JPS6121787B2 - - Google Patents
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- JPS6121787B2 JPS6121787B2 JP55095580A JP9558080A JPS6121787B2 JP S6121787 B2 JPS6121787 B2 JP S6121787B2 JP 55095580 A JP55095580 A JP 55095580A JP 9558080 A JP9558080 A JP 9558080A JP S6121787 B2 JPS6121787 B2 JP S6121787B2
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- JP
- Japan
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- band
- vibration level
- tool
- vibration
- cutting
- Prior art date
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 8
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M13/00—Testing of machine parts
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Description
本発明は工機械における工具欠損検出方法に関
する。 従来、工作機械における工具欠損検出は刃物台
の振動を検出し、その振動レベルを正常動作時に
おける規準レベルと比較し、レベル差が或値以上
に達した場合、工具の欠損と判定する方法が行な
われている。しかし、この方法では刃物および被
加工物の組合せによつては、工具欠損を検出でき
ない場合があるという問題点を有していた。 本発明の目的は、前述の従来用いられている方
法の問題点にかんがみ、刃物台の振動の周波数ス
ペクトルの形状を工具欠損の検出に用いるという
着想に基き、刃物および被加工物の条件に制約さ
れることなく工具欠損の検出の確実性を向上させ
ることにある。 本発明においては、正常切削時の複数の周波数
帯域における各振動レベルを検出し、最大振動レ
ベルを与える帯域前後のいくつかの帯域の振動レ
ベルをそれぞれ該最大振動レベルで正規化して基
準値として記憶し、工具欠損監視時において切削
加工中の各周波数帯域の振動レベルを前記正常時
の最大振動レベルを与える帯域の振動レベルでそ
れぞれ正規化して対応する基準値と比較し、それ
ぞれの差が一定値以上になる帯域が１つ以上あつ
た場合に工具欠損が発生していると判定する工具
欠損検出方法が提供される。 以下本発明の工具欠損検出方法を用いた装置の
一実施例について第１図ないし第３図により説明
する。第１図は該装置のブロツク回路図である。
旋盤１０には数値制御部１１と刃物台に取付けら
れた加速度ピツクアツプ１２が設けられている。
加速度ピツクアツプ１２の出力は振動データとし
てチヤージアンプ１３に接続され増幅された後、
1/3オクターブ帯域フイルタ１４へ加えられる。
1/3帯域フイルタ１４は中心周波数が可変なもの
であり、切換えによりオールパスが可能である。
1/3帯域フイルタ１４の出力は対数圧縮器１５
へ、対数圧縮器１５の出力は整流回路１６へ、整
流回路１６の出力は平滑化回路１７へ、平滑化回
路１７の出力はアナログ−デイジタル変換器
（AD変換器）１８へそれぞれ加えられる。AD変
換されたAD変換器１８の出力は第１の比較器２
１の第１入力に印加され、第１の比較器２１の第
２の入力はインタフエイス部１９からの信号を受
ける。第１の比較器２１は全帯域振動レベルによ
る定常切削状態の判断を行ない、定常切削状態で
あるとの判断がなされた場合には出力を次段の振
動周波数スペクトル算定回路２２へ送る。振動周
波数スペクトル算定回路２２においては振動周波
数スペクトルを求めバツフア回路２３へ出力す
る。バツフア回路２３は振動周波数スペクトル算
定回路２２で求められた一組の周波数スペクトル
を蓄積する。バツフア回路２３の出力は第２の比
較回路２４の第１の入力へ加えられ、第２の比較
回路２４の第２の入力は規準データメモリ装置２
７から、第２の比較回路２４の第３の入力は設定
値テーブルメモリ装置２８から接続されている。
第２の比較回路２４においては、規準データとの
比較による欠損の有無の判定を行ない、工具の欠
損と判定された場合は加工停止指示器２５を介し
