JPS61187654A - Apparatus for detecting abrasion of tool - Google Patents

Apparatus for detecting abrasion of tool

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Publication number
JPS61187654A
JPS61187654A JP60028990A JP2899085A JPS61187654A JP S61187654 A JPS61187654 A JP S61187654A JP 60028990 A JP60028990 A JP 60028990A JP 2899085 A JP2899085 A JP 2899085A JP S61187654 A JPS61187654 A JP S61187654A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tool
average value
signal
drill
sensor
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.)
Pending
Application number
JP60028990A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Takinami
滝波 孝治
Takeshi Yamada
武 山田
Tetsuro Iwakiri
岩切 哲朗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Tateisi Electronics Co
Priority to JP60028990A priority Critical patent/JPS61187654A/en
Publication of JPS61187654A publication Critical patent/JPS61187654A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating 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
    • G01N29/14Investigating 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
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Abstract

PURPOSE:To attain to smooth cutting work, by detecting the abrasion of a tool on the basis of the AE signal obtained at the time of cutting processing of a machine tool regardless of the kind of generated cut trash. CONSTITUTION:The work 3 fixed to the base 2 on the table 1 of a ball disc is subjected to cutting processing by a drill 4. An AE sensor 5 is provided on the table 1 and the output of the sensor 5 is applied to an A/D converter 11 through a preamplifier 6, BPF7, an amplifier 8, a full-wave rectifier 9 and LPF10. A contact sensor 12 for detecting the contact of the drill 4 with the work 3 by measuring the impedance between the drill 4 and the table 1 is provided to the drill 4. The digital data converted by the A/D converter 11 and the detection signal of the sensor 12 are applied to a microcomputer MC13 and a numerical value control apparatus 14 for controlling the ball disc is connected to MC13 which, in turn, detects the abrasion of the drill 4 on the basis of these input signals through an operational processing means to display the same on a display device 15.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は工作機械における工具の折損を切削加工時に発
生するアコースティックエミッション(以下AEという
)を利用して自動検出する工具の摩耗検出装置に関する
ものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of the Invention] The present invention relates to a tool wear detection device that automatically detects tool breakage in a machine tool by using acoustic emission (hereinafter referred to as AE) generated during cutting. .

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明による工具摩耗検出装置は、工作機械の切削時に
発生するAE倍信号平均振幅及び最大確率密度が工具の
摩耗や変形に伴って増加し、工具の摩耗が進行したとき
にはその平均値が急激に増大することに基づいて工具の
摩耗を検出するものである。こうすれば工具が折損する
前に工具の摩耗信号が得られ、工具の交換等適切な手段
を取ることが可能となる。
In the tool wear detection device according to the present invention, the average amplitude and maximum probability density of the AE multiplied signal generated during cutting with a machine tool increase as the tool wears and deforms, and as the tool wear progresses, the average value sharply increases. Tool wear is detected based on this increase. In this way, a tool wear signal can be obtained before the tool breaks, and it becomes possible to take appropriate measures such as replacing the tool.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

従来工作機械、例えばボール盤や旋盤等の工具の摩耗度
を検出するには、切削工程終了後に作業員が工具の先端
を顕微鏡で観察したり、あるいは切削工程を中断して工
具の先端をタンチセンサで接触検査するようにしていた
。しかしながら近年の工場自動化の進展に伴い、このよ
うな工具の摩耗を自動的に検出することが強く要求され
ている。
To detect the degree of wear on tools in conventional machine tools, such as drill presses and lathes, workers either observe the tip of the tool with a microscope after the cutting process is complete, or interrupt the cutting process and inspect the tip of the tool with a tanchi sensor. I was trying to do a contact test. However, with the recent progress in factory automation, there is a strong demand for automatic detection of such tool wear.

