CN108136558B - 机床的控制装置 - Google Patents

Abstract

机床(1)的控制装置包括：装有钻头(3)的主轴、以主轴可旋转的方式支承该主轴的壳体(4)、用以检测钻头(3)的加工负荷的多个应力传感器(70)、控制单元(100)、以及多个温度传感器(71)。控制单元(100)根据由应力传感器(70)的检测结果计算出的加工负荷即检测负荷，对利用钻头(3)加工工件的加工参数进行控制。多个温度传感器(71)对壳体(4)的靠近应力传感器(70)的附近部分的温度进行检测。控制单元(100)根据所述检测负荷和温度传感器(71)的检测结果对加工参数进行补正。

Description

机床的控制装置

技术领域

本发明涉及一种机床的控制装置。

背景技术

迄今为止，具有应力检测装置和加工控制装置的机床已为人所知，其中，所述应力检测装置用来检测施加在工具上的加工负荷，所述加工控制装置根据该应力检测装置的检测结果，对工具的加工参数进行控制。

例如，专利文献1所记载的机床具有扭矩检测装置以取代所述应力检测装置，该扭矩检测装置用以检测当加工时施加在钻头上的扭矩，所述机床还具有加工控制装置，该加工控制装置包括进给速度计算装置和进给机构控制装置，其中，该进给速度计算装置根据该扭矩检测装置所检测的检测扭矩对钻头的进给速度进行计算，该进给机构控制装置对使钻头前进的进给机构进行控制，以便达到进给速度计算装置计算出的进给速度。

专利文献1：日本公开专利公报特开平07－195256号公报

发明内容

－发明所要解决的技术问题－

当用所述机床进行加工时，由于工具会受到来自作为加工对象的工件的反作用力，因而负荷(加工负荷)便被施加在该工具上。为了防止工具破损，有必要将用机床加工工件的加工参数控制成保证不使一定值以上的加工负荷施加到工具上的那样大小的参数。不过，若将加工负荷与所述一定值之间的余量设定得过大，加工效率就会降低，因而所希望的是将该参数控制成不使加工效率降低且保证所述一定值以上的加工负荷不施加在工具上的参数，即，控制成既可维持工具的加工品质又可提高加工效率的参数。

专利文献1所记载的机床构成为：将作为用以检测加工负荷的扭矩检测装置的磁致伸缩式扭矩传感器设置在钻头周围。当要由工具旋转轴的磁导率的变化检测施加在工具上的扭矩时，若将磁致伸缩式扭矩传感器布置在钻头周围的话，则在来自工具的冷却液飞散的影响及切屑飞散的影响下，磁致伸缩式扭矩传感器就无法准确地检测旋转轴的磁导率变化，因而无法以良好的精度检测当加工时施加在工具上的扭矩。其结果是，仅利用由所述扭矩传感器检测到的扭矩，有可能无法适当地对加工参数进行控制。当用应力检测装置检测加工负荷时也有可能出现同样的问题。

因此，可以想到：不将应力检测装置设置在工具周围，而是将该应力检测装置设置在以机床的主轴可旋转的方式支承该主轴的支承部件上，使应力检测装置远离加工位置，由此来避免来自工具的冷却液飞散的影响及切屑飞散的影响。不过，若如上所述将应力检测装置布置在支承部件上，则由于加工时工具的摩擦热、被该摩擦热等加热的冷却液的热量就会导致支承部件的靠近应力检测装置的附近部分、安装在支承部件上的部件产生热变形，从而作用于应力检测装置的压力就会产生变化，因而应力检测装置不仅会检测到基于施加在工具上的加工负荷的应力，还会检测到支承部件等施加在应力检测装置上的应力。也就是说，即使将应力检测装置布置在支承部件上，也无法准确地检测加工时施加在工具上的加工负荷。也就是说，仅改变应力检测装置的设置位置，无法将用工具加工工件的加工参数控制成既可维持工具的加工品质又可提高加工效率的参数。

本发明正是鉴于上述各点而完成的，其目的在于：当将应力检测装置设置在以机床的主轴可旋转的方式支承该主轴的支承部件上时，既能维持工具的加工品质又能提高加工效率。

－用以解决技术问题的技术方案－

为了解决上述技术问题，在本发明中，以机床的控制装置作为对象，并采用了下述构造，即：所述机床的控制装置包括主轴、支承部件、多个应力检测装置、加工控制装置及多个温度检测装置，在该主轴上安装有对工件进行加工的工具，所述主轴以可旋转的方式被所述支承部件支承住，所述多个应力检测装置以包围所述主轴的方式布置在所述支承部件上，检测经由该支承部件而作用的应力，并用以对加工所述工件时施加在所述工具上的加工负荷进行检测，所述加工控制装置根据由所述多个应力检测装置的各检测结果而分别计算出的所述加工负荷即检测负荷，对利用所述工具加工所述工件的加工参数进行控制，多个所述温度检测装置分别设置在所述支承部件的靠近所述多个应力检测装置的各附近部分及分别安装在该附近部分处的部件中的至少一者，对所述各附近部分及所述各部件中的至少一者的温度分别进行检测，所述加工控制装置构成为：根据由所述多个应力检测装置的各检测结果而分别计算出的检测负荷、和由与各所述应力检测装置对应的各所述温度检测装置分别检测到的各检测温度，对所述加工参数进行补正。

