進行絲錐加工的工具機的控制裝置的製作方法

2023-06-01 10:40:01 3

專利名稱：進行絲錐加工的工具機的控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及控制通過安裝有絲錐的旋轉的主軸、送出該主軸的軸進行絲錐加工的工具機的控制裝置。
背景技術：
歷來，在數值控制工具機中，使在工具機中具有的驅動進給軸以及主軸的電動機的加減速度或者最高速度增大，由此縮短加工時間來提高生產率。當進行這樣的控制時，通過由電動機以及放大器組成的各軸的驅動裝置流過大的電流，另外每單位時間的電動機的加減速次數增多，其結果，驅動裝置發熱。在現有技術中，當通過發熱而驅動裝置的溫度上升到規定的溫度時，發出警報使工具機停止，由此防止驅動裝置通過熱而損傷。

但是，當在加工中工具機停止時加工效率降低，有時發生加工不良。進而，在無人運轉工具機的情況下，因為需要操作者使工具機復原，所以也有工具機長時間停止的可能性。為避免這樣的不適當的情況，歷來，在規定的每單位時間的最大加減速次數的範圍內設定具有餘裕的加速度，由此避免驅動裝置過熱。但是，驅動裝置的溫度上升，因為也通過工件的重量或者材質、加工負荷、周圍溫度等而不同，所以即使在最大加減速次數內也有驅動裝置過熱的可能性。另外，即使在超過最大加減速次數進行加工的情況下，也同樣有成為過熱的可能性。因此，在日本特開2003-5836號公報以及日本特開平9-179623號公報中，公開了能夠防止驅動裝置的過熱繼續運轉的裝置或者方法。在日本特開2003-5836號公報中，公開了當驅動部的溫度成為規定的溫度以上時，限制加速度，抑制驅動部的輸出。在日本特開平9-179623號公報中，公開了根據驅動單元的溫度或者加減速次數，控制進給軸的加減速時間常數成為不成為過熱的適當值的方法。在日本特開2003-5836號公報以及日本特開平9-179623號公報中，不變更驅動裝置的指令進給速度而變更加速度。因此，在日本特開2003-5836號公報以及日本特開平9-179623號公報中，能夠不使加工時間增大而進行加工，但是因為與驅動部的溫度或者加減速次數對應地變更加速度，所以加速度與加工內容無關變化。另外，在加工中心，一般加減速時的發熱，主軸一方比進給軸大。例如，在絲錐加工中，因為重複主軸的加速以及減速，所以加工次數多的主軸的發熱增大。另外，在絲錐加工中因為使主軸和進給軸同步,所以在加工動作的大部分中需要加減速。因此,當增大主軸的加速度時，不僅發熱變大，對於進給軸的同步誤差也變大，有加工精度降低的可能性。進而，在小直徑的絲錐加工中，有加工工具折斷的可能性。另外，當結合與要求加工精度的絲錐加工或者小直徑絲錐加工而設定小的加工速度時，加工時間增大，也有加工效率降低的可能性
發明內容
本發明鑑於這樣的情況而做出，其目的在於提供一種工具機的控制裝置，通過控制為與絲錐的尺寸對應的適當的加速度，能夠防止過熱、實現最適當的加工精度，防止工具折斷。為實現上述目的，根據第一種方式，提供一種工具機的控制裝置，用於控制通過安裝有絲錐的旋轉的主軸和送出該主軸的進給軸進行絲錐加工的工具機，在該控制裝置中，具有識別部(12)，其識別上述絲錐的尺寸的指標；溫度檢測部(19b)，其檢測驅動上述主軸的電動機(19a)的溫度；加速度存儲部(21)，其存儲與上述絲錐的尺寸的指標對應的上述主軸的加速度；比例存儲部(22)，其存儲根據上述電動機(19a)的溫度來變更上述主軸的加速度的比例；和加速度計算部(16)，其對於如下的加速度，乘以根據通過上述溫度檢測部(19b)檢測出的上述溫度和上述比例存儲部(22)來決定的比例，計算上述主軸的新的加速度，其中，上述加速度根據通過上述識別部(12)識別的上述絲錐的尺寸的指標和上述加速度存儲部(21)來決定。根據第二種方式，在第一種方式中，上述絲錐的尺寸的指標是上述絲錐的螺距，上述識別部，根據上述工具機的加工程序中的主軸旋轉指令以及進給軸進給速度指令計算螺距，識別絲錐的尺寸的指標。

