CN106607713B

CN106607713B - 机床的工具清扫装置

Info

Publication number: CN106607713B
Application number: CN201610950742.XA
Authority: CN
Inventors: 室田真弘
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2021-03-26
Anticipated expiration: 2036-10-26
Also published as: DE102016119973A1; US10315283B2; JP6666112B2; CN106607713A; JP2017080842A; US20170113314A1

Abstract

本发明提供一种机床的工具清扫装置，包括：切屑除去装置，其将所述切屑除去；移动装置，其能够安装所述切屑除去装置安装；检测装置，其检测切屑在所述机床的工具上的堆积状况；信息处理装置，其处理由所述检测装置得到的所述切屑的堆积状况相关的信息，并判断需要除去切屑的部位；以及所述移动装置的控制装置，其使切屑除去装置移动到由所述信息处理装置判断为需要除去切屑的部位，利用所述切屑除去装置清扫堆积于工具的切屑。

Description

机床的工具清扫装置

技术领域

本发明涉及使用了机器人以及检测装置的机床的工具清扫装置。

背景技术

在机床中，通常在加工中从外部向工具刀尖供给切削液，除去加工时产生的切屑。但是，根据加工时产生的切屑的形状不同，有时会缠绕附着于工具刀尖上。另外，有时该切屑的量会与加工次数相应地逐渐增加而堆积起来。

另外，也存在这样的情况：加工时产生的切屑在机床的内部飞散，向在刀库中把持的待机工具的刀尖飞来，由于切削液的粘性而附着于刀尖。在该情况下，附着于待机工具的刀尖的切屑量有时也会与加工次数相应地逐渐增加而堆积起来。在工具的刀尖附着有切屑的状态下开始加工时，可能会导致加工性能恶化、或者切屑在加工时与刀刃一起旋转而损伤加工工件等各种不良状况。这样的附着于工具刀尖的切屑，以往需要通过人工进行除去作业。

对此，提出了在机器人等安装清洗装置并控制清洗装置的姿势以及位置的***。这些现有技术能够通过使清洗装置在设备内移动而在设备内的大范围内进行切屑除去。

日本特开2009－113182号公报公开了一种机床的自动清洗装置，利用鼓风将工件加工时飞散的切屑、切削油排除到设备外的空气喷嘴能够相对于主轴头的移动独立地且相对于工件能够沿正交3轴方向相对移动。另外，日本特开2001－322049号公报公开了一种装置，将在手臂的前端设有切屑抽吸嘴的清扫机器人设于机床的横导轨、主轴头等移动体，设计在由工具加工工件时的加工程序设定的时间内抽吸嘴能够区域移动并抽吸切屑的移动路径，仅输出除了与加工中的工具相干涉的区域之外的干涉区域的路径数据，来对清扫机器人进行控制，抽吸切屑并排出。另外，日本特开2001－038588号公报提出了一种将工具配置于刀库附带的排刀顺序部、从喷嘴喷出清洗介质来自动清洗工具的方案。

在背景技术说明的这些清扫机器人按照预先设定的程序来进行动作，没有考虑实际切屑的堆积状况。因此，有可能进行了必要以上的清洗或者在还剩有切屑的状态下移向下一加工。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种通过使用检测切屑在工具的堆积状态的检测装置，从而能够根据切屑的堆积状况来判断需要清扫部位，进行工具清扫的使用了机器人以及检测装置的机床的工具清扫装置。

本发明的机床的工具清扫装置用于除去附着于机床的工具的切屑，其特征在于，所述机床的工具清扫装置包括：切屑除去装置，其将所述切屑除去；移动装置，其能够安装所述切屑除去装置；检测装置，其检测切屑在所述机床的工具上的堆积状况；信息处理装置，其处理由所述检测装置得到的所述切屑的堆积状况相关的信息，并判断需要除去切屑的部位；以及所述移动装置的控制装置，其使切屑除去装置移动到由所述信息处理装置判断为需要除去切屑的部位。

在所述机床的工具清扫装置中，也可以是，在由所述切屑除去装置除去切屑后，利用所述检测装置检测工具的切屑堆积状况，直到由所述信息处理装置判断为切屑被除去为止反复执行切屑的除去。另外，也可以是，在反复执行所述切屑的除去的过程中，使所述切屑除去装置的动作为与上次不同的动作。

也可以是，所述切屑除去装置喷出流体来除去切屑。或者，也可以是，所述切屑除去装置将切屑与流体一起抽吸来除去切屑。或者，也可以是，所述切屑除去装置在主轴旋转过程中喷出流体来除去切屑。或者，也可以是，所述切屑除去装置在主轴旋转过程中将切屑与流体一起抽吸来除去切屑。

所述移动装置也可以是机器人。

所述检测装置也可以是视觉传感器。或者，所述检测装置也可以是距离传感器。另外，所述检测装置也可以安装于所述移动装置。

也可以是，所述信息处理装置内置于所述移动装置的控制装置。

也可以是，所述工具设有标识或者图案，所述信息处理装置将加工后无法识别所述标识或者所述图案的部位判断为需要清扫部位。

另外，也可以是，本发明的所述机床的工具清扫装置还包括通知需要人工进行切屑除去的通知单元，所述信息处理装置判定由所述切屑除去装置进行切屑除去还是由人工进行切屑除去，在判定为需要人工进行切屑除去的情况下，由所述通知单元通知需要除去切屑这一情况。

采用本发明，能够提供一种通过使用检测切屑在位于机床内部的工具的堆积状态的检测装置，从而能够根据切屑的堆积状况来判断需要清扫部位，进行工具清扫的使用了机器人以及检测装置的机床的工具清扫装置。

附图说明

从参照附图进行的以下实施例的说明能够了解本发明的上述说明及其他目的、特征。这些附图中：

图1是表示本发明的一实施方式的机床的工具清扫装置的图。

图2是表示本发明的在外周部配置有图案的工具的例子的图。

图3是表示在本发明的机床的工具清扫装置中与主轴旋转一起实施工具清扫的情况的概要图。

图4是本发明的一实施方式的机床的工具清扫装置执行的处理的流程图。

具体实施方式

以下，与附图一起说明本发明的实施方式。

图1是表示使用了机器人以及检测装置的机床的工具清扫装置的图。机床的工具清扫装置由以下部分构成：机床1、在机床1之外设置的机器人2、安装于机器人2的冷却液枪等切屑除去装置4、安装于作为移动装置的机器人2的视觉传感器等检测装置3、以及搭载于机器人的控制装置20的信息处理装置21。

机床1在底座5上设有将作为加工空间的设备内部与外部隔开的挡板7，防止了加工液、由工件的加工产生的切屑从设备内部向外部飞散。在挡板7设有开口部9a、9b，在开口部9a、9b分别安装有开闭自如的开闭门8a、8b。在设备内部设有用于载置工件(未图示)的工作台6、更换工具(未图示)的工具更换装置10。机床1由机床的控制装置(未图示)来控制，进行工件的加工。

机器人2是具有由机器人的控制装置20来控制的多关节手臂的机器人，在手臂的前端安装有冷却液枪等切屑除去装置4。

机器人的控制装置20具有信息处理装置21。

机器人2在机床1不进行工件加工的期间使手臂的前端从开口部9b进入设备内部，利用安装于机器人2的视觉传感器等检测装置3确认切屑在各工具的堆积状况，利用安装于手臂的前端的切屑除去装置4除去堆积的切屑。另外，也可以是，切屑除去装置由安装于机器人2的前端的把持件把持。对于切屑除去方法，例如，在切屑除去装置4是冷却液枪的情况下，从该冷却液枪喷射工件加工所使用的切削液即冷却液，来清洗堆积于工具的切屑，将切屑排出到设备外，从而除去切屑。另外，除去切屑并非仅是喷射切削液，还可以是将切屑与空气、切削液等流体一起抽吸的形态。信息处理装置21处理由视觉传感器等检测装置3检测出的切屑堆积状况的信息，进行判定需要除去切屑部位的处理。另外，信息处理装置21可以构成为内置于机器人的控制装置20，还可以构成为相对于机器人的控制装置20独立。

以下，对使用了检测切屑在工具的堆积状况的检测装置的判定需要清扫部位的方法的例子进行说明。

(1)使用样板图像的方法

检测装置3使用视觉传感器。利用视觉传感器拍摄工具的外观。信息处理装置21将预先作为样板存储的在没有切屑堆积的状态下拍摄的图像与工件加工后拍摄的图像进行比较。切屑堆积部位的图像亮度与样板图像不同，因此，信息处理装置21能够将两者的亮度差在预先设定的阈值以上的部位判断为需要清扫部位。

(2)在工具设置标识的方法

检测装置3使用视觉传感器。图2是表示工具上的图案配置例的图。在被工具更换装置10或主轴12把持的工具13设置有特定的图案14、标识(未图示)，信息处理装置21控制机器人2来利用视觉传感器拍摄加工后的工具13的外观，将变得无法识别图案14、标识的部位判断为需要清扫部位。在图2中，图案14设于工具13的外周面。

(3)使用到工具的距离信息的方法

检测装置3使用距离传感器。距离传感器是测量到对象的距离的装置，作为常见的方式，向对象投射红外线、激光，根据光在对象之间的往复的时间来计算距离。信息处理装置21将预先由距离传感器测量并存储的在没有切屑堆积的状态下从预定位置到工具的距离信息与加工后从预定位置到工具的距离信息进行比较。信息处理装置21将距离发生预先设定的阈值以上的变化的部位判断为需要清扫部位。

在上述(1)、(2)、(3)的任一方法中，都是针对设置于机床1的每一工具13，从一个或者多个角度对该工具13进行检测，从而能够提高检测精度。

在进行切屑清扫时，机器人的控制装置20对机器人2进行控制，使安装于该机器人2的切屑除去装置4移动至需要清扫部位，进而，控制切屑除去装置4，进行切屑的除去。之后，机器人的控制装置20对机器人2和检测装置3进行控制，再次取得工具13的状态，进行需要清扫部位的判断，确认是否准确除去切屑。在上述清扫后，仍判断为有切屑堆积的情况下，判断为清扫不充分，再次进行清扫。反复进行这样的操作，直到判断为切屑被除去为止。

在反复执行切屑的除去时，也可以使切屑除去装置4的动作在每次反复执行时该切屑除去动作不同。例如，机器人的控制装置20在每次反复进行切屑的除去控制时，也可以控制机器人2以及作为切屑除去装置4的冷却液枪改变喷射的流体的喷射压、或者使喷射的流体的喷射压变动、或者改变流体向切屑堆积部位的喷射方向。另外，在将切屑与流体一起抽吸的情况下，机器人的控制装置20在每次反复进行切屑的除去控制时，也可以控制机器人2以及作为切屑除去装置4的抽吸嘴改变抽吸流体的抽吸压、或者使抽吸流体的抽吸压变动、或者改变向切屑堆积部位的流体抽吸方向。另外，作为切屑除去装置4的冷却液枪喷射的流体，除了清洗液之外，还能够使用切削液、压缩空气或者它们的混合体等。另外，作为切屑除去装置4的抽吸嘴所抽吸的流体，除了空气之外，也包括切削液等。

另外，在清扫被主轴12把持的工具13的情况下，如图3所示，在使用上面所述的清扫方法的同时，向机床1的控制装置输出信号而使主轴12正转、反转、或者进行这两个旋转动作，从而能够得到更好的清扫效果。

根据切屑堆积部位的不同，有时也会人工进行切屑除去作业比使用切屑除去装置4快。因此，也可以是，在切屑除去装置4进行的切屑除去动作反复进行预先设定的规定次数、规定时间以上的情况下，机器人的控制装置20判断为应该人工进行切屑除去，将切屑的堆积通知操作者。

另外，也可以是，将以通知过操作者人工进行切屑除去作业的工具、预先登记为操作者通过人工进行清扫的工具存储起来，在判断为该存储的工具有切屑堆积的情况下，对操作者进行通知，以节省使用切屑除去装置4的清扫时间。

任一情况都是机床1在由操作者除去了切屑后移向下一工序。另外，也可以是，白天由操作者进行切屑除去，在没有操作者的深夜等切换为由切屑除去装置4进行清扫。作为用于向操作者通知切屑堆积的通知单元，能够采用使用了パトライト(注册商标)等的仅通知堆积的单元、进行该部位的工具位置或者工具的分配编号的显示等通知到堆积部位的单元等单元。

另外，对于作为检测装置3的视觉传感器对工具13的拍摄、工具清扫，并非一定要在每次加工后进行，也可以在进行了事先设定好的次数的加工后来进行。这样的目的在于，在预先知道切屑的堆积较少而不需要清扫的情况下，不使工具清扫装置动作，消减清扫时间。

图4是表示使用了机器人以及检测工具的切屑堆积状态的检测装置的机床的工具清扫装置所执行的处理的一例的流程图。图4的流程图示出了这样的处理：自动检测堆积于工具的切屑，使用切屑除去装置4除去，并且在切屑除去装置4进行的切屑除去动作反复进行预先设定的规定次数、规定时间以上的情况下，判断为应该人工进行切屑除去，将切屑的堆积通知操作者。另外，在图4的流程图所示的处理开始时的初始设定中，对工具清扫的实施次数以及工具清扫的实施时间进行重置。

以下，按照各步骤进行说明。

[步骤SA01]机器人的控制装置20基于从机床的控制装置接收的信号来判断既定次数的加工是否结束，在结束的情况下(是)移向步骤SA02，在没有结束的情况下(否)视为不需要清扫而结束工具清扫。

[步骤SA02]机器人的控制装置20控制机器人2使其进入机床1的设备内部，对被主轴12把持的工具13以及被工具更换装置10把持的工具13进行拍摄。

[步骤SA03]信息处理装置21判定在步骤SA02拍摄的各工具13是否有切屑堆积，在有堆积的情况下(是)移向步骤SA04，在没有堆积的情况下(否)视为不需要清扫而结束工具清扫。

