JP2003208205A - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークを工具によって加工するためのモータ
を制御するための制御信号を生成する制御信号生成部を
備える数値制御装置において、加工負荷に適した加工条
件で加工が実行されるようにする。 【解決手段】 指令加工条件（加減速時間：１００［ｍ
ｓｅｃ］、最高速度：２０［ｍ／ｍｉｎ］、停止時間：
２［ｓｅｃ］）によってワークを加工している時に、温
度モニタ部で取得されたワークまたは工具の温度が予め
決められた閾値を越えると、加工条件変更部は、加工負
荷が大きいと判断して、指令加工条件の各値を、例えば
加減速時間を２００［ｍｓｅｃ］、最高速度を１０［ｍ
／ｍｉｎ］、停止時間を４［ｓｅｃ］に変更した実加工
条件を指令演算部に入力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プログラムに従っ
て少なくとも一つのモータを制御して被加工体（ワー
ク）の加工を行う数値制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の数値制御装置の一例を示
すブロック図である。ここでは、二つのモータのうち一
方を速度制御して工具を回転させ、かつ他方を位置制御
してワークを移動させてワークの加工を行う数値制御装
置について説明する。プログラム格納部１に格納されて
いる加工プログラムはプログラム解釈部２に入力され
る。プログラム解釈部２は前記加工プログラムをパート
毎に解釈して目標速度および目標位置までの加減速時
間、最高速度、停止時間等の加工条件（モータの動作条
件）を取得する。指令演算部３はモータの動作条件に基
づいて速度指令および位置指令を生成し、この速度指令
および位置指令を速度制御部４および位置制御部５に入
力する。速度制御部４および位置制御部５は、モータ７
Ａ，７Ｂに取り付けられた速度センサ８および位置セン
サ９からモータ７Ａ，７Ｂの現在速度および現在位置を
読み取り、前記速度指令および位置指令とモータ７Ａ，
７Ｂの現在速度および現在位置とを一致させるように公
知の速度制御および位置制御の手法を用いてトルク指令
値を演算し、その動作に必要な電流指令値に変換してイ
ンバータ６Ａ，６Ｂに入力する。インバータ６Ａ，６Ｂ
はモータ７Ａ，７Ｂに前記電流指令値に一致する電流を
供給することにより、モータ７Ａ，７Ｂの速度および位
置は前記目標速度および目標位置に一致するように制御
される。なお、工具の材質（例えば加工プログラムで指
定される工具の番号によって決定される）や削り量（例
えば削り深さ）等のモータの動作条件以外の加工条件
（またはそれに該当する項目）も加工プログラムに規定
されており、モータ７Ａ，７Ｂは、これら加工条件にし
たがって制御されることになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、モータ
は、加工プログラムに規定された加工条件で駆動され
る。しかしながら、加工プログラムの作成時点では、加
工条件と加工負荷との相関を精度良く把握できていない
場合があり、このため加工プログラムに規定された加工
条件では、加工負荷が過大となってしまう場合がある。
加工負荷が過大な状態で加工を継続させると、刃先の焼
き付きが生じたり、工具の摩耗が増大したりして、工具
寿命が短縮してしまう場合がある。このため、従来は、
第一回目の加工時あるいは試作時において、オペレータ
が送り速度や切り込み量の調整を行い、調整した加工条
件を加工プログラムに手動で反映させるという、手間の
かかる作業が行われていた。また、その調整の必要性の
判断において物理量に基づく数値的な尺度を用いておら
ず、必ずしも効率的かつ精度の良い調整とは言えなかっ
た。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる数値制御
装置は、被加工体を工具によって加工するためのモータ
を制御するための制御信号を生成する制御信号生成部を
備える数値制御装置において、上記制御信号生成部は、
加工時の被加工体または工具の温度を検出する温度セン
サの検出結果に基づいて加工条件を変更する制御信号を
生成することを特徴とする。

【０００５】また本発明にかかる数値制御装置は、被加
工体を工具によって加工するためのモータを制御するた
めの制御信号を生成する制御信号生成部を備える数値制
御装置において、上記制御信号生成部は、加工による被
加工体または工具の温度変化に伴って変化する物理量の
加工中の検出値と、該物理量と被加工体または工具の温
度との相関と、に基づいて加工条件を変更する制御信号
を生成することを特徴とする。

