定値を示し、加工状態での負荷［流値に余裕率を
乗じて決められた値である。この設定値は交換刃具の数
だけ設定できるようにして各刃具毎に刃具損傷検知が行
える精成とされている。

Ｐは刃具の折損による異常波形を示し、刃具が折損する
直前に設定を流値を越える負荷電流値を示した後に刃具
折損によって急激な下降を伴ってやがて空運転に近い負
荷電流値を示す刃具損傷検知の波形である。このように
刃具の折損や刃具の摩耗損傷によって切削負荷電流値が
設定値Ｗを上回ると買常信号を出力して機械を原位置に
戻したり、刃具交換動作位置に戻すようにした刃具損傷
検知装置である。

次に学習機能について説明する。学習機能とは実際に加
工しているワークの加工負荷を流値をモニターして、こ
の最大電流値に予め設定した余裕率を乗じて設定値とし
て装置記憶部に自動入力する機能を称し、学習機能を開
始すると予め設定した時間即ち主軸モータが起動より定
常回転数に達するまでの時間を経過した時点より切削送
り可能信号の出力と負荷電流値のモニターが開始される
。

この場合に定常回転数に達するまでの時間の設定は少し
余裕をみて決めればよいので容易に設定できる。

また学習機能に任意の回数の学習を指示することにより
前述の動作は任意の回数繰返されて指示回数を完了する
と各回数毎にモニタリングされた最大負荷電流値を学習
指示回数の平均値として演算するとともに予め設定した
余裕率を乗じた値を設定値として装置記憶部に自動入力
をして学習機能はＯＦＦするとともに通常の刃具損傷検
知に切替わる。

これによって通常加工時の平均負荷電流を基に設定値が
設定されるため設定値のｉ適化が図れ、刃具の摩耗損傷
による検知精度向上が可能となる。

第２図は本発明の一実施例を示すフローチャートである
。まずステップ１００でデータの初期設定がされステッ
プ１０２で主軸モータが回転を始める。そしてステップ
１０４で学習機能を行うかどうかの確認がされ学習８１
能を行う場合は、ステップ１０６で設定した時間経過後
にステップ１１０　、１１２を通って刃具損傷検知と切
削送り信号が出力される。

またステップ１０４で学習機能をしないと判断すると主
軸モータの安定判別を行い設定値以下に電流値が下がっ
た時点でステップ１１０の刃具損傷検知に移行する。

ステップ１１６では設定値と負荷電流値が比較され設定
値以下の負荷を流値で加工を完了した場合は正常として
ステップ１１８に移る。

ステップ１１８では所定の加工数量を判断して加工数量
を完了するまではステップ１１４に戻って同−設定値で
の刃具損傷検知が行われる。そして所定の加工数量の加
工が完了するとステップ１２０でその設定値内での最高
負荷電流値が前に測定して記憶されている最高負荷電流
値よりも大きな値の場合は新しい最高負荷電流値が記憶
部内に新たに書替記憶されて刃具損傷検知は完了する。

またステップ１１６で設定値を越す負荷電流を示した場
合には異常と判断して異常信号を出力するとともにこの
時の測定値が記憶部に記憶され刃具損傷検知は完了する
。

学習機能の場合にはステップ１２６で学習機能ＯＮを判
別してステップ１１６で測定した測定値をステップ１３
０で記憶する。

ステップ１３２は任意の回数指示された学習回数を数え
て指定回数を完了するまではステップ１２６に戻って測
定値の記憶が行われ指定学習回数を完了するとステップ
１３４に移る。

ステップ１３４ではステップ１３０で記憶した測定値よ
り平均値を算出して余裕率を乗じた設定値を演算する。

ステップ１３６ではデータをステップ１００に記憶させ
てステップ１３８で学習機能を自動的に停止させてスタ
ート位置に戻る刃具損傷検知装置である。

（効果） 本発明の効果は以上に説明したように設定値を学習機能
によって自動設定させることによって、より現状に近い
設定値を自動的に設定することができるため、学習を重
ねる毎に刃具損傷検知精度の向上を図ることができる。

またマシニングセンタでの加工のように複雑に変化する
ワークを複数の刃具によって加工する場合は特に各刃具
毎の最小限の加工準備のための空運転状態から切削加工
に移れるために従来の刃具損傷検知装置に比べ加工能率
の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は加工機械における主軸モータ起動立上りより加
工状態までの電流値又は電力値の時間に対する変化をモ
デル化したグラフを示している。 第２図は本発明の一実施例を示すフローチャートである
。 ａ・・・立上り変動時間、 ｂ・・・空運転時間、 Ｃ・・・通常加工時間、 Ｐ・・・折損異常波形、 Ｗ・・・設定値。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）主軸モータの負荷電流又は電力を検出する検出部
   と刃具損傷を判定するための設定値を記憶する記憶部と
   検出した負荷電流と設定値を比較する比較部と検出した
   負荷電流が設定値を超えた場合に異常信号を出力する手
   段とを備える刃具損傷検知装置において、主軸モータの
   起動より定常回転数に達するまでの負荷電流又は電力が
   予め設定した設定値以上の値を示す範囲までを設定値と
   の比較対象より除外し負荷電流値が設定値以下を示した
   時点より切削送り指令を出力するとともに負荷電流値と
   設定値とを比較して設定値を越える負荷電流値となつた
   時に刃具異常信号を出力することを特徴とする刃具損傷
   検知装置。（２）主軸モータの負荷電流又は電力を検出
   する検出部と刃具損傷を判定するための設定値を記憶す
   る記憶部と検出した負荷電流と設定値を比較する比較部
   と検出した負荷電流が設定値を超えた場合に異常信号を
   出力する手段とを備える刃具損傷検知装置において、前
   記設定値の設定手段として任意の回数実際にワークを加
   工させてその加工負荷電流値又は電力値の平均値に余裕
   率を乗じて得た値を設定値として記憶部に自動設定でき
   る機能を備えたことを特徴とする刃具損傷検知装置。