JP6973689B1 - 切削システム、表示システム、処理装置、処理方法および処理プログラム - Google Patents

Abstract

切削工具における切刃に関する優れた機能を実現する。切削システムは、フライス加工用の切削工具と、複数のセンサと、処理部とを備え、前記切削工具は、２以上の切刃を用いた切削加工を行い、前記複数のセンサは、切削加工時の前記切削工具の負荷に関する状態を示す物理量を計測し、前記処理部は、複数の計測タイミングにおける各前記センサの計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成し、生成した各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、前記単位領域ごとの前記２次元データに基づいて、前記切刃の異常を検知する。

Description

本開示は、切削システム、表示システム、処理装置、処理方法および処理プログラムに関する。

特許文献１（特開２０１５−７７６５８号公報）には、以下のような状態計測装置が開示されている。すなわち、状態計測装置は、切削加工中の切削工具の状態を計測する状態計測装置であって、前記切削工具は、１以上の刃部を持ち、回転しながら前記刃部を加工物に当接させて前記加工物を加工する回転体で構成され、前記刃部又は前記刃部の近傍に取り付けられ、前記刃部の状態を計測する計測部と、前記切削工具に取り付けられ、前記計測部により計測された計測値を、所定のサンプリングレートで取得してＡＤ変換するＡＤ変換器と、前記ＡＤ変換器から前記計測値を取得する都度、前記取得した計測値をデジタルの無線通信を用いて送信する送信部と、前記切削工具の外部に設けられたモニタ装置とを備え、前記モニタ装置は、前記送信部により送信された計測値を受信する受信部と、前記受信部により前記計測値が受信される都度、前記計測値を表示部に表示させると共に前記計測値を記憶部に蓄積させるデータ管理部とを備える。

特開２０１５−７７６５８号公報 特開２０１３−１３２７３４号公報 特開２０１８−４３３１７号公報 特開２０１８−２４０８６号公報 特開２００６−７１４８５号公報 特開平１１−１１８６２５号公報 特開２０１６−４００７１号公報 米国特許出願公開第２０１５／０２６１２０７号明細書 欧州特許出願公開第３４８６７３７号明細書 特開２０１８−２４０８６号公報

（１）本開示の切削システムは、フライス加工用の切削工具と、複数のセンサと、処理部とを備え、前記切削工具は、２以上の切刃を用いた切削加工を行い、前記複数のセンサは、切削加工時の前記切削工具の負荷に関する状態を示す物理量を計測し、前記処理部は、複数の計測タイミングにおける各前記センサの計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成し、生成した各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、前記単位領域ごとの前記２次元データに基づいて、前記切刃の異常を検知する。

（８）本開示の処理装置は、複数のセンサの計測結果であって、２以上の切刃を用いた切削加工を行うフライス加工用の切削工具における、切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量の計測結果を取得する取得部と、前記取得部により取得された、複数の計測タイミングにおける各前記センサの前記計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成する生成部と、前記生成部により生成された各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、前記単位領域ごとの前記２次元データに基づいて、前記切刃の異常を検知する検知部とを備える。

（９）本開示の処理方法は、処理装置における処理方法であって、複数のセンサの計測結果であって、２以上の切刃を用いた切削加工を行うフライス加工用の切削工具における、切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量の計測結果を取得するステップと、取得した複数の計測タイミングにおける各前記センサの前記計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成するステップと、生成した各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、前記単位領域ごとの前記２次元データに基づいて、前記切刃の異常を検知するステップとを含む。

（１０）本開示の処理プログラムは、処理装置において用いられる処理プログラムであって、コンピュータを、複数のセンサの計測結果であって、２以上の切刃を用いた切削加工を行うフライス加工用の切削工具における、切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量の計測結果を取得する取得部と、前記取得部により取得された、複数の計測タイミングにおける各前記センサの前記計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成する生成部と、前記生成部により生成された各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、前記単位領域ごとの前記２次元データに基づいて、前記切刃の異常を検知する検知部、として機能させるためのプログラムである。

（１１）本開示の表示システムは、フライス加工用の切削工具と、複数のセンサと、処理装置とを備え、前記切削工具は、２以上の切刃を用いた切削加工を行い、前記複数のセンサは、切削加工時の前記切削工具の負荷に関する状態を示す物理量を計測し、前記処理装置は、複数の計測タイミングにおける各前記センサの計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成し、生成した各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、分類の結果を表示する処理を行う。

（１４）本開示の処理装置は、複数のセンサの計測結果であって、２以上の切刃を用いた切削加工を行うフライス加工用の切削工具における、切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量の計測結果を取得する取得部と、前記取得部により取得された、複数の計測タイミングにおける各前記センサの前記計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成する生成部と、前記生成部により生成された各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、分類の結果を表示する処理を行う表示処理部とを備える。

（１５）本開示の処理方法は、処理装置における処理方法であって、複数のセンサの計測結果であって、２以上の切刃を用いた切削加工を行うフライス加工用の切削工具における、切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量の計測結果を取得するステップと、取得した複数の計測タイミングにおける各前記センサの前記計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成するステップと、生成した各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、分類の結果を表示する処理を行うステップとを含む。

（１６）本開示の処理プログラムは、処理装置において用いられる処理プログラムであって、コンピュータを、複数のセンサの計測結果であって、２以上の切刃を用いた切削加工を行うフライス加工用の切削工具における、切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量の計測結果を取得する取得部と、前記取得部により取得された、複数の計測タイミングにおける各前記センサの前記計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成する生成部と、前記生成部により生成された各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、分類の結果を表示する処理を行う表示処理部、として機能させるためのプログラムである。

本開示の一態様は、このような特徴的な処理部を備える切削システムとして実現され得るだけでなく、切削システムの一部または全部を実現する半導体集積回路として実現され得る。また、本開示の一態様は、このような特徴的な処理部を備える処理装置として実現され得るだけでなく、処理装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現され得る。

図１は、本開示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２は、本開示の実施の形態に係る切削工具の構成を示す断面図である。 図３は、本開示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、本開示の実施の形態に係る処理装置における無線通信部により取得されるひずみセンサの計測結果の一例を示す図である。 図５は、本開示の実施の形態に係る処理装置における無線通信部により取得されるひずみセンサの計測結果の一例を示す図である。 図６は、本開示の実施の形態に係る処理装置における無線通信部により取得されるひずみセンサの計測結果の一例を示す図である。 図７は、本開示の実施の形態に係る処理装置における無線通信部により取得されるひずみセンサの計測結果の一例を示す図である。 図８は、本開示の実施の形態に係る切削システムにおける処理装置の構成を示す図である。 図９は、本開示の実施の形態に係る切削工具を模式的に示す斜視図である。 図１０は、本開示の実施の形態に係る処理装置における生成部により生成される２次元データの一例を示す図である。 図１１は、本開示の実施の形態に係る処理装置における生成部により生成される２次元データの他の例を示す図である。 図１２は、本開示の実施の形態に係る処理装置における処理部による２次元データの分類の結果の一例を示す図である。 図１３は、本開示の実施の形態に係る処理装置における処理部により算出される移動標準偏差ｍｓの一例を示す図である。 図１４は、本開示の実施の形態に係る処理装置における処理部により算出される平均値Ａｍｓの一例を示す図である。 図１５は、本開示の実施の形態に係る処理装置における処理部により算出される差分Ｄｍｓの一例を示す図である。 図１６は、本開示の実施の形態に係る処理装置における処理部により算出される移動標準偏差ＭＳの一例を示す図である。 図１７は、本開示の実施の形態に係る切削工具における切刃の切削抵抗の算出結果を示す度数分布である。 図１８は、本開示の実施の形態に係る切削工具における切刃の切削抵抗の算出結果を示す度数分布である。 図１９は、本開示の実施の形態に係る処理装置における表示部に表示される表示画面の一例を示す図である。 図２０は、本開示の実施の形態に係る処理装置における処理部による単位領域の決定方法を示す図である。 図２１は、本開示の実施の形態に係る切削システムにおける処理装置が切刃の状態を判定する際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。 図２２は、本開示の実施の形態に係る切削システムにおける検知処理および表示処理のシーケンスの一例を示す図である。 図２３は、本開示の実施の形態の変形例７に係る処理装置における処理部により算出される移動平均ｍａの一例を示す図である。 図２４は、本開示の実施の形態の変形例７に係る処理装置における処理部により算出される平均値Ａｍａの一例を示す図である。 図２５は、本開示の実施の形態の変形例７に係る処理装置における処理部により算出される差分Ｄｍａの一例を示す図である。 図２６は、本開示の実施の形態の変形例７に係る処理装置における処理部により算出される移動標準偏差ＭＡの一例を示す図である。

従来、切削工具にセンサを取り付け、切削加工時のセンサによる計測結果に基づいて、切削工具における切刃の異常を検知する技術が提案されている。

［本開示が解決しようとする課題］
このような特許文献１の技術を超えて、切削工具における切刃に関する優れた機能を実現することが可能な技術が望まれる。

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、切削工具における切刃に関する優れた機能を実現することが可能な切削システム、表示システム、処理装置、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、切削工具における切刃に関する優れた機能を実現することができる。

［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システムは、フライス加工用の切削工具と、複数のセンサと、処理部とを備え、前記切削工具は、２以上の切刃を用いた切削加工を行い、前記複数のセンサは、切削加工時の前記切削工具の負荷に関する状態を示す物理量を計測し、前記処理部は、複数の計測タイミングにおける各前記センサの計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成し、生成した各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、前記単位領域ごとの前記２次元データに基づいて、前記切刃の異常を検知する。

このように、複数のセンサの計測結果に基づいて生成した各２次元データを回転軸と垂直な平面内における複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、単位領域ごとの２次元データに基づいて切刃の異常を検知する構成により、切刃の異常の発生に伴って生じる一部の単位領域のみにおける２次元データの変化を、切削条件の変化に伴って生じるすべての単位領域における２次元データの変化と区別して検知することができるため、切刃の異常を正確に検知することができる。したがって、切削工具における切刃に関する優れた機能を実現することができる。

（２）好ましくは、前記処理部は、前記各２次元データを前記切刃の数と同数の前記単位領域のうちのいずれかに分類する。

このような構成により、各単位領域における２次元データを用いて各切刃に加わる切削抵抗を解析することができるため、一部の単位領域のみにおける２次元データが変化した場合に当該単位領域に対応する切刃を異常の発生した切刃として特定することができるとともに、各単位領域における２次元データを切刃の異常の検知以外の各種解析に用いることができる。

