特開 2024-95334 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】P2024095334

(43)【公開日】2024-07-10

(54)【発明の名称】工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 17/09 20060101AFI20240703BHJP

   B23Q 17/12 20060101ALI20240703BHJP

   B23Q 11/00 20060101ALI20240703BHJP

   G05B 19/18 20060101ALI20240703BHJP

【ＦＩ】

B23Q17/09 A

B23Q17/12

B23Q11/00 K

B23Q11/00 L

G05B19/18 X

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022212549

(22)【出願日】2022-12-28

(71)【出願人】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100180806

【弁理士】

【氏名又は名称】三浦 剛

(74)【代理人】

【氏名又は名称】阿形 直起

(72)【発明者】

【氏名】高橋 雅人

【テーマコード（参考）】

3C029

3C269

【Ｆターム（参考）】

3C029CC01

3C269AB01

3C269BB12

3C269CC02

3C269MN24

3C269MN27

3C269PP02

(57)【要約】

【課題】切粉絡みまたは切粉詰まりの異常を適切に判定することを可能とする工作機械を提供する。
【解決手段】工作機械は、所定の方向に延伸しワークに対向して配置された切削工具と、ワークおよび切削工具のうちの一方を保持して延伸方向を軸として回転させる主軸と、保持されたワークおよび切削工具のうちの一方を延伸方向に往復動させることによりワークに穴開け加工を施す加工部と、穴開け加工の前または後において、ワークと切削工具とが相対的に移動している移動期間を特定する特定部と、主軸または切削工具の振動に関する情報を検出するセンサと、移動期間のうちから振動が特定の条件を満たす振動期間を抽出し、移動期間の長さに対する振動期間の長さの比率に基づいて、ワークおよび切削工具の異常を判定する判定部と、を有する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の方向に延伸しワークに対向して配置された切削工具と、前記ワークおよび前記切削工具のうちの一方を保持して延伸方向を軸として回転させる主軸と、
前記保持されたワークおよび切削工具のうちの一方を前記延伸方向に往復動させることにより前記ワークに穴開け加工を施す加工部と、
前記穴開け加工の前または後において、前記ワークと前記切削工具とが相対的に移動している移動期間を特定する特定部と、
前記主軸または前記切削工具の振動に関する情報を検出するセンサと、
前記移動期間のうちから前記振動が特定の条件を満たす振動期間を抽出し、前記移動期間の長さに対する前記振動期間の長さの比率に基づいて、前記ワークおよび前記切削工具の異常を判定する判定部と、
を有することを特徴とする工作機械。

【請求項2】

前記切削工具を洗浄する洗浄装置をさらに有し、
前記判定部は、前記洗浄の前後における前記移動期間の長さに対する前記振動期間の比率を比較して、前記ワークおよび前記切削工具のいずれに異常があるかを判定する、
請求項１に記載の工作機械。

【請求項3】

前記判定部は、前記振動期間の長さに基づいて、前記切削工具の異常がある位置をさらに判定する、
請求項１に記載の工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

ドリルでの穴開け加工において、ドリルに切粉が絡む、あるいは加工穴に切粉が詰まることによりドリルの摩耗または折損が起こることがある。このような切粉絡みおよび切粉詰まりを防止するため、ドリルを少ない送り量で往復動することにより、段階的に深穴を開けるステップ加工が行われている。しかしながら、ステップ加工においても切粉の絡みまたは詰まりを完全に防止することは難しい。

【0003】

特許文献１には、加工データ上、工具と被切削物とが接触しないはずの非接触区間において工具の保持部が大きな加速度を示した場合に異常判定を行う切削加工機が記載されている。特許文献１の切削加工機によれば、異常が検出された際に作業者が適切な対処を行うことにより、工具の折損等を防止することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－１３５２０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このような切削加工機において、異常判定をより適切に行うことが求められている。

【0006】

本発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、切粉絡みまたは切粉詰まりの異常を適切に判定することを可能とする工作機械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】

【0007】

本発明の実施形態に係る工作機械は、所定の方向に延伸しワークに対向して配置された切削工具と、ワークおよび切削工具のうちの一方を保持して延伸方向を軸として回転させる主軸と、保持されたワークおよび切削工具のうちの一方を延伸方向に往復動させることによりワークに穴開け加工を施す加工部と、穴開け加工の前または後において、ワークと切削工具とが相対的に移動している移動期間を特定する特定部と、主軸または切削工具の振動に関する情報を検出するセンサと、移動期間のうちから振動が特定の条件を満たす振動期間を抽出し、移動期間の長さに対する振動期間の長さの比率に基づいて、ワークおよび切削工具の異常を判定する判定部と、を有することを特徴とする。

