DE102019131286A1

DE102019131286A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102019131286A1
Application number: DE102019131286.8A
Authority: DE
Inventors: Gaku ISOBE
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2019-11-20
Publication date: 2020-05-28
Also published as: JP2020082270A; US20200164477A1; CN111215964A

Abstract

Ein geeigneter anormaler Lastschwellenwert wird für jedes zu verwendendes Werkzeug festgelegt. Bereitgestellt wird eine Werkzeugmaschine (1), umfassend: eine Hauptwelle (5); Vorschubmotoren (8X, 8Y), welche einen Tisch (3) und die Hauptwelle (5) in Richtungen relativ verschieben, welche die Längsachse der Hauptwelle (5) schneiden; Vorschublastmesseinheiten (9X, 9Y), welche die Größe von auf den Vorschubmotoren (8X, 8Y) aufgebrachten Lasten messen; und eine Anomalieerfassungseinheit (13), welche anormale Lasten auf den Vorschubmotoren (8X, 8Y) erfasst, wenn die Größen der durch die Vorschublastmesseinheiten (9X, 9Y) gemessenen Lasten größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, wobei der vorgegebene Schwellenwert entsprechend der Länge eines Werkzeugs (20), welches von der Hauptwelle (5) gehalten wird, geändert wird.

Description

{Technisches Gebiet}
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine und insbesondere eine Werkzeugmaschine, welche eine Funktion zur Erfassung einer anormalen Last auf einem Vorschubmotor aufweist.
{Stand der Technik}
Im Stand der Technik ist eine Einrichtung bekannt, bei welcher eine Funktion zur Erfassung einer anormalen Last auf einem Wellendrehmotor montiert worden ist (siehe zum Beispiel PTL 1 bis PTL 4). In PTL 1 bis PTL 4 wird das Lastdrehmoment eines Motors überwacht und ermittelt, dass eine anormale Last auf dem Motor aufgebracht wird, wenn das Lastdrehmoment einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, und wird die Drehzahl des Motors verringert oder der Motor gestoppt.
Andererseits ist ein Vorschubmotor, welcher ein Werkstück und Werkzeug relativ verschiebt, an einer Werkzeugmaschine zur Durchführung von Fräsen usw. vorgesehen. Viele Werkzeugmaschinen weisen eine Funktion zur Überwachung der Last auf dem Vorschubmotor und Benachrichtigung einer Bedienperson über eine anormale Last auf, wenn die Last einen Schwellenwert übersteigt. Während der Zerspanung eines Werkstücks unter Verwendung eines abgelegenen Endabschnitts des Werkzeugs wird eine große Last auf eine Hauptwelle aufgebracht, welche einen nahegelegenen Endabschnitt des Werkzeugs hält. Durch Erfassen einer anormalen Last auf dem Vorschubmotor ist es möglich, eine Vermeidungsmaßnahme zu ergreifen, z. B. den Vorschubmotor und den Hauptwellenmotor zu stoppen, um Schaden an der Hauptwelle und Teilen rund um die Hauptwelle zu vermeiden.
{Literaturliste}
{Patentliteratur}

{PTL 1} Japanische nicht geprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2013-252576
{PTL 2} Japanische nicht geprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2006-011122
{PTL 3} Japanische nicht geprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2016-153683
{PTL 4} Japanische nicht geprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2017-171452

{Kurzdarstellung der Erfindung}
{Technisches Problem}
Wenn ein Werkstück unter Verwendung eines Werkzeugs zerspant wird, während das Werkstück und das Werkzeug in einer Richtung senkrecht zu der Längsachse des Werkzeugs relativ verschoben werden, differiert die Last auf der Hauptwelle in Abhängigkeit von der Länge des Werkzeugs, selbst wenn die Last auf dem Vorschubmotor gleich bleibt. Falls daher ein Schwellenwert für die Last auf dem Vorschubmotor unveränderlich ist, kann der Schwellenwert in einigen Fällen in Abhängigkeit von dem Werkzeug nicht geeignet sein. So wird zum Beispiel eine anormale Last auf dem Vorschubmotor nicht erkannt, obwohl eine ungeeignete Last auf die Hauptwelle aufgebracht wird, und als Folge davon wird Schaden an einem Lager, welches die Hauptwelle trägt, kumuliert, wodurch die Möglichkeit der Beeinträchtigung der Zerspanungsgenauigkeit gegeben wird.
Die vorliegende Erfindung ist in Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Umstände gemacht worden, und eine Aufgabe davon ist es, eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, welche imstande ist, einen geeigneten Lastschwellenwert für jedes zu verwendendes Werkzeug festzulegen.
{Lösung des Problems}
Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu erfüllen, sieht die vorliegende Erfindung die folgenden Lösungen vor.
Gemäß einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Werkzeugmaschine bereit, umfassend: eine Hauptwelle, welche ein Werkzeug hält; einen Vorschubmotor, welcher einen Tisch, an welchem ein Werkstück befestigt ist, und die Hauptwelle in eine Richtung relativ verschiebt, welche die Längsachse der Hauptwelle schneidet; eine Vorschublastmesseinheit, welche die Größe einer auf dem Vorschubmotor aufgebrachten Last misst; und eine Anomalieerfassungseinheit, welche eine anormale Last auf dem Vorschubmotor erfasst, wenn die Größe der durch die Vorschublastmesseinheit gemessenen Last größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, wobei der vorgegebene Schwellenwert entsprechend der Länge eines Werkzeugs, welches von der Hauptwelle gehalten wird, geändert wird.
Gemäß diesem Aspekt verschiebt der Vorschubmotor die Hauptwelle und den Tisch relativ, wodurch das Werkzeug, welches von der Hauptwelle gehalten wird, und das Werkstück, welches auf dem Tisch befestigt ist, relativ verschoben werden, und wird das Werkstück durch den abgelegenen Endabschnitt des Werkzeugs zerspant. Da das Werkzeug und das Werkstück relativ verschoben werden, während sie bei der Zerspanung des Werkstücks miteinander in Kontakt sind, wird eine Last in Richtung der relativen Verschiebung auf den Vorschubmotor und die Hauptwelle aufgebracht. Die Last auf dem Vorschubmotor wird durch die Vorschublastmesseinheit gemessen, und wenn eine anormale Last größer als der vorgegebene Schwellenwert auf den Vorschubmotor aufgebracht wird, wird die anormale Last durch die Anomalieerfassungseinheit erfasst.
Die Last auf der Hauptwelle steigt mit steigender Last auf dem Vorschubmotor. Daher ist es auch möglich, auf der Grundlage der Erfassung der anormalen Last auf dem Vorschubmotor zu erfassen, dass eine große Last auf die Hauptwelle aufgebracht wird. In diesem Fall differiert die auf der Hauptwelle aufgebrachte Last in Abhängigkeit von der Länge des Werkzeugs. Gemäß diesem Aspekt wird der Schwellenwert entsprechend der Länge des für die Zerspanung zu verwendenden Werkzeugs verändert. Daher kann ein geeigneter Schwellenwert für jedes zu verwendendes Werkzeug festgelegt werden, um zu verhindern, dass eine große Last übermäßig auf die Hauptwelle aufgebracht wird.
