JPH11309649A - 刃具の欠損検出装置および方法ならびに欠損検出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents
刃具の欠損検出装置および方法ならびに欠損検出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体Info
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- JPH11309649A JPH11309649A JP12149098A JP12149098A JPH11309649A JP H11309649 A JPH11309649 A JP H11309649A JP 12149098 A JP12149098 A JP 12149098A JP 12149098 A JP12149098 A JP 12149098A JP H11309649 A JPH11309649 A JP H11309649A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 刃具の欠損を正確に検出することができる刃
具の欠損検出装置および方法ならびに欠損検出プログラ
ムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を得
ること。 【解決手段】 本発明は、刃具の切削トルクを検出する
トルク検出センサ２と、切削トルクデータＤTに対して
ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を施すことにより切削トル
クの周波数毎のパワースペクトルを求めるＦＦＴ演算部
６と、刃具を回転駆動する主軸の回転数を検出する主軸
回転数検出部７と、パワースペクトルデータＤpから、
主軸の回転数に同期した周波数を含む周波数範囲におけ
るパワースペクトルのピーク値Ｐpを検出するピーク値
検出部８と、ピーク値Ｐpが欠損判定パワースペクトル
しきい値Ｐkを越えたとき刃具の欠損を検出したことを
示す信号Ｓ1を出力する比較部１０とを具備している。
具の欠損検出装置および方法ならびに欠損検出プログラ
ムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を得
ること。 【解決手段】 本発明は、刃具の切削トルクを検出する
トルク検出センサ２と、切削トルクデータＤTに対して
ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を施すことにより切削トル
クの周波数毎のパワースペクトルを求めるＦＦＴ演算部
６と、刃具を回転駆動する主軸の回転数を検出する主軸
回転数検出部７と、パワースペクトルデータＤpから、
主軸の回転数に同期した周波数を含む周波数範囲におけ
るパワースペクトルのピーク値Ｐpを検出するピーク値
検出部８と、ピーク値Ｐpが欠損判定パワースペクトル
しきい値Ｐkを越えたとき刃具の欠損を検出したことを
示す信号Ｓ1を出力する比較部１０とを具備している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ドリル等の欠損検
出に用いられる刃具の欠損検出装置および方法ならびに
欠損検出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可
能な記録媒体に関する。
出に用いられる刃具の欠損検出装置および方法ならびに
欠損検出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可
能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平６−１９８５４７号公報には、ワ
ークを切削するときの切削トルクに着目してドリル等の
刃具の欠損を予知する回転式の刃具の欠損予知方法が開
示されている。この方法においては、新しい刃具でテス
トワークを試験的に切削したときの切削トルクおよび切
削送り動力の各パターンから、刃具が欠損に至る手前の
大きさの刃具欠損危険トルクおよび切削送り動力のしき
い値が設定される。上記切削トルクおよび切削送り動力
は、磁歪式トルクセンサおよびロードセルにより各々測
定される。そして、欠損予知を行う場合には、上記刃具
で実際に多数のワークを切削したときの各切削時の切削
トルクおよび切削送り動力がそれぞれ検出され、該切削
トルクおよび切削送り動力が刃具欠損危険トルクおよび
切削送り動力のしきい値を越えたとき、当該刃具の欠損
が予知される。
ークを切削するときの切削トルクに着目してドリル等の
刃具の欠損を予知する回転式の刃具の欠損予知方法が開
示されている。この方法においては、新しい刃具でテス
トワークを試験的に切削したときの切削トルクおよび切
削送り動力の各パターンから、刃具が欠損に至る手前の
大きさの刃具欠損危険トルクおよび切削送り動力のしき
い値が設定される。上記切削トルクおよび切削送り動力
は、磁歪式トルクセンサおよびロードセルにより各々測
定される。そして、欠損予知を行う場合には、上記刃具
で実際に多数のワークを切削したときの各切削時の切削
トルクおよび切削送り動力がそれぞれ検出され、該切削
トルクおよび切削送り動力が刃具欠損危険トルクおよび
切削送り動力のしきい値を越えたとき、当該刃具の欠損
が予知される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
刃具の欠損予知方法では、或る種類の刃具を使用した切
削や或る切削条件にて切削を行う場合において、新しい
刃具の切削トルク（または切削送り動力）と、欠損した
刃具の切削トルクとにほとんど差異がみられないことが
ある。ここで、図６（ａ）は、ワークに対して１穴目の
加工をしたときの、０〜６秒までの切削トルクの挙動を
示す図である。ここで、１穴目の加工に用いられた刃具
は、新品であって欠損が生じていないものである。ま
た、図６（ｂ）は、ワークに対して１０８０穴目の加工
をしたときの、０〜６秒までの切削トルクの挙動を示す
図である。ここで、１０８０目の加工に用いられた刃具
