JPH11207501A - 工作機械のガイドブッシュかじり検出方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工作機械の固定型ガイドブッシュのかじり発
生を的確かつ迅速に検出する方法と装置を得る。 【解決手段】 固定型ガイドブッシュ２０を有する工作
機械によるワークＷの加工の間に、主軸モータ３０の駆
動電流を測定し、測定した駆動電流値と共に同測定駆動
電流に基づいて同駆動電流の変化率及び変化率の更に時
間に対する変動勾配をも求めてこれらを監視し、駆動電
流値、同電流の変化率、同変化率の変動勾配の三者に関
し予め求めたそれぞれの臨界値Ｉａ、Ｉｐ、Ｉｑ〜Ｉｒ
と比較する構成を設け、主軸１０が掴持したワークｗを
固定ガイドブッシュ２０で支持し、工具１８により同ワ
ークを加工するときに固定型ガイドブッシュ２０にかじ
りが発生した場合には上述した三者の値とそれぞれの臨
界値とから早期にかじり発生を検出する工作機械のガイ
ドブッシュのかじり検出方法および装置を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械のガイド
ブッシュのかじり検出方法と装置に関し、特に、工作機
械の主軸に掴持されて回転するワークを加工位置の直近
で非回転状態に固定保持された固定ガイドブッシュによ
って安定に支持しながら刃物台に取着されたバイト等の
加工工具によって同ワークを加工し、主軸によるワーク
の送り、加工工具の切り込み量等の加工データをＮＣプ
ログラムによって制御することにより自動加工を進捗さ
せる自動盤に適用し、ワークの機械加工時に固定ガイド
ブッシュに過負荷が掛かった場合に発生する同固定ガイ
ドブッシュのかじりの発生を主軸駆動用モータの電流値
を監視することにより的確に検出し、固定ガイドブッシ
ュの焼損を未然に、かつ確実に防止することを可能にす
るために有効な工作機械のガイドブッシュのかじり検出
方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械、特に、ワークを機械の回転主
軸によって掴持すると共に同回転主軸の前方の加工位置
に向けて送りを与え、加工位置の直近にはガイドブッシ
ュが配設されてワークの被加工部の直近位置を安定に支
持することにより加工位置でバイト等の加工工具によっ
てワークの被加工部を高精度に加工する構成を有し、主
軸によるワークの回転と送り、刃物台の移動による加工
工具の切り込み量、刃物台に取着された加工工具の加工
位置への割出をはじめとする加工データを周知のＮＣプ
ログラムによって制御する自動盤は既に多用されてい
る。

【０００３】この種の自動盤においては、上述したガイ
ドブッシュとしてワークの加工位置の直近に回転可能に
配設され、主軸とワークの回転に同期して回転しながら
ワークを支持する回転型ガイドブッシュを用いるもの
と、加工位置の直近に非回転状態に固定保持された状態
で配設され、回転するワークを滑り支持する固定型ガイ
ドブッシュを用いるものとの２種が知られており、後者
の固定型ガイドブッシュは主軸と共に回転するワークを
加工位置の直近で支持しながら加工時に掛かる負荷を受
承し、ワークを振れなく支持することによって高精度の
加工を可能にする上から高精度が要求される精密部品の
機械加工等に特に多用されている。

【０００４】然しながら、固定型ガイドブッシュを用い
る自動盤の場合には、高回転や高負荷の条件の下に加工
が進捗されると、回転ワークと固定型ガイドブッシュと
の間で摩擦に起因したかじりが発生し、固定ガイドブッ
シュの焼損にいたる場合があることから、加工条件で制
限を受けるという問題があった。このような問題を回避
すべく、特に、モータ組み込み型の主軸（ビルトイン主
軸）等を始めとしたモータにより主軸を直接、回転駆動
する主軸機構を有した自動盤における固定ガイドブッシ
ュに対しては、主軸駆動用のモータに供給される駆動電
流を監視し、実験的手法等によってかじり発生時に増大
する駆動電流値から適宜の閾値を予め設定し、この閾値
に対してモータ駆動電流を監視し、同閾値を超過したと
きには、警報を発するように構成された自動盤も既に提
供されているが、主軸モータの駆動電流を単純にかじり
発生時に増大する駆動電流値を考察して定めた閾値と比
較して超過時に警報を発生する方法では、警報が発せら
れた時点では固定型ガイドブッシュにかじりにより既に
焼付きが生じて、自動盤の回復処理に多大の時間を要す
る等の不具合が生ずる場合が多発すると言う問題があ
る。この場合に、このような固定型ガイドブッシュの焼
損を回避すべく、閾値を低いレベルに設定すると、ワー
クの加工開始時点に負荷が掛かった時点の駆動電流の上
昇や被加工ワークの素材条件（ワークの径の大小やワー
クの切削難易度等の条件）により駆動電流が設定した閾
値を超過する等の新たな不具合が発生するために安易に
閾値を低いレベルに設定することができないと言う問題
がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】依って本発明の主たる
目的は工作機械、特に固定型ガイドブッシュを用いてワ
ークを支持する構成を有した自動盤に伴う上述の問題点
を解消することにある。本発明の他の目的は、固定型ガ
イドブッシュを用いた工作機械における同固定型ガイド
ブッシュのかじりの発生を早期に検出してガイドブッシ
ュが焼損に至るのを防止することが可能な工作機械のガ
イドブッシュのかじり検出方法と装置とを提供せんとす
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的に鑑みて、本
発明は、固定型ガイドブッシュを用いる工作機械による
ワークの加工工程の間に、主軸駆動用モータの駆動電流
を測定し、測定された駆動電流値と共に測定した駆動電
流に基づいて時間に対する同駆動電流の変化率及び駆動
電流の時間に対する変化率の更に時間に対する変動勾配
をも求めてこれらを監視し、これら駆動電流値、駆動電
流の変化率、駆動電流の変化率の変動勾配の三者に関し
て予め固定型ガイドブッシュに就いて実験的に求めたそ
れぞれの臨界値と比較可能な構成を設け、主軸に掴持さ
れて回転するワークを固定ガイドブッシュによって支持
し、加工工具によって同ワークを機械加工する加工工程
中に該固定型ガイドブッシュにかじりが発生した場合に
は、上述した三者の値とそれぞれの臨界値とから早期に
かじり発生を検出し、主軸の回転停止や加工工具の加工
位置からの撤退等の焼付き防止のための警報処理を素早
く達成することを可能とする工作機械のガイドブッシュ
のかじり検出方法および装置を構成したものである。

