CN115552341A - 机床以及信息处理装置 - Google Patents

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Abstract

机床具备：支承工具的可动体；用于对可动体进行进给驱动的进给驱动部；为了进行利用工具的切削加工而控制进给驱动部的进给驱动的数值控制部；被设于可动体，检测可动体的加速度的加速度传感器；以及基于加速度传感器的输出，在可动体的加速度超过预先设定的阈值时，向数值控制部输出使进给驱动部的驱动停止的停止指令的指令部。指令部在切削控制状态下，作为阈值，设定第1阈值，在非切削控制状态下的进给控制时，作为阈值，设定比第1阈值低的第2阈值。

Description

机床以及信息处理装置
技术领域
本发明涉及机床中的可动体的碰撞检测技术。
背景技术
作为机床，有使工具相对于旋转的工件移动的车削中心、使旋转的工具相对于工件移动的加工中心、以及复合地具备这些功能的复合加工机等。在这样的机床中，若万一发生可动部彼此或可动部与工件的碰撞，则之后不能进行正常的加工。因此，需要监视碰撞的有无，在判定有碰撞时发出警报并使机械动作停止，或根据需要更换为正常的工具等而进行修复。
例如，提出了对驱动可动部的伺服电机的转矩进行检测，在该转矩超过预先设定的阈值(以下也称为“转矩阈值”)时判定为碰撞，使机械动作停止的技术(专利文献1、2)。更详细而言，监视伺服电机的电流值作为反映其转矩的值。在该电流值超过与转矩阈值对应的阈值(以下也称为“电流阈值”)时判定为碰撞。
[在先技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本特开平10-143216号公报
专利文献2：日本特开2017-21472号公报
发明内容
[发明要解决的课题]
机床中的机械碰撞可能在使可动部移动时等产生，例如，使工具移动时的负荷转矩在切削控制时和快进时有较大地不同。在此，“切削控制状态”是指以切削时的进给速度使工具移动的状态。具体而言，除工具与工件接触而正在进行切削的状态之外，还包含工具从工件的最近处(切削控制开始位置)向接触位置以低速移动的状态。“快进状态”是指以非切削时的进给速度使工具移动的状态。具体而言，包含使工具从预定的原点或任意位置以高速移动至切削控制开始位置或工具更换位置的状态。是实现机床的运转时间缩短的状态。以下，将切削控制状态下的工具移动记为“切削进给”，将快进状态(非切削控制状态)下的工具的移动记为“快进”而适当区分。快进时的负荷转矩比切削进给时的负荷转矩更大。
因此，假设若以切削进给的负荷转矩为基准来设定转矩阈值，则快进的负荷转矩有可能超过该转矩阈值，在该情况下有可能误检测为碰撞。相反地，若以快进的负荷转矩为基准而将转矩阈值设定得较高，则即使在切削控制时(低速时)产生碰撞也有可能不能检测出该情况。
另外，在通过如主轴头或刀具台这样安装的工具使重量变化的可动部的情况下，负荷转矩也根据其重量的变化而变化。因此，在每次都必须变更转矩阈值这一点上很烦杂。
[用于解决技术课题的技术方案]
本发明的一个方案是机床。该机床具备：支承工具的可动体；用于对可动体进行进给驱动的进给驱动部；为了进行利用工具进行的切削加工而控制进给驱动部的进给驱动的数值控制部；被设于可动体，检测可动体的加速度的加速度传感器；以及基于加速度传感器的输出，在可动体的加速度超过预先设定的阈值时，向数值控制部输出使进给驱动部的驱动停止的停止指令的指令部。指令部在切削控制状态下，作为阈值，设定第1阈值，在非切削控制状态下的进给控制时，作为阈值，设定比第1阈值低的第2阈值。
本发明的另一方案是信息处理装置。该信息处理装置被设于具备支承工具的可动体、用于对可动体进行进给驱动的进给驱动部、为了进行利用工具进行的切削加工而控制进给驱动部的进给驱动的数值控制部、以及检测可动体的加速度的加速度传感器的机床。该信息处理装置具备：监视数值控制部的控制状态的状态监视部；基于加速度传感器的输出，在可动体的加速度超过预先设定的阈值时，向数值控制部输出使进给驱动部的驱动停止的停止指令的停止指令部；以及根据控制状态来变更阈值的设定的阈值设定部。阈值设定部在切削控制状态下，作为阈值，设定第1阈值，在非切削控制状态下的进给控制时，作为阈值，设定比第1阈值低的第2阈值。
