(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
数値制御装置の読取解釈部から取り込んだ数値制御プログラムを実行指令部、補間部及びサーボ制御部を介して実行し、少なくとも１つの送り軸の駆動手段を制御する数値制御による工作機械の制御方法において、
前記送り軸の早送り時及び切削送り時の加減速時定数、前記送り軸の駆動手段の許容される所定温度のデータ及び許容される所定発熱量のデータを予め設定し、
前記数値制御プログラムで運転したときの駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の温度を演算し、
前記演算した駆動手段の温度に応じて前記駆動手段の許容される発熱量を決定し、
前記駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の所定時間内における早送り時の早送り発熱量、切削送り時の切削送り発熱量及び早送り発熱量、切削送り発熱量、停止中発熱量の合計である総発熱量を演算し、
前記演算した所定時間内における総発熱量、早送り発熱量、切削送り発熱量と前記決定した許容される発熱量とをそれぞれ比較し、
前記比較した結果から、前記総発熱量が前記許容される発熱量よりも大きい場合に、加減速時定数を大きくする又は送り速度を小さくするように、かつ、総発熱量に対する早送り発熱量及び／又は切削送り発熱量の比率に応じて前記送り軸の早送り及び切削送りの少なくともどちらか一方の送り動作時の加減速時定数を制御することを特徴とした数値制御による工作機械の制御方法。
【請求項２】
数値制御装置の読取解釈部から取り込んだ数値制御プログラムを実行指令部、補間部及びサーボ制御部を介して実行し、少なくとも１つの送り軸の駆動手段を制御する数値制御による工作機械の制御方法において、
前記送り軸の早送り時及び切削送り時の加減速時定数、切削送り速度、前記送り軸の駆動手段の許容される所定温度のデータ及び許容される所定発熱量のデータを予め設定し、
前記数値制御プログラムで運転したときの駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の温度を演算し、
前記演算した駆動手段の温度に応じて前記駆動手段の許容される発熱量を決定し、
前記駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の切削送り時の切削送り発熱量及び切削負荷に応じた切削負荷発熱量を演算し、
前記決定した許容される発熱量と前記演算した切削送り発熱量とを比較し、
前記比較した結果から前記切削送り発熱量に占める前記演算した切削負荷発熱量の比率に応じて前記送り軸の切削送り速度を制御することを特徴とした数値制御による工作機械の制御方法。
【請求項３】
数値制御装置の読取解釈部から取り込んだ数値制御プログラムを実行指令部、補間部及びサーボ制御部を介して実行し、少なくとも１つの送り軸の駆動手段を制御する数値制御による工作機械の制御方法において、
前記送り軸の早送り時及び切削送り時の加減速時定数τr0、τc0、前記送り軸の駆動手段の許容される所定温度ＭＴを表わす温度データ及び許容される所定発熱量Ｑa を表す発熱量データを予め設定し、
前記サーボ制御部から前記駆動手段へ出力される電流データまたはトルク指令データから前記駆動手段の刻々の温度及び発熱量を演算し、
前記演算した刻々の温度に応じて前記駆動手段の所定時間ｔ内における許容される発熱量Ｑa を決定し、
前記演算した刻々の発熱量から前記駆動手段の所定時間ｔ内における早送り時の早送り発熱量ＱR 、切削送り時の切削送り発熱量ＱC 及び早送り発熱量、切削送り発熱量、停止中発熱量の合計である総発熱量ＱAを演算し、
前記演算した所定時間ｔ内における総発熱量ＱA と前記決定した許容される発熱量Ｑa とを比較し、
前記所定時間ｔ内における総発熱量ＱA が前記許容される発熱量Ｑa より大きい場合は、加減速時定数を大きくする又は送り速度を小さくするように、かつ、前記所定時間ｔ内における総発熱量ＱA に占める前記早送り発熱量ＱR 及び切削送り発熱量ＱC の比率に応じて前記送り軸の早送り時及び切削送り時の加減速時定数τr 、τc を演算し、
前記送り軸の早送り時及び切削送り時の加減速時定数を前記設定した加減速時定数τr0、τc0から前記演算した加減速時定数τr 、τc に変更、制御することを特徴とした数値制御による工作機械の制御方法。
【請求項４】
前記演算した刻々の発熱量から前記駆動手段の所定時間ｔ内における早送り加減速時の早送り加減速発熱量ＱRA及び切削送り加減速時の切削送り加減速発熱量ＱCAを演算し、
前記演算した所定時間ｔ内における早送り発熱量ＱR 及び切削送り発熱量ＱC と前記決定した許容される発熱量Ｑa とを比較し、
前記所定時間ｔ内における早送り発熱量ＱR 及び切削送り発熱量ＱC のどちらか一方が前記許容される発熱量Ｑa より大きい場合は、前記早送り加減速発熱量ＱRAと切削送り加減速発熱量ＱCAとの比率に応じて前記送り軸の早送り時及び切削送り時の加減速時定数τr 、τc を演算し、
前記送り軸の早送り時及び切削送り時の加減速時定数を前記設定した加減速時定数τr0、τc0から前記演算した加減速時定数τr 、τc に変更、制御する請求項３に記載の数値制御による工作機械の制御方法。
【請求項５】
前記送り軸の切削送り速度FV0 をさらに設定し、
前記サーボ制御部から前記駆動手段へ出力される電流データまたはトルク指令データから前記駆動手段の切削負荷に応じた切削負荷発熱量ＱCLを演算し、
前記演算した所定時間ｔ内における総発熱量ＱA 及び切削送り発熱量ＱC と前記決定した許容される発熱量Ｑa とをそれぞれ比較し、
前記所定時間ｔ内における総発熱量ＱA 及び切削送り発熱量ＱC が前記許容される発熱量Ｑa より大きい場合は、前記切削送り発熱量ＱC に占める前記演算した切削負荷発熱量ＱCLの比率に応じて前記送り軸の切削送り速度ＦＶを演算し、
前記送り軸の切削送り速度を前記設定した切削送り速度FV0 から前記演算した切削送り速度FVに変更、制御する請求項３または４に記載の数値制御による工作機械の制御方法。
【請求項６】
前記演算した所定時間ｔ内における総発熱量ＱA と前記決定した許容される発熱量Ｑa とを比較し、
前記所定時間ｔ内における総発熱量ＱA が前記許容される発熱量Ｑa より小さい場合は、前記所定時間ｔ内における総発熱量ＱA に占める前記早送り発熱量ＱR 及び切削送り発熱量ＱC の比率に応じて、前記送り軸の早送り時及び切削送り時の加減速時定数τr 、τc を前記設定した加減速時定数τr0、τc0に近づくよう制御し、
さらに、前記演算した所定時間ｔ内における総発熱量ＱA 及び切削送り発熱量ＱC と前記決定した許容される発熱量Ｑa とをそれぞれ比較し、
前記所定時間ｔ内における総発熱量ＱA 及び切削送り発熱量ＱC が前記許容される発熱量Ｑa より小さい場合は、前記切削送り発熱量ＱC に占める前記演算した切削負荷発熱量ＱCLの比率に応じて、前記送り軸の切削送り速度FVを前記設定した切削送り速度FV0 に近づくよう制御する請求項５に記載の数値制御による工作機械の制御方法。
【請求項７】
数値制御装置の読取解釈部から取り込んだ数値制御プログラムを実行指令部、補間部及びサーボ制御部を介して実行し、少なくとも１つの送り軸の駆動手段を制御する数値制御による工作機械の制御方法において、
前記送り軸の加減速時定数、切削送り速度、前記送り軸の駆動手段の許容される所定温度のデータ及び許容される所定発熱量のデータを予め設定し、
前記数値制御プログラムで運転したときの駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の刻々の温度を予測・演算するとともに刻々の発熱量を演算し、
前記演算した温度と前記設定した許容される所定温度のデータとを比較し、
前記比較した結果に応じて前記送り軸の加減速時定数を制御するとともに、前記演算した刻々の温度に応じて前記駆動手段の許容される発熱量を決定し、
前記演算した刻々の発熱量から前記駆動手段の切削送り時の切削送り発熱量を演算し、
前記駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の切削負荷に応じた切削負荷発熱量を演算し、
前記演算した切削送り発熱量と前記決定した許容される発熱量とを比較し、
前記比較した結果から前記切削送り発熱量に占める前記演算した切削負荷発熱量の比率に応じて前記送り軸の切削送り速度を制御することを特徴とした数値制御による工作機械の制御方法。
【請求項８】
数値制御装置の読取解釈部から取り込んだ数値制御プログラムを実行指令部、補間部及びサーボ制御部を介して実行し、少なくとも１つの送り軸の駆動手段を制御する数値制御による工作機械の制御方法において、
前記送り軸の加減速時定数、切削送り速度、前記送り軸の駆動手段の許容される所定温度を表す曲線及び許容される所定発熱量を表す曲線を予め設定し、
前記サーボ制御部から前記駆動手段へ出力される電流データまたはトルク指令データから前記駆動手段の刻々の温度を演算してその温度曲線を作成するとともに刻々の発熱量を演算し、
前記作成した温度曲線の傾きと前記設定した許容される所定温度を表す温度曲線の傾きとを比較し、
前記作成した温度曲線の傾きが前記設定した許容される所定温度を表す温度曲線の傾きより大きい場合は、前記設定した許容される所定温度を表す温度曲線の傾きと加減速時定数との関係から前記送り軸の加減速時定数を演算し、前記送り軸の加減速時定数を制御するとともに、前記演算した刻々の温度に応じて前記駆動手段の許容される発熱量を決定し、
前記演算した刻々の発熱量から前記駆動手段の切削送り時の切削送り発熱量を演算し、
前記サーボ制御部から前記駆動手段へ出力される電流データまたはトルク指令データから前記駆動手段の切削負荷に応じた切削負荷発熱量を演算し、
前記演算した切削送り発熱量と前記決定した許容される発熱量とを比較し、
前記比較した結果から前記切削送り発熱量に占める前記演算した切削負荷発熱量の比率に応じて前記送り軸の切削送り速度を制御することを特徴とした数値制御における工作機械の制御方法。
【請求項９】
数値制御装置の読取解釈部から取り込んだ数値制御プログラムを実行指令部、補間部及びサーボ制御部を介して実行し、少なくとも１つの送り軸の駆動手段を制御する数値制御による工作機械の制御方法において、
前記送り軸の加減速時定数、切削送り速度、前記送り軸の駆動手段の許容される所定温度のデータ、許容される所定発熱量のデータ、及び許容される単位時間当たりの加減速回数を予め設定し、
前記数値制御装置の読取解釈部または実行指令部から出力されるプログラムデータから前記駆動手段の単位時間当たりの加減速回数を計数し、
前記計数した単位時間当たりの加減速回数と前記設定した許容される単位時間当たりの加減速回数とを比較し、
前記計数した加減速回数が前記許容される加減速回数を越えている場合は、前記設定した単位時間当たりの加減速回数と加減速時定数との関係から前記送り軸の加減速時定数を演算し、前記送り軸の加減速時定数を制御するとともに、前記サーボ制御部から前記駆動手段へ出力される電流データまたはトルク指令データから前記駆動手段の刻々の温度、発熱量、及び切削負荷に応じた切削負荷発熱量を演算し、
前記演算した刻々の温度に応じて前記駆動手段の許容される発熱量を決定し、
前記演算した刻々の発熱量から前記駆動手段の切削送り時の切削送り発熱量を演算し、
前記演算した切削送り発熱量と前記決定した許容される発熱量とを比較し、
前記比較した結果から前記切削送り発熱量に占める前記演算した切削負荷発熱量の比率に応じて前記送り軸の切削送り速度を制御することを特徴とした数値制御による工作機械の制御方法。
【請求項１０】
数値制御装置の読取解釈部から取り込んだ数値制御プログラムを実行指令部、補間部及びサーボ制御部を介して実行し、少なくとも１つの送り軸の駆動手段を制御する数値制御による工作機械の制御方法において、
前記送り軸の加減速時定数、切削送り速度、前記送り軸の駆動手段の許容される所定温度のデータ、及び許容される所定発熱量のデータを予め設定し、
前記駆動手段の温度を検出し、
前記検出した温度のデータと前記設定した許容される所定温度のデータとを比較し、
前記検出した温度のデータが前記設定した許容される所定温度のデータより高い場合は、前記送り軸の加減速時定数を大きくするよう制御するとともに、前記サーボ制御部から前記駆動手段へ出力される電流データまたはトルク指令データから前記駆動手段の刻々の発熱量及び切削負荷に応じた切削負荷発熱量を演算し、
前記検出した温度に応じて前記駆動手段の許容される発熱量を決定し、
前記演算した刻々の発熱量から前記駆動手段の切削送り時の切削送り発熱量を演算し、
前記演算した切削送り発熱量と前記決定した許容される発熱量とを比較し、
前記比較した結果から前記切削送り発熱量に占める前記演算した切削負荷発熱量の比率に応じて前記送り軸の切削送り速度を制御することを特徴とした数値制御による工作機械の制御方法。
【請求項１１】
数値制御装置の読取解釈部から取り込んだ数値制御プログラムを実行指令部、補間部及びサーボ制御部を介して実行し、少なくとも１つの送り軸の駆動手段を制御する数値制御による工作機械の制御装置において、
前記送り軸の早送り時及び切削送り時の加減速時定数、前記送り軸の駆動手段の許容される所定温度のデータ及び許容される所定発熱量のデータを設定・記憶するデータ記憶手段と、
前記数値制御プログラムで運転したときの駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の温度を演算する温度演算手段と、
前記温度演算手段で演算した温度に応じて前記駆動手段の許容される発熱量を決定する許容発熱量決定手段と、
前記駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の所定時間内における早送り時の早送り発熱量、切削送り時の切削送り発熱量及び早送り発熱量、切削送り発熱量、停止中発熱量の合計である総発熱量を演算する発熱量演算手段と、
前記発熱量演算手段で演算した所定時間内における総発熱量、早送り発熱量、切削送り発熱量と前記許容発熱量決定手段で決定した許容される発熱量とをそれぞれ比較し、前記比較した結果から、前記総発熱量が前記許容される発熱量よりも大きい場合に、加減速時定数を大きくする又は送り速度を小さくするように、かつ、総発熱量に対する早送り発熱量及び／又は切削送り発熱量の比率に応じて前記送り軸の加減速時定数を演算、出力する加減速時定数演算手段と、
を具備することを特徴とした数値制御による工作機械の制御装置。
【請求項１２】
前記データ記憶手段は、前記送り軸の切削送り速度をさらに設定・記憶し、
前記駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の切削負荷を演算し、前記切削負荷に応じた切削負荷発熱量、前記発熱量演算手段で演算した切削送り発熱量及び前記許容発熱量決定手段で決定した許容される発熱量に基づいて前記送り軸の切削送り速度を演算、出力する切削送り速度演算手段をさらに具備する請求項１１に記載の数値制御による工作機械の制御装置。
【請求項１３】
前記データ記憶手段に設定・記憶される前記送り軸の駆動手段の許容される所定温度のデータ及び許容される所定発熱量のデータは、前記送り軸の駆動手段の定格電流使用時における定格温度と定格発熱量とのデータである請求項１１または１２に記載の数値制御による工作機械の制御装置。
【請求項１４】
前記データ記憶手段に設定・記憶される前記送り軸の駆動手段の許容される所定温度のデータと許容される所定発熱量のデータとは、それぞれ前記送り軸の駆動手段の定格電流使用時の温度データにおける温度曲線の低温領域で前記温度曲線の温度よりも高く許容される所定温度のデータと、前記低温領域で定格発熱量より大きく、かつ前記低温領域から高温領域への移行に伴い定格電流使用時の定格発熱量に収束する許容される所定発熱量のデータとから成る請求項１１または１２に記載の数値制御による工作機械の制御装置。
【請求項１５】
