JP2016153158A - State display device of machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工作機械において、ベッド等の部品の変形度合いに関する情報を表示するための状態表示装置に関するものである。 The present invention relates to a state display device for displaying information related to the degree of deformation of a part such as a bed in a machine tool.
特許文献１には、マグネットチャックの温度を検出して表示する装置が開示されている。マグネットチャックは、その温度によって起磁力が変動するとともに、変形するため、特許文献１においては、表示器によってマグネットチャックの検出温度が表示され、作業者が冷却の必要性を判断できるようにしている。また、検出温度に従って冷却手段を作動させてマグネットチャックの温度上昇が抑えられるようにしている。 Patent Document 1 discloses an apparatus that detects and displays the temperature of a magnet chuck. Since the magnetomotive force of the magnet chuck fluctuates and deforms depending on the temperature, in Patent Document 1, the temperature detected by the magnet chuck is displayed by a display so that the operator can determine the necessity of cooling. . Further, the cooling means is operated in accordance with the detected temperature so that the temperature increase of the magnet chuck can be suppressed.
特許文献１の装置において、作業者はマグネットチャックの温度を認識できるが、マグネットチャックの温度変化による変形度合いを認識できない。従って、作業者はワークの仕上がり具合を認識することなく作業を開始することになるため、高精度加工を行ない得ないおそれがある。 In the apparatus of Patent Document 1, the operator can recognize the temperature of the magnet chuck, but cannot recognize the degree of deformation due to the temperature change of the magnet chuck. Therefore, the worker starts the work without recognizing the finish of the work, and thus there is a possibility that high-precision machining cannot be performed.
本発明の目的は、加工開始に先立って、作業者がワークの仕上がり具合を認識できる工作機械における状態表示装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a state display device in a machine tool that allows an operator to recognize the finish of a workpiece prior to the start of machining.
上記の目的を達成するために、本発明においては、工作機械の部品における対向する２辺の温度を検出する温度検出手段と、その２辺間の温度差による前記部品の変形度合いに関する情報を認識する認識手段と、その認識結果を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention recognizes temperature detection means for detecting the temperatures of two opposing sides of a part of a machine tool and information relating to the degree of deformation of the part due to the temperature difference between the two sides. And a display means for displaying the recognition result.
以上の構成においては、認識手段が部品の変形度合いに関する情報を認識する。そして、その認識結果が表示手段において表示される。従って、作業者はベッド等の工作機械の部品の変形度合いに関する状態を認識できる。 In the above configuration, the recognition unit recognizes information regarding the degree of deformation of the component. The recognition result is displayed on the display means. Therefore, the operator can recognize the state relating to the degree of deformation of the parts of the machine tool such as the bed.
本発明によれば、作業者はベッド等の工作機械やチャックの状態を認識できて、ワークの仕上がり具合を事前に把握できる効果がある。 According to the present invention, an operator can recognize the state of a machine tool such as a bed or a chuck and can grasp the finish of a workpiece in advance.
以下、本発明を具体化した工作機械における状態表示装置の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、研削盤において具体化したものである。
図１に示すように、工作機械１０はベッド１１を備え、その上面にはベッド１１の長手方向（図１の左右方向）に延びるレール１２が敷設されている。レール１２上にはテーブル１３が図示しないモータによって往復移動可能に支持されている。テーブル１３上にはマグネットチャック１４が固定されている。このマグネットチャック１４上にワーク１００が磁気吸着されて支持される。そして、テーブル１３の往復動にともない、工具としての回転砥石１５によりワーク１００の上面が切削加工される。本実施形態においては、前記ベッド１１，レール１２，テーブル１３，マグネットチャック１４等が部品を構成する。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a state display device in a machine tool embodying the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment is embodied in a grinding machine.
As shown in FIG. 1, the machine tool 10 includes a bed 11, and a rail 12 extending in the longitudinal direction of the bed 11 (left and right direction in FIG. 1) is laid on the upper surface thereof. A table 13 is supported on the rail 12 so as to be reciprocally movable by a motor (not shown). A magnet chuck 14 is fixed on the table 13. The workpiece 100 is magnetically attracted and supported on the magnet chuck 14. As the table 13 reciprocates, the upper surface of the workpiece 100 is cut by the rotating grindstone 15 as a tool. In the present embodiment, the bed 11, the rail 12, the table 13, the magnet chuck 14 and the like constitute parts.
