CN111791068A - 机床、加工系统、以及附加工作台单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机床、加工系统、以及附加工作台单元，能够防止制动器机构部的不希望的磨损，该机床具备：旋转工作台(6)，其安装有要加工的工件；马达，其使旋转工作台(6)旋转；制动器(41)，其使旋转工作台(6)成为夹紧或松开的状态；阀，其控制从流体供给源向制动器(41)供给的流体，以便由制动器(41)进行夹紧或松开；以及控制装置，其控制马达以及阀，控制装置基于来自设置于流体供给源与阀之间的调节器的压力开关的信号，确定是否执行基于马达的旋转工作台的旋转。

Description

机床、加工系统、以及附加工作台单元

技术领域

本发明涉及机床、加工系统、以及附加工作台单元。

背景技术

以往，已知一种机床：在旋转工作台上安装工件，在通过伺服马达使旋转工作台的旋转位置变化的同时，进行工件的加工。例如，在专利文献1中记载有这样的机床。这种机床为了将旋转工作台保持在预定的分度位置(停止位置)，具有通过空气的供给而进行工作的制动器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-155144号公报

发明内容

发明要解决的问题

若没有正确地进行制动器用的空气的供给，则存在如下情况：在制动器机构部中发生不希望的磨损或损伤。若在制动器机构部中发生不希望的磨损或损伤，则各个分度位置处的保持力下降，而对工件的加工精度造成影响。例如，若保持力下降，则存在如下情况：在加工工件时旋转工作台发生错位。

在一个例子中，若制动器用的空气的压力低，则制动器不会完全成为松开状态，而是在制动器接触的状态下进行基于伺服马达的旋转工作台的旋转。在这种状态下，发生制动器机构部的不希望的磨损。

鉴于上述情况，期望一种能够防止制动器机构部的不希望的磨损的机床。

用于解决问题的方案

本发明的第一方案的机床具备：旋转工作台，其安装有要加工的工件；马达，其使所述旋转工作台旋转；制动器，其使所述旋转工作台成为夹紧或松开的状态；阀，其控制从流体供给源向所述制动器供给的流体，以便由所述制动器进行所述夹紧或所述；以及控制装置，其控制所述马达以及所述阀，所述控制装置基于来自设置于所述流体供给源与所述阀之间的调节器的压力开关的信号，确定是否执行基于所述马达的所述旋转工作台的旋转。

本发明的第二方案的加工系统具备多个所述机床，并且具备管理多个所述机床的管理计算机，所述管理计算机在基于从多个所述机床接收的加工状况的信息，判断出存在所述流体的使用量超过预定基准的期间时，对多个所述机床中的一部分要求变更加工处理的时机。

本发明的第三方案是一种附加工作台单元，其安装于机床的X-Y工作台，所述附加工作台单元具备：旋转工作台，其安装有要加工的工件；马达，其使所述旋转工作台旋转；制动器，其使所述旋转工作台成为夹紧或松开的状态；阀，其控制从流体供给源向所述制动器供给的流体，以便由所述制动器进行所述夹紧或所述；以及控制装置，其控制所述马达以及所述阀，所述控制装置基于来自设置于所述流体供给源与所述阀之间的调节器的压力开关的信号，确定是否执行基于所述马达的所述旋转工作台的旋转。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的机床的立体示意图。

图2是本实施方式的机床的工作台单元的立体示意图。

图3是表示本实施方式的第二支撑部的内部结构的图。

图4是本实施方式的机床的控制装置的框图。

图5是表示本实施方式的控制装置的处理的例子的流程图。

图6是表示本实施方式的机床的动作的一个例子的图。

图7是表示本实施方式的控制装置的处理的例子的流程图。

图8是具有本实施方式的机床以及管理计算机的加工系统的示意图。

附图标记说明：

1：机床

1a：机床主体

2：基座

3：柱部

4：主轴单元

4a：主轴

4b：主轴头部

5：工作台单元(移动机构)

