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JPH0651260B2 - Cutting condition monitoring device by load cell - Google Patents
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JPH0651260B2 - Cutting condition monitoring device by load cell - Google Patents

Cutting condition monitoring device by load cell

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Publication number
JPH0651260B2
JPH0651260B2 JP60155378A JP15537885A JPH0651260B2 JP H0651260 B2 JPH0651260 B2 JP H0651260B2 JP 60155378 A JP60155378 A JP 60155378A JP 15537885 A JP15537885 A JP 15537885A JP H0651260 B2 JPH0651260 B2 JP H0651260B2
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JP
Japan
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cutting
workpiece
voltage
chuck
load cell
Prior art date
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JP60155378A
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明宏 西川
朗 高橋
富士雄 町井
一博 長井
武司 山本
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日立精機株式会社
川崎製鉄株式会社
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Publication date
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 (1) 産業上の利用分野 本発明は、工業機械特に鋼管加工用のヘッド移動形工作
機械で、被加工物に旋削加工を施す際のロードセルによ
る切削状態監視装置に関する。
Description: (1) Industrial field of application The present invention relates to a cutting state monitoring device using a load cell when turning a workpiece in a head moving type machine tool for industrial machines, particularly steel pipe processing. .

(2) 従来の技術 従来、工作機械等に鋼管加工用のヘッド移動形工作機械
において、被加工物の鋼管に切削加工を行う場合搬送さ
れてきた被加工物である鋼管を正確に位置決めするため
の、位置決め装置が設けられていた。さらに被加工物の
種類によって、停止位置が異なるため位置決め装置の段
取換えを行っていた。
(2) Conventional technology Conventionally, in a head moving type machine tool for processing steel pipes in machine tools, etc., when performing cutting on a steel pipe of a workpiece, in order to accurately position the steel pipe that is the workpiece to be conveyed. , A positioning device was provided. Further, since the stop position is different depending on the type of the work piece, the positioning device is changed.

(3) 発明が解決しようとする問題点 上記の従来技術では、位置決め装置を必要とし、かつ位
置決め装置の段取換え作業に手間がかゝるという問題が
あった。さらに機械配置上のスペース、経済性および加
工性の面で難点をかかえていた。
(3) Problems to be Solved by the Invention In the above-mentioned conventional techniques, there is a problem that a positioning device is required and that the setup change work of the positioning device is troublesome. In addition, there were problems in terms of space for machine arrangement, economy and workability.

(4) 目 的 そこで、本発明の目的は上述の問題点を解決するために
提案されたものであって、ラフな位置決めで切削加工を
可能にし、位置決め装置を不要とし、さらに加工性を容
易にしたロードセルによる切削状態監視装置を提供する
ことにある。
(4) Objective Therefore, the object of the present invention was proposed to solve the above-mentioned problems, and it enables cutting work with rough positioning, does not require a positioning device, and further facilitates workability. To provide a cutting condition monitoring device using the load cell described above.

(5) 問題点を解決するための手段 本発明は工作機械のヘッド上に載置し、かつ被加工物例
えば鋼管を把持するチャックと該チャックを支持する刃
物台との相対移動方向(Z軸方向)と直交するベースの
取付面とチャックとの間にロードセルを挾み、コラムの
移動で主軸の先端部に取付けられた刃具が被加工物に接
触した状態から、切削時の送りと共に変化する切削負荷
の状態を電圧の変化で読み取り、切削状態を監視する装
置である。
(5) Means for Solving the Problems The present invention is directed to a relative movement direction (Z-axis) of a chuck mounted on a head of a machine tool and holding a workpiece, for example, a steel pipe, and a tool rest supporting the chuck. The load cell is sandwiched between the mounting surface of the base and the chuck, which is orthogonal to the (direction), and the cutting tool mounted on the tip of the spindle moves with the movement of the column and changes from the state of contact with the workpiece to the feed during cutting. It is a device that reads the state of cutting load by changing the voltage and monitors the cutting state.

