切屑排出系统的制作方法

本实用新型涉及一种切屑排出系统，尤其是涉及一种能够根据状况自由地控制驱动部的动作的切屑排出系统。

背景技术：

在切屑输送机等切屑排出装置中一般使用感应电动机和电磁开关或电磁接触器来作为驱动源。感应电动机的转速与供电电源电压相关，因此除去该感应电动机的启动动作时以及停止动作时以外，成为恒定转速。另外，感应电动机的旋转方向大体被限定在一个方向上。

此外，在日本特开2010-137931号公报中公开了在用于针对输送机中的感应电动机的供电状态进行控制的输送机的驱动控制装置中，使用逆变器来作为供电变更单元(替代电磁开关或电磁接触器)，该供电变更单元通过变更从电源向感应电动机的供电状态，能够将该感应电动机切换为正转、停止、反转中的任意一个驱动状态。

在通过电磁接触器或电磁开关控制感应电动机时，由于感应电动机的转速与供电电源的频率相关，因此无法变更为任意的转速。另外，只要不使用可逆式的电磁接触器，也无法进行正转和反转的变更。因此，存在无法根据机床内部的切屑的产生状况或堆积状况自动变更切屑输送机的动作，即驱动源的转速的问题。

在为上述的日本特开2010-137931号公报中公开的现有技术的情况下，虽然能够以包含反转的任意的转速来使感应电动机进行动作，但是在该感应电动机中没有使用旋转检测器，另外没有包含接收并处理来自旋转检测器的信号的单元，因此无法使该感应电动机(以及切屑排出装置的驱动部)向任意的位置进行移动或停止。

并且，因为没有监视感应电动机的动作本身，所以无法确认该感应电动机的旋转方向。因此，由于感应电动机的配线错误等，可能导致该感应电动机向 与期望方向不同的方向旋转。

技术实现要素：

因此，本实用新型的目的在于提供一种能够根据状况自由地控制驱动部的动作的切屑排出系统。

本实用新型的切屑排出系统具备：切屑排出装置，其将机床产生的切屑向机床外排出；同步电动机，其作为所述切屑排出装置的动力源；负载监视单元，其监视所述同步电动机的负载或通过该同步电动机进行动作的所述切屑排出装置的驱动部的负载；阈值存储单元，其存储所述同步电动机的负载的阈值和通过该同步电动机进行动作的所述切屑排出装置的驱动部的负载的阈值中的至少一个；比较单元，其将所述负载监视单元监视的负载与所述阈值存储单元中存储的阈值进行比较；以及同步电动机控制单元，其对应于所述比较单元的比较结果来变更所述同步电动机的转速或旋转方向。

作为所述比较单元的比较结果，当实际的负载变得比所述阈值大时，使所述同步电动机的转速和动作频率中的至少一方升高，或者执行所述同步电动机的动作停止和异常通知中的至少一方，或者使所述同步电动机进行一定时间的反转后使其返回到正转，此外，在实际的负载变得比所述阈值小时，减小所述同步电动机的转速和动作频率中的至少一方，或者执行所述同步电动机的动作停止和异常通知中的至少一方。

所述切屑排出系统还可以设置：负载履历存储单元，其存储所述同步电动机的负载状况的履历；推定单元，其基于所述负载状况的履历来推定所述同步电动机或所述切屑排出装置的损耗状态和维护更换时期；以及通知单元，其基于所述推定单元的推定结果来通知所述维护更换时期。

可以将所述同步电动机控制单元设置在与控制所述机床的控制装置不同的控制装置上。

可以根据机床的加工程序的指令代码或机床的加工时的切削负载信息来执行所述同步电动机的控制。

另外，在本实用新型中构筑一种切屑排出系统，其具备多个上述的切屑排出装置，通过一个控制装置控制该多个切屑排出装置。

通过本实用新型，能够根据机床内部的切屑堆积状况或切屑产生状况恰当 地控制切屑排出装置的驱动部。另外，通过进行与负载状况的履历相应的维护更换时期的通知、或维修时的位置控制等，能够削减维修成本。

