-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, ein Verwaltungssystem und ein Werkzeugverschlechterungsfeststellungsverfahren .
-
STAND DER TECHNIK
-
Herkömmlicherweise ist eine Werkzeugmaschine bekannt geworden, die ein mehrere Werkzeuge unterbringendes Werkzeugmagazin umfasst und eine Funktion zum automatischen Wechsel des an einer Spindel anzubringenden Werkzeugs aufweist (siehe zum Beispiel PTL 1 und 2). PTL 1 beschreibt, dass der Bruch eines Werkzeugs durch Vergleich eines Bildes des Werkzeugs vor dem Zerspanen und eines Bildes des Werkzeugs nach dem Zerspanen festgestellt wird. PTL 2 beschreibt, dass ermittelt wird, ob ein an einer Spindel angebrachtes Werkzeug ein bestimmungsgemäßes Werkzeug mit einer vorgegebenen Länge ist oder nicht, und eine Prüfung durchgeführt wird, ob das Werkzeug bestimmungsgemäß angebracht ist oder nicht.
-
Zusätzlich ist eine Prüfeinrichtung bekannt geworden, die den Glanz eines Objekts erfasst und die Qualität des Objekts auf der Grundlage des Glanzes ermittelt (siehe zum Beispiel PTL 3).
-
LITERATURLISTE
-
PATENTLITERATUR
-
- PTL 1 Japanische nicht geprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichung Nummer 2015-131357
- PTL 2 Japanische nicht geprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichung Nummer 2007-75924
- PTL 3 Japanische nicht geprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichung Nummer Hei 9-222361
-
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
TECHNISCHES PROBLEM
-
Bei einer Werkzeugmaschine mit einer automatischen Werkzeugwechselfunktion wird manchmal ein Werkzeug mit Kegelschaft verwendet. Wenn eine in eine Spindel eingesetzte konische Außenfläche eines Kegelschafts eines Werkzeugs mit einer konischen Innenfläche der Spindel in engen Kontakt kommt, wird eine starke Haltekraft zwischen der Spindel und dem Werkzeug ausgeübt. Um eine Presspassung zwischen der konischen Innenfläche der Spindel und der konischen Außenfläche des Werkzeugs zu erzielen, wird die konische Außenfläche zu einer glatten Hochglanzfläche ausgebildet.
-
Die konische Außenfläche verschlechtert sich allmählich zusammen mit dem Einsatz des Werkzeugs. Zum Beispiel bleiben Späne an der konischen Außenfläche haften oder bilden sich Kratzer und Einkerbungen auf der konischen Außenfläche aufgrund von Vibration oder dergleichen des Werkzeugs während der Zerspanung. Eine verschlechterte konische Außenfläche kann die Spindel beeinträchtigen und kann daher die Genauigkeit der Zerspanung des Werkstücks beeinträchtigen. Unebenheiten auf der konischen Außenfläche können zum Beispiel auf die konische Innenfläche der Spindel übertragen werden und die Haltekraft zwischen der Spindel und dem Werkzeug herabsetzen. Infolgedessen ist es wünschenswert, dass eine Verschlechterung einer konischen Außenfläche in einem frühen Stadium entdeckt wird.
-
LÖSUNG DES PROBLEMS
-
Ein Aspekt der vorliegenden Offenlegung ist eine Werkzeugmaschine, umfassend: ein Werkzeugmagazin, das eine Mehrzahl von Werkzeugen unterbringt; eine Spindel, die eines der Mehrzahl von in dem Werkzeugmagazin aufgenommenen Werkzeugen hält; eine Glanz-Messeinheit, die den Glanz einer konischen Außenfläche eines Kegelschafts von jedem der Mehrzahl von Werkzeugen misst; eine Verschlechterungsermittlungseinheit, die auf der Grundlage des durch die Glanz-Messeinheit gemessenen Glanzes ermittelt, ob sich die konische Außenfläche verschlechtert hat oder nicht; und eine Benachrichtigungseinheit, die eine Bedienperson über eine Verschlechterung der konischen Außenfläche benachrichtigt, falls durch die Verschlechterungsermittlungseinheit ermittelt wird, dass sich die konische Außenfläche verschlechtert hat.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine schematische Vorderansicht einer Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine schematische Seitenansicht der Werkzeugmaschine von 1.
- 3 ist eine Seitenansicht eines in einem Werkzeugmagazin der Werkzeugmaschine von 1 untergebrachten Werkzeugs.
