WO2024189814A1

WO2024189814A1 - 数値制御装置、数値制御方法、および数値制御プログラム

Info

Publication number: WO2024189814A1
Application number: PCT/JP2023/010010
Authority: WO
Inventors: 正一嵯峨▲崎▼
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2023-03-15
Filing date: 2023-03-15
Publication date: 2024-09-19
Also published as: JP2025085026A; JPWO2024189814A1

Abstract

数値制御装置（１）は、駆動機構により振動切削を含む加工を行う工作機械を制御する。数値制御装置（１）は、駆動機構を構成する機構部品の残り寿命を推定する推定部（４８２）を備える。推定部（４８２）は、振動切削の実行時間に基づいて、機構部品の残り寿命を推定する。数値制御装置（１）によると、振動切削を含む加工を行う工作機械の駆動機構について、振動切削に起因する駆動機構の劣化の状況を把握することが可能となる。

Description

数値制御装置、数値制御方法、および数値制御プログラム

　本開示は、工作機械を制御する数値制御装置、数値制御方法、および数値制御プログラムに関する。

　切削加工を行う工作機械は、ワークに工具を接触させながら工具およびワークの相対運動を行わせることで、ワークを切削する。ワークの表面を削る切削加工では、工具を低周波で振動させながら切削を行う振動切削が行われることがある。振動切削によると、工具によるワークの切削を中断させる区間を工具の移動経路に生じさせることで、切り屑を分断しながらワークを切削することが可能となる。切り屑が短く分断されることによって、ワークまたは工具に切り屑が絡みつくことによる加工精度の低下を防止することができる。また、切り屑が短く分断されることによって、切り屑がワークに接触することによるワークの傷付きを低減できる。

　切削加工を行う工作機械については、工具またはワークを移動させる駆動機構の稼働が困難となるよりも前に部品交換といったメンテナンスを計画的に実行するために、駆動機構の劣化の状況を把握可能であることが望まれる。

　特許文献１には、ボールねじを介して移動体を直線移動させる駆動機構の稼働状態を表示する装置に関し、ボールねじにおける移動体の移動についての情報を軸動作の種類ごとに分類して表示することが開示されている。特許文献１に開示されている装置によると、ワークを切削しているときに移動体を移動させる切削送りとワークを切削しているとき以外において移動体を移動させる早送りとに軸動作を分類して稼働状態を表示することによって、ボールねじの摩耗による劣化の状況を把握することが可能となる。

特開２０１９－９１２９９号公報

　振動切削では被駆動体を振動させながら切削が行われることから、振動切削を行う場合における被駆動体の動作は、振動切削以外の通常の切削の場合とは異なる。このため、振動切削を行う場合、駆動機構を構成する機構部品の劣化の態様は、通常の切削の場合とは異なることとなる。上記特許文献１の技術では、切削送りおよび早送りといった通常の切削が行われる場合における劣化の状況を把握することは可能である一方、振動切削による劣化への影響については考慮されていない。そのため、上記特許文献１の技術では、振動切削を含む加工を行う工作機械の駆動機構について、振動切削に起因する駆動機構の劣化の状況を把握することができないという問題があった。

　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、振動切削を含む加工を行う工作機械の駆動機構について、振動切削に起因する駆動機構の劣化の状況を把握することができる数値制御装置を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかる数値制御装置は、駆動機構により振動切削を含む加工を行う工作機械を制御する数値制御装置である。本開示にかかる数値制御装置は、振動切削の実行時間に基づいて、駆動機構を構成する機構部品の残り寿命を推定する推定部を備える。

　本開示にかかる数値制御装置によると、振動切削を含む加工を行う工作機械の駆動機構について、振動切削に起因する駆動機構の劣化の状況を把握することが可能となる、という効果を奏する。

実施の形態１にかかる数値制御装置の構成例を示す図実施の形態１にかかる数値制御装置によって制御される工作機械に備えられる駆動機構の構成例を示す図図２に示す駆動機構に備えられるベアリングの構成例を示す図実施の形態１にかかる数値制御装置の推定部において参照される運転係数と寿命との関係について説明するための図実施の形態１にかかる数値制御装置の推定部において参照される振動条件と運転係数との関係について説明するための図実施の形態１にかかる数値制御装置による累積時間と実効運転係数との算出結果の例を示す図実施の形態１にかかる数値制御装置によって実行される処理の手順の例を示すフローチャート実施の形態１にかかる数値制御装置により推定された残り寿命の表示例を示す図実施の形態１にかかる数値制御装置における警告の表示例を示す図実施の形態１にかかる数値制御装置においてあらかじめ設定されている振動条件の例を示す図実施の形態１における振動条件の変更による振動波形の変化について説明するための図実施の形態２にかかる数値制御装置により振動切削の継続時間を計測した結果の例を示す図実施の形態２にかかる数値制御装置によって実行される処理の手順の例を示すフローチャート実施の形態１または２にかかる数値制御装置が備える制御演算部のハードウェア構成例を示す図

　以下に、実施の形態にかかる数値制御装置、数値制御方法、および数値制御プログラムを図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１にかかる数値制御装置１の構成例を示す図である。数値制御（Numerical　Control：ＮＣ）装置１は、切削加工を行う工作機械を制御するコンピュータである。数値制御装置１による制御の対象である工作機械は、振動切削を含む加工を行う。工作機械は、駆動機構により被駆動体を振動させることによる振動切削を行う。

　数値制御装置１は、入力操作部２、出力部３、および制御演算部４を備える。図１には、数値制御装置１と、工作機械の構成要素である駆動部７とを示す。駆動部７は、制御演算部４に接続されている。数値制御装置１は、加工プログラムに従って各種指令を生成する。数値制御装置１は、生成された各種指令を駆動部７へ出力することによって、工作機械を制御する。なお、駆動部７は、工作機械とは独立した要素であっても良い。

　工作機械は、ＮＣ工作機械である。工作機械は、ワークに工具を接触させながら工具およびワークの相対運動を行わせることで、ワークを切削する。工作機械は、切削によりワークから不要な部分を除去することによって、ワークを目的の形状へ加工する。実施の形態１において、工作機械は、２軸以上の駆動軸によって工具とワークとを相対的に移動させながら、工具を用いてワークを加工する。実施の形態１において、工作機械は、例えば、駆動部７によりワークを回転させながら駆動部７によりＸ軸方向とＺ軸方向との２方向へ工具を移動させることによって、ワークを加工する。Ｘ軸は、例えば鉛直方向の軸である。Ｚ軸は、例えば水平面に平行な軸である。Ｘ軸とＺ軸とは、互いに垂直である。なお、Ｘ軸は鉛直方向の軸に限られず、Ｚ軸は水平面に平行な軸に限られないものとする。Ｘ軸およびＺ軸は、工作機械の構成に合わせて適宜設定可能である。

　駆動部７は、サーボモータ７１ｘ、検出器７２ｘ、およびサーボ制御部７３ｘを備える。サーボモータ７１ｘは、Ｘ軸駆動機構を構成する。Ｘ軸駆動機構は、ワークを切削する工具またはワークをＸ軸方向へ駆動する駆動機構である。実施の形態１では、Ｘ軸駆動機構は、工具をＸ軸方向へ駆動する駆動機構とする。サーボモータ７１ｘは、Ｘ軸駆動機構の動力源である。検出器７２ｘは、サーボモータ７１ｘの回転位置とサーボモータ７１ｘの回転速度とを検出する。検出器７２ｘは、サーボモータ７１ｘの回転位置を示す位置情報とサーボモータ７１ｘの回転速度を示す速度情報とをサーボ制御部７３ｘへ出力する。

　数値制御装置１は、工具をＸ軸方向へ駆動するための指令をサーボ制御部７３ｘへ出力する。サーボ制御部７３ｘは、数値制御装置１からの指令と、検出器７２ｘからの位置情報および速度情報とに基づいて、サーボモータ７１ｘのフィードバック（FeedBack：ＦＢ）制御を行う。駆動部７は、サーボモータ７１ｘのＦＢ制御により、Ｘ軸方向に工具を動作させる。また、駆動部７は、振動切削の際に検出器７２ｘにより検出された位置情報を数値制御装置１へ出力することにより、Ｘ軸方向についての振動移動量を示す情報を数値制御装置１へ出力する。振動移動量は、振動切削におけるワークに対する工具の移動量である。以下、駆動部７から数値制御装置１へ出力される振動移動量の情報を、ＦＢ振動移動量と称する。すなわち、駆動部７は、Ｘ軸方向についてのＦＢ振動移動量を数値制御装置１へ出力する。

　駆動部７は、サーボモータ７１ｚ、検出器７２ｚ、およびサーボ制御部７３ｚを備える。サーボモータ７１ｚは、Ｚ軸駆動機構を構成する。Ｚ軸駆動機構は、ワークを切削する工具またはワークをＺ軸方向へ駆動する駆動機構である。実施の形態１では、Ｚ軸駆動機構は、工具をＺ軸方向へ駆動する駆動機構とする。サーボモータ７１ｚは、Ｚ軸駆動機構の動力源である。検出器７２ｚは、サーボモータ７１ｚの回転位置とサーボモータ７１ｚの回転速度とを検出する。検出器７２ｚは、サーボモータ７１ｚの回転位置を示す位置情報とサーボモータ７１ｚの回転速度を示す速度情報とをサーボ制御部７３ｚへ出力する。

　数値制御装置１は、工具をＺ軸方向へ駆動するための指令をサーボ制御部７３ｚへ出力する。サーボ制御部７３ｚは、数値制御装置１からの指令と、検出器７２ｚからの位置情報および速度情報とに基づいて、サーボモータ７１ｚのＦＢ制御を行う。駆動部７は、サーボモータ７１ｚのＦＢ制御により、Ｚ軸方向に工具を動作させる。また、駆動部７は、振動切削の際に検出器７２ｚにより検出された位置情報を数値制御装置１へ出力することにより、Ｚ軸方向についてのＦＢ振動移動量を数値制御装置１へ出力する。

　工作機械は、１つまたは２つ以上の刃物台を備える。駆動機構は、刃物台および工具を駆動する。刃物台および工具は、駆動機構により駆動される被駆動体である。工具は、刃物台に取り付けられている。駆動部７には、刃物台ごとに、サーボモータ７１ｘ，７１ｚ、検出器７２ｘ，７２ｚ、およびサーボ制御部７３ｘ，７３ｚの組が備えられる。

　駆動部７は、主軸モータ７１ｓ、検出器７２ｓ、および主軸制御部７３ｓを備える。主軸モータ７１ｓは、主軸を回転させる。主軸は、ワークを回転させる軸である。検出器７２ｓは、主軸モータ７１ｓの回転位置と主軸モータ７１ｓの回転速度とを検出する。検出器７２ｓは、主軸モータ７１ｓの回転位置を示す位置情報と主軸モータ７１ｓの回転速度を示す速度情報とを主軸制御部７３ｓへ出力する。

　数値制御装置１は、主軸を回転させるための指令を主軸制御部７３ｓへ出力する。主軸制御部７３ｓは、数値制御装置１からの指令と、検出器７２ｓからの位置情報および速度情報とに基づいて、主軸モータ７１ｓのＦＢ制御を行う。駆動部７は、主軸モータ７１ｓのＦＢ制御により、ワークを回転動作させる。

