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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung:
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern des Anlaufbetriebs einer Werkzeugmaschine, in welcher eine Hauptspindel drehbar bereitgestellt ist.
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Beschreibung des Stands der Technik:
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Eine herkömmliche Werkzeugmaschine (z. B. eine Werkzeugmaschine, wie sie im Patentdokument
JP 2006-7329 A oder
JP H07-308846 A beschrieben ist), in welcher eine Hauptspindel drehbar durch Lager oder ähnliches gelagert wird, ist bekannt. In solch einer Werkzeugmaschine ist es notwendig, einen Anlaufbetrieb (im Folgenden als „Aufwärmbetrieb“ bezeichnet) durchzuführen, bei dem die Hauptspindel mit einer bestimmten Drehgeschwindigkeit für eine bestimmte Zeitspanne gedreht wird, um den Zustand eines Schmiermittels in den Lagern zu stabilisieren oder eine Wärmebalance in der Hauptspindel anzupassen, wenn die Hauptspindel gestartet wird.
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Kurze Zusammenfassung der Erfindung:
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Herkömmlicherweise galt jedoch unabhängig von der Menge des verbleibenden Schmiermittels in den Lagern der Hauptspindel oder der Temperatur eines Lagers, dass ein Aufwärmbetrieb wie z. B. das Drehen der Hauptspindel mit einer vorgegebenen Drehzahl für eine bestimmte Zeitspanne unter allen Umständen ausgeführt wurde. D. h. dass es nur eine Vorgehensweise für einen Drehbetrieb der Hauptspindel gab, wenn ein Aufwärmbetrieb durchgeführt wurde. Deshalb wurde der Aufwärmbetrieb vor der Durchführung der maschinellen Bearbeitung für eine unnötig lange Zeitspanne durchgeführt, was zu einer Beschädigung der Lager führen kann.
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Die vorliegende Erfindung dient der Lösung des oben beschriebenen Problems, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, in welcher ein geeigneter Aufwärmbetrieb durchgeführt werden kann (oder ein Aufwärmbetrieb wird nicht durchgeführt, falls dies nicht notwendig ist), und zwar gemäß dem Zustand einer Hauptspindel, wobei eine Aufwärmbetriebszeitspanne vor der Durchführung der maschinellen Bearbeitung eingehalten wird. Deshalb werden unnötige Aufwärmbetriebszeiten nicht durchgeführt, und eine Beschädigung der Lager, welche durch den Aufwärmbetrieb verursacht wird, kann verhindert werden.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Um das oben genannte Ziel zu erreichen, umfasst eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, die eine Hauptspindel stützt, die drehbar über eine Vielzahl von Lagern gelagert ist, und welche in der Lage ist, Schmiermittel zu den Lagern zuzuführen, und welche eine Steuerungseinheit umfasst, die den Drehbetrieb der Hauptspindel steuert sowie den Zuführbetrieb des Schmiermittels zu den Lagern, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit Daten speichert für die Menge an zu den Lagern zuzuführendem Schmiermittel und einer Drehzahl der Hauptspindel in einer Speichereinheit als Zeitreihendaten, und dass dann, wenn die Hauptspindel gestartet wird, die in der Speichereinheit gespeicherten Zeitreihendaten verwendet werden zum Berechnen der Menge an verbleibendem Schmiermittel in den Lagern, zur Bestimmung der Notwendigkeit des Aufwärmbetriebs, basierend auf der Menge an verbleibendem Schmiermittel, und einer Drehzahl zu einem Startzeitpunkt der Hauptspindel, welche gemäß dem Ergebnis der Bestimmung gesteuert wird.
