CN105938352B - 避免主轴过热的数值控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的数值控制装置在当前正在控制的电动机的输出超过了连续额定输出时，推定该电动机达到过热为止的加工可持续时间，并且针对当前正在执行的程序块以后的指令程序块，预测各个指令程序块的执行时间和加工可持续时间，根据这些预测出的数据，确定电动机达到过热的指令程序块(警告产生程序块)、在从当前正在执行的指令程序块到上述警告产生程序块为止的期间的指令程序块范围中能够安全地停止运转控制的指令程序块(停止程序块)。

Description

避免主轴过热的数值控制装置
技术领域
本发明涉及一种数值控制装置，特别涉及在超过主轴电动机的连续额定输出而使用主轴的情况下利用适当的程序块自动地停止运转的数值控制装置。
背景技术
目前，在超过主轴电动机的连续额定输出而使用了主轴的情况下，根据该主轴电动机的温度、电流值、负荷数据等，推定在当前的切削条件下能够持续加工的时间(加工可持续时间)，如图4所示那样在画面上显示该推定出的加工可持续时间。在超过该加工可持续时间而使用了主轴的情况下，产生过热警告从而停止运转。
如果由于过热警告的产生而在切削的中途停止运转，则存在对加工面产生损伤等问题。为此，在加工中超过了连续额定输出的情况下，操作者判断是否能够在加工可持续时间内将程序执行到最后。在其结果是判断为只能执行到中途为止的情况下，需要利用对加工没有影响的程序块来停止运转。但是，通常不知道在加工可持续时间内能够加工到哪个程序块为止，因此难以判断(确定)停止运转的程序块。
发明内容
因此，本发明的目的在于：提供一种数值控制装置，其在超过主轴电动机的连续额定输出而使用主轴的情况下，能够利用产生过热警告之前的适当的程序块来自动地停止运转。
本发明的数值控制装置根据加工程序对机床所具备的电动机进行运转控制。该数值控制装置具备：加工可持续时间推定部，其在上述电动机的输出超过了该电动机的连续额定输出时，推定在该电动机的输出继续的情况下该电动机达到过热为止的加工可持续时间并输出；程序运转部，其执行上述加工程序所包含的指令程序块而进行上述机床的运转控制，并且输出在上述加工可持续时间推定部输出上述加工可持续时间的时刻中正在执行的上述指令程序块以后的指令程序块；加工时间预测部，其预测上述程序运转部所输出的各个指令程序块的执行时间；加工可持续时间预测部，其根据上述加工时间预测部预测出的上述各个指令程序块的执行时间，预测上述各个指令程序块的加工可持续时间；警告产生程序块确定部，其根据上述加工可持续时间预测部预测出的上述各个指令程序块的加工可持续时间，将上述电动机达到过热的指令程序块确定为警告产生程序块；停止程序块确定部，其将下述指令程序块确定为停止程序块，该指令程序块是在上述加工可持续时间推定部输出了上述加工可持续时间的时刻中正在执行的上述指令程序块以后的指令程序块，并且是在由上述警告产生程序块确定部确定的上述警告产生程序块之前的指令程序块内的能够安全停止上述运转控制的指令程序块；以及显示部，其至少显示上述警告产生程序块和上述停止程序块。并且，上述程序运转部构成为在，利用上述停止程序块确定部确定的上述停止程序块来停止基于上述加工程序的运转控制。
根据本发明，通过在加工可持续时间内利用运转时间最长的程序块来安全地停止运转，能够避免由于过热警告而在切削的中途停止运转的情况，并防止加工质量的下降。
附图说明
根据参照附图的以下的实施例的说明能够了解本发明的上述以及其他目的和特征。
图1是本发明的一个实施方式的数值控制装置的功能框图。
图2是本发明的经过时间和加工可持续时间的恢复量的关系图的例子。
图3是表示图1的数值控制装置预测停止程序块的步骤的具体例子的图。
图4是超过主轴电动机的连续额定输出而使用主轴了的情况下的加工可持续时间的推定显示的现有技术的一个例子。
具体实施方式
在本发明中，提供一种数值控制装置，其构成为，在超过主轴电动机的连续额定输出而进行加工的情况下，预测产生过热警告的程序块，检测(确定)在到达该程序块之前能够停止的程序块，利用该程序块来自动地停止运转。以下，与附图一起说明本发明的实施方式。
本发明的数值控制装置通过以下的方法解决上述问题。
在本发明的数值控制装置的运转中，在成为控制对象的主轴电动机的输出超过了连续额定输出的情况下，在后台对当前正在执行的程序块之前的程序块执行加工时间预测，分别求出这些程序块各自的执行时间。然后，根据各程序块的执行时间和切削条件来预测加工可持续时间的增减时间，检测认为加工可持续时间为零而产生过热警告的程序块。然后，从该检测出的程序块开始追溯，检测非切削程序块(快进程序块、辅助功能等)，在该非切削程序块中停止运转。
