CN108161488A - 机床以及机床的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供机床以及机床的控制方法。机床(110)的控制装置(140)具有液压调整部(70),作为在液压调整部(70)中追加对朝静液压引导机构(1)供给的静压油的静液压进行调整的功能的构成,在顺序程序控制部(146)中设置有压力设定部(71)、等加速度运动控制部(72)、工件重量运算部(73)、以及供给状态调整部(74)。
Description
技术领域
本发明涉及具有静液压引导机构的机床以及机床的控制方法。
背景技术
以往,在机床中,为了使作为加工对象的工件以及加工用的工具朝任意的相对位置移动,而使用了各种移动机构。
例如,在载放工件的工作台的支承构造或者装配工具的头的支承构造中,为了能够进行三维移动而采用沿着X轴、Y轴、Z轴的各轴的直线移动机构。此外,为了改变工作台或者头的朝向而采用旋转移动机构。
这些移动机构具有相对移动的两个部件(例如引导部件和沿着该引导部件移动的移动部件),并且具有使这两个部件移动的驱动机构、以及用于确保移动方向或者移动轴线的精度(引导精度)的引导机构。
在这样的引导机构中,要求引导精度较高,即要求直线运动尽量呈直线、旋转运动尽量呈正圆这样的几何学精度。进而,在引导机构中,要求高负载能力、低摩擦、衰减性能较高。
即,引导机构的引导精度对相对移动的两个部件的定位精度造成影响,且对要加工的工件的形状精度造成影响。引导机构为低摩擦的情况,对沿着移动轴线的定位精度造成影响,且对要加工的工件的形状精度造成影响。此外,衰减性能对相对移动的两个部件间的振动的衰减造成影响,并且使在工具与工件之间产生的振动在构造物、引导机构中如何衰减对工件的加工面粗糙度造成影响。
在机床的引导机构中使用静液压引导机构(参照文献1:日本特开2004-58192号公报等)。
以文献1为代表,在一般的静液压引导机构中,在一对滑动面中的一方形成静压室(被供给用于进行静压载荷支承的油的凹部),朝该静压室供给静压油,通过其静压在与另一方的滑动面之间进行载荷传递。即,在一对滑动面之间仅夹着静压油,一对滑动面彼此成为非接触状态,因此能够大幅度降低滑动阻力。
上述静液压引导机构为,从静止时起到移动时为止,在一对滑动面之间始终夹着油膜,因此能够支承高负载载荷,能够稳定地实现低摩擦化。
但是,静液压引导机构为,由于通过油膜来浮起的构造,而衰减性能存在极限。此外,需要供给用于形成油膜的静压油的供给装置、以及回收静压油的回收装置。尤其是,在以往的静液压引导机构中,由于使用静压油的关系,无法如使用空气的空气静压轴承那样朝外部空气中排出。因此,成为供给至静压室的静压油从外周缘朝引导机构的外部排出的构造。尤其是,在静液压引导机构中,与滑动引导相比、所排出的静压油的量成为巨大的量,因此,需要回收静压油并使其返回到供给装置的回收装置。因而,引导机构所附带的装置构成、配管类不得不变得复杂。
另一方面,作为机床的引导机构,较多延续使用传统的滑动引导机构(动压引导机构)(文献2:日本特开2008-238397号公报)。
滑动引导机构为,在分别平滑地形成的一对滑动面中,在其一侧粘贴低滑动部件,朝一对滑动面间供给静压油并且使其分别滑动。一对滑动面隔着低滑动部件进行基于润滑油的润滑。
上述滑动引导机构是一对滑动面彼此基于固体接触的滑动引导,因此,具有能够提高引导精度以及衰减性能并且构造简单这样的特长。但是,滑动引导机构的负载能力较小、摩擦系数较大、尤其是起动时、低速时的摩擦系数增大,因此有时动作变得不顺畅,有时对定位精度造成影响。
为了实现机床的动作的顺畅化,可以考虑将其引导机构从以往型的滑动引导机构置换成低摩擦性优异的静液压引导机构。
但是,即便将以往的滑动引导机构简单地置换成静液压引导机构,由于上述那样的特长的差异,也有可能无法获得所期望的性能。
因此,提出有并用以往型的滑动引导机构和静液压引导机构的静液压并用滑动引导机构(文献3:日本特开2016-083763号公报)。
即,通过在一个引导机构中设置滑动引导机构和静液压引导机构而成为并用式,由此能够得到动压引导机构的特长即较高的引导精度以及衰减性能,并且能够得到静液压引导机构的特长即高负载载荷。
在上述静液压并用滑动引导机构中,通过滑动引导机构来进行基本的载荷负担和引导精度,并且,在静液压引导机构中也通过供给至静压室的静压油的供给压力来进行载荷负担,由此作为整体使能够负担的负载载荷增大。
在该构成中,当静压油朝静液压引导机构的供给压力不充分时,无法充分地进行基于静压油的载荷负担的辅助,而无法获得并用式的效果。
