JP2011170448A - 工作機械およびその消費電力量予測装置、消費電力量予測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力量計を付加することなく、工作機械で消費される電力量を求めることができるようにする。
【解決手段】各種アクチュエータ５０の単位時間当たりの消費電力量（単位消費電力量）を第１の電力量記憶部１０１にあらかじめ記憶しておき、駆動時間計測部１０３により計測される各種アクチュエータ５０の駆動時間と、第１の電力量記憶部１０１に記憶されている単位消費電力量とに基づいて、各種アクチュエータ５０の総消費電力量を算出することにより、各種アクチュエータ５０の消費電力を測定するために工作機械１００に対して追加の電力量計を装備することなく、工作機械１００が通常備えているタイマ１６を用いて各種アクチュエータ５０の駆動時間を計測するだけで、工作機械１００の各種アクチュエータ５０で消費される総消費電力量を求めることができるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、工作機械およびその消費電力量予測装置、消費電力量予測方法に関し、特に、主軸や工具を始めとする各構成部が電力により作動するように成された工作機械に適用して好適なものである。

一般に、自動旋盤などの工作機械は、被加工物（ワーク）を着脱可能に把持する主軸を備えた主軸台と、ワークを加工する複数種類の工具を保持する刃物台とを備えた構成になっている。自動旋盤では、電力を用いた自動制御によって主軸台や刃物台を所定の位置に移動させ、主軸台に把持されたワークを回転させながら刃物台の工具で切削加工を行う。自動旋盤は、このような加工動作に必要なサーボ機構やスピンドル機構、各種アクチュエータを備えるとともに、オペレータが各種操作を行うための操作パネル等を備えている。

ところで、近年では地球温暖化対策の一環として、電力により稼働する装置の消費電力量を測定して表示することが求められている。このことは工作機械にも求められている。また、消費電力量を測定して表示することにより、工作機械のランニングコストを確認することも可能になる。そのため、工作機械の消費電力量を測定して表示する技術の開発が望まれている。

従来、稼働による消費電力を計測する消費電力計測部と、計測された消費電力を表示する消費電力表示部とを備えた加工装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、工作機械ではないものの、流入ポンプの消費電力量を電力量計でモニタリングして日時データと共にデータベースに保存し、当該消費電力量に基づいて流入ポンプの単位流量当たりの消費電力量を示す消費電力原単位を演算して表示する技術も存在する（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−２６６２７９号公報 特開２００８−１６８１８５号公報

しかしながら、上記特許文献１，２に記載の従来技術では、消費電力を測定するために電力量計を装備することが必要であり、それだけコストが増加するという問題があった。また、電力量計を余分に備える分だけ省スペース化が困難になってしまうという問題もあった。

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、電力量計を付加することなく、工作機械で消費される電力量を求めることができるようにすることを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明では、工作機械が備えるアクチュエータの単位時間当たりの消費電力量である単位消費電力量を電力量記憶部にあらかじめ記憶しておき、駆動時間計測部により計測されるアクチュエータの駆動時間と、電力量記憶部に記憶されている単位消費電力量とに基づいて、アクチュエータにおける駆動中の総消費電力量を算出するようにしている。

上記のように構成した本発明によれば、工作機械が通常備えているタイマ等の時間計測部を用いてアクチュエータの駆動時間を計測すれば、その計測したアクチュエータの駆動時間と、電力量記憶部にあらかじめ記憶してある単位時間当たりの消費電力量とを用いた演算によって、工作機械のアクチュエータで消費される駆動中の総消費電力量が求められる。これにより、工作機械に対して新たに電力量計を付加することなく、アクチュエータで消費される電力量を求めることができ、工作機械の低コスト化および省スペース化を図ることができる。

本実施形態による消費電力量予測装置を適用した工作機械のハードウェア構成例を示す図である。 本実施形態による工作機械が備えるＮＣ装置の主要な機能構成例を示す図である。 各種アクチュエータの消費電力を示す図である。 本実施形態による消費電力量予測装置の動作例を示すフローチャートである。 本実施形態による消費電力量予測装置の動作例を示すフローチャートである。 本実施形態の表示部に表示される画面の一例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による消費電力量予測装置を適用した工作機械１００のハードウェア構成例を示す図である。

図１に示すように、本実施形態による工作機械１００は、ＮＣ装置１０、操作パネル２０、駆動制御装置３０、可動部４０および各種アクチュエータ５０を備えている。ＮＣ装置１０は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）部１４、ＮＣ（数値制御）部１５およびタイマ１６を備えている。

ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２およびＲＡＭ１３に格納されている各種プログラムに従って所定の処理を実行する。ＲＯＭ１２は、消費電力量予測プログラムを記憶している。ＣＰＵ１１は、このＲＯＭ１２に記憶されている消費電力量予測プログラムに従ってＰＬＣ部１４およびＮＣ部１５を制御し、工作機械１００の各部において消費される総電力量をＰＬＣ部１４およびＮＣ部１５に算出させる。

