WO2023188451A1

WO2023188451A1 - ツールホルダ装着状態検出方法、ツールホルダ装着状態検出装置、変位検出方法、変位検出装置、及び、工作機械

Info

Publication number: WO2023188451A1
Application number: PCT/JP2022/031343
Authority: WO
Inventors: 佑太福岡; 泰樹関根
Original assignee: 株式会社東京精密
Priority date: 2022-03-28
Filing date: 2022-08-19
Publication date: 2023-10-05

Abstract

本発明のツールホルダ装着状態検出方法は、セットアップ時は、チャックミスがない状態でツールホルダ１１を主軸２６へ装着し、工具９の回転を開始してからフランジ部１１Ｂに形成された切り欠き１１Ｃのカウントを開始し、最後に検出した切り欠き１１Ｃから測定データを得るまでの時間Ｔとそれまでのカウント数Ｎを記憶し、加工時はセットアップ時と同じ手順でカウント数Ｎ及び時間Ｔを一致させて測定データを得るため、センサ方式、切り欠き数、形状精度、及び、環境等に係らず、セットアップ時と加工時の測定データの位相を簡単、かつ、高精度に合わせ、チャックミスの検出精度を向上する。

Description

ツールホルダ装着状態検出方法、ツールホルダ装着状態検出装置、変位検出方法、変位検出装置、及び、工作機械

　本発明は、ＮＣ（数値制御）加工機やマシニングセンタをはじめとするワーク（加工対象物、測定対象物）の加工を行う工作機械であって、特に、工具を適宜選択して着脱する自動工具交換装置（ＡＴＣ）を備える工作機械において、工具が取り付けられるツールホルダが主軸に正常に装着されたかを示す装着異常の判定を行うツールホルダ装着状態検出方法、ツールホルダ装着状態検出装置、及び、これを備える工作機械に関する。また、本発明は、工具が取り付けられるツールホルダの基準状態からの変位を検出する変位検出方法、変位検出装置、及び、これを備える工作機械に関する。

　マシニングセンタ（ＭＣ）は、加工工程に従って各種工具を自動的に選択し、選択した工具を自動で主軸に装着して多種類の加工を行う装置である。このＭＣにおいて、工具の交換は自動工具交換（ＡＴＣ：オートツールホルダチェンジ）装置で行われる。ＡＴＣ装置は、工具が取り付けられたツールホルダを工具マガジンから自動で取り出し、取り出したツールホルダを主軸に自動で装着する。工具が取り付けられたツールホルダは、円錐状の嵌合部を有しており、この嵌合部が、ＭＣの主軸に形成された円錐状の被嵌合部に嵌合されて装着される。しかしながら、ツールホルダは、嵌合部に切り屑などが付着すると、軸が曲がって装着されることがある。そして、この状態で加工を行うと、回転に伴って工具に振れ（基準状態からの変位）が発生し、ワークの加工精度が著しく低下する。

　ツールホルダの異常な装着状態（チャックミス）等に起因して起こる、ツールホルダの基準状態からの変位を検出するための技術として、特許文献１には、「工具が取り付けられたツールホルダを主軸に装着し、該主軸を回転駆動してワークを加工する工作機械において、前記主軸に装着したツールホルダのフランジ外周面の変位を測定する測定手段と、前記測定手段で得られた測定データから前記工作機械の異常を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする工作機械。」が記載され、更に、「前記主軸に装着されたツールホルダのフランジ外周面の変位の測定データを基本データとして記憶する基本データ記憶手段と、前記基本データと前記測定手段で測定された測定データとを比較して真の測定データを演算する真の測定データ演算手段と、を備え、前記判定手段は、前記真の測定データ演算手段で算出された真の測定データから前記工作機械の異常を判定する」ことが記載されている。

　また、「ツールホルダ２に切欠きがある場合には、図１０（ｂ）に示すように、２つある切欠き２Ｃ、２Ｃのうち何れか一方の切欠き２Ｃの中央が０°になるように測定データを位相補正する」こと、及び、「算出した磁気的凹凸パターン（加工時磁気的パターン）と、メモリ２０に記憶されたセットアップ時の磁気的凹凸パターン（セットアップ時磁気的パターン）とを比較し、算出した磁気的凹凸パターンのうち、どの位置が０°に位置するかを決定する。」ことも記載されている。

　また、特許文献２は、フランジ外周面に近接して設けられる外周面検出手段として、渦電流センサを設け、ツールホルダのフランジ部に切り欠きがある場合、センサが所定周期で検出したフランジ外周面の表面位置の検出データを補間処理して、所定周期より短い補間周期で補間検出データを算出し、補間データを生成することが記載されている。

　さらに、特許文献２の段落００２６等には、渦電流センサなどの検出器は、検出距離が大きくなると検出精度、分解能が低下すること、及び、切り欠き部分は検出方向に距離が急激に変化するため、この部分の平均距離を検出すると検出信号は鈍ることが記載されている。そこで、特許文献２では、検出距離が大きいほど、切り欠き部分の検出データの値が小さくなるように補正を行うことが記載されている。

特開２００２－２００５４２号公報特開２００８－９３７５０号公報

　ツールホルダのフランジの外周面の変位を測定し、チャックミス等に起因して起こる基準状態からの変位を検出する方法、又は、これを利用してチャックミスを検出する方法では、センサによる測定データの相対差を求める必要がある。そのためには、それぞれの測定データの位相補正を行う必要がある。この位相補正について、特許文献１には、フランジの切り欠きに由来する信号を用いたり、特徴的な磁気的凹凸パターンを利用したりする方法が記載されている。

　しかし、近年、ツールホルダの加工精度の向上に伴い、フランジ部分の形状のばらつきが従来よりも顕著に小さくなってきている。そのため、特許文献１に記載された方法のように、ツールホルダに固有の特徴的な磁気的凹凸パターンを見出すことが難しくなってきていることを本発明者は知見している。これは、特徴的な磁気的凹凸パターンが、各ツールホルダ（典型的にはフランジ部分）に固有の、形状の不均一（ばらつき）に起因して得られるものだからである。

　また、切り欠きに由来する信号を用いて位相補正を行おうとしても、例えば、フランジが切り欠きを二つ有し、この切り欠きが１８０度対称な位置に配置されている場合、１８０度の回転対称に近い磁気的凹凸パターンが発現し、例えば、加工時磁気的パターンとセットアップ時磁気的パターンの比較のみで位相を決めることができないことも、本発明者は知見している。

　また、特許文献２は、補間データによって、フランジ部に切り欠きの影響による振れ測定の誤差を小さくできるが、サンプリング開始位置のずれや回転速度のムラがあると、フランジ外周面の表面位置の検出データが不正確となり、偏心量を高精度に算出することができない場合がある。

　さらに、例えば、切粉の噛み込み等により、振れが発生した場合、切り欠きが二つありサンプリング開始位置が大きくずれた場合、及び、ノイズが多い場合等では、複雑な処理を必要とする。そのため、渦電流センサなどの検出器は、より安定した高精度な測定を確保するために、クーラントの影響を受けない位置に設置しなければならない。

　本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、センサ方式、ツールホルダのフランジ外周面の切り欠き数、回転方向の対称性、フランジ部１１Ｂの形状（特に、測定部分の肉厚）の変化、磁化、焼き入れ深度、刻印、及び、環境等に係らず、基準状態、及び、変位検出時における測定データの位相を簡単、かつ、高精度に合わせることを可能とし、ツールホルダの主軸へのチャックミス（装着異常）等に起因して起こるツールホルダの基準状態からの変位の検出精度を向上することにある。また、本発明の目的は、上記変位の検出を応用して、主軸に装着されるツールホルダの装着異常を検出する、チャックミスの検出方法の検出精度を向上することにある。

