專利名稱：機床的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用直線電機驅(qū)動可動軸的機床。
背景技術：
以往在機床或電火花線切割機中，驅(qū)動可動軸的驅(qū)動源使用旋轉(zhuǎn)式電機。一般采用通過將滾珠絲杠/螺母機構(gòu)等的旋轉(zhuǎn)運動變換為直線運動的變換機構(gòu)，使伺服電機的旋轉(zhuǎn)運動直線移動可動軸的方式。
近年來，將直動式直線電機用于進給軸的驅(qū)動源的機床也正在實用化。
例如，由特開昭61-226225號公報、特開昭63-2626號公報、特開平8-318433號公報可知，電火花線切割機的進給軸的驅(qū)動源使用直線電機。另外，由特開平6-297286號公報還可知機床的進給軸的驅(qū)動使用直線電機。在該特開平6-297286號公報中還記載了如下內(nèi)容，即在緊急停止開關工作時或者電源有故障時，驅(qū)動制動裝置而制動用直線電機驅(qū)動的可動軸(滑塊)而固定。另外，如特開2000-225526號公報所記載，電火花加工機一直以來廣泛進行通過使制動器在非勵磁中工作，防止非勵磁中的可動軸的移動。
在從驅(qū)動可動軸的電機以外對該可動軸作用外力的場合，有時該外力作用于電機上而對電機施加過載，由于該外力，電機移動。在用旋轉(zhuǎn)式伺服電機等驅(qū)動可動軸的現(xiàn)有的一般機床中，如上所述將如滾珠絲杠/螺母機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運動變換為直線運動的變換機構(gòu)介于可動軸和電機之間。而且，該變換機構(gòu)包括齒隙和彈簧構(gòu)件等。從而，即使對可動軸作用外力，通過該變換機構(gòu)所包含的齒隙和彈簧元件等吸收該外力，也能減少外力對電機作用的影響。
但是，在可動軸的驅(qū)動源使用直線電機的場合，由于沒有滾珠絲杠/螺母機構(gòu)，因此在可以實現(xiàn)更高速、高應答的軸進給的另一方面，在對可動軸作用外力時，該外力直接作用于直線電機上。
當在機床的工作臺上安裝被加工物時，有時對可動軸的工作臺施加較大外力，而該外力直接作用于直線電機上。
特別是電火花線切割機的場合，有時在被加工物放置臺上放置被加工物時等被施加的外力比在實際加工被加工物時的軸進給所需的力還大。
因此，若以實際加工時的軸進給所需的力為基礎進行直線電機的選擇，則在直線電機勵磁中施加如上所述的較大外力的場合，有時直線電機成為過載，或者使可動軸移動。
為了防止這種現(xiàn)象，需要按照假設的外力選擇直線電機及驅(qū)動該直線電機的放大器。
通常，不限于直線電機，一般裝置在以其額定附近使用時控制性最好且有效。但是，若按照假設的外力進行選擇，則存在如下問題，即不得不選擇產(chǎn)生與實際加工時的軸進給所需的力相比較大的力的直線電機及驅(qū)動該直線電機的放大器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種利用直線電機驅(qū)動可動軸，具備制動該可動軸的制動裝置的機床，當上述直線電機處于勵磁中，在非加工中且由于沒有向上述可動軸發(fā)出動作指令而可動軸處于停止中時，使上述制動裝置工作。
上述制動裝置也可以通過設有間隙而設置，使得在制動上述可動軸的狀態(tài)下，使上述可動軸可僅移動規(guī)定量。另外，上述制動裝置也可以通過使摩擦體接觸在與可動軸并列設置的軸上而進行制動，且通過在上述軸的固定端設有規(guī)定量的間隙而設置。
本發(fā)明可適用于電火花線切割機。
根據(jù)本發(fā)明，在選擇與實際加工時的軸進給所需的力相應的直線電機以及驅(qū)動該直線電機的放大器的基礎上，可以防止由假設的外力引起的不良狀況。
