特許 7625915 切削加工監視システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-27

(45)【発行日】2025-02-04

(54)【発明の名称】切削加工監視システム

(51)【国際特許分類】

   B23Q 17/09 20060101AFI20250128BHJP

【ＦＩ】

B23Q17/09 C

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021044522

(22)【出願日】2021-03-18

(65)【公開番号】P2022143805

(43)【公開日】2022-10-03

【審査請求日】2024-03-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000006264

【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100142424

【弁理士】

【氏名又は名称】細川 文広

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(72)【発明者】

【氏名】久保 拓矢

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼部 涼太

(72)【発明者】

【氏名】今井 康晴

【審査官】中川 康文

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１０７３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１６３５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０１４００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１１８３５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１３２７０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１９０６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１５５２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２６２３９２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】独国特許出願公開第１０２００９０３１１６６（ＤＥ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１１６７２５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ １７／００－２３／００

Ｇ０１Ｈ １／００－１７／００

Ｂ２３Ｂ １／００－２５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

旋削工具の旋削加工中の工具刃先を連続的に撮影するカメラと、
前記工具刃先と前記カメラとを直接または他の部材を介して連結し、前記工具刃先の振動を前記カメラに伝達する振動伝達部材と、
前記カメラが撮影した各画像に写った情報の経時的な変化に基づいて、前記旋削工具の振動状態を解析する解析部と、を備える、
切削加工監視システム。

【請求項2】

前記振動伝達部材は、前記工具刃先の振動を増幅させて前記カメラに伝達する、
請求項１に記載の切削加工監視システム。

【請求項3】

前記解析部は、各前記画像に写る刃先稜線の輪郭長の変化に基づいて、振動発生の有無を解析する、
請求項１または２に記載の切削加工監視システム。

【請求項4】

前記解析部は、各前記画像に写る刃先稜線の位置の変化に基づいて、振動発生の有無を解析する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の切削加工監視システム。

【請求項5】

前記解析部は、各前記画像に写る前記工具刃先の特徴点の位置の変化に基づいて、振動発生の有無を解析する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の切削加工監視システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、切削加工におけるトラブルや加工品位の低下を防止するために用いられる切削加工監視システムに関する。

【背景技術】

【0002】

旋盤加工では一般に、工具刃先の摩耗や欠損などの発生をいち早く察知し、工具を交換するなどの対応が必要となる。このため従来、工具刃先をカメラで撮影し、その画像から刃先の状態を調べる方法が知られている。例えば、特許文献１では、切削前後の待機状態にて工具刃先をカメラで撮影し、二値画像から摩耗量を判定している。また、特許文献２では、切削中の工具刃先を赤外線カメラでとらえ、それをニューラルネットワークで学習することで異常判定を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平６－１１４６９４号公報

【文献】特開平１１－２６７９４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の方法では、切削中の工具刃先の振動発生の有無を検知することができなかった。具体的には、例えば、工具刃先の損傷に起因して切削抵抗が高まることにより発生する振動や、切削条件の不適切さから生じるびびり振動などをリアルタイムに検知することが困難であった。

【0005】

本発明は、切削中の工具刃先の振動発生の有無をリアルタイムに検知することができる切削加工監視システムを提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の切削加工監視システムの一つの態様は、旋削工具の旋削加工中の工具刃先を連続的に撮影するカメラと、前記工具刃先と前記カメラとを直接または他の部材を介して連結し、前記工具刃先の振動を前記カメラに伝達する振動伝達部材と、前記カメラが撮影した各画像に写った情報の経時的な変化に基づいて、前記旋削工具の振動状態を解析する解析部と、を備える。

【0007】

本発明では、旋削加工中の工具刃先を、カメラにより連続的に、すなわちリアルタイムで撮影する。なお本発明でいう「連続的に撮影する」とは、少なくとも毎秒１０コマ以上の画像を撮影することを指す。そして、取得した複数の画像を経時的に比較し、画像情報の変化からカメラのブレの大きさや周期などを記憶し、その結果を切削時の振動の異常判定に用いる。また、切削条件改善のための指標とすることができる。なお本発明でいう「振動」とは、例えば、工具刃先の損傷に起因して切削抵抗が高まることにより発生する振動や、切削条件の不適切さから生じるびびり振動などが含まれる。

