WO2022186321A1 - 加工システム、及び加工物の製造方法 - Google Patents

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WO2022186321A1
WO2022186321A1 PCT/JP2022/009058 JP2022009058W WO2022186321A1 WO 2022186321 A1 WO2022186321 A1 WO 2022186321A1 JP 2022009058 W JP2022009058 W JP 2022009058W WO 2022186321 A1 WO2022186321 A1 WO 2022186321A1
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value
workpiece
tool
parameter
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PCT/JP2022/009058
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政貴 運天
寛明 寺井
仙一 角
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住友電工焼結合金株式会社
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    • G05B19/4065—Monitoring tool breakage, life or condition
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/12—Adaptive control, i.e. adjusting itself to have a performance which is optimum according to a preassigned criterion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
    • B23Q17/0952—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining
    • B23Q17/0961—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining by measuring power, current or torque of a motor
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50205—On tool breakage stop machine

Definitions

  • the present disclosure relates to processing systems and methods of manufacturing workpieces.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-033931 dated March 03, 2021, and incorporates all the descriptions described in the Japanese application.
  • Patent Document 1 discloses machining sintered parts. Cutting tools and grinding tools are used for machining.
  • the processing system of the present disclosure includes: a tool for processing the workpiece; a motor that rotates the tool or the workpiece; a controller that controls the motor; and a measuring device that acquires the load current of the motor,
  • the controller changes the rotation speed of the motor when the Mahalanobis distance exceeds a threshold,
  • the Mahalanobis distance is a value obtained using parameters based on the load current obtained by the measuring device in a specific working range of the workpiece,
  • the parameters based on the load current include parameters obtained by Fourier transforming the load current and measured values of the load current.
  • the method of manufacturing a workpiece of the present disclosure includes: rotating the tool or workpiece with a motor and machining the workpiece with the tool while measuring the load current of the motor with a measuring instrument; In the step of processing, when the Mahalanobis distance exceeds a threshold value, changing the rotation speed of the motor,
  • the Mahalanobis distance is a value obtained using parameters based on the load current obtained by the measuring device in a specific working range of the workpiece,
  • the parameters based on the load current include parameters obtained by Fourier transforming the load current and measured values of the load current.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing the processing system of the embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a tool provided in the machining system of the embodiment and a workpiece machined by the tool.
  • FIG. 3 is a diagram showing a waveform graph of the load current of the motor acquired by the processing system of the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing a waveform graph of a Fourier spectrum obtained by Fourier transforming the load current of the motor acquired by the processing system of the embodiment.
  • FIG. 5 is a flow chart showing the processing procedure of the controller in the processing system of the embodiment.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a tool provided in the machining system of Modification 1 and a workpiece to be machined by the tool.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing a processing system of Modification 2. As shown in FIG.
  • Tools can be damaged in the process of machining a workpiece. If the tool is damaged, the next work piece cannot be processed as desired, and defective products are produced that have not been processed as desired by the tool.
  • One of the purposes of the present disclosure is to provide a processing system and a method of manufacturing a processed product that can suppress the production of defective products.
  • the processing system of the present disclosure and the manufacturing method of the processed product of the present disclosure can suppress the production of defective products.
  • a processing system includes a tool for processing the workpiece; a motor that rotates the tool or the workpiece; a controller that controls the motor; and a measuring device that acquires the load current of the motor,
  • the controller changes the rotation speed of the motor when the Mahalanobis distance exceeds a threshold,
  • the Mahalanobis distance is a value obtained using parameters based on the load current obtained by the measuring device in a specific working range of the workpiece,
  • the parameters based on the load current include parameters obtained by Fourier transforming the load current and measured values of the load current.
  • the above processing system can suppress the production of defective products that have not undergone the prescribed processing with the tools.
  • the above machining system can immediately change the rotation speed of the motor when the Mahalanobis distance exceeds the threshold.
  • the Mahalanobis distance is sometimes referred to as the MD value.
  • a case where the MD value exceeds the threshold means a case where a defective product is produced, as will be described later in detail.
  • the machining system can change the rotation speed of the motor immediately when a defective product is produced.
  • a parameter obtained by Fourier transforming the load current is an effective value of a Fourier-transformed value of the load current; A peak amplitude value in a Fourier spectrum obtained by Fourier transforming the load current; a centroid of the amplitude of the peak; and centroids of amplitudes of peaks in specific frequency ranges of the Fourier spectrum.
  • the above form can suppress the production of defective products.
  • the measured value of the load current is a maximum value of the load current; and an effective value of the load current.
  • the above form can suppress the production of defective products.
  • the number of parameters based on the load current is seven from the first parameter to the seventh parameter
  • the first to fifth parameters are parameters obtained by Fourier transforming the load current
  • the sixth parameter and the seventh parameter may be measurements of the load current.
  • the above form can suppress the production of defective products.
  • the first parameter is an effective value of a value obtained by Fourier transforming the load current;
  • the second parameter is a peak amplitude value in a Fourier spectrum obtained by Fourier transforming the load current, the third parameter is the centroid of the amplitude of the peak;
  • the fourth parameter is the center of gravity of the peak amplitude at 28 Hz or more and 30 Hz or less of the Fourier spectrum,
  • the fifth parameter is the center of gravity of the peak amplitude at 31 Hz or more and 33 Hz or less of the Fourier spectrum, the sixth parameter is the maximum value of the load current;
  • the seventh parameter may be the rms value of the load current.
  • the above form can suppress the production of defective products.
  • the specific machining range may be a range including locations where machining conditions by the tool change.
  • the machining system has a multi-axis lathe,
  • the tool may be a turning tool provided on the multi-spindle lathe.
  • the vibration caused by the machining of other workpieces propagates to the vibrometer as a disturbance. Therefore, it may not be possible to appropriately determine whether or not defective products are produced with the MD value based on vibration.
  • the load current of the motor associated with the machining of each work piece is acquired by a different measuring device. Furthermore, unlike vibrations, the load currents for each motor do not influence each other. Therefore, the machining system uses the MD value obtained using the first to seventh parameters based on the load current to determine whether or not defective products are produced. It is possible to appropriately determine the presence or absence of production of
  • the method for manufacturing a processed product of the present disclosure includes: rotating the tool or workpiece with a motor and machining the workpiece with the tool while measuring the load current of the motor with a measuring instrument; In the step of processing, when the Mahalanobis distance exceeds a threshold value, changing the rotation speed of the motor,
  • the Mahalanobis distance is a value obtained using parameters based on the load current obtained by the measuring device in a specific working range of the workpiece,
  • the parameters based on the load current include parameters obtained by Fourier transforming the load current and measured values of the load current.
  • the manufacturing method for the above processed products can suppress the production of defective products. This is because, in the above-described method for manufacturing a workpiece, the number of revolutions of the motor can be changed immediately when a defective product is produced, as in the above-described processing system.
  • FIG. A machining system 1 of the present embodiment includes a tool 2, a motor 3, a measuring device 4, and a controller 5, as shown in FIG.
  • a tool 2 processes a workpiece 10 .
  • Motor 3 rotates tool 2 or workpiece 10 .
  • a measuring device 4 acquires the load current of the motor 3 .
  • a controller 5 controls the motor 3 .
  • One of the features of the machining system 1 of this embodiment is that the controller 5 changes the rotation speed of the motor 3 when the MD value of the workpiece 10 currently being machined exceeds the threshold.
  • the processing system 1 of this embodiment processes a plurality of workpieces 10 in order. That is, the processing system 1 of this embodiment sequentially processes each of the plurality of workpieces 10 one by one.
  • a workpiece 10 is an object to be machined by the tool 2 .
  • the workpiece 10 in FIG. 1 is shown in simplified form.
  • the material, type, and shape of the workpiece 10 are not particularly limited and can be selected as appropriate.
  • the material of the workpiece 10 is typically metal, resin, or ceramics. Examples of metals are pure iron, ferrous alloys, or non-ferrous metals. An example of a non-ferrous metal is copper, copper alloys, aluminum, or aluminum alloys.
  • the type of the workpiece 10 is, for example, a compacted compact, a sintered compact, a melted material, or a resin compact.
  • the powder compact is obtained by pressure-molding the raw material powder.
  • a sintered compact is obtained by sintering a powder compact.
  • the molten material is obtained by solidifying raw material molten metal.
  • a resin molding is obtained by solidifying a melted resin.
  • the shape of the workpiece 10 may be, for example, a simple shape such as a single plate-like body or columnar body, or a complex shape such as a combination of a plurality of plate-like bodies and columnar bodies.
  • the work piece 10 of this embodiment is a metal sintered body.
  • the workpiece 10 of this embodiment has a recess 10a.
  • the recess 10a is composed of a wall surface 11, a bottom surface 12 and corners 13, as shown in FIG.
  • the corner portion 13 connects the wall surface 11 and the bottom surface 12 .
  • the wall surface 11 and the bottom surface 12 inside the recess 10a are finished by the tool 2 .
  • the inside of the concave portion 10a may be roughly machined.
  • a tool 2 processes a workpiece 10 .
  • the type of tool 2 can be appropriately selected according to the type of machining.
  • the types of processing are, for example, turning and milling.
  • the type of tool 2 is a turning tool.
  • a turning tool is, for example, a bit.
  • the type of tool 2 is a rotary tool.
  • Rotary tools are, for example, drills, reamers, taps, end mills, side cutters, T-slot cutters, hob cutters.
  • the tool 2 is attached to the machine tool.
  • the machine tool is, for example, a multi-spindle lathe in the case of turning.
  • a multi-spindle lathe is, for example, a parallel twin-spindle lathe or an opposed twin-spindle lathe.
  • the machine tool is, for example, a machining center.
  • the machine tool may be a multitasking machine capable of both turning and milling.
  • a known multi-spindle lathe and machining center can be used as the multi-spindle lathe and machining center.
  • the machine tool of this embodiment is a parallel two-axis lathe, as shown in FIG.
  • a parallel twin-spindle lathe is a lathe in which a first spindle 101 and a second spindle 102 are parallel.
  • a parallel twin-axis lathe includes a first spindle 101 and a second spindle 102, a first chuck 111 and a second chuck 112, a first tool post and a second tool post, and a transfer device. Prepare. Illustrations of the first and second tool posts and the transfer device are omitted.
  • a first chuck 111 is attached to the tip of the first spindle 101 .
  • a second chuck 112 is attached to the tip of the second spindle 102 .
  • a first chuck 111 and a second chuck 112 hold the workpiece 10 .
  • a first tool 21 is attached to the first tool rest.
  • a second tool 22 is attached to the second tool rest.
  • a first tool 21 processes the workpiece 10 held by the first chuck 111 .
  • a second tool 22 processes the workpiece 10 held by the second chuck 112 .
  • the first tool 21 and the second tool 22 can be appropriately selected according to the type of machining as described above.
  • the first tool 21 and the second tool 22 may be the same or different. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the first tool 21 and the second tool 22 are the same indexable cutting tools.
  • the first tool 21 and the second tool 22 perform finish machining on corresponding ranges of different workpieces 10 under the same machining conditions.
  • the first and second spindles 101 and 102, the first and second chucks 111 and 112, and the first and second tool posts have the same configuration. The following description will be made on the first spindle 101, the first chuck 111, and the first tool post as representatives.
  • the first spindle 101 is rotated by a first motor 31, which will be described later.
