JP7803296B2 - Tool abnormality detection system - Google Patents
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Description
本発明は、工具異常検出システムに関するものである。 The present invention relates to a tool abnormality detection system.
従来より、工作機械における工具の異常を検出する工具異常検出システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。具体的には、この工具異常検出システムは、工具を用いて被削材を加工している際に発生する音波を検出する検出部と、制御部とを備えている。そして、制御部は、暗騒音に起因するノイズ音波の影響を低減するために所定の周波数帯域における音波の強度を抽出した後、抽出した周波数帯域の強度を閾値と比較することにより、工具の異常(すなわち、摩耗)を判定している。なお、暗騒音に起因するノイズ音波とは、工作機械周辺で監視する作業員の声、対象となる工作機械の周辺に設置されている別の工作機械の稼働音、工作機械が配置される工場のチャイム等が挙げられる。また、暗騒音に起因する音波とは、対象となる工作機械に備えられる機器等の音波も挙げられ、モータ、自動交換機(すなわち、ATC(Automatic Tool Changerの略))、クーラント装置、オイルミスタコレクタ等の稼働音が挙げられる。 Tool abnormality detection systems for detecting abnormalities in tools used in machine tools have been proposed (see, for example, Patent Document 1). Specifically, these tool abnormality detection systems include a detection unit that detects sound waves generated when a workpiece is machined with a tool, and a control unit. The control unit then extracts the intensity of sound waves in a specified frequency band to reduce the influence of noise sound waves caused by background noise, and then compares the intensity of the extracted frequency band with a threshold value to determine tool abnormalities (i.e., wear). Examples of noise sound waves caused by background noise include the voices of workers monitoring the area around the machine tool, the operating sounds of other machine tools installed near the target machine tool, and chimes from the factory where the machine tool is located. Examples of sound waves caused by background noise also include sound waves from equipment installed on the target machine tool, such as the operating sounds of motors, automatic tool changers (ATCs), coolant systems, and oil mister collectors.
しかしながら、上記のような工具異常検出システムにおいても、設定した周波数帯域に暗騒音に起因するノイズ音波が含まれてしまう場合には、工具の異常を誤判定する可能性がある。 However, even with the tool abnormality detection system described above, there is a possibility that tool abnormalities may be erroneously detected if noise sound waves caused by background noise are included in the set frequency band.
本発明は上記点に鑑み、工具の異常を誤判定し難くできる工具異常検出システムを提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention aims to provide a tool abnormality detection system that is less likely to erroneously detect tool abnormalities.
上記目的を達成するための請求項1は、工具異常検出システムであって、工具(140、410)を用いて被削材(200)を加工する際に発生する音波を検出する検出部(10)と、検出部で検出された音波に基づいて工具の摩耗を判定する制御部(30)と、を備え、工具が摩耗することで発生する摩耗音波に共鳴して共鳴音波を発生させる共鳴部(20)を有し、検出部は、共鳴部からの共鳴音波も検出し、制御部は、検出部で検出した音波に基づく判定信号の強度と摩耗閾値とを比較し、判定信号の強度が摩耗閾値以上である場合に工具に摩耗が発生していると判定し、共鳴部は、複数備えられて互いに固有振動数が異なっており、かつ、それぞれの固有振動数が被削材の状況に応じて発生し得る摩耗音波の範囲に含まれている。 Claim 1 for achieving the above object is a tool abnormality detection system comprising a detection unit (10) that detects sound waves generated when a workpiece (200) is machined using a tool (140, 410), and a control unit (30) that determines tool wear based on the sound waves detected by the detection unit, and has a resonance unit (20) that resonates with wear sound waves generated when the tool wears and generates resonance sound waves, the detection unit also detects the resonance sound waves from the resonance unit, the control unit compares the intensity of a determination signal based on the sound waves detected by the detection unit with a wear threshold, and determines that wear has occurred in the tool if the intensity of the determination signal is equal to or greater than the wear threshold , and the resonance unit is provided in plurality, each with a different natural frequency, and each natural frequency is included in the range of wear sound waves that can be generated depending on the condition of the workpiece .
これによれば、摩耗音波によって共鳴可能な共鳴部が配置され、判定信号は、摩耗音波および共鳴音波に基づくものとなる。このため、判定信号の強度を高くでき、ノイズ音波の影響を低減できるため、誤判定することを抑制できる。 In this way, a resonating section that can resonate with abrasion sound waves is arranged, and the determination signal is based on the abrasion sound waves and resonant sound waves. This allows the strength of the determination signal to be increased and the influence of noise sound waves to be reduced, thereby preventing erroneous determinations.
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。 Note that the reference symbols in parentheses attached to each component indicate an example of the correspondence between that component and the specific components described in the embodiments described below.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that in the following embodiments, identical or equivalent parts will be denoted by the same reference numerals.
(第1実施形態)
第1実施形態の工具異常検出システムについて、図1を参照しつつ説明する。本実施形態の工具異常検出システムは、切削加工に用いられ、対象となる工作機械の工具の異常を検出するものである。本実施形態では、被削材に、切削加工としての穴あけ加工を行う際に用いられるドリルの異常を検出する異常検出システムを例に挙げて説明する。
(First embodiment)
A tool abnormality detection system according to a first embodiment will be described with reference to Fig. 1. The tool abnormality detection system according to this embodiment is used in cutting work and detects abnormalities in the tool of a target machine tool. In this embodiment, an abnormality detection system that detects abnormalities in a drill used when drilling a workpiece as a cutting process will be described as an example.
対象となる工作機械100は、例えば、加工室を有するマシニングセンタである。本実施形態では、工作機械100は、ステージ110、ステージ110に載置されて被削材200を固定するバイス120、主軸ホルダ130、主軸ホルダ130に装着されて被削材200を加工するドリル140等を備えている。そして、工作機械100は、ドリル140を変位させて被削材200に穴201を形成する。なお、本実施形態では、ドリル140が工具に相当する。また、被削材200は、SUSやAL等の金属切削加工に用いられる材料が挙げられる。 The target machine tool 100 is, for example, a machining center having a processing chamber. In this embodiment, the machine tool 100 includes a stage 110, a vise 120 placed on the stage 110 to secure the workpiece 200, a spindle holder 130, and a drill 140 attached to the spindle holder 130 to process the workpiece 200. The machine tool 100 displaces the drill 140 to form a hole 201 in the workpiece 200. In this embodiment, the drill 140 corresponds to the tool. The workpiece 200 may be made of a material used in metal cutting, such as SUS or AL.
工具異常検出システム1は、検出部10、共鳴部20、および制御部30等を備えている。 The tool abnormality detection system 1 includes a detection unit 10, a resonance unit 20, and a control unit 30.
