JP2019042831A - 研切削加工装置用の測定・管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、事前に決められた適切な加工条件での仕上がりを保証することが可能な研切削加工装置や加工ツールの測定・管理装置を提供し、ツール交換時期やツール異常発生前に研切削加工装置を停止させる研切削加工装置用の測定・管理装置を提供する。【解決手段】本研切削加工装置用の測定・管理装置発明は、ツールホルダとセンサとセンサ用の孔が形成される研切削ツールとセンサの測定結果を無線送信方式で送信するセンサデータ送信手段とを備えている。センサデータ送信器は、研切削加工装置の制御処理を起動可能にするためのセキュリティコードを記憶し、センサによって検出された物理状態値とセキュリティコードとを含んでなる通信フレームを生成し、制御装置へ送信する。セキュリティコードには、研切削加工装置を個別に識別する個別識別情報と研切削ツールを個別に識別する個別識別情報とが含まれる。【選択図】図３

Description

本発明は、研切削加工装置のワークとなるエンドミル、ドリル、タップ等の研切削ツールの加工部いわゆる研切削点温度等をリアルタイムで測定・管理することで、その破断・破損・強摩耗を防止するとともに、研切削加工装置ごとに適切な加工条件で研切削加工を行うことを保証する研切削加工装置用の測定・管理装置に関する。

一般的な加工装置、特に研切削加工（研磨加工、研削及び切削加工）では、被加工部材の材質や肉厚、形状に応じて、定められた最適なツールの仕様（材質、形状、刃数、切込み角など）、回転数（回転速度）、切込み速度などの加工条件が経験的な値として伝承されている。しかしながら、実際には、同じ加工条件を維持しているにもかかわらず、開始時と終了時とでは、被加工部材の加工部における温度は通常、終了時の方が上昇する傾向になる。これは、加工が進展するに従い、これから加工される被加工部材の部分の温度は、研切削ツール（工具）との摩擦熱だけではなく、加工が終わった部分の摩擦熱が伝搬してきて蓄積加算されるからと考えられる。

同時に、周辺環境への熱の放射や輻射、加工部位以外への伝搬による冷却効果も加味されるため、特に高速加工が行われる場合においては、被加工部材の加工部における加工仕上がり品質にバラツキが生じ易いという問題があった。そこで、特許文献１に開示された装置では、被加工部材の中に切り込まれるツールの先端部近傍内部に温度センサを載置し、被加工部材の加工部の温度に近い工具先端近傍の温度として測定し、その温度が所定の管理範囲（加工条件）に収まるようにツールの回転速度、加工部材への挿入速度などを制御、あるいは、切削油剤による冷却効果の制御が行われている。これにより、被加工部材の加工部における仕上がり品質のバラツキを低減することが可能になるとともに、ツールの破断・損壊・強摩耗もリアルタイムで測定でき、破断・損壊・強摩耗が発生する前に、比較的容易にツール交換を行うことが可能となった。

特開２０１５−０３６１７４号公報

ところで、特許文献１に開示された装置（温度測定ツール）では、被加工部材の材質や厚さに応じた適切な加工条件データ（使用温度範囲や加工ツールの切込み速度、回転速度など）を予め決めておいて、その加工条件データを用いた加工ツールの制御が行われる。しかしながら、このような適切な加工条件データは、一般的には加工装置の型式ごと、加工工具ごとに相違し、厳密には個別の加工装置及び工具ごとに異なる。したがって、個別の研切削加工装置及び加工ツールごとに個体管理をし、加工条件データに反映させる必要がある。また、研切削加工装置に用いる加工ツールは多様であることに加え、元来、汎用の加工ツールが適用できるものであるため測定専用のツール以外の模造品が使用される可能性もあるため、ツール管理をしなければ適正な加工条件データを用いた制御を行うことができなくなる。

本発明は、以上のような事情に鑑みて創作されたものであり、事前に決められた適切な加工条件での仕上がりを保証することが可能な研切削加工装置や加工ツールの測定・管理装置を提供し、ツール交換時期やツール異常発生前に研切削加工装置を停止させる仕組みを提供することを目的とする。

本発明は、
研切削加工装置に交換可能に取り付けられる研切削加工装置用の測定・管理装置であって、
前記測定・管理装置は、
研切削加工装置の回転軸を中心に回転可能なツールホルダと、該ツールホルダに連結されて同軸回転し、上端から下端に至る途中まで穴あけされて上端でツールホルダ内と繋がった半貫通孔又は貫通孔が形成される研切削ツールと、前記研切削ツールの実加工中の物理状態値をリアルタイムに測定するセンサと、前記センサの測定結果を無線送信方式でリアルタイムに外部送信するセンサデータ送信手段と、を備え、
前記センサデータ送信器は、
前記ツールホルダの移動及び回転を制御する研切削加工装置の制御装置における制御処理を起動可能にするためのセキュリティコードを記憶した記憶手段（例えば本実施形態におけるセキュリティコード記憶部８３３参照））と、
前記センサによって検出された物理状態値と前記セキュリティコードとを含んでなる通信フレームを生成し、前記生成した通信フレームを前記研切削加工装置の制御装置へ送信する通信フレーム送信手段（例えば本実施形態における通信フレーム生成部８３４、無線信号出力部８４参照）通信フレーム生成部と、
を有することを特徴とする。