すなわち、ベッドに設けられたベースと、断面が円筒ま
たは多角形状で軸線方向に延在した把持部近傍より大径
の加工部を有する被加工物を把持するために設けられ、
この被加工物の軸線方向と直交する面に取付け面を形成
して前記ベースに取付けられるチャックと、前記ベッド
に設けられ、前記被加工物の軸線方向に前記チャックと
対向し、前記被加工物を加工する刃具が取付けられた刃
物台と、前記被加工物と前記刃具とを前記被加工物の軸
線方向に相対移動させる送り用モータと、前記被加工物
と前記刃具とを前記被加工物の軸線回りに相対回転させ
る主軸用モータとを有し、前記相対移動および前記相対
回転により、前記被加工物に切削加工を施す工作機械に
おいて、前記ベースと前記チャックとの取付け面間に挟
持され、前記被加工物の前記切削加工時の送り分力を電
荷として検出するロードセルと、このロードセルの電荷
を電圧に変換する電圧変換手段と、この電圧変換手段の
出力を表示する表示手段と、この表示手段に表示された
切削加工時の最大電圧に所定の比率を乗算した電圧を基
準電圧として予め設定入力する設定入力手段と、前記基
準電圧と前記電圧変換手段より出力される切削加工時の
電圧とを比較判別し、切削加工時の電圧が前記基準電圧
以下になったとき切削制御信号を出力する比較判別手段
と、前記送り用モータおよび前記主軸モータを駆動制御
し、前記被加工物と前記刃具とを相対移動および相対回
転させて切削加工させるとともに、前記比較判別手段よ
り切削制御信号が出力されてから予め設定された所定時
間が経過したとき、前記被加工物の大径加工部の加工端
まで切削加工が完了したと判断し、被加工物または刃具
を逃すように前記送り用モータおよび主軸用モータを制
御する制御手段とからなり、前記被加工物を軸線方向に
ラフに位置決め把持しても、前記比較判別手段より切削
制御信号が出力されるまで切削加工を連続して行うよう
にして、前記被加工物の大径加工部を完全に加工し終え
ることを特徴とするものである。
That is, a base provided on the bed, and a section is provided for gripping a workpiece having a processing portion having a diameter larger than the vicinity of the gripping portion extending in the axial direction in the shape of a cylinder or polygon,
A chuck that is attached to the base by forming a mounting surface on a surface orthogonal to the axial direction of the workpiece, and a chuck provided on the bed and facing the chuck in the axial direction of the workpiece, A tool post to which a cutting tool for machining is attached, a feed motor for relatively moving the workpiece and the cutting tool in the axial direction of the processing object, the processing object and the cutting tool In a machine tool for performing a cutting process on the workpiece by the relative movement and the relative rotation, the main shaft motor for relatively rotating around the axis line is sandwiched between the mounting surfaces of the base and the chuck. A load cell that detects the feed component force of the workpiece during the cutting process as an electric charge, a voltage conversion unit that converts the electric charge of the load cell into a voltage, and a table that displays the output of the voltage conversion unit. Means, setting input means for presetting and inputting, as a reference voltage, a voltage obtained by multiplying the maximum voltage at the time of cutting displayed on the display means by a predetermined ratio, and cutting output from the reference voltage and the voltage converting means. Comparing and discriminating the voltage during machining and comparing and discriminating means for outputting a cutting control signal when the voltage during cutting falls below the reference voltage, and driving and controlling the feed motor and the spindle motor, When the workpiece and the cutting tool are relatively moved and relatively rotated to perform cutting, and when a predetermined time set in advance has elapsed since the cutting control signal was output from the comparison and determination means, the large diameter of the workpiece The control means controls the feed motor and the spindle motor so as to allow the work piece or the cutting tool to escape, when it is judged that the cutting work has been completed up to the work end of the work part. Even if the workpiece is roughly positioned and gripped in the axial direction, the large-diameter machined part of the workpiece is completely processed by continuously performing the cutting process until the cutting control signal is output from the comparison / determination means. It is characterized by finishing processing.

(6) 作 用 本発明は工作機械のヘッド上に載置し、被加工物を把持
するチャックとベッドとの間にロードセルを挾持し、被
加工物の外径加工を施す際に発生する切削力の反力をロ
ードセルにより電荷として検出し、さらに検出された電
荷を電圧の変化に変換して切削状態を監視するようにし
たので、正確な位置決めをすることなく切削加工がで
き、NC装置と連動させることによって容易に切削加工
ができるのである。
(6) Operation The present invention is mounted on the head of a machine tool, holds a load cell between a chuck and a bed for gripping a work piece, and performs cutting that occurs when the outer diameter of the work piece is processed. The reaction force of the force is detected by the load cell as electric charge, and the detected electric charge is converted into a change in voltage to monitor the cutting state. Therefore, it is possible to perform cutting without precise positioning, and the NC device By working together, cutting can be done easily.

