JPH055624B2 - - Google Patents
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- JPH055624B2 JPH055624B2 JP59254839A JP25483984A JPH055624B2 JP H055624 B2 JPH055624 B2 JP H055624B2 JP 59254839 A JP59254839 A JP 59254839A JP 25483984 A JP25483984 A JP 25483984A JP H055624 B2 JPH055624 B2 JP H055624B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/14—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object using acoustic emission techniques
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の分野〕
本発明は工作機械における行具の折損や異常を
切削加工及び折損時に発生するアコーステイツク
エミツシヨン(以下AEという)を利用して監視、
自動検出する工具折損検出装置に関するものであ
る。[Detailed Description of the Invention] [Field of the Invention] The present invention is a method for monitoring breakage and abnormalities of tools in machine tools using acoustic emission (hereinafter referred to as AE) that occurs during cutting and breakage.
This invention relates to a tool breakage detection device that automatically detects tool breakage.
本発明による工具折損検出装置は、工具の種類
にかかわらず折損時のAE信号が同一の減衰特性
を持つて減衰することに鑑みてなされたもので、
その減衰特性をAE信号の二つの時間の振幅レベ
ルを比較することにより判別している。そして
AE信号の減衰特性と折損時のAE信号との類似性
を識別し、それを工具の折損検知の一条件とする
ようにしたものである。このように周波数検知等
の他の折損検出条件とは独立の振幅の減衰特性に
基づいた検知条件を加えることによつて、工具折
損の検出の信頼性を向上させることができる。
The tool breakage detection device according to the present invention was developed in consideration of the fact that the AE signal at the time of tool breakage attenuates with the same attenuation characteristics regardless of the type of tool.
The attenuation characteristics are determined by comparing the amplitude levels of the AE signal at two times. and
This method identifies the similarity between the attenuation characteristics of the AE signal and the AE signal at the time of tool breakage, and uses this as a condition for detecting tool breakage. In this way, by adding a detection condition based on the amplitude attenuation characteristic that is independent of other breakage detection conditions such as frequency detection, the reliability of tool breakage detection can be improved.
工作機械において工具を用いて加工対象(以下
ワークという)を切削加工する場合、何らかの原
因で工具が折損し又切屑のつまりを起こして異常
切削している場合がある。近年の工場自動化の進
展に伴いこのような工具の折損や異常切削を自動
的に検出することが強く要求されている。こうし
た工作機械の工具の折損を検出する一手法とし
て、従来より工作機械の工具のワークの近傍に
AEセンサを設け、そこから得られるAE信号に基
づいて工具の折損を検出する装置が提案されてい
る。
When a machine tool uses a tool to cut an object to be machined (hereinafter referred to as a workpiece), the tool may break for some reason or become clogged with chips, resulting in abnormal cutting. With the recent progress in factory automation, there is a strong demand for automatic detection of tool breakage and abnormal cutting. As a method for detecting breakage of tools in machine tools, conventional methods have been to
A device has been proposed that includes an AE sensor and detects tool breakage based on the AE signal obtained from the sensor.
しかしながら従来の工具折損検出装置によれ
ば、AEセンサより得られる信号の振幅の平均値
や特定の周波数に基づいて工具の折損を検出して
いる。従つて他の原因で得られるAE信号、例え
ばワークの切屑から発生する信号やソレノイドの
開閉等に伴う電気ノイズ、ワークに物体が接触し
た場合の衝撃音等と充分に分離することができ
ず、折損検出の信頼性が極めて低いという問題点
があつた。 However, according to the conventional tool breakage detection device, tool breakage is detected based on the average value of the amplitude of the signal obtained from the AE sensor or a specific frequency. Therefore, it is not possible to sufficiently separate the AE signal obtained from other causes, such as signals generated from chips on the workpiece, electrical noise associated with the opening and closing of a solenoid, and impact noise when an object comes into contact with the workpiece. There was a problem in that the reliability of breakage detection was extremely low.
本発明はこのような従来の工具折損検出装置の
問題点に鑑みてなされたものであつて、工具の大
きさや切屑、他の信号等に影響されず確実に工具
の折損を検出することができる信頼性が高い工具
折損検出装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the problems of conventional tool breakage detection devices, and is capable of reliably detecting tool breakage without being affected by tool size, chips, other signals, etc. The purpose of the present invention is to provide a highly reliable tool breakage detection device.