数値制御装置の読取解釈部から取り込んだ数値制御プログラムを実行指令部、補間部及びサーボ制御部を介して実行し、少なくとも１つの送り軸の駆動手段を制御する数値制御による工作機械の制御装置において、
前記送り軸の切削送り速度、前記送り軸の駆動手段の許容される所定温度のデータ及び許容される所定発熱量のデータを設定・記憶するデータ記憶手段と、
前記数値制御プログラムで運転したときの駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の温度を演算する温度演算手段と、
前記温度演算手段で演算した温度に応じて前記駆動手段の許容される発熱量を決定する許容発熱量決定手段と、
前記駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の発熱量を演算する発熱量演算手段と、
前記駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の切削負荷を演算し、前記切削負荷に応じた切削負荷発熱量、前記発熱量演算手段で演算した切削送り発熱量、及び前記許容発熱量決定手段で決定した許容される発熱量とを比較し、前記比較した結果から、早送り発熱量、切削送り発熱量、停止中発熱量の合計である総発熱量が前記許容される発熱量よりも大きい場合に、加減速時定数を大きくする又は送り速度を小さくするように、かつ、総発熱量に対する早送り発熱量及び／又は切削送り発熱量の比率に応じて前記送り軸の切削送り速度を演算、出力する切削送り速度演算手段と、
を具備することを特徴とした数値制御による工作機械の制御装置。
【請求項１６】
前記データ記憶手段は、前記送り軸の加減速時定数をさらに設定・記憶し、
前記温度演算手段で演算した温度、及び前記データ記憶手段に設定した許容される所定温度のデータに基づいて前記送り軸の加減速時定数を演算、出力する加減速時定数演算手段をさらに具備する請求項１５に記載の数値制御による工作機械の制御装置。
【請求項１７】
前記データ記憶手段は、前記送り軸の加減速時定数、前記送り軸の駆動手段の許容される所定温度を表す曲線をさらに設定・記憶し、
前記温度演算手段は、前記駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の温度を演算してその温度曲線を作成し、
前記温度演算手段で作成した温度曲線の傾き、及び前記データ記憶手段に設定した許容される所定温度を表す温度曲線の傾きに基づいて前記送り軸の加減速時定数を演算、出力する加減速時定数演算手段をさらに具備する請求項１５に記載の数値制御による工作機械の制御装置。
【請求項１８】
前記データ記憶手段は、前記送り軸の加減速時定数、前記送り軸の駆動手段の許容される単位時間当たりの加減速回数をさらに設定・記憶し、
前記数値制御装置の読取解釈部または実行指令部から出力されるプログラムデータから計数した単位時間当たりの加減速回数、及び前記データ記憶手段に設定した許容される単位時間当たりの加減速回数に基づいて前記送り軸の加減速時定数を演算、出力する加減速時定数演算手段をさらに具備する請求項１５に記載の数値制御による工作機械の制御装置。
【請求項１９】
前記データ記憶手段は、前記送り軸の加減速時定数をさらに設定・記憶し、
前記送り軸の駆動手段の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段で検出した温度、及び前記データ記憶手段に設定した許容される所定温度のデータに基づいて前記送り軸の加減速時定数を演算、出力する加減速時定数演算手段とをさらに具備する請求項１５に記載の数値制御による工作機械の制御装置。
【請求項２０】
数値制御装置の読取解釈部から取り込んだ数値制御プログラムを実行指令部、補間部及びサーボ制御部を介して実行し、各送り軸を駆動制御する数値制御による機械装置において、
サーボアンプと送り軸モータとを有する駆動手段を備えた複数の送り軸と、
前記送り軸に連結された機械要素及び移動体からなる機械構造体と、
前記機械構造体の動作を制御する制御装置とで構成され、
前記制御装置が、
前記送り軸の早送り時及び切削送り時の加減速時定数、切削送り速度、前記送り軸の駆動手段の許容される所定温度のデータ及び許容される所定発熱量のデータを設定・記憶するデータ記憶手段と、
前記数値制御プログラムで運転したときの駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の温度をシミュレーション演算する温度演算手段と、
前記温度演算手段で演算した温度に応じて前記駆動手段の許容される発熱量を決定する許容発熱量決定手段と、
前記駆動手段の電流値又はトルク指令のデータから前記駆動手段の所定時間内における早送り時の早送り発熱量、早送り加減速時の早送り加減速発熱量、切削送り時の切削送り発熱量、切削送り加減速時の切削送り加減速発熱量及び早送り発熱量、切削送り発熱量、停止中発熱量の合計である総発熱量を演算する発熱量演算手段と、
前記発熱量演算手段で演算した所定時間内における総発熱量、早送り発熱量、早送り加減速発熱量、切削送り発熱量、及び切削送り加減速発熱量と前記許容発熱量決定手段で決定した許容される発熱量とをそれぞれ比較し、前記比較した結果から、総発熱量が前記許容される発熱量よりも大きい場合に、加減速時定数を大きくする又は送り速度を小さくするように、かつ、総発熱量に対する早送り発熱量及び／又は切削送り発熱量の比率に応じて前記送り軸の加減速時定数を演算、出力する加減速時定数演算手段と、
前記駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の切削負荷を演算し、前記切削負荷に応じた切削負荷発熱量、前記発熱量演算手段で演算した切削送り発熱量、及び前記許容発熱量決定手段で決定した許容される発熱量に基づいて前記送り軸の切削送り速度を演算、出力する切削送り速度演算手段と、
を具備することを特徴とした数値制御による機械装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には数値制御による工作機械の制御方法及び装置に関し、特に、数値制御によって工作機械の複数の送り軸における送り動作を制御することによって加工を実行する際に、各送り軸の駆動手段におけるオーバーヒートによるアラーム発生を防止しつつ、可及的な高速度による加工を実行して加工能率の向上を実現可能にするための数値制御による工作機械の制御方法及び装置に関する。ここで、上記の工作機械は、単に切削、研削加工を行う削り加工用途の工作機械のみならず、送り軸モータを備えた送り軸機構を有したパンチプレス機械やレーザ光の高エネルギーによってワークの加工を遂行するレーザ加工機等をも包含するもので、本発明はこれらの加工機をも含めた工作機械に広く適用することが可能である。
【０００２】
【従来の技術】
さて、代表的に切削加工系、研削加工系の工作機械を考察すると、同工作機械の加工動作を数値制御によって制御する場合には、周知のごとく、数値制御装置（ＮＣ装置）に予め入力される数値制御プログラム（ＮＣプログラム）に従って工作機械の主軸の回転とともに複数送り軸における各送り軸モータを制御し、ワークと加工々具（以下、単に工具と言う）との間の相対的な加工動作を制御し、加工プログラムに基づく所望の加工をワークに施すようになっている。
【０００３】
このような数値制御工作機械においては、各送り軸による送り動作を駆動する各送り軸モータの動作を的確に制御することが加工精度を確保する上で不可欠であると同時に、送り軸モータのオーバーヒートを未然に防止して機械保護を図りつつ高レベルの加工能率を得る上で枢要とされる。
ここで、数値制御工作機械の基本的な構成を考察すると、一般的には、工作機械、数値制御装置、機械制御部、電源部等を具備してなり、数値制御装置は、ＮＣプログラムを読取り解釈するプログラム読取解釈部、解釈済みプログラムを一時記憶する解釈済みプログラム記憶部、解釈済みプログラム記憶部からプログラムを適宜引き出して実行プログラムデータを発するプログラム実行指令部、ＮＣプログラムで指令された動作の移動データを補間演算し、各送り軸に分配するとともに、各送り軸の加減速を制御する補間・加減速制御部、位置指令および速度指令を発するとともに、フィードバック信号によりこの位置指令および速度指令を補正するサーボ制御部を備え、同サーボ制御部はモータ指令信号を出力する制御部と、その制御部からの出力を増幅してモータ駆動電流を発生するサーボアンプとから成り、サーボアンプで発生した電流が工作機械側の各送り軸モータを制御、駆動するように構成されている。
【０００４】
また、工作機械の機械本体は、工具等が装着され、主軸モータの駆動により回転駆動される主軸、同主軸を回転可能に支持した主軸頭、上述した複数の各送り軸における送り動作を駆動すべくサーボモータから構成される送り軸モータ、各送り軸における送り動作に伴う現在位置データを検出する各軸の位置検出器、被加工物であるワークが適宜に搭載されて機械本体のベースに対して複数の送り軸に沿って移動する加工テーブル等を備え、主軸モータや各送り軸モータおよび位置検出器は信号ライン、電源ラインを介して数値制御装置、機械制御装置および電源部に接続されている。そして、上述の数値制御装置のサーボアンプが、電源部から導入する電源動力に基づいて工作機械の機械本体が有した各送り軸モータに所要の駆動電流を供給し、送り軸モータを駆動して工具を所望の加工位置に位置決めし、また工具とワークとを送り軸に沿って相対移動させてワークに対して切削や研削等の加工作用を遂行するようになっている。そして、本発明においては、数値制御装置のサーボ制御部が有したサーボアンプとこのサーボアンプから駆動電流を入力される送り軸モータとを含んだ駆動要素を総称して送り軸の駆動手段と呼称している。
【０００５】
さて、数値制御工作機械の送り軸のサーボアンプおよび送り軸モータからなる駆動手段は、定格電流値で加工能力が十分に出るように設計され、この定格電流値以下で運転、駆動されている場合には連続運転が可能であり、定格電流を越える運転の場合は、断続的な運転は可能であるが、頻繁に定格電流を越える運転が続くとモータ発熱量が大きくなり、送り軸モータのモータ温度ＭＴは所望のモータ性能を維持すべく定まるモータ許容温度ＭＴa を越え、故にかかる場合は、オーバーヒートのアラームが発生して運転が停止にいたる。図１１は、時間Ｔを横軸に、モータ温度ＭＴを縦軸にして、送り軸モータに対して発熱量制御を行わないで運転した場合（Ｉ）、設計上から定まる定格発熱量を維持して運転した場合（II）、送り軸モータの有するモータ温度に応じて許容発熱量を制御しながら運転した場合（III)の三通りの場合の温度曲線を示しており、発熱量制御を行わない場合（Ｉ）には、やがてモータ温度ＭＴはモータ許容温度ＭＴa を越えてしまうが、定格発熱量を維持しながら運転している場合（II）やモータ温度に応じて許容発熱量を制御して運転する場合（III)にはモータ許容温度ＭＴa を超過することなく、運転を継続し得ることがわかるのである。
【０００６】
一方、各送り軸モータが遂行する送り動作には、工具がワークと係合して加工作用を遂行しながら送り動作する加工送りと、各送り軸における工具とワークとの間の相対位置を決定する位置決め動作を迅速に遂行するための早送りとがあり、後者の早送りは、非加工動作であることから、可及的に高速化して加工能率の向上に寄与することが望まれる。実際に、早送り加減速を行えば、一時的に定格電流の３〜４倍の電流が送り軸モータに流れるが、ある経過時間で平均化した電流値が定格電流値を越えなければ、送り軸モータの温度はモータ許容温度ＭＴa を超過してオーバーヒートを起こすことがないように駆動手段自体は構成されている。
【０００７】
最近の高速度加工機は、上記のような加工能率の一層の向上を図って主軸回転の高速化を図り、かつ送り動作の高速化を図って提供されるものであるが、数値制御工作機械における早送りと加工送りとの両者の俊敏な加減速を含む加工や快削性に欠けるワーク素材や加工形状の複雑性等に基づく加工条件が厳しく故に加工負荷の大きな加工等では送り軸モータの運転において定格電流を越える場合が多々あり、結局、早送りおよび加工送りの両者において上述の平均化した電流値をみても定格電流値を越えてしまう場合が多い。つまり、短いサイクルで立ち上がりと立ち下がりを伴った送り動作が繰り返し指令され、駆動手段の時間平均の電流値が定格電流を越えてしまうのである。この結果、サーボアンプと送り軸モータとからなる駆動手段は許容温度を越え、結果的にアラームによる停止がかかり、加工動作が停止してしまう場合もある。
【０００８】
加工中に工作機械が停止すると、加工能率の低下を来すばかりでなく、ワーク不良が発生したり、無人運転の場合には人手により運転を復旧させるため、長時間停止したままとなる不都合がある。この不都合を回避するために駆動手段として必要以上に大きな能力のサーボアンプやサーボモータを採用したり、数値制御プログラムを作成するときに、プログラマが加減速の頻度が少なくなるように時間的に余裕を持たせる等の工夫によって従来は対処していた。すなわち、加工条件が厳しく故に加工負荷の大きな加工の場合にも適用して早送りと加工送りの高速化を積極的に図り、高加工能率を得ることが可能な数値制御による工作機械の送り動作の制御方法や装置の提供はなお、強く要請されている状況にある。
【０００９】
このような状況下にあって、近時の数値制御工作機械やその他、産業用ロボット等における駆動手段を数値制御によって駆動制御する技術分野においては、特に駆動手段をなす駆動モータの運転の適正化によるタクト時間の短縮と駆動モータのみならず工作機械やロボット等の保安をも図る種々の提案が提供されつつある。
【００１０】
すなわち、特開平６−２８９９１７号公報は、工作機械の送り軸におけるサーボモータから成る送り軸モータの制御方法として、送り軸に加わる負荷が高くなると送り速度を低下させ、また加工を停止して加工精度の向上と工具、機械の保安を図ることを目的とした送り軸モータの制御方法を開示している。すなわち、この送り軸モータの制御方法は、送り軸モータの制御系に、外乱負荷トルクを推定する外乱推定オブザーバを設け、送り軸モータに対する指令トルクと実際の送り軸モータのモータ速度とを入力して全外乱トルクを演算、推定する。そして、推定した全外乱トルクから動摩擦による摩擦トルク相当分を減じて推定外乱トルク、すなわち外乱負荷を求め、記憶メモリに書き込む。ついでこの推定外乱トルクが予め設定した加工を停止させるための上限値と加工精度の低下を防止させる下限値との両者に対してどのようなレベルにあるかを判断することにより、指令送り速度に関するオーバーライド値を調節し、下限値を越えると送り軸モータの速度を下げるように制御し、その結果、下限値以下に推定外乱トルクが低下すると再びオーバーライド値を調節して送り軸モータの速度を上昇させるように制御しながら加工を続行し、かつ加工精度の保持を図る。他方、推定外乱トルクが上限値を越えたときは、送り軸モータの駆動を停止し、工具やワークおよび機械を異常負荷から保護するようにしている。
【００１１】
上述した特開平６−２８９９１７号公報に開示された推定外乱トルクによる送り軸モータの制御方法は、送り軸モータに掛かる負荷を速度指令値と実際の送り軸モータの速度データのフィードバック値とから特殊な外乱推定オブザーバ手段によって推定し、これを予め設定した基準値に対して比較、判断することにより、送り軸モータの速度を制御するものであり、従って、送り軸モータの運転状況を速度のみから判断しているため、工作機械の駆動手段をなす送り軸モータやモータ駆動アンプの熱的要因を考慮した運転の制御が行われないことから、特に、高速度機械としての数値制御工作機械を長時間運転する場合には、必ずしも適正に駆動手段の制御を達成し得ない点で問題がある。また、推定外乱オブザーバ手段と言う特殊手段を用いる点で汎用性に欠ける問題がある。
【００１２】
他方、機械の駆動モータの運転制御に当たり、熱的制限を考慮して適正に駆動モータを制御する方法が提案されている。
