JP5937727B1 - 工具摩耗評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工時間や加工精度に影響を与えることなく、視覚的な手段によって工具の摩耗状態を評価することが可能な評価装置を提供する。【解決手段】工作機械１を用い、その工具ＴによりワークＷを加工する際に生じる加工振動を検出する振動検出器２１と、振動検出器２１によって検出される振動データを、予め定められたサンプリング間隔でスペクトル解析する周波数解析部２２と、周波数解析部２２により、順次解析された周波数スペクトルを基に、各時間毎の各周波数成分の強度を色分けして表現したコンター図を作成するコンター図作成部２４と、コンター図作成部２４によって作成されたコンター図をディスプレイ２７に表示する表示装置２６とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械を用いた加工において、オペレータが、加工中の工具の摩耗状態を、当該工具の直接的な視認を行わなくても、他の視覚的な手段によって評価することが可能な評価装置に関する。

従来、加工中の工具の摩耗限界を検出する方法として、特開２０１２−７６１６８号公報（下記特許文献１）に開示された検出方法が知られている。

この検出方法は、加工中に生じる加工振動に基づいて、工具の摩耗限界を検出するというものであり、まず、工具又は被加工物を非加工の状態で第１の回転速度で回転させてその振動を検出するとともに、振動の最大値に基づいて閾値を設定する。

次に、前記第１の回転速度で加工を行い、加工中に検出した振動を前記閾値と比較して、検出振動が閾値を超えるかどうかを確認し、検出振動が閾値を超えたとき、当該振動の最大となる周波数を第１の周波数として取得する。

この後、第１の回転速度とは異なる第２の回転速度で加工を行い、加工中に検出した振動を前記閾値と比較して、検出振動が閾値を超えるかどうかを確認し、検出振動が閾値を超えたとき、当該振動の最大となる周波数を第２の周波数として取得するとともに、前記第１の周波数と第２の周波数とを比較して、両者が一致若しくは両者の差が予め設定した範囲以内である場合には、工具が摩耗限界に達していると判定する。

斯くして、この従来の検出方法によれば、回転速度を変更して加工するようにしているので、再生びびり振動の影響を除いた状態で工具の摩耗限界を検出することができ、また、工具の摩耗限界を判定するための基準値を、テスト加工等によって予め用意する必要がなく、短時間で工具の摩耗限界を検出することができる、とのことである。

特開２０１２−７６１６８号公報

ところが、上述した従来の検出方法では、工具の摩耗限界を検出するための閾値を設定する処理、並びに加工時に回転速度を変更する処理を、数値制御装置との協働によって実行する必要があるため、当該数値制御装置における加工プログラムの実行時間（言い換えれば加工時間）が、この処理によって長くなるという問題があった。近年、工作機械による加工の分野では、加工時間を極限まで短縮する努力が絶えず払われており、例え、工具の摩耗限界が検出可能になるというメリットがあるとは言え、加工時間が延長されることは看過することができない問題である。

また、上述のように、従来の検出方法では、加工時に回転速度が変更される、即ち、加工条件が変更されるため、仮に、その変更が僅かであるとしても、少なからず、加工精度に影響を与えるという問題がある。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、加工時間や加工精度に影響を与えることなく、視覚的な手段によって工具の摩耗状態を評価することが可能な評価装置の提供を、その目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、
工作機械を用い、その工具によりワークを加工する際に生じる加工振動を検出する振動検出器と、
前記振動検出器によって検出される振動データを、予め定められたサンプリング間隔でスペクトル解析する周波数解析部と、
前記周波数解析部により、前記サンプリング間隔で順次解析された周波数スペクトルを基に、各時間毎の各周波数成分の強度を色分けして表現したコンター図を作成するコンター図作成部と、
ディスプレイを備え、前記コンター図作成部によって作成されたコンター図を前記ディスプレイに表示する表示装置とから構成された工具摩耗評価装置に係る。

