特許 5902767 モータの過熱推定を行う工作機械の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5902767

(24)【登録日】2016年3月18日

(45)【発行日】2016年4月13日

(54)【発明の名称】モータの過熱推定を行う工作機械の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 17/00 20060101AFI20160331BHJP

   G05B 19/18 20060101ALI20160331BHJP

   G05B 19/4063 20060101ALI20160331BHJP

   H02P 29/00 20160101ALI20160331BHJP

【ＦＩ】

   B23Q17/00 A

   G05B19/18 X

   G05B19/4063 L

   H02P7/00 P

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-141754(P2014-141754)

(22)【出願日】2014年7月9日

(65)【公開番号】特開2016-16492(P2016-16492A)

(43)【公開日】2016年2月1日

【審査請求日】2015年6月17日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100165191

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 章

(74)【代理人】

【識別番号】100151459

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 健一

(72)【発明者】

【氏名】李 耕

(72)【発明者】

【氏名】置田 肇

【審査官】 マキロイ 寛済

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−１８２１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４９３８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２９９５２１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 欧州特許出願公開第００９９９６３０（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５５４８２０２（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５５３９６０１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｑ １７／００

Ｇ０５Ｂ １９／１８

Ｇ０５Ｂ １９／４０６３

Ｈ０２Ｐ ２９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主軸を駆動するモータを持つ工作機械の制御装置であって、
前記モータの電流値を検出する電流検出手段と、
前記モータについて規定されたオーバーヒート温度が記憶された記憶手段と、
前記モータの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された温度と、前記オーバーヒート温度とを用いて、前記電流検出手段が検出した電流が、前記モータに流れ続けた場合における、現在から前記モータが前記オーバーヒート温度に達する時までの時間を推定する時間推定手段と、
前記時間推定手段が推定した時間値に対して、フィルタを掛けるフィルタ手段と、
前記フィルタ手段において、電流値及びモータを制御する際に与えている電流指令値の何れか一方に応じて、フィルタ時定数を変更する時定数変更手段と、
前記フィルタ手段が出力する時間値を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする工作機械の制御装置。

【請求項2】

前記電流値の変化量の検出手段及び前記電流指令値の変化量の検出手段の何れか一方を更に備え、
前記フィルタ手段は、電流値の変化量及び前記電流指令値の変化量の何れか一方に応じて、フィルタ時定数を変更することを特徴とする請求項１に記載の工作機械の制御装置。

【請求項3】

前記時定数変更手段において、
単位時間当たりの電流値の変化量及び電流指令値の変化量に対するスレショルド値をそれぞれ持ち、変化量の大小を判定する判定手段を備え、
前記判定手段が変化量が前記スレショルドより大きいと判定した場合には、フィルタ時定数を小さく、変化量が前記スレショルドより小さいと判定した場合には、フィルタ時定数を大きくすることを特徴とする請求項２に記載の工作機械の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータの過熱推定を行う工作機械の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械の主軸で切削加工を行う場合、通常は、主軸モータの連続定格負荷以下で使用する。連続定格負荷とは、その負荷以下で使用している限りは、無限時間その負荷をかけ続けてもオーバーヒートにはならないレベルの負荷のことである。しかしながら、重切削を行う場合、あるいは、短い時間の間だけ負荷を増やして加工時間の短縮を行いたい場合には、連続定格負荷を越える負荷を与えてモータを回転させる場合がある。

【0003】

モータに連続定格負荷を越える負荷を与える場合には、その負荷に応じて切削可能時間が規定されており、それを越える時間、負荷を与え続けると、モータがオーバーヒートしてしまう。そのため、モータに連続定格負荷を越える負荷を与えて加工を行う場合には、現在の負荷を与え続けた時に、モータがオーバーヒートせずに、あとどれぐらいの時間だけその加工が継続可能か、に関する指標が必要となる。