根据该结构，由于根据由应力检测装置的检测结果计算出的检测负荷、和支承部件的靠近应力检测装置的附近部分及安装在该附近部分处的部件中的至少一者的温度，对加工参数进行补正，因而能够将该加工参数控制成既可维持工具的加工品质又可提高加工效率的参数。

也就是说，当用工具对作为加工对象的工件进行加工时，由于加工时的摩擦热、被该摩擦热加热的冷却液的热量，而导致支承部件的靠近应力检测装置的附近部分、安装在该附近部分上的部件产生热变形，因而应力检测装置不仅检测到基于施加在工具上的加工负荷的应力，还检测到支承部件等施加在应力检测装置上的应力。即便如此，也可根据应力检测装置检测到的检测应力、和由温度检测装置检测到的支承部件的靠近应力检测装置的附近部分及安装在该附近部分处的部件中的至少一者的温度，对加工参数(例如，加工时的进给速度、工具的转速等)进行补正。由此，能够在考虑到支承部件等的热变形所产生的影响的基础上，对工具的加工参数进行控制，其结果是，既能维持工具的加工品质又能提高加工效率。

在所述机床的控制装置的一个实施方式中，所述加工控制装置构成为：根据所述多个温度检测装置检测到的各检测温度，对由所述多个应力检测装置的检测结果而分别计算出的各检测负荷分别进行补正，并根据补正后的各检测负荷对所述加工参数进行补正。

根据该结构，即使应力检测装置检测到由于支承部件等的热变形等而施加在应力检测装置上的应力，也可根据由温度检测装置检测到的支承部件的靠近应力检测装置的附近部分及安装在该附近部分处的部件中的至少一者的温度，对由所述应力检测装置的检测应力的检测结果计算出的检测负荷进行补正。由此，能够使由于支承部件等的热变形而检测到的应力所产生的影响极小化，从而能够以良好的精度对基于施加在工具上的加工负荷的负荷进行检测。并且，由于能够根据补正后的检测负荷，以良好的精度对加工参数进行补正，因而既能维持工具的加工品质又能进一步提高加工效率。

就所述机床的控制装置而言，所述支承部件为圆筒状，所述支承部件具有沿所述支承部件的轴向延伸的多条冷却油路，并且多条所述冷却油路大致等间隔地布置在所述支承部件的圆周方向上。

根据该结构，支承部件为圆筒状，多条冷却油路大致等间隔地布置在所述支承部件的圆周方向上，因而由在各条冷却油路中流动的冷却液的热量而引起的支承部件的圆周方向上的温度变化就会变得大致均等。由此，支承部件等的热变形对应力检测装置产生的影响在支承部件的圆周方向上也大致均等，从而作用在各个应力检测装置上的、因支承部件等的热变形而检测到的应力亦大致均等，所以对检测负荷的补正值的计算得以简化。其结果是，能够进一步提高利用应力检测装置检测工具的加工负荷的检测精度。

就所述机床的控制装置而言，优选的是：所述工具为钻头，所述加工控制装置构成为：对所述钻头的进给速度进行控制，使得所述检测负荷在预先设定好的目标负荷的范围内。

根据该结构，对钻头的进给速度进行控制，使得基于施加在钻头上的加工负荷的检测负荷在预先设定好的目标负荷的范围内，因而能够在不对钻头施加过大负荷的范围内将钻头的进给速度设定成较快的速度。由此，能够防止钻头破损，同时能够谋求缩短加工时间。

就所述机床的控制装置而言，优选的是：所述机床的控制装置还包括保护部件，该保护部件保护所述多个应力检测装置不受加工碎屑的影响，其中，所述加工碎屑是由于利用所述工具加工所述工件而产生的碎屑。

也就是说，当对工件进行加工时，若加工碎屑附着在应力检测装置上，则附着有加工碎屑的部分的检测负荷就会升高或者降低，从而有可能无法准确地对施加在工具上的加工负荷进行检测。因此，通过设置保护应力检测装置免受加工碎屑影响的保护部件，从而能够防止加工碎屑附着在应力检测装置上。由此，能够防止由于附着上加工碎屑等而导致应力检测装置的检测精度下降。

－发明的效果－

综上所述，根据本发明的机床的控制装置，具有多个温度检测装置，多个该温度检测装置对支承部件的靠近应力检测装置的附近部分及安装在该附近部分处的部件中的至少一者的温度进行检测，并且加工控制装置构成为根据由所述应力检测装置的检测结果计算出的检测负荷和所述温度检测装置检测到的检测温度，对所述加工参数进行补正。因此，能够根据由应力检测装置的检测结果计算出的检测负荷、和温度检测装置检测到的支承部件的靠近应力检测装置的附近部分及安装在该附近部分处的部件中的至少一者的温度，对加工参数进行补正。由此，能够在考虑到支承部件等的热变形所产生的影响的基础上，对加工参数进行控制，从而既能维持工具的加工品质又能提高加工效率。

附图说明

图1是示出布置在工作室中的由本发明的实施方式所涉及的控制装置控制的机床的简图。

图2是示出机床的简要结构的剖视图。

图3是机床的主视图。

图4是将壳体的安装到主体部上的安装部分放大后示出的分解立体图。

图5是示出机床的驱动系统及控制系统的结构的方框图。

图6是示出当执行第一控制时由应力传感器的检测结果计算出的检测负荷和钻头的进给速度之间的关系的曲线图。

图7是示出当执行第二控制时由应力传感器的检测结果计算出的检测负荷和钻头的进给速度之间的关系的曲线图。

图8是示出当执行第三控制时由应力传感器的检测结果计算出的检测负荷和钻头的进给速度之间的关系的曲线图。

图9是曲线图，其示出当用机床加工工件时凸缘部上的凹陥部的温度变化与由检测应力计算出的检测负荷之间的关系，其中，所述检测应力是受该温度变化的影响而由应力传感器检测到的应力。

