特許 6788758 情報処理装置および工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6788758

(24)【登録日】2020年11月4日

(45)【発行日】2020年11月25日

(54)【発明の名称】情報処理装置および工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 11/00 20060101AFI20201116BHJP

   B23Q 17/24 20060101ALI20201116BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20201116BHJP

   B07C 5/342 20060101ALI20201116BHJP

【ＦＩ】

   B23Q11/00 S

   B23Q17/24 Z

   B23Q17/00 E

   B07C5/342

【請求項の数】7

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2020-21364(P2020-21364)

(22)【出願日】2020年2月12日

【審査請求日】2020年2月12日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000146847

【氏名又は名称】ＤＭＧ森精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100131808

【弁理士】

【氏名又は名称】柳橋 泰雄

(72)【発明者】

【氏名】高山 正和

(72)【発明者】

【氏名】神藤 建太

【審査官】 山本 忠博

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１３８２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０９４４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−２５１３４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｑ １１／００，１７／２４，

Ｇ０６Ｔ ７／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークの加工過程から発生する屑を排出するコンベアと、加工によって発生し工作機械内に堆積した屑が撮像されるように前記工作機械内を撮像する撮像部と、を備える工作機械における前記コンベアを制御するための情報処理装置であって、
前記コンベアの駆動を制御するコンベア制御部と、
前記撮像部で撮像された画像から複数の箇所で屑の存在に関して検出し、屑の存在を検出した箇所ごとに、前記箇所に関連付けて前記画像内の屑の存在に関する屑情報を生成する屑情報生成部と、を備え、
前記コンベア制御部は、複数の前記屑情報に基づいて、前記コンベアの駆動を制御するための制御信号を生成し、
前記制御信号は、前記コンベアの駆動の開始、前記コンベアの駆動の停止または前記コンベアの回転速度の変更の内の少なくとも一つを指示するための信号であることを特徴とする、情報処理装置。

【請求項2】

ワークの加工過程から発生する屑を排出するコンベアと、加工によって発生し工作機械内に堆積した屑が撮像されるように前記工作機械内を撮像する撮像部と、を備える工作機械における前記コンベアを制御するための情報処理装置であって、
前記コンベアの駆動を制御するコンベア制御部と、
前記撮像部で撮像された画像から前記画像内の屑の存在に関する屑情報を生成する屑情報生成部と、
前記屑情報を生成時間とともに記憶する屑情報記憶部と、を備え、
第１の時間に生成された前記屑情報と、前記第１の時間と異なる第２の時間に生成された前記屑情報との差分に基づいて、前記コンベア制御部が前記コンベアの駆動を制御するための制御信号を生成し、
前記制御信号は、前記コンベアの駆動の開始、前記コンベアの駆動の停止または前記コンベアの回転速度の変更の内の少なくとも一つを指示するための信号であることを特徴とする、情報処理装置。

【請求項3】

ワークの加工過程から発生する屑を排出するコンベアと、
加工によって発生し工作機械内に堆積した屑が表示されるように前記工作機械内部を撮像する撮像部と、
前記コンベアの駆動を制御するコンベア制御部と、
前記撮像部で撮像された画像から複数の箇所で屑の存在に関して検出し、屑の存在を検出した箇所ごとに、前記箇所に関連付けて前記画像内の屑の存在に関する屑情報を生成する屑情報生成部と、を備え、
前記コンベア制御部は、複数の前記屑情報に基づいて、前記コンベアの駆動を制御するための制御信号を生成し、
前記制御信号は、前記コンベアの駆動の開始、前記コンベアの駆動の停止または前記コンベアの回転速度の変更の内の少なくとも一つを指示するための信号であることを特徴とする、工作機械。

【請求項4】

ワークから発生する切屑を移動させるように液体を放出する液体放出部と、移動した切屑を排出するコンベアと、内部を撮像する撮像部とを備える工作機械における前記コンベアを制御するための情報処理装置であって、
前記撮像部で撮像された画像から切屑が堆積している堆積位置を認識し、認識信号を出力する切屑認識部と、
前記液体放出部に液体放出制御信号を送信して液体の放出を制御する液体放出制御部と、
前記コンベアを制御するコンベア制御部と、を備え、
前記液体放出制御部は、前記認識信号に応じて、前記液体放出制御信号を出力し、
前記コンベア制御部は、前記液体放出制御信号に基づいて前記コンベアを駆動するための制御信号を生成することを特徴とする、情報処理装置。

【請求項5】

ワークから発生する切屑を移動させるように液体を放出する液体放出部と、移動した切屑を排出するコンベアと、内部を撮像する撮像部とを備える工作機械における前記コンベアを制御するための情報処理装置であって、
前記撮像部で撮像された画像を表示する表示部と、
前記表示部に表示された前記画像内の所定位置に対する入力を検知し、検知信号を出力する検知部と、
前記液体放出部に液体放出制御信号を送信して液体の放出を制御する液体放出制御部と、
前記コンベアを制御するコンベア制御部と、を備え、
前記液体放出制御部は、前記検知信号に応じて、前記液体放出制御信号を出力し、
前記コンベア制御部は、前記液体放出制御信号に基づいて前記コンベアを駆動するための制御信号を生成することを特徴とする、情報処理装置。

【請求項6】

ワークから発生する切屑を移動させるように液体を放出する液体放出部と、
移動した切屑を排出するコンベアと、
内部を撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された画像から切屑が堆積している堆積位置を認識し、認識信号を出力する切屑認識部と、
前記液体放出部に液体放出制御信号を送信して液体の放出を制御する液体放出制御部と、
前記コンベアを制御するコンベア制御部と、を備え、
前記液体放出制御部は、前記認識信号に応じて、前記液体放出制御信号を出力し、
前記コンベア制御部は、前記液体放出制御信号に基づいて前記コンベアを駆動するための制御信号を生成することを特徴とする、工作機械。

