(57)【要約】【課題】実加工時間の計測精度向上をコスト削減を図りながら実現する。【解決手段】被加工物を加工する加工部と加工制御情報に従って加工部の動作を制御する加工制御部とを有する加工装置について、加工部による被加工物の加工時間を計測する。具体的に、加工部による被加工物の加工に伴い生じる振動を検出可能に加工装置又は被加工物に装着された振動センサによる検出信号を入力し、加工制御部が加工制御情報に従って加工部に被加工物の加工動作を実行させる期間である加工制御期間を、加工制御部との通信を行って特定すると共に、加工制御期間内における検出信号のみを対象として、検出信号に基づく被加工物の加工時間計測を行う。【選択図】図４
2020089933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を加工する加工部と加工制御情報に従って前記加工部の動作を制御する加工制御部とを有する加工装置について、前記加工部による前記被加工物の加工時間を計測する計測装置であって、
前記加工部による前記被加工物の加工に伴い生じる振動を検出可能に前記加工装置又は前記被加工物に装着された振動センサによる検出信号を入力する入力部と、
前記加工制御部が前記加工制御情報に従って前記加工部に前記被加工物の加工動作を実行させる期間である加工制御期間を、前記加工制御部との通信を行って特定すると共に、前記加工制御期間内における前記検出信号のみを対象として、前記検出信号に基づく前記被加工物の加工時間計測を行う計測部と、を備える
計測装置。
【請求項２】
前記計測部は、
前記加工制御期間内における前記検出信号の振幅値が閾値を超える時間を前記被加工物の加工時間として計測する
請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記計測部は、
前記閾値を変更可能に構成された
請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記加工部は工具を回転させる主軸を有し、
前記計測部は、
前記主軸の空転状態で得られる前記検出信号の振幅値に基づき前記閾値を決定する
請求項３に記載の計測装置。
【請求項５】
前記計測部は、
前記加工制御期間が開始される際の前記主軸の空転期間内における前記検出信号の振幅値に基づき前記閾値を決定する
請求項４に記載の計測装置。
【請求項６】
前記計測部は、
前記検出信号の特定周波数帯域の成分を抽出した信号に基づいて前記加工時間計測を行う
請求項１から請求項３の何れかに記載の計測装置。
【請求項７】
前記加工部は工具を回転させる主軸を有し、
前記計測部は、
前記検出信号から前記主軸の回転振動の周波数成分である主軸回転振動成分を除去した信号に基づいて前記加工時間計測を行う
請求項６に記載の計測装置。
【請求項８】
前記計測部は、
前記検出信号から除去する信号成分の周波数帯域を前記主軸の回転速度に応じて変更する
請求項７に記載の計測装置。
【請求項９】
前記計測部は、
前記主軸をそれぞれ異なる回転速度で空転させた際に得られる前記検出信号に基づき、前記主軸回転振動成分の周波数帯域を前記回転速度ごとに学習する
請求項８に記載の計測装置。
【請求項１０】
前記計測部は、
前記加工制御期間を表す情報と計測した前記加工時間の情報とを外部装置に送信する制御を行う
請求項１から請求項９の何れかに記載の計測装置。
【請求項１１】
被加工物を加工する加工部と加工制御情報に従って前記加工部の動作を制御する加工制御部とを有する加工装置について、前記加工部による前記被加工物の加工時間を計測する計測方法であって、
前記加工部による前記被加工物の加工に伴い生じる振動を検出可能に前記加工装置又は前記被加工物に装着された振動センサによる検出信号を入力し、
前記加工制御部が前記加工制御情報に従って前記加工部に前記被加工物の加工動作を実行させる期間である加工制御期間を、前記加工制御部との通信を行って特定すると共に、前記加工制御期間内における前記検出信号のみを対象として、前記検出信号に基づく前記被加工物の加工時間計測を行う
計測方法。
【請求項１２】
被加工物を加工する加工部と加工制御情報に従って前記加工部の動作を制御する加工制御部とを有する加工装置について、前記加工部による前記被加工物の加工時間を計測するコンピュータ装置に処理を実行させるプログラムであって、
前記加工部による前記被加工物の加工に伴い生じる振動を検出可能に前記加工装置又は前記被加工物に装着された振動センサによる検出信号を入力し、
前記加工制御部が前記加工制御情報に従って前記加工部に前記被加工物の加工動作を実行させる期間である加工制御期間を、前記加工制御部との通信を行って特定すると共に、前記加工制御期間内における前記検出信号のみを対象として、前記検出信号に基づく前記被加工物の加工時間計測を行う処理、
を前記コンピュータ装置に実行させる
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＮＣ（Numerically Control）工作機械等、被加工物を加工する加工部と加工制御情報に従って加工部の動作を制御する加工制御部とを有する加工装置について、加工部が被加工物を実際に加工している時間である実加工時間を計測するための技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＮＣ（Numerically Control）工作機械等、被加工物を加工する加工部と加工制御情報に従って加工部の動作を制御する加工制御部とを有する加工装置については、加工部が実際に被加工物を加工している時間である実加工時間を計測することが重要とされている。実加工時間を正確に計測することで、例えば切削のためのドリル等の工具の交換時期や、加工作業の効率を適切に判断することが可能となるためである。
【０００３】
実加工時間については、上記の加工制御情報に基づいて大凡の時間を把握することは可能である。具体的には、加工制御部が加工制御情報に従って加工部に被加工物の加工動作を実行させる期間である加工制御期間を実加工時間とみなすものである。
しかしながら、加工制御情報において規定される加工範囲は、実際の加工範囲によりも広範囲となる。例えば、加工部に加工動作を開始／終了させる位置は、実際の加工開始位置（つまり加工部が被加工物に接する位置）や加工終了位置に厳密に一致させようとすると、被加工物に意図しない非加工部分が形成される虞があるため、加工部に加工動作を開始させる座標位置は加工部が被加工物に接する座標位置よりも手前に設定され、また加工部に加工動作を終了させる座標位置は加工部の被加工物に対する接触状態が終了する座標位置よりも後側に設定されることになり、従って加工制御期間は実加工時間よりも長い期間となる。このため、加工制御期間を実加工時間とみなす手法では、実加工時間を正確に把握することはできない。
【０００４】
ここで、実加工時間を計測するための技術については、例えば下記特許文献１、２に開示される技術を挙げることができる。
特許文献１には、切削中／非切削中の各状態で主軸モータの負荷や切削粉、切削音、切削工具とワークとの接触等が異なることに着目し、接触センサ、主軸モータの電流センサ、画像センサ、音センサ、振動センサの何れか一つ、又は複数に基づいて実加工時間を計測することが開示されている。
また、特許文献２には、振動の検出周波数帯域を異にする複数の振動センサを用い、それらの振動センサが同時に信号を検出した場合に実加工と判断し、実加工時間を計測する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２８６４０号公報
【特許文献２】特開昭６１−１５９３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、上記特許文献１に関して、センサを複数用いて実加工時間を計測することは、計測精度の向上を図る上で有利となるが、センサが増えることはコストアップに繋がる。一方で、センサを単数とした場合には、ノイズに対する耐性が低下し、実加工時間の計測精度低下を招くことになる。