また、前記記憶手段は、少なくとも前記研切削ツールの内部及び／又は表層に設けられた前記センサの種別および数を含む情報に応じて設定されたセキュリティコードを記憶し、
前記通信フレームのセキュリティーコードは、前記研切削加工装置の制御装置に予め記憶されたセキュリティーコードと合致するときに、前記通信フレームの物理状態値とセキュリティーコードとに基づいて前記研切削加工装置の制御装置を制御する情報として形成される、ことが好ましい。

本発明の研切削加工装置用の測定・管理装置によれば、少なくとも熱電対等のセンサを内部挿入可能な研切削ツールとこれを把持する交換可能なツールホルダとを用いて研切削加工装置における研切削ツールの物理状態値をリアルタイム測定しつつ、事前に決められた適切な加工条件で研切削加工装置の動作制御を実行し得る。具体的には、本研切削加工装置用の測定・管理装置は、加工ツール内の各センサから得られた実加工中の物理状態値と、研切削加工装置の制御処理実行用のセキュリティーコードとを外部送信している。この構成により、研切削加工装置個別のセキュリティーコードと合致すれば、装置の制御処理を行うことができる。したがって、研切削加工装置ごとの管理を行うことができ、装置ごとに適切な加工条件での加工を実行可能となる。なお、研切削加工装置個別のセキュリティコードは、センサの個々に割り振られた形で各センサに記憶されていてもよい。

また、本測定・管理装置は、研切削加工装置に取り付けて外部の制御装置にデータ送信するものであるが、送信される通信フレームのセキュリティーコードには制御装置側のセキュリティーコードと認証可能なコードを送信している。

また、前記センサは、前記研切削ツールの半貫通孔内又は貫通孔内に装着され、前記センサデータ送信器は、前記ツールホルダに装着される、ことが好ましい。

また、本研切削加工装置用の測定・管理装置では、前記研切削加工装置の制御装置における制御処理を起動可能にするためのセキュリティコードには、前記研切削加工装置を個別に識別する個別識別情報が含まれること、が好ましい。

本研切削加工装置用の測定・管理装置は、研切削ツール内の貫通孔又は半貫通孔内にセンサを設け、研切削加工装置に取り付けるツールホルダにセンサデータ送信器を設けた一体のユニットとして構成されるため、汎用の研切削加工装置のツールホルダの代替えとして利用できる。したがって、制御装置側にセキュリティーコードを認証するシステムを設定すれば汎用の研切削加工装置にも簡単に本測定・管理装置を利用することができる。ひいては制御装置を統一すれば複数の研切削加工装置も同時に管理することも容易となる。なお、制御装置側のセキュリティコードは、インターネット上の記憶媒体内で一種のデータベース情報として管理・記憶されていてもよい。

また、前記記憶手段は、例えば、前記セキュリティーコードが記憶された、電磁誘導式やマイクロ波式の非接触ＩＣチップや、ＳＤメモリー等の書き換え可能な記憶媒体、バーコード（ホログラムコード印刷や２Ｄバーコード印刷）やマイクロ刻印等の書き換え不能な記号形式が前記研切削ツールに付与されることで成立させることができる。また前記記憶手段は、前記研切削ツールの半貫通孔又は貫通孔内で該研切削ツールと一体に固定し、センサを破壊しないと取り出しできないようにして不適切な模造ツールが使用されることを防止しても良い。

また、本研切削加工装置用の測定・管理装置によれば、前記研切削ツールには、該研切削ツールを個別に識別する個別識別情報が付与され、
該個体識別情報に含まれる情報を読み取る読取器を備え、
研切削加工装置の制御装置における制御処理を起動可能にするためのセキュリティコードには、前記読取器により読み取られた情報が含まれる、ことが好ましい。

上記研切削加工装置用の測定・管理装置に用いる専用の研切削ツールは、研切削加工装置の制御装置における制御処理を起動可能にする研切削ツールの識別情報を含む個体識別ＩＤが付与される、ことが好ましい。

この場合、研切削ツールに個別識別情報が付与されるため研切削加工装置の管理以外に研切削ツール自体も管理することができる。研切削ツールそのものによる加工条件の変動の管理や非正規品の使用防止することが可能となる。例えば、研切削ツールには個体識別ＩＤが付与され、これを別途の読取器で読み取ったり、研切削ツールとツールホルダとが一体の場合にはセンサからのケーブルのコネクタに個体識別ＩＤが付与され、このコネクタとツールホルダ内のセンサデータ送信器からのケーブルが接続されることでツールホルダ内の読取器（センサデータ送信器を含む）で情報を読み取っても良い。

本発明によれば、研切削加工装置や研切削ツールに応じて事前に決められた適切な加工条件での仕上がり状態を保証することが可能な加工装置が提供される。

本実施形態で利用する研切削加工装置の外観斜視の一例を示した略図である。 第１の実施形態に係る測定・管理装置の概略ブロック構成の例を示した図である。 センサデータ送信器の構成の例を示した図である。 センサデータ送信器から受信器を介して制御装置へ送信される通信フレームの構成の例を示した図である。 本実施形態に係る制御装置の構成の例を示した図である。 セキュリティコード付き制御データ記憶部に記憶される制御データの構成の例を示した図である。 研切削ツールによって被接合部材が接合されているときの温度管理の方法の例を概念的に示した図である。 セキュリティコード認証部により実行されるセキュリティコード認証処理の処理フローの例を示した図である。

