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JP7707095B2 - Processing device and control method thereof - Google Patents
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Description

本発明は、ワークを載置するテーブルと、ドリルなどの工具を保持したスピンドルとを相対的に移動させ、前記工具により前記ワークを加工する加工装置に関し、特に装置起動後の自動暖機運転の技術に関するものである。 The present invention relates to a processing device that moves a table on which a workpiece is placed relative to a spindle that holds a tool such as a drill, and processes the workpiece with the tool, and in particular to a technology for automatic warm-up operation after the device is started.

加工装置は、プログラムに従い、ワークを載置したテーブルをX方向に移動するとともに、ドリルなどの工具を保持したスピンドルをY方向に移動して、工具を相対的に位置決めした後、スピンドルをZ方向に下降させ、工具を回転させて穴あけ等の加工を行う。ここで、テーブル及びスピンドルは、これらに取り付けたナットなどにボールねじを係合し、ボールねじをサーボモータで回転駆動して移動させているが、ボールねじとナットや軸受などが摺動する部位における摩擦熱や、モータ自体の回転熱などにより、装置の各部位の温度が上昇し、これらが熱変形することで機械位置精度にずれが生じることが知られている。 In accordance with a program, the processing device moves a table on which a workpiece is placed in the X direction and moves a spindle holding a tool such as a drill in the Y direction to relatively position the tool, then lowers the spindle in the Z direction and rotates the tool to perform processing such as drilling. Here, the table and spindle are moved by engaging a ball screw with a nut or the like attached to them, and the ball screw is rotated and driven by a servo motor, but it is known that the temperature of each part of the device rises due to frictional heat at the parts where the ball screw slides against the nut and bearings, and the rotational heat of the motor itself, and that thermal deformation of these parts causes deviations in the machine positioning precision.

このずれは、装置の各部位が熱的に飽和すると安定するため、従来、装置の起動後所定の時間暖機運転を行い、各部位を熱的に飽和させて、位置精度のずれを安定させてから加工を開始していた。ここで、装置停止後の温度の低下量が装置の停止時間に依存し、起動後の温度上昇率が運転時間に依存すると考えられていることから、例えば特許文献1に開示されるように、装置の停止時間を計測し、停止時間に基づいて所定の時間だけ自動で暖機運転を行う技術が知られている。また、実際に装置の移動機構等の発熱源近傍にセンサを設けて温度を測定し、各部位が熱的に飽和した状態の温度に達するまで自動で暖機運転を行う技術も知られている。 This deviation stabilizes when each part of the device is thermally saturated, so conventionally, the device is warmed up for a predetermined time after startup to thermally saturate each part and stabilize the deviation in positional accuracy before starting processing. Here, since it is believed that the amount of temperature drop after the device is stopped depends on the time the device is stopped and the rate of temperature increase after startup depends on the operating time, a technique is known in which the device's stopped time is measured and the warm-up operation is automatically performed for a predetermined time based on the stopped time, as disclosed in Patent Document 1, for example. There is also a technique in which a sensor is actually installed near a heat source such as the device's moving mechanism to measure the temperature and the warm-up operation is automatically performed until each part reaches a temperature at which it is thermally saturated.

特開平5-228792号公報Japanese Patent Application Publication No. 5-228792

しかし、装置停止時間に基づく時間だけ暖機運転を行う場合、装置起動後の温度上昇率は、装置の経年変化や、汚れの付着などによっても変わるため、必ずしも適切な暖機運転を行うことができない場合があった。かかる場合、暖機運転が不足すると加工精度が安定せず、製品の歩留まりが低下するという問題が生じる。また暖機運転が過剰だと、精度よく加工できるにも関わらず加工しない時間が生じ、生産効率が落ちるという問題があった。 However, when warming up is performed only for a period based on the equipment downtime, the rate of temperature rise after the equipment is started up can vary depending on factors such as equipment aging and the accumulation of dirt, so there are cases where appropriate warming up is not always possible. In such cases, if the warming up is insufficient, the processing precision is unstable and product yields decrease. Furthermore, if the warming up is excessive, there are times when processing is not performed even though processing can be performed with high precision, resulting in a problem of reduced production efficiency.

また、発熱源近傍の各部位の温度を測定して暖機運転を終了させる場合、加工装置として本来的には不要な温度センサを追加して設ける必要があり、装置の構成が複雑となり、さらにコストが高くなるという問題もあった。 In addition, when measuring the temperature of each part near the heat source to terminate the warm-up operation, it is necessary to add a temperature sensor that is not actually necessary for the processing device, which makes the device configuration complicated and increases costs.

