JPS61105462A - 工具折損検出装置 - Google Patents
工具折損検出装置Info
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- JPS61105462A JPS61105462A JP59227196A JP22719684A JPS61105462A JP S61105462 A JPS61105462 A JP S61105462A JP 59227196 A JP59227196 A JP 59227196A JP 22719684 A JP22719684 A JP 22719684A JP S61105462 A JPS61105462 A JP S61105462A
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- 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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- Pathology (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の分野〕
本発明は工作機械における工具の折損や異常を切削加工
及び折損時に発生するアコースティックエミッシ“ヨン
（以下ＡＥという）を利用して監視。
及び折損時に発生するアコースティックエミッシ“ヨン
（以下ＡＥという）を利用して監視。
自動検出する工具折損検出装置に関するものである。
本発明は工具に対応した形状の取付部を有し、折損時と
同一レベルで且つ折ｔｉ時に得られるＡＥ倍信号周波数
を含む擬似ＡＥ倍信号発生する擬似ＡＥ信号発生手段を
工作機械の工具取付位置に取付けると共に、工具支持部
にＡＥセンサを設けている。こうして取付けた擬似ＡＥ
信号発生手段を用いてＡＥセンサ感度を調整すれば、工
具の折損時にも擬似ＡＥ倍信号同一の伝達経路によって
ＡＥ倍信号伝わるため、ＡＥセンサの感度調整が確実と
なり信頼性の高い工具折損検出装置とすることができる
。
同一レベルで且つ折ｔｉ時に得られるＡＥ倍信号周波数
を含む擬似ＡＥ倍信号発生する擬似ＡＥ信号発生手段を
工作機械の工具取付位置に取付けると共に、工具支持部
にＡＥセンサを設けている。こうして取付けた擬似ＡＥ
信号発生手段を用いてＡＥセンサ感度を調整すれば、工
具の折損時にも擬似ＡＥ倍信号同一の伝達経路によって
ＡＥ倍信号伝わるため、ＡＥセンサの感度調整が確実と
なり信頼性の高い工具折損検出装置とすることができる
。
工作機械において工具を用いて加工対象（以下ワークと
いう）を切削加工する場合、何らかの原因で工具が折損
し又切屑のつまりを起こして異常切削している場合があ
る。近年の工場自動化の進展に伴いこのような工具の折
損や異常切削を自動的に検出す°ることが強く要求され
ている。こうした工作機械の工具の折損を検出する一手
法として、従来より工作機械の工具やワークの近傍にＡ
Ｅセンサを設け、そこから得られるＡＥ倍信号基づいて
工具の折損を検出する装置が提案されている。
いう）を切削加工する場合、何らかの原因で工具が折損
し又切屑のつまりを起こして異常切削している場合があ
る。近年の工場自動化の進展に伴いこのような工具の折
損や異常切削を自動的に検出す°ることが強く要求され
ている。こうした工作機械の工具の折損を検出する一手
法として、従来より工作機械の工具やワークの近傍にＡ
Ｅセンサを設け、そこから得られるＡＥ倍信号基づいて
工具の折損を検出する装置が提案されている。
しかしながら従来の工具折損検出装置によれば、ワーク
の近傍にＡＥセンサが設けられるためその取付位置によ
ってＡＥ倍信号レベルが大幅に異なる。そのため従来の
工具折損検出装置ではＡＥセンサの感度を工具の大きさ
に応じてあらかじめ定められた標準値に設定し、個々の
工作機械の工具。
の近傍にＡＥセンサが設けられるためその取付位置によ
ってＡＥ倍信号レベルが大幅に異なる。そのため従来の
工具折損検出装置ではＡＥセンサの感度を工具の大きさ
に応じてあらかじめ定められた標準値に設定し、個々の
