JP2004268205A

JP2004268205A - Tool pulling-in force measuring system of spindle and tool pulling-in force measuring program of spindle

Info

Publication number: JP2004268205A
Application number: JP2003063185A
Authority: JP
Inventors: Susumu Misumi; 進三角
Original assignee: Nikken Kosakusho Works Ltd
Current assignee: Nikken Kosakusho Works Ltd
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2004-09-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily grasp a change in pulling-in force and behavior during pulling-in operation of a tool pulling-in device. <P>SOLUTION: Simultaneously when displaying the axis of ordinate and the axis of abscissa of a graph and its scale on a display part 207 on the basis of graph display information formed by a graph forming means 202 by a graph display control means 203, a digital signal stored in a storage means 201 is successively read out, and is converted into broken line graph display data (an analog signal for displaying a broken line graph), and is displayed on the display part 207 as a broken line graph 51 for expressing a change in pulling-in force (KN) to time (t) up to finishing from the start of the pulling-in operation of the tool pulling-in device on the basis of this broken line graph display data. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マシニングセンタなどの工作機械のスピンドル内に設けられた工具引込み装置によるスピンドルへのツール引込み力を測定するスピンドルのツール引込み力測定システム並びにスピンドルのツール引込み力測定用プログラムに関するのものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工作機械のスピンドル内に設けられた工具引込み装置の引込み力を測定する手段として、引込み力測定ツールが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２００２−１３７１４８
【０００４】
上記引込み力測定ツール１は、図１に示すように、引込み力測定用のツール本体２と、ツール本体引込み用の引込み部材３と、工具引込み装置の引込み力を検出するロードセル４等を備えている。
前記ツール本体２は、図１に示すように、工作機械のスピンドル５のテーパ穴５ａに嵌合されるテーパ付きシャンク部２ａと、このシャンク部２ａの大径側に軸線を一致して一体に設けた把持用フランジ部２ｂと、この把持用フランジ部２ｂの反テーパシャンク部側に軸線を一致して一体に設けた、把持用フランジ部２ｂより大径のロードセル設置部２ｃとを有し、そして、これらシャンク部２ａ、把持用フランジ部２ｂ及びロードセル設置部２ｃの軸心には、前記引込み部材３が挿通される穴２ｄが形成されている。
【０００５】
前記引込み部材３は、図１に示すように、ツール本体２の穴２ｄに挿通される軸部３ａと、この軸部３ａの後端に一体に設けられ、かつ穴２ｄの径より大きい外径のプルスタッド結合部３ｂと、ツール本体２の穴２ｄから突出する軸部３ａの前端に設けた雄ねじ部３ｃとを有し、前記プルスタッド結合部３ｂにはプルスタッド３ｄが螺着されている。
【０００６】
前記ロードセル４は、図１に示すように、内部が中空のドーナツ盤状を呈する弾性体４ａと、この弾性体４ａの内壁面に貼り付けた、抵抗線または半導体などからなる圧力センサ４ｂと、弾性体４ａの外周部に設けられ、前記圧力センサ４ｂと電気的に接続される端子部４ｃとを備え、この端子部４ｃには計測装置７が接続されている。
前記ロードセル４をツール本体２に組み付ける場合は、図１に示すように、ロードセル４をロードセル設置部２ｃの取付面２ｃ１に重ね合わせ、そして、ツール本体２の後端から差し込んだ引込み部材３の軸部３ａをロードセル４の中心穴４ｄに挿通し、この中心穴４ｄから突出する雄ねじ部３ｃにナット８を螺合して締め付けることにより、ロードセル４をツール本体２のロードセル設置部２ｃに固定する。その後、ナット８にその半径方向から螺合した止めねじ９を締め付けて、ナット８の回り止めを行う。
【０００７】
このような引込み力測定ツール１を用いて、スピンドルのツール引込み力を測定する場合は、図１に示すように、自動工具交換装置などを利用してツール本体２のシャンク部２ａをスピンドル５のテーパ穴５ａに差し込み、しかる後、スピンドル５内に設けられている工具引込み装置６を後退動作させ、プルスタッド３ｄを介してツール本体２全体を引き込む。これにより、ツール本体２のシャンク部２ａは、工具引込み装置６が有する引込み力でスピンドル５のテーパ穴５ａに嵌合されると同時に、ロードセル４の弾性体４ａに引込み部材３及びナット８を通して工具引込み装置６の引込み力が作用する。このため、弾性体４ａには引込み力に比例した歪が生じるとともに、この歪をロードセル４の圧力センサ４ｂにより電気信号に変換する。さらに、この電気信号は端子部４ｃを通して計測装置７に出力され、この計測装置７において、工具引込み装置６の引込み力を数値表示、またはメータ表示する。そして、計測装置７の数値表示またはメータ表示を見ることにより、工具引込み装置６の引込み力を確認するようにしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来の引込み力測定方式は、ロードセル４からの電気信号を計測装置７に出力し、この計測装置７に工具引込み装置６の引込み力を数値表示、またはメータ表示するだけのものであるため、工具引込み装置６の引込み動作終了時における最終の引込み力しか知ることができず、工具引込み装置６の引込み動作開始から終了までの引込み力がどのように変化し、どのような挙動を呈するかを知ることが全く不可能であった。
【０００９】
本発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、その目的は、工具引込み装置の引込み動作開始から終了までの引込み力の変化及び挙動を容易に把握できるとともに、工具引込み装置の引込み動作開始から終了までの任意の点の引込み力を容易にピックアップして表示することができるようにしたスピンドルのツール引込み力測定システム並びにスピンドルのツール引込み力測定用プログラムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、工作機械のスピンドル内に設けられた工具引込み装置と、前記工具引込み装置により前記スピンドルに係脱可能に装着される引込み力測定ツールを備え、前記引込み力測定ツールは、前記工具引込み装置により前記スピンドルに引き込まれる引込み力測定用のツール本体と、前記ツール本体に一体に設けられ、前記工具引込み装置のツール引込み力を検出するロードセルとを有するスピンドルのツール引込み力測定システムであって、表示部と、前記工具引込み装置による前記ツール本体の引込み動作開始から終了までの間に前記ロードセルから出力されるアナログ信号を所定の時間間隔でサンプリングするサンプル・ホールド回路と、前記サンプル・ホールド回路でホールドされたアナログ信号値をサンプリング毎にディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路で変換されたディジタル信号を格納する記憶手段と、前記表示部にグラフの引込み力を表す縦軸と時間を表す横軸及びそのスケールを描くためのグラフ表示情報を生成するグラフ生成手段と、前記グラフ生成手段で生成されたグラフ表示情報を基にグラフの縦軸と横軸及びそのスケールを前記表示部に表示するとともに前記記憶手段に格納されたディジタル信号を順次読み出して折線グラフ表示データに変換し、該折線グラフ表示データに基づいて前記工具引込み装置の引込み動作開始から終了までの時間に対する引込み力の変化を表す折線グラフとして前記表示部に表示するグラフ表示制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載のスピンドルのツール引込み力測定システムにおいて、前記表示部に表示された折線グラフ上の任意の点を指示する機能を有する入力手段と、前記入力手段で指示された前記グラフ上の任意の点をクリックすることにより該クリック点を通って前記折線グラフの引込み力を表す縦軸に直角な水平線及び前記クリック点を通って前記折線グラフの時間を表す横軸に直角な垂直線を生成して前記表示部に表示するとともに前記水平線が直交する前記縦軸上の引込み力値と前記垂直線が直交する前記横軸上の時間値を前記表示部に数字表示する第１表示処理手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項２記載のスピンドルのツール引込み力測定システムにおいて、前記入力手段は、前記表示部に表示された前記水平線及び垂直線をドラッグする機能を有し、この入力手段をドラッグ操作することにより前記水平線または垂直線を前記折線グラフに沿い移動して前記表示部に表示するとともに該水平線または垂直線の移動位置における引込み力値または時間値を前記表示部に数字表示する第２表示処理手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１記載のスピンドルのツール引込み力測定システムにおいて、前記サンプル・ホールド回路のサンプリング動作開始から終了までの間で所定の時間間隔でサンプリングされる各サンプル時点のサンプル経過時間をサンプリング毎に前記表示部に表示された表の時間欄に時間系列で数字表示するとともに、前記各サンプル時点のサンプル経過時間に対応して前記記憶手段に格納された測定値を前記表示部に表示された表測定値欄に時間系列で数字表示する測定値表示制御手段を備えることを特徴とする請求項２記載のスピンドルのツール引込み力測定システム。
【００１４】
請求項５の発明は、工作機械のスピンドル内に設けられた工具引込み装置により引込み力測定ツールを前記スピンドルに引き込む時の前記工具引込み装置の引込み力をロードセルで検出し、このロードセルで検出された信号を基にスピンドルのツール引込み力を測定するためのプログラムであって、表示部にグラフの引込み力を表す縦軸と時間を表す横軸及びそのスケールを描くためのグラフ表示情報を生成するグラフ生成ステップと、前記グラフ生成ステップで生成されたグラフ表示情報を基にグラフの縦軸と横軸及びそのスケールを表示部に描画するとともに前記ロードセルからの検出信号をディジタル信号に変換し、該ディジタル信号を折線グラフ表示データに変換するとともに該折線グラフ表示データに基づいて前記工具引込み装置の引込み動作開始から終了までの時間に対する引込み力の変化を表す折線グラフとして表示部に表示するグラフ表示処理ステップとを備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項５記載のスピンドルのツール引込み力測定用プログラムにおいて、前記表示部に表示された折線グラフ上の任意の点を入力手段でクリックすることにより該クリック点を通って前記折線グラフの引込み力を表す縦軸に直角な水平線及び前記クリック点を通って前記折線グラフの時間を表す横軸に直角な垂直線を前記表示部に表示するとともに前記水平線が直交する前記縦軸上の引込み力値と前記垂直線が直交する前記横軸上の時間値を前記表示部に数字表示する第１表示処理ステップを備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項６記載のスピンドルのツール引込み力測定用プログラムにおいて、前記入力手段をドラッグ操作することにより前記水平線及び垂直線を前記折線グラフに沿い移動して前記表示部に表示するとともに該水平線または垂直線の移動位置における引込み力値または時間値を前記表示部に数字表示する第２表示処理ステップを備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項８の発明は、請求項５記載のスピンドルのツール引込み力測定用プログラムにおいて、前記ロードセルから出力される検出信号はサンプル・ホールド回路により所定の時間間隔でサンプリングされ、このサンプル・ホールド回路でホールドされたアナログ信号はＡ／Ｄ変換回路によりサンプリング毎にディジタル信号に変換されることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図２は本発明による工作機械用スピンドルのツール引込み力測定システムの一例を示す機能ブロック図、図３は図２に示すツール引込み力測定システムを構成するコンピュータ及び引込み力検出信号処理部の構成図、図４は図２に示すツール引込み力測定システムの動作手順を示すフローチャートである。
以下では、これらの図面を参照して、本発明にかかるスピンドルのツール引込み力測定システムの実施の形態について説明し、同時に本発明にかかるスピンドルのツール引込み力測定用プログラムの実施例についても説明する。
【００１９】
本実施例における工作機械用スピンドルのツール引込み力測定システムは、具体的には、図３に示したパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと略称する）１０と、工具引込み装置のツール引込み力を検出するロードセル３２３と、このロードセル３２３から出力される検出信号を所定の時間間隔でサンプリングするサンプル・ホールド回路１４と、このサンプル・ホールド回路１４でホールドされたアナログ信号値をサンプリング毎にディジタル信号に変換して前記パソコン１０に出力するＡ／Ｄ変換回路１５等とを含んで構成されている。
【００２０】
前記パソコン１０は、図３に示すように、全体を制御し管理すると共にＡ／Ｄ変換回路１４からのディジタル信号を基に所定の引込み力測定処理を可能にするＣＰＵ１０１と、このＣＰＵ１０１に接続されたメインメモリ１０２と、ＣＰＵ１０１に接続されたＣＲＴ等の表示部１０３と、ＣＰＵ１０１に接続されたキーボード及びマウス等からなる入力部１０４と、ＣＰＵ１０１に接続されたハードディスク装置１０５などを備え、そして、後で詳しく説明する図２に示したグラフ生成手段２０２、グラフ表示制御手段２０３、第１表示処理手段２０５、第２表示処理手段２０６等の各機能は、パソコン１０のメインメモリ１０２にハードディスク装置１０５から所定のプログラムデータをロードし、このプログラムでＣＰＵ１０１を動作させることにより実現される。
また、ＣＰＵ１０１には、表示部１０３に表示されたグラフその他の測定結果をプリントアウトするプリンタ１０６が接続されている。
【００２１】
本実施の形態におけるスピンドルのツール引込み力測定システムは、図２に示すように、工作機械のスピンドル３０内に設けられた工具引込み装置３１と、この工具引込み装置３１によりスピンドル３０のテーパ穴３０ａに係脱可能に装着され、工具引込み装置３１の引込み力を検出するロードセル３２３を有する引込み力測定ツール３２と、ロードセル３２３から出力される信号のうちの引込み力に関係する検出信号成分のみを通過させる帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１２と、この帯域通過フィルタ１２を通過した検出信号を電圧に変化して増幅する増幅回路１３と、この増幅回路１３から出力される検出信号を所定の時間間隔でサンプリングするサンプル・ホールド回路１４と、このサンプル・ホールド回路１４でホールドされたアナログ信号値をサンプリング毎にディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１５と、記憶手段２０１と、グラフ生成手段２０２と、グラフ表示制御手段２０３と、入力手段２０４と、第１表示処理手段２０５及び第２表示処理手段２０６と、表示部２０７と、測定値表示制御手段２０８と、これらの各構成要素を制御し管理する制御手段２０９（図３に示すＣＰＵ１０１に相当する）を含んで構成されている。
【００２２】
前記記憶手段２０１は、Ａ／Ｄ変換回路１５で変換されたディジタル信号を記憶するもので、図３に示すメインメモリ１０２から構成される。
前記グラフ生成手段２０２は、表示部２０７にグラフの引込み力を表す縦軸と時間を表す横軸及びそのスケールを描くためのグラフ表示情報を生成するものである。
【００２３】
