CN115917456A

CN115917456A - 数值控制装置、机床以及机床的控制方法

Info

Publication number: CN115917456A
Application number: CN202180051242.1A
Authority: CN
Inventors: 铃木佳之
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2020-08-20
Filing date: 2021-08-17
Publication date: 2023-04-04
Anticipated expiration: 2041-08-17
Also published as: DE112021003732T5; CN115917456B; JPWO2022039142A1; WO2022039142A1; US20230359164A1; US12449785B2; JP7578699B2

Abstract

数值控制装置具备：提取部，其基于表示由传感器检测出的物理量的传感器信息，提取工具移动的工具路径中的工具与工件不接触的至少一个非切削区间；设定部，其在由提取部提取出的至少一个非切削区间中的一个非切削区间设定工具沿着工具路径逆行的逆行动作的结束位置；以及控制部，其控制逆行动作。

Description

数值控制装置、机床以及机床的控制方法

技术领域

本发明涉及数值控制装置、机床以及机床的控制方法。

背景技术

以往，已知一种具有使工具沿着加工路径逆行的逆行功能的机床(专利文献1)。例如，在工件的加工过程中在机床中发生了某种异常从而加工停止的情况下，能够通过逆行功能使工具沿着加工路径返回。当通过逆行功能返回到工具不与工件接触的位置时，作业者通过手动操作，例如能够使工具移动到工具更换位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平2-155004号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在以往的机床中，在使用逆行功能时，作业者需要参照加工程序来确认快进区间等工具与工件不接触的区间。或者，需要操作者一边目视确认工具的动作，一边使工具返回到工具与工件不接触的位置。因此，进行使工具沿着加工路径返回的作业时的作业者的作业时间长。结果，有可能机床的运转时间变短，生产率降低。

本发明的目的在于提供一种能够减少使工具逆行动作时的作业者的作业时间的数值控制装置、机床以及机床的控制方法。

用于解决课题的手段

数值控制装置具备：提取部，其基于表示由传感器检测出的物理量的传感器信息，提取工具移动的工具路径中的工具与工件不接触的至少一个非切削区间；设定部，其在由提取部提取出的至少一个非切削区间中的一个非切削区间中设定工具沿着工具路径逆行的逆行动作的结束位置；以及控制部，其控制逆行动作。

机床的控制方法包含：基于表示由传感器检测的物理量的传感器信息，提取工具移动的工具路径中的工具与工件不接触的至少一个非切削区间；在提取出的至少一个非切削区间中的一个非切削区间中设定工具沿着工具路径逆行的逆行动作的结束位置；以及控制逆行动作。

发明效果

根据本发明，能够减少使工具逆行时的作业者的作业时间。

附图说明

图1表示机床的硬件结构的一例。

图2是表示数值控制装置的功能的一例的框图。

图3表示显示装置所显示的工具路径的显示例。

图4说明逆行动作的结束位置的一例。

图5说明在进行工件的切削加工时执行的处理的一例。

图6说明在执行加工程序的过程中中止了切削加工时进行的处理的一例。

图7说明在提取多个非切削区间时在显示装置中显示的工具路径的显示例。

图8说明提示部使显示装置显示各种信息的例子。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。

图1表示本实施方式的机床的硬件结构的一例。机床1是使用工具进行工件加工的机械。机床1使用立铣刀、刀具、钻头等工具进行工件的切削加工。机床1例如是加工中心、车床、钻床、复合加工机。

机床1具备数值控制装置2、显示装置3、输入装置4、伺服放大器5以及伺服电动机6、主轴放大器7以及主轴电动机8、传感器9以及周边设备10。

数值控制装置2是控制整个机床1的装置。

数值控制装置2具备CPU(Central Processing Unit中央处理单元)11、总线12、ROM(Read Only Memory只读存储器)13、RAM(Random Access Memory随机存取存储器)14、非易失性存储器15。

