JP2019030917A - 加工屑検出装置および工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】加工室内における加工屑の検出精度をより向上できる加工屑検出装置を提供する。【解決手段】工作機械の加工室内における加工屑の有無を検出する加工屑検出装置１０は、前記加工室内の検出エリアＥに向かってラインレーザ光３０を照射する照射ユニット１２と、前記検出エリアＥを撮像して検査画像として取得する撮像ユニット１４と、前記検査画像に写った前記ラインレーザ光３０の像に基づいて前記加工屑の有無を検出する画像処理部（制御部１６）と、を備える。【選択図】図１

Description

本願明細書は、工作機械の加工室内における加工屑の有無を検出する加工屑検出装置、および、当該加工屑検出装置を有した工作機械に関する。

工作機械の加工室内には、加工中に生じた加工屑（いわゆる切粉、切屑）等の加工屑が堆積することがある。かかる加工屑が多量に堆積すると、工作機械の可動部が、当該加工屑を噛み込み、可動部の円滑な駆動が阻害されるなどの問題を招く。そのため、従来から、加工室内に当該加工屑を加工室外に排出して、加工室内を清掃する清掃機構が設けられている。清掃機構は、例えば、流体を噴射して、加工屑を加工室外に排出する噴射ノズル等を含む。

しかし、加工屑の堆積箇所が不明な場合、噴射ノズル等を適切な位置に配することができず、加工室内を十分に清掃できなかった。そこで、一部では、加工室内を撮像して得られた画像データに基づいて、加工屑の堆積箇所を特定することが提案されている。

例えば、特許文献１には、加工室内に設けられたロボットに視覚センサを取り付け、当該センサで工作機械の機械内部を撮像し、この画像データを、切粉の堆積が無い状態で撮像して得られたテンプレート画像と比較して、切粉の有無および位置を検出する技術が開示されている。特許文献１の技術によれば、検出された切粉の位置に応じて、清掃機構による清掃位置を変更することができ、加工室内をより確実に清掃できる。

特開２０１６−１２０５８９号公報

しかしながら、特許文献１等の従来技術では、加工室内を単純に撮像しているに過ぎない。そのため、加工屑の色調と加工室内の面の色調とが類似している場合、両者を明確に区別することが難しく、加工屑の検出精度の悪化を招いていた。特に、加工屑が金属からなるワークを加工した際の加工屑（切粉、切屑）であり、加工室内の底面が金属からなるテレスコカバーで覆われている場合、テレスコカバー（金属）の色調と加工屑（金属）の色調は、類似しやすく、両者を明確に区別することが難しかった。また、加工室内の面と、加工屑との色調が異なる場合であっても、加工室内の部分的な汚れ、照明の当たり方、加工屑の形等によっては、両者を明確に区別することができず、加工屑検出精度の悪化を招くことがあった。

そこで、本明細書では、加工室内における加工屑の検出精度をより向上できる加工屑検出装置、および、工作機械を開示する。

本明細書で開示する加工屑検出装置は、工作機械の加工室内における加工屑の有無を検出する加工屑検出装置であって、前記加工室内の検出エリアに向かってラインレーザ光を照射する照射ユニットと、前記検出エリアを撮像して検査画像として取得する撮像ユニットと、前記検査画像に写った前記ラインレーザ光の像に基づいて前記加工屑の有無を検出する画像処理部と、を備えることを特徴とする。

この場合、前記画像処理部は、前記ラインレーザ光の像を構成する１以上の線分の長さ、本数、間隔、向きの少なくとも一つに基づいて、加工屑の有無を検出してもよい。

また、前記画像処理部は、前記検出エリアに前記加工屑が無い場合に得られる前記ラインレーザ光の像を示す参照画像と、前記検査画像と、の比較に基づいて前記加工屑の存在箇所を検出してもよい。

また、前記ラインレーザ光は、前記加工室内を照らす照明光の波長ピークと異なる波長ピークを有してもよい。

また、前記照射ユニットおよび前記撮像ユニットの少なくとも一方は、前記加工室内に設けられた移動体に取り付けられていてもよい。この場合、前記移動体は、前記加工室内に配置された機内ロボット、刃物台、工具主軸、ワークテーブル、心押台の少なくとも一つであってもよい。

