(57)【要約】【課題】稼働時の振動や消費電力に基づいて、ホルダと保持部との当接面に挟み込んだ異物を検出することができる工作機械を提供すること。【解決手段】ワーク４０に対して所定の加工を行う切削工具１４又はワーク４０が装着されたホルダ１５と、ホルダ１５を脱着可能に保持する保持部１６と、保持部１６とともにホルダ１５を回転駆動する駆動部１８と、駆動部１８の単位時間当たりの消費電力を計測する電力センサ１０と、電力センサに接続され、駆動部１８の消費電力に基づいて異物の挟み込みを判定する比較判定手段１１と、を備え、比較判定手段１１によって、駆動部１８の基準消費電力と実消費電力とに基づいて異物を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対して所定の加工を行う切削工具又はワークが装着されたホルダと、
前記ホルダを脱着可能に保持する保持部と、
前記ホルダとともに前記保持部を回転駆動する駆動部と、
前記駆動部の単位時間当たりの消費電力を計測する電力センサと、
前記電力センサに接続された比較判定手段と、を備え、
前記比較判定手段は、
予め所定の条件下で計測された前記駆動部の基準消費電力、及び前記駆動部が実際に消費した実消費電力に基づいて、前記ホルダと前記保持部との当接面における異物の挟み込みを判定することを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記基準消費電力は、
前記当接面に異物を挟み込んでいないときに、保持した前記ホルダとともに前記保持部を所定の回転数で空回転させ、このときに前記駆動部が消費する消費電力であり、
前記実消費電力は、
前記所定の加工を行う前に、保持した前記ホルダとともに前記保持部を前記所定の回転数で空回転させ、このときに前記駆動部が消費する消費電力であることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記基準消費電力は、
前記所定の加工を行う前に、保持した前記ホルダとともに前記保持部を前記所定の加工を行うときの回転数で空回転させ、このときに前記駆動部が消費する消費電力であり、
前記実消費電力は、
前記所定の加工を行っているときに、前記駆動部が消費する消費電力であることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項４】
前記比較判定手段は、
前記実消費電力から取り出した出力波形に基づく前記実消費電力のピーク値が前記基準消費電力を超えたとき、前記ホルダと前記保持部との当接面に異物を挟み込んでいると判定することを特徴とする請求項２又は３に記載の工作機械。
【請求項５】
前記比較判定手段は、
前記基準消費電力から取り出した出力波形に基づく単位時間における第１の波形積分値と前記実消費電力から取り出した出力波形に基づく単位時間における第２の波形積分値とを比較し、前記第２の波形積分値が前記第１の波形積分値を超えたとき、前記ホルダと前記保持部との当接面に異物を挟み込んでいると判定することを特徴とする請求項２又は３に記載の工作機械。
【請求項６】
ワークに対して所定の加工を行う切削工具又はワークが装着されたホルダと、
前記ホルダを脱着可能に保持する保持部と、
前記ホルダとともに前記保持部を回転駆動する駆動部と、
前記駆動部の駆動によって前記保持部及び前記ホルダが回転したときに発生する振動に係る振動量を計測する振動センサと、
前記振動センサに接続された比較判定手段と、を備え、
前記比較判定手段は、
予め所定の条件下で計測された基準振動量及び実際に発生した実振動量に基づいて、前記ホルダと前記保持部との当接面における異物の挟み込みを判定することを特徴とする工作機械。
【請求項７】
前記基準振動量は、
前記当接面に異物を挟み込んでいないときに、保持した前記ホルダとともに前記保持部を所定の回転数で空回転させ、このときに発生する振動に係る振動量であり、
前記実振動量は、
前記所定の加工を行う前に、保持した前記ホルダとともに前記保持部を前記所定の回転数で空回転させ、このときに発生する振動に係る振動量であることを特徴とする請求項６に記載の工作機械。
【請求項８】
前記基準振動量は、
前記所定の加工を行う前に、保持した前記ホルダとともに前記保持部を前記所定の加工を行うときの回転数で空回転させ、このときに発生する振動に係る振動量であり
前記実振動量は、
前記所定の加工を行っているときに発生する振動に係る振動量であることを特徴とする請求項６に記載の工作機械。
【請求項９】
前記比較判定手段は、
前記実振動量から取り出した出力波形に基づく前記実振動量のピーク値が前記基準振動量を超えたとき、前記ホルダと前記保持部との当接面に異物を挟み込んでいると判定することを特徴とする請求項７又は８に記載の工作機械。
【請求項１０】
前記比較判定手段は、
前記基準振動量から取り出した出力波形に基づく単位時間における第１の波形積分値と前記実振動量から取り出した出力波形に基づく単位時間における第２の波形積分値とを比較し、前記第２の波形積分値が前記第１の波形積分値を超えたとき、前記ホルダと前記保持部との当接面に異物を挟み込んでいると判定することを特徴とする請求項７又は８に記載の工作機械。
【請求項１１】
ワークに対して所定の加工を行う切削工具又は切削工具が装着されたホルダと、
前記ホルダを脱着可能に保持する保持部と、
前記ホルダとともに前記保持部を回転駆動する駆動部と、
前記駆動部の単位時間当たりの消費電力を計測する電力センサと、
前記駆動部の駆動によって前記保持部及び前記ホルダが回転したときに発生する振動に係る振動量を計測する振動センサと、
前記電力センサ、及び前記振動センサに接続された比較判定手段と、を備え、
前記比較判定手段は、
予め所定の条件下で計測された前記駆動部の基準消費電力と前記駆動部が実際に消費した実消費電力とからなる組合せ、及び所定の条件下で予め計測された基準振動量と実際に発生した実振動量とからなる組合せの少なくとも一方の組合せに基づいて、前記ホルダと前記保持部との当接面における異物の挟み込みを判定することを特徴とする工作機械。
【請求項１２】
前記基準消費電力は、
前記当接面に異物を挟み込んでいないときに、保持した前記ホルダとともに前記保持部を所定の回転数で空回転させ、このときに前記駆動部が消費する消費電力であり、
前記実消費電力は、
前記所定の加工を行う前に、保持した前記ホルダとともに前記保持部を前記所定の回転数で空回転させ、このときに前記駆動部が消費する消費電力であることを特徴とする請求項１１に記載の工作機械。
【請求項１３】
前記基準消費電力は、
前記所定の加工を行う前に、保持した前記ホルダとともに前記保持部を前記所定の加工を行うときの回転数で空回転させ、このときに前記駆動部が消費する消費電力であり、
前記実消費電力は、
前記所定の加工を行っているときに、前記駆動部が消費する消費電力であることを特徴とする請求項１１に記載の工作機械。
【請求項１４】
前記基準振動量は、
前記当接面に異物を挟み込んでいないときに、保持した前記ホルダとともに前記保持部を所定の回転数で空回転させ、このときに発生する振動に係る振動量であり、
前記実振動量は、
前記所定の加工を行う前に、保持した前記ホルダとともに前記保持部を前記所定の回転数で空回転させ、このときに発生する振動に係る振動量であることを特徴とする請求項１１に記載の工作機械。
