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JP2019034345A - Tool abnormality detection device and detection method - Google Patents

Tool abnormality detection device and detection method Download PDF

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JP2019034345A
JP2019034345A JP2017155179A JP2017155179A JP2019034345A JP 2019034345 A JP2019034345 A JP 2019034345A JP 2017155179 A JP2017155179 A JP 2017155179A JP 2017155179 A JP2017155179 A JP 2017155179A JP 2019034345 A JP2019034345 A JP 2019034345A
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JP
Japan
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tool
power consumption
abnormality detection
abnormality
workpiece
Prior art date
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Application number
JP2017155179A
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Japanese (ja)
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浩之 嘉村
Hiroyuki Yoshimura
浩之 嘉村
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Abstract

To provide a tool abnormality detection device and a tool abnormality detection method by which tool abnormality can be more suitably detected.SOLUTION: A tool abnormality detection device D is a tool abnormality detection device D which detects abnormality of a tool in a processor WM which relatively rotates the tool and a work-piece, which is processed by the tool, by a motor, thereby processing the work-piece. This device comprises: a power measurement part 1 which measures consumption power of the motor as actual consumption power; and an abnormality detection part 2 which detects abnormality of the tool by comparing a prescribed constant value which has been previously set with the actual consumption power which has been measured by the power measurement part 1.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、例えば工具の摩耗や欠損等の、工具異常を検知する工具異常検知装置および工具異常検知方法に関する。   The present invention relates to a tool abnormality detection device and a tool abnormality detection method for detecting a tool abnormality such as tool wear or chipping.

例えば工具の摩耗や欠損(例えば刃こぼれ)等の、工具異常を検知する工具異常検知装置は、従来から知られており、例えば、特許文献1や特許文献2に開示されている。   For example, a tool abnormality detection device that detects a tool abnormality such as tool wear or chipping (for example, blade spillage) has been conventionally known, and is disclosed in, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2.

この特許文献1に開示された切削抵抗検出方法は、エンドミル工具による加工において、主軸モータ、運動軸のモータの電流値、エンドミル工具の半径値および切削関与角を用いて、切削抵抗の工具移動接線方向切削抵抗および/または工具移動法線方向切削抵抗を検出する。この特許文献1では、加工中の切削抵抗をモニタリングすることで、工具摩耗の検出が可能とされている。   The cutting force detection method disclosed in Patent Document 1 is based on the tool movement tangent of cutting resistance using the current value of the spindle motor, the motor of the moving shaft, the radius value of the end mill tool, and the cutting participation angle in machining with an end mill tool. Directional cutting resistance and / or tool movement normal direction cutting resistance is detected. In Patent Document 1, it is possible to detect tool wear by monitoring cutting resistance during machining.

前記特許文献2に開示された、NC制御される工作機械の加工異常検知装置は、圧電素子方式の力センサを用いて工具に加わる切削負荷を切削力として測定する切削力計測部101と、機械加工装置10の現在加工位置をNC制御装置17より取得する座標値取得部102と、切削力計測部101にて取得した切削力変化量と、切削位置・加工条件記憶部107に保存された情報を元に切削力計算値記憶部108に記憶した切削力を抽出し、比較演算する切削力変化量比較演算部103と、切削力計測部101にて取得した実切削力と比較する切削力計算値(モデル切削力パターン)との間での遅れ時間を算出する遅れ時間算出部104と、算出した遅れ時間を考慮して実切削力の取得値と計算値(モデル値)とを比較する切削力比較部105と、異常検知しきい値算出部110が切削力しきい値記憶部109より所定のしきい値を取得した実切削力と比較して、異常の有無を判定する異常判定部106と、切削位置に基づいた切込み、送り速度などの加工条件が関連付けられて記憶される切削位置・加工条件記憶部107と、切削位置に基づいた切削力の計算値が記憶される切削力計算値記憶部108と、加工条件としきい値が関連づけられて記憶される切削力しきい値記憶部109と、異常検知しきい値算出部110とを備えて構成される。前記力センサは、機械加工装置10のテーブル16や主軸ステージ12に内蔵されたり、被削材15とテーブル16の間に挟み込むように配置されたりする([0035]段落ないし[0038]段落)。なお、参照符号は、この段落において、前記特許文献2において各構成に付与された符号である。   An NC-controlled machining abnormality detection device disclosed in Patent Document 2 includes a cutting force measuring unit 101 that measures a cutting load applied to a tool as a cutting force using a piezoelectric element type force sensor, and a machine A coordinate value acquisition unit 102 that acquires the current processing position of the processing apparatus 10 from the NC control unit 17, a cutting force change amount acquired by the cutting force measurement unit 101, and information stored in the cutting position / processing condition storage unit 107. The cutting force stored in the cutting force calculation value storage unit 108 is extracted based on the cutting force change amount comparison calculation unit 103 for comparison and the cutting force calculation compared with the actual cutting force acquired by the cutting force measurement unit 101. The delay time calculation unit 104 that calculates the delay time between the value (model cutting force pattern) and the cutting that compares the acquired value of the actual cutting force with the calculated value (model value) in consideration of the calculated delay time Force comparison unit 10 And an abnormality determination unit 106 that determines whether or not there is an abnormality by comparing the actual cutting force with which the abnormality detection threshold value calculation unit 110 has obtained a predetermined threshold value from the cutting force threshold value storage unit 109, and a cutting position A cutting position / machining condition storage unit 107 in which machining conditions such as cutting and feed speed based on the cutting angle are stored in association with each other, and a cutting force calculation value storage unit 108 in which a calculation value of the cutting force based on the cutting position is stored. A cutting force threshold value storage unit 109 that stores processing conditions and threshold values in association with each other and an abnormality detection threshold value calculation unit 110 are provided. The force sensor is incorporated in the table 16 or the spindle stage 12 of the machining apparatus 10 or is disposed so as to be sandwiched between the work material 15 and the table 16 (paragraph [0035] to [0038]). In addition, a reference code is a code | symbol provided to each structure in the said patent document 2 in this paragraph.

特開2004−330368号公報JP 2004-330368 A 特開2012−254499号公報JP 2012-254499 A

ところで、前記特許文献1に開示された技術では、加工中の負荷に対し、例えば工具の摩耗や欠損等の、工具異常による負荷変動が小さいため、工具異常が発生しても電流が変動せず、工具異常が検知し難い。これは、通常、工作機械がインバータで電圧と電流との位相差を制御することによって負荷変動に対応しているため、現在の出力に対し小さい負荷変動が発生した場合では、電流値が大きく変動しないからである。   By the way, in the technique disclosed in Patent Document 1, since the load fluctuation due to the tool abnormality, such as tool wear or chipping, is small with respect to the load during processing, the current does not fluctuate even if the tool abnormality occurs. It is difficult to detect tool abnormalities. This is because the machine tool normally responds to load fluctuations by controlling the phase difference between voltage and current with an inverter, so if a small load fluctuation occurs relative to the current output, the current value fluctuates greatly. Because it does not.

一方、加工、特に自由曲面の加工では、加工部位により負荷が時々刻々と変動するため、工具異常を検知するために、加工部位による負荷変動と、工具異常による負荷変動とを切り分け、各加工部位で、加工異常の判定閾値を設定する必要がある。前記特許文献2では、被削材と機械加工装置のテーブルとの間に切削力を測定する力センサを取付け、予め解析した切削力の計算値と実切削力の取得値(測定値)とを比較することによって異常の有無を判定している。しかし、切削材から大型な部品や複雑な形状の部品を加工する場合、前記テーブルと工具刃先との距離が長くなるため、あるいは、加工部位によって切削力方向が変化するため、切削力の測定値は、工具刃先に実際に加わる力と異なる虞がある。また、切削力を正確に測定する力センサは、非常に高価であり、工作機械への適用は、現実的ではない。   On the other hand, in machining, particularly free-form surface machining, the load fluctuates from moment to moment depending on the machining part. Therefore, in order to detect tool abnormalities, load fluctuations due to machining parts are separated from load fluctuations caused by tool abnormalities. Therefore, it is necessary to set a processing abnormality determination threshold. In Patent Document 2, a force sensor for measuring a cutting force is attached between a work material and a table of a machining apparatus, and the calculated value of the cutting force analyzed in advance and the obtained value (measured value) of the actual cutting force are used. The presence or absence of abnormality is determined by comparison. However, when machining large parts or parts with complex shapes from the cutting material, the distance between the table and the tool edge becomes longer, or the cutting force direction changes depending on the machining site, so the measured value of the cutting force May be different from the force actually applied to the tool edge. Further, a force sensor that accurately measures the cutting force is very expensive, and its application to a machine tool is not practical.

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、工具異常をより適切に検知できる工具異常検知装置および工具異常検知方法ならびに前記工具異常検知装置を用いた工作機械を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a tool abnormality detection device and a tool abnormality detection method capable of more appropriately detecting a tool abnormality and a machine tool using the tool abnormality detection device. Is to provide.

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる工具異常検知装置は、工具と前記工具によって加工されるワークとをモータによって相対的に回転させることで前記ワークを加工する加工機における前記工具の異常を検知する工具異常検知装置であって、前記モータの消費電力を実消費電力として測定する電力測定部と、予め設定された所定の一定値の予定消費電力と、前記電力測定部で測定された実消費電力とを比較することによって前記工具の異常を検知する異常検知部とを備える。本発明の他の一態様にかかる工具異常検知方法は、工具と前記工具によって加工されるワークとをモータによって相対的に回転させることで前記ワークを加工する加工機における前記工具の異常を検知する工具異常検知方法であって、前記モータの消費電力を実消費電力として測定する電力測定工程と、予め設定された所定の一定値の予定消費電力と、前記電力測定工程で測定された実消費電力とを比較することによって前記工具の異常を検知する異常検知工程とを備える。好ましくは、上述において、前記加工機は、3軸または5軸の装置である。好ましくは、上述において、前記工具は、エンドミルである。   As a result of various studies, the present inventor has found that the above object is achieved by the present invention described below. That is, the tool abnormality detection device according to one aspect of the present invention detects an abnormality of the tool in a processing machine that processes the workpiece by relatively rotating the tool and the workpiece processed by the tool with a motor. A tool abnormality detection device, a power measurement unit that measures the power consumption of the motor as actual power consumption, a predetermined predetermined scheduled power consumption, and the actual power consumption measured by the power measurement unit And an abnormality detection unit that detects an abnormality of the tool by comparing. A tool abnormality detection method according to another aspect of the present invention detects an abnormality of the tool in a processing machine that processes the workpiece by relatively rotating a tool and a workpiece processed by the tool with a motor. A tool abnormality detection method, a power measurement step of measuring the power consumption of the motor as actual power consumption, a predetermined predetermined scheduled power consumption, and the actual power consumption measured in the power measurement step And an abnormality detection step of detecting an abnormality of the tool by comparing with the above. Preferably, in the above description, the processing machine is a 3-axis or 5-axis apparatus. Preferably, in the above, the tool is an end mill.

このような工具異常検知装置および工具異常検知方法は、消費電力で工具異常を検知するので、インバータによって電圧と電流とが制御されていても、工具異常を検知できる。そして、上記工具異常検知装置および工具異常検知方法は、予定消費電力が一定値で予め設定されているので、工具異常を検知するために、ワークにおける加工部位による負荷変動と、工具異常による負荷変動とを切り分ける必要がない。したがって、上記工具異常検知装置および工具異常検知方法は、工具異常をより適切に検知できる。   Such a tool abnormality detection device and a tool abnormality detection method detect a tool abnormality with power consumption, so that a tool abnormality can be detected even if the voltage and current are controlled by an inverter. In the tool abnormality detection device and the tool abnormality detection method, since the planned power consumption is preset at a constant value, in order to detect the tool abnormality, the load fluctuation due to the machining part of the workpiece and the load fluctuation due to the tool abnormality are detected. There is no need to separate them. Therefore, the tool abnormality detection device and the tool abnormality detection method can detect a tool abnormality more appropriately.

他の一態様では、上述の工具異常検知装置において、前記予定消費電力は、前記予定消費電力は、前記モータを表す数式モデルを用いたシミュレーションによって予め求められる。   In another aspect, in the above-described tool abnormality detection device, the planned power consumption is obtained in advance by a simulation using a mathematical model representing the motor.

このような工具異常検知装置は、予定消費電力を予めシミュレーションによって求めるので、適切に予定消費電力を設定できる。   Since such a tool abnormality detection apparatus calculates | requires planned power consumption by simulation previously, it can set planned power consumption appropriately.

他の一態様では、これら上述の工具異常検知装置において、前記工具の異常は、前記工具の摩耗および前記工具の欠損を含み、前記異常検知部は、前記実消費電力が、前記予定消費電力に、予め設定された所定の第1判定閾値を加算した第1加算値以上であって、かつ、前記実消費電力が、前記予定消費電力に、前記第1判定閾値より大きく予め設定された所定の第2判定閾値を加算した第2加算値未満である場合に、前記工具の摩耗を検知し、前記実消費電力が、前記第2加算値以上である場合に、前記工具の欠損を検知する。   In another aspect, in the above-described tool abnormality detection device, the abnormality of the tool includes wear of the tool and a loss of the tool, and the abnormality detection unit is configured to reduce the actual power consumption to the planned power consumption. A predetermined value that is equal to or greater than a first addition value obtained by adding a predetermined first determination threshold value that is set in advance and that the actual power consumption is greater than the first determination threshold value in the scheduled power consumption The wear of the tool is detected when it is less than the second added value obtained by adding the second determination threshold value, and the tool loss is detected when the actual power consumption is equal to or greater than the second added value.

このような工具異常検知装置は、第1および第2判定閾値を用いて工具異常を検知するので、工具の摩耗と工具の欠損(刃こぼれ)とを検知できる。   Since such a tool abnormality detection device detects a tool abnormality using the first and second determination thresholds, it can detect tool wear and tool chipping (blade spillage).

他の一態様では、これら上述の工具異常検知装置において、前記異常検知部は、さらに、前記工具の異常を検知した場合に、予め設定された異常時の回転速度で前記工具と前記ワークとを相対的に回転させる第1制御信号を、前記加工機へ出力する。   In another aspect, in these above-described tool abnormality detection devices, when the abnormality detection unit further detects the abnormality of the tool, the tool and the workpiece are rotated at a preset rotation speed at the time of abnormality. A first control signal for relatively rotating is output to the processing machine.

加工機では、加工中に工具の運動を止めてしまうと、工具がワークに咬み込む虞があり、工具がワークに咬み込んでしまうと、その対応に手間(工数)がかかる。上記工具異常検知装置は、工具の異常を検知した場合に、異常時の回転速度で前記工具と前記ワークとを相対的に回転させる第1制御信号を、前記加工機へ出力するので、前記工具の運動を止めることなく前記工具を回転させることができるから、工具がワークに咬み込む虞を低減できる。   In the processing machine, if the movement of the tool is stopped during the processing, the tool may be bitten into the workpiece. If the tool is bitten into the workpiece, it takes time and effort to cope with it. When the tool abnormality detection device detects a tool abnormality, the tool abnormality detection device outputs a first control signal for relatively rotating the tool and the workpiece at a rotation speed at the time of the abnormality to the processing machine. Since the tool can be rotated without stopping the movement, the possibility that the tool bites into the workpiece can be reduced.

他の一態様では、これら上述の工具異常検知装置において、前記加工機は、さらに、前記工具と前記ワークとを相対的に移動させることで前記ワークを加工し、前記異常検知部は、さらに、前記工具の異常を検知した場合に、予め設定された異常時の移動速度で前記工具と前記ワークとを相対的に移動させる第2制御信号を、前記加工機へ出力する。   In another aspect, in these above-described tool abnormality detection devices, the processing machine further processes the workpiece by relatively moving the tool and the workpiece, and the abnormality detection unit further includes: When an abnormality of the tool is detected, a second control signal for relatively moving the tool and the workpiece at a preset moving speed at the time of abnormality is output to the processing machine.

このような工具異常検知装置は、工具の異常を検知した場合に、異常時の移動速度で前記工具と前記ワークとを相対的に移動させる第2制御信号を、前記加工機へ出力するので、前記工具の運動を止めることなく前記工具を移動させることができるから、工具がワークに咬み込む虞を低減できる。   When such a tool abnormality detection device detects a tool abnormality, it outputs a second control signal for relatively moving the tool and the workpiece at the movement speed at the time of abnormality to the processing machine. Since the tool can be moved without stopping the movement of the tool, the possibility that the tool bites into the workpiece can be reduced.

本発明にかかる工具異常検知装置および工具異常検知方法は、工具異常をより適切に検知できる。   The tool abnormality detection device and the tool abnormality detection method according to the present invention can detect a tool abnormality more appropriately.

実施形態における工具異常検知装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the tool abnormality detection apparatus in embodiment. 実施形態の工具異常検知装置における、工具異常の検知に関する動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement regarding detection of a tool abnormality in the tool abnormality detection apparatus of embodiment. 一実施例として、消費電力の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of power consumption as one Example.

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。   Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted suitably. In this specification, when referring generically, it shows with the reference symbol which abbreviate | omitted the suffix, and when referring to an individual structure, it shows with the reference symbol which attached the suffix.

本実施形態における工具異常検知装置は、工具と前記工具によって加工されるワークとをモータによって相対的に回転させることで前記ワークを加工する加工機における、例えば摩耗や欠損(例えば刃こぼれ)等の前記工具の異常(工具異常)を検知する装置である。このような工具異常検知装置は、前記モータの消費電力を実消費電力として測定する電力測定部と、予め設定された所定の一定値の予定消費電力と、前記電力測定部で測定された実消費電力とを比較することによって前記工具の異常を検知する異常検知部とを備える。以下、これら実施形態における工具異常検知装置について、より具体的に説明する。   The tool abnormality detection device according to the present embodiment is, for example, worn or broken (for example, blade spillage) in a processing machine that processes the workpiece by relatively rotating the tool and the workpiece processed by the tool with a motor. It is an apparatus for detecting an abnormality (tool abnormality) of the tool. Such a tool abnormality detection device includes a power measuring unit that measures the power consumption of the motor as actual power consumption, a predetermined predetermined scheduled power consumption that is set in advance, and the actual consumption measured by the power measuring unit. And an abnormality detection unit that detects an abnormality of the tool by comparing with electric power. Hereinafter, the tool abnormality detection device in these embodiments will be described more specifically.

図1は、実施形態における工具異常検知装置の構成を示すブロック図である。実施形態における工具異常検知装置Dは、例えば、図1に示すように、電力測定部1と、異常検知部2とを備え、本実施形態では、さらに、入力部3と、NCプログラム作成部4と、シミュレーション部5とを備え、加工機WMにおける工具の異常を検知する。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a tool abnormality detection device according to an embodiment. For example, as shown in FIG. 1, the tool abnormality detection device D in the embodiment includes a power measurement unit 1 and an abnormality detection unit 2. In the present embodiment, the input unit 3 and the NC program creation unit 4 are further provided. And a simulation unit 5 to detect tool abnormality in the processing machine WM.

加工機WMは、例えば、1軸、3軸および5軸等で、工具と前記工具によって加工されるワークとをモータ(電動機)によって相対的に回転させることで前記ワークを加工する工作機械である。本実施形態では、加工機WMは、さらに、前記工具と前記ワークとを例えばXYZステージや多軸アーム等の移動装置によって相対的に移動させることで前記ワークを加工する。このような加工機WMは、例えば、図1に示すように、制御盤6と、加工部7とを備える。   The processing machine WM is a machine tool that processes the workpiece by rotating the tool and the workpiece processed by the tool relative to each other by a motor (electric motor) using, for example, one axis, three axes, and five axes. . In the present embodiment, the processing machine WM further processes the workpiece by relatively moving the tool and the workpiece by a moving device such as an XYZ stage or a multi-axis arm. Such a processing machine WM includes, for example, a control panel 6 and a processing unit 7 as shown in FIG.

加工部7は、制御盤6および電力測定部1それぞれに接続され、工具とワークとを相対的に回転させることで前記ワークを加工し、前記工具と前記ワークとを相対的に移動させることで前記ワークを加工する装置である。本実施形態では、加工部7は、いわゆる主軸モータと、移動装置とを備える。前記工具は、例えばチャック装置等によって前記主軸モータに取り付けられ、前記主軸モータの回転力が前記工具に伝達され、前記ワークに対し前記工具が回転する。なお、逆に、前記ワークが前記主軸モータに取り付けられ、前記主軸モータの回転力が前記ワークに伝達され、前記工具に対し前記ワークが回転しても良い。また、前記ワークが例えばXYZステージ等の移動装置に取り付けられ、前記工具に対し前記ワークが移動する。なお、逆に、前記工具が例えば多軸アーム等の移動装置に取り付けられ、前記ワークに対し前記工具が移動しても良い。   The processing unit 7 is connected to each of the control panel 6 and the power measurement unit 1, and processes the workpiece by relatively rotating the tool and the workpiece, and relatively moving the tool and the workpiece. An apparatus for processing the workpiece. In the present embodiment, the processing unit 7 includes a so-called spindle motor and a moving device. The tool is attached to the spindle motor by, for example, a chuck device, the rotational force of the spindle motor is transmitted to the tool, and the tool rotates with respect to the workpiece. Conversely, the workpiece may be attached to the spindle motor, the rotational force of the spindle motor may be transmitted to the workpiece, and the workpiece may rotate with respect to the tool. Moreover, the said workpiece | work is attached to moving apparatuses, such as an XYZ stage, for example, and the said workpiece | work moves with respect to the said tool. Conversely, the tool may be attached to a moving device such as a multi-axis arm, and the tool may move relative to the workpiece.

前記工具は、例えばバイト、フライス(例えばボールエンドミルやフラットエンドミル等のエンドミル等)、砥石等であり、例えば切削加工や研磨加工等の加工法に応じて適宜な種類の工具が選択され、利用される。本実施形態では、一例として、工具は、エンドミルである。   The tool is, for example, a bite, a milling cutter (for example, an end mill such as a ball end mill or a flat end mill), a grindstone, and the like, and an appropriate type of tool is selected and used depending on a processing method such as cutting or polishing. The In the present embodiment, as an example, the tool is an end mill.

制御盤6は、工具異常検知装置Dおよび加工部7それぞれに接続され、工具異常検知装置Dから取得したNCプログラム(本実施形態では後述の実施NCプログラム)に従って前記工具によって前記ワークを加工するように加工部7を制御する装置である。本実施形態では、制御盤6は、工具異常検知装置Dから、異常時の回転速度で前記工具と前記ワークとを相対的に回転させる第1制御信号を受信すると、実行中の実施NCプログラムに対し割り込みで、前記異常時の回転速度で前記工具と前記ワークとを相対的に回転させるように、加工部7を制御する。   The control panel 6 is connected to each of the tool abnormality detection device D and the machining unit 7 so as to machine the workpiece with the tool in accordance with an NC program acquired from the tool abnormality detection device D (an implementation NC program described later in the present embodiment). This is a device for controlling the processing section 7. In this embodiment, when the control panel 6 receives from the tool abnormality detection device D the first control signal for relatively rotating the tool and the workpiece at the rotational speed at the time of abnormality, the control panel 6 executes the executed NC program. On the other hand, the machining unit 7 is controlled so as to relatively rotate the tool and the workpiece at the rotation speed at the time of the abnormality by interruption.

電力測定部1は、加工部7および異常検知部2それぞれに接続され、加工部7の前記主軸モータの消費電力を実消費電力Wrとして測定する装置であり、例えば、加工機WMに外付けされ、前記主軸モータを駆動する駆動回路に含まれるインバータ回路に流れる電力を測定する電力計等である。電力測定部3は、その測定した実消費電力Wrを異常検知部2へ出力する。   The power measuring unit 1 is connected to each of the processing unit 7 and the abnormality detecting unit 2 and is a device that measures the power consumption of the spindle motor of the processing unit 7 as an actual power consumption Wr. For example, the power measuring unit 1 is externally attached to the processing machine WM. A wattmeter or the like for measuring power flowing in an inverter circuit included in a drive circuit for driving the spindle motor. The power measurement unit 3 outputs the measured actual power consumption Wr to the abnormality detection unit 2.

異常検知部2は、電力測定部1、シミュレーション部5および制御盤6それぞれに接続され、予め設定された所定の一定値の予定消費電力Wcと、電力測定部1で測定された実消費電力Wrとを比較することによって前記工具の異常を検知する装置である。より具体的には、本実施形態では、工具異常は、前記工具の摩耗および前記工具の欠損(例えば刃こぼれ)を含み、異常検知部2は、実消費電力Wrが、予定消費電力Wcに、予め設定された所定の第1判定閾値Th1を加算した第1加算値(Wc+Th1)以上であって、かつ、実消費電力Wcが、予定消費電力Wcに、第1判定閾値Th1より大きく予め設定された所定の第2判定閾値Th2(Th2>Th1)を加算した第2加算値(Wc+Th2)未満である場合に、工具異常として工具の摩耗を検知し、実消費電力Wrが、第2加算値(Wc+Th2)以上である場合に、工具異常として工具の欠損を検知する。   The abnormality detection unit 2 is connected to each of the power measurement unit 1, the simulation unit 5, and the control panel 6, and the predetermined power consumption Wc that is set in advance and the actual power consumption Wr measured by the power measurement unit 1. Is a device that detects an abnormality of the tool by comparing More specifically, in the present embodiment, the tool abnormality includes wear of the tool and chipping of the tool (for example, blade spillage), and the abnormality detection unit 2 determines that the actual power consumption Wr is the planned power consumption Wc. It is equal to or greater than a first addition value (Wc + Th1) obtained by adding a predetermined first determination threshold value Th1, and the actual power consumption Wc is preset to the planned power consumption Wc to be greater than the first determination threshold value Th1. When the predetermined second determination threshold value Th2 (Th2> Th1) is less than the second added value (Wc + Th2), the wear of the tool is detected as a tool abnormality, and the actual power consumption Wr becomes the second added value ( If it is equal to or greater than Wc + Th2), a tool defect is detected as a tool abnormality.

前記予定消費電力Wcは、例えばユーザの経験等によって予め適宜な値に設定されて良いが、本実施形態では、加工部7の前記主軸モータを表す数式モデルを用いたシミュレーションによって予め求められ、設定される。前記予定消費電力Wcは、例えば、前記数式モデルを用いたシミュレーションによって求められた最大消費電力の2/3や1/2等に設定される。前記数式モデルは、前記主軸モータの種類に応じた例えば抵抗およびコイル等を用いた公知の等価回路で表される。前記第1および第2判定閾値Th1、Th2は、複数のサンプルから、予め適宜に設定される。   The scheduled power consumption Wc may be set to an appropriate value in advance by, for example, the user's experience, but in the present embodiment, the planned power consumption Wc is determined and set in advance by simulation using a mathematical model representing the spindle motor of the processing unit 7. Is done. The scheduled power consumption Wc is set to 2/3 or 1/2 of the maximum power consumption obtained by simulation using the mathematical model, for example. The mathematical model is represented by a known equivalent circuit using, for example, a resistor and a coil corresponding to the type of the spindle motor. The first and second determination threshold values Th1 and Th2 are appropriately set in advance from a plurality of samples.

そして、本実施形態では、異常検知部2は、前記工具の異常を検知した場合に、予め設定された異常時の回転速度で前記工具と前記ワークとを相対的に回転させる前記第1制御信号を、加工機WMの制御盤6へ出力する。前記異常時の回転速度は、複数のサンプルから、予め適宜に設定される。   In the present embodiment, when the abnormality detection unit 2 detects the abnormality of the tool, the first control signal that relatively rotates the tool and the workpiece at a preset rotation speed at the time of abnormality. Is output to the control panel 6 of the processing machine WM. The rotational speed at the time of abnormality is appropriately set in advance from a plurality of samples.

なお、異常検知部2は、前記工具の異常を検知した場合に、予め設定された異常時の移動速度で前記工具と前記ワークとを相対的に移動させる第2制御信号を、前記加工機へ出力しても良い。工具異常検知装置Dの異常検知部2から、前記第2制御信号を受信すると、制御盤6は、実行中の実施NCプログラムに対し割り込みで、前記異常時の移動速度で前記工具と前記ワークとを相対的に移動させるように、加工部7を制御する。前記異常時の移動速度は、複数のサンプルから、予め適宜に設定される。あるいは、異常検知部2は、前記工具の異常を検知した場合に、予め設定された異常時の回転速度で前記工具と前記ワークとを相対的に回転させるとともに、予め設定された異常時の移動速度で前記工具と前記ワークとを相対的に移動させる第3制御信号を、前記加工機WMの制御盤6へ出力しても良い。工具異常検知装置Dの異常検知部2から、前記第3制御信号を受信すると、制御盤6は、実行中の実施NCプログラムに対し割り込みで、前記異常時の回転速度で前記工具と前記ワークとを相対的に回転させるとともに、前記異常時の移動速度で前記工具と前記ワークとを相対的に移動させるように、加工部7を制御する。このような工具異常検知装置Dは、工具の異常を検知した場合に、異常時の移動速度で前記工具と前記ワークとを相対的に移動させる第2制御信号や第3制御信号を、加工機WMへ出力するので、前記工具の運動を止めることなく前記工具を移動させることができるから、工具がワークに咬み込む虞を低減できる。また、上述では、異常検知部2は、第1および第2判定閾値Th1、Th2を用いて工具の摩耗と工具の欠損(刃こぼれ)とを検知したが、工具異常をその種類別に分けることなく前記工具異常の有無のみを検知する観点から、異常検知部2は、前記実消費電力Wrが、前記予定消費電力Wcに、予め設定された所定の判定閾値Thを加算した加算値(Wc+Th)以上である場合に、前記工具異常を検知しても良く、この場合に、上述のいずれかの態様で、異常時の制御が実施されて良い。   The abnormality detection unit 2 sends a second control signal for relatively moving the tool and the workpiece to the processing machine at a preset moving speed when the abnormality of the tool is detected. It may be output. Upon receiving the second control signal from the abnormality detection unit 2 of the tool abnormality detection device D, the control panel 6 interrupts the execution NC program being executed, and moves the tool and the workpiece at the moving speed at the time of the abnormality. The processing unit 7 is controlled so as to relatively move the. The moving speed at the time of abnormality is appropriately set in advance from a plurality of samples. Alternatively, when the abnormality detection unit 2 detects an abnormality of the tool, the abnormality detection unit 2 relatively rotates the tool and the workpiece at a preset rotation speed at the time of the abnormality, and moves when the abnormality is set in advance. A third control signal for relatively moving the tool and the workpiece at a speed may be output to the control panel 6 of the processing machine WM. When the third control signal is received from the abnormality detection unit 2 of the tool abnormality detection device D, the control panel 6 interrupts the execution NC program being executed, and the tool and the workpiece are rotated at the rotation speed at the time of the abnormality. And the machining unit 7 is controlled so that the tool and the workpiece are relatively moved at the moving speed at the time of the abnormality. Such a tool abnormality detection device D provides a second control signal or a third control signal for moving the tool and the workpiece relative to each other at a moving speed at the time of abnormality when a tool abnormality is detected. Since it outputs to WM, the said tool can be moved without stopping the movement of the said tool, Therefore The possibility that a tool may bite into a workpiece | work can be reduced. In the above description, the abnormality detection unit 2 detects tool wear and tool chipping (blade spillage) using the first and second determination threshold values Th1 and Th2. However, the tool abnormality is not classified by type. From the viewpoint of detecting only the presence / absence of the tool abnormality, the abnormality detection unit 2 determines that the actual power consumption Wr is equal to or greater than an added value (Wc + Th) obtained by adding a predetermined determination threshold Th set in advance to the scheduled power consumption Wc. In this case, the tool abnormality may be detected, and in this case, the control at the time of abnormality may be performed in any of the above-described modes.

入力部3は、NCプログラム作成部4に接続され、NCプログラムの作成に必要な各種データを入力する装置であり、例えば、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチ、キーボードおよびマウス等である。前記各種データには、ワーク形状、工具形状(刃数、すくい角、逃げ角、ねじれ角、刃先丸み)、加工条件および加工パス等が含まれる。入力部3は、その受け付けた前記各種データをNCプログラム作成部4へ出力する。   The input unit 3 is connected to the NC program creating unit 4 and is a device for inputting various data necessary for creating the NC program. For example, the input unit 3 includes a plurality of input switches assigned with predetermined functions, a keyboard, a mouse, and the like. . The various data includes a workpiece shape, a tool shape (number of blades, rake angle, clearance angle, torsion angle, cutting edge roundness), machining conditions, machining path, and the like. The input unit 3 outputs the received various data to the NC program creation unit 4.

NCプログラム作成部4は、入力部3、シミュレーション部5および加工機WMの制御盤6それぞれに接続され、入力部3からの、ワーク形状、工具形状(刃数、すくい角、逃げ角、ねじれ角、刃先丸み)、加工条件および加工パスに基づいて、公知の常套手段により、NCプログラムを当初NCプログラムとして作成する装置である。NCプログラム作成部4は、この当初NCプログラムをシミュレーション部5へ出力する。   The NC program creation unit 4 is connected to the input unit 3, the simulation unit 5, and the control panel 6 of the processing machine WM, and the workpiece shape, tool shape (number of blades, rake angle, clearance angle, twist angle) from the input unit 3. , Cutting edge roundness), an apparatus for creating an NC program as an initial NC program by known conventional means based on machining conditions and machining paths. The NC program creation unit 4 outputs this initial NC program to the simulation unit 5.

シミュレーション部5は、NCプログラム作成部4および異常検知部2それぞれに接続され、NCプログラム作成部4で作成された当初NCプログラムに基づいて消費電力を当初消費電力Wiとしてシミュレーション(数値計算)するものである。そして、本実施形態では、シミュレーション部5は、加工部7の前記主軸モータを表す数式モデルを用いたシミュレーションによって前記一定値の予定消費電力Wcを予め求めて設定する。   The simulation unit 5 is connected to each of the NC program creation unit 4 and the abnormality detection unit 2 and simulates (numerical calculation) the power consumption as the initial power consumption Wi based on the initial NC program created by the NC program creation unit 4. It is. And in this embodiment, the simulation part 5 calculates | requires and sets the scheduled power consumption Wc of the said fixed value previously by the simulation using the numerical model showing the said spindle motor of the process part 7. FIG.

前記主軸モータの当初消費電力Wiは、接線力をFtとし、工具半径をrとし、回転数をN[rpm]とする場合に、次式(1)で求められる。接線力Ftは、比切削抵抗をKtとし、工具の切削断面積をAとする場合に、次式(2)で求められる。比切削抵抗Ktは、ワークに応じて決まる値であり、複数のワークのサンプルから予め実験的に求められる。工具の切削断面積Aは、1刃の工具が1回転する際に、前記工具によってワークが除去(切削)される断面積であり、工具形状、ワークの形状、加工条件および加工パスから幾何学的に算出される。
Wi=2π×Ft×r×N/60/1000 ・・・(1)
Ft=Kt×A ・・・(2)
前記当初消費電力Wiは、上述のように、ワーク形状、工具形状(刃数、すくい角、逃げ角、ねじれ角、刃先丸み)、加工条件および加工パスに基づいて公知の常套手段により作成された当初NCプログラムから算出されたものであって、一般に、前記ワークに対する前記工具にかかる負荷が加工部位に応じて変動するから、常に一定値ではなく、時間経過(加工の進捗)に従って変化する。このため、本実施形態では、シミュレーション部5は、当初消費電力Wiおよび予定消費電力WcをNCプログラム作成部4へ出力し、NCプログラム作成部4は、さらに、この当初消費電力Wiと当初NCプログラムに基づいて、予め設定された所定の一定値の予定消費電力Wcとなるように当初NCプログラムを改変したNCプログラムを実施NCプログラムとして作成し、この実施NCプログラムを加工機WMの制御盤6へ出力する。
The initial power consumption Wi of the spindle motor is obtained by the following equation (1) when the tangential force is Ft, the tool radius is r, and the rotation speed is N [rpm]. The tangential force Ft is obtained by the following equation (2) when the specific cutting resistance is Kt and the cutting sectional area of the tool is A. The specific cutting resistance Kt is a value determined according to the workpiece, and is experimentally obtained in advance from a plurality of workpiece samples. The cutting cross-sectional area A of the tool is a cross-sectional area from which the workpiece is removed (cut) by the tool when the one-blade tool makes one revolution, and is geometrical based on the tool shape, the shape of the workpiece, the machining conditions, and the machining path. Is calculated automatically.
Wi = 2π × Ft × r × N / 60/1000 (1)
Ft = Kt × A (2)
The initial power consumption Wi was created by known conventional means based on the workpiece shape, tool shape (number of blades, rake angle, clearance angle, helix angle, cutting edge roundness), machining conditions and machining path as described above. Since it was originally calculated from the NC program and generally the load applied to the tool with respect to the workpiece fluctuates depending on the machining part, it is not always a constant value but varies with time (processing progress). For this reason, in this embodiment, the simulation unit 5 outputs the initial power consumption Wi and the planned power consumption Wc to the NC program creation unit 4, and the NC program creation unit 4 further includes the initial power consumption Wi and the initial NC program. Based on the above, an NC program obtained by modifying the initial NC program so as to obtain a predetermined power consumption Wc having a predetermined constant value set in advance is created as an implementation NC program, and this implementation NC program is transmitted to the control panel 6 of the processing machine WM. Output.

NCプログラムでは、現在位置に対し、移動先の座標値、工具の送り速度および前記工具の回転速度が指定される。このため、より具体的には、NCプログラム作成部4によって、当初消費電力Wiが変化するごとに、当初消費電力Wiと予定消費電力Wcとが比較され、当初消費電力Wiが予定消費電力Wcより大きい場合には、当初消費電力Wiが予定消費電力Wcに一致するように、前記当初消費電力Wiに対応する工具の送り速度が減速され、一方、当初消費電力Wiが予定消費電力Wcより小さい場合には、当初消費電力Wiが予定消費電力Wcに一致するように、前記当初消費電力Wiに対応する工具の送り速度が増速される。一具体例では、当初消費電力Wiが予定消費電力Wcの2倍である場合には、当初消費電力Wiが予定消費電力Wcに一致するように、前記当初消費電力Wiに対応する工具の送り速度が1/2倍に減速され、当初消費電力Wiが予定消費電力Wcの1/2倍である場合には、当初消費電力Wiが予定消費電力Wcに一致するように、前記当初消費電力Wiに対応する工具の送り速度が2倍に増速される。これによってNCプログラム作成部4は、前記所定の一定値の予定消費電力Wcとなるように当初NCプログラムを改変したNCプログラムを実施NCプログラムとして作成する。   In the NC program, the coordinate value of the movement destination, the feed speed of the tool, and the rotation speed of the tool are specified for the current position. Therefore, more specifically, every time the initial power consumption Wi changes, the NC program creation unit 4 compares the initial power consumption Wi with the planned power consumption Wc, and the initial power consumption Wi is greater than the planned power consumption Wc. When the power consumption is large, the feed speed of the tool corresponding to the initial power consumption Wi is decelerated so that the initial power consumption Wi matches the planned power consumption Wc, while the initial power consumption Wi is smaller than the planned power consumption Wc. The feed speed of the tool corresponding to the initial power consumption Wi is increased so that the initial power consumption Wi matches the planned power consumption Wc. In one specific example, when the initial power consumption Wi is twice the planned power consumption Wc, the feed speed of the tool corresponding to the initial power consumption Wi so that the initial power consumption Wi matches the planned power consumption Wc. Is reduced to ½ times and the initial power consumption Wi is ½ times the planned power consumption Wc, the initial power consumption Wi is set to the initial power consumption Wi so that the initial power consumption Wi matches the planned power consumption Wc. The corresponding tool feed rate is doubled. As a result, the NC program creation unit 4 creates an NC program obtained by modifying the initial NC program as an implementation NC program so that the predetermined power consumption Wc is a predetermined constant value.

そして、本実施形態では、シミュレーション部5は、予定消費電力Wcを異常検知部2へ出力する。   In the present embodiment, the simulation unit 5 outputs the planned power consumption Wc to the abnormality detection unit 2.

なお、このような入力部3、NCプログラム作成部4、シミュレーション部5および異常検知部2は、一例では、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、ハードディスクドライブ、表示装置、キーボード、マウス、インターフェース、および、これらCPU、RAM、ROM、HDD、表示装置、キーボード、マウスおよびインターフェースを相互に接続するバスを備える、例えば、デスクトップ型やノード型のコンピュータによって構成可能である。前記キーボードやインターフェースは、入力部3の一例であり、NCプログラム作成部4、シミュレーション部5および異常検知部2それぞれは、プログラムの実行によって前記CPUに機能的に構成される。   Such an input unit 3, NC program creation unit 4, simulation unit 5 and abnormality detection unit 2 are, for example, a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a hard disk. A drive, a display device, a keyboard, a mouse, an interface, and a CPU, RAM, ROM, HDD, a display device, a bus that connects the keyboard, mouse, and interface to each other. Is possible. The keyboard and interface are an example of the input unit 3, and each of the NC program creation unit 4, the simulation unit 5, and the abnormality detection unit 2 is functionally configured in the CPU by executing a program.

次に、本実施形態の動作について説明する。図2は、実施形態の工具異常検知装置における、工具異常の検知に関する動作を示すフローチャートである。   Next, the operation of this embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation related to detection of tool abnormality in the tool abnormality detection device of the embodiment.

前記加工が開始されると、加工機WMでは、制御盤6は、実施NCプログラムに従って加工部7を制御し、前記工具によって前記ワークを加工する。   When the processing is started, in the processing machine WM, the control panel 6 controls the processing unit 7 according to the execution NC program and processes the workpiece with the tool.

そして、このような前記ワークの加工中における工具異常の検知にあたって、図2において、工具異常検知装置Dは、まず、異常検知部2によって、電力測定部1から、その測定した加工部7の前記主軸モータの実消費電力Wrを取得する(S1)。   In detecting the tool abnormality during the machining of the workpiece, the tool abnormality detection device D is firstly operated by the abnormality detection unit 2 from the power measurement unit 1 to the measured machining unit 7. The actual power consumption Wr of the spindle motor is acquired (S1).

次に、異常検知部2は、処理S1で電力測定部1から取得した実消費電力Wrが、前記予定消費電力Wcに前記第1判定閾値Th1を加算した第1加算値(Wc+Th1)以上であるか否かを判定する。この判定の結果、前記実消費電力Wrが前記第1加算値(Wc+Th1)以上ではない場合(すなわち、前記実消費電力Wrが前記第1加算値(Wc+Th1)未満である場合)(No)には、異常検知部2は、次に、処理S11を実行する。一方、前記判定の結果、前記実消費電力Wrが前記第1加算値(Wc+Th1)以上である場合(Yes)には、異常検知部2は、次に、処理S3を実行する。   Next, in the abnormality detection unit 2, the actual power consumption Wr acquired from the power measurement unit 1 in the process S1 is equal to or greater than a first addition value (Wc + Th1) obtained by adding the first determination threshold value Th1 to the scheduled power consumption Wc. It is determined whether or not. As a result of this determination, when the actual power consumption Wr is not greater than or equal to the first addition value (Wc + Th1) (that is, when the actual power consumption Wr is less than the first addition value (Wc + Th1)) (No) Next, the abnormality detection unit 2 executes the process S11. On the other hand, as a result of the determination, when the actual power consumption Wr is equal to or greater than the first addition value (Wc + Th1) (Yes), the abnormality detection unit 2 next executes a process S3.

処理S11では、異常検知部2は、前記ワークの加工が終了か否かを判定する。この判定は、例えば、制御盤6が前記ワークの加工が終了するとその旨を異常検知部2に通知したり、前記主軸モータの実消費電力Wrが0であるか否かを判定したり等することによって実行できる。この判定の結果、前記ワークの加工が終了している場合(Yes)には、異常検知部2は、本処理を終了し、一方、前記判定の結果、前記ワークの加工が終了していない場合(No)には、異常検知部2は、処理を処理S1に戻す。これによって前記ワークの加工中、工具異常の有無が繰り返し、判定される。   In process S11, the abnormality detection unit 2 determines whether or not the machining of the workpiece is finished. For example, the control panel 6 notifies the abnormality detection unit 2 when the machining of the workpiece is completed, or determines whether or not the actual power consumption Wr of the spindle motor is zero. Can be executed. As a result of this determination, when the machining of the workpiece has been completed (Yes), the abnormality detection unit 2 terminates the present process, whereas, as a result of the determination, the machining of the workpiece has not been completed. In (No), the abnormality detection unit 2 returns the process to the process S1. Thereby, the presence or absence of tool abnormality is repeatedly determined during machining of the workpiece.

前記処理S3では、異常検知部2は、処理S1で電力測定部1から取得した実消費電力Wrが、前記予定消費電力Wcに前記第2判定閾値Th2を加算した第2加算値(Wc+Th2)以上であるか否かを判定する。この判定の結果、前記実消費電力Wrが前記第2加算値(Wc+Th2)以上ではない場合(すなわち、前記実消費電力Wrが前記第2加算値(Wc+Th2)未満である場合)(No)には、異常検知部2は、摩耗の工具異常と判定し(S4)、次に、処理S6を実行する。一方、前記判定の結果、前記実消費電力Wrが前記第2加算値(Wc+Th2)以上である場合(Yes)には、異常検知部2は、欠損の工具異常と判定し(S5)、次に、処理S6を実行する。   In the process S3, the abnormality detection unit 2 determines that the actual power consumption Wr acquired from the power measurement unit 1 in the process S1 is equal to or greater than a second addition value (Wc + Th2) obtained by adding the second determination threshold Th2 to the scheduled power consumption Wc. It is determined whether or not. As a result of this determination, when the actual power consumption Wr is not greater than or equal to the second addition value (Wc + Th2) (that is, when the actual power consumption Wr is less than the second addition value (Wc + Th2)) (No) Then, the abnormality detection unit 2 determines that there is a wear tool abnormality (S4), and then executes processing S6. On the other hand, as a result of the determination, if the actual power consumption Wr is equal to or greater than the second added value (Wc + Th2) (Yes), the abnormality detection unit 2 determines that the tool is defective (S5), and then Then, process S6 is executed.

この処理S6では、工具異常検知装置Dは、異常検知部2によって、加工機WMの加工部7における前記工具の運動を異常時の運動に制御し、本処理を終了する。より具体的には、本実施形態では、異常検知部2は、前記異常時の回転速度で前記工具と前記ワークとを相対的に回転させる前記第1制御信号を、加工機WMの制御盤6へ出力し、本処理を終了する。これを受信した制御盤6は、実行中のNCプログラムに対し割り込みで、前記異常時の回転速度で前記工具と前記ワークとを相対的に回転させるように、加工部7の前記主軸モータを制御する。   In this process S6, the tool abnormality detection device D controls the movement of the tool in the processing unit 7 of the processing machine WM to the movement at the time of abnormality by the abnormality detection unit 2, and ends the present process. More specifically, in the present embodiment, the abnormality detection unit 2 sends the first control signal for relatively rotating the tool and the workpiece at the rotation speed at the time of the abnormality to the control panel 6 of the processing machine WM. To terminate the process. Upon receiving this, the control panel 6 interrupts the NC program being executed, and controls the spindle motor of the machining unit 7 so that the tool and the workpiece are rotated relatively at the rotational speed at the time of the abnormality. To do.

なお、本処理を終了する際に、異常検知部2は、工具異常の検知結果を、例えば液晶表示装置等の表示装置に出力してから、本処理を終了しても良い。ここで、処理S4が実行された場合には、前記表示装置には、摩耗の工具異常が表示され、処理S5が実行された場合には、前記表示装置には、欠損の工具異常が表示される。   When the present process is terminated, the abnormality detection unit 2 may terminate the present process after outputting a tool abnormality detection result to a display device such as a liquid crystal display device. Here, when the process S4 is executed, a wear tool abnormality is displayed on the display device, and when the process S5 is executed, a defective tool abnormality is displayed on the display device. The

図3は、一実施例として、消費電力の時間変化を示す図である。図3Aは、工具異常が無い場合を示し、図3Bおよび図3Cは、工具異常が生じた場合を示し、図3Bは、工具異常の際に実行される異常時速度制御機能をオフした場合を示し、図3Cは、工具異常の際に実行される異常時速度制御機能をオンした場合を示す。図3Aないし図3Cの各横軸は、時間であり、それら各縦軸は、消費電力である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a change in power consumption over time as an example. 3A shows a case where there is no tool abnormality, FIGS. 3B and 3C show a case where a tool abnormality occurs, and FIG. 3B shows a case where the abnormal speed control function executed in the case of a tool abnormality is turned off. FIG. 3C shows a case where the abnormal speed control function executed when the tool is abnormal is turned on. Each horizontal axis in FIGS. 3A to 3C is time, and each vertical axis is power consumption.

この例では、加工機WMとしてマシニングセンタが用いられ、ワークは、S45Cであり、工具は、φ20mmチップ式エンドミル(刃数3枚)であり、切削条件は、切削速度300m/min、送り0.3mm/刃、軸切込み2mm、径切込みae5mm、加工時間30分である。   In this example, a machining center is used as the processing machine WM, the workpiece is S45C, the tool is a φ20 mm tip type end mill (3 blades), cutting conditions are cutting speed 300 m / min, feed 0.3 mm. / Blade, shaft cut 2 mm, diameter cut ae 5 mm, machining time 30 minutes.

工具異常が生じていない場合では、図3Aに示すように、NCプログラムにより、電力測定部1で測定される実消費電力Wrは、予定消費電力(解析)Wcにほぼ一致している。そこで、前記工具のエンドミルに欠損を与えると、図3Bに示すように、欠損を与えた時点で、電力測定部1で測定される実消費電力Wrには、予定消費電力(解析)Wcより大きなピークが生じる。このピークを判定閾値Th(上述では第1および第2判定閾値Th1、Th2)を用いて検知することで、工具異常が加工部7における前記主軸モータの消費電力で検知できる。一方、このような工具異常を検知した場合に、異常検知部2による第1制御信号を受信した制御盤6が前記主軸モータを異常時の回転速度で制御することで、図3Cに示すように、前記工具のエンドミルが前記ワークのS45Cに咬み込むことなく、回転が続いている。   When no tool abnormality has occurred, as shown in FIG. 3A, the actual power consumption Wr measured by the power measuring unit 1 by the NC program substantially matches the planned power consumption (analysis) Wc. Therefore, when a defect is given to the end mill of the tool, as shown in FIG. 3B, the actual power consumption Wr measured by the power measuring unit 1 at the time of giving the defect is larger than the planned power consumption (analysis) Wc. A peak occurs. By detecting this peak using the determination threshold Th (the first and second determination thresholds Th1 and Th2 in the above description), the tool abnormality can be detected by the power consumption of the spindle motor in the machining unit 7. On the other hand, when such a tool abnormality is detected, the control panel 6 that has received the first control signal from the abnormality detection unit 2 controls the spindle motor at the rotation speed at the time of abnormality, as shown in FIG. 3C. The end mill of the tool continues to rotate without biting into S45C of the workpiece.

以上説明したように、工具異常検知装置Dおよびこれに実装された工具異常検知方法は、消費電力で工具異常を検知するので、インバータによって電圧と電流とが制御されていても、工具異常を検知できる。そして、上記工具異常検知装置Dおよび工具異常検知方法は、予定消費電力Wcが一定値で予め設定されているので、工具異常を検知するために、前記ワークにおける加工部位による負荷変動と、工具異常による負荷変動とを切り分ける必要がない。したがって、上記工具異常検知装置Dおよび工具異常検知方法は、工具異常をより適切に検知できる。   As described above, the tool abnormality detection device D and the tool abnormality detection method implemented in the tool abnormality detection tool detect the tool abnormality with the power consumption, so that the tool abnormality is detected even if the voltage and current are controlled by the inverter. it can. In the tool abnormality detection device D and the tool abnormality detection method, the planned power consumption Wc is preset at a constant value. Therefore, in order to detect a tool abnormality, load fluctuations due to the machining site in the workpiece, tool abnormality, There is no need to separate the load fluctuation due to Therefore, the tool abnormality detection device D and the tool abnormality detection method can detect a tool abnormality more appropriately.

上記工具異常検知装置Dおよび工具異常検知方法は、予定消費電力Wcを予めシミュレーションによって求めるので、適切に予定消費電力Wcを設定できる。   In the tool abnormality detection device D and the tool abnormality detection method, the planned power consumption Wc is obtained in advance by simulation, so that the planned power consumption Wc can be appropriately set.

上記工具異常検知装置Dおよび工具異常検知方法は、第1および第2判定閾値Th1、Th2を用いて工具異常を検知するので、前記工具の摩耗と前記工具の欠損(例えば刃こぼれ)とを検知できる。   Since the tool abnormality detection device D and the tool abnormality detection method detect the tool abnormality using the first and second determination threshold values Th1 and Th2, the tool wear and the tool chipping (for example, blade spillage) are detected. it can.

加工機WMでは、加工中に前記工具の運動を止めてしまうと、前記工具が前記ワークに咬み込む虞があり、前記工具が前記ワークに咬み込んでしまうと、その対応に手間(工数)がかかる。上記工具異常検知装置Dおよび工具異常検知方法は、前記工具の異常を検知した場合に、異常時の回転速度で前記工具と前記ワークとを相対的に回転させる第1制御信号を、加工機WMへ出力するので、前記工具の運動を止めることなく前記工具を回転させることができるから、前記工具が前記ワークに咬み込む虞を低減できる。   In the processing machine WM, if the movement of the tool is stopped during processing, the tool may bite into the workpiece, and if the tool bites into the workpiece, labor (man-hours) is required to cope with it. Take it. In the tool abnormality detection device D and the tool abnormality detection method, when an abnormality of the tool is detected, a first control signal for relatively rotating the tool and the workpiece at a rotation speed at the time of abnormality is transmitted to the processing machine WM. Since the tool can be rotated without stopping the movement of the tool, the possibility that the tool bites into the workpiece can be reduced.

なお、上述の実施形態では、切削加工する加工機WMDは、前記ワークに対し前記工具を回転させたが、前記工具に対し前記ワークを回転させても良い。例えば、このような切削加工する加工機WMには、前記工具としてバイトを用いる旋盤が挙げられる。   In the above-described embodiment, the processing machine WMD that performs the cutting process rotates the tool with respect to the work, but the work machine WMD may rotate the work with respect to the tool. For example, such a processing machine WM for cutting includes a lathe using a cutting tool as the tool.

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。   In order to express the present invention, the present invention has been properly and fully described through the embodiments with reference to the drawings. However, those skilled in the art can easily change and / or improve the above-described embodiments. It should be recognized that this is possible. Therefore, unless the modifications or improvements implemented by those skilled in the art are at a level that departs from the scope of the claims recited in the claims, the modifications or improvements are not covered by the claims. To be construed as inclusive.

D 工具異常検知装置
WM 加工機
1 電力測定部
2 異常検知部
3 入力部
4 NCプログラム作成部
5 シミュレーション部
6 制御盤
7 加工部
D Tool abnormality detection device WM Processing machine 1 Power measurement unit 2 Abnormality detection unit 3 Input unit 4 NC program creation unit 5 Simulation unit 6 Control panel 7 Processing unit

Claims (6)

工具と前記工具によって加工されるワークとをモータによって相対的に回転させることで前記ワークを加工する加工機における前記工具の異常を検知する工具異常検知装置であって、
前記モータの消費電力を実消費電力として測定する電力測定部と、
予め設定された所定の一定値の予定消費電力と、前記電力測定部で測定された実消費電力とを比較することによって前記工具の異常を検知する異常検知部とを備える、
工具異常検知装置。
A tool abnormality detection device that detects an abnormality of the tool in a processing machine that processes the workpiece by relatively rotating a tool and a workpiece processed by the tool with a motor,
A power measuring unit for measuring the power consumption of the motor as actual power consumption;
An abnormality detection unit that detects an abnormality of the tool by comparing a predetermined predetermined scheduled power consumption set in advance with an actual power consumption measured by the power measurement unit;
Tool abnormality detection device.
前記予定消費電力は、前記モータを表す数式モデルを用いたシミュレーションによって予め求められる、
請求項1に記載の工具異常検知装置。
The scheduled power consumption is obtained in advance by a simulation using a mathematical model representing the motor.
The tool abnormality detection device according to claim 1.
前記工具の異常は、前記工具の摩耗および前記工具の欠損を含み、
前記異常検知部は、前記実消費電力が、前記予定消費電力に、予め設定された所定の第1判定閾値を加算した第1加算値以上であって、かつ、前記実消費電力が、前記予定消費電力に、前記第1判定閾値より大きく予め設定された所定の第2判定閾値を加算した第2加算値未満である場合に、前記工具の摩耗を検知し、前記実消費電力が、前記第2加算値以上である場合に、前記工具の欠損を検知する、
請求項1または請求項2に記載の工具異常検知装置。
Abnormalities of the tool include wear of the tool and chipping of the tool,
The abnormality detection unit is configured such that the actual power consumption is equal to or greater than a first addition value obtained by adding a predetermined first determination threshold value that is set in advance to the scheduled power consumption, and the actual power consumption is the planned power consumption. When the power consumption is less than a second addition value obtained by adding a predetermined second determination threshold value that is set in advance larger than the first determination threshold value, wear of the tool is detected, and the actual power consumption is When the added value is 2 or more, the tool is detected to be missing.
The tool abnormality detection device according to claim 1 or 2.
前記異常検知部は、さらに、前記工具の異常を検知した場合に、予め設定された異常時の回転速度で前記工具と前記ワークとを相対的に回転させる第1制御信号を、前記加工機へ出力する、
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の工具異常検知装置。
When the abnormality of the tool is detected, the abnormality detection unit further sends a first control signal for rotating the tool and the workpiece relative to each other at a rotation speed set in advance to the processing machine. Output,
The tool abnormality detection device according to any one of claims 1 to 3.
前記加工機は、さらに、前記工具と前記ワークとを相対的に移動させることで前記ワークを加工し、
前記異常検知部は、さらに、前記工具の異常を検知した場合に、予め設定された異常時の移動速度で前記工具と前記ワークとを相対的に移動させる第2制御信号を、前記加工機へ出力する、
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の工具異常検知装置。
The processing machine further processes the workpiece by relatively moving the tool and the workpiece,
When the abnormality of the tool is detected, the abnormality detection unit further sends a second control signal for relatively moving the tool and the workpiece at a preset movement speed at the time of abnormality to the processing machine. Output,
The tool abnormality detection apparatus of any one of Claim 1 thru | or 4.
工具と前記工具によって加工されるワークとをモータによって相対的に回転させることで前記ワークを加工する加工機における前記工具の異常を検知する工具異常検知方法であって、
前記モータの消費電力を実消費電力として測定する電力測定工程と、
予め設定された所定の一定値の予定消費電力と、前記電力測定工程で測定された実消費電力とを比較することによって前記工具の異常を検知する異常検知工程とを備える、
工具異常検知方法。
A tool abnormality detection method for detecting abnormality of the tool in a processing machine that processes the workpiece by relatively rotating a tool and a workpiece processed by the tool by a motor,
A power measurement step of measuring the power consumption of the motor as actual power consumption;
An abnormality detection step of detecting an abnormality of the tool by comparing a predetermined predetermined scheduled power consumption set in advance with the actual power consumption measured in the power measurement step;
Tool abnormality detection method.
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