タイマ１６は、ＰＬＣ部１４により工作機械１００の消費電力量を算出する際に、時間の経過を測定するために使用するものである。例えば、工作機械１００の電源がオンになっている稼働時間、各種アクチュエータ５０が駆動中の駆動時間などを測定するためにタイマ１６を使用する。

ＲＡＭ１３は、ＰＬＣ部１４およびＮＣ部１５により算出された工作機械１００の消費電力量を表すデータや、消費電力量を算出する過程で得られる演算途中のデータを一時的に格納する。また、ＲＡＭ１３は、ＮＣプログラムを記憶している。ＮＣプログラムは、可動部４０の主軸台や刃物台等の移動指令を表すＧコード、使用する工具の呼出指令を表すＴコード、補助機能指令を表すＭコードなどのコード体系を持つプログラムである。ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１３からＮＣプログラムを１ブロック（行）ずつ読み込んでその指令（ＮＣコード）を解釈し、指令の実行に必要なデータを参照しながら、複数の指令を順次実行していく。

さらに、ＲＡＭ１３は、各種アクチュエータ５０の単位時間当たりの消費電力量および各種アクチュエータ５０等が非駆動状態であるときの工作機械１００の単位時間当たりの消費電力量を記憶する。なお、各種アクチュエータ５０は、その駆動中に電力を消費し、非駆動時には電力を消費しない。また、駆動中の消費電力量は、アクチュエータの種類によって異なる。以下では、各種アクチュエータ５０の単位時間当たりの消費電力量を「単位消費電力量」という。一方、操作パネル２０やＮＣ部１５等の電装品は、工作機械１００の電源がオンとなっている間は固定の電力を常に消費している。以下では、操作パネル２０等の単位時間当たりの消費電力量を「固定消費電力量」という。

単位消費電力量は、例えば工作機械１００のメーカの製造作業者が電力量計（図示せず）を用いて各アクチュエータ５０を個々に動作させて消費電力を計測し、その計測値をデータとして工場出荷前にＲＡＭ１３に記憶しておく。また、固定消費電力量は、工作機械１００の電源のみを投入した状態（各種アクチュエータ５０および可動部４０が停止した状態）で製造作業者が電力量計を用いて消費電力を計測し、その計測値をデータとして工場出荷前にＲＡＭ１３に記憶しておく。

なお、図３に示すように、各種アクチュエータ５０を起動するときには誘導モータのように始動時に消費電力が大きくなり、その後の定速駆動時にはほぼ一定量で消費電力が安定するものがある。したがって、各種アクチュエータ５０の定速駆動時における単位時間当たりの消費電力量を「単位消費電力量」としてＲＡＭ１３に記憶するとともに、定速駆動前の起動時における消費電力量を「ピーク消費電力量」として更にＲＡＭ１３に記憶するのが好ましい。このピーク消費電力量も単位消費電力量と同様に計測されて、工場出荷前にＲＡＭ１３に記憶される。

ＰＬＣ部１４は、ＮＣプログラムに基づくＣＰＵ１１の制御に従って、各種アクチュエータ５０を駆動する。また、ＮＣ部１５は、ＮＣプログラムに基づくＣＰＵ１１の制御に従って、駆動制御装置３０に対して可動部４０の動作指令を順次与える。可動部４０は、ワークを着脱可能に把持する主軸を備えた主軸台と、ワークを加工する複数種類の工具を保持する刃物台とを備えている。また、上述したように、ＰＬＣ部１４およびＮＣ部１５は、消費電力量予測プログラムに基づくＣＰＵ１１の制御に従って、工作機械１００の各部において消費される総電力量を算出する（詳しくは、図２を用いて後述する）。

駆動制御装置３０は、サーボアンプ３１およびサーボモータ３２から成るサーボ機構を備え、ＮＣ部１５から与えられる動作指令に従って、可動部４０における主軸台および刃物台の位置や姿勢を制御する。また、駆動制御装置３０は、スピンドルアンプ３３およびスピンドルモータ３４から成るスピンドル機構を備え、ＮＣ部１５から与えられる動作指令に従って、可動部４０における主軸および刃物の回転を制御する。

駆動制御装置３０は、ＮＣプログラムに従ってＮＣ部１５により駆動されるサーボ機構およびスピンドル機構での消費電力量を測定する電力量測定部３５を備えている。駆動制御装置３０にはこの電力量測定部３５が標準で装備されていることが多く、駆動制御装置３０は標準機能として、駆動制御装置３０での総消費電力量を測定することが可能となっている。

操作パネル２０は、オペレータが工作機械１００に対して各種操作を行うための操作部２１を備えている。また、操作パネル２０は、各種操作に必要な情報や、ＰＬＣ部１４およびＮＣ部１５により算出された工作機械１００の消費電力量などを表示する表示部２２を備えている。この操作パネル２０は、工作機械１００の電源がオンとなっている間は、ほぼ一定量の電力を消費している。