は、欠損が生じているものである。なお、図６（ａ）お
よび（ｂ）に示す切削トルクは、工作機械の主軸に取り
付けられた磁歪式トルクセンサにより検出される。図６
（ａ）および（ｂ）からわかるように、おおまかに見れ
ば、欠損が生じていない１穴目における切削トルク（図
６（ａ）参照）の挙動と、欠損が生じている１０８０穴
目における切削トルク（図６（ｂ）参照）の挙動とにほ
とんど差異がみられない。
刃具の欠損予知方法では、或る種類の刃具を使用した切
削や或る切削条件にて切削を行う場合において、新しい
刃具の切削トルク（または切削送り動力）と、欠損した
刃具の切削トルクとにほとんど差異がみられないことが
ある。ここで、図６（ａ）は、ワークに対して１穴目の
加工をしたときの、０〜６秒までの切削トルクの挙動を
示す図である。ここで、１穴目の加工に用いられた刃具
は、新品であって欠損が生じていないものである。ま
た、図６（ｂ）は、ワークに対して１０８０穴目の加工
をしたときの、０〜６秒までの切削トルクの挙動を示す
図である。ここで、１０８０目の加工に用いられた刃具
は、欠損が生じているものである。なお、図６（ａ）お
よび（ｂ）に示す切削トルクは、工作機械の主軸に取り
付けられた磁歪式トルクセンサにより検出される。図６
（ａ）および（ｂ）からわかるように、おおまかに見れ
ば、欠損が生じていない１穴目における切削トルク（図
６（ａ）参照）の挙動と、欠損が生じている１０８０穴
目における切削トルク（図６（ｂ）参照）の挙動とにほ
とんど差異がみられない。
【０００４】また、図７は、ワークに対する加工穴数と
平均トルクとの関係を示す図であり、上記平均トルク
は、加工を開始してから１秒後〜４秒後までの３秒間に
おける切削トルクの平均値をとったものである。ここ
で、加工穴数が８４１穴目において刃具に欠損が発生し
ているが、この図からわかるように、平均トルクには、
おおまかに見れば、加工穴数、刃具の欠損の有無にかか
わらずほとんど変化がみられない。従って、従来の刃具
の欠損予知方法においては、単に切削トルクが刃具欠損
危険トルク（しきい値）を越えたときに刃具の欠損を予
知するという、おおまかな予知方法が採用されているた
め、図６（ａ）および（ｂ）に示すようなほんの僅かな
切削トルク変化をとらえることができない。このことか
ら、従来の刃具の欠損予知方法においては、刃具の欠損
を正確に予知することが実際に難しいと推察される。本
発明はこのような背景の下になされたもので、刃具の欠
損を正確に検出することができる刃具の欠損検出装置お
よび方法ならびに欠損検出プログラムを記録したコンピ
ュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的と
する。
平均トルクとの関係を示す図であり、上記平均トルク
は、加工を開始してから１秒後〜４秒後までの３秒間に
おける切削トルクの平均値をとったものである。ここ
で、加工穴数が８４１穴目において刃具に欠損が発生し
ているが、この図からわかるように、平均トルクには、
おおまかに見れば、加工穴数、刃具の欠損の有無にかか
わらずほとんど変化がみられない。従って、従来の刃具
の欠損予知方法においては、単に切削トルクが刃具欠損
危険トルク（しきい値）を越えたときに刃具の欠損を予
知するという、おおまかな予知方法が採用されているた
め、図６（ａ）および（ｂ）に示すようなほんの僅かな
切削トルク変化をとらえることができない。このことか
ら、従来の刃具の欠損予知方法においては、刃具の欠損
を正確に予知することが実際に難しいと推察される。本
発明はこのような背景の下になされたもので、刃具の欠
損を正確に検出することができる刃具の欠損検出装置お
よび方法ならびに欠損検出プログラムを記録したコンピ
ュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ワークに対して加工を行う刃具と、前記刃具を回転
駆動する主軸と、前記主軸の回転数を検出する回転数検
出手段と、前記刃具の切削トルクを検出する切削トルク
検出手段と、前記切削トルク検出手段の検出結果に基づ
いて、前記切削トルクにおける周波数毎のパワースペク
トルを求めるパワースペクトル演算手段と、前記回転数
検出手段の検出結果に同期した周波数を含む所定範囲の
周波数範囲を設定し、該周波数範囲における前記パワー
スペクトルのピーク値を求めるピーク値算出手段と、前
記ピーク値と、前記刃具が欠損しているかを判定するた
めの欠損判定パワースペクトルしきい値とを比較し、前
記ピーク値が前記欠損判定パワースペクトルしきい値を
越えたとき、前記刃具が欠損していることを検出する欠
損検出手段とを具備することを特徴とする。また、請求
項２に記載の発明は、請求項１に記載の刃具の欠損検出
装置において、前記欠損検出手段の検出結果を報知する
報知手段を具備することを特徴とする。また、請求項３
に記載の発明は、請求項１または２に記載の刃具の欠損
検出装置において、前記欠損検出手段の検出結果に基づ
いて、前記刃具の欠損が検出されたとき、前記刃具の駆
動を停止させる駆動制御手段を具備することを特徴とす
る。また、請求項４に記載の発明は、ワークに対して加
工を行う刃具を回転駆動する主軸の回転数を検出する第
１の過程と、前記刃具の切削トルクを検出する第２の過
程と、前記第２の過程における検出結果に基づいて、前
記切削トルクにおける周波数毎のパワースペクトルを求
める第３の過程と、前記第１の過程における検出結果に
同期した周波数を含む所定範囲の周波数範囲を設定し、
該周波数範囲における前記パワースペクトルのピーク値
を求める第４の過程と、前記ピーク値と、前記刃具が欠
損しているかを判定するための欠損判定パワースペクト
ルしきい値とを比較し、前記ピーク値が前記欠損判定パ
ワースペクトルしきい値を越えたとき、前記刃具が欠損
していることを検出する第５の過程とを有することを特
徴とする。また、請求項５に記載の発明は、ワークに対
して加工を行う刃具と、前記刃具を回転駆動する主軸
と、前記主軸の回転数を検出する回転数検出手段と、前
記刃具の切削トルクを検出する切削トルク検出手段と、