[发明效果]
根据本发明，能够适当地检测机床中的可动体的碰撞。
附图说明
图1是表示实施方式的机床的概略构成的立体图。
图2是示意性地表示与可动体的碰撞检测相关的功能部的电气构成的图。
图3是控制装置的功能框图。
图4是概略地表示阈值的设定方法的图。
图5是表示运转状态和阈值的关系的图。
图6是表示碰撞检测处理的流程图。
图7是表示阈值设定处理的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。本实施方式的机床作为能够进行铣削加工和车削加工的车削中心基础的复合加工机而构成。
图1是表示实施方式的机床的概略构成的立体图。
此外，如图所示，从正面观察机床1，将上下方向、前后方向、左右方向分别设为X轴方向、Y轴方向、Z轴方向。
机床1具备加工装置2和控制装置4。以覆盖加工装置2的方式设有装置壳体，在其前表面设有操作盘，省略它们的图示。
加工装置2在床10上搭载第1主轴台12、第2主轴台14、工具主轴16以及刀架18等而构成。第1主轴台12具有第1主轴20，在其前端安装有省略图示的第1卡盘。第2主轴台14具有第1主轴24，在其前端安装有省略图示的第2卡盘。第2主轴24能够根据需要而更换为未图示的尾座。
第1主轴20和第2主轴24配设为在Z轴方向上同轴状地相对。第1主轴台12和第2主轴台14分别内置有主轴电极。第1主轴20和第2主轴24被以其轴线为中心旋转驱动。第2主轴台14能够沿Z轴方向移动，能够适当调整第1主轴20与第2主轴24的间隔。
工具主轴16具有沿Y轴方向延伸的旋转轴，可旋转地支承主轴头28。在主轴头28设有工具保持部30。在工具保持部28上，用于进行铣削加工的工具T能够拆装。工具主轴16被床鞍32支承为能够沿Y轴方向移动。床鞍32能够通过可动柱34而沿X轴方向移动(能够升降)。在可动柱34上设有用于引导床鞍32的移动的导轨36。可动柱34被支承为能够沿着床10上的导轨38在Z轴方向上移动。
工具主轴16通过省略图示的进给机构和驱动该进给机构的伺服电机来实现床鞍32和可动柱34的移动。该进给机构例如是使用滚珠丝杠的螺纹进给机构。伺服电机作为“进给驱动部”发挥功能。主轴头28能够与工具主轴16一起沿X、Y、Z轴方向移动，能够以与Y轴平行的轴B1为中心相对于工具主轴16旋转。主轴头28和工具主轴16作为“可动体”发挥功能。在主轴头28内置有对X轴方向和Y轴方向的加速度进行检测的加速度传感器40。加速度传感器40用于检测工具T或主轴头28的碰撞，关于其详细内容后述说明。
刀架18具备转塔基座42和转塔44。转塔基座42具有沿Z轴方向延伸的旋转轴，可旋转地支承转塔44。在转塔基座42设有用于旋转驱动转塔44的主轴电机。在转塔44上沿着其周缘部设有多个夹紧/松开机构(省略图示)。通过这些夹紧/松开机构，不同种类的多个工具(未图示)能够拆装。
转塔基座42被支承于床鞍46。床鞍46被支承为能够沿着床10上的导轨48在Z轴方向上移动。床鞍46具有相对于床10倾斜的倾斜面50，以能够沿着该倾斜面50朝X、Y轴方向移动的方式支承转塔基座42。刀架18和床鞍46的移动分别通过省略图示的进给机构和驱动该进给机构的伺服电机而实现。该进给机构例如是使用滚珠丝杠的螺纹进给机构。伺服电机作为“第2进给驱动部”发挥功能。
根据这样的构成，转塔44能够沿X、Y、Z轴方向移动。另外，转塔44能够以与Z轴平行的轴B2为中心旋转，由此能够切换在加工中使用的工具。即，转塔44相对于被第1主轴20和第2主轴24的一者或二者支承的工件，在正交3轴方向上相对移动，能够通过工具对工件进行切削加工或车削加工。
此外，在床10上与第1主轴台12相邻地设有工具库52。在工具库52中储存有多种工具。通过使床鞍46沿Z轴方向移动，能够在转塔44与工具库52之间进行工具更换。即，在机床1中设有所谓的ATC(Automatic Tool Changer：自动工具更换器)，但省略其说明。
图2是示意性地表示与可动体的碰撞检测相关的功能部的电气构成的图。
如上所述，在主轴头28内置有加速度传感器40。加速度传感器40是针对2轴(X轴和Y轴)的方向检测加速度的传感器。主轴头28的加速度基于这2轴的加速度的合成矢量而计算。此外，在本实施方式中，不考虑Z轴方向的加速度。通过加速度传感器40检测出的加速度(更详细而言，为表示加速度的电流值)被输入到振动诊断放大器60。
