特許 6985565 制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6985565

(24)【登録日】2021年11月29日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】制御装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 15/12 20060101AFI20211213BHJP

   G05B 19/404 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   B23Q15/12 Z

   G05B19/404 L

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2021-536721(P2021-536721)

(86)(22)【出願日】2021年3月22日

(86)【国際出願番号】JP2021011631

【審査請求日】2021年6月22日

(31)【優先権主張番号】特願2020-54994(P2020-54994)

(32)【優先日】2020年3月25日

(33)【優先権主張国】JP

【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】110001151

【氏名又は名称】あいわ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】宇野 宏祐

【審査官】 臼井 卓巳

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−２９７２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１９５２５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２０５５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１９−１４９０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００３０３６６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１７／００９０４４５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｑ １５／００−１５／１２

Ｇ０５Ｂ １９／１８−１９／４１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを加工する際の主軸に掛かる負荷に基づいて送り速度を調整する制御装置において、
前記主軸に掛かる負荷に係るデータを記憶する主軸負荷記憶部と、
所定の分位数を指定する分位数指定部と、
前記主軸負荷記憶部に記憶された前記主軸に掛かる負荷に係るデータにおける、前記分位数指定部で指定された分位数を、目標主軸負荷として計算する目標主軸負荷計算部と、
前記主軸に掛かる負荷を計測する主軸負荷計測部と、
前記主軸に掛かる負荷が前記目標主軸負荷となるように、前記ワークに対する前記主軸の送り速度を制御する制御部と、
を備えた制御装置。

【請求項2】

前記目標主軸負荷計算部は、前記主軸負荷記憶部に記憶された前記主軸に掛かる負荷の値が小さいものから度数を累積して算出した累積度数と、前記分位数指定部により指定された分位数とに基づいて、前記目標主軸負荷を計算する、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記主軸に掛かる負荷が取り得る値を複数の階級に区分し、前記主軸負荷計測部が計測した負荷をその階級に該当するものとして計数した度数分布を計算して前記主軸負荷記憶部に記録する主軸負荷記録部を更に備える、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項4】

前記主軸が加減速又は停止している場合、前記主軸に掛かる負荷を前記主軸負荷記憶部に記憶しないように指令する主軸動作状態判定部を更に備える、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項5】

前記分位数指定部は、前記加工に係る目標を示す選択肢の選択に基づいて、指定する分位数を決定する、
請求項１に記載の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御装置に関し、特に主軸に掛かる負荷が一定となるように送り速度を制御する制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

主軸の負荷が一定となるように送り速度を制御することにより、切削速度の向上や切削工具の長寿命化をする技術がある。主軸の負荷が一定となるように送り速度を変化させることで、サイクルタイムの短縮や工具寿命の延伸を図ることができる。主軸負荷に応じた送り速度の制御方法は様々なものが考えられるが、一般的に対象の値を一定値に保つための制御としてＰＩＤ制御を用いることができる（特許文献１，２等）。

【0003】

図７は、主軸の負荷を一定に保つ制御をＰＩＤ制御で行う場合のブロック線図を例示したものである。図７に示されるように、上記した制御を行うために、制御装置は目標とする主軸負荷を設定した上で、機械でのワークの加工中に検出された主軸負荷をフィードバック値として取得する。そして、制御装置は、取得した主軸負荷と、設定された目標主軸負荷との差ｅ_L（ｔ）を算出し、算出した値に基づいた速度に係るオーバライドＯ（ｔ）の調整を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７−１９１５３６号公報

【特許文献2】特開２０１９−１４９０４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記した制御を行う際には、主軸に掛かる負荷の目標値である目標主軸負荷を定める必要がある。しかしながら、目標主軸負荷を適切な値に設定するためには、人手をかけて多くの加工を繰り返して得られたノウハウが必要となる。また、加工に用いる工具や、加工対象のワークの形状、材質等によっても適切な目標主軸負荷は異なるため、その度に設定し直す必要がある。

