工作機械における主軸回転速度のモニタ方法及びモニタ装置、工作機械
【課題】主軸の回転速度を変動させるための設定値が容易に選択でき、びびり振動の抑制に最適な加工条件を見出すことができるようにする。
【解決手段】モニタ装置において、変動値設定部のモニタに、回転速度の変動振幅と変動周期との関係を示すグラフを表示し、そのグラフに現在の変動位置（第１点）を黒丸のマーカーで表示すると共に、所定の式に基づいてモータの変動周期の電力限界線Ｌを作成してグラフ上に表示して、電力限界線Ｌ以下の範囲内で、現在の変動位置よりも変動振幅が大きく、且つ変動周期が短くなる新たな変動位置を算出して、新たな変動位置（第２点）を、現在の変動位置からの変更を案内する矢印Ａと共にグラフに表示する。
【解決手段】モニタ装置において、変動値設定部のモニタに、回転速度の変動振幅と変動周期との関係を示すグラフを表示し、そのグラフに現在の変動位置（第１点）を黒丸のマーカーで表示すると共に、所定の式に基づいてモータの変動周期の電力限界線Ｌを作成してグラフ上に表示して、電力限界線Ｌ以下の範囲内で、現在の変動位置よりも変動振幅が大きく、且つ変動周期が短くなる新たな変動位置を算出して、新たな変動位置（第２点）を、現在の変動位置からの変更を案内する矢印Ａと共にグラフに表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸と、その主軸の回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段とを備えた工作機械において、表示部によって回転速度変動手段による回転速度の変動状態を監視するモニタ方法及びモニタ装置と、当該モニタ装置を備えた工作機械とに関する。
【背景技術】
【０００２】
工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸を備えた工作機械により切削加工を行った場合に、工具またはワークの剛性が低いといわゆる「びびり振動」が発生することがある。びびり振動が発生すると、工具が欠損したり、ワークの表面精度を悪化させるなどの問題が生じる。このびびり振動は加工面に生じた１回転前の起伏と、現在の切削による振動との間に位相遅れが生じることにより、ワークの切取り厚さが変動し振動が拡大していくものである。
このびびり振動を抑制する技術として、特許文献１及び特許文献２の対策が提案されている。特許文献１及び特許文献２に記載の技術は、主軸の回転速度を所定の変動振幅と変動周期とで変動させて、切り取り厚さの変動による力の入力を不規則にしてびびり振動を抑制しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭４９−１０５２７７号公報
【特許文献２】実公昭６１−３５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の方法は、回転速度を変動させるために変動振幅と変動周期との２つの値を設定する必要があるため、どちらの値を変えたらよいかが不明であり、オペレータには判断が難しいという問題を有していた。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、主軸回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段を備えた工作機械において、回転速度を変動させるための設定値が容易に選択でき、びびり振動の抑制に最適な加工条件を見出すことができる工作機械における主軸回転速度のモニタ方法及びモニタ装置、そして工作機械を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸と、その主軸の回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段とを備えた工作機械において、表示部によって前記回転速度変動手段による前記回転速度の変動状態を監視するモニタ方法であって、
前記回転速度の変動振幅と変動周期との関係を示す変動図を前記表示部に表示する作図ステップと、前記変動図に現在の変動位置を表示する第１の表示ステップと、以下の式（１）に基づいて前記モータの変動周期の電力限界線を作成して前記変動図上に表示する電力限界線表示ステップと、を実行することを特徴とする。
【０００７】
【数１】
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、前記電力限界線以下の範囲内で、現在の変動位置よりも前記変動振幅が大きく、及び／又は前記変動周期が短くなる新たな変動位置を算出する変動位置算出ステップと、前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置からの変更を案内する案内表示と共に前記変動図に表示する第２の表示ステップと、をさらに実行することを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸と、その主軸の回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段とを備えた工作機械において、表示部によって前記回転速度変動手段による前記回転速度の変動状態を監視するモニタ方法であって、
前記回転速度の変動振幅と角加速度との関係を示す変動図を前記表示部に表示する作図ステップと、前記変動図に現在の変動位置を表示する第１の表示ステップと、以下の式（１）に基づいて前記モータの変動周期の電力限界線を作成して前記変動図上に表示する電力限界線表示ステップと、を実行することを特徴とする。
【００１０】
【数２】
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３の構成において、前記電力限界線以下の範囲内で、現在の変動位置よりも前記変動振幅が大きく、及び／又は前記角加速度が大きくなる新たな変動位置を算出する変動位置算出ステップと、前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置からの変更を案内する案内表示と共に前記変動図に表示する第２の表示ステップと、をさらに実行することを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項２又は４の構成において、前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置と変動振幅が同一となる前記電力限界線上の位置としたことを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項２又は４の構成において、前記新たな変動位置を、前記電力限界線上で前記変動振幅が最大となる位置としたことを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸と、その主軸の回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段とを備えた工作機械において、表示部を備えて前記回転速度変動手段による前記回転速度の変動状態を監視するモニタ装置であって、
前記回転速度の変動振幅と変動周期との関係を示す変動図を前記表示部に表示する作図手段と、前記変動図に現在の変動位置を表示する第１の表示手段と、以下の式（１）に基づいて前記モータの変動周期の電力限界線を作成して前記変動図上に表示する電力限界線表示手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
【数１】
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項７の構成において、前記電力限界線以下の範囲内で、現在の変動位置よりも前記変動振幅が大きく、及び／又は前記変動周期が短くなる新たな変動位置を算出する変動位置算出手段と、前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置からの変更を案内する案内表示と共に前記変動図に表示する第２の表示手段と、をさらに備えたことを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項９に記載の発明は、工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸と、その主軸の回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段とを備えた工作機械において、表示部を備えて前記回転速度変動手段による前記回転速度の変動状態を監視するモニタ装置であって、
