JP6885529B1

JP6885529B1 - 切削工具、切削システム、処理方法および処理プログラム

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Publication number: JP6885529B1
Application number: JP2021510146A
Authority: JP
Inventors: 雄介小池; 友弥青木
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2019-09-09
Filing date: 2020-08-31
Publication date: 2021-06-16
Anticipated expiration: 2040-08-31
Also published as: JPWO2021049337A1; WO2021049337A1

Abstract

切削工具は、センサを取り付け可能なシャフト部と、前記シャフト部における前記センサの取り付け位置を変更可能な位置変更部とを備える。

Description

本開示は、切削工具、切削システム、処理方法および処理プログラムに関する。
この出願は、２０１９年９月９日に出願された日本出願特願２０１９−１６３６９８号を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。

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。

特表２００９−５４２４４６号公報

本開示の切削工具は、センサを取り付け可能なシャフト部と、前記シャフト部における前記センサの取り付け位置を変更可能な位置変更部とを備える。

本開示の切削システムは、切削工具と、管理装置とを備え、前記切削工具は、シャフト部と、前記シャフト部に取り付けられたセンサと、前記センサの取り付け位置を変更可能な位置変更部と、前記シャフト部に取り付けられた無線通信装置とを含み、前記無線通信装置は、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、前記切削工具から前記センサ情報を受信する。

本開示の処理方法は、切削工具を用いる処理方法であって、前記切削工具は、センサを取り付け可能なシャフト部と、前記シャフト部における前記センサの取り付け位置を変更可能な位置変更部とを備え、前記処理方法は、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、前記位置変更部により前記センサの取り付け位置を変更するステップと、前記センサの取り付け位置が変更さ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、蓄積した前記各計測結果を処理するステップとを含む。

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、センサを取り付け可能なシャフト部と、前記シャフト部における前記センサの取り付け位置を変更可能な位置変更部とを備え、コンピュータを、工作機械に取り付けられた前切削工具により切削対象物の切削が行われ、前記位置変更部により前記センサの取り付け位置が変更され、前記センサの取り付け位置が変更さ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に、前記各切削が行われるごとに前記センサの計測結果を記憶部に書き込む保存処理部と、前記保存処理部によって書き込まれた前記各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１は、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具の構成を示す側面図である。図２は、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具の構成を示す矢視図である。図３は、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具の構成を示す矢視図である。図４は、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具の構成を示す側面図である。図５は、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具の構成を示す矢視図である。図６は、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具の構成を示す矢視図である。図７は、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具を模式的に示す側面図である。図８は、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具についてシミュレーションを行った結果を示すグラフである。図９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１０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１１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における解析結果の一例を示す図である。図１２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における解析結果の一例を示す図である。図１３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における解析結果の一例を示す図である。図１４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における解析結果の一例を示す図である。図１５は、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具の構成の他の例を示す図である。図１６は、本開示の第１の実施の形態における切削工具の他の例を模式的に示す断面図である。図１７は、本開示の第１の実施の形態における切削工具の他の例を模式的に示す断面図である。図１８は、本開示の第１の実施の形態における切削工具の他の例を模式的に示す断面図である。図１９は、本開示の第１の実施の形態における切削工具の他の例を模式的に示す断面図である。図２０は、本開示の第１の実施の形態における切削工具の他の例を模式的に示す断面図である。図２１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２２は、本開示の第１の実施の形態の変形例１に係る切削工具を模式的に示す側面図である。図２３は、本開示の第１の実施の形態の変形例１における切削工具についてシミュレーションを行った結果を示すグラフである。図２４は、本開示の第１の実施の形態の変形例２に係る切削システムを示す図である。図２５は、本開示の第２の実施の形態に係る処理方法の手順を定めたフローチャートである。図２６は、本開示の第２の実施の形態における係る切削工具、工具ホルダおよび主軸を模式的に示す側面図である。図２７は、本開示の第２の実施の形態に係る処理方法により算出された、加速度の計測結果の３つの成分を示すグラフである。図２８は、本開示の第２の実施の形態に係る切削システムにおける管理装置の動作手順を定めたフローチャートである。

従来、たとえばフライスカッターおよびドリルのような切削工具が開発されている。

［本開示が解決しようとする課題］
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。このような計測を用いた優れた技術が望まれる。

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、より多様な加工条件下において切削工具による加工の状態を計測することが可能な切削工具、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。

［本開示の効果］
本開示によれば、より多様な加工条件下において切削工具による加工の状態を計測することができる。

［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。

（１）本開示の実施の形態に係る切削工具は、センサを取り付け可能なシャフト部と、前記シャフト部における前記センサの取り付け位置を変更可能な位置変更部とを備える。

このように、シャフト部におけるセンサの取り付け位置を変更可能な構成により、加速度等の計測結果の大きさをセンサの位置変更によって変えることができる。これにより、加工条件に応じてセンサの感度を容易に変更することができる。したがって、より多様な加工条件下において切削工具による加工の状態を計測することができる。

（２）好ましくは、前記シャフト部は、棒形状であり、拡径部を含み、前記拡径部は、前記シャフト部のうちの他の部分よりも径が太く、前記センサを取り付け可能であり、前記位置変更部は、前記拡径部における前記センサの取り付け位置を変更可能である。

このような構成により、拡径部がシャフト部の剛性を高める。そのため、たとえば、シャフト部の一部を除去してセンサを取り付ける場合であっても、シャフト部の剛性を確保しつつ、シャフト部にセンサを取り付けることができる。

（３）好ましくは、前記位置変更部は、前記シャフト部の軸方向に沿って前記センサの位置を変更することが可能である。

このような構成により、切削対象物を切削している際に切削工具に発生する加速度等を計測可能なセンサの位置を変更して、当該センサの計測結果の感度を変更することができる。これにより、切削対象物を切削している際に切削工具に発生する加速度等を計測することができる。また、シャフト部の軸方向に沿った方向のセンサの位置は、切削に伴い切削工具に発生する変位のうちの曲げの成分に関与する。上記構成により、当該曲げの成分に関する値を算出することができる。

（４）好ましくは、前記位置変更部は、前記シャフト部の径方向に沿って前記センサの位置を変更することが可能である。

このような構成により、切削対象物を切削しているか否かに拘わらず切削工具の回転時に発生する遠心加速度等を計測可能なセンサの位置を変更して、当該センサの計測結果の感度を変更することができる。これにより、切削工具の回転時に切削工具に発生する遠心加速度等を計測することができる。また、シャフト部の径方向に沿った方向のセンサの位置は、切削に伴い切削工具に発生する変位のうちのねじりの成分に関与することから、上記構成により、当該ねじりの成分に関する値を算出することができる。

（５）好ましくは、前記位置変更部は、前記シャフト部の軸方向に沿って前記センサの位置を変更することが可能であり、かつ前記シャフト部の径方向に沿って前記センサの位置を変更することが可能である。

このような構成により、切削対象物を切削している際に切削工具に発生する加速度等を計測可能なセンサの位置を変更して、当該センサの計測結果の感度を変更することができる。これにより、切削対象物を切削している際に切削工具に発生する加速度等を計測することができる。また、切削対象物を切削しているか否かに拘わらず切削工具の回転時に発生する遠心加速度等を計測可能なセンサの位置を変更して、当該センサの計測結果の感度を変更することができる。これにより、切削工具の回転時に切削工具に発生する遠心加速度等を計測することができる。また、シャフト部の軸方向に沿った方向のセンサの位置は、切削に伴い切削工具に発生する変位のうちの曲げの成分に関与することから、上記構成により、当該曲げの成分に関する値を算出することができる。また、シャフト部の径方向に沿った方向のセンサの位置は、切削に伴い切削工具に発生する変位のうちのねじりの成分に関与することから、上記構成により、当該ねじりの成分に関する値を算出することができる。

（６）好ましくは、前記切削工具は、さらに、前記シャフト部に取り付けられたセンサを備える。

このような構成により、より多様な加工条件下において切削工具による加工の状態を計測することが可能なセンサ付きの切削工具を提供することができる。

（７）より好ましくは、前記センサは、加速度センサであり、前記加速度センサの計測方向は、前記シャフト部の回転軸を法線とする平面に沿った方向であって、前記加速度センサと前記回転軸とを結ぶ直線に対して直交する方向に沿う。

このような構成により、切削対象物との接触に伴う振動等の加速度を計測することができる。

（８）より好ましくは、前記切削工具は、歪センサ、温度センサおよび音センサのうちの少なくともいずれか１つを前記センサとして備える。

このような構成により、たとえば、シャフト部に発生する歪の異常な増大、シャフト部に異常な振動が発生した場合の摩擦熱および異音、のうちの少なくともいずれか１つを検出することができる。

（９）より好ましくは、前記切削工具は、さらに、無線通信装置を備え、前記無線通信装置は、前記センサの計測結果を示すセンサ情報を送信する。

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。

（１０）好ましくは、前記シャフト部は、円柱形状であり、前記切削工具は、転削工具である。

このような構成により、たとえば、シャフト部の回転速度等の加工条件に応じてセンサの感度を変更することができる。

（１１）本開示の実施の形態に係る切削システムは、上記（９）に記載の切削工具と、管理装置とを備え、前記管理装置は、前記切削工具から前記センサの計測結果を示すセンサ情報を受信する。