【0006】

簡易に目標主軸負荷を設定する方法としては、例えばワークの試し加工を行い、その際に主軸に掛かった負荷の最大値を目標主軸負荷として設定することも考えられる。しかしながら、瞬間的に負荷が高くなる加工箇所があるような加工でこの方法を用いると、目標として設定する主軸負荷が高くなりすぎるという問題がある。さまざまな加工においてサイクルタイムの短縮と工具寿命の延伸を適切に両立させることを考えた場合、むしろ、ワークが安定して加工されている状態で計測される主軸の負荷を基準として、ユーザが容易に目標主軸負荷を設定したいという要望がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様による制御装置は、ワークの加工を行う際に計測された主軸に掛かる負荷の値の集合に対して、予め指定した分位の分位数を目標主軸負荷として設定することで、上記課題を解決する。ワークを加工する際には、その加工部位や加工の形状、ワークに対する工具のあたり方等に応じて負荷の値が変動する。しかしながら、１つのワークを加工する工程の中で、主軸に対して極端に大きい負荷が掛かったり、主軸に対する負荷が極端に小さくなったりする時間の工程時間に対する割合は小さい。本発明では、１つのワークを加工する工程の中で、主軸に掛かる負荷を時系列データとして計測した時、比較的長い時間計測された所定の負荷乃至負荷範囲を安定加工負荷と定義する。また、安定加工負荷が計測される加工範囲を安定加工部分と定義する。本発明では、試し加工などで計測された主軸に掛かる負荷に基づいて安定加工部分を特定し、特定した安定加工部分で計測される安定加工負荷を目標主軸負荷として自動的に設定できるようにする。

【0008】

そして、本発明の一態様は、ワークを加工する際の主軸に掛かる負荷に基づいて送り速度を調整する制御装置において、前記主軸に掛かる負荷に係るデータを記憶する主軸負荷記憶部と、所定の分位数を指定する分位数指定部と、前記主軸負荷記憶部に記憶された前記主軸に掛かる負荷に係るデータにおける、前記分位数指定部で指定された分位数を、目標主軸負荷として計算する目標主軸負荷計算部と、前記主軸に掛かる負荷を計測する主軸負荷計測部と、前記主軸に掛かる負荷が前記目標主軸負荷となるように、前記ワークに対する前記主軸の送り速度を制御する制御部と、を備えた制御装置である。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一態様により、主軸に掛かる負荷が一定となるように送り速度の制御を行う際に、予め工具やワークに合った目標主軸負荷を人が経験等に基づいて決定する必要がなくなり、安定加工部分の負荷を目標主軸負荷とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】一実施形態による制御装置の概略的なハードウェア構成図である。

【図2】第１実施形態による制御装置の概略的な機能ブロック図である。

【図3】主軸に掛かる負荷の値の度数分布の例を示す図である。

【図4】分位数の計算の例を示す図である。

【図5】分位数の計算の他の例を示す図である。

【図6】第２実施形態による制御装置の概略的な機能ブロック図である。

【図7】従来技術によるＰＩＤ制御のブロック線図の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は本発明の一実施形態による制御装置の要部を示す概略的なハードウェア構成図である。本発明の制御装置１は、例えば工作機械を制御する制御装置として実装することができる。
本発明の制御装置１が備えるＣＰＵ１１は、制御装置１を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、バス２２を介してＲＯＭ１２に格納されたシステムプログラムを読み出し、該システムプログラムに従って制御装置１全体を制御する。ＲＡＭ１３には一時的な計算データや表示データ、及び外部から入力された各種データ等が一時的に格納される。