　上記目的を達成するための本発明の構成は以下のとおりである。
　［１］　工具が取り付けられたツールホルダが主軸に正常に装着されたかを示すチャックミスの判定を行うツールホルダ装着状態検出方法であって、上記ツールホルダのフランジ部における外周形状を測定するセンサを設け、セットアップ時は、上記チャックミスがない状態で上記ツールホルダを上記主軸へ装着し、上記ツールホルダを所定角度で静止させた後、上記工ツールホルダの回転を開始し、上記センサの信号変化より、上記フランジ部に形成された切り欠きのカウントを開始し、上記ツールホルダを少なくとも１周した後、最後に検出した上記切り欠きから上記センサによるセットアップ時測定データを得るまでの時間Ｔとそれまでのカウント数Ｎを記憶し、加工時は、上記ツールホルダを上記所定角度で静止させた後、上記ツールホルダの回転を開始し、上記センサの信号変化より、上記フランジ部に形成された切り欠きのカウントを開始し、上記セットアップ時に記憶された上記カウント数Ｎ及び上記時間Ｔを一致させて上記センサによる加工時測定データを得て、上記セットアップ時測定データと上記加工時測定データとに基づいて上記チャックミスの判定を行うことを特徴とするツールホルダ装着状態検出方法。
　［２］　上記セットアップ時測定データをフーリエ解析し、１山成分の振幅と位相を算出した基本偏心ベクトルと、上記加工時測定データを上記フーリエ解析し、１山成分の加工時振幅と加工時位相を算出した測定偏心ベクトルと、に基づいて偏心量を求め、上記チャックミスの判定を行うことを特徴とする［１］に記載のツールホルダ装着状態検出方法。
　［３］　上記切り欠きを補間した上記セットアップ時測定データと上記加工時測定データとを上記フーリエ解析することを特徴とする［２］に記載のツールホルダ装着状態検出方法。
　［４］　上記セットアップ時測定データと上記加工時測定データとは、上記ツールホルダを少なくとも１周させて得ることを特徴とする［１］から［３］のいずれかに記載のツールホルダ装着状態検出方法。
　［５］　上記センサは、上記主軸が取り付けられたヘッドに取り付けられた渦電流センサとしたことを特徴とする［１］に記載のツールホルダ装着状態検出方法。
　［６］　上記センサは、上記主軸が取り付けられたヘッド以外の位置に取り付けられた光学式あるいはレーザ式とされたことを特徴とする［１］に記載のツールホルダ装着状態検出方法。
　［７］　上記偏心量の測定を複数回実施し、平均値を真の測定偏心量とみなすことを特徴とする［２］に記載のツールホルダ装着状態検出方法。
　［８］　ツールホルダが主軸に正常に装着されたかを示すチャックミスの判定を行うツールホルダ装着状態検出装置において、上記ツールホルダのフランジ部における外周形状を測定するセンサと、セットアップ時に、上記チャックミスがない状態で上記ツールホルダを上記主軸へ装着し、上記ツールホルダを所定角度で静止させた後、上記ツールホルダの回転を開始し、上記センサの信号変化より、上記フランジ部に形成された切り欠きのカウントを開始し、上記ツールホルダを少なくとも１周した後、最後に検出した上記切り欠きから上記センサによるセットアップ時測定データを得るまでの時間Ｔとそれまでのカウント数Ｎを記憶する手段と、加工時に、上記ツールホルダを上記所定角度で静止させた後、上記ツールホルダの回転を開始し、上記センサの信号変化より、上記フランジ部に形成された切り欠きのカウントを開始し、上記セットアップ時に記憶された上記カウント数Ｎ及び上記時間Ｔを一致させて上記センサによる加工時測定データを得る手段と、上記セットアップ時測定データと上記加工時測定データとに基づいて上記チャックミスの判定を行うデータ処理装置と、を備えたことを特徴とするツールホルダ装着状態検出装置。
　［９］　上記セットアップ時測定データをフーリエ解析し、１山成分の振幅と位相を算出した基本偏心ベクトルを求める手段と、上記加工時測定データを上記フーリエ解析し、１山成分の加工時振幅と加工時位相を算出した測定偏心ベクトルを求める手段と、上記基本偏心ベクトルと、上記測定偏心ベクトルと、に基づいて偏心量を求め、上記チャックミスの判定を行う手段と、を備えたことを特徴とする［８］に記載のツールホルダ装着状態検出装置。
　［１０］　ツールホルダが主軸に正常に装着されたかを示すチャックミスの判定を行うツールホルダ装着状態検出装置が組み込まれた工作機械において、上記ツールホルダのフランジ部における外周面の形状を測定するセンサと、セットアップ時に、上記チャックミスがない状態で上記ツールホルダを上記主軸へ装着し、上記ツールホルダを所定角度で静止させた後、上記ツールホルダの回転を開始し、上記センサの信号変化より、上記フランジ部に形成された切り欠きのカウントを開始し、上記ツールホルダを少なくとも１周した後、最後に検出した上記切り欠きから上記センサによるセットアップ時測定データを得るまでの時間Ｔとそれまでのカウント数Ｎを記憶する手段と、加工時に、上記ツールホルダを所定角度で静止させた後、上記ツールホルダの回転を開始し、上記センサの信号変化より、上記フランジ部に形成された切り欠きのカウントを開始し、上記セットアップ時に記憶された上記カウント数Ｎ及び上記時間Ｔを一致させて上記センサによる加工時測定データを得る手段と、上記セットアップ時測定データと上記加工時測定データとに基づいて上記チャックミスの判定を行うデータ処理装置と、を備えたことを特徴とする工作機械。
　［１１］　主軸に取り付けられ、一体として回転するツールホルダの基準状態からの変位を、上記ツールホルダのフランジ部の外周形状を測定するセンサの測定データを上記基準状態における測定データと比較して検出する、変位検出方法であって、それぞれの上記測定データは、ツールホルダを所定角度で静止させた後に回転させ、上記フランジ部に形成された切り欠きのカウントを開始し、上記ツールホルダを少なくとも１周した後、最後に検出した上記切り欠きから上記センサによるそれぞれの上記測定データを得るまでの時間Ｔと、それまでのカウント数Ｎとを一致させて取得されたものである、変位検出方法。
　［１２］　上記比較が、それぞれの上記測定データをフーリエ解析し、１山成分の振幅と位相とから算出したそれぞれの偏心ベクトルの比較により実施される、［１１］に記載の変位検出方法。
　［１３］　主軸に取り付けられ、一体として回転するツールホルダの基準状態からの変位を検出する変位検出装置であって、上記ツールホルダのフランジ部の外周形状を測定するセンサの測定データを上記基準状態における測定データと比較して変位を検出する、データ比較部と、上記測定データの取得時機を調整する位相調整部と、を有し、上記位相調整部は、上記ツールホルダを所定角度で静止させた後に回転させ、上記フランジ部に形成された切り欠きのカウントを開始し、上記ツールホルダを少なくとも１周した後、最後に検出した上記切り欠きから上記センサによるそれぞれの上記測定データを得るまでの時間Ｔと、それまでのカウント数Ｎとを一致させてそれぞれの上記測定データを上記センサに取得させる、変位検出装置。
　［１４］　上記データ比較部は、それぞれの上記測定データをフーリエ解析し、１山成分の振幅と位相とから偏心ベクトルを算出して比較する、［１３］に記載の変位検出装置。
　［１５］　［１３］又は［１４］に記載の変位検出装置を備える工作機械

