(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具が取り付けられたツールホルダを主軸に装着し、該主軸を回転駆動してワークを加工する工作機械において、
前記主軸に装着したツールホルダのフランジ外周面の変位を測定する測定手段と、
チャックミスがない状態で前記主軸に装着された前記ツールホルダ一周分のフランジ外周面の変位を前記測定手段で測定し、基本測定データとして取得する手段と、
前記基本測定データをフーリエ解析し、１山成分の振幅と位相を算出する手段と、
前記基本測定データをフーリエ解析して得られた１山成分の振幅を基本偏心量、位相を基本偏心方向とし、基本偏心ベクトルとして記憶する手段と、
前記基本測定データをフーリエ解析して得られた１山成分の振幅と位相とから正弦波を復元する手段と、
前記基本測定データから復元した正弦波データを引いた波形を算出し、セットアップ時磁気的パターンとして記憶する手段と、
前記主軸に装着された前記ツールホルダ一周分のフランジ外周面の変位を前記測定手段で測定し、測定データとして取得する手段と、
前記測定データをフーリエ解析し、１山成分の振幅と位相を算出する手段と、
前記測定データをフーリエ解析して得られた１山成分の振幅と位相とから正弦波を復元する手段と、
前記測定データから復元した正弦波データを引いた波形を算出し、加工時磁気的パターンとして記憶する手段と、
前記加工時磁気的パターンと前記セットアップ時磁気的パターンとを比較し、前記測定データの位相補正を行う手段と、
位相補正した前記測定データをフーリエ解析し、１山成分の振幅と位相を算出する手段と、
位相補正した前記測定データをフーリエ解析して得られた１山成分の振幅を測定偏心量、位相を測定偏心方向とし、測定偏心ベクトルとして記憶する手段と、
前記測定偏心ベクトルと前記基本偏心ベクトルとの差を真の偏心ベクトルとして算出する手段と、
前記真の偏心ベクトルの大きさを真の偏心量として算出する手段と、
前記真の偏心量に基づいて工作機械の異常を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記工作機械は、前記ツールホルダを工具マガジンから自動で取り出して主軸に装着す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】
前記工具マガジンにセットされているツールホルダのうちユーザが必要とする全てのツールホルダに対して前記基本偏心ベクトルと前記セットアップ時磁気的パターンの測定が行われ、各ツールホルダに固有のデータとして記憶され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】
ツールホルダに対応して予め設定された偏心量の許容値を記憶する許容値記憶手段を備え、前記判定手段は、前記真の偏心量と前記許容値とを比較し、前記真の偏心量が許容値を超えている場合に工作機械の異常と判定することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の工作機械。
【請求項５】
前記ツールホルダのフランジ外周面に切欠きが形成されている場合において、
前記基本測定データの切欠き部分のデータを補完する手段と、
前記測定データの切欠き部分のデータを補完する手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の工作機械。
【請求項６】
前記基本偏心量の測定を複数回実施する手段と、
複数回実施して得られた前記基本偏心量の平均値を算出する手段と、
を備え、算出された平均値を基本偏心量とすることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の工作機械。
【請求項７】
前記基本偏心量の平均値を算出する手段は、複数回実施して得られた前記基本偏心量の中からあらかじめ設定された基準値を超えるものを除外して平均値を算出す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】