振动诊断放大器60是对机械或设备的振动进行监视的设备，在本实施方式中被设于主轴头28(可动体)。振动诊断放大器60对由加速度传感器40检测出的电流信号进行放大，并判定主轴头28的加速度是否超过预先设定的阈值。振动诊断放大器60在主轴头28(可动体)的加速度成为表示碰撞的值时，向控制装置4输出表示该内容的碰撞检测信号。振动诊断放大器60预先存储用于判定有无碰撞的阈值(详细后述)，在从加速度传感器40取得的加速度超过该阈值时输出碰撞检测信号。该阈值能够从外部进行设定变更。
控制装置4包括NC(Numerical controller：数字控制器)70和PLC(ProgrammableLogic Controller：可编程逻辑控制器)72。控制装置4被设于与加工装置2并排设置的控制盘。PLC72基于从NC70或各种传感器接收到的数据或信号，执行按照预先确定的控制逻辑的处理。关于上述的碰撞监视，PLC72若从振动诊断放大器60接收到碰撞检测信号，则对NC70输出停止指令。另外，根据从NC70发送的信息、即机床1的控制状态，向振动诊断放大器60输出进行阈值的设定变更的指示。关于该阈值变更方法的详细内容后述说明。
NC70按照通过手动或自动生成的加工程序(NC程序)来控制电机等致动器。在对工件W施加铣削加工时，NC70经由伺服放大器76来驱动伺服电机，对主轴头28进行进给驱动。另外，驱动主轴电机而使工具保持部30旋转。关于上述的碰撞监视，NC70若从PLC72接收停止指令，则使机床1的整体的驱动停止。具体而言，使工具主轴16、床鞍32以及可动柱34的进给驱动停止，接着使工具保持部30的旋转停止。
在对工件W施加车削加工时，NC70驱动主轴电机而使第1主轴20和第2主轴24的一者或二者旋转。接着，驱动伺服电机而对转塔44进行进给驱动，对工件进行加工。
图3是控制装置4的功能框图。
控制装置4的各构成要素通过CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)和各种计算机处理器等运算器、存储器(Memory)或存储装置(Storage)这样的存储装置、包括将它们连结的有线或无线的通信线的硬件、以及存储装置中存储的、向运算器供给处理命令的软件而实现。计算机程序也可以由设备驱动器、操作系统、位于其上位层的各种应用程序、或对这些程序提供共通功能的库构成。以下说明的各块，不是硬件单位的构成，而表示功能单位的块。
控制装置4包括用户接口处理部110、数据处理部112以及数据存储部114。用户接口处理部110除受理来自操作员的操作输入之外，还承担图像显示或声音输出等与用户接口相关的处理。数据处理部112基于由用户接口处理110取得的数据和数据存储部114中存储的数据来执行各种处理。数据处理部112也作为用户接口处理部110和数据存储部114的接口而发挥功能。数据存储部114存储各种程序和设定数据。
用户接口处理部110包括输入部120和输出部122。输入部120经由触摸面板或手柄等硬件设备受理来自操作员的输入。输出部122通过图像显示或者声音输出向操作员提供各种信息。输出部122也可以使面板(键盘和机械操作面板)进行画面显示。
输入部120包括模式选择部130、主轴操作部132、点动进给操作部134、以及脉冲进给操作部136。模式选择部130受理用于切换自动运转模式和手动运转模式的操作输入等。例如，设有存储器模式、MDI模式、点动模式、脉冲模式等各种运转模式。模式选择部130包括用于选择各运转模式的选择键等。
在此，“存储器模式”是按照数据存储部114中存储的加工程序使加工装置2工作的自动运转模式。“MDI模式”是通过手动输入简单的程序指令而使加工装置2工作的模式。“点动模式”是通过拨盘操作来调整刀架的进给速度的手动运转模式。“脉冲模式”是通过操作手动脉冲产生器来调整刀架的进给速度的手动运转模式。
主轴操作部132受理用于通过手动操作使第1主轴20和第2主轴24旋转的操作输入。主轴操作部132例如包括对第1主轴20和第2主轴24中的旋转的对象进行选择的选择键、使其向正反的规定方向旋转的驱动键等。主轴操作部132将基于操作员的操作的控制指令输入至数值控制部140。