また、上記特許文献２に関しては、センサを複数用いることを前提としているため、コストアップが不可避となる。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑み為されたものであり、実加工時間の計測精度向上をコスト削減を図りながら実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る計測装置は、被加工物を加工する加工部と加工制御情報に従って前記加工部の動作を制御する加工制御部とを有する加工装置について、前記加工部による前記被加工物の加工時間を計測する計測装置であって、前記加工部による前記被加工物の加工に伴い生じる振動を検出可能に前記加工装置又は前記被加工物に装着された振動センサによる検出信号を入力する入力部と、前記加工制御部が前記加工制御情報に従って前記加工部に前記被加工物の加工動作を実行させる期間である加工制御期間を、前記加工制御部との通信を行って特定すると共に、前記加工制御期間内における前記検出信号のみを対象として、前記検出信号に基づく前記被加工物の加工時間計測を行う計測部と、備えるものである。
【０００９】
これにより、加工部の早送り期間等、加工制御期間以外の期間に振動センサによる検出信号に生じるノイズに反応して実加工時間が計測されてしまうことの防止が図られる。また、実加工時間の計測にあたり、振動センサを複数用いる必要はない。
【００１０】
上記した本発明に係る計測装置においては、前記計測部は、前記加工制御期間内における前記検出信号の振幅値が閾値を超える時間を前記被加工物の加工時間として計測する構成とすることが可能である。
【００１１】
これにより、加工に伴い振動が大きくなる期間を実加工時間として計測可能とされる。
【００１２】
上記した本発明に係る計測装置においては、前記計測部は、前記閾値を変更可能に構成されたものとすることが可能である。
【００１３】
加工時に生じる振動の大きさは加工部の駆動の態様（例えば、工具の回転速度等）や用いる工具の種類、被加工物の材料の種類等によって変化し得る。閾値を変更可能とすることで、これらの振動変化要因に応じた適切な閾値設定が可能となる。
【００１４】
上記した本発明に係る計測装置においては、前記加工部は工具を回転させる主軸を有し、前記計測部は、前記主軸の空転状態で得られる前記検出信号の振幅値に基づき前記閾値を決定する構成とすることが可能である。
【００１５】
検出信号において、加工に起因して生じる振動成分である加工振動成分は、主軸の回転振動成分である主軸回転振動成分に重畳して発生する。このため、空転時の検出信号から主軸回転振動成分の信号振幅値を求め、該信号振幅値に所定のマージン値を加える等、該信号振幅値に応じた値を閾値として決定する。
【００１６】
上記した本発明に係る計測装置においては、前記計測部は、前記加工制御期間が開始される際の前記主軸の空転期間内における前記検出信号の振幅値に基づき前記閾値を決定する構成とすることが可能である。
【００１７】
これにより、加工部の駆動態様や工具の種類等、振動変化要因に応じた適切な閾値を用いた実時間計測を行うにあたり、該振動変化要因に応じた閾値を予め求めておくためのキャリブレーションを行う必要がなくなる。
【００１８】
上記した本発明に係る計測装置においては、前記計測部は、前記検出信号の特定周波数帯域の成分を抽出した信号に基づいて前記加工時間計測を行う構成とすることが可能である。
【００１９】
これにより、例えば主軸回転振動成分等、加工に起因せずに生じる振動成分を除去した検出信号に基づき実加工時間の計測を行うことが可能とされる。
【００２０】
上記した本発明に係る計測装置においては、前記加工部は工具を回転させる主軸を有し、前記計測部は、前記検出信号から前記主軸の回転振動の周波数成分である主軸回転振動成分を除去した信号に基づいて前記加工時間計測を行う構成とすることが可能である。
【００２１】
これにより、主軸回転振動成分を除去した検出信号に基づき実加工時間の計測が行われる。
【００２２】
上記した本発明に係る計測装置においては、前記計測部は、前記検出信号から除去する信号成分の周波数帯域を前記主軸の回転速度に応じて変更する構成とすることが可能である。
【００２３】
主軸回転振動成分の周波数帯域は主軸の回転速度に応じて変化するものである。上記構成によれば、加工装置が主軸の回転速度を適宜変更して加工を行う場合に対応して、各回転速度に応じた適切な除去周波数帯域を設定することが可能とされる。
【００２４】
上記した本発明に係る計測装置においては、前記計測部は、前記主軸をそれぞれ異なる回転速度で空転させた際に得られる前記検出信号に基づき、前記主軸回転振動成分の周波数帯域を前記回転速度ごとに学習する構成とすることが可能である。
【００２５】
これにより、回転速度ごとの主軸回転振動成分の周波数帯域が実測した検出信号に基づき求められ、各回転速度に応じた適切な除去周波数帯域を設定することが可能とされる。
【００２６】
上記した本発明に係る計測装置においては、前記計測部は、前記加工制御期間を表す情報と計測した前記加工時間の情報とを外部装置に送信する制御を行う構成とすることが可能である。
【００２７】
これにより、外部装置を使用するユーザに加工制御期間と実加工時間との関係を把握させることが可能となる。
【００２８】
また、本発明に係る計測方法は、被加工物を加工する加工部と加工制御情報に従って前記加工部の動作を制御する加工制御部とを有する加工装置について、前記加工部による前記被加工物の加工時間を計測する計測方法であって、前記加工部による前記被加工物の加工に伴い生じる振動を検出可能に前記加工装置又は前記被加工物に装着された振動センサによる検出信号を入力し、前記加工制御部が前記加工制御情報に従って前記加工部に前記被加工物の加工動作を実行させる期間である加工制御期間を、前記加工制御部との通信を行って特定すると共に、前記加工制御期間内における前記検出信号のみを対象として、前記検出信号に基づく前記被加工物の加工時間計測を行う計測方法である。
【００２９】
このような計測方法によっても、上記した本発明に係る計測装置と同様の作用が得られる。
【００３０】
また、本発明に係るプログラムは、被加工物を加工する加工部と加工制御情報に従って前記加工部の動作を制御する加工制御部とを有する加工装置について、前記加工部による前記被加工物の加工時間を計測するコンピュータ装置に処理を実行させるプログラムであって、前記加工部による前記被加工物の加工に伴い生じる振動を検出可能に前記加工装置又は前記被加工物に装着された振動センサによる検出信号を入力し、前記加工制御部が前記加工制御情報に従って前記加工部に前記被加工物の加工動作を実行させる期間である加工制御期間を、前記加工制御部との通信を行って特定すると共に、前記加工制御期間内における前記検出信号のみを対象として、前記検出信号に基づく前記被加工物の加工時間計測を行う処理、を前記コンピュータ装置に実行させるプログラムである。
【００３１】
このようなプログラムにより、上記した本発明に係る計測装置が実現される。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、実加工時間の計測精度向上をコスト削減を図りながら実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態としての計測装置を備えたＮＣ工作システムの構成を説明するための図である。
【図２】実施形態におけるＮＣ工作機械の構成例を示した図である。
【図３】実施形態におけるセンサ装置の構成例を示した図である。
【図４】実施形態としての計測装置１の構成例を示した図である。
【図５】ワークに対する加工ルートの一例を示した図である。
【図６】第一実施形態としての計測手法についての説明図である。
【図７】第一実施形態としての計測手法を実現するために実行すべき具体的な処理の手順を示したフローチャートである。