前記レール１２には、静圧軸受用のオイルが供給される。
図２に示すように、ワーク１００と回転砥石１５との間には、ポンプ１７により循環されるクーラントがノズル１６から供給される。
The rail 12 is supplied with oil for hydrostatic bearings.
As shown in FIG. 2, coolant circulated by a pump 17 is supplied from a nozzle 16 between the workpiece 100 and the rotating grindstone 15.
図１に示すように、工作機械１０の本体の近傍には、表示手段としての液晶ディスプレイよりなる表示装置２１が設けられている。
前記ベッド１１の下部にはベッド１１の下部の温度を検出するための第１温度センサ３１が設けられ、ベッドの上部にはベッド１１の上部の温度を検出するための第２温度センサ３２が設けられている。前記テーブル１３とマグネットチャックとの境界において、テーブル１３の上部にはテーブル１３の上面及びマグネットチャック１４の下面の温度を検出するための第３温度センサ３３が設けられている。
As shown in FIG. 1, a display device 21 including a liquid crystal display as a display unit is provided in the vicinity of the main body of the machine tool 10.
A first temperature sensor 31 for detecting the temperature of the lower part of the bed 11 is provided at the lower part of the bed 11, and a second temperature sensor 32 for detecting the temperature of the upper part of the bed 11 is provided at the upper part of the bed 11. It has been. A third temperature sensor 33 for detecting the temperature of the upper surface of the table 13 and the lower surface of the magnet chuck 14 is provided at the upper portion of the table 13 at the boundary between the table 13 and the magnet chuck.
図２に示すように、前記クーラントの供給経路には循環使用されるクーラントの温度を検出するための第４温度センサ３４が設けられている。クーラントはワーク１００及びマグネットチャック１４上を流れるため、ワーク１００の温度及びマグネットチャック１４の上面の温度を表す。工作機械１０の本体の近傍には第５温度センサ３５が設けられ、この第５温度センサ３５により工場の室内の温度が検出される。第１〜第５温度センサ３１〜３５は温度検出手段を構成する。 As shown in FIG. 2, the coolant supply path is provided with a fourth temperature sensor 34 for detecting the temperature of the circulating coolant. Since the coolant flows on the workpiece 100 and the magnet chuck 14, the coolant represents the temperature of the workpiece 100 and the temperature of the upper surface of the magnet chuck 14. A fifth temperature sensor 35 is provided in the vicinity of the main body of the machine tool 10, and the temperature inside the factory is detected by the fifth temperature sensor 35. The first to fifth temperature sensors 31 to 35 constitute temperature detecting means.
図３に示すように、本実施形態の工作機械１０は認識手段，表示手段，評価手段及び予測手段を構成する制御装置４１を備え、この制御装置４１はＣＰＵ（中央処理装置）４２及びメモリ４３を備えている。ＣＰＵは、前記表示装置２１を含む工作機械１０全体の動作を制御し、メモリ４３はプログラムや一時的なデータ等を記憶する。この制御装置４１に前記各温度センサ３１〜３５の検出信号が入力され、この検出信号に基づいて前記表示装置２１が表示動作される。図４及び図５のフローチャートに示す動作は、制御装置４１の制御のもとに進行するものである。 As shown in FIG. 3, the machine tool 10 of the present embodiment includes a control device 41 that constitutes recognition means, display means, evaluation means, and prediction means. The control device 41 includes a CPU (central processing unit) 42 and a memory 43. It has. The CPU controls the overall operation of the machine tool 10 including the display device 21, and the memory 43 stores a program, temporary data, and the like. Detection signals of the temperature sensors 31 to 35 are input to the control device 41, and the display device 21 is displayed based on the detection signals. The operations shown in the flowcharts of FIGS. 4 and 5 proceed under the control of the control device 41.
