JPS60255356A - 工具異常切削監視装置 - Google Patents
工具異常切削監視装置Info
- Publication number
- JPS60255356A JPS60255356A JP11056584A JP11056584A JPS60255356A JP S60255356 A JPS60255356 A JP S60255356A JP 11056584 A JP11056584 A JP 11056584A JP 11056584 A JP11056584 A JP 11056584A JP S60255356 A JPS60255356 A JP S60255356A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tool
- signal
- output
- average value
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は工作機械における工具の異常切削を切削時に発
生するアコースティックエミッション(以下AEという
)を利用して検出する工具異常切削監視装置に関するも
のである。
生するアコースティックエミッション(以下AEという
)を利用して検出する工具異常切削監視装置に関するも
のである。
従来技術とその問題点
工作機械、例えばボール慇等は自動運転させることが多
いが、ボール盤のドリルの刃が長時間の使用により摩耗
したり異常切削となることがあり、そのような場合に何
らかの方法で異常を検出する必要がある。こうした工作
機械の工具の異常切削を監視するために工作機械に供給
される電力の状態に基づいて検知するものがあった。し
かし動力から工具の異常切削を検出することは困難であ
り、誤った報知出力が出されることがあった。又ボール
盤等のドリルの刃が小径な場合には、こうした監視を行
うことができず折損検出のみが行われていた。そのため
工具の折損に到るまでに工具の摩耗等が徐々に増大する
が、従来の装置ではそれらをあらかじめ検出しておくこ
とができず折損に到って始めて異常が報知されるため、
工作の途中で工具を交換しなければならないという問題
点があった。
いが、ボール盤のドリルの刃が長時間の使用により摩耗
したり異常切削となることがあり、そのような場合に何
らかの方法で異常を検出する必要がある。こうした工作
機械の工具の異常切削を監視するために工作機械に供給
される電力の状態に基づいて検知するものがあった。し
かし動力から工具の異常切削を検出することは困難であ
り、誤った報知出力が出されることがあった。又ボール
盤等のドリルの刃が小径な場合には、こうした監視を行
うことができず折損検出のみが行われていた。そのため
工具の折損に到るまでに工具の摩耗等が徐々に増大する
が、従来の装置ではそれらをあらかじめ検出しておくこ
とができず折損に到って始めて異常が報知されるため、
工作の途中で工具を交換しなければならないという問題
点があった。
発明の目的
本発明はこのような従来の工具異常切削監視装置の問題
点に鑑みてなされたものであって、用いられる工具の種
類にかかわらずAEセンサを用いることによって確実に
工具の摩耗や界雷切削を監視することができる工具異常
切削監視装置を提供することを目的とする。
点に鑑みてなされたものであって、用いられる工具の種
類にかかわらずAEセンサを用いることによって確実に
工具の摩耗や界雷切削を監視することができる工具異常
切削監視装置を提供することを目的とする。
発明の構成と効果
本発明は工作機械における工具の異常をAE倍信号より
検出する工具異常切削監視装置であって、工作機械の工
具近傍に設けられ、工作時のAE倍信号電気信号に変換
するAEセセンと、工具による加工時の所定間隔のゲー
ト信号を発生させるケート手段と、ゲート手段より与え
られるゲート信号期間にAEセンサより得られるAE倍
信号平均値を算出する平均値算出手段と、平均値算出手
段より得られる平均値データと所定のスレッシュホール
ドレベルとを比較する比較手段と、比較手段の出力によ
って工具の異常検知信号を出す出力手段と、を具備する
ことを特徴とするものである。
検出する工具異常切削監視装置であって、工作機械の工
