JP2015123567A

JP2015123567A - 数値制御装置

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Publication number: JP2015123567A
Application number: JP2013271572A
Authority: JP
Inventors: 大樹原田; Daiki Harada
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2015-07-06
Anticipated expiration: 2033-12-27
Also published as: CN104750026B; CN104750026A; JP6237226B2

Abstract

【課題】切粉の発生量に応じて切削液を噴出できる数値制御装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵはワーク加工の前に空運転を行い、ワークに非接触の状態で主軸が回転する時の主軸モータの消費電力量をモータ制御部から取得しＲＡＭに記憶する。ＣＰＵはテーブル上にワークを固定した状態でワーク加工を行う。ワーク加工中、ＣＰＵは、工具がワークに接触した状態で主軸を回転し、主軸モータの消費電力量を一定時間毎に取得する（Ｓ２８〜Ｓ３０）。ＣＰＵは一定時間毎に取得した実加工時電力量と、ＲＡＭに記憶した空運転時電力量との差分を算出し、一定時間毎に算出した差分量を積算してＲＡＭに随時記憶する（Ｓ３１）。積算値が基準電力量を超えた場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ポンプを駆動し、チップシャワーの噴出処理を開始する（Ｓ３３）。故に数値制御装置は切粉の発生量に応じて切削液を噴出できる。【選択図】図１３

Description

本発明は、数値制御装置に関する。

工作機械はカバーを備える。カバーは工作機械の加工領域を少なくとも覆い、内側に複数のチップシャワーを取り付けている。チップシャワーは切削液を噴出しカバー内に付着して堆積する切粉を洗い流す。特許文献１は、切削液ノズルに切削液を供給する為の配管を無駄のない長さで配策できる工作機械を開示する。チップシャワーを用いたカバー内の洗浄方法は、例えば、加工プログラムにて、プログラム先頭で切削液の噴出を開始し、プログラム終了時に噴出を停止するのが一般的である。

特開２００７−３０１３５号公報

上記洗浄方法は、切削液の噴出を一度開始すると、常に切削液を流すので、特に切粉の少ない加工では切削液を無駄に流してしまい、切削液と電力を浪費するという問題点があった。

本発明の目的は、切粉の発生量に応じて切削液を噴出できる数値制御装置を提供することにある。

本発明の請求項１に係る数値制御装置は、加工領域を覆うカバーと、主軸に工具を装着した状態で回転し、前記工具をワークに接触させてワーク加工を行う際に、前記ワーク加工により発生して前記カバー内に堆積した切粉に対して切削液を噴出して洗い流す噴出機構とを備えた工作機械を制御する数値制御装置において、前記主軸を回転するモータと、前記工具がワークに非接触の状態で前記主軸が回転する時の前記モータの消費電力量である非加工時電力量を取得する第一取得手段と、前記第一取得手段が取得した前記非加工時電力量を第一記憶部に記憶する第一記憶手段と、前記工具が前記ワークに接触した状態で前記主軸が回転し、前記ワーク加工を行う時の前記モータの消費電力量である加工時電力量を、一定時間毎に取得する第二取得手段と、前記一定時間毎に、前記第二取得手段が取得した前記加工時電力量と、前記第一記憶部に記憶した前記非加工時電力量との差分を算出する算出手段と、前記算出手段が前記一定時間毎に算出した前記差分を積算して積算値として第二記憶部に記憶する第二記憶手段と、前記第二記憶部に記憶した前記積算値が所定値を超えたか否か判断する判断手段と、前記積算値が前記所定値を超えたと前記判断手段が判断した場合、所定時間の間、前記切削液を噴出するように前記噴出機構を制御する噴出制御手段と、前記噴出制御手段が、前記所定時間の間、前記切削液を噴出するように前記噴出機構を制御した場合、前記第二記憶部に記憶する前記積算値を初期化する第一初期化手段とを備えたことを特徴とする。数値制御装置は、ワークの切削体積の推定を、ワーク加工中に主軸を回転するモータが消費する電力を元に行う。故に推定精度は向上する。数値制御装置は、工具がワークに接触した状態でワーク加工を行う時の消費電力量と、工具がワークに非接触の状態における消費電力との差分を一定時間毎に積算する。積算値は、ワーク加工に伴って発生する切粉量と対応する。故に数値制御装置は、積算値に基づいて切粉量を推定することで、カバー内に切粉が蓄積する時機に応じてタイミング良く切削液を噴出できる。切削液を所定時間流した後は積算値を初期化するので、次回以降のワーク加工においても同様に噴出機構を制御できる。

請求項２に係る発明の数値制御装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記ワーク加工の工程と同一工程で、前記ワークが無い状態で前記主軸を回転する空運転を実行する空運転実行手段を備え、前記第一取得手段は、前記空運転実行手段が実行する前記空運転中に、前記一定時間毎に、前記非加工時電力量を取得し、前記第一記憶手段は、前記第一取得手段が前記一定時間毎に取得した前記非加工時電力量を前記第一記憶部に記憶し、前記算出手段は、前記一定時間毎に、前記第二取得手段が取得した前記加工時電力量と、前記第一記憶部に記憶した前記非加工時電力量の中で、前記第二取得手段と同一時機で取得した前記非加工時電力量との差分を算出することを特徴とする。数値制御装置は、空運転を実行することで、工具がワークに接触したときに使用するモータの消費電力以外の消費電力を求めることができる。故に数値制御装置は、ワーク加工時のモータの消費電力から、空運転時の消費電力を差し引くことで、工具がワークに接触したときに使用するモータの消費電力を求めることができる。