　本発明によれば、センサ方式、ツールホルダのフランジ外周面の切り欠き数、回転方向の対称性、フランジ部１１Ｂの形状（特に、測定部分の肉厚）の変化、磁化、焼き入れ深度、刻印、及び、環境等に係らず、基準状態、及び、測定時における測定データの位相を簡単、かつ、高精度に合わせることが可能となり、ツールホルダの主軸へのチャックミス（装着異常）等に起因して起こるツールホルダの基準状態からの変位の検出精度が向上する。また、本発明によれば、上記変位の検出を応用して、主軸に装着されるツールホルダの装着異常を検出する、チャックミスの検出方法の検出精度が向上する。

　例えば、基準状態をチャックミスが起こらない「セットアップ時」とする。セットアップ時にチャックミスがない状態でツールホルダを主軸へ装着し、工具（すなわち、ツールホルダ）の回転を開始する。次に、センサの信号変化を検出して、フランジ部に形成された切り欠きのカウントを開始する。そして、ツールホルダを少なくとも１周した後、最後に検出した切り欠きからセンサによるセットアップ時（基準状態における）測定データを得るまでの時間Ｔと、それまでのカウント数Ｎを記憶する。次に、「加工時」に変位を検出するものとする。加工時には、セットアップ時と同じ手順で工具の回転を開始し、カウント数Ｎ及び時間Ｔを一致させて、測定データを得る。セットアップ時の測定データと、加工時の測定データとは、時間Ｔと、カウント数Ｎとを一致された取得されたものであるから、位相が揃っており、データ波形を比較せずとも、簡単に比較ができる。この比較の結果に基づき、変位を検出したり、それによってチャックミスの判定を行ったりできる。

本発明の一実施の形態に係るツールホルダ装着状態検出装置のブロック図である。図１のツールホルダとデータ処理装置との関係を示す平面図である。一実施の形態におけるセットアップ時のフローチャートである。一実施の形態におけるセットアップ時及び加工時のタイムチャートである。一実施の形態における加工時のフローチャートである。一実施の形態における１周分の測定データ（変位）を示すグラフである。一実施の形態における偏心量を判定するフローチャート（図５の続き）である。本発明の一実施形態に係る変位検出装置を含む工作機械の機能ブロック図である。変位検出装置を用いて基準状態における測定データを得るためのフローチャートである。変位検出方法のフローチャートである。

（用語の説明）
　まず、本明細書において使用される用語について説明する。なお、以下に説明のない用語については、本願出願時における技術常識に基づいて、当業者にとって普通に理解される意味で使用されるものとする。

　本明細書において「基準状態」とは、変位検出のための相対的な基準となる状態を意味する。すなわち、本発明の変位検出方法は、この基準状態におけるツールホルダの位置からの、相対的な変位を検出するものである。基準状態としては、特に限定されず、いかなる状態であってもよいが、検出したツールホルダの変位をチャックミスの判定に用いる場合には、基準状態はチャックミスが発生しない状態であることが好ましい。このような状態としては、工作機械のセットアップ時、すなわち、ワークの加工前の状態であることが好ましい。
　しかし、本明細書における変位検出方法における「基準状態」は上記に限定されず、すでにワークの加工が始まった状態、及び、ツールホルダに工具が装着されていない状態（工具が装着されていないツールホルダを主軸に装着した状態）等であってもよい。

　また、本明細書において「変位」とは、ツールホルダの基準状態における回転位置からの、変位の検出時（チェックミスの検出時）における回転位置の相対的な変化を意味し、典型的には、ツールホルダの回転軸が基準状態と比較して傾いたり、移動したりして、その回転に「振れ」が生じている状態を意味する。
　また、本明細書において「測定データＡ」とは、基準状態における測定データを意味し、「測定データＢ」とは、変位検出時における測定データを意味する。測定データＡと測定データＢとを比較することで、ツールホルダの変位が検出できる。また測定データＡを「セットアップ時」に取得し、測定データＢを「加工時」に取得することで、上記変位に基づき、チャックミスの判定ができる。

（ツールホルダ装着状態検出方法、及び、その装置）
　基準状態と比較したとき、ツールホルダが変位する典型例として、セットアップ時である基準状態に対して、変位検出時である加工時にツールホルダのチャックミスが生じた状態が挙げられる。
　以下では、基準状態をセットアップ時とし、加工時においてツールホルダに変位が発生したかどうかを検知し、これをツールホルダのチャックミス判定に用いるという、本発明の変位検出方法の応用例の１つ、及び、これを検出するための装置の構成について説明する。

　マシニングセンタ（ＭＣ）は、ワークを取り付けたままで、フライス・穴あけ・中ぐり・ねじ立てなど種々の加工を１台で行う数値制御工作機械である。ＭＣが有する工具マガジンには、多数の切削用の工具９が格納され、コンピュータ制御で工具９が自動的に交換され、ワークの加工が行われる。加工を主目的としているため、ＭＣの設置された環境には、微粒子であるオイルミスト、及び、粉塵が存在すること多く、さらに、ワーク及びスピンドル周辺にはゴミ、切粉が存在することが多い。

　図１は、工作機械に組み込まれたツールホルダ装着状態検出装置５０の一実施の形態を示すブロック図である。図１において、ツールホルダ１１は側面図を表している。ツールホルダ装着状態検出装置５０は、（図示しない）ＡＴＣ装置によって、主軸２６に装着されたツールホルダ１１の、チャックミス（装着異常）を自動で検出する装置である。ツールホルダ装着状態検出装置５０は、測定手段であるセンサ１と、装着状態判定手段であるデータ処理装置３と、を主として構成されている。

　ＡＴＣ装置によって、工具９は、主軸２６に自動で着脱される。着脱は、ＭＣの制御装置２２がプログラムを実行することによって行われる。工具９は、ツールホルダ１１に一体的に装着可能とされる。ツールホルダ１１の嵌合部１１Ａは、主軸２６の円錐状の被嵌合部２６Ａに押し付けられる。これにより、嵌合部１１Ａと、被嵌合部２６Ａとが密着して、ツールホルダ１１の主軸２６への装着（チャッキング）がなされ、その結果として工具９が主軸２６に固定される。

　センサ１は、ツールホルダ１１のフランジ部１１Ｂの外周面までの距離ｄを電気信号として測定する測定手段である。センサ１は、渦電流センサであってよい。センサ１は、ある特定の測定点からツールホルダ１１の外周面までの距離ｄを測定できるセンサ１であれば渦電流センサに限らず、他のセンサ方式であってもよい。この場合、センサ１は、非接触式のセンサに限らず、接触式のセンサであってもよい。また、ＭＣは、加工内容に応じて多種の工具９を使用する。そのため、工具９の品数に応じてツールホルダ１１も増加する。センサ１は、それら多数のツールホルダ１１に対応できることが求められる。

　渦電流センサは高周波磁界を利用し、距離ｄを測定するセンサである。渦電流センサは、内部のコイルに高周波電流を流して、高周波磁界を発生させる。そして、渦電流センサの特徴は、リニアライズ回路で直線性の補正が必要とされるため、測定される距離ｄが短い一方で、水・油などの飛散する悪環境下に強いことにある。

