DE102009045985A1

DE102009045985A1 - Verfahren zum Prüfen der Abgabe von nebelartigem Kühlmittel

Info

Publication number: DE102009045985A1
Application number: DE102009045985A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Yamatokoriyama-shi Inamasu; Morihiro Yamatokoriyama-shi Hideta
Original assignee: Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2008-10-29
Filing date: 2009-10-26
Publication date: 2010-06-02
Also published as: JP2010105113A; JP5324187B2

Abstract

Mittels eines Laseroszillators 31 zum Aussenden eines Laserstrahls und eines Lichtdetektors 32 zum Empfangen des von dem Laserstrahl 31 ausgesendeten Laserstrahls und zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das von der empfangenen Lichtmenge abhängt, wird aus dem Laseroszillator 31 ein Laserstrahl ausgesendet und gleichzeitig nebelartiges Kühlmittel aus dem distalen Ende eines Werkzeugs T dergestalt abgegeben, dass es den ausgesendeten Laserstrahl kreuzt, und dadurch erfolgt eine Prüfung auf Basis des erzeugten elektrischen Signals, ob das Abschattungsverhältnis, bei welchem es sich um das Verhältnis des aus dem Laseroszillator 31 ausgesendeten Lichtstrahls handelt, der von dem aus dem distalen Ende des Werkzeugs T abgegebenen nebelartigen Kühlmittel blockiert werden soll, einen vorgegebenen Wert überschreitet, und falls das Abschattungsverhältnis den vorgegebenen Wert überschreitet, wird festgestellt, dass aus dem distalen Ende des Werkzeugs T nebelartiges Kühlmittel abgegeben wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen der Abgabe von nebelartigem Kühlmittel, wobei vor dem Bearbeiten eines Werkstücks mit Hilfe eines Werkzeugs, das aus seinem distalen Ende nebelartiges Kühlmittel abgibt, geprüft wird, ob aus dem distalen Ende des Werkzeugs nebelartiges Kühlmittel abgegeben wird.
Stand der Technik
Auf dem Gebiet der maschinellen Bearbeitung ist es in den letzten Jahren üblich geworden, bei der Bearbeitung eines Werkstücks mit Hilfe eines Drehwerkzeugs wie beispielsweise eines Bohrers oder Stirnfräsers zum Zwecke der Senkung des Kühlmittelverbrauchs etc. das Kühlmittel in einen Nebel umzuwandeln und das nebelartige Kühlmittel bei der Bearbeitung des Werkstücks aus einem Austrittsloch am distalen Ende des Drehwerkzeugs abzugeben.
Wird eine derartige Bearbeitung ausgeführt, muss vor der Bearbeitung geprüft werden, ob eine Fehlfunktion bei der Abgabe des nebelartigen Kühlmittels vorliegt. Als Vorrichtung für eine solche Prüfung existiert beispielsweise die in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2008-232723 offenbarte Messvorrichtung.
Diese Messvorrichtung weist Folgendes auf: ein kastenförmiges Gehäuse, das mit hohlem Inneren ausgebildet ist; eine Lichtemissionsdiode, die im Deckenteil des Gehäuses vorgesehen ist und einen sichtbaren Strahl aussendet; einen Fototransistor, der auf einer Innenfläche des Gehäuses vorgesehen ist; sowie weitere Komponenten. Diese Messvorrichtung misst das Volumen des aus dem distalen Ende eines Drehwerkzeugs abgegebenen nebelartigen Kühlmittels auf Basis eines elektrischen Signals, das sie von dem Fototransistor erhält. Das Gehäuse weist in einer seiner Seitenflächen eine Einführöffnung auf, in welche das distale Ende des Drehwerkzeugs eingeführt wird, und ist in der Seitenfläche mit einem transparenten Fenster versehen.
Wenn ein Drehwerkzeug durch die Einführöffnung in das Gehäuse dieser Messeinrichtung eingeführt wird, wird aus der Lichtemissionsdiode ausgesendetes Licht von dem nebelartigen Kühlmittel gestreut, das aus dem distalen Ende des Drehwerkzeugs abgegeben wird, und das gestreute Licht wird von dem Fototransistor empfangen, wodurch das Volumen des abgegebenen nebelartigen Kühlmittels gemessen wird. Dadurch, dass der Bediener das gestreute Licht durch das Fenster des Gehäuses visuell wahrnimmt, erfolgt eine Prüfung, ob nebelartiges Kühlmittel aus dem distalen Ende des Drehwerkzeugs abgegeben wird.
Kurzdarstellung der Erfindung
Technische Aufgabe
Bei der vorstehenden herkömmlichen Messvorrichtung, bei welcher das Licht der Lichtemissionsdiode von dem nebelartigen Kühlmittel gestreut wird, das aus dem distalen Ende des Drehwerkzeugs abgegeben wird, ist es allerdings notwendig, das Gehäuse bis zu einem gewissen Ausmaß mit nebelartigem Kühlmittel zu befüllen. Daher besteht das Problem, dass es zu lange dauert, das Volumen des ausgetretenen nebelartigen Kühlmittels zu messen, und dass der Bediener zu viel Zeit für die Sichtprüfung der Abgabe des nebelartigen Kühlmittels benötigt. Solche Probleme sind ausgeprägter, wenn das Volumen des abgegebenen nebelartigen Kühlmittels klein ist.