【請求項１５】
前記基準振動量は、
前記所定の加工を行う前に、保持した前記ホルダとともに前記保持部を前記所定の加工を行うときの回転数で空回転させ、このときに発生する振動に係る振動量であり
前記実振動量は、
前記所定の加工を行っているときに発生する振動に係る振動量であることを特徴とする請求項１１に記載の工作機械。
【請求項１６】
前記比較判定手段は、
前記実消費電力から取り出した出力波形に基づく前記実消費電力のピーク値が前記基準消費電力を超えたとき、前記ホルダと前記保持部との当接面に異物を挟み込んでいると判定することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の工作機械。
【請求項１７】
前記比較判定手段は、
前記基準消費電力から取り出した出力波形に基づく単位時間における第１の波形積分値と前記実消費電力から取り出した出力波形に基づく単位時間における第２の波形積分値とを比較し、前記第２の波形積分値が前記第１の波形積分値を超えたとき、前記ホルダと前記保持部との当接面に異物を挟み込んでいると判定することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の工作機械。
【請求項１８】
前記比較判定手段は、
前記実振動量から取り出した出力波形に基づく前記実振動量のピーク値が前記基準振動量を超えたとき、前記ホルダと前記保持部との当接面に異物を挟み込んでいると判定することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の工作機械。
【請求項１９】
前記比較判定手段は、
前記基準振動量から取り出した出力波形に基づく単位時間における第１の波形積分値と前記実振動量から取り出した出力波形に基づく単位時間における第２の波形積分値とを比較し、前記第２の波形積分値が前記第１の波形積分値を超えたとき、前記ホルダと前記保持部との当接面に異物を挟み込んでいると判定することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の工作機械。
【請求項２０】
ワークに対して所定の加工を行う切削工具又はワークが装着されたホルダと前記ホルダを脱着可能に保持する保持部との当接面における異物の挟み込みを検出する工作機械の異物検出方法において、
保持した前記ホルダとともに前記保持部を回転駆動する駆動部が実際に消費した単位時間当たりの実消費電力を計測する第１の工程と、
予め所定の条件下で計測された前記駆動部の基準消費電流と前記実消費電力との比較を行い、その比較結果に基づいて、前記保持部と前記ホルダとの当接面における異物の挟み込みの判定を行う第２の工程と、を有することを特徴とする異物検出方法。
【請求項２１】
前記基準消費電力は、
前記当接面に異物を挟み込んでいないときに、保持した前記ホルダとともに前記保持部を所定の回転数で空回転させ、このときに前記駆動部が消費する消費電力であり、
前記実消費電力は、
前記所定の加工を行う前に、保持した前記ホルダとともに前記保持部を前記所定の回転数で空回転させ、このときに前記駆動部が消費する消費電力であることを特徴とする請求項２０に記載の異物検出方法。
【請求項２２】
前記基準消費電力は、
前記所定の加工を行う前に、保持した前記ホルダとともに前記保持部を前記所定の加工を行うときの回転数で空回転させ、このときに前記駆動部が消費する消費電力であり、
前記実消費電力は、
前記所定の加工を行っているときに、前記駆動部が消費する消費電力であることを特徴とする請求項２０に記載の異物検出方法。
【請求項２３】
前記第２の工程において、
前記実消費電力から取り出した出力波形に基づく前記実消費電力のピーク値が前記基準消費電力を超えたとき、前記ホルダと前記保持部との当接面に異物を挟み込んでいると判定することを特徴とする請求項２１又は２２に記載の異物検出方法。
【請求項２４】
前記第２の工程において、
前記基準消費電力から取り出した出力波形に基づく単位時間における第１の波形積分値と前記実消費電力から取り出した出力波形に基づく単位時間における第２の波形積分値とを比較し、前記第２の波形積分値が前記第１の波形積分値を超えたとき、前記ホルダと前記保持部との当接面に異物を挟み込んでいると判定することを特徴とする請求項２１又は２２に記載の異物検出方法。
【請求項２５】
前記異物の挟み込みの判定は、
前記所定の加工前、前記所定の加工時、前記所定の加工後における前記切削工具又は前記ワークの交換時の少なくともいずれかの時点で行うことを特徴とする請求項２３又は２４に記載の異物検出方法。
【請求項２６】
ワークに対して所定の加工を行う切削工具又はワークが装着されたホルダと前記ホルダを脱着可能に保持する保持部との当接面における異物の挟み込みを検出する工作機械の異物検出方法において、
前記ホルダとともに前記保持部を回転駆動することで実際に発生した振動に係る実振動量を計測する第１の工程と、
予め所定の条件下で計測された基準振動量と前記実振動量との比較を行い、その比較結果に基づいて、前記保持部と前記ホルダとの当接面における異物の挟み込みの判定を行う第２の工程と、を有することを特徴とする異物検出方法。
【請求項２７】
前記基準振動量は、
前記当接面に異物を挟み込んでいないときに、保持した前記ホルダとともに前記保持部を所定の回転数で空回転させ、このときに発生する振動に係る振動量であり、
前記実振動量は、
前記所定の加工を行う前に、保持した前記ホルダとともに前記保持部を前記所定の回転数で空回転させ、このときに発生する振動に係る振動量であることを特徴とする請求項２６に記載の異物検出方法。
【請求項２８】
前記基準振動量は、
前記所定の加工を行う前に、保持した前記ホルダとともに前記保持部を前記所定の加工を行うときの回転数で空回転させ、このときに発生する振動に係る振動量であり
前記実振動量は、
前記所定の加工を行っているときに発生する振動に係る振動量であることを特徴とする請求項２６に記載の異物検出方法。
【請求項２９】
前記第２の工程において、
前記実振動量から取り出した出力波形に基づく前記実振動量のピーク値が前記基準振動量を超えたとき、前記ホルダと前記保持部との当接面に異物を挟み込んでいると判定することを特徴とする請求項２７又は２８に記載の工作機械。
【請求項３０】
前記第２の工程において、
前記基準振動量から取り出した出力波形に基づく単位時間における第１の波形積分値と前記実振動量から取り出した出力波形に基づく単位時間における第２の波形積分値とを比較し、前記第２の波形積分値が前記第１の波形積分値を超えたとき、前記ホルダと前記保持部との当接面に異物を挟み込んでいると判定することを特徴とする請求項２７又は２８に記載の工作機械。
【請求項３１】
前記異物の挟み込みの判定は、
前記所定の加工前、前記所定の加工時、前記所定の加工後における前記切削工具又は前記ワークの交換時の少なくともいずれかの時点で行うことを特徴とする請求項２９又は３０に記載の異物検出方法。
【請求項３２】
ワークに対して所定の加工を行う切削工具又はワークが装着されたホルダと前記ホルダを脱着可能に保持する保持部との当接面における異物の挟み込みを検出する工作機械の異物検出方法において、
前記ホルダとともに前記保持部を回転駆動する駆動部が実際に消費した単位時間当たりの実消費電力を計測する第１の工程と、