5a：主轴马达

6：第一旋转工作台

12：Y方向可动部

13：Y轴马达

22：X-Y工作台

22a：槽

23：X轴马达

30：第一支撑部

31：第一附加轴马达

32：第二附加轴马达

40：第二支撑部

41：制动器

44：活塞室

45：活塞

46a、47a：阀

51、52：轴

53：板部件

54：第二旋转工作台

60：控制装置

61：处理器

62：显示装置

63：存储部

63a：系统程序

63b：加工程序

63c：制动器控制程序

100：压缩机(流体供给源)

110：调节器

111：压力开关

200：管理计算机

T：工具

W：工件

J：夹具

AU：附加工作台单元(移动机构)

具体实施方式

以下参照附图对一个实施方式的机床1进行说明。

如图1所示，本实施方式的机床1具备：机床主体1a，其具有基座2以及从基座2向上方延伸的柱部3；主轴单元4，其以能够沿上下方向移动的方式支撑于柱部3；以及工作台单元(移动机构)5，其支撑工件W。用于自动更换安装于主轴单元4的主轴4a上的工具T的未图示的工具库可以设置于主轴单元4。

基座2例如使用调平螺栓、地脚螺栓等设置于机床1的使用场所。如图2所示，工作台单元5配置于基座2上，在工作台单元5的第一旋转工作台6上利用任意的固定机构固定有工件W。第一旋转工作台6以及工件W利用设置于工作台单元5的后述的多个伺服马达13、23、31、32，相对于主轴4a沿X轴方向、Y轴方向、围绕X轴、以及围绕沿上下方向延伸的轴移动。主轴单元4的主轴4a以及主轴头部4b配置于工作台单元5的上方。

工具T是与工件W接触且对工件W进行加工的部分，例如是钻头、丝锥、铣刀、研磨工具等任意种类的工具。

主轴头部4b以能够旋转的方式支撑主轴4a，在主轴头部4b的上端部固定有用于使主轴4a旋转的主轴马达5a。另外，主轴头部4b以能够沿上下方向移动的方式支撑于机床主体1a的柱部3。

具体而言，在柱部3上设置有沿竖直方向(Z轴方向)延伸的多条导轨3a，主轴头部4b以能够沿竖直方向移动的方式支撑于导轨3a。另外，在柱部3的上端部固定有Z轴马达3b，从Z轴马达3b的输出轴的输出经由减速器3c等传递到滚珠丝杠3d。滚珠丝杠3d沿着导轨3a而配置，滚珠丝杠3d与固定于主轴头部4b的背面部4c的滚珠丝杠螺母螺纹结合。根据该结构，通过Z轴马达3b的输出轴的旋转，使得主轴单元4沿竖直方向移动。

如图2所示，在基座2的上表面部设置有沿着作为水平方向的Y轴方向延伸的多条导轨11，Y方向可动部12以能够沿Y轴方向移动的方式支撑于导轨11。另外，在基座2的上端部固定有Y轴马达13，从Y轴马达13的输出轴的输出经由减速器13a等传递到滚珠丝杠14。滚珠丝杠14沿着导轨11而配置，滚珠丝杠14与作为Y方向可动部12的一部分的滚珠丝杠螺母螺纹结合。根据该结构，通过Y轴马达13的输出轴的旋转，使得Y方向可动部12沿Y轴方向移动。

另外，如图2所示，在Y方向可动部12的上表面部设置有沿着作为水平方向的X轴方向延伸的多条导轨21，X-Y工作台22以能够沿X轴方向移动的方式支撑于导轨21。另外，在Y方向可动部12的上表面部固定有X轴马达23，从X轴马达23的输出轴的输出经由减速器23a等传递到滚珠丝杠24。滚珠丝杠24沿着导轨21而配置，滚珠丝杠24与作为X-Y工作台22的一部分的滚珠丝杠螺母螺纹结合。根据该结构，通过X轴马达23的输出轴的旋转，使得X-Y工作台22沿X轴方向移动。