  • the rotation of the first spindle 101 causes the workpiece 10 held by the first chuck 111 to rotate.
  • the first main shaft 101 advances and retreats as indicated by vertical arrows in FIG. 1 by a drive mechanism (not shown).
  • the first spindle 101 may also move horizontally as indicated by the left-right arrows in FIG.
  • the first tool rest advances and retreats as indicated by vertical arrows in FIG. 1 by a drive mechanism (not shown).
  • the first tool rest may also be moved horizontally as indicated by the left-right arrows in FIG.
  • Advancing means bringing the workpiece 10 and the tool 2 closer together.
  • Treatmenting means moving the workpiece 10 and the tool 2 away.
  • Horizontal movement refers to movement in a direction perpendicular to the forward and backward directions.
  • the transfer device transfers the workpiece 10 from the outside of the parallel two-axis lathe to each of the first chuck 111 and the second chuck 112, and transfers the work piece 10 from each of the first chuck 111 and the second chuck 112 to the parallel two-axis lathe. transfer to the outside of the lathe.
  • the number of transfer machines may be plural. The number of transfers may be, for example, two, a first transfer and a second transfer.
  • the first transfer device transfers the workpiece 10 from the outside of the parallel two-axis lathe to the first chuck 111 and from the first chuck 111 to the outside of the parallel two-axis lathe.
  • the second transfer device transfers the workpiece 10 from outside the parallel twin-axis lathe to the second chuck 112 and from the second chuck 112 to the outside of the parallel twin axis lathe.
  • the flow of machining the workpiece 10 by the first tool 21 is as follows.
  • the work piece 10 is transferred from the outside of the parallel twin-axis lathe to the first chuck 111 and held by a transfer device.
  • the first spindle 101 is rotated by the motor 3 .
  • This rotation causes the workpiece 10 held by the first chuck 111 to rotate.
  • the rotating workpiece 10 and the first tool 21 approach each other, and the recess 10a of the workpiece 10 is machined by the first tool 21 .
  • the workpiece 10 machined by the first tool 21 is removed from the first chuck 111 by the transporter.
  • the removed work piece 10 is transferred to the outside of the parallel twin-axis lathe by a transfer device.
  • the flow of machining the workpiece 10 by the second tool 22 is the same as the flow of machining the workpiece 10 by the first tool 21 described above. Machining of the workpiece 10 held by the first chuck 111 and machining of the workpiece 10 held by the second chuck 112 are performed substantially simultaneously. The machining of the workpiece 10 by the first tool 21 and the machining of the workpiece 10 by the second tool 22 are each repeated. Therefore, a plurality of workpieces 10 are sequentially processed by each of the first tool 21 and the second tool 22 .
  • Motor 3 is a spindle motor that rotates workpiece 10 or tool 2 .
  • the motor 3 rotates the workpiece 10 via the chuck 110 by rotating the spindle 100 as described above.
  • the number of motors 3 is two, a first motor 31 and a second motor 32 .
  • the first motor 31 rotates the first spindle 101 .
  • a second motor 32 rotates the second main shaft 102 .
  • a two-dot chain line connecting the first motor 31 and the first main shaft 101 and a two-dot chain line connecting the second motor 32 and the second main shaft 102 are the main shafts 100 rotated by the motors 3.
  • the rotation axis of is shown virtually.
  • the workpiece 10 rotates around this rotation axis.
  • the motor 3 rotates the tool 2 in milling.
  • a measuring device 4 acquires the load current of the motor 3 .
  • the measuring device 4 is, for example, a current sensor.
  • the number of measuring instruments 4 is two, a first measuring instrument 41 and a second measuring instrument 42 .
  • a first measuring device 41 acquires the load current of the first motor 31 .
  • a second measuring device 42 acquires the load current of the second motor 32 . That is, the load currents measured by the first measuring device 41 and the second measuring device 42 are independent of each other.
  • a controller 5 controls the motor 3 .
  • a controller 5 changes the rotation speed of the motor 3 .
  • the rotation speed of the motor 3 is set to a rotation speed according to the machining conditions prior to machining the workpiece 10 .
  • the rotation speed of the motor 3 is typically changed based on whether the MD value of the workpiece 10 currently being machined exceeds a threshold value. The MD value of the workpiece 10 currently being processed will be described later.
  • the controller 5 controls the first motor 31 and the second motor 32 individually.
  • the first tool 21 and the second tool 22 perform finish machining on corresponding ranges of different workpieces 10 under the same machining conditions.
  • the control of the first motor 31 by the controller 5 and the control of the second motor 32 by the controller 5 have the same basic control procedure. Therefore, the following description will be made for the case where the controller 5 controls the first motor 31 as a representative.
  • the controller 5 further controls the drive mechanism of the first spindle 101, the drive mechanism of the second spindle 102, the drive mechanism of the first tool post, the drive mechanism of the second tool post, and the transfer device. controls the behavior of
  • the controller 5 is typically composed of a computer.
  • a computer for example, includes a processor and memory.
  • the memory stores a program for causing the processor to execute a control procedure, which will be described later.
  • the processor reads and executes programs stored in memory.
  • the program includes program code relating to the process of determining whether or not the computation result of the computation unit 52 satisfies the threshold value, and the process of changing the rotation speed of the motor 3 based on the determination.
  • the controller 5 has a storage section 51 and a calculation section 52 .
  • the storage unit 51 stores the threshold.
  • the threshold is, for example, a value preset as follows.
  • a work piece 10 is processed with an undamaged normal tool 2 to produce a plurality of non-defective products.
  • the number of non-defective products may be, for example, 500 or more, further 650 or more, particularly 800 or more, depending on the type of processed product.
  • the load current of the motor 3 is acquired at the time of manufacturing each non-defective product.
  • the specific machining range is a predetermined range that is continuously machined by the first tool 21 in the workpiece 10 .
  • the reason why the blade portion of the tool 2 acts on both the wall surface 11 and the bottom surface 12 at the same time is that the corner portion 13 formed by the wall surface 11 and the bottom surface 12 is processed.
  • the specific processing range may be a range forming the wall surface 11, a range forming the bottom surface 12, a range forming the corner portion 13, or the like.
  • the specific machining range may be a range that includes a location where the machining conditions for the first tool 21 change.
  • the machining conditions for the tool 2 are, for example, the feed amount of the blade portion of the first tool 21, the depth of cut, the number of revolutions of the first tool 21 or the workpiece 10, the feed direction, and the machining time.
  • the specific machining range is the range forming the corner portion 13 .
  • the range forming the corner 13 is a range including the corner 13 and the vicinity of the corner 13 . Nearby includes both the wall surface 11 and the bottom surface 12 .
  • FIG. 3 shows a graph showing the waveform of the load current of the motor 3 obtained by the measuring device 4 when the wall surface 11, the corner portion 13, and the bottom surface 12 are machined in order.
  • the horizontal axis of this graph indicates time, and the vertical axis indicates load current.
  • a thick arrow indicating the region where the wall surface 11 is processed and a thick arrow indicating the region where the bottom surface 12 is processed are attached along the horizontal axis.
  • Parameters based on the load current include parameters obtained by Fourier transforming the load current and measured values of the load current. Parameters obtained by Fourier transforming the load current can be appropriately selected according to, for example, the type of machining and machining conditions. If the parameter obtained by Fourier transforming the load current is, for example, a parameter focused on a certain frequency band of the Fourier spectrum, the frequency band can be appropriately selected according to the rotation speed of the motor 3 .
  • the parameters obtained by Fourier transforming the load current are, for example, the effective value of the value obtained by Fourier transforming the load current, the amplitude value of the peak in the Fourier spectrum obtained by Fourier transforming the load current, the center of gravity of the amplitude of the peak, and centroids of amplitudes of peaks in specific frequency ranges of the Fourier spectrum.
  • the rms value of the Fourier transformed value is the root mean square of the Fourier transformed value.
  • the peak of the Fourier spectrum refers to the entire mountain-shaped curve including the maximum amplitude value.
  • the peak amplitude value in the Fourier spectrum is the maximum amplitude value in the curve.
  • the centroid of the peak amplitude in the Fourier spectrum is the amplitude value of the centroid of the lower portion of the curve.
  • the centroid of the peak amplitude in a particular frequency range is the amplitude value of the centroid of the lower portion of the curve in the particular frequency range.
  • FIG. 4 A graph showing the waveform of the Fourier spectrum obtained by Fourier transforming the load current is shown in FIG.
  • the Fourier spectrum graph in FIG. 4 is a graph obtained by Fourier transforming the load current in FIG.
  • the horizontal axis of the graph in FIG. 4 indicates frequency, and the vertical axis indicates amplitude.
  • the peak in the graph of FIG. 4 means the entire mountain-shaped curve in the range from the inflection point x1 to the inflection point x2.
  • the amplitude value of the peak is the amplitude value y1 which is the maximum value of the amplitude values in the range from the inflection point x1 to the inflection point x2.
  • the center of gravity of the peak amplitude is the amplitude value g1 of the center of gravity of the lower part of the curve in the range from the inflection point x1 to the inflection point x2. That is, the center of gravity of the amplitude of the peak is the horizontal axis, the straight line along the vertical axis from the inflection point x1, the straight line from the inflection point x2 along the vertical axis, and the curve in the range from the inflection point x1 to the inflection point x2. is the amplitude value g1 of the center of gravity of the area enclosed by .
  • the center of gravity of the amplitude of the peak is the horizontal axis, the straight line along the vertical axis from the inflection point x1, the straight line from the inflection point x2 along the vertical axis, and the curve in the range from the inflection point x1 to the inflection point x2.
  • the center of gravity of the peak amplitude in the specific frequency range of x3 to x4 is the amplitude value g2 of the center of gravity of the lower part of the curve in the range of x3 to x4. That is, the center of gravity of the amplitude of the peak in the range of x3 to x4 is the horizontal axis, the straight line along the vertical axis from the inflection point x1, the straight line from the inflection point x2 along the vertical axis, and the range of x3 to x4. is the amplitude g2 of the center of gravity of the area enclosed by the curve.
  • the measured value of the load current includes, for example, the maximum value of the load current and the effective value of the load current.
  • the maximum load current is the maximum absolute value of the load current.
  • the effective value of the load current is the value obtained by dividing the maximum value by the square root of two. In FIG. 3, the maximum value of the load current is the current value a1. In FIG. 3, the effective value of the load current is the current value a2.
  • the number of parameters can be appropriately selected according to the level of detection accuracy, specifically the probability of the chi-square distribution described later.
  • the number of parameters is seven from the first parameter to the seventh parameter.
  • the first to fifth parameters are parameters obtained by Fourier transforming the load current.
  • the sixth and seventh parameters are measurements of load current.
  • the first parameter is the effective value of the value obtained by Fourier transforming the load current.
  • the second parameter is the peak amplitude in the Fourier spectrum obtained by Fourier transforming the load current.
  • the third parameter is the centroid of the amplitude of the peaks in the Fourier spectrum.
  • the fourth parameter is the centroid of the amplitude of the peaks in the Fourier spectrum above 28 Hz and below 30 Hz.
  • the fifth parameter is the centroid of the amplitude of the peaks in the Fourier spectrum above 31 Hz and below 33 Hz.
  • the sixth parameter is the maximum load current.
  • the seventh parameter is the rms value of the load current.
