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STAND DER TECHNIK
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spanabfuhrvorrichtung und betrifft insbesondere eine Spanabfuhrvorrichtung, bei der der Betrieb einer Antriebseinheit situationsabhängig frei gesteuert werden kann.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Bei Spanabfuhrvorrichtungen wie Späneförderern wird üblicherweise ein Induktionsmotor und ein elektromagnetischer Schalter oder ein magnetischer Schütz als Antriebsquelle verwendet. Die Drehzahl von Induktionsmotoren ist abhängig von der Versorgungsspannung und wird daher konstant festgelegt, außer im Falle des Starts und Stopps des Betriebs des Induktionsmotors. Die Drehrichtung der Induktionsmotoren ist allgemein auf eine Richtung beschränkt.
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Die offengelegte
japanische Patentanmeldung Nr. 2010-137931 offenbart die Verwendung eines Wechselrichters (anstelle eines elektromagnetischen Schalters oder eines magnetischen Schützes) als Mittel zum Wechseln des Versorgungsstroms, das in der Lage ist, einen Induktionsmotor in jeden Antriebsstatus zu schalten, das heißt, Vorwärtslauf, Stopp und Gegenlauf, indem der Status des Versorgungsstroms in einem Antriebsregler für einen Förderer gewechselt wird, der den Versorgungsstatus zum Induktionsmotor im Förderer steuert.
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In einer Konfiguration, in der ein Induktionsmotor unter Verwendung eines magnetischen Schützes oder eines elektromagnetischen Schalters gesteuert wird, ist die Drehzahl des Induktionsmotors abhängig von der Frequenz der Stromversorgung und kann daher nicht auf eine willkürliche Zahl geändert werden. Überdies ist es nur dann möglich, zwischen Vorlauf und Gegenlauf zu wechseln, wenn ein reversibler magnetischer Schütz verwendet wird. Entsprechen besteht das Problem bei dem Betrieb eines Späneförderers, dass die Drehzahl der Antriebsquelle nicht automatisch in Übereinstimmung mit dem Produktionsstatus oder der Ablagerung von Spänen in einer Werkzeugmaschine verändert werden kann.
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In einer Technik des aktuellen Standes der Technik, offenbart in der offengelegten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-137931 wie oben beschrieben, kann der Induktionsmotor mit einer willkürlichen Drehzahl betrieben werden, einschließlich für den Gegenlauf, wohingegen der Induktionsmotor (und eine Antriebseinheit der Spanabfuhrvorrichtung) nicht zu einer willkürlichen Position bewegt und dort gestoppt werden kann, da kein Rotationsdetektor in dem Induktionsmotor verwendet wird, und da keine Mittel zum Empfangen und Verarbeiten von Signalen von einem Rotationsdetektor in dem Induktionsmotor eingeschlossen sind.
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Zusätzlich ist es nicht möglich, die Laufrichtung des Induktionsmotors zu prüfen, da der Betrieb des Induktionsmotors nicht überwacht ist. Daher kann der Induktionsmotor durch Fehler in der Verdrahtung des Induktionsmotors oder Ähnlichem in einer unterschiedlichen Richtung als der beabsichtigten laufen gelassen werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Spanabfuhrvorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei deren Betrieb eine Antriebseinheit situationsabhängig frei gesteuert werden kann.
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Die Spanabfuhrvorrichtung nach der Erfindung transportiert Späne, die in einer Werkzeugmaschine produziert werden, aus der Werkzeugmaschine nach außen ab und umfasst einen Synchronmotor als Energiequelle für die Spanabfuhrvorrichtung, eine Lastüberwachungseinheit, die eine Belastung auf dem Synchronmotor oder der Antriebseinheit der Spanabfuhrvorrichtung, die durch den Synchronmotor betrieben wird, überwacht, eine Schwellenwert-Speichereinheit, die mindestens einen Schwellenwert der Belastung auf dem Synchronmotor oder auf der Antriebseinheit der Spanabfuhrvorrichtung, die durch den Synchronmotor betrieben wird, speichert, eine Vergleichseinheit, die einen Vergleich zwischen der durch die Lastüberwachungseinheit überwachten Belastung und dem in der Schwellenwert-Speichereinheit gespeicherten Schwellenwert durchführt, und eine Synchronmotorsteuerungseinheit, die eine Drehzahl oder eine Laufrichtung des Synchronmotors in Übereinstimmung mit den Ergebnissen des durch die Vergleichseinheit durchgeführten Vergleichs verändert.
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Wenn die tatsächliche Belastung als Ergebnis des durch die Vergleichseinheit durchgeführten Vergleichs den Schwellenwert überschreitet, kann mindestens die Drehzahl oder eine Betriebsfrequenz des Synchronmotors erhöht werden, kann mindestens ein Betriebsstopp oder eine Meldung über eine Störung ausgeführt werden, oder ein Gegenlauf des Synchronmotors für eine bestimmte Zeit und die darauffolgende Rückkehr zum Vorwärtslauf können verursacht werden. Wenn die tatsächliche Belastung unter den Schwellenwert fällt, kann mindestens die Drehzahl und die Betriebsfrequenz des Synchronmotors verringert werden, oder es kann mindestens ein Betriebsstopp oder eine Meldung über eine Störung ausgeführt werden.