本発明は工作機械の工具近傍に設けられたAE
センサを有し、工具の折損時に得られるAE信号
に基づいて折損を検出する工具折損検出装置であ
つて、ある時刻のAEセンサのAE信号の振幅及び
該時刻より一定時間前のAE信号の振幅を比較し、
該振幅の比が折損時の減衰特性の範囲内にあると
きに出力を出す減衰特性識別手段と、AEセンサ
の出力信号に基づいて工具折損を識別する信号処
理部と、減衰特性識別手段及び信号処理部の論理
積出力に基づいて工具折損検出出力を出す論理出
力手段と、を具備することを特徴とするものであ
る。
The present invention is an AE installed near the tool of a machine tool.
A tool breakage detection device that has a sensor and detects breakage based on the AE signal obtained when the tool breaks, the amplitude of the AE signal of the AE sensor at a certain time and the amplitude of the AE signal a certain time before that time. Compare the
a damping characteristic identifying means that outputs an output when the ratio of the amplitudes is within a range of the damping characteristic at the time of breakage; a signal processing section that identifies tool breakage based on the output signal of the AE sensor; and a damping characteristic identifying means and a signal. The present invention is characterized by comprising a logical output means for outputting a tool breakage detection output based on the logical product output of the processing section.
このような特徴を有する本発明によれば工具折
損時のAE信号の減衰特性を用いて工具の折損検
出の一条件としている。折損時のAE信号の減衰
特性は又工具からAEセンサまでのAE信号の減衰
等の影響を受けることがない。従つて他の検出条
件、例えばAE信号のパワースペクトル分布によ
る折損の判定や折損信号の立上りに基づく判定等
と共に論理積条件によつて確実に工具の折損が検
出される。そのため本発明によればワークの切屑
や電気ノイズ等の信号によつて誤動作することが
なく、工具の折損検出の信頼性を大幅に向上させ
ることが可能となる。 According to the present invention having such characteristics, the attenuation characteristic of the AE signal at the time of tool breakage is used as one of the conditions for detecting tool breakage. The attenuation characteristic of the AE signal at the time of breakage is also not affected by the attenuation of the AE signal from the tool to the AE sensor. Therefore, tool breakage can be reliably detected by the AND condition together with other detection conditions, such as the determination of breakage based on the power spectrum distribution of the AE signal or the determination based on the rising edge of the breakage signal. Therefore, according to the present invention, there is no possibility of malfunction due to signals such as chips of the workpiece or electrical noise, and it is possible to greatly improve the reliability of tool breakage detection.
(実施例の全体構成)
第1図は本発明による工具折損検出装置の一実
施例を示すブロツク図である。本実施例はボール
盤に取付けられた状態を示すものであつて、ワー
ク1はボール盤のベース上に固定されており、ワ
ーク1の上部よりドリル2を回転させて所定速度
で押下しワーク1に開口が設けられる。ここでワ
ーク1の上部のドリルの刃が接触する位置にワー
クに切削を行う前にあらかじめAEセンサと同じ
PZT等からなる擬似折損信号発生器3が取付け
られる。レベル設定器4はこの擬似折損信号発生
器3の駆動レベルを設定するものであつて、使用
工具の大きさ、種類に応じて定められた駆動レベ
ルを設定し駆動回路5に伝える。駆動回路5は擬
似折損信号発生器3を駆動するものであつて、あ
らかじめ工具の折損時のAE出力波形と相似で且
つ同一のパワースペクトル分布を持つ駆動波形に
より擬似折損信号発生器3を駆動するものであ
る。そしてワーク1が配置される工具の近傍、例
えば第1図に示すようにベース上にAE信号を検
出するAEセンサ6を設ける。AEセンサ6はドリ
ル2等の工具からのAE信号や擬似折損信号発生
器3からのAE信号を検出する広帯域のAEセンサ
であつて、その出力はアナログスイツチ7に与え
られる。アナログスイツチ7は外部の出力によつ
てアナログ信号を断続するもので、その出力は増
幅器8に与えられる。増幅器8は可変抵抗器9の
調整により増幅率を任意に設定することができる
増幅器であつて、その出力を二つのバンドパスフ
イルタ10,11及び切削レベル表示器12に与
えるものである。バンドパスフイルタ10は中心
周波数300KHz、バンドパスフイルタ11は中心
周波数50KHzのフイルタであつて、夫々の中心周
波数付近の信号のみを次段の検波器13,14に
伝える。検波器13,14は夫々その入力信号を
検波し振幅に応じた出力を得るものであつて、検
波器13の出力は微分回路15と遅延回路16に
与えられる。又検波器13,14の出力は夫々比
較器17に与えられる。これらのバンドパスフイ
ルタ10,11、検波器13,14及び比較器1
7により折損時のAE信号を識別する周波数識別
手段を形成している。微分回路15は入力信号の
急峻な変化分のみを次段のレベル判定器18に伝
える。レベル判定器18は所定の基準レベルと入
力信号とを比較するものであり、入力信号が大き
ければ出力を折損検出回路19と異常切削検出回
路20に伝える。遅延回路16は入力信号を所定
時間ΔTだけ遅延させるものであつて、その出力
をアツテネータ21に与える。アツテネータ21
は後述するように入力信号を所定の比率で減衰さ
せるもので、その出力をウインドーコンパレータ
22の一方の入力端に与える。又検波器13の出
力は遅延回路16を介することなく直接ウインド
ーコンパレータ22の他方の入力端に与えられて
いる。ウインドーコンパレータ22は二つの入力
信号の差が所定範囲内に入るときに出力を出すも
のであつて、その出力を折損検出回路19に伝え
る。ここで遅延回路16、アツテネータ21及び
ウインドーコンパレータ22によつて折損時の減
衰特性を識別する減衰特性識別手段が形成されて
いる。又比較器17も検波器13,14の出力を
比較し、検波器13の出力が大きい場合にのみ出
力を折損検出回路19に伝える。折損検出回路1
9はこれらの入力の論理積をとつて工具の折損を
検出する論理回路であつて、検出信号によつてア
ナログスイツチ7を閉成すると共に出力回路23
を介して外部に出力する。又異常切削検出回路2
0はレベル判定器18の出力に基づいて異常切削
を検出するものであつて、その出力を出力回路2
4を介して外部に伝えるものである。