こうした工作機械の工具の摩耗を検出する一手法として
本出願人は既に特願昭59−6747号等において切削
時に発生するAE倍信号検出するAEセンサを用い、そ
の出力の平均値レベルに基づいて工具の摩耗を検出する
装置を提案している(未公開)。しかしながら工作機械
においては切削加工された加工対象(以下ワークという
)から出る切屑によって様々な出力が発生するため、切
削の種類によっては工具の摩耗検出の信頼性が低下する
ことがあるという欠点があった。
As a method for detecting tool wear in machine tools, the present applicant has already used an AE sensor that detects the AE multiplied signal generated during cutting in Japanese Patent Application No. 59-6747, etc., and based on the average level of the output. We are proposing a device to detect tool wear (unpublished). However, in machine tools, various outputs are generated depending on the chips produced by the machined object (hereinafter referred to as the workpiece), so depending on the type of cutting, the reliability of tool wear detection may decrease. Ta.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明はこのような工作機械の問題点に鑑みてなされた
ものであって、発生する切屑の種類にかかわらず工作機
械の切削加工時に得られるAE倍信号基づいて工具の摩
耗を検出するようにした工具摩耗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 above-mentioned problems with machine tools, and is designed to detect tool wear based on the AE multiplied signal obtained during cutting with the machine tool, regardless of the type of chips generated. The purpose of the present invention is to provide a tool wear detection device with improved performance.

〔発明の構成と効果〕[Structure and effects of the invention]

本発明は工作機械の工具近傍に設けられ工作時のAE倍
信号電気信号に変換するAEセンサと、工作機械による
切削毎に所定時間のAE倍信号振幅データをサンプリン
グするサンプリング手段と、サンプリング手段によって
サンプリングされた振幅の平均値を算出する平均値算出
手段と、切削後に得られたAE倍信号振幅の平均値とそ
の直前の平均値との差を算出する平均値差算出手段と、
サンプリング手段によってサンプリングされた振幅値の
所定時間毎の確率密度関数の最大密度を検出する最大密
度検出手段と、平均値差算出手段及び最大密度算出手段
の平均値と所定の閾値レベルを比較する比較手段と、を
具備し、比較手段の出力によって工具の摩耗を検出する
ことを特徴とするものである。
The present invention includes an AE sensor that is installed near a tool of a machine tool and converts the AE multiplied signal into an electric signal during machining, a sampling means that samples the AE multiplied signal amplitude data for a predetermined time every cutting by the machine tool, and a sampling means an average value calculation means for calculating the average value of the sampled amplitudes; an average value difference calculation means for calculating the difference between the average value of the AE multiplied signal amplitude obtained after cutting and the immediately preceding average value;
maximum density detection means for detecting the maximum density of the probability density function of the amplitude values sampled by the sampling means at each predetermined time; and comparison for comparing the average value of the mean value difference calculation means and the maximum density calculation means with a predetermined threshold level. The present invention is characterized by comprising a means for detecting tool wear based on the output of the comparing means.

このような特徴を有する本発明によれば、切削・   
加工中に切削を中断することなく工具の使用に伴う摩耗
が限界値に達したことを高い精度で検出することができ
る。従って工具の摩耗が検出された場合には、引き続く
切削加工を中止したりその工具を交換する等の適切な処
理を行うことが可能となる。又工具の摩耗が検出されれ
ば切削加工中に突然工具が折損する可能性が少なくなり
、切削作業を円滑に進めることが可能となる。
According to the present invention having such characteristics, cutting and
It is possible to detect with high accuracy that the wear associated with tool use has reached a limit value without interrupting cutting during machining. Therefore, when tool wear is detected, it is possible to take appropriate measures such as stopping the subsequent cutting process or replacing the tool. Furthermore, if tool wear is detected, the possibility that the tool will suddenly break during cutting will be reduced, making it possible to proceed with the cutting work smoothly.

〔実施例の説明〕[Explanation of Examples]