根據第三種方式，在第一種方式中，上述絲錐的尺寸的指標是絲錐的工具號碼，上述識別部，讀入上述工具機的加工程序中的工具號碼指令，識別絲錐的尺寸的指標。根據第四種方式，在第一種到第三種方式中的任何一種中，還具有加工時間存儲部(23)，其存儲進行一次加工處理所需要的加工時間；計數器(24)，其對當前的加工次數進行計數；和預定結束時間計算部(16)，其根據在上述加工時間存儲部(23)中存儲的上述加速度被變更前的加工時間以及上述加速度被變更後的加工時間、和從規定的總加工次數中減去在上述計數器(24)中計數的當前的加工次數而得的剩餘加工次數，計算出結束剩餘加工次數的加工處理所需要的時間。


從在附圖中表示的本發明的典型的實施方式的詳細的說明，能夠更加明了本發明的這些目的、特徵和優點以及其他的目的、特徵和優點。圖I是基於本發明的工具機的控制裝置的功能框圖。圖2是表示基於本發明的第一實施方式的控制裝置的動作的流程圖。圖3a是表示絲錐的螺距和加速度之間的關係的圖。圖3b是表示電動機的溫度和倍率值之間的關係的圖。圖4a是表示絲錐的螺距和加減速時間常數之間的關係的圖。圖4b是表示電動機的溫度和倍率值之間的關係的圖。圖5是表示基於本發明的第二實施方式的控制裝置的第二動作的流程圖。圖6a是表示絲錐的加工工具的工具號碼和加速度之間的關係的圖。圖6b是表示絲錐的加工工具的工具號碼和加減速時間常數之間的關係的和圖4a同樣的圖。圖7是表示基於本發明的其他實施方式的控制裝置的動作的流程圖。
具體實施方式
下面參照

本發明的實施方式。在以下的附圖中，給同樣的構件附以同樣的參照符號。為容易理解，這些附圖適當變更比例尺。圖I是基於本發明的工具機的控制裝置的功能框圖。圖I表示的控制裝置10控制進行絲錐加工的工具機18。因此，在工具機18的主軸上安裝絲錐(未圖示)。該絲錐通過驅動主軸的主軸電動機19a旋轉，通過驅動進給軸的進給軸電動機(未圖示)送出。在絲錐加工中，因為進給軸的動作與主軸的動作同步，所以假定通過控制主軸電動機19a自動地控制進給軸。如圖I所示，在控制裝置10中存儲根據工件的加工內容決定的多個加工程序11。另外，控制裝置10主要包含讀取加工程序11並對其進行解釋之後製作程序數據的程序讀取解釋部12 ;對程序數據進行插補運算而製作位置指令數據的插補、加減速控制部13 ;根據位置指令數據製作驅動工具機18的主軸電動機19a的動作指令的電動機控制部14 ;以及放大動作指令供給工具機18的主軸電動機19a的電動機驅動放大器15。此外，在主軸電動機19a中具有檢測其溫度的溫度檢測部1%。

進而，控制裝置10包含進行各種計算處理的計算部16。計算部16例如根據絲錐的尺寸的指標以及主軸電動機19a的溫度等來計算主軸電動機19a的新的加速度後通知插補、加減速控制部13。另外，計算部16，在主軸電動機19a的加速度被變更的情況下，也能夠計算從規定的總加工次數中減去當前的加工次數的剩餘加工次數的加工處理結束所需要的預定結束時間。進而控制裝置10包含輸出這樣的預定結束時間以及各種數據的輸出部17,例如液晶顯示器或者印表機。進而，控制裝置10的數據存儲部20包含用映像的形式存儲絲錐的螺距或者加工工具的工具號碼、與加速度以及加減速時間常數之間的關係的加速度存儲部21。另外，數據存儲部20包含用映像形式存儲通過溫度檢測部19b檢出的主軸電動機19a的溫度和倍率值(加速度變更比例)之間的關係的比例存儲部22。進而數據存儲部20包含存儲進行一次工件(未圖示)的加工處理需要的加工時間的加工時間存儲部23、和計數當前的加工次數C的計數器24。圖2是表示基於本發明的第一實施方式的控制裝置的動作的流程圖。下面參照圖2說明基於第一實施方式的控制裝置10的動作。