JPWO2014068644A1 - 監視区間自動設定装置、工作機械、および監視区間自動設定方法 - Google Patents

Abstract

工具に加わる負荷を監視する監視区間を、自動的に設定可能な監視区間自動設定装置、工作機械、および監視区間自動設定方法を提供することを課題とする。監視区間自動設定装置（３）は、工具（Ｔ１〜Ｔ１０）を用いてワーク（Ｗ）を加工するＧ１〜Ｇ３を含むプログラム（９０ａ）が格納された記憶部（２０）と、プログラム（９０ａ）を編集可能であって、プログラム（９０ａ）に対して、Ｇ１〜Ｇ３の前方に、工具（Ｔ１〜Ｔ１０）に加わる負荷の監視を開始するＭ１３０を、Ｇ１〜Ｇ３の後方に、負荷の監視を終了するＭ１３１を、各々挿入する監視区間設定工程を実行する演算部（２１）と、を有する制御装置（２）を備える。

Description

本発明は、工具に加わる負荷を監視するための監視区間を設定する際に用いられる監視区間自動設定装置、当該監視区間自動設定装置を備える工作機械、および監視区間自動設定方法に関する。

旋盤において、ワーク加工中に工具の刃がチッピングを起こすと、工具を動かすモータのトルクや、ワークを動かす主軸のモータのトルクが変動する。特許文献１に記載の加工負荷監視方式は、当該トルク変化を基に、工具の刃のチッピングを検出している。すなわち、同文献記載の加工負荷監視方式は、実際のトルク変化と異常判別用のしきい値とを比較し、実際のトルクがしきい値を超えた場合に、チッピングが発生したと判別している。

特開平７−１３２４４０号公報 特開２００８−３６８０４号公報

例えば、旋盤により円柱状のワークの外周面を切削加工する場合、まず、ワークを主軸の軸周りに回転させる（作業ａ）。次に、工具の刃を、ワークの外周面に当接させる（作業ｂ）。続いて、工具をワークの軸方向に移動させることにより、ワークの外周面に切削加工を施す（作業ｃ）。最後に、工具の刃を、ワークの外周面から離間させる（作業ｄ）。

これら一連の作業ａ〜ｄのうち、作業ｂや作業ｄの際には、工具を動かすモータのトルクや、ワークを動かす主軸のモータのトルクが大きく変動する。このため、トルクがしきい値を超えやすくなる。したがって、実際には工具の刃がチッピングしていないにもかかわらず、チッピングしていると、誤判別されるおそれがある。

そこで、このような誤判別を回避するため、本発明者は、監視区間を設定することに想到した。すなわち、上記一連の作業ａ〜ｄのうち、トルクを監視する必要があるのは、作業ｃ、つまりワークの外周面に切削加工を施している間だけである。このため、作業ｃだけが含まれるように、監視区間を設定すればよい。このように、監視区間を設定すると、誤判別を回避することができる。

しかしながら、作業者の手動により監視区間の設定を行うのは、煩雑である。すなわち、作業者は、工作機械の画面にワーク加工用のプログラムを表示し、当該プログラムにおける切削作業（作業ｃ）の前方に監視区間の始点を、後方に監視区間の終点を、挿入する必要がある。また、手動により監視区間の設定を行うと、監視区間の重複が発生しやすい。また、不完全な監視区間が設定されやすい。例えば、始点があるものの、終点がない監視区間が設定されるおそれがある。

この点、特許文献２には、プログラムを読み込む際に、早送り動作を指令するＧコードの前後に、自動的にＭコードを挿入可能なＮＣ装置が開示されている。しかし、特許文献２には、工具を動かすモータのトルクや、ワークを動かす主軸のモータのトルクを監視する技術は開示されていない。また、これらのトルクつまり工具に加わる負荷を監視する監視区間を設定する技術は開示されていない。

そこで、本発明は、工具に加わる負荷を監視する監視区間を、自動的に設定可能な監視区間自動設定装置、当該監視区間自動設定装置を備える工作機械、および監視区間自動設定方法を提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するため、本発明の監視区間自動設定装置は、工具を用いてワークを加工する加工指令を含むプログラムが格納された記憶部と、該プログラムを編集可能であって、該プログラムに対して、該加工指令の前方に、該工具に加わる負荷の監視を開始する監視開始指令を、該加工指令の後方に、該負荷の監視を終了する監視終了指令を、各々挿入する監視区間設定工程を実行する演算部と、を有する制御装置を備えることを特徴とする。

本発明の監視区間自動設定装置によると、プログラムの加工指令の前方に、監視開始指令を、自動的に挿入することができる。並びに、プログラムの加工指令の後方に、監視終了指令を、自動的に挿入することができる。すなわち、前後方向から加工指令を挟み込むように、自動的に、プログラムに監視区間（監視開始指令から監視終了指令までの区間）を設定することができる。このため、ワーク加工時に、工具に加わる負荷を監視することができる。したがって、例えば、負荷を基に工具の破損を検出することができる。

また、本発明の監視区間自動設定装置によると、監視区間を手動で設定する場合と比較して、監視区間の重複や、不完全な監視区間の設定など、人為的なミスが発生しにくい。したがって、たとえ監視区間の設定数が多い場合であっても、正確に監視区間を設定することができる。

（２）好ましくは、上記（１）の構成において、連続する複数の前記加工指令を前記プログラムが含む場合、前記演算部は、前記監視区間設定工程において、該プログラムに対して、最初の該加工指令の前方に前記監視開始指令を、最後の該加工指令の後方に前記監視終了指令を、各々挿入する構成とする方がよい。

本構成によると、複数の加工指令に対して、包括的に監視区間を設定することができる。このため、複数の加工指令の各々に対して個別に監視区間を設定する場合と比較して、監視区間の設定作業が簡単になる。また、プログラムに対する、監視開始指令、監視終了指令の挿入数を削減することができる。したがって、プログラムが冗長になるのを抑制することができる。

