CN106406228A - 机床的信息取得装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机床的信息取得装置，能够适当取得详细的加工诊断和机床诊断所需要的机床信息。NC装置(10)具有机床信息取得部(13)、将机床信息的时间序列数据和事件数据相对应地输出的机床信息提取部(18)及监视器(19)，机床信息取得部(13)包括：时间序列信息记录部(13A)，其在每个任意时刻从机床动作指令部(14)取得主轴负载和各进给轴的负载/指令值等机床信息；事件信息记录部(13B)，其在有变更时从机床动作指令部(14)取得程序名、刀具号码、基于操作者操作的超驰值等事件信息和该变更时刻。

Description

机床的信息取得装置

技术领域

本发明涉及信息取得装置，用于在使刀具或者工件旋转着进行加工的机床中取得机床信息并进行记录。

背景技术

在使安装于旋转轴的刀具或者工件旋转、使刀具和工件相对移动进行加工的机床中，刀具的损伤使得产生不能将工件加工成期望的尺寸和形状的加工缺陷。此外，即使是在由于刀具的损伤而不能去除工件的状况下，进给轴也持续动作而导致与刀具和工件冲突相同的状况，不仅刀具和工件，机床也受到损伤。因此，通常采取如下的措施：监视被认为最能表现加工状态的主轴电机的负载，使进给轴停止等。关于主轴负载的监视已知有如下的方法：记录一定时间的实际能够正常进行加工时的主轴负载作为基准波形，并每隔一定时间与该基准值进行比较。图1示出了记录实际的正常加工时的负载作为基准值，以使基准值在上下方向上偏置的形式进行警报的阈值的图。通过能够进行这样的阈值的设定，例如在如钻头加工那样负载的变动较大的情况下，也能够设定合适的余量。另一方面，在这样根据基准值进行监视的情况下，需要预先在进行加工监视的加工的时机记录正常加工中的基准值。

作为自动取得该基准值(负载的最大值)的技术，已知有专利文献1。专利文献1公开了如下的加工负载的上限值设定装置，存储由包括刀具ID和负载的上限值的多条记录构成的监视区间指定文件，将在加工中检测出的负载的最大值与刀具ID一起存储，当在显示了监视区间指定文件的输入画面时输入了刀具ID和电机ID的情况下，从存储数据中读取使用该刀具时的该电机的负载检测值的最大值，并显示于监视器中。

并且，机床具有的负载等的机床信息能够用于加工分析中。作为对每个切削动作计测负载的技术已知有专利文献2。专利文献2公开了如下的数值控制装置：在被命令了切削动作时决定进给轴的伺服电机并开始进给轴的移动，执行各电机的负载扭矩的计测，将负载扭矩的计测数据记录在记录存储器中。

除上述公开的加工监视和机床诊断以外，例如有时通过比较在非切削中的机床动作时的时间性变化，机床的机床信息对机床诊断有效。作为判定是否在切削中来进行监视的技术，已知有专利文献3。专利文献3输入不进行负载扭矩的监视的单元块的序号，在执行中的单元块的指令被判别为定位指令且与所存储的序号不一致时，监视定位动作中的进给电机的负载扭矩。由此，确定切削时等的动作，监视机床的可动部(进给轴)的磨损等。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特许第3333637号公报

【专利文献2】日本特开2011－118840号公报

【专利文献3】日本特许第4087374号公报

发明内容

发明要解决的问题

在使用了负载的加工监视中，由于实际上工件和刀具的材质和材料形状的制造上的偏差、和切削液的流量的不足，即使是正常的加工，有时也会产生负载的偏差。除此以外，由于因程序修正而引起的切削量的变化、因超驰(override)开关的错误操作而引起的轴的速度的变化，有时负载变化而超过阈值。因此，在超过了阈值的情况下，包括这些信息在内需要进行记录，并分析超过阈值的原因。但是，在专利文献1的技术中，将预先设定的刀具ID和电机ID作为监视对象，只记录这些信息和负载，因而不能进行详细的原因分析。并且，在分析中仅仅依靠超过了阈值的时刻附近的时间序列数据是不够的。在这种情况下，需要追溯到监视对象以外的刀具的处理进行(粗加工工序等)分析。