検出部10は、検出した音波に応じた検出信号を出力するものであり、防水性および防塵性の高い集音マイク等で構成され、被削材200および後述の共鳴部20の近傍に配置される。なお、本実施形態の検出部10は、後述するように、被削材200を切削加工する際に発生する加工音波、および共鳴部20から発生する共鳴音波を検出する。本実施形態の加工音波とは、被削材200をドリル140で削る際に直接的に発生する直接音波に加え、後述するようにドリル140が摩耗して被削材200が振動することで発生する摩耗音波を含むものである。 The detection unit 10 outputs a detection signal corresponding to the detected sound waves, and is composed of a highly waterproof and dustproof sound-collecting microphone or the like, and is placed near the workpiece 200 and the resonator 20, which will be described later. In this embodiment, the detection unit 10 detects machining sound waves generated when the workpiece 200 is cut, and resonance sound waves generated from the resonator 20, as will be described later. The machining sound waves in this embodiment include direct sound waves generated directly when the workpiece 200 is cut with the drill 140, as well as abrasion sound waves generated when the drill 140 wears and the workpiece 200 vibrates, as will be described later.
共鳴部20は、ドリル140が摩耗して被削材200が振動することで発生する摩耗音波によって共鳴可能な構成とされている。具体的には、共鳴部20は、摩耗音波によって共鳴可能となるように、被削材200と同じ固有振動数を有する構成とされる。例えば、共鳴部20は、被削材200と同じ材料で構成されると共に同じ形状とされたものが用いられる。この場合、共鳴部20は、例えば、穴あけ加工が行われる前の被削材200が用いられる。また、共鳴部20は、例えば、穴あけ加工が行われた後の被削材200が用いられる。但し、共鳴部20は、摩耗音波によって共鳴する構成とされているのであれば、被削材200と同じ材料で構成されていなくてもよいし、被削材200と同じ形状とされていなくてもよい。なお、被削材200や共鳴部20の固有振動数は、例えば、構造シミュレーションやインパルスハンマー法等によって導出されるが、形状が直方体状等の簡易な形状である場合には、機械工学の公式等に基づいて導出されるようにしてもよい。 The resonating portion 20 is configured to resonate with abrasion sound waves generated when the drill 140 wears and the workpiece 200 vibrates. Specifically, the resonating portion 20 is configured to have the same natural frequency as the workpiece 200 so that it can resonate with abrasion sound waves. For example, the resonating portion 20 is made of the same material and has the same shape as the workpiece 200. In this case, the resonating portion 20 is, for example, the workpiece 200 before drilling. Alternatively, the resonating portion 20 is, for example, the workpiece 200 after drilling. However, as long as the resonating portion 20 is configured to resonate with abrasion sound waves, it does not have to be made of the same material as the workpiece 200 or have the same shape as the workpiece 200. The natural frequencies of the workpiece 200 and the resonating portion 20 are derived, for example, by structural simulation or the impulse hammer method, but if the shape is simple, such as a rectangular parallelepiped, they may also be derived based on mechanical engineering formulas.
そして、共鳴部20は、摩耗音波によって共鳴可能な位置に配置されている。例えば、共鳴部20は、被削材200の近傍に配置されるが、検出部10、ステージ110、バイス120、主軸ホルダ130、またはドリル140の内部に配置されていてもよい。そして、共鳴部20は、摩耗音波に共鳴し、摩耗音波と同等の周波数成分を有する共鳴音波を発生する。 The resonating unit 20 is positioned in a location where it can resonate with the wear sound waves. For example, the resonating unit 20 is positioned near the workpiece 200, but it may also be positioned inside the detection unit 10, stage 110, vise 120, spindle holder 130, or drill 140. The resonating unit 20 resonates with the wear sound waves and generates resonant sound waves with frequency components equivalent to those of the wear sound waves.
制御部30は、CPUや、ROM、RAM、フラッシュメモリ、HDD等の非遷移的実体的記憶媒体で構成される記憶部等を備えたマイクロコンピュータ等で構成されている。本実施形態の制御部30は、図2に示されるように、増幅部31、信号処理部32、判定部33等を備えている。なお、CPUは、Central Processing Unitの略であり、ROMは、Read Only Memoryの略であり、RAMは、Random Access Memoryの略であり、HDDはHard Disk Driveの略である。ROM等の記憶媒体は、非遷移的実体的記憶媒体である。 The control unit 30 is composed of a microcomputer or the like equipped with a CPU and a storage unit composed of non-transient physical storage media such as ROM, RAM, flash memory, and HDD. As shown in FIG. 2, the control unit 30 of this embodiment is equipped with an amplifier unit 31, a signal processing unit 32, a determination unit 33, and the like. Note that CPU stands for Central Processing Unit, ROM stands for Read Only Memory, RAM stands for Random Access Memory, and HDD stands for Hard Disk Drive. Storage media such as ROM are non-transient physical storage media.
増幅部31は、検出部10と接続されており、検出部10で検出された検出信号を増幅する。なお、増幅部31は、検出部10と無線通信によって接続されていてもよいし、有線通信によって接続されていてもよい。また、検出部10から送信される検出信号は、加工音波および共鳴音波に基づいた信号であるが、暗騒音に起因するノイズ音波の影響も含んだ信号となる。 The amplifier unit 31 is connected to the detector unit 10 and amplifies the detection signal detected by the detector unit 10. The amplifier unit 31 may be connected to the detector unit 10 via wireless communication or via wired communication. The detection signal transmitted from the detector unit 10 is a signal based on processed sound waves and resonant sound waves, but also includes the influence of noise sound waves caused by background noise.
信号処理部32は、所定の周波数帯域における強度を示す判定信号を導出する。本実施形態では、信号処理部32は、離散フーリエ変換(すなわち、Discrete Fourier Transform)を高速で実行するFFT(Fast Fourier Transformの略)回路部やバンドバスフィルタ等を有する構成とされている。なお、所定の周波数帯域とは、被削材200の固有振動数を含む所定範囲のことである。 The signal processing unit 32 derives a judgment signal indicating the intensity in a predetermined frequency band. In this embodiment, the signal processing unit 32 is configured to include an FFT (short for Fast Fourier Transform) circuit that performs a discrete Fourier transform at high speed, a bandpass filter, and the like. The predetermined frequency band is a predetermined range that includes the natural frequency of the workpiece 200.