(7) 実施例 以下、本発明の一実施態様に関し、図面を基にして詳細
に説明する。
(7) Examples Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の装置を説明する為の鋼管加工用ヘッド
移動形工作機械の正面図、第2図は第1図のX矢視図で
ある。
FIG. 1 is a front view of a steel pipe machining head moving type machine tool for explaining the apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a view taken in the direction of arrow X in FIG.

第1図および第2図において、ベッド1の右側上面にコ
ラム2が載置され、該コラム2はZ軸送りモータ3によ
り前後方向すなわちZ軸方向に摺動し得るようになって
いる。
In FIGS. 1 and 2, a column 2 is placed on the right upper surface of the bed 1, and the column 2 can slide in the front-back direction, that is, the Z-axis direction by a Z-axis feed motor 3.

コラム2の下方に、回転自在の主軸4,上方に主軸用モ
ータ5が載置されている。主軸4の先端には、カッター
ヘッド7をクランプするためのカッターヘッドクランプ
用チャック6が取付けられている。従って該カッターヘ
ッドクランプ用チャック6によりカッターヘッド7が把
持される。該カッターヘッド7には、切削加工する被加
工物Wの種類により予めセッティングされた刃具8であ
るバイトが取付けられている。
A rotatable spindle 4 is mounted below the column 2, and a spindle motor 5 is mounted above the column 2. A cutter head clamping chuck 6 for clamping the cutter head 7 is attached to the tip of the main shaft 4. Therefore, the cutter head 7 is gripped by the cutter head clamping chuck 6. The cutter head 7 is provided with a cutting tool which is a cutting tool 8 preset according to the type of the workpiece W to be cut.

なお、主軸4は主軸用モータ5より該モータ5の軸に軸
着されたプーリー9,タイミングベルト10を介して自
由自在に所定の回転数で回転する。
The main shaft 4 is freely rotated at a predetermined rotational speed by a main shaft motor 5 via a pulley 9 and a timing belt 10 which are mounted on the shaft of the motor 5.

ベッド1の左側上面には被加工物Wを把持するリジット
チャックのベース11が載置されている。リジットチャ
ックのベース11による被加工物Wの把持状態は第2図
の如く、リジットチャックのベース11上の両側に左右
方向に摺動し得るチャック爪部の取付部材12a,12
bが載置されている。該取付部材12a,12bの先端
部には夫々チャック爪部13a,13bが被加工物Wの
外径形状に合せて把持される。従ってチャック爪部13
a,13bは取付部材12a,12bと一体化されて左
右方向にシリンダ14a,14bにより摺動される。な
お、シリンダ14a,14bはリジットチャックのベー
ス11の両端部に取付けられている。
On the upper left side of the bed 1, a rigid chuck base 11 for holding the workpiece W is placed. As shown in FIG. 2, the gripping state of the workpiece W by the base 11 of the rigid chuck is such that the chuck claw mounting members 12a, 12 capable of sliding in the left and right directions on both sides of the base 11 of the rigid chuck.
b is placed. Chuck claws 13a and 13b are respectively gripped by the tip ends of the mounting members 12a and 12b in accordance with the outer diameter shape of the workpiece W. Therefore, the chuck claw portion 13
The a and 13b are integrated with the mounting members 12a and 12b and slid in the left and right direction by the cylinders 14a and 14b. The cylinders 14a and 14b are attached to both ends of the base 11 of the rigid chuck.

被加工物Wはチャック爪部13a,13bの左右方向か
らの摺動移動で把持されると共に被加工物軸線方向にラ
フな位置決めがなされる。
The workpiece W is gripped by the sliding movement of the chuck claw portions 13a and 13b from the left and right directions, and is roughly positioned in the axial direction of the workpiece.

