JP2014172102A - 工具異常判別システム - Google Patents

Abstract

【課題】工作機械の状態に応じて、工具異常を精度良く検出することが可能な工具異常判別システムを提供することを課題とする。
【解決手段】工具異常判別システム２は、単一のワークＷに対する加工作業を１回のサイクルＡ、サイクルＡにおける工具２８の負荷に関するデータを負荷データとして、Ｍ（Ｍは２以上の整数）−１回目までのサイクルＡのうち少なくとも一つのサイクルＡの負荷データを用いて、Ｍ回目のサイクルＡの工具２８の負荷に対する監視範囲ΔＤを、補正することを特徴とする。
【選択図】図８

Description

本発明は、旋盤などの加工時の負荷を監視することにより、チッピングなどの工具異常を検出する工具異常判別システムに関する。

旋盤において、ワーク加工中に工具の刃先がチッピングを起こすと、工具の負荷が変化する。具体的には、工具を動かすモータの電流値、トルクや、ワークを動かす主軸のモータの電流値、トルクが変動する。このような負荷の変化を基に、工具異常判別システムは、工具の負荷を監視している。すなわち、工具異常判別システムは、実際の工具の負荷変化と負荷監視用の監視範囲とを比較し、実際の負荷が監視範囲を超えた場合に、工具にチッピングなどの異常が発生したと判別している。

特許文献１には、複数回の試切削を行うことによりモータのトルクのサンプリングデータを取得し、当該サンプリングデータを基に、負荷監視用のしきい値を設定する加工負荷監視方式が開示されている。

特開平７−１３２４４０号公報 特開２００１−１５０２４４号公報

しかしながら、特許文献１の加工負荷監視方式の場合、一旦設定したしきい値、つまり監視範囲を、ワークの加工開始後に変更することができなかった。このため、監視範囲設定時と、実際のワーク加工時（監視範囲使用時）と、で旋盤の状態が異なっている場合、実際には工具に異常が発生していないにもかかわらず、負荷が監視範囲から外れやすかった。

すなわち、アイドリングの前後を比較すると、旋盤の状態は異なっている。アイドリング前の状態（例えば、コールドスタート時）においては、旋盤各所の潤滑油の温度が低い。このため、潤滑油の粘度が高い。また、スライド駆動用のボールねじの温度が低い。このため、ボールねじの予圧が高く、ナット部の動きが重い。したがって、機械効率が低下する。よって、各種モータの負荷が大きくなる。

これに対して、アイドリング後の状態においては、旋盤各所の潤滑油の温度が高い。このため、潤滑油の粘度が低い。また、スライド駆動用のボールねじの温度が高い。このため、ボールねじの予圧が低く、ナット部の動きが軽い。したがって、機械効率が上昇する。よって、各種モータの負荷が小さくなる。

前述したように、特許文献１の加工負荷監視方式の場合、複数回の試切削を行うことによりモータのトルクのサンプリングデータを取得し、当該サンプリングデータを基に、負荷監視用のしきい値を設定している。このため、旋盤のアイドリング前のモータのトルクを基にしきい値を設定すると、アイドリング後に実際のワーク加工を行う際、しきい値に対して、負荷が下側に外れやすくなる。

反対に、旋盤のアイドリング後のモータのトルクを基にしきい値を設定すると、アイドリング前（例えば、しきい値を設定した日の翌朝）に実際のワーク加工を行う際、しきい値に対して、負荷が上側に外れやすくなる。

このように、特許文献１の加工負荷監視方式の場合、監視範囲設定時と、実際のワーク加工時（監視範囲使用時）と、で旋盤の状態が異なっている場合、実際には工具に異常が発生していないにもかかわらず、負荷が監視範囲から外れやすかった。

なお、特許文献２にも、特許文献１の加工負荷監視方式と同様に歯車形削り盤の動作開始前に基準値を設定し、当該基準値を永久的に記憶する方法が開示されている（例えば、特許文献２の［請求項１０］）。

そこで、本発明は、工作機械の状態に応じて、工具異常を精度良く検出することが可能な工具異常判別システムを提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するため、本発明の工具異常判別システムは、単一のワークに対する加工作業を１回のサイクル、該サイクルにおける工具の負荷に関するデータを負荷データとして、Ｍ（Ｍは２以上の整数）−１回目までの該サイクルのうち少なくとも一つの該サイクルの該負荷データを用いて、Ｍ回目の該サイクルの該工具の負荷に対する監視範囲を、補正することを特徴とする。

本発明の工具異常判別システムによると、Ｍ（Ｍは２以上の整数）−１回目までのサイクル（１回でも複数回でもよい）の負荷データを用いて、Ｍ回目のサイクルの監視範囲を補正することができる。このため、工具異常判別システムが用いられる工作機械の機械効率の変化に応じて、監視範囲を補正することができる。したがって、監視範囲の設定時期（例えばアイドリングの前後）によらず、工具異常を精度良く検出することができる。

（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記サイクルは、前記工具を前記ワークに当接させるために該工具を空走させるエアカットステップと、該エアカットステップの後に実行され該工具を用いて該ワークに加工を施す実加工ステップと、を有し、Ｍ回目の該サイクルの該エアカットステップ以前に検出される複数の前記負荷データは、少なくとも一つの該負荷データを含む前期データと、該前期データのうち最終に検出される該負荷データよりも遅く検出される少なくとも一つの該負荷データを含む後期データと、を有し、Ｍ回目の該サイクルの該実加工ステップにおける前記監視範囲を、該前期データと該後期データとの比に関する負荷比を用いて補正する構成とする方がよい。

ここで、「Ｍ回目のサイクルのエアカット工程以前」には、Ｍ回目のサイクルのエアカット工程自体も含まれる。また、前期データと後期データとは、時系列的に部分的に重複していてもよい。また、前期データと後期データとは、互いに異なるステップで検出されていてもよい。また、前期データと後期データとは、同一のステップで検出されていてもよい。

本構成によると、負荷比（例えば、（前期データに含まれる負荷データの平均値）／（後期データに含まれる負荷データの平均値））を用いて、監視範囲を補正することができる。

（３）好ましくは、上記（２）の構成において、複数の前記ワークの製造方法は、少なくとも一つの前記サイクルを含み、該サイクルにおいて検出された前記負荷データを用いて前記監視範囲を設定するティーチング工程と、少なくとも一つの該サイクルを含み、該監視範囲を用いて前記工具の負荷を監視しながら該ワークの加工を行う加工工程と、を有し、前記前期データは、該ティーチング工程の前記サイクルにおいて検出される構成とする方がよい。

複数のワークの製造方法は、ティーチング工程と、加工工程と、を有している。ティーチング工程においては、少なくとも一つのサイクル（サイクルは、エアカットステップと、実加工ステップと、を有している）が実行される。サイクルにおいては、負荷データが検出される。本工程においては、当該負荷データを基に、監視範囲を設定している。加工工程においては、ティーチング工程で設定された監視範囲を用いて、ワークの加工を行っている。

本構成によると、前期データは、ティーチング工程のサイクルにおいて、検出されている。すなわち、監視範囲設定時に、監視範囲補正用の前期データが、検出されている。このため、監視範囲設定時の負荷の状態を、負荷比に反映させることができる。

（４）好ましくは、上記（３）の構成において、前記前期データは、前記エアカットステップにおいて検出され、前記後期データは、前記加工工程の前記サイクルの該エアカットステップにおいて検出される構成とする方がよい。

サイクルの実加工ステップにおいては、ワークに加工が施される。このため、ワークの形状、材質などのばらつきが、負荷データに反映されやすい。この点、本構成によると、前期データおよび後期データは、共に、工具を空走させるエアカットステップにおいて検出されている。このため、負荷比に、ワークのばらつきが反映されにくい。

（５）好ましくは、上記（３）の構成において、前記前期データは、前記実加工ステップにおいて検出され、前記後期データは、前記加工工程の前記サイクルの該実加工ステップにおいて検出される構成とする方がよい。