通过上述结构，X-Y工作台22相对于主轴4a沿X轴方向以及Y轴方向移动。

典型地，X-Y工作台22是用于安装工件W或夹具的工作台，其中所述夹具用于固定工件W。在X-Y工作台22的上表面设置有多个槽22a，槽22a用于固定工件W或工件固定用的夹具。例如，槽22a其上端侧的宽度逐渐变窄。通过将插通工件W或夹具后的螺栓拧入配置于槽22a内的挡块中，从而将工件W或工件固定用的夹具固定于X-Y工作台22。

在X-Y工作台22上固定有工件W或工件固定用的夹具的情况下，机床1通过X轴马达23以及Y轴马达13使工件W沿X轴方向以及Y轴方向移动，并且通过Z轴马达3b使工具T沿上下方向移动。由此，对工件W进行预定的加工。

在本实施方式中，在X-Y工作台22上固定有附加工作台单元AU。附加工作台单元AU用于使工件W不仅沿X轴方向以及Y轴方向移动，而且围绕X轴以及围绕沿上下方向延伸的轴旋转。

附加工作台单元AU具有：第一支撑部30，其固定于X-Y工作台22；以及第二支撑部40，其固定于X-Y工作台22。如图1以及图2所示，第一支撑部30与第二支撑部40可以通过板状的连接部件连接。在进行了所述固定时，第一支撑部30与第二支撑部40沿X轴方向排列。例如，通过插通第一支撑部30以及第二支撑部40的一部分后的螺栓拧入配置于槽22a内的挡块内，使得第一支撑部30以及第二支撑部40固定于X-Y工作台22。此外，在进行了所述固定时第一支撑部30与第二支撑部40沿Y轴方向排列的情况下，附加轴工作台单元AU使工件W围绕Y轴以及围绕沿上下方向延伸的轴旋转。

附加轴工作台单元AU具有由第一支撑部30以及第二支撑部40支撑的第一旋转工作台6。第一旋转工作台6具有：轴51，其以能够围绕X轴旋转的方式支撑于第一支撑部30；轴52，其以能够围绕X轴旋转的方式支撑于第二支撑部40；以及板部件53，其两端分别固定于轴51、52。在第一支撑部30上固定有第一附加轴马达31，第一附加轴马达31的输出轴直接固定于轴51。即，第一附加轴马达31的旋转力不经由减速器等的齿轮而传递到轴51。这种方式有时称为直接驱动。

在板部件3上设置有第二旋转工作台54，第二旋转工作台54以能够围绕沿与X轴正交的方向延伸的轴旋转的方式支撑于板部件53。在板部件53上固定有第二附加轴马达32，第二附加轴马达32的输出轴直接固定于第二旋转工作台54。即，第二附加轴马达32的旋转力不经由减速器等的齿轮而传递到第二旋转工作台54。该结构也是直接驱动。

在第二支撑部40内设置有用于使第一旋转工作台6的旋转停止的制动器41。在本实施方式中，制动器41通过摩擦力使轴52的旋转停止，但也可以是其他方式的制动器。

图3示出了制动器41的结构，本实施方式的制动器41具有：夹紧部件42，其固定于第二支撑部40的壳体40a上；制动盘43，其固定于轴52；活塞室44，其设置于壳体40a内；以及活塞45，其配置于活塞室44内，且能够沿轴52的轴向移动。

活塞室44具有：夹紧室44a，其形成于活塞45的远离制动盘43的一侧；以及松开室44b，其形成于活塞45的靠近制动盘43的一侧。

制动器41具有：流体通道46，其一端与夹紧室44a连接，另一端向壳体40a的外部开口；以及电磁阀等阀46a，其安装于流体通道46的另一端。另外，制动器41具有：流体通道47，其一端与松开室44b连接，另一端向壳体40a的外部开口；以及电磁阀等阀47a，其安装于流体通道47的另一端。

另外，制动器41具有碟形弹簧等金属制的弹簧48，该弹簧48在所述轴向上将活塞45向远离制动盘43以及夹紧部件42的方向施力。

如图3所示，阀46a以阀47a经由调节器110与作为流体供给源的压缩机100连接。若来自压缩机100的空气(流体)经由管101以及流体通道46供给到夹紧室44a，则活塞45克服弹簧48的作用力而向制动盘43侧移动。由此，制动盘43的外周部夹持于活塞45与夹紧部件42之间，通过摩擦力夹紧轴52。