(Overall Configuration of Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a tool breakage detection device according to the present invention. This embodiment shows a state in which the workpiece 1 is installed on a drilling machine, and the workpiece 1 is fixed on the base of the drilling machine, and the drill 2 is rotated from the top of the workpiece 1 and pushed down at a predetermined speed to open the workpiece 1. will be provided. Here, before cutting the workpiece at the position where the drill bit on the top of workpiece 1 makes contact, the AE sensor
A pseudo-breakage signal generator 3 made of PZT or the like is attached. The level setter 4 sets the drive level of the pseudo-breakage signal generator 3, sets a drive level determined according to the size and type of the tool used, and transmits it to the drive circuit 5. The drive circuit 5 drives the pseudo-breakage signal generator 3, and drives the pseudo-breakage signal generator 3 in advance with a drive waveform that is similar to and has the same power spectrum distribution as the AE output waveform when the tool breaks. It is something. An AE sensor 6 for detecting an AE signal is provided near the tool on which the workpiece 1 is placed, for example, on the base as shown in FIG. The AE sensor 6 is a wideband AE sensor that detects the AE signal from a tool such as the drill 2 or the AE signal from the pseudo-breakage signal generator 3, and its output is given to the analog switch 7. The analog switch 7 connects and disconnects the analog signal using an external output, and the output is applied to the amplifier 8. The amplifier 8 is an amplifier whose amplification factor can be arbitrarily set by adjusting a variable resistor 9, and provides its output to two band pass filters 10, 11 and a cutting level indicator 12. The bandpass filter 10 is a filter with a center frequency of 300KHz, and the bandpass filter 11 is a filter with a center frequency of 50KHz, and only signals near the respective center frequencies are transmitted to the next-stage detectors 13 and 14. The detectors 13 and 14 each detect the input signal and obtain an output according to the amplitude, and the output of the detector 13 is given to a differentiating circuit 15 and a delay circuit 16. Further, the outputs of the detectors 13 and 14 are provided to a comparator 17, respectively. These bandpass filters 10, 11, detectors 13, 14, and comparator 1
7 forms a frequency identification means for identifying the AE signal at the time of breakage. Differentiating circuit 15 transmits only steep changes in the input signal to level determiner 18 at the next stage. The level determiner 18 compares the input signal with a predetermined reference level, and if the input signal is large, transmits the output to the breakage detection circuit 19 and the abnormal cutting detection circuit 20. The delay circuit 16 delays the input signal by a predetermined time ΔT, and provides its output to the attenuator 21. Attenuator 21
As will be described later, the attenuator attenuates the input signal at a predetermined ratio, and its output is applied to one input terminal of the window comparator 22. Further, the output of the wave detector 13 is directly applied to the other input terminal of the window comparator 22 without going through the delay circuit 16. The window comparator 22 outputs an output when the difference between two input signals falls within a predetermined range, and transmits the output to the breakage detection circuit 19. Here, the delay circuit 16, the attenuator 21, and the window comparator 22 form an attenuation characteristic identifying means for identifying the attenuation characteristic at the time of breakage. The comparator 17 also compares the outputs of the wave detectors 13 and 14, and transmits the output to the breakage detection circuit 19 only when the output of the wave detector 13 is large. Breakage detection circuit 1
Reference numeral 9 denotes a logic circuit that detects tool breakage by calculating the logical product of these inputs, and closes the analog switch 7 based on the detection signal, and also closes the output circuit 23.