特別是根據(jù)本發(fā)明，由于即使直線電機處于勵磁中，在非加工中制動裝置也對停止中的可動軸工作，制動該可動軸并鎖定，因此即使外力工作，該可動軸也不移動很安全。另外，也不會有過大的負載施加到驅(qū)動該可動軸的直線電機上，所以無需將直線電機設定為必要以上的大輸出的裝置，使用與加工時的軸進給所需的力相應的直線電機及放大器即可，可以廉價構(gòu)成。另外，通過在制動裝置上設置間隙，能夠防止在制動可動軸時直線電機上流有過電流。


通過參照附圖的以下實施例的說明，本發(fā)明的上述以及其他目的及特征將更加明確。在該附圖中圖1是將本發(fā)明適用于電火花線切割機時的一實施方式的概要圖；圖2是圖1的A-A剖視圖；圖3是控制圖1的電火花線切割機的控制裝置的主要部分方框圖；以及圖4是表示圖3的控制裝置的CPU執(zhí)行的制動裝置的控制處理的流程圖。
具體實施例方式
以下，作為適用本發(fā)明的一實施方式，用機床為電火花線切割機的例子進行說明。特別是在電火花線切割機中，在加工中對軸進給裝置施加較大外力的可能性低，在被加工物放置臺上設置被加工物等的加工準備中施加較大外力的可能性高。因此，在本實施方式中，要防止在該加工準備中因作用較大外力而對直線電機施加過載。
圖1是本實施方式的電火花線切割機的概要圖。
在電火花線切割機的床身3上安裝有滑鞍4，使得該滑鞍4可以通過直線移動導軌31沿與圖1的紙面垂直的方向移動。另外，將該滑鞍4的移動方向設為X軸方向，將該滑鞍4稱為X軸的可動軸。另外，在該滑鞍4上安裝有工作臺5，使得該工作臺可以通過直線移動導軌32沿圖中左右方向移動。將該工作臺5的相對滑鞍4的移動方向稱為Y軸方向，將該工作臺5稱為Y軸的可動軸。
在工作臺5上設有被加工物放置臺2。在該被加工物放置臺2上可安裝被加工物1。另外，圖1中在工作臺5上安裝有加工槽，在該加工槽內(nèi)配置被加工物放置臺2，在加工槽的加工液中可配置被加工物。
另外，床身3上以垂直狀態(tài)固定有立柱6。在該立柱6的上端通過直線移動導軌33可沿圖1的左右方向移動地安裝有UV滑鞍7。將該UV滑鞍7的移動方向稱為V軸方向，將UV滑鞍7稱為V軸的可動軸。另外，在UV滑鞍7上通過直線移動導軌34可沿與圖1的紙面垂直的方向移動地安裝有UV工作臺8。將該UV工作臺8的移動方向稱為U軸方向，將UV工作臺8稱為U軸的可動軸。另外，在UV工作臺8上設有線電極供給部，線40可以通過線引導件等向被加工物1的加工部供給，并被線回收箱9回收。
在床身3和滑鞍4之間配置有在X軸方向驅(qū)動滑鞍4的X軸直線電機11，在滑鞍4和工作臺5之間配置有在Y軸方向驅(qū)動工作臺5的Y軸直線電機12，在立柱6和UV滑鞍7之間配置有在V軸方向驅(qū)動UV滑鞍7的V軸直線電機13，在UV滑鞍7和UV工作臺8之間配置有在U軸方向驅(qū)動UV工作臺8的U軸直線電機14。再有，分別配置有X軸用制動裝置21、Y軸用制動裝置22、V軸用制動裝置23、U軸用制動裝置24。在圖1中只表示了設在床身3和滑鞍4之間的X軸用制動裝置21以及配置在UV滑鞍7和UV工作臺8之間的U軸用制動裝置24，Y軸用制動裝置22及V軸用制動裝置23未表示在圖1中。
另外，圖1中，標記111是構(gòu)成直線電機11的永磁鐵，固定在床身3上。而且，標記112是構(gòu)成直線電機11的電磁鐵，固定在滑鞍4上。其他直線電機12、13、14也同樣，永磁鐵和電磁鐵以規(guī)定間隙相對設置，在相對移動的部件的一方安裝永磁鐵，在另一方安裝電磁鐵。