(実施例の全体構成) 第1図は本発明による工具摩耗検出装置の一実施例の全
体構成を示すブロック図である。本実施例の工具摩耗検
出装置はボール盤に適用したものであって、ボール盤の
テーブル1上にバイス2が取付けられその上部にバイス
2によってワーク3が固定されている。そしてこのワー
ク3に対してボール盤のドリル4を軸方向に降下させて
切削加工が行われる。ここでボール盤のテーブルl上に
AE倍信号検出するAEセンサ5を設ける。AEセンサ
5は切削時のAE倍信号検出する広帯域のAEセンサで
あって、その出力はプリアンプ6に与えられる。プリア
ンプ6はAEセンサ5のAE倍信号所定レベルに増幅し
、増幅出力をバンドパスフィルタフに与える。バンドパ
スフィルタ7は切削時のAE倍信号例えば周波数100
KHz〜IMHzまでの周波数のAE倍信号次段の増幅
器8に伝えるものである。増幅器8はバンドパスフィル
タフの出力を所定レベルに増幅し、その出力を全波整流
器9に伝える。全波整流器9の出力はローパスフィルタ
10に与えられる。ローパスフィルタIOは例えば周波
数2 K Ilz以上のAE倍信号遮断することによっ
てAE倍信号包路線信号を得るものであって、その出力
はA/D変換器11に与えられる。全波整流器9及びロ
ーパスフィルタ1゜はAE倍信号らその振幅の信号を検
出するものである。A/D変換器11は所定のクロック
周期毎に包路線信号をデジタル信号に変換するものであ
る。一方ドリル4にはテーブル1との間のインピーダン
スを測定することによってドリル4の先端がワーク3に
接触したことを検知する接触センサ12が設けられてい
る。そしてA/D変換器11で変換されたデジタルデー
タ及び接触センサ12の検知信号はマイクロコンピュー
タ13に与えられる。マイクロコンピュータ13には又
このボール盤を制御する数値制御装置14が接続されて
いる。そしてマイクロコンピュータ13はこれらの入力
信号に基づいて後述する演算処理手順によって工具、こ
の場合にはドリル4の摩耗を検出して表示器15に与え
るものである。
(Overall Configuration of Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of a tool wear detection device according to the present invention. The tool wear detection device of this embodiment is applied to a drilling machine, and a vice 2 is mounted on a table 1 of the drilling machine, and a workpiece 3 is fixed by the vice 2 above the vice 2. Then, the workpiece 3 is cut by lowering the drill 4 of the drilling machine in the axial direction. Here, an AE sensor 5 for detecting the AE multiplied signal is provided on the table l of the drilling machine. The AE sensor 5 is a wideband AE sensor that detects an AE multiplied signal during cutting, and its output is given to a preamplifier 6. The preamplifier 6 amplifies the AE multiplied signal of the AE sensor 5 to a predetermined level, and provides the amplified output to a bandpass filter. The band pass filter 7 is used to generate an AE multiplied signal during cutting, for example, at a frequency of 100.
The AE multiplied signal of the frequency from KHz to IMHz is transmitted to the next stage amplifier 8. Amplifier 8 amplifies the output of the bandpass filter to a predetermined level and transmits the output to full-wave rectifier 9. The output of the full-wave rectifier 9 is given to a low-pass filter 10. The low-pass filter IO obtains an envelope signal of the AE-multiplied signal by cutting off the AE-multiplied signal having a frequency of 2 K Ilz or more, and its output is given to the A/D converter 11 . The full-wave rectifier 9 and the low-pass filter 1° detect the AE multiplied signal or a signal having the amplitude thereof. The A/D converter 11 converts the envelope signal into a digital signal at every predetermined clock cycle. On the other hand, the drill 4 is provided with a contact sensor 12 that detects when the tip of the drill 4 comes into contact with the workpiece 3 by measuring the impedance between the drill 4 and the table 1 . Then, the digital data converted by the A/D converter 11 and the detection signal of the contact sensor 12 are given to the microcomputer 13. Also connected to the microcomputer 13 is a numerical control device 14 that controls the drilling machine. Based on these input signals, the microcomputer 13 detects the wear of the tool, in this case the drill 4, by arithmetic processing procedures to be described later, and provides the detected wear to the display 15.