図２は、本実施形態による工作機械１００が備えるＮＣ装置１０の主要な機能構成例を示す図である。図２に示すように、本実施形態のＮＣ装置１０は、その機能構成として、第１の電力量記憶部１０１、第２の電力量記憶部１０２、駆動時間計測部１０３、起動回数計測部１０４、第１の電力量算出部１０５、稼働時間計測部１０６、第２の電力量算出部１０７、電力量取得部１０８、第３の電力量算出部１０９および総消費電力量算出部１１０を備えている。この図２に示す各機能ブロックにより、本実施形態の消費電力量予測装置が構成される。

なお、第１の電力量記憶部１０１および第２の電力量記憶部１０２は、図１のＲＡＭ１３により構成される。駆動時間計測部１０３、起動回数計測部１０４、第１の電力量算出部１０５、稼働時間計測部１０６、第２の電力量算出部１０７、第３の電力量算出部１０９および総消費電力量算出部１１０は、図２のＰＬＣ部１４により構成される。また、電力量取得部１０８は、図１のＮＣ部１５により構成される。

第１の電力量記憶部１０１は、本発明の電力量記憶部に相当するものであり、各種アクチュエータ５０の定速駆動時における単位時間当たりの消費電力量である「単位消費電力量」と、定速駆動前の起動時における消費電力量である「ピーク消費電力量」とを記憶する。各種アクチュエータ５０がｎ個（ｎは１以上の整数）のアクチュエータを含む場合、第１の電力量記憶部１０１は、ｎ個のアクチュエータのそれぞれについて、単位消費電力量およびピーク消費電力量を記憶する。

第２の電力量記憶部１０２は、工作機械１００の電源がオンとなっている稼働中に固定の電力を消費する電装品（図１の操作パネル２０やＮＣ部１５等が該当する）の単位時間当たりの消費電力量である「固定消費電力量」を記憶する。

駆動時間計測部１０３は、タイマ１６を用いて、各種アクチュエータ５０の駆動時間を計測する。各種アクチュエータ５０がｎ個のアクチュエータを含む場合、駆動時間計測部１０３は、ｎ個のアクチュエータのそれぞれについて駆動時間を計測する。具体的には、駆動時間計測部１０３は、ＰＬＣ部１４が各種アクチュエータ５０に対して駆動指令を出したときに、タイマ１６により計時動作を開始する。そして、ＰＬＣ部１４が各種アクチュエータ５０に対して停止指令を出したときに、計時動作を終了する。

起動回数計測部１０４は、各種アクチュエータ５０の起動回数を計測する。すなわち、起動回数計測部１０４は、ＰＬＣ部１４が各種アクチュエータ５０に対して駆動指令を出力した回数をカウントする。各種アクチュエータ５０がｎ個のアクチュエータを含む場合、起動回数計測部１０４は、ｎ個のアクチュエータのそれぞれについて起動回数を計測する。

第１の電力量算出部１０５は、本発明の電力量算出部に相当するものであり、各種アクチュエータ５０での消費電力量を算出する。具体的には、第１の電力量算出部１０５は、第１の電力量記憶部１０１に記憶されている各種アクチュエータ５０のピーク消費電力量と、起動回数計測部１０４により計測された各種アクチュエータ５０の起動回数とを乗算することにより、各種アクチュエータ５０における起動時の消費電力量を算出する。以下では、この消費電力量を「起動時消費電力量」という。

また、第１の電力量算出部１０５は、第１の電力量記憶部１０１に記憶されている各種アクチュエータ５０の単位消費電力量と、駆動時間計測部１０３により計測された各種アクチュエータ５０の駆動時間とを乗算することにより、各種アクチュエータ５０における定速駆動時の消費電力量を算出する。以下では、この消費電力量を「定速駆動時消費電力量」という。

なお、上述したように、各種アクチュエータ５０の駆動時間は、ＰＬＣ部１４から駆動指令が出力されて各種アクチュエータ５０が起動されたときから計測されるものである。したがって、第１の電力量算出部１０５により算出される定速駆動時消費電力量のうち、各種アクチュエータ５０が起動されてから定速駆動状態になるまでの間の分（図３に斜線で示す部分の消費電力量）は、第１の電力量算出部１０５により算出される起動時消費電力量と重複することになる。

このような消費電力量の重複をなくすために、例えば、第１の電力量記憶部１０１に記憶させる起動時のピーク消費電力量を、図３の斜線部分に示す消費電力量を削減した値とするのが好ましい。これに代えて、駆動時間計測部１０３により計測する各種アクチュエータ５０の駆動時間を、各種アクチュエータ５０が起動されてから定速駆動状態になるまでの時間（アクチュエータの種類に応じて決まる固定の時間）を差し引いたものとするようにしてもよい。

