JPH10146740A - 工具異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具径が小さい場合においても、誤判定をす
ることなく工具異常を検出することができる工具異常検
出装置を提供すること。 【解決手段】 状態スイッチ２３によって空運転である
ことが確認されると、所定期間のモータ電流を測定し、
その平均値Ｉｎｏを求める動作を複数回行い、その後、
その平均値Ｉｎｏの平均値Ｘ0 及びその標準偏差σ0 を
求め（Ｓ１０３）、更に実加工においても同様に平均値
Ｉｎの平均値Ｘ及び標準偏差σを求め（Ｓ１０４）、そ
の平均値Ｘ0 、Ｘ及び標準偏差σ0 、σと予めＲＡＭ７
４に記憶されたしきい値Ｌとを比較し、その大小関係を
液晶ディスプレイ２５に表示し、その表示結果に基づい
て再度しきい値Ｌをテンキーパネル２７から入力する
（Ｓ１０７）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の工具の
折れ等を検出するための工具異常検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械の主軸または送り軸のモ
ータ負荷を検出する負荷検出手段と、検出された加工付
加と評価基準値との比較により工作機械の工具の異常の
有無を判定する判定手段とを備える工具異常検出装置が
あり、例えば特開平７−１３２４４０号公報に記載のも
のがある。

【０００３】特開平７−１３２４４０号公報に開示され
るものでは、試切削時のモータ負荷のサンプリングデー
タからモータ負荷の基準データと分散を求め、この分散
を用いてサンプリングデータのばらつきに応じたしきい
値を設定し、基準データとモータ負荷の実測データとを
一定時間毎に比較し、この両データの差がしきい値を超
えるか否かを監視して、例えば工具の異常の有無を判定
していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では、例えばドリルやタップ等の工具径が小さく
て、実運転時のモータ負荷と空運転時のモータ負荷との
差が微小な場合には、正常に加工が行われているにも関
わらず工具異常と判定されることがあった。このような
誤判定があると、例えば工作機械を停止させて工具を交
換するといった不要な作業を実行してしまい、能率の低
下や正常な工具を交換することによる経費の無駄等の問
題があった。

【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、工具異常検出装置におけるかか
る誤判定を防止することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項１記載の工具異常検出装置は、工
作機械の主軸または送り軸のモータ負荷を検出する負荷
検出手段と、該検出されたモータ負荷と評価基準値との
比較により前記工作機械の工具の異常の有無を判定する
判定手段とを備える工具異常検出装置において、前記工
作機械が空運転であるか実運転であるかを示す入力を行
うための運転状態入力手段と、空運転時の前記モータ負
荷に基づいて算出される無負荷時基準値および実運転時
の前記モータ負荷に基づいて算出される負荷時基準値と
前記評価基準値との大小関係を比較する比較手段と、該
比較手段による比較結果に応じた表示を行う結果表示手
段と、前記評価基準値を入力するための基準値入力手段
とを設けている。

【０００７】この発明でいう空運転とは、例えば工具を
取り外した状態で工作機械を運転したり、ワークテーブ
ルにワークを載せないで工作機械を運転することであ
り、要すれば工具とワークとが干渉しない状態での運転
を言うのである。また、実運転とは、例えば主軸に装着
された工具でワークを実際に加工する運転であり、その
実運転にはデータ収集のための試加工も含まれる。

【０００８】この工具異常検出装置においては、負荷検
出手段は、例えば工作機械の主軸モータの負荷電流値、
電圧値または電力値のいずれか、あるいは工具に負荷さ
れる力に応じた信号を出力するロードセルの出力等によ
って、工作機械のモータ負荷を検出する。なお、負荷検
出手段は、主軸のモータ負荷または送り軸のモータ負荷
のいずれか一方を検出してもよいし、両方を検出しても
よい。

【０００９】前述の空運転と実運転との違いから明らか
ではあるが、モータ負荷は、空運転時では実運転時より
も小さくなる。したがって、評価基準値を、空運転時の
モータ負荷に基づいて算出される無負荷時基準値と実運
転時のモータ負荷に基づいて算出される負荷時基準値と
の間になるように設定すれば、負荷検出手段によって検
出されたモータ負荷と評価基準値との比較により工作機
械の工具の異常の有無を判定することができる。より具
体的に述べれば、検出されたモータ負荷が評価基準値よ
りも小さければ空運転ということができ、例えば工具の
折れ等により工具がワークに当たっていない状態であ
り、検出されたモータ負荷が評価基準値よりも大きけれ
ば実運転ということができ、工具が正常にワークに当た
っていて工具に異常はないといえる。