【0004】

一般に、連続定格負荷を越える切削に対しては、モータ毎に「負荷ｎ％の切削だとオーバーヒートまで何分切削可能か」がわかるような許容負荷特性を示す図が規定されており、オペレータは、その情報からおおよその目安を付けて切削加工を行っている。許容負荷特性図では負荷に応じた切削可能時間が規定されており、許容負荷特性図を参照すればある負荷をどれくらいの時間モータに与え続けるとモータがオーバーヒートしてしまうかが分かる。

【0005】

図１は、モータの許容負荷特性の一例を示す図である。図１において、横軸はモータ回転数を示し、縦軸はモータにかかる負荷を示す。負荷が１００％のときが連続定格負荷を示し、この場合は無限時間その負荷をかけ続けてもモータはオーバーヒートしない。図１に示す例では、低速回転領域で２００％負荷は１０分サイクルにおいて２．５分間の切削なら可能な負荷として示されており、２３０％負荷は１０分サイクルにおいて１分間の切削なら可能な負荷として示されている。連続定格負荷を越える負荷をかけてモータを回転させ続けると、モータは許容発熱量を超える発熱をして故障する可能性がある。

【0006】

このような問題に対応するために、例えば、特許文献１に開示の数値制御による工作機械の制御方法及び装置では、送り軸モータの早送り時（非加工時）と、切削送り時のモータ発熱量予想値から、プログラム全体の発熱量を推定し、許容発熱量以下になるよう、時定数を変化させている。しかし、特許文献１に開示の発明では、モータの発熱の推定は行っているものの、オーバーヒートまでにあとどれぐらいの時間だけ切削加工が可能かについては開示がない。

【0007】

また、特許文献２に開示の永久磁石式同期モータの制御装置では、モータに発生している損失（銅損＋鉄損）を求め、定格損失からその損失を差し引いた分がモータに消費可能な損失だと考え、それに応じたｄ軸電流を流すことでモータの過負荷を防止している。しかし、特許文献２に開示の発明では、鉄損まで含めた損失見積もりを行っているが、オーバーヒートまでにあとどれぐらいの時間だけ切削加工が可能かについては開示がない。

【0008】

そこで、本出願人は、モータの電流値から、モータ温度を推定する熱シミュレーション式を用意し、その式を逆算することにより、あとどれぐらいの時間で、モータがオーバーヒートに達するか、即ち、あとどれぐらいの時間継続して切削が可能かを推定する方法を提案した。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０００−２７１８３６号公報

【0010】

【特許文献2】国際公開第２００５／０９３９４２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかし、本出願人が提案した方法では、電流値から切削継続可能時間を推定するので、切削負荷変動により、電流値が細かく変化すると、切削継続可能時間も頻繁に変動することになり、時間の把握が難しいという課題があった。

【0012】

そこで、本発明の目的は、モータの電流値から切削継続可能時間を推定し、推定した切削継続可能時間データに所定の時定数を持つフィルタを使用し、定常的な負荷が大きく変動した場合でも、時間を正確に把握することができる工作機械の制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

前記課題を解決するために本発明では、主軸を駆動するモータを持つ工作機械の制御装置であって、モータの電流値を検出する電流検出手段と、モータについて規定されたオーバーヒート温度が記憶された記憶手段と、モータの温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段により検出された温度と、オーバーヒート温度とを用いて、電流検出手段が検出した電流が、モータに流れ続けた場合における、現在から前記モータが前記オーバーヒート温度に達する時までの時間を推定する時間推定手段と、時間推定手段が推定した時間値に対して、フィルタを掛けるフィルタ手段と、フィルタ手段において、電流値又はモータを制御する際に与えている電流指令値に応じて、フィルタ時定数を変更する時定数変更手段と、フィルタ手段が出力する時間値を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする工作機械の制御装置が提供される。

【発明の効果】

【0014】

本発明の工作機械の制御装置によれば、モータの電流値から切削継続可能時間を推定し、推定した切削継続可能時間データに所定の時定数を持つフィルタを使用し、負荷が変動した場合でも、時間を正確に把握することができることが可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】モータの許容負荷特性の一例を示す図である。