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Die Spanabfuhrvorrichtung kann ferner eine Belastungsgeschichten-Speichereinheit umfassen, die eine Geschichte des Belastungsstatus des Synchronmotors speichert, eine Bewertungseinheit, die den Verschleiß und die Wartungs- und Austauschintervalle des Synchronmotors basierend auf der Geschichte des Belastungsstatus bewertet und eine Meldeeinheit, die eine Meldung über die Wartungs- und Ersatzintervalle basierend auf den Ergebnissen der durch die Bewertungseinheit erstellten Bewertung erstellt.
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Die Synchronmotorsteuerungseinheit kann auf einem Regler bereitgestellt werden, der ein anderer Regler als derjenige ist, der die Werkzeugmaschine steuert.
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Die Steuerung des Synchronmotors kann basierend auf Befehlscodes eines Bearbeitungsprogramms der Werkzeugmaschine oder auf Informationen zur Schneidebelastung zum Zeitpunkt der maschinellen Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine durchgeführt werden.
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In der Erfindung wird ein Spanabfuhrsystem aufgebaut, das eine Vielzahl von Spanabfuhrvorrichtungen wie oben aufgeführt umfasst und eine Vielzahl von Spanabfuhrvorrichtungen aufweist, die durch einen Regler gesteuert werden.
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Nach der Erfindung kann die Antriebseinheit der Spanabfuhrvorrichtung in Übereinstimmung mit dem Status des Abtransports der Späne, des Status der Spanproduktion und/oder ähnlichem in der Werkzeugmaschine gesteuert werden. Zusätzlich können die Wartungskosten durch eine Meldung über die Wartungs- und Austauschintervalle in Übereinstimmung mit der Geschichte des Belastungsstatus, der Positionskontrolle während der Wartung und/oder ähnlichem reduziert werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die oben genannten und andere Ziele und Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ersichtlich, worin:
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1 eine schematische Konfiguration ist, die ein erstes Beispiel einer Spanabfuhrvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung bildlich darstellt;
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2 eine schematische Konfiguration ist, die ein zweites Beispiel einer Spanabfuhrvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung bildlich darstellt;
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3 eine schematische Konfiguration ist, die ein drittes Beispiel einer Spanabfuhrvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung bildlich darstellt;
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4 eine schematische Konfiguration ist, die ein viertes Beispiel einer Spanabfuhrvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung bildlich darstellt;
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5 ein funktionales Blockdiagramm ist, um zu erläutern, dass die Spanabfuhrvorrichtung, die eine Struktur wie in einer der 1 bis 4 aufweist, die Funktionen a bis e erreicht;
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6 eine Darstellung ist, die ein Beispiel der Bewertung des Spanabfuhrstatus nach der ersten Ausführungsform der Erfindung bildlich darstellt;
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7 ein funktionales Blockdiagramm ist, das eine Spanabfuhrvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung bildlich darstellt;
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8 ein funktionales Blockdiagramm ist, das eine Spanabfuhrvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung bildlich darstellt; und
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9 ein funktionales Blockdiagramm ist, das eine Spanabfuhrvorrichtung nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung bildlich darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Zunächst wird eine erste Ausführungsform der Spanabfuhrvorrichtung nach der Erfindung unter Verwendung der 1 bis 6 beschrieben.
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1 stellt ein Konfigurationsbeispiel der ersten Ausführungsform der Spanabfuhrvorrichtung nach der Erfindung bildlich dar.
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Eine Antriebseinheit der Spanabfuhrvorrichtung 1 wird durch einen Synchronmotor 2 angetrieben. Ein Steuerungsinstrument (Servoverstärker) 4 für den Synchronmotor steuert den Synchronmotor 2 durch Energie von einer AC-Quelle 6 basierend auf Befehlssignalen von einem Regler 5 und führt eine Rückkopplung an den Regler 5 aus, während es Signale von einem Rotationsdetektor 3 empfängt, der auf dem Synchronmotor 2 montiert ist.
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Der Synchronmotor 2 kann auf einem Hauptteil der Spanabfuhrvorrichtung 1 montiert sein oder kann von der Spanabfuhrvorrichtung 1 abtrennbar sein, so dass, wenn diese bewegt und gekoppelt wurde, der Antrieb durch eine automatische Verfahreinrichtung (nicht dargestellt) erfolgt, jedoch nur, wenn dies erforderlich ist. Angesichts der Zweckmäßigkeit der Gerätekonfiguration ist es jedoch bevorzugt, dass der Synchronmotor 2 in den Hauptteil der Spanabfuhrvorrichtung 1 eingebunden oder an diesen angrenzend ist.
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Der Regler 5, der den Synchronmotor 2 steuert, kann ein Regler sein, der außerhalb einer Werkzeugmaschine bereitgestellt wird, um den Betrieb der Spanabfuhrvorrichtung 1 zu steuern, oder der Regler 5, der eine Werkzeugmaschine 7 steuert, kann hierfür wie in 2 bildlich dargestellt verendet werden.
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Der Regler 5, der den Synchronmotor 2 steuert, muss nicht der Regler sein, der die Werkzeugmaschine steuert, mit der die Spanabfuhrvorrichtung 1 verbunden ist. Beispielsweise kann ein Regler, der eine Werkzeugmaschine steuert, Synchronmotoren (die als Antriebsquellen für Spanabfuhrvorrichtungen dienen) steuern, die jeweils mit einer Vielzahl anderer Werkzeugmaschinen verbunden sind, wie es in 3 bildlich dargestellt wird, oder eine Ablaufsteuerung (zentrale Steuerungseinheit), die bereitgestellt wird, um die Produktionslinien zu verwalten, kann Synchronmotoren (die als Antriebsquellen für eine Vielzahl von Spanabfuhrvorrichtungen dienen) steuern, wie es in 4 bildlich dargestellt wird. Alternativ kann ein Regler für Roboter in Produktionslinien oder Ähnliches hierfür verwendet werden. In den 2 bis 4 wird die bildliche Darstellung der Steuerinstrumente (Servoverstärker) 4 für Synchronmotoren, die Rotationsdetektoren 3 und die Anschlussdrähte, die zu und von diesen Elementen verlaufen, ausgelassen.