すなわち、特開平９−９１０２５号公報は、産業用ロボットの関節各軸を駆動する駆動モータにおいて、熱的制限を考慮しながら最短時間制御を遂行する制御方法を開示したものである。この制御方法においては、駆動モータの駆動制御、ひいてはロボット動作の最短時間制御に当たり、駆動モータの加減速動作の時定数を短くしてサイクルタイムの最短化を図りつつ、モータの熱的制限を考慮すべく、ロボットの再生運転時のモータの発熱状態をモニタし、そのモニタ結果を利用して加減速動作の時定数を必要に応じて段階的に調節するもので、かくして熱的制限の範囲内で各軸の駆動モータを動作させることとした技術内容を有している。
【００１３】
然しながら、この特開平９−９１０２５号公報に開示されたロボット駆動モータの最短時間制御方法によれば、ロボットの再生運転を複数回実行して動作サイクルを繰り返し、その動作サイクルから得る各軸の駆動モータの熱的制限、つまり発熱量の許容範囲を判断する方法がとられるから、例えば工作機械に適用した場合、加工条件や加工負荷が変わる都度、動作サイクルを繰り返して駆動モータの発熱状態をモニタすることとなり、結局、高能率の加工を遂行する上では不合理であると言う問題がある。
【００１４】
また、数値制御工作機械による加工動作では、連続長時間に亘る加工運転が頻繁に行われ、産業用ロボットの動作サイクルに比較して著しく動作サイクルが長い場合が多々ある。このため、数値制御工作機械の加工動作における駆動手段の熱的状態を判断する方法に上述した特開平９−９１０２５号公報の制御方法を適用することは不適当であると考えられる。
【００１５】
他方、本願出願人は、特開平９−１７９６２３号公報に開示のあるように、送り軸の駆動手段を早送り時に加減速を伴って連続高速運転しても、その駆動手段がオーバーヒートしない数値制御による機械装置の制御方法と装置に係る発明を開示している。この発明では、機械装置の駆動系における各軸のモータ駆動アンプと送り軸モータとからなる駆動手段に関して、同駆動手段の温度をサーボ制御部から温度データ演算部にフィードバックされる電流データまたはトルク指令データによって予測演算して温度データを作成し、同温度データ演算部に接続された加減速時定数演算部でその温度データと予めデータ記憶部に記憶した駆動手段に関する許容される所定の温度データとを比較し、比較結果に応じて、その送り軸の加減速時定数を変更するように制御し、駆動手段の熱条件を考慮することにより連続高速運転しても駆動手段がオーバーヒートせず、指令送り速度を下げることなく、高能率で動作可能な数値制御による機械装置の制御方法および装置を開示している。この場合の加減速時定数とは、送り軸を速度変化させるときの加速度を決定する定数であって、この定数が送り軸の速度変化に要する時間に関係するものである。
【００１６】
この発明は、熱的要因を考慮しながら、加減速時定数を変えるという手法によって駆動手段の連続高速運転をオーバーヒートさせることなく運転可能とし、故に、数値制御工作機械に適用したとき、複雑な加工形状や寸法条件の厳しさ、ワーク素材の難加工性など厳しい加工条件や加工負荷が大きい場合にも、高能率の加工を達成できる点で評価し得る技術手段を内包したものと言える。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、上述した本願出願人により提供された数値制御による機械装置の制御方法および装置に係る発明は、駆動手段の温度データにのみ着目したものであり、駆動手段の早送り、または切削、研削、レーザ加工、パンチプレス加工等の加工作用を伴った加工送り等の送りモードの変化や駆動手段の発熱量をも考慮するものではなく、より緻密に各軸の駆動手段を制御する方法と装置の提供が要望される。
【００１８】
依って、本発明の目的は、上述した本願出願人により提供された数値制御による機械装置の制御方法および装置に係る発明を更に発展させて、数値制御工作機械の早送り、加工送りを各軸の駆動手段によって駆動しつつ、連続長時間の運転や大きな加工負荷が繰り返し作用してもオーバーヒートを生ずることなく加工を続行して高加工能率による加工を達成可能な数値制御による工作機械の制御方法及び装置を提供せんとするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上述の本発明の目的に鑑み、本発明の１つの観点によると、数値制御装置の読取解釈部から取り込んだ数値制御プログラムを実行指令部、補間部及びサーボ制御部を介して実行し、少なくとも１つの送り軸の駆動手段を制御する数値制御による工作機械の制御方法において、
前記送り軸の早送り時及び切削送り時の加減速時定数、前記送り軸の駆動手段の許容される所定温度のデータ及び許容される所定発熱量のデータを予め設定し、
前記数値制御プログラムで運転したときの駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の温度を演算し、
前記演算した駆動手段の温度に応じて前記駆動手段の許容される発熱量を決定し、
前記駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の所定時間内における早送り時の早送り発熱量、切削送り時の切削送り発熱量及び早送り発熱量、切削送り発熱量、停止中発熱量の合計である総発熱量を演算し、
前記演算した所定時間内における総発熱量、早送り発熱量、切削送り発熱量と前記決定した許容される発熱量とをそれぞれ比較し、
前記比較した結果から、前記総発熱量が前記許容される発熱量よりも大きい場合に、加減速時定数を大きくする又は送り速度を小さくするように、かつ、総発熱量に対する早送り発熱量及び／又は切削送り発熱量の比率に応じて前記送り軸の早送り及び切削送りの少なくともどちらか一方の送り動作時の加減速時定数を制御する数値制御による工作機械の制御方法が提供される。
【００２０】
また、本発明の他の観点によると、数値制御装置の読取解釈部から取り込んだ数値制御プログラムを実行指令部、補間部及びサーボ制御部を介して実行し、少なくとも１つの送り軸の駆動手段を制御する数値制御による工作機械の制御方法において、
前記送り軸の早送り時及び切削送り時の加減速時定数、切削送り速度、前記送り軸の駆動手段の許容される所定温度のデータ及び許容される所定発熱量のデータを予め設定し、
前記数値制御プログラムで運転したときの駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の温度を演算し、
前記演算した駆動手段の温度に応じて前記駆動手段の許容される発熱量を決定し、
前記駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の切削送り時の切削送り発熱量及び切削負荷に応じた切削負荷発熱量を演算し、
前記決定した許容される発熱量と前記演算した切削送り発熱量とを比較し、
前記比較の結果から前記切削送り発熱量に占める前記演算した切削負荷発熱量の比率に応じて前記送り軸の切削送り速度を制御する数値制御による工作機械の制御方法が提供される。
【００２１】
更に他の観点によると、数値制御装置の読取解釈部から取り込んだ数値制御プログラムを実行指令部、補間部及びサーボ制御部を介して実行し、少なくとも１つの送り軸の駆動手段を制御する数値制御による工作機械の制御方法において、  前記送り軸の早送り時及び切削送り時の加減速時定数τr0、τc0、前記送り軸の駆動手段の許容される所定温度ＭＴを表わす温度データ及び許容される所定発熱量Ｑa を表す発熱量データを予め設定し、
前記サーボ制御部から前記駆動手段へ出力される電流データまたはトルク指令データから前記駆動手段の刻々の温度及び発熱量を演算し、
前記演算した刻々の温度に応じて前記駆動手段の所定時間ｔ内における許容される発熱量Ｑa を決定し、
前記演算した刻々の発熱量から前記駆動手段の所定時間ｔ内における早送り時の早送り発熱量ＱR 、切削送り時の切削送り発熱量ＱC 及び早送り発熱量、切削送り発熱量、停止中発熱量の合計である総発熱量ＱAを演算し、
前記演算した所定時間ｔ内における総発熱量ＱA と前記決定した許容される発熱量Ｑa とを比較し、
前記所定時間ｔ内における総発熱量ＱA が前記許容される発熱量Ｑa より大きい場合は、加減速時定数を大きくする又は送り速度を小さくするように、かつ、前記所定時間ｔ内における総発熱量ＱA に占める前記早送り発熱量ＱR 及び切削送り発熱量ＱC の比率に応じて前記送り軸の早送り時及び切削送り時の加減速時定数τr 、τc を演算し、
前記送り軸の早送り時及び切削送り時の加減速時定数を前記設定した加減速時定数τr0、τc0から前記演算した加減速時定数τr 、τc に変更、制御する数値制御による工作機械の制御方法が提供される。
【００２２】
また、本発明によれば、数値制御装置の読取解釈部から取り込んだ数値制御プログラムを実行指令部、補間部及びサーボ制御部を介して実行し、少なくとも１つの送り軸の駆動手段を制御する数値制御による工作機械の制御方法において、
前記送り軸の加減速時定数、切削送り速度、前記送り軸の駆動手段の許容される所定温度のデータ及び許容される所定発熱量のデータを予め設定し、
前記数値制御プログラムで運転したときの駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の刻々の温度を予測・演算するとともに刻々の発熱量を演算し、
前記演算した温度と前記設定した許容される所定温度のデータとを比較し、
前記比較した結果に応じて前記送り軸の加減速時定数を制御するとともに、前記演算した刻々の温度に応じて前記駆動手段の許容される発熱量を決定し、
前記演算した刻々の発熱量から前記駆動手段の切削送り時の切削送り発熱量を演算し、
前記駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の切削負荷に応じた切削負荷発熱量を演算し、
前記演算した切削送り発熱量と前記決定した許容される発熱量とを比較し、
前記比較した結果から前記切削送り発熱量に占める前記演算した切削負荷発熱量の比率に応じて前記送り軸の切削送り速度を制御する数値制御による工作機械の制御方法が提供される。
【００２３】
本発明の更に他の観点によれば、数値制御装置の読取解釈部から取り込んだ数値制御プログラムを実行指令部、補間部及びサーボ制御部を介して実行し、少なくとも１つの送り軸の駆動手段を制御する数値制御による工作機械の制御方法において、
前記送り軸の加減速時定数、切削送り速度、前記送り軸の駆動手段の許容される所定温度を表す曲線及び許容される所定発熱量を表す曲線を予め設定し、
前記サーボ制御部から前記駆動手段へ出力される電流データまたはトルク指令データから前記駆動手段の刻々の温度を演算してその温度曲線を作成するとともに刻々の発熱量を演算し、
前記作成した温度曲線の傾きと前記設定した許容される所定温度を表す温度曲線の傾きとを比較し、
前記作成した温度曲線の傾きが前記設定した許容される所定温度を表す温度曲線の傾きより大きい場合は、前記設定した許容される所定温度を表す温度曲線の傾きと加減速時定数との関係から前記送り軸の加減速時定数を演算し、前記送り軸の加減速時定数を制御するとともに、前記演算した刻々の温度に応じて前記駆動手段の許容される発熱量を決定し、
前記演算した刻々の発熱量から前記駆動手段の切削送り時の切削送り発熱量を演算し、
前記サーボ制御部から前記駆動手段へ出力される電流データまたはトルク指令データから前記駆動手段の切削負荷に応じた切削負荷発熱量を演算し、
前記演算した切削送り発熱量と前記決定した許容される発熱量とを比較し、
前記比較した結果から前記切削送り発熱量に占める前記演算した切削負荷発熱量の比率に応じて前記送り軸の切削送り速度を制御する数値制御における工作機械の制御方法が提供される。
【００２４】
また、本発明によれば、数値制御装置の読取解釈部から取り込んだ数値制御プログラムを実行指令部、補間部及びサーボ制御部を介して実行し、少なくとも１つの送り軸の駆動手段を制御する数値制御による工作機械の制御方法において、  前記送り軸の加減速時定数、切削送り速度、前記送り軸の駆動手段の許容される所定温度のデータ、許容される所定発熱量のデータ、及び許容される単位時間当たりの加減速回数を予め設定し、
前記数値制御装置の読取解釈部または実行指令部から出力されるプログラムデータから前記駆動手段の単位時間当たりの加減速回数を計数し、
前記計数した単位時間当たりの加減速回数と前記設定した許容される単位時間当たりの加減速回数とを比較し、
前記計数した加減速回数が前記許容される加減速回数を越えている場合は、前記設定した単位時間当たりの加減速回数と加減速時定数との関係から前記送り軸の加減速時定数を演算し、前記送り軸の加減速時定数を制御するとともに、前記サーボ制御部から前記駆動手段へ出力される電流データまたはトルク指令データから前記駆動手段の刻々の温度、発熱量、及び切削負荷に応じた切削負荷発熱量を演算し、
前記演算した刻々の温度に応じて前記駆動手段の許容される発熱量を決定し、  前記演算した刻々の発熱量から前記駆動手段の切削送り時の切削送り発熱量を演算し、
前記演算した切削送り発熱量と前記決定した許容される発熱量とを比較し、
前記比較した結果から前記切削送り発熱量に占める前記演算した切削負荷発熱量の比率に応じて前記送り軸の切削送り速度を制御する数値制御による工作機械の制御方法が提供される。
【００２５】
更に、本発明によれば、数値制御装置の読取解釈部から取り込んだ数値制御プログラムを実行指令部、補間部及びサーボ制御部を介して実行し、少なくとも１つの送り軸の駆動手段を制御する数値制御による工作機械の制御方法において、
前記送り軸の加減速時定数、切削送り速度、前記送り軸の駆動手段の許容される所定温度のデータ、及び許容される所定発熱量のデータを予め設定し、
前記駆動手段の温度を検出し、
前記検出した温度のデータと前記設定した許容される所定温度のデータとを比較し、
前記検出した温度のデータが前記設定した許容される所定温度のデータより高い場合は、前記送り軸の加減速時定数を大きくするよう制御するとともに、前記サーボ制御部から前記駆動手段へ出力される電流データまたはトルク指令データから前記駆動手段の刻々の発熱量及び切削負荷に応じた切削負荷発熱量を演算し、
前記検出した温度に応じた前記駆動手段の許容される発熱量を決定し、
前記演算した刻々の発熱量から前記駆動手段の切削送り時の切削送り発熱量を演算し、
前記演算した切削送り発熱量と前記決定した許容される発熱量とを比較し、
前記比較した結果から前記切削送り発熱量に占める前記演算した切削負荷発熱量の比率に応じて前記送り軸の切削送り速度を制御する数値制御による工作機械の制御方法が提供される。
【００２６】
また、本発明は、数値制御装置の読取解釈部から取り込んだ数値制御プログラムを実行指令部、補間部及びサーボ制御部を介して実行し、少なくとも１つの送り軸の駆動手段を制御する数値制御による工作機械の制御装置において、
前記送り軸の早送り時及び切削送り時の加減速時定数、前記送り軸の駆動手段の許容される所定温度のデータ及び許容される所定発熱量のデータを設定・記憶するデータ記憶手段と、
前記数値制御プログラムで運転したときの駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の温度を演算する温度演算手段と、
前記温度演算手段で演算した温度に応じて前記駆動手段の許容される発熱量を決定する許容発熱量決定手段と、
前記駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の所定時間内における早送り時の早送り発熱量、切削送り時の切削送り発熱量及び早送り発熱量、切削送り発熱量、停止中発熱量の合計である総発熱量を演算する発熱量演算手段と、
前記発熱量演算手段で演算した所定時間内における総発熱量、早送り発熱量、切削送り発熱量と前記許容発熱量決定手段で決定した許容される発熱量とをそれぞれ比較し、前記比較した結果から、前記総発熱量が前記許容される発熱量よりも大きい場合に、加減速時定数を大きくする又は送り速度を小さくするように、かつ、総発熱量に対する早送り発熱量及び／又は切削送り発熱量の比率に応じて前記送り軸の加減速時定数を演算、出力する加減速時定数演算手段と、
を具備する数値制御による工作機械の制御装置を提供するものである。
【００２７】
