JP2011118840A - Numerical control device having motor load torque measuring function - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a numerical control device having a motor load torque measuring function, by which a tool as a measurement target of load torque, a motor, and a measurement part are automatically decided based on an instruction of a processing program in operation and measurement of the load torque for each tool can be carried out without changing the processing program. <P>SOLUTION: Whether tool exchange is instructed is determined, and when the tool exchange is instructed, a tool to be measured is decided. Whether cutting action is instructed is determined, and a servo motor of a feed shaft is decided (SA100-SA103). Whether movement of the feed shaft is started is determined, and load torque measurement on each of motors is carried out, and measurement data of the load torque are recorded to a record memory (SA104-SA106). The measurement and recording of the load torque is performed until the movement of the feed shaft is finished, and processing is finished when the program is finished (SA107-SA109). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、工作機械を制御する数値制御装置に関し、特に、モータ負荷トルク測定機能を有する数値制御装置に関する。   The present invention relates to a numerical control device that controls a machine tool, and more particularly to a numerical control device having a motor load torque measurement function.

数値制御装置により制御される工作機械では、ワークを加工中の工具の折損や工具寿命の到来を検出するために、加工負荷の計測が行われている。加工中の負荷トルクは、工具の種類や摩耗の状態、そして加工動作により変化するため、工具毎および加工動作毎に計測する必要がある。   In a machine tool controlled by a numerical control device, a machining load is measured in order to detect breakage of a tool during machining of a workpiece and arrival of a tool life. Since the load torque during machining changes depending on the type of tool, the state of wear, and the machining operation, it is necessary to measure each tool and every machining operation.

特許文献１には、ワーク加工時の加工負荷の自動監視区間の設定が極めて容易になるとともに、加工負荷の上限値（破損値）の設定も容易にかつ誤りなくできるという効果がある。またモニタの加工負荷のグラフ表示が工具が変更される毎に更新表示されるため、各工具についての負荷変動をオペレータがより詳細に視認することができ、従ってオペレータの視認による工具の折損や摩耗状態の監視もより容易かつ確実に行うことができる技術が開示されている。   Patent Document 1 has an effect that it is very easy to set an automatic monitoring section of a machining load at the time of workpiece machining, and an upper limit value (damage value) of the machining load can be easily set without error. In addition, since the graph display of the processing load on the monitor is updated and displayed every time the tool is changed, the load fluctuations for each tool can be viewed in more detail by the operator. A technique that can more easily and reliably monitor the state is disclosed.

特許文献２には、位置決め動作時には、自動的にその位置決め動作で駆動される送り軸のサーボモータの負荷トルクが測定され、シーケンス番号を指定して、位置決め動作でも負荷トルクを測定しないブロックを選定し、送り軸の可動部の摩耗等を示す負荷トルクを、その摩耗度検出に適したブロックのみ選択することが可能な数値制御装置の技術が開示されている。   In Patent Document 2, the load torque of the servo motor of the feed shaft that is automatically driven by the positioning operation is measured during the positioning operation, the sequence number is specified, and a block that does not measure the load torque even in the positioning operation is selected. In addition, there is disclosed a technique of a numerical control device capable of selecting only a block suitable for detecting the degree of wear as a load torque indicating wear or the like of a movable portion of a feed shaft.

特許文献３には、試切削の加工負荷のサンプリングデータと実切削時の加工負荷の実測データを時間的に正確に比較して、加工状態を監視できる加工負荷監視方式の技術が開示されている。   Patent Document 3 discloses a technique of a processing load monitoring method that can accurately compare temporally the sampling data of the processing load of the trial cutting and the actual measurement data of the processing load at the actual cutting, and monitor the processing state. .

特開平８−１９９３９号公報JP-A-8-19939 特開２００５−３２２７９号公報JP 2005-32279 A 特開平７−５１９９５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-51995

特許文献１に開示される技術では、工具毎に加工中の負荷トルクを計測するためには、加工プログラムを実行する前に手動で補助機能であるＭコードを該加工プログラムに挿入するなどして、計測する工具や計測区間（各工具の切削動作区間）を決定する必要があった（図７参照）。図７に示す従来技術では、補助機能Ｍコード１（符号ｍ１）、補助機能Ｍコード２（符号ｍ２）、補助機能Ｍコード３（符号ｍ３）、および補助機能Ｍコード４（符号ｍ４）を手動で加工プログラムに挿入している。   In the technique disclosed in Patent Document 1, in order to measure the load torque during machining for each tool, an M code as an auxiliary function is manually inserted into the machining program before the machining program is executed. It was necessary to determine the tool to be measured and the measurement section (cutting operation section of each tool) (see FIG. 7). In the prior art shown in FIG. 7, auxiliary function M code 1 (reference m1), auxiliary function M code 2 (reference m2), auxiliary function M code 3 (reference m3), and auxiliary function M code 4 (reference m4) are manually performed. Is inserted into the machining program.

上述したように、計測区間を決定する方法としては加工プログラムの計測区間の前後に補助機能Ｍコードを配置するのが一般的な方法であるが、手動で加工プログラムを変更する必要があり、これが加工プログラムの実行にも影響を与える可能性がある。また、計測区間内の工具と計測対象となるモータとの対応も予め手動で設定する必要があり、作業が煩雑である。   As described above, as a method of determining the measurement section, it is a general method to arrange the auxiliary function M code before and after the measurement section of the machining program. However, it is necessary to manually change the machining program. It may also affect the execution of the machining program. Further, it is necessary to manually set the correspondence between the tool in the measurement section and the motor to be measured in advance, and the work is complicated.

