CN116261495A - 寿命预测装置及机床 - Google Patents

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CN116261495A CN202180065947.9A CN202180065947A CN116261495A CN 116261495 A CN116261495 A CN 116261495A CN 202180065947 A CN202180065947 A CN 202180065947A CN 116261495 A CN116261495 A CN 116261495A
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Abstract

本发明提供一种能够抑制相对于真值的预测误差，并且能够简单地预测过滤器的寿命的寿命预测装置及机床。一实施方式的寿命预测装置(88)具备：压力获取部(90)，其按时间序列获取施加于过滤器(52)的液体的压力值；时间获取部(92)，其获取规定加工的加工时间；计算部(94)，其算出加工时间内的压力变化量；以及预测部(96)，其使用规定加工结束时刻的压力值、加工时间和压力变化量，预测施加于过滤器(52)的液体压力达到上限值为止的寿命期间。

Description

寿命预测装置及机床
技术领域
本发明涉及寿命预测装置和机床。
背景技术
作为机床，例如有在贮存于加工槽的加工液中对电极和加工对象物的极间施加电压而进行放电加工的放电加工机。在放电加工机中，会在加工液中产生由放电加工产生的淤渣。因此，使用过滤器执行去除加工液中的淤渣的处理。
如果淤渣蓄积在过滤器上，则会产生过滤器的过滤能力降低、或者施加于过滤器的加工液压上升而使过滤器破损等情况。因此，在发生这种情况之前，需要更换过滤器。
在日本特开2016-74057号公报中，公开了计算过滤器达到寿命的日期时间的线放电加工机。在该运算中，使用与加工条件、加工材质、加工板厚、线材直径、线材材质以及加工液质的各参数对应的过滤器的水压变动量。进一步地，在该运算中，使用由传感器检测的当前的水压和水压的上限值。
发明内容
但是，上述加工条件等参数被设定为与加工加工对象物时的形状、尺寸等对应的值。因此，在日本特开2016-74057号公报中，每当加工加工对象物时的形状、尺寸等变化时，需要重新设定上述加工条件等参数。在这种情况下，存在变得复杂的倾向。另一方面，在未对与加工加工对象物时的形状、尺寸等对应的值设定参数的情况下，存在相对于真值的预测误差变大的倾向。
因此，本发明的目的在于提供一种能够抑制相对于真值的预测误差、并且能够简单地预测过滤器的寿命的寿命预测装置以及机床。
本发明的一个方式是一种用于预测过滤器的寿命的寿命预测装置，所述过滤器用于过滤在机床中使用的液体，所述寿命预测装置具备：
压力获取部，其基于从压力传感器输出的信号，按时间序列对施加于所述过滤器的所述液体的压力值进行获取；
时间获取部，其根据表示所述机床的运转状态的信息，对预先决定的规定加工的加工时间进行获取；
计算部，其基于按时间序列获取到的所述压力值，计算所述加工时间内的压力变化量；以及
预测部，其使用所述规定加工结束的时刻的所述压力值、所述加工时间和所述压力变化量，预测施加于所述过滤器的所述液体的压力达到上限值为止的寿命期间。
本发明的另一方式是一种机床，具备：上述寿命预测装置；使用所述液体对加工对象物进行加工的加工机主体；以及具有所述过滤器的液体处理装置。
根据本发明的方式，能够预测反映了机床实际运转时的运转时间和施加于过滤器的液体的压力的过滤器的寿命。因此，与加工条件等参数的设定的有无无关，或者与机床的机种无关，能够使预测的过滤器的寿命接近真值。其结果，能够抑制相对于真值的预测误差，并且能够简单地预测过滤器的寿命。
附图说明
图1是实施方式的机床的概略构成图。
图2是表示包括液体处理装置和加工槽的机床的一部分的构成的图。
