JP7435919B1 - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

本開示に係る数値制御装置は、サーボモータ（７１ｘ）、及び、前記サーボモータにブレーキを掛けるブレーキ装置（７１１ｘ）を制御し、工作機械に振動切削を実行させる数値制御装置であって、前記振動切削に伴う微振動の振動回数に基づいて、ブレーキ装置（７１１ｘ）の劣化を推定する推定部（４８２）を有する。

Description

本開示は、振動切削を制御する数値制御装置に関する。

数値制御装置に制御されるサーボモータは、例えば、鉛直方向に対して移動可能な送り台が電源ＯＦＦ時に落下するのを防止するため、通常、ブレーキ装置を備えている。このブレーキ装置を構成する部品は、ブレーキ動作等の繰り返しにより摩耗し、この部品の摩耗によりブレーキ装置に寿命が到来する。このため、ブレーキ装置の劣化や寿命を前もって把握し、不具合や不意の故障に備えることが重要である。

ブレーキ装置の劣化を把握することついては、種々の技術が提案されている。例えば、特許文献１では、電磁ブレーキの仕事量を算出し、この電磁ブレーキの仕事量を工作機械が非常停止するブレーキ動作毎に積和することにより電磁ブレーキの総仕事量を算出し、この電磁ブレーキの総仕事量に基づいて電磁ブレーキの寿命を監視する技術が開示されている。

特開２００６－１５５１９９号公報

しかしながら、上記の特許文献１では、ブレーキ動作に起因する劣化の監視に限られており、例えば、振動切削を行う工作機械において、振動切削の振動で摩耗する締結ハブ、又は摩擦板等を部品として有するブレーキ装置の振動切削に起因する劣化を把握することはできない。

本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、サーボモータにブレーキを掛けるブレーキ装置の振動切削に起因する劣化を把握することが可能な数値制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示に係る数値制御装置は、サーボモータを制御し、工作機械に振動切削を実行させる数値制御装置であって、振動切削に伴う微振動の振動回数に基づいて、サーボモータにブレーキを掛けるブレーキ装置の劣化を推定する推定部を有する。

本開示によれば、サーボモータにブレーキを掛けるブレーキ装置の振動切削に起因する劣化を把握することが可能な数値制御装置を提供することができる。

実施形態に係る数値制御装置の構成例を示す図。 実施形態に係るブレーキ装置の実装例を説明するための図。 実施形態に係るブレーキ装置の動作を説明するための図。 実施形態に係るブレーキ装置の締結ハブの構造の例を説明するための図。 実施形態に係る数値制御装置が実行する処理の例を示す図。 実施形態に係る振動切削の実行時間とブレーキ装置が備える締結ハブにおける摩耗量との関係を示す情報の例を表す図。 実施形態に係る数値制御装置が出力する表示画面の一例を示す図。 実施形態に係る振動切削制御の動作条件を示す図。 実施形態に係る振動切削制御の動作条件変更前後の振動波形の例を示す模式図。 実施形態に係る数値制御装置が出力する表示画面の他の例を示す図。 変形例に係る数値制御装置の構成例を示す図。 変形例に係る数値制御装置が実行する処理の例を示す図。 他の実施形態に係るブレーキ装置の動作を説明するための図。 実施形態及び変形例に係る制御演算部のハードウェア構成例を示す図。

以下、図面を参照しながら実施の形態に係る数値制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、これら実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施形態．
図１は、実施形態に係る数値制御装置１の一例を示すブロック図である。この図１に示される数値制御（ＮＣ：Numerical Control）装置１は、例えば、切削加工を行う工作機械に対して、工具を振動させながら加工する振動切削の制御を実行するコンピュータである。数値制御装置１は、入力操作部２、出力部３、及び制御演算部４を有する。また、図１では、例えば、工作機械の構成要素である駆動部７が示されている。なお、駆動部７は工作機械とは独立した要素であってもよい。

駆動部７は、制御演算部４と接続されており、工作機械の加工対象である加工ワークを加工するための工具、及び加工ワークの少なくとも一方を駆動する機構である。本実施形態では、駆動部７は、例えば、加工ワークを回転させながら、Ｘ軸方向に平行な方向とＺ軸方向に平行な方向の２方向に工具を駆動し、加工ワークの加工を行う機構である。Ｘ軸方向は、例えば鉛直方向、すなわち重力方向である。Ｚ軸方向は、例えば水平方向である。なお、本実施形態では、加工ワークの中心軸線をＺ軸とし、当該Ｚ軸に直交する方向をＸ軸と規定している。なお、軸方向は機械構成によるため、上記方向に限定されない。

駆動部７は、Ｘ軸サーボモータ７１ｘ、検出器７２ｘ、及びＸ軸サーボ制御部７３ｘを有する。Ｘ軸サーボモータ７１ｘは、数値制御装置１上で規定されたＸ軸に工具を移動させる。検出器７２ｘは、Ｘ軸サーボモータ７１ｘの位置及び速度を検出する。Ｘ軸サーボ制御部７３ｘは、数値制御装置１からの指令、並びに、検出器７２ｘにて検出された位置情報及び速度情報に基づいて、Ｘ軸サーボモータ７１ｘのフィードバック制御を行う。フィードバック制御については、以下、フィードバックをＦＢとも記載する。Ｘ軸サーボ制御部７３ｘは、Ｘ軸サーボモータ７１ｘのＦＢ制御を行うことにより、工具のＸ軸方向の動作を実現する。また、駆動部７は、検出器７２ｘ にて検出された位置情報を、Ｘ軸のＦＢ振動移動量として制御演算部４に出力する。

また、駆動部７は、Ｚ軸サーボモータ７１ｚ、検出器７２ｚ、及びＺ軸サーボ制御部７３ｚを有する。Ｚ軸サーボモータ７１ｚは、数値制御装置１上で規定されたＺ軸に工具を移動させる。検出器７２ｚは、Ｚ軸サーボモータ７１ｚの位置及び速度を検出する。Ｚ軸サーボ制御部７３ｚは、数値制御装置１からの指令並びに検出器７２ｚにて検出された位置情報及び速度情報に基づいて、Ｚ軸サーボモータ７１ｚのＦＢ制御を行う。Ｚ軸サーボ制御部７３ｚは、Ｚ軸サーボモータ７１ｚのＦＢ制御を行うことにより、工具のＺ軸方向の動作を制御する。また、駆動部７は、検出器７２ｚにて検出された位置情報を、Ｚ軸のＦＢ振動移動量として制御演算部４に出力する。

なお、工作機械は刃物台を１つ、又は、２つ以上備えていてもよい。工作機械が刃物台を２つ以上備えている場合、駆動部７は、１つの刃物台毎に、Ｘ軸サーボモータ７１ｘ、検出器７２ｘ、及びＸ軸サーボ制御部７３ｘ、Ｚ軸サーボモータ７１ｚ、検出器７２ｚ、及びＺ軸サーボ制御部７３ｚを2組以上備えている。

また、駆動部７は、主軸モータ７１ｓ、検出器７２ｓ、及び主軸制御部７３ｓを有する。主軸モータ７１ｓは、加工ワークを回転させる主軸を回転させる。検出器７２ｓは、主軸モータ７１ｓの位置及び回転数を検出する。主軸制御部７３ｓは、数値制御装置１からの指令並びに検出器７２ｓにて検出された位置情報及び速度情報に基づいて、主軸モータ７１ｓのＦＢ制御を行う。主軸制御部７３ｓは、主軸モータ７１ｓのＦＢ制御を行うことにより、加工ワークの回転動作を制御する。なお、検出器７２ｓが検出する回転数は、主軸モータ１０１ｓの回転数に対応する。

なお、工作機械は２つ以上の加工ワークを同時に加工してもよい。工作機械が２つ以上の加工ワークを同時に加工する場合、駆動部７は、主軸モータ７１ｓ、検出器７２ｓ、及び主軸制御部７３ｓを２組以上備えている。このとき、工作機械は、例えば、２つ以上の刃物台を備えている。

入力操作部２は、制御演算部４に対して情報を入力する手段である。入力操作部２は、例えば、キーボード、ボタン、又はマウス等の入力手段によって構成されている。入力操作部２は、例えば、オペレータによる数値制御装置１に対するコマンド等の入力、加工プログラム番号等の入力、及び振動切削に関連するパラメータ等の入力等を受け付けて、制御演算部４に入力する。

出力部３は、制御演算部４からの情報を出力する手段である。出力部３は、例えば液晶表示装置等の表示手段によって構成されている。出力部３には、制御演算部４によって処理された情報が表示画面に表示される。なお、実施形態では、出力部３として表示手段を備えたこととしたが、この構成に限らない。出力部３は、例えば、数値制御装置１がネットワークに接続され、当該ネットワークに接続された表示装置またはコンピュータの表示装置であってもよい。また、出力部３は、スピーカ等の音声デバイスであってもよい。

