(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】
(24)【登録日】2024-10-23
(45)【発行日】2024-10-31
(54)【発明の名称】切削システム及び切削方法
(51)【国際特許分類】
B23Q 17/09 20060101AFI20241024BHJP
【ＦＩ】
B23Q17/09 H
B23Q17/09 B
B23Q17/09 Z
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2022129005
(22)【出願日】2022-08-12
(65)【公開番号】P2024025504
(43)【公開日】2024-02-26
【審査請求日】2023-08-02
(73)【特許権者】
【識別番号】000001236
【氏名又は名称】株式会社小松製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110000202
【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 尚登
(72)【発明者】
【氏名】笠原 和人
(72)【発明者】
【氏名】足立 貴嗣
(72)【発明者】
【氏名】名畑 英二
【審査官】野口 絢子
(56)【参考文献】
【文献】特開平１０－００６１７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－０９００１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１３１７２９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｑ１７／００－２３／００
Ｂ２３Ｑ３７／００－４１／０８
Ｇ０５Ｂ１９／１８－１９／４１６
Ｇ０５Ｂ１９／４１８
Ｇ０５Ｂ１９／４２－１９／４６
Ｇ０１Ｍ１３／００－１３／０４５
Ｇ０１Ｍ９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
被加工物を加工するための切削工具と、前記被加工物または前記切削工具を回転させるための回転軸とを有し、前記回転軸の回転に伴って前記切削工具が前記被加工物を切削加工する工作機械に適用される切削システムであって、複数の前記被加工物それぞれの切削加工において前記切削工具にかかる切削負荷を取得する取得部と、
前記切削負荷の累積値を取得する累積部と、
前記累積値に基づいて、前記複数の被加工物又は前記切削工具を評価する評価部と、
を備え、
前記累積部は、前記複数の被加工物のうち同一の前工程を経た被加工物ごとに前記累積値を取得し、
前記評価部は、前記前工程を経た被加工物ごとの前記累積値に基づいて、前記前工程の精度を評価する、
切削システム。
【請求項2】
被加工物を加工するための切削工具と、前記被加工物または前記切削工具を回転させるための回転軸とを有し、前記回転軸の回転に伴って前記切削工具が前記被加工物を切削加工する工作機械に適用される切削システムであって、
複数の前記被加工物それぞれの切削加工において前記切削工具にかかる切削負荷を取得する取得部と、
前記切削負荷の累積値を取得する累積部と、
前記累積値に基づいて、前記複数の被加工物又は前記切削工具を評価する評価部と、
を備え、
前記評価部は、複数の前記切削工具それぞれについての前記累積値を前記切削加工の回数で割った工具別累積値に基づいて、前記複数の切削工具それぞれの工具性能を評価する、
切削システム。
【請求項3】
前記評価部は、前記累積値に基づいて、前記切削工具の寿命を評価する、請求項１又は２に記載の切削システム。
【請求項4】
前記取得部は、前記切削工具又は前記被加工物の回転軸を回転駆動させるモータのロードメータ値と、前記モータのモータ回転数とに基づいて、前記モータのトルク値を取得するトルク算出部と、
前記トルク値に基づいて、前記切削負荷を算出する負荷算出部と、
を有する、
請求項１又は２に記載の切削システム。
【請求項5】
被加工物を加工するための切削工具と、前記被加工物または前記切削工具を回転させるための回転軸とを有し、前記回転軸の回転に伴って前記切削工具が前記被加工物を切削加工する工作機械に適用される切削方法であって、複数の前記被加工物それぞれの切削加工において前記切削工具にかかる切削負荷を取得する工程と、
前記複数の被加工物のうち同一の前工程を経た被加工物ごとに前記切削負荷の累積値を取得する工程と、
前記前工程を経た被加工物ごとの前記累積値に基づいて、前記複数の被加工物又は前記切削工具と前記前工程の精度とを評価する工程と、
を備える切削方法。
【請求項6】
被加工物を加工するための切削工具と、前記被加工物または前記切削工具を回転させるための回転軸とを有し、前記回転軸の回転に伴って前記切削工具が前記被加工物を切削加工する工作機械に適用される切削方法であって、
複数の前記被加工物それぞれの切削加工において前記切削工具にかかる切削負荷を取得する工程と、
前記切削負荷の累積値を取得する工程と、
複数の前記切削工具それぞれについての前記累積値を前記切削加工の回数で割った工具別累積値に基づいて、前記複数の切削工具それぞれの工具性能を評価する工程と、
を備える切削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、切削システム及び切削方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１では、工作機械の工具に寿命時間を設定し、寿命時間から工具の使用時間を減算することによって残寿命時間を算出する手法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００８－０４７０２１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、工具の摩耗度合いは被加工物の種類（材質及び形状）によって変動するため、工具の使用時間のみに基づいて工具寿命を精度良く評価することはできない。
