專利名稱：刀具損害/異常檢測設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及在利用機床將相同材料且相同形狀的工件加工成一個或持續加工大量工件時，例如相同尺寸大小的組件，用于檢測例如加工中使用的刀具的破損的損害/異常的刀具損害/異常檢測設備，尤其涉及使得檢測設備可以合適的簡單的設置損害/異常檢測使用的指數允許范圍的技術。經受損害/異常檢測的典型刀具包括加工中心的鉆頭，用于攻絲的攻絲刀具等。
背景技術：
通常，機床中使用的刀具具有緣磨損溝(edge worn)，從而切削阻力隨著加工時間的推移而逐漸增加。而且隨著加工時間的推移，刀具的破損與磨損一起造成損害或近似的異常，從而不能維持工件所必須的加工精確性。在這種情況下，實際上不適合繼續這樣的加工，而且必須替換新的刀具。前述損害或類似的異常全文中將參考為損害/異常。
在該背景之中已經提出一技術，其用于檢測在當前流行的無人看管的加工或長時間自動加工中等同于刀具損害/異常的情形。許多提出的傳統技術是基于JP 3446518B，JP 2003-326438A和JP 2004-130407A中描述的系統。在該系統中，在多個加工循環中檢測指數，該指數表示作用于加工工件的刀具上的負荷(用于驅動刀具的電動機的扭矩和施加在刀具上的推力負荷)。對于每一加工循環，比較當前加工循環的指數和在當前加工循環前一個加工循環的指數的平均值。如果比較的結果偏離預設指數的允許范圍，則得出該刀具正經受損害/異常。
在設置指數的允許范圍中，預設用于指數的閾值(通常為，上限和下限值)，從而重要的是如何確定預設閾值。如果預設閾值不合適，損害/異常的檢測會被延遲而使得加工失敗(因為允許范圍向上的或向下的太寬)。另一方面，如果損害/異常的檢測出現的太早(或者允許范圍向上的或向下的太窄)，浪費了具有充分平均壽命的刀具。
實際上，到目前為止，還未做出令人滿意的技術開發，來提供適于設置閾值的方法，該閾值用于表示施加在刀具上的負荷的指數。
例如有一方法，其中，通過例如對切削試驗獲得的平均負荷或在加工之前即刻獲得的平均負荷乘以給定系數，確定用于指數(平均負荷)的閾值。然而，沒有為設置給定系數設計特定方法。依照專利文獻1，其中描述了“用于旋轉刀具的異常檢測方法及其裝置”，通過示例的方式，依照負荷值的變化率設置閾值。由此，精確的且在實時的基礎上合適的檢測異常。更特別的，通過對依照鉆頭大小等固定的損害負荷等級Lmax乘以0到1范圍內的常數k，而設置閾值，該常數k基于負荷值的變化率ΔFn而設置。
然而，沒有確定前述值Lmax和k的特定方法的明確表述。通常，損害負荷基于機床、刀具、機件材料、加工條件等而變化，從而理想的是收集工作點的數據。在鉆頭和攻絲的情形下，盡管在加工循環中可以檢測到其異常，但是可以只在加工循環結束后進行處理。因而實時檢測不是必須的。
發明內容
本發明提供刀具損害/異常檢測設備，其中，可以簡單且合適的為比較值設置由閾值設置值定義的允許范圍。檢測設備對多個加工循環檢測指數，該指數表示施加在加工工件的刀具上的負荷(例如用于旋轉刀具的電動機的扭矩，施加在刀具上的推力負荷，等)；將當前加工循環中的指數與當前加工循環之前緊接的多個加工循環的指數平均值進行比較，從而獲得比較值(代表數量關系的值，典型的為當前指數和平均值的比率)；并且當比較值背離預設允許范圍時，確定刀具正經受損害/異常。
用于檢測刀具的損害/異常的刀具損害/異常檢測設備包括用于確定閾值的設置值(全文中參照為設置閾值)的設置閾值確定裝置，該閾值的設置值定義指數(表示施加在刀具上的負荷)的可允許范圍，該可允許范圍用作損害/異常的實際檢測的標準。