【0008】

また、工作機械は、切削工具を洗浄する洗浄装置をさらに有し、判定部は、洗浄の前後における移動期間の長さに対する振動期間の比率を比較して、ワークおよび切削工具のいずれに異常があるかを判定することが好ましい。

【0009】

また、判定部は、振動期間の長さに基づいて、切削工具の異常がある位置をさらに判定することが好ましい。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係る工作機械は、切粉絡みまたは切粉詰まりの異常を適切に判定することを可能とする。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】工作機械１のブロック図である。

【図2】加工装置２およびセンサ３の概略構成を示す模式図である。

【図3】洗浄装置４の概略構成を示す模式図である。

【図4】演算処理装置５の機能ブロック図である。

【図5】（Ａ）－（Ｄ）は、切削工具２１１の振動に関する情報の時間変化の例を示す図である。

【図6】加工処理の流れの例を示すシーケンス図である。

【図7】判定処理の流れの例を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照しつつ、本発明の様々な実施形態について説明する。本発明の技術的範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明及びその均等物に及ぶ点に留意されたい。

【0013】

図１は、本発明の実施形態に係る工作機械１の機能ブロック図である。工作機械１は、切削工具を用いてワークに切削加工を施すとともに、ワークおよび切削工具の異常を判定する。工作機械１は、加工装置２、センサ３、洗浄装置４および演算処理装置５を有する。

【0014】

加工装置２は、切削工具を用いたステップ加工によりワークに切削加工を施す。センサ３は、ワークまたは切削工具に加わる振動に関する情報を検出する。洗浄装置４は、ステップ加工の各ステップの間に切削工具およびワークを洗浄する。演算処理装置５は、加工装置２、センサ３および洗浄装置４を制御するとともに、ワークおよび切削工具の異常を判定する。

【0015】

図２は、加工装置２およびセンサ３の概略構成を示す模式図である。加工装置２は、基台Ｂに載置された工具台２１、主軸２２、主軸台２３および移動機構２４を有する。

【0016】

工具台２１は、基台Ｂに対して固定され、穴開けドリル、外径切削バイト等の、所定の方向（図２に示す例では、Ｚ方向）に延伸する切削工具２１１を保持する。主軸２２は、軸方向が切削工具２１１の延伸方向と平行になるように工具台２１と対向して配置され、ワークＷを保持する。主軸台２３は、主軸２２を切削工具２１１の延伸方向を軸として回転可能に保持する。移動機構２４は、主軸台２３を３軸方向（図２に示す例では、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向）に移動可能に保持する。ワークＷを保持した主軸２２が回転している状態で、ワークＷと切削工具２１１が接触するように移動機構２４が主軸台２３を移動させることにより、ワークＷに穴開け加工が施される。

【0017】

主軸２２は、筒体２２１、チャック２２２およびチャックスリーブ２２３を有する。筒体２２１は、テーパ形状の内周面を有するチャックスリーブ２２３を内部に収容する。チャック２２２は、チャックスリーブ２２３の内側に収容され、チャックスリーブ２２３の内周面に係合するテーパ形状の外周面を有する。チャックスリーブ２２３は、筒体２２１の内部で主軸２２の軸方向に摺動可能であり、チャックスリーブ２２３が主軸２２の軸方向に摺動することにより、チャックスリーブ２２３の内周面と係合するチャック２２２が開閉する。チャック２２２が開いた状態でワークＷがチャック２２２の開口部に挿入され、チャック２２２が閉じられることにより、ワークＷが主軸２２に保持される。

【0018】

主軸台２３は、主軸モータおよび制御回路を有する。主軸モータは、主軸２２と接続されて主軸２２を回転させる。主軸モータは、例えば主軸２２と主軸第２３との間に配置されるビルトインモータである。制御回路は、演算処理装置５から送信されて加工装置２が備える記憶装置（不図示）にあらかじめ記憶された加工プログラムに基づいて主軸モータを制御する。記憶装置は、例えば半導体メモリである。制御回路は、主軸モータを任意の速度で回転させ、または停止させる。