本発明に係る工具摩耗評価装置によれば、工具を用いてワークを加工する際に生じた加工振動が前記振動検出器によって検出され、この振動検出器によって検出された振動データが、前記周波数解析部により予め定められたサンプリング間隔でスペクトル解析される。そして、前記サンプリング間隔で順次解析された周波数スペクトルを基に、前記コンター図作成部によって、各時間毎の各周波数成分の強度に応じ色分けして表現した、周波数スペクトルのコンター図が作成され、作成されたコンター図が表示装置のディスプレイに表示される。

本発明者等が得た知見によれば、工具の摩耗が進むと、特定の周波数成分の強度が徐々に強くなる。したがって、前記コンター図作成部によって作成され、前記ディスプレーに表示されるコンター図は、工具が摩耗していない新品時には、全般的な周波数成分についてその強度が弱い状態にあるため、その表示色が弱い強度を示すものとなっている。一方、加工により工具の摩耗が進行していくと、上述のように、特定の周波数成分の強度が徐々に強くなっていき、コンター図の色合いも、当該周波数成分に対応する部分が強い強度を示す色合いとなっていく。

斯くして、オペレータは、前記ディスプレーに表示されるコンター図の色合いを見ることで、工具に作用する振動の強弱を視覚的に認識することができるとともに、これによって工具の摩耗状態を視覚的に評価することができる。また、コンター図の作成に当たり、特に数値制御装置との協働は要しないので、従来の検出方法のように、加工時間が延長されるという不具合は生じず、また、回転速度を変更する必要もないので、加工精度に影響を与えることもない。

尚、上記色には、無彩色と有彩色とが含まれ、上記色分けには、無彩色の場合、明度が異なる態様が該当し、有彩色の場合、色相、彩度、明度のいずれか一つが異なる態様が該当する。但し、周波数スペクトルの変化を明確にするには、有彩色として、色相、彩度及び明度の全てによって色分けするのが好ましい。

また、前記振動検出器は、加工振動を検出することができれば、どのようなものであっても良く、例えば、前記工作機械の加工作用部近傍に配設されて、加工によって当該加工作用部に作用する振動を検出する加速度計や、工作機械の加工領域内に配設され、加工によって生じる加工音を集音するマイクロフォンなどを例示することができる。

本発明において、前記コンター図作成部は、前記周波数解析部により解析された周波数スペクトルであって、予め定めた過去の基準時間における周波数スペクトルを基準周波数スペクトルとして、該基準周波数スペクトルと、前記周波数解析部により順次解析される周波数スペクトルとの差をとって、工具摩耗に起因した差分周波数スペクトルを順次算出し、算出した差分周波数スペクトルを基に、前記コンター図を作成するように構成される。

上述したように、前記コンター図は、工具が摩耗していない新品時には、全般的な周波数成分についてその強度が弱い状態にあるため、表示される色が弱い強度を示すものとなっているが、加工によって工具の摩耗が進行していくと、特定の周波数成分の強度が徐々に強くなっていき、コンター図の色合いも、当該周波数成分に対応する部分が強い強度を示す色合いとなっていく。

したがって、予め定めた過去の基準時間における周波数スペクトルを基準周波数スペクトルとして、この基準周波数スペクトルと、前記周波数解析部により順次解析される周波数スペクトルとの差をとった差分周波数スペクトルを順次算出することで、工具摩耗に起因した周波数スペクトルを算出することができ、算出した差分周波数スペクトルを基に、コンター図を作成することで、当該コンター図を、工具の摩耗状態を直接的に表現したものとすることができる。斯くして、オペレータは、このようなコンター図を視認することで、工具の摩耗状態をより正確に認識することができる。

尚、基準周波数スペクトルは、これを、例えば、工具が新品であるときの周波数スペクトルというように、特定の時点の周波数スペクトルに設定しても良く、或いは、現時点から所定時間前の周波数スペクトルに設定しても良い。

或いは、本発明において、前記コンター図作成部は、
前記周波数解析部により、前記サンプリング間隔で順次解析される周波数スペクトルに対応した前記コンター図を作成するとともに、
予め定めた過去の基準時間における前記周波数スペクトルを基準周波数スペクトルとして、該基準周波数スペクトルと、前記周波数解析部により順次解析される周波数スペクトルとの差をとった差分周波数スペクトルを順次算出し、算出した差分周波数スペクトルに対応した前記コンター図を作成するように構成され、
前記表示装置は、前記コンター図作成部によって作成された２つのコンター図を、前記ディスプレイに同時に表示するように構成されていても良い。