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Eine Erfindung gemäß Anspruch 2 bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinheit zumindest einen der Datensätze bezüglich der Lagertemperatur speichert, der Temperatur des Körpers, bei der es sich um die Temperatur des Hauptspindelkörpers handelt, und der Umgebungstemperatur, bei der es sich um die Temperatur der Umgebung handelt, in der sich die Hauptspindel befindet, und zwar als Zeitreihendaten, sowie einer zuzuführenden Menge eines Schmiermittels und einer Drehzahl der Hauptspindel, um dieselben zur Berechnung der Menge an verbleibendem Schmiermittel zu verwenden.
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Eine Erfindung gemäß Anspruch 3 bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerungseinheit die Menge der Lager zum Zeitpunkt des Startens der Hauptspindel zuzuführenden Menge von Schmiermittel basierend auf der berechneten Menge an verbleibendem Schmiermittel berechnet.
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Es sei angemerkt, dass „eine Hauptspindel wird gestartet“ in der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass „eine Hauptspindel gestartet wird, um sich mit einer anderen Drehzahl zu drehen, wenn die Drehzahl der Hauptspindel während der maschinellen Bearbeitung geändert wird“, sowie auch „eine Hauptspindel wird in Verbindung mit dem Beginn der maschinellen Bearbeitung gestartet“.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung speichert die Steuerungseinheit Daten für die Menge an Schmiermittel, welches Lagern zuzuführen ist, und eine Drehzahl der Hauptspindel in der Speichereinheit als Zeitreihendaten, und wenn die Hauptspindel gestartet wird, werden die Zeitreihendaten, die in der Speichereinheit gestartet worden sind, verwendet, um die Menge des verbleibenden Schmiermittels in den Lagern zu berechnen. Dann wird überprüft, ob die Notwendigkeit für einen Aufwärmbetrieb besteht, und zwar basierend auf der Menge des verbleibenden Schmiermittels, und eine Drehzahl zum Zeitpunkt des Startens der Hauptspindel wird gemäß dem vorliegenden Ergebnis festgelegt. In anderen Worten heißt das, dass wenn basierend auf der berechneten Menge an Schmiermittel, festgestellt wird, dass ein Aufwärmbetrieb nicht notwendig ist, dass dann die Hauptspindel beginnt, sich mit einer Drehzahl für eine reguläre maschinelle Bearbeitung zu drehen. Wird festgestellt, dass ein Aufwärmbetrieb notwendig ist, gilt andererseits, dass dann die Hauptspindel beginnt, sich mit einer Drehzahl zur Durchführung des Aufwärmbetriebs zu drehen. Deshalb kann eine geeignete Entscheidung über die Notwendigkeit des Aufwärmbetriebs durchgeführt werden und somit kann eine Verschlechterung des maschinellen Bearbeitungswirkungsgrads aufgrund eines nicht notwendigen Aufwärmbetriebs vermieden werden. Weiterhin kann eine wirksame maschinelle Bearbeitung erzielt werden. Da die Drehzahl der Hauptspindel während eines Aufwärmvorgangs gesteuert wird, kann weiterhin basierend auf der Menge des verbleibenden Schmiermittels in den Lagern, eine Beschädigung der Lager, welche durch den Aufwärmbetrieb verursacht wird, verhindert werden, was zu einer Verbesserung der Haltbarkeit der Werkzeugmaschine, der maschinellen Bearbeitungsgenauigkeit, und ähnlichem, führt.
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Gemäß der in Anspruch 2 beschriebenen Erfindung speichert die Steuerungseinheit zumindest eine der folgenden Daten: Lagertemperatur, Temperatur des Körpers, bei der es sich um die Temperatur des Hauptspindelkörpers handelt, Temperatur der Umgebung, in der sich die Hauptspindel befindet, und zwar jeweils als Zeitreihendaten, sowie die Menge eines zuzuführenden Schmiermittels und die Drehzahl der Hauptspindel. Die gespeicherten Daten werden zum Berechnen der Menge an verbleibendem Schmiermittel verwendet. D. h. dass eine Menge an verbleibendem Schmiermittel basierend auf einer Vielzahl von Elementen berechnet wird, so dass eine Steuerung der Drehzahl der Hauptspindel basierend auf der Menge des verbleibenden Schmiermittels optimal durchgeführt werden kann. Weiterhin können eine weitere Verbesserung des maschinellen Bearbeitungswirkungsgrads, der Haltbarkeit des Maschinenwerkzeugs, der maschinellen Bearbeitungsgenauigkeit und ähnliches erzielt werden.