Angesichts der vorstehend erläuternden Sachverhalte wurde die vorliegende Erfindung getätigt, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum Prüfen der Abgabe von nebelartigem Kühlmittel zu schaffen, mit welchem es möglich ist, innerhalb kurzer Zeit zu prüfen, ob aus dem distalen Ende eines Werkzeugs nebelartiges Kühlmittel abgegeben wird. Lösung der Aufgabe
Um die angeführte Aufgabe zu lösen, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren, um vor dem Bearbeiten eines Werkstücks mit Hilfe eines Werkzeugs, das aus seinem distalen Ende nebelartiges Kühlmittel abgibt, zu prüfen, ob aus dem distalen Ende des Werkzeugs nebelartiges Kühlmittel abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass:
Lichtemissionsmittel benutzt werden, um einen Laserstrahl auszusenden, und Lichtempfangsmittel benutzt werden, die mit Abstand den Lichtemissionsmitteln gegenüberliegend angeordnet sind, um den von den Lichtemissionsmitteln ausgesendeten Laserstrahl zu empfangen und ein elektrisches Signal zu erzeugen, das von der Menge des empfangenen Lichts abhängt,
auf solche Weise ein Laserstrahl aus den Lichtemissionsmitteln ausgesendet und gleichzeitig das nebelartige Kühlmittel aus dem distalen Ende des Werkzeugs abgegeben wird, dass das nebelartige Kühlmittel den ausgesendeten Laserstrahl kreuzt, und
auf Basis des von den Lichtempfangsmitteln erzeugten Signals geprüft wird, ob ein Abschattungsverhältnis, wobei es sich um das Verhältnis des von den Lichtemissionsmitteln ausgesendeten Laserstrahls handelt, der von dem aus dem distalen Ende des Werkzeugs abgegebenen nebelartigen Kühlmittel blockiert werden soll, größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist oder nicht, und festgestellt wird, dass aus dem distalen Ende des Werkzeugs nebelartiges Kühlmittel abgegeben wird, falls das Abschattungsverhältnis größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist.
Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Laserstrahl aus den Lichtemissionsmitteln ausgesendet und gleichzeitig aus dem distalen Ende des Werkzeugs auf solche Weise nebelartiges Kühlmittel abgegeben, dass es den ausgesendeten Laserstrahl kreuzt. Auf Basis des zu diesem Zeitpunkt von den Lichtempfangsmitteln erzeugten elektrischen Signals erfolgt eine Prüfung, ob das Abschattungsverhältnis größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, und falls das Abschattungsverhältnis größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, wird festgestellt, dass aus dem distalen Ende des Werkzeugs nebelartiges Kühlmittel abgegeben wird.
Bei dem Abschattungsverhältnis handelt es sich hierbei um das Verhältnis des von den Lichtemissionsmitteln ausgesendeten Laserstrahls, der von dem nebelartigen Kühlmittel blockiert werden soll, das aus dem distalen Ende des Werkzeugs abgegeben wird, das heißt, um das Verhältnis eines Bereichs in der Querschnittsfläche des Laserstrahls, der von einer Vielzahl von Nebeltröpfchen, die in Richtung der optischen Achse des Laserstrahls vorliegen, verdeckt und dadurch abgeschattet wird. Das Licht eines Bereichs in der Querschnittsfläche des Laserstrahls, der nicht von dem nebelartigen Kühlmittel abgeschattet wird, erreicht die Lichtempfangsmittel und wird empfangen. Daher ist es möglich, aus dem von den Lichtempfangsmitteln erzeugten elektrischen Signal das Abschattungsverhältnis zu berechnen. Außerdem wird der vorbestimmte Wert beispielsweise empirisch eingestellt.
Auf diese Weise wird bei der vorliegenden Erfindung nebelartiges Kühlmittel so aus dem distalen Ende des Werkzeugs abgegeben, dass es den Laserstrahl kreuzt, wodurch geprüft werden kann, ob nebelartiges Kühlmittel abgegeben wird. Daher ist es im Unterschied zu der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Messeinrichtung möglich, in kurzer Zeit die Abgabe von nebelartigem Kühlmittel zu prüfen, da es nicht notwendig ist, zu warten, bis das Gehäuse mit nebelartigem Kühlmittel gefüllt ist.
