WO2019130659A1 - 工作機械および工作機械の制御方法 - Google Patents

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WO2019130659A1
WO2019130659A1 PCT/JP2018/032203 JP2018032203W WO2019130659A1 WO 2019130659 A1 WO2019130659 A1 WO 2019130659A1 JP 2018032203 W JP2018032203 W JP 2018032203W WO 2019130659 A1 WO2019130659 A1 WO 2019130659A1
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WO
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sensor
unit
wireless communication
machine tool
power
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PCT/JP2018/032203
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English (en)
French (fr)
Inventor
則夫 賀来
Original Assignee
スター精密株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00—Electric signal transmission systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators

Definitions

  • the present invention relates to a machine tool and a control method of the machine tool.
  • a sensor module for detecting ambient signals, a wireless module for transmitting a signal detected by the sensor module as a radio wave, and a power generation module for supplying power to the sensor module and the wireless module are contained in one housing, and the measurement target is In the configuration of the sensor unit fixed to an object, it is disclosed to use vibration as a power generation method of the power generation module (see Patent Documents 1 and 2).
  • the documents 1 and 2 describe that the power generation module is caused to generate power using vibration, it is not always possible to obtain appropriate power generation simply by vibrating the power generation module.
  • the vibration is suitable for power generation by a module. Unless specific vibrations suitable for power generation by the power generation module are given, power can not be stably supplied to the target (sensor module or wireless module) to be operated.
  • the present invention provides a machine tool and method of controlling the machine tool that are useful for at least the above-mentioned problems.
  • the machine tool generates a power by vibrating at a specific frequency by a sensor capable of executing a predetermined detection process, a wireless communication unit that wirelessly transmits a detection signal by the sensor, and
  • the sensor includes: a power generation unit configured to supply power to the wireless communication unit; and a drive unit configured to cause vibration of the specific frequency to an installed unit in which the power generation unit is installed.
  • a drive part can give the vibration of the said specific frequency at arbitrary timings to the to-be-installed part in which the electric power generation part is installed.
  • the power generation unit can reliably generate power, and the power generation unit can supply necessary power to the sensor and the wireless communication unit.
  • the drive unit may provide the vibration of the specific frequency to the installation portion at a non-machining time when machining of a workpiece is not performed in the machine tool.
  • an electric power generation part can be reliably made to generate electric power by giving a vibration of the said specific frequency to an installation part using non-machining time.
  • the senor may be a temperature sensor, and the temperature sensor may perform temperature detection at the non-machining time. According to this configuration, power generation by the power generation unit and operation (temperature detection) of the temperature sensor based on the generated power can be performed using the non-processing time.
  • the senor may be an acceleration sensor, and the acceleration sensor may perform acceleration detection at a processing time when processing of the workpiece is performed. According to the configuration, it is possible to perform the acceleration detection by the acceleration sensor during the processing time by using the generated electric power while performing the power generation by the power generation unit.
  • the technical idea of the present invention is realized by something other than a machine tool.
  • an excitation process for applying vibration of the specific frequency to the installed portion of the machine tool in which a power generation unit for generating power by vibrating at a specific frequency and supplying power to a predetermined sensor and wireless communication unit is installed The control method of the machine tool including can be grasped as one invention.
  • a program for controlling the drive unit, a computer-readable storage medium storing the program, a system for realizing the method, and the like hold as inventions.
  • FIG. 2 is a block diagram simply showing electrical connection in an NC apparatus and a lathe.
  • the block diagram which shows the structural example of a sensor unit.
  • the flowchart which shows the control processing according to the processing program.
  • the block diagram which shows the other structural example of a sensor unit. 10 is a flowchart showing processing on the sensor unit side in the second embodiment.
  • FIG. 1 simply shows an example of a lathe 10 according to the present embodiment.
  • the lathe 10 is a type of machine tool.
  • the idea of the present invention is not limited to a lathe, and is applicable to all machine tools that perform cutting, grinding or other processing.
  • the lathe 10 performs machining on the workpiece W by being numerically controlled by a numerical control (NC) device 11 as a computer.
  • NC numerical control
  • the configuration including the NC device 11 and the lathe 10 can be called an NC lathe.
  • a control method of a machine tool including an excitation process (excitation step) described later is realized by the NC lathe.
  • the lathe 10 includes, for example, a spindle stock 53 on which a spindle 52 is mounted, and a tool rest 43.
  • the headstock 53 is fixed to the table 65 and can move together with the main shaft 52 in the axial direction (Z-axis direction) of the main shaft 52.
  • the Z axis is in the left-right direction in FIG.
  • the positive side in the Z-axis direction (right side in FIG. 1) will be described as “front”, and the negative side in the Z-axis direction (left side in FIG. 1) as “rear”.
  • the main shaft 52 has a collet 52 a at its front end that releasably grips a bar-like workpiece W supplied on the Z-axis from the rear of the main spindle 53.
  • a tool 43 a used for processing the workpiece W protruding forward from the main shaft 52 is mounted on the tool rest 43.
  • a plurality of types of tools including a cutting tool for face processing, a cutting tool for cutting and the like may be attached to the tool rest 43 at the same time, or these tools may be attached exchangeably.
  • the X-axis direction in which the tool rest 43 moves is perpendicular to the Z-axis direction, and in FIG.
  • the Y-axis direction in which the tool rest 43 moves is a direction perpendicular to the X-axis direction and the Z-axis direction (a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1).
  • the actuator 61 operates the ball screw mechanism 62 to move the rectilinearly moving body 64 along a screw shaft 63 parallel to the Z-axis direction of the ball screw mechanism 62. Since the rectilinearly moving body 64 of the ball screw mechanism 62 and the table 65 are fixed, the table 65 moves with the rectilinearly moving body 64, whereby the headstock 53 and the headstock 53 fixed to the table 65 are mounted. The main spindle 52 moves back and forth along the Z-axis direction.
  • the actuator 61 is a motor (servo motor, linear motor or the like) that is a power source of the ball screw mechanism 62.
  • the ball screw mechanism 62 is only one means for causing the table 65 to make linear motion parallel to the Z-axis direction.
  • the actuator 61 may move the table 65 in parallel with the Z-axis direction by operating a cylinder that performs linear motion by hydraulic pressure or electric power.
  • FIG. 2 is a simplified block diagram showing the electrical connection of each part in the NC apparatus 11 and the lathe 10.
  • the NC device 11 has, for example, a CPU 11a as a controller, a RAM 11b, and a ROM 11c. Further, a servo amplifier 40, a main shaft amplifier 50, a servo amplifier 60 and the like are communicably connected to the NC device 11 by a bus 11d.
  • the servo amplifier 40 is connected to each of the X-axis motor 41 and the Y-axis motor 42, and supplies power to the connected motors 41 and 42.
  • the X-axis motor 41 and the Y-axis motor 42 are connected to the tool rest 43, convert the supplied electric power into power for moving the tool rest 43, and move the tool rest 43 in the X-axis direction and the Y-axis direction. Move it.
  • the servo amplifier 60 is connected to the actuator 61 to supply power to the actuator 61.
  • the spindle amplifier 50 is connected to the spindle motor 51 to supply power to the spindle motor 51.
  • the spindle motor 51 is connected to the spindle 52.
  • the spindle motor 51 converts the supplied electric power into a power for rotating the spindle 52, and rotates the spindle 52.
  • an actuator (not shown) or the like that causes the collet 52a included in the main shaft 52 to open and close is also controlled by the NC device 11.
  • the CPU 11a uses the RAM 11b as a work area to execute processing according to the processing program P, and numerically controls power supply and the like by the respective amplifiers 40, 50, 60. As a result, machining of the work W by the lathe 10 is realized, and a product is manufactured.