【００１０】なお、無負荷時基準値および負荷時基準値
は、それぞれ１つの数値とする必要はなくある範囲の値
としてもよい。この発明では、運転状態入力手段により
工作機械が空運転であるか実運転であるかを示す入力が
なされる。運転状態入力手段は、例えば押したり倒した
りの操作でポジションが切り換えられるスイッチのよう
なものでよい。

【００１１】比較手段は、空運転時のモータ負荷に基づ
いて算出される無負荷時基準値および実運転時のモータ
負荷に基づいて算出される負荷時基準値と評価基準値と
の大小関係を比較し、結果表示手段は、比較手段による
比較結果に応じた表示を行う。この表示は、単に大小関
係を表示するだけでもよいし、どれだけ大きいか小さい
かを表示してもよい。したがって、比較手段は、複数の
入力電圧の大小を比較してそれに応じた信号を出力する
回路でもよいし、ＣＰＵにこの機能を果たさせることも
できる。また結果表示手段としては、大小関係に応じて
ランプを点灯させる程度でも十分であり、例えば７セグ
メントＬＥＤやディスプレイ装置で数値を表示したり、
「評価基準値が大きすぎます」のように大小関係を言葉
で表示してもよい。

【００１２】例えばオペレータは、この表示手段による
表示を見ながら基準値入力手段を操作して評価基準値を
入力することができるから、例えば２〜３回の試行によ
り、適切な評価基準値を入力することができる。基準値
入力手段としては、テンキーパネルやダイヤルが例示さ
れる。

【００１３】判定手段は、このようにして最終的に決め
られた評価基準値（例えば無負荷時基準値と負荷時基準
値との中間値）を用いて、これと検出されたモータ負荷
とを比較により工作機械の工具の異常の有無を判定する
から、実運転時のモータ負荷と空運転時のモータ負荷と
の差が微小な場合であっても、誤判定するおそれはなく
常に正確な判定を実行できる。よって、工具異常の誤判
定によって、例えば工作機械を停止させて工具を交換す
るといった不要な作業を実行してしまい、能率の低下や
正常な工具を交換することによる経費の無駄等を生じる
こともない。

【００１４】なお判定手段は、複数の入力電圧の大小を
比較してそれに応じた信号を出力する回路によってもよ
いし、ＣＰＵにこの機能を果たさせることもできる。こ
の点は比較手段と同様である。請求項２記載の工具異常
検出装置は、工作機械の主軸または送り軸のモータ負荷
を検出する負荷検出手段と、該検出されたモータ負荷と
評価基準値との比較により前記工作機械の工具の異常の
有無を判定する判定手段とを備える工具異常検出装置に
おいて、前記工作機械が空運転であるか実運転であるか
を示す入力を行うための運転状態入力手段と、空運転時
の前記モータ負荷に基づいて算出される無負荷時基準値
と実運転時の前記モータ負荷に基づいて算出される負荷
時基準値との間の値として前記評価基準値を設定する評
価基準値設定手段とを設けている。

【００１５】請求項２に記載する負荷検出手段、判定手
段および運転状態入力手段は、請求項１記載のものと同
様とできる。また、空運転、実運転、無負荷時基準値お
よび負荷時基準値も請求項１の説明で述べたと同様であ
る。評価基準値設定手段が、空運転時のモータ負荷に基
づいて算出される無負荷時基準値と実運転時のモータ負
荷に基づいて算出される負荷時基準値との間の値として
評価基準値を設定するので、判定手段は、これを用いて
工具の異常の有無を判定することができる。その判定の
手順例は、請求項１の説明で述べたものと同様でよい。

