JPS5923943B2 - 工具寿命検出方式 - Google Patents
工具寿命検出方式Info
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- JPS5923943B2 JPS5923943B2 JP2908779A JP2908779A JPS5923943B2 JP S5923943 B2 JPS5923943 B2 JP S5923943B2 JP 2908779 A JP2908779 A JP 2908779A JP 2908779 A JP2908779 A JP 2908779A JP S5923943 B2 JPS5923943 B2 JP S5923943B2
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- Japan
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- tool
- load factor
- cutting
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Program-control systems
- G05B19/02—Program-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
- G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by monitoring or safety
- G05B19/4065—Monitoring tool breakage, life or condition
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、工作機械における工具寿命検出方式に関し、
特に無人化された工作機械に適用して好適な工具寿命検
出方式に関する。
特に無人化された工作機械に適用して好適な工具寿命検
出方式に関する。
機械加工に使用される工具は切削をし続けると、いつか
は刃こぼれ、あるいは折損等の破損を生じる。
は刃こぼれ、あるいは折損等の破損を生じる。
このため、一般には該工具の寿命が最大になるように切
削速度、切削深さ等が指令される。
削速度、切削深さ等が指令される。
ところで、工具に刃こぼれが生じれば切削精度が下るた
め工具を交換しなければならず、又折損すれば当然工具
を交換しなげればならない。
め工具を交換しなければならず、又折損すれば当然工具
を交換しなげればならない。
このため、従来工具破損前に現場作業者の経験と勘によ
って工具交換を行なっていた。
って工具交換を行なっていた。
しかし、これでは相当の熟練者を必要とするし、又未熟
な者が工具交換作業にたずされると、工具交換を要しな
いにもかかわらず、間違って工具を交換してしまう場合
が生じ不都合であった。
な者が工具交換作業にたずされると、工具交換を要しな
いにもかかわらず、間違って工具を交換してしまう場合
が生じ不都合であった。
それに加えて、従来の方法においては、無人化されてい
る工作機械の工具交換には適用できないという欠点があ
る。
る工作機械の工具交換には適用できないという欠点があ
る。
このため、熟練者を必要とせず、適確に工具交換を指示
でき、しかも無人化された工作機械にも適用できる工具
寿命の管理技術が要求されていた。
でき、しかも無人化された工作機械にも適用できる工具
寿命の管理技術が要求されていた。
また、主軸電動機の負荷を常時監視しておき、この負荷
が、工作機械を制御する制御装置の中に設けられた記憶
手段にセットされた所定の値を越えたとき警報を発する
ものも開発されている。
が、工作機械を制御する制御装置の中に設けられた記憶
手段にセットされた所定の値を越えたとき警報を発する
ものも開発されている。
しかしながら、このような従来装置は、主軸電動機の種
類や大きさが代る度毎にＮＣ装置あるいはこれに付属せ
しめた強電盤に設けた記憶手段にセットする数値を変更
したり、記憶手段の容量を大きくする必要があり、工作
機械の価格上昇の原因にもなっていた。
類や大きさが代る度毎にＮＣ装置あるいはこれに付属せ
しめた強電盤に設けた記憶手段にセットする数値を変更
したり、記憶手段の容量を大きくする必要があり、工作
機械の価格上昇の原因にもなっていた。
本発明は、上述の如き従来からの技術的な要求を満たす
ことを目的とする。
ことを目的とする。
この目的を達成するため、本発明は、数値制御装置から
の指令に基いて工具をワークに対して相対的に移動せし
め、前記指令に応じた加工を次々とワークに施す工作機
械において、工具にかかる負荷率を検出する手段と、前
記負荷率を正規化する手段と、新規に使用する工具にか
かる基準負荷率を正規化した数値を所定の倍数にて倍率
