CN107305361A - 在非切削状态下降低消耗功率的数值控制装置 - Google Patents

在非切削状态下降低消耗功率的数值控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种在非切削状态下降低消耗功率的数值控制装置，其预读加工程序来检测连续的非切削块，计算在这些非切削块的执行时间中，使设备转移到省电状态，使设备在省电状态下进行动作，并使设备恢复到省电状态转移前的状态时所需要的第一消耗功率和使设备不转移到省电状态而进行动作时所需要的第二消耗功率。作为计算的结果，在第一消耗功率小于第二消耗功率时，生成用于使设备转移到省电状态，使设备在省电状态下进行动作，并使设备恢复到省电状态转移前的状态的设备动作变动模式。

Description

在非切削状态下降低消耗功率的数值控制装置
技术领域
本发明涉及一种数值控制装置，特别是涉及一种可降低非切削状态下的消耗功率的数值控制装置。
背景技术
以前的数值控制装置在进行工件的切削加工的切削块中，当然还在不进行切削加工的非切削块中使轴、主轴、冷却液等周边设备(以下，将它们统称为设备)持续动作(图1)。本来，在非切削块中很多时候不需要使设备持续动作，因此非切削块中的设备的动作成为无用的消耗功率的产生源。
然而，当在非切削块中单纯地停止设备的动作时，有时消耗功率反而增加。图2表示将设备从动作状态转移到省电状态，并且从该省电状态转移到动作状态时的电力消耗的例子。在这里，省电状态是指例如将主轴的转速下降到预定的转速的状态(包含停止状态)、或者与动作状态相比抑制了周边设备的电力消耗的预定状态(包含切断了电源的状态)等。在图2中，W1表示了设备从动作状态转移到省电状态时以及从省电状态转移到动作状态时所需要的消耗功率，W2表示设备为动作状态时以及为省电状态时的消耗功率差。在这里，如果W1＞W2，则在非切削块中将设备从动作状态转移到省电状态时，反而消耗功率增加。
另外，当在非切削块中通过简单的方法变更设备的动作时，有时会对设备以及加工造成影响。例如，在主轴或工件的温度为高温时，如果停止冷却液则会有对加工造成影响的情况。另外，当轴或主轴重复进行加减速时电动机会发热，因此需要注意。
作为与这样的省电相关联的现有技术，在日本特开2015-135649号公报中记载了具有如下特征的NC程序生成装置：确定可停止动力源的块，在执行该块时将停止动力源的操作代码插入到NC程序(加工程序)中，在执行该块后将重新启动动力源的操作代码插入到该NC程序中。
在国际公开第2002/067068号中记载了具有如下特征的数值控制装置：在加工程序中具有非切削块时，取得从该非切削块开始到开始切削进给为止的主轴停止时间以及主轴的加减速时间，将主轴停止时间与主轴的加减速时间进行比较，在主轴停止时间比主轴的加减速时间时长时，即使在主轴旋转指令中也使主轴停止。
在日本特开2000-317769号公报中记载了具有如下特征的数值控制装置：除了执行切削进给时以外，指示停止切削液供给。
在日本特开2015-13319号公报中记载了具有如下特征的周边装置的控制装置：决定周边装置的作业开始定时使得周边装置的消耗功率的总和不会达到上限值。
然而，在日本特开2015-135649号公报记载的技术中，因为将动力操作代码插入到加工程序中，所以会有由于程序指令的增加而使得循环时间增加这样的问题。另外，会有动力源的状态变化被执行程序指令的定时所左右这样的问题。
国际公开第2002/067068号记载的技术只通过时间的原因来判断主轴可否停止，因此无法恰当地应对由于主轴的加减速反而使得消耗功率增大的问题、由于主轴的加减速使得电动机异常发热的问题。
日本特开2000-317769号公报记载的技术在非切削时简单地停止切削液的供给，因此无法恰当地应对当非切削时间短时通过停止切削液消耗功率反而增加的问题、在工具热的情况下停止切削液时工具一直过热的问题。
日本特开2015-13319号公报记载的技术是控制峰值功率使得消耗功率不超过预定的上限值的技术，而不是与非切削时的省电技术相关联的技术。
