CN105278450B - 进行重复加工的数值控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种进行重复加工的数值控制装置，取得当前的驱动部的温度等状态信息即设备状况后，与将其记录在记录部中的设备状况履历进行对比，判断是否能够开始基于加工程序的加工运行。其结果，如果判断能够开始，则输出加工运行开始指令，如果判读不能够开始，则监视设备状况等待加工运行开始指令的输出，直到成为能够开始基于加工程序的加工运行的设备状况为止。

Description

进行重复加工的数值控制装置
技术领域
本发明涉及一种数值控制装置，能够同时实现避免程序的连续运行造成的电动机的过热和维持加工质量。
背景技术
机床是一种按照预先生成的加工程序进行运行，由此能够加工希望的工件的设备。这样，通过连续重复运行一个加工程序，能够加工多个希望的工件。
机床用的驱动电动机如图6所示那样决定基于各电动机特性的连续额定输出和最大输出。这样的驱动电动机通常在连续额定输出的范围内使用。不过会有暂时进行负荷高的加工的情况等，根据运行模式超过连续额定输出而使用的情况。其背景是为了暂时进行负荷高的加工，比起导入连续额定负荷大的新的机床，能够降低成本。
不过，在使具有超过了驱动电动机的连续额定负荷的电动机运行模式的加工程序连续运行的情况下，电动机温度逐渐上升。
图7表示在使具有超过了驱动电动机的连续额定负荷的电动机运行模式的加工程序连续运行的情况下，电动机温度设为纵轴、时间轴设为横轴的图表。根据图7的图表可知，如果根据具有超过了连续额定负荷的电动机运行模式的加工程序进行加工运行，则即使加工运行结束，电动机的温度也不完全下降，随着进行重复加工电动机的温度逐渐上升，最终电动机温度超过过热温度，产生电动机过热，设备停止。
为了解决这样的问题，例如在日本特开2000-271836号公报中提出一种机床的控制方法，即在连续运行加工程序的情况下，如图8所示，根据电动机温度等设备状态使切削进给速度倍率(override)和加减速用的时间常数时刻发生变化，并自动调整实际的加工运行内容，由此能够进行控制使得不会产生电动机过热。
但是，上述控制方法中，根据机床的发热状态和温度状态而使切削进给速度倍率和加减速用的时间常数时刻发生变化，由此如图9所示，在机床上进行与NC程序所指示的运行内容严格不同的加工运行，因此作为结果使进行加工的各个工件的质量产生波动。即，会产生以下问题，即不能够同时实现避免程序的连续运行造成的电动机的过热和维持加工质量。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种数值控制装置，其能够同时实现避免程序的连续运行造成的电动机的过热和维持加工质量。
本发明的数值控制装置根据加工程序控制机床的驱动部，进行工件的重复加工运行，该数值控制装置具备：加工程序执行部，其根据上述加工程序输出用于指示上述驱动部的动作的移动指令；检测部，其检测上述驱动部的设备状况；设备状况记录部，其将通过上述检测部检测出的上述设备状况记录为设备状况履历；运行开始判断部，其针对上述加工程序执行部输出加工运行开始指令。并且，上述加工程序执行部在接收到上述加工运行开始指令后，开始基于加工程序的加工运行，并且，在该加工运行结束后对上述运行开始判断部输出执行结束通知。另外，上述运行开始判断部在从上述加工程序执行部接收到上述执行结束通知后，根据上述检测部检测出的当前设备状况和记录在上述设备状况记录部中的上述设备状况履历，判断是否能够开始上述基于加工程序的加工运行，在判断为能够开始上述基于加工程序的加工运行的情况下，对上述加工程序执行部输出上述加工运行开始指令，另一方面，在判断为不能够开始上述基于加工程序的加工运行的情况下，监视从上述检测部取得的设备状况，等待上述加工运行开始指令的输出直到成为能够开始上述基于加工程序的加工运行的设备状况为止。