点动进给操作部134受理在点动模式中用于使工具主轴16和刀架18移动的操作输入。在点动模式中，能够选择点动进给和点动快进的任意一个操作。在“点动进给”中，相对于按各轴预先以参数设定的速度，能够在0～655.34％的范围内调整进给速度。另一方面，在“点动快进”中，将自动运转中的快进速度设为100％，能够在1～50％的范围内调整快进速度。
点动进给操作部134包括用于对工具主轴16和刀架18中的要使之移动的对象进行选择的选择键、用于选择X轴+、X轴-、Y轴+、Y轴-、Z轴+、Z轴-的进给方向的键等。点动进给操作部134还包括用于选择点动快进操作的快进开关。在点动模式中，通过使该快进开关开启/关闭，能够选择点动快进和点动进给的任意一者。点动进给操作部134还包括点动进给调整用的拨盘(也称为“进给超控(over ride)开关”)、点动快进调整用的拨盘(也称为“快进超控(over ride)开关”)等。点动进给操作部134将基于操作员的操作的控制指令输入至数值控制部140。
脉冲进给操作部136受理在脉冲模式下用于使工具主轴16和刀架18移动的操作输入。脉冲进给操作部136包括生成脉冲信号的脉冲手柄、用于选择X、Y、Z轴方向中的进给方向的键等。脉冲进给操作部136将基于操作员的操作的控制指令输入至数值控制部140。
数据处理部112包括数值控制部140和指令部142。数值控制部140包含NC70的功能。数值控制部140基于从输入部120、指令部142输入的指令，按照数据存储部114中存储的加工程序(NC程序)来控制加工装置2。
并且，数值控制部140将表示NC70的当前的控制状态的信息(控制信息)依次发送至指令部142。数值控制部140例如在自动运转或手动运作中选择快进并开始刀架的移动时，发送“快进中信号”。另外，在自动运转或手动运作中选择快进之外的进给并开始刀架的移动时，发送“通常进给中信号”。
指令部142包括PLC72而作为“信息处理装置”发挥功能。指令部142包括状态监视部150、停止指令部152以及阈值设定部154。状态监视部150基于从数值控制部140接收的控制信息来监视NC70的控制状态。若振动诊断放大器60输出碰撞检测信号，则停止指令部152向数值控制部140输出停止指令。数值控制部140接收该指令并使加工装置2的驱动部(进给驱动部或切削驱动部)的动作停止。另外，输出部122输出表示碰撞发生的警报。
此外，加速度传感器40和振动诊断放大器60作为用于检测机床1中的碰撞的“检测部”而发挥功能。在本实施方式中，使振动诊断放大器60从控制装置4独立，但也可以作为控制装置4的一部分而组装。
阈值设定部154根据NC70的控制状态，变更用于碰撞检测的加速度的阈值。即，对振动诊断放大器60输出用于进行阈值的设定变更的指示。以下，对该阈值的设定方法进行具体说明。
图4是概略地表示阈值的设定方法的图。本图的横轴表示开始工具主轴的快进驱动后的经过时间。纵轴的上段以实线表示工具主轴的速度，下段以实线表示工具主轴的加速度。图中的双点划线表示用于快进时的碰撞判定的阈值。此外，作为参考，将切削中的加速度(振动加速度的绝对值)以单点划线例示。图中的虚线表示用于切削时的碰撞判定的阈值。
如图所示，从开始工具主轴的快进后至达到设定速度(作为快进时的速度而预先设定的值)为止具有规定的时间常数。快进的加速度(绝对值)在伺服电机的驱动开始时和驱动停止时变大。若碰撞检测的阈值比该加速度小，则有可能误检测为碰撞。
因此，设定比作为快进的开始时和停止时的加速度而能够得到的值(最大加速度)更高的值。另外，即使是相同的快进，操作员进行操作的手动运转模式中的快进比自动运转模式中的快进更低速，加速度也变小。另一方面，由于切削进给伴随因工具与工件的接触而导致的振动，因此检测出的加速度比快进更高。因此，在本实施方式中，根据运转状态，如以下这样设定阈值。
图5是表示运转状态和阈值的关系的图。
如图所示，运转状态和阈值的关系如下。至于是否为快进中，根据是否输入了快进中信号“1”来判定。
·阈值G1：设定为切削进给(自动运转模式)的阈值
·阈值G2：设定为快进(自动运转模式)的阈值
·阈值G3：设定为点动进给(手动运转模式)的阈值