[步骤SA04]机器人的控制装置20判断工具清扫的实施次数是否在预先设定的规定次数以下，在规定次数以下的情况下(是)移向步骤SA05，在超过规定次数的情况下(否)移向步骤SA09。

[步骤SA05]机器人的控制装置20判断工具清扫的实施时间是否在预先设定的规定时间以下，在规定时间以下的情况下(是)移向步骤SA06，在超过规定时间的情况下(否)移向步骤SA09。

[步骤SA06]机器人的控制装置20为了除去堆积于工具的切屑而控制机器人2以及切屑除去装置4，清扫工具。

[步骤SA07]对工具清扫的实施次数进行统计(+1)。

[步骤SA08]对工具清扫的实施时间进行统计(+本次的清扫时间)，移向步骤SA02。

[步骤SA09]对工具清扫的实施次数进行重置(＝0)。

[步骤SA10]对工具清扫的实施时间进行重置(＝0)。

[步骤SA11]机器人的控制装置20控制通知单元，对操作者通知切屑堆积状况，视为需要清扫，结束工具清扫。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不仅局限于上述实施方式的例子，能够通过施加适当的变更而以各种形态来实施本发明。

例如，在图1中示出了设有挡板的机床，但是本发明也能够应用于不使用挡板的机床。另外，在图1中示出了机器人作为移动装置的例子，该机器人设置在具有挡板的机床的外部，但是该移动装置的设置位置也可以在具有挡板的机床1的内部。另外，切屑除去装置并非仅喷射流体的冷却液枪、抽吸流体的抽吸嘴，也可以采用刷子、刮片、或者使用移动装置的壳体的一部分等与流体无关的手段。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不局限于上述实施方式的例子，能够通过施加适当的变更而以其他形态来实施本发明。

Claims

1.一种机床的工具清扫装置，用于除去附着于安装在机床的工具交换装置的多个工具上的切屑，其特征在于，

所述机床的工具清扫装置包括：

切屑除去装置，其利用流体将所述切屑除去；

移动装置，其能够安装所述切屑除去装置；

检测装置，其检测切屑在安装在所述机床的所述工具交换装置的所述多个工具上的堆积状况；

信息处理装置，其处理由所述检测装置得到的所述切屑的堆积状况相关的信息，并判断需要除去切屑的部位；以及

所述移动装置的控制装置，其使切屑除去装置移动到由所述信息处理装置判断为需要除去切屑的部位，

所述移动装置是具备多关节手臂的机器人，

在由所述切屑除去装置除去堆积在安装在所述工具交换装置的所述多个工具上的切屑后，利用所述检测装置检测安装在所述工具交换装置的所述多个工具的切屑堆积状况，反复执行切屑的除去直到由所述信息处理装置判断为切屑被除去为止，

在反复执行所述切屑的除去的过程中，使所述切屑除去装置的动作为与上次不同的动作。

2.根据权利要求1所述的机床的工具清扫装置，其特征在于，

所述切屑除去装置喷出流体来除去切屑。

3.根据权利要求1所述的机床的工具清扫装置，其特征在于，

所述切屑除去装置将切屑与流体一起抽吸来除去切屑。

4.根据权利要求1所述的机床的工具清扫装置，其特征在于，

所述切屑除去装置在主轴旋转过程中喷出流体来除去堆积在由主轴把持的工具上的切屑。

5.根据权利要求1所述的机床的工具清扫装置，其特征在于，

所述切屑除去装置在主轴旋转过程中将堆积在由主轴把持的工具上的切屑与流体一起抽吸来除去。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的机床的工具清扫装置，其特征在于，

所述检测装置是视觉传感器。

7.根据权利要求1～5中任一项所述的机床的工具清扫装置，其特征在于，

所述检测装置是距离传感器。

8.根据权利要求1～5中任一项所述的机床的工具清扫装置，其特征在于，

所述检测装置安装于所述移动装置。

9.根据权利要求1～5中任一项所述的机床的工具清扫装置，其特征在于，

所述信息处理装置内置于所述移动装置的控制装置。

10.根据权利要求1～5中任一项所述的机床的工具清扫装置，其特征在于，

所述工具设有标识或者图案，

所述信息处理装置将加工后无法识别所述标识或者所述图案的部位判断为需要清扫的部位。

11.根据权利要求1～5中任一项所述的机床的工具清扫装置，其特征在于，

所述机床的工具清扫装置还包括通知需要人工进行切屑除去的通知单元，

所述信息处理装置判定由所述切屑除去装置进行切屑除去还是由人工进行切屑除去，在判定为需要人工进行切屑除去的情况下，由所述通知单元通知需要除去切屑这一情况。