CN103386628A

CN103386628A - 机床的预热运转控制装置

Info

Publication number: CN103386628A
Application number: CN2013101607619A
Authority: CN
Inventors: 藤井隆亮; 室田真弘; 中滨泰广
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2012-05-08
Filing date: 2013-05-03
Publication date: 2013-11-13
Also published as: JP2013233610A; US20130302180A1

Abstract

本发明提供一种机床的预热运转控制装置。该机床的预热运转控制装置在开始加工前驱动使机床的主轴旋转的主轴马达，执行预热运转，取得因伴随该预热运转的发热而变化的主轴马达负荷值。并且，在该取得的主轴马达负荷值与预先设定的使用基准负荷值大致一致时，结束预热运转。通过这种预热运转，能提高主轴的切削能力。

Description

机床的预热运转控制装置

技术领域

本发明涉及机床的预热运转控制装置。

背景技术

以往，在机床中，如果从机械已冷却的状态开始加工，则随着主轴马达的温度上升，在轴上产生热位移，加工精度恶化。因此，在开始实际的加工作业之前，需要预先反复进行通常的运转来进行预热运转直到机械的温度稳定，需要使温度一定。

在日本特开2003-199378号公报中，公开了机床用主轴马达控制装置。该马达控制装置具备将进行预热运转的预热运转模式与进行通常的加工的通常运转模式进行切换的运转模式切换回路，在预热运转模式的场合，通过使比驱动频率高的频率的高次谐波电压重叠地给与马达，以缩短预热运转时间。

用于切削加工的机床为了最大限地发挥其切削性能而下了各种工夫。一般使用的方法是通过机械设计、主轴设计等要素提高机械刚性，从而提高切削性能。

在上述机床的预热运转控制中，通过使安装在该机床上的主轴进行空转，来使起因于由马达等旋转驱动机构产生的发热、主轴轴承部的发热等的机床的热位移量稳定。这种预热运转控制一般如上述的日本特开2003-199378号公报所记载的技术那样，用作使以起因于由马达等旋转驱动机构产生的发热、主轴轴承部的发热的机床的热位移量稳定的机构，未用于主轴的切削能力提高。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供能通过预热运转来提高机床的主轴的切削能力的机床的预热运转控制装置。

本发明的机床的预热运转控制装置具备：预热运转执行部，在开始加工前驱动使机床的主轴旋转的主轴马达，执行预热运转；主轴马达负荷值取得部，取得因伴随由上述预热运转执行部进行的预热运转的发热而变化的主轴马达负荷值；比较部，比较由上述主轴马达负荷值取得部取得的主轴马达负荷值和预先设定的使用基准负荷值；以及预热运转结束部，在基于由上述比较部得到的比较结果判断为上述主轴马达负荷值和预先设定的使用基准负荷值的差在预定的范围内时，结束预热运转。

上述预热运转能够由驱动上述主轴马达进行的主轴的加减速动作与主轴的稳定旋转动作构成。

上述主轴马达负荷值能够是由上述主轴马达得到的电流值或载荷值。

上述预热运转控制装置还能够具备：基准负荷值设定部，能够设定多个上述使用基准负荷值；以及基准负荷值选择部，选择在上述基准负荷值设定部中设定的多个基准负荷值中的、用于在上述比较部中的比较的一个基准负荷值。

上述预热运转控制装置还能够具备预热运转结束报告部，在由上述预热运转结束部结束了预热运转时，报告上述预热运转结束。

上述预热运转控制装置还能够具备加工开始部，在由上述预热运转结束部结束了预热运转时，自动地开始加工。

根据本发明，通过根据主轴马达负荷值进行预热运转结束的判断，能够以主轴的输出提高了的状态进行加工。

附图说明

本发明的上述及其他目的及特征从参照附图的以下的实施例的说明中变得明确。这些图中：

图1是说明控制机床的数值控制装置的主要部分的方框图。

图2是说明预热运转中的主轴马达负荷值的推移的例子的图。

图3是说明预热运转从开始到结束的处理的流程图。

图4是说明预热运转结束后的处理的流程图。

图5是说明动作条件的设定项目的图。

具体实施方式

图1是表示控制机床的数值控制装置的主要部分的方框图。

数值控制装置10的处理器（CPU）11通过总线21读取存储在ROM12中的***程序，根据该***程序整体地控制数值控制装置10。在RAM13中存储暂时的计算数据、显示数据及操作员通过LCD／MDI（手动数据输入）单元70输入的各种数据等。