Output to the outside via. Also, abnormal cutting detection circuit 2
0 detects abnormal cutting based on the output of the level determiner 18, and outputs the output to the output circuit 2.
4 to the outside.
(AEセンサの感度設定動作)
次に本実施例において工作機械、この場合はボ
ール盤にこの工具折損検出装置のAEセンサを設
置する際の操作について説明する。まずAEセン
サ6を所定位置に取付けた後、工具の種類等に応
じてレベル設定器4をその所定のレベルに設定し
駆動回路5を動作させる。そうすれば擬似折損信
号発生器3よりAE信号がワーク1及びベースを
介してAEセンサ6に伝えられる。このときAEセ
ンサ6より得られる擬似折損信号は工具の折損時
と同一のパワースペクトルを有し、更に時間領域
においても折損時の波形と相似の波形を有してい
る。従つてレベル設定器4によつて定められたレ
ベルによつて可変抵抗器9を調整し、増幅器8の
増幅率を変えて工作時に信号処理部に適切なレベ
ルのAE信号が信号処理部に与えられるようにす
る。こうすれば工具とAEセンサ6間の取付状態
によりAE信号の減衰率が不明であつても、折損
時と同一レベルの信号を信号処理部に与えること
が可能となる。(AE Sensor Sensitivity Setting Operation) Next, the operation when installing the AE sensor of this tool breakage detection device in a machine tool, in this case a drilling machine, will be explained in this embodiment. First, the AE sensor 6 is installed at a predetermined position, and then the level setter 4 is set to a predetermined level depending on the type of tool, etc., and the drive circuit 5 is operated. Then, the AE signal is transmitted from the pseudo-breakage signal generator 3 to the AE sensor 6 via the workpiece 1 and the base. At this time, the pseudo-breakage signal obtained from the AE sensor 6 has the same power spectrum as when the tool breaks, and also has a waveform similar to the waveform when the tool breaks in the time domain. Therefore, the variable resistor 9 is adjusted according to the level determined by the level setter 4, and the amplification factor of the amplifier 8 is changed to provide an AE signal of an appropriate level to the signal processing section during work. be able to do so. In this way, even if the attenuation rate of the AE signal is unknown due to the mounting condition between the tool and the AE sensor 6, it is possible to provide the signal processing unit with a signal at the same level as when the tool is broken.
(信号処理部の動作)
さて通常の切削加工時にAEセンサ6より与え
られるAE信号のパワースペクトルの分布は第2
図の曲線bに示すように周波数50KHz付近に集中
しており、それより高い周波数領域では単調に減
衰する分布となつている。又多くの実験より知ら
れるように工具の折損時のパワースペクトルの分
布は第2図の曲線aにより表され、周波数300K
Hz付近にピークを持つことが明らかとなつてい
る。これは信号源が機械的振動を原因とするもの
でなく、工具の非可塑性破壊時に生じる超音波特
有の現象が起こるためと考えられる。従つて二つ
のバンドパスフイルタ10,11により夫々の周
波数成分付近のAE信号のみを取出して検波器1
3,14により検波し、その出力レベルを比較す
れば通常時と工具折損時とを識別することが可能
である。即ち通常の切削時には周波数50KHz付近
のAE信号のパワーが周波数300KHz付近のパワー
より大きく、工具の折損時には周波数300KHz付
近のパワーが周波数50KHz付近のパワーより大き
いからである。比較器17はこれらの出力を比較
して工具の折損時にのみ信号を折損検出回路19
に与えている。(Operation of the signal processing unit) Now, the distribution of the power spectrum of the AE signal given by the AE sensor 6 during normal cutting is the second
As shown by curve b in the figure, it is concentrated around the frequency of 50 KHz, and the distribution is monotonically attenuated in the higher frequency range. Also, as is known from many experiments, the power spectrum distribution when a tool breaks is represented by curve a in Figure 2, and the frequency is 300K.
