JP2020042420A - 工作機械の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一層効率的に工作機械を操作できるようにした音声入力による制御装置を提供すること。【解決手段】ワークを加工する工作機械の制御装置１０が、複数の人の音声データ３２と、複数のホットワードと、工作機械に対するコマンドの名称の一覧３４とを記憶するデータベース３０と、音声入力装置４２から入力された音声をデータベースの音声データに基づいて分析する音声処理部２２と、分析結果に基づいてデータベースを検索して、音声データに対応したコマンドを生成して工作機械に入力する指令処理部２４とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、オペレータが音声入力により工作機械に対して指示できるようにした工作機械の制御装置に関する。

近時、コマンドを音声により入力して操作するようにした工作機械が開発されている。例えば、特許文献１には、音声認識手段が特定の指示音声を認識したときに、制御装置が平時の状態である第１の状態と、動作待機状態である第２の状態と、動作状態である第３の状態との間で切り替わるようにした音声入力による制御方法が記載されている。

特開２００３−２５５９８７号公報

レーザ加工機のような工作機械でワークを加工する際、加工機の操作盤に設けられたディスプレイには様々な情報が表示されるが、オペレータが常に操作盤の前に立ち、状況を把握することは困難である。こうした場合、オペレータが音声にてレーザ加工機を操作できるようにすることは効率的である。

本発明は、一層効率的に工作機械を操作できるようにした音声入力による制御装置を提供することを目的としている。

上述の目的を達成するために、本発明によれば、ワークを加工する工作機械の制御装置において、複数の人の音声データと、複数のホットワードと、工作機械に対するコマンドの名称の一覧とを記憶するデータベースと、音声入力装置から入力された音声を前記データベースの音声データに基づいて分析する音声処理部と、分析結果に基づいて前記データベースを検索して、音声データに対応したコマンドを生成して工作機械に入力する指令処理部とを備えた工作機械の制御装置が提供される。

本発明によれば、オペレータが音声によってコマンドを制御装置に入力し、効率的に工作機械を操作することが可能となり、工作機械の段取り時間が短縮され、工作機械の保守、修理に要する時間が短縮され、生産性を高めることが可能となる。

本発明の好ましい実施形態による工作機械の制御装置のブロック図である。 図１の制御装置の作用を説明するためのフローチャートである。 図１の制御装置の他の作用を説明するためのフローチャートである。 図１の制御装置の更に他の作用を説明するためのフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１において、本発明の好ましい実施形態による音声入力制御装置１０は、機械制御装置１１０と協働して工作機械１００を制御する。本実施形態では、工作機械１００は、レーザ発振器からのレーザ光線をノズルから細い棒状に噴射される水ジェット内を通してワークへ導き、該レーザ光線とワークとをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に相対的に直線送りしながらワークを加工するレーザ加工機とすることができる。

工作機械１００は、先端に回転工具を着脱可能に保持する回転主軸、ワークを固定するテーブル、および、回転主軸とテーブルとを相対的に少なくとも直交３軸方向に直線送りする送り軸装置を有した加工機（図示せず）と、複数の工具を収納した工具マガジン（図示せず）と、加工機の回転主軸と工具マガジンとの間で回転工具を交換する工具交換装置（図示せず）と、加工機や工具マガジンへクーラントを供給するクーラント供給装置（図示せず）等を備えたマシニングセンタであってもよい。本発明は、レーザ加工機またはマシニングセンタに限定されるものではなく、フライス盤、旋盤、放電加工機などにも適用できる。

機械制御装置１１０は、ＮＣプログラムに従って、レーザ加工機のレーザ発振器、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各送り軸モータ（図示せず）を制御するＮＣ装置１１２、および、工作機械１００の純水装置や高圧ポンプ等を制御するＰＬＣ１１４を含むことができる。工作機械１００を包囲するカバー（図示せず）には、工作機械１００の作動状態を表示する表示部１２２と、機械制御装置１１０へ種々の指令を入力するキーボード１２４と、工作機械１００の緊急停止ボタン１２６ａおよびオン−オフスイッチ１２６ｂを含むスイッチ類１２６とを備えた操作盤１２０が取り付けられている。表示部１２２をタッチパネルにより形成するときには、表示部１２２は工作機械１００に対する種々の制御パラメータのような数値やコマンドを入力するためにも使用される。また、操作盤１２０には、音声入力装置としてのマイクロフォン４２と、音声出力装置としてのスピーカ４４とを有した音声装置４０を取り付けることができる。