本明細書は、さらに、上述の加工屑検出装置を備えた工作機械を開示する。

工作機械は、さらに、当該工作機械の駆動を制御する制御装置と、前記加工屑を排除して前記加工室内を清掃する清掃機構と、を備え、前記制御装置は、前記加工屑検出装置での検出結果に応じて、前記清掃機構による清掃箇所を決定してもよい。また、前記制御装置は、ワークの加工が行われていない期間中に、前記加工屑検出装置による加工屑の検出および清掃機構による清掃を実行させてもよい。

本明細書に開示の加工屑検出装置は、検査画像に写ったラインレーザ光の像に基づいて前記加工屑の有無を検出するため、加工室内の面と加工屑の色調が類似していても加工屑の有無をより正確に検出できる。

加工屑検出装置の構成を示す図である。 照射ユニットに設けられる光学部材の一例を示す図である。 検査画像の一例を示す図である。 加工屑検出処理の流れを示すフローチャートである。 検査画像の一例を示す図である。 二値化された検査画像の一例を示す図である。 参照画像の一例を示す図である。 加工屑検出装置を組み込んだ工作機械を示す図である。 清掃処理の流れを示すフローチャートである。

以下、加工屑検出装置１０の構成について図面を参照して説明する。図１は、加工屑を検出する加工屑検出装置１０の概略構成を示す図である。この加工屑検出装置１０は、例えば、工作機械の加工室内における加工屑の有無を検出する。加工屑検出装置１０は、予め、工作機械に組み込まれていてもよいし、工作機械と別体の装置でもよい。また、加工屑検出装置１０が装着される工作機械は、加工に伴い加工屑が生成されるものであれば特に限定されないが、以下では、旋削または切削加工を行う工作機械に装着され、加工屑として切粉または切り屑を検出する加工屑検出装置１０を例に挙げて説明する。

加工屑検出装置１０は、照射ユニット１２と、撮像ユニット１４と、制御部１６と、を有している。照射ユニット１２は、加工室内の任意のエリアである検出エリアＥに対して、一方向に幅広なラインレーザ光３０を照射する。この照射ユニット１２の構成としては、種々考えられるが、例えば、照射ユニット１２は、光源１８と、光源１８からのレーザ光を、一方向にエクスパンドする光学部材２０と、を備えてもよい。光源１８としては、十分な強度のレーザ光を照射できるのであれば、特に限定されず、例えば、レーザダイオード、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を用いることができる。また、光源１８の個数は、一つに限らず、複数であってもよい。光学部材２０は、光源１８から照射されたレーザ光を、一方向にエクスパンドするもので、例えば、図２に示すように、略ホームベース状のレンズ等を用いることができる。

照射ユニット１２から照射されるラインレーザ光３０は、加工室の面および加工屑と明確に区別できる光であることが望ましい。したがって、ラインレーザ光３０は、加工室の照明光の波長ピークと異なる波長ピークを有することが望ましい。例えば、加工室の照明光が、青色ＬＥＤにより黄色蛍光体を光らせる白色ＬＥＤの場合、当該照明光の波長ピークは、４６０ｎｍと５６０ｎｍ付近となる。この場合、ラインレーザ光３０は、４６０ｎｍ〜５６０ｎｍの範囲外に波長ピークを有することが望ましい。また、ラインレーザ光３０は、可視光に限らず、紫外線、赤外線でもよい。

撮像ユニット１４は、例えば、カメラ２２を有しており、ラインレーザ光３０の照射面を検査画像３２として取得する。ここで、カメラ２２は、静止画像を取得するスチルカメラでもよいし、動画像を取得するビデオカメラでもよい。また、ラインレーザ光３０が、紫外線または赤外線の場合には、カメラ２２は、これら紫外線または赤外線も撮像に対する感度を有する紫外線カメラまたは赤外線カメラを用いることが望ましい。いずれにしても、カメラ２２で取得された画像は、検査画像３２として、制御部１６に送られる。

照射ユニット１２および撮像ユニット１４は、工作機械の加工室内に設置される。照射ユニット１２および撮像ユニット１４の設置箇所は、特に限定されないが、加工室内で移動する移動体に取り付けられ、移動体とともに移動可能であることが望ましい。移動体としては、フライス盤における工具主軸やワークテーブル、旋盤における刃物台や心押台の他、工作機械内に設けられた機内ロボット等が含まれる。なお、照射ユニット１２と撮像ユニット１４は、同一の移動体に取り付けられてもよいし、互いに異なる移動体に取り付けられてもよい。また、照射ユニット１２および撮像ユニット１４は、必要に応じて、設置箇所から分離され、加工室の外部に取り出されてもよい。

