JP2004268205A - 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 - Google Patents
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Abstract
【課題】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。
【解決手段】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。
【選択図】 図１
【解決手段】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。
【選択図】 図１
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
１５ Ａ／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
【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
１５ Ａ／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
Claims (8)
- 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スピンドルのツール引込み力測定システム。 - 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。
- 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。
- 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１記載のスピンドルのツール引込み力測定システム。
- 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スピンドルのツール引込み力測定用プログラム。 - 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。
- 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。
- 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。
Priority Applications (1)
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| JP2003063185A JP2004268205A (ja) | 2003-03-10 | 2003-03-10 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN102179723A (zh) * | 2011-03-08 | 2011-09-14 | 哈尔滨先锋机电技术开发有限公司 | 基于无线电通讯的数控机床在线测量装置 |
| US8579561B2 (en) | 2007-03-29 | 2013-11-12 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Spindle device of machine tool |
| JP2018519170A (ja) * | 2015-05-08 | 2018-07-19 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | 切削工具のプルアウトを決定する方法、および、切削工具のための回転可能な工具ホルダー |
-
2003
- 2003-03-10 JP JP2003063185A patent/JP2004268205A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN102179723B (zh) * | 2011-03-08 | 2015-04-01 | 哈尔滨先锋机电技术开发有限公司 | 基于无线电通讯的数控机床在线测量装置 |
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