【0008】

本発明によれば、振動伝達部材により、工具刃先の振動が安定してカメラに伝達される。このため、カメラが撮影した画像情報に基づいて、解析部が振動発生の有無をリアルタイムで正確に解析できる。
以上より本発明によれば、切削中の工具刃先の振動発生の有無をリアルタイムに検知することができる。

【0009】

上記切削加工監視システムにおいて、前記振動伝達部材は、前記工具刃先の振動を増幅させて前記カメラに伝達することが好ましい。

【0010】

この場合、例えば工具刃先の振動が小さい場合でも、振動伝達部材を介することで振動が増幅されるため、カメラが撮影する画像情報に振動発生による経時的な変化が安定して現れる。このため、より高精度に振動発生の有無を検知できる。このような作用（機能）を有する場合、振動伝達部材は振動増幅部材と言い換えてもよい。

【0011】

上記切削加工監視システムにおいて、前記解析部は、各前記画像に写る刃先稜線の輪郭長の変化に基づいて、振動発生の有無を解析することとしてもよい。

【0012】

切削中にカメラで連続的に撮影される画像の中には、工具刃先が切屑で隠れたものや、溶着が多く付着して刃先が見えづらいものなどが含まれている。そこで、例えば、連写される多数の画像の中から、切刃の輪郭（刃先稜線）が所定刃長以上写っているものを所定のパターンとして分類し、所定のパターンに分類された各画像の刃先稜線の輪郭長の経時的な変化を測定することで、工具刃先の振動発生の有無をより正確に解析することができる。具体的には、例えば、ｃａｎｎｙフィルタ等の画像処理により、撮像視野内の刃先稜線（エッジ）を検出し、各画像のエッジのピクセル数つまり刃先稜線の輪郭長の経時的な変化（ピクセル数の増減の幅や周期など）を測定することで、刃先の振動発生の有無を検知することができる。

【0013】

上記切削加工監視システムにおいて、前記解析部は、各前記画像に写る刃先稜線の位置の変化に基づいて、振動発生の有無を解析することとしてもよい。

【0014】

この場合、解析部は、例えば画像処理により、各画像の撮像視野の外枠（撮像視野の外縁）のうち一辺と、刃先稜線との間の距離を測定する。刃先稜線の経時的な位置変化量や周期などを測定することで、より簡易的な手法により、工具刃先の振動発生の有無を解析できる。

【0015】

上記切削加工監視システムにおいて、前記解析部は、各前記画像に写る前記工具刃先の特徴点の位置の変化に基づいて、振動発生の有無を解析することとしてもよい。

【0016】

この場合、解析部は、各画像情報から、例えばすくい面上の模様の一部を構成する特徴点の経時的な位置の変化を測定する。これにより、簡易的な手法によって、工具刃先の振動発生の有無を解析できる。なお、特徴点として、切削時の切屑や溶着による影響を受けにくい部分、つまり切屑や溶着によって隠されにくい部分を選択することで、解析の精度をより安定して高めることができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明の一つの態様の切削加工監視システムによれば、切削中の工具刃先の振動発生の有無をリアルタイムに検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、第１実施形態の旋削装置の一例を示す側面図である。

【図2】図２は、第１実施形態の切削加工監視システムの一例を示す機能ブロック図である。

【図3】図３は、分類部により第１のパターンに分類される画像の一例を示す。

【図4】図４は、分類部により第２のパターンに分類される画像の一例を示す。

【図5】図５は、分類部により第３のパターンに分類される画像の一例を示す。

【図6】図６は、第１のパターンに分類された画像の解析（画像処理）の一例を示す。

【図7】図７は、第１実施形態の切削加工監視装置の処理の一例を示すフローチャートである。

【図8】図８は、第２実施形態の切削加工監視システムにおいて、取得した各画像に写る刃先稜線の経時的な位置の変化を示すグラフの一例である。

【図9】図９は、第２実施形態の切削加工監視装置の処理の一例を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、第２実施形態の切削加工監視システムの変形例を示す機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態の切削加工監視システム１０について、図１～図７を参照して説明する。本実施形態の切削加工監視システム１０は、旋削装置２０と、切削加工監視装置３０と、を含む。