（３）好ましくは、前記処理部は、前記２次元データの生成および分類を順次行い、前記２次元データの時間変化が所定値以上である前記単位領域の数に基づいて、前記切刃の異常を検知する。

このような構成により、各単位領域における２次元データの微小な変化をより確実に検知することができるため、切刃の異常をより正確に検知することができる。

（４）より好ましくは、前記処理部は、前記複数の単位領域の前記２次元データに基づく指標値をそれぞれ算出し、前記単位領域ごとの前記指標値と、各前記単位領域の前記指標値の平均値との差分の標準偏差を算出し、算出した前記標準偏差に基づいて、前記切刃の異常を検知する。

このように、単位領域ごとの指標値と、各単位領域の指標値の平均値との差分の標準偏差に着目することにより、切刃の異常の発生に基づく２次元データの変化をより正確に検知することができるため、切刃の異常をより正確に検知することができる。

（５）より好ましくは、前記切削システムは、前記切削工具における前記切刃の数と相関の無い数の前記センサを備える。

このような構成により、切刃の数に関わらず、多様な切削工具と所定数のセンサとを用いて切削システムを構築することができる。

（６）より好ましくは、前記切削システムは、前記切削工具における前記切刃の数よりも少数の前記センサを備える。

このような構成により、たとえば切刃の数と同数のセンサを備えるシステムと比べて必要なセンサの数を低減することができるため、より低コストで切削システムを構築することができる。

（７）より好ましくは、前記切削工具は、シャンク部を備え、前記複数のセンサは、前記シャンク部に設けられる。

このような構成により、各切刃の状態を示す物理量をより正確に測定することができるため、切刃の異常をより正確に検知することができる。

（８）本開示の実施の形態に係る処理装置は、複数のセンサの計測結果であって、２以上の切刃を用いた切削加工を行うフライス加工用の切削工具における、切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量の計測結果を取得する取得部と、前記取得部により取得された、複数の計測タイミングにおける各前記センサの前記計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成する生成部と、前記生成部により生成された各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、前記単位領域ごとの前記２次元データに基づいて、前記切刃の異常を検知する検知部とを備える。

このように、複数のセンサの計測結果に基づいて生成した各２次元データを回転軸と垂直な平面内における複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、単位領域ごとの２次元データに基づいて切刃の異常を検知する構成により、切刃の異常の発生に伴って生じる一部の単位領域のみにおける２次元データの変化を、切削条件の変化に伴って生じるすべての単位領域における２次元データの変化と区別して検知することができるため、切刃の異常を正確に検知することができる。したがって、切削工具における切刃に関する優れた機能を実現することができる。

（９）本開示の実施の形態に係る処理方法は、処理装置における処理方法であって、複数のセンサの計測結果であって、２以上の切刃を用いた切削加工を行うフライス加工用の切削工具における、切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量の計測結果を取得するステップと、取得した複数の計測タイミングにおける各前記センサの前記計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成するステップと、生成した各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、前記単位領域ごとの前記２次元データに基づいて、前記切刃の異常を検知するステップとを含む。

このように、複数のセンサの計測結果に基づいて生成した各２次元データを回転軸と垂直な平面内における複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、単位領域ごとの２次元データに基づいて切刃の異常を検知する方法により、切刃の異常の発生に伴って生じる一部の単位領域のみにおける２次元データの変化を、切削条件の変化に伴って生じるすべての単位領域における２次元データの変化と区別して検知することができるため、切刃の異常を正確に検知することができる。したがって、切削工具における切刃に関する優れた機能を実現することができる。

（１０）本開示の実施の形態に係る処理プログラムは、処理装置において用いられる処理プログラムであって、コンピュータを、複数のセンサの計測結果であって、２以上の切刃を用いた切削加工を行うフライス加工用の切削工具における、切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量の計測結果を取得する取得部と、前記取得部により取得された、複数の計測タイミングにおける各前記センサの前記計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成する生成部と、前記生成部により生成された各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、前記単位領域ごとの前記２次元データに基づいて、前記切刃の異常を検知する検知部、として機能させるためのプログラムである。

このように、複数のセンサの計測結果に基づいて生成した各２次元データを回転軸と垂直な平面内における複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、単位領域ごとの２次元データに基づいて切刃の異常を検知する構成により、切刃の異常の発生に伴って生じる一部の単位領域のみにおける２次元データの変化を、切削条件の変化に伴って生じるすべての単位領域における２次元データの変化と区別して検知することができるため、切刃の異常を正確に検知することができる。したがって、切削工具における切刃に関する優れた機能を実現することができる。

（１１）本開示の実施の形態に係る表示システムは、フライス加工用の切削工具と、複数のセンサと、処理装置とを備え、前記切削工具は、２以上の切刃を用いた切削加工を行い、前記複数のセンサは、切削加工時の前記切削工具の負荷に関する状態を示す物理量を計測し、前記処理装置は、複数の計測タイミングにおける各前記センサの計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成し、生成した各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、分類の結果を表示する処理を行う。

このように、複数のセンサの計測結果に基づいて生成した各２次元データを回転軸と垂直な平面内における複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、分類の結果を表示する構成により、たとえば、各切刃の状態を単位領域ごとの２次元データとして表示することができるため、切刃ごとの状態をユーザに認識させることができる。したがって、切削工具における切刃に関する優れた機能を実現することができる。

（１２）好ましくは、前記処理装置は、前記分類の結果として、前記２次元データを前記単位領域ごとに異なる態様で表示する処理を行う。

このような構成により、２次元データの分類結果をより視認し易い態様で表示することができる。

（１３）好ましくは、前記処理装置は、前記２次元データの生成および分類を順次行い、前記単位領域ごとの前記２次元データの時間変化を示す情報をさらに表示する処理を行う。

このような構成により、たとえば切刃の状態の時間変化を単位領域ごとの２次元データの時間変化としてユーザに認識させることができる。

（１４）本開示の実施の形態に係る処理装置は、複数のセンサの計測結果であって、２以上の切刃を用いた切削加工を行うフライス加工用の切削工具における、切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量の計測結果を取得する取得部と、前記取得部により取得された、複数の計測タイミングにおける各前記センサの前記計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成する生成部と、前記生成部により生成された各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、分類の結果を表示する処理を行う表示処理部とを備える。

このように、複数のセンサの計測結果に基づいて生成した各２次元データを回転軸と垂直な平面内における複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、分類の結果を表示する構成により、たとえば、各切刃の状態を単位領域ごとの２次元データとして表示することができるため、切刃ごとの状態をユーザに認識させることができる。したがって、切削工具における切刃に関する優れた機能を実現することができる。

（１５）本開示の実施の形態に係る処理方法は、処理装置における処理方法であって、複数のセンサの計測結果であって、２以上の切刃を用いた切削加工を行うフライス加工用の切削工具における、切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量の計測結果を取得するステップと、取得した複数の計測タイミングにおける各前記センサの前記計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成するステップと、生成した各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、分類の結果を表示する処理を行うステップとを含む。

このように、複数のセンサの計測結果に基づいて生成した各２次元データを回転軸と垂直な平面内における複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、分類の結果を表示する方法により、たとえば、各切刃の状態を単位領域ごとの２次元データとして表示することができるため、切刃ごとの状態をユーザに認識させることができる。したがって、切削工具における切刃に関する優れた機能を実現することができる。

（１６）本開示の実施の形態に係る処理プログラムは、処理装置において用いられる処理プログラムであって、コンピュータを、複数のセンサの計測結果であって、２以上の切刃を用いた切削加工を行うフライス加工用の切削工具における、切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量の計測結果を取得する取得部と、前記取得部により取得された、複数の計測タイミングにおける各前記センサの前記計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成する生成部と、前記生成部により生成された各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、分類の結果を表示する処理を行う表示処理部、として機能させるためのプログラムである。

このように、複数のセンサの計測結果に基づいて生成した各２次元データを回転軸と垂直な平面内における複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、分類の結果を表示する構成により、たとえば、各切刃の状態を単位領域ごとの２次元データとして表示することができるため、切刃ごとの状態をユーザに認識させることができる。したがって、切削工具における切刃に関する優れた機能を実現することができる。

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。

［切削システム］
図１は、本開示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１を参照して、切削システム３０１は、フライス加工用の切削工具１０１と、複数のひずみセンサ２０と、処理装置２０１とを備える。切削システム３０１は、表示システムの一例である。処理装置２０１は、切削システム３０１における処理部の一例である。

［切削工具］
切削工具１０１は、２以上の切刃を用いた切削加工を行う。切削工具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、金属等からなる切削対象物の転削加工に用いられる。切削工具１０１は、たとえば刃先交換式のエンドミルである。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、工作機械の主軸２２０に取り付けられる。主軸２２０は、柱状であり、工具ホルダ２１０に回転力を与える。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。

切削工具１０１は、シャンク部１１と、ハウジング２４と、電池２２と、無線通信装置２３と、刃取付部１２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。

刃取付部１２は、切削工具１０１におけるシャンク部１１よりも先端側に設けられる。
刃取付部１２は、たとえば４つの刃固定部１３を含む。各刃固定部１３には、切刃１４が取り付けられる。

たとえば、ひずみセンサ２０は、切削工具１０１におけるシャンク部１１に設けられる。より詳細には、ひずみセンサ２０は、たとえば接着剤または粘着剤を介してシャンク部１１の周面に取り付けられる。

ハウジング２４は、シャンク部１１に取り付けられたひずみセンサ２０を格納する。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、ひずみセンサ２０を下方および側方から覆う。

電池２２および無線通信装置２３は、ハウジング２４に格納される。たとえば、電池２２および無線通信装置２３は、ハウジング２４の底板部または側壁部に固定される。無線通信装置２３は、たとえば通信用ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の通信回路を含む。

電池２２は、図示しない電力線を介して、ひずみセンサ２０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、ひずみセンサ２０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。

たとえば、切削システム３０１は、切削工具１０１における切刃１４の数と相関の無い数のひずみセンサ２０を備える。また、たとえば、切削システム３０１は、切削工具１０１における切刃１４の数よりも少数のひずみセンサ２０を備える。より詳細には、切削システム３０１は、たとえば３つのひずみセンサ２０を備える。

