JPH1158113A - 工具摩耗監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】作業中に熟練者の監督を必要とせず、誰にでも
簡単かつ的確にドリル工具の交換時期を判定できるこ
と。 【解決手段】最大トルク値ＴＦｍａｘと最大スラスト値
ＳＦｍａｘを複数のドリル穴６５について順次検出する
トルク負荷検出部１１、スラスト負荷検出部１２、最大
トルク値検出部１３、最大スラスト値検出部１５及び、
トルク値メモリ部９とスラスト値メモリ部１０を設け、
任意の上限トルク値ＴＦｘと上限スラスト値ＳＦｘを入
力自在な上限トルク値入力キー２６ａと上限スラスト値
入力キー２６ｂ及び、上限トルク値メモリ部６と上限ス
ラスト値メモリ部７を設け、上限トルク値ＴＦｘと上限
スラスト値ＳＦｘを表示出力し、また最大トルク値ＴＦ
ｍａｘと最大スラスト値ＳＦｍａｘを経時的に表示出力
し、各々の警戒値と比較判定信号を出力するように構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ドリル工具にかか
る切削負荷に基づいて該工具の摩耗度合を監視する工具
摩耗監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】摩耗の進んだドリル工具は折損する前に
新しいものと交換する必要がある。このドリル工具の交
換時期は、早すぎると交換の手間が増加し、遅すぎると
折損などの危険があることから、この交換時期を的確に
判定することはむずかしい。例えばドリル工具の交換時
期は、どのような工具で、どのくらいの速度により、ど
のような材質のワークを、どの程度（回数等）切削した
かといったような各種の加工条件から、熟練者の経験や
勘に基づいて判定されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ドリル工具の
交換時期を熟練者の経験や勘に基づいて的確に判定する
ためには、作業中は常に熟練者の監督が必要となり、従
って、同時に行える作業の規模も監督に着ける熟練者の
数によって制約され、作業効率を向上しにくいなどの多
くの不都合が生じている。

【０００４】本発明は上記事情に鑑み、作業中に熟練者
の監督を必要とせず、誰にでも簡単かつ的確にドリル工
具の交換時期を判定できる工具摩耗監視装置を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち本発明のうち第１の
発明は、ドリル工具（４０ａ）を用いてワーク（６０）
に対するドリル穴（６５）の加工を行なう工作機械（１
００）において、前記ドリル工具（４０ａ）に作用する
工具切削負荷（ＴＦｍａｘ、ＳＦｍａｘ）を該ドリル工
具（４０ａ）により加工する複数のドリル穴（６５）に
ついて順次検出する工具切削負荷検出部（１１、１２、
１３、１５）を有し、前記工具切削負荷検出部（１１、
１２、１３、１５）により順次検出された複数のドリル
穴（６５）についての工具切削負荷（ＴＦｍａｘ、ＳＦ
ｍａｘ）を記憶格納する工具切削負荷メモリ部（９、１
０）を設け、任意の上限切削負荷値（ＴＦｘ、ＳＦｘ）
を入力自在な上限切削負荷値入力手段（２６ａ、２６
ｂ）を設け、前記上限切削負荷値入力手段（２６ａ、２
６ｂ）により入力された上限切削負荷値（ＴＦｘ、ＳＦ
ｘ）を記憶格納する上限切削負荷値メモリ部（６、７）
を設け、前記上限切削負荷値メモリ部（６、７）に記憶
格納された上限切削負荷値（ＴＦｘ、ＳＦｘ）を表示出
力すると共に、前記工具切削負荷メモリ部（６、７）に
記憶格納された複数のドリル穴（６５）についての工具
切削負荷（ＴＦｍａｘ、ＳＦｍａｘ）を経時的に表示出
力する切削負荷情報表示出力部（２１、２２）を設けて
構成される。

【０００６】また本発明のうち第２の発明は、第１の発
明による工具摩耗監視装置（１）において、前記切削負
荷情報表示出力部（２１、２２）は、前記工具切削負荷
メモリ部（９、１０）に記憶格納された複数のドリル穴
（６５）についての工具切削負荷（ＴＦｍａｘ、ＳＦｍ
ａｘ）及び、前記上限切削負荷値メモリ部（６、７）に
記憶格納された上限切削負荷値（ＴＦｘ、ＳＦｘ）を、
切削負荷の大きさを基準軸としたグラフ（Ｇ１、Ｇ２）
上に配置する形で切削負荷情報画像（ＧＺ）を作成する
画像作成部（２２）と、前記画像作成部（２２）により
作成された前記切削負荷情報画像（ＧＺ）を表示出力す
る画像表示部（２１）からなる。

【０００７】また本発明のうち第３の発明は、第１の発
明による工具摩耗監視装置（１）において、前記工作機
械（１００）は、前記ドリル工具（４０ａ）を回転駆動
する主軸モータ（４１）を有しており、前記工具切削負
荷検出部（１１、１３）は、前記主軸モータ（４１）の
負荷電流値に基づいて工具切削負荷（ＴＦｍａｘ）を検
出する。

【０００８】また本発明のうち第４の発明は、第１の発
明による工具摩耗監視装置（１）において、前記工作機
械（１００）は、前記ドリル工具（４０ａ）をワーク
（６０）に対して工具主軸方向に移動駆動する送り軸モ
ータ（４５）を有しており、前記工具切削負荷検出部
（１２、１５）は、前記送り軸モータ（４５）の負荷電
流値に基づいて工具切削負荷（ＳＦｍａｘ）を検出す
る。

【０００９】また本発明のうち第５の発明は、第１の発
明による工具摩耗監視装置（１）において、前記上限切
削負荷値（ＴＦｘ、ＳＦｘ）に基づいて求められる切削
負荷警戒値（ＴＦｙ、ＳＦｙ）を記憶格納自在な切削負
荷警戒値メモリ部（１９ａ、２０ａ）を設け、前記工具
切削負荷検出部（１１、１２、１３、１５）により検出
された工具切削負荷（ＴＦｍａｘ、ＳＦｍａｘ）と、前
記切削負荷警戒値メモリ部（１９ａ、２０ａ）に記憶格
納された切削負荷警戒値（ＴＦｙ、ＳＦｙ）の大小を比
較判定し、比較判定信号（Ｓ３、Ｓ４）を出力する切削
負荷警戒域到達判定部（１９、２０）を設け、前記切削
負荷警戒域到達判定部（１９、２０）からの比較判定信
号（Ｓ３、Ｓ４）に基づいて警告を発する警告手段（２
５）を設けた。