特許文献２に開示される技術では、加工プログラムのシーケンス番号により負荷トルクの計測区間を決定する必要があるが、計測区間となる指令ブロックにシーケンス番号を配置するために、加工プログラムの変更が必要となる。   In the technique disclosed in Patent Document 2, it is necessary to determine the load torque measurement section based on the sequence number of the machining program, but the machining program needs to be changed in order to place the sequence number in the command block serving as the measurement section. It becomes.

特許文献３に開示される技術では、負荷トルクの計測区間を加工プログラムの指令ブロック単位で決定し記録していることから、タップサイクル指令のように、１つの指令で異なる動作（穴あけ動作と逃げ動作）を連続で行う指令ブロックでは、各切削動作区間が判別できないため、負荷トルクを切削動作毎に計測することができなかった（図８参照）。図８は、負荷トルクの計測区間を加工プログラムの指令ブロック単位で決定し、記録している従来技術を説明する図である。図８に示されるように、計測区間の開始を指令する補助機能Ｍコード（符号ｍｓ）と計測区間の終了を指令する補助機能Ｍコード（符号ｍｅ）の各ブロックを加工プログラムに挿入する。しかし、タップサイクル指令（ブロック番号：３０）は、穴あけ動作（切削動作１）と逃げ動作（切削動作２）の２つの切削動作を行わせる指令である。このような指令ブロックでは各切削動作区間が判別できないため、切削動作毎に負荷トルクを分類することができない。   In the technique disclosed in Patent Document 3, since the load torque measurement section is determined and recorded in command block units of the machining program, different operations (such as drilling operation and clearance) are performed by one command, such as a tap cycle command. In the command block that performs (operation) continuously, each cutting operation section cannot be determined, and thus the load torque cannot be measured for each cutting operation (see FIG. 8). FIG. 8 is a diagram for explaining a conventional technique in which a load torque measurement section is determined and recorded in command block units of a machining program. As shown in FIG. 8, each block of the auxiliary function M code (symbol ms) for instructing the start of the measurement section and the auxiliary function M code (symbol me) for instructing the end of the measurement section is inserted into the machining program. However, the tap cycle command (block number: 30) is a command for performing two cutting operations, a drilling operation (cutting operation 1) and a relief operation (cutting operation 2). In such a command block, since each cutting operation section cannot be determined, the load torque cannot be classified for each cutting operation.

そこで本発明の目的は、実行中の加工プログラムの指令から、負荷トルクの計測対象となる工具とモータ、および計測区間を自動的に決定することで、加工プログラムの変更なしに工具毎の負荷トルクの計測を可能とするモータ負荷トルク測定機能を有する数値制御装置を提供することである。さらに、送り軸の移動方向から各切削動作区間を区別することで、切削動作毎の負荷トルクの計測を可能とするモータ負荷トルク測定機能を有する数値制御装置を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to automatically determine a tool and a motor to be subjected to measurement of load torque and a measurement section from a command of a machining program being executed, so that load torque for each tool can be changed without changing the machining program. It is to provide a numerical control device having a motor load torque measurement function capable of measuring the above. It is another object of the present invention to provide a numerical control device having a motor load torque measurement function that enables measurement of load torque for each cutting operation by distinguishing each cutting operation section from the moving direction of the feed shaft.

本願の請求項１に係る発明は、加工プログラムに従って工作機械の送り軸モータと主軸モータを駆動してワークと工具を相対移動させてワークの加工を行うとともに、負荷トルク計測手段によって加工中の該送り軸モータと該主軸モータの負荷トルクを測定するモータ負荷トルク測定機能を有する数値制御装置であって、前記加工プログラムの工具交換指令により指令された工具番号を読み取る工具番号読み取り手段と、工具交換後の前記加工プログラムで指令された動作が切削動作であるか非切削動作であるかを判別する切削動作判別手段と、前記切削動作判別手段により切削動作であると判別された時、該切削動作に使用される前記送り軸モータの移動開始から移動終了までの区間を負荷トルク測定区間として設定する負荷トルク測定区間設定手段と、前記負荷トルク測定区間設定手段により設定された負荷トルク測定区間において、前記送り軸モータと前記主軸モータの負荷トルクを前記負荷トルク計測手段によって計測し、前記工具番号読み取り手段により読み取った工具番号に対応付けて各送り軸モータおよび主軸モータのモータ負荷トルクを記憶する記憶手段と、を有することを特徴とするモータ負荷トルク測定機能を有する数値制御装置である。
請求項２に係る発明は、前記切削動作判別手段は、前記加工プログラムの１つの指令ブロックに、送り軸の移動方向が異なる切削動作がある場合は、これを別の切削動作と判断し、該１つの指令ブロックは複数の切削動作からなると判断する手段であり、切削動作毎に前記負荷トルクを計測し記憶することを特徴とする請求項１に記載のモータ負荷トルク測定機能を有する数値制御装置である。 The invention according to claim 1 of the present application drives the feed shaft motor and the spindle motor of the machine tool according to the machining program to move the workpiece and the tool relative to each other to process the workpiece, and the load torque measuring means A numerical control device having a motor load torque measurement function for measuring a load torque of a feed shaft motor and a spindle motor, a tool number reading means for reading a tool number instructed by a tool change command of the machining program, and tool change A cutting operation discriminating means for discriminating whether the operation commanded by the subsequent machining program is a cutting operation or a non-cutting operation; and when the cutting operation discriminating means discriminates the cutting operation, the cutting operation A load torque measurement section in which a section from the start of movement to the end of movement of the feed shaft motor used for the load is set as a load torque measurement section In the load torque measurement section set by the setting means and the load torque measurement section setting means, the load torque of the feed shaft motor and the spindle motor is measured by the load torque measurement means and read by the tool number reading means. A numerical control device having a motor load torque measurement function, comprising storage means for storing motor load torque of each feed shaft motor and main shaft motor in association with a tool number.
According to a second aspect of the present invention, when there is a cutting operation in which the moving direction of the feed shaft is different in one command block of the machining program, the cutting operation determination unit determines this as another cutting operation, and 2. A numerical control apparatus having a motor load torque measurement function according to claim 1, wherein said command block is means for determining that said command block comprises a plurality of cutting operations, and measures and stores said load torque for each cutting operation. It is.

