JP4860444B2 - Abnormality detection method in cutting - Google Patents
Abnormality detection method in cutting Download PDFInfo
- Publication number
- JP4860444B2 JP4860444B2 JP2006319757A JP2006319757A JP4860444B2 JP 4860444 B2 JP4860444 B2 JP 4860444B2 JP 2006319757 A JP2006319757 A JP 2006319757A JP 2006319757 A JP2006319757 A JP 2006319757A JP 4860444 B2 JP4860444 B2 JP 4860444B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- value
- term average
- amplitude
- cutting
- short
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Description
本発明は切削加工における異常検出方法に関し、特に切削加工時の振動を随時監視して加工異常等を検出する異常検出方法に関するものである。 The present invention relates to a cutting related to abnormality detection how in the processing, abnormality detection how to detect the abnormal working like monitors, especially vibration during cutting as needed.
切削加工とは金属等の被削材であるワークをドリル、バイト、フライス等の切削工具にて切削し、所定の形状に加工するものであり、現代の工業製品の金型や部品の製造に必要不可欠なものである。このように、切削加工ではワークを切削工具により切削するため、切削工具には長時間の使用により徐々に摩耗が生じる。また、切削工具には疲労や突発的な過負荷により、切削加工中に欠損する可能性がある。切削加工中に切削工具の摩耗が許容範囲を超えたり、欠損したりした場合、そのまま、切削加工を継続するとワークの寸法精度や表面粗さが悪化して製品不良となる他、切削加工機にも負荷がかかり好ましいものではない。 Cutting is a work that is a work material such as metal, cut with a cutting tool such as a drill, bite, or miller into a predetermined shape, and is used to manufacture molds and parts for modern industrial products. It is indispensable. As described above, since the workpiece is cut by the cutting tool in the cutting process, the cutting tool is gradually worn out by using for a long time. In addition, cutting tools may be damaged during cutting due to fatigue or sudden overload. If the wear of the cutting tool exceeds the allowable range or breaks during the cutting process, if the cutting process is continued as it is, the dimensional accuracy and surface roughness of the workpiece will deteriorate, resulting in product defects. However, it is not preferable because of the load.
このため、切削加工中の異常をより正確かつ迅速に検出する加工異常検出装置が数多く検討開発されている。例えば、下記[特許文献1]に開示されている発明では、先ず、正常な切削加工時における開始時から終了時までの1サイクル動作の全てに亘って、振動値、温度、電流値等のデータを予め取得して基準波形データを作成する。そして、基準波形データを基に切削加工の開始時から終了時までの閾値(上下限値)を設定する。この閾値は切削加工の開始時に取得されるデータによって補正された後に、切削加工中に取得される各データと比較される。そして、切削加工中のデータが閾値を越えた場合に、異常が発生したと認識して警報を発する。 For this reason, many processing abnormality detection apparatuses that detect an abnormality during cutting more accurately and quickly have been studied and developed. For example, in the invention disclosed in the following [Patent Document 1], first, data such as vibration value, temperature, current value, etc. over the entire one-cycle operation from the start to the end of normal cutting. Is obtained in advance to create reference waveform data. Then, a threshold value (upper and lower limit values) from the start to the end of cutting is set based on the reference waveform data. This threshold value is corrected by data acquired at the start of cutting, and then compared with each data acquired during cutting. When the data during the cutting process exceeds the threshold value, it recognizes that an abnormality has occurred and issues an alarm.
また、下記[特許文献2]に開示されている発明では、予め正常な切削加工時の有効電力波形データを取得する。そして、取得された有効電力波形データを複数領域に分割した後、分割した領域毎に有効電力波形データを基にして閾値(警報設定値)を設定する。そして、切削加工時に取得される有効電力波形データが、この閾値を超えた場合に異常が発生したと認識して警報を発する。 In the invention disclosed in [Patent Document 2] below, active power waveform data during normal cutting is acquired in advance. Then, after the obtained active power waveform data is divided into a plurality of regions, a threshold value (alarm set value) is set for each divided region based on the active power waveform data. And when the active power waveform data acquired at the time of cutting exceeds this threshold value, it recognizes that abnormality has occurred and issues an alarm.
しかしながら、切削加工時に取得されるデータは、同一材質のワークを同一の切削工具により切削したとしても、切削工具の磨耗度、取付具合、ワークのロット、切削加工機側の状態等により、日々ばらつくものである。[特許文献1]、[特許文献2]に開示された発明では、このばらつきに対して、設定する閾値を切削加工の度に補正したり、閾値の設定に用いる基準データを複数回取得して平均化するなどの対策を講じている。しかし、これらの対策を講じたとしても、切削加工時のデータにバラつきが存在する以上、予め閾値が設定されている[特許文献1]、[特許文献2]に開示された発明では、異常の検出精度を高めれば誤検出が発生し、検出精度を下げれば検出漏れの可能性が生じることは否めない。 However, even if the same material is cut with the same cutting tool, the data acquired at the time of cutting varies from day to day depending on the degree of wear of the cutting tool, how it is mounted, the lot of the workpiece, the state of the cutting machine, etc. Is. In the inventions disclosed in [Patent Document 1] and [Patent Document 2], the threshold value to be set is corrected for each cutting process, or the reference data used for setting the threshold value is acquired a plurality of times. Measures such as averaging are taken. However, even if these countermeasures are taken, the invention disclosed in [Patent Document 1] and [Patent Document 2] in which threshold values are set in advance as long as there is a variation in the data at the time of cutting is not abnormal. If the detection accuracy is increased, erroneous detection occurs, and if the detection accuracy is lowered, there is a possibility that a detection failure may occur.