このようにすれば、オペレータは、ディスプレイに表示される、現時点の周波数スペクトルに対応したコンター図を確認することによって、工具に作用する振動の強弱を視覚的に認識することができ、また、同時にディスプレイに表示される、差分周波数スペクトルに対応したコンター図を確認することによって、工具の摩耗状態をより正確に評価することができる。

また、前記工具摩耗評価装置は、前記差分周波数スペクトルの総和、又はその絶対値の最大値が、予め定めた基準値を超えたときに、アラームを出力する警告部を更に備えている。

上述したように、加工により工具の摩耗が進行していくと、特定の周波数成分の強度が徐々に強くなっていき、また、前記差分周波数スペクトルは、工具摩耗に起因した周波数スペクトルを表している。したがって、差分周波数スペクトルの総和が予め定めた基準値を超えたときに、工具摩耗が限界に達したと判断することができ、また、差分周波数スペクトルの各絶対値の最大値が予め定めた基準値を超えたとき、同様に、工具摩耗が限界に達したと判断することができる。よって、このような場合に警告部によってアラームを出力するようにすれば、工作機械の数値制御装置やオペレータに、工具が摩耗限界に達したことを、視覚的な手段によらず客観的に認識させることができる。

更に、この場合に、前記警告部は、前記数値制御装置に動作停止信号を出力するように構成されていても良い。このようにすれば、工具が摩耗限界に達したときに、数値制御装置による加工動作を停止させることができ、これによって、工具が破損するのを未然に防止することができるとともに、工具の破損によって、ワークや工作機械が損傷するのを防止することができる。

以上詳述したように、本発明によれば、オペレータは、ディスプレーに表示されたコンター図の色合いを見ることで、工具に作用する振動の強弱を視覚的に認識することができるとともに、これによって工具の摩耗状態を視覚的に評価することができる。また、コンター図の作成に当たり、特に数値制御装置との協働は要しないので、従来の検出方法のように、加工時間が延長されるという不具合は生じず、また、回転速度を変更する必要もないので、加工精度に影響を与えることもない。

また、差分周波数スペクトルを基に、コンター図を作成するようにすれば、当該コンター図は、工具の摩耗状態を直接的に表現したものとなるので、オペレータは、このようなコンター図を視認することで、工具の摩耗状態をより正確に認識することができる。

また、差分周波数スペクトルの総和が予め定めた基準値を超えたときに、工具摩耗が限界に達したと判断することができ、或いは、差分周波数スペクトルの絶対値の最大値が予め定めた基準値を超えたとき、同様に、工具摩耗が限界に達したと判断することができるので、このような場合に、警告部によってアラームを出力するようにすれば、工作機械の数値制御装置やオペレータに、工具が摩耗限界に達したことを、視覚的な手段によらず客観的に認識させることができる。

更に、この場合に、前記警告部から、前記数値制御装置に動作停止信号を出力するようにすれば、工具が摩耗によって破損するのを未然に防止することができ、また、工具の破損によって、ワークや工作機械が損傷するのを防止することができる。

工作機械と、本発明の一実施形態に係る工具摩耗評価装置とを示した説明図である。 本実施形態におけるコンター図の一例を示した説明図である。 本実施形態におけるコンター図の一例を示した説明図である。 本実施形態におけるコンター図の一例を示した説明図である。 本実施形態におけるコンター図の一例を示した説明図である。 本実施形態におけるコンター図の一例を示した説明図である。

以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る工具摩耗評価装置と、この工具摩耗評価装置が付設される工作機械とを示した説明図である。以下、まず、工作機械１の概略構成について説明し、次に、本例の工具摩耗評価装置２０の具体的な構成について説明する。

工作機械１は、図１に示すように、ＮＣ旋盤であり、ベッド３、このベッド３上に配設された主軸台４及び往復台７などから構成される運動機構部２と、この運動機構部２の動作を制御する数値制御装置１０とを備えている。