判定部33は、信号処理部32で導出された判定信号を受信すると、判定信号の強度と摩耗閾値とを比較することにより、ドリル140の摩耗を判定する異常判定としての摩耗判定を行う。具体的には、図3に示されるように、ドリル140が摩耗すると、被削材200の固有振動数にて判定信号が摩耗閾値以上となる。この場合、本実施形態では、具体的には後述するが、ドリル140が摩耗すると被削材200が固有振動数で振動し、この際に発生する摩耗音波によって共鳴部20が共鳴して共鳴音波が発生する。このため、共鳴部20が配置されていない場合と比較して、ドリル140が摩耗した際に得られる判定信号の強度を大きくできる。したがって、暗騒音に起因するノイズ音波の影響を小さくでき、ドリル140の摩耗を誤判定してしまうことを抑制できる。 When the determination unit 33 receives the determination signal derived by the signal processing unit 32, it compares the intensity of the determination signal with the wear threshold to perform a wear determination as an abnormality determination to determine wear on the drill 140. Specifically, as shown in FIG. 3, when the drill 140 wears, the determination signal exceeds the wear threshold at the natural frequency of the workpiece 200. In this case, in this embodiment, as will be described in detail later, when the drill 140 wears, the workpiece 200 vibrates at its natural frequency, and the wear sound waves generated at this time resonate with the resonator 20, generating resonant sound waves. Therefore, the intensity of the determination signal obtained when the drill 140 wears can be increased compared to when the resonator 20 is not provided. This reduces the influence of noise sound waves caused by background noise, preventing erroneous determination of wear on the drill 140.
また、本実施形態の判定部33は、摩耗判定にてドリル140が摩耗していると判定した場合、この摩耗判定後に、判定信号の強度が摩耗閾値より小さい破損閾値以下となったか否かを判定する破損判定を行う。具体的には、ドリル140が破損するとドリル140と被削材200との擦過が減少して摩耗音波が減少し、判定信号の強度が減少する。このため、判定部33は、判定信号の強度が破損閾値以下となると、ドリル140が破損したと判定する。 Furthermore, in this embodiment, if the determination unit 33 determines that the drill 140 is worn in the wear determination, it then performs a damage determination to determine whether the intensity of the determination signal has fallen below a damage threshold, which is lower than the wear threshold. Specifically, if the drill 140 breaks, the abrasion between the drill 140 and the workpiece 200 decreases, the wear sound waves decrease, and the intensity of the determination signal decreases. Therefore, the determination unit 33 determines that the drill 140 has broken when the intensity of the determination signal falls below the damage threshold.
そして、本実施形態の判定部33は、表示部や音声部等を有する報知部40と接続されており、ドリル140に摩耗や破損等の異常が発生していると判定した場合には、ドリル140に異常が発生していることを示す異常信号を報知部40に送信する。本実施形態では、判定部33は、ドリル140が摩耗していると判定した場合には、摩耗異常信号を報知部40に送信する。判定部33は、ドリル140が破損していると判定した場合には、破損異常信号を報知部40に送信する。そして、報知部40は、異常信号の内容に応じた報知を行ってドリル140に異常が発生していることを作業者に報知する。 The determination unit 33 in this embodiment is connected to the notification unit 40, which has a display unit, audio unit, etc., and if it determines that an abnormality such as wear or breakage has occurred in the drill 140, it sends an abnormality signal to the notification unit 40 indicating that an abnormality has occurred in the drill 140. In this embodiment, if the determination unit 33 determines that the drill 140 is worn, it sends a wear abnormality signal to the notification unit 40. If the determination unit 33 determines that the drill 140 is damaged, it sends a damage abnormality signal to the notification unit 40. The notification unit 40 then issues a notification according to the content of the abnormality signal to notify the operator that an abnormality has occurred in the drill 140.
なお、判定部33は、工作機械100に一般的に備えられる数値制御装置(すなわち、NC(Numerical Controlの略)装置)と独立して稼働するようにしてもよいが、数値制御装置にも異常信号を送信するようにしてもよい。そして、数値制御装置にも異常信号を送信する場合には、数値制御装置は、例えば、設定されている移動方向や移動量等をドリル140の摩耗に基づいて設定し直すようにしてもよい。 The determination unit 33 may operate independently of the numerical control device (i.e., NC (abbreviation for Numerical Control) device) typically provided in the machine tool 100, or may send an abnormality signal to the numerical control device as well. If an abnormality signal is also sent to the numerical control device, the numerical control device may, for example, reset the set movement direction, movement amount, etc. based on wear on the drill 140.
以上が本実施形態における工具異常検出システム1の構成である。次に、上記工具異常検出システム1を用いた異常検出方法について説明する。本実施形態では、上記のように、ドリル140を用いて被削材200に穴あけ加工を行う際の異常検出方法について説明する。 The above is the configuration of the tool abnormality detection system 1 in this embodiment. Next, we will explain the abnormality detection method using the tool abnormality detection system 1. In this embodiment, we will explain the abnormality detection method when drilling a workpiece 200 using the drill 140 as described above.
まず、被削材200に穴あけ加工を行う際には、被削材200をバイス120に固定し、主軸ホルダ130を回転させながら下方へ変位させてドリル140を被削材200に押し当てることで被削材200に穴201を形成する。そして、穴あけ加工を続けることでドリル140の刃先が摩耗すると、穴201の底部では、ドリル140の刃先と被削材200の接触摩擦が増加して切削抵抗が増加する。 First, when drilling a workpiece 200, the workpiece 200 is fixed in the vise 120, and the spindle holder 130 is rotated and displaced downward to press the drill 140 against the workpiece 200, thereby forming a hole 201 in the workpiece 200. As the cutting edge of the drill 140 wears down with continued drilling, the contact friction between the cutting edge of the drill 140 and the workpiece 200 at the bottom of the hole 201 increases, resulting in increased cutting resistance.
接触摩擦が増加すると、回転しながらドリル140を下方へ変位させる主軸ホルダ130の動作が適切に行い難くなり、主軸ホルダ130が微小振動してドリル140が穴201の側壁にも擦過する。そして、ドリル140が穴201の側壁に擦過すると、被削材200は、固有振動に起因する自由振動を始める。つまり、ドリル140が摩耗すると、被削材200からドリル140が摩耗したことによる摩耗音波が発生する。 When contact friction increases, it becomes difficult for the spindle holder 130, which rotates and displaces the drill 140 downward, to operate properly, causing the spindle holder 130 to vibrate slightly, causing the drill 140 to scrape against the side wall of the hole 201. When the drill 140 scrapes against the side wall of the hole 201, the workpiece 200 begins to vibrate freely due to its natural vibration. In other words, when the drill 140 wears, wear sound waves are generated from the workpiece 200 due to the wear of the drill 140.
そして、本実施形態では、上記のように、被削材200と同じ固有振動数を有する共鳴部20を被削材200の近傍に配置している。このため、共鳴部20は、摩耗音波によって共鳴音波を発生する。 In this embodiment, as described above, the resonating unit 20, which has the same natural frequency as the workpiece 200, is placed near the workpiece 200. As a result, the resonating unit 20 generates resonant sound waves in response to wear sound waves.