前記切削トルク検出手段の検出結果に基づいて、前記切
削トルクにおける周波数毎のパワースペクトルを求める
パワースペクトル演算手段と、前記回転数検出手段の検
出結果に同期した周波数を含む所定範囲の周波数範囲を
設定し、該周波数範囲における前記パワースペクトルの
ピーク値を求めるピーク値算出手段と、前記ピーク値
と、前記刃具が欠損しているかを判定するための欠損判
定パワースペクトルしきい値とを比較し、前記ピーク値
が前記欠損判定パワースペクトルしきい値を越えたと
き、前記刃具が欠損していることを検出する欠損検出手
段としてコンピュータを機能させるための欠損検出プロ
グラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
である。
は、ワークに対して加工を行う刃具と、前記刃具を回転
駆動する主軸と、前記主軸の回転数を検出する回転数検
出手段と、前記刃具の切削トルクを検出する切削トルク
検出手段と、前記切削トルク検出手段の検出結果に基づ
いて、前記切削トルクにおける周波数毎のパワースペク
トルを求めるパワースペクトル演算手段と、前記回転数
検出手段の検出結果に同期した周波数を含む所定範囲の
周波数範囲を設定し、該周波数範囲における前記パワー
スペクトルのピーク値を求めるピーク値算出手段と、前
記ピーク値と、前記刃具が欠損しているかを判定するた
めの欠損判定パワースペクトルしきい値とを比較し、前
記ピーク値が前記欠損判定パワースペクトルしきい値を
越えたとき、前記刃具が欠損していることを検出する欠
損検出手段とを具備することを特徴とする。また、請求
項２に記載の発明は、請求項１に記載の刃具の欠損検出
装置において、前記欠損検出手段の検出結果を報知する
報知手段を具備することを特徴とする。また、請求項３
に記載の発明は、請求項１または２に記載の刃具の欠損
検出装置において、前記欠損検出手段の検出結果に基づ
いて、前記刃具の欠損が検出されたとき、前記刃具の駆
動を停止させる駆動制御手段を具備することを特徴とす
る。また、請求項４に記載の発明は、ワークに対して加
工を行う刃具を回転駆動する主軸の回転数を検出する第
１の過程と、前記刃具の切削トルクを検出する第２の過
程と、前記第２の過程における検出結果に基づいて、前
記切削トルクにおける周波数毎のパワースペクトルを求
める第３の過程と、前記第１の過程における検出結果に
同期した周波数を含む所定範囲の周波数範囲を設定し、
該周波数範囲における前記パワースペクトルのピーク値
を求める第４の過程と、前記ピーク値と、前記刃具が欠
損しているかを判定するための欠損判定パワースペクト
ルしきい値とを比較し、前記ピーク値が前記欠損判定パ
ワースペクトルしきい値を越えたとき、前記刃具が欠損
していることを検出する第５の過程とを有することを特
徴とする。また、請求項５に記載の発明は、ワークに対
して加工を行う刃具と、前記刃具を回転駆動する主軸
と、前記主軸の回転数を検出する回転数検出手段と、前
記刃具の切削トルクを検出する切削トルク検出手段と、
前記切削トルク検出手段の検出結果に基づいて、前記切
削トルクにおける周波数毎のパワースペクトルを求める
パワースペクトル演算手段と、前記回転数検出手段の検
出結果に同期した周波数を含む所定範囲の周波数範囲を
設定し、該周波数範囲における前記パワースペクトルの
ピーク値を求めるピーク値算出手段と、前記ピーク値
と、前記刃具が欠損しているかを判定するための欠損判
定パワースペクトルしきい値とを比較し、前記ピーク値
が前記欠損判定パワースペクトルしきい値を越えたと
き、前記刃具が欠損していることを検出する欠損検出手
段としてコンピュータを機能させるための欠損検出プロ
グラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
である。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。はじめに、本発明における発
明者の着眼点について図１〜図３を参照して説明する。
図１（ａ）および（ｂ）は、刃具に欠損が発生した８４
１穴目（図７参照）前後である、８４０穴目の加工およ
び８４２穴目の加工における切削トルクの挙動を示す図
である。すなわち、図１（ａ）は、欠損が生じていない
刃具における切削トルクを示す図であり、他方、図１
（ｂ）は、欠損が生じた刃具における切削トルクを示す
図である。
施形態について説明する。はじめに、本発明における発
明者の着眼点について図１〜図３を参照して説明する。
図１（ａ）および（ｂ）は、刃具に欠損が発生した８４
１穴目（図７参照）前後である、８４０穴目の加工およ
び８４２穴目の加工における切削トルクの挙動を示す図
である。すなわち、図１（ａ）は、欠損が生じていない
刃具における切削トルクを示す図であり、他方、図１
（ｂ）は、欠損が生じた刃具における切削トルクを示す
図である。
【０００７】ここで、図１（ａ）に示す切削トルクと図
１（ｂ）に示す切削トルクとを比較すると、図１（ｂ）
に示す切削トルクは、図１（ａ）に示す切削トルクに比
して、変動成分が多く含まれていることがわかる。つま
り、発明者は、図１（ａ）と図１（ｂ）との比較結果か
ら、刃具に欠損が生じると切削トルクの変動が大きくな
ることを突き止めた。ここで、図１（ａ）および（ｂ）
に示す切削トルクは、刃具を駆動する主軸に取り付けら
れた磁歪式トルクセンサにより検出され、切削トルクの
検出時における該主軸の回転数は、１３００ｒｐｍであ
った。
１（ｂ）に示す切削トルクとを比較すると、図１（ｂ）
に示す切削トルクは、図１（ａ）に示す切削トルクに比
して、変動成分が多く含まれていることがわかる。つま
り、発明者は、図１（ａ）と図１（ｂ）との比較結果か
ら、刃具に欠損が生じると切削トルクの変動が大きくな
ることを突き止めた。ここで、図１（ａ）および（ｂ）
に示す切削トルクは、刃具を駆動する主軸に取り付けら
れた磁歪式トルクセンサにより検出され、切削トルクの
検出時における該主軸の回転数は、１３００ｒｐｍであ
った。
【０００８】さらに、発明者は、図１（ａ）および図１
（ｂ）に各々示す切削トルクをＦＦＴ（高速フーリエ変
