JP2008254080A - 加工工具寿命検出方法及び加工工具寿命検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工工具の摩耗や損傷などによる寿命を正確に検知することができる加工工具寿命検出方法を提供する。
【解決手段】加工工具３を駆動するための主軸モータ６の電流値をリアルタイムで測定する電流計７と、あらかじめ設定された移動平均時間分の電流計７にて測定された電流値から移動平均負荷値を算出する移動平均処理部１３と、加工工具３の寿命を判定するための基準となる基準移動平均負荷値を移動平均処理部にて算出された移動平均負荷値から決定する基準値演算部１８と、基準移動平均負荷値を記憶する基準値記憶部１７と、移動平均負荷値と基準移動平均負荷値とを比較して加工工具３の寿命を判定する比較判定部１６とを備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、マシニングセンタなどの機械加工の砥石などの加工工具において、摩耗や損傷などによる寿命を正確に検知することができる加工工具寿命検出方法及び加工工具寿命検出装置に関するものである。

従来の機械加工における加工工具の摩耗や損傷などを直接観察することなく、加工工具の寿命を検出する加工工具寿命検出方法として、主軸モータの電力、動力、トルク、電流値などをリアルタイムで測定し、基準値と比較することで加工工具寿命を判定する方法がある。例えば特許文献１に示すように、主軸モータにおける１部品の加工すべての累計消費電力量と基準消費電力量とを比較して、加工工具の寿命を判定している。また、累積消費電力量は、加工していない空転している時に消費される電力相当分を除いて比較している。さらに、その基準消費電力量は新品加工工具で加工した１つ目の部品加工データを使用している。

また、特許文献２に示すように、ノイズを低減させるため空気静圧軸受を使用し、主軸モータのリアルタイムでの消費動力と、新品１個目の加工基準データとを比較して、加工基準データ以上のときには加工工具寿命に達したと判定する。このときの加工基準データは、新品加工工具で加工した１つ目の部品加工の同一時間での値を使用しており、加工場所（加工スタートからの時間）により基準値が異なっている。また、特許文献３に示すように、主軸モータのリアルタイムでの電力値や電力値の変動幅と基準値とを比較して加工工具寿命と判定する。このときの基準値としては事前に設定した値を使用している。

特開２００５−２２０５２号公報 特許登録第３６４５３５３号公報 特開平６−３２０３９６号公報

従来の加工工具寿命検出方法は、加工による負荷を主軸モータの累積電力量や動力または電力などの絶対値に対して、一定の閾値を設定しその閾値を超えたことにより加工工具の寿命判定を行っている為、加工機内に発生する突発的な振動、加工工具の製造バラツキによる加工工具寿命の違い、温度などの使用環境の変化・変動、被削時の前加工形状などに起因する主軸動力の変化に対しては正確に加工工具寿命を判定できないという問題点があった。特に、特許文献２および特許文献３のようにリアルタイムでの測定値を基準値と比較した場合、加工工具寿命とは関係のない突発的な外乱で加工工具寿命と判定してしまう可能性が高い。

また、特許文献１および特許文献２のように新品加工工具の初期状態を基準とすることで比較的加工工具の製造バラツキは反映できるが、初期状態のみで加工工具寿命が決定できるものではなく、寿命判定には十分ではなかった。すなわち、加工工具のバラツキや環境の違い等により基準値に対する寿命比率が加工工具によって変わるため、正確な検知ができないという問題点があった。特に、ガラスなどの硬脆材料の電着砥石を用いた加工においては、砥石の製造バラツキがエンドミルやドリルなどの切削加工工具の製造バラツキに比較して大きく、加工初期値を基準値としても正確な寿命検知ができないという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、加工工具が寿命に達する前の事前予知を行い、加工工具の寿命を信頼性の高く判定できる加工工具寿命検出方法及び加工工具寿命検出装置を提供することである。

この発明は、被加工物の加工を行う加工工具の寿命を検出する加工工具寿命検出方法において、加工工具が被加工物の加工中における負荷値をリアルタイムで測定し、当該測定におけるあらかじめ設定された移動平均時間の移動平均負荷値を算出し、移動平均負荷値から基準となる基準移動平均負荷値を設定し、基準移動平均負荷値と移動平均負荷値とを比較して加工工具の寿命を判定するものである。

