JP6690896B2 - 切削加工装置および切削加工方法 - Google Patents

切削加工装置および切削加工方法 Download PDF

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Description

本発明は、切削加工機および切削加工方法に関し、さらに詳細には、集塵装置を接続可能な切削加工機および切削加工方法に関する。
従来より、切削加工機を用いて、ジルコニアなどのセラミックス材料やアクリル樹脂などの樹脂よりなる被加工物をドリル状の刃物などよりなる切削ツールにより所望の形状に切削加工を行い、所望の切削加工物を得る技術が知られている。
ここで、切削加工機は、切削ツールにより被加工物を切削する際に、削りかす(以下、「削りかす」を「粉塵」と称することとする。)を生じる。
このような粉塵を切削加工機内に存在したままにしておくと、切削加工機内に粉塵が滞留し、切削加工機の故障や切削が困難となる状況を招くことがあるため、粉塵を回収する必要がある。
こうした粉塵を回収するために、従来の切削加工機は、集塵装置を接続可能に構成されているとともに集塵装置による集塵が実際に行われているかを確認するための流量センサーを備えていた。切削加工機は、この流量センサーを監視していて、実際に集塵が行われている場合にのみ加工を開始するようになされていた。
一方、切削加工機に接続可能な集塵装置には、切削加工機の消費電力の変化を監視する手段を有するようにし、切削加工機により切削ツールの回転が開始されるなどして消費電力が変化して所定の値以上になると、切削動作が開始されたものと判断して自動的に集塵を開始し、消費電力が所定の値以下であれば切削動作は開始されていないと判断して集塵を開始しないようにするタイプのものが知られている。
このため、従来の切削加工機においては、切削加工機に接続される集塵装置のタイプによっては、切削加工機と集塵装置との連動がうまくいかないという問題点があった。
また、切削加工機と集塵装置との連動がうまくいかないことにより、切削加工機が実際に切削加工処理に入るまでに無駄な時間を消費することがあるという問題点があった。
さらにまた、切削加工機が実際に切削加工処理を行うときに、集塵装置の吸引力が安定していない場合があるという問題点があった。
そのため、切削加工機と集塵装置とが速やかに連動することを可能にする切削加工機および切削加工方法が要望されていた。
なお、本願出願人が特許出願時に知っている先行技術は、上記において説明したようなものであって文献公知発明に係る発明ではないため、記載すべき先行技術情報はない。
本発明は、従来の技術の有する上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、切削加工機と集塵装置とが速やかに連動することを可能にした切削加工機および切削加工方法を提供しようとするものである。
上記目的を達成するために、本発明は、切削ツールを有する主軸の回転を開始してから切削加工機の流量センサーによる監視を開始するようにしたものである。
また、上記目的を達成するために、本発明は、切削加工機が外部より切削加工データを受信すると、直ちに自動的に切削加工機から集塵装置制御信号を集塵装置へ出力するようにしたものである。
即ち、本発明は、切削加工処理の際に生じる粉塵を回収する集塵装置を接続可能であって、外部より入力される切削加工データに基づいて、切削ツールにより被加工物を切削して切削加工処理を行う切削加工機において、外部より入力される切削加工データを受信し、被加工物の形状を認識する切削加工データ受信手段と、切削ツールを回転させる主軸の動作を制御する主軸動作制御手段と、上記主軸動作制御手段により上記主軸の回転が開始されると、上記集塵装置に吸引される空気の流れを検知する流量センサーの監視を開始し、上記流量センサーの測定結果を取得する流量センサー監視手段と、上記流量センサー監視手段において取得した上記測定結果より、上記集塵装置が起動しているか否かを判断し、上記集塵装置が起動しているものと判断した場合に、上記切削加工データ受信手段において受信された上記切削加工データに基づいて上記被加工物に切削加工処理を開始する切削加工制御手段とを有するようにした。
また、本発明は、上記した発明において、上記流量センサー監視手段において取得した上記測定結果より、上記集塵装置が起動していないと判断した場合に警告を表示する警告表示手段を有するようにした。
