JPS6260221B2 - - Google Patents
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- JPS6260221B2 JPS6260221B2 JP10244378A JP10244378A JPS6260221B2 JP S6260221 B2 JPS6260221 B2 JP S6260221B2 JP 10244378 A JP10244378 A JP 10244378A JP 10244378 A JP10244378 A JP 10244378A JP S6260221 B2 JPS6260221 B2 JP S6260221B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cutting
- tool
- detection device
- state
- current value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
- B23Q17/0904—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool before or after machining
- B23Q17/0919—Arrangements for measuring or adjusting cutting-tool geometry in presetting devices
- B23Q17/0947—Monitoring devices for measuring cutting angles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は切削工具の異常検出装置に関する。
(以下、検出装置は検出システムあるいは単にシ
ステムとして表現する。)
数値制御工作機械の稼動率向上、加工不良品の
発生を未然に防止するかないしはその損害を軽微
に抑えるとか、又更に上記工作機械の無人運転を
行わしめるとかのために最近に到り工作機械の主
軸に装着されている切削工具のチツピング・折損
を切削中に検出する方法・装置が提案されてい
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an abnormality detection device for a cutting tool.
(Hereinafter, the detection device will be expressed as a detection system or simply as a system.) To improve the operation rate of numerically controlled machine tools, to prevent the occurrence of defective products, or to minimize the damage, Recently, methods and devices have been proposed for detecting chipping and breakage of cutting tools attached to the main shaft of machine tools during cutting, in order to enable unmanned operation of machines.
その代表的なものは主軸に装着され切削中の工
具上又は主軸近傍に圧電素子を取付けて切削中の
振動波形を予じめ測定した正常な切削状態におけ
る振動波形と比較して工具の折損を判定するとい
う方式で上記「比較」の仕方においても種々の提
案がなされている。しかし乍らこの振動検知方式
においては振動検知出力(自乗平均RMS処理)
は使用切削工具の摩耗の進行の程度に対しその変
化が純感であつて主として切削中の工具のチツピ
ングとか折損などに対する判定として有効であ
る。 A typical example is a piezoelectric element mounted on the spindle and mounted on the tool being cut or near the spindle, and the vibration waveform during cutting is measured in advance and compared with the vibration waveform under normal cutting conditions to detect tool breakage. Various proposals have been made regarding the above-mentioned method of "comparison" using the judgment method. However, in this vibration detection method, the vibration detection output (root mean square RMS processing)
The change in the degree of wear of the cutting tool used is a pure indication, and it is mainly effective in determining chipping or breakage of the tool during cutting.
又工作機械自体には種々の振動発生部分(ベア
リング、モータ、工具交換装置の駆動部等)があ
りこれらの振動発生部分からの振動波形を前記圧
電素子出力から除去するためのフイルタ手段、タ
イミングなどを考慮しなければならないという問
題があること、又これらのいわゆるノイズが効果
的に除去されたとしても尚上述した点、すなわち
工具のチツピングとか折損現象が判定されるのみ
であつてそのような現象が起こり得ることを事前
に精度よく察知することは困難である。 In addition, the machine tool itself has various vibration-generating parts (bearings, motors, drive parts of tool changers, etc.), and filter means, timing, etc. are used to remove vibration waveforms from these vibration-generating parts from the output of the piezoelectric element. Furthermore, even if these so-called noises are effectively removed, only the above-mentioned problems such as tool chipping and breakage phenomena can be determined. It is difficult to accurately predict in advance that this may occur.
我々の実験及考察によると例えば工具折損現象
の起きる原因としては、(イ)切削中、切屑中、切屑
が工具にからみつくとか(ロ)工具自体が長時間の加
工により摩耗してその切れ味が劣化するとか(ハ)工
具の切込み送り(infeed)の過大さのためとか、
又、工作物中の材質硬度大なる部分の切屑などス
ラスト力の増大により座屈(buckling)が生ずる
とか(ニ)工具のチヤツク不良とか工作物中に空洞な
どがあつて切削中工具に曲げ(bending)が作用
するとか又(ホ)工具自体の材質の切屑に伴うくり返
し応力による劣化などが考えられる。 According to our experiments and observations, for example, the causes of tool breakage include (a) chips getting tangled with the tool during cutting, and (b) the tool itself being worn out due to long-term machining, resulting in deterioration of its sharpness. (c) The infeed of the tool is too large.
In addition, buckling may occur due to an increase in thrust force such as chips from a part of the workpiece where the material has a high hardness. (bending) or (e) deterioration due to repeated stress caused by chips in the material of the tool itself.
上記(イ)〜(ホ)のうち(イ)〜(ロ)は主として主軸のト
ル
クの増大として現象すると考えられる。 Of the above (a) to (e), (a) to (b) are thought to mainly occur as an increase in the torque of the main shaft.
又(ハ)、は主としてスラスト力の増大として現象
し、(ニ)は主として曲げ力の増大として現象する。 Further, (c) mainly occurs as an increase in thrust force, and (d) mainly occurs as an increase in bending force.
(ホ)については工具材質自体すなわち工具の製法
に関する問題であるのでこれについては普通、工
作物の材質に対する工具の回転数、切込量などの
データとして工具メーカーから最適と考えられる
値が提供されている。 As for (e), it is a problem related to the tool material itself, that is, the manufacturing method of the tool, so the tool manufacturer usually provides data on the tool rotation speed, depth of cut, etc. that are considered optimal for the material of the workpiece. ing.
上記(ハ),(ニ)については一般には予じめ予測した
りすることが困難であるため、これら(ハ),(ニ)が原
因で工具折損が生ずる場合の検知方式として振動
検知方式は有効である。 Since the above (c) and (d) are generally difficult to predict in advance, the vibration detection method is used as a detection method when tool breakage occurs due to these (c) and (d). It is valid.
一方上記(イ),(ロ)についていえば振動検知方式は
工具が実際に折損したことを検知する方式である
ため、もし折損する前に検知することができるな
らば(イ),(ロ)が工具折損として現象することを防ぐ
ことになりその効果は大きなものがあろう。 On the other hand, regarding (a) and (b) above, the vibration detection method is a method that detects when the tool actually breaks, so if it can be detected before the tool breaks, then (a) and (b) This will have a great effect as it will prevent the problem from occurring as tool breakage.
しかも上記(イ),(ロ)は通常の切削加工作業でほと
んど必然的に付随する現象でありこのような意味
からして工具の異常検出を振動検知方式のみで行
うことには限界があるということになる。 Furthermore, the above (a) and (b) are phenomena that almost inevitably accompany normal cutting operations, and in this sense, there are limits to detecting abnormalities in tools using vibration detection alone. It turns out.
本発明者等は考察にもとづいて、
(1);上記(イ),(ロ)に対する有効な検知手段を与え
ること、これによりほゞ工具が折損直前にあるこ
とを検出すること。 Based on the considerations, the inventors of the present invention have (1) provided an effective detection means for the above (a) and (b), thereby detecting that the tool is about to break.
;の条件のもとで振動検知方式を用いて上
記(ハ),(ニ),(ホ)及び(イ),(ロ)により工具折損を検
知す
る手段を設けること。 Provide a means to detect tool breakage according to (c), (d), (e), and (a), (b) above using a vibration detection method under the conditions of;
;以上の,の技術思想を組合わせるため
の切削工具の異常検出システムを構成すること、
を具体化した。従つて本発明の第1の目的は、
工作機械の主軸回転駆動用モータの電流値を検出
してこれにより工具の摩耗を検出するシステムを
提供することにあり、又第2の目的は前記電流値
にもとづいて工具の折損を検出するシステムを提
供することにあり、又第3の目的は圧電素子等の
振動検知手段により工具の折損を検出するシステ
ムを提供することにあり、又第4に前記第1の目
的で述べた検出システムにおいて用いられる信号
(FiNUL,FCUT)を前記第3の目的で述べた検
出システムでも利用するようにした結合された検
出システムを提供することであり、その他の本発
明の目的及び上記第1〜第4の目的のための各検
出システムの具体化された内容は以下の実施例の
説明の中で明瞭にされる。 We have realized the following: constructing a cutting tool abnormality detection system that combines the above technical ideas. Therefore, the first object of the present invention is to
It is an object of the present invention to provide a system that detects the current value of a motor for driving the spindle rotation of a machine tool and thereby detects tool wear.A second object is to provide a system that detects tool breakage based on the current value. The third purpose is to provide a system for detecting tool breakage using a vibration detection means such as a piezoelectric element, and the fourth purpose is to provide a system for detecting tool breakage using a vibration detection means such as a piezoelectric element. It is an object of the present invention to provide a combined detection system in which the signals used (FiNUL, FCUT) are also used in the detection system described in the third object, and to meet the other objects of the present invention and the first to fourth objects above. The implementation of each detection system for the purpose of is made clear in the following description of the examples.
以下図面により本発明の実施例を説明する。第
1図は前述した本発明の第1,第2の目的を達成
するためのシステムのブロツク線図である。同図
において工作物(workpiece)101に対し主軸
103に装着されたドリル102により貫通穴明
加工がなされる。104は主軸103の回転駆動
用DCモータ、105は前記DCモータ104への
電力供給部(power supply)であつて図示しな
いが工作機械の制御装置106の一部を構成して
いる。107はDCモータ104の電機子電流
(armature current)を検出する電流検出部であ
る。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a system for achieving the first and second objects of the present invention described above. In the figure, a through hole is drilled into a workpiece 101 by a drill 102 mounted on a spindle 103. 104 is a DC motor for rotationally driving the main shaft 103, and 105 is a power supply to the DC motor 104, which is not shown but constitutes a part of the control device 106 of the machine tool. 107 is a current detection unit that detects an armature current of the DC motor 104.
108は回転計発電機(Tacometer
generator)であつて主軸負荷の変動に対する主
軸回転の安定のために設けられており又前記タコ
メータ108の出力は検出部111へも入力され
ている。 108 is a tachometer generator (Tacometer)
The output of the tachometer 108 is also input to the detection section 111.
110はモータ104の回転数の一定値n
(rpm)に対応する電流レベルinを設定する設定
部でタコメータ108の出力iNと検出部111
で比較される。111は主軸103の回転数Nが
前記nより大になつたことを検出する検出部で、
今iN≧inとなつたときレジスタ112をセツトす
る。(CiX→1)一方、113は電流検出部11
7の出力iをRMS(Root mean square)即ち実
効値に変換処理する回路、114は前記RMS回
路113の出力をA/D変換する回路でそのデイ
ジイタル出力をiRとする。 110 is a constant value n of the rotation speed of the motor 104
(rpm) and the output iN of the tachometer 108 and the detection unit 111
are compared. 111 is a detection unit that detects that the rotation speed N of the main shaft 103 has become larger than the above n;
When iN≧in, register 112 is set. (CiX → 1) On the other hand, 113 is the current detection unit 11
A circuit 114 converts the output i of the RMS circuit 113 into an RMS (Root Mean Square), that is, an effective value, and a circuit 114 A/D converts the output of the RMS circuit 113, and its digital output is designated as iR.