工作機械１の後方から見た斜視図。工作機械１の正面図。工作機械１の平面図。図３に示すＩ−Ｉ線矢視方向断面図。主軸７に装着する工具ＴがワークＷを加工する状態を示す図。数値制御装置３０と工作機械１の電気的構成を示すブロック図。ＲＡＭ３３の各種記憶領域を示す概念図。実加工時にモータ制御部５２Ａから取得した消費電力の変化を示すグラフ。空運転時にモータ制御部５２Ａから取得した消費電力の変化を示すグラフ。モータ制御部５２Ａ〜５５Ａの電気的接続を示す配線図。メイン処理の流れ図。空運転処理の流れ図。実加工処理の流れ図。噴出処理の流れ図。

本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。以下説明は、図２の紙面手前方向、紙面奥行き方向、左方、右方、上方、下方を、工作機械１の前方、後方、左方、右方、上方、下方とする。工作機械１の左右方向、前後方向、上下方向は、夫々、工作機械１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向である。

図１〜図４を参照し、工作機械１の構造の概略を説明する。工作機械１は、基台２、機械本体３、カバー４、テーブル８（図３参照）、工具交換装置１３（図４参照）、制御箱１５等を備える。基台２は略直方体状の鉄製土台である。機械本体３は基台２上部後方に設け、テーブル８上面に保持したワーク（図示略）を切削加工する。切削加工の種類は、例えばドリル、タップ、フライス加工等である。カバー４は基台２上部に設け、機械本体３周囲と基台２上部を覆う略直方体の箱状である。カバー４は切粉と切削液の飛沫等が外部に飛散するのを防止する。図４に示す如く、テーブル８は基台２上部中央に設け、Ｘ軸モータ５３（図６参照）、Ｙ軸モータ５４（図６参照）、Ｘ軸ガイド機構及びＹ軸ガイド機構（図示略）等により、Ｘ軸方向とＹ軸方向に移動可能である。各ガイド機構はリニアガイド、ボール螺子、ナット（図示略）等を備える。テーブル８は上面にワーク（図示略）を治具等で固定可能である。

図４に示す如く、工具交換装置１３は工具マガジン１４を備える。円盤状の工具マガジン１４は外周に複数のグリップアーム１４Ａを備える。グリップアーム１４Ａは先端部に工具を把持し、機械本体３の後述する主軸７（図９参照）との間を揺動可能である。工具交換装置１３は工具交換位置にあるグリップアーム１４Ａを揺動させ、主軸７に装着する工具の着脱を行う。工具交換位置は工具マガジン１４の最下部の位置で且つ主軸７に最も近接する位置である。図１に示す如く、制御箱１５はカバー４背面側に設け、数値制御装置３０（図６参照）を内側に格納する。数値制御装置３０は工作機械１の動作を制御する。

図１〜図４を参照し、機械本体３の構成を説明する。機械本体３は、コラム５、主軸ヘッド６、主軸７（図５参照）等を備える。コラム５は基台２上部後方に立設する。主軸ヘッド６はＺ軸移動機構でコラム５前面に沿ってＺ軸方向に昇降可能である。Ｚ軸移動機構は、リニアガイド、ボール螺子、ナット（図示略）等を備える。図５に示す如く、主軸ヘッド６は内部に主軸７を回転可能に支持する。主軸７は下端部に工具Ｔを装着し、主軸モータ５２（図３，図６参照）の駆動により回転する。工作機械１はテーブル８上面に保持したワークＷ（図５参照）と主軸７に装着した工具Ｔとの相対移動によって、ワークＷに切削加工を施すことができる。

図１〜図４を参照し、カバー４の構造を説明する。カバー４は前壁４１、左壁４２、右壁４３、左背壁４４（図３，図４参照）、右背壁４５（図３，図４参照）を備え、略直方体の箱状に形成する。各壁４１〜４５の下端部は基台２上部に固定する。図３，図４に示す如く、左背壁４４と右背壁４５はカバー４の背壁を構成する。左背壁４４はコラム５左側面前端部に固定し左側方に延出する。右背壁４５はコラム５右側面前端部に固定し右側方に延出する。カバー４は工作機械１の加工領域を覆う。加工領域とは、工作機械１がワーク加工の為に必要とする領域であり、少なくとも主軸ヘッド６及び主軸７のＺ軸方向における可動範囲、及びテーブル８のＸＹ方向における可動範囲を包含する領域である。カバー４は切削液噴出機構（本発明の噴出機構に相当）を備える。切削液噴出機構はカバー４内にて切削液を噴出する。故に工作機械１はワーク加工で発生しカバー４内に付着して堆積する切粉を洗い流すことができる。尚、切削液噴出機構の構造は後述する。

図２に示す如く、前壁４１は、開口部４６、開閉扉４７、操作盤１０を備える。開口部４６は前壁４１略中央に設け正面視矩形状である。開閉扉４７は開口部４６において左右方向にスライド可能に設ける。例えば作業者は開閉扉４７を開き、テーブル８上面においてワークの着脱が可能である。操作盤１０は開口部４６の右側に設ける。操作盤１０はハーネス（図示略）で数値制御装置３０（図６参照）に接続する。操作盤１０は入力部１１と表示部１２を備える。入力部１１は、工作機械１の各種動作指示、加工プログラム、工具種類、工具径、各種パラメータ等を入力可能とする機器である。加工プログラムは各種制御指令を含む複数のブロックで構成し、工作機械１の軸移動、工具交換等を含む各種動作をブロック単位で制御するものである。表示部１２は数値制御装置３０の指示を受け、各種入力画面又は操作画面等を表示可能である。

図１，図３，図４を参照し、切削液噴出機構の構造を説明する。切削液噴出機構は噴出部と供給部で構成する。噴出部はカバー４内側に設け、カバー４内にて切削液を噴出する。供給部はカバー４外側に設け、噴出部に対して切削液を供給する。

図４を参照し、噴出部の構成を説明する。噴出部は、一対のフレキシブルパイプ７１，７２、一対の切削液ノズル７４，７５、一対の切削液配管８１，８２、複数のチップシャワー８３，８４等で構成する。フレキシブルパイプ７１は左背壁４４に設けた貫通穴９４からテーブル８上面に向けて延出する。貫通穴９４は左背壁４４の右端側の上下方向略中段位置に設ける。切削液ノズル７４はフレキシブルパイプ７１先端に設ける。フレキシブルパイプ７２は右背壁４５に設けた貫通穴９２からテーブル８上面に向けて延出する。貫通穴９２は右背壁４５の左端側の上下方向略中段位置に設ける。切削液ノズル７５はフレキシブルパイプ７２先端に設ける。切削液ノズル７４，７５はフレキシブルパイプ７１，７２を屈曲させてテーブル８上面に向ける。

切削液配管８１は、左背壁４４の左端側上部に設けた貫通穴９３（図３参照）から前方且つ水平に延出する。切削液配管８２は右背壁４５の右端側上部に設けた貫通穴９１（図３参照）から前方且つ水平に延出する。切削液配管８１は下部において所定間隔毎に複数の穴（図示略）を備える。チップシャワー８３は切削液配管８１下部に設けた複数の穴に夫々取り付ける。切削液配管８２も下部において所定間隔毎に複数の穴（図示略）を備える。チップシャワー８４は切削液配管８２下部に設けた複数の穴に夫々取り付ける。チップシャワー８３，８４は切削液の噴出方向を下方に向ける。

図１，図３を参照し、供給部の構成を説明する。図１に示す如く、供給部は、タンク２０、ポンプ２２，２３、主ホース２５，２６、分岐ホース２７，２８、Ｔ字継手６１，６２、継手６３，６４（図３参照）等で構成する。タンク２０は基台２後方に設置し切削液を貯留する。ポンプ２２，２３はタンク２０右側に隣接して設ける。主ホース２５はポンプ２２に接続する。主ホース２６はポンプ２３に接続する。ポンプ２２はタンク２０内の切削液を汲み上げ主ホース２５に供給する。ポンプ２３はタンク２０内の切削液を汲み上げ主ホース２６に供給する。

Ｔ字継手６１は、右背壁４５右端側上部に設けた貫通穴９１に対しカバー４外側から接続する。Ｔ字継手６２は、右背壁４５の左端側上下方向中段位置に設けた貫通穴９２に対しカバー４外側から接続する。図３に示す如く、継手６３は、左背壁４４左端側上部に設けた貫通穴９３に対しカバー４外側から接続する。継手６４は、左背壁４４右端側上下方向中段位置に設けた貫通穴９４（図４参照）に対しカバー４外側から接続する。

Ｔ字継手６１には主ホース２５と分岐ホース２７が夫々接続する。分岐ホース２７はコラム５上部背面側に設けた切欠部５Ａ（図１参照）の背面側を介してコラム５左側に延出し、左背壁４４に設けた継手６３に接続する（図３参照）。切欠部５Ａはコラム５上部背面側を斜めに切り欠いた部分である。Ｔ字継手６２には主ホース２６と分岐ホース２８が夫々接続する。分岐ホース２８はコラム５に設けた穴５Ｂ（図１参照）を挿通してコラム５左側に延出し、左背壁４４に設けた継手６４に接続する（図３参照）。穴５Ｂはコラム５上下方向中段位置に設け左右方向に貫通する。

図１，図３，図４を参照し、切削液供給機構の動作を説明する。ポンプ２３が駆動すると、切削液は主ホース２６を流れる。切削液はＴ字継手６２で分岐し、一方は貫通穴９２を介してフレキシブルパイプ７２に流れ、他方は分岐ホース２８に流れる。フレキシブルパイプ７２に流れた切削液は切削液ノズル７５から勢いよく噴出する。分岐ホース２８に流れた切削液は、コラム５を挟んで反対側の継手６４から貫通穴９４を介してフレキシブルパイプ７１を流れ、切削液ノズル７４から勢いよく噴出する。切削液ノズル７４，７５は、テーブル８上面に治具等で固定したワークの被加工部分（図示略）に対し、切削液を左右両側から直接当てることができる。切削液は被加工部分に付着する切粉を洗い落とすことができる。

ポンプ２２が駆動すると、切削液は主ホース２５を流れる。切削液はＴ字継手６１で分岐し、一方は貫通穴９１を介して切削液配管８２を流れ、他方は分岐ホース２７に流れる。切削液配管８２に流れた切削液は複数のチップシャワー８４から下方に勢いよく噴出する。分岐ホース２７に流れた切削液は、コラム５を挟んで反対側の継手６３から貫通穴９３を介して切削液配管８１を流れ、複数のチップシャワー８３から下方に勢いよく噴出する。故に切削液はカバー４の内側に付着して堆積する切粉を洗い落とすことができる。

図６を参照し、数値制御装置３０と工作機械１の電気的構成を説明する。数値制御装置３０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、不揮発性記憶装置３４、入出力部３５、モータ制御部５１Ａ〜５５Ａ、駆動制御部５６Ａ，５７Ａ等を備える。ＣＰＵ３１は数値制御装置３０を統括制御する。ＲＯＭ３２は制御プログラム等を記憶する。制御プログラムは後述する制御処理（図８参照）を実行する。ＲＡＭ３３は後述する各種記憶領域を備える（図６参照）。不揮発性記憶装置３４は作業者が操作盤１０の入力部１１で入力して登録した複数の加工プログラム、後述する基準電力量を記憶する。

モータ制御部５１ＡはＺ軸モータ５１とエンコーダ５１Ｂに接続する。モータ制御部５２Ａは主軸モータ５２とエンコーダ５２Ｂに接続する。モータ制御部５３ＡはＸ軸モータ５３とエンコーダ５３Ｂに接続する。モータ制御部５４ＡはＹ軸モータ５４とエンコーダ５４Ｂに接続する。モータ制御部５５Ａはマガジンモータ５５とエンコーダ５５Ｂに接続する。駆動制御部５６Ａはポンプ２２に接続する。駆動制御部５７Ａはポンプ２３に接続する。モータ制御部５１Ａ〜５５ＡはＣＰＵ３１から指令を受け、対応する各モータ５１〜５５に駆動電流を夫々出力する。

モータ制御部５１Ａ〜５５Ａはエンコーダ５１Ｂ〜５５Ｂからフィードバック信号を受け、位置と速度のフィードバック制御を行う。入出力部３５は入力部１１と表示部１２に夫々接続する。駆動制御部５６Ａ，５７ＡはＣＰＵ３１から指令を受け、対応するポンプ２２，２３に駆動電流を夫々出力する。ポンプ２２と２３は駆動電流で夫々駆動する。Ｚ軸モータ５１、主軸モータ５２、Ｘ軸モータ５３、Ｙ軸モータ５４、及びマガジンモータ５５は、何れもサーボモータである。尚、以下説明にて、Ｚ軸モータ５１、主軸モータ５２、Ｘ軸モータ５３、Ｙ軸モータ５４、及びマガジンモータ５５を総称する場合は、各モータ５１〜５５と呼ぶ。

図７を参照し、ＲＡＭ３３の各種記憶領域を説明する。ＲＡＭ３３は、空運転時電力記憶領域３３１、空運転時取得回数記憶領域３３２、実加工時取得回数記憶領域３３３、積算値記憶領域３３４等を有する。尚、空運転とは、実加工と同一の加工プログラムをワーク無しで実行する運転を意味する。実加工とは、加工プログラムに基づき、主軸７に装着した工具Ｔを回転してワークＷを加工することを意味する。空運転時電力記憶領域３３１は、空運転時電力情報を記憶する。空運転時電力情報とは、空運転時に所定時間毎にモータ制御部５２Ａから取得した消費電力の情報である。空運転時に取得した消費電力は本発明の非加工時電力量に相当する。空運転時取得回数記憶領域３３２は、空運転時に所定時間毎にモータ制御部５２Ａから消費電力を取得した回数（ｉ）を記憶する。実加工時取得回数記憶領域３３３は、実加工時に所定時間毎にモータ制御部５２Ａから消費電力を取得した回数（ｊ）を記憶する。実加工時に取得した消費電力は本発明の加工時電力量に相当する。積算値記憶領域３３４は、積算値（Ｐ_ＳＵＭ）を記憶する。積算値とは、後述する所定時間毎に算出する主軸モータ５２の消費電力の積算値である。

図８を参照し、外部電源から各種モータ５１〜５５への電力供給の仕組みを説明する。モータ制御部５２Ａは、コンバータ５２２とインバータ５２１を備える。コンバータ５２２は外部電源（図示略）とインバータ５２１に接続する。インバータ５２１は主軸モータ５２に接続する。モータ制御部５３Ａはインバータ５３１を備える。インバータ５３１は、コンバータ５２２に電気的に接続する配線とＸ軸モータ５３に接続する。モータ制御部５４Ａはインバータ５４１を備える。インバータ５４１は、コンバータ５２２に電気的に接続する配線とＹ軸モータ５４に接続する。モータ制御部５１Ａはインバータ５１１を備える。インバータ５１１は、コンバータ５２２に電気的に接続する配線とＺ軸モータ５１に接続する。モータ制御部５５Ａは、インバータ５５１を備える。インバータ５５１は、コンバータ５２２に電気的に接続する配線とマガジンモータ５５に接続する。コンバータ５２２は、外部電源が供給するＡＣ（交流電力）をＤＣ（直流電力）に変換する。インバータ５２１，５３１，５４１，５１１，５５１は、コンバータ５２２が出力する直流電力を駆動用の交流電力に変換し、各種モータ５１〜５５に夫々入力する。

図９，図１０を参照し、ワーク加工時の切粉の発生量と主軸モータ５２の消費電力との関係を説明する。図９のグラフは、タップ加工の実加工時にモータ制御部５２Ａから取得した消費電力の変化を示す。消費電力は主軸モータ５２の起動時に瞬間的に上昇した後直ぐに低下し、主軸７に装着した工具ＴがワークＷに接触するまでの間は低い値で安定した。工具ＴがワークＷに接触すると消費電力は上昇し、工具ＴがワークＷから離れると消費電力は低下した。加工プログラムが終了し、主軸モータ５２が停止すると、消費電力は起動時と同様に瞬間的に上昇し、その後すぐに低下した。主軸モータ５２の起動時と停止時の瞬間的な消費電力の上昇を除き、その間に計測した消費電力の複数の山は、工具ＴがワークＷに接触してワークＷを削る時機と対応する。工具Ｔに負荷がかかればかかるほど、消費電力は上昇する。故に数値制御装置３０は、主軸モータ５２の起動時と停止時を除くモータ制御部５２Ａから取得する消費電力の変化に基づき、ワークＷを削ることによって生じる切粉の発生量を推測できる。

ここで、図８に示す如く、上記の通り、モータ制御部５２Ａに入力する電力は、コンバータ５２２で交流から直流に変換後、各モータ制御部５３Ａ，５４Ａ，５１Ａ，５５Ａに向けて出力する。故にモータ制御部５２Ａから取得する電力は、主軸モータ５２が使用する電力のみならず、それ以外のモータ５１，５３，５４，５５が夫々使用する電力を含む。切粉の発生量を正確に推定する為には、工具ＴがワークＷに接触してワークＷを削るとき（切削加工）に使用した主軸モータ５２の消費電力のみを取得する必要がある。故に数値制御装置３０は、実加工の前に空運転を行い、空運転時にモータ制御部５２Ａから取得した消費電力をＲＡＭ３３に記憶する。数値制御装置３０は、実加工時にモータ制御部５２Ａから取得した消費電力と、ＲＡＭ３３に記憶した空運転時に取得した消費電力の差分を算出する。差分は、主軸モータ５２がワークＷの切削加工に使用した消費電力に相当する。数値制御装置３０は所定時間毎に差分を算出し積算することにより、切削加工に伴って発生する切粉量を精度よく推定できる。

図１０のグラフは、タップ加工と同一の加工プログラムを空運転で実行した場合の消費電力の変化を示す。空運転は、テーブル８上面にワークＷを固定せずに、実加工時と同じ動きで行う。図１０のグラフに示す如く、空運転時の消費電力は、実加工時と同様に、主軸モータ５２の起動時と停止時に瞬間的に上昇した。起動時と停止時の間では、工具ＴはワークＷに接触しないので、主軸モータ５２がワークＷの切削加工の為に使用する電力は生じない。故に実加工時のようなワークＷとの接触に伴う消費電力の大きな変動は見られなかった。故に数値制御装置３０は、後述するメイン処理において、図９に示す実加工時の消費電力から、図１０に示す空運転時の消費電力を差し引くことで、主軸モータ５２の切削加工に使用した消費電力を精度よく推定できる。

図１１〜図１４の流れ図を参照し、ＣＰＵ３１が実行するメイン処理を説明する。作業者が入力部１１で一の加工プログラムを選択し開始指示を入力すると、ＣＰＵ３１は入力部１１で選択した加工プログラムを不揮発性記憶装置３４から読み出し、ＲＯＭ３２からメインプログラムを読み込んで本処理を実行する。尚、本実施形態では、チップシャワー８３，８４の切削液の噴出動作を中心に説明する。図１１に示す如く、先ず、ＣＰＵ３１は、空運転処理を実行する（Ｓ１）。

図１２を参照し、空運転処理を説明する。ＣＰＵ３１は、加工プログラムに基づき、加工プログラム終了時の工具Ｔを主軸７に装着する（Ｓ１１）。ＣＰＵ３１は、主軸７の加工開始位置を加工プログラム終了時の位置へ移動する（Ｓ１２）。上記の通り、空運転を行うとき、工作機械１は実際の運転時と全く同じ動きをする必要がある。加工を繰り返すとき、加工プログラム終了時の位置から次の加工は始まる。故にＣＰＵ３１は空運転を開始する位置と主軸７に装着する工具Ｔを実加工時と合わせる。

ＣＰＵ３１は加工プログラムを実行する（Ｓ１３）。主軸７に装着した工具Ｔは高速回転し、加工プログラムに従って移動する。ＣＰＵ３１は空運転時電力情報を初期化する（Ｓ１４）。空運転時電力情報はＲＡＭ３３の空運転時電力記憶領域３３１に記憶する。ＣＰＵ３１は空運転時取得回数（ｉ）を零に初期化する（Ｓ１５）。空運転時取得回数（ｉ）はＲＡＭ３３の空運転時取得回数記憶領域３３２に記憶する。ＣＰＵ３１は取得時間カウンタを零に初期化し、且つ取得時間カウントを開始する（Ｓ１６）。取得時間は空運転時電力情報を取得する一周期の時間である。取得時間カウンタのカウント値はＲＡＭ３３に記憶する。

ＣＰＵ３１は取得時間が計測開始から所定時間経過したか否か判断する（Ｓ１７）。ＣＰＵ３１は取得時間の経過について、ＲＡＭ３３に記憶するカウント値が所定時間（例えば６４ｍｓｅｃ）に達したか否かで判断する。取得時間が経過するまで、ＣＰＵ３１はＳ１７に戻り処理を待機する。取得時間が経過した場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１はモータ制御部５２Ａから消費電力（Ｐｉ）を取得する（Ｓ１８）。ＣＰＵ３１は取得した消費電力（Ｐｉ）を、空運転時電力情報として、ＲＡＭ３３の空運転時電力記憶領域３３１に記憶する（Ｓ１９）。