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Zusätzlich steuert gemäß der Erfindung nach Anspruch 3 die Steuerungseinheit die Menge an Schmiermittel, die den Lagern zum Zeitpunkt eines Aufwärmvorgangs der Hauptspindel basierend auf der berechneten Menge des verbleibenden Schmiermittels zuzuführen ist. Deshalb kann der Zustand des Schmiermittels in den Lagern zum Zeitpunkt des Aufwärmbetriebs der Hauptspindel verbessert werden und weiterhin kann eine weitere Verbesserung des maschinellen Bearbeitungswirkungsgrads, der Haltbarkeit der Werkzeugmaschine, der maschinellen Bearbeitungsgenauigkeit und ähnlichem, stattfinden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Steuerungsvorrichtung gemäß dem Aufwärmbetrieb einer Werkzeugmaschine zeigt.
- 2 ist ein Flussdiagramm, welches die Steuerung zeigt, die durchgeführt wird, wenn eine Hauptspindel gestartet wird, und
- 3A ist ein Diagramm, welches den Zusammenhang zeigt zwischen dem Anstieg der Temperatur in der Temperatur eines Maschinenkörpers und einer Zeitspanne zu einem Zeitpunkt, zu dem die Hauptspindel nach niedriger Drehzahl gestartet wird, und
- 3B ist ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen einem Temperaturanstieg in der Temperatur eines Maschinenkörpers und einer Zeitspanne bis zu einem Zeitpunkt zeigt, zu dem die Hauptspindel nach einer Drehung mit hoher Drehzahl gestartet wird.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung:
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Eine Werkzeugmaschine, welche eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert.
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1 ist eine erläuternde Ansicht, welche eine Steuerungsvorrichtung gemäß dem Aufwärmbetrieb einer Werkzeugmaschine 1 zeigt.
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Die Werkzeugmaschine 1 ist mit einer Hauptspindel 2 versehen, die drehbar gestützt ist durch eine Vielzahl von Lagern 4, 4 ... in einem Gehäuse 3 und die Hauptspindel 2 wird drehbar angetrieben durch eine Antriebseinheit, die einen Stator 5 und einen Läufer 6 umfasst. Die Werkzeugmaschine 1 ist mit einer Steuerungseinheit 7 versehen, welche z. B. den Betrieb der Antriebseinheit steuert, um die Drehzahl der Hauptspindel 2 zu steuern. Weiterhin kann eine geeignete Menge an Schmiermittel zu der Vielzahl von Lagern 4, 4 ... zugeführt werden, welche die Hauptspindel stützen, während die hinzuzuführende Schmiermittelmenge durch eine Zuführvorrichtung 8 gesteuert wird. Die Schmiermittelzuführvorrichtung 8 wird mit der Steuerungseinheit 7 elektrisch verbunden, um ein Signal zu übertragen, welches sich auf die Menge des zuzuführenden Schmiermittels bezieht und auf eine Zuführzeitspanne für das Schmiermittel zur Steuerungseinheit 7.
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Auf der Hauptspindel 2 der Werkzeugmaschine 1 und/oder in der Nähe der Hauptspindel 2 sind verschiedene Temperaturfühler angebracht wie z. B. ein Temperaturfühler 11 für die Lager zum Messen der Temperaturen der verschiedenen Lager 4, ein Temperaturfühler 12 für den Maschinenkörper zum Messen der Temperatur des Gehäuses 3 und ein Temperaturfühler 13 für die Umgebung zum Messen einer Temperatur der Umgebung (worin sich die Hauptspindel 2 befindet) sowie ein Drehzahlmessfühler 14, welcher die Drehzahl der Hauptspindel 2 erfassen kann. Die jeweiligen Sensoren sind mit der Steuerungseinheit 7 elektrisch verbunden, um Signale auszusenden, die sich auf die Lagertemperatur beziehen, die Temperatur des Maschinenkörpers, die Temperatur der Umgebung, und die Drehzahl der Hauptspindel und zwar jeweils auf die Steuerungseinheit 7.