本構成によると、前期データおよび後期データは、共に、ワークに加工を施す実加工ステップにおいて検出されている。このため、エアカットステップの時間が短い場合であっても、負荷比を設定することができる。

（６）好ましくは、上記（５）の構成において、前記後期データは、Ｍ−１回目の前記サイクルの前記実加工ステップにおいて検出される構成とする方がよい。本構成によると、前回（Ｍ−１回目）のサイクルの負荷データを用いて、今回（Ｍ回目）の監視範囲を補正することができる。

（７）好ましくは、上記（５）の構成において、前記後期データは、Ｍ−１回目の前記サイクルを含む複数回の該サイクルの前記実加工ステップにおいて検出される構成とする方がよい。本構成によると、前回（Ｍ−１回目）までの複数回のサイクルの負荷データを用いて、今回（Ｍ回目）の監視範囲を補正することができる。

本発明によると、工作機械の状態に応じて、工具異常を精度良く検出することが可能な工具異常判別システムを提供することができる。

本発明の一実施形態となる工具異常判別システムを有する旋盤の前面図である。 同旋盤のブロック図である。 同工具異常判別システムを用いて行われる工具異常判別方法のフローチャートである。 図３の実加工ステップにおいて行われる監視範囲更新工程のフローチャートである。 同工具異常判別方法の第一サンプリング工程（１回目のサイクル）の電流値の時間変化を示すグラフである。 同工具異常判別方法のピークホールド工程により設定される低負荷側ピークホールド値および高負荷側ピークホールド値を示すグラフである。 同工具異常判別方法の監視範囲設定工程により設定される監視範囲を示すグラフである。 同工具異常判別方法の第二サンプリング工程の電流値の時間変化を示すグラフである。 同工具異常判別方法の監視範囲更新工程における電流値の時間変化を示すグラフである。

以下、本発明の工具異常判別システムの実施の形態について説明する。

＜＜旋盤の構成＞＞
まず、本実施形態の工具異常判別システムを有する旋盤の構成について説明する。図１に、本実施形態の工具異常判別システムを有する旋盤の前面図を示す。図２に、同旋盤のブロック図を示す。図１、図２に示すように、本実施形態の旋盤１は、工具異常判別システム２と、チャック装置３と、テーブル４と、ベッド５と、スライド部６と、コラム７と、を備えている。

［チャック装置３、テーブル４、ベッド５、コラム７］
テーブル４は、テーブル本体４０と、主軸４１と、を備えている。主軸４１は、ベッド５に収容されている。主軸４１の上端は、ベッド５の前部上面から突出している。テーブル本体４０は、主軸４１の上端に固定されている。

チャック装置３は、テーブル本体４０の上面に固定されている。チャック装置３は、ワークＷを固定、解除可能である。ワークＷ、チャック装置３、テーブル４は、主軸モータ４２から主軸４１に伝達される駆動力により、水平面内における軸周りに回転可能である。

コラム７は、ベッド５の後部の前上部に配置されている。コラム７は、ボールねじ部７１と、Ｘ軸モータ７２と、を備えている。ボールねじ部７１は、左右方向に延在している。Ｘ軸モータ７２の駆動軸は、ボールねじ部７１のシャフト部に連結されている。

［スライド部６］
スライド部６は、Ｘ軸スライド部６０と、Ｚ軸スライド部６１と、ボールねじ部６２と、Ｚ軸モータ６３と、を備えている。

Ｘ軸スライド部６０は、Ｘ軸下スライド６０ａと、Ｘ軸スライド６０ｂと、を備えている。Ｘ軸下スライド６０ａは、コラム７の前方に固定されている。Ｘ軸下スライド６０ａは、左右方向（Ｘ軸方向に対応）に延在している。Ｘ軸スライド６０ｂは、Ｘ軸下スライド６０ａに対して、左右方向に移動可能である。Ｘ軸スライド６０ｂには、ボールねじ部６２のナット部が取り付けられている。Ｘ軸モータ７２の駆動力は、ボールねじ部６２のシャフト部およびナット部を介して、Ｘ軸スライド６０ｂに伝達される。すなわち、Ｘ軸スライド６０ｂは、Ｘ軸モータ７２の駆動力により、左右方向に移動可能である。

Ｚ軸スライド部６１は、Ｚ軸下スライド６１ａと、Ｚ軸スライド６１ｂと、を備えている。Ｚ軸下スライド６１ａは、上下方向（Ｚ軸方向に対応）に延在している。Ｚ軸下スライド６１ａは、Ｘ軸スライド６０ｂの前方に配置されている。Ｚ軸スライド６１ｂは、Ｚ軸下スライド６１ａに対して、上下方向に移動可能である。

ボールねじ部６２は、上下方向に延在している。Ｚ軸モータ６３は、Ｚ軸下スライド６１ａの上端に配置されている。Ｚ軸モータ６３の駆動軸は、ボールねじ部６２のシャフト部に連結されている。一方、ボールねじ部６２のナット部は、Ｚ軸スライド６１ｂに取り付けられている。Ｚ軸モータ６３の駆動力は、ボールねじ部６２のシャフト部およびナット部を介して、Ｚ軸スライド６１ｂに伝達される。すなわち、Ｚ軸スライド６１ｂは、Ｚ軸モータ６３の駆動力により、上下方向に移動可能である。

［工具異常判別システム２］
工具異常判別システム２は、工具台２０と、制御装置２２と、画面２３と、バイト２８と、を備えている。バイト２８は、本発明の「工具」の概念に含まれる。

工具台２０は、Ｚ軸スライド６１ｂの下端に配置されている。バイト２８は、工具台２０に、交換可能に取り付けられている。バイト２８の先端の刃により、ワークＷに切削加工が施される。工具台２０、バイト２８は、Ｘ軸スライド部６０およびＺ軸スライド部６１により、上下左右方向に駆動される。

制御装置２２は、コンピューター２２０と、入出力インターフェイス２２１と、複数のモータ駆動回路２２２と、を備えている。コンピューター２２０は、記憶部２２０ａと、演算部２２０ｂと、を備えている。記憶部２２０ａには、後述する監視範囲（下限しきい値、上限しきい値）が格納される。監視範囲は更新、補正可能である。入出力インターフェイス２２１は、コンピューター２２０に接続されている。また、入出力インターフェイス２２１は、モータ駆動回路２２２を介して、Ｘ軸モータ７２、Ｚ軸モータ６３、主軸モータ４２に接続されている。また、入出力インターフェイス２２１は、画面２３に接続されている。

＜＜工具異常判別方法＞＞
次に、本実施形態の工具異常判別システムを用いて行われる工具異常判別方法について説明する。図３に、本実施形態の工具異常判別システムを用いて行われる工具異常判別方法のフローチャートを示す。図４に、図３の実加工ステップ（Ｓ１５（ステップ１５。以下同様。））において行われる監視範囲更新工程のフローチャートを示す。

図３、図４に示すように、工具異常判別方法と、ワークの生産方法と、は並行して実行される。工具異常判別方法は、主軸モータ４２の電流値の変化を基に、バイト２８の異常を検出している。主軸モータ４２の電流値は、本発明の「負荷データ」の概念に含まれる。

ワークＷの生産方法は、ティーチング工程（図３のＳ１〜Ｓ１０）と、加工工程（図３のＳ１１〜Ｓ１７）と、を有している。ティーチング工程、加工工程においては、各々、所定の回数だけ、サイクルが繰り返し実行される。なお、サイクルは、エアカットステップＡ１（図３のＳ３、図３のＳ１１）と、実加工ステップＡ２（図３のＳ４、図３のＳ１５）と、を有している。