更に本発明によれば、数値制御装置の読取解釈部から取り込んだ数値制御プログラムを実行指令部、補間部及びサーボ制御部を介して実行し、少なくとも１つの送り軸の駆動手段を制御する数値制御による工作機械の制御装置において、
前記送り軸の切削送り速度、前記送り軸の駆動手段の許容される所定温度のデータ及び許容される所定発熱量のデータを設定・記憶するデータ記憶手段と、
前記数値制御プログラムで運転したときの駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の温度を演算する温度演算手段と、
前記温度演算手段で演算した温度に応じて前記駆動手段の許容される発熱量を決定する許容発熱量決定手段と、
前記駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の発熱量を演算する発熱量演算手段と、
前記駆動手段の電流値又はトルク指令のデータに基づいて前記駆動手段の切削負荷を演算し、前記切削負荷に応じた切削負荷発熱量、前記発熱量演算手段で演算した切削送り発熱量、及び前記許容発熱量決定手段で決定した許容される発熱量とを比較し、前記比較した結果から、早送り発熱量、切削送り発熱量、停止中発熱量の合計である総発熱量が前記許容される発熱量よりも大きい場合に、加減速時定数を大きくする又は送り速度を小さくするように、かつ、総発熱量に対する早送り発熱量及び／又は切削送り発熱量の比率に応じて前記送り軸の切削送り速度を演算、出力する切削送り速度演算手段と、
を具備する数値制御による工作機械の制御装置を提供する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す諸実施形態に基づいて更に詳細に説明するが、これらの実施形態は、数値制御工作機械がワークを切削加工する場合を例に取って説明するものとし、従って、同工作機械の送りモードは早送りモードと切削送りモードを有するものとして説明する。それ故、パンチプレスやレーザ加工機等の他の加工機の場合においては、ワークにプレス加工や溶断加工等を施すべく送り動作するもので、早送りと既述のごとく加工送りとの２つの送りモードを有するものと読み替えることにより、本発明を理解することができる。
【００２９】
図１と図２は本発明の第１の実施形態に係る数値制御による工作機械の制御装置の構成を簡明のため二分して示したブロック図、図３と図４は本発明の第２の実施形態に係る数値制御による工作機械の制御装置の構成を同様二分して示したブロック図、図５と図６は本発明の第３の実施形態に係る数値制御による工作機械の制御装置の構成を同様二分して示したブロック図、図７と図８は本発明の第４の実施形態に係る数値制御による工作機械の制御装置の構成を同様二分して示したブロック図、図９と図１０は本発明の第５の実施形態に係る数値制御による工作機械の制御装置の構成を同様二分して示したブロック図、図１１は横軸を時間Ｔとし、縦軸をモータ温度ＭＴとした場合のモータ許容温度ＭＴa に対する温度曲線を示したグラフ図、図１２は横軸を時間Ｔとした場合の一定時間ｔ毎のサーボアンプ、送り軸モータからなる駆動手段の総発熱量ＱA 、早送りと切削送りとの送り種別に応じた発熱量の両者をそれぞれの許容発熱量Ｑa に対比して縦軸に示したグラフ図、図１３は横軸を時間Ｔとした場合の一定時間ｔ毎の加減速時定数と切削送り速度のオーバーライド値とその作用タイミングを縦軸に示したグラフ図、図１４は横軸を時間Ｔとし、縦軸を駆動手段の許容発熱量Ｑa を示した場合に定格電流に対応した定格発熱量ＱT に対して、時間経過に応じて変える許容発熱量Ｑa のカーブを示したグラフ図、図１５は第１〜第５の各実施形態において得られる時間経過Ｔに対する送り軸モータ又はサーボアンプの温度曲線とその傾きθを示したグラフ図、図１６は第２〜第５の実施形態において、図１５に示した温度曲線の傾きθと加減速時定数τとの関係を示したグラフ図、図１７は第４の実施形態における単位時間当たりの加減速回数Ｎと加減速時定数τとの関係を示したグラフ図、図１８、図１９は第１の実施形態による制御方法の制御過程を示すフローチャート、図２０、図２１は第２の実施形態による制御方法の制御過程の一部を示すフローチャート、図２２は図２０、図２１に示したフローチャートの残余処理過程の詳細を示すフローチャート、図２３、図２４は第３の実施形態における制御方法の制御過程の一部を示すフローチャート、図２５は図２３、図２４に示したフローチャートの残余処理過程の詳細を示すフローチャート、図２６、図２７は第４の実施形態における制御方法の制御過程の一部を示すフローチャート、図２８は図２６、図２７に示すフローチャートの残余処理過程の詳細を示すフローチャート、図２９、図３０は第５の実施形態における制御方法の制御過程の一部を示すフローチャート、図３１は図２９、図３０に示したフローチャートの残余処理過程の詳細を示すフローチャートである。
【００３０】
先ず、本発明の第１の実施形態を示す図１、図２のブロック図を参照すると、数値制御工作機械１の直線送り軸機構や回転送り機構でなる複数の送り軸を数値制御により駆動、制御する構成を示している。このように、数値制御工作機械１は、一般に複数の送り軸を有するが、代表的に図示した一つの送り軸は、送り量を検出する例えばパルスコーダからなる送り量検出手段ＥＣを有した送り軸モータ３で駆動される。数値制御工作機械１で実行させたい動作指令を予め順次コーディングしたＮＣプログラム５を、プログラム読取解釈部７で読み取って解釈し、バッファをなす解釈済みプログラム記憶部９に一時記憶する。解釈済みプログラム記憶部９に接続したプログラム実行指令部１１は、数値制御工作機械１の動作の進行に応じて同解釈済みプログラム記憶部９からプログラムを受け取り、プログラムデータを送出する。このプログラムデータは主に各送り軸における移動指令を含んでいる。送出されたプログラムデータは補間・加減速制御部１３が受け取り、各送り軸の移動のための補間演算と、補間前または補間後に送り軸の加速や減速の速度曲線に従って加減速の演算を行い、演算結果をサーボ制御部１５へ送出する。このサーボ制御部１５は位置・速度制御部１５ａとモータ駆動用のサーボアンプ１５ｂとを有し、前者の位置・速度制御部１５ａで各送り軸の位置指令、速度指令、加速度指令から送り軸モータ３に供給すべき駆動電流値またはトルク指令値を発生させ、サーボアンプ１５ｂへ送出する。サーボアンプ１５ｂは、その駆動電流値またはトルク指令値を受けて実際に送り軸モータ３を駆動する電流を図示しない電源部から取り込んで発生し、送り軸モータ３に供給する。すると、数値制御工作機械１は、ＮＣプログラム５に予め入力した動作順序に従って、所望の数値制御による加工動作を遂行する。
【００３１】
この加工動作が、工作機械本体部の主軸に装着される工具（図示なし）と被加工対象のワークとの間における送り、つまり、位置決めを主とした早送りと、切削等の加工を主とした切削送りとの両送り加減速が繰り返し行われると、サーボアンプ１５ｂおよび送り軸モータ３が発熱し、どちらか一方がその許容上限温度に達すると、サーマルアラームとなり、数値制御工作機械１の動作を非常停止させるように構成されている。上述の構成において、ＮＣプログラム５からサーボ制御部１５の前段までの諸機能部は、後述するパラメータ格納部２５を含めて数値制御装置（以下、ＮＣ装置）に属する機能部であり、送り軸モータ３は、勿論、数値制御工作機械１の本体に属する構成要素である。そして、本願発明が明細書を通して記載する「駆動手段」とは、上記サーボアンプ１５ｂと送り軸モータ３とを意図したものであり、このいずれもがオーバーヒートしないような制御方法と制御装置とを構成した第１の実施形態に就いて更に詳述する。
【００３２】
まず、データ記憶部１７は、本発明に係る制御方法の実行に必要な諸定数やデータ類を予め記憶する手段として設けられており、後述する駆動手段発熱量演算部３１における駆動手段発熱モデル３３、駆動手段放熱モデル３５、駆動手段蓄熱モデル３７の各モデルにおいて実行される演算式、式中の定数、初期値を始めとして、送り軸モータ３の性能に関連したモータ定数、送り軸モータ３およびサーボアンプ１５ｂの許容温度と定格電流値および該定格電流値に基づく定格発熱量ＱT 、数値制御工作機械１に適合した送り軸の加減速時定数τ0 、サーボ制御部１５から取り出す電流データまたはトルク指令データと駆動手段の温度との関係、駆動手段に定格電流を連続して供給したときの駆動手段の温度の変化を表した温度曲線および該温度曲線の傾きθと送り軸の加減速時定数τとの関係を設計パラメータとして、また予め実験などによって求めた既知データとして記憶設定する。
【００３３】
許容発熱量演算部１９は、データ記憶部１７に記憶設定されたデータによる定格発熱量ＱT と後述の駆動手段蓄熱モデル３７から出力される温度とに基づいて駆動手段の許容発熱量Ｑa を演算する。
そして、この許容発熱量演算部１９は早送り・切削送り加減速時定数演算部２１、切削送り速度オーバライド演算部２７に接続されている。前者の早送り・切削送り加減速時定数演算部２１は、サーボ制御部１５の位置・速度制御部１５ａからフィードバック回路を介して取り出す電流値またはトルク指令値に基づいて演算した早送り、切削送りの両送りモードにおける後述の発熱量データと許容発熱量演算部１９から得る許容発熱量Ｑa のデータとに従って、両送りモードの夫々における加減速時定数（切削送り加減速時定数τC ，早送り加減速時定数τr ）の演算を行うが、これに就いては更に後述する。
【００３４】
また、後者の切削送り速度オーバライド演算部２７は、許容発熱量演算部１９から得る許容発熱量データ、後述する送り別発熱量演算部３９の総発熱量演算部４１および切削送り発熱量・切削送り加減速発熱量演算部４３から得る駆動手段の各種発熱量データ、サーボ制御部１５の位置・速度制御部１５ａからフィードバック回路を介して取り出すトルク指令値から換算、演算して得る切削負荷等の加工負荷データ等から、切削送りの速度オーバライド値、つまり設計上定めて予めＮＣプログラム５中に指定される所定の切削送り速度の指令値に対する０〜数百％（普通は０〜１００％）のパーセンテージ値を掛けた値を実際の速度指令として使用する場合の該（％）値をオーバライド値として用いるかを演算する。この切削送り速度オーバライド演算部２７が演算した切削送り速度のオーバライド値は、切削送り速度オーバライド指令部２９を介してＮＣ装置の既述した補間・加減速制御部１３へ優先送り速度データとして送入される。
【００３５】
なお、早送り・切削送り加減速時定数演算部２１によって演算された両送りモードにおける加減速時定数τC 、τr は、早送り・切削送り加減速時定数指令部２３を経てＮＣ装置のパラメータ格納部２５へ送られ、タイミングを計って補間・加減速制御部１３へ送出されるようになっている。
さて、駆動手段発熱量演算部３１は、駆動手段をなすサーボアンプ１５ｂと送り軸モータ３の発熱量を所定の演算式に従ってモデル演算する機能部である駆動手段発熱モデル３３、同じく駆動手段の周囲温度環境や冷却条件等に応じた放熱量を所定の演算式に従ってモデル演算する駆動手段放熱モデル３５、駆動手段の蓄熱量を所定の演算式に従ってモデル演算する駆動手段蓄熱モデル３７等を備えて構成されている。そして、駆動手段発熱モデル３３は、ＮＣ装置のサーボ制御部１５からとりだす時々刻々の電流値またはトルク指令値を演算式に導入して駆動手段の発熱量を演算する。この場合に、サーボ制御部１５からとりだされる電流値またはトルク指令値は、サンプリング方式にとりだされる。そして、駆動手段発熱モデル３３で演算された駆動手段の発熱量から駆動手段放熱モデル３５で演算した放熱量を駆動手段蓄熱モデル３７で差引演算することにより駆動手段の蓄熱量が得られる。この蓄熱量によって駆動手段が帯熱し、温度を有することになって、その温度の値が駆動手段蓄熱モデル３７から出力されるものである。もちろん、出力温度は駆動手段蓄熱モデル３７から駆動手段放熱モデル３５にもフィードバックされて放熱量の演算に直接、関与することは言うまでもない。なお、駆動手段発熱モデル３３、駆動手段放熱モデル３５、駆動手段蓄熱モデル３７における演算は、例えば送り軸モータ３に関する場合は、下記の式（１）〜（３）によってシミュレーション演算が実行される。すなわち、
モータ発熱量：  Ｑm ＝γＩ2                   ・・・・（１）
ただし、γ：発熱定数，Ｉ：電流
単位時間当たりのモータ放熱量：  Ｑr ＝α（Ｔm-1 −Ｔa ）  ・・・（２）
ただし、α：放熱定数，Ｔm ：モータ温度，Ｔa ：周囲温度
モータ温度：  Ｔm ＝Ｔm-1 ＋β（ａ1 Ｑm −ａ2 Ｑr)    ・・・（３）
ただし、β：定数，ａ1 ：定数，ａ2 ：定数
同様に、サーボアンプ１５ｂの場合には、同アンプ１５ｂを構成する電気的素子を流動する電流によって発生する発熱量と、この電気的素子をファンや冷却フィンを用いて放熱、冷却する場合の放熱量と、それら両熱量の差によって生ずる蓄熱量とが所定の式に従ってモデル３３、３５、３７で演算されるものと理解すれば良い。
【００３６】
そして、駆動手段蓄熱モデル３７から得られる駆動手段の温度値は、送り軸モータ３およびサーボアンプ１５ｂの何れの場合にも、図１５に示すような温度曲線を呈するものである。
また、送り別発熱量演算部３９は、総発熱量演算部４１、切削送り発熱量・切削送り加減速発熱量演算部４３、早送り発熱量・早送り加減速発熱量演算部４５を備えて構成され、総発熱量演算部４１は、駆動手段発熱量演算部３１の駆動手段発熱モデル３３から駆動手段の発熱量を一定時間ｔ毎のタイムインターバルで取り込んで積算することによって、総発熱量ＱA を演算するための機能部として設けられている。
【００３７】
切削送り発熱量・切削送り加減速発熱量演算部４３は、切削送りモードにおける駆動手段の発熱量ＱC と、切削送り中の加減速動作に伴う発熱量である切削送り加減速発熱量ＱCAとを同様に一定時間ｔ毎に集積、演算する機能部として設けられ、切削送り発熱量ＱC は、駆動手段の主として送り軸モータ３が回転作動する場合の動摩擦によって発生する動摩擦発熱量ＱCFと、切削負荷により駆動手段が発する切削負荷発熱量ＱCLと、切削送り時の加減速の動作に基づいて発生する上記切削送り加減速発熱量ＱCAとの三者の和（ＱC ＝ＱCL＋ＱCA＋ＱCF）として演算される。
【００３８】
早送り発熱量・早送り加減速発熱量演算部４５は、早送りモードにおける駆動手段の発熱量ＱR と、早送り中の加減速動作に伴う発熱量である早送り加減速発熱量ＱRAとを演算する機能部として設けられ、早送り発熱量ＱR は、上記早送り加減速発熱量ＱRAと早送り時の動摩擦による発熱量ＱRFとの和（ＱR ＝ＱRA＋ＱRF）として同様に一定時間ｔ毎に集積、演算される。
【００３９】
なお、駆動手段において、垂直送り軸系では、例えば被送り要素の主軸頭等を自然落下に抗して垂直方向の所望位置に保持するために一定の動力を要し、このための垂直軸重力保持動力成分に基づいて、停止時にも垂直送り軸系の駆動手段は発熱をする。このような駆動手段の停止中の発熱量ＱS は駆動手段の総発熱量ＱA に含まれて総発熱量演算部４１で一定時間ｔ毎に積算されている。従って、総発熱量ＱA は、早送り発熱量ＱR と切削送り発熱量ＱC と停止中発熱量ＱS との三者の和（ＱA ＝ＱR ＋ＱC ＋ＱS ）となる。
【００４０】
総発熱量演算部４１は常時、駆動手段発熱モデル３３に接続されているが、他方、切削送り発熱量・切削送り加減速発熱量演算部４３と早送り発熱量・早送り加減速発熱量演算部４５とは、ＮＣ装置の補間・加減速制御部１３から得る早送り・切削送り状態信号、つまり、送り軸系が早送り状態と切削送り状態との何れの動作状態にあるかを示す信号を得て切り換えられることにより駆動手段発熱モデル３３に交互的に接続されるようになっている。また、両演算部４３、４５は、上記のＮＣ装置の補間・加減速制御部１３から送り軸系が加減速動作中の場合、加減速中を示す信号を得て、切削送り加減速発熱量ＱCAまたは早送り加減速発熱量ＱRAの演算を実行する構成を有している。
【００４１】