·阈值G4：设定为点动快进(手动运转模式)的阈值
·阈值G5：设定为脉冲进给(手动运转模式)的阈值
·阈值G6：设定为既不是切削进给也不是快进的状态(自动运转模式)的阈值
在此，假定G1>G2。G1、G2可以为固定值。例如，作为阈值G1设定“20G(Gal)”，作为阈值G2设定“5G(Gal)”等。另一方面，关于阈值G3～阈值G5，根据由手动进行的速度设定来计算阈值，但一般为比阈值G2低的值。阈值G6是设定既不是切削进给也不是快进的状态时的预备的阈值(省略图示)。阈值G6例如也可以在初始设定中设为与阈值G1相同的值，能够适当进行设定变更。在本实施方式中，切削控制状态为切削进给(自动运转模式)和点动进给(手动运转模式)，其以外的快进(自动运转模式)和点动快进(自动运转模式)以及脉冲进给(手动运转模式)为非切削控制状态。因此，在本实施方式中，阈值G1、阈值G3与“第1阈值”对应，阈值G2、阈值G4、阈值G5与“第2阈值”对应。另外，阈值G2与“第3阈值”对应，阈值G4与“第4阈值”对应。但是，并不限定于此。例如，也可以只是阈值G1与“第1阈值”对应，阈值G2与“第2阈值”对应。
此外，在此所说的第1～第4阈值，是用于确定阈值间的大小关系的概念。因此，在非切削控制状态下的进给控制时设定的“第2阈值”的概念之中，也可以包含在该非切削控制状态下的进给控制时符合自动运转模式时设定的“第3阈值”和在该非切削控制状态下的进给控制时符合手动运转模式时设定的“第4阈值”。
在本实施方式中，非切削控制状态下的进给控制时设定的阈值，基本上比切削控制状态下设定的阈值低(第2阈值<第1阈值)。另外，关于非切削控制状态下的进给控制时设定的阈值(第2阈值)，更详细而言，在自动运转模式的情况与手动运转模式的情况之间设有差异，符合手动运转模式时设定的阈值比符合自动运转模式时设定的阈值低(第4阈值<第3阈值)。即，第3阈值和第4阈值可以理解为“第2阈值”中包含的下位概念，表示与特定的状况(非切削控制状态下的进给控制时)中的运转模式对应的阈值设定的不同。
在点动模式中，操作员通过在点动进给的情况下操作进给超控开关，在点动快进的情况下操作快进超控开关，来设定进给速度。数值控制部140根据该由操作员进行的超控的设定来设定变更工具主轴的进给速度。超控越高，进给速度越大，其移动开始时的加速度也越大。在脉冲进给中，操作员通过进行倍率设定来设定进给速度。该设定倍率越大，进给速度越大，其移动开始时的加速度也越大。数值控制部140根据该由操作员进行的倍率设定来设定变更工具主轴的进给速度。像这样，在两种模式中，工具主轴的进给速度以及加速度根据操作员的设定而变化，能够基于该设定计算最大加速度。
此外，即使在自动运转模式中，通过在切削进给的情况下操作进给超控开关，在快进的情况下操作快进超控开关，也能够调整各进给速度。该自动运转模式中的超控，在其值越高，进给速度越大的点上与点动模式相同，但对超控开关的刻度的系数的设定与点动模式不同。即，在自动运转模式中，超控开关的刻度(％)直接作为系数。另一方面，在点动模式中，基于超控开关的刻度(％)和上述参数来设定系数。
阈值设定部154将对各运转模式中的最大加速度加上富余值(余量)而得到的值设定为阈值。关于该富余值，可以适当设定为最大加速度的10％左右等。振动诊断放大器60在每次运转模式改变时变更阈值的设定。即，阈值设定部154根据状态监视部150所取得的控制状态来设定阈值。
图6是表示碰撞检测处理的流程图。
若从振动诊断放大器60输出碰撞检测信号(S10的是)，则停止指令部152对数值控制部140输出停止指令(S12)。由此，数值控制部140使加工装置2的驱动部(进给驱动部或切削驱动部)的动作停止。由此，操作员能够进行应该进行的处置(修复作业等)。
图7是表示阈值设定处理的流程图。
状态监视部150在从数值控制部140通知控制状态时，取得该控制状态(S20)。此时，若控制状态为自动运转模式(S22的是)，并且为切削进给中(S24的是)，则阈值设定部154对振动诊断放大器60设定阈值G1(S26)。另一方面，若为快进中(S24的否、S28的是)，则设定阈值G2(S30)。若既不是切削进给中也不是快进中(S24的否、S28的否)，则设定阈值G6(S32)。