另外，在将加工划分得到的时间序列数据中也需要与正常时进行对接。在专利文献2的技术中，在如钻孔循环那样刀具轴反转的情况下，在反转位置分开进行记录，但是在例如圆弧运动那样沿同一方向进行切削并移动的情况下，有时需要分开记录数据。

另一方面，实际上需要通过统计处理来求出基准数据。因此，相比于在控制装置中进行，更需要在台式电脑等中进行基于复杂设定的处理。为此，适当记录所需要的信息并在以后进行处理比较适合。

并且，在机床诊断中，为了比较所取得的机床信息的时间性变化，需要提取进行了相同动作时的数据，并需要确定位置和速度、搭载工件重量、刀具重量。在专利文献3的技术中，计测利用加工程序的序号指定的区间的负载扭矩。但是，为了从许多机床收集数据，需要取得没有程序指令的区间、用于查明突然发生的故障原因的数据。因此，在程序中监视负载扭矩的专利文献3的技术有可能破坏记录。

因此，本发明的目的在于，提供机床的信息取得装置，该信息取得装置能够适当取得详细的加工诊断和机床诊断所需要的机床信息。

用于解决问题的手段

为了达到上述目的，第一方面的发明是取得机床的信息的装置，其特征在于，该装置具有：

时间序列信息记录单元，其在规定的时机按照时间序列取得机床信息；

事件信息记录单元，其记录以下信息中的至少一方：与加工工序有关的工序信息、刀具信息、与机床的操作板有关的操作板信息、工件信息和操作者信息中的任意信息被变更时的变更内容及时刻；和发出了与机床控制的执行的开始或者结束有关的指令时的该指令及时刻；以及

输出单元，其将所述时间序列信息记录单元中记录的所述机床信息的时间序列数据和所述事件信息记录单元中记录的事件数据一并输出。

第二方面的发明的特征在于，在第一方面的结构中，所述输出单元包括机床信息提取单元，该机床信息提取单元与所述事件信息记录单元中记录的所述时刻对应地提取所述时间序列信息记录单元中记录的所述时间序列数据。

第三方面的发明的特征在于，在第二方面的结构中，所述输出单元包括监视器，该监视器显示由所述机床信息提取单元提取出的所述时间序列数据的变化状态和与所述时刻对应的所述事件数据。

第四方面的发明的特征在于，在第三方面的结构中，在所述事件信息记录单元中预先设定所述事件数据的优先位次，在所述事件数据的显示项目超过了预先设定的数量的情况下，所述输出单元仅将所述优先位次高的所述事件数据显示在所述监视器中。

第五方面的发明的特征在于，在第一方面的结构中，所述机床信息是旋转轴的负载、进给轴的负载、进给轴的位置、加工时的振动、切削液的流量、程序执行单元块的计数值中的至少一项。

第六方面的发明的特征在于，在是第一方面的结构中，所述工序信息是对话式程序的加工工序、程序名、序号中的至少一项，所述刀具信息是刀具号码、刀具长度校正值、刀具直径校正值中的至少一项，所述操作板信息是超驰开关的值，所述工件信息是工件原点或者工件的序列号。

第七方面的发明的特征在于，在第一～第六方面的结构中，所述机床控制是指程序的执行的开始和结束、加工监视的执行的开始和结束、机床诊断用的轴动作的开始和结束、固定循环动作的开始和结束、切削液的喷出的开始和结束中的至少一项。