【0005】
本開示は、複数の被加工物又は切削工具を精度良く評価可能な切削システム及び切削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】
本開示の一態様に係る切削システムは、工作機械に適用される切削システムであって、取得部と、累積部と、評価部とを備える。工作機械は、被加工物を加工するための切削工具と、前記被加工物または前記切削工具を回転させるための回転軸とを有する。工作機械は、回転軸の回転に伴って前記切削工具が前記被加工物を切削加工する。取得部は、複数の被加工物それぞれの切削加工において切削工具にかかる切削負荷を取得する。累積部は、切削負荷の累積値を取得する。評価部は、累積値に基づいて、複数の被加工物又は切削工具を評価する。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、複数の被加工物又は切削工具を精度良く評価可能な切削システム及び切削方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１実施形態に係る切削システムの構成を示す模式図
【図2】第１実施形態に係る解析部の構成を示すブロック図
【図3】トルク線図の一例を示すグラフ
【図4】第１実施形態に係る切削方法を説明するためのフローチャート
【図5】第２実施形態に係る解析部の構成を示すブロック図
【図6】第２実施形態に係る切削方法を説明するためのフローチャート
【図7】第３実施形態に係る解析部の構成を示すブロック図
【図8】第３実施形態に係る切削方法を説明するためのフローチャート
【図9】変形例１に係る切削システムの構成を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【0009】
〈第１実施形態〉
【0010】
（切削システム）
図１は、第１実施形態に係る切削システム１の構成を示す模式図である。切削システム１は、３つの工作機械１０ａ～１０ｃ及び管理装置２０を備える。
図１は、第１実施形態に係る切削システム１の構成を示す模式図である。切削システム１は、３つの工作機械１０ａ～１０ｃ及び管理装置２０を備える。
【0011】
（工作機械）
本実施形態において、切削システム１は、３つの工作機械１０ａ～１０ｃを備えているが、切削システム１が備える工作機械の数は１以上であればよい。
本実施形態において、切削システム１は、３つの工作機械１０ａ～１０ｃを備えているが、切削システム１が備える工作機械の数は１以上であればよい。
【0012】
各工作機械１０ａ～１０ｃとしては、ボール盤、旋盤、フライス盤、中ぐり盤、マシニングセンタ、研削盤などが挙げられるが、これらには限られない。本実施形態において、各工作機械１０ａ～１０ｃは、同種の工作機械であるが、異種の工作機械であってもよい。
【0013】
図１に示すように、各工作機械１０ａ～１０ｃは、テーブル１１、切削工具１２、回転軸１３、モータ１４、アンプ１５及びコントローラ１６を備える。
【0014】
テーブル１１には、未加工のワークＷ（被加工物）が載置される。ワークＷの切削加工が完了すると、加工済みのワークＷは搬出され、新たなワークＷがテーブル１１に載置される。
【0015】
切削工具１２は、ワークＷの切削加工に用いられる。本実施形態において、工作機械１０ａ～１０ｃでは、同種類の切削工具１２が用いられる。ただし、切削工具１２の製造メーカは互いに異なるものとする。切削工具１２は、回転軸１３に取り付けられており、回転軸１３の軸心ＡＸを中心として回転する。本実施形態では、回転軸１３に取り付けられた切削工具１２が回転することによって、切削工具１２がワークWに対して相対回転する。しかし、切削工具１２はワークWに対して相対回転可能であればよく、回転軸（不図示）に取り付けられたワークWが回転することによって、切削工具１２がワークWに対して相対回転してもよい。
【0016】
切削工具１２は、ワークＷに対して相対移動する。本実施形態では、テーブル１１が移動することによって切削工具１２がワークＷに対して相対移動するが、回転軸１３が移動することによって切削工具１２がワークＷに対して相対移動してもよい。
【0017】
回転軸１３には、切削工具１２が取り付けられる。回転軸１３は、軸心ＡＸを中心として回転可能である。モータ１４は、回転軸１３を回転駆動させる。モータ１４は、アンプ１５から供給される駆動電流によって回転する。モータ１４は、モータ回転数をコントローラ１６に送信する。
【0018】
アンプ１５は、図示しない電源に接続されている。アンプ１５は、コントローラ１６から指令電流を受信する。アンプ１５は、受信した指令電流に基づいて、モータ１４に駆動電流を供給する。
【0019】
コントローラ１６は、モータ１４を制御する。具体的には、コントローラ１６は、ＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）プログラムに従って、アンプ１５に指令電流を出力する。コントローラ１６は、モータ１４からモータ回転数を受信する。
【0020】
コントローラ１６は、アンプ１５に出力する指令電流に基づいて、モータ１４のロードメータ値を算出する。ロードメータ値は、モータ１４の定格電流に対する指令電流の割合である。
【0021】
コントローラ１６は、ワークＷの切削工程におけるロードメータ値及びモータ回転数を所定の時間間隔（例えば、１０ミリ秒ごと）でサンプリングする。コントローラ１６は、サンプリングするたびに、ロードメータ値と、モータ回転数と、工具ＩＤと、動作データの生成日時とを含む動作データを生成する。工具ＩＤは、切削工具１２に固有の識別子であり、各工作機械１０ａ～１０ｃの切削工具１２それぞれの工具ＩＤは互いに異なる。ただし、切削システム１が工作機械を１つだけ備え、かつ、当該工作機械において１種類の切削工具１２のみが用いられる場合には、動作データは工具ＩＤを含まなくてよい。