发明内容
本发明的目的在于为了解决这样的问题，提供一种能够降低非切削状态下的消耗功率的数值控制装置。
本发明的数值控制装置具有：程序解析部，其解析加工程序；程序执行部，其按照所述加工程序来输出程序执行指令。所述程序解析部预读所述加工程序来检测一个或多个连续的非切削块。然后，分别计算在所述非切削块的执行时间中，使设备转移到省电状态，在所述省电状态下进行动作，并恢复到所述省电状态转移前的状态时所需要的第一消耗功率以及使所述设备不转移到所述省电状态而进行动作时所需要的第二消耗功率。在该计算的结果是所述第一消耗功率小于所述第二消耗功率时，生成用于使所述设备转移到所述省电状态，在所述省电状态下进行动作，并恢复到所述省电状态转移前的状态的设备动作变动模式。
数值控制装置还具有：设备动作变动模式执行部，其按照所述设备动作变动模式使所述设备转移到所述省电状态，在所述省电状态下动作，并恢复到所述省电状态转移前的状态，所述程序执行部也可以构成为在执行所述非切削块时，使所述设备动作变动模式执行部进行动作。
所述程序执行部也可以构成为在不满足预定的设备动作可变动条件时，不使所述设备动作变动模式执行部进行动作。
通过本发明，能够提供一种可降低非切削状态下的消耗功率的数值控制装置。
附图说明
图1表示以往的数值控制装置的动作。
图2表示使设备转移到省电状态时的电力消耗的例子。
图3表示本发明的一个实施方式的数值控制装置的结构。
图4A是表示图3的数值控制装置的程序解析部的动作流程的流程图。
图4B是表示图3的数值控制装置的程序执行部的动作流程的流程图。
图4C是表示图3的数值控制装置的设备动作变动模式执行部的动作流程的流程图。
图5是表示图3的数值控制装置的程序解析部作成设备动作变动模式的处理的流程图。
图6是表示图3的数值控制装置的程序解析部选择设备动作变动模式的处理的流程图。
图7是表示图3的数值控制装置的设备动作变动模式执行部使设备的动作变动的处理的流程图。
图8表示图3的数值控制装置在非切削块中抑制消耗功率的第一实施例。
图9表示图3的数值控制装置在非切削块中抑制消耗功率的第二实施例。
具体实施方式
首先，对本发明的概要进行说明。本发明的实施方式的数值控制装置100具有如下特征：在非切削时一边考虑不对循环时间、其后的加工以及设备的状态造成影响一边使设备转移到省电状态由此来抑制消耗功率。例如，数值控制装置100通过计算来评价执行在非切削时减少或停止主轴的转速，并且在下一个切削开始时之前返回到原来的转速的控制，与不进行该控制时相比消耗功率是否减少。然后，在消耗功率减少时，实际进行变更转速的控制。
另外，数值控制装置100在变更主轴转速时，不执行主轴转速指令，而是进行控制使得自动地在非切削块中主轴转速减少，在切削再次开始时转速恢复。
另外，数值控制装置100在具有通过连续的轴动作来进行加工的轴时，不执行变更该轴的动作的指令，而是自动地控制轴动作，使得自动地在非切削块中变更轴动作，在切削再次开始时返回到原来的轴动作。通过连续的轴动作进行的加工例如包含用于进行研磨等磨削的振荡动作、通过连续的圆周运动来加工宽度大于工具的槽这样的轴的圆周运动。
另外，数值控制装置100在变更周边设备的动作时，不执行进行周边设备的控制指令的程序指令，而是控制为自动地在非切削块中将周边设备设为省电状态，并在切削再次开始时使周边设备成为稳定状态，即通常的动作状态。周边设备是指例如冷却液(切削液)装置、切屑排出装置、鼓风输出装置、照相机等加工状态监视装置等。
如此，通过数值控制装置100，进行使用的用户侧不需要进行设备的控制指令。数值控制装置100基于各条件来判断是否能够将设备设为省电状态，在能够时自主地进行向省电状态转移以及向动作状态恢复的控制。
接着，使用图3的框图来说明数值控制装置100的结构。数值控制装置100具有程序解析部110、程序执行部120、设备动作变动模式执行部130、参数设定部140。