Der Strahldurchmesser des Laserstrahls wird bevorzugt auf einen Wert eingestellt, der zwischen dem 0,5-fachen und dem 1,0-fachen des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des Nebels liegt. Falls der Strahldurchmesser des Laserstrahls kleiner als das 0,5-fache des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des Nebels ist, wird das Abschattungsverhältnis leicht von Staub und Schmutz beeinflusst, der in dem Bearbeitungsbereich vorliegt, wenn der Laserstrahl verdeckt wird, und daher kann keine exakte Feststellung hinsichtlich der Abgabe getroffen werden. Wenn andererseits der Strahldurchmesser des Laserstrahls mehr als das 1,0-fache des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des Nebels beträgt, ändert sich das Abschattungsverhältnis selbst dann, wenn der Laserstrahl von dem Nebel (insbesondere von Nebel mit kleinem Teilchendurchmesser) verdeckt wird, nur langsam, da das Verhältnis der Fläche des Nebels zur Querschnittfläche des Laserstrahls klein ist, was zu einer Verschlechterung des Ansprechverhaltens führt, und daher kann keine exakte Feststellung hinsichtlich der Abgabe getroffen werden. Somit ist innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs das Ansprechverhalten gut und es kommt zu weniger Erkennungsfehlern.
In diesem Sinne wird, wenn der Teilchendurchmesser des Nebels zwischen 1 μm und 50 μm liegt und der durchschnittliche Teilchendurchmesser 20 μm beträgt, der Strahldurchmesser des Laserstrahls bevorzugt auf 20 μm eingestellt.
Falls ein Laserstrahl mit gleichförmigem Strahldurchmesser ausgesendet wird und es schwierig ist, den Strahldurchmesser den Laserstrahl auf einen Wert zwischen dem 0,5- bis 1,0-fachen des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des Nebels bzw. auf 20 μm einzustellen, kann eine Konfiguration eingerichtet werden, bei welcher ein Laserstrahl dergestalt von den Lichtemissionsmitteln ausgesendet wird, dass der Strahldurchmesser des Laserstrahls am Brennpunkt des Laserstrahls, der zwischen die Lichtemissionsmittel und die Lichtempfangsmittel gelegt wird, am kleinsten ist (d. h., zwischen dem 0,5-fachen und dem 1,0-fachen des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des Nebels liegt bzw. 20 μm beträgt) und gleichzeitig das von dem distalen Ende des Werkzeugs abgegebene nebelartige Kühlmittel den Laserstrahl am Brennpunkt kreuzt. Selbst wenn der Strahldurchmesser des Laserstrahls gleichförmig ist und es schwierig ist, den Strahldurchmesser des Laserstrahls auf das 0,5- bis 1,0-fache des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des Nebels bzw. 20 μm einzustellen, ist es in einer solchen Konfiguration möglich, die Abgabe von nebelartigem Kühlmittel mit Hilfe des auf einen sehr kleinen Strahldurchmesser verengten Laserstrahls zu messen.
Effekt der Erfindung
Gemäß dem Verfahren zum Prüfen der Abgabe von nebelartigem Kühlmittel der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, in kurzer Zeit genau zu prüfen, ob aus dem distalen Ende eines Werkzeugs nebelartiges Kühlmittel abgegeben wird. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer schematischen Konfiguration einer Werkzeugmaschine und einer Erkennungseinrichtung zum Ausführen eines Verfahrens zum Prüfen der Abgabe von nebelartigem Kühlmittel gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei ein Teil der Konfiguration durch ein Blockdiagramm gezeigt wird.
2 ist eine Vorderansicht der in 1 gezeigten Erkennungseinrichtung.
3 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen einem Abschattungsverhältnis und einer Ausgangsspannung zeigt.
4 ist eine Darstellung, die das Verfahren zum Prüfen der Abgabe von nebelartigem Kühlmittel veranschaulicht.
5 ist eine Darstellung, die das Verfahren zum Prüfen der Abgabe von nebelartigem Kühlmittel veranschaulicht.
6 ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand zeigt, bei welchem ein Laserstrahl von nebelartigem Kühlmittel blockiert wird.
7 ist eine Darstellung, die ein Verfahren zum Prüfen eines Drehwerkzeugs auf Beschädigung veranschaulicht.
8 ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand zeigt, bei welchem ein Laserstrahl von einem Drehwerkzeug blockiert wird. Beschreibung der Ausführungsformen
Nachstehend wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein Verfahren zum Prüfen der Abgabe von nebelartigem Kühlmittel gemäß einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer schematischen Konfiguration einer Werkzeugmaschine und einer Erkennungseinrichtung zum Ausführen des Verfahrens zum Prüfen der Abgabe gemäß der Ausführungsform, wobei ein Teil der Konfiguration durch ein Blockdiagramm gezeigt wird, und 2 ist eine Vorderansicht der in 1 gezeigten Erkennungseinrichtung.