【0022】
コントローラ１６は、ネットワーク（例えば、インターネット）を介して、管理装置２０と通信可能である。コントローラ１６は、生成した動作データを管理装置２０に送信する。コントローラ１６が動作データを送信するタイミングは特に限られないが、例えば、１つのワークＷの切削加工が完了したときに複数の動作データを纏めて送信することができる。
【0023】
（管理装置）
管理装置２０の機能は、例えば、サーバー、パーソナルコンピュータ又はポータブル端末により達成することができる。管理装置２０の機能をサーバーにより達成する場合、サーバーは、クラウドサーバーであってもよい。管理装置２０の機能をパーソナルコンピュータにより達成する場合、パーソナルコンピュータは、各工作機械１０ａ～１０ｃと一体に形成されてもよいし、各工作機械１０ａ～１０ｃの近くに配置されてもよいし、各工作機械１０ａ～１０ｃが配置されている場所とは異なる管理室などに配置されてもよい。管理装置２０の機能をポータブル端末により達成する場合、ポータブル端末としては、例えばタブレットなどの持ち運び可能な端末を用いることができる。
管理装置２０の機能は、例えば、サーバー、パーソナルコンピュータ又はポータブル端末により達成することができる。管理装置２０の機能をサーバーにより達成する場合、サーバーは、クラウドサーバーであってもよい。管理装置２０の機能をパーソナルコンピュータにより達成する場合、パーソナルコンピュータは、各工作機械１０ａ～１０ｃと一体に形成されてもよいし、各工作機械１０ａ～１０ｃの近くに配置されてもよいし、各工作機械１０ａ～１０ｃが配置されている場所とは異なる管理室などに配置されてもよい。管理装置２０の機能をポータブル端末により達成する場合、ポータブル端末としては、例えばタブレットなどの持ち運び可能な端末を用いることができる。
【0024】
図１に示すように、管理装置２０は、動作データ受信部２１、記憶部２２及び解析部２３を有する。
【0025】
［動作データ受信部］
動作データ受信部２１は、ネットワークを介して、各工作機械１０ａ～１０ｃのコントローラ１６と通信可能である。動作データ受信部２１は、各工作機械１０ａ～１０ｃのコントローラ１６から動作データを受信する。動作データ受信部２１は、受信した動作データを記憶部２２に記憶させる。
動作データ受信部２１は、ネットワークを介して、各工作機械１０ａ～１０ｃのコントローラ１６と通信可能である。動作データ受信部２１は、各工作機械１０ａ～１０ｃのコントローラ１６から動作データを受信する。動作データ受信部２１は、受信した動作データを記憶部２２に記憶させる。
【0026】
［記憶部］
記憶部２２は、複数の動作データを記憶する。具体的には、記憶部２２は、動作データに含まれる工具ＩＤごとに、ロードメータ値及びモータ回転数を対応付けて記憶する。記憶部２２は、複数の動作データを生成日時順に記憶することが好ましい。
記憶部２２は、複数の動作データを記憶する。具体的には、記憶部２２は、動作データに含まれる工具ＩＤごとに、ロードメータ値及びモータ回転数を対応付けて記憶する。記憶部２２は、複数の動作データを生成日時順に記憶することが好ましい。
【0027】
［解析部］
解析部２３は、記憶部２２に記憶されている複数の動作データを解析する。図２は、解析部２３の構成を示すブロック図である。図２に示すように、解析部２３は、取得部２３ａ、累積部２３ｂ及び寿命評価部２３ｃを有する。
解析部２３は、記憶部２２に記憶されている複数の動作データを解析する。図２は、解析部２３の構成を示すブロック図である。図２に示すように、解析部２３は、取得部２３ａ、累積部２３ｂ及び寿命評価部２３ｃを有する。
【0028】
・取得部２３ａ
取得部２３ａは、動作データに基づいて、切削工具１２にかかる切削負荷を取得する。取得部２３ａは、図２に示すように、トルク算出部ａ１及び負荷算出部ａ２を含む。
取得部２３ａは、動作データに基づいて、切削工具１２にかかる切削負荷を取得する。取得部２３ａは、図２に示すように、トルク算出部ａ１及び負荷算出部ａ２を含む。
【0029】
トルク算出部ａ１は、記憶部２２に記憶されている動作データに含まれるロードメータ値及びモータ回転数に基づいて、以下のように、モータ１４のトルク値を取得する。
【0030】
トルク算出部ａ１は、モータ回転数とトルク値との関係が定められたトルク線図を記憶している。図３は、トルク線図の一例を示すグラフである。図３では、横軸をモータ回転数とし、縦軸をトルク値とするグラフ上に、ロードメータ値が１００％であるときのモータ回転数と最大トルク値との関係を示す折れ線が描かれている。トルク算出部ａ１は、トルク線図を参照して、動作データに含まれるモータ回転数に対応する最大トルク値を取得する。トルク算出部ａ１は、動作データに含まれるロードメータ値を最大トルク値に乗算することによって、モータ１４のトルク値を算出する。
【0031】
負荷算出部ａ２は、トルク算出部ａ１によって算出されたトルク値を切削工具１２の工具径で割ることによって、切削工具１２にかかる切削負荷を算出する。工具径とは、回転軸１３の軸心ＡＸに垂直な方向における切削工具１２の刃先寸法である。
【0032】
負荷算出部ａ２は、記憶部２２に記憶されている各動作データと算出した切削負荷とを互いに対応付けて記憶させる。
【0033】
・累積部２３ｂ
累積部２３ｂは、記憶部２２に記憶されている複数の動作データの中から、所望の工具ＩＤに係る全ての動作データに対応付けて記憶されている切削負荷を取得する。そして、累積部２３ｂは、全ての切削負荷を累積することによって、切削負荷の累積値を取得する。累積部２３ｂは、工具ＩＤごとに切削負荷の累積値を取得する。