前記回転速度の変動振幅と角加速度との関係を示す変動図を前記表示部に表示する作図手段と、前記変動図に現在の変動位置を表示する第１の表示手段と、以下の式（１）に基づいて前記モータの変動周期の電力限界線を作成して前記変動図上に表示する電力限界線表示手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
【数２】
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、請求項９の構成において、前記電力限界線以下の範囲内で、現在の変動位置よりも前記変動振幅が大きく、及び／又は前記角加速度が大きくなる新たな変動位置を算出する変動位置算出手段と、前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置からの変更を案内する案内表示と共に前記変動図に表示する第２の表示手段と、をさらに備えたことを特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項８又は１０の構成において、前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置と変動振幅が同一となる前記電力限界線上の位置としたことを特徴とする。
請求項１２に記載の発明は、請求項８又は１０の構成において、前記新たな変動位置を、前記電力限界線上で前記変動振幅が最大となる位置としたことを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成するために、請求項１３に記載の発明は、工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸と、その主軸の回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段とを備えた工作機械であって、請求項７乃至１２の何れかに記載の主軸回転速度のモニタ装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１，３及び７，９，１３に記載の発明によれば、変動振幅と変動周期との２つの設定値があっても、オペレータは変動図上の現在の変動位置と電力限界線とに基づいて、主軸の回転速度を変動させるための設定値を容易に選択できる。
請求項２，４及び８，１０に記載の発明によれば、上記効果に加えて、新たな変動位置の算出と案内表示とにより、びびり振動の抑制に最適な加工条件を迅速且つ簡単に見出すことができる。
請求項５及び１１に記載の発明によれば、上記効果に加えて、変動周期が短いため、びびり抑制効果が大きく、また、変動振幅が同一であるため、切削速度の最大値と最小値の差は変わらず、切削速度の違いから生じる表面精度の悪化を最小限にすることができる。
請求項６及び１２に記載の発明によれば、びびり振動の大きな抑制効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ＮＣ旋盤の概略構成図である。
【図２】主軸回転速度の変動例を示す説明図である。
【図３】モニタ方法のフローチャートである。
【図４】形態１のモニタ表示を示す説明図である。
【図５】主軸回転速度の変動による実験結果の説明図である。
【図６】形態１のモニタ表示の変更例を示す説明図である。
【図７】形態２のモニタ表示を示す説明図である。
【図８】形態２のモニタ表示の変更例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［形態１］
図１は、工作機械の一例であるＮＣ旋盤１の概略構成図である。ＮＣ旋盤１において、主軸台２には、チャック４と爪５とを介してワークＷを把握する主軸３が回転自在に軸支され、主軸台２の内部には、主軸３を回転駆動するモータ６と、主軸台２に固定されて主軸３の回転速度を検出するエンコーダ７とが内蔵されている。
８は、モータ６とエンコーダ７とに接続される主軸制御部、９は主軸制御部８に回転速度を指令するＮＣ装置で、主軸制御部８は、エンコーダ７から検出される主軸３の回転速度を常時監視しながら、ＮＣ装置９から指令された回転速度で主軸３を回転させるよう、モータ６に供給する入力電力を調整している。
【００２２】
また、ＮＣ装置９には、加工プログラム等を記憶する記憶部１０と、表示部としてのモニタ１２を備えた変動値設定部１１が接続されている。ＮＣ装置９は、記憶部１０に記憶された加工プログラムに従い、主軸３を回転させながら図示しない工具をワークＷの回転軸方向及び半径方向に送り移動させることで、切削加工を行なうものである。
さらに、ここでは入力手段を備えるモニタ１２から変動値設定部１１に主軸３の回転速度とその変動振幅及び変動周期とを入力することにより、ＮＣ装置９及び主軸制御部８を介して、図２に示すように主軸３の回転速度を指定した変動振幅及び変動周期で変動させることができるようになっている。よって、ＮＣ装置９、変動値設定部１１が回転速度変動手段となり、これに記憶部１０及びモニタ１２を加えてモニタ装置１３を形成している。
【００２３】
このモニタ装置１３による主軸回転速度のモニタ方法を図３のフローチャートで説明する。
まずＳ１で変動値設定部１１に変動振幅及び変動周期を入力すると、Ｓ２では、図４に示す変動図を作成してモニタ１２に表示する（第１の表示ステップ）。ここでは回転速度を変動させるための変動振幅を縦軸にとり、変動周期を横軸にとった変動振幅−変動周期のグラフとして表示されている。併せてこのグラフには、現在の変動振幅−変動周期の設定値（現在の変動位置）が第１点として黒丸のマーカーで表示されている。オペレータは、当該グラフ上の任意の位置を直接ポイント、或いは図示しないテンキー等によって変動振幅と変動周期との数値をそれぞれ入力することで、変動振幅と変動周期との各設定値を変更可能となっている。
【００２４】
次に、Ｓ３ではグラフに電力限界線Ｌが表示される（電力限界線表示ステップ）。モータ６は過大な電流を流すと発熱し破損してしまうため、入力電力の上限が規定されている。そのため、回転速度の変動振幅を大きく、変動周期を小さく設定しても、設定した値で変動できない場合がある。そこで、変動値設定部１１では、下記の式（１）によってモータ６の最大入力電力から決まる変動可能な変動振幅と変動周期の限界線、すなわち変動周期の電力限界線Ｌを算出してグラフ上に表示するようにしている。この電力限界線Ｌよりも右側の範囲では設定値どおりに回転速度を変動できることを表している。式（１）はモータ６の最大入力電力から、切削及び、または主軸回転の摩擦等による損失を減算した電力を主軸回転速度の変動に利用できることを表している。
【００２５】
【数１】
【００２６】
一方、背景技術で説明したように、主軸３の回転速度を変動させるとびびり振動の抑制効果が得られることはよく知られている。図５は主軸３の回転速度を変動させて切削加工を行った時の実験結果で、この図から、変動周期は短く、変動振幅は大きい方が、びびり振動の抑制効果が大きいことがわかる。
そこで、Ｓ４で、変動値設定部１１は、現在の変動位置である第１点に加えて、変動周期の電力限界線の右側の範囲内で、第１点よりも変動周期が短く、且つ変動振幅が大きい新たな変動位置を算出し（変動位置算出ステップ）、得られた変動位置を第２点としてグラフ上に白丸のマーカーで表示すると共に、案内表示として、第１点から第２点へ向かう矢印Ａも表示するようにしている（第２の表示ステップ）。また、ここではグラフの右側に第２点の数値を推奨値として表示している。
【００２７】
従って、オペレータは、グラフに表示される矢印Ａ及び第２点を参考にびびり振動を抑制できる可能性が高い新たな変動位置を容易に設定することができる。
