(57)【要約】【課題】応答時間の変化に基づいて保守部品の交換時期を報知することが可能な保守部品の交換時期判断機能を備えた工作機械を提供すること。【解決手段】工作機械の制御装置は工作機械に動作指令信号を出力し（ＳＡ０１）、工作機械は制御装置にステップＳＡ０１で指令された動作が完了したことを示すフィードバック信号を送信し、制御装置は前記フィードバック信号を受信し（ＳＡ０２）、動作の応答時間として、動作指令信号が出力された時点と、フィードバック信号を受信した時点との差の時間を計算し（ＳＡ０３）、前記動作の応答時間が、予め設定した部品交換が必要と判断される動作の応答時間（実寿命）より短いか否か判断し（ＳＡ０４）、短い場合（ＹＥＳ）は部品交換は必要ないことを報知し（ＳＡ０５）、短くない場合（ＮＯ）は保守部品の交換が必要なことを報知し（ＳＡ０６）、終了する。【選択図】図２
2014110015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の可動部に使用される保守部品の交換時期判断機能を備え、前記工作機械に前記可動部の動作指令を出力する数値制御装置によって制御される工作機械において、
前記工作機械は、前記動作指令による前記可動部の動作が完了したことを示す動作完了信号を前記数値制御装置へ出力し、
前記数値制御装置は、
前記数値制御装置による動作指令の出力時点から前工作機械からの動作完了信号を受け取るまでの時間を応答時間として計算する応答時間計算手段と、
前記計算した応答時間が、予め設定された応答時間の設定時間より長くなったとき、前記可動部に使用される前記保守部品の交換時期と判断する保守部品交換時期判断手段と、
前記保守部品交換時期判断手段による判断結果を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする保守部品の交換時期判断機能を備えたことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記動作完了信号は、前記工作機械からの出力に替えて、前記可動部の動作が完了したことを検出する検出手段から出力されることを特徴とする請求項１に記載の保守部品の交換時期判断機能を備えたことを特徴とする工作機械。
【請求項３】
前記数値制御装置は、さらに、
前記可動部に使用される保守部品の稼動回数をカウントするカウンタ、または前記保守部品の稼働時間または前記工作機械の稼働時間を計時する稼動時間計時手段を設け、
前記表示手段は判断結果を表示する際に保守部品の稼動回数または稼働時間を表示することを特徴とする請求項１または２の何れか１つに記載の保守部品の交換時期判断機能を備えたことを特徴とする工作機械。
【請求項４】
前記表示手段は可動部に使用される部品の前記稼動回数または前記部品の稼動時間または前記工作機械の稼働時間と共に予め求められた予想寿命までの予想稼動回数または予想稼働時間を表示することを特徴する請求項３に記載の保守部品の交換時期判断機能を備えたことを特徴とする工作機械。
【請求項５】
前記表示手段は、前記判断結果と共に前記動作の応答時間に基づく実寿命を延長するための使用方法及び使用環境に関する改善情報を表示することを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の保守部品の交換時期判断機能を備えたことを特徴とする工作機械。
【請求項６】
前記保守部品の交換時期を判断するための設定時間を複数の段階に分割し、該分割された時間毎に対応するメッセージを前記表示手段に表示することを特徴とする請求項１〜５の何れか１つに記載の保守部品の交換時期判断機能を備えたことを特徴とする工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は工作機械に関し、特に、保守部品の交換時期判断機能を有する工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械では、適切なメンテナンス及び部品交換を行うことにより、機械の長寿命化を実現している。工作機械の制御装置は、工作機械に用いられる各種部品のメンテナンス及び部品交換を行う時期を管理している。その部品交換時期の管理方法の１つとして、工作機械の設計時の寿命実験により得られた稼働回数及び稼働時間を、基準値として工作機械の制御装置の記憶装置に予め記憶し、工作機械の制御装置は監視対象の部品の稼働回数及び稼働時間を計測し、前記基準値に達した場合、メンテナンス及び部品交換の時期が到来したことを工作機械のユーザに報知する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１０１２４５号公報
【特許文献２】特開２０１１−２４３１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
工作機械に使用される部品の寿命を判断する稼働回数及び稼働時間の値は、設計時の寿命実験で得られた値であるにすぎず、その上、工作機械の多様な使用環境を考慮する必要があるため、部品の寿命はマージンを加味した値とされている。  
このため、この方法は簡単に部品の寿命を管理できるメリットがあるものの、大半の工作機械の使用条件では、本来の部品の寿命より早い時期に、工作機械の制御装置によりメンテナンスや部品交換の要求がユーザになされ、頻繁なメンテナンスや部品交換につながりコスト増加となる。
【０００５】
一方、工作機械のある一部の規定外の使用条件及び使用環境では、予想された部品の寿命より早くメンテナンスや部品交換が必要とされるが、工作機械の制御装置よりメンテナンスや部品の交換の要求がユーザになされないため、適切にメンテナンスや部品交換を行うことができない。このため、メンテナンスや部品交換時期の遅れによって、工作機械にダメージを与え、工作機械の寿命を短くしてしまう問題がある。