（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記プログラムに関するデータを表示可能な表示装置を備え、前記演算部は、前記監視区間設定工程において、該プログラムに対して、該表示装置における前記負荷の表示を開始する表示開始指令と該負荷の表示を終了する表示終了指令とを、該表示開始指令と該表示終了指令との間に前記監視開始指令と前記監視終了指令とが入るように、各々挿入する構成とする方がよい。本構成によると、表示装置に、監視区間における負荷を表示することができる。このため、作業者が負荷を確認することができる。

（４）好ましくは、上記（１）ないし（３）のいずれかの構成において、前記演算部は、前記監視区間設定工程の前に、複数の前記プログラムの中から、前記監視開始指令および前記監視終了指令を挿入する該プログラムを選択するプログラム選択工程を実行する構成とする方がよい。本構成によると、複数のプログラム中、所望のプログラムに対して、監視区間を設定することができる。つまり、所望のプログラムに対して、負荷の監視を行うことができる。

（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記演算部は、前記監視区間設定工程の前に、複数の前記工具の中から、前記監視開始指令および前記監視終了指令を挿入する該工具を選択する工具選択工程を実行する構成とする方がよい。本構成によると、複数の工具中、所望の工具に対して、監視区間を設定することができる。つまり、所望の工具に対して、負荷の監視を行うことができる。

（６）好ましくは、上記（１）ないし（５）のいずれかの構成において、前記演算部は、前記監視区間設定工程の後に、前記プログラムに挿入された前記監視開始指令および前記監視終了指令を検査する検査工程を実行する構成とする方がよい。本構成によると、監視区間設定工程により設定された監視区間の、設定ミスを検出することができる。

（７）好ましくは、上記（１）ないし（６）のいずれかの構成において、前記演算部は、前記監視区間設定工程の後に、前記監視開始指令および前記監視終了指令が挿入された前記プログラムを前記記憶部に格納する保存工程を実行する構成とする方がよい。本構成によると、監視区間設定後のプログラムを、記憶部に保存することができる。

（８）好ましくは、上記（１）ないし（７）のいずれかの構成において、前記加工指令はＧコードであり、前記監視開始指令および前記監視終了指令は、互いに異なるＭコードである構成とする方がよい。

ここで、「Ｇコード」とは、軸（例えば、主軸、工具用のスライド軸など）の移動、座標系の設定などに関するコードをいう。また、「Ｍコード」とは、工作機械を動かす際に、スイッチやフラグの働きをするコードをいう。本構成によると、加工指令を表すＧコードの前後両側に、互いに異なるＭコードを挿入することにより、簡単に監視区間を設定することができる。

（９）上記課題を解決するため、本発明の工作機械は、上記（１）ないし（８）のいずれかの監視区間自動設定装置を備えることを特徴とする。上記（１）の構成と同様に、本発明の工作機械によると、自動的に、プログラムに監視区間を設定することができる。また、監視区間設定時に、人為的なミスが発生しにくい。

（１０）上記課題を解決するため、本発明の監視区間自動設定方法は、工具を用いてワークを加工する加工指令を含むプログラムに対して、該加工指令の前方に、該工具に加わる負荷の監視を開始する監視開始指令を、該加工指令の後方に、該負荷の監視を終了する監視終了指令を、各々挿入する監視区間設定工程を有することを特徴とする。上記（１）の構成と同様に、本発明の監視区間自動設定方法によると、自動的に、プログラムに監視区間を設定することができる。また、監視区間設定時に、人為的なミスが発生しにくい。

（１１）好ましくは、上記（１０）の構成において、連続する複数の前記加工指令を前記プログラムが含む場合、前記監視区間設定工程において、該プログラムに対して、最初の該加工指令の前方に前記監視開始指令を、最後の該加工指令の後方に前記監視終了指令を、各々挿入する構成とする方がよい。上記（２）の構成と同様に、本構成によると、複数の加工指令に対して、包括的に監視区間を設定することができる。

（１２）好ましくは、上記（１０）または（１１）の構成において、前記監視区間設定工程において、前記プログラムに対して、該プログラムに関するデータを表示可能な表示装置における前記負荷の表示を開始する表示開始指令と該負荷の表示を終了する表示終了指令とを、該表示開始指令と該表示終了指令との間に前記監視開始指令と前記監視終了指令とが入るように、各々挿入する構成とする方がよい。上記（３）の構成と同様に、本構成によると、表示装置に、監視区間における負荷を表示することができる。

（１３）好ましくは、上記（１０）ないし（１２）のいずれかの構成において、前記監視区間設定工程の前に、複数の前記プログラムの中から、前記監視開始指令および前記監視終了指令を挿入する該プログラムを選択するプログラム選択工程を有する構成とする方がよい。上記（４）の構成と同様に、本構成によると、複数のプログラム中、所望のプログラムに対して、監視区間を設定することができる。

（１４）好ましくは、上記（１０）ないし（１３）のいずれかの構成において、前記監視区間設定工程の前に、複数の前記工具の中から、前記監視開始指令および前記監視終了指令を挿入する該工具を選択する工具選択工程を有する構成とする方がよい。上記（５）の構成と同様に、本構成によると、複数の工具中、所望の工具に対して、監視区間を設定することができる。

（１５）好ましくは、上記（１０）ないし（１４）のいずれかの構成において、前記監視区間設定工程の後に、前記プログラムに挿入された前記監視開始指令および前記監視終了指令を検査する検査工程を有する構成とする方がよい。上記（６）の構成と同様に、本構成によると、監視区間の設定ミスを検出することができる。

（１６）好ましくは、上記（１０）ないし（１５）のいずれかの構成において、前記監視区間設定工程の後に、前記監視開始指令および前記監視終了指令が挿入された前記プログラムを保存する保存工程を有する構成とする方がよい。上記（７）の構成と同様に、本構成によると、監視区間設定後のプログラムを保存することができる。

（１７）好ましくは、上記（１０）ないし（１６）のいずれかの構成において、前記加工指令はＧコードであり、前記監視開始指令および前記監視終了指令は、互いに異なるＭコードである構成とする方がよい。上記（８）の構成と同様に、本構成によると、簡単に監視区間を設定することができる。