(RAMのメモリマツプ) 第2図はマイクロコンピュータ13内部の記憶手段であ
るランダムアクセスメモリ (以下RAMという)16
の記憶内容を示すメモリマツプである。本図に示すよう
にRAM16には工具の最初の切削時に立てられる初回
フラグ、工具の切削開始からAE倍信号サンプリングす
る迄の遅延時間を定める遅延時間タイマTd、AE信号
のサンプル時間を定めるサンプリングタイマTsが設け
られている。又RAM16には所定数、例えばn個のA
E倍信号サンプルデータを保持するサンプルデータ領域
X(0)、  X(1)、−−−−−−−X(n)と、
それらノサンプルデータの確率密度を示す確率密度テー
ブルA(0)、 A(1)、−−−−−A(k)が設け
られる。確率密度テーブルの各エリアは各サンプルデー
タの値をとるデータの数が保持される。又RAM16に
はサンプルデータを信号処理する際に用いられるサンプ
ルデータポインタi、後述する演算処理の結果最も発生
確率の高いサンプルデータX (i)に対応するサンプ
ルデータ番号を記憶する最大密度関数の最大値レジスタ
mの領域が設けられている。更にAE倍信号平均値A 
E Mと、相前後する平均値差ΔA E (V)、及び
最大密度関数を示すA E (m)の各領域が設けられ
、その平均値の限界値を検知するためのスレッシュホー
ルドレベルθth領域が設けられている。
(RAM memory map) Figure 2 shows random access memory (hereinafter referred to as RAM) 16 which is a storage means inside the microcomputer 13.
This is a memory map showing the memory contents of . As shown in this figure, the RAM 16 contains an initial flag that is set when the tool first cuts, a delay time timer Td that determines the delay time from the start of tool cutting until sampling the AE signal, and a sampling timer that determines the sampling time of the AE signal. Ts is provided. Further, the RAM 16 stores a predetermined number of A
Sample data areas X(0), X(1), X(n) holding E times signal sample data,
Probability density tables A(0), A(1), A(k) indicating the probability densities of these sample data are provided. Each area of the probability density table holds the number of data that takes the value of each sample data. The RAM 16 also stores a sample data pointer i used when signal processing sample data, and a maximum density function that stores a sample data number corresponding to sample data X (i) with the highest probability of occurrence as a result of arithmetic processing described later. A field of value registers m is provided. Furthermore, the AE multiplied signal average value A
Each region of E M, successive average value difference ΔA E (V), and A E (m) indicating the maximum density function are provided, and a threshold level θth region for detecting the limit value of the average value. is provided.

(本実施例の動作) 次に波形図及びフローチャートを参照しつつ本実施例の
動作について説明する。動作を開始するとまずステップ
20においてRAM16の初回フラグをセットする。そ
してステップ21に進んで接触センサ12よりドリル4
の先端がワーク3に接触する際の信号を待受ける。接触
センサ12からの信号の代わりに数値制御装置14より
接触時の信号を受は取るようにしてもよい。さてドリル
4がワーク3に接触すればステップ22に進んで遅延時
間タイマTdを動作させ、遅延時間タイマTdがタイム
アンプするのを待受ける(ステップ23)。
(Operation of this embodiment) Next, the operation of this embodiment will be described with reference to waveform diagrams and flowcharts. When the operation starts, first, in step 20, an initial flag in the RAM 16 is set. Then, proceeding to step 21, the drill 4 is detected by the contact sensor 12.
Waits for a signal when the tip of the workpiece 3 comes into contact with the workpiece 3. Instead of the signal from the contact sensor 12, a signal at the time of contact may be received from the numerical control device 14. Now, when the drill 4 comes into contact with the workpiece 3, the process proceeds to step 22, where the delay time timer Td is operated and the delay time timer Td waits for time amplification (step 23).

接触後ドリル4を軸方向に降下させることによりワーク
3に開口が設けられる。そのとき発生するAE倍信号ワ
ーク3及びテーブル1を介してAEセンサ5に与えられ
る。このAE倍信号プリアンプ6によって増幅されバン
ドパスフィルタ7を介して増幅器8によって所定のレベ
ルに増幅されて全波整流器9に与えられる。そして全波
整流器9より整流されローパスフィルタ10により事情
されてAE倍信号包路線信号が得られ、A/D変換器1
1によって所定の周期でデジタル信号に変換される。
After contact, the drill 4 is lowered in the axial direction to form an opening in the workpiece 3. The AE multiplied signal generated at that time is applied to the AE sensor 5 via the work 3 and the table 1. The signal is amplified by this AE multiplied signal preamplifier 6, passed through a bandpass filter 7, and amplified to a predetermined level by an amplifier 8, and then provided to a full-wave rectifier 9. Then, it is rectified by a full-wave rectifier 9 and filtered by a low-pass filter 10 to obtain an AE multiplied signal envelope signal, which is then sent to the A/D converter 1.
1 is converted into a digital signal at a predetermined period.

遅延時間タイマTdはドリル4がワーク3に接触した後
第4図(alに示される位置、即ちその先端円錐部がワ
ーク1を切削する迄の遅延時間TdだけA/D変換値を
処理しないようにするものである。この遅延時間Tdで
は第5図(alに示すようにAE倍信号低いレベルとな
っている。そして遅延時間Tdの経過後はドリル4が第
4図(b)に示すようにワーク3内を進行し掘り進むた
め、第5図(alに示すようにサンプリング時間Tsで
は大きいレベルのAE倍信号得られることとなる。従っ
て遅延時間タイマTdがタイムアツプすればステップ2
4に進んでサンプリングタイマTsの動作を開始する。
The delay time timer Td is set so that the A/D conversion value is not processed for a delay time Td after the drill 4 contacts the workpiece 3 until the position shown in FIG. At this delay time Td, the AE multiplication signal is at a low level as shown in Fig. 5(a).And after the delay time Td elapses, the drill 4 is at a low level as shown in Fig. 4(b). Therefore, as shown in FIG. 5 (al), a large level AE multiplied signal is obtained at the sampling time Ts. Therefore, when the delay time timer Td times up, step 2 is performed.
Proceeding to step 4, the operation of the sampling timer Ts is started.

