JPH0819939A

JPH0819939A - 加工負荷の監視装置

Info

Publication number: JPH0819939A
Application number: JP17323094A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyuki Ko; 満幸高
Original assignee: Nakamura Tome Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Nakamura Tome Precision Industry Co Ltd
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1994-06-30
Publication date: 1996-01-23
Anticipated expiration: 2017-10-15
Also published as: JP3333637B2

Abstract

(57)【要約】【目的】工作機械における加工負荷の監視装置に関
し、加工負荷の正確な把握及び工具の折損や摩耗の監視
をより容易に行うことができるようにする。【構成】工作機械のモータ１〜４の負荷検出装置２１
〜２４と、検出データの演算処理装置１６Ａ〜Ｃと、グ
ラフ表示手段３１と、表示用モニタ１１とを備え、工作
機械を制御するＮＣ装置の加工プログラムから新たな工
具の選択が指令されたときに、演算処理装置１６Ｃがグ
ラフ表示手段３１に画面消去指令を与えることを特徴と
する。更に、工具ＩＤと負荷の上限値とを含む複数のレ
コードからなる監視区間指定ファイルを記憶するメモリ
３２と、工作機械を制御するＮＣ装置の加工プログラム
から新たな工具の選択が指令されたときに、その新たな
工具ＩＤを含むレコードを監視区間指定ファイルから検
索し、検索対象となるレコードが存在したときに、その
レコードの負荷の上限値を比較器１７に与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、工作機械における加
工負荷の監視（表示による監視を含む）装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】通常のＮＣ工作機械では、加工中におけ
る工具の折損や工具寿命の到来を検出するために、加工
負荷の計測を行っている。近時のＮＣ装置はモニタを備
えており、計測された負荷はモニタにグラフ表示され
る。さらにオペレータは特定の加工区間を指定して自動
負荷監視を指令できるようになっており、この自動負荷
監視を行う際には、オペレータがその監視区間及び許容
される負荷の上限値を設定するという作業が必要であ
る。

【０００３】この種の負荷監視装置における加工負荷の
グラフ表示は、横軸に時間を縦軸に負荷を取り、ワーク
の加工開始から終了までの主軸モータや送りモータの負
荷変動をグラフで表示するというものである。

【０００４】オペレータが加工負荷の自動監視区間を設
定するときは、監視開始時間（加工開始からの経過時
間）と終了時間とを入力し、監視対象とするモータの別
（たとえば主軸モータであるかＺ軸送りモータであるか
など）と、負荷の上限値とを指定する。タレット割り出
しやＡＴＣによる工具の変換を行いながら行われる加工
においては、１個のワークを加工する間に複数の負荷監
視区間の設定が必要となる場合が多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来装置の加
工負荷のグラフ表示では、ワークが複雑で加工時間が長
くかかると、モニタに表示されるグラフが時間軸方向に
圧縮され、使用する工具毎の加工負荷の細かな変動が判
り難くなる。また大小の工具が使われるときに小さな工
具（たとえば細い中ぐりバイトや小径のドリル）で加工
を行ったときの加工負荷は、グラフ上で小さく表示され
るだけとなり、負荷変動が判り難くなったり、事実上認
識できなくなったりすることが起こる。従ってこのよう
な小型の工具の折損や摩耗が生じても、オペレータが表
示されたグラフからそのような障害の発生を認識するこ
とはほとんど不可能であった。

【０００６】また従来の自動負荷監視においては、オペ
レータが負荷監視区間の始期と終期の設定を個々の監視
区間毎に行ってやらねばならず、またその区間設定の作
業もワークの全加工工程中の特定の区間を加工開始から
の経過時間によって設定しなければならなかったので、
区間設定値としてどのような値を入力すべきかが非常に
判り難い。また加工中の各時間においてどのような工具
が使用されているかの確認や、多くの制御軸を備えた工
作機械では監視対象となるモータの選定をどうするかな
ど、設定作業が非常に煩雑で時間がかかり、設定ミスも
生じやすいという問題があった。

