JPH04372340A - Abnormality prediction device for rotating tools - Google Patents
Abnormality prediction device for rotating toolsInfo
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- JPH04372340A JPH04372340A JP17748891A JP17748891A JPH04372340A JP H04372340 A JPH04372340 A JP H04372340A JP 17748891 A JP17748891 A JP 17748891A JP 17748891 A JP17748891 A JP 17748891A JP H04372340 A JPH04372340 A JP H04372340A
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明はドリル,タップ,エンド
ミル等の回転工具の折損,欠損,摩耗等の異常状態の発
生を予め検出する回転工具の異常予知装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an abnormality prediction device for rotating tools such as drills, taps, end mills, etc., which detects in advance the occurrence of abnormal conditions such as breakage, chipping, wear, etc.
【0002】0002
【従来の技術】ドリル,タップ,エンドミル等の回転工
具により加工物を切削加工する場合、回転工具に折損,
欠損,摩耗等を生じると、加工物に対して所期の加工を
行なうことができないばかりでなく、そのような異常状
態のままの運転が継続されることにより、加工物が破損
し、工作機械に損害を生じる場合がある。[Prior Art] When cutting a workpiece using a rotating tool such as a drill, tap, or end mill, the rotating tool may break or break.
If defects, wear, etc. occur, not only will it be impossible to perform the intended machining on the workpiece, but if operation continues in such abnormal conditions, the workpiece will be damaged and the machine tool will be damaged. may cause damage.
【0003】そのため、回転工具に実際に折損,欠損,
摩耗等が生じる前に、これらの異常状態の発生を予知す
る必要があり、このための方法が種々提案されている。
すなわち、一つの方法としては、回転工具を装着する装
着装置の主軸を駆動するモータの駆動電流を検出し、こ
の駆動電流の増大により回転工具の異常状態の発生を予
知する方法であり、また、他の方法は、回転工具の振動
をAEセンサ等の振動検出器で検出して、この振動値の
増大により回転工具の異常状態の発生を予知する方法で
ある。さらに、第3の方法として提案された特開昭62
−166948号公報記載の方法は、回転工具の切削力
を切削力検出器で検出して、この切削力検出器で検出さ
れた切削力若しくはその平均値若しくは前回検出した切
削力と今回検出した切削力との差又は連続する所定回数
の切削力の平均値とそれに引続いて連続する所定回数の
切削力の平均値との差をそれぞれ所定の閾値と比較する
ことにより、回転工具の異常状態の発生を予知する方法
である。[0003] As a result, rotary tools actually break, chip, or
It is necessary to predict the occurrence of these abnormal conditions before wear or the like occurs, and various methods have been proposed for this purpose. That is, one method is to detect the drive current of a motor that drives the main shaft of a mounting device for mounting a rotary tool, and to predict the occurrence of an abnormal state of the rotary tool by an increase in this drive current. Another method is to detect the vibration of the rotary tool with a vibration detector such as an AE sensor, and predict the occurrence of an abnormal state of the rotary tool based on an increase in the vibration value. Furthermore, a third method was proposed in JP-A-62
- The method described in Publication No. 166948 detects the cutting force of a rotary tool with a cutting force detector, and compares the cutting force detected by the cutting force detector or its average value, or the previously detected cutting force and the currently detected cutting force. The abnormal state of the rotary tool can be determined by comparing the difference between the cutting force or the average value of the cutting force for a predetermined number of successive times and the difference between the average value of the cutting force for a predetermined number of successive times with a predetermined threshold value. This is a method of predicting occurrence.
【0004】この特開昭62−166948号公報に開
示された装置の構成を図11に示す。FIG. 11 shows the configuration of the device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 166948/1983.
【0005】図11において、1は数値制御(NC)装
置で、回転工具を回転させるスピンドル等をも含む。2
はツールホルダ型の切削力検出器である。この切削力検
出器2にドリル等の回転工具を取り付け、切削を行う。
このときの切削力(スラストおよびトルク)は、切削力
検出器2内のFM発信器から切削力信号として出力され
、この信号は外部の受信アンテナ3を介して復調器4に
入力される。この復調器4で復調された信号をA/D変
換器5でデジタル信号に変換し、コンピュータ6で上述
した各種判定を行う。この判定の結果切削力の値が異常
であると判断されれば、コンピュータ6よりD/A変換
器7を介して警報装置8に信号を送って該警報装置8を
作動せしめ、かつリモートバッファ9を介してNC装置
1に折損回避のための信号を送り、切削を直ちに停止せ
しめる。In FIG. 11, reference numeral 1 denotes a numerical control (NC) device, which also includes a spindle for rotating a rotary tool. 2
is a tool holder type cutting force detector. A rotary tool such as a drill is attached to this cutting force detector 2 to perform cutting. The cutting force (thrust and torque) at this time is output as a cutting force signal from the FM transmitter in the cutting force detector 2, and this signal is input to the demodulator 4 via the external receiving antenna 3. The signal demodulated by the demodulator 4 is converted into a digital signal by the A/D converter 5, and the computer 6 performs the various determinations described above. If it is determined that the cutting force value is abnormal as a result of this determination, a signal is sent from the computer 6 to the alarm device 8 via the D/A converter 7 to activate the alarm device 8, and the remote buffer 9 A signal to avoid breakage is sent to the NC device 1 via the NC device 1, and the cutting is stopped immediately.