具近傍に設けられ、工作時のAE倍信号電気信号に変換
するAEセセンと、工具による加工時の所定間隔のゲー
ト信号を発生させるケート手段と、ゲート手段より与え
られるゲート信号期間にAEセンサより得られるAE倍
信号平均値を算出する平均値算出手段と、平均値算出手
段より得られる平均値データと所定のスレッシュホール
ドレベルとを比較する比較手段と、比較手段の出力によ
って工具の異常検知信号を出す出力手段と、を具備する
ことを特徴とするものである。
このような特徴を有する本発明によれば、所定切削時の
AE倍信号平均値に基づいて工具の摩擦や異常を監視す
ることができるので、工具の折損に到る前にあらかじめ
折損を予知することができ、工具を交換することが可能
となる。従ってワークの加工中に工具の折損を未然に防
止することができるので、工作機械の使用を円滑にする
ことが可能となる。
AE倍信号平均値に基づいて工具の摩擦や異常を監視す
ることができるので、工具の折損に到る前にあらかじめ
折損を予知することができ、工具を交換することが可能
となる。従ってワークの加工中に工具の折損を未然に防
止することができるので、工作機械の使用を円滑にする
ことが可能となる。
実施例の説明
第1図は本発明による工具異常切削監視装置の一実施例
を示すブロック図である。本図においてワーク1はボー
ル盤のベース上に固定されており、ワーク1の上部より
ドリル2を回転させて所定速度で押下しワーク1に開口
を設ける。このとき例えばワーク1が配置されるベース
上にAEセンサ3を固定しておく。AEセンサ3は例え
ばIKHz〜IMHz程度の広帯域のAE倍信号検出す
るものであって、その出力はプリアンプ4に与えられる
。
を示すブロック図である。本図においてワーク1はボー
ル盤のベース上に固定されており、ワーク1の上部より
ドリル2を回転させて所定速度で押下しワーク1に開口
を設ける。このとき例えばワーク1が配置されるベース
上にAEセンサ3を固定しておく。AEセンサ3は例え
ばIKHz〜IMHz程度の広帯域のAE倍信号検出す
るものであって、その出力はプリアンプ4に与えられる
。
プリアンプ4はAE倍信号適切なレベルに増幅し増幅出
力をバンドパスフィルタ5に与える。バンドパスフィル
タ5は切削時のAE倍信号例えば100〜300Kl(
z程度の周波数の信号を通過させるフィルタとし、その
出力を整流回路6に与える。そして整流回路6によって
整流された出力はA/D変換回路7に与えられ、所定の
タイミングでA/D変換が成される。さてワーク1が配
置されるベースとドリル2のチャック間には、その間の
インピーダンスを測定することによってワーク1とドリ
ル2の接触を検知する接触センサ8か設げられている。
力をバンドパスフィルタ5に与える。バンドパスフィル
タ5は切削時のAE倍信号例えば100〜300Kl(
z程度の周波数の信号を通過させるフィルタとし、その
出力を整流回路6に与える。そして整流回路6によって
整流された出力はA/D変換回路7に与えられ、所定の
タイミングでA/D変換が成される。さてワーク1が配
置されるベースとドリル2のチャック間には、その間の
インピーダンスを測定することによってワーク1とドリ
ル2の接触を検知する接触センサ8か設げられている。
この接触センサ8の出力はオンディレ−タイマ9に与え
られる。オンディレータイマ9は入力信号を所定時間だ
け遅延さセた後、A/D変換を開始させるタイミング信
号としてA/D変換回路7に与えるものであって、接触
センサ8と共にゲート手段を構成している。そしてA/
D変換回路7で変換されたデジタルデータはマイクロコ
ンピュータ10に与えられる。マイクロコンピュータ1
0は後述する演算処理手順によって工具、この場合はド
リル2の異常を検出して界雷警報信号を表示812に与
えるものである。
られる。オンディレータイマ9は入力信号を所定時間だ
け遅延さセた後、A/D変換を開始させるタイミング信
号としてA/D変換回路7に与えるものであって、接触
センサ8と共にゲート手段を構成している。そしてA/
D変換回路7で変換されたデジタルデータはマイクロコ
ンピュータ10に与えられる。マイクロコンピュータ1
0は後述する演算処理手順によって工具、この場合はド