なお、この第２点の算出は、例えば第１点の位置から予め設定された勾配で短い周期側と大きい振幅側へ延びる直線を算出し、その直線と電力限界線Ｌとの交点から、予め設定された余裕度を加味して電力限界線Ｌの内側で決定したり、第１点から予め設定された割合で変動振幅及び変動周期が変更される複数の変動位置を算出し、得られた変動位置から電力限界線Ｌ以下で最も電力限界線Ｌに近い変動位置を選択したりすればよい。
【００２８】
このように、上記形態１の主軸回転速度のモニタ装置１３によれば、変動値設定部１１が、回転速度の変動振幅と変動周期との関係を示すグラフをモニタ１２に表示する作図手段と、グラフに現在の変動位置（第１点）を表示する第１の表示手段と、式（１）に基づいてモータ６の変動周期の電力限界線Ｌを作成してグラフ上に表示する電力限界線表示手段と、電力限界線Ｌ以下の範囲内で、現在の変動位置よりも変動振幅が大きく、及び変動周期が短くなる新たな変動位置（第２点）を算出する変動位置算出手段と、新たな変動位置を、現在の変動位置からの変更を案内する矢印Ａと共にグラフに表示する第２の表示手段として上記モニタ方法を実行することで、変動振幅と変動周期との２つの設定値があっても、オペレータは回転速度を変動させるための設定値を容易に選択できる。よって、びびり振動の抑制に最適な加工条件を迅速且つ簡単に見出すことができる。
【００２９】
なお、上記形態１では、変動振幅と変動周期とを共に変更した第２点を算出して案内しているが、変動振幅を一定として変動周期のみを短く変更する案内を行なうこともできる。例えば図６に示すように、第１点と同一の変動振幅で変動周期の電力限界線Ｌ上の点を第３点とし、第１点から第３点へ導く案内の矢印Ａを表示すると共に、第３点の数値を推奨値として表示するものである。ここで、第３点の変動周期は、式（１）を変形して、第１点の変動振幅を代入して求めることができる。
このように、新たな変動位置を、現在の変動位置と変動振幅が同一となる電力限界線上の位置とすれば、変動周期が短いため、びびり抑制効果が大きく、また、変動振幅が同一であるため、切削速度の最大値と最小値の差は変わらず、切削速度の違いから生じる表面精度の悪化を最小限にすることができる。
【００３０】
但し、図６では、第３点でびびり振動が抑制できなかった場合のために、次の案内の矢印も表示している。すなわち、変動周期の電力限界線Ｌと最大変動振幅との交点を第４点とし、第３点から第４点へ向かう案内の矢印Ｂを表示するもので、第４点の変動周期は、式（１）を変形して、最大変動振幅の値を代入して求められる。第４点を第３点と比較すると、切削速度の差は大きくなり加工面の悪化の可能性があるが、変動振幅が大きいため、びびり振動を抑制する効果が大きい。なお、直ちにびびり振動の抑制効果を得るため、第３点を省略して、第１点を始点とし第４点を終点とする矢印を表示してもよい。
このように、新たな変動位置を、電力限界線Ｌ上で変動振幅が最大となる位置とすれば、びびり振動の大きな抑制効果が期待できる。
【００３１】
［形態２］
次に、本発明の他の形態を説明する。但し、モニタ装置１３を含むＮＣ旋盤１の概略構成やモニタ方法の手順は形態１と同じであって、変動値設定部１１におけるモニタ表示の形態のみが異なるため、重複する説明は省略してモニタ表示を主に説明する。
上記形態１では変動値に変動周期を用いていたが、主軸３の回転の角加速度でも同様に主軸３の回転速度を変動させてモニタすることができる。角加速度は時間当たりの回転速度の変化量であり、主軸３の回転速度Ｓ及び変動周期Ｒ、変動振幅Ｑとは以下の式（２）に示す関係がある。図５で変動周期が短い方がびびり振動抑制の効果が大きいことを説明したが、変動周期を短くすることと同様に角加速度を大きくしてもびびり振動抑制の効果を大きくすることができる。
【００３２】
【数３】
【００３３】
従って、このモニタ装置１３においては、変動値設定部１１に変動振幅及び角加速度を入力すると、変動値設定部１１は、図７に示す変動図を作成してモニタ１２に表示する（第１の表示ステップ）。ここでは変動振幅を縦軸にとり角加速度を横軸にとった変動振幅−角加速度のグラフが表示される。
また、このグラフでも、式（１）及び式（２）から角加速度の電力限界線Ｌが以下の式（３）から算出され、グラフ上に表示されている（電力限界線表示ステップ）。この角加速度の電力限界線Ｌよりも左側の範囲内で設定値どおりに回転速度を変動できることになる。
【００３４】
【数４】
【００３５】
また、変動値設定部１１は、現在の変動位置となる第５点を、黒丸のマーカーで表示している。これに加えて、角加速度の電力限界線Ｌの左側の範囲内で、第５点よりも角加速度が大きく、且つ変動振幅が大きい新たな変動位置を算出し（変動位置算出ステップ）、得られた変動位置を第６点としてグラフ上に白丸のマーカーで表示すると共に、案内表示として、第５点から第６点へ向かう矢印Ａも表示するようにしている（第２の表示ステップ）。また、ここではグラフの右側に第６点の数値を推奨値として表示している。
従って、オペレータは、グラフに表示される矢印Ａ及び第６点を参考にびびり振動を抑制できる可能性が高い新たな変動位置を容易に設定することができる。
【００３６】
このように、上記形態２の主軸回転速度のモニタ装置１３においても、変動値設定部１１が、回転速度の変動振幅と角加速度との関係を示すグラフをモニタ１２に表示する作図手段と、グラフに現在の変動位置（第５点）を表示する第１の表示手段と、式（３）に基づいてモータ６の変動周期の電力限界線Ｌを作成してグラフ上に表示する電力限界線表示手段と、電力限界線Ｌ以下の範囲内で、現在の変動位置よりも変動振幅が大きく、及び角加速度が大きくなる新たな変動位置（第６点）を算出する変動位置算出手段と、新たな変動位置を、現在の変動位置からの変更を案内する矢印Ａと共にグラフに表示する第２の表示手段として上記モニタ方法を実行することで、変動振幅と変動周期との２つの設定値があっても、オペレータは回転速度を変動させるための設定値を容易に選択できる。よって、びびり振動の抑制に最適な加工条件を迅速且つ簡単に見出すことができる。
【００３７】
なお、この形態２においても、変動振幅を一定として角加速度のみを大きく変更する案内を行なうこともできる。例えば図８に示すように、第５点と同一の変動振幅で変動周期の電力限界線Ｌ上の点を第７点とし、第５点から第７点へ導く案内の矢印Ａを表示すると共に、第７点の数値を推奨値として表示するものである。
このように、新たな変動位置を、現在の変動位置と変動振幅が同一となる電力限界線Ｌ上の位置とすれば、変動周期が短いため、びびり抑制効果が大きく、また、変動振幅が同一であるため、切削速度の最大値と最小値の差は変わらず、切削速度の違いから生じる表面精度の悪化を最小限にすることができる。
【００３８】
但し、図８でも、第７点でびびり振動が抑制できなかった場合のために、次の案内の矢印も表示している。すなわち、角加速度の電力限界線Ｌと最大変動振幅との交点を第８点とし、第７点から第８点へ向かう案内の矢印Ｂを表示するもので、第８点を第７点と比較すると、切削速度の差は大きくなり加工面の悪化の可能性があるが、変動振幅が大きいため、びびり振動を抑制する効果が大きい。なお、ここでも直ちにびびり振動を抑制の効果を得るため、第７点を省略して、第５点を始点とし第８点を終点とする矢印を表示してもよい。
このように、新たな変動位置を、電力限界線Ｌ上で変動振幅が最大となる位置とすれば、びびり振動の大きな抑制効果が期待できる。
【００３９】
そして、形態１，２に共通して、モニタにグラフが表示されると電力限界線と新たな変動位置、案内矢印も自動的に算出されて表示されるようにしているが、変動値設定部に設けた入力手段により、これらをそれぞれ任意のタイミングで表示させるようにしてもよい。勿論グラフの形態も上記内容に限らず、軸を逆にしたり三次元的に表示したり等の変更は可能である。
また、変動位置の表示は丸に限らず、他の形状のマーカーを選択したり、現在の変動位置と新たな変動位置とでマーカーの形状を変えたりしても差し支えない。さらに、案内表示も矢印に限らず、例えば現在の変動位置のマーカーを点滅させながら新たな変動位置へ移動させる表示を繰り返したりする等、新たな変動位置への示唆が可能であれば適宜変更可能である。
【００４０】