附图说明

通过参照附图对以下的实施例进行说明，本实用新型的上述以及其它的目的以及特征会变得更清楚。在这些图中：

图1是表示本实用新型第一实施方式的切屑排出系统的第一例的简要结构图，其中，←表示控制信号，表示动力(电力)，表示动力(力)。

图2是表示本实用新型第一实施方式的切屑排出系统的第二例的简要结构图。

图3是表示本实用新型第一实施方式的切屑排出系统的第三例的简要结构图。

图4是表示本实用新型第一实施方式的切屑排出系统的第四例的简要结构图。

图5是说明图1～图4中的任意一个附图所示的结构的切屑排出系统实现功能a～功能e的功能框图。

图6表示本实用新型第一实施方式的切屑排出状况的推定例子。

图7是本实用新型的第二实施方式的切屑排出系统的简要功能框图。

图8是本实用新型的第三实施方式的切屑排出系统的简要功能框图。

图9是本实用新型的第四实施方式的切屑排出系统的简要功能框图。

具体实施方式

首先，使用图1～图6来说明本实用新型的切屑排出系统的第一实施方式。

图1表示本实用新型的切屑排出系统的第一实施方式的结构例。

切屑排出装置1的驱动部通过同步电动机2进行驱动。同步电动机用控制设备(伺服放大器)4基于来自控制装置5的指令信号，通过来自交流电源6的动力来控制同步电动机2，并且取得来自同步电动机2中搭载的旋转检测器3的信号并将其反馈给控制装置5。

同步电动机2可以搭载在切屑排出装置1的本体上，或者也可以与切屑排出装置1分离，只在需要时通过自动输送装置(未图示)来移动以及连接该同步电动机2然后使其进行驱动。但是，考虑到装置结构的便利性，优选同步电 动机2包含在切屑排出装置1的本体中或者接近切屑排出装置1的本体。

控制同步电动机2的控制装置5可以是为了控制切屑排出装置1的动作而在机床的外部准备的控制装置。另外，如图2所示，也可以使用控制机床7的控制装置5。

另外，控制同步电动机2的控制装置5可以不必是对连接了切屑排出装置1的机床进行控制的控制装置。例如，可以如图3所示，由控制一台机床的控制装置分别控制与其他多个机床中的各个机床连接的(成为切屑排出装置的驱动源的)同步电动机，也可以如图4所示，通过为了管理生产线而设置的定序器(中央控制装置)分别控制(成为多个切屑排出装置的各驱动源的)同步电动机。另外，也可以使用生产线的机器人的控制装置等。在图2～图4中，省略了同步电动机用控制设备(伺服放大器)4、旋转检测器3以及它们的连接线的图示。

不特别关注本实用新型的切屑排出装置1的形状。本实用新型的切屑排出装置1包含切屑输送机的输送机或切屑钻(chip auger)的螺杆的驱动单元等。在一般的同步电动机2中搭载了旋转检测器3，除了能够检测该同步电动机2的转速、旋转的相位以外，还能够检测旋转方向。结果，也能够检测由于错误配线造成的同步电动机2向期望方向相反的方向旋转的情况。

图1所示的同步电动机用控制设备4或控制装置5具备以下的功能。

功能a：测定或推定同步电动机2或切屑排出装置1的驱动部的负载状况的功能。

功能b：输入并且存储用于判断同步电动机2或切屑排出装置1的驱动部的负载的基准值或范围的功能。

功能c：将通过上述功能a得到的负载状况与通过上述功能b存储的基准值或基准范围进行比较的功能。

功能d：根据上述功能c的比较结果，推定同步电动机2的状态、切屑排出装置1的驱动部的状态、或机床7内部的切屑产生状况的功能。

功能e：根据上述功能d的推定结果，自动变更同步电动机2、由同步电动机2驱动的驱动部、或切屑排出装置1的动作的功能。

图5是用于说明图1～图4中的任意一个附图所示的结构的切屑排出系统 实现上述功能a～功能e的功能框图。

负载监视单元10是对应上述功能a的功能单元，在控制装置5或同步电动机用控制设备4中大体标准地具备该负载监视单元10。在该负载监视单元10的负载监视中，例如可以使用对同步电动机2施加的电源的电流的测定、或从控制装置5向同步电动机用控制设备4发送的扭矩指令信号等，另外，也可以使用负载传感器(未图示)来测定对同步电动机2驱动的切屑排出装置1的驱动部施加的负载。

并且，该负载监视单元10除了监视切屑排出装置1的同步电动机2以外，还可以监视加工中的设备负载信息。作为具体的例子，可以监视加工过程中的进给轴的同步电动机的负载信息、使工具旋转的主轴的电动机的负载信息等。

通过单独使用加工过程中的设备负载信息，或者将该设备负载信息与切屑排出装置1的同步电动机2的负载信息组合使用，能够更加正确地推定切屑的产生状况。特别是将加工中的设备负载信息与同步电动机2的负载信息组合起来时，例如在同步电动机2的负载增大时，能够识别该负载增大是由于切屑排出量的增加而造成的，还是由于切屑排出装置的驱动部的恶化磨损等故障造成的。

