JPH08197377A - 数値制御加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は工具に作用する異常な負荷を
高感度に検出すると共に、工具の後退を高速に反応させ
ることができる数値制御加工装置の提供である。 【構成】 工具を移動させる駆動装置に、前記駆動装置
の負荷電流を検出する負荷電流検出手段と、前記負荷電
流の変化量を算出する負荷電流変化量算出手段と、前記
工具が等速で移動しているか否かを判別する等速移動判
別手段と、前記工具が等速移動をしている場合に等速移
動を開始してからの経過時間を計測する時間計測手段
と、前記経過時間が所定の遅延時間を経過したか否かを
判別する経過時間判別手段と、前記遅延時間を経過した
後に、前記負荷電流の変化量が所定のしきい値を越えた
場合に異常と判別する異常判別手段とを備えたことを特
徴とする数値制御加工装置

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工具に異常な負荷が作
用して発生する工具の破損を防止する機能を有した数値
制御加工装置に関し、特に砥石の割れを防止する数値制
御研削盤に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、研削盤の加工において、砥石に異
常な負荷が作用すると砥石割れを発生するため、砥石に
異常な負荷が作用すると砥石台を戻して砥石割れを防止
している。すなわち、砥石に作用する負荷を砥石を回転
駆動する砥石軸モータの負荷電流として検出し、この負
荷電流が所定値を越えた場合に砥石台を戻すようにして
いる。詳細に説明すると、図４に示すように、シーケン
スコントローラ３の指令信号に応じてＣＮＣ制御装置２
は研削盤１の砥石軸モータ８を駆動して砥石Ｇを回転
し、サーボモータ５を駆動して砥石台４を移動させる。
砥石台４が加工や早送り等の移動中に砥石Ｇが工作物Ｗ
に衝突する等の原因で砥石Ｇに異常な負荷が作用する
と、この負荷により砥石軸モータ８に作用する負荷電流
が増大する。そして、この負荷電流が所定値を越える場
合、コンパレータ６がこれを検出し、シーケンスコント
ローラ３に異常を示す過負荷信号を出力する。過負荷信
号を入力したシーケンスコントローラ３はＣＮＣ制御装
置２に対して砥石台戻し信号を出力し、この砥石台戻し
信号を入力したＣＮＣ制御装置２がサーボモータ５を制
御して砥石台４を後退させるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うに砥石Ｇに作用する負荷を砥石軸モータ８の負荷電流
より検出し、この負荷電流に応じて砥石Ｇに作用する負
荷の異常を判別する技術には以下の問題があった。すな
わち、砥石軸モータ８に作用する負荷は研削条件や砥石
Ｇの切れ味等により大きく変動するため、過負荷の検出
感度を高くすると敏感に反応し過ぎてしまい、正常な研
削加工を行っているにもかかわらず異常を検出してしま
うといった不具合を生じるため検出感度を高くすること
ができず、過負荷を適切に検出できないといった問題が
あった。また、過負荷の検出がコンパレータ６を介して
シーケンスコントローラ３によって行われるため、異常
発生から砥石台４を戻すまでに１００ｍｓ程度の時間を
要し高速な応答ができず、この間に砥石割れ等を発生さ
せる恐れがあった。

【０００４】したがって、本発明の目的とするところ
は、工具に作用する異常な負荷を高感度に検出すると共
に、工具の後退を高速に反応させることができる数値制
御加工装置の提供である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るための請求項１に記載の発明の手段は、工具を工作物
に対して移動させて工作物の加工を行う数値制御加工装
置において、前記工具を移動させる駆動装置と、前記駆
動装置の負荷電流を検出する負荷電流検出手段と、前記
負荷電流の変化量を算出する負荷電流変化量算出手段
と、前記駆動装置を駆動する指令速度に基づいて求めら
れた前記工具の現在の移動速度から前記工具が等速で移
動しているか否かを判別する等速移動判別手段と、前記
等速移動判別手段により前記工具が等速移動をしている
と判別された後に、前記負荷電流変化量算出手段により
算出された前記負荷電流の変化量があらかじめ設定され
たしきい値の範囲を逸脱した場合に異常と判別する異常
判別手段とからなる。

【０００６】請求項２に記載の発明の手段は、工具を工
作物に対して移動させる駆動装置を有し工作物の加工を
行う数値制御加工装置において、前記駆動装置の負荷電
流を検出する負荷電流検出手段と、前記負荷電流の変化
量を算出する負荷電流変化量算出手段と、前記駆動装置
を駆動する指令速度に基づいて求められた前記工具の現
在の移動速度から前記工具が等速で移動しているか否か
を判別する等速移動判別手段と、前記等速移動判別手段
により前記工具が等速移動をしていると判別された後
に、前記負荷電流変化量算出手段により算出された前記
負荷電流の変化量があらかじめ設定されたしきい値の範
囲を逸脱した場合に異常と判別する異常判別手段とを前
記駆動装置に備えたことからなる。