图3是表示控制装置的框图。
图4是用于说明寿命期间的预测的曲线图。
图5是表示变形例1的控制装置的框图。
图6是表示加工对象物的加工状态的概念图。
图7是用于说明变形例2的寿命期间的预测的曲线图。
具体实施方式
图1是机床10的概略构成图。机床10是在加工液中通过在线电极12和未图示的加工对象物(被加工物)之间产生的放电而对加工对象物进行放电加工的线放电加工机。线电极12的材质例如是钨系、铜合金系、黄铜系等金属材料。另一方面，加工对象物的材质例如是铁系材料或超硬材料等金属材料。
机床10主要具有加工机主体14和液体处理装置16。加工机主体14具备供给系统20a和回收系统20b。供给系统20a向加工对象物供给线电极12。回收系统20b从加工对象物回收线电极12。
供给系统20a包括绕线筒22、转矩马达24、制动蹄26、制动马达28、张力检测部30和上线引导件32。线电极12卷绕在绕线筒22上。转矩马达24向绕线筒22施加转矩。制动蹄26对线电极12施加基于摩擦的制动力。制动马达28对制动蹄26施加制动转矩。张力检测部30检测线电极12的张力的大小。上线引导件32引导线电极12。
回收系统20b包括下线引导件34、夹送辊36和进给辊38以及线回收箱40。下线引导件34引导线电极12。夹送辊36和进给辊38夹持线电极12。线回收箱40回收由夹送辊36和进给辊38传送的线电极12。
加工机主体14具备能够贮存放电加工时使用的去离子水的加工液的加工槽42。在加工槽42内配置有上线引导件32和下线引导件34。加工槽42载置在基座部44上。加工对象物设置在上线引导件32和下线引导件34之间。上线引导件32具有支承线电极12的模具引导件32a。下线引导件34具有支承线电极12的模具引导件34a。另外，下线引导件34具有引导辊34b，该引导辊34b在改变线电极12的方向的同时将线电极12引导至夹送辊36和进给辊38。
加工对象物由设置在基座部44上的未图示的工作台支承。工作台配置在加工槽42内。加工机主体14在使工作台的位置和由模具引导件32a、34a支承的线电极12的位置相对移动的同时，在贮存于加工槽42中的加工液中，在线电极12和加工对象物之间产生放电。
液体处理装置16从加工液中去除在加工槽42中产生的淤渣(加工屑)，将去除了淤渣的加工液送回加工槽42。控制装置18控制加工机主体14及液体处理装置16。
图2是表示包括液体处理装置16和加工槽42的机床10的一部分的构成的图。液体处理装置16至少包括污水槽50、过滤器52和清水槽54。污水槽50暂时贮存从加工槽42通过排出管56排出的加工液。排出管56是使加工液从加工槽42流向污水槽50的配管。在该排出管56上设有阀V1。阀V1通过未图示的执行器进行开闭。
在加工槽42的加工液中混合有通过放电加工产生的淤渣。因此，从加工槽42向污水槽50排出的加工液含有淤渣。即，污水槽50暂时贮存被淤渣污染的加工液。
贮存在污水槽50中的加工液由泵P1汲取。由泵P1汲取的加工液通过输送管58供给到过滤器52。输送管58是使加工液从污水槽50向过滤器52流动的配管。在该输送管58上设置有泵P1。
供给到过滤器52的加工液由过滤器52过滤。通过过滤器52的加工液通过输送管60被送到清水槽54。过滤器52是从加工液去除淤渣的过滤器。输送管60是使通过过滤器52的加工液流向清水槽54的配管。污水槽50的加工液通过过滤器52，由此能够将去除了淤渣的加工液送到清水槽54。位于过滤器52上游的输送管58上设有压力传感器62。压力传感器62检测施加于过滤器52的加工液的压力。另外，压力传感器62也可以设置在位于过滤器52的下游的输送管60上，而不是设置位于过滤器52的上游的输送管58上。
清水槽54暂时贮存去除了淤渣的加工液。贮存在清水槽54中的加工液由泵P2汲取。由泵P2汲取的加工液通过第一供水管64被引导至线引导件66。第一供水管64是使贮存在清水槽54中的加工液流向线引导件66的配管。在该第一供水管64上设有泵P2。