本発明装置の主要部であるロードセル15はベース11
とリジットチャック13との間に挾持されている。該ロ
ードセル15と厚さが同じであるスペーサ16a,16
bをやはりベース11とリジットチャック13との間に
挾持して、リジットチャック13の位置を平行に保持さ
せる。
The load cell 15 which is the main part of the device of the present invention is a base 11
It is held between the rigid chuck 13 and the rigid chuck 13. Spacers 16a, 16 having the same thickness as the load cell 15
b is also sandwiched between the base 11 and the rigid chuck 13 to hold the position of the rigid chuck 13 in parallel.

ロードセル15には第3図に示す如く接続ケーブル16
が接続され、該接続ケーブル16を介してチャージアン
プ17が接続される。さらに該チャージアンプ17には
指示記録装置18例えば市販のオシロスコープが接続さ
れている。
The load cell 15 has a connecting cable 16 as shown in FIG.
Are connected, and the charge amplifier 17 is connected via the connection cable 16. Further, an instruction recording device 18, for example, a commercially available oscilloscope is connected to the charge amplifier 17.

被加工物Wの切削加工時に発生する切削力の反力をロー
ドセル15により電荷(PC)で検出する。検出された
電荷(PC)をチャージアンプ17により電荷の量に比
例した電圧(V)に変換し、この変換された電圧(V)
の変化を表示手段である指示記録装置18のオシロスコ
ープの画面に映し出される。この画面に映し出された曲
線を常時チェックしながら切削加工の監視を施すのであ
る。
The reaction force of the cutting force generated at the time of cutting the workpiece W is detected by the load cell 15 as an electric charge (PC). The detected charge (PC) is converted into a voltage (V) proportional to the amount of charge by the charge amplifier 17, and this converted voltage (V)
Is displayed on the screen of the oscilloscope of the instruction recording device 18, which is a display means. The cutting process is monitored while constantly checking the curve displayed on this screen.

ロードセル15の構造について説明する。The structure of the load cell 15 will be described.

第4図がロードセル15の一部断面図である。FIG. 4 is a partial sectional view of the load cell 15.

第4図において、ロードセル15は輪形の水晶板20,
電極21,プラグ22付きのハウジング23および極性
壁24より構成されている。測定される力Fが輪形の表
面上に均一作用するようにロードセル15をセットす
る。今機械的応力により、作用する力に正比例し、しか
も結晶板20の寸法に依存しない電荷が水晶の結晶に生
じる。(縦方向の圧電効果)生じた電荷は電極21によ
って集められ、プラグ22の接続部分へ移される。極性
は圧縮力が負電荷を生じるように配列され、その後はチ
ャージアンプで正電圧に変換される。
In FIG. 4, the load cell 15 is a ring-shaped crystal plate 20,
It is composed of an electrode 21, a housing 23 with a plug 22, and a polar wall 24. The load cell 15 is set so that the measured force F acts evenly on the ring-shaped surface. Now, due to the mechanical stress, a charge is generated in the crystal of quartz that is directly proportional to the acting force and is independent of the size of the crystal plate 20. (Piezoelectric effect in the vertical direction) The generated charges are collected by the electrode 21 and transferred to the connection portion of the plug 22. The polarities are arranged so that the compressive force produces a negative charge and then converted into a positive voltage by the charge amplifier.

被加工物Wである鋼管の外径加工の切削監視状態につい
て説明する。
The cutting monitoring state of the outer diameter processing of the steel pipe that is the workpiece W will be described.

第2図のリジットチャック13のチャック爪部13a,
13bをシリンダ14a,14bの駆動により、被加工
物Wの鋼管を把持しラフに位置決めする。第1図のカッ
ターヘッド7には第5図に示すように刃具ホルダ26a
〜26cに夫々刃具25a〜25cすなわち3本のバイ
トが予め切削加工すべき形状、本実施例においては外径
加工用としてセッティングされる。而してベッド1に載
置されたコラム2をZ軸送りモータ3により前進移動さ
せ、かつ主軸用モータ5により、主軸4の先端部にカッ
ターヘッドクランプ用チャック6で把持されたカッター
ヘッド7を所要回転数で回転させる。
Chuck claw portion 13a of the rigid chuck 13 of FIG.
The cylinder 13a is driven by the cylinders 14a and 14b to grip the steel pipe of the workpiece W and roughly position it. As shown in FIG. 5, the cutter head 7 shown in FIG.
Up to 26c, the cutting tools 25a to 25c, that is, the three cutting tools, are set in advance for the shape to be cut, that is, for the outer diameter processing in this embodiment. Then, the column 2 placed on the bed 1 is moved forward by the Z-axis feed motor 3, and the cutter head 7 held by the cutter head clamp chuck 6 is attached to the tip of the spindle 4 by the spindle motor 5. Rotate at required speed.