【００１０】なお、括弧内の番号等は、図面における対
応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述
は図面上の記載に限定拘束されるものではない。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づき説明する。図１は、本発明による工具摩耗監視装置
の一例を備えた工作機械を示すブロック図、図２は、工
具摩耗監視装置の負荷サンプリングプログラムの内容を
示すフローチャート、図３（ａ）は、トルク値メモリ部
内を概念的に示した図、図３（ｂ）は、スラスト値メモ
リ部内を概念的に示した図、図４は、ディスプレイに表
示された画像を示す図である。

【００１２】マシニングセンタ等の工作機械１００は、
図１に示すように工具摩耗監視装置１を有しており、工
具摩耗監視装置１は主制御部２を有している。主制御部
２には、バス線２ａを介して、加工プログラムメモリ部
３、加工制御部５、上限トルク値メモリ部６、上限スラ
スト値メモリ部７、トルク値メモリ部９、スラスト値メ
モリ部１０、トルク負荷検出部１１、スラスト負荷検出
部１２、最大トルク値検出部１３、最大スラスト値検出
部１５、主軸モータ制御部１６、送り軸モータ制御部１
７、トルク値警戒域到達判定部１９、スラスト値警戒域
到達判定部２０、ディスプレイ２１、表示演算部２２、
加工判定部２３、警告制御部２５、キーボード２６、加
工穴数カウント部３１などが接続している。また、工作
機械１００は主軸モータ４１により回転駆動自在になっ
た主軸４０を有しており、この主軸４０にはドリル工具
４０ａなどの回転工具が着脱自在に装着されている。な
お、主軸モータ４１には上述した主軸モータ制御部１６
及びトルク負荷検出部１１が接続されている。更に、主
軸４０は送り軸モータ４５によって該主軸４０の軸心方
向である図１の矢印Ａ、Ｂ方向（Ｚ軸のプラス方向及び
マイナス方向）に移動駆動自在になっている。そして上
述した送り軸モータ制御部１７及びスラスト負荷検出部
１２は送り軸モータ４５に接続されている。主軸４０の
図１紙面下方には、図示しないテーブルに搭載されたワ
ーク６０が、図示しないテーブルにより水平な矢印Ｃ、
Ｄ方向（Ｘ軸方向）及び該矢印Ｃ、Ｄ方向とは直角な水
平方向（Ｙ軸方向）に移動自在に配置されている。

【００１３】工作機械１００及び、該工作機械１００の
有する工具摩耗監視装置１は以上のような構成を有する
ので、工作機械１００を用いたワーク６０に対する加工
は以下のように行われる。即ち、工具摩耗監視装置１に
おいて、オペレータがキーボード２６を介して加工開始
の命令を入力する。主制御部２は、該命令に基づいて加
工プログラムメモリ部３から加工プログラムＰＲＯを読
み出し、読み出した加工プログラムＰＲＯに基づいて所
定の加工を行なうように加工制御部５に対して指令す
る。加工制御部５は、該加工プログラムＰＲＯに基づい
て、主軸モータ制御部１６を介して主軸モータ４１を回
転駆動させて主軸４０を回転駆動させると共に、送り軸
モータ制御部１７を介して送り軸モータ４５を駆動させ
て主軸４０をＺ軸方向に適宜移動駆動させ、また図示し
ないテーブル送り制御部を介してこれに接続された図示
しないテーブル駆動モータを駆動させて図示しないテー
ブルを前記Ｚ軸に垂直な水平面内をＸ軸方向及びＹ軸方
向に適宜移動駆動させて、主軸４０に装着されたドリル
工具４０ａにより、ワーク６０に対して複数のドリル穴
６５を切削する形の加工を行なう。なお、本実施例での
加工プログラムＰＲＯは、１種類のドリル工具４０ａに
より複数のドリル穴６５の加工を行う内容の公知のプロ
グラムであるとする。

【００１４】ところで、本実施例の工具摩耗監視装置１
では上述した加工を行いながら、ドリル工具４０ａの摩
耗度合を監視する。この監視を行うには、前記加工を始
める前に予め準備しておく作業がある。この準備作業で
は、オペレータが、キーボード２６に設けられた上限ト
ルク値入力キー２６ａを介して上限トルク値ＴＦｘを入
力し、キーボード２６に設けられた上限スラスト値入力
キー２６ｂを介して上限スラスト値ＳＦｘを入力する。
こうして上限トルク値入力キー２６ａ及び上限スラスト
値入力キー２６ｂを介して入力された上限トルク値ＴＦ
ｘ及び上限スラスト値ＳＦｘは上限トルク値メモリ部６
及び上限スラスト値メモリ部７にそれぞれメモリ設定さ
れ、上述した準備作業が完了する。

【００１５】ここで述べた上限トルク値ＴＦｘ及び上限
スラスト値ＳＦｘは、上述したドリル工具４０ａでワー
ク６０を切削する際に、切削負荷がこの上限トルク値Ｔ
Ｆｘや上限スラスト値ＳＦｘとなった時点で工具交換す
ることにより、早すぎることなく、遅すぎることもない
適切な時期の工具交換が実現するような値になってい
る。つまり、この上限トルク値ＴＦｘ及び上限スラスト
値ＳＦｘは、どのような工具で、どのような材質のワー
クを、どのような速度で切削するかといったような各種
の加工条件から求められた個々の加工特有の最適値であ
り、一般的に汎用できる値ではない。つまり、本実施例
の工具摩耗監視装置１を用いると、工具の材質、ワーク
の材質、切削速度等といった各種の加工条件を考慮し
て、個々の加工について最適な上限トルク値ＴＦｘ及び
上限スラスト値ＳＦｘを、ドリル工具の交換時期の切削
負荷として、上限トルク値入力キー２６ａ及び上限スラ
スト値入力キー２６ｂを介して自在に入力し設定できる
ようになっているので、この上限トルク値入力キー２６
ａ及び上限スラスト値入力キー２６ｂを基にして、加工
条件の違いから生じるドリル工具の適切な交換時期の違
いにもきめ細かく対応し、早すぎることなく、遅すぎる
こともない適切なドリル工具の交換時期を的確に判定で
きるようになっている。

