(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の主軸を駆動するモータを制御する制御装置において、
前記モータの速度と前記モータの最大出力値との第一関係を記憶する第一記憶部と、
前記モータの速度と前記モータの連続定格出力値との第二関係を記憶する第二記憶部と、
前記モータの速度を検出する速度検出部と、
前記モータの駆動時に前記モータの実際の出力を算出する出力算出部と、
前記速度検出部により検出された前記モータの速度に対応する最大出力値を前記第一関係に基づいて算出すると共に、前記最大出力値に対する、前記出力算出部により算出された前記実際の出力の第一比を算出する第一比算出部と、
前記速度検出部により検出された前記モータの速度に対応する連続定格出力値を前記第二関係に基づいて算出すると共に、前記連続定格出力値に対する、前記出力算出部により算出された前記実際の出力の第二比を算出する第二比算出部と、
前記第一比および前記第二比に基づいて、ワークの断続切削および連続切削のうちの少なくとも一方が可能であるか否かを判定する判定部と、を具備する制御装置。
【請求項２】
前記判定部は、前記第一比が所定の閾値以下である場合に前記ワークの断続切削が可能であると判定すると共に、前記第二比が１００％以下である場合に前記ワークの連続切削が可能であると判定する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記判定部の判定結果を文字列として表示する表示部をさらに具備する請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記表示部は前記第一比および前記第二比をさらに表示する請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記判定部の判定結果を出力する出力部をさらに具備する請求項１または２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、工作機械の主軸を駆動するモータを制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸はモータにより駆動され、主軸に取付けられた工具がワークを切削する。図４（ａ）は、そのようなモータの出力とモータ速度との関係を示す図である。図４（ａ）には、モータに最大電流を供給したときの最大出力を示す最大出力特性ＰＭＣと、モータが無限時間出力可能な出力特性を示す連続定格出力特性ＰＣＣとが示されている。特許文献１には、このようなモータの特性を視覚的に表示すると共に、後述するロードメータ値についてのマーカをモータの特性と一緒に表示することが開示されている。
【０００３】
図４（ａ）に示されるように、最大出力特性ＰＭＣおよび連続定格出力特性ＰＣＣはモータ速度の上昇につれて大きくなり、それぞれ最大出力値ＰＭおよび連続定格出力値ＰＣで飽和する。
【０００４】
ところで、工作機械の主軸を駆動するモータにおいて、或る切削条件で切削可能か否かの判断を行うために、「ロードメータ」が一般的に使用されている。ロードメータとは、或る出力値を基準出力として、基準出力に対する現在の出力値の比を表したものである。
【０００５】
ここで、基準出力を最大出力に設定したロードメータを最大出力基準ロードメータと呼ぶこととする。最大出力基準ロードメータ値ＬＭＲは、工作機械の運転時の或るモータ速度における実際の出力を最大出力で除算することにより算出される。図４（ｂ）には、図４（ａ）に示される最大出力特性ＰＭＣおよび連続定格出力特性ＰＣＣについて、モータ速度とこのようにして算出された最大出力基準ロードメータ値ＬＭＲとの間の関係が示されている。
【０００６】
図４（ｂ）においては、最大出力時ロードメータ値ＬＭ以上の負荷が掛かるときには、トルク不足によりモータが停止するようになる。従って、図４（ｂ）において、最大出力基準ロードメータ値ＬＭＲが１００％よりも小さい場合には、モータを少なくとも断続運転してワークを断続切削することができる。
【０００７】
また、基準出力を連続定格出力に設定したロードメータを連続定格出力基準ロードメータと呼ぶこととする。連続定格出力基準ロードメータ値ＬＣＲは、工作機械の運転時の或るモータ速度における実際の出力を連続定格出力で除算することにより求められる。図４（ｃ）には、図４（ａ）に示される最大出力特性ＰＭＣおよび連続定格出力特性ＰＣＣについて、モータ速度とこのようにして算出された連続定格出力基準ロードメータ値ＬＣＲとの間の関係が示されている。
【０００８】
図４（ｃ）においては、連続定格出力時ロードメータ値ＬＣ以上の負荷が連続して掛かるときには、モータまたはアンプがオーバーヒートを起こすようになる。従って、図４（ｃ）において、連続定格出力基準ロードメータ値ＬＣＲが１００％よりも小さい場合には、モータを連続運転してワークを連続切削することができる。
【０００９】