制御演算部４は、入力制御部４１、データ設定部４２、記憶部４３、出力制御部４４、解析処理部４５、制御信号処理部４６、ＰＬＣ（Programmable Logic
Controller）回路部４７、補間処理部４８、加減速処理部４９、及び軸データ入出力部５０を有する。なお、本実施形態では、制御演算部４の内部にＰＬＣ回路部４７を配置することとしたが、制御演算部４の外部にＰＬＣ回路部４７を配置してもよい。

入力制御部４１は、入力操作部２から入力される情報を受け付ける。データ設定部４２は、入力制御部４１で受け付けられた情報を記憶部４３に記憶する。すなわち、入力操作部２が受け付けた入力情報は、入力制御部４１及びデータ設定部４２を介して記憶部４３に書き込まれる。

記憶部４３は、パラメータ記憶エリア４３１、加工プログラム記憶エリア４３２、表示データ記憶エリア４３３、及び共有エリア４３４を有している。

パラメータ記憶エリア４３１内には、制御演算部４の処理で使用されるパラメータ、具体的には、数値制御装置１を動作させるための制御パラメータ、サーボパラメータ、工具データ、及び振動切削に関するパラメータが格納される。

加工プログラム記憶エリア４３２内には、加工ワークの加工に用いられる１以上のブロックを含む加工プログラムが格納される。なお、本実施形態では、加工プログラムは、工具を移動させる指令である移動指令や、主軸を回転させる回転指令等を含んでいる。

表示データ記憶エリア４３３内には、出力部３で表示される画面表示データが格納される。画面表示データは、出力部３に情報を表示するためのデータである。また、共有エリア４３４には、制御演算部４が各処理を実行する際に一時的に使用するデータが格納される。例えば、入力操作部２が受け付けた加工プログラム番号は、入力制御部４１及びデータ設定部４２を介して記憶部４３の共有エリア４３４に書き込まれる。

出力制御部４４は、記憶部４３の表示データ記憶エリア４３３に格納された画面表示データを出力部３に表示させる。

制御演算部４では、解析処理部４５、制御信号処理部４６、及び補間処理部４８が、記憶部４３を介して互いに接続されており、当該記憶部４３を介して情報の書き込み及び情報の読み出しが行われる。以下では、解析処理部４５、制御信号処理部４６、及び補間処理部４８の間の情報の書き込み及び読み出しを説明する際に、記憶部４３が介されることを省略する場合がある。

解析処理部４５は、記憶部４３に接続されている。解析処理部４５は、当該記憶部４３の共有エリア４３４に書き込まれた加工プログラム番号を参照しており、共有エリア４３４内の選択された加工プログラム番号を共有エリア４３４から受け付けると、選択された加工プログラムを加工プログラム記憶エリア４３２内から読み出して、加工プログラムの各ブロック（各行）に対して解析処理を行う。解析処理部４５は、主軸モータ回転数指令であるＳコード、軸移動等に関する指令であるＧコード、及び機械動作指令であるＭコード等を解析する。解析処理部４５は、加工プログラムの各行に対して解析処理を終えると、Ｓコード、Ｇコード、及びＭコード等の解析結果を、記憶部４３の共有エリア４３４に書き込む。

また、解析処理部４５は、加工プログラムにＳコードが含まれている場合、当該Ｓコードを解析することによって、主軸の回転数である主軸回転数を取得する。そして、解析処理部４５は、この取得した主軸回転数を、記憶部４３の共有エリア４３４に書き込む。

また、解析処理部４５は、加工プログラムにＧコードが含まれている場合、当該Ｇコードを解析することによって、工具が加工位置を移動するための工具送りの条件である移動条件を取得する。この移動条件は、刃物台を移動させるＸ 軸方向及びＺ軸方向の速度、並びに、刃物台を移動させるＸ軸方向及びＺ軸方向の位置等によって示される。そして、解析処理部４５は、この取得した移動条件を、記憶部４３の共有エリア４３４に書き込む。

また、解析処理部４５は、加工プログラムに振動切削のＧコードが含まれている場合、当該Ｇコードを解析することによって、振動切削において工具を振動させる周波数である振動周波数、及び、振動切削において工具を振動させる振幅を含む振動条件を取得する。そして、解析処理部４５は、この取得した振動条件を、記憶部４３の共有エリア４３４に書き込む。

制御信号処理部４６は、ＰＬＣ回路部４７に接続されており、ＰＬＣ回路部４７から、工作機械の機械を動作させるリレーなどの信号情報を受付ける。制御信号処理部４６は、受付けた信号情報を、記憶部４３の共有エリア４３４に書き込む。これらの信号情報は、加工運転時に補間処理部４８が参照する。また、制御信号処理部４６は、解析処理部４５によって共有エリア４３４に補助指令が出力されると、この補助指令を共有エリア４３４から読み出してＰＬＣ回路部４７に送る。補助指令は、数値制御軸である駆動軸を動作させる指令以外の指令である。補助指令は、例えば、Ｍコード又はＴコードである。

補間処理部４８は、記憶部４３及び加減速処理部４９と接続されている。補間処理部４８は、当該記憶部４３の共有エリア４３４を参照しており、解析処理部４５によって上記移動条件及び上記振動条件が当該共有エリア４３４に書き込まれると、上記移動条件及び上記振動条件を読み出し、読み出した移動条件及び振動条件を用いて、Ｘ軸方向への指令振動移動量であるＸ軸指令振動移動量を生成するとともに、Ｚ軸方向への指令振動移動量であるＺ軸指令振動移動量を生成する。なお、Ｘ軸指令振動移動量及びＺ軸指令振動移動量を総称して単に指令振動移動量とも記載する。補間処理部４８は、この生成した指令振動移動量を、記憶部４３の共有エリア４３４に書き込むとともに、加減速処理部４９に出力する。また、補間処理部４８は、加減速処理部４９からＦＢ振動移動量を取得すると、取得したＦＢ振動移動量を記憶部４３の共有エリア４３４に書き込む。

加減速処理部４９は、補間処理部４８及び軸データ入出力部５０と接続されている。加減速処理部４９は、補間処理部４８から出力された指令振動移動量を、予め指定された加減速パターンに従って加減速を考慮した単位時間当たりの移動指令に変換し、この変換した移動指令を軸データ入出力部５０に出力する。また、加減速処理部４９は、軸データ入出力部５０から出力されたＦＢ振動移動量を補間処理部４８に出力する。

軸データ入出力部５０は、加減速処理部４９及び駆動部７と接続されている。軸データ入出力部５０は、加減速処理部４９から出力された単位時間当たりの移動指令を駆動部７に出力する。また、軸データ入出力部５０は、駆動部７から出力されたＦＢ振動移動量を加減速処理部４９に出力する。

次に、ブレーキ装置の実装例について説明する。本実施形態では、Ｘ軸方向、すなわち鉛直方向に工具を移動させるＸ軸サーボモータ７１ｘがブレーキ装置を備えているものとする。なお、Ｘ軸サーボモータ７１ｘが備えるブレーキ装置は、Ｘ軸サーボモータ７１ｘに対して内蔵されている形態であってもよいし、外付けされている形態であってもよい。また、ブレーキ装置を備えるのは、Ｘ軸サーボモータ７１ｘ以外のサーボモータであってもよい。例えば、工具の移動方向に鉛直成分を含むような制御が可能なサーボモータは、ブレーキ装置を備えている。

図２は、実施形態に係るブレーキ装置の実装例を説明するための図である。図２によれば、Ｘ軸サーボモータ７１ｘは、ブレーキ装置７１１ｘ、モータ本体７１２ｘ、及びシャフト７１３ｘを有する。なお、Ｘ軸サーボモータ７１ｘには、検出器７２ｘが配置されている。また、図２に示されるＸ軸方向は、例えば、鉛直方向を表している。

また、図２によれば、Ｘ軸サーボモータ７１ｘには、送り機構８１ｘが接続されている。送り機構８１ｘは、カップリング８１１ｘ、ボールねじ８１２ｘ、稼働部８１３ｘ、及びボールねじ支持部８１４ｘを有する。カップリング８１１ｘは、Ｘ軸サーボモータ７１ｘと送り機構８１ｘとを連結する機能を有する。ボールねじ８１２ｘは、例えば、Ｘ軸方向に沿って配設され、Ｘ軸サーボモータ７１ｘの回転により、カップリング８１１ｘを介してＸ軸の軸線中心に回転可能である。稼働部８１３ｘは、ボールねじ８１２ｘの回転により、Ｘ軸に沿った方向、例えば、鉛直方向に沿った上下方向に移動可能である。