线引导件66是指上线引导件32和下线引导件34中的至少一个。线引导件66具有喷出去除了淤渣的加工液的喷出部。通过在从线引导件66喷出加工液的同时实施放电加工，能够使线电极12与加工对象物之间充满适于放电加工的清洁的加工液。其结果，能够防止因淤渣而导致放电加工的精度降低。
贮存在清水槽54中的加工液油泵P3汲取。由泵P3汲取的加工液通过第二供水管68供给到加工槽42。第二供水管68是使贮存在清水槽54中的加工液流向加工槽42的配管。在该第二供水管68上设置有泵P3。
第二供水管68分支为第一分支管70和第二分支管72。第一分支管70将加工液返回到清水槽54中。第一分支管70上设置有热交换器74。热交换器74调节加工液的温度。由此，能够适当地管理向加工槽42供给的加工液的温度。第二分支管72上设置有离子交换器76。离子交换器76调整加工液的电阻率等。由此，能够适当地管理向加工槽42供给的加工液的液质。
图3是表示控制装置18的框图。控制装置18具备存储信息的存储部78、显示信息的显示部80、输入信息的输入部82和处理信息的处理器84。
存储部78可以包括未图示的易失性存储器和未图示的非易失性存储器。作为易失性存储器，例如可以举出RAM等。作为非易失性存储器，例如可以举出ROM、闪存等。存储部78的至少一部分也可以设置在处理器84等中。另外，在存储部78中还可以具备硬盘等。作为显示部80的具体例，可以举出液晶显示器。作为输入部82的具体例，可以举出鼠标、键盘等。也可以通过配置在显示部80的显示画面上的触摸面板等来构成输入部82。作为处理器84的具体例子，可以举出CPU、GPU等。处理器84具有控制加工机主体14的主体控制部86和控制液体处理装置16的液体处理控制部87。
主体控制部86读出存储在存储部78中的加工程序，按照读出的加工程序，执行进给控制、电压控制以及移动控制。
主体控制部86在执行进给控制的情况下，以使线电极12沿着线电极12(图1)延伸的移动方向以规定的速度移动的方式，控制加工机主体14(图1)的进给用马达。主体控制部86在执行电压控制的情况下，以在线电极12与设置在工作台上的加工对象物的极间供给脉冲电压的方式，控制加工机主体14的电源部。主体控制部86在执行移动控制的情况下，以使线电极12相对于设置在工作台上的加工对象物在与线电极12的移动方向正交的方向上相对移动的方式控制马达。该马达包括驱动上线引导件32(图1)的马达、驱动下线引导件34(图1)的马达和驱动工作台的马达中的至少一个。
液体处理控制部87以使加工液在加工槽42和液体处理装置16中循环的方式控制与阀V1(图2)连接的执行器和泵P1～P3(图2)。
在本实施方式的处理器84中，组装有预测过滤器52的寿命的寿命预测装置88。另外，寿命预测装置88也可以不组装在处理器84中。在寿命预测装置88未被组装在处理器84中的情况下，其被组装到位于控制装置18外部的通用的个人计算机等的处理器中。在该情况下，通用的个人计算机等处理器和控制装置18的处理器84能够经由通信路径收发信息。寿命预测装置88具有压力获取部90、时间获取部92、计算部94以及预测部96。
压力获取部90根据从压力传感器62输出的信号，按时间序列获取压力值。压力获取部90获取的压力值是表示施加于过滤器52的加工液的压力(过滤器压力)的值。该压力值可以根据过滤器52中的淤渣的积存量等而变化。压力获取部90在获取压力值时，将获取到的压力值存储在存储部78中。
时间获取部92根据表示机床10的运转状态的信息，对预先决定的规定加工的加工时间进行获取。在本实施方式中，规定加工是以从开始一个加工对象物的加工到结束为单位的一个加工循环的加工。时间获取部92通过解析主体控制部86执行的加工程序，能够对根据加工程序在加工机主体14中重复的加工循环的至少一个循环时间(开始时刻以及结束时刻)进行获取。
