CN109571101A - 机床 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够高效地判断制动器的故障并且作业性、生产率较好的机床。机床具有：马达，其分别驱动两个以上的构件，且具有制动器；工作部，其使各马达的制动器进行工作；负载赋予部，其在该工作部使制动器进行了工作的状态下赋予各马达负载；以及判断部，其根据由该负载赋予部赋予了负载时的各马达的移动量来判断各马达的制动器有无故障。第一移动部使至少一个构件向所述两个以上的构件在驱动时不会互相干扰的位置移动。

Description

机床

技术领域

本发明涉及一种具有带制动器的马达的机床。

背景技术

机床将装配于主轴的刀具依次更换，执行铣削加工、攻丝等加工。机床具有支承台(基台)、主轴头、立柱以及刀库。立柱设于基台的上部靠后方的部分。主轴头利用Z轴马达沿着立柱的前表面沿Z轴方向移动。主轴头在内部以主轴能够旋转的方式支承该主轴。主轴利用主轴马达旋转。刀库具有在刀库马达的驱动下沿着轨道绕转的链条。链条具有多个把持臂。各把持臂以刀具能够装卸的方式把持该刀具。加工之后，主轴头上升，装配于主轴的刀具由把持臂把持。刀库马达使链条绕转，使装配有接下来要使用的刀具的把持臂向换刀位置移动。主轴头下降，主轴对装配于位于换刀位置的把持臂的刀具进行装配，完成换刀。

机床需要进行恰当的维护检查、构件的更换以及修理。机床具有多个用于驱动构件的马达，马达具有在停止时维持构件的姿态的制动器。对于对马达的输出轴作用重力的轴(重力轴)而言，有时因制动器的故障导致重力轴在自重的作用下下落。因此，在每次作业时都要进行制动器的故障的判断试验。

在日本公开特许公报、特开2014-10546号公报的制动器故障判断方法中，在对马达进行励磁且使制动器进行工作的状态下来判断制动器是否存在异常。当判断为制动器存在异常时，在马达的励磁未被阻断，且不解除制动的情况下通知制动器的异常。该制动器故障判断方法在每次进行加工作业时都需要进行。机床具有多个重力轴，因此，针对每个重力轴都需要判断制动器是否故障，存在作业复杂、试验需要时间、生产率下降的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够高效地判断制动器的故障并且作业性、生产率较好的机床。

技术方案1的机床具有：两个以上的马达，其分别驱动两个以上的构件，且具有制动器；工作部，其使各马达的制动器进行工作；负载赋予部，其在利用该工作部使制动器进行了工作的状态下，赋予各马达负载；以及判断部，其根据由该负载赋予部赋予了负载时的各马达的移动量来判断各马达的制动器有无故障，在该机床中，该机床具有第一移动部，该第一移动部使至少一个构件向所述两个以上的构件在驱动时不会互相干扰的位置移动。由于具有第一移动部，因此，在赋予马达负载时，一个构件与另一个构件不会发生干扰。能够高效地同时判断两个以上的马达的制动器有无故障，作业性、生产率较好。

技术方案2的机床具有第二移动部，该第二移动部在所述判断部判断出各马达的制动器有无故障之后，使移动到所述位置的构件返回至移动前的位置。

由于具有第二移动部，因此，在判断出制动器有无故障之后，能够使构件返回原来的位置，能够顺畅地再次开始加工。

技术方案3的机床具有保持刀具的主轴、以该主轴能够旋转的方式支承该主轴的主轴头、具有用于固定被加工物的固定面的工作台以及能够以与该固定面平行的摆动轴为中心进行摆动且安装有所述工作台的摆动台，所述构件之一为所述主轴头，所述马达为用于使所述主轴头沿上下方向移动的上下马达、使所述主轴头沿前后方向移动的前后马达以及使所述主轴头沿左右方向移动的左右马达，所述第一移动部使所述主轴头移动到上下方向上的所述刀具的换刀位置，且使所述主轴头移动到在左右方向和前后方向上偏离所述固定面的位置。

判断有可能在制动器故障时下落的主轴头的上下马达的故障，能够防止下落。主轴头向上下方向上的不会与刀库接触的位置移动，因此，在施加了负载时，主轴头和刀库不会发生干扰，在制动器故障时，主轴头、刀库不会受到损伤。主轴头向偏离固定面的位置退避，因此，在制动器故障时，主轴头也不会向工作台或被加工物移动。