前記真の偏心量の測定を複数回実施する手段と、
複数回実施して得られた前記真の偏心量の平均値を算出する手段と、
を備え、算出された平均値を真の偏心量とすることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７に記載の工作機械。
【請求項９】
前記真の偏心量の平均値を算出する手段は、複数回実施して得られた前記真の偏心量の中からあらかじめ設定された基準値を超えるものを除外して平均値を算出することを特徴とする請求項８に記載の工作機械。
【請求項１０】
前記真の偏心量の測定を複数回実施する手段と、
複数回実施して得られた前記真の偏心量の標準偏差を算出する手段と、
算出された標準偏差が、あらかじめ設定された設定値を超えている場合に工作機械の異常と判断する判断手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９に記載の工作機械。
【請求項１１】
前記測定手段は、
所定の測定点から前記ツールホルダのフランジ外周面までの距離を測定する測距手段と、
前記ツールホルダの回転角度に対応させて前記測距手段の測定データを記憶する測定データ記憶手段と、
からなることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０に記載の工作機械。
【請求項１２】
前記測距手段は、前記主軸が取り付けられたヘッドに取り付けられ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】
前記測距手段は、前記主軸が取り付けられたヘッド以外の個所に取り付けられ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】
前記測距手段は、渦電流センサであることを特徴とする請求項１０、１１、１２又は１３に記載の工作機械。
【請求項１５】
前記測定手段が、前記主軸に装着したツールホルダのフランジ外周面に代えて、前記主軸に装着したツールホルダの工具の刃先の変位を測定することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は工作機械に係り、特にマシニングセンタ（ＭＣ）において自動で工具のチャックミスを検出する工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＣは、加工工程に従って各種工具を自動的に選択し、主軸に自動で装着して多種類の加工を行う装置である。このＭＣにおいて、工具の交換は自動工具交換（ＡＴＣ：オートツールホルダチェンジ）装置で行われ、ＡＴＣ装置は工具が取り付けられたツールホルダを工具マガジンから自動で取り出し、主軸に自動で装着する。
【０００３】
ここで、図１５（ａ）に示すように、工具１を把持するツールホルダ２は、円錐状の嵌合部２Ａを有しており、この嵌合部２Ａを主軸３に形成された円錐状の被嵌合部３Ａに嵌合させて装着されるが、同図（ｂ）に示すように、この嵌合部分に切り屑４などが付着すると、軸が曲がって装着される。そして、この状態で加工を行うと、工具１に振れが発生し、ワークの加工精度が著しく低下するという欠点がある。
【０００４】
従来、このようなツールホルダのチャックミスは、たとえば主軸に装着されたツールホルダの工具先端にレーザー光を照射し、所定の位置に工具の先端が有るか無いかを検出することにより検出していた。