前記ホルダとともに前記保持部を回転駆動することで実際に発生した振動に係る実振動量を計測する第２の工程と、
予め所定の条件下で計測された前記駆動部の基準消費電流と前記実消費電力との比較、及び予め所定の条件下で計測された基準振動量と前記実振動量との比較を行い、少なくとも一方の比較結果に基づいて、前記保持部と前記ホルダとの当接面における異物の挟み込みの判定を行う第３の工程と、を有することを特徴とする異物検出方法。
【請求項３３】
前記基準消費電力は、
前記当接面に異物を挟み込んでいないときに、保持した前記ホルダとともに前記保持部を所定の回転数で空回転させ、このときに前記駆動部が消費する消費電力であり、
前記実消費電力は、
前記所定の加工を行う前に、保持した前記ホルダとともに前記保持部を前記所定の回転数で空回転させ、このときに前記駆動部が消費する消費電力であることを特徴とする請求項３２に記載の異物検出方法。
【請求項３４】
前記基準消費電力は、
前記所定の加工を行う前に、保持した前記ホルダとともに前記保持部を前記所定の加工を行うときの回転数で空回転させ、このときに前記駆動部が消費する消費電力であり、
前記実消費電力は、
前記所定の加工を行っているときに、前記駆動部が消費する消費電力であることを特徴とする請求項３２に記載の異物検出方法。
【請求項３５】
前記第３の工程において、
前記実消費電力から取り出した出力波形に基づく前記実消費電力のピーク値が前記基準消費電力を超えたとき、前記ホルダと前記保持部との当接面に異物を挟み込んでいると判定することを特徴とする請求項３３又は３４に記載の異物検出方法。
【請求項３６】
前記第３の工程において、
前記基準消費電力から取り出した出力波形に基づく単位時間における第１の波形積分値と前記実消費電力から取り出した出力波形に基づく単位時間における第２の波形積分値とを比較し、前記第２の波形積分値が前記第１の波形積分値を超えたとき、前記ホルダと前記保持部との当接面に異物を挟み込んでいると判定することを特徴とする請求項３３又は３４に記載の異物検出方法。
【請求項３７】
前記異物の挟み込みの判定は、
前記所定の加工前、前記所定の加工時、前記切削工具又は前記ワークの交換時の少なくともいずれかの時点で行うことを特徴とする請求項３５又は３６に記載の異物検出方法。
【請求項３８】
前記基準振動量は、
前記当接面に異物を挟み込んでいないときに、保持した前記ホルダとともに前記保持部を所定の回転数で空回転させ、このときに発生する振動に係る振動量であり、
前記実振動量は、
前記所定の加工を行う前に、保持した前記ホルダとともに前記保持部を前記所定の回転数で空回転させ、このときに発生する振動に係る振動量であることを特徴とする請求項３２に記載の異物検出方法。
【請求項３９】
前記基準振動量は、
前記所定の加工を行う前に、保持した前記ホルダとともに前記保持部を前記所定の加工を行うときの回転数で空回転させ、このときに発生する振動に係る振動量であり
前記実振動量は、
前記所定の加工を行っているときに発生する振動に係る振動量であることを特徴とする請求項３２に記載の異物検出方法。
【請求項４０】
前記第３の工程において、
前記実振動量から取り出した出力波形に基づく前記実振動量のピーク値が前記基準振動量を超えたとき、前記ホルダと前記保持部との当接面に異物を挟み込んでいると判定することを特徴とする請求項３８又は３９に記載の工作機械。
【請求項４１】
前記第３の工程において、
前記基準振動量から取り出した出力波形に基づく単位時間における第１の波形積分値と前記実振動量から取り出した出力波形に基づく単位時間における第２の波形積分値とを比較し、前記第２の波形積分値が前記第１の波形積分値を超えたとき、前記ホルダと前記保持部との当接面に異物を挟み込んでいると判定することを特徴とする請求項３８又は３９に記載の工作機械。
【請求項４２】
前記異物の挟み込みの判定は、
前記所定の加工前、前記所定の加工時、前記所定の加工後における前記切削工具又は前記ワークの交換時の少なくともいずれかの時点で行うことを特徴とする請求項４０又は４１に記載の異物検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの切削加工等に用いられる工作機械に関するものであり、特に、切削工具又はワークが装着されたホルダとこのホルダを保持する保持部との当接面に異物を挟み込んだこと検出する機能を備えた工作機械、及びその異物を挟み込んだことを検出する異物検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、ワークに対して切削加工を施すための切削工具が装着されたホルダを保持部によって脱着可能に保持する工作機械が広く用いられている。
【０００３】
このような工作機械では、予め用意された多種類の切削工具の中から必要な切削工具を選択することによって、ワークの加工が行われる。この時、加工精度を良好に維持するため、又は加工精度を向上させるために、切削工具が装着されたホルダを保持部に正確に装着することが要求される。そのためには、ホルダを保持部に対して脱着するときに、ホルダと保持部との当接面に異物を挟み込まないことが大変重要である。
【０００４】
ところが、ワークの加工に伴って発生した切削屑や切粉等の異物がホルダ等に付着し、ホルダを保持部に装着したときに、ホルダと保持部との当接面にこの異物を挟み込むことがある。このような状態で工作機械を稼働すると、ホルダ、及び保持部の回転軸が本来の正しい回転軸から外れることとなる。ホルダ、及び保持部の回転軸が正しい回転軸から外れたままワークに加工を施してしまうと、ワークの仕上寸法の精度が低下することとなる。
【０００５】
そこで、ホルダと保持部との当接面における異物の挟み込みを検出する機能を備えた工作機械が提案されている。例えば、特許文献１で開示された工作機械では、リニアスケールを設置して、ホルダの引き込み位置を当該リニアスケールにより測定するものである。すなわち、ホルダと保持部との当接面に異物を挟み込んだ場合には、ホルダの引き込みが規定の位置に達しないことを利用して、当接面に異物を挟み込んだことを検出するものである。
【０００６】
また、特許文献２で開示された工作機械では、ギャップセンサを設置して、ホルダ及び保持部が回転するときの回転軸の振れ量を当該ギャップセンサにより測定するものである。すなわち、ホルダと保持部との当接面に異物を挟み込んだ場合には、ホルダ、及び保持部の回転軸が振れることを利用して、当接面に異物を挟み込んだことを検出するものである。
【特許文献１】特開平５−３０９５４８号公報
【特許文献２】特開２０００−５９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１で開示された、リニアスケール４４を備えた工作機械２００を図６（ａ）に示す。工作機械２００では、リニアスケール４４がホルダ１５の挿入前端部１５ａ側に設置されており、ホルダ１５を保持部１６に装着したときのホルダ１５の引き込み位置を測定する。ホルダ１５の引き込み量を正確に測定するためには、リニアスケール４４はホルダ１５の挿入前端部１５ａの近傍に設置することが望ましい。
【０００８】
しかしながら、図６（ａ）に示すように、ホルダ１５の挿入前端部１５ａの近傍には、ホルダ１５、及び保持部１６を回転駆動するための駆動モータ１８、ホルダ１５を保持部１６に引っ張り込むためのプルスタッド２６、さらには、コイルバネ２８等の多くの周辺装置が設置されている。このため、リニアスケール４４をホルダ１５の挿入前端部１５ａの近傍に設置することはスペースの都合上難しいことがある。