そこで本発明は、暖機運転開始後、暖機運転が不要となるタイミングを、温度センサ以外の方法で加工装置の状態に基づいて検知して、暖機運転を過不足なく終了させ、速やかに加工を行うことができる加工装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a processing device that can detect the timing when warm-up operation is no longer necessary after the start of warm-up operation based on the state of the processing device using a method other than a temperature sensor, and can end the warm-up operation just right and resume processing quickly.

ところで、本発明者は、サーボモータのトルク値が、加工装置の温度が低い状態(熱的に飽和していない状態)では大きく、温度が高くなるに従って小さくなっていき、熱的に飽和した状態で一定となることを見出した。サーボモータに接続されたボールねじとナットや軸受が摺動接触する部位や、サーボモータ自体に塗布されたグリスが、温度が低いと粘度が固く、温度が高くなるに従って柔らかくなることにより、サーボモータにかかる負荷が変動するためと思われる。つまり、グリスが固い状態では、グリス自体がサーボモータを回転する際の抵抗となり、各サーボモータのトルク値が大きくなるが、グリスが柔らかくなるに従って抵抗も少なくなり、各サーボモータのトルク値も小さくなることによるものと考えられる。 The inventors have discovered that the torque value of a servo motor is large when the temperature of the processing equipment is low (when not thermally saturated), decreases as the temperature increases, and becomes constant when the equipment is thermally saturated. This is thought to be because the grease applied to the servo motor itself and to the parts where the ball screw connected to the servo motor comes into sliding contact with the nut and bearings, has a high viscosity at low temperatures and becomes softer as the temperature increases, causing the load on the servo motor to fluctuate. In other words, when the grease is hard, the grease itself acts as a resistance when rotating the servo motor, and the torque value of each servo motor increases, but as the grease becomes softer, the resistance decreases and the torque value of each servo motor also decreases.

本発明は、上記知見に基づき、上記課題を解決するために、工具を保持したスピンドルと、ワークを載置固定したテーブルとを、加工用プログラムに従って、サーボモータで駆動するボールねじを回転することで相対移動させて加工する加工装置であって、加工用プログラムに基づく前記ワークの加工の前に、暖機運転を開始する加工装置において、前記サーボモータのトルク値を検出するトルク検出部と、前記トルク検出部により検出されるトルク値を用いて、前記暖機運転の完了を判断する暖機完了判断部と、を備えることを特徴とする。 Based on the above findings, in order to solve the above problems, the present invention provides a processing device that performs processing by moving a spindle that holds a tool and a table on which a workpiece is placed and fixed relative to each other by rotating a ball screw driven by a servo motor according to a processing program, and is characterized in that the processing device starts a warm-up operation before processing the workpiece based on the processing program, and is equipped with a torque detection unit that detects the torque value of the servo motor, and a warm-up completion judgment unit that judges the completion of the warm-up operation using the torque value detected by the torque detection unit.

本発明によれば、加工装置が熱的に飽和したことを、加工装置の実際の状態に基づいて判断することができ、装置の複雑化を軽減しながら、過不足なく暖機運転を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to determine whether the processing equipment is thermally saturated based on the actual state of the processing equipment, and it is possible to perform warm-up operation without excessive or insufficient operation while reducing the complexity of the equipment.

本発明の一実施形態である、ドリル加工装置の構成図である。1 is a configuration diagram of a drilling device according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態である、ドリル加工装置の動作を説明するフロー図である。FIG. 4 is a flow chart illustrating the operation of the drilling device according to one embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して本発明の代表的な実施例を説明する。なお、各図において、各構成要素は、主に本実施例を説明するために必要と考えられるものを示してあり、加工装置として必要な全てを示しているわけではない。 Below, a representative embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that in each figure, the components shown are those that are considered to be necessary mainly for explaining this embodiment, and do not show all the components necessary for the processing device.

