JPS6080545A - ステツプフイ−ド制御方法とその装置 - Google Patents

ステツプフイ−ド制御方法とその装置

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JPS6080545A
JPS6080545A JP18659483A JP18659483A JPS6080545A JP S6080545 A JPS6080545 A JP S6080545A JP 18659483 A JP18659483 A JP 18659483A JP 18659483 A JP18659483 A JP 18659483A JP S6080545 A JPS6080545 A JP S6080545A
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JP
Japan
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drill
feed
cutting
load
tool
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JP18659483A
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Shoichi Kuraike
倉池 祥一
Shizuo Sato
佐藤 静雄
Osamu Iio
治 飯尾
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ENSHU CLOTH KK
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ENSHU CLOTH KK
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4065Monitoring tool breakage, life or condition
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/37Measurements
    • G05B2219/37252Life of tool, service life, decay, wear estimation

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  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動ドリルユニット等における新規なステッ
プフィート方法とこJlを実行′1−るためのステップ
フィード制御装置に関し、スピンドルモータの負荷状況
に基づき、このドリルの切削送りをステップフィードさ
せるようにしたものである。
従来の自動ドリルユニットにおけるステップフィー1・
゛装置は、l・リルの1ステップ当りの送り量及びその
位置を検出するのに、多数のドック群と多数のりミツ1
スイツチを配列させた検出部と送りモータを正・逆転さ
せる制御部から成っている。
このため、1−ツクとリミットスイッチとの微調節が困
難であるばかりが、ドックの摩耗で調節を狙わせるし、
またドリルのステンブフィード動作回数の変更を行うに
は、新たにドックやりミツトス「ンチを追加したり撤去
し、これに伴なう制御部の変更が必要であった。
そこで、ドックやりミントスイッチの個数を出来る限り
減少させたり、シフトレジスタの利用でドリルのステッ
プフィード数を電気的に容易にがえられるよ5にしたも
のが提供さ第1ている。而しながら、この方法において
も、トリルの各ステップフィード区分点にドックを等分
装置し、リミノ!・スイッチがドックを踏むまで強制的
にドリルユニットに切削送りをかけてしまうという、重
大な問題点が残っている。即ち、トリルにょる深孔間げ
のステップフィード量は、一義的には定められ!、ドリ
ル刃先の研磨直後や摩耗時そしてワークものである。
本発明者は、ステップフィード制御によるドリル等の深
孔加工時における上記問題点に着目し、ドリル刃先の切