【０００９】
このような状況に鑑みて、工作機械２００では、リニアスケール４４はホルダ１５の挿入前端部１５ａから離れた場所に設置することとなるが、リニアスケール４４をホルダ１５の挿入前端部１５ａから離れた場所に設置すると、ホルダ１５と保持部１６との当接面に異物３０を挟み込みんだとしても、それを正確に検出できないことがある。
【００１０】
すなわち、リニアスケール４４の感度を繊細にすると、リニアスケール４４は駆動モータ１８やコイルバネ２８等の周辺装置の稼働による発熱に伴うホルダ１５、保持部１６、プルスタッド２６等の熱膨張を検出してしまい、ホルダ１５と保持部１６との当接面に異物３０を挟み込んでいないにも関わらず、リニアスケール４４は異物を挟み込んだと誤判定することがある。
【００１１】
これに対し、リニアスケール４４の感度を鈍くすると、ホルダ１５、保持部１６、プルスタッド２６等の熱膨張に起因する誤判定を避けることができるものの、ホルダ１５と保持部１６との当接面に挟み込みんだ異物３０を検出する能力が低下することは避けられない。
【００１２】
また、特許文献２で開示された、ギャップセンサ４２を備えた工作機械２１０を図４（ｂ）に示す。工作機械２１０では、ギャップセンサ４２がホルダ１５の挿入後端部１５ｂの近傍に設置されている。
【００１３】
しかしながら、ギャップセンサ４２をホルダ１５の挿入後端部１５ｂの近傍に設置すると、ワークの加工に伴って発生する切削屑や切粉等によってギャップセンサ４２が覆われてしまい、ギャップセンサ４２の回転軸の振れ量を検出する精度が低下することがある。
【００１４】
ギャップセンサ４２の検出精度を維持するためには、例えば、ホルダ１５を交換する都度、ギャップセンサ４２を覆った切削屑や切粉等を除去作業を行えばよいが、切削屑や切粉は潤滑油等を含んで粘性が高いことが多いため、都度除去作業を行うためのコスト負荷は大きく、また、除去作業に伴う工作機械２１０の停止による製造機会損失も大きいものとなる。
【００１５】
そこで、本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、切削加工等に用いられる工作機械において、ホルダとこのホルダを保持する保持部との当接面に切削屑や切粉等の異物を挟み込んだ場合に、工作機械の発熱や切粉堆積等の影響を受けることなく異物の挟み込みを検出することができる工作機械、及びその異物を検出する異物検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１〜１９に記載の発明は、上記課題を解決するための工作機械に係るものである。請求項１に係る工作機械は、ワークに対して所定の加工を行う切削工具又はワークが装着されたホルダと、ホルダを脱着可能に保持する保持部と、ホルダとともに保持部を回転駆動する駆動部と、駆動部の単位時間当たりの消費電力を計測する電力センサと、電力センサに接続された比較判定手段と、を備え、比較判定手段は、予め所定の条件下で計測された駆動部の基準消費電力、及び駆動部が実際に消費した実消費電力に基づいて、ホルダと保持部との当接面における異物の挟み込みを判定することを特徴とする。
【００１７】
これにより、ホルダとこのホルダを保持する保持部との当接面に切削屑や切粉等の異物を挟み込んだ場合、工作機械の発熱や切粉堆積等の影響を受けることなく、駆動モータの消費電力に基づいて、異物の挟み込みを検出することができる。
【００１８】
請求項２に記載のように、基準消費電力として、当接面に異物を挟み込んでいないときに、保持したホルダとともに保持部を所定の回転数で空回転させ、このときに駆動部が消費する消費電力を採用し、実消費電力として、所定の加工を行う前に、保持したホルダとともに保持部を所定の回転数で空回転させ、このときに駆動部が消費する消費電力を採用すれば、ワークの加工前に当接面への異物の挟み込みの判定を行うことができる。
【００１９】
また、請求項３に記載のように、基準消費電力として、所定の加工を行う前に、保持したホルダとともに保持部を所定の加工を行うときの回転数で空回転させ、このときに駆動部が消費する消費電力を採用し、実消費電力として、ワークに対して所定の加工を行っているときに、駆動部が消費する消費電力を採用すれば、ワークの加工中でも当接面への異物の挟み込みの判定を行うことができる。
【００２０】
比較判定手段は、請求項４に記載のように、実消費電力から取り出した出力波形に基づく実消費電力のピーク値が基準消費電力を超えたとき、当接面に異物を挟み込んでいると判定するようにできる。また、請求項５に記載のように、基準消費電力から取り出した出力波形に基づく単位時間における第１の波形積分値と実消費電力から取り出した出力波形に基づく単位時間における第２の波形積分値とを比較し、第２の波形積分値が第１の波形積分値を超えたとき、当接面に異物を挟み込んでいると判定するようにしてもよい。
【００２１】
請求項６に係る工作機械は、ワークに対して所定の加工を行う切削工具又はワークが装着されたホルダと、ホルダを脱着可能に保持する保持部と、ホルダとともに保持部を回転駆動する駆動部と、駆動部の駆動によって保持部及びホルダが回転したときに発生する振動に係る振動量を計測する振動センサと、振動センサに接続された比較判定手段と、を備え、比較判定手段は、予め所定の条件下で計測された基準振動量及び実際に発生した実振動量に基づいて、ホルダと保持部との当接面における異物の挟み込みを判定することを特徴とする。
【００２２】
これにより、ホルダとこのホルダを保持する保持部との当接面に切削屑や切粉等の異物を挟み込んだ場合、工作機械の発熱や切粉堆積等の影響を受けることなく、回転駆動によって発生する振動に基づいて、異物の挟み込みを検出することができる。
【００２３】
請求項７に記載のように、基準振動量として、当接面に異物を挟み込んでいないときに、保持したホルダとともに保持部を所定の回転数で空回転させ、このときに発生する振動に係る振動量を採用し、実振動量として、所定の加工を行う前に、保持したホルダとともに保持部を所定の回転数で空回転させ、このときに発生する振動に係る振動量を採用すれば、ワークの加工前に当接面への異物の挟み込みの判定を行うことができる。
【００２４】
また、請求項８に記載のように、基準振動量として、所定の加工を行う前に、保持したホルダとともに保持部を所定の加工を行うときの回転数で空回転させ、このときに発生する振動に係る振動量を採用し、実振動量として、所定の加工を行っているときに発生する振動に係る振動量を採用すれば、ワークの加工中でも当接面への異物の挟み込みの判定を行うことができる。
【００２５】
比較判定手段は、請求項９に記載のように、実振動量から取り出した出力波形に基づく実振動量のピーク値が基準振動量を超えたとき、当接面に異物を挟み込んでいると判定するようにできる。また、請求項１０に記載のように、基準振動量から取り出した出力波形に基づく単位時間における第１の波形積分値と実振動量から取り出した出力波形に基づく単位時間における第２の波形積分値とを比較し、第２の波形積分値が第１の波形積分値を超えたとき、当接面に異物を挟み込んでいると判定するようにしてもよい。
【００２６】
