CN105607529B - 用于机床的备用控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机床的备用控制，用于在机床的非工作/备用期间调节机床的单独耗能部件的能量消耗。根据本发明的备用控制启动会关闭耗能部件中的单独的一个，以便在机床的非工作期间调节这些些单独部件的精度状态或精度，因此调节总体机床加工精度。在这种情况下，当起动机床时通过确定输入值EW而执行耗能部件的启动或关闭，所述输入值EW可例如具有可视形式的电子滑动控制并且对应于期望的机器精度。

Description

用于机床的备用控制器

技术领域

本发明涉及一种用于机床的备用控制器、以及一种进行相应构造的机床控制或机床。

背景技术

已知给机床装备调节机床能量消耗的备用控制器。就已知的备用模式而言，为了节能的目的，在机床非工作期间并且经常在某个时间后将机床的各种部件（驱动、控制、冷却、液压传动等）共同地置于休眠模式中。

专利说明书EP 2149828B1描述了一种用于降低能量消耗的机器的多级断开机构。因此，机器具有状态：“关闭”、“休眠模式”（仅给上位控制提供电力）、“备用”（将电压施加给用于驱动装置、灯等的控件，例如24伏）、“准备生产”（所有的生产相关部件，诸如驱动器和辅助单元，接收功率，例如380伏）、“生产”（驱动器汲取加工操作所需的能量，并且辅助单元连续地运行）。如果根据专利说明书EP 2149828B1的机器或***不正在被使用，它首先转变为“准备生产”，然后在可决定的时间段之后转变为“备用”，最后在另一个可确定的时间段之后自动地转变成“休眠模式”，最后它将自己完全地关闭。根据前述的专利说明书，机器的能量消耗可以减小大约30%。在这种情况下，所公开的装置也包括在相应的启动事件（例如用户的输入）中将机器从节能模式转变回操作模式的可能性。在这种情况下，应用相应的启动规则。然而本说明书的教示集中于机器部件的自动停机从而实现低能量消耗，但并不考虑机器的重新启动及其对机器的影响。

尽管以前的备用控制器发挥良好的作用，但它们只允许将机床置于最大备用模式。一方面这是非常节能的，但另一方面它增加了新起动开始时的预热时间或者降低机床的加工精度。其原因在于：机器部件的加热或热膨胀对机床的加工精度具有大的影响。尤其是由于现代机床的目前高精度和生产率的要求（例如铣床、CNC加工中心），因而快速地达到最佳操作温度（其中达到所要求的高加工精度）是非常重要的。目前的机床的备用控制器并不考虑这个事实。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种增强的机床的备用（standby，包括但不限于待机和/或非工作状态的）控制器，该控制器考虑了机器从备用模式的重新起动。

这个目的是通过根据本发明的备用控制器的特征而实现。

用于在机床非工作期间调节机床一个或多个耗能部件的能量消耗的机床的备用控制器，具体地其特征在于：借助于可预定的输入值EW，优选地采用表现于机床输入屏上的图形滑动控制的形式或者采用离散值的形式，可以单独地启动或关闭耗能部件，以便在机床的非工作期间影响这些单独部件和/或机床的温度。

凭借根据本发明的备用控制器，现在能够如以前般节能地操作机器并且额外地当从备用模式起动机床时立即确定加工精度。相比以前的已知备用方案的基本优势是：在操作关闭后机床并不逐步地减小到最大备用模式，并且当重新起动机床时不考虑热机器状态。相反，根据本发明，仅将机床的单独耗能部件关闭、断开，仅仅以至使得部件和/或最终机床的温度降低从而直接地在期间将机床从备用模式中（重新）起动时检索期望的或预定的规定精度或者可以直接地检索。这样，机床的生产率被显著地提高：避免机床的预热时间，在此期间可以生产产品或者仅可以生产废料。这与已知的现有技术相反，现有技术仅集中于将机器断开的逐步过程、或者仅集中于节能的最大化，并且未关注机床的重新起动。根据本发明，用户可以确定输入值EW，例如采用在机床控制器触摸屏上的可视化滑动控制的形式。利用此输入值EW，当从备用模式重新起动机床时，由备用控制器的用户直接地确定期望的机床加工精度。也就是说，可以在任何时间取消这个期望的机床评估精度，无论机床是否处于备用模式，或者不在工作中达仅数小时或者甚至数天。