【０００６】また本発明にかかる数値制御装置は、被加
工体を工具によって加工するためのモータを制御するた
めの制御信号を生成する制御信号生成部を備える数値制
御装置において、被加工体または工具の過熱しない非過
熱加工条件を記憶する記憶部を備え、上記制御信号生成
部は、加工プログラムによって指令された指令加工条件
と、上記記憶された非過熱加工条件とに基づいて、被加
工体または工具が過熱しない実加工条件でモータを動作
させるための制御信号を生成することを特徴とする制御
信号を生成することを特徴とする。

【０００７】また本発明にかかる数値制御装置は、さら
に、上記実加工条件を上記非過熱加工条件として上記記
憶部に記憶させる学習処理部を備えるのが好適である。

【０００８】本発明によれば、直接的または間接的に取
得された被加工体または工具の加工時の温度に基づい
て、その温度の上昇を抑制するようにモータを制御する
ことができるので、過負荷に起因する工具寿命の短縮を
抑制することができる。また、温度を尺度として工具に
対する負荷をより精度良く把握することができるので、
過負荷に対する抑制をより精度良く行うことが可能とな
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第一の実施の形態
について図面を参照して説明する。図１は本実施形態に
かかる数値制御装置のブロック図である。この数値制御
装置は、二つのモータを制御する。より具体的には、こ
の数値制御装置は、二つのモータのうち一方を速度制御
して工具を回転させ、また他方を位置制御してワークを
移動させて、ワークの加工を行う。プログラム格納部１
に格納されている加工プログラムはプログラム解釈部２
に入力される。プログラム解釈部２は加工プログラムを
パート毎に解釈して目標速度および目標位置までの加減
速時間、最高速度、停止時間等の加工条件（モータの動
作条件［モータの制御目標値］）を決定する。指令演算
部（制御信号生成部）３は加工プログラムに記述される
指令加工条件またはさらに加工条件変更部１１（後述）
において変更された加工条件（すなわち実加工条件）に
基づいて速度指令および位置指令（制御信号）を生成
し、この速度指令および位置指令を速度制御部４および
位置制御部５に入力する。速度制御部４および位置制御
部５は、モータ７Ａ，７Ｂに取り付けられた速度センサ
８および位置センサ９からモータ７Ａ，７Ｂの現在速度
および現在位置を読み取り、速度指令および位置指令と
モータ７Ａ，７Ｂの現在速度および現在位置とを一致さ
せるように公知の速度制御および位置制御の手法を用い
てトルク指令値を演算し、その動作に必要な電流指令値
に変換してインバータ６Ａ，６Ｂに入力する。インバー
タ６Ａ，６Ｂはモータ７Ａ，７Ｂに電流指令値に一致す
る電流を供給することにより、モータ７Ａ，７Ｂの速度
および位置は目標速度および目標位置に一致するように
制御される。

【００１０】温度モニタ部１０は放射温度計や赤外線Ｃ
ＣＤ等の温度センサによって取得されたワークまたは工
具の温度を取得し、この温度情報を加工条件変更部１１
に入力する。加工条件変更部１１はプログラム解釈部２
から取得した指令加工条件（例えば加減速時間（第一の
速度から第二の速度まで加速、もしくは減速する時
間）、最高速度、停止時間（次の動作に移るまでの待ち
時間）等のモータの動作条件）を温度情報に応じて変更
し、指令演算部３に入力する。より具体的には、例え
ば、温度が高い場合には負荷が低減されるよう、加減速
時間は長く、加工速度は低く、また停止時間（待ち時
間）は長くなるようにそれぞれ変更される。なお、この
温度モニタ部１０を、温度センサによって取得された温
度以外の所定の物理量（ただし、加工時のワークまたは
工具の温度変化に伴って変化する物理量またはその物理
量に基づいて算出された物理量；例えばトルク指令値や
電流値）をパラメータとする温度計算式（すなわち、そ
の物理量と温度との相関を示す温度計算式；例えば図示
しない記憶部に保持される）を用いて間接的にワークま
たは工具の温度を取得するように構成してもよい。そし
て、その場合、そうして算出された温度に基づいて加工
条件変更部１１によって加工条件が変更される。なお、
上記温度計算式に替えて、相関を示すデータを記憶部
（図示せず）に保持しておき、温度モニタ部１０が、こ
のデータに基づいて所定の物理量から温度を算出するよ
うにしてもよい。