また、この発明は、加工工具を駆動するための駆動手段の負荷値をリアルタイムで測定する測定部と、あらかじめ設定された移動平均時間分の測定部にて測定された負荷値から移動平均負荷値を算出する移動平均処理部と、加工工具の寿命を判定するための基準となる基準移動平均負荷値を移動平均処理部にて算出された移動平均負荷値から決定する基準値演算部と、基準移動平均負荷値を記憶する基準値記憶部と、移動平均負荷値と基準移動平均負荷値とを比較して加工工具の寿命を判定する比較判定部とを備えたものである。

この発明の加工工具寿命検出方法は、被加工物の加工を行う加工工具の寿命を検出する加工工具寿命検出方法において、加工工具が被加工物の加工中における負荷値をリアルタイムで測定し、当該測定におけるあらかじめ設定された移動平均時間の移動平均負荷値を算出し、移動平均負荷値から基準となる基準移動平均負荷値を設定し、基準移動平均負荷値と移動平均負荷値とを比較して加工工具の寿命を判定するので、加工工具の摩耗や損傷などによる寿命を正確に検知することができる。

また、この発明の加工工具寿命検出装置は、加工工具を駆動するための駆動手段の負荷値をリアルタイムで測定する測定部と、あらかじめ設定された移動平均時間分の測定部にて測定された負荷値から移動平均負荷値を算出する移動平均処理部と、加工工具の寿命を判定するための基準となる基準移動平均負荷値を移動平均処理部にて算出された移動平均負荷値から決定する基準値演算部と、基準移動平均負荷値を記憶する基準値記憶部と、移動平均負荷値と基準移動平均負荷値とを比較して加工工具の寿命を判定する比較判定部とを備えたので、加工工具の摩耗や損傷などによる寿命を正確に検知することができる。

実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１における被加工物および加工工具および加工工具寿命検出装置の構成を示す図、図２は図１に示した加工工具寿命検出装置の信号処理装置の構成を示すブロック図、図３および図４は図１に示した加工工具寿命検出装置の加工工具寿命検出方法を示したフローチャート、図５は図１に示した加工工具寿命検出装置の主軸モータの電流値の変化を示す図、図６および図７は図１に示した加工工具寿命検出装置の移動平均電流値と基準移動平均電流値との変動を示す図、図８および図９は図１に示した加工工具の詳細な写真を示した図である。

図において、加工工具３はホルダ４を介して主軸５に取り付けられ、この主軸５は駆動手段としての主軸モータ６により駆動回転される。そして、加工工具３は主軸モータ６により駆動回転することにより加工機テーブル１上に載置された被加工物２を加工するものである。そして加工工具寿命検出装置は、主軸モータ６に流れる電流値を、加工工具３の被加工物２の加工中における負荷値としてリアルタイムに測定する測定部としての電流計７と、電流計７にて測定された電流値より算出される移動平均負荷値としての移動平均電流値と基準移動平均負荷値としての基準移動平均電流値とを比較することで加工工具３の寿命の判定を行い、加工工具３の交換信号を出力する信号処理装置８とにて構成される。尚、負荷値としては、電流値、電力値、トルク値、動力値、回転数値のいずれか少なくとも１つを測定して行うことが可能であり、ここでは電流値を用いて説明するがこの負荷値は、加工方法において適宜設定することができることは言うまでもない。さらに、その交換信号を受信して加工工具３を停止するＮＣ装置９と、その交換信号を受信して複数の作業者の携帯電話１１に自動に電話を行う情報連絡装置１０とを備える。

そして信号処理装置８は、図２に示すように、移動平均時間記憶部１２、移動平均処理部１３、データ記憶部１４、判定比率記憶部１５、比較判定部１６、基準値記憶部１７、基準値演算部１８、初期非処理時間記憶部１９、データ表示部２０、および、データ記録部２１を備え、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発メモリ、入力装置、出力装置、ハードディスクなどとこれらを動作させるプログラムソフトにて構成され、電流計７からの電流信号をＡ／Ｄ変換器（図示なし）で変換されたデジタル信号で演算処理され、加工工具３の交換信号を出力する。移動平均処理部１３は、データ記憶部１４に蓄えられた電流計７からの電流値の内、移動平均時間記憶部１２に記憶されている移動平均時間分の電流値から移動平均電流値を計算する。この移動平均時間は、予め作業者などによって入力され設定されている。基準値演算部１８は、加工工具３の寿命判定を行うための基準移動平均電流値を計算する部分であり、計算した値を基準値記憶部１７に記憶させる。