【図８】第二実施形態としての計測装置が備える制御部の機能ブロック図である。
【図９】第二実施形態としての計測手法を実現するために実行すべき具体的な処理の手順を示したフローチャートである。
【図１０】加工時に得られる振動信号の周波数解析結果を例示した図である。
【図１１】第三実施形態としての計測装置が備える制御部の機能ブロック図である。
【図１２】第三実施形態としての計測装置が生成するテーブルの例を示した図である。
【図１３】第三実施形態においてキャリブレーション時に対応して実行すべき具体的な処理手順を示したフローチャートである。
【図１４】第三実施形態において本番の加工時に対応して実行されるべき具体的な処理手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明に係る実施の形態について説明する。
以下で説明する構成はあくまで一具体例であり、本発明は下記構成に限定されるものではない。
なお、説明は以下の順序で行う。
＜１．第一実施形態＞
［1-1．ＮＣ工作システムの構成］
［1-2．実施形態としての計測手法］
［1-3．処理手順］
＜２．第二実施形態＞
＜３．第三実施形態＞
＜４．変形例＞
＜５．プログラム＞
＜６．実施形態のまとめ＞
【００３５】
＜１．第一実施形態＞
［1-1．ＮＣ工作システムの構成］
図１は、本発明に係る計測装置の一実施形態である計測装置１を備えたＮＣ（Numerically Control）工作システム１００の構成を説明するための図である。
図示のようにＮＣ工作システム１００は、計測装置１、センサ装置２、ＮＣ工作機械３、中間装置４、サーバ装置５、クラウドサーバ６、及び表示端末７を備えている。
【００３６】
ＮＣ工作機械３は、加工用の工具が取り付けられた加工部（後述する加工部３６）の動作をＮＣプログラム（後述するＮＣプログラム３４ａ）としての加工制御情報に従って制御することで、被加工物としてのワークＷを加工する。
【００３７】
図２は、ＮＣ工作機械３の構成例を示した図である。
ＮＣ工作機械３は、主軸回転駆動部３１、位置調整用駆動部３２、制御部３３、記憶部３４、通信部３５、及び加工部３６を備えている。
本例において、ＮＣ工作機械３は切削によりワークＷを加工するＮＣ工作機械とされ、加工部３６はドリル等の切削用の工具を回転させる主軸を有している。加工部３６は、主軸に対し工具を着脱自在に装着することが可能に構成されている。
【００３８】
主軸回転駆動部３１は、加工部３６における主軸を回転させるモータを有して構成されている。
位置調整用駆動部３２は、ＮＣ工作機械３が有する不図示の位置調整機構を駆動するためのアクチュエータ（例えばモータ等）を有して構成されている。この位置調整機構は、加工部３６とワークＷとの位置関係を変化させるための機構とされる。本例では、位置調整機構は、加工部３６の上下、左右、前後の各方向における位置を変化させる機構として構成されている。
なお、位置調整機構は加工部３６を変位させる構成に限らず、ワークＷ側を変位させる構成とすることもできる。例えば、ワークＷを載置するステージを変位させる構成等である。
【００３９】
制御部３３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたマイクロコンピュータを有して構成され、ＣＰＵがプログラムに従った処理を実行することでＮＣ工作機械３の動作を制御する。
特に、制御部３３（ＣＰＵ）は、例えば不揮発性の記憶装置とされた記憶部３４に格納されているＮＣプログラム３４ａに従った処理、具体的には、ＮＣプログラム３４ａに従った主軸回転駆動部３１及び位置調整用駆動部３２の制御を行うことで、加工部３６における主軸の回転動作制御や加工部３６とワークＷとの位置関係の調整を行う。
ＮＣプログラム３４ａには、加工部３６の移動目標位置を表す座標データや加工部３６の送り速度を表すデータ、主軸の回転速度を指定するデータ等が含まれている。このようなＮＣプログラム３４ａに従って制御部３３が主軸回転駆動部３１及び位置調整用駆動部３２を制御することで、プログラム設計者の意図に沿ったワークＷの加工動作が実現される。
【００４０】
通信部３５は、外部装置、特に本実施形態では計測装置１との間で所定の通信方式によるデータ通信を行う。本例では、通信部３５はイーサネット (Ethernet：登録商標) 規格に対応した通信方式による有線通信を行う。
制御部３３は、通信部３５を介して外部装置との間でデータの送受信を行うことが可能とされている。
【００４１】
図１において、センサ装置２は、加工部３６がワークＷを加工することに起因して生じる振動を検出し、該振動の検出信号である振動信号を計測装置１に送信する。
【００４２】
図３は、センサ装置２の構成例を示しているが、図示のようにセンサ装置２は、振動センサ２１とマイクロコンピュータ２２と通信部２３とを備えている。
振動センサ２１は、振動を検出可能なセンサ、具体的に本例では加速度センサとされ、加工部３６によるワークＷの加工に伴い生じる振動を検出する。本例において、振動センサ２１は、加工部３６に装着されることで加工時に生じる振動を検出可能とされている。
なお、振動センサ２１は、加工部３６に対してではなくワークＷを載置するステージ等、ＮＣ工作機械３の他の部分に対して装着することや、ワークＷ自体に対して装着することも可能である。
【００４３】
マイクロコンピュータ２２は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えて構成され、例えば上記ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従った処理を実行することでセンサ装置２の動作を制御する。
マイクロコンピュータ２２には通信部２３が接続されている。通信部２３は、外部装置、特に本実施形態では計測装置１との間で所定の通信方式によるデータ通信を行うことが可能に構成されている。本例では、通信部２３は例えばＲＳ−２３２Ｃ等のシリアル通信規格に対応した有線通信を行う。
マイクロコンピュータ２２は、計測装置１からの要求に応じ、振動センサ２１による検出信号を通信部２３を介して計測装置１に送信する処理を行う。
【００４４】
図１に戻り、計測装置１は、センサ装置２から入力した振動センサ２１の検出信号（振動信号）に基づき、加工部３６によるワークＷの加工時間を計測する。
【００４５】
図４は、計測装置１の構成例を示している。
計測装置１は、制御部１１、第一通信部１２、第二通信部１３、及び第三通信部１４を備えている。
制御部１１は、例えばＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータを有して構成され、ＣＰＵが上記ＲＯＭ等に格納されたプログラムに従った処理を実行することで計測装置１の動作を制御する。
第一通信部１２は、ＮＣ工作機械３における通信部３５が対応する通信方式によるデータ通信を行うことが可能とされている。これにより制御部１１は、第一通信部１２を介してＮＣ工作機械３における制御部３３との間でデータの送受信を行うことが可能とされている。
第二通信部１３は、センサ装置２における通信部２３が対応する通信方式によるデータ通信を行うことが可能とされ、これにより制御部１１は、第二通信部１３を介してセンサ装置２におけるマイクロコンピュータ２２との間でデータの送受信を行うことが可能とされている。特に、振動センサ２１により得られる振動信号を第二通信部１３経由で取得することが可能とされている。
第三通信部１４は、図１に示す中間装置４との間で所定の通信方式によるデータ通信を行うことが可能とされている。具体的に、本例の第三通信部１４は、中間装置４との間で所定の通信規格に従った無線通信を行うことが可能とされている。
【００４６】
なお、本実施形態における制御部１１が実行する具体的な処理については後述する。
【００４７】