【請求項7】

ワークから発生する切屑を移動させるように液体を放出する液体放出部と、
移動した切屑を排出するコンベアと、
内部を撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された画像を表示する表示部と、
前記表示部に表示された前記画像内の所定位置に対する入力を検知し、検知信号を出力する検知部と、
前記液体放出部に液体放出制御信号を送信して液体の放出を制御する液体放出制御部と、
前記コンベアを制御するコンベア制御部と、を備え、
前記液体放出制御部は、前記検知信号に応じて、前記液体放出制御信号を出力し、
前記コンベア制御部は、前記液体放出制御信号に基づいて前記コンベアを駆動するための制御信号を生成することを特徴とする、工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工作機械においてワークを加工した際に生じる屑を排出するコンベアに対する情報処理装置および工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械において加工物であるワークを加工した際、切屑や金属粉末等の屑が生じる。上記のような屑が多く堆積すると、加工の継続が困難となる。このため、定期的に工作機械の運転を停止して、エアブローなどを使って作業者が手作業で屑を除去する必要がある。そのため、工作機械の稼働効率が低下する。そこで、人手によらずに屑を除去する技術が求められている。

【0003】

そのような技術として、特許文献１には、ワークに対してクーラントをかけつつ切削加工を行い、加工で生じた切屑をクーラントとともに下方に位置するコンベアに移動させ、コンベアによって切屑を排出する機械工作システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第ＷＯ２０１６／０２７３２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

加工等により生じる屑の量は不規則に変化するので、不具合が生じることなくコンベアで屑を排出するため、コンベアを常時駆動しておく必要がある。このため、コンベアの駆動が非効率なものとなり、省エネにも反することになる。

【0006】

そこで、本開示は、工作機械内の屑を排出するコンベアの制御に関して、効率的にコンベアを駆動させる技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本開示の一実施形態に係る情報処理装置は、ワークの加工過程から発生する屑を排出するコンベアと、撮像部とを備える工作機械における前記コンベアを制御するための情報処理装置であって、前記コンベアを制御するコンベア制御部と、前記撮像部で撮像された画像から屑に関する屑情報を生成する屑情報生成部と、を備え、前記コンベア制御部は、前記屑情報に基づいて、前記コンベアの制御信号を生成することを特徴とする、構成となっている。

【0008】

また、本開示の一実施形態に係る工作機械は、ワークの加工過程から発生する屑を排出するコンベアと、撮像部と、前記コンベアを制御するコンベア制御部と、前記撮像部で撮像された画像から、屑に関する屑情報を生成する屑情報生成部と、を備え、前記コンベア制御部は、前記屑情報に基づいて、前記コンベアの制御信号を生成することを特徴とする構成となっている。

【0009】

また、本開示の一実施形態に係る情報処理装置は、ワークから発生する切屑を移動させるように液体を放出する液体放出部と、移動した切屑を排出するコンベアとを備える工作機械における前記コンベアを制御するための情報処理装置であって、前記液体放出部に放出制御信号を送信して前記液体放出部を制御する液体放出制御部と、前記コンベアを制御するコンベア制御部と、を備え、前記コンベア制御部は、前記放出制御信号に応じて前記コンベアの制御を行うことを特徴とする構成となっている。

【0010】

また、本開示の一実施形態に係る工作機械は、ワークから発生する切屑を移動させるように液体を放出する液体放出部と、移動した切屑を排出するコンベアと、前記液体放出部に放出制御信号を送信して前記液体放出部を制御する液体放出制御部と、前記コンベアを制御するコンベア制御部と、を備え、前記コンベア制御部は、前記放出制御信号に応じて前記コンベアの制御を行うことを特徴とする構成となっている。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、工作機械内の屑を排出するコンベアの制御に関して、効率的にコンベアを駆動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、工作システムの一実施形態の構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、メッシュ領域の一例を示す。

【図3】図３は、工作機械の内部を撮像した概略的な撮像画像を示す。

【図4A】図４Ａは、クーラント放出経路を表示する工作システムの表示部の一例を示す。

【図4B】図４Ｂは、クーラント放出経路を表示する工作システムの表示部の一例を示し、図４Ａに対応するクーラントの放出経路を表している。

【図5】図５は、工作システムの一実施形態の構成を示すブロック図である。

【図6】図６は、工作システムの一実施形態に係る切屑認識部の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。

【0014】

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態における工作システム１の構成を示す。工作システム１は、工作機械１０および情報処理装置４０を備えている。工作機械１０は、工作機械の内部に搬入された加工対象であるワークに対して切削、研削等の加工を行う装置である。ワークに対して加工を行うと、ワークの一部が分離して切屑が発生し、工作機械の内部に堆積する。工作機械１０と情報処理装置４０とが一体となって構成されてもよい。

【0015】

（工作システム）
工作機械１０は、切削部１１、コンベア１２、液体放出部１３、および撮像部１４を備えている。また、図示しないが機械座標取得部１５を備えてもよい。切削部１１は、後述する主軸２４の先端に取り付けられた工具によって、工作機械内に搬入されたワークを加工することができる。切削部１１は、研削等、切削以外の加工を行うことできてもよい。コンベア１２は、詳細は後述するが、加工によって生じた切屑を回収し、工作機械外または任意の回収部へと連続的に排出（または搬出）することができる。

【0016】

液体放出部１３は、例えば、液体を放出することができるノズルと、ノズルを駆動するアクチュエータと、液体を貯留している液体貯留部から液体をくみ上げるポンプと、を備える。ノズルから切屑へと液体を放出することで上述の切屑を加工領域外のコンベア１２などに移動させ、最終的には加工領域から切屑を除去（洗浄）することができる。この液体には、加工時に熱を生じるワークおよび加工装置である主軸などを冷却及び潤滑するためのクーラントを用いてもよいし、他の液体を使用してもよい。以下、本明細書では、切屑を移動させるための液体としてクーラントを用いた場合について説明する。液体放出部１３は、ノズルの位置、ノズルからのクーラントの放出方向、クーラントの放出圧力などを変更することができる。液体放出部１３は、複数のノズルを有する形態が好ましい。１つのノズルの液体放出領域では、工作機械の構成部品で隠れてしまう空間領域ができる。その空間領域に切屑が入り込むとノズルからの液流が十分切屑に作用させることができないため切屑を移動させることが難しいためである。