  • the NC apparatus 11 includes a wireless communication unit 12, an operation receiving unit 20, a display unit 30, and the like.
  • the wireless communication unit 12 executes wireless communication with the outside or a wireless communication unit 73 described later according to a predetermined wireless communication standard.
  • the wireless communication standard adopted by the wireless communication unit 12, 73 is not particularly limited.
  • the operation accepting unit 20 is formed of a plurality of buttons, keys, and the like for receiving an input operation of the user, and may include a touch panel on the display unit 30.
  • the display unit 30 is a display for displaying various numerical values input by the user via the operation receiving unit 20, contents of settings, and various information regarding the NC lathe on the screen.
  • the configuration of the lathe 10 is not limited to the content described above.
  • the direction in which the tool rest 43 can move is not limited to the direction described above.
  • the lathe 10 also supports a guide bush for supporting the work W protruding forward from the main shaft 52 in a state in which the work W can slide in the Z-axis direction, and a back face capable of rotating by gripping the front end of the work W It is also possible to have a tool rest other than the spindle, the tool rest 43, various tools, and the like.
  • FIG. 3 shows the configuration of the sensor unit 70 by a block diagram.
  • the sensor unit 70 includes a sensor 72 capable of executing a predetermined detection process, a wireless communication unit 73 wirelessly transmitting a detection signal from the sensor 72, and generation of power by vibrating at a specific frequency to generate the sensor 72 and the wireless communication unit 73.
  • a power generation unit 71 for supplying power to the The power generation unit 71 is also referred to as a vibration power generation element or the like.
  • the power generation unit 71 includes, for example, a coil and a magnet swingably held inside the coil, and when the magnet is swung by being externally vibrated, an induced current flows in the coil to cause electric power to flow. generate.
  • the power generation unit 71 is designed to stably generate power when vibrating at a predetermined range of frequency (specific frequency).
  • the configuration of the power generation unit 71 is not limited to the content described above.
  • the coil may swing relative to the magnet.
  • the power generation unit 71 may generate power using a piezoelectric element, a magnetostrictive element, or an electrostatic induction element instead of an electromagnetic induction element including a magnet and a coil.
  • the sensor 72 and the wireless communication unit 73 receive power supply from the power generation unit 71 and operate.
  • Various specific examples of the sensor 72 include a temperature sensor, an acceleration sensor, an acoustic sensor, a strain sensor (strain gauge), and the like.
  • the wireless communication unit 73 executes wireless communication in accordance with the predetermined wireless communication standard.
  • the wireless communication standard adopted by the wireless communication unit 73 is preferably a power saving wireless communication standard.
  • the sensor unit 70 is attached to the end of the spindle stock 53 near the main shaft 52. Therefore, in the example of FIG. 1, the spindle stock 53 corresponds to the “installed portion” in which the power generation unit 71 is installed.
  • the attachment position of the sensor unit 70 in the machine tool is not limited to the spindle stock 53, and the user can attach the sensor unit 70 to a desired position in the machine tool.
  • the configuration including the power generation unit 71, the sensor 72, and the wireless communication unit 73 is referred to as a sensor unit 70, but these are actual units (for example, a configuration housed in a common housing) Even if there is neither, it does not matter.
  • each unit included in the sensor unit 70 such as the power generation unit 71, the sensor 72, and the wireless communication unit 73 may be attached to the position desired by the user in the machine tool, and the necessary connection may be secured therebetween.
  • the sensor 72 and the wireless communication unit 73 may be attached at a position different from the installation site where the power generation unit 71 is installed.
  • the lathe 10 (machine tool) includes a “drive unit” that applies vibration of a specific frequency to the installed portion where the power generation unit 71 is installed.
  • the actuator 61 capable of giving vibration to the headstock 53 corresponds to a specific example of the drive part.
  • vibrations naturally occur due to the influence of the operations of the motors 41, 42, 51 and so on.
  • vibration basically does not correspond to vibration of a specific frequency. Therefore, in the present embodiment, in order to cause the power generation unit 71 to generate power, that is, to operate the sensor unit 70, it is necessary to intentionally give a vibration of a specific frequency to the installed portion.
  • FIG. 4 is a flowchart showing control processing for the lathe 10 which the NC apparatus 11 (CPU 11a) executes according to the processing program P in the present embodiment.
  • the NC apparatus 11 starts the processing program P in response to a predetermined start instruction input by the user via the operation receiving unit 20, and starts the flowchart.
  • the NC apparatus 11 After activation of the machining program P, the NC apparatus 11 starts machining of one cycle by the lathe 10 (step S100).
  • the processing of one cycle referred to herein refers to, for example, a cycle (a series of operations by the lathe 10) necessary for processing one unit of product cut out from the workpiece W.
  • the NC apparatus 11 After starting in step S100, the NC apparatus 11 causes the actuator 61, the main shaft 52, the collet 52a, the tool rest 43, etc. to execute predetermined operations in accordance with a plurality of instructions for one cycle determined by the processing program P to perform work W Are processed (step S110).
  • the NC apparatus 11 determines whether or not one cycle of processing has been completed (step S120). Specifically, when sequentially reading a plurality of commands for one cycle determined by the machining program P, the NC apparatus 11 determines that the one cycle is completed if the read command indicates the end of one cycle ( In step S120, the process proceeds to step S130. That is, the NC apparatus 11 processes the work W (step S110) sequentially in accordance with a plurality of instructions for one cycle defined by the processing program P until it can be determined that one cycle is completed.
  • the machining time of the work W in the lathe 10 is the machining time from when one cycle of machining is started in step S100 to the determination of “Yes” in step S120, and the other time is the non-machining time in the lathe 10.
  • step S120 When it is determined “Yes” in step S120, in the lathe 10, one product after machining from the front end of the work W is in a state of being separated from the work W by the tool 43a (dropped due to cutting) Do.
  • the NC apparatus 11 starts the return to the origin of each part of the lathe 10 (step S130). Returning to origin is processing to return each part such as the spindle 52 (and the spindle head 53), the tool rest 43, etc. to a position (origin position) that should be before the start of one cycle of processing predetermined for each part. .
  • the NC device 11 releases the gripping of the work W by the collet 52a and then controls the actuator 61 to place the table 65 on which the spindle 52 and the spindle head 53 are mounted. , Move to a position (table origin position) behind by a predetermined distance from the position (processing end position) at the processing end time of one cycle. That the table 65 is at the table origin position means that the main spindle 52 and the headstock 53 are at their origin positions.
  • step S140 the NC unit 11 executes, in parallel or in a predetermined order, origin return for each portion such as the spindle 52, the spindle head 53, and the tool rest 43 (step S140).
  • step S140 the NC device 11 causes the actuator 61 to perform vibration processing in the process of returning the origin of the spindle 52 and the headstock 53 by the actuator 61.
  • the origin return of the spindle 52 and the spindle stock 53 without vibration processing is a simple backward movement from the processing end position of the table 65 to the table origin position, and the table 65 is moved halfway during the movement. The movement is not paused or the table 65 is not moved forward.
  • return to the origin of the spindle 52 and the spindle head 53 accompanied by the vibration processing is performed by temporarily stopping the table 65 temporarily or repeatedly every fixed time in the process of moving the table 65 from the processing end position to the table origin position.
  • the table 65 is returned to the table origin position while the table 65 is moved forward by a minute distance. That is, in step S140, the table 65 moves toward the table origin position while oscillating (oscillating) back and forth by the excitation processing.
