CN102554699B - 机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机床，特别是一种通过程序控制的旋转铣钻床，其包括：可通过电机在多个坐标轴中移位的加工单元，其中安装有用于以可交换方式接收机床的工作主轴(18)及用于驱动工作主轴(18)的电机(17)；可编程控制单元(25)，及用于监视机床的操作状态的构件。根据本发明，至少一个用于检测至少一个操作参数的传感器系统(20，21)设置在所述机床的组件(11；38)上，所述组件与此参数有关。评估单元(24)连接到所述传感器系统(20，21)以及所述控制单元(25)，且处理所述传感器系统检测到的测量值。光显示器(28，40)提供于操作人员的直接视野范围内，其根据来自所述评估单元(24)的数据显示所述机床的正常、临界及危险操作状态。

Description

机床

技术领域

本发明涉及一种机床，特别是一种通过程序控制的铣钻床，其包括一可通过电机在多个坐标轴中移位的加工单元，其中安装有用于以可交换方式接收机床的工作主轴及用作工作主轴的旋转驱动器的电机，包含可编程控制单元，及用于监视机床的操作状态的构件。

背景技术

在现代通过程序控制的机床及加工中心中，在加工某一工件或一系列工件之前对机器的设置对于在最优条件下实现顺利的工作过程来说非常重要。除此之外，在机器的工作模式期间持续监视操作状态，这一点对于辨别已处在早期发展阶段的可能破坏性因素及能够及时采取应对措施来说至关重要。迄今为止，完全是通过控制单元的控制面板来执行工作开始之前对机器的设置还有操作期间对机器状态的监视，控制单元的控制面板通常处在机器旁边或对角线正面的可有限移动的支架上。因此，当快要进行加工操作时，操作人员需要监视控制面板上的相关操作参数的指示，如果可能，同时还要注意工具的实际工作方式，这两个动作要同时进行，或者还要在实际操作中进行。操作人员在监视状态的过程中(这个过程可能要跨越很长的操作时间)必须满足类似的要求，因为持续观察控制面板上的指示以及工具在机器工作空间中的相应工件上的啮合很费力。

在错误源实际发生之前尽早地把它辨别出来，这一点对于持续操作程序来说非常重要，因为操作人员可通过干涉(例如进行工具更换)来阻止这些错误的发生及其对工件加工造成的严重影响。要持续准确地监视多个复杂机器的状态，需要操作人员有丰富的经验，目前使用的系统还需要操作人员一直加以注意。

发明内容

本发明的目标是提供一种机床，对其进行设置以便监视操作状态，可便于让机器靠近要加工的工件，减轻操作人员的压力，提高相应机床的可靠工作能力。

通过在机床的选定组件上提供至少一个传感器系统，可持续监视与某个操作参数有特别关系的机器零件上的这个操作参数。这个操作参数例如可以是工作主轴的电机的功耗、工作主轴的输出端上的振动、热应 力机器零件的温度还有润滑剂的状态。评估单元一边连接到传感器系统一边连接到控制单元，这样来自控制单元的数据可与来自传感器系统的数据链接在一起并经处理，以便能接收机器的相应操作状态的数据。由于光显示元件是设置在机器零件上在操作人员的直接视野范围内，这样便能实现密集且降低疲劳的显示效果，显示器基于评估单元输出的数据来指示正常、临界及危险操作状态。

根据本发明的监视构件具有以下优点：操作人员可通过观察优选设置在机器的工作范围内的光显示器以简单的方式较早地辨别机床的正常还有临界操作状态，这对于操作人员来说是很基本的操作。不再需要轮换观察控制面板上的显示器及工具的工作范围。用不同的颜色显示相应的操作状态，有利于操作人员保持长时间注意，特别是在颜色突然改变的情况下。因此，在干扰及错误生效之前，可通过早期改变显示颜色来辨别所述干扰及错误，使得操作人员或者还有控制件可在故障产生实际影响之前采取应对措施。因为能在运转当中检测及显示错误的发生，所以可改良操作程序、减少机器的停转时间。这些效果不但会影响对单个机器的状态的监视，而且在单独一位操作人员要操作及监视一组机器时，也会显示出其有利效果。

虽然优选三种交通灯颜色的光显示就足以满足监视功能，但是可能仍然适于组合光显示与声显示，借此来增强注意因素。

根据本发明的合适设计，显示中含有多个颜色范围，其可被交替激活，即用绿色表示正常操作，用黄色/橙色表示临界操作，用红色表示危险操作。此处，在特殊显示元件中，用于正常操作的绿色场应当实质性大于用于临界操作的黄色/橙色场，而用于临界操作的黄色/橙色场又应当大于用于危险操作状态的红色场。事实证明，这样的场大小的比例分配特别合适：绿色的场大小为60％，黄色/橙色的场大小为20％，红色的场大小为10％。较大的绿色场表示正常操作状态，其中绿色场的相对大小指示所监视的操作参数的实际大小。因此，当设置机器时，操作人员可将机器调整成接近于绿色场的上限的值，即，略低于60％。因此，操作人员例如可选择工具的较大顺流送料，使得工作主轴的电机的功耗在绿色场的上部范围中。用这种方式优化顺流送料，可产生对应的加工性能。例如，可通过监视工具架上的振动来执行类似的方法。