【０００７】請求項３に記載された発明の手段は、工具
を工作物に対して移動させて工作物の加工を行う数値制
御加工装置において、前記工具を移動させる駆動装置
と、前記駆動装置の負荷電流を検出する負荷電流検出手
段と、前記負荷電流の変化量を算出する負荷電流変化量
算出手段と、前記駆動装置を駆動する指令速度に基づい
て求められた前記工具の現在の移動速度から前記工具が
等速で移動しているか否かを判別する等速移動判別手段
と、前記等速移動判別手段により前記工具が等速移動を
していると判別された場合に等速移動を開始してからの
経過時間を計測する時間計測手段と、前記時間計測手段
により計測された経過時間があらかじめ設定された遅延
時間を経過したか否かを判別する経過時間判別手段と、
前記経過時間判別手段により前記工具が等速移動を開始
してから前記遅延時間を経過したと判断した後に、前記
負荷電流変化量算出手段により算出された前記負荷電流
の変化量があらかじめ設定されたしきい値の範囲を逸脱
した場合に異常と判別する異常判別手段とからなる。

【０００８】請求項４に記載された発明の手段は、工具
を工作物に対して移動させて工作物の加工を行う数値制
御加工装置において、前記工具を移動させる駆動装置
と、前記工具の現在の移動速度を検出する速度検出手段
と、前記駆動装置の負荷電流を検出する負荷電流検出手
段と、前記負荷電流検出手段にて検出された前記負荷電
流より負荷電流の変化量を算出する負荷電流変化量算出
手段と、前記移動速度検出手段にて検出された前記工具
の移動速度に基づいて前記工具が等速で移動しているか
否かを判別する等速移動判別手段と、前記等速移動判別
手段により前記工具が等速移動をしていると判別された
後に、前記負荷電流変化量算出手段により算出された前
記負荷電流の変化量があらかじめ設定されたしきい値の
範囲を逸脱した場合に異常と判別する異常判別手段とか
らなる。

【０００９】また、請求項５に記載の発明の手段は、前
記異常判別手段をあらかじめ設定された有効速度以上で
工具が等速移動している場合にのみ行うようにしたこと
からなる。

【００１０】

【作用】請求項１の発明においては、駆動装置により工
具が移動される。この時、負荷電流検出手段により駆動
装置の負荷電流が検出され、この負荷電流から負荷電流
変化量算出手段により負荷電流の変化量が随時算出され
る。工具が加速しながら移動し、やがて目標送り速度で
等速移動されると等速移動判別手段がこれを判別する。
この後、前記負荷電流変化量算出手段にて算出された負
荷電流の変化量が所定のしきい値の範囲を逸脱すると異
常判別手段は工具に異常な負荷が作用したと判断し工具
を後退させ異常終了とする。

【００１１】請求項２においては、上記請求項２の異常
判別が前記駆動装置にて行われ、異常を判別してから即
座に工具を後退する。請求項３の発明においては、駆動
装置により工具が移動される。この時、負荷電流検出手
段により駆動装置の負荷電流が検出され、この負荷電流
から負荷電流変化量算出手段により負荷電流の変化量が
随時算出される。

【００１２】工具が加速しながら移動し、やがて目標送
り速度で等速移動されると等速移動判別手段がこれを判
別する。すると、時間計測手段にて工具が等速移動を開
始してからの経過時間が計測される。そして、経過時間
判別手段により前記経過時間が所定の遅延時間を経過し
たことを判断し、かつ、前記負荷電流変化量算出手段に
て算出された負荷電流の変化量が所定のしきい値の範囲
を逸脱すると異常判別手段は工具に異常な負荷が作用し
たと判断し工具を後退させ異常終了とする。

【００１３】請求項４の発明においては、駆動装置によ
り工具が移動される。この時、速度検出手段により工具
の現在の移動速度が検出されるとともに、負荷電流検出
手段により駆動装置の負荷電流が検出され、この負荷電
流から負荷電流変化量算出手段により負荷電流の変化量
が算出される。工具が加速しながら移動し、やがて目標
送り速度で等速移動されると等速移動判別手段がこれを
判別する。この後に負荷電流変化量算出手段にて算出さ
れた負荷電流の変化量が所定のしきい値の範囲を逸脱す
ると異常判別手段は工具に異常な負荷が作用したと判断
し工具を後退させ異常終了とする。

【００１４】また、請求項５においては、上述した異常
判別がある所定の有効速度以上で工具が等速移動してい
るときのみ行われる。

【００１５】

【実施例】以下、図面に基づき本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の実施例を示す数値制御研削盤の全体
構成図である。１０は研削盤であり、ベッド１１上にテ
ーブル１２が水平方向（Ｚ軸方向）に移動可能に案内支
持され、ベッド１１に設置したサーボモータ２１によっ
てＺ軸方向に送り制御されるようになっている。サーボ
モータ２１にはエンコーダ２２が連結され、このエンコ
ーダ２２にてテーブル１１の位置が検出されるようにな
っている。テーブル１１上には主軸台１４と心押台１５
によって工作物Ｗが回転可能に支持されるとともに、主
軸台１４に設置された図略の主軸駆動モータによって回
転駆動されるようになっている。

