特開 2021-194730 検査装置、検査方法、及び工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-194730(P2021-194730A)

(43)【公開日】2021年12月27日

(54)【発明の名称】検査装置、検査方法、及び工作機械

(51)【国際特許分類】

   B24B 49/10 20060101AFI20211129BHJP

   B24B 27/06 20060101ALI20211129BHJP

   B23Q 17/09 20060101ALI20211129BHJP

   B26D 7/22 20060101ALI20211129BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20211129BHJP

【ＦＩ】

   B24B49/10

   B24B27/06 M

   B23Q17/09 F

   B26D7/22 A

   H01L21/78 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2020-102203(P2020-102203)

(22)【出願日】2020年6月12日

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(72)【発明者】

【氏名】澁谷 篤史

(72)【発明者】

【氏名】大越 問

(72)【発明者】

【氏名】岩田 和弘

(72)【発明者】

【氏名】新井 陽士

(72)【発明者】

【氏名】野中 篤裕

【テーマコード（参考）】

3C021

3C029

3C034

3C158

5F063

【Ｆターム（参考）】

3C021HA07

3C029DD06

3C034AA13

3C034AA19

3C034CA24

3C034CA26

3C034CB06

3C034CB14

3C034DD09

3C034DD18

3C158AA03

3C158AC02

3C158BA09

3C158BB02

3C158BB06

3C158BB08

3C158BB09

3C158BC02

3C158CA01

3C158CB01

3C158CB06

5F063AA41

5F063AA48

5F063BA48

5F063DD17

5F063DE11

5F063DE23

(57)【要約】

【課題】工作機械における異常を検出する。
【解決手段】一実施形態に係る検査装置１００は、ワークＷを加工可能なブレード４が取り付けられるスピンドル５に生じる振動を検知可能な第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂと、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのそれぞれから得られた情報に応じてスピンドル５に取り付けられたブレード４の異常を判定する異常検知システム２０と、を備える。異常検知システム２０は、スピンドル５が特定回転数により回転した場合における、第１センサ２ａから得られたスピンドル５の振動を表す第１信号と、第２センサ２ｂから得られたスピンドル５の振動を表す第２信号と、に基づいてブレード４の異常を判定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

工作物を加工可能なブレードが取り付けられるスピンドルに生じる振動を検知可能な複数のセンサと、
前記複数のセンサのそれぞれから得られた情報に応じて前記スピンドルに取り付けられた前記ブレードの異常を判定する判定部と、
を備え、
前記複数のセンサは、少なくとも、第１センサと、前記第１センサとは異なる第２センサとを含んでおり、
前記判定部は、前記スピンドルが特定回転数により回転した場合における、前記第１センサから得られた前記スピンドルの振動を表す第１信号と、前記第２センサから得られた前記スピンドルの振動を表す第２信号と、に基づいて前記ブレードの異常を判定する、
検査装置。

【請求項2】

前記判定部は、
前記第１信号から抽出された前記スピンドルの振動のうち特定周波数の成分の振動の位相と、前記第２信号から抽出された前記スピンドルの振動のうち前記特定周波数の成分の振動の位相と、の位相差を表す位相差データを生成し、
前記位相差データと、異常が生じていない前記ブレードに基づいて設定された基準データと、を比較した結果から前記ブレードの異常を判定する、
請求項１に記載の検査装置。

【請求項3】

前記基準データは、
前記ブレードが工作物を加工する前のタイミングにおいて、前記スピンドルが前記特定回転数により回転したときに測定された、前記第１信号から抽出された前記スピンドルの振動のうち前記特定周波数の成分の振動の位相と、前記第２信号から抽出された前記スピンドルの振動のうち前記特定周波数の成分の振動の位相と、の位相差を表す基準位相差データを含み、
前記判定部は、
前記ブレードが工作物を加工した後のタイミングにおいて、前記スピンドルが前記特定回転数により回転したときに測定された前記第１信号及び前記第２信号に基づいて生成された前記位相差データと、前記基準位相差データとを比較して前記ブレードの異常を判定する、
請求項２に記載の検査装置。

【請求項4】

前記判定部は、前記位相差データ及び前記基準位相差データの差分と閾値とを比較して前記ブレードの異常を判定する、
請求項３に記載の検査装置。

【請求項5】

前記判定部は、前記位相差データと前記基準位相差データとを比較した結果前記ブレードに異常が生じていないと判定した場合、前記基準位相差データを前記位相差データに置き換える、
請求項３又は４に記載の検査装置。

【請求項6】

前記特定回転数は、
前記スピンドルが回転したときに前記センサにより測定された振動に、少なくとも、前記スピンドルの回転数に相当する周波数を表す基本周波数と、前記基本周波数より高い第１周波数と、前記基本周波数より低い第２周波数と、に振動のピークが検出される回転数であり、
前記第１周波数と前記基本周波数との差は、前記基本周波数と前記第２周波数との差と同程度である、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の検査装置。

【請求項7】

前記第１周波数における振幅は、前記第２周波数における振幅と同程度であり、且つ前記基本周波数における振幅よりも小さい、
請求項６に記載の検査装置。

【請求項8】

前記特定周波数は、
前記ブレードが工作物を加工する前に前記特定回転数により空転したときに測定された振動の加工前のＦＦＴスペクトラムと、前記ブレードが工作物を加工した後に前記特定回転数により空転したときに測定された振動の加工後のＦＦＴスペクトラムと、に基づいて設定される、
請求項２又は３に記載の検査装置。

【請求項9】

前記特定周波数は、
予め測定された前記ブレードの破損前の位相差データ、及び予め測定された前記ブレードの破損後の位相差データ、に基づいて設定される、
請求項２又は３に記載の検査装置。

【請求項10】

前記判定部は、前記複数のセンサから得られた情報に基づいて前記特定回転数を動的に設定する、
請求項６又は７に記載の検査装置。

【請求項11】

前記判定部は、前記複数のセンサから得られた情報に基づいて前記特定周波数を動的に設定する、
請求項８に記載の検査装置。

【請求項12】

工作物を加工可能なブレードが取り付けられるスピンドルに生じる振動を複数のセンサが検知する工程と、
前記複数のセンサのそれぞれから得られた情報に応じて前記スピンドルに取り付けられたブレードの異常を判定する工程と、
を備え、
前記複数のセンサは、少なくとも、第１センサと、前記第１センサとは異なる第２センサとを含んでおり、
前記判定する工程では、前記スピンドルが特定回転数により回転した場合における、前記第１センサから得られた前記スピンドルの振動を表す第１信号と、前記第２センサから得られた前記スピンドルの振動を表す第２信号と、に基づいて前記ブレードの異常を判定する、
検査方法。

【請求項13】

請求項１〜１１のいずれか一項に記載の検査装置を備えた工作機械。

【請求項14】

前記工作物の搬送、及び前記ブレードによる前記工作物の加工、を制御する制御部を備え、
前記制御部による前記工作物の搬送中であって且つ前記工作物が加工される前に基準位相差データが設定され、
前記工作物が加工された後に位相差データが算出され、
前記判定部は、前記位相差データと、前記基準位相差データとを比較して前記ブレードの異常を判定する、
請求項１３に記載の工作機械。

【請求項15】

前記工作物が加工される前に前記特定回転数が設定され、設定された前記特定回転数に基づいて特定周波数が設定される、
請求項１３又は１４に記載の工作機械。

【請求項16】

前記制御部は、前記工作物が加工される前に、前記スピンドルの回転数を変更し、
前記判定部は、変更された回転数により回転する前記スピンドルについて前記複数のセンサから得られた情報に基づいて、前記特定回転数を動的に設定する、
請求項１４に記載の工作機械。

【請求項17】

前記制御部は、前記判定部の判定結果に応じて前記工作機械の挙動を制御する、
請求項１４又は１６に記載の工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