【０００７】そのため多くのＮＣ装置がモータ負荷の自
動監視機能を備えているにも係わらず、負荷の自動監視
機能を使用しないで加工を行っている例が非常に多い。

【０００８】この発明は、加工中における正確な加工負
荷の認識及び工具の折損や摩耗の監視をより容易に行う
ことができるようにすることを課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明の加工負荷監視装置は、工作機械が装備す
るモータ１〜４の負荷検出装置２１〜２４と、検出デー
タの演算処理装置１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃと、グラフ表
示手段３１と、表示用モニタ１１とを備え、工作機械を
制御するＮＣ装置の加工プログラムから新たな工具の選
択が指令されたときに、演算処理装置１６Ｃがグラフ表
示手段３１に画面消去指令を与えることを特徴とする。

【００１０】更に、演算処理装置１６Ａ、１６Ｂ、１６
Ｃの演算処理により得られた負荷の検出値と設定された
上限値とを比較する比較器１７Ａ、１７Ｂを備え、検出
値が上限値より大きいことが検出されたときにＮＣ装置
に過負荷検出信号を与える構造のものにおいて、工具Ｉ
Ｄと負荷の上限値とを含む複数のレコードからなる監視
区間指定ファイルを記憶するメモリ３２と、工作機械を
制御するＮＣ装置の加工プログラムから新たな工具の選
択が指令されたときに、その新たな工具ＩＤを含むレコ
ードを監視区間指定ファイルから検索し、検索対象とな
るレコードが存在したときに、そのレコードの負荷の上
限値を比較器１７に与えることを特徴とする。

【００１１】更にまた、加工中に検出された負荷の最大
値を加工に使用した工具の工具ＩＤとともに記憶するメ
モリ３２と、データ入力装置３５と、データを表示する
モニタ１１と、監視区間指定ファイルのレコード入力画
面を表示する入力画面表示手段３４と、演算処理装置１
６Ｃとを備えた構造のものにおいて、モニタ３４にデー
タ入力画面が表示されているときにデータ入力装置３５
から工具ＩＤとモータＩＤが入力されたときに、演算処
理装置１６Ｃはメモリ３２の記憶データ中から当該工具
使用時の当該モータの負荷検出値の最大値を読み込んで
モニタ１１に表示することを特徴とする。

【００１２】

【作用】加工負荷監視が必要な主な理由は、工具の折損
や摩耗を検出するためである。この発明の負荷監視装置
においては、工具タレットの割り出し等によって新たな
工具が選択される毎に（加工プログラムのＴコードによ
って検出可能である）モニタがクリアされ、新たなグラ
フの再描画が開始されるので、モニタに表示されるグラ
フは工具が代わる毎に更新されることとなり、各工具毎
にどのような負荷が作用しているかを詳細に表示するこ
とができ、従ってオペレータは工具毎の負荷変動を正確
に認識できる。

【００１３】グラフを再描画させるときの横軸と縦軸の
スケールの設定は、最初にデフォルトのスケールを使用
して描画を開始し、検出値に従って自動的にスケールを
変更することにより、負荷の大小に応じた適切なスケー
ルが選択される。このようなグラフの縦横のスケールの
自動選択は従来から行われており、そのような装置では
グラフの再描画が開始されると自動的にグラフの縦横ス
ケールがデフォルト値に設定される。

【００１４】またグラフの縦方向のスケールの設定とし
ては、監視区間指定ファイルのレコードに設定されてい
る上限値を用いて適切なスケール設定を行わせるように
することもできる。

【００１５】またこの発明の請求項２に記載した監視装
置では、段取作業時に工具の種類とモータの別を指定す
ることにより、自動負荷監視区間が設定される。すなわ
ち監視対象となる工具の工具ＩＤ（通常のＮＣプログラ
ムではＴコード）を指定することにより、その工具を使
用する加工が開始されると、負荷の自動監視が開始さ
れ、その工具の使用が終了すると自動負荷監視も自動的
に終了する。複数の工具についての自動負荷監視が必要
な場合においても、オペレータは監視区間設定ファイル
に必要な工具の工具ＩＤを含むレコードを登録するだけ
でよいから、工具交換が頻繁に行われ、多数の工具が使
用される複雑なワークの加工においても、自動監視区間
の設定が簡単にできる。

【００１６】また請求項３記載の装置では、同一ワーク
を複数個連続加工する場合、刃先の摩耗していない新品
の工具を用いてテスト加工を行い、その後オペレータが
自動監視区間の設定を行うためにその入力画面を開く
と、テスト加工時における各工具毎の負荷の最大値が表
示されるから、オペレータはその値を参照して負荷の上
限値を設定することができ、自動監視区間を設定する際
の上限値（負荷がこの値を越えたら工具折損等が生じた
として機械を停止させる）の設定を容易かつ正確に行う
ことができるようになる。