【００１６】そして準備作業の完了後、上述したように
加工プログラムＰＲＯに基づく加工を開始する際には、
主制御部２は、図２に示すような負荷サンプリングプロ
グラムＳＹＰに基づいた処理を行っている。即ち、加工
制御部５が、加工プログラムＰＲＯの実行を進め、１番
目のドリル穴６５の加工の実行を開始すると、加工判定
部２３にドリル加工実行中であるかどうか判定させる
（ステップＳＴ１）。そこで加工判定部２３は、ドリル
加工実行中であると判定して判定信号Ｓ１を主制御部２
に伝送する。なお、加工制御部５が加工プログラムＰＲ
Ｏにおける１番目のドリル穴６５の加工実行開始の指令
を読み取ると、加工開始信号Ｓ５が加工穴数カウント部
３１に伝送される。加工穴数カウント部３１は図示しな
いカウンタメモリを有しており、前記加工開始信号Ｓ５
を受け取った加工穴数カウント部３１はカウンタメモリ
に１を加え保持する（カウンタメモリの初期値は０であ
ったのでこれに１を加えて１となった）。

【００１７】主制御部２は前記判定信号Ｓ１を受け、こ
れがドリル加工実行中を示すので、トルク負荷検出部１
１及びスラスト負荷検出部１２に負荷の検出を実行させ
る（ステップＳＴ２）。即ち、トルク負荷検出部１１
は、主軸モータ４１の負荷電流値を検出することによ
り、該電流値から主軸モータ４１に作用するトルク負荷
ＴＦ、従って主軸４０のトルク負荷ＴＦを演算検出し、
演算検出したトルク負荷ＴＦを最大トルク値検出部１３
に伝送する。また同時に、スラスト負荷検出部１２は、
送り軸モータ４５の負荷電流値を検出することにより、
該電流値から送り軸モータ４５に作用するスラスト負荷
ＳＦ、従って主軸４０に対するＺ軸方向の送り軸にかか
るスラスト負荷ＳＦを演算検出し、演算検出したスラス
ト負荷ＳＦを最大スラスト値検出部１５に伝送する。こ
れらスラスト負荷ＳＦ及びトルク負荷ＴＦは主軸４０に
装着されたドリル工具４０ａにかかる負荷と対応してい
るので、ドリル工具４０ａの切削負荷と見做される。

【００１８】最大トルク値検出部１３は、トルク負荷検
出部１１から伝送されたトルク負荷ＴＦの信号を受け取
ると、該信号によって示されるトルク負荷ＴＦと、トル
ク値メモリ部９にメモリされている最大トルク値ＴＦｍ
ａｘ（この最大トルク値ＴＦｍａｘは初期値として０が
メモリされている）との大小を比較する（ステップＳＴ
３）。この場合、ドリル工具４０ａにかかるトルク負荷
は０より大であり、従ってトルク負荷ＴＦが最大トルク
値ＴＦｍａｘより大きいので、最大トルク値検出部１３
は、該トルク負荷ＴＦの値を最大トルク値ＴＦｍａｘと
してトルク値メモリ部９にメモリする（ステップＳＴ
４）。また、最大スラスト値検出部１５は、スラスト負
荷検出部１２から伝送されたスラスト負荷ＳＦの信号を
受け取ると、該信号によって示されるスラスト負荷ＳＦ
と、スラスト値メモリ部１０にメモリされている最大ス
ラスト値ＳＦｍａｘ（この最大スラスト値ＳＦｍａｘは
初期値として０がメモリされている）との大小を比較す
る（ステップＳＴ５）。この場合、ドリル工具４０ａに
かかるスラスト負荷は０より大であり、従ってスラスト
負荷ＳＦが最大スラスト値ＳＦｍａｘより大きいので、
最大スラスト値検出部１５は、該スラスト負荷ＳＦの値
を最大スラスト値ＳＦｍａｘとしてスラスト値メモリ部
１０にメモリする（ステップＳＴ６）。

【００１９】以降、再びステップＳＴ１に戻り、１番目
のドリル穴６５の加工の実行中である間は、ステップＳ
Ｔ２に進んでトルク負荷ＴＦ及びスラスト負荷ＳＦを一
定周期で演算検出する。更にステップＳＴ３に進み、最
大トルク値検出部１３は、演算検出されたトルク負荷Ｔ
Ｆと、トルク値メモリ部９にメモリされている最大トル
ク値ＴＦｍａｘとの大小を比較する。比較の結果、トル
ク負荷ＴＦが最大トルク値ＴＦｍａｘより大きい場合に
は、上述したようにステップＳＴ４に進んで、該トルク
負荷ＴＦの値を最大トルク値ＴＦｍａｘとしてトルク値
メモリ部９にメモリし、トルク負荷ＴＦが最大トルク値
ＴＦｍａｘ以下の場合には、ステップＳＴ４には進まず
（従ってトルク値メモリ部９の最大トルク値ＴＦｍａｘ
は変更なし）、次のステップＳＴ５に進む。ステップＳ
Ｔ５では、最大スラスト値検出部１５は、演算検出され
たスラスト負荷ＳＦと、スラスト値メモリ部１０にメモ
リされている最大スラスト値ＳＦｍａｘとの大小を比較
する。比較の結果、スラスト負荷ＳＦが最大スラスト値
ＳＦｍａｘより大きい場合には、上述したようにステッ
プＳＴ６に進んで、該スラスト負荷ＳＦの値を最大スラ
スト値ＳＦｍａｘとしてスラスト値メモリ部１０にメモ
リし、スラスト負荷ＳＦが最大スラスト値ＳＦｍａｘ以
下の場合には、ステップＳＴ６には進まず（従ってスラ
スト値メモリ部１０の最大スラスト値ＳＦｍａｘは変更
なし）、ステップＳＴ１に戻る。