Zunächst werden nun eine Werkzeugmaschine 10 und eine Erkennungseinrichtung 30 erläutert. Die Werkzeugmaschine 10 weist Folgendes auf: ein Bett 11; einen ersten Schlitten 12, der auf dem Bett 11 in einer horizontalen Ebene in Vorwärts-/Rückwärtsrichtung (y-Achsen-Richtung) beweglich angeordnet ist; einen zweiten Sattel 13, der auf dem ersten Sattel 12 in einer horizontalen Ebene in Seitwärtsrichtung (x-Achsen-Richtung) beweglich angeordnet ist; einen Spindelkopf 14, der von dem zweiten Sattel 13 in vertikaler Richtung (z-Achsen-Richtung) beweglich unterstützt wird; eine Spindel 15, die von dem Spindelkopf 14 dergestalt unterstützt wird, dass ihre Achse parallel zur z-Achse erläuft und sie um ihre Achse drehbar ist, und an deren unterem Endabschnitt ein Werkzeug T befestigt ist; einen (nicht gezeigten) Drehantrieb zum Drehen der Spindel 15 um ihre Achse; eine Planscheibe 16, die auf dem Bett 11 angeordnet ist und auf welcher ein Werkstück W platziert wird; einen (nicht gezeigten) y-Achsen-Vorschubmechanismus, einen (nicht gezeigten) x-Achsen-Vorschubmechanismus und einen (nicht gezeigten) z-Achsen-Vorschubmechanismus, die jeweils den ersten Sattel 12, den zweiten Sattel 13 bzw. den Spindelkopf 14 in ihrer jeweiligen Bewegungsrichtung bewegen; einen Werkzeugwechsler 17 zum Austauschen eines an der Spindel 15 befestigten Werkzeugs T gegen ein anderes Werkzeug T; eine Kühlmittelzufuhrvorrichtung 18 zum Zuführen von Kühlmittel und eine Steuereinrichtung 19 zum Steuern der Arbeitsgänge des Drehantriebs, der Vorschubmechanismen, des Werkzeugwechslers 17 und der Kühlmittelzufuhrvorrichtung auf Basis eines NC-Programms etc.
Das Bett 11 weist eine Konfiguration auf, in welcher es auf seiner rechten, linken und rückwärtigen Seite mit Seitenwänden versehen ist. Der erste Schlitten 12 ist auf den oberen Abschnitten der rechten und der linken Seitenwand angeordnet, und die Planscheibe 16 ist auf der rückwärtigen Seitenwand angeordnet. Falls es sich bei dem an der Spindel 15 befestigten Werkzeug T um ein Drehwerkzeug wie z. B. einen Bohrer oder einen Stirnfräser handelt, leitet die Kühlmittelzufuhrvorrichtung 19 nebelartiges Kühlmittel zu einem Austrittsloch, das so ausgebildet ist, dass es sich am distalen Ende des Drehwerkzeugs T öffnet, und gibt das nebelartige Kühlmittel aus einer distalen Öffnung des Austrittslochs ab. Es sei angemerkt, dass der Teilchendurchmesser dieses nebelartigen Kühlmittels zwischen 1 μm und 50 μm liegt und sein durchschnittlicher Teilchendurchmesser 20 μm beträgt.
Die Erkennungseinrichtung 30 ist an der Werkzeugmaschine 10 angebracht und erkennt, ob nebelartiges Kühlmittel aus der distalen Öffnung des Austrittslochs des Drehwerkzeugs T abgegeben wird. Wie in 2 gezeigt ist, ist die Erkennungseinrichtung 30 mit Folgendem konfiguriert: einem Laseroszillator 31, der zum Aussenden eines Laserstrahls vorgesehen ist; einem Lichtdetektor 32, der in einem Abstand dem Laseroszillator 31 gegenüberliegend angeordnet ist und dazu dient, den von dem Laseroszillator 31 ausgesendeten Laserstrahl zu empfangen und ein Spannungssignal zu erzeugen, das von der Menge des empfangenen Lichts abhängt; einem Trägerelement 33 zum Unterstützen des Laseroszillators 31 und des Lichtdetektors 32; und einem (nicht gezeigten) Abschnitt zum Verarbeiten von Spannungssignalen, welcher dafür vorgesehen ist, das von dem Lichtdetektor 32 erzeugte Spannungssignal zu verarbeiten.
Das Trägerelement 33 ist an der Rückwand des Betts 11 dergestalt befestigt, dass die optische Achse des von dem Laseroszillator 31 ausgesendeten Laserstrahls parallel zur x-Achse verläuft. Der Laseroszillator 31 weist eine Laserdiode auf und sendet aus der Laserdiode einen Laserstrahl dergestalt aus, dass der Strahldurchmesser des Laserstrahls am Brennpunkt F des Laserstrahls am kleinsten ist bzw. 20 μm beträgt, wobei der Brennpunkt F in der Mitte zwischen dem Laseroszillator 31 und dem Lichtdetektor 32 angeordnet ist.