【０００６】
ところで、特許文献１には、異常診断対象機器の異常症状に対し、異常診断用データ入力手段と、異常診断情報記憶手段と、推論手段と、推論出力手段とから構成される異常診断装置において、異常診断対象機器を構成する部品の交換履歴情報を機器番号に対応させて記憶する部品交換情報記憶手段を設け、推論出力手段によって推論結果に合わせて部品交換情報を出力表示させる異常診断装置が開示されている。  
この異常診断装置は、異常診断の対象機器の異常症状が起きてからの改善対策に貢献することができるが、部品劣化による応答性の低下を対象とするものではなく、異常診断対象機器の異常症状が発生する前に、正確な保守時期を提示することができない。
【０００７】
また、特許文献２には、異常監視処理部は、検出部データ収集処理部により監視対象装置の複数の検出部から収集された検出部データを、状態モード遷移点検出処理部で検出された状態モード遷移点に基づき複数の状態モード別検出部データに分割し、さらに、その分割された検出部データを、データ項目グループ分類処理部により複数のグループに分類し、各状態モードおよびグループ毎に、各検出部データを過去の統計データと比較することによって、その異常を検知し、原因診断処理部は、その異常の検知前と検知時のそれぞれについて、各状態モードおよびグループごとの各検出部データ同士の相関係数により検出部データ間およびグループ間のリンクモデルを構築し、異常検知前のリンクモデルと異常検知時のリンクモデルとの差分に基づき、異常原因を診断する監視診断装置が開示されている。
【０００８】
この監視診断装置は、複雑な異常発生原因を高効率でかつ高精度で分析することは可能であるが、部品劣化による機械の応答性の低下を対象としていなく、異常診断対象機器に異常症状が発生する前に、正確な保守の時期について報知することができない。
【０００９】
そこで、本発明は、工作機械の制御装置からある種の動作を指令し、動作完了後に工作機械自身あるいは外部の検出手段から動作完了を表す信号を受け取ることが可能な工作機械において、前記動作の指令に対応する動作の応答時間の変化を監視し、前記応答時間の変化に基づいて保守部品の交換時期を報知することが可能な保守部品の交換時期判断機能を備えた工作機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願の請求項１に係る発明は、工作機械の可動部に使用される保守部品の交換時期判断機能を備え、前記工作機械に前記可動部の動作指令を出力する数値制御装置によって制御される工作機械において、前記工作機械は、前記動作指令による前記可動部の動作が完了したことを示す動作完了信号を前記数値制御装置へ出力し、前記数値制御装置は、前記数値制御装置による動作指令の出力時点から前工作機械からの動作完了信号を受け取るまでの時間を応答時間として計算する応答時間計算手段と、前記計算した応答時間が、予め設定された応答時間の設定時間より長くなったとき、前記可動部に使用される前記保守部品の交換時期と判断する保守部品交換時期判断手段と、前記保守部品交換時期判断手段による判断結果を表示する表示手段と、を有することを特徴とする保守部品の交換時期判断機能を備えたことを特徴とする工作機械である。  
請求項２に係る発明は、前記動作完了信号は、前記工作機械からの出力に替えて、前記可動部の動作が完了したことを検出する検出手段から出力されることを特徴とする請求項１に記載の保守部品の交換時期判断機能を備えたことを特徴とする工作機械である。
【００１１】
請求項３に係る発明は、前記数値制御装置は、さらに、前記可動部に使用される保守部品の稼動回数をカウントするカウンタ、または前記保守部品の稼働時間または前記工作機械の稼働時間を計時する稼動時間計時手段を設け、前記表示手段は判断結果を表示する際に保守部品の稼動回数または稼働時間を表示することを特徴とする請求項１または２の何れか１つに記載の保守部品の交換時期判断機能を備えたことを特徴とする工作機械である。  
請求項４に係る発明は、前記表示手段は可動部に使用される部品の前記稼動回数または前記部品の稼動時間または前記工作機械の稼働時間と共に予め求められた予想寿命までの予想稼動回数または予想稼働時間を表示することを特徴する請求項３に記載の保守部品の交換時期判断機能を備えたことを特徴とする工作機械である。
【００１２】
請求項５に係る発明は、前記表示手段は、前記判断結果と共に前記動作の応答時間に基づく実寿命を延長するための使用方法及び使用環境に関する改善情報を表示することを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の保守部品の交換時期判断機能を備えたことを特徴とする工作機械である。  
請求項６に係る発明は、前記保守部品の交換時期を判断するための設定時間を複数の段階に分割し、該分割された時間毎に対応するメッセージを前記表示手段に表示することを特徴とする請求項１〜５の何れか１つに記載の保守部品の交換時期判断機能を備えたことを特徴とする工作機械である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、工作機械の制御装置からある種の動作を指令し、動作完了後に工作機械自身あるいは外部の検出手段から動作完了を表す信号を受け取ることが可能な工作機械において、前記動作の指令に対応する動作の応答時間の変化を監視し、前記応答時間の変化に基づいて保守部品の交換時期を報知することが可能な保守部品の交換時期判断機能を備えた工作機械を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る保守部品の交換時期判断機能を備えた工作機械の実施形態を説明するブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る保守部品の交換時期の判断処理のフローを説明するフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態２に係る保守部品の交換時期を報知するフローを説明するフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態３に係る保守部品の交換時期を報知するフローを説明するフローチャートである。