さらに、第１の電力量算出部１０５は、以上のようにして算出した起動時消費電力量と定速駆動時消費電力量とを加算することにより、各種アクチュエータ５０の総消費電力量を算出する。以下では、この総消費電力を「アクチュエータ総消費電力量」という。各種アクチュエータ５０がｎ個のアクチュエータを含む場合、第１の電力量算出部１０５は、ｎ個のアクチュエータのそれぞれについて起動時消費電力量と定速駆動時消費電力量とを算出し、それらを全て加算することによってアクチュエータ総消費電力量を算出する。

なお、定速駆動時消費電力量だけを算出してこれをアクチュエータ総消費電力量とするようにしてもよいが、定速駆動時消費電力量に加えて起動時消費電力量も算出してアクチュエータ総消費電力量を求める方が、各種アクチュエータ５０で消費される電力量をより正確に算出することができるので好ましい。

稼働時間計測部１０６は、タイマ１６を用いて、工作機械１００の電源がオンとなっている稼働時間を計測する。この稼働時間計測部１０６は、オペレータが工作機械１００の電源をオンにしたときに、タイマ１６により計時動作を開始する。そして、オペレータが工作機械１００の電源をオフにしたときに、計時動作を終了する。

第２の電力量算出部１０７は、第２の電力量記憶部１０２に記憶されている固定消費電力量と、稼働時間計測部１０６により計測された工作機械１００の稼働時間とを乗算することにより、工作機械１００の稼働中における電装品（操作パネル２０等）の総消費電力量を算出する。以下では、これを「電装品総消費電力量」という。

電力量取得部１０８は、ＮＣプログラムに従ってサーボ機構およびスピンドル機構の駆動を制御する駆動制御装置３０から、電力量測定部３５により測定された駆動制御装置３０での総消費電力量（通算の積算値）を取得する。第３の電力量算出部１０９は、電力量取得部１０８により取得された駆動制御装置３０での総消費電力量に基づいて、駆動制御装置３０における所定期間（例えば、月間）の総消費電力量（以下では、これを「ＮＣ総消費電力量」という）を算出する。

総消費電力量算出部１１０は、第１の電力量算出部１０５により算出されたアクチュエータ総消費電力量と、第２の電力量算出部１０７により算出された電装品総消費電力量と、第３の電力量算出部１０９により算出されたＮＣ総消費電力量とを加算することにより、工作機械１００の総消費電力量を算出する。

次に、上記のように構成した本実施形態による消費電力量予測装置の動作を説明する。図４Ａおよび図４Ｂは、本実施形態による消費電力量予測装置の動作例を示すフローチャートである。図４Ａおよび図４Ｂに示すフローチャートは、工作機械１００の電源がオンにされたときにスタートする。

図４Ａにおいて、まずＮＣ部１５の電力量取得部１０８は、工作機械１００の電源投入がメーカ出荷後の初めての投入であるか、つまり工作機械１００が初回の使用であるか否かを判定する（ステップＳ１）。例えば、工作機械１００の出荷時に、工作機械１００が未使用であることを示すフラグを“オン”にセットしておき、電力量取得部１０８がこのフラグを参照することによって、工作機械１００が初回の使用であるか否かを判定する。

ここで、工作機械１００が初めての使用であると判断した場合、電力量取得部１０８は、上述のフラグをオフにするとともに、駆動制御装置３０の現時点での総消費電力量（Ｐ[Ｎ]ａとする）を駆動制御装置３０から取得し、これを参照データＰ[Ｎ]ｒとしてＲＡＭ１３に格納する（ステップＳ２）。また、工作機械１００の稼働時間（Ｔ[Ｂ]とする）、各種アクチュエータ５０の起動回数（Ｃｍとする）、各種アクチュエータ５０の駆動時間（Ｔ[Ａ]ｍとする）、工作機械１００の総消費電力量（Ｐ[Ｔ]とする）は何れも値がゼロに初期化される。この段階で電力量取得部１０８が取得する駆動制御装置３０の総消費電力量Ｐ[Ｎ]ａは、メーカが工作機械１００の出荷前に、ＮＣプログラムや可動部４０などの各種調整を行った際に駆動制御装置３０で消費した電力量の積算値である。

なお、工作機械１００が初回の使用でないと判断した場合、電力量取得部１０８はステップＳ２の処理を行わない。後述するように、工作機械１００の使用により駆動制御装置３０において更に電力が消費されると、その追加の消費分も含めた駆動制御装置３０での総消費電力量の積算値が新たに参照データＰ[Ｎ]ｒとしてＲＡＭ１３に格納されることになるからである。

次に、ＰＬＣ部１４の稼働時間計測部１０６は、電装品である操作パネル２０等において消費される固定の電力量を算出するために用いる工作機械１００の稼働時間Ｔ[Ｂ]を積算する（ステップＳ３）。そして、起動回数計測部１０４は、各種アクチュエータ５０を起動したか否か、すなわち、各種アクチュエータ５０に対して駆動指令を出力したか否かを判定する（ステップＳ４）。各種アクチュエータ５０がｎ個のアクチュエータを含む場合、起動回数計測部１０４は、ｎ個のアクチュエータのそれぞれについて起動の有無を判定する。