【００１７】またいくつかのワークを加工した後におい
て、モニタに入力画面を表示させることにより、テスト
加工の際（工具刃先が摩耗していない値）と現在の加工
における負荷の最大値（工具に摩耗が生じて加工負荷が
大きくなっている）との差を見ることにより、監視対象
としている工具の摩耗状態の把握も可能である。

【００１８】

【実施例】図２は回転工具を備えたＮＣタレット旋盤に
この発明を適用した場合の一実施例を示したものであ
る。回転工具を使用可能なＮＣタレット旋盤は図２に示
すように、主軸モータ１、Ｚ軸送りモータ２、Ｘ軸送り
モータ３及びミリングモータ４の４個のモータ（他に主
軸６の割り出しモータやタレット５の割り出しモータ等
も備えているが、この発明には直接関係がないので省略
する）を備えており、主軸モータ１とＺ軸送りモータ２
とを駆動して例えば円筒加工が、主軸モータ１とＸ軸送
りモータ３とを駆動して例えば端面加工が、ミリングモ
ータ４とＺ軸送りモータ２とを駆動して例えばキー溝加
工が、ミリングモータ４とＸ軸送りモータ３とを駆動し
て例えばワーク軸直角方向の孔明け加工がそれぞれ行わ
れる。

【００１９】負荷監視装置は図１に示すようにＡ、Ｂ二
つの処理系（実際にはタイムシェアリングにより１個の
ハードウエアで行う）を備えており、モニタ１１には図
３に示すように２軸Ａ、Ｂの負荷が同時に表示される。
処理系ＡにはＸ軸送りモータ３とＺ軸送りモータ２とが
接続されており、スイッチ回路１２Ａによりそのいずれ
か一方が表示及び監視対象とされる。また処理系Ｂには
主軸モータ１とミリングモータ４とが接続されており、
スイッチ回路１２Ｂによりそのいずれか一方が表示及び
監視対象とされる。

【００２０】各モータ１、２、３、４の電源回路には、
負荷検出のための電流検出器２１、２２、２３、２４が
設けられており、それらの検出信号はＡＤ変換器１３、
入力インタフェース１４を経てスイッチ回路１２Ａ、１
２Ｂに入力されている。スイッチ回路１２Ａ、１２Ｂ
は、後述するようにＮＣ装置１５の加工プログラムのＴ
コードに基いて、Ｘ軸送りモータ３とＺ軸送りモータ２
とのいずれか一方及び主軸モータ１とミリングモータ４
とのいずれか一方の負荷データを演算処理装置１６Ａ、
１６Ｂに入力する。演算処理装置１６Ａ、１６Ｂは入力
された検出データを負荷（ワット数）に変換し、比較器
１７Ａ、１７Ｂに与える。比較器１７Ａ及び１７Ｂは、
それそれの上限値バッファ１８Ａ、１８Ｂに設定された
上限値と演算処理装置から入力された検出値とを比較
し、検出値が上限値を上回ったときに過負荷信号を出力
する。２個の比較器１７Ａ、１７Ｂのいずれか一方から
過負荷信号が出力されたとき、その過負荷信号はオア回
路１９を経てＮＣ装置１５に与えられ、ＮＣ装置は予め
登録されているエマージェンシープログラムに従って装
置を停止させる。

【００２１】演算処理装置１６Ａ、１６Ｂで演算された
負荷値は、グラフ表示装置３１に与えられ、モニタ１１
に図３に示すような線グラフＡ、Ｂが表示される。

【００２２】図１には３つの演算処理装置１６Ａ、１６
Ｂ、１６ＣとＮＣ装置１５とが別々のブロックで表示さ
れているが、実際には演算処理装置１６Ａ、１６Ｂ、１
６ＣはＮＣ装置１５の演算処理装置であり、従って演算
処理装置１６Ａ、１６Ｂは各モータ１、２、３、４の回
転数や送りモータ２、３が早送り状態にあるか切削送り
状態にあるかを認識している。前記比較器１７Ａ、１７
Ｂへの検出値の送出は、送りモータ２、３においてはモ
ータが切削送りになった後開始するようにしており、ま
た主軸モータ１とミリングモータ４についてはモータの
回転数が所定の指定回転数に達し、かつ送りモータ２ま
たは３の回転が切削送りになった後で与えるようにして
いる。このことにより、モータの立ち上がりにおける瞬
間的な負荷や工具早送り時の負荷が上限値と比較されて
誤った過負荷信号が出力されるのを防止している。