技术方案4的机床具有用于抑制所述摆动轴的旋转的旋转抑制部和用于解除对所述摆动轴的旋转的抑制的抑制解除部，所述第一移动部使利用所述抑制解除部解除了抑制的所述摆动轴旋转，使得所述固定面的中心轴与垂直方向平行。

由于在固定面与水平面一致的状态下判断制动器的故障，因此，在制动器故障时，主轴头也不会向摆动台移动。

技术方案5的机床的所述构件之一为所述摆动台，所述马达之一为用于驱动所述摆动轴的马达。

由于判断摆动轴的制动器有无故障，因此，机床能够防止摆动台的不想要的旋转。

技术方案6的机床具有旋转马达，该旋转马达使所述工作台绕与上下方向平行的轴线旋转，所述工作部对从所述左右马达、所述前后马达、所述旋转马达中选择的马达执行制动器的工作。

技术方案7的机床具有刀库，该刀库具有保持刀具并能够循环移动的多个刀具保持部和驱动该刀具保持部的驱动部，所述构件之一为所述刀库，所述马达之一为所述驱动部具有的刀库马达。

能够判断用于驱动刀库的刀库马达有无故障，能够防止刀库的不想要的移动。

附图说明

图1是表示实施方式的机床的立体图。

图2是机床主体的立体图。

图3是将刀库、覆盖刀库的罩省略后的立体图。

图4是工件支承装置的主视立体图。

图5是概略表示控制部的结构的框图。

图6是表示制动器的故障的判断处理的步骤的流程图。

具体实施方式

以下基于表示实施方式的机床的附图来详细地叙述本发明。在以下的说明中，使用在图中由箭头表示的上下、左右、前后。

如图1所示，机床用罩60设于机床100的基台20的上侧。机床用罩60为矩形的箱状。机床用罩60在左右两侧面的中央部具有能够拆卸的两个板61。操作者根据需要将板61拆卸，进行机床的维护管理。控制盘62设于机床用罩60的背面，且具有用于控制机床的动作的控制部90和向各马达供给电力的放大器。

在机床用罩60的正面中央部具有纵长矩形的开口63，在开口63的右侧相邻的位置具有供操作者输入信息的操作盘64。操作盘64具有键盘、按钮以及用于启动机床的启动开关。操作盘64构成用于接收信息(例如用于识别刀具的标识符)的接收部。操作盘64具有蜂鸣器68。在操作盘64的上侧具有用于显示信息的显示部67。在开口63以纵长矩形的右门66、左门65能够沿左右方向移动的方式排列地设置该右门66、左门65。右门66配置在比左门65靠后方的位置。在右门66的前表面设置有把手66a。右门66、左门65的开闭通过自动或手动进行。

如图2所示，机床100具有基台20、Y方向移动装置22、X方向移动装置26、立柱28、Z方向移动装置30、主轴头32、主轴34以及刀库10。基台20配置于地面上。基台20以立柱28能够借助Y方向移动装置22、X方向移动装置26沿X方向(左右方向)和Y方向(前后方向)移动的方式支承该立柱28。基台20支承用于保持加工对象即工件的工件支承装置40。立柱28以主轴头32能够借助Z方向移动装置30沿Z方向(上下方向)移动的方式支承该主轴头32。刀库10将装配于主轴头32的刀具更换。

Y方向移动装置22具有多个块22b、Y方向移动台22c、Y方向驱动马达22d(参照图5)以及互相平行的一对引导轨道22a。引导轨道22a在左右方向上空开适当的间隔地在基台20的上表面沿前后方向延伸。各块22b以能够相对于引导轨道22a沿前后方向移动的方式嵌合于该引导轨道22a。Y方向移动台22c固定于各块22b上。在Y方向驱动马达22d的驱动下，Y方向移动台22c沿前后方向移动。

X方向移动装置26具有多个块26b、立柱台26c、X方向驱动马达26d(参照图5)以及互相平行的一对引导轨道26a。引导轨道26a在前后方向上空开适当的间隔地在Y方向移动台22c的上表面沿左右方向延伸。各块26b以能够相对于引导轨道26a沿左右方向移动的方式嵌合于该引导轨道26a。立柱台26c固定于各块26b上。立柱28固定于立柱台26c上。在X方向驱动马达26d的驱动下，立柱28沿左右方向移动。立柱28利用Y方向移动装置22、X方向移动装置26沿Y方向和X方向移动。