  • Fast Fourier transform can be used for the Fourier transform.
  • the Fast Fourier Transform is an algorithm that computes the Discrete Fourier Transform at high speed. That is, the fast Fourier transform requires a short computation time.
  • the probability of the chi-square distribution can be appropriately selected according to, for example, the number of processed products produced per month. This probability is, for example, greater than ⁇ 1 ⁇ (1/N) ⁇ when the number of workpieces produced per month is N. The probability is, for example, ⁇ 1-(1/1.5N) ⁇ or more, furthermore ⁇ 1-(1/2N) ⁇ or more, particularly ⁇ 1-(1/2.5N) ⁇ or more.
  • This probability is, for example, ⁇ 1 ⁇ (1/1000000) ⁇ , ie, 0.999999.
  • the degree of freedom of the chi-square distribution is assumed to be "n-1". n is the number of parameters. Since the number of parameters in this embodiment is seven, there are six degrees of freedom. If the probability is 0.999999 and the degrees of freedom are 6, then the square root of the chi-square distribution is 6.2. This value is a value rounded to the second decimal place. The value of the square root of the obtained chi-square distribution is used as the threshold. In this case, statistically, 99.9999% of the MD values of non-defective products are below the threshold. That is, if the MD value exceeds the threshold, it is known that the workpiece having that MD value is defective.
  • the computing unit 52 computes the MD value of the workpiece 10 currently being processed.
  • This MD value is a value obtained using parameters based on the load current obtained by the first measuring device 41 during machining of a specific machining range on the workpiece 10 currently being machined. Specific working ranges are described above.
  • the load current acquired by the first measuring device 41 undergoes a unique change at a location where the machining conditions for the first tool 21 change. By focusing on the peculiar change, it is easy to determine whether the MD value exceeds the threshold.
  • the parameters based on load current are the same parameters used in setting the thresholds described above. That is, the parameters based on the load current include the parameters obtained by Fourier transforming the load current and the measured value of the load current.
  • the MD value is a value obtained using the first to seventh parameters described above.
  • a fast Fourier transform can be used as the Fourier transform for calculating the MD value.
  • the Fast Fourier Transform has a short computation time. Therefore, during machining of the workpiece 10, it can be determined almost in real time whether a good product or a defective product will be produced.
  • a calculation result may be stored in the storage unit 51 .
  • the controller 5 sets the rotation speed of the first motor 31 to zero.
  • the rotation speed of the first motor 31 becomes zero, rotation of the workpiece 10 stops in this embodiment. If the calculated MD value is above the threshold, a defective product is being produced. That is, the workpiece 10 is machined with the damaged first tool 21 . Rotation of the workpiece 10 is stopped by the controller 5 setting the rotation speed of the first motor 31 to zero. Therefore, the workpiece 10 cannot be machined with the damaged first tool 21 after rotation has been stopped. Therefore, it is possible to prevent the continued production of defective products that have not undergone the prescribed processing.
  • the controller 5 does not change the rotation speed of the first motor 31 when the calculated MD value is equal to or less than the threshold. In that case, the next workpiece 10 is machined by the first tool 21 that machined the immediately preceding workpiece 10 while the first motor 31 is rotating at the same number of revolutions as the immediately preceding workpiece 10. .
  • the work piece 10 is rotated by the motor 3 and the work piece 10 is machined by the first tool 21 .
  • step S1 the first measuring device 41 acquires the load current of the first motor 31.
  • step S2 the calculation unit 52 calculates the MD value of the workpiece 10 currently being processed.
  • This MD value is obtained using the first to seventh parameters based on the obtained load current.
  • a load current obtained during machining of a specific machining range of the workpiece 10 currently being machined is used.
  • the specific machining range is a range that includes a portion where the machining conditions for the tool 2 change, that is, a range that constitutes the corner portion 13 .
  • step S3 it is determined whether or not the calculated MD value exceeds the threshold.
  • the Fourier transform used when calculating the MD value is the fast Fourier transform.
  • step S3 satisfies the threshold value exceeding
  • the controller 5 sets the rotation speed of the first motor 31 to zero in step S4. Then the control ends.
  • the case where step S3 satisfies the above threshold means the case where a defective product is produced. That is, the case where the threshold value is exceeded means the case where the workpiece 10 is machined by the damaged first tool 21 .
  • step S3 the controller 5 does not change the rotation speed of the first motor 31. If the determination in step S3 is negative, it means that a non-defective product has been produced. That is, it refers to the case where the work piece 10 is machined by the normal first tool 21 that is not damaged. Therefore, the next workpiece is machined by the first tool 21 that machined the immediately preceding workpiece 10 at the same rotational speed of the first motor 31 as that of the immediately preceding workpiece 10 . Then, machining of the next workpiece 10 and steps S1 to S3 are repeated until it is determined that the MD value exceeds the threshold value.
  • the machining system 1 of the present embodiment uses the MD value calculated using the first to seventh parameters based on the load current of the motor 3 to determine whether or not defective products are produced. Even if it is a lathe, it is possible to appropriately determine whether or not defective products are produced.
  • a method for manufacturing a workpiece according to an embodiment sequentially processes a plurality of workpieces with a tool.
  • the processing in this embodiment is finishing processing.
  • the machining may be rough machining. The processing steps will be described in detail below.
  • the machining process is performed while measuring the load current of the motor that rotates the tool or workpiece with a measuring instrument.
  • the rotation speed of the motor is changed.
  • the number of rotations of the motor is set to zero.
  • the MD value is obtained using the first to seventh parameters based on the load current obtained by the measuring device while machining a specific machining range on the workpiece currently being machined.
  • the damaged tool is replaced with a new one. After a new tool is replaced, machining of the next workpiece is repeated until the MD value exceeds the threshold.
  • the rotation speed of the motor is not changed. In that case, the next workpiece is machined with the tool that machined the previous workpiece, at the same rotational speed as the previous workpiece. Then, machining of the next workpiece is repeated until the MD value exceeds the threshold value.
  • the method for manufacturing a workpiece according to the present embodiment can immediately reduce the number of rotations of the motor to zero when the MD value exceeds the threshold value, that is, when a defective product is produced. The production of non-defective products can be suppressed.
  • the processing system of Modification 1 differs from the processing system 1 of the above-described embodiment in that the type of processing is milling.
  • Other configurations are the same as those of the processing system 1 of the embodiment. The following description will focus on the differences. Explanations are omitted for similar configurations. This point is the same for modification 2, which will be described later.
  • Milling is, for example, milling.
  • the first tool 21 is rotated by a first motor (not shown).
  • the first tool 21 in this example is an end mill.
  • the first tool 21 is moved forward, backward, and horizontally by the drive mechanism as indicated by vertical and horizontal arrows in FIG.
  • the rotation of the first motor may be stopped when the MD value based on the load current of the first motor that rotates the first tool 21 exceeds the threshold value.
  • machining system 1 of Modification 2 differs from the machining system 1 of the above-described embodiment in that the machine tool is an opposed two-spindle lathe.
  • An opposed two-spindle lathe is a lathe in which the first spindle 101 and the second spindle 102 face each other.
  • the rotation axis of the first spindle 101 and the rotation axis of the second spindle 102 are offset from each other.
  • the first tool 21 and the second tool 22 finish identically to different areas of the workpiece 10 .
  • the transfer device transfers the workpiece 10 from outside the opposed twin-spindle lathe to the first chuck 111, from the first chuck 111 to the second chuck 112, and from the second chuck 112. to the outside of the opposing two-spindle lathe.
  • the processing flow of the workpiece 10 is as follows.
  • the work piece 10 is transferred from the outside of the opposing twin-spindle lathe to the first chuck 111 and held by the transfer device.
  • the first spindle 101 is rotated by the motor 3 .
  • This rotation causes the workpiece 10 held by the first chuck 111 to rotate.
  • the rotating workpiece 10 and the first tool 21 approach each other, and the first recess 10b of the workpiece 10 is machined by the first tool 21 .
  • the first recess 10b is the same as the recess 10a described in the first embodiment.
  • the work piece 10 machined by the first tool 21 is removed from the first chuck 111 by the transporter.
  • the removed work piece 10 is transferred to and held by the second chuck 112 by the transfer device.
  • the second recess 10c of the workpiece 10 held by the second chuck 112 is processed by the second tool 22 in the same manner as the processing of the first recess 10b of the workpiece 10 described above.
  • the second recess 10c is a recess in the workpiece 10 opposite the first recess 10b.
  • the second recess 10c is the same as the first recess 10b.
  • the work piece 10 machined by the second tool 22 is removed from the second chuck 112 by the transfer device and transferred to the outside of the opposed two-spindle lathe.
  • the next work piece 10 is transferred by the transfer device to the first chuck. It is transferred to and held by one chuck 111 . Machining of the workpiece 10 held by the first chuck 111 and machining of the workpiece 10 held by the second chuck 112 are performed substantially simultaneously. By repeating these steps, a plurality of workpieces 10 are sequentially processed.
  • the rotation of the first motor 31 may be stopped when the MD value based on the load current of the first motor 31 that rotates the first tool 21 exceeds the threshold value.
  • a threshold was obtained as follows. Workpieces were machined with normal, undamaged tools to produce multiple good products. Here, the number of non-defective products is 800 or more and less than 850.
  • the load current of the motor was obtained with a measuring instrument while machining a specific machining area of each workpiece.
  • the specific processing range is the range that constitutes the corners described above. In creating the unit space, 31 parameters based on the load current were selected.
  • the first parameter is the effective value of the fast Fourier transform of the load current.
  • the second parameter is the peak amplitude value in the Fourier spectrum obtained by fast Fourier transforming the load current.
  • a third parameter is the crest factor in the Fourier spectrum. The crest factor is the ratio between the amplitude value of the peak and the effective value (amplitude value of the peak/effective value).
  • the fourth parameter is the centroid of the amplitude of the peaks in the Fourier spectrum.
  • the fifth parameter is the centroid of the amplitude of the peaks in the Fourier spectrum above 10 Hz and below 15 Hz.
  • the sixth parameter is the centroid of the amplitude of the peaks in the Fourier spectrum above 15 Hz and below 20 Hz.
  • the seventh parameter is the centroid of the amplitude of the peaks in the Fourier spectrum above 22 Hz and below 24 Hz.
  • the eighth parameter is the centroid of the amplitude of the peaks in the Fourier spectrum above 25 Hz and below 27 Hz.
  • the ninth parameter is the centroid of the amplitude of the peaks in the Fourier spectrum above 28 Hz and below 30 Hz.
  • the tenth parameter is the centroid of the amplitude of the peak in the Fourier spectrum above 31 Hz and below 33 Hz.
  • the eleventh parameter is the centroid of the amplitude of the peak in the Fourier spectrum above 34 Hz and below 36 Hz.
  • the twelfth parameter is the centroid of the amplitude of the peaks in the Fourier spectrum above 37 Hz and below 39 Hz.
  • the thirteenth parameter is the centroid of the amplitude of the peaks in the Fourier spectrum above 40 Hz and below 42 Hz.
  • the fourteenth parameter is the centroid of the amplitude of the peak in the Fourier spectrum above 79 Hz and below 93 Hz.
  • the fifteenth parameter is the maximum value of the load current.
  • the sixteenth parameter is the minimum value of the load current.
  • the seventeenth parameter is the effective value of the load current.
