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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinheit für eine Werkzeugmaschine mit einem automatischen Werkzeugwechsler, und genauer eine Steuereinheit für eine Werkzeugmaschine, die eine Unregelmäßigkeit bei der Werkzeugindexierungstätigkeit eines automatischen Werkzeugwechslers detektiert und eine Meldung der Unregelmäßigkeit bereitstellt.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Viele Werkzeugmaschinen weisen einen automatischen Werkzeugwechsler auf, der Werkzeuge automatisch wechselt. Es gibt verschiedene Arten von automatischen Werkzeugwechslern, wobei bei vielen davon ein Werkzeughalter, der mehrere Werkzeuge aufnehmen kann, durch einen Motor angetrieben wird, um einen gewünschten Werkzeugtopf an einer bestimmten Position zu positionieren, und ein Werkzeug in einer Spindel und ein Werkzeug in dem Werkzeughalter ausgetauscht werden.
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Unter Bezugnahme auf 5A (Seitenansicht) und 5B (Vorderansicht) wird ein Beispiel des Stands der Technik für einen Mechanismus eines Werkzeugwechslers mit einem Werkzeughalter beschrieben werden.
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Ein Werkzeughalter 10 weist viele durch eine Kette 11 verbundene Werkzeugtöpfe 12 auf, und jeder Werkzeugtopf 12 nimmt ein Werkzeug 13 auf. Für die Wahl des Werkzeugs in dem Werkzeughalter 10 wird ein Kettenrad 15 durch einen Werkzeughalter-Antriebsmotor 14 angetrieben, um die Kette 11 zu drehen, werden die Werkzeugtöpfe 12 und die in den Werkzeugtöpfen 12 aufgenommenen Werkzeuge 13 gedreht, und wird dadurch die Werkzeugwahltätigkeit durchgeführt.
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Unter Bezugnahme auf 6A bis 6E wird ein Vorgang zum Wechseln des Werkzeugs durch den Werkzeugwechsler, der in 5A und 5B veranschaulicht ist, beschrieben werden.
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Ein in 6A veranschaulichter Werkzeugwechselarm 16 wird verwendet, um die Werkzeuge 13 zu wechseln. Der Werkzeugwechselarm 16 umfasst an jedem Ende des Werkzeugwechselarms einen Mechanismus zum Halten eines Werkzeugs und ist so ausgebildet, dass er zu einer Drehung um die Mittelposition (Mittelachse der Drehung) des Werkzeugwechselarms 16 in der Lage ist.
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Wenn ein Werkzeugwechselbefehl an die Steuereinheit für die Werkzeugmaschine ausgegeben wird, wird eine Spindel 20 in der Nähe des Werkzeughalters 10 positioniert. Zur gleichen Zeit wird der Werkzeughalter-Antriebsmotor 14 des Werkzeugwechslers angetrieben, um die Kette 11 zu drehen, bewegt sich der Werkzeugtopf 12, der ein zu wechselndes Werkzeug 13A aufnimmt, an eine Werkzeugwechselposition, und werden ein Werkzeug 13B, das an der Spindel 20 angebracht ist, und das Werkzeug 13A an der Werkzeugwechselposition durch den Werkzeugwechselarm 16 gehalten (6B).
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Als nächstes bewegt sich der Werkzeugwechselarm 16 in eine von der Spindel 20 und dem Werkzeugtopf 12 weg führende Richtung (in die Richtung, die in der Zeichnung durch den Pfeil angegeben wird) und wird das Werkzeug 13B von der Spindel 20 gelöst und das Werkzeug 13A von dem Werkzeugtopf 12 gelöst (6C). Wenn das Werkzeug 13A von dem Werkzeugtopf 12 gelöst ist, dreht sich der Werkzeugwechselarm 16, so dass sich das Werkzeug 13A zu der Spindel 20 bewegt und sich das Werkzeug 13B zu dem Werkzeugtopf 12 bewegt (6D). Dann bewegt sich der Werkzeugwechselarm 16 in eine zu der Spindel 20 und dem Werkzeugtopf 12 hin führende Richtung (in die Richtung, die in der Zeichnung durch den Pfeil gezeigt ist), und wird das Werkzeug 13A an der Spindel 20 angebracht und das Werkzeug 13B in dem Werkzeugtopf 13B untergebracht. Wenn der Werkzeugwechselarm 16 das Werkzeug 13A und das Werkzeug 13B freigibt, ist der Werkzeugwechsel abgeschlossen (6E).