工作機械の工具。
ＡＥセンサ間の減−率を試行錯誤で補正していた。
しかイ１に工具の折損時のＡＥ倍信号折損時にしか得ら
れないのでＡＥセンサの取付位置や取付状態の確認が難
しく、工具の折損を確実に検出することが困難であった
。更に工具の種類、例えばドリル径を変更した時や回転
速度等の切削条件を異ならせたとき、更に形状材質の異
なるワーク毎にＡＥ倍信号レベルが異なるため、調整が
困難であり使い難（信頼性に問題があるという欠点があ
った。
れないのでＡＥセンサの取付位置や取付状態の確認が難
しく、工具の折損を確実に検出することが困難であった
。更に工具の種類、例えばドリル径を変更した時や回転
速度等の切削条件を異ならせたとき、更に形状材質の異
なるワーク毎にＡＥ倍信号レベルが異なるため、調整が
困難であり使い難（信頼性に問題があるという欠点があ
った。
本発明はこのような従来の工具折損検出装置の問題点に
鑑みてなされたものであって、ＡＥセンサの感度をワー
クの形状や材質１表面状態に依存停 するごとなく極めて容易に設定することができる使い易
い工具折損検出装置を提供することを目的とする。
鑑みてなされたものであって、ＡＥセンサの感度をワー
クの形状や材質１表面状態に依存停 するごとなく極めて容易に設定することができる使い易
い工具折損検出装置を提供することを目的とする。
本発明は工作機械の工具支持部に設けられたＡＥセンサ
を有し、工具の折損時に得られるＡＥ倍信号基づいて折
損を検出する工具折損検出装置であって、工具の取付位
置に取付けられる工具の形状に対応した形状の取付部を
有し”、工具の折損時に得られるＡＥ倍信号周波数を含
み工具の種類に応じた所定のレベルの擬似ＡＥ倍信号発
生する擬似ＡＥ信号発生手段と、ＡＥセンサの出力レベ
ルを表示する表示器と、ＡＥセンサの感度を設定する感
度設定手段と、を具備し、該擬似ＡＥ信号発生手段を工
具の取付位置に取付けた際に得られる擬似ＡＥ倍信号基
づいてＡＥセンサの感度を設定することを特徴とするも
のである。
を有し、工具の折損時に得られるＡＥ倍信号基づいて折
損を検出する工具折損検出装置であって、工具の取付位
置に取付けられる工具の形状に対応した形状の取付部を
有し”、工具の折損時に得られるＡＥ倍信号周波数を含
み工具の種類に応じた所定のレベルの擬似ＡＥ倍信号発
生する擬似ＡＥ信号発生手段と、ＡＥセンサの出力レベ
ルを表示する表示器と、ＡＥセンサの感度を設定する感
度設定手段と、を具備し、該擬似ＡＥ信号発生手段を工
具の取付位置に取付けた際に得られる擬似ＡＥ倍信号基
づいてＡＥセンサの感度を設定することを特徴とするも
のである。
このような特徴を有する本発明によれば、工作機械によ
る工作を行う前にあらかじめ擬（ＪＪＡＥ信号発生手段
により工具の折損時の擬似ＡＥ倍信号発生させてＡＥセ
ンサの感度を調整することができる。このとき工作機械
の工具取付部に擬似ＡＥ信号発生手段を設け、工具支持
部にＡＥセンサを設けるようにしている。従って擬似Ａ
Ｅ信号発生手段より擬似ＡＥ倍信号発生させれば、工具
の折損時に伝わるＡＥ倍信号同一の伝達経路によって擬
似ＡＥ倍信号ＡＥセンサに伝わる。このとき適正な信号
カミられるようにＡ ［Ｅセンサの感度を調整する。そ
うすれば極めて容易にＡＥセンサの取付位置や感度を最
適に調整することができる。
る工作を行う前にあらかじめ擬（ＪＪＡＥ信号発生手段
により工具の折損時の擬似ＡＥ倍信号発生させてＡＥセ
ンサの感度を調整することができる。このとき工作機械
の工具取付部に擬似ＡＥ信号発生手段を設け、工具支持
部にＡＥセンサを設けるようにしている。従って擬似Ａ
Ｅ信号発生手段より擬似ＡＥ倍信号発生させれば、工具
の折損時に伝わるＡＥ倍信号同一の伝達経路によって擬
似ＡＥ倍信号ＡＥセンサに伝わる。このとき適正な信号
カミられるようにＡ ［Ｅセンサの感度を調整する。そ
うすれば極めて容易にＡＥセンサの取付位置や感度を最
適に調整することができる。
こうして調整を終えた後工具を取付ければ工具の折損時
には擬似ＡＥ倍信号同一の経路によってＡ ＩＥ倍信号
ＡＥセンサに伝えられる。そのためワークの種類、形状
や表面状態及び材質に影響されることはなく、工具から