実施形態の一側面は、検査装置、検査方法、及び工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械を検査する検査装置が知られている、特許文献１には、切削ブレードを備えた切削装置が記載されている。切削装置は、切削ブレードの空転時における弾性波と、切削ブレードによる切削時の弾性波との比率に応じて加工状況の良否を判断する。特許文献２には、工具の状態を判定する判定装置及び工作機械システムが記載されている。工作機械システムでは、工作機械に設けられたツールホルダが回転するときに生じる振動の振幅に応じて工具の装着状態、又は工具の刃の異常を検出することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８−１７６３９４号公報

【特許文献2】特開２０１９−１８８５４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

工作機械を用いて工作物を加工するときには、切断又は切削用のブレード等の工具に破損又は異物の付着等が生じることがある。例えば、積層セラミックコンデンサ（ＭＬＣＣ）等の電子部品の製造プロセスにおける切断工程において、ブレードの破損又はブレードへの異物の付着が生じると、加工品質が劣化する可能性がある。従って、工作機械における異常を検出することが求められる。

【0005】

そこで、実施形態では、工作機械における異常を検出すること、をその目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本実施形態の一形態の検査装置は、工作物を加工可能なブレードが取り付けられるスピンドルに生じる振動を検知可能な複数のセンサと、複数のセンサのそれぞれから得られた情報に応じてスピンドルに取り付けられたブレードの異常を判定する判定部と、を備え、複数のセンサは、少なくとも、第１センサと、第１センサとは異なる第２センサとを含んでおり、判定部は、スピンドルが特定回転数により回転した場合における、第１センサから得られたスピンドルの振動を表す第１信号と、第２センサから得られたスピンドルの振動を表す第２信号と、に基づいてブレードの異常を判定する。

【0007】

或いは、他の形態の検査方法は、工作物を加工可能なブレードが取り付けられるスピンドルに生じる振動を複数のセンサが検知する工程と、複数のセンサのそれぞれから得られた情報に応じてスピンドルに取り付けられたブレードの異常を判定する工程と、を備え、複数のセンサは、少なくとも、第１センサと、第１センサとは異なる第２センサとを含んでおり、判定する工程では、スピンドルが特定回転数により回転した場合における、第１センサから得られたスピンドルの振動を表す第１信号と、第２センサから得られたスピンドルの振動を表す第２信号と、に基づいてブレードの異常を判定する。

【0008】

或いは、他の形態の工作機械は、前述した検査装置を備える。

【0009】

前述した形態の検査装置、検査方法、及び工作機械によれば、スピンドルに生じる振動を複数のセンサが検知し、複数のセンサのそれぞれから得られた情報に応じてスピンドルに取り付けられたブレードの異常を判定する。複数のセンサは、第１センサと第２センサとを含んでおり、ブレードの異常判定は、第１センサから得られた第１信号と、第２センサから得られた第２信号とに基づいて行われる。第１信号は、スピンドルが特定回転数で回転した場合における第１センサから得られたスピンドルの振動を表す信号であり、第２信号は、スピンドルが当該特定回転数で回転した場合における第２センサから得られたスピンドルの振動を表す信号である。従って、スピンドルの互いに異なる場所に配置された第１センサからの第１信号と第２センサからの第２信号とに基づいてブレードの異常判定を行うので、ブレードの破損等の異常を検出することができる。ブレードの異常を検出することによって、ブレードによる加工品質の劣化を未然に防ぐことができる。

【発明の効果】

【0010】

実施形態によると、工作機械における異常を検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１の（ａ）は、実施形態に係る工作機械の例を示す側面図である。図１の（ｂ）は、実施形態に係る工作機械の例を示す側面図である。

【図2】図２の（ａ）は、実施形態に係る工作機械のブレード及びスピンドルの例を示す側面図である。図２の（ｂ）は、実施形態に係る工作機械のスピンドルからブレードが外されている状態の例を示す側面図である。

【図3】図３の（ａ）は、実施形態に係る工作機械のブレード、センサ、スピンドル、及び検査装置の例を示す側面図である。図３の（ｂ）は、実施形態に係る工作機械のブレード、スピンドル、及び検査装置の別の例を示す側面図である。

【図4】図４は、実施形態に係る工作機械におけるセンサの別の例を示す側面図である。

【図5】図５は、実施形態に係る検査装置、及び検査装置の機能を示すブロック図である。

【図6】図６は、実施形態に係る検査装置の機能の詳細の例を示すブロック図である。

【図7】図７の（ａ）は、実施形態に係る検査方法の工程の例を示すフローチャートである。図７の（ｂ）は、実施形態に係る工作機械の加工の工程の例を示すフローチャートである。

【図8】図８は、実施形態に係る検査方法における特定周波数の設定方法の例を示すフローチャートである。

【図9】図９の（ａ）及び（ｂ）のそれぞれは、特定周波数の設定の例を示すグラフである。

【図10】図１０は、実施形態に係る検査方法におけるＦＦＴ演算処理の例を示すフローチャートである。

【図11】図１１は、ブレード破損前後における位相差の例を模式的に示すグラフである。

【図12】図１２は、位相差の時系列グラフの例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下では、図面を参照しながら実施形態の詳細の例について説明する。図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、図面は、理解の容易のため、一部を簡略化又は誇張して描いている場合があり、寸法比率等は図面に記載のものに限定されない。

【0013】

図１の（ａ）及び（ｂ）は、実施形態に係る例示的な工作機械１を示している。例示的な工作機械１は、加工対象物（工作物）であるワークＷに対する加工が可能なダイサである。しかしながら、工作機械は、ダイサ以外の工作機械であってもよい。工作機械１は、一例として、ワークＷを切断加工する。ワークＷは、一例として、ＭＬＣＣ（Multi Layer Ceramic Capacitor：積層セラミックコンデンサ）のグリーンシートであってもよい。ワークＷは、比較的軟質な材料によって構成されてもよい。また、ワークＷはウェハ（又はウェハシート）であってもよい。このように、ワークＷの種類及び材料は特に限定されない。

【0014】

工作機械１は、例えば、スピンドル５と、スピンドル５を回転駆動するスピンドルモータ６と、スピンドルモータ６の回転を制御可能なコントローラ１０（制御部）と、を備える。コントローラ１０は、例えば、工作機械１の各部の動作を制御する。スピンドル５の一端側には、ワークＷの加工（切断加工）を行う工具であるブレード４が取り付けられる。スピンドル５の他端側は、例えば、工作機械１に固定されている。スピンドル５は、一例として、エアスピンドルである。例えば、コントローラ１０は、スピンドルモータ６によるスピンドル５の回転、ワークＷの搬送、又はワークＷの位置決めを制御する。これにより、ワークＷに対する加工が行われる。

【0015】

図１では、一例として、鉛直方向をＺ方向、スピンドル５の軸線が延びる方向をＹ方向、Ｚ方向及びＹ方向の双方に直交する方向をＸ方向として示している。例えば、工作機械１は、ワークＷが載せられると共にワークＷを回転させるθテーブル８と、θテーブル８の下部に位置してワークＷをＸ方向に搬送するＸテーブル７とを備える。しかしながら、ワークＷを搬送（又は回転）させるための構成は、Ｘテーブル７及びθテーブル８に限られず、適宜変更可能である。

【0016】

ところで、ブレード４では、ワークＷに対して加工を行っているうちに欠損が生じることがある。また、ブレード４に異物（例えば加工屑又は汚れ）が付着することがある。このように、ブレード４に異常が生じると、例えば、ブレード４によるワークＷの切断性能が低下したり、ワークＷに対する加工品質が劣化する可能性がある。具体例として、ワークＷの切断面に異物が付着したり、切断面の形状不良が生じたりして、最終製品としてのワークＷの品質に影響が生じる懸念がある。従って、ブレード４に異常が生じた場合に、ブレード４の当該異常を速やかに検出することが求められる。ブレード４の異常を速やかに検出できる場合、ワークＷの品質への影響を抑えて、高品質なワークＷの加工が可能となる。