  • the NC unit 11 causes the actuator 61 to execute the above-mentioned vibration processing so that the table 65 (the whole of the head stand 53 and the main spindle 52 placed on the table 65 and the table 65) vibrates at a specific frequency. That is, the NC apparatus 11 controls rotation and stop of the actuator 61 (motor) via the servo amplifier 60 so that the actuator 61 vibrates the entire table 65 at a specific frequency via the ball screw mechanism 62.
  • control commands and parameters for the servo amplifier 60 necessary for causing the actuator 61 to vibrate the entire table 65 at a specific frequency via the ball screw mechanism 62 in the process of returning the table 65 to the origin is realized by the NC device 11 executing such a processing program P, which is incorporated in advance.
  • the NC device 11 determines whether or not the origin return has been completed (step S150). In this case, when all the parts to be returned to the origin, such as the spindle 52, the spindle head 53, the tool rest 43, etc., return to their respective home positions, the NC device 11 determines that the home position return is completed (in step S150). "Yes"), the step S100 and subsequent steps are started again. The NC apparatus 11 executes step S140 until it can be determined that the home position return is completed.
  • the machining time and the non-machining time of the workpiece W occur alternately, and in the process of the origin return performed during the non-machining time Do the processing.
  • the table 65 the whole of the head stand 53 and the main shaft 52 placed on the table 65 and the table 65
  • the power generation unit 71 starts power generation and the power generation unit 71 generates power.
  • the sensor 72 and the wireless communication unit 73 become operable.
  • the specific frequency is assumed to be, for example, about several tens of Hz.
  • step S150 when machining of the number of products scheduled from the work W is completed, the NC apparatus 11 makes a “Yes” determination in step S150, and then performs step S100.
  • the flow of FIG. 4 is ended without returning to Further, when the NC apparatus 11 detects the occurrence of any error in the lathe 10, the NC apparatus 11 can forcibly stop or end the flowchart of FIG.
  • Example 1 Although the embodiment of the present invention is basically described by the above description, some examples included in this embodiment will be described.
  • Example 1 The sensor 72 is assumed to be a temperature sensor. As described above, when the power generation unit 71 starts power generation by the vibration processing in the non-processing time, power is supplied from the power generation unit 71 to the temperature sensor 72 and the wireless communication unit 73 along with the power generation.
  • the temperature sensor 72 which has received the supply of power from the power generation unit 71 performs temperature detection of the surroundings (for example, the vicinity of the main shaft 52 and the main shaft 52). Then, the temperature sensor 72 outputs a temperature detection signal, which is the result of the temperature detection, to the wireless communication unit 73.
  • the wireless communication unit 73 transmits the temperature detection signal input from the temperature sensor 72 to a predetermined transmission destination (for example, the NC device 11) by a radio wave.
  • the power generation unit 71 generates power during the non-machining time of the lathe 10, and the temperature sensor 72 executes temperature detection during the non-machining time, and the wireless communication unit 73 generates the temperature.
  • a temperature detection signal from the sensor 72 is wirelessly transmitted.
  • the NC device 11 receives the temperature detection signal transmitted from the sensor unit 70 (the wireless communication unit 73) via the wireless communication unit 12. Then, the NC apparatus 11 inspects and diagnoses the state of the lathe 10 based on the received temperature detection signal, and executes thermal displacement correction based on the received temperature detection signal. Although the details are omitted, the thermal displacement correction is a correction (for example, correction of the movement amount of the tool rest 43) for reducing a processing error (thermal displacement) on the workpiece W due to the influence of heat in the lathe 10.
  • the thermal displacement correction is a correction (for example, correction of the movement amount of the tool rest 43) for reducing a processing error (thermal displacement) on the workpiece W due to the influence of heat in the lathe 10.
  • the temperature detection by the temperature sensor 72 does not have to be so frequent, for example, once in a few minutes, there is no problem. Therefore, in the flowchart of FIG. 4, the NC apparatus 11 does not have to execute the vibration processing at each step S140 every time one cycle of processing is completed. Therefore, when the home position return from the start in step S130 to the determination in step S150 as completion is set as one home position return, the NC apparatus 11 performs one home position return among a plurality of consecutive home position returns. In this case, the home position return accompanied by the excitation processing may be performed, and the other home position return may be a home position return without the vibration processing. With this configuration, it is possible to reduce the frequency of origin return accompanied by the vibration processing, and to shorten the total processing time for a plurality of products.
  • Example 2 The sensor 72 is assumed to be an acceleration sensor. As described above, the power generation unit 71 starts power generation by the vibration processing at the non-machining time. On the other hand, the acceleration sensor 72 detects the vibration generated in the lathe 10 at the time of processing the workpiece W by the lathe 10 as acceleration. That is, the acceleration sensor 72 executes the acceleration detection in the processing time by the electric power generated by the power generation unit 71 in the non-processing time. As a configuration for realizing such a second embodiment, the sensor unit 70 includes a power storage unit 74 as illustrated in FIG. 5. That is, in the example of FIG.
  • the sensor unit 70 generates power by storing power by vibrating at a specific frequency by the sensor 72, the wireless communication unit 73, the storage unit 74 supplying power to the sensor 72 and the wireless communication unit 73.
  • the electrical storage part 74 there exist various things, such as a capacitor
  • Power generation unit 71 stores the generated electricity in power storage unit 74. Then, power is supplied from power storage unit 74 to acceleration sensor 72 and wireless communication unit 73. With the power storage unit 74 interposed between the power generation unit 71 and the acceleration sensor 72 and the wireless communication unit 73, the acceleration sensor 72 and the wireless communication unit 73 perform not only the non-processing time generated by the power generation unit 71 but also the processing time. Even each can operate.
  • FIG. 6 is a flowchart showing processing on the sensor unit 70 side in the second embodiment.
  • the sensor unit 70 includes an arithmetic function (processor or the like) to such an extent that the process shown in FIG. 6 can be performed.
  • the sensor unit 70 includes a control unit 75, and the control unit 75 implements the arithmetic function.
  • the sensor unit 70 also executes such processing using the power stored in the storage unit 74.
  • Sensor unit 70 determines whether the amount of power stored in power storage unit 74 (the amount of stored power) is equal to or greater than a predetermined amount (step S200). When it is determined that the amount is equal to or more than the predetermined amount ("Yes” in step S200), the process proceeds to step S210. On the other hand, when it is determined that the amount of power stored in power storage unit 74 is less than the predetermined amount ("No" in step S200), the determination of step S200 is repeated. When the power storage unit 74 stores power of a predetermined amount or more, the power storage unit 74 supplies power to the acceleration sensor 72 and the wireless communication unit 73.
  • the sensor unit 70 determines whether the present time is the processing time (step S210). When it is determined that it is the processing time ("Yes” in step S210), the process proceeds to step S220. On the other hand, when it is determined that it is not the processing time (the non-processing time) ("No" in step S210), the determination of step S200 and step S210 is repeated.
  • the sensor unit 70 can determine whether or not the current time is the processing time based on, for example, a signal received by the wireless communication unit 73.
  • the NC device 11 transmits a signal indicating whether the present time is the processing time or the non-processing time from the wireless communication unit 12 to the sensor unit 70 (wireless communication unit Send towards 73).
  • the sensor unit 70 determines that the current processing time is the processing time.
  • the sensor unit 70 may determine whether the present time is the processing time in response to the detection of the vibration of the second specific frequency. In this case, when it is determined that the non-machining time has been switched to the machining time according to the progress status of the machining program P, the NC apparatus 11 controls the actuator 61 to perform the second specification completely different from the specific frequency described above. Vibration of the frequency is temporarily generated on the table 65. In the sensor unit 70, when the vibration of the second specific frequency can be detected by the acceleration sensor 72, it is determined that the present time is the processing time.
