JPS6146260B2 - - Google Patents

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JPS6146260B2
JPS6146260B2 JP3727480A JP3727480A JPS6146260B2 JP S6146260 B2 JPS6146260 B2 JP S6146260B2 JP 3727480 A JP3727480 A JP 3727480A JP 3727480 A JP3727480 A JP 3727480A JP S6146260 B2 JPS6146260 B2 JP S6146260B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drill
torque
drilling machine
feed
detection mechanism
Prior art date
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Expired
Application number
JP3727480A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS56134156A (en
Inventor
Toyoo Noguchi
Mitsuo Hatsutori
Kosuke Harada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP3727480A priority Critical patent/JPS56134156A/en
Publication of JPS56134156A publication Critical patent/JPS56134156A/en
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ボール盤の制御装置に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a control device for a drilling machine.

従来一般に使用されているボール盤において
は、ドリルの折損トラブルの防止、ドリル交換時
期の判定、ドリル取付状態の正否の判定、あるい
はドリルと下穴がポンチ穴のずれの判定等は、作
業者の熟練度に負うところが多く、従つて作業者
の熟練度が低い場合には作業能率及び加工精度等
の低下が著しいという問題があつた。
In conventional drilling machines commonly used, it takes a skilled worker to prevent troubles such as drill breakage, determine when to replace the drill, determine whether the drill is installed properly, or determine whether the drill and pilot hole are misaligned with the punched hole. Therefore, if the skill level of the worker is low, there is a problem in that work efficiency, processing accuracy, etc. are significantly reduced.

本発明は、こような問題を解消するため、ボー
ル盤における回転駆動機構にトルク検出機構を内
蔵させ、これによつて検出されるトルクの変動を
使用ドリルの直径との関連において評価し、加工
状況を表示すると共に、ボール盤の主軸の回転
数、送り速度についての最適化制御を行うように
したことを特徴とするものである。
In order to solve these problems, the present invention incorporates a torque detection mechanism into the rotary drive mechanism of a drilling machine, evaluates the fluctuations in torque detected by this in relation to the diameter of the drill used, and determines the machining situation. The system is characterized in that it displays the following information and also performs optimization control on the rotational speed and feed rate of the main shaft of the drilling machine.

以下、図面を参照して本発明の実施例について
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図に示すように、本発明に係る制御装置に
よつて制御されるボール盤は、回転駆動機構1、
送り機構2、上記回転駆動機構1によつて駆動さ
れると共に送り機構2によつて送りが与えられ
る。ドリルチヤツク3、そのドリルチヤツク3に
取付けられるドリル4、及び工作物6を固定する
テーブル5を備えている。
As shown in FIG. 1, the drilling machine controlled by the control device according to the present invention includes a rotational drive mechanism 1,
A feed mechanism 2 is driven by the rotational drive mechanism 1 and is fed by the feed mechanism 2. It includes a drill chuck 3, a drill 4 attached to the drill chuck 3, and a table 5 on which a workpiece 6 is fixed.

上記回転駆動機構1は、第2図に詳細に示すよ
うに、電動機の固定子10内において回転する回
転子11を剛性の高い中空軸12によつて支持さ
せ、この中空軸12内に伝達トルクに応じてねじ
れが生ずる軸13を挿通して、両軸12,13を
上端において固定し、軸13及びその下端に連結
した適宜の動力伝達機構を通じてドリル4に回転
力を伝達するもので、軸13のねじれ角の検出に
より伝達トルクを計測するトルク検出機構14を
備えている。このトルク検出機構14は、軸1
2,13にそれぞれマグネツト等の標識15,1
6を設け、これらに対向してピツクアツプ等の検
出器17,18を設けて、負荷が作用した場合の
検出器18におけるパルス信号発生の時間的な遅
れからトルクを計測できるようにしたものであ
る。
As shown in detail in FIG. 2, the rotary drive mechanism 1 has a rotor 11 rotating within a stator 10 of an electric motor supported by a highly rigid hollow shaft 12, and transmits torque within this hollow shaft 12. The shaft 13, which twists depending on the angle of A torque detection mechanism 14 is provided which measures the transmitted torque by detecting the torsion angle of 13. This torque detection mechanism 14
Signs such as magnets 15 and 1 are placed at 2 and 13, respectively.
6 is provided, and detectors 17 and 18 such as pickups are provided opposite to these, so that torque can be measured from the time delay in pulse signal generation at the detector 18 when a load is applied. .