【００１６】また、前記ベッド１１上には、砥石台１３
がテーブル１２の移動方向と直交する水平方向（Ｘ軸方
向）に移動可能に案内支持され、ベッド１１に設置した
サーボモータ２３によってＸ軸方向に送り制御されるよ
うになっている。サーボモータ２３にはエンコーダ２４
が連結され、このエンコーダ２４にて砥石台１３の位置
が検出されるようになっている。砥石台１３には砥石Ｇ
が砥石台１３の移動方向と直交する軸線まわりに回転可
能に軸承され、この砥石Ｇは砥石台１３上に設置した砥
石軸モータ１６によって図略のベルト伝達装置を介して
回転駆動されるようになっている。

【００１７】３０は数値制御装置であり、主として中央
処理装置（ＣＰＵ）３１と、メモリ３２と、入出力イン
タフェース３３からなり、メモリ３２には、数値制御プ
ログラム３２ａおよび図略の外部記憶装置等から読み込
まれた加工用のＮＣデータ３２ｂ等が記憶されている。
この数値制御装置３０は後述するシーケンスコントロー
ラ６０の指令信号に応じて数値制御プログラム３２ａを
実行し、ＮＣデータ３２ｂを解析してテーブル１２およ
び砥石台１３等を動かすために必要なデータ（例えば、
砥石台の目標位置ｘや目標送り速度Ｖ）を後述するデジ
タルサーボユニットＤＳＵＸ，ＤＳＵＺにそれぞれ出力
するようになっている。

【００１８】デジタルサーボユニットＤＳＵＸは、主に
中央処理装置（ＣＰＵ）４１と、メモリ４２と、入出力
インタフェース４３から構成される。入出力インタフェ
ース４３には前記エンコーダ２４の出力値とＡ／Ｄコン
バータ４４を介してデジタル化されたサーボモータ２３
の負荷電流（フィードバック電流）がサンプリングタイ
ムΔｔ毎に入力される。また、制御装置３０からのデー
タの受け渡しもこの入出力インタフェース４３にて行わ
れるようになっている。メモリ４２には、サーボモータ
を駆動するための動作プログラム４２ａおよび詳細な説
明は後述する異常判別プログラム４２ｂ等が記憶されて
いる。

【００１９】動作プログラム４２ａは以下の動作をして
サーボモータ２３を制御し、砥石台１３を移動する。制
御装置３０から砥石台３０（砥石Ｇ）の目標位置ｘおよ
び目標送り速度Ｖが送られると、まず、速度パターンを
形成する。この速度パターンとは図４［Ａ］に示すよう
に、砥石台１３の移動（厳密にはサーボモータ２３の制
御）を開始してからの経過時間ｔとこの経過時間ｔにお
ける指令速度との関係を示した台形のパターンであり、
あらかじめ設定されている加速および減速の勾配と目標
送り速度Ｖとにより形成される台形の面積が目標位置ｘ
と等しくなるように形成される。なお、この速度パター
ンは式として形成しても、表としてメモリ４２に形成し
ても構わない。

【００２０】続いて、この速度パターンに従って砥石台
１３を移動する移動位置が算出され、この移動位置とエ
ンコーダ２３の出力値の偏差からサーボモータ２３に出
力する回転速度を算出する。そして、この回転速度に相
当する電流指令値を図略のアンプを介してサーボモータ
２３に出力し制御するようになっている。上述した制御
がなされた砥石台１３は、制御装置３０から目標位置ｘ
および目標送り速度Ｖが送られると所定の速度で加速
し、目標送り速度Ｖに到達すると等速移動して目標位置
ｘに減速停止するように移動される。また、動作プログ
ラム４２ａでは、砥石台１３の移動（厳密にはサーボモ
ータ２３の制御）を開始してからの時間と前記速度パタ
ーンによって求まる指令速度が砥石台１３の現在の移動
速度ｖとして算出されるようになっている。さらに、詳
細な説明は省略したが加速度制御にて使用されるサーボ
モータ２３の負荷電流（フィードバック電流）がサンプ
リングタイムΔｔ毎にメモリ４２にバッファリングさ
れ、常に最新のデータから所定数保持されるようになっ
ている。

【００２１】デジタルサーボユニットＤＳＵＺは前記デ
ジタルサーボユニットＤＳＵＸと同様の構成をしている
ので詳細な説明は省略するが、ＮＣ制御装置３０によっ
て送られたテーブル１２の移動に必要なデータ（テーブ
ル１２の目標位置および移動速度）をサーボモータ２１
に出力する偏差に相当した回転速度に変換し、この回転
速度に相当する電流指令値を図略のアンプを介してサー
ボモータ２１に出力し、サーボモータ２１を駆動してテ
ーブル１２を移動させるようになっている。ただし、デ
ジタルサーボユニットＤＳＵＺには異常判別プログラム
４２ｂは記憶されていない。