非常停止等で工作機械を緊急で停止する場合は、ブレーキ装置７１１ｘが動作して、モータ本体７１２ｘの回転を停止させる。このとき、ボールねじ８１２ｘの回転が停止することにより、稼働部８１３ｘの上下移動も停止する。

なお、ブレーキ装置７１１ｘはモータ本体７１２ｘ側ではなくボールねじ支持部８１４ｘに組み込まれていてもよい。また、Ｘ軸は鉛直方向で説明したが、Ｘ軸が鉛直方向に対して斜めに設定された状態で加工する工作機械を用いる場合、当該工作機械に接続されるサーボモータにブレーキ装置が組み込まれていてもよい。また、Ｘ軸とは異なる他の軸が鉛直方向を含むように設定されている場合、当該他の軸を制御するサーボモータにブレーキ装置が組み込まれていてもよい。具体的には、例えば、Ｙ軸が鉛直方向を含むように設定されている場合、当該Ｙ軸を制御するサーボモータにブレーキ装置が組み込まれていてもよい。

次に、締結ハブを有するブレーキ装置の動作について説明する。図３は、実施形態に係るブレーキ装置の動作を説明するための図である。図３では、ブレーキ装置７１１ｘのX軸方向に平行な模式的な断面構造の一例を参照し、ブレーキＯＮ時、及び、ブレーキＯＦＦ時の動作について説明する。なお、図３では、説明に必要な構成以外の構成は省略している。

図３に示されるブレーキ装置７１１ｘは、外歯歯車７１１１ｘ、内歯歯車７１１２ｘ、摩擦板７１１３ｘ、固定プレート７１１４ｘ、押付プレート７１１５ｘ、ハウジング７１１６ｘ、電磁コイル７１１７ｘ、及びバネ７１１８ｘを備えている。外歯歯車７１１１ｘ、及び内歯歯車７１１２ｘは、請求項における締結ハブの一例である。

外歯歯車７１１１ｘは、内歯歯車７１１２ｘと噛み合っている。以下、図４を用いて外歯歯車７１１１ｘ及び内歯歯車７１１２ｘの具体的関係について説明する。図４は、実施形態に係るブレーキ装置の締結ハブの構造の例を説明するための図である。

図４によれば、例えば、外歯歯車７１１１ｘには貫通孔が形成されており、当該貫通孔にシャフト７１３ｘが挿通され固定されている。外歯歯車７１１１ｘは、シャフト７１３ｘの軸を中心としてシャフト７１３ｘの回転に同期して回転する。

外歯歯車７１１１ｘは、外周に沿って複数の外歯７１１９ｘを有している。また、内歯歯車７１１２ｘは、内周に沿って複数の内歯７１２０ｘを有している。ブレーキ装置７１１ｘを使用する際は、図4に示される複数の外歯７１１９ｘと複数の内歯７１２０ｘが噛み合うような位置関係に、外歯歯車７１１１ｘ及び内歯歯車７１１２ｘが配置される。このとき、内歯歯車７１１２ｘは、外歯歯車７１１１ｘに対してＸ軸方向に移動可能に配置されている。そして、ブレーキＯＦＦ時において、内歯歯車７１１２ｘは外歯歯車７１１１ｘの回転に同期して回転する。

また、外歯歯車７１１１ｘと内歯歯車７１１２ｘとの間には予めバックラッシが設定されている。バックラッシは、歯車と歯車が噛み合う部分に意図的に設けられた隙間のことであり、例えば、押付プレート７１１５ｘの動作、ブレーキ仕様、及び組立性等の観点から最適な値が設定される。バックラッシを表す単位は、例えば「分」である。「分」は「度」又は「°」の６０分の１の角度の大きさを表す単位である。なお、本実施形態では、バックラッシを表す単位として「°」を用いて説明する。

図３に戻って、摩擦板７１１３ｘは、内歯歯車７１１２ｘと連結されている。摩擦板７１１３ｘは、内歯歯車７１１２ｘの回転に同期して回転する。固定プレート７１１４ｘは、例えば、ブレーキＯＦＦからブレーキＯＮに切り替えられた際に、摩擦板７１１３ｘのモータ本体７１２ｘ側から離れる方向の移動を制限する機能を有する。

図３において、ブレーキＯＦＦ時では、電磁コイル７１１７ｘが励磁されている。すなわち、電磁コイル７１１７ｘに電流が流れている。このとき、バネ７１１８ｘの弾性力より大きい電磁力が発生し、押付プレート７１１５ｘは、電磁コイルに引き寄せられ、モータ本体７１２ｘ側に移動する。これにより、摩擦板７１１３ｘは、固定プレート７１１４ｘ、及び、ハウジング７１１６ｘから離れた位置に配置される。このとき、摩擦板７１１３ｘは、固定プレート７１１４ｘ、及び、ハウジング７１１６ｘとの間の摩擦はなく、回転を制限されない。したがって、外歯歯車７１１１ｘは、内歯歯車７１１２ｘ、及び摩擦板７１１３ｘは、シャフト７１３ｘの回転と合わせて回転することができる。

図３において、ブレーキＯＮ時では、電磁コイル７１１７ｘに流れる電流が止められて電磁力が消滅し、バネ７１１８ｘの弾性力により、押付プレート７１１５ｘがモータ本体７１２ｘから離れる方向に移動する。これにより、摩擦板７１１３ｘは、押付プレート７１１５ｘ及び固定プレート７１１４ｘの両方に当接し、挟まれた状態となり、摩擦力により摩擦板７１１３ｘの回転が制止される。したがって、摩擦板７１１３ｘと連結している内歯歯車７１１２ｘが制止し、歯車を介して外歯歯車７１１１ｘ及びモータ軸であるシャフト７１３ｘの回転が停止する。

また、ブレーキＯＮ時では、非常停止等でＸ軸サーボモータ７１ｘが停止した直後において、図２に示される稼働部８１３ｘは、重力の作用により、外歯歯車７１１１ｘ及び内歯歯車７１１２ｘの間に設けられたバックラッシ分だけ落下した後に停止する。このように、非常停止等において、ブレーキ装置７１１ｘにより稼働部８１３ｘの落下を止めることが可能となる。

ここで、振動切削ではない通常の加工では、加工によるＸ軸の移動は一方向のため、例えば、図４に示される外歯歯車７１１１ｘが備える外歯７１１９ｘは、これに噛み合う内歯歯車７１１２ｘが備える２つの内歯７１２０ｘのうち、一方にのみ当接する。しかしながら、振動切削中においては、振動切削に伴う微振動が加工の移動に重畳されるため、外歯歯車７１１１ｘが備える外歯７１１９ｘは、これに噛み合う内歯歯車７１１２ｘが備える２つの内歯７１２０ｘの両方と、例えば振動切削に伴う微振動の周期で、当接を繰り返す。このため、外歯歯車７１１１ｘが備える複数の外歯７１１９ｘと内歯歯車７１１２ｘが備える複数の内歯７１２０ｘは、通常加工のみを行う場合に比べて、早く擦り減ることになり、ブレーキ装置の寿命が早く到来する。そして、ブレーキ装置の寿命が到来した状況でサーボモータを使用し続けた場合、非常停止等において、例えば、Ｘ軸サーボモータ７１ｘが備える稼働部８１３ｘが想定以上に落下して他の機械構造に衝突して故障につながる可能性も出てくるため、ブレーキ装置の交換が必要となる。このように、工作機械に振動切削を実行させる数値制御装置において、ブレーキ装置７１１ｘが備える締結ハブ、すなわち外歯歯車７１１１ｘ及び内歯歯車７１１２ｘは、ブレーキ動作に起因する摩耗よりも、振動切削に起因する摩耗の影響が大きくなる。なお、振動切削に伴う微振動とは、振動切削において工具を振動させる振動条件に基づく振動であり、例えば、振動切削が実行されている間にブレーキ装置７１１ｘに伝達される振動である。

図１に戻って、本実施形態に係る補間処理部４８は、振動切削の実行時間に基づいて、ブレーキ装置の劣化を推定する。具体的には、補間処理部４８は、計測部４８１、推定部４８２、変更部４８３、波形生成部４８４、及び振動移動量生成部４８５を有する。

計測部４８１は、振動切削の実行時間を計測する。具体的には、計測部４８１は、例えば、１つのブレーキ装置において、振動切削が実行されている時間の累積値を記憶する。また、計測部４８１は、振動切削の実行時間の累積値が所定の値以上であるか否か判定する。