- 4 ist ein partieller Längsschnitt einer Spindel, die das Werkzeug hält.
- 5 ist ein Diagramm, das die Anordnung eines Glanzsensors und eine interne Struktur einer Steuereinrichtung der Werkzeugmaschine von 1 zeigt.
- 6 ist ein Diagramm, das eine Modifikation der Anordnung des Glanzsensors zeigt.
- 7 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Verwaltungssystems gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
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 und 2 gezeigt ist, umfasst die Werkzeugmaschine 1 gemäß der Ausführungsform ein drehbares, mehrere Werkzeuge 2 unterbringendes Werkzeugmagazin 3, eine Spindel 4, die eines der mehreren, in dem Werkzeugmagazin 3 untergebrachten Werkzeuge 2 hält, und eine Steuereinrichtung 5. Die Spindel 4 wird an einem Spindelkopf 9 gehalten, um um die Längsachse der Spindel 4 drehbar zu sein. Der Spindelkopf 9 wird auf eine vertikal bewegliche Weise durch einen Kugelgewindetrieb, eine Linearführung oder dergleichen an einem Ständer 7 gehalten, der sich aus einem Untergestell 6 vertikal nach oben erstreckt. Das Werkzeugmagazin 3 wird ebenfalls an dem Ständer 7 gehalten. Ein Werkstück W ist an einem auf dem Untergestell 6 platzierten Tisch 8 befestigt.
-
Die Werkzeugmaschine 1 bewegt den Tisch 8 und den Spindelkopf 9 durch einen (nicht gezeigten) Vorschubmotor relativ zueinander, während die Spindel 4 durch einen (nicht gezeigten) Spindelmotor um die Längsachse der Spindel 4 gedreht wird. Dies bewegt das Werkstück W und das sich drehende Werkzeug 2 relativ zueinander und das Werkstück W wird durch das sich drehende Werkzeug 2 zerspant.
-
Zusätzlich weist die Werkzeugmaschine 1 eine Funktion zum automatischen Austauschen des Werkzeugs 2 zwischen dem Werkzeugmagazin 3 und der Spindel 4 auf.
-
Wie es in 3 gezeigt ist, weist das Werkzeug 2 einen Hauptkörper 21 und einen Werkzeughalter 22 auf, der einen Kegelschaft 23 aufweist und einen Fußendabschnitt des Werkzeughauptkörpers 21 hält. Der Werkzeughauptkörper 21 ist ein Teil, das mit dem Werkstück W in Kontakt kommt und das Werkstück W zerspant und ist eine beliebige Art von Werkzeug 2, wie beispielsweise ein Bohrer, Gewindebohrer oder Fräser. Eine äußere Umfangsfläche des Kegelschafts 23 ist einen zylindrische, konische Außenfläche 23a, deren Durchmesser allmählich von der Spitzenendseite (Seite des Werkzeughauptkörpers 21) in Richtung auf die Fußendseite (gegenüberliegende Seite vom Werkzeughauptkörper 21) zu abnimmt.
-
4 zeigt eine innere Struktur der Spindel 4. Der Werkzeughalter 22 ist in einen unteren Endabschnitt innerhalb der Spindel 4 entlang der Längsachse der Spindel 4 eingesetzt. Die Spindel 4 hält einen Zugzapfen 24 des Fußendabschnitts des Werkzeughalters 22 und zieht den Zugzapfen 24 durch eine Feder 4a nach oben. Eine Öffnung, die den Kegelschaft 23 entlang der Längsachse aufnimmt, ist in dem unteren Endabschnitt der Spindel 4 vorgesehen, und eine Innenfläche der Öffnung ist eine konischen Innenfläche 4b mit einer zu der konische Außenfläche 23a komplementären Form. Sowohl die konische Außenfläche 23a als auch die konische Innenfläche 4b sind extrem glatte Hochglanzflächen. Das Werkzeug 2 ist stabil an der Spindel 4 befestigt, indem die konische Außenfläche 23a des Kegelschafts 23 in der Öffnung durch eine Zugkraft der Feder 4a in engen Kontakt mit der konischen Innenfläche 4b gebracht wird.
-
Die konische Außenfläche 23a verschlechtert sich mit Einsatz des Werkzeugs 2. Zum Beispiel können bei der Zerspanung des Werkstücks W erzeugte Späne an der konischen Oberfläche 23a haften, oder einige Zerspanungsgegebenheiten des Werkstücks W können dazu führen, dass das Werkzeug 2 während der Zerspanung stark vibriert, wodurch Einkerbungen auf der konischen Außenfläche 23a gebildet werden können.