【0012】

不揮発性メモリ１４は、例えば図示しないバッテリでバックアップされたメモリやＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等で構成され、制御装置１の電源がオフされても記憶状態が保持される。不揮発性メモリ１４には、インタフェース１５を介して外部機器７２から読み込まれたデータや加工プログラム、入力装置７１を介して入力されたデータや加工プログラム、工作機械から取得される各データ等が記憶される。不揮発性メモリ１４に記憶されたデータや加工プログラムは、実行時／利用時にはＲＡＭ１３に展開されても良い。また、ＲＯＭ１２には、公知の解析プログラムなどの各種システムプログラムがあらかじめ書き込まれている。

【0013】

インタフェース１５は、制御装置１のＣＰＵ１１とＵＳＢ装置等の外部機器７２と接続するためのインタフェースである。外部機器７２側からは、例えば工作機械の制御に用いられる加工プログラムや各パラメータ等を読み込むことができる。また、制御装置１内で編集した加工プログラムや各パラメータ等は、外部機器７２を介して外部記憶手段（図示せず）に記憶させることができる。

【0014】

ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）１６は、制御装置１に内蔵されたシーケンス・プログラムで工作機械及び該工作機械の周辺装置（例えば、工具交換装置や、ロボット等のアクチュエータ、工作機械に取付けられているセンサ等）にＩ／Ｏユニット１７を介して信号を出力し制御する。本実施形態による制御装置１では、例えば加工中に主軸に掛かる負荷を計測するセンサ３がＩ／Ｏユニット１７を介して接続される。また、産業機械の本体に配備された操作盤の各種スイッチや周辺装置等の信号を受け取り、必要な信号処理をした後、ＣＰＵ１１に渡す。

【0015】

表示装置７０には、メモリ上に読み込まれた各データ、加工プログラムやシステムプログラム等が実行された結果として得られたデータ等がインタフェース１８を介して出力されて表示される。また、キーボードやポインティングデバイス等から構成される入力装置７１は、インタフェース１９を介して作業者による操作に基づく指令，データ等をＣＰＵ１１に渡す。

【0016】

工作機械が備える軸を制御するための軸制御回路３０はＣＰＵ１１からの軸の制御指令量を受け取って、該指令をサーボアンプ４０に出力する。サーボアンプ４０はこの指令を受け取って、工作機械が備える駆動部を軸に沿って移動させるサーボモータ５０を駆動する。軸のサーボモータ５０は位置・速度検出器を内蔵し、この位置・速度検出器からの位置・速度フィードバック信号を軸制御回路３０にフィードバックし、位置・速度のフィードバック制御を行う。なお、図１のハードウェア構成図では軸制御回路３０、サーボアンプ４０、サーボモータ５０は１つずつしか示されていないが、実際には制御対象となる工作機械に備えられた軸の数だけ用意される。例えば、一般的な工作機械を制御する場合には、工具が取り付けられた主軸とワークとを直線３軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）方向へ相対的に移動させる３組の軸制御回路３０、サーボアンプ４０、及びサーボモータ５０が用意される。

【0017】

スピンドル制御回路６０は、主軸回転指令を受け取って、スピンドルアンプ６１にスピンドル速度信号を出力する。スピンドルアンプ６１はこのスピンドル速度信号を受け取って、工作機械のスピンドルモータ６２を指令された回転速度で回転させ、工具を駆動する。スピンドルモータ６２にはポジションコーダ６３が結合され、ポジションコーダ６３が主軸の回転に同期して帰還パルスを出力し、その帰還パルスはＣＰＵ１１によって読み取られる。

【0018】

図２は、本発明の第１実施形態による制御装置１が備える機能を概略的なブロック図として示したものである。本実施形態による制御装置１が備える各機能は、図１に示した制御装置１が備えるＣＰＵ１１がシステムプログラムを実行し、制御装置１の各部の動作を制御することにより実現される。

