JPH0323295B2 - - Google Patents

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JPH0323295B2
JPH0323295B2 JP60155377A JP15537785A JPH0323295B2 JP H0323295 B2 JPH0323295 B2 JP H0323295B2 JP 60155377 A JP60155377 A JP 60155377A JP 15537785 A JP15537785 A JP 15537785A JP H0323295 B2 JPH0323295 B2 JP H0323295B2
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JP
Japan
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voltage
chuck
cutting
workpiece
load cell
Prior art date
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JP60155377A
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Japanese (ja)
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JPS6215060A (en
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Takeshi Yamamoto
Akihiro Nishikawa
Akira Takahashi
Fujio Machii
Kazuhiro Nagai
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JFE Steel Corp
Hitachi Seiki Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Seiki Co Ltd
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
Application filed by Hitachi Seiki Co Ltd, Kawasaki Steel Corp filed Critical Hitachi Seiki Co Ltd
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Publication of JPH0323295B2 publication Critical patent/JPH0323295B2/ja
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, 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
    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09Arrangements 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
    • B23Q17/0952Arrangements 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 during machining
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • Turning (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 産業上の利用分野 本発明は、工作機械特に鋼管加工用のヘツド移
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。
[Detailed Description of the Invention] (1) Industrial Application Field The present invention relates to a cutting state monitoring device using a load cell when turning a workpiece in a machine tool, particularly a moving head machine tool for machining steel pipes. .

(2) 従来の技術 従来、工作機械特に鋼管加工用のヘツド移動形
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つて、停止
位置が異なるため位置決め装置の段取換えを行つ
ていた。
(2) Conventional technology Conventionally, in a machine tool, particularly a moving head machine tool for steel pipe machining, when cutting a steel pipe as a workpiece, it is necessary to accurately position the steel pipe that is being transported. , a positioning device was provided. Furthermore, since the stopping position differs depending on the type of workpiece, the positioning device must be 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つた。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 The above-mentioned prior art requires a positioning device and requires time and effort to change the setup of the positioning device. Furthermore, there were difficulties in terms of machine layout space, economy, and processability.

(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つて、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) Purpose Therefore, the purpose of the present invention was proposed in order to solve the above-mentioned problems.The purpose of the present invention is to enable cutting with rough positioning, eliminate the need for a positioning device, and further facilitate machining. An object of the present invention is to provide a cutting condition monitoring device using a load cell.

(5) 問題点を解決するための手段 本発明は工作機械のヘツド上に載置し、かつ被
加工物例えば鋼管を把持するチヤツクと該チヤツ
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ヤツクとの間
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 provides a means for solving problems in the relative movement direction (Z-axis A load cell is sandwiched between the chuck and the mounting surface of the base, which is perpendicular to the direction), and as the column moves, the cutting tool attached to the tip of the spindle changes from the state in which it is in contact with the workpiece to the feed rate during cutting. This is a device that monitors cutting conditions by reading the state of the cutting load based on changes in voltage.

すなわち工作機械のベツド上に載置し、被加工
物を把持するチヤツクとベツドとの間にロードセ
ルを挾持し、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被加
工物の端部にベベル加工を施す際、切削加工時の
送り速度と共に変化する切削力の反力状態を前記
ロードセルで電荷として検出し、さらに検出され
た電荷を電圧に変換し、次いで変換された電圧変
化値を瞬時予め設定された電圧値の範囲内で比較
判別しながら切削状態を監視することを特徴とす
るものである。
In other words, the load cell is placed on the bed of a machine tool, and the load cell is sandwiched between the chuck that grips the workpiece and the bed, and as the column moves, the cutting tool attached to the tip of the spindle comes into contact with the workpiece. When bevelling the edge of a workpiece, the load cell detects the reaction force state of the cutting force, which changes with the feed rate during cutting, as an electric charge, converts the detected electric charge into a voltage, and then converts the detected electric charge into a voltage. The present invention is characterized in that the cutting state is monitored while instantly comparing and determining the converted voltage change value within a preset voltage value range.