Der Lichtdetektor 32 weist eine Fotodiode auf, und der Abschnitt zum Verarbeiten von Spannungssignalen prüft auf Basis des von der Fotodiode erhaltenen Spannungssignals, ob ein Abschattungsverhältnis, wobei es sich um das Verhältnis des von dem Laseroszillator 31 ausgesendeten Laserstrahls handelt, der von dem nebelartigen Kühlmittel oder dem Drehwerkzeug T blockiert werden soll, das heißt, das Verhältnis eines Bereichs in der Querschnittsfläche des Laserstrahls, der von einer Vielzahl von Nebeltröpfchen, die in Richtung der optischen Achse des Laserstrahls vorliegen, oder von dem Drehwerkzeug verdeckt und dadurch abgeschattet wird, größer oder gleich einem vorbestimmten Wert (85% in der vorliegenden Ausführungsform) ist. Wenn das Abschattungsverhältnis größer oder gleich 85% ist, überträgt der Abschnitt zum Verarbeiten von Spannungssignalen ein Erkennungssignal an die Steuereinrichtung 19. Wie in 3 gezeigt ist, erfolgt eine Prüfung, ob der von der Fotodiode erhaltene Spannungspegel größer oder gleich einem Spannungspegel V1 ist, der von der Fotodiode erhalten wird, wenn das Abschattungsverhältnis 85% beträgt, wodurch geprüft wird, ob das Abschattungsverhältnis größer oder gleich 85% ist. Der Wert von 85% wird beispielsweise empirisch eingestellt, und bei diesem Wert ist die Wiederholbarkeit am größten.
Es folgt eine Erläuterung des Verfahrens zum Prüfen, ob aus der Öffnung des Austrittslochs am distalen Ende des Drehwerkzeugs T nebelartiges Kühlmittel abgegeben wird, für den Fall, dass die Werkzeugmaschine 10 und die Erkennungseinrichtung 30 wie vorstehend beschrieben konfiguriert sind.
Wenn ein Drehwerkzeug T von dem Werkzeugwechsler 17 an der Spindel 15 befestigt wird, wird die Spindel 15 von dem Drehantrieb um ihre Achse gedreht, und gleichzeitig wird durch die Kühlmittelzufuhrvorrichtung 19 aus dem distalen Ende des Drehwerkzeugs T nebelartiges Kühlmittel mit einem Teilchendurchmesser von zwischen 1 μm und 50 μm und einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 20 μm abgegeben. Dann wird, wie in 4 gezeigt, das Drehwerkzeug T von dem y-Achsen-Vorschubmechanismus, dem x-Achsen-Vorschubmechanismus und dem z-Achsen-Vorschubmechanismus an eine solche Position in der x-y-Achsen-Ebene bewegt, dass das nebelartige Kühlmittel, das aus dem distalen Ende des Drehwerkzeugs T abgegeben wird, den von dem Laseroszillator 31 ausgesendeten Laserstrahl im Brennpunkt F kreuzt und das distale Ende des Drehwerkzeugs T über dem Brennpunkt F in einem gewissen Abstand zu diesem positioniert ist. Um zu verhindern, dass das nebelartige Kühlmittel umhergestreut und in Richtung des Kerns des Drehwerkzeugs T abgegeben wird, wird die Spindel 15 (das Drehwerkzeug T) gedreht. 4, 5 und 7 zeigen jeweils einen Bohrer als Beispiel für das Drehwerkzeug T. Ferner bezieht sich in 4, 5, 7 und 8 das Bezugszeichen Ta auf die Öffnung des Austrittslochs am distalen Ende des Werkzeugs.
Anschließend sendet der Laseroszillator 31, wie in 5 gezeigt, einen Laserstrahl dergestalt aus, dass der Strahldurchmesser des Laserstrahls am Brennpunkt F in der Mitte zwischen dem Laseroszillator 31 und dem Lichtdetektor 32 am kleinsten ist bzw. 20 μm beträgt, und das Drehwerkzeug T wird von dem z-Achsen-Vorschubmechanismus in Richtung einer vorbestimmten Bewegungsposition nach unten bewegt. Durch diese Bewegung wird dafür gesorgt, dass das nebelartige Kühlmittel, das aus dem distalen Ende des Drehwerkzeugs T abgegeben wird, den von dem Laseroszillator 31 ausgesendeten Laserstrahl im Brennpunkt F kreuzt und der Laserstrahl von dem nebelartigen Kühlmittel blockiert wird. Daher erreicht den Lichtdetektor 32 das Licht desjenigen Bereichs aus der Querschnittsfläche des Laserstrahls, der nicht von dem nebelartigen Kühlmittel abgeschattet wird, und wird empfangen. 6a) zeigt einen Zustand, bei welchem nebelartiges Kühlmittel einen Laserstrahl R nicht kreuzt, und 6b) zeigt einen Zustand, bei welchem nebelartiges Kühlmittel M den Laserstrahl R kreuzt.
Zu diesem Zeitpunkt prüft der Abschnitt zum Verarbeiten von Spannungssignalen auf Basis des von dem Lichtdetektor 32 erzeugten Spannungssignals, ob das Abschattungsverhältnis größer oder gleich 85% ist (ob der von dem Lichtdetektor 32 erzeugte Spannungspegel kleiner oder gleich dem Spannungspegel V1) ist, und falls das Abschattungsverhältnis größer oder gleich 85% ist (falls der von dem Lichtdetektor 32 erzeugte Spannungspegel kleiner oder gleich dem Spannungspegel V1 ist), wird ein Erkennungssignal an die Steuereinrichtung 19 übertragen.