【0006】コンピュータ6には図12に示すような信
号が入力される。(a),(b)はアルミニウム材を直
径2mmのドリルで切削し、(c),(d)は鋼材S5
0Cを直径2mmのドリルで切削したときの信号であり
、これらに対しA,B,A′,B′の閾値を設定し、こ
れを超えたときに警報装置8とNC装置1に信号を出す
。ここで閾値は種々の切削条件に応じて設定され、各種
実験により求めた値や、切削開始後定常状態になってか
らの平均値の所定倍数を閾値としたりしている。A signal as shown in FIG. 12 is input to the computer 6. (a) and (b) are aluminum materials cut with a drill with a diameter of 2 mm, (c) and (d) are steel materials S5
This is the signal when 0C is cut with a 2mm diameter drill. Threshold values of A, B, A', and B' are set for these, and when these are exceeded, a signal is sent to the alarm device 8 and NC device 1. . Here, the threshold value is set according to various cutting conditions, and may be a value determined through various experiments, or a predetermined multiple of the average value after a steady state is reached after the start of cutting.
【0007】また、図12(b)にあるように、スパイ
ク状の切削力変動成分の大きさS1,S2,…Snとそ
の回数nをカウントし、該切削力変動成分の大きさS1
,S2,…Snを使用ドリルごとに設定する閾値Sと比
較し、また所定の閾値を超える切削力変動成分の発生回
数nを予め設定した回数Nと比較し、Si(i=1,2
…n)>Sまたはn>Nで警報装置8とNC装置1に信
号を出す。Furthermore, as shown in FIG. 12(b), the magnitudes S1, S2,...Sn of the spike-like cutting force fluctuation components and the number of times n thereof are counted, and the magnitude S1 of the cutting force fluctuation components is calculated.
, S2,...Sn are compared with a threshold value S set for each drill used, and the number of occurrences n of cutting force fluctuation components exceeding a predetermined threshold value is compared with a preset number N, and Si(i=1,2
...n) Sends a signal to the alarm device 8 and the NC device 1 when >S or n>N.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】この提案された、切削
力及び切削力変動成分に対して閾値を定める方法は、測
定している時点でのドリルに対する応力の瞬時的大きさ
を閾値と比較するものであり、ドリルがそれ以前に受け
た外力による疲労を考慮していない。この点に関しては
、上述した従来の他の方法においても同様である。しか
し、回転工具に外力による疲労が堆積していると、わず
かな外力の負荷でも回転工具が折損したりする場合があ
り、回転工具の異常を正確に予知するためには、回転工
具に作用する外力の集積を検出する必要がある。[Problem to be Solved by the Invention] This proposed method of determining threshold values for cutting force and cutting force fluctuation components compares the instantaneous magnitude of stress on the drill at the time of measurement with a threshold value. This does not take into account fatigue caused by external forces previously applied to the drill. Regarding this point, the same applies to the other conventional methods mentioned above. However, if the rotary tool has accumulated fatigue due to external force, the rotary tool may break even with a slight external force. It is necessary to detect the accumulation of external forces.
【0009】この点上記公報開示の方法には、上述の如
く、変動成分が閾値を超えた回数を計数して警報する方
法も開示されており、この方法でもある程度は疲労の堆
積を検出できるが、変動回数としては1回に数えられる
変動成分でも、この1回の変動を生じさせる外力の負荷
される時間や大きさはさまざまであり、単に変動回数の
計数のみでは正確な異常予知は不可能である。[0009] In this regard, the method disclosed in the above publication also discloses a method of issuing an alarm by counting the number of times the fluctuation component exceeds a threshold value, as described above, and although this method can also detect the accumulation of fatigue to a certain extent. Even if a fluctuation component can be counted as one fluctuation, the time and magnitude of the external force that causes this one fluctuation vary, and it is impossible to accurately predict abnormalities by simply counting the number of fluctuations. It is.