【図５−１】本発明の実施形態４に係る保守部品の交換時期を報知するフローを説明するフローチャートである（その１）。
【図５−２】本発明の実施形態５に係る保守部品の交換時期を報知するフローを説明するフローチャートである（その２）。
【図６】本発明の実施形態６に係る保守部品の交換時期を報知するフローを説明するフローチャートである。
【図７】部品交換を行う際の使用開始から部品交換までの稼働回数および稼働時間をカウントするフローを説明する図である。
【図８】表示例ａを示す図である。
【図９】表示例ｂを示す図である。
【図１０】表示例ｃを示す図である。
【図１１】表示例ｄを示す図である。
【図１２】表示例ｅを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。  
まず、本発明における保守部品の交換時期を判断する方法について説明する。
本発明は、工作機械自身に備わった検出手段、あるいは、工作機械の外部に設けられた検出手段を用いて、工作機械の制御装置よりある種の動作を指令し、その指令された動作の完了後に、それらの検出手段からのフィードバック信号を受け取ることが可能な工作機械を用いる。
【００１６】
工作機械の制御装置よりある種の動作指令信号が出力された時点と、工作機械自身の検出手段、あるいは外部の検出手段により、動作完了のフィードバック信号が工作機械の制御装置に入力した時点の時間差を計算する。この時間を「動作の応答時間」とする。
【００１７】
「動作の応答時間」は、工作機械における信号の処理時間と、工作機械の実際の機構部（メカ的な部品）の動作時間とを加算した時間である。この場合、信号の処理時間はほとんど一定である。一方、機構部（メカ的な部品）の動作時間に関して、メカ的な部品の劣化により、初期状態より長くなる。例えば、工作機械において、単純な動作のアクチュエータとして広く使われているエアシリンダの応答速度は、シリンダのシール部品（Ｏリングなど）の磨耗することにより、徐々にシリンダの応答時間が長くなる。
【００１８】
この「動作の応答時間」の変化を監視することで、工作機械の機構部の応答性の低下を検知し、機構部（メカ的な部品）の劣化状態を判断し、劣化状態の判断結果に基づいて、正確な部品交換時期やメンテナンス時期を提示することができる。
【００１９】
ここで、本発明において「予想寿命」と「実寿命」について、以下のように定義する。
予想寿命：機械設計時に監視対象部品に対し、寿命実験で得られた部品が寿命に達した際の稼動回数及び稼動時間で規定された寿命を予想寿命とする。  
この稼動回数及び稼動時間を「予想寿命」として予め工作機械の制御装置に記憶させる。工作機械を稼動させ、稼動回数及び稼動時間が工作機械の制御装置が記憶した値に達したら、機構部（メカ的な部品）が寿命と判断される。この方法は、使用環境及び使用方法考慮していないので、寿命は一定である。
【００２０】
実寿命：機械設計時に監視対象部品に対し、寿命実験で得られた機構部（メカ的な部品）が寿命に達した際の「動作の応答時間」で規定された寿命を実寿命とする。  
この「動作の応答時間」を予め工作機械の制御装置に記憶させる。機械を稼動していくと、機構部（メカ的な部品）の応答性が低下し、動作の応答時間が長くなる。この動作の応答時間が、工作機械の制御装置に予め記憶させた動作の応答時間に達したら、機構部（メカ的な部品）が寿命と判断される。  
「動作の応答時間」を実寿命として用いるこの方法は、使用環境及び使用方法の影響を受ける。良好な使用環境及び使用方法であれば、前記予想寿命より長くなり、悪い使用環境及び使用方法であれば、前記予想寿命より短くなる。このように、工作機械の使用環境及び使用方法に応じた、より正確な寿命を提示できる。
【００２１】
図１は本発明に係る保守部品の交換時期判断機能を備えた工作機械の実施形態を説明するブロック図である。  
数値制御装置１０は工作機械や産業用機械などの機械本体７０を制御する装置である。プロセッサ（ＣＰＵ）１１は数値制御装置１０を全体的に制御するプロセッサである。プロセッサ（ＣＰＵ）１１はバス２０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、このシステムプログラムに従って数値制御装置１０を全体的に制御する。
【００２２】
ＲＯＭ１２に格納されているシステムプログラムには、加工プログラムの作成及び編集のために必要となる編集モードの処理や自動運転のための再生モードの処理を実施するための各種のものがある。また、このＲＯＭ１２には、数値制御装置１０や数値制御装置１０が制御する工作機械や産業用機械である機械本体７０の異常検出のためのプログラムや、異常を検出した際にＳＲＡＭ１３への記憶や、ＳＲＡＭ１３からのデータの転送を行う転送プログラムが格納されている。なお、本明細書では産業用機械を含めて工作機械と称する。
【００２３】
ＳＲＡＭ１３は図示しないバッテリーでバックアップされ不揮発性メモリとして機能し、一時的な計算データや、ＬＣＤ／ＭＤＩユニット２１を介してオペレータが入力した各種データがデータ領域に格納されている。また、ＳＲＡＭ１３には、インタフェース１４を介して読み込まれた加工プログラムやＬＣＤ／ＭＤＩユニット２１を介して入力された加工プログラム等が記憶されるようになっている。ＬＣＤ／ＭＤＩユニット２１は液晶表示装置と手動入力装置とから構成されている。