音声入力制御装置１０は、音声処理部２２、指令処理部２４およびデータバックアップ処理部２６を含む制御部２０と、オペレータ音声データ３２、辞書データ３４、対話データ３６を含むデータベース３０を主要な構成要素として具備しており、CPU（中央演算素子）、RAM（ランダムアクセスメモリ）やROM（リードオンリーメモリ）のようなメモリ装置、HDD（ハードディスクドライブ）やSSD（ソリッドステートドライブ）のような記憶デバイス、出入力ポート、および、これらを相互接続する双方向バスを含むコンピュータ装置および関連するソフトウェアから構成することができる。音声装置４０は、制御部２０の音声処理部２２に接続されている。

音声入力制御装置１０は、１つのコンピュータ装置または複数のコンピュータ装置から構成することができる。或いは、工作機械１００のための機械制御装置１１０の一部としてソフトウェア的に構成してもよい。更に、データベース３０を上記コンピュータ装置に接続されたネットワークドライブのような記憶デバイスから構成してもよい。

データベース３０は、またインターネット１３０を介して工作機械１００の製造者が提供する辞書データサーバ１３２に接続することができる。これによって、名称は異なるが同一のコマンドを意味する類義語や同義語を辞書データサーバ１３２からデータベース３０に取り込み、辞書データ３４を拡充することができる。例えば、「緊急停止」の同義語として「非常停止」を辞書データ３４に取り込むことができる。

オペレータ音声データ３２は、工作機械１００を操作する可能性のある全てのオペレータの音声データを含むことができる。データベース３０に登録されるオペレータは、工作機械１００の通常の操作者、工作機械１００のメンテナンス作業員、および、工作機械１００の管理者を含むことができる。データベース３０は、こうしたオペレータの音声データ３２をオペレータのＩＤと関連付けて格納している。

辞書データ３４は、工作機械１００に対して音声で操作する可能性のあるコマンドの名称の一覧を含むことができる。一例として、辞書データ３４に含まれるコマンドの名称には「運転情報」、「プログラム検索」、「消耗品使用状況」、「ポンプ稼働状態」、「レーザ稼働状態」、「パラメータ検索」、「データバックアップ」、「緊急停止」、「電源オフ」、「消耗品発注」、「周辺機械オフ」が含まれる。

「運転情報」は、工作機械１００の現在の運転モード、座標系、レーザのオン−オフの状態、ポンプのオンーオフの状態を操作盤１２０の表示部１２２に表示させるコマンドの名称である。「プログラム検索」は、過去のＮＣプログラムを検索して操作盤１２０の表示部１２２に表示させるコマンドの名称である。「消耗品使用状況」は、フィルタやレーザカートリッジ等の消耗品の前回交換後の使用時間を操作盤１２０の表示部１２２に表示させるコマンドの名称である。使用時間は、交換時間または寿命に対する割合（消耗度）で表示してもよい。「ポンプ稼働状態」は、高圧ポンプの稼働状態を操作盤１２０の表示部１２２に表示させるコマンドの名称である。「レーザ稼働状態」は、レーザ発振器のオンーオフ、温度、出力等を操作盤１２０の表示部１２２に表示させるコマンドの名称である。