以下の説明ではiRは瞬時値ではなく8回程度
のサンプリングによる平均値とする。115は
CiX=1即ち主軸103が所定の回転数nより大
となつた状態での前記電流値iR=iNUL…(無負
荷電流値)…をレジスタ116にストアするよう
に指令するゲートであり同ゲート115は又レジ
スタ116に前記値iNULがストアされたことを
示すレジスタ117をセツトしてFiNUL=1と
なす。これによつて空切削状態に対応する無負荷
電流値iNULがセツトされる。118は前記
FiNUL=1という条件のもとで
iR―iNUL≧Δi (1)
を検出する比較演算部でありΔiを適当な値に
設定することにより工具102が空切削から工作
物101に接触して切削に入つた状態を検出す
る。 In the following explanation, iR is not an instantaneous value but an average value obtained by sampling about eight times. 115 is
This is a gate that instructs the register 116 to store the current value iR=iNUL (no-load current value) when CiX=1, that is, the spindle 103 is greater than a predetermined rotational speed n, and the gate 115 Alternatively, the register 117 indicating that the value iNUL is stored in the register 116 is set to make FiNUL=1. As a result, the no-load current value iNUL corresponding to the idle cutting state is set. 118 is the above
This is a comparison calculation unit that detects iR−iNUL≧Δi (1) under the condition that FiNUL=1. By setting Δi to an appropriate value, the tool 102 changes from idle cutting to contacting the workpiece 101 and cutting. Detects the entered state.
119は前記Δiの設定部である。120は工
具102が実切削に入つたことを示すレジスタで
あり前記式(1)が成立すると同レジスタ120は
FCUT=1にセツトされる。121はFCUT=1
即ち切削状態に入つた状態で、更に切削が定常切
削状態に移つたことを検出する比較演算部で次式
(2)のような演算,比較が行われる。 Reference numeral 119 is a setting section for the Δi. Reference numeral 120 is a register indicating that the tool 102 has entered actual cutting, and when the above formula (1) is satisfied, the register 120 is
FCUT=1 is set. 121 is FCUT=1
In other words, in the state where the cutting state has entered, the following formula is used in the comparison calculation section that detects that the cutting has shifted to the steady cutting state.
Operations and comparisons like (2) are performed.
iRn ―iNUL/iRn−1―iNUL≦k
(2)
ここでiRn,iRn−1はiRのn回目とn−1回
目すなわち相続くサンプリング値毎のiRであ
る。kはシステムの定数で一定値である。 iRn -iNUL/iRn -1 -iNUL≦k
(2) Here, iRn and iRn-1 are the n-th and (n-1)th iR, that is, the iR of each successive sampling value. k is a system constant and has a constant value.
式(2)が成立して、値iRの増加の割合が値k以
下になると定常切削状態と判定されたことになり
その結果レジスタ122がセツトされFCNST=
1となる。123は工具の摩耗を判定するための
判定部であつて前記FCNST=1すなわち工具1
02が定常切削状態にあるという条件のもとでそ
の判定機能が有効にされる。判定部123の判定
条件は次の式(3)として示される。 When formula (2) holds true and the rate of increase in the value iR becomes equal to or less than the value k, it is determined that the cutting state is steady, and as a result, the register 122 is set and FCNST=
It becomes 1. Reference numeral 123 denotes a determination unit for determining tool wear, and the FCNST=1, that is, tool 1.
The determination function is enabled under the condition that 02 is in a steady cutting state. The determination condition of the determination unit 123 is expressed as the following equation (3).
iRX−iNUL/iNET−iNUL≧K1 (3)
ここでiRXはiのRMS値を160回サンプリング
した平均値とする。又iNETは工具102の定常
切削電流値であつて正確にはこの値iNETは新品
の工具102(工具番号NNとする)がバージン
な状態(始めて使用される)での切削中の定常切
削電流値として与えられるものである。この値
iNETは予じめ図のメモリ手段M−1の対応する
工具番号(NN)のメモリエリアiNETにストアさ
れているものを用いるがもし同メモリ手段M−1
の工具番号NNのiNETがストアされていない
(FiNET=O)場合には同工具NNを最初に使用
するときであつて且つFCNST=1となつた状態
でのiRのサンプリング値をiNETとしてメモリ手
段M−1ヘストアするようにすればよい。 iRX-iNUL/iNET-iNUL≧K1 (3) Here, iRX is the average value obtained by sampling the RMS value of i 160 times. Also, iNET is the steady cutting current value of the tool 102, and more precisely, this value iNET is the steady cutting current value during cutting when the new tool 102 (tool number NN) is in a virgin state (used for the first time). It is given as follows. this value
iNET uses the memory area iNET of the corresponding tool number (NN) of memory means M-1 in the figure, but if the same memory means M-1
If the iNET of the tool number NN is not stored (FiNET=O), the sampled value of iR when the same tool NN is used for the first time and FCNST=1 is stored as iNET in the memory means. It is sufficient to store it to M-1.
式(3)の意味するところは工具102による定常
切削中の電流値iRXが工具の摩耗などにより増大
してバージンな状態のときの定常初削電流値
iNETよりある程度以上大きくなつたことを判定
するものである。ここでK1は本システムのパラ
メータ定数であつて工具の形格などにより変化す
る。しかし例えば工具がドリルの場合直径D〓と
すると
D=1〓〜20〓の範囲では K1=1.28で一定
値である。 Equation (3) means the steady initial cutting current value when the current value iRX during steady cutting with the tool 102 increases due to tool wear etc. and is in a virgin state.
This is to determine that it has become larger than iNET to a certain extent. Here, K1 is a parameter constant of this system and changes depending on the shape of the tool, etc. However, if the tool is a drill, for example, and the diameter is D, then in the range of D=1 to 20, K1 is a constant value of 1.28.
判定部123で、式(3)が成立するとレジスタ1
24はセツトされFWEAR=1となり工具102
の摩耗判定信号FWR=1が出力される。 In the determination unit 123, if formula (3) is satisfied, register 1 is
24 is set and FWEAR=1 and tool 102
A wear judgment signal FWR=1 is output.
この判定信号FWRによつてメモリ手段M−1
の対応する工具番号NNのメモリエリア、FWR
(図中×印で示す)のビツトは0から1にされ
る。 By this judgment signal FWR, memory means M-1
Memory area of corresponding tool number NN, FWR
The bit (indicated by an x mark in the figure) is changed from 0 to 1.
125は123と同じような比較・演算処理を
行う判定部であつて次式(4)の如き判定を行う。 Reference numeral 125 is a determination unit that performs comparison and arithmetic processing similar to 123, and performs determination as shown in the following equation (4).
iRX−iNUL/iNET−iNUL≧K2 (4)
K2はシステムのパラメータで一般にはK2>K1
(例えばK1=1.28のときK2=2.6)である。 iRX-iNUL/iNET-iNUL≧K2 (4) K2 is a system parameter and generally K2>K1
(For example, when K1=1.28, K2=2.6).
判定部125で式(4)が成立すると工具102が
折損状態にあると判定されレジスタ126がセツ
トされFBREAKi=1となる。その結果FBR=1
としてメモリ手段M−1のメモリエリアFBR
(工具番号NNで△印で示す)のビツトが0から1
にされる。127は前述したパラメータK1,K2
の設定部である。これらのパラメータK1,K2を
与えるために、工具番号NNに対応して、メモリ
手段M−1の中にメモリエリアK1,K2を
(iNET,FiNET,FWR,FBR,K1,K2の如
く)設けるようにしてもよい。 When the equation (4) is established in the determining section 125, it is determined that the tool 102 is in a broken state, and the register 126 is set so that FBREAKi=1. As a result, FBR=1
as memory area FBR of memory means M-1
(Indicated by △ mark in tool number NN) bit is 0 to 1
be made into 127 are the parameters K1 and K2 mentioned above.
This is the settings section. In order to provide these parameters K1, K2, memory areas K1, K2 (such as iNET, FiNET, FWR, FBR, K1, K2) are provided in the memory means M-1 corresponding to the tool number NN. You can also do this.
128は例えば複数個の穴明作業を同じ工具で
あるドリル102で次々と行う場合にレジスタ1
20,122をリセツトしてFCUT=0,
FCNST=0に戻す指令信号を与える検出部であ
り同検出部128では例えば
iR−iNUL<Δi (5)
の如き演算処理をFiNUL=1が与えられている
間実行している。 128 is the register 1 when drilling multiple holes one after another with the same tool, the drill 102.
20, 122 are reset and FCUT=0,
This detecting section 128 provides a command signal to return FCNST=0, and the detecting section 128 executes arithmetic processing such as iR-iNUL<Δi (5) while FiNUL=1 is given.
以上の第1図のブロツク図の説明では工具の摩
耗判定のプロセスはFCNST=1が成立した後穴
明が完了されるまでくり返し行われるようになつ
ているが穴の深さが長い場合には切削中切屑など
が工具102にからみついて工具102が実際に
はそれほど摩耗していないのに摩耗判定
(FWEAR=1)となる恐れがある。 In the above explanation of the block diagram in Fig. 1, the tool wear judgment process is repeated until the hole drilling is completed after FCNST = 1, but if the hole is long, There is a possibility that chips and the like get entangled with the tool 102 during cutting, resulting in a wear judgment (FWEAR=1) even though the tool 102 is not actually worn that much.
このような誤つた判定がなされるのを避けるた
めの有効な手段として例えば判定部123の中
に、第2図に示すようなFCNST=1によつてセ
ツトされるフリ・フロ123−4をモノマルチの
如きパルス整形回路123―1を介して設けこの
フリフロ123―4のセツト信号Q=1によつて
式(3)の演算の実行をスタートさせる。 As an effective means to avoid such erroneous judgments, for example, a free flow 123-4 set by FCNST=1 as shown in FIG. A set signal Q=1 of this flip-flop 123-4 provided through a pulse shaping circuit 123-1 such as a multi-channel converter starts execution of the calculation of equation (3).
更に同図で123―2は式(3)の判定処理を行う
判定部であつてその出力ラインl1,l2上には
それぞれ1回の摩耗判定毎に工具が摩耗限度に達
しておればラインl1の論理は1,ラインl2の
論理は0、又工具が摩耗限度に達していないとき
はラインl2の論理は1,同l1は0である。 Furthermore, in the same figure, 123-2 is a determination unit that performs the determination process of equation (3), and the output lines l1 and l2 each include a line l1 if the tool has reached the wear limit for each wear determination. The logic of line l2 is 1, the logic of line l2 is 0, and when the tool has not reached the wear limit, the logic of line l2 is 1, and the logic of line l1 is 0.
123―3はOR回路、123―5はパルス整
形回路である。従つて第2図に示される回路によ
ればFCNST=1になつた状態でフリフロ123
―4がセツトされ直ちに第1回目の式(3)の演算が
判定部123―2で実行されその判定結果はライ
ンl1又はl2に現われる。そしてその結果、ラ
インl1,l2のいづれかの論理レベルが1にな
るのでOR回路123―3、パルス整形回路12
3―5を介してリセツト用パルスがフリフロ12
3―4をリセツトすることになりQ=0すなわち
判定部123―2の演算は以後停止されることに
なる。従つて第2図による次式では摩耗判定は工
具の切削状態が定常切削に移つた直後に1回だけ
実行され以後の切削中は折損判定(第1図の判定
部125)のみが継続されるわけである。 123-3 is an OR circuit, and 123-5 is a pulse shaping circuit. Therefore, according to the circuit shown in FIG. 2, when FCNST=1, the free flow 123
-4 is set, the first calculation of equation (3) is immediately executed by the determining section 123-2, and the result of the determination appears on line l1 or l2. As a result, the logic level of either line l1 or l2 becomes 1, so OR circuit 123-3 and pulse shaping circuit 12
The reset pulse is sent to the free flow 12 via 3-5.
3-4 is reset, so that Q=0, that is, the calculation of the determining section 123-2 is stopped from now on. Therefore, in the following equation shown in FIG. 2, wear determination is performed only once immediately after the cutting state of the tool shifts to steady cutting, and only breakage determination (judgment section 125 in FIG. 1) continues during subsequent cutting. That's why.