【００２４】
インタフェース１４は数値制御装置１０に接続可能な外部機器のためのインタフェースであり、入出力手段や外部記憶装置などの外部機器２３が接続されている。入出力手段や外部記憶装置等からは加工プログラム等が読み込まれ、また、数値制御装置１０内で編集された加工プログラムを入出力手段や外部記憶装置に出力することが可能である。
【００２５】
ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）１５は、数値制御装置１０内に内蔵されたシーケンスプログラムで加工機械側の補助装置、例えば、工具交換用のアクチュエータを制御する。例えば、加工プログラムで指令されたＭ機能、Ｓ機能、及びＴ機能に従って、これらシーケンスプログラムによって補助装置側で必要な信号に変換し、Ｉ／Ｏユニット１６から補助装置側に出力される。この出力信号により各種アクチュエータなどの補助装置が作動する。
【００２６】
工作機械の各軸の現在位置、アラーム、パラメータ、及び画像データ等の画像信号は、ＬＣＤ／ＭＤＩユニット２１に送られ、ＬＣＤ／ＭＤＩユニット２１に備わった液晶表示装置からなるディスプレイに表示される。ＬＣＤ／ＭＤＩユニット２１はディスプレイやキーボード等を備えた入力装置である。
【００２７】
インタフェース１８はＬＣＤ／ＭＤＩユニット２１のキーボードからデータを受けてプロセッサ（ＣＰＵ）１１に渡す。また、数値制御装置１０や数値制御装置１０が制御する機械に異常が発生した場合には、アラームの種類及び後述する追加情報からなるアラーム原因をＬＣＤ／ＭＤＩユニット２１のディスプレイ画面に表示し、数値制御装置１０などの異常発生を報知する。前記ディスプレイ画面は、本発明に係る報知手段の一例である表示手段として用いられ、図９〜図１２に示される表示例が表示される。
【００２８】
インタフェース１９は手動パルス発生器２２に接続され、手動パルス発生器２２からのパルスを受ける。手動パルス発生器２２は機械本体７０の操作盤に実装され、手動操作に基づく分配パルスによる各軸制御で工作機械の可動部を精密に位置決めするために使用される。
【００２９】
軸制御回路３０〜５０はプロセッサ（ＣＰＵ）１１からの各軸の移動指令を受けて、各軸の指令をサーボアンプ３１〜５１に出力する。サーボアンプ３１〜５１はこの指令を受けて、工作機械各軸のサーボモータ３２〜５２を駆動する。この場合、サーボモータ３２〜５２の各々はテーブル移動用の直線移動軸Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の駆動に用いられる。
【００３０】
各軸のサーボモータ３２〜５２には位置・速度検出用の検出器（図示せず）が内蔵されており、この検出器からの位置データが軸制御回路３０〜５０にそれぞれフィードバックされる。なお、この位置データは、差分を取ることによって速度データを生成することができる。図１では、これらの位置・速度のフィードバック信号については記載を省略している。
【００３１】
スピンドル制御回路６０はプロセッサ（ＣＰＵ）１１からの工作機械への主軸回転指令を受け、スピンドルアンプ６１にスピンドル速度指令を出力する。スピンドルアンプ６１はこのスピンドル速度指令を受けて、工作機械に指令された切削回転速度で主軸モータ６２を回転させる。主軸モータ６２には、歯車あるいはベルト等でポジションコーダが接続され、該ポジションコーダが主軸の回転に同期して帰還パルスを出力し、その帰還パルスはバス２０を経由してプロセッサ（ＣＰＵ）１１によって読み取られる。図１では、これらの帰還パルスに関連する構成については記載を省略している。また、バス２０には信号伝送路との間で信号の授受を行うＩ／Ｏユニット１７が接続される。Ｉ／Ｏユニット１７の他方側にはネットワークや電話回線が接続される。
【００３２】
以下、本発明の各実施形態における保守部品の交換時期の判断処理を、数値制御装置で実行される処理のフローチャートを用いて説明する。  
＜実施形態１＞
図２は、本発明の実施形態１に係る保守部品の交換時期の判断処理のフローを説明するフローチャートである。
以下、各ステップに従って説明する。なお、工作機械を制御する制御装置には、実寿命のデータである部品交換が必要と判断される動作の応答時間（実寿命）が予め設定されている。
●［ステップＳＡ０１］工作機械の制御装置は、工作機械に動作指令信号を出力する。具体的には、例えば、工作機械に備わったエアシリンダを動作させる信号を工作機械に出力する。  
●［ステップＳＡ０２］工作機械は制御装置に、ステップＳＡ０１で指令された動作が完了したことを示すフィードバック信号を送信し、制御装置は前記フィードバック信号を受信する。なお、フィードバック信号は工作機械自身に限定されず、動作指令信号によって動作を開始しその動作が完了したことを検知する工作機械の外部に設けられた検出手段からのフィードバック信号を用いてもよい。
●［ステップＳＡ０３］動作の応答時間として、ステップＳＡ０１における動作指令信号が出力された時点と、ステップＳＡ０２においてフィードバック信号を受信した時点との差の時間を計算する。  
●［ステップＳＡ０４］ステップＳＡ０３で計算して得られた動作の応答時間が、予め設定した部品交換が必要と判断される動作の応答時間（実寿命）より短いか否か判断し、短い場合（ＹＥＳ）にはステップＳＡ０５へ移行し、短くない場合（ＮＯ）にはステップＳＡ０６へ移行する。  
●［ステップＳＡ０５］制御装置は部品交換が必要ないと報知する。報知として、例えば、制御装置に備わった表示装置に部品交換が必要ない旨の表示を行い、処理を終了する。なお、このステップは省略してもよい。  