【0019】

移動機構２４は、Ｘ軸移動機構、Ｙ軸移動機構およびＺ軸移動機構並びに制御回路を有する。Ｘ軸移動機構、Ｙ軸移動機構およびＺ軸移動機構は、例えばガイドレール機構であり、主軸台２３を３軸方向に移動可能に保持する。制御回路は、記憶装置にあらかじめ記憶された加工プログラムに基づいてＸ軸移動機構、Ｙ軸移動機構およびＺ軸移動機構を制御する。

【0020】

ワークＷに穴開け加工を施すときには、切削工具２１１がワークＷに対向して配置された状態で、ワークＷを保持した主軸２２が切削工具２１１の延伸方向を軸として回転することにより、ワークＷを回転させる。移動機構２４は、ワークＷが回転した状態で、ワークＷと切削工具２１１とが接触するように、主軸台２３および主軸２２とともにワークＷを切削工具２１１の延伸方向に往復動させることにより、ワークＷに穴開け加工を施す。ワークＷは、演算処理装置５からあらかじめ送信されて記憶装置に記憶された加工プログラムに基づいて回転および往復動する。なお、移動機構２４は加工部の一例である。

【0021】

センサ３は、工具台２１に配置され、工具台２１に保持される切削工具２１１の振動に関する情報を検出する。センサ３は、検出部と通信回路とを備える。検出部は、切削工具２１１の振動に関する情報を生成するための構成であり、加速度センサ、ＡＥ（Acoustic Emission）センサ、変位計、マイクロフォン等を備える。検出部は、主軸台２３の主軸モータの負荷を検出するための電流計または電圧計を備えてもよい。通信回路は、所定の時間間隔ごとに、検出部によって生成される切削工具２１１の振動に関する情報を取得して演算処理装置５に送信する。

【0022】

図３は、洗浄装置４の概略構成を示す模式図である。洗浄装置４は、ポンプ４１、チューブ４２、複数のコネクタ４３、複数の電磁弁４４および複数の吐出口４５を有する。

【0023】

ポンプ４１は、演算処理装置５から送信された制御信号に基づいてクーラント液をチューブ４２に送出する。例えば、ポンプ４１は、クーラント液をチューブ４２に任意の圧力で送出し、またはクーラント液の送出を停止する。複数のコネクタ４３は、チューブ４２と複数の吐出口４５とをそれぞれ接続する。電磁弁４４は、演算処理装置５から供給された制御信号に基づいてポンプ４１から送出されたクーラント液の流路を開放し、または閉塞する。

【0024】

複数の吐出口４５は、所定の方向（図３に示す例では、上下方向）に沿って配置される。吐出口４５は、切削工具２１１の長さよりも長い距離にわたって配置される。これにより、洗浄装置４は切削工具２１１の全体を洗浄して切粉絡みを解消することができる。また、吐出口４５は、ワークＷの近傍にも配置される。これにより、洗浄装置４はワークＷを洗浄して切粉詰まりを解消することができる。複数の電磁弁４４は、それぞれ独立に開閉する。これにより、洗浄装置４は、切削工具２１１およびワークの一部のみを洗浄することもできる。

【0025】

洗浄装置４は、演算処理装置５から送信される制御信号に基づいて、切削工具２１１を洗浄する。例えば、洗浄装置４は、ステップ加工における複数のステップの間に、ワークＷに形成された穴から引き抜かれた切削工具２１１と、ワークＷの穴とを洗浄する。

【0026】

図４は、演算処理装置５の機能ブロック図である。演算処理装置５は、工作機械１に有線接続されたＰＣ（Personal Computer）、サーバ、タブレット端末、スマートフォン等の情報処理端末である。演算処理装置５は、通信ネットワークを介して工作機械１に接続された情報処理端末でもよい。演算処理装置５は、工作機械１に内蔵されてもよい。演算処理装置５は、記憶部５１、通信部５２および処理部５３を有する。

【0027】

記憶部５１は、プログラムおよびデータを記憶するための構成であり、例えば半導体メモリを備える。記憶部５１は、プログラムとして、処理部５３による処理に用いられるオペレーティングシステムプログラム、ドライバプログラム、アプリケーションプログラム等を記憶する。プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）等のコンピュータ読取可能かつ非一時的な可搬型記憶媒体から記憶部５１にインストールされる。