  • the eighteenth parameter is the skewness of the load current. Skewness is an index indicating the left-right symmetry of the histogram of the load current, and is a value indicating how much the histogram of the load current is biased with respect to the normal distribution.
  • the nineteenth parameter is the kurtosis of the load current.
  • the kurtosis is an index indicating the degree of sharpness of the peaks and the degree of spread of the tails of the load current histogram, and is a value indicating how sharp the histogram of the load current is with respect to the normal distribution.
  • the twentieth parameter is the abundance 1 of the load current.
  • the twenty-first parameter is the abundance 2 of the load current.
  • the twenty-second parameter is the abundance 3 of the load current.
  • the twenty-third parameter is the abundance 4 of the load current.
  • the twenty-fourth parameter is the abundance 5 of the load current.
  • the twenty-fifth parameter is the abundance 6 of the load current.
  • the twenty-sixth parameter is the variation 1 of the load current.
  • the twenty-seventh parameter is the variation 2 of the load current.
  • the twenty-eighth parameter is the variation 3 of the load current.
  • the twenty-ninth parameter is the variation 4 of the load current.
  • the thirtieth parameter is the variation 5 of the load current.
  • the thirty-first parameter is the variation 6 of the load current.
  • the amount of existence mentioned above is the number of data points in which the load current exceeds a certain value during the time when a specific machining range is being processed.
  • the load current changes like 7.2A, 7.4A, 7.6A, 7.4A, 7.2A, and a certain value is 7.5A
  • the number of data points is one.
  • the number of data points is the total number of data per workpiece.
  • FIG. 3 it is assumed that the time during which a specific machining range is machined is the time from the left end to the right end of the graph.
  • the current value a3 there are 15 data points.
  • the number of data points is four.
  • the abundance 1 is the number of data points where the load current exceeds 7.5A.
  • the abundance 2 is the number of data points where the load current exceeds 8A.
  • the abundance 3 is the number of data points where the load current exceeds 8.5A.
  • the abundance 4 is the number of data points where the load current exceeds 9.0A.
  • the existence amount 5 is the number of data points at which the load current exceeded 9.5A.
  • the abundance 6 is the number of workpieces whose load current exceeds 10A. That is, the abundance 1 includes the abundance 2 to the abundance 6 . Similarly, the abundance 2 includes the abundance 3 to the abundance 6 . The abundance 3 includes the abundance 4 to the abundance 6 .
  • the abundance 5 includes the abundance 6 .
  • the amount of change is the number of times the load current crosses over a certain value during the time when a specific machining range is being processed. For example, the number of times the load current changes from less than 7.5 A to more than 7.5 A and the number of times the load current changes from more than 7.5 A to less than 7.5 A are each counted as one time. That is, as described above, the load current changes like 7.2A, 7.4A, 7.6A, 7.4A, 7.2A, and the number of data points where the load current exceeds 7.5A is 1 point. In this case, the number of crossing over the load current of 7.5A is two. For example, in FIG.
  • the time during which a specific machining range is machined is the time from the left end to the right end of the graph.
  • the number of crossings is 30 times.
  • the number of crossings is eight.
  • the amount of change 1 is the number of times the load current straddles 7.5A.
  • the amount of change 2 is the number of times the load current straddles 8A.
  • the amount of change 3 is the number of times the load current straddles 8.5A.
  • the amount of change 4 is the number of times the load current straddles 9A.
  • the amount of change 5 is the number of times the load current straddles 9.5A.
  • the amount of change 6 is the number of times the load current straddles 10A.
  • a unit space in the MT method was created using 31 parameters. Using the created unit space, the MD value of each non-defective product was determined. Then, the square root of the chi-square distribution of the MD values of non-defective products was obtained. The probability of chi-square distribution was set to 0.999999. The chi-square distribution has 30 degrees of freedom. The square root of the chi-square distribution obtained from this probability and degrees of freedom was 9.1. This value is a value rounded to the second decimal place. This value was used as the threshold.
  • 850 or more and less than 900 workpieces were sequentially processed with one tool to produce the workpieces. These workpieces include good and bad products.
  • the MD value of each workpiece was determined. The workpieces were divided into those whose MD values were below the threshold and those whose MD values were above the threshold. As a result, defective products were found among the processed products whose MD values were below the threshold. Moreover, good products were found among the workpieces with MD values exceeding the threshold.
  • the 14 parameters are the first parameter, the second parameter, the fourth parameter, the fifth parameter, the seventh parameter, the ninth parameter, the tenth parameter, the The fifteenth parameter, the seventeenth parameter above, the twentieth parameter above, the twenty-first parameter above, the twenty-second parameter above, the twenty-fifth parameter above, and the thirtieth parameter above is.
  • 14 parameters were used to create a unit space, set a threshold, and stratify the workpiece based on the threshold.
