特許 6413504 工具管理装置及び工具管理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6413504

(24)【登録日】2018年10月12日

(45)【発行日】2018年10月31日

(54)【発明の名称】工具管理装置及び工具管理方法

(51)【国際特許分類】

   B23Q 17/09 20060101AFI20181022BHJP

   G05B 19/4065 20060101ALI20181022BHJP

【ＦＩ】

   B23Q17/09 B

   B23Q17/09 A

   G05B19/4065

【請求項の数】12

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-176812(P2014-176812)

(22)【出願日】2014年9月1日

(65)【公開番号】特開2016-49608(P2016-49608A)

(43)【公開日】2016年4月11日

【審査請求日】2017年6月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006297

【氏名又は名称】村田機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107836

【弁理士】

【氏名又は名称】西 和哉

(74)【代理人】

【識別番号】100105946

【弁理士】

【氏名又は名称】磯野 富彦

(72)【発明者】

【氏名】三輪 修

【審査官】 宮部 菜苗

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−００６１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０１９８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０５−０６０７４６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０３−２９４１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２０５２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２５２８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３２６４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第６４２７０９０（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｑ １７／０９

Ｇ０５Ｂ １９／４０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを加工する工具の使用積算値を計測する計測部と、
前記工具による前記ワークの加工中に該工具にかかる負荷を検知する負荷検知部と、
前記計測部で計測された前記使用積算値が予め設定された予定積算値に到達した場合、前記予定積算値に至るまでの前記負荷検知部で検知された負荷の履歴から前記工具にかかる負荷が安定しているかを判定する負荷判定部と、
前記負荷判定部により安定と判定された場合、前記工具の使用を継続させ、又は前記工具の使用を停止して前記工具の継続使用が可能である旨を報知し、前記負荷判定部により非安定と判定された場合、前記工具の使用を終了させる制御部と、を備える工具管理装置。

【請求項2】

前記計測部は、前記工具の使用回数又は使用時間を前記使用積算値として計測する請求項１記載の工具管理装置。

【請求項3】

前記負荷判定部は、前記履歴のうち、前記予定積算値に至るまでの所定範囲の負荷に基づいて、前記工具にかかる負荷が安定しているかを判定する請求項１または請求項２記載の工具管理装置。

【請求項4】

前記負荷判定部は、前記負荷が所定の基準値内にある場合に安定していると判定する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の工具管理装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記工具の継続使用が可能である旨を報知した場合、継続使用が指示されたときに前記工具の使用を継続させる請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の工具管理装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記工具の使用を継続させる場合、予め設定された追加範囲において前記工具の使用を継続させる請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の工具管理装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記工具の追加使用回数又は追加使用時間を前記追加範囲として前記工具の使用を継続させる請求項６記載の工具管理装置。

【請求項8】

前記制御部は、前記工具に関して予め取得した情報に基づいて前記追加範囲を設定する請求項６または請求項７記載の工具管理装置。

【請求項9】

前記制御部は、前記予定積算値に至るまでの前記負荷の上昇割合に基づいて前記追加範囲を設定する請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の工具管理装置。

【請求項10】

前記制御部は、前記追加範囲内において、前記負荷検知部により検知した前記負荷が所定の閾値を超えた場合、前記工具の使用を終了させる請求項６〜請求項９のいずれか１項に記載の工具管理装置。

【請求項11】

前記制御部は、前記工具の継続使用が可能である旨を、前記工具を使用中の工作機械に付属する表示部、及び前記工作機械から離れた端末の表示部のうち少なくとも一方に表示させる請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の工具管理装置。

【請求項12】

ワークを加工する工具の使用積算値を計測することと、
前記工具による前記ワークの加工中に該工具にかかる負荷を検知することと、
前記使用積算値が予め設定された予定積算値に到達した場合、前記予定積算値に至るまでの負荷の履歴から前記工具にかかる負荷が安定しているかを判定することと、
安定と判定された場合、前記工具の使用を継続させ、又は前記工具の使用を停止して前記工具の継続使用が可能である旨を報知し、非安定と判定された場合、前記工具の使用を終了させることと、を含む工具管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークを加工するための工具の使用を管理する工具管理装置及び工具管理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械、例えば旋盤は、ワークを削る工具（ツール）を備え、その工具を用いてワークの加工が行なわれる。工具における交換用の刃先（チップ）は、ワークの加工とともに摩耗していくので、工具の寿命、すなわち、工具の使用回数や使用時間を管理する必要がある。工具の寿命を管理する方法としては、例えば特許文献１に記載されているように、工具の使用回数又は使用時間の積算値が予め設定された値に達した場合に工具の寿命と判定するものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭６０−２３８２５７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、工具の使用回数又は使用時間の積算値が予め設定された値に到達した場合であっても、工具のチップを継続して使用することができる場合もある。この場合、一律に積算値が予め設定された値に到達したときに工具の寿命と判定することは、チップを効率的に使用しているとは言えず、コストなどの負担も増加してしまうこととなる。