累積部２３ｂは、記憶部２２に記憶されている複数の動作データの中から、所望の工具ＩＤに係る全ての動作データに対応付けて記憶されている切削負荷を取得する。そして、累積部２３ｂは、全ての切削負荷を累積することによって、切削負荷の累積値を取得する。累積部２３ｂは、工具ＩＤごとに切削負荷の累積値を取得する。
【0034】
切削負荷の累積方法としては、加工時間に基づいて切削負荷を積分する方法や、切削工具１２の刃先の回転距離（軸心ＡＸを中心とする刃先の移動量）に基づいて切削負荷を積分する方法などが挙げられるが、これらには限られない。
【0035】
・寿命評価部２３ｃ
寿命評価部２３ｃは、本開示に係る「評価部」の一例である。寿命評価部２３ｃは、特定の工具ＩＤによって示される切削工具１２の限界累積値を記憶している。限界累積値は、新品の切削工具１２を切削加工で限界まで摩耗させたときの切削負荷の累積値を計測することで予め得られる。
寿命評価部２３ｃは、本開示に係る「評価部」の一例である。寿命評価部２３ｃは、特定の工具ＩＤによって示される切削工具１２の限界累積値を記憶している。限界累積値は、新品の切削工具１２を切削加工で限界まで摩耗させたときの切削負荷の累積値を計測することで予め得られる。
【0036】
寿命評価部２３ｃは、累積部２３ｂによって取得された切削負荷の累積値を限界累積値と比較することによって、切削工具１２の寿命を評価する。例えば、切削負荷の累積値を限界累積値で割った値が１に近づくほど、切削工具１２の残寿命が短いことが分かる。
【0037】
ここで、表１は、３種類の異なる切削工具Ｎｏ．１～３を用いて切削加工を実際に行った時の摩耗幅、切削負荷の累積値、加工数及び加工時間の関係を示している。なお、切削加工は、同じ材質かつ同じ形状（具体的には、同じ加工量）のワークに対して同じ切削条件にて行われた。
【0038】
【表1】
【0039】
表１に示されるように、摩耗幅は、切削負荷の累積値と強い相関があるため、切削負荷の累積値は、切削工具の摩耗量を示す指標として好適である。従って、上記の通り、切削負荷の累積値を用いることによって、切削工具１２の寿命を精度良く評価できることを理解できる。
【0040】
なお、表１では、同じ材質かつ同じ形状のワークに対して同じ切削条件で切削加工が行われたため、摩耗幅は加工時間とも強い相関がある。そして、切削負荷の累積値は、摩耗幅との関係において、加工時間と同程度の相関を有している。後述するように、ワークの材質、加工量及び切削条件が変化すると、摩耗幅と加工時間との相関は低下するが、摩耗幅と切削負荷の累積値との相関は低下しにくい。
【0041】
（切削方法）
切削システム１における切削方法について、図面を参照しながら説明する。図４は、第１実施形態に係る切削方法を説明するためのフローチャートである。切削工具１２にかかる切削負荷の解析は、３つの工作機械１０ａ～１０ｃに共通しているため、以下においては、１つの工作機械の切削工具１２にかかる切削負荷の解析について説明する。
切削システム１における切削方法について、図面を参照しながら説明する。図４は、第１実施形態に係る切削方法を説明するためのフローチャートである。切削工具１２にかかる切削負荷の解析は、３つの工作機械１０ａ～１０ｃに共通しているため、以下においては、１つの工作機械の切削工具１２にかかる切削負荷の解析について説明する。
【0042】
ステップＳ１において、コントローラ１６は、切削工具１２を用いたワークＷの切削工程におけるロードメータ値及びモータ回転数をサンプリングする。
【0043】
ステップＳ２において、コントローラ１６は、ロードメータ値と、モータ回転数と、工具ＩＤと、生成日時とを含む動作データを生成する。
【0044】
ステップＳ３において、動作データ受信部２１は、コントローラ１６から受信した複数の動作データを記憶部２２に記憶させる。
【0045】
ステップＳ４において、取得部２３ａは、複数の動作データに基づいて、複数のワークＷそれぞれの切削加工において切削工具１２にかかる切削負荷を取得する。
【0046】
ステップＳ５において、累積部２３ｂは、切削工具１２にかかる切削負荷の累積値を取得する。
【0047】
ステップＳ６において、寿命評価部２３ｃは、切削負荷の累積値を限界累積値と比較することによって、切削工具１２の寿命を評価する。
【0048】
（特徴）
【0049】
（１）本実施形態に係る切削システム１は、累積部２３ｂ及び寿命評価部２３ｃを備える。累積部２３ｂは、複数のワークＷそれぞれの切削加工において切削工具１２にかかる切削負荷の累積値を取得する。寿命評価部２３ｃは、切削負荷の累積値に基づいて切削工具１２を評価する。具体的には、寿命評価部２３ｃは、切削負荷の累積値に基づいて、切削工具１２の寿命を評価する。
【0050】
本実施形態に係る切削システム１では、切削負荷の累積値によって切削工具１２の寿命を評価しているので、ワークＷの材質、ワークＷの形状（具体的には、加工量）及び切削条件の違いを考慮して切削工具１２の寿命を評価することができる。従って、同品種のワークＷを切削加工する場合には、切削条件の違いが考慮されるため、切削工具１２の寿命を精度よく評価できる。また、異品種のワークＷを切削加工する場合であっても、ワークＷの材質や形状の違いが考慮されるため、切削工具１２の寿命を精度よく評価できる。さらに、切削工具１２の寿命を精度よく評価できることによって、切削工具１２を寿命限界まで利用できる。よって、切削工具１２を効率的に使うことができ、切削システム１における生産性を向上させることができる。例えば、増産時には切削速度を上げ、減産時には切削速度を下げるというように、生産計画にあわせて切削条件を変更する場合があるが、切削条件の違いが切削負荷の累積値に反映されるため、切削条件の変更が必要な場合であっても切削工具１２の寿命を精度よく評価できる。
【0051】