【0020】

図１および図２に示すように、旋削装置２０は、ＮＣ旋盤等の工作機械である。旋削装置２０は、金属製等の被削材Ｗを旋削加工する装置である。すなわち、切削加工監視システム１０は、ＮＣ旋盤等の工作機械による旋削加工（旋盤加工）に用いられる。旋削加工とは、バイト等の旋削工具による切削加工を指す。

【0021】

旋削装置２０は、旋削工具２１と、刃物台２２と、カメラ２３と、振動伝達部材２４と、チャック（図示省略）と、を備える。つまり切削加工監視システム１０は、カメラ２３と、振動伝達部材２４と、を備える。

【0022】

図１に示すように、旋削工具２１は、例えば、ホルダ２５の先端部に切削インサート２６が着脱可能に取り付けられる刃先交換式バイト等である。すなわち、旋削工具２１は、ホルダ２５と、切削インサート２６と、を有する。なおこの構成に限らず、旋削工具２１は、例えば、工具刃先がホルダと一体に形成されたソリッドタイプのバイト等であってもよい。

【0023】

ホルダ２５は、一方向に延びる柱状である。図１に示す例では、ホルダ２５が延びる一方向が、水平面Ｈに対して角度θで傾斜する。角度θは、例えば３０°などである。ホルダ２５の後端部は、刃物台２２に支持される。旋削工具２１と刃物台２２とは、一体に固定される。

【0024】

切削インサート２６は、例えば超硬合金製等である。切削インサート２６は、例えば、四角形板状などの多角形板状、または円板状等である。本実施形態では切削インサート２６が、例えば菱形板状である。
図３に示すように、切削インサート２６は、すくい面２６ａと、図示されない逃げ面と、すくい面２６ａと逃げ面との稜線部に配置される切刃２６ｂと、を有する。本実施形態では、切削インサート２６の少なくとも一部、具体的には、少なくともすくい面２６ａおよび切刃２６ｂを含む部分を、単に「工具刃先」または「刃先」と呼ぶ場合がある。

【0025】

すくい面２６ａは、切削インサート２６の板厚方向を向く一対の板面のうち、少なくとも一方の板面に配置される。図１に示すように、すくい面２６ａは、切削インサート２６の上側を向く一方の板面、つまり上面に配置される。図１に示す例では、すくい面２６ａが、水平面Ｈに対してホルダ２５が傾斜する角度θと略同じ角度で、水平面Ｈに対して傾斜する。

【0026】

図５に示すように、本実施形態のすくい面２６ａは、特徴点２６ｃを有する。特徴点２６ｃは、すくい面２６ａに設けられる模様の一部を構成する。特徴点２６ｃは、例えば、切屑Ｃの排出処理を円滑に行う目的、外観デザイン性を高める目的、および識別性を高める目的などですくい面２６ａに設けられる。本実施形態では特徴点２６ｃが、例えば、突起状のチップブレーカ等である。

【0027】

図１に示すように、切刃２６ｂは、旋削工具２１の先端部に配置される。中心軸Ｏ回りに回転する被削材Ｗに対して、切刃２６ｂが接触させられることにより、被削材Ｗに旋削加工が行われて、図５に示すような加工面Ｗａが形成される。

【0028】

本実施形態では、図３に示すように切削インサート２６の上面すなわちすくい面２６ａを正面に見て、切刃２６ｂが、略Ｖ字状である。具体的に、この切刃２６ｂは、曲線状に延びる１つのコーナ刃と、このコーナ刃の両端に接続されて直線状に延びる一対の直線刃と、を有する。