前記主軸台４は、回転自在に主軸５を保持するとともに、内蔵された主軸モータによって主軸５をその軸中心に回転させる。また、主軸５の先端部にはチャック６が装着されており、このチャック６によってワークＷが把持される。前記往復台７は、前記主軸５の軸線に沿ったＺ軸方向に移動可能となっており、この往復台７上には、刃物台８が配設され、当該刃物台８は、Ｚ軸と直交するＸ軸方向に移動可能となっている。また、刃物台８の主軸５側には、タレット９が装着され、このタレット９に工具Ｔが装着されている。

前記往復台７は、図示しないＺ軸駆動機構によってＺ軸方向に移動し、刃物台８は、同じく図示しないＸ軸駆動機構によってＸ軸方向に移動する。そして、前記主軸駆動モータ（図示せず）、Ｘ軸駆動機構（図示せず）及びＺ軸駆動機構（図示せず）は、それぞれ前記数値制御装置１０によって、その作動が制御される。

斯くして、数値制御装置１０による制御の下、主軸５が軸中心に回転された状態で、ワークＷと工具Ｔとが、Ｘ−Ｚ平面内で相対的に移動することで、ワークＷが工具Ｔによって加工される。

前記工具摩耗評価装置２０は、前記刃物台８に装着された加速度計２１と、周波数解析部２２、解析データ記憶部２３、コンター図作成部２４、警告部２５及び表示装置２６から構成される。

前記加速度計２１は、自体に作用する加速度を検出して、検出した加速度に応じた信号を出力する計測器であって、例えば、ＭＥＭＳ技術を用いた静電容量型やピエゾ素子型の計測器を例示することができる。この加速度計２１は、工具ＴによってワークＷが加工される際に、この工具Ｔ、前記タレット９及び刃物台８を介して伝達される加工振動を検出して、前記周波数解析部２２に出力する。

前記周波数解析部２２は、前記加速度計２１から加工振動に係る信号を受信し、受信した信号を所定のサンプリング間隔でフーリエ変換することによってスペクトル解析する処理部であり、前記加速度計２１から出力される信号を順次処理して、各時間毎の解析データ（周波数スペクトル）を前記解析データ記憶部２３に格納する処理を行う。尚、この周波数解析部２２の処理において得られる周波数スペクトルは、各周波数成分（或いは適宜区分された周波数帯域であり、以下、単に「周波数成分」という）毎の強度に関するデータであり、前記解析データ記憶部２３には、時間経過順に処理された、各周波数成分とその強度に関するデータとが相互に関連付けられて格納される。

前記コンター図作成部２４は、前記周波数解析部２２により、前記サンプリング間隔で順次処理され、前記解析データ記憶部２３に格納される現時点の周波数スペクトルと、現時点から所定時間だけ前（本例では１００秒前）の周波数スペクトル（以下、「基準周波数スペクトル」という）とを順次読み出し、まず、前記読み出した現時点の周波数スペクトルを基に、各周波数成分の強度を色分けして表現したコンター図を順次作成する。

上述したように、本発明者等が得た知見によれば、工具Ｔの摩耗が進むと、特定の周波数成分の強度が徐々に強くなる傾向にある。したがって、前記コンター図作成部２４によって作成されるコンター図は、工具が摩耗していない新品時には、全般的な周波数成分についてその強度が弱い状態にあり、その表示色は弱い強度を示すものとなる。一方、加工により工具の摩耗が進行していくと、特定の周波数成分の強度が徐々に強くなっていくため、コンター図の色合いも、当該周波数成分に対応する部分が強い強度を示す色合いとなっていく。

また、前記コンター図作成部２４は、前記解析データ記憶部２３から読み出した、前記現時点の周波数スペクトルと基準周波数スペクトルとの差をとった差分周波数スペクトルを順次算出し、算出した差分周波数スペクトルを基に、これに対応したコンター図を順次作成する。現時点の周波数スペクトルと基準周波数スペクトルとの差をとった差分周波数スペクトルは、工具摩耗に起因した強度（特性）を表している。しがって、差分周波数スペクトルを基に作成したコンター図は、工具の摩耗状態を直接的に表現したものとなる。