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Eine Form der Spanabfuhrvorrichtung 1 nach der Erfindung ist nicht besonders von Bedeutung. Förderbänder von Späneförderern, Antriebsmittel für Schrauben von Span-Schlangenbohrern und Ähnliches fallen unter die Spanabfuhrvorrichtung 1 nach der Erfindung. Der Rotationsdetektor 3 wird auf dem Synchronmotor 2 montiert, der gemeinsam verwendet wird, und ist in der Lage, eine Laufrichtung des Synchronmotors 2 sowie die Drehgeschwindigkeit und dessen Drehphase zu erfassen. Folglich wird es ermöglicht, die Rotation des Synchronmotors 2 in einer Richtung zu erfassen, die durch Verdrahtungsfehler zu der beabsichtigten Richtung entgegengesetzt ist.
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Das Steuerungsinstrument 4 für den Synchronmotor oder der Regler 5, der in 1 bildlich dargestellt ist, hat die nachfolgenden Funktionen.
- Funktion a: eine Funktion des Messens oder Bewertens des Belastungsstatus des Synchronmotors 2 oder der Antriebseinheit der Spanabfuhrvorrichtung 1
- Funktion b: eine Funktion des Eingebens und Speicherns eines Referenzwerts oder eines Referenzbereichs zum Bestimmen einer Belastung auf dem Synchronmotor 2 oder auf der Antriebseinheit der Spanabfuhrvorrichtung 1
- Funktion c: eine Funktion des Vergleichens des durch die Funktion a erhaltenen Belastungsstatus mit dem in Funktion b gespeicherten Referenzwert oder Referenzbereich
- Funktion d: eine Funktion des Bewertens des Status des Synchronmotors 2, des Status der Antriebseinheit der Spanabfuhrvorrichtung 1, oder des Status der Spanproduktion in der Werkzeugmaschine 7, basierend auf den Ergebnissen des Vergleichs in Funktion c
- Funktion e: eine Funktion des automatischen Veränderns des Betriebs des Synchronmotors 2, der Antriebseinheit, die durch den Synchronmotor 2 angetrieben wird, oder der Spanabfuhrvorrichtung 1 in Übereinstimmung mit den in Funktion d bewerteten Ergebnissen
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5 ist ein funktionales Blockdiagramm, um zu erläutern, dass die Spanabfuhrvorrichtung, die eine Struktur wie in einer der 1 bis 4 aufweist, die oben beschriebenen Funktionen a bis e erreicht.
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Eine Lastüberwachungseinheit 10 ist ein funktionales Mittel, das der Funktion a entspricht, und wird standardmäßig allgemein in dem Regler 5 oder dem Steuerungsinstrument 4 für den Synchronmotor bereitgestellt. Zur Lastüberwachung durch die Lastüberwachungseinheit 10 kann eine Messung eines Stroms, der von einer Energiequelle dem Synchronmotor 2 zugeführt wird, von Drehmomentsollwert-Signalen, die von dem Regler 5 an das Steuerungsinstrument 4 für den Synchronmotor übermittelt werden oder Ähnliches verwendet werden, oder beispielsweise kann die Belastung auf der Antriebseinheit der Spanabfuhrvorrichtung 1, die durch den Synchronmotor angetrieben wird, mit Hilfe eines Lastsensors (nicht gezeigt) gemessen werden.
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Ferner kann die Lastüberwachungseinheit 10 mechanische Belastungsinformationen während der maschinellen Bearbeitung zusätzlich zu dem Synchronmotor 2 für die Spanabfuhrvorrichtung 1 überwachen. Als spezifische Beispiele können Informationen zur Belastung auf einem Synchronmotor für eine Vorschubachse während der maschinellen Bearbeitung, Informationen zur Belastung auf einem Motor für eine Hauptspindel zum Drehen eines Werkzeugs und/oder Ähnliches überwacht werden.
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Der Status der Produktion von Spänen kann mit der alleinigen Verwendung der Information zur mechanischen Belastung während der maschinellen Bearbeitung oder der kombinierten Verwendung der Informationen zur mechanischen Belastung und der Informationen zur Belastung auf dem Synchronmotor 2 für die Spanabfuhrvorrichtung 1 genauer bewertet werden. Insbesondere ermöglicht die Kombination der Informationen zur mechanischen Belastung während der maschinellen Bearbeitung und der Informationen zur Belastung auf dem Synchronmotor 2, zu bestimmen, ob ein Anstieg der Belastung auf dem Synchronmotor 2 beispielsweise durch einen Anstieg des Abtransports von Spänen oder durch einen Ausfall wie Abnutzung und Verschleiß der Antriebseinheit der Spanabfuhrvorrichtung verursacht wurde.
