机床的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机床，尤其涉及具备能够装卸工具的主轴头、且利用马达使该主轴头移动来进行加工的机床。
【背景技术】
[0002]公知如下机床:在更换把持各种工具而移动的部件中，惯性根据工具的重量而不同，对动作控制有影响，因而具有与工具的重量对应地变更工具更换装置、主轴的动作速度的功能。通过这样的功能，以最优的速度使机械动作，从而能够抑制对机械的冲击、马达的发热，并且能够以足够的速度使机床运转。但是以往，工具重量的数据主要通过作业者直接敲入、或转送预先准备的数据等输入机床的控制装置。
[0003]但是，作业者直接输入工具重量会产生输入错误的问题，因而为了防止输入错误等，公知有不输入工具重量而在机床侧检测重量等的技术。
[0004]日本特开平11-188557号公报中记载了如下技术:在更换臂方式的工具更换装置中，由于惯性根据由更换臂把持的工具的重量而变化，所以检测使把持有工具的更换臂旋转所需要的驱动转矩，根据该驱动转矩推断工具的重量，基于此自动设定更换臂的动作速度，从而实现了缩短工具更换时间。
[0005]另外，日本特开平05-138502号公报中记载了如下发明:预先决定主轴相对于预先设定的工具的惯性力矩的容许转速，在工具更换后，向主轴的驱动马达供给一定电力，求解开始供给电力的时刻至主轴的旋转速度上升至设定值的上升时间，基于该求解出的时间来计算工具安装时的主轴的惯性力矩，比较针对该惯性力矩的容许转速和程序所指定的旋转速度，从而判断指定的旋转速度是否恰当。
[0006]并且，日本特开2000-343379号公报中记载了如下发明:在使用了磁力轴承的主轴头中，基于向磁力轴承供给的电流值来推断安装于主轴的工具的重量，并通过该推断出的工具重量来决定主轴的极限转速。
[0007]在能够更换工具的主轴中，因把持的工具的重量，主轴的旋转速度、主轴头的移动速度等受到限制。因此，希望输入主轴所把持的工具的重量，而能够以最优的移动速度进行控制。另外，为了防止该工具重量的输入错误，希望能够自动地辨别工具重量。
[0008]现有技术文献的日本特开平11-188557号公报所记载的技术中，在臂式工具更换装置中，检测使把持有工具的更换臂旋转所需要的驱动转矩，并根据该驱动转矩推断工具的重量，但该日本特开平11-188557号公报所记载的技术中仅能用于具有臂式工具更换装置的机床。
[0009]另外，现有技术文献的日本特开平05-138502号公报所记载的技术具有如下效果:通过推断工具的惯性力矩，在较重的工具安装于主轴时，防止超过主轴的能力的高速旋转。但是，该技术由于仅能够推断主轴的惯性力矩，所以有无法与工具重量对应地使工具更换动作、主轴头的移动动作最优化的问题。
[0010]并且，现有技术文献的日本特开2000-343379号公报所记载的技术对安装于主轴的工具的重量进行推断，但基于向磁力轴承供给的电流值来推断安装于主轴的工具的重量，因而仅适用于具有使用了磁力轴承的主轴头的机床，而无法适用于不使用磁力轴承的机床。
【发明内容】
[0011]因此，本发明的目的在于提供如下机床，S卩、在利用马达使能够装卸工具的主轴头移动来进行加工的机床中，不需要直接输入工具重量数据，便能够在机床侧推断安装于主轴的工具重量。
[0012]本发明的机床具备能够装卸工具的主轴头和驱动该主轴头的主轴头驱动用马达，该机床具备:负载转矩检测单元，其检测施加于上述主轴头驱动用马达的负载转矩；数据储存单元，其针对重量不同的多个物品预先求解安装于主轴头的物品的重量与在规定的驱动条件下施加于主轴头驱动用马达的负载转矩的关系，并作为安装物重量与负载转矩的关系数据而储存；以及工具重量推断单元，其在上述工具安装于主轴头时，在上述规定的驱动条件下由上述负载转矩检测单元检测主轴头驱动用马达的负载转矩，根据该检测到的负载转矩、和储存于上述数据储存单元的上述安装物重量与负载转矩的关系数据来推断安装于上述主轴头的工具的重量。由此，能够以机床自身推断安装于主轴头的工具的重量。
[0013]也可以构成为，使用驱动电流来代替负载转矩，设有检测主轴头驱动用马达的驱动电流值的驱动电流检测单元来代替上述负载转矩检测单元，求解主轴头驱动用马达的驱动电流来代替上述负载转矩，将安装物重量与驱动电流值的关系数据储存于上述数据储存单元来代替安装物重量与负载转矩的关系数据，上述工具重量推断单元根据安装物重量与驱动电流值的关系数据、和由驱动电流检测单元检测到的驱动电流值，来推断安装于上述主轴头的工具的重量。