另一方面,当朝静液压引导机构的供给压力过剩时,成为在静液压部分浮起,即在滑动引导机构的一对滑动面之间分开间隙的状态,除了滑动引导机构中的接触变得不充分而引导精度降低以外,还有可能对动作造成障碍或者产生破损等。
因而,要求相对于由引导机构负担的负载载荷,适当地调整静压油的供给状态。即,要求在高负载载荷的状态下增大静压油的供给压力、在低负载载荷时减少静压油的供给压力等的调整。
例如,在机床中,负载载荷主要由作为加工对象的工件的重量引起。因而,还能够预先测定工件的重量,将静压油的供给压力设定于控制装置。
但是,在该情况下,除了需要事先测定工件重量以外,也有时随着加工的进行而工件的重量发生变动,不一定能够维持适当的调整。
因此,要求能够在驱动机构侧推测工件重量并适当地调整静压油的供给的静液压引导机构的控制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供能够根据工件重量来适当地调整静压油朝静液压引导机构的供给压力的机床以及机床的控制方法。
本发明的机床具有:引导部件;移动部件,相对于上述引导部件移动;驱动机构,使上述移动部件移动;静液压引导机构,构成在上述引导部件的引导面与上述移动部件的平滑面之间;以及控制装置,对静压油朝上述静液压引导机构的供给状态进行控制,上述机床的特征在于,具有:设定构件,将上述静压油朝上述静液压引导机构的供给压力设定为规定的压力;等加速度运动构件,通过上述驱动机构使装载有工件的上述移动部件相对于上述引导部件进行等加速度运动;工件重量推测构件,根据上述等加速度运动时的上述驱动机构的动作状态,推测上述工件的重量;以及供给状态调整构件,根据由上述工件重量推测构件推测出的上述工件的重量,对基于上述控制装置的上述静压油的供给状态进行调整。
根据本发明,即便是重量未知的工件,等加速度运动构件通过驱动机构使装载有工件的移动部件进行等加速度运动,工件重量推测构件根据此时的驱动机构的动作状态来推测工件的重量,由此供给状态调整构件也能够根据所推测出的重量来适当地调整静压油的供给压力。此外,如果将重量推测动作设定到机床的加工程序中,则能够在加工程序中的所指示的定时自动地调整静压油的供给压力。因此,即便随着加工的进行而工件的重量发生变动,也能够维持静压油的供给压力的适当的调整。
在本发明的机床中优选为,上述等加速度运动构件作为上述移动部件的上述等加速度运动,使用上述机床未进行加工的状态下的切削进给动作或者快速进给动作。
根据这样的本发明,能够将移动部件的等加速度运动作为机床的切削进给动作或者快速进给动作来进行,因此,无需进行用于重量推测的特别的移动动作,能够提高作业效率。
在本发明的机床中优选为,上述控制装置具有供给压力设定构件,该供给压力设定构件为,在上述设定构件进行的上述静压油的压力设定之前,将上述静压油的供给压力设定为特定的值,测定使重量已知的多个工件进行等加速度运动时的惯性质量或者惯性力矩,描绘根据测定结果得到的测定惯性质量或者测定惯性力矩、以及根据各个工件重量导出的设计惯性质量或者设计惯性力矩,设定多个不同的供给压力而进行从上述静压油的供给压力的设定到上述描绘的操作,选择所得到的上述描绘中偏差较小且不过剩的供给压力。
根据本发明,在驱动机构的动作状态的检测中,能够选择适当的静压油的压力并供给,因此能够提高重量推测的精度。
在本发明的机床中优选为,通过构成在上述引导部件的引导面与上述移动部件的平滑面之间的滑动引导机构以及上述静液压引导机构来形成静液压并用滑动引导机构。
此时,在引导部件的引导面与移动部件的平滑面之间,可以将滑动引导机构配置为包围静液压引导机构,或者,滑动引导机构与静液压引导机构可以邻接地配置,滑动引导机构与静液压引导机构只要被配置为作为静液压并用滑动引导机构起作用即可。
根据本发明,根据工件的重量来调整静压油的供给状态,由此能够调整静液压引导机构与滑动引导机构的载荷负担平衡。因此,在工件的负载载荷较大的情况下,使静压油的供给压力增加,由此能够优先确保静液压引导机构的高负载载荷,在工件的重量较小的情况下,使静压油的供给压力降低,由此与静液压引导机构相比能够使滑动引导机构有效地作用而提高引导精度以及衰减性能。即,能够根据工件的重量来变更作为引导机构的特性。
在本发明的机床中优选为,上述静液压引导机构具有:外周被密封的密闭式的静压室;朝上述静压室供给上述静压油的供给路径;以及从上述静压室回收上述静压油的回收路径,并且,在上述静液压引导机构上连接有对朝上述静压室供给的上述静压油进行调节的液压调整装置。
