JP2832717B2 - 工作機械の暖気運転装置 - Google Patents

工作機械の暖気運転装置

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JP2832717B2
JP2832717B2 JP63129854A JP12985488A JP2832717B2 JP 2832717 B2 JP2832717 B2 JP 2832717B2 JP 63129854 A JP63129854 A JP 63129854A JP 12985488 A JP12985488 A JP 12985488A JP 2832717 B2 JP2832717 B2 JP 2832717B2
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純明 稲見
浩次 中山
保信 鈴木
重光 伊藤
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/14Methods or arrangements for maintaining a constant temperature in parts of machine tools

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (a).産業上の利用分野 本発明は、主軸の負荷を監視しつつ暖気運転を行うこ
との出来る工作機械の暖気運転装置に関する。
(b).従来の技術 従来、マシニングセンタ等の工作機械における暖気運
転は、単に電源が自動投入されて、油圧ポンプ等が駆動
されるだけで、主軸等を回転させる形のものは少なかっ
た。
(c).発明が解決しようとする問題点 最近、工具主軸等の主軸の回転数は、加工内容の高度
化等に伴い、益々高速化する傾向にあるが、こうした高
速主軸を有する工作機械について、主軸を高速で回転さ
せる形で暖気運転を行なおうとすると、主軸の焼損等が
生じる危険性が有った。
本発明は、前述の欠点を解消すべく、主軸の焼損等の
発生を防止しつつ、暖気運転を行うことの出来る工作機
械の暖気運転装置を提供することを目的とするものであ
る。
(d).問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、暖気運転用プログラム(PRO)を格
納した第1のメモリ手段(15)を有し、正常な暖気運転
時の主軸駆動モータ(16)の負荷電流値に基づく負荷状
態を示す負荷データ(PL)を格納する第2のメモリ手段
(13)を設け、主軸駆動モータ(16)の負荷状態を当該
主軸駆動モータの負荷電流値に基づいて演算し、前記第
2のメモリ手段に予め格納された負荷データ(PL)に示
された主軸駆動モータの負荷状態と比較して、主軸駆動
モータに異常な負荷が作用しているか否かを判定する主
軸負荷演算部(12)を設け、前記暖気運転用プログラム
に基づいて主軸駆動モータを回転駆動すると共に、前記
主軸負荷演算部が主軸駆動モータに異常な負荷が作用し
ているものと判定した場合に、前記主軸駆動モータの負
荷状態に応じて、主軸駆動モータの停止、または前記主
軸駆動モータにより駆動される主軸の低回転状態から再
暖気動作を選択的に実行する暖気運転制御手段(9、1
1)を設けて構成される。
なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素
を示す、便宜的なものであり、従って、本記述は図面上
の記載に限定拘束されるものではない。以下の
「(e).作用」の欄についても同様である。
(e).作用 上記した構成により、本発明は、主軸負荷演算部(1
2)及び暖気運転制御手段(9、11)が主軸の負荷状態
を監視しつつ暖気運転を行うように作用する。
(f).実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
第1図は本発明の一実施例が適用される工作機械の制
御ブロック図、 第2図は暖気運転制御プログラムの一例を示すフロー
チャート、 第3図(a)は暖気運転時における主軸駆動モータの
回転数の推移を示す図、 第3図(b)は負荷データメモリ内に格納された、暖
気運転時における主軸駆動モータの負荷の標準的推移を
示す負荷線図である。
マシニングセンタ等の工作機械1は、第1図に示すよ
うに、主制御部2を有しており、主制御部2にはバス線
3を介してキーボード等の入力部5、ディスプレィ6、
システムプログラムメモリ7、暖気運転制御部9、タイ
マ10、軸制御部11、主軸負荷演算部12、負荷データメモ
リ13、モータ出力特性メモリ14、加工プログラムメモリ
15等が接続している。また、軸制御部11には主軸駆動モ
ータ16が接続しており、主軸駆動モータ16には、負荷電
流演算部17が接続している。
工作機械1は、以上のような構成を有するので、作業
者は当該工作機械による当日の加工作業が終了した時点
で、入力部5を介して翌日(又は、所定時間後)の暖気
運転を行うための暖気運転指令C1を入力する。これを受
けて主制御部2は、システムプログラムメモリ7から暖
気運転制御プログラムWPを読み出し、当該暖気運転制御
プログラムWPに基づいて暖気運転制御部9に対して翌日
の暖気運転を行うように指令する。
暖気運転制御部9は、暖気運転制御プログラムWPのス