  • step S220 in the sensor unit 70, the acceleration sensor 72 executes acceleration detection (sensing). Then, the acceleration sensor 72 outputs, to the wireless communication unit 73, an acceleration detection signal which is a result of detecting the acceleration for a predetermined time in step S220.
  • step S230 the wireless communication unit 73 transmits the acceleration detection signal input from the acceleration sensor 72, that is, the acceleration detection signal detected in the processing time to a predetermined transmission destination (for example, the NC device 11) by radio wave.
  • the power generation unit 71 generates power during the non-machining time of the lathe 10, and then the acceleration sensor 72 executes acceleration detection during the machining time (step S220), and the wireless communication unit 73 accelerates. An acceleration detection signal from the sensor 72 is wirelessly transmitted.
  • the NC device 11 receives the acceleration detection signal transmitted from the sensor unit 70 (the wireless communication unit 73) via the wireless communication unit 12. Then, the NC apparatus 11 inspects and diagnoses the degree of vibration during work processing in the lathe 10 based on the received acceleration detection signal, or executes correction regarding processing based on the degree of the vibration. Although the details will be omitted, vibrations generated in the lathe 10 during workpiece processing affect the processing accuracy. Therefore, the NC device 11 feeds back the correction for reducing the processing error on the workpiece W due to the influence of the vibration to the current processing of the workpiece W. As a result, it is possible to further improve the processing accuracy of the work W.
  • the lathe 10 vibrates at a specific frequency
  • the sensor 72 capable of executing predetermined detection processing
  • the wireless communication unit 73 transmitting the detection signal by the sensor 72 wirelessly
  • Power generation unit 71 that generates electric power to supply power to the sensor 72 and the wireless communication unit 73
  • a drive unit (61) that applies vibration of a specific frequency to the installed unit where the power generation unit 71 is installed.
  • a drive part can give the vibration of a specific frequency with arbitrary timing with respect to an installation part. Accordingly, the power generation unit 71 can reliably generate power, and the power generation unit 71 can supply necessary power to the sensor 72 and the wireless communication unit 73.
  • the drive unit applies the vibration of the specific frequency to the installation portion during the non-processing time when the processing of the work W is not performed in the lathe 10.
  • the non-machining time is utilized to determine the frequency of the specific frequency of the installation site, taking into consideration the fact that the generation of the vibration of the specific frequency during the processing time should be avoided because it affects the processing itself.
  • the power generation unit 71 can reliably generate power.
  • the sensor unit 70 may be configured to include the power storage unit 74 as illustrated in FIG. 5.
  • Power storage unit 74 may be part of power generation unit 71.
  • Example 1 when the power generation unit 71 starts power generation by vibration processing in a non-processing time, power is supplied from the power generation unit 71 to the power storage unit 74 along with the power generation, and the power storage unit 74 Power is supplied to the wireless communication unit 73.
  • the temperature sensor 72 which received supply of electric power from the electrical storage part 74 performs surrounding temperature detection in non-processing time.
  • the wireless communication unit 73 receiving the supply of power from the storage unit 74 transmits the temperature detection signal input from the temperature sensor 72 during the non-processing time to a predetermined transmission destination (for example, the NC device 11) by wireless radio waves. .
  • the timing of executing the vibration-oscillating process for vibrating the installed portion at a specific frequency to cause the power generation unit 71 to generate power is not limited to the process of returning to the origin as described above.
  • the machining of the workpiece W is stopped and the machining restart time of the workpiece W is not reached, or until the new workpiece W is replenished by using the workpiece W for machining. It is possible to execute vibration processing and cause the power generation unit 71 to generate power at various non-processing times such as time (time during material exchange).
  • the other party to which the wireless communication unit 73 of the sensor unit 70 wirelessly transmits the detection signal of the sensor 72 is not limited to the NC device 11.
  • the wireless communication unit 73 may wirelessly transmit the detection signal of the sensor 72 to another PC or server other than the NC apparatus 11 or a wireless communication terminal such as a smartphone.
  • the example of the drive part which gives the vibration of a specific frequency to a to-be-installed part is not limited to the actuator 61 of FIG.
  • the lathe 10 can employ, for example, a piezoelectric element (piezoelectric actuator) that converts electricity into vibration as such a drive unit.
  • the lathe 10 has a piezoelectric actuator at a position at which vibration can be made to the installed portion (for example, the headstock 53) on which the power generation unit 71 is installed.
  • the NC device 11 operates the piezoelectric actuator at an arbitrary timing (for example, at the non-machining time of the workpiece W), and causes the installed portion to vibrate at the specific frequency by the piezoelectric actuator.
  • the sensor unit 70 does not require any wiring from the outside, and therefore, the mounting position is not selected. As a result, it is easy for the machine tool to be located at the position desired by the user or at a position where wiring has been difficult and sensors could not be installed practically (for example, the end of the machine, rotating body such as spindle etc.) Can be attached to Of course, the sensor unit 70 can be attached (post-attached) to not only machine tools that are newly sold to the market but also existing machine tools that require detection by the sensor 72. Further, the sensor unit 70 is a self-power generation type unlike a battery-operated type sensor, which eliminates the need for maintenance such as battery replacement and reduces the user's management burden.
  • a drive unit originally provided to the machine tool such as the actuator 61 is also used as a drive unit for applying vibration of a specific frequency to the power generation unit 71, thereby providing a dedicated drive unit for applying vibration of a specific frequency. Eliminates the cost required for expansion and makes it easier to retrofit the existing machine tool.