本発明によると、工具に加わる負荷を監視する監視区間を、自動的に設定可能な監視区間自動設定装置、当該監視区間自動設定装置を備える工作機械、および監視区間自動設定方法を提供することができる。

図１は、第一実施形態のＣＮＣ旋盤の内部斜視図である。 図２は、同ＣＮＣ旋盤のブロック図である。 図３は、第一実施形態の監視区間自動設定方法における監視区間自動設定前後のプログラムの模式図である。 図４は、同監視区間自動設定方法のプログラム選択工程前段における画面の模式図である。 図５は、同工程後段における画面の模式図である。 図６は、同監視区間自動設定方法の工具選択工程前段における画面の模式図である。 図７は、同工程後段における画面の模式図である。 図８は、同監視区間自動設定方法の監視区間設定工程のフローチャートである。 図９は、同工程終了後における画面の模式図である。 図１０は、同監視区間自動設定方法の検査−保存工程のフローチャートである。 図１１は、同工程終了後における画面の模式図である。 図１２は、主軸モータの負荷電流の時間変化を示すグラフである。 図１３は、第二実施形態の監視区間自動設定方法における監視区間自動設定前後のプログラムの模式図である。

１：ＣＮＣ旋盤（工作機械）。
２：制御装置、２０：記憶部、２１：演算部、２２：入出力インターフェイス。
３：監視区間自動設定装置。
４：工具台、４０：刃物台、４１：タレット装置、４２：Ｘ軸下スライド、４３：Ｚ軸スライド、４４：Ｚ軸下スライド、４５Ｘ：Ｘ軸モータ、４５Ｚ：Ｚ軸モータ。
６：主軸台、６０：本体、６１：主軸、６２：チャック、６３Ｃ：主軸モータ。
７：ベッド、７０：傾斜部。
８：表示装置、８０：画面、８００：Ｍコード自動設定ボタン、８０１：ポップアップブロック、８０１ａ：テンキー、８０１ｂ：表示欄、８０１ｃ：入力ボタン、８０２：ポップアップブロック、８０２ａ：表示欄、８０２ｂ：ＯＫボタン、８０２ｃ：ＣＡＮＣＥＬボタン、８１０：プログラム表示欄、８１１：自動挿入ボタン、８１２：工具選択ボタン、８１３：Ｍ１３０挿入ボタン、８１４：Ｍ１３１挿入ボタン、８１５：Ｍ１３２挿入ボタン、８１６：Ｍ１３３挿入ボタン、８１７：Ｍコード削除ボタン、８１８：上書き保存チェックボックス、８１９：番号指定保存チェックボックス、８２０：保存ボタン、８２１：カーソル移動ボタン、８３：ポップアップブロック、８３０：工具チェックボックス、８３１：全チェックボタン、８３２：全消去ボタン、８３３：ＯＫボタン、８３４：ＣＡＮＣＥＬボタン、８４０：警告メッセージ、８４０ａ：ＯＫボタン。
９０ａ：プログラム、９０ｂ：プログラム、
ΔＤ：監視領域、Ｄ１：下限しきい値、Ｄ２：上限しきい値、ΔＴ：監視区間、Ｔ１３０〜Ｔ１３１：時刻、Ｔ１〜Ｔ１０：工具、Ｗ：ワーク。

以下、本発明の工作機械をＣＮＣ旋盤として具現化した実施の形態について説明する。

＜第一実施形態＞
［ＣＮＣ旋盤の構成］
まず、本実施形態のＣＮＣ旋盤の構成について説明する。図１に、本実施形態のＣＮＣ旋盤の内部斜視図を示す。図２に、同ＣＮＣ旋盤のブロック図を示す。図１、図２に示すように、ＣＮＣ旋盤１は、監視区間自動設定装置３と、工具台４と、主軸台６と、ベッド７と、を備えている。図１において、左右方向はＺ軸方向（主軸方向）に、前下−後上方向はＸ軸方向に、各々対応している。

ベッド７は、工場の床面に配置されている。ベッド７の上面後方には、傾斜部７０が配置されている。主軸台６は、本体６０と、主軸６１と、チャック６２と、を備えている。本体６０は、ベッド７の上面前方に配置されている。主軸６１は、本体６０から右側に突設されている。主軸６１は、自身の軸周りに回転可能である。チャック６２は、主軸６１の右端に配置されている。チャック６２には、着脱可能にワークＷが固定されている。

工具台４は、刃物台４０と、タレット装置４１と、Ｘ軸下スライド４２と、Ｚ軸スライド４３と、Ｚ軸下スライド４４と、を備えている。Ｚ軸下スライド４４は、ベッド７の上面の傾斜部７０に配置されている。Ｚ軸スライド４３は、Ｚ軸下スライド４４に対して、左右方向に移動可能である。Ｘ軸下スライド４２は、Ｚ軸スライド４３の上面に配置されている。タレット装置４１は、Ｘ軸下スライド４２に対して、前下−後上方向に移動可能である。刃物台４０は、タレット装置４１の左面に配置されている。刃物台４０には、３６°ずつ離間して、合計１０個のホルダ（図略）が配置されている。刃物台４０は、タレット装置４１により、ホルダ単位で、３６°ずつ回転可能である。刃物台４０の１０個のホルダには、１０個の工具Ｔ１〜Ｔ１０が割り当てられている。工具Ｔ１〜Ｔ１０は、ワークＷを切削加工可能である。

監視区間自動設定装置３は、制御装置２と、表示装置８と、を備えている。制御装置２は、記憶部２０と、演算部２１と、入出力インターフェイス２２と、を備えている。制御装置２は、表示装置８と、Ｘ軸モータ４５Ｘと、Ｚ軸モータ４５Ｚと、主軸モータ６３Ｃと、に電気的に接続されている。Ｘ軸モータ４５Ｘは、タレット装置４１を、前下−後上方向に駆動可能である。Ｚ軸モータ４５Ｚは、Ｚ軸スライド４３を、左右方向に駆動可能である。主軸モータ６３Ｃは、主軸６１を、軸回りに回転駆動可能である。

