JP6802212B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、主軸と送り軸との協調動作によりワークを旋削加工する工作機械の表示装置に関し、特に、揺動切削を行う工作機械の送り軸の軌跡を表示する表示装置に関する。

工作機械の切削工具によりワークを加工する際に切屑が連続して発生すると、切屑が切削工具に絡まる場合がある。このような場合には、切屑を切削工具から除去するために工作機械を停止させる必要があり、時間がかかって生産効率が低下する。さらに、切屑によって、ワークが損傷する可能性があり、ワークの品質が低下する場合がある。
このような欠点を避けるために、加工方向に切削工具とワークとを相対的に揺動させることにより切屑を細断する揺動切削が知られている（例えば特許文献１、特許文献２等参照）。揺動切削を行う工作機械の制御装置は、加工方向に切削工具またはワークを送る送り軸のサーボモータに対して正弦波状の送り指令を与えることにより、加工方向に切削工具とワークとを相対的に揺動させている。
また、従来、数値制御装置（ＣＮＣ）により加工プログラムに従って生成されて工作機械の各軸のサーボモータに指令される指令データや、各軸に備わる位置検出装置から出力される実位置データなどを波形表示できる波形表示装置が知られている（例えば特許文献３）。

特許第５０３３９２９号公報 特許第５５９９５２３号公報 特許第６００１７２０号公報

上述した揺動切削において意図したとおりに切屑を細断する為には、送り軸によりワークの加工方向に切削工具またはワークを周期的に揺動させるための送り指令の周波数や振幅等を事前に決める必要がある。一般的に、工作機械の数値制御装置においては、主軸回転数や送り速度などの加工条件や各種パラメータを設定可能なＮＣプログラムが作成されて記憶されており、上述の揺動動作の送り指令は該ＮＣプログラムに従って生成される。そのため、作業者は、数値制御装置内のＮＣプログラムに設定された加工条件や各種パラメータの変更を行って、揺動動作のための送り指令の周波数や振幅等を決定している。
このような作業では、数値制御装置内のＮＣプログラムに設定された加工条件や各種パラメータの変更に応じて、揺動動作を行う送り軸の指令データや実位置データがどのように変化するかを確認できることが望ましく、上述のような波形表示装置が有用である。
しかしながら、揺動動作を行う送り軸に関する指令データまたは実位置データの時間変化を単純に波形表示するだけでは、切削工具による切屑の細断が可能であるか否かを判定するのは難しいという課題がある。

本発明は、揺動切削における切屑の細断の可否を作業者が視覚的に容易に判断できる表示装置を提供することを目的とする。

（１） 本発明に係る表示装置（例えば、後述の表示装置２０）は、ワーク（例えば、後述のワークＷ）及び切削工具（例えば、後述の切削工具１４）を相対的に回転させる主軸（例えば、後述の主軸Ｍ０）と前記ワーク及び前記切削工具を相対的に送る少なくとも１つの送り軸（例えば、後述の送り軸Ｍ１，Ｍ２）とを備え、前記切削工具及び前記ワークを相対的に揺動させながら前記ワークの切削加工を行う工作機械（例えば、後述の工作機械１０）の情報を取得して表示する表示装置であって、前記ワークに対して前記切削工具が相対的に送られた位置を表す第１情報を表示する第１情報表示部（例えば、後述の第１情報表示部３１）と、前記主軸の位相と前記送り軸の位置との関係を表す第２情報を表示する第２情報表示部（例えば、後述の第２情報表示部３２）と、前記第１情報における一部を選択範囲として選択する範囲選択部（例えば、後述の範囲選択部２３）とを備え、前記第２情報表示部は、前記範囲選択部によって選択された前記選択範囲に対応するように、前記第２情報の表示範囲を変更する。

（２） （１）に記載の表示装置は、前記第２情報の表示範囲を変更する範囲変更部（例えば、後述の範囲変更部２５）を更に備えてもよく、前記範囲選択部は、前記範囲変更部によって変更された前記第２情報の表示範囲に対応するように、前記選択範囲を変更してもよい。

（３） （１）に記載の表示装置は、前記送り軸の位置情報、トルク情報、速度情報又は加速度情報の時間変化を表す第３情報を表示する第３情報表示部（例えば、後述の第３情報表示部３３）を更に備えてもよく、前記第３情報表示部が前記第３情報を更に表示するか、又は、前記第２情報表示部及び前記第３情報表示部が前記第２情報と切り替えるようにして前記第３情報を表示してもよく、前記第３情報表示部は、前記範囲選択部によって選択された前記選択範囲に対応するように、前記第３情報の表示範囲を変更してもよい。

（４） （３）に記載の表示装置は、前記第２情報の表示範囲及び前記第３情報の表示範囲の少なくともいずれか一方を変更する範囲変更部（例えば、後述の範囲変更部２５）を更に備えてもよく、前記範囲選択部は、前記範囲変更部によって変更された前記第２情報の表示範囲又は前記第３情報の表示範囲に対応するように、前記選択範囲を変更してもよい。

（５） （１）に記載の表示装置は、前記第１情報の拡大情報を表示する拡大情報表示部（例えば、後述の拡大情報表示部３４）を更に備えてもよく、前記拡大情報表示部が前記拡大情報を更に表示するか、又は、前記第２情報表示部及び前記拡大情報表示部が前記第２情報と切り替えるようにして前記拡大情報を表示してもよいし、前記拡大情報表示部は、前記範囲選択部によって選択された前記選択範囲に対応するように、前記拡大情報の表示範囲を変更してもよい。

（６） （５）に記載の表示装置は、前記第２情報の表示範囲及び前記拡大情報の表示範囲の少なくともいずれか一方を変更する範囲変更部（例えば、後述の範囲変更部２５）を更に備えてもよく、前記範囲選択部は、前記範囲変更部によって変更された前記第２情報の表示範囲又は前記拡大情報の表示範囲に対応するように、前記選択範囲を変更してもよい。