依照本發明，用于指數的閾值的初始值是由設置閾值確定裝置設置的。實際執行加工時，監測刀具損害/異常的出現。通過利用在多個加工循環中獲得的指數數據，在延伸指數的可允許范圍的方向連續更新用于指數的閾值。當響應于終止更新的指令而終止更新時，基于最近更新的閾值或相應于最近值的閾值數據(由最近更新獲取的閾值歷史數據)確定設置閾值。通過這樣做，設置可允許范圍(或確定設置閾值)，從而其反應了實際加工中刀具損害/異常出現時的指數值。
因而，本發明被用于刀具損害/異常檢測設備，其中對多個加工循環獲取每個皆表示加工工件時施加在刀具上的負荷的指數，將當前加工循環中獲取的指數和當前加工循環之前的加工循環中獲取的指數平均值進行比較，從而獲取表示每一加工循環中比較結果的比較值，且在比較值背離閾值的設置值定義的可允許范圍時確定刀具的損害/異常。
刀具損害/異常檢測設備包括確定閾值的設置值的設置閾值確定裝置，其包括檢測裝置，其對多個加工循環檢測指數；比較裝置，其將一加工循環中的指數與該加工循環之前的多個加工循環的指數平均值進行比較，從而獲取表示比較結果的比較值；第一存儲裝置，其存儲閾值；寫入裝置，其將要存入第一存儲裝置的閾值的初始值寫入所述第一存儲裝置中；更新裝置，其用于當加工循環中獲取的比較值背離允許范圍時，更新存儲在所述第一存儲裝置中的閾值為依照背離允許范圍的比較值的值，該允許范圍由存儲在所述第一存儲裝置中的閾值所定義；第二存儲裝置，其存儲閾值歷史，該閾值歷史包括在最近更新之前存儲在所述第一存儲裝置中的閾值的至少一部分；用于響應停止閾值更新指令而停止閾值的更新的裝置；以及確定裝置，其用于當閾值的更新停止時，基于存儲在所述第二存儲裝置中的閾值歷史確定閾值的設置值。
設置閾值確定裝置可以進一步包括第二存儲裝置，其用于在最近更新之前存儲閾值歷史，該閾值歷史包括在所述第一存儲裝置中存儲的閾值的至少一部分。在這種情況下，當閾值的更新停止時，取代存儲在第一存儲裝置中的閾值，而基于存儲在第二存儲裝置中的閾值歷史確定閾值的設置值。可選的，當閾值的更新停止時，可以基于存儲在所述第二存儲裝置中的閾值歷史和存儲在所述第一存儲裝置中的閾值兩者確定閾值的設置值。
所述指數包括包括對于某一個加工循環的最大和最小負荷之間的差值(M)，對于該一個加工循環的負荷值的區域(S)，對于該一個加工循環的負荷絕對值的平均值(L)，對于該一個加工循環的負荷絕對值的平均值L和對于前一個加工循環的負荷絕對值的平均值L’之間的差值(Ldiff)，通過將該一個加工循環的最大和最小負荷值之間的差值M除以相同加工循環的負荷絕對值的平均值L而獲得的數值(M/L)，在該一個加工循環中負荷增加的過程中獲得的兩點之間的最大傾角的絕對值(G+)，和/或該一個加工循環中負荷降低的過程中獲得的兩點之間的最大傾角的絕對值(G-)。對于不同類型的指數確定閾值的設置值，從而基于至少一個確定的閾值設置值檢測刀具的損害/異常。
施加在刀具上的負荷被檢測作為旋轉刀具的電動機的扭矩或施加在刀具上的推力負荷。
寫入裝置可以基于所述比較裝置獲取的第一比較值，將閾值的初始值寫入所述第一存儲裝置。刀具包括鉆孔刀具或攻絲刀具。
使用依照本發明的刀具損害/異常檢測設備，可以簡單的且合適的設置指數的允許范圍。而且依照本發明，可以在加工操作點簡單設置指數的允許范圍。
圖1是依照本發明的實施例用于控制機床的控制設備的示意方框圖；圖2是顯示依照本實施例確定要實行的閾值的處理程序的步驟大綱的流程圖；圖3是顯示經受損害/異常的加工循環和損害/異常出現之前緊接和之后緊接的加工循環中作為刀具的硬質合金鉆頭上的負荷(檢測值)的轉換的示例的曲線圖；圖4是顯示經受損害/異常的加工循環和損害/異常出現之前緊接和之后緊接的加工循環中作為刀具的攻絲刀具(高速鋼攻絲)上的負荷(檢測值)的轉換的示例的曲線圖。
具體實施例方式