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Andererseits weist die Steuerungseinheit 7 eine Umwandlungseinheit 21 zum Digitalisieren der Menge des zuzuführenden Schmiermittels auf, der Zuführzeit, der Lagertemperatur, der Temperatur des Maschinenkörpers, der Temperatur der Umgebung, und der Drehzahl der Hauptspindel 2 und ähnlichem, und zwar aus Signalen, die von den jeweiligen Messfühlern empfangen werden, eine Speichereinheit 22 zum Speichern von numerischen Werten, die durch die Umwandlungseinheit 21 als Zeitreihendaten digitalisiert worden sind, eine Berechnungseinheit 23 zum Berechnen der Menge des verbleibenden Schmiermittels in den Lagern 4 zum Zeitpunkt des Startens der Hauptspindel 2 unter Verwendung der Zeitreihendaten, eine Betriebsablaufsteuerungseinheit 24 zum Bestimmen der Menge des Schmiermittels, welches zu den Lagern 4 hinzuzuführen ist, der Drehzahl der Hauptspindel 2 und einer Drehzahlzeitspanne der Hauptspindel 2, basierend auf dem Berechnungsergebnis in der Berechnungseinheit 23, sowie eine Antriebssteuerungseinheit 25, die eine Antriebseinheit der Hauptspindel 2 treibt (durch Aussenden eines Drehbefehls für die Antriebseinheit, und ähnlichem), welche in Verbindung stehen mit der Drehzahl und der Umdrehungszeitspanne, die in der Betriebsablaufssteuerungseinheit 24 festgelegt worden sind.
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Weiterhin wird im Folgenden ein Berechnungsverfahren für die Menge des verbleibenden Schmiermittels in den Lagern 4 in der Berechnungseinheit 23 erläutert.
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Zunächst wird nur ein Zusammenhang zwischen einer Menge an zu den Lagern 4 zuzuführendem Schmiermittel (Schmiermittelzuführmenge) und einer Menge an in den Lagern 4 verbleibendem Schmiermittel betrachtet. Wird Schmiermittel zu den Lagern 4 zugeführt, so verbleibt nicht das gesamte Schmiermittel in den Lagern 4, und ein bestimmter Prozentsatz der Menge an Schmiermittel, welcher gemäß des Aufbaus der Hauptspindel 2, der Art von Lagern 4 und ähnlichem, ermittelt wird, verbleibt in den Lagern 4. Andererseits wird der Rest an Schmiermittel durch einen Ablass oder einen Raum zwischen einem sich drehenden Teil und einem fest stehenden Teil in der Hauptspindel 2 oder ähnlichem nach außen abgeführt. Wenn eine zuzuführende Menge an Schmiermittel pro Zeiteinheit konstant ist, dann ist die Menge an verbleibendem Schmiermittel pro Zeiteinheit ebenfalls konstant. Deshalb ist die aktuelle Menge an verbleibendem Schmiermittel ein numerischer Wert, der erhalten wird durch Hinzuaddieren von vorhergehenden Mengen an verbleibendem Schmiermittel. Als nächstes betrachte man für einen Fall, in welchem sich die Hauptspindel 2 dreht, dass sich die Menge an verbleibendem Schmiermittel in den Lagern dann aufgrund der Zentrifugalkraft verändert, die durch die Drehung der Hauptspindel 2 verursacht wird, Änderungen im Luftstrom, der mit Druckänderungen und ähnlichem zusammen hängt, selbst falls eine Menge an Schmiermittel, die zuzuführen ist, konstant ist. Jedoch kann eine aktuelle Menge des verbleibenden Schmiermittels erhalten werden nach Betrachtung der Drehung der Hauptspindel, durch Korrigieren der Menge des verbleibenden Schmiermittels pro Zeiteinheit, welche berechnet wird aus einer Menge an zugeführten Schmiermittel pro Zeiteinheit unter Verwendung eines Koeffizienten, der abgeleitet wird aus Änderungen der Drehzahl pro Zeiteinheit und Aufaddierung derselben.