Bei dem vorstehend beschriebenen Aspekt wird bevorzugt, dass der vorgegebene Schwellenwert mit länger werdendem Werkzeug, welches von der Hauptwelle gehalten wird, verringert wird.
Die auf der Hauptwelle aufgebrachte Last steigt mit länger werdendem Werkzeug. Deshalb ist es durch Verringern des Schwellenwerts mit länger werdendem Werkzeug möglich, die Schwankung der auf der Hauptwelle aufgebrachten maximalen Last zu verringern.
Der vorstehend beschriebene Aspekt kann ferner eine Speichereinheit umfassen, welche eine Entsprechungstabelle speichert, in welcher die Länge des Werkzeugs und der vorgegebene Schwellenwert miteinander verknüpft sind. Alternativ kann die Anomalieerfassungseinheit den vorgegebenen Schwellenwert aus der Länge des Werkzeugs berechnen.
Der vorstehend beschriebene Aspekt kann ferner zwei Lagerteile umfassen, welche mit einem Abstand dazwischen in der Richtung entlang der Längsachse der Hauptwelle angeordnet sind und die Hauptwelle derart tragen, so dass es der Hauptwelle möglich ist, sich um die Längsachse der Hauptwelle drehen, wobei der vorgegebene Schwellenwert auf der Grundlage der Länge des Werkzeugs, des Abstands zwischen den beiden Lagerteilen und der Entfernung von dem abgelegenen Ende der Hauptwelle zu dem Lagerteil, welches nahe dem nahegelegenen Ende angeordnet ist, festgelegt werden kann.
Bei der Konfiguration, bei welcher die Hauptwelle durch die beiden Lagerteile getragen wird, wird eine größere Last auf das Lagerteil aufgebracht, welches sich nahe dem abgelegenen Ende befindet. Die auf dem Lagerteil, welches sich nahe an dem abgelegenen Ende befindet, aufgebrachte Last hängt, zusätzlich zu der Länge des Werkzeugs, von dem Abstand zwischen den beiden Lagerteilen und von der Entfernung zwischen dem abgelegenen Ende der Hauptwelle und dem Lagerteil, welches sich nahe dem nahegelegenen Ende befindet, ab. Daher kann gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration der Schwellenwert festgelegt werden, um zu verhindern, dass eine große Last übermäßig auf das Lagerteil aufgebracht wird.
Bei dem vorstehend beschriebenen Aspekt kann der vorgegebene Schwellenwert auf der Grundlage einer durch den folgenden Ausdruck (1) definierten Last fmax festgelegt werden;
{Ausdruck 1} $f m a x = \frac{1}{A + L B}$
$A = \frac{X a}{(X a - X b) F m a x}$
$B = \frac{1}{(X a - X b) F m a x}$
worin Fmax eine zulässige Last auf den Lagerteilen angibt, fmax eine auf einem abgelegenen Ende des Werkzeugs aufgebrachte Last angibt, wenn die zulässige Last auf die Lagerteile aufgebracht wird, L die Länge des Werkzeugs angibt, welche die Länge von dem abgelegenen Ende des Werkzeugs zu dem abgelegenen Ende der Hauptwelle ist, Xa die Entfernung von dem abgelegenen Ende der Hauptwelle zu dem Lagerteil angibt, welches nahe dem nahegelegenen Ende angeordnet ist, und Xb die Entfernung von dem abgelegenen Ende der Hauptwelle zu dem Lagerteil angibt, welches nahe dem abgelegenen Ende angeordnet ist.
Wie es vorstehend beschrieben wurde, wird unter den beiden Lagerteilen eine größere Last auf dasjenige Lagerteil aufgebracht, welches sich nahe dem abgelegenen Ende befindet. Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann der Schwellenwert derart festgelegt werden, dass die auf das Lagerteil, welches sich nahe dem abgelegenen Ende befindet, aufgebrachte Last gleich oder kleiner als die zulässige Last Fmax wird.
Bei dem vorstehend beschriebenen Aspekt kann der vorgegebene Schwellenwert entsprechend dem Durchmesser des Werkzeugs verändert werden, welches von der Hauptwelle gehalten wird; und kann der vorgegebene Schwellenwert mit kleiner werdendem Durchmesser des Werkzeugs, welches von der Hauptwelle gehalten wird, verringert werden.
Das Werkzeug wird für eine Kraft in radialer Richtung des Werkzeugs mit kleiner werdendem Durchmesser des Werkzeugs schwächer. Durch Verringern des Schwellenwerts mit kleiner werdendem Durchmesser des Werkzeugs ist es möglich, Schaden an dem Werkzeug zu vermeiden.
Der vorstehend beschriebene Aspekt kann ferner umfassen: einen Hauptwellenmotor, welcher die Hauptwelle um die Längsachse der Hauptwelle dreht; und eine Drehlastmesseinheit, welche die Größe der auf dem Hauptwellenmotor aufgebrachten Last misst, wobei die Anomalieerfassungseinheit den vorgegebenen Schwellenwert auf der Grundlage der Länge des Werkzeugs und der Größe der durch die Drehlastmesseinheit gemessenen, auf dem Hauptwellenmotor aufgebrachten Last verändern kann.
Gemäß dieser Konfiguration, ist es möglich, aus dem Verhältnis zwischen der Last auf dem Vorschubmotor und der Last auf dem Hauptwellenmotor eine Anomalie des Hauptwellenmotors oder des Werkzeugs zu entdecken, zum Beispiel eine Drehung des Werkzeugs, ohne dass ein Kontakt einhergeht, oder ein Drehfehler der Hauptwelle. Durch Verändern des Schwellenwerts entsprechend der Last auf dem Hauptwellenmotor ist es möglich, eine Anomalie des Hauptwellenmotor oder des Werkzeugs schnell zu erfassen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Aspekt kann der vorgegebene Schwellenwert mit kleiner werdender Last auf dem Hauptwellenmotor verringert werden.
Wenn das Werkzeug gedreht wird, ohne mit dem Werkstück in Kontakt zu sein, ist die Last auf der Hauptwelle gering. Daher ist es durch Verringern des vorgegebenen Schwellenwerts mit kleiner werdender Last auf dem Hauptwellenmotor möglich, empfindlicher zu erfassen, dass eine Last von einem anderen Objekt als dem Werkzeug auf den Vorschubmotor ausgeübt wird.
Der oben beschriebene Aspekt kann ferner eine Benachrichtigungseinheit umfassen, welche eine Bedienperson über die anormale Last benachrichtigt, wenn die anormale Last durch die Anomalieerfassungseinheit erfasst wird.
Gemäß dieser Konfiguration ist es mit einer durch die Benachrichtigungseinheit ausgegebenen Benachrichtigung möglich, eine Bedienperson eine anormale Last auf dem Vorschubmotor erkennen zu lassen.