すなわち、ツールホルダにチャックミスがなければ、工具の先端は常に所定の位置に有るはずであり、この工具の先端が所定の位置に無いことをもってチャックミスと判断するようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、工具の先端の有無をレーザー光で検出する従来の方法は、ＭＣのようにクーラントを大量に使用する状況下では、クーラントによってレーザー光が遮られやすく、検出ミスが発生しやすいという欠点がある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、簡単かつ確実にチャックエラーを検出できる工作機械を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、工具が取り付けられたツールホルダを主軸に装着し、該主軸を回転駆動してワークを加工する工作機械において、前記主軸に装着したツールホルダのフランジ外周面の変位を測定する測定手段と、チャックミスがない状態で前記主軸に装着された前記ツールホルダ一周分のフランジ外周面の変位を前記測定手段で測定し、基本測定データとして取得する手段と、前記基本測定データをフーリエ解析し、１山成分の振幅と位相を算出する手段と、前記基本測定データをフーリエ解析して得られた１山成分の振幅を基本偏心量、位相を基本偏心方向とし、基本偏心ベクトルとして記憶する手段と、前記基本測定データをフーリエ解析して得られた１山成分の振幅と位相とから正弦波を復元する手段と、前記基本測定データから復元した正弦波データを引いた波形を算出し、セットアップ時磁気的パターンとして記憶する手段と、前記主軸に装着された前記ツールホルダ一周分のフランジ外周面の変位を前記測定手段で測定し、測定データとして取得する手段と、前記測定データをフーリエ解析し、１山成分の振幅と位相を算出する手段と、前記測定データをフーリエ解析して得られた１山成分の振幅と位相とから正弦波を復元する手段と、前記測定データから復元した正弦波データを引いた波形を算出し、加工時磁気的パターンとして記憶する手段と、前記加工時磁気的パターンと前記セットアップ時磁気的パターンとを比較し、前記測定データの位相補正を行う手段と、位相補正した前記測定データをフーリエ解析し、１山成分の振幅と位相を算出する手段と、位相補正した前記測定データをフーリエ解析して得られた１山成分の振幅を測定偏心量、位相を測定偏心方向とし、測定偏心ベクトルとして記憶する手段と、前記測定偏心ベクトルと前記基本偏心ベクトルとの差を真の偏心ベクトルとして算出する手段と、前記真の偏心ベクトルの大きさを真の偏心量として算出する手段と、前記真の偏心量に基づいて工作機械の異常を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする工作機械を提供する。
【０００８】
本発明によれば、主軸に装着したツールホルダのフランジ外周面の変位を測定し、その測定データから工作機械の異常を判定する。これにより、確実にツールホルダのチャックミスを検出できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る工作機械の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１０】
図１は、本発明に係る工作機械に組み込まれたチャックミス検出装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。このチャックミス検出装置１０は、ＡＴＣ装置で主軸３に装着されたツールホルダ２のチャックミスを自動で検出する装置であり、主としてセンサ１２とデータ処理装置１４とで構成されている。
【００１１】
センサ１２は、主軸３が取り付けられたヘッド５にブラケット６を介して取り付けられている。このセンサ１２は渦電流センサであり、主軸３に装着されたツールホルダ２のフランジ部２Ｂの外周面までの距離ｄを電気信号として検出する。
【００１２】
データ処理装置１４は、センサ１２で測定された測定データに基づきツールホルダ２のチャックミスを検出するもので、Ａ／Ｄコンバータ１６、ＣＰＵ１８、メモリ２０、入出力回路２２等を備えている。
【００１３】