図１は、本発明の測定・管理装置に用いる研切削加工装置１００の一例の斜視図を示している。本発明の実施形態を説明する前提として、以下、この研切削加工装置１００の構成および研切削工程を概説する。研切削加工装置１００は、概ねツールホルダ把持部３と、ワークステージ４２と、ヘッド支台４３と、ヘッド４４と、操作盤４５と、を備えて構成される。なお、図１に示していない参照番号の部材は後述する図２等を参照する。

まず、加工対象部材（図示せず）に回転当接（当接方向＝矢印Ｚ方向、回転方向＝矢印Ｚの軸周り方向）させる加工ツール１を把持させた状態のツールホルダ２を研切削加工装置１００のツールホルダ把持部３に装着する。これによりツールホルダ把持部３とツールホルダ２及び加工ツール１（以下、「研切削ツール１」とも称する。）は一体に回転することとなる。また、被加工部材は、ワークステージ４２の上面に載置され、固定用クランプ（図示せず）や固定用ボルト（図示せず）等を用いて固定される。この状態でユーザは、操作盤４５（後述の制御装置５を含む）を操作し、ワークステージ４２をＸ方向へ移動させ、被加工部材の加工位置直上に加工ツール１が位置するところで停止・位置決めする。次に、被加工部材上に停止・位置決めされた状態で操作盤４５を操作して、加工ツール１を下降させ被加工部材に当接させ、押圧しながら回転させ、加工方向に移動させる。このとき、ユーザは予め被加工部材に加えるツール荷重や、ツール移動速度、ツール回転速度等の各パラメータを入力し、研切削加工に用いる加工条件を設定することとなる。

操作盤４５での設定が終了すると、被加工部材直上で加工ツール１を回転させて設定したツール回転速度に達した後、ヘッド４４をＺ方向下方へ移動させ、被加工部材の加工開始点で加工ツール１を押圧する。ヘッド４４は被加工部材に対して事前に設定したツール荷重で加工ツールを押圧すると、加工ツール１と、被加工部材と、の当接部が、研切削され、摩擦熱が発生する。その後、ヘッド支台４３を設定したツール移動速度でＹ方向に移動させ、加工ツール１を加工開始点から加工終了点まで運ぶことで、被加工部材が研切削される。所望の加工が達成された後、加工ツール１の回転を維持させながらヘッド４４をＺ方向上方へ移動させ、加工終了点から加工ツール１を引き上げた後に加工ツール１の回転を停止させる。この工程を複数回繰り返すことで研切削加工が終了する。

次に、上述した研切削加工装置１００のツールホルダ把持部３に把持・固定されるツールホルダ２及び加工ツール１について説明する。図２は、研切削加工装置１００の概略ブロック構成の例を示した図である。なお、図２には、加工ツール１、ツールホルダ２およびツールホルダ把持部３の模式的な縦断面構造が併せて示されるとともに、これらに付随する装置や部材が示されている。なお、ツールホルダ把持部３は、通常、円筒形状の容器であり、その内部には、円柱状のツールホルダ２がベアリング３１を介して、その円柱の中心軸（主軸２０）を中心に回転可能に保持されている。このとき、ツールホルダ２は、ツールホルダ把持部３側に取り付けられた主軸モータ６により回転駆動される。また、ツールホルダ２の下方先端部には、加工ツール１が取り付けられており、加工ツール１は、ツールホルダ２とともに主軸モータ６により回転駆動される。

本実施形態では、加工ツール１内部に上端から下端に到達する貫通孔又は下端まで貫通しない半貫通孔が設けられ、その貫通孔等に温度センサ、歪みセンサ、加速度センサなどのセンサ１３、のうち１つまたは複数が埋め込まれている。また、歪みセンサおよび加速度センサは、ツールホルダの内部に載置されていてもよい。図２、図３では３つのセンサ１３が描かれているが、センサ１３の数は３つに限定されるものではない。センサ１３の数は、１つでも、２つでも、あるいは４つ以上でもよい。また、これら複数のセンサ１３は、全てが温度センサなど同種類のセンサであってもよく、それぞれが異種類のセンサであってもよい。複数のセンサ１３の種類の組み合わせは任意である。

センサ１３の検出値は、ツールホルダ２に取り付けられたセンサデータ送信器８およびツールホルダ把持部３に取り付けられた受信器９を介して、データ表示部（図示せず）及びまたは、制御装置５に送信される。なお、センサデータ送信器８は、ツールホルダ２とともに回転するので、受信器９は、例えば、そのセンサデータ送信器８を取り囲む外周部にアンテナを備え、センサデータ送信器８との間は、無線にて通信する。制御装置５は、例えば、センサ１３で検出された温度（ツール温度）などに基づき、主軸モータ６を制御する。その場合、例えばツール温度を低下させるときには、主軸モータ６の回転を減速するか、切削油剤（図示せず）の流下量を増やせばよい。また、ツール温度を上昇させるときには、主軸モータ６の回転を加速するか切削油剤（図示せず）の流下量を減らせばよい。図３は、センサデータ送信器８の構成の例を示した図である。

図３に示すように、センサデータ送信器８は、センサ信号入力ポート８１、Ａ／Ｄ（Analog to Digita1）変換部８２、データ処理部８３、無線信号出力部８４などを含んで構成される。また、データ処理部８３は、センサ検出値取得部８３１、センサ検出値記憶部８３２、セキュリティコード記憶部８３３、通信フレーム生成部８３４などを含んで構成される。センサ信号入力ポート８１は、複数のアナログ信号入力端子（図示省略）を備え、そのアナログ信号入力端子のそれぞれにはセンサ１３からの信号線が接続されている。図３では、センサ信号入力ポート８１には、３つのセンサ１３からの信号線が接続されているが、センサ信号入力ポー卜８１に接続されるセンサ１３の数は、３つに限定されない。例えば、加工ツール１として汎用型式のドリルの場合、その径が小さいため上記半貫通孔に設けられるセンサ１３の数は１つである場合が多い。