した数値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶さ
れた数値と２回目以降の加工時の負荷率を正規化した数
値とを比較する比較手段を設け、予め前記記憶手段には
新規に使用する工具にかかる基準負荷率を正規化した数
値を所定の倍数にて倍率した数値を記憶せしめておき、
２回目以降の切削時工具に掛る負荷率を正規化した数値
と前記記憶手段の内容とを比較し、２回目以降の切削時
工具にかかる負荷率を正規化した数値が記憶手段の内容
を上回った時に工具交換指示信号を発生することを特徴
とする工具寿命検出方式を提供する。
の指令に基いて工具をワークに対して相対的に移動せし
め、前記指令に応じた加工を次々とワークに施す工作機
械において、工具にかかる負荷率を検出する手段と、前
記負荷率を正規化する手段と、新規に使用する工具にか
かる基準負荷率を正規化した数値を所定の倍数にて倍率
した数値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶さ
れた数値と２回目以降の加工時の負荷率を正規化した数
値とを比較する比較手段を設け、予め前記記憶手段には
新規に使用する工具にかかる基準負荷率を正規化した数
値を所定の倍数にて倍率した数値を記憶せしめておき、
２回目以降の切削時工具に掛る負荷率を正規化した数値
と前記記憶手段の内容とを比較し、２回目以降の切削時
工具にかかる負荷率を正規化した数値が記憶手段の内容
を上回った時に工具交換指示信号を発生することを特徴
とする工具寿命検出方式を提供する。
次に、本発明の詳細な説明する。
工作機械において、工具にかかる負荷は前述の如く切削
速度、切削深さに依存すると共に切削能力、換言すれば
切れ味のよい工具か否か等により決まる。
速度、切削深さに依存すると共に切削能力、換言すれば
切れ味のよい工具か否か等により決まる。
従って、切削速度、切削深さ等の切削条件が一定であれ
ば切削能力のみにより工具の負荷が依存する。
ば切削能力のみにより工具の負荷が依存する。
主軸駆動用に直流電動機を使用した場合、該直流電動機
の電機子電流を検出することで、この負荷の軽重が判断
できる。
の電機子電流を検出することで、この負荷の軽重が判断
できる。
ここで、各出力の主軸駆動用直流電動機に対して、工作
機械の各々の切削を行なう場合、新規に使用する鋭利な
工具に掛る負荷に対する電機子電流の大きさく定格フル
パワー切削）を基準負荷率（無負荷時電機子電流との比
率）とし、これに対して劣化した工具に対する電機子電
流の大きさを負荷率とする。
機械の各々の切削を行なう場合、新規に使用する鋭利な
工具に掛る負荷に対する電機子電流の大きさく定格フル
パワー切削）を基準負荷率（無負荷時電機子電流との比
率）とし、これに対して劣化した工具に対する電機子電
流の大きさを負荷率とする。
ここで、工具は使用回数が多くなるほど負荷率は大きく
なる。
なる。
さて、同一のワークに、同一の条件で加工を施した場合
の新工具にかかる基準負荷率と、破損状態直前の工具に
かかる負荷率との比率は実験的に測定可能である。
の新工具にかかる基準負荷率と、破損状態直前の工具に
かかる負荷率との比率は実験的に測定可能である。
従って予め第１回目の切削時における新工具にかかる負
荷率（基準負荷率）を測定して記憶させておき、２回目
以降の切削時の工具に対する負荷率が前記基準負荷率に
比べて所定倍の大きさになっているかどうかを検出して
工具交換指示信号を出力すれば自動的にしかも適確に工
具寿命の管理が行なえるということになる。
荷率（基準負荷率）を測定して記憶させておき、２回目
以降の切削時の工具に対する負荷率が前記基準負荷率に
比べて所定倍の大きさになっているかどうかを検出して
工具交換指示信号を出力すれば自動的にしかも適確に工
具寿命の管理が行なえるということになる。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明に係る工具寿命検出方式を実現するため
のブロック図であり、図中１はワーク、２は該ワークを
取り付け、数値制御装置（以下ＮＣと略記する）からの
指令により所定の方向に移動せしめられるテーブル、３
はワーク１に所定の切削加工を施す交換可能な工具、４
は該工具３を支持し後述の直流電動機により回転駆動さ
れる主軸、５及び５′はプーリ、６はベルト、７は主軸
駆動用の直流電動機、８は界磁巻線Ｌｆに界磁電流を供
給する界磁制御回路、９及び９′は交流電圧ＡＣＶを全
波整流すると共にその点弧角を制御して電機子Ｍに印加
する電圧を制御して直流電動機７の回転速度を制御する
サイリスタ、１０は電機子電流Ｉａより工具にかかる負
荷を検出するロードメータで、１０′は電機子電流Ｉａ
を検出する公知の電流検出回路、１０“は該電機子電流
Ｉａを絶対値に交換する電流絶対値回路、１０”はロー
ドメータ出力即ち負荷率を正規化する負荷率正規化回路