【0010】本発明は、従来の回転工具の異常予知装置
のこのような欠点を解消するためになされたものであり
、回転工具の内部疲労をも考慮し、正確な異常予知ので
きる回転工具の異常予知装置を提供することを目的とす
る。The present invention has been made in order to eliminate the above-mentioned drawbacks of the conventional rotating tool abnormality prediction device, and it is a rotating tool that can accurately predict abnormalities by taking into account the internal fatigue of the rotating tool. The purpose is to provide an abnormality prediction device.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の回転工具の異常
予知装置は、回転工具の切削力を検出する検出手段と、
該検出手段により検出された前記切削力の変動成分のみ
を抽出する抽出手段と、該抽出手段により抽出された前
記変動成分を積分する積分手段と、該積分手段の積分値
の関数として閾値を設定する閾値設定手段と、前記検出
手段により検出された前記切削力が前記閾値設定手段に
より設定された前記閾値を超えたときに異常信号を出力
する比較手段とを備えたことを特徴とする。[Means for Solving the Problems] An abnormality prediction device for a rotating tool according to the present invention includes a detection means for detecting a cutting force of the rotating tool;
an extraction means for extracting only the variation component of the cutting force detected by the detection means; an integration means for integrating the variation component extracted by the extraction means; and a threshold value set as a function of the integral value of the integration means. and a comparison means that outputs an abnormal signal when the cutting force detected by the detection means exceeds the threshold set by the threshold setting means.
【0012】0012
【作用】本発明の回転工具の異常予知装置においては、
回転工具の切削力の変動成分のみを抽出して、該変動成
分の積分値の関数として閾値を設定し、該閾値と上記変
動成分とを比較することにより異常状態を予知するので
、外力の負荷により回転工具の切削力に表われる変動成
分の堆積が検出でき、該堆積が大きいときには、わずか
な変動成分の発生でも異常状態を検出でき、正確な異常
予知が可能となる。[Operation] In the rotating tool abnormality prediction device of the present invention,
By extracting only the fluctuating component of the cutting force of the rotary tool, setting a threshold value as a function of the integral value of the fluctuating component, and comparing the threshold value with the above fluctuating component, abnormal conditions are predicted, so the load of external force can be predicted. This makes it possible to detect the accumulation of variable components appearing in the cutting force of the rotary tool, and when the accumulation is large, an abnormal state can be detected even with the occurrence of a slight variable component, making it possible to accurately predict abnormalities.
【0013】[0013]
【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の一実施
例について説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0014】図1は、本発明の一実施例の構成を示すブ
ロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.
【0015】まず、図1の実施例の構成を説明する。First, the configuration of the embodiment shown in FIG. 1 will be explained.
【0016】NC装置1の主軸には切削力検出器2が取
り付けられている。復調器4が切削力検出器2からのF
M変調されたトルク,スラストを示すトルク・スラスト
信号(切削力信号)をアンテナ3を介して受信するよう
に配されている。復調器4の出力側にはローパスフィル
タ10が接続されており、該ローパスフィルタ10の出
力端子には、A/D変換器5及びハイパスフィルタ18
が並列に接続されている。ハイパスフィルタ18の出力
端子にはA/D変換器19が接続されている。A cutting force detector 2 is attached to the main shaft of the NC device 1. The demodulator 4 receives F from the cutting force detector 2.
It is arranged to receive a torque/thrust signal (cutting force signal) indicating M-modulated torque and thrust via the antenna 3. A low-pass filter 10 is connected to the output side of the demodulator 4, and an A/D converter 5 and a high-pass filter 18 are connected to the output terminal of the low-pass filter 10.
are connected in parallel. An A/D converter 19 is connected to the output terminal of the high-pass filter 18.
【0017】積分手段、閾値設定手段及び比較手段とし
ての作用を果たすCPU11には、共通バス12を介し
て前記A/D変換器5,19の他、RAM13,表示器
14,外部出力用入出力部(I/O)15,キーボード
20及び警報用入出力部(I/O)16が接続され、警
報用入出力部(I/O)16には警報器17が接続され
ている。The CPU 11, which functions as an integrating means, a threshold value setting means, and a comparing means, is connected to the A/D converters 5 and 19 via a common bus 12, as well as a RAM 13, a display 14, and input/output for external output. An alarm input/output section (I/O) 15, a keyboard 20, and an alarm input/output section (I/O) 16 are connected, and an alarm device 17 is connected to the alarm input/output section (I/O) 16.
【0018】切削力検出器2の具体的構成の一例を図2
に示す。An example of a specific configuration of the cutting force detector 2 is shown in FIG.
Shown below.