図２は、本開示の実施の形態に係る切削工具の構成を示す断面図である。図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。

図２を参照して、ひずみセンサ２０として、ひずみセンサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃがシャンク部１１に設けられる。ひずみセンサ２０Ｂは、シャンク部１１の周方向においてひずみセンサ２０Ｃが設けられた位置から９０°ずれた位置に設けられる。ひずみセンサ２０Ａは、シャンク部１１の周方向においてひずみセンサ２０Ｂが設けられた位置から９０°ずれた位置に設けられる。ひずみセンサ２０Ａ，２０Ｃ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。ひずみセンサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ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てもよいし、互いに異なる位置に設けられてもよい。

なお、ひずみセンサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、刃取付部１２の位置に関わらず、たとえば上述のようにシャンク部１１の周面にそれぞれ設けられればよい。すなわち、ひずみセンサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、シャンク部１１の周面において、刃固定部１３から回転軸１７に沿った位置に設けられる必要はない。

以下では、説明のため、回転軸１７に直交する平面において、回転軸１７からひずみセンサ２０Ａが設けられた位置への方向をＸ方向と称し、回転軸１７からひずみセンサ２０Ｂが設けられた位置への方向をＹ方向と称する。

図３は、本開示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、図１におけるＩＩＩ方向から見た矢視図である。

図３を参照して、刃取付部１２は、刃固定部１３として、刃固定部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄを含む。刃固定部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄは、この順に、刃取付部１２の周方向において時計回りに９０°ずつずれた位置にそれぞれ設けられる。

刃固定部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄには、切刃１４として、切刃１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄがそれぞれ取り付けられる。

切刃１４は、たとえばスローアウェイチップである。切刃１４は、たとえばネジ止めにより刃固定部１３に取り付けられる。なお、切刃１４は、ネジ止め以外の手段により刃固定部１３に固定されてもよい。また、切削工具１０１は、刃取付部１２の代わりに、シャンク部１１と一体となった切刃１４を備える、いわゆるソリッドエンドミルであってもよい。

ひずみセンサ２０は、切削加工時の切削工具１０１の負荷に関する状態を示す物理量を計測する。より詳細には、ひずみセンサ２０は、切削加工時の切削工具１０１の負荷に関する状態を示す物理量として、回転軸１７に平行な方向におけるシャンク部１１のひずみεを計測する。

図４〜図７は、本開示の実施の形態に係る処理装置における無線通信部により取得されるひずみセンサの計測結果の一例を示す図である。図４は、ひずみセンサ２０Ａによるひずみεの計測結果を示す時系列データであり、図５は、図４における領域Ａの拡大図である。図６は、ひずみセンサ２０Ｂによるひずみεの計測結果を示す時系列データであり、図７は、図６における領域Ｂの拡大図である。図４〜図７において、横軸は時間［秒］であり、縦軸はひずみである［με］である。

図４〜図７を参照して、ひずみセンサ２０は、たとえば、切削加工の開始時刻である時刻ｔｓから終了時刻である時刻ｔｅまでの期間においてひずみεを計測し、たとえばひずみεに応じたレベルのアナログ信号を図示しない信号線経由で無線通信装置２３へ送信する。

無線通信装置２３は、ひずみセンサ２０から受信したアナログ信号を所定のサンプリング周期でＡＤ（Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換し、変換後のデジタル値であるセンサ計測値を生成する。より詳細には、無線通信装置２３は、ひずみセンサ２０Ａから受けるひずみεのアナログ信号をＡＤ変換することによりセンサ計測値ｓｘを生成し、ひずみセンサ２０Ｂから受けるひずみεのアナログ信号をＡＤ変換することによりセンサ計測値ｓｙを生成し、ひずみセンサ２０Ｃから受けるひずみεのアナログ信号をＡＤ変換することによりセンサ計測値ｓｒを生成する。

無線通信装置２３は、生成したセンサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒにサンプリングタイミングを示すタイムスタンプを付与し、タイムスタンプが付与されたセンサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒを図示しない記憶部に保存する。

無線通信装置２３は、たとえば所定周期で、当該記憶部から１または複数組のセンサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒを取得し、取得したセンサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒおよび対応のひずみセンサ２０の識別情報を含む無線信号を生成し、生成した無線信号を処理装置２０１へ送信する。

［処理装置］
図８は、本開示の実施の形態に係る切削システムにおける処理装置の構成を示す図である。

図８を参照して、処理装置２０１は、無線通信部１１０と、生成部１２０と、処理部１３０と、記憶部１４０と、表示部１５０とを備える。無線通信部１１０は、取得部の一例である。処理部１３０は、検知部の一例であり、かつ表示処理部の一例である。

無線通信部１１０は、たとえば通信用ＩＣ等の通信回路により実現される。生成部１２０および処理部１３０は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のプロセッサによって実現される。記憶部１４０は、たとえば不揮発性メモリである。表示部１５０は、たとえばディスプレイである。なお、表示部１５０は、処理装置２０１の外部に設けられてもよい。

（無線通信部）
無線通信部１１０は、切削工具１０１の切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量を計測するひずみセンサ２０による計測結果を取得する。

より詳細には、無線通信部１１０は、切削工具１０１における無線通信装置２３と無線による通信を行う。無線通信装置２３および無線通信部１１０は、たとえば、ＩＥＥＥ ８０２．１５．４に準拠したＺｉｇＢｅｅ、ＩＥＥＥ ８０２．１５．１に準拠したＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）およびＩＥＥＥ８０２．１５．３ａに準拠したＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）等の通信プロトコルを用いた無線による通信を行う。なお、無線通信装置２３と無線通信部１１０との間において、上記以外の通信プロトコルが用いられてもよい。

無線通信部１１０は、切削工具１０１における無線通信装置２３から受信した無線信号からセンサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒおよび識別情報を取得する。そして、無線通信部１１０は、当該センサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒを当該識別情報に対応付けて記憶部１４０に保存する。

（生成部）
生成部１２０は、無線通信部１１０により取得された、複数の計測タイミングにおける各ひずみセンサ２０による計測結果に基づいて、切削工具１０１におけるシャンク部１１の回転軸１７と垂直な平面内における２方向の負荷に関する、計測タイミングごとの２次元データＤをそれぞれ生成する。

生成部１２０は、無線通信部１１０によりセンサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒが記憶部１４０に保存されると、記憶部１４０に保存されたセンサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒに基づいて２次元データＤを生成する。

図９は、本開示の実施の形態に係る切削工具を模式的に示す斜視図である。

図９を参照して、切削工具１０１による切削加工を行う際に、切削対象物から切刃１４に荷重、すなわち切削抵抗Ｆ［Ｎ］が加わる。

たとえば、生成部１２０は、センサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒに基づいて、シャンク部１１の回転軸１７と垂直な平面であって、切刃１４を通る平面である切削抵抗作用面１８内において、Ｘ方向の負荷により生じるモーメントＭｘおよびＹ方向の負荷により生じるモーメントＭｙを示す２次元データＤを生成する。

より詳細には、記憶部１４０は、センサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒをモーメントＭｘ，Ｍｙに変換するための変換式を記憶している。たとえば、当該変換式は、特許文献５および６等に記載の技術を用いて予め作成される。より詳細には、当該変換式は、切削工具１０１に既知の荷重を加えたときに得られるセンサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒに基づいて予め作成される変換行列である。

生成部１２０は、記憶部１４０におけるセンサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒおよび変換行列に基づいて、モーメントＭｘ，Ｍｙを示す２次元データＤを生成する。

生成部１２０は、２次元データＤの生成を順次行う。より詳細には、生成部１２０は、無線通信部１１０によりセンサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒが記憶部１４０に保存されるたびに２次元データＤを生成し、生成した２次元データＤを処理部１３０へ出力する。

なお、生成部１２０は、変換行列を用いることなく、センサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒに基づいて、ひずみセンサ２０Ａが設けられた位置におけるひずみε、およびひずみセンサ２０Ｂが設けられた位置におけるひずみεを示す２次元データＤを生成する構成であってもよい。

（処理部）
図１０は、本開示の実施の形態に係る処理装置における生成部により生成される２次元データの一例を示す図である。図１０は、切刃１４に異常が発生する前の期間におけるセンサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒに基づいて生成された約８０００個の２次元データＤを、縦軸がモーメントＭｘ［Ｎｍ］であり、かつ横軸がモーメントＭｙ［Ｎｍ］である２次元座標Ｃ（Ｃ１）上にプロットしたものである。

図１１は、本開示の実施の形態に係る処理装置における生成部により生成される２次元データの他の例を示す図である。図１１は、ある切刃１４が欠損した後の期間におけるセンサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒに基づいて生成された約８０００個の２次元データＤを、縦軸がモーメントＭｘ［Ｎｍ］であり、かつ横軸がモーメントＭｙ［Ｎｍ］である２次元座標Ｃ（Ｃ２）上にプロットしたものである。

図１０および図１１を参照して、切刃１４が欠損する前後において、生成部１２０により生成される２次元データＤに微小な変化が生じる。処理部１３０は、生成部１２０により生成された２次元データＤを解析することにより、切刃１４の欠損等の異常を検知する。

より詳細には、処理部１３０は、生成部１２０により生成された各２次元データＤを回転軸１７と垂直な平面内における切刃１４の数以上の複数の単位領域Ａのうちのいずれかに分類する処理である分類処理を行う。たとえば、処理部１３０は、分類処理として、各２次元データＤを２次元座標Ｃ１における複数の単位領域Ａのうちのいずれかに分類する。そして、処理部１３０は、単位領域ごとの２次元データＤに基づいて、切刃１４の異常を検知する処理である検知処理を行う。

単位領域Ａは、３６０度をｎ分割したときの各々の領域である。ここで、ｎは、切刃１４の数以上の整数であるとする。たとえば、単位領域Ａは、回転軸１７と垂直な平面を、当該平面上の直線であって回転軸１７を通る複数の直線により回転軸１７まわりにｎ等分したときの各々の領域である。あるいは、単位領域Ａは、２次元座標Ｃ１を、原点を通る複数の直線により原点まわりにｎ等分したときの各々の領域である。

