CN103658882B - 电火花加工机床的数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电火花加工机床的数据采集系统，将多台电火花加工机床与计算机通过数据传输通路连接起来，将与电火花加工机床的加工状态相关的信息存储在该电火花加工机床的存储部，通过计算机采集加工结束后从该电火花加工机床发送的信息。通过使所述存储部中暂时存储的各种监视信息为最少限度，能够不受网络环境影响地存储各种监视信息。

Description

电火花加工机床的数据采集系统

技术领域

本发明涉及一种将计算机与电火花加工机床通过网络连接的电火花加工机床的数据采集系统。

背景技术

作为对使用电火花加工机床加工的加工件进行质量评估的方法，存在加工结束后测定加工件的表面粗糙度或尺寸精度来评估的方法，但一般是将掌握加工时的加工状况所需要的加工电压、加工电流、加工速度等作为监视信息，根据所监视的各项信息是否在规定范围内来评估。并且，得到的监视信息被保存在安装在电火花加工机床内的数值控制装置内部的存储装置里，或者当电火花加工机床接入网络时将得到的监视信息通过网络传输给计算机。

日本专利第4137384号公报(JP4137384B2)中公开了以下技术：作为在使用电火花加工机床加工时采集的数据，采集加工速度、加工电压、加工电流、在电极上施加电压的关断时间（off time）/接通时间（on time）、总放电次数、异常放电次数、异常放电率、放电频率，并将该采集的数据存储在电火花加工机床内部设置的数值控制装置中。

但是，与个人计算机或服务器的存储容量相比，这种设置在电火花加工机床中的数值控制装置的数据存储容量通常较小。因此，在加工时间较长的电火花加工中，涵盖电火花加工所有路径来存储多个各种监视信息，从存储容量的角度来说是很困难的。还有，如果为了存储各种监视信息而在电火花加工机床上设置大容量存储装置，则会产生电火花加工机床成本升高的问题。

也有技术可以不将各种监视信息存储在电火花加工机床内部的数值控制装置中，而是时时刻刻传输给连接在网络上的计算机，存储在计算机里的存储装置中。在这种情况下，虽然不会像上述专利文献那样出现在电火花加工机床上设置大容量存储装置而导致电火花加工机床成本升高的问题，但由于通过网络时时刻刻传输数据，因此会出现网络通讯负荷升高、当网络出现故障时各种监视信息便无法存储到计算机内的问题。

此外，日本专利第4047544号公报(JP4047544B2)中公开了一种将计算机与电火花加工机床通过网络连接，采集加工时的加工电压变化以及加工速度变化等监视信息的系统。

这种由计算机和电火花加工机床构成的系统可以每隔预定时间将加工过程中的加工速度、加工电压、加工电流等各种监视信息存储在电火花加工机床内部的数值控制装置中，随后根据需要发送给外部的计算机等。然而，由于每隔预定时间存储各种监视信息，因此存在数据量增大的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种电火花加工机床的数据采集系统，不必在电火花加工机床上设置的数值控制装置中设置大容量存储装置，便能存储、采集加工时的各种监视信息。

根据本发明的电火花加工机床的数据采集系统，其中，计算机和电火花加工机床通过数据传输通路连接，与该电火花加工机床的加工状态相关的信息存储在该电火花加工机床的存储部中，通过所述计算机采集加工结束后从该电火花加工机床发送的信息。该电火花加工机床具有：检测部，其按照预定周期或所述电火花加工机床的可动部每移动预定距离时对与加工过程中的加工状态相关的物理量进行检测；判断部，其判断所述检测部检测出的物理量是否超过了预先设定的阈值；存储部，其在通过所述判断部判断出所述检测出的物理量超过了预先设定的阈值时，存储所述物理量或者表示所述物理量超过了所述阈值的信息；发送部，其在通过所述电火花加工机床进行加工后，发送所述存储部中存储的所述物理量或者表示所述物理量超过了所述阈值的信息。另外，所述计算机具备：接收部，其接收通过所述电火花加工机床加工后从所述发送部发送的所述物理量或者表示所述物理量超过了所述阈值的信息；存储部，其存储所述接收部接收到的所述物理量或者表示所述物理量超过了所述阈值的信息。