ＣＰＵ３１は加工プログラムが終了したか否か判断する（Ｓ２０）。加工プログラムが継続中である場合（Ｓ２０：ＮＯ）、ＣＰＵ３１はＲＡＭ３３に記憶する空運転時取得回数（ｉ）に１加算する（Ｓ２１）。ＣＰＵ３１は、Ｓ１６に戻り、所定時間毎に消費電力の取得を繰り返す（Ｓ１６〜Ｓ１９）。加工プログラムが終了した場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、図１１のメイン処理に戻り、処理を図１１のＳ２に進める。ＲＡＭ３３の空運転時電力記憶領域３３１は、主軸モータ５２の起動から停止までの間において所定時間毎に取得した消費電力（Ｐｉ）を記憶する。所定時間毎に取得した消費電力（Ｐｉ）の情報は、空運転時電力情報である。

図１１に示す如く、ＣＰＵ３１は積算値（Ｐ_ＳＵＭ）を初期化する（Ｓ２）。積算値（Ｐ_ＳＵＭ）はＲＡＭ３３の積算値記憶領域３３４に記憶する。ＣＰＵ３１は実加工処理を実行する（Ｓ３）。

図１３を参照し、実加工処理を説明する。尚、実加工処理を実行する前に、作業者は工作機械１の動作を一旦中止し、テーブル８上にワークＷを固定する。ワークＷの固定が完了した後、作業者は操作盤１０において工作機械１の動作再開指示を入力する。

先ず、ＣＰＵ３１は空運転時と同一の加工プログラムを実行する（Ｓ２５）。ＣＰＵ３１は実加工時取得回数（ｊ）を零に初期化する（Ｓ２６）。実加工時取得回数（ｊ）は、ＲＡＭ３３の実加工時取得回数記憶領域３３３に記憶する。主軸７に装着した工具Ｔは高速回転し、加工プログラムに従いワークＷに接触しながら移動する。工具ＴはワークＷの切削加工を行う。ワークＷの切削加工に伴い、ワークＷから切粉が飛散し、カバー４内に蓄積する。

ＣＰＵ３１は加工プログラムが終了したか否か判断する（Ｓ２７）。加工プログラムが終了したと判断した時（Ｓ２７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は図１１のＳ４に処理を戻す。加工プログラムが継続中の場合（Ｓ２７：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は取得時間の計測を開始する（Ｓ２８）。取得時間は空運転時と同じ取得時間（例えば６４ｍｓｅｃ）である。ＣＰＵ３１は取得時間か経過したか否か判断する（Ｓ２９）。取得時間が経過するまで（Ｓ２９：ＮＯ）、ＣＰＵ３１はＳ２９に戻り処理を待機する。

取得時間が経過した場合（Ｓ２９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１はモータ制御部５２Ａから消費電力（Ｐｊ）を取得する（Ｓ３０）。次いで、ＣＰＵ３１はＳ３０で取得した消費電力（Ｐｊ）と、ＲＡＭ３３の空運転時電力記憶領域３３１に記憶する空運転時電力情報のうち、ｉ＝ｊの空運転時の消費電力（Ｐｉ）との差分を算出する。例えば、モータ制御部５２Ａからの消費電力の取得回数ｊ＝１である場合、ＲＡＭ３３に記憶する空運転時電力情報のうち、ｉ＝１の消費電力を読み込む。ＣＰＵ３１は空運転時と実加工時において同時期の消費電力を対比し、空運転時の消費電力（Ｐｉ）と実加工時の消費電力（Ｐｊ）の差分を算出する。故にＣＰＵ３１は、主軸モータ５２がワークＷの切削に使用した消費電力を求めることができる。ＣＰＵ３１は算出した差分を、ＲＡＭ３３の積算値記憶領域３３４に記憶する積算値（Ｐ_ＳＵＭ）に積算し、積算値（Ｐ_ＳＵＭ）を更新する（Ｓ３１）。

ＣＰＵ３１は、積算値記憶領域３３４に記憶する積算値（Ｐ_ＳＵＭ）が基準電力量を超えたか否か判断する（Ｓ３２）。基準電力量は予め不揮発性記憶装置３４に記憶する。基準電力量は自由に設定可能である。積算値（Ｐ_ＳＵＭ）が基準電力量以下であった場合（Ｓ３２：ＮＯ）、カバー４内に蓄積する切粉の量は少なく、チップシャワー８３，８４から切削液を噴出する必要が無い。故にＣＰＵ３１はポンプ２２を駆動することなく、ＲＡＭ３３に記憶する実加工時取得回数（ｊ）に１加算する（Ｓ３５）。

ＣＰＵ３１は、Ｓ２７に戻り、加工プログラムが終了したか否か判断する（Ｓ２７）。加工プログラムが継続中の場合（Ｓ２７：ＮＯ）、所定時間毎に上記処理を繰り返す（Ｓ２８〜Ｓ３３）。ワークの切削加工が進むにつれて、積算値記憶領域３３４に記憶する積算値（Ｐ_ＳＵＭ）は増加する。積算値（Ｐ_ＳＵＭ）が基準電力量を超えた場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、カバー４内には相当量の切粉が蓄積している可能性が高い。カバー４内は、チップシャワー８３，８４から切削液を噴出して切粉を洗い流すのが望ましい状況である。故にＣＰＵ３１はチップシャワー８３，８４の噴出処理開始を通知する（Ｓ３３）。ＣＰＵ３１は積算値（Ｐ_ＳＵＭ）を初期化し（Ｓ３４）、実加工時取得回数（ｊ）に１加算する（Ｓ３５）。ＣＰＵ３１はＳ２７に戻り、処理を繰り返す。