Ａ／Ｄ変換部８２は、センサ信号入力ポート８１を介して入力されるセンサ１３からのアナログの電気信号をディジタルの検出値（数値データ）に変換し、そのディジタルの検出値をデータ処理部８３に向けて出力する。データ処理部８３のセンサ検出値取得部８３１は、Ａ／Ｄ変換部８２から出力されるディジタルの検出値を、そのセンサ１３の識別情報であるセンサＩＤに対応付けて、センサ検出値記憶部８３２に格納する。セキュリティコード記憶部８３３には、センサデータ送信器８に接続されているセンサ１３の構成（センサ１３の種別や数など）や加工装置１００の本体の型式などに応じて予め設定されたセキュリティコードが記憶されている。以下、本明細書では、セキュリティコード記憶部８３３に記憶されているセキュリティコードを、セキュリティコード＃１という。なお、セキュリティコード＃１を現出（発生）させる手法としては、ＩＣタグ、ＩＣチップ、バーコードとそのリーダ、認証機構内蔵の接続ケーブルなどでよく、また、送信器や受信機等の電子基板に付随した形で使用されなくとも、相互に確認できさえすれば当初の目的である個体認識は可能であり、本願の目的とするセキュリティ（個体認識）が達成できる。また、セキュリティコード＃１は、センサの性能定数・メーカー・型式名称・シリアル番号といった個体識別符号及びその組み合わせで代用させてもよい。以下の説明では、セキュリティコード記憶部８３３は、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリにより構成されているものとする。そして、前記セキュリティコード＃１は、加工装置１００が製造される際に、その型式やセンサ１３の種類や構成に応じてその不揮発性メモリからなるセキュリティコード記憶部８３３に書き込まれるものとする。

なお、セキュリティコード＃１は、複数の加工装置１００間でセンサデータ送信器８に接続されているセンサ１３の種別や数の相違、加工装置１００の本体の型式の相違などを識別可能であれば、どのようなコードであってもよい。例えば、加工装置１００の製造番号などの、加工装置１００を個別に識別可能な個別識別情報であってもよい。

また、センサ１３以外に、研切削ツール１にはそれぞれ個々の個体識別情報（ＩＤ）を記憶するセキュリティコード記憶部８３５を付与する場合もある。この場合、セキュリティコード記憶部８３５には、研切削ツール１の仕様に関する情報に応じて予め設定されたセキュリティコード＃１−１が記憶されている。セキュリティコード＃１−１には、例えば、適合する研切削加工装置１００のメーカ、型番、シリアル番号等や、その研切削ツール１の耐熱温度、サイズ情報、推奨回転数、センサ１３の設置孔情報（上述する貫通孔又は半貫通孔の孔数、孔位置、孔径等）、センサ１３の種類、使用、等が含まれる。

セキュリティコード記憶部８３５に記憶されているセキュリティコード＃１−１を現出（発生）させる手法としては、研切削ツール１にＩＣタグ、ＩＣチップ、バーコードが付与され、これを専用の読取器（リーダ）１４や接触端子で読み取る場合が考えられる。図３では一例として研切削ツール１にＩＣタグが付与され、読取器１４で読み取る例が示されている。また、図示しないが研切削ツール１にセンサ１３が一体に組み込まれる場合には、センサ１３からセンサデータ送信器８までのケーブルの途中のセンサ側のコネクタに、ＩＣチップを埋め込んだりバーコードを付与したりし、センサデータ送信器側のケーブルを認証機構内蔵の接続ケーブルすることが考えられる。

また、通信フレーム生成部８３４は、センサ１３の検出値や前記セキュリティコード＃１（＃１−１）、などを制御装置５へ送信する際の通信フレーム８５（図４参照）を生成する。また、無線信号出力部８４は、通信フレーム生成部で生成した通信フレーム８５のデータを所定の方式で無線信号に変調し、その変調した無線信号を受信器９に向けて送信する。なお、センサデータ送信器８は、センサ１３による検出値をＡ／Ｄ変換部８２でディジタル値に変換し、図４に示すような通信フレーム８５を生成し、制御装置５へ送信する処理を、例えば、１秒間隔など所定の時間間隔で繰り返し実行するものとする。

図４は、センサデータ送信器８から受信器９を介して制御装置５へ送信される通信フレーム８５の構成の例を示した図である。図４に示すように、通信フレーム８５は、ヘッダコード８５１と、セキュリティコード８５２と、複数のセンサＩＤおよびセンサ検出値の組８５３と、とを含んだ各フィールドにより構成される。ここで、ヘッダコード８５１は、変調方式を含むセンサデータ送信器８と制御装置５との間の通信方式などによって決まるコードであり、その中には、しばしば通信フレーム８５のフレーム長などが含まれる。また、セキュリティコード８５２のフィールドには、セキュリティコード記憶部８３３、８３５に記憶されているセキュリティコード＃１、＃１−１が設定される。なお、このセキュリティコード８５２のフィールドは、ヘッダコード８５１の中に含まれるものであってもよいし、ヘッダコード８５１から独立したフィールドであってもよい。