本発明により、実行中の加工プログラムの指令から、負荷トルクの計測対象となる工具とモータ、および計測区間を自動的に決定することで、加工プログラムの変更なしに工具毎の負荷トルクの計測を可能とするモータ負荷トルク測定機能を有する数値制御装置を提供できる。
さらに、送り軸の移動方向から各切削動作区間を区別することで、切削動作毎の負荷トルクの計測を可能とするモータ負荷トルク測定機能を有する数値制御装置を提供できる。 According to the present invention, the load torque of each tool can be measured without changing the machining program by automatically determining the load torque measurement target tool and motor and the measurement section from the command of the machining program being executed. It is possible to provide a numerical control device having a motor load torque measurement function that can be performed.
Furthermore, by distinguishing each cutting operation section from the moving direction of the feed shaft, it is possible to provide a numerical control device having a motor load torque measurement function that enables measurement of load torque for each cutting operation.

本発明の一実施形態である数値制御装置の要部と該数値制御装置で制御される工作機械の要部のブロック図である。It is a block diagram of the principal part of the numerical control apparatus which is one Embodiment of this invention, and the principal part of the machine tool controlled by this numerical control apparatus. 記憶手段に格納される負荷トルク計測データを説明する図である。It is a figure explaining the load torque measurement data stored in a memory | storage means. 本発明の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining embodiment of this invention. 本発明に係る負荷トルクの計測を行う処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the algorithm of the process which measures the load torque which concerns on this invention. 本発明の他の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining other embodiment of this invention. 本発明に係る負荷トルクの計測を行う処理のアルゴリズムを示すフローチャートである（送り軸の移動方向が異なる切削動作がある場合）。It is a flowchart which shows the algorithm of the process which measures the load torque which concerns on this invention (when there exists cutting operation from which the moving direction of a feed shaft differs). 手動で加工プログラム中に補助機能のＭコードを挿入する従来技術を説明する図である。It is a figure explaining the prior art which inserts the M code of an auxiliary function into a machining program manually. 負荷トルクの計測区間を加工プログラムの指令ブロック単位で決定し、記録している従来技術を説明する図である。It is a figure explaining the prior art which determines the measurement area of load torque for every command block of a processing program, and is recorded.

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は本発明の一実施形態の数値制御装置の要部と該数値制御装置で制御される工作機械の要部を示すブロック図である。数値制御装置１０は、プロセッサ（ＣＰＵ）１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、サーボ制御部１４、表示制御部１５、ＰＭＣ１６、Ｉ／Ｏユニット１７、および、スピンドル制御部１８等を備え、バス１９で接続されている。
プロセッサ１１は、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、数値制御装置を全体的に制御する。ＲＡＭ１３は、一時的な計算データ、表示データ、図示していない入力インターフェースより入力された加工プログラム等が格納されるもので、特に本実施形態に関係して、工具番号に対応付けられた各送り軸付けて各送り軸モータおよび主軸モータのモータ負荷トルクを記憶する記憶手段である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a main part of a numerical control apparatus according to an embodiment of the present invention and a main part of a machine tool controlled by the numerical control apparatus. The numerical control device 10 includes a processor (CPU) 11, a ROM 12, a RAM 13, a servo control unit 14, a display control unit 15, a PMC 16, an I / O unit 17, a spindle control unit 18, and the like. Yes.
The processor 11 reads a system program stored in the ROM 12 and controls the numerical control apparatus as a whole in accordance with the system program. The RAM 13 stores temporary calculation data, display data, machining programs input from an input interface (not shown), and the like, and each feed associated with a tool number is related particularly to the present embodiment. It is a storage means for storing the motor load torque of each feed shaft motor and main shaft motor by attaching a shaft.

表示制御部１５は、工作機械の各軸の現在位置、アラーム、各種パラメータ、画像データ等の画像信号、さらには、本実施形態に関係して、測定負荷トルクの現在値、負荷トルク、負荷トルクの平均値、最大値等の信号を表示器２１に送信する。表示器２１は、表示機能とデータ入力手段の機能を行うもので、この表示器２１に上述した各種情報を表示する。また、アラームにするための負荷トルクの限界値等を設定する設定入力手段を構成する。   The display control unit 15 includes the current position of each axis of the machine tool, an alarm, various parameters, image signals such as image data, and the current value of the measured load torque, the load torque, the load torque in relation to the present embodiment. A signal such as an average value or a maximum value is transmitted to the display 21. The display 21 performs a display function and a function of data input means, and displays various information described above on the display 21. Also, a setting input means for setting a limit value of the load torque for making an alarm is configured.

