(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具ホルダに保持された状態で使用される転削工具であって、
端部が前記工具ホルダに取り付けられるシャフト部と、
前記シャフト部における前記端部とは反対側の端部に設けられる刃取付部または刃部と、
前記シャフト部に取り付けられる複数のセンサとを備え、
前記複数のセンサは、
計測方向に前記シャフト部の外周面の接線方向が含まれる２以上の加速度センサと、
測定方向が前記シャフト部の軸方向である２以上の歪センサと、を含む、転削工具。
【請求項２】
前記２以上の加速度センサは、前記シャフト部の回転軸を法線とする同一の平面内に設けられ、
前記２以上の歪センサは、前記シャフト部の回転軸を法線とする同一の平面内に設けられる、請求項１に記載の転削工具。
【請求項３】
前記２以上の加速度センサは、前記シャフト部の回転軸を中心として同心円状に配置され、
前記２以上の歪センサは、前記シャフト部の回転軸を中心として同心円状に配置される、請求項１または請求項２に記載の転削工具。
【請求項４】
前記２以上の加速度センサと前記２以上の歪センサは、前記シャフト部の軸方向における同じ位置に配置される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の転削工具。
【請求項５】
前記２以上の加速度センサは、前記シャフト部の軸方向における第１位置に配置され、
前記２以上の歪センサは、前記シャフト部の軸方向における前記第１位置とは異なる第２位置に配置される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の転削工具。
【請求項６】
前記２以上の加速度センサは、前記シャフト部の回転軸に対して点対称となる位置に設けられる、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の転削工具。
【請求項７】
前記２以上の加速度センサと前記２以上の歪センサは、前記シャフト部の回転軸に対して周方向において交互に設けられる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の転削工具。
【請求項８】
前記２以上の歪センサは、前記シャフト部の周方向において９０度ずつずれた位置にそれぞれ配置される４つの歪センサを含む、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の転削工具。
【請求項９】
前記複数のセンサは、さらに、温度センサおよび音センサの少なくともいずれか一方を含む、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の転削工具。
【請求項１０】
前記転削工具は、さらに、前記シャフト部に取り付けられるハウジングを備え、前記ハウジングは、前記センサを格納する、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の転削工具。
【請求項１１】
前記転削工具は、さらに、
前記シャフト部に取り付けられた無線通信装置を備え、
前記無線通信装置は、各前記センサの計測結果を示すセンサ情報を送信する、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の転削工具。
【請求項１２】
前記無線通信装置は、さらに、前記複数のセンサをそれぞれ識別可能な識別情報を送信する、請求項１１に記載の転削工具。
【請求項１３】
前記無線通信装置は、さらに、各前記センサと前記刃取付部との位置関係または前記各センサと前記刃部との位置関係を示す位置情報を送信する、請求項１１または請求項１２に記載の転削工具。
【請求項１４】
前記位置関係は、前記センサの計測位置と前記刃部の転削位置との距離である、請求項１３に記載の転削工具。
【請求項１５】
シャフト部と、前記シャフト部の端部に設けられる刃取付部または刃部とを備える転削工具の前記シャフト部に取付可能なモジュールであって、
前記シャフト部の軸方向に沿って前記シャフト部に取付可能な柱状の本体と、
前記本体に取り付けられる複数のセンサとを備え、
前記複数のセンサは、
計測方向に前記シャフト部の外周面の接線方向が含まれる２以上の加速度センサと、
測定方向が前記シャフト部の軸方向である２以上の歪センサと、を含む、モジュール。
【請求項１６】
請求項１１に記載の転削工具と、
管理装置とを備え、
前記管理装置は、前記転削工具から前記センサ情報を受信する、切削システム。
【請求項１７】
前記管理装置は、前記各センサの識別情報、および対応の前記センサと前記刃取付部との位置関係または対応の前記センサと前記刃部との位置関係を示す位置情報を保存し、
前記無線通信装置は、さらに、前記複数のセンサをそれぞれ識別可能な識別情報を送信し、
前記管理装置は、前記転削工具から前記識別情報をさらに受信し、保存している前記位置情報の中から、受信した前記識別情報に対応する前記位置情報を取得する、請求項１６に記載の切削システム。
【請求項１８】
工具ホルダに保持された状態で使用される転削工具と、
管理装置とを備え、
前記転削工具は、
端部が前記工具ホルダに取り付けられるシャフト部と、
前記シャフト部における前記端部とは反対側の端部に設けられる刃取付部または刃部と、
前記シャフト部に取り付けられる複数のセンサとを含み、
前記複数のセンサは、
計測方向に前記シャフト部の外周面の接線方向が含まれる２以上の加速度センサと、
測定方向が前記シャフト部の軸方向である２以上の歪センサと、を含み、
前記管理装置は、
前記転削工具から前記センサ情報を受信する、切削システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、転削工具、モジュール、切削システム、処理方法および処理プログラムに関する。As used throughout this disclosure, the singular forms “a,” “an,” and “the”include plural reference unless the context clearly dictates otherwise.
本出願は、２０１９年８月９日出願の日本出願第２０１９−１４７２７４号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえばフライスカッターおよびドリルのような転削工具ならびにバイトのような旋削工具等の切削工具が開発されている。【０００３】
たとえば、特許文献１（特表２００９−５４２４４６号公報）には、以下のようなシステムが開示されている。すなわち、容器（１）を有し、ツール・ホルダ（２０）に部品を収容するシステムであって、前記ツール・ホルダ（２０）は第１の端部（２１）及び第２の端部（２２）を有し、前記ツール・ホルダ（２０）の前記第１の端部（２１）が工作機械に固定されるようになされ、前記第２の端部（２２）が刃先を取り付けるようになされ、前記ツール・ホルダ（２０）が空洞壁によって囲まれる内部の空洞（２３）を備え、前記空洞（２３）が前記容器（１）を収容し、前記容器が少なくとも中央の部分（２）及び末端の部分（３、４）を備え、前記末端の部分（３、４）が前記中央の部分（２）に連結されるとともに、前記末端の部分の少なくともいずれか一方が蓋を形成して解放可能に前記中央の部分に連結され、前記中央の部分（２）が、前記ツール・ホルダ（２０）の中の前記空洞壁と接触するようになされた少なくとも１つの接触領域（５）、及び、冷却媒体と接触するようになされた少なくとも１つの間隙領域（６）を有する外面を備え、前記空洞（２３）の一方の端部が冷却媒体用の供給部に連結するようになされ、前記空洞（２３）のもう一方の端部が冷却媒体用の出口に連結され、前記空洞（２３）が前記容器（１）を装着するための開口（２５）を有し、前記冷却媒体を送るための少なくとも１つの間隙が前記容器（１）と前記空洞壁の間に形成され、前記容器（１）が前記部品を収容するようになっていることを特徴とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５４２４４６号公報
【特許文献２】特開２０１８−５４６１１号公報
【特許文献３】米国特許第９８６４３６２号明細書
【特許文献４】特開２００９−２８５８０４号公報
【特許文献５】国際公開第２０１７／００２７６２号
【特許文献６】特開２０１６−２２１６６５号公報
【特許文献７】実用新案登録第３１７００２９号公報
【特許文献８】特開２０１５−７７６５８号公報
【特許文献９】国際公開第２０１５／０５６４９５号
【特許文献１０】欧州特許出願公開第３２９２９３０号明細書
【特許文献１１】国際公開第２０１８／０４７８３４号
【特許文献１２】国際公開第２０１６／２０２５６９号
【特許文献１３】特開２００６−１５９２９９号公報
【発明の概要】
【０００５】
本開示の転削工具は、工具ホルダに保持された状態で使用される転削工具であって、端部が前記工具ホルダに取り付けられるシャフト部と、前記シャフト部における前記端部とは反対側の端部に設けられる刃取付部または刃部と、前記シャフト部に取り付けられる複数のセンサとを備え、前記複数のセンサは、加速度センサおよび歪センサを含む。
【０００６】
本開示のモジュールは、シャフト部と、前記シャフト部の端部に設けられる刃取付部または刃部とを備える転削工具の前記シャフト部に取付可能なモジュールであって、前記シャフト部の軸方向に沿って前記シャフト部に取付可能な柱状の本体と、前記本体に取り付けられる複数のセンサとを備え、前記複数のセンサは、加速度センサおよび歪センサを含む。
【０００７】
本開示の切削システムは、工具ホルダに保持された状態で使用される転削工具と、管理装置とを備え、前記転削工具は、端部が前記工具ホルダに取り付けられるシャフト部と、前記シャフト部における前記端部とは反対側の端部に設けられる刃取付部または刃部と、前記シャフト部に取り付けられる複数のセンサとを含み、前記複数のセンサは、加速度センサおよび歪センサを有し、前記管理装置は、前記転削工具から前記センサ情報を受信する。
【０００８】
本開示の切削システムは、１または複数の切削工具と、管理装置とを備え、前記切削工具は、端部が工作機械に取り付けられるシャフト部と、前記シャフト部における前記端部とは反対側の端部に設けられる刃取付部または刃部と、前記シャフト部に取り付けられるセンサとを含み、前記管理装置は、第１の工作機械に取り付けられた前記切削工具により切削対象物の切削が行われる際の前記センサの計測結果を記憶部に蓄積し、第２の工作機械に取り付けられた、前記第１の工作機械に取り付けられていた前記切削工具または他の前記切削工具により切削対象物の切削が行われる際の前記センサの計測結果を前記記憶部に蓄積する保存処理部と、前記保存処理部によって蓄積された各前記計測結果を処理する制御部とを含む。
【０００９】
本開示の処理方法は、１または複数の切削工具を用いる処理方法であって、前記切削工具は、端部が工作機械に取り付けられるシャフト部と、前記シャフト部における前記端部とは反対側の端部に設けられる刃取付部または刃部と、前記シャフト部に取り付けられるセンサとを備え、前記処理方法は、第１の工作機械に前記切削工具を取り付けるステップと、前記第１の工作機械に取り付けられた前記切削工具により切削対象物の切削を行い、前記センサの計測結果を蓄積するステップと、第２の工作機械に、前記第１の工作機械に取り付けられていた前記切削工具または他の前記切削工具を取り付けるステップと、前記第２の工作機械に取り付けられた前記切削工具により切削対象物の切削を行い、前記センサの計測結果を蓄積するステップと、蓄積した各前記計測結果を処理するステップとを含む。
【００１０】
本開示の処理プログラムは、切削工具を管理する管理装置において用いられる処理プログラムであって、前記切削工具は、端部が工作機械に取り付けられるシャフト部と、前記シャフト部における前記端部とは反対側の端部に設けられる刃取付部または刃部と、前記シャフト部に取り付けられるセンサとを備え、コンピュータを、第１の工作機械に取り付けられた前記切削工具により切削対象物の切削が行われる際の前記センサの計測結果を記憶部に蓄積し、第２の工作機械に取り付けられた、前記第１の工作機械に取り付けられていた前記切削工具または他の前記切削工具により切削対象物の切削が行われる際の前記センサの計測結果を前記記憶部に蓄積する保存処理部と、前記保存処理部によって蓄積された各前記計測結果を処理する制御部、として機能させるためのプログラムである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本開示の第１の実施の形態に係る転削工具の構成を示す側面図である。
【図２】図２は、本開示の第１の実施の形態に係る転削工具の構成を示す矢視図である。
【図３】図３は、本開示の第１の実施の形態に係る転削工具、工具ホルダおよび工作機械の主軸を模式的に示す側面図である。
【図４】図４は、本開示の第１の実施の形態に係る転削工具、工具ホルダおよび工作機械の主軸を模式的に示す側面図である。
【図５】図５は、本開示の第１の実施の形態に係る転削工具、工具ホルダおよび工作機械の主軸を模式的に示す側面図である。
【図６】図６は、本開示の第１の実施の形態に係る切削システムの構成を示す図である。
【図７】図７は、本開示の第１の実施の形態に係る切削システムにおける管理装置の構成を示す図である。
【図８】図８は、本開示の第１の実施の形態に係る転削工具の構成の他の例を示す側面図である。
【図９】図９は、本開示の第１の実施の形態に係る転削工具の構成の他の例を示す側面図である。
【図１０】図１０は、本開示の第１の実施の形態に係る切削システムの変形例１を示す図である。
【図１１】図１１は、本開示の第１の実施の形態に係る転削工具の変形例２を示す図である。
【図１２】図１２は、本開示の第２の実施の形態に係る転削工具ユニットの構成を示す側面図である。
【図１３】図１３は、本開示の第３の実施の形態に係る切削システムの構成を示す図である。
【図１４】図１４は、本開示の第３の実施の形態に係る切削システムにおける管理装置の構成を示す図である。
【図１５】図１５は、本開示の第３の実施の形態に係る処理方法の概要を示す図である。