また、[特許文献1]、[特許文献2]に開示された発明では、切削加工が何らかの原因により所定の時間よりも遅延もしくは進行した場合、設定された閾値と実際の切削加工時のデータとの間に時間的なずれが生じ、誤検出等が多発する可能性がある。 Further, in the inventions disclosed in [Patent Document 1] and [Patent Document 2], when the cutting process is delayed or progressed for a certain time from a predetermined time, the set threshold value and the data at the actual cutting process are There is a possibility that a time lag will occur between the two and false detection will occur frequently.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、切削加工時に取得されるデータのバラつきによる影響が少なく、切削加工時のデータと閾値との間に時間的ズレが生じることのない、高精度な切削加工における異常検出方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, is less affected by variations in data acquired during cutting, and does not cause a time shift between the data during cutting and a threshold value. and to provide an abnormality detecting how in precision machining.
本発明は、
(1)切削加工時に生じる振動データSbから切削加工時の異常を検出する異常検出方法において、
切削加工前に生じる空転振動データを取得するステップと、
前記空転振動データの絶対値を基に空転振幅値Eを算出するステップと、
前記空転振幅値Eを基にして空転振幅上限値Fを算出するステップと、
切削加工時に生じる振動データSbを取得するステップと、
前記振動データSbの絶対値を基に振幅データSb1を算出するステップと、
前記振幅データSb1を所定の時間t間隔にて移動平均処理を行うことにより短期平均振幅値Aを算出するステップと、
前記振幅データSb1を前記時間t間隔よりも長い時間t’間隔にて移動平均処理を行うことにより長期平均振幅値Bを算出するステップと、
前記長期平均振幅値Bを基にして閾値を算出するステップと、
前記短期平均振幅値Aと前記閾値とを比較して異常が検出され且つ前記短期平均振幅値Aが前記空転振幅上限値Fを超えている場合に異常検知信号Saを出力し、前記短期平均振幅値Aが前記空転振幅上限値Fを下回っている場合には前記閾値による異常検出を無効とするステップと、
を有することを特徴とする切削加工における異常検出方法を提供することにより、上記課題を解決する。
(2)また、短期平均振幅値Aが閾値を所定の時間Ta、Tc継続して越え且つ前記短期平均振幅値Aが前記空転振幅上限値Fを超えている場合に異常検知信号Saを出力することを特徴とする上記(1)記載の切削加工における異常検出方法を提供することにより、上記課題を解決する。
(3)また、短期平均振幅値Aが空転振幅上限値Fを所定の時間Te継続して下回った場合に、
長期平均振幅値Bと短期平均振幅値Aとをリセットするとともに、
リセット後に所定の時間経過しても短期平均振幅値Aが空転振幅上限値Fを下回っている場合には、
異常検知信号Saを出力するようにしたことを特徴とする上記(1)または(2)記載の切削加工における異常検出方法を提供することにより、上記課題を解決する。
The present invention
(1) In an abnormality detection method for detecting abnormality during cutting from vibration data Sb generated during cutting,
Acquiring idling vibration data generated before cutting;
Calculating an idling amplitude value E based on an absolute value of the idling vibration data;
Calculating an idling amplitude upper limit F based on the idling amplitude value E;
Obtaining vibration data Sb generated during cutting;
Calculating amplitude data Sb1 based on the absolute value of the vibration data Sb;
Calculating a short-term average amplitude value A by performing a moving average process on the amplitude data Sb1 at predetermined time intervals t;
Calculating a long-term average amplitude value B by performing a moving average process on the amplitude data Sb1 at a time t ′ interval longer than the time t interval;
Calculating a threshold based on the long-term average amplitude value B;
When an abnormality is detected by comparing the short-term average amplitude value A with the threshold value and the short-term average amplitude value A exceeds the idling amplitude upper limit F , an abnormality detection signal Sa is output, and the short-term average amplitude Invalidating the abnormality detection by the threshold when the value A is below the idling amplitude upper limit F ;
The problem is solved by providing a method for detecting an abnormality in a cutting process characterized by comprising:
(2) The abnormality detection signal Sa is output when the short-term average amplitude value A exceeds the threshold continuously for a predetermined time Ta and Tc and the short-term average amplitude value A exceeds the idling amplitude upper limit value F. The problem is solved by providing a method for detecting an abnormality in the cutting process described in (1) above.
(3) In addition, when the short-term average amplitude value A falls below the idling amplitude upper limit F for a predetermined time Te,
While resetting the long-term average amplitude value B and the short-term average amplitude value A,
If the short-term average amplitude value A is below the idling amplitude upper limit F even after a predetermined time has elapsed after resetting,
By providing the abnormality detection method in the cutting process according to the above (1) or (2), wherein the abnormality detection signal Sa is output, the above problem is solved .
