CN105729237B

CN105729237B - 对机床的切削液供给系统

Info

Publication number: CN105729237B
Application number: CN201510994028.6A
Authority: CN
Inventors: 黑川隆
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2015-12-25
Publication date: 2018-04-13
Anticipated expiration: 2035-12-25
Also published as: DE102015122165A1; JP6062915B2; CN105729237A; JP2016124046A; US10183369B2; US20160184951A1; DE102015122165B4

Abstract

切削液供给系统具备：机床；喷射切削液的喷嘴；以及用于保持并移动该喷嘴的喷嘴移动单元。而且，检测位于机床的内部的物体，基于该检测信息来识别物体的位置以及形状，并根据该识别信息来指定加工点。而且，喷嘴移动单元移动喷嘴从而向该指定的加工点喷射切削液。

Description

对机床的切削液供给系统

技术领域

本发明涉及对机床的切削液供给系统。

背景技术

在机床中的切削加工中，一般情况下，出于工件与刀具之间的润滑、因刀具的切削而产生的热的冷却、从切削加工部位除去因工件的切削而产生的切屑从而实现的刀具的长寿命化、稳定的加工等目的，会在切削加工中向工件与刀具接触的部位喷射切削液。这被称为切削液供给。

切削液供给一般来说，是由机床的操作人员手动设定固定于机床内的任意部位的切削液供给喷嘴的喷射的朝向来进行的。而由于这是由人来操作，因此存在个人差别，从而在再次进行相同加工的情况下，缺乏朝向设定的再现性。

因此，在用多个同型号机床加工相同物品的情况下，或者在多品种少量生产的现场加工一次其他物品之后，再加工与之前相同的物品的情况下，切削液供给会产生偏差，其结果，可能会导致加工物品的质量参差不齐。另外，在重复加工中，由于喷射的朝向的设定也可能产生偏离，因此在量产中，也会有不知不觉间降低加工物品的质量的情况。

另外，在数控机床等中，存在更换多个工具，或者变化工具、工件的朝向来自动推进切削加工的机床，但是由于合适的切削液供给部位因具有刀具的工具(工具长度、工具直径、工具类别等)、工件形状、加工的进展等而产生变化，因此，在这样的数控机床中，随着自动加工的进行，合适的切削液供给部位会发生变化。

而另一方面，即便是上述那样的自动化的数控机床，切削液供给也一般是如上所述由操作人员手动设定切削液供给喷嘴的朝向。另外，自动加工中，为了防止事故，一般设置为操作人员无法触碰到切削液供给用的喷嘴。

因此，在用机床进行自动加工的情况下，即便随着自动加工的进展合适的切削液供给部位发生变化，但由于供给切削液的部位多是固定的，因此自动加工中，切削液供给会有陷入不合适的状态的情况，在该状态中，因为切削液不足，有时会议导致加工面的劣化、工具的短命化。

为了消除关于这种切削液供给的问题，例如在日本特开昭61-260964号公报中提出了一种用伺服马达来驱动切削液供给喷嘴的朝向的系统。但是，该技术为了自动判定合适的切削液供给部位，需要将工具形状数据、加工程序、加工的进展情况(机床的位置信息、使用中的工具编号)等机床侧的大量的信息给予切削液供给喷嘴的驱动系统，或者需要在最开始由人一边观察加工状态一边指导切削液供给喷嘴的动向(朝向等)因而花费功夫。

再有，若切削液供给用的喷嘴的位置像现状一样固定，则例如在工件具有极大的高低差异的情况下、或在摇篮式的五轴机床中其摇篮部分大量工作的情况下，会有因工件自身的高低差异、四轴或者五轴的机构部分，而阻碍切削液供给的路径的情况。

发明内容

由此，本发明的目的为，鉴于上述现有技术的问题，提供一种切削液供给系统，该系统能够将工具接触工件的表面的部位、或者工件的表面与工具交叉的部位指定为加工点、并向该指定的加工点自动地一直进行合适的切削液供给。

