JP6159578B2 - How to operate machine tools - Google Patents
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Description
この発明は、工作機械、特に油圧チャックを備えた旋盤の運転方法に関するもので、無駄な電力の消費と機械温度の上昇を避ける運転方法に関するものである。 The present invention relates to a method for operating a machine tool, in particular, a lathe equipped with a hydraulic chuck, and relates to an operation method for avoiding wasteful power consumption and an increase in machine temperature.
NC工作機械は、通常は加工プログラムに従って自動運転されるが、機械動作の確認、テスト加工、加工プログラムの動作確認などを行うときは手動で運転される。手動運転には、指令する動作毎に操作盤のキーボードから切込み量や送り速度などを指定する純粋な手動運転や、操作盤のスイッチを押す毎に加工プログラムの1ステップないし1ブロック毎の動作を実行する半自動とも言えるような手動運転もあるが、いずれの手動運転においても、操作盤のスイッチなどによって開始された動作が終了すると、機械は次の動作指令を受けるまで停止状態で待機する。 Normally, NC machine tools are automatically operated in accordance with a machining program, but are manually operated when performing machine operation confirmation, test machining, machining program operation confirmation, and the like. For manual operation, pure manual operation that specifies the cutting depth and feed rate from the keyboard of the operation panel for each commanded operation, or operation for each step or block of the machining program every time the switch on the operation panel is pressed. There is also a manual operation that can be said to be semi-automatic, but in any manual operation, when the operation started by the switch on the operation panel is completed, the machine waits in a stopped state until the next operation command is received.
機械やNC装置は、オペレータが操作盤の前にいるかどうかを認識していないし、たとえカメラなどを設置してオペレータの存否を認識させたとしても、オペレータの意図までを察知することはできない。例えばオペレータが操作盤からある動作を指令し、その動作結果から機械や加工プログラムに設定するパラメータ(定数)を変更する操作を行っている場合などは、機械が停止した状態で長い時間待機するということが起こる。 The machine or the NC device does not recognize whether the operator is in front of the operation panel, and cannot recognize the intention of the operator even if a camera or the like is installed to recognize the presence or absence of the operator. For example, when an operator commands a certain operation from the operation panel and performs an operation to change a parameter (constant) set in the machine or machining program from the operation result, the machine waits for a long time with the machine stopped. Things happen.
この待機時、機械やNC装置の電源は投入された状態となっているが、主軸モータや刃物台の送りモータなどは停止しているため、電力は殆ど消費していない。一方、工作機械には、チャックの開閉やタレット割出位置の固定など、油圧力で駆動されているものがある。油圧駆動系は、1個の油圧ポンプで発生した油圧によってシリンダその他の複数の油圧アクチュエータを各独立に動作させる場合が多いが、総ての油圧アクチュエータが停止していても、油圧ポンプを駆動しているポンプモータは回転を続けて一定の油圧力を維持しているのが普通である。そのため、油圧駆動系を備えた工作機械では、機械が停止していてもポンプモータによる電力の消費があり、油が加圧されながら循環することによる油温の上昇も起こる。 At the time of this standby, the power of the machine and the NC device is turned on, but the spindle motor, the feed motor of the tool post, etc. are stopped, so little power is consumed. On the other hand, some machine tools are driven by hydraulic pressure, such as opening and closing a chuck and fixing a turret index position. In many cases, the hydraulic drive system operates a cylinder and a plurality of other hydraulic actuators independently by the hydraulic pressure generated by one hydraulic pump, but the hydraulic pump is driven even when all the hydraulic actuators are stopped. In general, the pump motor is kept rotating to maintain a constant hydraulic pressure. Therefore, in a machine tool equipped with a hydraulic drive system, electric power is consumed by the pump motor even when the machine is stopped, and the oil temperature rises by circulating oil while being pressurized.
前述したように、手動運転中にあっては、オペレータによる動作指令の入力を待って機械が停止状態で待機するという状況が常に生じ、オペレータが次の動作のためのパラメータの演算や設定変更に手間取るとか、機械動作が正しいかどうかを確認するために加工プログラムの作成者と打合せをするとかのために機械の停止状態が長時間になるということも起こる。 As described above, during manual operation, there is always a situation in which the machine waits for an input of an operation command from the operator, and the operator waits in a stopped state, so that the operator can calculate parameters or change settings for the next operation. It may happen that the machine is stopped for a long time because it takes time and makes a meeting with the creator of the machining program to check whether the machine operation is correct.