推定部４８２は、振動切削に伴う微振動の振動回数に基づいて、ブレーキ装置７１１ｘの劣化を推定する。推定部４８２は、例えば、計測部４８１によって計測された振動切削の実行時間、及び、振動切削の振動周波数に基づいて、ブレーキ装置７１１ｘの劣化を推定する。振動切削の振動周波数とは、例えば、振動切削において微振動を発生させるために設定される周波数である。振動切削に伴う微振動の振動回数は、振動切削の実行時間、及び、振動切削の振動周波数から計算することができる。なお、推定部４８２は、波形生成部４８４により生成される振動の基本波形である振動波形に基づいて、振動回数をカウントし、これを累積することで、振動切削に伴う微振動の振動回数としてもよい。

具体的には、推定部４８２は、振動切削の実行時間とブレーキ装置の劣化の進行との関係を示す劣化進行情報を参照し、ブレーキ装置７１１ｘの劣化を推定する。このとき、劣化進行情報には、振動切削の前提条件となる振動切削の振動周波数に関する情報も含まれている。劣化執行情報は、振動切削の実行時間が長いほどブレーキ装置の劣化が進行する進行度合いを示す。劣化進行情報は、例えば、振動切削の実行時間とブレーキ装置が備える締結ハブにおける摩耗量との関係を示す情報、すなわち振動切削の実行時間が長くなるほどブレーキ装置が備える締結ハブにおける摩耗が進む関係を示す情報である。締結ハブにおける摩耗量は、例えば、外歯歯車７１１１ｘ、及び、内歯歯車７１１２ｘとの間で発生する摩耗の量である。この摩耗量は、例えば、外歯歯車７１１１ｘ、及び、内歯歯車７１１２ｘとの間のバックラッシの値によって認識される。

なお、振動切削の実行時間とブレーキ装置が備える締結ハブにおける摩耗量との関係を示す情報は、例えば、ブレーキ装置７１１ｘと同種、又は類似の機械構成を有するブレーキ装置について振動切削時間に対する耐久試験を実施して予め取得した測定値等に基づく情報である。具体的には、振動切削の実行時間に沿った複数の時点において、ブレーキ装置が備える締結ハブのバックラッシを測定した結果に基づく情報である。なお、耐久試験で用いるブレーキ装置は、ブレーキ装置７１１ｘと同型のものを用いてもよい。

また、測定の前提となる振動周波数は、例えば、平均１６６．７Ｈｚである。平均１６６．７Ｈｚは、例えば、１６６．７Ｈｚである振動周波数、少なくとも１以上の１６６．７Ｈｚより小さい振動周波数、及び、少なくとも１以上の１６６．７Ｈｚより大きい振動周波数を指定し、所定の時間内に実行される振動切削の平均の振動周波数が１６６．７Ｈｚとなるように、段階的に振動切削を実行することを繰り返すことにより実現される。また、測定の前提となる振動周波数が所定の値、例えば１６６．７Ｈｚに固定された状態で測定が実行されてもよい。なお、測定の前提となる振動周波数は、劣化進行情報に含まれていなくてもよい。このとき、推定部４８２は、劣化進行情報と劣化進行情報に関連付けられた測定の前提となる振動周波数を参照するようにしてもよい。

変更部４８３は、推定部４８２により推定された劣化の推定結果に基づいて、振動切削の振動条件を変更する。具体的には、変更部４８３は、例えば、ブレーキ装置７１１ｘの寿命が延びるように、すなわち、ブレーキ装置７１１ｘの劣化の進行を遅らせるように、主軸１回転当たりの振動回数（回）、及び主軸回転速度（ｒ／ｍｉｎ）のうち、少なくとも１つを変更する。これにより、振動切削に伴う微振動の振動周波数（Ｈｚ）が変更される。より具体的には、変更部４８３は、例えば、振動切削に伴う微振動の振動周波数（Ｈｚ）が小さくなるように、主軸１回転当たりの振動回数（回）、及び主軸回転速度（ｒ／ｍｉｎ）のうち、少なくとも１つを変更前と比べて小さくする。

波形生成部４８４は、解析処理部４５から取得した情報に基づいて、振動の基本波形である振動波形を生成する。波形生成部４８４は、変更部４８３が振動条件の変更を行った場合、変更後の振動条件に基づいて、振動波形を生成する。

振動移動量生成部４８５は、波形生成部４８４が生成した振動波形と、工具の移動経路とを用いて、例えばＸ軸の振動移動量を求める。具体的には、振動移動量生成部４８５は、工具の移動経路に振動波形の振幅を加算した振動前進位置と、工具の移動経路から振動波形の振幅を減算した振動後進位置とを振動毎に求め、Ｘ軸の振動移動量を生成する。

振動移動量生成部４８５が生成した振動移動量は、加減速処理部４９、軸データ入出力部５０を介して、駆動部７に送られる。駆動部７は、振動移動量生成部４８５から送られた振動移動量に基づいて、例えば、Ｘ軸サーボモータ７１ｘを制御することで、振動切削を実行する。

以上のように構成された数値制御装置１によって実行される処理について図５、及び図６を用いて説明する。図５は、実施形態に係る数値制御装置が実行する処理の例を示す図である。なお、本実施形態では、変更前の振動切削の振動周波数は、１６６．７Ｈｚであったものとする。また、推定部４８２が参照する動切削の実行時間とブレーキ装置が備える締結ハブにおける摩耗量との関係を示す情報の前提となる振動切削の振動周波数は平均１６６．７Ｈｚであるものとする。

図５によれば、計測部４８１は、振動切削処理が開始されると、振動切削の実行時間の計測を開始する（ステップＳ５１）。具体的には、計測部４８１は、例えば、振動切削モードがＯＮの状態において、切削開始の指令を受信すると、振動切削の実行時間の計測を開始する。計測部４８１は、振動切削処理が終了すると、振動切削の実行時間の計測を終了する。具体的には、計測部４８１は、例えば、振動切削モードがＯＮの状態において、切削終了の指令を受信すると、振動切削の実行時間の計測を終了する。このとき、計測部４８１は、過去に計測してきた実行時間の累積時間にステップＳ１で計測した時間を加えて、新たな実行時間の累積時間として記憶する。

推定部４８２は、計測部４８１が振動切削の実行時間の計測を終了すると、計測部４８１によって計測された振動切削の実行時間、及び、振動切削の振動周波数に基づいて、ブレーキ装置７１１ｘの劣化を推定する（ステップＳ５２）。具体的には、推定部４８２は、例えば、劣化進行情報を参照し、ブレーキ装置７１１ｘの劣化を推定する。推定部４８２は、例えば、振動切削の実行時間とブレーキ装置が備える締結ハブにおける摩耗量との関係を示す情報に基づいて、ブレーキ装置７１１ｘの劣化を推定する。

図６は、実施形態に係る振動切削の実行時間とブレーキ装置が備える締結ハブにおける摩耗量との関係を示す情報の例を表す図である。図６に示される情報について、測定の前提となる振動周波数は、平均１６６．７Ｈｚであるものとする。図６によれば、振動切削の実行時間が増加するにつれてバックラッシ、すなわち外歯歯車７１１１ｘと内歯歯車７１１２ｘとの間のバックラッシが増加することが分かる。推定部４８２は、この振動切削の実行時間と締結ハブにおける摩耗量との関係を示す情報を参照し、計測部４８１で計測された振動切削の実行時間に対応するバックラッシを求めることにより、ブレーキ装置７１１ｘが備える締結ハブの摩耗量を推定する。なお、図６に示されるグラフは、平均１６６．７Ｈｚで振動切削処理を続けた場合の振動切削の実行時間とブレーキ装置が備える締結ハブにおける摩耗量との関係を示すグラフであり、このとき、振動切削の実行時間と振動切削に伴う微振動の振動回数とはほぼ比例する関係にある。このため、推定部４８２は、ブレーキ装置７１１ｘが備える締結ハブの摩耗量を推定するための情報として、平均振動周波数及び振動切削の実行時間から算出された振動切削に伴う微振動の振動回数とブレーキ装置が備える締結ハブにおける摩耗量との関係を示す情報を用いてもよい。

なお、また、振動切削の実行時間とバックラッシとの関係は、サーボモータのシャフト径、ボールねじ径、稼働部のイナーシャ等の条件により変わるため、機械構成毎に事前に測定しておくことが好適である。

図５において、推定部４８２は、ブレーキ装置７１１ｘが備える締結ハブの摩耗量を推定すると、推定した摩耗量が第１閾値以上であるか否か判定する（ステップＳ５３）。図６において、第１閾値は、例えば、Ｔｈ１である。このＴｈ１は、例えば、ブレーキ装置の交換が必要となる閾値として設定されている。