前記グラフ表示制御手段２０３は、グラフ生成手段２０２で生成されたグラフ表示情報を基にグラフの縦軸と横軸及びそのスケールを表示部２０７に表示するとともに記憶手段２０１に格納されたディジタル信号を順次読み出して折線グラフ表示データに変換し、この折線グラフ表示データに基づいて工具引込み装置３１の引込み動作開始から終了までの時間に対する引込み力の変化を表す折線グラフとして表示部２０７に表示するものである。
前記入力手段２０４は、少なくとも表示部２０７に表示された折線グラフ上の任意の点を指示する機能、及び表示部２０７に表示された水平線及び垂直線をドラッグさせる機能を有するもので、図３に示した入力部１０４に相当し、マウスまたはキーボードなどから構成される。
【００２４】
前記第１表示処理手段２０５は、入力手段２０４で指示された折線グラフ上の任意の点をクリックすることにより、このクリック点を通って折線グラフの引込み力を表す縦軸に直角な水平線及びクリック点を通って折線グラフの時間を表す横軸に直角な垂直線を表示部２０７に表示し、同時に、水平線が直交する縦軸上の引込み力と垂直線が直交する横軸上の時間を表示部２０７に数字表示するものである。
【００２５】
前記第２表示処理手段２０６は、入力手段２０４の操作で水平線または垂直線にマウスポインタを合わせた後、この入力手段２０４をドラッグ操作することにより水平線または垂直線を折線グラフに沿い移動して、表示部２０７に表示し、同時に、この水平線または垂直線の移動位置における引込み力及び時間の各値を表示部２０７に数字表示するものである。
【００２６】
前記測定値表示制御手段２０８は、サンプル・ホールド回路１４のサンプリング動作開始から終了までの間で所定の時間間隔でサンプリングされる各サンプル時点のサンプル経過時間をサンプリング毎に表示部２０７に表示された表５２の時間欄に時間系列で数字表示すると同時に、各サンプル時点のサンプル経過時間に対応して記憶手段２０１に格納された測定値を表示部２０７に表示された表５２の測定値欄に時間系列で数字表示するものである。
【００２７】
前記引込み力測定ツール３２は、図２に示すように、引込み力測定用のツール本体３２１と、ツール本体引込み用の引込み部材３２２と、工具引込み装置３１の引込み力を検出するロードセル３２３等を備えている。
【００２８】
前記ツール本体３２１は、図２に示すように、スピンドル３０のテーパ穴３０ａに嵌合されるテーパ付きシャンク部３２１ａと、このシャンク部３２１ａの大径側に軸線を一致して一体に設けた把持用フランジ部３２１ｂと、この把持用フランジ部３２１ｂの反テーパシャンク部側に軸線を一致して一体に設けた、把持用フランジ部３２１ｂより大径のロードセル設置部３２１ｃとを有し、これらシャンク部３２１ａ、把持用フランジ部３２１ｂ及びロードセル設置部３２１ｃの軸心には、前記引込み部材３２２が挿通される穴３２１ｄが形成されている。
【００２９】
前記引込み部材３２２は、図２に示すように、ツール本体３２１の穴３２１ｄに挿通される軸部３２２ａと、この軸部３２２ａの後端に一体に設けられ、かつ穴３２１ｄの径より大きい外径のプルスタッド結合部３２２ｂと、ツール本体３２１の穴３２１ｄから突出する軸部３２２ａの前端に設けた雄ねじ部３２２ｃとを有し、前記プルスタッド結合部３２２ｂにはプルスタッド３２２ｄが螺着されている。
【００３０】
前記ロードセル３２３は、図２に示すように、内部が中空のドーナツ盤状を呈する弾性体３２３ａと、この弾性体３２３ａの内壁面に貼り付けた、抵抗線または半導体などからなる圧力センサ３２３ｂと、弾性体３２３ａの外周部に設けられ、前記圧力センサ３２３ｂと電気的に接続される端子部３２３ｃとを備えている。
【００３１】
前記ロードセル３２３をツール本体３２１に組み付ける場合は、図２に示すように、ロードセル３２３をロードセル設置部３２１ｃの取付面３２１ｃ１に重ね合わせ、その後、ツール本体３２１の後端から差し込んだ引込み部材３２２の軸部３２２ａをロードセル３２３の中心穴３２３ｄに挿通し、この中心穴３２３ｄから突出する雄ねじ部３２２ｃにナット３３を螺合して締め付けることにより、ロードセル３２３をツール本体３２１のロードセル設置部３２１ｃに固定する。
その後、ナット３３にその半径方向から螺合した止めねじ３４を締め付けて、ナット３３の回り止めを行う。
【００３２】
次に、上記のように構成された本実施に形態の動作について、図２〜図７を参照しながら説明する。
まず、図示省略した自動工具交換装置の交換アームを利用して、引込み力測定ツール３２のシャンク部３２１ａをスピンドル３０のテーパ穴３０ａに差し込む。その後、工具引込み装置３１を動作させることにより、そのクランプ部材３１１でツール本体３２１のプルスタッド３２２ｄをクランプし、これと同時に、上記交換アームをツール本体３２１から離して退避させる。しかる後、工具引込み装置３１により引込み力測定ツール３２の引込み部材３２２を後方へ引っ張る。
これにより、ツール本体３２のシャンク部３２１ａは、工具引込み装置３１が有する引込み力でスピンドル３０のテーパ穴３０ａに嵌合されると同時に、ロードセル３２３の弾性体３２３ａに引込み部材３２２及びナット３３を通して工具引込み装置３１の引込み力が作用する。このため、弾性体３２３ａには引込み力に比例した弾性歪が生じ、この歪は圧力センサ３２３ｂにより電気信号に変換される（ステップＳ１）。
【００３３】
上記圧力センサ３２３ｂから出力される信号のうち、引込み力に関係する検出信号成分は帯域通過フィルタ１２を通過して、増幅回路１３に入力される。この増幅回路１３では、帯域通過フィルタ１２を通過した検出信号を電圧に変化して増幅し、サンプル・ホールド回路１４に出力する。
このサンプル・ホールド回路１４では、増幅回路１３から出力される検出信号を所定の時間間隔、例えば、約０．２０ｓｅｃ以下の時間間隔で、工具引込み装置３１の引込み動作開始から終了までの時間、例えば５ｓｅｃの間サンプリングされる（ステップＳ２）。その後、サンプル・ホールド回路１４でホールドされたアナログ信号値はＡ／Ｄ変換回路１５によりサンプリング毎にディジタル信号に変換される（ステップＳ３）。
【００３４】
上記Ａ／Ｄ変換回路１５で変換されたディジタル信号は、図２に示す制御手段２０７を通して記憶手段２０１に取り込まれ、記憶手段２０１に順次に格納される（ステップＳ４）。
また、グラフ生成手段２０２では、図５に示すように、表示部２０７にグラフの引込み力を表す縦軸と時間を表す横軸及びそのスケールを描くためのグラフ表示情報を生成する（ステップＳ５）。
【００３５】
一方、グラフ表示制御手段２０３では、グラフ生成手段２０２で生成されたグラフ表示情報を基にグラフの縦軸と横軸及びそのスケールを表示部２０７に図５に示すように表示する（ステップＳ６）。これと同時に、記憶手段２０１に格納されたディジタル信号を順次読み出して折線グラフ表示データ（折線グラフ表示用のアナログ信号）に変換し、この折線グラフ表示データを基にして工具引込み装置３１の引込み動作開始から終了までの時間（ｔ）に対する引込み力（ＫＮ）の変化を表す折線グラフ５１として、図５に示すように表示部２０７に表示する（ステップＳ７）。
【００３６】
また、測定値表示制御手段２０８では、サンプル・ホールド回路１４のサンプリング動作開始から終了までの間（約５秒）で、約０．２０ｓｅｃの時間間隔でサンプリングされる各サンプル時点のサンプル経過時間をサンプリング毎に表示部２０７のグラフ表示領域外に図５に示すように表示された表５２の時間欄に時間系列で数字表示する。これと同時に、各サンプル時点のサンプル経過時間に対応するサンプリング値、すなわち、サンプリング毎にディジタル信号に変換され、かつ記憶手段２０１に格納された測定値を、表示部２０７に表示された図５に示す表５２の測定値欄に時間系列で数字表示する（ステップＳ８）。
【００３７】
次に、第１表示処理手段２０５及び第２表示処理手段２０６の動作について、図２及び図４〜図７を参照して説明する。
例えば、入力手段２０４を構成するマウスを操作することにより、表示部２０７の画面上に表示されているマウスポインタ６０を図６に示す折線グラフ５１上に移動して、その任意の点Ｐ１を指示しクリックする（ステップＳ９）。これにより、第１表示処理手段２０５が動作を開始する。
この第１表示処理手段２０５が動作されると、上記クリック点Ｐ１を通ってグ折線ラフ５１の引込み力を表す縦軸に直角な水平線６１と、クリック点Ｐ１を通って折線グラフ５１の時間を表す横軸に直角な垂直線６２を表示部２０７にそれぞれ表示する（ステップＳ１０）。その後、水平線６１が直交する縦軸上の引込み力値と垂直線６２が直交する横軸上の時間値を表示部２０７に数字表示する（ステップＳ１１）。
【００３８】
なお、第１表示処理手段２０５により表示された水平線６１及び垂直線６２は、これら水平線６１及び垂直線６２をマウスポインタ６０で指示して、再度クリックすれば、これら水平線６１と垂直線６２及びこれら水平線６１と垂直線６２に対応する各値も表示部２０７の画面上から消去されるようになっている。