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Wenn bei einem derartigen automatischen Werkzeugwechsler die Werkzeugindexierung nicht normal abgeschlossen wird, kann es zu einer beträchtlichen Beschädigung kommen. Wenn zum Beispiel die Positionierung eines Werkzeugs, das indexiert werden soll, nicht korrekt ist, kann zwischen dem Werkzeug und einem mechanischen Abschnitt zum Wechseln eines Werkzeugs in einem Werkzeughalter und einem Werkzeug in einer Spindel eine gegenseitige Behinderung auftreten. Wenn ein unrichtiger Werkzeugtopf an eine Werkzeugwechselposition indexiert wird, kann sich das Werkzeug in dem Werkzeugtopf hinsichtlich der Länge von einem vorausgesetzten Werkzeug unterscheiden, wodurch ein Zusammenstoß zwischen dem Werkzeug und einem Werkstück verursacht wird. Daher besteht die Gefahr, dass der Werkzeugmaschinenhauptkörper, das Werkzeug oder das Werkstück beschädigt werden kann, was zu einem schweren Schaden führt.
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Es gibt viele verschiedene mögliche Gründe für ein Versagen des normalen Abschlusses der Werkzeugindexierung. Zum Beispiel kann es sein, dass der normale Betrieb oder die normale Steuerung aufgrund einer Störung oder eines Defekts in dem mechanischen Abschnitt, die bzw. der durch eine Abnutzung oder eine unzureichende Schmierung verursacht wird, einer Störung oder eines Defekts bei einem elektrischen Bestandteil, die bzw. der durch Schwingungen verursacht wird, das Eindringen von Dunst in das Schneidfluid oder dergleichen, einen Defekt bei der Software, und so weiter nicht durchgeführt wird. Es ist äußerst schwierig, diese Störungen und Defekte vollständig zu beseitigen.
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Eine Technik, um derartige Unregelmäßigkeiten beim Werkzeugwechsel zu detektieren, ist in der
Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2001-232532 und in der
Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-333657 offenbart.
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Doch bei der Technik, die in den obigen Patentdokumenten beschrieben ist, wird eine abnormale Belastung beim Austausch eines Werkzeugs in einem Werkzeughalter und eines Werkzeugs in einer Spindel nach der Werkzeugindexierung detektiert, doch wird keine Unregelmäßigkeit bei der Werkzeugindexierung detektiert. Da eine Unregelmäßigkeit während des Werkzeugwechsels durch Vergleichen einer Motorbelastung zum Antrieb eines Werkzeugwechselarms mit einer Motorbelastung unter normalen Bedingungen bestimmt wird, weist diese Technik insofern ein Problem auf, als eine Unregelmäßigkeit bei der Werkzeugindexierung nicht detektiert werden kann, bis die Werkzeugwechseltätigkeit durchgeführt wird.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Steuereinheit für eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, die eine Meldung einer Unregelmäßigkeit bereitstellen kann, wenn die Werkzeugindexierungstätigkeit eines automatischen Werkzeugwechslers durch eine Störung oder einen Defekt nicht normal durchgeführt wird.
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Eine Steuereinheit für eine Werkzeugmaschine nach der vorliegenden Erfindung umfasst einen automatischen Werkzeugwechsler. Der automatische Werkzeugwechsler umfasst einen Werkzeughalter, der mehrere Werkzeuge aufnehmen kann und ein gewünschtes Werkzeug an einer bestimmten Position positionieren kann, einen Werkzeughalter-Antriebsmotor, der den Werkzeughalter antreibt, und einen Werkzeugwechselmechanismus, der ein Werkzeug, das an eine bestimmte Position in dem Werkzeughalter indexiert wurde, und ein Werkzeug, das an einer Spindel angebracht ist, austauscht. Die Steuereinheit umfasst einen Bewegungsausmaß-Schätzabschnitt, der auf Basis einer Werkzeugtopfnummer an einer Werkzeugwechselposition in dem Werkzeughalter vor dem Werkzeugwechsel und einem Werkzeugwechselbefehlscode ein Ausmaß der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors bei der Werkzeugindexierung schätzt; einen Motorbewegungsausmaß-Erlangungsabschnitt, der ein Ausmaß der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors bei der Werkzeugindexierung erlangt; und einen Unregelmäßigkeitsmeldeabschnitt, der eine Meldung einer Unregelmäßigkeit bereitstellt, wenn ein Unterschied zwischen dem Ausmaß der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors, das durch den Motorbewegungsausmaß-Erlangungsabschnitt erlangt wurde, und dem Ausmaß der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors, das durch den Bewegungsausmaß-Schätzabschnitt geschätzt wurde, einen zulässigen Bereich überschritten hat.