例えば、初期非処理時間記憶部１９に設定された初期非処理時間直後の移動平均電流値を基準移動平均電流値としても良いし、また、現時点から一定時間前の移動平均電流値を基準移動平均電流値としても良いし、また、現時点までの移動平均電流値の内、最大移動平均電流値を基準移動平均電流値としても良い。そして、基準平均電流値は、加工工具３の加工の進行に応じて変更していくことが考えられる。この初期非処理時間は、予め作業者などによって入力され設定されている。比較判定部１６は、現時点の移動平均電流値の基準値記憶部１７に記憶されている基準移動平均電流値に対する比率と、判定比率記憶部１５に記憶されている判定比率とを比較し、加工工具３の寿命の判定を行う。この判定比率は、予め作業者などにより入力され設定されている。また、比較判定部１６は加工工具３の寿命と判定すると加工工具３の交換信号を出力する。そして、その加工工具３の交換信号が発生する直前の特定時間の電流計７から得られる主軸モータ６の電流値を画面に表示するデータ表示部２０と、ハードディスクに記録するデータ記録部２１とを有する。

次に上記のように構成された実施の形態１の加工工具寿命検出装置の加工工具寿命検出方法について図３のフローチャートに基づいて説明する。ここでは、基準移動平均電流値として最大移動平均電流値を設定する方法を説明する。まず、加工工具３の被加工物２の加工がスタート（図３のステップＳ１）すると、移動平均時間（個数）：Ｎ、初期非処理時間（個数）：Ｍ、判定比率：Ｒが移動平均時間記憶部１２、初期非処理時間記憶部１９、判定比率記憶部１５にそれぞれ設定される（図３のステップＳ２）。尚、この設定は、加工スタートする前に行ってもよいことは言うまでもない。また、移動平均時間、初期非処理時間の個数とは、例えば、約１．８秒に１回の測定を行うような場合、測定された回数すなわち個数が時間に匹敵するために示されたものである。また、初期非処理時間とは、加工工具３の加工初期から一定時間（実験的に、または、経験的に、理論的に設定される時間である）までは、加工工具３の寿命の判定に用いることが適さない値を示すことがあり、その時間を設定し加工工具３の寿命の判定に加味しないようにするためのものである。また、判定比率は、加工工具３が加工を行う被加工物２の加工材質、加工工具３の加工条件などにより変わるため、事前に加工実験にて求めておくことが適当であると考えられる。または、経験的に、理論的に設定されることも考えられる。

次に、基準値記憶部１７に格納されている寿命判定する最大移動平均電流値にて成る基準移動平均電流値：Ａｍａｘを、Ａｍａｘ＝０と初期値に設定する（図３のステップＳ３）。次に、加工工具３の加工中における主軸モータ６からの電流値：Ｉ（ｉ）を電流計７により測定する（図３のステップＳ４）。そして、加工工具３の加工中におけるリアルタイムで入力される電流値をデータ記録部１４に保存する（図３のステップＳ５）。次に、測定された電流値の個数：ｉが移動平均時間（個数）：Ｎ以上、すなわち：ｉ≧Ｎになると（図３のステップＳ６）、移動平均時間の電流値から移動平均電流値：Ａ（ｉ）を移動平均処理部１３にて算出する（図３のステップＳ７）。次に、基準値演算部１８では測定された電流値の数が移動平均時間（個数）＋初期非処理時間（個数）以上になると（図３のステップＳ８）、最新の移動平均電流値：Ａ（ｉ）と基準移動平均電流値：Ａｍａｘとを：Ａ（ｉ）＞Ａｍａｘであるか否かを比較する（図３のステップＳ９）。

そして、最新の移動平均電流値が大きければ、基準値記憶部１７にこの最新の移動平均電流値が最大移動平均電流値を基準移動平均電流値として（基準移動平均電流値：Ａｍａｘ＝最新の移動平均電流値：Ａ（ｉ））、基準値記憶部１７の基準移動平均電流値を更新する（図３のステップＳ１０）。次に、比較判定部１６では移動平均電流値の基準移動平均電流値（Ａｍａｘ）に対する比率：Ａ（ｉ）／Ａｍａｘと判定比率Ｒとの大小判定：Ａ（ｉ）／Ａｍａｘ＜Ｒを行う（図３のステップＳ１１）。そして、判定比率Ｒより小さければ加工工具３の寿命と判定し、加工工具３の交換信号を情報連絡装置１０に出力し、情報連絡装置１０は各携帯電話１１に加工工具３が寿命であることが知らされる。これとともに、交換信号をＮＣ装置９に出力し、ＮＣ装置９は加工工具３の加工動作を停止する。そして、データ表示部２０へのデータの表示およびデータ記録部２１へのデータ記録を行う（図３のステップＳ１２）。そして、加工が終了する（図３のステップＳ１３）。

上記実施の形態１の加工工具寿命検出方法の説明においては、基準移動平均電流値を最大移動平均電流値に設定する例を示したが、これに限られることはなく、最新の基準移動平均電流値の一定時間前の移動平均電流値を基準移動平均電流値と設定することも考えられる。ここでは、最新の移動平均電流値の１つの移動平均時間分前の移動平均電流値を基準移動平均電流値に設定する加工工具寿命検出方法について図４に基づいて説明する。まず、上記にて図３にて示した場合と同様に、加工工具３の被加工物２の加工がスタート（図４のステップＳ１）すると、移動平均時間（個数）：Ｎ、初期非処理時間（個数）：Ｍ、判定比率：Ｒが移動平均時間記憶部１２、初期非処理時間記憶部１９、判定比率記憶部１５にそれぞれ設定される（図４のステップＳ２）。次に、基準値記憶部１７に格納されている寿命判定する基準移動平均電流値：Ａｂａｓｅを、Ａｂａｓｅ＝０と初期値に設定する（図４のステップＳ３０）。

次に、加工工具３の加工中における主軸モータ６からの電流値：Ｉ（ｉ）を電流計７により測定する（図４のステップＳ４）。そして、加工工具３の加工中におけるリアルタイムで入力される電流値をデータ記録部１４に保存する（図４のステップＳ５）。次に、測定された電流値の数：ｉが移動平均時間（個数）：Ｎ以上、すなわち：ｉ≧Ｎになると（図４のステップＳ６）、移動平均時間の電流値から移動平均電流値：Ａ（ｉ）を移動平均処理部１３にて算出する（図４のステップＳ７）。次に、基準値演算部１８では測定された電流値の数：（ｉ）が移動平均時間（個数）×２＋初期非処理時間（個数）以上になると（図４のステップＳ８０）、最新の移動平均電流値：Ａ（ｉ）より１つ移動平均時間前の移動平均電流値：Ａ（ｉ−Ｎ）を基準移動平均電流値：Ａｂａｓｅと：Ａｂａｓｅ＝Ａ（ｉ−Ｎ）として基準値記憶部１７に更新する（図４のステップＳ１００）。

次に、比較判定部１６では移動平均電流値の基準移動平均電流値（Ａｂａｓｅ）に対する比率：Ａ（ｉ）／Ａｂａｓｅと判定比率Ｒとの大小判定：Ａ（ｉ）／Ａｂａｓｅ＜Ｒを行う（図４のステップＳ１１０）。そして、判定比率Ｒより小さければ加工工具３の寿命と判定し、加工工具３の交換信号を情報連絡装置１０に出力し、情報連絡装置１０は各携帯電話１１に加工工具３が寿命であることが知らされる。これとともに、交換信号をＮＣ装置９に出力し、ＮＣ装置９は加工工具３の加工動作を停止する。そして、データ表示部２０へのデータの表示およびデータ記録部２１へのデータ記録を行う（図４のステップＳ１２）。そして、加工が終了する（図４のステップＳ１３）。

尚、ここでは、現時点より一定時間前を、例えば移動平均時間（個数）前の移動平均電流値Ａ（ｉ−Ｎ）を基準移動平均電流値として設定する例を示したが、これに限られることはなく、現時点より一定時間前であればいずれの移動平均電流値を用いてもよいことは言うまでの無く、例えば一定時間：Ｌとして、この一定時間：Ｌを移動平均時間より大きい時間を設定することが妥当であると考えられる。但し、その場合、図４のステップＳ８０の判断は：ｉ≧Ｎ＋Ｌ＋Ｍと成ることは言うまでもない。また上記に示した判定において、判定比率：Ｒにて加工工具３の寿命を判定しているが、判定比率：Ｒでの比較でなく、移動平均電流値：Ａ（ｉ）と基準移動平均電流値：ＡｍａｘまたはＡｂａｓｅとの差分を、予め設定された設定しきい値と比較して判定しても同様に行うことができることは言うまでもない。さらに、ここでは特に示していないが、主軸５における空転時に測定された電流値を、加工工具３の被加工物２の加工中に測定される電流値から差し引いた実質加工負荷の電流値を使用すれば、さらに信頼性が向上することは言うまでもない。