Der vorstehend beschriebene Aspekt kann ferner eine Steuereinheit umfassen, welche den Vorschubmotor steuert, wobei der vorgegebene Schwellenwert einen ersten Schwellenwert und einen zweiten Schwellenwert, welcher größer als der erste Schwellenwert ist, umfassen kann; die Benachrichtigungseinheit kann eine Warnmeldung anzeigen, wenn die Größe der gemessenen Last größer als der erste Schwellenwert und gleich oder kleiner als der zweite Schwellenwert ist; und die Steuereinheit kann den Vorschubmotor stoppen, wenn die Größe der gemessenen Last größer als der zweite Schwellenwert ist.
Gemäß dieser Konfiguration wird die Bedienperson durch eine Warnmeldung über die anormale Last informiert, wenn eine anormale Last auf dem Vorschubmotor relativ klein ist. Wenn die anormale Last auf dem Vorschubmotor dann weiter ansteigt, stoppt die Steuereinheit den Vorschubmotor zwangsweise. Auf diese Weise kann die Bedienperson die Größe der anormalen Last in zwei Stufen erkennen.
{Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung}
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine vorteilhafte Wirkung dahingehend erbracht, dass es möglich ist, einen geeigneten anormalen Lastschwellenwert für jedes zu verwendendes Werkzeug festzulegen.
Figurenliste

{1} 1 ist ein Skizze einer Vorderansicht einer Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
{2} 2 ist eine Skizze einer Seitenansicht der in 1 gezeigten Werkzeugmaschine.
{3} 3 ist ein Blockdiagramm der in 1 gezeigten Werkzeugmaschine.
{4} 4 ist eine Ansicht, welche eine in einer Speichereinheit gespeicherte Entsprechungstabelle zeigt.
{5} 5 ist ein Flussdiagramm, welches den Arbeitsablauf der in 1 gezeigten Werkzeugmaschine erklärt.
{6} 6 ist eine Skizze einer Längsschnittansicht einer Hauptwelle und eines Hauptwellenkopfes.
{7} 7 ist eine Ansicht, um auf ein Werkzeug und Lagerteile der Hauptwelle bezogene Entwurfswerte zu erklären.
{8} 8 ist eine Ansicht, welche eine Abwandlung der in 4 gezeigten Entsprechungstabelle zeigt.
{9} 9 ist eine Ansicht, welche eine weitere Abwandlung der in 4 gezeigten Entsprechungstabelle zeigt.
{10} 10 ist eine Ansicht, welche noch eine weitere Abwandlung der in 4 gezeigten Entsprechungstabelle zeigt.

{Beschreibung von Ausführungsformen}
Eine Werkzeugmaschine 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie es in den 1 bis 3 gezeigt ist, ist die Werkzeugmaschine 1 dieser Ausführungsform versehen mit: einem Unterbau 2, einem Tisch 3, an welchem ein Werkstück W befestigt ist; ein Werkzeugmagazin 4, welches eine Mehrzahl von Werkzeugen 20 aufnimmt; eine Hauptwelle 5, welche wahlweise eines der Mehrzahl von Werkzeugen 20 hält; einen Hauptwellenkopf 6, welcher die Hauptwelle 5 trägt; ein Hauptwellenmotor 7, welcher die Hauptwelle 5 dreht; Vorschubmotoren 8X, 8Y und 8Z, welche den Tisch 3 und die Hauptwelle 5 relativ verschieben; Vorschublastmesseinheiten 9X und 9Y, welche die Größe von Lasten auf den Vorschubmotoren 8X und 8Y messen; und eine Steuereinrichtung 10, welche das Werkzeugmagazin 4 und die Motoren 7, 8X, 8Y und 8Z steuert.
In der folgenden Erläuterung sind die X-Richtung und die Y-Richtung horizontale Richtungen senkrecht zueinander und ist die Z-Richtung eine vertikale Richtung.
Der Unterbau 2 ist an einem Ort, an dem die Werkzeugmaschine 1 verwendet wird, unter Verwendung von zum Beispiel Nivellierschrauben installiert. Eine (nicht gezeigte) X-Achsenschiene, welche sich in X-Richtung erstreckt, und eine (nicht gezeigte) Y-Achsenschiene, welche sich in der Y-Richtung erstreckt, sind an dem Unterbau 2 befestigt.
Der Tisch 3 ist auf dem Unterbau 2 angeordnet und in X-Richtung und Y-Richtung entlang der X-Achsenschiene und der Y-Achsenschiene in Bezug auf den Unterbau 2 verschiebbar. Das Werkstück W ist auf einer oberen Fläche des Tischs 3 angeordnet und durch ein beliebiges Befestigungsmittel an dem Tisch 3 befestigt. Eine Säule 16, welche an dem Unterbau 2 befestigt ist und sich von dem Unterbau 2 in der Z-Richtung nach oben erstreckt, ist nahe einer hinteren Fläche des Tisches 3 vorgesehen. Der Hauptwellenkopf 6, der Hauptwellenmotor 7 und das Werkzeugmagazin 4 werden durch einen oberen Endabschnitt der Säule 16 getragen.
Das Werkzeugmagazin 4 ist ein scheibenartiges Element und wird durch den oberen Endabschnitt der Säule 16 getragen, um um eine Mittelachse des Werkzeugmagazins 4 drehbar zu sein. Das Werkzeugmagazin 4 weist eine Mehrzahl von Werkzeugaufnahmeteilen 4a auf, welche in Abständen in Umfangsrichtung angeordnet sind, und jedes Werkzeugaufnahmeteil 4a nimmt ein Werkzeug 20 auf. Die jeweiligen Werkzeugaufnahmeteile 4a weisen mit ihnen verknüpfte Identifikationsnummern 1, 2, 3, ..., und 8 auf. Wenn ein Drehmotor 4b das Werkzeugmagazin 4 als Reaktion auf ein Steuersignal von der Steuereinrichtung 10 dreht, wird eines der Mehrzahl von Werkzeugen 20, welche durch die Mehrzahl von Werkzeugaufnahmeteilen 4a gehalten werden, wahlweise in einer Werkzeugaustauschposition in der Nähe des Hauptwellenkopfes 6 positioniert. In der Werkzeugaustauschposition wird eines der Werkzeuge 20 zwischen dem entsprechenden Werkzeugaufnahmeteil 4a und der Hauptwelle 5 gewechselt, um den Austausch des Werkzeugs 20, welches von der Hauptwelle 5 gehalten wird, durchzuführen.
Der Hauptwellenkopf 6 und die Hauptwelle 5 sind oberhalb des Tisches 3 angeordnet. Eine (nicht gezeigte) Z-Achsenschiene, welche sich in der Z-Richtung erstreckt, ist an dem oberen Endabschnitt der Säule 16 befestigt. Der Hauptwellenkopf 6 ist ein Element, welches in einer Form ausgebildet ist, welche einen sich entlang der Z-Richtung erstreckenden zylindrischen Abschnitt aufweist und in der Z-Richtung entlang der Z-Achsenschiene verschiebbar ist. Die Hauptwelle 5 ist innerhalb des Hauptwellenkopfes 6 entlang der Z-Richtung angeordnet. Der Hauptwellenkopf 6 ist mit Lagerteilen 6a und 6b versehen (siehe 6 und 7), welche die Hauptwelle 5 derart tragen, so dass es der Hauptwelle 5 möglich ist, sich um die Längsachse der Hauptwelle 5 zu drehen. Die Hauptwelle 5 hält lösbar einen nahegelegenen Endabschnitt eines der Werkzeuge 20. Der Hauptwellenmotor 7 ist mit einem nahegelegenen Endabschnitt (oberer Endabschnitt) der Hauptwelle 5 verbunden. Der Hauptwellenmotor 7 ist ein Spindelmotor zum Drehen der Hauptwelle 5 um die Längsachse der Hauptwelle 5.