【図１６】図１６は、本開示の第３の実施の形態に係る転削工具に発生する変位と、転削工具に加わる転削抵抗との関係の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、本開示の第３の実施の形態に係る転削工具に発生する変位と、転削工具に加わる転削抵抗との関係の他の例を示す図である。
【図１８】図１８は、本開示の第３の実施の形態に係る転削工具に加わる転削抵抗と、転削工具に発生する変位との対応関係の他の例を示す図である。
【図１９】図１９は、本開示の第３の実施の形態に係る切削システムにおける管理装置の処理の手順を定めたフローチャートである。
【図２０】図２０は、本開示の第３の実施の形態に係る切削システムにおける管理装置の記憶部が保持する判定基準テーブルの一例を示す図である。
【図２１】図２１は、歪センサの計測結果及び解析結果の一例を示すグラフである。
【図２２】図２２は、加速度センサの計測結果及び解析結果の一例を示すグラフである。
【図２３】図２３は、表示部による判定結果の表示例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜本開示が解決しようとする課題＞
転削工具および旋削工具等の切削工具にセンサを取り付けることにより、切削工具による加工の状態を示す物理量を計測することができる。このような計測が可能な優れた技術が望まれる。
【００１３】
本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、切削工具による加工の状態を精度よく計測することが可能な転削工具、モジュール、切削システム、処理方法および処理プログラムを提供することである。
【００１４】
＜本開示の効果＞
本開示によれば、切削工具による加工の状態を精度よく計測することができる。
【００１５】
＜本発明の実施形態の概要＞  
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１６】
（１）本開示の実施の形態に係る転削工具は、工具ホルダに保持された状態で使用される転削工具であって、端部が前記工具ホルダに取り付けられるシャフト部と、前記シャフト部における前記端部とは反対側の端部に設けられる刃取付部または刃部と、前記シャフト部に取り付けられる複数のセンサとを備え、前記複数のセンサは、加速度センサおよび歪センサを含む。
【００１７】
このように、シャフト部に加速度センサを取り付ける構成により、当該加速度センサの計測結果に基づいて、工具ホルダ、および工作機械において当該工具ホルダに回転力を与える主軸の各変位量を含む、加速度センサの取付位置における変位量、ならびにシャフト部が転削対象物から受ける転削抵抗等の物理量を取得することができる。また、シャフト部に歪センサを取り付ける構成により、工具ホルダおよび工作機械の主軸が交換等により変わっても、歪センサの計測結果に基づいて、転削抵抗およびシャフト部の変形量等の物理量を取得することができる。また、シャフト部に加速度センサおよび歪センサを取り付ける構成により、たとえば、加速度センサの計測結果に基づく物理量、歪センサの計測結果に基づく物理量、ならびに加速度センサの計測結果および歪センサの計測結果に基づく物理量を取得し、各物理量を用いて多様な検証を行うことができる。また、シャフト部に加速度センサおよび歪センサを取り付ける構成により、工具ホルダにセンサを設ける場合と比べて、加速度センサの取付位置から刃取付部または刃部までの距離、および歪センサの取付位置から刃取付部または刃部までの距離を短くすることができるため、刃取付部または刃部とセンサ取付位置との間における加速度および応力の減衰が少なく、加速度センサおよび歪センサの感度を高めることができる。したがって、切削工具による加工の状態を精度よく計測することができる。
【００１８】
（２）好ましくは、前記複数のセンサは、さらに、温度センサおよび音センサの少なくともいずれか一方を含む。
【００１９】
このような構成により、たとえば、シャフト部に異常な振動が発生した場合に、当該振動に伴う、摩擦熱および異音の少なくともいずれか一方の発生を検出することができる。
【００２０】
（３）好ましくは、前記転削工具は、さらに、前記シャフト部に取り付けられるハウジングを備え、前記ハウジングは、前記センサを格納する。
【００２１】
このような構成により、切削屑およびセンサの周囲の障害物等からセンサを保護することができる。
【００２２】
（４）好ましくは、前記転削工具は、さらに、前記シャフト部に取り付けられた無線通信装置を備え、前記無線通信装置は、各前記センサの計測結果を示すセンサ情報を送信する。
【００２３】
このような構成により、たとえば、受信側の装置において、各センサの計測結果を用いた異常検知等の処理を行うことができる。
【００２４】
（５）好ましくは、前記無線通信装置は、さらに、前記複数のセンサをそれぞれ識別可能な識別情報を送信する。
【００２５】
このような構成により、たとえば、受信側の装置において、複数のセンサを正確に識別した上で所定の処理を行うことができる。
【００２６】
（６）より好ましくは、前記無線通信装置は、さらに、各前記センサと前記刃取付部との位置関係または各前記センサと前記刃部との位置関係を示す位置情報を送信する。
【００２７】
このような構成により、たとえば、各センサの位置情報を受信側の装置において予め保存しておく必要がなくなり、システムを容易に構築することができる。
【００２８】
（７）本開示の実施の形態に係るモジュールは、シャフト部と、前記シャフト部の端部に設けられる刃取付部または刃部とを備える転削工具の前記シャフト部に取付可能なモジュールであって、前記シャフト部の軸方向に沿って前記シャフト部に取付可能な柱状の本体と、前記本体に取り付けられる複数のセンサとを備え、前記複数のセンサは、加速度センサおよび歪センサを含む。
【００２９】
このように、モジュールに加速度センサを取り付ける構成により、当該加速度センサの計測結果に基づいて、工具ホルダ、および工作機械において当該工具ホルダに回転力を与える主軸の各変位量を含む、加速度センサの取付位置における変位量、ならびにシャフト部が転削対象物から受ける転削抵抗等の物理量を取得することができる。また、モジュールに歪センサを取り付ける構成により、工具ホルダおよび工作機械の主軸が交換等により変わっても、歪センサの計測結果に基づいて、転削抵抗およびシャフト部の変形量等の物理量を取得することができる。また、モジュールに加速度センサおよび歪センサを取り付ける構成により、たとえば、加速度センサの計測結果に基づく物理量、歪センサの計測結果に基づく物理量、ならびに加速度センサの計測結果および歪センサの計測結果に基づく物理量を取得し、各物理量を用いて多様な検証を行うことができる。また、モジュールに加速度センサおよび歪センサを取り付ける構成により、工具ホルダにセンサを設ける場合と比べて、加速度センサの取付位置から刃取付部または刃部までの距離、および歪センサの取付位置から刃取付部または刃部までの距離を短くすることができるため、刃取付部または刃部とセンサ取付位置との間における加速度および応力の減衰が少なく、加速度センサおよび歪センサの感度を高めることができる。したがって、切削工具による加工の状態を精度よく計測することができる。
【００３０】
（８）本開示の実施の形態に係る切削システムは、上記（４）に記載の転削工具と、管理装置とを備え、前記管理装置は、前記転削工具から前記センサ情報を受信する。
【００３１】
このように、シャフト部に加速度センサを取り付ける構成により、当該加速度センサの計測結果に基づいて、工具ホルダ、および工作機械において当該工具ホルダに回転力を与える主軸の各変位量を含む、加速度センサの取付位置における変位量、ならびにシャフト部が転削対象物から受ける転削抵抗等の物理量を取得することができる。また、シャフト部に歪センサを取り付ける構成により、工具ホルダおよび工作機械の主軸が交換等により変わっても、歪センサの計測結果に基づいて、転削抵抗およびシャフト部の変形量等の物理量を取得することができる。また、シャフト部に加速度センサおよび歪センサを取り付ける構成により、たとえば、加速度センサの計測結果に基づく物理量、歪センサの計測結果に基づく物理量、ならびに加速度センサの計測結果および歪センサの計測結果に基づく物理量を取得し、各物理量を用いて多様な検証を行うことができる。また、シャフト部に加速度センサおよび歪センサを取り付ける構成により、工具ホルダにセンサを設ける場合と比べて、加速度センサの取付位置から刃取付部または刃部までの距離、および歪センサの取付位置から刃取付部または刃部までの距離を短くすることができるため、刃取付部または刃部とセンサ取付位置との間における加速度および応力の減衰が少なく、加速度センサおよび歪センサの感度を高めることができる。したがって、切削工具による加工の状態を精度よく計測することができる。
【００３２】
（９）好ましくは、前記管理装置は、前記各センサの識別情報、および対応の前記センサと前記刃取付部との位置関係または対応の前記センサと前記刃部との位置関係を示す位置情報を保存し、前記無線通信装置は、さらに、前記複数のセンサをそれぞれ識別可能な識別情報を送信し、前記管理装置は、前記転削工具から前記識別情報をさらに受信し、保存している前記位置情報の中から、受信した前記識別情報に対応する前記位置情報を取得する。
【００３３】
このような構成により、管理装置は、受信した情報および保存している情報を用いて、たとえば、転削工具に加わる転削抵抗および転削工具の変位量を算出することができる。また、たとえば、各センサの位置情報を受信側の装置において予め保存しておく必要がなくなり、システムを容易に構築することができる。
【００３４】
（１０）本開示の実施の形態に係る切削システムは、１または複数の切削工具と、管理装置とを備え、前記切削工具は、端部が工作機械に取り付けられるシャフト部と、前記シャフト部における前記端部とは反対側の端部に設けられる刃取付部または刃部と、前記シャフト部に取り付けられるセンサとを含み、前記管理装置は、第１の工作機械に取り付けられた前記切削工具により切削対象物の切削が行われる際の前記センサの計測結果を記憶部に蓄積し、第２の工作機械に取り付けられた、前記第１の工作機械に取り付けられていた前記切削工具または他の前記切削工具により切削対象物の切削が行われる際の前記センサの計測結果を前記記憶部に蓄積する保存処理部と、前記保存処理部によって蓄積された各前記計測結果を処理する制御部とを含む。
【００３５】
このような構成により、たとえば、第１の工作機械に取り付けられた切削工具におけるセンサの計測結果に基づく物理量と、第２の工作機械に取付られた切削工具におけるセンサの計測結果に基づく物理量とを比較し、第１の工作機械を用いた切削の不具合の原因が、切削工具に依るところが大きいのか、第１の工作機械に依るところが大きいのか等の判断を容易に行うことができる。したがって、切削工具による加工の状態を精度よく計測することができる。
【００３６】
（１１）本開示の実施の形態に係る処理方法は、１または複数の切削工具を用いる処理方法であって、前記切削工具は、端部が工作機械に取り付けられるシャフト部と、前記シャフト部における前記端部とは反対側の端部に設けられる刃取付部または刃部と、前記シャフト部に取り付けられるセンサとを備え、前記処理方法は、第１の工作機械に前記切削工具を取り付けるステップと、前記第１の工作機械に取り付けられた前記切削工具により切削対象物の切削を行い、前記センサの計測結果を蓄積するステップと、第２の工作機械に、前記第１の工作機械に取り付けられていた前記切削工具または他の前記切削工具を取り付けるステップと、前記第２の工作機械に取り付けられた前記切削工具により切削対象物の切削を行い、前記センサの計測結果を蓄積するステップと、蓄積した各前記計測結果を処理するステップとを含む。
【００３７】
このような方法により、たとえば、第１の工作機械に取り付けられた切削工具におけるセンサの計測結果に基づく物理量と、第２の工作機械に取付られた切削工具におけるセンサの計測結果に基づく物理量とを比較し、第１の工作機械を用いた切削の不具合の原因が、切削工具に依るところが大きいのか、第１の工作機械に依るところが大きいのか等の判断を容易に行うことができる。したがって、切削工具による加工の状態を精度よく計測することができる。
【００３８】
（１２）本開示の実施の形態に係る処理プログラムは、切削工具を管理する管理装置において用いられる処理プログラムであって、前記切削工具は、端部が工作機械に取り付けられるシャフト部と、前記シャフト部における前記端部とは反対側の端部に設けられる刃取付部または刃部と、前記シャフト部に取り付けられるセンサとを備え、コンピュータを、第１の工作機械に取り付けられた前記切削工具により切削対象物の切削が行われる際の前記センサの計測結果を記憶部に蓄積し、第２の工作機械に取り付けられた、前記第１の工作機械に取り付けられていた前記切削工具または他の前記切削工具により切削対象物の切削が行われる際の前記センサの計測結果を前記記憶部に蓄積する保存処理部と、前記保存処理部によって蓄積された各前記計測結果を処理する制御部、として機能させるためのプログラムである。
【００３９】
このような構成により、たとえば、第１の工作機械に取り付けられた切削工具におけるセンサの計測結果に基づく物理量と、第２の工作機械に取付られた切削工具におけるセンサの計測結果に基づく物理量とを比較し、第１の工作機械を用いた切削の不具合の原因が、切削工具に依るところが大きいのか、第１の工作機械に依るところが大きいのか等の判断を容易に行うことができる。したがって、切削工具による加工の状態を精度よく計測することができる。
【００４０】
＜本発明の実施形態の詳細＞  
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
【００４１】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る転削工具の構成を示す側面図である。
【００４２】
転削工具１０１は、たとえば、フライス盤等の工作機械において使用されるエンドミルであり、金属等からなる転削対象物を転削するために使用される。転削工具１０１は、アーバ等の工具ホルダ２１０に保持された状態で使用される。
【００４３】
工具ホルダ２１０は、工具ホルダ２１０に回転力を与える、工作機械に設けられた柱状の主軸２２０に取り付けられる。工具ホルダ２１０は、工作機械の主軸２２０の延長線上に配置される柱状の部材である。具体的には、工具ホルダ２１０の上端部が、工作機械の主軸２２０に保持される。また、工具ホルダ２１０の下端部が、転削工具１０１を保持する。