此外，假定本發明的動作在工具機18加工工件(未圖示)時以規定的控制周期進行。最初，在步驟SlOl程序讀取解釋部12讀入加工程序11，在步驟S102確認在加工程序11內是否存在關於絲錐加工的記載。然後在有關於絲錐加工的記載的情況下前進到步驟S103，在沒有那樣的記載的情況下返回步驟SlOl。在步驟S103，程序讀取解釋部12從製作好的程序數據取得主軸旋轉指令S以及進給軸進給速度指令F,把這些提供給計算部16。接著，在步驟S104，計算部16計算絲錐的螺距P( = F/S)。接著在步驟S105，溫度檢測部19b檢測主軸電動機19a的溫度TM，提供給計算部16。此外，溫度檢測部19b也可以在主軸電動機19a內內置，或者也可以在主軸電動機19a附近設置。或者代替直接檢測溫度檢測部1%，也可以從流過主軸電動機19a的電流值推定主軸電動機19a的溫度TM。其後，在步驟S106，計算部16決定根據螺距決定的加速度Al和根據溫度決定的倍率A2。圖3a表示絲錐的螺距和加速度之間的關係。如圖3a所示，預先通過實驗等求出對於絲錐的螺距P適當的加速度Al，以映像形式在數據存儲部20的加速度存儲部21中存儲。如從圖3a所知，對於規定範圍的每一螺距求出與絲錐的螺距P對應的加速度Al。在圖3a中假定螺距P越大，加速度Al也越大。另外在步驟S106計算部16根據螺距P從加速度存儲部21決定加速度Al。另外，圖3b是表示電動機的溫度和倍率值之間的關係的圖。圖3b和圖3a同樣通過實驗製作，但是在圖3b中，假定隨主軸電動機19a的溫度TM升高倍率值A2降低，另外圖3b中的倍率值A2的上限值是100%。在步驟S106計算部16進而根據溫度TM從比例存儲部22中決定倍率值A2。其後，在步驟S107，計算部16根據加速度Al以及倍率值A2計算新的加速度AO (=A1XA2)。最後，把算出的新的加速度AO提供給插補、加減速控制部13，根據新的加速度AO 來驅動工具機18的主軸電動機19a。但是在本發明中，代替加速度Al，也可以使用加減速時間常數決定新的加速度AO0圖4a是表示絲錐的螺距和加減速時間常數之間的關係的圖，在加速度存儲部21中同樣存儲。在圖4a中，假定絲錐的螺距P越大，加減速時間常數A3越小。另外，圖4b是表示電動機的溫度和倍率值之間的關係的圖，同樣在比例存儲部22中存儲。另外，在圖4b中假定隨主軸電動機19a的溫度TM升高，倍率值A4增大，另外，圖4b中的倍率值A4的下限值是100%。在這樣的情況下，和參照圖2說明的同樣，計算部16從加速度存儲部21中決定加減速時間常數A3，根據溫度TM從比例存儲部22中決定倍率值A4。另外，計算部16計算新的加減速時間常數A0』( = A3XA4)。其後，把新的加減速時間常數A0』提供給插補、加減速控制部13，根據新的加減速時間常數A0』驅動工具機18的主軸電動機19a。這樣在本發明中，能夠根據絲錐的螺距最恰當地設定加速度或者加減速時間常數。換言之，能夠在使用加工工具的折斷容易發生的小直徑的絲錐的情況下或者在要求高精度的加工的情況下設定比較小的加速度(比較大的加減速時間常數)，在加工工具的折斷不容易發生的情況下或者在不要求高精度的加工的情況下設定比較大的加速度(比較小的加減速時間常數)。因此，本發明能夠進行高效率的絲錐加工。進而，在本發明中，因為根據主軸電動機的溫度決定變更加速度的比例(倍率值)，所以能夠容易地防止工具機的過熱。另外，因為通過在加速度上乘以比例計算新的加速度，所以新的加速度不會變得比僅根據絲錐的螺距決定的加速度大。因此能夠防止過熱的發生，同時能夠實現最佳的加工精度以及防止工具折斷。但是，在參照圖3以及圖4說明的實施方式中作為絲錐的尺寸的指標使用絲錐的螺距。實際上，因為如果決定了使用的加工工具，則也就決定了絲錐的尺寸，所以在本發明的第二實施方式中可以把加工工具的工具號碼作為絲錐的尺寸的指標使用。圖5是表示本發明的第二實施方式中的控制裝置的動作的流程圖。下面參照圖5說明基於第二實施方式的控制裝置10的動作。首先，在步驟Slll程序讀取解釋部12讀入加工程序11，在步驟SI 12確認在加工程序11內是否存在加工工具的更換指令。