Die Vorschubmotoren werden gebildet aus: dem X-Achsenmotor 8X und dem Y-Achsenmotor 8Y, welche den Tisch 3 in der X-Richtung und der Y-Richtung jeweils verschieben; und dem Z-Achsenmotor 8Z, welcher den Hauptwellenkopf 6 in der Z-Richtung verschiebt. Jeder Motor 8X, 8Y und 8Z ist ein Servomotor. Der X-Achsenmotor 8X und der Y-Achsenmotor 8Y sind an dem Unterbau 2 befestigt und jeweils mit dem Tisch 3 über eine (nicht gezeigte) Kugelumlaufspindel verbunden. Der Z-Achsenmotor 8Z ist an dem oberen Endabschnitt der Säule 16 und mit dem Hauptwellenkopf 6 über eine (nicht gezeigte) Kugelumlaufspindel verbunden.
Die Vorschublastmesseinheit 9X, welche die Größe der Last auf dem X-Achsenmotor 8X misst, ist mit dem X-Achsenmotor 8X verbunden. Die Vorschublastmesseinheit 9Y, welche die Größe der Last auf dem Y-Achsenmotor 8Y misst, ist mit dem Y-Achsenmotor 8Y verbunden. Die Vorschublastmesseinheiten 9X und 9Y weisen zum Beispiel jeweils Stromsensoren zum Messen der Ströme in den Motoren 8X und 8Y auf. Die gemessenen Ströme steigen mit steigenden auf den Motoren 8X und 8Y aufgebrachten Lasten. Die Vorschublastmesseinheiten 9X und 9Y messen auf der Grundlage der gemessenen Stromwerte der Motoren 8X und 8Y indirekt die auf den Motoren 8X und 8Y aufgebrachten Lasten. Die Vorschublastmesseinheiten 9X und 9Y senden die Stromwerte an die Steuereinrichtung 10. Die Vorschublastmesseinheiten 9X und 9Y können aus den Stromwerten Lastdrehmomente berechnen und können die Lastdrehmomente an die Steuereinrichtung 10 senden.
Die Steuereinrichtung 10 ist versehen mit: einer Speichereinheit 11, welche einen RAM, ROM, einen nicht flüchtigen Speicher, usw. aufweist; einer Steuereinheit 12, welche die Motoren 4b, 7, 8X, 8Y und 8Z steuert; einer Anomalieerfassungseinheit 13, welche anormale Lasten auf dem X-Achsenmotor 8X und dem Y-Achsenmotor 8Y erfasst; und einer Benachrichtigungseinheit 14, welche eine Bedienperson über eine anormale Last benachrichtigt.
Wie es in 3 gezeigt ist, weist die Speichereinheit 11 ein darin gespeichertes Zerspanungsprogramm 11a, Anomalieerfassungsprogramm 11B und eine Entsprechungstabelle 11c auf.
Wie es in 4 gezeigt ist, sind in der Entsprechungstabelle 11c eine Identifikationsnummer i (i = 1, 2, 3, ...) jedes Werkzeugaufnahmeteils 4a, eine Werkzeuglänge Li, welches die Länge jedes Werkzeugs 20 darstellt, und ein vorgegebener Schwellenwert Ti miteinander verknüpft. Die Werkzeuglänge Li ist zum Beispiel die Länge in Z-Richtung von dem abgelegenen Ende (unteres Ende) des Werkzeugs 20 zu dem abgelegenen (unteres Ende) der Hauptwelle 5 in einem Stadium, in welchem das Werkzeug 20 durch die Hauptwelle 5 gehalten wird. Der Schwellenwert Ti ist ein Schwellenwert für auf den X-Achsenmotor 8X und Y-Achsenmotor 8Y aufzubringende Lasten. Die Bedienperson kann die Werkzeuglänge Li und den Schwellenwert Ti in die Entsprechungstabelle 11c unter Verwendung von zum Beispiel einer mit der Steuereinrichtung 10 verbundenen Eingabeeinrichtung eingeben. In der Entsprechungstabelle 11c verringert sich der Schwellenwert Ti mit steigender Werkzeuglänge Li.
Die Steuereinheit 12 weist einen Prozessor auf, welcher Steuersignale auf der Grundlage des Zerspanungsprogramms 11a erzeugt und die Steuersignale an die Motoren 4b, 7, 8X, 8Y und 8Z sendet. Dementsprechend werden die Motoren 4b, 7, 8X, 8Y und 8Z auf der Grundlage des Zerspanungsprogramms 11a betrieben und werden der Austausch des durch die Hauptwelle 5 gehaltenen Werkzeugs 20 und die Zerspanung des Werkstücks W unter Verwendung des Werkzeugs 20 abwechselnd durchgeführt.
Die Anomalieerfassungseinheit 13 weist einen Prozessor auf und erfasst während der Ausführung des Zerspanungsprogramms 11a anormale Lasten auf dem X-Achsenmotor 8X und Y-Achsenmotor 8Y auf der Grundlage des Anomalieerfassungsprogramms 11b und der Entsprechungstabelle 11c. Insbesondere erhält die Anomalieerfassungseinheit 13 von der Steuereinheit 12 die dem Werkzeug 20, welches von der Hauptwelle 5 gehalten wird, entsprechende Identifikationsnummer i, liest aus der Speichereinheit 11 den in der Entsprechungstabelle 11c mit der Identifikationsnummer i verknüpften Schwellenwert Ti aus und legt den ausgelesenen Schwellenwert Ti als ein Kriterium zum Ermitteln der anormalen Lasten fest. Dann empfängt die Anomalieerfassungseinheit 13 die Stromwerte der Motoren 8X und 8Y von den Vorschublastmesseinheiten 9X und 9Y und vergleicht die Stromwerte mit dem Schwellenwert Ti. Falls die Stromwerte der beiden Motoren 8X und 8Y gleich oder kleiner als der Schwellenwert Ti sind, ermittelt die Anomalieerfassungseinheit 13, dass die Lasten auf beiden Motoren 8X und 8Y innerhalb eines akzeptablen Bereichs liegen, und erfasst keine anormalen Lasten. Falls andererseits der Stromwert von mindestens einem der Motoren 8X und 8Y größer als der Schwellenwert Ti ist, ermittelt die Anomalieerfassungseinheit 13, dass die Last auf mindestens einem der Motoren 8X und 8Y eine anormale Last außerhalb des akzeptablen Bereichs ist, und erfasst die anormale Last.