由上述检测部检测出的上述设备状况可以作为上述驱动部的温度。这时，上述设备状况履历至少能够包括在开始了上次的上述基于加工程序的加工运行的时刻的上述驱动部的温度、上次的上述基于加工程序的加工运行时的上述驱动部的最高温度。
本发明的数值控制装置，在根据加工程序进行重复加工运行时，按照由所有加工程序的指示而执行各自的加工运行，因此在进行加工的工件的质量中不会产生倍率或时间常数变化的影响造成的波动，并且自动调整等待时间，使得在加工程序和加工程序之间不会根据当时的设备状况而产生电动机过热，因此即使连续运行也不会产生电动机过热，从而能够同时实现避免程序的连续运行造成的电动机的过热和维持加工质量。
附图说明
通过参照附图说明以下的实施方式，能够更加明确本发明的上述以及其他目的和特征。
图1是本发明的数值控制装置的主要部分框图。
图2是本发明的数值控制装置的功能框图。
图3是说明图2的数值控制装置的运行开始判断部所执行的运行开始判断处理(对重复加工运行间的等待时间***处理)的概要的图。
图4是说明图2的数值控制装置的运行开始判断部所执行的运行开始判断处理(没有等待时间的运行开始处理)的概要的图。
图5是图2的数值控制装置的运行开始判断部所执行的运行开始判断处理的流程图。
图6是电动机的输出特性的一例的图。
图7是说明机床的连续运行造成的电动机过热的图。
图8是说明现有技术的避免电动机过热的方法的图。
图9是说明现有技术的问题点的图。
具体实施方式
使用图1的框图说明本发明的数值控制装置的结构。
处理器(CPU)11经由总线21读出存储在ROM12中的***程序，根据该读出的***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和显示数据以及操作员经由LCD/MDI单元70所输入的各种数据等。
SRAM14通过未图示的电池进行备份，作为即使数值控制装置10的电源被切断也保持存储状态的非易失性存储器，存储用于使数值控制装置执行判断后述的重复加工运行开始的处理的程序、经由接口15读入的后述的加工程序、经由LCD/MDI单元70输入的加工程序等。另外，在ROM12中预先写入用于实施加工程序的生成和编辑所需要的编辑模式的处理和用于自动运行的处理的各种***程序。
能够与数值控制装置10连接的外部存储装置等的外部设备72与接口15连接。从该外部设备72读入加工程序等。可编程控制器(PMC)16通过内置在数值控制装置10中的时序程序来控制机床侧的辅助装置等。即，根据由加工程序指示的M功能、S功能以及T功能，通过这些时序程序在辅助装置侧转换必要的信号，从I/O单元17输出给辅助装置侧。各种传动器等的辅助装置通过该输出信号进行动作。另外，接收配备在机床的本体上的操作盘的各种开关等的信号，进行必要的处理后转给处理器11。
机床的各轴的当前位置、警报、参数、图像数据等图像信号被发送给LCD/MDI单元70，显示在该显示器上。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的键盘接收到数据后转给处理器11。
接口19与手动脉冲产生器71连接，手动脉冲产生器71安装在机床的操作盘上，用于通过基于手动操作的分配脉冲的各轴控制来精密地定位机床的可动部。
使机床的工作台移动的X轴、Y轴的轴控制电路30、31以及Z轴的轴控制电路32接收来自处理器11的各轴的移动指令，将各轴的指令输出给伺服放大器40～42。伺服放大器40～42接受该指令后驱动机床的各轴的伺服电动机50～52。在各轴的伺服电动机50～52内置位置检测用的脉冲编码器，来自该脉冲编码器的位置信号被反馈为脉冲列。
另外，在伺服电动机50～52分别设置温度传感器(未图示)等用于检测伺服电动机50～52各自的状态信息的检测部，所测量的伺服电动机50～52的状态信息经由接口(未图示)被读取到处理器11中。
主轴控制电路60接收对机床的主轴旋转指令，将主轴速度信号输出给主轴放大器61。主轴放大器61接收该主轴速度信号，使机床的主轴电动机62以所指示的旋转速度旋转，驱动工具。