【0017】

加工時に熱を生じるワークおよび加工装置である主軸などを冷却及び潤滑するためのクーラントは、当該加工がドライ加工でなければ、一般的に加工中は常に放出されている。このような場合、当該クーラントによってコンベア１２へと移動する切屑を排出するために、一般的にコンベア１２も常に駆動している。

【0018】

撮像部１４は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子を備えたカメラであり、工作機械１０内部を撮像することができる。撮像部１４は、撮像された画像を後述する情報処理装置４０へと出力することができる。工作機械１０は、撮像部１４の性能、撮像範囲に応じて、撮像部１４を工作機械内に複数備えてもよい。本実施形態における工作機械１０は、撮像部１４が二つ設けられている。この場合においても、一つの撮像部では撮像できない領域を撮像することができるように、もう一つの撮像部を配置することで、工作機械内の加工領域の全体を撮像部で撮像した画像から確認することができる。

【0019】

機械座標取得部１５は、工作機械１０の構造のうち、詳細は後述するパレット１６、テーブル１８、主軸２４等の移動する部品について、工作機械１０内部での当該部品の位置を表す機械座標を取得することができる。取得した機械座標は、情報処理装置４０に、特に後述する液体放出制御部５９などに送信することができる。当該機械座標は、加工のためにＮＣ制御装置から工作機械１０へ送信された位置情報を用いることができる。センサーを用いて取得した位置情報も用いることができる。

【0020】

情報処理装置４０は、工作機械１０の撮像部１４で撮像された撮像画像を処理し、工作機械へと信号を送信する演算部４１、撮像部１４で撮像された撮像画像を表示する表示部４２、演算部４１で処理される画像および位置等の情報を必要に応じて記憶する記憶部４３並びに演算部４１へ入力信号を出力する入力部４４を備える。情報処理装置４０は、例えば、コンピュータやタブレットなど、画像を受信し表示する機能を備える装置である。

【0021】

表示部４２は、例えばコンピュータのディスプレイであり、工作機械１０の撮像部１４が撮像し情報処理装置４０に出力した画像を表示させることができる。また、後述するメッシュ分割部５２において作成されたメッシュを組み合わせて表示するなど、撮像画像に関して演算部４１で処理された画像を表示させることができる。表示部４２は、後述する処理のため、例えば、抵抗膜方式や静電容量方式のディスプレイなど、表示画像に作業者が接触することで画像に基づいて直接指示できる、いわゆるタッチパネルであってもよい。

【0022】

入力部４４は、例えばコンピュータの一般的な入力装置であるマウスであり、情報処理装置４０において、作業者は位置情報など何らかの指示を入力部４４によって入力することができる。タッチパネルの場合、上述のディスプレイの一部である、作業者が触れた位置を検知する機構が入力部４４（および後述する検知部５７）に相当する。

【0023】

演算部４１は、取得部５１、メッシュ分割部５２、切屑情報生成部５３、信号生成部５４、コンベア制御部５５および送信部５６を備える。演算部４１および演算部４１に含まれる各処理部５１〜５６は、プログラムを実行することにより所定の機能を実現するＣＰＵまたはＭＰＵのような汎用プロセッサを含む。演算部４１および演算部４１に含まれる各処理部５１〜５６は、例えば記憶部４３に格納された制御プログラムを呼び出して実行することにより、情報処理装置４０における各種の処理を実現する。演算部４１および演算部４１に含まれる各処理部５１〜５６は、ハードウェアとソフトウェアの協働により所定の機能を実現するものに限定されず、所定の機能を実現する専用に設計されたハードウェア回路でもよい。すなわち、演算部４１および演算部４１に含まれる各処理部５１〜５６は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ等、種々のプロセッサで実現することができる。

【0024】

取得部５１は、撮像部１４にて撮像された画像を取得し、メッシュ分割部５２に出力する。

【0025】

メッシュ分割部５２は、撮像部１４で撮像された撮像画像の少なくとも一部を複数のメッシュ領域に分割することができる。メッシュ領域は、撮像画像が所定の幾何学的な形状（メッシュ）により、分割された領域である。図２は、工作機械１０の内部を撮像した撮像画像が、正方形のメッシュ領域に分割された図である。このような複数のメッシュ領域で構成された画像をメッシュ画像と称することができる。分割するメッシュの大きさおよび形状は、必要に応じて変更できるように構成されてもよい。なお、本明細書のメッシュ画像は、撮影画像にメッシュの情報を付加し新たな画像を生成したものに限られず、撮影画像とメッシュとを関連付けたものでもよい。つまり、撮影画像とメッシュとを別々のデータとして保存しているものもメッシュ画像という。

【0026】

切屑情報生成部５３は、切屑情報は、例えば、切屑の有無、量、形状、切屑が存在しているメッシュ領域、検出した時間（生成時間）など何らかの情報である切屑情報について生成することができる。切屑情報生成部５３は、例えば切屑が存在すると作業者によって指示された位置を検知する検知部５７を備える。

【0027】

検知部５７は、表示部４２に表示された画像に応じて作業者が入力部４４を操作し、入力部４４から出力された位置情報を含む信号を受信する。したがって、撮像部１４において撮像された撮像画像に基づいて、作業者が切屑の有無を判断し、切屑が存在する場合に作業者が入力部４４によって指示した切屑の堆積位置を検知することができる。所定位置への入力を検知すると、切屑情報として検知信号を信号生成部５４へと出力する。検知信号は、少なくとも作業者が指示した所定位置の情報を含む。

【0028】

例えば入力部４４が上述したようにマウスであれば、検知部５７は、作業者がマウスを使用して指示した位置を検知することができる。また、入力部４４と検知部５７は一体となって構成されてもよい。この場合、例えば表示部４２が上述したようにタッチパネルであれば、入力部４４および検知部５７は、タッチパネルに作業者が触れた（つまり、入力した）位置を検知することができる。検知部５７は、メッシュ分割部５２によって作成されたメッシュ領域に基づいた指示位置を、検知してもよい。検知部５７は、検知された一つ以上の入力信号をそれぞれ信号生成部５４へと出力する。