次に、実施の形態１において示した加工工具３を用いた具体的な加工例について説明する。被加工物２はガラスで、加工工具３は＃８０のダイヤモンドが電着された電着砥石を用いた。加工条件は、砥石回転数が１万ｒｐｍ、軸切込みが０．２ｍｍ、送り速度が１０００ｍｍ／ｍｉｎである。また、カッターパスは、１パス目の半径切込みのみ加工工具３（砥石）径の１００％である１３ｍｍとし、他は５０％の６．５ｍｍ×１７パスを行うものである。これは半径切込みが変化する通常の加工を模擬している。１面加工が終了すれば、軸方向に０．２ｍｍ更に切り込んで同じパスを繰り返す。このときの主軸モータ６の電流値の実験データを図５に示している。この実験データは、約１．８秒に１回サンプリングしたものである。半径切込みが１００％と５０％とがあり、また加工工具３の移動で加工負荷の存在しない場所もあるため、実験データの振動幅は非常に大きい。従って、従来のようにあらかじめ設定されているしきい値にて加工工具３（砥石）の寿命を判定すると誤判定が大きいことがわかる。

図６および図７は図５に示す実験データを上記に示した実施の形態１の加工工具寿命検出方法に基づき演算処理したものである。図６において、下のグラフは、移動平均時間：Ｎとして１０００ポイント（約３０分＝約１．８秒×１０００回）の移動平均電流値を示したものである。また、図６の上のグラフは、加工初期から加工点までの最大移動平均電流値すなわち基準移動平均電流値に対するその点の移動平均電流値の比率を示している。また、図７において、下のグラフは図６と同じく、移動平均時間：Ｎとして１０００ポイント（約３０分）の移動平均電流値を示したものである。図７の上のグラフは、加工点から１０００ポイント前（約３０分前）の移動平均電流値すなわち基準移動平均電流値に対するその点の移動平均電流値の比率を示している。

尚ここでは、移動平均時間を１０００ポイント（約３０分）に設定しているが、その値は加工条件に合わせて、適宜設定することが可能であることは言うまでもなく、その条件に応じて移動平均時間を決定するのが望ましい。また、基準移動平均電流値を、加工点から１０００ポイント前（約３０分前）としているが、加工点より以前の移動平均電流値であればよいが、それは加工点より移動平均時間以前であることが望ましい。図８および図９は実験にて使用した電着砥石の底面を拡大した写真の砥石底面の４分の１を示した図である。図８は加工前の砥石底面写真、図９は砥石寿命と判定された後の砥石底面写真である。加工前の写真には、砥石底面２４にダイヤモンド２５が存在するが、寿命判定後の砥石底面２４外周部にはダイヤモンド２５が存在せず砥石台金母材２６が現れている。このように、電着砥石でガラスを加工する場合、電着砥石（加工工具３）の底面の砥粒が磨滅し、寿命に至る。このとき、主軸モータ６の電流値が減少するという実験結果が得られ、この実験結果を基に、ある割合、例えば９７％以下に基準移動平均電流値に対するその点の移動平均電流値の比率が低下したときに、砥石寿命と判定すれば確度の高い寿命判定が可能となる。

但し、この判定比率：Ｒは、加工条件に応じて実験的に求めておき設定する必要がある。また、この実験データによれば、加工点から１０００ポイント前（約３０分前）の移動平均電流値に対するその点の移動平均電流値の比率よりも、加工初期から加工点までの最大の移動平均電流値に対するその点の移動平均電流値の比率で寿命判定する方が、より明確であり確度の高い判定ができる。但し、この結果はあくまでもこの具体的な実験データにおける結果であり、いずれの寿命判定がより明確であるかは、加工工具および加工条件によりが異なるものであることは言うまでもなく、適宜明確となる寿命判定を用いることは言うまでもない。

上記のように行われた実施の形態１の加工工具寿命検出方法および加工工具寿命検出装置によれば、加工工具の加工中の基準となる基準移動平均電流値と移動平均電流値とを用いて加工工具の寿命を判定するため、外乱の影響を受けずに、加工工具の寿命を正確に判定できる。さらに、基準平均電流値は、加工工具の加工の進行に応じて変更しているため、加工工具の寿命の判定をより一層的確に行うことができる。さらに、基準移動平均電流値として、加工初期から加工点までの最大移動平均電流値や加工点から一定時間前の移動平均電流値を用いることにより、加工工具の製造のバラツキによる加工工具寿命の違いを正確に検知できる。