【0005】

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、工具を効率的に使用することが可能な工具管理装置及び工具管理方法を提供することを目的とする。

【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、本発明では、ワークを加工する工具の使用積算値を計測する計測部と、工具によるワークの加工中に該工具にかかる負荷を検知する負荷検知部と、計測部で計測された使用積算値が予め設定された予定積算値に到達した場合、予定積算値に至るまでの負荷検知部で検知された負荷の履歴から工具にかかる負荷が安定しているかを判定する負荷判定部と、負荷判定部により安定と判定された場合、工具の使用を継続させ、又は工具の使用を停止して工具の継続使用が可能である旨を報知し、負荷判定部により非安定と判定された場合、工具の使用を終了させる制御部と、を備えることを特徴とする。

【0007】

また、計測部は、工具の使用回数又は使用時間を使用積算値として計測する構成でもよい。また、負荷判定部は、履歴のうち、予定積算値に至るまでの所定範囲の負荷に基づいて、工具にかかる負荷が安定しているかを判定する構成でもよい。

【0008】

また、負荷判定部は、負荷が所定の基準値内にある場合に安定していると判定する構成でもよい。また、制御部は、工具の継続使用が可能である旨を報知した場合、継続使用が指示されたときに工具の使用を継続させる構成でもよい。

【0009】

また、制御部は、工具の使用を継続させる場合予め設定された追加範囲において工具の使用を継続させる構成でもよい。また、制御部は、工具の追加使用回数又は追加使用時間を追加範囲として工具の使用を継続させる構成でもよい。

【0010】

また、制御部は、工具に関して予め取得した情報に基づいて追加範囲を設定する構成でもよい。また、制御部は、予定積算値に至るまでの負荷の上昇割合に基づいて追加範囲を設定する構成でもよい。

【0011】

また、制御部は、追加範囲内において、負荷検知部により検知した負荷が所定の閾値を超えた場合、工具の使用を終了させる構成でもよい。また、制御部は、工具の継続使用が可能である旨を、工具を使用中の工作機械に付属する表示部、及び工作機械から離れた端末の表示部のうち少なくとも一方に表示させる構成でもよい。

【0012】

また、本発明では、ワークを加工する工具の使用積算値を計測することと、工具によるワークの加工中に該工具にかかる負荷を検知することと、使用積算値が予め設定された予定積算値に到達した場合、予定積算値に至るまでの負荷の履歴から工具にかかる負荷が安定しているかを判定することと、安定と判定された場合、工具の使用を継続させ、又は工具の使用を停止して工具の継続使用が可能である旨を報知し、非安定と判定された場合、工具の使用を終了させることと、を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、工具の使用積算値が予定積算値に達した場合でも工具にかかる負荷が安定している場合は、工具の継続使用が可能となり、工具（チップ）の効率的な使用を実現することができる。また、工具の使用を停止して工具の継続使用が可能である旨を報知する場合は、オペレータに工具の状態を確認させた上で工具の継続使用を実行させることができる。

【0014】

また、計測部は、工具の使用回数又は使用時間を使用積算値として計測するので、複数の工具の使用の計測基準に基づいて工具の寿命を管理することができ、工具の寿命を管理可能な工作機械のバリエーションが増加する。また、負荷判定部は、履歴のうち、予定積算値に至るまでの所定範囲の負荷に基づいて、工具にかかる負荷が安定しているかを判定するので、負荷が安定しているか否かの判定対象の範囲が限定され、この判定を行うための処理負担が軽減される。また、負荷判定部は、負荷が所定の基準値内にある場合に安定していると判定するので、簡易かつ精度の高い判定を実現することができる。