図1は本発明の実施例となるドリル加工装置の構成図である。図1を用いて、本発明の実施例であるドリル加工装置20の構成を説明する。ベッド1の両側には門型のコラム2が固定され、ベッド1の上面には、ワーク3が載置固定されるテーブル4が、一対のガイド5に沿ってベッド1の奥行き方向(図の奥行方向・X軸方向)に往復移動可能に設けられている。テーブル4の下面には図示を省略するボールねじと係合するナットが固定され、該ボールねじをサーボモータ6(以下、「X軸駆動用サーボモータ」ともいう)で回転駆動することにより、テーブル4がX軸方向に移動する。 Figure 1 is a diagram showing the configuration of a drilling device according to an embodiment of the present invention. The configuration of a drilling device 20 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Figure 1. Gate-shaped columns 2 are fixed to both sides of a bed 1, and a table 4 on which a workpiece 3 is placed and fixed is provided on the upper surface of the bed 1 so as to be movable back and forth in the depth direction of the bed 1 (depth direction in the figure, X-axis direction) along a pair of guides 5. A nut that engages with a ball screw (not shown) is fixed to the underside of the table 4, and the ball screw is rotated by a servo motor 6 (hereinafter also referred to as the "X-axis drive servo motor") to move the table 4 in the X-axis direction.

コラム2の水平部の前面には、テーブル4の表面に対して平行に一対のガイド7が設けられ、このガイド7にスライダ8が移動可能に支持されている。スライダ8の背面側には、ボールねじ9と係合する図示を省略するナットが固定されている。ボールねじ9をサーボモータ10(以下、「Y軸駆動用サーボモータ」ともいう)で回転駆動することにより、スライダ8がガイド7に沿って水平方向(図の左右方向・Y軸方向)に移動する。スライダ8の前面には一対のガイド11が垂直方向(図の上下方向・Z軸方向)に設けられ、ベース12がガイド11に沿って移動可能に支持されている。ベース12の背面側には、ボールねじ13と係合する図示を省略するナットが固定され、ボールねじ13をサーボモータ14(以下、「Z軸駆動用サーボモータ」ともいう)で回転駆動することにより、ベース12は、Z軸方向に移動する。 A pair of guides 7 are provided in parallel with the surface of the table 4 on the front side of the horizontal part of the column 2, and the slider 8 is supported by the guides 7 so as to be movable. A nut (not shown) that engages with the ball screw 9 is fixed to the rear side of the slider 8. The ball screw 9 is rotated by a servo motor 10 (hereinafter also referred to as the "servo motor for driving the Y axis"), so that the slider 8 moves in the horizontal direction (left-right direction in the figure, the Y axis direction) along the guide 7. A pair of guides 11 are provided in the vertical direction (up-down direction in the figure, the Z axis direction) on the front side of the slider 8, and the base 12 is supported so as to be movable along the guides 11. A nut (not shown) that engages with the ball screw 13 is fixed to the rear side of the base 12, and the ball screw 13 is rotated by a servo motor 14 (hereinafter also referred to as the "servo motor for driving the Z axis"), so that the base 12 moves in the Z axis direction.

ベース12にはスピンドル15を支持するサドル16が固定されている。スピンドル15の下端にはコレットチャック17が取り付けられ、ワーク3と対向した位置で、工具であるドリル18がコレットチャック17に着脱可能に保持されている。スピンドル15の内部において、図示を省略するサーボモータ(以下、「主軸駆動用サーボモータ」ともいう)が回転することにより、ドリル18が回転する。なお、各サーボモータには、それぞれの回転角度、回転速度等を検出するエンコーダが備えられている。 A saddle 16 that supports a spindle 15 is fixed to the base 12. A collet chuck 17 is attached to the lower end of the spindle 15, and a tool, a drill 18, is removably held by the collet chuck 17 at a position facing the workpiece 3. Inside the spindle 15, a servo motor (not shown in the figure) (hereinafter also referred to as a "spindle drive servo motor") rotates, causing the drill 18 to rotate. Each servo motor is equipped with an encoder that detects the rotation angle, rotation speed, etc.

全体制御装置30は、ドリル加工装置20の各部を制御し、X軸駆動用サーボモータ制御部31、Y軸駆動用サーボモータ制御部32、Z軸駆動用サーボモータ制御部33、主軸駆動用サーボモータ制御部34、トルク検出部35、暖機完了判断部36を備える。 The overall control device 30 controls each part of the drilling device 20, and includes an X-axis drive servo motor control unit 31, a Y-axis drive servo motor control unit 32, a Z-axis drive servo motor control unit 33, a spindle drive servo motor control unit 34, a torque detection unit 35, and a warm-up completion determination unit 36.