光显示元件中的黄色/橙色场向操作人员指出例如主轴电机的功耗或工作主轴或工具的振动在限值范围内，且应当立刻采取措施使操作参数返回到其正常的量值。可例如通过减少顺流送料、更换工具或其它措施来实现这个结果。重要的是，当执行非常多样的设置工作及监视多台机器时，监视机器所需要的精力及仔细程度可减少，这 对于所有机器的持久操作有良好的效果。

显示器适于作为光照明元件附接到加工单元的侧壁外侧，这样如果操作人员正在观察工具对于机器的工作范围中的工件的操作，显示器就会处在操作人员的直接视野范围内。

优选的是，显示器含有多个照明设备，例如LED，设置在具有透明外壁的罩壳中，且分别电连接到评估单元及控制单元。在此情况下，相应照明设备的数目与测量出的相应参数的量值成比例这是一个优点，这样可通过分别激活的照明设备的数目且因此通过相应照明场的量值向操作人员显示相应相关操作参数的量值及感受到的值。

附图说明

下文中将参照附图详细说明本发明的实施例，其中：

图1绘示包含转头的通用铣床的横向示意图；

图2绘示包含垂直定向的主轴头的垂直铣床。

具体实施方式

图1所示的通用铣床包含后支架1及设置在其下表面上的机床2，在机床2上可通过电机在Y坐标轴方向上在导轨3上驱动工件台4。水平滑块7安装在水平导轨5、6中，在支架1前面，使得其可通过电机在X坐标轴方向上移位，在水平滑块7前面在垂直导轨10中引导横向滑块9，使其可通过电机在Z坐标轴的方向上移动。在横向滑块9前面安装有头11，使得其可围绕水平轴12旋转，在其倾斜45°的正面13上支撑着转头15，转头15可通过电机围绕轴14移动倾斜45°。主轴外壳16固定到此转头15的一个导管表面，在其左边部分中设置有主轴电机17及位于其前面的工作主轴18，其均由虚线展示。在主轴16的后端、主轴电机17的后部区域中设置有传感器20，其持续检测电机17的功耗。在主轴外壳16的前末端区域中定位有振动传感器21，其检测在操作期间在工具架或被夹紧的工具上发生的振动。这两个传感器20及21形成传感器系统，其经由数据线22、23连接24到评估单元，评估单元连接到常规控制单元25。数据线26从控制单元25引导到显示器28，显示器28是作为以旋转方式固定的圆形照明元件设置在支撑头11的侧壁中，在符合人体工程学的位置处，使得其处在站在机器旁边的操作人员的直接视野范围中。此显示元件28含有透明罩壳，其中设置着多个照明设备，例如LED。此外，显示元件28划分成三个场，即占据60％照明表面的大的绿色场、占据20％照明场的中等大小的黄色/橙色场，及占据20％照明场的小的红色场。依据传感器系统20、21获得的测量值及在评估单元24中确定的操作 状态，有更多或更少条LED变成可看到的绿色、黄色/橙色或红色场。绿色场指示机床的正常操作状态，黄色/橙色场指示开始临界操作状态，红色场指示危险操作状态，其全部是根据检测到的功耗及/或振动参数的量值。为了监视机床的其它状态及性质，可由对应的传感器检测例如特别应力组件的温度等其它操作参数，且通过评估单元将其包含在监视内容中。

图2中用正视图示意性绘示的铣钻床含有底座30，包含安装在上面的侧壁31、32及设置在这两个侧壁之间的工件台33。横向横断35安装在安装于侧壁31、32的顶表面上的两个导轨中，以便可通过电机在Y坐标轴的方向上移位，横向滑块36设置在其表面上，垂直滑块37设置在横向滑块36前面，其均设置在导轨中，使得其可通过电机移位。此处，线性电机，例如37，用于驱动滑块。可在Z坐标轴的方向上移位的垂直滑块形成垂直铣头38的支撑件，在其外壳中支撑着工作主轴及其驱动电机。