ここで、各種アクチュエータ５０のうち少なくとも１つを起動したと判断した場合、起動回数計測部１０４は、各種アクチュエータ５０の起動回数Ｃｍ（ｍ＝１〜ｎ）を積算する（ステップＳ５）。例えば、ｎ個のアクチュエータのうち、アクチュエータ番号が１番と３番のアクチュエータが起動された場合、起動回数計測部１０４は、当該１番と３番のアクチュエータの起動回数Ｃ１，Ｃ３をそれぞれ１つカウントアップする。なお、各種アクチュエータ５０が１つも起動されていないと判断した場合、起動回数計測部１０４はステップＳ５の処理を行わない。

次に、駆動時間計測部１０３は、各種アクチュエータ５０のうち、駆動中であるアクチュエータの駆動時間Ｔ[Ａ]ｍ（ｍ＝１〜ｎ）を積算する（ステップＳ６）。例えば、ｎ個のアクチュエータのうち、アクチュエータ番号が１番と３番のアクチュエータが起動中であれば、駆動時間計測部１０３は、当該１番と３番のアクチュエータの駆動時間Ｔ[Ａ]１，Ｔ[Ａ]３を積算する。

次に、第２の電力量算出部１０７は、第２の電力量記憶部１０２に記憶されている固定消費電力量（Ｄ[Ｂ]とする）と、稼働時間計測部１０６により計測された工作機械１００の稼働時間Ｔ[Ｂ]（ステップＳ３で求められた積算値）とを乗算することにより、工作機械１００の現在までの電装品総消費電力量（Ｐ[Ｂ]とする）を算出する（ステップＳ７）。

また、第１の電力量算出部１０５は、第１の電力量記憶部１０１に記憶されている各種アクチュエータ５０のピーク消費電力量（Ｄ[Ｓ]ｍとする）と、起動回数計測部１０４により計測された各種アクチュエータ５０の起動回数Ｃｍ（ステップＳ５で求められた積算値）とを乗算することにより、各種アクチュエータ５０における起動時消費電力量（Ｐ[Ｓ]ｍとする）を算出する（ステップＳ８）。

さらに、第１の電力量算出部１０５は、第１の電力量記憶部１０１に記憶されている各種アクチュエータ５０の単位消費電力量（Ｄ[Ａ]ｍとする）と、駆動時間計測部１０３により計測された各種アクチュエータ５０の駆動時間Ｔ[Ａ]ｍ（ステップＳ６で求められた積算値）とを乗算することにより、各種アクチュエータ５０における定速駆動時消費電力量（Ｐ[Ａ]ｍとする）を算出する（ステップＳ９）。

また、電力量取得部１０８は、駆動制御装置３０の現時点での総消費電力量Ｐ[Ｎ]ａを駆動制御装置３０から取得する。そして、第３の電力量算出部１０９は、電力量取得部１０８により取得された現時点での駆動制御装置３０における総消費電力量Ｐ[Ｎ]ａから、ＲＡＭ１３に格納しておいた参照データＰ[Ｎ]ｒを減算することより、駆動制御装置３０における現在までのＮＣ総消費電力量（Ｐ[Ｎ]とする）を算出する（ステップＳ１０）。

そして、総消費電力量算出部１１０は、第１の電力量算出部１０５により算出された各種アクチュエータ５０での起動時消費電力量Ｐ[Ｓ]ｍおよび定速駆動時消費電力量Ｐ[Ａ]ｍと、第２の電力量算出部１０７により算出された操作パネル２０での電装品総消費電力量Ｐ[Ｂ]と、第３の電力量算出部１０９により算出された駆動制御装置３０でのＮＣ総消費電力量Ｐ[Ｎ]とを加算することにより、現時点までの工作機械１００の総消費電力量Ｐ[Ｔ]を算出する（ステップＳ１１）。そして、ＰＬＣ部１４は、総消費電力量算出部１１０により算出した現時点までの総消費電力量Ｐ[Ｔ]を操作パネル２０の表示部２２に表示する。

その後、ＰＬＣ部１４は、ワンサイクルデータ取得モードが設定されているか否かを判定する（図４ＢのステップＳ１２）。ワンサイクルデータ取得モードとは、ＮＣプログラムに含まれるワンサイクル識別コードによって識別されるワンサイクル中における工作機械１００の総消費電力量（Ｐ[Ｃ]とする）を算出するモードである。通常、連続して複数のワークを加工する際に１つのワークの加工終了を表すために、ＮＣプログラムにはワンサイクル識別コードが含まれている。ワンサイクルとは、１つのワークを加工するのに必要なＮＣプログラムのサイクルのことであり、ワンサイクル識別コードを２回検知する間に一巡するＮＣプログラムのサイクルがワンサイクルに相当する。なお、ワンサイクルデータ取得モードは、オペレータが操作パネル２０の操作部２１を操作することによってＰＬＣ部１４に設定することが可能である。