程序解析部110按照加工程序来作成程序执行信息。另外，程序解析部110预读加工程序来发现非切削块或多个连续的非切削块群(以下，简称为非切削块)。另外，程序解析部110计算非切削块的执行时间。
在这里，通过预读加工程序来进行的非切削块的判断为公知的技术，例如有日本特开2009-53801号公报等。预测数值控制装置执行程序的加工时间的技术为公知的技术，例如有日本特开2012-93975号公报、日本特开2014-38482号公报等。此外，程序解析部110例如也可以使用以下那样的比较简单的方法来计算非切削块的执行时间。
在非切削块为定位块时，例如，能够根据移动距离、动作轴的快速进给速度、加减速的设定值来计算非切削块的执行时间。在这里，加减速的设定值是指例如针对每个数值控制装置100预先设定的时间常数(动作轴达到快速进给速度所需要的时间)或加速度。在非切削块为辅助功能指令块时，例如，预先将该辅助功能进行动作时的执行时间登记到未图示的存储区域，程序解析部110读出该登记值。如果非切削块为暂停指令，则将指令的时间作为执行时间。此外，加速度的设定值并不限定于上述内容，例如也可以包含使加速度变化的时间常数或加速度变化量。
并且，程序解析部110计算在非切削块的执行时间中设备持续进行动作时的消耗功率。另外，程序解析部110计算在非切削块的执行时间中，使设备转移到省电状态，在省电状态下使设备动作，并在开始执行下一个切削块之前使设备恢复到原来的动作状态的消耗功率。然后，判断使设备为省电状态时的消耗功率是否为设备持续进行动作时的消耗功率以下。
在这里，程序解析部110能够预先测定动作状态以及省电状态下的每单位时间的消耗功率、从动作状态转移到省电状态以及从省电状态转移到动作状态所需要的消耗功率，并存储该值。程序解析部110能够使用这些存储的值来计算设备载各种状态下的消耗功率。例如，对于轴动作分别预先测定并存储加速、定速、减速时的消耗功率。
另外，设备的省电状态可以是停止了设备的状态，也可以是执行消耗功率比切削块的动作状态低的任意的动作的状态。省电状态并非需要为一个，也可存在多个。例如，对于轴动作，可通过将轴的速度或加减速调整为低于切削块的动作状态的值来作成出省电状态。
程序解析部110在判断为使设备为省电状态能够抑制消耗功率时，作成用于使设备动作变化的方案即设备动作变动模式。设备动作变动模式包含为了从动作状态变化到省电状态所需要的时间、为了从省电状态变化到动作状态所需要的时间、以及维持省电状态的时间的信息。
在此，关于从动作状态转移到省电状态所需要的时间、以及从省电状态转移到动作状态所需要的时间，可以存储预先测定的值并使用该值。另外，在通过降低轴动作的速度来转移到省电状态时，能够根据预先设定在数值控制装置100的加速度、速度的变化幅度来求出转移时间。或者，也能够根据预先设定在数值控制装置100的时间常数来求出转移时间。
在将设备的省电状态决定为一个时，程序解析部110能够基于上述的转移时间、非切削块的执行时间来作成设备动作变动模式。在存在多个省电状态时，优选程序解析部110选择消耗功率更小的设备动作变动模式。一般能够通过全数检验(参照图6详细内容如后所述)或二分法来求出消耗功率更小的设备动作变动模式。
在这里，对基于二分法的设备动作变动模式的选择方法进行说明。例如，将转移到使主轴转速为0的省电状态的设备动作变动模式A的消耗功率与转移到使主轴转速为当前转速的1/2的省电状态的设备动作变动模式B的消耗功率进行比较。假如设备动作变动模式B的消耗功率小，则将模式B作为临时的解。接着，将转移到使主轴转速为小于该临时的解的当前转速的1/4的省电状态的设备动作变动模式C的消耗功率与转移到使主轴转速为大于临时的解的当前转速的3/4的省电状态的设备动作变动模式D的消耗功率进行比较。以下，通过重复进行同样的运算，作为解能够获得消耗功率最小的设备动作变动模式。
另外，在轴动作的情况下，即使减小加速度来进行加速、减速，消耗功率也变低。因此，也可通过变更加速度或时间常数来作成省电状态。此时，程序解析部110也可以作成多个加速度或时间常数不同的设备动作变动模式，从加速度、时间常数以及轴的动作状态的组合而构成的多个设备动作变动模式中选择消耗功率更小的设备动作变动模式。