-
Das Werkzeugmagazin 3 weist einen Befestigungsabschnitt 31, einen Drehabschnitt 32, der um eine vorgegebene Drehachse A in Bezug auf den Befestigungsabschnitt 31 drehbar ist, und einen Drehmotor 33 auf, der in dem Befestigungsabschnitt 31 vorgesehen ist, um den Drehabschnitt 32 zu drehen. Der Befestigungsabschnitt 31 ist an einem oberen Endabschnitt des Ständers 7 befestigt und hält den Drehabschnitt 32, um sich um die Drehachse A zu drehen. Der Drehabschnitt 32 weist mehrere Werkzeugaufnahmen 32a auf, die in Umfangsrichtung um die vorgegebene Drehachse A angeordnet sind und jeweils in der Lage sind, das Werkzeug 2 zu halten. Mit Drehung des Drehabschnitts 32 wird eine der mehreren Werkzeugaufnahmen 32a in einer vorgegebenen Werkzeugwechselposition positioniert. Die Werkzeugmaschine 1 wechselt das in der Spindel 4 gehaltene Werkzeug 2, indem das Werkzeug 2 zwischen der Werkzeugaufnahme 32a in der Werkzeugwechselposition und der Spindel 4 ausgetauscht wird.
-
Die Steuereinrichtung 5 weist eine Steuerung 51 auf, die einen Prozessor und einen Speicher 52 aufweist, der einen RAM, ROM, einen nichtflüchtigen Speicher und dergleichen aufweist (siehe 5). Der Speicher 52 speichert ein für den Betrieb der Werkzeugmaschine 1 notwendiges Programm. Die Steuerung 51 sendet ein Steuersignal an jeden Motor der Werkzeugmaschine 1 entsprechend des Programms, wodurch die vorstehend genannte Zerspanung des Werkstücks W und der Austausch des Werkzeugs 2 erzielt werden.
-
Zusätzlich umfasst die Werkzeugmaschine 1, wie es in 5 gezeigt ist, einen Glanzsensor (Glanz-Messeinheit) 11, der den Glanz der konischen Außenfläche 23a des Kegelschafts 23 des Werkzeugs 2 misst, eine Verschlechterungsermittlungseinheit 12, die auf der Grundlage des von dem Glanzsensor 11 gemessenen Glanzes ermittelt, ob sich die konische Außenfläche 23a verschlechtert hat oder nicht, und eine Benachrichtigungseinheit 13, die eine Bedienperson über eine Verschlechterung der konischen Außenfläche 23a benachrichtigt, wenn die Verschlechterungsermittlungseinheit 12 ermittelt, dass sich die konische Außenfläche 23a verschlechtert hat. Aus Gründen der Einfachheit der Zeichnung ist in 5 die Werkzeugaufnahme 32a weggelassen und ist von den mehreren Werkzeugen 2 lediglich das Werkzeug 2 in einer Messposition P gezeigt. Der Glanzsensor 11 ist mit der Steuereinrichtung 5 verbunden und die Verschlechterungsermittlungseinheit 12 und die Benachrichtigungseinheit 13 sind in der Steuereinrichtung 5 vorgesehen.
-
Der Glanzsensor 11 ist innerhalb des Werkzeugmagazins 3 platziert und misst den Glanz der konischen Außenfläche 23a des in dem Werkzeugmagazin 3 untergebrachten Werkzeugs 2. Der Glanzsensor 11 ist insbesondere an dem Befestigungsabschnitt 31 in einem zentralen Abschnitt des Werkzeugmagazins 3 befestigt und misst den Glanz der konischen Außenfläche 23a des in der vorgegebenen Messposition S platzierten Werkzeugs 2. Mit Drehung des Drehabschnitts 32 wird eine der mehreren Werkzeugaufnahmen 32a in der Messposition S platziert. Die Messposition P kann die Werkzeugwechselposition sein. Auf der Grundlage eines Steuersignals von der Steuerung 51 misst der Glanzsensor 11 den Glanz der konischen Außenfläche 23a des Werkzeugs 2, das durch Drehung des Drehabschnitts 32 in der Messposition P platziert ist. Information über den gemessenen Glanz wird von dem Glanzsensor 11 an die Verschlechterungsermittlungseinheit 12 gesendet.