【００３９】
水平線６１及び垂直線６２が表示部２０７に表示された状態において、入力手段２０４を構成するマウスを操作することにより、表示部２０７の画面上に表示されているマウスポインタ６０を図６に示す水平線６１（または垂直線６２）に合わせ、この入力手段２０４をドラッグ操作する（ステップＳ１２）。これにより、第２表示処理手段２０６が動作を開始する。
この第２表示処理手段２０６が動作されると、入力手段２０４のドラッグ操作に伴い、水平線６１は図７に示すように鉛直方向に平行移動される。そして、この水平線６１が図７に示すように折線グラフ５１と交差する点Ｐ２でドラッグを解除すると、水平線６１は点Ｐ２と交差するように表示部２０７に表示されると同時に、この水平線６１の移動位置における引込み力値が表示部２０７に図７に示すように数字表示される（ステップＳ１３）。
なお，上記の説明では、水平線６１をドラッグする場合について述べたが、垂直線６２をドラッグする場合においても水平線６１と同様に行われるので，その説明は省略する。
【００４０】
このような本実施の形態におけるスピンドルのツール引込み力測定システムによれば、グラフ表示制御手段２０３により、グラフ生成手段２０２で生成されたグラフ表示情報を基にグラフの縦軸と横軸及びそのスケールを表示部２０７に表示すると同時に、記憶手段２０１に格納されたディジタル信号を順次読み出して折線グラフ表示データ（折線グラフ表示用のアナログ信号）に変換し、この折線グラフ表示データを基にして工具引込み装置３１の引込み動作開始から終了までの時間（ｔ）に対する引込み力（ＫＮ）の変化を表す折線グラフ５１として、表示部２０７に表示するように構成したので、工具引込み装置３１の引込み動作開始から終了までの引込み力の変化及び挙動を容易に把握することができる。
【００４１】
また，本実施の形態によれば、測定値表示制御手段２０８により、サンプル・ホールド回路１４のサンプリング動作開始から終了までの間で所定の時間間隔でサンプリングされる各サンプル時点のサンプル経過時間をサンプリング毎に表示部２０７に表示された表５２の時間欄に時間系列で数字表示すると同時に、各サンプル時点のサンプル経過時間に対応して記憶手段２０１に格納された測定値を表示部２０７に表示された表５２の測定値欄に時間系列で数字表示するようにしたので、工具引込み装置３１の引込み動作開始から終了までの引込み力の変化を数値的に把握することができる。
【００４２】
また，本実施の形態によれば、入力手段２０４で指示された折線グラフ上の任意の点をクリックすることにより第１表示処理手段２０５を動作させ、これにより、このクリック点を通ってグラフの引込み力を表す縦軸に直角な水平線６１及びクリック点を通ってグラフの時間を表す横軸に直角な垂直線６２を表示部２０７に表示するとともに、水平線６１が直交する縦軸上の引込み力値と垂直線６２が直交する横軸上の時間値を表示部２０７に数字表示するように構成したので、工具引込み装置３１の引込み動作開始から終了までの任意の点の引込み力を容易にピックアップして表示することができる。
【００４３】
また，本実施の形態によれば、入力手段２０４の操作で水平線または垂直線にマウスポインタを合わせてドラッグ操作することにより第２表示処理手段２０６を動作させ、これにより、水平線６１または垂直線６２を折線グラフ５１に沿い移動して表示部２０７に表示するとともに、この水平線６１または垂直線６２の移動位置における引込み力値及び時間値を表示部２０７に数字表示するように構成したので、工具引込み装置３１の引込み動作開始から終了までの任意の点の引込み力及び時間をピックアップして個別に表示することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にかかるスピンドルのツール引込み力測定システム並びにスピンドルのツール引込み力測定用プログラムによれば、グラフ表示制御手段またはグラフ表示制御ステップにより、グラフ生成手段またはグラフ生成ステップで生成されたグラフ表示情報を基にグラフの縦軸と横軸及びそのスケールを表示部に表示するとともに、ロードセルからの検出信号をディジタル信号に変換し、該ディジタル信号を折線グラフ表示データに変換するとともに該折線グラフ表示データに基づいて工具引込み装置の引込み動作開始から終了までの時間に対する引込み力の変化を表す折線グラフとして表示部に表示するように構成したので、工具引込み装置の引込み動作開始から終了までの引込み力の変化及び挙動を容易に把握することができる。
【００４５】
また，本発明にかかるスピンドルのツール引込み力測定システムによれば、測定値表示制御手段により、サンプル・ホールド回路のサンプリング動作開始から終了までの間で所定の時間間隔でサンプリングされる各サンプル時点のサンプル経過時間をサンプリング毎に表示部に表示された表の時間欄に時間系列で数字表示するとともに、各サンプル時点のサンプル経過時間に対応して記憶手段に格納された測定値を表示部に表示された表の測定値欄に時間系列で数字表示するように構成したので、工具引込み装置の引込み動作開始から終了までの引込み力の変化を数値的に把握することができる。
【００４６】
また，本発明にかかるスピンドルのツール引込み力測定システム並びにスピンドルのツール引込み力測定用プログラムによれば、入力手段で指示された折線グラフ上の任意の点をクリックすることにより第１表示処理手段または第１表示処置ステップを動作させ、これにより、このクリック点を通ってグラフの引込み力を表す縦軸に直角な水平線及びクリック点を通ってグラフの時間を表す横軸に直角な垂直線を表示部に表示するとともに、水平線が直交する縦軸上の引込み力値と垂直線が直交する横軸上の時間値を表示部に数字表示するように構成したので、工具引込み装置の引込み動作開始から終了までの任意の点の引込み力を容易にピックアップして表示することができる。
【００４７】
また，本発明にかかるスピンドルのツール引込み力測定システム並びにスピンドルのツール引込み力測定用プログラムによれば、入力手段の操作で水平線または垂直線にマウスポインタを合わせてドラッグ操作することにより第２表示処理手段または第２表示処理ステップを動作させ、これにより、水平線または垂直線を折線グラフに沿い移動して表示部に表示するとともに、この水平線または垂直線の移動位置における引込み力値及び時間値を表示部に数字表示するように構成したので、工具引込み装置の引込み動作開始から終了までの任意の点の引込み力及び時間をピックアップして個別に表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】引込み力測定ツールの一例を示す説明用縦断面図である。
【図２】本発明による工作機械用スピンドルのツール引込み力測定システムの一例を示す機能ブロック図である。
【図３】図２に示すツール引込み力測定システムを構成するコンピュータ及び引込み力検出信号処理部の構成図である。
【図４】図２に示すツール引込み力測定システムの動作手順を示すフローチャートである。
【図５】本実施の形態における引込み力と時間との関係を折線グラフ及び表にして表示部に表示した場合の一例を示す説明図である。
【図６】本実施の形態における引込み力と時間との関係を折線グラフにして表示部に表示し、かつ水平線と垂直線を同時に表示した場合の一例を示す説明図である。
【図７】本実施の形態における引込み力と時間との関係を折線グラフにして表示部に表示し、かつ水平線または垂直線の一方をドラッグして表示した場合の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０パソコン
１２帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
１３増幅回路
１４サンプル・ホールド回路
１５Ａ／Ｄ変換回路
３０スピンドル
３１工具引込み装置
３２引込み力測定ツール
３２１ツール本体
３２２引込み部材
３２３ロードセル
２０１記憶手段
２０２グラフ生成手段
２０３グラフ表示制御手段
２０４入力手段
２０５第１表示処理手段
２０６第２表示処理手段
２０７表示部
２０８測定値表示制御手段
２０９制御手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a spindle tool retraction force measuring system for measuring a tool retraction force to a spindle by a tool retraction device provided in a spindle of a machine tool such as a machining center, and a program for measuring a tool retraction force of a spindle. .