てインタフエイス部１９へ加工停止信号を送り、
工具欠損と判定されない場合は次の切削段階の処
理へと進む。フイルタ周波数切換器２９はインタ
フエイス部１９を通つて1/3オクターブ帯域フイ
ルタ１４の中心周波数を切換える。インタフエイ
ス部１９と数値制御部１１の間は加工停止信号、
主軸回転情報、および加工開始終了情報が授受さ
れる。タイマ２６は振動周波数スペクトル算定回
路２２および規準データメモリ装置２７を制御す
る。 次にモデル切削による規準データの記憶および
工具欠損検出の方法について、その一例を説明す
る。モデル切削時の規準データの記憶は以下のよ
うに行なわれる。加工開始後、最初の主軸起動信
号によりタイマ２６をリセツトし、以後時間のカ
ウントを行なう。ただし、主軸停止信号により時
間のカウントを停止し、再度主軸起動信号を受け
ると時間のカウントを再開継続する。全帯域の振
動レベルを監視し、振動レベルが一定値A0以上
になつたならば切削に入つたものと判断する。さ
らに振動レベルを監視して変動が一定範囲内に落
ち着いたならば定常切削状態に入つたものと判断
する。 定常切削状態に入つたならば、帯域フイルタ１
４の中心周波数を掃引して2kHzから20kHzまでの
1/3オクターブごとの各帯域における振動レベル
を求める。その中で最大の帯域成分レベルを与え
る帯域の中心周波数を1c、レベルをＡ1naxとす
る。1cの低周波側の帯域の中心周波数を順に
1l1，1l2，1l3、高周波側の帯域の中心周波数を
1u1，1u2，1u3とする。たとえば1cを6.3k
Hzとすると1l1の各周波数は、1l3：3.15kHz、
1l2：4kHz、1l1：5kHz、1c：6.3kHz、1u1：
8kHz、1u2：10kHz、1u3：1.25kHzのようにな
る。各帯域の振動成分レベルをＡ1l3，Ａ1l2，Ａ1l
１，Ａ1u1，Ａ1u2，Ａ1u3とし、これらとＡ1naxと
の比を、それぞれＲ1l3，Ｒ1l2，Ｒ1l1，Ｒ1u1，Ｒ1u
２，Ｒ1u3とする。すなわち、Ｒ1l3＝Ａ1l3／Ａ1na
ｘ、Ｒ1l2＝Ａ1l2／Ａ1nax、Ｒ1l1＝Ａ1l1／Ａ1nax、
Ｒ1u1＝Ａ1u1／Ａ1nax、Ｒ1u2＝Ａ1u2／Ａ1nax、Ｒ1u
３＝Ａ1u3／Ａ1naxである。上記の関係を表に示
す。また第２図に1/3オクターブ中心周波数対Ａ1
ｎａｘとのレベル比Ｒとの関係の一例を示す。
する。 従来、工作機械における工具欠損検出は刃物台
の振動を検出し、その振動レベルを正常動作時に
おける規準レベルと比較し、レベル差が或値以上
に達した場合、工具の欠損と判定する方法が行な
われている。しかし、この方法では刃物および被
加工物の組合せによつては、工具欠損を検出でき
ない場合があるという問題点を有していた。 本発明の目的は、前述の従来用いられている方
法の問題点にかんがみ、刃物台の振動の周波数ス
ペクトルの形状を工具欠損の検出に用いるという
着想に基き、刃物および被加工物の条件に制約さ
れることなく工具欠損の検出の確実性を向上させ
ることにある。 本発明においては、正常切削時の複数の周波数
帯域における各振動レベルを検出し、最大振動レ
ベルを与える帯域前後のいくつかの帯域の振動レ
ベルをそれぞれ該最大振動レベルで正規化して基
準値として記憶し、工具欠損監視時において切削
加工中の各周波数帯域の振動レベルを前記正常時
の最大振動レベルを与える帯域の振動レベルでそ
れぞれ正規化して対応する基準値と比較し、それ
ぞれの差が一定値以上になる帯域が１つ以上あつ
た場合に工具欠損が発生していると判定する工具
欠損検出方法が提供される。 以下本発明の工具欠損検出方法を用いた装置の
一実施例について第１図ないし第３図により説明
する。第１図は該装置のブロツク回路図である。
旋盤１０には数値制御部１１と刃物台に取付けら
れた加速度ピツクアツプ１２が設けられている。
加速度ピツクアツプ１２の出力は振動データとし
てチヤージアンプ１３に接続され増幅された後、
1/3オクターブ帯域フイルタ１４へ加えられる。
1/3帯域フイルタ１４は中心周波数が可変なもの
であり、切換えによりオールパスが可能である。
1/3帯域フイルタ１４の出力は対数圧縮器１５
へ、対数圧縮器１５の出力は整流回路１６へ、整
流回路１６の出力は平滑化回路１７へ、平滑化回
路１７の出力はアナログ−デイジタル変換器
（AD変換器）１８へそれぞれ加えられる。AD変
換されたAD変換器１８の出力は第１の比較器２
１の第１入力に印加され、第１の比較器２１の第
２の入力はインタフエイス部１９からの信号を受
ける。第１の比較器２１は全帯域振動レベルによ
る定常切削状態の判断を行ない、定常切削状態で