その後ステップ25に進んでA/D変換器11より与え
られるA/D変換値を取込みRAMI    −6に記
憶する。そしてステップ26に進んでサンプリングタイ
マTsがタイムアツプするかどうかをチェックする。こ
うしてステップ25.26のループを繰り返しサンプリ
ングタイマTsがタイムアツプする迄A/D変換値をR
AM16のサンプルデータ領域X (0)〜X (n)
に順次記憶する。サンプリングタイマTsは第5図山)
に示すようにAE倍信号包路線信号のスペクトル算出の
ためのサンプリング時間を定めるものであって、例えば
1秒間、0、5mS毎に2000ポイントのA/D変換
を行うものとする。ステップ26においてサンプリング
タイマTSがタイムアツプすればステップ27に進んで
A/D変換器11より与えられるA/D変換値の取込み
を禁止する。次いでルーチン28に進んでサンプリング
時に得られたA/D変換データの合計値をデータ数で除
算することによってその平均値AEfV)を算出する。
Thereafter, the process proceeds to step 25, where the A/D converted value provided by the A/D converter 11 is fetched and stored in RAMI-6. The process then proceeds to step 26 to check whether the sampling timer Ts times up. In this way, the loop of steps 25 and 26 is repeated until the sampling timer Ts times up.
AM16 sample data area X (0) to X (n)
are stored sequentially. Sampling timer Ts is shown in Figure 5)
The sampling time for calculating the spectrum of the AE-multiplied signal envelope route signal is determined as shown in FIG. 2, and it is assumed that, for example, 2000 points of A/D conversion are performed every 0.5 mS for 1 second. If the sampling timer TS times up in step 26, the process proceeds to step 27, where the taking in of the A/D converted value provided by the A/D converter 11 is prohibited. Next, the process proceeds to routine 28, where the average value AEfV) is calculated by dividing the total value of the A/D conversion data obtained during sampling by the number of data.

そしてルーチン29に進んで後述するようにAE倍信号
確率密度関数の最大値AE((2)を求める。そしてス
テップ30に進み初回フラグが立っているかどうかをチ
ェックする。このフラグが立っていればステップ31に
おいて初回フラグをクリアしてステップ21に戻り、初
回フラグが立っていなければステップ32に進んで前回
の切削時のAE倍信号の平均値差ΔA E Mを算出す
る。
Then, the process proceeds to routine 29 to obtain the maximum value AE ((2)) of the AE multiplied signal probability density function as described later.Then, the process proceeds to step 30 to check whether the first time flag is set.If this flag is set, In step 31, the first time flag is cleared and the process returns to step 21. If the first time flag is not set, the process proceeds to step 32 to calculate the average value difference ΔA E M of the AE multiplied signals during the previous cutting.

さて最大密度ππ(m)は第6図に一例を示すように切
削回数に応じて上昇する。そして既に特願昭59−11
0564号等において示しているように円弧状の切屑や
コイル状の切屑が得られる場合には、AE倍信号振幅の
平均値A E Mと最大密度A E (m)とはほぼ同
一レベルにある。又渦巻型の切屑が発生する場合にはA
E倍信号振幅の平均値A E Mは大きな値となるが、
最大密度AE(−はほとんど変化しない。第7図はAE
倍信号振幅の平均値A E Mを示す図であって、切削
回数毎に発生する切屑の種類等によって変動が生じてい
る。一方最大密度AE(ITI)は工具毎に信号レベル
の変動が生じる。従ってこれらの影響を少なくするため
に第8図に示すようにAE倍信号振幅平均値A E M
の相前後する切削回数の平均値差ΔA E (Vlを求
め、この信号とAE((2)との重みつき平均1;’ 
(v、m)を摩耗関数としている。
Now, the maximum density ππ(m) increases according to the number of cuttings, as shown in an example in FIG. And already, the patent application was made in 1988-11
As shown in No. 0564, when arc-shaped chips or coil-shaped chips are obtained, the average value of the AE multiplied signal amplitude A E M and the maximum density A E (m) are almost at the same level. . Also, if spiral-shaped chips are generated, A
The average value A E M of the E-fold signal amplitude is a large value, but
Maximum density AE (- shows almost no change. Figure 7 shows AE
FIG. 3 is a diagram showing the average value A EM of the double signal amplitude, which fluctuates depending on the type of chips generated each time the cutting is performed. On the other hand, the signal level of the maximum density AE (ITI) varies from tool to tool. Therefore, in order to reduce these effects, as shown in FIG.
Find the average value difference ΔA E (Vl) between successive cutting times, and calculate the weighted average of this signal and AE ((2) 1;'
(v, m) is the wear function.