このように、シャフト部におけるセンサの取り付け位置を変更可能な構成により、加速度等の計測結果の大きさをセンサの位置変更によって変えることができる。これにより、加工条件に応じてセンサの感度を容易に変更することができる。したがって、より多様な加工条件下において切削工具による加工の状態を計測することができる。また、たとえば、管理装置において、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。

（１２）本開示の実施の形態に係る処理方法は、切削工具を用いる処理方法であって、前記切削工具は、センサを取り付け可能なシャフト部と、前記シャフト部における前記センサの取り付け位置を変更可能な位置変更部とを備え、前記処理方法は、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、前記位置変更部により前記センサの取り付け位置を変更するステップと、前記センサの取り付け位置が変更さ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、蓄積した前記各計測結果を処理するステップとを含む。

このように、シャフト部におけるセンサの取り付け位置を変更可能な構成により、加速度等の計測結果の大きさをセンサの位置変更によって変えることができる。これにより、加工条件に応じてセンサの感度を容易に変更することができる。したがって、より多様な加工条件下において切削工具による加工の状態を計測することができる。また、複数の位置におけるセンサの計測結果に基づいて、たとえば、当該複数の位置の各々において発生する変位のうちの、切削工具の曲げによる成分に関する値、切削工具のねじりによる成分に関する値、および切削工具を支持する支持部材の変位の成分に関する値を算出することができる。すなわち、切削工具による加工の状態および当該切削工具を支持する支持部材の状態を把握することができる。

（１３）好ましくは、前記各計測結果を処理するステップにおいては、前記計測結果から前記工作機械に対応する成分を算出する。

このような構成により、たとえば、工作機械における、切削工具を支持する支持部材の状態を把握することができる。

（１４）より好ましくは、前記センサは加速度センサである。

このような構成により、複数の位置における加速度センサの計測結果に基づいて、たとえば、当該複数の位置の各々において発生する加速度のうちの、切削工具の曲げによる加速度の成分に関する値、切削工具のねじりによる加速度の成分に関する値、および切削工具を支持する支持部材の加速度の成分に関する値を算出することができる。

（１５）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、センサを取り付け可能なシャフト部と、前記シャフト部における前記センサの取り付け位置を変更可能な位置変更部とを備え、コンピュータを、工作機械に取り付けられた前切削工具により切削対象物の切削が行われ、前記位置変更部により前記センサの取り付け位置が変更され、前記センサの取り付け位置が変更さ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に、前記各切削が行われるごとに前記センサの計測結果を記憶部に書き込む保存処理部と、前記保存処理部によって書き込まれた前記各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。

以下、本開示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。

＜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切削工具の構成を示す側面図である。

切削工具１０１は、たとえば、フライス盤等において使用される切削工具であり、具体的には、たとえば、エンドミルである。切削工具１０１は、金属等からなる切削対象物を切削するために使用される。切削工具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。

工具ホルダ２１０は、工具ホルダ２１０に回転力を与える柱状の主軸２２０に取り付けられる。工具ホルダ２１０は、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、主軸２２０に保持される。また、工具ホルダ２１０の下端部が、切削工具１０１を保持する。

図１を参照して、切削工具１０１は、シャフト部１１と、刃取付部１２と、図示しない刃部と、加速度センサ１４と、位置変更部５０とを備える。シャフト部１１の上部は、シャンク１１１を構成し、工具ホルダ２１０に保持される。なお、切削工具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。

図１に示す例では、シャフト部１１と刃取付部１２との境界を二点鎖線４１により示している。

シャフト部１１は、後述する拡径部１５を除き、シャフト部１１の中心軸１７に垂直な断面において、円形または多角形の周面を持つ棒形状である。シャフト部１１の基材は、たとえば、切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。

図２は、本開示の第１の実施の形態に係る切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３は、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具の構成を示す図である。詳細には、図３は、図１におけるＢ方向から見た矢視図である。

図２を参照して、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、切削工具１０１による切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、切削工具１０１による切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、シャフト部１１の回転軸である中心軸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と中心軸１７とを結ぶ直線１４３に対して直交する方向に沿う。

なお、加速度センサ１４は、遠心加速度を計測してもよい。この場合、加速度センサ１４の計測方向は、たとえば、シャフト部１１の中心軸１７と加速度センサ１４とを結ぶ方向に沿う。また、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。また、加速度センサ１４の代わりに、他の種類のセンサがシャフト部１１に取り付けられてもよい。

図１〜図３を参照して、シャフト部１１は、シャフト部１１のうちの他の部分よりも径が太く、加速度センサ１４を取り付け可能な拡径部１５を含む。

詳細には、シャフト部１１は、切削工具１０１の軸方向、具体的には長手方向である方向Ｘに沿った一部の領域に、方向Ｘに対して直交する方向である径方向Ｙにおいてシャフト部１１の径を拡大する拡径部１５を含む。

具体的には、拡径部１５の径は、シャフト部１１における拡径部１５以外の部分の径よりも大きい。換言すれば、拡径部１５は、シャフト部１１における拡径部１５以外の部分よりも太い。なお、シャフト部１１における拡径部１５以外の部分が多角形の周面を有する場合、シャフト部１１における拡径部１５以外の部分の径は、中心軸１７方向視で、中心軸１７を通り、シャフト部１１における拡径部１５以外の部分の周面上に両端がある線分のうち最大のものを言う。

切削工具１０１の方向Ｘは、シャフト部１１の中心軸１７に沿っている。たとえば、切削工具１０１の方向Ｘおよびシャフト部１１の中心軸１７は、互いに平行である。

拡径部１５は、円柱状に形成されている。図１〜図３に示す例では、拡径部１５は、円柱の一部が除去された形状である。本明細書においては、円柱だけでなく、円柱の一部が除去された形状についても円柱状と称する。具体的には、拡径部１５は、円柱内におけるシャフト部１１の中心軸１７に対して平行でかつ平坦な表面５５を有する。拡径部１５は、表面５５に対して中心軸１７の反対側の部分が円柱から除去された形状である。なお、拡径部１５の径は、中心軸１７方向視で、中心軸１７を通り、拡径部１５の周面上に両端がある線分のうち最大のものを言う。図１〜図３に示す例では、拡径部１５の径は、円柱の一部が除去される前の当該円柱の直径に相当する。

また、拡径部１５は、表面５５の一部において開口し、かつ中心軸１７側に凹む凹部１６を有する。凹部１６は、長方形状に開口している。凹部１６の底面１６１は、表面５５と平行な平面である。底面１６１は、中心軸１７に沿って延びるように長方形状に形成されている。表面５５には、複数のねじ穴５７が形成されている。

なお、図１〜図３に示す例では、拡径部１５は１つの表面５５を有しているが、これに限定されるものではない。たとえば、拡径部１５は、中心軸１７に対して互いに反対側に位置する２つの表面５５を有する構成であってもよい。このような構成により、拡径部１５のバランスがよくなるため、切削工具１０１の回転時に異常な振動が発生することを防止することができる。

位置変更部５０は、シャフト部１１に加速度センサ１４が取り付けられた状態において加速度センサ１４の位置を変更する。

具体的には、たとえば、位置変更部５０は、シャフト部１１の軸方向、すなわち、中心軸１７に沿った方向に加速度センサ１４の位置を変更することが可能である。

図１〜図３に示す例では、方向Ｘに沿って並ぶ第１のセンサ位置Ａ１、第２のセンサ位置Ａ２、第３のセンサ位置Ａ３、および第４のセンサ位置Ａ４が、加速度センサ１４を取り付けることが可能な４つの位置となっている。第１のセンサ位置Ａ１、第２のセンサ位置Ａ２、第３のセンサ位置Ａ３、および第４のセンサ位置Ａ４は、刃取付部１２に近い側から遠い側へこの順に並んでいる。

位置変更部５０は、第１のセンサ位置Ａ１から第４のセンサ位置Ａ４の範囲において、加速度センサ１４の位置を変更できるように構成されている。

具体的には、位置変更部５０は、加速度センサ１４を支持する台座部５１と、凹部１６の底面１６１に形成された複数のねじ穴５３と、ねじ穴５３と螺合する複数の雄ねじ部材５４とを含む。ねじ穴５３の数は、たとえば１０個であり、雄ねじ部材５４の数は４つである。

台座部５１は、板状の部材である。台座部５１には、雄ねじ部材５４の脚部を挿通可能な、図示しない複数の貫通孔が形成される。台座部５１には、たとえば４つの貫通孔が形成される。

ねじ穴５３は、方向Ｘに沿った２つの列において、それぞれ、４つずつ形成されている。各列において、刃取付部１２に近い側から１つ目のねじ穴５３と２つ目のねじ穴５３とが、第１のセンサ位置Ａ１に加速度センサ１４を取り付けるために用いられる。