【００２０】このようにステップＳＴ１からステップＳ
Ｔ２、ＳＴ３、……と進み、再びステップＳＴ１に戻る
形で処理が繰り返されるうちに、１番目のドリル穴６５
の加工が終了すると、ステップＳＴ１において加工判定
部２３がドリル加工実行中でないと判定し、判定信号Ｓ
１を主制御部２に伝送する。主制御部２は前記判定信号
Ｓ１を受け、これがドリル加工実行中でないことを示す
ので、上述した負荷サンプリングプログラムＳＹＰを終
了させる。

【００２１】ところでトルク値メモリ部９内には、図３
（ａ）で概念的に示すように、１番目のドリル穴６５の
加工（即ち１穴目）において検出された最大トルク値Ｔ
Ｆｍａｘを格納する格納位置ＴＫ１、２番目のドリル穴
６５の加工（即ち２穴目）において検出された最大トル
ク値ＴＦｍａｘを格納する格納位置ＴＫ２、……、とい
う形で、複数の格納位置ＴＫ１、ＴＫ２、……、ＴＫ４
００、……が形成されており、またスラスト値メモリ部
１０内には、図３（ｂ）で概念的に示すように、１番目
のドリル穴６５の加工（即ち１穴目）において検出され
た最大スラスト値ＳＦｍａｘを格納する格納位置ＳＫ
１、２番目のドリル穴６５の加工（即ち２穴目）におい
て検出された最大スラスト値ＳＦｍａｘを格納する格納
位置ＳＫ２、……、という形で、複数の格納位置ＳＫ
１、ＳＫ２、……、ＳＫ４００、……が形成されてい
る。従って、上述した１番目のドリル穴６５の加工（即
ち１穴目）においては、最大トルク値検出部１３が、ト
ルク負荷ＴＦと最大トルク値ＴＦｍａｘとの大小を比較
したり、最大トルク値ＴＦｍａｘをトルク値メモリ部９
にメモリする際、或いは最大スラスト値検出部１５が、
スラスト負荷ＳＦと最大スラスト値ＳＦｍａｘとの大小
を比較したり、最大スラスト値ＳＦｍａｘをスラスト値
メモリ部１０にメモリする際には、加工穴数カウント部
３１のカウンタメモリにメモリされた現在の加工穴数
（この場合は１）を認識し、該認識した加工穴数と同数
の格納位置（即ち加工穴数が１ならば格納位置ＴＫ１、
ＳＫ１）における最大トルク値ＴＦｍａｘ或いは最大ス
ラスト値ＳＦｍａｘについて比較や格納を行うようにす
る。

【００２２】続いて、２番目、３番目、……、のドリル
穴６５の加工を順次実行していく。即ち、ｋ番目（ｋ
は、２、３、４、……）のドリル穴の加工を開始すると
（なおこの時、加工制御部５がｋ番目のドリル穴６５の
加工実行開始の指令を読み取って加工開始信号Ｓ５を加
工穴数カウント部３１に伝送し、加工穴数カウント部３
１はカウンタメモリに１を加えてｋとし保持する）、負
荷サンプリングプログラムＳＹＰに基づいた処理を上述
した１番目のドリル穴６５の加工と同じ手順で行う。即
ち、該ｋ番目のドリル穴の加工の実行中である間は、図
２に示すようにステップＳＴ１からステップＳＴ２に進
んでトルク負荷ＴＦ及びスラスト負荷ＳＦを演算検出
し、ステップＳＴ３に進み、演算検出されたトルク負荷
ＴＦと、トルク値メモリ部９にメモリされている最大ト
ルク値ＴＦｍａｘ（加工穴数カウント部３１のカウンタ
メモリの加工穴数ｋに対応した格納位置ＴＫｋにメモリ
されているもの）との大小を比較し、比較の結果、トル
ク負荷ＴＦが最大トルク値ＴＦｍａｘより大きい場合に
は、ステップＳＴ４に進んで、該トルク負荷ＴＦの値を
最大トルク値ＴＦｍａｘとしてトルク値メモリ部９の所
定の格納位置ＴＫｋにメモリし、トルク負荷ＴＦが最大
トルク値ＴＦｍａｘ以下の場合には、ステップＳＴ４に
は進まず（従ってトルク値メモリ部９の格納位置ＴＫｋ
の最大トルク値ＴＦｍａｘは変更なし）、次のステップ
ＳＴ５に進んで、演算検出されたスラスト負荷ＳＦと、
スラスト値メモリ部１０にメモリされている最大スラス
ト値ＳＦｍａｘ（加工穴数カウント部３１のカウンタメ
モリの加工穴数ｋに対応した格納位置ＳＫｋにメモリさ
れているもの）との大小を比較し、比較の結果、スラス
ト負荷ＳＦが最大スラスト値ＳＦｍａｘより大きい場合
には、ステップＳＴ６に進んで、該スラスト負荷ＳＦの
値を最大スラスト値ＳＦｍａｘとしてスラスト値メモリ
部１０の所定の格納位置ＳＫｋにメモリし、スラスト負
荷ＳＦが最大スラスト値ＳＦｍａｘ以下の場合には、ス
テップＳＴ６には進まず（従ってスラスト値メモリ部１
０の格納位置ＳＫｋの最大スラスト値ＳＦｍａｘは変更
なし）、ステップＳＴ１に戻る。このようにステップＳ
Ｔ１からステップＳＴ２、ＳＴ３、……と進み、再びス
テップＳＴ１に戻る形で処理を繰り返し、該ｋ番目のド
リル穴の加工が終了すると、ステップＳＴ１においてド
リル加工実行中でないと判定し、負荷サンプリングプロ
グラムＳＹＰを終了させる。