【0028】

通信部５２は、演算処理装置５を加工装置２、センサ３および洗浄装置４と通信可能にする構成であり、インタフェース回路を備える。インタフェース回路は、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のシリアル接続インタフェースのインタフェース回路である。インタフェース回路は、有線ＬＡＮ、無線ＬＡＮ等の通信インタフェース回路でもよい。通信部５２は、データを加工装置２、センサ３および洗浄装置４から受信して処理部５３に供給するとともに、処理部５３から供給されたデータを加工装置２、センサ３および洗浄装置４に送信する。

【0029】

処理部５３は、演算処理装置５の動作を統括的に制御する構成であり、一つまたは複数のプロセッサおよびその周辺回路を備える。処理部５３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を備える。処理部５３は、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を備えてもよい。処理部５３は、記憶部５１に記憶されているプログラムに基づいて演算処理装置５の各種処理が適切な手順で実行されるように、各構成の動作を制御するとともに、各種の処理を実行する。

【0030】

処理部５３は、駆動制御部５３１、取得部５３２、特定部５３３および判定部５３４を機能ブロックとして有する。これらの各部は、処理部５３が実行するプログラムによって実現される機能モジュールである。これらの各部は、専用の演算回路として演算処理装置５に実装されてもよい。

【0031】

図５（Ａ）－（Ｄ）は、演算処理装置５による異常判定に用いられる、切削工具２１１の振動に関する情報の時間変化の例を示す図である。図５（Ａ）－（Ｄ）の各グラフの縦軸は切削工具２１１の振動に起因して切削工具２１１に加わる加速度、横軸は時間を示す。切削工具２１１に加わる加速度は、センサ３によって検出される。図５（Ａ）－（Ｄ）は、ステップ加工における特定のステップでの穴開け加工から次のステップでの穴開け加工までの期間における加速度の時間変化を示している。

【0032】

図５（Ａ）－（Ｄ）に示す例では、特定のステップでの穴開け加工から次のステップでの穴開け加工までの期間は、期間Ｐ１－Ｐ５に区分されている。期間Ｐ１は、特定のステップにおいてワークＷに穴開け加工が施されている期間である。期間Ｐ２は、特定のステップの穴開け加工の後に、穴開け加工によってワークＷに設けられた穴から切削工具２１１が引き抜かれている期間である。期間Ｐ３は、切削工具２１１の全体がワークＷに設けられた穴から引き抜かれている期間である。期間Ｐ４は、次のステップの穴開け加工の前に、切削工具２１１がワークＷに設けられた穴に進入している期間である。期間Ｐ５は、特定のステップの次のステップにおいてワークＷに穴開け加工が施されている期間である。なお、期間Ｐ２およびＰ４は、穴開け加工の前または後において、ワークＷと切削工具２１１とが相対的に移動している移動期間の一例である。

【0033】

図５（Ａ）は、ワークＷおよび切削工具２１１に異常が発生していない場合の加速度の時間変化の例を示す図である。図５（Ａ）に示す例では、ワークＷに穴開け加工が施されている期間Ｐ１およびＰ５においては、切削工具２１１が回転するワークＷと接触しているため、切削工具２１１の振動が大きい。期間Ｐ２では、ワークＷにすでに形成された穴から切削工具２１１が引き抜かれているため、切削工具２１１とワークＷとが接触することがなく、切削工具２１１の振動は小さい。期間Ｐ３では、切削工具２１１の全体がワークＷの外側にあるため、切削工具２１１とワークＷとが接触することがなく、切削工具２１１の振動は小さい。期間Ｐ４においては、ワークＷにすでに形成された穴に切削工具２１１が進入しているため、切削工具２１１とワークＷとが接触することがなく、切削工具２１１の振動は小さくなる。

【0034】

図５（Ｂ）は、切削工具２１１の根元に切粉絡みの異常が発生している場合の加速度の時間変化の例を示す図である。図５（Ｂ）に示す例では、期間Ｐ２の開始時点から途中までの期間ｔ１においては切削工具２１１の振動が大きく、以後の期間においては切削工具２１１の振動が小さい。これは、切削工具２１１がワークＷから引き抜かれ始めてから切削工具２１１の根元がワークＷの外側に出るまでの期間において、切削工具２１１の根元に絡んだ切粉が回転するワークＷに接触するためである。また、期間Ｐ４の開始時点から途中までの期間においては切削工具２１１の振動が小さく、以後の期間ｔ２においては振動が大きい。これは、切削工具２１１の根元がワークＷの穴に進入してからの期間において、切削工具２１１の根元に絡んだ切粉が回転するワークＷに接触するためである。