【0017】

実施形態に係る工作機械１は、例えば、ブレード４の異常有無を検査する検査装置１００を備える。検査装置１００は、スピンドル５の振動を検出する複数のセンサと、ブレード４の異常判定を行う異常検知システム２０（判定部）とを備える。複数のセンサは、ワークＷを加工可能なブレード４が取り付けられる第１位置５ａに生じる振動を検知可能である。複数のセンサとして、例えば、第１センサ２ａ、及び第１センサ２ａとは異なる第２センサ２ｂが設けられる。第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂは、例えば、後に詳述する異常検知システム２０にセンサデータを送信する。

【0018】

一例として、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのそれぞれは、ケーブル３を介して異常検知システム２０に接続されている。しかしながら、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのそれぞれと、異常検知システム２０との接続態様は、ケーブル３等の有線接続に限られず、例えば、無線接続であってもよい。例えば、異常検知システム２０は、工作機械１のコントローラ１０と通信可能とされている。

【0019】

例えば、スピンドル５には、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂが取り付けられている。しかしながら、スピンドル５に取り付けられるセンサの数は、２に限られず、３以上のセンサが取り付けられていてもよい。すなわち、検査装置１００は、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂの他に、更に第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂとは別のセンサを備えていてもよい。第１センサ２ａは、スピンドル５の振動を検知可能な振動センサを含んでもよい。この場合、第１センサ２ａは、加速度をピックアップする加速度センサ、速度センサ、変位センサ、ＡＥ（Acoustic Emission）センサ、及び音響センサ（例えば、マイクロホン、又は音響ピックアップ等）のいずれかであってもよい。このように、第１センサ２ａとしては、種々のセンシングデバイスを用いることが可能である。第２センサ２ｂについても同様である。

【0020】

第１センサ２ａは、例えば、スピンドル５の外筒に取り付けられる。第１センサ２ａは、スピンドル５に接触していてもよいし、スピンドル５から離間していてもよい。第１センサ２ａがスピンドル５に接触している場合、例えば、第１センサ２ａは、接着によってスピンドル５に固定されていてもよいし、機械的固定手段によってスピンドル５に固定されていてもよい。接着としては、例えば、両面テープ等のテープによる接着、又は接着剤による接着が挙げられる。機械的固定手段としては、例えば、ボルトナット接合、ネジ接合、又はラッチ係合、が挙げられる。

【0021】

第１センサ２ａは、スピンドル５に直接固定されていてもよいし、固定部材（例えばセンサ固定治具）を介してスピンドル５に固定されていてもよい。固定部材に対する第１センサ２ａの固定は、上記同様、接着による固定であってもよいし、機械的固定手段（一例としてネジ止め）による固定であってもよい。また、当該固定部材は、スピンドル５に対して着脱可能に固定されていてもよい。例えば、スピンドル５に磁性体が固定されており、当該磁性体を介して第１センサ２ａがスピンドル５に着脱可能とされていてもよい。スピンドル５に対する第２センサ２ｂの取付態様については、例えば、第１センサ２ａと同様である。

【0022】

スピンドル５に対する第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂの場所は可変であってもよい。例えば、スピンドル５は第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂの位置決め構造を備えていてもよい。位置決め構造としては、例えば、一定間隔を空けて配置された第１センサ２ａ用及び第２センサ２ｂ用のネジ穴、又は、一定間隔を空けて配置された第１センサ２ａ用及び第２センサ２ｂ用の磁性体が挙げられる。

【0023】

次に、スピンドル５とブレード４の詳細の例について説明する。図２の（ａ）はスピンドル５にブレード４が装着されている状態の例を示し、図２の（ｂ）はスピンドル５からブレード４が外されている状態の例を示している。例えば、スピンドル５は、スピンドル外筒５１と、スピンドル外筒５１の内部に設けられるスピンドル軸５２と、スピンドル外筒５１及びスピンドル軸５２の間に介在する軸受５３ａ，５３ｂとを備える。例えば、ブレード４はフランジ４１によって固定されており、フランジ４１は第１フランジ４２ａ、第２フランジ４２ｂ及び締結ボルト４３を備える。例えば、スピンドル外筒５１に第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂが取り付けられる。

【0024】

例示的なスピンドル５では、スピンドル外筒５１及びスピンドル軸５２が、軸受５３ａ，５３ｂによってラジアル方向に支持されると共に、軸受ナット５５によってスラスト方向に固定される。例えば、ブレード４は、フランジ４１によってスピンドル軸５２に固定される。具体例として、第１フランジ４２ａは、スピンドル軸５２のブレード４側に位置するテーパ部が挿入された状態で第２フランジ４２ｂと共にブレード４を挟み込み、第２フランジ４２ｂと共にブレード４を挟み込んだ状態で締結ボルト４３によって締結される。ブレード４を挟み込む第１フランジ４２ａ及び第２フランジ４２ｂと締結ボルト４３とは、第１フランジ４２ａに挿入されたスピンドル軸５２のテーパ部に取付ナット５４が締結されることによってスピンドル５に固定される。なお、スピンドル５及びブレード４の構造の詳細は、上記の例に限定されることはなく、適宜変更可能である。

【0025】

図３の（ａ）及び（ｂ）のそれぞれは、検査装置１００を構成する第１センサ２ａ、第２センサ２ｂ、及び異常検知システム２０の配置態様の例を示している。図３の（ａ）に示されるように、異常検知システム２０は、コントローラ１０が内蔵された工作機械１の本体１Ａとは別体とされていてもよい。この場合、異常検知システム２０は、既存の工作機械１の本体１Ａに後付可能な装置であってもよい。また、異常検知システム２０は、本体１Ａと一体とされていてもよいし、図３の（ｂ）に示されるように、本体１Ａに内蔵されていてもよい。第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのそれぞれと異常検知システム２０とがケーブル３を介して互いに接続されている場合、ケーブル３は、工作機械１の外部に延びていてもよいし、工作機械１の内部に配置されていてもよい。

【0026】

第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂの配置の例について説明する。例えば、第１センサ２ａは、第２センサ２ｂと比較してブレード４の回転による影響を検知しやすい位置に配置される。すなわち、第１センサ２ａはブレード４の回転による影響を検知しやすい第１位置５ａに配置され、第２センサ２ｂは第１位置５ａに比べてブレード４の回転による影響を受けにくい第２位置５ｂに配置される。換言すると、第２位置５ｂは、第１位置５ａに比べて、ブレード４の回転による影響を検知しにくい位置であってもよい。検査装置１００は、第１センサ２ａで検知した振動、及び第２センサ２ｂで検知した振動、の特定周波数における特徴量（例えば、後述する位相差）に基づいてブレード４の異常を検出可能である。特定周波数については後に詳述する。

【0027】

例えば、ブレード４に異常が生じていなければ、ワークＷの加工前後において特定周波数における特徴量が一定である（又は殆ど変わらないか、変動が比較的小さい）。一方、ワークＷの加工中にブレード４に異常が生じた場合、ブレード４の異常が少なくとも第１位置５ａにおける振動に影響すると考えられるので、加工前後で特徴量が変動する。本実施形態において、「加工前」は、加工直前だけでなく、加工を行う前のあらゆるタイミングを含んでおり、「加工後」は、加工直後だけでなく、加工を行った後のあらゆるタイミングを含む。また、第１センサ２ａが配置される第１位置５ａは、当該変動をセンシングしやすい位置であってもよい。

【0028】

例えば、第１センサ２ａがスピンドル５のＹ方向の中央よりもブレード４側に配置され、第２センサ２ｂがスピンドル５のＹ方向の中央よりも固定側（一例としてスピンドルモータ６側）に配置されてもよい。例えば、第１センサ２ａはスピンドル５においてブレード４の回転に起因したスピンドル５の振動を検知可能な第１位置５ａに配置され、第２センサ２ｂはスピンドル５において第１位置５ａよりもブレード４の回転に起因したスピンドル５の振動が小さい第２位置５ｂに配置されてもよい。