X軸駆動用サーボモータ制御部31、Y軸駆動用サーボモータ制御部32、Z軸駆動用サーボモータ制御部33及び主軸駆動用サーボモータ制御部34は、図示を省略するそれぞれのサーボアンプ及びそれぞれのサーボモータと接続されており、各サーボモータを駆動制御する。 The X-axis drive servo motor control unit 31, the Y-axis drive servo motor control unit 32, the Z-axis drive servo motor control unit 33, and the spindle drive servo motor control unit 34 are connected to the respective servo amplifiers and servo motors (not shown), and drive and control each servo motor.

全体制御装置30は、プログラムの内容に従い位置指令を生成し、各サーボモータ制御部に出力する。各サーボモータ制御部は、入力された位置指令とサーボモータに備えられたエンコーダから送られる位置フィードバック等に基づき、トルク指令を生成して、それぞれのサーボアンプに出力する。各サーボアンプは、トルク指令に基づき電流指令を生成し、これに従った電流を供給してそれぞれのサーボモータを回転駆動する。このようにドリルやボールねじをプログラムに従って回転制御し、加工を行う。なお、上記サーボモータの駆動制御方法は、従来一般的に知られている方法と同様である。 The overall control device 30 generates a position command according to the contents of the program and outputs it to each servo motor control unit. Each servo motor control unit generates a torque command based on the input position command and position feedback sent from the encoder provided in the servo motor, and outputs it to each servo amplifier. Each servo amplifier generates a current command based on the torque command and supplies a current according to this to rotate and drive each servo motor. In this way, the rotation of the drill or ball screw is controlled according to the program and machining is performed. The method of driving and controlling the above servo motors is similar to the commonly known method.

トルク検出部35は、各サーボモータ制御部から各サーボアンプへ出力されるトルク指令を、トルク値として定められたサンプリング間隔毎に検出する。 The torque detection unit 35 detects the torque command output from each servo motor control unit to each servo amplifier at each sampling interval defined as a torque value.

暖気完了判断部36は、トルク検出部35が検出する、各サーボモータのトルク値が、予め記憶したそれぞれの閾値以下か否かを判断し、全てのサーボモータのトルク値がそれぞれの閾値以下となった場合に、装置が熱的に飽和し、暖機が完了したと判断する。なお、閾値となるトルク値は、各サーボモータにより異なるので、装置使用の前に予めそれぞれ求めておく。 The warm-up completion determination unit 36 determines whether the torque value of each servo motor detected by the torque detection unit 35 is equal to or lower than the respective threshold value stored in advance, and determines that the device is thermally saturated and the warm-up is complete when the torque values of all servo motors are equal to or lower than the respective threshold value. Note that the threshold torque value differs for each servo motor, so it is determined in advance for each before using the device.

なお、全体制御装置30は図示を省略するCPU及びメモリを備え、CPUは、制御部と演算部を含み、制御部が命令の解釈とプログラムの制御の流れを制御し、演算部が演算を実行する。また、プログラムは図示しないメモリに格納され、実行すべき命令(ある数値又は数値の並び)を前記プログラムの置かれたメモリから取り出し、前記プログラムを実行する。更に、全体制御装置30はここで説明したもの以外にも制御機能を有し、図示されていないブロックにも接続されている。また各構成要素の一部は全体制御装置30と別個に設けられていてもよい。 The overall control device 30 is equipped with a CPU and memory (not shown), and the CPU includes a control unit and a calculation unit, with the control unit interpreting commands and controlling the flow of program control, and the calculation unit executing the calculations. The program is stored in a memory (not shown), and the command to be executed (a certain number or sequence of numbers) is retrieved from the memory in which the program is placed, and the program is executed. Furthermore, the overall control device 30 has control functions other than those described here, and is also connected to blocks (not shown). Some of the components may be provided separately from the overall control device 30.

次に、本発明を用いたドリル加工装置20の使用方法・動作を説明する。ドリル加工装置20の使用に先立ち、まず使用するための準備として、ドリル加工装置20が熱的に飽和した状態の各サーボモータのトルク値を得るために試験的な暖機運転を行う。各サーボモータのトルク値は暖機運転開始後低下していき、やがて低下が止まり一定の値となるが、この値を閾値として全体制御装置30の図示を省略する記憶部に保存する。試験的な暖機運転では、ワークを実際には加工しないため、加工用プログラムではなく、予め作成し全体制御装置30へ記憶させてある、暖機運転用プログラムを用いる。 Next, the method of using and operation of the drilling device 20 using the present invention will be described. Prior to using the drilling device 20, a trial warm-up operation is first performed as preparation for use to obtain the torque values of each servo motor when the drilling device 20 is thermally saturated. The torque value of each servo motor decreases after the warm-up operation begins, and eventually stops decreasing and becomes a constant value. This value is stored as a threshold value in a memory unit (not shown) of the overall control device 30. During the trial warm-up operation, a workpiece is not actually machined, so a warm-up operation program that has been created in advance and stored in the overall control device 30 is used instead of a machining program.