【0019】

本実施形態の制御装置１は、制御部１１０、主軸負荷計測部１２０、主軸負荷記録部１３０、目標主軸負荷計算部１４０、分位数指定部１６０を備える。また、制御装置１のＲＡＭ１３乃至不揮発性メモリ１４には、入力装置７１、または外部機器７２等から取得した加工プログラム２１０が予め記憶される。更に、制御装置１のＲＡＭ１３乃至不揮発性メモリ１４には、計測された主軸負荷を記憶するための領域である主軸負荷記憶部２２０が予め用意されている。

【0020】

制御部１１０は、図１に示した制御装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステムプログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理と、軸制御回路３０、スピンドル制御回路６０、ＰＬＣ１６を用いた工作機械２の各部の制御処理が行われることで実現される。制御部１１０は、加工プログラム２１０を解析して工作機械２及びセンサ３等の周辺装置を制御するための指令データを作成する。そして、制御部１１０は、作成した指令データに基づいて、工作機械２の各部を制御する。制御部１１０は、例えば工作機械２の各軸を移動させる指令に基づいて軸の移動に係るデータを生成してサーボモータ５０に出力する。また、制御部１１０は、例えば工作機械２の主軸を回転させる指令に基づいて主軸の回転に係るデータを生成してスピンドルモータ６２に出力する。更に、制御部１１０は、例えば工作機械２の周辺装置を動作させる指令に基づいて該周辺装置を動作させる所定の信号を生成してＰＬＣ１６に出力する。一方で、制御部１１０は、サーボモータ５０やスピンドルモータ６２の状態（モータの電流値、位置、速度、加速度、トルク等）をフィードバック値として取得して各制御処理に使用する。

【0021】

本実施形態による制御装置１が備える制御部１１０は、更に、目標主軸負荷計算部１４０から目標となる主軸負荷の値を示す目標主軸負荷が入力された場合、主軸負荷が目標主軸負荷となるように、主軸の送り速度（主軸とワークとの相対的な送り速度）を制御する。また、制御部１１０は、加工プログラム２１０のブロックによる指令や、入力装置７１からオペレータが入力する指令等に基づいて、主軸負荷計測部１２０に対して主軸に掛かる負荷の計測を開始／終了を指令する。

【0022】

主軸負荷計測部１２０は、図１に示した制御装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステムプログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理と、ＰＬＣ１６を用いた工作機械２の各部の制御処理が行われることで実現される。主軸負荷計測部１２０は、工作機械２に備え付けられた主軸に掛かる負荷を計測するようにセンサ３に指令し、その計測結果を取得する。主軸負荷計測部１２０は、例えば主軸に掛かる負荷を所定の周期で時系列的に計測した値の集合（時系列データ）として取得するようにしても良い。主軸負荷計測部１２０が取得する主軸に掛かる負荷の値は、所定の負荷単位（Ｎｍ等）で示されていても良いし、ワークに対して主軸を相対的に移動させるためのモータの連続定格負荷値に対する計測された負荷の割合（百分率の％等）で示されていても良い。主軸負荷計測部１２０が取得した主軸に掛かる負荷の値の集合は主軸負荷記録部１３０に出力される。

【0023】

主軸負荷記録部１３０は、図１に示した制御装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステムプログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理が行われることで実現される。主軸負荷記録部１３０は、主軸負荷計測部１２０が取得した主軸に掛かる負荷の値の集合を主軸負荷記憶部２２０に記録する。主軸負荷記録部１３０は、主軸負荷計測部１２０が取得した主軸に掛かる負荷の値の集合をそのまま主軸負荷記憶部２２０に記憶しても良い。また、主軸負荷記録部１３０は、主軸負荷計測部１２０が取得した主軸に掛かる負荷の値の集合に基づいて、主軸に掛かる負荷の値の度数分布を作成し、作成した度数分布に係るデータを主軸負荷記憶部２２０に記録するようにしても良い。また、主軸負荷記録部１３０は、図示しない手段を用いて行われる主軸に掛かる負荷のシミュレーション結果を主軸負荷記憶部２２０に記憶するようにしても良い。