である。
のブロック図であり、図中１はワーク、２は該ワークを
取り付け、数値制御装置（以下ＮＣと略記する）からの
指令により所定の方向に移動せしめられるテーブル、３
はワーク１に所定の切削加工を施す交換可能な工具、４
は該工具３を支持し後述の直流電動機により回転駆動さ
れる主軸、５及び５′はプーリ、６はベルト、７は主軸
駆動用の直流電動機、８は界磁巻線Ｌｆに界磁電流を供
給する界磁制御回路、９及び９′は交流電圧ＡＣＶを全
波整流すると共にその点弧角を制御して電機子Ｍに印加
する電圧を制御して直流電動機７の回転速度を制御する
サイリスタ、１０は電機子電流Ｉａより工具にかかる負
荷を検出するロードメータで、１０′は電機子電流Ｉａ
を検出する公知の電流検出回路、１０“は該電機子電流
Ｉａを絶対値に交換する電流絶対値回路、１０”はロー
ドメータ出力即ち負荷率を正規化する負荷率正規化回路
である。
なお、界磁制御形直流電動機では、電流と負荷率が正比
例するから、負荷率正規化回路１０”は新工具により切
削しない状態、定格フルパワー切削状態、瞬時最大フル
パワー切削状態及び過負荷切削状態においてそれぞれ下
表に示す電圧を出力するように正規化するもので、表中
、“デジタル量“の欄は後述のアナログ・デジタル変換
器の変換出力である。
例するから、負荷率正規化回路１０”は新工具により切
削しない状態、定格フルパワー切削状態、瞬時最大フル
パワー切削状態及び過負荷切削状態においてそれぞれ下
表に示す電圧を出力するように正規化するもので、表中
、“デジタル量“の欄は後述のアナログ・デジタル変換
器の変換出力である。
この負荷率正規化回路１０″′は、主軸駆動用の電動機
出力や種類に応じて用意されるもので、これら電動機が
それぞれ切削していない状態、定格フルパワー切削状態
、瞬時最大フルパワー切削状態、過負荷切削状態におか
れるとき、それぞれの運転状態に対応した、表に示され
るようなアナログ値（正規化された数値）を出力する。
出力や種類に応じて用意されるもので、これら電動機が
それぞれ切削していない状態、定格フルパワー切削状態
、瞬時最大フルパワー切削状態、過負荷切削状態におか
れるとき、それぞれの運転状態に対応した、表に示され
るようなアナログ値（正規化された数値）を出力する。
したがって、電動機の大きさや種類が変っても、それぞ
れの運転状態に対応するアナログ値は変らない。
れの運転状態に対応するアナログ値は変らない。
１１は負荷率正規化回路の出力電圧を４ビツトのディジ
タル量に変換するアナログ・デジタル変換器（以下ＡＤ
変換器と略記する）、１２はＮＣ１１３はＮＣによりテ
ーブルを駆動して新工具によりたとえば初めて切削を実
行した場合、各切削ブロック毎に生じるＡＤ変換器出力
を基準負荷率として記憶するメモリＭＥＭと、該メモリ
ＭＥＭに記憶された内容と前記工具による２回目以降の
切削時に生じるＡＤ変換器出力とを切削ブロック毎に比
較しＡＤ変換器出力が基準負荷率の所定倍数以上になっ
たとき、出力を発生する比較器ＣσＭとを備えた強電シ
ーケンス回路、１４は該強電シーケンス回路の出力に基
いて工具交換指示信号ＡＴＣを出力する強電盤、１５は
工具交換指示信号に基いて切削開始に先立って工具交換
を自動的に行なう工具交換装置である。
タル量に変換するアナログ・デジタル変換器（以下ＡＤ
変換器と略記する）、１２はＮＣ１１３はＮＣによりテ
ーブルを駆動して新工具によりたとえば初めて切削を実
行した場合、各切削ブロック毎に生じるＡＤ変換器出力
を基準負荷率として記憶するメモリＭＥＭと、該メモリ
ＭＥＭに記憶された内容と前記工具による２回目以降の
切削時に生じるＡＤ変換器出力とを切削ブロック毎に比
較しＡＤ変換器出力が基準負荷率の所定倍数以上になっ
たとき、出力を発生する比較器ＣσＭとを備えた強電シ
ーケンス回路、１４は該強電シーケンス回路の出力に基
いて工具交換指示信号ＡＴＣを出力する強電盤、１５は
工具交換指示信号に基いて切削開始に先立って工具交換
を自動的に行なう工具交換装置である。
次に、動作について説明する。
まず、新工具に交換後、ＮＣからの指令に基いて第１回
目の切削を実行させる。
目の切削を実行させる。
このとき、工具にかかる負荷は電機子電流Ｉａに比例す
るから、電流検出回路１０′により該電機子電流を検出
し、ついで電流絶対値回路１０“により絶対値に変換す
れば、該回路より負荷率が出力される。
るから、電流検出回路１０′により該電機子電流を検出
し、ついで電流絶対値回路１０“により絶対値に変換す
れば、該回路より負荷率が出力される。
該負荷率を負荷率正規化回路１０”により正規化し、そ
の出力電圧をＡＤ変換器１１によりデジタル量に変換し
、ｋ倍して強電シーケンス回路１３のメモリＭＥＭに記
憶させる。
の出力電圧をＡＤ変換器１１によりデジタル量に変換し
、ｋ倍して強電シーケンス回路１３のメモリＭＥＭに記
憶させる。