图10是示出在图9中时间从0到t1的范围内施加在应力传感器上的应力的简图。

图11是示出在图9中时间从t1到t2的范围内施加在应力传感器上的应力的简图。

图12是示出当控制单元使机床运转时的处理动作的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细的说明。

图1示出布置在工作室中的由本发明的实施方式所涉及的控制装置控制的机床1。需要说明的是，在下述说明中，为了便于说明，将主轴2的轴向称作前后方向，将钻头3侧称作前侧，并将与钻头3侧相反的一侧称作后侧。

该机床1为卧式加工中心，所述机床1构成为：使安装在主轴2的前侧端部上的作为工具的钻头3与主轴2一起旋转，对作为加工对象的工件W进行加工。在机床1的前侧设置有罩体11，在罩体11内形成有由罩体11封闭住的加工室12。机床1的位于前侧的一部分穿过罩体11的后侧纵壁11a被收纳在加工室12内。需要说明的是，在罩体11上设置有可供用户出入的门(省略图示)。此外，在加工室12内设置有自动工具更换装置(省略图示)，该自动工具更换装置用来对安装在主轴2上的工具进行自动更换。

在加工室12内设置有可水平移动的托盘13。托盘13与进给轴马达(省略图示)相连，当加工工件W时，进给轴马达被驱动使得托盘13(准确地说，为托盘13上的工件W)被送向钻头3。在托盘13上安装有夹具14，工件W由夹具14夹住。机床1利用装在主轴2的前侧端部的钻头3对所述工件W进行镗孔加工等。此时，纵壁11a起到防止切屑(加工碎屑)等从加工室12内朝下述应力传感器70飞散的作用，在本实施方式中，纵壁11a相当于保护部件。

如图1及图2所示，具体而言，机床1包括：主轴2、安装在主轴2的前侧端部的钻头3、以主轴2可旋转的方式支承该主轴2的作为支承部件的壳体4、以及支承主轴2和壳体4的主体部5。

主轴2为沿前后方向延伸的近似圆筒状部件，并且沿前后方向延伸的轴心杆23插入到主轴2的圆筒内。主轴2的前侧端部构成为：在主轴2位于圆筒状壳体4的圆筒内的状态下，比壳体4的前侧端面更朝前侧突出。在主轴2的前侧端部，形成有包含轴心杆23的卡盘机构(省略图示)，钻头3由该卡盘机构安装到主轴2上。此外，在主轴2的后侧端部设置有用以使主轴2旋转的主轴马达21(参照图5)。

壳体4为筒轴沿前后方向延伸的圆筒状部件，壳体4是在圆筒内以主轴2可旋转的方式支承主轴2的部件。在壳体4内壁侧的靠前侧的位置处，设置有多个(在图2中为4个)轴承41，主轴2通过轴承41在壳体4的圆筒内旋转。壳体4的后侧端部成为直径大于壳体4的其它部分的凸缘部6。

此外，在壳体4的凸缘部6内及壳体4的壁部内，设置有供冷却用冷却液流动的冷却油路42。具体而言，如图2所示，冷却油路42在比凸缘部6靠后侧的部位朝着壳体4的径向内侧延伸，并在该径向上的与壳体4的壁部相对应的位置朝前侧折弯后，再朝前侧延伸。当加工工件W时，冷却液通过冷却油路42后被从设置在壳体4的前端部的喷射口喷向钻头3，从而来对工件W的加工部周边进行冷却。此外，冷却油路42设置成相对于壳体4的中心对称且大致等间隔地布置在壳体4的周向上，因而壳体4在周向上的温度分布大致均匀。

如图2及图3所示，凸缘部6在多个部位(在本实施方式中为6个部位)由预紧螺栓(preload bolt)44安装固定在主体部5上，从而壳体4被主体部5支承住。具体而言，如图4所示，在主体部5上形成有主体部侧螺孔5a，在凸缘部6的与主体部侧螺孔5a相对应的位置上形成有凸缘侧螺孔6a，预紧螺栓44的轴部44a的端部分别插入到上述螺孔5a、6a中。螺母44c被从凸缘部6的前侧紧固到轴部44a的前侧端部上，由此壳体4就与主体部5紧固在一起。此时，如图3所示，由预紧螺栓44进行紧固的紧固部位在周向上等间隔地设置有多个(在本实施方式中为6个部位)，并且凸缘部6在各个紧固部位由预紧螺栓44与主体部5紧固在一起，从而壳体4就被主体部5支承住。

如图2及图4所示，凸缘部6的比安装预紧螺栓44的位置靠后侧的部分成为从凸缘部6的外周面开始朝径向内侧呈近似矩形形状凹陷下去的凹陥部6b。凹陥部6b在凸缘部6的周向上近似等间隔地形成在多个部位(在本实施方式中为6个部位)处。凸缘部6的比凹陥部6b靠前侧的部分成为壁部，如图2及图4所示，所述凸缘侧螺孔6a形成在所述壁部上，当所述预紧螺栓44插入到主体部侧及凸缘侧螺孔5a、6a中时，轴部44a就位于凹陥部6b中。