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Der automatische Werkzeugwechsler kann ferner einen Höchstmotorbelastungswert-Erlangungsabschnitt, der einen Höchstwert der Werkzeughalter-Antriebsmotorbelastungen bei der Werkzeugindexierung erlangt, und einen Unregelmäßigkeitsmeldeabschnitt, der eine Meldung einer Unregelmäßigkeit bereitstellt, wenn der Höchstwert der Werkzeughalter-Antriebsmotorbelastung, der durch den Erlangungsabschnitt erlangt wurde, außerhalb eines zulässigen Bereichs liegt, umfassen.
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Nach der vorliegenden Erfindung kann eine Steuereinheit für eine Werkzeugmaschine bereitgestellt werden, die eine Meldung einer Unregelmäßigkeit bereitstellen kann, wenn eine Werkzeugindexierungstätigkeit eines automatischen Werkzeugwechslers aufgrund einer Störung oder eines Defekts nicht normal durchgeführt wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obige und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlich werden, wobei
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1 ein Diagramm ist, das Veränderungen im Drehmoment eines Werkzeughalter-Antriebsmotors bei der Werkzeugindexierung bei einer Ausführungsform einer Steuereinheit nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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2 ein Ablaufdiagramm der Verarbeitung zur Meldung einer Unregelmäßigkeit beim Werkzeugwechsel bei der Ausführungsform der Steuereinheit nach der vorliegenden Erfindung ist;
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3 eine Fortsetzung des Ablaufdiagramms von 2 ist;
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4 eine Fortsetzung des Ablaufdiagramms von 3 ist;
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5A eine Seitenansicht ist, die ein Beispiel für einen Mechanismus eines Werkzeugwechslers mit einem Werkzeughalter ist;
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5B eine Vorderansicht des Mechanismus des Werkzeughalters in 5A ist;
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6A ein Beispiel für einen Werkzeugwechselarm des Werkzeugwechslers ist; und
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6B bis 6E eine Vorgangsweise für die Werkzeugwechseltätigkeit bei dem Werkzeugwechsler veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Zuerst wird eine Beschreibung eines grundlegenden Konzepts eines Verfahrens zur Detektion einer Unregelmäßigkeit beim Werkzeugwechsel mit einer Steuereinheit nach der vorliegenden Erfindung gegeben werden.
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Bevor ein Werkzeug in einem Werkzeughalter und ein Werkzeug in einer Spindel ausgetauscht werden, prüft die Steuereinheit nach der vorliegenden Erfindung, ob das passende Werkzeug richtig indexiert wurde. Bei der Werkzeugindexierung, die durch die Steuereinheit durchgeführt wird, ist ein Ausmaß der Bewegung (Ausmaß der Drehung) eines Werkzeughalter-Antriebsmotors äußerst wichtig. Um zu bestimmen, ob ein bestimmtes Werkzeug an einer korrekten Position positioniert ist oder nicht, ist es nötig, ein Ausmaß der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors bei der Werkzeugindexierung gemäß einem Werkzeugwechselbefehl zu schätzen, und das geschätzte Ausmaß der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors mit einem tatsächlichen Ausmaß der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors bei der Indexierung zu vergleichen. Zudem wird auch die Belastung des Werkzeughalter-Antriebsmotors geprüft, so dass es möglich wird, eine Unregelmäßigkeit bei der Werkzeugindexierung noch verlässlicher zu detektieren.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird dann, wenn die nachstehende ”Bedingung 1” erfüllt ist, bestimmt, dass die Positionierung bei der Werkzeugindexierung korrekt durchgeführt wurde. Zudem ist es dann, wenn die nachstehende ”Bedingung 2” erfüllt ist, möglich, eine Unregelmäßigkeit bei der Werkzeugindexierung noch verlässlicher zu detektieren.
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”Bedingung 1”: Ein Ausmaß der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors bei der Werkzeugindexierung ist richtig.
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”Bedingung 2”: Die Triebkraft wird normal von dem Werkzeughalter-Antriebsmotor zu dem Werkzeughalter übertragen.
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Um zu bestimmen, ob die obige ”Bedingung 1” erfüllt ist oder nicht, wird geprüft, ob ein Ausmaß der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors bei der Werkzeugindexierung innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt oder nicht. Wenn sich ein geschätztes Ausmaß der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors von einem tatsächlichen Ausmaß der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors, das bei der Werkzeugindexierung erlangt wurde, unterscheidet, kann bestimmt werden, dass das Werkzeug nicht an eine korrekte Position indexiert wurde.