さらに、基準移動平均電流値からある一定割合減少した場合に加工工具の寿命と判定することにより、例えば電着砥石でガラスを加工した場合、電着砥石の底面の砥粒が磨滅し、寿命に至った場合、主軸モータの電流値が減少するという実験結果に基づくものであり加工工具の寿命検知が正確となる。以上のことより、加工工具により加工された製品不具合、例えば、被加工物の欠損、面粗さ不良、形状精度不良などの発生頻度を下げることができ、歩留りが向上する。また、加工工具の寿命の誤判定がなくなり、加工工具の稼働率が向上する。また、加工工具を限界まで使用でき、加工工具費を削減できる。また、加工工具の交換回数が減り、人件費などを削減できる。

実施の形態２．
図１０および図１１はこの発明の実施の形態２における加工工具寿命検出方法を示したフローチャート、図１２および図１３はこの発明の実施の形態２の加工工具寿命検出方法における移動平均電流値と基準移動平均電流値との変動を示す図である。この発明の実施の形態２においては加工工具寿命検出装置の構成を上記実施の形態１にて示した場合とほぼ同様であるため上記実施の形態１にて示した加工工具寿命検出装置に基づいて説明する。

次に、実施の形態２における加工工具寿命検出装置の加工工具寿命検出方法について説明する。まず、上記実施の形態１と同様に、加工工具３の被加工物２の加工がスタート（図１０のステップＳ１）すると、移動平均時間（個数）：Ｎ、初期非処理時間（個数）：Ｍ、判定比率：Ｒが移動平均時間記憶部１２、初期非処理時間記憶部１９、判定比率記憶部１５にそれぞれ設定される（図１０のステップＳ２）。次に、基準値記憶部１７に格納されている寿命判定する基準移動平均電流値：Ａｂａｓｅを、Ａｂａｓｅ＝０と初期値に設定する（図１０のステップＳ３０）。次に、加工工具３の加工中における主軸モータ６からの電流値：Ｉ（ｉ）を電流計７により測定する（図１０のステップＳ４）。そして、加工工具３の加工中におけるリアルタイムで入力される電流値をデータ記録部１４に保存する（図１０のステップＳ５）。

次に、測定された電流値の数：ｉが移動平均時間（個数）：Ｎ以上、すなわち：ｉ≧Ｎになると（図１０のステップＳ６）、移動平均時間の電流値から移動平均電流値：Ａ（ｉ）を移動平均処理部１３にて算出する（図１０のステップＳ７）。次に、基準値演算部１８では測定された電流値の数：（ｉ）が移動平均時間（個数）×２＋初期非処理時間（個数）以上になると（図１０のステップＳ８０）、最新の移動平均電流値：Ａ（ｉ）より１つ移動平均時間前の移動平均電流値：Ａ（ｉ−Ｎ）を基準移動平均電流値：Ａｂａｓｅとを：Ａｂａｓｅ＝Ａ（ｉ−Ｎ）として基準値記憶部１７に更新する（図１０のステップＳ１００）。次に、比較判定部１６では移動平均電流値の基準移動平均電流値（Ａｂａｓｅ）に対する比率：Ａ（ｉ）／Ａｂａｓｅと判定比率Ｒとの大小判定：Ａ（ｉ）／Ａｂａｓｅ＞Ｒを行う（図１０のステップＳ１１１）。そして、判定比率Ｒより大きければ加工工具３の寿命と判定し、加工工具３の交換信号を情報連絡装置１０に出力し、情報連絡装置１０は各携帯電話１１に加工工具３が寿命であることが知らされる。これとともに、交換信号をＮＣ装置９に出力し、ＮＣ装置９は加工工具３の加工動作を停止する。そして、データ表示部２０へのデータの表示およびデータ記録部２１へのデータ記録を行う（図１０のステップＳ１２）。そして、加工が終了する（図１０のステップＳ１３）。

上記実施の形態２の加工工具寿命検出方法の説明においては、基準移動平均電流値を最新の基準移動平均電流値の一定時間前の移動平均電流値を基準移動平均電流値と設定する場合について説明したが、これに限られることはなく、ここでは、基準値移動平均電流値として、現時点の移動平均電流値と直前の移動平均電流値との差分［Ａ（ｉ）−Ａ（ｉ−１）］すなわち傾きを用いている加工工具寿命検出方法について図１１に基づいて説明する。まず、上記にて図１０にて示した場合と同様に、加工工具３の被加工物２の加工がスタート（図１１のステップＳ１）すると、移動平均時間（個数）：Ｎ、初期非処理時間（個数）：Ｍ、判定比率：Ｒが移動平均時間記憶部１２、初期非処理時間記憶部１９、判定比率記憶部１５にそれぞれ設定される（図１１のステップＳ２）。