[0014]本发明的机床具备能够装卸工具的主轴头和驱动该主轴头的主轴头驱动用马达，该机床具备:负载转矩检测单元，其检测施加于上述主轴头驱动用马达的负载转矩；和工具重量推断单元，其使用规定的驱动条件下的安装于上述主轴头的工具重量与施加于主轴头驱动用马达的负载转矩之间的关系式，根据在上述规定的驱动条件下由上述负载转矩检测单元检测到的负载转矩来计算并推断安装于主轴头的工具的重量。由此，能够以机床自身推断安装于主轴头的工具的重量。
[0015]也可以构成为，使用驱动电流来代替负载转矩，设有检测主轴头驱动用马达的驱动电流值的驱动电流检测单元来代替上述负载转矩检测单元，工具重量推断单元使用工具重量与驱动电流值之间的关系式来代替工具重量与负载转矩之间的关系式，并根据该关系式和由上述驱动电流检测单元检测到的驱动电流值来推断安装于上述主轴头的工具的重量。
[0016]也可以构成为，上述机床具有沿铅垂方向驱动的主轴头和作为驱动该主轴头的单元的滚珠丝杠/螺母机构，上述工具重量推断单元通过以下的关系式
[0017]m = 2 31 n T/gLZ — M
[0018](其中，T:主轴头停止时的主轴头驱动马达的负载转矩，M:主轴头的重量，Z:主轴头驱动马达与滚珠丝杠之间的减速机构的减速比，L:滚珠丝杠的导程，η:滚珠丝杠的效率，g:重力加速度)
[0019]并由主轴头停止时的主轴头驱动用马达的负载转矩计算并推断工具重量m。
[0020]也可以构成为，上述机床具备保持相对于主轴头进行装卸的多个工具并以工具编号进行管理的工具箱，并且，设有工具存储单元，其使由上述工具重量推断单元推断出的工具重量与上述工具容纳于工具箱时的工具编号对应地存储。由此，能够不直接输入地作成按照工具编号的工具重量数据。
[0021]并且，也可以具备修正单元，其安装预先知道重量的工具，在上述规定的驱动条件下由上述负载转矩检测单元检测施加于主轴头驱动用马达的负载转矩，并根据安装的工具重量和检测到的负载转矩来修正工具重量与负载转矩之间的关系式。由此，即使在主轴头驱动机构因机床的随时间经过的变化而劣化从而关系式产生偏差的情况下，也能够修正该关系式。
[0022]并且，也可以设有修正单元，其安装预先知道重量的工具，在上述规定的驱动条件下由上述驱动电流检测单元检测主轴头驱动用马达的驱动电流值，并根据工具重量和检测到的驱动电流值来修正工具重量与驱动电流值之间的关系式。由此，能够修正由于机床的主轴头驱动机构的劣化所引起的关系式的常量的偏差。
[0023]并且，也可以具备:重量比较单元，其在安装有预先知道重量的工具时，使用上述工具重量推断单元来推断上述工具重量，求解并比较与实际的工具重量之差；报警单元，其具有在上述重量之差在一定值以上的情况下显示消息的显示功能或发出警告的报警功能。由此，能够检测主轴头的驱动系统的异常。
[0024]并且，也可以具备:重量比较单元，其求解并比较从工具箱取出且安装于主轴头并使用上述工具重量推断单元推断出的工具重量的值、和储存于上述工具重量的数据储存单元的该工具的重量之差；和报警单元，其具有在上述重量之差在一定值以上的情况下显示消息的显示功能或发出警告的报警功能。由此，能够通知更换新的工具。
[0025]方案一至五的发明以及方案十的发明通过具备以上的结构，能够根据主轴头驱动用马达的负载转矩或驱动电流来推断工具重量，从而不需要直接输入工具重量而没有输入错误，进而能够与工具重量对应地适当设定主轴头的动作。
[0026]并且，方案六的发明通过具备以上的结构，进一步能够不直接输入地作成按照工具编号的工具重量数据，从而能够与工具的配置和工具重量对应地适当设定工具更换装置的动作。
[0027]方案七、方案十的发明通过具备以上的结构，能够修正工具重量与主轴头驱动用马达的负载转矩或者与驱动电流之间的关系式，即使在主轴头驱动机构劣化而关系式产生偏差的情况下也能够进行正确的工具重量的计算。方案八的发明通过具备以上的结构，从而根据安装于主轴头的安装物重量与负载转矩的关系数据、或者关系式和由工具重量推断单元推断出的工具重量，能够检测驱动系统的异常而发出警告，进而能够在引起加工不合格等问题之前发现驱动系统的问题。方案九的发明通过具备以上的结构，