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Weiterhin wird ein Zusammenhang zwischen der Temperatur in jedem Abschnitt und der Menge an verbleibendem Schmiermittel betrachtet. Schmiermittel zeigt das Charakteristikum, dass sich seine Viskosität aufgrund einer Temperaturänderung verändert. Betrachtet man nun den Einfluss der Temperatur (Lagertemperatur) auf die Lager 4, wenn eine Hauptspindel 2 sich mit hoher Drehzahl dreht, so steigt die Temperatur der Lager 4 an und die Viskosität des Schmiermittels in den Lagern 4 verringert sich. Verringert sich die Viskosität des Schmiermittels, so wird das Schmiermittel mit größerer Wahrscheinlichkeit nach außen abgeführt, so dass die Menge des verbleibenden Schmiermittels in den Lagern 4 sich verringert. Auf der anderen Seite gilt, dass wenn die Hauptspindel 2 anhält oder sich mit niedriger Drehzahl dreht, dass sich die Lagertemperatur der Temperatur des Maschinenkörpers oder der Umgebungstemperatur annähert. Ist die Temperatur des Maschinenkörpers oder die Temperatur der Umgebung niedrig, so steigt die Viskosität des Schmiermittels an, so dass die Menge an verbleibendem Schmiermittel vergrößert wird. Im Weiteren wird der Einfluss der Temperatur des Maschinenkörpers und der Umgebungstemperatur betrachtet. Da das Schmiermittel durch die Schmiermittelzuführvorrichtung 8, welche an der Werkzeugmaschine angebracht ist, zu den Lagern 4 über eine Röhre, die in der Nähe der Hauptspindel 2 angebracht ist, und einen Pfad in einem Gehäuse der Hauptspindel2 zugeführt wird, wird das Schmiermittel durch die Temperatur des Maschinenkörpers sowie die Umgebungstemperatur beeinflusst, wobei es sich um Temperaturen im Pfad und der Röhre zum Zuführen des Schmiermittels zu den Lagern 4 handelt. Zusätzlich beeinflusst die Viskosität (die durch die Temperatur der Umgebung beeinflusst ist) auch die Menge an verbleibendem Schmiermittel, bevor das Schmiermittel der Zuführvorrichtung 8 zugeführt wird. Deshalb kann es durch weiteres Korrigieren der oben erläuterten Menge an verbleibendem Schmiermittel, die aus der Menge an Schmiermittel berechnet wird, welches zuzuführen ist, und der Drehzahl der Hauptspindel 2, basierend auf der Lagertemperatur, der Temperatur des Maschinenkörpers und der Temperatur der Umgebung, ermöglicht werden, die Menge an verbleibendem Schmiermittel genauer zu berechnen.
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Der Aufwärmbetrieb der Hauptspindel 2 in der Werkzeugmaschine 1 wie oben beschrieben wird unten unter Bezugnahme auf 2 erläutert. 2 ist ein Flussdiagramm, welches die Steuerung zeigt, die durchgeführt wird, wenn die Hauptspindel 2 gestartet wird.