上述した総発熱量演算部４１、切削送り発熱量・切削送り加減速発熱量演算部４３、早送り発熱量・早送り加減速発熱量演算部４５で一定時間ｔ毎に演算される発熱量を駆動手段の許容発熱量Ｑa に関連させて図示したものが図１２のグラフ図である。この場合に許容発熱量Ｑa は後述のように、駆動手段蓄熱モデル３７から出力される駆動手段の温度が許容温度に比較して十分低い場合等は定格発熱量ＱT より大きな許容発熱量で運転可能であり、故に、上記許容発熱量Ｑa は一定値をとるものでなく、図１４に示す如く可変される値である。
【００４２】
早送り・切削送り加減速時定数演算部２１は、送り別発熱量演算部３９が有する上述した諸演算部４１、４３、４５からの演算結果を受けて、早送り又は切削送りの両モードにおける刻々の状態に合った送り軸の加減速時定数τr 、τC を許容発熱量演算部１９において演算した許容発熱量Ｑa との関係から演算し、出力する。ここで、図１３の上段のグラフ図は、送り別発熱量演算部３９において演算した一定時間ｔにおける総発熱量ＱA 、早送りまたは切削送りの発熱量ＱR またはＱC 、許容発熱量Ｑa に応じて演算、決定された一定時間ｔ毎の加減速時定数τr 、τC をそれぞれの初期値τr0、τC0からの変動量として示したグラフ図である。
【００４３】
この早送り・切削送り加減速時定数演算部２１に接続した早送り・切削送り加減速時定数指令部２３は、出力された各送りモードと刻々の状態に合った送り軸の加減速時定数τr 、τC を数値制御工作機械１の動作の進捗にタイミングを合わすべく、パラメータ格納部２５に一旦格納し、そこからＮＣ装置の補間・加減速制御部１３へ当該加減速時定数τr 、τC を指令、入力するように設けられている。なお、許容発熱量演算部１９から演算、出力される許容発熱量Ｑa は、予めデータ記憶部１７において、または、駆動手段蓄熱モデル３７から出力される温度によっては、例えば工作機械の毎日の始動運転過程のごとく駆動手段の温度が低い段階では、許容温度を定格発熱量ＱT （駆動手段を定格電流値で運転した場合の発熱量）より高くし、温度の上昇に従って許容発熱量Ｑa を定格発熱量ＱT に近づけた図１４に示すような許容発熱量曲線上の値に基くもので、必ずしも常に一定値として設定されるものではない。
【００４４】
送り別発熱量演算部３９における総発熱量演算部４１で演算した総発熱量ＱA と、切削送り発熱量・切削送り加減速発熱量演算部４３で演算した切削送り発熱量ＱC 、切削送り加減速発熱量ＱCAとは、切削送り速度オーバライド演算部２７に送出されており、このとき、切削送り速度オーバライド演算部２７は、上記ＱA 、ＱC とともに許容発熱量演算部１９から得る許容発熱量Ｑa と、既述のサーボ制御部１５の位置・速度制御部１５ａからフィードバック回路を介して取り出す切削負荷値とを取り込んで切削送り速度のオーバライド値を演算する。この切削送り速度オーバライド演算部２７が演算した切削送り速度のオーバライド値は、切削送り速度オーバライド指令部２９を介してＮＣ装置の補間・加減速制御部１３へ送入され、駆動手段による各送り軸の切削送り速度を演算したオーバライド値に従って制御する。図１３の下段のグラフ図は、上述した一定時間ｔ毎について演算された切削送り速度のオーバライド値ＦＶを示したグラフである。
【００４５】
次に、図１８、図１９を参照して図１、図２の構成を有した第１の実施形態における制御方法を説明する。なお、図１８、図１９以降のフローチャートにおいては、記載を簡略化するために、英文字記号等を用いて記載するが、これらの記号は、既述した意味、内容を有するものであり、念のために、ここに一覧記載する。
【００４６】
ＭＴ：モータ温度、  ＭＴa ：モータ許容温度、  Ｔ：時間軸における時間
ｔ：発熱量を集積、演算するための一定時間間隔
ＱA ：総発熱量、    ＱR ：早送り発熱量、    ＱC ：切削送り発熱量
ＱS : 停止中発熱量、              ＱRA：早送り加減速発熱量
ＱRF：早送り動摩擦発熱量、        ＱCL：切削負荷発熱量
ＱCA：切削送り加減速発熱量、      ＱCF：切削送り動摩擦発熱量
ＱT ：駆動手段の定格発熱量、      Ｑa ：駆動手段の許容発熱量
τC ：切削送り加減速時定数、      τr ：早送り加減速時定数
ＦＶ：オーバライド値
まず、データ記憶部１７に種々の必要データを記憶する（ステップＳ１）。必要データは、サーボアンプ１５ｂ、送り軸モータ３に関する設計上の種々の定数や定格電流、許容温度データ、加減速時定数の初期値τC0、τr0、駆動手段発熱量演算部３１で演算に用いる式（１）〜（３）等を始めとした諸式の定数等のことである。この設定操作は、通常、上述した設計上のデータや予め実験で求めたデータを数値制御工作機械１の製造の段階で記憶、設定しておく。次に、数値制御工作機械１をＮＣプログラム５で運転したとき、サーボ制御部１５から電流データまたはトルク指令データを駆動手段発熱モデル３３に逐次取り込む（ステップＳ２）。この場合に、電流データまたはトルク指令データは、例えば５ミリSEC 等の微小時間毎にサンプリング方式で取り込むものとする。
【００４７】
次いで、取り込まれた電流データまたはトルク指令データに従って駆動手段発熱モデル３３、駆動手段放熱モデル３５、駆動手段蓄熱モデル３７が、駆動手段をなすサーボアンプ１５ｂ、送り軸モータ３についてそれぞれの演算式に従って時々刻々、シミュレート演算し、演算結果の温度を時間経過に対する駆動手段の温度データ（例えば、図１５の温度曲線（１）、（２）等である）を駆動手段蓄熱モデル３７から駆動手段発熱量演算部３１の出力データとして出力する（ステップＳ３）。
【００４８】
従って、許容発熱量演算部１９は、予めデータ記憶部１７に設定された定格発熱量のデータと上記駆動手段発熱量演算部３１から出力された駆動手段の温度データに基づいて、例えば送り軸モータ３の同温度に応じた許容発熱量Ｑa を演算する（ステップＳ４）。この場合に、モータ温度ＭＴがデータ記憶部１７に記憶された許容温度ＭＴa と比較して十分に低いときは、許容発熱量Ｑa を図１４の曲線の左方にあるような大きな値にするように、予めデータ記憶部１７または許容発熱量演算部１９に図１４の曲線が記憶されている。
【００４９】
許容発熱量Ｑa の演算が終了すると、次いで、送り別発熱量演算部３９における演算が開始される。すなわち、総発熱量演算部４１で一定時間ｔ毎の総発熱量ＱA （＝ＱR ＋ＱC ＋ＱS ）が演算される（ステップＳ５）。上述した例のサンプリング時間が５ミリｓｅｃのときには、一定時間ｔは１〜３ｍｉｎ程度に選定される。
【００５０】
次いで、補間・加減速制御部１３から出力される早送り．切削送りの状態信号に応じて送り軸の動作が早送りモードであるか否かの判断が行われる（ステップＳ６）。早送りモードであれば、一定時間ｔの早送り発熱量ＱR を演算する過程を実行する（ステップＳ７）。また、早送りモードでなければ、切削送りモードであるか否かを判断する過程に進む（ステップＳ８）。そして、切削送りモードであれば、切削送り発熱量・切削送り加減速発熱量演算部４３によって、一定時間ｔ毎の切削送り発熱量ＱC と切削負荷発熱量ＱCLとを演算する（ステップＳ９）。また、早送りモードでも切削送りモードでもないことが判断されたときは、送り軸は送り停止中と判断して一定時間ｔの経過を待つべく、次の処理過程（ステップＳ１０）に進む。
【００５１】
かくしてステップＳ１０においては、先ず、発熱量演算の実行時間間隔として予め設定した一定時間ｔが経過したか否かの判断がなされる。
そして、一定時間ｔが経過していない場合には、上述したステップＳ２に戻って演算が再開され、一定時間ｔにおける諸発熱量ＱA 、ＱR 、ＱC 、ＱCL等の演算が行われる。
【００５２】
一定時間ｔ毎の総発熱量ＱA 、早送りモードの発熱量ＱR 等、切削送りモードの発熱量ＱC 、ＱCL等は、それぞれの演算部４１、４３、４５から出力されて早送り・切削送り加減速時定数演算部２１、切削送り速度オーバライド演算部２７へ送出される。
こうして、早送り・切削送り加減速時定数演算部２１および切削送り速度オーバライド演算部２７で総発熱量ＱA と許容発熱量Ｑa との大小関係の判断が実行される（ステップＳ１１）。そして、駆動手段の総発熱量ＱA がその許容発熱量Ｑa よりも大きい場合、つまり、図１２の上段のグラフ図において、許容発熱量Ｑa のラインを超過した状態では、その総発熱量ＱA を許容発熱量Ｑa 未満になるようにするため加減速時定数τr 、τC を変更、調節し、また切削送りにおける送り速度のオーバライドＦＶを変更、調節するための演算が早送り・切削送り加減速時定数演算部２１および切削送り速度オーバライド演算部２７で実行される（ステップ１２）。
【００５３】
このステップＳ１２における演算内容をより具体的に説明すると、ＱA ＞Ｑa のときは、そのＱA の超過量がＱa に対してどの位の割合であるかを演算し、かつ早送り発熱量ＱR と切削送り発熱量ＱC とが総発熱量ＱA に占める比率に応じて適正な早送りおよび切削送り加減速時定数τr 、τC を早送り・切削送り加減速時定数演算部２１で演算し、出力する。他方、切削送り速度オーバライド演算部２７では、サーボ制御部１５から取り出す切削負荷値に基づいて、切削送り発熱量ＱC に対する切削負荷発熱量ＱCLの比率に応じて切削送り速度オーバライド値ＦＶをＮＣプログラム５に基づく切削送り速度指令に基づいて設定される基準のオーバライド値ＦＶ0 に対する変更割合を演算し、出力するものである。
【００５４】
他方、上述したステップＳ１１の処理過程で、ＱA ＞Ｑa の条件が満たされないことが判断されると、ステップＳ１３の処理過程に進み、総発熱量ＱA がその許容発熱量Ｑa よりも小さいか否か（ＱA ＜Ｑa ）の判断処理が遂行される。その結果、ＱA ＜Ｑa が成立するときは、駆動手段の総発熱量ＱA が許容発熱量Ｑa 未満であることから、総発熱量ＱA が許容発熱量Ｑa を超過しない範囲で加減速度を増加させる、また切削送り速度を増速させる方向に制御するための加減速時定数τr 、τC とオーバライド値ＦＶの演算が実行される（ステップＳ１４）。詳述すると、このステップＳ１４では、総発熱量ＱA に対する早送り・切削送りの発熱量ＱR 、ＱC の比率に応じて加減速時定数τr 、τC がそれぞれの初期値τr0、τC0に近い値を得るように演算実行し、出力する。また、切削送り発熱量ＱC に対する切削負荷発熱量ＱCLの比率に応じて切削送り速度のオーバライドＦＶの値が初期に設定された基準オーバライド値ＦＶ0 （例えば、ＮＣプログラム５における指令速度において初期に設定したオーバライド値に対して１００％のように設定される。）に近いオーバライドＦＶの値が演算されて、出力される。
【００５５】
また、ステップＳ１３の判断過程で、ＱA ＜Ｑa でないことが判断されたときは総発熱量ＱA が許容発熱量Ｑa に等しい（ＱA ＝Ｑa ）ものと判断し、次の処理過程（ステップＳ１５）が実行される。この場合には、早送り・切削送り加減速時定数演算部２１および切削送り速度オーバライド演算部２７は、予め設定した早送りまたは切削送りの両モードにおける加減速時定数τr 、τC として初期値τr0、τC0を出力し、かつ切削送り速度のオーバライド値ＦＶを初期に設定した基準オーバライド値ＦＶ0 （＝１００％）を出力する。
【００５６】
かくしてステップＳ１２、ステップＳ１４またはステップＳ１５の処理過程を経てそれぞれの加減速時定数や切削送り速度のオーバライド値が出力されると、それらのデータは、早送り・切削送り加減速時定数指令部２３からパラメータ格納部２５に一旦格納され、タイミングを合わせてＮＣ装置の補間・加減速制御部１３に出力されることによって加減速時定数のパラメータの書換えを有効にし（ステップＳ１６）、また、切削送り速度オーバライド指令部２９から切削送り速度のオーバライド値を補間・加減速制御部１３へ出力し、指令値にする（ステップＳ１７）。
【００５７】
こうして一定時間ｔにおける制御処理が完了すると、再び、次の一定時間ｔにおける制御処理を実行すべく、ステップＳ２に戻り、新たな一定時間ｔに関して上述の判断過程や処理過程が繰り返される。
なお、図１３におけるグラフ図は、各一定時間ｔ毎に繰り返した判断過程や処理過程を経た結果の早送り、切削送りの両モードでの加減速時定数τr 、τC の変更状況やオーバライド値ＦＶの変更状況を時間経過に対して示したものである。
【００５８】
上述から明らかなように、第１の実施形態に係る制御方法と装置によれば、ＮＣプログラムに従って指令を実行することによりワークの加工を遂行する数値制御工作機械において、サーボアンプ１５ｂ、送り軸モータ３からなる送り軸の駆動手段の動作中に、数値制御の指令データから同駆動手段の発熱状態をシミュレート演算して駆動手段が時々刻々に有する温度状態を求め、しかも駆動手段の発熱量を一定時間毎に総発熱量としてばかりでなく、早送り、切削送りの両送りモード状態間における変化や加減速状態、切削加工における負荷変動に対応したそれぞれの発熱量をも演算し、求めた温度や発熱量の演算データに基づいて駆動手段が許容温度を越えないように制御するから、加減速頻度が高い加工運転や切削負荷の大きな重切削加工運転でも、駆動手段が許容発熱量に対して適正に制御され、オーバーヒートを起こすことはないのである。故に、工作機械を長時間に亘り連続運転することも可能となり、その結果、数値制御工作機械における加工能率の向上を達成することが可能となるのである。
【００５９】
次に、図３、図４を参照して本発明の第２の実施形態の構成を説明する。
この第２の実施形態が上述した第１の実施形態と異なる点は、早送り、切削送りの両送りモードにおける加減速時定数の演算を実行する構成と演算方法が異なる点にある。故に、前実施形態と構成上で同じ又は同様の機能部に関しては同じ参照番号で示してある。
【００６０】
すなわち、第２の実施形態においては、早送り・切削送り加減速時定数演算部２１は、駆動手段発熱量演算部３１から駆動手段の時々刻々の温度データを受信する構成を有し、他方、データ記憶部１７に予め駆動手段に関して実験的に求めた各送りモードにおける温度状態を設定温度データとして設定、記憶し、このデータ記憶部１７から直接、早送り・切削送り加減速時定数演算部２１に設定温度データが入力される構成を有しているのである。もちろん、データ記憶部１７には前実施形態の場合と同様に、駆動手段の発熱量、放熱量、蓄熱量を演算するための一定演算式の種々の定数類、初期値、送り軸モータやサーボアンプの性能に関する種々の定数、定格電流、許容温度等も上述した設定温度データと共に設定、記憶されていることは言うまでもない。なお、この場合の駆動手段の許容温度は、同手段が低い温度状態のときには、高めに設定し、温度上昇に応じて定格温度（定格電流で連続運転した場合の定常温度値）に近づける温度データとして設定、記憶され、この温度データに対応させた加減速時定数τC 、τr の値も設定、記憶される。
【００６１】
この図３、図４の構成を有した第２実施形態による制御方法を図２０、図２１および図２２に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。
先ず、データ記憶部１７に必要データを記憶する（ステップＳ１０１）。この場合の必要データは、サーボアンプ１５ｂ、送り軸モータ３に関する設計上の種々の定数や定格電流、許容温度曲線、該許容温度曲線に応じた加減速時定数τC 、τr とその初期値τC0、τr0、駆動手段発熱量演算部３１で演算に用いられる式（１）〜（３）等を始めとした諸式の定数等であり、先の実施形態と同様に通常、設計上のデータや予め実験で求めたデータを数値制御工作機械１の製造の段階で記憶、設定しておく。次に、数値制御工作機械１をＮＣプログラム５で運転したとき、サーボ制御部１５から電流データまたはトルク指令データを駆動手段発熱モデル３３に逐次取り込む（ステップＳ１０２）。この場合に、電流データまたはトルク指令データは、微小時間毎にサンプリング方式で取り込むことは前述の実施形態と同じである。
【００６２】
次いで、取り込まれた電流データまたはトルク指令データに従って駆動手段発熱モデル３３、駆動手段放熱モデル３５、駆動手段蓄熱モデル３７が、駆動手段をなすサーボアンプ１５ｂ、送り軸モータ３についてそれぞれの演算式に従って時々刻々、シミュレート演算し、刻々の演算結果による温度を時間経過に対する駆動手段の温度データ（例えば、図１５の温度曲線（１）、（２）等）として、駆動手段蓄熱モデル３７から駆動手段発熱量演算部３１の出力データの形で出力する（ステップＳ１０３）。