【0015】

また、制御部は、工具の継続使用が可能である旨を報知した場合、継続使用が指示されたときに工具の使用を継続させるので、確実にオペレータに工具の状態を確認させることができる。また、制御部は、工具の使用を継続させる場合、予め設定された追加範囲において工具の使用を継続させるので、工具を安定して使用可能であると想定される範囲内において工具の使用を継続させることができる。また、制御部は、工具の追加使用回数又は追加使用時間を追加範囲として工具の使用を継続させるので、複数の工具の使用の計測基準に基づいて工具の寿命（延命）を管理することができ、工具の寿命を管理可能な工作機械のバリエーションが増加する。

【0016】

また、制御部は、工具に関して予め取得した情報に基づいて追加範囲を設定するので、工具を安定して使用可能であると想定される範囲を追加範囲として確実に設定することができる。また、制御部は、予定積算値に至るまでの負荷の上昇割合に基づいて追加範囲を設定するので、追加範囲における工具の安定使用の精度を向上させることができる。

【0017】

また、制御部は、追加範囲内において、負荷検知部により検知した負荷が所定の閾値を超えた場合、工具の使用を終了させるので、追加範囲において異常が発生した場合に早期に工具の使用を終了させることができる。また、制御部は、工具の継続使用が可能である旨を、工具を使用中の工作機械に付属する表示部、及び工作機械から離れた端末の表示部のうち少なくとも一方に表示させるので、工具の使用が終了されたこと及び工具の継続使用が可能であることを迅速かつ確実にオペレータなどに知らせることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１実施形態の工具管理装置を含む工作機械の構成を示すブロック図である。

【図2】旋盤本体の構造を示す断面図である。

【図3】第１実施形態の工具管理方法の一例を示すフローチャートである。

【図4】工作機械で加工されたワークの個数と加工軸の電流値の波形とを示す図である。

【図5】第２実施形態の工具管理方法の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きく又は強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している場合がある。

【0020】

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の工具管理装置を含む工作機械１の構成を示すブロック図である。図１に示す第１実施形態の工作機械（旋盤）１は、加工データに基づいてワークを加工する機械である。ここで、「加工データ」としては、ワークの加工を行うための加工プログラム及び各種パラメータを含む。また、「ワーク」とは、加工される対象物、すなわち被加工物のことをいう。この工作機械１は、図１に示すように、旋盤本体１０、電流値センサ２０、表示部３０、演算処理部４０、及び記憶部５０を有している。なお、この工作機械１は、ワークを加工するための工具の使用を管理する工具管理装置を含んでいる。この工具管理装置は、上記した工作機械１の構成のうち、少なくとも電流値センサ２０、表示部３０、及び演算処理部４０を含む。

【0021】

旋盤本体１０は、ワークを回転させ、バイトと呼ばれる工具（ツールともいう。）でワークを削る機械である。ここで、旋盤本体１０の構造について簡単に説明する。図２は、旋盤本体１０の構造を示す断面図である。図２に示すように、旋盤本体１０は、主軸モータ（図示せず）の回転力を伝達する主軸１１と、ワーク１００を保持（把持）するチャック１２と、ワーク１００を削る工具（ツール）１３とを有している。

【0022】

主軸１１は、主軸モータ（図示せず）の回転に伴って軸心Ａを中心に回転する。チャック１２は、軸心Ａと同軸上に主軸１１に固定されている。このチャック１２は、図示しないチャック移動機構の動作に応じて、三方爪１２ａが径方向（図２に示す方向Ｓ）に移動することによりワーク１００を保持する。すなわち、円筒形状のワーク１００がチャック１２の三方爪１２ａの間に挿入され、三方爪１２ａが径方向内側に移動することによりチャック１２が閉まる。これにより、円筒形状のワーク１００がチャック１２に保持（把握）される。この把握力は主軸１１が回転した際にワーク１００をしっかり保持できる程度の大きな力とされる。この状態で主軸１１が回転すると、チャック１２も回転し、チャック１２に保持されたワーク１００も回転する。なお、チャック１２における三方爪１２ａが径方向Ｓに移動することをストロークという。

【0023】

チャックセンサ１２Ｓは、チャック１２がワーク１００を保持するときのストロークを検出する変位センサである。このチャックセンサ１２Ｓは、例えば磁気リニアセンサなどの位置センサで構成されている。チャックセンサ１２Ｓは、チャック１２のストロークを検出する度に検出信号を演算処理部４０に出力する。チャックセンサ１２Ｓが検出するストロークによって加工されたワーク１００の個数が判断される。