サーボ制御部１４は、プロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭなどのメモリ等で構成され、加工プログラムに基づいて、数値制御装置１０のプロセッサ（ＣＰＵ）１１から送られてくる各送り軸（この実施形態では直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸の送り軸を備えているものとしている）への移動指令を受け、各軸のサーボアンプ２２ｘ，２２ｙ，２２ｚを介して、各軸サーボモータＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚを駆動する。   The servo control unit 14 includes a processor, a memory such as a ROM, a RAM, and the like, and is based on each feed axis (in this embodiment, orthogonal) sent from the processor (CPU) 11 of the numerical controller 10 based on a machining program. The servo motors Mx, My, and Mz are driven through the servo amplifiers 22x, 22y, and 22z of the respective axes in response to a movement command to the feed axes of the X, Y, and Z axes). .

各軸のサーボモータＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚには、位置・速度検出用のパルスエンコーダ（図示せず）が内蔵されている。各サーボアンプ２２ｘ，２２ｙ，２２ｚには、各サーボモータＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚの駆動電流を検出する電流検出器（図示せず）を備えている。サーボ制御部１４は、プロセッサ１１からの移動指令と、各パルスエンコーダ、及び各電流検出器からの位置、速度、電流のフィードバック信号に基づいて、位置ループ、速度ループ、電流ループの各処理を行い各軸のサーボモータＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚの位置、速度を制御する。サーボ制御部１４が有するプロセッサ（図示せず）には、外乱推定オブザーバが組み込まれており、このオブザーバによって、各送り軸の負荷トルクを推定するようにしている。   Each axis servo motor Mx, My, Mz incorporates a pulse encoder (not shown) for position / speed detection. Each servo amplifier 22x, 22y, 22z includes a current detector (not shown) that detects the drive current of each servo motor Mx, My, Mz. The servo control unit 14 performs each process of the position loop, the speed loop, and the current loop based on the movement command from the processor 11 and the position, speed, and current feedback signals from each pulse encoder and each current detector. The position and speed of the servo motors Mx, My, and Mz for each axis are controlled. The processor (not shown) included in the servo control unit 14 incorporates a disturbance estimation observer, and the load torque of each feed shaft is estimated by this observer.

ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）１６は、数値制御装置１０に内蔵され、シーケンスプログラムを実行し機械を制御する。加工プログラムで指令されたＭ機能、Ｓ機能、Ｔ機能に従って、これらをシーケンスプログラムで工作機械側に必要な信号に変換し、Ｉ／Ｏユニット１７から工作機械側に出力する。図示しない工作機械は、Ｔ機能に基づいたＩ／Ｏユニット１７から入力した信号に従って、使用する工具を交換する。   A PMC (programmable machine controller) 16 is built in the numerical controller 10 and executes a sequence program to control the machine. In accordance with the M function, S function, and T function commanded by the machining program, these are converted into signals necessary for the machine tool side by the sequence program, and output from the I / O unit 17 to the machine tool side. A machine tool (not shown) replaces a tool to be used in accordance with a signal input from the I / O unit 17 based on the T function.

スピンドル制御部１８は、プロセッサ１１からスピンドル回転指令及びオリエンテーション等の指令及び図示しないポジションコーダからのフィードバック信号に基づいてスピンドルアンプ２３を介してスピンドルモータＭｓを指令された回転速度で回転させる。また、オリエンテーション指令により、所定位置にスピンドルモータＭｓの回転位置を位置決めする。このスピンドル制御部１８にも外乱推定オブザーバが組み込まれ、スピンドルモータＭｓに加わる負荷トルクを推定し検出するようにしている。
なお、サーボ制御部１４やスピンドル制御部１８に組み込まれた外乱推定オブザーバは、例えば特許文献３に開示されているように周知の技術であるので、詳細な説明を省略する。 The spindle control unit 18 rotates the spindle motor Ms at the commanded rotational speed via the spindle amplifier 23 based on the spindle rotation command and orientation command from the processor 11 and the feedback signal from the position coder (not shown). Further, the rotational position of the spindle motor Ms is positioned at a predetermined position by an orientation command. A disturbance estimation observer is also incorporated in the spindle controller 18 so as to estimate and detect the load torque applied to the spindle motor Ms.
Note that the disturbance estimation observer incorporated in the servo control unit 14 and the spindle control unit 18 is a well-known technique as disclosed in, for example, Patent Document 3, and thus detailed description thereof is omitted.

工具の破損や摩耗は、工具により被加工物に対する切削がなされているとき、すなわち、切削指令（Ｇ０１，Ｇ０２，Ｇ０３，Ｇ９４等の指令）のブロックが実行されているときのサーボモータ、主軸モータの負荷トルクを測定して、負荷トルク計測データの統計をとることにより、監視することができる。   Servo motors and spindle motors when the tool is broken or worn when the workpiece is being cut by the tool, that is, when cutting commands (commands such as G01, G02, G03, G94) are executed. Can be monitored by measuring the load torque and taking statistics of the load torque measurement data.