Wenn die Anomalieerfassungseinheit 13 eine anormale Last erfasst, benachrichtigt die Benachrichtigungseinheit 14 die Bedienperson über die anormale Last. Die Benachrichtigungseinheit 14 ist zum Beispiel ein Alarm, welcher einen Warnton ausgibt, oder eine Anzeigeeinheit, welche eine Warnmeldung angezeigt.
Als nächstes wird nunmehr der Arbeitsablauf der Werkzeugmaschine 1 unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
Wenn das Zerspanungsprogramm 11a gestartet ist, wird das Werkzeug 20, welches zuerst verwendet werden soll, auf der Hauptwelle 5 montiert (Schritt 1).
Als nächstes wird die Zerspanung des Werkstücks W unter Verwendung des durch die Hauptwelle 5 gehaltenen Werkzeugs 20 begonnen (Schritt 2). Insbesondere dreht der Hauptwellenmotor 7 die Hauptwelle 5, wodurch das Werkzeug 20 um dessen Längsachse gedreht wird. Der Z-Achsenmotor 8Z bewegt den Hauptwellenkopf 6 in der Z-Richtung, wodurch das Werkzeug 20 in der Z-Richtung verschoben wird, und der X-Achsenmotor 8X und Y-Achsenmotor 8Y bewegen den Tisch 3 in der X-Richtung und Y-Richtung, wodurch das Werkstück W in der X-Richtung und Y-Richtung verschoben wird. Dementsprechend wird das Werkstück W durch den abgelegenen Endabschnitt des sich drehenden Werkzeugs 20 zerspant. In dem Fall von Fräsen zum Beispiel wird das Werkzeug 20 dazu gebracht, auf eine vorgegebenen Position abzusenken, und wird dann das Werkstück W in der X-Richtung und Y-Richtung in Bezug auf den abgelegenen Endabschnitt des Werkzeugs 20 verschoben, während das Werkzeug 20 in der festen Position gedreht wird.
Während der Zerspanung des Werkstücks W werden Lasten in den Verschiebungsrichtungen des Tisches 3 auf den X-Achsenmotor 8X, den Y-Achsenmotor 8Y und den abgelegenen Endabschnitt des Werkzeugs 20 auf Grund des Kontakts zwischen dem abgelegenen Endabschnitt des Werkzeugs 20 und dem Werkstück W aufgebracht. Das Anomalieerfassungsprogramm wird gleichzeitig mit dem Zerspanungsprogramm ausgeführt und die Vorschublastmesseinheiten 9X und 9Y und die Anomalieerfassungseinheit 13 überwachen, ob anomale Lasten auf die Motoren 8X und 8Y aufgebracht werden.
Wenn insbesondere das Werkzeug 20 in Schritt S1 an der Hauptwelle 5 montiert wird, erhält die Anomalieerfassungseinheit 13 die dem montierten Werkzeug 20 entsprechende Identifikationsnummer i von der Steuereinheit 12, liest den mit der erhaltenen Identifikationsnummer i verknüpften Schwellenwert Ti aus der Entsprechungstabelle 11c in der Speichereinheit 11 aus und legt den ausgelesenen Schwellenwert Ti als Kriterium für die Ermittlung einer anormalen Last fest (Schritt S2). Dann wird die Zerspanung gestartet (Schritt 3), und die Stromwerte, welche die Lasten auf dem X-Achsenmotor 8X und Y-Achsenmotor 8Y angeben, werden jeweils durch die Vorschublastmesseinheiten 9X und 9Y gemessen (Schritt S4).
Falls die Stromwerte der beiden Motoren 8X und 8Y gleich oder kleiner als der Schwellenwert Ti sind (NEIN in Schritt S5), werden keine anormalen Lasten auf den Motoren 8X und 8Y erfasst und wird die Zerspanung fortgesetzt. Falls andererseits der Stromwert von mindestens einem der Motoren 8X und 8Y größer als der Schwellenwert Ti ist (JA in Schritt S5), wird eine anormale Last erfasst, die Benachrichtigungseinheit 14 benachrichtigt die Bedienperson über die anormale Last (Schritt S6). Die Bedienperson erkennt auf der Grundlage eines Warntons oder einer Warnmeldung von der Benachrichtigungseinheit 14, dass die anormale Last auf den Motor 8X und/oder den Motor 8Y aufgebracht wird, und ergreift eine Vermeidungsmaßnahme, um Schaden an den Motoren 8X und 8Y, der Hauptwelle 5 und dem Hauptwellenkopf 6 zu vermeiden. Zum Beispiel stoppt die Bedienperson die Motoren 7, 8X, 8Y und 8Z oder veranlasst das Werkzeug 20, sich von dem Werkstück W zurückzuziehen.
Nachdem die Zerspanung des Werkstücks W unter Verwendung des einen Werkzeugs 20 beendet ist (JA in Schritt S7), wird das durch die Hauptwelle 5 gehaltene Werkzeug 20 durch ein anderes Werkzeug 20 ausgetauscht (Schritt S8). Als Reaktion auf den Austausch des Werkzeugs 20 liest die Anomalieerfassungseinheit 13 aus der Entsprechungstabelle 11c den mit der Werkzeuglänge Lj des nach dem Austausch montierten Werkzeugs 20 verknüpften Schwellenwert Tj aus und legt den ausgelesenen Schwellenwert Tj als Kriterium zur Ermittlung einer anormalen Last fest (Schritt S2). Dementsprechend wird der Schwellenwert für die Lasten auf den Motoren 8X und 8Y auf den mit der Werkzeuglänge Lj verknüpften Schwellenwert Tj geändert.
Dann wird die Zerspanung des Werkstücks W unter Verwendung des nach dem Austausch montierten Werkzeugs 20 gestartet (Schritt S3), und anormale Lasten auf den Motoren 8X und 8Y werden auf der Grundlage des nach der Änderung festgelegten Schwellenwerts Tj überwacht (Schritte S4 bis S6).
Auf diese Weise ändert die Anomalieerfassungseinheit 13 gemäß dieser Ausführungsform jedes Mal, wenn das durch die Hauptwelle 5 gehaltene Werkzeug 20 ausgetauscht wird, den verwendeten Schwellenwert, um eine anormalen Last in Übereinstimmung mit der Werkzeuglänge des nach dem Austausch montierten Werkzeugs 20 zu bestimmen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Schwellenwert mit steigender Werkzeuglänge des nach dem Austausch montierten Werkzeugs 20 verringert.
Selbst wenn die Lasten auf den Vorschubmotoren 8X und 8Y gleich bleiben, ändert sich die auf die Hauptwelle 5 aufgebrachte Last in Abhängigkeit von der Werkzeuglänge. Insbesondere steigt die auf die Hauptwelle 5, welche den nahegelegenen Endabschnitt des Werkzeugs 20 aufnimmt, aufgebrachte Last (Drehmoment) mit steigender Werkzeuglänge. Daher ist es schwierig, die Größe der auf der Hauptwelle 5 aufgebrachten Last auf der Grundlage nur der Größe der Lasten auf den Vorschubmotoren 8X und 8Y genau zu ermitteln.