Z方向移动装置30具有多个块30b、主轴头台30c、Z方向驱动马达30d(参照图5)以及互相平行的一对引导轨道30a。引导轨道30a在左右方向上空开适当的间隔地在立柱28的前表面沿上下方向延伸。各块30b以能够相对于引导轨道30a沿上下方向移动的方式嵌合于该引导轨道30a。主轴头台30c固定于各块30b的前表面。在Z方向驱动马达30d的驱动下，主轴头台30c沿上下方向移动。主轴头32固定于主轴头台30c。通过控制X方向驱动马达26d、Y方向驱动马达22d以及Z方向驱动马达30d的驱动，主轴头32沿前后、左右、上下移动。

主轴头32在内部以主轴34能够旋转的方式支承该主轴34。主轴34与固定于主轴头3的上部的主轴马达35相连结，在主轴马达35的驱动下绕上下方向的中心轴线进行旋转。主轴34的下端部向主轴头32的下方突出，装配并保持刀具。刀具与主轴头32一同上升、下降。

刀库10收纳有多个刀具。刀库10具有驱动部11、支承梁(省略图示)、轨道12、链条13以及多个把持臂(刀具保持部)14。轨道12自水平面倾斜大约30度。把持臂14把持用于保持刀具的刀柄。驱动部11具有刀库马达11a、驱动轴以及编码器。通过刀库马达11a的驱动轴的旋转，链条13在轨道12滑动，把持着刀柄的把持臂14循环。

如图4所示，工件支承装置40具有齿轮箱41、轴承箱44、A轴马达46、摆动台50、工作台52以及C轴驱动部53。齿轮箱41收容摆动台50的右侧的轴部51，且以轴部51能够绕X轴旋转的方式支承该轴部51。在以下的说明中，将轴部(摆动轴)51的中心轴线表示为A轴。工件的旋转轴线与X轴、Y轴、Z轴相对应地设为A轴、B轴、C轴。A轴马达46固定于齿轮箱41的前侧，旋转轴(省略图示)面向齿轮箱41的内部。A轴马达46的旋转轴绕Y轴进行旋转，齿轮箱41将绕Y轴的旋转转换为绕A轴的旋转。齿轮箱41在下部四个角具有安装座41a，利用螺钉等固定于基台20。轴承箱44收容摆动台50的左侧的轴部51，且以轴部51能够绕A轴旋转的方式支承该轴部51。轴承箱44的下部在前后具有安装座44a，利用螺钉等固定于基台20的靠左侧的部分。

摆动台50是将左右的轴部51连结起来的构造体，摆动台50具有用于将C轴驱动部53固定于轴部51、轴部51之间的大致中央的基板部分。摆动台50在基板部分的上方配置工作台52，在下方配置C轴驱动部53。工作台52在上表面具有用于固定被加工物的固定面。左右的轴部51分别呈圆筒状。轴部51配置为互相同轴。通过A轴马达46的旋转，轴部51进行旋转，摆动台50绕A轴进行摆动。轴部51具有。夹紧机构具有圆盘状的制动板、与制动板相对的活塞、制动解除加压室以及制动加压室。在轴部51旋转时，打开阀V(参照图5)，从空气源向制动解除加压室导入空气，活塞从制动板分离(松开)。在该轴部51停止时，向制动加压室导入该空气，使活塞抵接于制动板(夹紧)。在进行工件加工时，轴部51被夹紧。夹紧机构并不限定于前述构造。

C轴驱动部53具有外壳、C轴马达59(参照图5)、旋转轴以及编码器。C轴马达59的旋转轴绕C轴旋转，工作台52绕C轴旋转。

在以上的机床100中，Z方向驱动马达30d、X方向驱动马达26d、Y方向驱动马达22d、刀库马达11a、A轴马达46以及C轴马达59具有电磁制动机构。制动器并不限定于电磁制动器。

如图5所示，控制部90具有CPU91、ROM92以及RAM93。ROM92存储机床100的控制程序。CPU91将控制程序从ROM92读出至RAM93，将RAM93作为作业区域来控制机床100。CPU91读出存储于外部存储装置(省略图示)的加工程序、后述的制动器故障判断的程序。加工程序具有多个命令，CPU91依次读出并执行命令。