表示装置８は、画面８０を備えている。画面８０には、ＣＮＣ旋盤１のステータスなどを表示することができる。また、画面８０には、タッチボタンを表示することができる。作業者は、タッチボタンを介して、ＣＮＣ旋盤１に指示を入力する。

［監視区間自動設定方法］
次に、本実施形態の監視区間自動設定装置３が実行する監視区間自動設定方法について説明する。図３に、本実施形態の監視区間自動設定方法における監視区間自動設定前後のプログラムの模式図を示す。図３の左側は、監視区間自動設定前のプログラム９０ａである。図３の右側は、監視区間自動設定後のプログラム９０ｂである。

図３に示すように、プログラム９０ａ、９０ｂには、Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２というＧコードが用いられている。Ｇ０は、工具Ｔ１〜Ｔ１０の位置決めに関するＧコードである。Ｇ０は、ワークＷの任意の加工部分における加工を開始する際、別の位置から当該位置まで工具Ｔ１〜Ｔ１０を移動させる際に、用いられる。また、Ｇ０は、ワークＷの任意の加工部分における加工が終了した際、当該位置から別の位置まで工具Ｔ１〜Ｔ１０を移動させる際に、用いられる。

Ｇ１は、工具Ｔ１〜Ｔ１０の直線方向移動に関するＧコードである。Ｇ１は、ワークＷの加工中に工具Ｔ１〜Ｔ１０をＸ軸方向、Ｚ軸方向に移動させる際に、用いられる。Ｇ２は、工具Ｔ１〜Ｔ１０の円弧方向移動に関するＧコードである。Ｇ２は、ワークＷの加工中に工具Ｔ１〜Ｔ１０を円弧方向に移動させる際に、用いられる。なお、これらのＧコード以外にも、Ｇ３（工具Ｔ１〜Ｔ１０の円弧方向（Ｇ２の場合と反対方向）移動に関するＧコードなどが用いられる場合がある。このように、プログラム９０ａ、９０ｂ中のＧ１〜Ｇ３は、ワークＷの任意の加工部分の加工を意味している。Ｇ１〜Ｇ３は、各々、本発明の「加工指令」の概念に含まれる。

以下に説明する監視区間自動設定方法においては、プログラム番号１に対応するプログラム９０ａの工具Ｔ３に関する箇所に、自動的にＭコードを挿入し、プログラム９０ｂを作成する。Ｍ１３０は、本発明の「監視開始指令」の概念に含まれる。Ｍ１３１は、本発明の「監視終了指令」の概念に含まれる。Ｍ１３２は、本発明の「表示開始指令」の概念に含まれる。Ｍ１３３は、本発明の「表示終了指令」の概念に含まれる。

監視区間自動設定方法は、プログラム選択工程と、工具選択工程と、監視区間設定工程と、検査−保存工程と、を有している。検査−保存工程は、本発明の「検査工程」と「保存工程」とを兼ねている。

（プログラム選択工程）
図４に、本実施形態の監視区間自動設定方法のプログラム選択工程前段における画面の模式図を示す。図５に、同工程後段における画面の模式図を示す。

図２に示す記憶部２０には、ワークＷの種類ごとに、複数のプログラムが格納されている。本工程においては、作業者が、複数のプログラムの中から、監視区間を自動設定したいプログラム９０ａ（図３参照）を選択する。

図４に示すように、画面８０には、Ｍコード自動設定ボタン８００が表示されている。本工程においては、まず、作業者が、Ｍコード自動設定ボタン８００にタッチする。図２に示す演算部２１は、図５に示すように、画面８０に、ポップアップブロック８０１、８０２を表示する。ポップアップブロック８０１には、「０」〜「９」のテンキー８０１ａ、表示欄８０１ｂ、入力ボタン８０１ｃが配置されている。ポップアップブロック８０２には、表示欄８０２ａ、ＯＫボタン８０２ｂ、ＣＡＮＣＥＬボタン８０２ｃが配置されている。

次に、作業者は、テンキー８０１ａを用いて、監視区間を自動設定したいプログラム９０ａを指定する。図２に示す演算部２１は、表示欄８０１ｂに、作業者所望のプログラム９０ａの番号「１」を表示する。続いて、作業者は入力ボタン８０１ｃにタッチする。図２に示す演算部２１は、ポップアップブロック８０２の表示欄８０２ａに、プログラム９０ａの番号「１」を表示する。それから、作業者は、表示欄８０２ａのプログラム９０ａの番号「１」が、所望のプログラム９０ａの番号と、一致しているか否かを確認する。双方の番号が一致している場合は、作業者はＯＫボタン８０２ｂにタッチする。一方、双方の番号が一致していない場合は、作業者はＣＡＮＣＥＬボタン８０２ｃにタッチする。

（工具選択工程）
図６に、本実施形態の監視区間自動設定方法の工具選択工程前段における画面の模式図を示す。図７に、同工程後段における画面の模式図を示す。図５に示すＯＫボタン８０２ｂに作業者がタッチすると、図６に示すように画面８０が切り替わる。本工程においては、作業者が、プログラム９０ａに用いられる複数の工具Ｔ３、Ｔ５の中から（図３参照）、監視区間を自動設定したい工具Ｔ３を選択する。

図６に示すように、画面８０には、プログラム表示欄８１０と、自動挿入ボタン８１１と、工具選択ボタン８１２と、Ｍ１３０挿入ボタン８１３と、Ｍ１３１挿入ボタン８１４と、Ｍ１３２挿入ボタン８１５と、Ｍ１３３挿入ボタン８１６と、Ｍコード削除ボタン８１７と、上書き保存チェックボックス８１８と、番号指定保存チェックボックス８１９と、保存ボタン８２０と、六つのカーソル移動ボタン８２１と、が配置されている。なお、プログラム表示欄８１０に表示されているプログラム９０ａは、図３の左側のプログラム９０ａの一部である。