與X軸、Y軸、V軸、U軸用直線電機11、12、13、14并列分別安裝X軸、Y軸、V軸、U軸用制動裝置21、22、23、24，構(gòu)成為對用各直線電機11、12、13、14驅(qū)動的可動軸的移動施加制動的結(jié)構(gòu)。
圖2是圖1的A-A剖視圖，以設在床身3和滑鞍4之間的制動裝置21為例說明各制動裝置的結(jié)構(gòu)。
在床身3上在滑鞍4的移動方向的兩端安裝有制動裝置21的固定端211，在固定端211和固定端211之間與滑鞍4的移動方向(X軸方向)平行地安裝有軸213。用圖2(a)的放大圖詳細表示固定端211和軸213的連接部。從該放大圖可知，軸213插入到設置于固定端211上的凹部(盲孔)211a內(nèi)被保持，而軸的端面和固定端211的凹部211a的底面之間形成為存在間隙δ1，且凹部211a的內(nèi)壁面和軸213的外周面之間也形成為存在間隙δ2。即，軸213通過間隙δ1和間隙δ2被兩固定端211保持。
在滑鞍4上安裝有構(gòu)成制動裝置21的把持裝置212。該把持裝置212通過控制壓縮空氣的供給或斷開，使摩擦體(未圖示)接觸軸213而把持軸213，制動滑鞍4相對床身3的相對移動。當制動裝置21工作、把持裝置212的摩擦體把持軸213時，軸213由固定端211以間隙δ1、δ2保持，所以可動軸的滑鞍4可以在微小規(guī)定量的范圍內(nèi)移動。其結(jié)果，直線電機11未被完全約束，而停止在穩(wěn)定的位置上，所以可以防止在直線電機11上流過過電流。
根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，通過移動線，使得從供給部向電火花加工部供給線40并可回收在線回收箱9內(nèi)，且在線40和被加工物1之間施加電壓，基于加工程序等驅(qū)動X軸用直線電機11及Y軸用直線電機12，從而在X軸及與X軸正交的Y軸方向驅(qū)動工作臺5及被加工物1，利用線40電火花加工被加工物1。再有，驅(qū)動V軸用直線電機13及U軸用直線電機14，使UV工作臺8在V軸及與Y軸正交的U軸方向移動，從而使線40傾斜，對被加工物1進行錐度加工。
在斷開電火花線切割機的電源的場合，直線電機11、12、13、14的勵磁被切斷。工作臺5或UV工作臺8等可動軸被直線移動導軌31、32、33、34保持引導，但由于直線電機的勵磁被解除，所以在對這些可動軸5、8施加外力時，幾乎沒有抵抗該外力的力而自由移動，因此比較危險。因此，與現(xiàn)有技術同樣，在直線電機11、12、13、14處于非勵磁時，使制動裝置工作而防止可動軸的移動。
在本實施方式中，即使直線電機11、12、13、14處于勵磁中，在非加工中且可動軸處于停止中時，通過使制動裝置21～24工作，也不會對可動軸作用外力而對直線電機11～14施加過載。
當進行在被加工物放置臺2上安裝被加工物1的作業(yè)等加工準備等時，通過對直線電機11、12、13、14的要保持位置的力增加制動裝置21～24的制動力，從而可以抵抗直線電機11、12、13、14的要保持位置的力以上的外力。
再有，直線電機11、12、13、14處于勵磁中時，若使制動裝置工作并鎖定，則直線電機11、12、13、14要移動到穩(wěn)定的位置，從而有可能在直線電機上流過過電流。因此，在本實施方式中，用固定端211以間隙δ1、δ2保持制動裝置的軸213，即使制動裝置工作，也可以在規(guī)定量的范圍內(nèi)相對移動，不會完全約束直線電機，所以可以防止在直線電機上流過過電流。
圖3是控制該實施方式的電火花線切割機的控制裝置的主要部分方框圖。由控制電火花線切割機的數(shù)值控制裝置等構(gòu)成的控制裝置50包括處理器51、用總線58分別與該處理器51結(jié)合的由ROM、RAM等構(gòu)成的儲存器52、顯示器53、由指令手動進給等的開關等鍵盤等構(gòu)成的輸入單元54，從外部存儲介質(zhì)輸入或輸出加工程序等的接口55、各軸控制電路56以及輸入輸出電路57等。