【0024】

工具１３は、回転しているワーク１００の周面を削るためのチップ１３ａ（交換用の刃先）が取り付けられている。工具１３は、ツール移動機構のＸ軸モータ（図示せず）の回転に応じて、図２に示すようなワーク１００に向かう方向（Ｘ軸方向）に移動する。また、工具１３は、ツール移動機構のＺ軸モータ（図示せず）の回転に応じて、軸心Ａと平行な方（Ｚ軸方向）に移動する。なお、工具１３の移動方向のうちのＸ軸方向を切り込み方向という。また、工具１３の切り込み方向の移動量を切り込み量という。また、工具１３の移動方向のうちのＺ軸方向を送り方向という。また、工具１３の送り方向の移動量を送り量という。また、Ｘ軸及びＺ軸を加工軸という。この工具１３が切り込み方向（Ｘ軸方向）に移動することにより、チップ１３ａがワーク１００の周面と接触する。これにより、円筒形状のワーク１００の周面が削られる。また、この工具１３が送り方向（Ｚ軸方向）に移動することにより、ワーク１００の周面が送り方向に向かって順に削られていく。

【0025】

なお、工具１３として複数種類の工具が用意されている。例えば、図２に示すようなチップ１３ａが右片刃バイトの工具、チップが突切りバイトの工具、中ぐりバイトの工具などが用意されている。そして、ツール移動機構が、加工データに基づいて自動的に所定の種類のツールに切り替えることも可能である。

【0026】

上記した「加工データ」は、「ツールの軌跡」、「ツールの送り速度」、「送りの加減速」、及び「ツールの種類」のデータを含んでいる。これらのデータは、工具１３の移動及び種類を制御するためのデータである。ここで、「ツールの軌跡」は、工具１３の刃先（すなわちチップ１３ａにおけるワーク１００と接触する先端部）がどのような軌跡を描いて移動するかを示すデータである。つまり、「ツールの軌跡」は、工具１３の刃先の切り込み量及び送り量がどのように変化するかを示すデータである。このデータは、例えば座標データ（ｘ，ｙ，ｚ）で表される。

【0027】

「ツールの送り速度」は、工具１３の送り方向（Ｚ軸方向）の移動速度に関するデータである。「送りの加減速」は、工具１３の送り方向の加速度・減速度に関するデータである。「ツールの種類」は、工具１３のチップ１３ａがどのタイプであるか（右片刃バイト、突切りバイト、中ぐりバイトなど）を示すデータである。

【0028】

これら工具１３の移動及び種類を制御するためのデータに基づいて工具１３（すなわちツール移動機構）が旋盤制御部４１により制御される。なお、「ツールの軌跡」、「ツールの送り速度」、「送りの加減速」、及び「ツールの種類」のデータは、加工データの加工プログラムとして設定されてもよく、また、これらのデータは、加工プログラムによって参照されるパラメータとして設定されてもよい。

【0029】

また、「加工データ」は、工具１３の移動及び種類を制御するためのデータのほかに、主軸モータの回転速度（回転数）に関するデータ、チャック１２の開閉動作を指示するデータなども含んでいる。これらのデータも、加工プログラムとして設定されてもよく、また、これらのデータは、加工プログラムによって参照されるパラメータとして設定されてもよい。

【0030】

図１の説明に戻り、電流値センサ２０は、工具１３をＸ軸方向及びＺ軸方向に移動させる駆動系のモータ（Ｘ軸方向へのトルクを付与するＸ軸モータ、Ｚ軸方向へのトルクを付与するＺ軸モータ）の電流値を監視する。そして、電流値センサ２０は、加工軸（Ｘ軸、Ｚ軸）毎の電流値を示す検知信号を演算処理部４０に出力する。表示部３０は、例えば液晶画面（表示画面）に画像を表示する表示装置で構成される。この表示部３０は工作機械１に付属されている。なお、この表示部３０の表示画面上に操作部としてのタッチパネルが配置されてもよい。

【0031】

演算処理部４０は、工具管理装置を含む工作機械１の制御全般を司る処理部である。この演算処理部４０は、図１に示すように、旋盤制御部４１、計測部４２、負荷検知部４３、負荷判定部４４、及び制御部４５を有している。なお、演算処理部４０の構成（演算処理部４０が備える各部の構成）は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）やマイクロコンピュータなどの演算装置が記憶部５０に記憶されているプログラムに従って実行する制御や処理に相当する。