Die Steuereinrichtung 19 stoppt die Bewegung des Drehwerkzeugs T, wenn sie das Erkennungssignal empfangt. Selbst wenn kein Erkennungssignal empfangen wird, stoppt die Steuereinrichtung 19 die Bewegung des Drehwerkzeugs T, wenn das Drehwerkzeug T die vorbestimmte Bewegungsposition erreicht. Anschließend prüft die Steuereinrichtung 19 die Bewegungsposition des Drehwerkzeugs T. Falls es sich bei der geprüften Bewegungsposition nicht um die vorbestimmte Bewegungsposition handelt, wird während der Bearbeitung eines Werkstücks W auf der Planscheibe 16 nebelartiges Kühlmittel aus dem distalen Ende des Drehwerkzeugs T abgegeben. Falls es sich bei der geprüften Bewegungsposition andererseits um die vorbestimmte Bewegungsposition handelt, wird ein Alarm ausgegeben. Auf diese Weise wird geprüft, ob aus dem distalen Ende eines Drehwerkzeugs T nebelartiges Kühlmittel abgegeben wird.
Es kann eine Konfiguration gewählt werden, bei welcher, falls die geprüfte Bewegungsposition die vorbestimmte Bewegungsposition ist, nicht sofort ein Alarm ausgegeben wird, sondern stattdessen der Werkzeugwechsler 17 ein Testwerkzeug an der Spindel 15 befestigt und die Abgabe von nebelartigem Kühlmittel auf gleiche Weise wie zuvor geprüft wird. Wenn in diesem Fall bestätigt wird, dass aus dem Testwerkzeug nebelartiges Kühlmittel abgegeben wird, wird festgestellt, dass das Drehwerkzeug T verstopft ist, und daraufhin befestigt der Werkzeugwechsler 17 ein Reservewerkzeug an der Spindel 15, welches das Drehwerkzeug T ersetzt, und die Bearbeitung wird ausgeführt. Wenn andererseits nicht bestätigt wird, dass aus dem Testwerkzeug nebelartiges Kühlmittel abgegeben wird, wird festgestellt, dass ein in der Spindel 15 ausgebildetes Zufuhrloch, das in Verbindung mit dem Austrittsloch des Drehwerkzeugs T steht, verstopft ist, und es wird ein Alarm ausgegeben.
Ferner könnte, nachdem auf dieselbe Weise wie im Vorstehenden die Abgabe von nebelartigem Kühlmittel geprüft wurde, die Bearbeitung nicht unmittelbar gestartet werden, sondern stattdessen eine Prüfung erfolgen, ob das Drehwerkzeug T beschädigt ist, nachdem die Abgabe von nebelartigem Kühlmittel geprüft wurde. In diesem Fall kann auf die nachstehend erläuterte Weise auf Beschädigungen geprüft werden.
Und zwar wird das Drehwerkzeug T auf fast dieselbe Weise wie obenstehend beschrieben bewegt, ohne dass nebelartiges Kühlmittel abgegeben wird. Im Speziellen wird, wie in 4 gezeigt, in einem Zustand, in welchem die Spindel 15 von dem Drehantrieb um ihre Achse gedreht wird oder nicht gedreht wird, das Drehwerkzeug T von dem y-Achsen-Vorschubmechanismus, dem x-Achsen-Vorschubmechanismus und dem z-Achsen- Vorschubmechanismus an eine solche Position in der x-y-Achsen-Ebene bewegt, dass die Achse des Drehwerkzeugs T durch den Brennpunkt F des von dem Laseroszillator 31 ausgesendeten Laserstrahls verläuft und das distale Ende des Drehwerkzeugs T über dem Brennpunkt F in einem gewissen Abstand zu diesem positioniert wird. Es sei angemerkt, dass, obwohl in 4 nebelartiges Kühlmittel abgegeben wird, während dieser Bewegung kein nebelartiges Kühlmittel abgegeben wird.
Anschließend wird aus dem Laseroszillator 31, wie in 7 gezeigt, ein Laserstrahl dergestalt ausgesendet, dass der Strahldurchmesser des Laserstrahls am Brennpunkt F in der Mitte zwischen dem Laseroszillator 31 und dem Lichtdetektor 32 am kleinsten ist bzw. 20 μm beträgt, und das Drehwerkzeug T wird von dem z-Achsen-Vorschubmechanismus nach unten bewegt. Durch diese Bewegung wird dafür gesorgt, dass das distale Ende des Drehwerkzeugs T den von dem Laseroszillator 31 ausgesendeten Laserstrahl im Brennpunkt F kreuzt und der Laserstrahl von dem Drehwerkzeug T blockiert wird. Daher erreicht den Lichtdetektor 32 das Licht desjenigen Bereichs aus der Querschnittsfläche des Laserstrahls, der nicht von dem Drehwerkzeug T abgeschattet wird, und wird empfangen. 8 zeigt einen Zustand, in dem das Drehwerkzeug T den Laserstrahl R kreuzt.