【０００７】すなわち、本発明によれば、工作機械の主
軸によって掴持されたワークを加工位置の直近に固定保
持された固定ガイドブッシュによって支持することによ
り該ワークを機械加工する場合の該ガイドブッシュの過
負荷によるかじりを検出する方法において、前記主軸の
駆動モータへの駆動電流を測定して該測定した電流値か
ら時間に対する電流の変化率を求めると共に予め前記固
定ガイドブッシュのかじり発生に対応して設定される電
流変化率の臨界値と比較し、前記求めた電流の変化率か
ら該電流の変化率の時間に対する変動勾配を求めると共
に予め前記固定ガイドブッシュのかじり発生に対応して
設定される電流変化率の変動勾配の臨界値と比較し、前
記電流変化率の臨界値との比較結果および前記電流変化
率の変動勾配の臨界値との比較結果の両者が共に臨界オ
ーバーのとき、前記固定ガイドブッシュの過負荷による
かじりを検出することを特徴とする工作機械のガイドブ
ッシュのかじり検出方法が提供されるのである。

【０００８】なお、上記主軸駆動モータの駆動電流の測
定値を、予め固定ガイドブッシュのかじり発生に対応し
て設定される駆動電流値の臨界値と比較し、該比較結果
が臨界オーバーすると共に上記電流変化率の臨界値との
比較結果および前記電流変化率の変動勾配の臨界値との
比較結果の両者が共に臨界オーバーのとき、前記固定ガ
イドブッシュの過負荷によるかじりを検出するようにし
てた工作機械のガイドブッシュのかじり検出方法として
も良い。

【０００９】また、本発明によれば、工作機械の主軸に
よって掴持されたワークを加工位置の直近に固定保持さ
れた固定ガイドブッシュによって支持することにより該
ワークを機械加工する場合の該ガイドブッシュの過負荷
によるかじりを検出する方法において、前記主軸駆動用
モータの駆動電流を測定する電流測定手段と、前記固定
ガイドブッシュに過負荷によるかじりが発生するための
前記主軸駆動用モータの駆動電流の臨界値、該駆動電流
の変化率の臨界値、該駆動電流の変化率の変動勾配にお
ける臨界値を予めかじり条件の比較データとして記憶す
る記憶部と、前記工作機械によるワークの機械加工時に
前記電流測定手段によって測定した電流値が前記駆動電
流の臨界値に対して臨界オーバーか否かを比較、演算す
る電流演算部と、前記工作機械によるワークの機械加工
時に前記電流測定手段によって測定した電流値から時間
に対する電流の変化率を求めると共に前記電流変化率の
臨界値と比較、演算する電流変化率演算部と、前記求め
た電流の変化率から該電流の変化率の時間に対する変動
勾配を求めると共に前記電流変化率の変動勾配の臨界値
と比較、演算する電流変化率の変動勾配演算部と、前記
電流変化率の臨界値との比較、演算結果および前記電流
変化率の変動勾配の臨界値との比較、演算結果の少なく
とも両者が共に臨界オーバーのとき、前記固定ガイドブ
ッシュの過負荷によるかじりを検出したことを示す信号
を出力するかじり信号発生部と、を具備した工作機械の
ガイドブッシュのかじり検出装置が提供されるのであ
る。

【００１０】

【作用】上述した工作機械のガイドブッシュのかじり検
出方法および装置の構成によれば、工作機械の主軸駆動
用モータの駆動電流の変動発生の原因が、例えば、主軸
の回転起動時における加速に伴う駆動電流の上昇やワー
クの加工工具による機械加工の開始時における急激に固
定型ガイドブッシュに掛かる負荷の変動に起因した駆動
電流の上昇等と弁別して固定型ガイドブッシュに発生し
たかじりを的確に検出し、主軸回転の停止や加工工具の
退避等のガイドブッシュの焼損防止処理を行い得ると同
時にかじり発生の警報発生を遂行してワーク加工条件の
改善処理等を適宜に遂行させることができるのである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に示す実
施形態に基づいて更に詳細に説明する。さて、図１は、
固定型ガイドブッシュを備え、主軸によってワークを掴
持することにより、ワークを回転駆動し、同時に加工位
置に向けて送りを付与する構成と、加工位置で刃物台に
取着されたバイト等の加工工具によってワークの加工を
行う構成を有した自動盤の例を示す略示断面図である。