【0035】

図５（Ｃ）は、切削工具２１１の先端に切粉絡みの異常が発生している場合の加速度の時間変化の例を示す図である。図５（Ｃ）に示す例では、切削工具２１１の振動が大きい期間ｔ１が期間Ｐ２のほぼ全てを占めている。これは、切削工具２１１の全体がワークＷから引き抜かれるまでの期間において、切削工具２１１の先端に絡んだ切粉が回転するワークＷに接触するためである。同様に、切削工具２１１の振動が大きい期間ｔ２が期間Ｐ４のほぼ全てを占めている。これは、切削工具２１１の一部がワークＷに進入してからの期間において、切削工具２１１の先端に絡んだ切粉が回転するワークＷに接触するためである。

【0036】

図５（Ｄ）は、切削工具２１１の根元に切粉絡みの異常が発生している場合において、期間Ｐ３において切削工具２１１が洗浄されて切粉絡みが解消された場合の加速度の時間変化の例を示す図である。この場合、図５（Ｂ）に示した例と同様に、期間Ｐ２のうち切削工具２１１の根元がワークＷの穴から引き抜かれるまでの期間ｔ１において、切削工具２１１の根元に絡んだ切粉が回転するワークＷに接触するため、切削工具２１１が大きく振動する。一方、期間Ｐ３において切削工具２１１が洗浄されて切削工具２１１の根元に絡んだ切粉が除去されるため、期間Ｐ４においては、切削工具２１１が大きく振動することはない。

【0037】

図５（Ａ）－（Ｃ）に示したように、切削工具２１１に切粉絡みの異常が発生している場合には、期間Ｐ２およびＰ４において、切削工具２１１の振動が大きい振動期間が発生する。したがって、期間Ｐ２およびＰ４の長さに対する振動期間の長さの比率に基づいて切削工具２１１に切粉絡みの異常が発生していることが検出可能である。例えば、期間Ｐ２の長さに対する振動期間の長さの比率が第１閾値より大きい場合に、切削工具２１１に切粉絡みの異常が発生していると判定される。

【0038】

また、図５（Ｂ）および（Ｃ）に示したように、切粉絡みが切削工具２１１の根元に発生しているか先端に発生しているかに応じて、振動期間の長さが異なる。したがって、期間Ｐ２の長さに対する振動期間の長さの比率に基づいて、切削工具２１１において切粉絡みの異常が発生している位置が検出可能である。例えば、期間Ｐ２の長さに対する振動期間の長さの比率が第１閾値より大きい第２閾値以下である場合には切削工具２１１の根元に異常が発生していると判定され、第２閾値より大きい場合には切削工具２１１の先端に異常が発生していると判定される。

【0039】

図５（Ａ）－（Ｃ）では切削工具２１１に切粉絡みの異常が発生している場合について説明したが、ワークＷに設けられた穴に切粉詰まりの異常が発生している場合も、同様にして異常が検出可能である。例えば、期間Ｐ２の長さに対する振動期間の長さの比率が第１閾値以上である場合に、ワークＷに切粉詰まりの異常が発生していると判定される。また、期間Ｐ２の長さに対する振動期間の長さの比率が第２閾値未満である場合にはワークＷの穴の手前側に異常が発生していると判定され、第２閾値以上である場合にはワークＷの穴の奥側に異常が発生していると判定される。

【0040】

図５（Ｄ）に示したように、切削工具２１１に切粉絡みの異常が発生している場合において、切削工具２１１が洗浄された場合には、以後、切粉絡みに起因して切削工具２１１が大きく振動することはなくなる。したがって、洗浄の前後における移動期間の長さに対する振動期間の長さの比率を比較することにより、ワークＷおよび切削工具２１１のいずれに異常があるかが判定可能である。例えば、期間Ｐ２の長さに対する振動期間の長さの比率が第１閾値以上であり、期間Ｐ３において切削工具２１１が洗浄され、その後の期間Ｐ４の長さに対する振動期間の長さの比率が洗浄の前よりも減少している場合には、切削工具２１１に異常があると判定される。

【0041】

図６は、工作機械１によって実行される加工処理の流れの例を示すシーケンス図である。加工処理は、演算処理装置５の記憶部５１に記憶されたプログラムに基づいて、処理部５３が加工装置２、センサ３、洗浄装置４および演算処理装置５の他の構成と協働することにより実現される。

