JPS6215060A - Machining condition monitor with load cell - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To eliminate necessity for use of any locating device and enable mating in rough location by holding load cells pinched between the bed and a chuck to grip a work to be processed, by sensing the repulsive force during machining through electric charges,and by monitoring the machining condition through conversion into voltage. CONSTITUTION:A steel pipe W as work to be processed W is gripped by pawls of a rigid chuck 13 by actuating a cylinder device, and is located roughly. A column 2 on a bed 1 is advanced by a Z-axis feeding motor 3, and a cutter head 7 of spindle 4 is rotated. The repulsive force to the machining generated when bevel processing is made to the edge of the work W is sensed by load cells 15, 15' mounted between the rigid chuck 13 and bed 1 in the form of electric charges, wherein the load cell 15 serves for Z-axis direction and the one 15' for rotational direction. The electric charges are converted into change of voltage to serve monitoring of the machining condition. This enables machining without requiring precise location.

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ッド移動形工作
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) Field of Industrial Application 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ッド移動形工作機械
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
種類によって、停止位置が異なるため位置決め装置の段
取換えを行っていた。(2) Conventional technology Conventionally, in a machine tool, particularly a moving head machine tool for machining steel pipes, 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＼るという問題が
あった。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 has the problem of requiring a lot of time and effort to change 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って、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 to solve the above-mentioned problems, and it is possible to perform 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ッド上に載置し、かつ被加工物例
えば鋼管を把持するチャックと該チャックを支持する刃
物台との相対移動方向（Ｚ軸方向）と直交するベースの
取付面とチャッ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 is directed to 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ッド上に載置し、被加工物を把持
するチャックとベッドとの間にロードセルを挟持し、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 the cutting tool attached to the tip of the spindle comes into contact with the workpiece as the column moves. When performing bevel processing on the end of the workpiece, the load cell detects the reaction force state of the cutting force that changes with the feed rate during cutting as an electric charge, and further converts the detected electric charge into a voltage, Next, 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ッド上に載置し、被加工物を把持
するチャックとベッドとの間にロードセルを挟持し、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って容易に切
削加工ができるのである。(6) Effect This invention is placed 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 beveling 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, so cutting can be performed without accurate positioning, and the NC device can Cutting can be easily performed by linking the machine with the machine.

（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図は本発明の詳細な説明する為の鋼管加工用ヘッド
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。FIG. 1 is a front view of a moving head machine tool for machining steel pipes for explaining the present invention in detail, and FIG. 2 is a view taken in the direction of the X arrow in FIG.

第１図および第２図において、ベッド１の右側上面にコ
ラム２が′Ｒ置され、該コラム２はＺ軸道りモータ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っ
ている。In FIGS. 1 and 2, a column 2 is placed 'R' 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 motor 3. .

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、カッター
ヘッド７をクランプするためのカッターヘッドクランプ
用チャック６が取付けられている。従って該カッターヘ
ッドクランプ用チャック６によりカッターへラド７が把
持される。A freely rotatable main shaft 4. A main shaft motor 5 is placed above. 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 clamping chuck 6 grips the rad 7 to the cutter.

該カッターヘッド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ィングされた刃具８であるバイトが
取付けられている。A cutting tool 8, which is a cutting tool 8, is attached to the cutter head 7, and is set in advance according to the type of the workpiece W to be cut.

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。The main shaft 4 is connected to a main shaft motor 5 by a pulley 9 which is pivotally attached to the shaft of the motor 5. It rotates freely at a predetermined number of rotations via a timing belt 10.

ベッド１の左側上面には被加工物Ｗを把持するリジット
チャックのベース１１が載置されている。A base 11 of a rigid chuck for gripping a workpiece W is placed on the left upper surface of the bed 1.