圖1是用于機床控制的控制設備(數控設備)100的方框圖，該控制設備又可作為依照本發明的刀具損害/異常檢測設備。圖1中，CPU11是用于主要控制控制設備100的處理器。CPU11從ROM12經由總線20讀取系統程序，且依照系統程序控制整個控制設備100。RAM13存儲暫時的計算數據，顯示數據，和由操作者經由顯示/MDI單元80輸入的各種的數據。CMOS存儲器14形成作為由電池(未顯示)備份的非易失性存儲器，從而即使關閉控制設備100其也可以維持存儲狀態。
CMOS存儲器14存儲有經由接口15讀取的加工程序，由顯示/MDI單元80輸入的加工程序，等。
而且，ROM12預載有用于處理編輯模式的各種系統程序，該處理編輯模式用于制作和編輯自動操作的加工程序和執行程序。而且依照本實施例，ROM12裝載有用于刀具損害/異常檢測的處理程序(a)和用于確定設置的閾值的處理程序(b)。
程序(a)是公知的處理程序，用于通過前述刀具損害/異常檢測系統檢測刀具損害/異常。依照該系統，對于多個加工循環檢測指數，該指數表示施加在加工工件的刀具上的負荷。對于每一加工循環，對當前加工循環的指數和多個之前緊接加工循環的平均指數進行比較。如果比較結果背離預設指數的允許范圍，得出該刀具正經受損害/異常。
另一方面，程序(b)是合適于本發明的處理程序，且作用為確定設置的閾值，該閾值定義了處理(a)中的預設閾值的允許范圍。這些程序的處理內容，尤其是程序(b)的處理將在后面具體描述。
回到圖1，接口15使得控制設備100和例如是適配器的外圍設備82之間的連接成為可能。從外圍設備82側讀取加工程序等。而且，在控制設備100中編輯的加工程序可以經由外圍設備82存儲到外圍存儲裝置。PC16(可編程的控制器)依照控制設備100中包含的順序程序將控制信號經由I/O單元17輸出到用于機床的輔助設備(例如，諸如用于刀具改變的機器人手的制動器)。
顯示/MDI單元80是提供有顯示器，鍵盤等的手動數據輸入設備。接口18接收來自鍵盤的指令數據且將其轉送給CPU11。接口19連接于位于機床本體上的操作面板81。操作面板81提供有告警燈和用于輸入各種指令到機床的各種開關。
用于單個軸的軸控制電路30-32從CPU11接收用于軸的移動指令，并將其傳送至伺服放大器40-42。在接收這些指令時，伺服放大器40-42驅動用于X，Y和Z軸的伺服電動機50-52。伺服電動機50-52單獨的包含位置/速度傳感器。來自位置/速度傳感器的位置/速度反饋信號反饋到軸控制電路30-32，且用于位置/速度反饋控制。
而且，分別從伺服放大器40-42傳送到伺服電動機50-52的驅動電流是由電流傳感器60-62以與傳統情形相同的方式進行檢測。它們單獨的被反饋到軸控制電路30-32，且用于電流(扭矩)控制。單獨的電動機具有基本上相同的流過其的驅動電流、負荷扭矩和由其驅動的進給軸上的推力負荷。因此在本實施例中，用于檢測流經用于刀具進給的Z軸驅動伺服電動機52的驅動電流的電流傳感器62被用來形成用于檢測刀具上推力負荷的裝置。位置/速度反饋沒有圖示。
然后，主軸控制電路70接收主軸旋轉指令，并依照指令速度和來自位置編碼器73的反饋信號執行速度控制，該位置編碼器73生成與主軸電動機72的旋轉同步的反饋脈沖。而且，在從檢測流過主軸電動機72的驅動電流的電流傳感器74的電流反饋信號時，主軸控制電路70執行電流環路控制且控制主軸電動機72的旋轉速度。由于施加在主軸電動機上的負荷(扭矩)和驅動電流實質上互相成比例，所以電流傳感器74構成了本實施例中檢測主軸電動機上的負荷的裝置。
假定鉆頭或攻絲刀具是貼附在本發明中主軸的刀具。例如具有相同尺寸大小的元件的大量工件被連續鉆孔或攻絲，并且基于前述系統確定用于鉆頭或攻絲刀具的損害/異常的檢測的設置閾值。刀具(鉆頭或攻絲刀具)安裝在主軸上，且工作臺上的每一工件由用于X和Y軸(進給軸)的伺服電動機50和51所驅動。由用于Z軸的伺服電動機52，也就是用于移動Z軸方向的主軸的進給軸將刀具相對工件移動，該Z軸方向垂直于X和Y軸。