发明效果

根据第一方面的发明，通过分别单独取得机床信息的时间序列数据和事件数据，能够得到负载等的时间序列数据，由该时间序列数据可以明白：例如截止到哪个时刻为止，程序、刀具、操作板的开关操作、工件、操作者信息有无变化；以及截止到哪个时刻为止进行机床控制。因此，能够长期地取得可作为一系列加工来处理的期间明确的时间序列数据。因此，能够适当取得详细的加工诊断和机床诊断所需要的机床信息。

根据第二方面的发明，在上述效果的基础上，通过采用机床信息提取单元，能够从所记录的机床信息中提取特定的时间序列数据。因此，能够提取例如加工监视用的基准数据、为了进行详细分析而以较高的采样周期进行记录时的大容量数据，减小容量而使得处理变得容易。其结果是，能够提取必要的区间来进行分析，因而分析效率提高。因此，也能够实现时间序列波形的常期记录，能够记录未想定的刀具、动作中的加工缺陷，能够进行分析。

根据第三方面的发明，在上述效果的基础上，通过一并显示机床信息的时间序列的变化状态和事件数据，例如如果能够提取并显示程序执行中的主轴负载的时间序列数据，则能够概览地观察整个加工过程而应用于加工诊断中。

根据第四方面的发明，在上述效果的基础上，在要显示的时间序列数据的期间较长、事件较多的情况下，通过优先显示特别重要的事件，能够容易进行时间序列数据的概览。

根据第五方面的发明，在上述效果的基础上，能够根据轴的负载和加工振动的时间序列数据的记录判断加工状态和机床状态。根据进给轴的时间序列数据的记录，即使是程序名相同但程序被变更、路径已变化的情况下，也能够确认路径是否相同。根据切削液的流量的时间序列数据的记录，能够判断切削液泵的异常和过滤器的堵塞。另外，根据程序执行单元块的计数值的时间序列数据的记录，能够得知执行中的程序。

根据第六方面的发明，在上述效果的基础上，通过记录对话式程序的加工工序，能够确定通过对话式编程而生成的程序的加工工序。此外，能够记录程序名和序号作为程序信息，例如通过对程序名附加版本信息，能够确定所使用的程序，再根据序号确定执行单元块。通过记录刀具号码、刀具长度校正值、刀具直径校正值作为刀具信息，能够根据因刀具磨损而被修正的校正值得知刀具状态。可记录工件原点和工件的序列号作为工件信息，能够根据被记录为工件的原点的机床信息即时间序列的轴位置得知工件坐标系上的轴位置。并且，能够通过序列号将工件的尺寸和粗糙度的计测值与作为机床信息的时间序列的主轴负载等关联起来。

根据第七方面的发明，在上述效果的基础上，能够记录程序的执行的开始和结束和程序名，并判断实际执行的程序名和其执行时刻。能够记录加工监视的执行的开始和结束的期间，例如在通过将正常的加工的主轴负载作为基准波形且每隔一定的时间就与该基准值进行比较来进行加工监视的情况下，能够将加工监视区间的主轴负载的时间序列数据与基准值进行比较。关于机床诊断的动作期间和切削液喷出期间的存储，也能够将机床诊断动作期间的进给轴负载的时间序列数据的最大值与阈值进行比较，将切削液喷出期间的切削液流量与切削液流量的时间序列数据和阈值进行比较，来确认是否异常。并且，关于固定循环动作期间的记录，通过确认作为机床信息而记录的轴的位置的时间序列数据，能够判断是否进行了想定的动作。

附图说明

图1是示出使基准波形偏置的阈值的设定例的说明图。

图2是机床的单元结构图。

图3是所记录的机床的信息例，(A)示出每任意时刻的时间序列数据，(B)示出事件数据。

图4是显示于监视器的波形显示窗口的说明图。

标号说明

1主轴外壳；2主轴；3刀具；4床座；5工作台；6工件；7读取器；10NC装置；11ID处理部；12操作处理部；13机床信息取得部；13A时间序列信息记录部；13B事件信息记录部；14机床动作指令部；15程序解释部；16存储部；17事件信息提取部；18机床信息提取部；19监视器；20外部存储装置