另外，即使在检测(确定)出停止运转的程序块后，在运转中由于切削负荷的变动而加工可持续时间发生变化时，再次检测产生警告的程序块以及能够停止的非切削程序块。另外，当在运转中对加工时间有影响的参数、信号等变更了的情况下，再次执行加工时间预测，检测产生警告的程序块以及能够停止的非切削程序块。
然后，在程序画面上强调显示通过上述步骤检测出的(1)产生警告的程序块、(2)能够停止的非切削程序块并通知给操作者。
首先，使用图1的功能框图说明通过上述步骤解决本发明的问题的数值控制装置的一个实施方式。
数值控制装置1具备加工可持续时间推定部10、程序运转部11、加工时间预测部12、加工可持续时间预测部13、警告产生程序块确定部14、停止程序块确定部15以及显示装置16。
加工可持续时间推定部10监视主轴电动机(未图示)的输出，在主轴电动机的输出超过连续额定输出时，推定如果在该输出持续的情况下到该主轴电动机过热为止的时间，将该推定出的加工可持续时间与开始能够停止程序块检测相关的一连串处理的指令一起输出给后述的程序运转部11。此外，对于主轴电动机的输出的监视，能够使用检测电动机的负荷电流等的普通方法，另外对于主轴电动机到过热为止的时间的推定处理，使用日本特开平08-161022号公报等所公开的公知方法即可，因此在此省略其说明。
进而，加工可持续时间推定部10执行能够停止程序块的检测，即使在程序运转部11处于预定停止运转的状态的情况下，在由于切削负荷的变动而加工可持续时间发生变化的情况、变更了对加工时间有影响的参数、信号等的情况下，再次预测加工可持续时间，输出指令使得开始能够停止程序块检测相关的一连串的处理。
程序运转部11读出存储在存储器等中的加工程序20并进行分析，根据其分析结果向电动机放大器(未图示)输出指令，对成为控制对象的机床所具备的主轴电动机进行运转控制。另外，程序运转部11在从加工可持续时间推定部10接收到开始能够停止程序块的检测相关的一连串处理的指令时，将剩余的加工可持续时间、加工程序20中的当前正在执行的程序块以后的加工程序的指令程序块与开始加工运转停止的预测相关的处理的指令一起通知给后述的加工时间预测部12。
加工时间预测部12接收来自程序运转部11的指令，预测当前正在运转的程序块以后的加工程序的各指令程序块的执行时间。此处所述的执行时间表示基于指令程序块的指令的运转动作在数值控制装置1上的处理和机床上的动作完成为止的时间。
加工时间预测部12的指令程序块的执行时间的预测处理如果是使用了过去实测到的加工时间的记录的预测方法、加工模拟的预测方法等能够以预定以上的速度和精度预测指令程序块的执行时间的方法，则可以是任意的，例如可以使用在日本特开2014-038482号公报、日本特开2012-093975号公报等中公知的方法。
加工可持续时间预测部13根据加工时间预测部12预测出的各个指令程序块的执行时间，预测作为执行各个指令程序块的结果而加工可持续时间增减多少。然后，从当前正在执行的指令程序块开始按照顺序向剩余的加工可持续时间加上或减去预测出的加工可持续时间的增减值，由此计算(预测)各个指令程序块开始执行时的剩余加工可持续时间。计算加工可持续时间的增减的方法根据各个指令程序块是切削程序块、还是非切削程序块而不同。
在指令程序块是切削程序块的情况下，假定与当前的状况同样地在主轴电动机的输出超过了连续额定输出的状况下进行对工件的切削加工，计算加工可持续时间的减少量。在计算减少量时，使用根据由指令程序块指示的切削种类、条件(进给速度、主轴转速等)等负荷水平而确定的负荷常数。
负荷常数是根据由切削指令的代码、进给速度、主轴转速等切削种类、条件确定的负荷水平来确定的常数，负荷水平越大则取越大的值。在设置了预定基准的基础上预先通过实验等求出负荷常数，并对切削指令的代码、进给速度、主轴转速等切削的种类、条件的每一个存储为负荷信息恢复时间数据21。
加工可持续时间预测部13针对当前正在执行的程序块以后的加工程序的指令程序块中的指示切削加工的指令程序块的每一个，根据由该指令程序块指示的加工切削的种类、条件，从负荷信息恢复时间据21取得指令程序块的负荷常数并赋予。然后，使用以下示例的公式(1)预测各个程序块中的加工可持续时间的减少量。
加工可持续时间的减少量＝指令程序块的执行时间×(β/α)……(1)
在此，α是当前正在执行的指令程序块的负荷常数，β是预测对象的指令程序块的负荷常数。