(6) 作 用 本発明は工作機械のベツド上に載置し、被加工
物を把持するチヤツクとベツドとの間にロードセ
ルを挾持し、被加工物の端部にベベル加工を施す
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つて容易に切
削加工ができるのである。
(6) Function The present invention is installed on the bed of a machine tool, and a load cell is sandwiched between the chuck that grips the workpiece and the bed, and the problem occurs when bevel processing is performed on the end of the workpiece. The reaction force of the cutting force is detected as an electric charge by a load cell, and the detected electric charge is further converted into a change in voltage to monitor the cutting condition. This allows cutting to be performed without accurate positioning, allowing NC Cutting can be easily performed by linking it with a device.

(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) Example Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings.

第1図は本発明の装置を説明する為の鋼管加工
用ヘツ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。
Figure 1 is a front view of a moving head machine tool for steel pipe machining to explain the device of the present invention, and Figure 2 is a front view of a moving head machine tool for steel pipe processing.
It is a view taken along the X arrow in the figure.

第1図および第2図において、ベツド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
動し得るようになつている。
1 and 2, a column 2 is placed on the upper right side of the bed 1, and the column 2 can be slid in the front-rear direction, that is, in the Z-axis direction, by a Z-axis feed motor 3. As shown in FIGS.

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、カツターヘツド7をクランプするためのカ
ツターヘツドクランプ用チヤツク6が取付けられ
ている。従つて該カツターヘツドクランプ用チヤ
ツク6によりカツターヘツド7が把持される。該
カツターヘツド7には、切削加工する被加工物W
の種類により予めセツテイングされた刃具8であ
るバイトが取付けられている。
A rotatable main shaft 4 is mounted below the column 2, and a main shaft motor 5 is mounted above it. 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 has a workpiece W to be cut.
A cutting tool 8, which is set in advance depending on the type of tool, is attached.

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。
Note that the main shaft 4 is connected to the motor 5 by the main shaft motor 5.
It rotates freely at a predetermined rotational speed via a pulley 9 and a timing belt 10, which are attached to the shaft of the motor.

ベツド1の左側上面には被加工物Wを把持する
リジツトチヤツクのベース11が載置されてい
る。リジツトチヤツクのベース11による被加工
物Wの把持状態は第2図の如く、リジツトチヤツ
クのベース11上の両側上に左右方向に摺動し得
るチヤツク爪部の取付部材12a,12bが載置
されている。該取付部材12a,12bの先端部
には夫々チヤツク爪部13a,13bが被加工物
Wの外径形状に合せて把持される。従つてチヤツ
ク爪部13a,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,14
bにより摺動される。なお、シリンダ14a,1
4bはリジツトチヤツク13の両端部に取付けら
れている。
A base 11 of a rigid chuck for gripping a workpiece W is placed on the upper left side of the bed 1. The state in which the workpiece W is gripped by the base 11 of the rigid chuck is as shown in FIG. 2, where mounting members 12a and 12b of chuck claws that can slide in the left-right direction are placed on both sides of the base 11 of the rigid chuck. . Chuck claws 13a, 13b are gripped at the tips of the mounting members 12a, 12b, respectively, in accordance with the outer diameter shape of the workpiece W. Therefore, the chuck claws 13a, 13b are attached to the mounting members 12a, 12b.
cylinders 14a, 14 in the left and right direction.
b. Note that the cylinders 14a, 1
4b are attached to both ends of the rigid chuck 13.

被加工物Wはチヤツク爪部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
物軸方向のラフな位置決めがなされる。
The workpiece W is gripped by sliding movement of the chuck claws 13a and 13b from left and right, 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とリジツトチヤツク13との間に挾持す
る。該ロードセル15と厚みが同じであるスペー
サ16a,16bをやはりベース11とリジツト
チヤツク13との間に挾持して、リジツトチヤツ
ク13の位置を平行に保持させる。
A load cell 15, which is the main part of the device of the present invention, is held between the base 11 and the rigid chuck 13. Spacers 16a and 16b having the same thickness as the load cell 15 are also sandwiched between the base 11 and the rigid chuck 13 to maintain the rigid chuck 13 in a parallel position.