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a means for measuring a retraction force of a tool retraction device provided in a spindle of a machine tool, a retraction force measurement tool is known (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-137148
[0004]
As shown in FIG. 1, the retraction force measurement tool 1 includes a tool body 2 for measuring a retraction force, a retraction member 3 for retraction of the tool body, a load cell 4 for detecting the retraction force of the tool retraction device, and the like. I have.
As shown in FIG. 1, the tool main body 2 is integrally formed with a tapered shank portion 2a fitted into a tapered hole 5a of a spindle 5 of a machine tool, with an axis aligned with the large diameter side of the shank portion 2a. A gripping flange portion 2b provided, and a load cell installation portion 2c having a larger diameter than the gripping flange portion 2b, which is provided integrally with the gripping flange portion 2b on the side opposite to the tapered shank portion so as to coincide with the axis, The shank 2a, the gripping flange 2b, and the load cell mounting portion 2c are formed with holes 2d through which the pull-in member 3 is inserted.
[0005]
As shown in FIG. 1, the retracting member 3 has a shaft portion 3a inserted into the hole 2d of the tool main body 2, and an outer diameter larger than the diameter of the hole 2d and provided integrally with the rear end of the shaft portion 3a. And a male thread 3c provided at the front end of a shaft 3a protruding from the hole 2d of the tool body 2, and a pull stud 3d is screwed to the pull stud connection 3b. .
[0006]
As shown in FIG. 1, the load cell 4 includes an elastic body 4a having a hollow donut disk shape inside, and a pressure sensor 4b made of a resistance wire or a semiconductor attached to the inner wall surface of the elastic body 4a. A terminal 4c is provided on the outer periphery of the elastic body 4a and is electrically connected to the pressure sensor 4b. A measuring device 7 is connected to the terminal 4c.
When assembling the load cell 4 to the tool main body 2, as shown in FIG. 1, the load cell 4 is superimposed on the mounting surface 2c1 of the load cell installation portion 2c, and the shaft of the retraction member 3 inserted from the rear end of the tool main body 2 is used. The load cell 4 is fixed to the load cell installation portion 2c of the tool body 2 by inserting the portion 3a into the center hole 4d of the load cell 4 and screwing the nut 8 into the male screw portion 3c projecting from the center hole 4d. Thereafter, the set screw 9 screwed into the nut 8 from its radial direction is tightened to prevent the nut 8 from rotating.
[0007]
When measuring the tool retraction force of the spindle using such a retraction force measurement tool 1, as shown in FIG. 1, the shank portion 2a of the tool main body 2 is connected to the spindle 5 using an automatic tool changer or the like. After that, the tool retracting device 6 provided in the spindle 5 is retracted, and the entire tool body 2 is retracted via the pull stud 3d. As a result, the shank portion 2a of the tool body 2 is fitted into the tapered hole 5a of the spindle 5 by the retraction force of the tool retraction device 6, and at the same time, the tool is inserted through the retraction member 3 and the nut 8 into the elastic body 4a of the load cell 4. The retraction force of the retraction device 6 acts. For this reason, a strain proportional to the pulling force is generated in the elastic body 4a, and this strain is converted into an electric signal by the pressure sensor 4b of the load cell 4. Further, the electric signal is output to the measuring device 7 through the terminal portion 4c, and the measuring device 7 displays the retraction force of the tool retraction device 6 as a numerical value or a meter. Then, by looking at the numerical display or meter display of the measuring device 7, the retraction force of the tool retraction device 6 is confirmed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional retracting force measuring method as described above outputs an electric signal from the load cell 4 to the measuring device 7 and only displays the retracting force of the tool retracting device 6 on the measuring device 7 numerically or with a meter. Therefore, only the final retraction force at the end of the retraction operation of the tool retraction device 6 can be known, and how the retraction force from the start to the end of the retraction operation of the tool retraction device 6 changes, It was simply impossible to know if it behaved.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to make it possible to easily grasp the change and behavior of the retraction force from the start to the end of the retraction operation of the tool retraction device, and to realize the tool retraction device. An object of the present invention is to provide a spindle tool retraction force measurement system and a spindle tool retraction force measurement program that can easily pick up and display the retraction force at any point from the start to the end of the retraction operation.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a tool retracting device provided in a spindle of a machine tool, and a retracting force measuring tool that is detachably attached to the spindle by the tool retracting device, The retraction force measurement tool includes a tool main body for retraction force measurement to be drawn into the spindle by the tool retraction device, and a load cell provided integrally with the tool main body and detecting a tool retraction force of the tool retraction device. A tool retraction force measurement system for a spindle, comprising: a display unit; and a sample for sampling an analog signal output from the load cell at a predetermined time interval from a start to an end of a retraction operation of the tool body by the tool retraction device. A hold circuit and the analog signal held by the sample / hold circuit An A / D conversion circuit for converting a value into a digital signal for each sampling; a storage means for storing the digital signal converted by the A / D conversion circuit; a vertical axis indicating the drawing force of a graph on the display unit; A graph generating means for generating graph display information for drawing a horizontal axis representing the scale and its scale; and displaying the vertical axis, the horizontal axis and the scale of the graph on the display unit based on the graph display information generated by the graph generating means. The digital signal stored in the storage means is sequentially read out and converted into line graph display data. Based on the line graph display data, the retraction force with respect to the time from the start to the end of the retraction operation of the tool retractor is displayed. And a graph display control means for displaying a line graph representing a change on the display unit.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the system for measuring a tool retraction force of a spindle according to the first aspect, an input unit having a function of designating an arbitrary point on a line graph displayed on the display unit; Clicking an arbitrary point on the graph, the horizontal axis perpendicular to the vertical axis representing the retraction force of the line graph through the click point and the horizontal axis representing the time of the line graph passing through the click point A vertical line perpendicular to the horizontal line is generated and displayed on the display unit, and the retraction force value on the vertical axis where the horizontal line is orthogonal and the time value on the horizontal axis where the vertical line is orthogonal are numerically displayed on the display unit. And a first display processing unit.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the spindle tool retraction force measuring system according to the second aspect, the input unit has a function of dragging the horizontal line and the vertical line displayed on the display unit. By dragging, the horizontal line or the vertical line is moved along the line graph and displayed on the display unit, and the retraction force value or the time value at the moving position of the horizontal line or the vertical line is numerically displayed on the display unit. It is characterized by comprising two display processing means.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the system for measuring the tool retraction force of the spindle according to the first aspect, the sample progress at each sample time point sampled at a predetermined time interval from the start to the end of the sampling operation of the sample and hold circuit. The time is numerically displayed in the time column of the table displayed on the display unit for each sampling in a time series, and the measured value stored in the storage unit corresponding to the sample elapsed time at each sample time is displayed on the display unit. 3. The tool retraction force measuring system for a spindle according to claim 2, further comprising a measured value display control means for displaying a numerical value in a time series in a table measured value column displayed in the table.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, the pull-in force of the tool retracting device when the retracting force measuring tool is retracted into the spindle by the tool retracting device provided in the spindle of the machine tool is detected by the load cell, and is detected by the load cell. A program for measuring a tool retraction force of a spindle based on a signal, a graph generating a vertical axis representing a retraction force of the graph, a horizontal axis representing time on a display unit, and graph display information for drawing the scale thereof. Generating a vertical axis, a horizontal axis and a scale of the graph on a display unit based on the graph display information generated in the graph generating step, and converting a detection signal from the load cell into a digital signal; Converting the signal into line graph display data and the tool retracting device based on the line graph display data Characterized in that it comprises a graph display processing step of displaying on the display unit as a line graph representing the change in pull force versus time to end the pull-in operation starts.
[0015]
According to a sixth aspect of the present invention, in the program for measuring a tool pull-in force of the spindle according to the fifth aspect, an arbitrary point on the polygonal line graph displayed on the display section is clicked by the input means to pass through the clicked point. A horizontal line perpendicular to the vertical axis representing the retraction force of the line graph and a vertical line perpendicular to the horizontal axis representing the time of the line graph passing through the click point are displayed on the display unit, and the vertical line where the horizontal line is perpendicular to the vertical line. A first display processing step of numerically displaying, on the display unit, a time value on the horizontal axis at which the vertical withdrawal force value is orthogonal to the vertical line.