【００１２】図１において、自動盤は、ワークＷを掴持
する主軸１０を備え、この主軸１０は中空内部をワーク
Ｗの送り路として有すると共に先端にワークＷを掴持す
るチャック部を有し、同自動盤の機枠１２に対して図示
されていない主軸駆動モータの駆動作用を受けて矢印で
示すように回転軸心回りに回転駆動されるようになって
いる。この主軸１０は主軸台１３に保持されて、その長
手軸方向に矢印Ｘで示すように前進、後退移動が可能に
設けられ、故に後述する固定型ガイドブッシュ側に向け
て予め主軸台１３と共に前進してワークＷの加工に好適
な位置に位置決めし得る。また位置決めされた主軸１０
は、ワークＷに対して上記長手軸方向に沿って送り動作
を付与することも可能に構成されている。

【００１３】機枠１２の一端には刃物台１６が設けら
れ、同刃物台１６は、上記主軸１０の回転軸心に対して
直交した２軸方向、つまり、図１の図示面に対して垂直
な方向（Ｙ軸方向）及び矢印Ｚで示すＺ軸方向にも移動
可能に設けられ、この刃物台１６には１ないし複数本の
バイト等の加工工具１８が取着されて、ワークＷに対し
て切削等の機械加工を施す加工位置に向けて位置決めさ
れ得ると同時にＺ軸方向の送り機構（図示なし）の送り
作用によってワークＷに対し加工工具１８に所定量の切
り込みを付与することが可能な構成を有している。

【００１４】さて、自動盤は、更に主軸１０の前端の前
方においてワークＷに対して加工工具１８によって加工
を行う加工位置に接近した位置に主軸１０の軸心と同軸
に配設された固定型ガイドブッシュ装置２０を有してい
る。同固定型ガイドブッシュ装置２０は機枠１２に固定
されたハウジング部２１と、このハウジング部２１の前
端中心に固定配置された非回転性のガイドブッシュ要素
２２とを有して構成されており、後者のガイドブッシュ
要素２２が主軸１０によって掴持されたワークＷを加工
位置に直近した位置で更に安定に支持するように配設さ
れている。つまり、ワークＷは加工時には主軸１０と共
に回転しながら、ガイドブッシュ装置２０の非回転性ガ
イドブッシュ要素２２によって支持された構成を有して
いる。従って、固定型ガイドブッシュ装置２０のガイド
ブッシュ要素２２は、加工時にワークＷをすべり軸受式
に摺動支持し、かつ、ガタなく支持することにより、高
精度の加工がワークＷに施され得る構成を有しているの
である。

【００１５】然しながら、既述のように、加工工具１８
によるワークＷの加工時には、ワークＷと非回転性ガイ
ドブッシュ要素２２の支持受け面との接触支持部分には
加工作用に伴う負荷が掛かり、この負荷が過剰になった
ときに、固定型ガイドブッシュ装置２０のガイドブッシ
ュ要素２２にかじりが発生し、このかじり状態を持続し
たまま主軸１０及びワークＷの回転を継続すると同ガイ
ドブッシュ要素２２は接触支持部分における高摩擦熱に
より焼損に至るものである。

【００１６】本発明は、このような固定型ガイドブッシ
ュ装置２０の非回転性ガイドブッシュ２２のかじり発生
を早期に検出し、焼損に至るのを防止し得るようにする
ものである。なお、一般的には図１に示す主軸１０の回
転、Ｘ軸方向のワーク送り動作、刃物台１６のＹ軸、Ｚ
軸方向の送り動作等は、数値制御（ＮＣ）方式に制御さ
れ、故にワークＷの加工工程はＮＣプログラムに従って
自動的に遂行される構成が設けられている。

【００１７】図２は、本発明によるガイドブッシュのか
じり検出を実施するための具体的な一実施形態を示し、
特に、ＮＣ装置に具備された周知のＣＰＵやＭＰＵ等の
演算要素およびメモリー要素を利用してかじり検出を実
行する場合の実施形態を図示している。この図２に示す
実施形態においては、主軸駆動用のモータ、すなわち上
述したＮＣ装置のＮＣプログラムに基づいて主軸１０
（図１）の回転を駆動、制御するモータ制御部３２から
主軸モータ３０に供給される駆動電流を常に電流測定部
３４により測定し、その測定結果がＮＣ制御装置に設け
られたかじり検出制御部４０へ適宜のインタフェース部
３６を介して送られる構成を有している。

【００１８】このとき、かじり検出制御部４０において
は、測定結果の駆動電流が電流演算部４２に入力され
る。また、電流演算部４２に接続された電流変化率演算
部４４においては測定された主軸モータ３０の駆動電流
の時間の経過に対する変化率を演算される。更にこの電
流変化率演算部４４に接続された電流変化率勾配演算部
４６においては、電流変化率演算部４４において演算さ
れた変化率に基づいて測定された駆動電流の変化率の更
に時間経過に対する変動勾配が演算される。これらの電
流演算部４２、電流変化率演算部４４、電流変化率勾配
演算部４６は、ＮＣ装置が有する上述の演算要素を利用
することによって所望の演算機能を達成することが可能
である。