（７） （３）に記載の表示装置は、前記第１情報の拡大情報を表示する拡大情報表示部（例えば、後述の拡大情報表示部３４）を更に備えてもよく、前記拡大情報表示部が前記拡大情報を更に表示するか、又は、前記第２情報表示部、前記第３情報表示部及び前記前記拡大情報表示部が、前記第２情報又は前記第３情報と切り替えるようにして前記拡大情報を表示してもよく、前記拡大情報表示部は、前記範囲選択部によって選択された前記選択範囲に対応するように、前記拡大情報の表示範囲を変更してもよい。

（８） （７）に記載の表示装置は、前記第２情報の表示範囲、前記第３情報の表示範囲及び前記拡大情報の表示範囲の少なくともいずれか１つを変更する範囲変更部（例えば、後述の範囲変更部２５）を更に備えてもよく、前記範囲選択部は、前記範囲変更部によって変更された前記第２情報の表示範囲、前記第３情報の表示範囲又は前記拡大情報の表示範囲に対応するように、前記選択範囲を変更してもよい。

本発明によれば、揺動切削における切屑の細断の可否を作業者が視覚的に容易に判断できる表示装置を提供することができる。

本実施形態に係る表示装置を備える加工システムを示す図である。 図１に示された制御装置により生成される送り軸の位置指令を示す図である。 図１に示された制御装置により生成される送り軸の揺動指令を示す図である。 図２Ａに示された位置指令に図２Ｂに示された揺動指令を加算して得られる送り指令を示す図である。 図１に示す表示装置における第２情報表示部により表示される第２情報の一例を示す図である。 図１に示す表示装置における表示部による第１情報及び第２情報の表示の一例を示す図である。 図１に示す表示装置における表示部による第１情報、第１情報の拡大情報、及び第３情報の表示の一例を示す図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

図１は、本実施形態に係る表示装置を備えた加工システムを示す図である。図１に示す加工システム１は、工作機械１０と、工作機械１０を制御する制御装置１１と、表示装置２０とを備える。

工作機械１０は切削工具１４、例えばバイトを有する。切削工具１４は、例えば円筒形、円柱形、円錐形、または円錐台形などを有するワークを切削加工する。ワークＷの形状は円柱形以外の形状でもよく、工作機械１０は切削加工を行うものに限られず、研削や研磨などを行うものでもよい。
但し、以降の説明においては、図１に示されるように、回転する円柱形のワークＷの外周面が切削工具１４により旋削加工されるものとする。また、ワークＷが回転すると共に切削工具１４がワークＷの外周面の母線に沿って揺動する構成を例にとって説明する。

工作機械１０は、複数の駆動軸１３を有する。駆動軸１３の各々は、ＣＮＣ(Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ)、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等といった制御装置１１によって制御される。図１には３つの駆動軸１３を有する工作機械１０が図示されているが、駆動軸１３の数は限定されず、工作機械１０には必要数の駆動軸を備えることができる。
複数の駆動軸１３は、主軸Ｍ０と、主軸Ｍ０と協調動作する少なくとも２つの送り軸Ｍ１、Ｍ２とを含む。主軸Ｍ０はスピンドルモータまたはサーボモータを備えるものである。送り軸Ｍ１、Ｍ２は、ボールねじ機構またはリニアスライダ等の送り機構と該送り機構を駆動するサーボモータとを含むものである。

図１においては、ワークＷの回転軸となる該ワークの中心軸線をＺ軸、Ｚ軸に対して垂直な軸線をＸ軸としている。さらに、主軸Ｍ０は、ワークＷを該ワークの中心軸線（Ｚ軸）まわりに回転させる。送り軸Ｍ１は、Ｚ軸方向に沿った第一方向（以下、加工方向と呼ぶ。）に切削工具１４を送ることと該第一方向に切削工具１４を往復運動、すなわち揺動させることの両方を行うことができる。送り軸Ｍ２は、Ｘ軸方向に沿った第二方向（すなわち、切込み方向）に切削工具１４を送ることと該第二方向に切削工具１４を往復運動、すなわち揺動させることの両方を行うことができる。
円柱形または円筒形のワークを旋削加工する場合、ワークを該ワークの中心軸線（Ｚ軸）まわりに回転するとともに、切削工具１４はＺ軸方向に沿った第一方向（加工方向）のみに送られる。この場合、送り軸Ｍ２は基本的には不要である。

円錐形や円錐台形等のワークのように外径がＺ軸方向において異なるワークを旋削加工する場合は、ワークＷが該ワークの中心軸線（Ｚ軸）まわりに回転するとともに、切削工具１４はＸ軸方向およびＺ軸方向の合成方向に送られる。この場合、切削工具１４をワークＷの外周面の母線に沿って斜め方向に送るために、少なくとも２つの送り軸Ｍ１、Ｍ２が必要とされる。送り軸Ｍ１と送り軸Ｍ２の両方を制御することにより、切削工具１４はワークＷの外周面の母線に沿って斜め方向に送られる。

制御装置１１においては、主軸回転数（Ｓ）や送り速度（Ｆ）などの加工条件や各種パラメータを設定可能な加工プログラム（ＮＣプログラム）が作成されて記憶されている。制御装置１１は、加工プログラムに設定された加工条件や各種パラメータを変更できる操作盤（不図示）を備えている。

制御装置１１は、主軸Ｍ０、送り軸Ｍ１、送り軸Ｍ２などの各駆動軸１３を個別に動作させるための各指令を加工プログラムに従って生成し、生成した各指令を、対応する主軸Ｍ０、送り軸Ｍ１、送り軸Ｍ２などの各駆動軸１３に送信することができる。図１の例のように主軸Ｍ０によりワークＷを回転させると共に送り軸Ｍ１、Ｍ２などにより切削工具１４を送る構成では、制御装置１１は、主軸Ｍ０に所定の回転速度の指令を送信し、送り軸Ｍ１、Ｍ２などには所定の目標位置の指令を送信する。