さらに、上記送り機構2は、それに加えられる
送り信号に応じた送りをドリル4に与え、また早
戻し信号によつてドリルを早戻しする機能をも具
備するものである。
Further, the feed mechanism 2 has a function of feeding the drill 4 according to the feed signal applied thereto, and also has a function of quickly returning the drill in response to a quick return signal.

このようなボール盤においては、使用している
ドリルの直径の設定または検知機能をもつたドリ
ル径指示装置19を具備させるが、具体的には、
手動ダイヤル設定器を設けてチヤツク3に装着し
たドリル4の直径を手動設定するように構成した
り、チヤツク3に対するドリル4の装着時にチヤ
ツク3におけるドリル締結部材の締結量がドリル
径によつて相違することから、その締結量を自動
検出するような装置を付加したり、あるいは各種
径のドリルをそれぞれ所定位置に収納しておくド
リルスタンドにそこからチヤツク3への装着のた
めに取出したドリル4を検知する手段を付加し、
これによつていずれの径のドリルを使用している
のかを検出できるように構成することができる。
Such a drilling machine is equipped with a drill diameter indicating device 19 that has a function of setting or detecting the diameter of the drill being used.
A manual dial setting device may be provided to manually set the diameter of the drill 4 attached to the chuck 3, or when the drill 4 is attached to the chuck 3, the amount of tightening of the drill fastening member in the chuck 3 differs depending on the diameter of the drill. Therefore, it is necessary to add a device that automatically detects the amount of tightening, or to store drills of various diameters in their respective predetermined positions on a drill stand that is used to remove the drill 4 from there for attachment to the chuck 3. Add a means to detect
This makes it possible to detect which diameter drill is being used.

上記ドリル径指示装置19から出力されるドリ
ル経の指示信号は、それに接続したトルク計算装
置20に送られる。このトルク計算装置20は、
上記ドリル径の指示信号に基づいてそのドリルの
使用限界トルクを計算して出力するもので、その
出力は次段の評価装置21において前記トルク検
出機構14から送つてくるトルクと比較される。
A drill diameter instruction signal output from the drill diameter indicating device 19 is sent to a torque calculating device 20 connected thereto. This torque calculation device 20 is
The limit torque for use of the drill is calculated and output based on the instruction signal for the drill diameter, and the output is compared with the torque sent from the torque detection mechanism 14 in the evaluation device 21 at the next stage.

トルク検出機構14において検出されるトルク
は、チヤツク3に対するドリル4の取付けが適正
で、ドリル4と工作物における下穴またはポンチ
穴のずれがなく、さらにドリル径に応じた適正な
回転数nと送り速度が与えられている場合に
は、略一定値を示すことになる。
The torque detected by the torque detection mechanism 14 is determined when the drill 4 is properly attached to the chuck 3, there is no misalignment between the drill 4 and the pilot hole or punch hole in the workpiece, and the rotational speed n is appropriate according to the drill diameter. If the feed rate is given, it will show a substantially constant value.

このような正常加工時においては、トルク検出
機構14で検出されたトルクをコンパレータ等に
よつて構成される評価装置においてトルク計算装
置20から与えられる使限界トルクと比較する
と、検出されたトルクは必然的に使用限界トルク
以下であり、従つて評価装置21から切削状況表
示装置22及び最適化制御装置23に限界トルク
以下である旨の比較結果の信号が出力される。ま
た、切削状況表示装置は、検出トルクの変動波形
を表示し、あるいはその変動波形に基づく解析に
よつてドリルの切損、摩耗、チヤツキング状態や
心合わせの不適正、送り速度の過大等を個別的に
表示するものである。
During normal machining, when the torque detected by the torque detection mechanism 14 is compared with the usable limit torque given by the torque calculation device 20 in an evaluation device composed of a comparator etc., the detected torque is inevitably Therefore, the evaluation device 21 outputs a comparison result signal indicating that the torque is below the limit torque to the cutting status display device 22 and the optimization control device 23. In addition, the cutting status display device displays the fluctuating waveform of the detected torque, or performs analysis based on the fluctuating waveform to identify drill damage, wear, chucking, incorrect centering, excessive feed rate, etc. It is displayed as follows.