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Um zu bestimmen, ob die obige ”Bedingung 2” erfüllt ist oder nicht, wird geprüft, ob ein Höchstwert des Werkzeughalter-Antriebsmotordrehmoments bei der Werkzeugindexierung innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt oder nicht.
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Wenn der Höchstwert des Werkzeughalter-Antriebsmotordrehmoments kleiner als der zulässige Bereich ist, kann bestimmt werden, dass keine Triebkraft des Werkzeughalter-Antriebsmotors übertragen wird und der Werkzeughalter daher nicht angetrieben wird (mit anderen Worten läuft der Werkzeughalter-Antriebsmotor leer). Diese Erscheinung kann vorwiegend bei einer wie in der
Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 58-45835 offenbarten Werkzeugmaschine, bei der der Triebkraftübertragungsabschnitt nicht fixiert ist (zum Beispiel einer Werkzeugmaschine von einer Art, bei der ein Spindelmotor verwendet wird, um einen Werkzeughalter anzutreiben), auftreten. Bei einer derartigen Werkzeugmaschine bewegt sich der Spindelmotor nur bei jeder Durchführung einer Werkzeugindexierung an eine Position zum Antrieb des Werkzeughalters, und ist eine Positionsbeziehung zwischen dem Werkzeughalter und dem Antriebsmotor, der den Werkzeughalter antreibt, nicht immer fest. Wenn die Positionsbeziehung zusammenbricht, kann die Triebkraft des Spindelmotors nicht zu dem Werkzeughalter übertragen werden und kann das Werkzeug nicht indexiert werden.
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Wenn der Höchstwert des Werkzeughalter-Antriebsmotordrehmoments größer als der zulässige Bereich ist, kann es zum Beispiel sein, dass der Werkzeughalter nicht zweckentsprechend verwendet wird (zum Beispiel ist der Werkzeughalter mit Werkzeugen überladen), oder kann eine Störung des mechanischen Abschnitts vorliegen.
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Das Folgende wird Funktionen beschreiben, über die die Steuereinheit der Werkzeugmaschine mit dem Werkzeugwechsler verfügen sollte, um die ”Bedingung 1” und die ”Bedingung 2”, die oben beschrieben wurden, zu detektieren. Die Funktionen werden durch Betreiben der Steuereinheit mit einer Rechenschaltung, die in der Steuereinheit aufgebaut ist, oder durch die Ausführung eines Systemprogramms, das in einem Speicher der Steuereinheit gespeichert ist, ausgeführt.
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<1. Funktion des Schätzens eines Ausmaßes der Bewegung des Motors bei der Werkzeugindexierung>
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Die Steuerung verfügt über eine Funktion zum Schätzen des Motorbewegungsausmaßes, die schätzt, wie weit sich der Werkzeughalter-Antriebsmotor bei der Werkzeugindexierung bewegt. Wenn von einem Bearbeitungsprogramm oder dergleichen ein Werkzeugwechselbefehl ausgegeben wird, berechnet diese Funktion auf Basis einer Werkzeugtopfnummer Tb an der Werkzeugwechselposition am Beginn des Werkzeugwechsels und einer Werkzeugtopfnummer Ta des zu wechselnden Werkzeugs, die durch einen Code für den Werkzeugwechselbefehl angegeben wird, einen Schätzwert Me eines Ausmaßes der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors, das nötig ist, um ein zu wechselndes Werkzeug an eine Werkzeugwechselposition zu bewegen. Die gegenwärtig an der Werkzeugwechselposition befindliche Werkzeugtopfnummer kann als Ausgangswert von dem Werkzeugwechsler erlangt werden.
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Im Allgemeinen sind die Werkzeugtöpfe bei einem Werkzeughalter mit einem wie in 5A und 5B veranschaulichten Aufbau in regelmäßigen Abständen angeordnet, und ist ein Ausmaß der Bewegung D1 des Werkzeughalter-Antriebsmotors, das nötig ist, um ein Werkzeug zu einem benachbarten Werkzeugtopf zu bewegen, in einem Speicher oder dergleichen der Steuereinheit vorgespeichert. Wenn bekannt ist, wie viele aufeinanderfolgende Werkzeugtöpfe der Werkzeugtopf an der Werkzeugwechselposition von dem gegenwärtigen Werkzeugtopf vorrückt, ist es möglich, ein Ausmaß der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors bei der Werkzeugindexierung zu schätzen. Wenn zum Beispiel die Werkzeugtopfnummer Tb an der Werkzeugwechselposition am Beginn des Werkzeugwechsels 1 lautet, und ein Werkzeugwechselbefehl zum Beispiel einen Werkzeugindexierungscode von ”M6T5” bestimmt, in dem die Werkzeugtopfnummer Ta eines zu wechselnden Werkzeugs 5 lautet, sollte der Werkzeugtopf vier aufeinanderfolgende Werkzeugtöpfe vorrücken. Daher lautet der Schätzwert Me eines Ausmaßes der Bewegung des Motors bei der Indexierung 4 × D1.