　光学式センサは、可視光線、赤外線などを投光部から発射し、検出物体によって反射する光の変化を受光部で検出し出力信号を得るセンサである。レーザ式センサは、可視光線、赤外線に代えてレーザ光を用いるセンサである。そして、光学式センサ、レーザ式センサの特徴は、測定される距離ｄを長くするできる一方、水・油などの飛散する悪環境下に弱いことにある。
　接触式センサは、水・油などの飛散する悪環境下に強いが、任意の位置に設置することが困難である。したがって、センサ１は、水・油などの飛散する悪環境下であっても精度よく測定でき、設置位置についても自由に設定可能である渦電流センサ、光学式センサ、及び、レーザ式センサ等の非接触式センサが好ましい。

　センサ１として渦電流センサを使用した場合は、測定距離が短いので、主軸２６が取り付けられたヘッド２７取り付けることが望ましい。
　渦電流センサを用いる場合、フランジ部１１Ｂの外周面を測定すると、磁化や測定部分の肉厚（面積）の影響などにより、測定される形状、すなわち、距離ｄの変化から推測されるフランジ部１１Ｂの外周形状が、真円とならない場合がある。したがって、センサ１として渦電流センサを使用した場合は、単に、加工時にのみフランジ部１１Ｂの外周面を測定するだけでは、偏心量を算出する際に誤差を含んでしまうことがあり、検出精度が低下するおそれがある。

　データ処理装置３は、センサ１で測定された距離ｄに基づき、ツールホルダ１１の装着状態を検出するもので、Ａ／Ｄコンバータ４、ＣＰＵ６、メモリ５、及び、入出力回路７等を備える。Ａ／Ｄコンバータ４は、センサ１から出力された距離ｄを示す電気信号を、ディジタル信号に変換してＣＰＵ６に出力する。ＣＰＵ６は、このディジタル信号に変換されたセンサ１の測定データに基づいて、偏心量を求める。そして、その算出した偏心量と許容値とを比較し、偏心量が許容値を超えている場合にチャックミス（装着異常）と判定する。そして、データ処理装置３は、入出力回路７を介してＭＣを制御する制御装置２２にその結果を出力する。

　図２は、フランジ部１１Ｂに切欠きを有するツールホルダ１１の平面図である。
ツールホルダ１１の形状は、嵌合部１１Ａ、及び、フランジ部１１Ｂの外周形状が規格化されて、略同一となっている。したがって、フランジ部１１Ｂの外周形状を測定することにより、ツールホルダ１１の装着状態が分かる。外周形状は、ツールホルダ１１を１回転させて距離ｄを測定することにより求められる。図２に示されるように、一般的には、ツールホルダ１１のフランジ部１１Ｂの外周面には、チャックのための切り欠き１１Ｃが二つ形成されていることが多い。

　ＣＰＵ６は、チャックミス（装着異常）がない状態で装着されたツールホルダ１１のセットアップ時の測定データ（測定データＡ）からツールホルダ固有の基本偏心ベクトルを求め、記憶しておく。そして、ＣＰＵ６は、加工時の測定データ（測定データＢ）から測定偏心ベクトルを求める。ＣＰＵ６は、基本偏心ベクトルと測定偏心ベクトルとを比較して真の偏心ベクトルを算出する。そして、ＣＰＵ６は、真の偏心ベクトルから偏心量を求め、チャックミス（装着異常）の判定を行う。上記の様にすることで、センサ１が渦電流センサである場合でも、磁化や肉厚等に起因するツールホルダ１１に固有の偏心量をキャンセルし、変位に関わる偏心量をより正確に算出できる。

　ところで、セットアップ時の測定データ（測定データＡ）と、加工時の測定データ（測定データＢ）とを比較するためには、これらの位相（比較の開始点となるツールホルダの角度）を揃える必要がある。ツールホルダ１１に切り欠き１１Ｃがある場合、この切り欠き１１Ｃによる検出信号をもとに位相を補正する（具体的には０度の位置を決める）こともできる。

　しかし、切り欠き１１Ｃが２つ以上ある場合、２つある切り欠き１１Ｃのうちいずれをもとに位相を補正する（いずれが０度に位置する）かを決定する必要がある。しかしながら、センサ１による測定は、ゆらぎやタイミングのずれが生じる恐れがある。また、切り欠き１１Ｃが１８０度対称な位置にあった場合は、１８０度の回転対称に近い測定データが発現し、単に、セットアップ時の測定データと加工時の測定データの比較のみで位相を決めることは困難である。

　図３は、セットアップ時の測定データ取得のフローチャートであり、図４はセットアップ時及び加工時の測定データ取得のタイムチャートである。加工時は、セットアップが行われた後、工具９が取り付けられたツールホルダ１１がＡＴＣ装置で主軸２６に装着されて、測定が開始される。図４において、横軸は時間であり、上段はセンサ１による測定データの概念的な変化、下段はツールホルダ１１の回転角度及び切り欠き１１Ｃの向きを示している。また、Ｓ３２等は、図３のフローチャートのステップとの対応関係を示している。

　始めに、基本偏心ベクトルを求めるためにセットアップを行う（ステップＳ３０）。セットアップは、ＭＣによるワークの加工開始前に行われる。まず、ツールホルダ１１が主軸２６に装着される（ステップＳ３１）。加工開始前であることから、切り粉は、嵌合部１１Ａと被嵌合部２６Ａの間に挟み込まれることはなく、ツールホルダ１１はチャックミス（装着異常）なく主軸２６に装着される。制御装置２２は、この状態でツールホルダ１１を一旦回転させ、工具９（すなわちツールホルダ１１）を所定角度で静止させる（ステップＳ３２）。

　次に、制御装置２２は、切り欠き１１Ｃのカウントを開始するためのトリガー信号をデータ処理装置３へと出力し（ステップＳ３３）、ツールホルダ１１及び工具９の回転を開始する（ステップＳ３４）。センサ１による測定データは、センサ方式に関らず、切り欠き１１Ｃの位置で、図４に示すようにＯＮからＯＦＦに変化する。データ処理装置３は、センサ１の信号変化より、切り欠き１１Ｃのカウントを開始する（ステップＳ３５）。なお、チャックミス判定のための距離ｄの測定は、ツールホルダ１１及び工具９の回転が安定した時点から開始する。

　データ処理装置３は、ツールホルダ１１を少なくとも１周した後、最後に切り欠き１１Ｃを検出した時点から、セットアップ時の測定データ（測定データＡ）をセンサ１により得るまでの時間Ｔ、及び、それまでのカウント数Ｎを記憶する（ステップＳ３６）。言い換えれば、セットアップ時の測定データ（測定データＡ）を取得するまでの切り欠きカウント数Ｎ、及び、最後に切り欠きを検出してから測定データＡを取得するまでに経過した時間Ｔを記憶する。

　セットアップ時の測定データは、ステップＳ３６後のセンサ１の測定データである。この測定データは、ツールホルダ１１を少なくとも１周回転してから得られたものであるが、精度を向上させるために複数周回転させてから、取得されたものであってもよい。また、複数の測定データを平均したものであってもよい。