【００２３】以上のように、１番目のドリル穴６５の加
工（即ち１穴目）での最大トルク値ＴＦｍａｘ及び最大
スラスト値ＳＦｍａｘ、２番目のドリル穴６５の加工
（即ち２穴目）での最大トルク値ＴＦｍａｘ及び最大ス
ラスト値ＳＦｍａｘ、……、をトルク値メモリ部９及び
スラスト値メモリ部１０にそれぞれメモリして行く形
で、ドリル工具４０ａの摩耗監視が行われるが、オペレ
ータは監視されている摩耗状態を随時ディスプレイ２１
で確認することができる。即ち、ドリル工具４０ａの摩
耗状態を確認する場合には、オペレータがキーボード２
６に設けられた工具摩耗監視画像表示ボタン２６ｃを押
す。これによって画像表示指令Ｓ２が主制御部２に伝送
され、これを受けた主制御部２は表示演算部２２に工具
摩耗監視画像作成を指令する。

【００２４】そこで表示演算部２２は、図４に示すよう
に（なお、図４はディスプレイ２１に表示された状態の
視覚できる画像ＧＺを示しており、表示演算部２２はこ
の画像ＧＺに対応する視覚できない電子情報を作成して
いるが、これら画像ＧＺの内容及び電子情報の内容の概
念的な差はなく、よって「表示演算部２２が画像ＧＺを
作成する」と言う表現を使用し、表示演算部２２が作成
する内容を図４の画像ＧＺを参照して説明することに差
し支えはない）、画像ＧＺを作成する。該画像ＧＺに
は、横軸を加工穴数（即ち、１穴目、２穴目、……）、
縦軸をトルク値（単位Ｎｍ）としたグラフＧ１を設定
し、このグラフＧ１上に、図３（ａ）に概念的に示すよ
うにトルク値メモリ部９の各格納位置ＴＫ１、ＴＫ２、
……、ＴＫｋ、……、に格納された最大トルク値ＴＦｍ
ａｘをプロットする。更に、上限トルク値メモリ部６に
メモリされている上限トルク値ＴＦｘを該グラフＧ１上
に例えば視認性の良い赤色の線Ｌ１で表示する。また、
横軸を加工穴数（即ち、１穴目、２穴目、……）、縦軸
をスラスト値（単位Ｎ）としたグラフＧ２も設定し、こ
のグラフＧ２上に、図３（ｂ）に概念的に示すようにス
ラスト値メモリ部１０の各格納位置ＳＫ１、ＳＫ２、…
…、ＳＫｋ、……、に格納された最大スラスト値ＳＦｍ
ａｘをプロットする。更に、上限スラスト値メモリ部７
にメモリされている上限スラスト値ＳＦｘを該グラフＧ
２上に例えば視認性の良い赤色の線Ｌ２で表示する。

【００２５】これに加えて表示演算部２２は、図４に示
すように、前記画像ＧＺに工具情報表示部ＨＫＧ、上限
トルク値表示部ＨＴＦｘ、現在トルク表示部ＨＴＦ、上
限スラスト値表示部ＨＳＦｘ、現在スラスト表示部ＨＳ
Ｆ、加工穴数表示部ＨＫＮを設定する。例えば、工具情
報表示部ＨＫＧには加工プログラムＰＲＯ中に記載され
た工具情報から、現在使用しているドリル工具４０ａに
ついての情報を文字で表示し、上限トルク値表示部ＨＴ
Ｆｘ及び上限スラスト値表示部ＨＳＦｘには、上限トル
ク値メモリ部６及び上限スラスト値メモリ部７にメモリ
されている上限トルク値ＴＦｘ及び上限スラスト値ＳＦ
ｘをそれぞれ数字で表示する。現在トルク表示部ＨＴＦ
及び上限スラスト値表示部ＨＳＦには、トルク値メモリ
部９及びスラスト値メモリ部１０にメモリされている、
現在行っているドリル加工についての最大トルク値ＴＦ
ｍａｘ及び最大スラスト値ＳＦｍａｘを数字で表示す
る。加工穴数表示部ＨＫＮには加工穴数カウント部３１
のカウンタメモリの加工穴数を数字で表示する。

【００２６】以上のように作成された画像ＧＺは表示演
算部２２からディスプレイ２１に伝送され表示される。
表示された画像ＧＺを見たオペレータは、グラフＧ１、
Ｇ２を見ることによりドリル工具４０ａの切削負荷が複
数のドリル穴６５を加工する間に経時的にどの程度増加
してきており、従ってドリル工具４０ａの摩耗がどの程
度進んでいるかを視覚的に容易に把握することができ
る。特にドリル工具４０ａの交換時期は、ドリル工具４
０ａの切削負荷、即ち最大トルク値ＴＦｍａｘと最大ス
ラスト値ＳＦｍａｘのうちの少なくとも一方が、上限ト
ルク値ＴＦｘ又は上限スラスト値ＳＦｘまで増加した時
であるが、これは画像ＧＺを見て、グラフＧ１、Ｇ２の
うち少なくともどちらか一方において、トルク値又はス
ラスト値を示す点が線Ｌ１又は線Ｌ２に略到達する時と
なる。つまり、ドリル工具４０ａの交換時期は、画像Ｇ
Ｚを見ることにより、熟練を要さず誰にでも簡単かつ的
確に判定できる。このように本実施例による工具摩耗監
視装置１では、熟練者の経験等を必要とするのは、上述
した準備作業において入力設定する上限トルク値ＴＦｘ
及び上限スラスト値ＳＦｘを求めることだけであり、そ
の後の加工作業中には熟練者の監督が不要となる。従っ
て、同時に行える作業の規模が熟練者の数によって制約
されるようなことはなく、作業効率は容易に向上され好
都合である。