【００４４】
図１を参照して、転削工具１０１は、シャフト部の一例であるシャンク部１１と、刃取付部１２と、図示しない刃部と、加速度センサ１４と、歪センサ１９と、ハウジング２４とを備える。図１では、ハウジング２４を想像線である二点鎖線により示している。
【００４５】
なお、転削工具１０１は、刃部を備えない構成であってもよい。また、刃部は、刃取付部１２に一体に固定されたものであってもよいし、刃取付部１２に着脱可能に取り付けられるものであってもよい。
【００４６】
図２は、本開示の第１の実施の形態に係る転削工具の構成を示す矢視図である。詳細には、図２は、図１におけるＡ方向から見た矢視図である。図１のＡ方向は、図２が記載された紙面を表側から裏側へ貫通する方向と一致する。
【００４７】
図２を参照して、転削工具１０１は、複数の加速度センサ１４と、複数の歪センサ１９とを備える。各加速度センサ１４および各歪センサ１９は、シャンク部１１の周面に取り付けられる。なお、加速度センサ１４の数は、１つであってもよい。また、歪センサ１９の数は、１つであってもよい。
【００４８】
図２に示す例では、転削工具１０１は、４つの加速度センサ１４と、４つの歪センサ１９とを備える。
【００４９】
４つの加速度センサ１４のうち、２つの加速度センサ１４は、シャンク部１１の回転軸１７を介して点対称となる位置に設けられる。また、他の２つの加速度センサ１４も、回転軸１７を介して点対称となる位置に設けられる。そして、４つの加速度センサ１４は、シャンク部１１の周方向において、９０°ずつずれた位置にそれぞれ設けられる。
【００５０】
なお、各加速度センサ１４は、シャンク部１１の回転軸１７に沿う方向（以下、高さ方向Ｈ１とも称する）において、同じ位置に設けられてもよいし、互いに異なる位置に設けられてもよい。
【００５１】
４つの歪センサ１９のうち、２つの歪センサ１９は、回転軸１７を介して点対称となる位置に設けられる。また、他の２つの歪センサ１９も、回転軸１７を介して点対称となる位置に設けられる。そして、４つの歪センサ１９は、シャンク部１１の周方向において、９０°ずつずれた位置にそれぞれ設けられる。
【００５２】
具体的には、歪センサ１９は、シャンク部１１の周方向において隣り合う加速度センサ１４の間に配置される。図２に示す例では、歪センサ１９は、シャンク部１１の周方向において、加速度センサ１４から４５°ずれた位置に配置される。
【００５３】
各加速度センサ１４は、たとえば、一方向の加速度を計測する、いわゆる一軸の加速度センサである。加速度センサ１４の計測方向は、たとえば、転削工具１０１による転削に伴う振動が発生する方向である。すなわち、加速度センサ１４は、転削工具１０１による転削に伴う振動の加速度を計測することができる。具体的には、加速度センサ１４の計測方向１４１は、シャンク部１１の回転軸１７を法線とする平面１８に沿った方向であって加速度センサ１４と回転軸１７とを結ぶ直線１４３に対して直交する方向に沿う。
【００５４】
なお、各加速度センサ１４は、遠心加速度を計測してもよい。また、各加速度センサ１４は、たとえば、三方向の加速度を計測する、いわゆる三軸の加速度センサであってもよい。
【００５５】
また、各歪センサ１９は、たとえば、シャンク部１１の回転軸１７に沿う方向において、同じ位置に設けられもよいし、互いに異なる位置に設けられてもよい。
【００５６】
また、各加速度センサ１４および各歪センサ１９は、高さ方向Ｈ１において、同じ位置に設けられもよいし、互いに異なる位置に設けられてもよい。
【００５７】
各加速度センサ１４および各歪センサ１９が、高さ方向Ｈ１において同じ位置に設けられる場合、各加速度センサ１４および各歪センサ１９のシャンク部１１への取り付けに必要な領域を、高さ方向Ｈ１において狭くすることができるので、転削工具１０１を小型化することができる。また、当該領域を確保するためにシャンク部１１の長さを延長する必要性が低くなるので、転削工具１０１の剛性の低下を防ぐことができる。
【００５８】
シャンク部１１の基材は、たとえば、転削工具用の超硬合金または金型用鋼により構成されている。
【００５９】
ハウジング２４は、シャンク部１１に取り付けられる。ハウジング２４は、各加速度センサ１４および各歪センサ１９を格納する。
【００６０】
具体的には、ハウジング２４は、図示しない底板部および側壁部を含む。ハウジング２４は、各加速度センサ１４および各歪センサ１９を下方および側方から覆う。
【００６１】
図３は、本開示の第１の実施の形態に係る転削工具、工具ホルダおよび工作機械の主軸を模式的に示す側面図である。
【００６２】
図３を参照して、転削工具１０１、工具ホルダ２１０および工作機械の主軸２２０に発生する歪について説明する。なお、図３においては、理解を容易にするため、工具ホルダ２１０および工作機械の主軸２２０を一体化して１つの部材として示す。一体化した部材を、支持部材２３０とも称する。
【００６３】
転削工具１０１による転削を行う際に、転削対象物から転削工具１０１の刃部に荷重、すなわち転削抵抗Ｆ［Ｎ］が加わる場合を想定する。この場合、支持部材２３０の最表面に発生する歪ε（ｘ）[ε]は、以下の式（１）で表される。なお、歪ε（ｘ）は無名数である。しかしながら、本明細書では、ε（ｘ）が歪であることを明示するために、単位［ε］を記載する。
【００６４】
【数１】
0006901051.tif 000002
【００６５】
式（１）において、ｘは転削工具１０１の先端部から歪の計測位置までの距離［ｍｍ］、ε（ｘ）は計測位置における歪［ε］、Ｌｂは転削工具１０１の長さ［ｍｍ］、Ｌは転削工具１０１の先端部から支持部材２３０の基端部までの距離［ｍｍ］、Ｚｓは支持部材２３０における歪の計測位置の断面係数［ｍｍ＾３］、Ｅはヤング率［ＭＰａ］である。また、演算子「＾」は、べき乗を表す。
【００６６】
式（１）から分かるように、歪ε（ｘ）は、歪の計測位置における断面係数の影響を受ける一方で、計測位置以外の部分における断面係数の変化の影響を受けない。
【００６７】
支持部材２３０において歪を計測し、距離ｘおよび断面係数Ｚｓを把握しておくことにより、式（１）を用いて転削抵抗Ｆを逆算することができる。
【００６８】
しかしながら、距離Ｌは長さＬｂに依存することから、支持部材２３０において歪を計測しても、長さＬｂが不明であると、歪の計測結果に基づいて転削抵抗Ｆを算出することができない。
【００６９】
また、転削工具１０１は、使用による劣化の程度、および転削対象物の種類等に応じて交換される。転削工具１０１が交換された場合、交換の前後で長さＬｂが一定でない可能性がある。したがって、転削抵抗Ｆを算出するためには、転削工具１０１を交換する毎に、長さＬｂを計測する必要がある。
【００７０】
一方、転削対象物から転削工具１０１の刃部に転削抵抗Ｆが加わる場合の、転削工具１０１の最表面に発生する歪ε（ｘ）[ε]は、以下の式（２）で表される。
【００７１】
【数２】
0006901051.tif 000003
【００７２】
式（２）において、ｘは転削工具１０１の先端部から歪の計測位置までの距離［ｍｍ］、Ｌｂは転削工具１０１の長さ［ｍｍ］、Ｚｂは転削工具１０１における歪の計測位置の断面係数［ｍｍ＾３］、Ｅはヤング率［ＭＰａ］である。
【００７３】
式（２）から分かるように、転削工具１０１における歪ε（ｘ）は、歪の計測位置における断面係数が変わるとその影響を受ける一方で、計測位置以外の部分における断面係数が変わってもその影響を受けない。具体的には、たとえば、転削工具１０１における歪ε（ｘ）は、支持部材２３０の断面係数が変わってもその影響を受けない。
【００７４】
したがって、支持部材２３０、すなわち、工作機械の主軸２２０および工具ホルダ２１０が交換される等により、工作機械の主軸２２０および工具ホルダ２１０の特性が変わっても、転削工具１０１における歪ε（ｘ）は、当該特性の変化の影響を受けない。
【００７５】
転削工具１０１において歪を計測し、距離ｘおよび断面係数Ｚｂを把握しておくことにより、式（２）を用いて転削抵抗Ｆを逆算することができる。
【００７６】
また、転削工具１０１における転削位置と計測位置との位置関係、具体的には、たとえば、転削位置と計測位置との距離は一定である。このため、転削抵抗Ｆを算出するために、転削工具１０１を交換する毎に長さＬｂを計測する必要はない。したがって、歪の計測結果に基づいて転削抵抗Ｆを容易に算出することができる。
【００７７】
また、転削工具１０１において歪を計測することにより、支持部材２３０の断面係数Ｚｓの影響を受けることなく、転削抵抗Ｆを算出することができる。
【００７８】
図４は、本開示の第１の実施の形態に係る転削工具、工具ホルダおよび工作機械の主軸を模式的に示す側面図である。
【００７９】
図４を参照して、転削工具１０１、工具ホルダ２１０および主軸２２０に発生する変位について説明する。なお、図４においても、理解を容易にするため、工具ホルダ２１０および工作機械の主軸２２０を一体化して１つの部材として示す。一体化した部材を、支持部材２３０と称する。
【００８０】
転削工具１０１による転削を行う際に、転削対象物から転削工具１０１の刃部に荷重、すなわち転削抵抗Ｆが加わる場合、支持部材２３０に発生する変位量ｄ（ｘ）［ｍｍ］は、以下の式（３）で表される。
【００８１】
【数３】
0006901051.tif 000004
【００８２】
式（３）において、ｘは転削工具１０１の先端部から加速度の計測位置までの距離［ｍｍ］、Ｌｂは転削工具１０１の長さ［ｍｍ］、Ｌは転削工具１０１の先端部から支持部材２３０の基端部までの距離［ｍｍ］、Ｉｓは支持部材２３０における加速度の計測位置の断面２次モーメント［ｍｍ＾４］、Ｅはヤング率［ＭＰａ］である。
【００８３】
支持部材２３０は、工具ホルダ２１０および工作機械の主軸２２０の組み合わせであることから、支持部材２３０の断面２次モーメントＩｓは、工具ホルダ２１０および工作機械の主軸２２０の軸方向Ａ１において一定ではない。このため、断面２次モーメントＩｓは、事前調査により仮想的に定めるしかないと考えられる。したがって、式（３）を用いて転削抵抗Ｆを精度よく求めることは容易ではない。
【００８４】
一方、式（３）の右辺は転削抵抗Ｆの項になっている。また、変位量ｄ（ｘ）を時間で２回微分すると、加速度になる。このため、刃部の欠損等が発生したことにより転削抵抗Ｆが変化した場合には、加速度の計測値が変化する。したがって、加速度の計測値の変化を観察することにより、刃部の欠損等の不具合が発生したことを検出することができる。
【００８５】
一方、転削対象物から転削工具１０１の刃部に転削抵抗Ｆが加わる場合の、転削工具１０１に発生する変位量ｄ（ｘ）［ｍｍ］は、以下の式（４）〜式（６）で表される。
【００８６】
【数４】
0006901051.tif 000005
【００８７】
【数５】
0006901051.tif 000006
【００８８】
【数６】
0006901051.tif 000007
【００８９】
式（４）において、ｘは転削工具１０１の先端部から加速度の計測位置までの距離［ｍｍ］、ｄ（ｘ）は加速度の計測位置における変位量［ｍｍ］、Ｌｂは転削工具１０１の長さ［ｍｍ］、Ｉｂは転削工具１０１における加速度の計測位置の断面２次モーメント、Ｉｓは支持部材２３０における加速度の計測位置の断面２次モーメント［ｍｍ＾４］、Ｅはヤング率［ＭＰａ］であり、式（６）において、Ｌは転削工具１０１の先端部から支持部材２３０の固定端までの距離［ｍｍ］である。
【００９０】
式（４）に式（５）および式（６）を代入すると、式（４）は断面２次モーメントＩｓおよび距離Ｌを含む。したがって、転削工具１０１における変位量ｄ（ｘ）は、工具ホルダ２１０および工作機械の主軸２２０の剛性の影響を受けることがわかる。つまり、加速度の計測値は、工作機械の主軸２２０、工具ホルダ２１０および転削工具１０１を含む主軸系全体の特性の影響を受ける。
【００９１】
距離ｘ、長さＬｂ、距離Ｌ、断面２次モーメントＩｂ、断面２次モーメントＩｓおよびヤング率Ｅを把握しておくことにより、支持部材２３０において計測された加速度、および式（４）〜式（６）を用いて転削抵抗Ｆを逆算することが理論的には可能である。しかしながら、工作機械における主軸２２０または工具ホルダ２１０が変更されるたびに各数値を把握しなおす必要があるため、転削抵抗Ｆを逆算することは、実際には非常に困難である。
【００９２】
また、式（４）の右辺は転削抵抗Ｆの項になっている。また、変位量ｄ（ｘ）を時間で２回微分すると、加速度になる。このため、刃部の欠損等が発生したことにより転削抵抗Ｆが変化した場合には、加速度の計測値が変化する。したがって、加速度の計測値の変化を観察することにより、刃部の欠損等の不具合が発生したことを検出することができる。
【００９３】
以上説明したように、工具ホルダ２１０または工作機械の主軸２２０に歪センサを設置して歪を計測した場合には、歪の計測位置（歪センサの設置位置）と転削位置との距離、および転削工具１０１の剛性を調査しないと、歪センサにおける歪の計測結果に基づいて、転削に伴う転削抵抗を算出することができない。
【００９４】
また、工具ホルダ２１０または工作機械の主軸２２０に加速度センサを設置して加速度を計測しても、転削に伴う転削抵抗の絶対的な値を算出することが困難であるため、転削抵抗の相対的な変化量を算出することは可能であるものの、絶対的な変化量を算出することは困難である。
【００９５】
一方、転削工具１０１に歪センサを設置して歪を計測することにより、歪センサにおける歪の計測結果に基づいて、転削に伴う転削抵抗Ｆを算出することができ、工具ホルダ２１０および工作機械の主軸２２０の少なくともいずれか一方が変わっても、転削抵抗Ｆの算出に影響はない。
【００９６】
また、転削工具１０１に加速度センサを設置して加速度を計測することにより、工作機械の主軸２２０および工具ホルダ２１０の変位を含む、加速度の計測位置（加速度センサの設置位置）における変位を算出することができる。また、転削工具１０１における加速度の計測結果に基づいて、転削抵抗Ｆの相対的な変化量を算出することは可能である一方で、加速度には工作機械の主軸２２０および工具ホルダ２１０の影響が含まれるために、加速度の計測結果に基づいて、転削抵抗Ｆの絶対的な変化量を算出することは非常に困難である。
【００９７】