前述したように、サーボ制御部１４，スピンドル制御部１８では、各軸のサーボモータＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚに対する外乱推定オブザーバ、主軸モータＭｓに対する外乱推定オブザーバが組み込まれており、このオブザーバによって、各送り軸モータＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚ、主軸モータＭｓに加わる負荷トルクが求められている。このオブザーバによって求められた負荷トルクをＲＡＭ１３の所定記憶領域に記憶する。   As described above, the servo control unit 14 and the spindle control unit 18 incorporate the disturbance estimation observer for the servo motors Mx, My, and Mz of each axis and the disturbance estimation observer for the spindle motor Ms. The load torque applied to the shaft motors Mx, My, Mz and the main shaft motor Ms is required. The load torque obtained by this observer is stored in a predetermined storage area of the RAM 13.

図２は、記憶手段に格納される負荷トルク計測データを説明する図である。ＲＡＭ１３の所定の記憶領域には、切削動作中における各モータの負荷トルクの計測データ（現在値、最大値、平均値）が、計測工具、計測区間毎に記憶される。現在値には、計測区間中に計測された負荷トルクの現在値が記憶される。最大値には、計測期間中に計測された負荷トルクの最大値が記憶される。また、平均値には、計測区間中に計測された負荷トルクの平均値が、計測区間終了後に記憶される。なお、負荷トルク計測データから最大値や平均値の算出する方法は周知の統計処理の手法を用いることができるので、詳細な説明は省略する。   FIG. 2 is a diagram for explaining load torque measurement data stored in the storage means. In a predetermined storage area of the RAM 13, measurement data (current value, maximum value, average value) of load torque of each motor during the cutting operation is stored for each measurement tool and measurement section. The current value stores the current value of the load torque measured during the measurement section. The maximum value stores the maximum value of the load torque measured during the measurement period. In addition, the average value of the load torque measured during the measurement section is stored in the average value after the measurement section ends. Note that a method for calculating the maximum value and the average value from the load torque measurement data can use a well-known statistical processing method, and thus a detailed description thereof will be omitted.

図２に示されるように、計測工具Ｔ０１は計測対象の工具がＴ０１であること、その計測を行う加工プログラムのブロックが１００（シーケンス番号）であること、そして、ブロック１００を２つの計測区間１，２に区別して、主軸１、主軸２、サーボ軸１・・・として各モータの負荷トルク計測データを記憶手段であるＲＡＭ１３（図１参照）に格納する。また、計測工具Ｔ０５や計測工具Ｔ２０のように、計測ブロックを１つの計測区間として各モータの負荷トルク計測データを記憶する場合もある。これは、各計測ブロックで実行される切削動作に応じて、計測区間を複数に区分するか否かが判別されている。これについては、図５を用いて後述する。   As shown in FIG. 2, the measuring tool T01 is that the tool to be measured is T01, the machining program block that performs the measurement is 100 (sequence number), and the block 100 is divided into two measurement sections 1. , 2, the load torque measurement data of each motor is stored in the RAM 13 (see FIG. 1) as storage means as the main shaft 1, the main shaft 2, the servo shaft 1,. In addition, as in the measurement tool T05 and the measurement tool T20, load torque measurement data of each motor may be stored using the measurement block as one measurement section. In this case, it is determined whether or not the measurement section is divided into a plurality of sections according to the cutting operation executed in each measurement block. This will be described later with reference to FIG.

測定され記憶された主軸モータＭｓ、各送り軸のサーボモータＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚの負荷トルクは、従来の数値制御装置が備える負荷トルク監視機能と同様に、最大値、平均値が求められる。
また、測定した負荷トルクの最大値、平均値が予め設定されている限界値を越えたときには、アラーム信号が出力される。なお、測定した負荷トルクの最大値、平均値が限界値を越えたときアラーム信号を出力する点は従来と同様であるから、詳細な説明は省略する。 As for the load torques of the main shaft motor Ms and the servo motors Mx, My, Mz of each feed shaft that are measured and stored, the maximum value and the average value are obtained in the same manner as the load torque monitoring function provided in the conventional numerical control device.
Also, an alarm signal is output when the measured maximum value and average value of the load torque exceed a preset limit value. In addition, since the point which outputs an alarm signal when the maximum value and average value of the measured load torque exceed a limit value is the same as that of the prior art, detailed description is omitted.

本発明の実施形態では、切削送り指令における負荷トルクの測定のみを行うようにしているが、切削動作以外の動作の位置決め（早送り）動作と判断することで、位置決め動作におけるサーボモータの負荷トルクを自動的に測定することも可能である。   In the embodiment of the present invention, only the load torque in the cutting feed command is measured, but the load torque of the servo motor in the positioning operation is determined by determining the positioning (rapid feed) operation other than the cutting operation. It is also possible to measure automatically.

上述した本発明の実施形態では、スピンドルモータＭｓや各送り軸のサーボモータＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚの負荷トルクを外乱推定オブザーバで推定することによって負荷トルクを監視した例を述べた。外乱推定オブザーバを設けない場合には、モータの駆動電流の大きさを負荷トルクの大きさとして検出するようにしてもよい。この場合、モータ駆動電流の測定は、各モータの電流検出器で検出されフィードバックされる電流フィードバック信号を測定してもよく、又は速度ループから出力される電流指令（トルク指令）を負荷トルクとみなし測定するようにしてもよい。   In the above-described embodiment of the present invention, the example in which the load torque is monitored by estimating the load torque of the spindle motor Ms and the servo motors Mx, My, and Mz of each feed shaft with the disturbance estimation observer has been described. When the disturbance estimation observer is not provided, the magnitude of the motor drive current may be detected as the magnitude of the load torque. In this case, the motor drive current may be measured by measuring the current feedback signal detected and fed back by the current detector of each motor, or the current command (torque command) output from the speed loop is regarded as the load torque. You may make it measure.