（分類処理）
図１２は、本開示の実施の形態に係る処理装置における処理部による２次元データの分類の結果の一例を示す図である。

図１２を参照して、生成部１２０により生成される２次元データＤは、２次元座標Ｃ上において略十字形状を有し、原点から延びる４つのデータ群に分類することができる。ここで、各データ群は、切削工具１０１の各切刃１４が受ける切削抵抗Ｆに対応する。

そこで、たとえば、処理部１３０は、生成部１２０から受けた複数の２次元データＤを切刃１４の数と同数の単位領域Ａのうちのいずれかに分類する。すなわち、処理部１３０は、各２次元データＤを２次元座標Ｃにおける４つの単位領域Ａである単位領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４のうちのいずれかに分類する。単位領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、２次元座標Ｃ１を、２次元座標Ｃ１の原点を通る２本の直線により原点まわりに４等分したときの各々の領域である。

より詳細には、単位領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、２次元座標Ｃにおいて、２次元座標Ｃにおける原点を通る、互いに直交する２本の直線である境界線Ｌ１，Ｌ２により区分けされた領域である。

たとえば、記憶部１４０は、境界線Ｌ１を示す２次関数Ｆ１と、境界線Ｌ２を示す２次関数Ｆ２とを記憶している。たとえば、処理部１３０は、予め、生成部１２０から受けた複数の２次元データＤに基づいて２次関数Ｆ１，Ｆ２を生成し、生成した２次関数Ｆ１，Ｆ２を記憶部１４０に保存する。２次関数Ｆ１，Ｆ２を生成する処理については後述する。

また、たとえば、記憶部１４０は、各単位領域Ａと、各切刃１４との対応関係を示す対応情報Ｒを記憶している。たとえば、当該対応情報Ｒは、テスト用の切刃１４を用いた切削加工時に処理装置２０１において取得したセンサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒに基づいて生成される２次元データＤに基づいて予め生成される。以下では、単位領域Ａ１が切刃１４Ａに対応し、単位領域Ａ２が切刃１４Ｂに対応し、単位領域Ａ３が切刃１４Ｃに対応し、単位領域Ａ４が切刃１４Ｄに対応するものとする。

処理部１３０は、生成部１２０から２次元データＤを受けると、受けた２次元データＤが示すモーメントＭｘ，Ｍｙと、記憶部１４０における２次関数Ｆ１，Ｆ２とに基づいて、当該モーメントＭｘ，Ｍｙが属する単位領域Ａを判定し、判定した単位領域Ａに当該２次元データＤを分類する。

たとえば、処理部１３０は、生成部１２０から受けた２次元データＤの分類を順次行う。より詳細には、処理部１３０は、生成部１２０から２次元データＤを受けるたびに、受けた２次元データＤをいずれかの単位領域Ａに分類する。処理部１３０は、２次元データＤをいずれかの単位領域Ａに分類すると、分類先の単位領域Ａを示す分類情報を当該２次元データＤに付与し、分類情報が付与された当該２次元データＤを記憶部１４０に保存する。

以下では、単位領域Ａ１に分類された２次元データＤを「２次元データＤ１」と称し、単位領域Ａ２に分類された２次元データＤを「２次元データＤ２」と称し、単位領域Ａ３に分類された２次元データＤを「２次元データＤ３」と称し、単位領域Ａ４に分類された２次元データＤを「２次元データＤ４」と称する。

（検知処理）
たとえば、処理部１３０は、２次元データＤの時間変化が所定値以上である単位領域Ａの数に基づいて、検知処理を行う。

たとえば、処理部１３０は、複数の単位領域Ａの２次元データＤに基づく指標値をそれぞれ算出する。そして、処理部１３０は、算出した指標値の時間変化に基づいて検知処理を行う。

より詳細には、処理部１３０は、生成部１２０から受けた２次元データＤを分類すると、単位領域Ａごとの指標値として、各単位領域Ａにおける２次元データＤの原点からの距離Ｒの移動標準偏差ｍｓを算出する。具体的には、処理部１３０は、２次元データＤ１の距離Ｒ１の移動標準偏差ｍｓ１、２次元データＤ２の距離Ｒ２の移動標準偏差ｍｓ２、２次元データＤ３の距離Ｒ３の移動標準偏差ｍｓ３、および２次元データＤ４の距離Ｒ４の移動標準偏差ｍｓ４を算出する。

図１３は、本開示の実施の形態に係る処理装置における処理部により算出される移動標準偏差ｍｓの一例を示す図である。図１３は、横軸が時間［秒］であり、縦軸が移動標準偏差ｍｓ［Ｎｍ］であるグラフＧ１を示している。図１３において、実線は移動標準偏差ｍｓ１を示しており、破線は移動標準偏差ｍｓ２を示しており、一点鎖線は移動標準偏差ｍｓ３を示しており、二点鎖線は移動標準偏差ｍｓ４を示している。

図１３を参照して、処理部１３０は、算出した移動標準偏差ｍｓの時間変化に基づいて検知処理を行う。

ここで、各移動標準偏差ｍｓは、切削工具１０１における各切刃１４が受ける切削抵抗Ｆに対応する値である。そして、切り込み量等の切削条件が変化すると、切削条件の変化に伴ってすべての切刃１４が受ける切削抵抗Ｆが変化することにより、すべての単位領域Ａにおける移動標準偏差ｍｓが変化する一方で、一部の切刃１４において異常が発生すると、異常が発生した当該切刃１４が受ける切削抵抗Ｆが変化することにより、当該切刃１４に対応する単位領域Ａにおける移動標準偏差ｍｓのみが変化する。

そこで、処理部１３０は、各移動標準偏差ｍｓの変化をモニタし、すべての移動標準偏差ｍｓが所定値以上変化した場合、当該移動標準偏差ｍｓの変化は切刃１４の異常によるものではないと判断する一方で、一部の移動標準偏差ｍｓが所定値以上変化したことを検知すると、切刃１４に異常が発生したと判断する。

ただし、切刃１４に異常が発生したことによる移動標準偏差ｍｓの変化は微小であり、容易に検知することができない場合がある。そこで、たとえば、処理部１３０は、単位領域Ａごとの移動標準偏差ｍｓと、各単位領域Ａの移動標準偏差ｍｓの平均値Ａｍｓとの差分Ｄｍｓの移動標準偏差ＭＳを算出する。

より詳細には、処理部１３０は、移動標準偏差ｍｓ１〜ｍｓ４の平均値Ａｍｓを算出する。そして、処理部１３０は、各移動標準偏差ｍｓと、移動標準偏差ｍｓの平均値Ａｍｓとの差分Ｄｍｓの移動標準偏差ＭＳを算出する。具体的には、処理部１３０は、移動標準偏差ｍｓ１と平均値Ａｍｓとの差分Ｄｍｓ１の移動標準偏差ＭＳ１、移動標準偏差ｍｓ２と平均値Ａｍｓとの差分Ｄｍｓ２の移動標準偏差ＭＳ２、移動標準偏差ｍｓ３と平均値Ａｍｓとの差分Ｄｍｓ３の移動標準偏差ＭＳ３、および移動標準偏差ｍｓ４と平均値Ａｍｓとの差分Ｄｍｓ４の移動標準偏差ＭＳ４を算出する。

図１４は、本開示の実施の形態に係る処理装置における処理部により算出される平均値Ａｍｓの一例を示す図である。図１４は、横軸が時間（秒）であり、縦軸が平均値Ａｍｓ（Ｎｍ）であるグラフＧ２を示している。

図１５は、本開示の実施の形態に係る処理装置における処理部により算出される差分Ｄｍｓの一例を示す図である。図１５は、横軸が時間（秒）であり、縦軸が差分Ｄｍｓ（Ｎｍ）であるグラフＧ３を示している。図１５において、実線は差分Ｄｍｓ１を示しており、破線は差分Ｄｍｓ２を示しており、一点鎖線は差分Ｄｍｓ３を示しており、二点鎖線は差分Ｄｍｓ４を示している。

図１６は、本開示の実施の形態に係る処理装置における処理部により算出される移動標準偏差ＭＳの一例を示す図である。図１６は、横軸が時間（秒）であり、縦軸が移動標準偏差ＭＳ（Ｎｍ）であるグラフＧ４を示している。図１６において、実線は移動標準偏差ＭＳ１を示しており、破線は移動標準偏差ＭＳ２を示しており、一点鎖線は移動標準偏差ＭＳ３を示しており、二点鎖線は移動標準偏差ＭＳ４を示している。

図１６を参照して、たとえば、処理部１３０は、算出した移動標準偏差ＭＳに基づいて、切刃１４の異常を検知する。より詳細には、処理部１３０は、各移動標準偏差ＭＳの変化をモニタし、すべての移動標準偏差ＭＳが上昇した場合、当該移動標準偏差ＭＳの上昇は切刃１４の異常によるものではないと判断する一方で、一部の移動標準偏差ＭＳが上昇したことを検知すると、切刃１４に異常が発生したと判断する。

具体的には、処理部１３０は、切削加工の開始時刻である時刻ｔｓおよび終了時刻である時刻ｔｅにおいて各移動標準偏差ＭＳが一斉に上昇するが、当該移動標準偏差ＭＳの上昇は切刃１４の異常によるものではないと判断する。一方、処理部１３０は、時刻ｔ１および時刻ｔ２において、移動標準偏差ＭＳ２，ＭＳ３のみが上昇したことを検知すると、記憶部１４０における対応情報Ｒに基づいて、単位領域Ａ２，Ａ３にそれぞれ対応する切刃１４Ｂ，１４Ｃの少なくともいずれか一方において異常が発生したと判断する。

ここで、ある切刃１４が欠損すると、当該切刃１４の切削量が低減することにより、当該切刃１４の次に切削対象物に接触する切刃１４における切削抵抗Ｆが増大する。具体的には、切刃１４Ａが欠損すると、切刃１４Ａの次に切削対象物に接触する切刃１４Ｂにおける切削抵抗Ｆが増大する。その結果、欠損した切刃１４Ａに対応する移動標準偏差ＭＳ１だけでなく、切刃１４Ａが切削対象物に接触した直後に切削対象物に接触する切刃１４Ｂに対応する移動標準偏差ＭＳ２も上昇する場合がある。