【0029】

信号生成部５４は、詳細は後述するが、複数の指示位置（例えば、第１指示位置と第２指示位置）に対して対象エリアでのクーラントの放出経路を形成し、放出制御信号を生成する。放出制御信号は、当該放出経路に応じてクーラントを放出するように制御する信号である。指示位置が一つであった場合、その位置へクーラントを放出するような放出制御信号を生成してもよいし、当該指示位置に応じて所定のアルゴリズムによってクーラントの放出経路を形成し、放出制御信号を生成してもよい。信号生成部５４は、クーラントの放出制御信号を送信部５６へと出力する。また、クーラントの放出制御信号をコンベア制御部５５へと出力する。

【0030】

コンベア制御部５５は、放出制御信号に応じて、コンベアを駆動させるためのコンベア制御信号を生成する。コンベア制御信号は、少なくともコンベアを駆動させるタイミングに関する情報を含む。例えば、コンベアの駆動のオン／オフのタイミング、駆動させる期間などの情報を含んでもよい。また、コンベアの回転速度の変更等、出力に関する信号を含んでもよい。コンベア制御部５５は、生成したコンベア制御信号を送信部５６へと出力する。

【0031】

送信部５６は、液体放出部１３にクーラントの放出制御信号を送信する。また、コンベア１２にコンベア制御信号を送信する。放出制御信号に応じて、工作機械１０の液体放出部１３は、当該放出経路の接線方向前側へクーラントを放出するようにノズルを駆動してクーラントを放出する。また、コンベア制御信号に応じて、工作機械１０のコンベア１２は、駆動される。本実施形態においては、送信部５６から放出制御信号およびコンベア制御信号を送信しているが、情報処理装置４０は送信部５６を備えず、信号生成部５４から液体放出部１３へ、およびコンベア制御部５５からコンベア１２へと各信号を直接送信する構成としてもよい。

【0032】

また、信号生成部５４がコンベア制御部５５の機能を備えてもよい。すなわち、信号生成部５４が、クーラントの放出制御信号に応じてコンベア制御信号を生成してもよい。

【0033】

記憶部４３は、種々の情報を記録する記録媒体である。記憶部４３は、例えば、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭ、ＲｅＲＡＭ、ＦｅＲＡＭ、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃｅ）、ハードディスク、その他の記憶デバイス又はそれらを適宜組み合わせて実現される。記憶部４３は、取得部５１で取得された撮像画像、メッシュ分割部５２で作成されたメッシュ領域（メッシュ画像）、検知部５７で検知された所定位置の情報などを格納することができる。また、演算部４１の各処理部は、必要に応じて当該記憶部４３に記憶された画像および情報を読み込むことができる。本明細書において、各処理部への画像および情報の入力、並びに当該処理部で処理をされた画像および作成された情報の出力はそれぞれ、ある処理部から当該処理部へ直接入力され、当該処理部から別の処理部へ直接出力される構成で記載をしている。しかし、これに限定されず、演算部４１の各処理部は、画像処理または信号検知の際に記憶部４３から画像および情報を読み込んでもよく、当該処理部にて画像処理をされた画像および作成された情報を記憶部４３に記憶してもよい。

【0034】

図３は、工作機械１０の内部を撮像した撮像画像の概略図であり、パレット１６、カバー１７、テーブル１８、旋回扉１９、側面２０、斜面２１、プロテクタ２２、シュータ２３、主軸２４およびコンベア１２が示されている。本実施形態において、図３に示す主軸２４の長軸２５を工作機械１０内部の前後方向として、主軸２４の根元側と手前側、先端側を奥側とする。また、長軸２５に直交する水平方向を左右方向、長軸２５に直交する垂直方向を上下方向とする。

【0035】

パレット１６は、ワーク２６（図示せず）を載せて固定する台である。工作機械１０は、複数のパレット１６を設けることができる。それにより、加工するワークを変更する際、パレット１６を変更することでワークを変更でき、時間の効率化を図ることができる。

【0036】

カバー１７は、図３においてパレット１６の左右の側部に位置している部品であり、後述する旋回扉１９が回転してパレット１６を交換する際、カバー１７が例えばパレット１６を持ち上げることでテーブル１８から分離させる。本実施形態において、カバー１７は旋回扉１９に固定されている。

【0037】

テーブル１８は、パレット１６を取り付けることができる部品である。テーブル１８は前後方向へ移動することができ、それによりパレット１６上に固定されたワークを移動させることができる。また、テーブル１８は少なくともテーブル１８の一部を水平方向へ回転することができ、それによりパレット１６上に固定されたワークを回転させることができる。

【0038】

旋回扉１９は、軸２７を中心に回転することができる扉である。旋回扉１９が回転する際、カバー１７がパレット１６をテーブル１８から分離させて、パレット１６およびカバー１７と一緒に回転する。それによりワークの加工が終了したパレット１６をパレット格納部２８（図示せず）へと搬出することができ、また次に加工するワークが固定されたパレット１６をパレット格納部２８から工作機械内へと搬入することができる。旋回扉の工作機械内側と格納部側の両方にカバー１７を取り付け、旋回扉が１８０度回転することでパレットの搬入と搬出を同時に行ってもよい。

【0039】

側面２０は、工作機械１０の開閉可能な壁である。側面２０は、工作機械１０の内部と、外部とを区画しており、側面２０を開放すると作業者が工作機械１０の内部に入ることができる。また、側面２０に対向する位置にある図示しない側面２９は、工作機械１０の内部と、工具格納部３０（図示せず）とを区画している。工具格納部３０は、複数の工具を格納しており、加工の際、必要に応じて側面２９が開き、主軸２４に取り付けられている工具を工具格納部３０に格納されている別の工具と交換することができる。

【0040】

シュータ２３は、洗浄によって切屑が流れていく場所である。斜面２１、プロテクタ２２は、旋回扉１９および側面２０、２９の下側に設けられており、シュータ２３へと切屑が流れやすいように、それぞれシュータへ向けて下向きに傾斜している。