根据本发明,由于静液压引导机构使用密封式的静液压构造,因此从供给路径向静压室供给的静压油不会朝周围泄漏而从回收路径回收。此处,在使用了以往型的静液压引导机构的情况下,当使朝静液压引导机构的静压室供给的静压油增加时,静压油从静压室朝周围的泄漏增加,泄漏的静压油有可能对滑动引导机构、其他周边部分造成不良影响。但是,根据本发明,能够防止静压油朝周围的泄漏,因此,即便进行朝静液压引导机构的静压油供给的增减,也不会导致对于周围的不良情况。
本发明的机床的控制方法为,上述机床具有:引导部件;移动部件,相对于上述引导部件移动;驱动机构,使上述移动部件移动;静液压引导机构,构成在上述引导部件的引导面与上述移动部件的平滑面之间;以及控制装置,对静压油朝上述静液压引导机构的供给状态进行控制,上述机床的控制方法的特征在于,在上述移动部件上设置工件,将上述静压油朝上述静液压引导机构的供给压力设定为规定的压力,通过上述驱动机构使装载有上述工件的上述移动部件相对于上述引导部件进行等加速度运动,根据上述等加速度运动时的上述驱动机构的动作状态来推测上述工件的重量,根据所推测出的上述工件的重量对基于上述控制装置的上述静压油的供给状态进行调整。
根据这样的构成,能够期待与上述机床相同的效果。
根据本发明,能够提供能够根据工件重量适当地调整静压油朝静液压引导机构的供给压力的机床以及机床的控制方法。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的机床的立体图。
图2是表示上述第1实施方式所涉及的机床的引导机构的示意图。
图3是上述第1实施方式所涉及的引导机构的构成概要图。
图4是上述第1实施方式所涉及的静液压引导机构的静压单元的立体图。
图5是上述第1实施方式所涉及的静液压引导机构的移动部件的纵截面图。
图6是表示上述第1实施方式所涉及的控制装置的框图。
图7是表示上述第1实施方式所涉及的液压调整部的框图。
图8是表示上述第1实施方式所涉及的液压调整的流程图。
图9是表示本发明的第2实施方式所涉及的液压调整的流程图。
图10是表示本发明的其他实施方式所涉及的供油构造以及油回收构造的示意图。
具体实施方式
在图1至图5的各图中表示本发明的第1实施方式。
[第1实施方式]
图1表示本实施方式的门形构造的机床110。在机床110中,作为X轴、Y轴、Z轴的各轴移动机构的引导机构130,使用后述的静液压引导机构1以及滑动引导机构10。
在图1中,机床110具有沿X轴方向延伸的基台111,在基台111上支承有工作台112。隔着基台111而在两侧设置有一对支柱113,在各支柱113的上端设置有沿Y轴方向延伸的横梁114。在横梁114上支承有头115,在头115上装配有沿Z轴方向(铅垂方向)延伸的滑枕(ram)116。
在工作台112的上表面上固定有作为加工对象的工件119。主轴117从滑枕116的下端露出,在该主轴117上装配加工用的工具118。
在机床110中,通过使工作台112沿X轴方向移动、使头115沿Y轴方向移动、并且使滑枕116沿Z轴方向移动,由此能够使工具118相对于工件119三维地相对移动,由此能够对工件119加工任意的形状。
为了进行这样的三维加工动作,在机床110中设置有使工作台112沿着基台111移动的X轴移动机构121、使头115沿横梁114移动的Y轴移动机构122、以及使滑枕116相对于头115移动的Z轴移动机构123。
并且,在机床110上连接有控制装置140。
控制装置140是所谓的NC装置(数值控制装置),基于所载入的动作程序对机床110进行控制,使其执行规定的动作。例如,基于动作程序所记述的指令,使上述的X轴移动机构121、Y轴移动机构122、Z轴移动机构123分别移动而使工具118三维移动,并且对主轴117的旋转进行控制,由此控制工具118对工件119的切削,由此对规定的工件形状进行加工。
并且,控制装置140兼作为本发明的液压调整装置,对于其详细情况将后述。
上述的X轴移动机构121、Y轴移动机构122、Z轴移动机构123分别具备:引导机构130,将移动部分(相对于基台111的工作台112等)支承为能够移动,并且将这些移动部分朝规定的移动方向引导;以及驱动机构150,基于外部指令来驱动移动部分。
驱动机构150用于对引导机构130所支承的移动部分进行驱动,如图6以及图7所示,具有用于对各轴移动机构121~123进行驱动的驱动马达(X轴移动机构121的X轴马达211、Y轴移动机构122的Y轴马达221、Z轴移动机构123的Z轴马达231)。
[引导机构130]
在图2至图4中,引导机构130具有引导部件29以及相对于引导部件29移动的移动部件2。