　工作機械は、１つのワークを加工するものでも、２つ以上のワークを同時に加工するものでも良い。工作機械が２つ以上のワークを同時に加工するものである場合、駆動部７には、主軸モータ７１ｓ、検出器７２ｓ、および主軸制御部７３ｓの組が２つ以上備えられる。工作機械が２つ以上のワークを同時に加工するものである場合、工作機械には、例えば、２つ以上の刃物台が備えられる。

　入力操作部２は、制御演算部４に情報を入力する入力手段である。入力操作部２は、例えば、キーボード、タッチパネル、ボタン、またはマウスといった機器を備える。入力操作部２は、例えば、工作機械のオペレータ、または工作機械の保守員によって操作される。入力操作部２は、コマンド、加工プログラム番号、または、振動切削に関連するパラメータといった情報を受け付け、受け付けた情報を制御演算部４へ入力する。

　出力部３は、制御演算部４によって処理された情報を出力する出力手段である。出力部３は、例えば、液晶表示装置などの表示手段を備える。出力部３は、制御演算部４によって処理された情報を画面に表示する。なお、出力部３は、表示手段を備えるものに限られない。出力部３は、スピーカ等の音声デバイスを備えるものでも良い。また、出力部３は、数値制御装置１の外部の装置へ情報を出力するものであっても良い。例えば、数値制御装置１がネットワークに接続され、ネットワークに接続された表示装置、または、ネットワークに接続されたコンピュータへ、出力部３がネットワークを介して情報を送信することとしても良い。

　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、軸データ入出力部５０、およびデータ管理部５１を備える。図１に示す構成では制御演算部４の内部にＰＬＣ回路部４７が配置されることとしたが、制御演算部４の外部にＰＬＣ回路部４７が配置されても良い。

　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て、受け付けた情報をデータ設定部４２へ出力する。データ設定部４２は、入力制御部４１からの情報を記憶部４３に記憶させる。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およびデータ設定部４２を介して記憶部４３に書き込まれる。

　記憶部４３は、不揮発性メモリまたはハードディスクといった、データを保存する装置である。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、および共有エリア４３４を備える。

　パラメータ記憶エリア４３１には、制御演算部４の処理に使用される各種パラメータが格納される。具体的には、パラメータ記憶エリア４３１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、および振動切削に関するパラメータなどが格納される。

　加工プログラム記憶エリア４３２には、ワークの加工に用いられるＮＣプログラムである加工プログラムが格納される。加工プログラム記憶エリア４３２に格納される加工プログラムは、１以上のブロックを含む。なお、実施の形態１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、および、主軸を回転させる指令である回転指令といった指令を含む。

　表示データ記憶エリア４３３には、出力部３により表示される画面のデータである画面表示データが格納される。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およびデータ設定部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、および補間処理部４８が、記憶部４３を介して互いに接続されており、記憶部４３を介して情報の書き込みおよび情報の読み出しが行われる。以下、解析処理部４５、制御信号処理部４６、および補間処理部４８の間の情報の書き込みおよび読み出しに関し、記憶部４３が介されることについての説明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、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する。解析処理部４５は、共有エリア４３４内から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番号に示される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、加工プログラムの各ブロック、すなわち加工プログラムの各行について解析処理を行う。解析処理部４５は、主軸モータ７１ｓの回転速度の指令であるＳコード、工具の移動である軸移動等に関する指令であるＧコード、および、機械動作指令であるＭコードといった各種コードを解析する。解析処理部４５は、加工プログラムの各行の解析処理を終えると、各種コードの解析結果を共有エリア４３４に書き込む。

　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、加工プログラムに含まれているＳコードを解析することによって、主軸の回転速度を取得する。解析処理部４５は、取得された回転速度を共有エリア４３４に書き込む。

　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、加工プログラムに含まれているＧコードを解析することによって、工具送りの条件である移動条件を取得する。かかる移動条件は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の各々についての刃物台を移動させる速度、ならびに、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の各々についての刃物台の移動先の位置等が含まれる。解析処理部４５は、取得された移動条件を共有エリア４３４に書き込む。

　また、解析処理部４５は、振動切削についてのＧコードが加工プログラムに含まれている場合、加工プログラムに含まれているＧコードを解析することによって、振動切削における振動についての条件である振動条件を取得する。振動条件には、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と、振動切削において工具を振動させる振幅とが含まれる。解析処理部４５は、取得された振動条件を共有エリア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、工作機械を動作させるリレーなどの信号情報を受け付ける。制御信号処理部４６は、受け付けた信号情報を共有エリア４３４に書き込む。補間処理部４８は、共有エリア４３４に書き込まれた信号情報を加工運転時に参照する。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、共有エリア４３４から補助指令を読み出し、ＰＬＣ回路部４７へ補助指令を送る。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コードまたはＴコードである。

　補間処理部４８は、記憶部４３、加減速処理部４９、およびデータ管理部５１に接続されている。補間処理部４８は、移動条件および振動条件が共有エリア４３４に書き込まれると、共有エリア４３４から移動条件および振動条件を読み出す。補間処理部４８は、読み出された移動条件と読み出された振動条件とに基づいて、Ｘ軸方向への振動移動量の指令であるＸ軸指令振動移動量とＺ軸方向への振動移動量の指令であるＺ軸指令振動移動量とを生成する。以下、Ｘ軸指令振動移動量とＺ軸指令振動移動量とを総称して、指令振動移動量とも記載する。補間処理部４８は、生成された指令振動移動量を共有エリア４３４に書き込むとともに、生成された指令振動移動量を加減速処理部４９へ出力する。

　加減速処理部４９は、補間処理部４８および軸データ入出力部５０に接続されている。加減速処理部４９は、補間処理部４８から指令振動移動量を取得し、指令振動移動量を、あらかじめ指定された加減速パターンに従って加減速が考慮された単位時間当たりの移動指令へ変換する。加減速処理部４９は、単位時間当たりの移動指令を軸データ入出力部５０へ出力する。

　軸データ入出力部５０は、加減速処理部４９および駆動部７に接続されている。軸データ入出力部５０は、加減速処理部４９から単位時間当たりの移動指令を取得し、単位時間当たりの移動指令を駆動部７へ出力する。また、軸データ入出力部５０は、駆動部７からＦＢ振動移動量を取得し、ＦＢ振動移動量を加減速処理部４９へ出力する。加減速処理部４９は、軸データ入出力部５０からＦＢ振動移動量を取得し、ＦＢ振動移動量を補間処理部４８へ出力する。

　補間処理部４８は、計測部４８１、推定部４８２、振動条件変更部４８３、波形生成部４８４、振動移動量生成部４８５、加工プログラム変更部４８７、およびストローク運転実行部４８８を備える。

　計測部４８１は、振動切削が実行された実行時間を計測する。推定部４８２は、振動切削の実行時間、および振動切削の振動条件に基づく運転係数に基づいて、駆動機構を構成する機構部品の残り寿命を推定する。または、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、駆動機構を構成する機構部品の残り寿命を推定する。数値制御装置１は、推定部４８２において機構部品の残り寿命を推定することによって、振動切削に起因する駆動機構の劣化の状況を推定する。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駆動機構を構成する機構部品に伝達される振動である。振動切削に伴う微振動が駆動機構を構成する機構部品に伝達されることは、駆動機構を構成する機構部品の劣化に大きな影響を与える要因となる。

　第１の変更部である振動条件変更部４８３は、振動切削の振動条件を変更する。振動条件変更部４８３は、推定部４８２により推定された残り寿命に基づいて振動条件の変更を提案するとともに振動条件の変更指示を受け付け、変更指示に従って振動条件を変更する。

　波形生成部４８４は、解析処理部４５から振動条件を取得し、取得された振動条件に基づいて、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、振動条件変更部４８３により振動条件が変更された場合、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により生成された振動波形と、工具の移動経路とに基づいて、例えばＺ軸方向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、振動前進位置と振動後退位置とを振動ごとに求めることによって、Ｚ軸の振動移動量を生成する。振動前進位置は、工具の移動経路上の位置から、振動波形に示される振幅に相当する距離だけ前進した位置である。振動後退位置は、工具の移動経路上の位置から、振動波形に示される振幅に相当する距離だけ後退した位置である。振動移動量生成部４８５は、振動移動量を求めることによって、指令振動移動量を生成する。

　振動移動量生成部４８５によって生成された指令振動移動量は、加減速処理部４９および軸データ入出力部５０を介して駆動部７へ送られる。駆動部７は、振動移動量生成部４８５から送られた指令振動移動量に基づいて振動切削を実行する。駆動部７は、例えば、Ｚ軸指令振動移動量に基づいてサーボモータ７１ｚを制御することによって振動切削を実行する。

　第２の変更部である加工プログラム変更部４８７は、加工プログラムを変更する。加工プログラム変更部４８７による加工プログラムの変更の詳細については後述する。ストローク運転実行部４８８は、ベアリングを回転させるストローク運転を駆動機構に実行させる。

　データ管理部５１は、駆動機構の劣化の状況を推定するためのデータを管理する。データ管理部５１は、ボールねじの劣化の状況を推定するためのデータを管理するボールねじデータ管理部５１１と、ベアリングの劣化の状況を推定するためのデータを管理するベアリングデータ管理部５１２とを備える。

　次に、駆動機構の構成例について説明する。図２は、実施の形態１にかかる数値制御装置１によって制御される工作機械に備えられる駆動機構の構成例を示す図である。図２には、Ｚ軸駆動機構である駆動機構８ｚの構成例を示す。Ｘ軸駆動機構は、駆動機構８ｚと同様の構成を備える。

　駆動機構８ｚは、サーボモータ７１ｚ、ボールねじ８１ｚ、刃物台であるテーブル８２ｚ、および支持機構８３ｚ１，８３ｚ２を備える。駆動機構８ｚは、サーボモータ７１ｚの動力を受けて回転する機構部品であるボールねじ８１ｚの回転運動をテーブル８２ｚの直線運動へ変換させる機構である。工具は、テーブル８２ｚに取り付けられる。図２では、工具の図示を省略する。駆動機構８ｚは、テーブル８２ｚとともに工具をＺ軸方向へ移動させる。

　サーボモータ７１ｚのシャフト７１１ｚとボールねじ８１ｚとは、カップリング８４ｚを介して連結されている。サーボモータ７１ｚの動力は、カップリング８４ｚを介してボールねじ８１ｚへ伝達される。ボールねじ８１ｚは、サーボモータ７１ｚの動力を受けて回転する。シャフト７１１ｚの回転中心である中心線と、ボールねじ８１ｚの回転中心である中心線とは、互いに一致している。シャフト７１１ｚの中心線とボールねじ８１ｚの中心線とは、Ｚ軸に平行である。支持機構８３ｚ１は、ボールねじ８１ｚの一端を回転可能に支持する。支持機構８３ｚ２は、ボールねじ８１ｚの他端を回転可能に支持する。