ＡＥセンサまでのＡＥ倍信号減衰等の影響を受けること
もないので、工具の折損検出の信頼性を大幅に向上させ
ることが可能となり使い易い工具折損検出装置とするこ
とができる。
には擬似ＡＥ倍信号同一の経路によってＡ ＩＥ倍信号
ＡＥセンサに伝えられる。そのためワークの種類、形状
や表面状態及び材質に影響されることはなく、工具から
ＡＥセンサまでのＡＥ倍信号減衰等の影響を受けること
もないので、工具の折損検出の信頼性を大幅に向上させ
ることが可能となり使い易い工具折損検出装置とするこ
とができる。
第１図は本発明による工具折損検出装置の一実施例を示
すブロック図である。本実施例はポール盤に取付けられ
た状態を示すものであって、ワーク１はボール盤のベー
ス２上に固定されており上部よりドリル支持部３にドリ
ルを取付けてワークに開口が設けられる。ここでワーク
に切削を行う前にドリル支持部３のドリル取付位置に擬
似ＡＥ信号発生器４が取付けられる。擬似ＡＥ信号発生
器４は後述するように工具の折損時のＡＥ出力波形と相
似で、且つ同一のパワースペクトル分布を持つ擬似ＡＥ
倍信号発生するものである。そしてドリル支持部３の側
面には図示のようにＡＥセンサ５が設けられる。ＡＥセ
ンサ５はドリル等の工具からのＡＥ傷信号擬似ＡＥ信号
発生器４からのＡＥ傷信号検出する広帯域のＡＥセンサ
であって、その出力はアナログスイッチ６に与えられる
。アナログスイッチ６は外部の出力によってアナログ信
号を断続するもので、その出力は増幅器７に与えられる
。増幅器７は可変抵抗器８の調整により増幅率を任意に
設定することができる増幅器であって、その出力を二つ
のバンドパスフィルタ９゜１０及び切削レベル表示器１
１に与えるものである。バンドパスフィルタ９は中心周
波数３００Ｋｋ。
すブロック図である。本実施例はポール盤に取付けられ
た状態を示すものであって、ワーク１はボール盤のベー
ス２上に固定されており上部よりドリル支持部３にドリ
ルを取付けてワークに開口が設けられる。ここでワーク
に切削を行う前にドリル支持部３のドリル取付位置に擬
似ＡＥ信号発生器４が取付けられる。擬似ＡＥ信号発生
器４は後述するように工具の折損時のＡＥ出力波形と相
似で、且つ同一のパワースペクトル分布を持つ擬似ＡＥ
倍信号発生するものである。そしてドリル支持部３の側
面には図示のようにＡＥセンサ５が設けられる。ＡＥセ
ンサ５はドリル等の工具からのＡＥ傷信号擬似ＡＥ信号
発生器４からのＡＥ傷信号検出する広帯域のＡＥセンサ
であって、その出力はアナログスイッチ６に与えられる
。アナログスイッチ６は外部の出力によってアナログ信
号を断続するもので、その出力は増幅器７に与えられる
。増幅器７は可変抵抗器８の調整により増幅率を任意に
設定することができる増幅器であって、その出力を二つ
のバンドパスフィルタ９゜１０及び切削レベル表示器１
１に与えるものである。バンドパスフィルタ９は中心周
波数３００Ｋｋ。
バンドパスフィルタ１０は中心周波数５０ＫＨｚのフィ
ルタであって、夫々の中心周波数付近の信号のみを次段
の検波器１２．１３に伝える。検波器１２、【３は夫々
その入力信号を検波し振幅に応じた出力を得るものであ
って、検波器１２の出力は微分回路１４に、検波器１２
．１３の出力は夫々比較″５１５に与えられる。これら
のバンドパスフィルタ９．１０、検出器１２．１３及び
比較器１５により折損時のＡＥ傷信号識別する周波数識
別手段を形成している。微分回路１４は入力信号の急峻
な変化分のみを次段のレベル判定器１６及び折損・異常
レベル表示器１７に伝える。レベル判定器１６は所定の
基準レベルと入力信号とを比較するものであり、入力信
号が大きければ出力を折損検出回路１８と異常切削検出
回路１９に伝える。
ルタであって、夫々の中心周波数付近の信号のみを次段
の検波器１２．１３に伝える。検波器１２、【３は夫々
その入力信号を検波し振幅に応じた出力を得るものであ
って、検波器１２の出力は微分回路１４に、検波器１２
．１３の出力は夫々比較″５１５に与えられる。これら
のバンドパスフィルタ９．１０、検出器１２．１３及び
比較器１５により折損時のＡＥ傷信号識別する周波数識
別手段を形成している。微分回路１４は入力信号の急峻