検出部10は、音波を検出して検出信号を出力する。具体的には、ドリル140が摩耗していない場合には、直接音波およびノイズ音波を検出し、ドリル140が摩耗している場合には、直接音波およびノイズ音波に加え、摩耗音波および共鳴音波を検出して検出信号を送信する。 The detection unit 10 detects sound waves and outputs a detection signal. Specifically, if the drill 140 is not worn, it detects direct sound waves and noise sound waves, and if the drill 140 is worn, it detects wear sound waves and resonant sound waves in addition to direct sound waves and noise sound waves, and transmits a detection signal.
そして、判定部33は、検出信号に基づく判定信号の強度と摩耗閾値とを比較してドリル140の摩耗判定を行う。この場合、検出部10は、ドリル140が摩耗すると、摩耗音波に加えて共鳴音波も検出する。このため、ドリル140が摩耗すると、共鳴部20が配置されていない場合と比較して、判定信号の強度が高くなる。したがって、ノイズ音波の影響を低減できる。また、判定部33は、ドリル140が摩耗していると判定した場合には、判定信号の強度と破損閾値とを比較する破損判定を行う。 The determination unit 33 then compares the intensity of the determination signal based on the detection signal with the wear threshold to determine whether the drill 140 is worn. In this case, when the drill 140 is worn, the detection unit 10 detects resonance sound waves in addition to wear sound waves. Therefore, when the drill 140 is worn, the intensity of the determination signal becomes higher compared to when the resonance unit 20 is not provided. This reduces the influence of noise sound waves. Furthermore, when the determination unit 33 determines that the drill 140 is worn, it performs a damage determination by comparing the intensity of the determination signal with the damage threshold.
以上が本実施形態における異常検出方法である。次に、制御部30が実行する作動について、図4を参照しつつ説明する。なお、制御部30は、例えば、被削材200の加工が開始された場合等に以下の作動を実行する。 The above is the abnormality detection method in this embodiment. Next, the operations performed by the control unit 30 will be explained with reference to Figure 4. Note that the control unit 30 performs the following operations, for example, when machining of the workpiece 200 begins.
まず、制御部30は、ステップS101にて、検出部10から検出信号を受信して判定信号を生成する。そして、制御部30は、ステップS102にて、摩耗異常信号を送信したか否かを判定する。つまり、制御部30は、既にドリル140が摩耗状態であると判定したか否かを判定する。そして、制御部30は、摩耗異常信号を送信したと判定した場合には(すなわち、ステップS102:YES)、後述のステップS105以降の処理を行う。 First, in step S101, the control unit 30 receives a detection signal from the detection unit 10 and generates a determination signal. Then, in step S102, the control unit 30 determines whether or not a wear abnormality signal has been transmitted. In other words, the control unit 30 determines whether or not it has already determined that the drill 140 is in a worn state. Then, if the control unit 30 determines that a wear abnormality signal has been transmitted (i.e., step S102: YES), it performs the processing from step S105 onwards, which will be described later.
制御部30は、ステップS102にて摩耗異常信号を送信していないと判定した場合には(すなわち、ステップS102:NO)、ステップS103にて、判定信号の強度が摩耗閾値以上であるか否かを判定する。 If the control unit 30 determines in step S102 that a wear abnormality signal has not been transmitted (i.e., step S102: NO), it determines in step S103 whether the strength of the determination signal is equal to or greater than the wear threshold value.
制御部30は、判定信号の強度が摩耗閾値未満であると判定した場合(すなわち、ステップS103:NO)、ドリル140が摩耗していないため、処理を終了する。これに対し、制御部30は、判定信号の強度が摩耗閾値以上であると判定した場合(すなわち、ステップ103:YES)、ステップS104にて報知部40に摩耗異常信号を送信する。これにより、報知部40は、ドリル140に摩耗が発生していることを作業者に報知する処理を行う。 If the control unit 30 determines that the strength of the determination signal is less than the wear threshold (i.e., step S103: NO), the drill 140 is not worn and the process ends. On the other hand, if the control unit 30 determines that the strength of the determination signal is equal to or greater than the wear threshold (i.e., step S103: YES), the control unit 30 sends an abnormal wear signal to the notification unit 40 in step S104. This causes the notification unit 40 to perform a process of notifying the operator that wear has occurred in the drill 140.
制御部30は、ステップS104にて摩耗異常信号を送信した後、または、ステップS102にて摩耗異常信号を送信したと判定した場合には(すなわち、ステップS102:YES)、ステップS105にて、判定信号の強度が破損閾値以下であるか否かを判定する。制御部30は、判定信号の強度が破損閾値以下であると判定した場合(すなわち、ステップS105:YES)、ドリル140が破損しているため、報知部40に破損異常信号を送信する。これにより、報知部40は、ドリル140に破損が発生していることを作業者に報知する処理を行う。これに対し、制御部30は、判定信号の強度が破損閾値より大きいと判定した場合(すなわち、ステップS105:NO)、処理を終了する。 After transmitting the wear abnormality signal in step S104, or if the control unit 30 determines that a wear abnormality signal has been transmitted in step S102 (i.e., step S102: YES), the control unit 30 determines in step S105 whether the intensity of the determination signal is equal to or less than the damage threshold. If the control unit 30 determines that the intensity of the determination signal is equal to or less than the damage threshold (i.e., step S105: YES), the drill 140 is damaged, and the control unit 30 transmits a damage abnormality signal to the notification unit 40. This causes the notification unit 40 to perform processing to notify the operator that damage has occurred to the drill 140. On the other hand, if the control unit 30 determines that the intensity of the determination signal is greater than the damage threshold (i.e., step S105: NO), the control unit 30 terminates processing.
以上説明した本実施形態によれば、摩耗音波によって共鳴可能な共鳴部20を配置しており、判定信号は、摩耗音波および共鳴音波に基づくものとなる。このため、判定信号の強度を高くでき、ノイズ音波の影響を低減できるため、誤判定することを抑制できる。そして、本実施形態の工具異常検出システム1は、共鳴音波によって判定信号の強度を大きくすることで誤判定を抑制できるため、穴201の径が小さい場合や、被削材200の材料によって摩耗音波が小さい場合にも適用できる。 In the present embodiment described above, a resonating unit 20 that can resonate with abrasion sound waves is provided, and the judgment signal is based on abrasion sound waves and resonance sound waves. This allows the strength of the judgment signal to be increased and the influence of noise sound waves to be reduced, thereby preventing erroneous judgments. Furthermore, since the tool abnormality detection system 1 of this embodiment can prevent erroneous judgments by increasing the strength of the judgment signal using resonance sound waves, it can also be applied when the diameter of the hole 201 is small or when the abrasion sound waves are small due to the material of the workpiece 200.