　テーブル８２ｚは、ナット８５ｚにおけるボールねじ８１ｚの回転によって直線方向へ移動する。駆動機構８ｚは、ボールねじ８１ｚおよびナット８５ｚによって、サーボモータ７１ｚの回転運動を直線運動に変換する。ボールねじ８１ｚのねじ溝とナット８５ｚのねじ溝との間には、転動体である複数のボール８６ｚが入れられている。ボールねじ８１ｚのねじ溝とナット８５ｚのねじ溝との間においてボール８６ｚが回転することによって、ボールねじ８１ｚはナット８５ｚに対して円滑に回転可能である。図２に示す両矢印８７は、テーブル８２ｚがＺ軸方向の移動が可能であることを表す。工具は、テーブル８２ｚとともにＺ軸方向へ移動する。

　支持機構８３ｚ１には、支持機構８３ｚ１に対してボールねじ８１ｚを円滑に回転させるためのベアリングが内蔵されている。支持機構８３ｚ２には、支持機構８３ｚ２に対してボールねじ８１ｚを円滑に回転させるためのベアリングが内蔵されている。サーボモータ７１ｚの内部には、シャフト７１１ｚを円滑に回転させるための２つのベアリングが内蔵されている。

　図３は、図２に示す駆動機構に備えられるベアリングの構成例を示す図である。図３には、サーボモータ７１ｚの内部のベアリングであるベアリング７１２ｚの構成例を示す。サーボモータ７１ｚの内部のベアリングであるベアリング７１２ｚと、支持機構８３ｚ１の内部のベアリングと、支持機構８３ｚ２の内部のベアリングとは、互いに同様の構成を備える。図３には、シャフト７１１ｚの中心線に垂直な断面を示す。

　ベアリング７１２ｚは、外輪７１３ｚおよび内輪７１４ｚを備える。内輪７１４ｚは、シャフト７１１ｚに固定されている。内輪７１４ｚは、シャフト７１１ｚとともに回転する。外輪７１３ｚと内輪７１４ｚとの間には、転動体である複数のボール７１５ｚが実装されている。外輪７１３ｚと内輪７１４ｚとの間においてボール７１５ｚが回転することによって、内輪７１４ｚおよびシャフト７１１ｚは、外輪７１３ｚに対して円滑に回転可能である。図３に示す両矢印７１６は、シャフト７１１ｚが回転可能であることを表す。図３に示す両矢印７１７は、ボール７１５ｚが回転可能であることを表す。

　駆動機構８ｚを長期にわたって稼働させると、ボールねじ８１ｚは、駆動機構８ｚを稼働させる際に受ける荷重の影響によって、劣化を生じ得る。ボールねじ８１ｚの劣化とは、例えば、表面が剥離するいわゆるフレーキングがボールねじ８１ｚのねじ溝に生じることである。ボールねじ８１ｚのフレーキングは、駆動機構８ｚによる被駆動体の位置決め精度を悪化させる要因となり得、さらに悪化が進むと寿命が到来し、ボールねじ８１ｚの交換が必要になる。また、振動切削を行う場合は、ボールねじ８１ｚのうち被駆動体を振動させる位置に偏りがあると、ボールねじ８１ｚが部分的に摩耗するいわゆる片減りが生じる可能性がある。振動切削を行う場合、片減りによりボールねじ８１ｚの寿命が短くなることがある。

　以下、Ｚ軸方向に被駆動体を振動させる振動切削を例として、数値制御装置１が実行する処理について説明する。実施の形態１では、数値制御装置１は、推定部４８２により機構部品であるボールねじ８１ｚの残り寿命を推定する。数値制御装置１は、ボールねじ８１ｚの残り寿命を推定することによって、ボールねじ８１ｚの劣化を推定する。残り寿命とは、寿命を終えるまでの残された期間とする。

　次に、実施の形態１においてボールねじ８１ｚの残り寿命を推定する方法の詳細について説明する。ここでは、推定部４８２が、振動切削の実行時間および振動切削の振動条件に基づく運転係数に基づいて機構部品であるボールねじ８１ｚの残り寿命を推定する例について説明する。

　推定部４８２は、振動周波数と、計測部４８１により計測された実行時間とに基づいて残り寿命を推定する。推定部４８２は、ボールねじ８１ｚの寿命と振動切削における駆動機構８ｚの動作の態様を表す運転係数との関係を参照して、実行時間を累積した結果である累積値と、振動切削における振動についての条件である振動条件から求まる運転係数である実効運転係数とに基づいて、ボールねじ８１ｚの残り寿命を推定する。本開示における運転係数は、例えば、振動切削に伴う微振動の頻度および振動の大きさにも関係する係数である。以下の説明では、実行時間を累積した結果である累積値を、累積時間とも称する。ここで、ボールねじ８１ｚについての累積時間とは、現在使用されているボールねじ８１ｚの使用が開始されてからの累積時間とする。

　図４は、実施の形態１にかかる数値制御装置１の推定部４８２において参照される運転係数と寿命との関係について説明するための図である。図４には、ボールねじ８１ｚの運転係数とボールねじ８１ｚの寿命との関係を表すグラフの例を示す。図４において、縦軸は寿命を表す。横軸は運転係数を表す。寿命の単位は「時間（ｈ）」とする。

　一般に使用されるボールねじについて、運転係数と寿命との関係は、次の式（１）により表される。

　式（１）において、Ｌは寿命（ｈ）、Ｎ_mは平均回転速度（ｍｉｎ^-1）、Ｃは基本動定格荷重（Ｎ）、Ｆ_mは軸方向平均荷重（Ｎ）、αは運転係数を表す。例えば、衝撃の無い静かな運転にボールねじが使用される場合、運転係数は、１．０から１．２までの範囲内の値とされる。普通の運転にボールねじが使用される場合、運転係数は、１．２から１．５までの範囲内の値とされる。衝撃を伴う運転にボールねじが使用される場合、運転係数は、１．５から２．０までの範囲内の値とされる。工作機械に使用されるボールねじの運転係数は、工作機械の運転条件にもよるが、１．２から２．０までの範囲内の値とされる。ただし、実施の形態１におけるボールねじ８１ｚの場合、振動切削の振動条件によって運転係数が変化することとなる。

　図４に示すグラフは、Ｃ＝４４００（Ｎ）、Ｆ_m＝２７０（Ｎ）、およびＮ_m＝２１００（ｍｉｎ^-1）として、運転係数を１．２から２．０までの範囲において変化させた場合におけるボールねじ８１ｚの寿命を求めた結果を表す。図４に示すように、運転係数が大きいほど、ボールねじ８１ｚの寿命は短くなる。なお、Ｃ、Ｆ_m、およびＮ_mの各値は、工作機械の構成、または工作機械の使用条件によって変わる。このため、図４に示すグラフは、工作機械の構成、または工作機械の使用条件によって変わる。ボールねじ８１ｚの運転係数とボールねじ８１ｚの寿命との関係を表すデータは、パラメータ記憶エリア４３１にあらかじめ登録される。

　図５は、実施の形態１にかかる数値制御装置１の推定部４８２において参照される振動条件と運転係数との関係について説明するための図である。図５には、振動切削において被駆動体を振動させる振幅および振動切削における振動周波数と、ボールねじ８１ｚの運転係数との関係を表す表を示す。図５において、振幅の単位は「μｍ」、振動周波数の単位は「Ｈｚ」とする。

　図５に示すように、振幅が大きいほど、運転係数は大きい値となる。また、振動周波数が大きいほど、運転係数は大きい値となる。図５に示す運転係数の各値は、例えば、工作機械を実際に稼働させることによりあらかじめ算出される。振幅および振動周波数とボールねじ８１ｚの運転係数との関係を表すデータは、パラメータ記憶エリア４３１にあらかじめ登録される。

　推定部４８２は、図５に示すような振幅および振動周波数とボールねじ８１ｚの運転係数との関係を参照して、ボールねじ８１ｚの残り寿命を推定する。なお、図５に示す振幅および振動周波数とボールねじ８１ｚの運転係数との関係は一例であるものとする。すなわち、振幅および振動周波数に対するボールねじ８１ｚの運転係数の値は、図５に示す値に限られない。

　駆動機構８ｚは、ボールねじ８１ｚの中心線の方向における複数の位置の各々で被駆動体を振動させることが可能である。ボールねじ８１ｚの各位置の間隔は、例えば、ボールねじ８１ｚのねじピッチに等しい。すなわち、ボールねじ８１ｚの各位置の間隔は、ボールねじ８１ｚを３６０度回転させたときの被駆動体の移動量に等しい。ここでは、ボールねじ８１ｚの各位置の間隔は、例えば６ｍｍであるものとする。ボールねじ８１ｚの各位置の間隔は、ボールねじ８１ｚのねじピッチとは異なるものであっても良く、任意に設定可能であるものとする。ただし、ボールねじ８１ｚの各位置の間隔は、細かいほうが良い。

　計測部４８１は、ボールねじ８１ｚの各位置での振動切削の実行時間を計測する。補間処理部４８は、計測部４８１による計測結果をデータ管理部５１へ送る。ボールねじデータ管理部５１１は、振動切削の実行時間をボールねじ８１ｚの位置ごとに集計することによって、振動切削の累積時間をボールねじ８１ｚの位置ごとに算出する。このように、ボールねじデータ管理部５１１は、ボールねじ８１ｚにおける複数の位置の各々について、当該位置での被駆動体の振動による振動切削の累積時間を算出する。

　また、ボールねじデータ管理部５１１は、ボールねじ８１ｚの位置ごとの実効運転係数を算出する。ボールねじデータ管理部５１１は、複数の位置の各々について算出された累積時間と、複数の位置の各々にて被駆動体を振動させたときの振動条件とに基づいて、複数の位置の各々についての実効運転係数を算出する。

　ここで、ボールねじ８１ｚにおける複数の位置が、Ｐ_x1からＰ_xnまでのｎ個の位置であるものとする。ｎは２以上の整数とする。Ｐ_x1からＰ_xnまでの各位置についての累積時間の値と、Ｐ_x1からＰ_xnまでの各位置についての実効運転係数とは、共有エリア４３４に保存される。

　例えば、ボールねじデータ管理部５１１は、Ｐ_x1での被駆動体の振動による振動切削が実行されると、Ｐ_x1について保存されている累積時間の値に、Ｐ_x1での被駆動体の振動による振動切削について計測された実行時間の値を加算する。これにより、ボールねじデータ管理部５１１は、Ｐ_x1についての累積時間を更新する。以下の説明では、Ｐ_x1での被駆動体の振動による振動切削を、Ｐ_x1の振動切削と称する。ボールねじデータ管理部５１１は、Ｐ_x1の振動切削が実行されるたびに、Ｐ_x1についての累積時間を更新する。

　ボールねじデータ管理部５１１は、Ｐ_x1の振動切削が実行されたときのボールねじ８１ｚの運転係数を、Ｐ_x1の振動切削における振動条件である振幅および振動周波数に基づいて求める。ボールねじデータ管理部５１１は、図５に示すような振幅および振動周波数とボールねじ８１ｚの運転係数との関係を参照することによって、Ｐ_x1の振動切削についての運転係数を求める。なお、ボールねじデータ管理部５１１は、例えば、解析処理部４５により共有エリア４３４に書き込まれた振動条件を、補間処理部４８を介して共有エリア４３４から読み出すことによって、振幅および振動周波数の各値を取得する。振動周波数および振幅が計測部４８１によって計測される場合、ボールねじデータ管理部５１１は、振動周波数および振幅の各値を計測部４８１から取得しても良い。