第3図は、工具折損の検出を第1図のように電
流で検出するのではなく振動検知素子を用いて逐
行せんとするものである。同図の左半分はすでに
第1図で説明した構成部分と同じ(折損判定の部
分はないが)であるので説明を略す。 In FIG. 3, tool breakage is detected using a vibration detection element instead of using current as in FIG. 1. The left half of the figure is the same as the component already explained in FIG. 1 (although there is no part for determining breakage), so the explanation will be omitted.
201は圧電素子であつて工具102に近い主
軸頭前面側に取付けられており同部分の振動(加
速度)をラインl3を介してアンプ202へ与え
る。203はアンプ202の出力を波形整形する
回路の部分で図示の例ではフイルタ203―1に
より、切削によつて生ずる振動波形をパスせしめ
るように予じめそのフイルタ特性が選ばれてい
る。 A piezoelectric element 201 is attached to the front side of the spindle head near the tool 102, and applies vibration (acceleration) of the same portion to the amplifier 202 via a line 13. Reference numeral 203 denotes a circuit portion that shapes the waveform of the output of the amplifier 202, and in the illustrated example, the filter characteristics are selected in advance by a filter 203-1 so as to pass the vibration waveform generated by cutting.
203―2は実効値算出回路(RMS回路)で
あつてその時定数はRMS回路113のそれより
も10倍程大きくされている。 203-2 is an effective value calculation circuit (RMS circuit) whose time constant is about 10 times larger than that of the RMS circuit 113.
203―3はA/D変換器である。同A/D変
換器203―3の出力iVRは前述した電流値iRと
同様10回程度サンプリングした平均値の振動電流
値であり工具折損判定部204に入力されてい
る。 203-3 is an A/D converter. The output iVR of the A/D converter 203-3 is an oscillating current value that is the average value sampled about 10 times, and is input to the tool breakage determination section 204, similar to the above-mentioned current value iR.
204―1は無負荷時のiVR(=iVNUL)をス
トアするレジスタでFiNUL=1の条件のもとで
与えられる値iVRがストアされる。 204-1 is a register that stores iVR (=iVNUL) at the time of no load, and stores the value iVR given under the condition of FiNUL=1.
204―2はFCUT=1の条件のもとで次式
iVRX−iVNUL/iVNET−iVNUL≧K2
V(6)
が成立するか否かを演算して判定する比較判定部
である。ここでiVRXはiVRを160回サンプリング
した平均値、値iVNETはメモリ手段M―2内の
工具102(工具番号NN)に対応するメモリエ
リアiVNETに予じめストアされているもので工
具102がバージンな状態で且つ正常な定常切削
状態におけるiVRの平均値である。 204-2 is the following formula under the condition of FCUT=1: iVRX-iVNUL/iVNET-iVNUL≧K2
This is a comparison/determination unit that calculates and determines whether or not V(6) holds true. Here, iVRX is the average value obtained by sampling iVR 160 times, and the value iVNET is the value stored in advance in the memory area iVNET corresponding to tool 102 (tool number NN) in memory means M-2, and tool 102 is the virgin value. This is the average value of iVR under normal steady cutting conditions.
式(6)が成立するとレジスタ205がセツトされ
FBREAKV=1にされる。そして工具折損判定
信号FBR=1が与えられる。又この信号FBR=
1によりメモリ手段M―2の対応するメモリエリ
アFBRのビツトは0から1にされる。(△印で示
す)尚予じめメモリ手段M―2へ前述した値
iVNETやiNETをストアするためにはバージンな
工具により切削を行いFCNST=1のときに点線
で示すところからサンプリングしてメモリ手段M
―2へストアすればよい。 When formula (6) holds true, register 205 is set.
FBREAKV=1. Then, a tool breakage determination signal FBR=1 is given. Also, this signal FBR=
1 changes the bit of the corresponding memory area FBR of the memory means M-2 from 0 to 1. (Indicated by △ mark) The above-mentioned value is stored in advance in the memory means M-2.
In order to store iVNET or iNET, cut with a virgin tool, and when FCNST = 1, sample from the dotted line and store it in memory means M.
-2.
FiVNETはiVNETがストアされているときそ
のビツトは1になつている。 The bit of FiVNET is 1 when iVNET is stored.
127AはパラメータK1,K2Vの設定される
設定部である。第3図に示される振動方式による
回路ブロツクでは前述したモータ電流iRによる
工具の摩耗検出部からの信号FiNUL=1,
FCUT=1を利用していることに留意されるべき
である。 127A is a setting section where parameters K1 and K2V are set. In the circuit block using the vibration method shown in Fig. 3, the signal FiNUL from the tool wear detection section using the motor current iR as described above is 1,
It should be noted that we are using FCUT=1.
振動検知方式の場合は前述したように切削によ
り発生する振動成分以外に主軸モータの回転数に
応じた振動成分や、軸受部等々で発生する振動成
分などが混合されて同時に検出される。しかし現
実の問題として切削振動成分のみを常にフイルタ
してとり出そうとすると次のような困難な条件が
横たわつている。それは工具の種類や工具径によ
り主軸の回転数が変化されること、そのためにい
ろんな周波数成分が各々の条件に応じて含まれた
り又含まれなかつたりするのでフイルタリングの
特性を固定的に定めることができない。又切削振
動成分とノイズの振動成分とが互いに接近した周
波数領域をもつているときにはそのようなノイズ
の振動成分をフイルタリングすることは困難であ
る、等々である。 In the case of the vibration detection method, as mentioned above, in addition to the vibration component generated by cutting, vibration components depending on the rotation speed of the spindle motor, vibration components generated in the bearing, etc. are mixed and detected at the same time. However, as a practical matter, if one attempts to always filter and extract only the cutting vibration component, the following difficult conditions are present. This is because the rotation speed of the spindle changes depending on the type of tool and tool diameter, and for this reason, various frequency components may or may not be included depending on each condition, so the filtering characteristics must be fixed. I can't. Furthermore, when the cutting vibration component and the noise vibration component have frequency ranges that are close to each other, it is difficult to filter the noise vibration component, and so on.
又振動検知方式ではとくに空切削から実切削へ
の移行とか、切削から定常切削への移行などの状
態変化が判別しにくいという問題もある。これら
の問題点は摩耗判定のFCUT=1を利用すること
により有効に解決されている。尚第3図において
1つの振動検知方式を示したがこの具体例は後述
するように工具の異常検出をマイクロコンピユー
タを用いてその判定システムを構成した場合その
中の摩耗判定のプログラムステツプと折損判定の
それとが共通な処理を行えるように考慮したもの
である。それ故本発明においては振動検知方式は
第3図に示した方式に限定されるものではない。 Another problem with the vibration detection method is that it is difficult to distinguish between state changes, such as a transition from idle cutting to actual cutting, or a transition from cutting to steady cutting. These problems have been effectively solved by using FCUT=1 for wear determination. Although one vibration detection method is shown in Fig. 3, this specific example will be described later when a microcomputer is used to configure a judgment system for detecting tool abnormalities. This is designed to allow common processing to be performed. Therefore, in the present invention, the vibration detection method is not limited to the method shown in FIG.
第4図はメモリ手段M―3中の工具折損判定の
ためのメモリエリアFBRをつくるにあたつて第
3図に示されるように振動検知方式のみにより与
えられるようにするのではなく第1図に示した如
くモータ電流iRによる折損判定も考慮して、
FBR=1を与えるようにするものである。 Fig. 4 shows that when creating the memory area FBR for tool breakage determination in the memory means M-3, instead of using only the vibration detection method as shown in Fig. 3, Considering the breakage judgment based on the motor current iR as shown in
This is to give FBR=1.
そのために論理回路301が設けられ同回路3
01はレジスタ205・126の出力が入力され
ている。回路301の1つの好ましい例を論理式
で示すとFBR=FBREAKV+FBREAKi…(7)であ
る。即ち式(7)はOR論理である。OR論理にするこ
とによつて例えば工具が切屑がからみついてiR
が判定レベルを超えたときで振動によつては検知
されない場合(このようなケースがよく生ずるの
である)従つてFBREAKi=1,FBREAKV=0
のときにも折損判定信号FBR=1が与えられる
ことになる。 For this purpose, a logic circuit 301 is provided.
01 is input with the outputs of registers 205 and 126. One preferable example of the circuit 301 is expressed as a logical formula: FBR=FBREAKV+FBREAKi (7). That is, equation (7) is OR logic. By using OR logic, for example, the tool can be prevented from getting tangled with chips, resulting in iR.
If it exceeds the judgment level and is not detected by vibration (this case often occurs), then FBREAKi = 1, FBREAKV = 0
The breakage determination signal FBR=1 is also given when .
尚301をAND論理で構成することも考えら
れるがこの場合には前述したパラメータK2,
K2Vをもつとレベルダウンした値とすることが必
要であるがOR論理の場合に比べると工具の折損
が起こりうる現象を狭く限定した場合に有効であ
るにすぎない。 It is also possible to configure 301 with AND logic, but in this case, the above-mentioned parameters K2,
With K2V, it is necessary to set a level-down value, but compared to the case of OR logic, it is only effective when narrowly limiting the phenomena that can cause tool breakage.
尚、信号FBR,FWRは数値制御装置へフイー
ドバツクされて工作機械の駆動系に対し主軸の回
転停止、ホームポジシヨンへの復帰など必要な対
策をとるための信号をつくるのに用いられる。 The signals FBR and FWR are fed back to the numerical control device and are used to generate signals for the drive system of the machine tool to take necessary measures such as stopping rotation of the spindle and returning to the home position.
第5図は第3図の203と204に対応する部
分302を他のシステム構成で示したものであ
る。同図において、302―1,302―2はそ
れぞれフイルタ、実効値算出回路、302―3は
トリガ回路であつてアナログ信号iVaが空切削状
態でのlVa(=lVaNUL)より大きな値(iVaNUL
+ΔiV)に達したときタイマ302―4に対し
その時間計数動作の開始を指令する。タイマ30
2―4の計数時間は計数完了時に工具の切削状態
が定常切削状態にあるように調整されている。 FIG. 5 shows a portion 302 corresponding to 203 and 204 in FIG. 3 in another system configuration. In the figure, 302-1 and 302-2 are filters and effective value calculation circuits, and 302-3 is a trigger circuit, in which the analog signal iVa is a value larger than lVa (=lVaNUL) in the idle cutting state (iVaNUL).
+ΔiV), the timer 302-4 is commanded to start the time counting operation. timer 30
The counting time of 2-4 is adjusted so that the cutting state of the tool is in a steady cutting state when counting is completed.
302―6は初期値設定回路で前記タイマ30
2―4の計数完了時におけるA/D変換器302
―5の出力iVOをラインl4を介してストアする
ようになつている。 302-6 is an initial value setting circuit for the timer 30.
A/D converter 302 at the completion of counting in step 2-4
-5's output iVO is stored via line l4.
302―7は割算器であつて、初期値設定回路
302―6にストアされている内容とA/D変換
器302―5の出力がラインl6,l5を介して
入力されその比の値が計算されるようになつてい
る。302―8は比較器であつて前記割算器30
2―7の計算結果がパラメータK3Vと比較され次
の式
iV/iV0≧K3V (8)
が成立するとレジスタ205がセツトされ
FBREAKV=1とされるようになつている。第
5図の振動検知方式ではトリガ回路302―3,
タイマ302―4を用いて工具が切削状態に入つ
たことさらに定常切削状態に移行したことを判断
するようにしている。又この方式ではタイマ30
2―4の計数時間を任意に変えることは装置構成
の複雑化を招くのでその時間Δt=一定にされて
いる。 302-7 is a divider which inputs the contents stored in the initial value setting circuit 302-6 and the output of the A/D converter 302-5 via lines l6 and l5, and calculates the ratio value. It's starting to be calculated. 302-8 is a comparator and the divider 30
The calculation result of 2-7 is compared with the parameter K3V, and if the following formula iV/iV0≧K3V (8) is established, the register 205 is set.
