JP3256302B2 - 加工機の工具破損防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工具交換機構を有する
マシニングセンタなどの加工機に係り、特に工具負荷を
予め検出して工具破損前に工具交換を行うようにした工
具破損防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンタなどの加工機において
切削加工を行う場合に、工具の切れ味の低下などにより
主軸負荷が時間を経て増加し、そのまま加工を継続する
と工具破損を生じることになる。加工中に工具破損が生
じると、加工ラインが停止することになり、加工作業が
停滞して加工能率を著しく低下させることになる。そこ
で、従来のマシニングセンタなどでは、ワークテーブル
上に工具センサが設けられ、一定時間の加工が終了した
ときに、この工具センサにより工具の摩耗量などを検知
できるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一定時
間の加工が完了したときに工具センサにより摩耗状態を
検出する方法では、加工中に工具寿命が尽きて破損を生
じた場合に対処することができない。そのため、工具を
駆動する主軸のモータ負荷を検出し、モータ負荷が所定
のしきい値以上となったときに加工を中断して工具をワ
ークから離し、再トライして、さらに主軸負荷を監視す
ることにより、工具破損を未然に防ぐことが考えられ
る。

【０００４】ところがこの方法では以下に示す問題が生
じる。 （１）前記しきい値を単一値として設定した場合には、
一度主軸のモータ負荷がしきい値よりも大きくなって工
具をワークから離し再トライしたとき、再トライ直後に
加工中の主軸のモータの負荷が再度前記しきい値よりも
高くなることが多くなり、必要以上に再トライを繰返す
ことになって、加工能率が低下することになる。

【０００５】（２）前記しきい値を単一値とした場合
に、主軸のモータ負荷がしきい値よりも高くなって前記
再トライを行う回数が多くなり、この回数に基づいて工
具寿命が尽きたと判断してしまうと、工具寿命の判断時
期が早すぎることになり、必要以上の工具交換を行うこ
とになり、加工能率が低下する。

【０００６】（３）前記しきい値を所定の工具に対する
固定値として設定してしまうと、工具による初期負荷値
に変動がある場合に、適正な工具寿命判断ができなくな
る。例えば複数のドリルなどを駆動する多軸ヘッドを主
軸に装着する場合、多軸ヘッドはギヤ部を有しているた
めに個々において初期負荷値が相違し、また暖気運転の
時間によっても初期負荷値が変動してしまう。このよう
な多軸ヘッドを主軸に装着して加工を行うときに、主軸
のモータ負荷を固定のしきい値と単純に比較した場合に
は、前記初期負荷値の相違または変動分を配慮できず、
モータ負荷による正確な寿命判断ができなくなる。

【０００７】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、しきい値を有効に利用して、工具をワークから離
した後に再度加工を開始する再トライ回数および工具交
換回数を可能な限り少なくして加工能率を高めることを
目的としている。

【０００８】また本発明は、多軸ヘッドを使用した場合
のように、初期負荷値が相違しまた変動する工具を使用
した場合に、最適なしきい値により工具寿命判断ができ
るようにすることを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による加工機の工
具破損防止装置は、装着された多軸ヘッドを用いて加工
を行っているときの主軸負荷を検出する検出手段と、第
１のしきい値と前記第１のしきい値よりも大きい値の第
２のしきい値を設定するしきい値設定部と、前記検出手
段で検出された主軸負荷と前記いずれかのしきい値とを
比較する比較手段と、制御手段とを有し、前記制御手段
では、主軸に装着された状態で使用された回数を設定値
と比較してその回数が多く、しかも多軸ヘッドを用いた
加工のときに、最初に前記比較手段で主軸負荷を前記第
１のしきい値と比較させ、前記主軸負荷が前記第１のし
きい値よりも大きいと判断されたときに前記多軸ヘッド
をワークから離す指令を出し、この指令回数が１回以上
の所定回数となった後は、前記比較手段で主軸負荷を第
２のしきい値と比較させ、前記主軸負荷が前記第２のし
きい値よりも大きいと判断されたときに前記多軸ヘッド
をワークから離す指令を出し、主軸負荷が前記第１のし
きい値を越えた後に、主軸負荷が前記第２のしきい値を
越えた回数が設定回数以上となったときに多軸ヘッドに
装着された工具の寿命と判断することを特徴とするもの
である。