【0019】図2に示した切削力検出器は、筒状部材1
10の筒部にスラスト検知部−トルク検知部−スラスト
検知部−トルク検知部といった機能の異なる二種の検知
部を円周方向に交互に配設するようにしたものである。
この筒状部材110の筒部は90°の位相差をもって設
けた四つの縦分割溝111により四分割され、対向する
二つの筒部には上下両端面に開口するスリット112を
円周方向に穿設し、その両側にトルク検知用の放射状に
配置したバネ状弾性支持構造個所A,Aと、残りの対向
する二つの筒部には左右の縦分割溝111,111端面
に開口するスリット113を長手方向に穿設し、その両
側にスラスト検知用の平行バネ状弾性支持構造個所B,
Bを形成している。筒状部材110の上下の端部にはそ
れぞれ以下のようにしてフランジ114,115を螺着
するのであるが、フランジ114に内ネジ116を設け
、内ネジ116と螺合するネジ118は上記したトルク
検知部の上方側面にだけ切り、スラスト検知部の上方側
面にはそのようなネジを欠如さす。一方、フランジ11
5の内ネジ117と螺合するネジ119はスラスト検知
部の下方側面にだけ切り、トルク検知部の下方側面には
そのようなネジを欠如さす。何れのネジ螺合個所もあと
で溶接によりしっかりと固定するのが望ましい。フラン
ジ115は例えば工作機械の主軸等の回転軸に固定する
。The cutting force detector shown in FIG.
Two types of detection parts having different functions, such as a thrust detection part, a torque detection part, a thrust detection part, and a torque detection part, are arranged alternately in the circumferential direction in the ten cylindrical parts. The cylindrical portion of this cylindrical member 110 is divided into four parts by four vertically dividing grooves 111 provided with a phase difference of 90°, and slits 112 opening on both upper and lower end surfaces are bored in the circumferential direction in the two opposing cylindrical portions. Spring-like elastic support structure parts A and A are arranged radially on both sides for torque detection, and the remaining two opposing cylinder parts have left and right vertical dividing grooves 111, and slits 113 that open at the end faces of 111. A parallel spring-like elastic support structure for thrust detection is provided on both sides of the hole in the longitudinal direction.
It forms B. Flanges 114 and 115 are screwed onto the upper and lower ends of the cylindrical member 110 in the following manner, respectively.The flange 114 is provided with an internal thread 116, and the screw 118 that engages with the internal thread 116 is as described above. Cut only the upper side of the torque sensor, and leave no such screw on the upper side of the thrust sensor. On the other hand, flange 11
The screw 119 that engages with the internal thread 117 of No. 5 is cut only on the lower side surface of the thrust detection section, and such a screw is not provided on the lower side surface of the torque detection section. It is desirable to securely fix any screwed parts by welding later. The flange 115 is fixed, for example, to a rotating shaft such as a main shaft of a machine tool.
【0020】いま回転軸に固定したフランジ115とは
反対側に当るフランジ114側に、矢印Tで示したトル
クと矢印Pで示したスラストが負荷されたとすると、ト
ルクTはネジ116,118部を経てトルク検知部の弾
性支持構造個所Aのうちスリット112に対して外側に
当る部分に伝達されて内側に当る部分との間で歪を生ず
る。またスラストPは筒状部材110の内側部分を介し
スラスト検知部の弾性支持構造個所Bのうちスリット1
13に対して内側に当る部分に伝達されて、固定したネ
ジ119,117部で受け止めている外側に当る部分と
の間で歪を生ずる。何れの歪も該歪部に固着したストレ
ーンゲージにより電気信号として取り出され、切削力検
出器2内のFM発信器から切削力信号として出力される
。なお、勿論、ポテンショメータ,作動変圧器,磁気エ
ンコーダの原理を利用したり、また圧電素子で前記歪を
取り出すことも可能である。If the torque shown by arrow T and the thrust shown by arrow P are applied to the flange 114 side opposite to the flange 115 fixed to the rotating shaft, the torque T will cause the screws 116 and 118 to Then, the torque is transmitted to the portion of the elastic support structure A of the torque sensing portion that is on the outside with respect to the slit 112, and a strain is generated between it and the portion that is on the inside of the slit 112. Further, the thrust P is transmitted through the slit 1 of the elastic support structure portion B of the thrust detection section through the inner part of the cylindrical member 110.
The strain is transmitted to the part that is on the inside with respect to 13, and a strain is generated between it and the part that is on the outside that is received by the fixed screws 119 and 117. Any strain is extracted as an electrical signal by a strain gauge fixed to the strained portion, and output as a cutting force signal from the FM transmitter in the cutting force detector 2. Of course, it is also possible to utilize the principle of a potentiometer, an actuating transformer, or a magnetic encoder, or to extract the distortion using a piezoelectric element.