同樣參考圖2到圖4，將描述程序(b)(用于確定設置閾值的處理程序)的內容，該程序用于確定設置閾值和與確定的設置閾值相關的項目(比較值，指數，等)。程序(a)(用于刀具損害/異常檢測的處理程序)包括這些內容。
圖2是顯示用于確定閾值的處理程序(b)的步驟大綱的流程圖。圖3和圖4顯示經受損害/異常的加工循環和損害/異常出現之前緊接和之后緊接的加工循環中兩種類型刀具(圖3中的鉆孔刀具和圖4中的攻絲刀具)上的負荷(檢測值)的轉換的示例的曲線圖。
在程序(b)的處理中，執行等同于程序(a)獲得的實際加工(在刀具損害/異常的檢測前重復多次的加工循環)的條件(工件類型，加工類型，使用的刀具型號，等)的條件，并且執行實驗加工。下面是單獨的步驟的要點描述。與設置閾值相關的指數，比較值等將參照圖3和4進行描述。
步驟S1將用于加工循環計數的計數器指數i清除而設置初始值(i＝0)。
步驟S2當在給定期間(例如8msec)檢測刀具上的負荷(全文中也簡單地參照作負荷)時，執行第i個循環的加工，因此獲取表示刀具上負荷的指數H(i)。由本實施例計算的指數由符號H合適的代表。而且，后綴(i)貼附到第i個循環中獲得指數H，從而獲得指數H(i)。旋轉刀具的電動機的扭矩和刀具的Z軸進給的推力負荷是要檢測的典型負荷。如前所述，電動機扭矩可由電流傳感器74檢測，該電流傳感器74用于檢測流過驅動主軸的主軸電動機72的驅動電流。推力負荷可由電流傳感器62檢測，該電流傳感器62用于檢測流過Z軸驅動伺服電動機52的驅動電流。
公知的，施加在刀具上的負荷對于每一加工循環具有相似的負荷轉換模式。通常如果刀具承受損害/異常，在損害/異常出現后負荷轉換模式立刻開始急劇的變化。圖3和4顯示的變化的示例。
圖3是經受損害/異常(見箭頭A)的加工循環(例如第j個循環；j＝2456)和損害/異常出現之前緊接和之后緊接的加工循環中進給軸(Z軸)的推力負荷的測量值所畫的曲線圖。測量值是基于以7490min-1的主軸速度S、3,758mm/min的進給速度F、和使用作為刀具的6.8mm直徑的硬質合金鉆頭在27.2mm厚度的steel-S50C工件上的重復鉆孔工作。如果檢測用于驅動刀具(硬質合金鉆頭)的主軸電動機的扭矩(驅動電流)，可以獲得相似的轉換模式(未顯示)。
另一方面，圖4是經受損害/異常(見箭頭B)的加工循環(例如第k個循環；k＝1826)和損害/異常出現之前緊接的一個的加工循環和之后緊接一部分的加工循環中進給軸(Z軸)的推力負荷的測量值所畫的曲線圖。測量值是基于以717min-1的主軸速度S、501.9mm/min的進給速度F、和使用作為刀具的4mm直徑的高速鋼攻絲(攻絲刀具)在相同的工件上的重復攻絲工作。如果檢測用于驅動刀具(高速鋼攻絲)的主軸電動機的扭矩(驅動電流)，可以獲得相似的轉換模式(未顯示)。
依照該方式中檢測的負荷數據連續計算不同的指數。
可以獲取不同的指數H，并且計算其中一個。在這種情況下，假定計算指數M，S，L，Ldiff，M/L，G+或G-。在圖3和4中，符號T代表加工時間(不包括用于鉆孔工作中鉆的移除的時間)。
M對于某一個加工循環的最大和最小負荷之間的差值。通常，取正值。在一些情況下，最大和最小負荷值可以被極性反轉。例如，在如圖4(攻絲)所示的循環的后半部分，刀具反向旋轉，而且推力負荷反向施加，從而最小負荷值是負。
S對于某一個加工循環的負荷值的區域。如果用于循環的前半部和后半部的負荷是極性相反，具有每一負荷＞0的區域S+部分和具有每一負荷＜0的區域S-部分相加計算S＝S++S-。
L對于某一個加工循環的負荷絕對值的平均值S/T。
Ldiff對于某一個加工循環的負荷絕對值的平均值L和前一個加工循環的負荷絕對值的平均值L’之間的差值(絕對值)。
M/L對于某一個加工循環的差值M除以對于相同加工循環的平均值L所獲得的值。