テップS1で、当日の加工作業の完了を確認したところ
で、ステップS2に入り、作業者が電源遮断スイッチをど
のように設定したかを判定する。即ち、作業者がブレー
カの遮断、従って工作機械の全停止を指示した場合に
は、ステップS3に入り、工作機械のブレーカを遮断し
て、その後の処理は行わない。また、作業者が何らの設
定も行わない場合には、加工作業がいまだ終了していな
ものと判定して、ステップS4に入り、暖気運転指令C1を
無効とする。更に、作業者が所定時間後に暖気運転を行
なわせるために、制御電源の遮断を設定した場合には、
ステップS5に入り、制御電源のみを遮断して、ステップ
S6に入る。
ステップS6では、暖気運転制御部9はタイマ10の出力
を監視して、当該タイマ10の出力が“ON"状態になるま
で待機する。即ち、タイマ10は、作業者等により入力部
5を介して予め設定された翌日等における暖気運転の開
始時間をメモリしており、当該時間になったものと判定
された場合には、出力を“ON"状態にして暖気運転制御
部9に通知する。暖気運転制御部9は、これを受けて、
暖気運転を行う時間が到来したものと判定し、ステップ
S7に入り、ステップS5で遮断した制御電源を投入する。
すると、ステップS8から暖気運転動作が開始され、ステ
ップS9に入り、軸制御部11は現在の位置決めシステムが
絶対値システムかインクリメンタルシステムかを判定
し、インクリメンタルシステムの場合には、ステップS1
0に入り、軸制御上の基準となる原点に各制御軸を原点
復帰させる。また、位置決めシステムが絶対値システム
の場合には、軸制御部12は各制御軸の現在位置を認識し
ているので原点復帰動作を行う必要が無く、直ちにステ
ップS11に入る。
ステップS11では、暖気運転制御部9は、加工プログ
ラムメモリ15を検索して暖気運転用に作成された加工プ
ログラムPROを読み出し、当該加工プログラムPROに基づ
いて、ステップS12以下の暖気運転サイクル実行する。
この際、暖気運転用加工プログラムPROは、主軸駆動モ
ータ16を回転駆動させて、主軸に対する暖気運転も行う
が、その運転態様は、第3図(a)に示すように、主軸
の回転数をN0からN7迄の複数の段階に亙り徐々に上昇さ
せてゆく形をとる。即ち、最初の時間T0においては、主
軸回転数がN0となるように、主軸駆動モータ16を駆動
し、次の時間T1においては、主軸回転数がN1となるよう
に、更に次の時間T2においては、主軸回転数がN2となる
ように制御し、順次、回転数がN7となるまで段階的に回
転数を増加させてゆく。こうすることにより、主軸は徐
々に暖気され、回転数を急激に上昇させた場合のよう
に、焼損してしまうようなことは無い。なお、回転数の
増加の程度や、増加ステップ数(第3図の場合、8ステ
ップ)は、暖気運転用加工プログラムPROの中で任意に
設定することが出来る。
また、この暖気運転に際して、暖気運転制御プログラ
ムWPは、ステップS13において、負荷電流演算部17が各
回転速度における主軸駆動モータ16の負荷電流値を演算
し、主軸負荷演算部12がその演算された値と、その時点
のモータ回転数における標準電流値と比較し、主軸の負
荷状態を演算し、ディスプレィ6上に表示する。モータ
出力特性メモリ14には、第1図に示すように、主軸駆動
モータ16の出力特性線図GF(回転数/出力特性)が、格
納されているので、ある回転数における標準電流値は該
線図から容易に求めることが出来る。この際、主軸負荷
演算部12は、主軸駆動モータ16に異常な負荷上昇が観測
された場合には、アラーム等の所定の処理を行う。即
ち、主軸負荷演算部12は、暖気運転中の主軸の負荷、従
って主軸駆動モータ16の負荷を常に監視し、負荷データ
メモリ13中に格納された、主軸駆動モータ16の負荷線図
PLと比較する。負荷データメモリ13に格納された負荷線
図PLは、通常の状態で、第3図(a)に示す暖気動作を
行った場合に、主軸駆動モータ16に生じる主軸負荷を実
測した値であり、主軸駆動モータ16の負荷状態を判定す
るための基準として格納されている。なお、主軸駆動モ
ータ16の速度を増加させた場合に、過渡的に生じる負荷
変動については変動が激しいので、第3図(b)に示す
ように、サンプリング遅延時間TDを設定して、当該時間
内においては実際の主軸駆動モータ16との負荷状態との
比較動作を行わず、誤検出を防止する。即ち、実際に求
められた主軸駆動モータ16の負荷が、負荷線図PLに示さ
れた値よりも所定範囲を超え、主軸に焼損の危険が生じ
た場合には、主軸負荷演算部12からの通報で、暖気運転
制御部9は軸制御部11を介して、例えば、第3図(a)
の点線ALM1で示すように、直ちに主軸駆動モータ16の運
転を停止する。また、主軸が焼損する程ではないが、何
らかの理由で、更に十分な暖気が必要なものと判断され
た場合には、第3図(a)の点線ALM2で示すように、現
在の主軸回転数を所定ステップだけ落として、低回転状
態からの暖気動作を再度実行する。こうして、ステップ
S13で、主軸駆動モータ16の負荷状態を監視しつつ、暖
気運転用加工プログラムPROによる所定の暖気運転が完
了したところで、暖気運転制御プログラムWPの実行は終
了し、工作機械の暖気は主軸部分も含めて完了する。な
お、駆動モータ16の停止又は再暖気の判断については、