図2は、本発明の一実施形態である、ドリル加工装置20の動作の一例を説明するフローチャートである。試験的な暖機運転が行われ、各サーボモータのトルク閾値が全体制御装置30に記憶され、使用準備が完了したドリル加工装置20の動作を、図2に示したフローチャートに従って説明する。 Figure 2 is a flowchart that explains an example of the operation of the drilling device 20, which is one embodiment of the present invention. The operation of the drilling device 20 after a trial warm-up operation has been performed, the torque thresholds of each servo motor have been stored in the overall control device 30, and the device is ready for use will be explained according to the flowchart shown in Figure 2.

まず、オペレータは、予め作成した加工用プログラムを、全体制御装置30の図示を省略する記憶部へ保存する(ステップ1)。次にワーク3をテーブル4へ載置固定する(ステップ2)。その後、全体制御装置30へ、図示を省略する入力装置を通じて加工開始を指示する(ステップ3)。全体制御装置30は、加工開始指示を受けると、記憶部に予め保存している暖機運転用プログラムを読出し、これに従って各サーボモータを駆動し、暖機運転を開始する(ステップ4)。暖機運転中、トルク検出部35は、所定のサンプリング間隔毎に各サーボモータのトルク値を検出し、暖気完了判断部36へ送信する(ステップ5)。暖機完了判断部36は、受信した各サーボモータのトルク値が、それぞれの閾値以下か否かを判断する(ステップ6)。全てのサーボモータのトルク値がそれぞれの閾値以下の場合(ステップ6でYES)、全体制御装置30は暖機運転用プログラムによる制御を終了し、ステップ1で記憶した加工用プログラムを読出し、このプログラムに従って被加工物を加工するよう各サーボモータを駆動制御する(ステップ7)。なお、いずれかのサーボモータのトルク値が閾値を上回っている場合(ステップ6でNO)には、ステップ5に戻り、トルク検出部35が、所定のサンプリング間隔毎に各サーボモータのトルク値を検出し続けながら、暖機運転を継続する。 First, the operator saves the previously created machining program in the memory unit (not shown) of the overall control device 30 (step 1). Next, the workpiece 3 is placed and fixed on the table 4 (step 2). After that, the operator instructs the overall control device 30 to start machining through an input device (not shown) (step 3). When the overall control device 30 receives the machining start instruction, it reads out the warm-up operation program previously stored in the memory unit, drives each servo motor according to the program, and starts the warm-up operation (step 4). During the warm-up operation, the torque detection unit 35 detects the torque value of each servo motor at a predetermined sampling interval and transmits it to the warm-up completion judgment unit 36 (step 5). The warm-up completion judgment unit 36 judges whether the received torque value of each servo motor is equal to or less than the respective threshold value (step 6). If the torque values of all the servo motors are equal to or less than the respective threshold value (YES in step 6), the overall control device 30 ends the control by the warm-up operation program, reads out the machining program stored in step 1, and drives and controls each servo motor to machine the workpiece according to the program (step 7). If the torque value of any of the servo motors exceeds the threshold value (NO in step 6), the process returns to step 5, and the torque detection unit 35 continues to detect the torque value of each servo motor at each predetermined sampling interval while continuing the warm-up operation.

なお、暖機完了判断部36が暖機運転完了(加工装置60が熱的に飽和した)と判断したとき(図2のステップ6でYESの場合)に、図示を省略する出力装置を通じて、オペレータへ告知(例えばランプ点灯やブザー発音)できるようにしてもよい。暖機運転にかかる時間は装置の状態により異なるが数時間かかる場合もあるので、暖機運転が完了し実加工を開始したことをオペレータに告知できるようにすれば、オペレータは、暖機運転が完了するまでの間に別の作業を行うことができる。 When the warm-up completion determination unit 36 determines that the warm-up operation is complete (the processing device 60 is thermally saturated) (YES in step 6 of FIG. 2), a notification may be sent to the operator (for example, by turning on a lamp or sounding a buzzer) via an output device (not shown). The time required for warm-up operation varies depending on the state of the device, but may take several hours. Therefore, if the operator is notified that the warm-up operation is complete and actual processing has begun, the operator can perform other tasks until the warm-up operation is complete.