G-在某一個加工循環中負荷的下降過程中獲得的兩點之間的最大傾角的絕對值(見圖3和圖4)。
G+在某一個加工循環中負荷的增加過程中獲得的兩點之間的最大傾角的絕對值(見圖3和圖4)。
在相關加工循環終止后確定這些指數的最終確定值。然而，在加工工作過程中開始這些指數的計算，這些指數可以通過一方法計算，從而以每一給定期間更新例如積分值的瞬變值。例如，在以每一檢測期間積分負荷檢測值(絕對值)的過程的步驟中，可以獲得指數S(S＝最終積分值X檢測期間)步驟S3對計數器指數i值增加1。
步驟S4檢查計數器指數i值。如果超出了預定值n，過程行進到步驟S5。如果沒有超出值n，過程返回到步驟S2。這里n是不小于2的正整數，其是相應于具有平均值的之前加工循環的數目的預定數目，該平均值是與前述檢測系統中對于當前加工循環的指數相比較。通常，n的適當值為從3到10。如果例如給定n＝5，從處理開始的第6個步驟S4時第一次獲得判決輸出YES。當上述完成時，累積5個指數H(1)，H(2)，H(3)，H(4)和H(5)。
步驟S5當在給定期間檢測施加在刀具上的負荷時，執行第i個循環的加工，而且獲取表示施加在負荷上的指數H(i)。之前已經結合步驟S2描述了獲取H(i)的類型。
步驟S6對于獲取的指數H(i)的每一類，獲取且存儲比較值R(1)。如果給定n＝5，R(1)為R(1)＝5×H(6)/(H(1)+H(2)+H(3)+H(4)+H(5))。
例如對于指數L，R(1)L為R(1)L＝5×L(6)/(L(1)+L(2)+L(3)+L(4)+L(5))盡管在這種情況下對于比較值使用“比率”，也只是一典型的示例。其可以由其他相似的數量(代表大小優選的數值)代替。而且，在比較值計算中使用的之前循環的數目“n”不需要等于用于在實際刀具損害/異常檢測中使用的比較值計算的之前循環的數目“n real”。通常，其關系可以為n real≤n，然而理想的是n real＝n。
步驟S7利用從指數H(6)獲取的比較值R(1)，將設置的閾值rmax0和rmin0在閾值列表中寫為初始設置閾值。以各種方法執行初始設置，例如rmax0＝(1+α)R(1)，rmin0＝(1-α)R(1)。
這里，rmax0代表比較值R的上限閾值rmax的初始設置值，而rmin代表比較值R的下限閾值rmin的初始設置值。而且，α是調節允許范圍來對每一指數的比較值進行初始設置的參數，且其范圍為從0到約0.1。如果給定α＝0，獲得了rmax0＝rmin0＝R(1)，意味著對于初始設置的比較值的允許范圍的寬度為零。然而由于假設α之后被更新，所以這沒有產生問題。相反，應注意的是α不應該設置得太大。
對于從指數G-和G+的當前循環和之前n個加工循環中的檢測值計算的比較值的閾值，在M，S，L，Ldiff，M/L，G+和G-中，只有rmax0以前述方式初始設置，且rmin0初始設置為rmin0＝0。由于管理傾角的絕對值的下限是沒有意義的，下限值可以只是形式上的。
因而，在本實施例的情況下，初始設置下述14個閾值對于M的比較值上限，對于M的比較值下限，對于S的比較值上限，對于S的比較值下限，對于L的比較值上限，對于L的比較值下限，對于Ldiff的比較值上限，對于Ldiff的比較值下限，對于M/L的比較值上限，對于M/L的比較值下限，對于G-的比較值上限，對于G-的比較值下限，對于G+的比較值上限，對于G+的比較值下限。
而且，對于從各個指數計算的比較值可以分開初始設置rmax0和rmin0。對于這種情況的設置值的示例如下給出(1)對于指數G+和G-的每一比較值設置rmax0＝1和rmin0＝0。
(2)對于指數M，S，L，Ldiff和M/L的每一比較值設置rmax0＝1.05和rmin0＝0.95。
步驟S8對計數器指數i值增加1。
步驟S9在給定期間檢測施加在刀具上的負荷時，執行第i個循環的加工，且獲取表示施加在刀具上負荷的指數H(i)。之前已經結合步驟S2描述了獲取的指數H(i)的類型。