「パラメータ検索」は、工作機械１００（レーザ加工機）の設定パラメータを操作盤１２０の表示部１２２に表示させるコマンドの名称である。「データバックアップ」は、工作機械１００（レーザ加工機）の稼働時間や、消耗品の使用時間、設定パラメータ等のデータのバックアップを行うコマンドの名称である。「緊急停止」は、直ちに工作機械１００（レーザ加工機）の動作を停止するコマンドの名称である。「電源オフ」は、工作機械１００（レーザ加工機）の電源をオフするコマンドの名称である。「消耗品発注」は、オペレータが選択した消耗品を外部に注文するコマンドの名称であり、該当する消耗品の発注画面が操作盤１２０の表示部１２２に表示される。「周辺機械オフ」はレーザ発振器や高圧ポンプユニット等をオフするコマンドの名称である。

なお、「運転情報」、「プログラム検索」、「消耗品使用状況」、「ポンプ稼働状態」、「レーザ稼働状態」および「パラメータ検索」に対応する画面表示は、操作盤１２０の表示部１２２のみならず、オペレータが保持する、パッドやスマートフォンのようなハンドヘルドデバイス（図示せず）に表示させるようにしてもよい。

また、辞書データ３４は、スリープ状態、ハイバネーション状態または動作待機状態から、コンピュータ装置を動作状態にウェイクアップさせる言葉、いわゆるホットワードを含むことができる。オペレータがホットワードを発話したときに、音声入力制御装置１０がウェイクアップしコマンドの音声入力を受け付けるようになる。本明細書では、こうしたデバイスをウェイクアップさせるだけのホットワードを通常のホットワードと称する。

本発明では、通常のホットワードに加えて、コマンドを含むホットワードを定義することができる。本明細書では、こうしたホットワードをコマンドホットワードと称する。具体的には、辞書データ３４に含まれる上記のコマンドの名称のうち、１または複数のコマンドの名称をコマンドホットワードとすることができる。例えば、工作機械を即時に停止させるコマンドのように、安全に関連するコマンドは、オペレータが該コマンドを発話したときに、直ちに工作機械１００の動作を停止させる必要があるので、「緊急停止」のようなコマンドの名称はコマンドホットワードとすることができる。

また、「運転情報」、「パラメータ検索」、「電源オフ」および「周辺機械オフ」のように、単に表示部１２２に表示したり、機械を停止させる場合には、通常のホットワードを入力せずに動作させても危険性がないので、これらのコマンドの名称はコマンドホットワードとすることができる。但し、「電源オフ」については、実行中の加工が停止してしまうことを防止するために、一般操作者では音声入力できないようにする必要がある。こうした制限は、後述する権限によって実施可能である。これに対して、「緊急停止」のように安全性を優先する場合には、一般操作者でも音声入力できるようにする。また、辞書データサーバ１３２から取り込んだコマンドの名称をコマンドホットワードとして登録してもよい。例えば、「緊急停止」の同義語として「非常停止」を辞書データサーバ１３２から辞書データ３４に取り込み、コマンドホットワードとして登録するようにできる。更に、こうしたコマンドの名称をホットワードとするのではなく、「Ｃ１」、「Ｃ２」、「Ｃ３」…といった英数字を組み合わせた記号をコマンドホットワードとしてもよい。

対話データ３６は、オペレータの発話文の内容に応じた返答文（対話モデル）を提供するテキストデータとすることができる。

また、データベース３０は、オペレータのＩＤに関連付けて各オペレータの名前、所属、権限等を格納していてもよい。権限は、当該オペレータが行うことのできる操作の種類を含む。例えば、権限として、工作機械１００の一般操作者は、上記リストのうちパラメータ検索、データバックアップ、電源オフおよび消耗品発注を除く全ての操作を行うことができ、工作機械１００のメンテナンス作業員は消耗品発注を除いて全ての操作を行うことができ、工作機械１００の管理者は上記の操作の全てを行うことができるように設定することができる。