本実施例においては、X軸、Y軸、Z軸及び主軸の全ての駆動をサーボモータで行う構成として説明したが、本発明はこれに限らず、一部の駆動をサーボモータ以外で行う構成としてもよい。かかる場合、サーボモータが用いられている部位についてはトルクで熱的飽和状況を判断し、サーボモータ以外により駆動される部位については、従来通り温度センサを設けて、熱的飽和状況を判断するようにすればよい。この場合、サーボモータ以外で駆動する部位の熱的飽和状況を判断するため、飽和した状態の温度を閾値として予め記憶しておくようにする。そして、暖気完了判断部は、温度センサから検出される温度が閾値以上となり、かつ、各サーボモータから検出される全てのトルクが閾値以下となった場合に、熱的に飽和したと判断するようにすればよい。このように、サーボモータ以外の駆動部に温度センサを用いたとしても、サーボモータにより駆動される軸については温度センサを設けることなく判断できるので、装置構成の複雑化を軽減でき、コストも抑えることができる。 In this embodiment, the X-axis, Y-axis, Z-axis, and spindle are all driven by servo motors, but the present invention is not limited to this, and some of the drives may be driven by something other than servo motors. In this case, the thermal saturation state is judged by torque for parts using servo motors, and for parts driven by other than servo motors, a temperature sensor is provided as in the past to judge the thermal saturation state. In this case, in order to judge the thermal saturation state of parts driven by other than servo motors, the temperature of the saturated state is stored in advance as a threshold value. Then, the warm-up completion judgment unit may judge that the parts are thermally saturated when the temperature detected by the temperature sensor is equal to or higher than the threshold value and all the torques detected by each servo motor are equal to or lower than the threshold value. In this way, even if a temperature sensor is used for a drive part other than the servo motor, the axis driven by the servo motor can be judged without providing a temperature sensor, so that the complexity of the device configuration can be reduced and costs can be reduced.

また、本実施例では、装置起動後に暖機運転を行うものとしたが、装置起動後、実加工を行わない待機状態のまま一定の時間が経過した後に実加工を開始する際にも、暖機運転を行うものとしてもよい。 In addition, in this embodiment, the warm-up operation is performed after the device is started, but the warm-up operation may also be performed when starting actual processing after a certain period of time has elapsed in a standby state in which no actual processing is performed after the device is started.

更に、本実施例において、工具としてドリルを用いる加工装置で説明したが、これに限らず、例えばエンドミル等を用いる加工装置であってもよい。 Furthermore, in this embodiment, a processing device using a drill as a tool has been described, but the present invention is not limited to this, and may be a processing device using, for example, an end mill.

また、装置を使用し続けると、経年劣化や汚れの付着により、熱的に飽和した状態における各閾値が変わりうるので、装置の使用時間が所定の時間経過する毎や、起動回数が所定の回数を超える毎に、各閾値を更新するようにしてもよい。 In addition, as the device continues to be used, the thresholds in a thermally saturated state may change due to aging or the accumulation of dirt, so each threshold may be updated each time the device is used for a specified period of time or each time it is started up a specified number of times.

さらに、加工用プログラムによる実加工が終了する度に、各閾値を更新してもよい。このようにすれば、加工装置起動のたびに、直前の装置の状況を反映したトルク閾値に基づいて暖気完了を判断することができ、暖機運転時間のより一層の適切化を図ることができる。 Furthermore, each threshold value may be updated each time actual machining by the machining program is completed. In this way, each time the machining device is started, it is possible to determine whether warm-up is complete based on the torque threshold value that reflects the device's status immediately before starting, and it is possible to further optimize the warm-up operation time.