【0029】

なお、「ブレードの回転に起因したスピンドルの振動」としては、例えば、ブレード４の回転による工作機械１の回転体部品の共振に起因したスピンドル５の振動が挙げられる。また、第１センサ２ａはスピンドル５においてブレード４の回転に起因したスピンドル５の振動の周波数を検知可能な第１位置５ａに配置され、第２センサ２ｂはスピンドル５において第１位置５ａで検知される振動の周波数とは異なる周波数の振動を検知可能な第２位置５ｂに配置されてもよい。

【0030】

第１位置５ａ及び第２位置５ｂは、スピンドル５に取り付けられたブレード４が回転したときの振動を予め測定することによって定められてもよい。第１位置５ａ及び第２位置５ｂは、例えば、ブレード４が取り付けられたスピンドル５のモデルをコンピュータのシミュレーション環境において構築し、ブレード４の回転に伴う振動をシミュレーションすることによって定められてもよい。このシミュレーションとしては、例えば、振動モード解析（固有値解析）が挙げられる。例えば、この振動モード解析を用いて実測値からモード（固有振動数）を算出し、共振応答（ものの揺れ方）、変形、又は応力集中部分を可視化するシミュレーションが可能である。

【0031】

図４は、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂの配置の別の例を示している。スピンドル５の回転方向（周方向）における第１センサ２ａの位置と、スピンドル５の回転方向における第２センサ２ｂの位置とが互いに同一であってもよい。また、図４に示されるように、スピンドル５の回転方向における第１センサ２ａの位置と、スピンドル５の回転方向における第２センサ２ｂの位置とが互いに異なっていてもよい。

【0032】

例えば、第１センサ２ａがスピンドル５の第１位置５ａに配置され、第２センサ２ｂが第１センサ２ａからある特定の距離Ｄ以上離間した第２位置５ｂに配置されてもよい。一例として、距離Ｄは、スピンドル５のＹ方向のブレード４側に位置する第１基準線Ｌ１と、スピンドル５のＹ方向のブレード４との反対側に位置する第２基準線Ｌ２との間の距離である。距離Ｄは、例えば、第１位置５ａにおいて測定された振動の特定周波数の位相と、第２位置５ｂにおいて測定された振動の特定周波数の位相と、の位相差が基準値以上となる距離である。当該基準値は、例えば、実験又はシミュレーションによって予め定められてもよい。第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂは、当該基準値以上の位相差を検出可能な位置であれば、任意の場所に配置することが可能である。

【0033】

次に、図５を参照しながら検査装置１００のシステム構成の例について説明する。前述したように、検査装置１００は、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂと、異常検知システム２０とを備える。異常検知システム２０は、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのそれぞれから得られた情報に応じてスピンドル５に取り付けられたブレード４の異常を判定する、例えば、異常検知システム２０は、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのそれぞれと接続されている。

【0034】

異常検知システム２０は、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのそれぞれから出力されたセンサ信号を入力信号として受け付ける。センサ信号は、例えば、第１センサ２ａからの第１信号Ｓ１、及び第２センサ２ｂからの第２信号Ｓ２を含む。すなわち、異常検知システム２０は、スピンドル５が特定回転数により回転した場合における、第１センサ２ａから得られたスピンドル５の振動を表す第１信号Ｓ１と、第２センサ２ｂから得られたスピンドル５の振動を表す第２信号Ｓ２と、に基づいてブレード４の異常を判定する。特定回転数については後に詳述する。

【0035】

異常検知システム２０は、工作機械１と通信可能に接続されており、例えば、コントローラ１０と通信可能に接続されている。一例として、異常検知システム２０は、工作機械１との間で各種データ又はコマンドを送受信可能であってもよい。異常検知システム２０は、工作機械１と直接接続されていてもよく、工作機械１とデータ及びコマンドの送受信を行ってブレード４の異常検知の各処理を工作機械１と連動して実行してもよい。

【0036】

なお、異常検知システム２０は、コントローラ１０に接続されていなくてもよい。例えば、異常検知システム２０がデータを入力するデータ入力部を備え、当該データ入力部を通じてオペレータが異常検知システム２０にデータ入力を行ってもよい。当該データ入力部は、オペレータによる入力操作を受付可能であると共に、オペレータに対する情報の表示を行ってもよい。当該データ入力部は、オペレータに対して情報を表示する操作パネルを備えていてもよい。オペレータは、当該データ入力部を介して工作機械１の稼働状況の情報、又は異常検知処理の開始指示を異常検知システム２０に入力してもよい。また、異常検知システム２０によるブレード４の異常の判定結果が上記の操作パネルを介してオペレータに通知されてもよい。

【0037】

例示的な異常検知システム２０は、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのそれぞれに接続されたセンサデータ入力部２１と、ブレード４の異常を検知する異常検知部２２とを備える。異常検知システム２０は、更に、ストレージ２３を備えていてもよい。異常検知システム２０は、そのハードウェア構成として、センサアンプ、Ａ／Ｄ変換器、ＣＰＵユニット、ＨＵＢ、ディスプレイ及びストレージの少なくともいずれかを備えていてもよい。

【0038】

センサデータ入力部２１は、例えば、第１センサ２ａからの第１信号Ｓ１と第２センサ２ｂからの第２信号Ｓ２とを異常検知部２２が処理可能なデータに変換する。センサデータ入力部２１は、当該変換を行ったデータを異常検知部２２に提供する。センサデータ入力部２１は、例えば、第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２のそれぞれを増幅する増幅器（アンプ）としての機能を含む。一例として、センサデータ入力部２１は、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのそれぞれへの駆動電力を供給するセンサ電源としての機能を備えていてもよい。センサデータ入力部２１は、第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２のそれぞれがアナログ信号である場合、当該アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換機能を備えていてもよい。一例としてのセンサデータ入力部２１は、異常検知システム２０の電源、アンプ、及びＡ／Ｄ変換器を備える。

【0039】

しかしながら、センサデータ入力部２１の構成は上記の例に限定されない。例えば、第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２のそれぞれがデジタル信号である場合には、センサデータ入力部２１は上記Ａ／Ｄ変換機能を有しなくてもよい。また、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのそれぞれが無線通信機能を備える場合には、センサデータ入力部２１が第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのそれぞれからの無線通信を処理する機能を備えてもよい。

【0040】

以上のように、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのそれぞれとセンサデータ入力部２１との接続態様、並びに、第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２のそれぞれの形式等は特に限定されない。但し、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのそれぞれとセンサデータ入力部２１とが有線接続されていて且つ第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２が共にアナログ信号である場合には、チャネル間の周波数のずれが生じないので、チャネルの時間遅れ等の問題を生じにくくすることができる。

【0041】

異常検知部２２は、センサデータ入力部２１から提供されたセンサデータを分析して工作機械１におけるブレード４に異常が生じているか否かを判定する。異常検知部２２は、異常検知のための前述した基準値（例えば、基準となる位相差、具体的には、基準となる第１センサ２ａからの第１信号Ｓ１と第２センサ２ｂからの第２信号Ｓ２との位相差）を設定する。例えば、異常検知部２２は、ワークＷの加工後のタイミングにおいてスピンドル５を特定回転数で回転（ワークＷを加工していない状態における空転）することによって、特定周波数の振動データを取得する。

【0042】

例えば、異常検知部２２は、取得した振動データから第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との位相差を算出する。異常検知部２２は、前述した基準値と、ワークＷを加工した後における第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２の位相差と、を比較してブレード４の異常の有無を判定する。具体例として、異常検知部２２は、基準値と、加工後の第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２の位相差と、の差分を閾値と比較することによって、ブレード４の異常有無を判定する。