【００１６】この請求項２の構成によっても、請求項１
と同様に、実運転時のモータ負荷と空運転時のモータ負
荷との差が微小な場合であっても、誤判定するおそれは
なく常に正確な判定を実行できる。よって、工具異常の
誤判定によって、例えば工作機械を停止させて工具を交
換するといった不要な作業を実行してしまい、能率の低
下や正常な工具を交換することによる経費の無駄等を生
じることもない。

【００１７】また、請求項１のように例えばオペレータ
が評価基準値を入力する必要はないから、オペレータの
負担が軽くなるといえる。請求項３記載の工具異常検出
装置は、請求項１または２記載の工具異常検出装置にお
いて、前記負荷時基準値は、所定回数の試加工における
前記モータ負荷に基づいて算出されることを特徴とす
る。

【００１８】負荷時基準値は、所定回数の試加工におけ
るモータ負荷に基づいて算出されるので、製品となるワ
ークの加工に先立って試加工をすれば、評価基準値を一
層正確にできる。なお、試加工の回数は、例えば実験等
によって適宜設定されればよい。

【００１９】請求項４記載の工具異常検出装置は、請求
項１ないし３のいずれか記載の工具異常検出装置におい
て、前記無負荷時基準値および負荷時基準値は、それぞ
れ所定期間または所定回数のサンプリング値の平均もし
くは分散または平均と分散の組合せで記述されることを
特徴とする。

【００２０】平均もしくは分散を用いれば、無負荷時基
準値および負荷時基準値を適切な値とすることができ
る。また、例えば平均と分散との和および差を用いて、
無負荷時基準値および負荷時基準値をある範囲の値とす
ることもできる。評価基準値にこのような範囲を持たせ
れば、誤判定の可能性を一層少なくしてより精密な判定
を実行できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例により発明
の実施の形態を詳しく説明する。

【００２２】

【実施例】まず図１および図２を参照して、本実施例の
工作機械１０のメカニカルな構成について説明する。図
１に示すように、この工作機械１０は、切削屑の飛散を
防止するためのスプラッシュガード１２の内側にワーク
（図示しない）を載置するためのテーブル１４、例えば
ドリルやタップ等の工具交換のためのＡＴＣマガジン１
６、工作機械本体（以下単に本体ともいう）２０等が配
置されている。またスプラッシュガード１２には、操作
パネル２２、ワークの入出やメンテナンスのためのワー
ク交換口２４、主にメンテナンス用の点検ハッチ２６等
が設けられている。なお、操作パネル２２には、運転状
態入力手段としての状態スイッチ２３、結果表示手段と
しての液晶ディスプレイ２５、基準値入力手段としての
テンキーパネル２７が設けられている。

【００２３】図２に示すように、本体２０は、ドリルや
タップ等の工具を保持するための主軸２８、主軸２８を
回転駆動するための主軸モータ３０、多数の鋼球を内蔵
して主軸側に固着されているナット部３２とナット部３
２に内挿されるボールネジ３４とからなるボールネジ機
構３６、ボールネジ３４を回転駆動するためのＺ軸モー
タ３８、ボールネジ３４と平行に配されているガイドレ
ール４０、ガイドレール４０と主軸側とを連結するスラ
イド４２等を備えている。なお、Ｚ軸モータ３８は、送
り軸の駆動モータに相当する。

【００２４】この本体２０においては、ボールネジ機構
３６とＺ軸モータ３８とでＺ軸方向の送りのためのＺ軸
送り機構が構成され、Ｚ軸モータ３８によりボールネジ
３４を回転させることで主軸２８のＺ軸方向の移動が行
われる。また図１に示されるテーブル１４をＸ軸および
Ｙ軸方向に移動させることができ、主軸２８のＺ軸方向
の移動と併せて、ワークと工具のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の相
対位置を変化させることができる。

【００２５】この工作機械１０は、主軸２８の回転数や
Ｚ軸方向の位置を制御するために図３に示される構成の
制御系を備えている。図３に示すように、この制御系
は、主軸２８の回転を制御するための主軸制御系５０、
主軸２８のＺ軸位置を制御するためのＺ軸制御系６０、
この制御系の中枢となるマイコン部７０、操作パネル２
２およびテーブル１４のＸ軸位置を制御するためのＸ軸
制御系（図示略）やテーブル１４のＹ軸位置を制御する
ためのＹ軸制御系（図示略）等から構成されている。