請求項１１に係る工作機械は、ワークに対して所定の加工を行う切削工具又は切削工具が装着されたホルダと、ホルダを脱着可能に保持する保持部と、ホルダとともに保持部を回転駆動する駆動部と、駆動部の単位時間当たりの消費電力を計測する電力センサと、駆動部の駆動によって保持部及びホルダが回転したときに発生する振動に係る振動量を計測する振動センサと、電力センサ、及び振動センサに接続された比較判定手段と、を備え、比較判定手段は、予め所定の条件下で計測された駆動部の基準消費電力と駆動部が実際に消費した実消費電力とからなる組合せ、及び所定の条件下で予め計測された基準振動量と実際に発生した実振動量とからなる組合せの少なくとも一方の組合せに基づいて、ホルダと保持部との当接面における異物の挟み込みを判定することを特徴とする。
【００２７】
これにより、ホルダとこのホルダを保持する保持部との当接面に切削屑や切粉等の異物を挟み込んだ場合、工作機械の発熱や切粉堆積等の影響を受けることなく、駆動モータの消費電力、及び発生する振動の少なくとも一方に基づいて、異物の挟み込みを検出することができる。
【００２８】
請求項１２〜１９に係る工作機械により得られる効果は、上述した請求項２〜５、７〜１０における効果と同等であるため、その説明を省略する。
【００２９】
請求項２０〜４２に記載の発明は、上記課題を解決するための異物検出方法に係るものである。
【００３０】
請求項２０に係る異物検出方法は、ワークに対して所定の加工を行う切削工具又はワークが装着されたホルダとホルダを脱着可能に保持する保持部との当接面における異物の挟み込みを検出する工作機械の異物検出方法において、保持したホルダとともに保持部を回転駆動する駆動部が実際に消費した単位時間当たりの実消費電力を計測する第１の工程と、予め所定の条件下で計測された駆動部の基準消費電流と実消費電力との比較を行い、その比較結果に基づいて、保持部とホルダとの当接面における異物の挟み込みの判定を行う第２の工程と、を有することを特徴とする。
【００３１】
これにより、ホルダとこのホルダを保持する保持部との当接面に切削屑や切粉等の異物を挟み込んだ場合、工作機械の発熱や切粉堆積等の影響を受けることなく、駆動モータの消費電力に基づいて、異物の挟み込みを検出することができる。
【００３２】
請求項２１に係る異物検出方法は、基準消費電力として、当接面に異物を挟み込んでいないときに、保持したホルダとともに保持部を所定の回転数で空回転させ、このときに駆動部が消費する消費電力を採用し、実消費電力として、所定の加工を行う前に、保持したホルダとともに保持部を所定の回転数で空回転させ、このときに駆動部が消費する消費電力を採用すれば、ワークの加工前に当接面への異物の挟み込みの判定を行うことができる。また、請求項２２記載のように、基準消費電力として、所定の加工を行う前に、保持したホルダとともに保持部を所定の加工を行うときの回転数で空回転させ、このときに駆動部が消費する消費電力を採用し、実消費電力として、ワークに対して所定の加工を行っているときに、駆動部が消費する消費電力を採用すれば、ワークの加工中でも当接面への異物の挟み込みの判定を行うことができる。
【００３３】
請求項２３に記載のように、第２工程において、実消費電力から取り出した出力波形に基づく実消費電力のピーク値が基準消費電力を超えたときに、当接面に異物を挟み込んでいると判定するようにできる。
【００３４】
また、請求項２４に記載のように、第２の工程において、基準消費電力から取り出した出力波形に基づく単位時間における第１の波形積分値と実消費電力から取り出した出力波形に基づく単位時間における第２の波形積分値とをそれぞれ算出するとともに比較し、第２の波形積分値が第１の波形積分値を超えたときに、当接面に異物を挟み込んでいると判定するようにできる。
【００３５】
異物の挟み込みの判定は、請求項２５に記載のように、ワークの加工前、加工時は勿論のこと、ワークの加工後にホルダに装着された切削工具又はワークの交換時にも行うことができる。
【００３６】
請求項２６に係る異物検出方法は、ワークに対して所定の加工を行う切削工具又はワークが装着されたホルダと前記ホルダを脱着可能に保持する保持部との当接面における異物の挟み込みを検出する工作機械の異物検出方法において、前記ホルダとともに前記保持部を回転駆動することで実際に発生した振動に係る実振動量を計測する第１の工程と、予め所定の条件下で計測された基準振動量と前記実振動量との比較を行い、その比較結果に基づいて、前記保持部と前記ホルダとの当接面における異物の挟み込みの判定を行う第２の工程と、を有することを特徴とする。
【００３７】
これにより、ホルダとこのホルダを保持する保持部との当接面に切削屑や切粉等の異物を挟み込んだ場合、工作機械の発熱や切粉堆積等の影響を受けることなく、回転駆動によって発生する振動に基づいて、異物の挟み込みを検出することができる。
【００３８】
請求項２７に記載のように、基準振動量として、当接面に異物を挟み込んでいないときに、保持したホルダとともに保持部を所定の回転数で空回転させ、このときに発生する振動に係る振動量を採用し、実振動量として、所定の加工を行う前に、保持したホルダとともに保持部を所定の回転数で空回転させ、このときに発生する振動に係る振動量を採用すれば、ワークの加工前に当接面への異物の挟み込みの判定を行うことができる。
【００３９】
また、請求項２８に記載のように、基準振動量として、所定の加工を行う前に、保持したホルダとともに保持部を所定の加工を行うときの回転数で空回転させ、このときに発生する振動に係る振動量を採用し、実振動量として、所定の加工を行っているときに発生する振動に係る振動量を採用すれば、ワークの加工中でも当接面への異物の挟み込みの判定を行うことができる。
【００４０】
請求項２９に記載のように、第２の工程は、実振動量から取り出した出力波形に基づく実振動量のピーク値が基準振動量を超えたとき、当接面に異物を挟み込んでいると判定するようにできる。また、請求項３０に記載のように、基準振動量から取り出した出力波形に基づく単位時間における第１の波形積分値と実振動量から取り出した出力波形に基づく単位時間における第２の波形積分値とを比較し、第２の波形積分値が第１の波形積分値を超えたとき、当接面に異物を挟み込んでいると判定するようにしてもよい。
【００４１】
異物の挟み込みの判定は、請求項３１に記載のように、ワークの加工前、加工時は勿論のこと、ワークの加工後にホルダに装着された切削工具又はワークの交換時にも行うことができる。
【００４２】
請求項３２に係る異物検出方法は、ワークに対して所定の加工を行う切削工具又はワークが装着されたホルダとホルダを脱着可能に保持する保持部との当接面における異物の挟み込みを検出する工作機械の異物検出方法において、ホルダとともに保持部を回転駆動する駆動部が実際に消費した単位時間当たりの実消費電力を計測する第１の工程と、ホルダとともに保持部を回転駆動することで実際に発生した振動に係る実振動量を計測する第２の工程と、予め所定の条件下で計測された駆動部の基準消費電流と実消費電力との比較、及び予め所定の条件下で計測された基準振動量と実振動量との比較を行い、少なくとも一方の比較結果に基づいて、保持部とホルダとの当接面における異物の挟み込みの判定を行う第３の工程と、を有することを特徴とする。
【００４３】