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Wird die Hauptspindel 2 gestartet, so berechnet die Werkzeugmaschine 1 den aktuellen Betrag (zum Zeitpunkt des Aufwärmvorgangs des verbleibenden Schmiermittels in den Lagern 4, 4 ... in der Berechnungseinheit 23, basierend auf Zeitreihendaten), insbesondere der Menge an Schmiermittel, die zuzuführen ist, einer Zuführzeitspanne, Lagertemperaturen, der Temperatur eines Maschinenkörpers, Temperatur der Umgebung und der Drehzahl der Hauptspindel 2 des letzten Betriebsvorgangs, der in der Speichereinheit 22 gespeichert ist, und speichert den berechneten Wert in der Speichereinheit 22 (S1). Als nächstes erfasst die Werkzeugmaschine 1 die aktuelle Lagertemperatur der Lager 4, die aktuelle Temperatur des Maschinenkörpers und die aktuelle Temperatur der Umgebung unter Verwendung der jeweiligen Messfühler 11, 12 beziehungsweise 13, und bestimmt, ob die erfassten Lagertemperaturen, die erfasste Temperatur des Maschinenkörpers, die erfasste Temperatur der Umgebung, die Menge an verbleibendem Schmiermittel, die in S1 berechnet wurde, und die verstrichene Zeitspanne bis zu diesem Zeitpunkt, beginnend von dem Zeitpunkt, zu dem die letzte Menge an verbleibendem Schmiermittel berechnet worden ist, die jeweilig vorab ermittelten Schwellwerte erfüllen (S2). Dann, wenn aufgrund der Überprüfung in S2 ermittelt worden ist, dass all die vorbestimmten Schwellwerte eingehalten werden, bestimmt die Werkzeugmaschine 1, ob ein solcher Aufwärmbetrieb wie im Folgenden beschrieben nicht notwendig ist, und ermittelt die Menge an zuzuführendem Schmiermittel basierend auf den erfassten Lagertemperaturen, der erfassten Temperatur des Maschinenkörpers, der erfassten Temperatur der Umgebung, der Menge an verbleibendem Schmiermittel, welche in S1 (S3) berechnet worden ist. Nach Zuführen des Schmiermittels zu den Lagern 4 wird die Hauptspindel 2 mit einer gleichmäßigen Drehzahl zur maschinellen Bearbeitung (S7) gestartet, um eine maschinelle Bearbeitung zu beginnen.
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Andererseits gilt, dass falls einer der Schwellwerte als Ergebnis des Vorgangs der Bestimmung in S2 nicht erreicht wird, dass die Werkzeugmaschine 1 ermittelt, ob der Aufwärmbetrieb erforderlich ist und ermittelt das am meisten geeignete Betriebsprogramm für den Aufwärmbetrieb der Hauptspindel 2 (insbesondere die Drehzahl und die Drehzeitperiode der Hauptspindel 2, bei welcher die Lager nicht beschädigt sind und wobei die Zeitspanne die kürzeste ist) und eine Menge an zuzuführendem Schmiermittel (S4), welche ermittelt wird basierend auf der erfassten Lagertemperatur, der erfassten Temperatur des Maschinenkörpers,
der erfassten Temperatur der Umgebung, der Menge an verbleibendem Schmiermittel, welche in S1 berechnet worden ist. Dann gilt, nachdem die Menge an Schmiermittel, die in S4 ermittelt worden ist, den Lagern 4 zugeführt wird und der Aufwärmbetrieb der Hauptspindel 2 durchgeführt wird basierend auf dem Betriebsprogramm, das in S4 (S5) ermittelt worden ist,
dass die Drehung der Hauptspindel 2 vorübergehend angehalten wird (S6). Dann wird die Hauptspindel 2 mit einer regelmäßigen Drehzahl (S7) gedreht, um mit der maschinellen Bearbeitung zu beginnen.
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Die Werkzeugmaschine 1 führt den Aufwärmbetrieb der Hauptspindel 2 auf die oben genannte Weise durch.