[0016]
According to a seventh aspect of the present invention, in the program for measuring a tool retraction force of a spindle according to the sixth aspect, the horizontal line and the vertical line are moved along the line graph by dragging the input means and displayed on the display unit. And a second display processing step of numerically displaying the retraction force value or the time value at the moving position of the horizontal line or the vertical line on the display unit.
[0017]
According to an eighth aspect of the present invention, in the program for measuring a tool retraction force of a spindle according to the fifth aspect, the detection signal output from the load cell is sampled at predetermined time intervals by a sample and hold circuit. The held analog signal is converted into a digital signal by the A / D conversion circuit for each sampling.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a functional block diagram showing an example of a tool retracting force measuring system for a machine tool spindle according to the present invention, and FIG. 3 is a configuration diagram of a computer and a retracting force detection signal processing section constituting the tool retracting force measuring system shown in FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the operation procedure of the tool pull-in force measuring system shown in FIG.
Hereinafter, with reference to these drawings, an embodiment of a system for measuring a tool retraction force of a spindle according to the present invention will be described, and an example of a program for measuring a tool retraction force of a spindle according to the present invention will also be described. .
[0019]
Specifically, the tool retraction force measuring system for a machine tool spindle according to the present embodiment includes a personal computer (hereinafter abbreviated as a personal computer) 10 shown in FIG. 3 and a load cell for detecting a tool retraction force of a tool retraction device. H.323, a sample-and-hold circuit 14 that samples the detection signal output from the load cell 323 at predetermined time intervals, and converts the analog signal value held by the sample-and-hold circuit 14 into a digital signal for each sampling. An A / D conversion circuit 15 for outputting to the personal computer 10 and the like are included.
[0020]
As shown in FIG. 3, the personal computer 10 controls and manages the entire system and also performs a predetermined pull-in force measurement process based on a digital signal from the A / D conversion circuit 14, and is connected to the CPU 101. A main memory 102, a display unit 103 such as a CRT connected to the CPU 101, an input unit 104 such as a keyboard and a mouse connected to the CPU 101, a hard disk device 105 connected to the CPU 101, and the like. The functions of the graph generation unit 202, the graph display control unit 203, the first display processing unit 205, the second display processing unit 206, and the like shown in FIG. A predetermined program data is loaded, and the CPU 101 is operated by this program. It is realized by Rukoto.
Further, a printer 106 for printing out a graph and other measurement results displayed on the display unit 103 is connected to the CPU 101.
[0021]
As shown in FIG. 2, the tool retracting force measuring system for a spindle according to the present embodiment includes a tool retracting device 31 provided in a spindle 30 of a machine tool and a taper hole 30a of the spindle 30 by the tool retracting device 31. A retraction force measurement tool 32 having a load cell 323 that is removably mounted and detects the retraction force of the tool retraction device 31 and allows only a detection signal component related to the retraction force of signals output from the load cell 323 to pass. A band-pass filter (BPF) 12, an amplification circuit 13 that changes a detection signal passed through the band-pass filter 12 into a voltage and amplifies the detection signal, and samples a detection signal output from the amplification circuit 13 at predetermined time intervals. The sample-and-hold circuit 14 and the analog held by the sample-and-hold circuit 14 A / D conversion circuit 15 for converting a signal value into a digital signal for each sampling, storage means 201, graph generation means 202, graph display control means 203, input means 204, first display processing means 205 and (2) It includes a display processing unit 206, a display unit 207, a measurement value display control unit 208, and a control unit 209 (corresponding to the CPU 101 shown in FIG. 3) for controlling and managing these components. .
[0022]
The storage means 201 stores the digital signal converted by the A / D conversion circuit 15, and is composed of the main memory 102 shown in FIG.
The graph generating means 202 generates graph display information for drawing a vertical axis representing a drawing force of the graph, a horizontal axis representing time, and a scale thereof on the display unit 207.
[0023]
The graph display control means 203 displays the vertical axis, the horizontal axis and the scale of the graph on the display unit 207 based on the graph display information generated by the graph generation means 202, and converts the digital signal stored in the storage means 201. These are sequentially read out and converted into line graph display data, and are displayed on the display unit 207 as a line graph representing the change in the retraction force with respect to the time from the start to the end of the retraction operation of the tool retracting device 31 based on the line graph display data. is there.
The input means 204 has at least a function of designating an arbitrary point on the line graph displayed on the display unit 207, and a function of dragging a horizontal line and a vertical line displayed on the display unit 207. The input unit 104 corresponds to the input unit 104 shown in FIG.
[0024]
By clicking an arbitrary point on the line graph designated by the input unit 204, the first display processing unit 205 clicks on a horizontal line perpendicular to the vertical axis representing the pull-in force of the line graph through this click point. A vertical line perpendicular to the horizontal axis representing the time of the line graph passing through the points is displayed on the display unit 207, and at the same time, the retraction force on the vertical axis where the horizontal line is orthogonal and the time on the horizontal axis where the vertical line is orthogonal are displayed Numerals are displayed in the unit 207.
[0025]
The second display processing means 206 moves the horizontal or vertical line along the line graph by dragging the input means 204 after the mouse pointer is moved to the horizontal or vertical line by operating the input means 204, This is displayed on the display unit 207, and at the same time, each value of the pulling force and the time at the moving position of the horizontal line or the vertical line is numerically displayed on the display unit 207.
[0026]
The measured value display control means 208 displays the sample elapsed time at each sample point sampled at a predetermined time interval from the start to the end of the sampling operation of the sample and hold circuit 14 on the display unit 207 for each sampling. At the same time as displaying numerical values in the time column of the table 52 in the time series, the measured values stored in the storage means 201 corresponding to the sample elapsed time at each sample time are displayed in the measured value column of the table 52 displayed on the display unit 207. The numbers are displayed in series.
[0027]
As shown in FIG. 2, the retraction force measurement tool 32 includes a tool body 321 for measuring the retraction force, a retraction member 322 for retraction of the tool body, a load cell 323 for detecting the retraction force of the tool retraction device 31, and the like. ing.
[0028]
As shown in FIG. 2, the tool main body 321 has a tapered shank portion 321a fitted into the tapered hole 30a of the spindle 30, and a grip provided integrally with the large diameter side of the shank portion 321a so as to coincide with the axis. And a load cell installation portion 321c having a larger diameter than the gripping flange portion 321b, which is provided integrally with the gripping flange portion 321b on the side opposite to the tapered shank portion so as to coincide with the axis thereof. A hole 321d through which the drawing member 322 is inserted is formed in the axis of the holding portion 321a, the gripping flange portion 321b, and the load cell installation portion 321c.
[0029]
As shown in FIG. 2, the retraction member 322 is provided integrally with a shaft 322a inserted into a hole 321d of the tool body 321 at the rear end of the shaft 322a and has an outer diameter larger than the diameter of the hole 321d. And a male screw portion 322c provided at the front end of a shaft portion 322a protruding from a hole 321d of the tool body 321. A pull stud 322d is screwed to the pull stud connection portion 322b. .
[0030]
As shown in FIG. 2, the load cell 323 includes an elastic body 323a having a hollow donut disk shape inside, and a pressure sensor 323b made of a resistance wire or a semiconductor attached to the inner wall surface of the elastic body 323a. A terminal 323c is provided on the outer periphery of the elastic body 323a and is electrically connected to the pressure sensor 323b.
[0031]
When assembling the load cell 323 to the tool main body 321, as shown in FIG. 2, the load cell 323 is superimposed on the mounting surface 321 c 1 of the load cell installation section 321 c, and then the shaft of the pull-in member 322 inserted from the rear end of the tool main body 321. The load cell 323 is fixed to the load cell installation part 321c of the tool main body 321 by inserting the part 322a into the center hole 323d of the load cell 323 and screwing the nut 33 into the male screw part 322c protruding from the center hole 323d.