【００２２】なお、上述したＮＣ制御装置３０およびデ
ジタルサーボユニットＤＳＵＸ，ＤＳＵＺにおいては、
ＮＣ制御装置３０から各デジタルサーボユニットＤＳＵ
Ｘ，ＤＳＵＺにデータをインタフェース３３，４３を介
して転送しているが、ＮＣ制御装置３０とデジタルサー
ボユニットＤＳＵＸ並びにＮＣ制御装置３０とデジタル
サーボユニットＤＳＵＺに共通して使用できる共有メモ
リがある場合は制御装置３０はそれぞれの共有メモリに
必要なデータをセットしても構わない。また、特許請求
の範囲に記載された請求項２の発明における駆動装置
は、主にデジタルサーボユニットＤＳＵＸ、サーボモー
タ２３およびエンコーダ２４から構成される。

【００２３】６０はシーケンスコントローラであり、研
削盤１０の各動作を開始、停止、中断させる指令信号を
制御装置３０に出力するようになっている。次に、本発
明の特徴的な部分であるデジタルサーボユニットＤＳＵ
Ｘの異常判別プログラム４２ｂについて、図２の動作フ
ローチャート並びに図３の砥石台１３の速度および加速
度変化量等の変化を示したグラフを用いて詳細に説明す
る。なお、以下の説明においてテーブル１２の移動は本
発明に関係がないため砥石台１３の移動についてのみ説
明する。

【００２４】シーケンスコントローラ６０の指令信号に
応じてＮＣ制御装置３０がデジタルサーボユニットＤＳ
ＵＸに砥石台１３の目標位置ｘおよび目標送り速度Ｖを
送る。すると、このデータに基づきデジタルサーボユニ
ットＤＳＵＸは動作プログラム４２ａを実行し、サーボ
モータ２１を駆動して砥石台１３を目標送り速度Ｖで目
標位置ｘに移動させる。この時、この動作プログラム４
２ａと平行して図２に示した異常検出プログラム４２ａ
が実行される。この異常検出プログラム４２ａはエンコ
ーダ２４およびＡ／Ｄコンバータ４４のサンプリングタ
イムΔｔ毎に随時実行される。

【００２５】ステップ１０２にて砥石台１３（砥石Ｇ）
の現在の移動速度ｖがチェック有効速度Ｖｓ以上である
かの判別が行われる。このチェック有効速度Ｖｓとは、
予め設定された設定値であり、砥石台１３がこのチェッ
ク有効速度Ｖｓ以上の速度で移動中か否かを判別し、チ
ェック有効速度Ｖｓ以上の速度で移動中の時のみ砥石Ｇ
の異常な負荷が作用したかを判別するようになってい
る。これは、砥石Ｇが高速移動中に工作物Ｗ等に衝突し
た場合に砥石Ｇへのダメージが大きく砥石割れを発生す
る原因になるためである。砥石台１３（砥石Ｇ）の現在
速度ｖがチェック有効速度Ｖｓより小さい場合には、ス
テップ１１６に移行して後述するタイマカウンタをクリ
ア（ｔｃ＝０）し、砥石台１３の移動を継続する。一
方、砥石台１３の現在速度ｖがチェック有効速度Ｖｓ以
上であればステップ１０４に移行する。なお、上述した
ように、砥石台１３（砥石Ｇ）の現在の移動速度ｖは、
動作プログラム４２ａにて前記速度パターンから算出さ
れた指令速度が用いられる。また、前記チェック有効速
度Ｖｓは任意に設定できる設定値であり、この設定値以
上の速度を砥石台１３の高速移動とし、設定値以下の速
度を砥石台１３の低速移動として規定するのみで、砥石
台１３の研削送りと早送りを区別する値ではない。すな
わち、研削送りの中でも高速および低速を設定できる
（例えば、粗研での研削送りを以上を高速とし、精研で
の研削送りを低速とする）。ただし、研削送りと早送り
で高速と低速を区別することも可能である。

【００２６】ステップ１０４では、砥石台１３の現在の
移動速度ｖが目標送り速度Ｖに到達し、等速移動してい
るかの判断が行われる。上述したように、デジタルサー
ボユニットＤＳＵＸは制御装置３０から砥石台１３の目
標位置ｘおよび目標送り速度Ｖを受けると、動作プログ
ラム４２ａにて決定した速度パターン（図３［Ａ］参
照）に従って目標送り速度Ｖまで加速し、目標送り速度
Ｖに到達すると等速移動し、目標位置ｘに減速停止す
る。そこで、ステップ１０４では砥石台１３が加速中も
しくは減速中でないかの判断が行われている。これは、
砥石Ｇに作用する負荷を砥石台１３を駆動するサーボモ
ータ２２の負荷電流から判別するため、砥石台１３が加
速および減速中には負荷電流の変化が大きいためであ
る。砥石台１３の現在の移動速度ｖが指令移動速度Ｖに
到達し（ｖ＝Ｖ）、等速移動している場合にはステップ
１０６に移行する。一方、砥石台１３が加速もしくは減
速の途中である（等速移動していない）場合にはステッ
プ１１６に移行して、タイマカウンタをクリアし（ｔｃ
＝０）、砥石台１３の移動を継続する。