削能力に相応してステップフィード量を加減調節する新
規なステップフィート制御技術を確立する一方、ドリル
刃先の摩耗状態をも孔明は加工時に感知して、その使用
限界を報知する技術的手段を確立した。そして、更に各
ステップフィードのワーク切削直前のエフカットを、電
子的手段で微妙に調節して切削送り如ダウンさせ、ドリ
ル刃先を保護するなど、ドリル刃先の保護技術を確立し
た。
即ち、本発明のステップフィード制御方法は、例えば深
孔の穿孔作業等を竹5ドリルの切削状況を、スピンドル
モータの負荷状況に基づき感知し。
予め定めた設定負荷値を越えると、ドリルユニットを後
退させて切屑を排除し、再びドリルユニットを新しい切
削位置の寸前まで早送りで送り込み、孔明は切削を繰り
返すスピンドルモータの負荷管理ステップフィード制御
方法である。従って、ドリル刃先の切削能力に相応して
、ステップフィード量とその回数が最適状態に自動設定
されることになり、この段取作業が完全に省略できる一
方、ドリル折損を防ぐと共にドリル寿命を最大限に延長
し5る。
そして、本発明のステップフィード制御装置は、スピン
ドルモータの負荷検出器からの検出レベルが、予め設定
した設定値を越えると、ドリルユニットに後退指令を出
す負荷設定部と、切削位置から後退するドリルユニット
がワークがら外れる後退移動量と再び早送り前進するド
リルユニットの新しい切削位置の寸前で切削送りに切換
える加減算カウンタの演算部と、この指令でフィートモ
ータをステップフィード制御する制御部を備え、更に上
記ドリルユニットの1サイクル当りのステップフィード
回数を計数してドリルの使用限界を報知するアラ−j・
機能をもたせたものである。従って、ドックとリミット
スイッチがなくてもドリルユニットのステップフィード
量が電子回路で自動設定されるのは勿論のこと、ドリル
刃先が使用限界になるとアラームで報知すると共に、ス
テップフィード毎に新しい切削開始位置が変動するドリ
ルユニットに対して、切削寸前のエフ カフ トi ヲ
精度良く切削送りにスピードダウンでき、ドリル刃先を
保護することにも成功させている。
以下、本発明のステップフィード制御方法とその装置を
、図面に示す実施例で説明する。第1〜3図はドリルユ
ニツ)DUの全体を示し、機台1上にドリルユニツ)D
Uの本体2が固設さね、水平姿勢のスピンドル(主軸)
3の先端に把持したドリル(工具)4を加工物(ワーク
)Wの側面に対向している。上記主軸3は移動台7に貫
通承持さ才1、この移動台は本体2の上面に前後方向に
並設した2本のガイド杆5,6に承持さJlている。M
はドリル4のスピンドルモータで、移動台7上に載置さ
れ、主軸後端のプーリ8とこの小プーリ9がベルト10
で巻掛けられ、トリル4を高速回転する。
FMはドリル4のフィードモータで、その出刃軸11が
移動台7に螺合するスクリュ杆12の後端とカンプリン
グ13で連結されており、このフィードモータFMの正
転・逆転で移動台即ちドリル4を進退動する。SDは移
動台7(ドリル4)の移動量検出器で、上記カンプリン
グ13の外周に刻設した歯山13α・・・を、取付位置
をずらした2つの接近センサs1゜S2で検出する。即
ち、第4図に示すよう、2つのセンサS]、S2がら発
振さJするパルスP11P2の位相差が正転時と逆転時
では逆位相となることがら、移動台7の進退移動方向を
判別すると共に、そのパルス数で移動量を検出する。こ
の実施例では、フィードモータFMが正転時にドリル4
が前進し、゛ニアスケール検出器にしてもよい。PDは
移動台7(ドリル4)の移動位置を検出する移動位置検
出器で、本体1の側板14上に列設されたリミットスイ
ッチLS1 r LS2・・・LS+Lと、これに対応
する各ドックDI+D2・・・Dnが移動台7の側辺に
数句けたガイドレール15に調節可能に固設して成る。
即ち、移動台7(ドリル4)の後退端位置や切削開始付
移動量検出器SDとの関連に基づきフィードモータFM
を制御する検出源となる。
次に、本発明ステンプフィード制御装置100の電気回
路の第1実施例を第5図で説明する。実施例テハ、トリ
ル4の後退端検出リミットスイッチLS、と最初の切削