な変化分のみを次段のレベル判定器１６及び折損・異常
レベル表示器１７に伝える。レベル判定器１６は所定の
基準レベルと入力信号とを比較するものであり、入力信
号が大きければ出力を折損検出回路１８と異常切削検出
回路１９に伝える。
又比較器４５は検波器１２．１３の出力を比較し、検波
″３１２の出力が大きい場合にのみ出力を折損検出回路
１８に伝える。折損検出回路１８はこれらの入力の論理
積をとって工具の折損を検出する論理回路であって、検
出信号によってアナログスイッチ６を閉成すると共に出
力回路２０を介して外部に出力する。又異常切削検出回
路１９はレベル判定器１６の出力に基づいて異常切削を
検出するものであって、その出力を出力回路２１を介し
て外部に伝えるものである。
″３１２の出力が大きい場合にのみ出力を折損検出回路
１８に伝える。折損検出回路１８はこれらの入力の論理
積をとって工具の折損を検出する論理回路であって、検
出信号によってアナログスイッチ６を閉成すると共に出
力回路２０を介して外部に出力する。又異常切削検出回
路１９はレベル判定器１６の出力に基づいて異常切削を
検出するものであって、その出力を出力回路２１を介し
て外部に伝えるものである。
第２図は擬似ＡＥ信号発生器４の一例を示す断面図であ
り、第３図はその電気的構成を示すブロック図である。
り、第３図はその電気的構成を示すブロック図である。
これらの図において擬似ＡＥ信号発生器４の筺体３０内
には、バッテリー３１が設けられている。又その側部に
は発生するＡＥ傷信号レベルを選択する選択スイッチ３
２が設けられており、そのスイッチ出力と電源とが駆動
回路３３に加えられる。駆動回路３３は第３図に示すよ
うに所定のタイミングで方形波のクロック信号を発生す
るクロック発生器３４とその出力を微分する微分回路３
５が設けられる。微分回路３５は略三角波状の出力を発
生させ葛ものであり、その出力は乗算器３６に与えられ
る。又駆動回路３３は一様な周波数分布を有するホワイ
トノイズを発生するノイズ発生器３７と、そのノイズ出
力から周波数３００Ｋｂ付近の信号のみを取出すバンド
パスフィルタ３８が設けられており、バンドパスフィル
タ３８の出力と微分回路３５の出力が乗算器３６によっ
て乗算される。そう−すれば乗算器３６より゛微分回路
３５の微分出力が包絡線となった擬似ＡＥ倍信号発生す
る０乗算器３Ｇの出力は増幅器３９によりレベル選択ス
イッチ３２によって選択された増幅率で増幅される。そ
してその増幅出力はケース３０の内面上部に貼付けら、
れた圧電素子であって、擬似ＡＥ倍信号工作機械の工具
支持部に伝えるものである。擬似ＡＥ信号発生器４のケ
ース３０の上部はＡＥ傷信号容易に伝達する金属部材が
用いられており、その上部は使用されるドリル径に対応
して一定の径を有する円筒部材４１を上方に突出させる
ようにしている。
には、バッテリー３１が設けられている。又その側部に
は発生するＡＥ傷信号レベルを選択する選択スイッチ３
２が設けられており、そのスイッチ出力と電源とが駆動
回路３３に加えられる。駆動回路３３は第３図に示すよ
うに所定のタイミングで方形波のクロック信号を発生す
るクロック発生器３４とその出力を微分する微分回路３
５が設けられる。微分回路３５は略三角波状の出力を発
生させ葛ものであり、その出力は乗算器３６に与えられ
る。又駆動回路３３は一様な周波数分布を有するホワイ
トノイズを発生するノイズ発生器３７と、そのノイズ出
力から周波数３００Ｋｂ付近の信号のみを取出すバンド
パスフィルタ３８が設けられており、バンドパスフィル
タ３８の出力と微分回路３５の出力が乗算器３６によっ
て乗算される。そう−すれば乗算器３６より゛微分回路
３５の微分出力が包絡線となった擬似ＡＥ倍信号発生す
る０乗算器３Ｇの出力は増幅器３９によりレベル選択ス
イッチ３２によって選択された増幅率で増幅される。そ
してその増幅出力はケース３０の内面上部に貼付けら、
れた圧電素子であって、擬似ＡＥ倍信号工作機械の工具
支持部に伝えるものである。擬似ＡＥ信号発生器４のケ
ース３０の上部はＡＥ傷信号容易に伝達する金属部材が
用いられており、その上部は使用されるドリル径に対応