但し、新たな変動位置と案内表示とは必ずしも設ける必要はなく、現在の変動位置と電力限界線のみをモニタに表示して、オペレータが現在の変動位置から変動振幅が大、及び／又は変動周期が短（或いは変動振幅が大、及び／又は角加速度が大）となる方向で新たな変動位置を電力限界線以下で任意に選択できるようにしてもよい。このようにしてもオペレータはグラフ上の現在の変動位置と電力限界線とに基づいて、回転速度を変動させるための設定値を容易に選択することができる。
【００４１】
さらに、上記形態１，２では、変動振幅と変動周期或いは角加速度とを共に変動させる例と、変動周期或いは角加速度のみを変動させる例とを説明しているが、変動振幅のみを変動させてもよい。
一方、上記形態１，２では、最初から回転速度を変動させて加工を行っているが、振動センサによって主軸の振動を検出して得られた振動を所定の閾値と比較してびびり振動の発生を検出する周知の検出手段を搭載した工作機械では、最初は設定した等速度で主軸を回転させて、検出手段によってびびり振動の発生が検出されると、変動値設定部において回転速度の変動振幅と変動周期或いは角加速度とを入力することで回転速度を変動させると共に、モニタにグラフ等の変動図を表示させるようにしてもよい。
その他、本発明はＮＣ旋盤に限らず、回転速度を変動させて切削加工する工作機械であれば、たとえばマシニングセンタ等も含まれる。
【符号の説明】
【００４２】
１・・ＮＣ旋盤、２・・主軸台、３・・主軸、４・・チャック、５・・爪、６・・モータ、７・・エンコーダ、８・・主軸制御部、９・・ＮＣ装置、１０・・記憶装置、１１・・変動値設定部、１２・・モニタ、１３・・モニタ装置、Ｗ・・ワーク、Ｌ・・電力限界線、Ａ，Ｂ・・矢印。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸と、その主軸の回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段とを備えた工作機械において、表示部によって回転速度変動手段による回転速度の変動状態を監視するモニタ方法及びモニタ装置と、当該モニタ装置を備えた工作機械とに関する。
【背景技術】
【０００２】
工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸を備えた工作機械により切削加工を行った場合に、工具またはワークの剛性が低いといわゆる「びびり振動」が発生することがある。びびり振動が発生すると、工具が欠損したり、ワークの表面精度を悪化させるなどの問題が生じる。このびびり振動は加工面に生じた１回転前の起伏と、現在の切削による振動との間に位相遅れが生じることにより、ワークの切取り厚さが変動し振動が拡大していくものである。
このびびり振動を抑制する技術として、特許文献１及び特許文献２の対策が提案されている。特許文献１及び特許文献２に記載の技術は、主軸の回転速度を所定の変動振幅と変動周期とで変動させて、切り取り厚さの変動による力の入力を不規則にしてびびり振動を抑制しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭４９−１０５２７７号公報
【特許文献２】実公昭６１−３５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の方法は、回転速度を変動させるために変動振幅と変動周期との２つの値を設定する必要があるため、どちらの値を変えたらよいかが不明であり、オペレータには判断が難しいという問題を有していた。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、主軸回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段を備えた工作機械において、回転速度を変動させるための設定値が容易に選択でき、びびり振動の抑制に最適な加工条件を見出すことができる工作機械における主軸回転速度のモニタ方法及びモニタ装置、そして工作機械を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸と、その主軸の回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段とを備えた工作機械において、表示部によって前記回転速度変動手段による前記回転速度の変動状態を監視するモニタ方法であって、
前記回転速度の変動振幅と変動周期との関係を示す変動図を前記表示部に表示する作図ステップと、前記変動図に現在の変動位置を表示する第１の表示ステップと、以下の式（１）に基づいて前記モータの変動周期の電力限界線を作成して前記変動図上に表示する電力限界線表示ステップと、を実行することを特徴とする。
【０００７】
【数１】
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、前記電力限界線以下の範囲内で、現在の変動位置よりも前記変動振幅が大きく、及び／又は前記変動周期が短くなる新たな変動位置を算出する変動位置算出ステップと、前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置からの変更を案内する案内表示と共に前記変動図に表示する第２の表示ステップと、をさらに実行することを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸と、その主軸の回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段とを備えた工作機械において、表示部によって前記回転速度変動手段による前記回転速度の変動状態を監視するモニタ方法であって、
前記回転速度の変動振幅と角加速度との関係を示す変動図を前記表示部に表示する作図ステップと、前記変動図に現在の変動位置を表示する第１の表示ステップと、以下の式（１）に基づいて前記モータの変動周期の電力限界線を作成して前記変動図上に表示する電力限界線表示ステップと、を実行することを特徴とする。
【００１０】
【数２】
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３の構成において、前記電力限界線以下の範囲内で、現在の変動位置よりも前記変動振幅が大きく、及び／又は前記角加速度が大きくなる新たな変動位置を算出する変動位置算出ステップと、前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置からの変更を案内する案内表示と共に前記変動図に表示する第２の表示ステップと、をさらに実行することを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項２又は４の構成において、前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置と変動振幅が同一となる前記電力限界線上の位置としたことを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項２又は４の構成において、前記新たな変動位置を、前記電力限界線上で前記変動振幅が最大となる位置としたことを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸と、その主軸の回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段とを備えた工作機械において、表示部を備えて前記回転速度変動手段による前記回転速度の変動状態を監視するモニタ装置であって、
前記回転速度の変動振幅と変動周期との関係を示す変動図を前記表示部に表示する作図手段と、前記変動図に現在の変動位置を表示する第１の表示手段と、以下の式（１）に基づいて前記モータの変動周期の電力限界線を作成して前記変動図上に表示する電力限界線表示手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
【数１】