【００１９】他方、同かじり検出制御部４０には、ＮＣ
装置のメモリー手段を用いて構成される比較データ記憶
部４８が具備され、この比較データ記憶部４８には、予
め固定型ガイドブッシュ装置２０のガイドブッシュ要素
２２がかじりを発生するに至る場合における主軸モータ
３０の駆動電流を多種のワークサンプルに関して測定
し、かじり発生に伴う駆動電流の上昇から設定される臨
界電流値、同じくかじりを発生するに至る場合における
駆動電流の測定値から演算された時間経過に対する電流
変化率における臨界変化率の値および同駆動電流の変化
率の変動勾配における臨界勾配値等がそれぞれ実験的に
求められて記憶されるものである。

【００２０】これらの臨界値は、実際のワーク加工工程
における駆動電流の測定値、駆動電流の変化率、駆動電
流の変化率の変動勾配等と比較される基準値として用い
られるものであり、それぞれの臨界値に対して臨界オー
バーである場合にはインターフェース部３６を経てアラ
ーム発生部３８に該臨界オーバーを示す出力信号を出力
して警報信号を発生するような構成になっている。この
場合に、アラーム発生部３８には、例えば、電流変化率
演算部４４、電流変化率勾配演算部４６の両者から臨界
オーバーを示す出力信号が送られたときに、警報信号を
発生させるようにするか、又は電流演算部４２、電流変
化率演算部４４、電流変化率勾配演算部４６の三者すべ
ての演算部から臨界オーバーを示す出力信号が送られた
ときに、警報信号を発生させるようにするかを指令する
ための外部指令信号Ｅ₀ が、例えばＮＣプログラムによ
る指令信号の形態又は作業者のマニュアル操作によって
ＮＣ装置の入力部から入力される形態により印加される
ように構成されている。

【００２１】なお、上述したそれぞれの臨界値との比較
は、既述した電流演算部４２においては電流測定部３４
において測定された主軸モータ３０の駆動電流値と臨界
電流値との引き算を行って臨界オーバーであるか否かの
判断のための演算が行われ、また電流変化率演算部４４
においては、先に演算した駆動電流の変化率と臨界変化
率の値とから引き算を行って臨界オーバーであるか否か
の判断のための演算が行われる。更に、電流変化率勾配
演算部４６においては、先に演算した駆動電流の電流変
化率における変動勾配と臨界勾配値との引き算を行って
臨界オーバーであるか否かの判断のための演算が遂行さ
れる。なお、駆動電流の変化率の更に時間経過に対する
変動勾配に就いては、臨界変動勾配の下限臨界値と上限
臨界値とを設け、測定された駆動電流に基づいて演算し
た変化率の変動勾配が、これらの上下の臨界値域内にあ
るときに固定型ガイドブッシュ装置２０にかじりが発生
していることを検出することが適正であることが実験的
に確認されている。

【００２２】ここで、図３〜図５を参照すると、図３
は、横軸を時間軸として縦軸を電流測定部３４（図２参
照）によって測定された主軸モータ３０（図２）の駆動
電流の変動値を示したグラフであり、同図３のグラフ図
における実線による曲線においては、左端側の駆動電流
のピーク値Ｐ１は自動盤の主軸１０を静止状態から所定
の加工回転まで増速する過程における主軸モータ３０の
駆動電流の上昇ピークを示しており、所定の加工回転数
に達すると、駆動電流は低減されて回転数の維持のみが
行われることを示し、やがてワークＷに対する加工が時
間Ｔａで開始されると、主軸モータ３０に対する駆動電
流は加工開始時点では一旦上昇曲線をとるが、その後正
常な加工工程が維持される間は、駆動電流値は安定した
水平直線状態に維持されることを示している。そして、
何らかの原因によって固定型ガイドブッシュ装置２０に
時間Ｔｂにおいてかじりが発生したときには、駆動電流
は上述した予め設定した臨界値Ｉａを超過することにな
る。故に、このとき、警報信号を発すると同時に主軸モ
ータ３０に対して例えば周知の電磁ブレーキ法等により
ブレーキをかけると、主軸モータ３０に対する駆動電流
は、制動電流の印加開始まで一旦低下し、その後制動電
流が急激に上昇することを示している。この制動電流は
主軸モータ３０の停止によって急速に減少する。