図２に示す制御装置２２は、エアカットステップＡ１の始点、終点、実加工ステップＡ２の始点、終点を、例えばワークＷの加工プログラムの加工指令（Ｇコードなど）から、認識することができる。すなわち、記憶部２２０ａに格納されている加工プログラムには、Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２というＧコードが用いられている。Ｇ０は、バイト２８の位置決めに関するＧコードである。Ｇ０は、ワークＷの任意の加工部分における加工を開始する際、別の位置から当該位置までバイト２８を移動させる際に、用いられる。また、Ｇ０は、ワークＷの任意の加工部分における加工が終了した際、当該位置から別の位置までバイト２８を移動させる際に、用いられる。

Ｇ１は、バイト２８の直線方向移動に関するＧコードである。Ｇ１は、ワークＷの加工中にバイト２８をＸ軸方向、Ｚ軸方向に移動させる際に、用いられる。Ｇ２は、バイト２８の円弧方向移動に関するＧコードである。Ｇ２は、ワークＷの加工中にバイト２８を円弧方向に移動させる際に、用いられる。なお、これらのＧコード以外にも、Ｇ３（バイト２８の円弧方向（Ｇ２の場合と反対方向）移動に関するＧコードなどが用いられる場合がある。

本例では、ワークＷの全生産数（全サイクル数）をＮ（＝５０）、ティーチング工程におけるワークＷの生産数（ティーチング工程におけるサイクルの繰り返し数）をｎ（＝１０）、加工工程におけるワークＷの生産数（加工工程におけるサイクルの繰り返し数）を４０とする。

工具異常判別方法は、第一サンプリング工程（図３のＳ３、Ｓ４）と、ピークホールド工程（図３のＳ５）と、前期データ演算工程（図３のＳ７）と、監視範囲設定工程（図３のＳ８）と、監視区間設定工程（図３のＳ９）と、連続超過数しきい値設定工程（図３のＳ１０）と、第二サンプリング工程（図３のＳ１１）と、後期データ演算工程（図３のＳ１２）と、負荷比演算工程（図３のＳ１３）と、監視範囲補正工程（図３のＳ１４）と、監視範囲更新工程（図４のＳ２１〜Ｓ２６）と、手動更新工程と、を有している。

＜工具異常判別方法の工程うち、ワークＷの生産方法のティーチング工程内で実行される工程＞
ティーチング工程においては、図２に示す制御装置２２が、後工程である加工工程で用いる監視範囲を設定する。すなわち、ティーチング工程においては、監視範囲未設定の状態で、ワークＷが１０個生産される。

ティーチング工程においては、第一サンプリング工程と、ピークホールド工程と、前期データ演算工程と、監視範囲設定工程と、監視区間設定工程と、連続超過数しきい値設定工程と、が実行される。以下、各工程について説明する。

［第一サンプリング工程、ピークホールド工程］
図５に、本実施形態の工具異常判別システムを用いて行われる工具異常判別方法の第一サンプリング工程（１回目のサイクル）の電流値の時間変化を示す。図６に、同工具異常判別方法のピークホールド工程により設定される低負荷側ピークホールド値および高負荷側ピークホールド値を示す。なお、図６に示すのは、１０回目の第一サンプリング工程後の低負荷側ピークホールド値Ｃ１、高負荷側ピークホールド値Ｃ２である。

図２に示す制御装置２２は、第一サンプリング工程（図３のＳ３、Ｓ４）とピークホールド工程（図３のＳ５）とを、この順番に１０回繰り返す。すなわち、１０個のワークＷに対して、電流値の検出を行う。

具体的には、まず、作業者が、図２に示す画面２３を介して、制御装置２２に、ティーチング回数＝１０回、オフセット量＝５％を入力する（図３のＳ１、Ｓ２）。次に、制御装置２２は、主軸モータ４２を駆動し、チャック装置３つまりワークＷを、自身の軸周りに回転させる。続いて、制御装置２２は、Ｘ軸モータ７２、Ｚ軸モータ６３を駆動し、ワークＷの所定の加工部分まで、バイト２８を移動させる（図３のＳ３）。それから、バイト２８を左右上下方向に適宜動かすことにより、ワークＷの所定の加工部分に切削加工を施す（図３のＳ４）。

第一サンプリング工程（図３のＳ３、Ｓ４）においては、制御装置２２は、所定間隔（例えば、３０ｍｓ）ごとに、主軸モータ４２の電流値を検出する。現在のサイクルＡの数が１０回以下の場合（図３のＳ６）、制御装置２２は、第一サンプリング工程（図３のＳ３、Ｓ４）と、ピークホールド工程（図３のＳ５）と、を繰り返す。すなわち、ピークホールド工程は、１回のサイクルＡが完了するたびに実行される。図２に示す制御装置２２は、図５に示す１回目のサイクルＡの電流値を、基準データＢとして、記憶部２２０ａに格納する。

例えば、２回目のサイクルＡが完了した際には、制御装置２２は、１回目のサイクルＡの電流値と２回目のサイクルＡの電流値とを、各加工ポイントごとに、比較する。ここで、各サイクルＡにおける加工経路は一定である。このため、図５、図６の横軸の時間は、ワークＷの加工ポイントに対応している。制御装置２２は、サイクル２回分の電流値を、加工ポイントが対応するように、重ね合わせる。そして、各加工ポイントにおいて、２回分の電流値のうち、小さい方の電流値を、低負荷側ピークホールド値に設定する。また、各加工ポイントにおいて、２回分の電流値のうち、大きい方の電流値を、高負荷側ピークホールド値に設定する。

図６に示すように、サイクル１０回分の電流値を重ね合わせると帯状になる。１０回目のピークホールドにより（図３のＳ５）、図２に示す制御装置２２は、図６に太線で示すように、曲線状に連なる１０回分の低負荷側ピークホールド値Ｃ１を取得する。並びに、制御装置２２は、図６に太線で示すように、曲線状に連なる１０回分の高負荷側ピークホールド値Ｃ２を取得する。

図２に示す制御装置２２は、図６に示すサイクル１０回分の電流値、低負荷側ピークホールド値Ｃ１、高負荷側ピークホールド値Ｃ２を、記憶部２２０ａに格納する。

ここで、１０回分の電流値の中には、図５に示す基準データＢから大きく外れるものも存在する。例えば、図６に示す加工ポイントＰ１においては、基準データＢ１に対して、電流値Ｅ１が大きく上方に外れている。同様に、加工ポイントＰ２においては、基準データＢ２に対して、電流値Ｅ２が大きく下方に外れている。

教示用オフセット量をｈ（＝１０％）、任意の加工ポイントＰ１、Ｐ２における基準データＢ１、Ｂ２の電流値をｔとして、教示用下限しきい値Ｆ１は、以下の式から算出される。
Ｆ１＝ｔ−（ｔ×ｈ） ・・・式（１）
同様に、教示用上限しきい値Ｆ２は、以下の式から算出される。
Ｆ２＝ｔ＋（ｔ×ｈ） ・・・式（２）
電流値Ｅ１は、教示用上限しきい値Ｆ２を上回っている。このため、高負荷側ピークホールド値Ｃ２を取得する際に、除外される。また、電流値Ｅ２は、教示用下限しきい値Ｆ１を下回っている。このため、低負荷側ピークホールド値Ｃ１を取得する際に、自動的に除外される。

このように、電流値のうち、教示用下限しきい値Ｆ１、教示用上限しきい値Ｆ２を超過する部分は、低負荷側ピークホールド値Ｃ１、高負荷側ピークホールド値Ｃ２を取得する際に、除外される。図２に示す制御装置２２は、教示用オフセット量ｈ、教示用下限しきい値Ｆ１、教示用上限しきい値Ｆ２を、記憶部２２０ａに格納する。

［前期データ演算工程］
本構成においては、図３のＳ３に示すエアカットステップＡ１において検出された全ての電流値（例えば、一回のサイクルＡのエアカットステップＡ１においてｍ点の電流値が検出された場合は、ｍ（点／回）×１０（回）の電流値）から、図２に示す制御装置２２が、前期データを算出する。具体的には、制御装置２２は、全ての電流値の平均値を算出し、当該平均値を前期データＬ１とする。制御装置２２は、前期データＬ１を、記憶部２２０ａに格納する。