●［ステップＳＡ０６］制御装置は部品交換が必要なことを報知する。報知として、例えば、制御装置に備わった表示装置に部品交換が必要な旨の表示を行い、処理を終了する。
【００３３】
上記フローチャートを補足して説明する。  
ステップＳＡ０４において、予め設定した部品交換が必要と判断される動作の応答時間より短いか否かで保守部品の交換時期を判断している。交換時期の判断を、複数の時期において判断するように設定時間を複数設定することにより、それぞれの設定時間に応じて保守部品の交換時期をユーザに認知させるメッセージを制御装置の表示装置に行うようにしてもよい。
【００３４】
＜実施形態２＞
図３は、本発明の実施形態２に係る保守部品の交換時期を報知するフローを説明するフローチャートである。なお、工作機械を制御する制御装置には、実寿命のデータである部品交換が必要と判断される動作の応答時間（実寿命）が予め設定されている。
●［ステップＳＢ０１］工作機械の制御装置は、工作機械に動作指令信号を出力する。具体的には、例えば、工作機械に備わったエアシリンダを動作させる信号を工作機械に出力する。  
●［ステップＳＢ０２］工作機械は制御装置に、ステップＳＢ０１で指令された動作が完了したことを示すフィードバック信号を送信し、制御装置は前記フィードバック信号を受信する。なお、フィードバック信号は工作機械自身に限定されず、動作指令信号によって動作を開始しその動作が完了したことを検知する工作機械の外部に設けられた検出手段からのフィードバック信号を用いてもよい。
●［ステップＳＢ０３］動作の応答時間として、ステップＳＢ０１における動作指令信号が出力された時点と、ステップＳＢ０２においてフィードバック信号を受信した時点との差の時間を計算する。  
●［ステップＳＢ０４］図７を用いて説明する処理によって制御装置の記憶手段に格納されている保守部品の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を読み込む。  
●［ステップＳＢ０５］ステップＳＢ０３で計算して得られた動作の応答時間が、予め設定した部品交換が必要と判断される動作の応答時間（実寿命）より短いか否か判断し、短い場合（ＹＥＳ）にはステップＳＢ０６へ移行し、短くない場合（ＮＯ）にはステップＳＢ０７へ移行する。
●［ステップＳＢ０６］制御装置は部品交換が必要ないと報知し、保守部品の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を報知し、処理を終了する。報知として、例えば、制御装置に備わった表示装置に部品交換が必要ない旨の表示を行うと共に、保守部品の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を表示し、処理を終了する。
●［ステップＳＢ０７］制御装置は部品交換が必要なことを報知し、保守部品の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を報知し、処理を終了する。報知として、例えば、制御装置に備わった表示装置に部品交換が必要な旨の表示を行う都共に、保守部品の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を表示し、処理を終了する。
【００３５】
＜実施形態３＞
図４は、本発明の実施形態３に係る保守部品の交換時期を報知するフローを説明するフローチャートである。なお、工作機械を制御する制御装置には、実寿命のデータである部品交換が必要と判断される動作の応答時間（実寿命）が予め設定されている。
●［ステップＳＣ０１］工作機械の制御装置は、工作機械に動作指令信号を出力する。具体的には、例えば、工作機械に備わったエアシリンダを動作させる信号を工作機械に出力する。  
●［ステップＳＣ０２］工作機械は制御装置に、ステップＳＣ０１で指令された動作が完了したことを示すフィードバック信号を送信し、制御装置は前記フィードバック信号を受信する。なお、フィードバック信号は工作機械自身に限定されず、動作指令信号によって動作を開始しその動作が完了したことを検知する工作機械の外部に設けられた検出手段からのフィードバック信号を用いてもよい。
●［ステップＳＣ０３］動作の応答時間として、ステップＳＣ０１における動作指令信号が出力された時点と、ステップＳＣ０２においてフィードバック信号を受信した時点との差の時間を計算する。  
●［ステップＳＣ０４］図７を用いて説明する処理によって制御装置の記憶手段に格納されている保守部品の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を読み込む。  
●［ステップＳＣ０５］制御装置の記憶装置に予め格納されている予想寿命に対応する保守部品の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を読み込む。
●［ステップＳＣ０６］ステップＳＣ０３で計算して得られた動作の応答時間が、予め設定した部品交換が必要と判断される動作の応答時間（実寿命）より短いか否か判断し、短い場合（ＹＥＳ）にはステップＳＣ０７へ移行し、短くない場合（ＮＯ）にはステップＳＣ０８へ移行する。
●［ステップＳＣ０７］制御装置は部品交換が必要ないと報知し、保守部品の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を報知し、予想寿命に対応する保守部品の稼働回数または稼働時間の残余の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を報知し、処理を終了する。報知として、例えば、制御装置に備わった表示装置に部品交換が必要ない旨を表示し、保守部品の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を表示し、残余の稼働回数または残余の稼働時間の少なくとも一方を表示し、処理を終了する。