図３は、本発明の実施形態を説明する図である。加工プログラム実行時において、工具交換指令から計測対象である工具を決定し、切削動作が指令された場合は、その切削動作に使用される送り軸のサーボモータを指令ブロックから自動的に決定する。そして、決定した送り軸の移動開始から移動終了までの間を負荷トルクの計測区間として、その区間の主軸モータとサーボモータの負荷トルクを自動的に計測する。   FIG. 3 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention. When the machining program is executed, the tool to be measured is determined from the tool change command, and when a cutting operation is commanded, the servo motor of the feed axis used for the cutting operation is automatically determined from the command block. Then, the load torque is measured from the start of movement of the feed shaft to the end of movement as a load torque measurement section, and the load torque of the spindle motor and servo motor in that section is automatically measured.

図３において、加工プログラムは、工具交換指令（Ｔ０１）のブロック、補間指令（ブロック番号：１０、送り軸：Ｚ軸、主軸：ＳＰ１）のブロック、工具交換指令（Ｔ０３）のブロック、補間指令（ブロック番号：２０、送り軸：Ｚ軸、主軸：ＳＰ１）の各ブロックの指令を含んでいる。   In FIG. 3, the machining program includes a tool change command (T01) block, an interpolation command (block number: 10, feed axis: Z axis, spindle: SP1) block, a tool change command (T03) block, an interpolation command ( The command of each block of block number: 20, feed axis: Z axis, spindle: SP1) is included.

図４は、本発明に係る負荷トルクの計測を行う処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。そして、図４に示すフローチャートの処理は、数値制御装置１０のプロセッサ１１が所定周期毎実行する。以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＡ１００］読み込まれた加工プログラムのブロックで工具交換が指令されたか否か判断し、工具交換指令がなされた場合にはステップＳＡ１０１へ移行し、なされなかった場合にはステップＳ１０２へ移行する。
●［ステップＳＡ１０１］加工プログラムの工具交換指令から計測対象の工具を決定し、図２に示されるように、計測対象の工具と、工具を駆動するサーボモータ、主軸モータの負荷トルク計測データを記憶する記録メモリを決定する。
●［ステップＳＡ１０２］切削動作が指令されたか否か判断し、切削動作が指令された場合にはステップＳＡ１０３へ移行し、されなかった場合にはステップＳＡ１０９へ移行する。切削指令か否かは、ブロックの指令にＧ０１やＧ０２のコードがあるか否かで判断する。
●［ステップＳＡ１０３］加工プログラムの切削指令ブロックから、計測対象の工具を駆動する送り軸のサーボモータを決定する。
●［ステップＳＡ１０４］送り軸の移動開始か否か判断し、移動開始するのを待ってステップＳＡ１０５へ移行する。
●［ステップＳＡ１０５］各モータの負荷トルクの計測を実行する。
●［ステップＳＡ１０６］負荷トルクの計測データを記録メモリに記録する。
●［ステップＳＡ１０７］送り軸の移動終了か否か判断し、移動終了でない場合にはステップＳＡ１０５へ戻り処理を継続し、移動終了の場合にはステップＳＡ１０８へ移行する。
●［ステップＳＡ１０８］切削動作を終了する。
●［ステップＳＡ１０９］加工プログラムの終了か否か判断し、終了でない場合にはステップＳＡ１００へ戻り処理を継続し、終了の場合にはモータの負荷トルクを計測する処理を終了する。 FIG. 4 is a flowchart showing an algorithm of processing for measuring load torque according to the present invention. And the process of the flowchart shown in FIG. 4 is performed by the processor 11 of the numerical controller 10 for every predetermined period. Hereinafter, it demonstrates according to each step.
[Step SA100] It is determined whether or not tool change is instructed in the read machining program block. If a tool change instruction is issued, the process proceeds to Step SA101. If not, the process proceeds to Step S102. .
[Step SA101] The tool to be measured is determined from the tool change command of the machining program, and as shown in FIG. 2, the load torque measurement data of the tool to be measured, the servo motor that drives the tool, and the spindle motor are stored. Determine the recording memory to be used.
[Step SA102] It is determined whether or not a cutting operation has been commanded. If a cutting operation has been commanded, the process proceeds to Step SA103, and if not, the process proceeds to Step SA109. Whether or not it is a cutting command is determined by whether or not there is a G01 or G02 code in the block command.
[Step SA103] From the cutting command block of the machining program, the servo motor of the feed axis that drives the tool to be measured is determined.
[Step SA104] It is determined whether or not the movement of the feed axis is started, and the process proceeds to Step SA105 after waiting for the movement to start.
[Step SA105] The load torque of each motor is measured.
[Step SA106] The load torque measurement data is recorded in the recording memory.
[Step SA107] It is determined whether or not the movement of the feed axis is finished. If the movement is not finished, the process returns to Step SA105 to continue the process. If the movement is finished, the process goes to Step SA108.
[Step SA108] The cutting operation is terminated.
[Step SA109] It is determined whether or not the machining program is finished. If not finished, the process returns to Step SA100 to continue the process. If finished, the process for measuring the load torque of the motor is finished.