-
Der Glanzsensor 11 strahlt zum Beispiel Messlicht in Richtung auf die konische Außenfläche 23a ab, empfängt das durch die konischen Außenfläche 23a reflektierte Messlicht und berechnet auf der Grundlage des Betrags von empfangenem Messlicht den Glanz. Falls es selbst eine geringe Verschlechterung im Messlichtemissionsbereich auf der konischen Außenfläche 23a gibt, variiert die Reflexionsrichtung des Messlichts oder verringert sich das Reflexionsvermögen von Messlicht. Daher ist der von dem Glanzsensor 11 gemessen Glanz sehr empfindlich und verringert sich selbst durch eine geringe Verschlechterung der konischen Außenfläche 23a.
-
Es ist zu beachten, dass andere Arten von Sensoren, die in der Lage sind, Glanz zu messen, als die Glanz-Messeinheit verwendet werden können.
-
Die Verschlechterungsermittlungseinheit 12 vergleicht den von dem Glanzsensor 11 empfangenen Glanz mit einem vorgegebenen Schwellenwert. Falls der Glanz größer als der vorgegebene Schwellenwert ist, ermittelt die Verschlechterungsermittlungseinheit 12, dass sich die konische Außenfläche 23a nicht verschlechtert hat. Falls der Glanz andererseits gleich oder kleiner als der vorgegebene Schwellenwert ist, ermittelt die Verschlechterungsermittlungseinheit 12, dass sich die konische Außenfläche 23a verschlechtert hat. Die Verschlechterungsermittlungseinheit 12 sendet nur ein Verschlechterungsfeststellungssignal an die Benachrichtigungseinheit 13, wenn sie ermittelt, dass sich die konische Außenfläche 23a verschlechtert hat. Eine solche Verschlechterungsermittlungseinheit 12 wird zum Beispiel durch einen Prozessor implementiert.
-
Als Reaktion auf das Verschlechterungsfeststellungssignal von der Verschlechterungsermittlungseinheit 12 benachrichtigt die Benachrichtigungseinheit 13 die Bedienperson über die Verschlechterung der konischen Außenfläche 23a. Die Benachrichtigungseinheit 13 ist ein Bildschirm, der eine Alarmanzeige anzeigt, oder eine Alarmeinheit, die einen Alarmton ausgibt. Damit die Bedienperson das Werkzeug 2, dessen Verschlechterung an der konischen Außenfläche 23a festgestellt wurde, leicht identifiziert, kann die Benachrichtigungseinheit 13 eine Identifikationsnummer der in der Messposition platzierten Werkzeugaufnahme 32a auf dem Bildschirm darstellen.
-
Als Nächstes wird ein Betrieb der Werkzeugmaschine 1 beschrieben.
-
Gemäß der Werkzeugmaschine 1 der Ausführungsform wird mit Drehung des Drehabschnitts 32 eine der mehreren Werkzeugaufnahmen 32a des Werkzeugmagazins 3 in der Werkzeugwechselposition platziert. Dann wird das Werkzeug 2 aus der Werkzeugaufnahme 32a in der Werkzeugwechselposition an die Spindel 4 übergeben und das Werkzeug 2 an der Spindel 4 angebracht. Danach wird das Werkstück W auf dem Tisch 8 durch das an der Spindel 4 angebrachte Werkzeug 2 zerspant.
-
Das an der Spindel 4 angebrachte Werkzeug 2 wird durch ein anderes in dem Werkzeugmagazin 3 untergebrachtes Werkzeug 2 in Abhängigkeit von der Art von Zerspanung des Werkstücks W ausgetauscht. Das heißt, das Werkzeug 2 wird von der Spindel 4 an die leere Werkzeugaufnahme 32a in der Werkzeugwechselposition übergeben, eine andere Werkzeugaufnahme 32a wird in der Werkzeugwechselposition durch Drehung des Drehabschnitts 32 platziert und das andere Werkzeug 2 wird von der anderen Werkzeugaufnahme 32a an die Spindel 4 Übergeben.
-
Hier wird während der Drehung des Drehabschnitts 32 das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Verschlechterung der konischen Außenfläche 23a des in dem Werkzeugmagazin 3 untergebrachten Werkzeugs 2 entsprechend des folgenden Werkzeugverschlechterungsfeststellungsverfahrens festgestellt.