本工程においては、まず、作業者が、工具選択ボタン８１２にタッチする。図２に示す演算部２１は、プログラム９０ａの中から、工具Ｔ１〜Ｔ１０に関するＴコードを検索する。そして、演算部２１は、図７に示すように、画面８０に、ポップアップブロック８３を表示する。ポップアップブロック８３には、二つの工具チェックボックス８３０、全チェックボタン８３１、全消去ボタン８３２、ＯＫボタン８３３、ＣＡＮＣＥＬボタン８３４が配置されている。二つの工具チェックボックス８３０は、プログラム９０ａに含まれている二種類の工具Ｔ３、Ｔ５に対応している。

次に、作業者は、全チェックボタン８３１、全消去ボタン８３２、ＯＫボタン８３３、ＣＡＮＣＥＬボタン８３４を適宜操作することにより、所望の工具Ｔ３の工具チェックボックス８３０だけに、チェックマーク「＠」を入力する。

具体的には、作業者が全チェックボタン８３１にタッチすると、演算部２１は、全ての工具チェックボックス８３０に、チェックマーク「＠」を入力する。作業者が全消去ボタン８３２にタッチすると、演算部２１は、全ての工具チェックボックス８３０から、チェックマーク「＠」を外す。作業者がカーソル移動ボタン８２１にタッチすると、二つの工具チェックボックス８３０のいずれかに、カーソル（図略）を移動させることができる。例えば、工具Ｔ３の工具チェックボックス８３０にカーソルが移動した状態で、作業者がＯＫボタン８３３にタッチすると、演算部２１は、工具Ｔ３の工具チェックボックス８３０に、チェックマーク「＠」を入力する。例えば、工具Ｔ５の工具チェックボックス８３０にカーソルが移動した状態で、作業者がＣＡＮＣＥＬボタン８３４にタッチすると、演算部２１は、工具Ｔ５の工具チェックボックス８３０から、チェックマーク「＠」を外す。

このように、全チェックボタン８３１、全消去ボタン８３２、ＯＫボタン８３３、ＣＡＮＣＥＬボタン８３４を適宜操作することにより、作業者は、監視区間を設定したい工具Ｔ３を選択する。

（監視区間設定工程）
図８に、本実施形態の監視区間自動設定方法の監視区間設定工程のフローチャートを示す。図９に、同工程終了後における画面の模式図を示す。本工程においては、図２に示す演算部２１が、自動的に、図３に示すプログラム９０ａに監視区間を設定する。つまり、自動的に図３に示すプログラム９０ｂを作成する。

作業者が図７に示す自動挿入ボタン８１１にタッチすると、演算部２１は、本工程を開始する（図８のＳ１（ステップ１。以下同様。））。演算部２１は、図３に示すプログラム９０ａの行を一つだけ進めて、Ｍ１３２を挿入する（図８のＳ２、Ｓ３）。演算部２１は、図３に示すプログラム９０ａの行を一つだけ進めて、プログラム９０ａが終了するか否かを判別する（図８のＳ４、Ｓ５）。プログラム９０ａが終了する場合は、図３に示すように、プログラム終了を示すＭ３０の一行前に、Ｍ１３３を挿入する（図８のＳ１６）。そして、工程を終了する（図８のＳ１７）。

プログラム９０ａが終了しない場合は、演算部２１は、現在の行に、監視対象となるＴコード（つまりＴ３）が含まれているかいないかを判別する（図８のＳ６）。現在の行にＴ３が含まれていない場合は、Ｓ４に戻る。

図８のＳ６において、現在の行にＴ３が含まれている場合は、図３に示すプログラム９０ａの行を一つだけ進めて、プログラム９０ａが終了するか否かを判別する（図８のＳ７、Ｓ８）。プログラム９０ａが終了する場合は、Ｓ１６に進む。

プログラム９０ａが終了しない場合は、演算部２１は、現在の行に、監視対象となるＧコード（つまりＧ１〜Ｇ３のいずれか）が含まれているかいないかを判別する（図８のＳ９）。現在の行にＧ１〜Ｇ３が含まれていない場合は、演算部２１は、図３に示すプログラム９０ａの行を一つだけ進めて、当該行にＴコード（つまりＴ３、Ｔ５）が含まれているかいないかを判別する（図８のＳ１４、Ｓ１５）。当該行にＴコードが含まれている場合は、Ｓ６に戻る。当該行にＴコードが含まれていない場合は、Ｓ８に戻る。

図８のＳ９において、現在の行にＧ１〜Ｇ３のいずれかが含まれている場合は、演算部２１は、現在の行（Ｇ１〜Ｇ３のいずれかが含まれている行）の一行前に、Ｍ１３０を挿入する（図８のＳ１０）。そして、図３に示すプログラム９０ａの行を一つだけ進めて、当該行に監視対象外となるＧコード（つまりＧ１〜Ｇ３以外のＧコード。例えばＧ０）が含まれているかいないかを判別する（図８のＳ１１、Ｓ１２）。当該行にＧ１〜Ｇ３以外のＧコードが含まれていない場合は、Ｓ１１に戻る。

図８のＳ１２において、当該行にＧ１〜Ｇ３以外のＧコードが含まれている場合は、演算部２１は、Ｇ１〜Ｇ３のいずれかが含まれている行の一行後に、Ｍ１３１を挿入する（図８のＳ１３）。そして、Ｓ１４に進む。

その後は、当該行にＴコードがない場合であって、プログラム９０ａが終了する場合は、Ｍ３０の一行前にＭ１３３を挿入し、工程を終了する（図８のＳ１５、Ｓ８、Ｓ１６、Ｓ１７）。また、当該行にＴコードがあるもののＴ３ではなく（つまりＴ５）、プログラム９０ａが終了する場合は、Ｍ３０の一行前にＭ１３３を挿入し、工程を終了する（図８のＳ１５、Ｓ６、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ１６、Ｓ１７）。

このように、本工程では、演算部２１が、図３に示すプログラム９０ａに、Ｍコード（Ｍ１３０〜Ｍ１３３）を自動的に挿入する。そして、プログラム９０ｂを作成する。図９に示すように、画面８０のプログラム表示欄８１０には、プログラム９０ｂの一部が表示されている。

（検査−保存工程）
図１０に、本実施形態の監視区間自動設定方法の検査−保存工程のフローチャートを示す。図１１に、同工程終了後における画面の模式図を示す。本工程においては、図２に示す演算部２１が、図３に示すプログラム９０ｂを検査し、記憶部２０に格納する。

