JP2002200542A

JP2002200542A - 工作機械

Info

Publication number: JP2002200542A
Application number: JP2001329735A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Takaku; 正和高久
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2002-07-16
Anticipated expiration: 2021-10-26
Also published as: JP4081596B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単かつ確実にチャクエラーを検出できる工作
機械のチャックミス検出方法及び装置を提供する。【解決手段】主軸３に装着したツールホルダ２のフラン
ジ部２Ｂの外周面までの距離ｄの変化をツールホルダ２
の回転角度に対応させてセンサ１２でツールホルダ一周
分測定する。測定データをＣＰＵ１８でＦＦＴ解析し、
基本波周波数成分を抽出し、その振幅を算出する。この
基本波周波数成分の振幅からツールホルダ２の偏心量を
算出することができ、この偏心量が予め設定した許容値
を超えている場合にツールホルダ２のチャックミスと判
定する。

Description

【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、前記測定手段
で得られた測定データから前記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、Ａ
ＴＣ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１
２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、ＣＰＵ１
８、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、Ｃ
ＰＵ１８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Ｓ
２）、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（Ａ
ＴＣ）をしなおす（ステップＳ１１）。この場合、ＡＴ
Ｃ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、２
Ｃ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２
Ｃ、２Ｃの部分で急激に変化する。この切欠き２Ｃ、２
Ｃ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２
Ｃ、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Ｓ２
２）。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２
０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１
２（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Ｓ４
２）、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（Ａ
ＴＣ）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、Ｑ ₂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Ｍ
Ｃに異常があると考えられるので、このような場合はＭ
Ｃ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、ＣＰＵ
１８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、ＡＴ
Ｃ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

Claims

【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、前記測定手段で得られた測定データから前記工作機械の
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】ツールホルダに対応して予め設定された
測定データ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、前記測定手段で得られた測定データと
前記許容値とを比較し、測定データ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又は２に記載の工作機械。
【請求項４】前記主軸に装着されたツールホルダのフ
ランジ外周面の変位の測定データを基本データとして記
憶する基本データ記憶手段と、前記基本データと前記測定手段で測定された測定データ
とを比較して真の測定データを演算する真の測定データ
演算手段と、を備え、前記判定手段は、前記真の測定デ
ータ演算手段で算出された真の測定データから前記工作
機械の異常を判定することを特徴とする請求項１又は２
に記載の工作機械。
【請求項５】ツールホルダに対応して設定された真の
測定データ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、前記真の測定データ演算手段により求
めた真の測定データと前記許容値とを比較し、真の測定
データ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３に記載の工作機械。
【請求項６】前記基本データ及び／又は前記測定デー
タは、前記主軸に装着されたツールホルダのフランジ外
周面の変位の測定を複数回実施し、得られた複数の測定
データを基本データ及び／又は測定データとすることを
特徴とする１、２、３、４又は５に記載の工作機械。
【請求項７】前記主軸に装着されたツールホルダのフ
ランジ外周面の変位の測定を複数回実施して得られた複
数の測定データの統計的にバラツキを示す指標値を演算
する指標値演算手段と、前記指標値演算手段で求めた指標値から工作機械の異常
を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又は６に記載の工作機械。
【請求項８】前記主軸に装着されたツールホルダのフ
ランジ外周面の変位の測定を複数回実施して得られた複
数の測定データのうち、他の測定データと極端に値が異
なる測定データは削除することを特徴とする６又は７に
記載の工作機械。
【請求項９】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
又は８に記載の工作機械。
【請求項１０】測定データに対してフーリエ解析を実
行し、基本波周波数成分を抽出する演算手段を備えたこ
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】測定データの最大値と最小値の差を演
算する演算手段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１２】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、測定データの切
欠き部分のデータを補完することを特徴とする請求項
１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は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
られたヘッドに取り付けられることを特徴とする請求項
９、１０、１１又は１２に記載の工作機械。
【請求項１４】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９、１０、１１又は１２に記載の工作機械。
【請求項１５】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９、１０、１１、１２、１３又
は１４に記載の工作機械。
【請求項１６】前記測定手段が、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。