また、上記最適化制御装置23は、マイクロコ
ンピユータ等によつて構成し、評価装置21から
送られる信号に基づいて回転駆動機構1及び送り
機構2に適切なトルクが得られるようにフイード
バツクを行うものであり、即ちそれに設定した工
作物6の材質その他の加工条件との関連におい
て、トルク検出機構14で検出されるトルクが適
正トルクに近づくように回転駆動機構1における
回転数n及び送り機構2における送り速度を制
御するものである。従つて、例えば検出されたト
ルクが適正トルクよりも十分に小さい場合には回
転数nまたは送り速度を増大させるような制御
を行い、また異常トルクが検出されたときには、
その異常の状態に応じて回転駆動機構1の回転数
を低下させるかドリルと工作物を離反させるよう
に制御する。さらに、加工を開始するに際してド
リル4が工作物6の表面に達するまでの間は加工
時間を短縮するために急速な送りを与えるのが望
ましく、従つてトルク検出機構14において加工
トルクが検出されるまでの間を早送りにするよう
に制御することもできる。
Further, the optimization control device 23 is configured by a microcomputer or the like, and performs feedback so that appropriate torque can be obtained for the rotational drive mechanism 1 and the feed mechanism 2 based on the signal sent from the evaluation device 21. In other words, in relation to the material of the workpiece 6 and other machining conditions set therein, the rotation speed n of the rotary drive mechanism 1 and the rotation speed n of the feed mechanism 2 are adjusted so that the torque detected by the torque detection mechanism 14 approaches the appropriate torque. It controls the feed speed. Therefore, for example, if the detected torque is sufficiently smaller than the proper torque, control is performed to increase the rotation speed n or feed speed, and when abnormal torque is detected,
Depending on the abnormality, the rotational speed of the rotary drive mechanism 1 is reduced or the drill and the workpiece are controlled to be separated from each other. Furthermore, when starting machining, it is desirable to provide rapid feed until the drill 4 reaches the surface of the workpiece 6 in order to shorten the machining time, and therefore the machining torque is detected by the torque detection mechanism 14. It can also be controlled to fast-forward through the process.

一般に、ボール盤においては次に例示するよう
な原図に基づく異常トルクが発生する。
Generally, in a drilling machine, an abnormal torque based on an original drawing as exemplified below is generated.

(1) ドリルの摩耗による切れ味の低下によりトル
クが増大する。
(1) Torque increases due to decreased sharpness due to drill wear.

(2) ドリルのチヤツキングが不適切な場合や下穴
またはポンチ穴との軸心のずれがある場合に
は、ドリルの回転周期と同期したトルク変動や
トルクの増加等がある。
(2) If the chuck of the drill is inappropriate or if there is a misalignment of the axis with the prepared hole or punched hole, there may be torque fluctuations or increases in synchronization with the rotation period of the drill.

(3) ドリル加工で工作物を突き抜く時点では、送
りに対する抵抗が急激に低下して切込みが大き
くなるため、トルクが急激に増大する。
(3) When drilling through a workpiece, the resistance to feed rapidly decreases and the depth of cut increases, resulting in a rapid increase in torque.

(4) ドリルが何らかの原因で折損したときにはト
ルクが急激に変化する。
(4) If the drill breaks for some reason, the torque will change rapidly.

このような異常トルクはその発生原因に応じて
特有の変動パターンを有し、従つて切削状況表示
装置22において検出トルクの変動波形に基づい
て異常トルク発生原因の解析を行う場合、及び最
適化制御装置23において適正トルクを得るため
の制御を行う場合には、上記変動パタンがどのよ
うな異常状態のパターンに属するかを判別すれば
よい。
Such abnormal torque has a unique fluctuation pattern depending on the cause of its occurrence. Therefore, when analyzing the cause of abnormal torque occurrence based on the fluctuation waveform of the detected torque in the cutting status display device 22, and when performing optimization control. When performing control to obtain appropriate torque in the device 23, it is only necessary to determine what kind of abnormal state pattern the above-mentioned fluctuation pattern belongs to.

而して、上述した(1)〜(4)の異常トルクが検出さ
れた場合には、最適化制御置においてそれぞれ次
の(1)′〜(4)′に示すような対応装置をとるのが適切
である。
Therefore, if the above abnormal torques (1) to (4) are detected, the optimization control system should take measures such as those shown in (1)' to (4)' respectively. is appropriate.

(1)′ トルクが或る規定の値に達したときドリル
交換のために回転駆動機構を停止させる。
(1)' When the torque reaches a certain specified value, the rotary drive mechanism is stopped for drill replacement.

(2)′ ドリルのチヤツキング状態や工作物との軸
心のずれを再確認するために回転駆動機構を停
止させる。
(2)' Stop the rotary drive mechanism to recheck the chucking condition of the drill and the misalignment of the axis with the workpiece.