Abstract

センサや無線通信部といった動作させる対象への電力供給が不十分、不安定であった。工作機械は、所定の検出処理を実行可能なセンサと、前記センサによる検出信号を無線で送信する無線通信部と、特定周波数で振動することにより発電して前記センサおよび前記無線通信部に電力を供給する発電部と、前記発電部が設置されている被設置部に前記特定周波数の振動を与える駆動部と、を備える。前記駆動部は、前記工作機械においてワークの加工が行われない非加工時間に、前記被設置部に前記特定周波数の振動を与える。

Description

工作機械および工作機械の制御方法
　本発明は、工作機械および工作機械の制御方法に関する。
　周囲の信号を検出するセンサモジュールと、センサモジュールで検出された信号を無線電波として発信する無線モジュールと、センサモジュールおよび無線モジュールに電力を供給する発電モジュールとを一つの筐体に収め、測定対象物に固定されるセンサーユニットの構成において、発電モジュールの発電方法として振動を用いることが開示されている（特許文献１，２参照）。
特開２０１７‐３５５５号公報 特開２０１７‐９６８３６号公報
　前記文献１，２には、発電モジュールを振動を用いて発電させる旨記載されているが、単に発電モジュールを振動させれば適切な発電が得られる訳ではない。前記文献１，２においては、センサーユニットが固定される転がり軸受や直動案内装置は、それらが通常動作するときに何らかの振動を伴って動作しているにしても、そのような振動は、発電モジュールによる発電に適した振動とは言えない。発電モジュールによる発電に適した特定の振動を与えなければ、動作させる対象（センサモジュールや無線モジュール）に安定して電力を供給することはできなかった。
　本発明は少なくとも上述の課題に対して有用な工作機械および工作機械の制御方法を提供する。
　本発明の態様の１つは、工作機械は、所定の検出処理を実行可能なセンサと、前記センサによる検出信号を無線で送信する無線通信部と、特定周波数で振動することにより発電して前記センサおよび前記無線通信部に電力を供給する発電部と、前記発電部が設置されている被設置部に前記特定周波数の振動を与える駆動部と、を備える。
　当該構成によれば、駆動部は、発電部が設置されている被設置部に任意のタイミングで前記特定周波数の振動を与えることができる。これにより、確実に発電部に発電させて、発電部からセンサおよび無線通信部に必要な電力を供給させることができる。
　本発明の態様の１つは、前記駆動部は、前記工作機械においてワークの加工が行われない非加工時間に、前記被設置部に前記特定周波数の振動を与えるとしてもよい。
　当該構成によれば、非加工時間を利用して被設置部に前記特定周波数の振動を与えることにより、確実に発電部に発電させることができる。
　本発明の態様の１つは、前記センサは温度センサであり、前記温度センサは、前記非加工時間に温度検出を実行するとしてもよい。
　当該構成によれば、非加工時間を利用して、発電部による発電と、当該発電された電力による温度センサの動作（温度検出）とを行うことができる。
　本発明の態様の１つは、前記センサは加速度センサであり、前記加速度センサは、前記ワークの加工が行われる加工時間に加速度検出を実行するとしてもよい。
　当該構成によれば、発電部による発電を行いつつ、当該発電された電力を利用して加工時間中に加速度センサによる加速度検出を行うことができる。
　本発明の技術的思想は、工作機械という物以外によっても実現される。
　例えば、特定周波数で振動することにより発電して所定のセンサおよび無線通信部に電力を供給する発電部が設置された、工作機械の被設置部に、前記特定周波数の振動を与える加振工程を含む工作機械の制御方法を、一つの発明として把握することができる。
　また、前記駆動部を制御するためのプログラムや、当該プログラムを記憶したコンピューター読み取り可能な記憶媒体や、前記方法を実現するためのシステム等も、夫々に発明として成り立つ。
旋盤の構成を簡易的に示す図。 ＮＣ装置および旋盤における電気的な接続関係を簡易的に示すブロック図。 センサーユニットの構成例を示すブロック図。 加工プログラムに従った制御処理を示すフローチャート。 センサーユニットの他の構成例を示すブロック図。 実施例２におけるセンサーユニット側の処理を示すフローチャート。
　以下、各図を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお各図は、本実施形態を説明するための例示に過ぎない。
　１．装置構成の説明：
　図１は、本実施形態にかかる旋盤１０の一例を簡易的に示している。旋盤１０は工作機械の一種である。ただし本発明の思想は、旋盤に限定されず、切削、研削あるいはその他の加工を行う工作機械全般に適用可能である。旋盤１０は、コンピューターとしてのＮＣ（Numerical Control）装置１１に数値制御されることにより、ワークＷに対する加工を実施する。ＮＣ装置１１と旋盤１０とを含めた構成を、ＮＣ旋盤と呼ぶことが出来る。また、ＮＣ旋盤により、後述する加振処理（加振工程）を含む工作機械の制御方法が実現される。
　旋盤１０は、例えば、主軸５２を搭載した主軸台５３や、刃物台４３を含む。主軸台５３は、テーブル６５に固定されており、主軸５２の軸方向（Ｚ軸方向）に、主軸５２とともに移動可能である。Ｚ軸は、図１においては左右方向を向いている。便宜上、Ｚ軸方向のプラス側（図１においては右側）を「前」、Ｚ軸方向のマイナス側（図１においては左側）を「後」として説明を行う。主軸５２は、主軸台５３の後方からＺ軸上に供給される棒状のワークＷを解放可能に把持するコレット５２ａを前端部に備える。
　刃物台４３には、主軸５２から前方に突出したワークＷの加工に用いられる工具４３ａが装着される。刃物台４３には、正面加工用のバイト、突っ切り加工用のバイト等を含む複数種類の工具が同時に取り付けられても良いし、これらの工具が交換可能に取り付けられてもよい。刃物台４３が移動するＸ軸方向は、Ｚ軸方向に対して垂直であり、図１においては上下方向を向いている。また、刃物台４３が移動するＹ軸方向は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に対して垂直な方向（図１の紙面に対して垂直な方向）である。
　図１の例では、アクチュエータ６１が、ボールねじ機構６２を動作させることで、ボールねじ機構６２のＺ軸方向と平行なねじ軸６３に沿って直進移動体６４を移動させる。ボールねじ機構６２の直進移動体６４とテーブル６５とが固定されているため、直進移動体６４とともにテーブル６５が移動し、これにより、テーブル６５に固定された主軸台５３および主軸台５３に搭載された主軸５２がＺ軸方向に沿って前後に移動する。アクチュエータ６１は、ボールねじ機構６２の動力源となるモータ（サーボモータ、リニアモータ等）である。ただし、ボールねじ機構６２は、テーブル６５にＺ軸方向と平行な直線運動をさせるための一手段に過ぎない。例えば、アクチュエータ６１は、油圧や電動で直線運動を行うシリンダーを動作させることにより、テーブル６５をＺ軸方向と平行に移動させるとしてもよい。
　図２は、ＮＣ装置１１および旋盤１０における各部の電気的な接続関係を、ブロック図により簡易的に示している。ＮＣ装置１１は、例えば、コントローラーとしてのＣＰＵ１１ａ、ＲＡＭ１１ｂ、ＲＯＭ１１ｃを有する。また、ＮＣ装置１１に対しては、サーボアンプ４０、主軸用アンプ５０、サーボアンプ６０等が、バス１１ｄによって通信可能に接続されている。サーボアンプ４０は、Ｘ軸モータ４１、Ｙ軸モータ４２とそれぞれ接続しており、接続する各モータ４１，４２に対して電力を供給する。Ｘ軸モータ４１およびＹ軸モータ４２は刃物台４３と接続しており、供給された電力を刃物台４３を移動させるための動力に変換し、刃物台４３をＸ軸方向、Ｙ軸方向それぞれへ移動させる。
　サーボアンプ６０は、アクチュエータ６１と接続し、アクチュエータ６１に対して電力を供給する。主軸用アンプ５０は、主軸モータ５１と接続し、主軸モータ５１に電力を供給する。主軸モータ５１は主軸５２と接続している。主軸モータ５１は、供給された電力を主軸５２を回転させるための動力に変換し、主軸５２を回転させる。その他、主軸５２が備えるコレット５２ａに開閉動作をさせるアクチュエータ（不図示）等も、ＮＣ装置１１によって制御される。