　工具９（すなわちツールホルダ１１）を所定角度で静止させて、ツールホルダ１１の回転を開始しても、チャックミス判定のための測定は、回転が安定してから行う。そのため、セットアップ時の測定データＡと、加工時の測定データＢとの比較を行うためには、回転が安定した状態で、つまり、ツールホルダ１１が回転した状態において、測定データの取得の開始位置を把握し、これを揃える必要がある。
　本検出方法では、この測定データの取得の開始位置の決定に、切欠き１１Ｃのカウント数Ｎと、最後に切り欠きを検出してから経過した時間Ｔを利用する。このようにすることで、正確に測定開始位置を把握できる。
　なお、上記に加えて、セットアップ測定時の波形と、加工時測定データの波形とを比較して、その形状から、例えば、図３に記載されたような切り欠き１１Ｃによる検出信号をもとに位相を微調整してもよい。切り欠き１１Ｃのカウント数Ｎと、最後に切り欠きを検出してから経過した時間Ｔを利用することで、ツールホルダ１１に切り欠き１１Ｃが複数あったとしても、最終的な微調整に使用すべき、切り欠き由来の検出信号が決定できるため、波形を比較することでも、容易に位相の補正を行うことができる。

　時間Ｔは、最後に切り欠きを検出してからの経過時間であるため、そもそも短時間であり、かつ、ほぼ回転が安定した状態であるため、セットアップ時、及び、後述する加工時におけるばらつきは殆どない。また、回転が安定するまでのカウント数Ｎも同様に、セットアップ時、及び、後述する加工時における差はない。
　上記のように測定データの取得開始位置を決定することで、例えば、単に回転開始から測定データの取得開始までの時間Ｔ_０（より長く、かつ、よりばらつきが発生する可能性が高い）により取得開始の位置を決定するよりも、より精度が向上する。

　図６は、１周分の測定データの例を示すグラフである。図６の横軸は位相、縦軸はセンサ１によって測定された変位を示している。ツールホルダ１１のフランジ部１１Ｂに切り欠き１１Ｃが２箇所ある場合、１周分の測定データには、例えば、図６（ａ）に示されるように、切り欠き１１Ｃによる測定データが「オフ」の領域が存在する。図中で、略矩形状に凹んでいる部分が切り欠き１１Ｃに由来する測定データが「オフ」の領域である。

　図３に戻って説明すると、データ処理装置３は、切り欠き１１Ｃがある場合、ステップＳ３６で得られたセットアップ時の測定データから補間手段により正弦波を復元し、記憶する（ステップＳ３７）。図６（ｂ）は、ＣＰＵ６における補間手段によって切り欠き１１Ｃの部分を直線補間した後の測定データをグラフ表示したものである。なお、測定データの補間方法は、スプライン補間、ラグランジュ補間、多項式補間、ニュートン補間、ネヴィル補間、及び、連分数補間などであってよい。

　次に、データ処理装置３は、補間されたセットアップ時の測定データＡに対してフーリエ解析（ＦＦＴ解析）を行い、測定データの波形における、１山成分の振幅と位相とそれぞれを算出して記憶する（ステップＳ３８）。得られた振幅と位相から、基本偏心量、基本偏心ベクトルが算出され（ステップＳ３９）、記憶してセットアップを終了する。

　図５は、加工時のフローチャートであり、ステップＳ４０からステップＳ４５までは、図３で示したセットアップ時のフローチャートと同じ手順で行うので説明を省略する。データ処理装置３は、セットアップ時にカウントして記憶されたカウント数Ｎ及び時間Ｔを一致させて、加工時の測定データ（測定データＢ）をセンサ１によって取得させる（ステップＳ４６）。セットアップ時の測定データと同様に、ツールホルダ１１を１周回転させてから加工時の測定データが取得される。精度を向上させるために複数周回転させてから取得してもよい。
　なお、上記に加えて、セットアップ時の測定データ、及び、加工時の測定データ（いずれも補間前）のデータをそれぞれ用いて、切り欠き１１Ｃの検出信号をもとに、位相を補正（０度の位置を補正）してもよい。

　次に、データ処理装置３は、切り欠き１１Ｃがある場合、セットアップ時と同様に、ステップＳ４６で得られた加工時測定データから補間手段により正弦波を復元し、記憶する（ステップＳ４７）。次に、データ処理装置３は、補間された加工時の測定データに対してフーリエ解析（ＦＦＴ解析）を行い、１山成分の加工時振幅と加工時位相をそれぞれ算出して記憶する（ステップＳ４８）。加工時振幅と加工時位相から、測定偏心量、測定偏心ベクトルが算出される（ステップＳ４９）。

　図７は、真の偏心量に基づいてチャックミスを判定するフローチャートであり、図５のフローチャートに続いて行われる。チャックミス（装着異常）の判定は、チャックミスがない状態で装着されたツールホルダ１１の偏心量を示す基本偏心ベクトル（図３）と、加工時の測定データから得られた測定偏心ベクトル（図５）とに基づいて行われる。具体的には、基本偏心ベクトルと、測定偏心ベクトルと、の差をベクトル演算により求め、これを真の偏心ベクトルとし、この大きさである真の偏心量が算出される（ステップＳ５０）。

　データ処理装置３は、真の偏心量に基づきチャックミス（装着異常）の判定を行う（ステップＳ５１）。この結果、正常にチャックされたと判定された場合（真の偏心量≦許容値）は（ステップＳ５２）、そのまま加工を開始する（ステップＳ５３）。真の偏心量＞許容値である場合は、チャックミス（装着異常）と判定される（ステップＳ５４）。この場合、データ処理装置３は、ツールホルダ１１の装着やり直し、又は、装着状態の確認を制御装置２２へ指示する（ステップＳ５５）。

　本実施の形態によれば、チャックミス（装着異常）の判定は、ツールホルダ１１固有の偏心量を取り除いた「真の偏心量」に基づいて行われるので、より正確な検出を行うことができる。また、本実施の形態は、真の偏心ベクトルから、偏心方向が特定できるので、噛み込んだ切り粉等の位置も特定することができる。

　なお、偏心量は、測定データＡ、測定データＢの測定を複数回実施し、その平均値から算出してもよい。これにより、信頼性が向上し、より正確に判定を行うことができる。

　セットアップ時の測定データと、加工時の測定データとは、元々フランジ部１１Ｂの外周面をセンサ１で測定したデータに基づいているため、元々、近似した波形である。したがって、セットアップ時と加工時とでカウント数Ｎ及び時間Ｔを一致させて測定データを得れば、それ以上複雑な処理をすることなく、両者の位相を補正することができる。

　また、切り欠き１１Ｃが二つで、これらが１８０度対称な位置にあった場合、測定データには、「オフ」の領域が対応する周期で出現する。測定データの波形から、この「オフ」の領域が二つの切り欠き１１Ｃのいずれに由来するのかを同定することは難しい。しかし、データ処理装置３は、ツールホルダを所定の角度で静止した後、セットアップ時と加工時とで測定データを得るまでのカウント数Ｎを一致させるので、この場合でも区別が可能となる。さらに、セットアップ時と加工時とでカウント数Ｎを同じとすることは、切り欠き１１Ｃが二つの場合でだけでなく、切り欠き１１Ｃが１つの場合、切り欠き１１Ｃが１２０度間隔で３つある場合、更に、それ以上の切り欠き１１Ｃがある場合にも、位相調整に有用である。

　測定データは、振れが発生するとフーリエ解析した基本波周波数成分（1次成分）が大きく変化する。また、図４及び図６に示すセンサ１による測定データの変化は、センサ方式によってはより緩慢となる。例えば、渦電流センサは、距離ｄが長くなると図４の測定データにおけるＯＮとＯＦＦの差（振幅）が小さくなり明確でなくなる。しかし、データ処理装置３は、センサ１の信号変化より、切り欠き１１Ｃのカウントをするだけなので、振幅情報の影響は受けないので正確な位相を検出できる。同様に、センサ１を光学式、レーザ式とした場合は、悪環境下で測定データのＯＮとＯＦＦの差（振幅）が小さくなり明確でなくなるが、切り欠き１１Ｃのカウントをする際に波形整形回路などによりパルス整形すれば正確なカウントができる。