　ボールねじデータ管理部５１１は、Ｐ_x1の振動切削が実行されるたびに求めた運転係数の加重平均を求めることにより、Ｐ_x1についての実効運転係数を算出する。例えば、現在使用されているボールねじ８１ｚの使用が開始されてからＰ_x1の振動切削がｋ回実行されたとして、ボールねじデータ管理部５１１は、次の式（２）によりＰ_x1についての実効運転係数を算出する。ｋは２以上の整数とする。
Ｐ_x1についての実効運転係数＝｛（１回目のＰ_x1の振動切削の実行時間×１回目のＰ_x1の振動切削についての運転係数）＋・・・＋（ｋ回目のＰ_x1の振動切削の実行時間×ｋ回目のＰ_x1の振動切削についての運転係数）｝／（Ｐ_x1についての累積時間）　・・・（２）

　ボールねじデータ管理部５１１は、Ｐ_x1の振動切削が実行されるたびに、Ｐ_x1についての実効運転係数を更新する。ボールねじデータ管理部５１１は、ボールねじ８１ｚの複数の位置のうちＰ_x1以外の各位置についても、Ｐ_x1の場合と同様に、累積時間および実効運転係数を算出する。このようにして、ボールねじデータ管理部５１１は、ボールねじ８１ｚの複数の位置の各々についての累積時間と、ボールねじ８１ｚの複数の位置の各々についての実効運転係数とを算出する。

　なお、上記説明では、振幅および振動周波数とボールねじ８１ｚの運転係数との関係を参照することによって実効運転係数を算出することとしたが、実効運転係数の算出方法はこれに限られないものとする。

　図６は、実施の形態１にかかる数値制御装置１による累積時間と実効運転係数との算出結果の例を示す図である。図６には、ボールねじ８１ｚにおける複数の位置の各々についての累積時間を表す棒グラフを示す。各棒グラフの上に示す数値は、複数の位置の各々についての実効運転係数を表す。ボールねじ位置とは、ボールねじ８１ｚにおける複数の位置の各々を、ボールねじ８１ｚの基準である位置からの距離により表したものとする。図６において、縦軸は振動切削の累積時間を表す。横軸はボールねじ位置を表す。図６において、累積時間の単位は「時間（ｈ）」、ボールねじ位置の単位は「ｍｍ」とする。

　図６において、ボールねじ位置１２０ｍｍの振動切削をケース（Ａ）、ボールねじ位置１２６ｍｍの振動切削をケース（Ｂ）、および、ボールねじ位置１３２ｍｍの振動切削をケース（Ｃ）とする。図６に示す例において、ケース（Ａ）では、累積時間は４３００時間、かつ、実効運転係数は１．６である。ケース（Ｂ）では、累積時間は４８００時間、かつ、実効運転係数は１．５６である。ケース（Ｃ）では、累積時間は４５００時間、かつ、実効運転係数は１．６５である。なお、図６において、「（Ａ）」、「（Ｂ）」、および「（Ｃ）」の表記は、それぞれ、ケース（Ａ）、ケース（Ｂ）、およびケース（Ｃ）を表している。

　推定部４８２は、ボールねじ８１ｚにおける複数の位置の各々についての実効運転係数に基づいて、ボールねじ８１ｚの複数の位置の各々における寿命を推定する。推定部４８２は、図４に示されるようなボールねじ８１ｚの運転係数とボールねじ８１ｚの寿命との関係を参照することによって、ボールねじ８１ｚの複数の位置の各々における寿命を推定する。

　推定部４８２は、ボールねじ８１ｚの位置ごとについて、寿命の推定結果である時間から、ボールねじデータ管理部５１１により算出された累積時間を差し引くことによって、ボールねじ８１ｚの複数の位置の各々における残り寿命を推定する。このようにして、推定部４８２は、ボールねじ８１ｚの運転係数とボールねじ８１ｚの寿命との関係を参照して、累積時間と実効運転係数とに基づいてボールねじ８１ｚの残り寿命を推定する。推定部４８２は、振動周波数および振幅に基づいて求まる実効運転係数と、実行時間を累積した結果である累積時間とに基づいて残り寿命を推定する。

　推定部４８２は、複数の位置の各々について推定された残り寿命をあらかじめ設定された第１閾値と比較する。第１閾値は、ボールねじ８１ｚの交換の要否を判断するための閾値である。複数の位置の各々について推定された残り寿命に第１閾値以下の残り寿命が含まれている場合、補間処理部４８は、ボールねじ８１ｚの交換が必要であることについての警告の出力を、記憶部４３を介して出力制御部４４へ指示する。出力制御部４４は、補間処理部４８からの指示を受けると、ボールねじ８１ｚの交換が必要であることについての警告を表示するための画面表示データを表示データ記憶エリア４３３から読み出し、読み出された画面表示データを出力部３へ出力する。出力部３は、画面表示データに示される警告を表示する。このようにして、数値制御装置１は、複数の位置のうち、例えば所定の１つの位置について推定された残り寿命に第１閾値以下の残り寿命が含まれている場合に、ボールねじ８１ｚの交換が必要であることを示す警告を出力する。これにより、数値制御装置１は、ボールねじ８１ｚを交換する時期が到来したことを、オペレータ、または工作機械の保守員に知らせることができる。

　推定部４８２は、複数の位置の各々について推定された残り寿命をあらかじめ設定された第２閾値と比較する。第２閾値は、振動切削における振動条件の変更を提案するか否かを判断するための閾値である。複数の位置の各々について推定された残り寿命に第２閾値以下の残り寿命が含まれている場合、推定部４８２は、延命条件の算出を振動条件変更部４８３に指示する。延命条件とは、今後の振動切削を現在の振動条件で実行する場合よりもボールねじ８１ｚの寿命が延びることが見込まれる振動条件とする。

　振動条件変更部４８３は、推定部４８２からの指示に従い、延命条件を算出する。また、振動条件変更部４８３は、算出された延命条件への振動条件の変更を提案することを、記憶部４３を介して出力制御部４４へ指示する。出力制御部４４は、振動条件変更部４８３からの指示を受けると、振動条件の変更を促すメッセージを表示するための画面表示データを表示データ記憶エリア４３３から読み出し、読み出された画面表示データを出力部３へ出力する。出力部３は、画面表示データに従って振動条件の変更を促すメッセージを表示する。このようにして、振動条件変更部４８３は、推定部４８２により推定された残り寿命に基づいて振動切削の振動条件の変更を提案する。

　数値制御装置１は、出力部３に表示される画面において、提案された振動条件への変更指示を受け付ける。オペレータは、入力操作部２を操作することによって、振動条件の変更指示を数値制御装置１へ入力する。入力制御部４１は、データ設定部４２および記憶部４３を介して補間処理部４８へ振動条件の変更指示を送る。振動条件変更部４８３は、振動条件の変更指示に従って振動条件を変更する。数値制御装置１は、変更後の振動条件での振動切削を工作機械に実行させる。数値制御装置１は、算出された延命条件へ振動条件を変更することによって、ボールねじ８１ｚの寿命を延ばす措置を取ることができる。

　次に、実施の形態１にかかる数値制御装置１によって実行される処理の手順について説明する。図７は、実施の形態１にかかる数値制御装置１によって実行される処理の手順の例を示すフローチャートである。ここでは、工作機械による振動切削が実行される場合において数値制御装置１によって実行される処理の例について説明する。以下の説明において、振動条件が変更される前における振動周波数は、例えば、９０．９Ｈｚであるものとする。また、数値制御装置１は、実行した振動切削の振動条件、すなわち振動周波数および振動振幅等から、ボールねじ８１ｚにおける複数の位置の各々についての実効運転係数を適宜計算するものとする。

　工作機械による振動切削が開始されると、ステップＳ１において、計測部４８１は、振動切削の実行時間を計測する。工作機械は、工作機械の運転モードの１つである振動切削モードがオンであるときに振動切削を実行する。例えば、計測部４８１は、振動切削モードがオンであるとき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、工作機械による振動切削が終了すると、振動切削の実行時間の計測を終了する。例えば、計測部４８１は、振動切削モードがオンであるとき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。

　計測部４８１は、ボールねじ８１ｚにおける複数の位置の各々での振動切削の実行時間を計測する。計測部４８１によって計測された実行時間の値は、データ管理部５１へ送られる。ボールねじデータ管理部５１１は、複数の位置の各々について保存されている累積時間の値を共有エリア４３４から読み出し、読み出された累積時間の値に、ステップＳ１において計測された実行時間の値を加算する。ボールねじデータ管理部５１１は、実行時間の値が加算された累積時間の値を共有エリア４３４に保存する。これにより、共有エリア４３４に保存されている累積時間の値が更新される。

　ステップＳ２において、推定部４８２は、ボールねじ８１ｚの複数の位置の各々における残り寿命を推定する。推定部４８２は、ボールねじ８１ｚにおける複数の位置の各々についての実効運転係数を共有エリア４３４から読み出し、実効運転係数に基づいて、ボールねじ８１ｚの複数の位置の各々における寿命を推定する。推定部４８２は、ボールねじ８１ｚにおける複数の位置の各々についての累積時間の値を共有エリア４３４から読み出し、推定された寿命から累積時間を差し引くことによって、ボールねじ８１ｚの複数の位置の各々における残り寿命を推定する。

　推定部４８２は、ボールねじ８１ｚの複数の位置の各々における残り寿命の推定結果を共有エリア４３４へ保存する。出力制御部４４は、ボールねじ８１ｚの複数の位置の各々における残り寿命の推定結果を共有エリア４３４から読み出す。また、出力制御部４４は、ボールねじ８１ｚの複数の位置の各々における残り寿命を表示するための画面表示データを表示データ記憶エリア４３３から読み出す。出力制御部４４は、残り寿命の推定結果が反映された画面表示データを出力部３へ出力する。出力部３は、画面表示データに従って残り寿命を表示する。残り寿命の表示の具体例については後述する。

　ステップＳ３において、推定部４８２は、ステップＳ２において推定された残り寿命が第１閾値以下であるか否かを判断する。第１閾値は、例えば０時間とする。第１閾値が０時間である場合、残り寿命が第１閾値以下とは、推定される寿命を過ぎたことを意味する。なお、第１閾値は、０時間に限られず、０時間よりも大きい値であっても良い。

　複数の位置のうちの少なくとも１つについての残り寿命が第１閾値以下である場合（ステップＳ３，Ｙｅｓ）、ステップＳ４において、出力部３は、ボールねじ８１ｚの交換が必要であることを示す警告を出力する。例えば、出力部３は、ボールねじ８１ｚの交換が必要であることを警告するメッセージを含む警告画面を表示する。警告画面の具体例については後述する。ステップＳ４を終えることにより、数値制御装置１は、図７に示す手順による処理を終了する。