【0043】

異常検知部２２は、工作機械１のコントローラ１０と通信可能に接続されていてもよい。異常検知部２２は、コントローラ１０から各種データを取得可能であってもよい。異常検知部２２は、例えば、コントローラ１０から、ブレード４の異常検知処理を開始するトリガを受信してもよい。一例として、異常検知部２２は、工作機械１の稼働状況を表す情報を取得可能であってもよい。工作機械１の稼働状況を表す情報とは、例えば、スピンドルモータ６等、工作機械１のモータの回転制御の情報、又は加工等の工程の開始若しくは停止に関する情報が挙げられる。異常検知部２２は、例えば、センサデータ、異常検知処理の工程において生成されたデータ、及び異常検知の結果（判定結果）をストレージ２３に提供してもよい。

【0044】

ストレージ２３は、異常検知部２２によって得られたデータを記憶（記録）する記憶装置である。ストレージ２３の構成は特に限定されない。例えば、ストレージ２３は、組み込み型の記憶装置（一例として、内蔵ＳＳＤ（Solid State Drive）又はＨＤＤ（Hard Disk Drive））であってもよいし、周辺機器として接続可能な外付け型記憶装置であってもよい。更に、ストレージ２３は、通信ネットワークを介して接続可能な記憶装置（一例としてＮＡＳ（Network Attached Strage））等であってもよい。また、ストレージ２３はクラウドストレージであってもよい。ストレージ２３の記憶方式は特に限定されない。

【0045】

ストレージ２３としての記憶装置の種類は、入手性、記憶容量、ＲＷ（Read/Write）性能、又は耐久性等を鑑みて適宜選択されうる。ストレージ２３は、一例として、ＨＤＤ／ＳＳＤである。ストレージ２３は、例えば、異常検知部２２によるブレード４の判定結果のログを記録する。しかしながら、判定結果を記憶しない場合には、異常検知システム２０からストレージ２３を省略することも可能である。

【0046】

図６は、異常検知部２２の機能の詳細を示す機能ブロック図である。図６に例示されるように、異常検知部２２は、機能的構成要素として、ＦＦＴ演算部２２ａと、位相演算部２２ｂと、判定処理部２２ｃとを備える。異常検知部２２は、更に、管理部２２ｄを備えてもよい。異常検知部２２の機能的構成要素は、異常検知システム２０に実装されたソフトウェアプログラムによって実現されてもよいし、専用のハードウェア（一例としてＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等）によって実現されてもよい。また、異常検知部２２の機能的構成要素は、ソフトウェアプログラムと専用又は汎用ハードウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。

【0047】

管理部２２ｄは、異常検知部２２の各部を統括制御する機能を有し、例えば、異常検知部２２による異常検知処理のプロセスを制御するように構成されていてもよい。管理部２２ｄは、異常検知システム２０が工作機械１と接続されている場合には、工作機械１との間で各種のデータ又はコマンドの送受信を行ってもよい。各種のデータ又はコマンドとは、異常検知処理の開始若しくは終了のトリガ、異常検知のためのスピンドル５の回転（回転数等）の制御、又は異常判定の結果、等が挙げられる。

【0048】

管理部２２ｄは、基準値（基準となる位相差）の初期値を設定してもよい。管理部２２ｄは、異常判定のために回転（空転）させるスピンドル５の特定回転数を設定してもよい。管理部２２ｄは、前述した特定周波数を設定してもよい。なお、基準値、特定回転数、及び特定周波数は、予め異常検知システム２０に設定された値であってもよいし、異常検知システム２０を操作するオペレータによって設定可能な値であってもよい。

【0049】

ＦＦＴ演算部２２ａは、特定のタイミングでスピンドル５を空転させたときに第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのそれぞれによって測定されたスピンドル５の振動のセンサデータをＦＦＴ処理する。なお、この空転のときのスピンドル５の回転数が特定回転数に相当する。このように、特定回転数で回転するスピンドル５を第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂが測定することにより、ＦＦＴ演算部２２ａは、ブレード４の異常判定に用いられる特定周波数の成分のデータを抽出する。特定回転数及び特定周波数は、異常検知システム２０に予め与えられていてもよいし、異常検知システム２０によって算出されるものであってもよい。特定回転数及び特定周波数の設定方法については後に詳述する。

【0050】

位相演算部２２ｂは、例えば、ＦＦＴ演算部２２ａによって抽出された特定周波数の振動成分について、第１センサ２ａから得られた振動成分（第１信号Ｓ１）の位相と、第２センサ２ｂから得られた振動成分（第２信号Ｓ２）の位相との位相差を算出する。判定処理部２２ｃは、例えば、位相演算部２２ｂによって算出されたワークＷの加工後の位相差と、基準値とを比較してブレード４の異常有無を判定する。一例として、判定処理部２２ｃは、加工後の位相差と基準値との差分が閾値未満である場合にブレード４に異常が発生していないと判定し、加工後の位相差と基準値との差分が当該閾値以上である場合にブレード４に異常が発生していると判定してもよい。基準値及び閾値については後に詳述する。

【0051】

次に、本実施形態に係るブレード４の検査方法の工程の例について図７を参照しながら説明する。以下では、ブレード４の異常を判定する判定方法の例について説明する。ブレード４の異常判定は、１つのワークＷに対する加工が完了する度に行われてもよいし、１ロット（一定単位の数のワークＷの加工）が完了する度に行われてもよく、ブレード４の異常判定のタイミング及び頻度は特に限定されない。但し、工作機械１の生産性（例えば単位時間あたりのアウトプット）に対する影響を抑える観点では、ブレード４の異常判定は、ワークＷの加工以外のタイミングで行われるのがよい。また、ブレード４の異常判定は、工作機械１の加工以外の工程と並行して実行されてもよい。

【0052】

まず、異常判定のための基準データ（例えば基準値）を設定する（ステップＳ１１）。例えば、ワークＷを加工する前に、基準値が設定される。具体例として、工作機械１の起動後且つワークＷの加工前に、スピンドル５をＺ方向に沿って上昇させスピンドル５を特定回転数（一例として２００００ｒｐｍ、回転周波数：３３３Ｈｚ）で回転（空転）させる。そして、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのそれぞれによって特定回転数で回転させたときにおけるスピンドル５の振動を計測し、当該振動のうち特定周波数（一例として８．１７ｋＨｚ）の振動について、第１センサ２ａの計測値と第２センサ２ｂの計測値との間の位相差を計算する。このように加工前に計算した位相差が基準値として設定される。

【0053】

次に、ワークＷを加工する（ステップＳ１２）。図７の（ｂ）は、ワークＷの加工の工程の例を示すフローチャートである。図７の（ｂ）に示されるように、工作機械１によるワークＷの加工を行う前に、例えば、初期処理及びワーク待ちを行い（ステップＳ２１、ステップＳ２２）、その後、ワークＷの搬送を行う。初期処理は、例えば、工作機械１の起動後、又は工作機械１の一定時間稼働後に行われる工作機械１の各種処理を示している。ワーク待ちは、ワークＷが工作機械１にセットされるのを待つことを示している。

【0054】

このとき、ワークＷは所定の加工位置に搬送される。一例として、ワークＷはＸテーブル７によってブレード４の下部にまで搬送される（ステップＳ２３）。その後、ワークＷを加工状態にセットする。例えば、θテーブル８によってブレード４に対するワークＷの位置の微調整を行ってワークＷのセットを行った後に、ブレード４によってワークＷを加工する（ステップＳ２４、ステップＳ２５）。なお、ワークＷの加工前又は加工後に前処理又は後処理が行われてもよい。更に、ワーク待ち、ワークＷの搬送、及びワークＷのセットの少なくともいずれかと並行して、異常判定のためのセンサデータが計測されてもよい（スピンドル５を回転して第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂによる測定がなされてもよい）。また、ワーク待ち、ワークＷの搬送、及びワークＷのセットの少なくともいずれかと並行して、ステップＳ１１における基準データを設定する処理が実行されてもよい。