【００１１】図２を参照して、温度に応じたモータの動
作条件変更の一例（図１に示した数値制御装置における
一例）について示す。プログラム格納部１に格納されて
いる加工プログラムより決定されるプログラム解釈部２
からの指令加工条件（例えば加減速時間が１００［ｍｓ
ｅｃ］、最高速度が２０［ｍ／ｍｉｎ］、停止時間が２
［ｓｅｃ］）によってワークを加工している時に、温度
モニタ部１０で取得されたワークまたは工具の温度が予
め決められた閾値を越えると、加工条件変更部１１は、
加工負荷が大きいと判断して、指令加工条件の各値を、
例えば加減速時間を２００［ｍｓｅｃ］、最高速度を１
０［ｍ／ｍｉｎ］、停止時間を４［ｓｅｃ］に変更した
実加工条件を指令演算部３に入力する。指令演算部３
は、この実加工条件でモータが動作するように速度指令
および位置指令を生成する。なお、この場合、実加工条
件の候補となる加工条件または加工条件を変更する規則
（を示す数式）を記憶する記憶部１４を設けておき、加
工条件変更部１１が候補となる加工条件から加工負荷が
軽減されるものを実加工条件として選択するか、あるい
は指令動作条件を所定の規則に従って変更するようにし
てもよい。例えば、加減速時間については、候補となる
モータ動作条件の値として、５０，１００，２００，３
００［ｍｓｅｃ］が設定されていた場合、加工条件変更
部１１は、その中から現在設定されている加減速時間よ
り長く（すなわち負荷を軽減するもの）かつそれとの差
分の最も少ない時間を選択する。また所定の規則にした
がって指令加工条件を変更して実加工条件を取得する場
合の例として、温度が閾値を超えたときには加減速時間
を２倍に、最高速度を１／２に、また停止時間を２倍に
変更する規則を設定しておいてもよい。なお、加工条件
変更部１１は、モータの動作条件以外の加工条件（例え
ば刃送り動作一回あたりの削り深さや、削り回数、使用
工具等）を変更することも可能である。

【００１２】次に、本発明の第二の実施形態にかかる数
値制御装置について図面を参照して説明する。図３は本
発明の他の実施形態にかかる数値制御装置のブロック図
である。本実施形態にかかる数値制御装置は、学習処理
部１２およびプログラム変更部１３を備える点以外は、
上記第一の実施形態にかかる数値制御装置と同様の構成
を備える。このため、同じ構成要素については図３にお
いて図１と同じ符号を付し、かつその詳細な説明を省略
する。

【００１３】本実施形態では、記憶部１４に、過熱の生
じない非過熱加工条件が記憶される。そして加工条件変
更部１１は、加工プログラムから取得した指令加工条件
と非過熱加工条件とを比較することで、実際の加工条件
（実加工条件）として、過熱を抑制する加工条件をより
確実に採用することができる。例えば、実績として過熱
の生じなかった加工条件（非過熱加工条件）として、図
２の例のような、加減速時間：２００［ｍｓｅｃ］、最
大速度：１０［ｍ／ｍｉｎ］、および停止時間：４［ｓ
ｅｃ］というモータ動作条件を含む加工条件が記憶部１
４に記憶されており、かつ加工プログラムから取得した
指令加工条件が、加減速時間：２００［ｍｓｅｃ］、最
大速度：２０［ｍ／ｍｉｎ］、および停止時間：４［ｓ
ｅｃ］であり、かつ加工条件の他の項目が記憶部１４に
記憶される加工条件と同じであった場合、温度モニタ部
１０において過熱が検出されると、加工条件変更部１１
は、実加工条件をその非過熱加工条件に変更する（すな
わち最大速度を２０［ｍ／ｍｉｎ］から１０［ｍ／ｍｉ
ｎ］に変更する）ことで、ワークまたは工具の過熱をよ
り確実に抑制することができる。また、非過熱加工条件
として、過熱の生じない範囲内でできるだけ加工速度の
高い（スループットの高い）加工条件を記憶しておくこ
とも可能である。

【００１４】また、加工条件変更部１１は、温度モニタ
部１０から温度を取得することなく、単に加工プログラ
ムの指令加工条件と記憶部１４の非過熱加工条件とを比
較することによっても、実加工条件を過熱の生じない加
工条件に変更することができる。