そこで、処理部１３０は、隣り合う複数の単位領域Ａ２，Ａ３における移動標準偏差ＭＳ２，ＭＳ３が上昇した場合、移動標準偏差ＭＳ２，ＭＳ３に対応する、連続して切削対象物に接触する切刃１４Ｂ，１４Ｃのうちの最初に切削対象物に接触する切刃１４Ｂが欠損したと判断する。

図１３および図１５から明らかなように、単位領域Ａごとの移動標準偏差ＭＳの変化量の差は、単位領域Ａごとの移動標準偏差ｍｓの変化量の差と比べて大きい。したがって、移動標準偏差ＭＳを用いて検知処理を行うことにより、切刃１４における異常をより容易に検知することができる。

（移動標準偏差ＭＳについて）
以下、移動標準偏差ｍｓと平均値Ａｍｓとの差分Ｄｍｓの移動標準偏差ＭＳを算出する意義について、詳細に説明する。

切削工具１０１を用いた切削加工の開始後、ｎ番目に切削対象物に切り込む切刃１４に加わる切削抵抗Ｆｎは、以下の式（１）により表される。

ここで、Ｋは、比切削抵抗である。ａｐは、切刃１４の回転軸１７方向における切込み量である。ｈｎは、ｎ番目に切削対象物に切り込む切刃１４の回転軸１７方向における位置ずれである。ｆｚは、一刃あたりの送り量である。ｒｎは、ｎ番目に切削対象物に切り込む切刃１４の、シャンク部１１の半径方向における位置ずれである。なお、切込み量ａｐおよび送り量ｆｚは、切削条件として設定された設定値である。

式（１）において、ｒｎ−ｒ（ｎ−１）をΔｒｎとし、式（１）を展開すると、切削抵抗Ｆｎは、以下の式（２）の通りである。

式（２）において、ｈｎ×Δｒｎの項は無視できる程小さい値であるので、切削抵抗Ｆｎは、以下の式（３）により表すことができる。

式（３）において、たとえば、ａｐ×Δｒｎの項はｈｎ×ｆｚの項の３倍程度の値であり、ａｐ×ｆｚの項はａｐ×Δｒｎの項の１０倍程度の値である。ａｐおよびｆｚは、加工条件における設定値に応じて定まる値である。一方、ｈｎおよびΔｒｎは、切刃１４を刃固定部１３へ取り付ける際の取り付け位置のずれ、または切刃１４の欠損によって生じる値であるので、ｈｎおよびΔｒｎに着目することにより、切刃１４の欠損をより正確に検知することができる。

図１７および図１８は、本開示の実施の形態に係る切削工具における切刃の切削抵抗の算出結果を示す度数分布である。より詳細には、図１７および図１８は、切刃１４を刃固定部１３へ取り付ける際の取り付け位置のずれを考慮して切刃１４の切削抵抗のばらつきを数値計算することにより得られる度数分布を示している。図１７および図１８において、横軸は、切込み量ａｐと送り量ｆｚとの積ａｐｆｚに対する切削抵抗Ｆの割合Ｐ［％］であり、縦軸は度数である。図１７は、切削工具１０１に取り付けられた４つの切刃１４のうちの１つの切刃１４の切削抵抗Ｆの割合Ｐである割合Ｐｓを示しており、図１８は、切削工具１０１に取り付けられた４つの切刃１４の切削抵抗Ｆの平均値Ｆｍｅａｎの割合Ｐである割合Ｐｍを示している。

図１７を参照して、１つの切刃１４の切削抵抗Ｆの割合Ｐｓのばらつきは、切刃１４を刃固定部１３へ取り付ける際の取り付け位置のずれに起因するものと考えられる。一方、図１８を参照して、各切刃１４の切削抵抗Ｆの平均値Ｆｍｅａｎの割合Ｐｍは、割合Ｐｓと比べてばらつきが小さく、割合Ｐｍは１００％とみなすことができる。すなわち、平均値Ｆｍｅａｎは、切削条件として設定された設定値である切込み量ａｐおよび送り量ｆｚに基づいて定まる値とほぼ等しい値であると仮定することができ、具体的には以下の式（４）により表すことができる。

式（３）および式（４）より、切削抵抗Ｆｎと平均値Ｆｍｅａｎとの差分ＤＦは、以下の式（５）により表すことができる。

式（５）に示すように、差分ＤＦは、式（３）からａｐ×ｆｚの項を消去したものであり、ｈｎまたはΔｒｎを含む項のみによって表される。したがって、切削抵抗Ｆｎと平均値Ｆｍｅａｎとの差分ＤＦに着目することにより、正確な検知処理を行うことができる。

ここで、上述したように、移動標準偏差ｍｓは、切削工具１０１における各切刃１４が受ける切削抵抗Ｆに対応する値である。一方、移動標準偏差ｍｓ１〜ｍｓ４の平均値Ａｍｓは、すべての切刃１４が受ける切削抵抗Ｆの平均値Ｆｍｅａｎに対応する値である。したがって、移動標準偏差ｍｓの平均値Ａｍｓとの差分Ｄｍｓを算出し、差分Ｄｍｓの移動標準偏差ＭＳに着目することにより、切刃１４の異常の発生に基づく２次元データＤの変化すなわち切削抵抗Ｆの変化をより正確に検知することができ、より正確な検知処理を行うことができる。

なお、処理部１３０は、移動標準偏差ＭＳに基づいて切刃１４の異常を検知する構成に限定されず、たとえば自己回帰モデル（ＡＲモデル）、自己回帰移動平均モデル（ＡＲＭＡモデル）およびＢａｙｅｓｉａｎ Ｏｎｌｉｎｅ Ｃｈａｎｇｅｐｏｉｎｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ等の他の手法を用いて切刃１４の異常を検知する構成であってもよい。

（表示処理）
処理部１３０は、分類処理を行うと、分類の結果を表示部１５０に表示する処理である表示処理を行う。

図１９は、本開示の実施の形態に係る処理装置における表示部に表示される表示画面の一例を示す図である。

図１９を参照して、たとえば、処理部１３０は、分類の結果として、２次元データＤのプロットおよび単位領域Ａが図示された２次元座標Ｃを含む表示画面ＤＳを表示部１５０に表示する処理を行う。

たとえば、処理部１３０は、２次元データＤを単位領域Ａごとに異なる態様で表示する処理を行う。より詳細には、たとえば、処理部１３０は、単位領域Ａごとに異なる色のプロットが図示された２次元座標Ｃを含む表示画面ＤＳを表示部１５０に表示する処理を行う。あるいは、処理部１３０は、単位領域Ａごとに異なる形状のプロットが図示された２次元座標Ｃを含む表示画面ＤＳを表示部１５０に表示する処理を行う。あるいは、処理部１３０は、単位領域Ａごとに異なる色および形状のプロットが図示された２次元座標Ｃを含む表示画面ＤＳを表示部１５０に表示する処理を行う。

また、たとえば、処理部１３０は、単位領域Ａごとの２次元データＤの時間変化を表示する処理を行う。より詳細には、処理部１３０は、２次元座標Ｃとともに、移動標準偏差ｍｓの時間変化を示すグラフＧ１、および移動標準偏差ＭＳの時間変化を示すグラフＧ４を含む表示画面ＤＳを表示部１５０に表示する処理を行う。

（２次関数Ｆ１，Ｆ２の生成）
処理部１３０は、生成部１２０から受けた複数の２次元データＤを用いて、２次関数Ｆ１，Ｆ２を生成する。

図２０は、本開示の実施の形態に係る処理装置における処理部による単位領域の決定方法を示す図である。

図２０を参照して、たとえば、処理部１３０は、初めに、各２次元データＤを極座標系に変換する。そして、処理部１３０は、２次元座標Ｃにおける原点を通る、互いに直交する２本の直線である暫定境界線Ｌｐ１（θ），Ｌｐ２（θ）により、各２次元データＤを２次元座標Ｃにおける４つの暫定単位領域Ａｐ１，Ａｐ２，Ａｐ３，Ａｐ４に分類する。

そして、処理部１３０は、暫定単位領域Ａｐ１を規定する暫定境界線Ｌｐ１（θ），Ｌｐ２（θ）の２等分線Ｌｂ１と、暫定単位領域Ａｐ１に分類した各２次元データＤとの成す角度の和である角度和Ａｓｕｍ１（θ）を算出する。同様に、処理部１３０は、暫定単位領域Ａｐ２を規定する暫定境界線Ｌｐ１（θ），Ｌｐ２（θ）の２等分線Ｌｂ２と、暫定単位領域Ａｐ２に分類した各２次元データＤとの成す角度の和である角度和Ａｓｕｍ２（θ）を算出する。また、処理部１３０は、暫定単位領域Ａｐ３を規定する暫定境界線Ｌｐ１（θ），Ｌｐ２（θ）の２等分線Ｌｂ１と、暫定単位領域Ａｐ３に分類した各２次元データＤとの成す角度の和である角度和Ａｓｕｍ３（θ）を算出する。また、処理部１３０は、暫定単位領域Ａｐ４を規定する暫定境界線Ｌｐ１（θ），Ｌｐ２（θ）の２等分線Ｌｂ２と、暫定単位領域Ａｐ４に分類した各２次元データＤとの成す角度の和である角度和Ａｓｕｍ４（θ）を算出する。

処理部１３０は、角度和Ａｓｕｍ１（θ），Ａｓｕｍ２（θ），Ａｓｕｍ３（θ），Ａｓｕｍ４（θ）の和を評価値Ｖ（θ）として算出する。

そして、処理部１３０は、暫定境界線Ｌｐ１（θ），Ｌｐ２（θ）を原点まわりに微小角度たとえば１°ずらし、１°ずらして得られる暫定境界線Ｌｐ１（θ＋１），Ｌｐ２（θ＋１）を用いて、上述した手順で評価値Ｖ（θ＋１）を算出する。処理部１３０は、このようにして、暫定境界線Ｌｐ１（θ），Ｌｐ２（θ）を原点まわり３６０°回転するまで１°ずつずらしながら、評価値Ｖ（θ＋ｎ）を繰り返し算出する。ここで、ｎは１以上かつ３６０以下の整数である。