【００２３】然しながら、図３の曲線からも明らかなよ
うに、主軸１０の回転始動時には、主軸モータ３０の駆
動電流は急激に増大して臨界値Ｉａを超過しており、ま
た、ワークＷの加工開始時点Ｔａにおける負荷に伴う駆
動電流の上昇も図示例では臨界値Ｉａを超過していない
が、例えば、大径のワークＷのバイトによる切削開始時
点や難削性のワークＷの加工開始時点等では、図３に点
線図示した駆動電流曲線Ｉｂのように臨界値Ｉａを超過
して増加することもあり得る。従って、本発明は、従来
のように単純に駆動電流の臨界値Ｉａとの比較だけから
固定型ガイドブッシュ装置２０のかじり発生検出を行う
方法を改善して更に主軸モータ３０の駆動電流の変化率
および駆動電流の変化率の更に変動勾配に着目したもの
である。すなわち、ここで、再び図３を参照すると、固
定ガイドブッシュ装置２０にかじりが発生した場合にも
主軸モータ３０を制動させることなく放置すると、駆動
電流は、点線による駆動電流曲線Ｉｃのように比較的緩
やかな増加曲線をとることが実験的に確認され、この曲
線の変化率は明らかに主軸１０の無負荷回転始動時やワ
ークＷの加工開始時点の駆動電流の増加の変化率と異な
る点に着目し、既述のように、駆動電流の変化率や変動
勾配に関する臨界値を求め、このような臨界値との比較
を行うことにより、固定型ガイドブッシュ装置２０のか
じり検出を行うものである。

【００２４】図４は、図３に示した主軸モータ３０の駆
動電流の測定結果に基づき電流変化率演算部４４（図
２）で遂行した駆動電流の時間経過に対する変化率と臨
界変化率とを図示したグラフであり、主軸１０の回転開
始時点における無負荷駆動電流は、相変わらず臨界値Ｉ
ｐを超過するが、主軸１０の回転始動時の回転加速過程
では無負荷回転のため、固定型ガイドブッシュ装置２０
にかじりが発生することがないことは当然である。ま
た、ワークＷの加工開始時点Ｔａにおける駆動電流の時
間に対する変化率は、臨界変化率Ｉｐを超過していない
ことが分かる。

【００２５】一方、固定型ガイドブッシュ装置２０にか
じり発生を見た時点Ｔｂにおいては変化率が臨界変化率
Ｉｐを確実に超過している。然しながら、図３におい
て、駆動電流が加工開始時点で急激に大きく増加した場
合には変化率が臨界変化率Ｉｐを超過することも予想さ
れる。このために、本発明においては、変化率の更に時
間に対する変動勾配に就いて臨界勾配値と比較するもの
である。

【００２６】すなわち、図５を参照すると、同図５のグ
ラフは、主軸１０の回転始動時における駆動電流の変動
勾配、ワークＷの加工開始時点Ｔａにおける変動勾配、
固定型ガイドブッシュ装置２０のかじり発生時点Ｔｂに
おける変動勾配を電流変化率勾配演算部４６（図２参
照）で演算した結果と、臨界変動勾配値（この場合に
は、下限変動勾配値Ｉｑ、上限変動勾配値Ｉｒ）とを図
示したものであり、固定型ガイドブッシュ装置２０にか
じりが発生した場合には変動勾配が上記の下限変動勾配
値Ｉｑと上限変動勾配値Ｉｒとの間に介在していること
が分かる。

【００２７】従って、本発明は、図３〜図４に示す駆動
電流の変動、駆動電流の時間経過に対する変化率、駆動
電流の時間経過に対する変化率の更に変動勾配を夫々の
臨界値Ｉａ、Ｉｐ、Ｉｑ、Ｉｒ等の値と比較し、特に、
主軸モータ３０の駆動電流の時間経過に対する変化率、
駆動電流の時間経過に対する変化率の変動勾配が夫々の
臨界値Ｉｐを超過し、かつ臨界域Ｉｑ〜Ｉｒ内に突入し
たときに、固定型ガイドブッシュ装置２０にかじりが発
生したことを検出するよにうしてかじり発生の確実な検
出を可能にしたものである。

【００２８】なお、主軸モータ３０の駆動電流を測定す
ることによって、駆動電流の変動、駆動電流の時間経過
に対する変化率、駆動電流の時間経過に対する変化率の
変動勾配の３つのパラメータが演算されることから、こ
れら３つのパラメータに対する臨界値Ｉａ、Ｉｐおよび
臨界域Ｉｑ〜Ｉｒに対して比較することにより、三者の
パラメータが全て固定型ガイドブッシュ装置２０のかじ
り発生を検出したときに警報信号を発生するようにして
も良いことは言うまでもない。

【００２９】図６および図７は、本発明の他の実施形態
を示したブロック図であり、本実施形態では、ＣＰＵ等
の演算要素を用いた演算手法に代えて、ハードウエア要
素を用いて構成した実施形態を示している。本実施形態
においても、モータ制御部３２によって駆動制御される
主軸モータ３０の駆動電流が電流測定部３４によって測
定される構成は前実施形態と同様である。

【００３０】ここで、先ず、図６を参照すると、本実施
形態による固定型ガイドブッシュのかじり検出装置は、
駆動電流監視部５０、駆動電流の変化率監視部６０、駆
動電流の変化率の変動勾配監視部８０を有して構成され
ている。そして、上記電流測定部３４の測定した駆動電
流値は、駆動電流監視部５０の記憶器５２、駆動電流の
変化率監視部６０における第１の記憶器６２、駆動電流
の変化率の変動勾配監視部８０における第１の記憶器８
２に入力されている。