It has become clear that it has a peak around Hz. This is considered to be because the signal source is not caused by mechanical vibration, but a phenomenon peculiar to ultrasonic waves that occurs during non-plastic fracture of a tool occurs. Therefore, the two bandpass filters 10 and 11 extract only the AE signals near the respective frequency components and send them to the detector 1.
3 and 14, and by comparing their output levels, it is possible to distinguish between normal conditions and tool breakage conditions. That is, during normal cutting, the power of the AE signal near a frequency of 50 KHz is greater than the power near a frequency of 300 KHz, and when a tool breaks, the power near a frequency of 300 KHz is greater than the power near a frequency of 50 KHz. The comparator 17 compares these outputs and sends a signal only when the tool breaks to the breakage detection circuit 19.
is giving to
一方切削加工時に生じる切屑と工具やワークと
の接触、摩擦によつて第2図の曲線aで示される
パワースペクトル分布と似た信号が発生する場合
がある。この場合にはバンドパスフイルタ10,
11の中心周波数やQの値、及び比較器16のス
レツシユホールドレベル等を適切に設定しても切
屑と工具やワークの接触、摩擦による信号を工具
の折損信号と誤つて判断することがある。従つて
本実施例においては工具の折損時に見られるAE
信号の時間領域の波形にも着目し、これらの信号
を分離している。即ち工具の折損時に得られる
AE信号波形は第3図aに示すように折損時に鋭
い立上りを有する信号となつており、一方切屑と
工具やワークの接触、摩擦によつて発生するAE
信号や第3図bに示すように鋭い立上りを示さず
ある時間信号が継続する波形となつている。従つ
て第1図に示すように検波器13の出力を微分回
路15に与え、折損時等の急峻な信号のみを分離
してレベル判定器18に与える。そしてその入力
レベルを所定の基準値と比較し、急峻な立上りの
AE信号が得られたときにレベル判定器18より
折損検出回路19に信号が与えられる。 On the other hand, a signal similar to the power spectrum distribution shown by curve a in FIG. 2 may be generated due to contact and friction between chips and tools or workpieces generated during cutting. In this case, a bandpass filter 10,
Even if the center frequency and Q value of 11 and the threshold level of comparator 16 are set appropriately, a signal caused by contact between chips and the tool or workpiece or friction may be mistakenly judged as a tool breakage signal. . Therefore, in this example, the AE observed when the tool breaks
We also focused on the time domain waveforms of the signals and separated these signals. That is, obtained when the tool breaks.
As shown in Figure 3a, the AE signal waveform is a signal with a sharp rise at the time of breakage.
As shown in FIG. 3b, the signal has a waveform that does not show a sharp rise but continues for a certain period of time. Therefore, as shown in FIG. 1, the output of the detector 13 is applied to a differentiating circuit 15, which separates only steep signals such as those caused by breakage, and provides the separated signal to a level determiner 18. The input level is then compared with a predetermined reference value to detect a steep rise.
When the AE signal is obtained, a signal is given from the level determiner 18 to the breakage detection circuit 19.