另一方面，若来自压缩机100的空气经由管101以及流体通道47供给到松开室44b，则活塞45向远离制动盘43的方向移动。由此，轴52成为松开状态。

另外，在壳体40a上设置有空气供给孔49，空气供给孔49的一端在壳体40a内的轴52的径向外侧的空间开口。另外，空气供给孔49的另一端在壳体40a的一端开口，在该另一端上安装有电磁阀等的阀49a。阀49a经由调节器110与压缩机100连接。若打开阀49a，则来自压缩机100的空气供给到壳体40a内，空气从壳体40a的间隙漏出。阀49a由后述的控制装置60控制。该漏出的空气防止切削油、以及切削屑等进入壳体40a内。也向第一支撑部30、以及主轴单元4等其他部分供给用于防止切削液、以及切削屑等的侵入的空气。

此外，调节器110将来自压缩机100的空气的压力调整为适于在机床1中使用的压力。调节器110具有公知的压力开关111。若来自压缩机100的空气的压力为预定的设定值以上，则压力开关111将指示为设定值以上的压力充足信号定期或持续发送到下述的控制装置60。若来自压缩机100的空气的压力小于预定的设定值，则压力开关111将指示小于设定值的压力不足信号定期或持续发送到控制装置60。

此外，弹簧48也可以是将活塞45向制动盘43侧施力的弹簧。在该情况下，弹簧48可以配置于从活塞45的远离制动盘43的一侧。在利用该结构的情况下，只要未向松开室44b供给空气，活塞45就会被弹簧48向制动盘43推压，轴52成为夹紧的状态。

在第二旋转工作台54上固定有工件固定用的夹具J，在夹具J上固定有工件W。也可以在第二旋转工作台54上直接固定工件W。

此外，附加工作台单元AU能够根据需要而从X-Y工作台22拆卸下来。该拆卸以及安装有时由机床1的用户实施。

在X-Y工作台22安装有附加工作台单元AU，且在附加工作台单元AU的第二旋转工作台54上固定有夹具J或工件W的情况下，机床1使工件W不仅能够沿X轴方向以及Y轴方向移动，而且能够围绕X轴以及围绕沿上下方向延伸的轴旋转。该结构能够对工件W进行复杂且精密的加工。

主轴马达5a、Z轴马达3b、Y轴马达13、X轴马达23、第一附加轴马达31、以及第二附加轴马达32是同步马达等伺服马达。此外，这些马达还可以是同步马达以外的伺服马达。

主轴马达5a、Z轴马达3b、Y轴马达13、X轴马达23、第一附加轴马达31、以及第二附加轴马达32分别内置有编码器等工作位置检测装置，工作位置检测装置的检测结果被发送到机床1的控制装置60。

主轴马达5a、Z轴马达3b、Y轴马达13、X轴马达23、第一附加轴马达31、以及第二附加轴马达32与机床1的控制装置60连接，控制装置60控制这些马达5a、3b、13、23、31、32。

如图4所示，控制装置60具备：处理器61，其具有CPU等；液晶显示装置等显示装置62；存储部63，其具有非易失性存储器、ROM、RAM等；伺服控制器64a、64b、64c、64d、64e、64f，其分别与主轴马达5a、Z轴马达3b、Y轴马达13、X轴马达23、第一附加轴马达31、以及第二附加轴马达32相对应；操作盘等输入部65；收发部66；以及扬声器67。在显示装置62具有触摸屏功能的情况下，显示装置62也作为输入部发挥功能。

输入部65还可以是便携式的操作盘、以及平板计算机等。在该情况下，在输入部65上会设置显示装置62的一部分或全部。显示装置62还可以与控制装置60分体设置。

在存储部63中存储有系统程序63a，系统程序63a承担着控制装置60的基本功能。另外，在存储部63中存储有多个加工程序63b以及制动控制程序63c，其中所述多个加工程序63b根据工件W而设定。制动控制程序63c还可以是包含于加工程序63b中的程序、一系列指令等。