リジットチャックのベース１１による被加工物Ｗの把持
状態は第２図の如く、リジットチャックのベース１１上
の両側上に左右方向に摺動し得るチャック爪部の取付部
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ャック爪部１３ａ、１３ｂ
が被加工物Ｗの外径形状に合せて把持される。従ってチ
ャック爪部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、１４ｂにより
摺動される。なお、シリンダ１４ａ、１４ｂはリジット
チャック１３の両端部に取付けられている。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. ing. The mounting member 12a
, 12b have chuck claw portions 13a, 13b, respectively.
is gripped in accordance with the outer diameter shape of the workpiece W. Therefore, the chuck claws 13a, 13b are integrated with the mounting members 12a, 12b and are slid in the left-right direction by the cylinders 14a, 14b. Note that the cylinders 14a and 14b are attached to both ends of the rigid chuck 13.

被加工物Ｗはチャック爪部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
とリジットチャ・ツク１３との間に挟持する。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・ノドチャンク１３との間に挟
持して、リジ・ノドチャ・ツク１３の位置を平行に保持
させる。The load cell 15, which is the main part of the device of the present invention, is based on 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 throat chunk 13 to maintain the rigid throat chunk 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を介してチャージアン
プ１７が接続される。さらに該チャージアンプ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。The load cell 15 is connected to a connecting cable 16 as shown in FIG.
are connected, 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）をチャージアンプ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ェ・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 as a charge (PC). The detected electric charge (PC) is converted into a voltage (V) at a constant rate by the charge amplifier 17, and changes in the converted voltage (V) are displayed on the screen of the oscilloscope of the 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。FIG. 4 is a partial sectional view of the load cell 15.

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２３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をセットする
。全機械的応力により、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。In FIG. 4, the load cell 15 includes a ring-shaped crystal plate 20,
Electrode 21. It consists of a housing 23 with a plug 22 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 total mechanical stress creates a charge on the quartz crystal that is directly proportional to the applied force and independent of the dimensions of the crystal plate 20.

（縦方向の圧電効果）生じた電荷は電極２１によって集
められ、プラグ２２の接続部分へ移される。(Vertical piezoelectric effect) The generated charge is collected by the electrode 21 and transferred to the connecting part of the plug 22.

極性は圧縮力が負電荷を生じるように配列され、その後
はチャージアンプで正電圧に変換される。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.

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。A cutting monitoring state of end bevel processing of a steel pipe, which is a workpiece W, will be explained.

第２図のリジットチャック・１３のチャック爪部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
ッターヘッド７には第５図に示すように刃具ホルダ２６
ａ〜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ィングされる。而してベッ
ド１に載置されたコラム２をＺ輸送りモータ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
部にカッターヘッドクランプ用チャック６で把持された
カッターヘッド７を所要回転数で回転させる。Chuck claw part 13a of rigid chuck 13 in Fig. 2
, 13b are driven by the cylinders 14a and 14b to grasp and roughly position the steel pipe of the workpiece W. The cutter head 7 in FIG. 1 has a cutting tool holder 26 as shown in FIG.
Cutting tools 25a to 25d, that is, four bits, are set in advance to shapes a to 26d, respectively, for cutting the shape to be cut, in this embodiment, for edge bevel processing. Then, the column 2 placed on the bed 1 is moved forward by the Z transport motor 3, and the cutter head 7, which is held by the cutter head clamping chuck 6, is attached to the tip of the main shaft 5 by the main shaft motor 5. Rotate at the required number of rotations.

Ｚ輸送りモータ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とリジットチャック１３との間に挟
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、その電荷をチャージアンプ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って切削状態を監視するのである。When the column 2 is moved forward by the Z transport 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 held between the base 11 and the rigid chuck 13 15 is activated, and as the cutting progresses in the direction of the arrow as shown in FIG. The cutting state is monitored by converting the voltage and capturing the voltage change on the screen of the oscilloscope of the instruction recording device 18 as the cutting time elapses as shown in FIG.