程序执行部120按照程序执行信息作成程序执行指令。另外，程序执行部120如果开始了非切削块的执行，则判断是否满足设备动作可变动条件。设备动作可变动条件是用于判定是否应该按照设备动作变动模式来使设备转移到省电状态的条件。例如，在为周边设备的情况下，能够将工具的温度、工件的温度、切屑量等未超过预定阈值的情况作为条件，另外，在为轴动作的情况下，能够将轴的温度、轴的负荷状态等未超过预定阈值的情况等作为条件。具体来说，程序执行部120能够进行如果工具的温度超过X度，则不停止冷却液(不向省电状态转移)这样的控制。
一般能够从输入给数值控制装置100的信号取得在这些条件判断中使用的各种值。例如在轴动作的情况下，向数值控制装置输入来自附属于电动机的传感器的值，程序执行部120通过将输入值与预先设定的阈值进行比较来进行判断。另外，也可通过非切削块中的辅助功能指令来取得用于判断的值。或者，也可从任意的外部设备取得值。例如，能够通过温度计测定工具或工件的温度，数值控制装置100从温度计取得该温度。此外，能够对每个设备任意地设定设备动作可变动条件的内容，即用于判断的值或阈值等。另外，并非必须设定设备动作可变动条件。
程序执行部120在满足了设备动作可变动条件时，或者在没有设定设备动作可变动条件时，进行设备动作变动模式执行请求。
设备动作变动模式执行部130根据设备动作变动模式执行请求，按照设备动作变动模式来使设备的动作变动。即，使设备转移到省电状态，在省电状态下进行了一定时间动作后，在开始执行下一个切削块之前恢复到动作状态。
此外，由于非切削块的执行时间终归只是预测时间，设备动作变动模式执行部130可以依照非切削块的实际执行时间，对设备动作变动模式一边修正一边执行。例如，在非切削块的执行时间延长时，能够按照该时间量延长省电状态的维持时间，延缓开始向动作状态的转移。
参数设定部140是用于设定上述的设备动作可变动条件的接口。用户能够经由参数设定部140设定设备动作可变动条件的内容，即用于判断的值或阈值等。
接下来，使用图4A～图7的流程图来说明数值控制装置100(图3)的各部的动作。
图4A是表示数值控制装置100的程序解析部110的动作流程的流程图。
步骤S101：程序解析部110预读加工程序来发现非切削块，计算非切削块的执行时间。
步骤S102：程序解析部110计算在非切削块的执行时间中设备持续进行动作时的消耗功率。
步骤S103：程序解析部110判断能否通过将设备转移到省电状态来抑制消耗功率。在能够抑制消耗功率时转移到步骤S104。在不能抑制消耗功率时结束该处理。
步骤S104：程序解析部110作成能够抑制消耗功率的设备动作变动模式。由此，为了从动作状态变化到省电状态所需要的时间、为了从省电状态变化到动作状态所需要的时间、以及维持省电状态的时间已确定。另外，应该将设备转移到哪个的省电状态已确定。
图4B是表示数值控制装置100的程序执行部120的动作流程的流程图。
步骤S201：程序执行部120如果检测到开始执行非切削块，则转移到步骤S202。如果未检测到开始执行非切削块，则结束该处理。
步骤S202：程序执行部120判断是否满足了设备动作可变动条件。在满足设备动作可变动条件或没有设定该设备动作可变动条件时转移到步骤S203。在不满足设备动作可变动条件时结束该处理。
步骤S203：程序执行部120进行设备动作变动模式执行请求，并调出设备动作变动模式执行部130。
图4C是表示数值控制装置100的设备动作变动模式执行部130的动作流程的流程图。
步骤S301：设备动作变动模式执行部130根据设备动作变动模式执行请求，取得设备动作变动模式。在正常地取得了设备动作变动模式时转移到步骤S302。在无法正常取得设备动作变动模式时结束该处理。
步骤S302：设备动作变动模式执行部130按照该取得的设备动作变动模式来使设备的动作变动。
图5是表示数值控制装置100的程序解析部110作成设备动作变动模式的处理的流程图。