然後在有關於絲錐加工的記載的情況下前進到步驟S113，在沒有那樣的記載的情況下返回步驟S111。在步驟S113，程序讀取解釋部12取得工具更換指令，提供給計算部16。然後，計算部16根據工具號碼決定加速度Al。圖6a是表示絲錐的加工工具的工具號碼和加速度之間的關係的圖。如圖6a所示，預先通過實驗等求出與加工工具的工具號碼對應的適當的加速度Al，以映像的形式在數據存儲部20的加速度存儲部21中存儲。接著，在步驟S114，溫度檢測部19b檢測主軸電動機19a的溫度，提供給計算部16。然後，在步驟S115，根據和圖3b表示的同樣的比例存儲部22的映像決定倍率值A2。最後，在步驟SI 16，計算部16計算新的加速度AO ( = Al X A2)，和上述同樣地控制主軸電動機19a。另外，圖6b是表示絲錐的加工工具的工具號碼和加減速時間常數之間的關係的和圖4a同樣的圖。計算部16從圖6b表不的映像決定加減速時間常數A3,從和圖4b表不 的同樣的比例存儲部22的映像決定倍率值A4。其後，也可以通過計算部16計算新的加減速時間長度AO』 ( = A3XA4)。同樣驅動主軸電動機19a。在這樣的情況下，可以根據絲錐的加工工具的工具號碼設定加速度或者加減速時間常數。亦即，能夠對於工具的折斷容易發生的小直徑的絲錐或者在要求加工精度的加工設定小的加速度(大的加減速時間常數)，對於工具的折斷或者加工精度不成為問題那樣的加工設定大的加速度(小的加減速時間常數)。因此可知，即使在圖5以及圖6所示的實施方式中也能夠進行高效率的絲錐加工。進而，圖7是表示基於本發明的其他實施方式的控制裝置的動作的流程圖。下面參照圖7，說明基於本發明的其他實施方式的控制裝置10的動作。最初，在步驟S121，判斷對於工件(未圖示)的一次的加工處理是否結束。然後，在加工處理結束的情況下前進到步驟S122，在計數器24的當前的加工次數C上加「I」。接著，在步驟S123，判定是否把加速度變更為新的加速度AO、A0』。在變更為新的加速度A0、A0』的情況下前進到步驟S124，在未變更為新的加速度A0、A0』的情況下前進到步驟S128。在步驟S124，從加工時間存儲部中讀出變更為新的加速度AO、A0』前的工件一次的加工時間和變更為新的加速度AO、A0』後的工件一次的加工時間。接著，計算部16計算這些加工時間的偏差At。進而，在步驟S125，計算部16從計數器24中取得當前的加工次數C，從規定的總加工次數CO中減去該加工次數。由此得到剩餘加工次數Cr。接著，在步驟S126計算部16在偏差At上乘以剩餘加工次數Cr，計算總加工時間增減量。進而計算部16在變更為新的加速度A0、A0』後的加工時間上乘以剩餘加工次數Cr,計算預定結束時間。在步驟S127，向輸出部17例如液晶顯示器或者印表機輸出這些總加工時間增減量以及預定結束時間。此外，在對於工具機18設定有規定的停歇時間的情況下，假定計算部計算加上了這樣的停歇時間的預定結束時間。最後，在加工時間存儲部23中存儲此次的加工處理所需要的時間，結束處理(步驟S128)。在參照圖7說明的實施方式中，能夠通過輸出部17通知操作者總加工時間增減量以及預定結束時間。操作者能夠可靠地掌握通過加速度變更對於時間產生的影響。其結果，能夠容易地調整對於在全部加工結束後要進行的作業的日程，例如工件的檢查作業以及為加工下一批的工件的安排作業的日程。在第一方式中，根據絲錐的尺寸的指標以及主軸電動機的溫度決定比例，變更加速度。