FBREAKV=1. In the vibration detection method shown in Fig. 5, the trigger circuit 302-3,
The timer 302-4 is used to determine whether the tool has entered the cutting state and furthermore has shifted to the steady cutting state. Also, in this method, timer 30
Since arbitrarily changing the counting time of 2-4 would complicate the device configuration, the time Δt is kept constant.
第3図の振動検知方式に比べると第5図の方式
は摩耗判定検出システムとは独立して構成される
ようになつている。 Compared to the vibration detection method shown in FIG. 3, the method shown in FIG. 5 is configured independently of the wear judgment detection system.
以上は本発明の実施例を第1図〜第5図の各ブ
ロツク線図により説明したがこれをマイクロコン
ピユータを用いた1つのシステムとして構成す
る。ことも可能である。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to the block diagrams shown in FIGS. 1 to 5, but this is configured as one system using a microcomputer. It is also possible.
第6図にはそのような場合のシステムの構成の
枠組みが示されている。(第5図の検出システム
に対応させて)同図において数値制御工作機械4
01は機械本体、シーケンサー、NC装置を含
む。402はセンサー部分でS1は例えばタコメ
ータTGである。S2は主軸モータの電流検出
部、S3は圧電素子である。403はセンサー部
402からの信号をi/Oインタフエイス404
へ入力させるための信号処理回路であり、403
―1は信号CiX=1又は0の論理信号発生部であ
りiR,iVRはデイジイタル信号でそれぞれ主軸モ
ータの電流値、振動検知素子による振動の加速度
の大きさを反映している。 FIG. 6 shows the framework of the system configuration in such a case. (Corresponding to the detection system shown in Fig. 5) In the same figure, the numerically controlled machine tool 4
01 includes the machine body, sequencer, and NC device. 402 is a sensor portion, and S1 is, for example, a tachometer TG. S2 is a current detection section of the spindle motor, and S3 is a piezoelectric element. 403 connects the signal from the sensor unit 402 to an I/O interface 404
It is a signal processing circuit for inputting to 403
-1 is a logical signal generator for signal CiX = 1 or 0, and iR and iVR are digital signals that reflect the current value of the main shaft motor and the magnitude of vibration acceleration caused by the vibration detection element, respectively.
404はi/Oインタフエイスユニツトで、マ
イクロコンピユータシステム411のバスライン
406、NC工作機械401のシーケンサ、およ
びオペレーシヨンパネル405と結合されてい
る。 404 is an I/O interface unit, which is connected to the bus line 406 of the microcomputer system 411, the sequencer of the NC machine tool 401, and the operation panel 405.
バスライン406にはFiNULL,FiNET,
FCUT,FCNSTなどの値あるいはビツト値(0
又は1)を記憶するメモリ領域や式(1)〜(8)の各種
演算処理のための計算結果のメモリ領域として用
いられるRAM(Random access Memory)40
7、中央演算処理ユニツトCPU408、上記演
算のための命令群をメモリしたプログラムメモリ
409およびパラメータK1,K2などのデータを
メモリするデータメモリ410が接続されてい
る。 Bus line 406 includes FiNULL, FiNET,
Values such as FCUT, FCNST or bit values (0
Or a RAM (Random Access Memory) 40 used as a memory area for storing 1) and a memory area for calculation results for various calculation processes of equations (1) to (8).
7. A central processing unit CPU 408, a program memory 409 storing a group of instructions for the above calculations, and a data memory 410 storing data such as parameters K1 and K2 are connected.
次に第7図1,2,3により摩耗及折損判定の
プログラムの処理内容をフローチヤートにて説明
する。第7図1においてオートスタートのルーチ
ンを説明しよう。 Next, the processing contents of the wear and breakage determination program will be explained using a flowchart with reference to FIGS. 1, 2, and 3. The autostart routine will be explained with reference to FIG. 71.
STEP1(以下ST1と略称する)で、第6図
のRAM407の中のフラグ(FLAG)データ例
えばFCUT,FCNST,FiNUL,FlVNUL,
FBRK,FWR(但しFiNET,FiVNETは除く)
などがクリアされる。 In STEP 1 (hereinafter abbreviated as ST1), flag (FLAG) data in the RAM 407 in FIG. 6, such as FCUT, FCNST, FiNUL, FlVNUL,
FBRK, FWR (excluding FiNET, FiVNET)
etc. will be cleared.
次いで工具番号NN(主軸に装着されようとす
る)がST2でRAM407にストアされる。 Next, the tool number NN (to be mounted on the spindle) is stored in the RAM 407 in ST2.
ST3では主軸回転用モータの電流値が1回の
サンプリング値ではあつてもある設定値をオーバ
ーしたら非常停止させるようにするためのリフア
レンスデータをストアする。尚第7図1,2,3
のフローチヤートではその具体的処理ステツプは
略してある。 ST3 stores reference data for causing an emergency stop if the current value of the spindle rotation motor exceeds a certain set value even if it is a single sampling value. In addition, Fig. 7 1, 2, 3
In the flowchart, the specific processing steps are omitted.
S(以下S0,S1,S2,…S5)は合流点
(Summing up point)である。ST4では工具の
折損検知信号FBRのビツト値が判定される。同
様にST5では工具の摩耗検知信号FWRのビツト
値が判定される。ST4,ST5でそれぞれYESす
なわちビツト値が1の場合は後述されるように
BREAKルーチン、WEARルーチンへとプログラ
ムの処理が移される。 S (hereinafter referred to as S0, S1, S2,...S5) is a summing point. In ST4, the bit value of the tool breakage detection signal FBR is determined. Similarly, in ST5, the bit value of the tool wear detection signal FWR is determined. If YES in ST4 and ST5, that is, the bit value is 1, as described later,
Program processing is moved to the BREAK routine and the WEAR routine.
ST6では定常切削状態であることを示す信号
FCNSTのビツト値が判定される。ECNST=1
のときは合流点S3へプログラムの処理ステツプ
が移る。 In ST6, a signal indicating steady cutting status
The bit value of FCNST is determined. ECNST=1
In this case, the program processing step moves to the confluence point S3.
同様にして各判定ステツプST7,ST8でそれ
ぞれ切削状態に入つたか否か(FCUT=1or0)又
無負荷電流値がストアされたか否か(FiNUL=
1or0)が判定され、それぞれのステツプST7,
ST8でYESであると合流点S2,S1へ移る。 Similarly, in each judgment step ST7 and ST8, whether or not the cutting state has been entered (FCUT = 1 or 0) and whether the no-load current value has been stored (FiNUL =
1or0) is determined, and each step ST7,
If YES in ST8, the process moves to merging points S2 and S1.
今はST1で上記の各フラグ信号(頭文字にア
ルフアベツトのFが付してある)がクリアされた
のでステツプST9へ移る。判定ST9では主軸の
回転数が所定値以上に上昇したか否かを信号CiX
=1or0で判定する。前記RAM407(第6図)
には信号CiX用のメモリエリアが設けられており
ST9で同メモリエリアからそのビツト値が読み
出される。ST9でNOであると合流点S5へ移り
YES(CiX=1)であると次のST10へ移る。
ST10では主軸回転用モータの電流iを160回サ
ンプリングしこれを平均した値iRXを無負荷電流
値iNULとして前記RAM407にストアし且つ同
値iNULがストアされたことを示すところのフラ
グ信号FiNULのビツト値を1にセツトする。 Now, in ST1, each of the above flag signals (initial letter F is attached) is cleared, so the process moves to step ST9. In judgment ST9, a signal CiX is sent to determine whether the rotation speed of the spindle has increased above a predetermined value.
= Determine by 1 or 0. The RAM 407 (Figure 6)
has a memory area for signal CiX.
The bit value is read from the same memory area in ST9. If NO at ST9, move to confluence point S5.
If YES (CiX=1), the process moves to the next ST10.
In ST10, the current i of the spindle rotation motor is sampled 160 times and the average value iRX is stored in the RAM 407 as the no-load current value iNUL, and the bit value of the flag signal FiNUL indicating that the same value iNUL has been stored. Set to 1.
この信号FiNULのためのメモリエリアも前記
RAM407内に形成されている。 The memory area for this signal FiNUL is also
It is formed within the RAM 407.
又ST10では振動検知素子から与えられると
ころの無負荷回転状態における振動測定値iVRX
が値iVNULとしてRAM407へストアされ、且
つ同値iVNULがストアされたことを示すフラグ
信号FiVNULのビツト値を1にセツトする。次に
判定ST11では主軸回転用モータ電流iの8回
サンプリング平均値iRとST10でストアされた
無負荷電流値iNULとの差がある設定値Δiより
大きいか否かを判定する。今iRがiNULよりΔi
だけ大きくなつたとすると工具NNは切削に入つ
たことになりフラグ信号FCUTのビツトは1にセ
ツトされる。尚、ST11の判定がNOならプログ
ラムの処理ステツプは合流点S5へ移る。次の
ST13では値X=iRn―iNUL/iRn−1―iN
ULを計算する。 Also, in ST10, the vibration measurement value iVRX in the no-load rotation state given by the vibration detection element is
is stored in the RAM 407 as the value iVNUL, and the bit value of the flag signal FiVNUL indicating that the same value iVNUL has been stored is set to 1. Next, in determination ST11, it is determined whether the difference between the 8-time sampling average value iR of the spindle rotation motor current i and the no-load current value iNUL stored in ST10 is greater than a certain set value Δi. Now iR is ∆i than iNUL
If it becomes larger than 0, the tool NN has started cutting, and the bit of the flag signal FCUT is set to 1. Incidentally, if the determination in ST11 is NO, the processing step of the program moves to the confluence point S5. next
In ST13, the value X = iRn-iNUL/iRn-1-iN
Calculate UL.
次いで判定ST14に移りX<kすなわち切削
状態に入つた後の前記主軸回転用モータ電流値
iRの相続く値の増大の傾向が設定値kより小さ
くなり始めたか否かを判定する。判定ST14が
YESであると工具NNによる切削の状態が定常切
削状態に移つたことを意味する。判定ST14で
NOであると合流点S5へ移る。ST14でYESで
あると次のST15において工具NNの切削が定常
切削状態に移つたことを示すフラグ信号FCNST
のビツトを1にセツトする。判定ST16では各
パラメータ(第4図のK1,K2,K2Vなど)
が第6図のデータメモリ410からRAM407
の所定のメモリエリアにストアされたか否か
(FPAR=1or0)を判定する。必要なすべてのパ
ラメータがRAMへ設定されていなければST17
に移り、ここで第6図のデータメモリ410にス
トアされているパラメータがRAM407へ移さ
れそしてフラグ信号FPARのビツトが1にセツト
される。次いでST18へ移る。 Next, the process moves to judgment ST14, where X<k, that is, the current value of the spindle rotation motor after entering the cutting state.
It is determined whether the tendency of increasing successive values of iR has started to become smaller than the set value k. Judgment ST14
If YES, it means that the state of cutting by tool NN has shifted to the steady cutting state. Judgment ST14
If NO, the process moves to the confluence point S5. If YES in ST14, a flag signal FCNST indicating that the cutting of tool NN has shifted to the steady cutting state in the next ST15.
Set the bit to 1. In judgment ST16, each parameter (K1, K2, K2V, etc. in Figure 4)
is the data memory 410 to RAM 407 in FIG.