一方で、切削加工したワークの個数に基づいて切削工具１２の寿命を評価する場合、ワークの材質、ワークの形状（具体的には、加工量）及び切削条件の違いを考慮できないため、切削工具１２の寿命の評価精度が低くなる。具体的には、異品種のワークを切削加工するときには、ワークの材質や形状の違いを考慮できないので、切削加工したワークの個数が同じでも、ワークが硬いほど、また、ワークの加工量が多いほど切削負荷が大きくなるといった影響を受けて、切削工具１２の寿命の評価精度は低くなってしまう。また、同品種のワークを切削加工するときには、切削条件の違いを考慮できないので、切削速度が速いほど切削負荷が大きくなるという影響を受けて、切削工具１２の寿命の評価精度は低くなってしまう。
【0052】
また、切削加工の時間に基づいて切削工具１２の寿命を評価する場合、ワークの形状が異なることに起因する加工量の違いを考慮できるため、異品種のワークを切削加工するときには、ワークの個数に基づいて評価する場合に比べて好適である。しかしながら、この場合であっても、ワークの材質や切削条件の違いを考慮することはできないので、ワークの個数に基づいて評価する場合と同様、切削工具１２の寿命の評価精度は低くなってしまう。
【0053】
（２）本実施形態に係る切削システム１は、切削負荷を取得する取得部２３ａを備える。取得部２３ａは、トルク算出部ａ１と負荷算出部ａ２とを含む。トルク算出部ａ１は、モータ１４のロードメータ値と、モータ１４のモータ回転数とに基づいて、モータ１４のトルク値を取得する。負荷算出部ａ２は、トルク算出部ａ１によって取得されたトルク値に基づいて切削負荷を算出する。
【0054】
従って、切削負荷やトルク値を検出するためにセンサを設ける必要がなく、かつ、煩雑な解析を経ることなく、ロードメータ値から切削負荷を簡便に求めることができる。
【0055】
一方で、従来、切削負荷やトルクを検出するためのセンサを取り付けて、切削負荷やトルクを取得する方法が知られているが、センサの設置場所を確保する必要があるだけでなく、センサ自体が高価である。
【0056】
また、従来、モータの実測電流値から切削負荷を算出する方法も知られているが、実測電流値は、切削加工中、定期的に０（ゼロ）となる期間があるため、切削負荷を算出するには解析（変換や抽出）が必要であり煩雑である。さらに、モータの種類によって実測電流値を示す波形の特徴が異なるため、それに合わせて変換及び抽出の方法を選択しなければならず、複数種類の工作機械を用いる場合には、さらに煩雑な解析が必要である。
【0057】
〈第２実施形態〉
第２実施形態に係る切削システムは、図１に示した第１実施形態に係る切削システム１と同じ構成を有する。ただし、本実施形態において、動作データは、ロードメータ値とモータ回転数と工具ＩＤと生成日時とに加えて、ワークＩＤと前工程ＩＤを更に含むこととする。ワークＩＤは、ワークＷに固有の識別子、及び、ワークＷの製造ロットごとに固有の識別子のうち少なくとも一方を含む。ワークＩＤは、製造ロットを識別する情報を含んでいてもよい。前工程ＩＤは、切削加工されるワークＷが経た前工程に固有の識別子である。前工程としては、例えば、鋳造工程、鍛造工程、機械加工工程などが挙げられるが、これらには限られない。
第２実施形態に係る切削システムは、図１に示した第１実施形態に係る切削システム１と同じ構成を有する。ただし、本実施形態において、動作データは、ロードメータ値とモータ回転数と工具ＩＤと生成日時とに加えて、ワークＩＤと前工程ＩＤを更に含むこととする。ワークＩＤは、ワークＷに固有の識別子、及び、ワークＷの製造ロットごとに固有の識別子のうち少なくとも一方を含む。ワークＩＤは、製造ロットを識別する情報を含んでいてもよい。前工程ＩＤは、切削加工されるワークＷが経た前工程に固有の識別子である。前工程としては、例えば、鋳造工程、鍛造工程、機械加工工程などが挙げられるが、これらには限られない。
【0058】
図５は、第２実施形態に係る解析部２３の構成を示すブロック図である。
【0059】
解析部２３は、取得部２３ａ、累積部２３ｄ及び前工程評価部２３ｅを有する。
【0060】
・取得部２３ａ
取得部２３ａは、トルク算出部ａ１及び負荷算出部ａ２を含む。トルク算出部ａ１及び負荷算出部ａ２の機能及び構成は、上記第１実施形態において説明した通りである。
取得部２３ａは、トルク算出部ａ１及び負荷算出部ａ２を含む。トルク算出部ａ１及び負荷算出部ａ２の機能及び構成は、上記第１実施形態において説明した通りである。
【0061】
・累積部２３ｄ
累積部２３ｄは、各ワークＷが固有の識別子として持つワークＩＤごとに切削負荷を累積することによって、ワークＷごとに切削負荷の累積値を取得する。
累積部２３ｄは、各ワークＷが固有の識別子として持つワークＩＤごとに切削負荷を累積することによって、ワークＷごとに切削負荷の累積値を取得する。
【0062】
ワークＩＤごとに切削負荷を累積する手法は特に限られないが、累積部２３ｄは、次のようにワークＩＤごとに切削負荷を累積してもよい。例えば、ワークＩＤがワークＷに固有の識別子を含んでいる場合、累積部２３ｄは、ワークＩＤを認識することで、ワークＩＤごとに切削負荷を累積してもよい。また、累積部２３ｄは、動作データの順番通り（生成日時順）に切削負荷を累積し、加工完了通知や工具交換通知を各工作機械１０ａ～１０ｃのコントローラ１６から受信したタイミングで累積を区切ることによって、ワークＩＤごとに切削負荷を累積してもよい。加工完了通知とは、ワークＷの切削加工が完了したことを示す通知である。工具交換通知とは、切削工具１２が交換されたことを示す通知である。また、累積部２３ｄは、動作データの順番通りに切削負荷を累積し、オペレータによる端末操作に応じて累積を区切ることによって、ワークＩＤごとに切削負荷を累積してもよい。
【0063】
また、累積部２３ｄは、前工程ＩＤに基づいて、すべてのワークＷについての切削負荷の累積値を同一の前工程を経た被加工物グループごとに分類する。
【0064】
・前工程評価部２３ｅ
前工程評価部２３ｅは、本開示に係る「評価部」の一例である。前工程評価部２３ｅは、各被加工物グループに含まれる各ワークＷの切削負荷の累積値に基づいて、当該グループに含まれるワークＷが経た前工程の精度を評価する。