Ａ／Ｄコンバータ１６は、センサ１２から出力された距離ｄを示す電気信号をディジタル信号に変換してＣＰＵ１８に出力する。ＣＰＵ１８は、このディジタル信号に変換されたセンサ１２の測定データに基づいてツールホルダ２の偏心量Ｔを算出する。そして、その算出した偏心量Ｔと予めメモリ２０に記憶された許容値Ｓとを比較し、偏心量Ｔが許容値Ｓを超えている場合にチャックミスと判定する。そして、その結果を入出力回路２２を介してＭＣを制御するＭＣ制御装置２４に出力する。
【００１４】
上記のようにＣＰＵ１８は、センサ１２で測定された距離ｄの測定データに基づきツールホルダ２の偏心量Ｔを算出するが、この演算処理は次のように行われる。
【００１５】
まず、ＣＰＵ１８は、入出力回路２２を介してＭＣ制御装置２４から測定開始の指令を受ける。そして、センサ１２から出力される距離ｄの測定データをツールホルダ２の回転角度θに対応させてメモリ２０に記憶する。この測定はツールホルダ一周分行う。ツールホルダ一周分の距離ｄの測定データはグラフ表示すると例えば図２のようになる。
【００１６】
次に、ＣＰＵ１８は、メモリ２０に記憶されたツールホルダ一周分の距離ｄの測定データをＦＦＴ解析する。すなわち、ツールホルダ一周分の測定データをフーリエ解析し、各周波数の成分に分解する。
【００１７】
なお、ＦＦＴ解析は測定と同時に実行してもよい。ＦＦＴ解析の結果をパワースペクトル表示すると例えば図３のようになる。
【００１８】
ここで、上記のようにＦＦＴ解析された各周波数成分のうち基本波周波数成分（１山成分）の振幅値がツールホルダ２の偏心量の２倍と見なせるので、ＣＰＵ１８は上記ＦＦＴ解析の結果から基本波周波数成分を抽出し、その振幅値を算出してツールホルダ２の偏心量Ｔを取得する。そして、この得られた偏心量Ｔに基づいてチャックミスの判定を行う。
【００１９】
次に、前記のごとく構成された本実施の形態のチャックミス検出装置１０によるツールホルダ２のチャックミス検出方法を図４に示すフローチャートに従って説明する。
【００２０】
チャックミス検出装置１０は、ＭＣの運転始動とともに起動される（ステップＳ１）。ＡＴＣ装置により工具の交換（ＡＴＣ）が行われると（ステップＳ２）、ＭＣ制御装置２４は、主軸を予め設定済みの回転数で回転させる（ステップＳ３）。
【００２１】
センサ１２は、この回転するツールホルダ２のフランジ部２Ｂの外周面までの距離ｄを測定する。ＣＰＵ１８は、このセンサ１２で測定された距離ｄの測定データをツールホルダ２の回転角度θに対応させてメモリ２０に記憶する。
【００２２】
測定はツールホルダ一周分行われ（ステップＳ４）、ツールホルダ一周分の測定データが得られる。
【００２３】
ＣＰＵ１８は、メモリ２０に記憶された測定データをＦＦＴ解析し、１山成分を抽出して、その振幅値を算出する。この１山成分の振幅値は、ツールホルダ２の偏心量Ｔの２倍と等しいので、これにより、ツールホルダ２の偏心量Ｔが取得される（ステップＳ６）。ＣＰＵ１８は、得られた偏心量Ｔと許容値Ｓとを比較し、チャックミスの有無を判定する（ステップＳ７）。
【００２４】
なお、ＦＦＴ解析は測定と同時に実行するようにしてもよい。また、許容値Ｓは、ＭＣの運転始動に先立ち、オペレータが入力装置（不図示）から入力しておく。入力された許容値Ｓはメモリ２０に記憶される。また、この許容値Ｓは、ユーザーの必要とする加工精度に基づいて設定し、ツールホルダ２の偏心に基づく振れの許容範囲内で適宜最適なものを選択して設定する。
【００２５】
判定結果はＭＣ制御装置２４に出力され、ＭＣ制御装置２４は、正常にチャックされたと判定された場合（偏心量Ｔ＜許容値Ｓ）には（ステップＳ８）、そのまま加工を開始する（ステップＳ９）。一方、チャックミスと判定された場合（偏心量Ｔ≧許容値Ｓ）には（ステップＳ１０）、オートツールホルダチェンジ（ＡＴＣ）をしなおす（ステップＳ１１）。この場合、ＡＴＣしなおされたツールホルダ２に対して再びチャックミスの検出をやり直す。
【００２６】
なお、チャックミスの場合はツールホルダ２と主軸３との嵌合部分に切り粉を挟み込んだ可能性が考えられるので、この場合は主軸３の被嵌合部３Ａ内にエア等を噴出し、切り粉を除去する。