【0021】図3には、切削力検出器2の他の例を示す
。この例では、トルク検知部とスラスト検知部とを同心
状に配置し、回転工具から伝えられたスラストP及びト
ルクTは弾性支持構造個所A及び弾性支持構造個所Bを
介して図示しない外フランジ部に伝わる。この際、弾性
支持構造個所Aはトルクの作用に対して剛性が低いため
大きくひずみ、また弾性支持構造個所Bはスラストの作
用に対し剛性が低いため大きくひずむ。そこでこの弾性
支持構造個所上の適当な位置に歪を検出する手段、たと
えば歪ゲージを配置することにより回転工具に作用する
トルク,スラストを検出できる。FIG. 3 shows another example of the cutting force detector 2. In this example, the torque detection part and the thrust detection part are arranged concentrically, and the thrust P and torque T transmitted from the rotating tool are transmitted to the outer flange (not shown) via the elastic support structure part A and the elastic support structure part B. It is transmitted to At this time, the elastic support structure part A has low rigidity against the action of torque, so it is greatly distorted, and the elastic support structure part B has low rigidity against the action of thrust, so it is greatly distorted. Therefore, by arranging a means for detecting strain, such as a strain gauge, at an appropriate position on the elastic support structure, the torque and thrust acting on the rotary tool can be detected.
【0022】次に作用について説明する。切削力検出器
2は、上述の如く、トルク・スラストを示すトルク・ス
ラスト信号をFM変調してアンテナ3,復調器4に送る
。FM変調信号は、復調器4で復調され、ローパスフィ
ルタ10でノイズ等の高周波が分離され、上記トルク・
スラスト信号が得られる。またローパスフィルタ10通
過後にハイパスフィルタ18を通過させた信号は切削力
変動成分だけとなる。このトルク・スラスト信号と切削
力変動成分はA/D変換器5,19によりデジタル信号
に変換されてCPU11に取り込まれ、その値とCPU
11により設定される所定閾値とが比較され、トルク・
スラスト信号値が所定閾値を超えたときに警報用I/O
16を介して警報信号を警報器17に出力し、警報器1
7はその警報を表示または音により知らせる。Next, the operation will be explained. As described above, the cutting force detector 2 FM modulates the torque thrust signal indicating the torque thrust and sends it to the antenna 3 and demodulator 4. The FM modulation signal is demodulated by a demodulator 4, high frequencies such as noise are separated by a low-pass filter 10, and the above-mentioned torque and
Thrust signal is obtained. Further, the signal passed through the high-pass filter 18 after passing through the low-pass filter 10 contains only the cutting force fluctuation component. The torque/thrust signal and the cutting force fluctuation component are converted into digital signals by the A/D converters 5 and 19 and taken into the CPU 11.
11 is compared with a predetermined threshold value set by
Alarm I/O when the thrust signal value exceeds a predetermined threshold
The alarm signal is output to the alarm device 17 via the alarm device 16.
7 notifies the alarm by display or sound.
【0023】次に、CPU11で検出したスラスト信号
例と変動成分を図4〜図5に、閾値を決める関数パター
ンを図6〜図8に示す。図4〜図5は、鋼S45C調質
材に直径1.5mmのドリルで8mmの穴を回転数18
00r.p.m.,送り0.05mm/rev.であけ
た場合のトルク、あるいはスラストの信号か、それらの
変動成分を示し、図4(a)は新品のドリルで穴あけの
場合のスラスト信号特性図で、図4(b)はそのハイパ
スフィルタ18通過後の変動成分の特性図である。図4
(a)では、切削動体の後半周波数の低い変動成分が表
われているが、ハイパスフィルタ18の周波数設定が高
いため、図4(b)では検出していない。その結果、ハ
イパスフィルタ18の出力信号としては、ほぼ一定で小
さい変動成分が検出される。Next, examples of thrust signals and fluctuation components detected by the CPU 11 are shown in FIGS. 4 to 5, and function patterns for determining threshold values are shown in FIGS. 6 to 8. Figures 4 and 5 show an 8mm hole drilled in S45C tempered steel with a 1.5mm diameter drill at a rotation speed of 18mm.
00r. p. m. , feed 0.05mm/rev. Fig. 4(a) shows the thrust signal characteristics when drilling with a new drill, and Fig. 4(b) shows the torque or thrust signal when drilling with a new drill. It is a characteristic diagram of the fluctuation component after passing. Figure 4
In (a), a low fluctuation component in the second half frequency of the cutting moving body appears, but because the frequency setting of the high-pass filter 18 is high, it is not detected in FIG. 4(b). As a result, a substantially constant and small fluctuation component is detected in the output signal of the high-pass filter 18.