Z軸送りモータ3によりコラム2が前進移動して被加工
物Wである鋼管の端部に接触し、外径加工が開始される
とベース11とリジットチャック13との間に挾持され
たロードセル15が作動し、第6図に示す如く切削加工
が矢印の方向に進むにつれて、その都度切削加工時にお
ける切削力の反力をロードセル15により電荷で検出
し、その電荷をチャージアンプ17で電圧に変換し、電
圧の変化を指示記録装置18のオシロスコープの画面
に、第7図に示す如き切削時間の経過と共に電圧変化を
とらえることによって切削状態を監視するのである。第
6図の2点鎖線の被加工物W′が切削前、実線の被加工
物Wが切削後を示している。すなわち、第7図におい
て、横軸が時間t,縦軸が負荷の電圧Pで曲線Aが第6
図のような鋼管の外径加工する際の切削加工時の反力を
ロードセル15によって電荷から電圧に変換された切削
状態を示している。Z軸の送り速度を一定にして被加工
物Wの端部に刃具が接触して、切削加工が開始されると
急激に切削力の反力である電圧が上昇した後の一定の電
圧を経てから減少し、さらに一定の電圧値をとることが
実験の結果から明らかである。而して予め設定した△t
(s) 毎に電圧の変化Vnを読み取り、かつ予め設定した例
えば切削時の電圧の50%程度の電圧値Voとを比較す
る。Vn≦Voになるかどうか判定し、Vn≦Voの条件を満足
するまで切削加工を施し、Vn≦Voの条件を満足すると、
タイマーにより予め設定した時間例えば0.5〔S〕後
にコラムを後退させることによって切削加工が完了す
る。
The column 2 is moved forward by the Z-axis feed motor 3 and comes into contact with the end of the steel pipe which is the workpiece W, and when the outer diameter machining is started, the load cell 15 held between the base 11 and the rigid chuck 13 is held. When the cutting process proceeds in the direction of the arrow as shown in FIG. 6, the load cell 15 detects the reaction force of the cutting force during the cutting process each time, and the charge amplifier 17 converts the charge into a voltage. Then, the cutting state is monitored by detecting the voltage change on the screen of the oscilloscope of the instruction recording device 18 as the cutting time elapses as shown in FIG. The workpiece W'indicated by the two-dot chain line in FIG. 6 is shown before cutting and the workpiece W in the solid line is shown after cutting. That is, in FIG. 7, the horizontal axis represents the time t, the vertical axis represents the load voltage P, and the curve A represents the sixth curve.
The cutting state in which the reaction force at the time of cutting at the time of processing the outer diameter of the steel pipe as shown in the drawing is converted from electric charge to voltage by the load cell 15 is shown. When the cutting tool is brought into contact with the end of the workpiece W while the Z-axis feed rate is kept constant and the cutting process is started, the reaction force of the cutting force rises sharply and then becomes a constant voltage. It is clear from the result of the experiment that the voltage decreases from 0 to 1 and takes a constant voltage value. Thus, the preset Δt
The voltage change Vn is read every (s) and compared with a preset voltage value Vo of about 50% of the voltage during cutting, for example. If it is determined whether Vn ≦ Vo is satisfied, cutting is performed until the condition of Vn ≦ Vo is satisfied, and if the condition of Vn ≦ Vo is satisfied,
The cutting process is completed by retracting the column after a preset time of 0.5 [S] by the timer.

次に本発明の装置の作用について説明する。Next, the operation of the device of the present invention will be described.

(イ) 被加工物Wである鋼管は、第2図に示す如くシリン
ダ14a,14bを駆動させて、リジットチャック13
に取付けられたチャック爪部13a,13bを内方へ摺
動させることにより、チャック爪部13a,13bで把
持される。
(B) The steel pipe which is the workpiece W drives the cylinders 14a and 14b as shown in FIG.
The chuck claws 13a and 13b attached to are slid inward so that the chuck claws 13a and 13b are gripped.