　また、本実施の形態では、ツールホルダ１１の外周の変位を測定し、その測定データをフーリエ解析して１山成分を抽出し、その振幅値を求めることにより、偏心量を取得するようにしているが、偏心量を取得する方法は、この方法に限定されるものではない。例えば、測定データの最大値と最小値とを求め、その差から偏心量を算出しても良い。

　また、本実施の形態では、センサ１の測定点としてツールホルダ１１のフランジ部１１Ｂを使用しているが、センサ１の測定点は、これに限定されるものではなく、測定状況等に応じて適宜変更してもよい。例えば、工具９の刃先（被加工物を切削する個所）を測定点としてもよい。工具９の刃先を測定点とすることは、直接加工を行う部分の偏心量を測定できることになるので、より確実にチャックミスを検出することができる。この場合、最終的には、補間前の測定データを基に工具の位置調整を行ってもよい。

　また、センサ１を渦電流センサとした場合は、主軸２６が取り付けられたヘッド２７に取り付けることが測定距離を短くする上で望ましいが、センサ１の設置場所は、これに限定されるものではない。特に、本実施の形態によれば、水・油などの飛散する悪環境下に弱い光学式、レーザ式であっても、距離ｄを長くしてセンサ１をヘッド２７以外の所定の位置に固定して取り付けることができる。したがって、センサ１を光学式、レーザ式とした場合は、任意の位置に設置することが可能となる。特に、センサ１は、より安定した高精度な測定を確保するためにクーラントの影響を受けない位置（クーラントが掛からない位置）に設置することが容易となる。

　また、本実施の形態は、ＭＣに適用したとして説明したが、ＡＴＣ装置を用いる工作機械であれば、いかなる工作機械にも適用することができる。

（変位検出装置、及び、これを備える工作機械）
　図８は、本発明の一実施形態に係る変位検出装置を備える工作機械の機能ブロック図である。工作機械１００は、変位検出装置１０１と、主軸が取り付けられたヘッド２７と、センサ１とを有する。ヘッド２７には、主軸に取り付けられたツールホルダ１１と、ツールホルダ１１に取り付けられた工具９とが備えられている。なお、センサ１、ヘッド２７、ツールホルダ１１、及び、工具９等の構造については、ツールホルダ装着状態検出装置５０を備える工作機械と同様であるため、説明を省略する。

　変位検出装置１０１は、制御部１０２と、記憶部１０３と、通信部１０４と、入出力部１０５と、位相調整部１０６と、データ比較部１０７とを有する。
　制御部１０２は、ハードウェアとして、プロセッサを含み、後述する記憶部１０３の記憶デバイスに記憶されたプログラムをプロセッサに実行させ、変位検出装置１０１の各部の制御を行う。

　制御部１０２が有するプロセッサは、マイクロプロセッサ、プロセッサコア、マルチプロセッサ、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ　ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ｇａｔｅ　ａｒｒａｙ）、及び、ＧＰＧＰＵ（Ｇｅｎｅｒａｌ－ｐｕｒｐｏｓｅ　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ　ｏｎ　ｇｒａｐｈｉｃｓ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｕｎｉｔｓ）等である。

　記憶部１０３は、ハードウェアとして、記憶デバイスを含み、プロセッサの作業エリアの提供、変位検出装置１０１の各部を制御するためのプログラムの記憶／読み出し、センサ１の測定データの記憶／読み出し、及び、時間Ｔ・カウント数Ｎの記憶／読み出し等を行う。
　記憶部１０３が有する記憶デバイスは、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ、及び、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）等である。

　通信部１０４は、通信インタフェースを含んで構成され、制御部１０２の制御のもと、変位検出装置１０１と外部ネットワーク・外部機器との間で各種データの送受信を行う。また、入出力部１０５は、入出力インタフェースを含んで構成され、変位検出装置１０１への指示の入力を受け付けたり、変位検出結果を出力したりする。

　入出力部１０５に接続される入力デバイスは、キーボード、マウス、スキャナ、及び、タッチパネル等でよい。また、入出力部１０５に接続される表示デバイスは、液晶ディスプレイ、及び、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等でよい。また、表示デバイスは、入力デバイスと一体として構成されていてもよい。この場合、表示デバイスがタッチパネルディスプレイであって、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ　Ｕｓｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供する形態が挙げられる。
　なお、変位検出装置１０１は、通信部１０４、及び、入出力部１０５を有していなくてもよい。

　プロセッサ、記憶デバイス、通信インタフェース、及び、入出力インタフェースを備える変位検出装置１０１は、典型的にはコンピュータである。変位検出装置１０１は、工作機械１００を制御するコンピュータ（図示せず）とは別に設けられているが、上記に限定されず、本発明の工作機械１００を制御する機能を更に有していてもよい。言い換えれば、工作機械１００を制御するコンピュータが、変位検出装置１０１としての機能を有していてもよい。

　次に、位相調整部１０６は、記憶部１０３の記憶デバイスに記憶されたプログラムを制御部１０２のプロセッサが実行して実現される機能である。
　位相調整部１０６は、ツールホルダ１１のフランジ部の外周形状を測定するセンサ１を制御して、測定データ（測定データＡ、Ｂ）の取得の時機を調整する。なお、センサ１の構造・機能は、ツールホルダ装着状態検出装置５０が有するセンサと同様であり、説明を省略する。

　位相調整部１０６は、基準状態（例えば、「セットアップ時」）において、ツールホルダを所定角度で静止させた後に回転させ、フランジ部に形成された切り欠きのカウントを開始し、ツールホルダを少なくとも１周した後、回転が安定した状態で測定データ（測定データＡ）をセンサに取得させる。位相調整部１０６は、このときの最後に検出した切り欠きから測定データＡを得るまでの時間Ｔ（Ｔ_Ａ）と、それまでのカウント数Ｎ（Ｎ_Ａ）とを併せて検出させ、記憶部１０３に記憶させる。

　そして、変位の検出時（例えば「加工時」）において、ツールホルダを所定角度で静止させた後に回転させ、フランジ部に形成された切り欠きのカウントを開始し、ツールホルダを少なくとも１周した後、センサに測定データＢを取得させる。この際、最後に検出した切り欠きからセンサによる測定データを得るまでの時間Ｔと、それまでのカウント数Ｎとを、時間Ｔ_Ａ、及び、カウント数Ｎ_Ａと一致させる。
　言い換えれば、時間Ｔ・カウント数Ｎを、時間Ｔ_Ａ・カウント数Ｎ_Ａと一致させて、測定データＢをセンサに取得させる。

　位相調整部１０６は、測定データＡ、Ｂの取得に際し、ツールホルダを所定角度（同一角度）で静止させた後に回転させ、フランジ部に形成された切り欠きのカウントを開始し、ツールホルダを少なくとも１周した後、最後に検出した切り欠きからセンサによるそれぞれの測定データを得るまでの時間Ｔ（最後に切り欠きを検出した時点から、測定データを得るまでの時間Ｔ）と、それまでのカウント数Ｎとを一致させる。これにより、得られる測定データの位相合わせが不要になる。なお、上記位相合わせの詳細については、すでに説明したツールホルダ装着状態検出装置５０における位相合わせと同様のため、説明を省略する。