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。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 represents time 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１
５によっ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ィン
グされたカンタ−ヘッド（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。従って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　＝　ｌ　１
−Ｖｎ−１／Ｖｎ　ｌ（但しＶｎ−１：前回の電圧、Ｖ
ｎ：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。The vertical axis is the load voltage P, and the curve A is the reaction force during cutting when beveling the end of a steel pipe as shown in Figure 6.
5 shows the cutting state converted from charge to voltage. That is, when the counterhead (Fig. 5) set to perform the bevel processing shown in Fig. 6 is machined by feeding at a constant speed in the Z-axis direction, the bevel processing shown in section C of Fig. 6 is shown by the chain double-dashed line. , the processing area changes (increases) and becomes constant from a certain position. Therefore, it is clear from the results of experiments that the voltage changes over time with the Z-axis feeding speed constant, and that after a certain amount of time passes, the voltage becomes saturated and assumes a constant value. Then, the preset △t (S
) and read the change in voltage each time K = l 1
-Vn-1/Vn l (where Vn-1: previous voltage, V
n: current voltage) to calculate the value of K. The preset voltage change amount △S and the calculated K are compared and determined, and K≦△
Cutting continues until the condition S is satisfied.

に≦△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って切削加工が
完了する。When the condition of ≦ΔS is satisfied, the column is retreated after a preset time using a timer, thereby completing the cutting process.

次に被加工物Ｗ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 that is the workpiece W will be explained.

被加工物Ｗである鋼管の把持およびカッターヘッドの取
付状態は前の実施例と同様である。切削加工時のＺ輸送
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
制御のもとて切削加工を監視するものである。まず切削
加工時のＺ輸送り速度を適応制御するようにセットし、
その適応制御がＯＫであればロードセル１５の電圧Ｖｏ
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 Z-transport speed during cutting is changed according to the cutting conditions, and the cutting is monitored under adaptive control. First, set the Z transport speed during cutting to be adaptively controlled.
If the adaptive control is OK, the voltage Vo of the load cell 15
Set first. 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■１を実
測して、Ｋ　−（（Ｖｏ／Ｖ、）−１）　Ｘ　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≦に≦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 cutting voltage ■1 is actually measured for each preset △t (S), and the value of K is calculated using the formula K - ((Vo/V,)-1) x 100, and the value of K is calculated in advance. It is determined whether it falls within a set range, for example -10≦≦10, and cutting is performed by changing the feed override K until the above range is satisfied.

Ｋの値が一１０≦に≦１０の範囲を満足したら切削加工
が終了したことになり、適応制御を切って、コラム２を
後退させるのである。従って第２の実施例は、第１の実
施例であるＺ輸送り速度一定で加工するのに対し、Ｚ輸
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
、市ｌＩ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 110≦≦10, the cutting process is completed, and the adaptive control is turned off and the column 2 is moved backward. Therefore, in the second embodiment, unlike the first embodiment in which processing is carried out at a constant Z transport speed, the Z transport speed is changed to a speed suitable for the cutting processing speed in each case, and the Z transport speed is controlled by the user. It is processed and monitored.

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輸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 effect when the Z transport speed 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、リジットチャック１
３に取付けられたチャック爪部１３ａ、１３ｂを内方へ
摺動させることにより、チャック爪部１３ａ、１３ｂで
把持される。(a) The steel pipe that is the workpiece W is loaded into the rigid chuck 1 by driving the cylinders 14a and 14b as shown in FIG.
By sliding the chuck claws 13a, 13b attached to 3 inward, it is gripped by the chuck claws 13a, 13b.

（ロ）第５図に示す如く、カンタ−ヘッド７に、予め切
削加工すべき被加工物Ｗである網管の形状に合せて、４
本のバイトである刃具８をセツティングし、そのカッタ
ーヘッド７を第１図のカッターヘッドクランプ用チャッ
ク６で主軸４に把持させる。(b) As shown in FIG. 5, the counter head 7 has four
A cutting tool 8, which is a book cutting tool, is set, and its cutter head 7 is held by the main shaft 4 with a chuck 6 for clamping the cutter head shown in FIG.