【図2】（ａ）は先に提案した工作機械の制御装置を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）に示した工作機械の制御装置の表示器の前段にフィルタを設けた構成を示す図である。

【図3】（ａ）は図２（ｂ）に示したフィルタの時定数が大きい時のモータの切削継続可能時間の一例を示す図、（ｂ）は図２（ｂ）に示したフィルタの時定数が小さい時のモータの切削継続可能時間の一例を示す図である。

【図4】（ａ）は本発明の第１の実施例による工作機械の制御装置を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）に示したフィルタの時定数を変更した時のモータの切削継続可能時間の一例を示す図である。

【図5】本発明の第１の実施例による工作機械の制御装置の時定数計算手順を示すフローチャートである。

【図6】本発明の第２の実施例による工作機械の制御装置を示すブロック図である。

【図7】本発明の第２の実施例による工作機械の制御装置の時定数計算手順を示すフローチャートである。

【図8】本発明の第３の実施例による工作機械の制御装置を示すブロック図である。

【図9】本発明の第３の実施例による工作機械の制御装置の時定数計算手順を示すフローチャートである。

【図10】本発明の第４の実施例による工作機械の制御装置を示すブロック図である。

【図11】本発明の第４の実施例による工作機械の制御装置の時定数計算手順を示すフローチャートである。

【図12】モータ制御部の構成の一例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、添付図面を用いて本発明の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明の実施例を説明する前に、図２、図３を用いて本出願人が提案した電流値から切削継続可能時間を推定する方法を説明する。なお、以下の説明において、異なる図面において同じ参照符号が付されたものは、同じ機能を有する構成要素であることを意味するものとする。

【0017】

図２（ａ）は、本出願人が提案した工作機械の制御装置１の一例を示すブロック図である。主軸を駆動するモータを有する工作機械の制御装置１は、電流検出手段１１と、記憶手段１２と、温度検出手段１３と、温度上昇値推定手段１４と、時間推定手段１５と、表示器１６とを備える。表示器１６は、工作機械の数値制御装置に設けられているものであり、図２（ａ）に示した制御装置１に設けられていても良い。また、制御装置１は、モータ２を駆動するための電流を供給するモータ制御部２０を備える。モータ制御部２０は、上位制御装置（図示せず）から受信したモータ駆動指令に基づき、交流電源から供給された交流電力を直流電力に変換して出力した後、更にモータ２の駆動のための交流電力に変換してモータへ供給する。

【0018】

電流検出手段１１は、モータ２を駆動する電流Ｉの値を検出する。記憶手段１２には、モータ２について規定されたオーバーヒート温度Ｔａｌｍが予め記憶されている。温度検出手段１３は、モータ２の温度Ｔを検出する。温度上昇値推定手段１４については後述する。時間推定手段１５は、温度検出手段１３により検出された温度Ｔと記憶手段１２に記憶されたオーバーヒート温度Ｔａｌｍとを用いて、電流検出手段１１が検出した電流Ｉがモータ２を流れ続けた場合における、現在からモータ２がオーバーヒート温度Ｔａｌｍに達する時までの時間を推定する。表示器１６は、時間推定手段１５により推定された時間を表示する。

【0019】

次に、図２（ａ）に示した工作機械の制御装置１の動作原理について説明する。モータ２の発熱は、モータ２を駆動する電流がモータ２の巻線を流れることによって銅線の巻線で消費される損失である銅損と、モータ２のコアに渦電流が流れることによって消費される損失である鉄損とによって生じる。モータ２を低速で駆動する場合は、モータ２の発熱は、鉄損より銅損の影響が支配的である。

【0020】

ここでは、モータ２を低速で駆動する利用を想定し、鉄損を無視してオーバーヒート温度Ｔａｌｍに達するまでの時間を推定する。ある電流Ｉがモータ２を流れ続けたときに生じるモータ２の銅損による温度上昇値は電流Ｉの二乗に比例する。すなわち、モータ２における最終的な温度上昇値Ｔｃは式１で表される。