図５は、本開示の第１の実施の形態に係る転削工具、工具ホルダおよび工作機械の主軸を模式的に示す側面図である。詳細には、図５における左側は、工作機械の主軸および工具ホルダの長さが短い状態（ａ）を示し、図５における右側は、工作機械の主軸および工具ホルダの長さが長い状態（ｂ）を示している。
【００９８】
図５を参照して、転削工具１０１、転削工具１０１に発生する歪および変位について説明する。なお、図５においては、理解を容易にするため、工具ホルダ２１０および工作機械の主軸２２０を一体化して１つの部材として示す。状態（ａ）における一体化した部材を支持部材２３０ａと称し、状態（ｂ）における一体化した部材を支持部材２３０ｂと称する。
【００９９】
状態（ａ）において、支持部材２３０ａの上端部は、片持ち梁における固定端として機能する。支持部材２３０ａの下端部には、転削工具１０１の上端部が取り付けられている。
【０１００】
支持部材２３０ａにおける所定の高さ位置２０に、加速度センサ１４および歪センサ１９が設けられている。つまり、加速度センサ１４および歪センサ１９は、同じ高さ位置２０に設けられている。
【０１０１】
転削工具１０１の先端部に位置する刃部に転削抵抗Ｆが加わると、支持部材２３０ａおよび転削工具１０１は、破線により示す直線状の状態から実線により示す曲がった状態へ変位する。曲がった状態への変位に伴い、転削工具１０１において加速度センサ１４が設けられた位置に変位量ｄａが発生し、転削工具１０１において歪センサ１９が設けられた位置に歪εａが発生する。
【０１０２】
加速度センサ１４は、変位量ｄａの発生に伴う加速度を計測する。歪センサ１９は、歪εａを計測する。
【０１０３】
状態（ｂ）において、支持部材２３０ｂの上端部は、片持ち梁における固定端として機能する。支持部材２３０ｂの下端部には、転削工具１０１の上端部が取り付けられている。
【０１０４】
支持部材２３０ｂにおける所定の高さ位置２０に、加速度センサ１４および歪センサ１９が設けられている。つまり、加速度センサ１４および歪センサ１９は、同じ高さ位置２０に設けられている。状態（ａ）における高さ位置２０と、状態（ｂ）における高さ位置２０とは、同じ高さである。
【０１０５】
転削工具１０１の先端部に位置する刃部に転削抵抗Ｆが加わると、支持部材２３０ｂおよび転削工具１０１は、破線により示す直線的な状態から実線により示す曲がった状態へ変位する。状態（ｂ）における転削抵抗Ｆは、状態（ａ）における転削抵抗Ｆと比べて、向きおよび大きさが同じであるものとする。
【０１０６】
支持部材２３０ｂおよび転削工具１０１の変位に伴い、転削工具１０１において加速度センサ１４が設けられた位置に変位量ｄｂが発生し、転削工具１０１において歪センサ１９が設けられた位置に歪εｂが発生する。
【０１０７】
支持部材２３０ｂは支持部材２３０ａと比べて長く、剛性が低いために、変位量ｄｂは変位量ｄａより大きいものとする。
【０１０８】
具体的には、転削工具１０１に発生する加速度は、加速度センサ１４が設けられている位置の絶対的な変位に起因して発生する。そして、当該変位は、加速度センサ１４が設けられている位置から支持部材２３０の固定端までの領域の歪の累積によって発生する。
【０１０９】
このため、転削工具１０１に発生する加速度は、転削工具１０１の形状等の特性、および加速度センサ１４の位置だけでなく、支持部材２３０の形状等の特性の影響も受けている。
【０１１０】
一方、歪εａおよび歪εｂの各々は、転削抵抗Ｆ、転削抵抗Ｆが加わっている位置から歪センサ１９の取付位置までの距離、および歪センサ１９の取付位置における転削工具１０１の断面形状の条件により決まる。このため、状態（ａ）および状態（ｂ）のように、転削抵抗Ｆ等の条件が同じである場合、歪εａおよび歪εｂは同じである。
【０１１１】
以上のことから、加速度センサ１４および歪センサ１９の双方を転削工具１０１に取り付けることにより、以下の効果を奏することができる。
【０１１２】
すなわち、工作機械の主軸２２０および工具ホルダ２１０の少なくともいずれか一方が交換等により変わっても、転削工具１０１に設置した歪センサにおける歪の計測結果に基づいて、転削抵抗Ｆの算出が可能である。また、転削工具１０１に設置した加速度センサにおける加速度の計測結果に基づいて、転削工具１０１に発生する絶対的な変位を算出することにより、工作機械の主軸２２０および工具ホルダ２１０による影響を含む、転削工具１０１に発生する絶対的な振動を把握することができる。
【０１１３】
図６は、本開示の第１の実施の形態に係る切削システムの構成を示す図である。詳細には、図６は、転削工具が、図１に示す構成要素に加えて、さらに、電池および無線通信装置を備えた状態を示す図である。なお、図６においては、電池および無線通信装置を実線により示している。
【０１１４】
図６を参照して、転削工具１０１は、図１に示す構成に加えて、さらに、電池２２および無線通信装置２３を備える。
【０１１５】
電池２２は、図示しない電力線を介して、各加速度センサ１４、各歪センサ１９および無線通信装置２３と接続されている。電池２２は、電力線を介して、各加速度センサ１４、各歪センサ１９および無線通信装置２３へ電力を供給する。電力線には、電力供給のオンおよびオフを切り替えるスイッチが設けられている。
【０１１６】
無線通信装置２３は、図示しない信号線を介して、各加速度センサ１４および各歪センサ１９と接続されている。各加速度センサ１４は、シャンク部１１において生じる加速度を示す計測信号を信号線経由で無線通信装置２３へ出力する。各歪センサ１９は、シャンク部１１において生じる歪を示す計測信号を信号線経由で無線通信装置２３へ出力する。
【０１１７】
無線通信装置２３は、加速度センサ１４から計測信号を受けると、受けた計測信号の示す計測結果を無線信号に含めて外部のパーソナルコンピュータ等の管理装置３０１へ送信する。管理装置３０１は、たとえば、受信した計測結果を蓄積し、蓄積した計測結果を解析する。
【０１１８】
また、無線通信装置２３は、歪センサ１９から計測信号を受けると、受けた計測信号の示す計測結果を無線信号に含めて管理装置３０１へ送信する。管理装置３０１は、たとえば、受信した計測結果を蓄積し、蓄積した計測結果を解析する。
【０１１９】
また、無線通信装置２３は、各加速度センサ１４および各歪センサ１９と、刃取付部１２または刃部との位置関係、すなわち、転削工具１０１における計測位置と転削位置との位置関係を示す位置情報を、図示しない記憶部から取得して管理装置３０１へ送信する。管理装置３０１は、たとえば、受信した位置情報を蓄積し、蓄積した位置情報を解析する。
【０１２０】
位置情報が示す位置関係は、たとえば、計測位置と転削位置との距離である。なお、位置情報は、これに限定されるものではなく、当該計測位置と当該転削位置との距離、および当該計測位置に対する当該転削位置の方向または当該転削位置に対する当該計測位置の方向を示してもよい。
【０１２１】
ハウジング２４は、各加速度センサ１４、各歪センサ１９、電池２２、無線通信装置２３、電力線および信号線を収容した状態、具体的には、各加速度センサ１４および各歪センサ１９等をこれらの下方および側方から覆った状態において、電池２２および無線通信装置２３を保持する。
【０１２２】
図７は、本開示の第１の実施の形態に係る切削システムにおける管理装置の構成を示す図である。
【０１２３】
図６および図７を参照して、切削システム２０１は、フライス盤等の転削用の工作機械２０２と、管理装置３０１とを備える。
【０１２４】
工作機械２０２は、転削工具１０１と、図示しない駆動部と、当該駆動部を制御する図示しない制御部とを備える。駆動部は、転削工具１０１を駆動するモータ等である。制御部は、駆動部の回転数等を制御する。
【０１２５】
転削工具１０１は、加速度センサ１４の計測結果および歪センサ１９の計測結果を示すセンサ情報を含む無線信号を送信する。
【０１２６】
管理装置３０１は、転削工具１０１からセンサ情報を含む無線信号を受信し、受信したセンサ情報が示す計測結果を処理する。具体的には、たとえば、管理装置３０１は、受信したセンサ情報が示す計測結果を解析する。
【０１２７】
具体的には、管理装置３０１は、無線通信部３１と、制御部３２と、表示部３３と、記憶部３５と、操作入力部３６とを含む。
【０１２８】
無線通信部３１は、転削工具１０１の無線通信装置２３と無線による通信を行う。具体的には、無線通信部３１は、転削工具１０１の無線通信装置２３から、センサ情報を含む無線信号を受信して、当該無線信号に含まれるセンサ情報の示す計測結果を記憶部３５に保存する。
【０１２９】
操作入力部３６は、キーボードおよびマウス等のユーザインタフェースを含む。操作入力部３６は、ユーザからの指示およびデータ入力を受け付ける。
【０１３０】
記憶部３５は、たとえば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置を含む。また、たとえば、記憶部３５は、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）またはＢＤ−ＲＯＭ（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の補助記憶装置を含む。また、たとえば、記憶部３５は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリを含む。
【０１３１】
記憶部３５には、制御部３２を動作させるためのプログラムおよびデータ、無線通信部３１が転削工具１０１から受信した計測結果、ならびに制御部３２の解析結果等が保存される。
【０１３２】
制御部３２は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含む。制御部３２は、記憶部３５に蓄積された加速度センサ１４の計測結果を解析し、解析結果を記憶部３５に保存する。また、制御部３２は、管理装置３０１における無線通信部３１および表示部３３等の各ユニットの制御を行う。
【０１３３】
表示部３３は、たとえば、ディスプレイである。表示部３３は、記憶部３５に蓄積された制御部３２の解析結果を表示する。なお、表示部３３は、管理装置３０１の外部に設けられてもよい。
【０１３４】
また、切削システム２０１は、工作機械２０２および管理装置３０１間の距離が長い等の理由により、両者の間において無線信号の送受信を直接行うことが困難である場合には、両者の間に中継装置を備えてもよい。この場合、工作機械２０２は、無線信号を中継装置経由で管理装置３０１へ送信する。
【０１３５】
図２１は、歪の計測結果及び解析結果の一例を示すグラフである。
具体的には、図２１の下段グラフは、歪センサ１９により計測される回転方向の歪の時間的変化を示し、図２１の中段グラフは、歪センサ１９により計測される並進方向の歪の時間的変化を示す。
【０１３６】
図２１の上段グラフは、制御部３２による歪の解析結果の一例である。ここでは、窓幅１秒とした移動最大値、移動最小値、及び移動平均値が例示されている。
すなわち、図２１の上段グラフにおいて、３本の実線のグラフは、回転方向の歪の計測結果（下段グラフ）から制御部３２が算出した解析結果である。３本の実線のグラフは、上から順に、回転方向の歪の移動最大値、移動平均値、及び移動最小値を表す。また、３本の破線のグラフは、並進方向の歪の計測結果（中段グラフ）から制御部３２が算出した解析結果である。３本の破線のグラフは、上から順に、並進方向の歪の移動最大値、移動平均値、及び移動最小値を表す。
【０１３７】
図２２は、加速度の計測結果及び解析結果の一例を示すグラフである。
具体的には、図２２の下段グラフは、加速度センサ１４により計測される回転方向の加速度の時間的変化を示し、図２２の中段グラフは、加速度センサ１４により計測される並進方向の加速度の時間的変化を示す。
【０１３８】
図２２の上段グラフは、制御部３２による加速度の解析結果の一例である。ここでも、窓幅１秒とした移動最大値、移動最小値、及び移動平均値が例示されている。
すなわち、図２２の上段グラフにおいて、３本の実線のグラフは、回転方向の加速度の計測結果（下段グラフ）から制御部３２が算出した解析結果である。３本の実線のグラフは、上から順に、回転方向の加速度の移動最大値、移動平均値、及び移動最小値を表す。また、３本の破線のグラフは、並進方向の加速度の計測結果（中段グラフ）から制御部３２が算出した解析結果である。３本の破線のグラフは、上から順に、並進方向の加速度の移動最大値、移動平均値、及び移動最小値を表す。
【０１３９】
図２１及び図２２の解析結果（上段グラフ）は、記憶部３５に蓄積され、表示部３３により表示される。図２１及び図２２の解析結果（上段グラフ）は、無線通信部３１から外部装置（他の管理装置や携帯端末など）に送信することもできる。この場合、外部装置に備わるディスプレイにより、解析結果を表示可能となる。
図２１及び図２２の計測結果（中段グラフと下段グラフ）についても、表示部３３に表示したり、外部装置に送信したりすることもできる。
【０１４０】
［使用方法］
図７を参照して、転削工具１０１の使用方法について説明する。
【０１４１】
まず、転削工具１０１のシャンク部１１を、たとえば、工作機械２０２における工具ホルダ２１０に固定する。
【０１４２】
次に、電力線に設けられたスイッチをオフからオンへ切り替えることにより、電池２２から各加速度センサ１４、各歪センサ１９および無線通信装置２３へ電力を供給する。
【０１４３】
次に、転削工具１０１を回転駆動し、転削対象物を転削することにより、シャンク部１１に転削に伴う加速度および歪が生じる。
【０１４４】
各加速度センサ１４は、シャンク部１１に生じた加速度を示す計測信号を無線通信装置２３へ出力する。また、各歪センサ１９は、シャンク部１１に生じた歪を示す計測信号を無線通信装置２３へ出力する。
【０１４５】
次に、無線通信装置２３は、加速度センサ１４から受けた計測信号の示す計測結果および加速度センサ１４の識別情報を無線信号に含めて外部の管理装置３０１へ送信する。また、無線通信装置２３は、歪センサ１９から受けた計測信号の示す計測結果および歪センサ１９の識別情報を無線信号に含めて外部の管理装置３０１へ送信する。
【０１４６】
たとえば、転削工具１０１は、図示しない記憶部に当該識別情報を保存する。無線通信装置２３は、当該記憶部に保存されている識別情報を送信する。
【０１４７】