また、各列において、刃取付部１２に近い側から２つ目のねじ穴５３と３つ目のねじ穴５３とが、第２のセンサ位置Ａ２に加速度センサ１４を取り付けるために用いられる。

また、各列において、刃取付部１２に近い側から３つ目のねじ穴５３と４つ目のねじ穴５３とが、第３のセンサ位置Ａ３に加速度センサ１４を取り付けるために用いられる。

また、各列において、刃取付部１２に近い側から４つ目のねじ穴５３と５つ目のねじ穴５３とが、第４のセンサ位置Ａ４に加速度センサ１４を取り付けるために用いられる。

たとえば、第１のセンサ位置Ａ１に加速度センサ１４を取り付ける場合には、方向Ｘに沿った各列における、刃取付部１２に近い側から１つ目のねじ穴５３および２つ目のねじ穴５３に、台座部５１の４つの貫通孔を位置合わせした状態において、４つの雄ねじ部材５４と４つのねじ穴５３とを螺合することにより、第１のセンサ位置Ａ１に加速度センサ１４が取り付けられる。

そして、加速度センサ１４の取付位置を、第１のセンサ位置Ａ１から第２のセンサ位置Ａ２へ移動させる場合には、方向Ｘに沿った各列における、４つの雄ねじ部材５４と４つのねじ穴５３との螺合を解除した後、刃取付部１２に近い側から２つ目のねじ穴５３および３つ目のねじ穴５３に、台座部５１の４つの貫通孔を位置合わせした状態において、４つの雄ねじ部材５４と４つのねじ穴５３とを螺合することにより、第２のセンサ位置Ａ２に加速度センサ１４が取り付けられる。

位置変更部５０は、たとえば、シャフト部１１の径方向に加速度センサ１４の位置を変更することが可能である。

図４は、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具の構成を示す側面図である。詳細には、図４は、位置変更部５０がシャフト部１１の径方向等に加速度センサ１４の位置を変更することが可能であることを示す図である。

図５は、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具の構成を示す矢視図である。詳細には、図５は、図４におけるＡ方向から見た矢視図である。図６は、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具の構成を示す矢視図である。詳細には、図６は、図４におけるＢ方向から見た矢視図である。

図４〜図６を参照して、位置変更部５０は、さらに、位置変更板５６と、雄ねじ部材５８とを含む。位置変更板５６は、図１に示す拡径部１５の表面５５に固定される。位置変更板５６が表面５５に固定されることにより、拡径部１５の凹部１６が塞がれる。

図４〜図６に示す位置変更板５６は、たとえば、長方形状に形成された板状部材である。位置変更板５６は、図１に示す拡径部１５の表面５５のサイズに一致したサイズを有し、かつ所定の厚みを有する。

図４〜図６に示す例では、方向Ｘに沿って並ぶ第５のセンサ位置Ａ５、第６のセンサ位置Ａ６、第７のセンサ位置Ａ７、および第８のセンサ位置Ａ８は、位置変更板５６に対して拡径部１５の反対側の領域における、加速度センサ１４の新たな４つの取付位置となっている。第５のセンサ位置Ａ５、第６のセンサ位置Ａ６、第７のセンサ位置Ａ７、および第８のセンサ位置Ａ８は、刃取付部１２に近い側から遠い側へこの順に並んでいる。

位置変更板５６には、図１に示す表面５５に形成された複数のねじ穴５７に対応する位置に形成された、図示しない複数の貫通孔が形成されている。図４に示す例では、当該貫通孔の数は４つである。当該貫通孔は、雄ねじ部材５８の脚部を挿通可能に形成されている。

雄ねじ部材５８は、ねじ穴５７と螺合する。図４に示す例では、雄ねじ部材５８の数は４つである。

また、位置変更板５６には、複数のねじ穴６０が形成されている。雄ねじ部材５４は、ねじ穴６０と螺合する。ねじ穴６０の数は、たとえば１０個である。

各ねじ穴６０は、方向Ｘに沿った２つの列をなすように並んでいる。ねじ穴６０は、各列において、それぞれ、５つずつ形成されている。当該各列において、刃取付部１２に近い側から１つ目のねじ穴６０と２つ目のねじ穴６０とが、第５のセンサ位置Ａ５に加速度センサ１４を取り付けるために用いられる。

また、当該各列において、刃取付部１２に近い側から２つ目のねじ穴６０と３つ目のねじ穴６０とが、第６のセンサ位置Ａ６に加速度センサ１４を取り付けるために用いられる。

また、当該各列において、刃取付部１２に近い側から３つ目のねじ穴６０と４つ目のねじ穴６０とが、第７のセンサ位置Ａ７に加速度センサ１４を取り付けるために用いられる。

また、当該各列において、刃取付部１２に近い側から４つ目のねじ穴６０と５つ目のねじ穴６０とが、第８のセンサ位置Ａ８に加速度センサ１４を取り付けるために用いられる。

たとえば、加速度センサ１４の設置位置を、第１のセンサ位置Ａ１から第５のセンサ位置Ａ５へ移動させる場合には、まず、方向Ｘに沿った各列における、４つの雄ねじ部材５４と４つのねじ穴５３との螺合を解除する。

次に、拡径部１５の表面５５上に位置変更板５６を配置する。次に、表面５５に形成された４つのねじ穴５７と、位置変更板５６の図示しない貫通孔とを位置合わせした状態において、各ねじ穴５７と雄ねじ部材５８とを螺合することにより、表面５５に位置変更板５６を固定する。

次に、位置変更板５６上に台座部５１を配置する。次に、台座部５１の４つの貫通孔を位置合わせした状態において、刃取付部１２に近い側から１つ目のねじ穴６０および２つ目のねじ穴６０に、４つの雄ねじ部材５４と４つのねじ穴６０とを螺合することにより、第５のセンサ位置Ａ６に加速度センサ１４が取り付けられる。

また、加速度センサ１４の設置位置を、第５のセンサ位置Ａ５から第６のセンサ位置Ａ６へ移動させる場合には、方向Ｘに沿った各列における、４つの雄ねじ部材５４と４つのねじ穴６０との螺合を解除する。

次に、刃取付部１２に近い側から２つ目のねじ穴６０および３つ目のねじ穴６０に、台座部５１の４つの貫通孔を位置合わせした状態において、４つの雄ねじ部材５４と４つのねじ穴６０とを螺合することにより、第６のセンサ位置Ａ６に加速度センサ１４が取り付けられる。

図７は、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具を模式的に示す側面図である。具体的には、図７は、図１に示す切削工具１０１を片持ち梁とみなした場合の切削工具の模式的側面図である。

図７を参照して、切削工具１０１の端部に位置する刃取付部１２または刃部に、荷重すなわち切削抵抗Ｆが加えられる場合を想定する。

図８は、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具についてシミュレーションを行った結果を示すグラフである。具体的には、図８は、図７に示す切削工具についてシミュレーションを行った結果を示すグラフである。

図８における横軸および縦軸は、それぞれ、切削工具１０１すなわち片持ち梁の支点からの距離、および変位量を示している。

すなわち、図８は、図７に示す切削工具１０１の刃取付部１２または刃部に切削抵抗Ｆが加えられた場合における、切削工具１０１の変形の度合いを示している。

図８に示すシミュレーション結果から、切削工具１０１の刃取付部１２または刃部に近いほど、切削工具１０１の変位量が大きくなることが分かる。このため、切削工具１０１に加速度センサ１４を取り付ける場合には、加速度センサ１４の取付位置が、刃取付部１２または刃部に近いほど、加速度センサ１４の感度が高くなる。

以上のことから、負荷の大きい加工条件下において加速度を計測する場合には、切削工具１０１の支点すなわち根本部に加速度センサ１４を取り付ける一方で、負荷の小さい加工条件下において加速度を計測する場合には、切削工具１０１の端部に近い位置に加速度センサ１４を取り付ける。これにより、負荷が大きい場合には意図的に加速度センサ１４の感度を低下させ、負荷が小さい場合には意図的に加速度センサ１４の感度を高めることができる。

したがって、切削工具１０１に加えられる負荷の程度に応じて加速度センサ１４の位置を変更することにより、多様な加工条件下において加速度を計測することができる。

図９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９は、切削工具が、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９においては、電池および無線通信装置を想像線である二点鎖線により示している。

図９を参照して、切削工具１０１は、図１に示す構成に加えて、さらに、電池２２、無線通信装置２３およびハウジング２４を備える。

電池２２は、図示しない電力線を介して、加速度センサ１４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、加速度センサ１４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。

無線通信装置２３は、図示しない信号線を介して、加速度センサ１４と接続されている。加速度センサ１４は、シャフト部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。

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。

また、無線通信装置２３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、すなわち、切削工具１０１における計測位置と切削位置との位置関係を示す第１の位置情報を、図示しない記憶部から取得して管理装置３０１へ送信する。

切削工具１０１は、さらに、図示しない操作入力部を備える。当該操作入力部は、ユーザにおいて加速度センサ１４の取付位置を入力可能に構成されている。具体的には、たとえば、当該操作入力部は、ユーザが、センサ位置Ａ１〜Ａ８のうち、加速度センサ１４が取り付けられたセンサ位置を選択することができる操作ボタンである。