また、本発明は、切削加工処理の際に生じる粉塵を回収するとともに切削加工機よりの信号が入力可能な集塵装置を接続可能であって、外部より入力される切削加工データに基づいて、切削ツールにより被加工物を切削して切削加工処理を行う切削加工機において、外部より入力される切削加工データを受信し、被加工物の形状を認識する切削加工データ受信手段と、上記切削加工データ受信手段において上記切削加工データを受信すると、上記集塵装置に対して集塵装置制御信号を出力し、上記集塵装置の起動および停止を制御する集塵装置制御手段と、上記集塵装置に吸引される空気の流れを検知する流量センサーの監視を開始し、上記流量センサーの測定結果を取得する流量センサー監視手段と、上記流量センサー監視手段において取得した上記測定結果より、上記集塵装置が起動しているか否かを判断し、上記集塵装置が起動しているものと判断した場合に、上記切削加工データ受信手段において受信された上記切削加工データに基づいて上記被加工物に切削加工処理を開始する切削加工制御手段とを有するようにした。
また、本発明は、上記した発明において、上記流量センサー監視手段において取得した上記測定結果より、上記集塵装置が起動していないと判断した場合に警告を表示する警告表示手段を有するようにした。
また、本発明は、切削加工処理の際に生じる粉塵を回収する集塵装置を接続可能であって、外部より入力される切削加工データに基づいて、切削ツールにより被加工物を切削して切削加工処理を行う切削加工機による切削加工方法であって、外部より入力される切削加工データを受信し、被加工物の形状を認識する切削加工データ受信工程と、切削ツールを回転させる主軸の動作を制御する主軸動作制御工程と、上記主軸動作制御工程により上記主軸の回転が開始されると、上記集塵装置に吸引される空気の流れを検知する流量センサーの監視を開始し、上記流量センサーの測定結果を取得する流量センサー監視工程と、上記流量センサー監視工程において取得した上記測定結果より、上記集塵装置が起動しているか否かを判断し、上記集塵装置が起動しているものと判断した場合に、上記切削加工データ受信工程において受信された上記切削加工データに基づいて上記被加工物に切削加工処理を開始する切削加工制御工程とを有するようにした。
また、本発明は、上記した発明において、上記流量センサー監視工程において取得した上記測定結果より、上記集塵装置が起動していないと判断した場合に警告を表示する警告表示工程を有するようにした。
また、本発明は、切削加工処理の際に生じる粉塵を回収するとともに切削加工機よりの信号が入力可能な集塵装置を接続可能であって、外部より入力される切削加工データに基づいて、切削ツールにより被加工物を切削して切削加工処理を行う切削加工機による切削加工方法であって、外部より入力される切削加工データを受信し、被加工物の形状を認識する切削加工データ受信工程と、上記切削加工データ受信工程において上記切削加工データを受信すると、上記集塵装置に対して集塵装置制御信号を出力し、上記集塵装置の起動および停止を制御する集塵装置制御工程と、上記集塵装置によって吸引される空気の流れを検知する流量センサーの監視を開始し、上記流量センサーの測定結果を取得する流量センサー監視工程と、上記流量センサー監視工程において取得した上記測定結果より、上記集塵装置が起動しているか否かを判断し、上記集塵装置が起動しているものと判断した場合に、上記切削加工データ受信工程において受信された上記切削加工データに基づいて上記被加工物に切削加工処理を開始する切削加工制御工程とを有するようにした。
また、本発明は、上記した発明において、上記流量センサー監視工程において取得した上記測定結果より、上記集塵装置が起動していないと判断した場合に警告を表示する警告表示工程を有するようにした。
本発明は、以上説明したように構成されているので、切削加工機と集塵装置とが速やかに連動することが可能となる切削加工機および切削加工方法を提供することができるという優れた効果を奏する。
図1は、本発明の切削加工機を備えた切削加工装置を示した概略構成説明図である。 図2は、本発明の切削加工機を制御するマイクロコンピューターの機能的構成を示すブロック構成説明図である。 図3は、本発明の切削加工機の処理フローを示すフローチャートである。 図4は、本発明の切削加工機を備えた切削加工装置を示した概略構成説明図である。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による切削加工機および切削加工方法の実施の形態の一例について詳細に説明するものとする。