次に、本実施形態の作用を説明する。
まず、工作機械１０は、所定の室温環境下（例えば、摂氏２５度）において、機械全体が同室温と同温度とされた状態において、仕上げ加工されて完成される。このときの温度を基準温度とする。そして、この状態で、ベッド１１，レール１２，テーブル１３，マグネットチャック１４等の各部品の各部の寸法が測定される。この測定結果を基準寸法とする。
Next, the operation of this embodiment will be described.
First, the machine tool 10 is finished and finished in a state where the entire machine is at the same room temperature and the same temperature under a predetermined room temperature environment (for example, 25 degrees Celsius). The temperature at this time is set as a reference temperature. And in this state, the dimension of each part of each component, such as bed 11, rail 12, table 13, magnet chuck 14, etc. is measured. This measurement result is taken as a reference dimension.
次に、このような基準寸法を有する工作機械１０がデータ収集のために稼働され、温度変化にともなう各部の変形度合い、つまり前記基準寸法に対する変形度合いに関するデータが収集される。ただし、この場合、静圧軸受用のオイル及び加工液としてのクーラントは循環されるのみで、ワーク１００の加工を行なう必要はない。そして、この稼働に際しては、室温が例えば、摂氏０度〜４０度に変化される。 Next, the machine tool 10 having such a reference dimension is operated for data collection, and data relating to the degree of deformation of each part with temperature change, that is, data relating to the degree of deformation with respect to the reference dimension is collected. However, in this case, the oil for the hydrostatic bearing and the coolant as the machining fluid are only circulated, and it is not necessary to process the workpiece 100. In this operation, the room temperature is changed to, for example, 0 to 40 degrees Celsius.
すなわち、図４に示すステップ（以下、単にＳとする）１において、工作機械１０が運転される。Ｓ２において、前記各温度センサ３１〜３５により工作機械１０の各部の温度が常時検出され、その検出データが制御装置４１に入力される。すなわち、第１温度センサ３１及び第２温度センサ３２により、ベッド１１の上下及びテーブル１３の下部の温度が検出される。また、第３温度センサ３３によりテーブル１３の上面及びマグネットチャック１４の下面の温度が検出される。第４温度センサ３４によりクーラントの温度が検出される。このクーラントは、マグネットチャック１４上に常時流されているため、マグネットチャック１４の上部側の温度を表す。第５温度センサ３５により室温が検出される。 That is, in step (hereinafter simply referred to as S) 1 shown in FIG. 4, the machine tool 10 is operated. In S <b> 2, the temperature of each part of the machine tool 10 is always detected by the temperature sensors 31 to 35, and the detected data is input to the control device 41. That is, the first temperature sensor 31 and the second temperature sensor 32 detect the temperatures of the top and bottom of the bed 11 and the bottom of the table 13. Further, the temperature of the upper surface of the table 13 and the lower surface of the magnet chuck 14 is detected by the third temperature sensor 33. The coolant temperature is detected by the fourth temperature sensor 34. Since this coolant is constantly flowing on the magnet chuck 14, it represents the temperature on the upper side of the magnet chuck 14. The fifth temperature sensor 35 detects the room temperature.
そして、制御装置４１は、第１温度センサ３１と第２温度センサ３２との間の温度差、第２温度センサ３２と第３温度センサ３３との間の温度差、第３温度センサ３３と第４温度センサ３４との間の温度差を常時算出して、その算出結果を経時的に制御装置４１のメモリ４３に記憶させる。 And the control apparatus 41 is the temperature difference between the 1st temperature sensor 31 and the 2nd temperature sensor 32, the temperature difference between the 2nd temperature sensor 32 and the 3rd temperature sensor 33, the 3rd temperature sensor 33, and the 3rd temperature sensor 33. The temperature difference between the four temperature sensors 34 is always calculated, and the calculation result is stored in the memory 43 of the control device 41 over time.