Gemäß dieser Ausführungsform wird der Schwellenwert in Übereinstimmung mit der Werkzeuglänge geändert, wie es vorstehend beschrieben wurde. Dementsprechend ist es möglich, einen geeigneten Schwellenwert für jedes zu verwendende Werkzeug 20 festzulegen, um eine anormale Last(en) auf dem Vorschubmotor 8X und/oder dem Vorschubmotor 8Y zu erfassen, bevor eine übermäßige Last auf die Hauptwelle 5 aufgebracht wird. Dementsprechend ist es möglich, die Bedienperson über die anormalen Lasten auf den Vorschubmotoren 8X und 8Y zu benachrichtigen, bevor die Hauptwelle 5 und der Hauptwellenkopf 6 beschädigt werden, so dass Schaden an der Hauptwelle 5 und dem Hauptwellenkopf 6 verhindert wird.
6 ist eine Längsschnittansicht der Hauptwelle 6 und des Hauptwellenkopfes 6. Bezugszeichen 17 kennzeichnet ein Werkzeugaufnahmeelement, welches innerhalb der Hauptwelle 5 angeordnet ist und den nahegelegenen Endabschnitt des Werkzeugs 20 aufnimmt. Die Lagerteile 6a und 6b weisen zum Beispiel jeweils zwei Kugellager auf. Bei der Konfiguration, bei welcher die Hauptwelle 5 durch die Lagerteile 6a und 6b getragen wird, wird die Last hauptsächlich auf die Lagerteile 6a und 6b aufgebracht, wenn eine Last in einer XY-Richtung senkrecht zu der Längsachse des Werkzeugs 20 auf den abgelegenen Endabschnitt des Werkzeugs 20 aufgebracht wird. Somit sind die Lagerteile 6a und 6b besonders anfällig für Schäden. Wenn die Lagerteile 6a und 6b beschädigt sind, sind die Hauptwelle 5 und das Werkzeug 20 außerstande, normal gedreht zu werden, und die Hauptwelle 5 und das Werkzeug 20 schwingen, wodurch die Zerspanungsgenauigkeit des Werkstücks W erheblich beeinträchtigt wird. Auf die Lagerteile 6a und 6b aufgebrachte Lasten hängen von den Entfernungen in der Z-Richtung von dem abgelegenen Ende des Werkzeugs 20 zu den Lagerteilen 6a und 6b ab, wenn die Last in der XY-Richtung auf den abgelegenen Endabschnitt des Werkzeugs 20 aufgebracht wird. Daher wird der Schwellenwert Ti auf der Grundlage der Entfernungen in der Z-Richtung von dem abgelegenen Ende des Werkzeugs 20 zu den Lagerteilen 6a und 6b derart festgelegt, dass die Größen der auf die Lagerteile 6a und 6b aufgebrachten Lasten gleich oder kleiner als ein vorgegebener Wert werden.
Wie es in 6 gezeigt ist, wird in einem Fall, bei dem die Hauptwelle 5 durch die Lagerteile 6a und 6b an zwei Positionen mit einem Abstand dazwischen in der Längsrichtung getragen wird, eine größere Last auf das Lagerteil 6b am abgelegenen Ende (untere Seite), welches sich nahe dem abgelegenen Endabschnitt des Werkzeugs 20 befindet, als jene aufgebracht, welche auf das Lagerteil 6a am nahegelegenen Ende (obere Seite) aufgebracht wird, welches von dem abgelegenen Endabschnitt des Werkzeugs 20 weit entfernt ist. Die auf das Lagerteil 6b am abgelegenen Ende aufgebrachte Last ist zusätzlich zu der Werkzeuglänge von dem Abstand zwischen den Lagerteilen 6a und 6b in der Z-Richtung und der Entfernung von dem abgelegenen Ende der Hauptwelle 5 zu dem Lagerteil 6a am abgelegenen Ende abhängig. Daher wird der Schwellenwert Ti auf der Grundlage der Werkzeuglänge Li, des Abstands zwischen den Lagerteilen 6a und 6b in der Z-Richtung und der Entfernung von dem abgelegenen Ende der Hauptwelle 5 zu dem Lagerteil 6a festgelegt.
Insbesondere wird eine auf das Lagerteil 6b aufgebrachte Last fb, wenn eine Last f in der XY-Richtung auf das abgelegene Ende des Werkzeugs 20 aufgebracht wird, durch den folgenden Ausdruck (a) ausgedrückt. $Fb = (Xa + L) f / (Xa - Xb)$
Wie es in 7 gezeigt ist, gibt L die Länge des Werkzeugs 20 in der Z-Richtung von dem abgelegenen Ende des Werkzeugs 20 zu dem abgelegenen Ende der Hauptwelle 5 an. Xa gibt die Entfernung in der Z-Richtung von dem abgelegenen Ende der Hauptwelle 5 zu dem Lagerteil 6a am nahegelegenen Ende an. Xb gibt die Entfernung in der Z-Richtung von dem abgelegenen Ende der Hauptwelle 5 zu dem Lagerteil 6b am abgelegenen Ende an.
Damit die Last fb des Lagerteils 6b gleich oder kleiner als eine zulässige Last Fmax des Lagerteils 6b ist, erfüllt der maximale Wert Fmax der Last f den folgenden Ausdruck (b). $fmax = (Xa - Xb) Fmax / (Xa + L)$
Der Ausdruck (b) kann mit dem folgenden Ausdruck (1) unter Verwendung von Entwurfswerten A und B der Hauptwelle 5 und der Lagerteile 6a und 6b umgeschrieben werden. Die Größen der Lasten (Ströme) auf einen der Vorschubmotoren 8X und 8Y werden auf den Schwellenwert Ti festgelegt, wenn die Last fmax auf das abgelegene Ende des Werkzeugs 20 aufgebracht wird.
{Formel 2} $f m a x = \frac{1}{A + L B}$
$A = \frac{X a}{(X a - X b) F m a x}$
$B = \frac{1}{(X a - X b) F m a x}$
Bei dieser Ausführungsform können auch zwei Schwellenwerte Ti_1 und Ti_2 (i = 1, 2, 3, ...) für jede Werkzeuglänge festgelegt werden, wie es in 8 gezeigt ist. Der zweite Schwellenwert Ti_2 ist größer als der erste Schwellenwert Ti_1.
Die Anomalieerfassungseinheit 13 erfasst eine anormale Last, wenn der Stromwert von mindestens einem der Motoren 8X und 8Y größer als der erste Schwellenwert Ti_1 ist. Falls eine anormale Last erfasst wird, vergleicht die Anomalieerfassungseinheit 13 den (die) Stromwert(e) des Motors 8X und/oder des Motors 8Y mit dem zweiten Schwellenwert Ti_2.
Fall der Stromwert größer als der erste Schwellenwert Ti_1 ist und gleich oder kleiner als der zweite Schwellenwert Ti_2 ist, zeigt die Benachrichtigungseinheit 14 eine Warnmeldung an. Falls der Stromwert größer als der zweite Schwellenwert Ti_2 ist, gibt die Benachrichtigungseinheit 14 einen Warnton aus und stoppt die Steuereinheit 12 die Motoren 7, 8X, 8Y und 8Z.