制御部１６は、照射ユニット１２および撮像ユニット１４の駆動を制御するとともに、得られた検査画像３２に基づいて加工屑の有無を判断する画像処理部としても機能する。この制御部１６は、少なくとも、各種演算を実行するＣＰＵ２４と、各種情報を記憶する記憶装置２６と、を有している。この制御部１６は、例えば、工作機械の駆動を制御する数値制御装置の一部でもよいし、工作機械とは別に設けられていてもよい。さらに、制御部１６は、有線また無線を介して、照射ユニット１２および撮像ユニット１４と通信でき、これらユニットとの間で各種信号およびデータを授受できる。したがって、制御部１６は、工作機械（ひいては照射ユニット１２および撮像ユニット１４）と離れた遠隔地に設けられた情報端末、例えば、パーソナルコンピュータやスマートフォン等の一部でもよい。

制御部１６は、撮像ユニット１４により取得された検査画像３２に基づいて、加工屑の有無を検出する。この検出の原理について説明する。図３は、検査画像３２の一例を示す図である。なお、検査画像３２には、加工室の構成面や加工室内にある構造物、加工屑等も写っているが、図３では、説明のため、ラインレーザ光３０の像のみを図示している。

一般に、加工室を構成する面は、平面または単純な曲面の組み合わせで構成される。すなわち、加工室の側面等は、基本的に平面となっている。また、加工室の底面は、可動部（刃物台等）の摺動を許容するためのテレスコカバーで覆われている。テレスコカバーは、一般に平板をジャバラ状に組み合わせて構成されており、当該テレスコカバーで覆われた加工室の底面は、ほぼ平面とみなせる。また加工室内には、いくつかの構造物、例えば、ワークテーブルや、刃物台、心押台等が設置されているが、これら構造物も、基本的には、平面および／または単純な曲面で構成されている。

かかる平面および／または単純な曲面を組み合わせた面に、ラインレーザ光３０を照射した場合、検出画像内におけるラインレーザ光３０の像も、単純な直線および／または曲線の組み合わせとなる。具体的には、ラインレーザ光３０の照射面が、単純な平坦面である場合、検査画像３２に写るラインレーザ光３０の像は、図３（ａ）に示すように直線となる。また、ラインレーザ光３０の照射面が、図１に示すように、途中で屈曲している場合、検査画像３２に写るラインレーザ光３０の像は、図３（ｂ）に示すように、途中で屈曲した屈曲線となる。さらに、ラインレーザ光３０の照射面が、緩やかな曲面である場合、検査画像３２に写るラインレーザ光３０の像は、図３（ｃ）に示すように、緩やかな曲線となる。いずれにしても、ラインレーザ光３０の照射面が、平面および／または単純な曲面を組み合わせた面である場合、検査画像３２に写るラインレーザ光３０の像は、実質的に、途切れずに繋がった１本の線となる。

一方、切削加工または旋削加工の過程で生じる加工屑、いわゆる切粉や切り屑は、螺旋状、または、微少なチップ状であることが多く、その形はランダムに変化している。ラインレーザ光３０の照射箇所に、かかる加工屑が存在した場合、当該加工屑周辺では、ラインレーザ光３０が乱反射し、断続的な光として観測される。具体的には、図３（ｄ）において、領域Ｆに加工屑が堆積している場合、検査画像３２に写るラインレーザ光３０の像は、加工屑の堆積位置（領域Ｆ）で途切れた線となる。そして、加工屑の堆積位置（領域Ｆ）では、ラインレーザ光３０の像は、それぞれがランダムな向きに延びる短い複数の線分として写る。

制御部１６は、こうした加工屑の有無によるラインレーザ光３０の像の形状の違いを利用して、加工屑の有無を検出する。図４は、加工屑の検出処理の流れを示すフローチャートである。加工屑を検出する場合、制御部１６は、照射ユニット１２を駆動して、加工室内の任意の検出エリアＥに、ラインレーザ光３０を照射させる（Ｓ１０）。また、制御部１６は、撮像ユニット１４を駆動して、このラインレーザ光３０の照射箇所（検出エリアＥ）を撮像させ、検査画像３２を取得する（Ｓ１２）。図５は、得られた検査画像３２の一例を示す図である。図５の例では、検査画像３２には、加工室の底面を覆うテレスコカバーを構成する板材のエッジ３６、テレスコカバー上に存在する加工屑３８、テレスコカバーに照射されたラインレーザ光３０が写っている。