図５は、本発明の他の実施形態を説明する図である。加工プログラムの実行中において、１つの指令ブロックに送り軸の移動方向が異なる切削動作がある場合は、別の切削動作であると判断して、負荷トルクの計測区間を区別する。図５に示すタップサイクル指令の例では、穴あけ動作と逃げ動作を別の計測区間とし、計測した負荷トルクデータを計測区間から判別することができる。図５において、加工プログラムは、工具交換指令Ｔ０１、タップサイクル指令（ブロック番号：３０、送り軸：Ｚ軸、主軸ＳＰ１）を備えている。   FIG. 5 is a diagram for explaining another embodiment of the present invention. During execution of the machining program, if there is a cutting operation in which the movement direction of the feed shaft is different in one command block, it is determined that the cutting operation is another, and the load torque measurement section is distinguished. In the example of the tap cycle command shown in FIG. 5, the drilling operation and the relief operation are set as separate measurement sections, and the measured load torque data can be determined from the measurement sections. In FIG. 5, the machining program includes a tool change command T01 and a tap cycle command (block number: 30, feed axis: Z axis, spindle SP1).

図６は、本発明に係る負荷トルクの計測を行う処理のアルゴリズムを示すフローチャートである（送り軸の移動方向が異なる切削動作がある場合）。以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＢ１００］読み込まれた加工プログラムのブロックで工具交換が指令されたか否か判断し、工具交換指令がなされた場合にはステップＳＢ１０１へ移行し、なされなかった場合にはステップＳＢ１０２へ移行する。
●［ステップＳＢ１０１］計測対象の工具を決定する。
●［ステップＳＢ１０２］切削動作が指令されたか否か判断し、切削動作が指令された場合にはステップＳＢ１０３へ移行し、されなかった場合にはステップＳＢ１１１へ移行する。切削指令か否かは、ブロックの指令にＧ０１やＧ０２のコードがあるか否かで判断する。
●［ステップＳＢ１０３］送り軸のサーボモータを決定する。
●［ステップＳＢ１０４］送り軸の移動開始か否か判断し、移動開始するのを待ってステップＳＢ１０５へ移行する。
●［ステップＳＢ１０５］送り軸の移動方向が異なる切削動作があるか否か判断し、異なる切削動作がある場合にはステップＳＢ１０６へ移行し、ない場合にはステップＳＢ１０７へ移行する。送り軸の移動方向が異なる切削動作の有無は、例えば、送り軸の移動方向ベクトルを監視することによって行う。
●［ステップＳＢ１０６］計測区間を更新し、ステップＳＢ１０７へ移行する。計測区間の更新は、図２に示されるように、送り軸の移動方向が異なる切削動作の場合に、計測対象の工具と、その工具を駆動するサーボモータと主軸モータの負荷トルク計測データを記憶する領域を、新たな計測区間として設定することを意味する。
●［ステップＳＢ１０７］各モータの負荷トルクの計測を実行する。
●［ステップＳＢ１０８］負荷トルクの計測データを記録メモリに記憶する。
●［ステップＳＢ１０９］送り軸の移動終了か否か判断し、移動終了でない場合にはステップＳＢ１０５へ戻り処理を継続し、移動終了の場合にはステップＳＢ１１０へ移行する。
●［ステップＳＢ１１０］切削動作を終了する。
●［ステップＳＢ１１１］加工プログラムの終了か否か判断し、終了でない場合にはステップＳＢ１００へ戻り処理を継続し、終了の場合にはモータの負荷トルクを計測する処理を終了する。 FIG. 6 is a flowchart showing an algorithm of processing for measuring load torque according to the present invention (when there is a cutting operation in which the moving direction of the feed shaft is different). Hereinafter, it demonstrates according to each step.
[Step SB100] It is determined whether or not a tool change command is issued in the read machining program block. If a tool change command is issued, the process proceeds to Step SB101. If not, the process proceeds to Step SB102. .
[Step SB101] A tool to be measured is determined.
[Step SB102] It is determined whether or not a cutting operation has been commanded. If a cutting operation has been commanded, the process proceeds to Step SB103, and if not, the process proceeds to Step SB111. Whether or not it is a cutting command is determined by whether or not there is a G01 or G02 code in the block command.
[Step SB103] The servo motor for the feed axis is determined.
[Step SB104] It is determined whether or not the movement of the feed axis is started, and the process proceeds to Step SB105 after waiting for the movement to start.
[Step SB105] It is determined whether there is a cutting operation in which the moving direction of the feed axis is different. If there is a different cutting operation, the process proceeds to Step SB106, and if not, the process proceeds to Step SB107. The presence / absence of a cutting operation in which the moving direction of the feed shaft is different is performed by monitoring the moving direction vector of the feed shaft, for example.
[Step SB106] The measurement section is updated, and the process proceeds to Step SB107. As shown in FIG. 2, the measurement section is updated by storing the tool to be measured and load torque measurement data of the servo motor and spindle motor for driving the tool in the case of a cutting operation in which the moving direction of the feed axis is different. This means that the area to be set is set as a new measurement section.
[Step SB107] The load torque of each motor is measured.
[Step SB108] The load torque measurement data is stored in the recording memory.
[Step SB109] It is determined whether or not the movement of the feed axis is finished. If the movement is not finished, the process returns to Step SB105 and the process is continued. If the movement is finished, the process goes to Step SB110.
[Step SB110] The cutting operation is terminated.
[Step SB111] It is determined whether or not the machining program is finished. If not finished, the process returns to Step SB100 to continue the process. If finished, the process for measuring the load torque of the motor is finished.