本发明的切削液供给系统具备：机床；喷射切削液的喷嘴；向上述喷嘴供给切削液的供给装置；用于保持并移动上述喷嘴的喷嘴移动单元；检测位于上述机床的内部的物体的物体检测装置；基于上述物体检测装置的检测信息来识别上述物体的位置以及形状的信息处理单元；以及根据该信息处理单元识别的信息来指定加工点的加工点指定单元，上述喷嘴移动单元构成为以向上述加工点指定单元指定的加工点喷射切削液的方式移动上述喷嘴。

上述喷嘴移动单元也可以构成为控制上述喷嘴的位置以及方向的至少一个。

上述喷嘴移动单元也可以构成为控制来自上述喷嘴的切削液喷射的有无。

上述喷嘴移动单元也可以为机器人。

根据本发明，能够提供一种切削液供给系统，该系统能够将工具接触工件的表面的部位、或者工件的表面与工具交叉的部位指定为加工点，并向该指定的加工点自动地一直进行合适的切削液供给。

附图说明

本发明的上述以及其他的目的以及特征，能够根据参照附图的以下的实施例的说明而变得明确。这些图中：

图1是表示本发明的切削液供给系统的一个例子的图。

图2是表示图1的切削液供给系统的功能框图。

图3是表示图2所示的切削液供给系统的动作(控制喷嘴移动装置的切削液供给喷嘴的位置以及姿势的控制处理)的流程图。

具体实施方式

图1是表示本发明的切削液供给系统的一个例子的图。

如图1所示，切削液供给系统包括：机床1；切削液的供给装置7；喷射从切削液的供给装置7供给的切削液的切削液供给喷嘴6；移动该喷嘴6的喷嘴移动装置5；连接于该喷嘴移动装置5的影像传感器等的至少一个以上的检测装置4；处理由影像传感器等的检测装置4输出的信息的信息处理单元(未图示)。

该切削液供给系统具有如下功能，通过影像传感器等的检测装置4监控机床1的工具2与工件3各自的位置以及形状，并认知作为工具2接触工件3的表面的部位或工件3的表面与工具2交叉的部位的“加工点”。

机床1在床身11上通过床鞍13具备工作台8、圆柱12。在工作台8载置工件3。在主轴9安装有能够通过工具更换装置10进行更换的工具2。通过安装于主轴9的工具2来加工工作台8上的工件3。机床1一般做成将对工件3进行加工的加工空间(机床内部)利用罩(未图示)从外部遮蔽，使切削液、加工屑不向外部飞散。但是，在切削液、加工屑向外部飞散也没关系的情况下，则不使用这样的罩。

从切削液的供给装置7向作为工件3被工具2加工的部位的“加工点”供给切削液。此外，从切削液的供给装置7向加工点供给的媒介为切削液、油雾、或者空气等。另外，切削液的供给装置7是用于将切削液、油雾、或者空气等喷向加工点的泵。

也可以由机器人构成喷嘴移动装置5。在将喷嘴移动装置5做成为机器人的情况下，在该机器人的臂的前端安装切削液供给喷嘴6。从切削液的供给装置7供给的切削液从切削液供给喷嘴6向加工点喷射。切削液供给喷嘴6和移动该喷嘴6的喷嘴移动装置5设置于机床1的罩(未图示)的内侧，或者设置于扩展机床1的罩(未图示)而成的区域内。但是，在即便切削液、加工屑向外部飞散也没关系的情况下，没有该限制。此外，作为该喷嘴移动装置5的机器人在机床1不需要进行切削液供给的时间内，也可兼作其他用途。例如，切削加工后的工件3的取出、加工前的工件3的安装等的用途。

图2是本发明的切削液供给系统的功能框图。

切削液供给系统具有通过影像传感器等的检测装置4来检测机床1内的工具2以及工件3的功能。从信息处理单元14向检测装置4进行检测指示。检测装置4检测工具2以及工件3，并将该检测的信息发送到信息处理单元14。但是，检测装置4可检测的范围、对象并不限于上述的范围。