前工程評価部２３ｅは、本開示に係る「評価部」の一例である。前工程評価部２３ｅは、各被加工物グループに含まれる各ワークＷの切削負荷の累積値に基づいて、当該グループに含まれるワークＷが経た前工程の精度を評価する。
【0065】
ここで、上述した通り、前工程としては鋳造工程、鍛造工程、機械加工工程などが挙げられ、切削加工の対象面は、鋳造された鋳肌そのままの面であったり、鍛造されたままの面であったり、機械加工された面であったりする。そして、切削加工において、ワークＷを所望の寸法に切削する際、切削加工量が多ければ切削負荷の累積値は大きくなる。言い換えれば、前工程の加工精度や寸法精度が悪く、切削加工での目標である仕上がり寸法との乖離が大きければ、切削負荷の累積負荷は大きくなる。
【0066】
従って、前工程評価部２３ｅは、平常時の加工精度が高い場合に、平常時の切削負荷の累積値と比較して、ワークＷの切削負荷の累積値が大きい場合には、当該グループに対応付けられた前工程ＩＤによって示される前工程におけるワークＷの寸法精度や加工精度が低いため、切削加工代が多く残されていたと推定しても良い。また、前工程評価部２３ｅは、ワークＷの切削負荷の累積値が小さい場合には、当該グループに対応付けられた前工程ＩＤによって示される前工程におけるワークＷの寸法精度や加工精度が低いため、切削加工代が過剰に少なくなっていたと推定しても良い。
【0067】
平常時の切削負荷の累積値としては、過去に行われた切削加工におけるワークＷの切削負荷の累積値の平均値又は中央値を用いてもよい。或いは、平常時の切削負荷の累積値としては、各被加工物グループにおいて所定期間内に取得されたワークＷの切削負荷の累積値の平均値又は中央値を用いてもよい。ワークＷの切削負荷の累積値が平常時の切削負荷の累積値より大きいか否か（又は、小さいか否か）の判定は、ワークＷの切削負荷の累積値と平常時の切削負荷の累積値との絶対差が、平常時の切削負荷の累積値に所定割合を乗算して得られた閾値を超えたか否かによって行ってもよい。
【0068】
また、前工程評価部２３ｅは、ワークＷの切削負荷の累積値の標準偏差が大きい被加工物グループが存在する場合には、当該グループに対応付けられた前工程ＩＤによって示される前工程におけるワークＷの寸法精度や加工精度にばらつきがあると判断してもよい。
【0069】
なお、寸法精度とは、鋳造工程や鍛造工程のように加工（例えば、機械加工）によらない工程において形成されるワークＷの寸法の精度を意味する。加工精度とは、加工（例えば、機械加工）による工程において形成されるワークＷの加工の精度を意味する。
【0070】
さらに、前工程評価部２３ｅは、ワークＷの切削負荷の累積値が小さい場合には、前工程における不具合が原因でワークＷに欠陥（例えば、不十分な熱処理によって生じた硬さ不足や内部欠陥など）があると判断してもよい。
【0071】
（切削方法）
切削方法について、図面を参照しながら説明する。図６は、第２実施形態に係る切削方法を説明するためのフローチャートである。
切削方法について、図面を参照しながら説明する。図６は、第２実施形態に係る切削方法を説明するためのフローチャートである。
【0072】
ステップＳ１～３は、上記第１実施形態と同じであるため説明を割愛する。
【0073】
ステップＳ１１において、累積部２３ｄは、前工程ＩＤに基づいて、すべてのワークＷの動作データを同一の前工程を経た被加工物グループごとに分類する。
【0074】
ステップＳ１２において、累積部２３ｄは、ワークＩＤに基づいて、各被加工物グループに含まれるワークＷごとに動作データを分類する。
【0075】
ステップＳ１３において、累積部２３ｄは、各被加工物グループに含まれる各ワークＷの切削負荷の累積値を取得する。
【0076】
ステップＳ１４において、前工程評価部２３ｅは、各被加工物グループに含まれる各ワークＷの切削負荷の累積値に基づいて、当該グループに含まれるワークＷが経た前工程の精度を評価する。
【0077】
（特徴）
本実施形態において、累積部２３ｄは、複数のワークＷのうち同一の前工程を経たワークＷごとに切削負荷の累積値を取得し、前工程評価部２３ｅは、同一の前工程を経たワークＷごとの累積値に基づいて前工程の精度を評価する。
本実施形態において、累積部２３ｄは、複数のワークＷのうち同一の前工程を経たワークＷごとに切削負荷の累積値を取得し、前工程評価部２３ｅは、同一の前工程を経たワークＷごとの累積値に基づいて前工程の精度を評価する。
【0078】
このように、切削負荷の累積値を利用することによって、前工程の寸法精度、加工精度、不具合などを簡便かつ精度良く評価することができる。
【0079】
〈第３実施形態〉
第３実施形態に係る切削システムは、図１に示した第１実施形態に係る切削システム１と同じ構成を有する。
第３実施形態に係る切削システムは、図１に示した第１実施形態に係る切削システム１と同じ構成を有する。
【0080】
図７は、第３実施形態に係る解析部２３の構成を示すブロック図である。
【0081】
解析部２３は、取得部２３ａ、累積部２３ｆ及び工具性能評価部２３ｇを有する。
【0082】
・取得部２３ａ
取得部２３ａは、トルク算出部ａ１及び負荷算出部ａ２を含む。トルク算出部ａ１及び負荷算出部ａ２の機能及び構成は、上記第１実施形態において説明した通りである。
取得部２３ａは、トルク算出部ａ１及び負荷算出部ａ２を含む。トルク算出部ａ１及び負荷算出部ａ２の機能及び構成は、上記第１実施形態において説明した通りである。
【0083】
・累積部２３ｆ
累積部２３ｆは、記憶部２２に記憶された複数の動作データを切削工具１２ごとに分類する。この際、累積部２３ｆは、動作データに含まれる工具ＩＤに基づいて、複数の動作データを切削工具１２ごとに分類してもよい。
累積部２３ｆは、記憶部２２に記憶された複数の動作データを切削工具１２ごとに分類する。この際、累積部２３ｆは、動作データに含まれる工具ＩＤに基づいて、複数の動作データを切削工具１２ごとに分類してもよい。