加工システム１は、主軸Ｍ０、送り軸Ｍ１、送り軸Ｍ２などの駆動軸１３ごとに、各駆動軸１３の位置を検出する位置検出装置１５を備えている。特に、図１に示されるように主軸Ｍ０によりワークＷを回転させる構成では、主軸Ｍ０の位置検出装置１５として、ワークＷの回転位置（角度）を検出することが可能なセンサ、例えばロータリエンコーダが使用されうる。ロータリエンコーダは、ワークＷの回転速度を検出することも可能である。また、図１に示された送り軸Ｍ１の位置検出装置１５としては、ワークＷの加工方向における切削工具１４の位置を検出することが可能なセンサ、例えばエンコーダが使用されうる。送り軸Ｍ２の位置検出装置１５としては、上記の切込み方向における切削工具１４の位置を検出することが可能なセンサ、例えばエンコーダが使用されうる。
但し、送り軸Ｍ１、Ｍ２の位置検出装置１５は、送り軸Ｍ１、Ｍ２の位置（図１の例では切削工具１４の位置）を取得できれば如何なる装置でもよく、上記のエンコーダに限定されない。送り軸Ｍ１、Ｍ２の位置検出装置１５は、例えば、駆動軸１３から離間して配置されていてレーザトラッカまたは３次元位置センサなどを含む位置計測器でもよい。
制御装置１１は、上述したように各駆動軸１３に送信した指令と、各駆動軸１３の位置検出装置１５から制御装置１１にフィードバックされる各駆動軸１３の位置データとが一致するように、各駆動軸１３を制御する。

さらに、制御装置１１は、旋削加工により生じる切屑を細断するために、前述の第一方向（加工方向）に切削工具１４とワークＷとを相対的に揺動させて断続切削を行うように送り軸Ｍ１を制御する機能を有する。
このような断続切削を行うための送り軸Ｍ１の送り指令もまた、制御装置１１により、加工プログラムに従って生成される。作業者は、制御装置１１の操作盤（不図示）を用いて加工条件や各種パラメータを変更することにより、断続切削のための送り指令の周波数や振幅等を決定することができる。
なお、上記の断続切削とは、切削工具１４が周期的にワークＷに接触およびワークＷから離間しながらワークＷを切削加工することを意味し、揺動切削または振動切削ともいう。

前述した断続切削のための送り指令は、例えば、以下のような方法で生成される。まず、制御装置１１は、加工プログラムに設定されている加工開始点、加工終了点、主軸Ｍ０の回転速度（図１の例ではワークＷの回転速度）、送り軸Ｍ１による送り速度（図１の例では切削工具１４の送り速度）などに基づいて、図１のＺ軸方向に沿った第一方向（加工方向）の送りに関する送り軸Ｍ１の位置指令を生成する。続いて、制御装置１１は、前述した回転速度および送り速度と各種パラメータとに基づいて、上記の加工方向における切削工具１４の揺動（往復運動）を生じさせるための送り軸Ｍ１の揺動指令を生成する。さらに、制御装置１１は、位置指令に揺動指令を加算して、前述した断続切削のための送り指令（合成指令）を生成する。

ここで、図２Ａは、前述の位置指令を示した図であり、横軸は時間を表し、縦軸は加工方向の位置（位置指令値）を表している。位置指令においては、時間の経過とともに送り軸Ｍ１の位置指令値が直線的に増加している（直線Ｐ参照）。
図２Ｂは、前述の揺動指令を示した図であり、横軸は時間を表し、縦軸は加工方向の位置（位置指令値）を表している。揺動指令においては、時間の経過とともに周期的に送り軸Ｍ１の位置指令値が増減している（波状曲線Ｓ参照）。図２Ｂから分かるように、揺動指令における振幅および周波数を変更することにより、様々な振動波形の揺動指令を得ることができる。なお、この例ではワークＷの回転速度および切削工具１４の送り速度をそれぞれ一定の値としているため、揺動指令の周波数も振幅も、時間経過に関わらず一定の値になっている。
図２Ｃは、図２Ａに示された位置指令に図２Ｂに示された揺動指令を加算して得られる送り指令（合成指令）を示した図であり、横軸は時間を表し、縦軸は加工方向の位置（位置指令値）を表している。切削工具１４の軌跡は、図２Ｃに示された送り指令に追従するようになる。より具体的には、図２Ｃに示されるように、送り指令（波状曲線Ｑ参照）によって、切削工具１４は、一回の往復運動において、所定の後退量だけ後退してから所定の前進量だけ前進して、その差の進行量だけ移動する。このように本実施形態では、送り軸Ｍ１により切削工具１４が加工方向に往復運動(揺動）しながら該加工方向に送られることによって、断続切削が行われる。

前述の揺動指令は、図２Ｂに波状曲線Ｓで示されたような余弦波状の指令であり、次式のように定義される。
揺動指令＝（Ｋ×Ｆ／２）×ｃｏｓ（２π×Ｓ／６０×Ｉ×ｔ）−（Ｋ×Ｆ／２）
・・・式（１）
式（１）において、Ｋは揺動振幅倍率、ＦはワークＷの一回転当たりの切削工具１４の移動量、すなわち毎回転送り量［ｍｍ／ｒｅｖ］、ＳはワークＷの中心軸線まわりの回転速度［ｍｉｎ^−１］又は［ｒｐｍ］、Ｉは揺動周波数倍率、である。ここで、揺動周波数、すなわち揺動指令の周波数は式（１）における（Ｓ／６０×Ｉ）の項に相当し、揺動振幅、すなわち揺動指令の振幅は式（１）における（Ｋ×Ｆ／２）の項に相当する。但し、揺動振幅倍率Ｋは１以上の数とし、揺動周波数倍率Ｉはゼロより大きい非整数とする（例えば０．５、０．８、１．２、１．５、１．９、２．３、又は２．５、…等の正の非整数）。揺動振幅倍率Ｋおよび揺動周波数倍率Ｉは定数である。