そこでこのような長時間の機械の停止時には、その停止の間も電力を消費し続ける油圧ポンプを停止して省エネを図ると共に、機械の熱変形の原因ともなる作動油の温度上昇を防止することが考えられる。 Therefore, when the machine is stopped for such a long period of time, the hydraulic pump that continues to consume power during the stoppage is stopped to save energy and to prevent the temperature of the hydraulic oil from rising due to thermal deformation of the machine. Can be considered.
しかしながら、旋盤のように主軸チャックでワークを把持して加工を行う工作機械であって、チャックの開閉を油圧で行う油圧チャックを用いている工作機械では、油圧ポンプを停止すると、油圧チャックの把持力が、ピストンなどの摩擦抵抗があるから、0にならないまでも、大きく低下して、ワークがずれて把持精度を維持できなくなったり、ワークがチャックから脱落するなどということが起こる。単に機械の動作を確認するだけの手動運転であれば、このことはあまり問題にならないが、実際にワークを加工しながら切削条件や加工プログラムの確認を行う手動運転では、ワークの加工途中で油圧ポンプが停止したためにワークがずれたり脱落して、以後の加工ができなくなったり、再び油圧ポンプを動かしたときにワークが当初の姿勢からずれた状態で把持されて、その後の加工動作の正しい確認ができなくなるという問題が発生する。 However, in a machine tool that grips and processes a workpiece with a spindle chuck like a lathe and uses a hydraulic chuck that hydraulically opens and closes the chuck, when the hydraulic pump is stopped, the hydraulic chuck is gripped. Since the force has a frictional resistance such as a piston, even if the force does not become zero, the force is greatly reduced, the workpiece is displaced and the gripping accuracy cannot be maintained, or the workpiece is dropped from the chuck. This is not a problem if it is a manual operation that simply confirms the operation of the machine, but in a manual operation that checks the cutting conditions and machining program while actually machining the workpiece, the hydraulic pressure is applied during the machining of the workpiece. Since the pump has stopped, the workpiece is displaced or dropped, making it impossible to perform further machining, or when the hydraulic pump is moved again, the workpiece is gripped in a state of deviating from the original posture, and the subsequent machining operation is confirmed correctly. The problem that it becomes impossible to occur.
そこでこの発明は、手動運転中の機械が停止している間における無駄な電力消費や機械温度の上昇を避けると共に、油圧チャックを備えた工作機械における上記のような問題の発生を防止する手段を提供することを課題としている。 In view of this, the present invention provides means for avoiding unnecessary power consumption and increase in machine temperature while the machine in manual operation is stopped, and preventing occurrence of the above-described problems in a machine tool having a hydraulic chuck. The issue is to provide.
この発明は、油圧チャック3を含む油圧駆動系を備えた工作機械の手動運転時において、チャック3が閉でないときにのみ、機械が動作することなくタイマ15で計時される設定時間が経過した後で、油圧ポンプ5を停止することにより、油圧ポンプ停止によるチャック3の把持力低下やワークの姿勢のずれを生じさせることなく、無駄な電力の消費や機械温度の上昇を防止したものである。
In the present invention, in a manual operation of a machine tool having a hydraulic drive system including the
具体的には、油圧チャック3を含む油圧駆動系を備えた工作機械のNC装置1に、タイマ15と、当該タイマの計時完了時間を設定する設定器14と、タイマの計時完了時に油圧ポンプを停止する停止手段18と、タイマリセット手段16を設ける。そして、機械が手動操作モードで運転されているとき、機械が省エネ運転モード(油圧ポンプオフ機能がオン)と通常運転モード(油圧ポンプオフ機能がオフ)とを備えているときは、手動運転モードでかつ省エネ運転モードで運転されているときに、タイマ15の計時動作を行う。そして、タイマ15の計時が設定器14に設定された時間に達したら、機械が動作していないことと油圧チャック3が閉じていないことを条件として、油圧ポンプ5を駆動しているポンプモータ6の電源を遮断する。タイマ15は、何らかの機械動作の指令信号を受けたときにリセットされる。