また、センサＩＤおよびセンサ検出値の組８５３からなるフィールドには、それぞれ、センサデータ送信器８に接続されたセンサ１３、センサを識別するためのセンサＩＤおよびそのセンサ１３によって検出された検出値が設定される。なお、ここでいうセンサＩＤは、センサ１３を個別に識別する情報に加えて、センサ１３の種類（温度センサ、歪みセンサなど）を識別する情報を含んでいるものとする。図５は、第１の実施形態に係る制御装置５の構成の例を示した図である。図５に示すように、制御装置５は、通信フレーム分解部５１、セキュリティコード認証部５２、加工装置制御処理部５３、制御信号出力部５４、センサ検出値記憶部５５、セキュリティコード付き加工装置制御データ記憶部５６などを含んで構成される。通信フレーム分解部５１は、受信器９を介して受信した通信フレーム８５を分解して、セキュリティコード８５２（セキュリティコード＃１、＃１−１）、センサＩＤおよびセンサ検出値の組８５３を取得する。そして、このセキュリティコード８５２は、セキュリティコード認証部５２へ受け渡され、センサＩＤおよびセンサ検出値の組８５３のデータは、一時的にセンサ検出値記憶部５５に格納される。セキュリティコード付き研切削制御データ記憶部５６には、被加工部材１０１の材質やセンサ１３によるセンサ検出値に応じて主軸モータ６およびツール移動駆動装置７を制御するための研切削制御データ５６１（図６参照）が予め記憶されている。そして、セキュリティコード付き研切削制御データ記憶部５６では、この研切削制御データ５６１に対応付けられたセキュリティコード５６２（以下、セキュリティコード＃２という）が記憶されている。なお、このセキュリティコード＃２は、当該研切削加工装置１００が製造される際に設定され、その値は、センサデータ送信器８のセキュリティコード記憶部８３３に記憶されるセキュリティコード＃１、＃１−１と同じである。

セキュリティコード認証部５２は、通信フレーム分解部５１で取得されたセキュリティコード＃１、＃１−１とセキュリティコード付き研切削制御データ記憶部５６に記憶されているセキュリティコード＃２とを比較する。そして、その両者が一致した場合、研切削制御処理部５３の処理を起動し、一致しない場合には、研切削制御処理部５３の処理を起動しないようにする。なお、セキュリティコード認証部５２における処理の例については、別途図８を参照して説明する。研切削制御処理部５３は、セキュリティコード付き研切削制御データ記憶部５６に記憶されている研切削制御データ５６１を参照し、センサ検出値記憶部５５に記憶されているセンサ検出値などに基づき、主軸モータ６などに対する制御値を求める。そして、その制御値を、制御信号出力部５４を介して主軸モータ６に出力する。なお、本実施形態における研切削制御の基本的な考え方については、別途図７を参照して説明し、さらに、研切削制御処理部５３の処理の例については、別途図９を参照して説明する。なお、以上のように構成される制御装置５は、演算処理装置と記憶装置（半導体メモリ、ハードディスク装置など）と入出力装置（キーボード、ボタン、表示装置など）とを備えた１つまたは複数のコンピュータによって実現される。

図６は、セキュリティコード付き研切削制御データ記憶部５６に記憶される研切削制御データ５６１の構成の例を示した図である。図６に示すように、研切削制御データ５６１は、被加工部材１０１ａ，１０１ｂの材料およびその板厚ごとに管理温度範囲、管理判定温度範囲、主軸モータの回転速度、ツール移動速度などが対応付けられて構成される。そして、この研切削制御データ５６１には、予め定められたセキュリティコード５６２（セキュリティコード＃２）が対応付けられている。ここで、図６において、管理温度範囲とは、センサ１３（温度センサ）により検出されるツール温度を管理するための温度であり、上限値と下限値とからなる。そして、加工ツール１による加工が実施されているときには、ツール温度、すなわち、加工ツール1により研磨・切削加工されている被加工部材１０１ａ，１０１ｂの加工部の温度は、この管理温度範囲の上限値と下限値の範囲内に収まるように管理される。

また、図６における管理判定温度範囲の上限値および下限値は、管理温度範囲内に含まれる温度である。すなわち、管理判定温度範囲の上限値は、管理温度範囲の上限値よりも低く、管理判定温度範囲の下限値は、管理温度範囲の下限値よりも高い値が設定される。一般に、大きい熱容量を有する物体の温度制御では、温度上昇中にある物体の温度を検知して加熱量を減じても、その温度は、すぐには下降に転じることなくオーバシュートする。同様に、温度下降中にある物体の温度を検知して、加熱量を増やしても、その温度は、すぐに上昇に転じることなくアンダシュートする。そこで、本実施形態では、管理判定温度範囲の上限値および下限値を適切に設定することにより、温度制御における温度のオーバシュートおよびアンダシュートの許容を可能としたものである。

また、図６において、主軸モータ回転速度の初期値は、加工ツール１を被加工部材１０１ａ，１０１ｂに押圧するときの主軸モータ６の回転速度の初期値を意味する。また、主軸モータ回転速度の定常値＃１、定常値＃２およびツール移動速度の定常値＃１、定常値＃２は、加工実施中の主軸モータ６の回転速度および加工ツール１の移動速度の制御値である。なお、ここで、定常値＃１、定常値＃２は、それぞれ、ツール温度が管理判定温度範囲の下限値、上限値を超えたときに設定される制御値である。

