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JP2019209413A - Abnormality detection system, abnormality detection method, and boring machine, and boring method - Google Patents

Abnormality detection system, abnormality detection method, and boring machine, and boring method Download PDF

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JP2019209413A
JP2019209413A JP2018106610A JP2018106610A JP2019209413A JP 2019209413 A JP2019209413 A JP 2019209413A JP 2018106610 A JP2018106610 A JP 2018106610A JP 2018106610 A JP2018106610 A JP 2018106610A JP 2019209413 A JP2019209413 A JP 2019209413A
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Japan
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sensor
abnormality
tool
abnormality detection
detection system
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JP2018106610A
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Japanese (ja)
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大祐 石丸
Daisuke Ishimaru
大祐 石丸
晃一 井坂
Koichi Isaka
晃一 井坂
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Subaru Corp
Original Assignee
Subaru Corp
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Abstract

To easily add an abnormality detection function of a tool to an automatic boring machine of an air drive type.SOLUTION: An abnormality detection system includes: a sensor which is mounted to a boring machine performing operation of rotating a tool by rotating at least a spindle using air, and detects vibration or rotational frequency of at least either the tool or the spindle; and a signal processing unit wich detects boring abnormality on the basis of the vibration or rotational frequency detected by the sensor. The signal processing unit is configured to detect the boring abnormality in a period determined on the basis of the air.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、異常検知システム、異常検知方法、穿孔機及び穿孔方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to an abnormality detection system, an abnormality detection method, a drilling machine, and a drilling method.

従来、穿孔機等の様々な機械加工装置には、加工異常を検知する装置が設けられる場合が多い(例えば特許文献1及び特許文献2参照)。例えば、電動式の穿孔機として、電力やトルクの変動を監視することによって、ドリルの異常を検知する機能を備えたものが市販されている。一方、穿孔作業は、手持ち式のドリル駆動装置を用いた作業者による手作業から自動穿孔機による機械加工に移行しつつある(例えば特許文献3参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, various machining apparatuses such as a punching machine are often provided with a device for detecting a machining abnormality (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). For example, an electric drilling machine having a function of detecting an abnormality in a drill by monitoring fluctuations in electric power and torque is commercially available. On the other hand, the drilling operation is shifting from manual operation by an operator using a hand-held drill driving device to machining by an automatic drilling machine (for example, see Patent Document 3).

特開2013−049105号公報JP 2013-049105 A 特開平5−337790号公報JP-A-5-337790 特開2016−175157号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-175157

しかしながら、エア駆動式の自動穿孔機のように、電動式でない自動穿孔機の場合には、電力やトルクの変動を必ずしも容易に監視することができない。このため、エア駆動式の自動穿孔機に後発的に簡易に穿孔の異常検知機能を付加することが困難である。   However, in the case of an automatic drilling machine that is not electrically driven, such as an air-driven automatic drilling machine, fluctuations in power and torque cannot always be monitored easily. For this reason, it is difficult to easily add an abnormality detection function for punching later to an air-driven automatic punching machine.

そこで、本発明は、エア駆動式の自動穿孔機に工具の異常検知機能を簡易に付加できるようにすることを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to make it possible to easily add a tool abnormality detection function to an air-driven automatic drilling machine.

本発明の実施形態に係る異常検知システムは、エアで少なくともスピンドルを回転させることによって工具を回転させる動作を行う穿孔機に取付けられ、前記工具及び前記スピンドルの少なくとも一方の振動又は回転数を検出するセンサと、前記センサで検出された振動又は回転数に基づいて穿孔異常を検知する信号処理部とを備え、前記信号処理部は、前記エアに基づいて決定した期間に前記穿孔異常の検知を行うように構成されるものである。   An abnormality detection system according to an embodiment of the present invention is attached to a drilling machine that performs an operation of rotating a tool by rotating at least a spindle with air, and detects vibration or rotation speed of at least one of the tool and the spindle. A sensor and a signal processing unit that detects a perforation abnormality based on the vibration or rotation speed detected by the sensor, and the signal processing unit detects the perforation abnormality during a period determined based on the air. It is comprised as follows.

また、本発明の実施形態に係る異常検知方法は、エアで少なくともスピンドルを回転させることによって工具を回転させる動作を行う穿孔機に、前記工具及び前記スピンドルの少なくとも一方の振動又は回転数を検出するセンサを取付け、前記エアに基づいて決定した期間に前記センサで検出された振動又は回転数に基づいて穿孔異常を検知するものである。   In addition, the abnormality detection method according to the embodiment of the present invention detects vibration or rotational speed of at least one of the tool and the spindle in a drilling machine that performs an operation of rotating the tool by rotating at least the spindle with air. A sensor is attached, and a perforation abnormality is detected based on vibration or rotation speed detected by the sensor during a period determined based on the air.

また、本発明の実施形態に係る穿孔機は、上述した異常検知システムを備えたものである。   Moreover, the drilling machine which concerns on embodiment of this invention is equipped with the abnormality detection system mentioned above.

また、本発明の実施形態に係る穿孔方法は、上述した穿孔機で被切削材を穿孔することによって製品又は半製品を製造するものである。   Moreover, the drilling method which concerns on embodiment of this invention manufactures a product or a semi-finished product by drilling a to-be-cut material with the drilling machine mentioned above.