步骤S401：程序解析部110计算使设备从动作状态转移到省电状态所需要的时间T1。
步骤S402：程序解析部110计算使设备从省电状态转移到动作状态所需要的时间T2。
步骤S403：程序解析部110计算非切削块的执行时间T。
步骤S404：程序解析部110判断是否是T＞T1+T2。在是T＞T1+T2时，转移到步骤S405。另一方面，如果T≤T1+T2，则该设备动作变动模式不成立，所以结束该处理。
步骤S405：程序解析部110计算使设备从动作状态转移到省电状态所需要的消耗功率P1。
步骤S406：程序解析部110计算使设备从省电状态转移到动作状态所需要的消耗功率P2。
步骤S407：程序解析部110计算设备维持在省电状态的时间(＝T－T1－T2)中的消耗功率P3。
步骤S408：程序解析部110计算设备在非切削块中维持在动作状态时的消耗功率P。在这里，设备维持在动作状态的时间为T。
步骤S409：程序解析部110判断是否是P＞P1+P2+P3。在是P＞P1+P2+P3时，转移到步骤S410。另一方面，如果P≤P1+P2+P3，则该设备动作变动模式不成立，所以结束该处理。
步骤S410：程序解析部110作成设备动作变动模式。在此作成的设备动作变动模式是在非切削块的开始时刻使设备开始向省电状态转移，从此开始在时间T－T2后，使设备开始向动作状态转移。
图6是表示数值控制装置100的程序解析部110通过全数检验选择设备动作变动模式的处理的流程图。
程序解析部110对于全部的N个省电状态，计算设备动作变动模式的消耗功率，确定消耗功率最小的设备动作变动模式。
步骤S501：对于省电状态n，开始计算消耗功率。
步骤S502～步骤S511：与步骤S401～步骤S409一样，程序解析部110计算使设备从动作状态转移到省电状态所需要的时间Tn1以及消耗功率Pn1、维持省电状态的时间T以及在此期间的消耗功率Pn3、使设备从省电状态转移到动作状态所需要的时间Tn2以及消耗功率Pn2。另外，计算省电状态n时的设备动作变动模式的消耗功率Pn＝Pn1+Pn2+Pn3。
此外，在省电状态n的设备动作变动模式不成立时(S505、S510为否的情况)，转移到步骤S515。
步骤S512～步骤S514：在作成了省电状态n的设备动作变动模式时，程序解析部110将省电状态n的设备动作变动模式的消耗功率Pn与到此为止作成的其他设备动作变动模式的消耗功率中最小的消耗功率Pn′进行比较。作为比较的结果，如果是Pn′＞Pn，则省电状态n的设备动作变动模式是当前时刻消耗功率最小的设备动作变动模式。在这种情况下，将省电状态n保存为n′。
步骤S515～步骤S516：程序解析部110直到收罗全部的N个省电状态为止重复步骤S502以后的处理。
步骤S517～步骤S519：程序解析部110选择省电状态n的设备动作变动模式来作为消耗功率最小的设备动作变动模式。此外，在n′为0，即没有作成一个有效的设备动作变动模式时，无法转移到省电状态。
图7是表示数值控制装置100的设备动作变动模式执行部130按照设备动作变动模式来使设备动作变动的处理的流程图。
步骤S601：设备动作变动模式执行部130当检测到设备动作变动模式执行请求时，开始进行使设备从动作状态转移到省电状态的处理。
步骤S602：设备动作变动模式执行部130开始进行使设备从动作状态转移到省电状态所需要的时间Td的倒计时。
步骤S603：在经过时间Td之前的期间，继续进行向省电状态的转移处理。如果经过了时间Td，转移到步骤S604。
步骤S604：设备动作变动模式执行部130开始设备在省电状态下的动作。
步骤S605：设备动作变动模式执行部130开始使设备应维持在省电状态的时间Tc的倒计时。
步骤S606：在经过时间Tc之前的期间，继续进行省电状态下的动作。如果经过了时间Tc，转移到步骤S607。
步骤S607：设备动作变动模式执行部130开始进行使设备从省电状态转移到动作状态的处理。