●［ステップＳＣ０８］制御装置は部品交換が必要なことを報知し、保守部品の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を報知し、予想寿命に対応する保守部品の稼働回数または稼働時間の残余の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を報知し、処理を終了する。報知として、例えば、制御装置に備わった表示装置に部品交換が必要な旨を表示し、保守部品の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を表示し、残余の稼働回数または残余の稼働時間の少なくとも一方を表示し、処理を終了する。  
上記フローチャートを補足して説明する。  
ステップＳＣ０８において、残余の稼働回数または残余の稼働時間は、実寿命が予想寿命より長い場合には残余はなく予想寿命に対して超過した稼働回数または稼働時間が表示される。
【００３６】
＜実施形態４＞
図５−１，図５−２は本発明の実施形態４に係る保守部品の交換時期を報知するフローを説明する。なお、工作機械を制御する制御装置には、実寿命のデータである部品交換が必要と判断される動作の応答時間（実寿命）が予め設定されている。
●［ステップＳＤ０１］工作機械の制御装置は、工作機械に動作指令信号を出力する。具体的には、例えば、工作機械に備わったエアシリンダを動作させる信号を工作機械に出力する。  
●［ステップＳＤ０２］工作機械は制御装置に、ステップＳＤ０１で指令された動作が完了したことを示すフィードバック信号を送信し、制御装置は前記フィードバック信号を受信する。なお、フィードバック信号は工作機械自身に限定されず、動作指令信号によって動作を開始しその動作が完了したことを検知する工作機械の外部に設けられた検出手段からのフィードバック信号を用いてもよい。
●［ステップＳＤ０３］動作の応答時間として、ステップＳＤ０１における動作指令信号が出力された時点と、ステップＳＤ０２においてフィードバック信号を受信した時点との差の時間を計算する。  
●［ステップＳＤ０４］図７を用いて説明する処理によって制御装置の記憶手段に格納されている保守部品の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を読み込む。  
●［ステップＳＤ０５］制御装置の記憶装置に予め格納されている予想寿命に対応する保守部品の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を読み込む。
●［ステップＳＤ０６］ステップＳＤ０３で計算して得られた動作の応答時間が、予め設定した部品交換が必要と判断される動作の応答時間（実寿命）より短いか否か判断し、短い場合（ＹＥＳ）にはステップＳＤ０７へ移行し、短くない場合（ＮＯ）にはステップＳＤ０８へ移行する。
●［ステップＳＤ０７］制御装置は部品交換が必要ないと報知し、保守部品の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を報知し、予想寿命に対応する保守部品の稼働回数または稼働時間の残余の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を報知し、処理を終了する。報知として、例えば、制御装置に備わった表示装置に部品交換が必要ない旨を表示し、保守部品の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を表示し、残余の稼働回数または残余の稼働時間の少なくとも一方を表示し、処理を終了する。
●［ステップＳＤ０８］ステップＳＤ０４で読み込んだ保守部品の稼働回数または稼働時間は、予想寿命に対応する保守部品の稼働回数または稼働時間より少ない（短い）か否か判断し、少ない（短い）（ＹＥＳ）の場合にはステップＳＤ０９へ移行し、少なくない（短くない）場合にはステップＳＤ１０へ移行する。
●［ステップＳＤ０９］制御装置は部品交換が必要なことを報知し、保守部品の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を報知し、予想寿命に対応する保守部品の稼働回数または稼働時間の残余の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を報知し、実寿命を延長するための工作機械（制御装置の動作指令により動作を実行する部分）の使用方法や使用環境に関する改善情報を報知し、処理を終了する。  
報知として、例えば、制御装置に備わった表示装置に部品交換が必要な旨を表示し、保守部品の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を表示し、残余の稼働回数または残余の稼働時間の少なくとも一方を表示し、実寿命（稼働回数や稼働時間）を延長するための工作機械（制御装置の動作指令により動作を実行する部分）の使用方法や使用環境に関する改善情報を表示し、処理を終了する。前記使用方法や使用環境に関する改善情報は制御装置の記憶装置に予め保守部品毎に対応付けて格納されている。
●［ステップＳＤ１０］制御装置は部品交換が必要なことを報知し、保守部品の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を報知し、予想寿命に対応する保守部品の稼働回数または稼働時間の残余の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を報知し、処理を終了する。報知として、例えば、制御装置に備わった表示装置に部品交換が必要な旨を表示し、保守部品の稼働回数または稼働時間の少なくとも一方を表示し、残余の稼働回数または残余の稼働時間の少なくとも一方を表示し、処理を終了する。