计算部94根据由压力获取部90按时间序列获取到的压力值，计算由时间获取部92获取到的加工时间内的压力变化量。计算部94从存储在存储部78中的时间序列的压力值中检测由时间获取部92获取到的至少一个循环时间的开始时刻的压力值和该循环时间的结束时刻的压力值。计算部94通过从检测出的结束时刻的压力值减去开始时刻的压力值，能够计算出由时间获取部92获取到的至少一个循环时间内的压力变化量。
预测部96预测施加于过滤器52的加工液的压力(过滤器压力)达到上限为止的寿命期间。如图4所示，预测部96使用加工循环结束的时刻的压力值Pn、加工循环的加工时间Δt和加工时间Δt的压力变化量ΔP来预测寿命期间Tr。压力值Pn由压力获取部分90进行获取。加工时间Δt由时间获取部92进行获取。压力变化量ΔP由计算部94计算。另外，图4表示在第一次加工循环结束的时刻预测寿命期间Tr的情况的例子。另外，图4中的黑圆点表示在第一次加工循环中由压力获取部90获取到的压力值。
在假定过滤器压力的每单位时间的变化量一定的情况下，从纸面的左上朝向右下的带斜线的区域AR1和从纸面的右上朝向左下的带斜线的区域AR2相似。在相似中，由于对应的边的长度之比相同，所以下述(1)式的关系成立。
Δt：Tr＝ΔP：(Pd-Pn)…(1)
根据上述(1)式，寿命期间Tr由下述(2)式表示。
[数学式1]
Figure BDA0004145852770000071
这样，预测部96从过滤器压力的上限值Pd中减去规定加工(加工循环)结束时刻的压力值Pn。进一步地，预测部96将减法结果乘以加工时间Δt，将作为乘法结果而得到的值除以压力变化量ΔP。由此，预测部96能够预测寿命期间Tr。
预测部96也可以在每次重复规定加工(加工循环)时预测寿命期间Tr。在这种情况下，预测部96求出前次的压力变化量ΔP与本次的压力变化量ΔP之差。在此，在前次的压力变化量ΔP与本次的压力变化量ΔP的差为规定值以上的情况下，预测部96使用上述(2)式重新预测寿命期间Tr。另一方面，在前次压力变化量ΔP与本次压力变化量ΔP之差小于规定值的情况下，预测部96将前次预测的寿命期间Tr设为本次应预测的寿命期间Tr。
这样，寿命预测装置88使用规定加工(加工循环)结束时刻的压力值Pn、规定加工(加工循环)的加工时间Δt、加工时间Δt的压力变化量ΔP来预测寿命期间Tr。由此，能够预测反映了机床10实际运转的运转时间、和该运转时间内的过滤器压力的过滤器52的寿命。因此，与加工条件等参数的设定的有无无关，另外与机床10的机种无关，能够使预测的过滤器52的寿命接近真值。其结果，能够抑制相对于真值的预测误差，并且能够简单地预测过滤器52的寿命。
另外，寿命预测装置88以如下方式进行运算来预测寿命期间Tr。即，寿命预测装置88从过滤器压力的上限值Pd减去规定加工(加工循环)结束时刻的压力值Pn，将该减法结果乘以加工时间Δt，将相乘得到的值除以压力变化量ΔP。由此，能够将用于预测寿命期间Tr的四则运算的次数设为3次，与四则运算的次数大于3次的情况相比，能够降低处理负荷。
另外，寿命预测装置88在每次重复规定加工(加工循环)时预测寿命期间Tr的情况下，能够细致地捕捉寿命期间Tr的变化。
本实施方式可以以如下方式变形。
[变形例1]
图5是表示变形例1的控制装置18的框图。在图5中，对与在实施方式中说明过的构成同等的构成赋予相同的符号。另外，在变形例1中，省略与实施方式重复的说明。在变形例1的控制装置18的情况下，在寿命预测装置88中新具备警告部98。
警告部98在预测部96预测的寿命期间Tr小于规定期间的情况下进行警告。由此，能够促使操作者更换过滤器52。
另外，在寿命预测装置88中具备显示部、扬声器以及发光部中的至少一个的情况下，警告部98也可以使用显示部、扬声器以及发光部中的至少一个进行警告。另外，在具备显示部、扬声器以及发光部中的至少一个的外部装置与寿命预测装置88连接的情况下，警告部98也可以通过向该外部装置发送动作信号来进行警告。
[变形例2]