Zu diesem Zeitpunkt prüft der Abschnitt zum Verarbeiten von Spannungssignalen auf Basis des von dem Lichtdetektor 32 erzeugten Spannungssignals, ob das Abschattungsverhältnis größer oder gleich 85% ist (ob der von dem Lichtdetektor 32 erzeugte Spannungspegel kleiner oder gleich dem Spannungspegel V1) ist. Falls das Abschattungsverhältnis größer oder gleich 85% ist (falls der im Lichtdetektor 32 erzeugte Spannungspegel kleiner oder gleich dem Spannungspegel V1 ist), wird ein Erkennungssignal an die Steuereinrichtung 19 übertragen.
Wenn die Steuereinrichtung 19 das Erkennungssignal empfangt, stoppt sie die Bewegung des Drehwerkzeugs T, erkennt auf Basis der Bewegungsposition (der zurückgelegten Wegstrecke) zu diesem Zeitpunkt die Länge des Drehwerkzeugs T und vergleicht daraufhin die erkannte Länge des Drehwerkzeugs T mit der Normlänge des Drehwerkzeugs T und prüft, ob der Unterschied zwischen diesen innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt. Wenn der Unterschied innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, wird festgestellt, dass das Drehwerkzeug T nicht beschädigt ist, und ein Werkstück W wird bearbeitet. Wenn andererseits der Unterschied nicht innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, wird festgestellt, dass das Drehwerkzeug T beschädigt ist, und es wird ein Alarm ausgegeben. Auf diese Weise wird geprüft, ob das Drehwerkzeug T beschädigt ist.
Wie vorstehend detailliert beschrieben wurde, wird gemäß dem Verfahren zum Prüfen der Abgabe von nebelartigem Kühlmittel der vorliegenden Ausführungsform nebelartiges Kühlmittel so aus dem distalen Ende des Drehwerkzeugs T abgegeben, dass es den Laserstrahl kreuzt, wodurch geprüft werden kann, ob nebelartiges Kühlmittel abgegeben wird. Daher ist es im Unterschied zu der eingangs beschriebenen herkömmlichen Messeinrichtung möglich, in kurzer Zeit die Abgabe von nebelartigem Kühlmittel zu prüfen, da es nicht notwendig ist, zu warten, bis das Gehäuse mit nebelartigem Kühlmittel gefüllt ist.
In dieser Ausführungsform sendet der Laseroszillator 31 einen Laserstrahl dergestalt aus, dass der Strahldurchmesser des Laserstrahls am Brennpunkt F des Laserstrahls am kleinsten ist bzw. 20 μm beträgt. Falls der Strahldurchmesser des Laserstrahls (der kleinste Strahldurchmesser) mehr als das 1,0-fache des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des Nebels beträgt, ändert sich das Abschattungsverhältnis selbst dann, wenn der Laserstrahl von dem Nebel (insbesondere von Nebel mit kleinem Teilchendurchmesser) blockiert wird, das nur langsam, da das Verhältnis der Fläche des Nebels zur Querschnittfläche des Laserstrahls klein ist, was zu einer Verschlechterung des Ansprechverhaltens führt, und daher kann keine exakte Feststellung hinsichtlich der Abgabe getroffen werden.
Da von dem Laseroszillator 31 ein Laserstrahl dergestalt ausgesendet wird, dass der Strahldurchmesser des Laserstrahls am Brennpunkt F am kleinsten ist bzw. 20 μm beträgt, ist es ferner möglich, mit Hilfe des auf einen sehr kleinen Strahldurchmesser verengten Laserstrahls die Abgabe von nebelartigem Kühlmittel und auf Beschädigungen des Drehwerkzeugs T zu prüfen, selbst wenn es schwierig ist, den Strahldurchmesser des Laserstrahls auf einen gleichförmigen Wert von 20 μm einzustellen. Dadurch ist es möglich, die Abgabe in kurzer Zeit exakt zu prüfen. Ferner ist es möglich, mit Hilfe der Erkennungseinrichtung 30 sowohl die Abgabe von nebelartigem Kühlungsmittel zu prüfen als auch auf Beschädigungen des Drehwerkzeugs T zu prüfen.