図１において、中間装置４は、マイクロコンピュータ等の演算処理装置と、計測装置１との間でデータ通信を行うための通信部と、サーバ装置５との間でデータ通信を行うための通信部とを少なくとも備えた装置とされ、計測装置１とサーバ装置５との間でやりとりすべきデータの中継器として機能する。
【００４８】
サーバ装置５は、マイクロコンピュータ等の演算処理装置と、中間装置４との間でデータ通信を行うための通信部と、例えばインターネットとされたネットワークＮＴを介して外部装置との間でデータ通信を行うための通信部とを少なくとも備えた装置とされる。
サーバ装置５は、中間装置４を介して計測装置１から受信したデータ（例えば実加工時間についての計測データ等）の管理を行う。サーバ装置５は、計測装置１から受信したデータを、ネットワークＮＴを介してクラウドサーバ６に送信することが可能とされている。
【００４９】
クラウドサーバ６、表示端末７は、それぞれマイクロコンピュータ等の演算処理装置と、ネットワークＮＴを介して外部装置との間でデータ通信を行うための通信部とを少なくとも備えている。
表示端末７は、例えばスマートフォンやタブレット端末、パーソナルコンピュータ等、ユーザからの操作入力の受け付けやユーザに対する視覚情報の表示が可能な装置として構成されている。
クラウドサーバ６は、ネットワークＮＴ経由でサーバ装置５から送信された計測装置１による計測データを受信し、保存することが可能とされている。また、クラウドサーバ６は、表示端末７からの要求に応じ、保存したデータをネットワークＮＴ経由で表示端末７に送信することが可能とされている。
【００５０】
上記のように構成されたＮＣ工作システム１００において、ユーザは、表示端末７に対する操作入力を行うことで、計測装置１による計測データを視覚化した情報を表示端末７の画面上（或いは表示端末７に接続されたディスプレイの画面上）に表示させることができ、計測装置１による計測結果の確認を行うことができる。
【００５１】
［1-2．実施形態としての計測手法］
ここで、ＮＣ工作機械３については、加工部３６が実際にワークＷを加工している時間である実加工時間を計測することが重要であるとされている。
具体的に、実加工時間を適切に計測することで、例えば切削のためのドリル等の工具（消耗品）の交換時期を適切に把握することができる。
また、実加工時間を把握できれば、加工作業の効率を推し量ることが可能となる。
【００５２】
図５は、ワークＷに対する切削加工時に加工部３６が辿るルート（加工ルート）の一例を模式的に表している。
ＮＣプログラム３４ａ上では、図中の始点Ｐｓから終点Ｐｅまでの範囲が、加工範囲として規定される。前述のように、加工部３６に加工動作を開始／終了させる位置は、実際に加工部３６がワークＷに接触を開始する／接触が終了する位置に厳密に一致させようとすると、ワークＷに意図しない非加工部分が形成される虞があるため、ＮＣプログラム３４ａ上で規定される加工範囲は、実際の加工範囲（ワークＷに対して実際に加工が行われる範囲）よりも広範囲とされている。
確認のため述べておくと、図中で示す矢印全体の範囲（始点Ｐｓから終点Ｐｅまでの範囲）がＮＣプログラム３４ａ上での加工範囲を表しており、波線で示す部分が実際にワークＷが加工される範囲を表している。つまり、波線で示す部分を加工部３６が辿る時間の総計が、実加工時間として求めるべき時間とされる。
【００５３】
ここで、ＮＣ工作機械３において、制御部３３がＮＣプログラム３４ａに従って加工部３６に加工動作を実行させる制御を行う期間のことを「加工制御期間」と表記する。
本例において、加工制御期間は、主軸回転駆動部３１により加工部３６の主軸を回転させつつ、位置調整用駆動部３２により加工部３６を加工時用の送り速度で変位させている期間を意味する。
【００５４】
図５の例において、仮に、加工制御期間（始点Ｐｓから終点Ｐｅまでに要する期間）を実加工時間（波線部の加工に要する時間）とみなした場合には、実際の加工時間との乖離が大きくなり、実加工時間を正確に把握できないことが分かる。また、実加工時間を適切に計測できれば、加工制御期間との対比により、作業の効率を推し量ることができる。図５の例では、加工制御期間に対する実加工時間の乖離が大きく（実加工時間に対し加工制御期間が長く）なっており、作業効率が低いと評価することができる。
【００５５】
本実施形態では、実加工時間の計測精度を高めるべく、次の図６で説明する計測手法を採用する。
先ず前提として、ワークＷに対する加工を行う際には、加工部３６は、先ず所定の退避位置から早送りとしての送り速度により始点Ｐｓとして表す加工動作開始位置まで移動される。本例では、加工部３６の主軸は、早送りが開始されるタイミングで回転を開始される。
その後、加工部３６は、主軸が回転した状態で、切削送りとしての、早送り時よりも遅い加工時用の送り速度で終点Ｐｅとして表す加工動作終了位置まで移動され、ワークＷに対する加工（切削）が行われる。加工動作終了位置に到達したことに応じ、加工部３６は早送りにより所定の退避位置に移動される。なお、主軸の回転は、加工動作終了位置に到達した以降の所要のタイミングで停止されればよい。
【００５６】
上記のような加工部３６の一連の動作により実現されるワークＷの加工について、本実施形態では、実加工時間は、基本的には振動センサ２１の検出信号（振動信号）に基づき計測する。具体的には、振動信号の振幅値が所定の閾値ＴＨを超えるか否かにより、実加工状態か否かを判別することで、実加工時間の計測を行う。
但し、振動信号にはノイズが重畳し得ることを考慮すべきであり、単純に閾値ＴＨとの比較を行うのみでは実加工時間の計測精度低下を招く虞がある。例えば、早送り時にＮＣ工作機械３に何らかの要因により振動が与えられることもあり（例えば、図中の矢印Ａで表す部分を参照）、その場合には、振動信号の振幅値が閾値ＴＨを超えて実加工時間として誤ってカウントされてしまう虞がある。
【００５７】
そこで、本実施形態の計測装置１では、加工制御期間内における振動信号のみを対象として、振動信号に基づいた加工時間計測を行う。具体的には、加工制御期間内において振動信号の振幅値が閾値ＴＨを超える時間を実加工時間として計測する。
これにより、例えば早送り期間等の加工制御期間以外の期間で振動信号に生じたノイズに反応して、実際は加工が行われていない時間が実加工時間として含まれてしまうことの防止が図られ、実加工時間の計測精度向上を図ることができる。
また、実加工時間の計測精度向上を図るにあたり、複数の振動センサ２１を用いることは不要であり、振動センサ２１は単数とすることができる。
【００５８】
［1-3．処理手順］
続いて、図７のフローチャートを参照し、上記した実施形態としての計測手法を実現するために計測装置１の制御部１１が実行すべき具体的な処理の手順を説明する。
なお、図７に示す処理は、制御部１１のＣＰＵが例えば制御部１１のＲＯＭ等の所定の記憶装置に記憶されたプログラムに基づき実行するものである。
【００５９】
先ず、制御部１１はステップＳ１０１で、加工制御開始となるまで待機する。具体的に、制御部１１は、第一通信部１２を介した通信により、ＮＣ工作機械３の制御部３３に例えば０．１秒周期等の所定の周期で制御ステータスの問合せを行い、該問合せの結果、制御ステータスが加工制御開始のステータスとなるまで待機する。先の説明から理解されるように、本例では、加工制御開始は、位置調整用駆動部３２により加工部３６を加工時用の送り速度で変位させる制御の開始を意味する。
【００６０】
ステップＳ１０１において、加工制御開始であると判定した場合、制御部１１はステップＳ１０２に進んで振動信号の振幅値と閾値ＴＨとの比較を開始する。
続くステップＳ１０３で制御部１１は、振幅値が閾値ＴＨを超えたか否かを判定し、振幅値が閾値ＴＨを超えた場合には、ステップＳ１０４でタイムカウントを開始し、ステップＳ１０５で振幅値が閾値ＴＨ以下となるまで待機する。