【００２７】
以上説明したように、本実施の形態のチャックミス検出装置１０によれば、ツールホルダ２の偏心量を測定し、その偏心量に基づいてツールホルダ２のチャックミスを検出するので、正確にツールホルダ２のチャックミスを検出することができる。また、装置構成も極めてシンプルであり、複雑な制御を必要としないので簡単に検出を行うことができる。
【００２８】
次に、本発明に係る工作機械の第２の実施の形態について説明する。なお、使用する装置は上述した第１の実施の形態と同じものを使用する。
【００２９】
上記第１の実施の形態は、センサ１２の測定点であるツールホルダ２のフランジ部２Ｂが円形の場合であるが、一般にツールホルダ２のフランジ部２Ｂには、図５に示すようにチャックのための切欠き２Ｃ、２Ｃが形成されている。
【００３０】
第２の実施の形態のチャックミス検出方法は、測定点であるツールホルダ２のフランジ部２Ｂに切欠き２Ｃ、２Ｃが形成されている場合の検出方法である。
【００３１】
ツールホルダ２のフランジ部２Ｂに切欠き２Ｃ、２Ｃが２箇所ある場合、ツールホルダ一周分の測定データはグラフ表示すると例えば図６（ａ）のようになる。同図に示すように、測定データは２つの切欠き２Ｃ、２Ｃの部分で急激に変化する。この切欠き２Ｃ、２Ｃの部分の測定データを例えば直線補完により補正する。図６（ｂ）は、切欠き２Ｃ、２Ｃの部分を直線補完した後の測定データをグラフ表示したものである。
【００３２】
このように、センサ１２の測定点であるツールホルダ２のフランジ部２Ｂに切欠き２Ｃ、２Ｃがある場合は、切欠き２Ｃ、２Ｃの部分の測定データを補完し、この補完された測定データに対してＦＦＴ解析を行い（図６（ｃ））、１山成分を抽出して偏心量（振幅値）Ｔを算出する。そして、その算出結果に基づきチャックミスの判定を行う。これにより、フランジ部に切欠きを有するツールホルダに対しても有効にチャックミスの検出を行うことができる。
【００３３】
次に、本発明に係る工作機械の第３の実施の形態について説明する。なお、使用する装置は、第１の実施の形態の装置と同じものを使用する。
【００３４】
センサとして渦電流センサを使用した場合、磁化の影響やツールホルダの測定部分の肉厚（面積）の変化の影響などにより、ツールホルダの形状が真円とならない場合がある。この状態で偏心量を算出すると誤差が含まれてしまい、検出精度を低下させるおそれがある。
【００３５】
そこで、より高い精度で検出を行うために、次の方法でチャックミスを検出する。すなわち、図７に示すように、チャックミスがない状態で装着されたツールホルダ２の偏心量を予め測定しておき、これをツールホルダ固有の基本偏心量とみなして記憶しておく。そして、この基本偏心量とＡＴＣ時に測定した測定偏心量とを比較して真の偏心量を算出し、その算出した真の偏心量に基づいてチャックミスの判定を行う。
【００３６】
以下、この第３の実施の形態のチャックミス検出方法を図８及び図９に示すフローチャートに従って説明する。
【００３７】
まず、基本偏心量を検出するためにセットアップを行う（ステップＳ２０）。セットアップは、図８に示すフローチャートに従ってＭＣの運転開始前に行われる。
【００３８】
まず、ツールホルダ２を主軸３に装着する。運転開始前であることから切り粉を挟み込むようなことはなく、ツールホルダ２は主軸３にチャックミスなく装着される。この状態でツールホルダ２を回転させ、センサ１２によりツールホルダ一周分の距離ｄの変化を測定する（ステップＳ２１）。切欠きを有するツールホルダ一周分の距離ｄの測定データはグラフ表示すると例えば図１０（ａ）のようになる。
【００３９】
次に、ツールホルダ２に切欠きがある場合には、図１０（ｂ）に示すように、２つある切欠き２Ｃ、２Ｃのうち何れか一方の切欠き２Ｃの中央が０°になるように測定データを位相補正する（ステップＳ２２）。そして、図１０（ｃ）に示すように、２つある切欠き２Ｃ、２Ｃの部分の測定データを補正する（ステップＳ２３）。ここでは、直線補完により測定データを補正する。