步驟S10對于獲取指數H(i)的每一類型獲取且存儲比較值R(i-n)。如果給定n＝5，R(i-5)為R(i-5)＝5×H(i)/(H(i-1)+H(i-2)+H(i-3)+H(i-4)+H(i-5))。
例如對于指數S，R(i-5)S為R(i-5)S＝5×S(i)/(S(i-1)+S(i-2)+S(i-3)+S(i-4)+S(i-5))。
步驟S11對于每一指數類型檢查比較值R(i-n)，從而看是否背離允許范圍(在下限和上限閾值之間)。如果它們是在允許范圍內，過程返回到步驟S8。如果不在，過程行進到步驟S12。
步驟S12依照背離允許范圍的比較值更新閾值列表中的最近閾值。迄今獲得的數據被存儲作為歷史數據(閾值的更新和歷史數據的續篇(postscript))。歷史數據包括比較值，相關循環數目，和表示數值所背離的上限和下限的識別碼。
步驟S13檢查是否輸入停止閾值更新的指令。如果沒有輸入指令，過程返回到步驟S8。如果輸入了該指令，過程行進到步驟S14。例如，操作者通過視覺識別刀具的損害/異常的出現或經由分開提供的失敗傳感器的輸出而監測閾值更新停止指令。當他/她識別損害/異常的出現，操作者通過手動操作做出輸入。可選的，可以期望加工后操作者很快的檢查狀況(例如，孔的形狀和大小等)，從而在得出低精確性開始時，他/她可以做出手動輸入。而且，可選的，失敗傳感器的輸出等可以用于輸入自動停止閾值更新的指令。
步驟S14在當前開始的加工循環完成后停止加工。
步驟S15基于閾值列表中寫入的數據，對于每一指數類型，確定比較值的設置閾值rmaxset和rminset。例如依照給定的規則可以自動做出最終判決。典型的規則是對于每一指數類型的每一比較值收集最近閾值的更新值，且直接用于設置閾值。依照另一規則，收集最近閾值的更新值，且進行精細調節，例如對每一都乘以安全因數。
上面是確定閾值的處理程序的大綱的描述。在本實施例中，確定閾值(共14個)以設置允許范圍，該允許范圍由指數M，S，L，Ldiff，M/L，G+和G-的比較值的上限和下限值定義。然而，這些值只作為示例，且可以只是確定其中的一些。而且，除這些示例之外的其他指數也可用為代表刀具上負荷的指數。
以這種方式確定的全部或部分設置閾值被用于基于前述系統的刀具損害/異常檢測。由于該系統是公知的，其將只是簡要的說明。
首先，設置實際用于刀具損害/異常檢測的設置閾值(例如前述的14個值)，且將新的刀具安裝在位置上。在這些預安置后，以如步驟S1到S5的處理獲取對于n個循環的指數。在第(n+1)個循環和之后的循環中，對于每一指數類型獲取比較值。以與前述處理相同的方式獲取比較值。特別的，當前加工循環之前的加工循環的數目假定為與步驟S6等中使用的數目(例如5)相同。
每次獲取比較值，檢查是否背離由設置閾值定義的允許范圍。如果任一比較值背離允許范圍，則得出刀具正經受損害/異常。于是，輸出警報且停止加工。從前述確定設置閾值的處理的描述中明顯可知，在該情況中使用的設置閾值不是由操作者的本能和技巧所設定，而是自動的反映出實際測試結果。因而，可以不具有歸因于經驗差別的差量而設定設置閾值，且提高了刀具損害/異常檢測的可靠性。
權利要求
1.一種刀具損害/異常檢測設備，其中，對于多個加工循環獲取指數，每一指數表示施加在加工工件的刀具上的負荷，將當前加工循環中獲取的指數與當前加工循環之前的加工循環中獲取的指數的平均值進行比較，從而獲取表示每一加工循環中比較的結果的比較值，并且當比較值背離閾值的設置值所定義的允許范圍時確定刀具出現了損害/異常，包括用于確定閾值的設置值的裝置的所述刀具損害/異常檢測設備包括檢測裝置，其對多個加工循環檢測指數；比較裝置，其將一加工循環中的指數與該加工循環之前的多個加工循環的指數平均值進行比較，從而獲取表示比較結果的比較值；第一存儲裝置，其存儲閾值；寫入裝置，其將要存入第一存儲裝置的閾值的初始值寫入所述第一存儲裝置中；更新裝置，其用于當加工循環中獲取的比較值背離允許范圍時，更新存儲在所述第一存儲裝置中的閾值為依照背離允許范圍的比較值的值，該允許范圍由存儲在所述第一存儲裝置中的閾值所定義；用于響應停止閾值更新指令而停止閾值的更新的裝置；以及確定裝置，其用于當閾值的更新停止時，基于存儲在所述第一存儲裝置中的閾值確定閾值的設置值。