図1には、本発明の切削加工機を備えた切削加工装置の概略構成説明図が示されている。
この図1に示す切削加工装置10は、筐体12aの加工エリア12b内の所定の位置に保持される被加工物を加工する切削加工機12と、切削加工機12の加工エリア12b内と集塵ホース14aを介して連結して筐体12a内の粉塵を回収する集塵装置14と、切削加工機12に内蔵されたマイクロコンピューター16とを有して構成される。
より詳細には、切削加工機12は、筐体12aに設けられた加工エリア12bの上面に配設される切削部18と、集塵装置14の起動を制御する集塵装置制御出力端子17と、加工エリア12b内に集塵ホース14aを導入するために加工エリア12bに穿設される孔(図示せず。)と、筐体12aと加工エリア12bとの間に配設されて集塵ホース14a内に流れる空気の流れを監視する流量センサー20と、集塵装置14から電力を取得するケーブル22とを有して構成されている。
なお、加工エリア12bは、筐体12aが一側面に有するカバー(図示せず。)により開閉自在となされており、加工時は閉状態とすることで加工を行った際に生じる粉塵を外部に漏らすことなく集塵ホース14aを介して集塵装置14より吸引して回収することが可能となっている。
また、切削部18は、刃物などより構成されて被加工物を切削する切削ツール18aと、切削ツール18aを回転可能に保持する主軸18bとを有する。
なお、切削部18は、所定の方向に移動するキャリッジ(図示せず。)に保持されるが、従来より公知の技術を用いることが可能であるため、その詳細な説明については省略する。
また、切削加工機12は、切削ツール18aとして用いることが可能な種々の切削ツールを有するものであり、切削加工データに基づいて自動で切削ツールを選択するオートツールチェンジャー(以下、適宜に「ATC」と称する。)(図示せず。)を有する。
次に、集塵装置14は、切削加工機12から粉塵を回収するために集塵に必要な電力を電源コンセントに接続された電源ケーブル24より得る。
そして、その筐体14bに穿設される孔(図示せず。)を有し、孔には切削加工機12の粉塵を回収する集塵ホース14aが配設される。なお、集塵ホース14aより回収された粉塵は、集塵装置14内部に貯留される。
また、切削加工機12が有するケーブル22を介して切削加工機12の消費電力を検知するための電力監視部26を有する。
これにより、切削加工機12の消費電力の変化を検知して、消費電力の値によって集塵装置14を起動もしくは停止することが可能となる。
なお、本実施の形態においては、切削加工機12の電力値の変化が集塵装置14の電力監視部26で受信されるまでは、集塵装置14は待機状態とすることが可能であるよう構成されている。
また、切削加工機12の全体の動作は、マイクロコンピューター16によって制御される。
マイクロコンピューター16は、図2に示すように、切削加工機12を動作させるための構成として、切削加工データ受信部16aと、ATC制御部16bと、主軸動作制御部16cと、流量センサー監視部16dと、切削加工制御部16eと、警告表示部16fと、集塵装置制御部16gとを有して構成されている。
ここで、切削加工データ受信部16aは、外部より入力された被加工物の形状に基づく切削加工データを受信し、切削加工機12において作製する被加工物の形状を認識する。
ATC制御部16bは、受信した切削加工データより、切削に用いる切削ツールに関する情報を取得して切削に用いる切削ツールを選択し、主軸18に配設させるようにオートツールチェンジャー(ATC)を制御する。
主軸動作制御部16cは、主軸18bを回転させ、受信した切削加工データに基づいて被加工物を切削可能であるよう主軸18bの動作を制御する。
流量センサー監視部16dは、集塵ホース14aに配設されて集塵装置14に吸引される集塵ホース14a内の空気の流れを検知する流量センサー20を監視し、流量センサー20における空気の流量についての測定結果を取得する。
切削加工制御部16eは、切削加工データに基づいて被加工物を加工するために主軸18bの動作、切削ツール18aの動作および被加工物の動作を制御する。
警告表示部16fは、切削加工機12の主軸18bが回転してから一定時間経過しても集塵装置14が起動しない場合に、切削加工機12上で明らかであるように警告を出す。