-
Das heißt, wenn das Werkzeug 2 durch Drehung des Drehabschnitts 32 in der Messposition P ersetzt wird, veranlasst die Steuerung 51 den Glanzsensor 11, den Glanz der konischen Außenfläche 23a des Werkzeugs 2 in der Messposition P zu messen. Als nächstes ermittelt die Verschlechterungsermittlungseinheit 12 auf der Grundlage des gemessenen Glanzes, ob sich die konische Außenfläche 23a verschlechtert hat oder nicht. Falls ermittelt wird, dass sich die konische Außenfläche 23a verschlechtert hat, benachrichtigt die Benachrichtigungseinheit 13 dann die Bedienperson über die Verschlechterung der konischen Außenfläche 23a.
-
Somit kann die Bedienperson entsprechend der Benachrichtigung der Benachrichtigungseinheit 13 darüber Bescheid wissen, dass sich die konische Außenfläche 23a des Werkzeugs 2 in der Messposition P verschlechtert hat.
-
Der Glanzsensor 11 kann den Glanz der konischen Außenfläche 23a des Werkzeugs 2, das während der Drehung des Drehabschnitts 32 durch die Messposition P wandert, messen. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, eine Verschlechterung der konischen Außenfläche 23a von mehreren Werkzeugen 2 sofort festzustellen. Der Drehabschnitt 32 kann zur genauen Messung des Glanzes der konischen Außenfläche 23a durch den Glanzsensor 11 mit niedriger Geschwindigkeit gedreht werden.
-
Wie es gemäß der Ausführungsform beschrieben worden ist, wird eine Verschlechterung der konischen Außenfläche 23a auf der Grundlage des Glanzes der konischen Außenfläche 23a festgestellt. Wie zuvor bemerkt worden ist, ist der Glanz sehr empfindlich und verringert sich selbst durch eine geringe Verschlechterung der konischen Außenfläche 23a. Dementsprechend wird selbst eine geringe Menge von an der konischen Oberfläche 23a haftenden Spänen oder ein winziger Kratzer, eine winzige Einkerbung oder dergleichen auf der konischen Außenfläche 23a durch die Verschlechterungsermittlungseinheit 12 festgestellt. Somit kann eine Verschlechterung der konischen Außenfläche 23a in einem frühen Stadium entdeckt werden.
-
Zusätzlich kann eine verschlechterte konische Außenfläche 23a zu einer Verschlechterung der konischen Innenfläche 4b der Spindel 4 führen und darüber hinaus kann eine Verschlechterung der konischen Innenfläche 4b zu einer Verschlechterung der konischen Außenfläche 23a von anderen Werkzeugen 2 führen. Wenn zum Beispiel ein Werkzeug 2 durch die Spindel 4 gehalten wird, werden auf der konischen Außenfläche 23a des einen Werkzeugs 2 gebildete Unebenheiten, wie beispielsweise Kratzer oder Vertiefungen, durch engen Kontakt zwischen der konischen Außenfläche 23a und der konischen Innenfläche 4b auf die konische Innenfläche 4b übertragen. Wenn dann ein anderes Werkzeug 2 durch die Spindel 4 gehalten wird, werden die Unebenheiten auf der konischen Innenfläche 4b auf die konische Außenfläche 23a des anderen Werkzeugs 2 übertragen.
-
Da gemäß der Ausführungsform eine Verschlechterung der konischen Außenfläche 23a in einem frühen Stadium entdeckt und die Bedienperson darüber benachrichtigt wird, kann die Bedienperson das Werkzeug 2 mit der verschlechterten, konischen Außenfläche 23a aus dem Werkzeugmagazin 3 entfernen, bevor die verschlechterte konische Außenfläche 23a eine Verschlechterung der konischen Innenfläche 4b der Spindel 4 und der konischen Außenfläche 23a von anderen Werkzeugen 2 verursacht. Somit ist es möglich, eine Verschlechterung der konischen Innenfläche 4b der Spindel 4 zu verhindern.
-
Bei der vorstehenden Ausführungsform wird der Glanz der konischen Außenfläche 23a durch den Glanzsensor 11 zu dem Zeitpunkt des Austauschs des an der Spindel 4 anzubringenden Werkzeugs 2 gemessen. Die Glanzmessung durch den Glanzsensor 11 kann jedoch zu jedem beliebigen Zeitpunkt vorgenommen werden.
-
Zum Beispiel kann die Steuerung 51 den Glanzsensor 11 veranlassen, den Glanz entsprechend eines voreingestellten Zeitplans zu messen, wie beispielsweise vor oder nach der Zerspanung des Werkstücks W oder zu einem festgelegten Zeitpunkt. In diesem Fall kann das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Verschlechterung der konischen Außenfläche 23a für sämtliche in dem Werkzeugmagazin 3 untergebrachte Werkzeuge 2 ermittelt werden, indem mehrerer Werkzeuge 2 in der Messposition P der Reihe nach durch Drehung des Drehabschnitts 32 positioniert werden und der Glanz der konischen Außenfläche 23a von mehreren Werkzeugen 2 durch den Glanzsensor 11 der Reihe nach gemessen wird.