（ハ）Ｚ輸送りモータ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ッタ
ーヘッド７が回転される。(c) The Z transport motor 3 is operated to move the column 2 forward 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 rotation speed.

（＝）コラム２が前進し、カンタ−ヘッド７に予めセツ
ティングされた刃具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とリジットチャック１３との間に挟持されているロ
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、チャージアンプ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。(=) When the column 2 moves forward and the cutting tool 8, which is the cutting tool 8 set in advance on the counterhead 7, comes into contact with the end of the steel pipe that is the workpiece W, and cutting starts, the base 11 and A load cell 15 held between the rigid chuck 13 detects the reaction force of the cutting force during cutting as an electric charge, and converts it into voltage with a charge amplifier 17.
Cutting is performed with voltage changes of curve A as shown in FIG.

その際、切削加工の監視は第８図に示すフローチャート
に基すき行なわれる。At this time, the cutting process is monitored based on the flowchart shown in FIG.

（ａ）；△ｔ　　（Ｓ）毎に電圧を実測する。（予め、
△を例えば０．０５〜０．１（Ｓ）を設定入力装置りに
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); The voltage is actually measured every Δt (S). (In advance,
Set Δ to, for example, 0.05 to 0.1 (S) using the setting input device. ) (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 equation.

Ｋ＝　ｌ　１　　　（Ｖｎ−１／Ｖｎ）　　１（Ｃ）；
前もって設定した△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によりに≦△Ｓの条件を満足
するまで切削加工を施す。K= l 1 (Vn-1/Vn) 1(C);
The value of ΔS and K set in advance are compared and determined by a comparison/judgment circuit M, and cutting is performed according to the cutting control signal N until the condition of ≦ΔS is satisfied.

（ｄｌ　、　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。(If the value of dl, K satisfies the condition of K≦△S,
Activate a preset timer.

（ｅ）；タイマーにより、例えば０．５（Ｓ）後にＮＣ
装置のスキップ信号が作動して、速やかにコラム２を後
退させる。(e); By a timer, for example, after 0.5 (S)
The device's skip signal is activated to immediately retract column 2.

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輸送り速度が適応制御の基で、切削状態に見合
っ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 effect when cutting is performed by changing the Z transport speed to a speed suitable for the cutting state under adaptive control.

上記Ｚ輸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（ａｌ〜（ｅ）における手順
の代りに、第９図に示すフローチャートに基ずき行なわ
れる。（ニ）の段階で、予めＺ軸通り速度を適応制御す
るようにセットする。Same as when the Z transport speed is constant (a) to (c)
Instead of the steps (d) (al to (e)), the operation is performed based on the flowchart shown in Fig. 9.In the step (d), the Z-axis speed is adaptively controlled in advance. Set it so that

（ａ）’、まず、ロードセルの電圧をＶｏと設定する。(a)' First, the voltage of the load cell is set to Vo.

山）′；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。Next, set the feed override K to 100% and start cutting.

（Ｃ１’、切削加工開始と同時に０．０５〜０．１（Ｓ
）の△を毎に電圧■１を実測する。而してΔを毎ニＫ　
＝　（（Ｖｏ／Ｖ＋ＬＬ　）　Ｘ　Ｉ　Ｏ００式でＫの
値を算出する。(C1', 0.05 to 0.1 (S
), measure the voltage ■1 for every △. Therefore, Δ is K every day.
= ((Vo/V+LL) X I Calculate the value of K using the O00 formula.

（ｄｌ’、上記（Ｃ）′の段階で算出されたＫの値が例
えば、−１０≦に≦１０の範囲に入るかどうか比較・判
別し、−１０≦に≦１０の条件を満足しない場合には、
（Ｃ）′の手前にフィードバックし、繰り返す。(dl', for example, compare and determine whether the value of K calculated in step (C)' falls within the range of -10≦≦10, and if the condition of -10≦≦10 is not satisfied. for,
Feed back before (C)' and repeat.