【0041】

主軸２４は、先端に工具を取り付け、その長軸２５を中心に回転させることにより、ワークを加工することができる。本実施形態においては、図３に示すように、主軸２４は円柱形の外形を有する。

【0042】

コンベア１２は、スクラップコンベアまたはチップコンベアとも称し、シュータ２３の下方に配置される。コンベア１２として、例えばエプロンコンベアやベルトコンベアを採用することができる。切屑は、放出されたクーラントにより、シュータ２３上を上方から下方に移動してコンベア１２上に達する。切屑が載置された状態でコンベア１２を駆動させることにより、切屑を工作機械１０の外部のスクラップボックス等へ搬出することができる。

【0043】

（コンベアの駆動の制御）
作業者の指示に応じたコンベアの駆動の制御方法について説明する。

【0044】

図４Ａは、作業者の指示によって洗浄（切屑の除去）を行う構成を備える工作システム１の表示部４２の一例を示す。表示部４２は、撮像画像やメッシュ画像を表示する画面部７０、第１画像選択エリア７１、第２画像選択エリア７２を備える。各選択エリア７１〜７２は、作業者が指示することで（例えば、表示部４２がタッチパネルの場合、表示部４２に触れることで）、検知部５７が検知し、洗浄方法や画面部７０に表示させる画像を選択することができる領域（選択部）を有する。

【0045】

第１画像選択エリア７１は、本実施形態においては二つある撮像部１４の一方から見た、液体放出部１３の一方による第１クーラントの放出方向を表示する画像を示す。第１画像選択エリア７１は、撮像画像選択部７３、メッシュ画像選択部７４、クーラント放出経路選択部７５を有する。作業者が撮像画像選択部７３を選択すると、撮像部１４で撮像された画像が画面部７０に表示される。メッシュ画像選択部７４を選択すると、メッシュ分割部５２で作成されたメッシュ画像が画面部７０に表示される。

【0046】

第２画像選択エリア７２は、第１画像選択エリア７１の画像とは別の撮像部１４から見た、別の液体放出部１３による第２クーラントの放出方向を表示する画像を示す。第２画像選択エリア７２は、撮像画像選択部７６、メッシュ画像選択部７７、クーラント放出経路選択部７８を有する。選択部７６〜７８はそれぞれ、第１画像選択エリア７１の選択部７３〜７５と同様に動作する。

【0047】

例えば、画面部７０に表示された撮像画像またはメッシュ画像に対して、作業者が（例えば画面部７０に触れることで）所定位置を指示することができる。図４Ａは、工作機械１０の内部を撮像部１４が撮像した撮像画像からメッシュ分割部５２が作成したメッシュ画像に対して作業者による位置の指示を反映させたものである。図４Ａの画面部７０に数字が記載されているメッシュ領域は、作業者が指示した位置であり、数字は作業者が指示した順に大きくなっている。作業者が指示する位置は、例えばワークを加工して切屑が発生した後に、表示部４２に表示された画像を確認して指示してもよいし、経験的に切屑が堆積しやすい場所を指示してもよい。検知部５７は、各メッシュ領域の指示位置およびその順序を入力信号として検知し、信号生成部５４へと出力する。

【0048】

信号生成部５４は、例えば、複数の入力信号に基づいて指示された順番通りに、対象エリアでのクーラントの放出経路を作成することができる。図４Ｂは、図４Ａに記載のメッシュ領域に対して本実施形態によるクーラント放出経路作成方法によって作成されたクーラントの放出経路の例を示す。本方法による放出経路は、指示位置として入力されたメッシュ領域を作業者が指示した順番通りに通るように形成される。クーラント放出経路選択部７５を選択すると、上記クーラント放出経路が画面部７０に表示される。この際、撮像画像に対してクーラント放出経路を表示してもよいし、メッシュ画像に対して表示してもよい。これにより作業者はクーラントの放出経路を確認することができる。放出経路が想定していたものと同じであれば、放出経路の接線方向前側（進行方向側）へクーラントを放出するようにノズルを駆動してクーラントを放出するように制御する放出制御信号を生成し、送信部５６へ出力する。放出経路が想定していたものと異なれば、当該放出経路を取り消して再度表示部４２に対して位置を指示することができる。また、複数の放出経路を指示するために、続けて表示部４２に対して位置を指示できるように構成してもよい。

【0049】

本実施形態において、表示部４２は、画面部７０、および各選択部７３〜７８を備えているが、当然、表示部４２は、画面部７０のみを備え、他の選択部は、機械的なスイッチとして構成されてもよい。

【0050】

また、信号生成部５４は、指示された順番とは関係なく、指示位置に基づいてクーラントの放出経路を作成することができるように構成されてもよい。例えば、隣接したメッシュ領域を一群として設定し、当該一群とされた全てのメッシュ領域を通る放出経路を所定のアルゴリズムによって形成する。液体放出部１３は、当該放出経路に応じて作成された放出制御信号を受信し、クーラントを放出することができる。

【0051】

本実施形態において、上述しているように、情報処理装置４０に係る信号生成部５４は、上記したようなクーラント放出の放出制御信号をコンベア制御部５５へと出力することができる。これによって、コンベア制御部５５は、入力部４４への作業者の指示によって作成されたクーラントの放出制御信号に応じたコンベア制御信号を生成し、クーラントが流れている間のみ駆動するように制御できるため、不要時にはコンベア１２を停止させるなど、効率的にコンベア１２を駆動させることができる。また、コンベア制御部５５は、クーラントが流れている間に加えて、さらに所定の時間（例えば数秒〜十数秒程度）、コンベア１２を駆動するように制御してもよい。当該所定の時間は、数秒、十数秒または数十秒程度が想定されるが、工作機械によって適切な設定時間は変動する。これによって、クーラント放出の終了後、切屑がクーラントによってコンベア１２へと移動するまで、またはコンベア１２へと移動した切屑をコンベア１２が収集部等の所定の位置へ排出するまで、コンベア１２を駆動させることができる。このようにして、クーラントの放出と、コンベアの駆動とを連動させることができる。