換）解析して、周波数毎のパワースペクトルを図２
（ａ）および（ｂ）に示すように求めた。図２（ａ）
は、８４０穴目の加工における切削トルク（図１（ａ）
参照）のパワースペクトルを示す図であり、図２（ｂ）
は、８４２穴目の加工における切削トルク（図１（ｂ）
参照）のパワースペクトルを示す図である。ここで、図
２（ａ）に示すパワースペクトルと図２（ｂ）に示すパ
ワースペクトルとを比較すると、図２（ｂ）に示す２
１．７Ｈｚ付近のパワースペクトルのピーク値のみが特
に大きい値をとることがわかる。また、主軸の回転数が
１３００ｒｐｍであることから、上記２１．７Ｈｚ付近
の切削トルクの変動成分は、主軸の回転数（≒２１．７
ｒｐｓ）に同期したものであることがわかる。
（ｂ）に各々示す切削トルクをＦＦＴ（高速フーリエ変
換）解析して、周波数毎のパワースペクトルを図２
（ａ）および（ｂ）に示すように求めた。図２（ａ）
は、８４０穴目の加工における切削トルク（図１（ａ）
参照）のパワースペクトルを示す図であり、図２（ｂ）
は、８４２穴目の加工における切削トルク（図１（ｂ）
参照）のパワースペクトルを示す図である。ここで、図
２（ａ）に示すパワースペクトルと図２（ｂ）に示すパ
ワースペクトルとを比較すると、図２（ｂ）に示す２
１．７Ｈｚ付近のパワースペクトルのピーク値のみが特
に大きい値をとることがわかる。また、主軸の回転数が
１３００ｒｐｍであることから、上記２１．７Ｈｚ付近
の切削トルクの変動成分は、主軸の回転数（≒２１．７
ｒｐｓ）に同期したものであることがわかる。
【０００９】また、図３は、８３０穴目から８６０穴目
までの加工における、上記周波数２１．７Ｈｚ付近の切
削トルクの変動成分のパワースペクトル（ピーク値）を
加工穴数毎にプロットしたものである。この図からわか
るように、８４１穴目以降の加工におけるパワースペク
トルのピーク値は、８３０穴目〜８４０穴目までの加工
におけるパワースペクトルのピーク値に比較して大きい
値をとる。
までの加工における、上記周波数２１．７Ｈｚ付近の切
削トルクの変動成分のパワースペクトル（ピーク値）を
加工穴数毎にプロットしたものである。この図からわか
るように、８４１穴目以降の加工におけるパワースペク
トルのピーク値は、８３０穴目〜８４０穴目までの加工
におけるパワースペクトルのピーク値に比較して大きい
値をとる。
【００１０】つまり、上述した事実から、発明者は、主
軸の回転数に同期した、切削トルクの変動成分のパワー
スペクトルのピーク値が、欠損が発生すると急激に増加
するという傾向に着目して、刃具の欠損を検出できる点
に着目したのである。以下に具体例について詳述する。
軸の回転数に同期した、切削トルクの変動成分のパワー
スペクトルのピーク値が、欠損が発生すると急激に増加
するという傾向に着目して、刃具の欠損を検出できる点
に着目したのである。以下に具体例について詳述する。
【００１１】図４は本発明の一実施形態による刃具の欠
損検出装置の構成を示すブロック図である。この図にお
いて、１は、ワークに対して刃具（例えば、ドリル）を
用いてドリル加工を行う工作機械であり、トルク検出セ
ンサ２および制御部３を有している。トルク検出センサ
２は、図示しない刃具（ドリル）の切削トルクを検出
し、検出結果を切削トルク検出信号ＳTとして出力す
る。制御部３は、工作機械１の各部を制御（刃具の駆動
制御等）する。
損検出装置の構成を示すブロック図である。この図にお
いて、１は、ワークに対して刃具（例えば、ドリル）を
用いてドリル加工を行う工作機械であり、トルク検出セ
ンサ２および制御部３を有している。トルク検出センサ
２は、図示しない刃具（ドリル）の切削トルクを検出
し、検出結果を切削トルク検出信号ＳTとして出力す
る。制御部３は、工作機械１の各部を制御（刃具の駆動
制御等）する。
【００１２】４は、切削トルク検出信号ＳTを増幅する
センサアンプである。５は、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジ
タル）変換部であり、センサアンプ４により増幅された
切削トルク検出信号ＳTをディジタルの切削トルクデー
タＤTに変換する。６は、切削トルクデータＤTに対して
ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を施すことにより、切削ト
ルクの周波数毎のパワースペクトル（図２（ａ）および
（ｂ）参照）を求めるＦＦＴ演算部である。このＦＦＴ
演算部６は、演算結果をパワースペクトルデータＤpと
して出力する。
センサアンプである。５は、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジ
タル）変換部であり、センサアンプ４により増幅された
切削トルク検出信号ＳTをディジタルの切削トルクデー
タＤTに変換する。６は、切削トルクデータＤTに対して
ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を施すことにより、切削ト
ルクの周波数毎のパワースペクトル（図２（ａ）および
（ｂ）参照）を求めるＦＦＴ演算部である。このＦＦＴ
演算部６は、演算結果をパワースペクトルデータＤpと
して出力する。
【００１３】７は、図示しない主軸の回転数を検出し
て、検出結果を主軸回転数データＤnとして出力する主
軸回転数検出部である。上記主軸は、刃具（図示略）を
回転駆動する。８は、パワースペクトルデータＤpか
ら、周波数範囲Ｆ1〜Ｆ2におけるパワースペクトルのピ
ーク値Ｐpを検出するピーク値検出部であり、該ピーク
値Ｐpのデータを出力する。ここで、上記周波数範囲Ｆ1
〜Ｆ2を定める周波数Ｆ1およびＦ2（＞Ｆ1）は、主軸回
転数データＤnから得られる主軸の回転数に同期した周
波数の前後に設定される。例えば、上記周波数Ｆ1およ
びＦ2は、図２（ｂ）に示す周波数２１．７Ｈｚの前後
の値となるように設定される。
て、検出結果を主軸回転数データＤnとして出力する主
軸回転数検出部である。上記主軸は、刃具（図示略）を
回転駆動する。８は、パワースペクトルデータＤpか
ら、周波数範囲Ｆ1〜Ｆ2におけるパワースペクトルのピ