ワンサイクルデータ取得モードが設定されていないとＰＬＣ部１４にて判断した場合、処理はステップＳ１８に遷移する。一方、ワンサイクルデータ取得モードが設定されていると判断した場合、ＰＬＣ部１４は、ワンサイクルデータの取得を開始するタイミングであるか否かを判定する（ステップＳ１３）。具体的には、ＰＬＣ部１４は、ＲＡＭ１３からＣＰＵ１１により読み込まれたＮＣプログラムのコードが１回目のワンサイクル識別コードであるか否かを判定する。ＰＬＣ部１４は、１回目のワンサイクル識別コードをＣＰＵ１１が読み込んだと判断した場合、その時点で総消費電力量算出部１１０により算出された工作機械１００の総消費電力量Ｐ[Ｔ]を参照データＰ[Ｔ]ｓとしてＲＡＭ１３に格納する（ステップＳ１４）。その後、処理は図４ＡのステップＳ３に遷移する。

一方、１回目のワンサイクル識別コードをＣＰＵ１１が読み込んでいない、すなわち、ワンサイクルデータの取得を開始するタイミングではないとＰＬＣ部１４にて判断した場合、ＰＬＣ部１４は、ワンサイクルデータの取得を終了するタイミングであるか否かを判定する（ステップＳ１５）。具体的には、ＰＬＣ部１４は、ＲＡＭ１３からＣＰＵ１１により読み込まれたＮＣプログラムのコードが２回目のワンサイクル識別コードであるか否かを判定する。

２回目のワンサイクル識別コードをＣＰＵ１１が読み込んでいないとＰＬＣ部１４にて判断した場合、処理は図４ＡのステップＳ３に遷移する。一方、２回目のワンサイクル識別コードをＣＰＵ１１が読み込んだと判断した場合、ＰＬＣ部１４は、その時点で総消費電力量算出部１１０により算出された工作機械１００の総消費電力量Ｐ[Ｔ]から、ワンサイクル前にステップＳ１４でＲＡＭ１３に記憶しておいた参照データＰ[Ｔ]ｓを減算することにより、ワンサイクルにおける工作機械１００の総消費電力量Ｐ[Ｃ]を算出する。そして、算出したワンサイクルの総消費電力量Ｐ[Ｃ]を操作パネル２０の表示部２２に表示する（ステップＳ１６）。また、ＰＬＣ部１４は、ワンサイクルデータ取得モードの設定をキャンセルする（ステップＳ１７）。

次に、ＰＬＣ部１４は、月更新タイミングになったか否かを判定する（ステップＳ１８）。月更新タイミングとは、月間の総消費電力量Ｐ[Ｔ]を算出する際に電力量の積算を開始する基準日時を示すものであり、例えば毎月初の午前０時を月更新タイミングとする。または、オペレータが操作パネル２０の操作部２１を操作することにより、任意の日時を月更新タイミングとしてＰＬＣ部１４に設定できるようにしてもよい。ここで、まだ月更新タイミングになっていないとＰＬＣ部１４にて判断した場合、処理は図４ＡのステップＳ３に遷移する。

一方、月更新タイミングになったとＰＬＣ部１４にて判断した場合、ＰＬＣ部１４は、その時点で総消費電力量算出部１１０により算出された工作機械１００の総消費電力量Ｐ[Ｔ]を、過去１ヶ月間の工作機械１００での総消費電力量Ｐ[Ｄ]として、ＲＡＭ１３に格納するとともに操作パネル２０の表示部２２に表示する（ステップＳ１９）。

その後、ＰＬＣ部１４は、工作機械１００の稼働時間Ｔ[Ｂ]、各種アクチュエータ５０の起動回数Ｃｍおよび駆動時間Ｔ[Ａ]ｍ、工作機械１００の総消費電力量Ｐ[Ｔ]といった各積算値を全てゼロにリセットする（ステップＳ２０）。また、電力量取得部１０８は、駆動制御装置３０での現在の総消費電力量Ｐ[Ｎ]ａを駆動制御装置３０から取得して、これを参照データＰ[Ｎ]ｒとしてＲＡＭ１３に格納する（ステップＳ２１）。そして、処理は図４ＡのステップＳ３に戻る。

図５は、操作パネル２０の表示部２２に表示される画面の一例を示す図である。図５に示すように、表示部２２には、総消費電力量算出部１１０により算出されてＲＡＭ１３に格納された過去１ヶ月間（先月分）の工作機械１００での総消費電力量Ｐ[Ｄ]と、今月に入って総消費電力量算出部１１０により算出されている現在までの工作機械１００での総消費電力量Ｐ[Ｔ]とが表示される。また、ワンサイクルデータ取得モード設定ボタン２１ａが操作されてワンサイクルデータ取得モードが設定された場合には、工作機械１００でのワンサイクルの総消費電力量Ｐ[Ｃ]が更に表示される。