　ツールホルダ１１の変位は、外周形状を測定するセンサ１の測定データの変化（ずれ）を測定することで検出できる。しかし、測定データのずれを測定するためには、これらの測定データの位相を揃える必要がある。
　変位検出装置１０１は、位相調整部１０６を有しているため、相互に変化が生じているかもしれず、どこを基準に比較すべきか不明確な測定データであったとしても、波形をもとにした困難な位相合わせを行う必要がなく、位相が揃った測定データを簡単に取得できる。

　データ比較部１０７は、記憶部１０３の記憶デバイスに記憶されたプログラムを制御部１０２のプロセッサが実行して実現される機能である。データ比較部１０７は、測定データＡと測定データＢとを比較して変位を検出する。
　データ比較部１０７により検出される変位としては、一形態として、すでに説明した真の偏心量であることが好ましい。測定データＡ、Ｂから真の偏心量を計算することで、ツールホルダ１１に固有の偏心量をキャンセルしたうえで、相対的な変位を検出できる。

　測定データＡ、Ｂから真の偏心量を計算する方法はすでに説明したとおりであるが、その一例を、再度概略的に説明する。データ比較部１０７は基準状態（例えば、「セットアップ時」）における測定データＡを必要に応じて補間し、ＦＦＴ解析によって、１山成分の振幅と位相とを算出する。更に、データ比較部１０７は、例えば１山成分の振幅と位相とから、偏心ベクトル、及び、その大きさである偏心量を算出する。

　次に、データ比較部１０７は、変位検出時（例えば、「加工時」）における測定データＢを必要に応じて補間し、ＦＦＴ解析によって、１山成分の振幅と位相とを算出する。更に、データ比較部１０７は、測定データＡの処理と同様の方法で、偏心ベクトル、及び、偏心量を算出する。

　データ比較部１０７は、上記それぞれの偏心ベクトルとの差をベクトル演算により算出し、真の偏心量（相対的な偏心量）を算出する。真の偏心量は、ツールホルダ１１の基準状態からの変位を反映しており、例えば、真の偏心量を予め定めた閾値と比較することによって、ツールホルダ１１の変位の有無を判定できる。

（変位検出方法）
　次に、変位検出装置１０１を用いた変位検出方法について説明する。図９、及び、図１０は、変位検出方法のフロー図である。
　まず、図９は、変位検出のための準備として、基準状態における測定データＡを得るためのフロー図である。

　測定データＡの取得方法は、すでに説明した「セットアップ時」における測定データの取得方法と同様である。
　まず、ステップＳ７０として、ツールホルダ１１を所定角度で静止させる。静止させる角度はいずれであってもよく、測定データＢの取得前の静止角度と同じであればよい。
　基準状態は、変位検出の基準となるべき状態であり、一形態として加工前、すなわち、工作機械のセットアップ時に行われることが好ましいが、加工開始後であってもよい。

　次に、ステップＳ７１として、ツールホルダ１１の回転を開始する。ツールホルダ１１の回転が開始すると切り欠きの通過に伴いセンサ１の出力がオンからオフに変化するために、切り欠きのカウントが可能になる。ツールホルダ１１の回転が開始されると、切り欠きのカウントも開始される（ステップＳ７２）。

　次に、ステップＳ７３として、ツールホルダ１１の回転が安定すると、測定データＡが取得される。このとき、最後に検出された切り欠きの検出後、測定データの取得までの時間Ｔ_Ａも取得される。また、測定データ取得までの切り欠きのカウント数Ｎ_Ａも取得される。すなわち、本ステップでは、測定データＡ、時間Ｔ（Ｔ_Ａ）、及び、カウント数Ｎ（Ｎ_Ａ）が取得される。

　ここまで、測定データＡの取得フローについて説明したが、本発明の実施形態に係る変位検出方法は、上記の測定データＡの取得手順を含んでいなくてもよい。すなわち、測定データＡ、時間Ｔ_Ａ、及び、カウント数Ｎ_Ａは、予め取得され記憶されていてもよい。この場合、測定データＡを新たに取得せず、予め取得された測定データＡ、時間Ｔ_Ａ、及び、カウント数Ｎ_Ａを変位検出に使用すればよい。なお、測定データＡ、及び、測定データＢの取得に用いられるツールホルダ１１は同一である。

　また、ステップＳ７３の後に、測定データをフーリエ解析（ＦＦＴ解析）し１山成分の振幅と位相を算出してもよい。また、この振幅と位相とから、偏心量、偏心ベクトルを求めてもよい。

　図１０は、ツールホルダの変位を検出する変位検出方法のフロー図である。
　まず、ステップＳ８０として、ツールホルダを所定角度で静止させる。この角度は、測定データＡの取得の際と同じ角度である。
　変位検出の時機の一形態は、測定データＡがセットアップ時に取得されたものである場合、ワークの加工中、又は、加工後である。すでに説明したとおり、マシニングセンタ（ＭＣ）等の工作機械では、工具を交換しながらワークの加工が行われる。そうすると、加工時、又は、加工後にはチャック部分に切屑等が挟まったりしてチャック不良が生じ、ツールホルダ１１が偏心することがある。本変位検出方法は、上記のようなツールホルダ１１の基準状態からの相対的な偏心（変位）を高精度かつ簡単に検出できる。

　次に、ステップＳ８１として、ツールホルダの回転を開始し、それに伴い、切り欠きのカウントも開始する（ステップＳ８２）。
　次に、ステップＳ８３として、測定データＢが取得される。
　測定データＢは、時間Ｔ、及び、カウント数Ｎを、時間Ｔ_Ａ、及び、カウント数Ｎ_Ｂと一致させて取得される。すなわち、ツールホルダ１１を所定角度で静止した後、回転を開始し、カウント数Ｎ_Ａに達するまで回転し、カウント数Ｎ_Ａに達したら、そこから時間Ｔ_Ａが経過したときに、測定データＢが取得される。

　本変位検出方法は、ステップＳ８３を有しているために、取得される測定データＡ、及び、測定データＢの位相が揃った状態となる。基準状態と検出時との間に、チャックミス等によってツールホルダ１１の変位が生じ、測定データの波形に変化が生じている場合、これらの波形を比較して位相を揃えるのは困難なことが多いが、本変位検出方法では、波形を直接比較する必要なしに、位相合わせが行える（すでに位相が揃った測定データが取得される）。

　次に、ステップＳ８４として、測定データＡ、Ｂから真の偏心量が計算される。真の偏心量の計算方法はすでに説明したとおりである。これにより、ツールホルダ１１の変位を検出することができる。検出された変位（真の偏心量）はすでに説明したツールホルダの装着状態の判定等に使用することができる。
　なお、すでに説明したとおり、真の偏心量は種々の計算方法を採用することもでき、例えば、測定データの最大値と最小値とを求め、その差から真の偏心量を算出してもよい。

１…センサ
３…データ処理装置
４…Ａ／Ｄコンバータ
５…メモリ
６…ＣＰＵ
７…入出力回路
９…工具
１１…ツールホルダ
１１Ａ…嵌合部
１１Ｂ…フランジ部
１１Ｃ…切り欠き
２２…制御装置
２６…主軸
２６Ａ…被嵌合部
２７…ヘッド
５０…ツールホルダ装着状態検出装置
１００…工作機械
１０１…変位検出装置
１０２…制御部
１０３…記憶部
１０４…通信部
１０５…入出力部
１０６…位相調整部
１０７…データ比較部
Ｎ…カウント
ｄ…距離