【００４０】
なお、ツールホルダ２に切欠きがない場合は、上記の位相補正（ステップＳ２２）と切欠き補正（ステップＳ２３）の処理は行わず、次の処理（ステップＳ２４）に移行する。
【００４１】
次に、測定データをＦＦＴ解析し、１山成分の振幅と位相（角度）を算出する。そして、図１２（ａ）に示すように、この振幅から算出した偏心量と位相をそれぞれ基本偏心量ｕ、基本偏心方向α（以下『基本偏心ベクトルＵ』という。）としてメモリ２０に記憶する（ステップＳ２４）。
【００４２】
次に、図１０（ｄ）に示すように、算出した１山成分の振幅と位相とから正弦波を復元する。そして、図１０（ｃ）に示す切欠き補正後の測定データ（元データ）から復元した正弦波データを引いた波形を算出する（図１０（ｅ）の波形）。この算出した波形を測定した点列データの磁気的凹凸のパターンとみなし、メモリ２０に記憶する（ステップＳ２５）。
【００４３】
以上によりセットアップ作業が完了する（ステップＳ２６）。なお、このセットアップ作業は工具マガジンにセットされているツールホルダのうちユーザーが必要とするすべてのツールホルダに対して行い、各ツールホルダの固有のデータとしてメモリ２０に記憶する。
【００４４】
ＭＣの運転が開始されると、図９に示すフローチャートに従ってツールホルダのチャックミスの検出が行われる（ステップＳ３０）。
【００４５】
ＡＴＣ装置により工具の交換が行われると（ステップＳ３１）、主軸３に装着されたツールホルダ２が規定の回転数で回転し（ステップＳ３２）、ツールホルダ一周分のデータがセンサ１２によって測定される（ステップＳ３３）。そして、ツールホルダ２に切欠きがある場合には、その測定データに対して切欠き補正が行われ（ステップＳ３４）、その後、磁気的凹凸パターンが求められる（ステップＳ３５）。なお、ツールホルダ２に切欠きがない場合は切欠き補正の処理（ステップＳ３４）は不要である。
【００４６】
なお、測定データを取得する方法、及び、ツールホルダ２に切欠きがある場合における切欠き補正の方法は、上記第１、第２の実施の形態の場合と同じであり、また、磁気的凹凸パターンを求める方法は上述したセットアップ時と同じである。
【００４７】
次に、図１１に示すように、算出した磁気的凹凸パターン（加工時磁気的パターン）と、メモリ２０に記憶されたセットアップ時の磁気的凹凸パターン（セットアップ時磁気的パターン）とを比較し、算出した磁気的凹凸パターンのうち、どの位置が０°に位置するかを決定する。
【００４８】
なお、ツールホルダ２に切欠きがある場合は、ここで、２つある切欠き２Ｃ、２Ｃのうち何れが０°に位置するかを決定する。そして、その決定した位置が０°となるように、切欠き補正した測定データの位相補正を行う（ステップＳ３７）。
【００４９】
次に、位相補正した測定データをＦＦＴ解析し、１山成分の振幅と位相を算出する。そして、図１２（ｂ）に示すように、この振幅から算出した偏心量と位相をそれぞれ測定偏心量ｖ、測定偏心方向β（以下、『測定偏心ベクトルＶ』という。）としてメモリ２０に記憶する（ステップＳ３８）。
【００５０】
次に、図１２（ｃ）に示すように、算出した測定偏心ベクトルＶと、メモリ２０に記憶されている基本偏心ベクトルＵとの差をベクトル演算により算出する（ステップＳ３９）。そして、その算出したベクトルを真の偏心ベクトルＲとし、真の偏心ベクトルＲの大きさｒを求め（ステップＳ４０）、これを真の偏心量ｒとし、この真の偏心量ｒに基づきチャックミスの判定を行う（ステップＳ４１）。すなわち、真の偏心量ｒと許容値Ｓとを比較し、真の偏心量ｒが許容値Ｓを超えている場合をチャックミスと判断する。
【００５１】
この結果、正常にチャックされたと判定された場合（偏心量ｒ＜許容値Ｓ）には（ステップＳ４２）、そのまま加工を開始し（ステップＳ４３）、チャックミスと判定された場合（偏心量ｒ≧許容値Ｓ）には（ステップＳ４４）、オートツールホルダチェンジ（ＡＴＣ）をしなおす（ステップＳ４５）。