図５において、推定部４８２は、推定した摩耗量が第１閾値以上であると判定した場合（ステップＳ５３のＹｅｓ）、出力制御部４４を介して、例えば、出力部３に警告画面を出力する（ステップＳ５４）。

図７は、実施形態に係る数値制御装置が出力する表示画面の一例を示す図である。図７によれば、ブレーキ装置７１１ｘの交換を促すメッセージが出力部３に表示されている。具体的には、図７において、推定部４８２は、出力制御部４４を介して、例えば、ブレーキ装置７１１ｘが組み込まれた状態で実行された振動切削の実行時間とバックラッシとの関係を示すグラフＳＬ１とともに、メッセージ出力時点における振動切削の実行時間、及び、この振動切削の実行時間に対応するバックラッシの値の組合せを示すマークＭ１を出力部３に表示している。

ここで、図７に示されるマークＭ１が示す振動切削の実行時間はＴ１以上である。また、図７に示されるマークＭ１が示すバックラッシの値は、第１閾値Ｔｈ１以上である。なお、マークＭ１は、図７に示されるような星形に限定されない。マークＭ１は、丸形、四角形、又は三角形であってもよいし、その他オペレータ又は保守員が認識できるものであれば何であってもよい。

また、図７によれば、推定部４８２は、出力制御部４４を介して、ブレーキ装置７１１ｘの交換を促すメッセージである「Ｘ軸のブレーキ装置の交換時期です。交換用ブレーキ装置の交換をお勧めします。」を出力部３に表示している。

これにより、オペレータ又は保守員は、ブレーキ装置に交換時期が到来していることを認識することができ、対象軸の交換用ブレーキ装置の交換を行うことが可能となる。また、交換を促すメッセージとともにグラフが並列表示されることにより、オペレータ又は保守員は、直感的に状況を把握することが可能となる。

なお、図７において、推定部４８２は、グラフ表示、及び、交換を促すメッセージの両方を表示しているが、交換を促すメッセージのみを表示してもよい。

推定部４８２は、推定した摩耗量が第１閾値以上でないと判定した場合（ステップＳ５３のＮｏ）、推定した摩耗量が第２閾値以上であるか否か判定する（ステップＳ５５）。図６において、第２閾値は、例えば、Ｔｈ２である。このＴｈ２は、例えば、振動条件を変更してブレーキ装置の寿命を延ばす時期を示す閾値として設定されている。Ｔｈ２は、例えば、工作機械の設計時に予め数値制御装置に設定された値である。また、Ｔｈ２は、例えば、工作機械の使用状況及び加工状況に応じてオペレータにより設定された値であってもよい。

図５において、推定部４８２は、推定した摩耗量が第２閾値以上であると判定した場合（ステップＳ５５のＹｅｓ）、例えば、変更部４８３に対して、ブレーキ装置７１１ｘの延命条件を計算する旨の通知をする。延命条件を計算する旨の通知を受けた変更部４８３は、所定の条件に従って、延命条件を計算する（ステップＳ５６）。

図８は、実施形態に係る振動条件の組合せを示す図である。図８によれば、振動切削制御の動作条件、すなわち振動条件を表す項目として、主軸１回転当たりの振動回数（回）、主軸回転速度（ｒ／ｍｉｎ）、及び振動周波数（Ｈｚ）が示されている。なお、振動周波数は、主軸１回転当たりの振動回数、及び、主軸回転速度から一意に定まる。このため、変更部４８３は、ブレーキ装置７１１ｘの寿命が延びるように、主軸１回転当たりの振動回数、及び、主軸回転速度のうち少なくとも一方を変更する。

以下、図８を用いて延命条件の計算の具体例について説明する。なお、変更前の振動条件は、図８に示されるように、「主軸１回転当たりの振動回数：２．５回」、「主軸回転速度：４０００ｒ／ｍｉｎ」、及び「振動周波数：１６６．７Ｈｚ」であるものとする。

図８において、変更部４８３は、例えば、主軸１回転当たりの振動回数は変えずに、主軸回転速度を４０００ｒ／ｍｉｎから３４２８ｒ／ｍｉｎへ変更する。これにより、振動周波数は１６６．７Ｈｚから１４２．９Ｈｚに変更される。なお、変更部４８３は、例えば、所望の延命時間の入力を受け付け、入力された延命時間から逆算して主軸１回転当たりの振動回数、及び、主軸回転速度のうち少なくとも一方を変更するようにしてもよい。

図９は、実施形態に係る振動条件変更前後の振動波形の例を示す模式図である。図９において、例えば、変更前の振動周波数は１６６．７Ｈｚ、変更後の振動周波数は１４２．９Ｈｚである。このとき、図９に示される変更前の振動周期ＣＴ１は６．０ｍｓ、変更後の振動周期ＣＴ２は７．０ｍｓである。図９では、振動条件の変更前後において、ｎ周期目の振動波形Ｃｎ、及び、ｎ＋１周期目の振動波形Ｃｎ＋１がそれぞれ示されている。また、図９では、振動条件の変更前後において、振動切削における切り屑分断を実現するための領域であって、ｎ周期目とｎ＋１周期目との間に生じる空振り領域Ｓが示されている。空振り領域Ｓは、例えば、工具の移動経路と、被加工物との間で切削が行われず、空振りする領域であり、それまで発生した切り屑の分断が実行可能な領域である。

図９に示されるように、このような振動条件の変更により、変更前後において空振り領域Ｓを生じさせつつ、振動周波数を下げることが可能である。これにより、振動切削ができる条件、すなわち切り屑を分断しながら切削できる条件を満たしつつ、ブレーキ装置７１１ｘの延命が可能となる振動条件を計算することが可能となる。なお、図９に示される振動波形は、実測値に基づく振動波形が振動切削ができる条件を満たしているかぎり、指令値に基づく振動波形、及び、ＦＢ値に基づく振動波形のどちらを前提としてもよい。

図５において、変更部４８３は、ステップＳ５６において延命条件を計算すると、計算した延命条件に基づいて、振動切削の振動条件を変更する（ステップＳ５７）。その後、波形生成部４８４は、変更後の振動条件に基づいて、振動波形を生成し、生成された振動波形に基づいて振動切削処理が実行される。このとき、振動切削処理における振動周波数が１６６．７Ｈｚから１４２．９Ｈｚに変更されているため、例えば図４に示される外歯歯車７１１１ｘが備える外歯７１１９ｘが、これに噛み合う内歯歯車７１１２ｘが備える２つの内歯７１２０ｘに当接する周期が長くなり、振動切削を実行している単位時間当たりの当接回数を減らすことができる。具体的には、すなわち、振動切削を実行している単位時間当りのブレーキ装置７１１ｘが備える締結ハブの摩耗量を減らすことができる。このとき、変更後の寿命は、１６６．７Ｈｚ／１４２．９Ｈｚ＝１．１７倍程度に延びることが期待できる。このように、ブレーキ装置７１１ｘの寿命を延ばすことが可能となる。

なお、変更部４８３は、計算した延命条件を、オペレータ又は保守員に提示するようにしてもよい。図１０は、実施形態に係る数値制御装置１が出力する表示画面の他の例を示す図である。図１０によれば、Ｘ軸サーボモータ７１ｘにおける振動条件の変更を促すメッセージが出力部３に表示されている。

具体的には、図１０において、変更部４８３は、出力制御部４４を介して、例えば、ブレーキ装置７１１ｘにおける振動切削の実行時間とバックラッシとの関係を示すグラフとともに、メッセージ出力時点における振動切削の実行時間、及び、この振動切削の実行時間に対応するバックラッシの値の組合せを示すマークＭ２を出力部３に表示している。また、図１０において、変更部４８３は、出力制御部４４を介して、例えば、点線で表される推定グラフＤＬ１を表示する。推定グラフＤＬ１は、メッセージ出力時点において変更後の振動条件を設定した場合にどの程度延命することができるかを表すグラフである。

ここで、図１０に示されるマークＭ２が示す振動切削の実行時間はＴ２以上Ｔ１未満である。また、図１０に示されるマークＭ２が示すバックラッシの値は、第２閾値Ｔｈ２以上第１閾値Ｔｈ１未満である。なお、マークＭ２は、図１０に示されるような星形に限定されない。マークＭ２は、丸形、四角形、又は三角形であってもよいし、その他オペレータ又は保守員が認識できるものであれば何であってもよい。