【0029】

図１に示すように、刃物台２２は、旋削工具２１を支持する。刃物台２２は、被削材Ｗに対して旋削工具２１を、少なくとも水平面が拡がる方向、すなわち水平面の面方向に沿って移動させる。なお刃物台２２は、被削材Ｗに対して旋削工具２１を、鉛直方向に移動させてもよい。

【0030】

カメラ２３は、旋削工具２１および被削材Ｗの上側に配置される。カメラ２３は、例えば、グローバルシャッター方式のカメラである。カメラ２３は、工具刃先を連続的に撮影する。なお本実施形態でいう「連続的に撮影する」とは、少なくとも毎秒１０コマ以上の画像を撮影することを指す。具体的に本実施形態では、カメラ２３が、例えば毎秒３０コマ以上の速さで工具刃先を連写する。切削時において、カメラ２３は、工具刃先とともに被削材Ｗの加工面Ｗａも撮影する。

【0031】

本実施形態ではカメラ２３が、すくい面２６ａと垂直な方向から、工具刃先を撮影する。具体的に、カメラ２３は、鉛直方向に対して所定角度だけ傾斜した方向から、工具刃先を撮影する。この所定角度は、すくい面２６ａが水平面Ｈに対して傾斜する角度（角度θに相当）と、略同じ角度である。カメラ２３と工具刃先との間の距離は、例えば、３００ｍｍ以上である。

【0032】

カメラ２３は、振動伝達部材２４を介して刃物台２２と固定される。このため、カメラ２３は、刃物台２２の移動に追随して移動可能である。カメラ２３は、例えば図３～図５に示すように、撮像視野内の工具刃先が同一位置となるように旋削工具２１に対して位置決めされる。

【0033】

振動伝達部材２４は、旋削工具２１の工具刃先とカメラ２３とを、直接または他の部材を介して連結する。図１に示すように、本実施形態では振動伝達部材２４が、工具刃先とカメラ２３とを、旋削工具２１の一部（ホルダ２５）および刃物台２２を介して、間接的に連結する。振動伝達部材２４は、その先端部がカメラ２３と接続され、後端部が刃物台２２と接続される。振動伝達部材２４は、屈曲または湾曲するアーム状の部材である。振動伝達部材２４の全長は、例えば３００ｍｍ以上である。

【0034】

振動伝達部材２４は、工具刃先の振動を直接または他の部材を介して間接的に、カメラ２３に伝達する。振動伝達部材２４は、工具刃先の振動を増幅させて、カメラ２３に伝達する。このため本実施形態において、振動伝達部材２４は、振動増幅部材２４と言い換えてもよい。
なお本実施形態でいう「振動」とは、例えば、工具刃先の損傷に起因して切削抵抗が高まることにより発生する振動や、切削条件の不適切さから生じるびびり振動などが含まれる。

【0035】

振動伝達部材２４は、少なくとも２つ以上の軸部２４ａと、隣り合う軸部２４ａの端部同士を接続する少なくとも１つ以上の関節部２４ｂと、振動伝達部材２４の後端部と刃物台２２とを固定する固定台２４ｃと、を有する。

【0036】

軸部２４ａは、例えばシャフトやパイプ等である。
関節部２４ｂは、図示しないノブ等を操作することにより、軸部２４ａの端部同士を回動不能に固定するロックモードと、軸部２４ａの端部同士を回動可能に連結するフリーモードと、に切り替え可能である。関節部２４ｂが設けられることで、振動伝達部材２４は、変形可能である。振動伝達部材２４の形状を変化させることにより、カメラ２３は、工具刃先と正対するように位置調整可能である。なお切削時において、関節部２４ｂはロックモードとされる。

【0037】

固定台２４ｃは、例えば磁力等により、振動伝達部材２４を刃物台２２に固定する。このため、振動伝達部材２４は、刃物台２２に対して取り付け位置を調整可能である。すなわち本実施形態では、固定台２４ｃの刃物台２２への取り付け位置を調整することによっても、カメラ２３を、工具刃先と正対するように位置調整可能である。