【0024】

主軸に掛かる負荷の値の集合を度数分布に係るデータとして記録する場合、主軸に掛かる負荷の値が取り得る範囲を区切った所定の階級を予め定めておく。そして、主軸負荷記録部１３０は、主軸負荷計測部１２０が取得した主軸に掛かる負荷の値の集合に含まれるそれぞれのデータについて、その負荷値に基づいて上記した階級ごとの度数を計算することで、度数分布を作成する。

【0025】

例えば、主軸に掛かる負荷の値が、上記したようなモータの連続定格負荷値に対する割合で示されており、主軸に掛かる負荷の値が０％〜１５０％の値を取り得る場合、０％以上１％未満の負荷値であるデータは０％、１％以上２％未満の負荷値であるデータは１％、…といったように、主軸に掛かる負荷の値の範囲を１５１の階級に区切っておく。そして、主軸負荷計測部１２０が取得した主軸に掛かる負荷の値の集合に含まれるそれぞれのデータがいずれの階級に属するのか判定し、それぞれの階級に属するデータの個数を度数として計算することで、度数分布を作成する。

【0026】

図３は、主軸負荷記録部１３０が主軸に掛かる負荷の値の度数分布を作成する例を示している。図３の例では、主軸に掛かる負荷の値の単位は連続定格負荷地に対する割合で示されている。また、主軸負荷計測部１２０は、１０ｍｓｅｃ毎に主軸の負荷を計測しているものとする。更に、上記したように主軸に掛かる負荷の値の範囲は１％毎に１５１の階級に区切られているものとする。この時、時刻０［ｍｓ］〜１０００００［ｍｓ］までに取得された１０００１個のデータのそれぞれについて、主軸負荷計測部１２０は、いずれの階級に属するのかを判定し、各階級に属するデータの個数を計算して度数分布を作成する。図３に例示する負荷値のデータでは、負荷値６０％〜８０％の各階級における度数が比較的大きな値を示し、他の階級の度数が小さくなる。

【0027】

目標主軸負荷計算部１４０は、図１に示した制御装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステムプログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理が行われることで実現される。目標主軸負荷計算部１４０は、主軸負荷記憶部２２０に記憶されたデータにおける、分位数指定部１６０で指定された所定の分位数を目標主軸負荷として計算する。主軸負荷記憶部２２０に主軸に掛かる負荷の値の集合がデータとして記憶されている場合、目標主軸負荷計算部１４０は、個々のデータを負荷の値の昇順乃至逆順で並びかえ、下方から累積度数を計算した上で、指定された分位にあたる分位数を計算すれば良い。また、主軸負荷記憶部２２０に主軸に掛かる負荷の値の度数分布がデータとして記憶されている場合、目標主軸負荷計算部１４０は、下方から階級毎の累積度数を計算して、指定された分位にあたる分位数を計算すれば良い。目標主軸負荷計算部１４０は、計算した分位数を目標主軸負荷として制御部１１０に出力する。

【0028】

図４は、図３に例示した度数分布のデータから、１／２分位数を求める方法を示す図である。図４に例示されるように、例えば予め１／２分位数が指定されている場合には、度数分布のデータに基づいて下方から累積度数を算出し、５００１番目のデータが含まれる階級の示す値を１／２分位数として計算する。図４の場合、目標主軸負荷計算部１４０は、１／２分位数となる７４％を目標主軸負荷として制御部１１０に出力する。