  • the probability of chi-square distribution was set to 0.999999.
  • the chi-square distribution has 13 degrees of freedom.
  • the square root of the chi-square distribution obtained from this probability and degrees of freedom was 7.3. This value is a value rounded to the second decimal place. This value was used as the threshold. Even if stratification was performed based on this threshold value, good products and defective products could not be accurately stratified by the threshold values, as in the case of using 31 parameters.
  • the number of parameters was set to seven.
  • the seven parameters are the first parameter, the second parameter, the fourth parameter, the ninth parameter, the tenth parameter, the fifteenth parameter, and the seventeenth parameter. and Using seven parameters, a unit space was created, a threshold was set, and the workpiece was stratified based on the threshold.
  • the probability of chi-square distribution was set to 0.999999.
  • the chi-square distribution has six degrees of freedom.
  • the square root of the chi-square distribution obtained from this probability and degree of freedom was 6.2. This value is a value rounded to the second decimal place. This value was used as the threshold.

Landscapes

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Abstract

ワークピースを加工する工具と、前記工具又は前記ワークピースを回転させるモータと、前記モータを制御する制御器と、前記モータの負荷電流を取得する測定器とを備え、前記制御器は、マハラノビスの距離が閾値超である場合、前記モータの回転数を変え、前記マハラノビスの距離は、前記ワークピースにおける特定の加工範囲にて前記測定器で取得された前記負荷電流に基づくパラメータを用いて求められた値であり、前記負荷電流に基づくパラメータは、前記負荷電流をフーリエ変換して得られたパラメータと前記負荷電流の測定値とを含む、加工システム。

Description

加工システム、及び加工物の製造方法
　本開示は、加工システム、及び加工物の製造方法に関する。
　本出願は、２０２１年０３月０３日付の日本国出願の特願２０２１－０３３９３１に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　特許文献１は、焼結部品を機械加工することを開示している。機械加工には、切削工具や研削工具が用いられている。
特開２００６－３３６０７８号公報
　本開示の加工システムは、
　ワークピースを加工する工具と、
　前記工具又は前記ワークピースを回転させるモータと、
　前記モータを制御する制御器と、
　前記モータの負荷電流を取得する測定器とを備え、
　前記制御器は、マハラノビスの距離が閾値超である場合、前記モータの回転数を変え、
　前記マハラノビスの距離は、前記ワークピースにおける特定の加工範囲にて前記測定器で取得された前記負荷電流に基づくパラメータを用いて求められた値であり、
　前記負荷電流に基づくパラメータは、前記負荷電流をフーリエ変換して得られたパラメータと前記負荷電流の測定値とを含む。
　本開示の加工物の製造方法は、
　工具又はワークピースをモータで回転させ、かつ前記モータの負荷電流を測定器で測定しながら、前記工具で前記ワークピースを加工する工程を備え、
　前記加工する工程は、マハラノビスの距離が閾値超である場合、前記モータの回転数を変え、
　前記マハラノビスの距離は、前記ワークピースにおける特定の加工範囲にて前記測定器で取得された前記負荷電流に基づくパラメータを用いて求められた値であり、
　前記負荷電流に基づくパラメータは、前記負荷電流をフーリエ変換して得られたパラメータと前記負荷電流の測定値とを含む。
図１は、実施形態の加工システムを示す説明図である。 図２は、実施形態の加工システムに備わる工具と工具で加工されるワークピースを示す説明図である。 図３は、実施形態の加工システムによって取得したモータの負荷電流の波形のグラフを示す図である。 図４は、実施形態の加工システムによって取得したモータの負荷電流をフーリエ変換したフーリエスペクトルの波形のグラフを示す図である。 図５は、実施形態の加工システムにおける制御器の処理手順を示すフローチャートである。 図６は、変形例１の加工システムに備わる工具と工具で加工されるワークピースを示す説明図である。 図７は、変形例２の加工システムを示す説明図である。
　［本開示が解決しようとする課題］
　工具は、ワークピースを加工する過程で損傷することがある。工具が損傷すると、次のワークピースに所定の加工が施せなくなり、工具によって所定の加工が施されていない不良品が生産される。
　本開示は、不良品の生産を抑制できる加工システム及び加工物の製造方法を提供することを目的の一つとする。
　［本開示の効果］
　本開示の加工システム及び本開示の加工物の製造方法は、不良品の生産を抑制できる。
　［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）本開示の一態様の加工システムは、
　ワークピースを加工する工具と、
　前記工具又は前記ワークピースを回転させるモータと、
　前記モータを制御する制御器と、
　前記モータの負荷電流を取得する測定器とを備え、
　前記制御器は、マハラノビスの距離が閾値超である場合、前記モータの回転数を変え、
　前記マハラノビスの距離は、前記ワークピースにおける特定の加工範囲にて前記測定器で取得された前記負荷電流に基づくパラメータを用いて求められた値であり、
　前記負荷電流に基づくパラメータは、前記負荷電流をフーリエ変換して得られたパラメータと前記負荷電流の測定値とを含む。
　上記加工システムは、工具によって所定の加工が施されていない不良品の生産を抑制できる。上記加工システムは、マハラノビスの距離が閾値超である場合、直ちにモータの回転数を変えられる。本明細書において、マハラノビスの距離をＭＤ値ということがある。ＭＤ値が閾値超である場合とは、詳しくは後述するように、不良品が生産された場合をいう。即ち、上記加工システムは、不良品が生産されたら、直ちにモータの回転数を変えられる。
　（２）上記加工システムにおいて、
　前記負荷電流をフーリエ変換して得られたパラメータは、
　　前記負荷電流をフーリエ変換した値の実効値と、
　　前記負荷電流をフーリエ変換したフーリエスペクトルにおけるピークの振幅値と、
　　前記ピークの振幅の重心と、
　　前記フーリエスペクトルの特定の周波数範囲におけるピークの振幅の重心と、を含んでいてもよい。
　上記形態は、不良品の生産を抑制できる。
　（３）上記加工システムにおいて、
　前記負荷電流の測定値は、
　　前記負荷電流の最大値と、
　　前記負荷電流の実効値と、を含んでいてもよい。
　上記形態は、不良品の生産を抑制できる。
　（４）上記加工システムにおいて、
　前記負荷電流に基づくパラメータの数は、第一のパラメータから第七のパラメータの７個であり、
　前記第一のパラメータから前記第五のパラメータは、前記負荷電流をフーリエ変換して得られたパラメータであり、
　前記第六のパラメータ及び前記第七のパラメータは、前記負荷電流の測定値であってもよい。
　上記形態は、不良品の生産を抑制できる。
　（５）上記（４）の加工システムにおいて、
　前記第一のパラメータは、前記負荷電流をフーリエ変換した値の実効値であり、
　前記第二のパラメータは、前記負荷電流をフーリエ変換したフーリエスペクトルにおけるピークの振幅値であり、
　前記第三のパラメータは、前記ピークの振幅の重心であり、
　前記第四のパラメータは、前記フーリエスペクトルの２８Ｈｚ以上３０Ｈｚ以下におけるピークの振幅の重心であり、
　前記第五のパラメータは、前記フーリエスペクトルの３１Ｈｚ以上３３Ｈｚ以下におけるピークの振幅の重心であり、
　前記第六のパラメータは、前記負荷電流の最大値であり、
　前記第七のパラメータは、前記負荷電流の実効値であってもよい。
　上記形態は、不良品の生産を抑制できる。
　（６）上記加工システムにおいて、
　前記特定の加工範囲は、前記工具による加工条件が変化する箇所を含む範囲であってもよい。
　一つのワークピースの加工過程において、工具による加工条件が変化する箇所では、測定器で取得される負荷電流に特異な変化が生じる。この特異な変化に着目することで、ＭＤ値が閾値超か否かを判定し易い。よって、特異な変化に着目することで、不良品が生産されたことを精度良く検出できる。工具による加工条件が変化する箇所については、後述する。
　（７）上記加工システムにおいて、
　前記加工システムは、多軸旋盤を有し、
　前記工具は、前記多軸旋盤に備わる旋削工具であってもよい。
　多軸旋盤では、複数のワークピースが実質的に同時に加工されるため、他のワークピースの加工に伴う振動が外乱として振動計に伝搬する。そのため、振動に基づくＭＤ値では、不良品の生産の有無を適切に判別できないことがある。これに対し、ワークピースごとの加工に伴うモータの負荷電流は、それぞれ異なる測定器より取得される。更に、振動とは異なってモータごとの負荷電流は互いに影響を受けない。そのため、上記加工システムは、負荷電流に基づく第一のパラメータから第七のパラメータを用いて求められたＭＤ値を不良品の生産の有無の判定に用いるため、多軸旋盤であっても不良品の生産の有無を適切に判別できる。
　（８）本開示の加工物の製造方法は、
　工具又はワークピースをモータで回転させ、かつ前記モータの負荷電流を測定器で測定しながら、前記工具で前記ワークピースを加工する工程を備え、
　前記加工する工程は、マハラノビスの距離が閾値超である場合、前記モータの回転数を変え、
　前記マハラノビスの距離は、前記ワークピースにおける特定の加工範囲にて前記測定器で取得された前記負荷電流に基づくパラメータを用いて求められた値であり、
　前記負荷電流に基づくパラメータは、前記負荷電流をフーリエ変換して得られたパラメータと前記負荷電流の測定値とを含む。
　上記加工物の製造方法は、不良品の生産を抑制できる。上記加工物の製造方法は、上述の加工システムと同様、不良品が生産された場合、直ちにモータの回転数を変えられるからである。
　《本開示の実施形態の詳細》
　本開示の実施形態の詳細を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。
　《実施形態》
　〔加工システム〕
　図１から図５を参照して、実施形態の加工システム１を説明する。本実施形態の加工システム１は、図１に示すように、工具２と、モータ３と、測定器４と、制御器５とを備える。工具２は、ワークピース１０を加工する。モータ３は、工具２又はワークピース１０を回転させる。測定器４は、モータ３の負荷電流を取得する。制御器５は、モータ３を制御する。本実施形態の加工システム１の特徴の一つは、現在加工中のワークピース１０のＭＤ値が閾値超である場合、制御器５がモータ３の回転数を変える点にある。本実施形態の加工システム１は、複数のワークピース１０を順に加工する。すなわち、本実施形態の加工システム１は、複数のワークピース１０のそれぞれを一つ一つ順番に加工する。
　　［ワークピース］
　ワークピース１０は、工具２によって加工される加工対象である。図１のワークピース１０は、簡略化して示されている。ワークピース１０の材質、種類、及び形状は、特に限定されず、適宜選択できる。ワークピース１０の材質は、代表的には、金属、樹脂、又はセラミックスである。金属の一例は、純鉄、鉄合金、又は非鉄金属である。非鉄金属の一例は、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金である。ワークピース１０の種類は、例えば、圧粉成形体、焼結体、溶製材、又は樹脂成形体である。圧粉成形体は、原料粉末を加圧成形したものである。焼結体は、圧粉成形体を焼結したものである。溶製材は、原料溶湯を凝固させたものである。樹脂成形体は、溶かした樹脂を固めたものである。ワークピース１０の形状は、例えば、単一の板状体又は柱状体のような単純形状であってもよいし、板状体及び柱状体を複数組み合わせたような複雑形状であってもよい。