(第1実施形態の変形例)
上記第1実施形態の変形例について説明する。上記第1実施形態では、制御部30は、ステップS104にて摩耗異常信号を送付した後にステップS105以降の処理を行う例について説明した。しかしながら、制御部30は、例えば、摩耗異常信号を複数回に渡って送信した場合にステップS105以降の処理を行うようにしてもよい。
(Modification of the first embodiment)
A modification of the first embodiment will now be described. In the first embodiment, the control unit 30 performs the processes in step S105 and thereafter after transmitting the wear abnormality signal in step S104. However, the control unit 30 may perform the processes in step S105 and thereafter, for example, when the wear abnormality signal is transmitted multiple times.
(第2実施形態)
第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、切削加工としての旋削加工における工具の異常検出を行うようにしたものである。その他に関しては、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
Second Embodiment
A second embodiment will be described. This embodiment differs from the first embodiment in that it is adapted to detect abnormalities in a tool during turning, which is a cutting process. As the rest of the configuration is the same as the first embodiment, a description thereof will be omitted here.
本実施形態の工具異常検出システム1は、切削加工としての旋削加工を行う工具の異常検出を行うものである。このため、本実施形態の工作機械100は、図5に示されるように、被削材200を旋削するための工具としてのバイト410、およびバイト410を保持するバイス420等を備えている。なお、バイト410は、棒状であって一端部が刃状とされており、一端部側と反対側の他端部側がバイス420で固定されている。 The tool abnormality detection system 1 of this embodiment detects abnormalities in a tool used in turning, a cutting process. To this end, the machine tool 100 of this embodiment, as shown in FIG. 5, is equipped with a cutting tool 410 as a tool for turning the workpiece 200, and a vise 420 for holding the cutting tool 410. The cutting tool 410 is rod-shaped with one end shaped like a blade, and the other end opposite the one end is fixed by the vise 420.
そして、具体的には後述するが、本実施形態では、バイト410の刃先が摩耗すると、バイト410が固有振動数で振動することで摩耗音波が発生する。このため、検出部10は、バイト410の近傍に配置される。なお、図5は、バイト410が摩耗して振動している状態を示している。 As will be described in more detail below, in this embodiment, when the cutting edge of the bit 410 wears, the bit 410 vibrates at its natural frequency, generating wear acoustic waves. For this reason, the detection unit 10 is positioned near the bit 410. Note that Figure 5 shows the bit 410 in a state where it is worn and vibrating.
共鳴部20は、上記第1実施形態と同様に、摩耗音波によって共鳴可能な位置に配置されている。例えば、共鳴部20は、被削材200の近傍に配置されるが、バイト410、バイス420の内部に配置されていてもよい。 As in the first embodiment, the resonating unit 20 is positioned in a location where it can resonate with wear acoustic waves. For example, the resonating unit 20 is positioned near the workpiece 200, but it may also be positioned inside the cutting tool 410 or vise 420.
また、本実施形態の共鳴部20は、上記のようにバイト410が摩耗するとバイト410が固有振動数で振動するため、バイト410と同じ固有振動数を有する材料で構成される。例えば、共鳴部20は、バイス420に固定されているバイト410と同じ未使用のバイト410がそのまま用いられる。 In addition, as described above, when the tool bit 410 wears, the tool bit 410 vibrates at its natural frequency, so the resonating part 20 in this embodiment is made of a material with the same natural frequency as the tool bit 410. For example, the resonating part 20 is made of an unused tool bit 410 that is the same as the tool bit 410 fixed to the vise 420.
制御部30は、上記第1実施形態と同様に、判定信号と摩耗閾値とを比較して摩耗判定を行う。また、制御部30は、判定信号と破損閾値とを比較して破損判定を行う。但し、本実施形態の制御部30(すなわち、信号処理部32)は、所定の周波数帯域における判定信号として、バイト410の固有振動数を含む所定範囲の判定信号を導出する。 As in the first embodiment, the control unit 30 compares the determination signal with a wear threshold to determine wear. The control unit 30 also compares the determination signal with a damage threshold to determine damage. However, in this embodiment, the control unit 30 (i.e., the signal processing unit 32) derives a determination signal in a predetermined frequency band that is within a predetermined range including the natural frequency of the tool bit 410.
以上が本実施形態における工具異常検出システム1の構成である。次に、上記の工具異常検出システム1を用いた異常検出方法について説明する。本実施形態では、上記のように、バイト410を用いて被削材200に旋削加工を行う際の異常検出方法について説明する。 The above is the configuration of the tool abnormality detection system 1 in this embodiment. Next, we will explain the abnormality detection method using the above-mentioned tool abnormality detection system 1. In this embodiment, we will explain the abnormality detection method when performing turning on the workpiece 200 using the cutting tool 410 as described above.
まず、旋削加工を行う際には、バイト410に回転させている被削材200を当接させることで被削材200を所望の形状にする。この場合、旋削加工を続けることでバイト410の刃先が摩耗すると、刃先と被削材200の接触摩擦が増加して旋削抵抗が高くなる。そして、バイト410と被削材200との力関係が釣り合わなくなって相対速度が0になると、バイト410がスティックスリップ現象を起こし、バイト410が定位置に戻る際のバネ力でバイト410が固有振動に起因する自由振動を始める。つまり、バイト410が摩耗すると、バイト410から摩耗時特有の摩耗音波が発生する。そして、本実施形態では、上記のように、バイト410と同じ固有振動数を有する共鳴部20を被削材200の近傍に配置している。このため、共鳴部20は、摩耗音波に共鳴することで共鳴音波を発生する。 First, when performing turning, the rotating workpiece 200 is brought into contact with the tool bit 410 to form the desired shape. In this case, as the turning continues, the cutting edge of the tool bit 410 wears, the contact friction between the cutting edge and the workpiece 200 increases, resulting in higher turning resistance. When the force relationship between the tool bit 410 and the workpiece 200 becomes unbalanced and the relative velocity becomes zero, the tool bit 410 experiences a stick-slip phenomenon, and the spring force as the tool bit 410 returns to its original position causes the tool bit 410 to begin free vibration due to its natural vibration. In other words, when the tool bit 410 wears, it generates wear sound waves specific to wear. In this embodiment, as described above, the resonating unit 20, which has the same natural frequency as the tool bit 410, is positioned near the workpiece 200. Therefore, the resonating unit 20 resonates with the wear sound waves and generates resonant sound waves.
なお、スティックスリップ現象とは、接触する2つの物体が滑り運動をする際、連続的な滑らかな滑りとならず、滑りと固着とが交互に発生する間欠運動のことである。 The stick-slip phenomenon refers to an intermittent movement in which two objects in contact do not slide continuously and smoothly, but alternate between slipping and sticking.