図１４を参照し、噴出処理を説明する。ＣＰＵ３１は噴出処理開始通知を受け、ＲＯＭ３２から噴出制御プログラムを読み出し、本処理を実行する。ＣＰＵ３１は、切削液を噴出中か否か判断する（Ｓ３６）。切削液の噴出について、ＣＰＵ３１はポンプ２２が駆動中か否かで判断する。ポンプ２２が駆動中の場合、チップシャワー８３，８４は切削液を噴出中である。ポンプ２２が停止中の場合、チップシャワー８３，８４は切削液を噴出していない。

切削液を噴出していない場合（Ｓ３６：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は噴出時間を設定する（Ｓ３７）。噴出時間カウンタのカウント値は噴出時間とする。噴出時間は例えば１０秒間である。噴出時間は作業者が操作盤の入力部１１で自由に設定可能である。ＣＰＵ３１は噴出時間カウントを開始する（Ｓ３９）。ＣＰＵ３１はポンプ２２を駆動し、チップシャワー８３，８４から切削液の噴出を開始する（Ｓ４０）。チップシャワー８３，８４から噴出する切削液は、カバー４内に付着して堆積する切粉を洗い落とす。

ＣＰＵ３１は、カウント値が噴出時間に達したか否か判断する（Ｓ４１）。噴出時間に達するまでは（Ｓ４１：ＮＯ）、ＣＰＵ３１はＳ４１に戻り、切削液を噴出し続ける。噴出時間に達した場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）、カバー４内に堆積する切粉は洗い流されている。故にＣＰＵ３１は、ポンプ２２を停止し、チップシャワー８３，８４からの切削液の噴出を終了する（Ｓ４２）。ＣＰＵ３１はワーク加工に伴って発生する切粉量が一定量を超えたときに、チップシャワー８３，８４から切削液を噴出し、切粉を洗い流す為に十分な時間が経過したら停止する。故に数値制御装置３０は切削液を効果的に節約できる。ＣＰＵ３１は本処理を終了する。

また、前回噴出処理開始から噴出時間経過前に、再度、積算値（Ｐ_ＳＵＭ）が基準電力量を超える場合がある（図１３のＳ３２：ＹＥＳ）。チップシャワー８３，８４では切削液は噴出中であるが（図１４のＳ３６：ＹＥＳ）、現在噴出中の残りの噴出時間に加えて、更に一回分の噴出時間を噴出すべきである。本実施形態では、ある体積の切粉を流す為に、一定量の切削液を噴出する。故に現在噴出中に次の切削液の噴出が必要と判断した切粉の体積に対しても更に一定量の切削液を噴出する。ＣＰＵ３１は噴出時間カウンタのカウント値を、残カウント値に噴出時間を加算した値に設定する（Ｓ３８）。残カウント値は現在噴出中の残りのカウント値である。故に数値制御装置３０はチップシャワー８３，８４から２回分の量の切削液を噴出できるので（Ｓ３９〜Ｓ４２）、カバー４内に堆積する切粉を十分に洗い流すことができる。例えば前回噴出開始から５秒後に基準電力量を超えた場合、その時点から残りの５秒間に１０秒間を加えた１５秒を噴出することができる。

図１１に示す如く、ＣＰＵ３１は同一の加工プログラムで引き続き運転するか否か判断する（Ｓ４）。同一の加工プログラムで運転する場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は処理をＳ３に戻し、実加工処理を再度実行する（Ｓ３）。数値制御装置３０は、一度空運転処理を実行した同一の加工プログラムを実行する限り、再度空運転処理を行う必要はない。故に量産加工を行う場合は、一度空運転処理を実行すればよいので、作業を速やかに実行できる。同一の加工プログラムで運転しない場合（Ｓ４：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は本処理を終了する。

以上説明にて、図１に示すカバー４が本発明のカバーに相当し、Ｓ１８の処理を実行するＣＰＵ３１が本発明の第一取得手段に相当し、ＲＡＭ３３の空運転時電力記憶領域３３１が本発明の第一記憶部に相当し、Ｓ１９の処理を実行するＣＰＵ３１が本発明の第一記憶手段に相当し、Ｓ１６〜Ｓ１８の処理を実行するＣＰＵ３１が本発明の第二取得手段に相当し、Ｓ３１の処理を実行するＣＰＵ３１が本発明の算出手段と第二記憶手段に相当し、ＲＡＭ３３の積算値記憶領域３３４が本発明の第二記憶部に相当し、Ｓ３２の処理を実行するＣＰＵ３１が本発明の判断手段に相当し、Ｓ３３の処理と図１４の噴出処理を実行するＣＰＵ３１が本発明の噴出制御手段に相当し、Ｓ２，Ｓ３４の処理を実行するＣＰＵ３１が本発明の第一初期化手段に相当し、Ｓ１の処理を実行するＣＰＵ３１が本発明の空運転実行手段に相当する。