It is determined whether the data has been stored in a predetermined memory area (FPAR=1 or 0). ST17 if all necessary parameters are not set in RAM
Then, the parameters stored in the data memory 410 of FIG. 6 are transferred to the RAM 407, and the bit of the flag signal FPAR is set to 1. Next, the process moves to ST18.
又、一方ST16でYESであると合流点S3へ
移る。前記判定ST18ではフラグ信号FiNETす
なわち工具NNをバージンな状態で切削したとき
の定常切削電流値iNET(NN)がRAMにストア
されているか否かを判定する。FiNET=1すな
わちすでに予じめ値iNETが設定されていればST
20へ移る。又FiNET=0であればモータ電流
iを160回サンプリングした平均値iRXをiNETの
値としてRAM407及データメモリ410の対
応するメモリエリアにストアする。 On the other hand, if YES in ST16, the process moves to the merging point S3. In the determination ST18, it is determined whether the flag signal FiNET, that is, the steady cutting current value iNET(NN) when cutting the tool NN in a virgin state is stored in the RAM. FiNET = 1, that is, if the value iNET has already been set in advance, ST
Move to 20. If FiNET=0, the average value iRX obtained by sampling the motor current i 160 times is stored in the corresponding memory areas of the RAM 407 and data memory 410 as the iNET value.
次いでFiNETのビツトを1にセツトする。 Next, set the FiNET bit to 1.
次にST20,ST21においてもST18,ST
19と同じように、振動検知素子から与えられる
定常切削状態に対応する振動値iVNET,および
同値iVNETがストアされていることを示すフラ
グ信号FiVNETのビツトを1にしている。次の
ST22はサブルーチンを示し値Y,YV
Y=iR―iNUL/iNET―iNUL
YV=iVR―iVNUL/iVNET―iNUL
を計算する。 Next, in ST20 and ST21, ST18 and ST
Similarly to No. 19, the bit of the flag signal FiVNET indicating that the vibration value iVNET corresponding to the steady cutting state given by the vibration detection element and the same value iVNET are stored is set to 1. next
ST22 indicates a subroutine and calculates the values Y, YV Y=iR-iNUL/iNET-iNUL YV=iVR-iVNUL/iVNET-iNUL.
次いで判定ST23に移りここでは先ず、前記
ST22で計算された値Yが設定されているパラ
メータK1より大きい否かを判定する。判定ST
23でYK1であると今現に切削中の工具NN
は摩耗状態と判定されWRで示した処理ルーチン
へ移る。又判定ST23でNOの場合は次のST2
4に移り工具折損チエツク用のサブルーチン
BRCHKが実行される。前記ルーチンBRCHKを
第7図3にて説明する。このルーチンでは工具の
折損を主軸回転用のモータ電流iによつて検知す
る場合と振動検知素子からの信号iVで検知する
場合と、前記iとiVの論理和で検知する場合と
さらにiとiVの論理積で検知する場合の各々が
考えられるがこれらの4つの方法のうちのいずれ
を採るかは予じめ選択される必要がある。 Next, the process moves to judgment ST23, where first, the above-mentioned
It is determined whether the value Y calculated in ST22 is larger than the set parameter K1. Judgment ST
23 and YK1 is the tool NN currently being cut.
is determined to be in a worn state and moves to the processing routine indicated by WR. Also, if NO in judgment ST23, proceed to the next ST2
Proceed to 4. Subroutine for checking tool breakage.
BRCHK is executed. The routine BRCHK will be explained with reference to FIG. 7. In this routine, tool breakage is detected by the spindle rotation motor current i, by the signal iV from the vibration detection element, by the logical sum of i and iV, and by i and iV. Each of the cases of detection using the logical product of is possible, but it is necessary to select in advance which of these four methods to adopt.
iのみで折損検知を行う場合は第7図3で示す
ように判定ST101でY>K2をチエツクす
る。今Y>K2であるとST102へ移りBRKを
1にセツトし、又YK2であるとST103へ
移りBRKを0にセツトしたのちST25(第7図
2)へ移る。iVのみで折損検知を行う場合は第
7図3で示すように判定ST110でY>K2を
チエツクする。今Y>K2であるとST112に
移りBRKを1にセツトし、又YK2であると
ST111に移りBRK=0にセツトする。そして
ST25(RET)へ移る。iとiVの論理和の場合
は判定ST120でY>K2をチエツクする。Y
>K2であるとST121に移りBRK=1にセツ
トしRETへ移る。ST120でYK2の場合は
更に振動信号による判定ST122へ移りYV>
KV2をチエツクする。ST122でYV>KV2であ
ると前記ST121へ移りBRK=1にセツトす
る。YVKV2の場合にはST123へ移りBRK=
0にセツトした後RETへ移る。更にiとiVの論
理積の場合は、判定ST130でY>K2をチエ
ツクし、Y>K2であると、判定ST131で更
にYV>KV2をチエツクしYV>KV2であるとST
132へ移りBRK=1にセツトする。又ST13
0でYK2、又はST131でYVKV2である
とST133でBRK=0にした後RETへ移る。 When detecting breakage using only i, as shown in FIG. 7, Y>K2 is checked in determination ST101. If Y>K2, the program moves to ST102 and sets BRK to 1; if YK2, the program moves to ST103, sets BRK to 0, and then moves to ST25 (FIG. 7, 2). When detecting breakage using only iV, as shown in FIG. 7, Y>K2 is checked in determination ST110. If Y>K2 now, move to ST112 and set BRK to 1, and if YK2 again
Proceed to ST111 and set BRK=0. and
Move to ST25 (RET). In the case of the logical sum of i and iV, Y>K2 is checked in judgment ST120. Y
>K2, the process moves to ST121, sets BRK=1, and moves to RET. If ST120 is YK2, proceed to judgment ST122 based on the vibration signal YV>
Check KV2. If YV>KV2 in ST122, the process moves to ST121 and BRK=1 is set. In case of YVKV2, move to ST123 BRK=
After setting it to 0, move to RET. Furthermore, in the case of the logical product of i and iV, Y>K2 is checked in judgment ST130, and if Y>K2, YV>KV2 is further checked in judgment ST131, and if YV>KV2, ST
The program moves to 132 and sets BRK=1. Also ST13
If it is YK2 at 0, or YVKV2 at ST131, BRK is set to 0 at ST133, and then the process moves to RET.
以上にて第7図2のST24のルーチンステツ
プが終了すると判定ST25へ移る。ここで論理
信号BRKのビツト値がチエツクされる。BRK=
1であるとBRKルーチンへ移る。又BRK=0で
あると判定ST26へ移る。判定ST26では主軸
モータの電流値iRが無負荷電流値iNULに近づく
ことすなわち|iR―iNUL|<Δiがチエツクさ
れる。このチエツクによりST26がYESである
と切削工具が(定常)切削状態から無負荷状態
(例えばドリル穴加工の場合でいえば穴が貫通し
た状態など)に戻つたことを示す。従つて次の
ST27ではフラグ信号FCNST,FCUTを0にす
る。次いで判定ST28へ移り別の工具が工具交
換されたか否かをチエツクする。従つて同じ工具
(ドリル)で次々といくつかの穴を加工していく
場合にはST28はNOとなり合流点Sへ戻る。又
YESの場合には別の工具が交換されるのでその
工具交換の完了信号が与えられる(M06)と
POWER ONにされAUTO STARTに戻る。第7
図2において判定ST23,ST25でそれぞれ
YESであるとST201,ST210で摩耗判定あ
るいは折損判定されたことを示すフラグ信号
FWR,FBRのビツトが1にセツトされる。次い
でセンス(Sense)スイツチのビツト=1のとき
にはST203,ST212において検知信号
WR,BRKが機械の制御装置部分へ与えられ、工
具の切込み送り、回転などに関して停止等を含む
制御が予じめ定められた処理ルーチンに従つて逐
行される。前記ST202,ST211でセンスス
イツチのビツト=0のときには、直接合流点Sへ
移る。又ST210でフラグ信号FBRのビツトが
1にセツトされると判定ST4でYESとなり
BREAKルーチンに移る。同様にST201でフラ
グ信号FWR=1となると判定ST5でYESとなり
WEARルーチンに移る。第7図2に示すように
BREAKルーチンで判定ST301で折損用サイク
ルスタートCSB又はリセツト信号RESETが与え
られているとST302へ移りフラグ信号FBRを
クリアする。同様にWEARルーチンでは判定ST
310において摩耗用サイクルスタートあるいは
リセツト信号RESETが与えられているとST31
1へ移りフラグ信号FWRをクリアする。 When the routine step ST24 in FIG. 72 is completed as described above, the process moves to determination ST25. Here, the bit value of logic signal BRK is checked. BRK=
If it is 1, move to the BRK routine. If BRK=0, the process moves to determination ST26. In determination ST26, it is checked that the current value iR of the main shaft motor approaches the no-load current value iNUL, that is, |iR-iNUL|<Δi. As a result of this check, if ST26 is YES, it indicates that the cutting tool has returned from the (steady) cutting state to the no-load state (for example, in the case of drilling a hole, the state in which the hole has penetrated). Therefore the following
In ST27, flag signals FCNST and FCUT are set to 0. Next, the process moves to judgment ST28, and it is checked whether another tool has been replaced. Therefore, when drilling several holes one after another with the same tool (drill), ST28 becomes NO and the process returns to the confluence point S. or
If YES, another tool will be replaced and a completion signal for that tool change will be given (M06).
POWER is turned on and returns to AUTO START. 7th
In Figure 2, in judgment ST23 and ST25, respectively
If YES, a flag signal indicating that wear or breakage was determined in ST201 and ST210.
The FWR and FBR bits are set to 1. Next, when the sense switch bit = 1, the detection signal is output in ST203 and ST212.
WR and BRK are applied to the control unit of the machine, and control, including stopping, of cutting feed and rotation of the tool, is carried out according to a predetermined processing routine. When the bit of the sense switch is 0 in ST202 and ST211, the process moves directly to the merging point S. Also, if the bit of the flag signal FBR is set to 1 in ST210, the result is YES in ST4.
Move on to the BREAK routine. Similarly, if the flag signal FWR = 1 in ST201, the judgment will be YES in ST5.
Move on to the WEAR routine. As shown in Figure 7 2
In the BREAK routine, if it is determined in ST301 that the breakage cycle start CSB or the reset signal RESET is given, the process moves to ST302 and the flag signal FBR is cleared. Similarly, in the WEAR routine, the judgment ST
If the wear cycle start or reset signal RESET is given in ST310, ST31
1 and clears the flag signal FWR.
以上で第7図1,2,3のフローチヤートの説
明を終え次に第8図乃至第12図により測定デー
タ等について説明する。第8図において(a)は新品
の工具(ドリル)による第1回目のドリル加工に
おける主軸モータ電流値の変化パターンを示す。 This concludes the explanation of the flowcharts shown in FIGS. 1, 2, and 3 of FIG. 7. Next, the measurement data and the like will be explained with reference to FIGS. 8 to 12. In FIG. 8, (a) shows a change pattern of the spindle motor current value during the first drilling process using a new tool (drill).