ーク値Ｐpを検出するピーク値検出部であり、該ピーク
値Ｐpのデータを出力する。ここで、上記周波数範囲Ｆ1
〜Ｆ2を定める周波数Ｆ1およびＦ2（＞Ｆ1）は、主軸回
転数データＤnから得られる主軸の回転数に同期した周
波数の前後に設定される。例えば、上記周波数Ｆ1およ
びＦ2は、図２（ｂ）に示す周波数２１．７Ｈｚの前後
の値となるように設定される。
【００１４】９は、欠損判定パワースペクトルしきい値
Ｐkのデータを記憶する記憶部である。上記欠損判定パ
ワースペクトルしきい値Ｐkは、ピーク値Ｐpと比較され
る値であり、刃具に欠損が生じているか否かを判定する
ためのしきい値である。１０は、ピーク値Ｐpと欠損判
定パワースペクトルしきい値Ｐkとを比較する比較部で
あり、ピーク値Ｐpが欠損判定パワースペクトルしきい
値Ｐkを越えたとき、刃具の欠損を検出したことを示す
信号Ｓ1を出力する。１１は、信号Ｓ1が入力されたと
き、刃具の欠損が検出されたことを示す欠損検出信号Ｓ
kを発生し、これを制御部３へ出力する。
Ｐkのデータを記憶する記憶部である。上記欠損判定パ
ワースペクトルしきい値Ｐkは、ピーク値Ｐpと比較され
る値であり、刃具に欠損が生じているか否かを判定する
ためのしきい値である。１０は、ピーク値Ｐpと欠損判
定パワースペクトルしきい値Ｐkとを比較する比較部で
あり、ピーク値Ｐpが欠損判定パワースペクトルしきい
値Ｐkを越えたとき、刃具の欠損を検出したことを示す
信号Ｓ1を出力する。１１は、信号Ｓ1が入力されたと
き、刃具の欠損が検出されたことを示す欠損検出信号Ｓ
kを発生し、これを制御部３へ出力する。
【００１５】次に、上述した一実施形態による刃具の欠
損検出装置の動作について図５に示すフローチャートを
参照しつつ説明する。図５に示すステップＳ１では、図
示しない設定部により、欠損判定パワースペクトルしき
い値Ｐk（図２（ｂ）参照）が、記憶部９に設定され
る。
損検出装置の動作について図５に示すフローチャートを
参照しつつ説明する。図５に示すステップＳ１では、図
示しない設定部により、欠損判定パワースペクトルしき
い値Ｐk（図２（ｂ）参照）が、記憶部９に設定され
る。
【００１６】そして、今、制御部３の駆動制御により刃
具によるワークに対する加工が開始されると、主軸が駆
動されるとともに刃具が回転駆動され、欠損検出が開始
される（ステップＳ２）。これにより、主軸の回転数が
主軸回転数検出部７により検出され、主軸回転数検出部
７からは、上記回転数（例えば、１３００ｒｐｍ≒２
１．７ｒｐｓ）を示す主軸回転数データＤnが出力さ
れ、ステップＳ３では、ピーク値検出部８は、主軸回転
数データＤnを取り込んだ後、ステップＳ４へ進む。
具によるワークに対する加工が開始されると、主軸が駆
動されるとともに刃具が回転駆動され、欠損検出が開始
される（ステップＳ２）。これにより、主軸の回転数が
主軸回転数検出部７により検出され、主軸回転数検出部
７からは、上記回転数（例えば、１３００ｒｐｍ≒２
１．７ｒｐｓ）を示す主軸回転数データＤnが出力さ
れ、ステップＳ３では、ピーク値検出部８は、主軸回転
数データＤnを取り込んだ後、ステップＳ４へ進む。
【００１７】ステップＳ４では、ピーク値検出部８は、
主軸回転数データＤnから得られる主軸回転数（＝２
１．７ｒｐｓ）に同期した周波数２１．７Ｈｚ（図２
（ｂ）参照）を認識する。次いで、ピーク値検出部８
は、上記周波数２１．７Ｈｚの前後の周波数Ｆ1および
Ｆ2（図２（ｂ）参照）を設定する。
主軸回転数データＤnから得られる主軸回転数（＝２
１．７ｒｐｓ）に同期した周波数２１．７Ｈｚ（図２
（ｂ）参照）を認識する。次いで、ピーク値検出部８
は、上記周波数２１．７Ｈｚの前後の周波数Ｆ1および
Ｆ2（図２（ｂ）参照）を設定する。
【００１８】また、刃具の切削トルクは、トルク検出セ
ンサ２により検出され、トルク検出センサ２からは、上
記切削トルクに対応する切削トルク検出信号ＳTが出力
される。そして、切削トルク検出信号ＳTは、センサア
ンプ４により増幅された後、さらにＡ／Ｄ変換部５によ
り切削トルクデータＤTに変換される。そして、ステッ
プＳ５では、ＦＦＴ演算部６は、上記切削トルクデータ
ＤTを取り込んだ後、ステップＳ６へ進む。ステップＳ
６では、ＦＦＴ演算部６は、切削トルクデータＤTに対
してＦＦＴ演算を施すことにより、切削トルクのパワー
スペクトルを求める。今の場合、加工穴数が８４０以下
であって、かつ刃具に欠損が生じていないものとする
と、図２（ａ）に示すものと同様なパワースペクトルが
得られる。そして、ＦＦＴ演算部６は、図２（ａ）に示
すものと同様なパワースペクトルに対応するパワースペ
クトルデータＤpをピーク値検出部８へ出力する。
ンサ２により検出され、トルク検出センサ２からは、上
記切削トルクに対応する切削トルク検出信号ＳTが出力
される。そして、切削トルク検出信号ＳTは、センサア
ンプ４により増幅された後、さらにＡ／Ｄ変換部５によ
り切削トルクデータＤTに変換される。そして、ステッ
プＳ５では、ＦＦＴ演算部６は、上記切削トルクデータ
ＤTを取り込んだ後、ステップＳ６へ進む。ステップＳ
６では、ＦＦＴ演算部６は、切削トルクデータＤTに対
してＦＦＴ演算を施すことにより、切削トルクのパワー
スペクトルを求める。今の場合、加工穴数が８４０以下
であって、かつ刃具に欠損が生じていないものとする
と、図２（ａ）に示すものと同様なパワースペクトルが
得られる。そして、ＦＦＴ演算部６は、図２（ａ）に示
すものと同様なパワースペクトルに対応するパワースペ
クトルデータＤpをピーク値検出部８へ出力する。
【００１９】これにより、ステップＳ７では、ピーク値
検出部８は、図２（ａ）に示す周波数範囲Ｆ1〜Ｆ2にお
けるパワースペクトルのピーク値Ｐpを検出した後、ピ
ーク値Ｐpのデータを比較部１０へ出力する。ステップ
Ｓ８では、比較部１０は、図２（ａ）に示すピーク値Ｐ
pと欠損判定パワースペクトルしきい値Ｐkとを比較し
て、ピーク値Ｐpが欠損判定パワースペクトルしきい値
Ｐkを越えているか否かを判断する。今の場合、ピーク
値Ｐpが欠損判定パワースペクトルしきい値Ｐk以下であ
るため、ピーク値検出部８は、判断結果を「ＮＯ」とし