して一定の径を有する円筒部材４１を上方に突出させる
ようにしている。
第４図は擬似ＡＥ信号発生器４を工具支持部に取付けた
状態を示す部分断面図である０本図において工具支持部
３は主軸５１が図示しないベアリング部によって回転自
在に保持されており、その主軸５１の先端にドリルを取
付けるチャック５２が設けられる。通常チャック５２の
先端には所望の径のドリルが取付けられるが、この工具
折損検出装置を動作させる際にはまずＡＥセンサ５の感
度調整のためにドリルの取付位置に前述した擬似ＡＥ信
号発生器４の上部円筒部材４１を固定する。
状態を示す部分断面図である０本図において工具支持部
３は主軸５１が図示しないベアリング部によって回転自
在に保持されており、その主軸５１の先端にドリルを取
付けるチャック５２が設けられる。通常チャック５２の
先端には所望の径のドリルが取付けられるが、この工具
折損検出装置を動作させる際にはまずＡＥセンサ５の感
度調整のためにドリルの取付位置に前述した擬似ＡＥ信
号発生器４の上部円筒部材４１を固定する。
ＡＥセンサ５は図示のように工具支持部３の側面に取付
けるものとする。
けるものとする。
次に本実施例の工具折損検出装置を工作機械に設置する
際の操作について説明する。まず擬似ＡＥ信号発生器４
をチャック５２に取付けた後月いる工具の種類、例えば
ドリル径に応じてレベル設定スイッチ３２を操作して擬
似ＡＥ信号レベルを設定する。そして擬似ＡＥ信号発生
器４を動作させた後工作機械を駆動する。擬像ＡＥ信号
発生器４は内部にバッテリー３１を有しているので、外
５部から電力を供給することなく動作する。従って主軸
５１を回転させれば実際の工具の動作状態に近い状態で
擬似ＡＥ倍信号得ることができる。このときＡＥ倍信号
増幅する増幅器７の可変抵抗器８によって切削レベル表
示器１１の表示が所定レベルとなるようにその増幅率を
調整する。これを使用する工具毎に設定すれば、ＡＥセ
ンサ５の感度、即ち増幅器７の出力が一定レベルとなる
ように調整することが可能となる。このとき擬似ＡＥ倍
信号主軸５１から工具支持部３を通ってＡＥセンサ５に
伝えられるが、チャック５２にドリルを取付けた際にも
ドリルの折損時に同一の伝達経路によってＡＥ倍信号伝
わるので、ワークの形状や材質に影響されることがない
、従って工具の折損時には擬似ＡＥ倍信号ＡＥ出力と同
一レベルの信号が信号処理部に伝えられる。
際の操作について説明する。まず擬似ＡＥ信号発生器４
をチャック５２に取付けた後月いる工具の種類、例えば
ドリル径に応じてレベル設定スイッチ３２を操作して擬
似ＡＥ信号レベルを設定する。そして擬似ＡＥ信号発生
器４を動作させた後工作機械を駆動する。擬像ＡＥ信号
発生器４は内部にバッテリー３１を有しているので、外
５部から電力を供給することなく動作する。従って主軸
５１を回転させれば実際の工具の動作状態に近い状態で
擬似ＡＥ倍信号得ることができる。このときＡＥ倍信号
増幅する増幅器７の可変抵抗器８によって切削レベル表
示器１１の表示が所定レベルとなるようにその増幅率を
調整する。これを使用する工具毎に設定すれば、ＡＥセ
ンサ５の感度、即ち増幅器７の出力が一定レベルとなる
ように調整することが可能となる。このとき擬似ＡＥ倍
信号主軸５１から工具支持部３を通ってＡＥセンサ５に
伝えられるが、チャック５２にドリルを取付けた際にも
ドリルの折損時に同一の伝達経路によってＡＥ倍信号伝
わるので、ワークの形状や材質に影響されることがない
、従って工具の折損時には擬似ＡＥ倍信号ＡＥ出力と同
一レベルの信号が信号処理部に伝えられる。
さて通常の切削加工時にＡＥセンサ、５より与えられる
ＡＥ倍信号パワースペクトルの分布は第５図の曲線すに
示すように周波数５０ＫＨｚ付近に集中しており、それ
より高い周波数領域では単調に減衰する分布となってい
る。又多くの実験より知られるように工具の折損時のパ
ワースペクトルの分布は第５図の曲線ａにより表され、
周波数３００にＨｚ付近にピークを持つことが明らかと
なっている。
ＡＥ倍信号パワースペクトルの分布は第５図の曲線すに
示すように周波数５０ＫＨｚ付近に集中しており、それ
より高い周波数領域では単調に減衰する分布となってい