なお、図５の例では、オペレータが操作部２１を操作することによって電力の単価をあらかじめ設定しておくことが可能であり、設定された単価が表示部２２に表示されるとともに、先月の総消費電力量Ｐ[Ｄ]に応じた料金と、今月の現在までの総消費電力量Ｐ[Ｔ]に応じた料金とが表示される。また、ワンサイクルデータ取得モードが設定された場合には、ワンサイクルの総消費電力量Ｐ[Ｃ]に応じた料金も更に表示される。このように料金を表示することにより、オペレータはランニングコストを簡単に確認することができる。また、図５の例では、オペレータが操作部２１を操作することによって任意の月更新タイミングが設定されており、その設定された月更新タイミングが表示部２２に表示されている。

以上詳しく説明したように、本実施形態では、各種アクチュエータ５０の単位時間当たりの消費電力量（単位消費電力量）を第１の電力量記憶部１０１にあらかじめ記憶しておき、駆動時間計測部１０３により計測される各種アクチュエータ５０の駆動時間と、第１の電力量記憶部１０１に記憶されている単位消費電力量とに基づいて、各種アクチュエータ５０の総消費電力量を算出するようにしている。

このように構成した本実施形態によれば、各種アクチュエータ５０の消費電力を測定するために工作機械１００に対して新たに電力量計を付加することなく、工作機械１００が通常備えているタイマ１６を用いて各種アクチュエータ５０の駆動時間を計測すれば、その計測した各種アクチュエータ５０の駆動時間と、第１の電力量記憶部１０１にあらかじめ記憶してある単位消費電力量とを用いた演算によって、各種アクチュエータ５０で消費される総消費電力量を求めることができる。

また、本実施形態では、各種アクチュエータ５０での消費電力量をピーク消費電力量と単位消費電力量とに分けて第１の電力量記憶部１０１にあらかじめ記憶している。そして、各種アクチュエータ５０の起動回数とピーク消費電力量とに基づいて起動時消費電力量を算出するとともに、各種アクチュエータ５０の駆動時間と単位消費電力量とに基づいて定速駆動時消費電力量を算出し、これらを加算することによって、各種アクチュエータ５０における駆動中の総消費電力量を算出するようにしている。このように、起動時消費電力量と定速駆動時消費電力量とを算出してアクチュエータ総消費電力量を求めることにより、各種アクチュエータ５０で消費される電力量をより正確に算出することができる。

さらに、本実施形態では、工作機械１００がオン状態のときに操作パネル２０で常に消費される固定消費電力量を第２の電力量記憶部１０２にあらかじめ記憶しておき、稼働時間計測部１０６により計測される工作機械１００の稼働時間と、第２の電力量記憶部１０２に記憶されている固定消費電力量とに基づいて、電装品総消費電力量を算出するようにしている。

このように構成した本実施形態によれば、工作機械１００の電源オン時に常時電力を消費している電装品の消費電力を測定するために工作機械１００に対して新たに電力量計を付加することなく、工作機械１００が通常備えているタイマ１６を用いて工作機械１００の稼働時間を計測すれば、その計測した工作機械１００の稼働時間と、第２の電力量記憶部１０２にあらかじめ記憶してある固定消費電力量とを用いた演算によって、操作パネル２０で消費される総消費電力量を求めることができる。

一方、駆動制御装置３０において消費される総消費電力量に関しては、駆動制御装置３０が標準で備える電力量測定部３５によって測定することができる。これにより、本実施形態によれば、工作機械１００の標準装備で実測が可能な駆動制御装置３０の総消費電力量に加えて、標準装備では実測ができない各種アクチュエータ５０での総消費電力および各種電装品での総消費電力を、追加の電力量計を装備することなく求めることができる。したがって、工作機械１００の低コスト化および省スペース化を図りつつ、駆動制御装置３０、各種アクチュエータ５０および各種電装品を含む工作機械１００全体における総消費電力量をできるだけ正確に算出することができる。

また、本実施形態によれば、ワンサイクルデータ取得モードを設定することにより、１つのワークを加工する際の工作機械１００での総消費電力量を算出することもできる。なお、ここではワンサイクル当たりの総消費電力量を算出する例について説明したが、複数サイクル当たりの総消費電力量を算出するようにしてもよい。この場合、オペレータが操作パネル２０の操作部２１を操作して任意のサイクル数を設定できるようにしてもよい。

上記実施形態では、月間の総消費電力量を算出する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、日間、週間、年間などの総消費電力量を算出するようにしてもよい。または、オペレータが操作パネル２０の操作部２１を操作して任意の期間を設定することにより、任意の期間中における総消費電力量を算出できるようにしてもよい。