本発明に係る切削加工における異常検出方法は、上記の手順により、
たとえ切削加工中に取得される振動データにばらつきが存在しても、そのばらつきに応じた閾値が算出されるため、高い精度で切削加工時の異常検出を行うことができる。また、比較対照とされる短期平均振幅と閾値とは、同じ振動データから得られる振幅データを基に算出されるため、時間的なズレが生じることは無く、これに伴う誤検出も発生しない。
Abnormality detecting how the cutting according to the present invention, from the order said hands,
Even if there is a variation in the vibration data acquired during the cutting process, a threshold value corresponding to the variation is calculated, so that it is possible to detect an abnormality during the cutting process with high accuracy. Further, since the short-term average amplitude and the threshold value, which are used as comparative controls, are calculated based on amplitude data obtained from the same vibration data, there is no time deviation and no erroneous detection associated therewith.
本発明に係る切削加工における異常検出方法の実施の形態について図面に基づいて説明する。図1は、本発明に係る異常検出方法を適用した加工異常検出装置の構成を示す概略図である。図2は、本発明に係る短期平均振幅値及び長期平均振幅値の算出方法を説明する図である。図3及び図4は、本発明に係る切削加工における異常検出方法を説明する図である。 Be described with reference to the accompanying drawings, embodiments of the abnormality detecting how the cutting according to the present invention. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a machining abnormality detection apparatus to which an abnormality detection method according to the present invention is applied . FIG. 2 is a diagram illustrating a method for calculating a short-term average amplitude value and a long-term average amplitude value according to the present invention. 3 and 4 are diagrams for explaining an abnormality detection method in cutting according to the present invention .
図1に示す本発明に係る異常検出方法を適用した加工異常検出装置50は切削加工機10の切削工具14に設置された振動データ取得手段18から切削工具14の振動データSbを取得し、その振動データSbに後述する演算処理を施すことで短期平均振幅値、長期平均振幅値、及び上下限値を算出する。そして、短期平均振幅値が後述する所定の条件を満たした場合、異常検知信号Saを警報出力手段16、もしくは、切削加工機10の制御部11、もしくはその双方に出力する。異常検知信号Saが警報出力手段16に入力されると、警報出力手段16は所定の警報音、音声、警報灯の点灯、などにより作業者等に異常の発生を知らせる。また、異常検知信号Saが切削加工機10の制御部11に入力されると、制御部11は切削加工機10の減速停止、即停止等の所定の制御を行う。
A machining
切削加工機10には、被削材であるワーク12とドリル、バイト、フライス等の切削工具14が取り付けられる。切削加工機10はワーク12もしくは切削工具14もしくはその双方を回転又は移動させることで、ワーク12を所定の形状に切削加工する。このとき、切削工具14、切削加工機10、ワーク12には、切削工具14がワーク12を切削加工すること等による振動が生じる。加速度センサ等の振動データ取得手段18は、この切削工具14に生じる振動を電気信号である振動データSbとして取得して加工異常検出装置50に出力する。尚、振動データ取得手段18は必ずしも切削工具14に設置しなくとも良く、切削加工機10やワーク12側に設置して、切削加工機10やワーク12の振動を振動データSbとして加工異常検出装置50に出力しても良い。
The
次に、本発明に係る異常検出方法の短期平均振幅値、及び長期平均振幅値の算出方法を説明する。図2は時間5tが経過した時点での振動データSb、振幅データSb1、短期平均振幅値、及び長期平均振幅値等を時系列的に示した図である。尚、図2では長期平均振幅値Bを算出する時間t’を時間tの3倍とした例を用いている。
Next, a method for calculating the short-term average amplitude value and the long-term average amplitude value of the abnormality detection method according to the present invention will be described. FIG. 2 is a diagram showing, in time series, vibration data Sb, amplitude data Sb1, short-term average amplitude value, long-term average amplitude value, and the like when
加工異常検出装置50に入力される切削工具14の振動データSbは図2に示すように、0を中心として正負に分布するデータであり、1秒間に12500程度のデータ数を有することが好ましい。尚、振動データSbは電気信号であるため実際は電圧等の値であるが、この電気信号は切削工具14の振動の振幅を間接的に表しているため、切削工具14の振幅と称して説明することとする。
As shown in FIG. 2, the vibration data Sb of the
先ず始めのステップとして、振動データSbが加工異常検出装置50に入力される。すると次のステップとして加工異常検出装置50は、振動データSbの変位の絶対値を算出して振動データSbの負の値が正の値に変換された絶対値データSb’とした後、一定時間内もしくは所定のデータ数の絶対値データSb’を平均化し振幅データSb1とする。尚、図2中では2つの絶対値データSb’を平均化し振幅データSb1としているが、実際には振幅データSb1は数千個の絶対値データSb’を平均化して求められる。また、振幅データSb1は、上記の平均値を取る他に所定のデータ数もしくは一定時間内の絶対値データSb’の最大値、中心値、最頻値等としても良い。
As a first step, vibration data Sb is input to the machining
振幅データSb1が得られると、次のステップとして加工異常検出装置50は、得られた振幅データSb1を所定の時間tで移動平均をとり短期平均振幅値Aを算出する。また、それと並行して時間tよりも長い所定の時間t’で移動平均をとり長期平均振幅値Bを算出する。即ち、時間3tが経過した時点では短期平均振幅値Aの値は時間2t〜3t間の振幅データSb1の平均値である値A(3t)となり、長期平均振幅値Bの値は時間0tから3t間の振幅データSb1の平均値である値B(3t)となる。また、時間5tが経過した時点では短期平均振幅値Aの値は時間4t〜5t間の振幅データSb1の平均値である値A(5t)となり、長期平均振幅値Bの値は時間2t〜5t間の振幅データSb1の平均値である値B(5t)となる。尚、これらの移動平均処理は新たな振幅データSb1が取得される度に、連続して随時行われる。また、短期平均振幅値Aを算出するための時間t及び長期平均振幅値Bを算出するための時間t’は加工異常検出装置50の初期設定時に好ましくは数秒単位で入力し、基本的に切削加工機10の稼動中は変化しない。
When the amplitude data Sb1 is obtained, as a next step, the machining
次に、本発明に係る異常検出方法を図3、図4を用いて説明する。図3は、短期平均振幅値A、長期平均振幅値B等の振幅値及び閾値等を時系列的に示したものである。また図3では、閾値として上限値Cと、上限値Cよりも大きな第2上限値C’及び下限値Dの3つを設ける例を示している。 Next, the abnormality detecting method of this invention FIG. 3 will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows time-series amplitude values such as short-term average amplitude value A and long-term average amplitude value B, threshold values, and the like. FIG. 3 shows an example in which three upper limit values C, a second upper limit value C ′ larger than the upper limit value C, and a lower limit value D are provided as threshold values.