検査画像３２が得られれば、制御部１６は、当該検査画像３２から、ラインレーザ光３０の像のみを抽出する（Ｓ１４〜Ｓ１６）。具体的には、制御部１６は、検査画像３２を二値化して、ラインレーザ光３０の像と、他の像と、を分離する（Ｓ１６）。なお、二値化処理に先だって、ラインレーザ光３０の像と、他の像と、が分離しやすくなるように、検査画像３２に対して、各種フィルタリング処理を施してもよい（Ｓ１４）。フィルタリング処理としては、特定の色値範囲を強調したり、特定の色値範囲を除去したりする処理が考えられる。また、画像データ上でのフィルタリング処理に加えて、または、替えて、撮像ユニット１４のカメラ２２に、特定波長の光を特に透過または遮断するフィルタを設けてもよい。いずれにしても、制御部１６は、二値化処理により、ラインレーザ光３０の像と他の像とを分離する。図６は、二値化処理された検査画像３２の一例を示す図である。

続いて制御部１６は、二値化処理された検査画像３２から線分を抽出する（Ｓ１８）。この線分の抽出には、公知のデジタル画像処理技術、例えば、エッジ抽出技術や、ハフ変換技術等を用いることができる。

線分が抽出できれば、制御部１６は、当該抽出された線分を評価する（Ｓ２０）。この評価の方法としては、種々考えられるが、例えば、制御部１６は、抽出された線分（レーザライン光の像）の長さ、線分の本数、線分同士の間隔、線分の向きの少なくとも一つに基づいて、加工屑の有無または加工屑の位置を判断する。

例えば、制御部１６は、規定の閾値以下の長さの線分が存在する場合、加工屑が存在すると判断し、さらに、当該規定の閾値以下の長さの線分が存在する位置を、加工屑の存在する位置として検出してもよい。これは、既述した通り、加工屑のある位置では、ラインレーザ光３０の像は、それぞれがランダムな向きに延びる短い複数の線分として写るためである。このとき、ノイズの影響を避けるために、制御部１６は、規定の閾値以下の線分の本数または長さの総和を算出し、この本数または総和が一定以上の場合にのみ、加工屑が存在すると判定するようにしてもよい。また、別の形態として、線分同士の間隔が一定以上あいている場合に、加工屑があると判断してもよい。また、別の形態として、線分の向きが、ランダムにバラついている場合には、加工屑があると判断してもよい。また、制御部１６は、少なくとも加工屑の有無を検出するのであればよく、加工屑が存在する位置（検査画像３２内における座標位置）の検出は、省略されてもよい。

また、これまでは、検査画像３２のみを参照して加工屑の有無を検出する例を説明したが、場合によっては、他の情報を参照して加工屑の有無を検出してもよい。例えば、制御部１６は、検出エリアＥに加工屑が存在しない場合に得られるであろう二値化画像を、参照画像４０として予め記憶しておき、当該参照画像４０を参照して加工屑の有無を検出してもよい。図７は、参照画像４０の一例を示す図である。

参照画像４０を記憶する場合、制御部１６は、検査画像３２を二値化すれば、この二値化された検査画像３２と参照画像４０とを比較する（Ｓ２２）。そして、制御部１６は、この比較結果を評価する（Ｓ２４）。この画像の比較（Ｓ２２）と比較結果の評価（Ｓ２４）の具体例について説明する。制御部１６は、参照画像４０と検査画像３２とを比較するために、パターンマッチング等の手法を用いて、ラインレーザ光３０の像の位置が一致するように、検査画像３２と参照画像４０との座標位置を合わせる。続いて、制御部１６は、検査画像３２および参照画像４０を複数の評価ブロックに分割し、各評価ブロックごとに、参照画像４０と検査画像３２との差を示す評価値（例えば、画素値の差の二乗和の積算値）を算出する。そして、制御部１６は、得られた評価値（比較結果）が、規定の基準値以上となる評価ブロックがあれば、当該ブロックに加工屑が堆積していると判断してもよい。かかる構成とすれば、ハフ変換等の複雑な演算を省略することができ、制御部１６の演算の負荷を軽減できる。