因此，能夠在使用加工工具的折斷容易發生的小直徑的絲錐的情況下或者在要求高精度的加工的情況下設定比較小的加速度(比較大的加減速時間常數)。進而能夠在加工工具的折斷不容易發生的情況下或者在不要求高精度的加工的情況下設定比較大的加速度(比較小的加減速時間常數)。尤其因為根據主軸電動機的溫度來決定變更加速度的比例(倍率值)，所以能夠容易地防止工具機的過熱。另外，因為通過在加速度上乘以比例變更加速度，所以新的加速度不會變得比僅根據絲錐的尺寸的指標決定的加速度大。因此能夠實現最佳的加工精度和防止工具折斷。在第二實施方式中，因為使用絲錐的螺距，所以能夠正確地設定加速度。 在第三實施方式中，因為使用絲錐的工具號碼，所以能夠簡易而且迅速地設定加速度。在第四實施方式中，求出通過設定新的加速度而變化的加工的預定結束時間。因為能夠通過輸出部向操作者通知該預定結束時間，所以能夠容易地調整加工結束後要進行的檢查作業等的日程。使用典型的實施方式說明了本發明，但只要是本領域的技術人員就可以理解在不脫離本發明的範圍內能夠進行上述變更以及各種其他的變更、省略、追加。
權利要求
1.一種工具機的控制裝置(10)，用於控制通過安裝有絲錐的旋轉的主軸和送出該主軸的進給軸來進行絲錐加工的工具機(18)，其特徵在於，具有 識別部(12)，其識別上述絲錐的尺寸的指標； 溫度檢測部(1%)，其檢測驅動上述主軸的電動機(19a)的溫度； 加速度存儲部(21)，其存儲與上述絲錐的尺寸的指標對應的上述主軸的加速度； 比例存儲部(22)，其存儲根據上述電動機(19a)的溫度來變更上述主軸的加速度的比例；和 加速度計算部(16)，其對於如下的加速度，乘以根據通過上述溫度檢測部(19b)檢測出的上述溫度和上述比例存儲部(22)來決定的比例，計算上述主軸的新的加速度，其中，上述加速度根據通過上述識別部(12)識別的上述絲錐的尺寸的指標和上述加速度存儲部(21)來決定。
2.根據權利要求I所述的工具機的控制裝置，其特徵在於， 上述絲錐的尺寸的指標是上述絲錐的螺距， 上述識別部(12)，根據上述工具機(18)的加工程序中的主軸旋轉指令以及進給軸進給速度指令計算螺距，識別絲錐的尺寸的指標。
3.根據權利要求I所述的工具機的控制裝置，其特徵在於， 上述絲錐的尺寸的指標是絲錐的工具號碼， 上述識別部(12)，讀入上述工具機(18)的加工程序中的工具號碼指令，識別絲錐的尺寸的指標。
4.根據權利要求I到3中任何一項所述的工具機的控制裝置，其特徵在於，還具有 加工時間存儲部(23)，其存儲進行一次加工處理所需要的加工時間； 計數器(24)，其對當前的加工次數進行計數；和 預定結束時間計算部(16)，其根據在上述加工時間存儲部(23)中存儲的上述加速度被變更前的加工時間以及上述加速度被變更後的加工時間、和從規定的總加工次數中減去在上述計數器(24)中計數的當前的加工次數而得的剩餘加工次數，計算出結束剩餘加工次數的加工處理所需要的時間。
全文摘要
本發明提供一種控制裝置，用於控制通過安裝有絲錐的旋轉的主軸和送出主軸的進給軸進行絲錐加工的工具機，具有識別部，其識別絲錐的尺寸的指標；溫度檢測部，其檢測驅動主軸的電動機的溫度；加速度存儲部，其存儲與絲錐的尺寸的指標對應的主軸的加速度；比例存儲部，其存儲根據電動機的溫度來變更主軸的加速度的比例；和加速度計算部，其對於如下的加速度，乘以根據通過溫度檢測部檢測出的溫度和比例存儲部來決定的比例，計算主軸的新的加速度，其中，加速度根據通過識別部識別的絲錐的尺寸的指標和加速度存儲部來決定。由此防止過熱，實現最佳的加工精度以及防止工具折斷。絲錐的尺寸的指標可以是絲錐的螺距或者絲錐的工具號碼。
文檔編號B23Q15/12GK102785125SQ20121004203
公開日2012年11月21日 申請日期2012年2月22日 優先權日2011年5月18日
發明者前川進, 藤元明彥 申請人:發那科株式會社