根据本发明的电火花加工机床的数据采集系统，电火花加工机床不将加工过程中与加工状态相关的物理量全部存储，而只在超过了预先设定的设定范围的情况下存储，由此可以将电火花加工机床内的存储部中存储的监视信息控制在最少限度，在加工时间较长的电火花加工过程中也能够存储必需的各种监视信息。此外，由于数据并非通过网络时时刻刻传输，而是在加工结束后将电火花加工机床的存储部内存储的物理量发送给计算机，因此不会导致网络通讯负荷升高，即使网络暂时出现故障也不会影响信息的发送。

在这里，本说明书中使用的“超过阈值”这一用语，其意义是指在区分以阈值为界的良好范围和不良范围时，由良好范围进入不良范围，而并非仅表示从以阈值为界的较小范围进入较大范围。

所述物理量可以包含加工电压、加工电流、加工速度、所述电火花加工机床所设置的场所的室温、加工槽水温中的某一个。

所述阈值是规定了所述物理量的上限以及下限的范围，针对所述判断的物理量设定多个范围，所述电火花加工机床有一个设定部，其在所述判断的物理量和与加工状态相关联的其他物理量中，对应于该多个范围中的每一个范围设定至少一个要存储的项目，所述判断部判断所述检测出的物理量对应所述规定的范围中的哪个范围，所述存储部根据所述判断结果，对应于所述范围存储由所述设定部设定的项目的物理量。

通过该实施方式，能够根据判断的物理量的范围使得电火花加工机床内部存储装置中存储的物理量种类各异，将存储装置中存储的物理量控制在最少限度，由此，让不具备大容量存储装置的数值控制装置中也能够在较长的加工时间内存储各种监视信息。

所述阈值是规定了所述物理量的上限以及下限的范围，针对所述判断的物理量设定多个范围，并且，所述电火花加工机床有一个设定部，其对于这多个范围的每个范围设定是将所述物理量以实测值进行存储，还是作为表示所述物理量是在该范围内或者范围外的何种状态的标志进行存储的存储形式，所述判断部判断所述检测出的物理量对应所述规定的范围中的哪个范围，所述存储部根据所述判断结果，以所述设定部设定的存储形式存储所述物理量。

通过该实施方式，能够根据判断的物理量范围，将电火花加工机床内部存储装置中存储的物理量以标志的形式存储、或者以实测值存储，从而将存储装置中存储的物理量控制在最少限度，由此，即使在不具备大容量存储装置的数值控制装置中也能够在较长的加工时间内存储各种监视信息。

所述电火花加工机床的存储部中存储的所述物理量或者表示所述物理量超出了所述规定范围的信息如果超过了预先设定的规定大小，也可以将所述物理量或者表示所述物理量超出了所述规定范围的信息从所述电火花加工机床发送给所述计算机，停止所述电火花加工机床的加工。

通过该实施方式，能够在物理量或者数据超过预先设定的预定大小的情况下，将物理量或数据从电火花加工机床发送给计算机，停止电火花加工机床的加工，由此防止存储的监视信息溢出而无法存储，同时在成为这种状态的情况下，即使继续加工也很可能导致加工件被判断为不良品而成为无效加工，此时能停止在这种状态下继续加工的行为。另外，由于此时电火花加工机床中存储的物理量或数据被发送给计算机，所以还可以分析发送来的物理量或数据，分析不良情况的发生原因等。

通过本发明，通过将电火花加工机床内设置的数值控制装置中暂时存储的各种监视信息控制在最少限度，即使该数值控制装置不具有大容量存储装置，也可不受网络环境影响地存储各种监视信息，还可通过将该数值控制装置中暂时存储的各种监视信息传输给连接在网络上的计算机，来存储大容量的各种监视信息。