信息处理单元14通过处理由检测装置4检测到的信息，来识别工具2以及工件3各自的形状信息以及位置信息，并将识别出的形状信息以及位置信息发送到加工点指定单元15。

加工点指定单元15根据信息处理单元14识别出的工具2以及工件3各自的形状信息以及位置信息，将工具2与工件3的表面接触的部位或者工件3的表面与工具2交叉的部位指定为“加工点”，并将该指定的加工点的信息(位置的信息)与工具2以及工件3各自的形状信息以及位置信息一起发送到喷嘴移动装置5的控制装置16。

喷嘴移动装置5的控制装置16基于加工点的信息与工具2以及工件3各自的形状信息以及位置信息，避免机床1的内部构造物(包括检测装置4、工作台8、主轴9、工具更换装置10、床身11、圆柱12、床鞍13，还包括夹具、附加轴(未图示)等。)以及工件3与工具2的干扰，同时驱动喷嘴移动装置5从而从切削液供给喷嘴6向加工点喷射切削液。

图3是表示图2所示的切削液供给系统的动作(控制喷嘴移动装置的切削液供给喷嘴的位置以及姿势的控制处理)的流程图。以下，按照各步骤进行说明。

[步骤sa01]确认初始图像是否被记录，在没有初始图像的情况下(NO)进入步骤sa02。在有初始图像的情况下(YES)进入步骤sa03。

[步骤sa02]对初始图像进行拍摄、记录，并进入步骤sa03。在此，初始图像是未安装工具2的状态的主轴9的头部的图像、未安装工件3的状态的工作台8的图像。

[步骤sa03]消除上次图像。

[步骤sa04]对当前图像进行拍摄。在此，当前图像是在机床1中正在加工工件3的工具2的图像，或者在机床1中正在被工具2加工的工件3的图像。

[步骤sa05]确认上次图像是否被记录，在上次图像未被记录的情况下(NO)进入步骤sa06，在上次图像被记录的情况下(YES)进入步骤sa07。

[步骤sa06]将初始图像的记录复制到上次图像的记录，并进入步骤sa07。

[步骤sa07]从上次图像的记录与当前图像找出工具2以及工件3各自的形状以及位置的信息。

[步骤sa08]根据工具2以及工件3各自的形状信息以及位置信息推定切削中的部位(加工点)。

[步骤sa09]向控制喷嘴移动装置5的控制装置16通知工具2以及工件3各自的形状以及位置的信息以及推定的切削中的部位(加工点)的信息。控制喷嘴移动装置5的控制装置16以能够向由工具2正在切削工件3的部位供给切削液的方式控制切削液供给喷嘴6的位置以及姿势。

在决定喷嘴移动装置5的切削液供给喷嘴6的位置以及姿势时，考虑避免喷嘴移动装置5(也包括切削液供给喷嘴6)与机床1的内部构造物(包括检测装置4、工作台8、主轴9、工具更换装置10、床身11、圆柱12、床鞍13，还包括夹具、附加轴。)以及工件3、工具2的干扰、以及确保用于喷射切削液的路径(避开障害物)、以及避开检测装置4检测出的障碍。根据切削液供给部位(加工点)的有无，来考虑切换切削液的喷射的有无。

[步骤sa10]将当前图像作为上次图像储存在上次图像记录中。

[步骤sa11]判定机床1是否正在加工工件3，在正在加工(YES)的情况下返回步骤sa04继续该处理，在没有正在加工(No)的情况下结束该处理。

在此，对根据由影像传感器等的检测装置4获得的信息来检测加工点的方法进行说明。作为根据由检测装置4获得的信息来检测作为工具2与工件3的表面接触的部位或者工件3的表面与工具2交叉的部位的“加工点”的方法，可考虑以下的例子。