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
てチヤージアンプ17が接続される。さらに該チ
ヤージアンプ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。
A connection cable 16 is connected to the load cell 15 as shown in FIG. 3, and a charge amplifier 17 is connected via the connection cable 16. Furthermore, an instruction recording device 18, such as 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をチヤージアンプ17により
一定の割合の電圧Vに変換し、この変換された電
圧Vの変化を指示記録装置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
曲線を常時チエツ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 during cutting of the workpiece W is detected by the load cell 15 using the charge PC.
The detected charge PC is converted into a voltage V at a constant rate by a charge amplifier 17, and changes in the converted voltage V are displayed on the screen of an oscilloscope of an instruction recording device 18. The cutting process is monitored by constantly checking the curves 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 explained.

第4図がロードセル15の一部断面図である。
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2
3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をセツトする。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
つて集められ、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、その後はチヤージアンプで正電圧に変換され
る。被加工物Wである鋼管の端部ベベル加工の切
削監視状態について説明する。
FIG. 4 is a partial sectional view of the load cell 15.
In FIG. 4, the load cell 15 has a housing 2 with a ring-shaped crystal plate 20, an electrode 21, and a plug 22.
3 and a polar wall 24. The load cell 15 is set so that the force F to be measured acts uniformly on the ring-shaped surface. The mechanical stress now creates a charge in the quartz crystal that is directly proportional to the applied force and independent of the dimensions of the crystal plate 20.
(Vertical piezoelectric effect) The generated charge is collected by the electrode 21 and transferred to the connecting part of the plug 22. The polarity is arranged so that the compressive force produces a negative charge, which is then converted to a positive voltage by a charge amplifier. A cutting monitoring state of end bevel processing of a steel pipe, which is a workpiece W, will be explained.

第2図のリジツトチヤツク13のチヤツク爪部
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図のカツターヘツド7には第5図に
示すように刃具ホルダ26a〜26dに夫々刃具
25a〜25dすなわち4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端部ベベル
加工用としてセツテイングされる。而してベツド
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5の先端部にカツターヘツドクランプ用チヤツ
ク6で把持されたカツターヘツド7を所要回転数
で回転させる。
The chuck claws 13a and 13b of the rigid chuck 13 shown in FIG. 2 are driven by the cylinders 14a and 14b to grasp and roughly position the steel pipe of the workpiece W. As shown in FIG. 5, the cutter head 7 shown in FIG. It is set. Then, the column 2 placed on the bed 1 is moved forward by the Z-axis feed motor 3, and the cutter head 7, which is held by the cutter head clamp chuck 6, is attached to the tip of the main spindle 5 by the main shaft motor 5. Rotate at the required number of rotations.