先ず、本発明の異常検出方法では長期平均振幅値Bが算出されると、次のステップとして、異常発生を認識するための閾値である上限値C、第2上限値C’及び下限値Dを長期平均振幅値Bの値を基に算出する。このため、閾値である上限値C、第2上限値C’、下限値Dも、長期平均振幅値Bの値が更新されるのに伴って、随時更新されることとなる。 First, in the abnormality detection method of the present invention, when the long-term average amplitude value B is calculated, as the next step, an upper limit value C, a second upper limit value C ′, and a lower limit value D, which are threshold values for recognizing the occurrence of an abnormality, are obtained. Calculation is based on the value of the long-term average amplitude value B. For this reason, the upper limit value C, the second upper limit value C ′, and the lower limit value D, which are threshold values, are updated as needed as the long-term average amplitude value B is updated.
上限値C、第2上限値C’及び下限値Dを算出する方法としては、長期平均振幅値Bに所定の値を加減して行う方法と、所定の値を乗算する方法とがある。即ち、長期平均振幅値Bに所定の値を加算して上限値C、第2上限値C’とし、長期平均振幅値Bから所定の値を減算して下限値Dとする方法と、長期平均振幅値Bに所定の値、例えば下限値Dを長期平均振幅値Bの80%としたい場合には長期平均振幅値Bに0.8を掛けた値を下限値Dとして算出し、上限値Cを長期平均振幅値Bの120%、第2上限値C’を長期平均振幅値Bの150%としたい場合には、長期平均振幅値Bにそれぞれ1.2及び1.5を掛けた値を上限値C、第2上限値C’として算出する方法とがある。特に、長期平均振幅値Bに所定値を乗算して閾値を算出する方法は、長期平均振幅値Bの値が増減するに伴い上限値C及び下限値Dの範囲も増減するため検出精度が高く、閾値の算出方法としてはより好ましいものである。 As a method for calculating the upper limit value C, the second upper limit value C ′, and the lower limit value D, there are a method in which a predetermined value is added to or subtracted from the long-term average amplitude value B, and a method in which a predetermined value is multiplied. That is, a method in which a predetermined value is added to the long-term average amplitude value B to obtain an upper limit value C and a second upper limit value C ′, and a predetermined value is subtracted from the long-term average amplitude value B to obtain a lower limit value D; When it is desired to set the amplitude value B to a predetermined value, for example, the lower limit value D is 80% of the long-term average amplitude value B, a value obtained by multiplying the long-term average amplitude value B by 0.8 is calculated as the lower limit value D. Is 120% of the long-term average amplitude value B, and the second upper limit value C ′ is 150% of the long-term average amplitude value B, the values obtained by multiplying the long-term average amplitude value B by 1.2 and 1.5, respectively. There is a method of calculating the upper limit value C and the second upper limit value C ′. In particular, the method of calculating the threshold value by multiplying the long-term average amplitude value B by a predetermined value increases detection accuracy because the range of the upper limit value C and the lower limit value D increases and decreases as the value of the long-term average amplitude value B increases and decreases. The threshold value calculation method is more preferable.
尚、上記の閾値の算出方法は、必要に応じて適宜組み合わせることも可能で、例えば、上限値Cを乗法により算出し、下限値Dと第2上限値C’を加減法にて算出することも可能である。また、閾値を算出するための値の入力は、基本的に加工異常検出装置50の初期設定時に行う。
Note that the above threshold value calculation methods can be appropriately combined as necessary. For example, the upper limit value C is calculated by multiplication, and the lower limit value D and the second upper limit value C ′ are calculated by addition / subtraction. Is also possible. Further, the input of a value for calculating the threshold is basically performed at the time of initial setting of the machining
上記のようにして閾値が算出されると、次のステップとして、以下に示すように短期平均振幅値Aと閾値とを比較して、所定の条件を満たす場合に異常検出信号Saを出力する。 When the threshold value is calculated as described above, as a next step, the short-term average amplitude value A is compared with the threshold value as shown below, and the abnormality detection signal Sa is output when a predetermined condition is satisfied.