　複数の位置のいずれについても残り寿命が第１閾値以下ではない場合（ステップＳ３，Ｎｏ）、ステップＳ５において、推定部４８２は、ステップＳ２において推定された残り寿命が第２閾値以下であるか否かを判断する。第２閾値は、例えば３０００時間とする。第２閾値は、３０００時間に限られず、３０００時間よりも大きい値、または３０００時間よりも小さい値であっても良い。

　複数の位置のうちの少なくとも１つについての残り寿命が第２閾値以下である場合（ステップＳ５，Ｙｅｓ）、推定部４８２は、延命条件の算出を振動条件変更部４８３へ指示する。ステップＳ６において、振動条件変更部４８３は、延命条件を算出する。延命条件を算出する方法についての詳細は後述する。また、振動条件変更部４８３は、算出された延命条件への振動条件の変更を提案する。

　ここで、提案された振動条件への変更指示を数値制御装置１が受け付けたとする。提案された振動条件への変更指示を数値制御装置１が受け付けることによって、ステップＳ７において、振動条件変更部４８３は、振動条件の変更指示に従って振動条件を変更する。ステップＳ７を終えることにより、数値制御装置１は、図７に示す手順による処理を終了する。

　複数の位置のいずれについても残り寿命が第２閾値以下ではない場合（ステップＳ５，Ｎｏ）、数値制御装置１は、図７に示す手順による処理を終了する。なお、提案された振動条件への変更が行われない場合、数値制御装置１は、振動条件を変更せずに、図７に示す手順による処理を終了する。数値制御装置１は、警告も振動条件の変更も行わない場合、図７に示す手順による処理を終了した後に、図７に示す手順による処理を再度実行する。

　図８は、実施の形態１にかかる数値制御装置１により推定された残り寿命の表示例を示す図である。図８には、出力部３が表示する画面に、残り寿命を表す棒グラフが表示されている様子を示す。図８に示す例では、残り寿命を表す棒グラフとともに、ボールねじ８１ｚの運転係数とボールねじ８１ｚの寿命との関係を表す曲線グラフが表示されている。かかる曲線グラフは、図４に示すグラフと同じである。図８には、残り寿命の表示例として、上記のケース（Ａ）、ケース（Ｂ）、およびケース（Ｃ）についての残り寿命を表す３本の棒グラフを示している。なお、図８において、「（Ａ）」、「（Ｂ）」、および「（Ｃ）」の表記は、それぞれ、ケース（Ａ）、ケース（Ｂ）、およびケース（Ｃ）を表しており、説明のために付したものとする。図８における「（Ａ）」、「（Ｂ）」、および「（Ｃ）」の表記は、画面の表示には含まれないものとする。

　ケース（Ａ）についての棒グラフは、横軸の方向において「１．６」を中心とした位置に示されている。「１．６」は、ケース（Ａ）についての実効運転係数である。ケース（Ａ）についての棒グラフに示される「１２０」は、ケース（Ａ）のボールねじ位置が１２０ｍｍであることを表している。ケース（Ａ）についての棒グラフのうちトーンが付された部分は、現在までにおける、ボールねじ位置１２０ｍｍでの振動切削の累積時間を表す。ケース（Ａ）についての棒グラフのうち破線の部分は、現在以降においてボールねじ位置１２０ｍｍでの振動切削が可能な時間、すなわち、ボールねじ位置１２０ｍｍについての残り寿命を表す。ケース（Ａ）についての棒グラフに示される「３７００」は、残り寿命が３７００時間であることを表している。

　ケース（Ｂ）についての棒グラフは、横軸の方向において「１．５６」を中心とした位置に示されている。「１．５６」は、ケース（Ｂ）についての実効運転係数である。ケース（Ｂ）についての棒グラフに示される「１２６」は、ケース（Ｂ）のボールねじ位置が１２６ｍｍであることを表している。ケース（Ｂ）についての棒グラフのうちトーンが付された部分は、現在までにおける、ボールねじ位置１２６ｍｍでの振動切削の累積時間を表す。ケース（Ｂ）についての棒グラフのうち破線の部分は、現在以降においてボールねじ位置１２６ｍｍでの振動切削が可能な時間、すなわち、ボールねじ位置１２６ｍｍについての残り寿命を表す。ケース（Ｂ）についての棒グラフに示される「４３００」は、残り寿命が４３００時間であることを表している。

　ケース（Ｃ）についての棒グラフは、横軸の方向において「１．６５」を中心とした位置に示されている。「１．６５」は、ケース（Ｃ）についての実効運転係数である。ケース（Ｃ）についての棒グラフに示される「１３２」は、ケース（Ｃ）のボールねじ位置が１３２ｍｍであることを表している。ケース（Ｃ）についての棒グラフのうちトーンが付された部分は、現在までにおける、ボールねじ位置１３２ｍｍでの振動切削の累積時間を表す。ケース（Ｃ）についての棒グラフのうち破線の部分は、現在以降においてボールねじ位置１３２ｍｍでの振動切削が可能な時間、すなわち、ボールねじ位置１３２ｍｍについての残り寿命を表す。ケース（Ｃ）についての棒グラフに示される「３０００」は、残り寿命が３０００時間であることを表している。

　図８に示す例では、ケース（Ａ）、ケース（Ｂ）、およびケース（Ｃ）のうち、ケース（Ｃ）のみが、残り寿命が第２閾値である３０００時間以下であるという要件を満足している。

　図８に示す例では、ケース（Ｃ）についての棒グラフに、残り寿命が第２閾値以下であることを示すマーク３１が表示されている。図８に示すマーク３１は、星形のマークである。マーク３１の形状は、星形に限られず任意であるものとする。出力部３は、残り寿命が第２閾値以下であることをマーク３１の表示以外によって示すこととしても良い。残り寿命が第２閾値以下であることの表示は、残り寿命が第２閾値以下であることをオペレータまたは保守員が認識できるものであれば良い。

　なお、図８に示す例では、ボールねじ８１ｚの位置ごとにおける残り寿命を棒グラフと残り寿命である時間を示す数値とにより示すこととしたが、残り寿命の表示の態様は図８に示すものに限られない。残り寿命の表示は、オペレータまたは保守員がボールねじ８１ｚの位置ごとにおける残り寿命を認識できるものであれば良い。例えば、出力部３は、残り寿命である時間を示す数値のみによって残り寿命を表示することとしても良い。

　振動条件変更部４８３は、ケース（Ｃ）について延命条件を算出する。延命条件を算出する方法については後述する。図８に示す例では、出力部３は、振動条件の変更を促す文言を含むメッセージ３２を画面に表示する。図８に示す例では、算出された延命条件へ振動条件が変更されることにより、残り寿命が３０００時間から３２７０時間へ延びることが推定されたとする。メッセージ３２には、ボールねじ８１ｚの寿命を、３０００時間から３２７０時間へ延ばせることについての文言が含まれる。また、メッセージ３２には、ボールねじ８１ｚの事前手配を促す文言が含まれる。

　画面にメッセージ３２が表示されることによって、オペレータまたは保守員は、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る。オペレータまたは保守員は、振動条件を変更についての必要性を考慮しながら、振動条件を変更するか否かを判断することができる。

　さらに、図８に示す例では、出力部３は、振動条件の変更を選択するためのボタン３３と、振動条件を変更しないことを選択するためのボタン３４とを画面に表示する。オペレータまたは保守員によってボタン３３が押下されることによって、入力制御部４１、データ設定部４２、および記憶部４３を介して補間処理部４８へ、振動条件の変更が選択されたことを示す情報、すなわち振動条件の変更指示が送られる。振動条件変更部４８３は、振動条件の変更指示が入力されると、現在の振動条件から延命条件へ振動条件を変更する。一方、オペレータまたは保守員によってボタン３４が押下されることによって、入力制御部４１、データ設定部４２、および記憶部４３を介して補間処理部４８へ、振動条件を変更しないことが選択されたことを示す情報が送られる。振動条件変更部４８３に当該情報が入力されると、現在の振動条件は変更されること無く維持される。

　メッセージ３２およびボタン３３，３４は、複数の位置の各々について推定された残り寿命に第２閾値以下の残り寿命が含まれている場合において表示される。なお、残り寿命が表示される画面のレイアウトは、図８に示すものに限られない。残り寿命の表示、メッセージ３２、およびボタン３３，３４の各々について、画面における位置または大きさは、任意であるものとする。

　図９は、実施の形態１にかかる数値制御装置１における警告の表示例を示す図である。図９には、出力部３が表示する警告画面に、警告であるメッセージ３６が表示されている様子を示す。メッセージ３６には、ボールねじ８１ｚの交換を促す文言が含まれる。警告画面は、複数の位置の各々について推定された残り寿命に第１閾値以下の残り寿命が含まれている場合において表示される。

　図９に示す例では、警告画面に、ボールねじ８１ｚの運転係数とボールねじ８１ｚの寿命との関係を表す曲線グラフが表示されている。かかる曲線グラフは、図４に示すグラフと同じである。また、図９に示す例では、当該曲線グラフとともに、ボールねじ８１ｚにおける複数の位置の各々についての累積時間を表す棒グラフが表示されている。図９には、累積時間の表示例として、３つのケースについての累積時間を表す３本の棒グラフを示している。ここでは、当該３つのケースを、ケース（Ａ’）、ケース（Ｂ’）、およびケース（Ｃ’）とする。なお、図９において、「（Ａ’）」、「（Ｂ’）」、および「（Ｃ’）」の表記は、それぞれ、ケース（Ａ’）、ケース（Ｂ’）、およびケース（Ｃ’）を表しており、説明のために付したものとする。図９における「（Ａ’）」、「（Ｂ’）」、および「（Ｃ’）」の表記は、画面の表示には含まれないものとする。

　ケース（Ａ’）は、ボールねじ位置１２０ｍｍの振動切削であって、実効運転係数が１．６とする。ケース（Ａ’）は、上記ケース（Ａ）とはボールねじ位置および実効運転係数の各々が同じであるが、累積時間が上記ケース（Ａ）とは異なるものとする。ケース（Ｂ’）は、ボールねじ位置１２６ｍｍの振動切削であって、実効運転係数が１．５６とする。ケース（Ｂ’）は、上記ケース（Ｂ）とはボールねじ位置および実効運転係数の各々が同じであるが、累積時間が上記ケース（Ｂ）とは異なるものとする。ケース（Ｃ’）は、ボールねじ位置１３２ｍｍの振動切削であって、実効運転係数が１．６５とする。ケース（Ｃ’）は、上記ケース（Ｃ）とはボールねじ位置および実効運転係数の各々が同じであるが、累積時間が上記ケース（Ｃ）とは異なるものとする。ここでは、実効運転係数が１．５６、１．６、および１．６５であるケースについて説明したが、実行運転係数の値が本ケースとは異なる場合でも、本ケースと同様の判定は可能である。

　図９において、曲線グラフにより示される寿命、すなわち推定される寿命と、棒グラフにより示される累積時間との差分が、残り寿命に相当する。図９に示す例では、ケース（Ａ’）、ケース（Ｂ’）、およびケース（Ｃ’）のうち、ケース（Ａ’）のみが、残り寿命が第１閾値である０時間以下であるという要件を満足しているとする。