另一方面，若控制状态为手动运转模式(S22的否)，并且为点动模式(S34的是)，则向S36转移。此时，若为点动快进中(S36的是)，则阈值设定部154对振动诊断放大器60设定阈值G4(S38)。若并非点动快进中而是点动进给中(S36的否)，则设定阈值G3(S40)。若为脉冲模式(S34的否)，则设定阈值G5(S42)。阈值G3～G5如上所述，基于操作员的操作进行运算。
以上，基于实施方式对机床1进行了说明。
在本实施方式中，基于加速度传感器40的检测来检测可动体(主轴头28、工具主轴16)的碰撞。因此，不需要像以进给驱动部的负荷转矩为基准而检测碰撞的情况那样，随着可动体的重量变化而变更阈值。另外，由于根据控制状态适当地进行阈值的设定变更，因此碰撞检测的精度提高。
具体而言，切削中由于传递到工具的振动而加速度变高时，作为阈值，设定相对较高的第1阈值。因此，能够防止将由切削进给中产生的振动引起的加速度误检测为由碰撞引起的加速度。相反地，由于非切削中没有传递到工具的振动，因此作为阈值，设定相对较低的第2阈值。因此，能够不错过地检测到快进中发生的碰撞。
另外，即使同是快进中，若为自动运转模式则设为第3阈值，若为手动运转模式则设为第4阈值，将第4阈值设定得比第3阈值低，像这样设定与控制模式对应的适当的阈值。进而，对于点动模式和脉冲模式分别设定阈值等，根据手动运转模式的类别而使阈值最佳化。因此，根据本实施方式，在机床1的运转中能够适当地检测可动体的碰撞。
[变形例]
在上述实施方式中，例示了将加速度传感器40内置于主轴头28的构成。在变形例中，也可以将加速度传感器40内置于工具主轴16或可动柱34。另外，也可以不将加速度传感器40内置于这些可动体，而安装于可动体的外表面。
在上述实施方式中，示出了将主轴头28和工具主轴16作为可动体而作为碰撞检测的对象的示例。在变形例中，也可以在刀架18等其他可动体中设置加速度传感器，与上述实施方式同样地进行碰撞检测。
在上述实施方式中，作为复合加工机，例示了主轴头28旋转的构成。在变形例中，也可以采用主轴头不旋转的构成，在该主轴头设置加速度传感器。另外，在上述实施方式中，作为机床1，例示了能够进行铣削加工和车削加工的车削中心基座的复合加工机。在变形例中，也可以是能够进行铣削加工和磨削加工的加工中心基座的复合加工机。或者，可以是车削传感器，也可以是加工中心。也可以在这些机床的可动体设置加速度传感器，如上述实施方式那样进行碰撞检测。
在上述实施方式中，作为加速度传感器40，例示了针对X、Y轴这2轴的方向检测加速度的传感器。在变形例中，也可以是针对X、Z轴这2轴的方向检测加速度的传感器。也可以基于这2轴的加速度的合成矢量来计算主轴头28(可动体)的加速度。或者，也可以采用针对X、Y、Z轴这3轴的方向检测加速度的传感器。也可以基于这3轴的加速度的合成矢量来计算主轴头28(可动体)的加速度。
在上述实施方式中，如图4所示，关于快进时的加速度，示出了以加速时和减速时的绝对值为基准将比其高的值设为阈值的示例。另一方面，实际上与碰撞相关的加速度为负、即为减速度。因此，在通过加速度传感器能够区分加速时和减速时而检测加速度的情况下，也可以仅以减速时的加速度(负的加速度)为基准来设定阈值。
在上述实施方式中，关于手动运转模式，示出了基于操作员的操作输入来变更阈值的设定的示例。在变形例中，也可以按手动运转模式的各类别而将阈值设定为固定值。具体而言，关于点动进给和点动快进，可以分别对能够得到的最大加速度(与超控的最大值对应)加上富余值来设定阈值G3、G4。同样，在脉冲模式中，也可以对能够得到的最大加速度(与倍率设定的最大值对应)加上富余值来设定阈值G5。
在上述实施方式中，关于工具保持部30的维护，例示了PLC72进行可动体的碰撞监视的构成。在变形例中，状态监视部也可以执行振动监视、轴承监视、不平衡监视等。PLC72也可以在检测出一定时间以上的异常振动的情况下向NC70输出停止指令(振动监视)。即，也可以是，指令部142基于加速度传感器40的输出，在检测出一定时间以上的切削进给中产生的异常振动时，向数值控制部140输出使进给驱动部(伺服电机)的驱动停止的停止指令。
根据这样的构成，与上述的基于阈值设定的碰撞检测不同，基于加速度传感器的输出对切削进给中的振动进行监视，进行在检测到一定时间以上的异常振动时视为异常振动的振动检测。即，通过在切削控制状态下对不超过第1阈值的范围也进一步进行振动检测，能够实现机床整体的稳定的管理。