(3)′ 急激にトルクが増大しはじめたとき、ドリ
ルの折損を防止するために直ちに送り速度を微
小送りまたは早戻しに切換える。
(3)' When the torque starts to increase rapidly, immediately switch the feed speed to minute feed or quick return to prevent the drill from breaking.

(4)′ 回転駆動機構をドリル交換のために停止さ
せる。
(4)′ Stop the rotary drive mechanism to replace the drill.

以上に詳述したように、本発明の制御装置によ
れば、比較的簡単な装置によつてボール盤による
加工の最適化制御を行うことができ、しかも一般
に作業者の熟練度に依存して発生を抑制していた
各種トラブルの原因を自動的に検出して表示する
と同時に、そのトラブルを解消するために、ボー
ル盤の主軸の回転数、送り速度を適正に制御する
ことができ、従つて作業者の熟練度が低い場合に
おいても能率的に精度の高い加工を行うことがで
きる。
As described in detail above, according to the control device of the present invention, it is possible to perform optimization control of machining by a drilling machine using a relatively simple device. At the same time, it is possible to automatically detect and display the causes of various troubles that were suppressing the machine, and at the same time, to eliminate the troubles, it is possible to appropriately control the rotation speed and feed speed of the main shaft of the drilling machine. Even when the level of skill is low, processing can be performed efficiently and with high precision.

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

第1図は本発明の実施例のブロツク構成図、第
2図はトルク検出機構をもつた回転駆動機構の断
面図である。 1…回転駆動機構、2…送り機構、3…チヤツ
ク、4…ドリル、14…トルク検出機構、19…
ドリル径指示装置、20…トルク計算装置、21
…評価装置、22…切削状況表示装置、23…最
適化制御装置。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a rotational drive mechanism having a torque detection mechanism. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Rotation drive mechanism, 2...Feeding mechanism, 3...Chuck, 4...Drill, 14...Torque detection mechanism, 19...
Drill diameter indicating device, 20...Torque calculating device, 21
...Evaluation device, 22...Cutting status display device, 23...Optimization control device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 トルク検出機構を内蔵した回転駆動機構によ
り駆動されると共に送り機構によつて送りを与え
られるチヤツクにドリルを装着して加工を行うボ
ール盤に、使用ドリルの直径を設定または検知す
るドリル径指示装置を付設し、このドリル径指示
装置に、その出力に基づいて使用限界トルクを計
算するトルク計算装置を接続し、前記トルク検出
機構及びトルク計算装置にそれらの出力を比較す
る評価装置を接続し、この評価装置に、その比較
結果に基づいて上記使用限界トルクとの関連にお
いて加工状況を表示する切削状況表示装置、及び
上記比較結果に基づいてボール盤の主軸の回転
数、送り速度の最適化制御を行う最適化制御装置
を接続したことを特徴とするボール盤の制御装
置。
1. A drill diameter indicating device for setting or detecting the diameter of the drill to be used on a drilling machine that performs machining by attaching a drill to a chuck that is driven by a rotary drive mechanism with a built-in torque detection mechanism and fed by a feed mechanism. , a torque calculation device for calculating a usable limit torque based on the output thereof is connected to the drill diameter indicating device, and an evaluation device for comparing the outputs thereof is connected to the torque detection mechanism and the torque calculation device, This evaluation device includes a cutting status display device that displays the machining status in relation to the above-mentioned limit torque based on the comparison results, and an optimization control of the rotation speed and feed rate of the spindle of the drilling machine based on the comparison results. A control device for a drilling machine, characterized in that it is connected to an optimization control device that performs optimization.
JP3727480A 1980-03-24 1980-03-24 Controlling device for drilling machine Granted JPS56134156A (en)

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JP3727480A JPS56134156A (en) 1980-03-24 1980-03-24 Controlling device for drilling machine

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JPS56134156A JPS56134156A (en) 1981-10-20
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ID=12493097

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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58165908A (en) * 1982-03-26 1983-10-01 Hitachi Koki Co Ltd Electric drill
JPS58137509A (en) * 1982-02-10 1983-08-16 Hitachi Koki Co Ltd Electric drill
JPS60135107A (en) * 1983-12-23 1985-07-18 Hitachi Koki Co Ltd Electric drill
JPS6130310A (en) * 1984-07-24 1986-02-12 Hitachi Ltd Drill press
JPH04240011A (en) * 1991-01-16 1992-08-27 Fanuc Ltd Perforating method

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JPS56134156A (en) 1981-10-20

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