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Weiterhin erfassen während der Drehung der Hauptspindel 2 die Messfühler 11, 12, 13, 14 und ähnliche in Zeitreihen die Lagertemperaturen, die Temperatur des Maschinenkörpers, die Temperatur der Umgebung, die Drehzahl der Hauptspindel 2, die Menge an zuzuführendem Schmiermittel, und die Periodendauer, um diese jeweils als Zeitreihendaten zuzuführen, und die erfassten Daten werden in der Speichereinheit 22 gespeichert. Wenn eine maschinelle Bearbeitung abgeschlossen ist, wird ein Befehl zum Anhalten der Drehung auf die Antriebseinheit der Hauptspindel 2 ausgegeben, und das Speichern der Zeitreihendaten wird abgebrochen.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 3A und 3B die Bestimmung der Notwendigkeit des Aufwärmbetriebs erläutert. 3A ist ein Diagramm, welches einen Zusammenhang zeigt zwischen dem Ausmaß des Temperaturanstiegs (in der Einheit Grad Celsius) der Temperatur des Maschinenkörpers und einer Zeitspanne (in der Einheit Minute) zum Zeitpunkt des Startens der Hauptspindel 2 nach einer Drehung mit niedriger Drehzahl (in einem Zustand, bei dem eine große Menge an verbleibendem Schmiermittel vorliegt). 3B ist eine Zeichnung, die einen Zusammenhang zeigt zwischen dem Ausmaß eines Anstiegs der Temperatur des Maschinenkörpers und einer Zeitspanne zum Zeitpunkt des Startens der Hauptspindel 2 nach einer Drehung mit hoher Drehzahl (in einem Zustand, bei dem die Menge an verbleibendem Schmiermittel klein ist).
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Wie in 3A gezeigt gilt, da die Menge an verbleibendem Schmiermittel bei dem Startvorgang nach Drehung mit niedriger Drehzahl groß ist, dass es eine lange Zeitspanne braucht, um die Temperatur des Maschinenkörpers nach einem Startvorgang stabil einzustellen. Deshalb wird ein Aufwärmbetrieb erforderlich, um das Temperaturgleichgewicht hinsichtlich der Hauptspindel vor dem Start der Hauptspindel und dem weiteren Bereitstellen eines Zustands mit guter Schmierung der Lager zu stabilisieren. Andererseits gilt, da die Menge an verbleibendem Schmiermittel angemessen ist, nach einem Start nach Drehung mit hoher Drehzahl, dass der Temperaturausgleich der Hauptspindel nach dem Startvorgang, wie in 3B gezeigt, sofort stabilisiert wird, so dass es nicht notwendig ist, den Aufwärmbetrieb durchzuführen. Wie oben beschrieben, hängt die Notwendigkeit für einen Aufwärmbetrieb ab davon, wie die Hauptspindel 2 vor dem Startvorgang betrieben worden ist. Dann ermittelt die Werkzeugmaschine 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform genau die Notwendigkeit eines solchen Aufwärmvorgangs wie oben beschrieben, basierend auf Zeitreihendaten des letzten Betriebs, der in der Speichereinheit 22 gespeichert ist.
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Gemäß der Werkzeugmaschine 1 mit dem oben genannten Aufbau gilt, dass wenn die Drehung der Hauptspindel 2 begonnen wird, dass die Menge an verbleibendem Schmiermittel berechnet wird basierend auf Zeitreihendaten beim letzten Vorgang, der in der Speichereinheit 22 gespeichert worden ist und der Notwendigkeit des Aufwärmbetriebs, welcher ermittelt wird durch Verwendung der Menge an verbleibendem Schmiermittel, der erfassten Lagertemperaturen, der erfassten Temperatur des Maschinenkörpers und der erfassten Umgebungstemperatur. Deshalb kann die Bestimmung der Notwendigkeit des Aufwärmbetriebs in geeigneter Weise durchgeführt werden und somit kann eine Verschlechterung der maschinellen Bearbeitungswirksamkeit, die verursacht wird durch einen unnötigen Aufwärmbetrieb vor der Durchführung der maschinellen Bearbeitung, vermieden werden. Als Ergebnis dessen kann eine effiziente maschinelle Bearbeitung durchgeführt werden.