【0032】

旋盤制御部４１は、ワーク１００を所望の形状に加工するための加工データに基づいて旋盤本体１０を制御する処理部である。具体的には、旋盤制御部４１は、加工データに基づいて、旋盤本体１０の主軸モータを所定の回転速度で回転させる。また、旋盤制御部４１は、加工データに基づいてチャック１２が開閉するようにチャック移動機構を制御する。また、旋盤制御部４１は、加工データのツール軌跡に基づいて、工具１３が所定の軌跡を描いて移動するようにツール移動機構を制御する。また、旋盤制御部４１は、加工データの送り速度に基づいて、工具１３が所定の送り速度で送り方向に移動するようにツール移動機構を制御する。また、旋盤制御部４１は、加工データの送り加減速に基づいて、工具１３が所定の加速度で送り方向に移動し、所定の減速度で送り方向に移動するようにツール移動機構を制御する。また、旋盤制御部４１は、加工データのツールの種類に基づいて、工具１３の種類を自動的に切り替える。

【0033】

計測部４２は、チャックセンサ１２Ｓからの検出信号に受け取るごとにカウンタを１ずつ減算して、工具１３（チップ１３ａ）を使用して加工されたワーク１００の個数（工具１３の使用積算値という。）を計測（計数、カウント）する。負荷検知部４３は、電流値センサ２０からの検知信号に基づいて、ワークの加工中の工具１３にかかる負荷を検知する。すなわち、負荷検知部４３は、電流値センサ２０からの検知信号が示す駆動系のモータ（Ｘ軸モータ、Ｚ軸モータ）の電流値のレベルを認識し、認識した電流値のレベルに応じた負荷（すなわち電流値に応じたトルク）のレベルを検知する。負荷判定部４４は、計測部４２で計測された個数が予め設定された個数に到達した場合、負荷検知部４３で検知された負荷の履歴（つまり、予め設定された個数に達する前の所定個数の負荷の値）から工具１３にかかる負荷が安定しているか否かを判定する。制御部４５は、負荷判定部４４により安定と判定された場合、工具１３の使用を継続させ、また、負荷判定部４４により非安定と判定された場合、工具１３の使用を終了させる。

【0034】

記憶部５０は、演算処理部４０における各部の制御を実行させるためのプログラムを記憶する。また、記憶部５０は、演算処理部４０における各部の制御を実行させるための各種制御データも記憶する。

【0035】

次に、上記の工具管理装置を含む工作機械１の動作について説明する。

【0036】

図３は、第１実施形態の工具管理方法の一例を示すフローチャートである。また、図４は、工作機械１で加工されたワークの個数と加工軸（Ｘ軸、Ｚ軸）の電流値の波形とを示す図である。図３に示す処理において、オペレータの操作に応じて工作機械１の動作が開始されると、旋盤制御部４１は、加工データに基づいて旋盤本体１０を制御することにより、工具１３を使用してワーク１００を所望の形状に加工する（ステップＳ１）。

【0037】

次に、計測部４２は、工具１３の使用積算値（工具１３で加工されたワーク１００の積算個数）を計測する（ステップＳ２）。具体的には、図４に示すように、計測部４２は、オペレータによって工具１３のチップ１３ａが交換されたタイミングで、予め設定された個数（例えば図４に示す例では３００個）の値をカウンタに設定する。なお、予め設定された個数は、チップメーカで推奨される個数、オペレータの経験などに基づく個数などとされる。計測部４２は、チャックセンサ１２Ｓからの検出信号に受け取るごとにカウンタに設定された個数の値を１ずつ減算して、工具１３を使用して加工されたワーク１００の個数を計数する。図４に示す例では、計測部４２は、工具１３で加工されたワーク１００の積算個数を、予め設定された個数（３００個）からの残り個数として計数する。

【0038】

また、負荷検知部４３は、電流値センサ２０からの検知信号に基づいて、加工中の工具１３にかかる負荷を検知する（ステップＳ３）。具体的には、電流値センサ２０は、Ｘ軸モータの電流値を示す検知信号と、Ｚ軸モータの電流値を示す検知信号とを演算処理部４０に出力する。負荷検知部４３は、電流値センサ２０からの検知信号に基づいて、Ｘ軸モータ及びＺ軸モータの電流値のレベルに応じた負荷のレベルを検知する。