そして、コンター図作成部２４は、作成した現時点の周波数スペクトルに対応したコンター図と、差分周波数スペクトルに対応したコンター図に係るデータを順次表示装置２６に送信し、また、算出した差分周波数スペクトルに係るデータを順次前記警告部２５に送信する処理を行う。

尚、上記色には、無彩色と有彩色とが含まれ、上記色分けには、無彩色の場合、明度が異なる態様が該当し、有彩色の場合、色相、彩度、明度のいずれか一つが異なる態様が該当する。但し、周波数スペクトルの変化を明確にするには、有彩色として、色相、彩度及び明度の全てによって色分けするのが好ましい。

前記表示装置２６は、ディスプレイ２７を備え、前記コンター図作成部２４から送信される２つのコンター図を、このディスプレイ２７に同時に表示する処理を行う。このように、ディスプレイ２７上に表示される表示画面を図２〜図６に示す。

図２〜図６に示した表示画面は、それぞれ、前記現時点の周波数スペクトル（以下、「差分周波数スペクトル」との対比から、「実周波数スペクトル」という）に係るコンター図を表示する領域（以下、「実周波数スペクトル表示領域」という）と、差分周波数スペクトルに係るコンター図を表示する領域（以下、「差分周波数スペクトル表示領域」という）とが設定され、実周波数スペクトル表示領域には、現時点から１１０秒前までの実周波数スペクトルに係るコンター図が時系列的に逐次更新されながら表示され、同様に、差分周波数スペクトル表示領域には、現時点から５０秒前までの差分周波数スペクトルに係るコンター図が時系列的に逐次更新されながら表示される。尚、当然のことながら、表示する時間帯は、これに限られるものではない。

また、図２〜図６に例示した表示画面は、前記工作機械１を用い、外径１０２ｍｍの円筒形をしたワークＷ（材質ＳＵＳ６３０）の外周部を、切削速度１００ｍ／ｍｉｎ、送り速度０．２ｍｍ／ｒｅｖの切削条件の下で、切り込み量を２ｍｍ、切削長を１００ｍｍとして、ｎ回繰り返して外径加工を行ったときに得られるコンター図をそれぞれ示している。ｎは整数で、この例では、ｎ＝２４回の繰り返し加工を行った。

そして、図２は現時点が１７回目の加工であるコンター図を示し、図３は現時点が１８回目の加工であるコンター図を示し、図４は現時点が２０回目の加工であるコンター図を示している。また、図５は現時点が２４回目の加工であるコンター図を示しており、図６は同じく現時点が２４回目の加工であるコンター図で、図５の時点より約１５秒後に工具Ｔがチッピングを起こした時のコンター図を示している。

上述したように、工具の摩耗が進行していない状態では、全般的な周波数成分についてその強度が弱い状態にあり、工具の摩耗が進むと、特定の周波数成分の強度が徐々に強くなる傾向にある。図２〜図６に示したコンター図は、このような傾向を示している。

即ち、工具Ｔが摩耗限界に至っていない状態では、図２及び図３に示すように、実周波数スペクトルに係るコンター図及び差分周波数スペクトルに係るコンター図の双方とも、とりたてて強い強度を示す色合いとなっていないが、工具の摩耗が少し進んだと思われる図４では、実周波数スペクトルに係るコンター図及び差分周波数スペクトルに係るコンター図の双方において、低い周波数成分において、若干強い強度を示す色合いの部分が出現し、工具Ｔにチッピングが生じる前の状態を示す図５及び図６では、実周波数スペクトルに係るコンター図及び差分周波数スペクトルに係るコンター図の双方とも、低い周波数成分において、かなり強い強度を示す色合いの部分が出現している。