另一方面，在指令程序块是非切削程序块的情况下，对于主轴电动机不产生切削负荷，因此在该指令程序块的执行中加工可持续时间增加(恢复)。因此，对于不产生切削负荷的非切削程序块，预先通过实验等求出经过时间和加工可持续时间的恢复量之间的关系并存储为负荷信息恢复时间数据21，根据该关系预测各程序块中的加工可持续时间的增加量。
接着，使用图2说明非切削程序块中的加工可持续时间的恢复量的计算方法的一个例子。
图2的图表横轴表示在产生过热警告后在没有切削负荷的状态下放置了主轴电动机的情况下的经过时间，纵轴表示成为基准的负荷水平(基准负荷水平)的加工可持续时间的恢复量。并且，用实线描绘的曲线表示在产生过热警告后在没有切削负荷的状态下放置了主轴电动机的情况下的经过时间和加工可持续时间的恢复量之间的关系。
在计算因非切削程序块的执行产生的加工可持续时间的恢复量时，首先将该非切削程序块开始执行时的剩余的可加工持续时间换算为基准负荷水平的加工可持续时间。然后，计算该换算后的加工可持续时间的恢复量轴(图2的纵轴)上的基准值。接着，根据图2的曲线求出经过了经过时间轴(图2的横轴)上的执行时间量的时间时的加工可持续时间，求出该求出的加工可持续时间的来自上述基准值的增加量。然后，将该求出的增加量换算为原来的负荷水平的加工可持续时间，由此得到因执行非切削程序块产生的加工可持续时间的恢复量。
预先通过实验等求出与该图2所示的关系图表和负荷水平对应的加工可持续时间的换算常数，存储为负荷信息恢复时间数据21，由此能够计算出执行非切削程序块时的加工可持续时间的恢复量。
警告产生程序块确定部14参照加工可持续时间预测部13预测出的开始执行各指令程序块时的剩余加工可持续时间，检测加工可持续时间为零以下的指令程序块、即产生过热警告的指令程序块。
停止程序块确定部15从警告产生程序块确定部14检测出的产生过热警告的指令程序块开始追溯指令程序块的执行顺序，检测快进程序块等非切削程序块，将该检测出的非切削程序块作为停止程序块显示在显示装置16上，并且对程序运转部11指示使得在该停止程序块中停止运转。
此外，停止程序块确定部15在从停止程序块到在当前时刻正在执行的指令程序块为止的期间无法检测出能够安全地停止的程序块的情况下，也可以向显示装置16警告显示该信息。
使用图3说明图1所示的数值控制装置1检测在产生过热警告之前能够停止的程序块的处理的具体例子。
在图3中，<1>是加工可持续时间推定部10执行的步骤，<2>是加工时间预测部12执行的步骤，步骤<3>和<4>是加工可持续时间预测部13执行的步骤，<5>是警告产生程序块确定部14执行的步骤，另外步骤<6>是停止程序块确定部15执行的步骤。
以上，说明了本发明的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式的例子，通过施加适当的变更能够以各种形式来实施。

Claims (1)

1.一种数值控制装置，其根据加工程序对机床所具备的电动机进行运转控制，其特征在于，
该数值控制装置具备：
加工可持续时间推定部，其在上述电动机的输出超过了该电动机的连续额定输出的情况下，推定在该电动机的输出继续时该电动机达到过热为止的加工可持续时间并输出至下述程序运转部；
程序运转部，其执行上述加工程序所包含的指令程序块而进行上述机床的运转控制，并且输出在上述加工可持续时间推定部输出了上述加工可持续时间的时刻正在执行的上述指令程序块以后的指令程序块；
加工时间预测部，其预测由上述程序运转部输出的各个指令程序块的执行时间；
加工可持续时间预测部，其根据上述加工时间预测部预测出的上述各个指令程序块的执行时间，预测上述各个指令程序块的加工可持续时间；
警告产生程序块确定部，其根据上述加工可持续时间预测部预测出的上述各个指令程序块的加工可持续时间，确定上述电动机达到过热的指令程序块即警告产生程序块；
停止程序块确定部，其确定停止程序块，该停止程序块是在上述加工可持续时间推定部输出了上述加工可持续时间的时刻正在执行的上述指令程序块以后的指令程序块，并且是在由上述警告产生程序块确定部确定的上述电动机达到过热的指令程序块之前的指令程序块内的、能够安全停止上述运转控制的指令程序块；以及
显示部，其至少显示上述警告产生程序块和上述停止程序块，
上述程序运转部在上述停止程序块确定部确定的上述停止程序块中停止基于上述加工程序的运转控制。
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