【００１５】また、記憶部１４に、異なる非過熱加工条
件を複数（多数）格納しておき、加工条件変更部１１
が、加工条件を変更するときに、この非過熱加工条件を
検索し、その中から指令加工条件に最も近いものを選択
し、その非過熱加工条件を実加工条件として採用するよ
うにしてもよい。この場合には、例えば、値の等しい
（または所定範囲内にある）加工条件項目（すなわち、
加減速時間、最大速度等の各項目）の数が最も多いもの
が選択される。さらに、非過熱加工条件を検索するのに
際し、所定の加工条件項目（すなわち固定項目；例えば
使用工具、工具の材質、刃面の大きさ等）が等しいもの
の中から選択するようにしてもよい。その固定項目とし
ては加工に優先される条件を選択すればよい。

【００１６】さらに、本実施形態にかかる数値制御装置
は、実際の加工中に、ワークあるいは工具の過熱を抑制
するために加工条件変更部１１において変更され、実際
に過熱の生じなかった加減速時間、最高速度、停止時間
等の加工条件（すなわち非過熱加工条件）を、記憶部１
４に記憶させる学習処理部１２を備えることができる。
この場合、学習処理部１２は、過熱の生じなかった実加
工条件を、例えば記憶部１４に、非過熱加工条件として
蓄積することが可能であるし、またプログラム変更部１
３に加工プログラムの変更を指示し、プログラム格納部
１に格納される加工プログラムに記載される指令加工条
件を書き換えることも可能である。

【００１７】また、学習処理部１２は、記憶部１４に、
変更前の加工条件と変更後の加工条件（すなわち非加熱
加工条件）との双方を対応付けて記憶させるようにして
もよい。こうすれば、加工条件変更部１１は、指令加工
条件と、記憶部１４に記憶される変更前の加工条件とを
比較し、一致する条件あるいは近い条件（例えばそれら
の差分が所定範囲内にある条件）が見つかった場合に
は、その変更前の加工条件に対応する変更後の加工条件
を実加工条件として採用することができる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、ワー
ク又は工具の温度をモニタし、このモニタした温度に応
じて加工条件を変更することができる。また、過熱が抑
制される加工条件をデータベース化して記憶し、この記
憶したデータベースに応じて実加工条件を決定すること
ができる。すなわち本発明にかかる数値制御装置によれ
ば、ワーク又は工具の負荷状態を精度良く推定又は検出
し、現在の加工負荷に応じた適切な加減速時間、最高速
度、停止時間等を指令することができることから、モー
タのオーバヒートを防止するばかりでなく、工具の寿命
を長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態にかかる数値制御装置を示
すブロック図である。

【図２】 本発明の実施形態にかかる数値制御装置にお
いて、ワークまたは工具の温度に応じたモータの動作条
件変更の一例を示す図である。

【図３】 本発明の別の実施形態にかかる数値制御装置
を示すブロック図である。

【図４】 従来の数値制御装置の一例を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１ プログラム格納部、２ プログラム解釈部、３ 指
令演算部、４ 速度制御部、５ 位置制御部、６Ａ，６
Ｂ インバータ、７Ａ，７Ｂ モータ、８ 速度セン
サ、９ 位置センサ、１０ 温度モニタ部、１１ 加工
条件変更部、１２学習処理部、１３ プログラム変更
部、１４ 記憶部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工体を工具によって加工するための
   モータを制御するための制御信号を生成する制御信号生
   成部を備える数値制御装置において、 前記制御信号生成部は、加工時の被加工体または工具の
   温度を検出する温度センサの検出結果に基づいて加工条
   件を変更する制御信号を生成することを特徴とする数値
   制御装置。
2. 【請求項２】 被加工体を工具によって加工するための
   モータを制御するための制御信号を生成する制御信号生
   成部を備える数値制御装置において、 前記制御信号生成部は、加工による被加工体または工具
   の温度変化に伴って変化する物理量の加工中の検出値
   と、該物理量と被加工体または工具の温度との相関と、
   に基づいて加工条件を変更する制御信号を生成すること
   を特徴とする数値制御装置。
3. 【請求項３】 被加工体を工具によって加工するための
   モータを制御するための制御信号を生成する制御信号生
   成部を備える数値制御装置において、 被加工体または工具の過熱しない非過熱加工条件を記憶
   する記憶部を備え、 前記制御信号生成部は、加工プログラムによって指令さ
   れた指令加工条件と、前記記憶された非過熱加工条件と
   に基づいて、被加工体または工具が過熱しない実加工条
   件でモータを動作させるための制御信号を生成すること
   を特徴とする制御信号を生成することを特徴とする数値
   制御装置。
4. 【請求項４】 さらに、前記実加工条件を前記非過熱加
   工条件として前記記憶部に記憶させる学習処理部を備え
   ることを特徴とする請求項３に記載の数値制御装置。