(減衰特性識別手段の動作)
次に立上りが鋭く折損時と同一のパワースペク
トル分布を持つた折損でない信号が発生する可能
性もある。そこで本発明では折損信号の立上り波
形、即ち減衰特性に着目し折損時の減衰特性を有
するものを識別して折損の判定条件とすることに
より折損検出の信頼性を向上させている。第4図
は折損時に検波器13より得られる折損時のAE
信号の包絡線波形の一例を示す図である。本図に
示すように折損時にはE信号が鋭く立上り所定の
減衰特性によつて減衰する。そしてこの減衰は工
具の種類や大きさにかかかわらず同一の波形を有
している。従つて最適感度に調整されたAEセン
サ6の折損信号の出力レベルはほぼ同一であり、
又その信号が平均信号レベルを越え通常のレベル
に戻るまでの時間Taは5mSを越えないことが多
くの実験より明らかとなつている。従つて信号が
立上つてピークに達したときの時刻をt1とし、時
刻t1から一定時間ΔT(例えば3mS)経過後の時刻
をt2とすると、時刻t1,t2の振幅A1,A2の比に
よつて減衰特性を識別する。即ち遅延回路16の
遅延時間をΔTとし、アツテネータ21の減衰率
をA2/A1としておく。そうすれば遅延回路16
の遅延出力はアツテネータ21によりA2/A1に
減衰することとなる。そしてこれらの出力がほぼ
同一と考えられる範囲をウインドーコンパレータ
22によつて定めておく。そうすれば検波器13
より得られるAE信号が第4図に示すような減衰
特性を持つとき、時刻t2にウインドーコンパレー
タ22より遅延前の信号とが比較され、その差が
極めて少ないので検知出力がウインドーコンパレ
ータ22より折損検出回路19に与えられる。折
損検出回路19はこれらの論理積信号によつて工
具の折損を検出する。このように折損時の信号の
減衰特性を折損時の一つの条件として他の折損検
出条件、例えば周波数領域の折損検出と時間領域
の折損検出とを組み合わせることによつて確実に
工具の折損のみを検出することが可能となる。(Operation of attenuation characteristic identification means) Next, there is a possibility that a signal that is not a breakage signal is generated because the rising edge is sharp and the power spectrum distribution is the same as that at the breakage signal. Therefore, in the present invention, the reliability of breakage detection is improved by focusing on the rising waveform of the breakage signal, that is, the attenuation characteristic, and identifying those having the attenuation characteristic at the time of breakage and using this as a breakage determination condition. Figure 4 shows the AE at the time of breakage obtained from the detector 13 at the time of breakage.
It is a figure which shows an example of the envelope waveform of a signal. As shown in this figure, at the time of breakage, the E signal rises sharply and is attenuated according to a predetermined attenuation characteristic. This attenuation has the same waveform regardless of the type or size of the tool. Therefore, the output level of the breakage signal of the AE sensor 6 adjusted to the optimum sensitivity is almost the same,
Moreover, it has become clear from many experiments that the time Ta required for the signal to exceed the average signal level and return to the normal level does not exceed 5 mS. Therefore, if the time when the signal rises and reaches its peak is t1, and the time after a certain period of time ΔT (for example, 3 mS) has elapsed from time t1 is t2, then the ratio of the amplitudes A1 and A2 at times t1 and t2 is and identify the damping characteristics. That is, the delay time of the delay circuit 16 is set to ΔT, and the attenuation rate of the attenuator 21 is set to A2/A1. Then the delay circuit 16
The delayed output of is attenuated to A2/A1 by the attenuator 21. A range in which these outputs are considered to be substantially the same is determined by the window comparator 22. Then the detector 13
When the obtained AE signal has attenuation characteristics as shown in FIG. The signal is applied to the breakage detection circuit 19. The breakage detection circuit 19 detects tool breakage based on these AND signals. In this way, by using the attenuation characteristic of the signal at the time of breakage as one of the conditions at the time of breakage and combining it with other breakage detection conditions, for example, breakage detection in the frequency domain and breakage detection in the time domain, it is possible to reliably detect only tool breakage. It becomes possible to detect.
(本実施例の全体動作)
こうすれば工作機械において見られる他の信
号、例えばソレノイドの開閉に伴うスパイク状の
電気ノイズはバンドパスフイルタ10、検波器1
3を介して微分回路15よりレベル判定器18に
伝えられることもあるが、そのパワースペクトル
は第2図の曲線cに示すように単調減少の分布を
有しており、比較器17から出力が得られない。
又ワーク1やワーク1のベースに物体が衝突した
ときに生じる衝撃波が考えられるが、この場合に
も機械的な振動のためパワースペクトルは低い周
波数に集中しており周波数300KHz付近では大き
く減衰しているため、比較器17じょり出力は得
られず工具折損信号を生じることはない。更に第
2図の曲線aに示すようなパワースペクトルを有
し且つ第3図aに示すような鋭い立上りを有する
AE信号が与えられた場合にも、第4図に示すよ
うな減衰特性がなければウインドーコンパレータ
22より出力が折損検出回路19に与えられな
い。従つてこのような信号を誤つて折損信号と検
出する恐れはなく折損検出の精度を向上させるこ
とが可能である。このようにして工具の折損のみ
を検出し出力回路23より折損信号を与えると共
に、アナログスイツチ7をオフとして以後AE信
号を増幅器8に伝えないようにしている。これは
工具の折損後に折損した工具とワークとの異常接
触や摩擦により発生する大きなAE信号を切削レ
ベル表示器12に表示させないようにして折損時
の信号レベルが認識できるようにするためであ
る。(Overall operation of this embodiment) In this way, other signals seen in the machine tool, such as spike-like electrical noise caused by the opening and closing of a solenoid, can be removed by the bandpass filter 10 and the detector 1.