本発明の第1の実施形態に係る異常検知システムを備えた穿孔機の構成図。The block diagram of the drilling machine provided with the abnormality detection system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1に示すセンサを固定具に着脱可能に取付ける方法の例を示す図。The figure which shows the example of the method of attaching the sensor shown in FIG. 1 to a fixture so that attachment or detachment is possible. 図2に示す固定具にセンサの位置決め用のガイドを設けた例を示す図。The figure which shows the example which provided the guide for sensor positioning in the fixing tool shown in FIG. 本発明の第2の実施形態に係る異常検知システムを備えた穿孔機の構成図。The block diagram of the drilling machine provided with the abnormality detection system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

本発明の実施形態に係る異常検知システム、異常検知方法、穿孔機及び穿孔方法について添付図面を参照して説明する。   An abnormality detection system, an abnormality detection method, a drilling machine, and a drilling method according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(第1の実施形態)
(異常検知システム及び穿孔機の構成及び機能)
図1は本発明の第1の実施形態に係る異常検知システムを備えた穿孔機の構成図である。
(First embodiment)
(Configuration and function of abnormality detection system and drilling machine)
FIG. 1 is a configuration diagram of a drilling machine equipped with an abnormality detection system according to a first embodiment of the present invention.

穿孔機1は異常検知システム2を備えている。異常検知システム2は、ドリルやリーマ等の工具Tの破損等による穿孔異常を検知するアタッチメントとして穿孔機1に取付けることができる。異常検知システム2の取付対象となる穿孔機1はエアで少なくともスピンドル(主軸)を回転させることによって工具Tを回転させる動作を行うエア駆動式の穿孔機である。穿孔機1にはエアによって工具Tを回転させるエア駆動式の回転装置のみならず、エアによって工具Tを工具軸方向に送り出すエア駆動式の送り装置を設けることができる。   The punching machine 1 includes an abnormality detection system 2. The abnormality detection system 2 can be attached to the drilling machine 1 as an attachment for detecting a drilling abnormality due to damage to the tool T such as a drill or a reamer. The drilling machine 1 to which the abnormality detection system 2 is attached is an air-driven drilling machine that performs an operation of rotating the tool T by rotating at least a spindle (main shaft) with air. The drilling machine 1 can be provided with not only an air-driven rotating device that rotates the tool T by air, but also an air-driven feeding device that feeds the tool T in the tool axis direction by air.

異常検知システム2は、工具T及びスピンドルの少なくとも一方の振動又は回転数に基づいて穿孔異常を検知するシステムである。異常検知システム2は、センサ3、流量センサ4及び信号処理部5で構成することができる。   The abnormality detection system 2 is a system that detects a drilling abnormality based on the vibration or rotation speed of at least one of the tool T and the spindle. The abnormality detection system 2 can be composed of a sensor 3, a flow sensor 4, and a signal processing unit 5.

センサ3は、穿孔異常を検知するために取得されるパラメータである工具T及びスピンドルの少なくとも一方の振動又は回転数を検出する振動センサ又は回転数センサである。従って、センサ3は、穿孔機1に取付けられる。工具Tの回転数と、スピンドルの回転数は同一である。従って、回転数を検出する場合には、工具T及びスピンドルの一方の回転数を検出すれば、他方の回転数も必然的に検出されることになる。   The sensor 3 is a vibration sensor or a rotation speed sensor that detects a vibration or rotation speed of at least one of the tool T and the spindle, which is a parameter acquired for detecting a drilling abnormality. Therefore, the sensor 3 is attached to the drilling machine 1. The rotational speed of the tool T and the rotational speed of the spindle are the same. Therefore, when detecting the rotational speed, if the rotational speed of one of the tool T and the spindle is detected, the rotational speed of the other is inevitably detected.

他方、工具Tはスピンドルに連結されるため、工具T及びスピンドルでそれぞれ生じた振動は相互に伝搬する。このため、振動センサの取付位置によっては、工具T及びスピンドルでそれぞれ生じた振動を合成した振動が検出される。すなわち、振動センサの取付位置をスピンドルから遠い位置とする一方、工具Tに近い位置とする程、工具Tの振動成分が支配的な振動が検出される。逆に、振動センサの取付位置を工具Tから遠い位置とする一方、スピンドルに近い位置とする程、スピンドルの振動成分が支配的な振動が検出される。   On the other hand, since the tool T is coupled to the spindle, vibrations generated by the tool T and the spindle propagate to each other. For this reason, depending on the mounting position of the vibration sensor, a vibration obtained by synthesizing vibrations generated by the tool T and the spindle is detected. That is, as the vibration sensor mounting position is set to a position farther from the spindle, while the position closer to the tool T is set, a vibration having a dominant vibration component of the tool T is detected. On the contrary, while the vibration sensor is attached to a position farther from the tool T, the vibration with the dominant vibration component of the spindle is detected as the position is closer to the spindle.

穿孔機1に異常検知システム2を後発的に取付ける場合には、穿孔機1にはセンサ3を取付けるための構造が無い。そこで、センサ3を穿孔機1に固定するための金具等の固定具6をアタッチメントとして穿孔機1の筐体や工具Tのホルダ等にネジ等の締付具で取付け、固定具6にセンサ3を取付けることができる。   When the abnormality detection system 2 is attached to the punching machine 1 later, the punching machine 1 has no structure for attaching the sensor 3. Therefore, a fixture 6 such as a metal fitting for fixing the sensor 3 to the drilling machine 1 is attached to the casing of the drilling machine 1 or a holder of the tool T with a fastening tool such as a screw, and the sensor 3 is attached to the fixture 6. Can be installed.