て、ステップＳ５へ戻り上述した動作を繰り返す。
検出部８は、図２（ａ）に示す周波数範囲Ｆ1〜Ｆ2にお
けるパワースペクトルのピーク値Ｐpを検出した後、ピ
ーク値Ｐpのデータを比較部１０へ出力する。ステップ
Ｓ８では、比較部１０は、図２（ａ）に示すピーク値Ｐ
pと欠損判定パワースペクトルしきい値Ｐkとを比較し
て、ピーク値Ｐpが欠損判定パワースペクトルしきい値
Ｐkを越えているか否かを判断する。今の場合、ピーク
値Ｐpが欠損判定パワースペクトルしきい値Ｐk以下であ
るため、ピーク値検出部８は、判断結果を「ＮＯ」とし
て、ステップＳ５へ戻り上述した動作を繰り返す。
【００２０】そして、今、８４２穴目の加工が行われて
おり、かつ刃具に欠損が生じているものとすると、ステ
ップＳ６では、ＦＦＴ演算部６は、８４２穴目の切削ト
ルクデータＤTに対してＦＦＴ演算を施すことにより、
切削トルクのパワースペクトルを求める。今の場合に
は、図２（ｂ）に示すものと同様なパワースペクトルが
得られる。そして、ＦＦＴ演算部６は、図２（ｂ）に示
すものと同様なパワースペクトルに対応するパワースペ
クトルデータＤpをピーク値検出部８へ出力する。
おり、かつ刃具に欠損が生じているものとすると、ステ
ップＳ６では、ＦＦＴ演算部６は、８４２穴目の切削ト
ルクデータＤTに対してＦＦＴ演算を施すことにより、
切削トルクのパワースペクトルを求める。今の場合に
は、図２（ｂ）に示すものと同様なパワースペクトルが
得られる。そして、ＦＦＴ演算部６は、図２（ｂ）に示
すものと同様なパワースペクトルに対応するパワースペ
クトルデータＤpをピーク値検出部８へ出力する。
【００２１】これにより、ステップＳ７では、ピーク値
検出部８は、図２（ｂ）に示す周波数範囲Ｆ1〜Ｆ2にお
けるパワースペクトルのピーク値Ｐpを検出した後、ピ
ーク値Ｐpのデータを比較部１０へ出力する。ステップ
Ｓ８では、比較部１０は、図２（ｂ）に示すピーク値Ｐ
pと欠損判定パワースペクトルしきい値Ｐkとを比較し
て、ピーク値Ｐpが欠損判定パワースペクトルしきい値
Ｐkを越えているか否かを判断する。今の場合、ピーク
値Ｐpが欠損判定パワースペクトルしきい値Ｐkを越えて
いるため、比較部１０は、判断結果を「ＹＥＳ」とし
て、信号Ｓ1を信号発生部１１へ出力する。これによ
り、ステップＳ９では、信号発生部１１は、刃具の欠損
を検出したことを示す欠損検出信号Ｓkを制御部３へ出
力する。
検出部８は、図２（ｂ）に示す周波数範囲Ｆ1〜Ｆ2にお
けるパワースペクトルのピーク値Ｐpを検出した後、ピ
ーク値Ｐpのデータを比較部１０へ出力する。ステップ
Ｓ８では、比較部１０は、図２（ｂ）に示すピーク値Ｐ
pと欠損判定パワースペクトルしきい値Ｐkとを比較し
て、ピーク値Ｐpが欠損判定パワースペクトルしきい値
Ｐkを越えているか否かを判断する。今の場合、ピーク
値Ｐpが欠損判定パワースペクトルしきい値Ｐkを越えて
いるため、比較部１０は、判断結果を「ＹＥＳ」とし
て、信号Ｓ1を信号発生部１１へ出力する。これによ
り、ステップＳ９では、信号発生部１１は、刃具の欠損
を検出したことを示す欠損検出信号Ｓkを制御部３へ出
力する。
【００２２】これにより、制御部３は、ブザー、表示器
等により、刃具に欠損が生じていることを報知するとと
もに、危険を回避するために主軸（刃具）の回転や主軸
の送り等を停止させたり、場合によっては主軸を退避さ
せたりという制御を行う。
等により、刃具に欠損が生じていることを報知するとと
もに、危険を回避するために主軸（刃具）の回転や主軸
の送り等を停止させたり、場合によっては主軸を退避さ
せたりという制御を行う。
【００２３】以上説明したように、上述した一実施形態
による刃具の欠損検出装置によれば、刃具の欠損に伴う
切削トルクの値の変化がわずかな場合においても、切削
トルクの変動成分に基づいて欠損判定を行っているの
で、刃具の欠損を正確に検出することができる。また、
上述した一実施形態による刃具の欠損検出装置によれ
ば、びびり振動の振動数と主軸の回転数とが異なるた
め、びびり振動の影響を受けることなく、刃具の欠損を
正確に検出することができる。
による刃具の欠損検出装置によれば、刃具の欠損に伴う
切削トルクの値の変化がわずかな場合においても、切削
トルクの変動成分に基づいて欠損判定を行っているの
で、刃具の欠損を正確に検出することができる。また、
上述した一実施形態による刃具の欠損検出装置によれ
ば、びびり振動の振動数と主軸の回転数とが異なるた
め、びびり振動の影響を受けることなく、刃具の欠損を
正確に検出することができる。
【００２４】以上本発明の実施形態について詳述してき
たが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるもので
はなく本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があ
っても本発明に含まれる。例えば、上述した一実施形態
による刃具の欠損検出装置においては、上述した機能を
実現するためのプログラムを、フレキシブルディスク、
ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＩＣカード、ＤＶＤ−
ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録
して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュ
ータシステムに読み込ませて実行させることにより、刃
具の欠損検出をおこなってもよい。また、上記プログラ
ムは、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体
や、ハードディスク等の記憶装置等に、その全体あるい
は一部が記録され、あるいは記憶されている。そのプロ
グラムは、コンピュータにより読みとられて、動作の全
部あるいは一部が実行される。また、ここでいう記録媒
体は、光磁気ディスク等のようにプログラムを静的に記
録しているものに限らず、インターネットの専用線、電
話回線等の通信回線を通してプログラムを送信する場合