る。又多くの実験より知られるように工具の折損時のパ
ワースペクトルの分布は第５図の曲線ａにより表され、
周波数３００にＨｚ付近にピークを持つことが明らかと
なっている。
これは信号源が機械的振動を原因とするものでなく、工
具の非可塑性破壊時に生じる超音波特有の現象が起こる
ためと考えられる。従って二つのバンドパスフィルタ９
．１０により夫々の周波数成分付近のＡＥ倍信号みを取
出して検波器１２，１３により検波し、その出力レベル
を比較すれば通常時と工具折損時とを明確に識別するこ
とが可能である。即ち通常の切削時には周波数５０ＫＨ
ｚ付近のＡＥ倍信号パワーが周波数周波数３００ Ｋ
Ｈｚ付近のパワーより大きく、工具の折損時には３００
ＫＨｚ付近のパワーが周波数５０ＫＨｚ付近のパワーよ
り大きいからである。比較器１５はこれらの出力を比較
して工具の折損時にのみ信号を折損検出回路１８に与え
ている。
具の非可塑性破壊時に生じる超音波特有の現象が起こる
ためと考えられる。従って二つのバンドパスフィルタ９
．１０により夫々の周波数成分付近のＡＥ倍信号みを取
出して検波器１２，１３により検波し、その出力レベル
を比較すれば通常時と工具折損時とを明確に識別するこ
とが可能である。即ち通常の切削時には周波数５０ＫＨ
ｚ付近のＡＥ倍信号パワーが周波数周波数３００ Ｋ
Ｈｚ付近のパワーより大きく、工具の折損時には３００
ＫＨｚ付近のパワーが周波数５０ＫＨｚ付近のパワーよ
り大きいからである。比較器１５はこれらの出力を比較
して工具の折損時にのみ信号を折損検出回路１８に与え
ている。
一方切削加工時に生じる切屑と工具ワークとの接触や摩
擦によって第５図の曲線ａで示されるパワースペクトル
分布と似た信号が発生する場合がある。この場合にはバ
ンドパスフィルタ９．１０の中心周波数やＱの値、及び
比較器１５のスレッシェホールドレベル等を適切に設定
しても切屑と工具やワークの接触、摩擦による信号を工
具の折損信号と誤って判断することがある。従って本実
施例においては工具の折損時に見られるＡＥ倍信号時間
領域の波形にも着目し、これらの信号を分離している。
擦によって第５図の曲線ａで示されるパワースペクトル
分布と似た信号が発生する場合がある。この場合にはバ
ンドパスフィルタ９．１０の中心周波数やＱの値、及び
比較器１５のスレッシェホールドレベル等を適切に設定
しても切屑と工具やワークの接触、摩擦による信号を工
具の折損信号と誤って判断することがある。従って本実
施例においては工具の折損時に見られるＡＥ倍信号時間
領域の波形にも着目し、これらの信号を分離している。
即ち工具の折損時に得られるＡＥ信号波形は第６図（ａ
）に示すように折損時に鋭い立上りを有する信号となっ
ており、一方切屑と工具やワークの接触、摩擦によって
発生するＡＥ倍信号第６図（ｂ）に示すように鋭い立上
りを示さず所定期間信号が継続する波形となっている。
）に示すように折損時に鋭い立上りを有する信号となっ
ており、一方切屑と工具やワークの接触、摩擦によって
発生するＡＥ倍信号第６図（ｂ）に示すように鋭い立上
りを示さず所定期間信号が継続する波形となっている。
従って第１図のブロック図に示すように検波器１２の出
力を微分回路１４に与え、折損時等の急峻な信号のみを
分離してレベル判定器１６に与える。そしてその入力レ
ベルを所定の基準値と比較し、急峻な立上りのＡＥ倍信
号得られたときにレベル判定器１６より折損検出回路１
８に信号を与える。折損検出回路１８はこれらの論理積
信号によって工具の折損を検出する。このように周波数
領域の折損検出と時間領域の折損検出の両者を組み合わ
せることによって確実に工具の折損のみを検出すること
が可能となる。
力を微分回路１４に与え、折損時等の急峻な信号のみを
分離してレベル判定器１６に与える。そしてその入力レ
ベルを所定の基準値と比較し、急峻な立上りのＡＥ倍信
号得られたときにレベル判定器１６より折損検出回路１
８に信号を与える。折損検出回路１８はこれらの論理積
信号によって工具の折損を検出する。このように周波数
領域の折損検出と時間領域の折損検出の両者を組み合わ
せることによって確実に工具の折損のみを検出すること
が可能となる。