作業者がカーソル移動ボタン８２１にタッチすると、上書き保存チェックボックス８１８または番号指定保存チェックボックス８１９に、カーソルを移動させることができる。上書き保存チェックボックス８１８は、図２に示す記憶部２０のプログラム９０ａに、プログラム９０ｂを、上書きする際に用いられる。番号指定保存チェックボックス８１９は、プログラム９０ｂに「１」以外の新しい番号を割り当てて、図２に示す記憶部２０に保存する際に用いられる。

例えば、上書き保存チェックボックス８１８にカーソルが移動した状態で、作業者が保存ボタン８２０にタッチすると、演算部２１は、上書き保存チェックボックス８１８に、チェックマーク「＠」を入力する。そして、プログラム９０ｂを保存する前に、演算部２１は、検査を実行する（図１０のＳ２１）。

演算部は、図３に示すプログラム９０ｂにおいて、Ｍ１３０とＭ１３１とのペアが成立しているかいないかを判別する（図１０のＳ２２）。Ｍ１３１はあるものの、Ｇ１〜Ｇ３のいずれかを挟んで、当該Ｍ１３１の前にＭ１３０がない場合や、Ｍ１３０はあるものの、Ｇ１〜Ｇ３のいずれかを挟んで、当該Ｍ１３０の後にＭ１３１がない場合は、演算部２１は、ペア不成立と判別する。

この場合、演算部２１は、図１１に示すように画面８０に警告メッセージ８４０を表示する（図１０のＳ２５）。作業者は、ＯＫボタン８４０ａにタッチし、プログラム表示欄８１０のプログラム９０ｂを目視により確認する。確認の結果、プログラム９０ｂ内にペア不成立部分を発見したら、作業者は、手動入力ボタン（Ｍ１３０挿入ボタン８１３、Ｍ１３１挿入ボタン８１４、Ｍ１３２挿入ボタン８１５、Ｍ１３３挿入ボタン８１６、Ｍコード削除ボタン８１７）を適宜操作して、ペアを成立させる。つまり、手動でプログラム９０ｂを書き換える。そして、再び、保存ボタン８２０にタッチする。

一方、ペア成立の場合は、演算部２１は、「ペアの総数≦２０組」か否かを検査する（図１０のＳ２３）。ペアの総数が２０組を超過している場合は、Ｓ２５に進む。ペアの総数が２０組以下の場合は、演算部２１は、記憶部２０に、プログラム９０ｂを格納する（図１０のＳ２４）。図１１に示すように、上書き保存チェックボックス８１８には、チェックマーク「＠」が入力されている。このため、図３に示すプログラム９０ａは、プログラム９０ｂに更新される。

なお、図１１に示す警告メッセージ８４０の表示内容は、検査不合格の理由により異なる。Ｍ１３０があるもののＭ１３１がない場合は、警告メッセージ８４０として「Ｍ１３０あり、Ｍ１３１なしのブロックがあるため保存できません」が表示される。また、ペアの総数が２０組を超過している場合は、警告メッセージ８４０として「Ｍ１３０／Ｍ１３１ペア数上限（２０）を超えているため保存できません」が表示される。

［ワーク加工時の工具に加わる負荷の変化］
次に、本実施形態のＣＮＣ旋盤１のワークＷ加工時の、工具Ｔ３に加わる負荷の変化について説明する。以下に示すのは、図３に示すプログラム９０ｂの、工具Ｔ３の、「Ｍ１３０−Ｇ１−Ｍ１３１」連続区間における、負荷の変化である。

図１２に、主軸モータの負荷電流の時間変化をグラフで示す。主軸モータ６３Ｃの負荷電流は、主軸モータ６３Ｃのトルク、工具Ｔ３に加わる負荷に関連している。負荷電流が大きいほど、工具Ｔ３に加わる負荷は大きくなる。また、負荷電流が小さいほど、工具Ｔ３に加わる負荷は小さくくなる。また、横軸の時間は、ワークＷの加工ポイント（位置）に対応している。

図１２に示すように、時刻Ｔ１３０は、プログラム９０ｂにおいて監視開始指令（Ｍ１３０）が出される時刻である。時刻Ｔ１３１は、プログラム９０ｂにおいて監視終了指令（Ｍ１３１）が出される時刻である。つまり、時刻Ｔ１３０〜Ｔ１３１間は、監視区間ΔＴに対応している。Ｇ１は、監視区間ΔＴ内に含まれている。

なお、図１２には表示されていないが、図３の表示開始指令（Ｍ１３２）が出される時刻には、図２に示す演算部２１が、画面８０に、図１２に示すグラフの描画を開始する。また、図３の表示終了指令（Ｍ１３３）が出される時刻には、図２に示す演算部２１が、図１２に示すグラフの描画を終了する。

負荷電流の監視領域ΔＤの下限しきい値Ｄ１、上限しきい値Ｄ２は、負荷電流の変化に応じて変化するように、予め設定されている。ここで、負荷電流が監視領域ΔＤを超過しても、超過時刻が監視区間ΔＴを超過している場合は、図２に示す演算部２１は、当該負荷電流の変化を無視する。すなわち、監視区間ΔＴ以外の区間においては、主軸モータ６３Ｃのトルクが大きく変化しやすい。このため、負荷電流が監視領域ΔＤを超過しやすい。したがって、誤判別を回避するために、演算部２１は、当該負荷電流の変化を無視する。

一方、負荷電流の超過時刻が監視区間ΔＴ以内である場合は、図２に示す演算部２１は、所定の処理（例えばＣＮＣ旋盤１の停止）を実行する。すなわち、監視区間ΔＴにおいて、負荷電流が監視領域ΔＤを超過した場合は、工具Ｔ３の刃がチッピングを起こした可能性が高い。したがって、演算部２１は、チッピングを想定して、所定の処理を実行する。

［作用効果］
次に、本実施形態のＣＮＣ旋盤１の作用効果について説明する。以下、ＣＮＣ旋盤１、監視区間自動設定装置３、監視区間自動設定方法を、まとめて「ＣＮＣ旋盤１等」と称する。