【0029】

本実施形態による制御装置１では、加工の目的に応じて指定する分位数を変更することで、目標主軸負荷を調整することもできる。図５は、オペレータにより１／４分位数または３／４分位数が指定された場合の目標主軸負荷の算出の例を示している。例えばサイクルタイムを犠牲にして工具寿命の延伸を図りたい場合、オペレータは入力装置７１等から１／４分位数を目標主軸負荷として計算するように、目標主軸負荷計算部１４０に指令する。その場合、目標主軸負荷計算部１４０は、主軸に掛かる負荷の値の集合の下方から２５００番目、２５０１番目のデータを含む階級の値を１／４分位数として計算する。図５の例では、目標主軸負荷計算部１４０は、１／４分位数となる５８％を目標主軸負荷として制御部１１０に出力する。一方、工具寿命を犠牲にしてサイクルタイムを早めたい場合、オペレータは入力装置７１等から３／４分位数を目標主軸負荷として計算するように、目標主軸負荷計算部１４０に指令する。その場合、目標主軸負荷計算部１４０は、主軸に掛かる負荷の値の集合の下方から７５００番目、７５０１番目のデータを含む階級の値を３／４分位数として計算する。図５の例では、目標主軸負荷計算部１４０は、３／４分位数となる８０％を目標主軸負荷として制御部１１０に出力する。なお、指定された分位数が階級にまたがる場合には、それらの階級に該当する値の平均値を目標主軸負荷とすれば良い。

【0030】

分位数指定部１６０は、図１に示した制御装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステムプログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理と、インタフェース１９を用いた入力処理とが行われることで実現される。分位数指定部１６０は、オペレータからの分位数の指定入力を受け付けて、目標主軸負荷計算部１４０に出力する。分位数指定部１６０は、１／２分位数、３／４分位数などといった直接的な分位数の指定入力を受け付けるようにしても良いし、３０％、５０％、７０％といったパーセンタイルでの指定入力を受け付けるようにしても良い。また、入力装置７１から分位数の指定を受け付ける以外に、制御装置１の不揮発性メモリ１４上に設けられた設定領域に設定されている分位数を、指定された分位数として受け付けても良いし、図示しないネットワークを介してホストコンピュータ等の他のコンピュータから受信した分位数を、指定された分位数として受け付けても良い。

【0031】

上記構成を備えた本実施形態による制御装置１を用いる場合、オペレータは試し加工を行いながら主軸に掛かる負荷を計測する。そして、計測して得られた負荷の値の集合に対して所定の分位数を指定するだけで、目標主軸負荷が自動的に設定される。上記したように、主軸に掛かる負荷の値に対する分位数を指定できるようにすることで、試し加工において計測された主軸に掛かる負荷の内で、多くの回数計測された負荷の値を抽出することが容易となる。主軸に掛かる負荷は、同じ主軸回転数、同じ送り速度、同じ切込み量でワークを加工していても、主軸の振動、工具の刃のワークに対する当たり具合などが原因で一定の値とはならない。そのため、単純に最頻値等を用いても、安定加工部分を見つけることは困難である。本実施形態による制御装置１は、計測された主軸に掛かる負荷の値の集合に対して分布数を指定できるようにしたことで、比較的度数が大きな負荷値が密集している部分を安定加工部分として特定しやすくしている。そして、その安定加工部分を基準として、所定の分布数を指定できるようにすることで、その加工の目的に応じてサイクルタイム重視の加工や工具寿命重視の加工を容易に指定できるようになる。

【0032】

本実施形態による制御装置１では、主軸に掛かる負荷の値の集合をそのまま主軸負荷記憶部２２０に記憶するようにしてもよいが、これらデータを度数分布のデータとして記憶させることで、主軸負荷計測部１２０が取得した主軸に掛かる負荷の値の集合をそのまま記録する場合と比べて、必要とするデータの記憶容量がかなり小さくすることができる。また、度数分布を予め計算しておくことで、分位数に係る計算をする際の計算を簡略化することもできる。

【0033】

本実施形態による制御装置１の一変形例として、分位数指定部１６０は、オペレータによる分位数の指定をラジオボタンやプルダウンメニューなどによって設定できるようにしても良い。この時、例えば、「サイクルタイム優先」「バランス優先」「工具寿命優先」等といったメニューを選択できるようにして、それぞれの項目が選択されると、選択した項目に応じた分位数が指定されるようにしても良い。このような構成を設けることで、オペレータは自己の目的を指定するだけで所定の分位数を指定することができるようになる。