【００２６】主軸制御系５０は、主軸モータ３０、主軸
モータ３０に電力を供給するための主軸サーボアンプ５
２および主軸サーボアンプ５２の供給電力を制御するた
めの軸制御回路５４からなり、軸制御回路５４はマイコ
ン部７０のＣＰＵ７２からの指示に従って主軸サーボア
ンプ５２の動作を制御する構成である。Ｚ軸制御系６０
は、Ｚ軸モータ３８、Ｚ軸モータ３８に電力を供給する
ためのＺ軸サーボアンプ６２およびＺ軸サーボアンプ６
２の供給電力を制御するための軸制御回路６４からな
り、軸制御回路６４はマイコン部７０のＣＰＵ７２から
の指示に従ってＺ軸サーボアンプ６２の動作を制御する
構成である。また、図示を省略したＸ軸制御系およびＹ
軸制御系も、これら主軸制御系５０並びにＺ軸制御系６
０とほぼ同様の構成である。

【００２７】マイコン部７０は、制御プログラム等を格
納しているＲＯＭや入出力ポート等を内蔵するワンチッ
プ型のＣＰＵ７２およびＣＰＵ７２のワークエリアとな
るＲＡＭ７４等からなり、周知のマイクロコンピュータ
として構成されている。このマイコン部７０（厳密には
ＣＰＵ７２）は、制御プログラムに従って主軸制御系５
０、Ｚ軸制御系６０等を制御して、ワークに所定の加工
を施させるのである。また、マイコン部７０は操作パネ
ル２２に接続されており、マイコン部７０は、操作パネ
ル２２の状態スイッチ２３が押操作されたときに出力す
る運転状態信号やテンキーパネル２７からの数値入力信
号など各種の信号を取得したり、操作パネル２２に信号
を送って操作パネル２２の液晶ディスプレイ２５の画像
や文字の表示を制御することやＬＥＤランプの点滅等を
制御することができる。

【００２８】さらにＣＰＵ７２は、主軸サーボアンプ５
２によって主軸モータ３０に供給される電流（モータ電
流）に対応する電流値データを、軸制御回路５４を介し
て取得することができる。つまり、ＣＰＵ７２はモータ
電流をリアルタイムで知ることができる。

【００２９】またＣＰＵ７２は、一定の周期例えば１／
１０００秒毎にカウント値をインクリメントするカウン
タを内蔵していて、そのカウンタを使用することによ
り、例えばある加工の開始から終了までの所要時間のよ
うな、経過時間を計測することもできる。

【００３０】なお、ＣＰＵ７２は、負荷検出手段、判定
手段および比較手段として機能するが、その詳細につい
ては後述する。次に、マイコン部７０のＣＰＵ７２の処
理に沿って、この工作機械１０における工具異常検出の
手順について説明する。

【００３１】図４に示すように、工作機械１０が起動さ
れると、ＣＰＵ７２はメイン処理を開始し、例えばオペ
レータがテンキーパネル２７を操作してしきい値Ｌとし
て入力した値を読み込んで、これをしきい値Ｌとして例
えばＲＡＭ７４に記憶する（ステップ１０１、以下ステ
ップをＳと略記する）。

【００３２】次に、ＣＰＵ７２は、状態スイッチ２３か
らの運転状態信号が入力されているか否かに基づいて、
試データ判断のための処理の要否を判断する（Ｓ１０
２）。ここで肯定判断であれば、ＣＰＵ７２はＳ１０３
の処理に進む。Ｓ１０３では、ＣＰＵ７２は、例えばＡ
ＴＣマガジン１６からの情報に基づいて、主軸２８に工
具が装着されていないことを確認してから、試無負荷加
工（ワークに切削などの加工を施さない）を行い、その
ときの主軸モータ３０のモータ電流の所定の測定区間
（図７（ｂ）参照）について軸制御回路５４から例えば
２／１０００秒毎に送られてくる電流値データを取得し
てその電流値（サンプリング値）を記憶し、そのサンプ
リング値の平均を平均値Ｉｎｏとして算出して例えばＲ
ＡＭ７４に記憶する動作を複数回（本実施例では５回）
繰り返し、それら複数回の平均値Ｉｎｏの平均値として
モータ電流の平均値Ｘ0 を算出し、さらに平均値Ｘ0 の
標準偏差σ0 を求めて、平均値Ｘ0 および標準偏差σ0
をＲＡＭ７４の所定のエリアに記憶する。