［監視範囲設定工程］
図７に、本実施形態の工具異常判別システムを用いて行われる工具異常判別方法の監視範囲設定工程により設定される監視範囲を示す。本工程においては、低負荷側ピークホールド値Ｃ１、高負荷側ピークホールド値Ｃ２を基に、制御装置２２が監視範囲ΔＤを設定する（図３のＳ８）。具体的には、制御装置２２は、図３のＳ２で設定したオフセット量＝５％を用いて、低負荷側ピークホールド値Ｃ１、高負荷側ピークホールド値Ｃ２を補正する。そして、下限しきい値Ｄ１、上限しきい値Ｄ２を算出する。

オフセット量をＨ（＝５％）、任意の加工ポイントＰ３における、低負荷側ピークホールド値ｃ１と高負荷側ピークホールド値ｃ２との差をΔｃとして、下限しきい値Ｄ１は、以下の式から算出される。
Ｄ１＝ｃ１−（Δｃ×Ｈ） ・・・式（３）
同様に、上限しきい値Ｄ２は、以下の式から算出される。
Ｄ２＝ｃ２＋（Δｃ×Ｈ） ・・・式（４）
監視範囲ΔＤは、以下の式から算出される。
ΔＤ＝Ｄ２−Ｄ１ ・・・式（５）
このようにして、本工程においては、低負荷側ピークホールド値Ｃ１、高負荷側ピークホールド値Ｃ２を基に、図２に示す制御装置２２が監視範囲ΔＤを設定する。制御装置２２は、オフセット量Ｈ、監視範囲ΔＤ（下限しきい値Ｄ１、上限しきい値Ｄ２）を、記憶部２２０ａに格納する。

［監視区間設定工程］
図８に、本実施形態の工具異常判別システムを用いて行われる工具異常判別方法の第二サンプリング工程の電流値の時間変化を示す。本工程においては、図８に示すように、始点（時刻）Ｐ５と終点（時刻）Ｐ６との間を、監視区間ΔＰに設定する（図３のＳ９）。

監視区間ΔＰは、以下のようにして設定する。すなわち、制御装置２２は、図３のＳ４に示す、第一サンプリング工程の一回目のサイクルＡの実加工ステップＡ２で検出された複数の電流値のうち、連続する１０個の電流値の最大値ＧＨと最小値ＧＬとの差ΔＧを算出する。

ここで、主軸モータ４２の電流（詳しくは、主軸モータ４２の電流のうち、加減速に必要な電流を除いた電流）は、（−７２８２〜７２８２）に正規化されている。モータ駆動回路２２２のアンプ（図略）の最大電流値（＝２０Ａ）は、「７２８２」に対応している。

制御装置２２は、差ΔＧ（Ａ）≦（１００／７２８２）×２０（Ａ）となる区間（詳しくは、当該不等号関係が連続する区間）を、監視区間ΔＰとして設定する。監視区間ΔＰにおいては、電流（つまり負荷）の変化率（＝電流／時間）が小さい。このため、監視区間ΔＰにおいては、電流が安定している。制御装置２２は、監視区間ΔＰを、記憶部２２０ａに格納する。

［連続超過数しきい値設定工程］
本工程においては、作業者が、画面２３を介して、制御装置２２に、連続超過数しきい値ｋ（図３のＳ１５において、電流値が、監視範囲ΔＤを、連続して超過する回数に関するしきい値）を入力する（図３のＳ９）。制御装置２２は、連続超過数しきい値ｋ（本実施形態では２回）を、記憶部２２０ａに格納する。

＜工具異常判別方法の工程うち、ワークＷの生産方法の加工工程内で実行される工程＞
加工工程においては、図２に示す制御装置２２が、上記監視範囲ΔＤ（具体的には、監視範囲ΔＤを補正した監視範囲Δｄ）を用いてバイト２８の負荷（具体的には、主軸モータ４２の電流値）を監視しながら、ワークＷの加工を実行する。すなわち、加工工程においては、監視範囲ΔＤが設定された状態で、ワークＷが４０個生産される。

加工工程においては、第二サンプリング工程と、後期データ演算工程と、負荷比演算工程と、監視範囲補正工程と、監視範囲更新工程と、手動更新工程と、が実行される。以下、各工程について説明する。

［第二サンプリング工程、後期データ演算工程、負荷比演算工程］
図３のＳ１１に示すように、第二サンプリング工程は、加工工程の４０回のサイクルＡのエアカットステップＡ１において実行される。具体的には、制御装置２２が、所定間隔ごとに、主軸モータ４２の電流値を検出する。すなわち、任意回のサイクルＡのエアカットステップＡ１が実行されるたびに、制御装置２２は、電流値を検出する。

図３のＳ１２に示す後期データ演算工程においては、図３のＳ１１に示すエアカットステップＡ１において検出された複数の電流値（ただし、単一のサイクルＡのエアカットステップＡ１において検出された複数の電流値）から、図２に示す制御装置２２が、後期データを算出する。具体的には、制御装置２２は、全ての電流値の平均値を算出し、当該平均値を後期データＬ２とする。制御装置２２は、後期データＬ２を、記憶部２２０ａに格納する。

図３のＳ１３に示す負荷比演算工程においては、制御装置２２が、以下の式を用いて、前期データＬ１、後期データＬ２から、負荷比Ｒを算出する。
Ｒ＝Ｌ２／Ｌ１ ・・・式（６）
例えば、旋盤１のアイドリング前に前期データＬ１の検出が行われた場合であって、かつ旋盤１のアイドリング後に後期データＬ２の検出が行われた場合、アイドリングの実施により、アイドリング前よりアイドリング後の方が、旋盤１各部の機械効率が高くなる。このため、Ｌ１＞Ｌ２、つまりＲ＜１となる。

反対に、旋盤１のアイドリング後に前期データＬ１の検出が行われた場合であって、かつ旋盤１のアイドリング前（例えば、前期データＬ１を検出した日の翌朝）に後期データＬ２の検出が行われた場合、Ｌ１＜Ｌ２、つまりＲ＞１となる。このように、検出される負荷比Ｒは、旋盤１の状態に応じて変化する。

［監視範囲補正工程］
図８のエアカットステップＡ１においては、上記第二サンプリング工程が、並行して実行される。仮に、旋盤１のアイドリング前に図３のＳ３に示す第一サンプリング工程が行われ、旋盤１のアイドリング後に図３のＳ１１に示す第二サンプリング工程が行われる場合を想定する。この場合、監視範囲ΔＤは、アイドリング前に検出された電流値を基に設定されている。このため、監視範囲ΔＤは、アイドリング前の低い機械効率を反映している。一方、第二サンプリング工程実行時には、アイドリングが完了している。このため、高い機械効率を反映して、電流値が低くなる。したがって、図８のエアカットステップＡ１に示すように、電流値が監視範囲ΔＤの下限しきい値Ｄ１を下回りやすくなる。

反対に、旋盤１のアイドリング後に図３のＳ３に示す第一サンプリング工程が行われ、旋盤１のアイドリング前（例えば、前期データＬ１を検出した日の翌朝）に図３のＳ１１に示す第二サンプリング工程が行われる場合は、電流値が監視範囲ΔＤの上限しきい値Ｄ２を上回りやすくなる。このように、電流値検出時と監視範囲ΔＤ設定時とで、旋盤１の状態が一致しない場合、バイト２８が正常であるにもかかわらず、電流値が監視範囲ΔＤから外れやすくなる。