当然，根据本发明的操作机床的方式并非始终是最佳地节能的。这尤其适用于将机床的备用控制器设定用于立即和直接地提高最大评估精度。由于这种设定，部分的耗能部件会在延长的时间段中不停留在关闭或停机状态，但必须在一段时间后通过备用控制器重新启动使得这些单独部件的温度和/或机床的温度不下降至低于影响机床精度（即，其加工精度）的值。尽管这种备用操作降低节能，但与随时准备工作的机床相比它允许确定的节能。此外，备用控制器的这种设定，在经济的方面看，导致较高的生产节约，因为避免了非生产性的预热期。例如，对于具有高精度要求的工件而言，不必执行耗时的用于机床的预热程序等。

在一个优选的变型中，根据本发明的机床备用控制器具有各种传感器，这些传感器在一个或多个位置测量机床的温度。该装置也可测量单独耗能部件的温度。可替代地，备用控制器借助于存储的数学模块和从最后的机器关闭后经过的时间、最后的机床加工（持续时间、负荷，例如通过测量机床功率）等而运行，任选地也与机床上的一个或多个代表性的温度测量（例如，工具台或机器头（或床头，machine head）的温度）相结合，当启动时立即预计机床的目前加工精度。因此，根据本发明的备用控制器不仅能够关闭单独的耗能部件（其也产生余热或者通常产生热），而且也能够按照要求启动这种部件，因此它们对机床具有直接或间接的热影响。因此，在备用模式期间备用控制器可按照要求启动和关闭这些部件，从而实现对机床的期望的热影响，或者维持或重新实现期望的加工精度。

如上所述，部件会对机床具有直接的或间接的热影响。例如，在备用模式期间使用冷却泵的操作冷却回路的效果是：在部件中（例如，在马达主轴中）维持均匀的温度分布，或者由泵的泵送功率所产生的余热将该部件保持在某个温度。另一方面，通过形成装风扇机器部件的均匀温度分布，机床内部风扇的间歇性启动可具有间接的热影响。

部件（例如电马达）的启动也可被理解成表示向其驱动电子器件提供控制电压（例如24伏）或者将工作电压（例如380伏）提供给部件或其控件，因此该部件将会实际地准备工作。在所提及的两种情况下，将电压施加给该部件的控件或驱动电子器件的效果是产生余热并且将此部件连同其环境加热到某种程度，即使此部件不在工作中（即，例如电马达不正在旋转）。

然而，本发明也包含以下的可能性：仅将用于产生热（例如加热线圈或加热元件）的元件装配到单独部件或者装配在机床的特定位置，这些部件是用于所确定机器区域（例如马达主轴、轴承托架等）的热稳定化。此可能性的一个非常有利且可实施的实施例：冷却剂箱容纳由备用控制器所驱动的加热元件并且确保将冷却剂保持在特定温度或者保持在特定温度达确定的时间段。这样，能够例如在机床冷却中防止容纳600升的冷却器中的冷却剂在周末降低至18度的室温，并且当起动机床时（该机床将会在星期一早晨被热调节至24度），工件和其它机器部件暴露于仍然处于18度温度下的冷却剂，因此被局部地冷却（这实际上对加工精度具有有害作用）。精确地，借助于根据本发明的备用控制器，能够确保冷却箱中的冷却剂维持在期望的温度或者在可决定的时间段（例如星期一早晨，6点钟）之后再次达到此温度。

因此，部件的启动意图是具体地表示用于热稳定化的热或余热的产生或者分布。

当然，根据本发明的备用控制器必须也能够不仅启动这些部件，但在给定的时间也关闭它们，而且可能地过度地加热特定的机器部件或区域。因此，为了机床的期望热稳定化的目的，备用控制器对启动以及这些部件的停用进行调节。

本发明还提供其它的功能和变型。例如，利用至少一个计时器功能而提供备用控制器以便确定用于起动机床（例如一天中的时间）的计划时间。这样，机器可以最大限度地暂时停机（例如一晚或者在周末），备用控制器然后迅速地重新启动机床的部件，因此，在所确定的时间，机床及其部件具有与期望的机器加工精度相对应的温度或状态并且可以相应地立即使用。本发明的其它功能和有利构造可参照从属权利要求或者下面更详细的说明。

根据本发明的用于机床的备用控制器是用于调节单独耗能部件的能量消耗。为此目的，确定用于备用控制器的可预定输入值EW。这可在机床的用户界面或控制面板上完成，并且EW可具有例如图形滑动控制的形式。在机床的备用模式或非工作期间，基于这个预定的输入值EW，备用控制器通过启动或关闭耗能部件而单独地调节耗能部件。这样，在机床的非工作期间对机床和/或单独部件的温度进行调节。因为通过启动和关闭特定部件而调节机床或特定机床区域的热状态，所以当起动时能够确定并且确保期望的加工精度（通过EW而确定）。

例如，为了本发明的目的，在机床的非工作期间或者在备用模式中，可通过备用控制器而启动或关闭以下部件中的至少一个：

工件台的驱动器或驱动电子器件；

用于刀头（或刀架，tool head）的驱动器或驱动电子器件；

液压装置、液压泵或其驱动电子器件；

气动装置、气动泵或其驱动电子器件；

机床的工作室中的照明装置；

用于刀头中的马达主轴或者机床中的其它驱动器的冷却回路或其驱动电子器件；

用于控制模块的冷却回路或其驱动电子器件；

中心润滑剂泵或其驱动电子器件；

主轴润滑剂泵或其驱动电子器件或其空气供给装置；

用于机床工作室中的灰尘、切屑或油雾的抽吸装置；

用于切屑控制的装置；

润滑装置；

压缩空气供给装置；

在机床部件中、优选地在冷却剂的冷却剂箱中用于热调节机床部件、在冷却剂的冷却剂箱中用于热调节工作流体、在工具台上、在托架的工具台上、在刀头中或者在驱动器中、尤其是在刀头的马达主轴中的加热元件。

借助于根据本发明为备用控制器所提供的输入值EW，可以分别地立即检索（callup）期望的机器加工精度。也就是说，将对于加工精度非常重要的机器或机床区域的温度保持在确定的值（对应于EW），使得在用于机器关闭的生产后的机器的热膨胀或收缩不降低机床的加工精度超过预定的输入值EW。

可以分别立即检索起通过值EW所确定的机床加工精度意味着在备用模式或机床非工作期间此加工精度从来不降低。因此，可以在任何时间使机床恢复至工作，非工作的持续时间是不重要的（即，无论是仅5分钟、2小时或2天）。

在备用控制器的一个可能实施例中，可以确定输入值EW的多个离散值。例如，可假设EW可以具有三个不同的值。一个值（例如被称为准确的）就代表维持高加工精度，第二值（例如被成为正常的）可代表维持中等加工精度，和第三值（例如被称为经济的）可代表维持低加工精度、或者不维持加工精度。也可想到的是EW可以仅具有两个不同的值，例如准确的和经济的或者准确的和正常的。

如果将输入值EW设定为第一值“准确的”，那么在机器的非工作期间，机床启动或关闭单独部件，使得当起动机床时，机床可以已经以对应于正常工作温度（即，高精度）的加工精度对工件进行加工。

如果将输入值EW设定为第二值“正常的”，那么在机床的非工作期间，备用控制器启动或关闭单独部件使得在任何时间当机床被起动时，机床可以在与加工精度有关的可预定容差范围内对工件进行加工，但这不对应于在正常工作温度下所实现的加工精度。

如果将输入值EW设定为第三值“经济的”，那么在机床的非工作期间备用控制器不启动或关闭单独部件，或者仅限制性地如此实施，因此当起动机床时对具有处在可预定容差范围外的加工精度的工件进行加工。在此第三水平下，可想到的是，就根本不启动部件的备用控制器而言（即最大节能），或者仅启动或保持热调节将会经历非常长预热期（例如数小时）的部件（例如仅将冷却剂保持在通过加热元件等所确定的温度）。

在一个优选的变型中，根据本发明的备用控制器另外还具有定时器功能，因此在可预定的未来时间中仅检索起通过输入值EW所确定的期望的加工精度。因此，机床能够最大程度地减少（在能量方面）例如一晚，但备用控制器在在键入时间之前的适当时间重新启动机床的单独部件，因此在键入时间，例如第二天早晨6点钟，机床再次“加热”因此可以在键入时间根据输入值EW以期望的加工精度将机床投入工作。为此目的，备用控制器可计算在基本机床区域中的机床各种单独部件所必需的预热天数。尤其优选地，为此目的备用控制器也连接到可以在机床特定区域或部件测量温度的温度传感器。这样，备用控制器可以调节甚至更好的机床热状态因此调节所要求的加工精度。

温度传感器的使用尤其在备用控制器的常规操作期间是有利的：因为根据本发明的控制仅需维持单独部件或机床的温度，所以为了所确定的加工精度，可以一旦测量温度已达到期望值则借助于温度传感器再次关闭这些部件。如果部件的测量温度降低至低于阈值（例如低于期望值1至3度），那么备用控制器重新启动此部件等。因此，利用温度传感器的调节与例如单纯的时间控制相比更加准确且更加高效，单纯时间控制启动单独部件达计算的时间段随后再次将它们关闭。