【0055】

加工の更なる具体例として、ブレード４をＺ方向に沿って下降させ、ワークＷにブレード４で切れ込みを入れ、ワークＷとブレード４をＸ方向に相対的に動かしてワークＷを切削加工する。そして、ワークＷの幅以上にブレード４をＸ方向に相対移動させた後にＺ方向に沿って上昇させ、ワークＷをＹ方向に移動させた後、上記と同様、ワークＷを複数箇所切削加工してもよい。以上のようにワークＷに対する加工を行った後には、例えばＸテーブル７によってワークＷを搬送し、ワークＷに対して次工程を実行し（ステップＳ２６）、ワークＷの加工の一連の工程が完了する。なお、ワークＷの加工の工程は、上記の例に限られず、更に別の工程を備えていてもよいし、前述した工程の一部が省略されてもよい。

【0056】

ワークＷの加工を行った後には、例えば、ワークＷの加工後における第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂからのセンサデータを取得する（ステップＳ１３）。具体例として、ワークＷの加工後、改めてスピンドル５を特定回転数（一例として２００００ｒｐｍ）で回転させる。例えば、このスピンドル５の回転は５秒程度行う。そして、スピンドル５を回転させているときに第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのそれぞれがスピンドル５の振動を計測し（振動を複数のセンサが検知する工程）、特定周波数（一例として８．１７ｋＨｚ）の振動について第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂの位相差を計算する。

【0057】

そして、ブレード４の異常判定を行う（ブレードの異常を判定する工程、ステップＳ１４）。具体例として、ＦＦＴ演算部２２ａが第１センサ２ａの振動データと第２センサ２ｂの振動データとをＦＦＴ解析し、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂごとに特定周波数の成分の振動データを抽出する。そして、抽出された第１センサ２ａの振動データと第２センサ２ｂの振動データとの位相差（加工後位相差）を位相演算部２２ｂが算出する。その後、判定処理部２２ｃが加工後位相差と基準値とを比較してブレード４の異常有無の判定を行う。

【0058】

判定処理部２２ｃは、例えば、ステップＳ１３で得られた加工後の位相差と、基準値との比較を行ってブレード４の異常有無の判定を行う。具体例としては、ステップＳ１５において、加工後の位相差と基準値との差分が閾値以上であるか否かに応じてブレード４の異常判定を行う。例えば、加工後の位相差と基準値との差分が閾値以上である場合には異常と判定してステップＳ１７に移行し（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、加工後の位相差と基準値との差分が当該閾値以上でない場合には異常でないと判定する（ステップＳ１５においてＮＯ）。

【0059】

例えば、異常でないと判定された場合には、ステップＳ１６に移行して、基準データを更新してもよい（ステップＳ１６）。このとき、位相差の判定の基準となる基準値を更新してもよい。ステップＳ１７では、ステップＳ１４及びステップＳ１５において判定されたブレード４の異常判定の結果が出力される。異常判定の結果の出力の態様は、特に限定されない。例えば、ブレード４が異常と判定されたときに、アラームを出力してもよいし、工作機械１の動作を停止させてもよい。

【0060】

また、ブレード４の異常の程度を複数段階としてもよい。例えば、ブレード４の異常の程度として、より重度な第１異常と、軽度な第２異常を含んでいてもよい。この場合、例えば、ブレード４が第２異常と判定されたときにアラームを出力し、ブレード４が第１異常と判定されたときに工作機械１の動作を停止させてもよい。以上のようにブレード４の異常判定の結果を出力した後に一連の工程を完了する。

【0061】

前述したブレード４の検査方法の例についてまとめると、当該検査方法は、ワークＷの加工後に特定回転数でスピンドル５を空転する工程、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのそれぞれによって特定周波数の振動を測定する工程、測定された振動の位相差を算出する工程、算出した位相差（加工後位相差）と基準値との差分を算出する工程、並びに、算出した差分と閾値とを比較してブレード４に異常が生じたか否かを判定する工程、を備える。

【0062】

しかしながら、ブレード４の検査方法の工程は、必ずしも上記に限定されず、適宜変更可能である。例えば、予め収集した学習データ（ブレード４の破損前後のデータ）を用いて、加工後位相差と基準値との差分を説明変数とし、破損の有無を目的変数とした分析処理を行うことによってブレード４の異常判定の判定モデルを作成してもよい。判定モデルの出力は、例えば、破損の有無を示すラベルによって行われてもよく（分類モデル）、ブレード４が破損している確率を示す数値によって行われてもよい（回帰モデル）。これらの判定モデルに、算出した加工後位相差が入力（適用）されることによって、ブレード４の破損の有無が判定されてもよい。ブレード４の検査方法の工程に、統計モデル又は機械学習モデルが用いられてもよい。

【0063】

次に、異常判定のためにスピンドル５を回転させるときの回転数である特定回転数について説明する。特定回転数は、ブレード４を交換したとき、又は、ブレード４が異常であると判定された後であってドレッシング等で修正を行ったときに求められてもよい。例えば、ある基本周波数Ｆｍでスピンドルモータ６を回した場合のスピンドル５の振動のパワースペクトラムを算出し、そのスピンドルモータ６の基本周波数Ｆｍの両側にサイドバンドとなるピークの周波数（例えば第１周波数Ｆ１及び第２周波数Ｆ２）が現れる回転数を特定回転数として特定する。

【0064】

図８及び図９に例示されるように、まずスピンドルモータ６の基本回転数を初期値として設定する（ステップＳ３１）。初期値は、例えば、スピンドル５の回転軸の固有振動数のＮ倍（又はその周辺）としてもよい（Ｎは実数）。このＮの値は、実験結果等から予め定められた値であってもよいし、Ｎ＝１．０から始めて１００ｒｐｍ又は１０００ｒｐｍ単位で回転数を変えながら探索されてもよい（総当たり的にスイープする探索によって定められてもよい）。

【0065】

この探索の過程で上記基本周波数Ｆｍのピークの両側に、略同じ間隔でサイドバンド成分のピーク（適切なサイドバンドである第１周波数Ｆ１及び第２周波数Ｆ２）が検出されるかどうかを確認する（ステップＳ３２）。一例として、スピンドル５の［軸の固有振動数のＭ倍（Ｍは実数）±｛（軸の固有値）±フランジの固有値｝］に合致する周波数をサイドバンド成分としてもよい。しかしながら、サイドバンド成分の求め方は上記の例に限られず適宜変更可能である。例えば、上記の「軸」は前述したスピンドル５のスピンドル軸５２に相当し、「フランジ」は前述したフランジ４１に相当する。

【0066】

そして、適切なサイドバンド成分が検出された場合には、そのときの回転数を特定回転数として設定する。一方、適切なサイドバンド成分が検出されない場合には、上記のＮの値を変更したり、基本回転数Ｆｍを一定量増減させたりして、基本回転数Ｆｍを設定し直す。図９の（ａ）は、適切なサイドバンドの例をグラフの実線（図中の「選定ＯＫ」）で示し、適切でないサイドバンドの例をグラフの破線（図中の「選定ＮＧ」）で示している。適切なサイドバンドの例では、基本周波数Ｆｍと、基本周波数Ｆｍより高い第１周波数Ｆ１と、基本周波数Ｆｍより低い第２周波数Ｆ２と、に振動のピークが検出され、第１周波数Ｆ１と基本周波数Ｆｍとの差が、基本周波数Ｆｍと第２周波数Ｆ２との差と同程度となる。一方、適切でないサイドバンドの例では、第１周波数Ｆ１と基本周波数Ｆｍとの差が、基本周波数Ｆｍと第２周波数Ｆ２との差と同程度でない。ここで、「同程度」とは、完全に同一である場合に限られず、例えば、グラフ上において同一であると視認できる程度の場合、及び２つの値の差が所定値以下である場合も「同程度」に含まれる。