【００２７】ところで、工具摩耗監視装置１にはドリル
工具４０ａの切削負荷が所定の大きさになると警告を発
する警告機能を備えている。即ち、ワーク６０の加工を
開始する前に、トルク値警戒域到達判定部１９は、上限
トルク値メモリ部６にメモリされた上限トルク値ＴＦｘ
から、該上限トルク値ＴＦｘよりも所定の値Ａ１を減じ
て警告トルク値ＴＦｙを演算し、これを該トルク値警戒
域到達判定部１９に設けられた警告トルク値メモリ部１
９ａに格納保持する。また、スラスト値警戒域到達判定
部２０は、上限スラスト値メモリ部７にメモリされた上
限スラスト値ＳＦｘから、該上限スラスト値ＳＦｘより
も所定の値Ａ２を減じて警告スラスト値ＳＦｙを演算
し、これを該スラスト値警戒域到達判定部２０に設けら
れた警告スラスト値メモリ部２０ａに格納保持する。そ
して、上述したように負荷サンプリングプログラムＳＹ
Ｐを実行している間には、最大トルク値荷検出部１３で
検出された最大トルク値ＴＦｍａｘがトルク値警戒域到
達判定部１９にも逐次伝送され、最大スラスト値検出部
１５で検出された最大スラスト値ＳＦｍａｘがスラスト
値警戒域到達判定部２０にも逐次伝送されている。トル
ク値警戒域到達判定部１９では、最大トルク値検出部１
３から最大トルク値ＴＦｍａｘが伝送されてくると、こ
の最大トルク値ＴＦｍａｘと警告トルク値メモリ部１９
ａが保持している警告トルク値ＴＦｙとの大小を比較
し、最大トルク値ＴＦｍａｘが警告トルク値ＴＦｙ以上
である場合にのみ比較判定信号Ｓ３を警告制御部２５に
伝送する。また、スラスト値警戒域到達判定部２０で
は、最大スラスト値検出部１５から最大スラスト値ＳＦ
ｍａｘが伝送されてくると、この最大スラスト値ＳＦｍ
ａｘと警告スラスト値メモリ部２０ａが保持している警
告スラスト値ＳＦｙとの大小を比較し、最大スラスト値
ＳＦｍａｘが警告スラスト値ＳＦｙ以上である場合にの
み比較判定信号Ｓ４を警告制御部２５に伝送する。

【００２８】警告制御部２５は、上述した比較判定信号
Ｓ３、Ｓ４のうち少なくとも１つを受け取ると表示演算
部２２に警告信号を発し、これにより表示演算部２２は
ディスプレイ２１上に警告（図示しない文字など）を表
示させる（その他にも警告音等を発するようにしてもよ
い）。或いはそれと共に、警告制御部２５は図示しない
自動工具交換装置制御部に警告信号を発し、これにより
図示しない自動工具交換装置を駆動してドリル工具４０
ａを新しいものと交換するようにしてもよい。このよう
に現在切削を行っているドリル穴６５についての切削負
荷が、上限トルク値ＴＦｘ或いは上限スラスト値ＳＦｘ
である限界値に対して、その差が前記値Ａ１、Ａ２等の
値以下になる程度に近づいた際には、ディスプレイ２１
の文字等で警告するようになっているので、オペレータ
はドリル工具４０ａの交換時期が近づいていることを容
易に知ることができる。（なお、警告音を発するように
すると、ディスプレイ２１において画像ＧＺを表示させ
て目視確認を常に行っていなくても、警告音を聞いてか
ら画像ＧＺを表示させ、これを目視確認すればドリル工
具４０ａの交換時期を的確に判定することができるの
で、目視確認作業の時間を短くでき好都合である。ま
た、画像ＧＺによる目視確認を忘れていても、警告音に
よりオペレータに知らせることができるので、ドリル工
具４０ａの交換時期を逃してしまうようなことも防止で
き安全性が高い。）また、上述したように警告制御部２
５が図示しない自動工具交換装置制御部に警告信号を発
し、これにより図示しない自動工具交換装置を駆動して
ドリル工具４０ａを新しいものと交換するようにする
と、適切な工具交換時期に新しい工具への交換が自動的
に行われるので、工具の交換時期の判断がオペレータの
判断能力に依存されず、誰が行っても適切な時期での工
具交換が実現する。

【００２９】なお、表示演算部２２で画像ＧＺを作成す
る際には、図４に示すように、トルク値警戒域到達判定
部１９で保持している警告トルク値ＴＦｙをグラフＧ１
上に警戒線Ｌ１０として表示し、またスラスト値警戒域
到達判定部２０で保持している警告スラスト値ＳＦｙを
グラフＧ２上に警戒線Ｌ２０として表示してもよい。こ
れにより、ディスプレイ２１に表示された画像ＧＺを見
るオペレータは、グラフＧ１、Ｇ２で示すドリル工具４
０ａの切削負荷が警告トルク値ＴＦｙ或いは警告スラス
ト値ＳＦｙを越え、ドリル工具４０ａの交換時期が近づ
いていることを視覚的に簡単に認識することができる。

【００３０】なお上述した実施例では、ドリル工具４０
ａにより加工する複数のドリル穴についての工具切削負
荷（即ち最大トルク値ＴＦｍａｘ及び最大スラスト値Ｓ
Ｆｍａｘ）を各ドリル穴６５毎に順次検出し、これを記
憶格納し、表示出力するようにしたが、別の実施例とし
て、ドリル工具４０ａにより加工する複数のドリル穴に
ついての工具切削負荷を一定時間間隔で順次検出し、こ
れを記憶格納し、表示出力するようにしてもよい。