これにより、ホルダとこのホルダを保持する保持部との当接面に切削屑や切粉等の異物を挟み込んだ場合、工作機械の発熱や切粉堆積等の影響を受けることなく、駆動モータの消費電力、及び回転駆動に伴って発生する振動の少なくとも一方に基づいて、異物の挟み込みを検出することができる。
【００４４】
請求項３３〜４２に係る異物検出方法により得られる効果は、上述した請求項２１〜２４、２７〜３１における効果と同等であるため、その説明を省略する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、各図において同一、もしくは、均等である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る工作機械（一例としてマシニングセンタ）１００の概略断面を示す図面である。本実施形態に係る工作機械１００は、一端部（挿入前端部１５ａ）にプルスタッド２６が連係し、他方の端部に切削工具１４が装着されたホルダ１５が挿入前端部１５ａ側から保持孔１６ａに挿入され、保持部１６によって保持されている。
【００４７】
具体的には、保持部１６に装着されたホルダ１５は、バネ２８の作用により図１上を左右方向に移動することで開閉自在となるドローバー１３の先端部に設けられたコレットチャック１３ａがホルダ１５の一方の端部に形成されたプルスタッド２６を挟み込む。そして、ドローバー１３を図示しない引張手段（例えば、油圧式シリンダ装置）が数百キログラム重の張力でホルダ１５を保持孔１６ａに引っ張り込むように作用して、ホルダ１５が保持部１６に保持されている。なお、図１には、１面拘束型のホルダ１５を使用した例を示しているが、フランジ部１５ｂが保持部１６の端面に当接する、いわゆる２面拘束型の工具を使用してもよい。
【００４８】
工具１５の他端部には、ワーク４０に対して所定の加工、例えば、切削加工を行うための切削工具１４が取り付けられている。切削工具１４の先端部には、ワーク４０の素材に応じた材質の切刃１４ａが取り付けられている。また、切削工具１４の側面部分にはワーク４０を加工した際に発生する切削屑や切粉等を排出する排出溝（図示せず）が形成されている。切削工具１４は、その材質や太さ等、ワーク４０の加工条件等に応じて、切削工具保持部１２からの突出量を調整することができるようになっている。
【００４９】
保持部１６の外周部には、軸受部材２４を介して保持部１６を回転可能に支持するハウジング２２が配置されている。駆動部としての駆動モータ１８の作用によって保持部１６が回転すると、保持部１６に保持されたホルダ１５、及び切削工具１４（以下、保持部１６、ホルダ１５、及び切削工具１４を主軸という）が一体となって、軸４１を回転軸として回転する。
【００５０】
なお、図示しない搬送装置によって、ハウジング２２は主軸とともに３次元方向に自在に移動が可能である。これにより、ハウジング２２、及び主軸が３次元方向に自在に移動することで、主軸の前方に設置されたワーク４０に所望の加工を施すことができる。
【００５１】
ハウジング２２には、駆動モータ１８が稼働しているときの単位時間当たりの消費電力を計測可能な電力センサ１０が設置されている。また、電力センサ１０には、比較判定手段としての比較判定装置１１が接続されている。
【００５２】
駆動モータ１８の単位時間当たりの消費電力は、主軸の回転状態、回転軸の振れ等に応じて変動するが、この変動幅は僅かである。したがって、この僅かな変動を正確に計測するために、できる限り駆動モータ１８の近傍に電流センサ１０を設置することが望ましい。
【００５３】
上述したように、ホルダ１５はその一端部側から保持孔１６ａに挿入され、保持部１６によって保持されている。ホルダ１５を保持孔１６ａに挿入するにあたり、ホルダ１５と保持部１６との当接面に異物を挟み込まないことが大変重要である。
【００５４】
これは、ホルダ１５と保持部１６との当接面に異物を挟み込まないようにして、ホルダ１５を保持部１６に正確に装着することができれば、主軸の回転時に切削工具１４に振れ４１ａが発生しにくくなるからである。
【００５５】
しかしながら、ホルダ１５と保持部１６との当接面に異物を挟み込み、ホルダ１５が保持部１６に正確に装着することができなかった場合、主軸の回転時に切削工具１４に振れ４１ａが発生することがある。
【００５６】
また、上述したように、ホルダ１５にはホルダ１５を保持孔１６ａに引っ張り込む方向に数百キログラム重の張力Ｐが加えられているため、ホルダ１５と保持部１６との当接面に異物を挟み込んでしまうと、ホルダ１５や保持部１６にキズが付いたり、歪んだりすることがある。すると、ホルダ１５や保持部１６の形状のバランスや重量のバランスが崩れ、主軸の回転時に振動が発生したり、切削工具１４に振れ４１ａが発生することがある。
【００５７】
このように、切削工具１４に振れ４１ａが発生した状態でワーク４０に対する加工を行うと、加工精度が低下してワーク４０の仕上寸法に誤差を生じることとなる。また、このようなワーク４０を量産してしまうおそれがある。
【００５８】
そこで、本実施形態に係る工作機械１００は、主軸の回転状態に応じて変動する駆動モータ１８の単位時間当たりの消費電力を電力センサ１０によって計測し、計測された消費電力に基づいて、以下の各工程１の１〜１の３を経ることによって、ホルダ１５と保持部１６との当接面における異物の挟み込みを精度良く検出するものである。図４（ａ）、（ｂ）に示すフローを参照して各工程について説明する。
【００５９】
（工程１の１）
ホルダ１５を保持部１６に装着し、ワーク４０に対する加工準備が整った状態にして、ワーク４０に対する加工前に主軸を常用回転域（例えば、毎分４０００〜５０００回転）で空回転させる（Ｓ１００、Ｓ２００）。このときの駆動モータ１８が消費する消費電力（単位時間当たり）を電力センサ１０によって計測し、これを基準消費電力とする（Ｓ１１０、Ｓ２１０）。基準消費電力は図示しない記憶手段等に記憶蓄積されて、基準消費電力に係るデータベースを構築する。なお、基準消費電力は本工程（Ｓ１００、Ｓ１１０、又はＳ２００、Ｓ２１０）を実行して得る代わりに、駆動モータ１８の定格消費電力等で代用してもよい。
【００６０】
ところで、このデータベースを基準消費電力と見なし、上記空回転時の消費電力を後述する実消費電力と見なせば、ワーク４０に対する加工前に当接面における異物の挟み込みの判定を行うことができる。
【００６１】
（工程１の２）
上記の常用回転域にてワーク４０に対して実際に加工を行う。このときの駆動モータ１８が実際に消費した単位時間当たりの実消費電力を電力センサ１０によって計測する（Ｓ１２０、Ｓ２２０）。なお、この実消費電力は図示しない記憶手段等に記憶蓄積されて実消費電力に係るデータベースを構築する。
【００６２】
（工程１の３）
比較判定装置１１にて、基準消費電力と実消費電力とに基づいて、ホルダ１５と保持部１６との当接面における異物の挟み込みを判定する。判定は以下のようにして行うことができる（工程１の３の１、及び１の３の２）。
【００６３】
発明者等の知見によると、ホルダ１５と保持部１６との当接面に異物を挟み込まず、主軸が軸４１を回転軸として正しく回転し、この状態でワーク４０を加工した場合、駆動モータ１８が加工時に実際に消費した実消費電力は基準消費電力と比較して大きく変動することがない。これに対し、ホルダ１５と保持部１６との当接面に異物を挟み込んでおり、主軸の回転時において、切削工具１４に振れ４１ａが発生した状態でワーク４０を加工した場合、駆動モータ１８が加工時に実際に消費した実消費電力は基準消費電力と比較して変動（増加）する。なお、この変動は、切削工具１４がワーク４０から受ける加工抵抗が増加するためであると考えられる。