【0038】

特に図示しないが、チャックは、被削材Ｗを着脱可能に保持する。チャックは、被削材Ｗをその中心軸Ｏ回りに回転させる。

【0039】

また特に図示しないが、旋削装置２０は、切刃２６ｂや加工面Ｗａの輪郭を強調するためのバックライトや、すくい面２６ａを照らすフロントライトを備えていてもよい。これにより、カメラ２３のシャッタースピードをより高めてもよい。

【0040】

図２に示すように、切削加工監視装置３０は、画像取得部３１と、記憶部３２と、分類部３３と、解析部３４と、表示部３５と、を備える。つまり切削加工監視システム１０は、分類部３３と、解析部３４と、を備える。

【0041】

画像取得部３１は、カメラ２３が撮影した画像つまり画像データを取得する。画像取得部３１は、取得した画像情報を記憶部３２に記憶させる。なお、切削加工監視装置３０は、例えば、取得した画像情報と、工具ＩＤ、装置ＩＤおよびユーザＩＤ等とを対応付けて、記憶部３２に記憶させてもよい。

【0042】

記憶部３２は、切削加工監視装置３０が利用する各種情報を記憶する。記憶部３２は、取得した画像情報を記憶する。記憶部３２は、例えば、分類部３３が画像を分類するために用いるディープラーニングの教師データや学習結果等を記憶する。

【0043】

分類部３３は、例えば、記憶部３２に記憶された学習結果に基づいて、ディープラーニングによる画像分類を実行する。すなわち、分類部３３は、カメラ２３が撮影した複数の画像を、各画像に写った情報に基づいて複数のパターンのいずれかに分類する。本実施形態では、複数のパターンが、第１のパターン（刃先稜線）と、第２のパターン（溶着）と、第３のパターン（被削材の加工面）と、を含む。

【0044】

具体的に、分類部３３は、図３に示すように、撮像視野内に切刃２６ｂの所定刃長以上の刃先稜線が写った画像を、複数のパターンのうち第１のパターンに分類する。図３に示す一例では、切刃２６ｂが被削材Ｗと接触しておらず、撮像視野内において刃先稜線全体が明確に写っている。

【0045】

また、分類部３３は、図４に示すように、工具刃先に溶着ＴＡが写った画像を、複数のパターンのうち第２のパターンに分類する。図４に示す一例では、工具刃先に付着した溶着ＴＡによって、すくい面２６ａの少なくとも一部と、切刃２６ｂの少なくとも一部とが隠されている。

【0046】

また、分類部３３は、図５に示すように、被削材Ｗの加工面Ｗａが写った画像を、複数のパターンのうち第３のパターンに分類する。図５に示す一例では、切刃２６ｂにより切削された直後の加工面Ｗａの表面および輪郭が明確に写っている。
なお図３～図５に示す各画像は、図１に示すように、板状の被削材Ｗを旋削加工した際に撮影された工具刃先の画像である。この際の被削材Ｗの材質はステンレスであり、被削材Ｗの回転数は毎分１００回であり、切削はドライ環境にて行った。

【0047】

分類部３３による画像の分類は、例えば下記の方法により行われる。
まず、被削材Ｗを本切削加工する前に行うテスト切削加工にて、カメラ２３により複数の画像を撮影する。これにより取得した複数の画像を、切刃２６ｂが被削材Ｗに接触しておらず刃先稜線が明確に見える第１のパターン（刃先稜線）と、切刃２６ｂが被削材Ｗに接触していないがすくい面２６ａに溶着ＴＡが載っている第２のパターン（溶着）と、切刃２６ｂが被削材Ｗと接触した瞬間を捉えた第３のパターン（被削材の加工面）と、に分類して記憶し（教師データ）、この分類方法をディープラーニングによって学習する。すなわち、記憶部３２の教師データに基づいて、第１～第３のパターンの分類を推定する機械学習を実行し、その学習結果を記憶部３２にフィードバックするなどにより、画像分類の判定精度を高める。
なお、この分類は一例であり、どのような分類の方法が適切かは、切削条件や被削材Ｗの種類、形状などによって異なる。
また、上述した画像データの分類（選別）には、画像自動認識ソフトウェアであるＨＡＬＣＯＮ（株式会社リンクス製）などを用いることができる。