　本実施形態のワークピース１０は、金属製の焼結体である。本実施形態のワークピース１０は、凹部１０ａを有する。凹部１０ａは、図２に示すように、壁面１１と底面１２と角部１３で構成されている。角部１３は、壁面１１と底面１２とをつないでいる。本実施形態では、凹部１０ａ内の壁面１１及び底面１２を工具２で仕上げ加工する。本実施形態とは異なり、凹部１０ａ内は粗加工されてもよい。
　　［工具］
　工具２は、ワークピース１０を加工する。工具２の種類は、加工の種類に応じて適宜選択できる。加工の種類は、例えば、旋削加工や転削加工である。旋削加工の場合、工具２の種類は旋削工具である。旋削工具は、例えば、バイトである。転削加工の場合、工具２の種類は回転工具である。回転工具は、例えば、ドリル、リーマ、タップ、エンドミル、サイドカッター、Ｔスロットカッター、ホブカッターである。
　工具２は、工作機械に取り付けられる。工作機械は、旋削加工の場合、例えば、多軸旋盤である。多軸旋盤は、例えば、平行２軸旋盤又は対向２軸旋盤である。転削加工の場合、工作機械は、例えば、マシニングセンタである。工作機械は、旋削加工と転削加工の両方を行える複合加工機でもよい。多軸旋盤やマシニングセンタには、公知の多軸旋盤やマシニングセンタが利用できる。
　本実施形態の工作機械は、図１に示すように、平行２軸旋盤である。平行２軸旋盤は、第一の主軸１０１と第二の主軸１０２とが平行な旋盤である。平行２軸旋盤は、第一の主軸１０１及び第二の主軸１０２と、第一のチャック１１１及び第二のチャック１１２と、第一の刃物台及び第二の刃物台と、移送機と、を備える。第一の刃物台及び第二の刃物台と移送機の図示は、省略する。
　第一の主軸１０１の先端には、第一のチャック１１１が取り付けられている。第二の主軸１０２の先端には、第二のチャック１１２が取り付けられている。第一のチャック１１１及び第二のチャック１１２は、ワークピース１０を保持する。第一の刃物台は、第一の工具２１が取り付けられている。第二の刃物台は、第二の工具２２が取り付けられている。第一の工具２１は、第一のチャック１１１に保持されたワークピース１０を加工する。第二の工具２２は、第二のチャック１１２に保持されたワークピース１０を加工する。第一の工具２１と第二の工具２２とは、上述したように加工の種類に応じて適宜選択できる。第一の工具２１と第二の工具２２とは、同じでも異なっていてもよい。本実施形態では、第一の工具２１及び第二の工具２２は、図１に示すように、互いに同じ刃先交換型のバイトである。第一の工具２１及び第二の工具２２は、異なるワークピース１０の互いに対応する範囲に同じ加工条件で仕上げ加工する。第一の主軸１０１と第二の主軸１０２、第一のチャック１１１と第二のチャック１１２、第一の刃物台と第二の刃物台は、互いに同じ構成である。以下の説明は、代表して、第一の主軸１０１と第一のチャック１１１と第一の刃物台について行う。
　第一の主軸１０１は、後述する第一のモータ３１によって回転する。第一の主軸１０１が回転することによって、第一のチャック１１１に保持されているワークピース１０が回転する。第一の主軸１０１は、図示を省略する駆動機構によって、図１に上下方向の矢印で示すように前進及び後退する。この駆動機構によって、第一の主軸１０１は、更に図１に左右方向の矢印で示すように水平移動してもよい。第一の刃物台は、図示を省略している駆動機構によって、図１に上下方向の矢印で示すように前進及び後退する。この駆動機構によって、第一の刃物台は、更に図１に左右方向の矢印で示すように水平移動してもよい。前進とは、ワークピース１０と工具２とを近づけることをいう。後退とは、ワークピース１０と工具２とを遠ざけることをいう。水平移動とは、前進方向及び後退方向とは直交する方向に移動することをいう。
　移送機は、ワークピース１０を平行２軸旋盤の外部から第一のチャック１１１及び第二のチャック１１２の各々への移送と、第一のチャック１１１及び第二のチャック１１２の各々から平行２軸旋盤の外部への移送とを行う。移送機の数は、複数でもよい。移送機の数は、例えば、第一移送機と第二移送機の２つでもよい。第一移送機は、ワークピース１０を平行２軸旋盤の外部から第一のチャック１１１への移送と、第一のチャック１１１から平行２軸旋盤の外部への移送とを行う。第二移送機は、ワークピース１０を平行２軸旋盤の外部から第二のチャック１１２への移送と、第二のチャック１１２から平行２軸旋盤の外部への移送とを行う。
　第一の工具２１によるワークピース１０の加工の流れは、次の通りである。ワークピース１０は、移送機によって平行２軸旋盤の外部から第一のチャック１１１に移送されて保持される。第一のチャック１１１にワークピース１０が保持されると、第一の主軸１０１がモータ３によって回転する。この回転によって、第一のチャック１１１に保持されたワークピース１０は回転する。回転するワークピース１０と第一の工具２１とが近づき、そのワークピース１０の凹部１０ａが第一の工具２１によって加工される。第一の工具２１によって加工されたワークピース１０は、移送機によって第一のチャック１１１から取り外される。取り外されたワークピース１０は、移送機によって平行２軸旋盤の外部へ移送される。第二の工具２２によるワークピース１０の加工の流れは、上述した第一の工具２１によるワークピース１０の加工の流れと同様である。第一のチャック１１１に保持されたワークピース１０の加工と第二のチャック１１２に保持されたワークピース１０の加工とが、実質的に同時に行われる。第一の工具２１によるワークピース１０の加工及び第二の工具２２によるワークピース１０の加工の各々が繰り返される。よって、第一の工具２１及び第二の工具２２の各々で複数のワークピース１０が順次加工される。
　　［モータ］
　モータ３は、ワークピース１０又は工具２を回転させる主軸モータである。本実施形態のように旋削加工の場合、上述したようにモータ３は、主軸１００を回転させることでチャック１１０を介してワークピース１０を回転させる。本実施形態のように工作機械が平行２軸旋盤である場合、モータ３の数は、第一のモータ３１と第二のモータ３２の２つである。第一のモータ３１は、第一の主軸１０１を回転させる。第二のモータ３２は、第二の主軸１０２を回転させる。図１において、第一のモータ３１と第一の主軸１０１をつなぐ二点鎖線、及び第二のモータ３２と第二の主軸１０２をつなぐ二点鎖線は、各モータ３によって回転される各主軸１００の回転軸を仮想的に示している。この回転軸を中心にワークピース１０が自転する。本実施形態とは異なり、転削加工の場合、モータ３は工具２を自転させる。
　　［測定器］
　測定器４は、モータ３の負荷電流を取得する。測定器４は、例えば、電流センサである。本実施形態のように工作機械が平行２軸旋盤である場合、測定器４の数は、第一の測定器４１と第二の測定器４２の２つである。第一の測定器４１は、第一のモータ３１の負荷電流を取得する。第二の測定器４２は、第二のモータ３２の負荷電流を取得する。即ち、第一の測定器４１と第二の測定器４２とで測定される負荷電流は、互いに影響を受けず独立している。
　　［制御器］
　制御器５は、モータ３を制御する。制御器５は、モータ３の回転数を変える。モータ３の回転数は、ワークピース１０の加工に先立って、加工条件に応じた回転数に設定される。モータ３の回転数の変更は、代表的には、現在加工中のワークピース１０のＭＤ値が閾値超か否かに基づいて行われる。現在加工中のワークピース１０のＭＤ値は後述する。本実施形態のように工作機械が平行２軸旋盤である場合、制御器５は、第一のモータ３１と第二のモータ３２とを個々に制御する。ここでは、第一の工具２１と第二の工具２２とは、異なるワークピース１０の互いに対応する範囲に同じ加工条件で仕上げ加工する。即ち、制御器５による第一のモータ３１の制御と制御器５による第二のモータ３２の制御とは、基本的な制御手順が共通する。よって、以下の説明は、代表して制御器５が第一のモータ３１を制御する場合について行う。制御器５は、更に、第一の主軸１０１の上記駆動機構、第二の主軸１０２の上記駆動機構、第一の刃物台の上記駆動機構、第二の刃物台の上記駆動機構、及び移送機の動作を制御する。
　制御器５は、代表的には、コンピュータにより構成される。コンピュータは、例えばプロセッサとメモリとを備える。メモリには、後述する制御手順をプロセッサに実行させるためのプログラムが格納されている。プロセッサは、メモリに格納されたプログラムを読み出して実行する。プログラムは、演算部５２の演算結果が閾値超を満たすか否かを判定する処理、判定に基づいてモータ３の回転数を変える処理、に関するプログラムコードを含む。制御器５は、記憶部５１と演算部５２とを有する。
　　　（記憶部）
　記憶部５１は、閾値を記憶する。閾値は、例えば、次のようにして予め設定した値である。
　損傷していない正常な工具２でワークピース１０を加工して複数の良品を作製する。良品の数は多いほど閾値の信頼性が高くなり易い。良品の数は、加工物の種類によるものの、例えば、５００個以上、更に６５０個以上、特に８００個以上であってもよい。各良品の作製時にモータ３の負荷電流を取得しておく。
　ＭＴ（マハラノビス・タグチ）法における単位空間を作成する。単位空間の作成には、複数の良品の作製時に取得したモータ３の負荷電流に基づくパラメータを用いる。パラメータは、ＭＴ法では、監視対象又は特徴量と呼ばれることもある。この負荷電流は、ワークピース１０の特定の加工範囲を加工中に取得されたものを利用する。
　上記特定の加工範囲は、ワークピース１０において、第一の工具２１によって連続的に加工される所定の範囲である。例えば、図２に示す凹部１０ａを有するワークピース１０では、第一の工具２１の刃部は、壁面１１のみに作用する場合、底面１２のみに作用する場合、及び壁面１１及び底面１２の双方に同時に作用する場合がある。壁面１１及び底面１２の双方に同時に工具２の刃部が作用するのは、壁面１１と底面１２とで構成される角部１３を加工するからである。上記特定の加工範囲は、壁面１１を構成する範囲、底面１２を構成する範囲、又は角部１３を構成する範囲などであってもよい。
　上記特定の加工範囲は、第一の工具２１による加工条件が変化する箇所を含む範囲であってもよい。工具２による加工条件とは、例えば、第一の工具２１の刃部の送り量、切り込み量、第一の工具２１又はワークピース１０の回転数、送り方向、加工時間である。例えば、凹部１０ａを有するワークピース１０では、上記特定の加工範囲は、角部１３を構成する範囲である。角部１３を構成する範囲とは、角部１３と角部１３の近傍とを含む範囲である。近傍とは、壁面１１と底面１２の両方を含む。角部１３を加工する場合、第一の工具２１の刃部は、壁面１１から底面１２に向かって送り方向が変化する。このように送り方向が変化すると、第一の工具２１の刃部におけるワークピース１０との接触箇所が変化する。具体的には、角部１３を加工する場合、第一の工具２１の刃部は、壁面１１及び底面１２の双方に同時に作用する。角部１３を構成する範囲では、第一の工具２１の加工抵抗が増加する。壁面１１、角部１３、及び底面１２を順に加工した際に測定器４で取得されたモータ３の負荷電流の波形を示すグラフが図３に示されている。このグラフの横軸は時間を示し、縦軸は負荷電流を示す。壁面１１を加工する領域を示す太矢印と底面１２を加工する領域を示す太矢印とが横軸に沿って付されている。両太矢印は部分的に重なっている。両太矢印の重なる領域には、角部１３を加工する領域を示す細矢印が付されている。このグラフの縦軸の＋（プラス）は正を示し、－（マイナス）は負を示す。角部１３を加工する第一の工具２１の加工抵抗が増加することによって、図３に示すように、角部１３での負荷電流は、壁面１１及び底面１２での負荷電流に比較して大きくなるような波形を有する。
　負荷電流に基づくパラメータは、負荷電流をフーリエ変換して得られたパラメータと負荷電流の測定値とを含む。負荷電流をフーリエ変換して得られたパラメータは、例えば加工の種類及び加工条件によって適宜選択できる。負荷電流をフーリエ変換して得られたパラメータが、例えば、フーリエスペクトルのある周波数帯域に着目したパラメータである場合、その周波数帯域はモータ３の回転速度によって適宜選択できる。
　負荷電流をフーリエ変換して得られたパラメータは、例えば、負荷電流をフーリエ変換した値の実効値と、負荷電流をフーリエ変換したフーリエスペクトルにおけるピークの振幅値と、そのピークの振幅の重心と、上記フーリエスペクトルの特定の周波数範囲におけるピークの振幅の重心とを含む。フーリエ変換した値の実効値とは、フーリエ変換した値の二乗平均平方根である。フーリエスペクトルのピークとは最大の振幅値を含む山型の曲線の全体をいう。フーリエスペクトルにおけるピークの振幅値とは、上記曲線における最大の振幅値である。フーリエスペクトルにおけるピークの振幅の重心とは、上記曲線の下部の重心の振幅値である。特定の周波数範囲におけるピークの振幅の重心とは、特定の周波数範囲の曲線の下部の重心の振幅値である。