次に、基準値記憶部１７に格納されている寿命判定する基準移動平均電流値：Ａｂａｓｅを、Ａｂａｓｅ＝０と初期値に設定する（図１１のステップＳ３０）。次に、加工工具３の加工中における主軸モータ６からの電流値：Ｉ（ｉ）を電流計７により測定する（図１１のステップＳ４）。そして、加工工具３の加工中におけるリアルタイムで入力される電流値をデータ記録部１４に保存する（図１１のステップＳ５）。次に、測定された電流値の数：ｉが移動平均時間（個数）：Ｎ以上、すなわち：ｉ≧Ｎになると（図１１のステップＳ６）、移動平均時間の電流値から移動平均電流値：Ａ（ｉ）を移動平均処理部１３にて算出する（図１１のステップＳ７）。次に、基準値演算部１８では測定された電流値の数：（ｉ）が移動平均時間（個数）＋初期非処理時間（個数）＋２以上になると（図１１のステップＳ８１）、現時点の移動平均電流値と直前の移動平均電流値との差分［Ａ（ｉ−１）−Ａ（ｉ−２）］を基準移動平均電流値：Ａｂａｓｅ＝Ａ（ｉ−１）−Ａ（ｉ−２）として基準値記憶部１７に更新する（図１１のステップＳ１０１）。次に、比較判定部１６では移動平均電流値の基準移動平均電流値（Ａｂａｓｅ）に対する比率：Ａ（ｉ）−Ａ（ｉ−１）／Ａｂａｓｅと判定比率Ｒとの大小判定：Ａ（ｉ）／Ａｂａｓｅ＞Ｒを行う（図１１のステップＳ１１０）。

そして、判定比率Ｒより大きければ加工工具３の寿命と判定し、加工工具３の交換信号を情報連絡装置１０に出力し、情報連絡装置１０は各携帯電話１１に加工工具３が寿命であることが知らされる。これとともに、交換信号をＮＣ装置９に出力し、ＮＣ装置９は加工工具３の加工動作を停止する。そして、データ表示部２０へのデータの表示およびデータ記録部２１へのデータ記録を行う（図１１のステップＳ１２）。そして、加工が終了する（図１１のステップＳ１３）。尚、ここでは基準移動平均電流値として、現時点の移動平均電流値と直前の移動平均電流値との差分［Ａ（ｉ−１）−Ａ（ｉ−２）］を用いる例を示したが、これに限られることはなく、例えば、基準移動平均電流値としては加工初期から加工点までの最大の差分（傾き）を用いて同様に判定してもよいことは言うまでもない。

本実施の形態２においては判定比率：Ｒより大きい場合に、加工工具３の寿命と判定する例を示した。これはエンドミルなどの切削加工においては、上記実施の形態１にて示した電着砥石のように砥石寿命で加工負荷が低下せず、図１２に示すように加工負荷が増大する。さらに、初期摩耗領域Ａ、安定摩耗領域Ｂ、欠損前摩耗領域Ｃに分類できる。この変化率の違いに着目し、上記に示した加工工具寿命検出方法を用いることとした。このことにより、初期摩耗領域Ａでの誤認を避け、加工工具寿命摩耗領域Ｃを正確に検知し、確度の高い寿命判定が可能となる。図１２において、上のグラフは、図１０の加工工具寿命検出方法にて求めた一定時間前との電流値比率を示す。初期非処理時間を設けることで加工工具寿命判定が誤判定なく検出できることがわかる。また、図１３において、上のグラフは、図１１の加工工具寿命検出方法にて求めた、電流値の変化量比率を示す。なだらかに傾きが変化する場合は、差分を取る間隔を広げることで、確度の高い判定ができる。尚、本実施の形態２においては判定比率：Ｒにて加工工具３の寿命を判定しているが、判定比率：Ｒでの比較でなく、移動平均電流値（傾き）：［Ａ（ｉ）−Ａ（ｉ−１）］と基準移動平均電流値：Ａｂａｓｅとの差分を予め設定された設定しきい値と比較して判定しても同様に行うことができることは言うまでもない。