以下、図２〜図４に示すフローチャートを参照して、音声入力制御装置１０の作用を説明する。
まず、オペレータが通常のホットワードをマイクロフォン４２に向かい発話すると、音声入力制御装置１０はウェイクアップする。このとき音声処理部２２は、マイクロフォン４２を通じて入力されたホットワードの音声データに基づいて該オペレータについて音声認証する。つまり、音声処理部２２は、マイクロフォン４２を通じて入力された音声データに基づいて、データベース３０に格納されているオペレータ音声データ３２を検索し、該音声データが登録されているオペレータの音声データであるか否かを判定する（ステップＳ１０）。入力された音声データに合致する音声データが、データベース３０のオペレータ音声データ３２にある場合（ステップＳ１０でＹｅｓの場合）、このオペレータは工作機械１００の操作対象者であると認定され、工作機械１００の操作可能な状態となる（ステップＳ１２）。

合致する音声データがオペレータ音声データ３２に含まれていない場合（ステップＳ１０でＮｏの場合）、制御部２０は、マイクロフォン４２から音声データを入力したオペレータは、工作機械１００の操作権限を有していないことを、例えば、操作盤１２０の表示部１２２に表示する（ステップＳ１４）。或いは、制御部２０は、マイクロフォン４２から音声データを入力したオペレータに操作権限がない場合に、音声でオペレータに告知するためのテキストデータを対話データ３６から読み込み、それを読み上げることによって、スピーカ４４から音声で操作権限がないことをオペレータに告知するようにしてもよい。

次に、通常のホットワードに続いて、オペレータがコマンドの名称を発話すると、音声処理部２２は、マイクロフォン４２を通じて入力された音声データに基づいて、データベース３０を検索し、オペレータが発したコマンドの名称が辞書データ３４に含まれているか否かを判定する（ステップＳ２０）。該コマンドの名称が辞書データ３４に含まれている場合（ステップＳ２０でＹｅｓの場合）、音声入力をしたオペレータが、対応するコマンドを実行する権限があるか否かを判定する（ステップＳ２２）。オペレータが権限を有している場合（ステップＳ２２でＹｅｓの場合）、制御部２０の指令処理部２４が該コマンドの名称に対応するコマンドを生成し、それに従った処理を実行する（ステップＳ２６）。

より具体的には、音声入力されたコマンドの名称が「緊急停止」、「電源オフ」および「周辺機械オフ」の何れかである場合は、指令処理部２４は機械制御装置１１０に対して、コマンドの名称に適合した処理を実行するよう指示する。音声入力されたコマンドの名称が「運転情報」、「プログラム検索」、「消耗品使用状況」、「ポンプ稼働状態」、「レーザ稼働状態」、「パラメータ検索」および「消耗品発注」の何れかである場合には、指令処理部２４が操作盤１２０の表示部１２２に各コマンドの名称に適合した画面を表示する。音声入力されたコマンドの名称が「データバックアップ」の場合、データバックアップ処理部２６が、工作機械１００（レーザ加工機）の稼働時間や、消耗品の使用時間、設定パラメータ等のデータのバックアップを実行する。

ステップＳ２０でＮｏの場合、つまり、音声入力したコマンドの名称が辞書データ３４に含まれていない場合、制御部２０は、マイクロフォン４２から音声入力したコマンドの名称に従った操作ができないことを、例えば、操作盤１２０の表示部１２２に表示する、或いは、スピーカ４４から音声で告知する（ステップＳ２４）。

ステップＳ２０でＮｏの場合、つまり、オペレータが権限を有していない場合、制御部２０は、その旨、操作盤１２０の表示部１２２に表示する、或いは、スピーカ４４から音声で告知する（ステップＳ２８）。

既述の実施形態では、ステップＳ２０で音声入力したコマンドの名称が辞書データ３４に含まれていない場合（Ｎｏの場合）、コマンドの名称に従った操作ができないことを操作盤１２０の表示部１２２に表示する、或いは、スピーカ４４から音声で告知するよう説明したが、本発明はこれに限定されず、インターネット１３０を介して製造者の辞書データサーバ１３２に接続されている場合、辞書データサーバ１３２からデータベース３０に取り込み、辞書データ３４を拡充することができる。