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<2. Funktion des Bestimmens einer Unregelmäßigkeit bei einem Ausmaß der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors bei der Werkzeugindexierung>
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Die obige Unregelmäßigkeitsbestimmungsfunktion bestimmt auf Basis des Schätzwerts Me des Ausmaßes der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors, das nötig ist, um das zu wechselnde Werkzeug an die Werkzeugwechselposition zu bewegen, ob bei dem Ausmaß der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors bei der Werkzeugindexierungstätigkeit eine Unregelmäßigkeit aufgetreten ist, wobei der Schätzwert Me durch die ”Funktion des Schätzens eines Ausmaßes der Bewegung des Motors bei der Werkzeugindexierung” geschätzt wurde. Um ein Ausmaß der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors zu erlangen, berechnet diese Funktion auf Basis einer gegenwärtigen Position Pb des Werkzeughalter-Antriebsmotors am Beginn des Werkzeugwechsels und einer Position Pa des Werkzeughalter-Antriebsmotors nach dem Werkzeugwechsel ein Ausmaß der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors bei der Werkzeugwechseltätigkeit. Die Positionsinformation des Werkzeughalter-Antriebsmotors wird von einem Positionsdetektor, der an dem Werkzeughalter-Antriebsmotor angebracht ist, erlangt.
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Wenn eine Wendefunktion, durch die die Position des Werkzeughalter-Antriebsmotors zu 0 zurückkehrt, wenn die Position einen vorherbestimmten Wert erreicht, aktiviert ist, genügt die Position des Werkzeughalter-Antriebsmotors nicht, um ein Ausmaß der Bewegung bei der Werkzeugindexierung zu bestimmen. Daher wird die Anzahl der Umdrehungen R von Koordinaten des Werkzeughalter-Antriebsmotors gezählt. Genauer wird die gegenwärtige Position des Werkzeughalter-Antriebsmotors während der Werkzeugindexierung in winzigen Zeitintervallen überwacht und die Anzahl der Koordinatenumdrehungen R erhöht, wenn sich die Position über die Höchstwerte der Positionskoordinaten verändert hat.
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Beim Abschluss der Werkzeugindexierung wird aus der Position Pb des Werkzeughalter-Antriebsmotors vor der Indexierung, der Position Pa des Werkzeughalter-Antriebsmotors nach der Indexierung, und der Anzahl der Koordinatenumdrehungen R während der Werkzeugindexierung ein Ausmaß der Bewegung Mc des Werkzeughalter-Antriebsmotors bei der Werkzeugindexierung als Mc = (Pa – Pb) + R × (Ausmaß der Bewegung pro Umdrehung des Werkzeughalter-Antriebsmotors) berechnet.
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Das Ausmaß der Bewegung Mc des Werkzeughalter-Antriebsmotors bei der Werkzeugindexierung und der Schätzwert Me des Ausmaßes der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors, die so berechnet wurden, werden verglichen. Wenn ein Unterschied zwischen den beiden Werten größer als ein zulässiger Wert Mp ist, wird bestimmt, dass das Ausmaß der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors bei der Werkzeugindexierung abnormal ist. Der zulässige Wert Mp kann zum Beispiel ein in dem Werkzeughalter-Antriebsmotor festgelegter ”In-Position”-Wert sein.