2.如權利要求1所述的刀具損害/異常檢測設備，其中，所述指數包括對于某一個加工循環的最大和最小負荷之間的差值(M)，對于該一個加工循環的負荷值的區域(S)，對于該一個加工循環的負荷絕對值的平均值(L)，對于該一個加工循環的負荷絕對值的平均值L和對于前一個加工循環的負荷絕對值的平均值L’之間的差值(Ldiff)，通過將該一個加工循環的最大和最小負荷值之間的差值M除以相同加工循環的負荷絕對值的平均值L而獲得的數值(M/L)，在該一個加工循環中負荷增加的過程中獲得的兩點之間的最大傾角的絕對值(G+)，和/或該一個加工循環中負荷降低的過程中獲得的兩點之間的最大傾角的絕對值(G-)，以及對于不同類型的指數確定閾值的設置值，從而基于至少一個確定的閾值設置值檢測刀具的損害/異常。
3.如權利要求1所述的刀具損害/異常檢測設備，其中，施加在刀具上的負荷被檢測作為旋轉刀具的電動機的扭矩。
4.如權利要求1所述的刀具損害/異常檢測設備，其中，施加在刀具上的負荷被檢測作為施加在刀具上的推力負荷。
5.如權利要求1所述的刀具損害/異常檢測設備，其中，所述寫入裝置基于所述比較裝置獲取的第一比較值，將閾值的初始值寫入所述第一存儲裝置。
6.如權利要求1所述的刀具損害/異常檢測設備，其中，刀具包括鉆孔刀具或攻絲刀具。
7.一種刀具損害/異常檢測設備，其中，對于多個加工循環獲取指數，每一指數表示施加在加工工件的刀具上的負荷，將當前加工循環中獲取的指數與當前加工循環之前的加工循環中獲取的指數的平均值進行比較，從而獲取表示每一加工循環中比較的結果的比較值，并且當比較值背離閾值的設置值所定義的允許范圍時確定刀具出現了損害/異常，包括用于確定閾值的設置值的裝置的所述刀具損害/異常檢測設備包括檢測裝置，其對多個加工循環檢測指數；比較裝置，其將一加工循環中的指數與該加工循環之前的多個加工循環的指數平均值進行比較，從而獲取表示比較結果的比較值；第一存儲裝置，其存儲閾值；寫入裝置，其將要存入第一存儲裝置的閾值的初始值寫入所述第一存儲裝置中；更新裝置，其用于當加工循環中獲取的比較值背離允許范圍時，更新存儲在所述第一存儲裝置中的閾值為依照背離允許范圍的比較值的值，該允許范圍由存儲在所述第一存儲裝置中的閾值所定義；第二存儲裝置，其存儲閾值歷史，該閾值歷史包括在最近更新之前存儲在所述第一存儲裝置中的閾值的至少一部分；用于響應停止閾值更新指令而停止閾值的更新的裝置；以及確定裝置，其用于當閾值的更新停止時，基于存儲在所述第二存儲裝置中的閾值歷史確定閾值的設置值。
8.如權利要求7所述的刀具損害/異常檢測設備，其中，所述指數包括對于某一個加工循環的最大和最小負荷之間的差值(M)，對于該一個加工循環的負荷值的區域(S)，對于該一個加工循環的負荷絕對值的平均值(L)，對于該一個加工循環的負荷絕對值的平均值L和對于前一個加工循環的負荷絕對值的平均值L’之間的差值(Ldiff)，通過將該一個加工循環的最大和最小負荷值之間的差值M除以相同加工循環的負荷絕對值的平均值L而獲得的數值(M/L)，在該一個加工循環中負荷增加的過程中獲得的兩點之間的最大傾角的絕對值(G+)，和/或該一個加工循環中負荷降低的過程中獲得的兩點之間的最大傾角的絕對值(G-)，以及對于不同類型的指數確定閾值的設置值，從而基于至少一個確定的閾值設置值檢測刀具的損害/異常。