(b)はm回目のドリル加工におけるパターンを示
す。値Io,oは前述した初使用時における定常切
削電流値iNETに対し
iNET=iO,O+iNUL
の関係を構成している。im,oはm回目の値
Io,oに対応する値である。Im,maxは定常切削
中のIm,xの最大値を示す。第9図は主軸モー
タ電流値波形、定常切削状態のフラグ、摩モウ検
出フラグおよび切削異常検出フラグ信号の各波形
図である。同図では80回目の穴加工中に工具折損
が判定されている。同図では先づ加工回数76回目
のところで摩耗検出フラグ信号が与えられ80回目
には更に折損による切削異常フラグ信号が与えら
れることを示す。第10図はドリル経4.2(mm),
5,6,8.5,12(mm)の各々の切削初期電流値
の変化を示す。尚ドリル4.2〓を除き各データは
摩耗判定が生ずるまで測定を行つた。このデータ
にもとづいて使用工具に対する摩耗判定用のパラ
メータを適宜定めることが可能である。(4.2mmで
は折損が生ずるまで行つた)第11図は直径6mm
のドリルで19mmの抜け穴加工を行つた場合の測定
データの一部を示す。(A)は主軸モータ電流値の波
形変化を示し(B)は切削状態に入つたことを示すフ
ラグ信号FCUTの状態変化を示す。(C)は摩耗判定
フラグ信号FWEARを示す。摩耗判定は(C)からわ
かるようにCUTTING FLAG=1になり更に定
常切削状態に入つた直後に判定される。第12図
は直径5mmのドリルによる深さ19mmの抜穴加工を
44回行つて折損したときの測定波形である。同図
でiVRは振動検知素子からの信号をRMS処理した
値iVRの波形図、iRは主軸モータ電流のRMS処理
した値、フラグ信号FCNSTは各穴加工における
定常切削状態に対応した信号、FWEARは摩耗判
定フラグ信号である。尚FCNSTの立下がりのタ
イミングがiRに比べて遅れているのは本実施例
ではマイクロコンピユータシステムでの処理プロ
グラムがFCNST=0となる時刻をタイプアウト
等の他の処理を行わせた後にFCNST=0を与え
るようプログラムしたゝめである。 (b) shows the pattern in the m-th drilling process. The values Io and o constitute the relationship iNET=iO,O+iNUL with respect to the steady cutting current value iNET at the time of first use described above. im, o are the mth values
This is the value corresponding to Io, o. Im,max indicates the maximum value of Im,x during steady cutting. FIG. 9 is a waveform diagram of the spindle motor current value waveform, the steady cutting state flag, the friction detection flag, and the cutting abnormality detection flag signal. In the same figure, it was determined that the tool broke during the 80th hole drilling. The figure shows that a wear detection flag signal is first given at the 76th machining count, and a cutting abnormality flag signal due to breakage is further given at the 80th machining count. Figure 10 shows drill diameter 4.2 (mm),
The changes in the initial cutting current values for 5, 6, 8.5, and 12 (mm) are shown. In addition, except for drill 4.2〓, each data was measured until wear was determined. Based on this data, it is possible to appropriately determine parameters for wear determination for the tool used. (With 4.2mm, it continued until breakage occurred.) Figure 11 shows a diameter of 6mm.
This is some of the measurement data when drilling a 19mm hole with a drill. (A) shows the waveform change of the spindle motor current value, and (B) shows the state change of the flag signal FCUT indicating that the cutting state has entered. (C) shows the wear judgment flag signal FWEAR. As can be seen from (C), the wear judgment is made immediately after the CUTTING FLAG becomes 1 and the steady cutting state is entered. Figure 12 shows punching a 19mm deep hole using a 5mm diameter drill.
This is the measured waveform when it broke after 44 tests. In the figure, iVR is the RMS-processed value of the signal from the vibration detection element. iR is the RMS-processed value of the spindle motor current. The flag signal FCNST is the signal corresponding to the steady cutting state in each hole machining. FWEAR is the waveform of iVR. This is a wear judgment flag signal. Note that the timing of the fall of FCNST is delayed compared to iR in this embodiment, because the processing program in the microcomputer system determines the time when FCNST=0 after performing other processing such as typeout. I programmed it to give 0.
第12図を参照してみるとはじめてFWEAR=
1となるのは44個目で折損が生ずる9回前の加工
のときである。又iVRとiRの波形を比較してみる
とiVRは1つの穴加工中でも波形の各部の変化の
様子が多様であり、FCUTやFCNSTをiVRが予
じめ設定した特定の値iVR(FCUT),iVR
(FCNST)になつたとき与えることが困難であ
ることが理解される。このことが本発明において
iVRではなくiRに対してFCUT,FCNSTを定め
ている1つの根拠になつているのである。 When we refer to Figure 12, we see that FWEAR=
The value becomes 1 when the 44th piece is processed 9 times before the breakage occurs. In addition, when comparing the waveforms of iVR and iR, it is found that in iVR, the changes in each part of the waveform are diverse even during the drilling of a single hole. iVR
It is understood that it is difficult to give when one becomes (FCNST). This means that in the present invention
This is one of the reasons why FCUT and FCNST are defined for iR rather than iVR.
第12図において折損判定信号FBREAKi,
FBREAKVを示していないが10回目のFWEAR=
1のところで値(iVR―iVNUL)が判定レベルK
2Vをオーバーしているので信号FBREAKV=
1となることは当然である。 In Fig. 12, the breakage determination signal FBREAKi,
Does not show FBREAKV but 10th FWEAR =
At 1, the value (iVR - iVNUL) is the judgment level K
Since it exceeds 2V, the signal FBREAKV=
It is natural that it will be 1.
以上で測定波形の説明を終えるが、第11図、
第12図に示した波形データは本発明のほんの一
部の例にすぎない。例えば更に深い(数十ミリメ
ートル)穴加工における切屑のからみつきにもと
づいてiR―iNULがパラメータK2をオーバーす
るときで且つiVRはほとんど変化しない場合に
FBREAKi=1,FBREAKV=0となつたとき折
損信号を与えるとか又iR―iNUL,iVR―iVNUL
がそれぞれK2,K2Vをオーバーする場合に
FBREAKi=1,FBREAKV=1となり両者の論
理和=1となるので結局工具折損信号FBRを与
えることが可能であることを容易に推定されるで
あろう。又実施例では第4図においてゲート30
1を論理和FBR=FBREAKi+FBREAKVで与え
る例を示したがパラメータとしてK2′<K2,
K2V′<K2Vを満たす値K2′,K2V′を設定
して、ゲート301を論理積とするよう構成して
も一定の限度で実用性を有する。 This concludes the explanation of the measured waveforms.
The waveform data shown in FIG. 12 is only a partial example of the present invention. For example, when iR-iNUL exceeds parameter K2 due to entanglement of chips in drilling a deeper hole (several tens of millimeters), and iVR hardly changes.
When FBREAKi = 1 and FBREAKV = 0, a breakage signal is given, or iR-iNUL, iVR-iVNUL.
exceeds K2 and K2V, respectively.
Since FBREAKi=1, FBREAKV=1 and the logical sum of the two=1, it can be easily inferred that it is possible to provide the tool breakage signal FBR after all. In addition, in the embodiment, the gate 30 in FIG.
1 is given by the logical sum FBR=FBREAKi+FBREAKV, but as a parameter K2′<K2,
Even if the values K2' and K2V' satisfying K2V'<K2V are set and the gate 301 is configured to perform an AND operation, it is practical within a certain limit.
本発明によれば次の効果を期待できる。 According to the present invention, the following effects can be expected.
(イ) 工具の摩耗を判定するのに主軸モータに流れ
る電流値を用いており且つ摩耗判定に際して
は、空切削、切削、定常切削の各状態を判別し
ておりこれらの切削状態を示す信号を用いて定
常切削に入つた直後に摩耗判定するようにして
いるのでドリル加工のように切削の切込量(深
さ)が変化しても測定を確実に行うことが可能
となつた。(b) The current value flowing through the spindle motor is used to judge the wear of the tool, and when judging the wear, the states of dry cutting, cutting, and steady cutting are determined, and signals indicating these cutting states are used. Since wear is determined immediately after steady cutting begins using the new tool, it is now possible to perform measurements reliably even when the cutting depth (depth) changes, as in drilling.
(ロ) 又折損の検知方式の1つにおいては前記(イ)の
条件と結合してモータ電流値iRがあるレベル
以上に増大したか否かを判定するために、バー
ジンな工具の定常切削電流値iNETという概念
を導入し値Y
Y=iR−iNUL/iNET−iNUL
がパラメータK2より大きいか否かで判定する
ようにしている。この方式によるとドリルの直
径が多少変つても値K2をほとんど変更しなく
てもよい。(b) In addition, in one of the breakage detection methods, in combination with the condition (a) above, in order to determine whether the motor current value iR has increased above a certain level, the steady cutting current of the virgin tool is The concept of value iNET is introduced, and the determination is made based on whether the value Y Y=iR-iNUL/iNET-iNUL is larger than the parameter K2. According to this method, even if the diameter of the drill changes somewhat, the value K2 does not need to be changed much.
(ハ) 又(イ)と結合して設けられたもう1つの折損検
知方式として圧電素子等により工具に近い部分
の振動(加速度)を測定するようにしておりこ
の方式により前記(ロ)の折損検知では不可能な折
損原因に因づく折損を検知することが可能とな
つた。しかもこの振動検知方式ではFiNUL,
FCUTの信号を利用している。(c) Another breakage detection method combined with (b) uses a piezoelectric element to measure vibration (acceleration) near the tool, and this method detects the breakage described in (b) above. It has become possible to detect breakage due to breakage causes that are impossible to detect. Moreover, with this vibration detection method, FiNUL,
It uses FCUT signals.
(ニ) 又、本発明においては前記(ロ),(ハ)の両方の折
損検知方式を組合せた方式を用いることにより
モータ電流方式、振動方式のそれぞれの折損検
知における欠点を補完することが可能となり現
実の折損現象をほとんどもれなく検知すること
が可能である。(d) Also, in the present invention, by using a method that combines both of the breakage detection methods described in (b) and (c) above, it is possible to compensate for the drawbacks of the motor current method and the vibration method in detecting breakage, respectively. Therefore, it is possible to detect almost all actual breakage phenomena.
(ホ) 又本発明においては上記(ニ)の場合マイクロコ
ンピユータシステムを用いることによつてとく
に折損検知における振動検知方式の処理のステ
ツプをモータ電流検知方式のそれと共通にする
ことパラメータの設定値を除いて)ができるの
で処理プログラムがそれだけ簡単になる。(e) Also, in the present invention, in the case of (d) above, by using a microcomputer system, the processing steps of the vibration detection method for detecting breakage are made common to those of the motor current detection method, and the set values of parameters are set. ), which makes the processing program that much simpler.
(ヘ) 又本発明においてはマイクロコンピユータシ
シテムを用いることによつて工具の定常切削電
流値iNET(iVNET)を同システムのメモリエ
リアiNET,FiNET(iVNET,FiVNET)へス
トアするようになつているのである選択された
工具が新品(Virgin)の場合でデータiNET
(iVNET)がまだ測定されていない場合にはそ
の初回の切削中にiNET,iVNETを測定して
FiNET=FiVNET=1とすることを自動的に
行わせることが可能である。(f) Also, in the present invention, by using a microcomputer system, the steady cutting current value iNET (iVNET) of the tool is stored in the memory areas iNET, FiNET (iVNET, FiVNET) of the same system. If a selected tool is new (Virgin), the data iNET
If (iVNET) has not been measured yet, measure iNET and iVNET during the first cutting.
It is possible to automatically set FiNET=FiVNET=1.
(ト) 又本発明によれば工具の摩耗検知のあとに折
損現象が来るということは必ずしもいえない
が、しかし摩耗の蓄積が折損の要因の1つであ
るという意味で摩耗検知がなされたこと自体
「折損を事前に察知する」と解釈することが可
能である。(g) According to the present invention, it cannot necessarily be said that the breakage phenomenon occurs after the tool wear is detected, but the wear detection is done in the sense that the accumulation of wear is one of the causes of breakage. It can be interpreted as ``detecting breakage in advance.''