このようにして工具の折損のみを検出すれば出力回路１
９より折損出力を与えると共に、アナログスイッチ６を
オフとして以後ＡＥ倍信号増幅器７に伝えないようにし
ている。これは工具の折損後に発生する折損した工具と
ワークとの異常接触や摩擦により発生する大きなＡＥ倍
信号更に折損と判定しないようにするためである。又第
１図のブロック図に示すように増幅器７の出力をそのま
ま切削レベル表示器１１により表示し切削レベルを示し
ており、更に切屑とワークとの異常な接触摩擦状態を工
具の折損２通常の加工信号として分離することが可能で
ある。レベル判定器１６の出力により異常切削検出器１
９を介して出力回路２２より異常切削出力を外部に与え
ているので、異常切削を同時に検出することも可能とな
る。
９より折損出力を与えると共に、アナログスイッチ６を
オフとして以後ＡＥ倍信号増幅器７に伝えないようにし
ている。これは工具の折損後に発生する折損した工具と
ワークとの異常接触や摩擦により発生する大きなＡＥ倍
信号更に折損と判定しないようにするためである。又第
１図のブロック図に示すように増幅器７の出力をそのま
ま切削レベル表示器１１により表示し切削レベルを示し
ており、更に切屑とワークとの異常な接触摩擦状態を工
具の折損２通常の加工信号として分離することが可能で
ある。レベル判定器１６の出力により異常切削検出器１
９を介して出力回路２２より異常切削出力を外部に与え
ているので、異常切削を同時に検出することも可能とな
る。
尚本実施例は擬似ＡＥ信号発生器にレベル設定用のスイ
ッチを設け、工具の種類に応じて設定スイッチを適宜設
定することによって基準レベルの擬似ＡＨ倍信号発生す
るようにしているが、各工具の種類毎に所定レベルを有
する擬似ＡＥ信号発生器を用いることも可能である。
ッチを設け、工具の種類に応じて設定スイッチを適宜設
定することによって基準レベルの擬似ＡＨ倍信号発生す
るようにしているが、各工具の種類毎に所定レベルを有
する擬似ＡＥ信号発生器を用いることも可能である。
又本実施例はボール盤のドリル折損検出装置について説
明しているが、本発明は他の工作機械、例えば旋盤やフ
ライス盤等の種々の工作機械に適用することが可能であ
る。
明しているが、本発明は他の工作機械、例えば旋盤やフ
ライス盤等の種々の工作機械に適用することが可能であ
る。
第１図は本発明による工具折損検出装置の一実施例を示
すブロック図、第２図は本実施例による擬似ＡＥ信号発
生器４の断面図、第３図はその電気的構成を示すブロッ
ク図、第４図は擬似ＡＥ信号発生器４とＡＥセンサ５と
を工作機械に取付けた状態を示す側面図、第５図はＡＥ
センサ５より得られるＡＥ倍信号パワースペクトルを示
す図、第６図（ａｌは工具折損時に得られるＡＥ信号波
形、第６図中）は切屑が生じる場合に得られるＡＥ信号
波形を示す図である。 １−−−−−−−ワーク ２−・−・−ドリル ３
−−一−−・−工具支持部 ４−・−−−−−一擬似
ＡＥ信号発生器 ５−・−・−ＡＥセンサ ７・−
・−・アナログスイッチ ７−・−４１幅器 ９．
１０・−−−−−−−・バンドパスフィルタ１２．１３
−・−−−−一検波器 １４−・−−−−−−・微分
回路１５−−−一−・−比較器 １６−・−・−レベ
ル判定器 １８−・−−−ｍ＝折損検出回路 ２０
、 ２１−−−−−−−一出力回路３０−−−−−−
−ケース ３１−−−−−−−・バッテリー ３
２−・−−−−−・レベル設定スイッチ ３３−・−
−一−−−駆動回路４０・−−−一−−−圧電素子 特許出願人 立石電機株式会社 代理人 弁理士 岡本官喜（他１名） 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図Ｃａ） 第６図（ｂ）
すブロック図、第２図は本実施例による擬似ＡＥ信号発
生器４の断面図、第３図はその電気的構成を示すブロッ
ク図、第４図は擬似ＡＥ信号発生器４とＡＥセンサ５と
を工作機械に取付けた状態を示す側面図、第５図はＡＥ
センサ５より得られるＡＥ倍信号パワースペクトルを示
す図、第６図（ａｌは工具折損時に得られるＡＥ信号波
形、第６図中）は切屑が生じる場合に得られるＡＥ信号