Specifically, the
油圧チャック3が閉のときには油圧ポンプ5が停止しないので、油圧チャック3がワークwを把持しているときはチャックの把持力低下が起こらず、ワークの位置や姿勢のずれを防ぐことができる。一方、油圧チャック3がワークwを把持していないときは、機械動作が行われないままNC装置に設定した時間が経過したときに油圧ポンプ5が停止してポンプモータ6の電力消費が無くなり、作動油の温度上昇も起こらないので、省エネと機械の熱変形の低減を図ることができる。
Since the
油圧チャックの開閉状態は、油圧チャックを開閉するチャックシリンダ31に設けられている既存の近接センサ33の信号を利用できるので、新たな機器の追加が不要であり、費用をかけないで省エネと熱変形の防止を図ることが可能である。
The open / close state of the hydraulic chuck can use the signal of the existing
次に図面を参照して、この発明の実施形態を説明する。図1は、NC旋盤を例にしてこの発明の方法を実施する装置を模式的に示した図である。図には、機械を制御するNC装置1と、機械側の機器である主軸チャック3と、タレット刃物台4と、油圧ポンプ5及びポンプモータ6と、その開閉器61とが示されている。
ワークwを把持する主軸チャック3は、主軸台35で軸支された主軸の先端に取り付けた油圧チャックで、主軸の後端に装着されたチャックシリンダ31で開閉される。チャックシリンダ31にはチャックの閉状態を検出する近接センサ33が設けられている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing an apparatus for carrying out the method of the present invention using an NC lathe as an example. In the figure, an
The
タレット刃物台4は、タレット41の割出位置を固定するストロークの短いシリンダを内蔵しており、当該シリンダによってフェースカップリングを嵌脱することにより、タレット41の割出位置の固定と割出しモータ42によるタレット41の回転を可能にする状態とを切り換えている。
The
油圧ポンプ5の油圧は、圧力設定弁51及び切換弁52、53を介してチャックシリンダ31及びタレット刃物台4の割出位置固定シリンダに供給されている。図の油圧回路は、簡略化して示されており、油タンクや油タンクへの戻り配管なども省略されている。油圧ポンプ5を回転駆動するポンプモータ6は、開閉器61によりオンオフ(回転/停止)する。
The hydraulic pressure of the
なお、油圧ポンプ5の油圧は、他の機器にも供給されている場合があり、例えば複数の主軸チャックや複数のタレット刃物台を備えた機械では、複数のチャックシリンダやタレット固定シリンダがそれぞれの切換弁を介して図の油圧回路に接続される。
Note that the hydraulic pressure of the
NC装置1は、操作盤2、PC(プログラマブルコントローラ)部11、加工プログラム12、NC部13を備えている。操作盤2には、ディスプレイ21、運転モード切換スイッチ22、テンキー23、機械の各駆動装置に対応する手動操作スイッチ24などが設けられている。運転モード切換スイッチ22は、手動運転、加工プログラムのステップ送り運転、自動運転などを切り換えるスイッチである。テンキー23は、機械に設定する各種のパラメータ(例えば主軸の回転速度や回転角、刃物台の送り速度、タイマの設定時間など)を設定するのに用いられる。
The
PC部11は、機械の順序動作を制御しており、前段階の動作が終了するなどの各動作の開始条件が整ったときに、当該動作の駆動源に動作指令を与えることで機械の自動的な順序動作を制御している。手動運転時には、動作開始条件が整っている状態でオペレータが対応する操作スイッチを操作したときに、その信号を受けて指令された動作を開始する。PC部は、操作スイッチの操作をはじめとする各入力信号について、当該信号が入力されたときに行う動作をそれを許容する条件と共に設定できるようになっている。以上の機器及び機能は、従来から一般的に設けられているものである。
The
この発明を実施するのに好ましいNC装置1には、通常運転モードと省エネ運転モードとを切り換える省エネモード切換スイッチ25が設けられる。NC装置1には、手動運転時に油圧ポンプ5を運転したまま次の操作信号を待つ時間を設定する操作待ち時間設定器14と、当該時間を計時するタイマ15と、このタイマのリセット手段16と、タイマの計時完了時、すなわちタイマ15の計時時間が設定器14に設定された時間を超えたときに計時完了信号aを出力する比較器17と、計時完了信号aとチャックシリンダの近接センサ33がチャック閉となっていないとの信号bとのアンド条件でポンプモータ6の開閉器61に遮断信号cを与えるポンプ停止手段18とを設けている。
An
タイマリセット手段16は、PC部11が有する機能を利用して形成しており、テンキー23やモード切換スイッチ22、25を除く機械の操作スイッチ24(加工プログラムのステップ送りスイッチを含む)の操作信号を受けたときの動作にタイマ15のリセット動作を追加することによって形成している。
The timer reset means 16 is formed by using the function of the
タイマ15は、省エネモードによる手動運転が開始されると計時を開始する。設定器14に設定された時間を超えない間隔でいずれかの操作スイッチ24が操作されると、その操作毎にタイマ15がリセットされるので、油圧ポンプ5が停止することなく、運転が継続される。
The
手動運転中に、オペレータがテンキー23を用いて機械に設定するパラメータの登録や変更を行ったりすることで、次の操作スイッチの操作までの時間が長くなったとき、その時間が設定器14に設定された時間を超えると、主軸チャック3が閉じていないことを条件としてポンプモータ6の開閉器61がオフとなり、油圧ポンプ5が停止する。タイマ15の計時時間が設定器14の設定時間より長くなっても、チャックシリンダの近接センサ33からチャック閉の信号が出ていれば、油圧ポンプ5は停止せず、従ってチャック3の把持力が失われることはない。