【００３７】
＜実施形態５＞
実施形態５は部品の交換時期を報知することに加えて保守部品のメンテナンスの時期を報知する実施形態である。保守部品のメンテナンスは、例えば、保守部品のクリーニング、保守部品の一部の要素を交換することを意味する。  
図６は、本発明の実施形態５に係る保守部品の交換時期を報知するフローを説明するフローチャートである。なお、工作機械を制御する制御装置には、実寿命のデータである部品交換が必要と判断される動作の応答時間（実寿命）が予め設定されている。
本発明の実施形態１に係る保守部品の交換時期の判断処理のフローを説明するフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。なお、工作機械を制御する制御装置には、実寿命のデータである部品交換が必要と判断される動作の応答時間（実寿命）が予め設定されているとともに、メンテナンスが必要と判断される動作の応答時間が予め設定されている。
●［ステップＳＥ０１］工作機械の制御装置は、工作機械に動作指令信号を出力する。具体的には、例えば、工作機械に備わったエアシリンダを動作させる信号を工作機械に出力する。  
●［ステップＳＥ０２］工作機械は制御装置に、ステップＳＥ０１で指令された動作が完了したことを示すフィードバック信号を送信し、制御装置は前記フィードバック信号を受信する。なお、フィードバック信号は工作機械自身に限定されず、動作指令信号によって動作を開始しその動作が完了したことを検知する工作機械の外部に設けられた検出手段からのフィードバック信号を用いてもよい。
●［ステップＳＥ０３］動作の応答時間として、ステップＳＥ０１における動作指令信号が出力された時点と、ステップＳＥ０２においてフィードバック信号を受信した時点との差の時間を計算する。  
●［ステップＳＥ０４］ステップＳＥ０３で計算して得られた動作の応答時間が、予め設定した部品交換が必要と判断される動作の応答時間（実寿命）より短いか否か判断し、短い場合（ＹＥＳ）にはステップＳＥ０５へ移行し、短くない場合（ＮＯ）にはステップＳＥ０６へ移行する。  
●［ステップＳＥ０５］ステップＳＥ０３で計算して得られた動作の応答時間が、予め設定したメンテナンスが必要とされる動作の応答時間より短いか否か判断し、短い場合（ＹＥＳ）には処理を終了し、短くない場合（ＮＯ）にはステップＳＢ０７へ移行する。
●［ステップＳＥ０６］制御装置は部品交換が必要なことを報知する。報知として、例えば、制御装置に備わった表示装置に部品交換が必要な旨の表示を行い、処理を終了する。●［ステップＳＥ０７］メンテナンスが必要なことを報知する。報知として、例えば、制御装置に備わった表示装置に工作機械（保守部品）のメンテナンスが必要である旨の表示を行い、処理を終了する。
【００３８】
なお、ステップＳＥ０３で計算される動作の応答時間と、予め設定した部品交換が必要と判断される動作の応答時間または予め設定した部品のメンテナンスが必要と判断される動作の応答時間との比率が予め設定された所定の比率になった時に、保守部品の交換時期の目安やメンテナンス時期の目安を報知するようにしてもよい。あるいは、動作の応答時間の変化が直線的に変化しない場合には変化曲線に応じて所定の比率を定めてもよい。また、実施形態５は、一定時間間隔ごとに実施する場合に最適である。つまり、一定時間経過の間に保守部品の劣化が進行し、メンテナンスによる対応ではなく保守部品の交換を行う必要があることに対応できる。
【００３９】
図７は部品交換を行う際の使用開始から部品交換までの稼働回数および稼働時間をカウントするフローを説明する図である。以下、各ステップに従って説明する。なお、保守部品の稼働回数および稼働時間は予め初期値に設定されている。
●［ステップＳＦ０１］保守部品の交換がなされたか否か判断し、保守部品の交換がなされた場合（ＹＥＳ）にはステップＳＦ０２へ移行し、保守部品の交換がなされていない場合（ＮＯ）にはステップＳＦ０３へ移行する。  
●［ステップＳＦ０２］保守部品の稼働回数および稼働時間を初期化し、ステップＳＦ０４へ移行する。  
●［ステップＳＦ０３］制御装置の記憶装置に記憶された保守部品の稼働回数および稼働時間を読み出す。
●［ステップＳＦ０４］保守部品の稼働回数および稼働時間をカウントする。稼働回数のカウントは制御装置が有するカウンタ機能を用いる。また稼働時間は制御装置が有するタイマ機能を用いる。  
●［ステップＳＦ０５］ステップＳＦ０４でカウントされた保守部品の稼働時間および稼働時間の値を制御装置の記憶装置に記憶し、ステップＳＦ０１に戻る。なお、この記憶された稼働回数の値および稼働時間の値が、図３のステップＳＢ０４、図４のステップＳＣ０４、図５−１のステップＳＤ０４、で読み込まれる。
【００４０】
図８，図９，図１０，図１１，図１２を用いて数値制御装置１０の表示装置に表示される表示例を説明する。図８は表示例ａを示す図である。図９は表示例ｂを示す図である。図１０は表示例ｃを示す図である。図１１は表示例ｄを示す図である。図１２は表示例ｅを示す図である。
【００４１】
図８の表示例ａは図３のフローチャートのステップＳＢ０６に対応する表示例である。図９の表示例ｂは図３のフローチャートのステップＳＢ０７に対応する表示例である。図１０の表示例ｃは図４のフローチャートのステップＳＣ０７に対応する表示例である。図１１の表示例ｄは図４のフローチャートのステップＳＣ０８に対応する表示例である。図１２の表示例ｅは、保守部品の交換時期を判断するための設定時間を複数の段階に分割し、該分割された時間毎に対応するメッセージを数値制御装置１０の表示装置に表示する表示例である。工作機械のオペレータは段階を踏んで保守部品の交換時期を把握することができる。