図４を参照すると、音声入力したコマンドの名称が辞書データ３４に含まれていない場合（ステップＳ３０でＹｅｓの場合）、音声入力制御装置１０がインターネットに接続されているか否かが判定される（ステップＳ３２）。音声入力したコマンドの名称が辞書データ３４に含まれている場合（ステップＳ３０でＮｏの場合）は、音声入力制御装置１０は該コマンドの名称に対応するコマンドを生成し、それに従った実行する（ステップＳ４０）。

インターネットに接続されていない場合（ステップＳ３２でＮｏの場合）、マイクロフォン４２から音声入力したコマンドの名称に対応したコマンドの不存在を表示部１２２に表示する、或いは、スピーカ４４から音声で告知する（ステップＳ３４）。

インターネットに接続されている場合（ステップＳ３２でＹｅｓの場合）、音声入力制御装置１０は、工作機械１００の製造者が提供する辞書データサーバ１３２にインターネット１３０を介して接続し、辞書データサーバ１３２内を検索して認識したコマンドの名称を探す（ステップＳ３６）。

辞書データサーバ１３２内に該コマンドの名称があった場合（ステップＳ３６でＹｅｓの場合）、音声入力制御装置１０は、そのコマンドの名称をデータベース３０にダウンロードすると共に、該コマンドの名称に対応するコマンドを生成し、それに従った処理を実行する（ステップＳ４０）。辞書データサーバ１３２内に該コマンドの名称がなかった場合（ステップＳ３６でＮｏの場合）、コマンドの不存在を表示部１２２に表示する、或いは、スピーカ４４から音声で告知する（ステップＳ３４）。

１０ 音声入力制御装置
２０ 制御部
２２ 音声処理部
２４ 指令処理部
２６ データバックアップ処理部
３０ データベース
３２ オペレータ音声データ
３４ 辞書データ
３６ 対話データ
４０ 音声装置
４２ マイクロフォン
４４ スピーカ
１００ 工作機械
１１０ 機械制御装置
１１２ 装置
１２０ 操作盤
１２２ 表示部
１２４ キーボード
１２６ スイッチ類
１２６ａ 緊急停止ボタン
１２６ｂ オン−オフスイッチ
１３０ インターネット
１３２ 辞書データサーバ

上述の目的を達成するために、本発明によれば、ワークを加工する工作機械の制御装置において、人が発話する声のデータである音声データと、通常のホットワードと、コマンドを含むホットワードであるコマンドホットワードと、工作機械に対するコマンドの一覧とを記憶するデータベースと、音声入力装置から入力された音声を前記データベースの音声データに基づいて分析する音声処理部と、分析結果が通常のホットワードの場合は、前記音声データに基づいて前記コマンドを入力可能な状態にし、コマンドホットワードの場合は、対応するコマンドを即座に実行する指令処理部とを備えた工作機械の制御装置が提供される。

Claims (5)

1. ワークを加工する工作機械の制御装置において、
   複数の人の音声データと、複数のホットワードと、工作機械に対するコマンドの一覧とを記憶するデータベースと、
   音声入力装置から入力された音声を前記データベースの音声データに基づいて分析する音声処理部と、
   分析結果に基づいて前記データベースを検索して、音声データに対応したコマンドを工作機械に入力する指令処理部と、
   を備えることを特徴とした工作機械の制御装置。
2. 前記複数のホットワードの少なくとも１つは、制御装置をウェイクアップさせると共に、工作機械に対するコマンドを含んだコマンドホットワードである請求項１に記載の工作機械の制御装置。
3. 前記コマンドホットワードは、工作機械を即座に停止させるコマンドである請求項２に記載の工作機械の制御装置。
4. 前記工作機械に対するコマンドは、運転情報、プログラム検索、消耗品使用状況、ポンプ稼働状態、レーザ稼働状態、パラメータ検索、データバックアップ、緊急停止、電源オフ、消耗品発注および周辺機械オフからなる群から選択される請求項１に記載の工作機械の制御装置。
5. 前記制御装置は、インターネットを介して外部の辞書データサーバに接続されている請求項１に記載の工作機械の制御装置。

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