開始点(ステップフィードの後退端位置となる)の検出
リミットスイッチLS2、切削が終了する前進端検出リ
ミットスイッチLS3を備えた基本的な構成について説
明する。先ず、トリル4の負荷状態は、スピンドルモー
タMのトルク、電流、消費電力等を検出する負荷検出器
2゜によってピンクアップし、負荷設定部(例えばメー
タリレー)21によってドリルのステップフィード汲を
定める。即ち、トリルに作用する切削負荷抵抗が、予め
設定した負荷以上になると、フィードモータ制御部22
に対して早送り後退指令t1を発信すると共に、ドリル
の移動量を記憶演算する加減算カウンタ式の記憶部(演
算部)23の起動部24に対して起動指令z2を発信す
る。次にトリル4の移動位置検出器PDの各リミットス
イッチについて、後退端位置検出リミットスイッチLS
Iは、このON信号でフィートモータ制御部22が早送
りでモータFMを逆転駆動している送り駆動部22αに
対して停止指令信号L3を発信する。上記停止指令信号
t3はスタートボタンsBの操作によって消滅し、この
ボタンSBからの指令乙4でフィードモータ制御部22
に早送り前進指令乙4を送る。そして、切削開始検出リ
ミットスイッチLS2は、移動台7が後端からの前進移
動時にON作動L5すると、切削送り切換部26を7リ
ツプフpツブFFの保持部27で付勢し、フィードモー
タ制御部22を早送りから切削送りに切換える。そして
、リミットスイッチLS2のON信号L5は、記憶部2
30減算カウンタC2を作動させるための起動部24に
入力する。尚、前記負荷設定器21からの信号t2が発
せられると保持器27を消勢し、リミットスイッチLS
2のON信号乙5で以降は切削送りが掛らないようにす
る一方、切削送り切換部26への指令は記憶部23かも
発せられる切削開始指令る6になる。
更に、切削終了を探知する前進端検出1) 4ツトスイ
ツチLS3は、そのON信号L7でフィードモータ制御
部22に対して早送り後退指令を発信してフィードモー
タFMを逆転駆動すると共に、保持器24′を付勢して
この開閉器28.29を開路(OFr )させ、リミッ
トスイッチLS2及び移動量検出器SDの出力を無効と
する。このときの移動台7の早送り後退移動は、後退端
のりミツトスイッチLS1から発せられる停止指令信号
z3(原点復帰信号)によって停止される。
最後に、移動量検出器SDからの出力L8は、起動部2
4に入力し、ここで負荷設定器21からの出力L2が起
動部24に入力すると、この起動部24が機能を回復し
、フィードモータFMO正転、逆転の判別器30を作動
させる。即ち、フィードモータFMの逆転早送りでドリ
ル4が切削位置から後退するときは、加算カウンタC1
に後退移動量パルスPIIを出力し、最初の切削開始点
のリミットスイッチLS2をON作動させると、正転早
送りに切換えられると共に判別器30から前進移動量パ
ルスP2′を出力する。上記パルスP21は減算カウン
タC2に入力し、予め加算記憶されている数値Cにより
、前記カウンタC1の計数値n1よりも数値Cだけ少な
い計数値ル2(n、2−rLl−C、n]=n2+ C
)で各々C1,C2の計数値が一致(n1= 71−2
 )する。この両、¥C1,C2の計数値7L1.+L
2は比較器CPによって比較演算され、計数値が一致(
ル1””2)すると切削送り切換部26に対して切削指
令信号−を発信し、こ」1でフィートモータ制御部22
でモータFMを切削送りに低速回転する回路となってい
る。尚、上記比較器CPはトリル4の早送り後退時に、
その機能が働かないようにクランプさ第1ている。そし
て、各カウンター、 c2は切削指令信号乙6でリセッ
トさね、負荷設定器21からの出力t2が起動部24へ
入力し、フィードモータFMが逆転早送りをするまでの
切削期間中は判別器30がらパルスP1′、P2′を発
信しない回路となっている(詳細説明を省略)。
本発明ステップフィード制御装置の電気回路の一実施例
は、上述のように構成さ才1ており、以下そのドリル4
のステップフィード制御作用を説明する。第6図に示す
よう肉厚乙のワークWの取付位置は、2つのりミツトス