图6是表示加工对象物的加工状态的概念图。在机床10(加工机主体14)中，在一个加工循环中，有时包括在一个加工对象物的相互不同的位置依次加工相同形状的工序。另外，在图6中，例示了在一个加工对象物的9个位置依次加工相同形状的情况。
在该情况下，时间获取部92也可以取代将加工循环作为规定加工的实施方式，而将形状加工作为规定加工。时间获取部92通过解析主体控制部86执行的加工程序，能够获取9个相同形状的至少一个的加工时间(开始时刻以及结束时刻)。
即使形状加工为规定加工，如图7所示，预测部96也能够使用上述式(2)预测寿命期间Tr'。即，预测部96从过滤器压力的上限值Pd减去规定加工(形状加工)结束的时刻的压力值Pn'，将该减法结果乘以加工时间Δt'，将相乘得到的值除以压力变化量ΔP'。
[变形例3]
有时在一个加工循环中包含留下在精加工时加工的部分(加工余量)而除去不需要的部分的粗加工的工序、和除去加工余量的精加工的工序。在这种情况下，时间获取部92也可以取代将加工循环作为规定加工的实施方式，而将粗加工或精加工作为规定加工。这样，与实施方式同样，预测部96能够使用上述(2)式预测寿命期间。
[变形例4]
机床10也可以是通过在雕模用的电极与加工对象物之间产生的放电而对加工对象物实施放电加工的雕模放电加工机。雕模放电加工机一边使配置在加工槽42内的工作台的位置和雕模用的电极的位置相对移动，一边对加工对象物进行加工。另外，在机床10是雕模放电加工机的情况下，不再有供给系统20a和回收系统20b，设置用于使雕模用的电极的位置移动的执行器。
[变形例5]
寿命预测装置88也可以预测设置在放电加工机以外的机床10上的过滤器的寿命。例如，寿命预测装置88可以预测过滤喷射到刀具和加工对象物的接触部分上的冷却剂的过滤器的寿命。作为具备这样的过滤器的机床10，可以举出使用刀具对加工对象物进行加工的车床等。
[变形例6]
寿命预测装置88也可以使用上述(2)式以外的关系式来预测寿命期间Tr。例如，寿命预测装置88可以使用下(3)式预测寿命期间Tr。下述(3)式的“N”是在从预测时刻到过滤器压力达到上限(上限值Pd)为止的期间里反复执行的规定加工的次数(自然数)。
[数学式2]
Tr＝Δt×N+(Pd-Pn-ΔP×N)÷(ΔP/Δt)
…(3)
[变形例7]
上述实施方式和变形例1～6可以在不产生矛盾的范围内任意组合。
以下，作为能够从实施方式和变形例把握的发明，记载第一发明和第二发明。
(第一发明)
第一发明是预测过滤机床(10)中使用的液体的过滤器(52)的寿命的寿命预测装置(88)，具备：压力获取部(90)，其根据从压力传感器(62)输出的信号，按时间序列获取施加于过滤器的液体的压力值；时间获取部(92)，其根据表示机床的运转状态的信息，获取预先决定的规定加工的加工时间(Δt、Δt')；计算部(94)，其根据按时间序列获取到的压力值，计算加工时间内的压力变化量(ΔP、ΔP’)；以及预测部(96)，其使用规定加工结束的时刻的压力值(Pn、Pn')、加工时间、压力变化量，预测施加于过滤器的液体的压力达到上限值(Pd)为止的寿命期间(Tr、Tr')。
由此，能够预测反映了机床实际运转时的运转时间和该运转时间内的过滤器压力的过滤器的寿命。因此，与加工条件等参数的设定的有无无关，并且与机床的机种无关，能够使预测的过滤器的寿命接近真值，其结果，能够抑制相对于真值的预测误差，并且能够简单地预测过滤器的寿命。
预测部也可以通过从上限值减去规定加工结束的时刻的压力值，将对减法结果乘以加工时间后的值除以压力变化量来预测寿命期间。由此，能够将用于预测寿命期间的四则运算的次数设为3次，与四则运算的次数大于3次的情况相比，能够降低处理负荷。
预测部也可以在每次反复进行规定加工时预测寿命期间。由此，能够细微地捕捉寿命期间的变化。
预测部也可以在这次的压力变化量相对于前次的压力变化量的差为规定值以上的情况下，重新预测寿命期间，在该差小于规定值的情况下，将前次预测的寿命期间作为这次预测的寿命期间。由此，即使这次的压力变化量相对于前次的压力变化量的差小于规定值，与重新预测寿命期间的情况相比，也能够削减处理负荷。