処理部１３０は、評価値Ｖ（θ＋ｎ）が最小となるときの暫定境界線Ｌｐ１（θ＋ｎ），Ｌｐ２（θ＋ｎ）を境界線Ｌ１，Ｌ２として決定し、当該境界線Ｌ１を示す２次関数Ｆ１および当該境界線Ｌ２を示す２次関数Ｆ２を生成し、生成した２次関数Ｆ１，Ｆ２を記憶部１４０に保存する。

処理部１３０は、切削加工を行うたびに、切削加工の開始前に２次関数Ｆ１，Ｆ２を生成してもよいし、切刃１４またはセンサ２０の交換等によって切刃１４とセンサ２０との位置関係が変化するたびに２次関数Ｆ１，Ｆ２を生成してもよい。

［動作の流れ］
本開示の実施の形態に係る切削システムにおける各装置は、メモリ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当該メモリから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、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）および半導体メモリ等の記録媒体に格納された状態で流通する。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。たとえば、これら複数の装置のプログラムは、上記記録媒体からインストールすることができる。また、たとえば、これら複数の装置のプログラムは、所定のサーバ等から、電気通信回線、無線通信回線、有線通信回線、およびインターネットを代表とするネットワークを経由してダウンロードし、インストールすることができる。また、たとえば、これら複数の装置のプログラムは、所定のサーバ等からデータ放送等によりダウンロードし、インストールすることができる。

図２１は、本開示の実施の形態に係る切削システムにおける処理装置が切刃の状態を判定する際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。

図２１を参照して、まず、処理装置２０１は、切削工具１０１における無線通信装置２３からの無線信号を待ち受け（ステップＳ１０２でＮＯ）、無線信号を受信すると（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、受信した無線信号からセンサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒおよび識別情報を取得する（ステップＳ１０４）。

次に、処理装置２０１は、取得したセンサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒおよび記憶部１４０における変換行列に基づいて、モーメントＭｘ，Ｍｙを示す２次元データＤを生成する（ステップＳ１０６）。

次に、処理装置２０１は、生成した２次元データＤを単位領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４のうちのいずれかに分類する（ステップＳ１０８）。

次に、処理装置２０１は、単位領域Ａごとに、２次元データＤに基づく移動標準偏差ＭＳを算出する（ステップＳ１１０）。

次に、処理装置２０１は、各単位領域Ａに対応する複数の移動標準偏差ＭＳのうちの一部の移動標準偏差ＭＳのみが上昇した場合（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、切刃１４において異常が発生したと判断する（ステップＳ１１４）。

次に、処理装置２０１は、２次元データＤのプロットおよび単位領域Ａが図示された２次元座標Ｃ、移動標準偏差ｍｓの時間変化を示すグラフＧ１、ならびに移動標準偏差ＭＳの時間変化を示すグラフＧ３を含む表示画面ＤＳを表示部１５０に表示する処理を行う（ステップＳ１１６）。

次に、処理装置２０１は、切削工具１０１における無線通信装置２３からの新たな無線信号を待ち受ける（ステップＳ１０２でＮＯ）。

一方、処理装置２０１は、各単位領域Ａに対応するすべての移動標準偏差ＭＳが上昇しなかった場合またはすべての移動標準偏差ＭＳが上昇した場合（ステップＳ１１２でＮＯ）、切刃１４において異常が発生していないと判断する（ステップＳ１１８）。

次に、処理装置２０１は、２次元データＤのプロットおよび単位領域Ａが図示された２次元座標Ｃ、移動標準偏差ｍｓの時間変化を示すグラフＧ１、および移動標準偏差ＭＳの時間変化を示すグラフＧ４を含む表示画面ＤＳを表示部１５０に表示する処理を行う（ステップＳ１１６）。

次に、処理装置２０１は、切削工具１０１における無線通信装置２３からの新たな無線信号を待ち受ける（ステップＳ１０２でＮＯ）。

なお、上記ステップＳ１１２，Ｓ１１４，Ｓ１１８と、ステップＳ１１６との順番は、上記に限らず、順番を入れ替えてもよい。また、上記ステップＳ１１２，Ｓ１１４，Ｓ１１８と、ステップＳ１１６とのいずれか一方を行わなくてもよい。

図２２は、本開示の実施の形態に係る切削システムにおける検知処理および表示処理のシーケンスの一例を示す図である。

図２２を参照して、まず、切削工具１０１は、２以上の切刃を用いた切削加工を開始する（ステップＳ２０２）。

次に、切削工具１０１に設けられたひずみセンサ２０は、シャンク部１１のひずみεの計測を開始する（ステップＳ２０４）。

次に、切削工具１０１は、ひずみセンサ２０からのアナログ信号に基づくセンサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒを無線信号に含めて処理装置２０１へ送信する（ステップＳ２０６）。

次に、処理装置２０１は、切削工具１０１から受信した無線信号からセンサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒを取得し、取得したセンサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒおよび記憶部１４０における変換行列に基づいて、モーメントＭｘ，Ｍｙを示す２次元データＤを生成する（ステップＳ２０８）。

次に、処理装置２０１は、分類処理を行う（ステップＳ２１０）。

次に、処理装置２０１は、検知処理を行う（ステップＳ２１２）。

次に、処理装置２０１は、表示処理を行う（ステップＳ２１４）。

次に、切削工具１０１は、ひずみセンサ２０からのアナログ信号に基づく新たなセンサ計測値ｓｘ，ｓｙ，ｓｒを無線信号に含めて処理装置２０１へ送信する（ステップＳ２１６）。

［変形例１］
本開示の実施の形態に係る切削工具１０１は、４つの刃固定部１３を含むエンドミルであるとしたが、これに限定するものではない。切削工具１０１は、２つ、３つまたは５つ以上の刃固定部１３を含む構成であってもよい。また、切削工具１０１は、エンドミル以外の工具たとえば正面フライスであってもよい。

［変形例２］
本開示の実施の形態に係る切削システム３０１は、切削工具１０１における切刃１４の数と相関の無い数のひずみセンサ２０を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。切削システム３０１は、切刃１４の数と何らかの相関を有する数のひずみセンサ２０を備える構成であってもよい。

また、切削システム３０１は、切削工具１０１における切刃１４の数よりも少数のひずみセンサ２０を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。切削システム３０１は、切削工具１０１における切刃１４の数以上の数のひずみセンサ２０を備える構成であってもよい。

［変形例３］
本開示の実施の形態に係る切削システム３０１では、ひずみセンサ２０は、切削工具１０１におけるシャンク部１１に設けられる構成であるとしたが、これに限定するものではない。ひずみセンサ２０は、切削工具１０１における刃取付部１２に設けられてもよい。また、ひずみセンサ２０は、たとえば工具ホルダ２１０に設けられてもよい。

［変形例４］
本開示の実施の形態に係る切削システム３０１では、ひずみセンサ２０は、回転軸１７に平行な方向におけるシャンク部１１のひずみεを計測する構成であるとしたが、これに限定するものではない。ひずみセンサ２０は、シャンク部１１のせん断ひずみを計測する構成であってもよい。

この場合、たとえば、生成部１２０は、ひずみセンサ２０により計測されたせん断ひずみを示すセンサ計測値に基づいて、切削抵抗作用面１８内において切削工具１０１が受けるＸ方向の荷重ＦｘおよびＹ方向の荷重Ｆｙを示す２次元データＤを生成する。

また、切削システム３０１は、複数のセンサとして、ひずみセンサ２０の代わりに、またはひずみセンサ２０に加えて、加速度センサ、速度センサおよび変位センサ等の他のセンサを備える構成であってもよい。

この場合、生成部１２０は、センサによる計測結果に基づいて、切削抵抗作用面１８内における切削工具１０１のＸ方向の加速度およびＹ方向の加速度を示す２次元データＤ、
切削抵抗作用面１８内における切削工具１０１のＸ方向の速度およびＹ方向の速度を示す２次元データＤ、または切削抵抗作用面１８内における切削工具１０１のＸ方向の変位およびＹ方向の変位を示す２次元データＤを生成する。

なお、加速度センサまたは速度センサを用いる場合、計測結果に基づいて生成部１２０により生成される２次元データＤであって、ある切刃１４に加わる切削抵抗Ｆに関する２次元データＤと、回転軸１７に関して当該切刃１４の点対称の位置にある他の切刃１４に加わる切削抵抗Ｆに関する２次元データＤとが、２次元座標Ｃにおいて概ね同じ位置に現れてしまい、各２次元データＤを切刃１４ごとに分類することが困難となる場合がある。

したがって、加速度センサまたは速度センサを用いる場合、回転軸１７に関して点対称の位置に切刃１４が設けられない切削工具１０１を用いることが好ましい。具体的には、加速度センサまたは速度センサを用いる場合、たとえば、刃取付部１２において回転軸１７周りに等間隔に３つの刃固定部１３を備える切削工具１０１、または刃取付部１２において回転軸１７周りに等間隔に５つの刃固定部１３を備える切削工具１０１を用いることが好ましい。

［変形例５］
本開示の実施の形態に係る処理装置２０１では、処理部１３０は、生成部１２０から受けた複数の２次元データＤを、回転軸１７と垂直な平面内における切刃１４の数と同数すなわち４つの単位領域Ａのうちのいずれかに分類する構成であるとしたが、これに限定するものではない。処理部１３０は、複数の２次元データＤを、回転軸１７と垂直な平面内における切刃１４の数より大きい数の単位領域Ａのうちのいずれかに分類する構成であってもよい。

たとえば、処理部１３０は、複数の２次元データＤを、回転軸１７と垂直な平面内における１２個の単位領域Ａのうちのいずれかに分類する処理である分類処理を行う。この場合、単位領域Ａは、３６０度を３０度ごとに分割したときの各々の領域である。すなわち、単位領域Ａは、回転軸１７と垂直な平面を、当該平面上の直線であって回転軸１７を通る６本の直線により回転軸１７まわりに１２等分したときの各々の領域である。

［変形例６］
本開示の実施の形態に係る処理装置２０１では、処理部１３０は、２次元データＤに基づく指標値の時間変化に基づいて切刃１４の異常を検知する構成であるとしたが、これに限定するものではない。処理部１３０は、２次元データＤに基づく指標値の絶対値に基づいて切刃１４の異常を検知する構成であってもよい。