位置检测器63通过齿轮或传送带等与主轴电动机62连接，该位置检测器63与主轴的旋转同步并输出反馈脉冲，经由接口20通过处理器11读取该反馈脉冲。符号65是被调整为与当前时刻同步的时钟电路。
另外，主轴电动机62上设置温度检测器(未图示)等用于检测主轴电动机62的状态信息的检测部，由处理器11经由接口(未图示)读取所测量的主轴电动机62的状态信息。
图2是数值控制装置10的功能框图。
数值控制装置10具备加工程序执行部110、电动机动作指令部120、运行开始判断部130、电动机状态检测部140、电动机状态记录部150。
加工程序执行部110读出存储在SRAM14等中的加工程序200，解析加工程序200后生成针对主轴电动机62的移动指令。电动机动作指令部120根据由加工程序执行部110生成的移动指令，控制主轴电动机62的动作。
运行开始判断部130如果从加工程序执行部接收到执行结束通知后，根据从电动机状态检测部140取得的当前主轴电动机62的状态信息和从电动机状态记录部150取得的状态信息履历，执行后述的运行开始判断处理后进行加工程序的执行开始的判定，对加工程序执行部110通知下一个加工运行的开始指令。
电动机状态检测部140从安装在主轴电动机62上的温度传感器等取得当前的主轴电动机62的温度等状态信息，通知运行开始判断部130，并且记录到电动机状态记录部150。电动机状态记录部150将主轴电动机62的状态信息与加工程序的运行状况关联后，作为状态信息履历记录在设置在RAM13等存储器上的区域，根据来自运行开始判断部130的请求，提供主轴电动机62的上次加工开始时的电动机温度和上次加工运行中的最高电动机温度等。
使用图3、图4说明由图2的运行开始判断部130所执行的运行开始判断处理的概要。
在运行开始判断部130所执行的运行开始判断处理中，如图3所示，根据第n次的加工程序执行开始时的电动机温度Ts(n)、第n次的加工程序执行时的最高电动机温度Tmax(n)、过热警报温度Talm和当前的电动机温度T，判断下次加工程序的运行开始的定时。
关于加工程序执行开始时的电动机温度Ts(n)、加工程序执行时的最高电动机温度Tmax(n)，电动机状态记录部150根据从电动机状态检测部140取得的电动机温度，在每次执行加工程序时记录在设置在RAM13等存储器上的区域。
另外，关于Talm，操作者从LCD/MDI单元70进行操作等，预先记录在设置在SRAM14等的设定区域。
图3是说明在进行第(n+1)次加工程序执行开始之前进入等待时间时的动作概要的图。
运行开始判断部130在从加工程序执行部110接收到加工程序的执行结束通知的时刻，根据从电动机状态记录部150取得的上次加工程序执行开始时的电动机温度Ts(n)、上次加工程序执行时的最高电动机温度Tmax(n)，通过以下公式(1)计算在第n次的加工程序执行时从加工开始时的最高增加温度ΔTup(n)。
ΔTup(n)＝Tmax(n)-Ts(n)……(1)
在该阶段，在根据下次加工程序进行机床的加工运行时，能够推定为电动机温度上升ΔTup(n)，因此接着在从当前的电动机温度T上升ΔTup(n)温度时，运行开始判断部130通过下述公式(2)推定是否超过过热警报温度Talm。
T+ΔTup(n)<Talm……(2)
通过以上公式(2)，在当前时刻开始了基于加工程序的机床的加工运行时，推定在加工运行中电动机温度超过Talm时，延期下一次的加工运行的开始直到电动机温度T下降到满足公式(2)的温度为止。图3中，在电动机温度从第n次的加工程序执行结束时间(时刻t1)的电动机温度T1上升了ΔTup(n)时推定为超过了Talm，因此延期加工程序的开始，在电动机温度下降到T2(T2+ΔTup(n)<Talm成立)的时间(时刻t2)开始第(n+1)次的加工程序的运行。
图4是说明在第n次的加工程序执行结束后，不加入等待时间而开始第(n+1)次的加工程序的执行时的动作概要的图。
图4中，在电动机温度从第n次的加工程序执行结束时刻t1的时间的电动机温度T1上升了ΔTup(n)时推定没有超过Talm，因此马上开始第(n+1)次的加工程序的运行。