上記の式（１）によると、揺動指令は、ゼロの位置を基準軸線とする余弦波に対して（Ｋ×Ｆ／２）の項がオフセット値として減じられた指令になっている。このため、位置指令に揺動指令を加算して得られる送り指令（図２Ｃの波状曲線Ｑ）は、その位置指令（図２Ｃの直線）を加工方向において超えない指令になる。このことにより、送り指令（波状曲線Ｑ）に基づく切削工具１４の位置軌跡を、切削工具１４の加工方向において位置指令による位置を上限として制御することができる。
さらに、式（１）のような余弦波の揺動指令とすることで、図２Ｃの波状曲線Ｑから分かるように、切削工具１４の加工開始点（横軸の０°の位置）で切削工具１４の送り方向に初めから大きな揺動が出ないようにしている。
なお、揺動周波数倍率Ｉを整数としない理由は、ワークＷの中心軸線まわりの回転数と全く同じになる揺動周波数の場合には、後述するような重なり箇所Ｂ１、Ｂ２等（図３参照）を発生させることができず、揺動切削による切屑の細断効果が得られなくなるからである。

上記の式（１）は、制御装置１１内の加工プログラムに記述されているものとする。工作機械１０の操作盤（不図示）は、揺動振幅倍率Ｋおよび揺動周波数倍率Ｉの各値を制御装置１１内の加工プログラムに記述された式（１）に与えられるようになっている。また、ワークＷの回転速度Ｓ［ｍｉｎ^−１］や切削工具１４の送り速度［ｍｍ／ｍｉｎ］は制御装置１１内の加工プログラムに加工条件として事前に設定されているものとする。
制御装置１１は、そのような送り速度と回転速度とから、上記の式（１）における毎回転送り量Ｆ（＝送り速度／回転速度Ｓ）を計算し、揺動振幅倍率Ｋおよび揺動周波数倍率Ｉの各値が事前に与えられた上記の式（１）により揺動指令を算出することができる。

本実施形態の加工システム１は、旋削加工により生じる切屑を細断するために、加工方向に切削工具１４とワークＷとを相対的に揺動させて断続切削を行う際の、工作機械１０に関する情報を表示する表示装置２０を備える。
上述したように、断続切削を行うための送り軸Ｍ１の送り指令が制御装置１１により生成され、表示装置２０は、そのような送り指令や、該送り指令により駆動された送り軸Ｍ１の実位置を作業者に視認させるための装置とされる。
しかし、断続切削のための送り指令の指令値を表示画面に単純に表示する方法では、切削工具１４による切屑の細断が可能であるか否かを作業者が表示画面から判定するのは難しい。断続切削のための送り指令により駆動された送り軸Ｍ１の実位置を位置検出装置１５により検出し、その検出値を表示画面に表示する方法においても、作業者が切屑の細断の可否を表示画面から判定するのは難しい。

そこで、本実施形態の表示装置２０は、図１に示されるように、情報取得部２１と、範囲選択部２３と、範囲変更部２５と、表示部３０とを具備する。

図１に示された構成例においては、表示装置２０は制御装置１１の外部に離れて配置されているが、表示装置２０は工作機械１０の操作盤（不図示）に備えられていてもよいし、あるいは、表示装置２０は制御装置１１と一体的に備えられていてもよい。表示部３０は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）パネルやＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）パネルなどの表示パネル部でありうる。

情報取得部２１は、断続切削を行うときの送り軸Ｍ１，Ｍ２の位置情報を一定時間間隔で取得する。この一定時間間隔は、例えば、制御装置１１のサンプリング制御周期（例えば指令パルスの分配周期）の整数倍とすることができる。また、情報取得部２１が取得する位置情報は、断続切削のための送り指令の値または該送り指令により駆動された送り軸Ｍ１，Ｍ２の実位置（位置フィードバック）のいずれか一方である。
さらに、送り軸Ｍ１，Ｍ２の位置情報として送り軸Ｍ１，Ｍ２の実位置を取得する場合、その実位置は、送り軸Ｍ１，Ｍ２のサーボモータに備わるエンコーダの出力値でもよいし、レーザトラッカまたは３次元位置センサ等の位置計測器により遠隔計測された送り軸Ｍ１，Ｍ２の移動端の位置、例えば切削工具１４の先端部の位置でもよい。

また、情報取得部２１は、断続切削を行うときの送り軸Ｍ１，Ｍ２の位置情報以外の制御情報、例えばトルク情報、速度情報又は加速度情報を一定時間間隔で取得する。情報取得部２１が取得するトルク情報、速度情報及び加速度情報は、断続切削のための送り指令値であってもよいし、該送り指令により駆動された送り軸Ｍ１，Ｍ２のフィードバック値であってもよい。
実トルク（トルクフィードバック）は、例えば、送り軸Ｍ１，Ｍ２のサーボモータの駆動電流を検出することにより求められてもよい。実速度（速度フィードバック）は、例えば、送り軸Ｍ１，Ｍ２のサーボモータに備わるエンコーダの出力値から求められてもよい。実加速度（加速度フィードバック）は、例えば、切削工具１４の先端部に設けられた加速度センサの出力値から求められてもよい。

また、情報取得部２１は、ワークＷおよび切削工具１４の相対的な回転速度および回転角度を回転情報として取得する。図１に示された構成の場合は、制御装置１１に記憶された加工プログラムに主軸Ｍ０の回転速度（ワークＷの回転速度）が予め設定されており、情報取得部２１は、制御装置１１から主軸Ｍ０の回転速度を回転情報として取得する。さらに、前述したように主軸Ｍ０の位置検出装置１５としてロータリエンコーダが使用されており、制御装置１１は、断続切削の間、ロータリエンコーダにより主軸Ｍ０の回転角度を検出することができる。このため、情報取得部２１は、制御装置１１から主軸Ｍ０の回転速度とともに回転角度も回転情報として取得することができる。
情報取得部２１は、取得した送り軸Ｍ１，Ｍ２の時系列の位置情報、及びその他の制御情報（トルク情報、速度情報又は加速度情報）、並びに主軸Ｍ０の回転速度および回転角度をメモリ（不図示）に記憶させる機能も備える。