阈值存储单元11是对应上述功能b的功能单元，例如考虑一下情况：作为“标准的切屑排出状况”的负载的基准值，存储在实际产生切屑的状况下，驱动切屑排出装置1的同步电动机2从而顺畅地排出机床7内部的切屑时取得的由负载监视单元10进行监视的同步电动机2的负载。其中，可以使该负载的基准值为特定的数值，但是在实用上希望具有某种程度的宽度(范围)。另外，考虑到由于加工对象物的材质、加工程序、作业者的判断，“标准的切屑排出状况”以及负载的值发生变动，因此优选在同步电动机2的额定范围内，作业者能够自由设定负载的基准值，此外能够存储多个基准值。

并且，除了基准值以外，阈值存储单元11还可以存储负载的上限值和下限值中的任意一方或者双方。此时，关于在阈值存储单元11中存储的负载的上限值，例如考虑如下设定。

(i)同步电动机2的额定负载的上限值或将该上限值作为基准降低一些的值。

(ii)切屑排出装置1的驱动部(带式输送机的传送带或切屑钻的螺杆)不被损坏的程度的值。

另一方面，关于阈值存储单元11中存储的负载的下限值，例如考虑设为同步电动机2在与切屑排出装置1的驱动部分离的状态下进行旋转时的负载的值。

比较单元12是对应上述功能c的功能单元，是单纯将负载监视单元10监视的负载值与阈值存储单元11中存储的负载的基准值进行比较的单元。在执行比较时，例如，可以具有以下的功能：预先在阈值存储单元11中存储多个负载的基准值，从其中根据加工程序或加工种类来切换作为比较对象的基准值。

同步电动机控制单元13是对应上述功能d以及上述功能e的功能单元。

同步电动机控制单元13基于比较单元12的比较结果来推定机床内部的切屑堆积状况或切屑产生状况或切屑的输送状况，并根据该推定结果来控制同步电动机2、由同步电动机2驱动的驱动部、或切屑排出装置1的动作。作为根据比较单元12的比较结果推定机床内部的切屑堆积状况或切屑产生状况或切屑的输送状况的例子，例如考虑图6所示的情况。

在此，以下说明基于图6所示的推定例子的切屑排出装置1的动作控制例子。

区域3：与向切屑排出装置1的驱动部施加的负载在标准范围内时推定为“正常地执行切屑排出”，并且不执行同步电动机2的转速变更。

区域2：当负载稍微低于标准值从而达到了从负载的标准范围(区域3)的下限到负载的下限值之间的区域(区域2)时，推定为“切屑的产生量少”，为了降低同步电动机2的消耗电力，降低同步电动机2的转速以使负载成为区域3的范围内。

区域1：当负载过小从而达到了负载的下限值以下的区域(区域1)时推定为“同步电动机2与切屑排出装置1的驱动部的连接切断”，使同步电动机2停止旋转。并且，在机床7的控制装置5的画面上显示警报或消息来向作业者通知该情况。

区域4：当负载稍微高于标准值从而达到了从负载的标准范围(区域3) 的上限到负载的上限值之间的区域(区域4)时，推定为“切屑的产生量多”，为了防止切屑在机床7内部滞留，提高同步电动机2的转速以使负载成为区域3的范围内。

区域5：当负载过大达到了负载的上限值以上的区域(区域5)时，推定为“产生了切屑或其他驱动部的异常”，使同步电动机2停止旋转。并且，在机床7的控制装置5的画面上显示警报或消息来向作业者通知该情况。

在上述的例子中，当切屑排出装置1的同步电动机2的负载为通常状态(＝区域3)时以恒定速度持续进行旋转成为前提，但是例如也可以使同步电动机2断续地进行旋转，根据负载状况来增减旋转与停止的间隔，或者可以改变旋转与停止的间隔以及转速双方。

然后，使用图7来说明本实用新型的切屑排出系统的第二实施方式。

该实施方式的切屑排出系统的基本结构与图1～图4所示的第一实施方式的切屑排出系统的基本结构相同，但是设置了以下的功能：通过加工程序对基于同步电动机的负载状况的监视的控制进行控制。