イッチLS2.LS3のストローク内にあり、早送りで
前進するドリル4がワークWに接触する手前位置t1に
最初の切削開始点の検出リミットスイッチLS2を配置
してC′のエアカット量を設ける一方、孔明けが前進端
位置1zの手前C“で終了するようにセントさJする。
先ず、スピンドルモータMの高速回転でドリル4が起動
され、続いて、スタートボタンSBを押すとフィードモ
ータ制御部22に早送り前進指令乙4が発せられ、フィ
ードモータFMを正転して移動台7を早送りで前進させ
ろ。これと同時に、保持器24′を消勢してそのスイッ
チ28.29を閉路(ON)1−る。
上記ドリル4の早送りは、第6図の如く早送り速度VG
、で原点toから最初の切削開始位置t1まで前進する
。ここで、リミソI・スイッチLS2が閉じて切削送り
指令z5を切削送り切換部26に発し、フィードモータ
制御部22がフィートモータFMを切削送りV、にする
。はじめC′のエアカットをしたのちソークWの切削に
移行し、+j リル4がt2の切削位置に前進したとこ
ろで、スピンドルモータMの負荷が設定値を上回り、負
荷設定器21から早送り後退指令L1と起動指令乙2が
発せられる。この結果、フィートモータ制御部22がフ
ィードモータFMを逆転早送りで駆動し、ドリル4を最
初の切削開始位置t1にあるリミットスイッチLS2ま
で後退する。(以降この位置1jがステンプフィードの
後退端位置となろ) この後退移動量x1は、移動量検
出器SDがら発ぜら第1るパルスP1′を加算カウンタ
C1に記憶する。リミットスイッチLS2のON動作で
、フィートモータ制御部22に早送り前進指令乙5が送
られてISリル4を早送りVQで前進させ、この移動量
のパルスP2′が減算カウンタC2で記憶され、x 、
CIの移動位置において各カウンク自、C2の割数値が
一致し、比較器CPから切削送り切換部26に切削指令
乙6が送られる。この結果、ドリル4の先端は先の切削
位置t20手前C′から切削送りVsでエアカッ1−切
削がはじまり、続いてt2位置からワークWの実切削と
なる。ドリル4が13の切削位置へ前進したところで、
スピンドルモータMの負荷が設定値を上回り、負荷設定
器21から早送り後退指令乙1が発せられる。
しかして、フィードモータFMが逆転早送りで駆動し、
ドリル4を切削開始位置t1にあろり2ノドスイツチL
S2まで後退する。この後退移動量x2は、移動量検出
器SDから発せら第1るパルスPalを加算カウンタC
】に記憶さ牙1ろ。このときのりミツトスイッチLS2
のON動作で、再びフィードモータ制御部22に早送り
指令L5が送ら第1、ドリル4を早送りVQで前進させ
、この移動量のパルスP2′が減算カウンタC2で記憶
される。そして、トリル4の移動量がx2−C′となっ
たところで両カウンター、c2の訓数値が一致し、比較
器CPから切削指令乙6が発ぜら才する。しかして、ド
リル4の先端は先の切削位置t3の手前C′から切削送
り■5でエアカット切削がはじまり、続いてL3位置か
らワークWの実切削とフよる。
ドリル4がt4の切削位置へ前進したところで、スピン
ドルモータMの負荷が設定値を上回り、負荷設定器21
から早送り後退指令乙1が発ぜらAする。こ才1で、前
回と同様にフィートモータFMが逆転早送りVQで駆動
し、トリル4を切削開始位置t1まて移動i、z:3だ
けもどす。この後、三再び正転早送りVQでドリル4は
前進し、先の切削位置t4の手前C′から切削送りvs
のエアカット切削がはじまる。そして、ワークWの実切
削が行われて肉厚tのすべてが穿孔さJする。この後も
ドリル4の先端が更にc〃だけ前進した前進端位置(フ
ルチップス)tzで前進端検出リミットスイッチLs3
をON作動して、切削終了信号t7をフィードモータ制
御部22に入力させて早送りVQでドリル4を後退移動
させる。この信号i7+′!、また保持器24′を介し
てスイッチ28.29ヲ開M(OFF)させ、移動量検
出器SD及びリミットスイッチLS2の機能を無効とし
、ドリル4が前進端tzから後退端tQまでスムーズに
戻る。ことで、リミットスイッチLS、がON作動する
と、停止指令信号(原点復帰指令)乙3の発信でフィー