なお、警告表示部16fが出す警告とは、ユーザーが切削加工機12を通じて認識可能であるものであればよいものであり、例えば、切削加工機12が有する図示しない表示部にメッセージを表示することや、切削加工機12の加工エリア12bの照明の色を変化させて知らせることなどが挙げられる。
集塵装置制御部16gは、切削加工機12が切削加工データを受信すると、自動的に切削加工機12の集塵装置制御出力端子17より集塵装置14へ集塵装置制御信号を出力するよう構成されている。
以上の構成において、図3に示すフローチャートを参照しながら、切削加工機12を用いて行う切削加工方法の処理について説明するが、はじめに、集塵装置14は待機状態にあるものとする。
切削加工機12の外部より切削加工データが入力されると、切削加工データ受信部16aにおいて切削加工データを受信し、作製する被加工物の形状を認識するとともに、切削加工処理となる処理ルーチンが開始される。
次に、ステップS302において、切削加工データを受信したか否かの判断処理が行われる。
ステップS302の判断処理において、切削加工データを受信したと判断されると、ステップS303へ進む。
一方、ステップS302の判断処理において、切削加工データを受信していないと判断されると、ステップS302の判断処理が再度行われる。
次に、ステップS303において、集塵装置14へ集塵装置制御信号を出力する処理が行われる。
ここでは、切削加工機12の集塵装置制御出力端子17より集塵装置14へ集塵装置制御信号が出力される。
次に、ステップS304において、受信した切削加工データに基づいて、被加工物の切削加工データに基づいて、切削ツールを選択し、選択された切削ツールを主軸18bに配設する処理が行われる。
ここでは、ATCが作動し、切削可能であるように切削ツール18aが主軸18bにセットされる。
次に、ステップS306において、主軸18bの回転を開始し、流量センサー20の監視を開始する。
ここで、切削加工機12において主軸18bが回転することにより、切削加工機12の消費電力が増加する。これにより、この切削加工機12における消費電力の増加を、集塵装置14の電力監視部26が消費電力の変化として検知し、集塵装置14が起動する。
また、流量センサー20の監視が開始されることにより、集塵装置14の起動を検知することが可能な状況となる。
次に、ステップS308において、流量センサー20の測定結果から、集塵装置14の起動が確認されたか否かの判断処理が行われる。
ステップS308の判断処理において、集塵装置14の起動が確認されたと判断されると、ステップS310の処理に進む。
即ち、流量センサー20において、集塵装置14の起動により生じる切削加工機12から集塵装置14への空気の流れが検知されれば集塵装置14が空気を吸引しており、集塵装置14が起動していることを意味し、続いて切削加工処理を行うことが可能となる。
そして、ステップS310において、被加工物の切削加工処理が行われる。
被加工物の切削加工処理が終了すると、ステップS312において、主軸の回転を停止し、切削加工の処理を終了する。
なお、ステップS312において、主軸18bが停止することにより切削加工機12の消費電力が低下する。これにより、切削加工機12の消費電力の変化が集塵装置14の電力監視部26により検知されて集塵装置14は停止する。
一方、ステップS308の判断処理において、集塵装置14の起動が確認されないと判断されると、ステップS314の判断処理へ進む。
ステップS314においては、最初の確認から一定時間が経過したか否かの判断処理が行われる。
即ち、ステップS314では、ステップS308において集塵装置14の起動が確認されるものであるが、最初にステップS308で集塵装置14の起動を確認してから一定時間が経過したか否かを確認する処理が行われる。
そして、ステップS314において、最初の確認から一定時間が経過していないと判断されると、ステップS308に戻り、再度ステップS308の判断処理が行われる。
即ち、ステップS314において、最初の確認から一定時間が経過したと判断されるまでは、ステップS308からステップS314の処理の流れを繰り返すこととなる。
なお、上記一定時間としては、例えば、30秒程度である。
一方、最初の確認から一定時間が経過したと判断されると、ステップS314からステップ316へ進む。
ステップS316においては、集塵装置14は起動していない旨の警告を出す処理が行われ、切削加工方法の処理が終了する。