各軸控制電路56控制在X軸及與X軸正交的Y軸方向驅(qū)動安裝有被加工物1的工作臺5的直線電機11、12以及使UV工作臺8在V軸及與V軸正交的U軸方向移動的直線電機13、14，具備各直線電機的位置、速度、電流的各反饋控制單元。該各軸控制電路56上通過各電機的放大器59連接有各直線電機11、12、13、14。另外，在各直線電機上安裝有位置/速度檢測器，構(gòu)成為將檢測出的位置及速度反饋到各個軸控制電路上的結(jié)構(gòu)。在該圖3中省略了其圖示。另外，在圖3中只表示了一個放大器和直線電機，其他省略了圖示。
另外，在輸入輸出電路57上連接有用于在電火花線切割機的線40和被加工物1之間施加電壓使其產(chǎn)生放電的電源電路60；供給線40的線電極供給裝置61；制動裝置21～24；再有，其他外圍設備、開關、傳感器等。
上述電火花線切割機的控制裝置50的結(jié)構(gòu)與以往眾所周知的電火花線切割機的控制裝置的結(jié)構(gòu)大致相同，在輸入輸出電路57上連接有制動裝置21～24。
就該控制裝置50而言，其處理器51基于加工程序，通過輸入輸出電路57驅(qū)動電源電路60，在線40和被加工物1之間施加電壓，同時驅(qū)動線電極供給裝置61，使線移動，進而向各軸控制電路56輸出向各直線電機的移動指令，控制各直線電機的位置、速度、電流，從而對被加工物1進行電火花加工。以上動作是與以往的電火花線切割機相同的動作。
本實施方式在制動裝置21～24的控制方面具有特征，使用圖4所示的流程圖說明該制動裝置21～24的控制處理。
處理器51判斷勵磁直線電機11～14的勵磁信號是否接通(步驟S1)。若勵磁信號為斷開狀態(tài)，即直線電機11～14不處于可動作狀態(tài)而使電火花線切割機未處于可動作狀態(tài)，則轉(zhuǎn)移到步驟S4，將全部制動裝置21～24設為接通，鎖定各可動軸，結(jié)束當前處理周期的處理。即，在該狀態(tài)下，滑鞍4由于制動裝置21的工作相對床身3被鎖定而不能相對移動，而且，工作臺5由于制動裝置22的工作被鎖定而相對滑鞍4不能相對移動，UV滑鞍7由于制動裝置23的工作被鎖定而相對立柱6不能相對移動，UV工作臺8由于制動裝置24的工作被鎖定而相對UV滑鞍7不能相對移動。
另一方面，在步驟S1勵磁信號為接通狀態(tài)時，判斷表示電火花線切割機在加工中的加工信號是否接通(步驟S2)，以及判斷微動進給指令或單步進給指令等手動進給指令是否接通(步驟S3)。在加工信號為斷開狀態(tài)且手動進給指令為斷開狀態(tài)時，如上所述使各制動裝置21～24工作(步驟S4)，鎖定各可動軸(滑鞍4、工作臺5、UV滑鞍7、UV工作臺8)。在這種場合下，各直線電機11～14被勵磁，但由于各可動軸被鎖定，因此即使對可動軸作用外力，也不會對驅(qū)動可動軸的直線電機施加過載。另外，如前所述，各制動裝置21～24的軸213用其固定端211以間隙被保持，所以各直線電機11～14的永磁鐵111和電磁鐵112保持在穩(wěn)定的位置上，而保持各可動軸(滑鞍4、工作臺5、UV滑鞍7、UV工作臺8)，不會在直線電機11～14流過過大電流。