そこで、本工程においては、制御装置２２が、式（６）から算出される負荷比Ｒを用いて、監視範囲ΔＤ（つまり下限しきい値Ｄ１、上限しきい値Ｄ２）を補正している。補正後の下限しきい値ｄ１は、以下の式から算出される。
ｄ１＝Ｄ１×Ｒ ・・・式（７）
また、補正後の上限しきい値ｄ２は、以下の式から算出される。
ｄ２＝Ｄ２×Ｒ ・・・式（８）
よって、補正後の監視範囲Δｄは、以下の式から算出される。
Δｄ＝ｄ２−ｄ１ ・・・式（９）
このように、本工程においては、監視範囲ΔＤを、監視範囲Δｄに、補正している。図８に示すように、補正された監視範囲Δｄは、第二サンプリング工程（つまりエアカットステップＡ１）直後の実加工ステップＡ２において使用される。例えば、旋盤１のアイドリング前に前期データＬ１の検出が行われた場合であって、かつ旋盤１のアイドリング後に後期データＬ２の検出が行われた場合、アイドリングの実施により、アイドリング前よりアイドリング後の方が、旋盤１各部の機械効率が高くなる。このため、Ｌ１＞Ｌ２、つまりＲ＜１となる。したがって、図８に白抜き矢印で示すように、下限しきい値Ｄ１に対して、下限しきい値ｄ１は、下方にシフトする。また、上限しきい値Ｄ２に対して、上限しきい値ｄ２は、下方にシフトする。

［監視範囲更新工程］
図９に、本実施形態の工具異常判別システムを用いて行われる工具異常判別方法の監視範囲更新工程における電流値の時間変化を示す。本工程は、加工工程の実加工ステップＡ２（図３のＳ１５）と並行して行われる。すなわち、本工程においては、補正後の監視範囲Δｄを用いてバイト２８の異常を監視しながら、ワークＷの加工を行う。

具体的には、図２に示す制御装置２２は、主軸モータ４２を駆動し、チャック装置３つまりワークＷを、自身の軸周りに回転させる。続いて、制御装置２２は、Ｘ軸モータ７２、Ｚ軸モータ６３を駆動し、バイト２８を左右上下方向に適宜動かすことにより、ワークＷに切削加工を施す（図４のＳ２１）。

また、制御装置２２は、所定間隔ごとに検出される電流値が、図９に示す監視区間ΔＰ内に含まれるか否かを判断する（図４のＳ２２）。例えば、図９に示す電流値Ｐ１０〜Ｐ１２のように、実加工ステップＡ２の初期においては、エアカットステップＡ１からの移行に伴い、主軸モータ４２の電流値が、急激に大きくなる場合がある。このため、電流値が監視範囲Δｄを超過してしまう。しかしながら、電流値Ｐ１０〜Ｐ１２は、いずれも監視区間ΔＰの始点Ｐ５以前に検出されている。すなわち、電流値Ｐ１０〜Ｐ１２は、いずれも監視区間ΔＰに含まれていない。このため、制御装置２２は、電流値Ｐ１０〜Ｐ１２と、監視範囲Δｄと、の比較を行わない。つまり、制御装置２２は、電流値Ｐ１０〜Ｐ１２の監視を行わない。

始点Ｐ５以降に検出される電流値は、監視区間ΔＰに含まれることになる（図４のＳ２２）。このため、制御装置２２は、電流値の監視を開始する（図４のＳ２３）。すなわち、制御装置２２は、電流値と、監視範囲Δｄと、の比較を行う。

電流値が監視範囲Δｄを超過しない場合は、当該ワークＷの実加工ステップＡ２を完了する（図４のＳ２４）。次のワークＷがある場合、言い換えると図３に示す加工工程におけるサイクル数が５０回未満の場合は、次のワークＷ用のエアカットステップＡ１に移行する（図３のＳ１６、Ｓ１１）。一方、次のワークＷがない場合、言い換えると図３に示す加工工程におけるサイクル数が５０回に到達した場合は、ワークＷの生産を終了する（図３のＳ１７）。

これに対して、電流値が監視範囲Δｄを超過する場合は、制御装置２２は、連続超過数をカウントする（図４のＳ２５）。連続超過数が連続超過しきい値（＝２回）を超過しない場合は、電流値の監視を続行する（図４のＳ２３）。

例えば、図９に示す電流値Ｐ１３は監視範囲Δｄを超過しているものの、次の電流値Ｐ１４は監視範囲Δｄを超過していない。このため、連続超過数は１回である。このような場合は、電流値の監視を続行する（図４のＳ２３）。

一方、連続超過数が連続超過しきい値（＝２回）を超過した場合は（図４のＳ２５）、制御装置２２は、監視範囲Δｄを超過した時点で旋盤１を停止する。また、制御装置２２は、画面２３に、ガイダンスを表示する（図４のＳ２６）。

例えば、図９に示す電流値Ｐ１８〜Ｐ２０は３回連続して監視範囲Δｄを超過している。すなわち、連続超過数は３回（＞２回）である（図４のＳ２５）。この場合は、制御装置２２は、旋盤１を停止し、画面２３にガイダンスを表示する（図４のＳ２６）。

図４に示すように、画面２３には、図９同様の電流値が表示される。また、画面２３には、「チッピングしていますか？」という質問２３３が表示される。また、質問２３３に対する回答入力用として、「はい」ボタン２３０、「いいえ」ボタン２３１、「キャンセル」ボタン２３２が表示される。

作業者は、図１に示すバイト２８を視認する。視認の結果、バイト２８の刃にチッピングが発生している場合、言い換えるとメインの異常状態である場合、作業者は、画面２３の「はい」ボタン２３０を押圧する。また、視認の結果、バイト２８の刃にチッピングが発生しておらず、かつバイト２８が正常な状態（例えば、バイト２８が摩耗しただけの状態）である場合、作業者は、画面２３の「いいえ」ボタン２３１を押圧する。また、視認の結果、バイト２８の刃にチッピングが発生しておらず、かつバイト２８が他の異常状態（例えば、バイト２８がワークＷの切屑を噛み込んでいる状態、バイト２８が工具台２０に装着されていない状態、図２に示すＸ軸モータ７２、Ｚ軸モータ６３、主軸モータ４２の動作がおかしい状態、図２の記憶部２２０ａに格納されている切削加工用のプログラムがおかしい状態など）である場合、言い換えるとサブの異常状態である場合、作業者は、画面２３の「キャンセル」ボタン２３２を押圧する。

「はい」ボタン２３０、または「キャンセル」ボタン２３２が作業者に押された場合は、当該ワークＷの実加工ステップＡ２を完了する（図４のＳ２４）。次のワークＷがある場合は、次のワークＷ用のエアカットステップＡ１に移行する（図３のＳ１６、Ｓ１１）。一方、次のワークＷがない場合は、ワークＷの生産を終了する（図３のＳ１７）。この場合、制御装置２２は、監視範囲Δｄを更新しない。

これに対して、「いいえ」ボタン２３１が作業者に押された場合は、監視範囲Δｄを更新する。すなわち、「いいえ」ボタン２３１が作業者に押された場合、バイト２８が正常状態であるにもかかわらず、図９に示す電流値が下限しきい値ｄ１を超過したことになる。この場合、図２に示す制御装置２２は、図９に示す電流値のうち、下限しきい値ｄ１を超過した部分（図９のハッチング部分）を用いて、ピークホールドを実行する。具体的には、図７に示す低負荷側ピークホールド値Ｃ１を補正する。そして、上記式（３）〜式（５）を用いて、下限しきい値Ｄ１、上限しきい値Ｄ２、監視範囲ΔＤを再び算出する。

更新後の監視範囲ΔＤには、図９に示す電流値が反映されている。図２に示す制御装置２２は、新しい監視範囲ΔＤ（下限しきい値Ｄ１、上限しきい値Ｄ２）を、記憶部２２０ａに格納する。ワークＷの加工が進行し、監視区間ΔＰの終点Ｐ６以降になると、制御装置２２は、電流値の監視を終了する（図４のＳ２２）。

制御装置２２は、次のワークＷがある場合は、次のワークＷから、更新後の監視範囲ΔＤを採用する。すなわち、更新後の監視範囲ΔＤを、上記式（７）〜式（９）で補正し、監視範囲Δｄを算出する。そして、図８に示すように、監視範囲Δｄを用いて、次のワークＷの実加工ステップＡ２におけるバイト２８の異常を監視する。