本実施形態のＣＮＣ旋盤１等によると、図３に示すように、プログラム９０ａのＧ１、Ｇ２各々の前方に、Ｍ１３０を自動的に挿入することができる。並びに、プログラム９０ａのＧ１、Ｇ２各々の後方に、Ｍ１３１を自動的に挿入することができる。すなわち、前後方向からＧ１、Ｇ２各々を挟み込むように、自動的に、プログラム９０ａに監視区間（Ｍ１３０からＭ１３１までの区間）を設定することができる。このため、図１２に示すように、ワークＷ加工時に、主軸モータ６３Ｃの負荷電流、つまり工具Ｔ３に加わる負荷を監視することができる。したがって、例えば、負荷を基に工具Ｔ３の破損を検出することができる。

また、本実施形態のＣＮＣ旋盤１等によると、監視区間を手動で設定する場合と比較して、監視区間の重複や、不完全な監視区間の設定など、人為的なミスが発生しにくい。したがって、たとえ監視区間の設定数が多い場合であっても、正確に監視区間を設定することができる。

また、本実施形態のＣＮＣ旋盤１等によると、図３に示すように、演算部２１は、監視区間設定工程において、プログラム９０ａに対して、表示装置８における負荷の表示（図１２参照）を開始するＭ１３２と負荷の表示を終了するＭ１３３とを、Ｍ１３２とＭ１３３との間にＭ１３０とＭ１３１とが入るように、各々挿入している。このため、画面８０を介して、作業者が負荷を確認することができる。また、工具Ｔ３に加わる負荷（主軸モータ６３Ｃの負荷電流）は、画面８０にグラフとして表示される。このため、作業者が負荷の変化を把握しやすい。

また、本実施形態のＣＮＣ旋盤１等によると、図５に示すように、演算部２１は、監視区間設定工程の前に、複数のプログラム９０ａの中から、Ｍ１３０、Ｍ１３１を挿入するプログラム９０ａを選択するプログラム選択工程を実行する。このため、複数のプログラム９０ａ中、所望のプログラム９０ａに対して、監視区間を設定することができる。つまり、所望のプログラム９０ａ（所望のワークＷ）に対して、負荷の監視を行うことができる。

また、本実施形態のＣＮＣ旋盤１等によると、図７に示すように、演算部２１は、プログラム選択工程と監視区間設定工程との間に、所望のプログラム９０ａ中の複数の工具Ｔ３、Ｔ５の中から、Ｍ１３０、Ｍ１３１を挿入する工具Ｔ３を選択する工具選択工程を実行する。このため、複数の工具Ｔ３、Ｔ５中、所望の工具Ｔ３に対して、監視区間を設定することができる。つまり、所望の工具Ｔ３に対して、負荷の監視を行うことができる。

また、本実施形態のＣＮＣ旋盤１等によると、図９に示すように、演算部２１は、監視区間設定工程の後に、プログラム９０ｂに挿入されたＭ１３０、Ｍ１３１を検査し、プログラム９０ｂを保存する検査−保存工程を実行する。このため、監視区間設定工程により設定された監視区間の、設定ミスを検出することができる。また、検査後のプログラム９０ｂを、図２に示す記憶部２０に保存することができる。

また、本実施形態のＣＮＣ旋盤１等によると、図１０に示すように、Ｍ１３０／Ｍ１３１ペアの総数が２０組以下になるように、プログラム９０ｂが作成される。このため、図２に示す記憶部２０の容量を節約することができる。

また、本実施形態のＣＮＣ旋盤１等によると、図３に示すように、Ｇ１、Ｇ２の前後両側に、Ｍ１３０、Ｍ１３１を挿入することにより、簡単に監視区間を設定することができる。

＜第二実施形態＞
本実施形態のＣＮＣ旋盤等と、第一実施形態のＣＮＣ旋盤等との相違点は、プログラムにおいて連続する複数のＧコードに対して、一組のＭコードが設定されている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。

図１３に、本実施形態の監視区間自動設定方法における監視区間自動設定前後のプログラムの模式図を示す。なお、図３と対応する部位については、同じ符号で示す。図１３の左側に示すように、監視区間自動設定前のプログラム９０ａにおいては、Ｇ１とＧ３とＧ０とが連続している。この場合、監視区間自動設定装置の演算部は、援用する図８のＳ９、Ｓ１０に示すように、Ｇ１の一行前にＭ１３０を挿入する。また、演算部は、図８のＳ１２、Ｓ１３に示すように、Ｇ０を基に、Ｇ３の一行後にＭ１３１を挿入する。

本実施形態のＣＮＣ旋盤等と、第一実施形態のＣＮＣ旋盤等とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。また、本実施形態のＣＮＣ旋盤等によると、図１３に示すように、Ｇ１、Ｇ３に対して、包括的に監視区間を設定することができる。このため、Ｇ１、Ｇ３の各々に対して個別に監視区間を設定する場合と比較して、監視区間の設定作業が簡単になる。また、プログラム９０ａに対する、Ｍ１３０、Ｍ１３１の挿入数を削減することができる。したがって、プログラム９０ｂが冗長になるのを抑制することができる。

＜その他＞
以上、本発明の監視区間自動設定装置および工作機械の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

上記実施形態においては、図８に示すように、図３に示すプログラム９０ａの任意の行に監視対象外となるＧコード（つまりＧ０）がある場合に、図２に示す演算部２１が、監視対象となるＧコード（つまりＧ１〜Ｇ３のいずれか）の後にＭ１３１を挿入した。しかしながら、プログラム９０ａによっては、Ｇ１〜Ｇ３の後に、Ｇ０がない場合がある。この場合、演算部２１は、任意の行に監視対象となるＧコード（つまりＧ１〜Ｇ３のいずれか）があることを基に、当該行の前にＭ１３０を、当該行の後にＭ１３１を、各々挿入してもよい。つまり、演算部２１は、監視対象外となるＧコード（つまりＧ０）の有無を基に、Ｍ１３１の挿入、非挿入を判別しなくてもよい。