リル2の異常を検出して界雷警報信号を表示812に与
えるものである。
第2図はマイクロコンピュータ1o内部の記憶手段であ
るランダムアクセスメモリ (以下RAMという)11
の記憶内容を示すメモリマツプである。本図に示すよう
にRAMIIにはAE入力データM (01、M (L
+−−−M (nlまでのA/D変換されたAE倍信号
保持するAE入カデータ領域、AE倍信号平均時の加算
を行う際に用いられる入力データポインタ1.加算した
データを保持する加算スタックSとAE倍信号平均値を
保持する平均値領域A及び所定のスレッシュホールドレ
ベルを記憶する領域Thが設けられている。
るランダムアクセスメモリ (以下RAMという)11
の記憶内容を示すメモリマツプである。本図に示すよう
にRAMIIにはAE入力データM (01、M (L
+−−−M (nlまでのA/D変換されたAE倍信号
保持するAE入カデータ領域、AE倍信号平均時の加算
を行う際に用いられる入力データポインタ1.加算した
データを保持する加算スタックSとAE倍信号平均値を
保持する平均値領域A及び所定のスレッシュホールドレ
ベルを記憶する領域Thが設けられている。
次に本実施例の工具異常切削監視装置の動作についてフ
ローチャートを参照しつつ説明する。第5図のフローチ
ャートにおいて引出し線を用いて示す番号はマイクロコ
ンピュータ10の動作を示す動作ステップである。まず
ボール盤を動作させドリル2を回転させてワーク1に押
付けてワーク1に開口を設ける。ここでドリル2がワー
ク1に接触すれば接触センサ8より出力が得られオンデ
ィレータイマ9に与えられる。このときAEセンサ3よ
り第4図に示すように接触時点toからAE倍信号得ら
れ、プリアンプ4.バンドパスフィルタ5を介して整流
回路6によって整流されA/D変換回路7にAEデータ
が与えられる。オンディレータイマ9では所定時間、即
ち第3図(alに示すようにドリル2の先端の円錐部頂
点がワーク1に接した時点から第3図(blに示すよう
に円錐部底面となるドリル2の屈曲点2aがワーク1上
面に達する藪での遅延させた時間L1からゲート信号を
発生し、第3図(blより第3図FC+にまでトリル2
がワーク1を深さdだけ切削する時間Tdの信号をA/
D変換回路7にゲート信号として与える。第4図は整流
回路6を通過したAE倍信号整流波形の一例を示す図で
あって、ドリル2°の先端がワーク1に接触した時点t
o以後の波形を示すものである。
ローチャートを参照しつつ説明する。第5図のフローチ
ャートにおいて引出し線を用いて示す番号はマイクロコ
ンピュータ10の動作を示す動作ステップである。まず
ボール盤を動作させドリル2を回転させてワーク1に押
付けてワーク1に開口を設ける。ここでドリル2がワー
ク1に接触すれば接触センサ8より出力が得られオンデ
ィレータイマ9に与えられる。このときAEセンサ3よ
り第4図に示すように接触時点toからAE倍信号得ら
れ、プリアンプ4.バンドパスフィルタ5を介して整流
回路6によって整流されA/D変換回路7にAEデータ
が与えられる。オンディレータイマ9では所定時間、即
ち第3図(alに示すようにドリル2の先端の円錐部頂
点がワーク1に接した時点から第3図(blに示すよう
に円錐部底面となるドリル2の屈曲点2aがワーク1上
面に達する藪での遅延させた時間L1からゲート信号を
発生し、第3図(blより第3図FC+にまでトリル2
がワーク1を深さdだけ切削する時間Tdの信号をA/
D変換回路7にゲート信号として与える。第4図は整流
回路6を通過したAE倍信号整流波形の一例を示す図で
あって、ドリル2°の先端がワーク1に接触した時点t
o以後の波形を示すものである。
そしてドリル2の屈曲点2aがワークの上面に達した時
刻t1よりL2までのドリル2がワーク1を深さdだD
J切削する時間Tdだけゲート信号がA/D変換回路7
に伝えられる。A/D変換回路7は所定の微小周期毎に
A/D変換を行ってAE倍信号順次マイクロコンピュー
タ10に与える。マイクロコンピュータ10は第5図の
フローチャートに示すように、A/D変換が成される度
に与えられるデジタルデータをその内部のRAMIIの
AE入カデータ領域M(1)に読込む(ルーチン20.