【0021】

【数1】

【0022】

式１におけるＫ１は、モータ２にある一定電流を流したときの温度上昇値から逆算して予め求めておく。モータ２の熱時定数をτ、サンプリングタイムをＴｓとしたとき、温度上昇値Ｔ（ｎ）は、式２に示す漸化式によって計算できる。

【0023】

【数2】

【0024】

式２に示す漸化式を整理すると式３が得られる。

【0025】

【数3】

【0026】

式３において、Ｔ（０）は、モータ２の温度上昇値Ｔ（ｎ）の初期値である。Ｔ（０）を規定することにより式３からモータ２の温度上昇値Ｔ（ｎ）を推定することができる。式３を更に変形すると式４が得られる。

【0027】

【数4】

【0028】

ここで、検出された温度Ｔからの上昇分としてオーバーヒート温度を表してこれをＴａｌｍとしたとき、ある時点における温度上昇初期値Ｔ（０）が分かれば、電流Ｉがモータ２を流れ続けた場合における、現在からモータ２がオーバーヒート温度Ｔａｌｍに達する時までの時間「Ｔｓ×ｎ」は式５のように表せる。

【0029】

【数5】

【0030】

温度Ｔについては温度検出手段１３で検出し、モータ２に流れる電流Ｉについては電流検出手段１１で検出する。また、電流検出手段１１が検出した電流Ｉがモータ２を流れ続けた場合に生じるモータ２の銅損による温度上昇値Ｔｃは、温度上昇値推定手段１４により式１に基づいて推定される。また、ある時点の温度上昇初期値Ｔ（０）として、温度検出手段１３により検出されたモータ２近傍の温度Ｔとモータ２を有する工作機械の周囲温度との差を用いる。

【0031】

そして、時間推定手段１５は、記憶手段１２に予め記憶されたオーバーヒート温度（上昇分）Ｔａｌｍと、温度上昇値推定手段１４により推定された銅損による温度上昇値Ｔｃと、温度検出手段１３により検出された温度Ｔと周囲温度との差である温度上昇初期値Ｔ（０）と、を用いて、式５に基づき、電流Ｉがモータ２を流れ続けた場合における、現在からモータ２がオーバーヒート温度Ｔａｌｍに達する時までの時間「Ｔｓ×ｎ」を算出する。すなわち、時間推定手段１５は、温度検出手段１３により検出された温度Ｔとオーバーヒート温度Ｔａｌｍと銅損による温度上昇値Ｔｃとを用いて、現在からモータ２がオーバーヒート温度Ｔａｌｍに達する時までの時間「Ｔｓ×ｎ」を算出する。算出された時間「Ｔｓ×ｎ」は表示器１６によって表示される。

【0032】

ところが、本出願人が先に提案した制御装置１では、式５により電流値から切削継続可能時間を推定するので、切削負荷変動により、電流値が細かく変化すると、切削継続可能時間も頻繁に変動することになり、時間の把握が難しくなる。そこで、図２（ｂ）に示すように、計算された切削継続可能時間推定値「Ｔｓ×ｎ」に対して、所定の時定数を持つ１次のフィルタ２６を表示器１６の前段に採用することが考えられる。即ち、時間推定手段１５の出力値（時間値）を、フィルタ２６の入力とし、フィルタ２６の出力値（時間値）を、最終的な切削継続可能時間として、表示器１６に表示することが考えられる。

【0033】

このように、表示器１６の前段にフィルタ２６を採用した場合、負荷切削継続可能時間表示が細かく変化することは避けられる。ところが、表示器１６の前段にフィルタ２６を採用した場合、定常的な負荷が大きく変動すると、本当に知りたい切削継続可能時間が確定するまでに時間が掛かることになる。これを図３を用いて説明する。