以上、研切削制御データ５６１を構成する管理温度範囲の上限値、下限値、管理判定温度範囲の上限値、下限値、主軸モータ回転速度の初期値、定常値＃１、定常値＃２、ツール移動速度の定常値＃１、定常値＃２などの値は、被加工部材１０１ａ，１０１ｂの材料や板厚に応じて、実験またはシミュレーションなどにより予め適切な値が求められたものであるとする。以上のような構成を有する研切削制御データ５６１は、被加工部材１０１ａ，１０１ｂを研切削加工装置１００で加工するときの加工条件データということができる。

次に、セキュリティコード５６２としては、前記したようにセキュリティコード記憶部８３３に記憶されているセキュリティコード＃１及びセキュリティコード記憶部８３５に記憶されているセキュリティコード＃１−１と同じコードであるセキュリティコード＃２が記憶される。これは、制御装置５に記憶されている研切削制御データ５６１の構成が、少なくとも当該研切削加工装置１００の加工ツール１の中に設けられているセンサ１３の構成（種別、数など）や加工ツール１それぞれ個々に付与された個体識別情報（個体識別ＩＤ）の構成（型番や耐熱温度情報など）との間で整合がとれていることを表す。つまり、研切削制御データ５６１が当該研切削加工装置１の主軸モータ６やツール移動駆動装置７の制御に使用可能であることを意味する。

前記したように、セキュリティコード＃１およびセキュリティコード＃２は、研切削加工装置１００の製造時に同じコードが設定され、セキュリティコード＃１−１およびセキュリティコード＃２は、加工ツール１を導入した時点で加工ツール１のラインナップに応じて同じコードが設定される。従って、通常は、セキュリティコード認証部５２による認証は常に成功する。しかしながら、加工装置１００の移転や転売や加工ツール１の転売、模倣などにより、加工ツール１や研切削加工装置１００の制御装置５の組合せが変ったり、制御装置５が別の制御装置が更新されたりした場合には、両者のセキュリティコードは異なることになる。この場合、セキュリティコード認証部５２による認証は失敗し、研切削制御データ５６１が当該研切削加工装置１００の主軸モータ６やツール移動駆動装置７の制御に使用できなくなる。また、前記したように、セキュリティコード＃１、＃１−１（＝セキュリティコード＃２）として、それぞれの研切削加工装置１００、加工ツール１を個別に識別する個別識別情報を設定することもできる。

なお、図６の例では、センサデータ送信器８に接続されているセンサ１３は、加工ツール１のツール温度を検出する温度センサであるとしているが、センサデータ送信器８には、温度センサだけでなく歪みセンサや加速度センサなどが接続されていてもよい。その場合には、図６の研切削制御データ５６１には、歪みや加速度の管理範囲の上限値などが追加されることとなる。

図８は、セキュリティコード認証部５２により実行されるセキュリティコード＃１とセキュリティコード＃２との認証処理の処理フローの例を示した図である（ここではセキュリティコード＃１とセキュリティコード＃２との認証について説明し、セキュリティコード＃１−１とセキュリティコード＃２との認証については省略する）。なお、このセキュリティコード認証処理は、制御装置５に電源が投入されたときや、加工作業開始ボタンなどが押下されたりしたときに実行される。図８に示すように、制御装置５のセキュリティコード認証部５２は、まず、通信フレーム分解部５１を介して通信フレーム８５のセキュリティコード８５２のフィールドからセキュリティコード＃１を取得する（ステップＳ０１）。続いて、セキュリティコード認証部５２は、セキュリティコード付き研切削制御データ記憶部５６を参照し、セキュリティコード５６２の欄からセキュリティコード＃２を取得する（ステップＳ０２）。次に、セキュリティコード認証部５２は、セキュリティコード＃１とセキュリティコード＃２を比較し、両者が一致した場合には（ステップＳ０３でＹｅｓ）、研切削制御処理（図９参照）を起動する（ステップＳ０４）。―方、セキュリティコード＃１とセキュリティコード＃２とが相違した場合には（ステップＳ０３でＮｏ）、セキュリティコード認証部５２は、研切削制御データが使用不可である旨を表示装置などに表示する（ステップＳ０５）。従って、研切削制御処理（図９参照）は、セキュリティコード＃１とセキュリティコード＃２がー致した場合には実行されるが、不一致の場合には実行されない。

以上、本実施形態では、制御装置５のセキュリティコード認証部５２の処理により、セキュリティコード＃１、＃１−１とセキュリティコード＃２とが一致したときに限って、研切削制御処理部５３の処理が実行されるようにされている。従って、本実施形態では、センサデータ送信器８から少なくとも研切削制御データ５６１で想定している、センサ１３の構成（種別や数）や、加工ツール１それぞれ個々に付与された個体識別情報（個体識別ＩＤ）の構成（型番や耐熱温度情報など）に整合しないようなデータが送られてきた場合には、研切削制御処理部５３の処理は実行されない。また、セキュリティコード＃１、＃１−１が研切削加工装置１００の個別識別情報あるいは加工ツール１の個別識別情報である場合には、その装置１００、加工ツール１ごとに、加工ツール１、主軸モータ６、ツール移動駆動装置７などの諸特性に応じて合わせ込まれた研切削制御データ５６１でなければ使用されない。すなわち、本実施形態では、研切削制御処理部５３の処理において、不適切な研切削制御データ５６１が使用されることはなく、不適切な加工ツール１で研切削処理が実行されることもない。よって、本実施形態に係る装置１００では、適切な研切削制御データ５６１を用いた適切な加工ツール１で加工が実行され、すなわち適切な加工条件を用いた品質が保証されることとなり、その加工品質が保証される。