【0034】

図６は、本発明の第２実施形態による制御装置１が備える機能を概略的なブロック図として示したものである。本実施形態による制御装置１が備える各機能は、図１に示した制御装置１が備えるＣＰＵ１１がシステムプログラムを実行し、制御装置１の各部の動作を制御することにより実現される。

【0035】

本実施形態による制御装置１は、制御部１１０、主軸負荷計測部１２０、主軸負荷記録部１３０、目標主軸負荷計算部１４０に加えて、更に主軸動作状態判定部１５０を備える。また、制御装置１のＲＡＭ１３乃至不揮発性メモリ１４には、入力装置７１、外部機器７２等から取得した加工プログラム２１０が予め記憶される。更に、制御装置１のＲＡＭ１３乃至不揮発性メモリ１４には、計測された主軸負荷を記憶するための領域である主軸負荷記憶部２２０が予め用意されている。

【0036】

本実施形態による制御装置１が備える制御部１１０、主軸負荷計測部１２０、主軸負荷記録部１３０は、第１実施形態による制御装置１が備える各機能と同様の機能を備える。

【0037】

主軸動作状態判定部１５０は、図１に示した制御装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステムプログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理が行われることで実現される。主軸動作状態判定部１５０は、制御部１１０から取得できる情報に基づいて、例えば加減速中であるか、停止中であるか、といった主軸の動作状態を判定し、加減速中や停止中に計測された主軸負荷を記録しないように主軸負荷記録部１３０に指令する。主軸が加減速中であるか、停止中であるか、については、制御部１１０による加工プログラム２１０の実行状況から判定すれば良い。例えば正転指令（逆転指令）、停止指令や回転数指令等が実行され、主軸の回転数を変更された直後は、主軸の回転が加速乃至減速し、加工していない状態でも主軸の負荷が高くなる。そのような状態にある場合には、主軸が加減速中であると判定できる。また、停止指令が実行されて十分時間が経過した場合、主軸は停止中であると判定することができる。

【0038】

加減速時や停止時に計測される主軸に掛かる負荷の値を目標主軸負荷の計算に入れると、目標主軸負荷が高くなったり、低くなったりしてしまう。上記構成を備えた本実施形態による制御装置１では、主軸が加減速している間や、主軸が停止している間に計測された主軸に掛かる負荷を、目標主軸負荷の計算から除外することができるため、より適切な目標主軸負荷が設定できることが見込まれる。

【0039】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例のみに限定されることなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。

【符号の説明】

【0040】

１ 制御装置
２ 工作機械
３ センサ
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１４ 不揮発性メモリ
１５，１８，１９ インタフェース
１６ ＰＬＣ
１７ Ｉ／Ｏユニット
２２ バス
３０ 軸制御回路
４０ サーボアンプ
５０ サーボモータ
６０ スピンドル制御回路
６１ スピンドルアンプ
６２ スピンドルモータ
６３ ポジションコーダ
７０ 表示装置
７１ 入力装置
７２ 外部機器
１１０ 制御部
１２０ 主軸負荷計測部
１３０ 主軸負荷記録部
１４０ 目標主軸負荷計算部
１５０ 主軸動作状態判定部
１６０ 分位数指定部
２１０ 加工プログラム
２２０ 主軸負荷記憶部

【要約】

制御装置は、記憶された主軸に掛かる負荷に係るデータにおける、指定された分位数を、目標主軸負荷として計算して、計測した主軸に掛かる負荷が前記計算した目標主軸負荷となるように、ワークに対する主軸の送り速度を制御する。ユーザは、目標主軸負荷を、ワークが安定して加工されている状態で計測される主軸の負荷を基準として設定することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】