移动部件2是在与引导部件29对置的面的内侧形成有凹部25的板材,在凹部25中嵌入有静压单元20,该静压单元20在与引导部件29对置的面上具有静压面26。在本实施方式中,凹部25形成得比静压单元20的厚度更深,而防止未供给静压油的情况下的金属接触。
此外,在引导部件29上,在与移动部件2对置的面上形成有引导面28。
这些移动部件2以及引导部件29被配置为,在移动部件2的凹部25中嵌入静压单元20,静压面26以及动压面27与引导面28对置。
此时,在静压面26与引导面28之间形成静液压引导机构1,并且在动压面27与引导面28之间形成滑动引导机构10。
即,引导机构130是由静液压引导机构1和滑动引导机构10构成的静液压并用滑动引导机构。
另外,静压单元20也可以不分离,而在移动部件2上直接形成静液压引导机构1。
[滑动引导机构10]
如图3以及图5所示,滑动引导机构10使移动部件2的动压面27与引导部件29的引导面28接触,而支承移动部件2的负载载荷。此时,滑动引导机构10形成为包围静液压引导机构1的外周。
此外,在动压面27上,遍及整面连续地粘贴有由四氟乙烯等低摩擦性材料形成的片,通过动压面27与引导面28的滑动而允许移动部件2相对于引导部件29的移动。
[静液压引导机构1]
如图3至图5所示,静液压引导机构1通过从外部供给的被加压的静压油O,对移动部件2的负载载荷进行静压浮起支承。因此,在静液压引导机构1上,为了供给以及回收静压油O而连接有供油构造4以及油回收构造5。
如图4以及图5所示,在静液压引导机构1的静压单元20的下表面上,具有形成为凹状的同心圆状的外部槽21以及内部槽22。外部槽21的内侧为,以内部槽22为边界而划分出形成静压面26的内侧平面23以及外侧平面24。在内侧平面23的内部形成有油回收构造5的回收孔50,在外侧平面24的一部分形成有从外部槽21到内部槽22的径向的连通槽30。在外部槽21中配置有耐油橡胶等的环状的密封部件3,在比密封部件3更靠内侧(静压部R侧)连通有供油构造4的供油路40。
而且,在密封部件3内侧的外侧平面24与引导面28之间形成有圆形的静压部R(凹陷部),在内侧平面23与引导面28之间形成有降压部L(凸起部)。即,静压部R的周围由密封部件3密封。
在本实施方式中,降压部L的厚度、即与引导面28之间的空隙的厚度,与外部槽21、内部槽22相比形成得极浅(几十微米程度)。
[供油构造4]
如图3所示,供油构造4具有:供油单元44,包括与静液压引导机构1相连的供油路40、贮存静压油O的油箱41、以及将静压油O向静液压引导机构1供给的供油装置42;以及液压控制阀43,设置于供油路40。由供油装置42加压后的静压油O通过供油路40供给至静压部R(凹陷部)内。
供油装置42例如能够由液压泵421构成。在供油装置42的液压泵421上附带有马达422,能够对马达422的转速进行控制。
因此,供油装置42通过提高马达422的转速,能够提高静压部R(凹陷部)的静压油O的压力。通过由供给压力的增加而引起的浮起力,能够进行载荷支承。但是,当载荷支承超过负载载荷时,移动部件2浮起,在静压面26与引导面28之间形成间隙。
另一方面,通过降低马达422的转速,能够降低静压部R(凹陷部)的静压油O的供给压力。
液压控制阀43能够对通过供油路40的静压油O的流量进行调整。因此,还通过液压控制阀43对静压部R的静压油O的流量进行控制,结果,能够对处于一定的比例关系的静压油O的压力进行控制。另外,液压控制阀43能够由比例控制阀、节流阀等构成。
[油回收构造5]
如图3所示,如上所述,油回收构造5具有回收孔50,该回收孔50形成在静液压引导机构1内并且使静压油O朝静压面26外开放。此外,油回收构造5具有与回收孔50相连的回收路51。
回收路51形成在移动部件2内,一方的开口与回收孔50相连,另一方的开口与供油构造4的油箱41相连。因此,油回收构造5能够将供给至静液压引导机构1的静压油O回收到油箱41。
[静液压引导机构1的功能]
如图5所示,在静液压引导机构1中,从供油路40供给加压后的静压油O,并流入到形成在外部槽21与内部槽22之间的静压部R内。此时,外部槽21与内部槽22通过连通槽30连通,因此,其间的静压油O的静液压与供给压Ps相等。因此,在静压部R形成恒压区域。
静压油O在通过了静压部R之后,通过降压部L并在回收孔50被回收。此时,在回收孔50中成为大气压程度,因此,静压油O的排出压力Pe被压力释放。因此,在降压部L中,静压油O的静液压随着朝向由密封部件3包围的圆形区域的半径r的内侧而下降,并在到达回收孔50的时刻被释放到大气压程度。