また、研切削装置１００が移転、転売されたり又は加工ツール１が転売、模造されたりした場合には、研切削制御データ５６１が喪失されたり、装置１００の本体や加工ツール１と制御装置５との対応関係が不明確になる湯合がある。本実施形態では、このような場合にも、セキュリティコード＃１、＃１−１とセキュリティコード＃２とがー致しない限り研切削制御処理が実行されないので、適切でない研切削制御データ５６１を用いた研切削作業（装置稼働）を防止することができる。

本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲や明細書の記載の思想や教示される構成の範囲を逸脱しない様々な変形例が含まれることが当業者には理解されるであろう。

１ 加工ツ−ル（研切削ツール）
２ ツールホルダ
３ ツールホルダ把持部
５ 制御装置
８ センサデータ送信器
１３ センサ
１４ 読取器
１００ 研切削加工装置
８３２ センサ検出値記憶部
８３３ セキュリティーコード記憶部
８３４ 通信フレーム生成部

同時に、周辺環境への熱の放射や輻射、加工部位以外への伝搬による冷却効果も加味されるため、特に高速加工が行われる場合においては、被加工部材の加工部における加工仕上がり品質にバラツキが生じ易いという問題があった。そこで、特許文献１に開示された装置では、被加工部材の中に切り込まれるツールの先端部近傍内部に温度センサを載置し、被加工部材の加工部の温度に近い工具先端近傍の温度として測定し、その温度が所定の管理範囲（加工条件）に収まるようにツールの回転速度、加工部材への挿入速度などを制御、あるいは、切削油剤による冷却効果の制御が行われている。これにより、被加工部材の加工部における仕上がり品質のバラツキを低減することが可能になるとともに、ツールの破断・損壊・強摩耗の前兆もリアルタイムで測定でき、破断・損壊・強摩耗が発生する前に、比較的容易にツール交換を行うことが可能となった。

ところで、特許文献１に開示された装置（温度測定ツール）では、被加工部材の材質や厚さに応じた適切な加工条件データ（使用温度範囲や加工ツールの切込み速度、回転速度など）を予め決めておいて、その加工条件データを用いた加工ツールの制御が行われる。しかしながら、このような適切な加工条件データは、一般的には加工装置の型式ごと、加工工具ごとに相違し、厳密には個別の加工装置及び工具ごとに異なる。したがって、個別の研切削加工装置及び加工ツールごとに個体管理をし、加工条件データに反映させる必要がある。また、研切削加工装置に用いる加工ツールは多様であることに加え、元来、汎用の加工ツールが適用できるものであるため測定専用のツール以外の模造品が使用される可能性もあり、ツール管理をしなければ適正な加工条件データを用いた制御を行うことができなくなる。

本研切削加工装置用の測定・管理装置は、研切削ツール内の半貫通孔又は貫通孔内にセンサを設け、研切削加工装置に取り付けるツールホルダにセンサデータ送信器を設けた一体のユニットとして構成されるため、汎用の研切削加工装置のツールホルダの代替えとして利用できる。したがって、制御装置側にセキュリティーコードを認証するシステムを設定すれば汎用の研切削加工装置にも簡単に本測定・管理装置を利用することができる。ひいては制御装置を統一すれば複数の研切削加工装置も同時に管理することも容易となる。なお、制御装置側のセキュリティコードは、インターネット上の記憶媒体内で一種のデータベース情報として管理・記憶されていてもよい。

次に、上述した研切削加工装置１００のツールホルダ把持部３に把持・固定されるツールホルダ２及び加工ツール１について説明する。図２は、研切削加工装置１００の概略ブロック構成の例を示した図である。なお、図２には、加工ツール１、ツールホルダ２およびツールホルダ把持部３の模式的な縦断面構造が併せて示されるとともに、これらに付随する装置や部材が示されている。なお、ツールホルダ把持部３は、通常、円筒形状の容器であり、その内部には、円柱状のツールホルダ２がベアリング３１を介して、その円柱の中心軸（主軸２０）を中心に回転可能に保持されても良い。このとき、ツールホルダ２は、ツールホルダ把持部３側に取り付けられた主軸モータ６により回転駆動される。また、ツールホルダ２の下方先端部には、加工ツール１が取り付けられており、加工ツール１は、ツールホルダ２とともに主軸モータ６により回転駆動される。

Ａ／Ｄ変換部８２は、センサ信号入力ポート８１を介して入力されるセンサ１３からのアナログの電気信号をディジタルの検出値（数値データ）に変換し、そのディジタルの検出値をデータ処理部８３に向けて出力する。データ処理部８３のセンサ検出値取得部８３１は、Ａ／Ｄ変換部８２から出力されるディジタルの検出値を、そのセンサ１３の識別情報であるセンサＩＤに対応付けて、センサ検出値記憶部８３２に格納する。セキュリティコード記憶部８３３には、センサデータ送信器８に接続されているセンサ１３の構成（センサ１３の種別や数など）や加工装置１００の本体の型式などに応じて予め設定されたセキュリティコードが記憶されている。以下、本明細書では、セキュリティコード記憶部８３３に記憶されているセキュリティコードを、セキュリティコード＃１という。なお、セキュリティコード＃１を現出（発生）させる手法としては、ＩＣタグ、ＩＣチップ、バーコードとそのリーダ、認証機能内蔵の接続ケーブルなどでよく、また、送信器や受信機等の電子基板に付随した形で使用されなくとも、相互に確認できさえすれば当初の目的である個体認識は可能であり、本願の目的とするセキュリティ（個体認識）が達成できる。また、セキュリティコード＃１は、センサの性能定数・メーカー・型式名称・シリアル番号といった個体識別符号及びその組み合わせで代用させてもよい。以下の説明では、セキュリティコード記憶部８３３は、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリにより構成されているものとする。そして、前記セキュリティコード＃１は、加工装置１００が製造される際に、その型式やセンサ１３の種類や構成に応じてその不揮発性メモリからなるセキュリティコード記憶部８３３に書き込まれるものとする。