　負荷電流をフーリエ変換したフーリエスペクトルの波形を示すグラフが図４に示されている。図４のフーリエスペクトルのグラフは、図３の負荷電流をフーリエ変換したグラフである。図４のグラフの横軸は周波数を示し、縦軸は振幅を示す。図４のグラフにおけるピークとは、変曲点ｘ１から変曲点ｘ２までの範囲の山型の曲線の全体をいう。図４において、ピークの振幅値は変曲点ｘ１から変曲点ｘ２までの範囲の振幅値の最大値である振幅値ｙ１である。図４において、ピークの振幅の重心は、変曲点ｘ１から変曲点ｘ２の範囲における曲線の下部の重心の振幅値ｇ１である。つまり、ピークの振幅の重心は、横軸と変曲点ｘ１から縦軸に沿った直線と変曲点ｘ２から縦軸に沿った直線と変曲点ｘ１から変曲点ｘ２の範囲における曲線とで囲まれる面積の重心の振幅値ｇ１である。図４において、例えば特定の周波数範囲がｘ３以上ｘ４以下の範囲におけるピークの振幅の重心は、ｘ３以上ｘ４以下の範囲における曲線の下部の重心の振幅値ｇ２である。つまり、ｘ３以上ｘ４以下の範囲におけるピークの振幅の重心は、横軸と変曲点ｘ１から縦軸に沿った直線と変曲点ｘ２から縦軸に沿った直線とｘ３以上ｘ４以下の範囲における曲線とで囲まれる面積の重心の振幅値ｇ２である。
　負荷電流の測定値は、例えば、負荷電流の最大値と負荷電流の実効値とを含む。負荷電流の最大値とは、負荷電流の絶対値が最も大きい値である。負荷電流の実効値とは、上記最大値を２の平方根で除した値である。図３において、負荷電流の最大値は電流値ａ１である。図３において、負荷電流の実効値は電流値ａ２である。
　パラメータの数は、検知精度の高低、具体的には後述するカイ二乗分布の確率に応じて適宜選択できる。本実施形態では、パラメータの数は、第一のパラメータから第七のパラメータの７個である。第一のパラメータから第五のパラメータは、負荷電流をフーリエ変換して得られたパラメータである。第六のパラメータ及び第七のパラメータは、負荷電流の測定値である。
　具体的には、第一のパラメータは、上記負荷電流をフーリエ変換した値の実効値である。第二のパラメータは、上記負荷電流をフーリエ変換したフーリエスペクトルにおけるピークの振幅である。第三のパラメータは、上記フーリエスペクトルにおけるピークの振幅の重心である。第四のパラメータは、上記フーリエスペクトルの２８Ｈｚ以上３０Ｈｚ以下におけるピークの振幅の重心である。第五のパラメータは、上記フーリエスペクトルの３１Ｈｚ以上３３Ｈｚ以下におけるピークの振幅の重心である。第六のパラメータは、負荷電流の最大値である。第七のパラメータは、負荷電流の実効値である。上記フーリエ変換は、高速フーリエ変換を用いることができる。高速フーリエ変換は、離散フーリエ変換を高速で計算するアルゴリズムである。即ち、高速フーリエ変換は、計算時間が短い。
　作成した単位空間を用いて各良品のＭＤ値を求める。そして、良品のＭＤ値のカイ二乗分布の平方根を求める。ＭＤ値の二乗はカイ二乗分布に従うからである。カイ二乗分布の確率は、例えば、１ヶ月当たりの加工物の生産数に応じて適宜選択できる。この確率は、１ヶ月当たりの加工物の生産数がＮ個の場合、例えば、｛１－（１／Ｎ）｝超である。確率は、例えば、｛１－（１／１．５Ｎ）｝以上、更に｛１－（１／２Ｎ）｝以上、特に｛１－（１／２．５Ｎ）｝以上である。この確率は、例えば、｛１－（１／１００００００）｝、即ち０．９９９９９９とする。カイ二乗分布の自由度は、「ｎ－１」とする。ｎは、パラメータの数である。本実施形態におけるパラメータの数は７個であるので、自由度は６である。確率が０．９９９９９９であり、自由度が６である場合、カイ二乗分布の平方根は６．２である。この値は、小数点第２位を四捨五入した値である。求めたカイ二乗分布の平方根の値を閾値とする。この場合、統計学上、良品のＭＤ値の９９．９９９９％は、閾値以下であることを意味する。即ち、ＭＤ値が閾値超である場合、そのＭＤ値を有する加工物は不良品であることがわかる。
　　　（演算部）
　演算部５２は、現在加工中のワークピース１０のＭＤ値を演算する。このＭＤ値は、現在加工中のワークピース１０における特定の加工範囲を加工中に第一の測定器４１で取得された負荷電流に基づくパラメータを用いて求められた値である。特定の加工範囲は、上述の通りである。上述のように第一の工具２１による加工条件が変化する箇所では、第一の測定器４１で取得される負荷電流に特異な変化が生じる。その特異な変化に着目することで、ＭＤ値が閾値超か否かを判定し易い。負荷電流に基づくパラメータは、上述の閾値を設定する際に用いたパラメータと同じである。即ち、負荷電流に基づくパラメータは、上述した負荷電流をフーリエ変換して得られたパラメータと負荷電流の測定値とを含む。本実施形態では、ＭＤ値は、上述の第一のパラメータから第七のパラメータを用いて求められた値である。ＭＤ値を演算する際のフーリエ変換は、高速フーリエ変換を用いることができる。上述したように、高速フーリエ変換は、計算時間が短い。そのため、ワークピース１０の加工中にほぼリアルタイムに良品が生産されるか不良品が生産されるかが判定できる。演算結果は、記憶部５１に記憶されてもよい。
　制御器５は、演算されたＭＤ値が閾値超の場合、第一のモータ３１の回転数をゼロとする。第一のモータ３１の回転数がゼロになると、本実施形態ではワークピース１０の回転が停止する。演算されたＭＤ値が閾値超の場合、不良品が生産されている。即ち、損傷した第一の工具２１でワークピース１０が加工されている。制御器５が第一のモータ３１の回転数をゼロにすることで、ワークピース１０の回転が停止される。そのため、回転が停止された以降、損傷した第一の工具２１によってワークピース１０が加工されない。よって、所定の加工が施されていない不良品が生産され続けることが防止される。
　制御器５は、演算されたＭＤ値が閾値以下の場合、第一のモータ３１の回転数を変えない。その場合、次のワークピース１０は、その直前のワークピース１０と同じ回転数で第一のモータ３１が回転した状態で、その直前のワークピース１０を加工した第一の工具２１によって加工される。
　　［制御手順］
　図５を参照して、制御器５による制御手順を説明する。
　モータ３によってワークピース１０が回転し、第一の工具２１によってワークピース１０が加工される。
　ステップＳ１では、第一の測定器４１が第一のモータ３１の負荷電流を取得する。
　ステップＳ２では、演算部５２が現在加工中のワークピース１０のＭＤ値を演算する。このＭＤ値は、取得された負荷電流に基づく第一のパラメータから第七のパラメータを用いて求められる。ここでは、現在加工中のワークピース１０の特定の加工範囲を加工中に取得した負荷電流を用いる。特定の加工範囲とは、本実施形態では上述した工具２による加工条件が変化する箇所を含む範囲、即ち角部１３を構成する範囲である。
　ステップＳ３では、演算されたＭＤ値が閾値超を満たすか否かを判定する。本実施形態では、ＭＤ値を演算する際のフーリエ変換は、高速フーリエ変換である。
　ステップＳ３が閾値超を満たす場合、ステップＳ４では、制御器５が第一のモータ３１の回転数をゼロとする。そして、制御が終了する。ステップＳ３が閾値超を満たす場合とは、不良品が生産された場合をいう。即ち、閾値超を満たす場合とは、損傷した第一の工具２１によってワークピース１０が加工された場合をいう。
　ステップＳ３の判定が否の場合、制御器５は第一のモータ３１の回転数を変えない。ステップＳ３の判定が否の場合とは、良品が生産された場合である。即ち、損傷していない正常な第一の工具２１によってワークピース１０が加工された場合をいう。そのため、次のワークピースは、その直前のワークピース１０と同じ第一のモータ３１の回転数にて、直前のワークピース１０を加工した第一の工具２１によって加工が行われる。そして、ＭＤ値が閾値超と判定されるまで、次のワークピース１０の加工と、ステップＳ１からステップＳ３と、が繰り返される。
　本実施形態の加工システム１は、ＭＤ値が閾値超である場合、即ち不良品が生産された場合、直ちにモータ３の回転数をゼロにすることができるため、不良品の生産を抑制できる。特に、本実施形態の加工システム１は、モータ３の負荷電流に基づく第一のパラメータから第七のパラメータを用いて演算されたＭＤ値を不良品の生産の有無の判定に用いるため、多軸旋盤であっても不良品の生産の有無を適切に判別できる。
　〔加工物の製造方法〕
　実施形態の加工物の製造方法は、複数のワークピースを工具で順に加工する。本実施形態の加工は、仕上げ加工である。本実施形態とは異なり、加工は粗加工であってもよい。以下、加工する工程を詳細に説明する。
　　［加工する工程］
　加工する工程は、工具又はワークピースを回転させるモータの負荷電流を測定器で測定しながら行う。この加工する工程では、ＭＤ値が閾値超の場合、モータの回転数を変える。具体的には、ＭＤ値が閾値超の場合、モータの回転数をゼロとする。ＭＤ値は、上述した通り、現在加工中のワークピースにおいて特定の加工範囲を加工中に測定器で取得された負荷電流に基づく第一のパラメータから第七のパラメータを用いて求められる。
　モータの回転が停止したら、損傷した工具が新しい工具に交換される。新しい工具に交換されたら、ＭＤ値が閾値超となるまで、次のワークピースの加工が繰り返される。一方、ＭＤ値が閾値以下の場合、モータの回転数は変えない。その場合、次のワークピースは、その直前のワークピースの回転数と同じ回転数にした状態で、直前のワークピースを加工した工具によって加工される。そして、ＭＤ値が閾値超となるまで、次のワークピースの加工が繰り返される。
　本実施形態の加工物の製造方法は、加工システム１と同様、ＭＤ値が閾値超である場合、即ち不良品が生産された場合、直ちにモータの回転数をゼロにすることができるため、不良品の生産を抑制できる。
　《変形例１》
　変形例１の加工システムは、図６に示すように、加工の種類が転削加工である点が、上述した実施形態の加工システム１と相違する。その他の構成は、実施形態の加工システム１と同様である。以下の説明は相違点を中心に行う。同様の構成に説明は省略する。この点は、後述する変形例２でも同様である。転削加工は、例えば、ミーリング加工である。第一の工具２１は、図示を省略する第一のモータによって自転させられる。本例の第一の工具２１は、エンドミルである。第一の工具２１は、駆動機構によって、図６に上下方向及び左右方向の矢印で示すように、前進、後退、及び水平移動する。この加工システムにおいても、第一の工具２１を回転させる第一のモータの負荷電流に基づくＭＤ値が閾値超である場合に第一のモータの回転を停止させればよい。
　《変形例２》
　変形例２の加工システム１は、図７に示すように、工作機械が対向２軸旋盤である点が、上述した実施形態の加工システム１と相違する。
　対向２軸旋盤は、第一の主軸１０１と第二の主軸１０２とが互いに向き合っている旋盤である。本例では、第一の主軸１０１の回転軸と第二の主軸１０２の回転軸とが互いにずれている。本例では、第一の工具２１及び第二の工具２２は、ワークピース１０の異なる範囲に互い同じ仕上げ加工する。
　本例では、移送機は、ワークピース１０を対向２軸旋盤の外部から第一のチャック１１１への移送と、第一のチャック１１１から第二のチャック１１２への移送と、第二のチャック１１２から対向２軸旋盤の外部への移送とを行う。
　ワークピース１０の加工の流れは、次の通りである。ワークピース１０は、移送機によって対向２軸旋盤の外部から第一のチャック１１１に移送されて保持される。第一のチャック１１１にワークピース１０が保持されると、第一の主軸１０１がモータ３によって回転する。この回転によって、第一のチャック１１１に保持されたワークピース１０は回転する。回転するワークピース１０と第一の工具２１とが近づき、そのワークピース１０の第一凹部１０ｂが第一の工具２１によって加工される。第一凹部１０ｂは、実施形態１で説明した凹部１０ａと同じである。
　第一の工具２１によって加工されたワークピース１０は、移送機によって第一のチャック１１１から取り外される。取り外されたワークピース１０は、移送機によって第二のチャック１１２に移送されて保持される。その後、上述したワークピース１０の第一凹部１０ｂの加工と同様にして、第二のチャック１１２に保持されたワークピース１０の第二凹部１０ｃが第二の工具２２によって加工される。第二凹部１０ｃは、ワークピース１０における第一凹部１０ｂとは反対にある凹部である。第二凹部１０ｃは、第一凹部１０ｂと同じである。第二の工具２２によって加工されたワークピース１０は、移送機によって第二のチャック１１２から取り外されて対向２軸旋盤の外部へ移送される。
　第一の工具２１によって加工されたワークピース１０が移送機によって第一のチャック１１１から取り外されてから第二の工具２２によって加工されるまでの間に、次のワークピース１０が移送機によって第一のチャック１１１に移送されて保持される。そして、第一のチャック１１１に保持されたワークピース１０の加工と第二のチャック１１２に保持されたワークピース１０の加工とが、実質的に同時に行われる。これらを繰り返すことで、複数のワークピース１０を順次加工する。
　この加工システム１においても、第一の工具２１を回転させる第一のモータ３１の負荷電流に基づくＭＤ値が閾値超である場合に第一のモータ３１の回転を停止させればよい。
　《試作例》