RAM93存储制动器故障判断的实施时机、各马达的制动器故障判断时的旋转的容许量(阈值)以及各马达的制动器故障判断时的旋转量等。能够使用EEPROM、EPROM、HD等能够重写的存储媒介来替代ROM92。

CPU91借助输出接口向主轴马达35、X方向驱动马达26d、Y方向驱动马达22d、Z方向驱动马达30d、A轴马达46、C轴马达59、刀库马达11a、阀V以及编码器81输出控制信号。机床100具有蜂鸣器68，CPU91借助输出接口向蜂鸣器68输出控制信号。CPU91在轴部51进行制动工作或解除制动时，向阀V输出控制信号。

CPU91在进行制动器故障判断试验时，借助输入接口从编码器81获取各马达的位置信息(旋转量)。另外，编码器81统一表示各马达的编码器。CPU91基于从编码器81获取的位置信息来进行制动器的故障的判断。也可以与编码器81独立地设置用于检测轴的位置的位置检测部。

主轴34根据控制部90的CPU91的指令，在加工时配置在比Z轴的原点位置Z₀靠下方的加工位置，在对工件进行加工后，根据换刀指令上升到原点位置Z₀。

位于主轴头32的前下方的换刀位置的把持臂14跟随主轴头32的上升、下降进行摆动。在主轴34进一步上升并到达了刀柄的把持位置Z_a时，把持臂14的顶端把持部接近主轴34，从前方把持刀柄。主轴34进一步上升。由把持臂14把持的刀柄相对地向下方移动并与刀具一同从主轴34脱离。在主轴34到达了ATC原点Z_b时，链条13在轨道12滑动，将保持着接下来要使用的刀具的把持臂14向刀库10的最下端位置输送。ATC原点Z_b是即使链条13滑动主轴和刀柄也不会发生碰撞的位置。

为了防止制动器发生故障导致主轴头32、刀库10、摆动台50在自重的作用下下落，优选对Z方向驱动马达30d、刀库马达11a以及A轴马达46进行制动器故障判断试验。

CPU91以预定的时间间隔进行制动器故障判断处理。作为所需的时间间隔，在操作者进行作业时，例如能够列举8小时，在机器人进行作业时，能够列举48小时。所需的时间间隔也可以是每次进行加工作业时都进行变更。

参照图6说明制动器故障判断试验。CPU91将右门66、左门65锁上(S1)。CPU91驱动Z方向驱动马达30d，使主轴头32向刀具的ATC原点Z_b移动。CPU91驱动X方向驱动马达26d、Y方向驱动马达22d，使主轴头32向X轴的偏离固定面的位置、Y轴的偏离固定面的位置(退避位置)移动。CPU91松开轴部51(A轴)(S2)。CPU91驱动A轴马达46，使被松开的轴部51旋转，使得固定面的中心轴与垂直方向平行(S3)。CPU91对Z方向驱动马达30d、刀库马达11a以及A轴马达46执行制动器的工作(S4)。CPU91在对Z方向驱动马达30d、刀库马达11a以及A轴马达46实施了制动的状态下赋予各马达旋转负载(S5)。CPU91通过编码器81获取各轴的位置信息(角度)，判断各轴的旋转量是否为容许值以内(S6)。CPU91在判断为某轴的旋转量不是容许值以内时(S6：否)，向蜂鸣器68或显示部67输出控制信号，通知马达的制动器为故障中(S7)。CPU91驱动Z方向驱动马达30d使主轴头32向Z轴的原点位置Z₀移动(S8)，结束制动器故障判断处理。操作者通过手动打开右门66、左门65进行修理。在主轴头32位于Z轴的原点位置Z₀时，操作者能够移动主轴头32。

CPU91在判断为所有的轴的旋转量在容许值以内时(S6：是)，驱动Z方向驱动马达30d，使主轴头32向Z轴的原点位置Z₀移动，驱动A轴马达46使轴部51向原来的位置(旋转角度)移动(S9)。CPU91驱动X方向驱动马达26d、Y方向驱动马达22d，使主轴头32返回X轴、Y轴的原来的位置。CPU91夹紧轴部51(S10)。CPU91驱动Z方向驱动马达30d，使主轴头32的Z轴方向的位置向原来的位置移动，结束处理(S11)。

如以上所述，在本实施方式中，能够高效地同时判断两个以上的马达的制动器有无故障，作业性、生产率较好。在赋予马达负载之前，CPU91使主轴头32移动，因此主轴头32不会与刀库10发生干扰。