前記警告部２５は、前記コンター図作成部２４によって算出され、順次送信される差分周波数スペクトルに係るデータを受信して、各時間毎の差分周波数スペクトルについて、それぞれその総和を算出し、算出した総和と予め定めた基準値とを比較して、総和が基準値を超えたとき、加工中の工具Ｔの摩耗が限界に達したと判断して、アラーム信号を前記数値制御装置１０及び表示装置２６に送信する処理を行う。上述したように、工具Ｔの摩耗が進むと、特定の周波数成分の強度が徐々に強くなり、差分周波数スペクトルの総和も徐々に大きな値となる。したがって、差分周波数スペクトルの総和が、所定の基準値を超えたとき、工具Ｔが摩耗限界に達したと判断することができる。

尚、警告部２５からアラーム信号を受信すると、前記数値制御装置１０は、直ちにその動作を停止する。即ち、数値制御装置１０に送信されるアラーム信号は、動作停止信号として機能する。一方、警告部２５からアラーム信号を受信した表示装置２６は、前記ディスプレイ２７に工具Ｔが摩耗限界に達した旨のアラームを表示する。

以上の構成を備えた本例の工具摩耗評価装置２０によれば、工具ＴによってワークＷを加工する際に生じる加工振動が加速度計２１によって検出され、この加速度計２１から出力される振動データが、周波数解析部２２により予め定められたサンプリング間隔で順次スペクトル解析され、解析されたデータ（周波数スペクトル）が順次解析データ記憶部２３に格納される。

そして、この周波数解析部２２の処理と並行して、前記解析データ記憶部２３に格納された周波数スペクトルを基に、前記コンター図作成部２４によって、現時点の周波数スペクトル（実周波数スペクトルに同じ）に係るコンター図と、現時点の周波数スペクトルと基準周波数スペクトルとの差をとった差分周波数スペクトルに係るコンター図とが順次作成され、作成されたコンター図が順次表示装置２６に送信される。

そして、表示装置２６では、受信したコンター図をディスプレイ２７に表示する処理が行われ、当該ディスプレイ２７上の実周波数スペクトル表示領域に、現時点から１１０秒前までの実周波数スペクトルに係るコンター図が時系列的に逐次更新されながら表示され、同様に、差分周波数スペクトル表示領域には、現時点から５０秒前までの差分周波数スペクトルに係るコンター図が時系列的に逐次更新されながら表示される。

上述したように、工具Ｔの摩耗が進むと、特定の周波数成分の強度が徐々に強くなり、したがって、前記ディスプレー２７に表示されるコンター図は、工具Ｔが摩耗していない状態では、全般的な周波数成分についてその強度が弱い状態にあるため、その表示色が弱い強度を示すものとなっており、加工により工具の摩耗が進行していくと、特定の周波数成分の強度が徐々に強くなって、コンター図の色合いも、当該周波数成分に対応する部分が強い強度を示す色合いとなっていく。

したがって、オペレータは、前記ディスプレー２７に表示されるコンター図の色合いを見ることで、工具Ｔに作用する振動の強弱を視覚的に認識することができるとともに、これによって工具Ｔの摩耗状態を視覚的に評価することができる。また、上述したように、差分周波数スペクトルに係るコンター図は、工具Ｔの摩耗状態が直接的に表現されている。したがって、オペレータは、この差分周波数スペクトルに係るコンター図を視認することで、工具Ｔの摩耗状態をより正確に認識することができる。

また、上述した２つのコンター図の作成に当たり、特に数値制御装置１０との協働は要しないので、従来の検出方法のように、加工時間が延長するという不具合は生じず、また、回転速度を変更する必要もないので、加工精度に影響を与えることもない。

また、本例の工具摩耗評価装置２０では、前記警告部２５により、前記コンター図作成部２４から順次送信される差分周波数スペクトルに係るデータを基に、各時間毎の差分周波数スペクトルについて、それぞれその総和が算出され、算出された総和と予め定めた基準値とが比較されて、総和が基準値を超えたとき、加工中の工具Ｔの摩耗が限界に達したと判断され、アラーム信号が前記数値制御装置１０及び表示装置２６に送信される。