如图2及图4所示，在各个预紧螺栓44的轴部44a上，各套了一个(也就是说，整个有6个)作为应力检测装置的应力传感器70。各个应力传感器70以被各个预紧螺栓44的轴部44a支承住的状态设置在凸缘部6的各个凹陥部6b中，并且如图3所示，各个应力传感器70大致等间隔地设置在壳体4的周向上。应力传感器70通过对基于下述力的应力进行检测，从而计算出当加工工件W时施加在钻头3上的加工负荷，其中，该力是经由轴承41传递到壳体4上的力，具体情况见下文所述。

进而，如图2及图3所示，在壳体4的靠近各个应力传感器70的附近部分、即壳体4的凸缘部6上的各个凹陥部6b中，分别安装了温度传感器71，该温度传感器71作为检测各个凹陥部6b的温度的温度检测装置。需要说明的是，在本实施方式中，温度传感器71分别安装在各个凹陥部6b中，分别对各个凹陥部6b的温度进行检测，不过也可以将温度传感器71分别安装在设置于所述附近部分即各个凹陥部6b中的各个预紧螺栓44上，来分别对各个预紧螺栓44的温度进行检测。此外，也可以在各个应力传感器70、各个凹陥部6b及各个预紧螺栓44处都安装温度传感器71。

具体而言，当将壳体4安装在主体部5上时，如图4所示，将形成有环侧螺孔51a的环51布置在凸缘部6与主体部5之间，并对该环51进行定位使环侧螺孔51a位于与主体部侧螺孔5a相对应的位置上。接着，使事先套上了应力传感器70的预紧螺栓44的轴44a的后侧端部穿过环侧螺孔51a插入到主体部侧螺孔5a中。然后，对壳体4进行定位，使凸缘侧螺孔6a位于与插入到主体部侧螺孔5a中的预紧螺栓44的轴部44a的前侧端部相对应的位置上后，移动壳体4使轴部44a的前侧端部插入到凸缘侧螺孔6a中，而使得轴部44a的前侧端部从凸缘侧螺孔6a朝前侧突出来。然后，夹着垫圈44b将螺母44c紧固到轴部44a前侧端部的从凸缘侧螺孔6a中突出来的部分上。由此，壳体4就被安装到主体部5上。需要说明的是，温度传感器71是在将壳体4安装到主体部5上的过程中装到凹陥部6b中的。

在本实施方式中，应力传感器70是通过将已知的压电晶体元件加工成环状而制成的传感器，并由压电晶体元件的电荷变化对作用在该压电晶体元件上的应力进行检测。当用钻头3加工工件W时，应力传感器70通过对作用在压电晶体元件上的应力进行检测，并将该检测应力输入到下述控制单元100中，从而利用该控制单元100计算出施加在钻头3上的加工负荷。其中，所述应力是基于从钻头3经由主轴2及轴承41传递到壳体4上的力(主轴方向上的推力及作用在壳体4上的弯曲应力等)的应力。需要说明的是，加工负荷指的是例如扭矩、弯曲应力等。

在本实施方式中，温度传感器71为热电偶。各个温度传感器71分别对各个凹陥部6b的温度进行检测后，将检测到的检测温度向下述控制单元100输出。

图5是示出机床1的驱动系统及控制系统的结构的方框图。

在本实施方式中，控制单元100根据应力传感器70检测到的检测应力及温度传感器71检测到的检测温度对加工工件W时施加在钻头3上的加工负荷进行计算，从而将用钻头3加工工件W的加工参数(例如，钻头3的进给速度)控制成与所述加工负荷相应的参数。在本实施方式中，控制单元100相当于加工控制装置。

控制单元100是以公知的微型计算机为基础的控制器，且具有中央处理器(CPU)、存储器和输入/输出(I/O)总线。其中，该中央处理器用于执行程序，该存储器例如由RAM、ROM构成且用于存储程序和数据，该输入/输出(I/O)总线用于输入、输出电信号。

应力传感器70将表示检测应力的电信号输入控制单元100。具体而言，表示检测应力的电信号被从应力传感器70输入到放大器81中后，由放大器81放大，然后再由AD转换器82转换成数字信号以后输入到控制单元100中。

表示由温度传感器71检测到的检测温度的电信号由AD转换器83转换成数字信号后，被输入到控制单元100中。

控制单元100根据与检测应力及检测温度相关的电信号计算出加工工件W时施加在钻头3上的加工负荷，并根据该计算结果来决定用钻头3加工工件W的加工参数，然后将基于该加工参数的驱动信号经由放大器84传送到主轴马达21，并且还传送到托盘13的进给轴马达，使工件W相对钻头3移动，从而来对作为钻头3的加工参数的进给速度进行控制。

接着，参照图6至图8，对由控制单元100执行的控制进行说明。需要说明的是，在下述说明中，将由应力传感器70的检测应力算出的加工负荷称作检测负荷。

图6示出了第一控制，该第一控制为由控制单元100执行的控制之一例。第一控制是当开较长的孔时等进行长时间加工时主要执行的控制。

第一控制是这样的，即：当用钻头3进行加工时，随时改变钻头3的进给速度，使得由各个应力传感器70检测到的检测应力计算出的检测负荷(准确地说，为下述补正后的检测负荷)在预先设定好的目标负荷的范围内。如图6中虚线所示的那样，目标负荷并不是特定的值，而是被设定成具有一定的范围，并且被设定在能够维持钻头3的加工品质的最高效的范围内。需要说明的是，目标负荷可以设定在一定的范围内，也可以根据工具的种类将目标负荷设定在不同的范围内，还可以在用户每次使用机床1时将目标负荷设定在任意的范围内。