Thereafter, the set screw 34 screwed from the radial direction to the nut 33 is tightened to prevent the nut 33 from rotating.
[0032]
Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS.
First, the shank 321a of the pull-in force measuring tool 32 is inserted into the tapered hole 30a of the spindle 30 by using a change arm of an automatic tool changer (not shown). Thereafter, by operating the tool retracting device 31, the pull stud 322d of the tool main body 321 is clamped by the clamp member 311. At the same time, the replacement arm is separated from the tool main body 321 and retracted. Thereafter, the retracting member 322 of the retracting force measuring tool 32 is pulled backward by the tool retracting device 31.
Thereby, the shank portion 321a of the tool main body 32 is fitted into the tapered hole 30a of the spindle 30 by the retraction force of the tool retraction device 31, and at the same time, the tool is inserted through the retraction member 322 and the nut 33 into the elastic body 323a of the load cell 323. The retraction force of the retraction device 31 acts. Therefore, an elastic strain is generated in the elastic body 323a in proportion to the retraction force, and the strain is converted into an electric signal by the pressure sensor 323b (step S1).
[0033]
Among the signals output from the pressure sensor 323b, a detection signal component related to the pull-in force passes through the band-pass filter 12 and is input to the amplifier circuit 13. The amplification circuit 13 converts the detection signal passed through the band-pass filter 12 into a voltage, amplifies the voltage, and outputs the amplified signal to the sample-and-hold circuit 14.
In the sample and hold circuit 14, the detection signal output from the amplifier circuit 13 is provided at a predetermined time interval, for example, at a time interval of about 0.20 sec or less, from the start to the end of the retracting operation of the tool retracting device 31, for example, Sampling is performed for 5 seconds (step S2). Thereafter, the analog signal value held by the sample and hold circuit 14 is converted into a digital signal by the A / D conversion circuit 15 for each sampling (step S3).
[0034]
The digital signal converted by the A / D conversion circuit 15 is taken into the storage means 201 through the control means 207 shown in FIG. 2, and is sequentially stored in the storage means 201 (step S4).
Further, as shown in FIG. 5, the graph generation means 202 generates graph display information for drawing the vertical axis representing the retraction force of the graph, the horizontal axis representing time, and the scale thereof on the display unit 207 (step S5). .
[0035]
On the other hand, the graph display control unit 203 displays the vertical axis, the horizontal axis, and the scale of the graph on the display unit 207 as shown in FIG. 5 based on the graph display information generated by the graph generation unit 202 (step S6). . At the same time, the digital signals stored in the storage means 201 are sequentially read out and converted into line graph display data (analog signals for line graph display), and the retracting operation of the tool retracting device 31 is performed based on the line graph display data. As shown in FIG. 5, the display unit 207 displays a line graph 51 representing a change in the pull-in force (KN) with respect to the time (t) from the start to the end (step S7).
[0036]
Further, the measured value display control means 208 calculates the sample elapsed time at each sample point at a time interval of about 0.20 sec from the start to the end of the sampling operation of the sample and hold circuit 14 (about 5 seconds). For each sampling, numerals are displayed in time series in the time column of the table 52 displayed as shown in FIG. 5 outside the graph display area of the display unit 207. At the same time, the sampled value corresponding to the sample elapsed time at each sample point, that is, the measured value converted into a digital signal for each sampling and stored in the storage means 201 is shown in FIG. Numerical values are displayed in time series in the measured value column of the table 52 shown (step S8).
[0037]
Next, the operation of the first display processing means 205 and the second display processing means 206 will be described with reference to FIG. 2 and FIGS.
For example, by operating the mouse constituting the input unit 204, the mouse pointer 60 displayed on the screen of the display unit 207 is moved on the line graph 51 shown in FIG. And click (step S9). As a result, the first display processing means 205 starts operating.
When the first display processing means 205 is operated, the time of the horizontal line 61 perpendicular to the vertical axis representing the drawing force of the polygonal line rough 51 passing through the click point P1 and the time of the line graph 51 passing through the click point P1 are calculated. A vertical line 62 perpendicular to the horizontal axis is displayed on the display unit 207 (step S10). Thereafter, the retraction force value on the vertical axis where the horizontal line 61 is orthogonal and the time value on the horizontal axis where the vertical line 62 is orthogonal are numerically displayed on the display unit 207 (step S11).
[0038]
Note that the horizontal line 61 and the vertical line 62 displayed by the first display processing means 205 are designated by the mouse pointer 60 and the horizontal line 61 and the vertical line 62 are clicked again. Each value corresponding to the horizontal line 61 and the vertical line 62 is also deleted from the screen of the display unit 207.
[0039]
In a state where the horizontal line 61 and the vertical line 62 are displayed on the display unit 207, by operating the mouse constituting the input unit 204, the mouse pointer 60 displayed on the screen of the display unit 207 is moved to the horizontal line shown in FIG. The input means 204 is dragged in accordance with 61 (or the vertical line 62) (step S12). Thereby, the second display processing means 206 starts the operation.
When the second display processing means 206 is operated, the horizontal line 61 is translated in a vertical direction as shown in FIG. Then, when the drag is released at the point P2 where the horizontal line 61 intersects with the line graph 51 as shown in FIG. 7, the horizontal line 61 is displayed on the display unit 207 so as to intersect with the point P2, and at the same time, The retraction force value at the moving position is displayed as a number on the display unit 207 as shown in FIG. 7 (step S13).
In the above description, the case where the horizontal line 61 is dragged has been described. However, when the vertical line 62 is dragged, the dragging is performed in the same manner as the horizontal line 61, and the description thereof is omitted.
[0040]
According to the spindle tool pull-in force measuring system according to the present embodiment, the graph display control means 203 uses the graph display information generated by the graph generation means 202 to display the vertical and horizontal axes and the scale of the graph. Is displayed on the display unit 207, and at the same time, the digital signals stored in the storage means 201 are sequentially read out and converted into line graph display data (analog signals for line graph display), and the tool is retracted based on the line graph display data. Since the line drawing graph 51 showing the change of the drawing force (KN) with respect to the time (t) from the start to the end of the drawing operation of the device 31 is displayed on the display unit 207, from the start of the drawing operation of the tool drawing device 31. The change and behavior of the retraction force until the end can be easily grasped.
[0041]
Further, according to the present embodiment, the measured value display control means 208 samples the sample elapsed time at each sample point sampled at a predetermined time interval from the start to the end of the sampling operation of the sample and hold circuit 14. At the same time, numerical values are displayed in time series in the time column of the table 52 displayed on the display unit 207, and the measured values stored in the storage unit 201 are displayed on the display unit 207 corresponding to the sample elapsed time at each sample time. Since numerical values are displayed in the measured value column of the table 52 in time series, it is possible to numerically grasp the change in the retraction force from the start to the end of the retraction operation of the tool retraction device 31.
[0042]
Further, according to the present embodiment, the first display processing means 205 is operated by clicking an arbitrary point on the polygonal line graph designated by the input means 204, whereby the first display processing means 205 is operated through the click point. A horizontal line 61 perpendicular to the vertical axis representing the retraction force and a vertical line 62 perpendicular to the horizontal axis representing the time of the graph through the click point are displayed on the display unit 207, and the retraction force on the vertical axis perpendicular to the horizontal line 61 is displayed. Since the time value on the horizontal axis where the value and the vertical line 62 are orthogonal to each other is numerically displayed on the display unit 207, the retraction force at any point from the start to the end of the retraction operation of the tool retraction device 31 can be easily picked up. Can be displayed.