表示部３０は、情報取得部２１により取得された情報を表示する。表示部３０は、第１情報表示部３１と、第２情報表示部３２と、第３情報表示部３３と、拡大情報表示部３４とを含む。
第１情報表示部３１は、ワークＷに対して切削工具１４が相対的に送られた位置を表す第１情報を表示する。具体的には、第１情報表示部３１は、情報取得部２１により取得された送り軸Ｍ１，Ｍ２の時系列の位置情報に基づいて、送り軸Ｍ１，Ｍ２の移動経路（移動軌跡）、すなわち切削工具１４の移動経路（移動軌跡）を表す第１情報を表示する。
拡大情報表示部３４は、第１情報の拡大情報を表示する。
但し、表示される第１情報は、送り軸Ｍ１，Ｍ２のサーボモータに搭載されたエンコーダの出力値、あるいは位置計測器により遠隔計測された切削工具１４の先端位置であってもよい。つまり、第１情報は、送り軸Ｍ１に対する位置指令値に基づいたデータでもよいし、送り軸Ｍ１，Ｍ２の実位置（位置フィードバック）に基づいたデータでもよい。

第３情報表示部３３は、送り軸Ｍ１，Ｍ２の位置情報の時間変化を表す第３情報を表示する。具体的には、第３情報表示部３３は、情報取得部２１により取得された送り軸Ｍ１，Ｍ２の時系列の位置情報に基づいて、送り軸Ｍ１，Ｍ２の位置の時間変化を表す第３情報を表示する。例えば、断続切削のための送り指令を情報取得部２１により取得する場合は、図２Ｃに示されるような波状曲線Ｑが第３情報に相当する。
但し、表示される第３情報は、送り軸Ｍ１，Ｍ２のサーボモータに搭載されたエンコーダの出力値と時間を対応付けたもの、あるいは位置計測器により遠隔計測された切削工具１４の先端位置と時間とを対応付けたものであってもよい。つまり、第３情報は、送り軸Ｍ１，Ｍ２に対する位置指令値に基づいたデータもよいし、送り軸Ｍ１，Ｍ２の実位置に基づいた波形データでもよい。

また、第３情報表示部３３は、情報取得部２１により取得された送り軸Ｍ１，Ｍ２の位置情報以外の時系列の制御情報、例えば時系列のトルク情報、時系列の速度情報又は時系列の加速度情報に基づいて、送り軸Ｍ１，Ｍ２の制御情報（トルク、速度又は加速度）の時間変化を表す第３情報を表示する。
第３情報は、送り軸Ｍ１，Ｍ２に対するトルク、速度又は加速度の指令値に基づいたデータもよいし、送り軸Ｍ１，Ｍ２の実トルク（トルクフィードバック）、実速度（速度フィードバック）、実加速度（加速度フィードバック）に基づいた波形データでもよい。

第２情報表示部３２は、主軸Ｍ０の位相と送り軸Ｍ１，Ｍ２の位置との関係を表す第２情報を表示する。具体的には、第２情報表示部３２は、情報取得部２１により取得された送り軸Ｍ１，Ｍ２の時系列の位置情報と主軸Ｍ０の回転情報とに基づいて、送り軸Ｍ１，Ｍ２の位置を、主軸Ｍ０の１回転（又は、２回転、３回転・・・）ごとに重ねて（折り返して）表す第２情報を表示する。
例えば、第２情報表示部３２は、第３情報表示部３３で表示された第３情報を、主軸Ｍ０の１回転分の回転角度（３６０°又は２π）（又は、複数回転分（２回転分、３回転分・・・）の回転角度）ごとに部分データに分割し、各々の部分データを第３情報の開始点（例えば、図３の横軸上の原点）に合わせるように順次シフトすることにより、第２情報を表示する。

制御装置１１内の加工プログラムに設定された設定値である回転速度から、ワークＷの回転角度を計算してもよいし、主軸Ｍ０に搭載されたロータリエンコーダから実際にワークＷの回転角度を検出してもよい。表示装置２０は、このようなワークＷの回転角度の検出と送り軸Ｍ１，Ｍ２の位置情報の取得とを同じ一定時間間隔で行うことにより、実際の回転角度と送り軸Ｍ１，Ｍ２の位置情報とを互いに関連付けた第２情報を表示してもよい。

図３は、第２情報表示部３２によって表示される第２情報の一例を示した図である。図３における横軸は主軸Ｍ０の回転角度（すなわち、位相）を示し、縦軸は加工方向（すなわち、図１のＺ軸方向に沿った第一方向）における位置（すなわち、送り軸Ｍ１，Ｍ２の位置）を示している。
図３に示される曲線Ａ１および曲線Ａ２は、例えば図２Ｃに示された送り指令の時系列データ（波状曲線Ｑ）をワークＷの１回転ごとに分割して得られた部分データ、すなわち第２情報に相当する。曲線Ａ１はワークＷの第１回転目における第２情報を表し、曲線Ａ２はワークＷの第２回転目における第２情報を表している。簡潔にする目的で、ワークＷの第３回転目以降の第２情報は図示を省略している。これら曲線Ａ１、Ａ２等のような第２情報は、回転するワークＷ上における切削工具１４の軌跡を表したものでもある。
また、図３には斜方向に延びる複数の直線状破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３…が示されている。各破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、図２Ｃに示された位置指令（点線の直線Ｐ）に相当し、図３の縦軸方向における各破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の間隔は毎回転送り量Ｆに相当する。

図３によると、曲線Ａ１と曲線Ａ２とが２箇所Ｂ１、Ｂ２で互いに重なっている。箇所Ｂ１、Ｂ２においては破線Ｃ１に対する曲線Ａ１の最大値は、破線Ｃ２に対する曲線Ａ２の最小値よりも大きい。
この重なり箇所Ｂ１、Ｂ２においては、切削工具１４が曲線Ａ２の軌跡で加工しているときにワークＷから離間するので、ワークＷは加工されない。このような重なり箇所Ｂ１、Ｂ２が周期的に発生するので、前述した断続切削が実現する。図３に示される例においては、曲線Ａ２に従った動作により切屑が箇所Ｂ１、Ｂ２においてそれぞれ発生することとなる。つまり、第２回転目の曲線Ａ２においては二つの切屑が発生する。