CPU11是按照系统程序来控制整个数值控制装置2的处理器。CPU11经由总线12读出存储在ROM13中的系统程序等。另外，CPU11按照加工程序，控制伺服电动机6和主轴电动机8等来进行工件的切削加工。

总线12是将数值控制装置2内的各硬件相互连接的通信路径。数值控制装置2内的各硬件经由总线12交换数据。

ROM13是存储用于控制整个数值控制装置2的系统程序以及用于分析各种数据的分析程序等的存储装置。

RAM14是临时存储各种数据的存储装置。RAM14暂时存储与解析加工程序而计算出的工具路径相关的数据、显示用的数据、从外部输入的数据等。RAM14作为CPU11用于处理各种数据的作业区域发挥功能。

非易失性存储器15是在机床1的电源被切断，未对数值控制装置2供电的状态下也保持数据的存储装置。非易失性存储器15例如由SSD(Solid State Drive：固态驱动器)构成。非易失性存储器15例如存储与从输入装置4输入的工具直径等工具规格相关的信息、与工具修正相关的信息、与工具寿命相关的信息以及加工程序。

数值控制装置2还具备第一接口16、第二接口17、轴控制电路18、主轴控制电路19、第三接口20、PLC(Programmable Logic Controller：可编程逻辑控制器)21和I/O单元22。

第一接口16是将总线12与显示装置3连接的接口。第一接口16例如将CPU11处理后的各种数据发送到显示装置3。

显示装置3是经由第一接口16接受各种数据并显示各种数据的装置。显示装置3例如显示非易失性存储器15中存储的加工程序、与工具修正相关的信息等。显示装置3是LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)等显示器。

第二接口17是将总线12与输入装置4连接的接口。第二接口17例如将从输入装置4输入的数据经由总线12发送到CPU11。

输入装置4是用于输入各种数据的装置。输入装置4例如接受与工具修正相关的信息以及与工具的规格相关的信息的输入，将输入的数据经由第二接口17发送至非易失性存储器15。输入装置4例如是键盘和鼠标。另外，输入装置4和显示装置3例如也可以如触摸面板那样构成为一个装置。

轴控制电路18是控制伺服电动机6的控制电路。轴控制电路18接受来自CPU11的控制指令，向伺服放大器5输出用于驱动伺服电动机6的指令。轴控制电路18例如将用于控制伺服电动机6的转矩的转矩命令发送到伺服放大器5。另外，轴控制电路18也可以将用于控制伺服电动机6的旋转速度的旋转速度命令发送到伺服放大器5。

伺服放大器5接受来自轴控制电路18的指令，向伺服电动机6供给电力。

伺服电动机6是接受来自伺服放大器5的电力供给而进行驱动的电动机。伺服电动机6例如与驱动刀架、主轴头、工作台的滚珠丝杠连结。通过伺服电动机6的驱动，刀架、主轴头、工作台等机床1的构成要素例如在X轴方向、Y轴方向或Z轴方向上移动。

主轴控制电路19是用于控制主轴电动机8的控制电路。主轴控制电路19接受来自CPU11的控制指令，向主轴放大器7输出用于驱动主轴电动机8的指令。主轴控制电路19例如将用于控制主轴电动机8的转矩的转矩命令发送至主轴放大器7。另外，主轴控制电路19也可以将用于控制主轴电动机8的旋转速度的旋转速度命令发送至主轴放大器7。

主轴放大器7接受来自主轴控制电路19的指令，向主轴电动机8供给电力。

主轴电动机8是接受来自主轴放大器7的电力供给而进行驱动的电动机。主轴电动机8与主轴连结，使主轴旋转。

第三接口20是将总线12与传感器9连接的接口。第三接口20将表示传感器9检测出的各种物理量的数据经由总线12发送到CPU11。

传感器9配置在机床1的各构成要素，从各构成要素检测各种物理量。传感器9例如是电流检测传感器、声音检测传感器、AE(Acoustic Emission声发射)传感器、加速度传感器、位置检测传感器。

电流检测传感器例如配置在伺服电动机6以及主轴电动机8，检测向伺服电动机6以及主轴电动机8供给的电流。

声音检测传感器例如检测机床1的加工区域中的声音的大小。

AE传感器例如检测在切削加工时从工件释放的弹性波。

加速度传感器例如配置在主轴附近，检测在主轴附近产生的振动。

位置检测传感器检测刀架、主轴头、工作台等机床1的构成要素的位置。轴控制电路18可以利用位置检测传感器检测出的传感器数据来进行反馈控制。

另外，位置检测传感器也可以是检测主轴的旋转角的位置编码器。位置编码器根据主轴的旋转角输出反馈脉冲。主轴控制电路19可以利用从位置编码器输出的反馈脉冲进行反馈控制。

PLC21是执行梯形程序来控制周边设备10的控制装置。PLC21经由I/O单元22对周边设备10进行控制。

I/O单元22是将PLC21与周边设备10连接的接口。I/O单元22将从PLC21接受的指令发送至周边设备10。

周边设备10设置在机床1，是在机床1进行工件加工时进出辅助动作的装置。周边设备10也可以是设置在机床1周边的装置。周边设备10例如是工具更换装置以及机械手等机器人。

接着，对数值控制装置2的功能进行说明。

图2是表示数值控制装置2的功能的一例的框图。数值控制装置2例如具备控制部31、传感器信息取得部32、存储部33、提取部34、提示部35、接受部36以及设定部37。

控制部31、传感器信息取得部32、提取部34、提示部35、接受部36以及设定部37例如通过由CPU11使用存储在ROM13的系统程序以及各种数据进行运算处理来实现。CPU11使用RAM14作为作业区域来执行运算处理。另外，存储部33通过将从输入装置4等输入的数据或CPU11的运算处理的运算结果存储在RAM14或非易失性存储器15中来实现。

控制部31例如控制伺服电动机6和主轴电动机8来进行工件的切削加工。

控制部31对加工程序进行解析，计算在切削加工时工具移动的工具路径、工具的进给轴的速度(进给速度)以及主轴的旋转速度。控制部31以计算出的旋转速度使主轴旋转，并控制伺服电动机6和主轴电动机8，使得工具沿着计算出的工具路径以计算出的进给速度移动。由此，进行切削加工。

传感器信息取得部32取得表示传感器9检测出的各种物理量的传感器信息。传感器信息取得部32例如从电流检测传感器取得与向伺服电动机6或主轴电动机8供给的电流的电流值相关的信息。即，传感器信息是表示伺服电动机6或主轴电动机8等电动机的负荷的信息。

另外，传感器信息取得部32也可以取得与声音检测传感器检测出的加工区域中的音量相关的信息。另外，传感器信息取得部32也可以取得与AE传感器取得的弹性波相关的信息。

存储部33存储各种信息。存储部33例如存储表示进行了切削加工时的工具路径的信息。表示工具路径的信息例如是切削加工时的工具前端的移动路径，由表示坐标值的数据的集合构成。

另外，存储部33存储将传感器信息取得部32取得的传感器信息与表示工具路径的信息对应起来的信息。该信息例如是将进行了工件的切削加工时工具经过的位置的坐标值与工具经过该坐标值所表示的位置时所取得的传感器信息对应起来的信息。另外，进行了切削加工时包括工具按照加工程序进行了移动时，工具通过切削进给进行了移动时、以及在工具的定位动作时等工具通过快进进行了移动时。

另外，存储部33也可以存储与工具的规格相关的信息以及与工件的形状相关的信息。与工具的规格相关的信息例如是表示工具的工具直径的信息。

提取部34提取进行了切削加工时的工具路径中的非切削区间以及切削区间。

非切削区间是指在加工程序的执行过程中工具与工件不接触的区间。非切削区间也可以是工具通过切削进给而移动，并且工具与工件不接触的区间。另外，非切削区间也可以包含工具通过快进移动且工具与工件不接触的区间。