【0048】

解析部３４は、カメラ２３が撮影した各画像に写った情報の経時的な変化に基づいて、旋削工具２１の振動状態を解析する。本実施形態では解析部３４が、複数のパターンのうち第１のパターン（所定のパターン）に分類された各画像情報の経時的な変化から、工具刃先の振動状態を解析する。解析部３４としては、例えば、画像処理プログラムなどを用いることができる。

【0049】

具体的に、解析部３４は、第１のパターンに分類された各画像に写る刃先稜線の輪郭長の変化に基づいて、振動発生の有無を解析する。より詳しくは、旋削工具２１に振動が発生した場合には、各画像に写る切刃２６ｂの位置が相互に変化し、これにともなって、各画像の撮像視野内に含まれる刃先稜線の刃長つまり輪郭長も変化するので、この現象を利用して解析を行う。

【0050】

図６は、解析部３４により切刃２６ｂの刃先稜線を画像処理した一例を示している。図６に示すように、本実施形態では解析部３４が、例えば、ｃａｎｎｙフィルタ等の画像処理により、撮像視野内の切刃２６ｂの刃先稜線（エッジ）を検出し、各画像のエッジのピクセル数つまり刃先稜線の輪郭長の経時的な変化（ピクセル数の増減の幅や周期など）を測定することで、刃先の振動発生の有無を解析する。
このようにして、解析部３４は旋削工具２１の振動状態を解析する。なお上記解析は一例であり、第１のパターンの解析に他の解析方法を用いてもよい。

【0051】

また解析部３４は、第２のパターンに分類された各画像を解析する。また解析部３４は、第３のパターンに分類された各画像を解析する。第２、第３のパターンの各解析内容については、説明を省略する。

【0052】

表示部３５は、切削加工監視システム１０の各種情報を表示する。表示部３５には、例えば、上述した解析部３４の解析結果などが表示される。

【0053】

図７は、切削加工監視装置３０の処理の一例を示すフローチャートである。
図７に示すように、まず、画像取得部３１が、カメラ２３から出力される画像情報を取得する（ステップＳ１）。
次に、分類部３３は、記憶部３２に記憶された学習結果に基づいて、各画像を第１～第３のパターンに分類する（ステップＳ２）。すなわち、分類部３３は、取得した画像情報を学習結果と照らし合わせることにより、各画像を第１～第３のパターンのいずれかに分類する。

【0054】

次に、解析部３４は、第１のパターン（所定のパターン）に分類された各画像に写る情報の経時的な変化に基づいて、工具刃先の振動発生の有無を解析する（ステップＳ３）。すなわち、解析部３４は、画像処理を用いて、第１のパターン（刃先稜線）に分類された各画像情報とその経時的な変化から、上述したような解析を行う。
次に、表示部３５が、解析部３４から出力された解析結果を表示する（ステップＳ４）。ステップＳ４の処理後に、切削加工監視装置３０は、上記一例の処理を終了する。

【0055】

以上説明した本実施形態の切削加工監視システム１０では、旋削加工中の工具刃先を、カメラ２３により連続的に、すなわちリアルタイムで撮影する。そして、取得した複数の画像を経時的に比較し、画像情報の変化からカメラ２３のブレの大きさや周期などを記憶し、その結果を切削時の振動の異常判定に用いる。また、切削条件改善のための指標とすることができる。

【0056】

本実施形態によれば、振動伝達部材２４により、工具刃先の振動が安定してカメラ２３に伝達される。このため、カメラ２３が撮影した画像情報に基づいて、解析部３４が振動発生の有無をリアルタイムで正確に解析できる。
以上より本実施形態によれば、切削中の工具刃先の振動発生の有無をリアルタイムに検知することができる。