その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１０ ＮＣ装置
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１４ ＰＬＣ部
１５ ＮＣ部
１６ タイマ
２０ 操作パネル
２１ 操作部
２２ 表示部
３０ 駆動制御装置
５０ 各種アクチュエータ
１００ 工作機械
１０１ 第１の電力量記憶部
１０２ 第２の電力量記憶部
１０３ 駆動時間計測部
１０４ 起動回数計測部
１０５ 第１の電力量算出部
１０６ 稼働時間計測部
１０７ 第２の電力量算出部
１０８ 電力量取得部
１０９ 第３の電力量算出部
１１０ 総消費電力量算出部

Claims (7)

1. 駆動中に電力が消費されるアクチュエータの単位時間当たりの消費電力量である単位消費電力量を記憶する電力量記憶部と、
   上記アクチュエータの駆動時間を計測する駆動時間計測部と、
   上記電力量記憶部に記憶されている上記単位消費電力量および上記駆動時間計測部により計測された上記駆動時間に基づいて、上記アクチュエータにおける駆動中の総消費電力量であるアクチュエータ総消費電力量を算出する電力量算出部とを備えたことを特徴とする消費電力量予測装置。
2. 上記アクチュエータの起動回数を計測する起動回数計測部を更に備え、
   上記電力量記憶部は、上記アクチュエータの定速駆動時における単位時間当たりの消費電力量を上記単位消費電力量として記憶するとともに、定速駆動前の起動時における消費電力量をピーク消費電力量として更に記憶しており、
   上記電力量算出部は、上記電力量記憶部に記憶されている上記ピーク消費電力量および上記起動回数計測部により計測された上記起動回数に基づいて、上記アクチュエータにおける起動時の消費電力量である起動時消費電力量を算出するとともに、上記電力量記憶部に記憶されている上記単位消費電力量および上記駆動時間計測部により計測された上記駆動時間に基づいて、上記アクチュエータにおける定速駆動時の消費電力量である定速駆動時消費電力量を算出し、上記起動時消費電力量および上記定速駆動時消費電力量を加算して上記アクチュエータ総消費電力量を算出することを特徴とする請求項１に記載の消費電力量予測装置。
3. 上記アクチュエータを備えた工作機械の電源がオンとなっている稼働中に固定の電力を消費する電装品の単位時間当たりの消費電力量である固定消費電力量を記憶する第２の電力量記憶部と、
   上記工作機械の電源がオンとなっている稼働時間を計測する稼働時間計測部と、
   上記第２の電力量記憶部に記憶されている上記固定消費電力量および上記稼働時間計測部により計測された上記稼働時間に基づいて、上記工作機械の稼働中における上記電装品の総消費電力量である電装品総消費電力量を算出する第２の電力量算出部と、
   上記電力量算出部により算出された上記アクチュエータ総消費電力量および上記第２の電力量算出部により算出された上記電装品総消費電力量を加算することにより、上記アクチュエータおよび上記電装品の総消費電力量を算出する総消費電力量算出部とを更に備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の消費電力量予測装置。
4. 数値制御プログラムに従ってサーボ機構およびスピンドル機構の駆動を制御する駆動制御装置から当該駆動制御装置での総消費電力量を取得する電力量取得部を更に備え、
   上記総消費電力量算出部は、上記電力量算出部により算出された上記アクチュエータ総消費電力量と、上記第２の電力量算出部により算出された上記電装品総消費電力量と、上記電力量取得部により取得された上記駆動制御装置での総消費電力量とに基づいて、上記工作機械の総消費電力量を算出することを特徴とする請求項３に記載の消費電力量予測装置。
5. 上記総消費電力量算出部は、上記数値制御プログラムに含まれるワンサイクル識別コードによって識別されるワンサイクル中における上記工作機械の総消費電力量を算出することを特徴とする請求項４に記載の消費電力量予測装置。
6. 駆動中に電力が消費されるアクチュエータと、
   サーボ機構およびスピンドル機構によって可動部を制御する駆動制御装置と、
   上記アクチュエータおよび上記駆動制御装置が非駆動状態であるときに固定の電力を消費する電装品と、
   上記アクチュエータおよび上記駆動制御装置の駆動を制御するＮＣ装置とを備え、当該ＮＣ装置は請求項１〜５の何れか１項に記載の消費電力量予測装置を備えたことを特徴とする工作機械。
7. 駆動中に電力が消費されるアクチュエータの駆動時間を駆動時間計測部により計測する第１のステップと、
   上記アクチュエータの単位時間当たりの消費電力量である単位消費電力量を記憶した電力量記憶部から上記単位消費電力量を読み出し、読み出した上記単位消費電力量と、上記駆動時間計測部により計測された上記駆動時間とに基づいて、上記アクチュエータにおける駆動中の総消費電力量であるアクチュエータ総消費電力量を算出する第２のステップとを有することを特徴とする消費電力量予測方法。