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項７の構成において、前記電力限界線以下の範囲内で、現在の変動位置よりも前記変動振幅が大きく、及び／又は前記変動周期が短くなる新たな変動位置を算出する変動位置算出手段と、前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置からの変更を案内する案内表示と共に前記変動図に表示する第２の表示手段と、をさらに備えたことを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項９に記載の発明は、工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸と、その主軸の回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段とを備えた工作機械において、表示部を備えて前記回転速度変動手段による前記回転速度の変動状態を監視するモニタ装置であって、
前記回転速度の変動振幅と角加速度との関係を示す変動図を前記表示部に表示する作図手段と、前記変動図に現在の変動位置を表示する第１の表示手段と、以下の式（１）に基づいて前記モータの変動周期の電力限界線を作成して前記変動図上に表示する電力限界線表示手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
【数２】
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、請求項９の構成において、前記電力限界線以下の範囲内で、現在の変動位置よりも前記変動振幅が大きく、及び／又は前記角加速度が大きくなる新たな変動位置を算出する変動位置算出手段と、前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置からの変更を案内する案内表示と共に前記変動図に表示する第２の表示手段と、をさらに備えたことを特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項８又は１０の構成において、前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置と変動振幅が同一となる前記電力限界線上の位置としたことを特徴とする。
請求項１２に記載の発明は、請求項８又は１０の構成において、前記新たな変動位置を、前記電力限界線上で前記変動振幅が最大となる位置としたことを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成するために、請求項１３に記載の発明は、工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸と、その主軸の回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段とを備えた工作機械であって、請求項７乃至１２の何れかに記載の主軸回転速度のモニタ装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１，３及び７，９，１３に記載の発明によれば、変動振幅と変動周期との２つの設定値があっても、オペレータは変動図上の現在の変動位置と電力限界線とに基づいて、主軸の回転速度を変動させるための設定値を容易に選択できる。
請求項２，４及び８，１０に記載の発明によれば、上記効果に加えて、新たな変動位置の算出と案内表示とにより、びびり振動の抑制に最適な加工条件を迅速且つ簡単に見出すことができる。
請求項５及び１１に記載の発明によれば、上記効果に加えて、変動周期が短いため、びびり抑制効果が大きく、また、変動振幅が同一であるため、切削速度の最大値と最小値の差は変わらず、切削速度の違いから生じる表面精度の悪化を最小限にすることができる。
請求項６及び１２に記載の発明によれば、びびり振動の大きな抑制効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ＮＣ旋盤の概略構成図である。
【図２】主軸回転速度の変動例を示す説明図である。
【図３】モニタ方法のフローチャートである。
【図４】形態１のモニタ表示を示す説明図である。
【図５】主軸回転速度の変動による実験結果の説明図である。
【図６】形態１のモニタ表示の変更例を示す説明図である。
【図７】形態２のモニタ表示を示す説明図である。
【図８】形態２のモニタ表示の変更例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［形態１］
図１は、工作機械の一例であるＮＣ旋盤１の概略構成図である。ＮＣ旋盤１において、主軸台２には、チャック４と爪５とを介してワークＷを把握する主軸３が回転自在に軸支され、主軸台２の内部には、主軸３を回転駆動するモータ６と、主軸台２に固定されて主軸３の回転速度を検出するエンコーダ７とが内蔵されている。
８は、モータ６とエンコーダ７とに接続される主軸制御部、９は主軸制御部８に回転速度を指令するＮＣ装置で、主軸制御部８は、エンコーダ７から検出される主軸３の回転速度を常時監視しながら、ＮＣ装置９から指令された回転速度で主軸３を回転させるよう、モータ６に供給する入力電力を調整している。
【００２２】
また、ＮＣ装置９には、加工プログラム等を記憶する記憶部１０と、表示部としてのモニタ１２を備えた変動値設定部１１が接続されている。ＮＣ装置９は、記憶部１０に記憶された加工プログラムに従い、主軸３を回転させながら図示しない工具をワークＷの回転軸方向及び半径方向に送り移動させることで、切削加工を行なうものである。
さらに、ここでは入力手段を備えるモニタ１２から変動値設定部１１に主軸３の回転速度とその変動振幅及び変動周期とを入力することにより、ＮＣ装置９及び主軸制御部８を介して、図２に示すように主軸３の回転速度を指定した変動振幅及び変動周期で変動させることができるようになっている。よって、ＮＣ装置９、変動値設定部１１が回転速度変動手段となり、これに記憶部１０及びモニタ１２を加えてモニタ装置１３を形成している。
【００２３】
このモニタ装置１３による主軸回転速度のモニタ方法を図３のフローチャートで説明する。
まずＳ１で変動値設定部１１に変動振幅及び変動周期を入力すると、Ｓ２では、図４に示す変動図を作成してモニタ１２に表示する（第１の表示ステップ）。ここでは回転速度を変動させるための変動振幅を縦軸にとり、変動周期を横軸にとった変動振幅−変動周期のグラフとして表示されている。併せてこのグラフには、現在の変動振幅−変動周期の設定値（現在の変動位置）が第１点として黒丸のマーカーで表示されている。オペレータは、当該グラフ上の任意の位置を直接ポイント、或いは図示しないテンキー等によって変動振幅と変動周期との数値をそれぞれ入力することで、変動振幅と変動周期との各設定値を変更可能となっている。
【００２４】
次に、Ｓ３ではグラフに電力限界線Ｌが表示される（電力限界線表示ステップ）。モータ６は過大な電流を流すと発熱し破損してしまうため、入力電力の上限が規定されている。そのため、回転速度の変動振幅を大きく、変動周期を小さく設定しても、設定した値で変動できない場合がある。そこで、変動値設定部１１では、下記の式（１）によってモータ６の最大入力電力から決まる変動可能な変動振幅と変動周期の限界線、すなわち変動周期の電力限界線Ｌを算出してグラフ上に表示するようにしている。この電力限界線Ｌよりも右側の範囲では設定値どおりに回転速度を変動できることを表している。式（１）はモータ６の最大入力電力から、切削及び、または主軸回転の摩擦等による損失を減算した電力を主軸回転速度の変動に利用できることを表している。
【００２５】
【数１】
【００２６】
一方、背景技術で説明したように、主軸３の回転速度を変動させるとびびり振動の抑制効果が得られることはよく知られている。図５は主軸３の回転速度を変動させて切削加工を行った時の実験結果で、この図から、変動周期は短く、変動振幅は大きい方が、びびり振動の抑制効果が大きいことがわかる。
そこで、Ｓ４で、変動値設定部１１は、現在の変動位置である第１点に加えて、変動周期の電力限界線の右側の範囲内で、第１点よりも変動周期が短く、且つ変動振幅が大きい新たな変動位置を算出し（変動位置算出ステップ）、得られた変動位置を第２点としてグラフ上に白丸のマーカーで表示すると共に、案内表示として、第１点から第２点へ向かう矢印Ａも表示するようにしている（第２の表示ステップ）。また、ここではグラフの右側に第２点の数値を推奨値として表示している。
【００２７】
従って、オペレータは、グラフに表示される矢印Ａ及び第２点を参考にびびり振動を抑制できる可能性が高い新たな変動位置を容易に設定することができる。
なお、この第２点の算出は、例えば第１点の位置から予め設定された勾配で短い周期側と大きい振幅側へ延びる直線を算出し、その直線と電力限界線Ｌとの交点から、予め設定された余裕度を加味して電力限界線Ｌの内側で決定したり、第１点から予め設定された割合で変動振幅及び変動周期が変更される複数の変動位置を算出し、得られた変動位置から電力限界線Ｌ以下で最も電力限界線Ｌに近い変動位置を選択したりすればよい。
【００２８】
このように、上記形態１の主軸回転速度のモニタ装置１３によれば、変動値設定部１１が、回転速度の変動振幅と変動周期との関係を示すグラフをモニタ１２に表示する作図手段と、グラフに現在の変動位置（第１点）を表示する第１の表示手段と、式（１）に基づいてモータ６の変動周期の電力限界線Ｌを作成してグラフ上に表示する電力限界線表示手段と、電力限界線Ｌ以下の範囲内で、現在の変動位置よりも変動振幅が大きく、及び変動周期が短くなる新たな変動位置（第２点）を算出する変動位置算出手段と、新たな変動位置を、現在の変動位置からの変更を案内する矢印Ａと共にグラフに表示する第２の表示手段として上記モニタ方法を実行することで、変動振幅と変動周期との２つの設定値があっても、オペレータは回転速度を変動させるための設定値を容易に選択できる。よって、びびり振動の抑制に最適な加工条件を迅速且つ簡単に見出すことができる。
【００２９】
なお、上記形態１では、変動振幅と変動周期とを共に変更した第２点を算出して案内しているが、変動振幅を一定として変動周期のみを短く変更する案内を行なうこともできる。例えば図６に示すように、第１点と同一の変動振幅で変動周期の電力限界線Ｌ上の点を第３点とし、第１点から第３点へ導く案内の矢印Ａを表示すると共に、第３点の数値を推奨値として表示するものである。ここで、第３点の変動周期は、式（１）を変形して、第１点の変動振幅を代入して求めることができる。
このように、新たな変動位置を、現在の変動位置と変動振幅が同一となる電力限界線上の位置とすれば、変動周期が短いため、びびり抑制効果が大きく、また、変動振幅が同一であるため、切削速度の最大値と最小値の差は変わらず、切削速度の違いから生じる表面精度の悪化を最小限にすることができる。
【００３０】
但し、図６では、第３点でびびり振動が抑制できなかった場合のために、次の案内の矢印も表示している。すなわち、変動周期の電力限界線Ｌと最大変動振幅との交点を第４点とし、第３点から第４点へ向かう案内の矢印Ｂを表示するもので、第４点の変動周期は、式（１）を変形して、最大変動振幅の値を代入して求められる。第４点を第３点と比較すると、切削速度の差は大きくなり加工面の悪化の可能性があるが、変動振幅が大きいため、びびり振動を抑制する効果が大きい。なお、直ちにびびり振動の抑制効果を得るため、第３点を省略して、第１点を始点とし第４点を終点とする矢印を表示してもよい。
このように、新たな変動位置を、電力限界線Ｌ上で変動振幅が最大となる位置とすれば、びびり振動の大きな抑制効果が期待できる。
【００３１】
［形態２］
次に、本発明の他の形態を説明する。但し、モニタ装置１３を含むＮＣ旋盤１の概略構成やモニタ方法の手順は形態１と同じであって、変動値設定部１１におけるモニタ表示の形態のみが異なるため、重複する説明は省略してモニタ表示を主に説明する。
上記形態１では変動値に変動周期を用いていたが、主軸３の回転の角加速度でも同様に主軸３の回転速度を変動させてモニタすることができる。角加速度は時間当たりの回転速度の変化量であり、主軸３の回転速度Ｓ及び変動周期Ｒ、変動振幅Ｑとは以下の式（２）に示す関係がある。図５で変動周期が短い方がびびり振動抑制の効果が大きいことを説明したが、変動周期を短くすることと同様に角加速度を大きくしてもびびり振動抑制の効果を大きくすることができる。
【００３２】
【数３】
【００３３】
従って、このモニタ装置１３においては、変動値設定部１１に変動振幅及び角加速度を入力すると、変動値設定部１１は、図７に示す変動図を作成してモニタ１２に表示する（第１の表示ステップ）。ここでは変動振幅を縦軸にとり角加速度を横軸にとった変動振幅−角加速度のグラフが表示される。
また、このグラフでも、式（１）及び式（２）から角加速度の電力限界線Ｌが以下の式（３）から算出され、グラフ上に表示されている（電力限界線表示ステップ）。この角加速度の電力限界線Ｌよりも左側の範囲内で設定値どおりに回転速度を変動できることになる。
【００３４】
【数４】
【００３５】
また、変動値設定部１１は、現在の変動位置となる第５点を、黒丸のマーカーで表示している。これに加えて、角加速度の電力限界線Ｌの左側の範囲内で、第５点よりも角加速度が大きく、且つ変動振幅が大きい新たな変動位置を算出し（変動位置算出ステップ）、得られた変動位置を第６点としてグラフ上に白丸のマーカーで表示すると共に、案内表示として、第５点から第６点へ向かう矢印Ａも表示するようにしている（第２の表示ステップ）。また、ここではグラフの右側に第６点の数値を推奨値として表示している。
従って、オペレータは、グラフに表示される矢印Ａ及び第６点を参考にびびり振動を抑制できる可能性が高い新たな変動位置を容易に設定することができる。
【００３６】
このように、上記形態２の主軸回転速度のモニタ装置１３においても、変動値設定部１１が、回転速度の変動振幅と角加速度との関係を示すグラフをモニタ１２に表示する作図手段と、グラフに現在の変動位置（第５点）を表示する第１の表示手段と、式（３）に基づいてモータ６の変動周期の電力限界線Ｌを作成してグラフ上に表示する電力限界線表示手段と、電力限界線Ｌ以下の範囲内で、現在の変動位置よりも変動振幅が大きく、及び角加速度が大きくなる新たな変動位置（第６点）を算出する変動位置算出手段と、新たな変動位置を、現在の変動位置からの変更を案内する矢印Ａと共にグラフに表示する第２の表示手段として上記モニタ方法を実行することで、変動振幅と変動周期との２つの設定値があっても、オペレータは回転速度を変動させるための設定値を容易に選択できる。よって、びびり振動の抑制に最適な加工条件を迅速且つ簡単に見出すことができる。
【００３７】
なお、この形態２においても、変動振幅を一定として角加速度のみを大きく変更する案内を行なうこともできる。例えば図８に示すように、第５点と同一の変動振幅で変動周期の電力限界線Ｌ上の点を第７点とし、第５点から第７点へ導く案内の矢印Ａを表示すると共に、第７点の数値を推奨値として表示するものである。
このように、新たな変動位置を、現在の変動位置と変動振幅が同一となる電力限界線Ｌ上の位置とすれば、変動周期が短いため、びびり抑制効果が大きく、また、変動振幅が同一であるため、切削速度の最大値と最小値の差は変わらず、切削速度の違いから生じる表面精度の悪化を最小限にすることができる。
【００３８】
但し、図８でも、第７点でびびり振動が抑制できなかった場合のために、次の案内の矢印も表示している。すなわち、角加速度の電力限界線Ｌと最大変動振幅との交点を第８点とし、第７点から第８点へ向かう案内の矢印Ｂを表示するもので、第８点を第７点と比較すると、切削速度の差は大きくなり加工面の悪化の可能性があるが、変動振幅が大きいため、びびり振動を抑制する効果が大きい。なお、ここでも直ちにびびり振動を抑制の効果を得るため、第７点を省略して、第５点を始点とし第８点を終点とする矢印を表示してもよい。
このように、新たな変動位置を、電力限界線Ｌ上で変動振幅が最大となる位置とすれば、びびり振動の大きな抑制効果が期待できる。
【００３９】
そして、形態１，２に共通して、モニタにグラフが表示されると電力限界線と新たな変動位置、案内矢印も自動的に算出されて表示されるようにしているが、変動値設定部に設けた入力手段により、これらをそれぞれ任意のタイミングで表示させるようにしてもよい。勿論グラフの形態も上記内容に限らず、軸を逆にしたり三次元的に表示したり等の変更は可能である。