　次のようにして閾値を求めた。損傷していない正常な工具でワークピースを加工して複数の良品を作製した。ここでは、良品の数は８００個以上８５０個未満とした。各ワークピースの特定の加工範囲を加工中にモータの負荷電流を測定器で取得した。特定の加工範囲は、上述した角部を構成する範囲とした。単位空間を作成するに当たって、上記負荷電流に基づく３１個のパラメータを選択した。
　第一のパラメータは、上記負荷電流を高速フーリエ変換した値の実効値である。
　第二のパラメータは、上記負荷電流を高速フーリエ変換したフーリエスペクトルにおけるピークの振幅値である。
　第三のパラメータは、上記フーリエスペクトルにおける波高率である。波高率とは、上記ピークの振幅値と上記実効値との比（上記ピークの振幅値／上記実効値）である。
　第四のパラメータは、上記フーリエスペクトルにおけるピークの振幅の重心である。
　第五のパラメータは、上記フーリエスペクトルの１０Ｈｚ以上１５Ｈｚ以下におけるピークの振幅の重心である。
　第六のパラメータは、上記フーリエスペクトルの１５Ｈｚ以上２０Ｈｚ以下におけるピークの振幅の重心である。
　第七のパラメータは、上記フーリエスペクトルの２２Ｈｚ以上２４Ｈｚ以下におけるピークの振幅の重心である。
　第八のパラメータは、上記フーリエスペクトルの２５Ｈｚ以上２７Ｈｚ以下におけるピークの振幅の重心である。
　第九のパラメータは、上記フーリエスペクトルの２８Ｈｚ以上３０Ｈｚ以下におけるピークの振幅の重心である。
　第十のパラメータは、上記フーリエスペクトルの３１Ｈｚ以上３３Ｈｚ以下におけるピークの振幅の重心である。
　第十一のパラメータは、上記フーリエスペクトルの３４Ｈｚ以上３６Ｈｚ以下におけるピークの振幅の重心である。
　第十二のパラメータは、上記フーリエスペクトルの３７Ｈｚ以上３９Ｈｚ以下におけるピークの振幅の重心である。
　第十三のパラメータは、上記フーリエスペクトルの４０Ｈｚ以上４２Ｈｚ以下におけるピークの振幅の重心である。
　第十四のパラメータは、上記フーリエスペクトルの７９Ｈｚ以上９３Ｈｚ以下におけるピークの振幅の重心である。
　第十五のパラメータは、上記負荷電流の最大値である。
　第十六のパラメータは、上記負荷電流の最小値である。
　第十七のパラメータは、上記負荷電流の実効値である。
　第十八のパラメータは、上記負荷電流の歪度である。歪度とは、負荷電流のヒストグラムの左右対称性を示す指標であり、負荷電流のヒストグラムが正規分布に対してどの程度偏っているかを示す値である。
　第十九のパラメータは、上記負荷電流の尖度である。尖度とは、負荷電流のヒストグラムの山の尖り度合い、裾の広がり度合いを示す指標であり、負荷電流のヒストグラムが正規分布に対してどの程度尖っているか示す値である。
　第二十のパラメータは、上記負荷電流の存在量１である。
　第二十一のパラメータは、上記負荷電流の存在量２である。
　第二十二のパラメータは、上記負荷電流の存在量３である。
　第二十三のパラメータは、上記負荷電流の存在量４である。
　第二十四のパラメータは、上記負荷電流の存在量５である。
　第二十五のパラメータは、上記負荷電流の存在量６である。
　第二十六のパラメータは、上記負荷電流の変化量１である。
　第二十七のパラメータは、上記負荷電流の変化量２である。
　第二十八のパラメータは、上記負荷電流の変化量３である。
　第二十九のパラメータは、上記負荷電流の変化量４である。
　第三十のパラメータは、上記負荷電流の変化量５である。
　第三十一のパラメータは、上記負荷電流の変化量６である。
　上記存在量とは、特定の加工範囲を加工している時間内に負荷電流がある値を上回るデータ点数である。例えば、負荷電流が７．２Ａ、７．４Ａ、７．６Ａ、７．４Ａ、７．２Ａ、のように推移し、ある値が７．５Ａである場合、データ点数は１点である。データ点数とは、１ワークピース当たりのデータの総数である。例えば図３において、仮に特定の加工範囲を加工している時間がグラフの左端から右端までの時間であるとする。ある値が電流値ａ３である場合、データ点数は１５点である。ある値が電流値ａ４である場合、データ点数は４点である。上記存在量１とは、負荷電流が７．５Ａを上回ったデータ点数である。上記存在量２とは、負荷電流が８Ａを上回ったデータ点数である。上記存在量３とは、負荷電流が８．５Ａを上回ったデータ点数である。上記存在量４とは、負荷電流が９．０Ａを上回ったデータ点数である。上記存在量５とは、負荷電流が９．５Ａを上回ったデータ点数である。上記存在量６とは、負荷電流が１０Ａを上回ったワークピースの数である。即ち、上記存在量１には、上記存在量２から上記存在量６が含まれる。同様に、上記存在量２には、上記存在量３から上記存在量６が含まれる。上記存在量３には、上記存在量４から上記存在量６が含まれる。上記存在量５には、上記存在量６が含まれる。
　上記変化量とは、特定の加工範囲を加工している時間内に負荷電流がある値を跨いだ回数である。例えば、負荷電流が７．５Ａ未満から７．５Ａ超へ推移した回数、及び７．５Ａ超から７．５Ａ未満へ推移した回数をそれぞれ１回と数える。即ち、上述のように負荷電流が７．２Ａ、７．４Ａ、７．６Ａ、７．４Ａ、７．２Ａ、のように推移して負荷電流が７．５Ａを上回ったデータ点数が１点の場合、負荷電流７．５Ａを跨いだ回数は２回である。例えば図３において、仮に特定の加工範囲を加工している時間がグラフの左端から右端までの時間であるとする。ある値が電流値ａ３である場合、跨いだ回数は３０回である。ある値が電流値ａ４である場合、跨いだ回数は８回である。上記変化量１とは、負荷電流が７．５Ａを跨いだ回数である。上記変化量２とは、負荷電流が８Ａを跨いだ回数である。上記変化量３とは、負荷電流が８．５Ａを跨いだ回数である。上記変化量４とは、負荷電流が９Ａを跨いだ回数である。上記変化量５とは、負荷電流が９．５Ａを跨いだ回数である。上記変化量６とは、負荷電流が１０Ａを跨いだ回数である。
　３１個のパラメータを用いてＭＴ法における単位空間を作成した。作成した単位空間を用いて、各良品のＭＤ値を求めた。そして、良品のＭＤ値のカイ二乗分布の平方根を求めた。カイ二乗分布の確率は、０．９９９９９９とした。カイ二乗分布の自由度は、３０である。この確率及び自由度から求めたカイ二乗分布の平方根は、９．１であった。この値は、小数点第２位を四捨五入した値である。この値を閾値とした。
　１つの工具で８５０個以上９００個未満のワークピースを順に加工して加工物を作製した。これらの加工物には、良品と不良品とが含まれる。上記３１個のパラメータを用いて各加工物のＭＤ値を求めた。ＭＤ値が閾値以下を満たす加工物と閾値超を満たす加工物とに分けた。その結果、ＭＤ値が閾値以下を満たす加工物の中に不良品が見つかった。その上、ＭＤ値が閾値超を満たす加工物の中に良品が見つかった。
　そこで、３１個のパラメータからパラメータの選定、単位空間の作成、閾値の設定、選定されたパラメータを用いたＭＤ値の再計算、閾値を基準に加工物の層別、を繰り返した。
　具体的には、パラメータの数を１４個とした。１４個のパラメータは、上記第一のパラメータ、上記第二のパラメータ、上記第四のパラメータ、上記第五のパラメータ、上記第七のパラメータ、上記第九のパラメータ、上記第十のパラメータ、上記第十五のパラメータ、上記第十七のパラメータ、上記第二十のパラメータ、上記第二十一のパラメータ、上記第二十二のパラメータ、上記第二十五のパラメータ、及び上記第三十のパラメータである。１４個のパラメータを用い、単位空間の作成、閾値の設定、閾値を基準に加工物を層別した。カイ二乗分布の確率は、０．９９９９９９とした。カイ二乗分布の自由度は、１３である。この確率及び自由度から求めたカイ二乗分布の平方根は、７．３であった。この値は、小数点第２位を四捨五入した値である。この値を閾値とした。この閾値を基準に層別しても、３１個のパラメータを用いた場合と同様、閾値で良品と不良品とを正確に層別できなかった。
　更に、パラメータの数を７個とした。７個のパラメータは、上記第一のパラメータ、上記第二のパラメータ、上記第四のパラメータ、上記第九のパラメータ、上記第十のパラメータ、上記第十五のパラメータ、及び上記第十七のパラメータとした。７個のパラメータを用い、単位空間の作成、閾値の設定、閾値を基準に加工物を層別した。カイ二乗分布の確率は、０．９９９９９９とした。カイ二乗分布の自由度は、６である。この確率及び自由度から求めたカイ二乗分布の平方根は、６．２であった。この値は、小数点第２位を四捨五入した値である。この値を閾値とした。この閾値を基準に層別したところ、ＭＤ値が閾値以下を満たす加工物は全て良品であり、ＭＤ値が閾値超を満たす加工物は全て不良品であることがわかった。即ち、ＭＤ値が閾値以下を満たす不良品も、ＭＤ値が閾値超を満たす良品も見つからなかった。
　本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及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。例えば、上記加工システム及び加工物の製造方法は、溝入れ加工を行う場合にも好適に利用できる。
　１　加工システム
　２　工具、２１　第一の工具、２２　第二の工具
　３　モータ、３１　第一のモータ、３２　第二のモータ
　４　測定器、４１　第一の測定器、４２　第二の測定器
　５　制御器、５１　記憶部、５２　演算部
　１０　ワークピース
　１０ａ　凹部、１０ｂ　第一凹部、１０ｃ　第二凹部
　１１　壁面、１２　底面、１３　角部
　１００　主軸、１０１　第一の主軸、１０２　第二の主軸
　１１０　チャック、１１１　第一のチャック、１１２　第二のチャック

Claims (8)

  1. 　ワークピースを加工する工具と、
    　前記工具又は前記ワークピースを回転させるモータと、
    　前記モータを制御する制御器と、
    　前記モータの負荷電流を取得する測定器とを備え、
    　前記制御器は、マハラノビスの距離が閾値超である場合、前記モータの回転数を変え、
    　前記マハラノビスの距離は、前記ワークピースにおける特定の加工範囲にて前記測定器で取得された前記負荷電流に基づくパラメータを用いて求められた値であり、
    　前記負荷電流に基づくパラメータは、前記負荷電流をフーリエ変換して得られたパラメータと前記負荷電流の測定値とを含む、
    加工システム。
  2. 　前記負荷電流をフーリエ変換して得られたパラメータは、
    　　前記負荷電流をフーリエ変換した値の実効値と、
    　　前記負荷電流をフーリエ変換したフーリエスペクトルにおけるピークの振幅値と、
    　　前記ピークの振幅の重心と、
    　　前記フーリエスペクトルの特定の周波数範囲におけるピークの振幅の重心と、を含む、請求項１に記載の加工システム。
  3. 　前記負荷電流の測定値は、
    　　前記負荷電流の最大値と、
    　　前記負荷電流の実効値と、を含む、請求項１又は請求項２に記載の加工システム。
  4. 　前記負荷電流に基づくパラメータの数は、第一のパラメータから第七のパラメータの７個であり、
    　前記第一のパラメータから前記第五のパラメータは、前記負荷電流をフーリエ変換して得られたパラメータであり、
    　前記第六のパラメータ及び前記第七のパラメータは、前記負荷電流の測定値である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の加工システム。
  5. 　前記第一のパラメータは、前記負荷電流をフーリエ変換した値の実効値であり、
    　前記第二のパラメータは、前記負荷電流をフーリエ変換したフーリエスペクトルにおけるピークの振幅値であり、
    　前記第三のパラメータは、前記ピークの振幅の重心であり、
    　前記第四のパラメータは、前記フーリエスペクトルの２８Ｈｚ以上３０Ｈｚ以下におけるピークの振幅の重心であり、
    　前記第五のパラメータは、前記フーリエスペクトルの３１Ｈｚ以上３３Ｈｚ以下におけるピークの振幅の重心であり、
    　前記第六のパラメータは、前記負荷電流の最大値であり、
    　前記第七のパラメータは、前記負荷電流の実効値である、請求項４に記載の加工システム。
  6. 　前記特定の加工範囲は、前記工具による加工条件が変化する箇所を含む範囲である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の加工システム。
  7. 　前記加工システムは、多軸旋盤を有し、
    　前記工具は、前記多軸旋盤に備わる旋削工具である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の加工システム。
  8. 　工具又はワークピースをモータで回転させ、かつ前記モータの負荷電流を測定器で測定しながら、前記工具で前記ワークピースを加工する工程を備え、
    　前記加工する工程は、マハラノビスの距離が閾値超である場合、前記モータの回転数を変え、
    　前記マハラノビスの距離は、前記ワークピースにおける特定の加工範囲にて前記測定器で取得された前記負荷電流に基づくパラメータを用いて求められた値であり、
    　前記負荷電流に基づくパラメータは、前記負荷電流をフーリエ変換して得られたパラメータと前記負荷電流の測定値とを含む、
    加工物の製造方法。
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