の通信回線のように、短時間の間、動的にプログラムを
保持しているもの、その場合のサーバやコンピュータ内
部のメモリのように、一定時間プログラムを保持してい
るものも含むものとする。
たが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるもので
はなく本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があ
っても本発明に含まれる。例えば、上述した一実施形態
による刃具の欠損検出装置においては、上述した機能を
実現するためのプログラムを、フレキシブルディスク、
ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＩＣカード、ＤＶＤ−
ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録
して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュ
ータシステムに読み込ませて実行させることにより、刃
具の欠損検出をおこなってもよい。また、上記プログラ
ムは、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体
や、ハードディスク等の記憶装置等に、その全体あるい
は一部が記録され、あるいは記憶されている。そのプロ
グラムは、コンピュータにより読みとられて、動作の全
部あるいは一部が実行される。また、ここでいう記録媒
体は、光磁気ディスク等のようにプログラムを静的に記
録しているものに限らず、インターネットの専用線、電
話回線等の通信回線を通してプログラムを送信する場合
の通信回線のように、短時間の間、動的にプログラムを
保持しているもの、その場合のサーバやコンピュータ内
部のメモリのように、一定時間プログラムを保持してい
るものも含むものとする。
【００２５】さらに、上述した一実施形態による刃具の
欠損検出装置においては、図４に示すＦＦＴ演算部６に
よるＦＦＴ演算により切削トルクの変動成分（パワース
ペクトル）を求める例について説明したが、上記ＦＦＴ
演算に代えてウェーブレット変換を用いて切削トルクの
変動成分を求めるようにしてもよい。
欠損検出装置においては、図４に示すＦＦＴ演算部６に
よるＦＦＴ演算により切削トルクの変動成分（パワース
ペクトル）を求める例について説明したが、上記ＦＦＴ
演算に代えてウェーブレット変換を用いて切削トルクの
変動成分を求めるようにしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
主軸の回転数に同期した周波数のパワースペクトル、す
なわち、切削トルクの変動成分に基づいて欠損判定を行
っているので、刃具の欠損に伴う切削トルクの値の変化
がわずかな場合であっても、刃具の欠損を正確に検出す
ることができるという効果が得られる。
主軸の回転数に同期した周波数のパワースペクトル、す
なわち、切削トルクの変動成分に基づいて欠損判定を行
っているので、刃具の欠損に伴う切削トルクの値の変化
がわずかな場合であっても、刃具の欠損を正確に検出す
ることができるという効果が得られる。
【図１】 本発明の一実施形態による刃具の欠損検出装
置における欠損検出原理を説明する時間−切削トルク特
性を示す図である。
置における欠損検出原理を説明する時間−切削トルク特
性を示す図である。
【図２】 同一実施形態による刃具の欠損検出装置にお
ける欠損検出原理を説明する時間−パワースペクトル特
性を示す図である。
ける欠損検出原理を説明する時間−パワースペクトル特
性を示す図である。
【図３】 同一実施形態による刃具の欠損検出装置にお
ける欠損検出原理を説明する加工穴数−パワースペクト
ル特性を示す図である。
ける欠損検出原理を説明する加工穴数−パワースペクト
ル特性を示す図である。
【図４】 同一実施形態による刃具の欠損検出装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図５】 同一実施形態による刃具の欠損検出装置の動
作を説明するフローチャートである。
作を説明するフローチャートである。
【図６】 従来の刃具の欠損予知方法の問題点を説明す
る時間−切削トルク特性を示す図である。
る時間−切削トルク特性を示す図である。
【図７】 従来の刃具の欠損予知方法の問題点を説明す
る加工穴数−平均トルク特性を示す図である。
る加工穴数−平均トルク特性を示す図である。
【符号の説明】 ２ トルク検出センサ ３ 制御部 ５ Ａ／Ｄ変換部 ６ ＦＦＴ演算部 ７ 主軸回転数検出部 ８ ピーク値検出部 ９ 記憶部 １０ 比較部 １１ 信号発生部
Claims (5)
- 【請求項１】 ワークに対して加工を行う刃具と、 前記刃具を回転駆動する主軸と、 前記主軸の回転数を検出する回転数検出手段と、 前記刃具の切削トルクを検出する切削トルク検出手段
と、 前記切削トルク検出手段の検出結果に基づいて、前記切
削トルクにおける周波数毎のパワースペクトルを求める
パワースペクトル演算手段と、 前記回転数検出手段の検出結果に同期した周波数を含む
所定範囲の周波数範囲を設定し、該周波数範囲における
前記パワースペクトルのピーク値を求めるピーク値算出
手段と、 前記ピーク値と、前記刃具が欠損しているかを判定する
ための欠損判定パワースペクトルしきい値とを比較し、
前記ピーク値が前記欠損判定パワースペクトルしきい値
を越えたとき、前記刃具が欠損していることを検出する
欠損検出手段と、 を具備することを特徴とする刃具の欠損検出装置。 - 【請求項２】 前記欠損検出手段の検出結果を報知する
報知手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の
刃具の欠損検出装置。 - 【請求項３】 前記欠損検出手段の検出結果に基づい
て、前記刃具の欠損が検出されたとき、前記刃具の駆動
を停止させる駆動制御手段を具備することを特徴とする
請求項１または２に記載の刃具の欠損検出装置。 - 【請求項４】ワークに対して加工を行う刃具を回転駆動