あるとの判断がなされた場合には出力を次段の振
動周波数スペクトル算定回路２２へ送る。振動周
波数スペクトル算定回路２２においては振動周波
数スペクトルを求めバツフア回路２３へ出力す
る。バツフア回路２３は振動周波数スペクトル算
定回路２２で求められた一組の周波数スペクトル
を蓄積する。バツフア回路２３の出力は第２の比
較回路２４の第１の入力へ加えられ、第２の比較
回路２４の第２の入力は規準データメモリ装置２
７から、第２の比較回路２４の第３の入力は設定
値テーブルメモリ装置２８から接続されている。
第２の比較回路２４においては、規準データとの
比較による欠損の有無の判定を行ない、工具の欠
損と判定された場合は加工停止指示器２５を介し
てインタフエイス部１９へ加工停止信号を送り、
工具欠損と判定されない場合は次の切削段階の処
理へと進む。フイルタ周波数切換器２９はインタ
フエイス部１９を通つて1/3オクターブ帯域フイ
ルタ１４の中心周波数を切換える。インタフエイ
ス部１９と数値制御部１１の間は加工停止信号、
主軸回転情報、および加工開始終了情報が授受さ
れる。タイマ２６は振動周波数スペクトル算定回
路２２および規準データメモリ装置２７を制御す
る。 次にモデル切削による規準データの記憶および
工具欠損検出の方法について、その一例を説明す
る。モデル切削時の規準データの記憶は以下のよ
うに行なわれる。加工開始後、最初の主軸起動信
号によりタイマ２６をリセツトし、以後時間のカ
ウントを行なう。ただし、主軸停止信号により時
間のカウントを停止し、再度主軸起動信号を受け
ると時間のカウントを再開継続する。全帯域の振
動レベルを監視し、振動レベルが一定値A0以上
になつたならば切削に入つたものと判断する。さ
らに振動レベルを監視して変動が一定範囲内に落
ち着いたならば定常切削状態に入つたものと判断
する。 定常切削状態に入つたならば、帯域フイルタ１
４の中心周波数を掃引して2kHzから20kHzまでの
1/3オクターブごとの各帯域における振動レベル
を求める。その中で最大の帯域成分レベルを与え
る帯域の中心周波数を1c、レベルをＡ1naxとす
る。1cの低周波側の帯域の中心周波数を順に
1l1，1l2，1l3、高周波側の帯域の中心周波数を
1u1，1u2，1u3とする。たとえば1cを6.3k
Hzとすると1l1の各周波数は、1l3：3.15kHz、
1l2：4kHz、1l1：5kHz、1c：6.3kHz、1u1：
8kHz、1u2：10kHz、1u3：1.25kHzのようにな
る。各帯域の振動成分レベルをＡ1l3，Ａ1l2，Ａ1l
１，Ａ1u1，Ａ1u2，Ａ1u3とし、これらとＡ1naxと
の比を、それぞれＲ1l3，Ｒ1l2，Ｒ1l1，Ｒ1u1，Ｒ1u
２，Ｒ1u3とする。すなわち、Ｒ1l3＝Ａ1l3／Ａ1na
ｘ、Ｒ1l2＝Ａ1l2／Ａ1nax、Ｒ1l1＝Ａ1l1／Ａ1nax、
Ｒ1u1＝Ａ1u1／Ａ1nax、Ｒ1u2＝Ａ1u2／Ａ1nax、Ｒ1u
３＝Ａ1u3／Ａ1naxである。上記の関係を表に示
す。また第２図に1/3オクターブ中心周波数対Ａ1
ｎａｘとのレベル比Ｒとの関係の一例を示す。
【表】
最初の切削段階の規準データとして、振動デー
タをサンプリングした時刻t1と最大帯域成分レベ
ルを与える帯域の中心周波数1cと1cの３つ下
の帯域の周波数1l3と各帯域Ａ1naxとの比Ｒ1l3，
Ｒ1l2，Ｒ1l1，Ｒ1u1，Ｒ1u2，Ｒ1u3を記憶する。す
なわちt1，1c，1l3，Ｒ1l3，Ｒ1l2，Ｒ1l1，Ｒ1u
１，Ｒ1u2，Ｒ1u3が記憶される。ここでＲ1l3，Ｒ1l
２，Ｒ1l1，Ｒ1u1，Ｒ1u2，Ｒ1u3の中に一定値R0より
小さいものがある場合は、その帯域と1cより見
てその帯域より速い帯域を除く等の操作を行な
う。 上述の第１の切削段階と同様に各ｋ切削段階に
おいて基準データを求めて記憶する。ｎ番目のｋ
切削段階における規準データは一般に（ｔo，o
ｃ，ol3，Ｒol3，Ｒol2，Ｒol1，Ｒou1，Ｒou2，Ｒou
３）となる。 モデル切削時の規準データの記憶が前述のよう
に行なわれると、記憶された規準データと被加工
物の切削状態におけるデータとの比較が行なわれ
工具欠損の監視を行なうことができる。監視時に
もモデル切削時と同様にタイマのリセツトをし時
間をカウントする。時刻ｔoに規準データに従つ
て、モデル切削時と同様にデータを求める。時刻
ｔoの規準データが（ｔo，oc，ol3，Ｒol3，Ｒo
ｌ２，Ｒol1，Ｒou1，Ｒou2，Ｒou3）とするとol3か
ら７帯域の振動レベルを求めocの帯域成分レベ
ルＡocとの比を求める。それぞれの比をR′ol3，