【0057】

また本実施形態では、振動伝達部材（振動増幅部材）２４が、工具刃先の振動を増幅させてカメラ２３に伝達する。
この場合、例えば工具刃先の振動が小さい場合でも、振動伝達部材２４を介することで振動が増幅されるため、カメラ２３が撮影する画像情報に振動発生による経時的な変化が安定して現れる。このため、より高精度に振動発生の有無を検知できる。

【0058】

また本実施形態では、解析部３４が、各画像に写る刃先稜線の輪郭長の経時的な変化に基づいて、振動発生の有無を解析する。具体的には、解析部３４が、分類部３３によって第１のパターン（所定のパターン）に分類された各画像を用いて、上記解析を行う。
切削中にカメラ２３で連続的に撮影される画像の中には、工具刃先が切屑Ｃで隠れたものや、溶着ＴＡが多く付着して刃先が見えづらいものなどが含まれている。そこで、例えば、連写される多数の画像の中から、切刃２６ｂの輪郭（刃先稜線）が所定刃長以上写っているものを所定のパターンとして分類し、所定のパターンに分類された各画像の刃先稜線の輪郭長の経時的な変化を測定することで、工具刃先の振動発生の有無をより正確に解析することができる。

【0059】

また本実施形態では、分類部３３が、ディープラーニングによる画像分類を実行する。
この場合、分類部３３による分類の判定精度が、ディープラーニング（深層学習）により安定して高められる。

【0060】

また本実施形態では、カメラ２３が、すくい面２６ａと垂直な方向から、つまりすくい面２６ａと正対する方向から、工具刃先を撮影する。
この場合、カメラ２３が工具刃先に焦点を合わせやすく、上述した本実施形態による作用効果がより安定して得られる。

【0061】

また本実施形態では、カメラ２３と工具刃先との間の距離が、３００ｍｍ以上である。
上記距離が３００ｍｍ以上であると、例えば、切削インサート２６を新しいものに交換したり、切刃２６ｂをインデックス（使用コーナを変更）したりする場合に、つまり刃先交換する場合において、カメラ２３が作業の邪魔になりにくい。また、切削中に切屑Ｃが延びたり飛散したりした場合でもカメラ２３に接触しにくいため、有効な画像を安定して取得できる。

【0062】

また本実施形態では、振動伝達部材２４の全長が、３００ｍｍ以上である。
上記全長が３００ｍｍ以上であると、工具刃先の振動が好適に増幅されて、カメラ２３に安定して伝達されやすくなる。

【0063】

また本実施形態では、振動伝達部材２４が変形可能である。
この場合、振動伝達部材２４の形状を変化させることにより、カメラ２３が工具刃先と正対するように位置調整可能である。このため、例えば、旋削工具２１の工具形状や種類、被削材Ｗの形状等が変更された場合でも、簡単な調整により、カメラ２３によって工具刃先を正確に撮影できる。

【0064】

また本実施形態では、振動伝達部材２４が磁力等により、刃物台２２に対して取り付け位置を調整可能に固定される。
この場合、振動伝達部材２４の刃物台２２への取り付け位置を適宜変更することで、カメラ２３が工具刃先と正対するように位置調整可能である。このため、例えば、旋削工具２１の工具形状や種類、被削材Ｗの形状等が変更された場合でも、簡単な調整により、カメラ２３によって工具刃先を正確に撮影できる。

【0065】

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態の切削加工監視システム４０について、図２、図３、図５、および図８～図１０を参照して説明する。なお本実施形態では、前述の実施形態と同じ構成については同じ符号を付して、その説明を省略する場合がある。

【0066】

図２において、本実施形態の切削加工監視システム４０は、前述の実施形態とは、少なくとも解析部３４の解析内容が異なる。
本実施形態では解析部３４が、例えば、分類部３３により所定のパターンに分類された画像のみを対象にするのではなく、カメラ２３が撮影したすべての画像を対象に、各画像に写った情報の経時的な変化に基づいて、旋削工具２１の振動状態を解析する。このため本実施形態では、図１０に示す切削加工監視システム４０の変形例のように、切削加工監視装置３０が、分類部３３を備えていなくてもよい。