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Eine Schwellenwert-Speichereinheit 11 ist ein funktionales Mittel, das der Funktion b entspricht, und es ist vorstellbar, dass beispielsweise die Belastung auf dem Synchronmotor 2, die erreicht wird, wenn der Synchronmotor 2 für die Spanabfuhrvorrichtung 1 angetrieben wird, so dass die Späne in der Werkzeugmaschine 7 reibungslos in einem Status abtransportiert werden, in dem tatsächlich Späne produziert werden, und die durch die Lastüberwachungseinheit 10 überwacht wird, als Referenzwert der Belastung als ”Standardstatus der Spanabfuhr” in der Schwellenwert-Speichereinheit 11 gespeichert wird. Der Referenzwert für die Belastung kann ein spezifischer Wert sein, aber für die praktische Verwendung ist es bevorzugt, dass der Referenzwert eine bestimmte Breite (einen bestimmten Bereich) umfasst. Es ist bevorzugt, dass der Referenzwert für die Belastung frei innerhalb eines festgelegten Bereichs für den Synchronmotor 2 durch einen Bediener eingestellt werden kann und dass eine Vielzahl von Referenzwerten gespeichert werden kann, da angenommen wird, dass der ”Standardstatus der Spanabfuhr” und der Belastungswert je nach Material eines maschinell bearbeiteten Gegenstands, eines Bearbeitungsprogramms und/oder einer Festlegung durch den Bediener schwanken kann.
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Die Schwellenwert-Speichereinheit 11 kann so konfiguriert sein, dass sie in der Lage ist, einen oberen Schwellenwert, einen unteren Schwellenwert der Belastung oder beide zusätzlich zum Referenzwert zu speichern. Es ist denkbar, dass der obere Schwellenwert der Belastung, der in der Schwellenwert-Speichereinheit 11 gespeichert werden soll, beispielsweise folgendermaßen eingestellt wird.
- (i) Ein oberer Schwellenwert einer Nennlast des Synchronmotors 2 oder ein Wert, der etwas unter dem oberen Schwellenwert liegt.
- (ii) Ein Wert, der auf eine Größe eingestellt wird, mit der ein Bruch der Antriebseinheit (eines Bandes des Förderbandes oder des Gewindes eines Schlangenbohrers) der Spanabfuhrvorrichtung 1 vermieden wird.
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Es ist denkbar, dass der untere Schwellenwert der Belastung, der in der Schwellenwert-Speichereinheit 11 gespeichert werden soll, auf einen Wert der Belastung eingestellt wird, die erreicht wird, wenn der Synchronmotor 2 sich beispielsweise in einem Zustand dreht, der von der Antriebseinheit der Spanabfuhrvorrichtung 1 getrennt ist.
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Eine Vergleichseinheit 12 ist ein funktionales Mittel, das der Funktion c entspricht, und ein Mittel zur einfachen Erstellung eines Vergleichs zwischen dem Wert der Belastung, die durch die Lastüberwachungseinheit 10 überwacht wird, und dem Referenzwert der Belastung, der in der Schwellenwert-Speichereinheit 11 gespeichert ist. Um diesen Vergleich zu erstellen, kann zuvor eine Vielzahl von Referenzwerten der Belastung in der Schwellenwert-Speichereinheit 11 gespeichert werden, und es kann beispielsweise eine Funktion zum Umschalten des zu vergleichenden Referenzwerts zwischen den Werten in Übereinstimmung mit dem Bearbeitungsprogramm oder einem Typ der maschinellen Bearbeitung bereitgestellt werden.
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Eine Synchronmotorsteuerungseinheit 13 ist ein funktionales Mittel, das der Funktion d und der Funktion e entspricht. Die Synchronmotorsteuerungseinheit 13 bewertet den Status der Spanablagerung oder den Status der Spanproduktion in der Werkzeugmaschine, den Status des Spanabtransports und/oder Ähnliches basierend auf dem Vergleich, der durch die Vergleichseinheit 12 erstellt wurde, und steuert den Betrieb des Synchronmotors 2, der Antriebseinheit, die durch den Synchronmotor 2 angetrieben wird, oder die Spanabfuhrvorrichtung 1 in Übereinstimmung mit den Ergebnissen dieser Bewertung. Diese Bewertung, wie sie in 6 bildlich dargestellt wird, ist beispielsweise als ein Beispiel der Bewertung des Status der Spanablagerung oder des Status der Spanproduktion in der Werkzeugmaschine, des Status des Spanabtransports und/oder Ähnlichem denkbar, basierend auf den Ergebnissen der Bewertung, die durch die Vergleichseinheit 12 erstellt wurde.
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Ein Beispiel einer Steuerung des Betriebs der Spanabfuhrvorrichtung 1 basierend auf dem Beispiel der in 6 bildlich dargestellten Bewertung wird nachfolgend beschrieben.
- Region 3: Wenn die Belastung auf der Antriebseinheit der Spanabfuhrvorrichtung 1 im Standardbereich liegt, wird bewertet, dass der ”Abtransport der Späne normal ausgeführt wird” und eine Veränderung der Drehzahl es Synchronmotors 2 wird nicht ausgeführt.
- Region 2: Wenn die Belastung leicht unter den Standardwert sinkt, so dass sie eine Region (Region 2) zwischen einer unteren Grenze des Standardbereichs (Region 3) der Belastung und dem unteren Schwellenwert der Belastung liegt, wird bewertet, dass ”eine Menge der produzierten Späne gering ist” und die Drehzahl des Synchronmotors 2 wird vermindert, so dass die Belastung in Region 3 fällt, um den Energieverbrauch durch den Synchronmotor 2 zu reduzieren.