R′ol2，R′ol1，R′ou1，R′ou2，R′ou3とする。各帯
域
ごとに上述の比と規準データの比との差を求め
る。すなわち、 ｜Ｒol3−R′ol3｜，｜Ｒol2−R′ol2｜，｜Ｒol1−
R′ol1｜， ｜Ｒou1−R′ou1｜，｜Ｒou2−R′ou2｜，｜Ｒou3−
R′ou3｜ を計算する。前記計算結果のうち一定値Reより
大きいものが１つ以上あつた場合は工具に欠損が
発生したものと判断する。第３図は規準データお
よび比較される切削時データを並記した第２図と
同様な特性図であり、縦軸R′はocの帯域レベル
との比を示している。 本発明によれば、刃物および被加工物の条件に
制約されることなく工具欠損の検出の確実性を向
上させることができる。 又、本発明によれば、振動レベルを正規化して
基準値として記憶すると共に、実際の値も正規化
して該基準値と比較するように構成したから、基
準値作成時に比べて実際の運転時における各帯域
の振動レベルが異常以外の何等かの原因で変動し
ても誤検出をすることはなく、正確な工具欠損検
出ができる。
タをサンプリングした時刻t1と最大帯域成分レベ
ルを与える帯域の中心周波数1cと1cの３つ下
の帯域の周波数1l3と各帯域Ａ1naxとの比Ｒ1l3，
Ｒ1l2，Ｒ1l1，Ｒ1u1，Ｒ1u2，Ｒ1u3を記憶する。す
なわちt1，1c，1l3，Ｒ1l3，Ｒ1l2，Ｒ1l1，Ｒ1u
１，Ｒ1u2，Ｒ1u3が記憶される。ここでＲ1l3，Ｒ1l
２，Ｒ1l1，Ｒ1u1，Ｒ1u2，Ｒ1u3の中に一定値R0より
小さいものがある場合は、その帯域と1cより見
てその帯域より速い帯域を除く等の操作を行な
う。 上述の第１の切削段階と同様に各ｋ切削段階に
おいて基準データを求めて記憶する。ｎ番目のｋ
切削段階における規準データは一般に（ｔo，o
ｃ，ol3，Ｒol3，Ｒol2，Ｒol1，Ｒou1，Ｒou2，Ｒou
３）となる。 モデル切削時の規準データの記憶が前述のよう
に行なわれると、記憶された規準データと被加工
物の切削状態におけるデータとの比較が行なわれ
工具欠損の監視を行なうことができる。監視時に
もモデル切削時と同様にタイマのリセツトをし時
間をカウントする。時刻ｔoに規準データに従つ
て、モデル切削時と同様にデータを求める。時刻
ｔoの規準データが（ｔo，oc，ol3，Ｒol3，Ｒo
ｌ２，Ｒol1，Ｒou1，Ｒou2，Ｒou3）とするとol3か
ら７帯域の振動レベルを求めocの帯域成分レベ
ルＡocとの比を求める。それぞれの比をR′ol3，
R′ol2，R′ol1，R′ou1，R′ou2，R′ou3とする。各帯
域
ごとに上述の比と規準データの比との差を求め
る。すなわち、 ｜Ｒol3−R′ol3｜，｜Ｒol2−R′ol2｜，｜Ｒol1−
R′ol1｜， ｜Ｒou1−R′ou1｜，｜Ｒou2−R′ou2｜，｜Ｒou3−
R′ou3｜ を計算する。前記計算結果のうち一定値Reより
大きいものが１つ以上あつた場合は工具に欠損が
発生したものと判断する。第３図は規準データお
よび比較される切削時データを並記した第２図と
同様な特性図であり、縦軸R′はocの帯域レベル
との比を示している。 本発明によれば、刃物および被加工物の条件に
制約されることなく工具欠損の検出の確実性を向
上させることができる。 又、本発明によれば、振動レベルを正規化して
基準値として記憶すると共に、実際の値も正規化
して該基準値と比較するように構成したから、基
準値作成時に比べて実際の運転時における各帯域
の振動レベルが異常以外の何等かの原因で変動し
ても誤検出をすることはなく、正確な工具欠損検
出ができる。
第１図は本発明の一実施例としての工具欠損検
出方法に用いられる装置のブロツク回路図、第２
図は周波数対Ａ1naxとのレベル比との関係を示す
特性図、第３図は規準データおよび比較される切
削時データを並記した周波数対ocの帯域レベル
との比の関係を示す特性図である。 １０……施盤、１１……数値制御部、１２……
加速度ピツクアツプ、１３……チヤージアンプ、
１４……帯域フイルタ、１５……対数圧縮器、１
６……整流回路、１７……平滑化回路、１８……
AD変換器、１９……インタフエイス部、２０…
…処理部、２１……第１の比較器、２２……振動
周波数スペクトル算定回路、２３……バツフア回
路、２４……第２の比較回路、２５……加工停止
指示器、２６……タイマ、２７……規準データメ
モリ装置、２８……設定値テーブルメモリ装置、
２９……フイルタ周波数切換器。
出方法に用いられる装置のブロツク回路図、第２
図は周波数対Ａ1naxとのレベル比との関係を示す
特性図、第３図は規準データおよび比較される切
削時データを並記した周波数対ocの帯域レベル