上記において説明したように、本発明の切削加工機および切削加工方法においては、切削ツールを有する主軸の回転を開始してから切削加工機の流量センサーの監視を開始するようにした。
これにより、切削加工機と集塵装置とは、速やかに連動することとなる。
上記において説明した切削加工装置10は、切削加工機12と集塵装置14とを有し、集塵装置14は、切削加工機12の消費電力の変化を検知して集塵装置14を起動するタイプの集塵装置14である。
一方、集塵装置14とは異なる他のタイプの集塵装置を有する切削加工装置の例として、図4に示す切削加工装置100が挙げられる。
なお、図4に示す他のタイプの集塵装置を有する切削加工装置の説明においては、上記切削加工装置10に関する記載とそれぞれ同一または相当する構成についてはそれぞれ同一の符号で示すことにより、その構成ならびに作用の詳細な説明は適宜に省略する。
図4は、切削加工機12および他のタイプの集塵装置104を備えた切削加工装置100の概略構成説明図を示している。
切削加工装置100においては、切削加工機12が、電源ケーブル22を介して電源コンセント(図示せず。)より電力を取得する点において切削加工装置10と異なる。
また、集塵装置104は、切削加工機12の集塵装置制御出力端子17よりの集塵装置制御信号を受信するための外部信号入力監視部110を備えている。集塵装置制御出力端子17と外部信号入力監視部110とは信号線112を介して接続されており、集塵装置制御出力端子17よりの信号を外部信号入力監視部110から集塵装置104に入力可能であるようになされている。これらの点において、切削加工装置10と異なる。
以上の構成において、切削加工装置100においては、集塵装置制御出力端子17よりの信号を外部信号入力監視部110において受信すると、集塵装置104を起動する。
より詳細には、集塵装置104を有する切削加工装置100により切削加工を行う場合には、図3に示す処理ルーチンにおいて、ステップS302で切削加工データを受信したと判断するとステップS303に進み、ステップS303において集塵装置へ集塵装置制御信号を出力する処理が行われるが、このタイミングで集塵装置104が起動するものである。
即ち、切削加工装置100においては、切削加工機12が外部より切削加工データを受信すると直ちに自動的に切削加工機12より集塵装置制御信号を集塵装置104へ出力し、また、集塵装置104の起動を確認する前にATCによる切削ツールの配設を行うようにした。
そのため、集塵装置104の起動がされてからATCによる切削ツールの配設を行うようにしたことにより、これまでATC動作を行う前に集塵装置が安定するまで5〜10秒程度を待ち時間とし、また、ATC動作のために10〜20秒程度の時間を待ち時間としていたが、ATC動作の前に集塵装置を作動させておくことにより切削加工処理を行うときには集塵装置の吸引力が安定し、切削加工処理が行われるまでの時間が短縮され、切削加工機と集塵装置とが、速やかに連動することとなる。
上記において説明したように、本発明による切削加工機および切削加工方法によれば、切削加工機が実際に切削加工処理に入るまでに無駄な時間を消費したり、切削加工機が実際に切削加工処理を行うときに、集塵装置の吸引力が安定していないということなく、切削加工機と集塵装置とが速やかに連動することとなる。
なお、上記した実施の形態においては、以下の(1)乃至(3)に示すように変形するようにしてもよい。
(1)上記した実施の形態においては、切削加工機12による切削加工方法の処理において、ステップS306において流量センサーの監視を開始するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、ステップS306より以前に流量センサーの監視を開始するようにしてもよい。
例えば、ステップS304においてATCによって切削ツールが主軸に配設されるが、集塵装置の電力監視部26に設定されている閾値によっては、ATC動作の際に集塵装置が消費電力の変化を検出する可能性もある。そのため、ATC動作の際に流量センサーの監視を行っていれば、より早い段階から集塵装置を起動することが可能となり、切削加工処理の際に集塵装置の吸引力を安定させておくことができる。