Claims

　工具が取り付けられたツールホルダが主軸に正常に装着されたかを示すチャックミスの判定を行うツールホルダ装着状態検出方法であって、
　前記ツールホルダのフランジ部における外周形状を測定するセンサを設け、
　セットアップ時は、
　　前記チャックミスがない状態で前記ツールホルダを前記主軸へ装着し、
　　前記ツールホルダを所定角度で静止させた後、前記ツールホルダの回転を開始し、前記センサの信号変化より、前記フランジ部に形成された切り欠きのカウントを開始し、
　　前記ツールホルダを少なくとも１周した後、最後に検出した前記切り欠きから前記センサによるセットアップ時測定データを得るまでの時間Ｔとそれまでのカウント数Ｎを記憶し、
　加工時は、
　　前記ツールホルダを前記所定角度で静止させた後、前記ツールホルダの回転を開始し、前記センサの信号変化より、前記フランジ部に形成された切り欠きのカウントを開始し、
　　前記セットアップ時に記憶された前記カウント数Ｎ及び前記時間Ｔを一致させて前記センサによる加工時測定データを得て、
　　前記セットアップ時測定データと前記加工時測定データとに基づいて前記チャックミスの判定を行うことを特徴とするツールホルダ装着状態検出方法。
　前記セットアップ時測定データをフーリエ解析し、１山成分の振幅と位相を算出した基本偏心ベクトルと、前記加工時測定データを前記フーリエ解析し、１山成分の加工時振幅と加工時位相を算出した測定偏心ベクトルと、に基づいて偏心量を求め、前記チャックミスの判定を行うことを特徴とする請求項１に記載のツールホルダ装着状態検出方法。
　前記切り欠きを補間した前記セットアップ時測定データと前記加工時測定データとを前記フーリエ解析することを特徴とする請求項２に記載のツールホルダ装着状態検出方法。
　前記セットアップ時測定データと前記加工時測定データとは、前記ツールホルダを少なくとも１周させて得ることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のツールホルダ装着状態検出方法。
　前記センサは、前記主軸が取り付けられたヘッドに取り付けられた渦電流センサとしたことを特徴とする請求項１に記載のツールホルダ装着状態検出方法。
　前記センサは、前記主軸が取り付けられたヘッド以外の位置に取り付けられた光学式あるいはレーザ式とされたことを特徴とする請求項１に記載のツールホルダ装着状態検出方法。
　前記偏心量の測定を複数回実施し、平均値を真の測定偏心量とみなすことを特徴とする請求項２に記載のツールホルダ装着状態検出方法。
　ツールホルダが主軸に正常に装着されたかを示すチャックミスの判定を行うツールホルダ装着状態検出装置において、
　前記ツールホルダのフランジ部における外周形状を測定するセンサと、
　セットアップ時に、前記チャックミスがない状態で前記ツールホルダを前記主軸へ装着し、前記ツールホルダを所定角度で静止させた後、前記ツールホルダの回転を開始し、前記センサの信号変化より、前記フランジ部に形成された切り欠きのカウントを開始し、前記ツールホルダを少なくとも１周した後、最後に検出した前記切り欠きから前記センサによるセットアップ時測定データを得るまでの時間Ｔとそれまでのカウント数Ｎを記憶する手段と、
　加工時に、前記ツールホルダを前記所定角度で静止させた後、前記ツールホルダの回転を開始し、前記センサの信号変化より、前記フランジ部に形成された切り欠きのカウントを開始し、前記セットアップ時に記憶された前記カウント数Ｎ及び前記時間Ｔを一致させて前記センサによる加工時測定データを得る手段と、
　前記セットアップ時測定データと前記加工時測定データとに基づいて前記チャックミスの判定を行うデータ処理装置と、
を備えたことを特徴とするツールホルダ装着状態検出装置。
　前記セットアップ時測定データをフーリエ解析し、１山成分の振幅と位相を算出した基本偏心ベクトルを求める手段と、
　前記加工時測定データを前記フーリエ解析し、１山成分の加工時振幅と加工時位相を算出した測定偏心ベクトルを求める手段と、
　前記基本偏心ベクトルと、前記測定偏心ベクトルと、に基づいて偏心量を求め、前記チャックミスの判定を行う手段と、
を備えたことを特徴とする請求項８に記載のツールホルダ装着状態検出装置。
　ツールホルダが主軸に正常に装着されたかを示すチャックミスの判定を行うツールホルダ装着状態検出装置が組み込まれた工作機械において、
　前記ツールホルダのフランジ部における外周面の形状を測定するセンサと、
　セットアップ時に、前記チャックミスがない状態で前記ツールホルダを前記主軸へ装着し、前記ツールホルダを所定角度で静止させた後、前記ツールホルダの回転を開始し、前記センサの信号変化より、前記フランジ部に形成された切り欠きのカウントを開始し、前記ツールホルダを少なくとも１周した後、最後に検出した前記切り欠きから前記センサによるセットアップ時測定データを得るまでの時間Ｔとそれまでのカウント数Ｎを記憶する手段と、
　加工時に、前記ツールホルダを所定角度で静止させた後、前記ツールホルダの回転を開始し、前記センサの信号変化より、前記フランジ部に形成された切り欠きのカウントを開始し、前記セットアップ時に記憶された前記カウント数Ｎ及び前記時間Ｔを一致させて前記センサによる加工時測定データを得る手段と、
　前記セットアップ時測定データと前記加工時測定データとに基づいて前記チャックミスの判定を行うデータ処理装置と、
を備えたことを特徴とする工作機械。
　主軸に取り付けられ、一体として回転するツールホルダの基準状態からの変位を、
　前記ツールホルダのフランジ部の外周形状を測定するセンサの測定データを前記基準状態における測定データと比較して検出する、変位検出方法であって、
　それぞれの前記測定データは、ツールホルダを所定角度で静止させた後に回転させ、前記フランジ部に形成された切り欠きのカウントを開始し、前記ツールホルダを少なくとも１周した後、最後に検出した前記切り欠きから前記センサによるそれぞれの前記測定データを得るまでの時間Ｔと、それまでのカウント数Ｎとを一致させて取得されたものである、変位検出方法。
　前記比較が、それぞれの前記測定データをフーリエ解析し、１山成分の振幅と位相とから算出したそれぞれの偏心ベクトルの比較により実施される、請求項１１に記載の変位検出方法。
　主軸に取り付けられ、一体として回転するツールホルダの基準状態からの変位を検出する変位検出装置であって、
　前記ツールホルダのフランジ部の外周形状を測定するセンサの測定データを前記基準状態における測定データと比較して変位を検出する、データ比較部と、
　前記測定データの取得時機を調整する位相調整部と、を有し、
　前記位相調整部は、前記ツールホルダを所定角度で静止させた後に回転させ、前記フランジ部に形成された切り欠きのカウントを開始し、前記ツールホルダを少なくとも１周した後、最後に検出した前記切り欠きから前記センサによるそれぞれの前記測定データを得るまでの時間Ｔと、それまでのカウント数Ｎとを一致させてそれぞれの前記測定データを前記センサに取得させる、変位検出装置。
　前記データ比較部は、それぞれの前記測定データをフーリエ解析し、１山成分の振幅と位相とから偏心ベクトルを算出して比較する、請求項１３に記載の変位検出装置。
　請求項１３又は１４に記載の変位検出装置を備える工作機械。