具体实施方式

下面，根据附图说明本发明的实施方式。

图2是示出机床的一例的单元结构图。在机床的主轴外壳1设有能够通过主轴电机而旋转的作为旋转轴的主轴2，在主轴2的末端安装有钻头和立铣刀等刀具3。在床座4上设有工作台5，工件6固定在工作台5上，通过进给轴机构使刀具3和工作台5向相互垂直的X轴、Y轴、Z轴方向相对移动，由此进行工件6的加工。

10表示控制机床的NC装置，NC装置10根据程序使机床动作来进行工件6的加工，并且也具有作为本发明的信息取得装置的功能。

在NC装置10中，由程序解释部15对操作者输入的程序和工件信息、刀具信息进行执行处理，解释成主轴旋转指令、进给轴动作指令、刀具更换指令，向机床动作指令部14发送各个指令。机床动作指令部14根据各个指令控制主轴2、进给轴机构、未图示的刀具更换装置等。在机床设有读取器7，读取器7读取被埋设于刀具3的IC芯片内的刀具ID，以便确认被安装于主轴2的刀具3。由ID处理部11识别从该读取器7读入的刀具信息，并向机床动作指令部14发送以确认是否正确进行了更换。在该刀具信息中包含刀具号码、刀具长度、刀具直径、各个校正值。12表示操作处理部，该操作处理部12向机床动作指令部14发送指令，该指令伴随着操作者进行的起动按钮的操作、主轴/进给轴超驰开关的操作。机床动作指令部14根据程序和这些指令控制机床。

13表示机床信息取得部，该机床信息取得部13包括：作为时间序列信息记录单元的时间序列信息记录部13A，其在每个任意时刻从机床动作指令部14取得主轴负载和各进给轴的负载/指令值等机床信息；作为事件信息记录单元的事件信息记录部13B，其在有变更时从机床动作指令部14取得程序名和刀具号码以及基于操作者操作的超驰值等事件信息、和该变更时刻。由该时间序列信息记录部13A和事件信息记录部13B取得的时间序列数据和事件数据被记录在存储部16中，但在期望长期保存的情况下等，移动到外部存储装置20中进行记录。

事件信息提取部17提取所记录的数据中按照操作者对提取事件的输入指令来选择的事件数据，机床信息提取部18提取与所提取的事件的发生时刻对应的时间序列数据。并且，所提取出的任意的事件时刻的机床信息的时间序列数据被提取并显示在监视器19上，监视器19是在NC装置10中标准装备的，用于显示程序和机床的当前位置等。

在此，对在机床信息提取部18进行的机床信息的提取进行说明。

首先，由机床信息取得部13取得的机床信息由以下数据构成：由时间序列信息记录部13A得到的如图3(A)所示的与每个任意时刻的机床信息有关的时间序列数据；以及由事件信息记录部13B得到的如图3(B)所示的与刀具更换、加工监视的开始和结束等事件发生时的时刻和事件内容有关的事件数据。

例如，在将安装有刀具号码No.5的刀具的期间指示给事件信息提取部17而提取图3(A)的时间序列数据的情况下，从图3(B)的刀具号码No.5的时刻到下一个刀具号码No.1的时刻的图3(A)的时间序列数据被提取出来。

图4的波形显示窗口是这样的示例，即机床信息提取部18在由事件信息提取部17选择的程序名TEST.MIN执行期间提取在每个任意时刻取得的主轴负载的时间序列数据，并与事件数据同时显示在监视器19中。在此，通过与主轴2的负载一起显示刀具号码，能够得知所使用的刀具。并且，通过显示切削液喷出的开始/结束的事件，能够确认在可以推测为进行切削的主轴负载上升前开始切削液的喷出，在加工结束时停止。