第1図は本発明の主軸モータ電流値により摩耗
判定と折損判定を行しめる実施例のブロツク線
図、第2図は摩耗判定部の詳細説明図、第3図は
本発明の他の実施例をブロツク線図で示したもの
であつて、折損判定を振動検知素子から与えられ
る信号により実施する説明図、第4図は本発明の
更に他の実施例をブロツク線図で示したものであ
つて、折損判定を主軸モータ電流値と振動検知素
子から与えられる信号との双方を用いて実施する
説明図、第5図は振動検知素子による折損判定の
他の方式を示すブロツク線図、第6図は本発明を
マイクロコンピユータシステムで構成した場合の
説明図、第7図は摩耗及折損検知のための処理フ
ローチヤートを示す図、第8図はドリル穴加工に
おける新品工具による初回切削時及びm回目の切
削時の主軸モータ電流値の波形説明図、第9図は
モータ電流値に対する各フラグ信号の波形図、第
10図は各ドリル径による切削テストのグラフ、
第11図は実際の穴加工切削における主軸モータ
電流値波形およびフラグ(FCUT,FWEAR)波
形を示す図、第12図は主軸モータ電流値波形,
振動検知素子からの波形およびフラグ波形図であ
る。
102…ドリル、103…主軸、104…直流
モータ、主軸モータ、109…主軸頭、111…
検出部、114…A/D変換部、123…判定
部、124…レジスタ、127…パラメータ設定
部。
Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention in which wear and breakage judgment is performed based on the main shaft motor current value, Fig. 2 is a detailed explanatory diagram of the wear judgment section, and Fig. 3 is another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, and is an explanatory diagram in which breakage determination is performed using a signal given from a vibration detection element. Fig. 5 is an explanatory diagram in which breakage judgment is performed using both the spindle motor current value and a signal given from a vibration detection element; Fig. 5 is a block diagram showing another method of breakage judgment using a vibration detection element; The figure is an explanatory diagram when the present invention is configured with a microcomputer system, Figure 7 is a diagram showing a processing flow chart for detecting wear and breakage, and Figure 8 is a diagram showing the initial cutting with a new tool in drilling hole machining and m An explanatory diagram of the waveform of the spindle motor current value during the second cutting, Figure 9 is a waveform diagram of each flag signal with respect to the motor current value, Figure 10 is a graph of the cutting test with each drill diameter,
Figure 11 is a diagram showing the spindle motor current value waveform and flag (FCUT, FWEAR) waveform during actual hole machining cutting, and Figure 12 is a diagram showing the spindle motor current value waveform,
FIG. 3 is a diagram of waveforms and flag waveforms from a vibration detection element. 102... Drill, 103... Spindle, 104... DC motor, spindle motor, 109... Spindle head, 111...
Detection section, 114... A/D conversion section, 123... Judgment section, 124... Register, 127... Parameter setting section.
Claims (1)
を検出する第1の検出装置と、工具番号NNなる
切削工具を装着した前記主軸の回転数が予じめ設
定された値より大きくなつたことを検出する第2
の検出装置と、前記第2の検出装置からの検出出
力が与えられた状態で前記工具を装着した主軸の
空切削回転状態に対応する無負荷電流値iNULを
ストアすると共に同電流値iNULがストアされた
ことを示す第3の検出装置と、前記工具の初使用
時における切削中の定常切削電流値iNETがスト
アされる第1のメモリエリアを有する第1の記憶
装置と、前記第3の検出装置による前記工具の空
切削状態において前記第1の検出装置出力が、前
記電流値iNULよりも大で且つ前記工具の工作物
への接触に対応する設定値を超えたとき前記工具
による切削状態が空切削から実切削へ移行したと
判定する第4の検出装置と、前記第4の検出装置
出力が与えられた状態で前記第1の検出装置出力
の変化値が所定時間のあいだ一定範囲内に在ると
き定常切削状態に移行したと判定する第5の検出
装置と、前記第5の検出装置の検出出力が与えら
れた状態で前記第1の記憶装置から読み出された
前記定常切削電流値iNETと前記無負荷電流値
iNULとの差に対する第1の検出装置出力と前記
無負荷電流値との差の割合(iR―iNUL)/
(iNET―iNUL)が予じめ定められた第1の設定
値K1より大なるとき前記工具は摩耗による異常
切削状態であると判定する判定部を有する第1の
判定装置とを備えたことを特徴とする切削工具の
異常検出装置。 2 特許請求の範囲第1項において、第1の判定
装置が、前記第5の検出装置出力を受けて摩耗判
定のための比較演算をその判定部が遂行するよう
に指令すると共に同判定部の結果が与えられた後
は同結果が摩耗判定に関し、YES,NOのいずれ
の場合であつても同判定部の比較演算を停止する
ように指令する指令装置を備えたことを特徴とす
る切削工具の異常検出装置。 3 工作機械の主軸回転駆動用電動機電流値iR
を検出する第1の検出装置と、工具番号NNなる
切削工具を装着した前記主軸の回転数が予じめ設
定された値より大きくなつたことを検出する第2
の検出装置と、前記第2の検出装置からの検出出
力が与えられた状態で前記工具を装着した主軸の
空切削回転状態に対応する無負荷電流値iNULを
ストアすると共に同電流値iNULがストアされた
ことを示す第3の検出装置と、前記工具の初使用
時における切削中の定常切削電流値iNETがスト
アされる第1のメモリエリアを有する第1の記憶
装置と、前記第3の検出装置による前記工具の空
切削状態において前記第1の検出装置出力が、前
記電流値iNULよりも大で且つ前記工具の工作物
への接触に対応する設定値を超えたとき前記工具
による切削状態が空切削から実切削へ移行したと
判定する第4の検出装置と、前記第4の検出装置
出力が与えられた状態で前記第1の検出装置出力
の変化値が所定時間のあいだ一定範囲内に在ると
き定常切削状態に移行したと判定する第5の検出
装置と、前記第5の検出装置出力が与えられた状
態で前記第1の記憶装置から読み出された定常切
削電流値iNETと前記無負荷電流値iNULとの差に
対する前記第1の検出装置出力と前記無負荷電流
値との差の割合が予じめ定められた第1の設定値
K1より大なるとき前記工具は摩耗による異常切
削状態であると判定する判定部を有する第1の判
定装置と、前記第4、第5の検出装置出力が与え
られている状態のもとで工具の切削状態が実切削
状態から空切削状態に移行したことを検知して前
記第4,第5の検出出力をクリアする指令を与え
る第6の検出装置を備えたことを特徴とする切削
工具の異常検出装置。 4 工作機械の主軸回転駆動用電動機電流値を検
出する第1の検出装置と、工具番号NNなる切削
工具を装着した前記主軸の回転数が予じめ設定さ
れた値より大きくなつた状態を検出する第2の検
出装置と、前記第2の検出装置からの検出出力が
与えられた状態で前記工具NNを装着した主軸の
空切削回転状態に対応する無負荷電流値iNULを
ストアすると共に同電流値iNULがストアされた
ことを示す第3の検出装置と、前記工具の初使用
時における切削中の定常切削電流値iNETがスト
アされる第1のメモリエリアを有する第1の記憶
装置と、前記第3の検出装置による前記工具の空
切削状態において前記第1の検出装置出力が、前
記電流値iNULよりも大で且つ前記工具の工作物
への接触に対応する設定値を超えたとき前記工具
による切削状態が空切削から実切削へ移行したと
判定する第4の検出装置と、前記第4の検出装置
出力が与えられた状態で前記第1の検出装置出力
の変化値が所定時間のあいだ一定範囲内に在ると
き定常切削状態に移行したと判定する第5の検出
装置と、前記第5の検出装置の検出出力が与えら
れた状態で前記第1の記憶装置から読み出された
定常切削電流値iNETと前記無負荷電流値iNULと
の差に対する第1の検出装置出力と前記無負荷電
流値との差の割合が予じめ定められた第1の設定
値K1より大なるとき前記工具は摩耗による異常
切削状態であると判定する判定部を有する第1の
判定装置と、前記第5の検出装置からの検出出力
が与えられた状態で前記定常切削電流値iNETと
前記無負荷電流値iNULとの差に対する前記第1
の検出装置出力と前記無負荷電流値iNULとの差
の割合が予じめ定められた第2の設定値K2より
大なるとき前記工具NNは折損による異常切削状
態であると判定する判定部を有する第2の判定装
置とを備えたことを特徴とする切削工具の異常検
出装置。 5 工作機械の主軸回転駆動用電動機電流値を検
出する第1の検出装置と、工具番号NNなる切削
工具を装着した前記主軸の回転数が予じめ設定さ
れた値より大きくなつた状態を検出する第2の検
出装置と、前記第2の検出装置からの検出出力が
与えられた状態で前記工具NNを装着した主軸の
空切削回転状態に対応する無負荷電流値iNULを
ストアすると共に同電流値iNULがストアされた
ことを示す第3の検出装置と、前記工具の初使用
時における切削中の定常切削電流値iNETがスト
アされる第1の記憶エリアを有する第1の記憶装
置と、前記第3の検出装置による前記工具の空切
削状態において前記第1の検出装置出力が、前記
電流値iNULよりも大で且つ前記工具の工作物へ
の接触に対応する設定値を超えたとき前記工具に
よる切削状態が空切削から実切削へ移行したと判
定する第4の検出装置と、前記第4の検出装置出
力が与えられた状態で前記第1の検出装置出力の
変化値が所定時間のあいだ一定範囲内に在るとき
定常切削状態に移行したと判定する第5の検出装
置と、前記第5の検出装置の検出出力が与えられ
た状態で前記第1の記憶装置から読み出された定
常切削電流値iNETと前記無負荷電流値iNULとの
差に対する第1の検出装置出力と前記無負荷電流
値との差の割合が予じめ定められた第1の設定値
K1より大なるとき前記工具は摩耗による異常切
削状態であると判定する判定部を有する第1の判
定装置と、前記工具NN又は前記主軸近傍に取付
けられた振動検知素子と、前記振動検知素子から
与えられる信号にもとづいて前記工具NNの折損
状態を判定する判定部を有する第3の判定装置と
を備えたことを特徴とする切削工具の異常検出装
置。 6 工作機械の主軸回転駆動用電動機電流値を検
出する第1の検出装置と、工具番号NNなる切削
工具を装着した前記主軸の回転数が予じめ設定さ
れた値より大きくなつた状態を検出する第2の検
出装置と、前記第2の検出装置からの検出出力が
与えられた状態で前記工具NNを装着した主軸の
空切削回転状態に対応する無負荷電流値iNULを
ストアすると共に同電流値iNULがストアされた
ことを示す第3の検出装置と、前記工具の初使用
時における切削中の定常切削電流値iNETがスト
アされる第1の記憶エリアを有する第1の記憶装
置と、前記第3の検出装置による前記工具の空切
削状態において前記第1の検出装置出力が、前記
電流値iNULよりも大で且つ前記工具の工作物へ
の接触に対応する設定値を超えたとき前記工具に
よる切削状態が空切削から実切削へ移行したと判
定する第4の検出装置と、前記第4の検出装置出
力が与えられた状態で前記第1の検出装置出力の
変化値が所定時間のあいだ一定範囲内に在るとき
定常切削状態に移行したと判定する第5の検出装
置と、前記第5の検出装置の検出出力が与えられ
た状態で前記第1の記憶装置から読み出された定
常切削電流値iNETと前記無負荷電流値iNULとの
差に対する第1の検出装置出力と前記無負荷電流
値との差の割合が予じめ定められた第1の設定値
K1より大なるとき前記工具は摩耗による異常切
削状態であると判定する判定部を有する第1の判
定装置と、前記第5の検出装置からの検出出力が
与えられた状態で前記定常切削電流値iNETと前
記無負荷電流値iNULとの差に対する前記第1の
検出装置出力と前記無負荷電流値との差の割合が
予じめ定められた第2の設定値K2より大なると
き前記工具は折損による異常切削状態であると判
定する判定部を有する第2の判定装置と、前記工
具NN又は前記主軸近傍に取付けられた振動検知
素子と、前記振動検知素子から与えられる信号に
もとづいて前記工具の折損状態を判定する第3の
判定装置と、前記第2の判定装置からの判定出力
および前記第3の判定装置からの判定出力にもと
づいて前記工具NNの折損判定信号を与える第4
の判定装置とを備えたことを特徴とする切削工具
の異常検出装置。 7 特許請求の範囲第6項において、前記第4の
判定装置を、第2の判定装置出力と第3の判定装
置出力との論理和で構成したことを特徴とする切
削工具の異常検出装置。[Claims] 1. Motor current value iR for rotating the spindle of a machine tool
a first detection device that detects the rotation speed of the spindle on which the cutting tool with tool number NN is attached has become larger than a preset value.