【0034】

図３（ａ）に示すように、表示器１６の前段に採用したフィルタ２６の時定数を大きくした場合、負荷が大きく変化した時の負荷切削継続可能時間表示の追従性が悪い。また、図３（ｂ）に示すように、表示器１６の前段に採用したフィルタ２６の時定数を小さくした場合は、定負荷時に負荷切削継続可能時間表示が安定しない。

【0035】

本発明は、これを解消するものであり、表示器１６の前段に採用したフィルタ２６の内部に、電流値の変化に応じて、時定数を変更する時定数変更手段を用意した。これによって、切削負荷変動により電流値が細かく変化した場合でも、また、定常的な負荷が大きく変動した場合でも、切削継続可能時間の把握が容易になる工作機械の制御装置を提供できるようにしたものである。以下にその実施の形態を幾つかの実施例により説明する。

【0036】

図４（ａ）は本発明の第１の実施例による工作機械の制御装置３を示すものである。主軸を駆動するモータ２（以後の実施例では主軸モータ２と記す）を有する工作機械の制御装置３は、電流検出手段１１と、記憶部１２と、温度検出手段１３と、加工継続可能時間推定部１７と、モータ制御部２０と、時定数計算部２２、及びフィルタ２６を備える。工作機械の制御装置３の外部に工作機械の数値制御装置の表示器（以後単に表示器と記載する）１６が設けられているが、この表示器１６は工作機械の制御装置３に設けられていても良い。

【0037】

モータ制御部２０は、主軸モータ２を駆動するための電流を供給するものであり、数値制御装置（ＮＣ）等の上位制御装置（図示せず）から受信したモータ駆動指令（位置指令）に基づき、交流電源から供給された交流電力を直流電力に変換して出力した後、更にモータ２の駆動のための交流電力に変換してモータへ供給する。また、モータ制御部２０からは電流指令値ＩＣが、加工継続可能時間推定部１７と時定数計算部２２に出力される。電流検出手段１１は、モータ２を駆動する電流Ｉの値を検出する。記憶手段１２には、モータ２について規定されたオーバーヒート温度Ｔａｌｍが予め記憶されている。温度検出手段１３は、モータ２の温度Ｔを検出する。

【0038】

加工継続可能時間推定部１７は、図２（ａ）で説明した温度上昇値推定手段１４の温度上昇値推定機能と、時間推定手段１５の時間推定機能の両方を備えるものである。加工継続可能時間推定部１７は、時間推定機能により、温度検出手段１３が検出した温度Ｔと記憶部１２に記憶されたオーバーヒート温度Ｔａｌｍとを用いて、電流検出手段１１が検出した電流Ｉがモータ２を流れ続けた場合における、現在から主軸モータ２がオーバーヒート温度Ｔａｌｍに達する時までの時間、即ち、加工継続可能時間を推定する。表示器１６は、加工継続可能時間推定部１７により推定された加工継続可能時間を表示する。

【0039】

一方、本発明の第１の実施例による工作機械の制御装置３には、加工継続可能時間推定部１７の出力にフィルタ２６が接続されており、加工継続可能時間推定部１７により推定された加工継続可能時間はフィルタ２６を経て表示器１６に入力される。フィルタ２６は所定の時定数を持っているが、この時定数は、フィルタ２６に接続する時定数計算部２２によって変更することが可能である。従って、時定数計算部２２は、時定数変更装置である。時定数計算部２２はフィルタ２６に内蔵させることも可能である。

【0040】

第１の実施例による工作機械の制御装置３では、時定数計算部２２は、モータ制御部２０からの電流指令値ＩＣの傾きの計算を行う。そして、時定数計算部２２における電流指令値ＩＣの傾きの計算結果があるスレショルド以上の場合は、フィルタ２６に小さい時定数を設定する。逆に、時定数計算部２２における電流指令値ＩＣの傾きの計算結果があるスレショルド未満の場合には、フィルタ２６に大きい時定数を設定する。フィルタ２６内では、時定数計算部２２によって決定された時定数を使ったフィルタ処理を行い、出力を表示器１６に出力する。