图7表示图1～图4中的任意一个附图所示的结构的切屑排出系统实现上述功能时的简要的功能框图。

图7所示的负载监视单元10、阈值存储单元11、比较单元12以及同步电动机控制单元13与在图5(第一实施方式)中说明的相同。

指令解析单元14解析在存储器(未图示)中存储、或者从MDI/显示单元(未图示)等输入的加工程序20，根据该解析结果对阈值存储单元11、比较单元12、或同步电动机控制单元13进行基于加工程序20的程序块的指令。

在基于加工程序20的程序块的指令中，例如包含在阈值存储单元11中存储的阈值的追加/删除/变更、由比较单元12进行的比较处理的变更指令、根据加工程序20进行的与机床的加工状况或从负载监视单元10取得的当前的同步电动机2的负载状况等对应的针对同步电动机控制单元13的有关同步电动机2的旋转方向/转速/停止位置等的直接控制、由同步电动机控制单元13进行的推定处理以及控制处理的追加/删除/变更等。

如此，在可根据加工程序的内容以某种程度推定切屑的产生状况时，通过控制图7的同步电动机2，能够防止由于该同步电动机2的负载的误检测等造 成的误动作。

并且，能够预先设定/存储一个以上的包含同步电动机2的旋转方向/转速/停止的转速变更频率等动作条件，来作为同步电动机2的动作条件设定信息，可以根据加工程序20的程序块指令读取存储的设定信息，并按照该条件进行动作。此时，不需要每次输入详细的动作条件。并且，能够由多个加工程序使用设定的同步电动机的动作条件，从而能够削减输入加工程序的工时。

接着，使用图8来说明本实用新型的切屑排出系统的第三实施方式。

该实施方式的切屑排出系统的基本结构与图1～图4所示的第一实施方式的切屑排出系统的基本结构相同，但是设置了通过监视同步电动机的负载状况来推定维护时期的功能。

一般在控制同步电动机2的控制装置5中，能够通过在该控制装置5的内部标准具备的功能单元始终监视同步电动机2的负载状况。因此，在该实施方式的切屑排出系统中，将同步电动机2的负载状况与该同步电动机2的驱动时间一起连续或断续地进行存储并生成履历，根据该履历推定同步电动机2以及切屑排出装置1的消耗状态。

图8表示图1～图4中的任意一个附图所示的结构的切屑排出系统实现上述功能时的简要的功能框图。

图8所示的负载监视单元10如在第一实施方式(图5)中说明的那样，是取得同步电动机2的负载的功能单元。

负载履历存储单元15将负载监视单元10监视的同步电动机2的负载与时间信息一起进行存储。关于同步电动机2的负载的记录，可以连续地进行存储，也可以按照预定的周期断续地进行存储。另外，也可以在每次负载监视单元10监视的同步电动机2的负载中出现了预定量以上的变化时取得记录。

维护更换时期推定单元16基于在负载履历存储单元15中存储的同步电动机2的负载履历来推定同步电动机2以及切屑排出装置1的消耗状态。另外，维护时期通知单元17使用画面显示或声音、灯光等来向作业者通知维护更换时期推定单元16的推定结果。下面说明通知该推定结果的具体步骤的一个例子。

推定通知步骤1：当对切屑排出装置1的驱动部施加的负载为标准的状态 时，预先决定直到应该进行切屑排出装置的驱动部的维护的驱动时间的总和值(＝维护时期)为止的期间。当在标准状态下继续使用切屑排出装置时，当达到了所决定的维护时期时，通过维护时期通知单元17向作业者通知该意思。

推定通知步骤2：当存在在负载高于标准的状态下使用的时间时，通过维护时期通知单元17向作业者通知早于推定通知步骤1的期间达到了维护时期的情况。

推定通知步骤3：当存在在负载低于标准的状态下使用的时间时，通过维护时期通知单元17向作业者通知迟于推定通知步骤1的期间达到了维护时期的情况。

推定通知步骤4：可以在推定通知步骤2以及推定通知步骤3中都根据该负载状态相对于标准的偏离程度以及在该负载状态下驱动切屑排出装置1的驱动时间长度，自动计算针对到维护时期为止的期间进行变更的程度。

接着，使用图9来说明本实用新型的切屑排出系统的第四实施方式。

该实施方式的切屑排出系统的基本结构与图1～图4所示的第一实施方式的切屑排出系统的基本结构相同，但是设置了基于来自同步电动机上搭载的旋转检测器的信息，向任意的位置移动该同步电动机的功能。通过在切屑排出系统中设置这样的功能，作业者可以向任意的相位或位置移动该驱动部，或者也可以预先存储特定的相位或位置，根据需要手动或自动地向该位置进行移动。