以上のように、本発明によれば、加工装置を構成するサーボモータのトルク値に基づいて、装置が熱的に飽和したことを検知し暖気運転を終了させることができる。つまり、温度センサ等の加工装置に本来的には不要な機構ではなく、加工装置が本来的に必要とするサーボモータの制御部により検出することができるトルク値を用いて、加工装置が熱的に飽和した否かを判断できるので、装置の複雑化を回避、軽減でき、さらにコストを削減することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to detect that the processing device has become thermally saturated and terminate the warm-up operation based on the torque value of the servo motor that constitutes the processing device. In other words, it is possible to determine whether the processing device has become thermally saturated using a torque value that can be detected by the control unit of the servo motor that is essentially required by the processing device, rather than a mechanism that is essentially unnecessary for the processing device, such as a temperature sensor, thereby avoiding or reducing the complexity of the device and further reducing costs.

3: ワーク
9、13: ボールねじ
6、10、14: サーボモータ
15: スピンドル
18: ドリル
20: ドリル加工装置
30: 全体制御装置
31: X軸駆動用サーボモータ制御部
32: Y軸駆動用サーボモータ制御部
33: Z軸駆動用サーボモータ制御部
34: 主軸駆動用サーボモータ制御部
35: トルク検出部
36: 暖機完了判断部

3: Workpiece 9, 13: Ball screws 6, 10, 14: Servo motor 15: Spindle 18: Drill 20: Drilling device 30: Overall control device 31: X-axis drive servo motor control unit 32: Y-axis drive servo motor control unit 33: Z-axis drive servo motor control unit 34: Spindle drive servo motor control unit 35: Torque detection unit 36: Warm-up completion determination unit

Claims (10)