【0052】

以上が、第１の実施形態に係る工作システム１の説明である。

【0053】

（第２の実施形態）
次に、メッシュ領域から自動的に切屑を認識することで、当該切屑を移動させるためにクーラントを放出し、それによってコンベアを駆動させる、第２の実施形態について説明する。

【0054】

図５は、本実施形態における工作システム１の構成を示す。本工作システム１は、上述した第１の実施形態に対して、切屑情報生成部５３がさらに切屑認識部５８を備え、演算部４１が信号生成部５４の代わりに液体放出制御部５９を備える点が異なる。

【0055】

切屑認識部５８は、詳細は後述するが、メッシュ分割部５２において撮像画像から作成された各メッシュ領域に対して自動的に切屑を認識し、当該メッシュ領域において切屑が存在しているか否かと、存在している切屑の量との少なくとも一方について判定を行う。切屑認識部５８は、メッシュ領域に切屑があると判定した場合、メッシュ画像におけるメッシュ領域に対応する撮像画像上の位置を切屑の堆積位置として認識する。切屑の堆積位置を認識すると、認識信号として自動検知信号を液体放出制御部５９に出力する。自動検知信号は、撮像画像において切屑が堆積していると認識された所定位置に関する情報に関する情報を少なくとも含む。

【0056】

また、本実施形態において、検知部５７は、所定位置への入力を検知すると、信号生成部５４の代わりに液体放出制御部５９へと、入力信号の代わりに検知信号として出力する。

【0057】

液体放出制御部５９は、自動検知信号または検知信号に応じて、クーラントを放出する位置を設定する。切屑認識部５８から出力された自動検知信号に応じて、または検知部５７から出力された検知信号に応じて、撮像画像における所定位置を取得し、工作機械内部で切屑が堆積している関連領域を取得する。液体放出制御部５９は、関連領域に応じて所定のクーラント放出経路を設定する。そして、液体放出制御部５９は、少なくとも当該関連領域にクーラントを放出するための情報を含む放出制御信号を送信部５６へと出力する。したがって、自動検知信号または検知信号に応じて液体放出部１３を制御することができるため、所定位置を認識することで、液体放出部１３を制御することにより、クーラントを放出させて、切屑を移動させることができる。

【0058】

本実施形態において、送信部５６が液体放出部１３に送信するクーラントの放出制御信号は、切屑がある指示された所定位置に関連する関連領域に対して、切屑を移動させるためのクーラントを放出するための信号であり、放出経路および放出時間等の情報を含む。放出制御信号に応じて、工作機械１０の液体放出部１３のノズルは、当該関連領域へ所定の洗浄方法でクーラントを放出する。

【0059】

例えば、図３には、切屑を移動させるためにクーラントを放出する経路の一例が示してある。図３に示す画像は、パレット１６、カバー１７、旋回扉１９について切屑がある場合のクーラント放出経路を示している。

【0060】

まず、パレット１６、カバー１７に切屑がある場合について説明する。本実施形態では、パレット１６は前後方向に移動するため、パレット１６が奥側にある場合、パレット１６、カバー１７、および旋回扉１９とカバー１７との境目を一群として洗浄する。切屑を移動させると下に流れるため、上方にあるパレット１６、カバー１７、境目の順に洗浄する。例えば、パレット１６の洗浄は、矢印Ａで示すようにクーラントを奥側から手前側へ向かってジグザグにまたは往復するようにパレット１６に当たるように放出する。それによってパレット上の切屑を全体的に移動させることができる。図３においてパレット１６には何も載っていないが、ワークが載っている状態でクーラントを放出してもよい。このようにパレット上にクーラントをジグザグにまたは往復するように当たるように放出することでワークが搭載されていたとしても、ワークを含めてパレット１６上を全体的に洗浄することができる。このようにして、切屑に対して正確な位置が指示されていなかったとしても、各領域の一端から他端へジグザグにまたは往復するように移動するようにクーラントを放出することで、当該領域全域の切屑を効率的に除去することができる。

【0061】

カバー１７の洗浄は、矢印Ｂで示すように奥側から手前側へと直線状にクーラントを放出する。それによって、シュータ２３へと切屑を流す。

【0062】

旋回扉１９とカバー１７との境目の洗浄は、矢印Ｃで示すように境目に沿って横方向に直線状にクーラントを放出する。それによって、シュータ２３へと切屑を流す。

【0063】

旋回扉１９に付着した切屑の除去について説明する。旋回扉１９は、略垂直に構成されているため、切屑の付着量は少なく、クーラントを当てると重力にしたがってそのまま下方へ流れる。そのため、円Ｄで示すように切屑があると認識された関連領域へと直接クーラントを放出する。側面２０も旋回扉１９と同様である。シュータ２３は、切屑が多少堆積したとしても加工不良等へ影響を及ぼす場所ではなく、また、他の関連領域へ放出したクーラントが流れ込み、それによって切屑が移動するため、旋回扉１９と同様に放出する。切屑がこのようにして、切屑が除去しやすい場所にある場合、ピンポイントにクーラントを放出することで効率的に除去することができる。

【0064】

上記経路は、一例であり、構造に応じて任意の形状を設定することができる。このように切屑が堆積していると認識した位置に応じて、液体放出制御部５９は、当該位置に対応した関連領域ごとに適したクーラント放出経路を作成することができる。

【0065】

また、本実施形態において記憶部４３はさらに、切屑認識部５８で切屑が存在していると認識された所定位置の情報および切屑の量に関する情報、検知部５７で検知した、切屑が存在していると作業者によって指示された所定位置の情報、所定位置と関連領域との関連に関する情報なども格納することができる。

【0066】

（コンベアの駆動の制御）
自動的な切屑の認識に応じたコンベアの駆動の制御方法について説明する。

【0067】

まず、撮像画像を用いて自動的に切屑を認識する方法について説明する。図６は、切屑を自動的に認識する切屑認識部５８の構成の概略図である。図６に示すように、切屑認識部５８は、算出部６０および判定部６１を備える。また、演算部４１は、モデル学習部６２を備え、記憶部４３は、モデル記憶部６３を備える。