する主軸の回転数を検出する第１の過程と、 前記刃具の切削トルクを検出する第２の過程と、 前記第２の過程における検出結果に基づいて、前記切削
トルクにおける周波数毎のパワースペクトルを求める第
３の過程と、 前記第１の過程における検出結果に同期した周波数を含
む所定範囲の周波数範囲を設定し、該周波数範囲におけ
る前記パワースペクトルのピーク値を求める第４の過程
と、 前記ピーク値と、前記刃具が欠損しているかを判定する
ための欠損判定パワースペクトルしきい値とを比較し、
前記ピーク値が前記欠損判定パワースペクトルしきい値
を越えたとき、前記刃具が欠損していることを検出する
第５の過程とを有することを特徴とする刃具の欠損検出
方法。 - 【請求項５】 ワークに対して加工を行う刃具と、 前記刃具を回転駆動する主軸と、 前記主軸の回転数を検出する回転数検出手段と、 前記刃具の切削トルクを検出する切削トルク検出手段
と、 前記切削トルク検出手段の検出結果に基づいて、前記切
削トルクにおける周波数毎のパワースペクトルを求める
パワースペクトル演算手段と、 前記回転数検出手段の検出結果に同期した周波数を含む
所定範囲の周波数範囲を設定し、該周波数範囲における
前記パワースペクトルのピーク値を求めるピーク値算出
手段と、 前記ピーク値と、前記刃具が欠損しているかを判定する
ための欠損判定パワースペクトルしきい値とを比較し、
前記ピーク値が前記欠損判定パワースペクトルしきい値
を越えたとき、前記刃具が欠損していることを検出する
欠損検出手段としてコンピュータを機能させるための欠
損検出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能
な記録媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12149098A JPH11309649A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 刃具の欠損検出装置および方法ならびに欠損検出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12149098A JPH11309649A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 刃具の欠損検出装置および方法ならびに欠損検出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11309649A true JPH11309649A (ja) | 1999-11-09 |
Family
ID=14812462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12149098A Pending JPH11309649A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 刃具の欠損検出装置および方法ならびに欠損検出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11309649A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8723472B2 (en) | 2009-06-22 | 2014-05-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Servo control device |
| KR20160141292A (ko) * | 2015-05-29 | 2016-12-08 | 한국생산기술연구원 | 모니터링 센서를 이용한 탄소섬유강화 플라스틱 스택 가공 방법 |
| JP2018176329A (ja) * | 2017-04-10 | 2018-11-15 | 株式会社Ｓｕｂａｒｕ | ドリル異常検知システム、ドリル異常検知方法、穿孔システム及び被穿孔品の製造方法 |
| JP2020042347A (ja) * | 2018-09-06 | 2020-03-19 | 東芝機械株式会社 | 工作機械および工具異常判定方法 |
| 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 |
-
1998
- 1998-04-30 JP JP12149098A patent/JPH11309649A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8723472B2 (en) | 2009-06-22 | 2014-05-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Servo control device |
| KR20160141292A (ko) * | 2015-05-29 | 2016-12-08 | 한국생산기술연구원 | 모니터링 센서를 이용한 탄소섬유강화 플라스틱 스택 가공 방법 |
| US10265779B2 (en) | 2015-05-29 | 2019-04-23 | Korea Institute Of Industrial Technology | Carbon fiber reinforced plastic stack machining method using a monitoring sensor |
| JP2018176329A (ja) * | 2017-04-10 | 2018-11-15 | 株式会社Ｓｕｂａｒｕ | ドリル異常検知システム、ドリル異常検知方法、穿孔システム及び被穿孔品の製造方法 |
| JP2020042347A (ja) * | 2018-09-06 | 2020-03-19 | 東芝機械株式会社 | 工作機械および工具異常判定方法 |
| 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 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030527 |