图5是运行开始判断部130执行的运行开始判断处理的流程图。在从加工程序执行部110接收到执行结束通知的时间开始该处理。
[步骤S501]从电动机状态记录部150取得在开始了上次加工程序的时间的电动机温度Ts(n)。
[步骤S502]从电动机状态记录部150取得上次加工程序执行时的最高电动机温度Tmax(n)。
[步骤S503]根据在步骤S501取得的Ts(n)和在步骤S502取得的Tmax(n)计算最高增加温度ΔTup(n)。
[步骤S504]从电动机状态检测部140取得当前的电动机温度T。
[步骤S505]从设定信息取得过热警报温度Talm，判定该Talm是否比在步骤S504取得的当前电动机温度T与在步骤S503计算出的最高增加温度ΔTup(n)之和(T+ΔTup(n))要大(换言之，上述公式(2)是否成立)。当T+ΔTup(n)<Talm成立时(是)，进入步骤S506，不成立时(No)进入步骤S507。
[步骤S506]为了指示下一次的加工程序执行开始，对加工程序执行部110通知开始指令，结束该运行开始判断处理。
[步骤S507]执行预定时间的等待处理。
执行步骤S507的等待处理，直到监视从电动机状态检测部140取得的电动机温度T且当前电动机温度T和最高增加温度ΔTup(n)的和(T+ΔTup(n))不足过热警报温度Talm为止(即直到公式(2)成立)。另外，如果电动机温度T充分下降后T<(Talm-ΔTup(n))成立，则从步骤S505进入步骤S506。
另外，本实施例中表示了根据主轴电动机62的电动机温度来判断运行开始的例子，不过也可以为分别记录伺服电动机50～52的电动机温度，根据各电动机的电动机温度判断运行开始的结构。在为这样的结构的情况下，可以在推定为所有的电动机没有过热的情况下开始运行即可。
另外，本实施例中，表示了操作者预先将过热警报温度Talm设定在数值控制装置10的例子，不过也可以从各电动机经由接口自动取得。
并且，运行开始判断部130根据当前的电动机温度T和最高增加温度ΔTup(n)，在开始了加工程序的运行时判定是否超过过热警报温度Talm时，导入考虑了基于环境等的温度上升的抖动的偏移值α，可以使用下述公式(3)判定是否超过了过热警报温度Talm。
T+ΔTup(n)+α<Talm……(公式3)。

Claims (3)

1.一种数值控制装置，其根据加工程序控制机床的驱动部，进行工件的重复加工运行，该数值控制装置的特征在于，具备：
加工程序执行单元，其根据上述加工程序输出用于指令上述驱动部的动作的移动指令；
检测单元，其检测上述驱动部的机械状况；
机械状况记录单元，其将通过上述检测单元检测出的上述机械状况记录为机械状况履历；
运行开始判断单元，其针对上述加工程序执行单元输出加工运行开始指令，
上述加工程序执行单元当接收到上述加工运行开始指令时，开始基于加工程序的加工运行，并且，当基于上述加工程序的加工运行完成时对上述运行开始判断单元输出执行完成通知，
上述运行开始判断单元当接收到上述执行完成通知时，根据上述检测单元检测出的当前的机械状况和上述机械状况履历，判断是否能够开始基于上述加工程序的加工运行，在判断为能够开始的情况下，对上述加工程序执行单元输出上述加工运行开始指令，在判断为不能够开始的情况下，监视从上述检测单元取得的机械状况，直到成为能够开始基于上述加工程序的加工运行的机械状况为止等待上述加工运行开始指令的输出。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
上述检测单元检测的上述机械状况是上述驱动部的温度。
3.根据权利要求2所述的数值控制装置，其特征在于，
上述机械状况履历至少包括在开始了上次的基于上述加工程序的加工运行的时刻的上述驱动部的温度、上次的基于上述加工程序的加工运行时的上述驱动部的最高温度。
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