Gemäß dieser Konfiguration wird eine Warnmeldung angezeigt, falls eine auf dem Vorschubmotor 8X und/oder dem Vorschubmotor 8Y aufgebrachte anormale Last(en) relativ klein ist/sind. Danach wird, wenn die auf dem Vorschubmotor 8X und/oder dem Vorschubmotor 8Y aufgebrachte(n) anormale(n) Last(en) weiter steigt/steigen und der/die Stromwert(e) größer als der zweite Schwellenwert Ti_2 ist/sind, ein Warnton ausgegeben und werden die Motoren 7, 8X, 8Y und 8Z automatisch gestoppt. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Bedienperson die Größe(n) der anormalen Last(en) auf dem Vorschubmotor 8X und/oder dem Vorschubmotor 8Y in zwei Stufen erkennt.
Bei dieser Ausführungsform kann der Schwellenwert auch entsprechend eines Werkzeugdurchmessers D zusätzlich zu der Werkzeuglänge geändert werden. Wie es in 7 gezeigt ist, ist der Durchmesser eines typischen Werkzeugs 20 an dem abgelegenen Ende geringer als an dem nahegelegenen Ende. Der Werkzeugdurchmesser D ist der Außendurchmesser des abgelegenen Endabschnitts des Werkzeugs 20.
Wie es zum Beispiel in 9 gezeigt ist, werden in der Entsprechungstabelle 11c die Identifikationsnummer i, die Werkzeuglänge Li, der Werkzeugdurchmesser Di und der Schwellenwert Ti miteinander verknüpft. In dem in 9 gezeigten Beispiel weisen Werkzeuge mit den Identifikationsnummern 1, 2 und 3 die gleiche Werkzeuglänge, Werkzeugdurchmesser (D1<D2<D3), welche zueinander verschieden sind, und Schwellenwerte (T1<T2<T3) auf, welche zueinander verschieden sind. Auf diese Weise wird der Schwellenwert Ti mit steigendem Werkzeugdurchmesser Di verringert.
Mit abnehmendem Werkzeugdurchmesser D wird das Werkzeug 20 für eine Last in der radialen Richtung des Werkzeugs 20 schwächer. Falls daher der gleiche Schwellenwert wie jener für ein dickes Werkzeug 20 für ein dünnes Werkzeug 20 verwendet wird, besteht die Möglichkeit, dass eine Anomalie, wie beispielsweise ein Schaden, an dem dünnen Werkzeug 20 auftritt, bevor eine anormale Last(en) auf den Vorschubmotor 8X und/oder den Vorschubmotor 8Y aufgebracht wird/werden. Durch Ändern des Schwellenwerts Ti in Übereinstimmung mit dem Werkzeugdurchmesser Di kann das Auftreten einer Anomalie an dem dünnen Werkzeug 20 verhindert werden kann.
Bei dieser Ausführungsform kann die Anomalieerfassungseinheit 13 auch eine anormale Last(en) auf dem Vorschubmotor 8X und/oder dem Vorschubmotor 8Y unter Berücksichtigung einer auf dem Hauptwellenmotor 7 aufgebrachten Last erfassen.
In diesem Fall ist eine Drehlastmesseinheit 15 vorgesehen, welche die Größe der Last auf dem Hauptwellenmotor 7 misst, wie es in 3 gezeigt ist. Die Drehlastmesseinheit 15 misst indirekt die auf dem Hauptwellenmotor 7 aufgebrachte Last auf der Grundlage des Stromwerts des Hauptwellenmotors 7, wie zum Beispiel in den Vorschublastmesseinheiten 9X und 9Y. Die Drehlastmesseinheit 15 kann auch ein Lastdrehmoment aus dem Strom berechnen.
Die Anomalieerfassungseinheit 13 empfängt den Stromwert des Hauptwellenmotors 7 von der Drehlastmesseinheit 15 und ändert den Schwellenwert Ti entsprechend des aktuellen Werts des Hauptwellenmotors 7. Der Schwellenwert Ti wird mit dem abnehmenden Stromwert des Hauptwellenmotors 7 verringert.
Zum Beispiel wird, wie es in 10 gezeigt ist, ein Schwellenwert Ti L (i = 1, 2, 3, ...) festgelegt, wenn ein Stromwert Is des Hauptwellenmotors 7 gleich oder kleiner als ein vorgegebener Wert V ist, und wird ein Schwellenwert Ti H (i = 1, 2, 3, ...) festgelegt, wenn der Stromwert Is des Hauptwellenmotors 7 größer als der vorgegebene Wert V ist. Der Schwellenwert Ti L ist kleiner als der Schwellenwert Ti H. In diesem beispielhaften Fall wird der Schwellenwert Ti in zwei Stufen entsprechend des Stromwerts des Hauptwellenmotors 7 geändert.
Der Schwellenwert Ti kann auch in drei oder mehr Stufen oder kontinuierlich geändert werden.
Wenn keine Last oder fast keine Last auf dem Hauptwellenmotor 7 aufgebracht ist, auch wenn Lasten auf dem X-Achsenmotor 8X und Y-Achsenmotor 8Y aufgebracht sind, besteht die Möglichkeit, dass das Werkstück W nicht in die Position des Werkzeugs 20 gebracht wird, weil die Verschiebung des Werkstücks W oder des Tisches 3 durch ein Randobjekt oder aus einem anderen Grund verhindert wird, und das Werkzeug 20, ohne mit dem Werkstück W in Kontakt zu sein, gedreht wird.
Indem die Größe der Last auf dem Hauptwellenmotor 7 berücksichtigt wird, ist es möglich, zu erfassen, dass anomale Lasten auf die Motoren 8X und 8Y aufgebracht werden, wobei die anormalen Lasten durch Kontakt zwischen dem Tisch 3 oder dem Werkstück W und einem anderen Objekt als dem Werkzeug 20 verursacht werden. Insbesondere durch Verringern des Schwellenwerts Ti mit sinkender Last auf dem Hauptwellenmotor 7 ist es möglich, derartige anormale Lasten empfindlich zu erfassen.
Bei dieser Ausführungsform ist es auch möglich, obwohl der Tisch 3 in X-Richtung und Y-Richtung verschoben wird, die Hauptwelle 5 dafür auszulegen, um in X-Richtung und Y-Richtung verschoben zu werden. Alternativ ist es auch möglich, sowohl den Tisch 3 als auch die Hauptwelle 5 dafür auszulegen, um in X-Richtung und Y-Richtung verschoben zu werden. Der Tisch 3 und die Hauptwelle 5 können auch dafür ausgelegt sein, um nur in eine der X-Richtung und Y-Richtung relativ verschoben zu werden.