- Region 1: Wenn die Belastung so gering ist, dass sie eine Region (Region 1) erreicht, die nicht höher als der untere Schwellenwert der Belastung ist, wird bewertet, dass die ”Verbindung zwischen dem Synchronmotor 2 und der Antriebseinheit der Spanabfuhrvorrichtung 1 unterbrochen ist” und die Rotation des Synchronmotors 2 wird gestoppt. Zusätzlich erfolgt eine Meldung an den Bediener über dieses Vorkommnis durch Anzeige eines Alarms oder einer Nachricht auf dem Bildschirm des Reglers 5 für die Werkzeugmaschine 7 oder Ähnliches.
- Region 4: Wenn die Belastung leicht über den Standardwert steigt, so dass sie eine Region (Region 4) zwischen einer oberen Grenze des Standardbereichs (Region 3) der Belastung und dem oberen Schwellenwert der Belastung liegt, wird bewertet, dass ”eine Menge der produzierten Späne hoch ist” und die Drehzahl des Synchronmotors 2 wird erhöht, so dass die Belastung in Region 3 kommt, um einen Rückhalt von Spänen in der Werkzeugmaschine 7 zu verhindern.
- Region 5: Wenn die Belastung so hoch ist, dass sie eine Region (Region 5) erreicht, die nicht geringer als der obere Schwellenwert der Belastung ist, wird bewertet, dass ”eine Störung bei den Spänen oder einer anderen Antriebseinheit aufgetreten ist” und die Rotation des Synchronmotors 2 wird gestoppt. Zusätzlich erfolgt eine Meldung an den Bediener über dieses Vorkommnis durch Anzeige eines Alarms oder einer Nachricht auf dem Bildschirm des Reglers 5 für die Werkzeugmaschine 7 oder Ähnliches.
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Auch wenn das oben aufgeführte Beispiel voraussetzt, dass der Synchronmotor 2 für die Spanabfuhrvorrichtung 1 kontinuierlich mit einer konstanten Geschwindigkeit rotiert, wenn die Belastung des Synchronmotors 2 in einem normalen Status (Region 3) ist, kann verursacht werden, dass der Synchronmotor 2 beispielsweise intermittierend rotiert, so dass die Intervalle der Rotation und des Stoppens in Übereinstimmung mit dem Belastungsstatus erhöht oder vermindert werden können, oder so dass sowohl die Intervalle der Rotation und des Stoppens und die Anzahl der Rotationen schwanken können.
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Anschließend wird eine zweite Ausführungsform einer Spanabfuhrvorrichtung nach der Erfindung unter Zuhilfenahme von 7 beschrieben.
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Die Spanabfuhrvorrichtung nach der Ausführungsform ist in ihrer grundlegenden Konfiguration der Spanabfuhrvorrichtung nach der ersten Ausführungsform, die in den 1 bis 4 bildlich dargestellt wurde, ähnlich, abgesehen davon, dass eine Funktion der Ausübung einer Steuerung, basierend auf der Überwachung des Belastungsstatus des Synchronmotors, durch das Bearbeitungsprogramm bereitgestellt wird.
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7 zeigt ein schematisches funktionales Blockdiagramm für die Spanabfuhrvorrichtung, das eine Konfiguration zeigt, die in jeder der 1 bis 4 gezeigt wird, und die die oben beschriebenen Funktionen erzielt.
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Eine Lastüberwachungseinheit 10, eine Schwellenwert-Speichereinheit 11, eine Vergleichseinheit 12 und eine Synchronmotorsteuerungseinheit 13, die in 7 bildlich dargestellt werden, ist denen ähnlich, die für 5 (erste Ausführungsform) beschrieben werden.
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Eine Befehlsanalyseeinheit 14 erstellt eine Analyse eines Bearbeitungsprogramms 20, das in einem Speicher (nicht gezeigt) gespeichert oder über MDI-/Displaymittel (nicht gezeigt) oder Ähnliches eingegeben wurde, und erzeugt Befehle basierend auf Blocks des Bearbeitungsprogramms 20 an die Schwellenwert-Speichereinheit 11, die Vergleichseinheit 12, oder die Synchronmotorsteuerungseinheit 13, basierend auf den Analyseergebnissen.
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Die Befehle, die auf den Blocks des Bearbeitungsprogramms 20 basieren, umfassen beispielsweise Hinzufügen, Löschen und/oder Verändern der Schwellenwerte, die in der Schwellenwert-Speichereinheit 11 gespeichert sind, Befehle zum Verändern der Vergleichsbearbeitung, die durch die Vergleichseinheit 12 durchgeführt wird, direkte Kontrolle über die Synchronmotorsteuerungseinheit 13 hinsichtlich der Laufrichtung, Laufgeschwindigkeit, einer Stoppposition und/oder Ähnlichem des Synchronmotors 2 in Übereinstimmung mit dem Bearbeitungsstatus durch die Werkzeugmaschine basieren auf dem Bearbeitungsprogramm 20, dem aktuellen Belastungsstatus des Synchronmotors 2, der von der Lastüberwachungseinheit 10 erhalten wird, und/oder Ähnlichem, und das Hinzufügen, Löschen und/oder Verändern der Bewertungsbearbeitung und der Steuerungsbearbeitung durch die Synchronmotorsteuerungseinheit 13.