21)。入力データの読込みを終えるとステップ22に
おいて入力データポインタlが最終データnに達するか
どうかをチェックする。入力データポインタiがnに達
していなければステップ23においてそのとき与えられ
たデジタルデータM (ilを加算スタックS領域に加
える。そしてステ/プ24において人力データポインタ
iをインクリメントしてステップ22に戻る。こうして
ステップ22から24のループを繰り返すことによって
RAMIIに得られた検知時間TdのAE倍信号(0)
〜M (nlの値を全て加算することができる。入力デ
ータポインタiが最終データ数nに達すると、ステップ
25に進んで加算スタックの総和Sの値をデータ数n+
lで割ることによって平均値をめ、RAMIIの平均値
領域Aに書込む。そしてステップ26に進んでそのとき
の平均値Aが所定のスレンシュホールドレベルを越える
かどうかをチェックし、越えなければルーチン20に戻
ってオンディレータイマ9からのトリガ信号を待ち受け
て異なるワークに対して同様の処理を繰り返す。そして
平均値Aがスレ、ソユホールドレベルThを越える場合
には、ステ。
刻t1よりL2までのドリル2がワーク1を深さdだD
J切削する時間Tdだけゲート信号がA/D変換回路7
に伝えられる。A/D変換回路7は所定の微小周期毎に
A/D変換を行ってAE倍信号順次マイクロコンピュー
タ10に与える。マイクロコンピュータ10は第5図の
フローチャートに示すように、A/D変換が成される度
に与えられるデジタルデータをその内部のRAMIIの
AE入カデータ領域M(1)に読込む(ルーチン20.
21)。入力データの読込みを終えるとステップ22に
おいて入力データポインタlが最終データnに達するか
どうかをチェックする。入力データポインタiがnに達
していなければステップ23においてそのとき与えられ
たデジタルデータM (ilを加算スタックS領域に加
える。そしてステ/プ24において人力データポインタ
iをインクリメントしてステップ22に戻る。こうして
ステップ22から24のループを繰り返すことによって
RAMIIに得られた検知時間TdのAE倍信号(0)
〜M (nlの値を全て加算することができる。入力デ
ータポインタiが最終データ数nに達すると、ステップ
25に進んで加算スタックの総和Sの値をデータ数n+
lで割ることによって平均値をめ、RAMIIの平均値
領域Aに書込む。そしてステップ26に進んでそのとき
の平均値Aが所定のスレンシュホールドレベルを越える
かどうかをチェックし、越えなければルーチン20に戻
ってオンディレータイマ9からのトリガ信号を待ち受け
て異なるワークに対して同様の処理を繰り返す。そして
平均値Aがスレ、ソユホールドレベルThを越える場合
には、ステ。
プ27に進んで表示器12より異常警報出力を出して動
作を終了する。
作を終了する。
ここで第6図に示すようにAE倍信号平均値λ百Mは切
削回数の増加にともなって徐々に増加するが、ト°リル
2が折損する80%程度の切削回数に到ると図示のよう
にA’E信号の平均値に丁tv+か大幅に上昇する。従
って図示のように初期使用時のAE倍信号平均値の3〜
4倍の大きさのレベルにスレンシュホールドレベルTh
を設けておくことによって工具の折損を予知し、スレン
シュホールドレベルTbを越えた切削回数の時点で警報
出力を出すことが可能となる。
削回数の増加にともなって徐々に増加するが、ト°リル
2が折損する80%程度の切削回数に到ると図示のよう
にA’E信号の平均値に丁tv+か大幅に上昇する。従
って図示のように初期使用時のAE倍信号平均値の3〜
4倍の大きさのレベルにスレンシュホールドレベルTh
を設けておくことによって工具の折損を予知し、スレン
シュホールドレベルTbを越えた切削回数の時点で警報
出力を出すことが可能となる。
尚本実施例はドリル2の屈曲点2aがワーク1の上面に
達した以後A/D変換を開始するために接触センサ8と
オンディレータイマ9とを用いているが、接触後直ちに
A/D変換を開始するようにしてもよく、又第1図に破
線で示すように工作機械を数値制御装置13によって動
作させる場合には、数値制御装置13よりゲート信号を
A/D変換回路7に与えるようにすることも可能である
。
達した以後A/D変換を開始するために接触センサ8と
オンディレータイマ9とを用いているが、接触後直ちに
A/D変換を開始するようにしてもよく、又第1図に破
線で示すように工作機械を数値制御装置13によって動
作させる場合には、数値制御装置13よりゲート信号を
A/D変換回路7に与えるようにすることも可能である
。
又本実施例はボール盤のドリルの異常切削監視装置につ
いて説明しているが、エンドミルやり−マ等の工作機械
に本発明を適用することが可能である。
いて説明しているが、エンドミルやり−マ等の工作機械
に本発明を適用することが可能である。
第1図は本発明による工具異常切削監視装置の一実施例
を示すブロック図、第2図はマイクロコンピュータ10
内の記憶手段のメモリ内容を示すメモリマツプ、第3図
(a)、第3図(b)、第3図fc)はドリルによるワ
ーク1の加工状態を連続して示す断面図、第4図はその
ときに得られるAE倍信号示すグラフ、第5図はこの工
具異常切削監視装置の動作を示すフローチャー2ト、第
6図は切削回数に対応するAE倍信号平均値の変化を示
すグラフである。 1−−−−−ワーク 2−−−−ドリル 2 a−−−
−−屈曲点 3−−−−A Eセンサ 4−−−−プリ
アンプ5−−−−−−−バンドパスフィルタ 6−・〜
整流回路7−−−−−− A / D変換回路 8〜−