管理装置３０１において、無線通信部３１は、無線通信装置２３から加速度センサ１４の計測結果を示すセンサ情報を含む無線信号を受信し、受信したセンサ情報を記憶部３５に保存する。また、無線通信部３１は、無線通信装置２３から歪センサ１９の計測結果を示すセンサ情報を含む無線信号を受信し、受信したセンサ情報を記憶部３５に保存する。
【０１４８】
制御部３２は、ユーザから操作入力部３６を介して入力された指示に応じて、記憶部３５に蓄積された計測結果を解析する。
【０１４９】
なお、転削工具１０１は、温度センサ２６および音センサ２７の両方を含まない構成であってもよい。
【０１５０】
また、転削工具１０１は、ハウジング２４を備えない構成であってもよい。
【０１５１】
また、転削工具１０１は、無線通信装置２３を備えない構成であってもよい。この場合、たとえば、転削工具１０１は、図示しない記憶部においてセンサ情報等を保存する。そして、たとえば、ユーザは、当該記憶部に保存されたセンサ情報等を、管理装置３０１の記憶部３５に保存する操作を行う。
【０１５２】
また、無線通信装置２３は、各加速度センサ１４および各歪センサ１９と刃取付部１２または刃部との位置関係を示す位置情報を送信しない構成であってもよい。この場合、たとえば、管理装置３０１は、予め当該位置関係を記憶部３５に保存する。
【０１５３】
また、転削工具１０１における無線通信装置２３は、位置情報を送信する代わりに、各加速度センサ１４および各歪センサ１９をそれぞれ識別可能な識別情報を含む無線信号を送信する構成であってもよい。
【０１５４】
管理装置３０１は、各加速度センサ１４および各歪センサ１９の識別情報、および対応する加速度センサ１４および各歪センサ１９と刃取付部１２との位置関係または対応する加速度センサ１４および各歪センサ１９と刃部との位置関係を示す位置情報を保存する。
【０１５５】
管理装置３０１の無線通信部３１は、転削工具１０１の無線通信装置２３から上記識別情報を受信する。制御部３２は、記憶部３５に保存された識別情報に基づいて、各加速度センサ１４および各歪センサ１９をそれぞれ識別する。
【０１５６】
制御部３２は、記憶部３５に保存している位置情報の中から、無線通信部３１が受信した識別情報に対応する位置情報およびセンサ情報を取得する。そして、制御部３２は、取得した位置情報および対応のセンサ情報に基づいて、転削抵抗Ｆおよび変位量ｄ等を算出する。
【０１５７】
また、無線通信装置２３は、識別情報を送信しない構成であってもよい。たとえば、シャンク部１１に加速度センサ１４および歪センサ１９が１つずつ設けられ、かつ加速度センサ１４および歪センサ１９間で無線信号の周波数が異なる場合、管理装置３０１において、加速度センサ１４からのセンサ情報と歪センサ１９からのセンサ情報とを判別することが可能である。
【０１５８】
また、管理装置３０１は、転削工具１０１からセンサ情報を受信しない構成であってもよい。この場合、たとえば、転削工具１０１は、図示しない記憶部にセンサ情報等を保存する。そして、たとえば、ユーザは、当該記憶部に保存されたセンサ情報等を、管理装置３０１の記憶部３５に保存する操作を行う。
【０１５９】
図８および図９は、本開示の第１の実施の形態に係る転削工具の構成の他の例を示す側面図である。
【０１６０】
図１に示す例は、加速度センサ１４および歪センサ１９が転削工具の一種であるエンドミルに取り付けられる構成であるが、これに限定されるものではない。たとえば、図８を参照して、加速度センサ１４および歪センサ１９は、転削工具の一種であるドリル１０２におけるシャフト部の一例であるボディ部１１１に取り付けられてもよい。
【０１６１】
また、図９を参照して、加速度センサ１４および歪センサ１９は、転削工具の一種であるフライスカッター１０３におけるシャフト部の一例であるボス部１１８に取り付けられる構成であってもよい。
【０１６２】
図９に示す例では、ボス部１１８における刃取付部１２とは反対側の端部に、シャンク部１１３が連結されている。なお、フライスカッター１０３において、シャンク部１１３が設けられない構成であってもよい。この場合、ボス部１１８が、工具ホルダ２１０に取り付けられる。
【０１６３】
［変形例１］
図１０は、本開示の第１の実施の形態に係る切削システムの変形例１を示す図である。
【０１６４】
図１０を参照して、変形例１に係る切削システム２０３は、図６に示す工作機械２０２の代わりに、工作機械２０４を備える。変形例１に係る工作機械２０４では、転削工具１０４は、図６に示す転削工具１０１と比べて、さらに、温度センサ２６および音センサ２７を含む。
【０１６５】
温度センサ２６は、シャンク部１１に取り付けられる。温度センサ２６は、シャンク部１１の温度を計測する。
【０１６６】
音センサ２７は、シャンク部１１に取り付けられる。音センサ２７は、シャンク部１１の周辺において生じる音を計測する。
【０１６７】
電池２２は、図示しない電力線を介して、温度センサ２６および音センサ２７と接続されている。電池２２は、電力線を介して、温度センサ２６および音センサ２７へ電力を供給する。
【０１６８】
無線通信装置２３は、図示しない信号線を介して、温度センサ２６および音センサ２７と接続されている。温度センサ２６は、シャンク部１１の温度を示す計測信号を信号線経由で無線通信装置２３へ出力する。音センサ２７は、シャンク部１１において生じる音を示す計測信号を信号線経由で無線通信装置２３へ出力する。
【０１６９】
無線通信装置２３は、温度センサ２６から計測信号を受けると、受けた計測信号の示す計測結果を無線信号に含めて管理装置３０１へ送信する。管理装置３０１は、たとえば、受信した計測結果を蓄積し、蓄積した計測結果を解析する。
【０１７０】
また、無線通信装置２３は、音センサ２７から計測信号を受けると、受けた計測信号の示す計測結果を無線信号に含めて管理装置３０１へ送信する。管理装置３０１は、たとえば、受信した計測結果を蓄積し、蓄積した計測結果を解析する。
【０１７１】
ハウジング２４は、温度センサ２６および音センサ２７を収容した状態、具体的には、温度センサ２６および音センサ２７等をこれらの下方および側方から覆った状態において、温度センサ２６および音センサ２７を保持する。
【０１７２】
転削工具１０４は、温度センサ２６の計測結果および音センサ２７の計測結果を示すセンサ情報を含む無線信号を送信する。
【０１７３】
管理装置３０１は、転削工具１０１からセンサ情報を含む無線信号を受信し、受信したセンサ情報が示す計測結果を解析する。
【０１７４】
無線通信部３１は、転削工具１０１の無線通信装置２３から、センサ情報を含む無線信号を受信して、当該無線信号に含まれるセンサ情報の示す計測結果を記憶部３５に保存する。
【０１７５】
制御部３２は、記憶部３５に蓄積された温度センサ２６の計測結果および音センサ２７の計測結果をそれぞれ解析し、解析結果を記憶部３５に保存する。
【０１７６】
表示部３３は、記憶部３５に蓄積された制御部３２の解析結果を表示する。
【０１７７】
その他の構成は、上述した転削工具１０１と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０１７８】
［変形例２］
図１１は、本開示の第１の実施の形態に係る転削工具の変形例２を示す図である。
【０１７９】
図１１を参照して、変形例２に係る転削工具１０５は、図２に示す転削工具１０１と比べて、各加速度センサ１４および各歪センサ１９がシャンク部１１の内部に埋め込まれている。
【０１８０】
なお、各加速度センサ１４および各歪センサ１９に電力を供給する図示しない電池が、シャンク部１１の内部に埋め込まれてもよい。また、各加速度センサ１４の計測結果および各歪センサ１９の計測結果を無線信号に含めて送信する図示しない無線通信装置が、シャンク部１１の内部に埋め込まれてもよい。
【０１８１】
また、転削工具１０５のシャンク部１１は、シャンク部１１のうちの一部の径を拡大する図示しない拡径部を含む構成であってもよい。
【０１８２】
そして、当該拡径部の内部に、各加速度センサ１４および各歪センサ１９が埋め込まれてもよい。また、上記無線通信装置が、拡径部の内部に埋め込まれてもよい。
【０１８３】
その他の構成は、上述した転削工具１０１と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０１８４】
ところで、切削工具にセンサを取り付けることにより、切削工具による加工の状態を示す物理量を計測することができる。このような計測が可能な優れた技術が望まれる。
【０１８５】
これに対して、本開示の第１の実施の形態に係る転削工具は、工具ホルダ２１０に保持された状態で使用される転削工具である。当該転削工具は、端部が工具ホルダ２１０に取り付けられるシャンク部１１と、シャンク部１１における端部とは反対側の端部に設けられる刃取付部１２または刃部と、シャンク部１１に取り付けられる複数のセンサとを備える。当該複数のセンサは、加速度センサ１４および歪センサ１９を含む。
【０１８６】
また、本開示の第１の実施の形態に係る切削システムは、転削工具１０１と、管理装置３０１とを備える。管理装置３０１は、転削工具１０１からセンサ情報を受信する。
【０１８７】
このように、シャンク部１１に加速度センサ１４を取り付ける構成により、加速度センサ１４の計測結果に基づいて、工具ホルダ２１０、および工作機械２０２において工具ホルダ２１０に回転力を与える主軸２２０の各変位量を含む、加速度センサ１４の取付位置における変位量、ならびにシャンク部１１が転削対象物から受ける転削抵抗等の物理量を取得することができる。また、シャンク部１１に歪センサ１９を取り付ける構成により、工具ホルダ２１０および工作機械の主軸２２０が交換等により変わっても、歪センサ１９の計測結果に基づいて、転削抵抗およびシャンク部１１の変形量等の物理量を取得することができる。また、シャンク部１１に加速度センサ１４および歪センサ１９を取り付ける構成により、たとえば、加速度センサ１４の計測結果に基づく物理量、歪センサ１９の計測結果に基づく物理量、ならびに加速度センサ１４の計測結果および歪センサ１９の計測結果に基づく物理量を取得し、各物理量を用いて多様な検証を行うことができる。具体的には、たとえば、シャンク部１１に生じる振動、および転削の精度の低下等の現象が、転削工具に依るところが大きいのか、工具ホルダおよび工作機械の主軸に依るところが大きいのかを判断することが可能となる。また、シャンク部１１に加速度センサ１４および歪センサ１９を取り付ける構成により、工具ホルダ２１０にセンサを設ける場合と比べて、加速度センサ１４の取付位置から刃取付部１２または刃部までの距離、および歪センサ１９の取付位置から刃取付部１２または刃部までの距離を短くすることができるため、刃取付部１２または刃部とセンサ取付位置との間における加速度および応力の減衰が少なく、加速度センサ１４および歪センサ１９の感度を高めることができる。
【０１８８】
したがって、本開示の第１の実施の形態に係る転削工具および切削システムでは、切削工具による加工の状態を精度よく計測することができる。
【０１８９】
また、本開示の第１の実施の形態に係る転削工具では、上記複数のセンサは、さらに、温度センサ２６および音センサ２７の少なくともいずれか一方を含む。
【０１９０】
このような構成により、たとえば、シャンク部１１に異常な振動が発生した場合に、当該振動に伴う、摩擦熱および異音の少なくともいずれか一方の発生を検出することができる。
【０１９１】
また、本開示の第１の実施の形態に係る転削工具では、転削工具１０１は、さらに、シャンク部１１に取り付けられるハウジング２４を備える。ハウジング２４は、センサを格納する。
【０１９２】
このような構成により、切削屑およびセンサの周囲の障害物等からセンサを保護することができる。
【０１９３】
また、本開示の第１の実施の形態に係る転削工具では、転削工具１０１は、さらに、シャンク部１１に取り付けられた無線通信装置２３を備える。無線通信装置２３は、各センサの計測結果を示すセンサ情報を送信する。
【０１９４】
このような構成により、たとえば、管理装置３０１において各センサの計測結果を用いた異常検知等の処理を行うことができる。
【０１９５】
また、本開示の第１の実施の形態に係る転削工具では、無線通信装置２３は、さらに、複数のセンサをそれぞれ識別可能な識別情報を送信する。
【０１９６】
このような構成により、たとえば、管理装置３０１において、複数のセンサを正確に識別した上で所定の処理を行うことができる。
【０１９７】
また、本開示の第１の実施の形態に係る転削工具では、無線通信装置２３は、さらに、各センサと刃取付部１２または刃部との位置関係を示す位置情報を送信する。
【０１９８】
このような構成により、たとえば、各センサの位置情報を管理装置３０１において予め保存しておく必要がなくなり、切削システム２０１を容易に構築することができる。
【０１９９】
また、本開示の第１の実施の形態に係る切削システムでは、管理装置３０１は、各センサの識別情報、および対応のセンサと刃取付部１２または刃部との位置関係を示す位置情報を保存する。無線通信装置２３は、さらに、複数のセンサをそれぞれ識別可能な識別情報を送信する。管理装置３０１は、転削工具１０１から識別情報をさらに受信し、保存している位置情報の中から、受信した識別情報に対応する位置情報を取得する。
【０２００】
このような構成により、管理装置３０１は、受信した情報および保存している情報を用いて、たとえば、転削工具１０１に加わる転削抵抗および転削工具１０１の変位量を算出することができる。また、たとえば、各センサの位置情報を管理装置３０１において予め保存しておく必要がなくなり、切削システム２０１を容易に構築することができる。
【０２０１】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０２０２】
＜第２の実施の形態＞
本開示の第２の実施の形態は、第１の実施の形態の他の例に係る転削工具であるフライスカッター１０３と比べて、フライスカッターに加速度センサ１４および歪センサ１９が取り付けられず、さらに取付モジュールを備える転削工具ユニットに関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態の他の例に係るフライスカッター１０３と同様である。
【０２０３】
図１２は、本開示の第２の実施の形態に係る転削工具ユニットの構成を示す側面図である。
【０２０４】
図１２参照して、転削工具ユニット１０６は、転削工具１０７と、取付モジュール１１４とを備える。