利用备用控制器的时间控制或者定时器功能，可以确定计划机床起动的时间ZIB。优选地，这是通过在机床用户界面上的输入而完成。尤其优选地经由小键盘或触摸屏。因此，时间控制可以在起动之前启动单独的耗能部件（和任选地再次关闭它们），因此根据机床的输入值EW，在单独部件和/或机床或者所达到距离的计划起动温度的时间ZIB对应于期望的加工精度。

根据本发明的另一个实施例，同样地备用控制器另外还包括用于机床单独部件启动的预热程序。例如，备用控制器可以将机床的特定的移动部件设定为运动。例如，可以控制工具台或机器头，可以执行预定的运动，或者将机器头中的马达主轴设定为工作或空转。预热程序尤其适合于结合上述的计时器功能用于在特定的时间使机床预热。

在本发明的另一个变型中，也可在备用控制器中输入计划的断开时间AZP。当达到或者经过这个断开时间AZP时，在它们已停止工作之后将机床及其耗能部件关闭至最小能量、或者置于备用模式。例如，可在断开时间AZP输入最后一次工作转换的结束时间（例如20小时）。然后，机床（例如全自动CNC机器）对夹持工件进行处理至结束（例如直到21：30）然后自己关闭，或者输入期望的备用模式。具有计划的断开时间AZP的该变型也可非常好地与上述计时器功能相结合。

当然，也可假设机器可通过操作人员手动输入（例如按下按钮）至其中将单独耗能部件关闭备用模式而减慢。这可大体上在按钮被按下时立即完成，该加工操作被中断并且机床进入停止状态，或者一旦夹持工件已被加工至结束而如此实施。

此外，假设一旦执手受动启动，则机床离开备用模式并启动单独的耗能部件。可通过按下机器上的其用户界面的按钮、或者例如通过解开工作室门而实施这种手动启动。

在另一个优选实施例中，备用控制器或者机器控制具有其自己的显示器，优选地在机床的监视器或触摸屏上，借助于当前的例如机床单独部件的测量的温度，而指示加工精度或者可视化。优选地，当前的加工精度的显示值与期望加工精度的经调节输入值EW相联系。例如，用于目前机床加工精度的可视化显示器可具有两个离散值，第一值指示机床实现了根据输入值EW的期望的加工精度，第二值指示机床不能实现根据输入值EW的期望的加工精度。尤其优选地，将这两个值以可以具有绿色或红色的灯的形式显示于显示器中。如果显示的值是绿色的，这意味着机床可以通过输入值EW所确定加工精度而立即工作。如果显示器不是红色的，那么似乎机床仍然未达到所要求的加工精度。因此，在起动机床之前，机器操作者必须继续等待。

根据本发明的备用控制器可应用于任何机床，尤其可应用于铣床或车床，或者可具体化为且用作在已知机床控制中的其它功能。

附图说明

图1示出了根据本发明的具有备用控制器的机床的示意图。

具体实施方式

如附图中通过举例所表示的，备用控制器是机床的上位控制***的部件。备用控制器也与普通的机床控制有联系。如附图中所示，备用控制器可连接到机床的许多或单独的耗能部件。这些耗能部件优选地是元件/模块，其温度或操作（例如在风扇的情况下）显著地或明显地影响机床的加工精度。根据本发明的备用控制器启动或关闭按照要求单独给出的部件。这样，在机床的非工作期间（或者当备用模式起效时）备用控制器可以影响机床或者重要机床区域的热状态，并且确保可以在任何时间或者（当计时器功能存在时）在某个时间直接地检索（通过输入值EW而预先确定的）机床的期望加工精度。

本发明并不局限于具体描述的可能性和实施例。相反，这些变型意图是对本领域技术人员的提示以便尽可能有利地实施本发明。

Claims (18)

1.用于机床的备用控制器，其用于在所述机床的非工作期间调节所述机床的一个或多个耗能部件的能量消耗，其特征在于，所述备用控制器可以根据可预定的输入值EW单独地启动或关闭所述耗能部件，以便在所述机床的非工作期间影响这些单独的部件和/或所述机床的温度，

其中，所述输入值EW具有第一值和第二值，

当确定所述第一值时，在所述机床的非工作期间，所述备用控制器启动或关闭其单独部件，使得当所述机床起动时，其可以已经以在正常的工作温度下的加工精度对工件进行加工；

当确定所述第二值时，在所述机床的非工作期间，所述备用控制器启动或关闭其单独部件，使得当起动所述机床时，其可以已经以偏离正常加工精度在可预定容差范围内的加工精度对工件进行加工。