ドモータFMの送り駆動部22aを停止させる。以上で
、ドリルユニットDUによる本発明のステップフィード
制御回路の深孔明けが終了し、毎回のドリル4のステッ
プフィート量は、ドリルに掛かる負荷状態をスピンドル
モータMの負荷状態で検出してコントロールするから、
ドリル刃先の摩耗等に基づく埋懇的なステップフィート
制御が行える。
上記ステップフィード制御回路に基づき、トリル4の摩
耗状況な深孔明は中に検出することが可能となる。即ち
、第7図に示すようステップフィー ト回数を言1数し
、こわが1つの孔明けに対して所定回数以上に達したら
、トリルJ楚粍が限界になり、またドリル摩耗はないが
ワークが所定以」二の硬度となったとしてアラームを発
信し、ステップフィード運転を停止する。このとき、ト
リル4は後端位置toに停止1″る。尚、上記トリル4
の摩耗検知機能は、第5図に示すよう、負荷設定器21
の信号’ 1 ヲブリセソトカウンタC3で計数し、所
定回数(第7図では5回目)に達したら、アラームを発
すると共に切削終了信号L7′を発信し、j・リル4を
後端位置2(、に復帰させる。
更に、第8図に示すようトリル4がワークWを貫通して
深孔明けの終了位置tzの手前Ayで切削送りをV3か
らV、/にタウンさせるべく、第4のりミノトスイッチ
LS4を配置してもよし・。また、第5のリミットスイ
ッチ(図示、なし)を本来の切削開始点及びステップフ
ィードの後退端11よりも後方に配置し、1゛リル4の
交換作業等が容易に行えるようにしてもよい。
ところで、回路構成の変更、伺加や機能の部分変更は、
本発明の要旨を逸脱するものではない。
即ち、本発明のステップフィード制御回路を、第9図に
示すようなフィードモータ制御部22を内蔵したシーケ
ンサPC及び位相差入力型のマイコン内蔵加減算カウン
タCoとで主要部を構成したものとしてもよい。この加
減算カウンタCo内には、第5図で示した起動部241
判別器30.減算カウンタC2゜加算カウンタC1,比
較器CPからなる演算部23と同等の機能を備えている
。また、シーケンサPCには、スイッチ28.29、保
持器24’、 27、切削送り切換部26、フィー]・
モータ制御部22等の機能を備えて℃・る。上記加減算
カウンタCoは、切削開始の最初のステップフィーF時
はリミタj・スイッチLS2で移動量の計数を無効とし
、負荷設定器21がらパルスでトリルの後退移動量を加
算N1数(記憶)し、後退端のリミットスイッチLS2
でトリルの前進移動量を減算計数(記憶)し、DIPス
イッチ(図示なし)で設定したエフカット−1tc’の
手前で切削開始指令をシーケンサPCに発信するに動作
機能となっている。即ち、エフカット量C′はDIRス
イッチによる目盛合わせ操作だけで簡単に調節できる。
従って、本発明制御装置によるときは、トンクとリミッ
トスイッチによる従来方式では考えも才1ない程の短時
間のうちに、極めて正確で微調節のできるエアカント量
の設定が可能である。
本発明のステンブフィート制御方法によるときは、トリ
ル等工具の切削状況をスピンドルモータの負荷状況に基
づぎ感知し、予め定めた設定負荷値を越えろと、トリル
を後退させて切屑を刊除し、再びドリルを前進させて切
削を繰り返ゴーというスピンドルモータの負荷管理ステ
ップフィー1・制菌であるから、ドリル等の刃先の切削
能力に相応して、ステップフィート量とその回数が最適
状態に自動設定さ第1ることになり、この段取作業が完
全に省略(設定値を定めるたけ)できる一方、トすル折
損を防ぐと共にドリル寿命を最大限に延長しうる。
また、本発明のステップフィード制御装置によるときは
上述のように構成されているから、ドックとりミツトス
イッチがなくても工具のステップフィード量が自動設定
さλするのは勿論のこと、工具の刃先が使用限界になっ
たり硬度の高いワークが混入すると、アラームで報知す
ると共に、ステップフィード量に切削開始位置が変動す
るステップフィード制御装置において、切削寸前に設け
るエフカントの送り制御とその量の設定が電子回路の自
動制御で高精度に行わil、これで実切削前に切削送り
にスピードダウでき、刃先を保護する機能にも優れ、高
