機(jī)床的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)床，尤其涉及具備能夠裝卸工具的主軸頭、且利用馬達(dá)使該主軸頭移動來進(jìn)行加工的機(jī)床。
【背景技術(shù)】
[0002]公知如下機(jī)床:在更換把持各種工具而移動的部件中，慣性根據(jù)工具的重量而不同，對動作控制有影響，因而具有與工具的重量對應(yīng)地變更工具更換裝置、主軸的動作速度的功能。通過這樣的功能，以最優(yōu)的速度使機(jī)械動作，從而能夠抑制對機(jī)械的沖擊、馬達(dá)的發(fā)熱，并且能夠以足夠的速度使機(jī)床運轉(zhuǎn)。但是以往，工具重量的數(shù)據(jù)主要通過作業(yè)者直接敲入、或轉(zhuǎn)送預(yù)先準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)等輸入機(jī)床的控制裝置。
[0003]但是，作業(yè)者直接輸入工具重量會產(chǎn)生輸入錯誤的問題，因而為了防止輸入錯誤等，公知有不輸入工具重量而在機(jī)床側(cè)檢測重量等的技術(shù)。
[0004]日本特開平11-188557號公報中記載了如下技術(shù):在更換臂方式的工具更換裝置中，由于慣性根據(jù)由更換臂把持的工具的重量而變化，所以檢測使把持有工具的更換臂旋轉(zhuǎn)所需要的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，根據(jù)該驅(qū)動轉(zhuǎn)矩推斷工具的重量，基于此自動設(shè)定更換臂的動作速度，從而實現(xiàn)了縮短工具更換時間。
[0005]另外，日本特開平05-138502號公報中記載了如下發(fā)明:預(yù)先決定主軸相對于預(yù)先設(shè)定的工具的慣性力矩的容許轉(zhuǎn)速，在工具更換后，向主軸的驅(qū)動馬達(dá)供給一定電力，求解開始供給電力的時刻至主軸的旋轉(zhuǎn)速度上升至設(shè)定值的上升時間，基于該求解出的時間來計算工具安裝時的主軸的慣性力矩，比較針對該慣性力矩的容許轉(zhuǎn)速和程序所指定的旋轉(zhuǎn)速度，從而判斷指定的旋轉(zhuǎn)速度是否恰當(dāng)。
[0006]并且，日本特開2000-343379號公報中記載了如下發(fā)明:在使用了磁力軸承的主軸頭中，基于向磁力軸承供給的電流值來推斷安裝于主軸的工具的重量，并通過該推斷出的工具重量來決定主軸的極限轉(zhuǎn)速。
[0007]在能夠更換工具的主軸中，因把持的工具的重量，主軸的旋轉(zhuǎn)速度、主軸頭的移動速度等受到限制。因此，希望輸入主軸所把持的工具的重量，而能夠以最優(yōu)的移動速度進(jìn)行控制。另外，為了防止該工具重量的輸入錯誤，希望能夠自動地辨別工具重量。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的日本特開平11-188557號公報所記載的技術(shù)中，在臂式工具更換裝置中，檢測使把持有工具的更換臂旋轉(zhuǎn)所需要的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，并根據(jù)該驅(qū)動轉(zhuǎn)矩推斷工具的重量，但該日本特開平11-188557號公報所記載的技術(shù)中僅能用于具有臂式工具更換裝置的機(jī)床。
[0009]另外，現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的日本特開平05-138502號公報所記載的技術(shù)具有如下效果:通過推斷工具的慣性力矩，在較重的工具安裝于主軸時，防止超過主軸的能力的高速旋轉(zhuǎn)。但是，該技術(shù)由于僅能夠推斷主軸的慣性力矩，所以有無法與工具重量對應(yīng)地使工具更換動作、主軸頭的移動動作最優(yōu)化的問題。
[0010]并且，現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的日本特開2000-343379號公報所記載的技術(shù)對安裝于主軸的工具的重量進(jìn)行推斷，但基于向磁力軸承供給的電流值來推斷安裝于主軸的工具的重量，因而僅適用于具有使用了磁力軸承的主軸頭的機(jī)床，而無法適用于不使用磁力軸承的機(jī)床。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]因此，本發(fā)明的目的在于提供如下機(jī)床，S卩、在利用馬達(dá)使能夠裝卸工具的主軸頭移動來進(jìn)行加工的機(jī)床中，不需要直接輸入工具重量數(shù)據(jù)，便能夠在機(jī)床側(cè)推斷安裝于主軸的工具重量。
[0012]本發(fā)明的機(jī)床具備能夠裝卸工具的主軸頭和驅(qū)動該主軸頭的主軸頭驅(qū)動用馬達(dá)，該機(jī)床具備:負(fù)載轉(zhuǎn)矩檢測單元，其檢測施加于上述主軸頭驅(qū)動用馬達(dá)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩；數(shù)據(jù)儲存單元，其針對重量不同的多個物品預(yù)先求解安裝于主軸頭的物品的重量與在規(guī)定的驅(qū)動條件下施加于主軸頭驅(qū)動用馬達(dá)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，并作為安裝物重量與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的關(guān)系數(shù)據(jù)而儲存；以及工具重量推斷單元，其在上述工具安裝于主軸頭時，在上述規(guī)定的驅(qū)動條件下由上述負(fù)載轉(zhuǎn)矩檢測單元檢測主軸頭驅(qū)動用馬達(dá)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，根據(jù)該檢測到的負(fù)載轉(zhuǎn)矩、和儲存于上述數(shù)據(jù)儲存單元的上述安裝物重量與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的關(guān)系數(shù)據(jù)來推斷安裝于上述主軸頭的工具的重量。由此，能夠以機(jī)床自身推斷安裝于主軸頭的工具的重量。
[0013]也可以構(gòu)成為，使用驅(qū)動電流來代替負(fù)載轉(zhuǎn)矩，設(shè)有檢測主軸頭驅(qū)動用馬達(dá)的驅(qū)動電流值的驅(qū)動電流檢測單元來代替上述負(fù)載轉(zhuǎn)矩檢測單元，求解主軸頭驅(qū)動用馬達(dá)的驅(qū)動電流來代替上述負(fù)載轉(zhuǎn)矩，將安裝物重量與驅(qū)動電流值的關(guān)系數(shù)據(jù)儲存于上述數(shù)據(jù)儲存單元來代替安裝物重量與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的關(guān)系數(shù)據(jù)，上述工具重量推斷單元根據(jù)安裝物重量與驅(qū)動電流值的關(guān)系數(shù)據(jù)、和由驅(qū)動電流檢測單元檢測到的驅(qū)動電流值，來推斷安裝于上述主軸頭的工具的重量。
[0014]本發(fā)明的機(jī)床具備能夠裝卸工具的主軸頭和驅(qū)動該主軸頭的主軸頭驅(qū)動用馬達(dá)，該機(jī)床具備:負(fù)載轉(zhuǎn)矩檢測單元，其檢測施加于上述主軸頭驅(qū)動用馬達(dá)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩；和工具重量推斷單元，其使用規(guī)定的驅(qū)動條件下的安裝于上述主軸頭的工具重量與施加于主軸頭驅(qū)動用馬達(dá)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系式，根據(jù)在上述規(guī)定的驅(qū)動條件下由上述負(fù)載轉(zhuǎn)矩檢測單元檢測到的負(fù)載轉(zhuǎn)矩來計算并推斷安裝于主軸頭的工具的重量。由此，能夠以機(jī)床自身推斷安裝于主軸頭的工具的重量。
[0015]也可以構(gòu)成為，使用驅(qū)動電流來代替負(fù)載轉(zhuǎn)矩，設(shè)有檢測主軸頭驅(qū)動用馬達(dá)的驅(qū)動電流值的驅(qū)動電流檢測單元來代替上述負(fù)載轉(zhuǎn)矩檢測單元，工具重量推斷單元使用工具重量與驅(qū)動電流值之間的關(guān)系式來代替工具重量與負(fù)載轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系式，并根據(jù)該關(guān)系式和由上述驅(qū)動電流檢測單元檢測到的驅(qū)動電流值來推斷安裝于上述主軸頭的工具的重量。
[0016]也可以構(gòu)成為，上述機(jī)床具有沿鉛垂方向驅(qū)動的主軸頭和作為驅(qū)動該主軸頭的單元的滾珠絲杠/螺母機(jī)構(gòu)，上述工具重量推斷單元通過以下的關(guān)系式
[0017]m = 2 31 n T/gLZ — M
[0018](其中，T:主軸頭停止時的主軸頭驅(qū)動馬達(dá)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，M:主軸頭的重量，Z:主軸頭驅(qū)動馬達(dá)與滾珠絲杠之間的減速機(jī)構(gòu)的減速比，L:滾珠絲杠的導(dǎo)程，η:滾珠絲杠的效率，g:重力加速度)
[0019]并由主軸頭停止時的主軸頭驅(qū)動用馬達(dá)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩計算并推斷工具重量m。
[0020]也可以構(gòu)成為，上述機(jī)床具備保持相對于主軸頭進(jìn)行裝卸的多個工具并以工具編號進(jìn)行管理的工具箱，并且，設(shè)有工具存儲單元，其使由上述工具重量推斷單元推斷出的工具重量與上述工具容納于工具箱時的工具編號對應(yīng)地存儲。由此，能夠不直接輸入地作成按照工具編號的工具重量數(shù)據(jù)。
[0021]并且，也可以具備修正單元，其安裝預(yù)先知道重量的工具，在上述規(guī)定的驅(qū)動條件下由上述負(fù)載轉(zhuǎn)矩檢測單元檢測施加于主軸頭驅(qū)動用馬達(dá)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，并根據(jù)安裝的工具重量和檢測到的負(fù)載轉(zhuǎn)矩來修正工具重量與負(fù)載轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系式。由此，即使在主軸頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)因機(jī)床的隨時間經(jīng)過的變化而劣化從而關(guān)系式產(chǎn)生偏差的情況下，也能夠修正該關(guān)系式。
[0022]并且，也可以設(shè)有修正單元，其安裝預(yù)先知道重量的工具，在上述規(guī)定的驅(qū)動條件下由上述驅(qū)動電流檢測單元檢測主軸頭驅(qū)動用馬達(dá)的驅(qū)動電流值，并根據(jù)工具重量和檢測到的驅(qū)動電流值來修正工具重量與驅(qū)動電流值之間的關(guān)系式。由此，能夠修正由于機(jī)床的主軸頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)的劣化所引起的關(guān)系式的常量的偏差。
[0023]并且，也可以具備:重量比較單元，其在安裝有預(yù)先知道重量的工具時，使用上述工具重量推斷單元來推斷上述工具重量，求解并比較與實際的工具重量之差；報警單元，其具有在上述重量之差在一定值以上的情況下顯示消息的顯示功能或發(fā)出警告的報警功能。由此，能夠檢測主軸頭的驅(qū)動系統(tǒng)的異常。
[0024]并且，也可以具備:重量比較單元，其求解并比較從工具箱取出且安裝于主軸頭并使用上述工具重量推斷單元推斷出的工具重量的值、和儲存于上述工具重量的數(shù)據(jù)儲存單元的該工具的重量之差；和報警單元，其具有在上述重量之差在一定值以上的情況下顯示消息的顯示功能或發(fā)出警告的報警功能。由此，能夠通知更換新的工具。
[0025]方案一至五的發(fā)明以及方案十的發(fā)明通過具備以上的結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)主軸頭驅(qū)動用馬達(dá)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩或驅(qū)動電流來推斷工具重量，從而不需要直接輸入工具重量而沒有輸入錯誤，進(jìn)而能夠與工具重量對應(yīng)地適當(dāng)設(shè)定主軸頭的動作。
[0026]并且，方案六的發(fā)明通過具備以上的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步能夠不直接輸入地作成按照工具編號的工具重量數(shù)據(jù)，從而能夠與工具的配置和工具重量對應(yīng)地適當(dāng)設(shè)定工具更換裝置的動作。
[0027]方案七、方案十的發(fā)明通過具備以上的結(jié)構(gòu)，能夠修正工具重量與主軸頭驅(qū)動用馬達(dá)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩或者與驅(qū)動電流之間的關(guān)系式，即使在主軸頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)劣化而關(guān)系式產(chǎn)生偏差的情況下也能夠進(jìn)行正確的工具重量的計算。方案八的發(fā)明通過具備以上的結(jié)構(gòu)，從而根據(jù)安裝于主軸頭的安裝物重量與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的關(guān)系數(shù)據(jù)、或者關(guān)系式和由工具重量推斷單元推斷出的工具重量，能夠檢測驅(qū)動系統(tǒng)的異常而發(fā)出警告，進(jìn)而能夠在引起加工不合格等問題之前發(fā)現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的問題。方案九的發(fā)明通過具備以上的結(jié)構(gòu)，