A no-load current value iNUL corresponding to the idle cutting rotation state of the spindle with the tool mounted is stored in a state where the detection output from the detection device and the second detection device is given, and the same current value iNUL is also stored. a first storage device having a first memory area in which a steady cutting current value iNET during cutting when the tool is used for the first time is stored; When the output of the first detection device is larger than the current value iNUL and exceeds a set value corresponding to contact of the tool with the workpiece in the idle cutting state of the tool by the device, the cutting state of the tool is changed. a fourth detection device that determines that a transition has occurred from idle cutting to actual cutting, and a change value of the output of the first detection device that remains within a certain range for a predetermined time while the output of the fourth detection device is given. a fifth detection device that determines that the state has transitioned to a steady cutting state when the state is present; and the steady cutting current value read from the first storage device in a state where the detection output of the fifth detection device is given. iNET and the no-load current value
The ratio of the difference between the first detection device output and the no-load current value to the difference from iNUL (iR−iNUL)/
and a first determination device having a determination unit that determines that the tool is in an abnormal cutting state due to wear when (iNET−iNUL) is larger than a predetermined first set value K1. Features: Abnormality detection device for cutting tools. 2. In claim 1, the first determination device receives the output of the fifth detection device and instructs its determination unit to perform a comparison calculation for wear determination, and the determination unit A cutting tool characterized in that the cutting tool is equipped with a command device that instructs the determination unit to stop the comparison calculation after the result is given, regardless of whether the result is YES or NO regarding the wear determination. Anomaly detection device. 3 Motor current value iR for driving spindle rotation of machine tool
a first detection device that detects the rotation speed of the spindle on which the cutting tool with tool number NN is attached has become larger than a preset value.
A no-load current value iNUL corresponding to the idle cutting rotation state of the spindle with the tool mounted is stored in a state where the detection output from the detection device and the second detection device is given, and the same current value iNUL is also stored. a first storage device having a first memory area in which a steady cutting current value iNET during cutting when the tool is used for the first time is stored; When the output of the first detection device is larger than the current value iNUL and exceeds a set value corresponding to contact of the tool with the workpiece in the idle cutting state of the tool by the device, the cutting state of the tool is changed. a fourth detection device that determines that a transition has occurred from idle cutting to actual cutting, and a change value of the output of the first detection device that remains within a certain range for a predetermined time while the output of the fourth detection device is given. a fifth detection device that determines that the state has transitioned to a steady cutting state when the fifth detection device output is given; a first set value in which a ratio of the difference between the first detection device output and the no-load current value to the no-load current value iNUL is predetermined;
a first determination device having a determination unit that determines that the tool is in an abnormal cutting state due to wear when the value is greater than K1; A cutting tool characterized by comprising a sixth detection device that detects that the cutting state of the cutting tool has shifted from an actual cutting state to an idle cutting state and issues a command to clear the fourth and fifth detection outputs. Anomaly detection device. 4. A first detection device that detects the motor current value for driving the spindle rotation of a machine tool, and detects a state in which the rotation speed of the spindle to which a cutting tool with tool number NN is attached has become larger than a preset value. and a second detection device that stores the no-load current value iNUL corresponding to the idle cutting rotation state of the spindle with the tool NN attached while receiving the detection output from the second detection device, and also stores the same current value iNUL. a third detection device indicating that the value iNUL is stored; a first storage device having a first memory area in which a steady cutting current value iNET during cutting when the tool is used for the first time is stored; When the output of the first detection device is larger than the current value iNUL and exceeds a set value corresponding to contact of the tool with the workpiece when the tool is in an idle cutting state by the third detection device, the tool a fourth detection device that determines that the cutting state has transitioned from idle cutting to actual cutting; and a fourth detection device that determines that the cutting state has shifted from idle cutting to actual cutting; a fifth detection device that determines that the state has transitioned to a steady cutting state when the cutting state is within a certain range; and a steady state read out from the first storage device in a state where the detection output of the fifth detection device is given. When the ratio of the difference between the first detection device output and the no-load current value to the difference between the cutting current value iNET and the no-load current value iNUL is greater than a predetermined first set value K1; A first determination device having a determination unit that determines that the tool is in an abnormal cutting state due to wear, and the steady cutting current value iNET and the no-load current in a state where the detection output from the fifth detection device is given. The first value for the difference between the value iNUL and
a determination unit that determines that the tool NN is in an abnormal cutting state due to breakage when the ratio of the difference between the output of the detection device and the no-load current value iNUL is greater than a predetermined second set value K2; An abnormality detection device for a cutting tool, comprising: a second determination device having a second determination device. 5 A first detection device that detects the motor current value for driving the rotation of the spindle of a machine tool, and detects a state in which the rotation speed of the spindle to which a cutting tool with tool number NN is attached has become larger than a preset value. and a second detection device that stores the no-load current value iNUL corresponding to the idle cutting rotation state of the spindle with the tool NN attached while receiving the detection output from the second detection device, and also stores the same current value iNUL. a third detection device indicating that a value iNUL is stored; a first storage device having a first storage area in which a steady cutting current value iNET during cutting when the tool is used for the first time; When the output of the first detection device is larger than the current value iNUL and exceeds a set value corresponding to contact of the tool with the workpiece when the tool is in an idle cutting state by the third detection device, the tool a fourth detection device that determines that the cutting state has transitioned from idle cutting to actual cutting; and a fourth detection device that determines that the cutting state has shifted from idle cutting to actual cutting; a fifth detection device that determines that the state has transitioned to a steady cutting state when the cutting state is within a certain range; and a steady state read out from the first storage device in a state where the detection output of the fifth detection device is given. a first set value that is a predetermined ratio of the difference between the first detection device output and the no-load current value to the difference between the cutting current value iNET and the no-load current value iNUL;
a first determination device having a determination unit that determines that the tool is in an abnormal cutting state due to wear when the value is greater than K1; a vibration detection element attached to the tool NN or near the spindle; An abnormality detection device for a cutting tool, comprising: a third determination device having a determination unit that determines a broken state of the tool NN based on a given signal. 6. A first detection device that detects the motor current value for rotating the spindle of a machine tool, and detects a state in which the rotation speed of the spindle to which a cutting tool with tool number NN is attached has become larger than a preset value. and a second detection device that stores the no-load current value iNUL corresponding to the idle cutting rotation state of the spindle with the tool NN attached while receiving the detection output from the second detection device, and also stores the same current value iNUL. a third detection device indicating that a value iNUL is stored; a first storage device having a first storage area in which a steady cutting current value iNET during cutting when the tool is used for the first time; When the output of the first detection device is larger than the current value iNUL and exceeds a set value corresponding to contact of the tool with the workpiece when the tool is in an idle cutting state by the third detection device, the tool a fourth detection device that determines that the cutting state has transitioned from idle cutting to actual cutting; and a fourth detection device that determines that the cutting state has shifted from idle cutting to actual cutting; a fifth detection device that determines that the state has transitioned to a steady cutting state when the cutting state is within a certain range; and a steady state read out from the first storage device in a state where the detection output of the fifth detection device is given. a first set value that is a predetermined ratio of the difference between the first detection device output and the no-load current value to the difference between the cutting current value iNET and the no-load current value iNUL;
a first determination device having a determination unit that determines that the tool is in an abnormal cutting state due to wear when the value is greater than K1; and a first determination device that determines that the tool is in an abnormal cutting state due to wear; When the ratio of the difference between the first detection device output and the no-load current value to the difference between iNET and the no-load current value iNUL is greater than a predetermined second set value K2, the tool a second determination device having a determination unit that determines that the cutting state is abnormal due to breakage; a vibration detection element attached to the tool NN or the vicinity of the main shaft; a third determination device that determines the breakage state of the tool NN; and a fourth determination device that provides a breakage determination signal of the tool NN based on the determination output from the second determination device and the determination output from the third determination device.
An abnormality detection device for a cutting tool, comprising: a determination device. 7. An abnormality detection device for a cutting tool according to claim 6, characterized in that the fourth determining device is configured by a logical sum of the output of the second determining device and the output of the third determining device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10244378A JPS5531541A (en) | 1978-08-23 | 1978-08-23 | Abnormality detecting system for cutting tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10244378A JPS5531541A (en) | 1978-08-23 | 1978-08-23 | Abnormality detecting system for cutting tool |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5531541A JPS5531541A (en) | 1980-03-05 |
| JPS6260221B2 true JPS6260221B2 (en) | 1987-12-15 |
Family
ID=14327600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10244378A Granted JPS5531541A (en) | 1978-08-23 | 1978-08-23 | Abnormality detecting system for cutting tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5531541A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6237032U (en) * | 1985-08-22 | 1987-03-05 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56139855A (en) * | 1980-03-27 | 1981-10-31 | Komatsu Ltd | Method of changing threshold value of tool abnormality detector |
| JPS56139858A (en) * | 1980-03-27 | 1981-10-31 | Komatsu Ltd | Tool abnormality detecting method of nc machine tool |
| JPS56139857A (en) * | 1980-03-27 | 1981-10-31 | Komatsu Ltd | Threshold value setting method of tool abnormality detector |
| JPS56139856A (en) * | 1980-03-27 | 1981-10-31 | Komatsu Ltd | Threshold value setting method of tool abnormality detector |
| JPS58126041A (en) * | 1982-01-18 | 1983-07-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Detector for abnormality of tool |
| JPS62136345A (en) * | 1985-12-10 | 1987-06-19 | Toshiba Mach Co Ltd | Device for detecting abnormality of cutting tool |
| JPS62287958A (en) * | 1986-06-06 | 1987-12-14 | Okuma Mach Works Ltd | Supervisory device for load in machine tool |
| JP2770053B2 (en) * | 1989-07-17 | 1998-06-25 | 遠州クロス株式会社 | Cutting tool damage detection device with learning function |
| US4978985A (en) * | 1989-07-24 | 1990-12-18 | Eastman Kodak Company | Film cassette having film-exposure status indicator |
| JP6813517B2 (en) * | 2018-01-08 | 2021-01-13 | 株式会社竹中電機 | Machining abnormality detection device and machining abnormality detection method |
| JP7067971B2 (en) * | 2018-03-13 | 2022-05-16 | 株式会社リコー | Processing section determination device, processing section determination method, program, and diagnostic device |
| JP7035875B2 (en) * | 2018-07-20 | 2022-03-15 | ブラザー工業株式会社 | Numerical control device, numerical control method, and numerical control program |
-
1978
- 1978-08-23 JP JP10244378A patent/JPS5531541A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6237032U (en) * | 1985-08-22 | 1987-03-05 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5531541A (en) | 1980-03-05 |
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