振幅値が閾値ＴＨ以下となったら、制御部１１はステップＳ１０６でタイムカウントを停止し、ステップＳ１０７で加工制御終了か否かを判定する。すなわち、上記した制御ステータスの問合せの結果、制御ステータスが加工制御終了のステータスとなっているか否かを判定する。本例では、加工制御終了は、位置調整用駆動部３２により加工部３６を所定の退避位置に早送りとしての移動速度で移動させる制御の開始を意味する。
【００６１】
ステップＳ１０７において、加工制御終了ではないと判定した場合、制御部１１はステップＳ１０３に戻る。これにより、加工制御期間内において、実加工時間の計測を断続的に行うことが可能とされている。
【００６２】
一方、ステップＳ１０７において、加工制御終了ではないと判定した場合、制御部１１はステップＳ１０８に進んで処理終了条件が成立したか否かを判定する。ここでの処理終了条件としては、例えば中間装置４等の外部装置より実加工時間の計測処理を終了すべき旨の通知を受けたこと等、実加工時間の計測処理を終了すべきものとして予め定められた所定の条件を意味する。
処理終了条件が成立していないと判定した場合、制御部１１はステップＳ１０１に戻る。
一方、処理終了条件が成立したと判定した場合、制御部１１は図７に示す一連の処理を終える。
【００６３】
なお、上記では、加工制御期間以外の早送り期間においても主軸の回転が行われる例を挙げたが、主軸の回転は加工制御期間内でのみ行われてもよい。その場合、加工制御開始の判定（Ｓ１０１）は、主軸の回転が開始したか否かの判定として行うこともでき、また、加工制御終了の判定（Ｓ１０７）は主軸の回転が終了したか否かの判定として行うこともできる。
【００６４】
ここで、図示による説明は省略するが、制御部１１は、図７に示した処理により計測した実加工時間のデータを、中間装置４及びサーバ装置５を介してクラウドサーバ６に送信する。
また、図示による説明は省略するが、制御部１１は、加工制御期間の計測も行う。具体的には、ステップＳ１０１で加工制御開始と判定した時点からステップＳ１０７で加工制御終了と判定した時点までの期間を加工制御期間として計測する。本例において、制御部１１は、このように計測した加工制御期間のデータについても中間装置４及びサーバ装置５を介してクラウドサーバ６に送信する。
これにより、ユーザは、表示端末７を用いてこれら実加工時間や加工制御期間の視覚情報を閲覧することが可能とされる。また、実加工時間と加工制御期間の対比により、加工作業の効率についての評価を行うことが可能とされる。さらに言えば、このような作業効率についての評価結果に基づき、切削加工時に加工部３６が辿る加工ルート（図５参照）の見直しを図ることで、作業効率の改善を図ることができる。
【００６５】
＜２．第二実施形態＞
続いて、第二実施形態について説明する。
第二実施形態は、実加工状態か否かを判定するための閾値ＴＨを可変とするものである。
ワークＷの加工に伴い生じる振動の大きさは、加工部３６の駆動態様（例えば、工具の回転速度等）や用いる工具の種類、またワークＷの材料の種類等によって変化し得る。閾値ＴＨを可変とすることで、これら加工時の振動変化要因に応じた適切な閾値設定を行うことが可能となり、実加工時間の計測精度向上を図ることができる。
【００６６】
以下では、閾値ＴＨを可変とする例として、閾値ＴＨを、主軸の空転状態で得られる振動信号の振幅値に基づき決定する例を挙げる。ここで、空転状態とは、工具が他の物体に非接触の状態で主軸を回転させている状態を意味する。
具体的に、本例では、空転状態で得られる振動信号の振幅値を取得し、該振幅値に所定のオフセット値（マージン値）を加算した値を閾値ＴＨとして決定する。
振動信号において、加工によって生じる振動成分である加工振動成分は、主軸の回転振動成分である主軸回転振動成分に重畳して発生するものである（図６における早送り期間における波形と実加工時間における波形とを参照）。このため、空転時の振動信号から主軸回転振動成分の信号振幅値を求め、該信号振幅値に所定のオフセット値を加えた値を閾値ＴＨとすることで、主軸回転振動成分に加工振動成分が重畳した状態、すなわち実加工状態を適切に検出することが可能となる。
【００６７】
なお、確認のため述べておくと、上記のように空転状態での振動信号振幅値に基づき閾値ＴＨを決定する手法は、上述した振動変化要因のうち、工具の回転速度や用いる工具の種類に起因した振動変化に対応可能な手法となる（ワークＷの材料の種類に起因した振動変化への対応は不能）。
【００６８】
図８は、第二実施形態としての計測装置１が備える制御部１１Ａの機能ブロック図である。
なお、第二実施形態としての計測装置１は、第一実施形態としての計測装置１と比較して、制御部１１に代えて制御部１１Ａが設けられる点以外は同様となるため、内部構成の図示による説明は省略する。また、図８では、制御部１１Ａが有する機能のうち、第二実施形態において特徴的となる機能に対応した機能ブロックのみを抜粋して示している。
なお、以下の説明において、既に説明済みとなった部分と同様となる部分については同一符号、同一ステップ番号を付して説明を省略する。
【００６９】
図８に示すように、制御部１１Ａは、空転時振動解析部Ｆ１と閾値決定部Ｆ２としての機能を有している。
空転時振動解析部Ｆ１は、主軸の空転状態で得られる振動信号について解析を行い、該空転状態における振動信号の振幅値（以下「振幅値ａ１」と表記）を求める。具体的に、本例の空転時振動解析部Ｆ１は、加工制御期間が開始される際の主軸の空転期間内における振動信号を解析し、振幅値ａ１を求める。この際、振幅値ａ１としては、例えば所定のサンプリング期間内における振動信号振幅値の平均値として求める。
【００７０】
閾値決定部Ｆ２は、空転時振動解析部Ｆ１で得られた振幅値ａ１に基づき、閾値ＴＨを決定する。具体的に本例では、振幅値ａ１に所定のオフセット値を加算した値を閾値ＴＨとして決定する。
【００７１】
図９は、第二実施形態における制御部１１Ａが実加工時間計測のために実行すべき具体的な処理の手順を示している。
なお、図９に示す処理は、制御部１１ＡにおけるＣＰＵが例えば制御部１１Ａの有するＲＯＭ等の所定の記憶装置に記憶されたプログラムに従って実行する。
【００７２】
図示のように制御部１１Ａは、ステップＳ１０１で加工制御開始と判定したことに応じ、ステップＳ２０１で空転時振動解析処理を実行する。すなわち、加工制御開始に応じて振動センサ２１による振動信号の解析を行って、上述した振幅値ａ１を求める。これにより、振幅値ａ１として、加工制御期間が開始される際の主軸の空転期間内に得られる振動信号の振幅値が取得される。
【００７３】
ステップＳ２０１に続くステップＳ２０２で制御部１１Ａは、閾値決定処理を実行する。すなわち、ステップＳ２０１で求まった振幅値ａ１に所定のオフセット値を加算した値を閾値ＴＨとして決定する。
そして、制御部１１Ａは、ステップＳ２０２の決定処理を実行したことに応じ、ステップＳ１０２に処理を進める。
なお、ステップＳ１０２以降の処理については図７の場合と同様となるため重複説明は避ける。
【００７４】
ここで、主軸の空転状態で得られる振動信号の振幅値に基づき閾値ＴＨを決定する手法としては、上記のように加工制御期間が開始される際の主軸の空転期間内での振動信号振幅値を用いる手法に限定されない。
例えば、キャリブレーションとして、工具の回転速度（主軸の回転速度）と工具の種類の組み合わせごとに主軸を空転させた際の振動信号振幅値をそれぞれ取得し、それら組み合わせごとの閾値ＴＨを予め決定し、閾値ＴＨのテーブルを作成しておくこともできる。この場合、制御部１１Ａは、該テーブルから工具の回転速度と工具の種類の組み合わせに対応した閾値ＴＨを取得し、該取得した閾値ＴＨを実加工時間の計測に用いる。
【００７５】
但し、このようなキャリブレーションを行う場合には、本番としてのワークＷの加工を行う前に、主軸の回転速度を都度変更したり工具を換装したりする等、閾値ＴＨのキャリブレーションを実現するための作業負担をユーザに負わせることになる。図９で例示したように加工制御期間が開始される際の主軸の空転期間内での振動信号振幅値を用いる手法とすれば、このようなキャリブレーションに係る作業負担をユーザに負わせずに済むものとなる。