k1ΔAEM+に2AE(m)=F (v、m)尚ここ
てkl、 k2は定められた定数でありその和を1とす
る。第9図は切削回数に対する摩耗関数F(v、m)の
変化の一例を示すグラフである。本図に示されているよ
うに摩耗が大きくなれば摩耗関数F(v、m)は大幅に
上昇していることが知られる。従ってこの摩耗関数の所
定レベルに閾値を設定することによって工具の摩耗を検
出することが可能となる。
k1ΔAEM+2AE(m)=F (v, m) Here, kl and k2 are fixed constants, and their sum is 1. FIG. 9 is a graph showing an example of a change in the wear function F(v, m) with respect to the number of cuttings. As shown in this figure, it is known that as the wear increases, the wear function F(v, m) increases significantly. Therefore, tool wear can be detected by setting a threshold value at a predetermined level of this wear function.

それ故ステップ33において摩耗関数F(v、m)がス
レッシュホールドレベルθthを越えるかどうかをチェ
ックしている。摩耗関数F (v+ m)がこのレベル
を越えていなければステップ21に戻って同様の処理を
繰り返し、このレベルを越える場合にはステップ34に
進んで工具の摩耗検知信号を出力する。この摩耗検知信
号によって表示器15により摩耗を表示したり、必要に
応じて工具を交換する等の適切な処理を行うことが可能
となる。
Therefore, in step 33 it is checked whether the wear function F(v,m) exceeds the threshold level θth. If the wear function F (v+m) does not exceed this level, the process returns to step 21 and repeats the same process, and if it exceeds this level, the process proceeds to step 34 to output a tool wear detection signal. This wear detection signal makes it possible to display wear on the display 15 and perform appropriate processing such as replacing the tool as necessary.

(最大密度の算出処理) 次にルーチン29の最大密度A E fm+の算出処理
について説明する。第10図はこの動作を示すフローチ
ャートである。動作を開始するとまずステップ40にお
いて確率密度データ領域A (XfPl)  Cp= 
o −n )とサンプルデータポインタiをクリアし、
ステップ41に進んでサンプルデータポインタiとサン
プルデータの最後の値nとを比較する。
(Maximum Density Calculation Process) Next, the maximum density calculation process of routine 29 will be described. FIG. 10 is a flowchart showing this operation. When the operation starts, first in step 40, probability density data area A (XfPl) Cp=
o −n ) and clear the sample data pointer i,
Proceeding to step 41, the sample data pointer i and the last value n of the sample data are compared.