また、図１０によれば、変更部４８３は、出力制御部４４を介して、Ｘ軸サーボモータ７１ｘにおける振動条件の変更を促すメッセージである「振動切削の振動条件を変更すると、Ｘ軸のブレーキ装置の交換時期を振動切削時間で２時間程度延ばすことができます。実行中の加工の時間で２４時間程度延ばすことができます。交換用ブレーキ装置の事前手配をお願いします。」を出力部３に表示している。このとき、表示時点の実行中の加工は、一般に、通常加工、及び、振動切削加工が混合された加工であり、その割合は例えば１１：１である。実行中の加工の時間に換算した時間を、振動切削の処理時間と合わせて表示することにより、オペレータ又は保守員にとって、より分かりやすい表示となる。また、図１０によれば、変更部４８３は、出力制御部４４を介して、例えば、振動条件を変更しなかった場合の寿命を「残り１２時間」と表示している。また、図１０によれば、変更部４８３は、出力制御部４４を介して、例えば、振動条件を変更した場合に延びる寿命を振動切削時間で「＋２時間」と表示している。

これにより、オペレータ又は保守員は、振動切削の振動条件を変更することの必要性を認識することができ、振動切削の振動条件を変更するか否かの判断をすることが可能となる。具体的には、オペレータ又は保守員は、図１０に示される振動切削を変更することを決定するボタンＢ１を押下することにより、数値制御装置１に対して変更後の振動条件を設定することが可能となる。また、オペレータ又は保守員は、振動条件を変更しないことを決定するボタンＢ２を押下することにより、数値制御装置１に対して変更後の振動条件を設定せず、変更前の振動条件で振動切削処理を続けること可能となる。また、振動条件の変更を促すメッセージとともにグラフが並列表示されることにより、オペレータ又は保守員は、直感的に状況を把握することが可能となる。また、ボタンＢ１を押下した場合には、ブレーキ装置７１１ｘの寿命を延ばすことが可能となる。

なお、オペレータ又は保守員は、変更部４８３が計算した振動条件ではなく、加工条件等の過去の経験から決定される振動条件を用いて振動切削の振動条件を変更してもよい。そして、変更部４８３は、出力制御部４４を介して、例えば、オペレータ又は保守員が決定した振動条件に基づいて、ブレーキ装置７１１ｘの残りの寿命が分かるようなグラフを出力部３に表示するようにしてもよい。また、変更部４８３は、出力制御部４４を介して、振動条件の変更内容を表示するようにしてもよい。具体的には、変更部４８３は、例えば、変更前の振動条件、及び、変更後の振動条件を出力部３に表示する。また、変更部４８３は、出力制御部４４を介して、変更後の振動条件を複数表示して、オペレータ又は保守員に選択させるようにしてもよい。

また、第２閾値Ｔｈ２は、１つ設定された場合について説明したがこれに限られない。第２閾値Ｔｈ２は、２つ以上設定されてもよい。このとき、例えば、図６に示されるグラフにおいて、２つの第２閾値Ｔｈ２１＝０．８、及び、Ｔｈ２２＝１．０が設定されていて、変更前の振動条件が、図８に示される「主軸１回転当たりの振動回数：２．５回」、「主軸回転速度：４０００ｒ／ｍｉｎ」、及び「振動周波数：１６６．７Ｈｚ」であるものとする。そして、例えば、変更部４８３は、出力制御部４４を介して、バックラッシの推定値がＴｈ２１以上Ｔｈ２２未満である場合に、振動条件を「主軸１回転当たりの振動回数：２．５回」、「主軸回転速度：３３３３ｒ／ｍｉｎ」、及び「振動周波数：１４２．９Ｈｚ」に変更するように促す画面を出力部３に表示する。その後、変更部４８３は、出力制御部４４を介して、バックラッシの推定値がＴｈ２２以上Ｔｈ１未満である場合に、振動条件を「主軸１回転当たりの振動回数：１．５回」、「主軸回転速度：３３３３ｒ／ｍｉｎ」、及び「振動周波数：８３．３Ｈｚ」に変更するように促す画面を出力部３に表示する。

このとき、変更部４８３は、１回目の変更で振動周波数を１６６．７Ｈｚから１４２．９Ｈｚに変更し、２回目の変更で振動周波数が１４２．９Ｈｚから８３．３Ｈｚにさらに周波数を下げるように変更し、寿命がさらに延びるようにしている。このように閾値を複数設けて１度変更した振動条件をさらに変更する機会を設けることで、途中で運用方針等が変わった場合、例えばブレーキ装置の交換時期が変更された場合等について柔軟に対応することが可能となる。

図５において、推定部４８２は、推定した摩耗量が第２閾値以上でないと判定した場合（ステップＳ５５のＮｏ）、処理を終了する。

上記実施形態によれば、サーボモータを制御し、工作機械に振動切削を実行させる数値制御装置１が有する制御演算部４は、振動切削に伴う微振動の振動回数に基づいて、例えば、ブレーキ装置７１１ｘの劣化を推定する推定部４８２を有する。

これにより、例えば、オペレータ又は保守員は、推定部４８２により推定された劣化の推定結果を参照することで、ブレーキ装置７１１ｘの交換時期等を予め把握し、不具合の発生又は故障等に至る前に適切に対応することができる。

したがって、本実施形態によれば、サーボモータが備えるブレーキ装置の振動切削に起因する劣化を把握することが可能となる。

なお、図６において、閾値Ｔｈ１は１．２程度、閾値Ｔｈ２は１．０程度として説明したがこれに限定されない。例えば、機械構成、具体的には、締結ハブを構成する歯車の形状及び大きさ等によって締結ハブの摩耗の進み方は異なってくる。このため、閾値Ｔｈ１、及び閾値Ｔｈ２は、機械構成によって最適なものを設定することが望ましい。

また、図６に示されるグラフの前提となる振動周波数は平均１６６．７Ｈｚの場合を例として説明したがこれに限定されない。例えば、より小さな振動周波数、例えば、平均３０．３Ｈｚを前提とした、振動切削の実行時間と締結ハブにおける摩耗量との関係を示す情報を用いても同様の制御を行うことができ、同様の効果を奏する。

変形例．
以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示を実施するにあたっては、種々の形態による変形及び応用が可能である。上記実施形態では、推定部４８２により推定された劣化の推定結果に基づいて振動条件の変更、又は、オペレータ等への推定結果の出力を行う場合について説明した。変形例では、推定部４８２により推定された劣化の推定結果に加えて、実際にブレーキテストを行うことにより得られる測定結果に基づいて振動条件の変更、又は、オペレータ等への推定結果の出力を行う場合について説明する。

図１１は、変形例に係る数値制御装置１Ａの構成例を示す図である。
数値制御装置１Ａは、入力操作部２、出力部３、及び制御演算部４Ａを有する。また、図１１では、例えば、工作機械の構成要素である駆動部７が示されている。なお、駆動部７は工作機械とは独立した要素であってもよい。

変形例に係る制御演算部４Ａは、入力制御部４１、データ設定部４２、記憶部４３、出力制御部４４、解析処理部４５、制御信号処理部４６、ＰＬＣ回路部４７、補間処理部４８Ａ、加減速処理部４９、軸データ入出力部５０、及びテスト部５１を有する。

入力制御部４１、データ設定部４２、記憶部４３、出力制御部４４、解析処理部４５、制御信号処理部４６、ＰＬＣ回路部４７、加減速処理部４９、及び軸データ入出力部５０については、上記実施形態と同様であるため説明を省略する。

変形例に係る補間処理部４８Ａは、計測部４８１、推定部４８２Ａ、変更部４８３、波形生成部４８４、及び振動移動量生成部４８５を有する。計測部４８１、変更部４８３、波形生成部４８４、及び振動移動量生成部４８５については、上記実施形態と同様であるため説明を省略する。

変形例に係る推定部４８２Ａは、上記実施形態に係る推定部４８２が有する機能に加えて、推定した摩耗量に基づいてブレーキテストを行うか否かを判定する機能を有する。

テスト部５１は、ブレーキテストを実行する。テスト部５１は、例えば、補間処理部４８が有する推定部４８２からブレーキテストを実施する旨の通知を受信すると、ブレーキテストを実行する。具体的には、テスト部５１は、テスト制御部５１１、及び測定部５１２を有する。

テスト制御部５１１は、ブレーキテストを制御する。具体的には、テスト制御部５１１は、推定部４８２からブレーキテストを実施する旨の通知を受信すると、例えば、Ｘ軸サーボモータ７１ｘが有するブレーキ装置７１１ｘのブレーキをＯＦＦの状態からＯＮの状態へ切り替える。このとき、テスト制御部５１１は、例えば、Ｘ軸サーボモータ７１ｘの回転を停止する指令が出されたことを確認した後、ブレーキ装置７１１ｘのブレーキをＯＦＦの状態からＯＮの状態へ切り替える。