参照图6，首先控制单元100驱动主轴马达21，并且还驱动托盘13的进给轴马达，如图6中细线所示的那样，经由控制边使钻头3的进给速度上升边对工件W进行加工。此时，由于钻头3的进给速度上升，并且工件W施加到钻头3上的加工负荷增加，因而如图6中粗线所示的那样，由控制单元100计算出的检测负荷亦会增加。当检测负荷在目标负荷的范围内时，控制单元100就使钻头3的进给速度保持当检测负荷在目标负荷的范围内时的进给速度，并继续进行加工。

然后，例如，当加工碎屑积存在用钻头3加工成的孔中等时，由于施加在钻头3上的加工负荷增加，因而检测负荷便会增加。并且，当检测负荷超过目标负荷时，控制单元100就改变钻头3的进给速度使其逐渐降低(每次按照预先设定好的速度减少)，直到检测负荷在目标负荷的范围内为止。当检测负荷在目标负荷的范围内时，控制单元100就使钻头3的进给速度保持当检测负荷在目标负荷的范围内时的进给速度，并继续进行加工。

然后，例如，当通过上述逐渐降低进给速度的控制使得检测负荷低于目标负荷时，控制单元100就改变钻头3的进给速度使其逐渐增加(每次按照预先设定好的速度增加)，直到检测负荷在目标负荷的范围内为止。当检测负荷在目标负荷的范围内时，控制单元100就使钻头3的进给速度保持当检测负荷在目标负荷的范围内时的进给速度，并继续进行加工。下面，就重复上述步骤，将钻头3的加工负荷控制在目标负荷的范围内。需要说明的是，用户也可以任意设定逐渐降低进给速度时的减少比例及逐渐增加进给速度时的增加比例。

根据该第一控制，当加工工件W时，能够将施加在钻头3上的加工负荷控制在目标负荷的范围内，同时能够以保证施加在钻头3上的加工负荷在目标负荷的范围内的最高进给速度对工件W进行加工，因而能够维持钻头3的加工品质，同时能够谋求缩短工件W的加工时间。

图7示出了第二控制，该第二控制为由控制单元100执行的控制之一例。第二控制是当开多个较短的孔时等进行多次短时间加工时主要执行的控制。

第二控制是这样的，即：由上次加工时控制单元100计算出的检测负荷(准确地说，为下述补正后的检测负荷)的平均值(下面，称作平均检测负荷)计算出用以保证该平均检测负荷在目标负荷的范围内的钻头的进给速度补正值，然后在下次加工时以按照所述进给速度补正值进行了补正后的进给速度进行加工。

在图7中，作为示例示出了用钻头3开两个孔的情况。参照图7，首先，为了开第一个孔，控制单元100驱动主轴马达21，并且还驱动托盘13的进给轴马达，如图7中细线所示的那样，经由控制使得钻头3的进给速度上升到规定速度后，再以一定不变的进给速度进行加工直到加工结束为止。此时，控制单元100构成为：如图7中粗线所示的那样，由应力传感器70检测到的检测应力计算出施加在钻头3上的加工负荷，并如图7中一点划线所示的那样计算出平均检测负荷。

然后，例如如图7所示的那样，当计算出的平均检测负荷低于目标负荷时，控制单元100就计算出用以保证所述平均检测负荷在目标负荷的范围内的进给速度补正值，当开第二个孔时，如图7所示的那样，控制单元100进行控制，用所述进给速度补正值对钻头3的进给速度进行补正，使得该进给速度上升以后再进行加工。由此，如图7所示，开第二个孔时的平均检测负荷就会在目标负荷的范围内。

在当开了所述第二个孔后，仍以所述补正后的进给速度进行了加工时(例如，当开了第三个孔时)，平均检测负荷超过目标负荷、或者相反地平均检测负荷再次低于目标负荷的时候，就再次计算出用以保证平均检测负荷在目标负荷的范围内的进给速度补正值，当进行接下来的加工时(例如，当要开第四个孔时)，控制单元100就进行控制，以用该进给速度补正值进行了补正后的进给速度进行加工。下面，就重复上述步骤，将钻头3的加工负荷控制在目标负荷的范围内。

根据该第二控制，当加工工件W时，能够将施加在钻头3上的加工负荷控制在目标负荷的范围内，同时能够以保证施加在钻头3上的加工负荷在目标负荷的范围内的最高进给速度对工件W进行加工，因而能够维持钻头3的加工品质，同时能够谋求缩短工件W的加工时间。需要说明的是，在上述第二控制的说明中，每进行一次加工就要计算一次平均检测负荷，从而来对下次加工时的进给速度进行补正。不过，也可以是这样的，即：每当进行两次以上的规定次数的加工时才计算出规定次数的加工的平均检测负荷，然后计算出与该平均检测负荷相应的进给速度补正值，并以用所述进给速度补正值进行了补正后的进给速度进行接下来规定次数的加工。

图8示出了第三控制，该第三控制为由控制单元100执行的控制之一例。第三控制是为了防止工具破损而执行的控制。

第三控制是这样的，即：在当用钻头3加工工件W的时候，由控制单元100计算出的检测负荷(准确地说，为下文所述的补正后的检测负荷)达到规定的上限负荷时，就让钻头3停止加工。上限负荷是比目标负荷高且不会使钻头3等工具破损的那种程度的负荷。需要说明的是，上限负荷可以设定为一定值，也可以根据工具的种类将上限负荷设定为不同的值，还可以在用户每次使用机床1时将上限负荷设定为任意值。