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、端部ベ
ベル加工が開始されるとベース11とリジツトチ
ヤツク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、その電荷をチヤージアンプ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つて切削状態
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
うな鋼管の端部ベベル加工する際の切削加工時の
反力をロードセル15によつて電荷から電圧に変
換された切削状態を示している。即ち、第6図の
ベベル加工を施すべくセツテイングされたカツタ
ーヘツド(第5図)をZ軸方向に一定速度の送り
で加工を行うと、第6図C部の2点鎖線で示す如
く、加工領域が変化(増大)して行き、ある位置
からは一定になる。従つてZ軸の送り速度を一定
にして時間の経過と共に電圧が変化し、ある時間
の経過以上になると、電圧が飽和状態となり一定
の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)毎に電圧の変化を読
み取り、その都度K=|1−Vn−1/Vn| (但しVn−1:前回の電圧、Vn:今回の電圧)
でKの値を算出する。予め設定した電圧の変化量
△Sと、算出したKとを比較判別し、K≦△Sの
条件を満足するまで切削加工を続けるのである。
K≦△Sの条件を満足するとタイマーにより予め
設定した時間後にコラムを後退させることによつ
て切削加工が完了する。
When the column 2 is moved forward by the Z-axis feed motor 3 and comes into contact with the end of the steel pipe that is the workpiece W, and end bevel processing is started, the load cell 15 held between the base 11 and the rigid chuck 13 is moved. is activated, and as the cutting progresses in the direction of the arrow as shown in FIG. 6, the reaction force of the cutting force during cutting is detected as an electric charge by the load cell 15 each time, and the charge is converted into voltage by the charge amplifier 17. The cutting state is monitored by recording voltage changes on the screen of the oscilloscope of the recording device 18 as the cutting time elapses as shown in FIG. In FIG. 6, the workpiece W' indicated by the two-dot chain line indicates the workpiece before cutting, and the workpiece W indicated by the solid line indicates the workpiece after cutting. That is, in FIG. 7, the horizontal axis is time t, the vertical axis is load voltage P, and curve A is the reaction force during cutting when beveling the end of a steel pipe as shown in FIG. 6 using the load cell 15. This shows the cutting state converted from electric charge to voltage. That is, when the cutter head (Fig. 5) set to perform the bevel processing shown in Fig. 6 is fed at a constant speed in the Z-axis direction, the processing area is changes (increases) and becomes constant from a certain point. Therefore, it is clear from the results of experiments that the voltage changes over time with the Z-axis feeding speed constant, and after a certain amount of time passes, the voltage becomes saturated and takes a constant value.
Then, read the change in voltage at every preset △t(S), and each time K = |1-Vn-1/Vn| (where Vn-1: previous voltage, Vn: current voltage)
Calculate the value of K. The preset voltage change amount ΔS is compared with the calculated K, and cutting is continued until the condition K≦ΔS is satisfied.
When the condition K≦△S is satisfied, the column is retreated after a preset time using a timer, and the cutting process is completed.

次に被加工物Kである鋼管の端部ベベル加工に
おける他の切削監視状態について説明する。
Next, another cutting monitoring state in the end bevel processing of the steel pipe, which is the workpiece K, will be explained.

被加工物Wである鋼管の把持およびカツターヘ
ツドの取付状態は前の実施例と同様である。切削
加工時のZ軸送り速度をその切削加工状況に合せ
て変化させて適応した制御のもとで切削加工を監
視するものである。まず切削加工時のZ軸送り速
度を適応制御するようにセツトし、その適応制御
がOKであればロードセル15の電圧Vpを最初に
設定する。送りオーバーライドを100%にして切
削加工を開始する。
The gripping of the steel pipe as the workpiece W and the attachment state of the cutter head are the same as in the previous embodiment. The cutting process is monitored under adaptive control by changing the Z-axis feed rate during the cutting process according to the cutting process situation. First, the Z-axis feed rate during cutting is set to be adaptively controlled, and if the adaptive control is OK, the voltage V p of the load cell 15 is first set. Set the feed override to 100% and start cutting.

予め設定した△t〔S〕毎に切削加工の電圧V1
実側して、K={(Vp/V1)−1}×100の式でKの
値を算出し、Kの値が予め設定した範囲例えば−
10≦K≦10の範囲に入るかどうか判別し、上記の
範囲を満足するまで送りオーバーライドKを変化
させて切削加工を施す。
The value of K is calculated by the formula of K={(V p /V 1 )-1}×100 by changing the cutting voltage V 1 to the actual side for each preset △t [S], and then calculating the value of K. For example, −
Determine whether it falls within the range of 10≦K≦10, and perform cutting by changing the feed override K until the above range is satisfied.