接触式のセンサ3を工具Tのホルダ等に配置すれば、振動又は回転数の検出感度を向上させることができる。但し、工具Tを交換する際における衝撃や工具Tの衝突によってセンサ3が故障する恐れがある。また、工具Tを交換する際にセンサ3と接続される信号線が邪魔になる可能性もある。   If the contact-type sensor 3 is arranged on the holder of the tool T or the like, it is possible to improve the detection sensitivity of vibration or rotational speed. However, the sensor 3 may break down due to an impact when the tool T is replaced or a collision of the tool T. Further, there is a possibility that the signal line connected to the sensor 3 becomes an obstacle when the tool T is replaced.

そこで、穿孔機1に異常検知システム2を取付けた後、固定具6については穿孔機1に常時固定する一方、センサ3のみを固定具6から着脱可能に構成することができる。これにより、工具Tの交換に起因するセンサ3の故障を回避しつつ、工具Tを容易に交換できるようにすることができる。   Therefore, after attaching the abnormality detection system 2 to the punching machine 1, the fixture 6 is always fixed to the drilling machine 1, while only the sensor 3 can be configured to be detachable from the fixture 6. Thereby, the tool T can be easily exchanged while avoiding the failure of the sensor 3 due to the exchange of the tool T.

センサ3を固定具6に着脱可能に取付ける方法としては、両面テープを用いる方法やネジで締付ける方法も考えられる。但し、両面テープを用いる方法では、センサ3を保持する強度が低い上、同一の位置にセンサ3を取付ける再現性が低い。一方、ネジで締付ける方法の場合にはネジの着脱作業が必要となる。   As a method of detachably attaching the sensor 3 to the fixture 6, a method using a double-sided tape or a method of tightening with a screw can be considered. However, in the method using the double-sided tape, the strength for holding the sensor 3 is low and the reproducibility of attaching the sensor 3 at the same position is low. On the other hand, in the case of the method of tightening with screws, it is necessary to attach and detach the screws.

図2は図1に示すセンサ3を固定具6に着脱可能に取付ける方法の例を示す図である。   FIG. 2 is a view showing an example of a method for detachably attaching the sensor 3 shown in FIG. 1 to the fixture 6.

そこで、図2に例示されるように固定具6に磁石6Aを設け、磁石6Aでセンサ3を着脱可能に固定することができる。すなわち、センサ3の筐体を磁性体で構成し、固定具6に設けたネオジム磁石等の十分な磁場を形成する磁石6Aにセンサ3を着脱可能に取付けることができる。これにより、ネジの締付等の作業を行うことなく簡単かつ強固にセンサ3を繰返し固定具6に着脱することができる。   Therefore, as illustrated in FIG. 2, a magnet 6 </ b> A is provided on the fixture 6, and the sensor 3 can be detachably fixed with the magnet 6 </ b> A. That is, the sensor 3 can be detachably attached to a magnet 6 </ b> A that forms a sufficient magnetic field, such as a neodymium magnet provided on the fixture 6, by configuring the housing of the sensor 3 with a magnetic material. Thereby, the sensor 3 can be repeatedly attached to and detached from the fixture 6 easily and firmly without performing operations such as screw tightening.

図3は図2に示す固定具6にセンサ3の位置決め用のガイド6Bを設けた例を示す図である。   FIG. 3 is a view showing an example in which a guide 6B for positioning the sensor 3 is provided on the fixture 6 shown in FIG.

図3に例示されるように固定具6にセンサ3の位置決め用のガイド6Bを設けることもできる。図示される例ではセンサ3の筐体が矩形である。このため、固定具6に位置決め用のガイド6Bとしてセンサ3の筐体を嵌め込むための矩形の枠が形成されている。このようなセンサ3の位置決め用のガイド6Bを固定具6に設けることによって、固定具6へのセンサ3の繰返し位置決め精度を確保することができる。   As illustrated in FIG. 3, a guide 6 </ b> B for positioning the sensor 3 can be provided on the fixture 6. In the illustrated example, the housing of the sensor 3 is rectangular. For this reason, a rectangular frame for fitting the housing of the sensor 3 as the positioning guide 6B to the fixture 6 is formed. By providing such a guide 6 </ b> B for positioning the sensor 3 in the fixture 6, it is possible to ensure the repeated positioning accuracy of the sensor 3 with respect to the fixture 6.

上述した振動センサ又は回転数センサ等のセンサ3とは別に設けられる流量センサ4は、穿孔機1を駆動するためのエアの流量を測定するセンサである。従って、流量センサ4は、穿孔機1又は穿孔機1にエアを供給するための配管7に取付けられる。図1に示す例では、エアを穿孔機1に供給するための配管7に流量センサ4が取付けられている。流量センサ4については、穿孔機1に異常検知システム2を取付けた後、常時取付にすることができる。   The flow rate sensor 4 provided separately from the sensor 3 such as the vibration sensor or the rotation speed sensor described above is a sensor that measures the flow rate of air for driving the drilling machine 1. Therefore, the flow sensor 4 is attached to the drilling machine 1 or the pipe 7 for supplying air to the drilling machine 1. In the example shown in FIG. 1, a flow sensor 4 is attached to a pipe 7 for supplying air to the perforator 1. The flow sensor 4 can be always attached after the abnormality detection system 2 is attached to the punch 1.

振動センサ又は回転数センサ等のセンサ3の出力側と、流量センサ4の出力側は信号処理部5と信号線で接続される。すなわち、センサ3で取得された工具T及びスピンドルの少なくとも一方の振動又は回転数の検出信号と、流量センサ4で検出されたエアの流量の検出信号は信号処理部5に出力される。   An output side of the sensor 3 such as a vibration sensor or a rotation speed sensor and an output side of the flow rate sensor 4 are connected to the signal processing unit 5 through a signal line. That is, the detection signal of the vibration or rotation number of at least one of the tool T and the spindle acquired by the sensor 3 and the detection signal of the air flow rate detected by the flow sensor 4 are output to the signal processing unit 5.

信号処理部5は、センサ3で検出された工具T及びスピンドルの少なくとも一方の振動又は回転数に基づいて穿孔異常を検知する装置である。穿孔異常の検知は、センサ3から出力される振動又は回転数の検出信号に対する信号処理によって行うことができる。従って、信号処理部5は、A/D(analog−to−digital)変換器やプログラムを読込ませたコンピュータ等の電気回路で構成することができる。   The signal processing unit 5 is a device that detects a drilling abnormality based on the vibration or the rotational speed of at least one of the tool T and the spindle detected by the sensor 3. The perforation abnormality can be detected by signal processing on the vibration or rotation number detection signal output from the sensor 3. Therefore, the signal processing unit 5 can be configured by an A / D (analog-to-digital) converter or an electric circuit such as a computer loaded with a program.

工具T及びスピンドルの少なくとも一方の振動又は回転数に基づく穿孔異常の検知を信号処理部5に電力を供給する電源の切換えのみによって常時行うようにすると、穿孔すべき孔の数によっては信号処理量が大きくなり、信号処理が非現実的となる恐れがある。そこで、工具Tの回転が開始されてから終了するまでの間に穿孔異常の検知を行うように信号処理部5を構成することができる。工具Tの回転が開始されてから終了するまでの期間は、穿孔機1に工具Tの回転を行うためのエアが供給されているか否かで判定することができる。   If detection of drilling abnormality based on the vibration or rotation speed of at least one of the tool T and the spindle is always performed only by switching the power supply that supplies power to the signal processing unit 5, the amount of signal processing depends on the number of holes to be drilled. May increase and signal processing may become unrealistic. Therefore, the signal processing unit 5 can be configured to detect a drilling abnormality between the start and the end of the rotation of the tool T. The period from the start of rotation of the tool T to the end thereof can be determined by whether or not air for rotating the tool T is supplied to the drilling machine 1.

このため、信号処理部5において、穿孔機1を駆動するために穿孔機1に供給されるエアに基づいて、工具Tの回転が開始されてから終了するまでの期間を検出することができる。より具体的には、流量センサ4から信号処理部5に出力されるエアの流量の検出信号に対する閾値処理を信号処理部5において実行することができる。そして、流量センサ4で測定された流量が閾値以上となっている期間又は閾値を超えている期間に信号処理部5において穿孔異常の検知を行うようにすることができる。   For this reason, the signal processing unit 5 can detect the period from the start of rotation of the tool T to the end based on the air supplied to the drill 1 for driving the drill 1. More specifically, threshold processing for the detection signal of the air flow rate output from the flow sensor 4 to the signal processing unit 5 can be executed in the signal processing unit 5. Then, the perforation abnormality can be detected in the signal processing unit 5 during the period in which the flow rate measured by the flow sensor 4 is equal to or greater than the threshold or exceeds the threshold.

信号処理部5において実行される閾値処理の閾値は、試験によって工具Tの回転等を行うためのエアの流量の下限値以下に決定することができる。これにより、閾値処理によって、工具Tの回転等を行うためのエアが、流量センサ4が取付けられているエアの流路を流れているか否かを判定することができる。   The threshold value of the threshold value processing executed in the signal processing unit 5 can be determined to be equal to or lower than the lower limit value of the air flow rate for rotating the tool T or the like by a test. Thereby, it is possible to determine whether or not the air for rotating the tool T and the like is flowing through the air flow path to which the flow rate sensor 4 is attached by the threshold processing.

そして、工具Tの回転等を行うためのエアが流量センサ4で検出されたことをトリガとして穿孔異常の検知を開始する一方、工具Tの回転等を行うためのエアが流量センサ4で検出されなくなったことをトリガとして穿孔異常の検知を終了することができる。つまり、流量センサ4は、信号処理部5における穿孔異常の検知のための工具T又はスピンドルの振動又は回転数の測定及び記録の開始と終了を指示するためのトリガーを信号処理部5に出力するスイッチとして機能する。これにより、エアに基づいて決定された期間に限り、信号処理部5において穿孔異常の検知を行うようにすることができる。   Then, the detection of perforation abnormality is started by the fact that the air for performing the rotation of the tool T is detected by the flow sensor 4, while the air for performing the rotation of the tool T is detected by the flow sensor 4. The detection of the perforation abnormality can be terminated with the absence of the trigger. That is, the flow sensor 4 outputs to the signal processing unit 5 a trigger for instructing the start and end of measurement and recording of the vibration or the number of rotations of the tool T or the spindle for detecting the drilling abnormality in the signal processing unit 5. Functions as a switch. As a result, the perforation abnormality can be detected in the signal processing unit 5 only during the period determined based on the air.

例えば、工具Tの回転と工具軸方向への送りが別々のエア信号で実行される場合には、工具Tの送り用のエア信号の流量を流量センサ4で検出することができる。この場合には、流量センサ4で検出されたエアの流量に基づいて、工具Tの送りが開始されて穿孔が行われ、再び工具Tが工具軸方向における元の位置まで戻る間の期間に信号処理部5において穿孔異常の検知を行うようにすることができる。   For example, when the rotation of the tool T and the feed in the tool axis direction are executed by separate air signals, the flow rate of the air signal for feeding the tool T can be detected by the flow sensor 4. In this case, based on the air flow rate detected by the flow sensor 4, the feed of the tool T is started and drilling is performed, and a signal is transmitted during the period during which the tool T returns to the original position in the tool axis direction again. The processing unit 5 can detect a perforation abnormality.

一方、工具Tの回転のみがエアによって実行される場合、すなわち工具Tの送り機能が無い場合や工具Tの回転と送りが共通のエアで実行される場合には、エアの流量を流量センサ4で検出することによって、工具Tの回転が開始されてから終了するまでの期間に信号処理部5において穿孔異常の検知を行うようにすることができる。   On the other hand, when only the rotation of the tool T is executed by air, that is, when there is no feed function of the tool T, or when the rotation and the feed of the tool T are executed by common air, the flow rate of the air is measured. By detecting at the signal processing unit 5, it is possible to detect an abnormality in the drilling in the signal processing unit 5 during a period from the start to the end of the rotation of the tool T.

尚、センサ3は、信号処理部5において穿孔異常の検知が行われる期間にのみ電源から電力を供給して動作するようにしても良いし、センサ3については電源のオンとオフとの切換によって動作するようにし、信号処理部5におけるセンサ3の検出信号の記録と信号処理を、エアに基づいて決定した期間にのみ実行するようにしても良い。例えば、センサ3の消費電力が小さい場合であれば、センサ3については電源のオンとオフとの切換によって動作するように制御することにより、センサ3の制御を簡易にすることができる。   The sensor 3 may be operated by supplying power from the power source only during a period in which the perforation abnormality is detected in the signal processing unit 5, or the sensor 3 is switched by turning on and off the power source. It is possible to operate, and recording and signal processing of the detection signal of the sensor 3 in the signal processing unit 5 may be executed only during a period determined based on air. For example, if the power consumption of the sensor 3 is small, the control of the sensor 3 can be simplified by controlling the sensor 3 to operate by switching the power on and off.

信号処理部5における穿孔異常の検知についても、センサ3から出力される工具T及びスピンドルの少なくとも一方の振動又は回転数を表す検出信号に対する閾値処理を含む信号処理によって行うことができる。具体例として、センサ3で検出された振動又は回転数の時間変化を表す波形の特徴を表す指標値が許容範囲外となった場合に穿孔異常が発生したと判定することができる。   Detection of abnormal drilling in the signal processing unit 5 can also be performed by signal processing including threshold processing for a detection signal representing the vibration or rotation speed of at least one of the tool T and the spindle output from the sensor 3. As a specific example, it is possible to determine that a perforation abnormality has occurred when an index value representing a characteristic of a waveform representing a time change in vibration or rotational speed detected by the sensor 3 is outside the allowable range.

振動又は回転数の時間変化を表す波形の特徴を表す指標値としては、振幅やある時刻におけるピーク値など、試験によって所望のパラメータを採用することができる。様々な指標値による試験の結果、波形の2乗平均平方根(RMS:Root Mean Square)を用いて定義した指標値と、波形の尖度を用いて定義した指標値を対象として評価すると、良好な精度で穿孔異常を検出できることが確認された。従って、信号処理部5において波形のRMSを用いて定義された第1の指標値及び波形の尖度を用いて定義された第2の指標値の少なくとも一方が許容範囲外となった場合に穿孔異常が発生したと判定するアルゴリズムによって穿孔異常の検出を行えば、良好な精度で穿孔異常を検出することができる。尚、指標値の算出前後にノイズ除去処理や正規化処理を行うようにしても良い。   As an index value representing a waveform characteristic representing a time change of vibration or rotation speed, a desired parameter such as an amplitude or a peak value at a certain time can be adopted by a test. As a result of the test using various index values, it is preferable to evaluate the index value defined using the root mean square (RMS) and the index value defined using the kurtosis of the waveform. It was confirmed that the perforation abnormality can be detected with high accuracy. Therefore, when at least one of the first index value defined using the RMS of the waveform and the second index value defined using the kurtosis of the waveform is out of the permissible range in the signal processing unit 5 If a perforation abnormality is detected by an algorithm that determines that an abnormality has occurred, a perforation abnormality can be detected with good accuracy. Note that noise removal processing and normalization processing may be performed before and after the calculation of the index value.

穿孔異常の検知を行うための別の信号処理方法としては、センサ3で検出された振動又は回転数の時間変化を表す波形と、穿孔異常が発生していない場合に対応する基準となる波形との間における最小2乗誤差や相互相関係数等の乖離量を表す指標値が閾値以上又は閾値を超えた場合に穿孔異常が発生したと判定する方法が挙げられる。   As another signal processing method for detecting the perforation abnormality, there are a waveform representing the time change of the vibration or the rotation number detected by the sensor 3 and a waveform serving as a reference corresponding to the case where no perforation abnormality has occurred. And a method of determining that a perforation abnormality has occurred when an index value representing a deviation amount such as a least-square error or a cross-correlation coefficient between or above the thresholds exceeds or exceeds a threshold.

エアをトリガとして工具Tの回転が開始されてから終了するまでの期間に穿孔異常の検知を行う場合には、工具Tの回転が開始されてから工具Tが被切削材に接触して穿孔を行い、被切削材の穿孔が完了した後に工具Tが被切削材から退避して工具Tの回転が終了するまでにおける工具T又はスピンドルの振動又は回転数の時間変化を表す波形が信号処理部5で取得されることになる。   When detecting a drilling abnormality during the period from the start of rotation of the tool T to the end using air as a trigger, the tool T comes into contact with the work material after the rotation of the tool T is started. The signal processing unit 5 shows a waveform representing the vibration of the tool T or the spindle or the time change of the rotation speed until the tool T is retracted from the workpiece and the rotation of the tool T is completed after the drilling of the workpiece is completed. Will be obtained at.