-
Bei der vorstehenden Ausführungsform kann die Werkzeugaufnahme 32a mit einem Drehmechanismus versehen sein, der das Werkzeug 2 um die Längsachse der Werkzeugs 2 dreht.
-
Durch Messen des Glanzes der konischen Außenfläche 23a mit dem Glanzsensor 11, während das Werkzeug 2 mit dem Drehmechanismus gedreht wird, ist es möglich, den Glanz über die gesamte Fläche der konischen Außenfläche 23a zu messen.
-
Bei der vorstehenden Ausführungsform wird ein einziger Glanzsensor 11 verwendet, um den Glanz der konischen Außenfläche 23a des in dem Werkzeugmagazin 3 untergebrachten Werkzeugs 2 zu messen. Stattdessen können mehrere Glanzsensoren 11 in dem Werkzeugmagazin 3 angeordnet sein. In diesem Fall kann der Glanz der konischen Außenfläche 23a der Werkzeuge 2, die von mehreren in mehrere Messpositionen platzierten Werkzeugaufnahmen 32a gehalten werden, gleichzeitig von mehreren Glanzsensoren 11 gemessen werden.
-
Während der Glanzsensor 11 bei der vorstehenden Ausführungsform innerhalb des Werkzeugmagazins 3 platziert ist, kann die Einbauposition des Glanzsensors 11 beliebig verändert werden, solange der Glanz der konischen Außenfläche 23a des Werkzeugs 2 gemessen werden kann.
-
6 zeigt eine Modifikation der Anordnung des Glanzsensors 11. Wie es in 6 gezeigt ist, kann ein Glanzsensor 11 im Umfeld einer Spindel 4 befestigt sein. Bei dem Beispiel von 6 ist der Glanzsensor 11 an einem einen Spindelkopf 9 tragenden Ständer 7 befestigt. Wenn ein Werkzeug 2 zwischen einem Werkzeugmagazin 3 und der Spindel 4 übergeben wird, bewegt sich das Werkzeug 2 relativ zu der Spindel 4 in einer sich entlang der Längsachse der Spindel 4 erstreckenden Richtung.
-
Der Glanzsensor 11 misst fortlaufend den Glanz einer konischen Außenfläche 23a des sich relativ zu der Spindel 4 bewegenden Werkzeugs 2, wenn das Werkzeug 2 übergeben wird, um dadurch den Glanz in bestimmten Positionen von dem unteren Ende zu dem oberen Ende der konischen Außenfläche 23a zu messen. Eine Verschlechterungsermittlungseinheit 12 vergleicht den Glanz von jeder Position auf der konischen Außenfläche 23a mit einem vorgegebenen Schwellenwert, und ermittelt, dass sich die konische Außenfläche 23a verschlechtert hat, falls der Glanz gleich oder kleiner als der vorgegebene Schwellenwert an zumindest einer Position ist. Somit kann das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Verschlechterung über einen weiten Bereich der konischen Außenfläche 23a ermittelt werden.
-
Bei einer anderen Modifikation der Anordnung des Glanzsensors 11 kann ein Glanzsensor 11 in einer Werkzeugaufnahme 32a vorgesehen sein. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass der Glanzsensor 11 in sämtlichen Werkzeugaufnahmen 32a vorgesehen ist.
-
Während die Verschlechterungsermittlungseinheit 12 eine Verschlechterung auf der Grundlage des Glanzwertes bei der vorstehenden Ausführungsform feststellt, kann eine Verschlechterung stattdessen auf der Grundlage des Änderungsbetrags des Glanzes über die Zeit festgestellt werden.
-
Zum Beispiel wird der durch den Glanzsensor 11 gemessene Glanz des Werkzeugs 2 in dem Speicher 52 in Zeitreihen in Verbindung mit der Identifikationsnummer der das Werkzeug 2 haltenden Werkzeugaufnahme 32a gespeichert. Wenn der Glanz der konischen Außenfläche 23a des Werkzeugs 2 durch den Glanzsensor 11 neu gemessen wird, erhält die Verschlechterungsermittlungseinheit 12 den Glanz des gleichen Werkzeugs 2 einer früheren Messung aus dem Speicher 52 entsprechend der Identifikationsnummer und berechnet den Änderungsbetrag zwischen dem aktuellen Glanz und dem früheren Glanz des Werkzeugs 2 als einen zeitlichen Änderungsbetrag. Falls der zeitliche Änderungsbetrag dann gleich oder größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, ermittelt die Verschlechterungsermittlungseinheit 12, dass sich die konische Außenfläche 23a verschlechtert hat und sendet ein Verschlechterungsfeststellungssignal an die Benachrichtigungseinheit 13.