【０２０５】
転削工具１０７は、図１２に示す例では、フライスカッターである。転削工具１０７は、シャフト部の一例であるボス部１１２と、ボス部１１２の端部に設けられる刃取付部１２または図示しない刃部とを含む。
【０２０６】
取付モジュール１１４は、ボス部１１２における、刃取付部１２または刃部とは反対側の端部に取付可能な部材である。具体的には、取付モジュール１１４は、本体１１４Ａと、本体１１４Ａをボス部１１２に取り付ける取付部であるネジ部１１４Ｂと、ボス部１１２に対する回り止めとして機能する回り止め部１１４Ｃと、本体１１４Ａに取り付けられる加速度センサ１４および歪センサ１９とを含む。
【０２０７】
本体１１４Ａは、柱状の部材である。加速度センサ１４および歪センサ１９は、本体１１４Ａの周面に取り付けられる。
【０２０８】
転削工具１０７、本体１１４Ａ、および工具ホルダ２１０は、ネジ部１１４Ｂにより、連結可能である。
【０２０９】
その他の構成は、上述したフライスカッター１０３と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０２１０】
本開示の第２の実施の形態に係る取付モジュールは、ボス部１１２と、ボス部１１２の端部に設けられる刃取付部１２または刃部とを備える転削工具１０７のボス部１１２に取付可能なモジュールである。取付モジュール１１４は、ボス部１１２の軸方向に沿ってボス部１１２に取付可能な柱状の本体１１４Ａと、本体１１４Ａに取り付けられる複数のセンサとを備える。当該複数のセンサは、加速度センサ１４および歪センサ１９を含む。
【０２１１】
このように、取付モジュール１１４に加速度センサ１４を取り付ける構成により、加速度センサ１４の計測結果に基づいて、工具ホルダ２１０および工作機械２０２において工具ホルダ２１０に回転力を与える主軸２２０の各変位量を含む、加速度センサ１４の取付位置における変位量、ならびにボス部１１２が転削対象物から受ける転削抵抗等の物理量を取得することができる。また、取付モジュール１１４に歪センサ１９を取り付ける構成により、工具ホルダ２１０および工作機械の主軸２２０が交換等により変わっても、歪センサ１９の計測結果に基づいて、転削抵抗およびボス部１１２の変形量等の物理量を取得することができる。また、取付モジュール１１４に加速度センサ１４および歪センサ１９を取り付ける構成により、たとえば、加速度センサ１４の計測結果に基づく物理量、歪センサ１９の計測結果に基づく物理量、ならびに加速度センサ１４の計測結果および歪センサ１９の計測結果に基づく物理量を取得し、各物理量を用いて多様な検証を行うことができる。また、取付モジュール１１４に加速度センサ１４および歪センサ１９を取り付ける構成により、工具ホルダ２１０にセンサを設ける場合と比べて、加速度センサ１４の取付位置から刃取付部１２または刃部までの距離、および歪センサ１９の取付位置から刃取付部１２または刃部までの距離を短くすることができるため、刃取付部１２または刃部とセンサ取付位置との間における加速度および応力の減衰が少なく、加速度センサ１４および歪センサ１９の感度を高めることができる。
【０２１２】
したがって、本開示の第２の実施の形態に係る取付モジュールでは、切削工具による加工の状態を精度よく計測することができる。
【０２１３】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０２１４】
＜第３の実施の形態＞
本開示の第３の実施の形態は、第１の実施の形態に係る転削工具１０１等を用いる処理方法および当該処理方法を行う切削システムに関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る切削システム２０１と同様である。
【０２１５】
なお、本開示の第３の実施の形態に係る処理方法および切削システムでは、端部が工作機械に取り付けられるシャフト部と、当該シャフト部における上記端部とは反対側の端部に設けられる刃取付部または刃部と、上記シャフト部に取り付けられるセンサとを含む構成の切削工具であれば、転削工具１０１に限らず、他の切削工具が用いられてもよい。たとえば、当該処理方法および切削システムにおいて、図８に示すドリル１０２、図９に示すフライスカッター１０３、図１０に示す転削工具１０４、図１１に示す転削工具１０５、または図１２に示す転削工具ユニット１０６が用いられてもよい。また、当該処理方法および切削システムにおいて、転削工具以外の切削工具として、たとえば旋削工具が用いられてもよい。
【０２１６】
図１３は、本開示の第３の実施の形態に係る切削システムの構成を示す図である。図１４は、本開示の第３の実施の形態に係る切削システムにおける管理装置の構成を示す図である。
【０２１７】
図１３および図１４を参照して、切削システム２０５は、図６に示す工作機械２０２である工作機械２０２Ａおよび工作機械２０２Ｂを備える。すなわち、工作機械２０２Ａおよび工作機械２０２Ｂの各々は、転削工具１０１を含む。なお、工作機械２０２Ａおよび工作機械２０２Ｂは、たとえば、図１０に示す工作機械２０４であってもよい。
【０２１８】
転削工具１０１は、端部が工作機械、具体的には第１の工作機械２０２Ａまたは第２の工作機械２０２Ｂに取り付けられるシャンク部１１と、シャンク部１１における上記端部とは反対側の端部に設けられる刃取付部１２または刃部と、シャンク部１１に取り付けられるセンサ、具体的には加速度センサ１４および歪センサ１９とを有する。
【０２１９】
また、切削システム２０５は、図６に示す管理装置３０１の代わりに、管理装置３０１０を備える。
【０２２０】
管理装置３０１０は、図７に示す無線通信部３１、記憶部３５および制御部３２の代わりに、無線通信部３１０、記憶部３５０および制御部３２０を含む。
【０２２１】
無線通信部３１０は、加速度センサ１４および歪センサ１９の計測結果を記憶部３５０に蓄積する保存処理部として機能することが可能である。
【０２２２】
詳細には、無線通信部３１０は、転削工具１０１の無線通信装置２３から加速度センサ１４の計測結果を示すセンサ情報および当該加速度センサ１４の位置を示す位置情報を含む無線信号を受信し、受信したセンサ情報および位置情報を記憶部３５０に保存する。加速度センサ１４の位置を示す位置情報は、加速度センサ１４と、刃取付部１２または刃部との位置関係を示す情報である。
【０２２３】
また、無線通信部３１０は、無線通信装置２３から歪センサ１９の計測結果を示すセンサ情報および当該歪センサ１９の位置を示す位置情報を含む無線信号を受信し、受信したセンサ情報および位置情報を記憶部３５０に保存する。歪センサ１９の位置を示す位置情報は、歪センサ１９と、刃取付部１２または刃部との位置関係を示す情報である。
【０２２４】
具体的には、無線通信部３１０は、第１の工作機械２０２Ａに取り付けられた転削工具１０１により転削対象物の転削が行われる際の加速度センサ１４および歪センサ１９の計測結果を記憶部３５０に蓄積する。
【０２２５】
また、無線通信部３１０は、第２の工作機械２０２Ｂに取り付けられた転削工具１０１により転削対象物の切削が行われる際の加速度センサ１４および歪センサ１９の計測結果を記憶部３５０に蓄積する。
【０２２６】
制御部３２０は、無線通信部３１０によって蓄積された各計測結果を処理する。たとえば、制御部３２０は、ユーザから操作入力部３６を介して入力された指示に応じて、無線通信部３１０によって記憶部３５０に蓄積された各計測結果を解析する。
【０２２７】
詳細には、たとえば、制御部３２０は、記憶部３５０に蓄積されたセンサ情報および位置情報に基づいて、転削抵抗Ｆおよび変位量ｄ等を算出する。
【０２２８】
図１５は、本開示の第３の実施の形態に係る処理方法の概要を示す図である。
【０２２９】
図１５を参照して、本開示の第３の実施の形態に係る処理方法Ｍでは、まず、ユーザは、第１の工作機械２０２Ａに転削工具１０１を取り付ける。次に、第１の工作機械２０２Ａは、転削工具１０１により転削対象物の転削を行う。次に、管理装置３０１０は、センサの計測結果を蓄積する。次に、ユーザは、第２の工作機械２０２Ｂに転削工具１０１を取り付ける。次に、第２の工作機械２０２Ｂは、転削工具１０１により転削対象物の転削を行う。次に、管理装置３０１０は、センサの計測結果を蓄積する。次に、管理装置３０１０は、蓄積した各計測結果を処理する。
【０２３０】
なお、処理方法Ｍでは、複数のセンサを用いてもよいし、１つのセンサを用いてもよく、たとえば、加速度センサ１４または歪センサ１９を１つ用いてもよい。また、処理方法Ｍでは、加速度センサ１４および歪センサ１９とは異なる種類のセンサを１つ用いてもよい。
【０２３１】
より詳細には、処理方法Ｍは、たとえば、工場等の製造施設における第１の工作機械の転削に不具合があった場合に、その原因を転削工具のメーカ等の検証施設に配置された第２の工作機械および管理装置により検証する場合に用いられる。
【０２３２】
すなわち、処理方法Ｍは、たとえば、第１の工作機械２０２Ａの系が第２の工作機械２０２Ｂの系と比べてどのような状態であるかを判定する方法である。
【０２３３】
第１の工作機械２０２Ａの系は、第１の工作機械２０２Ａおよび転削対象物を含む。第２の工作機械２０２Ｂの系は、第２の工作機械２０２Ｂおよび転削対象物を含む。
【０２３４】
処理方法Ｍでは、たとえば、第２の工作機械２０２Ｂの系が適正な状態にあることを前提とする。第２の工作機械２０２Ｂの状態を基準として第１の工作機械２０２Ａの状態の判定を行うことにより、第１の工作機械２０２Ａの系が第２の工作機械２０２Ｂの系と比べてどのような状態にあるのか、すなわち適正な状態にあるのかどうか等の判定を行うことができる。
【０２３５】
図１５に示すように、まず、ユーザは、製造施設において、第１の工作機械２０２Ａの工具ホルダに転削工具１０１を取り付けて、転削工具１０１により転削対象物の転削を行い、歪センサ１９の計測結果および加速度センサ１４の計測結果を管理装置３０１に蓄積する。
【０２３６】
次に、ユーザは、検証施設において、第２の工作機械２０２Ｂの工具ホルダに転削工具１０１を取り付けて、転削工具１０１により転削対象物の転削を行い、歪センサ１９の計測結果および加速度センサ１４の計測結果を管理装置３０１に蓄積する。
なお、第２の工作機械２０２Ｂの工具ホルダに取り付ける転削工具１０１は、第１の工作機械２０２Ａの工具ホルダに取り付けた転削工具１０１と同一の転削工具１０１、あるいは、第１の工作機械２０２Ａの工具ホルダに取り付けた転削工具１０１と同一の性能を有する別の転削工具１０１である。
【０２３７】
次に、ユーザは、検証施設において、管理装置３０１０を用いて、蓄積された歪センサ１９の計測結果および加速度センサ１４の計測結果を解析する。なお、管理装置３０１０は、計測結果の解析に限らず、他の種類の処理を行う構成であってもよい。
【０２３８】
処理方法Ｍでは、加速度センサ１４の計測結果および歪センサ１９の計測結果を、第１の実施の形態と比べてさらに有意に用いることができる。以下、詳細に説明する。
【０２３９】
シャンク部１１に歪センサ１９を設けることで、上述のように、歪センサ１９の計測結果に基づいて転削工具１０１の転削抵抗Ｆを算出することができる。
【０２４０】
シャンク部１１に加速度センサ１４を設けることで、上述のように、加速度センサ１４の計測結果に基づいて転削工具１０１の変位量ｄを算出することができる。
【０２４１】
また、シャンク部１１に歪センサ１９および加速度センサ１４を設けることで、変位／歪を算出することができる。変位量／歪、すなわちｄ（ｘ）／ε（ｘ）［ｍｍ］は、以下の式（７）〜式（９）で表される。
【０２４２】
【数７】
0006901051.tif 000008
【０２４３】
【数８】
0006901051.tif 000009
【０２４４】
【数９】
0006901051.tif 000010
【０２４５】
ｄ（ｘ）／ε（ｘ）（以下、ｄ／εとも称する）は、たとえば、ある工作機械によって転削を行った際に転削に不具合が生じた場合に、当該工作機械の状態を判定する際に使用される。
【０２４６】
具体的には、製造施設および検証施設において転削工具１０１が共通であれば、式（７）の右辺の項の後半部分（ＥＺｂ／ｘ）は一定となることから、式（７）の右辺の項の前半部分のみが工具ホルダ２１０および工作機械の主軸２２０の影響を受けて変化し得ることになる。
【０２４７】
また、式（７）の右辺の項の前半部分は、式（４）の右辺の項の前半部分、すなわち転削抵抗Ｆが掛かる部分と共通する。このため、式（７）におけるｄ／εの値が変わるということは、式（４）における変位量ｄ（ｘ）および転削抵抗Ｆの関係性が変わることを示す。また、式（７）におけるｄ／εの値が一定であるということは、式（４）における変位量ｄ（ｘ）および転削抵抗Ｆの関係性が一定であることを示す。
【０２４８】
したがって、製造施設におけるｄ／εおよび検証施設におけるｄ／εを比較することにより、式（４）における変位量ｄ（ｘ）の値が変化したとき、その原因が転削抵抗Ｆによるものであるのか、または工具ホルダ２１０および工作機械の主軸２２０の影響によるものであるのかを判断することができる。
【０２４９】
式（７）を用いる目的は、たとえば、式（４）から転削抵抗Ｆを消去することにより、式（４）の右辺において転削抵抗Ｆが掛かる部分、すなわち工具ホルダ２１０および工作機械の主軸２２０の構造に影響を受ける部分（以下、影響部分とも称する）の値が一定であるか否かを把握しやすくすることである。当該目的を達成するために最も簡単な方法は、たとえば、式（７）のように、式（４）の左辺を式（２）の左辺ε（ｘ）で除し、式（４）の右辺を式（２）の右辺で除することである。
【０２５０】
なお、影響部分の値が一定であるか否かを把握しやすくするために、式（７）の代わりに、式（４）の両辺を転削抵抗Ｆで除することによって得られる以下の式（１０）が用いられてもよい。転削抵抗Ｆは、たとえば、歪ε（ｘ）の計測結果に基づいて算出された値である。
【０２５１】
【数１０】
0006901051.tif 000011
【０２５２】
ここで、工作機械の状態の判定について説明する。
【０２５３】
転削抵抗Ｆは、転削工具１０１の刃部が転削対象物を転削する際に転削対象物から受ける抵抗の大きさを示す。したがって、転削抵抗Ｆの大きさは、刃部が転削対象物を転削している瞬間の、刃部と転削対象物とが接触する面積に比例する。このことから、転削抵抗Ｆは以下の式（１１）で表される。