【0039】

図４においては、Ｘ軸及びＺ軸の電流値のレベルは振動しており、それらの電流値の最大値（ＭＡＸ）と最小値（ＭＩＮ）とをそれぞれプロットした波形を示している。図４に示すように、Ｘ軸及びＺ軸の電流値のレベルは同じ傾向で振動しており、Ｘ軸及びＺ軸の電流値のレベルの波形は似たような波形となる。また、Ｘ軸の電流値における最大値及び最小値の波形も似たような波形となる。また、Ｚ軸の電流値における最大値及び最小値の波形も似たような波形となる。Ｘ軸及びＺ軸の電流値のレベルが高くなるほど、チップ１３ａ（工具１３）にかかっている負荷が大きいことを示し、Ｘ軸及びＺ軸の電流値のレベルが低くなるほど、チップ１３ａにかかっている負荷が小さいことを示している。また、Ｘ軸及びＺ軸の電流値のレベルの波形において、最大値及び最小値の差分が大きく乖離した場合は、チップ１３ａなどの異常（チップ異常又はワーク加工異常）が発生したことを表している。また、図４に示す閾値は、チップ１３ａにかかる負荷の異常（チップ１３ａにかかる負荷が大きすぎること）を判断するためのＸ軸及びＺ軸の電流値（最大値）の境界値である。

【0040】

次に、負荷判定部４４は、負荷検知部４３で検知している負荷（Ｘ軸及びＺ軸の電流値のレベル）が閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ４）。負荷判定部４４が負荷が閾値を超えたと判定した場合は（ステップＳ４のＹＥＳ）、チップ１３ａに異常に大きな負荷がかかっていると判断し、制御部４５は旋盤本体１０の駆動を停止させて工具１３の使用を終了させる（ステップＳ８）。図４に示す例では、チップ交換タイミングＡにおいては、計測部４２のカウント値は６０（つまりチップ１３ａで加工されたワーク１００の個数が２４０個）であるが、負荷検知部４３で検知している負荷（Ｘ軸及びＺ軸の電流値のレベル）が閾値を超えているので、旋盤本体１０の駆動が停止されて工具１３の使用が終了される。この場合、オペレータは工具１３のチップ１３ａを新しいチップ１３ａに交換するとともに、計測部４２のカウンタの値に３００を設定する。

【0041】

一方、負荷判定部４４が負荷が閾値を超えていないと判定した場合は（ステップＳ４のＮＯ）、計測部４２は工具１３の使用積算値が予定積算値（図４に示す例では３００）に到達したか否かを判定する（ステップＳ５）。具体的には、計測部４２はカウンタの値が０になったか否かを判定する。計測部４２が工具１３の使用積算値が予定積算値に到達していないと判定した場合（ステップＳ５のＮＯ）、ステップＳ１の処理に移行する。このように、工具１３の使用積算値が予定積算値に達するまでステップＳ１〜Ｓ５の処理が繰り返し実行される。

【0042】

計測部４２が工具１３の使用積算値が予定積算値に到達したと判定した場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、負荷判定部４４は、工具１３にかかる負荷が安定しているか否かを判定する（ステップＳ６）。負荷判定部４４は、工具１３にかかる負荷が安定しているか否かを、予定積算値に至るまでの所定範囲（例えば図４に示す終期の範囲）の負荷が所定の基準値内にあるか否かによって判定する。具体的には、負荷判定部４４は、予め設定された３００個に至るまでの１００個のワーク加工時における電流値のレベルが基準値内にあるか否かを判定する。負荷判定部４４は、基準値内にある場合、工具１３にかかる負荷が安定していると判定する。逆に、負荷判定部４４は、基準値内にない場合、工具１３にかかる負荷が安定していない（非安定）と判定する。

【0043】

なお、工具１３にかかる負荷が安定しているか否かの判定は上記した態様に限られない。例えば、図４に示す初期（チップ１３ａが交換された後の１個目から１００個目までのワークの加工時期）、中期（１０１個目から２００個目までのワークの加工時期）、及び終期（２０１個目から３００個目までのワークの加工時期）のそれぞれに異なる基準値を設定する。負荷判定部４４は、初期、中期及び終期のそれぞれにおいて、ワーク加工時の電流値のレベルが基準値内にあるか否かを判定する。そして、負荷判定部４４は、電流値のレベルがそれぞれの時期の基準値の１つでも超えた場合に負荷が安定していないと判定し、電流値のレベルがそれぞれの時期の基準値内にある場合に負荷が安定していると判定する。