另外，预先对事件信息提取部17指定优先显示的事件数据，并且预先指定事件数据的显示项目的最大数，例如在减小波形显示窗口的情况下，也可以优先显示刀具号码等主要的事件数据。这样即使窗口减小时，也能够保持容易观察图4的状态。

这样，根据上述方式的机床的NC装置10，具有：时间序列信息记录部13A，其在规定的时机按照时间序列取得机床信息；事件信息记录部13B，其记录事件信息；以及输出单元(机床信息提取部18及监视器19)，其一并输出所记录的时间序列数据和事件数据。由此，能够得到负载等的时间序列数据，由该时间序列数据可以明白：例如截止到哪个时刻为止，程序、刀具、操作板的开关操作，工件、操作者信息有无变化；截止到哪个时刻为止进行机床控制。因此，能够长期地取得作为一系列加工而能够进行处理的期间明确的时间序列数据。因此，能够适当取得详细的加工诊断和机床诊断所需要的机床信息。

特别是，在此，输出单元具有机床信息提取部18，该机床信息提取部18与事件信息记录部13B中记录的时刻对应地提取时间序列信息记录部13A中记录的时间序列数据，因而能够从所记录的机床信息中提取特定的时间序列数据。因此，能够提取例如加工监视用的基准数据、为了进行详细分析而以较高的采样周期进行记录时的大容量数据，减小容量而使得处理变得容易。其结果是，能够提取必要的区间进行分析，因而分析效率提高。因此，也能够实现时间序列波形的常期记录，能够记录未想定的刀具、动作中的加工缺陷，能够进行分析。

并且，在监视器19显示由机床信息提取部18提取的时间序列数据的变化状态和与时刻对应的事件数据，因而例如如果能够提取并显示程序执行中的主轴负载的时间序列数据，则能够概览地观察整个加工过程，并应用于加工诊断中。

另外，在事件信息记录部13B中预先设定事件数据的优先位次，在事件数据的显示项目超过预先设定的数量的情况下，在监视器19仅显示优先位次较高的事件数据，因而在需显示的时间序列数据的期间较长、事件较多的情况下，通过优先显示特别重要的事件数据，能够容易进行时间序列数据的概览。

另外，关于机床信息，除旋转轴的负载、进给轴的负载、进给轴的位置(指令值)以外，也可以考虑加工时的振动、切削液的流量、程序执行单元块的计数值等，能够按照时间序列取得其中的至少一项。其中，能够根据轴的负载和加工振动的时间序列数据的记录判断加工状态和机床状态。根据进给轴的时间序列数据的记录，即使是程序名相同但程序被变更、路径变化的情况下，也能够确认路径是否相同。根据切削液的流量的时间序列数据的记录，能够判定切削液泵的异常和过滤器的堵塞。另外，根据程序执行单元块的计数值的时间序列数据的记录，能够得知执行中的程序行。

另外，事件信息中的工序信息能够设为对话式程序的加工工序、程序名、序号中的至少一项，刀具信息能够设为刀具号码、刀具长度校正值、刀具直径校正值中的至少一项，工件信息能够设为工件原点或者工件的序列号。其中，通过记录对话式程序的加工工序，能够确定通过对话式编程而生成的程序的加工工序。此外，通过记录程序名和序号作为程序信息，例如对程序名附加版本信息，能够确定所使用的程序，再根据序号确定执行单元块。通过记录刀具号码、刀具长度校正值、刀具直径校正值作为刀具信息，能够根据因刀具磨损而被修正的校正值得知刀具状态。能够记录工件原点和工件的序列号作为工件信息，能够根据被记录为工件的原点的机床信息即时间序列的轴位置得知工件坐标系上的轴位置。并且，能够通过序列号将工件的尺寸和粗糙度的计测值与作为机床信息的时间序列的主轴负载等关联起来。