これと同時に、Ｓ３において図示しない計測装置により、マグネットチャック１４の上面，テーブル１３の上面及びベッド１１の上面の湾曲度合いが検出される。ベッド１１の上面の湾曲度合いはレール１２の湾曲度合いと等しい。ここで、レール１２の湾曲度合いは、テーブル１３の移動経路の湾曲度合いを表す。マグネットチャック１４の湾曲度合いは、そのマグネットチャック１４の上面にワーク１００が搭載された場合においてワーク１００の湾曲度合いを表す。なお、テーブル１３と、マグネットチャック１４の湾曲度合いは、それらが固定関係にあるため、ほぼ等しい。従って、湾曲度合いを見ることで、テーブル１３とマグネットチャック１４との固定状態が適正化か否かを判断できる。なお、ここでは、湾曲度合いそのものが湾曲度合いに関する情報である。 At the same time, the degree of curvature of the upper surface of the magnet chuck 14, the upper surface of the table 13, and the upper surface of the bed 11 is detected by a measuring device (not shown) in S3. The degree of curvature of the upper surface of the bed 11 is equal to the degree of curvature of the rail 12. Here, the degree of curvature of the rail 12 represents the degree of curvature of the movement path of the table 13. The degree of bending of the magnet chuck 14 represents the degree of bending of the workpiece 100 when the workpiece 100 is mounted on the upper surface of the magnet chuck 14. Note that the degree of curvature of the table 13 and the magnet chuck 14 is substantially equal because they are in a fixed relationship. Accordingly, it is possible to determine whether or not the fixing state of the table 13 and the magnet chuck 14 is appropriate by looking at the degree of curvature. Here, the degree of bending itself is information regarding the degree of bending.
そして、制御装置４１はベッド１１，テーブル１３，マグネットチャック１４の上下の温度差ごとのベッド１１，テーブル１３，マグネットチャック１４の変形量の推移をメモリ４３にマップ化して記憶させる。このようにして、工作機械１０ごとに、温度差と形状変化量の対応関係が情報として設定される。 Then, the control device 41 maps and stores changes in the deformation amount of the bed 11, the table 13, and the magnet chuck 14 for each temperature difference between the bed 11, the table 13, and the magnet chuck 14 in the memory 43. In this manner, the correspondence between the temperature difference and the shape change amount is set as information for each machine tool 10.
Ｓ５においては、室温が、例えば摂氏０．５度刻みで変更され、その変更された室温において前記Ｓ１〜Ｓ４の動作が繰り替えされる。このため、室温が変化するごとに、前記温度差と湾曲度合いとのデータが収集されて、マップ化される。この作業が、Ｓ６において終了と判断されるまで継続される。 In S5, the room temperature is changed, for example, in increments of 0.5 degrees Celsius, and the operations of S1 to S4 are repeated at the changed room temperature. For this reason, every time the room temperature changes, data of the temperature difference and the degree of curvature are collected and mapped. This operation is continued until it is determined in S6 that the operation is finished.
実際にワーク１００を加工するために工作機械１０を稼働させた場合は、制御装置４１は、第１〜第５温度センサ３１〜３５の検出温度のデータを常時監視して入力する。すなわち、図５に示すＳ１１において、制御装置４１は室温を認識するとともに、Ｓ１２において工作機械１０を運転する。ただし、この場合は、未だワーク１００の加工は開始されない。制御装置４１は、Ｓ１３において各温度センサ３１〜３５の検出温度を入力し、Ｓ１４において第１温度センサ３１の検出値と第２温度センサ３２の検出値との差、第２温度センサ３２の検出値と第３温度センサ３３の検出値との差、第３温度センサ３３の検出値と第４温度センサ３４の検出値との間の差がそれぞれ算出される。そして、Ｓ１５において前記マップが参照されて、各部の温度差ごとの変形量が読み出される。 When the machine tool 10 is operated in order to actually process the workpiece 100, the control device 41 constantly monitors and inputs data on the temperatures detected by the first to fifth temperature sensors 31 to 35. That is, in S11 shown in FIG. 5, the control device 41 recognizes the room temperature and operates the machine tool 10 in S12. However, in this case, machining of the workpiece 100 is not yet started. The control device 41 inputs the detected temperatures of the temperature sensors 31 to 35 in S13, and in S14, the difference between the detected value of the first temperature sensor 31 and the detected value of the second temperature sensor 32, the detection of the second temperature sensor 32. The difference between the value and the detection value of the third temperature sensor 33, and the difference between the detection value of the third temperature sensor 33 and the detection value of the fourth temperature sensor 34 are calculated. In S15, the map is referred to, and the deformation amount for each temperature difference of each part is read out.