第１の位置情報は、上記操作入力部において入力された加速度センサ１４の取付位置に対応する。

管理装置３０１は、たとえば、受信した第１の位置情報を蓄積し、蓄積した第１の位置情報を解析する。

第１の位置情報の示す位置関係は、たとえば、計測位置と切削位置との距離である。なお、第１の位置情報は、これに限定されるものではなく、当該計測位置と当該切削位置との距離、および当該計測位置に対する当該切削位置の方向または当該切削位置に対する当該計測位置の方向を示してもよい。

また、無線通信装置２３は、加速度センサ１４とシャフト部１１の中心軸１７との位置関係、すなわち、切削工具１０１における計測位置と中心軸１７との位置関係を示す第２の位置情報を、上記記憶部から取得して管理装置３０１へ送信する。第２の位置情報は、上記操作入力部において入力された加速度センサ１４の取付位置に対応する。

管理装置３０１は、たとえば、受信した第２の位置情報を蓄積し、蓄積した第２の位置情報を解析する。

第２の位置情報の示す位置関係は、たとえば、計測位置と中心軸１７との距離である。なお、第２の位置情報は、これに限定されるものではなく、当該計測位置と中心軸１７との距離、および中心軸１７に対する当該切削位置の方向または当該切削位置に対する中心軸１７の方向を示してもよい。

ハウジング２４は、加速度センサ１４、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、加速度センサ１４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。

図１０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９および図１０を参照して、切削システム２０１は、フライス盤等の工作機械２０２と、管理装置３０１とを備える。

工作機械２０２は、切削工具１０１と、切削工具１０１を保持する工具ホルダ２１０と、工具ホルダ２１０を保持する主軸２２０と、主軸２２０に回転力を与える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、主軸２２０および工具ホルダ２１０を介して切削工具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。

切削工具１０１は、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送信する。

管理装置３０１は、切削工具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、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。

無線通信部３１は、切削工具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、切削工具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。

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。

記憶部３５は、たとえば、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）等の記憶装置を含む。また、たとえば、記憶部３５は、ＣＤ−ＲＯＭ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｋＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）またはＢＤ−ＲＯＭ（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ＤｉｓｃＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）等の補助記憶装置を含む。また、たとえば、記憶部３５は、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）およびＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリを含む。

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が切削工具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。なお、記憶部３５は、管理装置３０１の外部に設けられてもよい。

制御部３２は、たとえば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）を含む。制御部３２は、記憶部３５に書き込まれた（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。

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に書き込まれた制御部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。

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。

［使用方法］
図９および図１０を参照して、切削工具１０１の使用方法について説明する。

まず、ユーザは、切削工具１０１のシャフト部１１を、たとえば、工作機械２０２における工具ホルダに固定する。

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から加速度センサ１４および無線通信装置２３へ電力を供給する。

次に、切削工具１０１を回転駆動し、切削対象物を切削することにより、シャフト部１１に切削に伴う加速度が生じる。

加速度センサ１４は、シャフト部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。

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の位置情報を無線信号に含めて外部の管理装置３０１へ送信する。

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。

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。

図１１〜図１４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における解析結果の一例を示す図である。具体的には、図１１〜図１４は、切削工具１０１による切削対象物の切削に伴って切削工具１０１に生じる加速度の一例を示すグラフである。

図１１〜図１４は、それぞれ、加速度センサ１４を図９に示すセンサ位置Ａ４，Ａ３，Ａ２，Ａ１に取り付けた状態において、切削工具１０１による切削を行った場合に生じる加速度を示している。

すなわち、図１１は加速度センサ１４をセンサ位置Ａ４に取り付けた場合に生じる加速度を示し、図１２は加速度センサ１４をセンサ位置Ａ３に取り付けた場合に生じる加速度を示し、図１３は加速度センサ１４をセンサ位置Ａ２に取り付けた場合に生じる加速度を示し、図１４は加速度センサ１４をセンサ位置Ａ１に取り付けた場合に生じる加速度を示している。図１１〜図１４において、加工条件は同じであり、たとえば、切削抵抗Ｆは同じであるものとする。

シャフト部１１の端部には、シャフト部１１の周方向に沿って、図示しない４つの刃部が互いに９０°の間隔をあけて設けられているものとする。なお、シャフト部１１の周方向は、シャフト部１１の中心軸１７を法線とする平面上にシャフト部１１を投影した場合に、投影されたシャフト部１１の周面に沿う方向を意味する。

図１１〜図１４において、横軸はシャフト部１１の中心軸１７に対して直交する方向Ｙ１に発生する加速度、縦軸はシャフト部１１に対して直交する平面に沿った方向であって、方向Ｙ１に対して直交する方向Ｙ２に発生する加速度を示す。

図１１〜図１４は、各刃部が切削対象物を切削することによって発生する加速度を示している。図１１〜図１４から分かるように、図１１〜図１４では、この順に、計測される加速度が大きくなっている。

すなわち、加速度センサ１４の位置が切削工具１０１の刃取付部１２または刃部に近いほど、切削工具１０１において計測される加速度が大きくなることが分かる。このため、切削工具１０１における加速度センサ１４の取付位置が刃取付部１２または刃部に近いほど、加速度センサの感度が高くなることが確認された。

また、加速度センサ１４によって遠心加速度を計測する場合、加速度センサ１４は、計測方向がシャフト部１１の中心軸１７と加速度センサ１４とを結ぶ方向に沿った方向となるように、拡径部１５に取り付けられる。

遠心加速度ａ［ｍｍ／ｓ＾２］は、以下の式（１）で表される。

ａ＝ｒ×ω＾２・・・（１）

式（１）において、ｒはシャフト部１１の中心軸１７および加速度センサ１４間の距離［ｍｍ］であり、ωはシャフト部１１の角速度［ｒａｄ／ｓ］である。また、演算子「＾」は、べき乗を表す。

すなわち、遠心加速度ａは、距離ｒが大きいほど、大きくなる。このため、加速度センサ１４の取付位置がシャフト部１１の中心軸１７から遠いほど、加速度センサ１４の感度が高くなる。

以上のことから、シャフト部１１の回転速度が大きい加工条件下において遠心加速度を計測する場合には、シャフト部１１の中心軸１７から近い位置に加速度センサ１４を取り付ける一方で、シャフト部１１の回転速度が小さい加工条件下において遠心加速度を計測する場合には、シャフト部１１の中心軸１７から遠い位置に加速度センサ１４を取り付ける。これにより、前者の場合には意図的に加速度センサ１４の感度を低下させ、後者の場合には意図的に加速度センサ１４の感度を高めることができる。

具体的には、シャフト部１１の回転速度の大きい加工条件下において遠心加速度を計測する場合、加速度センサ１４は、拡径部１５における凹部１６の底面１６１に取り付けられる。たとえば、加速度センサ１４は、センサ取付位置（以下、センサ位置とも称する）Ａ１〜Ａ４のうちのいずれかの位置に取り付けられる。

一方、シャフト部１１の回転速度の小さい加工条件下において遠心加速度を計測する場合には、加速度センサ１４は、拡径部１５に位置変更板５６が取り付けられた状態において、位置変更板５６に取り付けられる。たとえば、加速度センサ１４は、センサ位置Ａ５〜Ａ８のうちのいずれかの位置に取り付けられる。

したがって、切削工具１０１の回転速度に応じて加速度センサ１４の位置を変更することにより、多様な加工条件下において遠心加速度を計測することができる。

なお、切削工具１０１は、シャフト部１１に拡径部１５が形成されない構成であってもよい。この場合、拡径していないシャフト部１１に凹部１６が形成され、加速度センサ１４は当該凹部１６に取り付けられる。

また、加速度センサ１４は、ねじ部材以外の他の固定部材によりシャフト部１１に取り付けられてもよい。

また、切削工具１０１は、加速度センサ１４等のセンサを備えず、シャフト部１１が当該センサを着脱可能な構成であってもよい。

また、切削工具１０１は、エンドミル等の転削工具でなくてもよく、たとえば、バイト等の旋削工具であってもよい。

また、位置変更部５０は、シャフト部１１の軸方向および径方向のいずれか一方の方向に加速度センサ１４の位置を変更可能な構成であってもよい。

また、位置変更部５０は、台座部５１を方向Ｘにスライドさせることが可能な図示しないスライド機構を有する構成であってもよい。具体的には、たとえば、シャフト部１１における凹部１６の底面１６１および位置変更板５６に、台座部５１をＸ方向に沿ってスライド移動させることが可能な、図示しないレールまたは溝部が形成される。

この場合、台座部５１は、レールまたは溝部に沿ってスライド移動することができる。スライド移動した台座部５１は、たとえば、ねじ部材等の固定部材によりシャフト部１１に固定される。

また、切削工具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、切削工具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。

また、位置変更部５０は、たとえば、ボールねじ等の図示しない駆動機構により加速度センサ１４の位置を変更する構成であってもよい。この場合、たとえば、ボールねじのねじ軸がシャフト部１１のＸ方向に沿って配置され、ボールねじのナット部に加速度センサ１４が取り付けられる。