【００３１】また上述した実施例では、トルク値警戒域
到達判定部１９は、最大トルク値検出部１３からの最大
トルク値ＴＦｍａｘと警告トルク値ＴＦｙとの大小を比
較し、スラスト値警戒域到達判定部２０は、最大スラス
ト値検出部１５からの最大スラスト値ＳＦｍａｘと警告
スラスト値ＳＦｙとの大小を比較するようになっている
が、トルク値警戒域到達判定部１９は、トルク負荷検出
部１１からのトルク負荷ＴＦと警告トルク値ＴＦｙとの
大小を比較し、スラスト値警戒域到達判定部２０は、ス
ラスト負荷検出部１２からのスラスト負荷ＳＦと警告ス
ラスト値ＳＦｙとの大小を比較するようにしてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のうち第１の
発明は、ドリル工具４０ａ等のドリル工具を用いてワー
ク６０等のワークに対するドリル穴６５等のドリル穴の
加工を行なう工作機械１００等の工作機械において、前
記ドリル工具に作用する最大トルク値ＴＦｍａｘ、最大
スラスト値ＳＦｍａｘ等の工具切削負荷を該ドリル工具
により加工する複数のドリル穴について順次検出するト
ルク負荷検出部１１、スラスト負荷検出部１２、最大ト
ルク値検出部１３、最大スラスト値検出部１５等の工具
切削負荷検出部を有し、前記工具切削負荷検出部により
順次検出された複数のドリル穴についての工具切削負荷
を記憶格納するトルク値メモリ部９、スラスト値メモリ
部１０等の工具切削負荷メモリ部を設け、任意の上限ト
ルク値ＴＦｘ、上限スラスト値ＳＦｘ等の上限切削負荷
値を入力自在な上限トルク値入力キー２６ａ、上限スラ
スト値入力キー２６ｂ等の上限切削負荷値入力手段を設
け、前記上限切削負荷値入力手段により入力された上限
切削負荷値を記憶格納する上限トルク値メモリ部６、上
限スラスト値メモリ部７等の上限切削負荷値メモリ部を
設け、前記上限切削負荷値メモリ部に記憶格納された上
限切削負荷値を表示出力すると共に、前記工具切削負荷
メモリ部に記憶格納された複数のドリル穴についての工
具切削負荷を経時的に表示出力するディスプレイ２１、
表示演算部２２等の切削負荷情報表示出力部を設けて構
成される。従って本発明による工具摩耗監視装置を用い
ると、上限切削負荷値が表示出力され、複数のドリル穴
についての工具切削負荷が経時的に表示出力されるの
で、オペレータはこの表示出力内容を見ることにより、
複数のドリル穴を加工していくうちにドリル工具の工具
切削負荷がどのように増加してきているのか、即ちドリ
ル工具の摩耗がどのように進んでいるのかを認識するこ
とができる。特に、この表示内容からドリル工具の工具
切削負荷が上限切削負荷値に近づく状況を容易に認識で
きるので、ドリル工具の交換時期（例えば工具切削負荷
が上限切削負荷値に略一致する時）は、熟練を要さず誰
にでも簡単かつ的確に判定できる。このように本発明に
よる工具摩耗監視装置では、上限切削負荷値さえ与えら
れれば、加工作業中には熟練者の監督が不要となるの
で、同時に行える作業の規模が熟練者の数によって制約
されるようなことはなく、作業効率は容易に向上され好
都合である。また本発明による工具摩耗監視装置では、
上限切削負荷値入力手段を介して任意の上限切削負荷値
が入力自在である。これにより例えば、工具やワークの
材質などの加工条件の違いから、その時々の加工をどの
ような加工形態で行うかといったようなユーザ側の希望
を生かした極力適切な上限切削負荷値を臨機応変に入力
し設定できるので、様々な加工形態にきめ細かく対応
し、早すぎることなく、遅すぎることもない適切なドリ
ル工具の交換時期を的確に判定できるようになってい
る。

【００３３】また本発明のうち第２の発明は、第１の発
明による工具摩耗監視装置において、前記切削負荷情報
表示出力部は、前記工具切削負荷メモリ部に記憶格納さ
れた複数のドリル穴についての工具切削負荷及び、前記
上限切削負荷値メモリ部に記憶格納された上限切削負荷
値を、切削負荷の大きさを基準軸としたグラフＧ１、Ｇ
２等のグラフ上に配置する形で画像ＧＺ等の切削負荷情
報画像を作成する表示演算部２２等の画像作成部と、前
記画像作成部により作成された前記切削負荷情報画像を
表示出力するディスプレイ２１等の画像表示部からなる
ので、上限切削負荷値及び複数のドリル穴についての工
具切削負荷は、グラフを示す切削負荷情報画像として表
示出力されることから、第１の発明による効果に加え
て、これを見るオペレータは、ドリル工具の摩耗状況の
認識や、ドリル工具の交換時期の判定が視覚的、直感的
に容易に行えるので好都合である。

【００３４】また本発明のうち第３の発明は、第１の発
明による工具摩耗監視装置において、前記工作機械は、
前記ドリル工具を回転駆動する主軸モータ４１等の主軸
モータを有しており、前記工具切削負荷検出部は、前記
主軸モータの負荷電流値に基づいて工具切削負荷を検出
するので、第１の発明による効果に加えて、ドリル工具
を回転駆動する主軸モータから工具切削負荷を得ること
ができるので、ドリル工具の切削状態を正確に判断する
ことが可能となり好都合である。

【００３５】また本発明のうち第４の発明は、第１の発
明による工具摩耗監視装置において、前記工作機械は、
前記ドリル工具をワークに対して工具主軸方向に移動駆
動する送り軸モータ４５等の送り軸モータを有してお
り、前記工具切削負荷検出部は、前記送り軸モータの負
荷電流値に基づいて工具切削負荷を検出するので、第１
の発明による効果に加えて、送り軸を駆動する送り軸モ
ータから工具切削負荷を得ることができるので、ドリル
工具の切削状態を正確に判断することが可能となり好都
合である。