【００３１】駆動電流監視部５０は、上記記憶器５２、
タイミングパルス発生回路から成る一定間隔時刻発生器
５４、固定型ガイドブッシュのかじり発生に対応した主
軸モータ３０の駆動電流の臨界電流値Ｉａ（図３参照）
を設定値として出力する動作設定器５６、比較器５８を
有して構成されている。また、駆動電流の変化率監視部
６０は、上記第１の記憶器６２、第２の記憶器６４、上
記一定間隔時刻発生器５４と同様のタイミングパルス発
生回路から成る一定間隔時刻発生器６６、固定型ガイド
ブッシュのかじり発生に対応した主軸モータ３０の駆動
電流の変化率における臨界変化率値Ｉｐ（図３参照）を
設定値として出力する動作設定器６８、比較器７４を有
して構成されている。

【００３２】更に、駆動電流の変化率の変動勾配監視部
８０は、上記第１の記憶器８２と共に第２〜第４の記憶
器８４、８６、８８を有し、また、上記の一定間隔時刻
発生器５４、６６と同様の一定間隔時刻発生器９４、第
１〜第３の引算器９６、９８、１０２、比較器１０４を
有して構成されている。駆動電流監視部５０において
は、電流測定器３４から記憶器５２に入力された測定結
果の主軸モータ駆動電流値は、一定間隔時刻発生器５４
の発生する時刻信号に応じて記憶器５２から比較器５８
に送出される。このとき、比較器５８は、動作設定器５
６から出力される臨界設定値と上記記憶器５２から送ら
れた駆動電流値とを一定間隔時刻発生器５４の出力する
タイミング信号の時期に比較し、動作設定器５６によっ
て設定された臨界電流値Ｉａよりも記憶器５２から送ら
れた駆動電流値が上回る場合には同比較器５８は出力信
号Ｃを出力する。

【００３３】また、駆動電流の変化率監視部６０におい
ては、電流測定器３４から第１の記憶器６２に入力され
た測定結果の主軸モータ駆動電流値は、更に一定間隔時
刻発生器６６から出力するタイミング信号に応じて第２
の記憶器６２に入力される。このとき、第２の記憶器６
２は第１の記憶器６２が記憶した電流値と同じ駆動電流
値を記憶するものであり、第１、第２の記憶器６２、６
４からの駆動電流値は一定間隔時刻発生器６６によって
出力されるタイミング信号に応じて引算器７２に入力さ
れて両記憶器からの駆動電流の差を求めるべく引算が行
われる。この場合に、引算器７２は、引算結果を比較器
７４へ出力する。比較器７４においては動作設定器６８
から設定、出力された臨界変化率Ｉｐが設定され、一定
間隔時刻発生器６６から出力されるタイミング信号に応
じて引算器７２から出力された駆動電流の差の出力値と
臨界変化率Ｉｐとを比較する。そして、動作設定器６６
からの臨界変化率Ｉｐに対して引算器７２から出力され
た駆動電流の差、つまり、駆動電流の時間経過に対する
変化率が上回る場合には比較器７４から出力信号Ａを出
力する。

【００３４】更に、駆動電流の変化率の変動勾配監視部
８０においては、主軸モータ３０の駆動電流の測定値が
第１の記憶器８２に入力されると、更にこの第１の記憶
器８２から第２の記憶器８４、第１の引算器９６に送出
される。そして、これらの第１、第２の記憶器８２、８
４、引算器９６には一定間隔時刻発生器９４のタイミン
グ信号が入力され、動作タイミングを制御するように構
成されている。

【００３５】第２の記憶器８４は第１の記憶器８２が記
憶した駆動電流の測定値と同じ駆動電流値をタイミング
をずらして記憶するものである。そして、第２の記憶器
８４に記憶された駆動電流の測定値は、更に、一定間隔
時刻発生器９４の出力するタイミング信号に応じて第３
の記憶器８６へ出力され、また第１の引算器９６に出力
される。こうして第１の引算器９６に送られた第１、第
２の記憶器８２、８４からの駆動電流の測定値が同第１
の引算器９６において引算を実行することによって差が
求められ、求めた駆動電流の差値は更に第３の引算器１
０２へ出力される。

【００３６】他方、第３の記憶器８６は、一定間隔時刻
発生器９４が出力するタイミング信号に応じて第２の記
憶器８４が記憶した駆動電流の測定値を更に記憶し、こ
こに記憶された駆動電流の測定値と更に、一定間隔時刻
発生器９４の出力するタイミング信号に応じて第４の記
憶器８８に出力され、また第２の引算器９８に出力され
る。