また、変動位置の表示は丸に限らず、他の形状のマーカーを選択したり、現在の変動位置と新たな変動位置とでマーカーの形状を変えたりしても差し支えない。さらに、案内表示も矢印に限らず、例えば現在の変動位置のマーカーを点滅させながら新たな変動位置へ移動させる表示を繰り返したりする等、新たな変動位置への示唆が可能であれば適宜変更可能である。
【００４０】
但し、新たな変動位置と案内表示とは必ずしも設ける必要はなく、現在の変動位置と電力限界線のみをモニタに表示して、オペレータが現在の変動位置から変動振幅が大、及び／又は変動周期が短（或いは変動振幅が大、及び／又は角加速度が大）となる方向で新たな変動位置を電力限界線以下で任意に選択できるようにしてもよい。このようにしてもオペレータはグラフ上の現在の変動位置と電力限界線とに基づいて、回転速度を変動させるための設定値を容易に選択することができる。
【００４１】
さらに、上記形態１，２では、変動振幅と変動周期或いは角加速度とを共に変動させる例と、変動周期或いは角加速度のみを変動させる例とを説明しているが、変動振幅のみを変動させてもよい。
一方、上記形態１，２では、最初から回転速度を変動させて加工を行っているが、振動センサによって主軸の振動を検出して得られた振動を所定の閾値と比較してびびり振動の発生を検出する周知の検出手段を搭載した工作機械では、最初は設定した等速度で主軸を回転させて、検出手段によってびびり振動の発生が検出されると、変動値設定部において回転速度の変動振幅と変動周期或いは角加速度とを入力することで回転速度を変動させると共に、モニタにグラフ等の変動図を表示させるようにしてもよい。
その他、本発明はＮＣ旋盤に限らず、回転速度を変動させて切削加工する工作機械であれば、たとえばマシニングセンタ等も含まれる。
【符号の説明】
【００４２】
１・・ＮＣ旋盤、２・・主軸台、３・・主軸、４・・チャック、５・・爪、６・・モータ、７・・エンコーダ、８・・主軸制御部、９・・ＮＣ装置、１０・・記憶装置、１１・・変動値設定部、１２・・モニタ、１３・・モニタ装置、Ｗ・・ワーク、Ｌ・・電力限界線、Ａ，Ｂ・・矢印。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸と、その主軸の回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段とを備えた工作機械において、表示部によって前記回転速度変動手段による前記回転速度の変動状態を監視するモニタ方法であって、
前記回転速度の変動振幅と変動周期との関係を示す変動図を前記表示部に表示する作図ステップと、
前記変動図に現在の変動位置を表示する第１の表示ステップと、
以下の式（１）に基づいて前記モータの変動周期の電力限界線を作成して前記変動図上に表示する電力限界線表示ステップと、
を実行することを特徴とする工作機械における主軸回転速度のモニタ方法。
【数１】
【請求項２】
前記電力限界線以下の範囲内で、現在の変動位置よりも前記変動振幅が大きく、及び／又は前記変動周期が短くなる新たな変動位置を算出する変動位置算出ステップと、
前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置からの変更を案内する案内表示と共に前記変動図に表示する第２の表示ステップと、
をさらに実行することを特徴とする請求項１に記載の工作機械における主軸回転速度のモニタ方法。
【請求項３】
工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸と、その主軸の回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段とを備えた工作機械において、表示部によって前記回転速度変動手段による前記回転速度の変動状態を監視するモニタ方法であって、
前記回転速度の変動振幅と角加速度との関係を示す変動図を前記表示部に表示する作図ステップと、
前記変動図に現在の変動位置を表示する第１の表示ステップと、
以下の式（１）に基づいて前記モータの変動周期の電力限界線を作成して前記変動図上に表示する電力限界線表示ステップと、
を実行することを特徴とする工作機械における主軸回転速度のモニタ方法。
【数２】
【請求項４】
前記電力限界線以下の範囲内で、現在の変動位置よりも前記変動振幅が大きく、及び／又は前記角加速度が大きくなる新たな変動位置を算出する変動位置算出ステップと、
前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置からの変更を案内する案内表示と共に前記変動図に表示する第２の表示ステップと、
をさらに実行することを特徴とする請求項３に記載の工作機械における主軸回転速度のモニタ方法。
【請求項５】
前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置と変動振幅が同一となる前記電力限界線上の位置としたことを特徴とする請求項２又は４に記載の工作機械における主軸回転速度のモニタ方法。
【請求項６】
前記新たな変動位置を、前記電力限界線上で前記変動振幅が最大となる位置としたことを特徴とする請求項２又は４に記載の工作機械における主軸回転速度のモニタ方法。
【請求項７】
工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸と、その主軸の回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段とを備えた工作機械において、表示部を備えて前記回転速度変動手段による前記回転速度の変動状態を監視するモニタ装置であって、
前記回転速度の変動振幅と変動周期との関係を示す変動図を前記表示部に表示する作図手段と、
前記変動図に現在の変動位置を表示する第１の表示手段と、
以下の式（１）に基づいて前記モータの変動周期の電力限界線を作成して前記変動図上に表示する電力限界線表示手段と、
を備えたことを特徴とする工作機械における主軸回転速度のモニタ装置。
【数１】
【請求項８】
前記電力限界線以下の範囲内で、現在の変動位置よりも前記変動振幅が大きく、及び／又は前記変動周期が短くなる新たな変動位置を算出する変動位置算出手段と、
前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置からの変更を案内する案内表示と共に前記変動図に表示する第２の表示手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項７に記載の工作機械における主軸回転速度のモニタ装置。
【請求項９】
工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸と、その主軸の回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段とを備えた工作機械において、表示部を備えて前記回転速度変動手段による前記回転速度の変動状態を監視するモニタ装置であって、
前記回転速度の変動振幅と角加速度との関係を示す変動図を前記表示部に表示する作図手段と、
前記変動図に現在の変動位置を表示する第１の表示手段と、
以下の式（１）に基づいて前記モータの変動周期の電力限界線を作成して前記変動図上に表示する電力限界線表示手段と、
を備えたことを特徴とする工作機械における主軸回転速度のモニタ装置。
【数２】
【請求項１０】
前記電力限界線以下の範囲内で、現在の変動位置よりも前記変動振幅が大きく、及び／又は前記角加速度が大きくなる新たな変動位置を算出する変動位置算出手段と、
前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置からの変更を案内する案内表示と共に前記変動図に表示する第２の表示手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項９に記載の主軸回転速度のモニタ装置。
【請求項１１】
前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置と変動振幅が同一となる前記電力限界線上の位置としたことを特徴とする請求項８又は１０に記載の工作機械における主軸回転速度のモニタ装置。