During manual operation, when the operator sets or changes parameters to be set in the machine using the
この油圧ポンプ5の停止状態でいずれかの操作スイッチ24が操作されると、タイマ15がリセットされて計時完了信号がオフとなるので、油圧ポンプ5の運転は自動的に再開される。
When any one of the operation switches 24 is operated while the
図2は、この発明をソフトウェアで実現する場合の手順の例を示した図で、油圧ポンプ5が駆動されている油圧ポンプオン状態において、油圧ポンプオフ機能が有効であるか無効であるか、すなわち前述した説明における省エネ運転モードが有効であるか無効であるかが判断され、省エネモードでなければ油圧ポンプオン状態を継続する。省エネモードであれば、操作スイッチの操作やハンドル操作の有無を調べ、操作があったときには計時タイマ15をリセットし、油圧ポンプをオンとする。操作がないときには、主軸チャックが閉でなくかつタイマが設定された時間経過していることを条件として油圧ポンプをオフにする。この2つの条件が満足されないときは、油圧ポンプのオン状態を継続する。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a procedure when the present invention is realized by software. In the hydraulic pump on state in which the
以上の実施形態から理解されるように、この発明によれば、手動運転時に機械操作が行われないまま油圧ポンプが長時間運転されることによる無駄な電力の消費と油圧温度の上昇を避けることができると共に、主軸チャックがワークを把持している状態で油圧ポンプが停止して、ワークの把持が緩んでワークの把持精度が低下したり、主軸チャックからワークが脱落して、その後の手動運転が正しく行われなくなるという問題を防止することができるという効果がある。 As can be understood from the above embodiments, according to the present invention, it is possible to avoid wasteful power consumption and increase in hydraulic temperature due to the hydraulic pump being operated for a long time without manual operation during manual operation. In addition, the hydraulic pump stops while the spindle chuck is holding the workpiece, the workpiece grip is loosened and the workpiece gripping accuracy is reduced, or the workpiece is dropped from the spindle chuck, and then manual operation is performed. There is an effect that it is possible to prevent the problem that is not performed correctly.
1 NC装置
3 油圧チャック
5 油圧ポンプ
6 ポンプモータ
14 操作待ち時間設定器
15 タイマ
16 タイマリセット手段
18 ポンプ停止手段
DESCRIPTION OF
Claims (2)
操作待ち時間を計時するタイマと、タイマの計時完了時間を設定する設定器と、操作盤から何れかの機械操作信号が出力されたときに当該タイマをリセットするタイマリセット手段とを設け、
手動操作モードで機械が運転されているときに前記タイマが計時を完了していること、機械が停止していること、及び、前記チャック閉検出手段がチャック閉を検出していないことを条件として油圧ポンプを停止し、操作盤から何れかの機械操作信号が出力されたときに油圧ポンプの運転を開始する、工作機械の運転方法。 Energy saving operation method for machine tool comprising chuck closing detection means for detecting closed state of hydraulic chuck holding workpiece and manual operation mode for operating machine to be operated in response to machine operation signal from operation panel In
A timer for measuring the operation waiting time, a setter for setting the time measurement completion time of the timer, and a timer reset means for resetting the timer when any machine operation signal is output from the operation panel,
Provided that the timer completes timing when the machine is operating in manual operation mode, that the machine is stopped, and that the chuck closing detection means has not detected chuck closing. An operation method for a machine tool that stops the hydraulic pump and starts the operation of the hydraulic pump when any machine operation signal is output from the operation panel.
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