上記実施形態においては、図３、図１３に示すように、プログラム終了を示すＭ３０の一行前に、Ｍ１３３を挿入した。しかしながら、Ｍ０２、Ｍ９９の一行前にＭ１３３を挿入してもよい。Ｍ３０同様に、Ｍ０２、Ｍ９９も、プログラム終了を示すＭコードである。

上記実施形態においては、図１０に示すように、本発明の検査工程と保存工程とを、検査−保存工程として実行した。しかしながら、まず検査工程を実行してから、保存工程を実行してもよい。この場合、作業者は、図９に示す画面８０に表示される検査実行ボタン（図略）にタッチする。演算部２１は、図１０に示すＳ２２、Ｓ２３を実行する。検査不合格の場合は、Ｓ２５に進む。検査合格の場合は、図９に示す画面８０の保存ボタン８２０がアクティブな（入力可能な）状態になる。作業者が保存ボタン８２０にタッチすると、演算部２１は、プログラム９０ｂを、記憶部２０に格納する。このように、検査工程と保存工程とを別々に実行してもよい。

図１、図２に示すように、工具Ｔ３に加わる負荷は、主軸モータ６３Ｃ、Ｘ軸モータ４５Ｘ、Ｚ軸モータ４５Ｚのうち、少なくとも一つの、負荷電流、負荷電圧、トルクなどから検出してもよい。

ＣＮＣ旋盤１の主軸方向は特に限定しない。すなわち、横型旋盤、正面旋盤、立型旋盤として本発明の工作機械を具現化してもよい。また、フライス盤、ボール盤、ミーリングセルとして本発明の工作機械を具現化してもよい。

Claims (17)

1. 工具を用いてワークを加工する加工指令を含むプログラムが格納された記憶部と、
   該プログラムを編集可能であって、該プログラムに対して、該加工指令の前方に、該工具に加わる負荷の監視を開始する監視開始指令を、該加工指令の後方に、該負荷の監視を終了する監視終了指令を、各々挿入する監視区間設定工程を実行する演算部と、
   を有する制御装置を備える監視区間自動設定装置。
2. 連続する複数の前記加工指令を前記プログラムが含む場合、前記演算部は、前記監視区間設定工程において、該プログラムに対して、最初の該加工指令の前方に前記監視開始指令を、最後の該加工指令の後方に前記監視終了指令を、各々挿入する請求項１に記載の監視区間自動設定装置。
3. 前記プログラムに関するデータを表示可能な表示装置を備え、
   前記演算部は、前記監視区間設定工程において、該プログラムに対して、該表示装置における前記負荷の表示を開始する表示開始指令と該負荷の表示を終了する表示終了指令とを、該表示開始指令と該表示終了指令との間に前記監視開始指令と前記監視終了指令とが入るように、各々挿入する請求項１または請求項２に記載の監視区間自動設定装置。
4. 前記演算部は、前記監視区間設定工程の前に、複数の前記プログラムの中から、前記監視開始指令および前記監視終了指令を挿入する該プログラムを選択するプログラム選択工程を実行する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の監視区間自動設定装置。
5. 前記演算部は、前記監視区間設定工程の前に、複数の前記工具の中から、前記監視開始指令および前記監視終了指令を挿入する該工具を選択する工具選択工程を実行する請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の監視区間自動設定装置。
6. 前記演算部は、前記監視区間設定工程の後に、前記プログラムに挿入された前記監視開始指令および前記監視終了指令を検査する検査工程を実行する請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の監視区間自動設定装置。
7. 前記演算部は、前記監視区間設定工程の後に、前記監視開始指令および前記監視終了指令が挿入された前記プログラムを前記記憶部に格納する保存工程を実行する請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の監視区間自動設定装置。
8. 前記加工指令はＧコードであり、
   前記監視開始指令および前記監視終了指令は、互いに異なるＭコードである請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の監視区間自動設定装置。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の監視区間自動設定装置を備える工作機械。
10. 工具を用いてワークを加工する加工指令を含むプログラムに対して、該加工指令の前方に、該工具に加わる負荷の監視を開始する監視開始指令を、該加工指令の後方に、該負荷の監視を終了する監視終了指令を、各々挿入する監視区間設定工程を有する監視区間自動設定方法。
11. 連続する複数の前記加工指令を前記プログラムが含む場合、前記監視区間設定工程において、該プログラムに対して、最初の該加工指令の前方に前記監視開始指令を、最後の該加工指令の後方に前記監視終了指令を、各々挿入する請求項１０に記載の監視区間自動設定方法。
12. 前記監視区間設定工程において、前記プログラムに対して、該プログラムに関するデータを表示可能な表示装置における前記負荷の表示を開始する表示開始指令と該負荷の表示を終了する表示終了指令とを、該表示開始指令と該表示終了指令との間に前記監視開始指令と前記監視終了指令とが入るように、各々挿入する請求項１０または請求項１１に記載の監視区間自動設定方法。
13. 前記監視区間設定工程の前に、複数の前記プログラムの中から、前記監視開始指令および前記監視終了指令を挿入する該プログラムを選択するプログラム選択工程を有する請求項１０ないし請求項１２のいずれかに記載の監視区間自動設定方法。
14. 前記監視区間設定工程の前に、複数の前記工具の中から、前記監視開始指令および前記監視終了指令を挿入する該工具を選択する工具選択工程を有する請求項１０ないし請求項１３のいずれかに記載の監視区間自動設定方法。
15. 前記監視区間設定工程の後に、前記プログラムに挿入された前記監視開始指令および前記監視終了指令を検査する検査工程を有する請求項１０ないし請求項１４のいずれかに記載の監視区間自動設定方法。
16. 前記監視区間設定工程の後に、前記監視開始指令および前記監視終了指令が挿入された前記プログラムを保存する保存工程を有する請求項１０ないし請求項１５のいずれかに記載の監視区間自動設定方法。
17. 前記加工指令はＧコードであり、
    前記監視開始指令および前記監視終了指令は、互いに異なるＭコードである請求項１０ないし請求項１６のいずれかに記載の監視区間自動設定方法。

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