再び図４（ａ）を参照すると、図４（ａ）においては、定トルク領域から定出力領域に移行するときのベース速度Ｖ１は最大出力特性ＰＭＣおよび連続定格出力特性ＰＣＣの両方において一致している。言い換えれば、図４（ａ）においては、最大出力特性ＰＭＣおよびＰＣＣとの間の比は速度に関わらず一定（５０％）である。
【００１０】
従って、図４（ｂ）および図４（ｃ）から分かるように、最大出力時ロードメータ値ＬＭおよび連続定格出力時ロードメータ値ＬＣはモータ速度に関わらず、それぞれ一定値を示している。それゆえ、操作者は、最大出力時ロードメータ値ＬＭおよび連続定格出力時ロードメータ値ＬＣのうちの一方が把握できれば、他方を簡単に予測することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平10-90011号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、図５（ａ）〜図５（ｃ）はそれぞれ図４（ａ）〜図４（ｃ）と同様な図である。図５（ａ）から分かるように、連続定格出力特性ＰＣＣのベース速度Ｖ２は最大出力特性ＰＭＣのベース速度Ｖ１よりも大きい。
【００１３】
従って、モータ速度Ｖ１、Ｖ２の間である場合には、最大出力時ロードメータ値ＬＭおよび連続定格出力時ロードメータ値ＬＣのうちの一方は一定ではない。例えば、図５（ｂ）に示されるように、ベース速度Ｖ１、Ｖ２の間において連続定格出力時ロードメータ値ＬＣはモータ速度が上昇するにつれて上昇する。また、図５（ｃ）に示されるように、ベース速度Ｖ１、Ｖ２の間において最大出力時ロードメータ値ＬＭはモータ速度が上昇するにつれて下降する。
【００１４】
このように最大出力特性ＰＭＣと連続定格出力特性ＰＣＣとの比が一定でない領域においては、一方のロードメータ値を把握できたとしても、操作者は一方のロードメータ値から他方のロードメータ値を簡単に予測するのが困難である。
【００１５】
従って、例えば図５（ｂ）のベース速度Ｖ１、Ｖ２の間においては、操作者は連続定格出力時ロードメータ値ＬＣから最大出力時ロードメータ値ＬＭを簡単に算出できない。また、図５（ｃ）のベース速度Ｖ１、Ｖ２の間においては、操作者は最大出力時ロードメータ値ＬＭから連続定格出力時ロードメータ値ＬＣを簡単に算出できない。それゆえ、操作者は、どの程度の負荷でモータの断続運転および／または連続運転が可能であるか把握できない。その結果、操作者は、ワークの断続切削および／または連続切削が可能であるか把握できない。
【００１６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、最大出力特性のベース速度と連続定格出力特性のベース速度とが異なる場合であっても、操作者がワークの断続切削および／または連続切削が可能であるかを容易に判断することのできる制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、工作機械の主軸を駆動するモータを制御する制御装置において、前記モータの速度と前記モータの最大出力値との第一関係を記憶する第一記憶部と、前記モータの速度と前記モータの連続定格出力値との第二関係を記憶する第二記憶部と、前記モータの速度を検出する速度検出部と、前記モータの駆動時に前記モータの実際の出力を算出する出力算出部と、前記速度検出部により検出された前記モータの速度に対応する最大出力値を前記第一関係に基づいて算出すると共に、前記最大出力値に対する、前記出力算出部により算出された前記実際の出力の第一比を算出する第一比算出部と、前記速度検出部により検出された前記モータの速度に対応する連続定格出力値を前記第二関係に基づいて算出すると共に、前記連続定格出力値に対する、前記出力算出部により算出された前記実際の出力の第二比を算出する第二比算出部と、前記第一比および前記第二比に基づいて、ワークの断続切削および連続切削のうちの少なくとも一方が可能であるか否かを判定する判定部と、を具備する制御装置が提供される。
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記判定部は、前記第一比が所定の閾値以下である場合に前記ワークの断続切削が可能であると判定すると共に、前記第二比が１００％以下である場合に前記ワークの連続切削が可能であると判定する。
３番目の発明によれば、１番目の発明において、前記判定部の判定結果を文字列として表示する表示部をさらに具備する。
４番目の発明によれば、３番目の発明において、前記表示部は前記第一比および前記第二比をさらに表示する。
５番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記判定部の判定結果を出力する出力部をさらに具備する。
【発明の効果】
【００１８】
１番目および２番目の発明においては、最大出力基準ロードメータ値である第一比および連続定格出力基準ロードメータ値である第二比に基づいて、ワークの断続切削および連続切削が可能であるか否かを判定している。従って、操作者は判定部の判定結果を参照して、ワークの断続切削および／または連続切削が可能であるかを容易に判断することができる。なお、所定の閾値は例えば９０％である。