Damit wurde eine Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Spezielle Arten, in denen die vorliegende Erfindung realisiert werden kann, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
In der vorstehenden Ausführungsform sendet der Laseroszillator 31 einen Laserstrahl dergestalt aus, dass der Strahldurchmesser des Laserstrahls am Brennpunkt F am kleinsten ist bzw. 20 μm beträgt. Es ist jedoch auch akzeptabel, wenn der Strahldurchmesser des Laserstrahls am Brennpunkt F am kleinsten ist und das 0,5- bis 1,0-fache des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des Nebels am Brennpunkt F beträgt. Falls der Strahldurchmesser des Laserstrahls kleiner als das 0,5-fache des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des Nebels ist, wird der Laserstrahl von Staub und Schmutz blockiert, der in dem Bearbeitungsbereich der Werkzeugmaschine 10 vorliegt, und das Abschattungsverhältnis fluktuiert, und daher kann keine exakte Feststellung hinsichtlich der Abgabe getroffen werden. Wenn andererseits der Strahldurchmesser des Laserstrahls, wie oben beschrieben, mehr als das 1,0-fache des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des Nebels beträgt, ändert sich selbst, wenn der Laserstrahl von dem Nebel blockiert wird, das Abschattungsverhältnis nur langsam, da das Verhältnis der Fläche des Nebels zur Querschnittfläche des Laserstrahls klein ist, was zu einer Verschlechterung des Ansprechverhaltens führt, und daher kann keine exakte Feststellung hinsichtlich der Abgabe getroffen werden. Somit ist innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs das Ansprechverhalten gut und es kommt zu weniger Erkennungsfehlern.
Ferner kann von dem Laseroszillator 31 ein Laserstrahl mit gleichförmigem Strahldurchmesser emittiert werden. Außerdem sind die zeitliche Abstimmung des Aussendens eines Laserstrahls aus dem Laseroszillator 31 und die zeitliche Abstimmung des Abgebens von nebelartigem Kühlmittel aus dem distalen Ende des Drehwerkzeugs T nicht speziell eingeschränkt. Das nebelartige Kühlmittel kann nach dem Aussenden des Laserstrahls abgegeben werden, oder der Laserstrahl kann nach dem Abgeben des nebelartigen Kühlmittels ausgesendet werden.
Ferner werden bei der vorstehenden Ausführungsform während des Drehens eines Drehwerkzeugs T nebelartiges Kühlmittel abgegeben und die Abgabe des nebelartigen Kühlmittels geprüft. Jedoch ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt, und nebelartiges Kühlmittel kann abgegeben werden und die Prüfung des Abgebens kann erfolgen, ohne dass das Drehwerkzeug T gedreht wird. In diesem Fall werden die Öffnung des Austrittslochs am distalen Ende des Drehwerkzeugs T und der Brennpunkt F des Laserstrahls bevorzugt in einer solchen räumlichen Beziehung zueinander angeordnet, dass nebelartiges Kühlmittel dergestalt abgegeben wird, dass das aus der Öffnung des Austrittslochs abgegebene nebelartige Kühlmittel den Laserstrahl im Brennpunkt F des Laserstrahls kreuzt.

10: Werkzeugmaschine
19: Steuereinrichtung
30: Erkennungseinrichtung
31: Laseroszillator
32: Lichtdetektor
T: Werkzeug (Drehwerkzeug)
R: Laserstrahl
M: Nebelartiges Kühlmittel

Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur

Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 2008-232723

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2008-232723 [0003]

Claims

Verfahren, das dafür vorgesehen ist, vor dem Bearbeiten eines Werkstücks (W) mit Hilfe eines Werkzeugs (T), das aus seinem distalen Ende nebelartiges Kühlmittel abgibt, zu prüfen, ob aus dem distalen Ende des Werkzeugs nebelartiges Kühlmittel abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass: Lichtemissionsmittel (31) benutzt werden, um einen Laserstrahl auszusenden, und Lichtempfangsmittel (32) benutzt werden, die mit Abstand den Lichtemissionsmitteln gegenüberliegend angeordnet sind, um den von den Lichtemissionsmitteln ausgesendeten Laserstrahl zu empfangen und ein elektrisches Signal zu erzeugen, das von der Menge des empfangenen Lichts abhängt, auf solche Weise ein Laserstrahl aus den Lichtemissionsmitteln ausgesendet und gleichzeitig das nebelartige Kühlmittel aus dem distalen Ende des Werkzeugs abgegeben wird, dass das nebelartige Kühlmittel den ausgesendeten Laserstrahl kreuzt, und auf Basis des von den Lichtempfangsmitteln erzeugten Signals geprüft wird, ob ein Abschattungsverhältnis, wobei es sich um das Verhältnis des von den Lichtemissionsmitteln ausgesendeten Laserstrahls handelt, der von dem aus dem distalen Ende des Werkzeugs abgegebenen nebelartigen Kühlmittel blockiert werden soll, größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist oder nicht, und festgestellt wird, dass aus dem distalen Ende des Werkzeugs nebelartiges Kühlmittel abgegeben wird, falls das Abschattungsverhältnis größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist.
Verfahren zum Prüfen der Abgabe von nebelartigem Kühlmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahldurchmesser des Laserstrahls auf einen Wert eingestellt wird, der zwischen dem 0,5-fachen und dem 1,0-fachen des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des Nebels liegt.
Verfahren zum Prüfen der Abgabe von nebelartigem Kühlmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahldurchmesser des Laserstrahls auf 20 μm eingestellt wird, falls der Teilchendurchmesser des Nebels zwischen 1 μm und 50 μm liegt und sein durchschnittlicher Teilchendurchmesser 20 μm beträgt.