【００２３】ＮＣ装置１５に加工プログラムからＴコー
ドが読み込まれると、演算処理装置１６Ｃ（ＮＣ装置の
演算処理装置である）はそのＴコードによりメモリ３２
内の監視区間指定ファイルのレコードを検索し、Ｔコー
ドが一致するレコードがあればそのレコードに登録され
ている監視対象モータの指定に基づき、スイッチ回路１
２Ａ、１２Ｂを切り換える。また当該レコードに登録さ
れている上限値を上限値バッファ１８Ａ、１８Ｂに設定
する。また演算処理装置１６Ｃは加工プログラムからＴ
コードを読み込んだとき、最大値バッファ３３Ａ、３３
Ｂの値をメモリ３２に書き込んだ後クリアし、さらにグ
ラフ表示装置３１にモニタ画面の消去信号を送出する。

【００２４】上述した処理は図４及び図５に示す手順に
よって行われている。ここで図４に示すフローチャート
は、演算処理装置１６Ｃで行われている処理であり、図
５に示す処理は演算処理装置１６Ａ、１６Ｂ及びグラフ
表示装置３１で行われている処理である（演算処理装置
１６Ａ、１６Ｂ、１６ＣはいずれもＮＣ装置の演算装置
であり、図１に別のブロックとして示したのは、説明の
便宜による。従って図４のフローチャートで示すプログ
ラムと図５のフローチャートで示すプログラムとは、必
要に応じて並行して、またはシーケンシャルに実行され
る）。

【００２５】図４に示す処理はＮＣ装置が加工プログラ
ムからＴコードを読み込んだときに割り込みプログラム
の形で実行される。まず最初に監視区間指定ファイルが
存在するかどうかを確認し、監視区間指定ファイルが存
在しなければ（すなわちどの工具も監視対象工具となっ
ていなければ）グラフ消去フラグを立てて終了する。一
方監視区間指定ファイルが存在するときは最大値バッフ
ァ３３Ａ、３３Ｂのデータをメモリ３２に格納し、読み
込んだＴコードが監視対象になっているかどうかを監視
区間指定ファイルのＴコードを検索することによって確
認する。もし該当するＴコードが監視対象となっていな
ければ、グラフ消去フラグを立てて割り込みプログラム
を終了する。もし監視対象となっていれば、検索したレ
コードに設定されている上限値を上限値バッファ１８
Ａ、１８Ｂにセットし、また当該レコードの監視対象モ
ータの指定に従って、スイッチ回路１２Ａ、１２Ｂを切
り換えて割り込みプログラムを終了する。

【００２６】一方図５のフローチャートに示すプログラ
ムは、ワーク加工中設定された時間間隔で繰返し実行さ
れている。各実行時に、まず図４の割り込みプログラム
によりグラフ消去フラグが設定されているかをチェック
し、フラグが設定されていなければ、負荷演算を行い、
グラフに新たなプロットを書き加える。これによりモニ
タ１１に図３に示すように線Ａ、Ｂが描かれていく。一
方グラフ消去フラグがあればモニタの画面をクリアし、
負荷演算を行ってクリア後の最初のプロットを表示させ
る。

【００２７】自動負荷監視区間の設定、すなわち監視区
間指定ファイルへのレコードの登録は、入力画面表示手
段３４により図６に示すような入力画面をモニタ１１に
表示して、キーボード等のデータ入力手段３５を介して
行われる。図６はワークのテスト加工を行った後、Ｔコ
ード０１０１と０３０３の工具について設定を行ったと
きの画面が表示されている。Ｔコード０１０１の設定で
は、監視対象モータとしてＺ軸送りモータが選ばれてお
り（円筒加工）、初期値及び加工値にはテスト加工を行
ったときのそれそれのモータの負荷最大値がメモリ３２
から読み込まれて自動的に表示される。そこでオペレー
タはこれらの値を参照して破損値を設定する。工具コー
ド０３０３のデータについても同様に、監視対象のモー
タを指定し、自動表示される初期値及び加工値に基いて
破損値を設定する。