【０２５４】
【数１１】
0006901051.tif 000012
式（１１）において、Ｋｃは比転削抵抗［Ｎ／ｍｍ＾２］、ｆｚは転削工具１０１の一刃あたりの送り量［ｍｍ／ｔ］、ａｐは転削工具１０１の軸方向の切込み量［ｍｍ］、ｄは転削工具１０１の変位［ｍｍ］である。
【０２５５】
比転削抵抗Ｋｃは、主に、転削工具１０１の刃先形状、および転削対象物の材質によって決まる。
【０２５６】
加速度センサ１４に基づいて算出される変位量ｄは、転削工具１０１が転削対象物から逃げている量に関係するため、変位が大きくなると、転削対象物の転削を適正に行えていないということになる。
【０２５７】
図１６は、本開示の第３の実施の形態に係る転削工具に発生する変位と、転削工具に加わる転削抵抗との関係の一例を示す図である。
【０２５８】
図１６において、横軸はシャンク部１１に発生する変位、縦軸はシャンク部１１に加わる転削抵抗を示す。また、グラフＧ１，Ｇ２は、それぞれ式（１１）で表される転削抵抗Ｆおよび変位量ｄの関係を示し、式（４）で表される転削抵抗Ｆおよび変位量ｄの関係を示す。
【０２５９】
グラフＧ１は、加工条件、すなわち、送り量ｆｚおよび切込み量ａｐが一定であれば、比転削抵抗Ｋｃによって傾きが変わる。また、送り量ｆｚおよび切込み量ａｐが一定であり、かつ転削工具１０１が同じであれば、比転削抵抗Ｋｃは転削対象物によって決まる。
【０２６０】
図１６を参照して、変位量ｄおよび転削抵抗Ｆの関係を表すグラフＧ１およびグラフＧ２の交点Ｐの座標は、式（４）および式（１１）を満たす。
【０２６１】
図１７は、本開示の第３の実施の形態に係る転削工具に発生する変位と、転削工具に加わる転削抵抗との関係の他の例を示す図である。
【０２６２】
図１７は、転削対象物が変わることで比転削抵抗Ｋｃが変わり、これにより、傾きがグラフＧ１から変わったグラフＧ３，Ｇ４をさらに示している。すなわち、図１７は、図１６と比べて、さらに、傾きがグラフＧ１よりも小さいグラフＧ３と、傾きがグラフＧ１よりも大きいグラフＧ４とを示している。
【０２６３】
図１７を参照して、比転削抵抗Ｋｃが変わることによって、式（１１）によりグラフＧ１の傾きが変化する一方で、式（４）によりグラフＧ２の傾きは変わらないことから、グラフＧ１とグラフＧ２との交点Ｐ１、グラフＧ３とグラフＧ２との交点Ｐ２、およびグラフＧ４とグラフＧ２との交点Ｐ３において、変位量ｄおよび転削抵抗Ｆの関係性は同じである、すなわちｄ／εの値は互いに同じである。
【０２６４】
図１８は、本開示の第３の実施の形態に係る転削工具に加わる転削抵抗と、転削工具に発生する変位との対応関係の他の例を示す図である。
【０２６５】
図１８は、工作機械の主軸２２０および工具ホルダ２１０の少なくともいずれか一方が交換等によって変わり、これにより、傾きがグラフＧ２から変わったグラフＧ５，Ｇ６をさらに示している。すなわち、図１８は、図１６と比べて、さらに、傾きがグラフＧ２よりも小さいグラフＧ５と、傾きがグラフＧ２よりも大きいグラフＧ６とを示している。
【０２６６】
図１８を参照して、工作機械の主軸２２０および工具ホルダ２１０の少なくともいずれか一方が変わることによって、式（１１）によりグラフＧ１の傾きが変わらない一方で、式（４）によりグラフＧ２の傾きは変わることから、グラフＧ２，Ｇ５，Ｇ６とグラフＧ１との各々の交点において、変位量ｄおよび転削抵抗Ｆの関係性は異なる、すなわちｄ／εの値は互いに異なる。
【０２６７】
グラフＧ１とグラフＧ２との交点Ｐ４、グラフＧ１とグラフＧ５との交点Ｐ５、グラフＧ１とグラフＧ６との交点Ｐ６は、それぞれ、傾きの異なるグラフＧ２、グラフＧ５およびグラフＧ６上に位置する。したがって、交点Ｐ４、交点Ｐ５および交点Ｐ６にそれぞれ対応するｄ／εの値は、互いに異なる値になる。
【０２６８】
次に、本開示の第３の実施の形態に係る、管理装置３０１０の処理の一例について説明する。
【０２６９】
［動作の流れ］
管理装置３０１０における各装置は、制御部３２０の一部または全部を含むコンピュータを備え、当該コンピュータにおけるＣＰＵ等の演算処理部は、以下のシーケンス図またはフローチャートの各ステップの一部または全部を含むプログラムを記憶部３５０等のメモリからそれぞれ読み出して実行する。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、外部からインストールすることができる。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、記録媒体に格納された状態で流通する。
【０２７０】
図１９は、本開示の第３の実施の形態に係る切削システムにおける管理装置の処理の手順を定めたフローチャートである。
【０２７１】
図１９を参照して、まず、無線通信部３１は、第１の工作機械２０２Ａに取り付けられた転削工具１０１の無線通信装置２３から、センサ情報および対応するセンサの位置情報を含む無線信号を受信して、当該無線信号に含まれるセンサ情報の示す歪センサ１９の計測結果および位置情報を記憶部３５０に保存する（ステップＳ１０１）。
【０２７２】
次に、制御部３２０は、記憶部３５０に蓄積された歪センサ１９の計測結果および位置情報に基づいて、転削抵抗Ｆを算出し、算出結果を記憶部３５０に保存する（ステップＳ１０３）。
【０２７３】
次に、無線通信部３１は、転削工具１０１の無線通信装置２３から、センサ情報および位置情報を含む無線信号を受信して、当該無線信号に含まれるセンサ情報の示す加速度センサ１４の計測結果および位置情報を記憶部３５０に保存する（ステップＳ１０５）。
【０２７４】
次に、制御部３２０は、記憶部３５０に蓄積された加速度センサ１４の計測結果および位置情報に基づいて、転削工具１０１の変位量ｄを算出し、算出結果を記憶部３５０に保存する（ステップＳ１０７）。
【０２７５】
次に、制御部３２０は、記憶部３５０に蓄積された変位量ｄおよび歪εに基づいて、変位量ｄと歪εとの比（ｄ／ε）を算出し、算出結果を記憶部３５０に保存する（ステップＳ１０９）。
【０２７６】
次に、無線通信部３１は、第２の工作機械２０２Ｂに取り付けられた転削工具１０１の無線通信装置２３から、センサ情報を含む無線信号を受信して、当該無線信号に含まれるセンサ情報の示す歪センサ１９の計測結果を記憶部３５０に保存する（ステップＳ１１１）。
【０２７７】
次に、制御部３２０は、ステップＳ１０３〜Ｓ１０９と同様の処理を、第２の工作機械２０２Ｂにおいて行う。
【０２７８】
ここで、図１９に示す処理は、一例として、以下の条件下において行われる。すなわち、第１の工作機械２０２Ａにおける加工条件と、第２の工作機械２０２Ｂにおける加工条件とは同じである。
【０２７９】
また、一例として、第１の工作機械２０２Ａによって転削される転削対象物と、第２の工作機械２０２Ｂによって転削される転削対象物とは同じである。
【０２８０】
具体的には、たとえば、転削工具１０１の一刃あたりの送り量および転削工具１０１の軸方向の切込み量等の加工条件は、第１の工作機械２０２Ａおよび第２の工作機械２０２Ｂ間において同じである。
【０２８１】
第１の工作機械２０２Ａに取り付けられる転削工具１０１と、第２の工作機械２０２Ｂに取り付けられる転削工具１０１とは同じである。
具体的には、たとえば、第２の工作機械２０２Ｂの工具ホルダ２１０に取り付けられる転削工具１０１は、第１の工作機械２０２Ａから取り外された転削工具１０１であってもよいし、第１の工作機械２０２Ａに取り付けられた転削工具１０１と同型の他の転削工具であってもよい（ステップＳ１１３〜Ｓ１１９）。
【０２８２】
次に、制御部３２０は、記憶部３５０に保存された、第１の工作機械に取り付けられた転削工具１０１の転削抵抗Ｆ（以下、転削抵抗Ｆ１とも称する）と第２の工作機械に取り付けられた転削工具１０１の転削抵抗Ｆ（以下、転削抵抗Ｆ２とも称する）とを比較し、比較結果を記憶部３５０に保存する。
【０２８３】
具体的には、制御部３２０は、転削抵抗Ｆ１と転削抵抗Ｆ２とが同じ値であるか否かを判断する。なお、制御部３２０は、転削抵抗Ｆ１および転削抵抗Ｆ２間において所定の範囲内で差異がある場合においても、同じ値であると判断する構成であってもよい（ステップＳ１２１）。
【０２８４】
次に、制御部３２０は、記憶部３５０に保存された、第１の工作機械２０２Ａに取り付けられた転削工具１０１の変位量ｄ（以下、変位量ｄ１とも称する）と第２の工作機械２０２Ｂに取り付けられた転削工具１０１の変位量ｄ（以下、変位量ｄ２とも称する）とを比較し、比較結果を記憶部３５０に保存する。
【０２８５】
具体的には、制御部３２０は、変位量ｄ１と変位量ｄ２とが同じ値であるか否かを判断する。なお、制御部３２０は、変位量ｄ１および変位量ｄ２間において所定の範囲内で差異がある場合においても、同じ値であると判断する構成であってもよい（ステップＳ１２３）。
【０２８６】
次に、制御部３２０は、記憶部３５０に保存された、第１の工作機械２０２Ａに取り付けられた転削工具１０１についての比ｄ／ε（以下、比ｋ１とも称する）と第２の工作機械２０２Ｂに取り付けられた転削工具１０１についての比ｄ／ε（以下、比ｋ２とも称する）とを比較し、比較結果を記憶部３５０に保存する。
【０２８７】
具体的には、制御部３２０は、比ｋ１と比ｋ２とが同じ値であるか否かを判断する。なお、制御部３２０は、比ｋ１および比ｋ２間において所定の範囲内で差異がある場合においても、同じ値であると判断する構成であってもよい（ステップＳ１２５）。
【０２８８】
次に、制御部３２０は、記憶部３５０に蓄積された各比較結果に基づいて、第１の工作機械２０２Ａの系の状態を判断する。ここで、第１の工作機械２０２Ａの系は、第１の工作機械２０２Ａ、転削工具１０１および転削対象物を含む（ステップＳ１２７）。
【０２８９】
なお、図１９に示す処理の一部は、並行して行われてもよい。具体的には、たとえば、ステップＳ１０１〜Ｓ１０９の処理と、ステップＳ１１１〜Ｓ１１９の処理とは、並行して行われてもよい。また、ステップＳ１０１およびステップＳ１０３の処理と、ステップＳ１０５およびＳ１０７の処理とは、並行して行われてもよい。また、ステップＳ１１１およびステップＳ１１３の処理と、ステップＳ１１５およびＳ１１７の処理とは、並行して行われてもよい。
【０２９０】
図２０は、本発明の第３の実施の形態に係る切削システムにおける管理装置の記憶部が保持する判定基準テーブルの一例を示す図である。
【０２９１】
図２０を参照して、判定基準テーブルＴｂ１は、制御部３２０が第１の工作機械２０２Ａの状態を判断する際の判定基準に用いられる。管理装置３０１０における記憶部３５０は、判定基準テーブルＴｂ１を保存する。
【０２９２】
判定基準テーブルＴｂ１には、転削抵抗Ｆ１および転削抵抗Ｆ２の比較結果と、変位量ｄ１および変位量ｄ２の比較結果と、比ｋ１および比ｋ２の比較結果との組み合わせに応じた判定結果が記述されている。
【０２９３】
判定基準テーブルＴｂ１は、第１の工作機械２０２Ａの系が第２の工作機械２０２Ｂの系と比べてどのような状態であるかを判定する際の基準となるものである。たとえば、判定基準テーブルＴｂ１は、第２の工作機械２０２Ｂの系が適正な状態にあることを前提とする。判定基準テーブルＴｂ１を用いて判定を行うことにより、第１の工作機械２０２Ａの系が第２の工作機械２０２Ｂの系と比べてどのような状態にあるのか、すなわち適正な状態にあるのかどうかを判定することができる。
【０２９４】
たとえば、第１の工作機械２０２Ａによる転削の際に、異常な振動、異音、および転削の精度の低下の少なくともいずれか１つが発生した場合に、その原因が、転削工具１０１による影響と、工作機械の主軸２２０および工具ホルダ２１０による影響とのいずれに依るところが大きいのかを判断することができる。
【０２９５】
図２０に示す例では、転削抵抗Ｆ１と転削抵抗Ｆ２とが同じであり、変位量ｄ１と変位量ｄ２とが同じであり、かつ比ｋ１と比ｋ２とが同じである場合、第２の工作機械２０２Ｂにおいて、第１の工作機械２０２Ａと同じ転削が再現できていると判定される。つまり、第１の工作機械２０２Ａの支持部材２３０および転削対象物は正常である、と判定される（ｄｅ１）。
【０２９６】
また、転削抵抗Ｆ１と転削抵抗Ｆ２とが同じであり、変位量ｄ１と変位量ｄ２とが異なり、かつ比ｋ１と比ｋ２とが異なる場合、第２の工作機械２０２Ｂの転削対象物と第１の工作機械２０２Ａの転削対象物とが異なり、第２の工作機械２０２Ｂにおける支持部材２３０と第１の工作機械２０２Ａにおける支持部材２３０とが異なると判定される。つまり、転削の不具合の原因は、第１の工作機械２０２Ａの支持部材２３０および転削対象物にあることが分かる（ｄｅ２）。
【０２９７】
支持部材２３０に不具合がある原因としては、たとえば、切りくずの噛みこみによる工具ホルダ２１０の工作機械の主軸２２０への取り付け不良、および工作機械ごとの主軸２２０の剛性の差などが挙げられる。また、転削対象物に不具合がある原因としては、たとえば、転削対象物の材質が製造施設および検証施設間で実際には異なっていること、ならびに、製造施設および検証施設間における、転削対象物の固定に使用されている治具の剛性の差などが挙げられる。
【０２９８】
また、転削抵抗Ｆ１と転削抵抗Ｆ２とが異なり、変位量ｄ１と変位量ｄ２とが同じであり、かつ比ｋ１と比ｋ２とが異なる場合、第２の工作機械２０２Ｂの転削対象物と第１の工作機械２０２Ａの転削対象物とが異なり、第２の工作機械２０２Ｂにおける支持部材２３０と第１の工作機械２０２Ａにおける支持部材２３０とが異なると判定される。つまり、転削の不具合の原因は、第１の工作機械２０２Ａの支持部材２３０および転削対象物にあることが分かる（ｄｅ３）。
【０２９９】
また、転削抵抗Ｆ１と転削抵抗Ｆ２とが異なり、変位量ｄ１と変位量ｄ２とが異なり、かつ比ｋ１と比ｋ２とが同じである場合、第２の工作機械２０２Ｂの転削対象物と第１の工作機械２０２Ａの転削対象物とが異なると判定される。つまり、転削の不具合の原因は、転削対象物にあることが分かる（ｄｅ４）。
【０３００】
また、転削抵抗Ｆ１と転削抵抗Ｆ２とが異なり、変位量ｄ１と変位量ｄ２とが異なり、かつ比ｋ１と比ｋ２とが異なる場合、第２の工作機械２０２Ｂにおける支持部材２３０と第１の工作機械２０２Ａにおける支持部材２３０とが異なると判定される。つまり、転削の不具合の原因は、第１の工作機械２０２Ａの支持部材２３０にあることが分かる（ｄｅ５の（１））。なお、この場合、第２の工作機械２０２Ｂの転削対象物と第１の工作機械２０２Ａの転削対象物とが異なる可能性があると判定されてもよい。すなわち、転削の不具合の原因は、転削対象物にもある（ｄｅ５の（２））。