（ｅ）　’　；　（ｄ）　’の段階でＫの値を比較判別
し一１０≦に≦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) '; (d) ' If the value of K is compared and judged and the conditions of -10≦ and ≦10 are satisfied, the cutting process is completed, the adaptive control is turned off, and the column 2 is moved back. be done.

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、ベッド１とチャック１３を支持してい
るベース１１との間にロードセル１５′を挟持すること
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 can be monitored in the same manner as described above by sandwiching the load cell 15' between the bed 1 and the base 11 that supports the chuck 13. I can do it.

（８）効果 本発明の装置は、ヘッドと被加工物Ｗを把持するチャッ
クとの間にロードセルを挟持し、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) Effect The device of the present invention has a load cell sandwiched between the head and the chuck that grips the workpiece W, detects the reaction force during cutting using electric charge, and converts it into voltage to determine the cutting state. By using a monitoring device, there is no need for a conventional positioning device, and moreover, rough positioning can be used. Therefore, there is no need to change the setup of the positioning device, improving work efficiency. Since this voltage change is determined within a certain range and cutting is performed automatically by interlocking with the NC device, accurate machining and labor saving can be achieved.

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 drawings]

第１図は本発明の詳細な説明するための鋼管加工用ヘッ
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図はカッタ
ーヘッ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図は本発明の詳細な説明するフローチャート図、第
９図は本発明の詳細な説明する別のフローチャート図で
ある。 １・・・ヘッド　　　　　　２・・・コラム３・・・Ｚ
軸通りモータ　　４・・・主　軸５・・・主軸用モータ
　　　７・・・カッターヘッド８・・・刃　具　　　　
　　１１・・・ベース１３・・・リジットチャック　１
３ａ、　１３ｂ・・・チャック爪部１４ａ、　１４ｂ・
・・シリンダ　１５・・・ロードセル１７・・・チャー
ジアンプ　　１８・・・指示記録装置Ｗ・・・被加工物 特許出願人　　　川崎製鉄株式会社 日立精機株式会社 第４図 担 第３図 １　　　　　　　　　Ｍ　　　　　　　　　Ｎ第６図 Ｏｊ オ８図 オ９図FIG. 1 is a front view of a moving head machine tool for machining steel pipes for explaining the present invention in detail, and FIG. 2 is a view taken in the direction of the X arrow in FIG. 1. 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 flow chart explaining the present invention in detail, and FIG. 9 is another flow chart explaining the present invention in detail. 1...Head 2...Column 3...Z
Axis motor 4... Main shaft 5... Main shaft motor 7... Cutter head 8... Cutting tool
11...Base 13...Rigid chuck 1
3a, 13b...Chuck claw portions 14a, 14b.
... Cylinder 15 ... Load cell 17 ... Charge amplifier 18 ... Instruction recording device W ... Workpiece Patent applicant Kawasaki Steel Corporation Hitachi Seiki Co., Ltd. Figure 4 Figure 3 Figure 1 M N No. Figure 6 Oj Figure O8 Figure O9

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ベッド上に載置されたベース上に設けられ被加工物を把
持するチャックと、該チャックと対向し前記ベッド上に
設けられた刃物台と、チャッ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ャック取付面とチャックと
の間に挟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。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 Z-axis of the workpiece held by the chuck and the tool rest. In a machine tool that performs machining through relative movement and rotation in the axial direction, it is held between the chuck and the chuck mounting surface that is perpendicular to the direction of relative movement with the tool rest on the base, and detects the reaction of cutting force as an electric charge. a load cell that converts the electric charge of the load cell into a voltage, a means that sets the electric charge at the time of finishing as a voltage value, a comparison determination means that compares and determines the voltage value and an actual measurement value, and the comparison determination means. It consists of a control means that finishes machining in response to a signal from the tool, and when performing bevel machining on the end face 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 starts cutting. From this state, the reaction of the cutting force that changes with the feed during cutting 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 processing state is set to the final processing position when a sequentially increasing voltage shows a constant value.