効率のステップフィード切削が可能である。そして、切
削送りも多段切換えにすることも電子的手段で簡単に行
える優Jまた副次的効果も期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置に使用されるドリルユニットの側面
図、第2図は平面図、第3図は第1図のI−I線断面図
、第4図はドリルユニットの進退移動量及びその方向を
検出するデジタル検出器の作用図、第5図は本発明ステ
ップフィート制御装置の11実施例電気制御回路を示す
ブロック線図、第6図はドリルユニットのステップフィ
ート状態を示す作用線図、第7図はステップフィートの
アラーム状態を示す作用線図、第8図は穿孔終端の切削
送り速度を示す作用線図、第9図は第2実施例を示す電
気制御回路のブロック線図である。 DU・・・ドリルユニット、3・・・スピンドル、4・
O・ドリル、M・・Oスピンドルモータ、FM・・・フ
ィードモータ、 SD・・・移動量検出器、PD・・・
移動位置検出器、LSI〜LS3・・・リミットスイッ
チ、DI、D2・・・Dn・・・ドック、7・・・移動
台、to・・・後退端位置(原点)、tl・・・最初の
切削開始位置、tz・・・前進端位置、W・・・ワーク
、21・・・負荷設定器、20・・・負荷検出器、22
・・・フィードモーり制御部、PC・・・シーケンサの
制御部、22a・・・送り駆動部、23・・・演算部(
C,・・・加算カウンタ、C2・・・減算カウンタ、C
P・・・比較器、Co・・・加減算カウンタ)、26・
・・切削送り切換部、100・・・ステップフィード制
御装置、C3・・・プリセソトカウンク、vQ・・・早
送り、v、、 v、’・・・切削送り。 出願人 達州クロス株式会社 茅 6 戻

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) F l)ル等の工具切削状況をスピンドルモー
    タの負荷状況に基づき感知し、予め定めた設定負荷値を
    越えると、工具を後退させて切屑を排除し、再び工具を
    前進させて切削を繰り返すスピンドルモータの負荷管理
    ステップフィード制御としたことを特徴とするステップ
    フィート制御方法。
  2. (2) 工具を持ったスピンドルモータの負荷検出器か
    らの検出レベルが予め設定した設定値を越えると工具の
    後退指令を出す負荷設定部と、工具の移動量を加減算カ
    ウンタに出力する移動量検出器と、工具の移動位置検出
    器と、切削位置から早送り後退1−石工具がワークから
    外れる後退移動扉と再び早送り前進″ツーろ工具の新し
    、(・切削位置の寸tfiJで9)削送りに切換えく〕
    前記加減算カウンタで構成された演算部と、この演算部
    からの各種指令及び前記工具の移動位置検出器と前記負
    荷設定器からの指令でフィードモータをステップフィー
    ドするステップフィード制御部とを具備したことを特徴
    とするステップフィート制御装置。
  3. (3)特許請求の範囲第2項に記載したステップフィー
    ト制御装置において、1工程当りのステップフィード回
    数を計数して工具の使用限界を報知するアラーム機能を
    、プリセントカウンタとアラームで構成したことを特徴
    とするステップフィート制御装置。
JP18659483A 1983-10-06 1983-10-06 ステツプフイ−ド制御方法とその装置 Pending JPS6080545A (ja)

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JP18659483A Pending JPS6080545A (ja) 1983-10-06 1983-10-06 ステツプフイ−ド制御方法とその装置

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JP (1) JPS6080545A (ja)

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