なお、ここでｋは新規にかかる負荷率と破損状態直前の
工具にかかる負荷率の比率により定まる数値である。
工具にかかる負荷率の比率により定まる数値である。
ところで、該工具にかかる負荷は各切削ブロックにおけ
る切削条件（切削速度、切込深さ等）により変化するの
で、メモリＭＥＭには第２図の如く切削シーケンス番号
に対応して順次、負荷率にに倍した値を記憶させる。
る切削条件（切削速度、切込深さ等）により変化するの
で、メモリＭＥＭには第２図の如く切削シーケンス番号
に対応して順次、負荷率にに倍した値を記憶させる。
以上の如（、新工具による第１回目の切削加工並びに工
具寿命管理の前処理が終了すれば、ワークを交換し、第
２回目の切削加工を開始する。
具寿命管理の前処理が終了すれば、ワークを交換し、第
２回目の切削加工を開始する。
切削加工の進行に伴い各切削ブロックにおいて工具にか
かる負荷率が前述の如くロードメータ１０及びＡＤ変換
器１１を介して刻々と入力されてくる。
かる負荷率が前述の如くロードメータ１０及びＡＤ変換
器１１を介して刻々と入力されてくる。
一方、強電シーケンス回路１３にはＮＣ１２から現在何
番目の切削ブロックの加工を行なっているかの情報が入
力されている。
番目の切削ブロックの加工を行なっているかの情報が入
力されている。
従って、強電シーケンス回路１３内の比較回路ＣＯＭに
メモリＭＥＭより現在切削中の切削ブロック番号に対応
する基準負荷率Ｌｒを入力しておけば、各ブロックにお
いて基準負荷率Ｌｒと前記実際の負荷率Ｌａとの大小関
係の比較が可能となり、Ｌｒ＜Ｌａになった際、強電盤
１４に出力を発生する。
メモリＭＥＭより現在切削中の切削ブロック番号に対応
する基準負荷率Ｌｒを入力しておけば、各ブロックにお
いて基準負荷率Ｌｒと前記実際の負荷率Ｌａとの大小関
係の比較が可能となり、Ｌｒ＜Ｌａになった際、強電盤
１４に出力を発生する。
強電盤１４は該出力を受ければ工具交換指示信号ＡＴＣ
を発生し、工具交換装置１５に入力する。
を発生し、工具交換装置１５に入力する。
工具交換装置１５は該信号ＡＴＣを受げれば現在切削加
工中のワークへの加工完了を待って工具交換を自動的に
行なう。
工中のワークへの加工完了を待って工具交換を自動的に
行なう。
なお、該信号ＡＴＣによりブザーを鳴動せしめ、あるい
はアラームランプを点灯せしめて現場作業者に工具交換
が必要である旨の通報をするようにしてもよい。
はアラームランプを点灯せしめて現場作業者に工具交換
が必要である旨の通報をするようにしてもよい。
なお、本発明は何ら上記実施例に限定されるものではな
く、種々の変更が可能である。
く、種々の変更が可能である。
たとえば、メモリに基準負荷率をに倍して記憶せしめた
が、ｋ倍せずにそのまま基準負荷率を記憶させ、実際の
負荷率が該記憶されている基準負荷率の所定倍になった
ときに工具交換指示信号を出力するようにもできる。
が、ｋ倍せずにそのまま基準負荷率を記憶させ、実際の
負荷率が該記憶されている基準負荷率の所定倍になった
ときに工具交換指示信号を出力するようにもできる。
又、強電シーケンス回路としてはマイクロ・コンピュー
タを主体としたもので構成することもできる。
タを主体としたもので構成することもできる。
以上詳細に説明したように、本発明は負荷率を正規化す
る手段を設け、予め記憶手段には新規に使用する工具に
かかる基準負荷率を正規化した数値を所定の倍数にて倍
率した数値を記憶せしめておき、２回目以降の切削時工
具にかかる負荷率を正規化した数値と前記記憶手段の内
容とを比較するように構成したので、従来のように、主
軸電動機の種類や大きさが代る度毎にＮＣ装置あるいは
これに付属せしめた強電盤に設けた記憶手段にセットす
る数値を変更したり、記憶手段の容量を大きくする必要
も無くなった。
る手段を設け、予め記憶手段には新規に使用する工具に
かかる基準負荷率を正規化した数値を所定の倍数にて倍
率した数値を記憶せしめておき、２回目以降の切削時工
具にかかる負荷率を正規化した数値と前記記憶手段の内
容とを比較するように構成したので、従来のように、主
軸電動機の種類や大きさが代る度毎にＮＣ装置あるいは
これに付属せしめた強電盤に設けた記憶手段にセットす
る数値を変更したり、記憶手段の容量を大きくする必要
も無くなった。
さらに本発明によれば現場作業者の勘に頼ることなく、
適正なタイミングで工具交換を自動的に指示できるとと
もに、工作機械が工具交換を自動的に行えるものであれ
ば、無人化運転稼動中の工作機械であっても工具交換を
人手を介さず適宜自動的に行うことができ、その効果は
太きい。
適正なタイミングで工具交換を自動的に指示できるとと
もに、工作機械が工具交換を自動的に行えるものであれ
ば、無人化運転稼動中の工作機械であっても工具交換を
人手を介さず適宜自動的に行うことができ、その効果は
太きい。
第１図は、本発明の工具寿命検出方式を実現するための