Bei dieser Ausführungsform ist es, obwohl der Hauptwellenkopf 6, die Hauptwelle 5 und das Werkzeug 20, welches von der Hauptwelle 5 gehalten wird, entlang der vertikalen Richtung angeordnet sind, stattdessen auch möglich, sie in der horizontalen Richtung anzuordnen. Wenn zum Beispiel der Hauptwellenkopf 6, der Hauptwelle 5 und das Werkzeug 20 in der X-Richtung angeordnet sind, sind der Tisch 3 und die Hauptwelle 5 dafür ausgelegt, in zumindest einer der Y-Achsenrichtung und der Z-Achsenrichtung relativ verschoben zu werden.
Obwohl bei dieser Ausführungsform der Schwellenwert Ti im Voraus in der Speichereinheit 11 gespeichert ist, kann statt dessen die Anomalieerfassungseinheit 13 den Schwellenwert Ti aus der Werkzeuglänge Li berechnen.
Zum Beispiel enthält die Anomalieerfassungseinheit 13 eine Funktion, welche die Beziehung zwischen der Werkzeuglänge Li und dem Schwellenwert Ti darstellt. Jedes Mal, wenn das von der Hauptwelle 5 aufgenommene Werkzeug 20 ausgetauscht wird, berechnet die Anomalieerfassungseinheit 13 den Schwellenwert Ti über die Funktion unter Verwendung der Werkzeuglänge Li des nach dem Austausch aufgenommenen Werkzeugs 20 und verwendet den berechneten Schwellenwert Ti, um eine anormale Last zu erfassen.
Bezugszeichenliste

1: Werkzeugmaschine
2: Unterbau
3: Tisch
4: Werkzeugmagazin
4a: Werzeugaufnahmeteil
5: Hauptwelle
6: Hauptwellenkopf
6a, 6b: Lagerteil
7: Hauptwellenmotor
8X, 8Y, 8Z: Vorschubmotor
9X, 9Y: Vorschublastmesseinheit
10: Steuereinrichtung
11: Speichereinheit
11a: Zerspanungsprogramm
11b: Anomalieerfassungsprogramm
11c: Entsprechungstabelle
12: Steuereinheit
13: Anomalieerfassungseinheit
14: Benachrichtigungseinheit
15: Drehlastmesseinheit
16: Säule
17: Werkzeugaufnahmeelement
20: Werkzeug
W: Werkstück

Claims

Werkzeugmaschine, umfassend: eine Hauptwelle, welche ein Werkzeug hält; einen Vorschubmotor, welcher einen Tisch, an welchem ein Werkstück befestigt ist, und die Hauptwelle in eine Richtung relativ verschiebt, welche die Längsachse der Hauptwelle schneidet; eine Vorschublastmesseinheit, welche die Größe einer auf dem Vorschubmotor aufgebrachten Last misst; und eine Anomalieerfassungseinheit, welche eine anormale Last auf dem Vorschubmotor erfasst, wenn die Größe der durch die Vorschublastmesseinheit gemessenen Last größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, wobei der vorgegebene Schwellenwert entsprechend der Länge eines Werkzeugs, welches von der Hauptwelle gehalten wird, geändert wird.
Maschinenwerkzeug nach Anspruch 1, wobei der vorgegebene Schwellenwert mit länger werdendem Werkzeug, welches von der Hauptwelle gehalten wird, verringert wird.
Maschinenwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine Speichereinheit, welche eine Entsprechungstabelle speichert, in welcher die Länge des Werkzeugs und der vorgegebene Schwellenwert miteinander verknüpft sind.
Maschinenwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anomalieerfassungseinheit den vorgegebenen Schwellenwert aus der Länge des Werkzeugs, welches von der Hauptwelle gehalten wird, berechnet.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend zwei Lagerteile, welche mit einem Abstand dazwischen in der Richtung entlang der Längsachse der Hauptwelle angeordnet sind und die Hauptwelle derart tragen, so dass es der Hauptwelle möglich ist, sich um die Längsachse der Hauptwelle zu drehen, wobei der vorgegebene Schwellenwert auf der Grundlage der Länge des Werkzeugs, des Abstands zwischen den beiden Lagerteilen und der Entfernung von dem abgelegenen Ende der Hauptwelle zu dem Lagerteil, welches nahe dem nahegelegenen Ende angeordnet ist, festgelegt wird.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, wobei der vorgegebene Schwellenwert auf der Grundlage einer durch den folgenden Ausdruck (1) definierten Last fmax festgelegt wird; {Ausdruck 1} $f m a x = \frac{1}{A + L B}$
$A = \frac{X a}{(X a - X b) F m a x}$
$B = \frac{1}{(X a - X b) F m a x}$
worin Fmax eine zulässige Last auf den Lagerteilen angibt, fmax eine auf einem abgelegenen Ende des Werkzeugs aufgebrachte Last angibt, wenn die zulässige Last auf die Lagerteile aufgebracht wird, L die Länge des Werkzeugs angibt, welche die Länge von dem abgelegenen Ende des Werkzeugs zu dem abgelegenen Ende der Hauptwelle ist, Xa die Entfernung von dem abgelegenen Ende der Hauptwelle zu dem Lagerteil, welches nahe dem nahegelegenen Ende angeordnet ist, in der Richtung entlang der Längsachse der Hauptwelle angibt und Xb die Entfernung von dem abgelegenen Ende der Hauptwelle zu dem Lagerteil, welches nahe dem abgelegenen Ende angeordnet ist, in der Richtung entlang der Längsachse der Hauptwelle angibt.
Eine Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der vorgegebene Schwellenwert entsprechend des Durchmessers des Werkzeugs, welches von der Hauptwelle gehalten wird, geändert wird; und der vorgegebene Schwellenwert mit kleiner werdendem Durchmesser des Werkzeugs, welches von der Hauptwelle gehalten wird, verringert wird.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend: einen Hauptwellenmotor, welcher die Hauptwelle um die Längsachse der Hauptwelle dreht; und eine Drehlastmesseinheit, welche die Größe der auf dem Hauptwellenmotor aufgebrachten Last misst, wobei die Anomalieerfassungseinheit den vorgegebenen Schwellenwert auf der Grundlage der Länge des Werkzeugs und der Größe der durch die Drehlastmesseinheit gemessenen, auf dem Hauptwellenmotor aufgebrachten Last verändert.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 8, wobei der vorgegebene Schwellenwert mit kleiner werdender Last auf dem Hauptwellenmotor verringert wird.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend eine Benachrichtigungseinheit, welche eine Bedienperson über die anormale Last benachrichtigt, wenn die anormale Last durch die Anomalieerfassungseinheit erfasst wird.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 10, ferner umfassend eine Steuereinheit, welche den Vorschubmotor steuert, wobei der vorgegebene Schwellenwert einen ersten Schwellenwert und einen zweiten Schwellenwert, welcher größer als der erste Schwellenwert ist, umfasst; die Benachrichtigungseinheit eine Warnmeldung anzeigt, wenn die Größe der gemessenen Last größer als der erste Schwellenwert und gleich oder kleiner als der zweite Schwellenwert ist; und die Steuereinheit den Vorschubmotor stoppt, wenn die Größe der gemessenen Last größer als der zweite Schwellenwert ist.