【００３３】次に、ＣＰＵ７２は、例えばＡＴＣマガジ
ン１６に指示して、主軸２８に工具例えばドリルを装着
せてから、試切削加工（ワークに切削などの加工を施
す）を行い、そのときの主軸モータ３０のモータ電流の
所定の測定区間（図７（ａ）参照）について軸制御回路
５４から例えば２／１０００秒毎に送られてくる電流値
データを取得してその電流値（サンプリング値）を記憶
し、そのサンプリング値の平均を平均値Ｉｎとして算出
して例えばＲＡＭ７４に記憶する動作を複数回（本実施
例では５回）繰り返し、それら複数回の平均値Ｉｎの平
均値としてモータ電流の平均値Ｘを算出し、さらに平均
値Ｘの標準偏差σを求めて、平均値Ｘおよび標準偏差σ
をＲＡＭ７４の所定のエリアに記憶する。図７に示され
るように、切削加工（試切削加工および実切削加工）に
おけるモータ電流の平均値Ｉｎは、試無負荷加工時のモ
ータ電流の平均値Ｉｎ0 よりも大きいから、この平均値
Ｘは上述の平均値Ｘ0 よりも大きくなる。

【００３４】次に、ＣＰＵ７２は、図５に詳細を示す比
較判定処理を実行する（Ｓ１０５）。図５に示すよう
に、比較判定処理を開始すると、ＣＰＵ７２は、ＲＡＭ
７４からしきい値Ｌ、試無負荷加工時のモータ電流の平
均値Ｘ0 並びに標準偏差σ0 および試切削加工時のモー
タ電流の平均値Ｘ並びに標準偏差σを読み込む（Ｓ２０
１）。

【００３５】次に、ＣＰＵ７２は、試無負荷加工時のモ
ータ電流のばらつき（本実施例ではＸ0 ±３σ0 、以下
無負荷時ばらつきという）、試切削加工時のモータ電流
のばらつき（本実施例ではＸ±３σ、以下負荷時ばらつ
きという）およびしきい値Ｌの大小関係を比較し、その
結果を表示するための処理を行う。

【００３６】具体的には、ＣＰＵ７２は、まず無負荷時
ばらつきの上限（Ｘ0 ＋３σ0 ）が負荷時ばらつきの下
限（Ｘ−３σ）未満であるか否かを判断する（Ｓ２０
２）。もし無負荷時ばらつきの上限（Ｘ0 ＋３σ0 ）が
負荷時ばらつきの下限（Ｘ−３σ）以上であると、例え
ば図６（ａ）に示されるように無負荷時ばらつきと負荷
時ばらつきとがオーバラップしていることになり、無負
荷加工か負荷加工かの判別が正確にはできないので、工
具の折損の有無を正確に判定できないことになる。その
ため、Ｓ２０２で否定判断なら、ＣＰＵ７２は操作パネ
ル２２に指示して、液晶ディスプレイ２５に、図６
（ａ）に示されるような、無負荷時ばらつきと負荷時ば
らつきとがオーバラップしていることを示す画像と誤検
出の可能性がある旨のメッセージを表示させる（Ｓ２０
３）。

【００３７】また、Ｓ２０２で肯定判断なら、ＣＰＵ７
２はＳ２０４に進んで、無負荷時ばらつきの上限（Ｘ0
＋３σ0 ）がしきい値Ｌ未満であるか否かを判断する。
もし無負荷時ばらつきの上限（Ｘ0 ＋３σ0 ）がしきい
値Ｌ以上であると、例えば図６（ｂ）に示されるよう
に、しきい値Ｌが無負荷時ばらつきの範囲に入っている
ことになる。そのため、Ｓ２０４で否定判断なら、ＣＰ
Ｕ７２は操作パネル２２に指示して、液晶ディスプレイ
２５に、図６（ｂ）に示されるような、しきい値Ｌが無
負荷時ばらつきの範囲内にあることを示す画像としきい
値Ｌの設定が小さすぎる旨のメッセージを表示させる
（Ｓ２０５）。