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<3. Funktion des Bestimmens einer Unregelmäßigkeit bei einer Werkzeughalter-Antriebsmotorbelastung bei der Werkzeugindexierung>
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Die obige Unregelmäßigkeitsbestimmungsfunktion bestimmt auf Basis eines Drehmomentwerts TR, der während der Werkzeugindexierung in dem Werkzeughalter-Antriebsmotor erzeugt wurde, ob eine Unregelmäßigkeit aufgetreten ist oder nicht. Bei dieser Funktion wird wie in 1 veranschaulicht dann, wenn ein absoluter Wert TRp eines Drehmomentwerts, der während der Werkzeugindexierung in dem Werkzeughalter-Antriebsmotor erzeugt wurde, größer als ein zulässiger Höchstwert TRmax ist, oder wenn ein Höchstwert TRpmax der erlangten Drehmomentwerte kleiner als ein zulässiger Mindestwert TRmin ist, bestimmt, dass bei der Werkzeugindexierung eine Unregelmäßigkeit aufgetreten ist. Ein in dem Werkzeughalter-Antriebsmotor erzeugter Drehmomentwert kann von einem Drehmomentsensor oder dergleichen, der in dem Werkzeughalter-Drehmomentsensor enthalten ist, erlangt werden.
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Für die zulässigen Werte TRmax und TRmin einer Werkzeughalter-Antriebsmotorbelastung bei der Werkzeugindexierung werden Werkzeugwechslerkennwerte im Voraus gemessen und in einem Speicher, der in der Steuereinheit enthalten ist, vorgespeichert.
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Beispiele im Hinblick auf den Erhalt der zulässigen Werte werden nachstehend unter Bezugnahme auf 1 erklärt.
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Der zulässige Mindestwert TRmin kann aus der folgenden Gleichung erhalten werden: TRmin = (TR0 + TRf)/2 wobei TR0 ein Höchstwert eines in dem Werkzeughalter-Antriebsmotor erzeugten Drehmomentwerts ist, der gemessen wird, wenn die Werkzeugindexierung durchgeführt wird, während in dem Werkzeughalter keine Werkzeuge untergebracht sind, und TRf ein Höchstwert eines in dem Werkzeughalter-Antriebsmotor erzeugten Drehmomentwerts ist, wenn der Werkzeughalter-Antriebsmotor zum Leerlauf ohne Übertragung einer Triebkraft zu dem Werkzeughalter gebracht ist.
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Der zulässige Höchstwert TRmax kann aus der folgenden Gleichung erhalten werden: TRmax = TRh × 1,2 wobei TRh ein Höchstwert eines in dem Werkzeughalter-Antriebsmotor erzeugten Drehmomentwerts ist, wenn eine Werkzeugindexierung durchgeführt wird, während in dem Werkzeughalter Werkzeuge, deren Gewicht an der oberen Grenze der Zulässigkeit liegt, untergebracht sind.
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Unter Bezugnahme auf die Ablaufdiagramme in 1 bis 4 wird ein Vorgang beschrieben werden, der von der Steuereinheit mit diesen Funktionen für die Verarbeitung zur Meldung einer Unregelmäßigkeit beim Werkzeugwechsel durchgeführt wird.
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[Schritt SA01] Ein Block, der gegenwärtig beim aktuellen Bearbeitungsprogramm ausgeführt wird, wird gelesen.
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[Schritt SA02] Für den gelesenen Block wird eine Bestimmung vorgenommen, ob ein Code für einen Werkzeugwechselbefehl bestimmt wurde oder nicht. Wenn der Code für den Werkzeugwechsel bestimmt wurde, geht der Ablauf zu Schritt SA03 über. Andernfalls kehrt der Ablauf zu Schritt SA01 zurück.
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[Schritt SA03] Die Werkzeugtopfnummer Tb an der Werkzeugwechselposition vor dem Werkzeugwechsel und die gegenwärtige Position Pb des Werkzeughalter-Antriebsmotors am Beginn des Werkzeugwechsels werden gespeichert. Die Anzahl der Umdrehungen R der Koordinaten des Werkzeughalter-Antriebsmotors, der absolute Wert TRp eines Drehmomentwerts des Werkzeugwechsel-Antriebsmotors, und der während der Werkzeugindexierung erlangte Höchstwert TRpmax des Drehmoments des Werkzeughalter-Antriebsmotors werden auf 0 initialisiert.
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[Schritt SA04] Der Werkzeugwechsler wird so gesteuert, dass er die Werkzeugindexierungstätigkeit beginnt.
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[Schritt SA05] Auf Basis der bei Schritt SA03 gespeicherten Werkzeugtopfnummer Tb an der Werkzeugwechselposition vor dem Werkzeugwechsel und der Werkzeugtopfnummer Ta des zu wechselnden Werkzeugs, die durch den Code für den Werkzeugwechselbefehl angegeben wird, wird der Schätzwert Me eines Ausmaßes der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors, das nötig ist, um das zu wechselnde Werkzeug an die Werkzeugwechselposition zu bewegen, berechnet.