另外，事件信息中的机床控制可以是指程序的执行开始和结束、加工监视的执行开始和结束、机床诊断用的轴动作的开始和结束、固定循环动作的开始和结束、切削液的喷出开始和结束中的至少一项。因此，能够记录程序的执行开始和结束和程序名，并判断实际执行的程序名和其执行时刻。能够记录加工监视的执行开始和结束的期间，例如在将正常的加工的主轴负载作为基准波形，每隔一定的时间就与该基准值进行比较来进行加工监视的情况下，能够将加工监视区间的主轴负载的时间序列数据与基准值进行比较。关于机床诊断的动作期间和切削液喷出期间的存储，也能够将机床诊断动作期间的进给轴负载的时间序列数据的最大值与阈值进行比较，或将切削液喷出期间的切削液流量与切削液流量的时间序列数据和阈值进行比较，能够确认是否异常。并且，关于固定循环动作期间的记录，通过确认作为机床信息而记录的轴的位置的时间序列数据，能够判断是否进行了想定的动作。

另外，在上述方式中利用事件数据进行数据的提取，但也可以在通过提取而圈定数据后，进一步地在任意的时刻期间提取数据。也能够适当变更在监视器的显示状态。

另外，在上述方式中示出了在NC装置的监视器显示所提取的时间序列数据的示例，但也可以通过网络在电脑中对外部保存的时间序列数据进行提取处理，并显示于电脑的监视器。

另外，作为在任意时刻记录的信息，也能够设为在机床中安装的传声器、主轴/进给轴的电流，进行记录的任意时刻也能够设为固定时间间隔。

Claims (7)

1.一种机床的信息取得装置，该信息取得装置取得机床的信息，其特征在于，具有：

时间序列信息记录单元，其在规定的时机按照时间序列取得机床信息；

事件信息记录单元，其记录以下信息中的至少一方：与加工工序有关的工序信息、刀具信息、与所述机床的操作板有关的操作板信息、工件信息和操作者信息中的任意信息被变更时的变更内容及时刻；和发出了与机床控制的执行的开始或者结束有关的指令时的该指令及时刻；以及

输出单元，其将所述时间序列信息记录单元中记录的所述机床信息的时间序列数据和所述事件信息记录单元中记录的事件数据一并输出。

2.根据权利要求1所述的机床的信息取得装置，其特征在于，

所述输出单元包括机床信息提取单元，该机床信息提取单元与所述事件信息记录单元中记录的所述时刻相对应地提取所述时间序列信息记录单元中记录的所述时间序列数据。

3.根据权利要求2所述的机床的信息取得装置，其特征在于，

所述输出单元包括监视器，该监视器显示由所述机床信息提取单元提取出的所述时间序列数据的变化状态和与所述时刻对应的所述事件数据。

4.根据权利要求3所述的机床的信息取得装置，其特征在于，

在所述事件信息记录单元中预先设定所述事件数据的优先位次，在所述事件数据的显示项目超过了预先设定的数量的情况下，所述输出单元仅将所述优先位次高的所述事件数据显示在所述监视器中。

5.根据权利要求1所述的机床的信息取得装置，其特征在于，

所述机床信息是旋转轴的负载、进给轴的负载、所述进给轴的位置、加工时的振动、切削液的流量、程序执行单元块的计数值中的至少一项。

6.根据权利要求1所述的机床的信息取得装置，其特征在于，

所述工序信息是对话式程序的加工工序、程序名、序号中的至少一项，所述刀具信息是刀具号码、刀具长度校正值、刀具直径校正值中的至少一项，所述操作板信息是超驰开关的值，所述工件信息是工件原点或者工件的序列号。

7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的机床的信息取得装置，其特征在于，

所述机床控制是程序的执行的开始和结束、加工监视的执行的开始和结束、机床诊断用的轴动作的开始和结束、固定循环动作的开始和结束、切削液的喷出的开始和结束中的至少一项。