【請求項１２】
前記新たな変動位置を、前記電力限界線上で前記変動振幅が最大となる位置としたことを特徴とする請求項８又は１０に記載の工作機械における主軸回転速度のモニタ装置。
【請求項１３】
工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸と、その主軸の回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段とを備えた工作機械であって、
請求項７乃至１２の何れかに記載の主軸回転速度のモニタ装置を備えることを特徴とする工作機械。
【請求項１】
工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸と、その主軸の回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段とを備えた工作機械において、表示部によって前記回転速度変動手段による前記回転速度の変動状態を監視するモニタ方法であって、
前記回転速度の変動振幅と変動周期との関係を示す変動図を前記表示部に表示する作図ステップと、
前記変動図に現在の変動位置を表示する第１の表示ステップと、
以下の式（１）に基づいて前記モータの変動周期の電力限界線を作成して前記変動図上に表示する電力限界線表示ステップと、
を実行することを特徴とする工作機械における主軸回転速度のモニタ方法。
【数１】
【請求項２】
前記電力限界線以下の範囲内で、現在の変動位置よりも前記変動振幅が大きく、及び／又は前記変動周期が短くなる新たな変動位置を算出する変動位置算出ステップと、
前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置からの変更を案内する案内表示と共に前記変動図に表示する第２の表示ステップと、
をさらに実行することを特徴とする請求項１に記載の工作機械における主軸回転速度のモニタ方法。
【請求項３】
工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸と、その主軸の回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段とを備えた工作機械において、表示部によって前記回転速度変動手段による前記回転速度の変動状態を監視するモニタ方法であって、
前記回転速度の変動振幅と角加速度との関係を示す変動図を前記表示部に表示する作図ステップと、
前記変動図に現在の変動位置を表示する第１の表示ステップと、
以下の式（１）に基づいて前記モータの変動周期の電力限界線を作成して前記変動図上に表示する電力限界線表示ステップと、
を実行することを特徴とする工作機械における主軸回転速度のモニタ方法。
【数２】
【請求項４】
前記電力限界線以下の範囲内で、現在の変動位置よりも前記変動振幅が大きく、及び／又は前記角加速度が大きくなる新たな変動位置を算出する変動位置算出ステップと、
前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置からの変更を案内する案内表示と共に前記変動図に表示する第２の表示ステップと、
をさらに実行することを特徴とする請求項３に記載の工作機械における主軸回転速度のモニタ方法。
【請求項５】
前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置と変動振幅が同一となる前記電力限界線上の位置としたことを特徴とする請求項２又は４に記載の工作機械における主軸回転速度のモニタ方法。
【請求項６】
前記新たな変動位置を、前記電力限界線上で前記変動振幅が最大となる位置としたことを特徴とする請求項２又は４に記載の工作機械における主軸回転速度のモニタ方法。
【請求項７】
工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸と、その主軸の回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段とを備えた工作機械において、表示部を備えて前記回転速度変動手段による前記回転速度の変動状態を監視するモニタ装置であって、
前記回転速度の変動振幅と変動周期との関係を示す変動図を前記表示部に表示する作図手段と、
前記変動図に現在の変動位置を表示する第１の表示手段と、
以下の式（１）に基づいて前記モータの変動周期の電力限界線を作成して前記変動図上に表示する電力限界線表示手段と、
を備えたことを特徴とする工作機械における主軸回転速度のモニタ装置。
【数１】
【請求項８】
前記電力限界線以下の範囲内で、現在の変動位置よりも前記変動振幅が大きく、及び／又は前記変動周期が短くなる新たな変動位置を算出する変動位置算出手段と、
前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置からの変更を案内する案内表示と共に前記変動図に表示する第２の表示手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項７に記載の工作機械における主軸回転速度のモニタ装置。
【請求項９】
工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸と、その主軸の回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段とを備えた工作機械において、表示部を備えて前記回転速度変動手段による前記回転速度の変動状態を監視するモニタ装置であって、
前記回転速度の変動振幅と角加速度との関係を示す変動図を前記表示部に表示する作図手段と、
前記変動図に現在の変動位置を表示する第１の表示手段と、
以下の式（１）に基づいて前記モータの変動周期の電力限界線を作成して前記変動図上に表示する電力限界線表示手段と、
を備えたことを特徴とする工作機械における主軸回転速度のモニタ装置。
【数２】
【請求項１０】
前記電力限界線以下の範囲内で、現在の変動位置よりも前記変動振幅が大きく、及び／又は前記角加速度が大きくなる新たな変動位置を算出する変動位置算出手段と、
前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置からの変更を案内する案内表示と共に前記変動図に表示する第２の表示手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項９に記載の主軸回転速度のモニタ装置。
【請求項１１】
前記新たな変動位置を、前記現在の変動位置と変動振幅が同一となる前記電力限界線上の位置としたことを特徴とする請求項８又は１０に記載の工作機械における主軸回転速度のモニタ装置。
【請求項１２】
前記新たな変動位置を、前記電力限界線上で前記変動振幅が最大となる位置としたことを特徴とする請求項８又は１０に記載の工作機械における主軸回転速度のモニタ装置。
【請求項１３】
工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸と、その主軸の回転速度を任意のパターンで連続的に変動させる回転速度変動手段とを備えた工作機械であって、
請求項７乃至１２の何れかに記載の主軸回転速度のモニタ装置を備えることを特徴とする工作機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−８８９６８（Ｐ２０１２−８８９６８Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３５７２０（Ｐ２０１０−２３５７２０）
【出願日】平成２２年１０月２０日（２０１０．１０．２０）
【出願人】（０００１４９０６６）オークマ株式会社 (476)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２０日（２０１０．１０．２０）
【出願人】（０００１４９０６６）オークマ株式会社 (476)
【Ｆターム（参考）】
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