【００６３】
従って、許容発熱量演算部１９は、予めデータ記憶部１７に設定された定格発熱量のデータと上記駆動手段発熱量演算部３１から出力された駆動手段の温度データとに基づいて、例えば送り軸モータ３の同温度に応じた許容発熱量Ｑa を演算する（ステップＳ１０４）。
この場合に、モータ温度ＭＴがデータ記憶部１７に記憶された許容温度ＭＴa と比較して十分に低いときは、許容発熱量Ｑa を図１４の曲線の左方にあるような大きな値にするように、データ記憶部１７に図１４の曲線も予め設定、記憶されている。
【００６４】
他方、駆動手段発熱量演算部３１でシミュレーション演算した駆動手段の温度が駆動手段蓄熱モデル３７から出力されるとき、その出力データに基づいて、図２２のフローチャートに従う加減速時定数の演算処理過程も遂行されるが、これに就いては、後述する。
上記ステップＳ１０４の許容発熱量Ｑa の演算に引き続いて、送り別発熱量演算部３９における演算が実行される。すなわち、総発熱量演算部４１では一定時間ｔ毎の駆動手段の総発熱量ＱA （＝ＱR ＋ＱC ＋ＱS ）が演算される（ステップＳ１０５）。なお、前述の第１の実施形態と同様に、サンプリング時間が例えば、５ミリｓｅｃのときには、一定時間ｔは１〜３ｍｉｎ程度に選定される。
【００６５】
次いで、補間・加減速制御部１３から出力される早送り・切削送りの状態信号に応じて送り軸の動作が早送りモードであるか否かの判断が行われる（ステップＳ１０６）。早送りモードであれば、一定時間ｔの早送り発熱量ＱR を演算する過程を実行する（ステップＳ１０７）。また、早送りモードでなければ、切削送りモードであるか否かを判断する過程に進む（ステップＳ１０８）。そして、切削送りモードであれば、切削送り発熱量・切削送り加減速発熱量演算部４３によって一定時間ｔの切削送り発熱量ＱC と切削負荷発熱量ＱCLとを演算する（Ｓ１０９）。また、早送りモードでも切削送りモードでもないことが判断されたときは、送り軸は送り停止中と判断して一定時間ｔの経過を待つべく、次の処理過程（ステップＳ１１０）に進む。
【００６６】
かくしてステップＳ１１０においては、先ず、発熱量演算の実行時間間隔として予め設定した一定時間ｔが経過したか否かの判断がなされる。
そして、一定時間ｔが経過していない場合には、上述したステップＳ１０２に戻って演算が再開され、一定時間ｔにおける諸発熱量ＱA 、ＱR 、ＱC 、ＱCL等の演算が行われる。
【００６７】
このとき、第２の実施形態の制御方法では、一定時間ｔ毎の総発熱量ＱA と切削送りモードの発熱量ＱC 、ＱCL等とが、それぞれの演算部４１、４３から出力されて切削送り速度オーバライド演算部２７へ送出される。
こうして、切削送り速度オーバライド演算部２７では総発熱量ＱA と許容発熱量Ｑa との大小関係の判断が実行される（ステップＳ１１１）。そして、駆動手段の総発熱量ＱA がその許容発熱量Ｑa よりも大きい場合、つまり、図１２の上段のグラフ図において、許容発熱量Ｑa のラインを超過した状態では、その総発熱量ＱA を許容発熱量Ｑa 未満になるようにするため、切削送りにおける送り速度のオーバライド値ＦＶを変更、調節するための演算が切削送り速度オーバライド演算部２７で実行される（ステップＳ１１２）。
【００６８】
上記のステップＳ１１２における演算内容をより具体的に説明すると、発熱量条件がＱA ＞Ｑa のときは、そのＱA の超過量が許容発熱量Ｑa に対してどの位の割合であるかを演算し、かつ切削送り速度オーバライド演算部２７では、サーボ制御部１５から取り出す切削負荷の値に基づいて、切削送り発熱量ＱC に対する切削負荷発熱量ＱCLの比率に応じて切削送り速度オーバライド値ＦＶを、ＮＣプログラム５に基づく切削送り速度指令に基づいて設定される基準オーバライド値ＦＶ0 に対する変更割合を演算し、出力するものである。
【００６９】
他方、上述したステップＳ１１１の処理過程で、ＱA ＞Ｑa の条件が満たされないことが判断されると、ステップＳ１１３の処理過程に進み、総発熱量ＱA が許容発熱量Ｑa よりも小さいか否か（ＱA ＜Ｑa ）の判断処理が遂行される。その結果、ＱA ＜Ｑa が成立するときは、駆動手段の総発熱量ＱA が許容発熱量Ｑa 未満であることから、総発熱量ＱA が許容発熱量Ｑa を超過しない範囲で切削送り速度を増速させる方向に制御すべく切削送り速度オーバライド値ＦＶの演算が実行される（ステップＳ１１４）。詳述すると、このステップＳ１１４では、切削送り発熱量ＱC に対する切削負荷発熱量ＱCLの比率に応じて切削送り速度のオーバライド値ＦＶの初期に設定される基準オーバライド値ＦＶ0 （例えば、ＮＣプログラム５における指令速度において初期に設定したオーバライド値に対して１００％のように設定される。）に近いオーバライドＦＶの値が演算されて、出力される。
【００７０】
また、ステップＳ１１３の判断過程で、ＱA ＜Ｑa でないことが判断されたときは、総発熱量ＱA が許容発熱量Ｑa に等しい（ＱA ＝Ｑa ）ものと判断し、次の処理過程（ステップＳ１１５）が実行される。すなわち、切削送り速度オーバライド演算部２７は、予め設定した早送りまたは切削送りの両モードにおける切削送り速度のオーバライド値ＦＶを初期設定した基準オーバライド値ＦＶ0 （＝１００％）を出力する。
【００７１】
かくしてステップＳ１１２、ステップＳ１１４またはステップＳ１１５の処理過程を経て、それぞれの切削送り速度のオーバライド値が出力されると、切削送り速度オーバライド指令部２９から切削送り速度のオーバライド値ＦＶを補間・加減速制御部１３へ出力し、指令する（ステップＳ１１６）。
ここで、図２２に示したフローチャートを参照すると、上述した駆動手段の温度、例えば送り軸モータ３の温度ＭＴをステップＳ１０３で演算し、その演算結果のモータ温度ＭＴが駆動手段発熱量演算部３１から早送り・切削送り加減速時定数演算部２１に出力されると、そこで加減速時定数τr 、τc の演算を実行して出力する処理過程が説明されている。サーボアンプ１５ｂに就いても同様にサーボ制御部１５から取り出された電流データまたはトルク指令データから駆動手段発熱量演算部３１でアンプ温度が演算され、出力されている。
【００７２】
従って、これらのモータ温度ＭＴとアンプ温度とから駆動手段の温度データが演算される（ステップＳ１１８）。また、早送り・切削送り加減速時定数演算部２１は、データ記憶部１７に予め設定、記憶させた駆動手段の温度データを読み込み、演算した温度データと設定温度データとの比較を行う（ステップＳ１１９）。
【００７３】
そして、演算した温度データが設定した温度データより大きいと判断されたときには（ステップＳ１２０）、データ記憶部１７に予め設定された温度データに対応させて設定、記憶された早送り加減速時定数と切削送り加減速時定数の初期値τr0、τc0を調節して各送り軸に適正な加減速時定数τr 、τc を演算する（ステップ１２１）。そして、演算された加減速時定数τr 、τc は早送り・切削送り加減速時定数指令部２３に送出され、パラメータ格納部２５に一旦、格納後に、数値制御工作機械１の運転動作の進捗にタイミングを合わせてＮＣ装置の補間・加減速制御部１３へ出力する（ステップＳ１２２）。
【００７４】
他方、ステップＳ１２０で演算した温度データが設定した温度データより小さいと判断されたときには、データ記憶部１７に予め設定された温度データに対応させて設定、記憶された加減速時定数τr0、τc0を、またはτr0、τc0に近づくよう加減速時定数を演算、調節し、早送り・切削送り加減速時定数指令部２３を経て、パラメータ格納部２５に送出、格納し、その後、同様にタイミングを合わせてＮＣ装置の補間・加減速制御部１３へ出力する（ステップＳ１２３）。
【００７５】
こうして、シミュレーション演算された駆動手段の温度データに応じて加減速時定数τr 、τc がＮＣ装置の補間・加減速制御部１５へ出力されると、同補間・加減速制御部１５は、図２０のフローチャートにおけるステップＳ１１７で示すように、早送り・切削送りの加減速時定数τr 、τc のパラメータを書き換えて指令データとして有効化し、サーボ制御部１５に向けて出力する。
【００７６】
このようにして一定時間ｔにおける制御処理が完了すると、再び、次の一定時間ｔにおける制御処理を実行すべく、ステップＳ１０２に戻り、新たな一定時間ｔに関して上述の判断過程や処理過程が繰り返される。
上述のようにして、この第２の実施形態に係る数値制御による工作機械の制御方法および装置においても、ＮＣプログラムに従って指令を実行することによりワークの加工を遂行する数値制御工作機械において、サーボアンプ１５ｂ、送り軸モータ３からなる送り軸の駆動手段の動作中に、ＮＣプログラムに基づくＮＣ指令データ（駆動手段の駆動電流値またはトルク指令値）から同駆動手段の発熱状態をシミュレート演算し、駆動手段が時々刻々に有する温度データを求め、しかも駆動手段の発熱量を一定時間毎に総発熱量としてばかりでなく、早送り、切削送りの両送りモード状態間における変化や加減速状態、切削負荷の変動に対応したそれぞれの発熱量をも演算し、求めた温度や発熱量の演算データと予め設計値または実験値として設定、記憶したデータとに基づいて駆動手段が許容温度を越えないように制御するから、加減速頻度が高い加工運転や切削負荷の大きな重切削加工運転でも、駆動手段が許容発熱量に対して適正に制御され、オーバーヒートを起こすことはないのである。故に、工作機械を長時間に亘り連続運転することも可能となり、その結果、数値制御工作機械における加工能率の向上を達成することが可能となることは、前実施形態と同様である。
【００７７】
次に、図５、図６を参照して本発明の第３の実施形態の構成を説明する。
この第３の実施形態が上述した第１、第２の実施形態と異なる点は、早送り、切削送りの両送りモードにおける加減速時定数の演算を実行する構成と演算方法が更に異なる点にある。故に、前述した第１、第２の実施形態と構成上で同じ又は同様の機能部に関しては同じ参照番号で示してある。
【００７８】
すなわち、第３の実施形態においては、ＮＣ装置のサーボ制御部１５から送り軸の駆動手段に関して取り出す電流データまたはトルク指令データを駆動手段発熱量演算部３１に入力して同駆動手段の温度のデータをシミュレーション演算する構成は同じである。また、この駆動手段発熱量演算部３１の駆動手段発熱モデル３３が所定の演算式に従って演算した発熱量に基づいて、早送り、切削送りの送りモード別に発熱量を演算し、また駆動手段の総発熱量を演算する送り別発熱量演算部３９を備えている構成も同様である。
【００７９】
また、データ記憶部１７には、予め駆動手段に関して実験的に求めた各送りモードにおける温度状態が設定温度曲線として設定、記憶され、更に前実施形態の場合と同様に、駆動手段の発熱量、放熱量、蓄熱量を演算するための一定演算式（１）〜（３）の種々の定数類、初期値、送り軸モータ３やサーボアンプ１５ｂの性能に関する種々の定数、定格電流、電流データまたはトルク指令データと駆動手段の温度との関係、許容温度等も上述した設定温度曲線と共に設定、記憶されている。なお、駆動手段の許容温度は、定格電流を連続して供給したときの駆動手段の温度の変化を表した温度曲線（図１５参照）および該温度曲線の傾きθと送り軸の加減速時定数τとの関係（図１６参照）を示すデータとして設定、記憶されており、これらのデータは予め実験的に求められたものであることは言うまでもない。そして、許容温度の温度曲線は、駆動手段が低い温度状態のときには、高めに設定し、温度上昇に応じて定格温度（定格電流で連続運転した場合の定常温度値）に近づける温度曲線として設定、記憶され、この温度曲線に対応させた加減速時定数τC 、τr の値も設定、記憶される。
【００８０】
さて、第３の実施形態には前述した２つの実施形態と異なり、温度データ演算部４７が設けられている。この温度データ演算部４７は、ＮＣ装置のサーボ制御部１５から指令データとしての電流データとトルク指令データとを得て、データ記憶部１７から得る電流データまたはトルク指令データと駆動手段の温度との関係に照らして、刻々の駆動手段の温度を予測演算し、図１５の温度曲線（１）や（２）を得るものである。そして、この温度データ演算部４７で演算した温度曲線は、予めデータ記憶部１７に記憶した許容温度の温度曲線と比較され、その比較結果に基づいて早送り・切削送り加減速時定数演算部２１において早送り、切削送りの両送りモードにおける加減速時定数τr 、τc の演算が行われ、この演算結果を早送り・切削送り加減速時定数指令部２３に送出し、さらにＮＣ装置のパラメータ格納部２５を介して補間・加減速制御部１３へ出力される構成となっている。
【００８１】
また、切削送り速度オーバライド演算部２７は、送り別発熱量演算部３９の総発熱量演算部４１から駆動手段の総発熱量の演算データを、切削送り発熱量・切削送り加減速発熱量演算部４３から駆動手段の切削送り発熱量ＱC と切削負荷発熱量ＱCLとの演算データを得るように接続され、またサーボ制御部１５から切削負荷値に関する指令データを得るように接続されている。さらに切削送り速度オーバライド演算部２７は、許容発熱量演算部１９に接続されて、同演算部１９が、データ記憶部１７から取り出した駆動手段の定格発熱量ＱT と駆動手段発熱量演算部３１から得た駆動手段の温度データとに基づいて演算した許容発熱量Ｑa を得るように構成されている。
【００８２】
こうして切削送り速度オーバライド演算部２７は、切削負荷と関連させて駆動手段の総発熱量ＱA と許容発熱量Ｑa との関係から適正な切削送り速度オーバライド値ＦＶを演算し、切削送り速度オーバライド指令部２９を介してＮＣ装置の補間・加減速制御部１３に出力する構成となっている。
次に、図２３、図２４および図２５に示すフローチャートを参照して第３の実施形態の制御方法について詳細に説明する。
【００８３】
先ず、データ記憶部１７に必要データを記憶する（ステップＳ２０１）。この場合の必要データは、上述した通りの設計値、実験値等に基づく諸データや曲線類であり、数値制御工作機械１の製造の段階で記憶、設定しておく。次に、数値制御工作機械１をＮＣプログラム５で運転したとき、サーボ制御部１５から電流データまたはトルク指令データを駆動手段発熱モデル３３に逐次取り込む（ステップＳ２０２）。この場合に、電流データまたはトルク指令データは、微小時間毎にサンプリング方式で取り込むことは前述の実施形態と同じである。
【００８４】
次いで、取り込まれた電流またはトルク指令のデータに従って駆動手段発熱モデル３３、駆動手段放熱モデル３５、駆動手段蓄熱モデル３７が駆動手段をなすサーボアンプ１５ｂ、送り軸モータ３についてそれぞれの演算式に従って時々刻々、シミュレート演算し、刻々の演算結果による温度を時間経過に対する駆動手段の温度データとして、駆動手段蓄熱モデル３７から駆動手段発熱量演算部３１の出力データの形で出力する（ステップＳ２０３）。
【００８５】
従って、許容発熱量演算部１９は、予めデータ記憶部１７に設定された定格発熱量のデータと上記駆動手段発熱量演算部３１から出力された駆動手段の温度データとに基づいて、駆動手段における例えば送り軸モータ３の同温度に応じた許容発熱量Ｑa を演算する（ステップＳ２０４）。
この場合に、モータ温度がデータ記憶部１７に記憶された許容温度ＭＴa と比較して十分に低いときは、許容発熱量Ｑa を図１４の曲線の左方にあるような大きな値にするように、データ記憶部１７に図１４の曲線も予め設定、記憶されている。
【００８６】
他方、駆動手段発熱量演算部３１でシミュレーション演算した駆動手段の温度が駆動手段蓄熱モデル３７から出力されるとき、その出力データに基づいて、図２５のフローチャートに従う加減速時定数の演算処理過程も遂行されるが、これに就いては、後述する。
上記ステップＳ２０４の許容発熱量Ｑa の演算に引き続いて、送り別発熱量演算部３９において演算が実行される。すなわち、総発熱量演算部４１では、一定時間ｔ毎の駆動手段の総発熱量ＱA （＝ＱR ＋ＱC ＋ＱS ）が演算される（ステップＳ２０５）。なお、既述の実施形態と同様に、サンプリング時間が例えば、５ミリｓｅｃのときには、一定時間ｔは１〜３ｍｉｎ程度に選定される。