如此,形成在内部槽22的内侧的降压部L作为静压油O的压力下降部起作用,由此,能够在形成于外部槽21与内部槽22之间的受压区域面积的静压部R确保载荷支承用的静压。即,静压部R作为支承载荷的静压室起作用。
最终,供给至静液压引导机构1的静压油O被从回收孔50全部回收。此时,静压部R的周围由密封部件3密封,因此,能够防止静压油O朝外部漏出。
[控制装置140]
如图6以及图7所示,在本实施方式中,为了对朝各引导机构130的静液压引导机构1供给的静压油O的静液压进行调整,而在控制装置140中构成有液压调整装置。
另外,如上所述,在本实施方式中,控制装置140进行机床110的各部分整体的控制,具有多种功能,但在以下对与各轴移动机构121~123的引导机构130相关的部分进行说明。
在图6以及图7中,控制装置140具有:操作盘141,具有操作部1411以及显示部1412;以及液压调整部70,对各轴移动机构121~123的静液压进行调整。
操作部1411具备输入操作用的触摸面板、键盘、按钮、以及其他指示设备等,能够通过机床110的操作人员的操作来输入指令等。
显示部1412由图形显示器等的显示画面构成,显示基于操作部1411的操作内容,并且显示机床110的动作状态或者测定结果。
[液压调整部70]
如图6以及图7所示,液压调整部70具有NC·主控制部142以及PC·顺序控制部143。这些NC·主控制部142以及PC·顺序控制部143是作为机床110的控制装置140的基本构成。
但是,在本实施方式中,构成用于将如下功能向控制装置140追加的液压调整部70,该功能为:对向控制装置140所控制的各轴移动机构121~123的引导机构130中的静液压引导机构1供给的静压油O的静液压进行调整。
NC·主控制部142具有程序控制部144以及马达控制部145。
程序控制部144对从外部载入的动作程序(M编码)进行解析,对NC·主控制部142的各部分进行控制。
马达控制部145在程序控制部144的控制下,对机床110的驱动机构150即各轴马达211~231以及供油装置42的马达422的动作进行控制。
PC·顺序控制部143具有顺序程序控制部146、动作指令部147以及输入输出控制部148。
顺序程序控制部146对从外部载入的动作程序(M编码)进行解析,对PC·顺序控制部143的各部分进行控制。
动作指令部147基于来自操作盘141的外部操作,进行向顺序程序控制部146、输入输出控制部148以及NC·主控制部142的手动指令以及设定变更。
输入输出控制部148在顺序程序控制部146的控制下,对机床110的传感器101(设置于各部分的扭矩传感器、加速度传感器等)的输出信号进行处理。
如图6以及图7所示,在液压调整部70中,作为追加对朝静液压引导机构1供给的静压油O的静液压进行调整的功能的构成,在顺序程序控制部146中设置有压力设定部71、等加速度运动控制部72、工件重量运算部73、以及供给状态调整部74。这些部用于根据传感器101的检测值来推测工件119的重量W,并根据推测结果输出对朝静液压引导机构1供给的静压油O的静液压进行调整的指令。
此外,在顺序程序控制部146中设置有数据存储部75,该数据存储部75保存在工件重量运算部73中进行工件119的重量W的运算时参照的数据、在供给状态调整部74中制作指令时参照的判定用数据H。
[静液压调整动作]
如图8所示,能够通过静液压调整动作来进行朝静液压引导机构1供给的静压油O的静液压调整。
在本实施方式中,在机床110的加工程序中,在工具118未对工件119进行加工的状态时(切削进给动作时或者快速进给动作时),进行各轴移动机构121~123的传感检测(sensing),而计算出工件119的重量W,并进行静液压的调整。
在图8中,在静液压调整动作的处理S100中,液压调整部70首先对使传感检测开启的指令输入进行待机(处理S101)。
如果存在使传感检测开启的指令输入(处理S102),则压力设定部71将静压油O朝静液压引导机构1的供给压力调整为预先设定的规定的压力(处理S103)。
此时,在压力设定之前,将静压油O的供给压力设定为特定的值,测定通过X轴移动机构121使重量已知的多个工件进行等加速度运动时的惯性质量而作为惯量,并描绘根据测定结果得到的测定惯量以及根据各个工件重量导出的设计惯量。设定为多个不同的供给压力而进行从该静压油O的供给压力的设定到测定惯量以及设计惯量的描绘的操作,选择所得到的描绘中偏差较小且不过剩的供给压力,作为规定的压力。