【0042】

最初に、加工装置２は、ワークＷの加工を開始する（ステップＳ１０１）。例えば、加工装置２は、演算処理装置５の駆動制御部５３１が供給する制御信号に基づいて主軸２２を回転させるとともに主軸台２３を移動させることにより、ワークＷの加工を開始する。また、加工装置２は、加工が開始されたことを示すパルス信号を演算処理装置５に供給する。

【0043】

次に、演算処理装置５の取得部５３２は、振動に関する情報を取得する（ステップＳ１０２）。取得部５３２は、通信部５２を介して、加工が開始されたことを示すパルス信号を受信する。取得部５３２は、パルス信号を受信したことに応じて、通信部５２を介して、振動に関する情報をセンサ３から受信することにより取得する。例えば、取得部５３２は、ワークＷの加工が開始されたことを示すパルス信号が受信された時刻と加工プログラムとに基づいて、図５（Ａ）－（Ｄ）に示した期間Ｐ１の開始時点から期間Ｐ５の終了時点までの期間における振動に関する情報を取得する。

【0044】

次に、特定部５３３は、穴開け加工の前または後において、ワークＷと切削工具２１１が相対的に移動している移動期間を特定する（ステップＳ１０３）。移動期間は、図５（Ａ）－（Ｄ）に示した期間Ｐ２およびＰ４である。特定部５３３は、ワークＷの加工が開始されたことを示すパルス信号が受信された時刻と加工プログラムとに基づいて、移動期間を特定する。

【0045】

次に、判定部５３４は、ワークＷおよび切削工具２１１の異常を判定するための判定処理を実行する（ステップＳ１０４）。判定処理の詳細は後述する。判定部５３４は、通信部５２を介して、ワークＷおよび切削工具２１１に異常があるか否かを示す判定結果に応じた制御信号を洗浄装置４に送信する。判定結果は、例えば、ワークＷおよび切削工具２１１に異常がないこと、切削工具２１１の先端に異常があること、切削工具２１１の根元に異常があること、ワークＷの奥側に異常があること、およびワークＷの手前側に異常があることのいずれかを示す情報である。

【0046】

次に、洗浄装置４は、演算処理装置５から送信された制御信号に基づいて異常制御を実行する（ステップＳ１０５）。例えば、切削工具２１１の先端に切粉絡みの異常がある場合には、洗浄装置４は、次回以降の洗浄で切削工具２１１の先端にクーラント液が強く射出されるようにポンプ４１および電磁弁４４を制御する。切削工具２１１の根元に切粉絡みの異常がある場合には、洗浄装置４は、次回以降の洗浄で切削工具２１１の根元にクーラント液が強く射出されるようにポンプ４１および電磁弁４４を制御する。ワークＷの穴に異常がある場合には、穴に洗浄液を射出するようにポンプ４１および電磁弁４４を制御する。以上で、加工処理が終了する。

【0047】

図７は、判定処理の流れの例を示すフロー図である。判定処理は、加工処理のステップＳ１０４において実行される。

【0048】

最初に、判定部５３４は、移動期間のうちから切削工具２１１の振動が特定の条件を満たす振動期間を抽出する（ステップＳ２０１）。特定の条件は、例えば、所定の期間において切削工具２１１に加わる加速度の分散値が所定の基準値以上であることである。基準値は、ワークＷと切削工具２１１とが接触していない状態で測定された切削工具２１１の加速度の分散値と、ワークＷと切削工具２１１とが接触している状態で測定された切削工具２１１の加速度の分散値との間の値である。特定の条件は、加速度に基づいて算出される切削工具２１１の変位の周波数成分に関する条件であってもよい。

【0049】

次に、判定部５３４は、移動期間の長さに対する振動期間の長さの比率である振動比率を算出する（ステップＳ２０２）。振動比率は、例えば、図５（Ｂ）および（Ｃ）に示した期間Ｐ２の長さに対する期間ｔ１の長さの比率および期間Ｐ４の長さに対する期間ｔ２の長さの比率のうちのいずれか一方である。振動比率は、期間Ｐ２の長さに対する期間ｔ１の長さの比率と期間Ｐ４の長さに対する期間ｔ２の長さの比率との平均値でもよい。