寿命预测装置也可以具有警告部(98)，该警告部(98)在预测的寿命期间小于规定期间的情况下进行警告。由此，能够促使操作者更换过滤器。
规定加工也可以是以从开始一个加工对象物的加工到结束为单位的一个加工循环的加工。由此，能够捕捉执行加工循环时的寿命期间。
规定加工也可以是对一个加工对象物反复执行的相同形状的加工。由此，能够捕捉对加工对象物加工形状时的寿命期间。
规定的加工也可以是粗加工或精加工。由此，能够捕捉执行粗加工或精加工时的寿命期间。
(第二发明)
第二发明是一种机床，具备：上述寿命预测装置；使用液体对加工对象物进行加工的加工机主体(14)；以及具有过滤器的液体处理装置(16)。
通过具备上述寿命预测装置，能够抑制相对于真值的预测误差，并且能够简单地预测过滤器的寿命。
加工机主体也可以在贮存于加工槽(42)的加工液中对电极和加工对象物的极间施加电压而进行放电加工，过滤器可以去除通过放电加工而存在于加工槽中贮存的加工液中的淤渣。由此，能够将放电加工中过滤器的更换时期到来的情况防患于未然。

Claims (10)

1.一种用于预测过滤器(52)的寿命的寿命预测装置(88)，所述过滤器用于过滤在机床(10)中使用的液体，所述寿命预测装置的特征在于，具备：
压力获取部，其基于从压力传感器(62)输出的信号，按时间序列获取施加于所述过滤器的所述液体的压力值；
时间获取部(92)，其根据表示所述机床的运转状态的信息，对预先决定的规定加工的加工时间(Δt、Δt')进行获取；
计算部(94)，其基于按时间序列获取到的所述压力值，计算所述加工时间内的压力变化量(ΔP、ΔP')；以及
预测部(96)，其使用所述规定加工结束的时刻的所述压力值(Pn、Pn')、所述加工时间和所述压力变化量，预测施加于所述过滤器的所述液体的压力达到上限值(Pd)为止的寿命期间(Tr、Tr')。
2.根据权利要求1所述的寿命预测装置，其特征在于，
所述预测部通过从所述上限值减去所述规定加工结束的时刻的所述压力值，将对减法结果乘以所述加工时间而得到的值除以所述压力变化量，来预测所述寿命期间。
3.根据权利要求1或2所述的寿命预测装置，其特征在于，
所述预测部在每次重复所述规定加工时预测所述寿命期间。
4.根据权利要求3所述的寿命预测装置，其特征在于，
所述预测部在这次的所述压力变化量相对于前次的所述压力变化量的差为规定值以上的情况下，重新预测所述寿命期间，在所述差小于所述规定值的情况下，将前次预测的所述寿命期间作为这次预测的所述寿命期间。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的寿命预测装置，其特征在于，
具备警告部(98)，该警告部在所预测的所述寿命期间小于规定期间的情况下进行警告。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的寿命预测装置，其特征在于，
所述规定加工是以从开始加工一个加工对象物到结束为单位的一个加工循环的加工。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的寿命预测装置，其特征在于，
所述规定加工是对一个加工对象物反复执行的相同形状的加工。
8.根据权利要求1～5中任一项所述的寿命预测装置，其特征在于，
所述规定加工是粗加工或精加工。
9.一种机床，其特征在于，具备：权利要求1～8中任一项所述的寿命预测装置；使用所述液体对加工对象物进行加工的加工机主体(14)；以及具有所述过滤器的液体处理装置(16)。
10.根据权利要求9所述的机床，其特征在于，
所述加工机主体在贮存于加工槽(42)的加工液中对电极和所述加工对象物的极间施加电压进行放电加工，
所述过滤器去除通过所述放电加工而存在于所述加工槽中贮存的所述加工液中的淤渣。
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