【００５２】
このように、本実施の形態のチャックミス検出方法では、ツールホルダ固有の偏心量を取り除いた真の偏心量ｒに基づいてチャックミスの判定を行うようにしているので、より正確なチャックミスの検出を行うことができる。
【００５３】
なお、本実施の形態では、真の偏心ベクトルＲから、偏心方向が特定できるので、噛み込んだ切り粉等の位置も特定することができる。したがって、この特定した位置に対してエア等を重点的に吹きつけることにより、切り粉等の除去を容易に行うことができる。
【００５４】
なお、上述した一連の実施の形態では、偏心量（基本偏心量、真の偏心量を含む）の測定は１回だけであるが、この偏心量の測定を複数回実施し、その平均値を『真の測定偏心量』とみなしてチャックミスの判定を行うようにしてもよい。これにより、信頼性が向上し、より正確にチャックミスの判定を行うことができるようになる。
【００５５】
なお、この場合において、図１３に示すように、他の測定データと極端に値が異なる測定データがある場合には、この測定データを削除して平均値を算出する。すなわち、あらかじめ基準値Ｑ1 、Ｑ2 を設定しておき、この基準値Ｑ1 、Ｑ2 を超える測定データは削除して平均値を算出する。これにより、より正確に偏心量を算出することが可能になる。
【００５６】
また、この複数回測定した偏心量の測定データのバラツキが大きい場合には、チャックミス又はＭＣに異常があると考えられるので、このような場合はＭＣの異常と判定するようにしてもよい。
【００５７】
すなわち、上記のように複数回測定した偏心量の測定データの統計的にバラツキを表す指標値である標準偏差を算出し、この標準偏差が予め設定した設定値を超えている場合は、ＭＣの異常と判定し、ＭＣ制御装置２４に結果を出力する。ＭＣ制御装置２４は、この結果に基づき例えば警報を発したり、ＭＣの運転を停止したりする。
【００５８】
また、上記一連の実施の形態では、センサ１２として渦電流センサを用いているが、ある特定の測定点からツールホルダ２の外周面までの距離を測定できるセンサであれば渦電流センサに限らず、他のセンサを用いてもよい。この場合、渦電流センサのように非接触式のセンサに限らず、接触式のセンサを用いてもよい。
【００５９】
また、上記一連の実施の形態では、ＣＰＵ１８がチャックミスと判定した場合は、ＡＴＣをしなおすようにしているが、ＡＴＣをしなおしてもチャックミスが生じる場合は運転停止等の処理を行うようにすることもできる。すなわち、ＣＰＵ１８は、チャックミスの回数をカウントするようにし、チャックミスが連続して起こった場合は、ＭＣの運転停止等の処理を行うようにＭＣ制御装置２４に指令する。これにより、ＭＣ自体の異常を早期に発見できる。なお、この場合、あらかじめオペレータが規定値を設定しておき、チャックミスの連続回数が規定値を上回った場合にＭＣの運転停止や警報等の指令を出すようにする。
【００６０】
また、本実施の形態では、ツールホルダの外周の変位を測定し、その測定データをＦＦＴ解析して１山成分を抽出し、その振幅値を求めることにより、偏心量を取得するようにしているが、偏心量を取得する方法は、この方法に限定されるものではない。
【００６１】
さらに、本実施の形態では、測定データをＦＦＴ解析して１山成分を抽出し、その振幅値を求めることにより、偏心量を取得するようにしているが、測定データの最大値と最小値を求め、その差から偏心量を算出してツールホルダの偏心量を取得するようにしてもよい。
【００６２】
また、本実施の形態では、センサ１２の測定点としてツールホルダ２のフランジ部２Ｂを使用しているが、センサ１２の測定点は、これに限定されるものではなく、測定状況等に応じて適宜変更してもよい。たとえば、図１４に示すように、工具１の刃先（被加工物を切削する個所）を測定点とするようにしてもよい。このように、工具１の刃先を測定点とすることにより、直接加工を行う部分の偏心量を測定できるので、より確実にチャックミスを検出することができる。