［手動更新工程］
本工程においては、作業者が、手動で監視範囲ΔＤを更新する。すなわち、ワークＷの加工ポイントごとに、作業者が下限しきい値Ｄ１、上限しきい値Ｄ２を調整する。調整作業は、図２に示す制御装置２２が画面２３を数値入力モードに切り替え、作業者が当該画面に、下限しきい値Ｄ１、上限しきい値Ｄ２を入力することにより実行される。制御装置２２は、画面２３に、手入力された下限しきい値Ｄ１、上限しきい値Ｄ２を反映した監視範囲ΔＤを表示する。

＜＜作用効果＞＞
次に、本実施形態の工具異常判別システム２の作用効果について説明する。本実施形態の工具異常判別システム２によると、ティーチング工程のサイクルＡのエアカットステップＡ１の主軸モータ４２の電流値、および加工工程のサイクルＡのエアカットステップＡ１の主軸モータ４２の電流値を用いて、加工工程のサイクルＡの実加工ステップＡ２（具体的には監視区間ΔＰ）の監視範囲ΔＤを補正することができる。このため、図３のＳ８の監視範囲ΔＤの設定時期（例えば、アイドリング前、アイドリング後など）によらず、バイト２８の異常を精度良く検出することができる。

また、サイクルＡの実加工ステップＡ２においては、図１に示すワークＷに加工が施される。このため、ワークＷの形状、材質などのばらつきが、主軸モータ４２の電流値に反映されやすい。この点、本実施形態の工具異常判別システム２によると、前期データＬ１用の電流値および後期データＬ２用の電流値は、共に、バイト２８を空走させるエアカットステップＡ１において検出されている。このため、負荷比Ｒに、ワークＷのばらつきが反映されにくい。

また、本実施形態の工具異常判別システム２によると、式（７）〜式（９）に示す負荷比Ｒを用いて、図８に示すように、監視範囲ΔＤを、監視区間ΔＰの全域に亘って補正することができる。

また、本実施形態の工具異常判別システム２によると、図３のＳ３に示すように、前期データＬ１用の電流値は、ティーチング工程のサイクルＡのエアカットステップＡ１において、検出されている。すなわち、ティーチング工程のサイクルＡのエアカットステップＡ１において検出される電流値は、監視範囲ΔＤ設定用および監視範囲ΔＤ補正用である。このため、監視範囲ΔＤ設定時の負荷の状態を、負荷比Ｒに反映させることができる。

また、本実施形態の工具異常判別システム２によると、監視範囲補正工程（図３のＳ１４）により、図８に示すように、監視範囲ΔＤを、少なくとも監視区間ΔＰの全域に亘って、変更することができる。すなわち、監視範囲ΔＤを、全体的に変更することができる。

また、本実施形態の工具異常判別システム２によると、監視範囲更新工程（図４のＳ２１〜Ｓ２６）、手動更新工程により、図９に示すように、監視範囲ΔＤを、加工ポイント単位で、変更することができる。すなわち、監視範囲ΔＤを、局所的に変更することができる。このように、監視範囲ΔＤの「補正」と「更新」とを組み合わせることにより、作業者の作業負荷を増やすことなく、自動的かつ継続的に、監視範囲ΔＤを改善することができる。

また、仮に、監視範囲補正工程（図３のＳ１４）を実行しない場合、図８に示すように、アイドリング前（機械効率が低い）に設定した監視範囲ΔＤに対して、時系列的に後であるアイドリング後（機械効率が高い）の電流値が、下側に外れやすくなる。このため、監視範囲更新工程（図４のＳ２１〜Ｓ２６）が頻繁に実行されることになる。この場合、作業者は、頻繁に、図１に示すバイト２８を視認し、図４のＳ２６に示す画面２３の「はい」ボタン２３０を押す必要がある。当該作業は繁雑である。また、当該作業により、監視範囲ΔＤの下限しきい値Ｄ１は、徐々に下側に移動することになる。このため、結果として、監視範囲ΔＤが拡がってしまう。

なお、上記仮定したケースと反対に、アイドリング後に設定した監視範囲ΔＤに対しては、時系列的に後であるアイドリング前の電流値が、上側に外れやすくなる。この場合は、監視範囲ΔＤの上限しきい値Ｄ２が、徐々に上側に移動することになる。このため、やはり、結果として、監視範囲ΔＤが拡がってしまう。

この点、本実施形態の工具異常判別システム２は、監視範囲補正工程（図３のＳ１４）を実行可能である。このため、作業者が頻繁に監視範囲ΔＤを更新する必要がない。また、アイドリングの前後（機械効率の変化）を理由に、監視範囲ΔＤが拡がるおそれが小さい。

また、本実施形態の工具異常判別システム２は、図４のＳ２６に示すように、バイト２８の負荷が監視範囲ΔＤを超えた場合に、「チッピングしていますか？」という質問２３３を、作業者に通知する。作業者は、直接バイト２８を確認することにより、または画面２３の電流値グラフなどで間接的にバイト２８を確認することにより、実際にバイト２８が異常状態であるか否かを確認することができる。すなわち、作業者は、監視範囲ΔＤの妥当性を認識することができる。このため、容易に監視範囲ΔＤの精度を向上させることができる。

また、本実施形態の工具異常判別システム２によると、監視範囲ΔＤの精度が高いため、バイト２８に安定した切削加工面を確保することができる。また、監視範囲ΔＤの精度が高いため、バイト２８を、チッピングが発生する直前まで、使用することができる。

工具異常判別方法の第一サンプリング工程においては、制御装置２２は、各サイクルＡごとにピークホールドを行いながら（図３のＳ３、Ｓ４）、合計１０回のサイクルＡの電流値を検出する。このため、制御装置２２は、図６に示すように、１０回分の電流値のうち、最も小さい電流値を、低負荷側ピークホールド値Ｃ１に設定することができる。また、制御装置２２は、１０回分の電流値のうち、最も大きい電流値を、高負荷側ピークホールド値Ｃ２に設定することができる。

このように、本実施形態の工具異常判別システム２によると、制御装置２２は、実際に検出された電流値を重畳させることにより、低負荷側ピークホールド値Ｃ１および高負荷側ピークホールド値Ｃ２を設定している。また、制御装置２２は、式（３）〜式（５）に示すように、低負荷側ピークホールド値Ｃ１および高負荷側ピークホールド値Ｃ２を基に、監視範囲ΔＤを設定している。このため、複雑な演算処理が不要であり、かつ視覚的にも確認が容易である。

また、第一サンプリング工程、ピークホールド工程、監視範囲設定工程においては、図３に示す画面２３に、バイト２８が異常状態であるか否かに関する質問が、表示されない。このため、第一サンプリング工程、ピークホールド工程、監視範囲設定工程を円滑に実行することができる。

また、ピークホールド工程においては、図６、式（１）、式（２）に示すように、電流値のうち、教示用下限しきい値Ｆ１、教示用上限しきい値Ｆ２を超過する部分は、低負荷側ピークホールド値Ｃ１、高負荷側ピークホールド値Ｃ２を取得する際に、除外される。このため、異常な電流値が監視範囲ΔＤに反映されるおそれが小さい。したがって、監視範囲ΔＤの精度を向上させることができる。

図３のＳ８に示す監視範囲設定工程においては、制御装置２２は、前記式（３）〜式（５）から監視範囲ΔＤを設定している。ここで、下限しきい値Ｄ１、上限しきい値Ｄ２は、図７に示すように、低負荷側ピークホールド値ｃ１と高負荷側ピークホールド値ｃ２との差Δｃに対応して、変化する。

すなわち、差Δｃが大きい加工ポイント場合、言い換えるとサンプリング工程における１０回分の電流値のばらつきが大きい加工ポイントの場合、下限しきい値Ｄ１は、低負荷側ピークホールド値ｃ１を大きく下回る。また、上限しきい値Ｄ２は、高負荷側ピークホールド値Ｃ２を大きく上回る。このため、監視範囲ΔＤが広くなる。