【００８７】
次いで、補間・加減速制御部１３から出力される早送り．切削送りの状態信号に応じて送り軸の動作が早送りモードであるか否かの判断が行われる（ステップＳ２０６）。早送りモードであれば、一定時間ｔの早送り発熱量ＱR を演算する過程を実行する（ステップＳ２０７）。また、早送りモードでなければ、切削送りモードであるか否かを判断する過程に進む（ステップＳ２０８）。そして、切削送りモードであれば、切削送り発熱量・切削送り加減速発熱量演算部４３によって一定時間ｔの切削送り発熱量ＱC と切削負荷発熱量ＱCLとを演算する（Ｓ２０９）。また、早送りモードでも切削送りモードでもないことが判断されたときは、送り軸は送り停止中と判断して一定時間ｔの経過を待つべく、次の処理過程（ステップＳ２１０）に進む。
【００８８】
かくしてステップＳ２１０においては、先ず、発熱量演算の実行時間間隔として予め設定した一定時間ｔが経過したか否かの判断がなされる。
そして、一定時間ｔが経過していない場合には、上述したステップＳ２０２に戻って演算が再開され、一定時間ｔにおける諸発熱量ＱA 、ＱR 、ＱC 、ＱCL等の演算が行われる。
【００８９】
このとき、第３の実施形態の制御方法では、一定時間ｔ毎の総発熱量ＱA と切削送りモードの発熱量ＱC 、ＱCL等とが、それぞれの演算部４１、４３から出力されて切削送り速度オーバライド演算部２７へ送出される。
こうして、切削送り速度オーバライド演算部２７では総発熱量ＱA と許容発熱量Ｑa との大小関係の判断が実行される（ステップＳ２１１）。そして、駆動手段の総発熱量ＱA がその許容発熱量Ｑa よりも大きい場合、つまり、図１２の上段のグラフ図において、許容発熱量Ｑa のラインを超過した状態では、その総発熱量ＱA を許容発熱量Ｑa 未満になるようにするため、切削送りにおける送り速度のオーバライド値ＦＶを変更、調節するための演算が切削送り速度オーバライド演算部２７で実行される（ステップＳ２１２）。
【００９０】
上記のステップＳ２１２における演算内容をより具体的に説明すると、発熱量条件がＱA ＞Ｑa のときは、そのＱA の超過量が許容発熱量Ｑa に対してどの位の割合であるかを演算し、かつ切削送り速度オーバライド演算部２７では、サーボ制御部１５から取り出す切削負荷の値に基づいて、切削送り発熱量ＱC に対する切削負荷発熱量ＱCLの比率に応じて切削送り速度オーバライド値ＦＶをＮＣプログラム５に基づく切削送り速度指令に基づいて設定される基準オーバライド値ＦＶ0 に対する変更割合を演算し、出力するものである。
【００９１】
他方、上述したステップＳ２１１の処理過程で、ＱA ＞Ｑa の条件が満たされないことが判断されると、ステップＳ２１３の処理過程に進み、総発熱量ＱA が許容発熱量Ｑa よりも小さいか否か（ＱA ＜Ｑa ）の判断処理が遂行される。その結果、ＱA ＜Ｑa が成立するときは、駆動手段の総発熱量ＱA が許容発熱量Ｑa 未満であることから、総発熱量ＱA が許容発熱量Ｑa を超過しない範囲で切削送り速度を増速させる方向に制御すべく切削送り速度オーバライド値ＦＶの演算が実行される（ステップＳ２１４）。詳述すると、このステップＳ２１４では、切削送り発熱量ＱC に対する切削負荷発熱量ＱCLの比率に応じて切削送り速度のオーバライド値ＦＶの初期に設定される基準オーバライド値ＦＶ0 （例えば、ＮＣプログラム５における指令速度において初期に設定したオーバライド値に対して１００％のように設定される。）に近いオーバライド値ＦＶが演算されて、出力される。
【００９２】
また、ステップＳ２１３の判断過程で、ＱA ＜Ｑa でないことが判断されたときは、総発熱量ＱA が許容発熱量Ｑa に等しい（ＱA ＝Ｑa ）ものと判断し、次の処理過程（ステップＳ２１５）が実行される。すなわち、切削送り速度オーバライド演算部２７は、予め設定した早送りまたは切削送りの両モードにおける切削送り速度のオーバライド値ＦＶを初期設定した基準オーバライド値ＦＶ0 （＝１００％）を出力する。
【００９３】
かくしてステップＳ２１２、ステップＳ２１４またはステップＳ２１５の処理過程を経て、それぞれの切削送り速度のオーバライド値が出力されると、切削送り速度オーバライド指令部２９から切削送り速度のオーバライド値ＦＶを補間・加減速制御部１３へ出力し、指令する（ステップＳ２１６）。
ここで、図２５に示したフローチャートを参照すると、温度データ演算部４７によって駆動手段の温度曲線を作成する演算が行われる（ステップＳ２１８）。
【００９４】
この作成された温度曲線は早送り・切削送り加減速時定数演算部２１に出力されるので、同演算部２１においては、両曲線の傾きθ（温度曲線（１）の場合にはθ1 、温度曲線（２）の場合にはθ2 ）とデータ記憶部１７から送出される予め設定された温度曲線（定格電流時の温度曲線であり、例えば、図１５の縦軸上における同温度ＭＴ1 においては傾きθ0 を呈する）との比較が行われる（ステップＳ２１９）。
【００９５】
そして、作成した温度曲線の傾きが設定した温度曲線の傾きよりも大きいことが判断されると、早送り、切削送りの両送りモードにおける加減速時の発熱量ＱRA、ＱCAが駆動手段の定格発熱量ＱT よりも大きいことを意味するため、各送り軸の加減速時定数τr 、τc を適正な値とするための演算が実行されるのである（ステップ２２１）。
【００９６】
そして、演算した各送り軸の加減速時定数τr 、τc をＮＣ装置の補間・加減速制御部１３にパラメータ格納部２５を介して出力する。つまり、一旦、パラメータ格納部２５に格納し、数値制御工作機械１の運転動作の進捗にタイミングを合わせてＮＣ装置の補間・加減速制御部１３に出力するものである（ステップ２２２）。
【００９７】
他方、作成した温度曲線の傾きが設定した温度曲線の傾きよりも小さいことが判断されたときは、予め初期値として設定した各送り軸の加減速時定数τr0、τc0を、またはτr0、τc0に近づくよう加減速時定数を演算、調節し、上記同様にタイミングを合わせて補間・加減速制御部１３に出力する（ステップＳ２２３）。
【００９８】
なお、駆動手段の温度曲線は、図１５に示すようなグラフ形式のほかに、時間Ｔと傾きθとの関係を所定の時間間隔で数表化した形式のものとしても良い。
次に、図７、図８を参照して、本発明に係る数値制御による工作機械の制御方法と装置の第４の実施形態の構成および作用について説明する。
この第４の実施形態は、上述した第３の実施形態の変形例に係る実施形態である。すなわち、第３の実施形態が駆動手段の早送り、切削送りにおける加減速時定数の演算に当たり、同駆動手段が呈する温度曲線の傾きθに着目したものであるが、本第４の実施形態では早送り、切削送りにおける加減速の回数に着目して制御を行うものである。
【００９９】
さて、第４の実施形態においてもＮＣプログラム５から数値制御工作機械１の送り軸モータ３を駆動制御するまでの通常の制御は、既述した第１〜第３の実施形態と同じであるので、以下に異なる構成について説明する。
まず、第３の実施形態と同様に、温度データ演算部４７を備えているが、本第４の実施形態における温度データ演算部４７は、サーボ制御部１５から得る電流データまたはトルク指令データを得る構成は備えていない。すなわち、同温度データ演算部４７は、ＮＣ装置のプログラム読取解釈部７またはプログラム実行指令部１１から指令データを入力するよう接続され、またデータ記憶部１７および早送り・切削送り加減速時定数演算部２１に接続されている。
【０１００】
データ記憶部１７には、数値制御工作機械１に適合した送り軸の早送りおよび切削送りにおけるそれぞれの加減速時定数τr0、τc0が初期値として、またその送り軸の駆動手段の単位時間当たりの許容加減速回数および図１７に示すような単位時間当たりの加減速回数Ｎと送り軸の加減速時定数τr0、τc0との関係を予め実験等によって求め、設定、記憶されている。また、必要に応じて加工すべきワーク重量を設定、記憶したり、各送り軸モータ３やサーボアンプ１５ｂのサイズ等も設定、記憶する。
【０１０１】
温度データ演算部４７は、送り軸の駆動手段の温度データを予測演算するのであるが、駆動手段の温度と相関関係にある単位時間当たりの送り軸の加減速回数Ｎに着目し、この単位時間当たりの加減速回数Ｎを温度データとして計数し、演算するように作動する。このとき、単位時間当たりの加減速回数Ｎは、プログラム実行指令部１１（又は破線図示のようにプログラム読取解釈部７）から動作の進行に応じて補間・加減速制御部１３へ送出されるプログラムデータと同じプログラムデータを受け取り、計数されるものである。
【０１０２】
早送り・切削送り加減速時定数演算部２１は、温度データ演算部４７からの演算結果を受けて、刻々の状態に適合した送り軸の加減速時定数τr 、τc をデータ記憶部１７に記憶してある単位時間当たりの加減速回数Ｎと加減速時定数τr 、τc との関係から演算し、出力する。早送り・切削送り加減速時定数指令部２３は、早送り・切削送り加減速時定数演算部２１から出力された刻々の状態に合った送り軸の加減速時定数τr 、τc を数値制御工作機械１の運転動作の進捗にタイミングを合わせてＮＣ装置のパラメータ格納部２５を介して補間・加減速制御部１３へ指令する。なお、制御の初期においては、データ記憶部１７から補間・加減速制御部１３へ予め設定した送り軸の加減速時定数τr0、τc0が直接、送出される。
【０１０３】
他方、第４の実施形態においても、駆動手段発熱量演算部３１、送り別発熱量演算部３９が具備され、サーボ制御部１５からの駆動手段の電流データまたはトルク指令データに基づいて、駆動手段の温度（送り軸モータ温度ＭＴ等）、早送り発熱量ＱR 、早送り加減速発熱量ＱRA、切削送り発熱量ＱC 、切削送り加減速発熱量ＱCA、切削負荷発熱量ＱCL、総発熱量ＱA 等が刻々演算、出力されている。従って、切削送り速度オーバライド演算部２７は、サーボ制御部１５から刻々取り込む切削負荷値の指令データに基づく切削負荷と関連させて駆動手段の刻々の総発熱量ＱA 、切削負荷発熱量ＱCL、許容発熱量演算部１９が演算する駆動手段の許容発熱量Ｑa 等から送り軸の切削送りにおける適正な送り速度オーバライド値ＦＶを演算する。そして、演算された送り速度オーバライド値ＦＶは、切削送り速度オーバライド指令部２９を経てＮＣ装置の補間・加減速制御部１３へ指令出力として出力される構成を有している。この切削送り速度オーバライド値ＦＶを指令する構成は、既述した第１〜３の実施形態の場合と全く同じである。
【０１０４】
次に、この第４の実施形態に係る制御方法について、図２６、図２７および図２８に示すフローチャートに基づいて説明する。
なお、図２６、図２７に示すフローチャートは、切削送り速度オーバライド演算部２７による切削送り速度のオーバライド値ＦＶを駆動手段のシミュレーション演算に基づく総発熱量ＱA 、許容発熱量Ｑa 、切削送り発熱量ＱC 、切削送り加減速発熱量ＱCA等に基づいて、該総発熱量ＱA および該切削負荷発熱量ＱCLを判断条件として駆動手段の切削送り速度のオーバライド値ＦＶを演算し、ＮＣ装置の補間・加減速制御部１３へ出力する処理過程を説明しているものであるが、これらの処理過程Ｓ３０１〜Ｓ３１６は、前述した第３の実施形態における処理過程Ｓ２０１〜Ｓ２１６と同じであり、単にこれらの処理過程Ｓ２０１〜Ｓ２１６を処理過程Ｓ３０１〜Ｓ３１６と置換したものであるから、ここでは詳述を省く。
【０１０５】
然しながら、図２６、図２７のフローチャートにある図２８の処理過程については、同図２８のフローチャートを参照して以下に説明する。
図２８は、温度データ演算部４７、早送り・切削送り加減速時定数演算部２１等によって遂行される処理過程を示し、既述のように、同温度データ演算部４７は、ＮＣ装置のプログラム読取解釈部７又はプログラム実行指令部１１から出力されるプログラムデータを読み込む（ステップＳ３１８）。次いで、同温度データ演算部４７は、この読み込んだプログラムデータに基づいて駆動手段の単位時間当たりの加減速回数Ｎを計数する（ステップＳ３１９）。
【０１０６】
また、データ記憶部１７に予め設定、記憶された駆動手段に関する単位時間当たりの加減速回数Ｎと許容加減速回数とのデータも読み込んで、前者の計数した加減速回数Ｎと後者の許容加減速回数との比較を行う（ステップＳ３２０）。
そして、計数した加減速回数Ｎが許容加減速回数を越えているか否かを判断する（ステップＳ３２１）。この判断結果から、計数した加減速回数Ｎが許容加減速回数を越えているときには、データ記憶部１７から取り込んだ図１７の単位時間当たりの加減速回数と送り軸の加減速時定数τr 、τc との関係から、そのときの送り軸に合った適正な加減速時定数τr 、τc を演算する（ステップＳ３２２）。そして、演算した加減速時定数τr 、τc を早送り・切削送り加減速時定数指令部２３及びパラメータ格納部２５を介してＮＣ装置の補間・加減速制御部１３へ出力する（ステップＳ３２３）。
【０１０７】
また、上記のステップＳ３２１の判断結果から計数した加減速回数Ｎが許容加減速回数を越えていないときには、計数した加減速回数Ｎが許容加減速回数以下であることを意味するから、ステップＳ３０１で設定してある送り軸の加減速時定数τr0、τc0を、またはτr0、τc0に近づくよう加減速時定数を演算、調節し、早送り・切削送り加減速時定数指令部２３及びパラメータ格納部２５を介してＮＣ装置の補間・加減速制御部１３へ出力する（ステップＳ３２４）。すると、補間・加減速制御部１３は、早送りおよび切削送りの加減速時定数τr 、τc 等のパラメータを書き換えて有効化する（図２７のステップＳ３１７）。
【０１０８】
図１７において、送り軸の加減速時定数τr またはτc は上限値τMAX を有しており、この値は加減速を繰り返し連続して行わせても駆動手段がオーバーヒートを起こさない加減速時定数のことであり、このτMAX に対応する単位時間当たりの最大の加減速回数ＮP が存在する。つまり、ＮがＮP より大きい範囲では、τr またはτc はτMAX となる。なお、本第４の実施形態では、駆動手段の温度と単位時間当たりの加減速回数Ｎとは相関関係があることに着目し、温度データ演算部４７で温度データとしての単位時間当たりの加減速回数Ｎを計数することは、温度データを演算することと等価であるとしている。もちろん、この計数した単位時間当たりの加減速回数Ｎと、データ記憶部１７に予め設定、記憶してあるそのときの加工すべきワークの重量とから駆動手段の温度を予測演算により求め、前述した実施形態と同様の方法で送り軸の各送りモードにおける加減速時定数の制御を行ってもよい。
【０１０９】
次に、図９、図１０を参照して、本発明に係る数値制御による工作機械の制御方法と装置の第５の実施形態の構成および作用について説明する。
この第５の実施形態も上述の第３の実施形態の変形例に係る実施形態である。さて、第５の実施形態においてもＮＣプログラム５から数値制御工作機械１の送り軸モータ３を駆動制御するまでの通常の制御は、既述した第１〜第４の実施形態と同じであるので、以下に異なる構成について説明する。
【０１１０】
すなわち、第３の実施形態が駆動手段の早送り、切削送りにおける加減速時定数τr 、τC を演算するに当たり、温度データ演算部４７において同駆動手段が呈する温度曲線の傾きθに着目し、この温度曲線の傾きθと予め設定した温度曲線の傾きとの関係で演算したものであるが、本第５の実施形態では早送り及び切削送りにおける加減速時定数の演算に当たり、送り軸モータ３の温度を実測する温度検出センサ４９を更に設け（同じく点線図示のように、サーボアンプ１５ｂの温度実測を同温度検出センサ４９で実行する）、それによって駆動手段の実測温度を温度データ演算部４７に出力して実測温度データを作成し、早送り・切削送り加減速時定数演算部２１における早送り、切削送りの両送りモードの加減速時定数のτr 、τC の演算に当たっては、データ記憶部１７に予め設定、記憶させた許容温度データ、つまり定格電流のもとに駆動手段を連続運転して実験的に予め決定した許容温度のデータとの関係において加減速時定数を演算し、その演算で求めた加減速時定数によって制御を行うものである。
【０１１１】