【００２８】通常ＮＣ装置はＴコード（タレット旋盤で
あればタレットの工具装着箇所を示す番号）に対応する
工具を認識しているから、その工具の種類について監視
対象とするモータを自動設定させるのが便利である。従
ってそのような場合にはオペレータは監視対象とするＴ
コードを入力し、それによって表示される監視対象モー
タとそれぞれの初期値及び加工値に基いて破損値を設定
してやればよい。なお図６の例はテスト加工を行った直
後の画面であるため、初期値と加工値が等しくなってい
る。ワークをいくつか加工した後の状態では、初期値は
変化せず、加工値は直前のワークを加工したときの負荷
の最大値に変更される。なおＴコードを登録する代わり
に工具番号を登録し、この工具番号とＴコードの変換を
加工プログラムを参照して自動的に行わせることももち
ろん可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したこの発明により、ワーク加
工時の加工負荷の自動監視区間の設定が極めて容易にな
るとともに、加工負荷の上限値（破損値）の設定も容易
にかつ誤りなくできるという効果がある。またモニタの
加工負荷のグラフ表示が工具が変更される毎に更新表示
されるため、各工具についての負荷変動をオペレータが
より詳細に視認することができ、従ってオペレータの視
認による工具の折損や摩耗状態の監視もより容易かつ確
実に行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のブロック図

【図２】図１の装置の監視対象となる工作機械（旋盤）
の模式図

【図３】加工負荷のグラフ表示画面を示す説明図

【図４】Ｔコード読み込み時の割り込みプログラムのフ
ローチャート

【図５】グラフ表示プログラムのフローチャート

【図６】データ入力画面の例を示す説明図

【符号の説明】

１主軸モータ２Ｚ軸送りモータ３Ｘ軸送りモータ４ミリングモータ 11 モータ 16(A〜C) 演算処理装置 17 比較器 19 オア回路 20〜24 電流検出器 31 グラフ表示装置 32 メモリ 34 入力画面表示手段 35 データ入力手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工作機械が装備するモータ(1〜4)の負荷
検出装置 (21〜24)と、検出データの演算処理装置(16A,
16B,16C) と、グラフ表示手段(31)と、表示用モニタ(1
1)とを備えた、工作機械の加工負荷監視装置において、
工作機械を制御するＮＣ装置の加工プログラムから新た
な工具の選択が指令されたときに、演算処理装置(16C)
がグラフ表示手段(31)に画面消去指令を与えることを特
徴とする、加工負荷監視装置。
【請求項２】工作機械が装備するモータ(1〜4)の負荷
検出装置 (21〜24)と、検出データの演算処理装置(16A,
16B,16C) と、演算処理により得られた検出値と設定さ
れた上限値とを比較する比較器(17A,17B) とを備え、検
出値が上限値より大きいことが検出されたときにＮＣ装
置に過負荷検出信号を与える、工作機械の加工負荷監視
装置において、工具ＩＤと負荷の上限値とを含む複数の
レコードからなる監視区間指定ファイルを記憶するメモ
リ(32)と、工作機械を制御するＮＣ装置の加工プログラ
ムから新たな工具の選択が指令されたときに、その新た
な工具ＩＤを含むレコードを監視区間指定ファイルから
検索し、検索対象となるレコードが存在したときに、そ
のレコードの負荷の上限値を比較器(17)に与えることを
特徴とする、加工負荷監視装置。
【請求項３】加工中に検出された負荷の最大値を加工
に使用した工具の工具ＩＤとともに記憶するメモリ(32)
と、データ入力装置(35)と、データを表示するモニタ(1
1)と、監視区間指定ファイルのレコード入力画面を表示
する入力画面表示手段(34)と、演算処理装置(16C) とを
備え、モニタ(34)にデータ入力画面が表示されていると
きにデータ入力装置(35)から工具ＩＤとモータＩＤが入
力されたときに、演算処理装置(16C) はメモリ(32)の記
憶データ中から当該工具使用時の当該モータの負荷検出
値の最大値を読み込んでモニタ(11)に表示することを特
徴とする、請求項２記載の加工負荷監視装置。