步骤S608：设备动作变动模式执行部130开始使设备从省电状态转移到动作状态所需要的时间Ta的倒计时。
步骤S609：在经过时间Ta之前的期间，继续进行向动作状态的转移处理。如果经过了时间Ta，结束处理。
在此说明数值控制装置100在非切削块中抑制消耗功率的几个实施例。
<实施例1>
在该实施例中，数值控制装置100在非切削块中，通过停止周边设备即冷却液装置的动作(冷却液喷射)来抑制消耗功率。
在本实施例中，在数值控制装置100预先设定了冷却液喷射稳定时的单位时间的消耗功率、以及冷却液停止时的待机状态的单位时间的消耗功率，程序解析部110能够参照这些值。另外，在数值控制装置100预先设定了能够停止冷却液的喷射的工具温度的上限值来作为设备动作可变动条件，程序执行部120能够参照该值。数值控制装置100能够掌握工具温度。
另外，在本实施例中，将停止了冷却液喷射的状态作为省电状态。设备动作变动模式执行部130能够根据对M08以及M09分配的信号，控制冷却液的开启(喷射)或关闭。即，设备动作变动模式执行部130按照设备动作变动模式，在应该将冷却液设为开启或关闭的定时来执行分配的信号操作。
通常，设备动作变动模式执行部130针对冷却液能够实施的控制只是喷射的开启和关闭的切换。但是，从指令冷却液关闭后到冷却液停止为止需要一定时间，此时产生消耗功率(再生电力)。另外，在从指令冷却液开启后到冷却液喷射变得稳定为止的期间也需要一定时间和消耗功率。因此，数值控制装置100预先测定并存储这些时间以及消耗功率，程序解析部110能够参照该值。
程序解析部110预读加工程序，检测在切削块之间具有的非切削块，并计算非切削块的执行时间Tn。Tn包含定位时间、辅助功能指令的执行时间、暂停指令的执行时间。定位时间能够根据设定值和指令转移量来计算。辅助功能指令的执行时间使用预先对每个指令设定的执行时间。暂停指令的执行时间是指令时间。
程序解析部110计算跨越时间Tn喷射冷却液时的消耗功率。另外，计算在时间Tn的期间停止冷却液的喷射，经过待机状态后开始了冷却液喷射时的总消耗功率。程序解析部110在关闭了冷却液消耗功率变小时，作成冷却液的动作变动模式。
程序执行部120在开始执行紧接切削块之后的非切削块时，判定是否满足冷却液的动作可变动条件，即判定工具温度是否在预定的阈值以内。在满足动作可变动条件时，设备动作变动模式执行部130按照冷却液动作变动模式来使冷却液的动作变动。
图8表示本实施例的设备动作变动控制的方式。
在紧接非切削块(非切削1)开始之后，设备动作变动模式执行部130执行使冷却液装置转移到省电状态的处理，冷却液成为关闭。此时，为了进行将冷却液关闭的控制而使消耗功率暂时上升。冷却液的流量慢慢减少，在一定时间后变为0。此时的消耗功率低于动作状态的消耗功率。与非切削块(非切削3)结束的时刻相比在一定时间之前，即在冷却液的流量返回到稳定状态所需要的时间之前，设备动作变动模式执行部130使冷却液恢复到动作状态。此时，为了进行将冷却液开启的控制而使消耗功率暂时上升。冷却液的流量慢慢增加，在切削块的开始时刻转移到稳定状态。
在本实施例中作为周边设备的一个例子举例说明了冷却液，但是周边设备并不限定于冷却液。周边设备只要是在切削时使用，并且在非切削时不使用或者可以不使用的设备，则可以是任意的设备。另外，省电状态并不限于停止了周边设备的状态，只要是与通常的动作状态相比能够抑制消耗功率的状态，则可以是任意的状态。
<实施例2>
在该实施例中，数值控制装置100在非切削块中，通过降低主轴转速来抑制消耗功率。
在本实施例中，程序解析部110评价使轴动作转移到省电状态，然后返回到原来的动作状态的动作的消耗功率，并作成动作变动模式。此时，关于轴动作，不需要遵从在数值控制装置100设定的轴加速度或时间常数，只要能够降低消耗功率可以使用任意的动作变动模式来控制轴动作。
例如，在为主轴那样通过恒定转速进行动作的轴动作时，可以不是进行减速来成为恒定速度，而是通过简单地切断驱动电力成为自由转动的状态，由于摩擦进行减速。此时，通过预先测定并存储由摩擦导致的减速度，程序解析部110能够基于从电力切断开始的经过时间求出任意时刻的主轴转速。然后，预测使该转速加速到稳定状态下的转速为止所需要的消耗功率。这成为该动作变动模式的消耗功率。