３番目の発明においては、判定部の判定結果を文字列として表示しているので、操作者は判定結果をより明解に理解することができる。
４番目の発明においては、第一比および第二比の具体的な数値を操作者に提示することができる。
５番目の発明においては、判定部の判定結果を出力部、例えばプリンタ、スピーカなどに出力し、操作者に注意を促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に基づく制御装置のブロック線図である。
【図２】図１に示される制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】表示部の表示内容を示す図である。
【図４】（ａ）モータ出力とモータ速度との関係を示す図である。（ｂ）モータ速度と最大出力基準ロードメータ値ＬＭＲとの間の関係を示す図である。（ｃ）モータ速度と連続定格出力基準ロードメータ値ＬＣＲとの間の関係を示す図である。
【図５】（ａ）モータ出力とモータ速度との関係を示す他の図である。（ｂ）モータ速度と最大出力基準ロードメータ値ＬＭＲとの間の関係を示す他の図である。（ｃ）モータ速度と連続定格出力基準ロードメータ値ＬＣＲとの間の関係を示す他の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明に基づく制御装置のブロック線図である。図１に示されるように、工作機械１０は、工具１２を駆動する主軸用モータ１１を有している。モータ１１によって工具１２が駆動されると、ワークが加工される。また、モータ１１に備えられた速度検出部１３、例えばエンコーダは、モータ１１の回転数からその速度を検出し、制御装置２０に送信する。
【００２１】
制御装置２０は、工作機械１０に接続されていて工作機械１０を制御するデジタルコンピュータである。図１に示されるように、制御装置２０は、モータ１１の速度とモータ１１の最大出力値との第一関係を記憶する第一記憶部２１と、モータ１１の速度とモータ１１の連続定格出力値との第二関係を記憶する第二記憶部２２とを含んでいる。
【００２２】
第一記憶部２１および第二記憶部２２に記憶される第一関係および第二関係は例えば図５（ａ）に示されるのと概ね同様である。図５（ａ）に示されるように、連続定格出力特性ＰＣＣのベース速度Ｖ２は最大出力特性ＰＭＣのベース速度Ｖ１よりも大きい。あるいは、連続定格出力特性ＰＣＣのベース速度Ｖ２が最大出力特性ＰＭＣのベース速度Ｖ１よりも小さくてもよい。
【００２３】
再び図１を参照すると、制御装置２０は、さらに、モータ１１の駆動時にモータ１１の実際の出力を算出する出力算出部２３を含んでいる。出力算出部２３は、モータ１１のトルクと速度検出部１３に検出された速度（回転数）とに基づいて公知の手法で実際の出力を算出する。
【００２４】
さらに、図１に示されるように、制御装置２０は、速度検出部１３により検出されたモータ１１の速度に対応する最大出力値を第一関係に基づいて算出すると共に、最大出力値に対する、出力算出部２３により算出された実際の出力の第一比を算出する第一比算出部２４を含んでいる。さらに、制御装置２０は、速度検出部１３により検出されたモータ１１の速度に対応する連続定格出力値を第二関係に基づいて算出すると共に、連続定格出力値に対する、出力算出部２３により算出された実際の出力の第二比を算出する第二比算出部２５とを含んでいる。ここで、第一比は、図４および図５を参照して説明した最大出力基準ロードメータ値ＬＭＲである。また、第二比は、図４および図５を参照して説明した連続定格出力基準ロードメータ値ＬＣＲである。
【００２５】
さらに、制御装置２０は、第一比算出部２４により算出された第一比および第二比算出部２５により算出された第二比に基づいて、ワークの断続切削および連続切削のうちの少なくとも一方が可能であるか否かを判定する判定部２６を含んでいる。さらに、図１に示されるように、判定部２６の判定結果を表示する表示部２７と、判定部２６の判定結果を外部信号として出力する出力部２８とが制御装置２０に接続されている。出力部２８は、例えばプリンタ、スピーカなどである。
【００２６】
図２は図１に示される制御装置の動作を示すフローチャートである。以下、図２を参照しつつ、本発明の制御装置２０の動作について説明する。以下の動作は工作機械１０の動作中に実施されるものとする。
【００２７】
はじめに、図２のステップＳ１１において、速度検出部１３がモータ１１の速度を検出する。そして、ステップＳ１２において、出力算出部２３が前述したようにモータ１１の実際の出力Ｐを検出された速度に基づいて算出する。
【００２８】
さらに、ステップＳ１３においては、第一比算出部２４は、ステップＳ１１で検出された速度に対応する最大出力ＰＭを第一記憶部２１の第一関係から読出す。同様に、ステップＳ１４においては、第二比算出部２５は、ステップＳ１１で検出された速度に対応する連続定格出力ＰＣを第二記憶部２２の第二関係から読出す。