【００６４】
（工程１の３の１）
そこで、実消費電力から取り出した出力波形に基づくピーク値が基準消費電力超えた場合（Ｓ１３０）、比較判定手段１１はホルダ１５と保持部１６との当接面に異物を挟み込んでいると判定する（Ｓ１４０）。なお、基準消費電力と比較する実消費電力は、ワーク４０の加工時に１回だけ抽出すればよいが、異物検知の精度を高めるために複数回抽出して、それらを平均したものを用いてもよい。
【００６５】
（工程１の３の２）
上記の工程１の３の１とは別の工程として、基準消費電力から取り出した出力波形に基づく単位時間における第１の波形積分値を算出する（Ｓ２３０）。さらに、実消費電力から取り出した出力波形に基づく単位時間における第２の波形積分値を算出（Ｓ２４０）する。そして、第１の波形積分値と第２の波形積分値とを比較し、第２の波形積分値が第１の波形積分値を超えたとき（Ｓ２５０）、すなわち、基準消費電力より実消費電力の方が大きくなったとき、比較判定手段１１はホルダ１５と保持部１６との当接面に異物を挟み込んでいると判定する（Ｓ２６０）。なお、第２の波形積分値はワークの加工時に１回抽出すればよいが、異物検知の精度を高めるために複数回抽出して平均したものを第２の波形積分値としてもよい。
【００６６】
ところで、上記の工程１の１、及び１の２は、工作機械１００の主軸や軸受部材２４等に発生した損傷の事前、又は早期の発見に応用することができる。これにより、主軸や軸受部材２４等に発生した損傷の拡大を防ぐことが可能となるとともに、ワーク４０に与える影響を最小限に食い止めることができる。具体的には以下の通りである。
【００６７】
（工程１の１の応用）
ワーク４０の加工前に主軸を常用回転域で空回転させ、このときの駆動モータ１８が消費する消費電力が、上記の基準消費電力に係るデータベースに基づく数値範囲から外れた場合には、工作機械１００の主軸や軸受部材２４等が損傷していることがある。主軸や軸受部材２４等に損傷が発生していると、これらが抵抗源となり駆動モータ１８が実際に消費する実消費電力が増大するためである。
【００６８】
（工程１の２の応用）
工作機械１００の稼働中（ワーク４０の加工中）に駆動モータ１８が実際に消費した実消費電力が変動して、上記の基準消費電力データベースに基づく数値範囲から外れた場合、工作機械１００の主軸や軸受部材２４等に何等かの損傷が発生した可能性がある。
【００６９】
これは、例えば、切削工具１４がワーク４０の加工中に折損すると、ワーク４０から受ける加工抵抗が減少し、これに伴って、実消費電力が減少する（上記の数値範囲から外れる）ためである。また、主軸や軸受部材２４が損傷すると、これらが抵抗源となり、実消費電力は増大する（上記の数値範囲から外れる）ためである。
【００７０】
これらの場合、直ちに工作機械１００の稼働を停止させることで、発生した損傷の拡大を防ぐことができるとともに、ワーク４０に与える影響を最小限に食い止めることができる。
【００７１】
ところで、挟み込んだ異物や損傷の度合いがごく小さいものであった場合、ワーク４０の加工前や加工時には、これらが発見されることなくワーク４０に対する加工を終了することが考えられる。しかしながら、本実施形態に係る工作機械１００では、異物の挟み込みや損傷の判定は、ワーク４０に対する加工終了後（切削工具１４の交換時）にも行うことができる。すなわち、ワーク４０に対する加工終了後（切削工具１４の交換時）に、基準消費電力に係るデータベースと実消費電力に係るデータベースとを比較して、両データに違いが生じていれば、異物の挟み込みや損傷を疑うことができる。異物の挟み込みや損傷の疑いがあれば、ホルダ１５と保持部１６との当接面やワーク４０の仕上寸法について検査する切っ掛けとすることができる。
【００７２】
なお、本実施形態では、工作機械の一例としてマシニングセンタを示したが、これに限らず、本発明を旋盤に適用することもできる。すなわち、切削工具１４の代わりに加工対象となるワークをホルダ１５に取り付けて、主軸とともにワークを回転させつつ移動させ、固定された切削工具でワークに対して切削加工を施すようにしてもよい。
【００７３】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る工作機械（一例としてマシニングセンタ）１１０について、その概略断面を示す図２を用いて説明する。
【００７４】
本実施形態に係る工作機械１１０は、主軸の回転に伴って発生する振動に係る振動量を計測する振動センサ２０をハウジング２２に設置し、振動センサ２０によって計測された振動量に基づいて、以下の各工程（工程２の１〜２の３）を経ることによって、ホルダ１５と保持部１６との当接面における異物の挟み込みを精度良く検出するものである。なお、振動センサ２０は、３次元の各方向の振動を計測可能な３次元振動センサが好適であるが、１次元振動センサを３つ配置して３方向の振動を計測してもよい。図５（ａ）、（ｂ）に示すフローを参照して各工程について説明する。
【００７５】
（工程２の１）
ホルダ１５を保持部１６に装着し、ワーク４０に対する加工準備が整った状態にして、ワーク４０に対する加工前に主軸を空回転させる（Ｓ３００、Ｓ４００）。このときに発生する振動に係る振動量を振動センサ２０によって計測し、これを基準振動量とする（Ｓ３１０、Ｓ４１０）。基準振動量は図示しない記憶手段等に記憶蓄積されて、基準振動量に係るデータベースを構築する。なお、最も大きい振動量を基準振動量とするために、上記の空回転は駆動モータ１８の許容最高回転数で行うことが望ましい。
【００７６】
ところで、このデータベースを基準振動量と見なし、上記空回転時に発生する振動に係る振動量を後述する実振動量と見なせば、ワーク４０に対する加工前に当接面における異物の挟み込みの判定を行うことができる。
【００７７】
（工程２の２）
常用回転域にてワーク４０に対して実際に加工を行う。この加工に伴って発生する振動に係る振動量を振動センサ２０によって計測し、これを実振動量とする（Ｓ３２０、Ｓ４２０）。実振動量は図示しない記憶手段等に記憶され、蓄積されて実振動量に係るデータベースを構築する。
【００７８】
（工程２の３）
比較判定装置１１にて、基準振動量と実振動量とに基づいて、ホルダ１５と保持部１６との当接面における異物の挟み込みを判定する。判定は以下のようにして行うことができる（工程２の３の１、及び２の３の２）。
【００７９】
発明者等の知見によると、ホルダ１５と保持部１６との当接面に異物を挟み込まず、主軸が軸４１を回転軸として正しく回転し、この状態でワーク４０を加工した場合、発生する実振動量は基準振動量と比較して大きく変動することはない。これに対し、ホルダ１５と保持部１６との当接面に異物を挟み込んでおり、主軸の回転時において、切削工具１４に振れ４１ａが発生した状態でワーク４０を加工した場合、実振動量は基準振動量と比較して変動（増加）する。この変動は、切削工具１４がワーク４０から受ける加工抵抗が増加するためであると考えられる。
【００８０】
（工程２の３の１）