測定部５１２は、例えば、ブレーキ装置７１１ｘが備える締結ハブのバックラッシを測定する。具体的には、測定部５１２は、例えば、外歯歯車７１１１ｘ及び内歯歯車７１１２ｘの間に設けられているバックラッシの大きさを測定する。バックラッシは、振動切削の実行時間に応じて大きくなるため、このバックラッシを測定することにより、より正確な劣化度合いについて認識することが可能となる。

測定部５１２は、テスト制御部５１１によりブレーキがＯＦＦからＯＮの状態へ切り替えられると、ブレーキがＯＮの指令が出された時点の検出器７２ｘのＦＢ制御におけるＦＢカウンタの値と、ブレーキがＯＮにされてＸ軸サーボモータ７１ｘの回転が完全に停止した時点、すなわちカウンタ値が変化しなくなった時点のＦＢカウンタの値との差を計算する。ＦＢカウンタの値は、例えば、検出器７２ｘから、Ｘ軸サーボ制御部７３ｘ、軸データ入出力部５０、加減速処理部４９、及び補間処理部４８を経由して、測定部５１２に送信される。

測定部５１２は、この計算した差の値を１回転当たりのＦＢカウンタの値で除算することにより、Ｘ軸サーボモータ７１ｘにブレーキがかけられた場合の締結ハブの回転角度を、バックラッシとして算出する。測定部５１２は、算出したバックラッシの値を、例えば、推定部４８２Ａへ送信する。

なお、算出されるバックラッシの値は、例えば、Ｘ軸サーボモータ７１ｘにおけるブレーキがＯＮにされた時点の外歯歯車７１１１ｘが有する外歯７１１９ｘ及び内歯歯車７１１２ｘが有する内歯７１２０ｘの相対的な位置関係によって異なることがある。このため、テスト部５１は、数回のブレーキテストを実行し、テスト毎に算出したバックラッシの値の平均値、又は最大値を新たなバックラッシの値として算出することが好適である。また、モータ軸側のギアとこれと噛み合うブレーキ装置側のギアとの間のギア比が１：１でない場合は、ギア比も考慮して、バックラッシを算出することが好適である。

以上のように構成された数値制御装置１Ａによって実行される処理について図１２、及び図６を用いて説明する。図１２は、変形例に係る数値制御装置１Ａが実行する処理の例を示す図である。

図１２において、ステップＳ１２１、及び、ステップＳ１２２は、図５に示されるステップＳ５１、及び、ステップＳ５２と同様である。

図１２において、推定部４８２Ａは、ブレーキ装置７１１ｘが備える締結ハブの摩耗量を推定すると、推定した摩耗量が第２閾値以上であるか否か判定する（ステップＳ１２３）。ここで、第２閾値は、例えば、図６に示されるＴｈ２である。

図１２において、推定部４８２Ａは、推定した摩耗量が第２閾値以上であると判定した場合（ステップＳ１２３のＹｅｓ）、例えば、ブレーキテストを行う旨をテスト部５１へ通知する。推定部４８２Ａから通知を受けたテスト部５１は、ブレーキテストを実行する（ステップＳ１２４）。

具体的には、テスト制御部５１１は、推定部４８２からブレーキテストを実施する旨の通知を受信すると、例えば、Ｘ軸サーボモータ７１ｘが有するブレーキ装置７１１ｘのブレーキをＯＦＦの状態からＯＮの状態へ切り替える。

測定部５１２は、テスト制御部５１１によりブレーキがＯＦＦからＯＮの状態へ切り替えられると、ブレーキがＯＮにされた時点の検出器７２ｘのＦＢ制御におけるＦＢカウンタの値と、ブレーキがＯＮにされてＸ軸サーボモータ７１ｘの回転が停止した時点のＦＢカウンタの値との差を計算する。測定部５１２は、この計算した差の値を１回転当たりのＦＢカウンタの値で除算することにより、Ｘ軸サーボモータ７１ｘにブレーキがかけられた場合の締結ハブの回転角度を、バックラッシとして算出する。測定部５１２は、算出したバックラッシの値を、ブレーキテストによる測定値として、例えば、推定部４８２Ａへ送信する。

図１２において、推定部４８２Ａは、測定部５１２からブレーキテストによる測定値を受信すると、受信したブレーキテストによる測定値が第１閾値以上であるか否か判定する（ステップＳ１２５）。ここで、第１閾値は、例えば、図６に示されるＴｈ１である。

図１２において、推定部４８２Ａは、ブレーキテストによる測定値が第１閾値以上であると判定した場合（ステップＳ１２５のＹｅｓ）、出力制御部４４を介して、例えば、出力部３に警告画面を出力する（ステップＳ１２６）。なお、出力の態様については、上記実施形態と同様である。

推定部４８２Ａは、ブレーキテストによる測定値が第１閾値以上でないと判定した場合（ステップＳ１２５のＮｏ）、ブレーキテストによる測定値が第２閾値以上であるか否か判定する（ステップＳ１２７）。ここで、第２閾値は、例えば、図６に示されるＴｈ２である。

図１２において、推定部４８２Ａは、ブレーキテストによる測定値が第２閾値以上であると判定した場合（ステップＳ１２７のＹｅｓ）、例えば、変更部４８３に対して、ブレーキ装置７１１ｘの延命条件を計算する旨の通知をする。延命条件を計算する旨の通知を受けた変更部４８３は、所定の条件に従って、延命条件を計算する（ステップＳ１２８）。なお、延命条件の計算方法は、上記実施形態と同様である。

図１２において、ステップＳ１２９は、図５に示されるステップＳ５７と同様である。

図１２において、推定部４８２Ａは、推定した摩耗量が第２閾値以上でないと判定した場合（ステップＳ１２３のＮｏ）、処理を終了する。また、図１２において、推定部４８２Ａは、ブレーキテストによる測定値が第２閾値以上でないと判定した場合（ステップＳ１２７のＮｏ）、処理を終了する。

変形例によれば、ブレーキ装置を有するサーボモータを制御し、工作機械に振動切削を実行させる数値制御装置１Ａが有する制御演算部４Ａは、振動切削の実行時間に基づいて、例えば、ブレーキ装置７１１ｘの劣化を推定する推定部４８２Ａに加えて、ブレーキ装置７１１ｘのブレーキテストを行うテスト部５１をさらに有する。制御演算部４Ａは、振動切削の実行時間に基づいて推定した劣化の推定結果、及び、ブレーキテストの結果に基づいて、ブレーキ装置の劣化を推定する。これにより、ブレーキ装置７１１ｘの劣化をより精度高く推定することが可能となる。また、所定の要件が満たされた場合にのみブレーキテストを実施すればよいため、ブレーキテストによる機械の停止時間を最小限に抑えることが可能となる。

他の実施形態．
また、上記実施形態において、推定部４８２は、振動切削の実行時間に基づいて、ブレーキ装置が備える締結ハブの摩耗量を推定することにより、ブレーキ装置の劣化を推定していたがこれに限定されない。推定部４８２は、振動切削の実行時間に基づいて劣化するブレーキ装置の構成部品であって、劣化を認識できるものであれば何でもよく、例えば、ブレーキ装置が備える摩擦板の摩耗量を推定することにより、ブレーキ装置の劣化を推定してもよい。

図１３は、他の実施形態に係るブレーキ装置の動作を説明するための図である。図１３では、上記実施形態における図３に示されるブレーキ装置７１１ｘに対応するブレーキ装置９１１ｘのX軸方向に平行な模式的な断面構造の一例を参照し、ブレーキＯＮ時、及び、ブレーキＯＦＦ時の動作について説明する。なお、図３では、説明に必要な構成以外の構成は省略している。

図１３に示されるブレーキ装置９１１ｘは、図３に示される締結ハブを有するタイプのブレーキ装置とは異なり締結ハブを有さないタイプのブレーキ装置である。ブレーキ装置９１１ｘは、摩擦板９１１１ｘ、押付プレート９１１２ｘ、電磁コイル９１１３ｘ、バネ９１１４ｘ、及びハウジング９１１５ｘを備えている。摩擦板９１１１ｘは、シャフト７１３ｘに固定されており、シャフト７１３ｘの回転と合わせて回転する。

図１３において、ブレーキＯＦＦ時では、電磁コイル９１１３ｘが励磁されてれている。すなわち、電磁コイル９１１３ｘに電流が流れている。このとき、バネ９１１４ｘの弾性力より大きい電磁力が発生し、押付プレート９１１２ｘは、電磁コイルに引き寄せられ、モータ本体７１２ｘとは反対側に移動する。これにより、摩擦板９１１１ｘは、押付プレート９１１２ｘから離れた位置に配置される。このとき、摩擦板９１１１ｘは、押付プレート９１１２ｘとの間の摩擦はなく、回転を制限されない。したがって、摩擦板９１１１ｘは、シャフト７１３ｘの回転と合わせて回転する。