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Unter der Bedingung, dass der Produktionsstatus von Spänen so in einem bestimmten Umfang durch die Inhalte des Bearbeitungsprogramms bewertet werden kann, können Fehlfunktionen, die durch eine fehlerhafte Erfassung der Belastung auf dem Synchronmotor 2 oder Ähnlichem verursacht werden, durch eine Steuerung über den Synchronmotor 2 in 7 vermieden werden.
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Eine oder mehrere Betriebsbedingungen wie die Laufrichtung, die Laufgeschwindigkeit und die Änderungsfrequenz der Drehzahl, einschließlich Stoppen, des Synchronmotors 2 kann im Voraus als Einstellungsinformation der Betriebsbedingung für den Synchronmotor 2 eingestellt werden und die gespeicherten Einstellungsinformationen können basierend auf Blockbefehlen des Bearbeitungsprogramms 20 ausgelesen werden, so dass ein Betrieb gemäß den Bedingungen ausgelöst wird. Bei dieser Konfiguration ist es nicht notwendig, detaillierte Betriebsbedingungen für alle diese Ereignisse einzugeben. Zusätzlich können die Betriebsbedingungen für den Synchronmotor, die eingestellt wurden, von einer Vielzahl an Bearbeitungsprogrammen verwendet werden, und eine Reduzierung der Arbeitsstunden für die Eingabe der Bearbeitungsprogramme wird folglich gefördert.
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Nun wird eine dritte Ausführungsform einer Spanabfuhrvorrichtung nach der Erfindung mit Verwendung der 8 beschrieben.
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Die Spanabfuhrvorrichtung nach der Ausführungsform ist der Spanabfuhrvorrichtung nach der ersten Ausführungsform, die in den 1 bis 4 bildlich dargestellt wurde, ähnlich, außer dass eine Funktion zum Bewerten der Wartungsintervalle durch Überwachung des Belastungsstatus des Synchronmotors bereitgestellt wird.
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In dem Regler 5, der den Synchronmotor 2 steuert, kann allgemein der Belastungsstatus des Synchronmotors 2 konstant durch funktionale Mittel überwacht werden, die standardmäßig in dem Regler 5 bereitgestellt werden. In der Spanabfuhrvorrichtung nach der Ausführungsform 2 wird kontinuierlich oder intermittierend der Belastungsstatus des Synchronmotors 2 zusammen mit der Antriebszeit des Synchronmotors 2 gespeichert, so dass eine Geschichte aufgezeichnet wird und der und dem Verschleißstatus des Synchronmotors 2 und der und dem Spanabfuhrvorrichtung 1 ausgehend von der Geschichte bewertet wird.
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8 stellt ein schematisches funktionales Blockdiagramm für die Spanabfuhrvorrichtung dar, das eine Konfiguration aufweist, die in den 1 bis 4 bildlich dargestellt wird und die die Funktionen erzielt.
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Eine Lastüberwachungseinheit 10, die in 8 bildlich dargestellt wird, ist ein funktionales Mittel, das die Last auf dem Synchronmotor 2 wie für die erste Ausführungsform beschrieben (5) erhält.
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Eine Belastungsgeschichten-Speichereinheit 15 speichert die Belastung auf dem Synchronmotor 2, die durch die Lastüberwachungseinheit 10 überwacht wird, zusammen mit Informationen zu den jeweiligen Zeiten. Aufzeichnungen der Belastung auf dem Synchronmotor 2 können kontinuierlich oder intermittierend mit einer bestimmten Frequenz gespeichert werden. Die Aufzeichnungen können jedes Mal erfolgen, wenn eine bestimmte Menge oder mehr einer Veränderung der Belastung des Synchronmotors 2 auftritt, die durch die Lastüberwachungseinheit 10 überwacht wird.
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Eine Bewertungseinheit für Wartungs- und Austauschintervalle 16 bewertet den Status der Abnutzung des Synchronmotors 2 und der Spanabfuhrvorrichtung 1 basierend auf der Belastungsgeschichte des Synchronmotors 2, die in der Belastungsgeschichten-Speichereinheit 15 gespeichert wurde. Eine Wartungsintervall-Meldeeinheit 17 meldet dem Bediener die Ergebnisse der Bewertung durch die Bewertungseinheit für Wartungs- und Austauschintervalle 16 unter Verwendung einer Anzeige auf einem Bildschirm, Sprachausgabe, Leuchten und/oder Ähnlichem. Ein Beispiel spezifischer Verfahren zur Meldung der Ergebnisse der Bewertung wird nachfolgend beschrieben.
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Verfahren zur Meldung der Bewertung 1: Eine Dauer einer Gesamtantriebszeit (Wartungsintervall) wird zuvor bestimmt, nach der die Wartung der Spanabfuhrvorrichtung durchzuführen ist, unter der Bedingung, dass die Belastung auf der Antriebseinheit der Spanabfuhrvorrichtung 1 im Standard-Status ist. Naht das vorbestimmte Wartungsintervall unter der Bedingung, dass die Spanabfuhrvorrichtung weiterhin im Standard-Status verwendet wird, wird dem Bediener dieses Ereignis durch die Wartungsintervall-Meldeeinheit 17 gemeldet.
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Verfahren zur Meldung der Bewertung 2: In einem Fall, in dem über einen Zeitraum die Verwendung in einem Status erfolgt ist, in dem die Belastung größer als der Standard war, wird dem Bediener das nahende Wartungsintervall durch die Wartungsintervall-Meldeeinheit 17 früher als nach Ablauf des Zeitraums für das Verfahren zur Meldung der Bewertung 1 gemeldet.