(2)上記した実施の形態においては、切削加工機12の外部より切削加工データが入力されるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、切削加工機12を制御するマイクロコンピューター16内に予め切削加工データを蓄積しておき、ユーザーによりボタンの押下などの操作のタイミングで切削加工を開始するようにしてもよいものである。
(3)上記した実施の形態ならびに上記した(1)および(2)に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
本発明は、切削加工を行う切削加工機に利用することができるものである。
10、100 切削加工装置、12、102 切削加工機、14、104 集塵装置、14a 集塵ホース、16、106 マイクロコンピューター、18 切削部、18a 切削ツール、18b 主軸、20 流量センサー、22 ケーブル、24、102a、104a 電源ケーブル、26 電力監視部、108 集塵装置制御出力端子、110 外部信号入力監視部、112 信号線

Claims (4)

  1. 切削加工処理の際に生じる粉塵を回収する集塵装置と、前記集塵装置を接続可能であって切削ツールにより被加工物を切削して切削加工処理を行う切削加工機とを有する切削加工装置であって、
    前記切削加工機は、
    外部より入力される切削加工データを受信する切削加工データ受信手段と、
    前記切削加工データ受信手段において前記切削加工データを受信すると直ちに、前記集塵装置に対して集塵装置制御信号を出力する集塵装置制御手段と、
    前記集塵装置に吸引される空気の流れを検知する流量センサーと、
    前記流量センサーを監視して、前記流量センサーの測定結果を取得する流量センサー監視手段と、
    前記流量センサー監視手段において取得した前記測定結果より、前記集塵装置が起動しているか否かを判断し、前記集塵装置が起動しているものと判断した場合に、前記切削加工データ受信手段において受信された前記切削加工データに基づいて前記被加工物の切削加工処理を開始する切削加工制御手段と
    を有し、
    前記集塵装置は、
    前記集塵装置制御手段から出力された前記集塵装置制御信号を受信する外部信号入力監視部
    を有し、
    前記集塵装置は、前記外部信号入力監視部が前記集塵装置制御信号を受信すると起動し、
    前記流量センサー監視手段は、前記主軸動作制御手段によって前記主軸の回転が開始された後に前記流量センサーの監視を開始する
    ことを特徴とする切削加工装置。
  2. 請求項に記載の切削加工装置において、
    前記切削加工機は、
    前記流量センサー監視手段において取得した前記測定結果より、前記集塵装置が起動していないと判断した場合に警告を表示する警告表示手段を有する
    ことを特徴とする切削加工装置。
  3. 切削加工処理の際に生じる粉塵を回収する集塵装置と、前記集塵装置を接続可能であって切削ツールにより被加工物を切削して切削加工処理を行う切削加工機とを有する切削加工装置における切削加工方法であって、
    前記切削加工機が外部より入力される切削加工データを受信する切削加工データ受信工程と、
    前記切削加工データ受信工程において前記切削加工データを受信すると直ちに、前記集塵装置に対して集塵装置制御信号を出力する集塵装置制御工程と、
    前記集塵装置制御工程において出力された前記集塵装置制御信号を前記集塵装置が受信すると、前記集塵装置を起動する起動工程と、
    前記主軸動作制御工程により前記主軸の回転が開始された後に、前記集塵装置に吸引される空気の流れを検知する流量センサーの監視を開始し、前記流量センサーの測定結果を取得する流量センサー監視工程と、
    前記流量センサー監視工程において取得した前記測定結果より、前記集塵装置が起動しているか否かを判断し、前記集塵装置が起動しているものと判断した場合に、前記切削加工データ受信工程において受信された前記切削加工データに基づいて前記被加工物の切削加工処理を開始する切削加工制御工程と
    を有することを特徴とする切削加工方法。
  4. 請求項に記載の切削加工方法において、
    前記流量センサー監視工程において取得した前記測定結果より、前記集塵装置が起動していないと判断した場合に警告を表示する警告表示工程を有する
    ことを特徴とする切削加工方法。
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