そして、警告部２５からアラーム信号を受信すると、前記数値制御装置１０は、直ちにその動作を停止し、表示装置２６は、前記ディスプレイ２７に工具Ｔが摩耗限界に達した旨のアラームを表示する。斯くして、オペレータは、ディスプレイ２７に表示されるアラームを確認することによって、工具Ｔが摩耗限界に達したことを、視覚的な手段によらず客観的に認識することができ、また、数値制御装置１０が、直ちにその動作を停止することで、工具Ｔが破損するのを未然に防止することができるとともに、工具Ｔの破損によって、ワークＷや工作機械１が損傷するのを防止することができる。

以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明が採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。

例えば、前記警告部２５は、前記コンター図作成部２４から順次送信される差分周波数スペクトルについて、その絶対値の最大値を検出し、検出した最大値が予め定めた基準値を超えたときに、工具Ｔが摩耗限界に達したと判断して、アラーム信号を前記数値制御装置１０及び表示装置２６に送信するように構成されていても良い。

上述したように、工具Ｔの摩耗が進むと、特定の周波数成分の強度が徐々に強くなる。したがって、差分周波数スペクトルの最大値が、所定の基準値を超えたとき、工具Ｔが摩耗限界に達したと判断することができる。

また、上例では、加速度計２１により加工振動を検出するようにしたが、これに限られるものではなく、加工振動を検出することができれば、どのような計器であっても良い。例えば、加速度計２１に代えて、工作機械１の加工領域内において、加工音を集音するマイクロフォンを用いることができる。

また、上例では、差分周波数スペクトルを算出するための基準周波数スペクトルを、現時点から所定時間前（具体的には１００秒前）の周波数スペクトルに設定したが、これに限られるものではなく、例えば、工具が新品であるときの周波数スペクトルのように、ある時点の特定の周波数スペクトルを基準周波数スペクトルに設定しても良い。このようにしても、算出される差分周波数スペクトルは、工具摩耗に起因した強度（特性）を表すものとなり、この差分周波数スペクトルを基に作成されるコンター図は、工具の摩耗状態を直接的に表現したものとなる。

１ 工作機械
２ 運動機構部
３ ベッド
４ 主軸台
５ 主軸
６ チャック
７ 往復台
８ 刃物台
９ タレット
１０ 数値制御装置
２０ 工具摩耗評価装置
２１ 加速度計
２２ 周波数解析部
２３ 解析データ記憶部
２４ コンター図作成部
２５ 警告部
２６ 表示装置
２７ ディスプレイ
Ｔ 工具
Ｗ ワーク

Claims (3)

1. 工作機械を用い、その工具によりワークを加工する際に生じる加工振動を検出する振動検出器と、
   前記振動検出器によって検出される振動データを、予め定められたサンプリング間隔でスペクトル解析する周波数解析部と、
   前記周波数解析部により、前記サンプリング間隔で順次解析された周波数スペクトルを基に、各時間毎の各周波数成分の強度を色分けして表現したコンター図を作成するコンター図作成部と、
   ディスプレイを有し、前記コンター図作成部によって作成されたコンター図を前記ディスプレイに表示する表示装置とを備え、
   前記コンター図作成部は、前記周波数解析部により解析された周波数スペクトルであって、予め定めた過去の基準時間における周波数スペクトルを基準周波数スペクトルとして、該基準周波数スペクトルと、前記周波数解析部により順次解析される周波数スペクトルとの差をとって、工具摩耗に起因した差分周波数スペクトルを順次算出し、算出した差分周波数スペクトルを基に、前記コンター図を作成するように構成され、
   更に、前記コンター図作成部によって算出される前記差分周波数スペクトルの総和、又はその絶対値の最大値が、予め定めた基準値を超えたときに、アラームを出力する警告部を備えていることを特徴とする工具摩耗評価装置。
2. 前記コンター図作成部は、更に、前記周波数解析部により、前記サンプリング間隔で順次解析される周波数スペクトルに対応したコンター図を作成するように構成され、
   前記表示装置は、前記コンター図作成部によって作成された２つのコンター図を、前記ディスプレイに同時に表示するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の工具摩耗評価装置。
3. 前記警告部は、更に、工作機械の数値制御装置に動作停止信号を出力するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の工具摩耗評価装置。