また、これまでの説明では、検査画像３２の全体を用いて加工屑の有無検出を行っているが、検査画像３２の一部のみを用いて加工屑の検出を行ってもよい。例えば、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、検査画像３２のうち、ラインレーザ光３０の像が写る領域Ｇは、ほぼ決まっている。そこで、制御部１６は、予め、ラインレーザ光３０の像が写る領域を対象領域Ｇとして記憶しておき、フィルタリング処理に先だって、検査画像３２から、当該対象領域Ｇのみを抽出してもよい（Ｓ２６）。そして、以降の処理（Ｓ１４〜Ｓ２４）は、対象領域Ｇに対応する画像データに対して行うようにしてもよい。かかる構成とすることで、制御部１６の演算量を大幅に低減できる。なお、対象領域Ｇは、加工の開始前、すなわち、加工屑の発生前に取得された検査画像３２に基づいて制御部１６が自動的に特定してもよい。また、別の形態として、対象領域Ｇは、加工の開始前、すなわち、加工屑の発生前に取得された検査画像３２を参考にして、ユーザが指示するようにしてもよい。

次に、以上のような加工屑検出装置１０が組み込まれた工作機械５０について図８を参照して説明する。なお、実際の工作機械５０では、加工室は、ドアを備えたカバーで覆われているが、図８では、見易さのため、カバーの図示を省略している。また、加工室の底面は、テレスコカバーで覆われているが、図８では、当該テレスコバーの図示も省略している。また、以下の説明では、ワーク主軸５２の回転軸方向をＺ軸、刃物台５６のＺ軸と直交する移動方向をＸ軸、Ｘ軸およびＺ軸に直交する方向をＹ軸と呼ぶ。

この工作機械５０は、自転するワークに刃物台５６で保持した工具を当てることで、ワークを加工する旋盤である。この工作機械５０は、ＮＣ制御されるとともに、複数の工具を保持するターニングセンタと呼ばれる旋盤である。工作機械５０は、ワークの一端を自転可能に保持するワーク主軸５２と、工具を保持する刃物台５６と、ワークの他端を支える心押台５４と、機内ロボット５８と、を備えている。心押台５４は、Ｚ軸方向に、ワーク主軸５２と対向して配置されており、ワーク主軸５２で保持されたワークの他端を支える。この心押台５４は、ワークに対して接離できるように、Ｚ軸方向に移動可能となっている。したがって、心押台５４は、加工室内において移動できる移動体の一つであると言える。

刃物台５６は、工具、例えば、バイトと呼ばれる工具を保持する。この刃物台５６は、Ｚ軸方向に移動可能となっている。また、刃物台５６は、Ｘ軸方向に延びるガイドレールに載置されており、Ｘ軸方向にも進退できるようになっている。したがって、刃物台５６も、加工室内において移動できる移動体の一つであると言える。刃物台５６の先端には、複数の工具を保持可能なタレット５７が設けられている。このタレット５７は、Ｚ軸方向に延びる軸を中心として回転可能となっている。そして、タレット５７が回転することで、ワークの加工に用いられる工具が適宜、変更できる。

機内ロボット５８は、刃物台５６および心押台５４と独立して移動できるのであれば、その形態や設置位置は特に限定されない。図示例では、機内ロボット５８は、関節を介して連結された複数のアームを有した多関節ロボットであり、ワーク主軸５２の近傍に取り付けられている。ここで、この機内ロボット５８も、刃物台５６および心押台５４と同様に、加工室内において移動できる移動体の一つであると言える。

加工屑検出装置１０を構成する照射ユニット１２および撮像ユニット１４は、加工室内において移動できる移動体に取り付けられており、当該移動体とともに移動できるようになっている。照射ユニット１２および撮像ユニット１４が取り付けられる移動体は、特に限定されず、照射ユニット１２と撮像ユニット１４は、同じ移動体に取り付けられてもよいし、互いに異なる移動体に取り付けられてもよい。ただし、後述するように、工具自動交換やワーク自動交換等のタイミングで加工屑検出処理を実行する場合、照射ユニット１２および撮像ユニット１４は、工具を保持する移動体（旋盤における刃物台５６、フライス盤における工具主軸）およびワークを保持する移動体（旋盤におけるワーク主軸５２、フライス盤にワークテーブル等）とは、異なる移動体に取り付けられることが望ましい。図８に示す例では、照射ユニット１２と撮像ユニット１４は、いずれも、機内ロボット５８の先端に取り付けられており、機内ロボット５８の先端とともに移動する。