SRAM14利用未图示的电池进行备份，构成为即使数值控制装置10的电源关闭，也保持存储状态的非易失性存储器，在该SRAM14中存储测定初期位置的程序、进行机床的热位移修正的程序、通过接口15读取的后述的加工程序、通过LCD／MDI单元70输入的加工程序等。另外，在ROM12中预先写入加工程序的制成及编辑所需的编辑模式的处理、用于实施用于自动运转的处理的各种***程序。

接口15是用于能连接在数值控制装置10上的外部设备的接口，在该接口15上连接外部存储装置等外部设备72。从该外部存储装置读入加工程序、热位移测定程序等。PMC（编程机床控制器）16利用内置在数值控制装置10内的顺序程序控制机床侧的辅助装置等。即，根据由加工程序指令的M功能、S功能及T功能，利用这些顺序程序在辅助装置侧转换必要的信号，并将该转换的信号从I／O单元17输出到辅助装置侧。各种促动器等辅助装置通过该输出信号进行动作。另外，接受配备在机床的主体上的操作盘的各种开关等的信号，进行必要的处理，并将处理结果传送到处理器11。

将机床的各轴的当前位置、警告音、参数、及图像数据等图像信号输送到LCD／MDI单元70，并显示在显示器。LCD／MDI单元70是具备显示器、键盘等的手动数据输入装置，接口18从LCD／MDI单元70的键盘接受数据，并将其输送到处理器11。接口19与手动脉冲产生器71连接。该手动脉冲产生器71安装在机床的操作盘上，用于在根据手动操作的分配脉冲进行的各轴控制中对机床的可动部进行精密地定位。

使机床的工作台T移动的X轴、Y轴的轴控制电路及Z轴的控制电路30～32接受来自处理器11的各轴的移动指令，并将各轴的指令输出到伺服放大器40～42。伺服放大器40～42接受该指令，驱动机床的各轴的伺服马达50～52。在各轴的伺服马达50～52上内置有位置检测器，来自该位置检测器的位置信号作为脉冲串进行反馈。

主轴控制电路60接受对机床的主轴旋转指令，将主轴速度信号输出到主轴放大器（spindle amplifier）61。主轴放大器61接受该主轴速度信号，以所指令的旋转速度使机床的主轴马达62旋转，从而驱动工具。在主轴马达62上利用齿轮或带等结合位置检测器63，该位置检测器63与主轴的旋转同步地输出反馈脉冲，该反馈回脉冲经由接口20由处理器11读取。时钟电路65是与当前时刻同步地进行调整的时钟装置。

然而，从实验可以明确：主轴马达（spindle motor）的主轴马达负荷值因数值控制装置10的预热运转控制（warm-up control）而变化。在利用对机床进行驱动控制的数值控制装置10进行预热运转控制的场合，由于主轴马达的温度还因预热运转而上升，因此如上述的日本特开2003-199378号公报所公开那样，还考虑根据主轴马达的温度来控制预热运转。但是，主轴马达温度存在线圈的温度、转子的温度等多个对主轴马达的输出带来影响的温度主要原因，因此无法根据该线圈、转子的温度判断是否提高了主轴马达输出。相对于此，由于主轴马达负荷值是直接受到主轴马达输出的影响的值，因此能准确地判断主轴马达输出。作为主轴马达负荷值，能够使用数值控制装置10取得的在主轴马达中流动的电流值、或使用载荷值。

图2是说明预热运转的主轴马达负荷值的推移的例子的图。

根据图2的图，与主轴马达的稳定旋转（1）时的主轴马达负荷值相比，主轴马达的稳定旋转（2）时的主轴马达负荷值降低。这样，就主轴马达负荷值而言，在预热运转结束后稳定运转中计测了主轴马达负荷值的值比在预热运转前稳定旋转中计测了主轴马达负荷值的值降低，可以判断为，通过进行预热运转，主轴马达输出提高。这可以理解为是因为伴随着润滑主轴内部的摩擦部位的油分的温度上升而降低了阻力、输出因使用的马达的特性等而提高。但是，图2所示的图表只是一个例子，还有表示因主轴马达的特性等主要原因而不同的图。另外，主轴马达负荷值是由通过控制机床的数值控制装置取得的在主轴马达中流动的电流值、或载荷值得到的值。

以下，使用图3～图5说明本发明的预热运转控制。

首先，如图5所示，在开始预热运转前，在数值控制装置10中用手动设定用数值控制装置10进行机床的预热运转控制所需的动作条件。动作条件的设定100包括在预热运转中使用的设定110、预热运转结束后的动作选择120。