【００２７】ステップ１０６に移行すると、タイマカウ
ンタを増加して（ｔｃ＝ｔｃ＋１）、砥石台１３が等速
移動を開始してからの時間をカウントする。ステップ１
０８にて、タイマカウンタｔｃの値があらかじめ設定さ
れた設定値であるチェック遅延時間Ｔ（例えば１００ｍ
ｓ）と比較され、砥石台１３が等速移動を開始してから
チェック遅延時間Ｔ以上経過したかを判別する。これ
は、ステップ１０４にて砥石台１３が等速移動を開始し
たか否かの判別が動作プログラム４２ａにて形成した速
度パターンから算出された指令速度を砥石台１３の現在
の移動速度ｖとしてで判別しているため、実際にはサー
ボモータ２３のサーボ遅れ等により砥石台１３は等速移
動を開始しておらず、この時の安定しない負荷電流（フ
ィードバック電流）によって異常判別処理（後述するス
テップ１０１〜１１２）を行わないようにし、より高感
度に異常を検出するためである。

【００２８】そして、砥石台１３（砥石Ｇ）が等速移動
を開始してからチェック遅延時間Ｔが経過していない場
合には砥石台１３の移動を継続し、一方、チェック遅延
時間Ｔ以上経過していればステップ１１０に移行する。
ステップ１１０に移行すると、上述したようにメモリ４
２にバッファリングされた負荷電流から砥石台１３の加
速度変化量ＤＡが次式より算出される。

【００２９】 ＤＡ＝Ｃ・（（Ｉｎ）−（Ｉｎ−１）） ・・・（１） ただし、Ｃは変換係数 （Ｉｎ）は今回測定した負荷電流 （Ｉｎ−１）は前回測定した負荷電流 とする。 ステップ１１２にて、前記式（１）にて算出された加速
度変化量ＤＡがあらかじめ設定されたしきい値の範囲に
あるか否かの判別が行われる。すなわち、しきい値の上
限値をＤＡｍａｘとし、下限値をＤＡｍｉｎとすると、
ＤＡｍｉｍ＜ＤＡ＜ＤＡｍａｘの場合には、砥石台１３
には異常な負荷が作用していないと判断して砥石台１３
の移動を継続し、ＤＡ≦ＤＡｍｉｎもしくはＤＡｍａｘ
≦ＤＡの場合には、砥石Ｇに異常な負荷が作用したと判
断してステップ１１４に移行して砥石台１３を戻し、異
常終了とする。

【００３０】次に、図３のグラフを用いて、実際の動作
について説明する。図３［Ａ］は砥石台１３の速度と時
間ｔとの関係、図３［Ｂ］は異常判別の有無と時間ｔと
の関係、図３［Ｃ］は加速度変化量ＤＡと時間ｔの関
係、図３［Ｄ］は砥石台１３の位置と時間ｔとの関係を
それぞれ示したグラフである。まず、シーケンスコント
ローラ６０の砥石台１３の移動指令により、制御装置３
０が目標位置ｘ１および目標送り速度Ｖ１（高速）をデ
ジタルサーボユニットＤＳＵＸに送る。すると、デジタ
ルサーボユニットＤＳＵＸの動作プログラム４２ａが実
行されサーボモータ２３を駆動して砥石台１３（砥石
Ｇ）を移動すると共に、異常判別プログラム４２ｂが実
行される。以下に時刻ｔ５までに行われる異常判別プロ
グラム４２ｂの動作について説明する。

【００３１】砥石台１３の移動開始から時刻ｔ１まで砥
石台１３は加速中である。ステップ１０２にて砥石台１
３の現在速度ｖとチェック有効速度Ｖｓの比較がなさ
れ、現在速度ｖがチェック有効速度Ｖｓ以下のためステ
ップ１１６に移行してタイマカウンタをクリアして異常
判断処理（ステップ１１０〜１１２）を行わず砥石台１
３の移動を継続する。

【００３２】時刻ｔ１から時刻ｔ２までにおいても砥石
台１３は加速中であるが、現在速度ｖがチェック有効速
度Ｖｓより大きいためステップ１０４に移行する。ステ
ップ１０４においては砥石台１３は目標送り速度Ｖ１に
到達していないためステップ１１６に移行し異常判別処
理を行わず砥石台１３の移動を継続する。時刻ｔ２に達
すると砥石台１３は目標送り速度Ｖ１に到達し等速移動
を開始するのでステップ１０６に移行しタイマカウンタ
を増加する。ステップ１０８にてチェック遅延時間Ｔと
の比較が行われ、ｔｃ＜Ｔより異常処理判別処理を行わ
ず砥石台１３の移動を継続する。