検出部10は、バイト410が摩耗していない場合には、直接音波およびノイズ音波を検出し、バイト410が摩耗している場合には、直接音波およびノイズ音波に加え、摩耗音波および共鳴音波を検出して検出信号を送信する。 When the bit 410 is not worn, the detection unit 10 detects direct sound waves and noise sound waves, and when the bit 410 is worn, it detects wear sound waves and resonance sound waves in addition to direct sound waves and noise sound waves and transmits a detection signal.
そして、制御部30は、上記第1実施形態と同様に、検出信号に基づく判定信号の強度と摩耗閾値および破損閾値とを比較してバイト410の異常を判定する。 Then, as in the first embodiment, the control unit 30 compares the intensity of the determination signal based on the detection signal with the wear threshold and the damage threshold to determine whether there is an abnormality in the bit 410.
以上説明した本実施形態によれば、摩耗音波によって共鳴する共鳴部20が配置されているため、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to the present embodiment described above, a resonating portion 20 that resonates with abrasion sound waves is provided, thereby achieving the same effects as the first embodiment.
(第3実施形態)
第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、複数の共鳴部20を配置したものである。その他に関しては、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Third embodiment)
A third embodiment will be described. This embodiment differs from the first embodiment in that a plurality of resonating parts 20 are arranged. As the rest of the configuration is the same as the first embodiment, a description thereof will be omitted here.
まず、第1実施形態のように被削材200に穴あけ加工を行う場合、穴あけ加工を行うことにより、被削材200の質量が変化して被削材200の固有振動数が変化する可能性がある。つまり、ドリル140が摩耗した際に被削材200から発生する摩耗音波は、状況によって変化する可能性がある。特に、複数の穴201を形成する場合や、大きな穴201を形成する場合等では、被削材200の質量の変化が大きくなり、被削材200における固有振動数が変化し易い。 First, when drilling a workpiece 200 as in the first embodiment, the mass of the workpiece 200 changes as a result of the drilling process, which may change the natural frequency of the workpiece 200. In other words, the wear acoustic waves generated from the workpiece 200 when the drill 140 wears may change depending on the situation. In particular, when forming multiple holes 201 or a large hole 201, the change in mass of the workpiece 200 becomes greater, and the natural frequency of the workpiece 200 is likely to change.
このため、本実施形態では、図6に示されるように、共鳴部20が複数備えられている。具体的には、各共鳴部20は、それぞれ異なる固有振動数とされている。但し、各共鳴部20は、被削材200の穴あけ加工に伴って変化する被削材200の固有振動数に対応する固有振動数とされている。つまり、各共鳴部20は、それぞれの固有振動数が被削材200の状況に応じて発生し得る摩耗音波の範囲に含まれたものとなっている。 For this reason, in this embodiment, as shown in Figure 6, multiple resonating parts 20 are provided. Specifically, each resonating part 20 has a different natural frequency. However, each resonating part 20 has a natural frequency that corresponds to the natural frequency of the workpiece 200, which changes as the workpiece 200 is drilled. In other words, the natural frequency of each resonating part 20 is within the range of wear sound waves that can be generated depending on the condition of the workpiece 200.
以上が本実施形態における工具異常検出システム1の構成である。次に、上記工具異常検出システムを用いた異常検出方法について説明する。 The above is the configuration of the tool abnormality detection system 1 in this embodiment. Next, we will explain the abnormality detection method using the above tool abnormality detection system.
上記第1実施形態と同様に、ドリル140が摩耗すると、被削材200からドリル140が摩耗したことによる摩耗音波が発生する。この場合、被削材200の質量により、摩耗音波の周波数が変化する。しかしながら、本実施形態では、複数の共鳴部20を備えており、各共鳴部20は、それぞれ互いに異なる固有振動数を有している。このため、摩耗音波に対応する共鳴音波が発生しないという不具合が発生することを抑制できる。 Similar to the first embodiment described above, when the drill 140 wears, wear acoustic waves are generated from the workpiece 200 due to the wear of the drill 140. In this case, the frequency of the wear acoustic waves changes depending on the mass of the workpiece 200. However, in this embodiment, multiple resonating parts 20 are provided, and each resonating part 20 has a different natural frequency. This prevents the problem of not generating resonant sound waves corresponding to wear acoustic waves.
以上説明した本実施形態によれば、摩耗音波によって共鳴する共鳴部20が配置されているため、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to the present embodiment described above, a resonating portion 20 that resonates with abrasion sound waves is provided, thereby achieving the same effects as the first embodiment.
(1)本実施形態では、複数の共鳴部20が配置され、各共鳴部20の固有振動数がそれぞれ異なる値とされている。このため、摩耗音波に対応する共鳴音波が発生しないという不具合が発生することを抑制できる。 (1) In this embodiment, multiple resonating units 20 are arranged, and the natural frequencies of each resonating unit 20 are set to different values. This prevents the occurrence of a problem in which resonant sound waves corresponding to wear sound waves are not generated.
(第4実施形態)
第4実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、制御部30の構成を変更したものである。その他に関しては、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。なお、本実施形態では、第1実施形態における摩耗判定について説明するが、さらに破損判定を行うようにしてもよい。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment will be described. In this embodiment, the configuration of the control unit 30 is changed from that of the first embodiment. As the rest is the same as in the first embodiment, a description thereof will be omitted here. Note that in this embodiment, the wear determination in the first embodiment will be described, but damage determination may also be performed.
本実施形態の制御部30は、本出願人が既に特開2020-129233号公報にて出願している異常検出システムの自己学習を用いてドリル140の摩耗を判定する。 The control unit 30 in this embodiment determines wear on the drill 140 using the self-learning anomaly detection system already applied for by the applicant in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-129233.
本実施形態の制御部30は、図7に示されるように、信号取得部301、学習対象データ記憶部302、監視対象データ記憶部303、状態観測器生成部304、状態観測器情報記憶部305、正常モデル生成部306、正常モデルパラメータ記憶部307、異常度算出部308、判定部309、要因分析部310等を有している。 As shown in FIG. 7, the control unit 30 of this embodiment includes a signal acquisition unit 301, a learning target data storage unit 302, a monitoring target data storage unit 303, a state observer generation unit 304, a state observer information storage unit 305, a normal model generation unit 306, a normal model parameter storage unit 307, an anomaly degree calculation unit 308, a judgment unit 309, a factor analysis unit 310, and the like.
信号取得部301は、学習対象データおよび監視対象データを取得する。本実施形態では、監視対象データおよび学習対象データとして、検出部10で検出される音波に基づく検出信号を取得する。 The signal acquisition unit 301 acquires learning target data and monitoring target data. In this embodiment, the monitoring target data and learning target data are detection signals based on sound waves detected by the detection unit 10.