【0041】

第１の実施例のように、時定数計算部２２における電流指令値ＩＣの傾きの計算結果が、あるスレショルド以上の場合はフィルタ２６に小さい時定数に設定し、あるスレショルド未満の場合にはフィルタ２６に大きい時定数に設定すると、モータの加工継続可能時間は図４（ｂ）に示すようになる。なお、図４（ｂ）には加工継続可能時間が、切削継続可能時間として示してある。即ち、モータの加工継続可能時間（切削継続可能時間）は、負荷が大きく変動してもすぐに追従し、定負荷時には、細かい時間変動がなく、安定する。

【0042】

なお、図４（ａ）に示した工作機械の制御装置３では、モータ制御部２０の構成については詳細に説明していないが、モータ制御部２０は、例えば、図１２に示すような構成を備えている。モータ制御装置２０には、位置制御部２１、速度制御部２４、電流制御部２３、及び減算器３１，３２，３３がある。減算器３１は位置制御部２１の前段にあり、上位装置からの位置指令に、モータの角度検出装置３０の検出値を位置フィードバック値として引いて位置制御部２１に入力する。減算器３２は速度制御部２４の前段にあり、位置制御部２１からの速度指令に、モータの角度検出装置３０の検出値の一定のサンプリング間の変化量を速度フィードバック値として引いて速度制御部２４に入力する。減算器３３は電流制御部２３の前段にあり、速度制御部２４からの電流指令に、電流検出手段１１の検出値を電流フィードバック値として引いて電流制御部２３に入力する。また、モータ制御装置２０の出力は、実際には、電源４に接続された電力変換器５を通じて主軸モータ２に出力される。

【0043】

図５は本発明の第１の実施例による工作機械の制御装置３の時定数計算手順を示すフローチャートである。本フローチャートの説明では、図４（ａ）に示した部材の符号を付して説明する。まず、ステップ５０１において、上位制御装置からモータ制御部２０に位置指令が入力され、モータ制御部２０からは電流指令値ＩＣが加工継続可能時間推定部１７と時定数計算部２２に入力される。加工継続可能時間推定部１７は、ステップ５０２において、電流検出手段１１からの主軸モータ２を駆動する電流検出値Ｉを取得する。加工継続可能時間推定部１７は、次にステップ５０３において、取得した電流検出値Ｉが主軸モータ２を流れ続けた場合に生じる主軸モータ２の銅損による温度上昇値Ｔｃを、前述の式１に基づいて計算して推定する。

【0044】

また、加工継続可能時間推定部１７は、ステップ５０４において、温度検出手段１３から主軸モータ２の温度を取得し、ステップ５０５において、ある時点の温度上昇初期値をＴ（０）として、温度検出手段１３により検出されたモータ温度Ｔと周囲温度との差を計算する。そして、ステップ５０６では、加工継続可能時間推定部１７は、記憶部１２に予め記憶されたオーバーヒート温度（上昇分）Ｔａｌｍと、推定された銅損による温度上昇値Ｔｃと、温度検出手段１３により検出されたモータ温度Ｔと周囲温度との差である温度上昇初期値Ｔ（０）とを用いて、式５に基づき、取得した電流が主軸モータ２を流れ続けた場合における、現在から主軸モータ２がオーバーヒート温度Ｔａｌｍに達する時までの時間「Ｔｓ×ｎ」、即ち加工継続可能時間を算出する。

【0045】

ステップ５０７では、モータ制御部２０から出力された電流指令値ＩＣを受領した時定数計算部２２が時定数を計算する。そして、ステップ５０８において、ステップ５０６で計算された加工継続可能時間と、ステップ５０７で計算された時定数がフィルタ２６に入力され、フィルタ２６で補正された加工継続可能時間が表示器１６に提供される。

【0046】

続いて、図６に示す本発明の第２の実施例の工作機械の制御装置３について説明する。第２の実施例の工作機械の制御装置３の構成は、時定数計算部２２に入力される信号を除いて、図４（ａ）で説明した第１の実施例の工作機械の制御装置３と同じである。従って、同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。