【００３８】一方、Ｓ２０４で肯定判断なら、ＣＰＵ７
２はＳ２０６に進んで、負荷時ばらつきの下限（Ｘ−３
σ）がしきい値Ｌを超えているか否かを判断する。もし
負荷時ばらつきの下限（Ｘ−３σ）がしきい値Ｌ以下で
あると、例えば図６（ｃ）に示されるように、しきい値
Ｌが負荷時ばらつきの範囲に入っていることになる。そ
のため、Ｓ２０６で否定判断なら、ＣＰＵ７２は操作パ
ネル２２に指示して、液晶ディスプレイ２５に、図６
（ｃ）に示されるような、しきい値Ｌが負荷時ばらつき
の範囲内にあることを示す画像としきい値Ｌの設定が大
きすぎる旨のメッセージを表示させる（Ｓ２０７）。

【００３９】そして、Ｓ２０６で肯定判断なら、しきい
値Ｌは無負荷時ばらつきと負荷時ばらつきの間にあるわ
けだから、ＣＰＵ７２は操作パネル２２に指示して、液
晶ディスプレイ２５に、図６（ｄ）に示されるような、
しきい値Ｌが無負荷時ばらつきと負荷時ばらつきの間に
あることを示す画像としきい値Ｌの設定が適切である旨
のメッセージを表示させる（Ｓ２０８）。

【００４０】図４に示すように、比較判定処理を終了し
てメイン処理に戻ると、ＣＰＵ７２は、比較判定処理の
結果に基づいてしきい値Ｌの再設定のの要否を判断する
（Ｓ１０６）。詳しくは、比較判定処理をＳ２０５で終
了した場合（しきい値Ｌが小さすぎたとき）またはＳ２
０７で終了した場合（しきい値Ｌが大きすぎたとき）に
は、しきい値Ｌの再設定が必要と判断して（Ｓ１０６：
ＹＥＳ）、Ｓ１０７に進み、比較判定処理をＳ２０８で
終了したときには、しきい値Ｌの再設定は不要と判断し
て（Ｓ１０６：ＮＯ）、Ｓ１０８に進む。なお、比較判
定処理をＳ２０３で終了した場合（無負荷時ばらつきと
負荷時ばらつきとがオーバラップしているとき）には、
しきい値Ｌの設定を変えても対処できないので、ＣＰＵ
７２は、例えばエラー処理として、オペレータが何らか
の指示を入力するのを待ちその指示に従った処理を行
う。

【００４１】Ｓ１０７においては、ＣＰＵ７２は、例え
ばオペレータが操作パネル２２のテンキーパネル２７を
操作して新たなしきい値Ｌを入力するのを待ち、入力さ
れたならこれをしきい値ＬとしてＲＡＭ７４に記憶して
から、前述したＳ１０５（すなわち比較判定処理）を実
行する。したがって、Ｓ１０５〜Ｓ１０７を繰り返すこ
とにより、適切なしきい値Ｌを設定することができる。
なお、Ｓ１０７におけるしきい値Ｌの設定は、外部入力
によらずに、ＣＰＵ７２が無負荷時ばらつきと負荷時ば
らつきとの間になる適宜の値を選定して、これを新たな
しきい値Ｌとして自動設定する構成としてもよい。その
場合、ＣＰＵ７２は、請求項２に記載される評価基準値
設定手段として機能することになる。

【００４２】Ｓ１０８では、ＣＰＵ７２は、試データ判
断終了に伴う処理を実行する。このＳ１０８の処理を実
行した後または試データ判断のための処理は不要と判断
した場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、ＣＰＵ７２はＳ１０９の
処理に進み、予め設定されている加工プログラムに従っ
てワークを加工する、実切削加工のための処理を実行す
る。

【００４３】そして、この実切削加工中において測定区
間の主軸モータ３０のモータ電流をサンプリングし、そ
の平均値Ｉを求める（Ｓ１１０、図７（ａ）参照）。続
いて、ＣＰＵ７２は、このモータ電流の平均値Ｉとしき
い値Ｌとを比較して、平均値Ｉがしきい値Ｌを下回って
いなければ（Ｓ１１１：ＮＯ）、工具には例えば切削加
工に応じた負荷がある、つまり工具は折損していないと
判定できるから、Ｓ１０９に回帰して次の実切削加工を
実行する。