なお、学習対象データは、検出信号ではなく、基準値を保存したデータベースからダウンロードすることにより取得するようにしてもよい。また、本実施形態における監視対象データは、監視対象のデータであればよく、他の目的に用いられるかどうかは任意であり、例えば、学習対象にも用いられるデータであってもよい。また、本実施形態における学習対象データは、学習に用いるためのデータあればよく、他の目的に用いられるかどうかは任意である。 The learning target data may be acquired by downloading it from a database that stores reference values, rather than detection signals. Furthermore, the monitoring target data in this embodiment may be data to be monitored, and may or may not be used for other purposes; for example, it may also be data to be used as a learning target. Furthermore, the learning target data in this embodiment may be data to be used for learning, and may or may not be used for other purposes.
学習対象データ記憶部302は、信号取得部301で取得した学習対象データを記憶する。そして、記憶された学習対象データは、後述の正常モデル生成部306に入力される。 The learning target data storage unit 302 stores the learning target data acquired by the signal acquisition unit 301. The stored learning target data is then input to the normal model generation unit 306, which will be described later.
監視対象データ記憶部303は、信号取得部301で取得した監視対象データを記憶する。そして、記憶された監視対象データは、後述の異常度算出部308に入力される。 The monitoring target data storage unit 303 stores the monitoring target data acquired by the signal acquisition unit 301. The stored monitoring target data is then input to the anomaly degree calculation unit 308, which will be described later.
なお、学習対象データ記憶部302および監視対象データ記憶部303は、HDDやフラッシュメモリ等で構成されることが想定されるが、RAM等であってもよい。また、学習対象データ記憶部302および監視対象データ記憶部303は揮発性メモリ、不揮発性メモリのいずれであってもよい。 The learning target data storage unit 302 and the monitoring target data storage unit 303 are expected to be configured with a HDD, flash memory, etc., but may also be configured with RAM, etc. Furthermore, the learning target data storage unit 302 and the monitoring target data storage unit 303 may be configured with either volatile memory or non-volatile memory.
状態観測器生成部304は、入力される変数構成に含まれる変数を用いて状態観測器を生成する。なお、状態観測器は、予め設定された数式に、入力された変数構成に含まれる変数を線形結合することで生成される所定の係数を含む値である。また、状態観測器は、工具異常検出システム1で異常を検出するドリル140の状態を反映していることが好ましく、ドリル140の摩耗を反映していることが好ましい。そして、本実施形態における変数とは、信号取得部301で取得する学習対象データおよび監視対象データに対応する変数であり、変数構成とは、1つの変数、または複数の変数の組み合わせである。 The state observer generation unit 304 generates a state observer using variables included in the input variable configuration. The state observer is a value including a predetermined coefficient generated by linearly combining variables included in the input variable configuration with a preset mathematical formula. The state observer preferably reflects the state of the drill 140 for which anomalies are detected by the tool anomaly detection system 1, and preferably reflects wear on the drill 140. In this embodiment, variables are variables corresponding to the learning target data and monitoring target data acquired by the signal acquisition unit 301, and a variable configuration is one variable or a combination of multiple variables.
状態観測器情報記憶部305は、状態観測器生成部304で求めた状態観測器の係数を保存する。また、状態観測器を生成するために用いた変数構成も同時に保存する。 The state observer information storage unit 305 stores the coefficients of the state observer calculated by the state observer generation unit 304. It also stores the variable configuration used to generate the state observer.
なお、状態観測器生成部304は、状態観測器を生成する際に備えられていればよい。すなわち、状態観測器生成部304は、一旦状態観測器を生成して状態観測器の変数構成および状態観測器の係数を状態観測器情報記憶部305に保存した後は、制御部30から切り離されるようになっていてもよい。 The state observer generation unit 304 only needs to be included when generating a state observer. In other words, the state observer generation unit 304 may be configured to be disconnected from the control unit 30 after generating a state observer and storing the variable configuration and coefficients of the state observer in the state observer information storage unit 305.
正常モデル生成部306は、学習対象データを状態観測器に入力して得られる第1状態観測値を導出する。本実施形態の場合、状態観測器情報記憶部305から状態観測器の変数構成および係数を読み出し、この変数に学習対象データ記憶部302から読み出した学習対象データを当てはめることによって第1状態観測値を求める。そして、正常モデル生成部306は、導出した第1状態観測値および学習対象データを結合して競合型ニューラルネットワーク(すなわち、NN)に入力することにより正常モデルを生成する。例えば、本実施形態では、学習対象データとして、ドリル140の材料や穴の径等を競合型ニューラルネットワーク(NN)に入力する。 The normal model generation unit 306 derives a first state observation value obtained by inputting the learning target data into the state observer. In this embodiment, the variable configuration and coefficients of the state observer are read from the state observer information storage unit 305, and the first state observation value is obtained by applying the learning target data read from the learning target data storage unit 302 to these variables. The normal model generation unit 306 then generates a normal model by combining the derived first state observation value and the learning target data and inputting them into a competitive neural network (i.e., NN). For example, in this embodiment, the material of the drill 140, the diameter of the hole, etc. are input into the competitive neural network (NN) as learning target data.
なお、競合型ニューラルネットワークに与える初期値としては、例えば、測定季節や時刻等、入力されるデータの属性の組み合わせが複数ある場合、万遍なくサンプリングされるか、またはランダムにサンプリングされることが望ましい。これにより、競合型ニューラルネットワークにおけるマップ上において、ニューロン重みベクトルの学習時の収束を速くすることができる。 When there are multiple combinations of input data attributes, such as measurement season and time, it is desirable to sample the initial values given to the competitive neural network evenly or randomly. This allows for faster convergence during learning of neuron weight vectors on the map in the competitive neural network.
ここで、競合型ニューラルネットワークは、入力層と出力層だけからなるネットワークであり、複数個の入力層ニューロンと、入力層ニューロンに全結合で結ばれた複数個の出力層ニューロンで構成されている。 Here, a competitive neural network is a network consisting only of an input layer and an output layer, and is composed of multiple input layer neurons and multiple output layer neurons that are fully connected to the input layer neurons.
そして、正常モデル生成部306は、競合型ニューラルネットワークに入力された学習対象データおよび第1状態観測値と、勝者ユニットのニューロン重みデータとの差分である異常度を求め、差分の集合を用いて摩耗閾値を求める。例えば差分(すなわち、絶対値)の集合の99.9%分位点の定数倍を摩耗閾値として用いるようにする。 The normal model generation unit 306 then calculates the degree of anomaly, which is the difference between the learning data and first state observation values input to the competitive neural network and the neuron weight data of the winning unit, and calculates the wear threshold using the set of differences. For example, a constant multiple of the 99.9% quantile of the set of differences (i.e., absolute values) is used as the wear threshold.
正常モデルパラメータ記憶部307は、正常モデル生成部306で求めた摩耗閾値を記憶する。 The normal model parameter storage unit 307 stores the wear threshold value calculated by the normal model generation unit 306.