最初はサンプルデータポインタiが0であるのでステッ
プ42に進んで最初のサンプルデータX (0)を読込
み、次いでステップ43に進んで読込まれたサンプルデ
ータX (0)の値に対応する確率データエリアA(X
(0))の内容をインクリメントする。そしてステップ
44に進んでサンプルデータポインタiの値をインクリ
メントしてステップ41に戻る。こうしてサンプルデー
タポインタiがサンプルデータの最後の値nとなるまで
ステップ41からステップ44のループを繰り返すこと
によって、全てのサンプルデータの値をその大きさに応
じた確率データエリアに振り分けてA (X(i))の
確率密度関数テーブルを完成させる。そしてステップ4
5に進んでサンプルデータポインタi及び最大値レジス
タmをクリアし、ステップ46に進んでサンプルデータ
ポインタiと最終値nを比較し、これらの値が等しくな
ければステップ47に進む。ステップ47では最初のサ
ンプルデータポインタiがOであるので、確率密度デー
タA(X(ml)がA(X(01)を越えているかどう
かをチェックする。A (X((ロ))が大きければス
テップ48に進んでそのときのサンプルデータポインタ
iの値を最大値レジスタmにストアし、ステップ49に
おいてサンプルデータポインタiをインクリメントする
。初期動作時のようにステップ47においてA(X(m
))がサンプルデータの確率値A (X(1))を越え
ていない場合には、ステ、7プ48を経ることなくステ
ップ49においてiをインクリメントしてステップ46
に戻る。こうしテステッフ46〜49のループを繰り返
すことにより全ての確率密度データA (0)からA(
ト))について最大値A(Xfml)が求まり、同時に
この最大値に対応したサンプルデータ番号iが最大値レ
ジスタmに保持されることとなる。こうして得られた最
大値A (X((ロ))を最大密度AE((2)として
RAM16の所定領域に書き込んで(ステップ50)こ
の処理を終了する。
Initially, the sample data pointer i is 0, so the process advances to step 42 to read the first sample data X (0), and then the process advances to step 43 to the probability data area corresponding to the value of the read sample data A(X
(0)) is incremented. The process then proceeds to step 44 where the value of the sample data pointer i is incremented, and the process returns to step 41. In this way, by repeating the loop from step 41 to step 44 until the sample data pointer i reaches the last value n of the sample data, all sample data values are distributed into probability data areas according to their sizes, and A (X Complete the probability density function table of (i)). and step 4
Step 5 clears the sample data pointer i and maximum value register m, and step 46 compares the sample data pointer i with the final value n. If these values are not equal, step 47 is reached. In step 47, since the first sample data pointer i is O, it is checked whether the probability density data A(X(ml) exceeds A(X(01)). In step 48, the value of the sample data pointer i at that time is stored in the maximum value register m, and in step 49, the sample data pointer i is incremented.As in the initial operation, in step 47, A(X(m
)) does not exceed the probability value A (X(1)) of the sample data, increment i in step 49 without going through step 7 and step 46.
Return to By repeating the loop of test steps 46 to 49, all probability density data A (0) to A (
The maximum value A(Xfml) is found for g)), and at the same time, the sample data number i corresponding to this maximum value is held in the maximum value register m. The maximum value A (X ((b)) thus obtained is written into a predetermined area of the RAM 16 as the maximum density AE ((2) (step 50), and this process is terminated.

尚本実施例は工具の摩耗検出のみを行っているが、AE
倍信号出力に基づいた工具の折損検出処理と組み合わせ
ることも可能である。
In this example, only tool wear detection is performed, but AE
It is also possible to combine this with tool breakage detection processing based on the multiplied signal output.