Kの値が−10≦K≦10の範囲を満足したら切削
加工が終了したことになり、適応制御を切つて、
コラム2を後退させるのである。従つて第2の実
施例は、第1の実施例であるZ軸送り速度一定で
加工するのに対し、Z軸送り速度をその都度の切
削加工速度に適した速度に変化、制御して加工を
施し監視するのである。
When the value of K satisfies the range of -10≦K≦10, the cutting process is completed, and the adaptive control is turned off.
Column 2 is moved back. Therefore, in the second embodiment, unlike the first embodiment, where the Z-axis feed rate is constant, the Z-axis feed rate is changed and controlled to a speed suitable for each cutting process. They administer and monitor the situation.

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 explained.

まず、Z軸送り速度が一定の場合における作用
について説明する。
First, the operation when the Z-axis feed rate is constant will be explained.

(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、リジツ
トチヤツク13に取付けられたチヤツク爪部1
3a,13bを内方へ摺動させることにより、
チヤツク爪部13a,13bで把持される。
(a) The steel pipe that is the workpiece W is processed by driving the cylinders 14a and 14b as shown in FIG.
By sliding 3a, 13b inward,
It is gripped by chuck claws 13a and 13b.

(ロ) 第5図に示す如く、カツターヘツド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、4本のバイトである刃具8をセツテ
イングし、そのカツターヘツド7を第1図のカ
ツターヘツドクランプ用チヤツク6で主軸4に
把持させる。
(b) As shown in Fig. 5, four cutting tools 8, which are bits, are set in advance on the cutter head 7 according to the shape of the steel pipe that is the workpiece W to be cut, and the cutter head 7 is set in the first The main shaft 4 is gripped by the cutter head clamping chuck 6 shown in the figure.

(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
せることによりカツターヘツド7が回転され
る。
(c) Operate the Z-axis feed motor 3 to advance the column 2 at a constant speed. Furthermore, the cutter head 7 is rotated by driving the main shaft motor 5 to rotate the main shaft 4 at a predetermined number of rotations.

(ニ) コラム2が前進し、カツターヘツド7に予め
セツテイングされた刃具8であるバイトが、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とリジツトチヤツク
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、チヤージアンプ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
加工が施こされる。
(d) When the column 2 moves forward and the cutting tool 8, which is the cutting tool 8 set in advance on the cutter head 7, comes into contact with the end of the steel pipe that is the workpiece W, and cutting starts, the base 11 and the rigid chuck 13 are connected to each other. The reaction force of the cutting force during cutting is detected as an electric charge by the load cell 15 held between the two, and the charge amplifier 17 converts it into voltage, and the cutting process is performed with the voltage change of curve A as shown in Fig. 7. It will be rubbed.

その際、切削加工の監視は第8図に示すフロー
チヤートに基ずき行なわれる。
At this time, monitoring of the cutting process is carried out based on the flowchart shown in FIG.

(a);△t〔S〕毎に電圧を実測する。(予め、△t
例えば0.05〜0.1〔S〕を設定入力装置Lに設
定する。) (b);次に、前回である△tn−1〔S〕の電圧Vn−
1と今回である△tn〔S〕の電圧Vnとで次の
式によりKの値を算出する。
(a); Measure the voltage every △t [S]. (In advance, △t
For example, set 0.05 to 0.1 [S] in the setting input device L. ) (b); Next, the previous voltage Vn− of △tn−1 [S]
1 and the current voltage Vn of Δtn [S], the value of K is calculated using the following formula.

K=|1−(Vn−1/Vn)| (c);前もつて設定した△SとKの値とを比較判
定回路Mで比較判別し、切削制御信号Nに
よりK≦△Sの条件を満足するまで切削加
工を施す。
K=|1-(Vn-1/Vn)| (c); The previously set value of △S and K are compared and judged by the comparison judgment circuit M, and the condition of K≦△S is determined by the cutting control signal N. Cutting is performed until the requirements are satisfied.

(d);Kの値が、K≦△S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。
(d); When the value of K satisfies the condition K≦△S,
Activate a preset timer.