3 from the differentiating circuit 15 to the level judger 18, but its power spectrum has a monotonically decreasing distribution as shown by curve c in FIG. 2, and the output from the comparator 17 I can't get it.
Another possibility is the shock wave generated when an object collides with workpiece 1 or the base of workpiece 1, but in this case as well, the power spectrum is concentrated at low frequencies due to mechanical vibration, and is greatly attenuated at frequencies around 300KHz. Therefore, no output is obtained from the comparator 17, and no tool breakage signal is generated. Furthermore, it has a power spectrum as shown in curve a in Fig. 2 and a sharp rise as shown in Fig. 3 a.
Even when the AE signal is applied, the output from the window comparator 22 will not be applied to the breakage detection circuit 19 unless there is an attenuation characteristic as shown in FIG. Therefore, there is no risk of erroneously detecting such a signal as a breakage signal, and it is possible to improve the accuracy of breakage detection. In this way, only the breakage of the tool is detected and a breakage signal is provided from the output circuit 23, and the analog switch 7 is turned off so that no AE signal is transmitted to the amplifier 8 thereafter. This is to prevent the cutting level display 12 from displaying a large AE signal generated by abnormal contact or friction between the broken tool and the workpiece after the tool breaks, so that the signal level at the time of breakage can be recognized.
尚本実施例は減衰特性識別手段として遅延回路
と遅延信号を所定の比で減衰させるアツテネータ
及び減衰信号と遅延前の信号を比較する比較手段
を設けているが、遅延前の信号を所定の比率で増
幅させて比較してもよく、又両者の比を直接比較
することも可能である。更にAEセンサの出力を
順次記憶し所定時間ΔT前のデータとその時点で
のデータを比較することによつて減衰特性を検出
することも可能である。 In this embodiment, as attenuation characteristic identification means, a delay circuit, an attenuator that attenuates the delayed signal at a predetermined ratio, and comparison means that compares the attenuated signal with the signal before the delay are provided. It is also possible to amplify and compare, or to directly compare the ratio of the two. Furthermore, it is also possible to detect the attenuation characteristic by sequentially storing the output of the AE sensor and comparing the data before a predetermined time ΔT with the data at that time.
又本実施例では減衰特性識別手段の他に周波数
領域での折損検知と時間領域での折損検知との双
方を用いこれらの論理積によつて折損を検知する
ようにしているが、いずれか一方の折損検知でも
よく又他の折損検知を組み合わせることも可能で
ある。 Furthermore, in this embodiment, in addition to the attenuation characteristic identification means, breakage detection in the frequency domain and breakage detection in the time domain are both used to detect breakage by the logical product of these. It is also possible to use a combination of other types of breakage detection.
更に本実施例はボール盤のドリル折損検出装置
について説明しているが、本発明は他の工作機
械、例えば旋盤やフライス盤等の種々の工作機械
に適用することが可能である。 Furthermore, although this embodiment describes a drill breakage detection device for a drilling machine, the present invention can be applied to other machine tools, such as various machine tools such as lathes and milling machines.
第1図は本発明による工具折損検出装置の一実
施例を示すブロツク図、第2図はAEセンサ6よ
り得られるAE信号のパワースペクトルを示す図、
第3図aは工具折損時に得られるAE信号波形、
第3図bは切屑が生じる場合に得られるAE信号
波形を示す図、第4図は検波器13より得られる
折損信号の包絡線波形を示す図である。
1……ワーク、2……ドリル、3……擬似折損
信号発生器、4……レベル設定器、5……駆動回
路、6……AEセンサ、7……アナログスイツチ、
8……増幅器、10,11……バンドパスフイル
タ、13,14……検波器、15……微分回路、
16……遅延回路、17……比較器、18……レ
ベル判定器、19……折損検出回路、21……ア
ツテネータ、22……ウインドーコンパレータ、
23,24……出力回路。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the tool breakage detection device according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the power spectrum of the AE signal obtained from the AE sensor 6.