また、この場合、たとえば、ボールねじのねじ軸を回転駆動するモータを制御する図示しない制御部が、加速度センサ１４の移動を制御する構成であってもよい。また、上記モータに対する指示信号を切削工具１０１の外部から与える構成であってもよい。

図１５は、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具の構成の他の例を示す図である。

拡径部１５の表面５５に取り付けられる位置変更板５６の数は、１つに限定されるものではなく、複数であってもよい。この場合、複数の位置変更板５６は、各位置変更板５６が積層された状態において、拡径部１５の表面５５に取り付けられる。加速度センサ１４は、シャフト部１１の中心軸１７から最も遠い位置にある位置変更板５６に取り付けられる。

各位置変更板５６は所定の厚みを有しているため、積層する枚数を変更することにより、加速度センサ１４とシャフト部１１の中心軸１７との距離を変更することができる。

図１６〜図２０は、本開示の第１の実施の形態における切削工具の他の例を模式的に示す断面図である。具体的には、図１６〜図２０は、切削工具におけるセンサの位置の他の例を模式的に示す断面図である。

図１６〜図２０では、理解を容易にするために、１つのセンサの位置を３つ示している。詳細には、図１６〜図２０では、位置を変更する前のセンサを実線により示し、かつ位置を変更した後のセンサを二点鎖線により示している。また、図１６〜図２０では、図示を簡単にするため、断面を表すハッチングを示していない。

図１６は、シャフト部１１におけるセンサ位置Ｂ１、センサ位置Ｂ２およびセンサ位置Ｂ３を示す。

図１６を参照して、位置変更部５０は、センサ位置Ｂ１〜Ｂ３間において加速度センサ１４の位置を変更する。

センサ位置Ｂ２は、センサ位置Ｂ１に対してＸ方向においてずれており、かつシャフト部１１の径方向Ｙにおいてずれている。センサ位置Ｂ３は、センサ位置Ｂ１に対してＸ方向においてずれており、かつ径方向Ｙにおいてずれていない。センサ位置Ｂ３は、センサ位置Ｂ２に対してＸ方向においてずれており、かつ径方向Ｙにおいてずれている。

図１７は、シャフト部１１におけるセンサ位置Ｂ１、センサ位置Ｂ３およびセンサ位置Ｂ４を示す。

図１７を参照して、位置変更部５０は、センサ位置Ｂ１，Ｂ３，Ｂ４間において加速度センサ１４の位置を変更する。

センサ位置Ｂ４は、センサ位置Ｂ１に対してＸ方向においてずれておらず、かつ径方向Ｙにおいてずれている。センサ位置Ｂ４は、センサ位置Ｂ３に対してＸ方向においてずれており、かつ径方向Ｙにおいてずれている。

図１８は、シャフト部１１におけるセンサ位置Ｂ１、センサ位置Ｂ５およびセンサ位置Ｂ６を示す。

図１８を参照して、位置変更部５０は、センサ位置Ｂ１，Ｂ５，Ｂ６間において加速度センサ１４の位置を変更する。

センサ位置Ｂ５は、センサ位置Ｂ１に対してＸ方向においてずれており、かつ径方向においてずれている。センサ位置Ｂ６は、センサ位置Ｂ１に対してＸ方向においてずれており、かつ径方向においてずれている。センサ位置Ｂ６は、センサ位置Ｂ５に対してＸ方向においてずれており、かつ径方向においてずれている。

図１９は、シャフト部１１におけるセンサ位置Ｂ１、センサ位置Ｂ７およびセンサ位置Ｂ８を示す。

図１９を参照して、位置変更部５０は、センサ位置Ｂ１，Ｂ７，Ｂ８間において加速度センサ１４の位置を変更する。

センサ位置Ｂ７は、センサ位置Ｂ１に対してＸ方向においてずれておらず、かつ径方向においてずれている。センサ位置Ｂ８は、センサ位置Ｂ１に対してＸ方向においてずれておらず、かつ径方向においてずれている。センサ位置Ｂ８は、センサ位置Ｂ７に対してＸ方向においてずれておらず、かつ径方向においてずれている。

図２０は、シャフト部１１におけるセンサ位置Ｂ１、センサ位置Ｂ３およびセンサ位置Ｂ９を示す。

図２０を参照して、位置変更部５０は、センサ位置Ｂ１，Ｂ３，Ｂ９間において加速度センサ１４の位置を変更する。

センサ位置Ｂ９は、センサ位置Ｂ１に対してＸ方向においてずれており、かつ径方向においてずれていない。センサ位置Ｂ９は、センサ位置Ｂ３に対してＸ方向においてずれており、かつ径方向Ｙにおいてずれていない。

図１６〜図１８に示すように、位置変更部５０は、Ｘ方向に沿って加速度センサ１４の位置を変更することが可能であり、かつ径方向Ｙに沿って加速度センサ１４の位置を変更することが可能である構成であってもよいし、図１９および図２０に示すように、Ｘ方向および径方向Ｙのいずれか一方の方向に加速度センサ１４の位置を変更可能であってもよい。

［変形例１］
図２１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２１を参照して、変形例１に係る切削システム２０３は、図９に示す工作機械２０２の代わりに工作機械２０４を備える。工作機械２０４は、図９に示す切削工具１０１の代わりに切削工具１０２を含む。切削工具１０２は、図９に示す加速度センサ１４の代わりに歪センサ１９を有する。

位置変更部５０は、シャフト部１１における歪センサ１９の取付位置を変更可能である。

具体的には、たとえば、位置変更部５０は、シャフト部１１の軸方向、すなわち、中心軸１７に沿った方向に歪センサ１９の位置を変更することが可能である。

また、位置変更部５０は、たとえば、シャフト部１１の径方向に沿った方向に歪センサ１９の位置を変更することが可能である。

位置変更部５０による歪センサ１９の位置の変更方法は、図９に示す切削システム２０１における加速度センサ１４の位置の変更方法と同様である。

切削工具１０２は、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。

管理装置３０１は、切削工具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。

図２２は、本開示の第１の実施の形態の変形例１に係る切削工具を模式的に示す側面図である。具体的には、図２２は、図２１に示す切削工具１０２を片持ち梁とみなした場合の切削工具の模式的側面図である。

図２２を参照して、切削工具１０２の端部に位置する刃取付部１２または刃部に、負荷すなわち切削抵抗Ｆが加えられる場合を想定する。

図２３は、本開示の第１の実施の形態の変形例１における切削工具についてシミュレーションを行った結果を示すグラフである。具体的には、図２３は、図２１に示す切削工具についてシミュレーションを行った結果を示すグラフである。

図２３における横軸および縦軸は、それぞれ、切削工具１０２を片持ち梁とみなした場合における片持ち梁の支点からの距離、および歪を示している。

図２３に示すシミュレーション結果から、切削工具１０２の支点に近いほど、換言すれば、刃取付部１２または刃部から遠いほど、切削工具１０２の歪が大きくなることが分かる。このため、切削工具１０２における歪センサ１９の取付位置が切削工具１０２の支点に近いほど、歪センサ１９の感度が高くなる。

以上のことから、負荷の大きい加工条件下において歪を計測する場合には、切削工具１０２の端部に近い位置に歪センサ１９を取り付ける一方で、負荷の小さい加工条件下において歪を計測する場合には、切削工具１０２の支点すなわち根本部に近い位置に歪センサ１９を取り付ける。これにより、負荷が大きい場合には意図的に加速度センサの感度を低下させ、負荷が小さい場合には意図的に加速度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１０２に加えられる負荷の程度に応じて歪センサ１９の位置を変更することにより、多様な加工条件下において歪を計測することができる。

その他の構成は、上述した切削システム２０１と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。

［変形例２］
図２４は、本開示の第１の実施の形態の変形例２に係る切削システムを示す図である。

図２４を参照して、変形例２に係る切削システム２０５は、図９に示す工作機械２０２の代わりに工作機械２０６を備える。工作機械２０６は、図９に示す切削工具１０１の代わりに切削工具１０３を含む。切削工具１０３は、図９に示す加速度センサ１４に加えて、さらに、温度センサ２６および音センサ２７を含む。

図２４に示す例では、温度センサ２６および音センサ２７は、加速度センサ１４を支持する台座部５１とは別に設けられた台座部５１に支持される。温度センサ２６および音センサ２７を支持する台座部５１は、加速度センサ１４を支持する台座部５１とは異なる位置に取り付けられる。たとえば、温度センサ２６および音センサ２７を支持する台座部５１は、雄ねじ部材５４により、第３のセンサ位置Ａ３に取り付けられる。

位置変更部５０は、シャフト部１１における加速度センサ１４、温度センサ２６および音センサ２７の取付位置を変更可能である。

具体的には、たとえば、位置変更部５０は、シャフト部１１の軸方向、すなわち、中心軸１７に沿った方向に加速度センサ１４、温度センサ２６および音センサ２７の位置を変更することが可能である。