接着，表示在使主轴转速从ω1减速到ω2时，以及从ω2加速到ω1时的消耗电能的预测方法。电动机固有的物理特性如下定义。
主轴的转速ω1、ω2(rad/sec)
主轴的线圈电阻R(Ω)
扭矩常数Kt(Nm/A)
负荷惯性J(kgm2)
主轴的摩擦扭矩Tf(Nm)
主轴的加速度a(rad/sec2)
此时，主轴加速时的电流I(A)能够通过下式(1)来求出。
I＝(J×a)/Kt (1)
在只考虑铜损来作为电动机损失时，主轴从ω2向ω1加速时的消耗电能Ea(Ws)能够使用加减速时间tf1通过下式(2)来求出。
Ea＝1/2×J×(ω12－ω22)+R×I2×tf1
＝J×(ω12－ω22)/2+(R×J2×(ω1－ω2)/Kt2)×a (2)
在使系数Kr表示再生运动能量的比例时，主轴从ω1向ω2减速时的消耗电能Ed(Ws)能够通过下述式(3)来求出。
Ed＝－1/2×J×(ω12-ω22)×Kr+R×I2×tf1
＝－J×Kr×(ω12-ω22)/2+(R×J2×(ω1－ω2)/Kt2)×a (3)
主轴以恒定速度ω2旋转时的消耗电能Ec能够使用恒定速度时间tf2通过下述式(4)来求出。
Ec＝Tf×ω2×tf2+R×(Tf/Kt)2×tf2
＝Tf×ω2×tf2+R×tf2×(Tf/Kt)2 (4)
在程序解析部110通过预读求出的非切削块执行时间T内，通过将主轴的加减速以及恒速区域的各消耗功率进行相加，主轴的消耗电能Em能够通过下述式(5)来求出。
Em＝Ea+Ed+Ec (5)
程序解析部110确认是否存在主轴的消耗电能Em比动作状态下通过主轴旋转指令S指定了ω1的转速时的非切削块执行时间T内的消耗功率E＝Tf×ω1×T+R×T×(Tf/Kt)2低(E＞Em)的ω2，在存在时求出消耗功率最低的ω2。在ω1＝ω2时E＝Em。
程序解析部110根据ω2、由此求出的加减速时间、恒速时间，作成主轴动作变动模式。
另外，在本实施例中，程序执行部120参照电动机温度的上限值来作为设备动作可变动条件。在非切削块执行开始时刻，如果主轴的电动机温度满足设备动作可变动条件，则程序执行部120进行设备动作变动模式执行请求。据此，设备动作变动模式执行部130开始执行主轴动作变动模式，进行控制使主轴速度成为通过上述方法求出的ω2。此外，在本实施例中把主轴的转速作为动作变动控制的对象，使用电动机温度来作为动作可变动条件，但是本发明并不限于此。
图9表示本实施例的设备动作变动控制的方式。紧接非切削块(非切削1)开始之后，设备动作变动模式执行部130执行使主轴转移到省电状态的处理，主轴的转速从ω1向ω2开始减速。此时，由于产生再生电力消耗功率暂时下降。主轴的转速慢慢降低，并在一定时间后变为ω2。此时的消耗功率低于动作状态的消耗功率。在与非切削块(非切削3)结束的时刻相比一定时间之前，即主轴的转速恢复为ω1所需要的时间之前，设备动作变动模式执行部130开始主轴转速的加速。此时，为了进行加速使得消耗功率暂时上升。主轴转速慢慢恢复，在切削块的开始时刻转移到稳定状态ω1。
<实施例3>
在该实施例中，数值控制装置100在非切削块中，通过使进行磨削的研磨动作等连续的轴的振荡动作成为停止状态来抑制消耗功率。另外，在本实施例中，不设定设备动作可变动条件。
振荡动作时的每一个往返的动作时间T根据振荡动作的指令速度Vo、振荡距离Do、振荡动作的加减速所需要的时间Toa，通过下式来求出。(使加速和减速为相同的线性的加减速模式)
T＝2×{(Do－Vo×Toa)/Vo+Toa}
振荡动作时的每一个往返的消耗电能可以通过上述实施例2所示的式子来导出，也可以通过与其不同的方法(例如参照日本特开2010-240800号公报)来导出，或者也可以使用在加工前或切屑中测定出的每一个往返的实际消耗功率。