図１３において、ブレーキＯＮ時では、電磁コイル９１１３ｘに流れる電流が止められて電磁力が消滅し、バネ９１１４ｘの弾性力により、押付プレート９１１２ｘがモータ本体７１２ｘへ近づく方向に移動する。これにより、摩擦板９１１１ｘは、押付プレート９１１２ｘと当接し、摩擦力により摩擦板９１１１ｘの回転が制止される。したがって、摩擦板９１１１ｘが固定されているシャフト７１３ｘの回転が停止する。

ここで、工作機械に振動切削を実行させる数値制御装置において、ブレーキ装置９１１ｘが備える摩擦板９１１１ｘは、締結ハブを有するタイプのブレーキ装置７１１ｘの締結ハブのように、ブレーキ動作に起因する摩耗よりも、振動切削に起因する摩耗の影響を大きく受ける部品である。このため、締結ハブを有さないタイプのブレーキ装置９１１ｘにおいては、振動切削の実行時間に基づいてブレーキ装置９１１ｘが備える摩擦板９１１１ｘの摩耗量を推定することにより、ブレーキ装置９１１ｘの劣化を推定するようにしてもよい。

このとき、推定部４８２は、Ｘ軸サーボモータ７１ｘを用いた振動切削の実行時間とブレーキ装置９１１ｘが備える摩擦板９１１１ｘにおける摩耗量との関係を示す情報として、振動切削の実行時間とブレーキＯＦＦ時の吸引時間との関係を示す情報を用いる。ブレーキＯＦＦ時の吸引時間とは、例えば、ブレーキＯＦＦ時において、図１３に示される電磁コイル９１１３ｘに電流が流れはじめてから、押付プレート９１１２ｘが電磁コイル９１１３ｘに引き付けられるまでに要する時間である。摩擦板９１１１ｘの摩耗が進むにつれて、電磁コイル９１１３ｘと摩擦板９１１１ｘとの間の距離が増大する。電磁コイル９１１３ｘと摩擦板９１１１ｘとの間の距離が増大すると、ブレーキＯＦＦ時に必要な吸引電流は大きくなる。そして、吸引電流を所定の値に上げるためには所定の時間が必要になるが、この所定の値が大きくなるため、ブレーキＯＦＦの指令が出されてからモータの回転速度が目的値に達するまでの時間が長くなる。このため、締結ハブを有さないタイプのブレーキ装置９１１ｘにおいては、この摩擦板９１１１ｘの劣化がネックとなり、ブレーキ装置９１１ｘの交換が必要となる。

振動切削の実行時間とブレーキＯＦＦ時の吸引電流との関係を示す情報は、例えば、同様の機械構成を有するブレーキ装置について振動切削時間に対する耐久試験を実施して予め取得した測定値等に基づく情報である。推定部４８２は、この振動切削の実行時間とブレーキＯＦＦ時の摩擦板の吸引時間との関係を示す情報に基づいて、ブレーキ装置９１１ｘの劣化を推定する。推定部４８２は、振動切削の実行時間とブレーキＯＦＦ時の吸引時間との関係を示す情報について、例えば、上記実施形態で説明したのと同様に、第１閾値、及び第２閾値を設定してブレーキ装置９１１ｘの劣化を推定する。また、推定部４８２は、上記実施形態の変形例で説明したのと同様に、推定を行った後に、ブレーキテストを行うようにしてもよい。

また、上記実施形態において、数値制御装置１が入力操作部２及び出力部３を含む構成としたがこれに限られない。具体的には、入力操作部２又は出力部３が数値制御装置１に外付けされ、数値制御装置１が入力操作部２又は出力部３を含まない構成であってもよい。

また、上記実施形態において、数値制御装置１は、工具を振動させて振動切削を実行していたがこれに限られない。数値制御装置１は、例えば、ワークを振動させて振動切削を実行するようにしてもよい。

ここで、数値制御装置１が備える制御演算部４、及び、数値制御装置１Ａが備える制御演算部４Ａのハードウェア構成について説明する。図１４は、実施形態及び変形例に係る制御演算部のハードウェア構成例を示す図である。なお、制御演算部４及び４Ａは、同様のハードウェア構成を有しているので、ここでは制御演算部４のハードウェア構成について説明する。

制御演算部４は、図１４に示される制御回路１００、すなわちプロセッサ１０１、及びメモリ１０２により実現することができる。プロセッサ１０１の例は、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）ともいう）又はシステムＬＳＩ（Large Scale Integration）などである。メモリ１０２の例は、ＲＡＭ（Random Access Memory）又はＲＯＭ（Read Only Memory）などである。

制御演算部４は、プロセッサ１０１が、メモリ１０２で記憶されている、制御演算部４の動作を実行するためのプログラムを読み出して実行することにより実現される。また、このプログラムは、制御演算部４の手順または方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。メモリ１０２は、プロセッサ１０１が各種処理を実行する際の一時メモリにも使用される。

プロセッサ１０１が実行するプログラムは、コンピュータで実行可能な、データ処理を行うための複数の命令を含むコンピュータ読取り可能かつ非遷移的な（non-transitory）記録媒体を有するコンピュータプログラムプロダクトであってもよい。プロセッサ１０１が実行するプログラムは、複数の命令がデータ処理を行うことをコンピュータに実行させる。

また、制御演算部４を専用のハードウェアで実現してもよい。また、制御演算部４の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。

本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。つまり、本開示の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。

本開示によれば、サーボモータにブレーキを掛けるブレーキ装置の振動切削に起因する劣化を把握することが可能な数値制御装置を提供することができる。

１, １Ａ 数値制御装置、２ 入力操作部、３ 出力部、４, ４Ａ 制御演算部、４１ 入力制御部、４２ データ設定部、４３ 記憶部、４４ 出力制御部、４５ 解析処理部、４６ 制御信号処理部、４７ ＰＬＣ回路部、４８, ４８Ａ 補間処理部、４８１ 計測部、４８２, ４８２Ａ 推定部、４８３ 変更部、４８４ 波形生成部、４８５ 振動移動量生成部、４９ 加減速処理部、５０ 軸データ入出力部、５１ テスト部、５１１ テスト制御部、５１２ 測定部、７ 駆動部、７１ｘ Ｘ軸サーボモータ、７２ｘ 検出器、７３ｘ Ｘ軸サーボ制御部、７１１ｘ ブレーキ装置、７１１１ｘ 外歯歯車、７１１２ｘ 内歯歯車、７１１３ｘ, ９１１１ｘ 摩擦板。

Claims (9)

1. サーボモータを制御し、工作機械に振動切削を実行させる数値制御装置であって、
   前記振動切削に伴う微振動の振動回数に基づいて、前記サーボモータにブレーキを掛けるブレーキ装置の劣化を推定する推定部を有する数値制御装置。
2. サーボモータを制御し、工作機械に振動切削を実行させる数値制御装置であって、
   前記振動切削の実行時間、及び、前記振動切削の振動周波数に基づいて、前記サーボモータにブレーキを掛けるブレーキ装置の劣化を推定する推定部を有する数値制御装置。
3. 前記推定部は、前記振動切削の実行時間とブレーキ装置の劣化の進行との関係を示す劣化進行情報を参照し、前記ブレーキ装置の劣化を推定する請求項１又は２に記載の数値制御装置。
4. 前記推定部は、前記ブレーキ装置が備える締結ハブの摩耗量を推定する請求項１又は２に記載の数値制御装置。
5. 前記ブレーキ装置のブレーキテストを行うテスト部をさらに有し、
   前記推定部は、前記劣化の推定結果、及び、前記ブレーキテストの結果に基づいて、前記ブレーキ装置の劣化を推定する、
   請求項１又は２に記載の数値制御装置。
6. 前記劣化の推定結果に基づいて、前記ブレーキ装置の劣化の進行を遅らせるように前記振動切削の振動条件を変更する変更部をさらに有する請求項１又は２に記載の数値制御装置。
7. 前記劣化の推定結果に基づいて、前記振動切削の振動周波数が小さくなるように前記振動切削の振動条件を変更する変更部をさらに有する請求項６に記載の数値制御装置。
8. 前記劣化の推定結果を出力する出力制御部をさらに有する請求項１又は２に記載の数値制御装置。
9. 前記出力制御部は、前記劣化の推定結果に基づいて、前記ブレーキ装置の寿命を出力する、
   請求項８に記載の数値制御装置。

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