【００２９】
そして、ステップＳ１５においては、第一比算出部２４が以下の式（１）より、最大出力基準ロードメータ値ＬＭＲを算出する。
ＬＭＲ（％）＝Ｐ／ＰＭ×１００                                （１）
また、ステップＳ１６においては、第二比算出部２５が以下の式（２）より、連続定格出力基準ロードメータ値ＬＣＲを算出する。
ＬＣＲ（％）＝Ｐ／ＰＣ×１００                                （２）
【００３０】
図３は表示部の表示内容を示す図である。図３に示されるように、表示部２７は最大出力基準ロードメータ値ＬＭＲおよび連続定格出力基準ロードメータ値ＬＣＲをそれぞれ表示する数値表示部３１、３２と、これらロードメータ値に応じて定まる文字列を表示する文字列表示部３３とを含んでいる。
【００３１】
図３に示されるように、ステップＳ１５、１６で算出された最大出力基準ロードメータ値ＬＭＲおよび連続定格出力基準ロードメータ値ＬＣＲは、数値表示部３１、３２にそれぞれ表示される。そのような表示は、最大出力基準ロードメータ値ＬＭＲ等が算出される毎に行われるものとする。これにより、最大出力基準ロードメータ値ＬＭＲおよび連続定格出力基準ロードメータ値ＬＣＲの具体的な数値を操作者に提示することができる。
【００３２】
そして、ステップＳ１７においては、連続定格出力基準ロードメータ値ＬＣＲが１００％以下であるか否かが判定される。連続定格出力基準ロードメータ値ＬＣＲが１００％以下である場合には、ワークを連続切削したとしても、モータ１１またはアンプ（図示しない）がオーバーヒートすることはない。また、当然ながら、ワークを断続切削することも可能である。従って、そのような場合には、ステップＳ１９に進んで、文字列「断続切削は可能、連続切削は可能」を表示部２７の文字列表示部３３に表示する。
【００３３】
これに対し、ステップＳ１７において連続定格出力基準ロードメータ値ＬＣＲが１００％以下でないと判定された場合には、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８においては、最大出力基準ロードメータ値ＬＭＲが９０％以下であるか否かが判定される。ここで、９０％は、工作機械１０に応じて定まる１００％よりも小さい閾値である。従って、工作機械の種類によっては、この閾値が９０％とは異なる値になる可能性もある。
【００３４】
そして、最大出力基準ロードメータ値ＬＭＲが９０％以下である場合には、短時間であればワークを切削しても、トルク不足によりモータ１１が停止することはない。ただし、ステップＳ１７において既にＮＯ判定が出ているので、ワークを連続切削するのは困難である。従って、この場合には、ステップＳ２１に進んで、文字列「断続切削は可能、連続切削は不可能」を表示部２７の文字列表示部３３に表示する。
【００３５】
さらに、ステップＳ１８において最大出力基準ロードメータ値ＬＭＲが９０％以下でないと判定された場合には、ワークの断続切削であっても不可能な可能性が高い。従って、この場合には、ステップＳ２１に進んで、文字列「断続切削は不可能の可能性あり、連続切削は不可能」を表示部２７の文字列表示部３３に表示する。
【００３６】
このように、本発明においては、最大出力基準ロードメータ値ＬＭＲおよび連続定格出力基準ロードメータ値ＬＣＲに基づいて、ワークの断続切削および連続切削が可能であるか否かを判定している。従って、操作者は判定部２６の判定結果を参照して、ワークの断続切削および／または連続切削が可能であるかを容易に判断することができる。しかも、本発明においては、判定部２６の判定結果を文字列として文字列表示部３３に表示しているので、操作者は判定結果をより明解に理解することができる。
【００３７】
また、判定部２６の判定結果を図１に示される出力部２８、例えばプリンタに出力してもよい。この場合には、判定結果が印刷された用紙によって操作者に注意を促すことができる。あるいは、判定部２６の判定結果を出力部２８、例えばスピーカに出力することにより、操作者に音声で注意を促すことも可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１０    工作機械
１１    主軸用モータ
１２    工具
１３    速度検出部
２０    制御装置
２１    第一記憶部
２２    第二記憶部
２３    出力算出部
２４    第一比算出部
２５    第二比算出部
２６    判定部
２７    表示部
２８    出力部
３１、３２    数値表示部
３３    文字列表示部
ＬＭＲ    最大出力基準ロードメータ値（第一比）
ＬＣＲ    連続定格出力基準ロードメータ値（第二比）
【図１】
0005444423.tif 000002
【図２】
0005444423.tif 000003
【図３】
0005444423.tif 000004
【図４】
0005444423.tif 000005
【図５】
0005444423.tif 000006