これに対して、差Δｃが小さい加工ポイント場合、言い換えるとサンプリング工程における１０回分の電流値のばらつきが小さい加工ポイントの場合、下限しきい値Ｄ１は、低負荷側ピークホールド値ｃ１を小さく下回る。また、上限しきい値Ｄ２は、高負荷側ピークホールド値Ｃ２を小さく上回る。このため、監視範囲ΔＤが狭くなる。このように、本実施形態の工具異常判別システム２によると、ワークＷの加工ポイントに応じて、下限しきい値Ｄ１と上限しきい値Ｄ２との間隔（監視範囲ΔＤ）を変化させることができる。

図３に示す加工工程においては、１１回目以降のサイクルＡを実行する。つまり、設定した監視範囲ΔＤを用いて、実際にワークＷを切削加工する。図４のＳ２６に示すように、バイト２８の電流値が３回連続して監視範囲Δｄを超えた場合、画面２３は、作業者に「チッピングしていますか？」という質問２３３を通知する。質問を受けて、作業者は、バイト２８の状態を確認する。

作業者の確認の結果、実際にバイト２８がチッピングしている場合、作業者は「はい」ボタン２３０を押す。この場合、制御装置２２がバイト２８のチッピングを判別できたことになる。制御装置２２の判断は適正なので、制御装置２２は監視範囲ΔＤを更新しない。これに対して、作業者の確認の結果、実際にはバイト２８が正常状態（例えば、バイト２８が摩耗しただけの状態）である場合、作業者は「いいえ」ボタン２３１を押す。この場合、制御装置２２がバイト２８の正常状態を判別できなかったことになる。制御装置２２の判断は不適正なので、制御装置２２は監視範囲ΔＤを更新する（監視範囲更新工程）。

また、作業者の確認の結果、バイト２８の刃にチッピングが発生しておらず、かつバイト２８が他の異常状態である場合、作業者は「キャンセル」ボタン２３２を押す。この場合、制御装置２２が、他の異常状態を、チッピングと誤判別したことになる。この場合は、制御装置２２の判断は不適正であるものの、監視範囲ΔＤを更新しない。その理由は、この場合に監視範囲ΔＤを更新すると、他の異常状態が監視範囲ΔＤに反映されてしまうからである。このように、本実施形態の工具異常判別システム２によると、制御装置２２が正常状態を誤判別した場合に限って、監視範囲を更新することができる。このため、監視範囲の精度を向上させることができる。

また、仮に、ワークＷの切屑の噛み込みにより旋盤１が停止した場合であって、作業者がバイト２８を確認した際に既に切屑が脱落していた場合を想定する。この場合、バイト２８にはチッピングが発生していない。このため、作業者は、直接、異常状態を確認することはできない。しかしながら、図４のＳ２６に示すように、画面２３には、「はい」ボタン２３０、「いいえ」ボタン２３１、「キャンセル」ボタン２３２の横に、旋盤１停止直前の電流値の時間変化（履歴）が並置されている。このため、当該電流値とバイト２８の状態とを基に、作業者は、旋盤１停止時に、ワークＷの切屑の噛み込みが発生していたことを、推認することができる。このように、本実施形態の工具異常判別システム２によると、画面２３の電流値のグラフから、異常状態を推認することができる。

また、手動更新工程においては、作業者が、手動で監視範囲ΔＤを更新することができる。このため、作業者がチッピングを視認した場合であって、かつ電流値が監視範囲ΔＤ内の場合など、手動で上限しきい値Ｄ２を下げることができる。同様に、手動で下限しきい値Ｄ１を上げることができる。このように、本実施形態の工具異常判別システム２によると、ピークホールド工程により広くなりがちな監視範囲ΔＤを、手動で狭めることができる。

また、画面２３には、「はい」ボタン２３０と、「キャンセル」ボタン２３２と、が配置されている。「はい」ボタン２３０は、バイト２８のチッピング（メイン異常状態）に対応している。「キャンセル」ボタン２３２は、チッピング以外の異常状態（サブ異常状態）に対応している。どちらのボタンが押されたかを、制御装置２２は、記憶部２２０ａに格納する。このため、異常状態のデータ収集および異常要因の分類を容易に行うことができる。

また、図４のＳ２２に示すように、電流値が監視区間ΔＰを超過している場合は、たとえ電流値が監視範囲ΔＤを超過していても、制御装置２２は、電流値の監視を行わない。このため、例えば実加工ステップの開始時など、電流値に外乱因子の影響が反映されやすい区間を、意識的に監視区間ΔＰから除外することができる。したがって、誤判断の発生を抑制することができる。よって、作業者の煩雑さを軽減することができる。

また、図４のＳ２５に示すように、制御装置２２は、連続超過数が連続超過数しきい値を超えた場合に限って、旋盤１を停止する。また、図４のＳ２６に示すように、制御装置２２は、画面２３にガイダンスを表示する。このため、例えばワークＷにゴミが付着している場合など、突発的な外乱因子の影響により電流値が監視範囲Δｄを超過した場合、誤判断の発生を抑制することができる。したがって、作業者の煩雑さを軽減することができる。

＜＜その他＞＞
以上、本発明の工具異常判別方法の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

例えば、式（６）に示す負荷比Ｒの設定方法は、特に限定しない。図３のＳ４に示す実加工ステップＡ２において検出された全ての電流値の平均値を、前期データＬ１としてもよい。また、図３のＳ１５に示す実加工ステップＡ２において検出された全ての電流値の平均値を、後期データＬ２としてもよい。

この場合、加工工程の１回目（つまり通算１１回目）のサイクルＡの実加工ステップＡ２の電流値を基に、加工工程の２回目のサイクルＡの監視範囲Δｄ用の負荷比Ｒが算出される。同様に、加工工程の２回目のサイクルＡの実加工ステップＡ２の電流値を基に、加工工程の３回目のサイクルＡの監視範囲Δｄ用の負荷比Ｒが算出される。

こうすると、エアカットステップＡ１を用いずに、負荷比Ｒを算出することができる。このため、例えばエアカットステップＡ１が短い場合などであっても、監視範囲ΔＤを補正することができる。また、前回（Ｍ−１回目）のサイクルＡの電流値を用いて、今回（Ｍ回目）の監視範囲ΔＤを補正することができる。

また、加工工程における複数回のサイクルＡの実加工ステップＡ２において検出された全ての電流値の平均値を、後期データＬ２としてもよい。例えば、サイクルＡ１０回分の電流値の平均値を、後期データＬ２とする場合、加工工程の１回目（つまり通算１１回目）〜１０回目（つまり通算２０回目）のサイクルＡの実加工ステップＡ２の電流値を基に、加工工程の１１回目のサイクルＡの監視範囲Δｄ用の負荷比Ｒが算出される。同様に、加工工程の２回目〜１１回目のサイクルＡの実加工ステップＡ２の電流値を基に、加工工程の１２回目のサイクルＡの監視範囲Δｄ用の負荷比Ｒが算出される。

こうすると、エアカットステップＡ１を用いずに、負荷比Ｒを算出することができる。このため、例えばエアカットステップＡ１が短い場合などであっても、監視範囲ΔＤを補正することができる。また、前回（Ｍ−１回目）までの複数回のサイクルＡの電流値を用いて、今回（Ｍ回目）の監視範囲ΔＤを補正することができる。また、複数回のサイクルＡの電流値の平均値を後期データＬ２として用いるため、検出の誤差による電流値の変動が後期データＬ２に与える影響を、小さくすることができる。

監視範囲ΔＤ設定用、補正用、更新用に検出する負荷データの種類は特に限定しない。バイト２８を動かすアクチュエータ（例えば、図２に示すＸ軸モータ７２、Ｚ軸モータ６３）の負荷、およびワークＷを動かすアクチュエータ（例えば、図２に示す主軸モータ４２）の負荷のうち、少なくとも一方に、関連があればよい。例えば、トルク、電流、電圧などであってもよい。また、全アクチュエータの合計トルク、合計電流でもよい。また、これらのアクチュエータのうち、二つのアクチュエータの合計トルク、合計負荷電流でもよい。