【００７６】
また、閾値ＴＨは、実際にワークＷを加工している際の振動信号の振幅値に基づいて決定することもできる。
その場合、例えばキャリブレーションとして、工具の回転速度、工具の種類、及びワークＷの材料の種類の組み合わせごとに、実際にワークＷを加工している際の振動信号振幅値をそれぞれ取得し、それら組み合わせごとの閾値ＴＨを予め決定し、閾値ＴＨのテーブルを作成しておくことが考えられる。すなわち、本番としてのワークＷの加工時には、制御部１１Ａは、このようにキャリブレーションにより事前に作成したテーブルを参照して、振動変化要因の組み合わせに応じた閾値ＴＨを取得し、該取得した閾値ＴＨを用いて実加工時間の計測を行う。
これにより、ワークＷの材料の種類を含む振動変化要因に応じた適切な閾値ＴＨを設定することが可能となり、実加工時間の計測精度向上を図ることができる。
なお、この場合における閾値ＴＨは、例えば加工時の振動信号振幅値から所定のオフセット値を減じた値とすればよい。
【００７７】
＜３．第三実施形態＞
第三実施形態は、振動信号の特定周波数帯域の成分を抽出した信号に基づいて実加工時間の計測を行うものである。
図１０は、加工時に得られる振動信号（本例では加速度信号）の周波数解析結果を例示している。
図中、「Ｂ１」と示す周波数帯域は、主軸の回転振動成分である主軸回転振動成分の周波数帯域であり、図中「Ｂ２」と示す周波数帯域は、加工によって生じる振動成分である加工振動成分の周波数帯域である。
このように加工時の振動信号において、主軸回転振動成分と加工振動成分とは周波数帯域を異にするものであり、周波数領域において両者を検出し分けることが可能なものである。
【００７８】
ここで、主軸回転振動成分は、加工に起因せずに生じる成分であり、実加工時間の計測においてはノイズ成分として扱うことができる。そこで、本例では、振動信号から主軸回転振動成分を除去した信号を用いて実加工時間の計測を行うという手法を採る。
【００７９】
このとき、主軸回転振動成分の周波数帯域は、主軸の回転速度によって変化し得る。このため、本例では、主軸回転振動成分の周波数帯域を、主軸の回転速度ごとに特定するためのキャリブレーションを行う。
具体的には、主軸をそれぞれ異なる回転速度により空転させ、各回転速度による空転状態ごとに、振動信号の周波数解析を行って主軸回転振動成分の周波数帯域を決定する。
ここで、以下、主軸回転振動成分の周波数帯域については「回転成分帯域Ｂ１」と表記する。
【００８０】
また、本例では、このように決定した回転成分帯域Ｂ１の情報を回転速度ごとに格納したテーブルを生成し、実加工時間の計測は、このテーブルから参照される回転成分帯域Ｂ１の成分を除去した振動信号に基づいて行う。具体的に本例では、信号抽出帯域を変更可能とされたＢＰＦ（バンドパスフィルタ）によって、振動信号から回転成分帯域Ｂ１の成分（つまり主軸回転振動成分）を除去する。
【００８１】
図１１は、第三実施形態としての計測装置１が備える制御部１１Ｂの機能ブロック図である。
第三実施形態としての計測装置１は、第一実施形態としての計測装置１と比較して制御部１１に代えて制御部１１Ｂが設けられる点以外は同様となるため、内部構成の図示による説明は省略する。
なお、図１１では、制御部１１Ｂが有する機能のうち、第三実施形態において特徴的となる機能に対応した機能ブロックのみを抜粋して示している。
【００８２】
制御部１１Ｂは、キャリブレーション処理部Ｆ５及び抽出信号生成部Ｆ６としての機能を有する。
キャリブレーション処理部Ｆ５は、上記したキャリブレーションを実現するための各機能を包括的に表したものであり、図示のように回転動作制御部Ｆ５１、周波数解析部Ｆ５２、回転成分帯域決定部Ｆ５３、及びテーブル生成部Ｆ５４を有している。
回転動作制御部Ｆ５１は、ＮＣ工作機械３の制御部３３に対する指示を行って、主軸の回転速度を変更させる。周波数解析部Ｆ５２は、回転動作制御部Ｆ５１によって主軸がそれぞれ異なる回転速度により回転される下で、それぞれの回転速度による回転状態ごとに、振動センサ２１による振動信号の周波数解析を行う。本例では、周波数解析としてＦＦＴ（Fast Fourier Transform Analysis）等のフーリエ変換を行う。
回転成分帯域決定部Ｆ５３は、周波数解析部Ｆ５２による振動信号の周波数解析結果に基づき、回転速度ごとの回転成分帯域Ｂ１を決定する。周波数解析結果から回転成分帯域Ｂ１を決定する手法については種々考えられるが、例えば、スペクトル強度が一定値以上となっている帯域を回転成分帯域Ｂ１として決定する手法等を挙げることができる。
テーブル生成部Ｆ５４は、回転成分帯域決定部Ｆ５３が回転速度ごとに決定した回転成分帯域Ｂ１の情報に基づき、例えば図１２に例示するように回転速度ごとに回転成分帯域Ｂ１を対応づけて格納したテーブルを生成する。図１２の例では、５００ｒｐｍ刻みの５０００ｒｐｍまでの回転速度ごとにそれぞれ対応する回転成分帯域Ｂ１を格納したテーブルを示しているが、対応する回転速度の上限、及び分解能は例示した５０００ｒｐｍや５００ｒｐｍに限定されるものではない。
【００８３】
図１１に戻り、抽出信号生成部Ｆ６は、主軸の回転速度に応じた回転成分帯域Ｂ１の情報をテーブルから取得し、取得した回転成分帯域Ｂ１以外の成分を振動信号から抽出した信号を生成するための各機能を包括的に表したものであり、図示のようにＢＰＦ部Ｆ６１、回転速度情報取得部Ｆ６２、及び抽出帯域調整部Ｆ６３を有している。
ＢＰＦ部Ｆ６１は、センサ装置２から入力した振動信号について、特定周波数帯域の成分を抽出する処理を行う。本例では、ＢＰＦ部Ｆ６１は、抽出対象とする周波数帯域（以下、単に「抽出帯域」とも表記する）を変更可能に構成されている。
【００８４】
回転速度情報取得部Ｆ６２は、ＮＣ工作機械３の制御部３３との通信を行って加工部３６における主軸の回転速度情報を取得する。この主軸の回転速度情報としては、本番としての加工時における回転速度情報を取得する。
【００８５】
抽出帯域調整部Ｆ６３は、回転速度情報取得部Ｆ６２が取得した回転速度情報に基づき、ＢＰＦ部Ｆ６１の抽出帯域を調整する。具体的には、テーブル生成部Ｆ５４が生成したテーブルから、上記取得した回転速度情報が表す回速速度に対応した回転成分帯域Ｂ１の情報を取得し、ＢＰＦ部Ｆ６１の抽出帯域が該取得した回転成分帯域Ｂ１を除く周波数帯域となるように調整を行う。
【００８６】
第三実施形態において、制御部１１Ｂは、このように抽出帯域が調整されたＢＰＦ部Ｆ６１により特定帯域の成分が抽出された振動信号に基づき、第一実施形態の場合と同様に実加工時間の計測を行う。すなわち、実加工期間内において該振動信号の振幅値が所定の閾値ＴＨを超える期間を実加工時間として計測する。
【００８７】
図１３及び図１４は、上記した第三実施形態としての計測手法を実現するために制御部１１Ａが実行すべき具体的な処理の手順を示したフローチャートである。
図１３は、図１１に示したキャリブレーション処理部Ｆ５としての機能を実現するために実行すべき具体的な処理手順を示し、図１４は、抽出信号生成部Ｆ６としての機能を含む、本番としての加工時に対応して実行されるべき具体的な処理手順を示している。
なお、図１３及び図１４に示す処理は、制御部１１ＢにおけるＣＰＵが例えば制御部１１Ｂの有するＲＯＭ等の所定の記憶装置に記憶されたプログラムに従って実行する。
【００８８】
図１３において、制御部１１ＢはステップＳ３０１で、ＮＣ工作機械３の制御部３３に対し初期回転速度での回転指示を行う。つまり本例では、先ずは５００ｒｐｍによる回転速度での主軸の回転指示を行う。
【００８９】
続くステップＳ３０２で制御部１１Ｂは、振動信号の周波数解析を行う。すなわち、センサ装置２から入力した振動信号についてＦＦＴによる周波数解析を行う。次いで、制御部１１ＢはステップＳ３０３で、周波数解析結果に基づき回転成分帯域Ｂ１の決定を行う。
さらに、続くステップＳ３０４で制御部１１Ｂは、決定した帯域（回転成分帯域Ｂ１）の情報を記憶する処理を行う。
【００９０】