在用于预热运转中的设定110中包括用于判断是否结束预热运转的一个或多个基准负荷值的设定112、和选择在该基准负荷值的设定112中设定的多个基准负荷值中的、用于实际的值的使用基准负荷值（PmA）的设定114。

另一方面，在预热运转结束后的动作选择120中包括自动地进行加工的设定122、和只结束预热运转的设定126。再有，在自动地进行加工的设定122中包括用于进行加工的加工程序的设定124，并在只结束预热运转的设定126中包括利用放大器、蜂鸣器等视听觉单元报告给作业人员的设定128。

作为用于判断是否结束预热运转的基准负荷值，设定根据实验、经验、计算等求出的主轴马达负荷值的值（参照图5的符号112）。设定的基准负荷值能够设定多个值，使用该多个基准负荷值中的哪个值依赖于使用基准负荷值（PmA）的设定（参照图5的符号114）。另外，在本发明的预热运转控制装置中，图5的基准负荷值的设定112相当于能够设定多个使用基准负荷值的基准负荷值设定部，并且，图5的使用基准负荷值（PmA）的设定114相当于选择在上述基准负荷值设定部112设定的多个基准负荷值中的、用于在上述比较部中的比较的一个基准负荷值的基准负荷值选择部。

下面，使用图3及图4说明本发明的预热运转控制的处理。

[步骤SA01]进行预热运转模式是否接通的判断，如果是接通（YES的场合），则转移到步骤SA02，如果不是接通（NO的场合），则等待预热运转模式成为接通。

[步骤SA02]开始预热运转。即，读取执行预热运转的程序。

[步骤SA03]从动作条件的设定读取预热运转的动作内容。

[步骤SA04]取得主轴马达负荷值。

[步骤SA05]判断当前的主轴马达负荷值D是否与在动作条件的设定中决定的使用基准负荷值（PmA）大致相等，在大致相等的场合（YES的场合），转移到步骤SA06，在不大致相等的场合（NO的场合），转移到步骤SA07。另外，在两者的差容纳在预定的范围的场合为大致相等。

[步骤SA06]结束预热运转。

[步骤SA07]判断是否经过规定时间T，如果经过，则转移到步骤SA04，如果未经过，则等待经过规定时间T。

[步骤SA08]选择预热运转结束后的动作。在动作的设定为设定122的场合，转移到步骤SA12，在为设定126的场合，转移到步骤SA09。

[步骤SA09]判断是否选择设定128，在选择设定128的场合（YES的场合），转移到步骤SA10，在未选择设定128的场合（NO的场合），转移到步骤SA11。

[步骤SA10]利用放大器、蜂鸣器等视听觉单元报告给作业人员。

[步骤SA11]断开预热运转模式。

[步骤SA12]断开预热运转模式。

[步骤SA13]自动地开始加工。

Claims

1.一种机床的预热运转控制装置，其特征在于，具备：

预热运转执行部，在开始加工前驱动使机床的主轴旋转的主轴马达，执行预热运转；

主轴马达负荷值取得部，取得因伴随由上述预热运转执行部进行的预热运转的发热而变化的主轴马达负荷值；

比较部，比较由上述主轴马达负荷值取得部取得的主轴马达负荷值和预先设定的使用基准负荷值；以及

预热运转结束部，在基于由上述比较部得到的比较结果判断为上述主轴马达负荷值和预先设定的使用基准负荷值的差在预定的范围内时，结束预热运转。

2.根据权利要求1所述的机床的预热运转控制装置，其特征在于，

上述预热运转由驱动上述主轴马达进行的主轴的加减速动作与主轴的稳定旋转动作构成。

3.根据权利要求1或2所述的机床的预热运转控制装置，其特征在于，

上述主轴马达负荷值是由上述主轴马达得到的电流值或载荷值。

4.根据权利要求1～3任一项所述的机床的预热运转控制装置，其特征在于，还具备：

基准负荷值设定部，能够设定多个上述使用基准负荷值；以及

基准负荷值选择部，选择在上述基准负荷值设定部中设定的多个基准负荷值中的、用于在上述比较部中的比较的一个基准负荷值。

5.根据权利要求1～4任一项所述的机床的预热运转控制装置，其特征在于，

还具备预热运转结束报告部，在由上述预热运转结束部结束了预热运转时，报告上述预热运转结束。

6.根据权利要求1～4任一项所述的机床的预热运转控制装置，其特征在于，

还具备加工开始部，在由上述预热运转结束部结束了预热运转时，自动地开始加工。