另外，PLC72也可以基于振动的动作来诊断工具保持部30的轴承的状态(轴承监视)。进而，PLC72也可以在不对工具保持部30进行进给驱动而是使其旋转的状态下进行监视，在检测出异常振动的情况下向NC70输出停止指令(不平衡监视)。
在上述实施方式中，例示了将振动诊断放大器60与主轴头28(可动体)一体设置的构成，但也可以设于加工装置2的非可动部分或控制盘等。
此外，本发明并不限定于上述实施方式及变形例，在不脱离主旨的范围内能够将构成要素变形而具体化。也可以通过将上述实施方式及变形例中公开的多个构成要素适当组合而形成各种发明。另外，也可以从上述实施方式及变形例所示的全部构成要素中删除几个构成要素。

Claims (7)

1.一种机床，具备：
支承工具的可动体，
用于对所述可动体进行进给驱动的进给驱动部，
为了进行利用所述工具的切削加工而控制所述进给驱动部的进给驱动的数值控制部，
被设于所述可动体，检测所述可动体的加速度的加速度传感器，以及
基于所述加速度传感器的输出，在所述可动体的加速度超过预先设定的阈值时，向所述数值控制部输出使所述进给驱动部的驱动停止的停止指令的指令部；
所述指令部在切削控制状态下作为所述阈值设定第1阈值，在非切削控制状态下的进给控制时作为所述阈值设定比所述第1阈值低的第2阈值。
2.如权利要求1所述的机床，
所述指令部基于所述加速度传感器的输出，在检测出一定时间以上的切削进给中产生的异常振动时，向所述数值控制部输出使所述进给驱动部的驱动停止的停止指令。
3.如权利要求1或2所述的机床，
具备被设于所述可动体，对由所述加速度传感器检测出的电流信号进行放大，并判定所述可动体的加速度是否超过所述阈值的振动诊断放大器；
所述指令部在基于所述加速度传感器的输出的所述振动诊断放大器的判定中，在所述可动体的加速度超过所述阈值时，向所述数值控制部输出使所述进给驱动部的驱动停止的停止指令。
4.如权利要求1至3的任意一项所述的机床，
作为所述进给驱动的控制模式，设有自动运转模式和手动运转模式；
作为所述第2阈值，所述指令部在所述非切削控制状态下的进给控制时符合所述自动运转模式时，设定第3阈值，并在所述非切削控制状态下的进给控制时符合所述手动运转模式时，设定比所述第3阈值更低的第4阈值。
5.如权利要求4所述的机床，
具备受理操作员的操作输入的输入部；
在所述手动运转模式中，所述数值控制部根据操作员的操作输入来设定变更所述可动体的进给速度；
所述指令部基于操作员的操作输入来变更所述第4阈值的设定。
6.如权利要求4或5所述的机床，
具备受理操作员的操作输入的输入部；
作为所述手动运转模式，设有能够由操作员选择的多个模式；
所述指令部根据操作员选择的手动运转模式的类别来变更所述第4阈值的设定。
7.一种信息处理装置，其是被设于具备支承工具的可动体、用于对所述可动体进行进给驱动的进给驱动部、为了进行利用所述工具的切削加工而控制所述进给驱动部的进给驱动的数值控制部、以及检测所述可动体的加速度的加速度传感器的机床的信息处理装置，包括：
监视所述数值控制部的控制状态的状态监视部，
基于所述加速度传感器的输出，在所述可动体的加速度超过预先设定的阈值时，向所述数值控制部输出使所述进给驱动部的驱动停止的停止指令的停止指令部，以及
根据所述控制状态来变更所述阈值的设定的阈值设定部；
所述阈值设定部在切削控制状态下，作为所述阈值，设定第1阈值，在非切削控制状态下的进给控制时，作为所述阈值，设定比所述第1阈值低的第2阈值。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116852174A (zh) * 2023-09-04 2023-10-10 山东豪迈数控机床有限公司 一种数控机床的监测方法、装置和系统

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6900564B1 (ja) * 2020-09-02 2021-07-07 Dmg森精機株式会社 工作機械および情報処理装置