したがって、作業者は、前の曲線Ａ１と後の曲線Ａ２とが部分的に互いに重なる箇所Ｂ１、Ｂ２の存在を確認することにより、切屑の細断の可否を判断することができる。重なり箇所Ｂ１、Ｂ２等が生じていないとき、作業者は、図２Ｂに示された揺動指令における揺動周波数や揺動振幅を変更する。この変更は、制御装置１１内の加工プログラム上の設定値、例えば主軸回転速度Ｓ、毎回転送り量Ｆ、揺動周波数倍率Ｉなどの調整により行える。作業者は、意図した重なり箇所Ｂ１、Ｂ２が生じるように、後述の表示装置２０の表示部３０に表示された第２情報を視認しながら揺動周波数や揺動振幅の変更を行うとよい。

以上のように構成された表示部３０は、第１情報と第２情報とを表示する。すなわち、第１情報表示部３１が第１情報を表示し、第２情報表示部３２が第２情報を表示する。このとき、第２情報表示部３２は、後述する範囲選択部２３によって選択された選択範囲に対応するように、第２情報の表示範囲を変更する。
表示部３０は、第１情報の拡大情報及び第３情報のうちの少なくとも１つを更に表示してもよい。すなわち、拡大情報表示部３４が第１情報の拡大情報を更に表示してもよいし、第３情報表示部３３が第３情報を更に表示してもよい。或いは、表示部３０は、第２情報を、第１情報の拡大情報及び第３情報のうちの少なくとも１つに、一時的に切り替えて表示してもよい。すなわち、第２情報表示部３２及び拡大情報表示部３４が第２情報と切り替えるようにして拡大情報を表示してもよいし、第２情報表示部３２及び第３情報表示部３３が第２情報と切り替えるようにして第３情報を表示してもよい。或いは、第２情報表示部３２、第３情報表示部３３及び拡大情報表示部３４は、第２情報又は第３情報と切り替えるようにして拡大情報を表示してもよい。このとき、拡大情報表示部３４は、範囲選択部２３によって選択された選択範囲に対応するように、拡大情報の表示範囲を変更してもよいし、第３情報表示部３３は、範囲選択部２３によって選択された選択範囲に対応するように、第３情報の表示範囲を変更してもよい。

図４は、第１情報及び第２情報の表示の一例を示す図であり、図５は、第１情報、第１情報の拡大情報、及び第３情報の表示の一例を示す図である。
図４では、第１情報表示部３１は、第１情報、すなわち送り軸Ｍ１の位置（加工方向のＺ位置）及び送り軸Ｍ２の位置（切り込み方向のＸ位置）で表される移動経路（移動軌跡）を表示し（左図）、第２情報表示部３２は、第２情報、すなわち送り軸Ｍ１の位置（加工方向のＺ位置）を主軸Ｍ０の１回転ごとに重ねて表す情報を表示する（右図）。また、第１情報表示部３１は、範囲選択部２３によって選択された選択範囲Ａを、第１情報に対応させて表示してもよい（左図）。なお、第２情報（右図）は、上述した図３に対応する情報である。

このように第２情報、すなわち送り軸Ｍ１の位置（加工方向のＺ位置）を主軸Ｍ０の１回転ごとに重ねて表す情報を表示することにより（右図）、上述したように、作業者は、第２情報において曲線の重なりの存在を確認することにより、切屑の細断の可否を容易に判断することができる。
また、第１情報、すなわち送り軸Ｍ１の位置（加工方向のＺ位置）及び送り軸Ｍ２の位置（切り込み方向のＸ位置）で表される移動経路（移動軌跡）とともに、第２情報の表示範囲に対応する選択範囲Ａを表示することにより（左図）、作業者は、移動経路（移動軌跡）におけるどこの第２情報が表示されているのかを確認することができる。

なお、第２情報表示部３２は、第２情報として、送り軸Ｍ２の位置（切り込み方向のＸ位置）を主軸Ｍ０の１回転ごとに重ねて表す情報を表示してもよいし、送り軸Ｍ１の加工方向と送り軸Ｍ２の切り込み方向との合成方向の位置を主軸Ｍ０の１回転ごとに重ねて表す情報を表示してもよい。

一方、図５では、第２情報表示部３２及び拡大情報表示部３４は、図４に示す第２情報を、第１情報の拡大情報、すなわち選択範囲Ａに対応するように表示範囲が変更された第１情報の拡大情報に、一時的に切り替えて表示する（右上図）。更に、第２情報表示部３２及び第３情報表示部３３は、図４に示す第２情報を、第３情報、すなわち送り軸Ｍ１の位置（加工方向のＺ位置）の時間変化を表す情報に、一時的に切り替えて表示する（下図）。

ここで、第１情報の拡大情報（右上図）において、曲線はワークＷの外周面の母線に対応する。これにより、第１情報の拡大情報を表示することにより、作業者は、ワークＷの過剰切り込み又は切り込み不足等を確認することができる。
また、第１情報の拡大情報、又は、第３情報、すなわち送り軸Ｍ１の位置（加工方向のＺ位置）の時間変化を表す情報として、位置指令値と実位置（位置フィードバック）とを重ねて表示することにより（右上図、下図）、作業者は、位置指令値と実位置（位置フィードバック）とのずれを確認することにより、工作機械１０及び制御装置１１の調整（例えば、サーボパラメータの調整）が適切か否かを確認することができる。

なお、第３情報表示部３３は、第３情報として、送り軸Ｍ１，Ｍ２の位置以外の制御情報、例えばトルク、速度又は加速度の時間変化を表す情報を表示してもよい。
このように送り軸Ｍ１，Ｍ２のトルク、速度又は加速度の時間変化を表す情報として、指令値と実検出値（フィードバック）とを重ねて表示することにより、作業者は、指令値と実検出値（フィードバック）とのずれを確認することにより、工作機械１０及び制御装置１１の調整（例えば、サーボパラメータの調整）が適切か否かを確認することができる。