　ＮＣ装置１１においては、ＣＰＵ１１ａが、ＲＡＭ１１ｂをワークエリアとして加工プログラムＰに従った処理を実行し、各アンプ４０，５０，６０による電力供給等を数値制御する。その結果、旋盤１０によるワークＷに対する加工が実現され、製品が製造される。また、ＮＣ装置１１は、無線通信部１２や、操作受付部２０や、表示部３０等を備える。無線通信部１２は、所定の無線通信規格に従って、外部や後述の無線通信部７３との無線通信を実行する。無線通信部１２，７３が採用する無線通信規格は特に問わない。操作受付部２０は、ユーザーの入力操作を受付ける複数のボタンやキー等からなり、表示部３０上のタッチパネルを含むものであってもよい。表示部３０は、ユーザーが操作受付部２０を介して入力した各種数値や設定の内容や、ＮＣ旋盤に関する各種情報を画面に表示するディスプレイである。
　言うまでもなく、旋盤１０の構成は上述した内容に限られない。例えば、刃物台４３が移動可能な方向は上述した方向に限定されない。また、旋盤１０は、主軸５２から前方に突出するワークＷを、当該ワークＷがＺ軸方向に摺動可能な状態で支持するガイドブッシュや、ワークＷの前端部を把持して回転可能な背面主軸や、刃物台４３以外の刃物台や各種工具等を有するとしてもよい。
　図３は、センサーユニット７０の構成をブロック図により示している。センサーユニット７０は、所定の検出処理を実行可能なセンサ７２と、センサ７２による検出信号を無線で送信する無線通信部７３と、特定周波数で振動することにより発電してセンサ７２および無線通信部７３に電力を供給する発電部７１と、を備える。発電部７１を、振動発電素子等とも呼ぶ。
　発電部７１は、例えば、コイルと、コイル内側に揺動可能に保持された磁石とを含み、外部から振動を与えられることにより磁石が揺動することで、コイルに誘導電流を流して電力を発生させる。発電部７１は、予め決められた範囲の周波数（特定周波数）で振動したときに安定して発電するように設計されている。なお、発電部７１の構成は上述した内容に限られない。例えば、磁石に対してコイルが揺動してもよい。また、発電部７１は、磁石とコイルによる電磁誘導素子ではなく、圧電素子や磁歪素子、静電誘導素子を利用して発電してもよい。
　センサ７２および無線通信部７３は、発電部７１から電力供給を受けて動作する。センサ７２の具体例としては、温度センサ、加速度センサ、音響センサ、ひずみセンサ（ひずみゲージ）等、様々である。無線通信部７３は、前記所定の無線通信規格に従って無線通信を実行する。なお、無線通信部７３が採用する無線通信規格は、省電力無線通信規格であることが望ましい。
　図１の例では、センサーユニット７０は、主軸台５３の、主軸５２近傍の端部に取り付けられている。従って図１の例では、主軸台５３が、発電部７１が設置されている「被設置部」に該当する。ただし、工作機械におけるセンサーユニット７０の取り付け位置は、主軸台５３に限定されず、ユーザーは、センサーユニット７０を、工作機械における所望の位置に取り付け可能である。本実施形態では、発電部７１、センサ７２および無線通信部７３を含む構成を、センサーユニット７０と称するが、これらは実態的なユニット（例えば、共通の筐体内に収められた構成）であっても無くても、どちらでもよい。結果的に、発電部７１、センサ７２、無線通信部７３等のセンサーユニット７０に含まれる各部が工作機械におけるユーザー所望の位置に取り付けられ、それらの間に必要な接続が確保されていればよい。例えば、センサ７２および無線通信部７３は、発電部７１が設置されている被設置部とは別の位置に取り付けられていてもよい。
　２．加振処理による発電：
　本実施形態では、旋盤１０（工作機械）は、発電部７１が設置されている被設置部に特定周波数の振動を与える「駆動部」を備える。図１の例では、主軸台５３が被設置部に該当するため、主軸台５３に振動を与えることが可能なアクチュエータ６１が駆動部の具体例に該当する。旋盤１０においては、通常動作中、つまりワークＷの加工中には、各モータ４１，４２，５１等の稼働の影響により振動が自然と発生する。しかし、そのような振動は、基本的には特定周波数の振動に該当しない。そのため、本実施形態では、発電部７１に発電させるために、つまりセンサーユニット７０を稼働させるために、意図的に特定周波数の振動を被設置部に与える必要がある。
　図４は、本実施形態においてＮＣ装置１１（ＣＰＵ１１ａ）が加工プログラムＰに従って実行する旋盤１０に対する制御処理をフローチャートにより示している。ＮＣ装置１１は、操作受付部２０を介してユーザーから入力された所定の開始指示に応じて加工プログラムＰを起動させ、当該フローチャートを開始する。
　加工プログラムＰの起動後、ＮＣ装置１１は、旋盤１０による１サイクルの加工を開始させる（ステップＳ１００）。ここで言う１サイクルの加工とは、例えば、ワークＷから切り出す１個分の製品の加工に必要なサイクル（旋盤１０による一連の動作）を指す。ステップＳ１００における開始後、ＮＣ装置１１は、加工プログラムＰが定める１サイクル分の複数の指令に順次従って、アクチュエータ６１、主軸５２、コレット５２ａ、刃物台４３等に所定の動作を実行させてワークＷを加工させる（ステップＳ１１０）。
　ＮＣ装置１１は、１サイクルの加工が終了したか否かを判定する（ステップＳ１２０）。具体的には、ＮＣ装置１１は、加工プログラムＰが定める１サイクル分の複数の指令を順次読み込む際、読み込んだ指令が１サイクルの終了を意味する指令であれば、１サイクル終了と判定し（ステップＳ１２０において“Ｙｅｓ”）、ステップＳ１３０へ進む。つまり、ＮＣ装置１１は、１サイクル終了と判定できるまで、加工プログラムＰが定める１サイクル分の複数の指令に順次従ってワークＷの加工（ステップＳ１１０）を行う。ステップＳ１００で１サイクルの加工を開始してからステップＳ１２０で“Ｙｅｓ”と判定するまでが、旋盤１０におけるワークＷの加工時間であり、それ以外の時間が旋盤１０における非加工時間である。
　ステップＳ１２０で“Ｙｅｓ”と判定した時点では、旋盤１０においては、ワークＷの前端部から加工後の１個の製品が工具４３ａによりワークＷから分断された（突っ切りにより落下した）状態であるとする。このような状況で、ＮＣ装置１１は、旋盤１０の各部の原点復帰を開始させる（ステップＳ１３０）。原点復帰とは、主軸５２（および主軸台５３）や、刃物台４３等の各部を、各部について予め定められている１サイクルの加工開始前に在るべき位置（原点位置）へ戻す処理である。主軸５２および主軸台５３の原点復帰であれば、ＮＣ装置１１は、コレット５２ａによるワークＷの把持を解除した上で、アクチュエータ６１を制御して、主軸５２および主軸台５３を載せたテーブル６５を、１サイクルの加工終了時点の位置（加工終了時位置）よりも所定距離だけ後方の位置（テーブル原点位置）まで移動させる。テーブル６５がテーブル原点位置に在るということは、主軸５２および主軸台５３がそれらの原点位置に在ることを意味する。
　ステップＳ１３０における開始後、ＮＣ装置１１は、主軸５２および主軸台５３や、刃物台４３等の各部についての原点復帰を、それぞれ並行して、あるいは所定の順番で実行させる（ステップＳ１４０）。ただしステップＳ１４０では、ＮＣ装置１１は、アクチュエータ６１による主軸５２および主軸台５３の原点復帰の過程で、アクチュエータ６１に加振処理を実行させる。
　ここで、加振処理を伴わない主軸５２および主軸台５３の原点復帰は、テーブル６５の加工終了時位置からテーブル原点位置までの単純な後方への移動であり、当該移動の途中でテーブル６５の移動を一時停止させたりテーブル６５を前方へ移動させたりしない。一方、加振処理を伴う主軸５２および主軸台５３の原点復帰は、テーブル６５を加工終了時位置からテーブル原点位置まで移動させる過程で、テーブル６５を繰り返し瞬間的に一時停止させたり或いは一定時間毎にテーブル６５を前方へ微小距離移動させたりしながら、最終的にテーブル６５をテーブル原点位置まで戻す。つまり、ステップＳ１４０では、テーブル６５は加振処理により前後に揺れながら（振動しながら）、テーブル原点位置へ向かうこととなる。