附图说明

本发明的上述以及其他目的以及特征，可以参照附图通过以下的实施例说明更为清楚。各图中：

图1是本发明的电火花加工机床的数据采集系统概要图。

图2是构成图1中数据采集系统的电火花加工机床具备的数值控制装置的概要图。

图3是本发明的电火花加工机床的数据采集系统中，表示加工电压值和判断加工件是否良好的例子的图。

图4是本发明的电火花加工机床的数据采集系统中，表示加工电流值和判断加工件是否良好的例子的图。

图5表示的是加工电压的判断结果和根据该判断结果存储的数据之间的关系，判断结果为需要检查时仅存储监视的加工电压值。

图6表示的是加工电压的判断结果和根据该判断结果存储的数据之间的关系，判断结果为需要检查时存储表示该情况的标志的值。

图7是表示加工电压的判断结果为“需要检查”时存储简单数据的处理的流程图。

图8是表示加工电压的判断结果为“需要检查”时存储标志的处理的流程图。

图9是表示加工电压的判断结果为“需要检查”的范围被设定为多个时的加工电压值和判断加工件是否良好的例子的图。

具体实施方式

首先，参照图1对本发明的电火花加工机床10的数据采集系统概要图进行说明。

多台电火花加工机床10(机床a、机床b、……机床n)通过HUB及路由器50与计算机40连接。计算机40与HUB及路由器50之间、以及HUB及路由器50与机床a、机床b、……机床n彼此之间分别通过LAN30连接。按以上方式，图1的例子中计算机40与HUB及路由器50之间、以及HUB及路由器50与各机床之间分别通过LAN30连接，但也可以使用LAN连接以外的其他网络连接方式连接。

这里，参照图2对一台电火花加工机床10(机床n)具备的数值控制装置11进行说明。

电火花加工机床10(机床n)如图1所示，与计算机40通过LAN连接，包含数值控制装置11、放电装置17、伺服电动机18和温度传感器19。其中，该数值控制装置11包含CPU12、存储部(Storage)13、SRAM14、RAM15、显示器16、键盘21以及NIC20(Network Interface Card，网络接口卡)。

存储部13为闪速存储器或硬盘等，SRAM14为通过电池等备份的保持型存储器，存储部13以及SRAM14内部存储着进行加工所需要的各种设定数据以及加工条件、加工程序等、还有判断各种监视信息是否良好所需的阈值。

显示器16显示各种监视信息等。键盘21用于输入监视范围（后述的在数值控制装置11内存储数据时的判断范围）以及监视信息超出监视范围时输入在数值控制装置11内存储的数据的类别。另外，图2的例子中输入监视范围以及输入存储的数据的类别，使用的是数值控制装置11上设置的键盘21进行手动输入，但不局限于手动输入，也可以从连接在网络上的计算机进行设定、或者使用加工程序来输入。

用于判断加工件是否良好的各种设定数据以及加工条件、加工程序、存储的监视信息等可以通过数值控制装置11获取，从数值控制装置11通过NIC20、LAN30发送给连接在网络上的计算机40存储起来。如同上面参照图1说明的那样，本实施例中机床10与计算机40之间的连接是通过LAN连接来进行的，也不局限于此，也可以使用其他网络连接方式连接。

在电火花加工机床10的数据采集系统里，数值控制装置11定期获取加工电压、加工电流等物理量，针对获取的每个物理量判断加工件是否良好。关于该电火花加工机床10的数据采集系统，图3是表示电火花加工机床10的加工电压值与加工件是否良好的判断之间关系的示意图，图4是表示加工电流值与加工件是否良好的判断之间关系的示意图。

图3中，粗实线是表示最适宜作为加工电压的电压的基准值。如果加工电压在离开该基准值预定的范围内的、位于粗实线与虚线之间的“区域1”，则判断为“良好(不需检查)”，如果位于虚线与单点划线之间的“区域2”，则判断为“需要检查”，而如果位于单点划线外侧的“区域3”则判断为“不良”。这里关注加工电压是否位于虚线外侧的“区域2”或者“区域3”，如果加工电压在“区域1”内，其判断结果为“良好(不需检查)”，则此时各种物理量的值不予存储。如果加工电压在“区域2”内，其判断结果为“需要检查”，并不存储大量的各种数据，而仅仅存储能够识别出需要检查的简单的数据。如果加工电压在“区域3”内，其判断结果为“不良”，因为需要确定导致不良的原因，所以除了加工电压以外，还需要将其他各种数据一并存储起来。

进一步详细说明，加工电压在“区域2”内，其判断结果为“需要检查”的情况下，仅存储监视到的加工电压值，或者存储表示判断结果为“区域2”的标志的值。加工电压在“区域3”内，其判断结果为“不良”的情况下，除了监视到的加工电压值以外，还将该时刻的加工电流、加工速度、各轴的当前位置等存储起来。

加工电压的判断结果与根据该判断结果存储的数据之间的关系如图5和图6所示。图5中判断结果为“需要检查”时，仅存储监视到的加工电压的值，图6中判断结果为“需要检查”时，存储表示该情况的标志的值。

测定电火花加工机床10的加工电压值并基于该测定值判断加工件是否良好(图3)之外，测定电火花加工机床10的加工电流值并基于该测定值判断加工件是否良好(图4)也在同时以同样的方式进行。