【００６３】
また、本実施の形態では、センサ１２をヘッド５に取り付けているが、センサ１２の設置場所は、これに限定されるものではなく、ヘッド５以外の個所に取り付けてもよい。たとえば、センサ１２をヘッド５以外の所定の位置に固定しておき、このセンサ１２の測定位置にヘッド５が移動してチャックミスの検出を実施するようにしてもよい。ヘッド以外のセンサ１２の設置位置としては、たとえばＭＣの第１原点（機械加工時にヘッド５が必ず位置する座標上の基準点（始動点））に設置したり、その他任意の位置に設置することができる。この場合、より安定した高精度な測定を確保するために、センサ１２がクーラントの影響を受けない位置（クーラントがかからない位置）に設置することが好ましい。
【００６４】
また、本実施の形態では、本発明をＭＣに適用した例で説明したが、本発明はＭＣに限らず、ＡＴＣ装置を用いる工作機械であれば、いかなる工作機械にも適用することができる。
【００６５】
なお、上述した一連の実施の形態では、主軸に装着したツールホルダの偏心量を測定し、この偏心量に基づいてチャックミスを検出するようにしているが、ここでいう「偏心量」は工具の「振れ」と同義であり、ツールホルダの偏心量の測定により、工具の振れが測定される。また、同様に「変位」と「偏心量」は同義であり、「変位」と「振れ」も同義である。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、主軸に装着したツールホルダの偏心量を測定し、その偏心量が予め設定した許容値を超えていることをもってチャックミスと判定する。これにより、確実にツールホルダのチャックミスを検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】チャックミス検出装置の第１の実施の形態を示すブロック図
【図２】ツールホルダ一周分の測定データのグラフ
【図３】ＦＦＴ解析の結果をパワースペクトル表示したグラフ
【図４】第１の実施の形態のチャックミス検出方法の処理手順を示すフローチャート
【図５】フランジ部に切欠きを有するツールホルダの平面図
【図６】（ａ）はフランジ部に切欠きを有するツールホルダの測定データのグラフ、（ｂ）は補正した測定データのグラフ、（ｃ）はＦＦＴ解析の結果をパワースペクトル表示したグラフ
【図７】第３の実施の形態のチャックミス検出方法の概念図
【図８】セットアップ時のフローチャート
【図９】検出時のフローチャート
【図１０】（ａ）はチャックミスがない状態で装着されたツールホルダ一周分の測定データのグラフ、（ｂ）は位相補正した測定データのグラフ、（ｃ）は切欠き補正した測定データのグラフ、（ｄ）は復元した正弦波を表すグラフ、（ｅ）は磁気的凹凸パターンを表すグラフ
【図１１】位相補正時の概念図
【図１２】ベクトル演算の概念図
【図１３】複数回測定を実施した偏心量の測定データのグラフ
【図１４】チャックミス検出装置のその他の実施の形態を示すブロック図
【図１５】ツールホルダの説明図
【符号の説明】
１…工具、２…ツールホルダ、２Ａ…嵌合部、２Ｂ…フランジ部、２Ｃ…切欠き、３…主軸、３Ａ…被嵌合部、４…切り粉、１０…チャックミス検出装置、１２…センサ、１４…データ処理装置、１６…Ａ／Ｄコンバータ、１８…ＣＰＵ、２０…メモリ、２２…入出力回路、２４…ＭＣ制御装置、ｄ…距離、θ…回転角度、Ｔ…偏心量、Ｓ…許容値、θ…回転角度、Ｕ…基本偏心ベクトル、ｕ…基本偏心量、α…基本偏心方向、Ｖ…測定偏心ベクトル、ｖ…測定偏心量、β…測定偏心方向β、Ｒ…真の偏心ベクトル、ｒ…真の偏心量
【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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【図１５】
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