上記のように行われた実施の形態２の加工工具寿命検出方法によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、基準移動平均電流値からある一定割合増加した場合に加工工具寿命と判定することにより、エンドミルやドリルなどの切削加工のように負荷が上昇する加工工具の寿命検知が正確に検知することができる。

尚、上記各実施の形態においては、加工工具の負荷値として主軸モータ６の電流値を測定する例を示しているが、これに限られることはなく、加工工具の負荷値として、電力値、動力値、トルク値、回転数値のいずれか少なくとも１つを用いても、上記各実施の形態と同様に行うことが可能であり同様の効果を奏すること言うまでもない。

この発明の実施の形態１の加工工具寿命検出装置の構成を示す図である。 図１に示した加工工具寿命検出装置の信号処理装置の構成を示すブロック図である。 図１に示した加工工具寿命検出装置の加工工具寿命検出方法を示すフローチャートである。 図１に示した加工工具寿命検出装置の別の加工工具寿命検出方法を示すフローチャートである。 図１に示した加工工具寿命検出装置の主軸モータの電流値の変化を示す図である。 図１に示した加工工具寿命検出装置の移動平均電流値と基準移動平均電流値との変動を示す図である。 図１に示した加工工具寿命検出装置の移動平均電流値と別の基準移動平均電流値との変動を示す図である。 図１に示した加工工具寿命検出装置の加工前の電着砥石底面写真を示した図である。 図１に示した加工工具寿命検出装置の砥石寿命後の電着砥石底面写真を示した図である。 この発明の実施の形態２の加工工具寿命検出方法を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２の別の加工工具寿命検出方法を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２の加工工具寿命検出方法における移動平均電流値と基準移動平均電流値との変動を示す図である。 この発明の実施の形態２の加工工具寿命検出方法における移動平均電流値と別の基準移動平均電流値との変動を示す図である。

符号の説明

２ 被加工物、３ 加工工具、６ 主軸モータ、７ 電流計、８ 信号処理装置、
１２ 移動平均時間記憶部、１３ 移動平均処理部、１４ データ記憶部、
１５ 判定比率記憶部、１６ 比較判定部、１７ 基準値記憶部、１８ 基準値演算部、１９ 初期非処理時間記憶部。

Claims (7)

1. 被加工物の加工を行う加工工具の寿命を検出する加工工具寿命検出方法において、上記加工工具が上記被加工物の加工中における負荷値をリアルタイムで測定し、当該測定におけるあらかじめ設定された移動平均時間の移動平均負荷値を算出し、上記移動平均負荷値から基準となる基準移動平均負荷値を設定し、上記基準移動平均負荷値と上記移動平均負荷値とを比較して上記加工工具の寿命を判定することを特徴とする加工工具寿命検出方法。
2. 上記負荷値は、電流値、電力値、トルク値、動力値、回転数値のいずれか少なくとも１つを測定して行うことを特徴とする請求項１に記載の加工工具寿命検出方法。
3. 上記基準移動平均負荷値は、上記加工工具の加工の進行に応じて変更することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加工工具寿命検出方法。
4. 上記基準移動平均負荷値は、上記加工工具の加工初期から加工点までの最大の移動平均負荷値、もしくは、上記加工点から一定時間前の移動平均負荷値が設定されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の加工工具寿命検出方法。
5. 上記判定は、上記基準移動平均負荷値から所定割合減少または所定割合増加のいずれか一方にて上記加工工具の寿命と判定することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の加工工具寿命検出方法。
6. 加工工具を駆動するための駆動手段の負荷値をリアルタイムで測定する測定部と、あらかじめ設定された移動平均時間分の上記測定部にて測定された負荷値から移動平均負荷値を算出する移動平均処理部と、上記加工工具の寿命を判定するための基準となる基準移動平均負荷値を上記移動平均処理部にて算出された移動平均負荷値から決定する基準値演算部と、上記基準移動平均負荷値を記憶する基準値記憶部と、上記移動平均負荷値と上記基準移動平均負荷値とを比較して上記加工工具の寿命を判定する比較判定部とを備えたことを特徴とする加工工具寿命検出装置。
7. 上記比較判定部にて上記加工工具が寿命であると判定されると上記加工工具の交換信号もしくは寿命表示信号のいずれか少なくとも一方を出力する出力部を備えたことを特徴とする請求項６に記載の加工工具寿命検出装置。

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