[0043]
Further, according to the present embodiment, the second display processing unit 206 is operated by operating the input unit 204 by dragging the mouse pointer to a horizontal or vertical line, thereby operating the horizontal line 61 or the vertical line 62. Is moved along the line graph 51 and displayed on the display unit 207, and the retraction force value and the time value at the moving position of the horizontal line 61 or the vertical line 62 are numerically displayed on the display unit 207. The retraction force and time at any point from the start to the end of the retraction operation of the device 31 can be picked up and individually displayed.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the spindle tool retraction force measurement system and the spindle tool retraction force measurement program according to the present invention, the graph display control means or the graph display control step generates the graph by the graph generation means or the graph generation step. Based on the graph display information, the vertical and horizontal axes of the graph and the scale thereof are displayed on the display unit, the detection signal from the load cell is converted into a digital signal, and the digital signal is converted into linear graph display data. Based on the line graph display data, it is configured to display on the display unit a line graph representing the change in the retraction force with respect to the time from the start to the end of the retraction operation of the tool retraction device. To easily grasp the change and behavior of the pull-in force It can be.
[0045]
Further, according to the tool retraction force measuring system for a spindle according to the present invention, the measured value display control means controls the sampling time of each sample point sampled at a predetermined time interval from the start to the end of the sampling operation of the sample and hold circuit. The sample elapsed time is numerically displayed in time series in the time column of the table displayed on the display unit for each sampling, and the measured value stored in the storage means is displayed on the display unit corresponding to the sample elapsed time at each sample time. Since a numerical value is displayed in a time series in the measured value column of the table, the change in the retraction force from the start to the end of the retraction operation of the tool retraction device can be grasped numerically.
[0046]
According to the spindle tool retraction force measurement system and the spindle tool retraction force measurement program of the present invention, the first display processing means or the first display processing means can be clicked by clicking an arbitrary point on the line graph specified by the input means. Activating the first display action step, thereby displaying a horizontal line perpendicular to the vertical axis representing the retraction force of the graph through this click point and a vertical line perpendicular to the horizontal axis representing the time of the graph through the click point. And the time value on the horizontal axis, where the horizontal line is perpendicular, and the time value, on the horizontal axis, where the vertical line is perpendicular, are displayed on the display unit. The pull-in force at any point up to the end can be easily picked up and displayed.
[0047]
According to the spindle tool retraction force measurement system and the spindle tool retraction force measurement program of the present invention, the second display processing can be performed by dragging the mouse pointer to a horizontal or vertical line by operating the input means. Operating the means or the second display processing step, whereby the horizontal line or the vertical line is moved along the line graph and displayed on the display unit, and the retraction force value and the time value at the moving position of the horizontal line or the vertical line are displayed. Since the unit is configured to display numbers, the retraction force and time at any point from the start to the end of the retraction operation of the tool retraction device can be picked up and individually displayed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory longitudinal sectional view showing an example of a retraction force measuring tool.
FIG. 2 is a functional block diagram showing an example of a tool retraction force measuring system for a machine tool spindle according to the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a computer and a pull-in force detection signal processing unit constituting the tool pull-in force measuring system shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a flowchart showing an operation procedure of the tool retracting force measuring system shown in FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a case where the relationship between the pull-in force and time in the present embodiment is displayed on a display unit as a line graph and a table.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the case where the relationship between the pull-in force and time in the present embodiment is displayed as a line graph on the display unit, and a horizontal line and a vertical line are simultaneously displayed.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a case where the relationship between the pull-in force and time in the present embodiment is displayed as a line graph on the display unit, and one of a horizontal line and a vertical line is dragged and displayed.
[Explanation of symbols]
10 PC
12. Bandpass filter (BPF)
13 Amplification circuit
14. Sample and hold circuit
15 A / D conversion circuit
30 spindle
31 Tool retracting device
32 Retraction Force Measurement Tool
321 Tool body
322 Retraction member
323 load cell
201 storage means
202 Graph generation means
203 Graph display control means
204 input means
205 first display processing means
206 second display processing means
207 Display
208 Measured value display control means
209 Control means

Claims

A tool retraction device provided in a spindle of the machine tool; and a retraction force measurement tool that is removably attached to the spindle by the tool retraction device. A tool main body for measuring a retraction force to be drawn into, and a tool retraction force measurement system for a spindle having a load cell provided integrally with the tool main body and detecting a tool retraction force of the tool retraction device,
A display unit,
A sample and hold circuit that samples an analog signal output from the load cell at a predetermined time interval from the start to the end of the drawing operation of the tool main body by the tool drawing device,
An A / D conversion circuit for converting the analog signal value held by the sample and hold circuit into a digital signal for each sampling;
Storage means for storing the digital signal converted by the A / D conversion circuit;
Graph generation means for generating graph display information for drawing the vertical axis representing the pull-in force of the graph and the horizontal axis representing the time and the scale on the display unit,
Based on the graph display information generated by the graph generation means, the vertical and horizontal axes of the graph and its scale are displayed on the display unit, and the digital signals stored in the storage means are sequentially read out and converted to linear graph display data. And a graph display control means for displaying on the display unit a line graph representing a change in retraction force with respect to time from the start to the end of the retraction operation of the tool retraction device based on the line graph display data. Characteristic spindle tool retraction force measurement system.

An input unit having a function of designating an arbitrary point on the line graph displayed on the display unit, and clicking the arbitrary point on the graph indicated by the input unit to pass through the click point and A horizontal line perpendicular to the vertical axis representing the pull-in force of the line graph and a vertical line perpendicular to the horizontal axis representing the time of the line graph passing through the click point are generated and displayed on the display unit, and the horizontal lines are orthogonal to each other. 2. The spindle according to claim 1, further comprising: a first display processing unit that numerically displays on the display unit a time value on the horizontal axis at which the retraction force value on the vertical axis is orthogonal to the vertical line. 3. Tool retraction force measurement system.

The input unit has a function of dragging the horizontal line and the vertical line displayed on the display unit. By dragging the input unit, the horizontal line or the vertical line is moved along the line graph and the display is performed. 3. A tool retraction force of a spindle according to claim 2, further comprising a second display processing means for displaying the retraction force value or the time value at the moving position of the horizontal line or the vertical line on the display unit. Measurement system.

The sample elapsed time at each sampling point sampled at a predetermined time interval from the start to the end of the sampling operation of the sample and hold circuit is represented by a time series in the time column of the table displayed on the display unit for each sampling. Displaying and displaying a measured value stored in the storage means corresponding to the sample elapsed time at each of the sample times in a time series in a table measured value column displayed on the display unit. The system for measuring tool retraction force of a spindle according to claim 1, further comprising:

A retracting force of the tool retracting device when the retracting force measuring tool is retracted into the spindle is detected by a load cell by a tool retracting device provided in a spindle of the machine tool. A program for measuring the retraction force,
A graph generation step of generating graph display information for drawing a vertical axis representing a drawing force of the graph, a horizontal axis representing time on the display unit, and a scale thereof,
Based on the graph display information generated in the graph generation step, the vertical and horizontal axes of the graph and its scale are drawn on a display unit, and the detection signal from the load cell is converted into a digital signal. A graph display processing step of converting the data into display data and displaying on the display unit a line graph representing a change in the retraction force with respect to the time from the start to the end of the retraction operation of the tool retraction device based on the line graph display data. A program for measuring a tool pull-in force of a spindle, characterized in that:

By clicking an arbitrary point on the line graph displayed on the display unit with the input means, passing through the click point, passing through the horizontal line perpendicular to the vertical axis representing the retraction force of the line graph, and passing through the click point, A vertical line perpendicular to the horizontal axis representing the time of the line graph is displayed on the display unit, and the retraction force value on the vertical axis where the horizontal line is orthogonal and the time value on the horizontal axis where the vertical line is orthogonal is 6. The program according to claim 5, further comprising a first display processing step of displaying a number on a display unit.

By dragging the input means, the horizontal line and the vertical line are moved along the line graph and displayed on the display unit, and the retraction force value or the time value at the moving position of the horizontal line or the vertical line is displayed on the display unit. 7. The non-transitory computer-readable storage medium according to claim 6, further comprising a second display processing step of displaying a numeral.

The detection signal output from the load cell is sampled at predetermined time intervals by a sample-and-hold circuit, and the analog signal held by the sample-and-hold circuit is converted into a digital signal by the A / D conversion circuit at each sampling. The program for measuring a tool retraction force of a spindle according to claim 5, characterized in that: