JP6237226B2 - Numerical controller - Google Patents
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Description
本発明は、数値制御装置に関する。 The present invention relates to a numerical control device.
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。
The machine tool includes a cover. The cover covers at least the machining area of the machine tool, and a plurality of chip showers are attached inside. The tip shower ejects cutting fluid and adheres to the cover to wash away the accumulated chips.
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。 In the above cleaning method, the cutting fluid is always flowed once the ejection of the cutting fluid is started. Therefore, the cutting fluid is unnecessarily flowed particularly in processing with a small amount of chips, and there is a problem that the cutting fluid and power are wasted. .
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。 The objective of this invention is providing the numerical control apparatus which can eject a cutting fluid according to the generation amount of a chip.
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。
The numerical control device according to
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。 A numerical control device according to a second aspect of the invention, in addition to the configuration of the invention according to the first aspect, performs the idling operation of rotating the spindle in the same process as the work machining process without the work. The first acquisition unit is configured to acquire the non-machining power amount at the predetermined time during the idle operation executed by the idle operation execution unit, and the first storage unit , Storing the non-machining power amount acquired by the first acquisition unit at the predetermined time in the first storage unit, and the calculation unit acquired by the second acquisition unit at the predetermined time period. A difference between the machining power amount and the non-working power amount acquired at the same timing as the second acquisition means in the non-working power amount stored in the first storage unit is calculated. And The numerical control device can obtain power consumption other than the power consumption of the motor used when the tool comes into contact with the workpiece by executing the idle operation. Therefore, the numerical control device can determine the power consumption of the motor used when the tool contacts the workpiece by subtracting the power consumption during idle operation from the power consumption of the motor during workpiece machining.
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。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the front side, the depth direction, the left side, the right side, the upper side, and the lower side in FIG. 2 are defined as the front, rear, left, right, upper, and lower sides of the
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。
The outline of the structure of the
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。
As shown in FIG. 4, the
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。
The configuration of the
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。
The structure of the cover 4 will be described with reference to FIGS. The cover 4 includes a
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。
As shown in FIG. 2, the
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。 The structure of the cutting fluid ejection mechanism will be described with reference to FIGS. The cutting fluid ejection mechanism is composed of an ejection part and a supply part. The ejection part is provided inside the cover 4, and the cutting fluid is ejected in the cover 4. A supply part is provided in the cover 4 outer side, and supplies cutting fluid with respect to an ejection part.
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。
With reference to FIG. 4, the structure of the ejection part will be described. The ejection part is composed of a pair of
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。
The cutting
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。
The configuration of the supply unit will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the supply unit includes a
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。
The T-shaped joint 61 is connected from the outside of the cover 4 to a through
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。
The
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。
The operation of the cutting fluid supply mechanism will be described with reference to FIGS. When the
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。
When the
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。
With reference to FIG. 6, the electrical configuration of the
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。
The
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。
The
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(PSUM)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。
Various storage areas of the
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。
With reference to FIG. 8, the mechanism of power supply from the external power source to the
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。
With reference to FIGS. 9 and 10, the relationship between the amount of chips generated during workpiece machining and the power consumption of the
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。
Here, as shown in FIG. 8, as described above, the electric power input to the
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。
The graph of FIG. 10 shows a change in power consumption when the same machining program as the tap machining is executed in the idle operation. The idling operation is performed in the same manner as in actual machining without fixing the workpiece W on the upper surface of the table 8. As shown in the graph of FIG. 10, the power consumption during the idling operation increased instantaneously when the
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)。
The main processing executed by the
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。
The idling process will be described with reference to FIG. Based on the machining program, the
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。
The
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)。
The
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。
The
図11に示す如く、CPU31は積算値(PSUM)を初期化する(S2)。積算値(PSUM)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)。
As shown in FIG. 11, the
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。
The actual machining process will be described with reference to FIG. Before executing the actual machining process, the operator temporarily stops the operation of the
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。
First, the
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。
The
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(PSUM)に積算し、積算値(PSUM)を更新する(S31)。
When the acquisition time has elapsed (S29: YES), the
CPU31は、積算値記憶領域334に記憶する積算値(PSUM)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(PSUM)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)。
The
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(PSUM)は増加する。積算値(PSUM)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(PSUM)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。
The
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。
The ejection process will be described with reference to FIG. The
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。
When the cutting fluid is not ejected (S36: NO), the
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。
The
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(PSUM)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。
In addition, the integrated value ( PSUM ) may exceed the reference power amount again before the ejection time has elapsed since the start of the previous ejection process (S32 in FIG. 13: YES). In the
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。
As shown in FIG. 11, the
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。
In the above description, the cover 4 shown in FIG. 1 corresponds to the cover of the present invention, the
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。
As described above, the
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。
Moreover, CPU31 initializes the integrated value memorize | stored in RAM33, when a cutting fluid is ejected from the
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。
Although not described in the present embodiment, the cutting fluid ejection operation from the cutting
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。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. In the above embodiment, the cutting fluid is ejected from the
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。
In the said embodiment, although the ejection time of the cutting fluid of the
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
31 CPU
33 RAM
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
DESCRIPTION OF
33 RAM
34
Claims (2)
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。 A cover that covers the machining area, and rotates with the tool mounted on the spindle, and when machining the workpiece by bringing the tool into contact with the workpiece, against the chips generated in the workpiece and accumulated in the cover In a numerical control device that controls a machine tool equipped with an ejection mechanism that ejects and flushes cutting fluid,
A motor for rotating the spindle;
First acquisition means for acquiring a non-machining power amount that is a power consumption amount of the motor when the spindle rotates in a state where the tool is not in contact with a workpiece;
First storage means for storing in the first storage unit the non-machining power amount acquired by the first acquisition means;
A second acquisition means for acquiring a machining power amount, which is a power consumption amount of the motor when the spindle rotates in a state in which the tool is in contact with the workpiece, and performs the workpiece machining;
A calculation means for calculating a difference between the machining power amount acquired by the second acquisition means and the non-machining power amount stored in the first storage unit for each predetermined time;
A second storage means for integrating the difference calculated by the calculation means for each predetermined time and storing the result as an integrated value in a second storage unit;
Determining means for determining whether or not the integrated value stored in the second storage unit exceeds a predetermined value;
An ejection control means for controlling the ejection mechanism to eject the cutting fluid for a predetermined time when the determination means determines that the integrated value exceeds the predetermined value;
A first initialization unit that initializes the integrated value stored in the second storage unit when the ejection control unit controls the ejection mechanism to eject the cutting fluid for the predetermined time; A numerical control device characterized by comprising.
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。 In the same step as the workpiece machining step, provided with an idle operation executing means for executing an idle operation of rotating the spindle without the workpiece,
The first acquisition means includes
During the idle operation executed by the idle operation execution means, the non-working power amount is acquired at every predetermined time,
The first storage means
Storing the non-machining power amount acquired by the first acquisition means at regular intervals in the first storage unit;
The calculating means includes
The machining power amount acquired by the second acquisition unit and the non-machining power amount stored in the first storage unit at the same time as the second acquisition unit. The numerical control apparatus according to claim 1, wherein a difference from the non-machining power amount is calculated.
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