参照图8，首先控制单元100执行所述第一控制及所述第二控制等，来驱动主轴马达21，并且还驱动托盘13的进给轴马达，如图8所示，经由控制使得钻头3的进给速度上升直到检测负荷在目标负荷的范围内为止，在达到目标负荷后使钻头3的进给速度保持检测负荷达到目标负荷时的进给速度。

然后，当以所述进给速度对工件W进行加工时，例如，切屑积存在用钻头3加工成的孔中等，就会有过大的负荷施加在钻头3上，当检测负荷达到图8中用两点划线所示的上限负荷时，控制单元100便判断为钻头3有可能破损，就停止驱动主轴马达21及托盘13的进给轴马达，从而停止用钻头3进行加工。

根据所述第一控制及所述第二控制谋求缩短工件W的加工时间，同时当在钻头3上施加了过大的负荷时，根据该第三控制，通过停止用钻头3进行加工，从而能够防止钻头3破损。

在此，特别是就壳体4和主体部5的设置有供冷却液流动的冷却油路42的部分而言，被钻头3的摩擦热等加热了的冷却液的热量容易传递到该部分，因而该部分容易受到来自该冷却液的热量的影响而产生变形。若壳体4、主体部5产生热变形，设置在凸缘部6的凹陥部6b中的应力传感器70就会受到来自主体部5、壳体4的凸缘部6、乃至支承应力传感器70的预紧螺栓44的应力，从而应力传感器70就会检测到基于钻头3的加工负荷的应力之外的应力，因而应力传感器70的检测精度就会下降。

参照图9至图11对上述热量产生的影响进行详细的说明。

就图9所示的曲线图而言，图9中位于上部的曲线图示出了凸缘部6上的凹陥部6b的温度随时间产生变化的情况，并且图9中位于下部的曲线图示出了检测负荷随时间产生变化的情况。在位于上部的曲线图及位于下部的曲线图中，横轴是表示时间的轴，把即将加工工件W之前的时刻设为0。温度变化的曲线图示出了根据温度传感器71检测到的温度计算出的凹陥部6b的温度变化情况，并示出了把即将加工工件W之前的凹陥部6b的温度设为0时的温度变化情况。检测负荷的曲线图示出了在钻头3上没有施加加工负荷的状态下的检测负荷。在检测负荷的曲线图中，实线表示根据各个应力传感器70实际检测到的检测应力计算出的检测负荷，虚线表示利用模拟方式再现实际检测到的检测负荷的变化情况，一点划线则表示对实际检测到的检测负荷进行了下述补正后的情况。

参照图9可知：当时间在0到t1的范围及t1到t2(＞t1)的范围内时凹陥部6b的温度上升，当时间在t2以后的范围内时凹陥部6b的温度保持大致一定不变。此时，由实际检测到的检测应力计算出的检测负荷为：当时间在0到t1的范围内时，该检测负荷从0开始上升；当时间在t1到t2(＞t1)的范围内时，该检测负荷从已上升后的值开始下降且小于0；当时间在t2以后的范围内时，该检测负荷仍为比0小的值且保持一定不变。

对在该检测负荷的变化过程中作用在应力传感器70上的应力进行详细的说明。当时间在0到t1的范围内时，如图10所示，由于主体部5和凸缘部6因冷却液的热量而产生热变形，因此夹在主体部5和凸缘部6之间的应力传感器70就会受到主体部5和凸缘部6的按压。由此，因为应力传感器70受到压缩应力，所以如图9中的0到t1的范围所示的那样，由此时的检测应力计算出的检测负荷从0开始上升。然后，当时间在t1到t2(＞t1)的范围内时，冷却液的热量亦传递到预紧螺栓44上，因而预紧螺栓44便受到热量的影响而产生变形。此时，如图11所示，预紧螺栓44使得前后方向上的推力(预紧力)下降。由此，如图9中的t1到t2的范围所示的那样，由此时的检测应力计算出的检测负荷减少。当时间在t2以后的范围内时，由于温度保持大致一定不变，因而应力传感器70受到的来自预紧螺栓44的应力亦保持一定不变，所以由此时的检测应力计算出的检测负荷就仍为比0小的值且保持大致一定不变。

如上所述，当应力传感器70由于凸缘部6的靠近应力传感器70的附近部分及安装在壳体4上的预紧螺栓44等部件的热变形而检测到基于钻头3的加工负荷的应力以外的应力时，就无法准确地计算出加工工件W时施加在钻头3上的实际加工负荷。其结果是，仅根据基于各个应力传感器70检测到的检测应力的各个检测负荷进行补正的话，则无法准确地对加工参数进行补正，因而无法将用钻头3加工工件W的加工参数控制成既可维持钻头3的加工品质又可提高加工效率那样的适当的参数。

于是，在本实施方式中，用各个温度传感器71对壳体4的凸缘部6上的各个凹陥部6b的温度进行检测，并根据基于由各个应力传感器70检测到的检测应力的各个检测负荷和由温度传感器71检测到的检测温度，来对加工参数进行补正。

具体而言，控制单元100通过根据温度传感器71检测到的检测温度来分别对基于由各个应力传感器70检测到的检测应力的各个检测负荷进行补正，从而在分别去除了凸缘部6的靠近各个应力传感器70的附近部分及预紧螺栓44的热变形的影响的情况下，根据补正后的检测负荷来对加工参数进行补正。