【0067】

具体的に、本実施形態では解析部３４が、各画像に写る切刃２６ｂの刃先稜線の位置の変化に基づいて、振動発生の有無を解析する。
図３に示すように、解析部３４は、例えば画像処理により、各画像の撮像視野の外枠（撮像視野の外縁）のうち一辺Ｖと、切刃２６ｂの刃先稜線との間の距離Ｄを、ピクセル数として測定する。

【0068】

図８に示すグラフは、各画像から得られた距離Ｄの経時的な変化を表している。図８においては、横軸（切削時間）の符号Ｐ付近より、縦軸（距離Ｄ ピクセル数）の増減の幅が大きくなっている。つまり、切削時間のＰ時点より、旋削工具２１に振動が発生したことが推定できる。

【0069】

あるいは、図５に示すように、解析部３４は、各画像に写る工具刃先の特徴点２６ｃの位置の変化に基づいて、振動発生の有無を解析してもよい。特徴点２６ｃの経時的な位置の変化に基づく解析方法については、例えば、上述した刃先稜線の経時的な位置の変化に基づく解析方法と同様に行うことができる。

【0070】

図９は、本実施形態の切削加工監視装置３０の処理の一例を示すフローチャートである。
図９に示すように、まず、画像取得部３１が、カメラ２３から出力される画像情報を取得する（ステップＳ１１）。
次に、解析部３４は、取得した各画像（全画像）に写る情報の経時的な変化に基づいて、工具刃先の振動発生の有無を解析する（ステップＳ１２）。すなわち、解析部３４は、画像処理を用いて、各画像情報とその経時的な変化から、上述したような解析を行う。
次に、表示部３５が、解析部３４から出力された解析結果を表示する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３の処理後に、切削加工監視装置３０は、上記一例の処理を終了する。

【0071】

以上説明した本実施形態の切削加工監視システム４０によれば、前述の実施形態と同様の作用効果が得られる。

【0072】

また本実施形態では、解析部３４が、各画像に写る刃先稜線の経時的な位置の変化に基づいて、振動発生の有無を解析する。
この場合、刃先稜線の経時的な位置変化量や周期などを測定することで、より簡易的な手法により、工具刃先の振動発生の有無を解析できる。

【0073】

また本実施形態において、解析部３４が、各画像に写る工具刃先の特徴点２６ｃの経時的な位置の変化に基づいて、振動発生の有無を解析することとしてもよい。
この場合にも、簡易的な手法によって、工具刃先の振動発生の有無を解析できる。なお、特徴点２６ｃとして、切削時の切屑Ｃや溶着ＴＡによる影響を受けにくい部分、つまり切屑Ｃや溶着ＴＡによって隠されにくい部分を選択することで、解析の精度をより安定して高めることができる。

【0074】

なお、本発明は前述の実施形態に限定されず、例えば下記に説明するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の変更等が可能である。

【0075】

前述の実施形態では、振動伝達部材２４が、ロックモードとフリーモードとに切り替え可能であり、すなわち変形可能に構成される例を挙げたが、これに限らない。振動伝達部材２４は、変形不能に構成されていてもよい。また刃先振動を安定してカメラ２３に伝達できればよいことから、その形状はアーム状に限らない。
また振動伝達部材２４は、刃物台２２の代わりに、例えばホルダ２５等に固定されていてもよい。

【0076】

その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態および変形例等で説明した各構成を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。

【産業上の利用可能性】

【0077】

本発明の切削加工監視システムによれば、切削中の工具刃先の振動発生の有無をリアルタイムに検知することができる。したがって、産業上の利用可能性を有する。

【符号の説明】

【0078】

１０，４０…切削加工監視システム、２１…旋削工具、２３…カメラ、２４…振動伝達部材（振動増幅部材）、２６ｃ…特徴点、３４…解析部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】