【0084】
累積部２３ｆは、各切削工具１２についての切削負荷の累積値を取得する。
【0085】
・工具性能評価部２３ｇ
工具性能評価部２３ｇは、本開示に係る「評価部」の一例である。工具性能評価部２３ｇは、各切削工具１２についての切削負荷の累積値を切削加工の回数で割った工具別累積値を取得する。切削加工の回数は、各切削工具１２によって切削加工されたワークＷの数である。ワークＷの数は、動作データに含まれる生成日時に基づいて取得してもよい。工具別累積値は、各切削工具１２における１つのワークＷの切削加工中にかかった切削負荷の累積値である。切削負荷の累積方法は、上述の通りである。
工具性能評価部２３ｇは、本開示に係る「評価部」の一例である。工具性能評価部２３ｇは、各切削工具１２についての切削負荷の累積値を切削加工の回数で割った工具別累積値を取得する。切削加工の回数は、各切削工具１２によって切削加工されたワークＷの数である。ワークＷの数は、動作データに含まれる生成日時に基づいて取得してもよい。工具別累積値は、各切削工具１２における１つのワークＷの切削加工中にかかった切削負荷の累積値である。切削負荷の累積方法は、上述の通りである。
【0086】
工具性能評価部２３ｇは、工具別累積値を各切削工具１２間で比較することによって、各切削工具１２の工具性能を評価する。例えば、各工作機械１０ａ～１０ｃのいずれかの切削工具１２についての工具別累積値が顕著に小さい場合には、当該切削工具１２の製造メーカが製作した切削工具１２は工具性能が高いと判断してもよい。
【0087】
（切削方法）
切削方法について、図面を参照しながら説明する。図８は、第２実施形態に係る切削方法を説明するためのフローチャートである。
切削方法について、図面を参照しながら説明する。図８は、第２実施形態に係る切削方法を説明するためのフローチャートである。
【0088】
ステップＳ１～３は、上記第１実施形態と同じであるため説明を割愛する。
【0089】
ステップＳ２１において、累積部２３ｆは、切削工具１２ごとに切削負荷の累積値を取得する。
【0090】
ステップＳ２２において、工具性能評価部２３ｇは、切削工具１２ごとに切削負荷の累積値を切削加工の回数で割った工具別累積値を取得する。
【0091】
ステップＳ２３において、工具性能評価部２３ｇは、工具別累積値に基づいて、各切削工具１２の工具性能を評価する。
【0092】
（特徴）
本実施形態において、工具性能評価部２３ｇは、各切削工具１２についての切削負荷の累積値を切削加工の回数で割った工具別累積値を求め、工具別累積値に基づいて各切削工具１２の工具性能を評価する。
本実施形態において、工具性能評価部２３ｇは、各切削工具１２についての切削負荷の累積値を切削加工の回数で割った工具別累積値を求め、工具別累積値に基づいて各切削工具１２の工具性能を評価する。
【0093】
このように、切削負荷の累積値を利用することによって、切削工具１２の工具性能を簡便かつ精度良く評価することができる。
【0094】
（実施形態の変形例）
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
【0095】
［変形例１］
解析部２３の寿命評価部２３ｃは、切削工具１２の寿命に関するアラートを発報してもよい。例えば、図９に示すように、管理装置２０が表示部２４を有している場合、寿命評価部２３ｃは、切削工具１２の寿命に関するアラートを表示部２４に表示させる。例えば、寿命評価部２３ｃは、切削負荷の累積値が限界累積値に達したとき、切削工具１２を交換する必要があることを示すアラートを表示部２４に表示させることができる。或いは、寿命評価部２３ｃは、切削負荷の累積値が限界累積値より小さい所定の閾値に達したとき、切削工具１２の交換時期が近付いていることを示すアラートや、切削工具１２の目視確認を推奨するアラートなどを表示部２４に表示させてもよい。表示内容や閾値については適宜設定することができる。表示部２４としては、周知のモニタ、ディスプレイなどを用いることができる。
解析部２３の寿命評価部２３ｃは、切削工具１２の寿命に関するアラートを発報してもよい。例えば、図９に示すように、管理装置２０が表示部２４を有している場合、寿命評価部２３ｃは、切削工具１２の寿命に関するアラートを表示部２４に表示させる。例えば、寿命評価部２３ｃは、切削負荷の累積値が限界累積値に達したとき、切削工具１２を交換する必要があることを示すアラートを表示部２４に表示させることができる。或いは、寿命評価部２３ｃは、切削負荷の累積値が限界累積値より小さい所定の閾値に達したとき、切削工具１２の交換時期が近付いていることを示すアラートや、切削工具１２の目視確認を推奨するアラートなどを表示部２４に表示させてもよい。表示内容や閾値については適宜設定することができる。表示部２４としては、周知のモニタ、ディスプレイなどを用いることができる。
【0096】
ただし、寿命評価部２３ｃによるアラートの発報方法は特に限られず、アラートを表示部２４に表示する方法のほか、アラートを示す警報音をスピーカから発する方法など種々の方法を採用できる。
【0097】
［変形例２］
各工作機械１０ａ～１０ｃは、切削工具１２の自動交換機構を有していてもよい。この場合、解析部２３の寿命評価部２３ｃは、切削負荷の累積値が限界累積値に達したとき、自動交換機構に切削工具１２の自動交換を指示してもよい。
各工作機械１０ａ～１０ｃは、切削工具１２の自動交換機構を有していてもよい。この場合、解析部２３の寿命評価部２３ｃは、切削負荷の累積値が限界累積値に達したとき、自動交換機構に切削工具１２の自動交換を指示してもよい。
【0098】
［変形例３］
本開示に係る「評価部」として、第１実施形態の寿命評価部２３ｃ、第２実施形態の前工程評価部２３ｅ、及び第３実施形態の工具性能評価部２３ｇについて説明したが、本開示に係る「評価部」は、これらのうち２つ以上の機能及び構成を有していてもよい。