モータ16の負荷が負荷線図に対してどの程度過大となっ
たかで判断することにより行うことが出来る。即ち、モ
ータ停止と再暖気の判断レベルを、2段階に持つように
する。例えば、負荷線図PLに対して1%オーバで停止、
0.6%オーバで再暖気を行うように設定する。
(g).発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、暖気運転用
加工プログラムPRO等の暖気運転用プログラムを格納し
た加工プログラムメモリ15等の第1のメモリ手段を有
し、正常な暖気運転時の主軸駆動モータ16の負荷電流値
に基づく負荷状態を示す負荷線図PL等の負荷データを格
納する負荷データメモリ13等の第2のメモリ手段を設
け、主軸駆動モータの負荷状態を当該主軸駆動モータの
負荷電流値に基づいて演算し、前記第2のメモリ手段に
予め格納された負荷データに示された主軸駆動モータの
負荷状態と比較して、主軸駆動モータに異常な負荷が作
用しているか否かを判定する主軸負荷演算部12を設け、
前記暖気運転用プログラムに基づいて主軸駆動モータを
回転駆動すると共に、前記主軸負荷演算部が主軸駆動モ
ータに異常な負荷が作用しているものと判定した場合
に、前記主軸駆動モータの負荷状態に応じて、主軸駆動
モータの停止、または前記主軸駆動モータにより駆動さ
れる主軸の低回転状態から再暖気動作を選択的に実行す
る暖気運転制御部9、軸制御部11等の暖気運転制御手段
を設けて構成したので、主軸の負荷状態を監視しつつ暖
気運転を行うことが出来、主軸の焼損等の重大な事態の
発生を未然に防止することが可能となる。
また、暖気運転制御手段は、主軸負荷演算部が主軸駆
動モータに異常な負荷が作用しているものと判定した場
合に、前記主軸駆動モータの負荷状態に応じて、主軸駆
動モータの停止、または前記主軸駆動モータにより駆動
される主軸の低回転状態からの再暖気動作を選択的に実
行するので、主軸駆動モータを停止するほどでもない異
常負荷が生じた場合に、直ちに主軸駆動モータが停止さ
れて暖気運転が行われず、翌日の加工工程に重大な支障
が生じるような事態の発生を未然に防止することが出来
る。また、直ちに駆動モータを停止すべき事態なのに、
低回転での暖気運転が継続されることにより主軸が損傷
してしまうような事態の発生も防止することが出来る。
暖気運転は、通常作業者が出勤する前の時間帯に無人状
態で行なわれることを考慮すると、無人状態でも適切な
異常負荷対策が可能となり、信頼性の高い工作機構の暖
気運転装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例が適用される工作機械の制御
ブロック図、 第2図は暖気運転制御プログラムの一例を示すフローチ
ャート、 第3図(a)は暖気運転時における主軸駆動モータの回
転数の推移を示す図、 第3図(b)は負荷データメモリ内に格納された、暖気
運転時における主軸駆動モータの負荷の標準的推移を示
す負荷線図である。 9……暖気運転制御手段(暖気運転制御部) 11……暖気運転制御手段(軸制御部) 12……主軸負荷演算部 13……第2のメモリ手段(負荷データメモリ) 15……第1のメモリ手段(加工プログラムメモリ) 16……主軸駆動モータ PRO……暖気運転用加工プログラム(暖気運転用プログ
ラム) PL……負荷データ(負荷線図)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 保信 愛知県丹羽郡大口町大字小口字乗船1番 地 ヤマザキマザック株式会社本社工場 内 (72)発明者 伊藤 重光 愛知県丹羽郡大口町大字小口字乗船1番 地 ヤマザキマザック株式会社本社工場 内 (56)参考文献 特開 昭61−65753(JP,A) 特開 昭63−22248(JP,A) 特開 昭60−175971(JP,A) 実開 昭60−127848(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23Q 11/14

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】暖気運転用プログラムを格納した第1のメ
    モリ手段を有し、 正常な暖気運転時の主軸駆動モータの負荷電流値に基づ
    く負荷状態を示す負荷データを格納する第2のメモリ手
    段を設け、 主軸駆動モータの負荷状態を当該主軸駆動モータの負荷
    電流値に基づいて演算し、前記第2のメモリ手段に予め
    格納された負荷データに示された主軸駆動モータの負荷
    状態と比較して、主軸駆動モータに異常な負荷が作用し
    ているか否かを判定する主軸負荷演算部を設け、 前記暖気運転用プログラムに基づいて主軸駆動モータを
    回転駆動すると共に、前記主軸負荷演算部が主軸駆動モ
    ータに異常な負荷が作用しているものと判定した場合
    に、前記主軸駆動モータの負荷状態に応じて、主軸駆動
    モータの停止、または前記主軸駆動モータにより駆動さ
    れる主軸の低回転状態からの再暖気動作を選択的に実行
    する暖気運転制御手段を設けて構成した工作機械の暖気
    運転装置。
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