次いで、Ｓ１６において、ベッド１１の上面及びマグネットチャック１４の上面の変形度合いが判別されて、現時点におけるランク付けが実行される。つまり、変形度合いが小さく、基準寸法に近いほど好適ランクになる。そして、図６に示すように、この実行された現状ランク付けが表示装置２１において表示される。従って、作業者は、現在の状況がワーク１００の加工に適するか否かを判別できる。 Next, in S16, the degree of deformation of the upper surface of the bed 11 and the upper surface of the magnet chuck 14 is determined, and ranking at the present time is executed. That is, the smaller the degree of deformation and the closer to the reference dimension, the better the rank. Then, as shown in FIG. 6, the executed current ranking is displayed on the display device 21. Therefore, the operator can determine whether or not the current situation is suitable for machining the workpiece 100.
さらに、Ｓ１７において、制御装置４１は、第５温度センサ３５によって検出される室温の変化度合いを監視し、その変化度合いに応じてあらかじめ定められた時間後における各部の変形度合いを予測し、その予測に基づく評価をＳ１８において図６に示すように表示装置２１に表示させる。この場合、制御装置４１は、現時点以前の室温の温度変化カーブを算出し、そのカーブの延長線上にある未来の室温を予測する。そして、その予測室温下における各部の変形度合いをマップから読み出して、その変形度合いを評価してランク付けする。従って、作業者は、この未来の予測ランク付けに従って加工開始後の工作機械の状態変化を認識できる。 Further, in S17, the control device 41 monitors the change degree of the room temperature detected by the fifth temperature sensor 35, predicts the deformation degree of each part after a predetermined time according to the change degree, and the prediction The evaluation based on the above is displayed on the display device 21 as shown in FIG. 6 in S18. In this case, the control device 41 calculates a temperature change curve of the room temperature before the current time, and predicts the future room temperature on the extension line of the curve. Then, the degree of deformation of each part at the predicted room temperature is read from the map, and the degree of deformation is evaluated and ranked. Therefore, the worker can recognize the change in the state of the machine tool after the start of machining according to the predicted ranking of the future.
従って、前記実施形態においては、以下の効果がある。
（１）温度センサ３１〜３５からの検出データに基づいて、ベッド１１，テーブル１３，マグネットチャック１４の変形度合いが判別され、その変形度合いが評価されて表示装置２１において表示される。従って、作業者は、工作機械１０の変形度合いを把握して、その状態における加工精度，言い換えれば仕上がり具合を認識できる。
Therefore, the embodiment has the following effects.
(1) Degrees of deformation of the bed 11, the table 13, and the magnet chuck 14 are determined based on detection data from the temperature sensors 31 to 35, and the degrees of deformation are evaluated and displayed on the display device 21. Therefore, the operator can grasp the degree of deformation of the machine tool 10 and recognize the machining accuracy in that state, in other words, the degree of finish.
（２）前記変形度合いがランク付けされて表示されるため、作業者は工作機械１０の状態が加工作業に適するか否かを一目で認識できる。
（３）工作機械１０の変形度合いを未来予測して表示することができるため、加工開始に先立って、加工精度の推移を認識できる。このため、加工開始に適切なタイミングを知ることができて、高精度加工を得るために有効である。
(2) Since the degree of deformation is ranked and displayed, the operator can recognize at a glance whether or not the state of the machine tool 10 is suitable for the machining operation.
(3) Since the degree of deformation of the machine tool 10 can be predicted and displayed in the future, the transition of machining accuracy can be recognized prior to the start of machining. For this reason, it is possible to know an appropriate timing for the start of machining and to obtain high-precision machining.
（４）マグネットチャック１４の温度判別をクーラントの温度検出によって行うため、マグネットチャック１４に温度センサを設ける必要がない。従って、加工部の近傍に温度センサを設ける必要がなく、その温度センサが加工の邪魔になることを回避できる。 (4) Since the temperature of the magnet chuck 14 is determined by detecting the coolant temperature, it is not necessary to provide a temperature sensor for the magnet chuck 14. Therefore, it is not necessary to provide a temperature sensor in the vicinity of the processing portion, and it can be avoided that the temperature sensor interferes with processing.