【００３３】時刻ｔ３から時刻ｔ４の間では、砥石台１
３は等速移動を行い、等速移動を開始してからチェック
遅延時間Ｔを経過する（ｔｃ≧Ｔ）ので以下の異常判別
処理を行う。すなわち、ステップ１１０に移行し、加速
度変化量ＤＡを上述した式（１）にて算出する。そし
て、ステップ１１２に移行し加速度変化量ＤＡが前記し
きい値ＤＡｍａｘ，ＤＡｍｉｎと比較される（図２参
照）。いま、時刻ｔ３からｔ４の間に砥石台１３に異常
な負荷が作用しなかったとすると、砥石台１３の移動は
継続され、時刻ｔ４から減速を開始し、時刻ｔ５に砥石
台１３は目標位置ｘ１に停止する。なお、時刻ｔ４〜ｔ
５の間は減速中のためステップ１０４の判断により異常
判別処理（ステップ１１０〜１１２）は行われない。

【００３４】砥石台１３が目標位置ｘ１に到達すると、
次に、シーケンスコントローラ６０は、砥石台１３を目
標位置ｘ２に目標送り速度Ｖ２（低速）に移動させる指
令信号を制御装置３０に出力するものとする。シーケン
スコントローラ６０からの指令信号を入力した、制御装
置３０は目標位置ｘ２および目標送り速度をデジタルサ
ーボユニットＤＳＵＸに送り、サーボモータ２３を駆動
して砥石台１３を移動させる。これにより、同様に砥石
台１３は加速移動、等速移動、および減速移動をして時
刻ｔ６には目標位置ｘ２に到達するが、砥石台１３の移
動速度はチェック有効速度Ｖｓを越えることがないので
異常判別処理（ステップ１１０〜１１２）は行われな
い。

【００３５】砥石台１３が目標位置ｘ２に到達すると、
さらに、シーケンスコントローラ６０は、砥石台１３を
目標位置ｘ３に目標送り速度Ｖ１（高速）に移動させる
指令信号を制御装置３０に出力するものとする。シーケ
ンスコントローラ６０からの指令信号を入力した、制御
装置３０は目標位置ｘ３および目標送り速度Ｖ１をデジ
タルサーボユニットＤＳＵＸに送り、サーボモータ２３
を駆動して砥石台１３を移動させる。この場合、砥石台
１３は前記砥石台１３を目標位置ｘ１に移動させた場合
と同様に異常判別プログラム４２ｂが実行され、砥石Ｇ
に作用する異常な負荷の検出が行われる。ここで、何ら
かの原因で時刻ｔ７にて砥石Ｇに異常な負荷が作用した
とすると、ステップ１１０にて算出した加速度変化量Ｄ
Ａがしきい値の上限値ＤＡｍａｘを越える（もしくは、
しきい値の下限値ＤＡｍｉｎを下まわる）ため（図３
［Ｃ］の時刻ｔ７の部分）、ステップ１１２の判断より
ステップ１１４に移行し、砥石台１３を戻し異常終了と
する。

【００３６】以上に述べたように本実施例の数値制御研
削盤は、砥石Ｇに作用する負荷を砥石台１３を駆動する
サーボモータ２３の負荷電流から砥石台１３の加速度変
化量ＤＡとして検出し、さらに、この加速度変化ＤＡよ
り異常を判別する場合において、砥石台１３が等速移動
をしており、かつ等速移動を開始してからチェック遅延
時間経過した後から判別を行うようにしたため、負荷電
流のばらつきによるの誤動作を回避でき、高感度に異常
判別が行える。また、砥石Ｇに作用した異常な負荷の判
別をデジタルサーボユニットＤＳＵＸ内にて、サンプリ
ングタイムΔｔの周期で高速に行うため、異常検出から
砥石戻しが開始されるまでに時間要さず高速に反応でき
るため砥石割れの事故を防ぐことができる。さらに、チ
ェック有効速度Ｖｓを設けることにより必要な場合の時
のみ異常判別が行えるといった利点がある。

【００３７】なお、上述した実施例のステップ１０４に
おいて、砥石台１３が等速移動を開始したか（等速移動
中であるか）を判別する場合、速度パターンに基づいて
算出された砥石台１３の現在の移動速度ｖが制御装置３
０から送られた目標送り速度Ｖが等しくなった時（ｖ＝
Ｖ）に等速移動を開始したと判別しているが、現在算出
された砥石台１３の移動速度（ｖ０とする）の値がサン
プリングタイムΔｔ前に算出された砥石台１３の移動速
度（ｖ１とする）の値と等しくになった場合に砥石台１
３が等速移動を開始したと判別しても構わない。すなわ
ち、動作プログラム４２ａにて算出される指令速度を所
定数メモリ４２にバッファリングし、現在算出された指
令速度ｖ０とサンプリングタイムΔｔ前に算出された指
令速度ｖ１を比較してｖ０＝ｖ１の場合に砥石台１３が
等速移動を開始したと判別してもよい。