为了检测在加工操作期间在工具架39或夹在其中的工具上发生的振动，此实施例还在主轴外壳38的前部部分中提供传感器21，其通过数据线22连接到评估单元24。与在图1的实施例中一样，另一传感器20设置在主轴外壳38中的主轴驱动电机的末端部分中，所述传感器20检测电驱动电机的功耗，且通过数据线23连接到评估单元24。数据线26从此评估单元24引导到显示元件40，其在功能方面对应于根据图1的显示元件28，但在此情况下具有椭圆形细长形状。此显示元件40还含有多个彩色场或区域，其依据持续检测到的操作参数的量值以特定颜色亮灯，因此向操作人员指示机床的相应操作状态。在这个过程中，可由操作人员依据设置通过按键或开关来对例如主轴电机的测量到的振动或功耗中的仅一个参数进行显示，所述按键或开关可提供于控制单元的控制面板中，或评估单元中或评估单元上。

根据本发明的显示器合适地含有用于场的百分比大小划分的划分标度形状的标度。基于根据测量到的操作参数的量值及/或感受到的值的激活照明元件(即LED)的改变的数目的标度是优选的。

一种用于设置用于加工特定工件的机床的方法的特征在于，操作人员在执行设置工作时在视觉上监视机器的工作范围内的工具/工件的界面(在同时或实际的操作中)。为了优化工作程序及结果，操作人员可在键盘上设置操作参数，例如主轴顺流送料、主轴速度等，使得持续监视的显示处在绿色场的上部范围中。

本发明不限于图示及上述的实施例。举例来说，可提供用于检测许多不同操作参数的传感器，其连接到评估单元或还直接连接到控制单元。依据相应操作参数的优先 权，可通过评估单元在显示元件中分别显示各个传感器的测量值。评估单元还可将各种操作参数的测量值链接在一起，且将来自这些测量值的组合的数据供应到显示单元。因此，举例来说，可分别测量工作主轴的支架温度、主轴电机的功耗及工具架的振动，且任选地用不同的顺序来分别作为参数加以显示。还可在评估单元中将三个或三个以上参数处理成共用数据集，其被显示并用参数的组合评价指示机器的操作状态。

Claims (6)

1.一种机床，是通过程序控制的旋转铣钻床，其包括：

加工单元，其通过电机在多个坐标轴上可移位，其中安装有用于以可交换的方式接收机床的工作主轴(18)，及用于驱动所述工作主轴(18)的电机(17)，

可编程控制单元(25)，及

用于监视所述机床的操作状态的构件，其特征在于

至少一个用于检测至少一个操作参数的传感器系统(20,21)设置在所述机床的组件(11；38)上，所述组件与此参数有关，

评估单元(24)连接到所述传感器系统(20,21)以及所述控制单元(25)，所述控制单元处理所述传感器系统检测到的测量值，且

光显示器(28,40)，其根据来自所述评估单元(24)的数据以对应的颜色显示所述机床的正常、临界及危险操作状态；

所述光显示器(28,40)包括设置在所述加工单元(11,38)的侧壁外侧上的符合人体工程学的位置上的显示元件；

所述显示元件含有多个照明设备，其设置在透明罩壳中，且分别电连接到所述评估单元(24)及所述控制单元(25)；

所述显示元件设置在所述加工单元的支撑头的侧壁处，具有圆形形状，或者，所述显示元件设置在垂直铣头的前侧壁处，且具有椭圆形细长形状；

所述光显示器(28,40)含有多个彩色场和标度，所述标度指示相应色彩激活范围的量值比例，所述标度含有用于场的百分比大小划分的划分标度形状，所述标度基于根据测量到的操作参数的量值及/或感受到的值的激活照明元件的改变的数目而设置。

2.根据权利要求1所述的机床，

其特征在于

所述评估单元(24)在功能上与所述控制单元相关联，且根据所述传感器系统(20,21)的所述测量数据及所述控制单元(25)的数据来确定监视到的操作参数的相应状态变量，且激活所述光显示器(28,40)的对应于所述状态变量的色彩。

3.根据权利要求1或2所述的机床，

其特征在于

所述光显示器(28,40)含有依据所述操作状态改变的颜色区域，绿色用于 正常操作状态，黄色/橙色用于临界操作状态，红色用于危险操作状态。

4.根据前述权利要求3中所述的机床，其特征在于

所述显示元件含有多个可分别激活的照明设备，所述照明设备具有色彩可激活范围，其中绿色场覆盖整个彩色表面的60％到70％，黄色/橙色场覆盖20％到30％，红色场覆盖10％到20％。

5.根据前述权利要求1或2所述的机床，其特征在于

所述传感器系统(20,21)包括在主轴电机的区域中设置的功耗传感器(20)和在工作主轴的工具架的区域中设置的振动传感器(21)，其通过各自数据线(22、23)连接到所述评估单元(24)。

6.根据权利要求5所述的机床，其特征在于

所述显示元件中，所述功耗传感器(20)和所述振动传感器(21)的测量值分别显示或组合在一起显示。