実施例ブロック図、第２図はメモリへの基準負荷率の記
憶状態を説明する説明図である。 図中、１はワーク、３は工具、７は直流電動機、１０は
ロードメータ、１０′は電流検出回路、１０“は負荷率
正規化回路、１１はＡＤ変換器、１２はＮＣ１１３は強
電シーケンス回路、１５は工具交換装置、ＭＥＭはメモ
リ、０６Ｍは比較器、ＡＴＣは工具交換指示信号である
。
実施例ブロック図、第２図はメモリへの基準負荷率の記
憶状態を説明する説明図である。 図中、１はワーク、３は工具、７は直流電動機、１０は
ロードメータ、１０′は電流検出回路、１０“は負荷率
正規化回路、１１はＡＤ変換器、１２はＮＣ１１３は強
電シーケンス回路、１５は工具交換装置、ＭＥＭはメモ
リ、０６Ｍは比較器、ＡＴＣは工具交換指示信号である
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 数値制御装置からの指令に基いて工具をワークに対
して相対的に移動せしめ、前記指令に応じた加工を次々
とワークに施す工作機械において、工具にかかる負荷率
を検出する手段と、前記負荷率を正規化する手段と、新
規に使用する工具にかかる基準負荷率を正規化した数値
を所定の倍数にて倍率した数値を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された数値と２回目以降の加工時の
負荷率を正規化した数値とを比較する比較手段を設け、
予め前記記憶手段には新規に使用する工具にかかる基準
負荷率を正規化した数値を所定の倍数にて倍率した数値
を記憶せしめておき、２回目以降の切削時工具にかかる
負荷率を正規化した数値と前記記憶手段の内容とを比較
し、２回目以降の切削時工具に掛る負荷率を正規化した
数値が記憶手段の内容を上回った時に工具交換指示信号
を発生することを特徴とする工具寿命検出方式。 ２ ワークに対する各切削ブロック毎に前記記憶手段の
内容を変更することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の工具寿命検出方式。 ３ 工具にかかる負荷率を該工具を駆動する電動機の電
機子電流により検出することを特徴とする特許請求の範
囲第１項又は第２項記載の工具寿命検出方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2908779A JPS5923943B2 (ja) | 1979-03-13 | 1979-03-13 | 工具寿命検出方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2908779A JPS5923943B2 (ja) | 1979-03-13 | 1979-03-13 | 工具寿命検出方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55120954A JPS55120954A (en) | 1980-09-17 |
| JPS5923943B2 true JPS5923943B2 (ja) | 1984-06-06 |
Family
ID=12266560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2908779A Expired JPS5923943B2 (ja) | 1979-03-13 | 1979-03-13 | 工具寿命検出方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5923943B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001079734A (ja) * | 1999-09-10 | 2001-03-27 | Yoshiaki Kakino | 工具異常検出装置及びこれを備えた数値制御装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2024116313A1 (ja) * | 2022-11-30 | 2024-06-06 |
-
1979
- 1979-03-13 JP JP2908779A patent/JPS5923943B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001079734A (ja) * | 1999-09-10 | 2001-03-27 | Yoshiaki Kakino | 工具異常検出装置及びこれを備えた数値制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55120954A (en) | 1980-09-17 |
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