また、位置変更部５０は、たとえば、シャフト部１１の径方向に沿った方向に加速度センサ１４、温度センサ２６および音センサ２７の位置を変更することが可能である。

切削工具１０３は、加速度センサ１４、温度センサ２６および音センサ２７の各計測結果を示すセンサ情報を含む無線信号を送信する。

管理装置３０１は、切削工具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各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各計測結果を解析する。

なお、切削工具１０３は、温度センサ２６および音センサ２７のいずれか一方を含まない構成であってもよい。

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。このような計測を用いた優れた技術が望まれる。

これに対して、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具は、センサを取り付け可能なシャフト部１１と、シャフト部１１におけるセンサの取付位置を変更可能な位置変更部５０とを備える。

このように、シャフト部１１におけるセンサの取付位置を変更可能な構成により、加速度の計測結果の大きさをセンサの位置変更によって変えることができる。これにより、加工条件に応じてセンサの感度を容易に変更することができる。

したがって、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具では、より多様な加工条件下において切削工具１０１の状態を計測することができる。

また、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具では、シャフト部１１は、円柱形状であり、切削工具１０１は、転削工具である。

このような構成により、たとえば、シャフト部１１の回転速度等の加工条件に応じて加速度センサ１４の感度を変更することができる。

また、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具では、位置変更部５０は、シャフト部１１の軸方向に沿ってセンサの位置を変更することが可能である。

このような構成により、切削対象物を切削している際に切削工具１０１に発生する加速度を計測可能なセンサの位置を変更して、当該センサの計測結果の感度を変更することができる。したがって、切削対象物を切削している際に切削工具１０１に発生する加速度等を計測することができる。また、シャフト部１１の軸方向に沿った方向のセンサの位置は、切削に伴い切削工具１０１に発生する変位のうちの曲げの成分に関与することから、このような構成により、当該曲げの成分に関する値を算出することができる。

また、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具では、位置変更部５０は、シャフト部１１の径方向に沿ってセンサの位置を変更することが可能である。

このような構成により、切削対象物を切削しているか否かに拘わらず切削工具１０１の回転時に発生する遠心加速度を計測可能なセンサの位置を変更して、当該センサの計測結果の感度を変更することができる。したがって、切削工具１０１の回転時に切削工具１０１に発生する遠心加速度を計測することができる。また、シャフト部１１の径方向に沿った方向のセンサの位置は、切削に伴い切削工具１０１に発生する変位のうちのねじりの成分に関与することから、このような構成により、当該ねじりの成分に関する値を算出することができる。

また、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具では、位置変更部５０は、シャフト部１１の軸方向に沿ってセンサの位置を変更することが可能であり、かつシャフト部１１の径方向に沿ってセンサの位置を変更することが可能である。

このような構成により、切削対象物を切削している際に切削工具１０１に発生する加速度等を計測可能なセンサの位置を変更して、センサの計測結果の感度を変更することができる。これにより、切削対象物を切削している際に切削工具１０１に発生する加速度等を計測することができる。また、切削対象物を切削しているか否かに拘わらず切削工具１０１の回転時に発生する遠心加速度等を計測可能なセンサの位置を変更して、当該センサの計測結果の感度を変更することができる。これにより、切削工具１０１の回転時に切削工具１０１に発生する遠心加速度等を計測することができる。また、シャフト部１１の軸方向に沿った方向のセンサの位置は、切削に伴い切削工具１０１に発生する変位のうちの曲げの成分に関与することから、当該曲げの成分に関する値を算出することができる。また、シャフト部１１の径方向に沿った方向のセンサの位置は、切削に伴い切削工具１０１に発生する変位のうちのねじりの成分に関与することから、上記構成により、当該ねじりの成分に関する値を算出することができる。

また、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具では、切削工具１０１は、さらに、シャフト部１１に取り付けられたセンサを備える。

このような構成により、より多様な加工条件下において切削工具１０１の状態を計測することが可能なセンサ付きの切削工具１０１を提供することができる。

また、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具では、上記センサは、加速度センサ１４であり、加速度センサ１４の計測方向１４１は、シャフト部１１の中心軸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と中心軸１７とを結ぶ直線に対して直交する方向に沿う。

また、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具では、切削工具１０１は、歪センサ１９、温度センサ２６および音センサ２７のうちの少なくともいずれか１つを上記センサとして備える。

このような構成により、たとえば、シャフト部１１に発生する歪の異常な増大、シャフト部１１に異常な振動が発生した場合の摩擦熱および異音、のうちの少なくともいずれか１つを検出することができる。

また、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具では、切削工具１０１は、さらに、無線通信装置２３を備える。無線通信装置２３は、センサの計測結果を示すセンサ情報を送信する。

また、本開示の第１の実施の形態に係る切削システムは、切削工具１０１と、管理装置３０１とを備える。管理装置３０１は、切削工具１０１からセンサ情報を受信する。

このように、シャフト部１１におけるセンサの取付位置を変更可能な構成により、加速度等の計測結果の大きさをセンサの位置変更によって変えることができる。これにより、加工条件に応じてセンサの感度を容易に変更することができる。

したがって、本開示の第１の実施の形態に係る切削システムでは、より多様な加工条件下において切削工具１０１の状態を計測することができる。また、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。

また、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具では、シャフト部１１は、棒形状であり、拡径部１５を含む。拡径部１５は、シャフト部１１のうちの他の部分よりも径が太く、センサを取り付け可能である。位置変更部５０は、拡径部１５におけるセンサの取付位置を変更可能である。

このような構成により、拡径部１５によりシャフト部１１の剛性が確保されるため、たとえば、シャフト部１１の一部を除去してセンサを取り付ける場合であっても、シャフト部１１の剛性を確保しつつ、シャフト部１１にセンサを取り付けることができる。

また、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具では、拡径部１５は、シャフト部１１の中心軸１７と平行でかつ平坦な表面５５を有する。拡径部１５は、表面５５に対して中心軸１７の反対側の部分が除去された形状である。

平坦な表面５５には、センサを取り付けやすく、また、平坦な表面５５には、センサの位置を調節する部材を取り付けやすいことから、シャフト部１１の径方向Ｙにおいてセンサの位置を容易に変更することができる。

また、本開示の第１の実施の形態に係る切削工具では、拡径部１５は、表面５５の一部において開口し、かつ中心軸１７側に凹む凹部１６を有する。凹部１６の底面１６１は、表面５５に対して平行な平面である。

平面である底面１６１には、センサを取り付けやすく、また、底面１６１にセンサを取り付けることにより、たとえば、位置変更板５６を用いてシャフト部１１の径方向Ｙにおいてセンサ位置を変更することができる。したがって、センサの位置を容易に変更することができる。

次に、本開示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。

＜第２の実施の形態＞
本開示の第２の実施の形態は、第１の実施の形態に係る切削システム２０１等の切削システムを用いる処理方法に関する。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。以下では、一例として、切削システム２０１を用いる場合の処理方法について説明する。

本開示の第２の実施の形態に係る切削システム２０１の管理装置３０１における無線通信部３１は、工作機械２０２に取り付けられた切削工具１０１により切削対象物の切削が行われ、位置変更部５０によりセンサの取付位置が変更され、センサの取付位置が変更された切削工具１０１により切削対象物の切削が行われる際に、保存処理部として、各切削が行われるごとにセンサの計測結果を記憶部３５に書き込む。

制御部３２は、無線通信部３１によって書き込まれた各計測結果を処理する。

図２５は、本開示の第２の実施の形態に係る処理方法の手順を定めたフローチャートである。

図２５を参照して、本開示の第２の実施の形態に係る処理方法Ｍは、切削工具１０１を用いる処理方法である。

処理方法Ｍでは、まず、工作機械２０２は、切削工具１０１により切削対象物の切削を行う（ステップＳ２０１）。

次に、管理装置３０１は、センサの計測結果を蓄積する（ステップＳ２０３）。

次に、ユーザは、切削工具１０１の位置変更部５０によりセンサの位置を変更する（ステップＳ２０５）。

次に、工作機械２０２は、センサの位置が変更された切削工具１０１により、切削対象物の切削を行う（ステップＳ２０７）。

次に、管理装置３０１は、センサの計測結果を蓄積する（ステップＳ２０９）。

次に、管理装置３０１は、蓄積した各計測結果を処理する（ステップＳ２１１）。

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または複数用いてもよい。

より詳細には、処理方法Ｍは、たとえば、工作機械の切削に不具合があった場合に、その原因を検証する場合に用いられる。

具体的には、処理方法Ｍは、たとえば、工作機械２０２において、不具合の原因が切削工具以外の部分、たとえば、切削工具１０１を保持する工具ホルダ２１０、および工具ホルダ２１０を保持する主軸２２０にあるのかどうかを判定する方法である。

図２５に示す処理方法Ｍでは、まず、ユーザは、工作機械２０２の工具ホルダに切削工具１０１を取り付けて、切削工具１０１により切削対象物の切削を行い（ステップＳ２０１）、加速度センサ１４の計測結果を管理装置３０１に蓄積する（ステップＳ２０３）。