【0050】

次に、ステップＳ２０３以降において、判定部５３４は、振動比率に基づいてワークＷおよび切削工具２１１の異常を判定する。

【0051】

判定部５３４は、振動比率が第１閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ２０３）。第１閾値は、ワークＷおよび切削工具２１１に異常がない場合における平均的な振動比率よりも大きく、ワークＷにおける切粉詰まりおよび切削工具２１１における切粉絡みの異常がある場合における平均的な振動比率よりも小さくなるように設定される。第１閾値は、ゼロに設定されてもよい。

【0052】

振動比率が第１閾値以下である場合（ステップＳ２０３－Ｎｏ）、判定部５３４はワークＷおよび切削工具２１１に異常がないと判定する（ステップＳ２０４）。以上で、判定処理が終了する。

【0053】

振動比率が第１閾値より大きい場合（ステップＳ２０３－Ｙｅｓ）、判定部５３４は振動比率が第２閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ２０５）。第２閾値は、第１閾値より大きい値である。第２閾値は、切削工具２１１の根元に切粉絡みの異常がある場合における平均的な振動比率よりも大きく、切削工具２１１の先端に切粉絡みの異常がある場合における平均的な振動比率よりも小さくなるように設定される。第２閾値は、ワークＷの穴の手前側に切粉詰まりの異常がある場合における平均的な振動比率よりも大きく、ワークＷの穴の奥側に切粉詰まりの異常がある場合における平均的な振動比率よりも小さくなるように設定されてもよい。第２閾値は、例えば０．５に設定される。

【0054】

振動比率が第２閾値より大きい場合（ステップＳ２０５－Ｙｅｓ）、判定部５３４はワークＷの穴の奥側に切粉詰まりの異常があるか、または切削工具２１１の先端に切粉絡みの異常があると判定する（ステップＳ２０６）。

【0055】

振動比率が第２閾値以下である場合（ステップＳ２０５－Ｎｏ）、判定部５３４はワークＷの穴の手前側に切粉詰まりの異常があるか、または切削工具２１１の根元に切粉絡みの異常があると判定する（ステップＳ２０７）。

【0056】

次に、判定部５３４は、洗浄の前後における振動比率を比較して、振動比率に変化があるか否かを判定する（ステップＳ２０８）。例えば、判定部５３４は、図５（Ｂ）および（Ｃ）に示した期間Ｐ２の長さに対する期間ｔ１の長さの比率と、期間Ｐ４の長さに対する期間ｔ２の長さの比率とを比較する。判定部５３４は、期間Ｐ２の長さに対する期間ｔ１の長さの比率よりも期間Ｐ２の長さに対する期間ｔ１の長さの比率が所定値以上小さい場合に、振動比率に変化があると判定する。

【0057】

振動比率に変化がある場合（ステップＳ２０８－Ｙｅｓ）、判定部５３４は切削工具２１１に切粉絡みの異常があると判定する（ステップＳ２０９）。判定部５３４は、ステップＳ２０５における判定の結果に応じて、切削工具２１１の先端または根元に切粉絡みの異常があると判定する。なお、洗浄の後における振動比率が第１閾値以下である場合には、判定部５３４は洗浄によって切粉絡みの異常が解消され、切削工具２１１には異常がないと判定してもよい。

【0058】

振動比率に変化がない場合（ステップＳ２０８－Ｎｏ）、判定部５３４はワークＷの穴に切粉絡みの異常があると判定する（ステップＳ２１０）。判定部５３４は、ステップＳ２０５における判定の結果に応じて、ワークＷの穴の奥側または手前側に切粉絡みの異常があると判定する。以上で、判定処理が終了する。

【0059】

以上説明したように、工作機械１は、ワークＷと切削工具２１１とが相対的に移動している移動期間の長さに対する、振動が特定の条件を満たす振動期間の長さの比率に基づいて、ワークＷおよび切削工具２１１の異常を判定する。切粉絡みまたは切粉詰まりが発生している場合には、移動期間の間にワークＷと切削工具２１１が一時的ではなく継続的に接触する。したがって、移動期間に対する振動期間の長さの比率を算出することにより、工作機械１は、切粉絡みまたは切粉詰まりの異常を適切に判定することを可能とする。

【0060】

また、工作機械１は、洗浄の前後における移動期間の長さに対する振動期間の長さの比率を比較して、ワークＷおよび切削工具２１１のいずれに異常があるかを判定する。これにより、工作機械１は、切削工具２１１における切粉絡みの異常とワークＷの穴における切粉詰まりの異常とを適切に区別することを可能とする。