(ロ) 第5図に示す如く、カッターヘッド7に、予め切削
加工すべき被加工物Wである鋼管の形状に合せて、3本
のバイトである刃具をセッティングし、そのカッターヘ
ッド7を第1図のカッターヘッドクランプ用チャック6
で主軸4に把持させる。
(B) As shown in FIG. 5, the cutter head 7 is set with a cutting tool, which is three cutting tools, according to the shape of the steel pipe which is the workpiece W to be cut in advance. Chuck 6 for cutter head clamp shown in Fig. 1
The main spindle 4 is gripped with.

(ハ) Z軸送りモータ3を作動させて、コラム2を一定の
速度で前進させる。さらに主軸用モータ5の駆動により
主軸4を所定の回転数で回転させることによりカッター
ヘッド7が回転される。
(C) Operate the Z-axis feed motor 3 to move the column 2 forward at a constant speed. Further, the cutter head 7 is rotated by driving the spindle motor 5 to rotate the spindle 4 at a predetermined rotation speed.

(ニ) コラム2が前進し、カッターヘッド7に予めセッテ
ィングされた刃具8であるバイトが、被加工物Wである
鋼管の端部に接触し、切削加工が開始されると、ベース
11とリジットチャック13との間に挾持されているロ
ードセル15により、切削加工時における切削力の反力
を電荷で検出し、チャージアンプ17で電圧に変換し、
第7図に示す如き曲線Aの電圧変化で切削加工が施され
る。
(D) When the column 2 moves forward and the cutting tool, which is the cutting tool 8 preset on the cutter head 7, comes into contact with the end of the steel pipe, which is the workpiece W, and the cutting process is started, the base 11 and the rigid The load cell 15 held between the chuck 13 and the chuck 13 detects the reaction force of the cutting force at the time of cutting with an electric charge, and the charge amplifier 17 converts it into a voltage.
Cutting is performed by the voltage change of curve A as shown in FIG.

その際、切削加工の監視は第8図に示すフローチャート
に基ずき行なわれる。
At this time, the cutting process is monitored based on the flowchart shown in FIG.

(a);△t〔S〕例えば0.05〜0.1〔S〕毎に電
圧Vnを実測する。
(a); Δt [S] For example, the voltage Vn is measured every 0.05 to 0.1 [S].

(b);予め、電圧値Voを例えば切削時の電圧の50%程
度に設定入力装置Lに設定し、上記(a)で実測したVnと
比較判定回路Mで比較判定する。而して切削制御信号N
によりVn≦Voの条件を満足するまで切削加工を続ける。
(b); The voltage value Vo is set to the setting input device L in advance to, for example, about 50% of the voltage at the time of cutting, and the comparison determination circuit M compares Vn measured in (a) above. Therefore, the cutting control signal N
Therefore, continue cutting until the condition of Vn ≦ Vo is satisfied.

(c);上記Vn≦Voの条件を満足すると、予め設定したタ
イマーを作動させるようにする。
(c); When the condition of Vn ≦ Vo is satisfied, a preset timer is activated.

(d);タイマーにより例えば0.5〔S〕後にNC装置
のスキップ信号が作動して、刃具8を逃がして速かにコ
ラム2を後退させる。
(d); The skip signal of the NC device is activated after 0.5 [S], for example, by the timer, causing the cutting tool 8 to escape and the column 2 to retreat quickly.

以上の操作で、被加工物Wである鋼管の外径加工が完了
する。
With the above operation, the outer diameter processing of the steel pipe as the workpiece W is completed.