また、センサ１３以外に、研切削ツール１にはそれぞれ個々の個体識別情報（ＩＤ）を記憶するセキュリティコード記憶部８３５を付与する場合もある。この場合、セキュリティコード記憶部８３５には、研切削ツール１の仕様に関する情報に応じて予め設定されたセキュリティコード＃１−１が記憶されている。セキュリティコード＃１−１には、例えば、適合する研切削加工装置１００のメーカ、型番、シリアル番号等や、その研切削ツール１の耐熱温度、サイズ情報、推奨回転数、センサ１３の設置孔情報（上述する半貫通孔又は貫通孔の孔数、孔位置、孔径等）、センサ１３の種類、使用、等が含まれる。

図４は、センサデータ送信器８から受信器９を介して制御装置５へ送信される通信フレーム８５の構成の例を示した図である。図４に示すように、通信フレーム８５は、ヘッダコード８５１と、セキュリティコード８５２と、複数のセンサＩＤおよびセンサ検出値の組８５３と、を含んだ各フィールドにより構成される。ここで、ヘッダコード８５１は、変調方式を含むセンサデータ送信器８と制御装置５との間の通信方式などによって決まるコードであり、その中には、しばしば通信フレーム８５のフレーム長などが含まれる。また、セキュリティコード８５２のフィールドには、セキュリティコード記憶部８３３、８３５に記憶されているセキュリティコード＃１、＃１−１が設定される。なお、このセキュリティコード８５２のフィールドは、ヘッダコード８５１の中に含まれるものであってもよいし、ヘッダコード８５１から独立したフィールドであってもよい。

Claims (8)

1. 研切削加工装置に交換可能に取り付けられる研切削加工装置用の測定・管理装置であって、
   前記測定・管理装置は、
   研切削加工装置の回転軸を中心に回転可能なツールホルダと、該ツールホルダに連結されて同軸回転し、上端から下端に至る途中まで穴あけされて上端でツールホルダ内と繋がった半貫通孔又は貫通孔が形成される研切削ツールと、前記研切削ツールの実加工中の物理状態値をリアルタイムに測定するセンサと、前記センサの測定結果を無線送信方式でリアルタイムに外部送信するセンサデータ送信手段と、を備え、
   前記センサデータ送信器は、
   前記ツールホルダの移動及び回転を制御する研切削加工装置の制御装置における制御処理を起動可能にするためのセキュリティコードを記憶した記憶手段と、
   前記センサによって検出された物理状態値と前記セキュリティコードとを含んでなる通信フレームを生成し、前記生成した通信フレームを前記研切削加工装置の制御装置へ送信する通信フレーム送信手段と、
   を有することを特徴とする研切削加工装置用の測定・管理装置。
2. 前記記憶手段は、少なくとも前記研切削ツールの内部及び／又は表層に設けられた前記センサの種別および数を含む情報に応じて設定されたセキュリティコードを記憶し、
   前記通信フレームのセキュリティーコードは、前記研切削加工装置の制御装置に予め記憶されたセキュリティーコードと合致するときに、前記通信フレームの物理状態値とセキュリティーコードとに基づいて前記研切削加工装置の制御装置を制御する情報として形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の研切削加工装置用の測定・管理装置。
3. 前記センサは、前記研切削ツールの半貫通孔内又は貫通孔内に装着され、前記センサデータ送信器は、前記ツールホルダに装着される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の研切削加工装置用の測定・管理装置。
4. 前記記憶手段は、前記セキュリティーコードが記憶された非接触ＩＣチップ、書き換え可能な記憶媒体又は書き換え不能な記号形式が前記研切削ツールに付与される、ことを特徴とする請求項３に記載の研切削加工装置用の測定・管理装置。
5. 前記記憶手段は、前記研切削ツールの半貫通孔又は貫通孔内で該研切削ツールと一体に固定される、ことを特徴とする請求項４のいずれか１項に記載の研切削加工装置用の測定・管理装置。
6. 前記研切削加工装置の制御装置における制御処理を起動可能にするためのセキュリティコードには、前記研切削加工装置を個別に識別する個別識別情報が含まれること、を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の研切削加工装置用の測定・管理装置。
7. 前記研切削ツールには、該研切削ツールを個別に識別する個別識別情報が付与され、
   該個体識別情報に含まれる情報を読み取る読取手段を備え、
   研切削加工装置の制御装置における制御処理を起動可能にするためのセキュリティコードには、前記読取器により読み取られた情報が含まれる、ことを特徴とする請求項６に記載の研切削加工装置用の測定・管理装置。
8. 請求項７に記載の研切削加工装置用の測定・管理装置に用いる専用の研切削ツールであって、研切削加工装置の制御装置における制御処理を起動可能にする研切削ツールの識別情報を含む個体識別ＩＤが付与される、ことを特徴とする研切削ツール。