本開示に係る「評価部」として、第１実施形態の寿命評価部２３ｃ、第２実施形態の前工程評価部２３ｅ、及び第３実施形態の工具性能評価部２３ｇについて説明したが、本開示に係る「評価部」は、これらのうち２つ以上の機能及び構成を有していてもよい。
【0099】
［変形例４］
上記第１乃至第３実施形態において、取得部２３ａは、ロードメータ値及びモータ回転数に基づいて取得されるトルク値に基づいて切削負荷を取得することとしたが、これに限られない。本開示に係る取得部は、切削負荷を直接的に検出するセンサの検出値から切削負荷を取得してもよいし、モータ１４のトルク値を検出するセンサによって検出されるトルク値に基づいて切削負荷を取得してもよい。或いは、本開示に係る取得部は、モータ１４の実測電流値及びモータ回転数に基づいて取得されるトルク値に基づいて切削負荷を取得してもよい。
上記第１乃至第３実施形態において、取得部２３ａは、ロードメータ値及びモータ回転数に基づいて取得されるトルク値に基づいて切削負荷を取得することとしたが、これに限られない。本開示に係る取得部は、切削負荷を直接的に検出するセンサの検出値から切削負荷を取得してもよいし、モータ１４のトルク値を検出するセンサによって検出されるトルク値に基づいて切削負荷を取得してもよい。或いは、本開示に係る取得部は、モータ１４の実測電流値及びモータ回転数に基づいて取得されるトルク値に基づいて切削負荷を取得してもよい。
【0100】
（付記１）
被加工物を加工するための切削工具と、前記被加工物または前記切削工具を回転させるための回転軸とを有し、前記回転軸の回転に伴って前記切削工具が前記被加工物を切削加工する工作機械に適用される切削システムであって、複数の前記被加工物それぞれの切削加工において前記切削工具にかかる切削負荷を取得する取得部と、前記切削負荷の累積値を取得する累積部と、前記累積値に基づいて、前記複数の被加工物又は前記切削工具を評価する評価部とを備える切削システム。
被加工物を加工するための切削工具と、前記被加工物または前記切削工具を回転させるための回転軸とを有し、前記回転軸の回転に伴って前記切削工具が前記被加工物を切削加工する工作機械に適用される切削システムであって、複数の前記被加工物それぞれの切削加工において前記切削工具にかかる切削負荷を取得する取得部と、前記切削負荷の累積値を取得する累積部と、前記累積値に基づいて、前記複数の被加工物又は前記切削工具を評価する評価部とを備える切削システム。
【0101】
（付記２）
前記評価部は、前記累積値に基づいて、前記切削工具の寿命を評価する、付記１に記載の切削システム。
前記評価部は、前記累積値に基づいて、前記切削工具の寿命を評価する、付記１に記載の切削システム。
【0102】
（付記３）
前記累積部は、前記複数の被加工物のうち同一の前工程を経た被加工物ごとに前記累積値を取得し、前記評価部は、前記前工程を経た被加工物ごとの前記累積値に基づいて、前記前工程の精度を評価する、付記１又は２に記載の切削システム。
前記累積部は、前記複数の被加工物のうち同一の前工程を経た被加工物ごとに前記累積値を取得し、前記評価部は、前記前工程を経た被加工物ごとの前記累積値に基づいて、前記前工程の精度を評価する、付記１又は２に記載の切削システム。
【0103】
（付記４）
評価部は、複数の前記切削工具それぞれについての前記累積値を前記切削加工の回数で割った工具別累積値に基づいて、前記複数の切削工具それぞれの工具性能を評価する、付記１乃至３のいずれかに記載の切削システム。
評価部は、複数の前記切削工具それぞれについての前記累積値を前記切削加工の回数で割った工具別累積値に基づいて、前記複数の切削工具それぞれの工具性能を評価する、付記１乃至３のいずれかに記載の切削システム。
【0104】
（付記５）
前記取得部は、前記切削工具又は前記被加工物の回転軸を回転駆動させるモータのロードメータ値と、前記モータのモータ回転数とに基づいて、前記モータのトルク値を取得するトルク算出部と、前記トルク値に基づいて、前記切削負荷を算出する負荷算出部とを有する付記１乃至４のいずれかに記載の切削システム。
前記取得部は、前記切削工具又は前記被加工物の回転軸を回転駆動させるモータのロードメータ値と、前記モータのモータ回転数とに基づいて、前記モータのトルク値を取得するトルク算出部と、前記トルク値に基づいて、前記切削負荷を算出する負荷算出部とを有する付記１乃至４のいずれかに記載の切削システム。
【0105】
（付記６）
被加工物を加工するための切削工具と、前記被加工物または前記切削工具を回転させるための回転軸とを有し、前記回転軸の回転に伴って前記切削工具が前記被加工物を切削加工する工作機械に適用される切削方法であって、複数の前記被加工物それぞれの切削加工において前記切削工具にかかる切削負荷を取得する工程と、前記切削負荷の累積値を取得する工程と、前記累積値に基づいて、前記複数の被加工物又は前記切削工具を評価する工程とを備える切削方法。
被加工物を加工するための切削工具と、前記被加工物または前記切削工具を回転させるための回転軸とを有し、前記回転軸の回転に伴って前記切削工具が前記被加工物を切削加工する工作機械に適用される切削方法であって、複数の前記被加工物それぞれの切削加工において前記切削工具にかかる切削負荷を取得する工程と、前記切削負荷の累積値を取得する工程と、前記累積値に基づいて、前記複数の被加工物又は前記切削工具を評価する工程とを備える切削方法。
【符号の説明】
【0106】
１…切削システム、１０ａ～１０ｃ…工作機械、１１…テーブル１１、１２…切削工具、１３…回転軸、１４…モータ、１５…アンプ、１６…コントローラ、２０…管理装置、２１…動作データ受信部、２２…記憶部、２３…解析部、２３ａ…取得部、２３ｂ，２３ｄ，２３ｆ…累積部、２３ｃ…寿命評価部、２３ｅ…前工程評価部、２３ｇ…工具性能評価部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】