　図９に示す例では、ケース（Ａ’）についての棒グラフに、残り寿命が第１閾値以下であることを示すマーク３５が表示されている。図９に示すマーク３５は、星形のマークである。マーク３５の形状は、星形に限られず任意であるものとする。出力部３は、残り寿命が第１閾値以下であることをマーク３５の表示以外によって示すこととしても良い。残り寿命が第１閾値以下であることの表示は、残り寿命が第１閾値以下であることをオペレータまたは保守員が認識できるものであれば良い。

　警告画面にメッセージ３６が表示されることによって、オペレータまたは保守員は、ボールねじ８１ｚを交換する時期が到来したことを認識することができる。また、警告画面において、寿命を示すグラフがメッセージ３６とともに表示されることにより、オペレータまたは保守員は、ボールねじ８１ｚの劣化の状況を直感的に把握することができる。

　なお、図９に示す例では、警告画面において、寿命を示すグラフがメッセージ３６とともに表示されることとしたが、出力部３は、警告画面において、メッセージ３６のみを表示することとしても良い。

　次に、延命条件を算出する方法について説明する。ここでは、あらかじめ設定されている振動条件の組の中から延命条件とし得るパターンを選択することによって、延命条件を算出する例について説明する。

　図１０は、実施の形態１にかかる数値制御装置１においてあらかじめ設定されている振動条件の例を示す図である。図１０には、振動切削を可能とする振動条件、すなわち、切り屑を分断可能とする条件の例を示している。変更前の振動条件および変更後の振動条件は、いずれも、振動切削を可能とする振動条件としてあらかじめ設定された複数の振動条件の中から選択された振動条件である。

　図１０に示す例において、あらかじめ設定されている振動条件は、主軸１回転当たりの振動回数、主軸回転速度、および振動周波数である。あらかじめ設定されている振動条件の組とは、主軸１回転当たりの振動回数、主軸回転速度、および振動周波数の組である。図１０において、主軸１回転当たりの振動回数の単位は「回」、主軸回転速度の単位は「ｒ／ｍｉｎ」、振動周波数の単位は「Ｈｚ」とする。なお、振動周波数は、主軸１回転当たりの振動回数および主軸回転速度から一意に定まる。

　振動条件変更部４８３は、あらかじめ設定されている振動条件の複数の組の１つを、変更後の振動条件、すなわち延命条件として選択する。変更後の振動条件では、変更前の振動条件から、主軸１回転当たりの振動回数、主軸回転速度、および振動周波数の少なくとも１つが変更される。

　図４に示される関係から、運転係数を小さくさせることで、ボールねじ８１ｚの寿命が延びることとなる。また、図５に示される関係から、振動周波数を小さくさせることで、運転係数を小さくさせることができる。このため、振動条件変更部４８３は、振動条件の変更前に比べて少なくとも振動周波数が小さくなるような振動条件を、延命条件として算出する。なお、主軸１回転当たりの振動回数および主軸回転速度から振動周波数が一意に定まることから、主軸１回転当たりの振動回数および主軸回転速度の少なくとも一方を変更することにより、振動周波数は変更される。

　図１０に示す例において、変更前の振動条件は、主軸１回転当たりの振動回数「１．５回」、主軸回転速度「３６３６ｒ／ｍｉｎ」、および、振動周波数「９０．９Ｈｚ」である。変更後の振動条件は、主軸１回転当たりの振動回数「１．５回」、主軸回転速度「３３３３ｒ／ｍｉｎ」、および、振動周波数「８３．３Ｈｚ」である。この例では、主軸回転速度が「３６３６ｒ／ｍｉｎ」から「３３３３ｒ／ｍｉｎ」へ変更され、かつ、振動周波数が「９０．９Ｈｚ」から「８３．３Ｈｚ」へ変更される。変更後の振動周波数が変更前の振動周波数よりも小さいため、変更後の振動条件により、ボールねじ８１ｚの延命が可能となる。

　なお、振動条件の変更が大きいほど、例えば、主軸１回転当たりの振動回数と主軸回転速度との双方が大きく変化するような場合は、振動条件の変更により加工条件が大きく変化することとなる。このため、ここで示す例では、主軸１回転当たりの振動回数は変更せずに、主軸回転速度のみを変更することとしている。

　また、上記例の場合よりも寿命をさらに延ばしたい場合、主軸回転速度を変更前とほぼ同じとし、主軸１回転当たりの振動回数を減らすことも考えられる。例えば、主軸１回転当たりの振動回数を「１．５回」から「０．５回」へ変更し、主軸回転速度を「３６３６ｒ／ｍｉｎ」から「３５２９ｒ／ｍｉｎ」へ変更することが考えられる。この場合、主軸１回転当たりの振動回数が少なくなるため、上記例の場合よりも切り屑が長くなることとなる。例えば、振動条件の変更によって切り屑が長くなる場合に、数値制御装置１は、オペレータまたは保守員に対する注意喚起の表示を出力部３にて行うこととしても良い。

　延命条件を算出する方法は、上記の方法に限られないものとする。例えば、振動条件変更部４８３は、所望の延命時間が数値制御装置１へ入力され、入力された延命時間からの逆算によって主軸１回転当たりの振動回数および主軸回転速度の少なくとも一方を変更することとしても良い。

　次に、振動条件の変更による振動波形の変化について説明する。図１１は、実施の形態１における振動条件の変更による振動波形の変化について説明するための図である。図１１の上段には、振動条件の変更前における振動波形の例を示す。図１１の下段には、振動条件の変更後における振動波形の例を示す。図１１の上段および下段の各々において、縦軸は軸位置を表し、横軸は時間を表す。軸位置は、振動方向における被駆動体の位置とする。

　図１１において、変更前の振動周波数は９０．９Ｈｚ、変更後の振動周波数は８３．３Ｈｚとする。ＣＴ１は、振動条件の変更前における振動周期を表す。ＣＴ２は、振動条件の変更後における振動周期を表す。図１１の上段および下段の各々では、ｎ周期目の振動波形であるＣ_nと、ｎ＋１周期目の振動波形であるＣ_n+1とを示している。ｎは任意の整数とする。図１１の上段および下段の各々において、Ｓは、空振り領域を表す。空振り領域は、工具の移動経路のうちワークに接触せず切削が行われない領域、すなわち、工具が空振りする領域である。空振り領域では、それまで発生した切り屑が分断される。図１１の上段および下段の各々において、空振り領域は、ｎ周期目の振動波形よりも下の領域であって、かつ、ｎ＋１周期目の振動波形よりも上の領域である。

　振動条件変更部４８３での振動条件の変更により、図１１に示されるように、振動条件の変更後においても空振り領域が生じる状態を維持しながら、振動周波数を下げることが可能である。これにより、数値制御装置１は、振動切削を可能とする条件、すなわち、切り屑を分断しながらの切削を可能とする条件を満たしつつ、機構部品の延命が可能となる振動条件を算出することが可能となる。なお、図１１に示される振動波形は、実測値に基づく振動波形が、振動切削を可能とする条件を満たしている限り、指令値に基づく振動波形、および、ＦＢ値に基づく振動波形のどちらを前提としても良い。

　振動周波数を９０．９Ｈｚから８３．３Ｈｚへ下げることによって、振動条件の変更後における残り寿命は、変更前の振動条件が維持される場合と比べておよそ１．０９倍（＝９０．９Ｈｚ／８３．３Ｈｚ）延びることが期待できる。このため、図８に示すケース（Ｃ）では、振動条件の変更後も振動条件の変更前と同様の加工を行う場合において、残り寿命を３０００時間から３２７０時間（＝３０００時間×１．０９）へ、２７０時間延ばすことができる。振動条件変更部４８３は、残り寿命を３０００時間から３２７０時間へ延ばし得ることを推定することにより、ボールねじ８１ｚの寿命を３０００時間から３２７０時間へ延ばせることについての文言を含むメッセージ３２を表示させる。

　数値制御装置１は、残り寿命の推定結果に基づいて算出された延命条件へ振動条件を変更することによって、振動切削を実行可能としつつ、ボールねじ８１ｚの寿命を延ばす措置を取ることができる。

　上記説明では、推定部４８２は、振動切削の実行時間を累積した結果である累積時間と実効運転係数とに基づいて、ボールねじ８１ｚの残り寿命を推定することとした。推定部４８２は、振動切削における被駆動体の振動回数を累積した結果である累積回数と実効運転係数とに基づいて、ボールねじ８１ｚの残り寿命を推定することしても良い。すなわち、推定部４８２は、実行時間または振動回数を累積した結果である累積値と実効運転係数とに基づいて、ボールねじ８１ｚの残り寿命を推定する。ここで、ボールねじ８１ｚについての累積回数とは、現在使用されているボールねじ８１ｚの使用が開始されてからの累積回数とする。

　推定部４８２は、例えば、振動周波数に振動切削の実行時間を乗算することによって振動回数の値を取得する。または、推定部４８２は、振動回数をカウントすることによって、振動回数の値を取得しても良い。推定部４８２は、例えば、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ても良い。

　数値制御装置１により、実行時間または振動回数を累積した結果である累積値と実効運転係数とに基づいてボールねじ８１ｚの残り寿命を推定することによって、オペレータまたは保守員は、振動切削に起因するボールねじ８１ｚの劣化の状況を把握することが可能となる。

　上記説明では、数値制御装置１は、振動条件変更部４８３により延命条件を算出し、振動条件を変更することによってボールねじ８１ｚの延命を図ることとした。数値制御装置１は、振動切削において被駆動体を振動させる位置を変更することによってボールねじ８１ｚの延命を図ることとしても良い。加工プログラム変更部４８７は、ボールねじ８１ｚにおける複数の位置の各々について集計された累積値に基づいて、振動切削において被駆動体を振動させる位置を変更する。

　ここで、被駆動体を振動させる位置を変更する場合の具体例について説明する。図７に示すステップＳ５において、ボールねじ８１ｚの複数の位置のうちの少なくとも１つについての残り寿命が第２閾値以下である場合において、加工プログラム変更部４８７は、複数の位置の各々について集計された累積時間に基づいて加工プログラムの変更を提案するとともに加工プログラムの変更指示を受け付け、変更指示に従って加工プログラムを変更する。加工プログラム変更部４８７は、加工プログラムを変更することによって、振動切削において被駆動体を振動させる位置を変更する。

　具体例を挙げると、ボールねじ８１ｚの複数の位置のうちの少なくとも１つについての残り寿命が第２閾値以下である場合において、推定部４８２は、加工プログラムの選定を加工プログラム変更部４８７に指示する。加工プログラム変更部４８７は、加工プログラム記憶エリア４３２に記憶されている加工プログラムにおける振動切削についての記述を参照し、被駆動体を振動させる位置を解析する。加工プログラム変更部４８７は、解析結果に基づいて、例えば、ボールねじ８１ｚの複数の位置のうち残り寿命が第２閾値よりも大きい位置で振動切削を含む加工を実行する加工プログラムを選定する。加工プログラム変更部４８７は、例えば、加工プログラム記憶エリア４３２に記憶されている加工プログラムの中から、変更後の加工プログラムとして提案する加工プログラムを選定する。