另一方面，在由于處于加工中而表示加工中的加工信號為接通狀態(tài)時(步驟S2)，將制動裝置21～24設為斷開，解除制動，使各可動軸可以移動(步驟S6)。再有，在由于處于非加工中而加工信號為斷開狀態(tài)時，在利用手動進給使可動軸移動時(步驟S3)，也解除制動裝置的制動(步驟S5)。即，操作者從輸入單元54選擇軸選擇開關并選擇手動進給軸，且操作微動進給開關或單步進給開關，將微動進給指令或單步進給指令等手動進給指令設為接通(步驟S3)，則被選擇的軸的制動裝置21～24被斷開而解除制動，僅使其可動軸(滑鞍4、工作臺5、UV滑鞍7、UV工作臺8)可以移動，其他停止中的可動軸的制動裝置保持接通狀態(tài)(步驟S5)。
例如，選擇X軸，操作微動進給開關，則X軸用制動裝置21斷開，制動被解除，滑鞍4相對床身3可以自由移動，通過微動進給開關的操作，驅(qū)動直線電機11，滑鞍4及工作臺5沿X軸方向移動。這時，其他可動軸的制動裝置處于接通狀態(tài)鎖定可動軸，因此即使誤對其他可動軸施加力，其他可動軸也不產(chǎn)生移動。
另外，在正在使任意一個或其以上數(shù)量的軸移動時，幾乎不會進行在被加工物放置臺2上安裝被加工物1等作業(yè)，所以例如通過操作微動進給開關，斷開全軸的制動裝置也可以。
在上述實施方式中，說明了將本發(fā)明適用于電火花線切割機的例子，但本發(fā)明還可適用于電火花線切割機以外的用直線電機驅(qū)動可動軸的其他機床。
權(quán)利要求
1.一種機床，利用直線電機驅(qū)動可動軸，具備制動該可動軸的制動裝置，其特征在于，當上述直線電機處于勵磁中，在非加工中且由于沒有向上述可動軸發(fā)出動作指令而可動軸處于停止中時，使上述制動裝置工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機床，其特征在于，上述制動裝置通過設有間隙而設置，使得在制動上述可動軸的狀態(tài)下，上述可動軸可僅移動規(guī)定量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機床，其特征在于，上述制動裝置是通過使摩擦體接觸在與可動軸并列設置的軸上而進行制動的裝置，并通過在上述軸的固定端設有規(guī)定量的間隙而設置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任何一項所述的機床，其特征在于，上述機床是電火花線切割機。
5.一種機床，其特征在于，具備制動裝置，其制動利用直線電機驅(qū)動的機床的可動軸；直線電機勵磁判定單元，其判斷勵磁上述直線電機的勵磁信號是接通或是斷開；加工執(zhí)行判定單元，其判斷是否通過驅(qū)動上述直線電機上述機床實施加工作業(yè)；以及可動軸停止判定單元，其判斷是否對上述機床的可動軸發(fā)出進給指令，而且，在上述直線電機勵磁判定單元判定勵磁信號為斷開時，上述制動裝置可以動作而鎖定上述可動軸，另一方面，在上述直線電機勵磁判定單元判定勵磁信號為接通時，在上述加工執(zhí)行判定單元判斷當前加工作業(yè)不在實施中且上述可動軸停止判定單元判斷未對可動軸發(fā)出進給指令的場合下，上述制動裝置仍然可以動作而鎖定上述可動軸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機床。與各直線電機并列設置制動裝置。在直線電機的非勵磁中將制動裝置設為接通狀態(tài)而鎖定可動軸。在直線電機被勵磁、加工信號為斷開的非加工動作中、且沒有手動進給指令時，將制動裝置設為接通狀態(tài)而鎖定可動軸。即使電機處于勵磁，在不處于加工動作中且沒有手動進給指令時，也鎖定可動軸。
文檔編號B23Q5/20GK101020292SQ20071000559
公開日2007年8月22日 申請日期2007年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月14日
發(fā)明者喜多佑樹, 櫻井章博 申請人:發(fā)那科株式會社