又本実施例は数値制御装置を用いたボール盤に通用した
摩耗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、
更には大規模なマシニングセンタに適用することも可能
である。
Furthermore, although this embodiment describes a wear detection device that is used in a drilling machine using a numerical control device, the present invention is applicable to other machine tools such as various machine tools such as lathes and milling machines,
Furthermore, it can also be applied to large-scale machining centers.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による工具摩耗検出装置の一実施例の全
体構成を示すブロック図、第2図はそのマイクロコンピ
ュータ内のRAM16の記憶内容を示すメモリマツプ、
第3図は本実施例の工具摩耗検出装置の動作を示すフロ
ーチャート、第4図(a)及び第4図(b)はドリル4
によるワーク3の加工状態を連続して示す断面図、第5
図は一回の切削により得られるAE信号波形とローパス
フィルタ10より得られる包路線信号を示す波形図、第
6図は工具の切削回数に対するAE倍信号最大密度A 
E (ml、第7図は切削回数に対するAE倍信号平均
値A E M、第8図はその相前後する平均値の平均値
差ΔA E M、第9図は摩耗関数F(v、m)の切削
回数に対する変化を示すグラフ、第10図は切削毎のA
E倍信号最大値を検出するための処理を示すフローチャ
ートである。 1−・−テーブル  2−・−バイス  3−・−・−
ワーク  4・−−−−一−ドリル  5−・−・AE
センサ  6−−−−−−−プリアンプ  7−・−・
−・−バンドパスフィルタ8−・・・−・−増幅器  
9−・−全波整流器  10−−−−−−−ローパスフ
ィルタ  11・−・−A/D変換器12−・−・・−
tliセンサ  13−・−・−・マイクロコンピュー
タ  14・−・−・・数値制御装置  15−−−−
−−一表示器  16−−−−−−−RA M 特許出願人   立石電機株式会社 代理人 弁理士 岡本宜喜(化1名) 第1図 1−−−−−−テーブル 3−一一一・−ワーフ 4−−−−−・ド1Jル 5−−−−−・AEt″7す 第2図 第4図(a)    第4図(b) 第5図 1 丁d ・  王S1 一一力÷−−−嘲 第3図 第6図    第7図 第8図    第9図 第10図
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the tool wear detection device according to the present invention, and FIG. 2 is a memory map showing the storage contents of the RAM 16 in the microcomputer.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the tool wear detection device of this embodiment, and FIGS. 4(a) and 4(b) show the drill 4.
5th sectional view showing successive machining states of workpiece 3 by
The figure is a waveform diagram showing the AE signal waveform obtained by one cutting and the envelope signal obtained from the low-pass filter 10, and Fig. 6 is the maximum density A of the AE multiplied signal with respect to the number of cuttings of the tool.
E (ml, Fig. 7 shows the average value of the AE multiplied signal AE M with respect to the number of cuttings, Fig. 8 shows the average value difference ΔA E M between the successive average values, and Fig. 9 shows the wear function F (v, m). A graph showing the change in the number of cuttings, Figure 10 shows the change in A for each cutting.
3 is a flowchart showing a process for detecting the maximum value of the E-fold signal. 1-・-Table 2-・-Vise 3-・-・-
Work 4・----1-Drill 5-・-・AE
Sensor 6--------Preamplifier 7-・-・
−・−Band pass filter 8−・・・・−・−Amplifier
9--Full wave rectifier 10--Low pass filter 11--A/D converter 12--
tli sensor 13---Microcomputer 14--Numerical controller 15--
--1 Display 16---------RA M Patent applicant Tateishi Electric Co., Ltd. agent Patent attorney Yoshiki Okamoto (1 person) Figure 1 1--Table 3-111・-Wharf 4-----・Do1Jru5----・AEt''7Figure 2Figure 4(a) Figure 4(b)Figure 51 D ・King S1 11 Power ÷ --- Figure 3 Figure 6 Figure 7 Figure 8 Figure 9 Figure 10

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)工作機械の工具近傍に設けられ工作時のAE信号
を電気信号に変換するAEセンサと、工作機械による切
削毎に所定時間のAE信号の振幅データをサンプリング
するサンプリング手段と、 前記サンプリング手段によってサンプリングされた振幅
の平均値を算出する平均値算出手段と、切削後に得られ
たAE信号の振幅の平均値とその直前の平均値との差を
算出する平均値差算出手段と、 前記サンプリング手段によってサンプリングされた振幅
値の所定時間毎の確率密度関数の最大密度を検出する最
大密度検出手段と、 前記平均値差算出手段及び最大密度算出手段の平均値と
所定の閾値レベルを比較する比較手段と、を具備し、前
記比較手段の出力によって工具の摩耗を検出することを
特徴とする工具摩耗検出装置。
(1) an AE sensor that is installed near a tool of a machine tool and converts an AE signal during machining into an electrical signal; a sampling means that samples amplitude data of the AE signal for a predetermined time every time the machine tool cuts; and the sampling means an average value calculation means for calculating the average value of the amplitudes sampled by the sampling; and an average value difference calculation means for calculating the difference between the average value of the amplitude of the AE signal obtained after cutting and the immediately preceding average value; maximum density detection means for detecting the maximum density of the probability density function of the amplitude values sampled by the means at each predetermined time; and a comparison for comparing the average value of the mean value difference calculation means and the maximum density calculation means with a predetermined threshold level. A tool wear detection device comprising: means for detecting tool wear based on the output of the comparison means.
(2)前記比較手段は、平均値差及び最大密度の重み付
き平均と所定の閾値レベルとを比較するものであること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の工具摩耗検出
装置。
(2) The tool wear detection device according to claim 1, wherein the comparison means compares a weighted average of the average value difference and maximum density with a predetermined threshold level.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102001023A (en) * 2010-12-24 2011-04-06 沈阳飞机工业(集团)有限公司 Tool wear detector
JP2018004607A (en) * 2016-07-08 2018-01-11 株式会社リコー Diagnosis device, diagnosis system, diagnosis method, and program
JP2018012164A (en) * 2016-07-21 2018-01-25 株式会社リコー Diagnostic device, diagnostic system, diagnostic method and program

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