9.如權利要求7所述的刀具損害/異常檢測設備，其中，施加在刀具上的負荷被檢測作為旋轉刀具的電動機的扭矩。
10.如權利要求7所述的刀具損害/異常檢測設備，其中，施加在刀具上的負荷被檢測作為施加在刀具上的推力負荷。
11.如權利要求7所述的刀具損害/異常檢測設備，其中，所述寫入裝置基于所述比較裝置獲取的第一比較值，將閾值的初始值寫入所述第一存儲裝置。
12.如權利要求7所述的刀具損害/異常檢測設備，其中，刀具包括鉆孔刀具或攻絲刀具。
13.一種刀具損害/異常檢測設備，其中，對于多個加工循環獲取指數，每一指數表示施加在加工工件的刀具上的負荷，將當前加工循環中獲取的指數與當前加工循環之前的加工循環中獲取的指數的平均值進行比較，從而獲取表示每一加工循環中比較的結果的比較值，并且當比較值背離閾值的設置值所定義的允許范圍時確定刀具出現了損害/異常，包括用于確定閾值的設置值的裝置的所述刀具損害/異常檢測設備包括檢測裝置，其對多個加工循環檢測指數；比較裝置，其將一加工循環中的指數與該加工循環之前的多個加工循環的指數平均值進行比較，從而獲取表示比較結果的比較值；第一存儲裝置，其存儲閾值；寫入裝置，其將要存入第一存儲裝置的閾值的初始值寫入所述第一存儲裝置中；更新裝置，其用于當加工循環中獲取的比較值背離允許范圍時，更新存儲在所述第一存儲裝置中的閾值為依照背離允許范圍的比較值的值，該允許范圍由存儲在所述第一存儲裝置中的閾值所定義；第二存儲裝置，其存儲閾值歷史，該閾值歷史包括在最近更新之前存儲在所述第一存儲裝置中的閾值的至少一部分；用于響應于停止閾值更新指令而停止閾值的更新的裝置；以及確定裝置，其用于當閾值的更新停止時，基于存儲在所述第二存儲裝置中的閾值歷史和存儲在所述第一存儲裝置中的閾值確定閾值的設置值。
14.如權利要求13所述的刀具損害/異常檢測設備，其中，所述指數包括對于某一個加工循環的最大和最小負荷之間的差值(M)，對于該一個加工循環的負荷值的區域(S)，對于該一個加工循環的負荷絕對值的平均值(L)，對于該一個加工循環的負荷絕對值的平均值L和對于前一個加工循環的負荷絕對值的平均值L’之間的差值(Ldiff)，通過將該一個加工循環的最大和最小負荷值之間的差值M除以相同加工循環的負荷絕對值的平均值L而獲得的數值(M/L)，在該一個加工循環中負荷增加的過程中獲得的兩點之間的最大傾角的絕對值(G+)，和/或該一個加工循環中負荷降低的過程中獲得的兩點之間的最大傾角的絕對值(G-)，以及對于不同類型的指數確定閾值的設置值，從而基于至少一個確定的閾值設置值檢測刀具的損害/異常。
15.如權利要求13所述的刀具損害/異常檢測設備，其中，施加在刀具上的負荷被檢測作為旋轉刀具的電動機的扭矩。
16.如權利要求13所述的刀具損害/異常檢測設備，其中，施加在刀具上的負荷被檢測作為施加在刀具上的推力負荷。
17.如權利要求13所述的刀具損害/異常檢測設備，其中，所述寫入裝置基于所述比較裝置獲取的第一比較值，將閾值的初始值寫入所述第一存儲裝置。
18.如權利要求13所述的刀具損害/異常檢測設備，其中，刀具包括鉆孔刀具或攻絲刀具。
全文摘要
一刀具損害/異常檢測設備，其可以對于表示刀具上的負荷的指數，簡單的合適的設置當前值和最近經過的平均值之間的比較值的允許范圍。加工循環計數器指數i調節為i＝0，當在給定期間檢測負荷時執行加工，且對于n個循環獲取指數H(i)(負荷值的區域S，負荷下降過程中獲得的兩點之間的最大傾角的絕對值(G
文檔編號G01N3/58GK1796973SQ20051009388
公開日2006年7月5日 申請日期2005年8月31日 優先權日2004年12月28日
發明者安木國晴, 前川進 申請人:發那科株式會社
專業數控銑床產品供應商
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