切削加工時に切削工具14の摩耗が許容量を超えるなどして切削工具14の振動が通常よりも大きくなり振幅データSb1が増加した場合を考える。このような場合、移動平均をとる時間tの間隔が短い短期平均振幅値Aは直ちにその振幅データSb1の変化を反映し増加傾向を示す。しかしながら、移動平均をとる時間t’の間隔が長い長期平均振幅値Bは直ぐには振幅データSb1の変化を反映せず、ある時間遅延した後に増加傾向を示す。従って、長期平均振幅値Bに基づいて算出される上限値Cも長期平均振幅値Bと同じ時間だけ遅延した後に増加傾向を示すこととなる。このとき上限値Cを算出する値を適切に設定することで、図3中のa領域に示すように、短期平均振幅値Aが上限値Cを超える状態が生じる。加工異常検出装置50はこのような状態が所定の時間Ta継続すると異常が発生したと認識し、異常検出信号Saを警報出力手段16、制御部11等に出力する。
Consider a case where the vibration of the
また、切削加工時に切削工具14が欠損するなどして、切削工具14からの振幅データSb1が瞬間的に激増した場合、短期平均振幅値Aはこの振幅データSb1の変化を反映し急激な増加傾向を示す。しかしながら、移動平均をとる時間t’の間隔が長い長期平均振幅値Bに基づいて算出される第2上限値C’は直ぐには振幅データSb1の変化を反映しないため、図3中のb点に示すように、短期平均振幅値Aが第2上限値C’を超える状態が生じる。加工異常検出装置50はこのような状態が生じると異常が発生したと認識し、瞬時に異常検出信号Saを警報出力手段16、制御部11等に出力する。
Further, when the amplitude data Sb1 from the cutting
また、切削加工時に何らかの異常が発生して切削工具14の振動が通常よりも小さくなり、振幅データSb1が減少した場合を考える。このような場合も、短期平均振幅値Aは直ちにその振幅データSb1の変化を反映し減少傾向を示すが、長期平均振幅値B及び、長期平均振幅値Bに基づいて算出される下限値Dは直ぐには振幅データSb1の変化を反映せず、ある時間遅延した後に減少傾向を示す。よって下限値Dを算出する値を適切に設定することで、図3中のc領域に示すように、短期平均振幅値Aが下限値Dを下回る状態が生じる。加工異常検出装置50はこのような状態が所定の時間Tc継続すると異常が発生したと認識し、異常検出信号Saを警報出力手段16、制御部11等に出力する。
Further, consider a case where some abnormality occurs during the cutting process, the vibration of the
尚、上記の3つの異常検出時に出力する異常検出信号Saは同一のものとしても良いが、検出する異常によって異なったものとしても良い。検出する異常によって異なった異常検出信号Saを出力するような構成とすれば、それを受信する警報出力手段16、制御部11等がその異常検出信号Saを判別して、例えば、a領域が時間Ta以上継続したときの異常検出信号Saでは警報音とともに切削加工機10を減速しながら停止、短期平均振幅値Aが第2上限値C’を超えたときの異常検出信号Saでは警報音とともに切削加工機10を即停止、c領域が時間Tc以上継続したときの異常検出信号Saでは警報音のみ、といったように発生した異常に応じた適切な処置を行うことができる。また、振幅データSb1は平均値であるため、ノイズ等によって振動データSbに突発的かつ異常な変動が発生しても、これを加工異常として誤検出することはない。
The abnormality detection signals Sa output when the above three abnormalities are detected may be the same, or may be different depending on the abnormality to be detected. If the configuration is such that a different abnormality detection signal Sa is output depending on the abnormality to be detected, the alarm output means 16, the
尚、上記の閾値には、第2上限値C’は設けなくとも、短期平均振幅値Aが下回ると瞬時に異常検出信号Saを出力するような下限値Dよりも小さな値の第2下限値を加えても良い。また、上限値C、下限値Dに関する異常検出の判断を、第2上限値C’と同様に短期平均振幅値Aが上限値C、下限値Dを越えたら瞬時に異常検出信号Saを出力するようにしても良い。更に、必要に応じて第3、第4の上下限値を加えても、上限値、下限値の一方をなくしても良い。 Even if the second upper limit value C ′ is not provided in the above threshold value, the second lower limit value is smaller than the lower limit value D that outputs the abnormality detection signal Sa instantaneously when the short-term average amplitude value A falls below. May be added. In addition, the abnormality detection judgment regarding the upper limit value C and the lower limit value D is output immediately when the short-term average amplitude value A exceeds the upper limit value C and the lower limit value D, similarly to the second upper limit value C ′. You may do it. Furthermore, if necessary, the third and fourth upper and lower limit values may be added, or one of the upper limit value and the lower limit value may be eliminated.