在判断出制动器有无故障之后，CPU91使主轴头32返回原来的位置，因此能够顺畅地再次开始加工。

在本发明中，判断有可能在制动器发生故障时下落的主轴头32的Z方向驱动马达30d、刀库10的刀库马达11a以及摆动台50的A轴马达46的故障，能够防止下落。主轴头32向Z方向上的不会与刀库10接触的位置移动，因此，在施加了负载时，主轴头32和刀库10不会发生干扰，在制动器发生了故障时，主轴头32、刀库10不会受到损伤。主轴头32向偏离固定面的位置退避，因此，即使在制动器发生了故障时，工作台52、工件也不会受到损伤。摆动台50在固定面与水平面一致的状态下判断制动器的故障，因此，即使在制动器发生了故障时，摆动台50也不会受到损伤。

执行S4时的CPU91是工作部，执行S5时的CPU91是负载赋予部，执行S6时的CPU91是判断部，执行S2和S3时的CPU91是第一移动部，执行S9～S11时的CPU91是第二移动部。Z方向驱动马达30d是上下马达，X方向驱动马达26d是左右马达，Y方向驱动马达22d是前后马达，S10中的夹紧A轴时的CPU91是旋转抑制部，S2中的松开A轴时的CPU91是抑制解除部。A轴马达46是摆动马达，C轴马达59是旋转马达。

在本实施方式中，说明了Z方向驱动马达30d、刀库马达11a以及A轴马达46的故障判断，但并不限定于此。优选地判断Z方向驱动马达30d、刀库马达11a的故障。也可以进一步对X方向驱动马达26d、Y方向驱动马达22d、C轴马达59中的至少一个进行故障判断。

Claims (7)

1.一种机床，该机床具有：

两个以上的马达(30d、11a、46、26d、22d、59)，其分别驱动两个以上的构件，且具有制动器；

工作部，其使各马达的制动器进行工作；

负载赋予部，其在利用该工作部使制动器进行了工作的状态下，赋予各马达负载；以及

判断部，其根据由该负载赋予部赋予了负载时的各马达的移动量来判断各马达的制动器有无故障，该机床的特征在于，

该机床具有第一移动部，该第一移动部使至少一个构件向该两个以上的构件在驱动时不会互相干扰的位置移动。

2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，

该机床具有第二移动部，该第二移动部在所述判断部判断出各马达的制动器有无故障之后，使移动到所述位置的构件返回至移动前的位置。

3.根据权利要求2所述的机床，其特征在于，

该机床具有保持刀具的主轴、以该主轴能够旋转的方式支承该主轴的主轴头(32)、具有用于固定被加工物的固定面的工作台(52)以及能够以与该固定面平行的摆动轴(51)为中心进行摆动且安装有所述工作台的摆动台(50)，

所述构件之一为所述主轴头，

所述马达为用于使所述主轴头沿上下方向移动的上下马达(30d)、使所述主轴头沿前后方向移动的前后马达以及使所述主轴头沿左右方向移动的左右马达，

所述第一移动部使所述主轴头移动到上下方向上的所述刀具的换刀位置，且使所述主轴头移动到在左右方向和前后方向上偏离所述固定面的位置。

4.根据权利要求3所述的机床，其特征在于，

该机床具有用于抑制所述摆动轴的旋转的旋转抑制部和用于解除对所述摆动轴的旋转的抑制的抑制解除部，

所述第一移动部使利用所述抑制解除部解除了抑制的所述摆动轴旋转，使得所述固定面的中心轴与垂直方向平行。

5.根据权利要求4所述的机床，其特征在于，

所述构件之一为所述摆动台，所述马达之一为用于驱动所述摆动轴的摆动马达(46)。

6.根据权利要求3～5中任一项所述的机床，其特征在于，

该机床具有旋转马达(59)，该旋转马达使所述工作台绕与上下方向平行的轴线旋转，

所述工作部对从所述左右马达、所述前后马达、所述旋转马达中选择的马达执行制动器的工作。

7.根据权利要求1～5中任一项所述的机床，其特征在于，

该机床具有刀库(10)，该刀库具有保持刀具并能够循环移动的多个刀具保持部(14)和驱动该刀具保持部的驱动部(11)，

所述构件之一为所述刀库，

所述马达之一为所述驱动部具有的刀库马达(11a)。