【0068】

モデル学習部６２は、学習モデルを作成する。学習モデルは、入力としてメッシュ分割部５２で作成されたメッシュ領域の一つを入力すると、当該メッシュ領域内の切屑に関する、所定の項目の内どれに該当するか、その確率を算出して出力することができるモデルである。学習モデルは例えば、対となる入力データと出力データを教師データとしてあらかじめ、ＣＮＮ（畳み込みニューラルネットワーク）に入力して学習させることで作成することができる。一般的なＣＮＮは、畳み込み層、プーリング層によって画像の特徴を抽出し、当該特徴をニューラルネットワークへと入力し処理を行う学習手法であり、画像の特徴抽出によく利用される。なお、なお、例えばＳＶＭ（Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｃｈｉｎｅ）を用いるなど、ＣＮＮ以外の学習手法を用いて学習モデルを作成してもよい。本実施形態においては、入力データにメッシュ領域を、出力データにメッシュ領域における切屑の有無および量に関する情報を用いることができる。本実施形態において、出力データは、後述するように３項目のいずれに該当するかに関する情報を使用している。より多くの教師データを入力し、より多くのメッシュ領域（つまり、より様々なメッシュ領域）に関する切屑の有無および量を学習させることで、当該学習モデルによる切屑認識の精度を向上させることができる。

【0069】

モデル記憶部６３は、切屑の有無を自動的に判定する学習モデルを記憶する。学習モデルは、必要に応じて算出部６０に読み込まれる。本実施形態においては、切屑認識部５８がモデル学習部６２を備え、記憶部４３がモデル記憶部６３を備えるが、情報処理装置４０とは別の装置にて学習モデルを作成し、記憶部４３に学習モデルを記憶させて必要に応じて当該学習モデルを読み込む方式でもよい。情報処理装置４０とは別の外部の記憶装置に学習モデルを記憶し、必要に応じて学習モデルを読み込む方式でもよい。

【0070】

算出部６０は、メッシュ領域内の切屑に関する、あらかじめ定められた項目に該当する確率である検出判定確率を算出する。本実施形態において、算出部６０は具体的には、モデル学習部６２で学習した学習モデルを用いて、入力データとして入力されたメッシュ領域が「切屑が多い（クラス２）」、「切屑が少ない（クラス１）」、「切屑がない（クラス０）」という３項目のいずれに該当するかに関する確率を算出する。また、項目をさらに細分化してもよいし、単純に切屑が存在する確率を算出してもよい。本実施形態において、上述したようにクラス０〜２の３項目に分類する場合について記載する。

【0071】

判定部６１は、入力されたメッシュ領域に関して算出部６０が算出した検出判定確率から、当該メッシュ領域において切屑がクラス０〜２のいずれに該当するかを判定する。判定部６１は、メッシュ領域内に存在する切屑に関して算出部６０から算出した検出判定確率から、どのように判定するかを設定することができる。例えば、算出部６０が算出したクラス０〜２の確率のうち、一番高い項目に該当すると判定してもよい。また、「クラス２」が２５％、「クラス１」が３５％、「クラス０」が４０％と算出された場合のように、「切屑がある（クラス２＋クラス１）」の確率が「切屑がない（クラス０）」の確率よりも高いときに、「クラス１」（または「クラス２」）に該当すると判定してもよい。判定部６１は、メッシュ領域に切屑があると判定（つまり、クラス２またはクラス１であると判定）した場合、メッシュ画像における当該メッシュ領域の位置に対応した撮像画像上の位置情報を少なくとも有する自動検知信号を、上述したように液体放出制御部５９へと出力する。自動検知信号は、切屑の量に関する情報を含んでもよい。

【0072】

このようにして、工作システム１は、ワークの加工中、または加工終了後、撮像部１４で撮像された撮像画像に基づいて自動的に切屑を認識し、クーラントを放出する自動洗浄を行うことができる。当該自動洗浄は、定期的に行われてもよく、また、例えば作業者による指示など何らかの指示を与えることで実行されてもよい。

【0073】

自動洗浄によって切屑の多くは除去することができるが、切屑認識部は必ずしも全ての切屑を認識できるわけではない。切屑認識部５８によって切屑を認識できない場合、当該切屑は工作機械内に残り続ける可能性があり、切屑が残り続けると加工不良や動作不良の原因となり得る。また、切屑が除去されずに残り続けて切屑の量が多くなると、クーラントでは切屑を移動させることができなくなり、作業者が内部に入り、切屑を除去する必要が生じる。そこで、本工作システム１は、作業者がクーラントの放出位置を指示して、自動洗浄では除去されない切屑も移動させる指示洗浄を行う構成を備えている。すなわち、作業者が表示部４２を確認し、入力部によって切屑の位置を指示し、検知部５７が切屑を認識し、クーラントを放出する洗浄を行うことができるように構成されている。

【0074】

上述したように、作業者は表示部４２に表示された画像を見て、切屑の有無を判断することができる。切屑が存在していると判断した場合、所定の入力方法で画像内の位置を指示することができる。検知部５７は、当該位置を切屑が堆積している所定位置への入力として検知し、少なくともこの所定位置の情報を含む検知信号を、液体放出制御部５９へと出力する。これにより、上記した切屑認識部５８によって自動的に認識されていない切屑であっても除去することができる。つまり、本工作システム１の情報処理装置４０は、切屑を移動させたい画像内の所定位置に対する入力を検知することで、当該所定位置に対応した工作機械の内部の関連領域に、図３の矢印Ａ〜Ｃおよび円Ｄで示すような放出経路で液体を放出することができ、切屑を効率的に除去することができる。

【0075】

このようにして、作業者は表示部４２に表示された画像に基づいて、切屑の除去を指示することができる。その結果、たとえ作業者が工作機械１０から離れた場所にいたとしても、作業者は情報処理装置４０が近くにあれば、情報処理装置４０によって工作機械１０の内部の状態を確認し、必要に応じて洗浄の指示をすることができる。