上述したように、本発明によれば、負荷トルクの計測において複雑な設定作業や、加工プログラムの変更作業は一切必要ない。そのため、加工プログラムを新規作成したり、変更した場合においても、工具別および切削動作別に加工中のモータ負荷トルクを計測し、その統計を取る（切削動作中の平均値や最大値など）ことが容易になる。   As described above, according to the present invention, no complicated setting work or machining program change work is required in the measurement of load torque. Therefore, even when a machining program is newly created or changed, it is possible to measure the motor load torque during machining for each tool and cutting operation and take statistics (average value and maximum value during cutting operation, etc.) It becomes easy.

なお、本発明の実施形態において、負荷トルク以外にも、フィードバックされてくるモータの速度フィードバック信号や位置ループから出力される速度指令に基づくモータの速度、位置ループ処理で求められるエラー量（位置誤差）、さらには、熱シミュレーションによって得られる熱量等のモータの状態を、監視するようにしてもよい。   In the embodiment of the present invention, in addition to the load torque, the motor speed based on the speed feedback signal of the motor fed back and the speed command output from the position loop, the error amount (position error) obtained by the position loop processing In addition, the motor state such as the amount of heat obtained by the thermal simulation may be monitored.

１０ 数値制御装置
１１ プロセッサ（ＣＰＵ）
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１４ サーボ制御部
１５ 表示制御部
１６ ＰＭＣ
１７ Ｉ／Ｏユニット
１８ スピンドル制御部
１９ バス
２１ 表示器
２２ｘ，２２ｙ，２２ｚ サーボアンプ
２３ スピンドルアンプ
Ｍｘ Ｘ軸サーボモータ
Ｍｙ Ｙ軸サーボモータ
Ｍｚ Ｚ軸サーボモータ
Ｍｓ スピンドルモータ 10 Numerical Control Device 11 Processor (CPU)
12 ROM
13 RAM
14 Servo Control Unit 15 Display Control Unit 16 PMC
17 I / O unit 18 Spindle control unit 19 Bus 21 Display 22x, 22y, 22z Servo amplifier 23 Spindle amplifier Mx X-axis servo motor My Y-axis servo motor Mz Z-axis servo motor Ms Spindle motor

Claims (2)

加工プログラムに従って工作機械の送り軸モータと主軸モータを駆動してワークと工具を相対移動させてワークの加工を行うとともに、負荷トルク計測手段によって加工中の該送り軸モータと該主軸モータの負荷トルクを測定するモータ負荷トルク測定機能を有する数値制御装置であって、
前記加工プログラムの工具交換指令により指令された工具番号を読み取る工具番号読み取り手段と、
工具交換後の前記加工プログラムで指令された動作が切削動作であるか非切削動作であるかを判別する切削動作判別手段と、
前記切削動作判別手段により切削動作であると判別された時、該切削動作に使用される前記送り軸モータの移動開始から移動終了までの区間を負荷トルク測定区間として設定する負荷トルク測定区間設定手段と、
前記負荷トルク測定区間設定手段により設定された負荷トルク測定区間において、前記送り軸モータと前記主軸モータの負荷トルクを前記負荷トルク計測手段によって計測し、前記工具番号読み取り手段により読み取った工具番号に対応付けて各送り軸モータおよび主軸モータのモータ負荷トルクを記憶する記憶手段と、
を有することを特徴とするモータ負荷トルク測定機能を有する数値制御装置。 According to the machining program, the feed axis motor and the spindle motor of the machine tool are driven to move the workpiece and the tool relatively to process the workpiece, and the load torque of the feed axis motor and the spindle motor being processed by the load torque measuring means A numerical control device having a motor load torque measurement function for measuring
Tool number reading means for reading the tool number instructed by the tool change command of the machining program;
A cutting motion discriminating means for discriminating whether the motion commanded by the machining program after the tool change is a cutting motion or a non-cutting motion;
Load torque measurement section setting means for setting, as a load torque measurement section, a section from the start of movement to the end of movement of the feed shaft motor used for the cutting operation when it is determined by the cutting operation determination means. When,
In the load torque measurement section set by the load torque measurement section setting means, the load torque of the feed shaft motor and the spindle motor is measured by the load torque measurement means and corresponds to the tool number read by the tool number reading means. Storage means for storing the motor load torque of each feed shaft motor and main shaft motor;
A numerical control device having a motor load torque measurement function. 前記切削動作判別手段は、前記加工プログラムの１つの指令ブロックに、送り軸の移動方向が異なる切削動作がある場合は、これを別の切削動作と判断し、該１つの指令ブロックは複数の切削動作からなると判断する手段であり、切削動作毎に前記負荷トルクを計測し記憶することを特徴とする請求項１に記載のモータ負荷トルク測定機能を有する数値制御装置。   When one command block of the machining program includes a cutting operation in which the moving direction of the feed shaft is different, the cutting operation determination unit determines that this is another cutting operation, and the one command block includes a plurality of cutting operations. The numerical control device having a motor load torque measuring function according to claim 1, wherein the numerical value control device is a means for determining that the operation consists of an operation, and measures and stores the load torque for each cutting operation.

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