以一般的加工中心为例进行说明。预先通过影像传感器等的检测装置4对未安装工具2的主轴9的头部与未安装工件3的状态的工作台8进行拍摄，并分别存储为工具检测基准图像、工件检测基准图像。

在加工开始前或者工具更换之后，对安装了工具2的主轴9的头部和带有工件3、夹具的工作台8进行拍摄。在该拍摄中，如果必要也可以使用多个影像传感器，或者利用安装在喷嘴移动装置5的影像传感器从多个位置进行拍摄。

通过对预先存储的工具2以及工件3各自的基准图像与加工开始前或者工具更换之后拍摄的工具2以及工件3各自的图像进行比较，来检测工具2以及工件3的初始形状和位置并进行存储。之后，通过重复工具2以及工件3的拍摄、本次拍摄时的图像与上次拍摄时的图像的比较，来检测工具2与工件3的移动以及工件3的形状。这样一来，利用从图像获得的工具2以及工件3的当前的形状、位置信息和先前检测的工具2以及工件3的初始的形状、位置信息，来检测出作为工具2与工件3的表面接触的部位或者工件3的表面与工具2交叉的部位(加工点)。

但是，根据由检测装置4获得的信息来检测作为工具2与工件3的表面接触的部位或者工件3的表面与工具2交叉的部位(加工点)的方法并不限于上述方法。例如，上述方法由于检测装置4是根据影像传感器进行检测而未考虑因切削液的颜色、飞沫所导致的图像的变化，因此若非在切削液是透明的，或者，用油雾代替切削液的烘干加工等、在切削液供给中工具2、工件3的附近也是透明的条件下，有可能无法正常发挥功能。因此，也可以认为如果只用上述的方法，若开始进行切削液供给则不能期待正常的动作。

因此，也可以对不太受切削液供给的影响而和工具2的相对位置不变的主轴9的头部以及不太受切削液供给的影响而和工件3的相对位置不变的工作台8的端部等也同时进行拍摄，将从即使在切削液供给中也能够正常拍摄的部分获得的位置的信息与最开始存储的工具2以及工件3各自的形状以及位置的信息进行组合，来推定并检测当前位置等。另外，也可以增加影像传感器且并用来自其他角度的拍摄结果(覆盖因机床1的动作等而产生的死角等。)。也可以考虑并用别的检测方法，例如追加并用热传感器(温度记录器)，也考虑由切削而持续产生热的部位，来判定为切削液供给部位(加工点)等。

另外，现有的系统同样用一些I/F(界面)来连接系统的信息处理单元14与机床1的控制装置(未图示)，从机床1获取加工时的工具编号、各轴的位置信息，并通过将该获取的位置信息与对系统的信息处理单元14获得的图像进行处理而获得的信息进行并用、比较，从而能够一直向最优位置供给切削液，另外，在加工的工具2、工件3的位移计算中，也可以考虑使用从机床1获得的各轴的位置信息。

控制装置16控制喷嘴移动装置5瞄准由信息处理单元14处理并由加工点指定单元15检测的部位(加工点)来供给切削液。为了该喷嘴移动装置5的切削液供给、喷嘴移动装置5的控制装置16控制喷嘴位置、切削液的喷射方向、切削液喷射的有无。

喷嘴移动装置5不只瞄准某一点来进行切削液供给动作，也可以具有根据工具2、加工来供给切削液供给的功能。例如，可以考虑在判断工具2为大口径的工具的情况下，向工具外形部附近的数个部位周期地进行切削液供给，或者在推测工具2为细长的钻头的情况下，以除去因打孔而削出并绕在钻上的切屑的为目的，适时地对从工件3露出的刀具部分也进行切削液供给等。

喷嘴移动装置5的控制装置16具有如下功能，在由加工点指定单元15检测的部位(加工点)与当前的切削液供给喷嘴6的位置之间存在由信息处理单元14等检测的干扰物的情况下，移动切削液供给喷嘴6以回避该干扰物并维持向加工点喷射切削液。