-
Falls der zeitliche Glanzänderungsbetrag groß ist, kann es eine gewisse Anomalie bei dem Gebrauchszustand des Werkzeugs 2 oder bei der Spindel 4 geben. Somit kann mit Bezug auf den zeitlichen Änderungsbetrag des Glanzes nicht nur eine Verschlechterung der konischen Außenfläche 23a sondern auch eine mögliche Anomalie bei dem Gebrauchszustand des Werkzeugs 2 oder bei der Spindel 4 in einem frühen Stadium erkannt werden.
-
Der Glanzsensor 11 kann den Glanz der konischen Außenfläche 23a des Werkzeugs 2 in der Werkzeugwechselposition messen, bevor es an die Spindel 4 übergeben wird und nachdem es von der Spindel 4 zurückgekehrt ist, und die Verschlechterungsermittlungseinheit 12 kann den Änderungsbetrag zwischen dem jeweiligen Glanz als zeitlichen Änderungsbetrag berechnen.
-
Falls der Glanz der konischen Außenfläche 23a nach einem einzigen Gebrauch des Werkzeugs 2 stark abnimmt, ist es sehr wahrscheinlich, dass es eine Anomalie bei der Spindel 4 gibt. Somit ist es möglich, eine Anomalie bei der Spindel 4 in einem frühen Stadium festzustellen und die Bedienperson unter Bezugnahme auf den Änderungsbetrag des Glanzes vor und nach Einsatz des Werkzeugs 2 zu benachrichtigen.
-
Bei der vorstehenden Ausführungsform kann der vorgegebene Schwellenwert als die Referenz zur Feststellung einer Verschlechterung der konischen Außenfläche 23a entsprechend der erforderlichen Zerspanungsgenauigkeit des Werkstücks W festgelegt werden.
-
Der zulässige Verschlechterungsbereich der konischen Außenfläche 23a variiert in Abhängigkeit von der erforderlichen Zerspanungsgenauigkeit des Werkstücks W. Durch Festlegung des vorgegebenen Schwellenwerts in der vorstehenden Weise kann eine Verschlechterung der konischen Außenfläche 23a geeigneter ermittelt werden.
-
Eine Zuordnungstabelle, in der Zerspanungsgenauigkeit und Schwellenwerte einander zugeordnet sind, ist zum Beispiel in dem Speicher 52 abgespeichert. Je größer die erforderliche Zerspanungsgenauigkeit in der Zuordnungstabelle ist, umso größer ist der vorgegebene Schwellenwert. Die Steuerung 51 berechnet die Zerspanungsgenauigkeit auf der Grundlage des Zerspanungsanteils des Werkstücks W, erhält den mit der Zerspanungsgenauigkeit in der Zuordnungstabelle aus dem Speicher 52 zugeordneten Schwellenwert und legt den erhaltenen Schwellenwert als eine Referenz für die Verschlechterungsermittlungseinheit 12 fest, um Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Verschlechterung zu ermitteln.
-
Bei der vorstehenden Ausführungsform können Lerndaten hinsichtlich des Zusammenhangs zwischen dem durch den Glanzsensor 11 gemessenen Glanz und der Zerspanungsqualität des Werkstücks W in dem Speicher 52 abgespeichert sein und kann die Steuerung (Lerneinheit) 51 die in dem Speicher 52 gespeicherten Lerndaten verwenden, um den Schwellenwert als die Referenz in Erfahrung zu bringen, um zu ermitteln, ob sich die konische Außenfläche 23a verschlechtert hat oder nicht.