ステップＳ３０４の記憶処理を実行したことに応じ、制御部１１ＢはステップＳ３０５で全回転速度分の処理を完了したか否かを判定する。具体的に本例では、５００ｒｐｍ刻みで５０００ｒｐｍまでの各回転速度について、ステップＳ３０２〜Ｓ３０４の処理を完了した否かを判定する。
全回転速度分の処理が完了していないと判定した場合、制御部１１ＢはステップＳ３０６に進んで回転速度切替指示を制御部３３に対して行う。具体的には、主軸の回転速度を５００ｒｐｍ上昇させる指示を行う。そして、ステップＳ３０２に戻る。
これにより、各回転速度ごとの回転成分帯域Ｂ１の情報が記憶される。
【００９１】
一方、全回転速度分の処理が完了したと判定した場合、制御部１１ＢはステップＳ３０７のテーブル生成処理として、回転速度ごとに回転成分帯域Ｂ１の情報を格納したテーブルを生成する処理を行い、図１３に示す一連の処理を終える。
【００９２】
続いて、図１４の処理を説明する。
先ず、制御部１１Ｂは、ステップＳ１０１で加工制御開始と判定したことに応じ、ステップＳ４０１に処理を進める。ステップＳ４０１で制御部１１Ｂは、回転速度情報取得処理を行う。すなわち、制御部３３に対する問合せを行って現在の主軸の回転速度（つまり加工時の回転速度と同義）を表す情報を取得する。
【００９３】
ステップＳ４０１に続くステップＳ４０２で制御部１１Ｂは、テーブルから回転成分帯域Ｂ１の情報を取得する。すなわち、先のステップＳ３０７で生成したテーブルから、ステップＳ４０１で取得した回転速度情報が示す回転速度に対応する回転成分帯域Ｂ１の情報を取得する。
なお、ステップＳ４０２の取得処理では、テーブルにおいて回転速度ごと（本例では５００ｒｐｍごと）に対応づけられた回転成分帯域Ｂ１の情報のうち、ステップＳ４０１で取得した回転速度情報が表す回転速度との差分が最も小さい回転速度に対応づけられている情報を取得する。
【００９４】
ステップＳ４０２で回転成分帯域Ｂ１の情報を取得したことに応じ、制御部１１ＢはステップＳ４０３でＢＰＦのフィルタ特性設定処理を実行する。すなわち、ＢＰＦ部Ｆ６１の抽出帯域がステップＳ４０２で取得した回転成分帯域Ｂ１を除く周波数帯域となるようにフィルタ特性の設定を行う。
【００９５】
そして、ステップＳ４０３に続くステップＳ４０４で制御部１１Ｂは、ＢＰＦ通過後の振動信号の振幅値と閾値ＴＨとの比較を開始する。
図示のように、ステップＳ４０４の処理の実行後、制御部１１ＢはステップＳ１０３に処理を進める。ステップＳ１０３以降の処理については、図７の場合と同様となるので重複説明は避ける。
【００９６】
なお、上記では、加工制御期間が開始される際に制御部３３に問合せを行って加工時の主軸回転速度の情報を取得するものとしたが（ステップＳ４０１参照）、加工時の主軸回転速度の情報を取得するタイミングは少なくとも実加工期間よりも前のタイミングであればよい。例えば、ＮＣプログラム３４ａには、加工時の主軸回転速度を指定する情報が記憶されているため、該情報を始点Ｐｓへの早送りが開始される際に取得する等、加工制御期間よりも前の任意タイミングで取得しておくこともできる。
【００９７】
ここで、上記では、振動信号から特定周波数帯域の成分を抽出する例として、主軸回転振動成分以外の成分を抽出する例を挙げたが、加工振動成分を抽出するという手法を採ることもできる。
その場合は、キャリブレーションにより、例えばワークＷの材料の種類ごとに加工振動成分の周波数帯域を特定し、材料の種類と周波数帯域との対応関係を表すテーブルを生成しておき、本番の加工時には、該テーブルに基づき、振動信号から加工対象とするワークＷの材料の種類に応じた周波数帯域成分を抽出し、抽出後の信号に基づいて実加工時間の計測を行うことが考えられる。
また、この際、加工振動成分の振幅強度は、例えば工具の回転速度等の加工部３６の駆動態様や用いる工具の種類、ワークＷの材料の種類等、振動変化要因によって変化することも考えられる。このため、これら振動変化要因の少なくとも何れかに応じて閾値ＴＨを変更するということも可能である。例えば、キャリブレーションにより、回転速度ごとに加工振動成分の振幅強度を特定し、それら加工振動成分の振幅強度に基づいて回転速度ごとの閾値ＴＨを決定し、回転速度と閾値ＴＨとの対応関係を表すテーブルを作成しておく。そして、本番の加工時には、該テーブルに基づき、主軸の回転速度に応じた閾値ＴＨを取得し、該取得した閾値ＴＨに基づいて実加工時間の計測を行うことが考えられる。
或いは、キャリブレーションにより、ワークＷの材料の種類ごとに加工振動成分の振幅強度を特定し、それら加工振動成分の振幅強度に基づいて材料の種類ごとの閾値ＴＨを決定し、材料の種類と閾値ＴＨとの対応関係を表すテーブルを作成しておく。本番の加工時には、該テーブルに基づき、ワークＷの材料の種類に応じた閾値ＴＨを取得し、該取得した閾値ＴＨに基づいて実加工時間の計測を行うということも考えられる。
【００９８】
＜４．変形例＞
なお、上記では、実加工時間をリアルタイムに計測する例を挙げたが、振動信号の波形データ、及び加工制御期間の情報を記録しておき、これら波形データと加工制御期間の情報、及び閾値ＴＨに基づいて事後的に実加工時間の計測を行ってもよい。
【００９９】
また、図１に示した構成はあくまで一例であり、例えば、計測装置１はＮＣ工作機械３に一体に組み込まれてもよい。また、センサ装置２（振動センサ２１）が計測装置１に一体に組み込まれてもよい。
【０１００】
＜５．プログラム＞
以上、実施形態としての計測装置１を説明してきたが、実施形態のプログラムは、計測装置１としての処理をＣＰＵ等のコンピュータ装置に実行させるプログラムである。
【０１０１】
実施形態のプログラムは、被加工物を加工する加工部と加工制御情報に従って加工部の動作を制御する加工制御部とを有する加工装置について、加工部による被加工物の加工時間を計測するコンピュータ装置に処理を実行させるプログラムであって、加工部による被加工物の加工に伴い生じる振動を検出可能に加工装置又は被加工物に装着された振動センサによる検出信号を入力し、加工制御部が加工制御情報に従って加工部に被加工物の加工動作を実行させる期間である加工制御期間を、加工制御部との通信を行って特定すると共に、加工制御期間内における検出信号のみを対象として、検出信号に基づく被加工物の加工時間計測を行う処理、をコンピュータ装置に実行させるプログラムである。
すなわち、このプログラムは、例えばコンピュータ装置に図７や図９、図１３及び図１４等により説明した処理を実行させるプログラムに相当する。
【０１０２】
このようなプログラムは、コンピュータ装置が読み取り可能な記憶媒体、例えばＲＯＭやＳＳＤ（Solid State Drive）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等に予め記憶しておくことができる。或いはまた、半導体メモリ、メモリーカード、光ディスク、光磁気ディスク、磁気ディスク等のリムーバブル記憶媒体に、一時的又は永続的に格納（記憶）しておくことができる。またこのようなリムーバブル記憶媒体は、いわゆるパッケージソフトウェアとして提供することができる。
また、このようなプログラムは、リムーバブル記憶媒体からパーソナルコンピュータ等にインストールする他、ダウンロードサイトから、ＬＡＮ（Local Area Network）、インターネット等のネットワークを介してスマートフォン等の所要の情報処理装置にダウンロードすることもできる。
【０１０３】
＜６．実施形態のまとめ＞
上記のように実施形態としての計測装置（同１）は、被加工物（ワークＷ）を加工する加工部（同３６）と加工制御情報（ＮＣプログラム３４ａ）に従って加工部の動作を制御する加工制御部（制御部３３）とを有する加工装置（ＮＣ工作機械３）について、加工部による被加工物の加工時間を計測する計測装置であって、加工部による被加工物の加工に伴い生じる振動を検出可能に加工装置又は被加工物に装着された振動センサ（同２１）による検出信号を入力する入力部（第二通信部１３）と、加工制御部が加工制御情報に従って加工部に被加工物の加工動作を実行させる期間である加工制御期間を、加工制御部との通信を行って特定すると共に、加工制御期間内における検出信号のみを対象として、検出信号に基づく被加工物の加工時間計測を行う計測部（制御部１１、１１Ａ、１１Ｂ）とを備えるものである。