尚、図3では3つの異常判定が連続して発生しているが、実際には異常検出信号Saが出力された時点で、自動もしくは人為的に然るべき処置が行われ異常状態が放置されたまま切削加工が継続されることはない。 In FIG. 3, three abnormality determinations occur continuously. Actually, however, when the abnormality detection signal Sa is output, appropriate measures are taken automatically or artificially and the abnormal state is left unattended. Cutting is not continued.
また、本発明の切削加工における異常検出方法の閾値は図3の上限値C、第2上限値C’、下限値Dに加え、図4に示す空転振幅値Eから算出される空転振幅上限値Fを設けている。この空転振幅上限値Fは、長期平均振幅値Bに基づく閾値の異常判定を行わない領域の設定に用いる。 Moreover, idle amplitude upper limit threshold value of the abnormality detection method in cutting of the present invention the upper limit value C in Figure 3, the second upper limit value C ', in addition to the lower limit value D, which is calculated from the idling amplitude value E shown in FIG. 4 A value F is provided. The idling amplitude upper limit value F is used for setting a region in which a threshold abnormality determination based on the long-term average amplitude value B is not performed .
図4に示す空転振幅値Eは、ワーク12と切削工具14とが接触していない状態、即ち切削加工がされていない空転時の切削工具14の空転振動データを取得してその絶対値を算出したのち、これを一定時間内で平均化して求めた値である。また、空転振幅上限値Fは空転振幅値Eの値よりも大きくなるように、空転振幅値Eの値に所定の値を加算もしくは乗算して算出するものであり、通常は空転振幅値Eの値の2倍とすることが好ましい。これらの空転振幅上限値F及び空転振幅値Eは、切削加工機10の切削加工開始前に自動的に取得させるか、加工異常検出装置50の初期設定時に自動もしくは手動で設定し、短期平均振幅値A、長期平均振幅値B等とは異なり、切削加工機10の稼動中は更新することは無い。
The idling amplitude value E shown in FIG. 4 is obtained by obtaining the idling vibration data of the
ここで、切削加工機10によるワーク12への切削加工が終了などしてワーク12と切削工具14とが非接触状態となった場合を考える。ワーク12と切削工具14とが非接触状態になると、振幅データSb1は急激に減少する。そして、この振幅データSb1の急激な減少に伴い、短期平均振幅値Aも図4中の点e以降に示すように急激に減少し、空転振幅上限値Fを越えて空転振幅値Eに近接した状態で安定する。このとき、短期平均振幅値Aが空転振幅上限値Fより下回った場合には、長期平均振幅値Bに基づく閾値の異常判定は行わない。よって、下限値Dの異常認識に用いられる時間Tcを、ワーク12と切削工具14とが非接触状態となった時間から短期平均振幅値Aが空転振幅上限値Fと同等になる図3中のd点までの時間よりも長く設定することにより、ワーク12と切削工具14とが非接触状態での下限値Dに基づく異常検出を無効とすることができる。よって、本発明によれば、ワーク12と切削工具14との非接触状態を加工異常として検出することを防止することができる。
Here, let us consider a case where the
また、実際の作業上では切削加工機10による切削加工が終了した後には、自動もしくは手動にてワーク12、切削工具14等の部材交換、切削加工機10への切削プログラムの変更等の交換作業が行われ、再度、切削加工機10による切削加工が開始される。特に上記の交換作業が自動で行われる場合には、この交換作業に要する時間はある程度推定可能である。このため、短期平均振幅値Aが空転振幅上限値Fを下回っている時間が所定の時間Teを超えて継続したときには、切削加工が再開されるような時間(図4中の点f)に、前の切削加工時の短期平均振幅値A、長期平均振幅値B、及び各閾値の値をリセットするような構成とすれば、加工異常検出装置50が連続して切削加工を行う場合でも、切削加工開始時における加工異常の誤検出を減少させ円滑に切削加工を行うことが可能となる。尚、この加工異常検出装置50のリセット指示は、上記のように自動ではなく、加工異常検出装置50に設けられたリセットスイッチを押すなどして、手動で行うことも可能である。
Further, in actual work, after the cutting by the cutting
更に、リセット動作後に所定の時間Tf経過したにも関わらず短期平均振幅値Aが空転振幅上限値Fを下回っていた場合、加工異常検出装置50は交換作業が適正に行われていないと認識し、異常検出信号Saを警報出力手段16、制御部11等に出力することもできる。この時間Tfのカウントはリセット時に開始されても良いし、図4に示すように時間Teのカウントと同時に開始しても良い。
Further, if the short-term average amplitude value A is below the idling amplitude upper limit F even though the predetermined time Tf has elapsed after the reset operation, the machining
尚、上記の時間Teによるリセット指示と、時間Tfによる異常検出は必須のものではない。また、切削加工プログラムによって一時的にワーク12と切削工具14とが接触状態、非接触状態を繰り返すような場合には、時間Teを長く設定することで余分なリセット動作を省略し、より効率よく切削加工を行うことが可能となる。
Note that the reset instruction by the time Te and the abnormality detection by the time Tf are not essential. Further, when the
以上のように、本発明に係る切削加工における異常検出方法は、短期平均振幅値Aと加工異常の判定に用いられる閾値とが、切削加工中に得られる振幅データSb1を基に随時算出され更新されるため、たとえ振動データSb、振幅データSb1にバラつきが生じたとしても、加工異常の検出にはその影響を受けることが無い。また、同様にして短期平均振幅値Aと閾値との間には時間的なズレが生じることが無い。 As described above, the abnormality detecting how the cutting according to the present invention, a threshold used for determining the short-term average amplitude value A and the processing abnormality is optionally calculated based on the amplitude data Sb1 obtained during cutting Therefore, even if variations occur in the vibration data Sb and the amplitude data Sb1, the detection of the machining abnormality is not affected. Similarly, there is no time lag between the short-term average amplitude value A and the threshold value.