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Verfahren zur Meldung der Bewertung 3: In einem Fall, in dem über einen Zeitraum die Verwendung in einem Status erfolgt ist, in dem die Belastung geringer als der Standard war, wird dem Bediener das nahende Wartungsintervall durch die Wartungsintervall-Meldeeinheit 17 später als nach Ablauf des Zeitraums für das Verfahren zur Meldung der Bewertung 1 gemeldet.
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Verfahren zur Meldung der Bewertung 4: Sowohl bei dem Verfahren zur Meldung der Bewertung 2 als auch dem Verfahren zur Meldung der Bewertung 3 kann die Veränderung des Zeitraums für das Wartungsintervall zu einem gewissen Grad automatisch berechnet werden, in Übereinstimmung mit einem Abweichungsgrad des Belastungsstatus vom Standard und einer Länge der Antriebszeit, während der die Spanabfuhrvorrichtung 1 im Belastungsstatus angetrieben wird.
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Nachfolgend wird eine vierte Ausführungsform einer Spanabfuhrvorrichtung nach der Erfindung unter Verwendung der 9 beschrieben.
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Die Spanabfuhrvorrichtung nach der Ausführungsform ist in ihrer grundlegenden Konfiguration der Spanabfuhrvorrichtung nach der ersten Ausführungsform, die in den 1 bis 4 bildlich dargestellt wird, ähnlich, außer dass eine Funktion des Bewegens des Synchronmotors zu einer willkürlichen Position basierend auf Information von den Rotationsdetektoren, die auf dem Synchronmotor montiert sind, zur Verfügung gestellt wird. Mit dem Bereitstellen dieser Funktion in der Spanabfuhrvorrichtung kann die Antriebseinheit zu einer willkürlichen Phase oder einer willkürlichen Position durch den Bediener bewegt werden, oder eine spezifizierte Phase oder eine spezifizierte Position kann im Voraus gespeichert werden, so dass die Antriebseinheit manuell oder automatisch nach Bedarf zu der Position bewegt werden kann.
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Das Bereitstellen der oben beschriebenen Funktion in der Spanabfuhrvorrichtung nach der Ausführungsform ermöglicht es dem Bediener, eine Verbindungsstelle des Förderbands oder eine Befestigungsschraube der Schnecke des Span-Schneckenbohrers beispielsweise zu einer Position zu bewegen, in der der Bediener sofort und leicht eine Wartungsarbeit oder einen Austausch vornehmen kann, und ermöglicht es, die für die Wartung und den Austausch erforderliche Zeit zu verkürzen.
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9 stellt ein schematisches funktionales Blockdiagramm für die Spanabfuhrvorrichtung dar, das eine Konfiguration aufweist, die in den 1 bis 4 bildlich dargestellt wird und die die Funktionen erzielt.
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Eine Synchronmotorsteuerungseinheit 13, die in 9 bildlich dargestellt wird, ist ein funktionales Mittel, das den Betrieb des Synchronmotors 2 steuert, wie es für die erste Ausführungsform beschrieben wurde (5).
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Eine Einheit zur Positionsbezeichnung 18 ist ein funktionales Mittel, dem durch den Bediener eine willkürliche Phase oder Position der Antriebseinheit der Spanabfuhrvorrichtung 1 gemeldet wird, und die den Synchronmotor 2 so steuert, dass die Antriebseinheit der Spanabfuhrvorrichtung 1 sich zu der bezeichneten Position bewegt. Die Bezeichnung der Phase oder Position der Antriebseinheit der Spanabfuhrvorrichtung 1 durch den Bediener kann durch das Bedienen eines Steuerpults oder Ähnlichem erfolgen oder kann unter Verwendung des Bearbeitungsprogramms oder Ähnlichen erfolgen. Hinsichtlich der Phase oder Position der Antriebseinheit der Spanabfuhrvorrichtung 1 können typische Werte, die bei Arbeiten häufig verwendet werden, in einer Positions-Speichereinheit 19 im Voraus gespeichert werden, so dass die gespeicherten Werte ausgelesen werden und durch Betriebsvorgänge durch den Bediener in bezeichnet werden können.
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Die Unterschiede zwischen der Erfindung und dem Stand der Technik werden nachfolgend beschrieben.
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In der Spanabfuhrvorrichtung, die mit den oben beschriebenen Konfigurationen durch den Synchronmotor der Erfindung angetrieben und gesteuert wird, wird die Steuerung der Spanabfuhrvorrichtung in Übereinstimmung mit dem Status der Spanproduktion in der Werkzeugmaschine im Vergleich zu der Steuerung in dem Induktionsmotor und dem elektromagnetischen Schalter oder dem magnetischen Schütz wie in der Spanabfuhrvorrichtung des Standes der Technik besser ermöglicht. Zusätzlich können die Funktion des Bewertens des Status der Spanablagerung in der Werkzeugmaschine basierend auf der Belastung (Spannung, Drehmoment), die auf den Synchronmotor angelegt wird, und die Funktion des automatischen Wechsels der Drehzahl des Synchronmotors in Übereinstimmung mit den Ergebnissen der Bewertung bereitgestellt werden, und die nachfolgenden Verarbeitungs- und Betriebsabläufe werden als Folge ermöglicht.