【００４４】もし平均値Ｉがしきい値Ｌを下回っていれ
ば（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、工具には例えば切削加工に応
じた負荷がない、つまり工具は折損していると判定でき
るから、Ｓ１１２に進んで異常信号を出力する。この異
常信号があると、操作パネル２２では、例えば液晶ディ
スプレイ２５に異常ありの表示をする、ブザを鳴らす、
警報灯を点灯する等により警報が発せられる。このよう
な警報によって、例えばオペレータは、工具の折損等の
異常があったことを知ることができ、工作機械１０を停
止させて工具を交換する等の適宜の処理を行うことがで
きる。

【００４５】以上説明したように、本実施例の工作機械
１０においては、そのしきい値Ｌを設定するための作業
に際しては、しきい値Ｌと無負荷時ばらつきおよび負荷
時ばらつきとの大小関係が液晶ディスプレイ２５に表示
されるから、例えばオペレータは、液晶ディスプレイ２
５の表示を見ながら最適の値を入力してこれをしきい値
Ｌとして設定できる。

【００４６】このようにして設定されたしきい値Ｌと実
切削加工中のモータ電流の平均値Ｉとの比較によって工
具の折損の有無を判断するから、実切削加工時のモータ
負荷と試無負荷加工時のモータ負荷との差が微小な場合
であっても、誤判定するおそれはなく常に正確な判定を
実行できる。よって、工具異常の誤判定によって、例え
ば工作機械を停止させて工具を交換するといった不要な
作業を実行するおそれはなく、それによる能率の低下や
正常な工具を交換することによる経費の無駄等を生じる
こともない。

【００４７】以上、実施例に従って、本発明の実施の形
態について説明したが、本発明はこのような実施例に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
でさまざまに実施できることは言うまでもない。例えば
実施例では、無負荷時ばらつき（Ｘ0 ±３σ0 ）と負荷
時ばらつき（Ｘ±３σ）とを用いてしきい値Ｌの設定を
行っているが、たとえば無負荷時および負荷時の平均値
±標準偏差（Ｘ0 ±σ0 、Ｘ±σ）を用いてもよいし、
無負荷時および負荷時の平均値（Ｘ0 、Ｘ）のみある
いは無負荷時および負荷時の標準偏差（σ0 、σ）のみ
でもよい。

【００４８】また実施例では無負荷基準値および負荷基
準値として主軸モータの所定の測定区間のモータ電流の
平均値を用いたが、例えば同様の測定区間のモータ電流
の最大値または積分値を用いることもできる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の工
具異常検出装置は、実運転時のモータ負荷と空運転時の
モータ負荷との差が微小な場合であっても、工具の異常
の有無を誤判定するおそれはなく常に正確な判定を実行
できる。よって、工具異常の誤判定によって、例えば工
作機械を停止させて工具を交換するといった不要な作業
を実行してしまうおそれはなく、そのような作業による
能率の低下や正常な工具を交換することによる経費の無
駄等を生じることもない。

【００５０】請求項２記載の工具異常検出装置も、請求
項１の工具異常検出装置と同様に、実運転時のモータ負
荷と空運転時のモータ負荷との差が微小な場合であって
も、工具の異常の有無を誤判定するおそれはなく常に正
確な判定を実行できる。よって、工具異常の誤判定によ
って、例えば工作機械を停止させて工具を交換するとい
った不要な作業を実行してしまうおそれはなく、そのよ
うな作業による能率の低下や正常な工具を交換すること
による経費の無駄等を生じることもない。

【００５１】また、例えばオペレータが評価基準値を入
力する必要はないから、オペレータの負担が軽くなると
いえる。請求項３記載の工具異常検出装置では、負荷時
基準値は、所定回数の試加工におけるモータ負荷に基づ
いて算出されるので、製品となるワークの加工に先立っ
て試加工をすれば、評価基準値を一層正確にできる。