【００３６】また本発明のうち第５の発明は、第１の発
明による工具摩耗監視装置において、前記上限切削負荷
値に基づいて求められる警告トルク値ＴＦｙ、警告スラ
スト値ＳＦｙ等の切削負荷警戒値を記憶格納自在な警告
トルク値メモリ部１９ａ、警告スラスト値メモリ部２０
ａ等の切削負荷警戒値メモリ部を設け、前記工具切削負
荷検出部により検出された工具切削負荷と、前記切削負
荷警戒値メモリ部に記憶格納された切削負荷警戒値の大
小を比較判定し、比較判定信号Ｓ３、Ｓ４等の比較判定
信号を出力するトルク値警戒域到達判定部１９、スラス
ト値警戒域到達判定部２０等の切削負荷警戒域到達判定
部を設け、前記切削負荷警戒域到達判定部からの比較判
定信号に基づいて警告信号を発する警告制御部２５等の
警告手段を設けた。即ち、工具切削負荷が切削負荷警戒
値に到達すると警告信号が発せられるので、第１の発明
による効果に加えて、ドリル工具の交換時期が近づいて
いることが的確に知らされる。また、この警告信号によ
り、ドリル工具の交換時期の見逃しなどのミスを極力防
止でき安全性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による工具摩耗監視装置の一例
を備えた工作機械を示すブロック図である。

【図２】図２は、工具摩耗監視装置の負荷サンプリング
プログラムの内容を示すフローチャートである。

【図３】図３（ａ）は、トルク値メモリ部内を概念的に
示した図、図３（ｂ）は、スラスト値メモリ部内を概念
的に示した図である。

【図４】図４は、ディスプレイに表示された画像を示す
図である。

【符号の説明】

１……工具摩耗監視装置 ６……上限切削負荷値メモリ部（上限トルク値メモリ
部） ７……上限切削負荷値メモリ部（上限スラスト値メモリ
部） ９……工具切削負荷メモリ部（トルク値メモリ部） １０……工具切削負荷メモリ部（スラスト値メモリ部） １１……工具切削負荷検出部（トルク負荷検出部） １２……工具切削負荷検出部（スラスト負荷検出部） １３……工具切削負荷検出部（最大トルク値検出部） １５……工具切削負荷検出部（最大スラスト値検出部） １９……切削負荷警戒域到達判定部（トルク値警戒域到
達判定部） １９ａ……切削負荷警戒値メモリ部（警告トルク値メモ
リ部） ２０……切削負荷警戒域到達判定部（スラスト値警戒域
到達判定部） ２０ａ……切削負荷警戒値メモリ部（警告スラスト値メ
モリ部） ２１……切削負荷情報表示出力部、画像表示部（ディス
プレイ） ２５……警告手段（警告制御部） ２２……切削負荷情報表示出力部、画像作成部（表示演
算部） ２６ａ……上限切削負荷値入力手段（上限トルク値入力
キー） ２６ｂ……上限切削負荷値入力手段（上限スラスト値入
力キー） ４０ａ……ドリル工具 ４１……主軸モータ ４５……送り軸モータ ６０……ワーク ６５……ドリル穴 １００……工作機械 Ｇ１……グラフ Ｇ２……グラフ ＧＺ……切削負荷情報画像（画像） Ｓ３……比較判定信号 Ｓ４……比較判定信号 ＴＦｍａｘ……工具切削負荷（最大トルク値） ＳＦｍａｘ……工具切削負荷（最大スラスト値） ＴＦｘ……上限切削負荷値（上限トルク値） ＳＦｘ……上限切削負荷値（上限スラスト値） ＴＦｙ……切削負荷警戒値（警告トルク値） ＳＦｙ……切削負荷警戒値（警告スラスト値）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岡 義典 愛知県丹羽郡大口町大字小口字乗船１番地 ヤマザキマザック株式会社本社工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ドリル工具を用いてワークに対するドリル
   穴の加工を行なう工作機械において、 前記ドリル工具に作用する工具切削負荷を該ドリル工具
   により加工する複数のドリル穴について順次検出する工
   具切削負荷検出部を有し、 前記工具切削負荷検出部により順次検出された複数のド
   リル穴についての工具切削負荷を記憶格納する工具切削
   負荷メモリ部を設け、 任意の上限切削負荷値を入力自在な上限切削負荷値入力
   手段を設け、 前記上限切削負荷値入力手段により入力された上限切削
   負荷値を記憶格納する上限切削負荷値メモリ部を設け、 前記上限切削負荷値メモリ部に記憶格納された上限切削
   負荷値を表示出力すると共に、前記工具切削負荷メモリ
   部に記憶格納された複数のドリル穴についての工具切削
   負荷を経時的に表示出力する切削負荷情報表示出力部を
   設けて構成した工具摩耗監視装置。
2. 【請求項２】前記切削負荷情報表示出力部は、前記工具
   切削負荷メモリ部に記憶格納された複数のドリル穴につ
   いての工具切削負荷及び、前記上限切削負荷値メモリ部
   に記憶格納された上限切削負荷値を、切削負荷の大きさ
   を基準軸としたグラフ上に配置する形で切削負荷情報画
   像を作成する画像作成部と、前記画像作成部により作成
   された前記切削負荷情報画像を表示出力する画像表示部
   からなることを特徴とする請求項１記載の工具摩耗監視
   装置。
3. 【請求項３】前記工作機械は、前記ドリル工具を回転駆
   動する主軸モータを有しており、 前記工具切削負荷検出部は、前記主軸モータの負荷電流
   値に基づいて工具切削負荷を検出することを特徴とする
   請求項１記載の工具摩耗監視装置。
4. 【請求項４】前記工作機械は、前記ドリル工具をワーク
   に対して工具主軸方向に移動駆動する送り軸モータを有
   しており、 前記工具切削負荷検出部は、前記送り軸モータの負荷電
   流値に基づいて工具切削負荷を検出することを特徴とす
   る請求項１記載の工具摩耗監視装置。
5. 【請求項５】前記上限切削負荷値に基づいて求められる
   切削負荷警戒値を記憶格納自在な切削負荷警戒値メモリ
   部を設け、 前記工具切削負荷検出部により検出された工具切削負荷
   と、前記切削負荷警戒値メモリ部に記憶格納された切削
   負荷警戒値の大小を比較判定し、比較判定信号を出力す
   るを検出する切削負荷警戒域到達判定部を設け、 前記切削負荷警戒域到達判定部からの比較判定信号に基
   づいて警告を発する警告手段を設けたことを特徴とする
   請求項１記載の工具摩耗監視装置。