2.如权利要求1所述的用于机床的备用控制器，其特征在于，利用所述备用控制器来启动或关闭以下耗能部件中的至少一个：

工件台的驱动器或驱动电子器件；

刀头的驱动器或驱动电子器件；

液压装置、液压泵或其驱动电子器件；

气动装置、气动泵或其驱动电子器件；

在所述机床的工作室中的照明装置；

用于在所述刀头中的马达主轴或者在所述机床中的其它驱动器的冷却回路或其驱动电子器件；

用于控制模块的冷却回路或其驱动电子器件；

中心润滑剂泵或其驱动电子器件；

主轴润滑剂泵或其驱动电子器件或其空气供给装置；

用于在所述机床的所述工作室中的灰尘、切屑或油雾的抽吸装置；

用于切屑管理的装置；

润滑装置；

压缩空气供给装置；

在机床部件中、在冷却剂的冷却剂箱中用于热调节工作流体、在工具台上、在所述工具台的托架上、在所述刀头中或者在驱动器中的加热元件。

3.如权利要求1或2所述的用于机床的备用控制器，其特征在于，当起动所述机床时，在所述备用控制器上的可预定的输入值EW对应于所述机床的期望加工精度。

4.如权利要求1或2所述的用于机床的备用控制器，其特征在于，所述输入值EW还具有第三值：

当确定所述第三值时，在所述机床的非工作期间，所述备用控制器启动或关闭其单独部件，使得当起动所述机床时，其可以已经以偏离正常加工精度在所述可预定容差范围外的加工精度对工件进行加工。

5.如权利要求1或2所述的用于机床的备用控制器，其特征在于，所述备用控制器包括用于启动所述机床的单独部件的预热程序。

6.如权利要求1或2所述的用于机床的备用控制器，其特征在于，所述备用控制器还包括时间控制器，利用所述时间控制器可以确定所述机床的计划起动的时间ZIB；

并且在所述起动之前所述时间控制器可以单独地启动或关闭所述耗能部件，因此在所述计划起动的时间ZIB处，所述单独部件和/或所述机床的温度对应于根据所述预定的输入值EW的期望的机床加工精度。

7.如权利要求6所述的用于机床的备用控制器，其特征在于，所述时间控制器也包括所述机床的计划断开时间AZP，并且当达到或经过此断开时间AZP时，在所述机床及其耗能部件已停止工作之后根据所述输入值EW关闭所述机床及其耗能部件而进入预定的节能模式。

8.如权利要求1、2或7所述的用于机床的备用控制器，其特征在于，通过操作人员手动输入将所述机床降低至备用模式，其中将一旦所述机床处于静止状态以交错的方式将所述单独耗能部件关闭。

9.如权利要求1、2或7所述的用于机床的备用控制器，其特征在于，在所述机床由于错误消息或缺陷处于操作中止的情况下，所述机床不进入备用模式并且所述耗能部件仍然处于启动状态。

10.如权利要求1、2或7所述的用于机床的备用控制器，其特征在于，一旦执行手动启动，所述机床离开备用模式并且启动所述单独耗能部件。

11.如权利要求1、2或7所述的用于机床的备用控制器，其特征在于，所述备用控制器具有显示器，在所述显示器上利用所述单独部件的温度和/或所述机床的环境温度来指示当前的机床加工精度。

12.如权利要求11所述的用于机床的备用控制器，其特征在于，用于所述当前的机床加工精度的所述显示器具有两个离散值，第一值指示所述机床实现根据所述输入值EW的期望的加工精度并且第二值指示所述机床未实现根据所述输入值EW的所述期望的加工精度。

13.如权利要求1所述的用于机床的备用控制器，其特征在于，所述备用控制器采用体现在所述机床的输入屏上的图形滑动控制器的形式。

14.如权利要求10所述的用于机床的备用控制器，其特征在于，通过按下在所述机床或其用户界面上的按钮或者通过解开工作室门而执行所述手动启动。

15.如权利要求11所述的用于机床的备用控制器，其特征在于，所述当前的机床加工精度的显示值与期望加工精度的经调节的输入值EW相联系。

16.如权利要求12所述的用于机床的备用控制器，其特征在于，所述显示器可视化为具有绿色或红色的灯。

17.具有如前述权利要求中任一项所述的备用控制器的机床。

18.如权利要求17所述的机床，其特征在于，所述机床是铣床、电火花腐蚀机床或者激光加工机床。