このため、例えば、工具Tの回転が開始されてから終了するまでにおける工具T又はスピンドルの振動又は回転数の時間変化を表す波形の特徴を表す指標値が許容範囲外となった場合に穿孔異常が発生したと判定することができる。或いは、工具Tの回転が開始されてから終了するまでにおける工具T又はスピンドルの振動又は回転数の時間変化を表す波形と、基準となる波形との間における乖離量を表す指標値を求めて閾値と比較することにより、穿孔異常の有無を判定することができる。   For this reason, for example, when the index value indicating the characteristic of the waveform representing the time change of the vibration or the rotational speed of the tool T or the spindle from the start to the end of the rotation of the tool T is out of the allowable range, the drilling abnormality Can be determined to have occurred. Alternatively, the threshold value is obtained by obtaining an index value representing the amount of deviation between the waveform representing the time variation of the vibration or the number of rotations of the tool T or the spindle from the start to the end of the rotation of the tool T and the reference waveform. By comparing with the above, it is possible to determine the presence or absence of perforation abnormality.

すなわち、工具Tが被切削材と接触していない期間における波形も含めて波形の特徴を表す指標値の算出又は基準波形との比較を行うことができる。これにより、センサ3で検出された波形から穿孔中における波形を抽出するための複雑な信号処理を行うことなく穿孔異常の検知を行うことが可能となる。換言すれば、穿孔中であることを検出せずに穿孔異常の検知を行うことができる。   That is, it is possible to calculate an index value that represents the characteristics of the waveform including the waveform during the period in which the tool T is not in contact with the workpiece, or to compare it with the reference waveform. Thereby, it becomes possible to detect a perforation abnormality without performing complicated signal processing for extracting a waveform during perforation from the waveform detected by the sensor 3. In other words, it is possible to detect an abnormality in drilling without detecting that drilling is in progress.

(異常検知方法及び穿孔方法)
異常検知システム2で穿孔機1における穿孔異常の検知を行う場合には、穿孔機1に異常検知システム2が取付けられる。具体的には、工具T及びスピンドルの少なくとも一方の振動又は回転数を検出するセンサ3が、エアで少なくともスピンドルを回転させることによって工具Tを回転させる動作を行う穿孔機1に取付けられる。また、エアを穿孔機1に供給する配管7等にエアの流量センサ4が取付けられる。
(Abnormality detection method and drilling method)
When the anomaly detection system 2 detects an anomaly in the drilling machine 1, the anomaly detection system 2 is attached to the drilling machine 1. Specifically, a sensor 3 that detects vibration or rotation speed of at least one of the tool T and the spindle is attached to the drilling machine 1 that performs an operation of rotating the tool T by rotating at least the spindle with air. An air flow sensor 4 is attached to a pipe 7 for supplying air to the perforator 1.

異常検知システム2を備えた穿孔機1で穿孔異常の検知を行いながら被切削材の穿孔を行う場合には、エア供給系から穿孔機1に少なくともスピンドルを回転させるためのエアが供給される。供給されたエアは、配管7を通って穿孔機1に供給される。これにより、穿孔機1が駆動し、被切削材の穿孔が実行される。   In the case of drilling a workpiece while detecting a drilling abnormality with the drilling machine 1 provided with the abnormality detection system 2, air for rotating at least the spindle is supplied from the air supply system to the drilling machine 1. The supplied air is supplied to the perforator 1 through the pipe 7. As a result, the drilling machine 1 is driven and the workpiece is drilled.

一方、流量センサ4から信号処理部5にエアの流量の検出信号が出力される。これにより、信号処理部5において穿孔機1にエアが供給されたことが検出される。すなわち、信号処理部5において、穿孔機1による穿孔が開始されたことが検出される。そうすると、信号処理部5は、流量センサ4によって検出されたエアに基づいて、工具Tの回転が開始されてから終了するまでの間にセンサ3で検出された工具T及びスピンドルの少なくとも一方の振動又は回転数に基づく穿孔異常の検知を行う。   On the other hand, an air flow rate detection signal is output from the flow rate sensor 4 to the signal processing unit 5. Thereby, it is detected in the signal processing unit 5 that air has been supplied to the punching machine 1. That is, the signal processing unit 5 detects that the punching by the punching machine 1 has started. Then, based on the air detected by the flow sensor 4, the signal processing unit 5 vibrates at least one of the tool T and the spindle detected by the sensor 3 from the start to the end of the rotation of the tool T. Alternatively, a perforation abnormality is detected based on the rotation speed.

具体的には、振動センサ又は回転数センサ等のセンサ3で検出された工具T及びスピンドルの少なくとも一方の振動又は回転数が信号処理部5に出力される。そうすると、信号処理部5は、工具T及びスピンドルの少なくとも一方の振動又は回転数を表す波形信号に対する信号処理を行うことによって穿孔異常が生じたか否かを判定する。穿孔異常が生じたと判定された場合には、穿孔異常の発生をユーザに通知するための情報をディスプレイ等の所望の出力装置に出力することができる。これにより、ユーザは穿孔異常の有無を確認することができる。   Specifically, the vibration or rotational speed of at least one of the tool T and the spindle detected by the sensor 3 such as a vibration sensor or a rotational speed sensor is output to the signal processing unit 5. Then, the signal processing unit 5 determines whether or not a drilling abnormality has occurred by performing signal processing on the waveform signal representing the vibration or rotation speed of at least one of the tool T and the spindle. If it is determined that a perforation abnormality has occurred, information for notifying the user of the occurrence of the perforation abnormality can be output to a desired output device such as a display. Thereby, the user can confirm the presence or absence of perforation abnormality.