该实施方式的切屑排出系统通过具备上述的功能，例如在进行维护更换时作业者能够立即将输送机传送带的接头或切屑钻的螺杆的固定螺钉移动到易于作业的位置，因此能够缩短维护更换所需要的时间。

图9表示图1～图4中的任意一个附图所示的结构的切屑排出系统实现上述功能时的简要的功能框图。

图9所示的同步电动机控制单元13如在第一实施方式(图5)中说明的那样，是控制同步电动机2的动作的功能单元。

位置指定单元18是从作业者接收切屑排出装置1的驱动部的任意的相位或位置，控制同步电动机2从而使切屑排出装置1的驱动部移动到指定的位置的功能单元。作业者可以通过对操作盘等进行操作，来指定切屑排出装置1的驱动部的相位或位置，也可以通过加工程序等来指定。另外，对于切屑排出 装置1的驱动部的相位或位置，也可以在位置存储单元19中预先存储在作业中经常用到的典型的值，并能够通过作业者的操作读出该存储的值来进行指定。

以下对本实用新型与现有技术之间的差异进行说明。

在通过具备以上那样的结构而驱动控制的切屑排出装置中，与像现有的切屑排出装置那样通过感应电动机和电磁开关或电磁接触器进行控制的情况相比，能够进行与机床内部的切屑堆积状况或切屑产生状况对应的切屑排出装置的控制。另外，可具有基于向同步电动机施加的负载(电流、扭矩)来推定机床内部的切屑堆积状况或切屑产生状况，根据该推定结果自动地变更同步电动机的转速的功能，结果，能够进行以下那样的处理和动作。

(1)在同步电动机的负载比通常稍大时：判断为“通过切削加工产生的切屑增加/多”，自动地提高同步电动机的转速，促进切屑的排出，防止切屑在机床内部滞留，由此提高包含切屑排出装置在内的机床的运转效率。

(2)在同步电动机的负载显著大于通常时：判断为“发生了通过切削加工产生的切屑的堵塞”，停止同步电动机的动作并且通知异常，将切屑排出装置的故障限制在最小限度，或者在自动地使同步电动机暂时反转来排除切屑的堵塞后，返回到正转来促进切屑的排出，提高包含切屑排出装置在内的机床的运转效率。

(3)在同步电动机的负载稍小于通常时：判断为“通过切削加工产生的切屑减少/少”，自动地降低同步电动机的转速来降低同步电动机的消耗电力，由此降低生产成本。

(4)在同步电动机的负载显著小于通常时：判断为“同步电动机与切屑排出装置的结合断裂”，停止同步电动机的动作并且通知异常，将切屑排出装置的故障限制在最小限度。

另外，在本实用新型的通过同步电动机进行驱动控制的切屑排出装置中，与像现有的切屑排出装置那样通过感应电动机和电磁开关或电磁接触器进行控制的情况相比，能够通过连续或断续地存储向同步电动机施加的负载(电流、扭矩)的履历并进行计算处理，预测切屑排出装置驱动部的维护更换时期，并向作业者通知预测的结果，结果，能够进行以下那样的处理和动作。

(1)当在同步电动机的负载大于通常的状态下使用时：判断为“切屑排出装置驱动部的消耗变大”，比通常提前地通知维护或更换时期，由此能够降低高负载造成的无法预测的故障发生的可能性。

(2)当在同步电动机的负载小于通常的状态下使用时：判断为“切屑排出装置驱动部的消耗变小”，比通常晚地通知维护或更换时期，由此能够降低维护成本。

并且，在本实用新型的通过同步电动机进行驱动控制的切屑排出装置中，与像上述日本特开2010-137931号公报中所记载的切屑排出装置那样采取使用了感应电动机和逆变器的控制方式的情况相比，能够通过使用了来自同步电动机所搭载的位置检测器的反馈信号的反馈控制，将同步电动机或通过同步电动机驱动的驱动部移动、停止到任意位置。因此，能够进行移动例如使切屑输送机的传送带的结合部或切屑钻的螺杆的固定螺钉部来到作业者容易进行作业的位置，能够缩短维护时间。

除了上述以外，在本实用新型的通过同步电动机进行驱动控制的切屑排出装置中，通过与机床的控制装置不同的其他控制装置进行同步电动机的控制，即使在机床本体的电源被切断运行停止的状态下，也能够进行机床内部的切屑排出作业以及切屑排出装置的维护作业。

以上对本实用新型的实施方式进行了说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式的例子，通过施加适当的变更能够以各种方式进行实施。