【００４２】
次に、本発明を適用した具体例を説明する。
工作機械の自動ドアはエアシリンダで駆動されている。自動ドアのエアシリンダとレールは使用回数により劣化が発生する部品である。これらの部品に劣化が発生すると、ドアの開閉には初期状態より時間がかかり、サイクルタイムへ影響する。
【００４３】
自動ドアの開閉について、以下の流れで行われている。
（１）工作機械の制御装置は、ドアを動かすエアシリンダへ動作信号を出力する。  
（２）ドアを動かすエアシリンダが動作しドアを動かす。  
（３）ドアの開閉動作が行われる。  
（４）ドアの開閉を検知する検出手段（例、タッチスイッチ）は、ドアの開閉動作が完了したことを検知し、検出手段により出力された検出信号は工作機械を介して工作機械の制御装置へフィードバック信号として出力される。
【００４４】
従来、自動ドアの開閉回数及び工作機械の稼動時間などで、自動ドアの寿命を管理している。この方法では、工作機械の使用環境が考慮されていないため、正確に自動ドアに用いられている部品の寿命を判断することができない場合がある。例えば、工作機械が設置された環境の温度変化が激しく、かつ、周囲の切削液ミストの濃度が高ければ、自動ドアのエアシリンダの気密性が悪くなり、レールのすべり抵抗が増加する。それにより、自動ドアの動作が遅くなる。工作機械の制御装置からの動作指令信号の出力時点から、動作完了のフォードバック信号の入力までをサイクルタイムとすれば、エアシリンダ及びレールの劣化のより、前記サイクルタイムが伸びる。
【００４５】
上記のサイクルタイムを本発明の方法で監視することにより、自動ドアの部品劣化をより正確に判断でき、保守提示を行うことができる。そして、自動ドアの設計時に監視対象部品である保守部品について、寿命実験で得られた保守部品が寿命に達した際の稼動回数及び稼動時間を予想寿命として、工作機械の制御装置に記憶させる。そして、出荷後に工作機械が稼働されることにより、保守部品も制御装置からの動作の指令に基づいて稼働する。この稼動回数及び稼動時間が工作機械の制御装置にてカウントされる。なお、数値制御装置１０は、カウント機能、タイマ機能を備えている。
【００４６】
稼動時間は工作機械の制御装置のタイマで計時する。なお、稼動時間は部品毎の稼動時間でもよいし、工作機械の稼働時間でもよい。稼動回数はドアの開閉を検知するスイッチの信号回数を工作機械の制御装置のカウンタでカウントする。
【００４７】
本発明の方法で得られた実寿命に達した際の稼動回数または稼動時間が設計時の寿命実験で得られた予想寿命（稼働回数または稼働時間）より、短ければ、数値制御装置１０の記憶装置に予め格納されている不具合関係の品質管理データを元に、改善に繋げられる情報を工作機械の数値制御装置１０より、表示装置などを用いてユーザに提示する。たとえば、切削液進入であれば、カバーのシール性の確認を提示する。レールの磨耗であれば、グリス追加などの方法で潤滑環境の改善を提示する。
【００４８】
また、保守部品の実寿命に達していないが、保守部品の劣化によるサイクルタイム増加の影響を抑える為に、ユーザにより、応答性低下限界を設け、この限界値を超えたら、メンテナンス及び部品交換などの保守提示することが可能である。例えば、上記の自動ドアの例では、初期のサイクルタイムは１秒に対し、実寿命に達する時のサイクルタイムは１２秒であるが、サイクルタイム増加の影響を抑える為に、ユーザは５秒を応答性下限とし、部品の実寿命に関係なく、部品のメンテナンスを行うようにしてもよい。
【００４９】
上記本発明の具体例のように本発明は、ある一定の駆動力で駆動される可動部に用いられる保守部品の交換時期を管理することに適用される場合が多いが、変動する駆動力で駆動される可動部に用いられる保守部品の交換時期も管理することもできる。後者の場合には、例えば、一定の駆動力で駆動される動作指令信号を機械本体７０に数値制御装置１０から出力する。これにより、一定の条件で動作の応答時間を計測可能となり、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０  数値制御装置
１１  プロセッサ（ＣＰＵ）
１２  ＲＯＭ
１３  ＳＲＡＭ
１４  インタフェース
１５  ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）
１６  Ｉ／Ｏユニット
１７  Ｉ／Ｏユニット
１８  インタフェース
１９  インタフェース
２０  バス
２１  ＬＣＤ／ＭＤＩユニット
２２  手動パルス発生器
２３  外部機器
３０，４０，５０  軸制御回路
３１，４１，５１  サーボアンプ
３２，４２，５２  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  主軸モータ
７０  機械本体
【図１】
2014110015.tif 000003
【図２】
2014110015.tif 000004
【図３】
2014110015.tif 000005
【図４】
2014110015.tif 000006
【図５−１】
2014110015.tif 000007
【図５−２】
2014110015.tif 000008
【図６】
2014110015.tif 000009
【図７】
2014110015.tif 000010
【図８】
2014110015.tif 000011
【図９】
2014110015.tif 000012
【図１０】
2014110015.tif 000013
【図１１】
2014110015.tif 000014
【図１２】
2014110015.tif 000015