在由机器人构成喷嘴移动装置5的情况下，该机器人自身以及该机器人所具备的切削液供给喷嘴6具有在不干扰机床1的内部构造物(包括检测装置4、工作台8、主轴9、工具更换装置10、床身11、圆柱12、床鞍13等，还包括夹具、附加轴)以及工件3、工具2的区域进行动作的功能。根据该机器人，由于由加工点指定单元15检测的部位(加工点)的有无，即切削液供给部位的判定与向该部位的切削液供给是由影像传感器等的检测装置4与喷嘴移动装置5自动地进行，因此，目前一般不需要由操作人员进行的切削液供给用的喷嘴的设定作业，能够实现分段作业的省力化、减轻操作人员的负担。

根据本发明，排除了由于由操作人员来设定切削液供给用的喷嘴所导致的问题，即，即使由同一个操作人员进行操作，在每次设定时也会出现差异，或者由于每个人的习惯而在设定时出现差异，而难以在多台机床适用相同的设定等的问题，来进行固定的切削液供给，因此能够一直进行稳定的加工。

通过由喷嘴移动装置5来进行切削液供给喷嘴6的控制，即使在机床1加工中也能控制切削液供给喷嘴6，并且即使加工进展后合适的切削液供给部位发生位移，也能够维持合适的切削液供给状态。因此，能够期待加工品的质量提高、使用工具的长寿命化。

如上所述，本发明通过影像传感器等的检测装置来认知工具2与工件3各自的形状与位置，并使用该认知的信息来将在切削加工中工具2与工件3的表面接触的部位或者工件3的表面与工具2交叉的部位检测或推定为“加工点”，并通过使用通过机器人等的喷嘴移动装置5而能够移动的切削液供给喷嘴6来瞄准检测或推定好的“加工点”来进行切削液供给，使得合适的切削液供给实现自动化。由此，不需要加工品变更时的操作人员进行切削液供给喷嘴设定作业(试行时间等)，从而能够期待作业的效率化。另外，由于能够适当地保持切削液供给，因此能够期待加工的稳定化、加工品的质量提高、使用工具的长寿命化等。

另外，本发明通过机器人等的喷嘴移动装置5来移动切削液供给喷嘴6，因此，不只是切削液供给喷嘴6的朝向，也能够高自由度地变更位置。因此，即使在切削液供给的路径产生障碍的情况下，也能够通过避开该障碍的路径继续进行切削液供给。

Claims

1.一种切削液供给系统，其特征在于，具备：

机床；

喷射切削液的喷嘴；

向上述喷嘴供给切削液的供给装置；

用于保持并移动上述喷嘴的移动单元；

按时间顺序对位于上述机床的内部的工具、工件、以及不受切削液供给影响的载置上述工件的工作台的端部进行拍摄的摄像单元；

基于通过上述摄像单元按时间顺序所拍摄的图像来识别上述工具、上述工件的位置和形状、以及上述工作台的端部的位置的信息处理单元；以及

基于通过上述信息处理单元所识别的上述工具、上述工件的位置和形状、以及上述工作台的端部的位置的信息，将上述工具与上述工件的表面接触的部位或是上述工件与上述工具交叉的部位指定为随着加工的进行而变化的加工点的加工点指定单元，

上述移动单元构成为以向上述加工点指定单元指定的加工点喷射切削液的方式移动上述喷嘴。

2.根据权利要求1所述的切削液供给系统，其特征在于，

上述移动单元构成为控制上述喷嘴的位置以及方向的至少一方。

3.根据权利要求1或2所述的切削液供给系统，其特征在于，

上述移动单元构成为控制来自上述喷嘴的切削液喷射的有无。

4.根据权利要求1或2所述的切削液供给系统，其特征在于，

上述移动单元是机器人。

5.根据权利要求3所述的切削液供给系统，其特征在于，

上述移动单元是机器人。