程序解析部110根据非切削块的执行时间Tr、时间Tr中的稳定状态的消耗功率Er、从稳定状态到减速停止所需要的时间Td和消耗功率Ed、从停止状态加速到稳定状态所需要的时间Ta和消耗功率Ea、停止状态的时间Ts和消耗功率Es(设为0)求出设备动作变动模式。在此，因为轴始终进行振荡动作，所以如果Tr大于振荡动作的加减速的时间Toa(Tr＞Toa)则判断为可省电，并能够作成设备动作变动模式。
<实施例4>
作为实施例4，表示了如下的例子：数值控制装置100在非切削块中，使通过使工具进行连续的圆周运动来加工比工具宽的沟槽的轴动作成为停止状态，由此来抑制消耗功率的例子。在本实施例中，设为不设定设备动作可变动条件。
圆周动作时的每一周的动作时间T根据圆周动作的指令速度Vc以及圆弧半径R通过下式来求出。
T＝Vc/2πR
相对于圆周动作时的加减速，独立地根据圆弧2轴的加减速时间常数Ta来进行从指令速度Vc的减速停止以及向指令速度Vc的加速。
圆周动作时的每一周的消耗电能E1、从指令速度Vc的减速停止以及向指令速度Vc的加速所需要的消耗电能可以通过上述实施例2所示的式子来导出，也可以通过与之不同的方法(例如参照日本特开2010-240800号公报)来导出，也可以使用在加工前或切削中测定出的每一个往返的实际消耗功率。
程序解析部110根据非切削块的执行时间Tr、时间Tr中的稳定状态的消耗功率Er、从稳定状态到减速停止所需要的时间Td和消耗功率Ed、从停止状态向稳定状态加速所需要的时间Ta和消耗功率Ea、停止状态的时间Ts和消耗功率Es(设为0)，求出设备动作变动模式。在此，因为轴始终进行圆周动作，所以如果E1＞Ed+Ea，则在Tr＞Td+Ta的情况下判断为可省电，并能够作成设备动作变动模式。
通过上述的实施方式，数值控制装置100计算并比较使设备从省电状态转移到动作状态所需要的消耗功率和继续动作状态时的消耗功率，在使设备转移到省电状态从而消耗功率少的情况下，按照设备动作变动模式使设备的动作变化。由此，能够消除通过使设备转移到省电状态反而消耗功率变大的问题。
另外，数值控制装置100在执行非切削块时，无需对加工程序进行修改，自动地使设备转移到省电状态。由此，进行使用的用户侧不需要进行设备的控制指令。另外，不会对循环时间造成影响，能够降低消耗功率。
另外，数值控制装置100在满足了设备动作可变动条件的情况下，使设备转移到省电状态。由此，不用担心对此后的加工以及设定的状态造成影响，同时能够抑制消耗功率。
此外，本发明并不限于上述的各种实施方式，能够在不脱离其宗旨的范围内，实施结构要素的置换、省略、附加、顺序的替换等变更。

Claims (3)

1.一种数值控制装置，其具有：
程序解析部，其解析加工程序；
程序执行部，其按照所述加工程序来输出程序执行指令，
所述数值控制装置的特征在于，
所述程序解析部预读所述加工程序来检测一个或多个连续的非切削块，分别计算在所述非切削块的执行时间中，使设备转移到省电状态，在所述省电状态下进行动作，并恢复到所述省电状态转移前的状态时所需要的第一消耗功率以及使所述设备不转移到所述省电状态而进行动作时所需要的第二消耗功率，
所述程序解析部在所述第一消耗功率小于所述第二消耗功率时，生成用于使所述设备转移到所述省电状态，在所述省电状态下进行动作，并恢复到所述省电状态转移前的状态的设备动作变动模式。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
还具有设备动作变动模式执行部，该设备动作变动模式执行部按照所述设备动作变动模式使所述设备转移到所述省电状态，在所述省电状态下进行动作，并恢复到所述省电状态转移前的状态，
所述程序执行部构成为在执行所述非切削块时，使所述设备动作变动模式执行部进行动作。
3.根据权利要求2所述的数值控制装置，其特征在于，
所述程序执行部构成为在不满足预定的设备动作可变动条件时，不使所述设备动作变动模式执行部进行动作。
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