データ記憶部１７には、上述した許容温度のデータと共に工作機械１に適合した送り軸の早送りおよび切削送りにおける該許容温度との関係におけるそれぞれの加減速時定数τr0、τc0が初期値として、予め実験等によって求めて設定、記憶されている。また、温度検出センサ４９の検出温度と駆動手段の実温度データとの関係も予め実験等によって求め、設定、記憶されている。また、各送り軸の送り軸モータ３やサーボアンプ１５ｂのサイズ等も設定、記憶されている。
【０１１２】
温度データ演算部４７は、温度検出センサ４９から受け取った温度データから実際の駆動手段（送り軸モータ３とサーボアンプ１５ｂとの両者）の温度をデータ記憶部１７に予め設定、記憶されている、検出した温度データと実温度との関係から演算する。早送り・切削送り加減速時定数演算部２１は、温度データ演算部４７からの駆動手段の実際の温度データを取り込み、データ記憶部１７から駆動手段の許容される所定の温度を取り込み、両者を比較して、比較結果に応じて送り軸の早送り、切削送りにおける加減速時定数τr 、τc を演算して出力する。このとき、早送り・切削送り加減速時定数指令部２３は、早送り・切削送り加減速時定数演算部２１から出力された刻々の状態に合った送り軸の早送り、切削送りにおける加減速時定数τr 、τc を、数値制御工作機械１の運転動作の進捗にタイミングを合わせてＮＣ装置のパラメータ格納部２５を介して補間・加減速制御部１３へ指令する。なお、制御の初期においては、データ記憶部１７から補間・加減速制御部１３へ予め初期の加減速時定数τr0、τc0が直接、送出される。
【０１１３】
他方、第５の実施形態においても、駆動手段発熱量演算部３１、送り別発熱量演算部３９が具備され、サーボ制御部１５からの駆動手段の電流データまたはトルク指令データに基づいて、駆動手段の温度（送り軸モータ温度ＭＴ）、早送り発熱量ＱR 、早送り加減速発熱量ＱRA、切削送り発熱量ＱC 、切削送り加減速発熱量ＱCA、切削負荷発熱量ＱCL、総発熱量ＱA 等が刻々演算されて出力されている。従って、切削送り速度オーバライド演算部２７は、サーボ制御部１５から刻々取り込む切削負荷値の指令データに基づく切削負荷と関連させて駆動手段の刻々の総発熱量ＱA 、切削負荷発熱量ＱCL、許容発熱量演算部１９が演算する駆動手段の許容発熱量Ｑa 等から送り軸の切削送りにおける適正な送り速度オーバライド値ＦＶを演算する。そして、演算された送り速度オーバライド値ＦＶは切削送り速度オーバライド指令部２９を経てＮＣ装置の補間・加減速制御部１３へ指令出力として出力される構成を有している。この切削送り速度オーバライド値ＦＶを指令する構成は、既述した第１〜４の実施形態の場合と全く同じである。
【０１１４】
次に、この第５の実施形態に係る制御方法について、図２９、図３０および図３１に示すフローチャートに基づいて説明する。
なお、図２９、図３０に示すフローチャートは、切削送り速度オーバライド演算部２７による切削送り速度のオーバライド値ＦＶを駆動手段のシミュレーション演算に基づく総発熱量ＱA 、許容発熱量Ｑa 、切削送り発熱量ＱC 、切削送り加減速発熱量ＱCA等に基づいて、該総発熱量ＱA および該切削負荷発熱量ＱCLを判断条件として駆動手段の切削送り速度のオーバライド値ＦＶを演算し、ＮＣ装置の補間・加減速制御部１３へ出力する処理過程を説明しているものであるが、これらの処理過程Ｓ４０１〜Ｓ４１６は、前述した第３、第４の実施形態における処理過程Ｓ２０１〜Ｓ２１６及びＳ３０１〜Ｓ３１６と同じであり、単にこれらの処理過程Ｓ２０１〜Ｓ２１６及びＳ３０１〜Ｓ３１６を処理過程Ｓ４０１〜Ｓ４１６と置換したものであるので、簡明のため詳述を省く。
【０１１５】
然しながら、同図２９、図３０のフローチャートにある図３１の処理過程については、図３１のフローチャートを参照して以下に説明する。
図３１は、温度データ演算部４７によって遂行される処理過程を示し、既述のように、同温度データ演算部４７は、温度検出センサ４９から駆動手段の温度検出値を刻々と受け取り（ステップＳ４１８）、またデータ記憶部１７から検出温度データと駆動手段の実際の温度との実験に基づく関係のデータを受け取り、両者から駆動手段の温度データを演算する（ステップＳ４１９）。
【０１１６】
早送り・切削送り加減速時定数演算部２１は、このとき、演算した駆動手段の温度データとデータ記憶部１７から取り込んだ図１１に示すような許容される所定の温度データＭＴa とを比較する（ステップＳ４２０）。通常、この許容される所定の温度データＭＴa は、駆動手段が熱条件によるアラーム状態になる上限温度より低い温度で、かつ定格電流時の温度曲線より図示のごとくやや高い温度に設定される。
【０１１７】
そして、演算した温度データが許容される所定の温度データＭＴa より大きいとき（ステップＳ４２１のＹの場合）、送り軸の早送り、切削送りの両送りモードにおける加減速時定数τr 、τc を予め設定された所定量だけ減少させて適正な加減速時定数にする演算を行い（ステップＳ４２２）、その演算結果を早送り・切削送り加減速時定数指令部２３及びＮＣ装置のデータ格納部２５を介して補間・加減速制御部１３へ出力する（ステップＳ４２３）。
【０１１８】
ステップＳ４２１のＮの場合、すなわち、演算した温度データが許容される所定の温度データＭＴa 以下の場合は、ステップＳ４０１で設定してある送り軸の加減速時定数τr0、τc0を、またはτr0、τc0に近づくよう加減速時定数を演算、調節し、早送り・切削送り加減速時定数指令部２３を介してそのまま一旦パラメータ格納部２５へ送出し、そこから補間・加減速制御部１３へ送出する（ステップＳ４２４）。この結果、図３０のステップＳ４１７に示すように、補間・加減速制御部１３が早送り、切削送りの加減速時定数τr 、τc のパラメータを書き換えて有効にする。
【０１１９】
なお、ステップＳ４２２で加減速時定数を小さくする演算で用いる所定量の値は、ステップＳ４０１で予めデータ記憶部１７に設定、記憶させておくものである。
以上に説明した第１〜第５の実施形態のいずれの構成によっても、最終的には刻々の駆動手段の温度状態に応じて送り軸の加減速時定数が自動的に適正値に制御され、また、切削送り速度のオーバライド値が適正値に設定されるから、駆動手段を構成するサーボアンプ１５ｂと送り軸モータ３のいずれもが決してオーバーヒートすることはないのである。
【０１２０】
また、上述した諸実施形態は、便宜上から数値制御工作機械が切削加工を行う例を代表的に取り上げて説明したが、送り軸系の駆動にサーボアンプを始めとする駆動用アンプと送り軸モータとから成る駆動手段を用いて、ワークに切削のみならずプレス加工やレーザ加工等を行う種々の数値制御による加工機械に本発明を適用することが可能である。また、加工機械に限ることなく、直線または回転による送り軸系を有し、上述同様の駆動手段を用いるロボット等の種々の数値制御型機械に対しても本発明が適用可能であることを付言する。
【０１２１】
【発明の効果】
以上の本発明における諸実施形態の説明を介して理解できるように、本発明は数値制御工作機械の駆動手段の発熱状態と温度状態とをＮＣプログラムに基づく指令データを取り込んでシミュレーション演算し、駆動手段の総発熱量、早送り・切削送り発熱量、早送り・切削送り加減速発熱量、切削負荷発熱量等を時々刻々のデータで得ることにより、或いは電流値またはトルク指令値から温度データを演算によって求めるようにし、これらの諸データを利用して工作機械の早送り、切削送りの両送りにおける加減速時定数を適正値に演算、制御し、かつ送り速度のオーバライド値を予めＮＣプログラムで指令するオーバライド値に対して適正な割合の値を演算し、ＮＣ制御系へフィードバックして有効化するから、ＮＣプログラムに基づく指令送り速度を変更することなく、駆動手段のオーバーヒートを未然に防止できるのである。
【０１２２】
そして、切削負荷の発熱量に応じて送り速度のオーバライド値を制御することから、切削負荷の大きな加工においても、駆動手段のオーバーヒートを回避して連続運転できるから、このような切削負荷の大きな加工に対しても加工能率を従来の制御方法に比較して著しく向上させることができるのである。
しかも、駆動手段の温度をシミュレーション演算する過程では、駆動手段の有する温度に応じて許容発熱量を可変にし、例えば、送り軸モータが冷えた低温状態にある間は、許容発熱量を大きくして駆動手段の発熱上昇を許容する等の機敏な制御を行うから、加工能率は一層の向上が望めるのである。
【０１２３】
そして、駆動手段が確実に未然にオーバーヒートを回避する制御が自動的に達成されているから、従来はオーバーヒートしない加工条件を考慮すべく、数値制御工作機械の運転に人が関与していたが、これらの人の負担をも大幅に軽減することが可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る数値制御による工作機械の制御装置の構成を簡明のため二分して示した左半分のブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る数値制御による工作機械の制御装置の構成を簡明のため二分して示した右半分のブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る数値制御による工作機械の制御装置の構成を簡明のため二分して示した左半分のブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る数値制御による工作機械の制御装置の構成を簡明のため二分して示した右半分のブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る数値制御による工作機械の制御装置の構成を簡明のため二分して示した左半分のブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る数値制御による工作機械の制御装置の構成を簡明のため二分して示した右半分のブロック図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る数値制御による工作機械の制御装置の構成を簡明のため二分して示した左半分のブロック図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る数値制御による工作機械の制御装置の構成を簡明のため二分して示した右半分のブロック図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る数値制御による工作機械の制御装置の構成を簡明のため二分して示した左半分のブロック図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る数値制御による工作機械の制御装置の構成を簡明のため二分して示した右半分のブロック図である。
【図１１】横軸を時間Ｔとし、縦軸をモータ温度ＭＴとした場合のモータ許容温度ＭＴa に対する温度曲線を示したグラフ図である。
【図１２】横軸を時間Ｔとした場合の一定時間ｔ毎のサーボアンプ、送り軸モータからなる駆動手段の総発熱量ＱA 、早送りと切削送りとの送り種別に応じた発熱量の両者をそれぞれの許容発熱量Ｑa に対比して縦軸に示したグラフ図である。
【図１３】横軸を時間Ｔとした場合の一定時間ｔ毎の加減速時定数と切削送り速度のオーバーライド値とその作用タイミングを縦軸に示したグラフ図である。
【図１４】横軸を時間Ｔとし、縦軸を駆動手段の許容発熱量Ｑa を示した場合に定格電流に対応した定格発熱量ＱT に対して、時間経過に応じて変える許容発熱量Ｑa のカーブを示したグラフ図である。
【図１５】第１〜第５の各実施形態において得られる時間経過Ｔに対する送り軸モータ又はサーボアンプの温度曲線とその傾きθの変化を示したグラフ図である。
【図１６】第２〜第５の実施形態において、図１５に示した温度曲線の傾きθと加減速時定数τとの関係を示したグラフ図である。
【図１７】第４の実施形態における単位時間当たりの加減速回数Ｎと加減速時定数τとの関係を示したグラフ図である。
【図１８】第１の実施形態による制御方法の制御過程を示すフローチャートの前半部分である。
【図１９】同フローチャートの後半部分である。
【図２０】第２の実施形態による制御方法の制御過程における一部を示すフローチャートの前半部分である。
【図２１】同フローチャートの後半部分である。
【図２２】第２の実施形態による制御方法の制御過程における残余の部分を示すフローチャートである。
【図２３】第３の実施形態による制御方法の制御過程における一部を示すフローチャートの前半部分である。
【図２４】同フローチャートの後半部分である。
【図２５】第３の実施形態による制御方法の制御過程における残余の部分を示すフローチャートである。
【図２６】第４の実施形態による制御方法の制御過程における一部を示すフローチャートの前半部分である。
【図２７】同フローチャートの後半部分である。
【図２８】第４の実施形態による制御方法の制御過程における残余の部分を示すフローチャートである。
【図２９】第５の実施形態による制御方法の制御過程における一部を示すフローチャートの前半部分である。
【図３０】同フローチャートの後半部分である。
【図３１】第５の実施形態による制御方法の制御過程における残余の部分を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…数値制御工作機械
３…送り軸モータ
５…ＮＣプログラム
７…プログラム読取解釈部
９…解釈済みプログラム記憶部
１１…プログラム実行指令部
１３…補間・加減速制御部
１５…サーボ制御部
１７…データ記憶部
１９…許容発熱量演算部
２１…早送り・切削送り加減速時定数演算部
２３…早送り・切削送り加減速時定数指令部
２５…パラメータ格納部
２７…切削送り速度オーバライド演算部
２９…切削送り速度オーバライド指令部
３１…駆動手段発熱量演算部
３３…駆動手段発熱量モデル
３５…駆動手段放熱モデル
３７…駆動手段蓄熱モデル
３９…送り別発熱量演算部
４１…総発熱量演算部
４３…切削送り発熱量・切削送り加減速発熱量演算部
４５…早送り発熱量・早送り加減速発熱量演算部
４７…温度データ演算部
４９…温度検出センサ
【図１】
0003902710.tif 000002
【図２】
0003902710.tif 000003
【図３】
0003902710.tif 000004
【図４】
0003902710.tif 000005
【図５】
0003902710.tif 000006
【図６】
0003902710.tif 000007
【図７】
0003902710.tif 000008
【図８】
0003902710.tif 000009
【図９】
0003902710.tif 000010
【図１０】
0003902710.tif 000011
【図１１】
0003902710.tif 000012
【図１２】
0003902710.tif 000013
【図１３】
0003902710.tif 000014
【図１４】
0003902710.tif 000015
【図１５】
0003902710.tif 000016
【図１６】
0003902710.tif 000017
【図１７】
0003902710.tif 000018
【図１８】
0003902710.tif 000019
【図１９】
0003902710.tif 000020
【図２０】
0003902710.tif 000021
【図２１】
0003902710.tif 000022
【図２２】
0003902710.tif 000023
【図２３】
0003902710.tif 000024
【図２４】
0003902710.tif 000025
【図２５】
0003902710.tif 000026
【図２６】
0003902710.tif 000027
【図２７】
0003902710.tif 000028
【図２８】
0003902710.tif 000029
【図２９】
0003902710.tif 000030
【図３０】
0003902710.tif 000031
【図３１】
0003902710.tif 000032