对具体的补正内容进行说明。以模拟等方式预先计算出图9中位于下部的曲线图中用虚线表示的再现实际检测到的检测负荷的负荷时间变化，并将该计算结果转换为随温度变化而变化的检测负荷的变化后，作为检测负荷补正计算式或检测负荷补正图预先存储在控制单元100中。然后，当用钻头3对工件W进行加工时，从所述检测负荷补正计算式或检测负荷补正图中分别计算或读出与各个检测温度相对应的检测负荷的补正值，利用各个补正值分别对各个检测负荷进行补正。通过进行该补正，从而如图9的检测负荷的曲线图中用一点划线所示的那样，检测负荷的零点得到补正，从而能够从各个检测负荷中去掉凸缘部6的靠近各个应力传感器70的附近部分等的热变形的影响。需要说明的是，在图9的位于下部的曲线图中，以模拟方式再现的负荷曲线的位于时间在0到t1的范围内的部分与实际检测到的检测负荷的曲线相重叠，因而看不到这一部分的负荷曲线，并且与实际检测到的检测负荷相同，以模拟方式再现的负荷曲线的位于时间在0到t1的范围内的部分亦示出了从0开始上升的变化。

需要说明的是，也可以根据在检测负荷补正图中设定好的补正值设定内插值或外插值，从而计算出未在检测负荷补正图中设定的温度变化下的补正值。

此时，由于各个应力传感器70的设置位置处的温度变化不同，因而控制单元100就针对基于各个应力传感器70检测到的检测应力的检测负荷计算出补正值后，利用各个补正值分别对各个检测负荷进行补正。

下面，按照图12的流程图，对控制单元100控制机床1的加工参数的控制动作进行说明。需要说明的是，图12的流程图是利用检测负荷补正图对检测负荷进行补正时的流程图，下述说明的是当利用检测负荷补正图时控制单元100的控制动作情况。此外，作为加工参数的示例，列举出钻头3的进给速度。

首先，在步骤S1中，作为用以计算仅以实际施加在钻头3上的加工负荷为依据的检测负荷所需的数据，由各个应力传感器70检测到的检测应力分别计算出补正前的检测负荷，并且分别对凸缘部6的各个凹陥部6b的温度进行检测。

然后，在步骤S2中，读出预先存储在控制单元100中的检测负荷补正图后，分别针对与各个检测温度相应的补正前的各个检测负荷读出它们的补正值。

在接下来的步骤S3中，利用在步骤S2中读出的各个补正值分别对补正前的各个检测负荷进行补正。由此，检测负荷的零点得到补正，并且补正后的各个检测负荷示出的是仅基于实际施加在钻头3上的加工负荷的检测负荷。

在接下来的步骤S4中，判断在步骤S3中进行了补正后的检测负荷是否在上限负荷以上。当该步骤S4的判断结果为“是”时就进入步骤S5，控制单元100就判断为钻头3有可能破损，从而执行上述第三控制，让钻头3停止加工后返回。另一方面，当步骤S4的判断结果为“否”时就进入步骤S6。

在步骤S6中，判断补正后的检测负荷是否在目标负荷的范围内。当该步骤S6的判断结果为“是”时，就以目前的进给速度继续进行加工后返回。另一方面，当该步骤S6的判断结果为“否”时就进入步骤S7。

在接下来的步骤S7中改变钻头3的进给速度。例如，在控制单元100执行上述第一控制的过程中，当补正后的检测负荷超过目标负荷时使钻头3的进给速度逐渐降低，另一方面，当补正后的检测负荷低于目标负荷时使钻头3的进给速度逐渐增加。此外，例如，在控制单元100执行上述第二控制的过程中，由上次加工时的平均检测负荷计算出用以使该平均检测负荷在目标负荷的范围内的进给速度补正值，然后以该进给速度补正值对钻头3的进给速度进行补正。在步骤S7之后返回。

每经过规定时间(例如8毫秒)，控制单元100就按照所述流程对钻头3的进给速度进行控制。由此，既能够维持钻头3的加工品质，同时还能谋求缩短加工时间。需要说明的是，当欲利用检测负荷补正计算式对检测负荷进行补正时，便在所述步骤S2中读出检测负荷补正计算式后，根据该计算式计算出针对检测负荷的补正值，并在接下来的步骤S3中，根据计算出的补正值对补正前的检测负荷进行补正。

因此，本实施方式所涉及的机床1的控制装置包括对壳体4的凸缘部6上的凹陥部6b的温度进行检测的多个温度传感器71，并且控制单元100构成为根据由应力传感器70检测到的检测应力计算出的检测负荷和温度传感器71检测到的检测温度，对加工参数进行补正。因此，根据凹陥部6b的检测温度，分别对由各个应力传感器70检测到的检测应力计算出的各个检测负荷进行补正，使得所述检测负荷中因凸缘部6等的热变形而检测到的应力所产生的影响极小化，从而能够使凸缘部6等的热变形所产生的影响极小化，由此能够以良好的精度对基于钻头3的加工负荷的负荷进行检测。并且，能够根据补正后的检测负荷，以良好的精度对加工参数进行补正。其结果是，当将应力传感器70布置在壳体4上时，既能维持工具的加工品质又能提高加工效率。

本发明并不限于上述实施方式，在不脱离权利要求的主旨的范围内可以采取各种替代方式。

例如，在所述实施方式中，是根据温度传感器71检测到的检测温度，对由应力传感器70检测到的检测应力计算出的检测负荷的零点进行补正，并根据补正后的各个检测负荷对钻头3的加工参数进行控制，不过并不局限于此，也可以构成为：根据温度传感器71检测到的检测温度和补正前的检测负荷，对钻头3的加工参数进行补正。在这种情况下，例如，只要将用以由检测温度和补正前的检测负荷计算出相对于加工参数的补正量的计算式、用以读取该补正量的图事先存储到控制单元100中，然后由所述计算式、所述图计算或读出补正量后对加工参数进行补正即可。

此外，在所述实施方式中，工具为钻头3，不过并不局限于此，工具也可以为铣刀、铰刀等。在这种情况下，由控制单元100所控制的加工参数为工具的转速、移动速度等。

此外，在所述实施方式中，驱动托盘13的进给轴马达来对工具的进给速度进行控制，不过并不局限于此，也可以使具有主轴2的主体部5移动来对工具的进给速度进行控制。

进而，在所述实施方式中，壳体4为圆筒状，不过并不局限于此，壳体4也可以为方筒状。

此外，在所述实施方式中，应力传感器70布置在壳体4的安装在主体部5上的安装部分即凸缘部6的凹陥部6b中，不过并不局限于此，只要是比罩体11的纵壁11a靠后侧的位置即可，可以将应力传感器70布置在壳体4的比安装到主体部5上的位置靠前侧的位置处，例如也可以沿主轴2的轴向将壳体一分为二，将应力传感器布置在该一分为二的壳体的安装凸缘部上。

上述实施方式仅为示例而已，不得对本发明的范围做限定性解释。本发明的保护范围由权利要求定义，等同于权利要求的保护范围的任何变形、变更都包括在本发明的范围内。

－产业实用性－

本发明对于具有下述应力检测装置的机床是很有用的，该应力检测装置用以检测当加工工件时施加在工具上的加工负荷。

－符号说明－

1 机床

2 主轴

3 钻头(工具)

4 壳体(支承部件)

6b 凹陥部(支承部件的靠近应力检测装置的附近部分)

11a 纵壁(保护部件)

42 冷却油路

44 预紧螺栓(安装在附近部分处的部件)

70 应力传感器(应力检测装置)

71 温度传感器(温度检测装置)

100 控制单元(加工控制装置)

Claims (8)

1.一种机床的控制装置，其特征在于：

所述机床的控制装置包括：

主轴，在其上安装有对工件进行加工的工具；

支承部件，所述主轴以可旋转的方式被所述支承部件支承住；

多个应力检测装置，所述多个应力检测装置以包围所述主轴的方式布置在所述支承部件上，检测经由该支承部件而作用的应力，并用以对加工所述工件时施加在所述工具上的加工负荷进行检测；

加工控制装置，其根据由所述多个应力检测装置的各检测结果而分别计算出的所述加工负荷即检测负荷，对利用所述工具加工所述工件的加工参数进行控制；以及

多个温度检测装置，所述多个温度检测装置分别设置在所述支承部件的靠近所述多个应力检测装置的各附近部分及分别安装在该各附近部分处的部件中的至少一者，对所述各附近部分及所述各部件中的至少一者的温度分别进行检测，

所述加工控制装置构成为：根据由所述多个应力检测装置的各检测结果而分别计算出的检测负荷、和由与各所述应力检测装置对应的各所述温度检测装置分别检测到的各检测温度，对所述加工参数进行补正。

2.根据权利要求1所述的机床的控制装置，其特征在于：

所述加工控制装置构成为：根据所述多个温度检测装置检测到的各检测温度，对由所述多个应力检测装置的检测结果而分别计算出的各检测负荷分别进行补正，并根据补正后的各检测负荷对所述加工参数进行补正。

3.根据权利要求1或2所述的机床的控制装置，其特征在于：

所述支承部件为圆筒状，

所述支承部件具有沿所述支承部件的轴向延伸的多条冷却油路，并且多条所述冷却油路大致等间隔地布置在所述支承部件的圆周方向上。

4.根据权利要求1或2所述的机床的控制装置，其特征在于：

所述工具为钻头，

所述加工控制装置构成为：对所述加工参数即所述钻头的进给速度进行控制，使得所述检测负荷在预先设定好的目标负荷的范围内。

5.根据权利要求1或2所述的机床的控制装置，其特征在于：

所述机床的控制装置还包括保护部件，该保护部件保护所述多个应力检测装置不受加工碎屑的影响，其中，所述加工碎屑是由于利用所述工具加工所述工件而产生的碎屑。

6.根据权利要求3所述的机床的控制装置，其特征在于：

所述工具为钻头，

所述加工控制装置构成为：对所述加工参数即所述钻头的进给速度进行控制，使得所述检测负荷在预先设定好的目标负荷的范围内。

7.根据权利要求6所述的机床的控制装置，其特征在于：

所述机床的控制装置还包括保护部件，该保护部件保护所述多个应力检测装置不受加工碎屑的影响，其中，所述加工碎屑是由于利用所述工具加工所述工件而产生的碎屑。

8.根据权利要求4所述的机床的控制装置，其特征在于：

所述机床的控制装置还包括保护部件，该保护部件保护所述多个应力检测装置不受加工碎屑的影响，其中，所述加工碎屑是由于利用所述工具加工所述工件而产生的碎屑。