【００３７】このとき、第４の記憶器８８は一定間隔時
刻発生器９４のタイミング信号に応じて記憶した駆動電
流の測定値を第２の引算器９８に出力する。従って、第
２の引算器９８は、第３、第４の記憶器８６、８８に記
憶された駆動電流の微小タイミング分だけずれた２つの
時期における測定値の差を引算によって求め、駆動電流
の変化率を求める。そして、この第２の引算器９８で求
めた差は第３の引算器１０２へ出力され、先に第１の引
算器９６から出力された変化率を示す差との差を求めて
駆動電流の変化率の変動勾配が最終的に求められる。こ
の求められた変動勾配を示す差は比較器１０４に出力さ
れ、動作設定器９２から出力される変動勾配の臨界値Ｉ
ｑ、Ｉｒと比較されて臨界域内にあるか否かが判別され
る。そして、この判別結果から、第３の引算器１０２か
らの出力が臨界域内（Ｉｑ〜Ｉｒ）に突入していること
が判別されると、比較器１０４は出力信号Ｂを出力する
のである。そして、上述した駆動電流監視部５０、駆動
電流の変化率監視部６０および駆動電流の変化率の変動
勾配監視部８０から出力された信号Ｃ、Ａ、Ｂは図７に
示すかじり制御部１２０に送出される。このかじり制御
部１２０には、第１〜第５のアンド回路１２１〜１２５
が具備され、第１のアンド回路１２１の一方の入力端に
は選択回路１３０の選択スイッチ１３１が閉のとき、高
電位信号が入力され、また他方の入力端には上述した出
力信号Ｃ（主軸モータの駆動電流が臨界値Ｉａを超過し
た場合を示す信号）が入力されるように構成されてい
る。

【００３８】他方、第２のアンド回路１２２の一方の入
力端には選択回路１３０の選択スイッチ１３２が閉のと
き、高電位信号が入力され、また他方の入力端には上述
した出力信号Ａ（主軸モータの駆動電流の変化率が臨界
値Ｉｐを超過した場合を示す信号）が入力されるように
構成されている。更に、第３のアンド回路１２３の一方
の入力端には選択回路１３０の選択スイッチ１３２が閉
のとき、高電位信号が入力され、また他方の入力端には
上述した出力信号Ｂ（主軸モータの駆動電流の変化率に
おける変動勾配が臨界域Ｉｑ〜Ｉｒに突入している場合
を示す信号）が入力されるように構成されている。

【００３９】選択回路１３０は、必要に応じてスイッチ
１３１、１３２の開閉を選択する回路であり、第１のア
ンド回路１２１のみを動作させる場合と、第２、第３の
アンド回路のみを同時に動作させる場合と、第１〜第３
のアンド回路１２１〜１２３を全て動作させる場合とに
就いて選択的に作動させ得る回路手段として設けられて
いる。

【００４０】そして、第２、第３のアンド回路１２２、
１２３のみが選択された場合には、同回路１２２、１２
３の両出力端に出力があるとき、主軸モータの駆動電流
の変化率が臨界値Ｉｐを超過し、かつ主軸モータの駆動
電流の変化率における変動勾配が臨界域Ｉｑ〜Ｉｒに突
入していることを示すから、第２、第３のアンド回路１
２２、１２３の出力が入力端に出力される第４のアンド
回路１２４からかじり発生の検出信号Ｄ１が、例えば警
報音や警報ライトの点滅等によりアラーム状態を報知す
る適宜の警報回路へ送出される。他方、第１、第２、第
３のアンド回路１２１〜１２３の全てが選択され、これ
らのアンド回路の全ての出力端に出力が発生していると
き、主軸モータの駆動電流が臨界値Ｉａを超過し、また
主軸モータの駆動電流の変化率が臨界値Ｉｐを超過し、
更に主軸モータの駆動電流の変化率における変動勾配が
臨界域Ｉｑ〜Ｉｒに突入していることを示すことから、
第４のアンド回路１２４の出力端と第１のアンド回路１
２１の出力端に両入力端が接続された第５のアンド回路
１２５の出力端から、固定型ガイドブッシュにかじり発
生していることを示すかじり検出信号Ｄ２が出力され、
上述と同様に適宜の警報回路へ送出することができるの
である。

【００４１】本実施形態にれば、工作機械のガイドブッ
シュ（固定型ガイドブッシュ）のかじり検出装置を比較
的安価に市販品から入手可能な記憶器（メモリー）、タ
イミングパルス発振器、引算器、比較器等のハードウエ
ア手段を用いることによって比較的安価に構成すること
が可能であり、故に、既存の自動盤に装備して的確かつ
信頼性の高いかじり検出を実現することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上、本発明を、典型的な２つの実施形
態に基づいて説明したが、本発明は、要するに、固定型
ガイドブッシュを用いる工作機械によるワークの加工過
程の間に、主軸駆動用モータの駆動電流を測定し、測定
された駆動電流値と共に測定した駆動電流に基づいて時
間に対する同駆動電流の変化率及び駆動電流の時間に対
する変化率の更に時間に対する変動勾配をも求めてこれ
らを監視し、これら駆動電流値、駆動電流の変化率、駆
動電流の変化率の変動勾配の三者に関して予め固定型ガ
イドブッシュに就いて実験的に求めたそれぞれの臨界値
と比較可能な構成を設け、主軸に掴持されて回転するワ
ークを固定ガイドブッシュによって支持し、加工工具に
よって同ワークを機械加工する加工工程中に該固定型ガ
イドブッシュにかじりが発生した場合には、上述した三
者の値とそれぞれの臨界値とから早期にかじり発生を検
出し、主軸の回転停止や加工工具の加工位置からの撤退
等の焼付き防止のための警報処理を素早く達成すること
を可能とする工作機械のガイドブッシュのかじり検出方
法および装置を構成したものであるから、固定型ガイド
ブッシュのかじり発生を的確にかつ迅速に検出し、ひい
ては同ブッシュの焼損防止を確実に図ることが可能とな
る。