尚、Z軸方向の切削力の監視以外に回転方向に対する切
削力については、ベッド1とチャック13を支持してい
るベース11との間にロードセル15′を挾持すること
により前述同様に監視することができる。
In addition to the monitoring of the cutting force in the Z-axis direction, the cutting force in the rotation direction is monitored in the same manner as described above by holding the load cell 15 'between the bed 1 and the base 11 supporting the chuck 13. You can

(8) 効 果 本発明の装置は、ベッドと被加工物Wを把持するチャッ
クとの間にロードセルを挾持し、切削加工時の反力を電
荷で検出し、さらに電圧に変換して切削状態を監視する
装置としたことにより、従来必要とされた位置決め装置
は不必要で、しかもラフな位置決めで対応出来る。その
ため位置決め装置の段取換え作業はなくなり、作業能率
が向上する。この電圧変化を一定の範囲で判別させ、か
つNC装置と連動させることにより自動的に切削加工が
施こされるため、正確な加工と加工の省力化が図られ
る。
(8) Effects The device of the present invention holds the load cell between the bed and the chuck that holds the workpiece W, detects the reaction force during cutting by electric charge, and further converts it into a voltage to cut the state. Since it is a device for monitoring, the positioning device that has been conventionally required is unnecessary, and moreover, rough positioning is possible. Therefore, the setup work of the positioning device is eliminated, and the work efficiency is improved. Since this voltage change is discriminated within a certain range and the cutting process is automatically performed by interlocking with the NC device, accurate machining and labor saving of the process can be achieved.

位置決め装置が不必要となり、簡単な装置を機械上に配
置するだけであるから、機械配置上のスペース面で有利
である。
Since a positioning device is unnecessary and only a simple device is arranged on the machine, it is advantageous in terms of space for machine arrangement.

また、前工程での被加工物の切断面の直角度が出ていな
い場合でも本発明の切削監視により正確に最終形状に仕
上げることが可能となる。
Further, even if the perpendicularity of the cut surface of the workpiece in the previous step is not obtained, it is possible to accurately finish the final shape by the cutting monitoring of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の装置を説明するための鋼管加工用ヘッ
ド移動形工作機械の正面図、第2図は第1図のX矢視図
である。第3図は、本発明に使用するロードセルで切削
力を電圧に変化する系統図である。第4図は本発明に使
用するロードセルの一部断面図である。第5図はカッタ
ーヘッドに刃具が取付けられた側面図である。第6図は
切削加工する鋼管の一部断面図、第7図はロードセール
で電圧に変換された切削力の電圧変化図である。第8図
は本発明の作用を説明するフローチャート図。 1……ベッド、2……コラム 3……Z軸送りモータ、4……主軸 5……主軸用モータ、7……カッターヘッド 8……刃具、11……ベース 13……リジットチャック、13a,13b ……チャック爪部 14a,14b ……シリンダ、15……ロードセル 17……チャージアンプ、18……指示記録装置 W……被加工物
FIG. 1 is a front view of a steel pipe machining head moving type machine tool for explaining the apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a view taken in the direction of arrow X in FIG. FIG. 3 is a system diagram in which the cutting force is changed into voltage in the load cell used in the present invention. FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the load cell used in the present invention. FIG. 5 is a side view in which a cutting tool is attached to a cutter head. FIG. 6 is a partial cross-sectional view of a steel pipe to be cut, and FIG. 7 is a voltage change diagram of the cutting force converted into a voltage by a road sail. FIG. 8 is a flow chart for explaining the operation of the present invention. 1 ... Bed, 2 ... Column 3 ... Z-axis feed motor, 4 ... Spindle 5 ... Spindle motor, 7 ... Cutter head 8 ... Cutting tool, 11 ... Base 13 ... Rigid chuck, 13a, 13b …… Chuck claw parts 14a, 14b …… Cylinder, 15 …… Load cell 17 …… Charge amplifier, 18 …… Instruction recording device W …… Workpiece