-
Zum Beispiel wird nach der Zerspanung des Werkstücks W durch die Werkzeugmaschine 1 die Qualität des zerspanten Werkstücks W durch eine Prüfeinrichtung oder die Bedienperson ausgewertet und das Auswertungsergebnis in die Steuereinrichtung 5 eingegeben. Dann wird das eingegebene Auswertungsergebnis in dem Speicher 52 unter Zuordnung mit dem Glanz der konischen Außenfläche 23a des für die Zerspanung des Werkstücks W verwendeten Werkzeugs 2 in der Steuereinrichtung 5 abgespeichert. Lerndaten hinsichtlich mehrerer Werkstücke W werden in dem Speicher 52 gesammelt. Die Steuerung 51 lernt durch Verwendung der in dem Speicher 52 gesammelten Lerndaten und gewinnt dadurch den optimalen Schwellenwert zum Erhalt einer guten Zerspanungsqualität. Die Verschlechterungsermittlungseinheit 12 verwendet den durch Lernen gewonnen optimalen Schwellenwert, um eine Verschlechterung der konischen Außenfläche 23a festzustellen.
-
Das Lernergebnis der Werkzeugmaschine 1 kann mit einer anderen Werkzeugmaschine 1 geteilt werden. Das heißt, die Werkzeugmaschine 1 kann in der Lage sein, mit einer anderen Werkzeugmaschine zu kommunizieren, und kann das Lernergebnis an die andere Werkzeugmaschine senden. Zusätzlich kann die Werkzeugmaschine 1 ein Lernergebnis einer anderen Werkzeugmaschine von der anderen Werkzeugmaschine empfangen. Das Lernergebnis enthält die vorstehend genannten Lerndaten.
-
Wie es in 7 gezeigt ist, kann die Werkzeugmaschine 1 eine Randeinrichtung eines Verwaltungssystems 100 sein. Das Verwaltungssystem 100 umfasst mehrere Werkzeugmaschinen 1 und ein Hauptsteuersystem 20, das in der Lage ist, mit Steuereinrichtungen 5 der mehreren Werkzeugmaschinen 1 zu kommunizieren. Das Hauptsteuersystem 20 kann ein Produktionsverwaltungssystem, ein Transportverwaltungssystem, ein Abteilungsverwaltungssystem oder dergleichen sein. Das Verwaltungssystem 100 kann ferner ein Zentralverwaltungssystem 30 umfassen, das mit jedem der mehreren Hauptsteuersysteme 20 verbunden ist.
-
Jedes Hauptsteuersystem 20 und das Zentralverwaltungssystem 30 weist zum Beispiel eine Steuerung mit einem Prozessor oder dergleichen, einen Bildschirm, einen Speicher mit einem nicht flüchtigen Speicher, einem ROM, einem RAM und dergleichen und eine Eingabeeinrichtung auf, wie beispielsweise eine Tastatur, ein Touchpanel oder ein Bedienfeld.
-
Das Hauptsteuersystem 20 kann ein Lernergebnis von jeder Steuereinrichtung 5 der mehreren Werkzeugmaschinen 1 empfangen, die empfangenen Lernergebnisse in einem Speicher sammeln, die gesammelten Lernergebnisse zusammenstellen und die zusammengestellten Lernergebnisse an jede Steuereinrichtung 5 senden. Mit dieser Konfiguration werden von jeder Steuereinrichtung 5 gehaltene Lerndaten unter den mehreren Steuereinrichtungen 5 geteilt. Somit kann jede Steuereinrichtung 5 den optimalen Schwellenwert mit höherer Effizienz und Genauigkeit in Erfahrung bringen.
-
Stattdessen kann das Hauptsteuersystem 20 den optimalen Schwellenwert unter Verwendung des zusammengestellten Lernergebnisses in Erfahrung bringen und den gewonnenen optimalen Schwellenwert an jede Steuereinrichtung 5 senden. Mit dieser Konfiguration kann der durch das Hauptsteuersystem 20 bereitgestellte optimale Schwellenwert verwendet werden, um den Schwellenwert selbst an einer Werkzeugmaschine 1 zu optimieren, deren Steuereinrichtung 5 keine Lernfunktion aufweist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Werkzeugmaschine
- 2
- Werkzeug
- 23
- Kegelschaft
- 23a
- konische Außenfläche
- 3
- Werkzeugmagazin
- 31
- Befestigungsabschnitt
- 32
- Drehabschnitt
- 32a
- Werkzeugaufnahme
- 4
- Spindel
- 5
- Steuereinrichtung
- 51
- Steuerung (Lerneinheit)
- 52
- Speicher
- 11
- Glanzsensor
- 12
- Verschlechterungsermittlungseinheit
- 13
- Benachrichtigungseinheit
- 20
- Hauptsteuersystem
- 100
- Verwaltungssystem
- A
- Drehachse
- P
- Messposition
- W
- Werkstück