【0076】

第１の実施形態と同じように本実施形態に係る工作システム１の液体放出制御部５９は、コンベア制御部５５へと放出制御信号を出力する。第１の実施形態において記載しているように、コンベア制御部５５は、放出制御信号に応じて、コンベアを駆動させるためのコンベア制御信号を生成し、送信部５６へ出力する。また、送信部５６は、コンベア１２にコンベア制御信号を送信する。これにより、本実施形態における工作システム１は、加工中でなかったとしても、自動的に検出した切屑位置、または指示した切屑位置に対するクーラント放出に応じて、コンベア１２を制御することができ、効率的にコンベア１２を駆動させることができる。

【0077】

本実施形態において、情報処理装置４０に係る切屑情報生成部５３は、液体放出制御部５９に加えて、コンベア制御部５５にも切屑情報に関する信号を出力することができるように構成されてもよい（図示せず）。切屑認識部５８は、自動検出信号を切屑情報として出力してもよいし、別の信号を作成して出力してもよい。切屑認識部５８が出力する切屑情報には、切屑が検出されたメッシュ領域における切屑の量に関する情報が少なくとも含まれる。検知部５７は、検出信号を出力してもよいし、別の信号を作成して出力してもよい。切屑情報によって、コンベア制御部は、切屑情報に応じてコンベア制御信号を生成することができる。このように構成する場合、検知部５７に対する作業者の入力部での入力に、切屑の量に関する何らかの入力手段が備えられていることが望ましい。

【0078】

本実施形態に係る情報処理装置４０は、記憶部４３に備えられた切屑情報記憶部６４に、自動検知信号および検知信号等による切屑情報を記憶することができるように構成されてもよい。

【0079】

そしてコンベア制御部は、切屑情報から切屑の有無に関する情報を用いてコンベア制御信号を生成することができる。例えば、加工が終了若しくは一時的に停止している場合、または任意のタイミングで撮像部が撮像した後、時間的に次のタイミングでの撮像までの間に加工が行われていない場合など切屑が発生しない状態で、同一のメッシュ領域において、あるタイミング（第１の時間）で生成された、切屑情報記憶部６４に記憶されている切屑情報での切屑の量と、時間的に次のタイミング（第２の時間）で生成された切屑情報の切屑の量との差分を取得することで、当該メッシュ領域において移動した切屑の量を推定することができる。上記した切屑の量の推定を少なくとも一部のメッシュ領域について行い、各メッシュ領域での推定量の合計量によってコンベアへと移動した切屑の量を推定することができる。このように差分を取得して、コンベアと移動したと推定される切屑の量を推定することで、当該切屑量に応じて、コンベアを移動させるかどうか、コンベアの速度を変更させるかどうか、また、どの程度の時間コンベアを移動させるか決定するように設定することもできる。仮に、コンベアを最大速度で稼働させても排出が困難な量の切屑量を検出した場合には、多量の切り屑が一度にコンベアに達しないように、クーラントの放出を制御することもできる。

【0080】

以上が第２の実施形態に係る工作システム１の説明である。第１の実施形態と第２の実施形態は、それらを組み合わせた一つの工作システムとして動作させることができる。例えば、図４Ａに示した表示部４２にモード選択エリア７９を設け、モード選択エリア７９が自動洗浄モード選択部８０および指示洗浄モード選択部８１を有するように構成してもよい。このような構成において選択部８０または８１を選択することで第１の実施形態に係るクーラント放出または第２の実施形態に係るクーラント放出に応じたコンベアの駆動を行うことができる。

【0081】

上記のように、本開示に係る工作システムによれば、ワークを加工していない場合、ドライ加工である場合など、コンベアが停止している可能性があるときでも、必要に応じてコンベアを動作させることができる。このため、常にコンベアを動作させておく必要が無く、コンベアを効率的に駆動させることができる。

【0082】

（第３の実施形態）
第１の実施形態と第２の実施形態では、ワークを切削する過程で発生する切屑を工作機械から排除する例の説明をしたが、この形態に限られない。

【0083】

金属粉末を噴霧し、レーザを金属粉末に照射してワークに金属を付加する工作機械の１つの付加加工機でも用いることができる。ワークの加工過程において、金属粉末を噴霧したりするが、ワークに積層できなかった金属粉末が加工室内に堆積する。金属粉末が加工室内にテーブルや金属粉末噴霧ノズルの駆動部に入り込み、駆動に影響がでる可能性がある。そのため、このような金属粉末の屑を撮像部であるカメラで撮影し、撮影された画像から金属粉末の屑に関する屑情報を屑情報生成部で生成する。生成された屑情報で、金属粉末の屑が多いと判断されれば、加工室の下方を開放し屑を下方にあるコンベアに向けて落下させる。金属粉末の屑がコンベアの上に移動した後に、コンベアを駆動して金属粉末を移動させ、付加加工機の外に排出する。

【0084】

本実施形態では、画像から屑情報を生成し、屑情報をもとに、コンベア制御部は、コンベアの駆動の信号を生成し、コンベアに送信する。その際に、コンベア制御部は、加工機の下方を開放する制御信号を合わせて生成し、付加加工機の数値制御装置に送信し、下方ドアを開放させるようにしている。

【0085】

他の処理や構成などは第１の実施形態や第２の実施形態に開示した技術を適用できる。

【0086】

本開示に係る情報処理装置および工作機械は、ハードウェア資源、例えば、プロセッサ、メモリ、およびプログラムとの協働などによって、実現される。本開示は、例示された実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能である。

【符号の説明】

【0087】

１ 工作システム
１０ 工作機械
１１ 切削部
１２ コンベア
１４ 撮像部
４０ 情報処理装置
５２ メッシュ分割部
５３ 切屑情報生成部
５４ 信号生成部
５５ コンベア制御部

【要約】      （修正有）

【課題】工作機械内の屑を排出するコンベアの制御に関して、効率的にコンベアを駆動させる技術を提供すること。
【解決手段】ワークの加工過程から発生する屑を排出するコンベア１２と、撮像部１４とを備える工作機械１０におけるコンベアを制御するための情報処理装置４０は、コンベアを制御するコンベア制御部５５と、撮像部で撮像された画像から屑に関する屑情報を生成する屑情報生成部５３と、を備え、コンベア制御部は、屑情報に基づいて、コンベアの制御信号を生成する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】