異常度算出部308は、監視対象データを状態観測器に入力して得られる第2状態観測値を導出する。本実施形態の場合、状態観測器情報記憶部305から状態観測器の変数構成および係数を読み出し、この変数に監視対象データ記憶部303から読み出した監視対象データを当てはめることにより第2状態観測値を求める。そして、異常度算出部308は、導出した第2状態観測値および監視対象データを結合して競合型ニューラルネットワーク(すなわち、NN)に入力することにより、出力層ニューロンの重みデータを用いて異常度を計算する。例えば、本実施形態では、監視対象データとして、ドリル140の材料や穴の径等を競合型ニューラルネットワーク(NN)に入力する。 The anomaly degree calculation unit 308 derives a second state observation value obtained by inputting the monitored data into the state observer. In this embodiment, the variable configuration and coefficients of the state observer are read from the state observer information storage unit 305, and the monitored data read from the monitored data storage unit 303 are applied to these variables to obtain a second state observation value. The anomaly degree calculation unit 308 then combines the derived second state observation value and the monitored data and inputs them into a competitive neural network (i.e., NN), thereby calculating the degree of anomaly using the weight data of the output layer neurons. For example, in this embodiment, the material of the drill 140, the diameter of the hole, etc. are input into the competitive neural network (NN) as monitored data.
判定部309は、正常モデルパラメータ記憶部307から読み出した摩耗閾値と、異常度算出部308から出力された異常度とを比較することで摩耗判定を行う。具体的には、異常度が摩耗閾値以上であれば、ドリル140が摩耗している判定し、異常度が摩耗閾値未満であれば摩耗なしと判定する。 The determination unit 309 performs wear determination by comparing the wear threshold value read from the normal model parameter storage unit 307 with the abnormality level output from the abnormality level calculation unit 308. Specifically, if the abnormality level is equal to or greater than the wear threshold value, it determines that the drill 140 is worn, and if the abnormality level is less than the wear threshold value, it determines that there is no wear.
要因分析部310は、判定部309の判定結果が摩耗ありとなる場合、摩耗ありと判定される原因となった第2状態観測値および監視対象データを用いて摩耗の原因を特定する。この場合、要因分析部310は、さらに、摩耗ありと判定される原因となった第2状態観測値および監視対象データを基準として、時間的に、前、後、または前および後の第2状態観測値および監視対象データを用いて異常の原因を特定するようにしてもよい。 When the determination unit 309 determines that wear exists, the factor analysis unit 310 identifies the cause of the wear using the second state observation value and monitored data that caused the determination that wear exists. In this case, the factor analysis unit 310 may further use the second state observation value and monitored data that caused the determination that wear exists as a reference and identify the cause of the abnormality using the second state observation value and monitored data that occurred before, after, or both before and after in time.
以上説明した本実施形態によれば、摩耗音波によって共鳴する共鳴部20が配置されているため、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to the present embodiment described above, a resonating portion 20 that resonates with abrasion sound waves is provided, thereby achieving the same effects as the first embodiment described above.
(1)本実施形態のように、制御部30が自己学習しながらドリル140の摩耗判定を行うようにしてもよい。これによれば、状況に応じた摩耗判定を行うことができるため、さらに誤判定を抑制できることが期待される。 (1) As in this embodiment, the control unit 30 may determine the wear on the drill 140 while self-learning. This allows wear determination to be made according to the situation, which is expected to further reduce erroneous determinations.
(他の実施形態)
本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
(Other embodiments)
Although the present disclosure has been described with reference to the embodiments, it is understood that the present disclosure is not limited to the embodiments or structures. The present disclosure also encompasses various modifications and modifications within the scope of equivalents. In addition, various combinations and forms, as well as other combinations and forms including only one element, more than one element, or less than one element, are also within the scope and spirit of the present disclosure.
例えば、上記第1~第3実施形態では、摩耗判定および破損判定を行うようにしたが、摩耗判定のみを行うようにしてもよい。 For example, in the first to third embodiments, wear and damage determinations are performed, but it is also possible to perform only wear determination.
また、上記第1、第3、第4実施形態では、工具としてのドリル140を例に挙げて説明し、上記第2実施形態では、工具としてのバイト410を例に挙げて説明した。しかしながら、工具は、適宜変更可能であり、エンドミルや砥石等であってもよい。 Furthermore, in the first, third, and fourth embodiments, a drill 140 was used as an example of the tool, and in the second embodiment, a cutting tool 410 was used as an example of the tool. However, the tool can be changed as appropriate and may be an end mill, a grinding wheel, or the like.
本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The control unit and method described in this disclosure may be implemented by a special-purpose computer configured by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied in a computer program. Alternatively, the control unit and method described in this disclosure may be implemented by a special-purpose computer configured by configuring a processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control unit and method described in this disclosure may be implemented by one or more special-purpose computers configured by combining a processor and memory programmed to perform one or more functions with a processor configured with one or more hardware logic circuits. Furthermore, the computer program may be stored as instructions executed by a computer on a computer-readable non-transitory tangible recording medium.
10 検出部
20 共鳴部
30 制御部
140 ドリル(工具)
200 被削材
10 Detector 20 Resonator 30 Controller 140 Drill (tool)
200 Work material
Claims (2)
工具(140、410)を用いて被削材(200)を加工する際に発生する音波を検出する検出部(10)と、
前記検出部で検出された音波に基づいて前記工具の摩耗を判定する制御部(30)と、を備え、
前記工具が摩耗することで発生する摩耗音波に共鳴して共鳴音波を発生させる共鳴部(20)を有し、
前記検出部は、前記共鳴部からの共鳴音波も検出し、
前記制御部は、前記検出部で検出した音波に基づく判定信号の強度と摩耗閾値とを比較し、前記判定信号の強度が前記摩耗閾値以上である場合に前記工具に摩耗が発生していると判定し、
前記共鳴部は、複数備えられて互いに固有振動数が異なっており、かつ、それぞれの前記固有振動数が前記被削材の状況に応じて発生し得る前記摩耗音波の範囲に含まれている工具異常検出システム。 A tool abnormality detection system,
a detection unit (10) that detects sound waves generated when a workpiece (200) is machined using a tool (140, 410);
a control unit (30) that determines wear of the tool based on the sound waves detected by the detection unit,
a resonance part (20) that resonates with abrasion sound waves generated by the tool being worn to generate resonance sound waves,
The detection unit also detects resonance sound waves from the resonance unit,
the control unit compares the intensity of a determination signal based on the sound wave detected by the detection unit with a wear threshold, and determines that wear has occurred in the tool when the intensity of the determination signal is equal to or greater than the wear threshold ;
A tool abnormality detection system in which multiple resonating parts are provided, each with a different natural frequency, and each of the natural frequencies is included in the range of wear sound waves that can be generated depending on the condition of the workpiece .
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