【0067】

一例として、基本周波数Ｆｍの値、第１周波数Ｆ１の値、及び第２周波数Ｆ２の値の関係は、以下の式（１）、式（２）及び式（３）のように表されてもよい。
ａ×Ｆ０×Ｎ ≦ Ｆｍ ≦ ｂ×Ｆ０×Ｎ ・・・（１）
Ｆ１＝Ｆｍ＋｛Ｆ０±α｝ ・・・（２）
Ｆ２＝Ｆｍ−｛Ｆ０±α｝ ・・・（３）
上記の式（１）において、Ｆ０はスピンドル５の回転軸の固有振動数、Ｎは２以上の自然数、ａは実数、ｂはａより大きい実数、をそれぞれ示している。一例として、ａの値は０．８であり、ｂの値は１．２である。また、上記の式（２）、式（３）において、αはスピンドル５の一部を構成するフランジ４１の固有振動数を示している。

【0068】

前述したように、例示的な位相演算部２２ｂは、第１センサ２ａ（第１信号Ｓ１）から抽出されたスピンドル５の振動のうち特定周波数の成分の振動の位相と、第２センサ２ｂ（第２信号Ｓ２）から抽出されたスピンドル５の振動のうち当該特定周波数の成分の振動の位相と、の位相差を位相差データとして生成する。ここで、特定周波数について詳細に説明する。

【0069】

まず、ワークＷの加工前においてスピンドル５を空転し、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのそれぞれによって加工前の振動を測定する。例えば、図９の（ｂ）に示されるように、ＦＦＴ演算部２２ａは、測定された加工前の振動についてＦＦＴスペクトラムを正常ＦＦＴ波形として測定する（ステップＳ３３）。なお、図９の（ｂ）のグラフにおいて、横軸は周波数を示しており、縦軸は振幅を示している。

【0070】

そして、ワークＷの加工後においてスピンドル５を空転し、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのそれぞれによって加工後の振動を測定する。このとき、ＦＦＴ演算部２２ａは、測定された加工後の振動についてＦＦＴスペクトラムを加工後のＦＦＴ波形として生成する（ステップＳ３４）。

【0071】

ＦＦＴ演算部２２ａによって生成されたＦＦＴスペクトラムのうち、例えば、加工前後における振幅の変動が比較的大きい周波数を特定周波数として抽出する（ステップＳ３５）。なお、加工前後における振幅の変動が最も大きい周波数だけでなく、当該周波数を中心とした一定範囲の帯域Ｈに含まれるピークを有する複数の周波数が設定されてもよい。すなわち、複数の特定周波数が選択されてもよい。

【0072】

上記とは別の特定周波数の設定方法について説明する。この設定方法において、特定周波数は、例えば、ブレード４が破損する前後のデータを実験等によって予め収集し、当該収集したデータに基づいて設定されてもよい。具体例として、ワークＷの加工前及び加工後のそれぞれにおいてスピンドル５を特定回転数によって空転し、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂによって加工前及び加工後のそれぞれの振動を測定する。

【0073】

図１０に示されるように、測定した振動のそれぞれに対して、例えば、センサデータ入力部２１がＡ／Ｄ変換を行い、ＦＦＴ演算部２２ａがＦＦＴ計算を行う（ステップＳ４１，ステップＳ４２）。そして、測定した加工前後の振動のそれぞれに対し、ある周波数における第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂの位相差を、周波数を変えながら（総当たり的に）計算する（ステップＳ４３）。

【0074】

一例として、周波数０．２Ｈｚから１０．０ｋＨｚ（１００００Ｈｚ）まで０．２Ｈｚ間隔で加工前後の振動のスペクトルデータを取得し、それぞれのスペクトルデータについて位相差を計算する（上記の例の場合５００００×２の数のデータに対して計算を行う）。そして、上記の計算の結果、ブレード４の破損前後の位相差の変化が顕著な周波数を特定周波数として設定する（ステップＳ４４）。なお、最も顕著な周波数の１つを特定周波数として特定してもよいし、最も顕著な周波数から上位Ｘ個（Ｘは自然数）の周波数を特定周波数として特定してもよい。すなわち、特定周波数の数は、単数であってもよいし、複数であってもよい。

【0075】

前述したように、異常検知部２２は、基準値と、加工後の第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２の位相差と、の差分を閾値と比較することによって、ブレード４の異常有無を判定する。以下では、上記の閾値の設定について説明する。例えば、閾値は、ブレード４が破損する前後のデータを予め収集し、収集したデータに基づいて設定されてもよい。すなわち、閾値は、予め行った実験の結果から定められてもよい。また、閾値は、機械学習によって設定されてもよい。

【0076】

具体例として、ワークＷの加工前後でスピンドル５を特定回転数により回転し、特定周波数の位相差データを収集する。そして、図１１に示されるように、例えば、初期値を０とした場合における位相差の変化量の絶対値を算出し、ブレード４が破損する前後における位相差の絶対値についてヒストグラムを作成する。例えば、作成したヒストグラムから、破損と無破損との境目の位相差となる閾値Ｖを設定する。なお、複数の特定周波数が設定されている場合には、複数の閾値Ｖを設定することも可能である。

【0077】

次に、上記の基準値の設定について図１２の例を参照しながら説明する。図１２は、ワークＷの加工のロットと第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂの位相差との関係を模式的に示すグラフである。図１２のグラフ中の初期値は、例えば、最初のロット（一例として、工作機械１を起動（若しくは再起動）した後の初のロット、又は新たな工程に組み替えた後の初のロット）におけるワークＷの加工前に設定される位相差の値である。

【0078】

一例として、最初のロット（１ロット目）の開始時点（ワークＷの加工前）に、例えば、特定回転数でスピンドル５を空転し、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのそれぞれによって特定周波数の振動をＦＦＴ演算部２２ａが抽出する。例えば、位相演算部２２ｂが第１センサ２ａと第２センサ２ｂの位相差を算出し、算出した位相差を基準値とする。基準値は、１ロット目の前に算出した位相差の値をそのまま用いてもよいし、ある特定のタイミング、又は一定のタイミングで更新されてもよい。

【0079】

例えば、図１２に示されるように、基準値は、ロット毎に更新されてもよい。すなわち、ある単位の数のワークＷの加工が終わったときに基準値が更新されてもよい。図１２は、基準値と閾値との関係の例を示している。図１２の例では、１ロットの加工が完了した後であってブレード４に異常が生じていないと判定されたときに、当該ロットの終了時点における位相差（加工後位相差）を用いて基準値が更新される例を示している。

【0080】

例えば、初期値である基準値（１）が、１ロット目終了後に基準値（２）、２ロット目終了後に基準値（３）、３ロット目終了後に基準値（４）と基準値が大きくなるにつれて閾値が閾値ａ、閾値ｂ、閾値ｃ、閾値ｄと大きくなってもよい。この場合、例えば、基準値の増加に伴って増加した閾値ｄを基にブレード４の異常判定が行われる。しかしながら、閾値は基準値の増加に伴って増加しなくてもよく、例えば、基準値の増加に伴って増加しない閾値ａを基にブレード４の異常判定が行われてもよい。このように、基準値と閾値との関係は適宜変更可能である。

【0081】

以上、特定回転数の設定、特定周波数の設定、閾値の設定、及び基準値の設定、の例について説明した。これらの設定は、一例として、異常検知部２２の管理部２２ｄによって行われる。しかしながら、管理部２２ｄとは別の機能的構成要素によって行われてもよい。例えば、検査装置１００（異常検知システム２０）が、特定回転数を設定する特定回数設定部、特定周波数を設定する特定周波数設定部、閾値を設定する閾値設定部、及び基準値を設定する基準値設定部、の少なくともいずれかを機能的構成要素として備えていてもよい。また、特定回転数の設定、特定周波数の設定、閾値の設定、及び基準値の設定の少なくともいずれかは、動的に行われてもよいし、手動（例えば手入力）によって行われてもよい。

【0082】

次に、実施形態に係る検査装置１００、検査方法、及び工作機械１の作用効果について説明する。検査装置１００、検査方法、及び工作機械１によれば、スピンドル５に生じる振動を第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂが検知し、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのそれぞれから得られた情報に応じてスピンドル５に取り付けられたブレード４の異常を判定する。ブレード４の異常判定は、第１センサ２ａから得られた第１信号Ｓ１と、第２センサ２ｂから得られた第２信号Ｓ２とに基づいて行われる。