【0044】

また、工具１３にかかる負荷が安定しているか否かの判定の別の態様としては、負荷判定部４４は、予定積算値（例えば予め設定された個数）に至るまでのワーク加工時の電流値レベルの上昇割合（上昇傾向）を特定する。そして、負荷判定部４４は、電流値のレベルの上昇割合が所定割合よりも高い場合に負荷が安定していないと判定し、所定割合よりも低い場合に負荷が安定していると判定する。

【0045】

負荷判定部４４が工具１３にかかる負荷が安定していると判定した場合は（ステップＳ６のＹＥＳ）、制御部４５は使用積算値に追加範囲を設定する（ステップＳ７）。具体的には、制御部４５は、予定積算値（例えば予め設定された個数）に至るまでのワーク加工時の電流値レベルの上昇割合（上昇傾向）を特定する。そして、負荷判定部４４は、特定した電流値のレベルの上昇割合に基づいて追加範囲としてのカウンタの値（予め設定された個数を超えて加工可能なワークの個数）を決定する。そして、制御部４５は、決定した追加範囲に対応する値（図４に示す例では３０）を計測部４２のカウンタに設定する。その後、ステップＳ１の処理に移行する。負荷判定部４４が工具１３にかかる負荷が安定していていないと判定した場合は（ステップＳ６のＮＯ）、制御部４５は旋盤本体１０の駆動を停止させて工具１３の使用を終了させる（ステップＳ８）。

【0046】

図４に示す例では、使用積算値が予定積算値に到達することによりチップ交換タイミングＢになったとき、電流値のレベルが基準値内にあるので、工具１３にかかる負荷が安定していると判定される。そして、チップ１３ａが交換されずに、電流値のレベルの上昇割合に基づいて決定された追加範囲（ワーク３０個）だけチップ１３ａの使用が延長される。

【0047】

なお、ステップＳ７の処理で追加範囲が設定された場合、ステップＳ１〜Ｓ４の処理が実行され、ステップＳ５において計測部４２が工具１３の使用積算値が予定積算値に到達したか否かを再び判定する。そして、計測部４２が工具１３の使用積算値が予定積算値に到達したと判定した場合（図４に示すチップ交換タイミングＣ）、ステップＳ６において負荷判定部４４が工具１３にかかる負荷が安定しているか否かを再び判定する。このとき、負荷判定部４４が工具１３にかかる負荷が安定していると判定した場合は、再び、制御部４５は使用積算値に追加範囲を設定する（ステップＳ７参照）。このように、図３に示す処理では、工具１３にかかる負荷が安定している限り、何度も追加範囲が設定されて工具１３の使用が継続されることになる。ただし、ステップＳ７における追加範囲の設定回数を所定回数に限定してもよい。

【0048】

以上に説明したように、本実施形態では、ワーク１００を加工する工具１３の使用積算値を計測する計測部４２と、工具１３によるワーク１００の加工中に該工具１３にかかる負荷を検知する負荷検知部４３と、計測部４２で計測された使用積算値が予め設定された予定積算値に到達した場合、予定積算値に至るまでの負荷検知部４３で検知された負荷の履歴から工具１３にかかる負荷が安定しているかを判定する負荷判定部４４と、負荷判定部４４により安定と判定された場合、工具１３の使用を継続させ、負荷判定部４４により非安定と判定された場合、工具１３の使用を終了させる制御部４５とを備える。このような構成によれば、工具１３の使用積算値が予定積算値に達した場合でも工具１３の継続使用が可能となり、工具１３の効率的な使用を実現することができる。

【0049】

＜第２実施形態＞
上記した第１実施形態では、負荷判定部４４が工具１３にかかる負荷が安定していると判定した場合（ステップＳ６のＹＥＳ参照）、制御部４５は使用積算値に追加範囲を設定して、工具１３の使用を継続させていた（ステップＳ１参照）。これに対して、第２実施形態では、負荷判定部４４が工具１３にかかる負荷が安定していると判定した場合（ステップＳ６のＹＥＳ参照）、制御部４５は工具１３の使用を一旦停止させるとともに、工具１３の継続使用が可能である旨をオペレータに報知する。

【0050】

図５は、第２実施形態の工具管理方法の一例を示すフローチャートである。なお、ステップＳ１〜Ｓ６及びＳ８の処理は図３に示した処理と同様であるため、重複する説明を省略する。図５に示す処理において、負荷判定部４４が工具１３にかかる負荷が安定していると判定した場合（ステップＳ６のＹＥＳ）、制御部４５は、旋盤本体１０の駆動を停止させて工具１３の使用を一旦停止させる（ステップＳ９）。そして、制御部４５は、工具１３の継続使用が可能である旨をオペレータに報知する（ステップＳ１０）。