［変形例７］
本開示の実施の形態に係る処理装置２０１では、処理部１３０は、各単位領域Ａにおける移動標準偏差ｍｓを算出する構成であるとしたが、これに限定するものではない。処理部１３０は、単位領域Ａごとの指標値として、各単位領域Ａにおける移動最大値を算出する構成であってもよいし、各単位領域Ａにおける移動平均ｍａを算出する構成であってもよい。

たとえば、処理部１３０は、各単位領域Ａにおける２次元データＤの原点からの距離Ｒの移動平均ｍａを算出する。具体的には、処理部１３０は、２次元データＤ１の距離Ｒ１の移動平均ｍａ１、２次元データＤ２の距離Ｒ２の移動平均ｍａ２、２次元データＤ３の距離Ｒ３の移動平均ｍａ３、および２次元データＤ４の距離Ｒ４の移動平均ｍａ４を算出する。

図２３は、本開示の実施の形態の変形例７に係る処理装置における処理部により算出される移動平均ｍａの一例を示す図である。図２３は、横軸が時間［秒］であり、縦軸が移動平均ｍａ［Ｎｍ］であるグラフＧ５を示している。図２３において、実線は移動平均ｍａ１を示しており、破線は移動平均ｍａ２を示しており、一点鎖線は移動平均ｍａ３を示しており、二点鎖線は移動平均ｍａ４を示している。

図２３を参照して、処理部１３０は、算出した移動平均ｍａの時間変化に基づいて検知処理を行う。

たとえば、処理部１３０は、単位領域Ａごとの移動平均ｍａと、各単位領域Ａの移動平均ｍａの平均値Ａｍａとの差分Ｄｍａの移動標準偏差ＭＡを算出する。

より詳細には、処理部１３０は、移動平均ｍａ１〜ｍｓ４の平均値Ａｍａを算出する。そして、処理部１３０は、各移動平均ｍａと、移動平均ｍａの平均値Ａｍａとの差分Ｄｍａの移動標準偏差ＭＡを算出する。具体的には、処理部１３０は、移動平均ｍａ１と平均値Ａｍａとの差分Ｄｍａ１の移動標準偏差ＭＡ１、移動平均ｍａ２と平均値Ａｍａとの差分Ｄｍａ２の移動標準偏差ＭＡ２、移動平均ｍａ３と平均値Ａｍａとの差分Ｄｍａ３の移動標準偏差ＭＡ３、および移動平均ｍａ４と平均値Ａｍａとの差分Ｄｍａ４の移動標準偏差ＭＡ４を算出する。

図２４は、本開示の実施の形態の変形例７に係る処理装置における処理部により算出される平均値Ａｍａの一例を示す図である。図２４は、横軸が時間（秒）であり、縦軸が平均値Ａｍａ（Ｎｍ）であるグラフＧ６を示している。

図２５は、本開示の実施の形態の変形例７に係る処理装置における処理部により算出される差分Ｄｍａの一例を示す図である。図２５は、横軸が時間（秒）であり、縦軸が差分Ｄｍａ（Ｎｍ）であるグラフＧ７を示している。図２５において、実線は差分Ｄｍａ１を示しており、破線は差分Ｄｍａ２を示しており、一点鎖線は差分Ｄｍａ３を示しており、二点鎖線は差分Ｄｍａ４を示している。

図２６は、本開示の実施の形態の変形例７に係る処理装置における処理部により算出される移動標準偏差ＭＡの一例を示す図である。図２６は、横軸が時間（秒）であり、縦軸が移動標準偏差ＭＡ（Ｎｍ）であるグラフＧ８を示している。図２６において、実線は移動標準偏差ＭＡ１を示しており、破線は移動標準偏差ＭＡ２を示しており、一点鎖線は移動標準偏差ＭＡ３を示しており、二点鎖線は移動標準偏差ＭＡ４を示している。

図２６を参照して、たとえば、処理部１３０は、算出した移動標準偏差ＭＡに基づいて、切刃１４の異常を検知する。より詳細には、処理部１３０は、各移動標準偏差ＭＡの変化をモニタし、すべての移動標準偏差ＭＡが上昇した場合、当該移動標準偏差ＭＡの上昇は切刃１４の異常によるものではないと判断する一方で、一部の移動標準偏差ＭＡが上昇したことを検知すると、切刃１４に異常が発生したと判断する。

［変形例８］
本開示の実施の形態に係る切削システム３０１では、処理部１３０は、生成部１２０から受けた２次元データＤを分類すると、各単位領域Ａにおける２次元データＤの原点からの距離Ｒの移動標準偏差ｍｓを算出する構成であるとしたが、これに限定するものではない。処理部１３０は、各単位領域Ａにおいて、所定のしきい値以上の距離Ｒのみを用いて移動標準偏差ｍｓを算出する構成であってもよい。すなわち、処理部１３０は、２次元データＤの足切りを行う構成であってもよい。距離Ｒが所定未満である２次元データは、切刃１４が切削対象物に接触する前または後のデータである場合があるところ、このような２次元データＤの足切りを行うことにより、より正確な検知処理を行うことができる。

［変形例９］
本開示の実施の形態に係る切削システム３０１は、切削工具１０１とは別個に処理装置２０１を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。処理装置２０１は、切削工具１０１に設けられる構成であってもよいし、工作機械に設けられる構成であってもよい。また、処理装置２０１は、検知処理および表示処理を行う構成であるとしたが、これに限定するものではない、処理装置２０１は、検知処理および表示処理のいずれか一方を行わない構成であってもよい。

ところで、切削工具における切刃に関する優れた機能を実現することが可能な技術が望まれる。

たとえば、特許文献１には、切削工具における各切刃にひずみセンサを取り付け、各ひずみセンサの計測値に基づいて対応の切刃の異常を検知することが記載されている。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、あるタイミングにおいて複数の切刃が切削対象物に接触するような切削加工を行った場合、各ひずみセンサの計測値は、対応の切刃以外の他の切刃に加わる切削抵抗の影響を受けた値、すなわち切削対象物に接触する複数の切刃に加わる切削抵抗の影響を受けた値となってしまう。言い換えると、特許文献１に記載の技術では、１つの刃部のみに加わる切削抵抗に関する計測値を対応のひずみセンサから取得することができない。したがって、切刃の異常を正確に検知することができない場合がある。また、特許文献１に記載の技術では、切刃の数に対応する数のセンサを要するため、切刃の数の増大に応じてコストが増大する。

また、特許文献２に記載の技術では、切刃の数および切削工具の回転数等の切削条件に対してセンサによる計測結果をＡＤ変換する際のサンプリング周波数が十分でない場合、センサによる計測値のピークを正確に検出することができず、切刃の異常を正確に検知することができない場合がある。

また、特許文献８，９に記載の技術では、各切刃の回転軸方向およびシャンクの半径方向における位置ずれの影響により、センサの計測結果から得られる２次元の投影図が非対称になってしまい、切刃の異常を正確に検知することができない場合がある。

また、特許文献１０に記載の技術では、工作機械の主軸の駆動力を測定するセンサを用いることが記載されているが、このようなセンサによる計測結果に基づいて切刃の異常を検知しようとすると、たとえば切削工具の回転数等の加工条件を用いた解析を行う必要があり、構成および処理が複雑化する。また、特許文献１０に記載の技術では、センサによる計測結果に基づいて生成される２次元データＤを単位領域Ａに分類する処理を行わないため、たとえば切刃に加わる切削抵抗を切刃ごとに解析することができず、切刃の異常を正確に検知することができない場合がある。

これに対して、本開示の実施の形態に係る切削システム３０１では、切削工具１０１は、２以上の切刃１４を用いた切削加工を行う。ひずみセンサ２０は、切削加工時の切削工具１０１の負荷に関する状態を示す物理量を計測する。処理装置２０１は、複数の計測タイミングにおけるひずみセンサ２０の計測結果に基づいて、切削工具１０１の回転軸と垂直な平面内における２方向の負荷に関する、計測タイミングごとの２次元データＤをそれぞれ生成し、生成した各２次元データＤを当該平面内における切刃１４の数以上の複数の単位領域Ａのうちのいずれかに分類し、単位領域Ａごとの２次元データＤに基づいて、切刃１４の異常を検知する。

本開示の実施の形態に係る処理装置２０１では、無線通信部１１０は、ひずみセンサ２０の計測結果であって、２以上の切刃を用いた切削加工を行うフライス加工用の切削工具１０１における、切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量の計測結果を取得する。生成部１２０は、無線通信部１１０により取得された、複数の計測タイミングにおける各ひずみセンサ２０の計測結果に基づいて、切削工具１０１の回転軸１７と垂直な平面内における２方向の負荷に関する、計測タイミングごとの２次元データＤをそれぞれ生成する。処理部１３０は、生成部１２０により生成された各２次元データＤを当該平面内における切刃１４の数以上の複数の単位領域Ａのうちのいずれかに分類し、単位領域Ａごとの２次元データＤに基づいて、切刃１４の異常を検知する。

本開示の実施の形態に係る処理方法は、処理装置２０１における処理方法である。この処理方法では、まず、処理装置２０１が、ひずみセンサ２０の計測結果であって、２以上の切刃１４を用いた切削加工を行うフライス加工用の切削工具１０１における、切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量の計測結果を取得する。次に、処理装置２０１が、取得した複数の計測タイミングにおける各ひずみセンサ２０の計測結果に基づいて、切削工具１０１の回転軸１７と垂直な平面内における２方向の負荷に関する、計測タイミングごとの２次元データＤをそれぞれ生成する。次に、処理装置２０１が、生成した各２次元データＤを当該平面内における切刃１４の数以上の複数の単位領域Ａのうちのいずれかに分類し、単位領域Ａごとの２次元データＤに基づいて、切刃１４の異常を検知する。

このように、ひずみセンサ２０の計測結果に基づいて生成した各２次元データＤを回転軸１７と垂直な平面内における複数の単位領域Ａのうちのいずれかに分類し、単位領域Ａごとの２次元データＤに基づいて切刃１４の異常を検知する構成および方法により、切刃の異常の発生に伴って生じる一部の単位領域のみにおける２次元データＤの変化を、切削条件の変化に伴って生じるすべての単位領域における２次元データＤの変化と区別して検知することができるため、切刃の異常を正確に検知することができる。