【0024】次に、図5は折損時のスラストの信号であ
り、折損時t1直前に変動成分は増加するものの、スラ
スト自体は、さほど増加しない。このため本例の直径1
.5mmドリル加工の切削力に閾値S(1.5)を設定
する場合、新品ドリルでも発生しうる最高スラスト力S
(L)と折損前に発生した最高スラスト力S(H)との
間に設定する必要がある。すると最高スラスト力S(L
),S(H)とも変動することを考えれば閾値S(1.
5)の範囲は非常に狭くなるか、もしくは閾値S(1.
5)を設定し得ず、折損予知を行えないこともありうる
。またスラストの変動成分も折損直前に大きな値となる
ものの、マシニングセンタの送りを止めるための時間を
考慮すると、単に一定の閾値を設定したのでは危険であ
る。Next, FIG. 5 shows the thrust signal at the time of breakage, and although the fluctuation component increases just before the time of breakage t1, the thrust itself does not increase much. Therefore, the diameter of this example is 1
.. When setting the threshold value S (1.5) for the cutting force for 5 mm drilling, the maximum thrust force S that can be generated even with a new drill
(L) and the maximum thrust force S(H) generated before breakage. Then, the maximum thrust force S (L
) and S(H), the threshold value S(1.
5) will be very narrow, or the range of threshold S(1.
5) may not be set and breakage prediction may not be possible. Further, although the thrust fluctuation component also becomes a large value just before breakage, it is dangerous to simply set a constant threshold value, considering the time required to stop the feeding of the machining center.
【0025】そこで、図6に示すように、閾値S′(1
.5)をスラスト変動成分の積分値Ciの関数: S
′(1.5)=f(Ci,1.5)と設定する。Therefore, as shown in FIG. 6, the threshold value S'(1
.. 5) is a function of the integral value Ci of the thrust fluctuation component: S
'(1.5)=f(Ci, 1.5).
【0026】本実施例は
S′(1.5)=aCi+Smax(1.5)の関数で
定義したが、逆関数や自然対数等でもよく、関数形と定
数a(aは負),Smax(1.5)は実験等から求め
ればよい。Although this embodiment is defined using the function S'(1.5)=aCi+Smax(1.5), it may also be an inverse function, natural logarithm, etc., and the function form, constant a (a is negative), Smax( 1.5) may be determined through experiments, etc.
【0027】また0.5mmのドリルではSmax(0
.5)を変えることによって同様の効果をもつ閾値を得
ることができる。S′(1.5)の関数は、図5(a)
中に示すように、折損時t1の近くになると低くなり、
一定値の閾値よりも確実に折損を予知することができる
。[0027] Also, in the case of a 0.5 mm drill, Smax (0
.. By changing 5), a threshold with a similar effect can be obtained. The function of S'(1.5) is shown in Figure 5(a).
As shown inside, it becomes low near t1 at the time of breakage,
Breakage can be predicted more reliably than using a fixed threshold value.
【0028】この変動分の積分値及び該積分値に対する
閾値の関数値は、キーボード20から入力されたSma
xの値及び定数aに基づいてCPU11で算出される。The integral value of this variation and the function value of the threshold value for the integral value are determined by the Sma input from the keyboard 20.
It is calculated by the CPU 11 based on the value of x and the constant a.
【0029】また、閾値の関数として、図7に示すよう
に、回転工具の径に応じた所定の積分値、たとえばφ1
.5mmのドリルのときCi1.5で0となるような関
数を設定すれば、変動成分の大きさの如何にかかわらず
、回転工具に加えられた外力による切削力変動の堆積が
所定の値となると警報動作がなされ、該回転工具の疲労
が所定の限度に達していることを表示できることとなる
。Further, as a function of the threshold value, as shown in FIG.
.. If you set a function that becomes 0 at Ci1.5 for a 5mm drill, then the accumulation of cutting force fluctuations due to external force applied to the rotating tool will reach a predetermined value, regardless of the magnitude of the fluctuation component. An alarm will be activated to indicate that the rotary tool fatigue has reached a predetermined limit.
【0030】更に、図6の関数と図7の関数を組み合わ
せて、図8の関数を閾値の関数として設定してもよい。
すなわち、閾値の関数は、
S′(1.5)=aCi+Smax(1.5) (0
≦Ci≦Ci1.5)S′(1.5)=0
(Ci>Ci1.5)となる
。Furthermore, the function in FIG. 6 and the function in FIG. 7 may be combined to set the function in FIG. 8 as a threshold function. That is, the threshold function is S' (1.5) = aCi + Smax (1.5) (0
≦Ci≦Ci1.5)S'(1.5)=0
(Ci>Ci1.5).
【0031】この場合は、回転工具の疲労が大きくなる
につれ、外力による切削力のわずかな変動でも閾値を超
えるようになり、さらに変動成分の積分値が所定の値に
達すると直ちに警告表示がなされることとなる。In this case, as the fatigue of the rotary tool increases, even a slight variation in the cutting force due to external force will exceed the threshold value, and furthermore, as soon as the integral value of the variation component reaches a predetermined value, a warning will be displayed. The Rukoto.
【0032】次に折損パターンについて説明する。図9
,図10はそれぞれ折損したときの信号例であるが、図
9はトルク,スラスト共増大して折損した例であり、図
10は切削力変動成分の増加後切削力があまり増加せず
に折損した例であり、本発明によれば、従来は予知でき
ない可能性があった図9のタイプの折損パターン例でも
予知することが可能である。Next, the breakage pattern will be explained. Figure 9
, and Fig. 10 are signal examples when the breakage occurred. Fig. 9 shows an example where the torque and thrust both increased and the breakage occurred, and Fig. 10 shows an example where the cutting force did not increase much after the cutting force fluctuation component increased and the breakage occurred. According to the present invention, it is possible to predict even a breakage pattern example of the type shown in FIG. 9, which could not be predicted conventionally.
【0033】以上の如く、本発明による回転工具の異常
予知装置においては、CPU11は、1回の切削毎に切
削力変動成分と切削力を検出し、変動成分の積分値を求
める。この積分値の大きさによって予め定めていた閾値
の値を変えて、現在の切削力と比較し、これにより切削
が進み変動成分が多く出ている回転工具では繰り返し疲
労が進み危険と判定され、異常信号が出力される。As described above, in the rotary tool abnormality prediction apparatus according to the present invention, the CPU 11 detects the cutting force fluctuation component and the cutting force for each cutting, and calculates the integral value of the fluctuation component. The predetermined threshold value is changed depending on the magnitude of this integral value, and compared with the current cutting force.As a result, as cutting progresses and a rotating tool with many variable components is subjected to repeated fatigue, it is determined that it is dangerous. An abnormal signal is output.
【0034】さらに変動成分が単発的に発生している場
合でもその変動成分が大きいときにはドリルに作用する
負荷が大きいとして異常信号が出される。またノイズ等
の小さな変動成分では回数が多くともその積分値の大き
さは小さいため異常信号が出力されることはなく、的確
に折損を予知することが出来る。[0034] Furthermore, even if a fluctuation component occurs only sporadically, if the fluctuation component is large, an abnormality signal is issued, indicating that the load acting on the drill is large. Furthermore, even if the number of small fluctuation components such as noise is large, the magnitude of the integrated value is small, so no abnormal signal is output, and breakage can be accurately predicted.
【0035】なお、本実施例においては、ローパスフィ
ルタ10とハイパスフィルタ18により形成される所定
の周波数帯域の切削力成分を変動成分として用いたが、
所定の周波数成分(複数であってよい)のみに着目し、
該周波数成分のみを抽出して、該周波数成分を変動成分
として用いてもよい。Note that in this embodiment, the cutting force component in a predetermined frequency band formed by the low-pass filter 10 and the high-pass filter 18 was used as the fluctuation component.
Focusing only on a predetermined frequency component (it may be multiple),
Only the frequency component may be extracted and used as the fluctuation component.
【0036】また、切削力の周波数特性はドリル径,切
削条件,被切削材の材質等により変わるものであるので
、あらかじめ実験により適当な閾値の関数値を求め、キ
ーボード20でRAM13に入力し、閾値として用いて
もよい。Furthermore, since the frequency characteristics of the cutting force vary depending on the drill diameter, cutting conditions, material of the workpiece, etc., an appropriate threshold function value is determined in advance through experiments, and is input into the RAM 13 using the keyboard 20. It may also be used as a threshold.
【0037】さらに、本実施例では、回転工具の切削力
を異常状態の検出データとして用いたが、切削力を間接
的に表わす回転工具の振動又は回転工具を駆動する駆動
装置の駆動電流を異常状態の検出データとして用いても
よい。この場合には、切削力が前記振動又は駆動電流に
より徴憑されることとなる。Furthermore, in this embodiment, the cutting force of the rotary tool was used as the abnormal condition detection data, but the vibration of the rotary tool or the drive current of the drive device that drives the rotary tool, which indirectly represents the cutting force, was used as abnormal state detection data. It may also be used as state detection data. In this case, the cutting force will be influenced by the vibration or drive current.
【0038】[0038]
【発明の効果】本発明の回転工具の異常予知装置におい
ては、回転工具の異常状態を示す切削力の変動部分の積
分値の関数として閾値を設定したので、回転工具に堆積
された内部疲労の状態に応じた正確な異常状態の予知を
行うことができる。[Effects of the Invention] In the rotating tool abnormality prediction device of the present invention, the threshold value is set as a function of the integral value of the fluctuating part of the cutting force that indicates the abnormal state of the rotating tool. It is possible to accurately predict an abnormal state depending on the state.