【０１０４】
これにより、加工部の早送り期間等、加工制御期間以外の期間に振動センサによる検出信号に生じるノイズに反応して実加工時間が計測されてしまうことの防止が図られる。また、実加工時間の計測にあたり、振動センサを複数用いる必要はない。
従って、実加工時間の計測精度向上をコスト削減を図りながら実現することができる。
【０１０５】
また、実施形態の計測装置においては、計測部は、加工制御期間内における検出信号の振幅値が閾値を超える時間を被加工物の加工時間として計測している。
【０１０６】
これにより、加工に伴い振動が大きくなる期間を実加工時間として計測可能とされる。
従って、実加工時間を適切に計測することができる。
【０１０７】
さらに、実施形態の計測装置においては、計測部（制御部１１Ａ）は、閾値を変更可能に構成されている。
【０１０８】
加工時に生じる振動の大きさは加工部の駆動の態様（例えば、工具の回転速度等）や用いる工具の種類、被加工物の材料の種類等によって変化し得る。閾値を変更可能とすることで、これらの振動変化要因に応じた適切な閾値設定が可能となる。
従って、実加工時間の計測精度向上を図ることができる。
【０１０９】
さらにまた、実施形態の計測装置においては、加工部は工具を回転させる主軸を有し、計測部は、主軸の空転状態で得られる検出信号の振幅値に基づき閾値を決定している。
【０１１０】
検出信号において、加工に起因して生じる振動成分である加工振動成分は、主軸の回転振動成分である主軸回転振動成分に重畳して発生する。このため、空転時の検出信号から主軸回転振動成分の信号振幅値を求め、該信号振幅値に所定のマージン値を加える等、該信号振幅値に応じた値を閾値として決定する。
これにより、実測した検出信号振幅値に基づく適切な閾値を設定することが可能となり、実加工時間の計測精度向上を図ることができる。
【０１１１】
また、実施形態の計測装置においては、計測部は、加工制御期間が開始される際の主軸の空転期間内における検出信号の振幅値に基づき閾値を決定している。
【０１１２】
これにより、加工部の駆動態様や工具の種類等の振動変化要因に応じた適切な閾値を用いた実時間計測を行うにあたり、該振動変化要因に応じた閾値を予め求めておくためのキャリブレーションを行う必要がなくなる。
従って、例えば主軸の回転速度を都度変更したり工具を換装したりする等、閾値のキャリブレーションを実現するための作業負担をユーザに負わせる必要がなくなり、実加工時間の計測精度向上を図るにあたってのユーザの作業負担軽減、及び作業時間短縮による効率向上を図ることができる。
【０１１３】
さらに、実施形態の計測装置においては、計測部（制御部１１Ｂ）は、検出信号の特定周波数帯域の成分を抽出した信号に基づいて加工時間計測を行っている。
【０１１４】
これにより、例えば主軸回転振動成分等、加工に起因せずに生じる振動成分を除去した検出信号に基づき実加工時間の計測を行うことが可能とされる。
従って、実加工時間の計測精度向上を図ることができる。
【０１１５】
さらにまた、実施形態の計測装置においては、加工部は工具を回転させる主軸を有し、計測部は、検出信号から主軸の回転振動の周波数成分である主軸回転振動成分を除去した信号に基づいて加工時間計測を行っている。
【０１１６】
これにより、主軸回転振動成分を除去した検出信号に基づき実加工時間の計測が行われる。
従って、実加工時間の計測精度向上を図ることができる。
【０１１７】
また、実施形態の計測装置においては、計測部は、検出信号から除去する信号成分の周波数帯域を主軸の回転速度に応じて変更している。
【０１１８】
主軸回転振動成分の周波数帯域は主軸の回転速度に応じて変化するものである。上記構成によれば、加工装置が主軸の回転速度を適宜変更して加工を行う場合に対応して、各回転速度に応じた適切な除去周波数帯域を設定することが可能とされる。
すなわち、加工装置が主軸の回転速度を適宜変更して加工を行う場合であっても、実加工時間の計測精度向上を図ることができる。
【０１１９】
さらに、実施形態の計測装置においては、計測部は、主軸をそれぞれ異なる回転速度で空転させた際に得られる検出信号に基づき、主軸回転振動成分の周波数帯域を回転速度ごとに学習している。
【０１２０】
これにより、回転速度ごとの主軸回転振動成分の周波数帯域が実測した検出信号に基づき求められ、各回転速度に応じた適切な除去周波数帯域を設定することが可能とされる。
従って、加工装置が主軸の回転速度を適宜変更して加工を行う場合において、実加工時間の計測精度向上を図ることができる。
【０１２１】
さらにまた、実施形態の計測装置においては、計測部は、加工制御期間を表す情報と計測した加工時間の情報とを外部装置に送信する制御を行っている。
【０１２２】
これにより、外部装置を使用するユーザに加工制御期間と実加工時間との関係を把握させることが可能となる。
従って、ユーザに加工作業効率の評価に資する情報を提供することができ、加工作業効率向上に寄与することができる。
【０１２３】
また、実施形態の計測方法は、被加工物を加工する加工部と加工制御情報に従って加工部の動作を制御する加工制御部とを有する加工装置について、加工部による被加工物の加工時間を計測する計測方法であって、加工部による被加工物の加工に伴い生じる振動を検出可能に加工装置又は被加工物に装着された振動センサによる検出信号を入力し、加工制御部が加工制御情報に従って加工部に被加工物の加工動作を実行させる期間である加工制御期間を、加工制御部との通信を行って特定すると共に、加工制御期間内における検出信号のみを対象として、検出信号に基づく被加工物の加工時間計測を行う、計測方法である。
【０１２４】
このような計測方法によっても、上記した実施形態としての計測装置と同様の作用及び効果が得られる。
【０１２５】
また、実施形態のプログラムは、被加工物を加工する加工部と加工制御情報に従って加工部の動作を制御する加工制御部とを有する加工装置について、加工部による被加工物の加工時間を計測するコンピュータ装置に処理を実行させるプログラムであって、加工部による被加工物の加工に伴い生じる振動を検出可能に加工装置又は被加工物に装着された振動センサによる検出信号を入力し、加工制御部が加工制御情報に従って加工部に被加工物の加工動作を実行させる期間である加工制御期間を、加工制御部との通信を行って特定すると共に、加工制御期間内における検出信号のみを対象として、検出信号に基づく被加工物の加工時間計測を行う処理、をコンピュータ装置に実行させるプログラムである。
【０１２６】
このようなプログラムにより、上記した実施形態としての計測装置を実現することができる。
【符号の説明】
【０１２７】
１  計測装置、２  センサ装置、３  ＮＣ工作機械、１１、１１Ａ、１１Ｂ  制御部、
１３  第二通信部、２１  振動センサ、３１  主軸回転駆動部、３２  位置調整用駆動部、３３  制御部、３４  記憶部、３４ａ  ＮＣプログラム、３６  加工部、Ｗ  ワーク（被加工物）、Ｐｓ  始点、Ｐｅ  終点、Ｆ１  空転時振動解析部、Ｆ２  閾値決定部、Ｆ５  キャリブレーション処理部、Ｆ５１  回転動作制御部、Ｆ５２  周波数解析部、Ｆ５３  回転成分帯域決定部、Ｆ５４  テーブル生成部、Ｆ６  抽出信号生成部、Ｆ６１  ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）部、Ｆ６２  回転速度情報取得部、Ｆ６３  抽出帯域調整部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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