【００１０】また、前記制御部では、主軸に新たに装着
された多軸ヘッド、または主軸に装着された状態で使用
された回数を設定値と比較してその回数が少なく、しか
も多軸ヘッドを用いた加工のときに、前記比較手段で主
軸負荷を前記第２のしきい値と比較させ、前記主軸負荷
が前記第２のしきい値よりも大きいと判断されたときに
多軸ヘッドをワークから離す指令を出し、前記指令が設
定回数以上となったときに多軸ヘッドに装着された工具
の寿命と判断することも可能である。

【００１１】さらに、前記しきい値設定部においては、
加工動作を行わない状態で主軸を回転させたときの初期
負荷値に固定値を加算することにより前記第１のしきい
値と第２のしきい値とを設定することが好ましい。

【００１２】

【作用】本発明の加工機の工具破損防止装置では、主軸
のモータ負荷との比較対象として第１のしきい値とこれ
よりも値の大きい第２のしきい値とが設定される。加工
中に主軸のモータ負荷が検出されるが、主軸に装着され
た状態で使用された回数を設定値と比較してその回数が
多く、しかも多軸ヘッドを用いた加工のときに、主軸負
荷の比較対象として第１のしきい値よりも大きいか否か
が監視され、負荷が第１のしきい値よりも大きくなった
ときに、多軸ヘッドをワークから離しその後に加工を再
トライする。この第１のしきい値は比較対象として１回
あるいはそれ以上の所定回数だけ使用し、その後は負荷
との比較対象として第２のしきい値を使用する。そして
主軸のモータ負荷が第２のしきい値よりも大きいと判断
されたときに多軸ヘッドをワークから離すようにする。
このようにしきい値を２段に設定することにより、単一
のしきい値を使用した場合のように再トライ回数が必要
以上に多くなったり、あるいはあまりにも早い時期に工
具寿命と判断されることがなくなる。

【００１３】また、前記において、主軸に新たに装着さ
れた多軸ヘッド、または主軸に装着された状態で使用さ
れた回数を設定値と比較してその回数が少なく、しかも
多軸ヘッドを用いた加工のときに、負荷の比較対象とし
て前記第２のしきい値を使用する。そして、負荷が前記
第２のしきい値よりも大きいと判断されて多軸ヘッドが
ワークから離される回数を計数し、この回数が設定値以
上となったときに工具寿命と判断し、工具交換を指令し
またはワークを不良品と判断する。前記第２のしきい値
との比較結果の全回数を計数して工具交換指令を発する
ことにより、使用している工具の寿命判断が適切にでき
るようになる。

【００１４】さらに、前記においては、前記第１のしき
い値と第２のしきい値を設定する方法として、切削加工
開始前に主軸を回転して初期負荷値を測定し、この初期
負荷値に予め入力した固定値を加算して第１と第２のし
きい値を設定している。このように初期負荷値を加味し
て第１と第２のしきい値を設定することにより、初期負
荷値が個々のものにて相違しまた同じものであっても条
件により初期負荷値が変動する多軸ヘッドを使用した場
合においても、正確な工具寿命判断ができるようにな
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の一実施例として、工具交換機構を
有するマシニングセンタの工具破損防止装置を含む制御
装置を示すブロック図、図２は主軸に装着された多軸ヘ
ッドを示す側面図、図３は主軸のモータ負荷としきい値
との関係を示す線図、図４ないし図６は工具破損防止の
ための制御フローチャートである。図１において符号１
は主軸であり、この主軸１は主軸モータ２により回転駆
動される。主軸モータ２はモータ駆動部３により駆動制
御される。また符号４は工具交換機構（ＡＴＣ）であ
る。この工具交換機構４は、例えば１２箇所の予備工具
保持部を有する回転式の工具マガジンと、この工具マガ
ジンに保持された予備工具と主軸１に保持された工具と
を交換する交換アームとを有している。

【００１６】このマシニングセンタには、駆動制御の中
枢をなす制御ブロック５が設けられている。この制御ブ
ロック５はそれぞれの役割を分担する３つの領域５Ａ，
５Ｂ，５Ｃに別れている。５Ａは、主に加工プログラム
とマクロ言語などによるサブプログラムを実行するプロ
グラム実行領域である。この領域５Ａには、記憶部１０
と中央制御部１１とが設けられている。記憶部１０には
主に加工プログラムとサブプログラムとが格納される。
これらのプログラムは、複数機の各種加工機を集中制御
する集中制御部からダウンロードされて前記記憶部１０
に格納されるものである。中央制御部１１は主に前記プ
ログラムに基づいた制御動作を実行するものであり、プ
ログラム命令を解読して実行する中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）および記憶装置などから構成されている。

【００１７】領域５Ｂは、ＮＣ制御（数値制御）を行う
部分であり、ここに設けられた加工制御部１２では、前
記中央制御部１１からの命令実行指令に基づいて、主軸
１が設けられた加工ヘッド７やワークテーブルなどの移
動制御が行われる。さらに前記工具交換機構（ＡＴＣ）
４はこの加工制御部１２により駆動制御される。この領
域５Ｂには、前記主軸モータ２の負荷電流を検出する負
荷検出部１３と、検出された負荷をディジタル値に変換
するＡ／Ｄ変換部１４が設けられている。領域５ＣはＮ
Ｃ動作以外の制御動作を行う部分であり、この領域５Ｃ
には、しきい値設定部１５、およびしきい値設定部１５
に設定された「しきい値１」または「しきい値２」とＡ
／Ｄ変換された主軸モータの負荷値とを比較する比較判
定部１６が設けられている。またこの領域５Ｃには、工
具交換機構４の工具マガジンに保持されている予備工具
に関する情報が記憶される工具情報記憶部１７が設けら
れている。領域５ＣはＮＣ動作以外の制御動作を行う部
分であり、この領域５Ｃには、しきい値設定部１５、お
よびしきい値設定部１５に設定された「しきい値１」ま
たは「しきい値２」とＡ／Ｄ変換された主軸モータの負
荷値とを比較する比較判定部１６が設けられている。ま
たこの領域５Ｃには、工具交換機構４の工具マガジンに
保持されている予備工具に関する情報が記憶される工具
情報記憶部１７が設けられている。

【００１８】図１に示す実施例では、主軸１に多軸ヘッ
ド２０が装着されている。この多軸ヘッド２０の外観は
図２に示される。この多軸ヘッド２０は、ギヤボックス
２１内に駆動軸２３が軸受２２，２２により回転自在に
支持され、この駆動軸２３に駆動歯車２４が固定されて
いる。ギヤボックス２１内にはスピンドル２５と２６が
ぞれぞれ軸受２７，２７および２８，２８により回転自
在に支持されており、このスピンドル２５と２６に固定
された従動歯車２９と３０が前記駆動歯車２４と噛合っ
ている。図２に示すようにそれぞれのスピンドル２５，
２６の先端はギヤボックス２１の前方に突出しており、
このスピンドル２５と２６の先端に、工具（ドリル）３
２を保持したホルダ３１が装着される。

【００１９】図２に示すように、駆動軸２３の後端には
工具ホルダ３３が固定されており、この工具ホルダ３３
のテーパシャンク部３３ａが主軸１のテーパ穴１ａ内に
挿入されてクランプされる。またギヤボックス２１の後
端には位置決めピン３４が固定されており、この位置決
めピン３４が加工ヘッド７に設けられた位置決め部６に
挿入されて、多軸ヘッド２０が位置決めされる。この多
軸ヘッド２０では、主軸１により駆動軸２３が回転駆動
され、この回転力が駆動歯車２４から従動歯車２９と３
０に伝達され、スピンドル２５と２６と共に工具３２，
３２が駆動される。

【００２０】工具交換機構（ＡＴＣ）４の工具マガジン
には、この種の多軸ヘッドが保持されており、工具交換
アームにより工具マガジンに保持されていた多軸ヘッド
２０が主軸１に装着されるようになっている。図１と図
２に示す多軸ヘッド２０は、同じ規格寸法の一対の工具
（ドリル）３２，３２が装着されているものであり、こ
の多軸ヘッド２０が主軸１に装着された状態で、前記工
具３２，３２を使用して２個のワークに対する同時穴開
け加工が行われる。

【００２１】上記多軸ヘッド２０が主軸１に装着された
状態で行われるワークへの穴開け加工、および工具破損
防止動作について図３を参照して説明する。多軸ヘッド
２０に装着されている一対の工具３２が例えばφ２．５
ｍｍのドリルであって、ワークに対して例えば深さ５０
ｍｍ程度の深い穴を穿孔加工する場合には、加工プログ
ラムに基づく中央制御部１１からの制御指令、さらに加
工制御部１２での制御動作により、ワークに対して主軸
が一定寸法ごとに間欠的に送り込まれるいわゆるステッ
プ加工が行われる。

【００２２】この加工動作のときに主軸モータ２の負荷
電流が負荷検出部１３により検出され、これがＡ／Ｄ変
換部１４にてＡ／Ｄ変換され、種々の制御動作用のデー
タとして使用される。本発明では、Ａ／Ｄ変換された主
軸モータの負荷値が、比較判定部１６においてしきい値
と比較される。この実施例では、しきい値設定部１５に
「しきい値１」と「しきい値２」とが設定されている。

【００２３】図３は、横軸に時間をとり、縦軸にＡ／Ｄ
変換された主軸モータ２の負荷値をとった線図であり、
この線図には「しきい値１」のレベルがＳ1で示され、
「しきい値２」のレベルがＳ2で示されている。Ｓ2で示
す「しきい値２」のレベルは、Ｓ1で示す「しきい値
２」のレベルよりもわずかに高く設定されている。また
この「しきい値１」と「しきい値２」のレベルは固定的
に設定されるものではなく、非切削加工時の主軸モータ
２の初期負荷値に基づいて設定される。

【００２４】すなわち工具交換機構（ＡＴＣ）４の工具
マガジンから新たな多軸ヘッド２０が主軸１に装着され
たとき、または同じ多軸ヘッド２０を継続して使用する
場合であって次の加工動作を行う直前において、多軸ヘ
ッド２０がワークから離れている状態で主軸１を回転さ
せ、そのときの負荷を負荷検出部１３により検出する。
この検出値は、Ａ／Ｄ変換部１４によりＡ／Ｄ変換され
て初期負荷値としてしきい値設定部１５に与えられる。
しきい値設定部１５では、キー入力などにより予め２種
のレベルの固定値が与えられている。そして前記切削加
工前の主軸モータ２の初期負荷値が検出されると、この
初期負荷値に２種のレベルの固定値がそれぞれ加算され
て、図３に示す「しきい値１」のレベルＳ1と、「しき
い値２」のレベルＳ2が設定される。

【００２５】したがって、しきい値設定部１５にて設定
される「しきい値１」のレベルＳ1と「しきい値２」の
レベルＳ2は、切削加工前の種々の条件により変わって
くる。例えば図１と図２に示した多軸ヘッド２０が使用
される場合、ギヤボックス２１の機構による負荷はヘッ
ドごとに相違し、また同じ多軸ヘッドを使用した場合で
あっても暖気運転時間や、環境温度などにより非切削時
の初期負荷値が変動する。したがって予めキー入力され
るなどした固定値を初期負荷値に加算して前記しきい値
のレベルＳ1とＳ2を設定することにより、初期負荷値を
加味したしきい値のレベルＳ1とＳ2が設定されることに
なる。このレベルの異なる「しきい値１」と「しきい値
２」とを使用した比較判定部１６における比較判定動作
と、これに伴う制御動作は以下の通りである。

【００２６】図１に示す実施例では、ステップ加工など
の各種加工動作が、加工プログラムに基づき中央制御部
１１にて実行処理される。このプログラム実行により、
図３に示すように、まず多軸ヘッド２０が装着された主
軸１がワークから離れた状態で回転駆動され、加工開始
直前における主軸モータ２の初期負荷値が負荷検出部１
３にて検出される。この検出負荷値はＡ／Ｄ変換部１４
にてＡ／Ｄ変換され、しきい値設定部１５に与えられ
る。しきい値設定部１５では、検出された初期負荷値
に、予めキー入力されるなどした固定値が加算されて
「しきい値１」と「しきい値２」のレベルＳ1，Ｓ2が設
定される。

【００２７】ステップ加工は、加工プログラムに基づき
中央制御部１１にて制御され、加工制御部１２からの指
令により加工ヘッド７がワークに対して間欠的に移動さ
せられて行われる。そしてステップ加工中に、負荷検出
部１３にて検出されＡ／Ｄ変換された主軸モータ２の負
荷値が比較判定部１６にて前記いずれかのしきい値と比
較される。ここで、加工開始後に最初の比較対象となる
「しきい値」は次のようにして決められる。ステップ加
工を開始するときに主軸に装着されている多軸ヘッド２
０がその直前に何度も使用されており、充分な暖気運転
を経た多軸ヘッド２０である場合には、比較判定部１６
における最初の比較対象を「しきい値１」とする。また
主軸に装着されている多軸ヘッド２０が充分な暖気運転
を経ていないものである場合には、比較判定部１６にお
いて高めの値の「しきい値２」を比較対象として使用す
る。

【００２８】図３は、主軸に装着されている多軸ヘッド
２０が充分な暖気運転を経たものであり、最初の比較対
象が「しきい値１」である場合について図示している。
図３に示すように、最初のステップ加工Ｃ1と２回目の
ステップ加工Ｃ2のときの主軸モータ２の負荷検出値が
「しきい値１」のレベルＳ1以下の場合には、そのまま
ステップ加工を継続する。例えば３回目のステップ加工
Ｃ3において、主軸モータ２の負荷検出値が「しきい値
１」のレベルＳ1を越えたとすると、比較判定部１６か
ら中央制御部１１に割込み指令が出され、中央制御部１
１においてマクロ言語などによるサブプログラムが割込
み起動する。このサブプログラムからの指令により加工
制御部１２が制御動作を行い、加工ヘッド７が移動させ
られるなどして工具３２，３２がワークから一旦離され
る。そして再トライとなって、工具３２，３２が加工中
断位置へ戻り加工が再開される。

【００２９】ここで４回目のステップ加工Ｃ4にて主軸
モータ２の負荷電流が「しきい値１」のレベルＳ1以下
であり、５回目のステップ加工Ｃ5において主軸モータ
の負荷値が「しきい値１」よりも高くなったとする。こ
の実施例では、１回サブプログラムの割込み指令が出さ
れると、その後は比較判定部１６での比較対象が「しき
い値２」のレベルＳ2に変えられる。よって５回目のス
テップ加工Ｃ5にて負荷値がＳ1を越えても、Ｓ2を越え
ていない限りにおいて正常と判断され、サブプログラム
の割込み指令は出されない。

【００３０】よって、そのままステップ加工が継続さ
れ、例えば６回目のステップ加工Ｃ6において主軸モー
タ２の負荷電流に基づく負荷値がＳ2を越えた場合に、
比較判定部１６から中央制御部１１に割込み指令が出さ
れ、前記サブプログラムが割り込み起動して、工具３
２，３２がワークから離される。そして再トライにて工
具３２，３２が加工中断位置まで戻され、再度加工が行
われる。そして、例えばｎ回目のステップ加工Ｃｎまで
の間に、サブプログラムの割込み指令がＮ回出されたと
する。サブプログラムでは割込み回数の設定値が変数と
して与えられており、Ｎがこの設定値を越えた段階で、
工具寿命が尽きたと判断される。そして、工具交換機構
（ＡＴＣ）４に指令が出されて多軸ヘッド２０が予備工
具に交換される。またワークも加工不良品としてＮＧ表
示される。

【００３１】このようにしきい値をＳ1とＳ2の２段設定
にしておくことにより、サブプログラムを割込み起動さ
せて多軸ヘッド２０をワークから離す動作を最少の回数
にできる。なお、加工開始時に主軸に装着されている多
軸ヘッド２０が充分な暖気運転を経ていないものである
と判断されたときには、比較判定部１６での判定対象が
最初から「しきい値２」となる。そして主軸モータ２の
負荷が「しきい値２」を越える度に、サブプログラムが
割込み起動し、多軸ヘッド２０がワークから離される。
そしてこのサブプログラムの割込み起動回数が設定値以
上となったときに、工具寿命が尽きたものと判断され
る。

【００３２】次に上記一連の制御動作を各プログラムご
とに詳しく説明する。図４は、加工プログラムに基づい
て中央制御部１１にて解読および実行される処理動作を
示し、図５はサブプログラムが割込み起動したときに、
中央制御部１１にて解読および実行される処理動作を示
し、図６は比較判定部１６における比較判定動作を示し
ている。以下の説明では処理動作における「ステップ」
を「ＳＴ」と表示する。

【００３３】（加工プログラムによる処理動作：図４） ＳＴ１：新たな加工を行うときに、変数となっているサ
ブプログラムの割込み起動回数を初期化し、割込み起動
回数を「０」に戻す。 ＳＴ２：加工制御部１２に指令を与え、工具交換機構
（ＡＴＣ）４を動作させ、工具マガジンに保持されてい
る新たな多軸ヘッド２０を主軸１に装着する。 ＳＴ３：加工制御部１２に指令が出され、モータ駆動部
３に駆動指令が与えられて主軸モータ２が起動し、多軸
ヘッド２０がワークから離れた状態で主軸１が回転駆動
される。

【００３４】ＳＴ４：しきい値設定部１５に指令が出さ
れ、負荷検出部１３で検出されＡ／Ｄ変換部１４でディ
ジタル値に変換された切削加工前の主軸モータ２の初期
負荷値が、しきい値設定部１５に与えられる。しきい値
設定部１５では、このときの初期負荷値に固定値が加算
され、「しきい値１」と「しきい値２」のレベルＳ1と
Ｓ2が設定される。 ＳＴ５：現在主軸１に装着されている多軸ヘッド２０
が、工具交換機構（ＡＴＣ）４の工具マガジンから新た
に主軸に装着されたものであるか、または主軸に装着さ
れて既に加工を行っている多軸ヘッド２０であるかを判
断する。

【００３５】ＳＴ６：主軸に装着された多軸ヘッド２０
が、工具マガジンから新たに送られて主軸に装着された
ものである場合には、工具使用回数を初期化する。なお
この工具使用回数とは、主軸に装着された状態で、一連
のステップ加工が繰返して行われた場合における、この
一連のステップ加工のサイクル数をいう。 ＳＴ７：現在主軸に装着されている多軸ヘッド２０によ
って、主軸に装着された後に行われた一連のステップ加
工のサイクル数すなわち工具使用回数が、変数として与
えられている設定値よりも多いか否か判断する。

【００３６】ＳＴ８：工具使用回数が設定値を越えてい
る場合には、現在主軸に装着されている多軸ヘッド２０
が、何度も使用されて充分な暖気運転を経たものであり
駆動負荷が充分に下降しているものと判断され、このと
きには、比較判定部１６において使用される「しきい値
２」は無効であり、主軸モータの負荷値との比較対象と
して「しきい値１」を使用すべきと判断される。 ＳＴ９：ＳＴ７における工具使用回数が設定値以下の場
合には、現在主軸に装着されている多軸ヘッド２０が充
分に暖気運転されていないと判断される。すなわち多軸
ヘッド２０の駆動負荷はかなり高くなっているため、比
較判定部１６での比較対象として「しきい値２」を使用
すべきと判断される。

【００３７】ＳＴ１０：上記の有効となる「しきい値」
の判断の後に、サブプログラムの割込み起動ができるモ
ードに設定される。 ＳＴ１１：比較判定部１６に「しきい値２」の使用が有
効であるか、あるいは「しきい値２」が無効であり「し
きい値１」を使用すべきであるか、いずれかが通知され
る。

【００３８】ＳＴ１２：ステップ加工が行われる。この
加工プログラムには、加工時の工具送り寸法、主軸モー
タの回転数、ワークと工具との割出し位置などが決めら
れており、これらの情報に基づいて加工制御部１２が動
作し、ステップ送り加工が行われる。なおこのときで
示しているように、比較判定部１６からサブプログラム
の割込み指令が与えられたときには、ステップ加工動作
が中断しサブプログラムが起動する。またサブプログラ
ムの処理動作が完了したときは、の経路にてステップ
加工動作に戻り、ステップ加工中断位置から加工が再ト
ライされる。 ＳＴ１３：１サイクルのステップ加工が完了したか否か
判断する。

【００３９】ＳＴ１４：１サイクルのステップ加工が完
了したら、サブプログラムの割込み起動ができるモード
が解除される。 ＳＴ１５：１サイクル分のステップ加工が完了したとき
に、工具使用回数に「１」が加算される。 ＳＴ１６：１サイクルの加工を完了する。

【００４０】（比較判定部１６における比較判定動作：
図６） ＳＴ２１：図４におけるＳＴ１１の指令により、「しき
い値２」が有効と通知されているか、無効と通知されて
いるかで、処理経路が異なる。また図５のＳＴ３８によ
る「しきい値２」の有効通知によっても処理経路が選ば
れる。 ＳＴ２２：前記ＳＴ１１（図４）により「しきい値２」
が無効と通知されたときすなわち多軸ヘッド２０の暖気
運転が充分である場合には、比較判定部１６における判
定対象が「しきい値１」となる。そして比較判定部１６
では、ステップ加工（ＳＴ１２）中に、負荷検出部１３
により検出される負荷値が「しきい値１」のレベルＳ1
を越えるか否か判断される。

【００４１】ＳＴ２３：前記ＳＴ１１により「しきい値
２」が有効と通知されたとき、すなわち多軸ヘッド２０
の暖気運転が充分でないときは、比較判定部１６でステ
ップ加工中に負荷検出部１３から検出される主軸モータ
の負荷値が「しきい値２」と比較され、「しきい値２」
のレベルＳ2を越えるか否か判断される。また図５のＳ
Ｔ３８により「しきい値２」が有効と通知されたとき
も、負荷値が「しきい値２」のレベルと比較される。 ＳＴ２４：主軸モータ２の負荷値が「しきい値１」のレ
ベルＳ1を越え、または「しきい値２」のレベルＳ2を越
えたと判断されたときに、サブプログラムの割込み指令
が中央制御部１１に与えられる。

【００４２】（サブプログラムに基づく制御動作：図
５） ＳＴ３１：図４のＳＴ１０にて、加工プログラムがサブ
プログラムの割込み設定可能モードになっているか否か
により、サブプログラムが起動するか起動しないかが決
定される。 ＳＴ３２：加工プログラムが割込み設定可能なモードと
なっていないときには、サブプログラムが起動しない。 ＳＴ３３：加工プログラムが割込み設定可能なモードに
なっているときには、図６のＳＴ２４にて比較判定部１
６から割込み指令が出されるのを待機する。