　加工プログラム変更部４８７は、ボールねじ８１ｚの複数の位置の中から、累積時間があらかじめ設定された上限時間を超えていない位置を選定し、当該位置において被駆動体を振動させる加工プログラムを選定する。例えば、上限時間が４０００時間と設定され、かつ、図６に示すように各ボールねじ位置についての累積時間が算出されたとする。この場合において、被駆動体を振動させる位置が、第２閾値よりも大きい残り寿命が推定された位置である加工プログラムを選定する。例えば、ボールねじ位置１２０ｍｍから１３２ｍｍの範囲では累積時間が４０００時間を超えているため、加工プログラム変更部４８７は、１２０ｍｍから１３２ｍｍの範囲以外のボールねじ位置を選定する。加工プログラム変更部４８７は、選定された当該ボールねじ位置において被駆動体を振動させる加工プログラムを選定する。

　加工プログラム変更部４８７は、選定された加工プログラムへの変更を提案することを、記憶部４３を介して出力制御部４４へ指示する。出力制御部４４は、加工プログラム変更部４８７からの指示を受けると、加工プログラムの変更を促すメッセージを表示するための画面表示データを表示データ記憶エリア４３３から読み出し、読み出された画面表示データを出力部３へ出力する。出力部３は、画面表示データに従って加工プログラムの変更を促すメッセージを表示する。このようにして、加工プログラム変更部４８７は、複数の位置の各々について集計された累積時間に基づいて加工プログラムの変更を提案する。

　数値制御装置１は、出力部３に表示される画面において、提案された加工プログラムへの変更指示を受け付ける。オペレータは、入力操作部２を操作することによって、加工プログラムの変更指示を数値制御装置１へ入力する。入力制御部４１は、データ設定部４２および記憶部４３を介して補間処理部４８へ加工プログラムの変更指示を送る。加工プログラム変更部４８７は、加工プログラムの変更指示に従って加工プログラムを変更する。数値制御装置１は、変更後の加工プログラムに従った振動切削を工作機械に実行させる。数値制御装置１は、被駆動体を振動させる位置を変更して振動切削を実行させることによって、ボールねじ８１ｚの寿命を延ばす措置を取ることができる。

　数値制御装置１は、被駆動体を振動させる位置を変更することによって、ボールねじ８１ｚの片減りを効果的に低減させることができる。これにより、数値制御装置１は、ボールねじ８１ｚの延命を図ることができる。

　実施の形態１によると、推定部４８２は、振動切削が実行された実行時間、または、振動切削における被駆動体の振動回数に基づいて、駆動機構を構成する機構部品の残り寿命を推定する推定部４８２を備える。オペレータまたは保守員は、推定部４８２による残り寿命の推定結果を確認することにより、機構部品の交換時期をあらかじめ把握することができる。このため、オペレータまたは保守員は、駆動機構に不具合が発生するよりも前に、不具合を回避するために適切な対応をとることができる。オペレータまたは保守員は、駆動機構が故障するよりも前に、故障を回避するために適切な対応をとることができる。

　実施の形態１では、機構部品であるボールねじ８１ｚについて、振動切削に起因する劣化の状況を把握することができる。オペレータまたは保守員は、ボールねじ８１ｚの劣化の状況を把握可能であることによって、ボールねじ８１ｚの劣化の状況に見合った適切な対応をとることができる。また、ボールねじ８１ｚにおける複数の位置の各々について劣化の状況を把握可能であることによって、振動切削に起因するボールねじ８１ｚの片減りを低減させる措置を取り得る。ボールねじ８１ｚの片減りを低減できることによって、片減りによるボールねじ８１ｚの寿命の短縮化を回避することができる。

　以上により、実施の形態１にかかる数値制御装置１によると、振動切削を含む加工を行う工作機械の駆動機構について、振動切削に起因する駆動機構の劣化の状況を把握することが可能となる、という効果を奏する。

実施の形態２．
　実施の形態２では、サーボモータに内蔵されるベアリングと、ボールねじを回転可能に支持するベアリングとの少なくとも１つの残り寿命を推定する例について説明する。実施の形態２で説明する動作は、図１に示す数値制御装置１により実現される。実施の形態２では、実施の形態１と同様に、Ｚ軸方向に被駆動体を振動させる振動切削を例として、数値制御装置１が実行する処理について説明する。

　図２に示す駆動機構８ｚは、サーボモータ７１ｚにより、ある回転位置から一定の角度範囲以下においてシャフト７１１ｚおよびボールねじ８１ｚを動作させることによって、被駆動体を振動させる。被駆動体を同じ位置の近くで連続して振動させる場合、被駆動体を振動させる時間が長くなるに従い、サーボモータ７１ｚの内部のベアリング７１２ｚにおいてグリスが徐々に偏ることとなる。ベアリング７１２ｚの全体にグリスが行き渡らなくなると、ベアリング７１２ｚの摩耗が早まることとなる。支持機構８３ｚ１，８３ｚ２の内部のベアリングでも、サーボモータ７１ｚの内部のベアリング７１２ｚの場合と同様に、被駆動体を振動させる時間が長くなるに従いグリスが徐々に偏り、ベアリングの摩耗が早まることとなる。サーボモータ７１ｚの内部のベアリング７１２ｚおよび支持機構８３ｚ１，８３ｚ２の内部のベアリングは、摩耗が早まることによって交換時期が早まることになる。振動切削では、一定の位置における被駆動体の振動が継続される場合があることから、ベアリングには、通常の切削の場合とは異なる態様の摩耗が生じ得る。なお、振動切削による摩耗については、ナット８５ｚのベアリングについても、支持機構８３ｚ１，８３ｚ２の内部のベアリング、または、サーボモータ７１ｚの内部のベアリング７１２ｚの場合と同様である。

　実施の形態２では、推定部４８２は、サーボモータ７１ｚの内部のベアリング７１２ｚと、ボールねじ８１ｚを回転可能に支持するベアリングとの少なくとも１つである機構部品の残り寿命を推定する。推定部４８２は、一定の位置での被駆動体の振動を継続させることによる振動切削についての実行時間または振動回数である継続値に基づいて、現在の位置での被駆動体の振動を継続可能である期間を機構部品の残り寿命として求める。一定の位置での被駆動体の振動とは、一定の位置を中心として被駆動体を振動させることを指すものとする。

　次に、実施の形態２においてサーボモータ７１ｚの内部のベアリング７１２ｚおよび支持機構８３ｚ１，８３ｚ２の内部のベアリングの少なくとも１つである機構部品の残り寿命を推定する方法の詳細について説明する。ここでは、推定部４８２が、一定の位置での被駆動体の振動を継続させることによる振動切削についての実行時間である継続値に基づいて、機構部品の残り寿命を推定する例について説明する。以下の説明では、一定の位置での被駆動体の振動を継続させることによる振動切削についての実行時間である継続値を、継続時間とも称する。また、以下の説明では、サーボモータ７１ｚに内蔵されるベアリング７１２ｚとボールねじ８１ｚを回転可能に支持するベアリングとを区別せずに、単にベアリングと称するものとする。

　ベアリングデータ管理部５１２は、ボールねじ８１ｚにおける複数の位置の各々にて被駆動体の振動を連続して実行可能な時間である寿命を設定する。ベアリングデータ管理部５１２により設定される寿命は、駆動機構８ｚに搭載されているベアリングのうち最も寿命が短いベアリングについての寿命とする。ベアリングデータ管理部５１２に設定される寿命は、例えば、工作機械により実際に振動切削を行うことによって決定されることが望ましい。ベアリングデータ管理部５１２には、オペレータによって指定された時間が寿命として設定されることとしても良い。

　計測部４８１は、振動切削が開始されると、被駆動体の現在の位置で被駆動体を振動させる振動切削についての継続時間を計測する。振動切削において被駆動体が振動する位置が移動した場合、計測部４８１は、移動前の位置について計測された継続時間をリセットし、移動後の位置についての継続時間を計測する。計測部４８１は、ボールねじ８１ｚにおける複数の位置の各々について、継続時間を計測する。計測部４８１は、継続時間の計測結果をベアリングデータ管理部５１２へ送る。

　推定部４８２は、計測された継続時間に基づいて、ベアリングの残り寿命を推定する。実施の形態２において、残り寿命とは、被駆動体の現在の位置で被駆動体を振動させる振動切削を継続可能な時間である。実施の形態２では、推定部４８２は、計測された継続時間とあらかじめ設定された基準時間とを比較する。基準時間は、例えば、ベアリングデータ管理部５１２により設定される寿命の８０％に相当する時間とする。推定部４８２は、計測された継続時間が基準時間以上である場合に、近いうちにベアリングの残り寿命が尽きるものと推定する。なお、基準時間は、ベアリングデータ管理部５１２により設定される寿命よりも短い時間であれば良く、寿命の８０％に相当する時間に限られないものとする。

　推定部４８２は、計測された継続時間が基準時間以上である場合に、ボールねじ８１ｚの回転によるストローク運転をストローク運転実行部４８８へ指示する。ストローク運転実行部４８８は、推定部４８２からの指示が入力されると、工作機械による機械加工が終了するのを待って、次の機械加工が始まるまでの間に、ストローク運転のための指令を出力する。ストローク運転のための指令は、加減速処理部４９および軸データ入出力部５０を経て駆動部７へ出力される。駆動機構８ｚは、ストローク運転のための指令に従って、ストローク運転を実行する。駆動機構８ｚにストローク運転を実行させると、ベアリングデータ管理部５１２は、ストローク運転の前における被駆動体の位置について計測された継続時間をリセットする。ストローク運転とは、ベアリングを３６０度以上回転させる運転であって、大きな軸移動を伴わない運転を指す。

　このようにして、数値制御装置１は、ベアリングの残り寿命が尽きる前に駆動機構８ｚにストローク運転を実行させる。ストローク運転によって、ベアリングの全体にグリスを行き渡らせることができるため、ベアリングの摩耗を低減させることが可能となる。実施の形態２によると、移動量が大きい運転を定期的に行う必要が無いため、加工を停める時間が少なくて済む。これにより、工作機械による加工全体についての効率低下を少なくしつつ、ベアリングの摩耗を低減させることができる。

　図１２は、実施の形態２にかかる数値制御装置１により振動切削の継続時間を計測した結果の例を示す図である。図１２には、ボールねじ８１ｚにおける位置ごとについての継続時間を表す棒グラフを示す。図１２において、縦軸は振動切削の継続時間を表す。横軸はボールねじ位置を表す。図１２において、継続時間の単位は「時間（ｈ）」、ボールねじ位置の単位は「ｍｍ」とする。

　例えば、ベアリングデータ管理部５１２に設定される寿命が３０時間であるものとする。また、基準時間は、ベアリングデータ管理部５１２により設定される寿命の８０％に相当する時間である２４時間とする。図１２には、１２５．７ｍｍ、１２６ｍｍ、および１２６．３ｍｍの各ボールねじ位置について計測された継続時間を表す３本の棒グラフを示している。継続時間を計測する際における各ボールねじ位置の間隔は、ボールねじ８１ｚの回転が１回転未満の回転である場合における被駆動体の移動量に相当する間隔である必要がある。言い換えると、各ボールねじ位置の間隔を、ボールねじ８１ｚの１回転未満の回転に相当する間隔、すなわち、ベアリングの３６０度未満の回転に相当する間隔として、継続時間が計測される。ここでは、各ボールねじ位置の間隔を、ボールねじ８１ｚの１／２０回転に相当する間隔である０．３ｍｍとして、継続時間が計測されるものとする。