【0047】

第１の実施例の工作機械の制御装置３では、時定数計算部２２はモータ制御部２０から入力される電流指令値に基づいてフィルタ２６に設定する時定数を計算していた。一方、第２の実施例の工作機械の制御装置３では、時定数計算部２２は電流検出手段１１が検出した電流検出値Ｉに基づいてフィルタ２６に設定する時定数を計算している。

【0048】

図７は、本発明の第２の実施例による工作機械の制御装置の時定数計算手順を示すフローチャートである。本フローチャートの説明では、図６に示した部材の符号を付して説明する。前述のように、第１と第２の実施例の工作機械の制御装置３の相違点は、時定数計算部２２に入力される信号の種類のみである。したがって、第２の実施例における工作機械の制御装置３の時定数計算手順を示すフローチャートでは、第１の実施例における工作機械の制御装置３の加工継続可能時間推定部１７の処理手順と同じ処理手順対して同じステップ番号５０１〜５０６を付してその説明を省略する。

【0049】

第１の実施例では、ステップ５０７において時定数計算部２２がモータ制御部２０から出力された電流指令値ＩＣを受領し、時定数計算部２２が時定数を計算している。一方、第２の実施例では、ステップ５０２において加工継続可能時間推定部１７が取得した電流検出手段１３からの主軸モータ２を駆動する電流検出値Ｉが時定数計算部２２に入力され、時定数計算部２２はステップ７０１において、取得した電流検出値Ｉに基づいて時定数を計算する。そして、ステップ５０８において、ステップ５０６で計算された加工継続可能時間と、ステップ７０１で計算された時定数がフィルタ２６に入力され、フィルタ２６で補正された加工継続可能時間が表示器１６に提供される。

【0050】

図８は、本発明の第３の実施例による工作機械の制御装置の構成を示すものである。第３の工作機械の制御装置３が第１の実施例の工作機械の制御装置３と相違する点は、時定数計算部２２の前段の構成のみである。第１の実施例では、モータ制御部２０から出力された電流指令値ＩＣが時定数計算部２２に入力され、時定数計算部２２は入力された電流指令値ＩＣに基づいてフィルタの時定数を計算していた。

【0051】

一方、第３の実施例では、モータ制御部２０から出力された電流指令値ＩＣは、時定数計算部２２に入力される前に、電流指令値変化量検出部２１に入力される。図８には、電流指令値変化量検出部２１は、「ΔＩＣ＝（ＩＣ（ｎ）−ＩＣ（ｎ−１））／Δｔ」と記載してあり、電流指令値変化量検出部２１はあるサンプル点ｎにおける電流指令値ＩＣの変化量ΔＩＣを計算する。電流指令値変化量検出部２１で計算された電流指令値ＩＣの変化量ΔＩＣは時定数計算部２２に入力される。

【0052】

図８には、時定数計算部２２は「時定数Ｔｆ＝ＫＴ／ΔＩＣ」と記載してある。ＫＴは基準時定数である。時定数計算部２２は、入力された電流指令値ＩＣの変化量ΔＩＣに基づいてフィルタの時定数を計算する。したがって、図９に示す第３の実施例による工作機械の制御装置の時定数計算手順を示すフローチャートでは、第１の実施例における工作機械の制御装置３の加工継続可能時間推定部１７の処理手順と同じ処理手順には、同じステップ番号５０１〜５０６を付してその説明を省略する。また、本フローチャートの説明では、図８に示した部材の符号を付して説明する。

【0053】

第１の実施例では、ステップ５０７において時定数計算部２２がモータ制御部２０から出力された電流指令値ＩＣを受領し、時定数計算部２２が時定数を計算している。一方、第３の実施例では、モータ制御部２０から出力された電流指令値ＩＣを、ステップ９０１で電流指令値変化量検出部２１が受け取り、電流指令値ＩＣの変化量ΔＩＣを算出し、これを時定数計算部２２に入力する。そして、続くステップ９０２において、時定数計算部２２は、取得した電流指令値ＩＣの変化量ΔＩＣに基づいて時定数を計算する。そして、ステップ５０８において、ステップ５０６で計算された加工継続可能時間と、ステップ９０２で計算された時定数がフィルタ２６に入力され、フィルタ２６で補正された加工継続可能時間が表示器１６に提供される。