　ＮＣ装置１１は、テーブル６５（テーブル６５およびテーブル６５に載っている主軸台５３、主軸５２の全体）が特定周波数で振動するように、アクチュエータ６１に前記加振処理を実行させる。すなわち、アクチュエータ６１がボールねじ機構６２を介してテーブル６５全体を特定周波数で振動させるように、ＮＣ装置１１は、サーボアンプ６０を介してアクチュエータ６１（モータ）の回転や停止を制御する。より詳しくは、加工プログラムＰには、テーブル６５の原点復帰の過程でアクチュエータ６１がボールねじ機構６２を介してテーブル６５全体を特定周波数で振動させるために必要なサーボアンプ６０に対する制御コマンドやパラメータが予め組み込まれており、ＮＣ装置１１が、このような加工プログラムＰを実行することで、上述のステップＳ１４０が実現される。
　ＮＣ装置１１は、原点復帰が完了したか否かを判定する（ステップＳ１５０）。この場合、ＮＣ装置１１は、主軸５２および主軸台５３や、刃物台４３等の、原点復帰すべき各部全てが、それぞれの原点位置へ戻った場合に、原点復帰完了と判定し（ステップＳ１５０において“Ｙｅｓ”）、再びステップＳ１００以降を開始する。ＮＣ装置１１は、原点復帰完了と判定できるまでは、ステップＳ１４０を実行する。
　図４の制御処理によれば、旋盤１０では、ワークＷの加工時間と非加工時間とが交互に発生し、非加工時間中に実行する原点復帰の過程で、併せて上述のような加振処理を行う。そして、加振処理によりテーブル６５（テーブル６５およびテーブル６５に載っている主軸台５３、主軸５２の全体）が特定周波数で振動することにより、発電部７１が発電を開始し、発電部７１が発電した電力の供給を受けてセンサ７２および無線通信部７３が動作可能となる。上述のようにアクチュエータ６１によりテーブル６５を前後に振動させて発電部７１に特定周波数の振動を与える構成においては、特定周波数は、例えば、数十Ｈｚ程度が想定される。
　図４では特に表現していないが、ＮＣ装置１１は、例えば、ワークＷから予定されていた数の製品の加工が終了した場合には、ステップＳ１５０において“Ｙｅｓ”の判定をした後、ステップＳ１００に戻らずに、図４のフローチャートを終了させる。また、ＮＣ装置１１は、旋盤１０における何らかのエラーの発生を検知した場合に、図４のフローチャートを強制的に停止させたり終了させたりすることが可能である。
　３．実施例：
　以上の説明により本発明の実施形態は基本的に説明されたと言えるが、更に、本実施形態に含まれる実施例を幾つか説明する。
［実施例１］
　センサ７２は、温度センサであるとする。上述したように非加工時間における加振処理により、発電部７１が発電を開始すると、当該発電に伴い発電部７１から温度センサ７２および無線通信部７３へ電力が供給される。発電部７１から電力の供給を受けた温度センサ７２は、周囲（例えば、主軸５２や主軸５２の近傍）の温度検出を行う。そして、温度センサ７２は、温度検出の結果である温度検出信号を、無線通信部７３へ出力する。無線通信部７３は、温度センサ７２から入力した温度検出信号を、無線電波により所定の送信先（例えば、ＮＣ装置１１）へ送信する。このような実施例１によれば、旋盤１０の非加工時間に発電部７１が発電し、これに伴い、当該非加工時間に、温度センサ７２が温度検出を実行し、無線通信部７３が温度センサ７２による温度検出信号を無線で送信する。
　ＮＣ装置１１は、センサーユニット７０（無線通信部７３）から送信された温度検出信号を、無線通信部１２を介して受信する。そして、ＮＣ装置１１は、受信した温度検出信号に基づいて旋盤１０の状態を検査、診断したり、当該受信した温度検出信号に基づいて熱変位補正を実行したりする。詳細は省くが、熱変位補正とは、旋盤１０内の熱の影響によるワークＷに対する加工誤差（熱変位）を減らすための補正（例えば、刃物台４３の移動量の補正）である。
　旋盤１０内における温度変化の実情を鑑みたとき、温度センサ７２による温度検出は、それほど高頻度である必要はなく、例えば、数分間に１回程度の頻度でも問題無い。そのため、ＮＣ装置１１は、図４のフローチャートにおいて、１サイクルの加工が終わる度の、毎回のステップＳ１４０で加振処理を実行する必要は無い。そこで、ＮＣ装置１１は、ステップＳ１３０で開始してからステップＳ１５０で完了と判定するまでの原点復帰を１回の原点復帰としたとき、連続する複数回の原点復帰のうちの１回の原点復帰を、加振処理を伴う原点復帰とし、それ以外の原点復帰は加振処理を伴わない原点復帰としてもよい。このような構成とすれば、加振処理を伴う原点復帰の頻度を減らして、複数個の製品に関するトータルの加工時間を短縮することができる。
［実施例２］
　センサ７２は、加速度センサであるとする。上述したように非加工時間における加振処理により、発電部７１は発電を開始する。一方、加速度センサ７２は、旋盤１０によるワークＷの加工に際して旋盤１０に発生する振動を加速度として検出する。つまり、加速度センサ７２は、非加工時間に発電部７１が発電した電力により、加工時間に加速度検出を実行する。このような実施例２を実現するための構成として、センサーユニット７０は、図５に例示するように蓄電部７４を備える。つまり図５の例では、センサーユニット７０は、センサ７２と、無線通信部７３と、センサ７２および無線通信部７３に電力を供給する蓄電部７４と、特定周波数で振動することにより発電して蓄電部７４に電力を供給する発電部７１と、を備える。発電部７１は、蓄電部７４を介してセンサ７２および無線通信部７３に電力を供給する、とも言える。蓄電部７４の具体例としては、コンデンサー、スーパーキャパシター、二次電池等、様々である。
　発電部７１は、発電した電気を蓄電部７４に蓄電する。そして、蓄電部７４から加速度センサ７２および無線通信部７３へ電力が供給される。発電部７１と加速度センサ７２および無線通信部７３との間に蓄電部７４が介在することで、加速度センサ７２および無線通信部７３は、発電部７１が発電する非加工時間だけでなく加工時間においても、それぞれ動作することができる。
　図６は、実施例２におけるセンサーユニット７０側の処理をフローチャートにより示している。少なくとも実施例２においては、センサーユニット７０は、図６に示す処理を実行可能な程度の演算機能（プロセッサ等）を備えているものとする。例えば、図５に示すように、センサーユニット７０は制御部７５を含んでおり、制御部７５が前記演算機能を実現する。また、このような処理も、センサーユニット７０は、蓄電部７４に蓄電された電力により実行する。
　センサーユニット７０（制御部７５）は、蓄電部７４に蓄電された電力量（蓄電量）が所定量以上であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。そして、所定量以上であると判定した場合に（ステップＳ２００において“Ｙｅｓ”）、ステップＳ２１０へ進む。一方、蓄電部７４に蓄電された電力量が所定量に満たないと判定した場合は（ステップＳ２００において“Ｎｏ”）、ステップＳ２００の判定を繰り返す。蓄電部７４に所定量以上の電力が蓄電されると、蓄電部７４から加速度センサ７２および無線通信部７３へ電力が供給される。
　センサーユニット７０は、現在が加工時間であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。そして、加工時間であると判定した場合に（ステップＳ２１０において“Ｙｅｓ”）、ステップＳ２２０へ進む。一方、加工時間ではない（非加工時間である）と判定した場合は（ステップＳ２１０において“Ｎｏ”）、ステップＳ２００とステップＳ２１０の判定を繰り返す。
　センサーユニット７０は、現在が加工時間であるか否かの判定を、例えば、無線通信部７３が受信する信号に基づいて行うことができる。この場合、ＮＣ装置１１は、実行中の加工プログラムＰの進捗状況に従って、現在が加工時間と非加工時間との何れであるかを示す信号を、無線通信部１２からセンサーユニット７０（無線通信部７３）に向けて送信する。センサーユニット７０は、無線通信部７３がＮＣ装置１１（無線通信部１２）から受信した信号が、加工時間である旨を示している場合に、現在が加工時間であると判定する。