更に、短期平均振幅値A及び長期平均振幅値Bの移動平均をとる時間間隔、閾値を算出するための値等の初期設定が最適化されていれば、従来、切削加工毎に行われていた閾値設定に必要な切削加工前のデータ取得が不要で、極めて効率的に切削加工を行う事ができる。 Furthermore, if the initial settings such as the time interval for taking the moving average of the short-term average amplitude value A and the long-term average amplitude value B, the value for calculating the threshold value, etc. have been optimized, it has been conventionally performed for each cutting process. It is not necessary to acquire data before cutting necessary for threshold setting, and cutting can be performed extremely efficiently.
上記のことから、本発明に係る切削加工における異常検出方法によれば、誤検出が少なく高精度に切削加工における異常を検出することができるのである。 From the above, according to the abnormality detection how the cutting according to the present invention, it is possible to detect an abnormality in cutting the less erroneous detection precision.
尚、加工異常検出装置50の初期設定は手動で入力することもできるし、予めメモリに記録させておいた値を選択して入力することもできる。また、切削加工機10に入力される切削加工プログラムとリンクさせ自動的に設定するようにしても良い。また、本発明は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することができる。
The initial setting of the machining
14 切削工具
18 振動データ取得手段
50 加工異常検出装置
Sb 振動データ
Sb1 振幅データ
Sa 異常検出信号
A 短期平均振幅値
B 長期平均振幅値
C 上限値
C’ 第2上限値
D 下限値
E 空転振幅値
F 空転振幅上限値
14 Cutting tools
18 Vibration data acquisition means
50 Processing abnormality detection device
Sb vibration data
Sb1 amplitude data
Sa abnormality detection signal
A Short-term average amplitude value
B Long-term average amplitude value
C Upper limit
C 'second upper limit
D Lower limit
E Idling amplitude value
F idling amplitude upper limit
Claims (3)
切削加工前に生じる空転振動データを取得するステップと、
前記空転振動データの絶対値を基に空転振幅値を算出するステップと、
前記空転振幅値を基にして空転振幅上限値を算出するステップと、
切削加工時に生じる振動データを取得するステップと、
前記振動データの絶対値を基に振幅データを算出するステップと、
前記振幅データを所定の時間間隔にて移動平均処理を行うことにより短期平均振幅値を算出するステップと、
前記振幅データを前記時間間隔よりも長い時間間隔にて移動平均処理を行うことにより長期平均振幅値を算出するステップと、
前記長期平均振幅値を基にして閾値を算出するステップと、
前記短期平均振幅値と前記閾値とを比較して異常が検出され且つ前記短期平均振幅値が前記空転振幅上限値を超えている場合に異常検知信号を出力し、前記短期平均振幅値が前記空転振幅上限値を下回っている場合には前記閾値による異常検出を無効とするステップと、
を有することを特徴とする切削加工における異常検出方法。 In the abnormality detection method for detecting abnormalities during cutting from vibration data generated during cutting,
Acquiring idling vibration data generated before cutting;
Calculating an idling amplitude value based on an absolute value of the idling vibration data;
Calculating an idle amplitude upper limit based on the idle amplitude value;
Obtaining vibration data generated during cutting;
Calculating amplitude data based on the absolute value of the vibration data;
Calculating a short-term average amplitude value by performing a moving average process on the amplitude data at predetermined time intervals;
Calculating a long-term average amplitude value by performing a moving average process on the amplitude data at a time interval longer than the time interval;
Calculating a threshold based on the long-term average amplitude value;
When an abnormality is detected by comparing the short-term average amplitude value and the threshold value and the short-term average amplitude value exceeds the idling amplitude upper limit value , an anomaly detection signal is output, and the short-term average amplitude value is the idling Invalidating the abnormality detection by the threshold when the amplitude is below the upper limit value ;
A method for detecting an abnormality in cutting, characterized by comprising:
長期平均振幅値と短期平均振幅値とをリセットするとともに、
リセット後に所定の時間経過しても短期平均振幅値が空転振幅上限値を下回っている場合には、
異常検知信号を出力するようにしたことを特徴とする請求項1または請求項2記載の切削加工における異常検出方法。 When the short-term average amplitude value continues below the upper limit value of the idling amplitude for a predetermined time,
While resetting the long-term average amplitude value and the short-term average amplitude value,
If the short-term average amplitude value is below the upper limit of the idling amplitude even after a predetermined time has elapsed after resetting,
The abnormality detection method in cutting processing according to claim 1 or 2, wherein an abnormality detection signal is output.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006319757A JP4860444B2 (en) | 2006-11-28 | 2006-11-28 | Abnormality detection method in cutting |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006319757A JP4860444B2 (en) | 2006-11-28 | 2006-11-28 | Abnormality detection method in cutting |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008132558A JP2008132558A (en) | 2008-06-12 |
JP4860444B2 true JP4860444B2 (en) | 2012-01-25 |
Family
ID=39557764
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006319757A Active JP4860444B2 (en) | 2006-11-28 | 2006-11-28 | Abnormality detection method in cutting |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4860444B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018169069A1 (en) | 2017-03-16 | 2018-09-20 | Ricoh Company, Ltd. | Diagnosis device, diagnosis system, diagnosis method, and program |