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 町井 富士雄 千葉県我孫子市我孫子1番地 日立精機株 式会社内 (72)発明者 長井 一博 千葉県我孫子市我孫子1番地 日立精機株 式会社内 (72)発明者 山本 武司 愛知県半田市川崎町1丁目1番地 川崎製 鉄株式会社知多製造所内 (56)参考文献 特開 昭50−79885(JP,A) 特開 昭51−45569(JP,A) 特開 昭56−134155(JP,A) 特公 昭44−3748(JP,B1) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Fujio Machii 1 Abiko, Abiko, Chiba Prefecture, within Hitachi Seiki Co., Ltd. (72) Inventor Kazuhiro Nagai 1 Abiko, Abiko, Chiba, within Hitachi Seiki Co., Ltd. (72 Inventor Takeshi Yamamoto 1-1-1, Kawasaki-cho, Handa-shi, Aichi Kawasaki Steel Co., Ltd. Chita Works (56) Reference JP-A-50-79885 (JP, A) JP-A-51-45569 (JP, A) JP-A-56-134155 (JP, A) JP-B-44-3748 (JP, B1)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ベッドに設けられたベースと、 断面が円筒または多角形状で軸線方向に延在し把持部近
傍より大径の加工部を有する被加工物を把持するために
設けられ、この被加工物の軸線方向と直交する面に取付
け面を形成して前記ベースに取付けられるチャックと、 前記ベッドに設けられ、前記被加工物の軸線方向に前記
チャックと対向し、前記被加工物を加工する刃具が取付
けられた刃物台と、 前記被加工物と前記刃具とを前記被加工物の軸線方向に
相対移動させる送り用モータと、 前記被加工物と前記刃具とを前記被加工物の軸線回りに
相対回転させる主軸用モータとを有し、 前記相対移動および前記相対回転により、前記被加工物
に切削加工を施す工作機械において、 前記ベースと前記チャックとの取付け面間に挟持され、
前記被加工物の前記切削加工時の送り分力を電荷として
検出するロードセルと、 このロードセルの電荷を電圧に変換する電圧変換手段
と、 この電圧変換手段の出力を表示する表示手段と、 この表示手段に表示された切削加工時の最大電圧に所定
の比率を乗算した電圧を基準電圧として予め設定入力す
る設定入力手段と、 前記基準電圧と前記電圧変換手段より出力される切削加
工時の電圧とを比較判別し、切削加工時の電圧が前記基
準電圧以下となったとき切削制御信号を出力する比較判
別手段と、 前記送り用モータおよび前記主軸用モータを駆動制御
し、前記被加工物と前記刃具とを相対移動および相対回
転させて切削加工させるとともに、前記比較判別手段よ
り切削制御信号が出力されてから予め設定された所定の
時間が経過したとき、 前記被加工物の大径加工部の加工端まで切削加工が完了
したと判断し、被加工物または刃具を逃すように前記送
り用モータおよび主軸用モータを制御する制御手段とか
らなり、 前記被加工物を軸線方向にラフに位置決め把持しても、
前記比較判別手段より切削制御信号が出力されるまで切
削加工を連続して行うようにして、前記被加工物の大径
加工部を完全に加工し終えることを特徴とするロードセ
ルによる切削状態監視装置。
1. A base provided on a bed and a work piece having a cylindrical or polygonal cross section and extending in the axial direction and having a processed portion having a diameter larger than the vicinity of the grip portion. A chuck that is attached to the base by forming a mounting surface on a surface orthogonal to the axial direction of the workpiece, and a chuck that is provided on the bed and faces the chuck in the axial direction of the workpiece to process the workpiece. A tool rest to which a cutting tool is attached, a feed motor for relatively moving the workpiece and the cutting tool in the axial direction of the processing object, and the axis of the processing object and the cutting tool A spindle motor for relatively rotating around, in a machine tool for cutting the workpiece by the relative movement and the relative rotation, sandwiched between the mounting surface of the base and the chuck,
A load cell that detects the feed component force of the workpiece during the cutting as electric charge, a voltage conversion unit that converts the electric charge of the load cell into a voltage, and a display unit that displays the output of the voltage conversion unit. Setting input means for presetting and inputting a voltage obtained by multiplying the maximum voltage during cutting shown by means by a predetermined ratio as a reference voltage, and the reference voltage and the voltage during cutting output from the voltage converting means. Comparing and discriminating, and comparing and discriminating means for outputting a cutting control signal when the voltage during cutting becomes equal to or lower than the reference voltage, drive-controls the feed motor and the spindle motor, and the workpiece and the When a cutting operation is performed by relatively moving and rotating the cutting tool, and a predetermined time set in advance has elapsed since the cutting control signal was output from the comparison / determination means. The cutting means is judged to be completed up to the processing end of the large-diameter processing part of the workpiece, and the control means controls the feed motor and the spindle motor so as to escape the workpiece or the cutting tool. Even if the workpiece is roughly positioned and gripped in the axial direction,
A cutting condition monitoring apparatus using a load cell, wherein the large-diameter machined portion of the workpiece is completely machined by continuously performing the machining process until the comparison control unit outputs a cutting control signal. .
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