【００４３】またこの結果、工作機械、特に自動盤によ
るワークの加工に当たって、固定型ガイドブッシュの焼
損を危惧する心配が解消されるので、ワークの加工条件
を自由に設定し、ワークの加工精度、加工能率等の向上
を得ることも可能となるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】固定型ガイドブッシュを有し、主軸によって掴
持したワークを同固定型ガイドブッシュによって支持し
ながら加工を遂行する場合の一般的な工作機械の要部の
構成を示す略示図である。

【図２】本発明による工作機械のガイドブッシュのかじ
り検出方法および装置の一実施形態としてＮＣ装置の演
算要素等を利用して実現する実施形態を示すブロック図
である。

【図３】主軸で掴持したワークの加工中に、固定型ガイ
ドブッシュにかじりの発生を見るに至るまでの主軸モー
タの駆動電流の変動を縦軸に、時間経過を横軸にして示
したグラフ図である。

【図４】図３に示した駆動電流の変動における電流変化
率を縦軸に、時間経過を横軸にして示したグラフ図であ
る。

【図５】図４に示した駆動電流の電流変化率の時間に対
する変動勾配を縦軸に、時間経過を横軸にして示したグ
ラフ図である。

【図６】本発明による工作機械のガイドブッシュのかじ
り検出方法および装置の他の実施形態としてハードウエ
ア要素を利用して実現する実施形態を示すブロック図で
ある。

【図７】図６に示す実施形態における警報信号を発生す
ためのかじり制御部の構成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０…主軸 １２…機枠 １６…刃物台 １８…加工工具 ２０…固定型ガイドブッシュ ３０…主軸モータ ３４…電流測定部 ３８…アラーム発生部 ４０…かじり検出制御部 ４２…電流演算部 ４４…電流変化率演算部 ４６…電流変化率勾配演算部 ５０…駆動電流監視部 ６０…駆動電流の変化率監視部 ８０…駆動電流の変化率の変動勾配監視部 １２０…かじり制御部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械の主軸によって掴持されたワー
   クを加工位置の直近に固定保持された固定ガイドブッシ
   ュによって支持することにより該ワークを機械加工する
   場合の該ガイドブッシュの過負荷によるかじりを検出す
   る方法において、 前記主軸の駆動モータへの駆動電流を測定して該測定し
   た電流値から時間に対する電流の変化率を求めると共に
   予め前記固定ガイドブッシュのかじり発生に対応して設
   定される電流変化率の臨界値と比較し、 前記求めた電流の変化率から該電流の変化率の時間に対
   する変動勾配を求めると共に予め前記固定ガイドブッシ
   ュのかじり発生に対応して設定される電流変化率の変動
   勾配の臨界値と比較し、 前記電流変化率の臨界値との比較結果および前記電流変
   化率の変動勾配の臨界値との比較結果の両者が共に臨界
   オーバーのとき、前記固定ガイドブッシュの過負荷によ
   るかじり発生を検出することを特徴とした工作機械のガ
   イドブッシュのかじり検出方法。
2. 【請求項２】 前記主軸駆動モータの駆動電流の測定値
   を予め前記固定ガイドブッシュのかじり発生に対応して
   設定される駆動電流値の臨界値と比較し、該比較結果が
   臨界オーバーすると共に前記電流変化率の臨界値との比
   較結果および前記電流変化率の変動勾配の臨界値との比
   較結果の両者が共に臨界オーバーのとき、前記固定ガイ
   ドブッシュの過負荷によるかじりを検出する請求項１に
   記載の工作機械のガイドブッシュのかじり検出方法。
3. 【請求項３】 工作機械の主軸によって掴持されたワー
   クを加工位置の直近に固定保持された固定ガイドブッシ
   ュによって支持することにより該ワークを機械加工する
   場合の該ガイドブッシュの過負荷によるかじりを検出す
   る方法において、 前記主軸駆動用モータの駆動電流を測定する電流測定手
   段と、 前記固定ガイドブッシュに過負荷によるかじりが発生す
   るための前記主軸駆動用モータの駆動電流の臨界値、該
   駆動電流の変化率の臨界値、該駆動電流の変化率の変動
   勾配における臨界値を予めかじり条件の比較データとし
   て記憶する記憶部と、 前記工作機械によるワークの機械加工時に前記電流測定
   手段によって測定した電流値が前記駆動電流の臨界値に
   対して臨界オーバーか否かを比較、演算する電流演算部
   と、 前記工作機械によるワークの機械加工時に前記電流測定
   手段によって測定した電流値から時間に対する電流の変
   化率を求めると共に前記電流変化率の臨界値と比較、演
   算する電流変化率演算部と、 前記求めた電流の変化率から該電流の変化率の時間に対
   する変動勾配を求めると共に前記電流変化率の変動勾配
   の臨界値と比較、演算する電流変化率の変動勾配演算部
   と、 前記電流変化率の臨界値との比較、演算結果および前記
   電流変化率の変動勾配の臨界値との比較、演算結果の少
   なくとも両者が共に臨界オーバーのとき、前記固定ガイ
   ドブッシュの過負荷によるかじりを検出したことを示す
   信号を出力するかじり信号発生部と、を具備したことを
   特徴とした工作機械のガイドブッシュのかじり検出装
   置。