控制装置60按照加工程序63b的一系列指令，向伺服控制器64a、64b、64c、64d、64e、64f发送控制指令、控制信号等。另外，控制装置60基于制动控制程序63c，在加工程序63b的预定的时机，向阀发送控制指令、控制信号等。由此，控制装置60在预定的时机使轴52成为夹紧或松开状态，同时使通过主轴马达5a旋转的工具T与沿X轴方向、Y轴方向、围绕X轴、以及围绕沿上下方向延伸的轴运动的工件W接触。由此，对工件W进行加工。

本实施方式的控制装置60基于来自调节器110的压力开关111的信号，确定是否执行基于第一附加轴马达31的第一旋转工作台6的旋转。参照图5的流程图以及图6的图对控制装置60的处理的例子进行说明。

在该控制开始之前，第一旋转工作台6为被夹紧的状态。当到了使第一旋转工作台6旋转的预定的时机时(步骤S1-1)，控制装置60基于制动控制程序63c，关闭阀46a，打开阀47a，以使第一旋转工作台6成为松开状态(步骤S1-2)。另外，控制装置60在从压力开关111接收到所述压力充足信号时(步骤S1-3)，使第一旋转工作台6旋转到作为下一个指令位置的例如第一指令位置(步骤S1-4)。此时，控制装置60将基于加工程序63b的控制指令、控制信号等发送到伺服控制器64e。

另一方面，在步骤S1-3中，控制装置60在从压力开关111接收到所述压力不足信号时，确定不使第一旋转工作台6旋转(步骤S1-5)。

控制装置60每次到达预定的时机时进行上述的控制。例如，如图6所示，在用于使第一旋转工作台6旋转到第二指令位置的控制指令输入时机，若从压力开关111接收到所述压力不足信号，则控制装置60进行所述确定。

在本实施方式中，如图6所示，压力开关111的设定值相对于用于制动器41的压缩空气的推荐压力稍低。

即使在来自压缩机100的空气的压力低的状态下打开阀47a，也会发生活塞45不能充分离开制动盘43的情况。此时，在活塞45未充分离开制动盘43的状态下，第一附加轴马达31也能够与轴52一起使制动盘43旋转。因此，在活塞45的与制动盘43的接触部、夹紧部件42的与制动盘43的接触部、以及制动盘43等中会发生不希望的磨损。该磨损会导致制动器41对第一旋转工作台6的夹紧力的降低、以及制动器41的维护次数的增加等。另外，上述情况还会导致制动器41的机构部的早期故障。制动器41的夹紧力或机构部的性能对由机床1加工的工件W的质量有很大的影响。

在本实施方式中，控制装置60基于来自压力开关111的信号，确定是否执行基于第一附加轴马达31的第一旋转工作台6的旋转。例如，若通过压力开关111检测出来自压缩机100的压力小于预定的设定值，则控制装置60不使第一附加轴马达31旋转。该结构有利于防止制动器41的夹紧力的意外降低、保持制动器41的机构部的性能、防止制动器41的维护次数的意外增加等。该结构还有利于提高或保持工件W的加工精度。

此外，控制装置60还可以与图5的控制一起、或代替图5的控制，进行图7的流程图中所示的控制。如图7所示，控制装置60基于从压力开关111接收的压力充足信号以及压力不足信号，判断来自压缩机100的空气的压力是否小于所述预定的设定值且超过预定时间(步骤S2-1)。预定时间可以是几秒，也可以是十几秒以上。若在步骤S2-1中判断为“是”，则控制装置60进行预定的通知动作(步骤S2-2)。

预定的通知动作为用于在显示装置62上显示预定的画面的显示装置62的控制、以及用于从扬声器67发出预定的声音的扬声器67的控制等。

通过该结构，机床1的操作人员能够知道来自压缩机100的空气的压力不稳定。这有助于防止制动器41的夹紧力的意外降低、保持制动器41的机构部的性能、防止制动器41的维护次数的意外增加等。另外，该结构还有利于提高或保持工件W的加工精度。