【0051】

具体的には、制御部４５は、表示部３０の表示画面に例えば「工作機械の駆動を停止させました。チップを継続して使用することが可能です。」というような文を表示して、オペレータに工具１３（チップ１３ａ）の継続使用が可能である旨を報知する。なお、制御部４５は、通信部（図示せず）を介して工作機械１から離れた端末（例えば、オペレータのパソコンなどの端末や、オペレータの携帯電話やスマートフォンなどの携帯端末）に工具１３の継続使用が可能である旨を報知（通知）してもよい。オペレータは、工具１３の継続使用が可能である旨の報知を受けた場合、工具１３の状態や旋盤本体１０などの状態を確認する。そして、工具１３の状態などが問題ない場合は、オペレータは工作機械１に設けられた不図示の継続ボタンをオンとすることにより、旋盤本体１０を駆動させて工具１３を継続使用させる。なお、オペレータは、工具１３の状態などが問題ないと判断した場合も、チップ１３ａを交換することも可能である。

【0052】

制御部４５は、継続ボタンがオンとなったか否かを判定することで工具１３の使用を継続するか否かを判定する（ステップＳ１１）。制御部４５は、工具１３の使用を継続すると判定した場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、ステップＳ１の処理に移行させて工具１３の使用を継続させる。このとき、制御部４５は、図３のステップＳ７に示したように、使用積算値に追加範囲を設定して、その追加範囲だけ工具１３の継続使用を許容してもよい。一方、制御部４５は、工具１３の使用を継続しないと判定した場合（ステップＳ１１のＮＯ）、つまり、継続ボタンがオンとなっていない場合（例えば工具１３の使用を停止させた後に所定期間経過した場合）、ステップＳ８の処理に移行させて工具１３の使用を終了させる。

【0053】

以上のように、本実施形態では、工具１３の使用を停止して工具１３の継続使用が可能である旨を報知するので、オペレータに工具の状態を確認させた上で工具１３の継続使用を実行させることができる。

【0054】

以上の実施形態について説明したが、本発明は図示の構成等に限定されるものではなく、各構成の機能や用途などを逸脱しない範囲で変更は可能である。

【0055】

例えば、上記した実施形態では、使用積算値を工具１３の使用回数（工具１３を使用して加工したワークの個数）としていたが、工具１３の使用時間としてもよい。この場合、計測部４２は工具１３（チップ１３ａ）が使用されている使用時間を計測することになる。工具１３の使用回数もワークの個数と一致した数でなくてもよい。また、複数種類の工具１３を用いてワークを加工する工作機械１では、工具１３の種類ごとに寿命を管理してもよい。

【0056】

また、上記した実施形態では、計測部４２は、チャックセンサ１２Ｓからの検出信号に基づいて使用回数を計測（計数）していたが、例えば旋盤本体１０からワークの加工の開始又は終了ごとに出力される信号に基づいて使用回数を計測してもよい。

【0057】

また、上記した実施形態は、負荷判定部４４は負荷検知部４３で検知している負荷が閾値を超えたか否かを判定していたが（ステップＳ４参照）、負荷判定部４４は工具１３にかかる負荷が安定しているか否かを判定し（ステップＳ６参照）、負荷が安定していないと判定した場合に工具１３の使用を終了させてもよい（ステップＳ８参照）。また、負荷判定部４４は、ステップＳ４の実行タイミングにおいて、電流値の最大値と最小値の差分が乖離したと判定した場合に、工具１３の使用を終了させてもよい。また、負荷検知部４３は、Ｘ軸モータ及びＺ軸モータの電流値のレベルに基づいて工具１３にかかる負荷を検知していたが、Ｘ軸モータ及びＺ軸モータのいずれか一方の電流値のレベルに基づいて工具１３にかかる負荷を検知してもよい。また、負荷検知部４３は、主軸モータの電流値のレベルに基づいて工具１３にかかる負荷を検知してもよい。

【符号の説明】

【0058】

１…工作機械、１０…旋盤本体、２０…電流値センサ、３０…表示部、４０…演算処理部、４１…旋盤制御部、４２…計測部、４３…負荷検知部、４４…負荷判定部、４５…制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】