在通过压力设定部71将静压油O的压力调整为规定的压力之后,等加速度运动控制部72作为不进行加工的状态下的切削进给动作或者快速进给动作,使工作台112以及工件119相对于基台111进行等加速度运动,进行基于传感器101的传感检测。
此时,由于到等加速度运动稳定为止需要一定程度的时间,因此到进行基于传感器101的传感检测为止的传感检测等待时间ts被存储于数据存储部75。即,在从通过等加速度运动控制部72开始了等加速度运动起经过了传感检测等待时间ts之后,进行基于传感器101的传感检测。
此处,等加速度运动控制部72为,作为未进行加工的状态下的切削进给动作或者快速进给动作而进行等加速度运动,因此通过等加速度运动而移动的工件119的移动量基于机床110的加工动作。即,使工件119移动作为加工动作而需要的切削进给动作或者快速进给动作的量,但在该情况下,有时在传感检测等待时间ts经过之前移动就完成。因此,等加速度运动控制部72在开始等加速度运动之前,根据加工动作中的设定(快速进给速度、加减速时间、需要移动量等)来判定在传感检测等待时间ts以内作为切削进给动作或者快速进给动作的移动是否完成(S104),在判定为移动完成的情况下前进至后述的处理S112,在判定为移动未完成的情况下,使等加速度运动开始,进行基于传感器101的传感检测(S105)。
通过传感器101的传感检测而得到的X轴马达211的驱动电流值I、扭矩T以及工件119的加速度Ar,经由输入输出控制部148输送至工件重量运算部73(处理S106)。
工件重量运算部73根据所接受到的驱动电流值I和加速度Ar、以及预先存储于数据存储部75的X轴马达211的扭矩系数Kt,通过Jm=I·Kt/Ar的关系式来计算惯量Jm(处理S107)。
此处,扭矩T成为包含工件119相对于基台111的粘性阻力以及滑动阻力在内的值。因此,惯量Jm不是作为工件119的纯粹的惯性质量,而是作为包含这样的粘性阻力以及滑动阻力的值而计算出。这样的粘性阻力以及滑动阻力由于机床110的使用环境、经年变化而发生变化,因此,难以准确地推测惯量Jm。
因此,在扭矩T的测定中,优选取得加速时的扭矩值与减速时的扭矩值的平均值。在该情况下,加速时的粘性阻力以及滑动阻力与减速时的粘性阻力以及滑动阻力能够抵消,因此,能够求出工件119的加减速所使用的量的扭矩值而作为扭矩T,能够推测准确的惯量Jm而作为工件119的纯粹的惯性质量。
接着,工件重量运算部73根据计算出的惯量Jm、所接受到的扭矩T和加速度Ar、以及预先存储于数据存储部75的X轴移动机构121的旋转轴旋转一圈的轴移动量S,通过W=(2π/S·Ar)·(T-(2π·Ar·Jm/S))的关系式来计算工件119的重量W(处理S108)。
供给状态调整部74对照由工件重量运算部73运算出的重量W与预先存储于数据存储部75的判定用数据H(处理S109),将基于判定结果的指令输出至马达控制部145(处理S110)。
马达控制部145按照所输出的指令,对供油装置42的马达422的动作进行控制(处理S111)。此时,马达控制部145切换马达422的运转或者停止,在从最大速度到停止为止的期间阶段性地切换马达422的动作转速,通过在从最大速度到停止为止的期间连续地切换马达422的动作转速,由此对静压油O进行调整。
进一步,马达控制部145按照所输出的指令,对各轴马达211~231的动作进行控制,由此,对各轴移动机构121~123的切削进给动作或者快速进给动作的速度或者加速度进行调整。
即,能够根据工件119的重量来适当地调整加工动作中的驱动机构150的设定。
液压调整部70反复进行上述处理S103~S111,直至通过处理S112而成为加工动作结束的状态。
并且,如果在处理S112中判定为加工动作结束,则使传感检测动作关闭(处理S112),并使供油装置42的马达422关闭(处理S113)。
在这样的静液压调整动作中,在处理S103~S111中,能够在未进行加工的状态下的切削进给动作或者快速进给动作中进行传感检测,并使用其测定结果来自动地调整静液压。
即,在反复进行机床110的加工动作时的实际的移动的期间,能够始终进行基于传感检测的自动调整。并且,通过这样的动作的反复进行,由此根据移动期间的各时刻的状况来执行静液压的调整。
此外,如果在机床110的加工程序中设定使传感检测开启的指令,则能够在加工程序中的所指示的定时自动地进行静液压的调整,因此,即便随着加工的进行而工件119的重量W发生变动,也能够维持静液压的适当的调整。
[第1实施方式的效果]
根据这样的实施方式,能够获得以下那样的效果。
在本实施方式中,即便在工件119的重量未知的情况下,也能够推测工件119的重量W,并基于所推测出的重量W来适当地调整静压油O的静液压。