US11221608B2 (en) | 2017-03-16 | 2022-01-11 | Ricoh Company, Ltd. | Diagnosis device, diagnosis system, diagnosis method, and computer-readable medium |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5354174B2 (en) * | 2008-06-12 | 2013-11-27 | Jfeスチール株式会社 | Abnormality diagnosis system for machinery |
JP5683826B2 (en) * | 2010-03-29 | 2015-03-11 | エスアールエンジニアリング株式会社 | Magnetic clamp device |
JP5609739B2 (en) * | 2011-03-30 | 2014-10-22 | ブラザー工業株式会社 | Processing chatter vibration detection device and machine tool |
JP6501155B2 (en) * | 2014-08-11 | 2019-04-17 | 日立金属株式会社 | Tool abnormality detection method |
JP6501156B2 (en) * | 2014-08-11 | 2019-04-17 | 日立金属株式会社 | Tool abnormality detection method |
JP2017007027A (en) * | 2015-06-22 | 2017-01-12 | アズビルTaco株式会社 | Seating determination method when processing work |
WO2017098658A1 (en) | 2015-12-11 | 2017-06-15 | 株式会社牧野フライス製作所 | Machine tool |
JP6866217B2 (en) * | 2017-04-21 | 2021-04-28 | 株式会社ディスコ | Cutting equipment |
JP6901906B2 (en) * | 2017-05-12 | 2021-07-14 | 株式会社ディスコ | Cutting equipment |
JP2020157447A (en) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | リコーエレメックス株式会社 | Detection device, processing device, and program |
CN116175281B (en) * | 2023-04-26 | 2023-06-23 | 成都瑞雪丰泰精密电子股份有限公司 | Vibration abnormality detection method for spindle system of machining center |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05329750A (en) * | 1992-05-29 | 1993-12-14 | Toshiba Corp | Method and device for detecting breakage of tool for nc drilling device |
JP2003326438A (en) * | 2002-02-28 | 2003-11-18 | Fanuc Ltd | Tool anomaly detector |
JP2004042208A (en) * | 2002-07-12 | 2004-02-12 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | Machine tool |
-
2006
- 2006-11-28 JP JP2006319757A patent/JP4860444B2/en active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018169069A1 (en) | 2017-03-16 | 2018-09-20 | Ricoh Company, Ltd. | Diagnosis device, diagnosis system, diagnosis method, and program |
US11221608B2 (en) | 2017-03-16 | 2022-01-11 | Ricoh Company, Ltd. | Diagnosis device, diagnosis system, diagnosis method, and computer-readable medium |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008132558A (en) | 2008-06-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4860444B2 (en) | Abnormality detection method in cutting | |
CN109799784B (en) | Tool wear detection device, detection method thereof and tool wear compensation method | |
CN103249522B (en) | The Cutting Tool Damage sniffer of lathe and Cutting Tool Damage detection method | |
JPS5890445A (en) | Method and apparatus for monitoring abrassion loss of tool | |
CN113613820B (en) | Method for automatic process monitoring in a continuous gear grinding process | |
US20140123740A1 (en) | Working Abnormality Detecting Device and Working Abnormality Detecting Method for Machine Tool | |
TWI472399B (en) | Online cutting tool real-time monitoring method | |
JP5411055B2 (en) | Tool life detection method and tool life detection device | |
KR102648425B1 (en) | The method and device for optimizing machine tool cutting conditions using vibration acceleration | |
KR101626458B1 (en) | Apparatus for detecting malfunction of tool for machine tool | |
JP2014140918A (en) | Cutting vibration inhibition method, arithmetic control device, and machine tool | |
JP2016135511A (en) | Irregular machining detecting apparatus and irregular machining detecting method | |
JP4919999B2 (en) | Tool life detection method and tool life detection device | |
CN117784718B (en) | Cutting system of cutting knife die based on intelligent control | |
JP6722052B2 (en) | Multi-blade tool abnormality detection method | |
CN107511718A (en) | Single product high-volume repeats the intelligent tool state monitoring method of process | |
JP7396848B2 (en) | Detection device and program | |
US9983567B2 (en) | Numerical controller capable of avoiding overheat of spindle | |
JP7387368B2 (en) | Machine tool spindle monitoring device and spindle monitoring method | |
JP2017209743A (en) | Machining device | |
CN111983972A (en) | Abnormality detection device, abnormality detection server, and abnormality detection method | |
JP6314885B2 (en) | Damage prevention system, grinding wheel | |
JP2008087093A (en) | Abnormality detecting device for machine tool | |
JP2000107987A (en) | Tool abnormality detecting device | |
JP2017064860A (en) | Machining abnormality monitoring method and NC machine tool having the function |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080811 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110627 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110701 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110727 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111018 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111102 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4860444 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141111 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |