JPH0351549B2 - - Google Patents
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- JPH0351549B2 JPH0351549B2 JP58249564A JP24956483A JPH0351549B2 JP H0351549 B2 JPH0351549 B2 JP H0351549B2 JP 58249564 A JP58249564 A JP 58249564A JP 24956483 A JP24956483 A JP 24956483A JP H0351549 B2 JPH0351549 B2 JP H0351549B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
- B23Q17/0904—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool before or after machining
- B23Q17/0919—Arrangements for measuring or adjusting cutting-tool geometry in presetting devices
- B23Q17/0947—Monitoring devices for measuring cutting angles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23Q17/0923—Tool length
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、数値制御工作機械において主軸に装
着された工具の折損を検出する工具折損検出方法
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a tool breakage detection method for detecting breakage of a tool mounted on a spindle in a numerically controlled machine tool.
従来、工具折損検出装置として、次のようなも
のが知られている。
Conventionally, the following tools are known as tool breakage detection devices.
(1) 工作機械に取り付けられた工具の先端前方か
ら測定子が工具に向かつて移動し、その工具の
先端に接触して工具の寸法あるいは損耗状態を
検出し、また加工時には測定子が工具の側方に
後退するようにされたもの（特公昭56−26522
号公報）。(1) A gauge head moves toward the tool from the front of the tip of the tool attached to the machine tool, contacts the tool tip to detect the dimensions or wear condition of the tool, and during machining, the gauge head moves towards the tool. Those designed to recede to the sides (Special Publications Showa 56-26522)
Publication No.).
(2) 主軸に装着したテーブル上に絶縁物を介して
載置され弾性力によつて主軸に向かつて付勢さ
れた可動部を主軸方向には動きを拘束して設け
た特殊な工具長検出器を用いるもの（特開昭57
−138560号公報）。(2) A special tool length detection method in which the movable part is placed on a table attached to the spindle via an insulator and is biased toward the spindle by elastic force, but its movement in the spindle direction is restricted. Items that use vessels (Japanese Patent Publication No. 1983-1999)
−138560).
(3) ツールに接触して接触信号を出力する接触部
材と、該接触部材の接触位置からデイジタル値
としてツール休止時に計数する手段と、該計数
する手段の計数値の最初のデイジタル値を記憶
する手段とを有し、前記接触部材の接触位置を
接触毎に計数し、前記最初のデイジタル値と比
較し、該比較した値に基づきツールの摩耗量を
検出し、補正命令信号として出力する構成のも
の（特開昭56−139853号公報）。(3) A contact member that contacts the tool and outputs a contact signal, a means for counting a digital value from the contact position of the contact member when the tool is at rest, and storing the first digital value of the count value of the counting means. and counting the contact position of the contact member for each contact, comparing it with the first digital value, detecting the wear amount of the tool based on the compared value, and outputting it as a correction command signal. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 139853/1983).
(4) 主軸に対して相対移動可能なテーブル上に設
けられプログラム上の基準点より一定距離隔て
て設けられた基準面と、前記主軸に装着された
測定工具あるいは加工工具が前記基準面に接触
したことを検出する接触検出手段と、前記工具
を前記基準点より接触検出手段によつて工具と
基準面との接触が検出されるまで移動させるに
必要なパルス数を計数しこの計数値に基づいて
工具の径補正値を測定するとともに前記工具に
よる工作物の加工寸法測定時あるいは加工時に
工具の位置決め点を前記径補正値だけ補正する
もの（特開昭55−106750号公報）。(4) A reference plane is provided on a table that is movable relative to the spindle and is set a certain distance apart from a reference point on the program, and the measuring tool or processing tool attached to the spindle comes into contact with the reference plane. contact detection means for detecting that the tool has touched the reference surface, and counting the number of pulses necessary to move the tool from the reference point until contact between the tool and the reference surface is detected by the contact detection means, and based on this counted value. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 106750/1983) measures the diameter correction value of the tool and corrects the positioning point of the tool by the diameter correction value when measuring or machining the machining dimensions of a workpiece using the tool.
ところが、上記従来の装置では主軸の熱変位に
比べて十分大きい工具の折損量は検出できるが、
この熱変位量を無視できないような工具の微小な
折損量を検出することができない、という問題点
がある。
However, although the conventional device described above can detect the amount of tool breakage that is sufficiently large compared to the thermal displacement of the spindle,
There is a problem in that it is not possible to detect a minute amount of tool breakage in which the amount of thermal displacement cannot be ignored.
本発明は、主軸の熱変位に無関係に工具の微小
な折損を検出することができる上、長さの異なる
多種類の工具の折損を１本の基準工具で検出する
ことができる工具折損検出方法を提供することを
目的とする。 The present invention provides a tool breakage detection method that is capable of detecting minute breakages of a tool regardless of thermal displacement of the spindle, and also capable of detecting breakages of many types of tools with different lengths using a single reference tool. The purpose is to provide
上記の目的を達成するために、本発明は、工具
が装着される主軸を、制御装置によつて制御され
る駆動モータで工具の軸方向に動かすように構成
された工作機械において、既知の工具長を有する
基準工具を主軸に装着して起点から基準工具が工
具検知手段によつて検出されるまで主軸を駆動モ
ータで軸方向に移動させて制御装置の演算手段で
基準工具移動距離を算出する工程と、演算手段の
記憶装置内に登録されている基準工具長と上記基
準工具移動距離から検知手段距離を算出する工程
と、被測定工具を主軸に装着して起点から被測定
工具が工具検知手段によつて検出されるまで主軸
を駆動モータで軸方向に移動させて演算手段で工
具移動距離を算出する工程と、上記検知手段距離
と工具移動距離から被測定工具の工具長を算出す
る工程と、記憶装置に登録してある基準となる工
具長データと上記被測定工具の工具長とを比較し
て被測定工具の折損を判別する工程とからなる構
成とした。
To achieve the above object, the present invention provides a machine tool configured to move a spindle on which a tool is mounted in the axial direction of the tool by a drive motor controlled by a control device. A reference tool having a long length is attached to the spindle, and the spindle is moved in the axial direction by a drive motor from the starting point until the reference tool is detected by the tool detection means, and the reference tool movement distance is calculated by the calculation means of the control device. a process, a process of calculating the detection means distance from the standard tool length registered in the storage device of the calculation means and the standard tool movement distance, and a process of attaching the tool to be measured to the spindle and detecting the tool from the starting point. a step of moving the spindle in the axial direction with a drive motor until it is detected by the means and calculating the tool movement distance with the calculation means; and a step of calculating the tool length of the tool to be measured from the detection means distance and the tool movement distance. and a step of comparing reference tool length data registered in a storage device with the tool length of the tool to be measured to determine whether the tool to be measured is broken.
被測定工具の工具長ｌは、検知手段距離L0か
ら工具移動距離ａを減じて算出される。この際、
主軸に熱変位が生じていても、その熱変位は消去
されるので、主軸熱変位に関係なく、工具長を正
確に知り、微小な折損を検出することができる。
The tool length l of the tool to be measured is calculated by subtracting the tool movement distance a from the detection means distance L 0 . On this occasion,
Even if thermal displacement occurs in the spindle, that thermal displacement is erased, so the tool length can be accurately known and minute breakages can be detected regardless of the thermal displacement of the spindle.
また、基準工具は、検知手段距離L0の算出に
利用されるだけであるので、長さの異なる多種類
の工具の折損を１本の基準工具で検出することが
できる。 Further, since the reference tool is only used for calculating the detection means distance L 0 , breakage of many types of tools having different lengths can be detected using one reference tool.
以下本発明を図面に基づいて詳細に説明する。 The present invention will be explained in detail below based on the drawings.
第１図および第２図は本発明が適用される数値
制御工作機械（以下NC工作機械と称する）を示
す。このNC工作機械Ａは従来同様の基本構造を
有するものであり、工具１が図示しない自動工具
交換装置により工具マガジンから取り出されて主
軸２に装着されるともに、NC制御装置３により
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各駆動モータ４，５，６がそ
れぞれ制御されるようになつている。 1 and 2 show a numerically controlled machine tool (hereinafter referred to as an NC machine tool) to which the present invention is applied. This NC machine tool A has the same basic structure as the conventional one, in which the tool 1 is taken out from the tool magazine by an automatic tool changer (not shown) and mounted on the spindle 2, and the NC machine tool 3 controls the X-axis, Y-axis, The drive motors 4, 5, and 6 for the shaft and Z-axis are respectively controlled.
本発明の工具折損検出方法を実施する装置は、
このNC工作機械Ａに付設されるもので、上記工
具１の軸方向（つまりＺ軸方向）の移動を検知す
る工具検知手段７と、この工具検知手段７で得ら
れた検知信号に基づき工具長ｌを演算すると同時
に、この工具長ｌをあらかじめ記憶装置に登録さ
れた工具長データlrと比較して工具１の折損を検
出する演算手段８とから構成されている。 The device for implementing the tool breakage detection method of the present invention includes:
It is attached to this NC machine tool A, and includes a tool detection means 7 that detects the movement of the tool 1 in the axial direction (that is, the Z-axis direction), and a tool length detection means 7 based on the detection signal obtained by this tool detection means 7. It is comprised of a calculating means 8 which calculates l and at the same time compares this tool length l with tool length data lr registered in advance in a storage device to detect breakage of the tool 1.
上記工具検知手段７は、NC工作機械Ａのテー
ブル側に設けられて、Ｚ軸方向に移動する工具１
に接触してその接触信号を発する接触７ａと、こ
の接触子７ａからの接触信号を検出する接触信号
検出回路７ｂとから成る。また、上記演算手段８
は、上記NC制御装置３の内部に設けられている
もので、フイードパルスｆを伝送するアンドゲー
ト８ａと、このアンドゲート８ａからのフイード
パルスｆにより上記Ｚ軸駆動モータ６のサーボ装
置を制御するための出力パターンを発生する補間
器８ｂと、上記工具検知手段７からの検知信号の
入力により、補間器８ｂの内部のカウンタから工
具１のＺ軸方向の位置データＺ（以下座標値Ｚと
いう）を取り込むとともに、上記アンドゲート８
ａをOFF状態として工具１のＺ軸方向の移動を
停止させ、また、上記座標値Ｚに基づき工具長ｌ
を演算し、この工具長ｌを工具長データlrと比較
して工具１の折損を判別するCPU（中央演算処理
装置）８ｃと、このCPU８ｃに接続され工具長
データlr等が登録された記憶装置８ｄとから成
る。この記憶装置８ｄには、NC制御装置３およ
び前記工具折損検出装置の制御を行う制御プログ
ラムが登録されている。 The tool detection means 7 is provided on the table side of the NC machine tool A, and detects the tool 1 moving in the Z-axis direction.
It consists of a contact 7a that contacts and emits a contact signal, and a contact signal detection circuit 7b that detects the contact signal from this contact 7a. Further, the calculation means 8
are provided inside the NC control device 3, and include an AND gate 8a for transmitting the feed pulse f, and an AND gate 8a for controlling the servo device of the Z-axis drive motor 6 using the feed pulse f from the AND gate 8a. By inputting the detection signal from the interpolator 8b that generates an output pattern and the tool detection means 7, position data Z (hereinafter referred to as coordinate value Z) of the tool 1 in the Z-axis direction is taken in from a counter inside the interpolator 8b. In addition, the above AND gate 8
a to the OFF state, stop the movement of the tool 1 in the Z-axis direction, and set the tool length l based on the above coordinate value Z.
A CPU (Central Processing Unit) 8c that calculates tool length l and compares this tool length l with tool length data lr to determine whether the tool 1 is broken, and a storage device connected to this CPU 8c in which tool length data lr etc. are registered. It consists of 8d. A control program for controlling the NC control device 3 and the tool breakage detection device is registered in this storage device 8d.
なお、第１図において９はNC加工テーブルで
ある。 In addition, in FIG. 1, 9 is an NC processing table.
次に本発明の工具折損検出方法を説明する。 Next, the tool breakage detection method of the present invention will be explained.
第３図は被測定工具１の工具長ｌの測定原理を
示すもので、図示の如く、工具１が起点にある時
の主軸端２ａから接触子７ａまでの距離（検知手
段距離、以下接触子距離という）をL0、工具１
が起点から移動して接触子７ａに接触するまでの
移動距離（以下工具移動距離という）をａとする
と、工具長ｌは次式で表わされる。 FIG. 3 shows the principle of measuring the tool length l of the tool to be measured 1. As shown in the figure, when the tool 1 is at the starting point, the distance from the spindle end 2a to the contact 7a (detection means distance, hereinafter referred to as the contact (referred to as distance) is L 0 , tool 1
When the moving distance from the starting point to contacting the contactor 7a (hereinafter referred to as tool moving distance) is a, the tool length l is expressed by the following equation.
ｌ＝L0−ａ …(1)
ここで、上記工具移動距離ａは、工具１の起点
における座標値Z0、また、工具１が接触子７ａに
接触した際の座標値を前述の如くＺとすると、
ａ＝｜Ｚ−Z0｜ …(2)
により求められる。すなわち、まず、座標値Z0を
記憶装置８ｄ内に記憶させておき、次に、工具１
をＺ軸に沿つて移動させると、工具１の先端が接
触子７ａに接触し、その時の工具１の座標値Ｚが
CPU８ｃに取り込まれる。このCPU８ｃはこれ
ら座標値Z0，Ｚから上記工具移動距離ａを算出す
る。 l=L 0 −a (1) Here, the tool moving distance a is the coordinate value Z 0 at the starting point of the tool 1, and the coordinate value Z 0 when the tool 1 contacts the contactor 7a as described above. Then, a=|Z−Z 0 |...(2) is obtained. That is, first, the coordinate value Z 0 is stored in the storage device 8d, and then the tool 1
When the tool 1 is moved along the Z axis, the tip of the tool 1 comes into contact with the contact 7a, and the coordinate value Z of the tool 1 at that time becomes
It is taken into CPU8c. The CPU 8c calculates the tool movement distance a from these coordinate values Z 0 and Z.
また、(1)式における接触子距離L0は、既知の
工具長l0を有する基準工具１ａを用いて求める。
つまり、第４図に示すように、基準工具１ａを被
測定工具１の代りに主軸２に装着し、この基準工
具１ａが起点から移動して接触子７ａに接触する
までの移動距離（以下基準工具移動距離という）
をa0とすると、
L0＝l0＋a0 …(3)
により求められる。ここで、基準工具移動距離a0
は上述の工具移動距離ａと同様にしてCPU８ｃ
において算出することができる。 Further, the contact distance L 0 in equation (1) is determined using the reference tool 1a having a known tool length l 0 .
That is, as shown in FIG. 4, the reference tool 1a is attached to the main shaft 2 instead of the tool to be measured 1, and the distance traveled by the reference tool 1a from the starting point until it comes into contact with the contactor 7a (hereinafter referred to as reference (referred to as tool travel distance)
When is a 0 , L 0 = l 0 + a 0 ...(3) is obtained. Here, the reference tool travel distance a 0
is the CPU8c in the same way as the tool movement distance a above.
It can be calculated in
このように、基準工具１ａを用いて接触子距離
L0をあらかじめ測定しておき、その後、被測定
工具１を主軸２に装着して工具移動距離ａを求
め、(1)式にしたがつて工具長ｌを演算する。そし
て、この求めた工具長ｌとあらかじめ記憶装置８
ｄに登録してある標準となる工具長データlrとを
比較し、その差が所定値以上になつた場合に工具
１の折損があつたと判別する。 In this way, the contact distance is determined using the reference tool 1a.
L 0 is measured in advance, and then the tool to be measured 1 is mounted on the spindle 2, the tool movement distance a is determined, and the tool length l is calculated according to equation (1). Then, the obtained tool length l and the storage device 8 are stored in advance.
It is compared with the standard tool length data lr registered in d, and when the difference is greater than a predetermined value, it is determined that the tool 1 is broken.
次に、上記原理に基づいて前記記憶装置８ｄ内
の制御プログラムにより、工具１の工具長ｌの測
定、工具の折損の判定をなす際の装置の作動を第
５図のフローチヤートに従つて説明する。まず、
主軸２を起点に戻した状態で自動工具交換装置を
作動して図示しない工具マガジンから既知の工具
長l0を有する基準工具１ａを取り出し主軸２に装
着するとともに、起点における基準工具１ａの座
標値Z0を演算手段８の記憶装置８ｄに記憶させて
おく（ステツプＳ１）。 Next, the operation of the device when measuring the tool length l of the tool 1 and determining tool breakage using the control program in the storage device 8d based on the above principle will be explained according to the flowchart of FIG. do. first,
With the spindle 2 returned to the starting point, the automatic tool changer is activated to take out the reference tool 1a having a known tool length l 0 from a tool magazine (not shown) and attach it to the spindle 2, while also setting the coordinate value of the reference tool 1a at the starting point. Z 0 is stored in the storage device 8d of the calculation means 8 (step S1).
次いで、主軸２をＺ軸方向に移動させ、基準工
具１ａを第１図における矢印の方向に移動させる
（ステツプＳ２）。すると、演算手段８のアンドゲ
ート８ａのゲート信号がON状態となり、フイー
ドパルスｆがこのアンドゲート８ａを通つて補間
器８ｂに入る。補間器８ｂはこのフイードパルス
ｆによつてＺ軸駆動モータ６の制御信号を出力
し、Ｚ軸駆動モータ６は作動を続ける。そして、
基準工具１ａの先端が接触子７ａに接触すると、
接触子７ａは接触信号を出力し、その信号は接触
信号検出回路７ｂによつて検出され（ステツプＳ
３）、演算手段８のCPU８ｃに入る。 Next, the main shaft 2 is moved in the Z-axis direction, and the reference tool 1a is moved in the direction of the arrow in FIG. 1 (step S2). Then, the gate signal of the AND gate 8a of the calculation means 8 becomes ON, and the feed pulse f passes through the AND gate 8a and enters the interpolator 8b. The interpolator 8b outputs a control signal for the Z-axis drive motor 6 using this feed pulse f, and the Z-axis drive motor 6 continues to operate. and,
When the tip of the reference tool 1a contacts the contactor 7a,
The contactor 7a outputs a contact signal, and the signal is detected by the contact signal detection circuit 7b (step S).
3), enters the CPU 8c of the calculation means 8.
CPU８ｃは、この接触信号が入力されると、
補間器８ｂの内部のカウンタからフイードパルス
ｆのパルス数を基準工具１ａの座標値Ｚとして取
り込み、記憶装置８ｄ内に登録するとともに（ス
テツプＳ４）、アンドゲート８ａのゲート信号を
OFF状態にして、フイードパルスｆの補間器８
ｂへの入力を止め、Ｚ軸駆動モータ６を停止させ
た後、基準工具１ａを起点へ復帰させる（ステツ
プＳ５）。さらに、CPU８ｃは、記憶装置８ｄに
登録されている制御プログラムに基づき工具移動
距離を算出し（ステツプＳ６）、この算出した工
具移動距離が基準工具移動距離a0であることを確
認するとともに（ステツプＳ７）、記憶装置８ｄ
内に登録されている基準工具長l0と制御プログラ
ムによつて接触子距離L0を算出し（ステツプＳ
８）、これを記憶装置８ｄに登録する（ステツプ
Ｓ９）。 When this contact signal is input, the CPU 8c
The number of pulses of the feed pulse f is taken in from the counter inside the interpolator 8b as the coordinate value Z of the reference tool 1a, and is registered in the storage device 8d (step S4), and the gate signal of the AND gate 8a is
OFF state, feed pulse f interpolator 8
After stopping the input to b and stopping the Z-axis drive motor 6, the reference tool 1a is returned to the starting point (step S5). Furthermore, the CPU 8c calculates the tool movement distance based on the control program registered in the storage device 8d (step S6), and confirms that the calculated tool movement distance is the reference tool movement distance a0 (step S6). S7), storage device 8d
The contact distance L0 is calculated using the standard tool length L0 registered in the control program (Step S).
8) and register it in the storage device 8d (step S9).
そして、次に自動工具交換装置を作動して主軸
２の基準工具１ａを、折損を調べる被測定工具１
と交換し、上記基準工具１ａの場合とほぼ同様な
手順により、工具１の工具長ｌの算出を行う。 Next, the automatic tool changer is activated to change the reference tool 1a of the spindle 2 to the tool to be measured 1 for breakage.
, and the tool length l of the tool 1 is calculated using substantially the same procedure as in the case of the reference tool 1a.
すなわち起点における工具１の座標値Z0を記憶
装置８ｄに記憶させておく（ステツプＳ１）。次
いで、主軸２を作動して上記工具１を第１図にお
ける矢印の方向に移動させる。このとき、フイー
ドパルスｆはアンドゲート８ａを通つて補間器８
ｂに入り、補間器８ｂからＺ軸駆動モータ６の制
御信号が出力される。上記工具１が接触子７ａに
接触すると、接触子７ａはその接触信号を出し、
接触信号検出回路７ｂがこれを検出しCPU８ｃ
に送る。CPU８ｃは、この接触信号が入力され
ると、補間器８ｂの内部のカウンタからフイード
パルスｆのパルス数を工具１の座標値Ｚとしてり
取り込み、記憶装置８ｄ内に登録するとともに
（ステツプＳ２，Ｓ３，Ｓ４）、アンドゲート８ａ
をOFFにしてフイードパルスｆの補間器８ｂへ
の入力を止め、Ｚ軸駆動モータ６を停止させ工具
１を起点へ復帰させる（ステツプＳ５）。 That is, the coordinate value Z0 of the tool 1 at the starting point is stored in the storage device 8d (step S1). Next, the main shaft 2 is operated to move the tool 1 in the direction of the arrow in FIG. At this time, the feed pulse f passes through the AND gate 8a and is fed to the interpolator 8.
b, and a control signal for the Z-axis drive motor 6 is output from the interpolator 8b. When the tool 1 contacts the contact 7a, the contact 7a outputs its contact signal,
The contact signal detection circuit 7b detects this and the CPU 8c
send to When this contact signal is input, the CPU 8c takes in the pulse number of the feed pulse f from the counter inside the interpolator 8b as the coordinate value Z of the tool 1, and registers it in the storage device 8d (steps S2, S3, S4), and gate 8a
is turned OFF, the input of the feed pulse f to the interpolator 8b is stopped, the Z-axis drive motor 6 is stopped, and the tool 1 is returned to the starting point (step S5).
また、CPU８ｃは、記憶装置８ｄ内の制御プ
ログラムにより工具移動距離ａを算出して確認す
るとともに（ステツプＳ６，Ｓ７）、記憶装置８
ｄに記憶されている接触子距離L0と制御プログ
ラムによつて工具１の工具長ｌを算出し（ステツ
プＳ１０）、この工具長ｌを記憶装置８ｄにあら
かじめ登録してある上記工具１に関する標準の工
具長データlrと比較する（ステツプＳ１１）。そ
して、その差が所定値より大きいか否かにより工
具１が折損しているか否かを判別し（ステツプＳ
１２）、折損していない場合はそのまま終了し、
折損の場合は装置の停止信号を出力して（ステツ
プＳ１３）、終了する。 Further, the CPU 8c calculates and confirms the tool movement distance a using the control program in the storage device 8d (steps S6 and S7), and
The tool length l of the tool 1 is calculated based on the contact distance L0 stored in the storage device 8d and the control program (step S10), and this tool length l is calculated from the standard for the tool 1 registered in advance in the storage device 8d. (step S11). Then, it is determined whether the tool 1 is broken or not based on whether the difference is larger than a predetermined value (step S
12) If it is not broken, it will end as is,
If it is broken, a stop signal for the device is output (step S13), and the process ends.
なお、主軸２は経時的に熱変位し、この熱変位
が工具長ｌの測定誤差を誘引するが、工具長ｌを
測定する直前に上記基準工具１ａを用いて接触子
距離L0を測定し直しておけばこの熱変位による
誤差は生じない。すなわち、前記(1)式と(3)式から
工具長ｌは次式で表わされる。 Note that the spindle 2 undergoes thermal displacement over time, and this thermal displacement induces a measurement error in the tool length l, but immediately before measuring the tool length l, the contact distance L 0 is measured using the reference tool 1a. If corrected, errors due to this thermal displacement will not occur. That is, from the above equations (1) and (3), the tool length l is expressed by the following equation.
ｌ＝l0＋a0−ａ …(4)
ここで、時間ｔ後に主軸２に熱変位ΔEmが生
じたとすると、第６図に示すように、時間ｔ後の
基準工具移動距離a0（ｔ）は次のようになる。 l=l 0 +a 0 -a...(4) Here, if a thermal displacement ΔEm occurs in the spindle 2 after time t, as shown in FIG. 6, the standard tool movement distance a 0 (t) after time t becomes as follows.
a0（ｔ）＝a0−ΔEm …(5)
したがつて時間ｔ後の接触子距離L0（ｔ）は
L0（ｔ）＝l0＋a0−ΔEm …(6)
となる。次に第７図に示すように、基準工具１ａ
を被測定工具１に変換して時間ｔ後の工具長ｌ
（ｔ）を測定する場合を考える。時間ｔ後の工具
移動距離ａ（ｔ）は
ａ（ｔ）＝ａ−ΔEm …(7)
となり、工具長ｌ（ｔ）は
ｌ（ｔ）＝L0（ｔ）−ａ（ｔ） …(8)
となる。したがつて(6)、(7)、(8)式により
ｌ（ｔ）＝l0＋a0−ａ …(9)
となる。この(9)式と(4)式を比べるとｌ＝ｌ（ｔ）
であり、主軸２の熱変位ΔEmは消去されている。 a 0 (t)=a 0 −ΔEm (5) Therefore, the contact distance L 0 (t) after time t is L 0 (t)=l 0 +a 0 −ΔEm (6). Next, as shown in FIG. 7, the reference tool 1a
is converted into the tool to be measured 1, and the tool length l after time t is
Consider the case of measuring (t). The tool movement distance a(t) after time t is a(t)=a−ΔEm …(7), and the tool length l(t) is l(t)=L 0 (t)−a(t) …( 8) becomes. Therefore, according to equations (6), (7), and (8), l(t)=l 0 +a 0 −a (9). Comparing equations (9) and (4), l=l(t)
, and the thermal displacement ΔEm of the main shaft 2 has been eliminated.
また、ボールネジ等の主軸の送り系も経時的に
熱変位するが、本発明の装置により測定される工
具長に対する影響は無視できる程度に軽微であ
る。 Further, although the feed system of the main shaft such as a ball screw is also subject to thermal displacement over time, the effect on the tool length measured by the apparatus of the present invention is so slight that it can be ignored.
すなわち、接触子距離L0（ｔ）と、被測定工具
長ｌ（ｔ）とは、熱による単位長さ当たりの伸び
をεとすると、次式で与えられる。 That is, the contact distance L 0 (t) and the measured tool length l(t) are given by the following equation, where elongation per unit length due to heat is ε.
L0（ｔ）＝l0＋a0−εa0 …(10)
ｌ（ｔ）＝L0（ｔ）−（ａ−εa）
＝l0＋（a0−ａ）−ε（a0−ａ） …(11)
上式において、ε（a0−ａ）は、測定誤差であ
り、被測定工具長が近似的に、基準工具長に等し
いときには、なくすことが可能である。 L 0 (t)=l 0 +a 0 −εa 0 …(10) l(t)=L 0 (t)−(a−εa) =l 0 +(a 0 −a)−ε(a 0 −a )...(11) In the above equation, ε(a 0 -a) is a measurement error, which can be eliminated when the measured tool length is approximately equal to the reference tool length.
以上のように、本発明の工具折損検出方法は、
工具が装着される主軸を、制御装置によつて制御
される駆動モータで工具の軸軸方向に動かすよう
に構成された工作機械において、既知の工具長を
有する基準工具を主軸に装着して起点から基準工
具が工具検知手段によつて検出されるまで主軸を
駆動モータで軸方向に移動させて制御装置の演算
手段で基準工具移動距離を算出する工程と、演算
手段の記憶装置内に登録されている基準工具長と
上記基準工具移動距離から検知手段距離を算出す
る工程と、被測定工具を主軸に装着して起点から
被測定工具が工具検知手段によつて検出されるま
で主軸を駆動モータで軸方向に移動させて演算手
段で工具移動距離を算出する工程と、上記検知手
段距離と工具移動距離から被測定工具の工具長を
算出する工程と、記憶装置に登録してある基準と
なる工具長データと上記被測定工具の工具長とを
比較して被測定工具の折損を判別する工程とから
なる構成とされているので、例えば主軸の熱変位
量を無視できないような微小な折損量であつて
も、その折損を確実に検出できる。また、連続運
転中でも工具折損の検出が可能である。その上、
加工用の被測定工具と基準工具の長さが同一であ
る必要がなく、それらの長さが違つていても折損
の検出に支障がないので、複数の長さの異なる被
測定工具の折損を、１本の基準工具の使用で検出
することができる。しかも、基準工具には形状的
な制約が余りなく、接触子に対する接触を適当な
広さの面でなすようにすることが容易であるの
で、接触子に対する基準工具の接触を的確になし
うるとともに、接触子に対する接触部位が主軸の
中心軸線から半径方向にずれているような被測定
工具の場合でも、その被測定工具の測定後、主軸
をＸ軸、あるいはＹ軸方向等に修正移動すること
なく、そのままの状態で基準工具を主軸に装着し
て迅速に折損検出をなすことができる。
As described above, the tool breakage detection method of the present invention
In a machine tool configured to move the spindle on which a tool is attached in the direction of the tool axis by a drive motor controlled by a control device, a reference tool with a known tool length is attached to the spindle and the starting point is a step of moving the spindle in the axial direction with a drive motor until the reference tool is detected by the tool detection means, and calculating a reference tool movement distance with the calculation means of the control device; The step of calculating the detection means distance from the reference tool length and the reference tool movement distance mentioned above, and the step of attaching the tool to be measured to the spindle and driving the spindle from the starting point until the tool to be measured is detected by the tool detection means. a step of moving the tool in the axial direction and calculating the tool movement distance using a calculation means; a step of calculating the tool length of the tool to be measured from the above-mentioned detection means distance and tool movement distance; The process consists of a step of comparing the tool length data and the tool length of the tool to be measured to determine whether the tool is broken. Even if it is, the breakage can be reliably detected. Furthermore, tool breakage can be detected even during continuous operation. On top of that,
The length of the measured tool for machining and the reference tool do not have to be the same, and there is no problem in detecting breakage even if the lengths are different. can be detected using one reference tool. Moreover, there are not many restrictions on the shape of the reference tool, and it is easy to make contact with the contact on a surface of an appropriate width, so the reference tool can make accurate contact with the contact. Even in the case of a tool to be measured in which the contact area with the contactor is radially offset from the central axis of the spindle, the spindle can be corrected and moved in the X-axis or Y-axis direction after measuring the tool. Instead, the reference tool can be mounted on the spindle in its original state and breakage can be detected quickly.
図は本発明の一実施例を示すもので、第１図は
本発明が実施されるNC工作機械の概略図、第２
図は工具折損検出装置のブロツク図、第３図およ
び第４図は工具長の測定原理を説明する図、第５
図はフローチヤートである。また、第６図および
第７図は主軸の熱変位が生じた場合の工具長測定
原理説明図である。
１…工具、１ａ…基準工具、２…主軸、３…
NC制御装置、６…Ｚ軸駆動モータ、７…工具検
知手段、７ａ…接触子、８…演算手段、８ｃ…
CPU（中央演算処理装置）、８ｄ…記憶装置、ａ
…工具移動距離、a0…基準工具移動距離、ｌ…工
具長、lr…工具長データ、L0…接触子距離（検出
手段距離）、Ｚ…座標値、Z0…座標値。
The figures show one embodiment of the present invention, and Fig. 1 is a schematic diagram of an NC machine tool in which the present invention is implemented;
The figure is a block diagram of the tool breakage detection device, Figures 3 and 4 are diagrams explaining the principle of measuring tool length, and Figure 5 is a block diagram of the tool breakage detection device.
The figure is a flowchart. Further, FIGS. 6 and 7 are explanatory diagrams of the principle of tool length measurement when thermal displacement of the spindle occurs. 1...Tool, 1a...Reference tool, 2...Spindle, 3...
NC control device, 6...Z-axis drive motor, 7...tool detection means, 7a...contactor, 8...calculation means, 8c...
CPU (central processing unit), 8d...Storage device, a
...Tool movement distance, a0 ...Reference tool movement distance, l...Tool length, lr...Tool length data, L0 ...Contact distance (detection means distance), Z...Coordinate value, Z0 ...Coordinate value.
Claims (1)
つて制御される駆動モータ６で工具の軸方向に動
かすように構成された工作機械において、既知の
工具長をl0を有する基準工具１ａを主軸２に装着
して起点から基準工具１ａが工具検知手段７によ
つて検出されるまで主軸２を駆動モータ６で軸方
向に移動させて制御装置３の演算手段８で基準工
具移動距離a0を算出する工程と、演算手段８の記
憶装置８ｄ内に登録されている基準工具長l0と上
記基準工具移動距離a0から検知手段距離L0を算出
する工程と、被測定工具１を主軸２に装着して起
点から被測定工具１が工具検知手段７によつて検
出されるまで主軸２を駆動モータ６で軸方向に移
動させて演算手段８で工具移動距離ａを算出する
工程と、上記検知手段距離L0と工具移動距離ａ
から被測定工具１の工具長ｌを算出する工程と、
記憶装置８ｄに登録してある基準となる工具長デ
ータlrと上記被測定工具１の工具長ｌとを比較し
て被測定工具１の折損を判別する工程とからなる
ことを特徴とする工具折損検出方法。1 In a machine tool configured to move a main shaft 2 on which a tool is mounted in the axial direction of the tool by a drive motor 6 controlled by a control device 3, a reference tool 1a having a known tool length l 0 is used. is attached to the spindle 2, and the spindle 2 is moved in the axial direction from the starting point until the reference tool 1a is detected by the tool detection means 7, and the reference tool movement distance a is determined by the calculation means 8 of the control device 3. 0 , a step of calculating the detection means distance L0 from the reference tool length l0 registered in the storage device 8d of the calculation means 8 and the reference tool movement distance a0 , and a step of calculating the detection means distance L0 , a step of moving the main spindle 2 in the axial direction with the drive motor 6 from the starting point until the tool 1 to be measured is detected by the tool detection means 7 after being attached to the main spindle 2, and calculating the tool movement distance a with the calculation means 8; , the above detection means distance L 0 and tool movement distance a
a step of calculating the tool length l of the tool to be measured 1 from
Tool breakage characterized by comprising a step of comparing reference tool length data lr registered in the storage device 8d with the tool length l of the tool to be measured 1 to determine breakage of the tool to be measured 1. Detection method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58249564A JPS60146653A (en) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | Tool breakage detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58249564A JPS60146653A (en) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | Tool breakage detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60146653A JPS60146653A (en) | 1985-08-02 |
| JPH0351549B2 true JPH0351549B2 (en) | 1991-08-07 |
Family
ID=17194874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58249564A Granted JPS60146653A (en) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | Tool breakage detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60146653A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105479269A (en) * | 2015-12-28 | 2016-04-13 | 东莞市巨冈机械工业有限公司 | Tool wear monitoring method and device of numerical control machine tool |
-
1983
- 1983-12-29 JP JP58249564A patent/JPS60146653A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60146653A (en) | 1985-08-02 |
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