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[Schritt SA06] Während der Werkzeugindexierung wird der Drehmomentwert TR des Werkzeughalter-Antriebsmotors in winzigen Zeitintervallen erhalten, und während der Werkzeugindexierung wird der absolute Wert TRp des Drehmomentwerts TR des Werkzeughalter-Antriebsmotors berechnet.
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[Schritt SA07] Es wird eine Bestimmung vorgenommen, ob der in Schritt SA06 berechnete absolute Wert TRp des Drehmomentwerts des Werkzeughalter-Antriebsmotors den zulässigen Wert TRmax einer Werkzeughalter-Antriebsmotorbelastung bei der Werkzeugindexierung überschritten hat oder nicht. Wenn TRp TRmax überschritten hat, geht der Ablauf zu Schritt SA08 über. Andernfalls geht der Ablauf zu Schritt SA09 über.
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[Schritt SA08] Es wird bestimmt, dass bei dem Drehmoment des Werkzeughalter-Antriebsmotors bei der Werkzeugindexierung eine Unregelmäßigkeit aufgetreten ist. Es wird eine Meldung bereitgestellt, dass der absolute Wert TRp des Drehmomentwerts des Werkzeughalter-Antriebsmotors den zulässigen Wert TRmax der Werkzeughalter-Antriebsmotorbelastung bei der Werkzeugindexierung überschritten hat (das heißt, es wird eine Unregelmäßigkeitsmeldung bereitgestellt). Dann wird die Verarbeitung zur Meldung einer Unregelmäßigkeit beendet.
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[Schritt SA09] Es wird eine Bestimmung vorgenommen, ob der in Schritt SA06 berechnete Wert TRp den Höchstwert TRpmax eines während der Werkzeugindexierung erlangten Drehmomentwerts des Werkzeughalter-Antriebsmotors überschritten hat oder nicht. Wenn TRp TRPmax überschritten hat, geht der Ablauf zu Schritt SA10 über. Andernfalls geht der Ablauf zu Schritt SA11 über.
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[Schritt SA10] Der Wert für TRpmax wird durch den in Schritt SA06 berechneten Wert von TRp aktualisiert.
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[Schritt SA11] Es wird eine Bestimmung vorgenommen, ob die Wendefunktion des Werkzeughalter-Antriebsmotors aktiviert ist oder nicht und sich die Position des Werkzeughalter-Antriebsmotors über die Höchstwerte der Koordinaten verändert hat. Wenn sich die Position des Werkzeughalter-Antriebsmotors über die Höchstwerte der Koordinaten verändert hat, geht der Ablauf zu Schritt SA12 über. Andernfalls geht der Ablauf zu Schritt SA13 über.
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[Schritt SA12] Die Anzahl der Umdrehungen R der Koordinaten des Werkzeughalter-Antriebsmotors wird um 1 erhöht.
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[Schritt SA13] Es wird eine Bestimmung vorgenommen, ob die Werkzeugindexierungstätigkeit abgeschlossen ist oder nicht. Wenn die Werkzeugindexierungstätigkeit abgeschlossen ist, geht der Ablauf zu Schritt SA14 über. Andernfalls kehrt der Ablauf zu Schritt SA06 zurück.
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[Schritt SA14] Die Position Pa des Werkzeughalter-Antriebsmotors nach dem Ende der Werkzeugindexierungstätigkeit wird erlangt. Auf der Basis der erlangten Position Pa, der gegenwärtigen Position Pb des Werkzeughalter-Antriebsmotors am Beginn des Werkzeugwechsels, und der Anzahl der Umdrehungen R der Koordinaten des Werkzeughalter-Antriebsmotors wird das Ausmaß der Bewegung Mc des Werkzeughalter-Antriebsmotors bei der Werkzeugindexierung berechnet.