したがって、本開示の実施の形態に係る切削システム、処理装置および処理方法では、切削工具における切刃に関する優れた機能を実現することができる。

本開示の実施の形態に係る切削システム１０１では、切削工具１０１は、２以上の切刃１４を用いた切削加工を行う。ひずみセンサ２０は、切削加工時の切削工具１０１の負荷に関する状態を示す物理量を計測する。処理装置２０１は、複数の計測タイミングにおけるひずみセンサ２０の計測結果に基づいて、切削工具１０１の回転軸と垂直な平面内における２方向の負荷に関する、計測タイミングごとの２次元データＤをそれぞれ生成し、生成した各２次元データＤを当該平面内における切刃１４の数以上の複数の単位領域Ａのうちのいずれかに分類し、分類の結果を表示する処理を行う。

本開示の実施の形態に係る処理装置２０１では、無線通信部１１０は、ひずみセンサ２０の計測結果であって、２以上の切刃を用いた切削加工を行うフライス加工用の切削工具１０１における、切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量の計測結果を取得する。生成部１２０は、無線通信部１１０により取得された、複数の計測タイミングにおける各ひずみセンサ２０の計測結果に基づいて、切削工具１０１の回転軸１７と垂直な平面内における２方向の負荷に関する、計測タイミングごとの２次元データＤをそれぞれ生成する。処理部１３０は、生成部１２０により生成された各２次元データＤを当該平面内における切刃１４の数以上の複数の単位領域Ａのうちのいずれかに分類し、分類の結果を表示する処理を行う。

本開示の実施の形態に係る処理方法は、処理装置２０１における処理方法である。この処理方法では、まず、処理装置２０１が、ひずみセンサ２０の計測結果であって、２以上の切刃１４を用いた切削加工を行うフライス加工用の切削工具１０１における、切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量の計測結果を取得する。次に、処理装置２０１が、取得した複数の計測タイミングにおける各ひずみセンサ２０の計測結果に基づいて、切削工具１０１の回転軸１７と垂直な平面内における２方向の負荷に関する、計測タイミングごとの２次元データＤをそれぞれ生成する。次に、処理装置２０１が、生成した各２次元データＤを当該平面内における切刃１４の数以上の複数の単位領域Ａのうちのいずれかに分類し、分類の結果を表示する処理を行う。

このように、ひずみセンサ２０の計測結果に基づいて生成した各２次元データＤを回転軸１７と垂直な平面内における複数の単位領域Ａのうちのいずれかに分類し、分類の結果を表示する構成および方法により、たとえば、各切刃の状態を単位領域Ａごとの２次元データとして表示することができるため、切刃１４ごとの状態をユーザに認識させることができる。

したがって、本開示の実施の形態に係る表示システム、処理装置および処理方法では、切削工具における切刃に関する優れた機能を実現することができる。

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］
フライス加工用の切削工具と、
複数のセンサと、
処理部とを備え、
前記切削工具は、２以上の切刃を用いた切削加工を行い、
前記複数のセンサは、切削加工時の前記切削工具の負荷に関する状態を示す物理量を計測し、
前記処理部は、複数の計測タイミングにおける各前記センサの計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成し、生成した各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、前記単位領域ごとの前記２次元データに基づいて、前記切刃の異常を検知し、
前記処理部は、前記複数の単位領域の前記２次元データに基づく指標値をそれぞれ算出し、前記単位領域ごとの前記指標値と、各前記単位領域の前記指標値の平均値との差分の標準偏差を算出し、算出した前記標準偏差に基づいて、前記切刃の異常を検知し、
前記処理部は、前記指標値として、各前記単位領域における前記２次元データの、前記平面内における原点からの距離の移動平均または移動標準偏差を算出する、切削システム。

［付記２］
フライス加工用の切削工具と、
複数のセンサと、
処理装置とを備え、
前記切削工具は、２以上の切刃を用いた切削加工を行い、
前記複数のセンサは、切削加工時の前記切削工具の負荷に関する状態を示す物理量を計測し、
前記処理装置は、複数の計測タイミングにおける各前記センサの計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成し、生成した各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、分類の結果を表示する処理を行い、
前記処理装置は、前記各２次元データを前記切刃の数と同数の前記単位領域のうちのいずれかに分類し、
前記処理装置は、前記分類の結果として、前記２次元データを前記単位領域ごとに異なる態様で表示する処理を行う、表示システム。

１１ シャンク部
１２ 刃取付部
１３ 刃固定部
１７ 回転軸
１８ 切削抵抗作用面
２０ ひずみセンサ
２２ 電池
２３ 無線通信装置
２４ ハウジング
１０１ 切削工具
１１０ 無線通信部
１２０ 生成部
１３０ 処理部
１４０ 記憶部
１５０ 表示部
２０１ 処理装置
２１０ 工具ホルダ
２２０ 主軸
３０１ 切削システム

Claims (16)

1. フライス加工用の切削工具と、
   複数のセンサと、
   処理部とを備え、
   前記切削工具は、２以上の切刃を用いた切削加工を行い、
   前記複数のセンサは、切削加工時の前記切削工具の負荷に関する状態を示す物理量を計測し、
   前記処理部は、複数の計測タイミングにおける各前記センサの計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成し、生成した各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、前記単位領域ごとの前記２次元データに基づいて、前記切刃の異常を検知する、切削システム。
2. 前記処理部は、前記各２次元データを前記切刃の数と同数の前記単位領域のうちのいずれかに分類する、請求項１に記載の切削システム。
3. 前記処理部は、前記２次元データの生成および分類を順次行い、前記２次元データの時間変化が所定値以上である前記単位領域の数に基づいて、前記切刃の異常を検知する、請求項１または請求項２に記載の切削システム。
4. 前記処理部は、前記複数の単位領域の前記２次元データに基づく指標値をそれぞれ算出し、前記単位領域ごとの前記指標値と、各前記単位領域の前記指標値の平均値との差分の標準偏差を算出し、算出した前記標準偏差に基づいて、前記切刃の異常を検知する、請求項３に記載の切削システム。
5. 前記切削システムは、前記切削工具における前記切刃の数と相関の無い数の前記センサを備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の切削システム。
6. 前記切削システムは、前記切削工具における前記切刃の数よりも少数の前記センサを備える、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の切削システム。
7. 前記切削工具は、シャンク部を備え、
   前記複数のセンサは、前記シャンク部に設けられる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の切削システム。
8. 切削加工において用いられる切刃の異常を検知する処理を行う処理装置であって、
   複数のセンサの計測結果であって、２以上の前記切刃を用いた切削加工を行うフライス加工用の切削工具における、切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量の計測結果を取得する取得部と、
   前記取得部により取得された、複数の計測タイミングにおける各前記センサの前記計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成する生成部と、
   前記生成部により生成された各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、前記単位領域ごとの前記２次元データに基づいて、前記切刃の異常を検知する検知部とを備える、処理装置。
9. 切削加工において用いられる切刃の異常を検知する処理を行う処理装置における処理方法であって、
   複数のセンサの計測結果であって、２以上の前記切刃を用いた切削加工を行うフライス加工用の切削工具における、切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量の計測結果を取得するステップと、
   取得した複数の計測タイミングにおける各前記センサの前記計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成するステップと、
   生成した各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、前記単位領域ごとの前記２次元データに基づいて、前記切刃の異常を検知するステップとを含む、処理方法。
10. 切削加工において用いられる切刃の異常を検知する処理を行う処理装置において用いられる処理プログラムであって、
    コンピュータを、
    複数のセンサの計測結果であって、２以上の前記切刃を用いた切削加工を行うフライス加工用の切削工具における、切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量の計測結果を取得する取得部と、
    前記取得部により取得された、複数の計測タイミングにおける各前記センサの前記計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成する生成部と、
    前記生成部により生成された各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、前記単位領域ごとの前記２次元データに基づいて、前記切刃の異常を検知する検知部、
    として機能させるための、処理プログラム。
11. フライス加工用の切削工具と、
    複数のセンサと、
    処理装置とを備え、
    前記切削工具は、２以上の切刃を用いた切削加工を行い、
    前記複数のセンサは、切削加工時の前記切削工具の負荷に関する状態を示す物理量を計測し、
    前記処理装置は、複数の計測タイミングにおける各前記センサの計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成し、生成した各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、分類の結果を表示する処理を行う、表示システム。
12. 前記処理装置は、前記分類の結果として、前記２次元データを前記単位領域ごとに異なる態様で表示する処理を行う、請求項１１に記載の表示システム。
13. 前記処理装置は、前記２次元データの生成および分類を順次行い、前記単位領域ごとの前記２次元データの時間変化を示す情報をさらに表示する処理を行う、請求項１１または請求項１２に記載の表示システム。
14. 複数のセンサの計測結果であって、２以上の切刃を用いた切削加工を行うフライス加工用の切削工具における、切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量の計測結果を取得する取得部と、
    前記取得部により取得された、複数の計測タイミングにおける各前記センサの前記計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの２次元データをそれぞれ生成する生成部と、
    前記生成部により生成された各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、分類の結果を表示する処理を行う表示処理部とを備える、処理装置。
15. 複数のセンサの計測結果に基づいて生成される２次元データの分類結果を表示する処理を行う処理装置における処理方法であって、
    前記複数のセンサの計測結果であって、２以上の切刃を用いた切削加工を行うフライス加工用の切削工具における、切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量の計測結果を取得するステップと、
    取得した複数の計測タイミングにおける各前記センサの前記計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの前記２次元データをそれぞれ生成するステップと、
    生成した各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、分類の結果を表示する処理を行うステップとを含む、処理方法。
16. 複数のセンサの計測結果に基づいて生成される２次元データの分類結果を表示する処理を行う処理装置において用いられる処理プログラムであって、
    コンピュータを、
    前記複数のセンサの計測結果であって、２以上の切刃を用いた切削加工を行うフライス加工用の切削工具における、切削加工時の負荷に関する状態を示す物理量の計測結果を取得する取得部と、
    前記取得部により取得された、複数の計測タイミングにおける各前記センサの前記計測結果に基づいて、前記切削工具の回転軸と垂直な平面内における２方向の前記負荷に関する、前記計測タイミングごとの前記２次元データをそれぞれ生成する生成部と、
    前記生成部により生成された各前記２次元データを前記平面内における前記切刃の数以上の複数の単位領域のうちのいずれかに分類し、分類の結果を表示する処理を行う表示処理部、
    として機能させるための、処理プログラム。

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