穿孔異常が発生しなければ、穿孔機1による被切削材の穿孔を続行することができる。そして、被切削材の穿孔によって、製品又は半製品を製造することができる。   If no drilling abnormality occurs, drilling of the workpiece by the drilling machine 1 can be continued. And a product or a semi-finished product can be manufactured by perforation of a material to be cut.

(効果)
以上のような異常検知システム2、異常検知方法、穿孔機1及び穿孔方法は、工具Tを回転させるためのエアをトリガとし、工具T及びスピンドルの少なくとも一方の振動又は回転数に基づいて穿孔異常の検知を行うようにしたものである。このため、異常検知システム2、異常検知方法、穿孔機1及び穿孔方法によれば、エア駆動式の穿孔機1に後発的に穿孔の異常検知機能を付加することができる。
(effect)
The abnormality detection system 2, the abnormality detection method, the drilling machine 1 and the drilling method as described above are triggered by air for rotating the tool T, and the drilling abnormality is based on the vibration or the rotational speed of at least one of the tool T and the spindle. Is to be detected. For this reason, according to the abnormality detection system 2, the abnormality detection method, the punching machine 1, and the punching method, it is possible to add an abnormality detection function for drilling to the air-driven drilling machine 1 later.

また、穿孔機1に供給されるエアをトリガとして穿孔異常の検知を行うことによって、穿孔異常の検知のためにセンサ3から出力される検出信号を記録する期間を、穿孔機1による穿孔動作の開始から終了までの期間に限定することができる。すなわち、穿孔異常の検知を行う期間を、自動的に穿孔期間に合わせることができる。これにより、センサ3から出力される検出信号の無駄な記録や信号処理を回避することができる。   In addition, by detecting the perforation abnormality using the air supplied to the perforation machine 1 as a trigger, a period for recording the detection signal output from the sensor 3 to detect the perforation abnormality is recorded. It can be limited to the period from the start to the end. That is, the period for detecting the perforation abnormality can be automatically adjusted to the perforation period. Thereby, useless recording and signal processing of the detection signal output from the sensor 3 can be avoided.

(第2の実施形態)
図4は本発明の第2の実施形態に係る異常検知システムを備えた穿孔機の構成図である。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a block diagram of a drilling machine equipped with an abnormality detection system according to the second embodiment of the present invention.

図4に示された第2の実施形態における異常検知システム2Aは、複数の穿孔機1における穿孔異常を検知できるようにした点が第1の実施形態における異常検知システム2と相違する。第2の実施形態における異常検知システム2Aの他の構成及び作用については第1の実施形態における異常検知システム2と実質的に異ならないため同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。   The abnormality detection system 2A according to the second embodiment shown in FIG. 4 is different from the abnormality detection system 2 according to the first embodiment in that it can detect a perforation abnormality in the plurality of perforators 1. Since the other configurations and operations of the abnormality detection system 2A in the second embodiment are not substantially different from those of the abnormality detection system 2 in the first embodiment, the same or corresponding configurations are denoted by the same reference numerals. Description is omitted.

複数の穿孔機1における穿孔異常の検知を行う場合には、図4に例示されるように複数の穿孔機1間において信号処理部5を共通にすることができる。すなわち、共通の信号処理部5で複数の穿孔機1における穿孔異常の検知を行うことができる。   When detecting a perforation abnormality in a plurality of perforators 1, the signal processing unit 5 can be shared between the perforators 1 as illustrated in FIG. That is, the common signal processing unit 5 can detect a perforation abnormality in the plurality of perforators 1.

その場合には、複数の穿孔機1にそれぞれ工具T及びスピンドルの少なくとも一方の振動又は回転数を検出するセンサ3と、流量センサ4が取付けられる。そして、信号処理部5は、複数の穿孔機1にそれぞれ取付けられた複数の流量センサ4で測定された流量に基づいて複数の穿孔機1から選択された単一又は複数の穿孔機1を対象として穿孔異常の検知を行うように構成される。すなわち、エアが供給された穿孔機1のみを対象として穿孔異常の検知を行うようにすることができる。   In that case, the sensor 3 for detecting the vibration or the rotational speed of at least one of the tool T and the spindle and the flow rate sensor 4 are attached to the plurality of drilling machines 1, respectively. The signal processing unit 5 targets a single or a plurality of punches 1 selected from the plurality of punches 1 based on the flow rates measured by the plurality of flow sensors 4 attached to the plurality of punches 1, respectively. As shown in FIG. That is, it is possible to detect a perforation abnormality only for the perforator 1 to which air is supplied.

以上の第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な効果に加え、複数の穿孔機1における穿孔異常を検知する場合において、信号処理部5の構成を簡易にできるという効果が得られる。   According to the second embodiment described above, in addition to the same effects as those of the first embodiment, in the case of detecting a perforation abnormality in the plurality of perforators 1, there is an effect that the configuration of the signal processing unit 5 can be simplified. can get.

(他の実施形態)
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。
(Other embodiments)
Although specific embodiments have been described above, the described embodiments are merely examples, and do not limit the scope of the invention. The novel methods and apparatus described herein can be implemented in a variety of other ways. Further, various omissions, substitutions, and changes can be made in the method and apparatus described herein without departing from the scope of the invention. The appended claims and their equivalents include such various forms and modifications as are encompassed by the scope and spirit of the invention.