切削区间是指在加工程序的执行过程中，工具与工件接触，通过工具进行工件切削的区间。

提取部34基于存储部33中存储的将传感器信息与表示工具路径的信息对应起来的信息，提取工具路径上的切削区间以及非切削区间。

在传感器信息例如是表示由电流检测传感器检测出的电流值的信息的情况下，提取部34提取电流值超过预先设定的阈值的区间作为切削区间。另外，提取部34提取电流值为预先设定的阈值以下的区间作为非切削区间。即，提取部34提取没有切削负荷，伺服电动机6或主轴电动机8的转矩比切削时低的区间来作为非切削区间。

另外，提取部34也可以基于表示由声音检测传感器或AE传感器检测出的检测值的信息，提取切削区间以及非切削区间。

提取部34使存储部33存储用于确定工具路径上的非切削区间的信息。在确定非切削区间的信息中包含表示非切削区间的坐标值的信息。

提示部35向作业者提示包含由提取部34提取出的切削区间以及非切削区间的工具路径。提示部35例如使显示装置3显示与工具路径相关的信息。

在此说明显示装置3显示的与工具路径相关的信息。

图3说明显示装置3显示的工具路径的显示例。

图3所示的工具路径是将位置P0、位置P1、位置P2、位置P3、位置P4以及位置P5按顺序连接的路径。从位置P0到位置P3的工具路径、以及位置P4与位置P5之间的工具路径以实线显示，表示为切削区间Sm。位置P3与位置P4之间的工具路径以虚线显示，表示为非切削区间Sn。在位置P5，在机床1发生了某种事件，由此由工具T进行的工件加工被中止。在此，某种事件例如是检测出工具T的折损。

返回图2的说明。接受部36接受用于确定由提示部35提示给用户并由用户选择出的非切削区间Sn的信息。例如，当用户在显示装置3上选择了显示装置3所显示的非切削区间Sn时，接受部36接受用于确定所选择的非切削区间Sn的信息。

设定部37在由用户选择出的非切削区间Sn设定使工具T沿着工具路径逆行的逆行动作的结束位置。设定部37例如将工具T进行逆行动作时，相对于从切削区间Sm切换为非切削区间Sn的位置P4处于预定距离的位置设定为结束位置。

图4说明逆行动作的结束位置的一例。在图4中，将相对于从切削区间Sm切换为非切削区间Sn的位置P4离开了预定距离D的位置设定为结束位置PE。关于预定距离D，例如基于向输入装置4输入的表示预定距离D的值来设定。

另外，预定距离D例如基于存储部33中存储的工具T的规格信息来设定。预定距离D例如是对工具的工具直径乘以预定的实数而得到的值。

当通过设定部37设定了逆行动作的结束位置PE时，控制部31控制伺服电动机6以及主轴电动机8，使工具T逆行动作至结束位置PE。若工具到达结束位置PE，则例如通过用户的手动操作使工具T从工件W后退，进行工具T的更换。

接着，说明在进行工件W的切削加工时在数值控制装置2中执行的处理。

图5说明在进行工件W的切削加工时执行的处理的一例。

控制部31对加工程序进行解析，计算工具路径(步骤SA01)。

接着，控制部31基于加工程序来控制伺服电动机6和主轴电动机8，进行工件W的切削加工(步骤SA02)。

在进行工件W的切削加工的期间，传感器信息取得部32取得表示由传感器9检测出的物理量的传感器信息。另外，存储部33存储将传感器信息取得部32取得的传感器信息与表示工具路径的信息对应起来的信息。