【０３０１】
制御部３２０は、記憶部３５０に保存された比較結果と、記憶部３５０に保存された判定基準テーブルＴｂ１とに基づいて、第１の工作機械２０２Ａの系、具体的には、支持部材２３０の状態および転削対象物の状態について判定する。
【０３０２】
図２３は、表示部による判定結果の表示例を示す説明図である。
図２３に示すように、管理装置３０１０の制御部３２０は、上記の判定結果を表示部３３に表示させることができる。図２３は、制御部３２０の判定結果が判定基準テーブルＴｂ１（図２０）の判定結果ｄｅ２である場合の表示例であり、F(a)、 F(b)、d(a)、d(b)、d/ε(a)、及びd/ε(b)の欄には、それぞれ数値が表示される。図２３中のF、d、d/εの比較結果と総合判定結果の内容は一例であり、これに限られない。
【０３０３】
なお、制御部３２は、その他の判定結果ｄｅ１，ｄｅ３〜ｄｅ５についても、図２３と同様の表示形式で表示部３３に表示させることができる。
また、判定基準テーブルＴｂ１に基づく判定結果ｄｅ１〜ｄｅ５は、無線通信部３１０から外部装置（他の管理装置や携帯端末など）に送信することもできる。この場合、外部装置に備わるディスプレイにより、判定結果ｄｅ１〜ｄｅ５を所定の表示形式で表示可能となる。
【０３０４】
なお、シャンク部１１には、加速度センサ１４および歪センサ１９を１つずつ取り付けてもよい。また、シャンク部１１には、加速度センサ１４および歪センサ１９のいずれか一方を１または複数取り付けてもよい。
【０３０５】
また、切削システム２０５および処理方法Ｍでは、上述のように、転削工具１０１の代わりに、他の例として、図示しないバイト等の旋削工具が用いられてもよい。この場合、第１の工作機械２０２Ａおよび第２の工作機械２０２Ｂの代わりに、図示しない旋削用の第１の工作機械および第２の工作機械が用いられる。
【０３０６】
具体的には、たとえば、旋削用の第１の工作機械および第２の工作機械は、ＣＮＣ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）旋盤または複合加工機である。
【０３０７】
ＣＮＣ旋盤では、旋削工具は、たとえば、剛性の高いタレットに取り付けられる。また、複合加工機では、旋削工具は、たとえば、上記タレットと比べて剛性の低い主軸に取り付けられる。
【０３０８】
旋削工具は、たとえば、図１および図２に示す転削工具１０１と同様に、シャンク部１１、刃取付部１２または刃部、加速度センサ１４および歪センサ１９を備える。あるいは、旋削工具は、たとえば、図１０に示す転削工具１０４と同様に、シャンク部１１、刃取付部１２または刃部、加速度センサ１４、歪センサ１９、温度センサ２６および音センサ２７を備える。
【０３０９】
また、旋削工具を用いる処理方法Ｍでは、たとえば、図１９に示すステップＳ１０１〜Ｓ１２７と同様の処理が行われる。
【０３１０】
すなわち、旋削工具を用いる処理方法Ｍにおいても、たとえば図１４に示す管理装置３０１の制御部３２０が、管理装置３０１０の記憶部３５０に蓄積された各比較結果に基づいて、第１の工作機械の系の状態を判断することができる。ここで、第１の工作機械の系は、第１の工作機械、旋削工具および旋削対象物を含む。また、制御部３２０は、記憶部３５０に保存された旋削用の判定基準テーブルを用いて判定を行うことにより、第１の工作機械の系が第２の工作機械の系と比べてどのような状態にあるのか、すなわち適正な状態にあるのかどうかを判定することができる。
【０３１１】
以上のように、本開示の第３の実施の形態に係る切削システムは、転削工具１０１等の切削工具と、管理装置３０１０とを備える。転削工具１０１は、端部が工作機械に取り付けられるシャンク部１１と、シャンク部１１における上記端部とは反対側の端部に設けられる刃取付部１２または刃部と、シャンク部１１に取り付けられるセンサとを含む。管理装置３０１０は、無線通信部３１０と、制御部３２０とを含む。無線通信部３１０は、第１の工作機械２０２Ａに取り付けられた転削工具１０１により転削対象物の転削が行われる際のセンサの計測結果を記憶部３５０に蓄積し、第２の工作機械２０２Ｂに取り付けられた、第１の工作機械２０２Ａに取り付けられていた転削工具１０１により転削対象物の転削が行われる際のセンサの計測結果を記憶部３５０に蓄積する。制御部３２０は、無線通信部３１０によって蓄積された各計測結果を処理する。
【０３１２】
このような構成により、たとえば、第１の工作機械２０２Ａに取り付けられた転削工具１０１におけるセンサの計測結果に基づく物理量と、第２の工作機械２０２Ｂに取付られた転削工具１０１におけるセンサの計測結果に基づく物理量とを比較し、第１の工作機械２０２Ａを用いた切削の不具合の原因が、転削工具１０１に依るところが大きいのか、第１の工作機械２０２Ａに依るところが大きいのか等の判断を容易に行うことができる。
【０３１３】
したがって、本開示の第３の実施の形態に係る切削システムでは、切削工具による加工の状態を精度よく計測することができる。
【０３１４】
また、本開示の第３の実施の形態に係る処理方法は、転削工具１０１等の切削工具を用いる処理方法である。転削工具１０１は、端部が工作機械に取り付けられるシャンク部１１と、シャンク部１１における端部とは反対側の端部に設けられる刃取付部１２または刃部と、シャンク部１１に取り付けられるセンサとを備える。上記処理方法では、ユーザは、第１の工作機械２０２Ａに転削工具１０１を取り付ける。次に、第１の工作機械２０２Ａに取り付けられた転削工具１０１は、転削対象物の転削を行う。次に、管理装置３０１は、センサの計測結果を蓄積する。次に、ユーザは、第２の工作機械２０２Ｂに、第１の工作機械２０２Ａに取り付けられていた転削工具１０１を取り付ける。次に、第２の工作機械２０２Ｂに取り付けられた転削工具１０１は、転削対象物の転削を行う。次に、管理装置３０１０は、センサの計測結果を蓄積する。次に、管理装置３０１０は、蓄積した各計測結果を処理する。
【０３１５】
このような方法により、たとえば、第１の工作機械２０２Ａに取り付けられた転削工具１０１におけるセンサの計測結果に基づく物理量と、第２の工作機械２０２Ｂに取付られた転削工具１０１におけるセンサの計測結果に基づく物理量とを比較し、第１の工作機械２０２Ａを用いた切削の不具合の原因が、転削工具１０１に依るところが大きいのか、第１の工作機械２０２Ａに依るところが大きいのか等の判断を容易に行うことができる。
【０３１６】
したがって、本開示の第３の実施の形態に係る処理方法では、切削工具による加工の状態を精度よく計測することができる。
【０３１７】
また、本開示の第３の実施の形態に係る切削システムおよび処理方法では、加速度センサ１４および歪センサ１９が用いられる。
【０３１８】
このような構成および方法により、たとえば、加速度センサ１４の計測結果に基づく物理量である変位量ｄ、歪センサ１９の計測結果に基づく物理量である転削抵抗Ｆ、ならびに加速度センサ１４の計測結果および歪センサ１９の計測結果に基づく物理量である比ｄ／εを取得し、各物理量を用いて多様な検証を行うことができる。
【０３１９】
＜その他の変形例＞
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０３２０】
例えば、上述の実施形態において、転削工具１０１のシャンク部１１に歪及び加速度などの計測結果の解析機能を搭載し、工具側で行われた解析結果を管理装置３０１に無線送信することにしてもよい。
【０３２１】
上記の実施態様は、例えば、所定時間分の計測結果を蓄積する記憶部と、蓄積された計測結果に対して所定の解析を行う処理部を、センサ１４，１９、電池２２、及び無線通信装置２３などとともにハウジング２４に収容することによって実現できる。
【０３２２】
この場合、工具側の処理部は、歪及び加速度などの計測結果から、それらの移動最大値、移動最小値、及び移動平均値などを算出し、算出した解析データを無線通信装置２３に送信させる。
工具側の処理部が行う処理には、歪及び加速度などの計測結果が所定の閾値を超えたときの値と時刻を記憶部に記録し、記録したデータを無線通信装置２３に送信させることが含まれていてもよい。
【０３２３】
＜実施形態の特徴の付記＞
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
［付記１］
工具ホルダに保持された状態で使用される転削工具であって、
端部が前記工具ホルダに取り付けられるシャフト部と、
前記シャフト部における前記端部とは反対側の端部に設けられる刃取付部または刃部と、
前記シャフト部に取り付けられる複数のセンサとを備え、
前記複数のセンサは、加速度センサおよび歪センサを含み、
各前記センサは、前記シャフト部の回転軸に沿う方向において、同じ位置に設けられる、転削工具。
【０３２４】
［付記２］
シャフト部と、前記シャフト部の端部に設けられる刃取付部または刃部とを備える転削工具の前記シャフト部に取付可能なモジュールであって、
前記シャフト部の軸方向に沿って前記シャフト部に取付可能な柱状の本体と、
前記本体に取り付けられる複数のセンサとを備え、
前記複数のセンサは、加速度センサおよび歪センサを含み、
各前記センサは、前記シャフト部の回転軸に沿う方向において、同じ位置に設けられる、モジュール。
【０３２５】
［付記３］
工具ホルダに保持された状態で使用される転削工具と、
管理装置とを備え、
前記転削工具は、
端部が前記工具ホルダに取り付けられるシャフト部と、
前記シャフト部における前記端部とは反対側の端部に設けられる刃取付部または刃部と、
前記シャフト部に取り付けられる複数のセンサとを含み、
前記複数のセンサは、加速度センサおよび歪センサを有し、
各前記センサは、前記シャフト部の回転軸に沿う方向において同じ位置に設けられ、
前記転削工具は、さらに、
前記シャフト部に取り付けられた無線通信装置を備え、
前記無線通信装置は、各前記センサの計測結果を示すセンサ情報を送信し、
前記管理装置は、前記転削工具から前記センサ情報を受信する、切削システム。
【０３２６】
［付記４］
１または複数の切削工具と、
管理装置とを備え、
前記切削工具は、
端部が工作機械に取り付けられるシャフト部と、
前記シャフト部における前記端部とは反対側の端部に設けられる刃取付部または刃部と、
前記シャフト部に取り付けられるセンサとを含み、
前記管理装置は、
第１の工作機械に取り付けられた前記切削工具により切削対象物の切削が行われる際の前記センサの計測結果を記憶部に蓄積し、第２の工作機械に取り付けられた、前記第１の工作機械に取り付けられていた前記切削工具または他の前記切削工具により切削対象物の切削が行われる際の前記センサの計測結果を記憶部に蓄積する保存処理部と、
前記保存処理部によって蓄積された各前記計測結果を処理する制御部とを含み、
前記シャフト部に複数の前記センサが取り付けられ、
前記複数のセンサは、加速度センサおよび歪センサを含み、
各前記センサは、前記シャフト部の回転軸に沿う方向において、同じ位置に設けられ、
前記管理装置は、前記各計測結果を解析し、
前記切削工具は転削工具であり、
前記第１の工作機械および前記第２の工作機械は、転削用の工作機械である、切削システム。
【０３２７】
［付記５］
１または複数の切削工具を用いる処理方法であって、
前記切削工具は、
端部が工作機械に取り付けられるシャフト部と、
前記シャフト部における前記端部とは反対側の端部に設けられる刃取付部または刃部と、
前記シャフト部に取り付けられるセンサとを備え、
前記処理方法は、第１の工作機械に前記切削工具を取り付けるステップと、
前記第１の工作機械に取り付けられた前記切削工具により切削対象物の切削を行い、前記センサの計測結果を蓄積するステップと、
第２の工作機械に、前記第１の工作機械に取り付けられていた前記切削工具または他の前記切削工具を取り付けるステップと、
前記第２の工作機械に取り付けられた前記切削工具により切削対象物の切削を行い、前記センサの計測結果を蓄積するステップと、
蓄積した各前記計測結果を処理するステップとを含み、
前記シャフト部に複数の前記センサが取り付けられ、
前記複数のセンサは、加速度センサおよび歪センサを含み、
各前記センサは、前記シャフト部の回転軸に沿う方向において、同じ位置に設けられ、
前記各計測結果を処理するステップにおいては、前記各計測結果を解析し、
前記切削工具は転削工具であり、
前記第１の工作機械および前記第２の工作機械は、転削用の工作機械である、処理方法。
【符号の説明】
【０３２８】
１１，１１３    シャンク部
１２    刃取付部
１４    加速度センサ
１７    回転軸
１８    平面
１９    歪センサ
２２    電池
２３    無線通信装置
２４    ハウジング
２６    温度センサ
２７    音センサ
３１，３１０    無線通信部
３２，３２０    制御部
３３    表示部
３５，３５０    記憶部
３６    操作入力部
１０１，１０４，１０５，１０７    転削工具
１０２    ドリル
１０３    フライスカッター
１０６    転削工具ユニット
１１１    ボディ部
１１２    ボス部
１１４    取付モジュール
１１４Ａ    本体
１１４Ｂ    ネジ部
１１４Ｃ    回り止め部
１１８    ボス部
１４１    計測方向
１４３    直線
２０１，２０３，２０５    切削システム
２０２    工作機械
２０２Ａ    第１の工作機械
２０２Ｂ    第２の工作機械
２１０    工具ホルダ
２２０    工作機械の主軸
２３０，２３０ａ，２３０ｂ    支持部材
３０１，３０１０    管理装置
Ａ１    軸方向
Ｈ１    高さ方向
【要約】
本開示の一態様に係る転削工具は、工具ホルダに保持された状態で使用される転削工具であって、端部が前記工具ホルダに取り付けられるシャフト部と、前記シャフト部における前記端部とは反対側の端部に設けられる刃取付部または刃部と、前記シャフト部に取り付けられる複数のセンサとを備え、前記複数のセンサは、加速度センサおよび歪センサを含む。【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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