如果加工电流在图4所示的“区域1”内，其判断结果为“良好(不需检查)”，则此时各种物理量的值不予存储。如果加工电流在图4所示的“区域2”内，其判断结果为“需要检查”，并不存储大量的各种数据，而仅仅存储能够识别出需要检查的简单的数据。而如果加工电流在图4所示的“区域3”内，其判断结果为“不良”，因为需要确定导致不良的原因，所以除了加工电流以外，还需要将其他各种数据一并存储起来。

进一步详细说明，加工电流在“区域2”内，其判断结果为“需要检查”的情况下，仅存储监视到的加工电流值，或者存储表示判断结果为“区域2”的标志的值。这种情况下，为了弄清是哪个物理量“需要检查”而将需要检查的物理量的值存储起来，关于标志也根据需要检查的物理量的种类准备不同的标志。加工电流在“区域3”内，其判断结果为“不良”的情况下，除了监视到的加工电流值以外，还将该时刻的加工电压、加工速度、各轴的当前位置等存储起来。

参照图7的流程图对加工电压的判断结果为“需要检查”的情况下存储简单数据的处理进行说明。以下按各步骤说明。

[步骤SA1]判断加工是否已经开始，如果已经开始则进入步骤SA2。

[步骤SA2]将之前监视时存储的、存储过的监视信息清空。

[步骤SA3]获取加工电压、加工电流等各种监视信息。

[步骤SA4]判断获取的监视信息中的数据是否落在预先设定的“良好”范围内，如果在“良好”范围内(是)则进入步骤SA9，如果不在“良好”范围内(否)则进入步骤SA5。

[步骤SA5]判断步骤SA3获取的监视信息中的数据是否落在预先设定的“需要检查”范围内，如果在“需要检查”范围内(是)则进入步骤SA7，如果不在“需要检查”范围内(否)则进入步骤SA6。

[步骤SA6]将获取的数据判断为“不良”，除了加工电压以外，将该时刻的加工电流、加工速度、各轴的当前位置等作为各种监视信息存储在数值控制装置11中。

[步骤SA7]仅将表示“需要检查”的简单数据(仅判断为需要检查的物理量的值)存储在数值控制装置11中。

[步骤SA8]判断数值控制装置11内存储的数据是否超过存储容量，如果没有超过(否)则进入步骤SA9，如果超过了(是)则进入步骤SA11。

[步骤SA9]判断电火花加工机床的加工是否已经结束，如果加工已经结束(是)则进入步骤SA10，如果加工仍未结束则返回步骤SA3继续监视。

[步骤SA10]伴随着加工结束，将数值控制装置11内存储的加工电压以及其他加工电流、加工速度、各轴的当前位置等各种监视信息从数值控制装置11发送给计算机40，结束该处理。

[步骤SA11]伴随着数值控制装置11内的数据占满了存储容量，将数值控制装置11内存储的加工电压以及其他加工电流、加工速度、各轴的当前位置等各种监视信息从数值控制装置11发送给计算机40。

[步骤SA12]在数值控制装置11的显示器16上显示表示数值控制装置11内的数据已超过存储容量情况的警告，停止电火花加工机床的加工，结束该处理。

图8的流程图表示的是加工电压的判断结果为“需要检查”的情况下存储表示该情况的标志的值的处理。

该图8的流程图中表示的步骤SB1至步骤SB12的处理与图7流程图中表示的步骤SA1至步骤SA12的处理大体一致，但图8的步骤SB7的处理与图7的步骤SA7的处理是不同的。即，图7中步骤SA5中将数据判断为“需要检查”的范围内后进入步骤SA7时，仅将表示“需要检查”的简单数据(仅判断为需要检查的物理量的值)存储在数值控制装置11中，而图8中步骤SB5中将数据判断为“需要检查”的范围内后进入步骤SB7时，将表示是哪个物理量需要检查的标志的值作为表示“需要检查”的数据存储在数值控制装置11中。

图3和图4的例子中，将加工电压以及加工电流的监视信息分别分为3个区域，即“区域1”的范围(判断结果“良好”)、“区域2”的范围(判断结果“需要检查”)、“区域3”的范围(判断结果“不良”)，而如图9所示将“区域2”的范围(判断结果“需要检查”)分为“区域2A”的范围(判断结果“需要检查1”)和“区域2B”的范围(判断结果“需要检查2”)，当加工电压或者加工电流落在区域2A中时将标志的值存储在数值控制装置11中，而落在区域2B中时则存储加工电压值等，可以根据“需要检查”的程度是“需要检查1”还是“需要检查2”改变存储在数值控制装置11中的数据。