波形を示す図である。 １−−−−−−−ワーク ２−・−・−ドリル ３
−−一−−・−工具支持部 ４−・−−−−−一擬似
ＡＥ信号発生器 ５−・−・−ＡＥセンサ ７・−
・−・アナログスイッチ ７−・−４１幅器 ９．
１０・−−−−−−−・バンドパスフィルタ１２．１３
−・−−−−一検波器 １４−・−−−−−−・微分
回路１５−−−一−・−比較器 １６−・−・−レベ
ル判定器 １８−・−−−ｍ＝折損検出回路 ２０
、 ２１−−−−−−−一出力回路３０−−−−−−
−ケース ３１−−−−−−−・バッテリー ３
２−・−−−−−・レベル設定スイッチ ３３−・−
−一−−−駆動回路４０・−−−一−−−圧電素子 特許出願人 立石電機株式会社 代理人 弁理士 岡本官喜（他１名） 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図Ｃａ） 第６図（ｂ）
Claims (3)
- （１）工作機械の工具支持部に設けられたＡＥセンサを
有し、工具の折損時に得られるＡＥ信号に基づいて折損
を検出する工具折損検出装置において、 工具の取付位置に取付けられる工具の形状に対応した形
状の取付部を有し、工具の折損時に得られるＡＥ信号の
周波数を含み工具の種類に応じた所定のレベルの擬似Ａ
Ｅ信号を発生する擬似ＡＥ信号発生手段と、 前記ＡＥセンサの出力レベルを表示する表示器と、 前記ＡＥセンサの感度を設定する感度設定手段と、を具
備し、 該擬似ＡＥ信号発生手段を工具の取付位置に取付けた際
に得られる擬似ＡＥ信号に基づいて前記ＡＥセンサの感
度を設定することを特徴とする工具折損検出装置。 - （２）前記擬似ＡＥ信号発生手段は、内部に電源を有し
工作機械の駆動時に擬似ＡＥ信号を発生するものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の工具折損
検出装置。 - （３）前記擬似ＡＥ信号発生手段は、工具の種類に応じ
たＡＥ信号レベルを設定するレベル設定手段を有するも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
工具折損検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59227196A JPS61105462A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 工具折損検出装置 |
| US06/734,679 US4918616A (en) | 1984-05-18 | 1985-05-16 | Tool monitoring system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59227196A JPS61105462A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 工具折損検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61105462A true JPS61105462A (ja) | 1986-05-23 |
| JPH055620B2 JPH055620B2 (ja) | 1993-01-22 |
Family
ID=16856997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59227196A Granted JPS61105462A (ja) | 1984-05-18 | 1984-10-29 | 工具折損検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61105462A (ja) |
-
1984
- 1984-10-29 JP JP59227196A patent/JPS61105462A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH055620B2 (ja) | 1993-01-22 |
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