そこで、実振動量から取り出した出力波形に基づくピーク値が基準振動量を超えた場合（Ｓ３３０）、比較判定手段１１はホルダ１５と保持部１６との当接面に異物を挟み込んでいると判定する（Ｓ３４０）。なお、基準振動量と比較する実振動量は、ワーク４０の加工時に１回だけ抽出すればよいが、異物検知の精度を高めるために複数回抽出して、それらを平均したものを用いてもよい。
【００８１】
（工程２の３の２）
上記の工程２の３の１とは別の工程として、基準振動量から取り出した出力波形に基づく単位時間における第１の波形積分値を算出する（Ｓ４３０）。さらに、実振動量から取り出した出力波形に基づく単位時間における第２の波形積分値を算出（Ｓ４４０）する。そして、第１の波形積分値と第２の波形積分値とを比較し、第２の波形積分値が第１の波形積分値を超えたとき（Ｓ４５０）、比較判定手段１１はホルダ１５と保持部１６との当接面に異物を挟み込んでいると判定する（Ｓ４６０）。なお、第２の波形積分値はワークの加工時に１回抽出すればよいが、異物検知の精度を高めるために複数回抽出して平均したものを第２の波形積分値としてもよい。
【００８２】
ところで、上述の工程２の１、及び２の２は、工作機械１１０の主軸や軸受部材２４等に発生した損傷の事前、又は早期の発見に応用することができる。これにより、主軸や軸受部材２４等に発生した損傷の拡大を防ぐことが可能となるとともに、ワーク４０に与える影響を最小限に食い止めることができる。具体的には以下の通りである。
【００８３】
（工程２の１の応用）
ワーク４０の加工前に主軸を最高回転数で空回転させ、このときに発生する実振動量が、上記の基準振動量に係るデータベースに基づく数値範囲から外れた場合には、工作機械１１０の主軸や軸受部材２４等が損傷していることがある。
【００８４】
主軸や軸受部材２４に損傷が発生していると、回転軸に振れが発生したり軸受部材２４が摩擦抵抗となったりして、実振動量が変動するためである。
【００８５】
（工程２の２の応用）
工作機械１１０の稼働中（ワーク４０の加工中）に発生する振動に係る実振動量が変動して、上記の基準振動量に係るデータベースに基づく数値範囲から外れた場合、主軸や軸受部材２４等に何等かの損傷が発生した可能性がある。
【００８６】
これは、例えば、切削工具１４がワーク４０の加工中に折損すると、ワーク４０から受ける加工抵抗が減少し、実振動量が減少する（上記の数値範囲から外れる）ためである。この場合、直ちに工作機械１１０の稼働を停止させることで、発生した破損、損傷の拡大を防ぐことができるとともに、ワーク４０に与える影響を最小限に食い止めることができる。
【００８７】
ところで、挟み込んだ異物や損傷の度合いがごく小さいものであった場合、ワーク４０の加工前や加工時には、これらが発見されることなくワーク４０に対する加工を終了することが考えられる。しかしながら、本実施形態に係る工作機械１１０では、異物の挟み込みや損傷の判定は、ワーク４０に対する加工終了後（切削工具１４の交換時）にも行うことができる。すなわち、ワーク４０に対する加工終了後（切削工具１４の交換時）に、基準振動量に係るデータベースと実振動量に係るデータベースとを比較して、両データに違いが生じていれば、異物の挟み込みや損傷を疑うことができる。異物の挟み込みや損傷の疑いがあれば、ホルダ１５と保持部１６との当接面やワーク４０の仕上寸法について検査する切っ掛けとすることができる。
【００８８】
なお、本実施形態では、工作機械の一例してマシニングセンタを示したが、これに限らず、第１の実施形態と同様に、本発明を旋盤に適用することもできる。
【００８９】
（その他の実施形態）
本発明のその他の実施形態に係る工作機械（一例としてマシニングセンタ）１２０について、その概略断面を示す図３を用いて説明する。
。工作機械１２０は、駆動モータが稼働しているときの単位時間当たりの消費電力を計測する電力センサ１０、及び主軸の回転に伴って発生する振動に係る振動量を計測する振動センサ２０がハウジング２２に設置されている。電力センサ１０、及び振動センサ２０には、比較判定手段としての比較判定装置１１が接続されている。電力センサ１０、振動センサ２０が有する各機能については第１、第２の実施形態で説明した通りであるため、その説明を省略する。
【００９０】
本実施形態に係る工作機械１２０は、電力センサ１０、及び振動センサ２０を用いて、主軸の回転状態に応じて変動する駆動モータ１８の単位時間当たりの消費電力、及び主軸の回転に伴って発生する振動に係る振動量を計測し、これらに基づいて、ホルダ１５と保持部１６との当接面に挟み込んだ異物を検出するものである。
【００９１】
本実施形態に係る工作機械１２０では、異物の挟み込みを検出するにあたり、切削工具１４の種類（太さ、素材）、ワーク４０の素材、加工精度、主軸の回転数等に基づいて、比較判定装置１１の判定基準を適宜設定することができる。
【００９２】
例えば、ワーク４０に対して高い加工精度が要求される場合、第１の実施形態に係る工程１の２で計測した実消費電力から取り出した出力波形に基づくピーク値が工程１の１で計測した基準消費電力を超え、且つ、第２の実施形態に係る工程２の２で計測した実振動量から取り出した出力波形に基づくピーク値が工程２の１で計測した基準振動量を超えた場合に、工作機械１３０におけるホルダ１５と保持部１６との当接面に異物を挟み込んだと判定するように設定しておけば、異物の挟み込みを高い精度で検出できる。したがって、異物の挟み込みによる加工精度の低下を防ぐことができる。
【００９３】
なお、本実施形態では、工作機械の一例としてマシニングセンタの例を示したが、これに限らず、第１、第２の実施形態と同様に、本発明を旋盤に適用することもできる。
【００９４】
以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、数々の変形実施が可能である。また、本発明のうち従属請求項に係る発明においては、従属先の請求項の構成要件の一部を省略する構成とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る工作機械の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る工作機械の断面図である。
【図３】本発明のその他の実施形態に係る工作機械の断面図である。
【図４】駆動モータの消費電力に基づいて異物の挟み込みを検出するフローチャートである。
【図５】主軸の回転に伴って発生する振動量に基づいて異物の挟み込みを検出するフローチャートである。
【図６】従来の工作機械の断面図であり、（ａ）はリニアスケールを備えた工作機械、（ｂ）はギャップセンサを備えた工作機械である。
【符号の説明】
【００９６】
１０・・・電流センサ、１１・・・比較判定装置、１３・・・ドローバー、１３ａ・・・コレットチャック、１４・・・切削工具、１４ａ・・・切刃、１５・・・ホルダ、１６・・・保持部、１６ａ・・・保持孔、１８・・・駆動モータ、２０・・・振動センサ、２２・・・ハウジング、２４・・・軸受部材、２６・・・プルスタッド、２８・・・バネ、３０・・・異物、４０・・・ワーク、４２・・・ギャップセンサ、４４・・・リニアスケール
【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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