- (1) In einem Fall, in dem die Belastung auf dem Synchronmotor leicht höher als normal ist: Es wird festgestellt, dass die ”durch Schneidarbeiten produzierten Späne vermehrt oder in einer hohen Anzahl vorhanden sind” und eine automatische Steigerung der Drehzahl des Synchronmotors fördert den Abtransport der Späne, vermeidet die Rückhaltung von Spänen in der Werkzeugmaschine und verursacht somit einen Anstieg der Betriebsgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine einschließlich der Spanabfuhrvorrichtung.
- (2) In einem Fall, indem die Belastung auf dem Synchronmotor wesentlich höher als normal ist: Es wird festgestellt, dass ”eine Verstopfung mit durch Schneidarbeiten produzierten Spänen aufgetreten ist” und ein Ausfall der Spanabfuhrvorrichtung wird durch das Stoppen des Betriebs des Synchronmotors und einer Störungsmeldung minimiert, oder die Verstopfung mit Spänen wird durch einen automatischen Gegenlauf des Synchronmotors entfernt, und der Abtransport der Späne wird danach durch eine Rückkehr zum Vorlauf gefördert, so dass die Betriebsgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine einschließlich der Spanabfuhrvorrichtung erhöht ist.
- (3) In einem Fall, in dem die Belastung des Synchronmotors leicht niedriger als normal ist: Es wird festgestellt, dass die ”durch Schneidarbeiten produzierten Späne vermindert oder in einer geringen Anzahl vorhanden sind” und eine automatische Verminderung der Drehzahl des Synchronmotors verursacht eine Verminderung des Energieverbrauchs durch den Synchronmotor und verursacht somit eine Verminderung der Produktionskosten.
- (4) In einem Fall, indem die Belastung auf dem Synchronmotor wesentlich niedriger als normal ist: Es wird festgestellt, dass die ”Kopplung zwischen dem Synchronmotor und der Spanabfuhrvorrichtung unterbrochen wurde”, und ein Ausfall der Spanabfuhrvorrichtung wird durch Stoppen des Betriebs des Synchronmotors und eine Störungsmeldung minimiert.
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Bei der Spanabfuhrvorrichtung, die durch den Synchronmotor der Erfindung angetrieben und gesteuert wird, wird die Voraussage von Wartungs- und Austauschintervallen für die Antriebseinheit der Spanabfuhrvorrichtung und die Meldung der Ergebnisse der Vorhersage an den Bediener durch intermittierende oder kontinuierliche Speicherung und Berechnung der Belastungsgeschichte (Spannung, Drehmoment), der der Synchronmotor ausgesetzt wird, im Vergleich zu der Steuerung durch den Induktionsmotor und den elektromagnetischen Schalter oder den magnetischen Schütz wie in der konventionellen Spanabfuhrvorrichtung besser ermöglicht, und die nachfolgenden Verarbeitungs- und Betriebsabläufe werden als Folge ermöglicht.
- (1) In einem Fall, in dem der Synchronmotor mit einer Belastung verwendet wird, die höher als normal ist: Es wird festgestellt, dass der ”Verschleiß der Antriebseinheit der Spanabfuhrvorrichtung gestiegen ist” und das Wartungs- oder Austauschintervall wird früher als normal gemeldet, so dass eine Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines unvorhersehbaren Ausfalls durch eine hohe Belastung vermindert wird.
- (2) In einem Fall, in dem der Synchronmotor mit einer Belastung verwendet wird, die geringer als normal ist: Es wird festgestellt, dass der ”Verschleiß der Antriebseinheit der Spanabfuhrvorrichtung vermindert ist” und das Wartung- oder Austauschintervall wird später als normal gemeldet, um so Wartungskosten zu vermindern.
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Bei der Spanabfuhrvorrichtung, die durch den Synchronmotor der Erfindung angetrieben und gesteuert wird, wird ferner die Bewegung zu und das Stoppen an einer willkürlichen Position des Synchronmotors oder der Spanabfuhrvorrichtung, die durch den Synchronmotor angetrieben wird, durch Rückkopplungsregelung unter Verwendung von Rückkopplungssignalen von dem Positionsdetektor, der auf dem Synchronmotor montiert ist, im Vergleich mit der Verwendung eines Regelschemas mit dem Induktionsmotor und dem Wechselrichter wie in der in der oben beschriebenen
japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 2010-137931 offenbart besser ermöglicht. Entsprechend kann beispielsweise eine Verbindungsstelle des Bands des Späneförderers oder der Schnecke des Span-Schneckenbohrers zu einer Position bewegt werden, an der der Bediener leicht eine Arbeit ausführen kann, und somit kann die Wartungszeit verkürzt werden.
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Bei der Spanabfuhrvorrichtung der Erfindung, die durch den Synchronmotor angetrieben und gesteuert wird, wird der Synchronmotor zusätzlich zu dem oben Gesagten durch einen Regler gesteuert, der sich von dem Regler der Werkzeugmaschine unterscheidet, und somit können Arbeiten zum Abtransport von Spänen in der Werkzeugmaschine und Wartungsarbeiten an der Spanabfuhrvorrichtung auch in einem Zustand durchgeführt werden, in dem der Betrieb des Hauptteils der Werkzeugmaschine durch ein Abschalten ihrer Energiequelle gestoppt wurde.
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Auch wenn die Ausführungsformen der Erfindung oben beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf die oben genannten Beispiele der Ausführungsformen beschränkt und können auf verschiedene Weise mit geeigneten Modifizierungen umgesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2010-137931 [0003, 0005, 0072]