（５）第３温度センサ３３がテーブル１３とマグネットチャック１４との境界部に設けられ、その境界部の温度を検出する。従って、１基の第３温度センサ３３によってテーブル１３及びマグネットチャック１４の双方の温度を検出できるため、部品点数を少なくして、構成を簡単にできる。 (5) A third temperature sensor 33 is provided at the boundary between the table 13 and the magnet chuck 14 and detects the temperature at the boundary. Therefore, since the temperature of both the table 13 and the magnet chuck 14 can be detected by one third temperature sensor 33, the number of parts can be reduced and the configuration can be simplified.
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下のような態様で具体化することも可能である。
・前記実施形態は、回転砥石１５を有する研削盤において具体化したが、バイト、フライス等、別の工具を有する工作機械において具体化すること。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It is also possible to embody in the following aspects.
-Although the said embodiment was actualized in the grinding machine which has the rotary grindstone 15, it is materialized in the machine tool which has another tools, such as a cutting tool and a milling machine.
・前記実施形態においては、ベッド１１の上面温度をその上面に設けられた第２温度センサ３２によって行なうようにしたが、図７に示すように、静圧軸受のためのオイルの循環経路に第２温度センサ３２を設けること。すなわち、オイルは、レール１２の部分に供給されて静圧軸受を形成するものであるため、そのオイルの温度はレール１２の部分の温度を表す。 In the above embodiment, the upper surface temperature of the bed 11 is measured by the second temperature sensor 32 provided on the upper surface, but as shown in FIG. 2. Provide temperature sensor 32. That is, since oil is supplied to the rail 12 portion to form a hydrostatic bearing, the temperature of the oil represents the temperature of the rail 12 portion.
・クーラント経路の第４温度センサ３４に代えて、マグネットチャック１４の上面に温度センサを設けること。
・工具がベッド上を移動してワーク１００に加工を施すようにしたタイプの工作機械において本発明を具体化すること。
A temperature sensor is provided on the upper surface of the magnet chuck 14 instead of the fourth temperature sensor 34 in the coolant path.
The present invention is embodied in a machine tool of a type in which a tool moves on a bed to process a workpiece 100.
・マグネットチャック１４を有することなく、ワーク１００がテーブル１３上に直接搭載される工作機械に本発明を具体化すること。この場合は、テーブル１３の上面の湾曲度合いが表示される。 The present invention is embodied in a machine tool in which the workpiece 100 is directly mounted on the table 13 without having the magnet chuck 14. In this case, the degree of curvature of the upper surface of the table 13 is displayed.
・ベッド上にコラムが設けられた工作機械において、コラムの一つの縦辺の側縁と、その縦辺と対向する他の縦辺の側縁にそれぞれ温度センサを設けて、コラムの側面の湾曲度合いを認識して、表示できるようにすること。 ・ In a machine tool with a column on the bed, a temperature sensor is provided on the side edge of one vertical side of the column and the side edge of the other vertical side facing the vertical side, and the side of the column is curved. Recognize the degree so that it can be displayed.
１０…工作機械、１１…ベッド、１２…レール，１３…テーブル、１４…マグネットチャック、２１…表示装置、３１…第１温度センサ、３２…第２温度センサ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Machine tool, 11 ... Bed, 12 ... Rail, 13 ... Table, 14 ... Magnet chuck, 21 ... Display apparatus, 31 ... 1st temperature sensor, 32 ... 2nd temperature sensor.
Claims (7)
その２辺間の温度差による前記部品の変形度合いに関する情報を認識する認識手段と、
その認識結果を表示する表示手段と
を備えた工作機械の状態表示装置。 Temperature detecting means for detecting the temperatures of two opposing sides of a machine tool component;
Recognizing means for recognizing information on the degree of deformation of the component due to the temperature difference between the two sides;
A machine tool status display device comprising display means for displaying the recognition result.
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