【0054】

このように、時定数計算部２２によるフィルタ２６の時定数変更方法は、第１と第２の実施例のように、あるスレショルドでスイッチするように切り換えても良いが、第３の実施例のように、ある基準時定数ＫＴに対して、時定数＝ＫＴ／（電流指令値の傾き）という形で算出し、フィルタ２６の時定数を連続的に変化するようにしても良い。

【0055】

図１０は、本発明の第４の実施例による工作機械の制御装置の構成を示すものである。第４の工作機械の制御装置３が第２の実施例の工作機械の制御装置３と相違する点は、時定数計算部２２の前段の構成のみである。第２の実施例では、電流検出手段１１から出力された電流検出値Ｉが時定数計算部２２に入力され、時定数計算部２２は入力された電流検出値Ｉに基づいてフィルタの時定数を計算していた。

【0056】

一方、第４の実施例では、電流検出手段１１から出力された電流検出値Ｉは、時定数計算部２２に入力される前に、電流検出値変化量検出部２３に入力される。図８には、電流検出値変化量検出部２３は、「ΔＩ＝（Ｉ（ｎ）−Ｉ（ｎ−１））／Δｔ」と記載してあり、電流検出値変化量検出部２３はあるサンプル点ｎにおける電流検出値Ｉの変化量ΔＩを計算する。電流検出値変化量検出部２３で計算された電流検出値Ｉの変化量ΔＩは時定数計算部２２に入力される。

【0057】

図１０には、時定数計算部２２は「時定数Ｔｆ＝ＫＴ／ΔＩ」と記載してある。ＫＴは基準時定数である。時定数計算部２２は、入力された電流検出値Ｉの変化量ΔＩに基づいてフィルタの時定数を計算する。したがって、図１１に示す第４の実施例による工作機械の制御装置３の時定数計算手順を示すフローチャートでは、第２の実施例における工作機械の制御装置３の加工継続可能時間推定部１７の処理手順と同じ処理手順には、同じステップ番号５０１〜５０６を付してその説明を省略する。ここでもフローチャートの説明において、図１０に示した部材の符号を付して説明する。

【0058】

第２の実施例では、ステップ７０１において時定数計算部２２が電流検出手段１１から出力された電流検出値Ｉを受領し、時定数計算部２２が時定数を計算している。一方、第４の実施例では、電流検出手段１１から出力された電流検出値Ｉを、ステップ１１０１で電流検出値変化量検出部２３が受け取り、電流検出値Ｉの変化量ΔＩを算出し、これを時定数計算部２２に入力する。そして、続くステップ１１０２において、時定数計算部２２は、取得した電流検出値Ｉの変化量ΔＩに基づいて時定数を計算する。そして、ステップ５０８において、ステップ５０６で計算された加工継続可能時間と、ステップ１１０２で計算された時定数がフィルタ２６に入力され、フィルタ２６で補正された加工継続可能時間が表示器１６に提供される。

【0059】

このように、時定数計算部２２によるフィルタ２６の時定数変更方法は、第１と第２の実施例のように、あるスレショルドでスイッチするように切り換えても良いが、第４の実施例のように、ある基準時定数ＫＴに対して、時定数＝ＫＴ／（電流検出値の傾き）という形で算出し、フィルタ２６の時定数を連続的に変化するようにしても良い。

【符号の説明】

【0060】

１、３ 制御装置
１１ 電流検出手段
１２ 記憶手段（記憶部）
１３ 温度検出手段
１６ 表示器
１７ 加工継続可能時間推定部
２０ モータ制御部
２６ フィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】