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Wird der Aufwärmbetrieb durchgeführt, so werden das geeignetste Betriebsprogramm für die Hauptspindel (insbesondere der Drehzahl und der Drehzeitdauer der Hauptspindel) und der Betrag an zuzuführendem Schmiermittel basierend auf der berechneten Menge des verbleibenden Schmiermittels, der erfassten Lagertemperaturen, der Temperatur des Hauptkörpers und der Temperatur der Umgebung bestimmt. Dann wird der Aufwärmbetrieb durchgeführt basierend auf dem ermittelten Betriebsprogramm und die ermittelte Menge an Schmiermittel, die zu den Lagern zuzuführen ist. Da das Betriebsprogramm und die zuzuführende Schmiermittelmenge ermittelt werden basierend auf einer Vielzahl von Aspekten, kann das geeignetste Betriebsprogramm und die Menge an zuzuführendem Schmiermittel zuverlässig ermittelt werden. Weiterhin gilt, da der Aufwärmbetrieb durchgeführt wird basierend auf dem am besten geeigneten Betriebsprogramm und der geeigneten Menge an zuzuführendem Schmiermittel, dass ein guter Zustand an Schmiermittel in den Lagern erzielt werden kann. Weiterhin gilt, da ein unnötiger Aufwärmbetrieb nicht durchgeführt wird für eine lange Zeitspanne oder auf nicht passende Weise, dass eine Beschädigung der Lager niemals stattfindet aufgrund eines nicht geeigneten Aufwärmbetriebs. Somit können die maschinelle Bearbeitungswirksamkeit, Genauigkeit und die Haltbarkeit der Werkzeugmaschine verbessert werden.
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Es sei angemerkt, dass der Aufbau der Werkzeugmaschine der vorliegenden Erfindung nicht beschränkt ist auf Aspekte, die in Verbindung mit den Ausführungsformen beschrieben worden sind. Die Steuerungseinheit der Werkzeugmaschine, der Aufbau, der sich auf die Bestimmung der Notwendigkeit des Aufwärmbetriebs bezieht, die Steuerung, die sich auf den Aufwärmbetrieb bezieht oder ähnliches können modifiziert werden, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Zum Beispiel kann in der Ausführungsform die Bestimmung der Notwendigkeit des Aufwärmbetriebs basierend auf den Lagertemperaturen, der Temperatur des Maschinenkörpers, der Temperatur der Umgebung, der Menge an verbleibendem Schmiermittel und des Betriebsprogramms als Aufwärmprogramm ermittelt werden, basierend auf demselben. Jedoch sind nicht alle hiervon notwendige Bestimmungsparameter, die zu verwenden sind, und jeder beliebige von ihnen kann verwendet werden, um die Entscheidung darüber zu treffen, ob eine Notwendigkeit für den Aufwärmbetrieb und die Bestimmung des Betriebsprogramms besteht.
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Wird eine Menge an verbleibendem Schmiermittel berechnet, so ist es nicht notwendig, alle Elemente der Zeitreihendaten zu verwenden, die in der Speichereinheit gespeichert sind. Sie können basierend auf einem beliebigen der Elemente berechnet werden.
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Weiterhin gilt in der oben genannten Ausführungsform, dass obwohl die Bestimmung der Notwendigkeit des Aufwärmbetriebs nur zu einer Startzeit der Hauptspindel gemacht worden ist, dass dann, wenn eine normale Drehzahl der Hauptspindel während des maschinellen Bearbeitungsvorgangs (z. B. wenn eine normale Drehzahl erhöht wird) verändert wird, die Bestimmung hinsichtlich der Notwendigkeit des Aufwärmbetriebs so wie oben beschrieben durchgeführt wird.