機内ロボット５８の先端には、さらに、清掃機構６４も設けられている。清掃機構６４は、加工室内に堆積した加工屑を後述するチップコンベア側に移動させて除去する機構で、例えば、流体を噴射する噴射ノズル、加工屑を掃くブラシ等が含まれる。図８の図示例では、機内ロボット５８の先端には、清掃機構６４として噴射ノズルが設けられている。噴射ノズルが噴射する流体は、切削油等の液体でもよいし、圧縮空気等の気体でもよい。

加工室の底面には、心押台５４および刃物台５６を移動させるための摺動部材（例えばガイドレール等）が設けられている。かかる摺動部材に、切粉等の加工屑が噛みこまれると、心押台５４および刃物台５６等の安定した移動が阻害される。そのため、加工室の底面は、摺動部材への加工屑の進入を防ぎつつ心押台５４および刃物台５６の移動を許容するために、テレスコカバー（図示せず）で覆われている。

加工室の前端には、加工屑を集めて排出するためのチップコンベア６２が設けられている。加工室底面は、このチップコンベア６２に近づくにつれて低くなるように傾斜している。そのため、多くの加工屑は、重力により、自然と、チップコンベア６２に移動する。ただし、場所によっては、加工屑が、他部材に引っ掛かり、その場に堆積することがある。後述する制御装置７０は、必要に応じて、清掃機構６４を用いて、この堆積した加工屑をチップコンベア６２に排出させる。

制御装置７０は、オペレータからの指示に応じて、工作機械５０の各部の駆動を制御する。この制御装置７０は、例えば、各種演算を行うＣＰＵと、各種制御プログラムや制御パラメータを記憶するメモリと、を有する。また、制御装置７０は、通信機能を有しており、他の装置との間で各種データ、例えば、ＮＣプログラムデータ等を授受できる。この制御装置７０は、例えば、工具やワークの位置を随時演算する数値制御装置を含んでもよい。また、制御装置７０は、単一の装置でもよいし、複数の演算装置を組み合わせて構成されてもよい。

制御装置７０は、加工屑検出装置１０の制御部１６としても機能する。すなわち、制御装置７０は、必要に応じて、照射ユニット１２および撮像ユニット１４に、ラインレーザ光３０の照射および照射面の撮像を実行させる。また、制御装置７０は、必要に応じて、加工室内を清掃する清掃処理も実行する。この清掃処理の詳細については、後述する。なお、本例では、工作機械５０の制御装置７０が、加工屑検出装置１０の制御部１６として機能しているが、上述した通り、加工屑検出装置１０の制御部１６は、工作機械５０に組み込まれている必要はない。したがって、加工屑検出装置１０の制御部１６は、工作機械５０とは離れた遠隔地に設けられた情報端末であって、工作機械５０の制御装置７０と通信できる情報端末であってもよい。

工作機械５０には、さらに、ユーザからの指示を受け付ける入力装置７２と、ユーザに各種情報を提示する出力装置７４と、が設けられている。入力装置７２は、例えば、キーボード、タッチパネル、マイク等を含む。出力装置７４は、例えば、ディスプレイ、スピーカー等を含む。ディスプレイには、加工屑検出の処理内容を示す情報が表示されてもよい。処理内容を示す情報としては、例えば、撮像ユニット１４で取得された検査画像や、画像処理の過程で生成される二値化画像、加工屑の検出結果（加工屑の有無または加工屑の堆積エリアを示す画像等）が含まれる。

次に、加工室内を清掃する清掃処理について図９を参照して説明する。図９は、清掃処理の流れを示すフローチャートである。図９のフローチャートは、工作機械５０の電源をオンした後、所定周期で、繰り返し実行される。

図９に示すように、制御装置７０は、定期的に加工室内の清掃の要否を確認する（Ｓ３０）。ここで、清掃の要否の判断基準は、工作機械５０の特性や、ユーザの好み、実行する加工プログラムの内容に応じて適宜、変更されてもよいが、例えば、制御装置７０は、前回の清掃処理からの経過時間、前回の清掃処理から発生した加工屑量、ユーザからの指示の有無等に基づいて清掃の要否を判断してもよい。

すなわち、例えば、制御部１６は、前回、清掃動作を実行してから十分な時間が経過した場合には、清掃すべき加工屑が溜まっており、清掃が必要と判断してもよい。また、発生する加工屑量は、加工プログラムを解釈することで有る程度、推測できる。そこで、制御部１６は、加工プログラムに基づいて、前回、清掃動作を実行してから新たに発生した加工屑量が一定以上になれば、清掃が必要と判断してもよい。さらに、制御装置７０は、ユーザから清掃実行の指示を受けた場合に、清掃が必要と判断してもよい。