なお、第３情報表示部３３は、第３情報として、送り軸Ｍ２の位置（切り込み方向のＸ位置）の時間変化を表す情報を表示してもよいし、送り軸Ｍ１の加工方向と送り軸Ｍ２の切り込み方向との合成方向の位置の時間変化を表す情報を表示してもよい。

さらに、第２情報及び第３情報を表示するときに、図４および図５に示される表示方法に代え、時間もしくは回転角度を縦軸方向に示し、送り軸の位置指令値または実位置を横軸方向に示してもよい。

範囲選択部２３は、第１情報における一部を選択範囲Ａとして選択する。このとき、範囲変更部２５は、範囲選択部２３によって選択された選択範囲Ａに対応するように、第２情報の表示範囲、第３情報の表示範囲、及び、第１情報の拡大情報の表示範囲の少なくともいずれか１つを変更する。例えば、範囲選択部２３は、第１情報における一部の始点と終点を指定することにより選択範囲を選択してもよい。このとき、範囲変更部２５は、選択された選択範囲に対応する時間範囲に相当する情報を表示するように、第２情報および第３情報の縦軸あるいは横軸の表示スケールを変更することで、表示範囲を選択範囲と同期してもよい。
第１情報、第２情報および第３情報は、情報取得部２１により同じ時間で取得された時系列の情報であるので、範囲選択部２３が第１情報の一部を選択範囲として選択した場合、範囲変更部２５は選択範囲に相当する時間範囲を求めることができ、この時間範囲の第２情報および第３情報の一部を表示することで、第１情報と第２情報の表示範囲を対応させることができる。
これにより、例えば、第３情報表示部３３は、選択範囲に対応する時間範囲の第３情報を表示するように、選択された第１情報に相当する時間範囲を抜き出し、時間範囲の第３情報を表示するよう表示範囲を変更することで、選択範囲と表示範囲を同期することができる。

また、範囲変更部２５は、第２情報の表示範囲、第３情報の表示範囲、及び、第１情報の拡大情報の表示範囲の少なくともいずれか１つを変更する。このとき、範囲選択部２３は、範囲変更部２５によって変更された第２情報の表示範囲、第３情報の表示範囲、又は、第１情報の拡大情報の表示範囲に対応するように、選択範囲を変更する。

範囲選択部２３は、例えば表示部３０に設けられたタッチパネルを含んでもよい。これにより、範囲選択部２３で選択された選択範囲が変更される。このとき、表示部３０は、変更された選択範囲に対応して、第２情報の表示範囲、第３情報の表示範囲、及び、第１情報の拡大情報の表示範囲を連動して変更する。
例えば図４において、作業者がタッチパネルを操作することにより、第１情報に対応する選択範囲Ａがシフトされると、第２情報の表示範囲も連動してシフトされる。また、例えば図５において、作業者がタッチパネルを操作することにより、第１情報に対応する選択範囲Ａがシフトされると、第１情報の拡大情報の表示範囲、及び、第３情報の表示範囲も連動してシフトされる。
このように、第１情報の選択範囲Ａ、第２情報の表示範囲、第３情報の表示範囲、及び、第１情報の拡大情報の表示範囲の変更を連動させることにより、作業者の確認作業を容易にすることができる。

また、範囲変更部２５は、例えば表示部３０に設けられたタッチパネルを含んでもよい。例えば図４において、作業者がタッチパネルを操作することにより、第２情報の表示範囲が上下にシフトされると、第１情報に対応する選択範囲Ａも連動して左右にシフトされる。また、例えば図５において、作業者がタッチパネルを操作することにより、第１情報の拡大情報の表示範囲又は第３情報の表示範囲がシフトされると、第１情報に対応する選択範囲Ａも連動してシフトされると共に、シフトされた選択範囲Ａに対応して第１情報の拡大情報の表示範囲もシフトされる。
このように、第１情報の選択範囲Ａ、第２情報の表示範囲、第３情報の表示範囲、及び、第１情報の拡大情報の表示範囲の変更を連動させることにより、作業者の確認作業を容易にすることができる。

以上説明したように、本実施形態の表示装置２０によれば、断続切削（揺動切削）における切屑の細断の可否を作業者が容易に判断できるようになる。それにより、作業者は、より確実に切屑の細断のための揺動振幅の調整を行うことができ、意図したとおりに切屑を細断化する断続切削を実現することができる。

切削工具１４の駆動機構部にバックラッシが在る場合やその駆動機構部の剛性が低い場合には、断続切削中に振動が発生し、切削工具１４の位置精度が安定しないことがある。例えば、断続切削のための送り指令に基づいて送り軸Ｍ１を駆動したとしても、切削工具１４の実位置は、図３に示されるような曲線Ａ１、Ａ２に完全には追従しない場合がある。つまり、切屑の細断が可能であると見做せる指令値であっても、実際には、意図したとおりに切屑の細断が行われない可能性がある。この点において、本実施形態の表示装置２０は、送り軸Ｍ１の実位置の時間による変化をエンコーダ等の位置検出装置１５によって検出し、この検出データに基づいて前述の第２情報を生成して表示部３０に表示することもできる。このため、作業者は、そのような送り軸Ｍ１，Ｍ２の実位置に基づく第２情報を見ることで、実際に切屑の細断が行われるか否かを正確に判断することができる。

なお、円柱形のワークＷを旋削加工する場合、ワークＷの回転速度Ｓは一定値であればよい。一方、円錐形または円錐台形等のワークＷを旋削加工する場合、切削工具１４の加工方向（図１のＺ軸方向に沿った方向）における送り位置に応じて、切削工具１４の先端が当接するワークの部位の直径が変わる。この場合、ワークＷの回転速度Ｓが一定値であると、ワークＷにおける切削工具１４の当接部位の周速（すなわち、切削速度）が切削工具１４の加工方向の位置によって変わってしまい、均質な加工表面が得られない可能性がある。このため、ワークＷの回転速度Ｓは、上記の周速が一定になるように、切削工具１４の先端が当接するワークの部位の直径に応じて変化する関数により定められていてもよい。