次に、ユーザは、切削工具１０１における加速度センサ１４の位置を変更する（ステップＳ２０５）。

次に、ユーザは、工作機械２０２の工具ホルダ２１０に、加速度センサ１４の位置が変更された切削工具１０１を取り付けて、切削工具１０１により切削対象物の切削を行い（ステップＳ２０７）、加速度センサ１４の計測結果を管理装置３０１に蓄積する（ステップＳ２０９）。

次に、ユーザは、管理装置３０１を用いて、蓄積された加速度センサ１４の計測結果を解析する。なお、管理装置３０１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（ステップＳ２１１）。

処理方法Ｍでは、加速度センサ１４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。

図２６は、本開示の第２の実施の形態における係る切削工具、工具ホルダおよび主軸を模式的に示す側面図である。

図２６においては、理解を容易にするため、工具ホルダ２１０および主軸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。

図２６を参照して、切削工具１０１に発生する曲げおよびねじり、ならびに支持部材２３０に発生する変位について説明する。

切削工具１０１による切削を行う際に、切削対象物から切削工具１０１の刃部に荷重、すなわち切削抵抗Ｆ［Ｎ］が加わる場合を想定する。この場合、切削工具１０１に発生する曲げによる変位Ｘ１［ｍｍ］を、以下の式（２）により定式化することができる。

式（２）において、ｄは切削工具１０１の端部から加速度の計測位置までの距離［ｍｍ］であり、Ｌは切削工具１０１の端部から支持部材２３０までの距離［ｍｍ］であり、Ｉは切削工具１０１の断面２次モーメント［ｍｍ＾４］であり、Ｅは切削工具１０１のヤング率［ＭＰａ］である。

また、切削工具１０１に切削抵抗Ｆが加わる場合、切削工具１０１に発生するねじりによる変位Ｘ２［ｍｍ］を、以下の式（３）により定式化することができる。

式（３）において、ｄは切削工具１０１の端部から加速度の計測位置までの距離［ｍｍ］であり、Ｌは切削工具１０１の端部から支持部材２３０までの距離［ｍｍ］であり、ｒｆｏｒｃｅは切削抵抗Ｆの作用点および切削工具１０１の中心軸１７間の距離［ｍｍ］であり、すなわち刃部および中心軸１７間の距離、ｒｓｅｎｓｏｒは加速度センサ１４の取付位置および中心軸１７間の距離［ｍｍ］であり、Ｇは切削工具１０１の横弾性係数［ＭＰａ］であり、Ｊは切削工具１０１の断面２次極モーメント［ｍｍ＾４］である。

また、切削工具１０１に切削抵抗Ｆが加わる場合、支持部材２３０に発生する変位Ｘ３［ｍｍ］を、以下の式（４）により定式化することができる。

式（４）において、Ｋ３は所定の係数［ｍｍ／Ｎ］である。

式（２）〜式（４）は、片持ち梁に荷重が加わったときのセンサの位置の変位が、当該位置において発生する加速度に比例することを前提とするものである。

式（２）〜式（４）をまとめると、式（５）および式（６）のように表すことができる。

式（６）の右辺の大かっこ内において、左から１つ目の項をＣ１×Ｐ１、２つ目の項をＣ２×Ｐ２、３つ目の項をＣ３×Ｐ３と定義する。

Ｃ１×Ｐ１、Ｃ２×Ｐ２、およびＣ３×Ｐ３は、それぞれ、切削工具１０１の曲げによる変位量、切削工具１０１のねじりによる変位量、および支持部材２３０の変位量に対応する。

すなわち、上記１つ目の項において、（Ｌ＾３）／（３ＥＩ）がＣ１であり、他の部分がＰ１である。また、上記２つ目の項において、ｒｆｏｒｃｅ／（ＧＪ）がＣ２であり、他の部分がＰ２である。また、上記３つ目の項において、１／Ｋ３がＣ３であり、Ｐ３は１である。

式（６）を参照して、Ｃ１はヤング率Ｅおよび断面２次モーメントＩによって決定され、Ｃ２は横弾性係数Ｇおよび断面２次極モーメントＪによって決定され、Ｃ３は所定の係数Ｋ３によって決定される。ヤング率Ｅ、断面２次モーメントＩ、横弾性係数Ｇおよび断面２次極モーメントＪは、切削工具１０１によって定まるため、事前に調査を実施すれば把握することができるが、把握に非常に手間がかかる。その一方で、所定の係数Ｋ３は支持部材２３０によって定まるため、測定することが困難である。また、Ｐ１により表されている数値は距離ｄおよび距離Ｌによって決定され、Ｐ２により表されている数値は距離ｄ、距離Ｌおよび距離ｒｓｅｎｓｏｒによって決定されるため、当該各数値は、センサの設置位置を把握できていれば計算が容易に可能である。

図１に示す例では、８つのセンサ位置Ａ１〜Ａ８が設けられているため、８つの位置の各々について、Ｐ１、Ｐ２およびＰ３、ならびに加速度の計測値ａｃｃを以下の行列式（７）にまとめて記述する。

式（７）の左辺において、たとえば、Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１は、それぞれ、図１のセンサ位置Ａ１におけるＰ１の値、センサ位置Ａ１におけるＰ２の値、センサ位置Ａ１におけるＰ３の値である。また、Ｐ１２，Ｐ２２，Ｐ３２は、それぞれ、図１のセンサ位置Ａ２におけるＰ１の値、センサ位置Ａ２におけるＰ２の値、センサ位置Ａ２におけるＰ３の値である。

式（７）の右辺において、たとえば、ａｃｃ１は図１のセンサ位置Ａ１に加速度センサ１４を取り付けた場合の計測結果であり、ａｃｃ２は図１のセンサ位置Ａ２に加速度センサ１４を取り付けた場合の計測結果である。

式（７）の左辺に、式（７）におけるＰに関する行列の逆行列を掛けると、以下の式（８）が導かれる。

すなわち、式（８）の右辺を計算することにより、左辺におけるＣ１、Ｃ２およびＣ３が算出される。

Ｃ１、Ｃ２およびＣ３を算出することにより、式（６）における右辺の大かっこ内の値、すなわちＣ１×Ｐ１、Ｃ２×Ｐ２、およびＣ３×Ｐ３をそれぞれ算出することができる。

すなわち、切削工具１０１の曲げによる変位量、切削工具１０１のねじりによる変位量、および支持部材２３０の変位量を算出することができる。

換言すれば、センサ位置Ａ１〜Ａ８のそれぞれについて、加速度の計測結果における、切削工具１０１の曲げによる加速度、切削工具１０１のねじりによる加速度、および支持部材２３０の加速度の各成分の割合を算出することができる。

図２７は、本開示の第２の実施の形態に係る処理方法により算出された、加速度の計測結果の３つの成分を示すグラフである。

図２７における横軸および縦軸は、それぞれ、図１に示すセンサ位置Ａ１〜Ａ８、およびセンサ位置において発生した加速度を示している。

図２７は、センサ位置Ａ１〜Ａ８における加速度の計測結果ごとに、切削工具１０１の曲げによる加速度の成分Ｘａの割合、切削工具１０１のねじりによる加速度の成分Ｘｂの割合、および支持部材２３０の加速度の成分Ｘｃの割合を示している。

図２２の内容について考察する。まず、成分Ｘａおよび成分Ｘｂの和である成分Ｘａｂと、成分Ｘｃとの大きさを比較することにより、切削中に計測位置において発生した加速度のうち、切削工具１０１に起因する加速度の大きさと支持部材２３０に起因する加速度の大きさとを比較することができる。

比較の結果、Ｘａｂの大きさと比べて、成分Ｘｃの大きさが大きすぎる場合には、たとえば、支持部材２３０の剛性が低すぎる、と判定することができる。すなわち、たとえば、工作機械２０２に不具合がある場合において、不具合の原因が工具ホルダ２１０および主軸２２０にあると判定することができる。

成分Ｘａｂの大きさと成分Ｘｃの大きさとの比較は、たとえば、センサ位置Ａ１〜Ａ８における成分Ｘａｂの平均値と成分Ｘｃの大きさとの比較、または、センサ位置Ａ１〜Ａ８における成分Ｘａｂの最大値と成分Ｘｃの大きさとの比較である。

また、加速度センサ１４の取付位置が切削工具１０１の端部に近いほど、加速度センサ１４の計測結果が大きくなる傾向がある。このため、センサ位置Ａ１〜Ａ８間において加速度センサ１４の取付位置を変更することにより、加速度センサ１４の感度を調節することができる。したがって、切削工具１０１に加えられる切削抵抗Ｆの大きさに応じて、加速度センサ１４の取付位置を変更することにより、加工条件に応じた適切な計測を行うことができる。

次に、本開示の第２の実施の形態に係る管理装置３０１の処理の一例について説明する。

［動作の流れ］
管理装置３０１は、記憶部３５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、以下のフローチャートおよびシーケンス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３５等のメモリから読み出して実行する。この装置のプログラムは、外部からインストールすることができる。この装置のプログラムは、記録媒体に格納された状態で流通する。