清掃が不要と判断された場合、制御装置７０は、清掃が必要になるまで待機し続ける。一方、清掃が必要と判断された場合、制御装置７０は、清掃の実行が可能か否かを判断する（Ｓ３２）。清掃の可否の判断基準は、工作機械５０の特性や、ユーザの好み、実行する加工プログラムの内容に応じて適宜、変更されてもよいが、例えば、制御装置７０は、加工の進行状況等に基づいて、清掃の可否を判断してもよい。具体的には、例えば、制御装置７０は、ワークの旋削中は、清掃を不可と判断し、ワークの旋削を一時停止または完全停止している期間中は、清掃を可能と判断してもよい。旋削を一時停止するタイミングとしては、例えば、工具を自動で交換するタイミングや、ワークを交換するタイミング等が含まれる。

清掃が不可と判断され場合、制御装置７０は、清掃が可能になるまで待機する。一方、加工室内の清掃が可能であると判断された場合、制御装置７０は、移動体である機内ロボット５８を駆動して、照射ユニット１２および撮像ユニット１４を、検出エリアＥに対応する位置に移動させる（Ｓ３４）。検出エリアＥは、既述した通り、ラインレーザ光３０が照射されるエリアであり、加工屑の有無検出が実行されるエリアである。この検出エリアＥは、工作機械５０ごとに、予め規定されていてもよい。すなわち、加工屑の堆積が生じやすいポイントは、ある程度、決まっている。そこで、制御装置７０は、この加工屑の堆積が生じやすいポイント周辺を検出エリアＥとして記憶していてもよい。また、別の形態として、制御装置７０は、直前に実行された加工プログラムの内容から、加工屑の堆積が生じやすいポイントを特定し、当該ポイント周辺を検出エリアＥとして、加工プログラムごとに特定してもよい。また、別の形態として、検出エリアＥは、ユーザにより指定されてもよい。さらに、別の形態として、制御装置７０は、加工室の底面全体において加工屑の有無を検出できるように、移動体（照射ユニット１２および撮像ユニット１４）を所定方向に走査させてもよい。

各ユニット１２，１４が所定の検出エリアＥに対応する位置に移動できれば、制御装置７０は、加工屑検出処理を実行する（Ｓ３６）。この検出処理の流れは、図３に示した通りである。すなわち、制御装置７０は、照射ユニット１２を用いて検出エリアＥにラインレーザ光３０を照射させ（Ｓ１０）、そのときの検出エリアＥを撮像ユニット１４で撮像する（Ｓ１２）。制御装置７０は、撮像ユニット１４で得られた検査画像３２に対して、フィルタリング処理（Ｓ１４）や二値化処理（Ｓ１６）を施し、ラインレーザ光３０の像を抽出する。そして、制御装置７０は、抽出されたラインレーザ光３０の像に基づいて、少なくとも、加工屑の有無を判断する。

加工検出処理の結果、検出エリアＥに加工屑があると判断された場合、制御装置７０は、清掃機構６４を用いて、当該検出エリアＥの清掃を実行する（Ｓ４０）。具体的には、検出エリアＥに、流体を噴射し、当該検出エリアＥに堆積する加工屑を、チップコンベア６２へと排出させ、清掃する。ここで、本例では、清掃機構６４を、照射ユニット１２または撮像ユニット１４と同じ移動体（本例では機内ロボット５８）に取り付けている。そのため、清掃機構６４は、常に、照射ユニット１２または撮像ユニット１４の近傍、ひいては、検出エリアＥの近傍に位置することになる。そのため、清掃機構６４を清掃場所（検出エリアＥ）まで移動させるための専用の動作が不要となり、処理を簡易化できる。

検出エリアＥの清掃が完了すれば、ステップＳ４２に進む。また、ステップＳ３８で、検出エリアＥに加工屑が無いと判断された場合には、清掃（Ｓ３０）を行うことなく、ステップＳ４２に進む。ステップＳ４２では、設定された複数の検出エリアＥのうち未検出の検出エリアＥがあるか否かを判断する。判断の結果、未検出の検出エリアＥがある場合には、ステップＳ３２に戻り、次の検出エリアＥについて加工屑の有無検出および清掃を実行する。一方、判断の結果、未検出の検出エリアＥがない場合には、清掃処置は、終了となる。