上記実施形態においては、式（７）〜式（９）に示すように、負荷比Ｒを用いて監視範囲ΔＤを補正した。しかしながら、前期データＬ１と後期データＬ２との差分ΔＬを用いて、監視範囲ΔＤを補正してもよい。例えば、以下の式を用いて、下限しきい値ｄ１、上限しきい値ｄ２を算出してもよい。
ｄ１＝Ｄ１＋ΔＬ ・・・式（１０）
ｄ２＝Ｄ２＋ΔＬ ・・・式（１１）
また、単一のサイクルＡ内の単一または複数の電流値を基に、前期データＬ１、後期データＬ２を算出してもよい。また、加工工程における電流値を基に、前期データＬ１を算出してもよい。すなわち、前期データＬ１の検出時期は、ティーチング工程でなくてもよい。

前期データＬ１と後期データＬ２とは、時系列的に部分的に重複していてもよい。例えば、前期データＬ１、後期データＬ２が、各々、複数の電流値を有する場合は、後期データＬ２の最終の電流値が、前期データＬ１の最終の電流値よりも、時系列的に後に検出されていればよい。

監視範囲ΔＤの設定（図３のＳ８）はサイクルＡごとに行ってもよい。つまり、ピークホールド工程（図３のＳ５）と、次の第一サンプリング工程（図３のＳ３、Ｓ４）と、の間に行ってもよい。ピークホールド工程（図３のＳ５）は、サイクルＡごとに行わなくてもよい。１０回のサイクルＡが完了した後、まとめてピークホールド工程を行ってもよい。

ティーチング工程、加工工程におけるサイクルＡの数、ピークホールド工程における教示用オフセット量ｈ、監視範囲設定工程におけるオフセット量Ｈは特に限定しない。また、１回のサイクルＡ（１個のワークＷ）における加工部分の数は特に限定しない。これらの数は、作業者が任意に入力、更新することができる。

また、上記実施形態においては、図４のＳ２６に示すように、画面２３に、「はい」ボタン２３０、「いいえ」ボタン２３１、「キャンセル」ボタン２３２を配置した。しかしながら、画面２３に、「はい」ボタン２３０、「いいえ」ボタン２３１だけを配置してもよい。この場合、「はい」ボタン２３０が「キャンセル」ボタン２３２を兼ねることになる。このため、画面２３のボタン数を減らすことができる。

また、上記実施形態においては、図２に示す制御装置２２は、監視範囲Δｄを超過した時点で旋盤１を停止した。しかしながら、実加工ステップＡ２の終了後に、旋盤１を停止してもよい。図２に示す制御装置２２は、旋盤１に内蔵されていなくてもよい。例えば、外部接続可能なコンピューターなどであってもよい。

また、上記実施形態においては、図３のＳ８に示すように、ティーチング工程において、監視範囲ΔＤの設定を行った。しかしながら、旋盤１始動前に、予め監視範囲ΔＤを設定しておいてもよい。例えば、設定済みの監視範囲ΔＤを、旋盤１始動前に、予め図２に示す記憶部２２０ａに格納しておいてもよい。

また、上記実施形態においては、図４のＳ２１〜Ｓ２６に示すように、加工工程において、監視範囲ΔＤの更新を行った。しかしながら、監視範囲ΔＤの更新を行わなくてもよい。すなわち、図３のＳ１４に示す補正だけにより、監視範囲ΔＤを変更してもよい。また、図３のＳ９に示す監視区間ΔＰは、設定しなくてもよい。

また、本発明の工具異常判別システムは、例えばフライス盤の工具、ボール盤のドリルなど、あらゆる工作機械の工具の異常判別に用いることができる。

１：旋盤。
２：工具異常判別システム、２０：工具台、２２：制御装置、２２０：コンピューター、２２０ａ：記憶部、２２０ｂ：演算部、２２１：入出力インターフェイス、２２２：モータ駆動回路、２３：画面、２３０：「はい」ボタン、２３１：「いいえ」ボタン、２３２：「キャンセル」ボタン、２３３：質問、２８：バイト（工具）。
３：チャック装置。
４：テーブル、４０：テーブル本体、４１：主軸、４２：主軸モータ。
５：ベッド。
６：スライド部、６０：Ｘ軸スライド部、６０ａ：Ｘ軸下スライド、６０ｂ：Ｘ軸スライド、６１：Ｚ軸スライド部、６１ａ：Ｚ軸下スライド、６１ｂ：Ｚ軸スライド、６２：ボールねじ部、６３：Ｚ軸モータ。
７：コラム、７１：ボールねじ部、７２：Ｘ軸モータ。
ΔＤ：監視範囲、ΔＰ：監視区間、Δｄ：監視範囲、Ａ：サイクル、Ａ１：エアカットステップ、Ａ２：実加工ステップ、Ｂ：基準データ、Ｂ１：基準データ、Ｂ２：基準データ、Ｃ１：低負荷側ピークホールド値、Ｃ２：高負荷側ピークホールド値、Ｄ１：下限しきい値、Ｄ２：上限しきい値、Ｅ１：電流値、Ｅ２：電流値、Ｌ１：前期データ、Ｌ２：後期データ、Ｒ：負荷比、Ｗ：ワーク、ｃ１：低負荷側ピークホールド値、ｃ２：高負荷側ピークホールド値、ｄ１：下限しきい値、ｄ２：上限しきい値、ｋ：連続超過数しきい値。

Claims (7)

1. 単一のワークに対する加工作業を１回のサイクル、該サイクルにおける工具の負荷に関するデータを負荷データとして、
   Ｍ（Ｍは２以上の整数）−１回目までの該サイクルのうち少なくとも一つの該サイクルの該負荷データを用いて、Ｍ回目の該サイクルの該工具の負荷に対する監視範囲を、補正する工具異常判別システム。
2. 前記サイクルは、前記工具を前記ワークに当接させるために該工具を空走させるエアカットステップと、該エアカットステップの後に実行され該工具を用いて該ワークに加工を施す実加工ステップと、を有し、
   Ｍ回目の該サイクルの該エアカットステップ以前に検出される複数の前記負荷データは、少なくとも一つの該負荷データを含む前期データと、該前期データのうち最終に検出される該負荷データよりも遅く検出される少なくとも一つの該負荷データを含む後期データと、を有し、
   Ｍ回目の該サイクルの該実加工ステップにおける前記監視範囲を、
   該前期データと該後期データとの比に関する負荷比を用いて補正する請求項１に記載の工具異常判別システム。
3. 前記ワークの製造方法は、
   少なくとも一つの前記サイクルを含み、該サイクルにおいて検出された前記負荷データを用いて前記監視範囲を設定するティーチング工程と、
   少なくとも一つの該サイクルを含み、該監視範囲を用いて前記工具の負荷を監視しながら該ワークの加工を行う加工工程と、
   を有し、
   前記前期データは、該ティーチング工程の前記サイクルにおいて検出される請求項２に記載の工具異常判別システム。
4. 前記前期データは、前記エアカットステップにおいて検出され、
   前記後期データは、前記加工工程の前記サイクルの該エアカットステップにおいて検出される請求項３に記載の工具異常判別システム。
5. 前記前期データは、前記実加工ステップにおいて検出され、
   前記後期データは、前記加工工程の前記サイクルの該実加工ステップにおいて検出される請求項３に記載の工具異常判別システム。
6. 前記後期データは、Ｍ−１回目の前記サイクルの前記実加工ステップにおいて検出される請求項５に記載の工具異常判別システム。
7. 前記後期データは、Ｍ−１回目の前記サイクルを含む複数回の該サイクルの前記実加工ステップにおいて検出される請求項５に記載の工具異常判別システム。

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