【００４３】ＳＴ３４：図６のＳＴ２４にて、比較判定
部１６からサブプログラムの割込み指令が出されると、
中央制御部１１において加工プログラムによるステップ
加工（ＳＴ１２）が中断され、サブプログラムが起動す
る。 ＳＴ３５：このサブプログラムの命令が解読されて加工
制御部１２に、多軸ヘッド２０をワークから離す指令が
出される。加工制御部１２から、図示しない駆動部に指
令が出され、主軸１が設けられている加工ヘッド７が後
退移動させられて、工具がワークの加工穴から抜き出さ
れる。

【００４４】ＳＴ３６：サブプログラムの割込み制限回
数が設定値として変数設定されており、サブプログラム
の割込み起動回数がこの設定値を越えたか否か判断され
る。 ＳＴ３７：サブプログラムの割込み起動回数が前記設定
値を越えていない場合には、現在しきい値設定部１５で
の比較対象として「しきい値２」が有効であると判断さ
れる。

【００４５】ＳＴ３８：「しきい値２」が有効であるこ
とを、比較判定部１５に通知する。すなわち、図６のＳ
Ｔ２２またはＳＴ２３の比較判断の結果、サブプログラ
ムが割込み起動したときには、そのステップ加工のサイ
クル中にて、これ以降、比較判定部１６にて、主軸モー
タの負荷が「しきい値２」と比較されることになる。 ＳＴ３９：サブプログラムの処理を完了し、加工プログ
ラムの前記ＳＴ１２に戻る。加工プログラムに戻ると、
加工制御部１２に指令が出され、加工ヘッド７が前進駆
動されて、サブプログラムの割込みがかかって加工が中
断した基の位置に工具が戻され、加工の再トライとな
る。

【００４６】ＳＴ４０：ＳＴ３６において、サブプログ
ラムの割込み起動回数が設定値以上であるときには、工
具寿命が尽きていると判断される。 ＳＴ４１：サブプログラムにて、ＳＴ３６により工具寿
命が尽きたと判断したら、これを工具情報記憶部１７に
記憶させる。

【００４７】ＳＴ４２：必要に応じて、現在加工してい
るワークが不良工具により加工されたものとし、このワ
ークが不良品であると判断する。 ＳＴ４３：ＳＴ４２によりワークＮＧ判断がなされたと
きには、加工中止・ワークを交換すべきとの表示を、図
示しないＣＲＴなどの表示部へ指令する。 ＳＴ４４：ＳＴ４２とＳＴ４３のフローはなくてもよ
く、これがあるときにはＳＴ４３の後に、またこれらの
フローを設けない場合にはＳＴ４１の後に、サブプログ
ラムによる処理動作を完了し、で示すように加工プロ
グラムのＳＴ１に戻る。

【００４８】上記の処理動作では、まず図４のＳＴ８ま
たはＳＴ９において、多軸ヘッド２０の暖気運転の状態
に応じて、最初の比較対象が「しきい値１」か「しきい
値２」かに別れ、ＳＴ１１にてこれが比較判定部１６に
通知される。図６において「しきい値２」が有効のとき
にはＳＴ２３で主軸モータ負荷値が「しきい値２」と比
較され、「しきい値２」が無効のときすなわち暖気運転
が充分なときには、ＳＴ２２にて主軸モータ負荷値が
「しきい値１」と比較される。そして、ＳＴ２４により
サブプログラムの割込み指令が出され、図５のＳＴ３４
にてサブプログラムが割込み起動すると、そのステップ
加工のサイクルが継続されている間、図５のＳＴ３７に
おいて「しきい値２」が有効と判断され、図６では、こ
れ以降ＳＴ２３において主軸モータの負荷値が「しきい
値２」と比較される。

【００４９】すなわち、この実施例では、図６のＳＴ２
２において主軸モータの負荷値が「しきい値１」と比較
される場合においても、この比較結果によりサブプログ
ラムが１回割込み起動すると、ＳＴ３７の判断に基づい
て、その加工サイクル中はそれ以降主軸モータの負荷値
が「しきい値２」と比較されることになる。この場合の
制御例が前記図３に示された線図である。