1 穿孔機
2 異常検知システム
3 センサ
4 流量センサ4
5 信号処理部
6 固定具
6A 磁石
6B ガイド
7 配管
T 工具
1 Punching machine 2 Abnormality detection system 3 Sensor 4 Flow rate sensor 4
5 Signal Processing Unit 6 Fixing Tool 6A Magnet 6B Guide 7 Piping T Tool

Claims (12)

エアで少なくともスピンドルを回転させることによって工具を回転させる動作を行う穿孔機に取付けられ、前記工具及び前記スピンドルの少なくとも一方の振動又は回転数を検出するセンサと、
前記センサで検出された振動又は回転数に基づいて穿孔異常を検知する信号処理部とを備え、
前記信号処理部は、前記エアに基づいて決定した期間に前記穿孔異常の検知を行うように構成される異常検知システム。
A sensor attached to a drilling machine that performs an operation of rotating the tool by rotating at least the spindle with air, and detecting a vibration or a rotational speed of at least one of the tool and the spindle;
A signal processing unit that detects perforation abnormality based on vibration or rotation speed detected by the sensor,
The abnormality detection system configured to detect the perforation abnormality during a period determined based on the air.
前記エアの流量を測定する流量センサを更に備え、
前記信号処理部は、前記流量センサで測定された前記流量が閾値以上となっている期間又は閾値を超えている期間に前記穿孔異常の検知を行うように構成される請求項1記載の異常検知システム。
A flow sensor for measuring the flow rate of the air;
2. The abnormality detection according to claim 1, wherein the signal processing unit is configured to detect the perforation abnormality during a period in which the flow rate measured by the flow sensor is equal to or greater than a threshold or exceeds a threshold. system.
複数の前記穿孔機に前記振動又は回転数を検出するセンサと前記流量センサを取付け、
前記信号処理部は、前記複数の穿孔機にそれぞれ取付けられた前記複数の流量センサで測定された前記流量に基づいて前記複数の穿孔機から選択された穿孔機を対象として前記穿孔異常の検知を行うように構成される請求項2記載の異常検知システム。
A sensor for detecting the vibration or rotation speed and the flow rate sensor are attached to a plurality of the perforators,
The signal processing unit detects the perforation abnormality for a perforator selected from the plurality of perforators based on the flow rates measured by the plurality of flow sensors attached to the plurality of perforators, respectively. The anomaly detection system of claim 2 configured to perform.
前記信号処理部は、前記センサで検出された前記振動又は回転数の時間変化を表す波形の特徴を表す指標値が許容範囲外となった場合に前記穿孔異常が発生したと判定するように構成される請求項1乃至3のいずれか1項に記載の異常検知システム。   The signal processing unit is configured to determine that the perforation abnormality has occurred when an index value representing a characteristic of a waveform representing a temporal change in the vibration or the rotational speed detected by the sensor is out of an allowable range. The abnormality detection system according to any one of claims 1 to 3. 前記信号処理部は、前記工具の回転が開始されてから前記工具が被切削材に接触して穿孔を行い、前記被切削材の穿孔が完了した後に前記工具が前記被切削材から退避して前記工具の回転が終了するまでにおける前記振動又は回転数の時間変化を表す波形の特徴を表す指標値が許容範囲外となった場合に前記穿孔異常が発生したと判定するように構成される請求項4記載の異常検知システム。   The signal processing unit performs drilling by contacting the workpiece after the tool starts rotating, and after the drilling of the workpiece is completed, the tool is retracted from the workpiece. The apparatus is configured to determine that the drilling abnormality has occurred when an index value representing a characteristic of a waveform representing a temporal change in the vibration or the rotational speed until the rotation of the tool is finished is out of an allowable range. Item 6. The abnormality detection system according to item 4. 前記信号処理部は、前記波形の2乗平均平方根を用いて定義された第1の指標値及び前記波形の尖度を用いて定義された第2の指標値の少なくとも一方が許容範囲外となった場合に前記穿孔異常が発生したと判定するように構成される請求項4又は5記載の異常検知システム。   In the signal processing unit, at least one of the first index value defined using the root mean square of the waveform and the second index value defined using the kurtosis of the waveform is out of an allowable range. The abnormality detection system according to claim 4 or 5, wherein the abnormality detection system is configured to determine that the perforation abnormality has occurred. 前記センサを前記穿孔機に固定するための固定具を更に備え、
前記センサのみを前記固定具から着脱可能に構成した請求項1乃至6のいずれか1項に記載の異常検知システム。
A fixing device for fixing the sensor to the drilling machine;
The abnormality detection system according to any one of claims 1 to 6, wherein only the sensor is configured to be detachable from the fixture.
前記固定具は前記センサを着脱可能に固定する磁石を有する請求項7記載の異常検知システム。   The abnormality detection system according to claim 7, wherein the fixture includes a magnet that detachably fixes the sensor. 前記固定具に前記センサの位置決め用のガイドを設けた請求項7又は8記載の異常検知システム。   The abnormality detection system according to claim 7 or 8, wherein a guide for positioning the sensor is provided on the fixture. 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の異常検知システムを備えた穿孔機。   A drilling machine comprising the abnormality detection system according to any one of claims 1 to 9. 請求項10記載の穿孔機で被切削材を穿孔することによって製品又は半製品を製造する穿孔方法。   A punching method for manufacturing a product or a semi-finished product by punching a workpiece with the punching machine according to claim 10. エアで少なくともスピンドルを回転させることによって工具を回転させる動作を行う穿孔機に、前記工具及び前記スピンドルの少なくとも一方の振動又は回転数を検出するセンサを取付け、
前記エアに基づいて決定した期間に前記センサで検出された振動又は回転数に基づいて穿孔異常を検知する異常検知方法。
A sensor for detecting vibration or rotation speed of at least one of the tool and the spindle is attached to a drilling machine that performs an operation of rotating the tool by rotating at least the spindle with air.
An abnormality detection method for detecting a perforation abnormality on the basis of vibration or rotational speed detected by the sensor during a period determined based on the air.
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