以上説明の如く、本実施形態の数値制御装置３０では、切削液噴出機構を備える工作機械１を制御する。切削液噴出機構はカバー４内に設けたチップシャワー８３，８４、ポンプ２２を備える。ＣＰＵ３１は、ワーク加工の前に空運転を行い、ワークに非接触の状態で主軸７が回転する時の主軸モータ５２の消費電力量をモータ制御部５２Ａから取得し、ＲＡＭ３３に記憶する。次いで、テーブル８上にワークＷを固定した状態で、ＣＰＵ３１はワーク加工を行う。ワーク加工中、ＣＰＵ３１は、工具ＴがワークＷに接触した状態で主軸７を回転し、主軸モータ５２の消費電力量を一定時間毎に取得する。ＣＰＵ３１は、一定時間毎に取得した実加工時電力量と、ＲＡＭ３３に記憶した空運転時電力量との差分を算出し、一定時間毎に算出した差分量を積算してＲＡＭ３３に随時記憶する。積算値が基準電力量を超えた場合、カバー４内にワーク加工に伴って発生する切粉が堆積している可能性が高い。故にＣＰＵ３１はポンプ２２を駆動し、チップシャワー８３，８４から切削液を噴出する。切削液は、カバー４内に堆積した切粉を洗い流す。チップシャワー８３，８４から切削液を噴出する時間は、一定の噴出時間（例えば１０秒間）である。噴出時間経過すると、ＣＰＵ３１はポンプを停止する。数値制御装置３０は切削液の噴出をカバー４内に堆積する切粉量に応じて行うことができる。数値制御装置３０は切粉の少ない加工で電力を無駄に浪費するのを防止でき且つ省エネルギー効果を向上できる。数値制御装置３０は、主軸モータ５２の切削加工に使用した消費電力を元にワークの切削体積を推定するので、推定精度が向上する。

また、ＣＰＵ３１は、一定の噴出時間の間、チップシャワー８３，８４から切削液を噴出した場合、ＲＡＭ３３に記憶する積算値を初期化する。切削液をカバー４内に噴出した後、カバー４内には切粉は堆積していない。故に積算値を零に初期化することで、次回のワーク加工で発生する切粉の体積を良好に推定できる。

尚、本実施形態では説明しなかったが、切削液ノズル７４，７５からの切削液の噴出動作は、例えば、少なくとも工具ＴがワークＷに接触する切削加工中は駆動するようにすればよい。

尚、本発明は上記実施形態に限らず種々の変更が可能である。上記実施形態では、切削加工終了後に、チップシャワー８３，８４から１０秒間、切削液を噴出するようにしているが、切削加工終了後はそのまま終了するようにしてもよい。

上記実施形態では、チップシャワー８３，８４の切削液の噴出時間を一律で１０秒間に設定しているが、例えば、ワークの材質に応じて噴出時間を異ならせてもよい。切粉は同一体積でもワークの材質によって重量が異なる。そこで、重い材質のワークを加工する場合は、軽い材質のワークを加工する場合に比べ、噴出時間を長くすることによって、カバー４内に切粉が残るのを効果的に防止できる。また、軽い材質のワークを加工する場合は、重い材質のワークを加工する場合に比べ、噴出時間を短くできるので、切削液と電力消費をさらに節約できる。

１工作機械
４カバー
７主軸
２２ポンプ
２５主ホース
２７分岐ホース
３０数値制御装置
３１ＣＰＵ
３３ＲＡＭ
３４不揮発性記憶装置
５２主軸モータ
５２Ａモータ制御部
８３，８４チップシャワー
３３１空運転時電力記憶領域
３３４積算値記憶領域
Ｔ工具
Ｗワーク

Claims

加工領域を覆うカバーと、主軸に工具を装着した状態で回転し、前記工具をワークに接触させてワーク加工を行う際に、前記ワーク加工により発生して前記カバー内に堆積した切粉に対して切削液を噴出して洗い流す噴出機構とを備えた工作機械を制御する数値制御装置において、
前記主軸を回転するモータと、
前記工具がワークに非接触の状態で前記主軸が回転する時の前記モータの消費電力量である非加工時電力量を取得する第一取得手段と、
前記第一取得手段が取得した前記非加工時電力量を第一記憶部に記憶する第一記憶手段と、
前記工具が前記ワークに接触した状態で前記主軸が回転し、前記ワーク加工を行う時の前記モータの消費電力量である加工時電力量を、一定時間毎に取得する第二取得手段と、
前記一定時間毎に、前記第二取得手段が取得した前記加工時電力量と、前記第一記憶部に記憶した前記非加工時電力量との差分を算出する算出手段と、
前記算出手段が前記一定時間毎に算出した前記差分を積算して積算値として第二記憶部に記憶する第二記憶手段と、
前記第二記憶部に記憶した前記積算値が所定値を超えたか否か判断する判断手段と、
前記積算値が前記所定値を超えたと前記判断手段が判断した場合、所定時間の間、前記切削液を噴出するように前記噴出機構を制御する噴出制御手段と、
前記噴出制御手段が、前記所定時間の間、前記切削液を噴出するように前記噴出機構を制御した場合、前記第二記憶部に記憶する前記積算値を初期化する第一初期化手段と
を備えたことを特徴とする数値制御装置。
前記ワーク加工の工程と同一工程で、前記ワークが無い状態で前記主軸を回転する空運転を実行する空運転実行手段を備え、
前記第一取得手段は、
前記空運転実行手段が実行する前記空運転中に、前記一定時間毎に、前記非加工時電力量を取得し、
前記第一記憶手段は、
前記第一取得手段が前記一定時間毎に取得した前記非加工時電力量を前記第一記憶部に記憶し、
前記算出手段は、
前記一定時間毎に、前記第二取得手段が取得した前記加工時電力量と、前記第一記憶部に記憶した前記非加工時電力量の中で、前記第二取得手段と同一時機で取得した前記非加工時電力量との差分を算出することを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。