【００５２】請求項４記載の工具異常検出装置では、無
負荷時基準値および負荷時基準値は、それぞれ所定期間
または所定回数のサンプリング値の平均もしくは分散ま
たは平均と分散の組合せで記述されるので、誤判定の可
能性を一層少なくしてより精密な判定を実行できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の工作機械の全体的な構成の説明図で
ある。

【図２】 実施例の工作機械の主軸付近の構成の説明図
である。

【図３】 実施例の工作機械の制御系の構成を説明する
ブロック図である。

【図４】 実施例の工作機械のＣＰＵが実行するメイン
処理のフローチャートである。

【図５】 実施例の工作機械のＣＰＵが実行する比較判
定処理のフローチャートである。

【図６】 実施例の工作機械における無負荷時ばらつき
および負荷時ばらつきとしきい値の大小関係の表示例の
説明図であり、図６（ａ）は無負荷時ばらつきと負荷時
ばらつきとがオーバラップしている場合の説明図、図６
（ｂ）はしきい値が無負荷時ばらつきの上限値よりも小
さい場合の説明図、図６（ｃ）はしきい値が負荷時ばら
つきの下限値よりも大きいい場合の説明図、図６（ｄ）
はしきい値が負荷時ばらつきと負荷時ばらつきの間にあ
る場合の説明図である。

【図７】 実施例の工作機械におけるモータ電流の測定
結果のグラフであり、図７（ａ）は実切削加工時のモー
タ電流の測定結果の一例のグラフ、図７（ｂ）は無負荷
加工時のモータ電流の測定結果の一例のグラフである。

【符号の説明】

１０…工作機械 １２…スプラッシュガード １４…テーブル １６…ＡＴＣマガジン ２０…本体 ２２…操作パネル ２３…状態スイッチ（運転状態入力手段） ２４…ワーク交換口 ２５…液晶ディスプレイ（結果表示手段） ２６…点検ハッチ ２７…テンキーパネル（基準値入力手段） ２８…主軸 ３０…主軸モータ ３２…ナット部 ３４…ボールネジ ３６…ボールネジ機構 ３８…Ｚ軸モータ ４０…ガイドレール ４２…スライド ５０…主軸制御系 ５２…主軸サーボアンプ ５４…軸制御回路 ６０…Ｚ軸制御系 ６２…Ｚ軸サーボアンプ ６４…軸制御回路 ７０…マイコン部 ７２…ＣＰＵ（負荷検出手段、判定手段、比較手段、評
価基準値設定手段） ７４…ＲＡＭ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械の主軸または送り軸のモータ負
   荷を検出する負荷検出手段と、該検出されたモータ負荷
   と評価基準値との比較により前記工作機械の工具の異常
   の有無を判定する判定手段とを備える工具異常検出装置
   において、 前記工作機械が空運転であるか実運転であるかを示す入
   力を行うための運転状態入力手段と、 空運転時の前記モータ負荷に基づいて算出される無負荷
   時基準値および実運転時の前記モータ負荷に基づいて算
   出される負荷時基準値と前記評価基準値との大小関係を
   比較する比較手段と、 該比較手段による比較結果に応じた表示を行う結果表示
   手段と、 前記評価基準値を入力するための基準値入力手段とを設
   けたことを特徴とする工具異常検出装置。
2. 【請求項２】 工作機械の主軸または送り軸のモータ負
   荷を検出する負荷検出手段と、該検出されたモータ負荷
   と評価基準値との比較により前記工作機械の工具の異常
   の有無を判定する判定手段とを備える工具異常検出装置
   において、 前記工作機械が空運転であるか実運転であるかを示す入
   力を行うための運転状態入力手段と、 空運転時の前記モータ負荷に基づいて算出される無負荷
   時基準値と実運転時の前記モータ負荷に基づいて算出さ
   れる負荷時基準値との間の値として前記評価基準値を設
   定する評価基準値設定手段とを設けたことを特徴とする
   工具異常検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の工具異常検出装
   置において、 前記負荷時基準値は、所定回数の試加工における前記モ
   ータ負荷に基づいて算出されることを特徴とする工具異
   常検出装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか記載の工具
   異常検出装置において、 前記無負荷時基準値および負荷時基準値は、それぞれ所
   定期間または所定回数のサンプリング値の平均もしくは
   分散または平均と分散の組合せで記述されることを特徴
   とする工具異常検出装置。