　図１２に示す例において、ボールねじ位置１２６ｍｍについての継続時間が２５時間であるものとする。図１２に示す例では、ボールねじ位置１２６ｍｍについて、計測された継続時間が基準時間以上であるという要件を満足している。数値制御装置１は、ボールねじ位置１２６ｍｍについての継続時間が基準時間以上であることから、駆動機構８ｚにストローク運転を実行させる。

　次に、実施の形態２にかかる数値制御装置１によって実行される処理の手順について説明する。図１３は、実施の形態２にかかる数値制御装置１によって実行される処理の手順の例を示すフローチャートである。ここでは、工作機械による振動切削が実行される場合において数値制御装置１によって実行される処理の例について説明する。また、数値制御装置１において、変更前の振動切削の振動周波数は、例えば、実施の形態１と同様の９０．９Ｈｚであるものとする。

　図１３に示される手順による処理の前提として、ベアリングデータ管理部５１２は、ボールねじ８１ｚにおける複数の位置の各々にて被駆動体の振動を連続して実行可能な時間である寿命を設定する。

　ステップＳ１１において、計測部４８１は、振動切削の継続時間を計測する。計測部４８１は、振動切削が開始されると、被駆動体の現在の位置で被駆動体を振動させる振動切削についての継続時間を計測する。計測部４８１は、ボールねじ８１ｚにおける複数の位置の各々について、継続時間を計測する。

　ステップＳ１２において、推定部４８２は、ステップＳ１１において計測された継続時間が基準時間以上であるか否かを判断する。継続時間が基準時間以上である場合（ステップＳ１２，Ｙｅｓ）、ステップＳ１３において、推定部４８２は、ストローク運転実行部４８８へストローク運転を指示する。ストローク運転実行部４８８は、駆動機構８ｚにストローク運転を実行させる。これにより、数値制御装置１は、図１３に示す手順による処理を終了する。

　継続時間が基準時間以上ではない場合（ステップＳ１２，Ｎｏ）、数値制御装置１は、図１３に示す手順による処理を終了する。数値制御装置１は、図１３に示す手順による処理を終了した後に、図１３に示す手順による処理を再度実行する。

　上記説明では、推定部４８２は、計測された継続時間に基づいて、ベアリングの残り寿命を推定することとした。推定部４８２は、一定の位置での被駆動体の振動を継続させることによる振動切削についての振動回数である継続回数に基づいて、ベアリングの残り寿命を推定することとしても良い。すなわち、推定部４８２は、所定の位置での被駆動体の振動を継続させることによる振動切削についての実行時間または振動回数である継続値に基づいて、現在の位置での被駆動体の振動を継続可能である期間をベアリングの残り寿命として求める。

　推定部４８２は、例えば、振動周波数に振動切削の継続時間を乗算することによって継続回数の値を取得する。または、推定部４８２は、振動回数をカウントすることによって、継続回数の値を取得しても良い。推定部４８２は、例えば、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、継続回数をカウントしても良い。

　実施の形態２によると、推定部４８２は、振動切削の実行時間に基づいて、駆動機構を構成する機構部品であるベアリングの残り寿命を推定する。推定部４８２は、被駆動体の現在の位置で被駆動体を振動させる振動切削を継続可能な時間を、ベアリングの残り寿命として求める。数値制御装置１は、ベアリングの残り寿命の推定結果に基づいて駆動機構にストローク運転を実行させる。数値制御装置１は、ベアリングの残り寿命に応じてストローク運転を実行させることができるため、グリスの偏りによるベアリングの摩耗を回避することが可能となる。ベアリングの摩耗を低減できることによって、ベアリングの交換時期が早まることを防ぐことができる。このため、振動切削に起因する駆動機構の劣化を遅らせることが可能となる。

　以上により、実施の形態２にかかる数値制御装置１によると、振動切削を含む加工を行う工作機械の駆動機構について、振動切削に起因する駆動機構の劣化の状況を把握することが可能となる、という効果を奏する。

　なお、実施の形態２において、推定部４８２が推定したベアリングの残り寿命に基づいて、実施の形態１と同様に、振動条件変更部４８３が、振動切削を実行する位置を変えないで、残り寿命を延ばすように振動条件を変更してもよい。具体的には、振動条件変更部４８３は、残り寿命を延ばすために、変更前の振動切削の振動周波数である９０．９Ｈｚよりも振動周波数が小さくなるように振動条件を変更する。

　実施の形態１，２では、数値制御装置１は、工具を振動させて振動切削を実行することとしたが、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良い。

　次に、数値制御装置１が備える制御演算部４のハードウェア構成について説明する。図１４は、実施の形態１または２にかかる数値制御装置１が備える制御演算部４のハードウェア構成例を示す図である。

　制御演算部４は、図１４に示される制御回路１００により実現される。制御回路１００は、プロセッサ１０１とメモリ１０２とを備える。制御回路１００は、プロセッサ１０１がソフトウェアを実行する回路である。

　制御演算部４は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ１０２に格納される。制御回路１００では、メモリ１０２に記憶されたプログラムをプロセッサ１０１が読み出して実行することにより、制御演算部４の各機能を実現する。すなわち、制御回路１００は、制御演算部４の処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ１０２を備える。このプログラムは、制御演算部４の手順および方法をコンピュータに実行させる数値制御プログラムである。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は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、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）、またはシステムＬＳＩ（Large　Scale　Integration）などである。メモリ１０２は、例えば、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　Read　Only　Memory）、またはＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically　Erasable　Programmable　Read　Only　Memory）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、あるいは、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスクまたはＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc）等が該当する。

　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良い。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。

　制御演算部４は、専用のハードウェアにより実現されても良い。また、制御演算部４の機能の一部を専用のハードウェアで実現し、制御演算部４の機能の他の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良い。

　以上の各実施の形態に示した構成は、本開示の内容の一例を示すものである。各実施の形態の構成は、別の公知の技術と組み合わせることが可能である。各実施の形態の構成同士が適宜組み合わせられても良い。本開示の要旨を逸脱しない範囲で、各実施の形態の構成の一部を省略または変更することが可能である。

　１　数値制御装置、２　入力操作部、３　出力部、４　制御演算部、７　駆動部、８ｚ　駆動機構、３１，３５　マーク、３２，３６　メッセージ、３３，３４　ボタン、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　補間処理部、４９　加減速処理部、５０　軸データ入出力部、５１　データ管理部、７１ｓ　主軸モータ、７１ｘ，７１ｚ　サーボモータ、７２ｓ，７２ｘ，７２ｚ　検出器、７３ｓ　主軸制御部、７３ｘ，７３ｚ　サーボ制御部、８１ｚ　ボールねじ、８２ｚ　テーブル、８３ｚ１，８３ｚ２　支持機構、８４ｚ　カップリング、８５ｚ　ナット、８６ｚ，７１５ｚ　ボール、８７，７１６，７１７　両矢印、１００　制御回路、１０１　プロセッサ、１０２　メモリ、４３１　パラメータ記憶エリア、４３２　加工プログラム記憶エリア、４３３　表示データ記憶エリア、４３４　共有エリア、４８１　計測部、４８２　推定部、４８３　振動条件変更部、４８４　波形生成部、４８５　振動移動量生成部、４８７　加工プログラム変更部、４８８　ストローク運転実行部、５１１　ボールねじデータ管理部、５１２　ベアリングデータ管理部、７１１ｚ　シャフト、７１２ｚ　ベアリング、７１３ｚ　外輪、７１４ｚ　内輪。

Claims

　駆動機構により振動切削を含む加工を行う工作機械を制御する数値制御装置であって、
　前記振動切削の実行時間に基づいて、前記駆動機構を構成する機構部品の残り寿命を推定する推定部を備えることを特徴とする数値制御装置。
　前記推定部は、前記実行時間および前記振動切削の振動条件に基づく運転係数に基づいて前記機構部品の残り寿命を推定することを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
　前記駆動機構は、動力を受けて回転する前記機構部品であるボールねじの回転運動を被駆動体の直線運動へ変換させる機構であって、
　前記推定部は、前記ボールねじの残り寿命を推定することを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御装置。
　前記推定部は、前記機構部品の寿命と前記振動切削における前記駆動機構の動作の態様を表す運転係数との関係を参照して、前記実行時間を累積した結果である累積値と、前記振動切削における振動についての条件である振動条件から求まる前記運転係数である実効運転係数とに基づいて、前記残り寿命を推定することを特徴とする請求項３に記載の数値制御装置。
　前記駆動機構は、前記ボールねじの回転中心である軸の方向における複数の位置の各々で前記被駆動体を振動させることが可能であって、
　複数の前記位置の各々について、前記位置での前記被駆動体の振動による前記振動切削の前記累積値が算出され、
　前記推定部は、複数の前記位置の各々について算出された前記累積値に基づいて前記ボールねじの前記残り寿命を推定することを特徴とする請求項４に記載の数値制御装置。
　複数の前記位置の各々について算出された前記累積値と、複数の前記位置の各々にて前記被駆動体を振動させたときの前記振動条件とに基づいて、複数の前記位置の各々についての前記実効運転係数が算出され、
　前記推定部は、算出された前記実効運転係数と複数の前記位置の各々について集計された前記累積値とに基づいて前記ボールねじの前記残り寿命を推定することを特徴とする請求項５に記載の数値制御装置。
　推定された前記残り寿命に基づいて前記振動切削の振動条件の変更を提案し、かつ、前記振動条件の変更指示に従って前記振動条件を変更する第１の変更部を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の数値制御装置。
　複数の前記位置の各々について集計された前記累積値に基づいて、前記振動切削において前記被駆動体を振動させる位置を変更する第２の変更部を備えることを特徴とする請求項５または６に記載の数値制御装置。
　前記機構部品は、ベアリングを含み、
　前記推定部は、前記ベアリングの残り寿命を推定することを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御装置。
　前記駆動機構は、ボールねじの回転中心である中心線の方向における複数の位置の各々で被駆動体を振動させることが可能であって、
　前記推定部は、所定の前記位置での前記被駆動体の振動を継続させることによる前記振動切削についての前記実行時間である継続値に基づいて、現在の前記位置での前記被駆動体の振動を継続可能である期間を前記機構部品の前記残り寿命として求めることを特徴とする請求項９に記載の数値制御装置。
　前記機構部品の前記残り寿命の推定結果に基づいて前記駆動機構にストローク運転を実行させるストローク運転実行部を備えることを特徴とする請求項１０に記載の数値制御装置。
　駆動機構により振動切削を含む加工を行う工作機械について、前記振動切削の実行時間に基づいて、前記駆動機構を構成する機構部品の残り寿命を推定するステップを含むことを特徴とする数値制御方法。
　駆動機構により振動切削を含む加工を行う工作機械について、前記振動切削の実行時間に基づいて、前記駆動機構を構成する機構部品の残り寿命を推定するステップをコンピュータに実行させることを特徴とする数値制御プログラム。