工具を保持したスピンドルと、ワークを載置固定したテーブルとを、加工用プログラムに従って、複数のサーボモータで駆動する複数のボールねじを回転することで相対移動させて加工する加工装置であって、加工用プログラムに基づく前記ワークの加工の前に、暖機運転を開始する加工装置において、
前記複数のサーボモータにおける複数のトルク値を検出するトルク検出部と、
前記トルク検出部により検出される複数のトルク値が前記複数のサーボモータに対してそれぞれ定められる複数の閾値以下となったときに、前記暖機運転完了したと判断する暖機完了判断部と、を備える
ことを特徴とする加工装置。
A processing device that performs processing by relatively moving a spindle holding a tool and a table on which a workpiece is placed and fixed by rotating a plurality of ball screws driven by a plurality of servo motors in accordance with a processing program, the processing device starting a warm-up operation before processing the workpiece based on the processing program,
a torque detection unit for detecting a plurality of torque values in the plurality of servo motors;
a warm-up completion determination unit that determines that the warm-up operation is completed when a plurality of torque values detected by the torque detection unit become equal to or less than a plurality of threshold values respectively determined for the plurality of servo motors.
暖機運転用プログラムに基づく試験的な暖機運転を行い、前記試験的な暖機運転の中で、前記複数のトルク値の低下が止まり一定値となったことを検出し、当該一定値を前記複数の閾値に定め、performing a test warm-up operation based on a warm-up operation program, detecting during the test warm-up operation that the torque values have stopped decreasing and become constant values, and defining the constant values as the threshold values;
前記加工装置の使用時間が所定の時間経過する毎、または起動回数が所定の回数を超える毎、あるいは前記加工プログラムによる実加工が終了する毎に前記試験的な暖機運転を行い、前記複数の閾値を更新する、performing the trial warm-up operation each time a predetermined time has elapsed since the time the processing device was used, or each time the number of startups exceeds a predetermined number, or each time actual processing according to the processing program is completed, and updating the plurality of threshold values;
ことを特徴とする請求項1に記載の加工装置。2. The processing apparatus according to claim 1 .
前記スピンドルがサーボモータにより回転するものであり、
前記暖機完了判断部が、前記トルク検出部により検出される全てのサーボモータのトルク値が閾値以下となったときに、前記暖機運転が完了したと判断する
ことを特徴とする請求項1に記載の加工装置。
The spindle is rotated by a servo motor,
2. The processing device according to claim 1, wherein the warm-up completion determination unit determines that the warm-up operation is completed when torque values of all the servo motors detected by the torque detection units become equal to or less than a threshold value.
前記スピンドルの温度を測定する温度センサを有し、
前記暖機完了判断部が、前記トルク検出部により検出される全てのサーボモータのトルク値が閾値以下となり、かつ、前記温度センサにより検出される温度が閾値以上となったときに、前記暖機運転が完了したと判断する
ことを特徴とする請求項1に記載の加工装置。
a temperature sensor for measuring a temperature of the spindle;
The processing apparatus according to claim 1, characterized in that the warm-up completion determination unit determines that the warm-up operation is completed when the torque values of all servo motors detected by the torque detection unit become equal to or lower than a threshold value and the temperature detected by the temperature sensor becomes equal to or higher than a threshold value.
前記暖機完了判断部が、暖機運転が完了したと判断したときに、暖機運転を終了し前記加工用プログラムに基づく加工を開始する
ことを特徴とする請求項1~のいずれかに記載の加工装置。
5. The processing device according to claim 1 , wherein when the warm-up completion determination unit determines that the warm-up operation is completed, the warm-up operation is terminated and processing based on the processing program is started.
工具を保持したスピンドルと、ワークを載置固定したテーブルとを、加工用プログラムに従って、複数のサーボモータで駆動する複数のボールねじを回転することで相対移動させて加工する加工装置であって、加工用プログラムに基づく加工の前に暖機運転を開始する加工装置、に対する制御方法において、
前記複数のサーボモータにおける複数のトルク値を検出するトルク検出ステップと、
前記トルク検出ステップにより検出される複数のトルク値が前記複数のサーボモータに対してそれぞれ定められる複数の閾値以下となったときに、前記暖機運転の完了を判断する暖機完了判断ステップと、を含む
ことを特徴とする制御方法。
A control method for a processing device which performs processing by relatively moving a spindle holding a tool and a table on which a workpiece is placed and fixed by rotating a plurality of ball screws driven by a plurality of servo motors in accordance with a processing program, the control method comprising the steps of:
a torque detection step of detecting a plurality of torque values in the plurality of servo motors;
a warm-up completion determination step of determining completion of the warm-up operation when a plurality of torque values detected in the torque detection step become equal to or less than a plurality of threshold values respectively determined for the plurality of servo motors .
暖機運転用プログラムに基づく試験的な暖機運転を行い、前記試験的な暖機運転の中で、前記複数のトルク値の低下が止まり一定値となったことを検出し、当該一定値を前記複数の閾値に定める閾値設定ステップと、a threshold setting step of performing a test warm-up operation based on a warm-up operation program, detecting during the test warm-up operation that the torque values have stopped decreasing and become constant values, and setting the constant values as the threshold values;
前記加工装置の使用時間が所定の時間経過する毎、または起動回数が所定の回数を超える毎、あるいは前記加工プログラムによる実加工が終了する毎に前記閾値設定ステップを行い、前記複数の閾値を更新する閾値更新ステップと、をさらに含むand a threshold updating step of performing the threshold setting step and updating the plurality of thresholds each time a predetermined time has elapsed since the time when the processing device has been in use, or each time the number of times the processing device has been started exceeds a predetermined number of times, or each time actual processing according to the processing program is completed.
ことを特徴とする請求項6に記載の制御方法。7. The control method according to claim 6.
前記スピンドルが、サーボモータにより回転するものであり、
前記暖機完了判断ステップにおいて、前記トルク検出ステップで検出される全てのサーボモータのトルク値が閾値以下となったときに、前記暖機運転が完了したと判断する
ことを特徴とする請求項に記載の制御方法。
The spindle is rotated by a servo motor;
7. The control method according to claim 6, wherein in the warm-up completion determining step, it is determined that the warm-up operation is completed when the torque values of all the servo motors detected in the torque detecting step become equal to or less than a threshold value.
前記スピンドルの温度を測定する温度測定ステップを含み、
前記暖機完了判断ステップにおいて、前記トルク検出ステップで検出される全てのサーボモータのトルク値が閾値以下となり、かつ、前記温度測定ステップで検出される温度が閾値以上となったときに、前記暖機運転が完了したと判断する
ことを特徴とする請求項に記載の制御方法。
a temperature measuring step of measuring a temperature of the spindle;
7. The control method according to claim 6, wherein in the warm-up completion determination step, it is determined that the warm-up operation is completed when the torque values of all the servo motors detected in the torque detection step are equal to or less than a threshold value and the temperature detected in the temperature measurement step is equal to or greater than a threshold value.
前記暖機完了判断ステップにおいて、暖機運転が完了したと判断したときに、暖機運転を終了し、前記加工用プログラムに基づく加工を開始する
ことを特徴とする請求項のいずれかに記載の制御方法。
The control method according to any one of claims 6 to 9 , characterized in that, when it is determined in the warm-up completion determination step that the warm-up operation is completed, the warm-up operation is terminated and machining based on the machining program is started.
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