【００３８】また、本発明の等速移動判別手段として本
実施例においては、デジタルサーボユニットＤＳＵＸ内
で算出される指令速度（砥石台の現在の移動速度ｖ）が
目標送り速度Ｖに到達してから所定のチェック遅延時間
Ｔ経過後に砥石台１３が等速で移動していると判断して
いるが、加速度変化量ＤＡの異常を判別するしきい値Ｄ
Ａｍａｘ，ＤＡｍｉｎの範囲を大きくすれば指令速度
（砥石台の現在の移動速度ｖ）が目標送り速度Ｖに到達
した時点で砥石台１３が等速移動を行っていると判別し
て異常判別を開始しても構わない。

【００３９】さらに、本発明の等速移動判別手段として
本実施例においては、速度パターンから算出される指令
速度を砥石の移動速度ｖとして等速の判別を行っている
が、エンコーダ２３の出力値を微分して算出される砥石
台１３の実移動速度を求め、この実移動速度から砥石台
１３が等速移動をしているかを判別してもよい。すなわ
ち、上述した動作プログラム４２ａ内でフィードバック
されるエンコーダ２３の出力値を微分して砥石台１３の
実移動速度Ｆを算出し、この実移動速度Ｆと目標移動速
度Ｖとを比較してこの差が所定の誤差範囲ｇ内にある
（Ｆ−Ｖの絶対値がｇより小さい）場合に砥石台１３が
等速移動を開始したと判別してもよい。また、エンコー
ダ２３の出力値を微分して算出された砥石台１３の実移
動速度Ｆを所定数メモリ４２にバッファリングし、現在
算出した砥石台１３の実移動速度（Ｆ０とする）とサン
プリングタイムΔｔ前に算出した砥石台１３の実移動速
度（Ｆ１とする）の値を比較してその差が所定の誤差が
所定の誤差範囲ｆ内にある（Ｆ０−Ｆ１の絶対値がｆよ
り小さい）場合に砥石台１３が等速移動を開始したと判
別してもよい。

【００４０】また、本実施例においてはバッファリング
された負荷電流よりステップ１１０にて加速度変化量Ｄ
Ａを算出し、この加速度変化量ＤＡの値に基づき異常判
別を行っている。これは詳細な説明は省略したがデジタ
ルサーボユニットＤＳＵＸがサーボモータ２３を加速度
制御する場合に加速度変化量ＤＡが算出されるためこれ
を利用するためであるが、本発明は、サーボモータ２３
の負荷電流の変化量が求められれば良いので負荷電流の
変化量ΔＩ（例えばΔＩ＝（Ｉｎ）−（Ｉｎ−１）よ
り）を算出し、この負荷電流の変化量ΔＩの値が所定の
しきい値の範囲を越えた場合に砥石Ｇに異常な負荷が作
用したと判断しても実質的に同一であり構わない。

【００４１】さらに、上述した実施例において異常判別
処理はデジタルサーボユニットＤＳＵＸにて行われてい
るが、サーボモータ２３の負荷電流を制御装置３０に入
力し、制御装置３０にて異常判別を行っても構わない
が、この場合、異常検出から砥石戻しの応答速度は信号
授受の分遅れる。なお、本実施例においては研削盤につ
いて述べたが、本発明は研削盤に限られず、工具を工作
物に対して移動させて加工を行う工作機械ならば旋盤、
マシミングセンタ等の工作機械においても実施可能であ
る。

【００４２】

【発明の効果】以上に述べたように請求項１から５に記
載された数値制御加工装置は、工具に作用する負荷を工
具を移動する駆動装置の負荷電流として検出し、この負
荷電流の変化量から工具に作用する負荷の異常を判別す
るようにしたため、加工条件や工具の切れ味等に左右さ
れることなく異常な負荷だけを判別できる。さらに、こ
の異常判別を工具が等速移動中のみに行うため異常検出
のしきい値を狭めることができ高感度に異常を判別でき
る。

【００４３】特に、請求項２の発明においては、この異
常判別が工具を駆動する駆動装置に設けたことにより異
常を検出してから工具を後退するまでに信号授受の時間
を要さず、工具後退の反応を高速に行えるので工具の損
傷が防止できる。また、請求項３の発明においては、工
具が等速移動を開始したことを判別した後、所定の遅延
時間が経過するまで異常判別を行わないため、サーボ遅
れ等によって発生する負荷電流の変化量のばらつきを誤
って異常と判別することがなく、より高感度に異常判別
が行える。