【0083】

第１信号Ｓ１は、スピンドル５が特定回転数で回転した場合における第１センサ２ａから得られたスピンドル５の振動を表す信号であり、第２信号Ｓ２は、スピンドル５が当該特定回転数で回転した場合における第２センサ２ｂから得られたスピンドル５の振動を表す信号である。従って、スピンドル５の互いに異なる場所に配置された第１センサ２ａからの第１信号Ｓ１と第２センサ２ｂからの第２信号Ｓ２とに基づいてブレード４の異常判定を行うので、ブレード４の破損等の異常を検出することができる。ブレード４の異常を検出することによって、ブレード４による加工品質の劣化を未然に防ぐことができる。

【0084】

前述したように、異常検知システム２０は、第１信号Ｓ１から抽出されたスピンドル５の振動のうち特定周波数の成分の振動の位相と、第２信号Ｓ２から抽出されたスピンドル５の振動の位相と、の位相差を表す位相差データを生成してもよく、位相差データと、異常が生じていない（例えばワークＷの加工前の）ブレード４に基づいて設定された基準データ（例えば基準値）とを比較した結果からブレード４の異常を判定してもよい。この場合、第１センサ２ａの第１信号Ｓ１から抽出した振動の位相と、第２センサ２ｂの第２信号Ｓ２から抽出した振動の位相と、の位相差データを基準値と比較してブレード４の異常判定を行う。従って、スピンドル５に配置された第１センサ２ａと第２センサ２ｂとの位相差からブレード４の異常判定を行うので、ブレード４の異常判定を容易に且つ高精度に行うことができる。

【0085】

前述した基準データは、ブレード４がワークＷを加工する前のタイミングにおいて、スピンドル５が特定回転数により回転したときに測定された、第１信号Ｓ１から抽出されたスピンドル５の振動のうち特定周波数の成分の振動の位相と、第２信号Ｓ２から抽出されたスピンドル５の振動のうち特定周波数の成分の振動の位相と、の位相差を表す基準位相差データ（例えば、前述した基準値）を含んでもよい。異常検知システム２０は、ブレード４がワークＷを加工した後のタイミングにおいて、スピンドル５が特定回転数により回転したときに測定された第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２に基づいて生成された位相差データと、基準位相差データとを比較してブレード４の異常を判定してもよい。この場合、加工前の位相差データである基準位相差データと加工後の位相差データとを比較してブレード４の異常判定を行うので、加工前後に生じたブレード４の異常を速やかに検知することができる。

【0086】

異常検知システム２０は、上記の位相差データ及び基準位相差データの差分と閾値とを比較してブレード４の異常を判定してもよい。この場合、加工前後の位相差データの差分と、閾値との比較によって異常判定が行われるので、ブレード４の異常判定を容易に行うことができる。

【0087】

異常検知システム２０は、上記の位相差データと基準位相差データとを比較した結果ブレード４に異常が生じていないと判定した場合、基準位相差データを当該位相差データに置き換えてもよい。このように、ブレード４に異常が生じていないと判定した場合には、基準位相差データを加工後の位相差データに置き換えることができる。

【0088】

前述したように、特定回転数は、スピンドル５が回転したときに第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのそれぞれにより測定された振動に、少なくとも、スピンドル５の回転数に相当する周波数を表す基本周波数Ｆｍと、基本周波数Ｆｍより高い第１周波数Ｆ１と、基本周波数Ｆｍより低い第２周波数Ｆ２と、に振動のピークが検出される回転数であってもよい。第１周波数Ｆ１と基本周波数Ｆｍとの差は、基本周波数Ｆｍと第２周波数Ｆ２との差と同程度であってもよい。この場合、特定回転数の設定をサイドバンドが現れる基本周波数Ｆｍに基づいて行うことができるので、特定回転数の設定をより適切に行うことができる。第１周波数Ｆ１における振幅は、第２周波数Ｆ２における振幅と同程度であってもよいし、基本周波数Ｆｍの振幅より小さくてもよい。

【0089】

特定周波数は、ブレード４がワークＷを加工する前に特定回転数により空転したときに測定された振動の加工前のＦＦＴスペクトラムと、ブレード４がワークＷを加工した後に特定回転数により空転したときに測定された振動の加工後のＦＦＴスペクトラムと、に基づいて設定されてもよい。この場合、加工前後の振動のＦＦＴスペクトラムから特定周波数が設定されるので、特定周波数の設定をより適切に行うことができる。従って、位相差に基づくブレード４の異常判定をより高精度に行うことができる。

【0090】

特定周波数は、予め測定されたブレード４の破損前の位相差データ、及び予め測定されたブレード４の破損後の位相差データ、に基づいて設定されてもよい。この場合、実測値に基づいて特定周波数が予め設定されるので、位相差に基づくブレード４の異常判定をより適切に行うことができる。

【0091】

異常検知システム２０は、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂから得られた情報に基づいて特定回転数を動的に設定してもよい。この場合、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのセンサデータから特定回転数が自動的に設定されるので、特定回転数の設定を容易に行うことができる。

【0092】

異常検知システム２０は、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂから得られた情報に基づいて特定周波数を動的に設定してもよい。この場合、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂのセンサデータから特定周波数が自動的に設定されるので、特定周波数の設定を容易に行うことができる。

【0093】

また、工作機械１では、ワークＷの搬送、及びブレード４によるワークＷの加工、を制御するコントローラ１０を備え、コントローラ１０によるワークＷの搬送中であって且つワークＷが加工される前に基準位相差データが設定されてもよい。ワークＷが加工された後に位相差データが算出され、異常検知システム２０は、位相差データと、基準位相差データとを比較してブレード４の異常を判定してもよい。この場合、工作機械１によるワークＷの加工及び搬送とブレード４の異常判定とを並行して行うことが可能となる。従って、より適切なタイミングでブレード４の異常検知を行うことができる。

【0094】

ワークＷが加工される前に特定回転数が設定され、設定された特定回転数に基づいて特定周波数が設定されてもよい。この場合、ワークＷが加工される前に予め特定回転数を定めることができ、予め定めた特定回転数に基づいて特定周波数を設定することができる。

【0095】

コントローラ１０は、ワークＷが加工される前に、スピンドル５の回転数を（例えば一定範囲内において）変更してもよく、異常検知システム２０は、変更された回転数により回転するスピンドル５について第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂから得られた情報に基づいて、特定回転数を動的に設定してもよい。この場合、回転するスピンドル５、第１センサ２ａ及び第２センサ２ｂを基に特定回転数が自動的に設定されるので、特定回転数の設定を容易に行うことができる。

【0096】

コントローラ１０は、異常検知システム２０の判定結果に応じて工作機械１の挙動を制御してもよい。この場合、異常検知システム２０がブレード４の異常を検知したときに工作機械１の挙動が制御されるので、ブレード４の状況に応じた工作機械１の適切な制御が可能となる。例えば、ブレード４の異常発生時に工作機械１を停止したり警報を出力したりすることができると共に、オペレータ等に速やかにブレード４の異常を報知することが可能となる。

【0097】

以上、本開示に係る検査装置、検査方法、及び工作機械について実施形態を用いて例示した。しかしながら、本開示に係る検査装置、検査方法、及び工作機械は、前述した実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲において変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。すなわち、検査装置及び工作機械の各部の構成、機能及び配置態様、並びに、検査方法の内容及び順序は、上記の要旨を変更しない範囲において適宜変更可能である。また、前述した実施形態、例及びバリエーションの組み合わせ、並びに、それらの変形、又は改良形態の組み合わせも本開示に係る技術の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0098】

１…工作機械、２ａ…第１センサ、２ｂ…第２センサ、４…ブレード、５…スピンドル、１０…コントローラ（制御部）、２０…異常検知システム（判定部）、１００…検査装置、Ｓ１…第１信号、Ｓ２…第２信号、Ｖ…閾値、Ｗ…ワーク（工作物）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】