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[Schritt SA15] Es wird eine Bestimmung vorgenommen, ob der während der Werkzeugindexierung erlangte Höchstwert TRpmax des Drehmomentwerts des Werkzeughalter-Antriebsmotors unter den zulässigen Mindestwert TRmin einer Werkzeughalter-Antriebsmotorbelastung bei der Werkzeugindexierung gefallen ist oder nicht. Es wird auch eine Bestimmung vorgenommen, ob ein absoluter Wert eines Unterschieds zwischen dem Schätzwert Me des Ausmaßes der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors, das nötig ist, um das zu wechselnde Werkzeug an die Werkzeugwechselposition zu bewegen, und dem Ausmaß der Bewegung Mc des Werkzeughalter-Antriebsmotors bei der Werkzeugindexierung den zulässigen Wert Mp überschritten hat. Wenn als Ergebnis der Bestimmungen eines oder beides des Folgenden gilt, geht der Ablauf zu Schritt SA16 über. Andernfalls kehrt der Ablauf zu Schritt SA01 zurück. TRpmax < TRmin |Me – Mc| > Mp
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[Schritt SA16] Es wird bestimmt, dass in dem Werkzeughalter-Antriebsmotor bei der Werkzeugindexierung eine Unregelmäßigkeit aufgetreten ist. Auf Basis des Bestimmungsergebnisses wird eine Meldung bereitgestellt, dass der Drehmomentwert klein ist oder das Ausmaß der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors außerhalb des zulässigen Bereichs liegt (Unregelmäßigkeitsmeldung). Dann wird die Verarbeitung zur Meldung einer Unregelmäßigkeit beim Werkzeugwechsel beendet.
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Somit kann die Steuereinheit für die Werkzeugmaschine mit dem Werkzeugwechsler bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Auftreten einer Unregelmäßigkeit beim Werkzeugwechsel detektieren und eine Unregelmäßigkeitsmeldung bereitstellen. Die Steuereinheit ist auf Basis der Unregelmäßigkeitsmeldung zu einer Steuerung wie einem Anhalten der Maschine oder einer Ausgabe einer Warnung in der Lage. Bei einer Unregelmäßigkeitsmeldung kann zum Beispiel eine wie nachstehend beschriebene Steuertätigkeit durchgeführt werden.
- – Tätigkeit 1 bei einer Unregelmäßigkeitsmeldung: Wenn ein Ausmaß der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors bei der Werkzeugindexierung außerhalb eines zulässigen Bereichs liegt, und wenn eine Belastung des Werkzeughalter-Antriebsmotors kleiner als ein zulässiger Wert ist, wird die Maschine bei Detektion einer Unregelmäßigkeit angehalten, da es zu einer Kollision zwischen dem mechanischen Abschnitt des Werkzeugwechslers und einem Werkzeug kommen kann.
- – Tätigkeit 2 bei einer Unregelmäßigkeitsmeldung: Wenn das Drehmoment des Werkzeughalter-Antriebsmotors größer als ein zulässiger Bereich ist, wird eine Warnung ausgegeben, um eine Überprüfung zu veranlassen, ob nicht eine Unregelmäßigkeit in dem mechanischen Abschnitt des Werkzeugwechslers vorliegt, und ob nicht die obere Grenze des Gewichts der Werkzeuge, die an dem Werkzeughalter angebracht werden können, deutlich überschritten ist.
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Obwohl oben eine Ausführungsform der Steuereinheit für die Werkzeugmaschine nach der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Beispiele der obigen Ausführungsform beschränkt, sondern kann sie durch Vornahme passender Veränderungen in anderen Formen ausgeführt werden. Zum Beispiel ist das obige Verfahren zur Berechnung des Schätzwerts Me eines Ausmaßes der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors ein Beispiel in einem Fall, in dem die Werkzeugtöpfe in dem Werkzeughalter in regelmäßigen Abständen angeordnet sind. Zudem kann zum Beispiel ein Ausmaß der Bewegung des Werkzeughalter-Antriebsmotors, das für die Bewegung zwischen Werkzeugtöpfen nötig ist, im Voraus durch Versuche und dergleichen gemessen und im Voraus in einem Tabellenformat in einem Speicher gespeichert werden, und kann ein Schätzwert eines Ausmaßes der Bewegung aus der Tabelle erhalten werden. Ein Schätzwert eines Ausmaßes der Bewegung kann zum Beispiel durch einen Funktionsausdruck berechnet werden, der den Aufbau des Werkzeughalters und des Werkzeughalter-Antriebsmotors in Betracht zieht. Eine derartige Konfiguration ist auch in einem Fall anwendbar, in dem die Werkzeugtöpfe in dem Werkzeughalter nicht in regelmäßigen Abständen angeordnet sind.
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Ferner ist die Festlegung der zulässigen Werte TRmax und TRmin einer Werkzeughalter-Antriebsmotorbelastung nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt. Als Reaktion auf Werkzeugwechslerkennwerte können passendere Werte festgelegt werden, oder diese Werte können auf der Basis von Informationen wie etwa der Einrichtungsumgebung für die Werkzeugmaschine, die durch einen Sensor oder dergleichen erlangt werden, dynamisch bestimmt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2001-232532 [0011]
- JP 11-333657 [0011]
- JP 58-45835 [0033]