在步骤S2-1中，控制装置60还可以判断是否在预定期间接收到了预定的次数以上的压力不足信号。

另外，如图8所示，多个机床1还可以与管理计算机200连接，由此构成加工系统。管理计算机200是一种公知的计算机，具备：CPU等处理器；存储部，其包括RAM、ROM、以及非易失性存储器；显示装置；键盘、触摸屏等输入部；以及收发部。

管理计算机200从多个机床1的控制装置60接收各个加工状况的信息。加工状况的信息是与正在执行的加工程序63b的内容、正在执行该加工程序63b的哪个部分有关的信息等。另外，加工状况的信息还包括使用来自压缩机100的空气的时机、其用途的信息。例如，从机床1的控制装置60接收：打开制动器41用的阀46a以及阀47a的时机的信息、以及打开切削油、切削屑等的侵入防止用的阀49a的时机的信息。时机的信息的一个例子为打开阀46a、47a、49a时、以及关闭阀46a、47a、49a时的时刻的信息。

控制装置60以及管理计算机200一般具有日历功能，二者的日历功能的时刻相一致。因此，管理计算机200识别在机床1中使用空气的时机以及用途。

存在从单一的压缩机100向十几台、几十台、或百台以上的机床1供给空气的情况。此时，例如若在几十台的机床1中同时打开制动器41用的阀46a和47a，则来自压缩机100的空气的压力容易小于所述预定的设定值。

若管理计算机200基于上述信息，判断出存在多个机床1对空气的使用量超过预定的基准的期间，则对一部分的机床要求变更其加工过程。该要求例如为变更一部分的机床1的打开阀46a和47a的时机。为了该变更，管理计算机200向一部分的机床1发送用于变更打开阀46a和47a的时机或加工程序63b的执行时机的控制信号。该结构有效地防止了来自压缩机100的空气的压力变为预定的基准值以下，有助于提高工件W的加工精度。

此外，在第二附加轴马达32上设置有与制动器41相同的制动器的情况下，控制装置60能够以与第一附加轴马达31的情况相同的方式确定不旋转第二附加轴马达32。

此外，附加工作台单元AU可以仅具有第一附加轴马达31，也可以仅具有第二附加轴马达32。在附加工作台单元AU仅具有第二附加轴马达32的情况下，附加工作台单元AU使所安装的工件W以及夹具J围绕沿上下方向延伸的轴旋转。

Claims (4)

1.一种机床，其特征在于，具备：

旋转工作台，其安装有要加工的工件；

马达，其使所述旋转工作台旋转；

制动器，其使所述旋转工作台成为夹紧或松开的状态；

阀，其控制从流体供给源向所述制动器供给的流体，以便由所述制动器进行所述夹紧或所述松开；以及

控制装置，其控制所述马达以及所述阀，

所述控制装置基于来自设置于所述流体供给源与所述阀之间的调节器的压力开关的信号，确定是否执行基于所述马达的所述旋转工作台的旋转。

2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，

所述控制装置在基于来自所述压力开关的信号，判断出来自所述流体供给源的所述流体的压力小于所述压力开关的设定值且超过预定时间时、或判断出所述压力小于所述设定值的状态在预定期间发生了预定的次数以上时，进行预定的通知。

3.一种加工系统，其特征在于，

所述加工系统具备多个权利要求1或2所述的所述机床，并且具备管理多个所述机床的管理计算机，

所述管理计算机在基于从多个所述机床接收到的加工状况的信息，判断出存在所述流体的使用量超过预定的基准的期间时，对多个所述机床中的一部分要求变更加工处理的时机。

4.一种附加工作台单元，所述附加工作台单元安装于机床的X-Y工作台，其特征在于，具备：

旋转工作台，其安装有要加工的工件；

马达，其使所述旋转工作台旋转；

制动器，其使所述旋转工作台成为夹紧或松开的状态；

阀，其控制从流体供给源向所述制动器供给的流体，以便由所述制动器进行所述夹紧或所述松开；以及

控制装置，其控制所述马达以及所述阀，

所述控制装置基于来自设置于所述流体供给源与所述阀之间的调节器的压力开关的信号，确定是否执行基于所述马达的所述旋转工作台的旋转。

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