(e);タイマーにより、例えば0.5〔S〕後にNC装
置のスキツプ信号が作動して、速やかにコ
ラム2を後退させる。
(e); The skip signal of the NC device is activated by the timer after, for example, 0.5 [S], and the column 2 is immediately retreated.

以上の操作で、被加工物Wである鋼管の端部ベ
ベル加工が完了する。
With the above operations, the end bevel processing of the steel pipe, which is the workpiece W, is completed.

次に、Z軸送り速度が適応制御の基で、切削状
態に見合つた速度に変化させて切削加工する場合
の作用について説明する。
Next, an explanation will be given of the operation when cutting is performed by changing the Z-axis feed rate to a speed suitable for the cutting state under adaptive control.

上記Z軸送り速度が一定の場合と同様に(イ)〜(ハ)
の手順で操作し、(ニ)の(a)〜(e)における手順の代り
に、第9図に示すフローチヤートに基ずき行なわ
れる。(ニ)の段階で、予めZ軸送り速度を適応制御
するようにセツトする。
Same as when the Z-axis feed speed is constant (A) to (C) above.
Instead of the steps (a) to (e) in (d), the procedure is performed based on the flowchart shown in FIG. In step (d), the Z-axis feed rate is set in advance to be adaptively controlled.

(a)′;まず、ロードセルの電圧をVpと設定す
る。
(a)′; First, set the voltage of the load cell to V p .

(b)′;次に送りオーバライドKを100%にして切
削加工を開始する。
(b)'; Next, set the feed override K to 100% and start cutting.

(c)′;切削加工開始と同時に0.05〜0.1〔S〕の△t
毎に電圧V1を実測する。而して△t毎に
K={(Vp/V1)−1}×100の式でKの値を
算出する。
(c)′; △t of 0.05 to 0.1 [S] at the same time as cutting starts
Measure the voltage V 1 at each time. Then, the value of K is calculated for each Δt using the formula K={(V p /V 1 )−1}×100.

(d)′;上記(c)′の段階で算出されたKの値が例え
ば、−10≦K≦10の範囲に入るかどうか比
較・判別し、−10≦K≦10の条件を満足し
ない場合には、(c)′の手前にフイードバツ
クし、繰り返す。
(d)'; For example, compare and determine whether the value of K calculated in step (c)' falls within the range of -10≦K≦10, and does not satisfy the condition of -10≦K≦10. If so, feed back to before (c)′ and repeat.

(e)′;(d)′の段階でKの段階でKの値を比較判別
し−10≦K≦10の条件を満足すれば、切削
加工が終了したことになり、適応制御を切
り、コラム2が後退される。
(e)′; If the value of K is compared and determined at the K step in step (d)′ and the condition of −10≦K≦10 is satisfied, the cutting process is completed and the adaptive control is turned off. Column 2 is retracted.

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、ベツド1とチヤツク1
3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 monitoring the cutting force in the Z-axis direction, the cutting force in the rotational direction is
Monitoring can be performed in the same manner as described above by holding the load cell 15' between the base 11 supporting the load cell 15'.

(8) 効 果 本発明の装置は、ベツドと被加工物Wを把持す
るチヤツ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 has a load cell sandwiched between the bed and the chuck that grips the workpiece W, detects the reaction force during cutting as an electric charge, and converts it into voltage to determine the cutting state. By using a device that monitors the positioning, the positioning device that was conventionally required is unnecessary, and moreover, rough positioning can be used. Therefore, there is no need to change the setup of the positioning device, improving work efficiency. This voltage change is determined within a certain range and cutting is performed automatically by linking with an NC device, resulting in accurate machining and labor-saving machining.

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。
This eliminates the need for a positioning device and only requires a simple device to be placed on the machine, which is advantageous in terms of machine layout space.