接着，控制部31判断工件W的切削加工是否已结束(步骤SA03)。在工件W的切削加工已结束的情况下(在步骤SA03中为是的情况下)，结束处理。在工件W的切削加工未结束的情况下(在步骤SA03中为否的情况下)，控制部31继续进行工件W的切削加工(步骤SA02)。

接着，说明由于在加工程序的执行过程中发生了某种事件而使切削加工中止时执行的处理。

图6说明在加工程序的执行过程中中止了切削加工时进行的处理的一例。

在通过工具T进行的工件W的加工被中止时，提取部34基于存储在存储部33的将传感器信息与表示工具路径的信息对应起来的信息，提取非切削区间Sn(步骤SB01)。

接着，提示部35向用户提示非切削区间Sn(步骤SB02)。

接着，接受部36接受用于确定由用户选择出的非切削区间Sn的信息(步骤SB03)。

接着，设定部37基于接受部36所接受的确定非切削区间Sn的信息，设定结束位置PE(步骤SB04)。

接着，控制部31使工具逆行动作至由设定部37决定的结束位置PE(步骤SB05)。若工具到达了结束位置PE，则该处理结束。

如以上说明的那样，本实施方式的数值控制装置2具备：提取部34，其基于表示由传感器9检测出的物理量的传感器信息，提取工具T移动的工具路径中的工具T与工件W不接触的非切削区间Sn；设定部37，其在提取部34提取出的非切削区间Sn设定工具T沿着工具路径逆行的逆行动作的结束位置；以及控制部31，其控制逆行动作。

因此，能够使工具T自动且可靠地移动到工具T与工件W不接触的位置。结果，能够减少使工具T逆行时的用户的作业时间。另外，不依赖于用户(操作员)的熟练度，能够降低在使工具T逆行时对加工面带来不良影响的可能性。并且，不依赖于用户的熟练度，能够降低在使工具T逆行时工具T与工件W产生碰撞的可能性。

另外，数值控制装置2还具备接受部36，其接受用于确定用户选择出的非切削区间Sn的信息，设定部37基于接受部36接受的信息，在非切削区间Sn设定结束位置PE。

因此，能够使工具T自动且可靠地移动到工具T与工件W不接触的位置。结果，能够减少使工具T逆行时的用户的作业时间。

另外，在本实施方式中，结束位置PE是在工具T进行了逆行动作时，相对于从切削区间Sm切换为非切削区间Sn的位置P4处于预定距离D的位置，接受部36还接受表示预定距离D的信息。

因此，用户能够设定使工具T停止在非切削区间Sn中的哪个位置。结果，能够减少使工具T逆行时的用户的作业时间。

另外，在本实施方式中，接受部36接受表示工具T的规格的规格信息，基于规格信息来决定结束位置。因此，能够使各工具停止在适当的位置。

另外，在本实施方式中，作为传感器信息，使用表示机床1的电动机的负荷的信息。因此，数值控制装置2能够可靠地检测非切削区间Sn。

另外，在上述实施方式中，说明了提取部34从工具路径中提取一个非切削区间Sn的例子，但也可以提取多个非切削区间Sn。

图7说明在提取多个非切削区间Sn的情况下在显示装置3显示的工具路径的显示例。

在图7所示的例子中，提取部34从工具路径提取非切削区间Sn1和非切削区间Sn2，提示部35提示非切削区间Sn1和非切削区间Sn2。

当提示部35使显示装置3显示了这样的工具路径时，用户选择非切削区间Sn1和非切削区间Sn2中的某一个非切削区间Sn1、Sn2。由此，接受部36接受与选择出的非切削区间Sn1或非切削区间Sn2相关的信息。之后，设定部37在选择出的非切削区间Sn1或非切削区间Sn2设定结束位置PE。