以上の説明から明らかな通り、この工作機械５０によれば、適宜、加工屑の有無を検出し、加工屑が存在する場合には、自動的に、清掃が実行される。その結果、加工屑が多量に堆積し、当該加工屑がテレスコカバーや摺動部に噛み込むことが効果的に防止される。

なお、これまで説明した構成は、一例であり、ラインレーザ光３０の像に基づいて加工屑の有無を検出するのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、図８のフローチャートでは、一つの検出エリアＥに対する加工屑検出処理の後、当該一つの検出エリアＥの清掃を行っている。しかし、加工屑検出処理を複数の検出エリアＥに対して連続して行った後、加工屑があると判断された１以上の検出エリアＥについての清掃を連続して行うようにしてもよい。

また、図８の例では、加工屑があると判断された検出エリアＥ全体に対して清掃を行っているが、加工屑が堆積している位置をより詳細に特定し、当該特定された位置に対して清掃を行ってもよい。例えば、加工屑検出処理において、加工屑が堆積している検査画像３２上の位置（座標位置）が特定されれば、制御装置７０は、当該座標位置と、移動体の実位置（撮像ユニット１４の実位置）と、に基づいて、加工屑の実位置を特定する。そして、制御装置７０は、特定された実位置に対して清掃を実行させる。

また、これまでの説明では、旋削加工を行う工作機械５０を例に挙げて説明したが、加工屑検出装置１０が搭載される工作機械５０は、他の機械、例えば、切削加工を行うフライス盤や、切削加工および旋削加工を行う複合加工機、プレス加工を行うプレス加工機等であってもよい。

１０ 加工屑検出装置、１２ 照射ユニット、１４ 撮像ユニット、１６ 制御部、１８ 光源、２０ 光学部材、２２ カメラ、２４ ＣＰＵ、２６ 記憶装置、３０ ラインレーザ光、３２ 検査画像、３８ 加工屑、４０ 参照画像、５０ 工作機械、５２ ワーク主軸、５４ 心押台、５６ 刃物台、５７ タレット、５８ 機内ロボット、６２ チップコンベア、６４ 清掃機構、７０ 制御装置、７２ 入力装置、７４ 出力装置。

Claims (9)

1. 工作機械の加工室内における加工屑の有無を検出する加工屑検出装置であって、
   前記加工室内の検出エリアに向かってラインレーザ光を照射する照射ユニットと、
   前記検出エリアを撮像して検査画像として取得する撮像ユニットと、
   前記検査画像に写った前記ラインレーザ光の像に基づいて前記加工屑の有無を検出する画像処理部と、
   を備えることを特徴とする加工屑検出装置。
2. 請求項１に記載の加工屑検出装置であって、
   前記画像処理部は、前記ラインレーザ光の像を構成する１以上の線分の長さ、本数、間隔、向きの少なくとも一つに基づいて、加工屑の有無を検出する、ことを特徴とする加工屑検出装置。
3. 請求項１に記載の加工屑検出装置であって、
   前記画像処理部は、前記検出エリアに前記加工屑が無い場合に得られる前記ラインレーザ光の像を示す参照画像と、前記検査画像と、の比較に基づいて前記加工屑の存在箇所を検出する、ことを特徴とする加工屑検出装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の加工屑検出装置であって、
   前記ラインレーザ光は、前記加工室内を照らす照明光の波長ピークと異なる波長ピークを有する、ことを特徴とする加工屑検出装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の加工屑検出装置であって、
   前記照射ユニットおよび前記撮像ユニットの少なくとも一方は、前記加工室内に設けられた移動体に取り付けられている、ことを特徴とする加工屑検出装置。
6. 請求項５に記載の加工屑検出装置であって、
   前記移動体は、前記加工室内に配置された機内ロボット、刃物台、工具主軸、ワークテーブル、心押台の少なくとも一つである、ことを特徴とする加工屑検出装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の加工屑検出装置を備えた工作機械。
8. 請求項７に記載の工作機械であって、さらに、
   当該工作機械の駆動を制御する制御装置と、
   前記加工屑を排除して前記加工室内を清掃する清掃機構と、
   を備え、前記制御装置は、前記加工屑検出装置での検出結果に応じて、前記清掃機構による清掃箇所を決定する、
   ことを特徴とする工作機械。
9. 請求項８に記載の工作機械であって、
   前記制御装置は、ワークの加工が行われていない期間中に、前記加工屑検出装置による加工屑の検出および清掃機構による清掃を実行させる、ことを特徴とする工作機械。
   
   

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