との比の関係を示す特性図である。 １０……施盤、１１……数値制御部、１２……
加速度ピツクアツプ、１３……チヤージアンプ、
１４……帯域フイルタ、１５……対数圧縮器、１
６……整流回路、１７……平滑化回路、１８……
AD変換器、１９……インタフエイス部、２０…
…処理部、２１……第１の比較器、２２……振動
周波数スペクトル算定回路、２３……バツフア回
路、２４……第２の比較回路、２５……加工停止
指示器、２６……タイマ、２７……規準データメ
モリ装置、２８……設定値テーブルメモリ装置、
２９……フイルタ周波数切換器。
Claims (1)
- １ 正常切削時の複数の周波数帯域における各振
動レベルを検出し、最大振動レベルを与える帯域
前後のいくつかの帯域の振動レベルをそれぞれ該
最大振動レベルで正規化して基準値として記憶
し、工具欠損監視時において切削加工中の各周波
数帯域の振動レベルを前記正常時の最大振動レベ
ルを与える帯域の振動レベルでそれぞれ正規化し
て対応する基準値と比較し、それぞれの差が一定
値以上になる帯域が１つ以上あつた場合に工具欠
損が発生していると判定する工具欠損検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9558080A JPS5720625A (en) | 1980-07-15 | 1980-07-15 | Detection of tool chipping |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9558080A JPS5720625A (en) | 1980-07-15 | 1980-07-15 | Detection of tool chipping |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5720625A JPS5720625A (en) | 1982-02-03 |
| JPS6121787B2 true JPS6121787B2 (ja) | 1986-05-28 |
Family
ID=14141525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9558080A Granted JPS5720625A (en) | 1980-07-15 | 1980-07-15 | Detection of tool chipping |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5720625A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5963529A (ja) * | 1982-10-01 | 1984-04-11 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 回転機械の診断方法 |
| JPS5963528A (ja) * | 1982-10-01 | 1984-04-11 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 回転機械の診断方法 |
| JPS59175942A (ja) * | 1983-03-23 | 1984-10-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 正面フライスの切刃欠損検出装置におけるｒｍｓ処理装置 |
| JP3518838B2 (ja) * | 1997-09-04 | 2004-04-12 | 株式会社東芝 | 音響監視装置 |
| JP2016135511A (ja) * | 2015-01-23 | 2016-07-28 | 三菱電機株式会社 | 加工異常検出装置及び加工異常検出方法 |
| JP7083293B2 (ja) * | 2017-08-31 | 2022-06-10 | Ntn株式会社 | 状態監視方法および状態監視装置 |
| WO2019044729A1 (ja) * | 2017-08-31 | 2019-03-07 | Ntn株式会社 | 状態監視方法および状態監視装置 |
-
1980
- 1980-07-15 JP JP9558080A patent/JPS5720625A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5720625A (en) | 1982-02-03 |
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