【0061】

また、工作機械１は、振動期間の長さに基づいて、切削工具２１１の異常がある位置をさらに判定する。これにより、工作機械１は、切削工具２１１において切粉詰まりが生じた位置を適切に特定することを可能とする。また、切粉詰まりが生じた位置を洗浄装置４が局所的に洗浄する等の適切な措置をとることを可能とする。

【0062】

工作機械１には、次に述べるような変形例が適用されてもよい。

【0063】

上述した説明では、主軸２２に保持されるワークＷが回転し、切削工具２１１に対して移動するものとしたが、このような例に限られない。例えば、主軸２２が切削工具２１１を保持し、切削工具２１１が回転してワークＷに対して切削工具２１１の延伸方向に移動してもよい。また、ワークＷが回転して切削工具２１１が延伸方向に移動してもよく、切削工具２１１が回転してワークＷが切削工具２１１の延伸方向に移動してもよい。

【0064】

上述した説明では、センサ３は工具台２１に配置され、切削工具２１１の振動に関する情報を検出するものとしたが、このような例に限られない。センサ３は主軸２２、主軸台２３、移動機構２４等に配置され、ワークＷの振動に関する情報を検出してもよい。ただし、この場合、センサ３が切削工具２１１とワークＷとの接触による振動に加えて主軸２２の回転による振動を検出し、切削工具２１１とワークＷとの接触を検出しにくくなるため、センサ３は工具台２１に配置されることが好ましい。

【0065】

上述した説明では、加工処理のステップＳ１０４において、判定部５３４が判定結果に基づく制御信号を洗浄装置４に送信するものとしたが、ワークＷおよび切削工具２１１に異常がない場合には、判定部５３４は制御信号を送信しなくてもよい。また、判定部５３４は、ワークＷまたは切削工具２１１に異常がある場合には、さらに加工装置２に制御信号を供給してもよい。例えば、判定部５３４は、ワークＷまたは切削工具２１１に異常がある場合に、作業者にワークＷまたは切削工具２１１の洗浄を促すために、加工装置２および洗浄装置４を停止させてもよい。

【0066】

上述した説明では、判定処理のステップＳ２０３において、判定部５３４は振動比率を第１閾値と比較することによりワークＷおよび切削工具２１１の異常を判定するものとしたが、このような例に限られない。判定部５３４は、ステップ加工における複数のステップの振動比率をそれぞれ算出し、複数の振動比率に基づいてワークＷおよび切削工具２１１の異常を判定してもよい。例えば、判定部５３４は、振動比率の変化、または複数の振動比率の平均値、中央値等の統計値に基づいてワークＷおよび切削工具２１１の異常を判定してもよい。

【0067】

上述した説明では、判定処理のステップＳ２０５において、判定部５３４は振動比率を第２閾値と比較することによりワークＷの穴および切削工具２１１の異常がある位置を判定するものとしたが、このような例に限られない。例えば、判定部５３４は、振動比率を複数の閾値と比較して、切削工具２１１の先端、中央および根元のいずれに切粉絡みの異常があるか、またはワークＷの穴の奥側、中程、手前側のいずれに切粉詰まりの異常があるかを判定してもよい。また、判定部５３４は、切削工具２１１の根元から先端までの区間、またはワークＷの穴の奥から手前までの区間を振動比率で内分した位置を異常がある位置と判定してもよい。また、判定部５３４は、振動比率に代えて、振動区間の長さと、加工プログラムに基づいて決定されるワークＷまたは切削工具２１１の移動速度とに基づいて異常がある位置を判定してもよい。

【0068】

上述した説明において、判定処理のステップＳ２０５－Ｓ２０７は省略されてもよい。すなわち、判定部５３４は、ワークＷまたは切削工具２１１の異常がある位置を判定しなくてもよい。また、判定処理のステップＳ２０８－Ｓ２１０は省略されてもよい。すなわち、判定部５３４は、ワークＷおよび切削工具２１１の異常がある位置を判定しなくてもよい。

【0069】

上述した演算処理装置５の機能は、複数の装置によって実現されてもよい。

【0070】

当業者は、本発明の範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。例えば、上述した実施形態及び変形例は、本発明の範囲において、適宜に組み合わせて実施されてもよい。

【符号の説明】

【0071】

１ 工作機械
２ 加工装置
２１１ 切削工具
２２ 主軸
２４ 移動機構
３ センサ
４ 洗浄装置
５ 演算処理装置
５３２ 取得部
５３３ 特定部
５３４ 判定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】