此外,如果在机床110的加工程序中设定重量的推测操作,则能够在加工程序中的所指示的定时自动地调整静液压。因而,即便在随着加工的进行而工件119的重量W发生变动的情况下,也能够维持静液压的适当的调整。
进而,通过按照从供给状态调整部74输出的指令对各轴马达211~231的动作进行控制,由此,能够根据工件119的重量W来适当地调整加工动作中的驱动机构150的设定。
在本实施方式中,在机床110未进行加工的状态下的切削进给动作或者快速进给动作时,能够进行各轴移动机构121~123的传感检测。由此,各轴移动机构121~123无需进行用于重量推测的特别的动作,能够提高作业效率。
在本实施方式中,在基于传感器101的传感检测时的压力设定之前,将静压油O的供给压力设定为特定的值,测定通过X轴移动机构121使重量已知的多个工件进行等加速度运动时的惯性质量而作为惯量,描绘根据测定结果得到的测定惯量以及根据各个工件重量导出的设计惯量。设定为多个不同的供给压力而进行从该静压油O的供给压力的设定到测定惯量以及设计惯量的描绘的操作,选择在所得到的描绘中偏差较小且不过剩的供给压力而作为规定的压力。由此,能够设定适当的压力,能够提高重量推测的精度。因此,能够适当地调整静液压引导机构1的静液压。
进一步,在本实施方式中,通过控制装置140的液压调整部70,根据工件119的重量W对朝静压部R供给的静压油O的供给压力进行调整,由此,能够使静液压引导机构1的载荷支承性能增减。
例如,在工件119的负载载荷较大的情况下,使朝静压部R供给的静压油O的压力增大,优先确保基于静液压引导机构1的高负载载荷。
另一方面,在工件119的负载载荷较小的情况下,使朝静压部R供给的静压油O减少,由此能够使滑动引导机构10比静液压引导机构1更有效。
因而,在本实施方式中,能够通过液压调整部70根据工件119的重量W来调整静液压引导机构1与滑动引导机构10的载荷负担的平衡,能够根据工件重量来变更作为引导机构130的特性。
[第2实施方式]
图9表示基于本发明的第2实施方式的流程图。
在本实施方式中,机床110、包括液压调整部70的控制装置140、引导机构130、静液压引导机构1以及滑动引导机构10的基本构成共通,省略重复的说明,并且在以下对不同的构成进行说明。
在上述第1实施方式中,在机床110的加工程序中,在工具118未对工件119进行加工的状态时(切削进给动作时或者快速进给动作时),进行各轴移动机构121~123的传感检测,计算出工件119的重量W,并进行静液压的调整(参照图8)。
在本实施方式中,在执行加工程序之前,利用另外的专用程序实施工件119的重量W的测定动作。
[静液压调整动作]
在图9中,液压调整部70代替上述第1实施方式的处理S101、S102(参照图8),而实施处理S201。
在该处理S201中,对静压油调整的指示的输入进行待机。
如果输入了静压油调整的指示,则与上述第1实施方式的处理S103相同,压力设定部71将静压油O朝静液压引导机构1的供给压力调整为预先设定的规定的压力,并执行上述第1实施方式的处理S105~处理S111的处理。即,不执行上述第1实施方式的处理S104。
并且,代替上述第1实施方式的处理S112、S113(参照图8),而实施处理S202、S203。
在处理S202中,判定静压油调整是否解除。当在处理S202中判定为静压油调整被解除的情况下,在处理S203中实施基于加工程序的加工动作。之后,如果加工动作结束,则使供油装置42的马达422关闭(处理S113)。
[第2实施方式的效果]
根据这样的本实施方式,机床110、包括液压调整部70的控制装置140、引导机构130、静液压引导机构1以及滑动引导机构10的基本构成与上述第1实施方式共通,因此,同样能够获得由其带来的效果。
进而,在本实施方式中,在执行加工程序之前,利用另外的专用程序进行与工件119的重量W相应的静液压的调整,因此能够简化加工程序中的加工动作。因此,能够应对更高速的加工动作。
[其他实施方式]
另外,本发明并不限定于上述各实施方式的构成,能够实现本发明目的的范围内的变形等包含于本发明。
在上述实施方式的静液压引导机构1中,采用了从供油路40朝静压部R供给静压油O,将从静压部R排出的静压油O从回收路51回收并返回到油箱41的循环式的静液压构造。但是,并不限定于循环式,也可以成为简单的流通式的静液压构造。例如,也可以不将从回收路51回收的静压油O返回到油箱41,而是从供油路40朝静压部R供给静压油O,在静压部R产生了静压之后,由回收路51回收。
进而,作为静液压引导机构1,也可以成为利用贮存于静压部R的静压油O的静压的封入式的静液压构造。在该情况下,为了将静压部R内的静压油O的量以及压力维持为规定值而需要设置供油路40,但是能够省略回收路51。
在上述实施方式的液压调整部70中,成为与传感器检测值对应地输出与静压油O的调整相关的指令的构成,但是也可以在此基础上,例如具有通过手动操作、程序来输出与静压油O的调整相关的指令的构成。
此外,液压调整部70被追加到控制装置140中而构成液压调整装置,但也可以构成为,将分体的液压调整装置从外部连接于控制装置140,或者不经由控制装置140地调整各引导机构130的静压油O的静液压。
在上述实施方式中,通过对供油装置42的马达422的动作进行控制,由此调整静压油O的静液压,但并不限定于此,也可以如图10所示,通过比例控制阀来构成设置于供油路40的液压控制阀43,与输入信号的电压(例如1~5V)成正比例地使液压控制阀43的开度连续地变化,由此调整静压油O的静液压。
在上述第2实施方式中,在统一地进行了液压调整动作(处理S103~S111)之后,实施加工动作(处理S203)(参照图9),但也可以仅预先执行液压调整动作(处理S103~S111),不进行加工动作(处理S203)而对下一个动作进行待机。
应用本发明的机床并不限定于上述机床110,本发明能够应用于具有相对移动的两个部件的各种机床。
此外,作为引导机构130,并不限定于直线移动,例如也可以应用于回转台的旋转支承机构等、进行旋转的部分的引导机构。在该情况下,在静压油O的压力设定之前,测定惯性力矩而作为惯量。即,本实施方式的惯量是惯性质量或者惯性力矩。
Claims (6)
1.一种机床,具有:
引导部件;
移动部件,相对于上述引导部件移动;
驱动机构,使上述移动部件移动;
静液压引导机构,构成在上述引导部件的引导面与上述移动部件的平滑面之间;以及
控制装置,对静压油朝上述静液压引导机构的供给状态进行控制,
上述机床的特征在于,具有:
设定构件,将上述静压油朝上述静液压引导机构的供给压力设定为规定的压力;
等加速度运动构件,通过上述驱动机构使装载有工件的上述移动部件相对于上述引导部件进行等加速度运动;
工件重量推测构件,根据上述等加速度运动时的上述驱动机构的动作状态,推测上述工件的重量;以及
供给状态调整构件,根据由上述工件重量推测构件推测出的上述工件的重量,对基于上述控制装置的上述静压油的供给状态进行调整。
2.如权利要求1所述的机床,其特征在于,
上述等加速度运动构件为,作为上述移动部件的上述等加速度运动,使用上述机床未进行加工的状态下的切削进给动作或者快速进给动作。
3.如权利要求1或2所述的机床,其特征在于,
上述控制装置具有供给压力设定构件,该供给压力设定构件为,在上述设定构件进行的上述静压油的压力设定之前,将上述静压油的供给压力设定为特定的值,测定使重量已知的多个工件进行等加速度运动时的惯性质量或者惯性力矩,描绘根据测定结果得到的测定惯性质量或者测定惯性力矩、以及根据各个工件重量导出的设计惯性质量或者设计惯性力矩,设定多个不同的供给压力而进行从上述静压油的供给压力的设定到上述描绘的操作,选择所得到的上述描绘中偏差小且不过剩的供给压力。
4.如权利要求1或2所述的机床,其特征在于,
通过构成在上述引导部件的引导面与上述移动部件的平滑面之间的滑动引导机构以及上述静液压引导机构来形成静液压并用滑动引导机构。
5.如权利要求1或2所述的机床,其特征在于,
上述静液压引导机构具有:外周被密封的密闭式的静压室;朝上述静压室供给上述静压油的供给路径;以及从上述静压室回收上述静压油的回收路径,并且,
在上述静液压引导机构上连接有对朝上述静压室供给的上述静压油进行调节的液压调整装置。
6.一种机床的控制方法,上述机床具有:
引导部件;
移动部件,相对于上述引导部件移动;
驱动机构,使上述移动部件移动;
静液压引导机构,构成在上述引导部件的引导面与上述移动部件的平滑面之间;以及
控制装置,对静压油朝上述静液压引导机构的供给状态进行控制,
上述机床的控制方法的特征在于,
在上述移动部件上设置工件,
将上述静压油朝上述静液压引导机构的供给压力设定为规定的压力,
通过上述驱动机构使装载有上述工件的上述移动部件相对于上述引导部件进行等加速度运动,
根据上述等加速度运动时的上述驱动机构的动作状态,推测上述工件的重量,
根据所推测出的上述工件的重量,对基于上述控制装置的上述静压油的供给状态进行调整。
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