【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.
【図2】図1の実施例の切削力検出器の具体的構成例を
示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing a specific example of the configuration of the cutting force detector of the embodiment shown in FIG. 1;
【図3】図1の実施例の切削力検出器の他の例を示す斜
視図である。FIG. 3 is a perspective view showing another example of the cutting force detector of the embodiment shown in FIG. 1;
【図4】正常状態の切削力データの一例を示すグラフで
ある。FIG. 4 is a graph showing an example of cutting force data in a normal state.
【図5】異常状態の切削力データの一例を示すグラフで
ある。FIG. 5 is a graph showing an example of cutting force data in an abnormal state.
【図6】閾値の関数の一例を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing an example of a threshold function.
【図7】閾値の関数の他の例を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing another example of a threshold function.
【図8】閾値の関数の第3の例を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a third example of a threshold function.
【図9】回転工具が折損したときの切削力の変形の一パ
ターンを示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a pattern of deformation of cutting force when the rotary tool breaks.
【図10】回転工具が折損したときの切削力の変形の他
のパターンを示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing another pattern of deformation of cutting force when the rotary tool breaks.
【図11】従来の回転工具の異常予知装置の一例の構成
を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of an example of a conventional abnormality prediction device for a rotating tool.
【図12】図11の従来例の切削力検出器が検出した切
削力を表わす信号波形の例である。FIG. 12 is an example of a signal waveform representing cutting force detected by the conventional cutting force detector of FIG. 11;
1 NC装置 2 切削力検出器 4 復調器 10 ローパスフィルタ 11 CPU 17 警報器 18 ハイパスフィルタ 20 キーボード 1 NC device 2 Cutting force detector 4 Demodulator 10 Low pass filter 11 CPU 17 Alarm device 18 High pass filter 20 Keyboard
Claims (1)
と、該検出手段により検出された前記切削力の変動成分
のみを抽出する抽出手段と、該抽出手段により抽出され
た前記変動成分を積分する積分手段と、該積分手段の積
分値の関数として閾値を設定する閾値設定手段と、前記
検出手段により検出された前記切削力が前記閾値設定手
段により設定された前記閾値を超えたときに異常信号を
出力する比較手段とを備えたことを特徴とする回転工具
の異常予知装置。1. A detection means for detecting the cutting force of a rotary tool, an extraction means for extracting only the fluctuation component of the cutting force detected by the detection means, and an integral of the fluctuation component extracted by the extraction means. an integrating means for determining a threshold value as a function of an integral value of the integrating means; and a threshold setting means for setting a threshold value as a function of an integral value of the integrating means; 1. An abnormality prediction device for a rotating tool, comprising a comparison means for outputting a signal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17748891A JPH04372340A (en) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | Abnormality prediction device for rotating tools |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17748891A JPH04372340A (en) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | Abnormality prediction device for rotating tools |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04372340A true JPH04372340A (en) | 1992-12-25 |
Family
ID=16031780
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17748891A Pending JPH04372340A (en) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | Abnormality prediction device for rotating tools |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04372340A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012125864A (en) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Aichi Machine Industry Co Ltd | Deficit determination device for fillet roller and method therefor |
JP2013173168A (en) * | 2012-02-24 | 2013-09-05 | Aichi Machine Industry Co Ltd | Device and method for determining fillet roller chipping |
WO2023119729A1 (en) * | 2021-12-24 | 2023-06-29 | 株式会社デンソー | Abnormality detection device, abnormality detection system, abnormality detection method, and abnormality detection program |
JP2023095753A (en) * | 2021-12-24 | 2023-07-06 | 株式会社デンソー | Abnormality detection device, abnormality detection system, abnormality detection method, and abnormality detection program |
-
1991
- 1991-06-21 JP JP17748891A patent/JPH04372340A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012125864A (en) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Aichi Machine Industry Co Ltd | Deficit determination device for fillet roller and method therefor |
JP2013173168A (en) * | 2012-02-24 | 2013-09-05 | Aichi Machine Industry Co Ltd | Device and method for determining fillet roller chipping |
WO2023119729A1 (en) * | 2021-12-24 | 2023-06-29 | 株式会社デンソー | Abnormality detection device, abnormality detection system, abnormality detection method, and abnormality detection program |
JP2023095753A (en) * | 2021-12-24 | 2023-07-06 | 株式会社デンソー | Abnormality detection device, abnormality detection system, abnormality detection method, and abnormality detection program |
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