また、上述した制御装置１１および表示装置２０は、バスを介して互いに接続された、ＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ)やＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリ、ＣＰＵ（ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、および通信制御部を備えたコンピュータを用いて構成されている。さらに、表示装置２０を構成する情報取得部２１、第１情報表示部３１、第２情報表示部３２、第３情報表示部３３、拡大情報表示部３４等の各機能部は、上記コンピュータに搭載されたＣＰＵ、メモリ、および該メモリに記憶された制御プログラムが協働することにより達成されうる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更及び変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、ワークＷが回転すると共に切削工具１４がワークＷの外周面の母線に沿って揺動する構成を例示したが、本発明はこの構成に限定されない。
本発明に係る工作機械は、ワークＷと切削工具１４をワークＷの中心軸線まわりに相対的に回転させる主軸Ｍ０と、該中心軸線に沿った加工方向にワークＷと切削工具１４とを相対的に送る少なくとも一つの送り軸Ｍ１、Ｍ２等とを制御して、ワークＷを旋削加工する構成であればよい。例えば、切削工具１４がワークＷの中心軸線まわりに回転すると共にワークＷが切削工具１４に対して揺動する構成、あるいは、ワークＷが回転すると共に切削工具１４に対してワークＷがワークＷの外周面の母線に沿った方向に揺動する構成が想定されうる。本発明では、切削工具１４がワークＷの中心軸線まわりに回転してワークＷを切削する加工方法も旋削加工の一種とする。

１ 加工システム
１０ 工作機械
１１ 制御装置
１３ 駆動軸
１４ 切削工具
１５ 位置検出装置
２０ 表示装置
２１ 情報取得部
２３ 範囲選択部
２５ 範囲変更部
３０ 表示部
３１ 第１情報表示部
３２ 第２情報表示部
３３ 第３情報表示部
３４ 拡大情報表示部
Ｍ０ 主軸
Ｍ１、Ｍ２ 送り軸
Ｗ ワーク

Claims (8)

1. ワーク及び切削工具を相対的に回転させる主軸と前記ワーク及び前記切削工具を相対的に送る少なくとも１つの送り軸とを備え、前記切削工具及び前記ワークを相対的に揺動させながら前記ワークの切削加工を行う工作機械の情報を取得して表示する表示装置であって、
   前記ワークに対して前記切削工具が相対的に送られた位置を表す第１情報を表示する第１情報表示部と、
   前記主軸の位相と前記送り軸の位置との関係を表す第２情報を表示する第２情報表示部と、
   前記第１情報における一部を選択範囲として選択する範囲選択部と、
   を備え、
   前記第２情報は、前記送り軸の位置を表し、揺動により波状の波形をなす情報であって、前記送り軸の位置を前記主軸の１回転又は複数回転ごとに重ねて表す情報であり、前記波形に重なりが存在すると切屑の細断が可能であることを表す情報であり、
   前記第２情報表示部は、前記範囲選択部によって選択された前記選択範囲に対応するように、前記第２情報の表示範囲を変更する、
   表示装置。
2. 前記第２情報の表示範囲を変更する範囲変更部を更に備え、
   前記範囲選択部は、前記範囲変更部によって変更された前記第２情報の表示範囲に対応するように、前記選択範囲を変更する、
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記送り軸の位置情報、トルク情報、速度情報又は加速度情報の時間変化を表す第３情報を表示する第３情報表示部を更に備え、
   前記第３情報表示部が前記第３情報を更に表示するか、又は、前記第２情報表示部及び前記第３情報表示部が前記第２情報と切り替えるようにして前記第３情報を表示し、
   前記第３情報表示部は、前記範囲選択部によって選択された前記選択範囲に対応するように、前記第３情報の表示範囲を変更する、
   請求項１に記載の表示装置。
4. 前記第２情報の表示範囲及び前記第３情報の表示範囲の少なくともいずれか一方を変更する範囲変更部を更に備え、
   前記範囲選択部は、前記範囲変更部によって変更された前記第２情報の表示範囲又は前記第３情報の表示範囲に対応するように、前記選択範囲を変更する、
   請求項３に記載の表示装置。
5. 前記第１情報の拡大情報を表示する拡大情報表示部を更に備え、
   前記拡大情報表示部が前記拡大情報を更に表示するか、又は、前記第２情報表示部及び前記拡大情報表示部が前記第２情報と切り替えるようにして前記拡大情報を表示し、
   前記拡大情報表示部は、前記範囲選択部によって選択された前記選択範囲に対応するように、前記拡大情報の表示範囲を変更する、
   請求項１に記載の表示装置。
6. 前記第２情報の表示範囲及び前記拡大情報の表示範囲の少なくともいずれか一方を変更する範囲変更部を更に備え、
   前記範囲選択部は、前記範囲変更部によって変更された前記第２情報の表示範囲又は前記拡大情報の表示範囲に対応するように、前記選択範囲を変更する、
   請求項５に記載の表示装置。
7. 前記第１情報の拡大情報を表示する拡大情報表示部を更に備え、
   前記拡大情報表示部が前記拡大情報を更に表示するか、又は、前記第２情報表示部、前記第３情報表示部及び前記前記拡大情報表示部が、前記第２情報又は前記第３情報と切り替えるようにして前記拡大情報を表示し、
   前記拡大情報表示部は、前記範囲選択部によって選択された前記選択範囲に対応するように、前記拡大情報の表示範囲を変更する、
   請求項３に記載の表示装置。
8. 前記第２情報の表示範囲、前記第３情報の表示範囲及び前記拡大情報の表示範囲の少なくともいずれか１つを変更する範囲変更部を更に備え、
   前記範囲選択部は、前記範囲変更部によって変更された前記第２情報の表示範囲、前記第３情報の表示範囲又は前記拡大情報の表示範囲に対応するように、前記選択範囲を変更する、
   請求項７に記載の表示装置。

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