Figure 3a shows the AE signal waveform obtained when the tool breaks.
FIG. 3b is a diagram showing the AE signal waveform obtained when chips are generated, and FIG. 4 is a diagram showing the envelope waveform of the breakage signal obtained from the detector 13. 1... Work, 2... Drill, 3... Pseudo-breakage signal generator, 4... Level setting device, 5... Drive circuit, 6... AE sensor, 7... Analog switch,
8...Amplifier, 10, 11...Band pass filter, 13, 14...Detector, 15...Differentiating circuit,
16...Delay circuit, 17...Comparator, 18...Level determiner, 19...Breakage detection circuit, 21...Attenuator, 22...Window comparator,
23, 24...output circuit.
Claims (1)
を有し、工具の折損時に得られるAE信号に基づ
いて折損を検出する工具折損検出装置において、 ある時刻の前記AEセンサのAE信号の振幅及び
該時刻より一定時間前のAE信号の振幅を比較し、
該振幅の比が折損時の減衰特性の範囲内にあると
きに出力を出す減衰特性識別手段と、 前記AEセンサの出力信号に基づいて工具折損
を識別する信号処理部と、 前記減衰特性識別手段及び前記信号処理部の論
理積出力に基づいて工具折損検出出力を出す論理
出力手段と、を具備することを特徴とする工具折
損検出装置。 2 前記信号処理部は、工具の折損時に得られる
AE信号の周波数成分と強い相関を持つ周波数成
分のAE信号が前記AEセンサより与えられたとき
に出力を出す周波数識別手段であることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の工具折損検出装
置。 3 前記信号処理部は、前記AEセンサより急激
に立上る信号が与えられたときに出力を出す立上
り信号検出手段であることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の工具折損検出装置。 4 前記信号処理部は、工具折損時に得られる
AE信号の周波数成分と強い相関を持つ周波数成
分のAE信号が前記AEセンサより与えられたとき
に出力を出す周波数識別手段、及び前記AEセン
サより急激に立上る信号が与えられたときに出力
を出す立上り信号検出手段の論理積によつて出力
を出す検知手段であることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の工具折損検出装置。[Claims] 1. A tool breakage detection device that has an AE sensor installed near a tool of a machine tool and detects breakage based on an AE signal obtained when the tool breaks, comprising: Compare the amplitude of the AE signal and the amplitude of the AE signal a certain time before the time,
attenuation characteristic identification means that outputs an output when the ratio of the amplitudes is within the range of the attenuation characteristics at the time of breakage; a signal processing section that identifies tool breakage based on the output signal of the AE sensor; and the attenuation characteristic identification means. and logic output means for outputting a tool breakage detection output based on the AND output of the signal processing section. 2 The signal processing section is obtained when the tool breaks.
Tool breakage detection according to claim 1, characterized in that it is a frequency identification means that outputs an output when an AE signal of a frequency component having a strong correlation with a frequency component of the AE signal is given from the AE sensor. Device. 3. The tool breakage detection device according to claim 1, wherein the signal processing section is a rising signal detection means that outputs an output when a signal that rises rapidly is given from the AE sensor. 4 The signal processing section is obtained when the tool breaks.
a frequency identification means that outputs an output when the AE sensor receives an AE signal having a frequency component having a strong correlation with the frequency component of the AE signal, and outputs an output when a signal that rises rapidly is provided from the AE sensor. 2. The tool breakage detection device according to claim 1, wherein the detection means outputs an output based on a logical product of the rising signal detection means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59254839A JPS61132861A (en) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | Tool breakage detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59254839A JPS61132861A (en) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | Tool breakage detecting device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61132861A JPS61132861A (en) | 1986-06-20 |
| JPH055624B2 true JPH055624B2 (en) | 1993-01-22 |
Family
ID=17270567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59254839A Granted JPS61132861A (en) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | Tool breakage detecting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61132861A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0632901B2 (en) * | 1987-08-06 | 1994-05-02 | 光洋精工株式会社 | Grinding wheel fine contact detection device |
| JP4569749B2 (en) * | 2004-07-23 | 2010-10-27 | 旭硝子株式会社 | Glass plate crack detection method and apparatus, and glass plate polishing method and apparatus |
-
1984
- 1984-11-30 JP JP59254839A patent/JPS61132861A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61132861A (en) | 1986-06-20 |
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