図２８は、本開示の第２の実施の形態に係る切削システムにおける管理装置の動作手順を定めたフローチャートである。

図２８を参照して、まず、無線通信部３１は、工作機械２０２に取り付けられた切削工具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３５に保存する。加速度センサ１４は、切削工具１０１のセンサ位置Ａ１に取り付けられている。上記位置情報は、センサ位置Ａ１に対応する位置情報である（ステップＳ１０１）。

次に、無線通信部３１は、ユーザにより加速度センサ１４の位置がセンサ位置Ａ２に変更され、工作機械２０２に取り付けられた切削工具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加速度センサ１４の計測結果および位置情報を記憶部３５に保存する。上記位置情報は、センサ位置Ａ２に対応する位置情報である（ステップＳ１０３）。

以降、無線通信部３１は、上記と同様の処理を、センサ位置Ａ３〜Ａ８についても順次行う（ステップＳ１０５〜Ｓ１１５）。

次に、制御部３２は、記憶部３５に保存された各計測結果および各位置情報を処理する。具体的には、たとえば、各計測結果、各位置情報および式（２）〜（８）に基づいて、センサ位置Ａ１〜Ａ８のそれぞれについて、加速度の計測結果における、切削工具１０１の曲げによる加速度、切削工具１０１のねじりによる加速度、および支持部材２３０の加速度の各成分の割合を算出する（ステップＳ１１７）。

次に、表示部３３は、センサ位置Ａ１〜Ａ８における加速度の計測結果ごとに、切削工具１０１の曲げによる加速度の成分Ｘａの割合、切削工具１０１のねじりによる加速度の成分Ｘｂの割合、および支持部材２３０の加速度の成分Ｘｃの割合を、たとえば図２７に示すようにグラフ化して表示する（ステップＳ１１９）。

以上のように、本開示の第２の実施の形態に係る処理方法では、まず、ユーザは、工作機械２０２に取り付けられた切削工具１０１により切削対象物の切削を行う。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、位置変更部５０によりセンサの取付位置を変更する。次に、ユーザは、センサの取付位置が変更された切削工具１０１により切削対象物の切削を行う。次に、管理装置３０１は、センサの計測結果を蓄積する。次に、管理装置３０１は、蓄積した各計測結果を処理する。

したがって、本開示の第２の実施の形態に係る処理方法では、より多様な加工条件下において切削工具１０１の状態を計測することができる。

また、複数の位置におけるセンサの計測結果に基づいて、たとえば、当該複数の位置の各々において発生する変位のうちの、切削工具の曲げによる成分、切削工具のねじりによる成分、および切削工具を支持する支持部材の変位の成分に関する値を算出することができる。すなわち、切削工具１０１の状態および切削工具１０１を支持する支持部材２３０の状態を把握することができる。

また、本開示の第２の実施の形態に係る処理方法では、管理装置３０１は、計測結果から工作機械２０２に対応する成分を算出する。

このような構成により、たとえば、工作機械２０２における、切削工具１０１を支持する支持部材２３０の状態を把握することができる。

また、本開示の第２の実施の形態に係る処理方法では、センサは加速度センサ１４である。

このような構成により、複数の位置における加速度センサ１４の計測結果に基づいて、たとえば、当該複数の位置の各々において発生する加速度のうちの、切削工具１０１の曲げによる加速度の成分に関する値、切削工具１０１のねじりによる加速度の成分に関する値、および切削工具１０１を支持する支持部材２３０の加速度の成分に関する値を算出することができる。したがって、切削工具１０１の状態および切削工具１０１を支持する支持部材２３０の状態を把握することができる。

本開示の第２の実施の形態に係る管理装置３０１では、無線通信部３１は、工作機械２０２に取り付けられた切削工具１０１により切削対象物の切削が行われ、位置変更部５０によりセンサの取付位置が変更され、センサの取付位置が変更された切削工具１０１により切削対象物の切削が行われる際に、各切削が行われるごとにセンサの計測結果を記憶部３５に書き込む。制御部３２は、無線通信部３１によって書き込まれた各計測結果を処理する。

したがって、本開示の第２の実施の形態に係る管理装置では、より多様な加工条件下において切削工具１０１の状態を計測することができる。

また、複数の位置におけるセンサの計測結果に基づいて、たとえば、当該複数の位置の各々において発生する変位のうちの、切削工具１０１の曲げによる成分に関する値、切削工具１０１のねじりによる成分に関する値、および切削工具１０１を支持する支持部材の変位の成分に関する値を算出することができる。すなわち、切削工具１０１の状態および切削工具１０１を支持する支持部材２３０の状態を把握することができる。

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。

以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
［付記１］
センサを取り付け可能なシャフト部と、
前記シャフト部における前記センサの取り付け位置を変更可能な位置変更部とを備え、
シャフト部は、前記シャフト部のうちの他の部分よりも径が太く、前記センサを取り付け可能な拡径部を含み、
前記位置変更部は、前記拡径部における前記センサの取り付け位置を変更可能であり、
前記拡径部は、前記シャフト部の中心軸と平行でかつ平坦な表面を有し、
前記拡径部は、前記表面に対して前記中心軸の反対側の部分が除去された形状であり、
前記拡径部は、前記表面の一部において開口し、かつ前記中心軸側に凹む凹部を有し、
前記凹部の底面は、前記表面に対して平行な平面である、切削工具。

１１シャフト部
１２刃取付部
１４加速度センサ
１５拡径部
１７中心軸
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無線通信部
３２制御部
３３表示部
３５記憶部
３６操作入力部
５０位置変更部
５１台座部
５３，５７，６０ねじ穴
５４，５８雄ねじ部材
５５表面
５６位置変更板
１０１〜１０３切削工具
１１１シャンク
１４３直線
１６１底面
２０１，２０３，２０５切削システム
２０２，２０４，２０６工作機械
２１０工具ホルダ
２２０主軸
２３０支持部材
３０１管理装置
Ａ１〜Ａ８センサ位置

Claims

センサを取り付け可能なシャフト部と、
前記シャフト部における前記センサの取り付け位置を変更可能な位置変更部とを備える、切削工具。
前記シャフト部は、棒形状であり、拡径部を含み、
前記拡径部は、前記シャフト部のうちの他の部分よりも径が太く、前記センサを取り付け可能であり、
前記位置変更部は、前記拡径部における前記センサの取り付け位置を変更可能である、請求項１に記載の切削工具。
前記位置変更部は、前記シャフト部の軸方向に沿って前記センサの位置を変更可能に構成されている、請求項１または請求項２に記載の切削工具。
前記位置変更部は、前記シャフト部の径方向に沿って前記センサの位置を変更可能に構成されている、請求項１または請求項２に記載の切削工具。
前記位置変更部は、前記シャフト部の軸方向に沿って前記センサの位置を変更可能に構成されており、かつ前記シャフト部の径方向に沿って前記センサの位置を変更可能に構成されている、請求項１または請求項２に記載の切削工具。
前記切削工具は、さらに、
前記シャフト部に取り付けられたセンサを備える、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の切削工具。
前記センサは、加速度センサであり、
前記加速度センサの計測方向は、前記シャフト部の回転軸を法線とする平面に沿った方向であって、前記加速度センサと前記回転軸とを結ぶ直線に対して直交する方向に沿う、請求項６に記載の切削工具。
前記切削工具は、歪センサ、温度センサおよび音センサのうちの少なくともいずれか１つを前記センサとして備える、請求項６に記載の切削工具。
前記切削工具は、さらに、
無線通信装置を備え、
前記無線通信装置は、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６から請求項８のいずれか１項に記載の切削工具。
前記シャフト部は、円柱形状であり、
前記切削工具は、転削工具である、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の切削工具。
請求項９に記載の切削工具と、
管理装置とを備え、
前記管理装置は、前記切削工具から前記センサの計測結果を示すセンサ情報を受信する、切削システム。
切削工具を用いる処理方法であって、
前記切削工具は、
センサを取り付け可能なシャフト部と、
前記シャフト部における前記センサの取り付け位置を変更可能な位置変更部とを備え、
前記処理方法は、
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、
前記位置変更部により前記センサの取り付け位置を変更するステップと、
前記センサの取り付け位置が変更さ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、
蓄積した前記各計測結果を処理するステップとを含む、処理方法。
前記各計測結果を処理するステップにおいては、前記計測結果から前記工作機械に対応する成分を算出する、請求項１２に記載の処理方法。
前記センサは加速度センサである、請求項１２または請求項１３に記載の処理方法。
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、
センサを取り付け可能なシャフト部と、
前記シャフト部における前記センサの取り付け位置を変更可能な位置変更部とを備え、
コンピュータを、
工作機械に取り付けられた前切削工具により切削対象物の切削が行われ、前記位置変更部により前記センサの取り付け位置が変更され、前記センサの取り付け位置が変更さ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に、前記各切削が行われるごとに前記センサの計測結果を記憶部に書き込む保存処理部と、
前記保存処理部によって書き込まれた前記各計測結果を処理する制御部、
として機能させるための、処理プログラム。