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 cut surface of the workpiece in the previous step is not square, the cutting monitoring of the present invention makes it possible to accurately finish the workpiece into the final shape.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の装置を説明するための鋼管加
工用ヘツ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図はカツターヘツドに刃
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ヤート
図、第9図は本発明の作用を説明する別のフロー
チヤート図である。 1…ベツド、2…コラム、3…Z軸送りモー
タ、4…主軸、5…主軸用モータ、7…カツター
ヘツド、8…刃具、11…ベース、13…リジツ
トチヤツク、13a,13b…チヤツク爪部、1
4a,14b…シリンダ、15…ロードセル、1
7…チヤージアンプ、18…指示記録装置、W…
被加工物。
FIG. 1 is a front view of a moving head machine tool for machining steel pipes for explaining the apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a view taken in the direction of the X arrow in FIG. FIG. 3 is a system diagram for converting cutting force into voltage using a load cell used in the present invention. FIG. 4 is a partial sectional view of a load cell used in the present invention. FIG. 5 is a side view of the cutting tool attached to the cutter head. FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the steel pipe to be cut, and FIG. 7 is a voltage change diagram of the cutting force converted into voltage by the road sail.
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the present invention, and FIG. 9 is another flowchart for explaining the operation of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Bed, 2...Column, 3...Z-axis feed motor, 4...Main shaft, 5...Main shaft motor, 7...Cutter head, 8...Cut tool, 11...Base, 13...Rigid chuck, 13a, 13b...Chuck claw part, 1
4a, 14b...Cylinder, 15...Load cell, 1
7...Charge amplifier, 18...Instruction recording device, W...
Workpiece.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ベツド上に載置されたベース上に設けられ被
加工物を把持するチヤツクと、該チヤツクと対向
し前記ベツド上に設けられた刃物台と、チヤツク
に把持された被加工物と刃物台のZ軸方向の相対
移動および相対回転により加工を施す工作機械に
おいて、前記ベース上の刃物台との相対移動方向
に対し直交するチヤツク取付面とチヤツクとの間
に挾持され切削力の反作用を電荷として検出する
ロードセルと、該ロードセルの電荷を電圧に変換
する電圧変換手段と、仕上り時の電荷を電圧値と
して設定する手段と、前記電圧値と実測値とを比
較判別する比較判別手段と、該比較判別手段の信
号で加工終了させる制御手段とから成り、被加工
物と刃物台のZ軸方向の定速相対移動で被加工物
の端面およびベベル加工を施す際工具が被加工物
に接触し切削開始した状態から切削加工時の送り
と共に変化する切削力の反作用を電荷として検出
し、該電荷をさらに電圧に変換し、電圧変化値を
予め設定された電圧値の範囲内で比較判別し経時
的に順次増加する電圧が一定値を示した時加工状
態が最終加工位置とす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 chuck provided on a base placed on a bed and gripping a workpiece, a tool rest provided on the bed facing the chuck, and a chuck for holding a workpiece held by the chuck and a tool rest. In a machine tool that performs machining by relative movement and relative rotation in the Z-axis direction, the chuck is held between the chuck mounting surface and the chuck, which is perpendicular to the direction of relative movement with the tool rest on the base, and the reaction of the cutting force is converted into an electric charge. A load cell to be detected, a voltage converting means for converting the electric charge of the load cell into a voltage, a means for setting the electric charge at the time of finishing as a voltage value, a comparing and determining means for comparing and determining the voltage value and an actual measurement value, and the comparing means. It consists of a control means that terminates the machining based on a signal from the discrimination means, and when machining the end face and bevel machining of the workpiece by constant speed relative movement of the workpiece and the tool rest in the Z-axis direction, the tool contacts the workpiece and cuts. The reaction of the cutting force that changes with the feed during cutting from the starting state is detected as an electric charge, the electric charge is further converted to voltage, and the voltage change value is compared and determined within a preset voltage value range over time. A cutting state monitoring device using a load cell, characterized in that the machining state is set to the final machining position when a voltage that increases sequentially shows a constant value.
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