一−−−接触セン号9−−−−−−オンディレータイマ
10 マイクロコンピュータ ll−−−−RAM
12−−− 表示器 13−一一−−−数値制御装置 特許出願人 立石電機株式会社 代理人 弁理士 岡本官喜(他1名) 第2図 第3図(8) 第3図(b) 第3図(C) 第4図 tOtl 7dIg mtlvl 「 第5図 第6図
を示すブロック図、第2図はマイクロコンピュータ10
内の記憶手段のメモリ内容を示すメモリマツプ、第3図
(a)、第3図(b)、第3図fc)はドリルによるワ
ーク1の加工状態を連続して示す断面図、第4図はその
ときに得られるAE倍信号示すグラフ、第5図はこの工
具異常切削監視装置の動作を示すフローチャー2ト、第
6図は切削回数に対応するAE倍信号平均値の変化を示
すグラフである。 1−−−−−ワーク 2−−−−ドリル 2 a−−−
−−屈曲点 3−−−−A Eセンサ 4−−−−プリ
アンプ5−−−−−−−バンドパスフィルタ 6−・〜
整流回路7−−−−−− A / D変換回路 8〜−
一−−−接触セン号9−−−−−−オンディレータイマ
10 マイクロコンピュータ ll−−−−RAM
12−−− 表示器 13−一一−−−数値制御装置 特許出願人 立石電機株式会社 代理人 弁理士 岡本官喜(他1名) 第2図 第3図(8) 第3図(b) 第3図(C) 第4図 tOtl 7dIg mtlvl 「 第5図 第6図
Claims (2)
- (1)工作機械の工具近傍に設けられ、工作時のAE倍
信号電気信号に変換するAEセンサと、工具による加工
時の所定間隔のゲート信号を発生させるゲート手段と、 前記ゲート手段より与えられるゲート信号期間に前記A
Eセンサより得られるAE倍信号平均値を算出する平均
値算出手段と、 前記平均値算出手段より得られる平均値データと所定の
スレッシュホールドレベルとを比較する比較手段と、 前記比較手段の出力によって工具の異常検知信号を出す
出力手段と、を具備することを特徴とする工具異常切削
監視装置。 - (2)前記ゲート手段は、工具と加工対象との接触を検
知する接触センサと前記接触センサの出力を所定時間遅
らせるオンディレータイマとを有するものであることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の工具異常切削監
視装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11056584A JPS60255356A (ja) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | 工具異常切削監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11056584A JPS60255356A (ja) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | 工具異常切削監視装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60255356A true JPS60255356A (ja) | 1985-12-17 |
Family
ID=14539051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11056584A Pending JPS60255356A (ja) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | 工具異常切削監視装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60255356A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61164764A (ja) * | 1985-01-14 | 1986-07-25 | Hitachi Seiki Co Ltd | 切削工具の損傷検出装置 |
JPS632649A (ja) * | 1986-06-23 | 1988-01-07 | Dai Showa Seiki Kk | 工具損傷検出装置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58186550A (ja) * | 1982-04-23 | 1983-10-31 | Yoshiaki Kakino | 工具の折損予防装置 |
-
1984
- 1984-05-29 JP JP11056584A patent/JPS60255356A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58186550A (ja) * | 1982-04-23 | 1983-10-31 | Yoshiaki Kakino | 工具の折損予防装置 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61164764A (ja) * | 1985-01-14 | 1986-07-25 | Hitachi Seiki Co Ltd | 切削工具の損傷検出装置 |
JPS632649A (ja) * | 1986-06-23 | 1988-01-07 | Dai Showa Seiki Kk | 工具損傷検出装置 |
JPH042384B2 (ja) * | 1986-06-23 | 1992-01-17 |
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