　あるいは、センサーユニット７０は、現在が加工時間であるか否かの判定を、第２の特定周波数の振動の検知に応じて行うとしてもよい。この場合、ＮＣ装置１１は、加工プログラムＰの進捗状況に従って非加工時間から加工時間に切り替わったと判断した場合に、アクチュエータ６１を制御して、これまで説明した特定周波数とは全く異なる第２の特定周波数の振動を、一時的にテーブル６５に発生させる。センサーユニット７０では、加速度センサ７２により第２の特定周波数の振動を検出できたときに、現在が加工時間であると判定する。
　ステップＳ２２０では、センサーユニット７０では、加速度センサ７２が加速度検出（センシング）を実行する。そして、加速度センサ７２は、ステップＳ２２０で所定時間加速度検出した結果である加速度検出信号を、無線通信部７３へ出力する。ステップＳ２３０では、無線通信部７３は、加速度センサ７２から入力した加速度検出信号、つまり加工時間に検出された加速度検出信号を、無線電波により所定の送信先（例えば、ＮＣ装置１１）へ送信する。このような実施例２によれば、旋盤１０の非加工時間に発電部７１が発電し、その後、加工時間に、加速度センサ７２が加速度検出を実行し（ステップＳ２２０）、無線通信部７３が加速度センサ７２による加速度検出信号を無線で送信する。
　ＮＣ装置１１は、センサーユニット７０（無線通信部７３）から送信された加速度検出信号を、無線通信部１２を介して受信する。そして、ＮＣ装置１１は、受信した加速度検出信号に基づいて、旋盤１０におけるワーク加工中の振動の程度を検査、診断したり、当該振動の程度に基づいて加工に関する補正を実行したりする。詳細は省くが、ワーク加工中に旋盤１０に発生する振動は、加工精度に影響を与える。そこで、ＮＣ装置１１は、このような振動の影響によるワークＷに対する加工誤差を減らすための補正を、現在のワークＷの加工にフィードバックする。この結果、ワークＷの加工精度を、より高めることが可能となる。
　４．まとめ、及び、その他の説明：
　このように本実施形態によれば、旋盤１０（工作機械）は、所定の検出処理を実行可能なセンサ７２と、センサ７２による検出信号を無線で送信する無線通信部７３と、特定周波数で振動することにより発電してセンサ７２および無線通信部７３に電力を供給する発電部７１と、発電部７１が設置されている被設置部に特定周波数の振動を与える駆動部（６１）と、を備える。当該構成によれば、駆動部は、被設置部に対して任意のタイミングで特定周波数の振動を与えることができる。これにより、確実に発電部７１に発電させて、発電部７１からセンサ７２および無線通信部７３に必要な電力を供給させることができる。
　また本実施形態によれば、駆動部は、旋盤１０においてワークＷの加工が行われない非加工時間に、被設置部に特定周波数の振動を与える。当該構成によれば、加工時間中は、特定周波数の振動を生じさせることは加工自体に影響を与えるため避けるべきという事情を考慮しつつ、非加工時間を利用して被設置部に特定周波数の振動を与えることにより、確実に発電部７１に発電させることができる。
　上述の実施例１においても、センサーユニット７０は、図５に例示したように蓄電部７４を含む構成であってもよい。蓄電部７４は、発電部７１の一部分であってもよい。この場合の実施例１では、非加工時間における加振処理により発電部７１が発電を開始すると、当該発電に伴い発電部７１から蓄電部７４へ電力が供給され、蓄電部７４から温度センサ７２および無線通信部７３へ電力が供給される。そして、蓄電部７４から電力の供給を受けた温度センサ７２は、非加工時間に周囲の温度検出を行う。また、蓄電部７４から電力の供給を受けた無線通信部７３は、非加工時間に温度センサ７２から入力した温度検出信号を、無線電波により所定の送信先（例えば、ＮＣ装置１１）へ送信する。
　発電部７１に発電させるために被設置部を特定周波数で振動させる加振処理を実行するタイミングは、上述したような原点復帰の過程に限られない。旋盤１０は、例えば、所定のエラーが発生した後、ワークＷの加工を停止してワークＷの加工再開に至っていない時間や、ワークＷを加工に使い切って新たなワークＷが補充されるまでの時間（材料交換中の時間）といった様々な非加工時間において、加振処理を実行し、発電部７１に発電させることが可能である。
　センサーユニット７０の無線通信部７３がセンサ７２による検出信号を無線送信する相手先は、ＮＣ装置１１に限られない。例えば、無線通信部７３は、ＮＣ装置１１ではない別のＰＣやサーバー、スマートフォン等の無線通信端末へセンサ７２による検出信号を無線送信するとしてもよい。
　被設置部に特定周波数の振動を与える駆動部の例は、図１のアクチュエータ６１に限定されない。旋盤１０は、このような駆動部として、例えば、電気を振動に変換する圧電素子（圧電アクチュエータ）を採用することができる。この場合、旋盤１０は、発電部７１が設置された被設置部（例えば、主軸台５３）に加振可能な位置に圧電アクチュエータを有する。そして、ＮＣ装置１１は、任意のタイミングで（例えば、ワークＷの非加工時間に）圧電アクチュエータを稼働させ、圧電アクチュエータにより被設置部に特定周波数の振動を与えさせる。
　さらに本実施形態によれば、センサーユニット７０は、それらの外部との配線が一切不要であるため取り付け位置を選ばない。そのため、工作機械における、ユーザーが所望する位置や、これまでは配線が困難でセンサ類を事実上取り付けられなかった位置（例えば、機械の末端部や、主軸などの回転体等）にも、容易に取り付けることができる。むろん、市場へ新規に販売される工作機械だけでなく、センサ７２による検出を必要としている既存の工作機械にも、センサーユニット７０を取り付け（後付け）可能である。また、センサーユニット７０は、バッテリーで動作するタイプのセンサとは異なり、自己発電型であるため、バッテリー交換等のメンテナンスが不要となり、ユーザーの管理負担が少ない。さらに、アクチュエータ６１のような工作機械が元々有している駆動部を、発電部７１に特定周波数の振動を与える駆動部としても用いることにより、特定周波数の振動を与えるための専用の駆動部の増設に要するコストを排し、かつ、既存の工作機械への前記後付けをより容易化させる。
１０…旋盤、１１…ＮＣ装置、１１ａ…ＣＰＵ、１１ｂ…ＲＡＭ、１１ｃ…ＲＯＭ、１２…無線通信部、２０…操作受付部、３０…表示部、４３…刃物台、５２…主軸、５３…主軸台、６１…アクチュエータ、６２…ボールねじ機構、６５…テーブル、７０…センサーユニット、７１…発電部、７２…センサ、７３…無線通信部、７４…蓄電部、７５…制御部、Ｐ…加工プログラム、Ｗ…ワーク

Claims (5)

  1. 　所定の検出処理を実行可能なセンサと、
    　前記センサによる検出信号を無線で送信する無線通信部と、
    　特定周波数で振動することにより発電して前記センサおよび前記無線通信部に電力を供給する発電部と、
    　前記発電部が設置されている被設置部に前記特定周波数の振動を与える駆動部と、を備えることを特徴とする工作機械。
  2. 　前記駆動部は、前記工作機械においてワークの加工が行われない非加工時間に、前記被設置部に前記特定周波数の振動を与えることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
  3. 　前記センサは温度センサであり、
    　前記温度センサは、前記非加工時間に温度検出を実行することを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
  4. 　前記センサは加速度センサであり、
    　前記加速度センサは、前記ワークの加工が行われる加工時間に加速度検出を実行することを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
  5. 　特定周波数で振動することにより発電して所定のセンサおよび無線通信部に電力を供給する発電部が設置された、工作機械の被設置部に、前記特定周波数の振動を与える加振工程を含むことを特徴とする工作機械の制御方法。
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