CN114083325B (zh) * 2021-11-19 2022-10-21 珠海格力智能装备有限公司 一种机床防撞机的方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5981531A (ja) * 1982-10-30 1984-05-11 Takasago Thermal Eng Co Lts ベアリング破壊予知保全方法
JPH04235605A (ja) * 1991-01-10 1992-08-24 Murata Mach Ltd 工作機械の制御装置
JPH08323585A (ja) * 1995-05-31 1996-12-10 Fanuc Ltd 異常負荷検出方式
JP2870482B2 (ja) * 1996-05-10 1999-03-17 日本電気株式会社 サーボモータの位置制御方法および制御装置
JP3529010B2 (ja) * 1996-11-11 2004-05-24 中村留精密工業株式会社 可動ユニットの衝突検出装置
DE102005015317B4 (de) * 2005-04-01 2007-02-01 Siemens Ag Verfahren und Steuereinrichtung zur gezielten Reaktion bei einem Kontakt zwischen einem Maschinenelement einer Maschine mit einem Gegenstand
JP4109280B2 (ja) * 2005-09-08 2008-07-02 ファナック株式会社 サーボモータによって駆動制御される可動部を有する機械
JP4897632B2 (ja) * 2007-09-27 2012-03-14 ファナック株式会社 衝突検出機能を有する工作機械の制御装置
DE102011003374A1 (de) * 2011-01-31 2012-08-02 Deckel Maho Pfronten Gmbh Werkzeugmaschine mit einer Vorrichtung zur Kollisionsüberwachung
JP6143222B2 (ja) * 2013-03-07 2017-06-07 三菱重工工作機械株式会社 工作機械の異常診断装置及び異常診断方法
JP2017021472A (ja) 2015-07-08 2017-01-26 東芝機械株式会社 加工装置及び加工方法
JP6227603B2 (ja) * 2015-09-10 2017-11-08 ファナック株式会社 衝撃検出機能を有する電子機器
JP6572265B2 (ja) * 2017-06-30 2019-09-04 ファナック株式会社 制御装置及び機械学習装置
JP6703021B2 (ja) * 2018-02-20 2020-06-03 ファナック株式会社 サーボ制御装置
DE102018209136A1 (de) * 2018-06-08 2019-12-12 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Positionsmesseinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Positionsmesseinrichtung
JP7109318B2 (ja) * 2018-09-06 2022-07-29 芝浦機械株式会社 工作機械および工具異常判定方法
JP6900564B1 (ja) * 2020-09-02 2021-07-07 Dmg森精機株式会社 工作機械および情報処理装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116852174A (zh) * 2023-09-04 2023-10-10 山东豪迈数控机床有限公司 一种数控机床的监测方法、装置和系统
CN116852174B (zh) * 2023-09-04 2024-03-01 山东豪迈数控机床有限公司 一种数控机床的监测方法、装置和系统

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