【００４４】さらに、請求項５の発明においては、上述
した異常判別が工具が所定の有効速度以上で等速移動し
ているときのみに行われるため、工具が高速移動してい
る等の異常判別が必要な場合のみ異常判別を行うことが
できるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す数値制御研削盤の全体構
成図である。

【図２】本発明の異常判別プログラムを示したフローチ
ャートである。

【図３】砥石台の速度、加速度変化量および砥石台の位
置と時間の関係をそれぞれ示したグラフである。

【図４】従来の数値制御研削盤の異常検出を示す説明図
である。

【符号の説明】

１０ 研削盤 １３ 砥石台 ２１，２３ サーボモータ ２２，２４ エンコーダ ３０ 制御装置 ３１，４１中央処理装置（ＣＰＵ） ３２，４２ メモリ ３３，４３ 入出力インタフェース ４４ Ａ／Ｄコンバータ Ｇ 砥石 Ｗ 工作物 ＤＳＵＸ，ＤＳＵＺ デジタルサーボユニット Ｖｓ チェック有効速度 Ｔ チェック遅延時間 ＤＡ 加速度変化量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 友也 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具を工作物に対して移動させて工作物
   の加工を行う数値制御加工装置において、前記工具を移
   動させる駆動装置と、前記駆動装置の負荷電流を検出す
   る負荷電流検出手段と、前記負荷電流の変化量を算出す
   る負荷電流変化量算出手段と、前記駆動装置を駆動する
   指令速度に基づいて求められた前記工具の現在の移動速
   度から前記工具が等速で移動しているか否かを判別する
   等速移動判別手段と、前記等速移動判別手段により前記
   工具が等速移動をしていると判別された後に、前記負荷
   電流変化量算出手段により算出された前記負荷電流の変
   化量があらかじめ設定されたしきい値の範囲を逸脱した
   場合に異常と判別する異常判別手段とからなることを特
   徴とする数値制御加工装置。
2. 【請求項２】 工具を工作物に対して移動させる駆動装
   置を有し工作物の加工を行う数値制御加工装置におい
   て、前記駆動装置の負荷電流を検出する負荷電流検出手
   段と、前記負荷電流の変化量を算出する負荷電流変化量
   算出手段と、前記駆動装置を駆動する指令速度に基づい
   て求められた前記工具の現在の移動速度から前記工具が
   等速で移動しているか否かを判別する等速移動判別手段
   と、前記等速移動判別手段により前記工具が等速移動を
   していると判別された後に、前記負荷電流変化量算出手
   段により算出された前記負荷電流の変化量があらかじめ
   設定されたしきい値の範囲を逸脱した場合に異常と判別
   する異常判別手段とを前記駆動装置に備えたことを特徴
   とする数値制御加工装置。
3. 【請求項３】 工具を工作物に対して移動させて工作物
   の加工を行う数値制御加工装置において、前記工具を移
   動させる駆動装置と、前記駆動装置の負荷電流を検出す
   る負荷電流検出手段と、前記負荷電流の変化量を算出す
   る負荷電流変化量算出手段と、前記駆動装置を駆動する
   指令速度に基づいて求められた前記工具の現在の移動速
   度から前記工具が等速で移動しているか否かを判別する
   等速移動判別手段と、前記等速移動判別手段により前記
   工具が等速移動をしていると判別された場合に等速移動
   を開始してからの経過時間を計測する時間計測手段と、
   前記時間計測手段により計測された経過時間があらかじ
   め設定された遅延時間を経過したか否かを判別する経過
   時間判別手段と、前記経過時間判別手段により前記工具
   が等速移動を開始してから前記遅延時間を経過したと判
   断した後に、前記負荷電流変化量算出手段により算出さ
   れた前記負荷電流の変化量があらかじめ設定されたしき
   い値の範囲を逸脱した場合に異常と判別する異常判別手
   段とからなることを特徴とする数値制御加工装置。
4. 【請求項４】 工具を工作物に対して移動させて工作物
   の加工を行う数値制御加工装置において、前記工具を移
   動させる駆動装置と、前記工具の現在の移動速度を検出
   する速度検出手段と、前記駆動装置の負荷電流を検出す
   る負荷電流検出手段と、前記負荷電流検出手段にて検出
   された前記負荷電流より負荷電流の変化量を算出する負
   荷電流変化量算出手段と、前記移動速度検出手段にて検
   出された前記工具の移動速度に基づいて前記工具が等速
   で移動しているか否かを判別する等速移動判別手段と、
   前記等速移動判別手段により前記工具が等速移動をして
   いると判別された後に、前記負荷電流変化量算出手段に
   より算出された前記負荷電流の変化量があらかじめ設定
   されたしきい値の範囲を逸脱した場合に異常と判別する
   異常判別手段とからなることを特徴とする数値制御加工
   装置。
5. 【請求項５】 前記異常判別手段をあらかじめ設定され
   た有効速度以上で工具が等速移動している場合にのみ行
   うようにした前記請求項１から４のいずれかに記載の数
   値制御加工装置。