即，用户能够考虑使工具T从工件W后退的情况，来选择由提取部34提取出的多个非切削区间Sn1、Sn2中的一个非切削区间Sn1或非切削区间Sn2。

另外，提示部35例如也可以使显示装置3显示夹具以及工件的未切削部分的形状等信息、以及工具更换位置等各种信息。

图8说明提示部35使显示装置3显示各种信息的例子。在图8所示的例子中，在显示装置3，与工具路径一起显示与工具J以及工具更换位置PTE相关的信息。

由此，用户能够考虑夹具J的位置和形状以及工具更换位置PTE来选择非切削区间Sn1、Sn2。

在图8所示的例子中，在非切削区间Sn1与工具更换位置PTE之间存在夹具J。此时，若想要通过手动操作使工具T移动至工具更换位置PTE，则工具T与夹具J有可能碰撞。另一方面，在非切削区间Sn2与工具更换位置PTE之间不存在成为障碍的部分。因此，即使通过手动操作使工具T移动至工具更换位置PTE，工具T与夹具J也不会碰撞。

此外，在存储部33中存储有与夹具J以及工具更换位置PTE相关的信息等各种信息的情况下，控制部31也可以从多个非切削区间Sn中选择适当的非切削区间Sn。在该情况下，控制部31可以基于非切削区间Sn与工具更换位置PTE的位置关系、夹具J以及工件的未加工部分的形状等数据，选择设定结束位置PE的非切削区间Sn。

附图标记的说明

1机床

2数值控制装置

3显示装置

4输入装置

5伺服放大器

6伺服电动机

7主轴放大器

8主轴电动机

9传感器

10周边设备

11CPU

12总线

13ROM

14RAM

15非易失性存储器

16第一接口

17第二接口

18轴控制电路

19主轴控制电路

20第三接口

21PLC

22I/O单元

31控制部

32传感器信息取得部

33存储部

34提取部

35提示部

36接受部

37设定部

P0、P1、P2位置

P3、P4、P5位置

PE结束位置

Sm切削区间

Sn非切削区间

Sn1、Sn2非切削区间

T工具

W工件

J夹具

PTE工具更换位置。

Claims

1.一种数值控制装置，其特征在于，具备：

提取部，其基于表示由传感器检测出的物理量的传感器信息，提取工具移动的工具路径中的所述工具与工件不接触的至少一个非切削区间；

设定部，其在由所述提取部提取出的所述至少一个非切削区间中的一个非切削区间设定所述工具沿着所述工具路径逆行的逆行动作的结束位置；以及

控制部，其控制所述逆行动作。

2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

所述数值控制装置还具备接受部，该接受部接受用于确定在所述至少一个非切削区间中用户选择出的所述一个非切削区间的信息，

所述设定部基于所述接受部接受的所述信息，在所述一个非切削区间设定所述结束位置。

3.根据权利要求2所述的数值控制装置，其特征在于，

所述结束位置是在所述工具进行了所述逆行动作时，相对于从切削区间切换到所述非切削区间的位置处于预定距离的位置，

所述接受部还接受表示所述预定距离的信息。

4.根据权利要求2所述的数值控制装置，其特征在于，

所述接受部还接受表示所述工具的规格的规格信息，

基于所述规格信息来决定所述结束位置。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的数值控制装置，其特征在于，

所述至少一个非切削区间包含多个非切削区间。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的数值控制装置，其特征在于，

所述传感器信息是表示机床的电动机的负荷的信息。

7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的数值控制装置，其特征在于，

所述提取部从所述工具路径中的所述工具通过切削进给进行移动的区间提取所述非切削区间。

8.一种机床，其特征在于，

所述机床具有权利要求1至7中的任意一项所述的数值控制装置。

9.一种机床的控制方法，其特征在于，包含：

基于表示由传感器检测出的物理量的传感器信息，提取工具移动的工具路径中的所述工具与工件不接触的至少一个非切削区间；

在提取出的所述至少一个非切削区间中的一个非切削区间中设定所述工具沿着所述工具路径逆行的逆行动作的结束位置；以及

控制所述逆行动作。