作为监视范围的指定，在上面所示的例子中确定了加工电压或者加工电流的基准值，设定从该基准值出发的上下的预定的幅度，从而设定了用于判断的区域，但也可以不设定这样的基准值而设定上限值和下限值来指定监视范围。

此外，判断结果为“不良”的情况下，在上面所示的例子中，除了加工电压以外，还将加工电流、加工速度、各轴的当前位置等所有其他监视信息都存储在数值控制装置11中，但并不一定要将所有的监视信息都存储起来，例如监视的数据为水温的情况下，可以仅对应地存储当前时刻等，对应超出范围的数据来改变要存储的数据。

另，数值控制装置11中存储的数据没有超过存储容量时，在上面的例子中在加工结束时数据从数值控制装置11发送给计算机40，起到了可以将一系列加工中的数据在加工结束后统一发送的效果，但不局限于此种方式，还可以在加工动作的过程中通过操作员的操作或者程序的指令从数值控制装置11向计算机40发送数据，在多种形状的多次加工的情况下，还可以采取每当各种形状的各次数的加工结束时发送数据的形式。

Claims (5)

1.一种电火花加工机床的数据采集系统，

其中，计算机与电火花加工机床通过数据传输通路连接，与该电火花加工机床的加工状态相关的信息存储在该电火花加工机床的存储部中，通过所述计算机采集加工结束后从该电火花加工机床发送的信息，

所述电火花加工机床的数据采集系统的特征在于，

所述电火花加工机床具有：

检测部，其按照预定周期或所述电火花加工机床的可动部每移动预定距离时对与加工过程中的加工状态相关的物理量进行检测；

判断部，其判断所述检测部检测出的物理量是否超过了预先设定的阈值；

存储部，其在通过该判断部判断出所述检测出的物理量未超过预先设定的阈值时不进行信息的存储，仅在判断出所述检测出的物理量超过了所述阈值时存储所述物理量或者表示所述物理量超过了所述阈值的信息；以及

发送部，其在通过所述电火花加工机床进行加工后，发送所述存储部中存储的所述物理量或者表示所述物理量超过了所述阈值的信息，

所述计算机具有：

接收部，其接收通过所述电火花加工机床进行加工后从所述发送部发送的所述物理量或者表示所述物理量超过了所述阈值的信息；以及

存储部，其存储所述接收部接收到的所述物理量或者表示所述物理量超过了所述阈值的信息。

2.根据权利要求1所述的电火花加工机床的数据采集系统，其中，

所述物理量包含加工电压、加工电流、加工速度、所述电火花加工机床所设置的场所的室温、加工槽水温中的某一个。

3.根据权利要求1所述的电火花加工机床的数据采集系统，其中，

所述设定范围是规定了上限以及下限的范围，针对所述判断的物理量设定多个范围，

所述电火花加工机床具有设定部，其在所述判断的物理量和与加工状态相关联的其他物理量中，对应于该多个范围设定至少一个要存储的项目，

所述判断部判断所述检测出的物理量对应所述设定的范围中的哪个范围，

所述存储部根据所述判断结果，对应于所述范围存储由所述设定部设定的项目的物理量。

4.根据权利要求1所述的电火花加工机床的数据采集系统，其中，

所述设定值是规定了上限以及下限的范围，针对所述判断的物理量设定多个范围，并且，

所述电火花加工机床具有设定部，其对于这多个范围的每个范围，设定是将所述物理量以实测值进行存储，还是作为表示所述物理量是在该范围内或者范围外的何种状态的标志进行存储的存储形式，

所述判断部判断所述检测出的物理量对应所述设定的范围中的哪个范围，

所述存储部根据所述判断结果，以所述设定部设定的存储形式存储所述物理量。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电火花加工机床的数据采集系统，其中，

当所述电火花加工机床的存储部中存储的所述物理量或者表示所述物理量超过了所述设定范围的信息超过了预先设定的预定大小时，将所述物理量或者表示所述物理量超过了所述设定范围的信息从所述电火花加工机床发送给所述计算机，停止所述电火花加工机床的加工。