【００５０】しかしながら、本発明は上記実施例に限ら
れるものではなく、例えば図６のステップ２２におい
て、主軸モータの負荷値が「しきい値１」と比較される
場合に、１回サブプログラムが割込み起動した後も所定
回数まで、比較対象を「しきい値１」とし、「しきい値
１」との比較により設定回数だけサブプログラムが割込
み起動した後に、比較対象が「しきい値２」となるよう
にしてもよい。

【００５１】

【発明の効果】本発明では、主軸の負荷値との比較対象
として２種のしきい値を使用し、最初に低いレベルの第
１のしきい値と負荷値とを比較し、負荷値がこのしきい
値を越えて多軸ヘッドがワークから離される処理が１回
以上所定回数行われたときに、前記しきい値よりも高い
第２のしきい値を負荷値との比較対象としているため、
単一のしきい値を使用した場合のように、初期負荷変動
の相違による多軸ヘッドをワークから離す処理動作の頻
度を低下でき、能率の良い加工が行われる。

【００５２】また、前記第１と第２のしきい値と負荷値
との比較により、多軸ヘッドがワークから離される処理
動作回数が設定値を越えたときに工具交換指令が出され
るが、前記２種のしきい値を使用し、しかも前記処理動
作回数の適正な設定を行うことにより、適正な工具寿命
判断ができるようになる。

【００５３】請求項３記載の発明では、加工を行ってい
ないときの主軸モータの初期負荷値に固定値を加算した
値をしきい値としているため、主軸に作用する初期負荷
値が相違しまたは変動する多軸ヘッドを使用した場合で
あっても、前記初期負荷値を加味した適正な工具寿命判
断ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】多軸ヘッドが主軸に装着された状態での加工機
の制御装置の構造を示すブロック図、

【図２】多軸ヘッドの外観側面図、

【図３】ステップ加工動作における主軸負荷値の変動と
しきい値との関係を示す線図、

【図４】加工プログラムに基づく処理動作を説明するフ
ローチャート、

【図５】サブプログラムに基づく処理動作を説明するフ
ローチャート、

【図６】比較判定部での判定処理動作を示すフローチャ
ート、

【符号の説明】

１ 主軸 ２ 主軸モータ ３ モータ駆動部 ４ 工具交換機構 １０ 記憶部 １１ 中央制御部 １２ 加工制御部 １３ 負荷検出部 １４ Ａ／Ｄ変換部 １５ しきい値設定部 １６ 比較判定部 １７ 工具情報記憶部 Ｓ1 第１のしきい値の設定レベル Ｓ2 第２のしきい値の設定レベル

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装着された多軸ヘッドを用いて加工を行
   っているときの主軸負荷を検出する検出手段と、第１の
   しきい値と前記第１のしきい値よりも大きい値の第２の
   しきい値を設定するしきい値設定部と、前記検出手段で
   検出された主軸負荷と前記いずれかのしきい値とを比較
   する比較手段と、制御手段とを有し、 前記制御手段では、主軸に装着された状態で使用された
   回数を設定値と比較してその回数が多く、しかも多軸ヘ
   ッドを用いた加工のときに、最初に前記比較手段で主軸
   負荷を前記第１のしきい値と比較させ、前記主軸負荷が
   前記第１のしきい値よりも大きいと判断されたときに前
   記多軸ヘッドをワークから離す指令を出し、この指令回
   数が１回以上の所定回数となった後は、前記比較手段で
   主軸負荷を第２のしきい値と比較させ、前記主軸負荷が
   前記第２のしきい値よりも大きいと判断されたときに前
   記多軸ヘッドをワークから離す指令を出し、 主軸負荷が前記第１のしきい値を越えた後に、主軸負荷
   が前記第２のしきい値を越えた回数が設定回数以上とな
   ったときに多軸ヘッドに装着された工具の寿命と判断す
   ることを特徴とする加工機の工具破損防止装置。
2. 【請求項２】 前記制御部では、主軸に新たに装着され
   た多軸ヘッド、または主軸に装着された状態で使用され
   た回数を設定値と比較してその回数が少なく、しかも多
   軸ヘッドを用いた加工のときに、前記比較手段で主軸負
   荷を前記第２のしきい値と比較させ、前記主軸負荷が前
   記第２のしきい値よりも大きいと判断されたときに多軸
   ヘッドをワークから離す指令を出し、前記指令が設定回
   数以上となったときに多軸ヘッドに装着された工具の寿
   命と判断する請求項１記載の加工機の工具破損防止装
   置。
3. 【請求項３】 前記しきい値設定部では、加工動作を行
   わない状態で主軸を回転させたときの初期負荷値に固定
   値を加算することにより前記第１のしきい値と第２のし
   きい値とが設定される請求項１記載の加工機の工具破損
   防止装置。