JP2020091585A - 工場内環境制御システム - Google Patents

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Abstract

【課題】環境要因を計測する各センサ（気流、温度、湿度、気圧、照度、大気汚染）からデータを収集し、工場内の環境を複合的に評価できるシステムを提供すること。【解決手段】加工作業を行う工場１内の環境要素である気流と温度と湿度と気圧と照度と空気汚染度のうち、少なくとも気流を含む環境要素を計測する環境センサ２と、環境センサ２で計測した複数の環境要素の計測結果を視覚化して表示する表示部３と、複数の環境要素の計測結果に基づいて、機械精度、作業環境及び画像精度のうち少なくとも一つについて評価、判定を行う評価判定部４と、評価判定部４による評価、判定結果に基づいて、工場１内の環境が予め設定した環境となるように工場内設備を制御する制御部５とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、工場内環境制御システムに関し、特に、工作機械などの加工機で加工作業を行う工場内の環境を制御するためのシステムに関する。
従来、工作機械などの加工機で加工作業を行う加工領域や、原料、加工製品等をストックする倉庫領域などの工場の内部は、空調機や各種フィルターなどを用いて温度や湿度の調節や粉塵の除去などを行うようにしている。
ちなみに、特許文献１の半導体工場などのクリーンルームでは、電力センサと、エア流量センサと、パーティクルセンサと、風速・風向センサと、換気装置と、制御部と、ディスプレイとを備え、エア流量センサが配管を通じて製造装置に供給される圧縮エアの流量を測定し、パーティクルセンサが製造室内の塵埃の数（パーティクル量）を測定し、風速・風向センサが、製造室の内部から外側へと流れる気流の流速及び方向を測定し、それぞれの測定値を制御部に送信し、ディスプレイに、一定の時間ごとのエア消費量（エア流量）の測定値を示したグラフが表示されるように構成した換気風量制御システムが開示されている。
特開２０１２−２４７０７８号公報
ここで、加工作業を行う工場において、工場内環境に伴う機械姿勢の変化による加工不良の発生に対する対策としては、加工機周辺の環境を変えることが挙げられる。
しかしながら、加工不良が発生した場合には、一般に、加工機等の機械的な異常の有無から確認を行うため、工場内環境が加工不良の要因である場合には、その要因特定までに多くの時間を要する。
また、不良に繋がる要因の特定には多大な知識と経験が必要であり、機械的な異常は勿論、工場内環境の要因を特定できる者は限られる。
さらに、作業環境の変化は作業者からの指摘によって改善・対策を図るようにしている。しかしながら、作業環境の変化の感じ方は作業者の個人差によるところが大きく、身体が慣れてしまうと指摘までに至らないケースも考えられ、場合によっては、重大な問題の発見が遅れ、健康被害発生後の対応となってしまうこともあり得る。
本発明は、上記事情に鑑み、環境要因を計測する各センサ（気流、温度、湿度、気圧、照度、大気汚染）からデータを収集し、工場内の環境を複合的に評価できるシステムを提供することを目的とする。
本発明者は、加工不良の要因が工場内環境であるか否かを容易に判断する手段を見出し、本発明を完成するに至った。
（１）本発明は、加工作業を行う工場内の環境要素である気流と温度と湿度と気圧と照度と空気汚染度のうち、少なくとも前記気流を含む前記環境要素を計測する環境センサと、前記環境センサで計測した複数の前記環境要素の計測結果を視覚化して表示する表示部と、複数の前記環境要素の計測結果に基づいて、機械精度、作業環境及び画像精度のうち少なくとも一つについて評価、判定を行う評価判定部と、前記評価判定部による評価、判定結果に基づいて、工場内の環境が予め設定した環境となるように工場内設備を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
（２）本発明は、上記（１）において、前記環境要素の空気汚染度の計測対象がＰＭ２．５であってもよい。
本発明によれば、加工作業を行う工場内の環境要素である気流と温度と湿度と気圧と照度と空気汚染度を計測する環境センサを設け、環境センサの計測結果を複合的に解析したり、加工機周辺や工場柱などに高さを変えて各環境センサを設置し、３次元的に工場内環境を常に監視することによって、加工作業を行う工場内における気流と温度と湿度と気圧と照度と空気汚染度の状況、加工作業と各環境要素の関係等を捉えることができる。また、工場内環境が均一になるように空調の調整や設備改善に応用することができる。さらに、工場内マップ上に数値や色、ベクトル表記、グラフなどでモニタリングでき、直感的に工場内環境を把握することも可能になる。
これにより、工場内環境に伴う機械姿勢の変化による加工不良など、加工作業に伴う各環境要素の変化に起因して加工不良が発生することを未然に防ぐことができ、加工不良が発生した際にも原因特定から対策までの工数削減を図ることが可能になる。また、作業環境による作業者への負担を減少することができ、作業効率の増加、健康被害の発生防止を図ることが可能になる。
本発明の一実施形態に係る工場内環境制御システムを示す図である。
以下、図１を参照し、本発明の一実施形態に係る工場内環境制御システムについて説明する。
ここで、本実施形態の工場内環境制御システムは、工作機械などの加工機を用いて加工作業を行う工場の内部の環境を制御するためのシステムに関するものである。
具体的に、本実施形態の工場内環境制御システムＡは、図１に示すように、工場１内の任意の位置に設けられ、工場１内の気流と温度と湿度と気圧と照度と空気汚染度の環境要素を計測する環境センサ２と、環境センサ２で計測した複数の環境要素の計測結果を視覚化して表示する表示部３と、複数の環境要素の計測結果に基づいて、機械精度、作業環境及び画像精度（物やモニタの見やすさ、可視性能等）のうち少なくとも一つについて評価、判定を行う評価判定部４と、評価判定部４による評価、判定結果に基づいて、工場１内の環境が予め設定した環境となるように工場内設備を制御する制御部５とを備えて構成されている。
ここで、環境センサ２は、気流と温度と湿度と気圧と照度と空気汚染度のそれぞれを個別に計測するセンサ（別体の計測装置）であってもよいし、少なくとも２つの環境要素を計測するセンサを一つの計測装置に備えて構成してもよい。
また、少なくとも気流の環境要素を含む、複数の環境要素を工場１内で計測できれば、必ずしも気流と温度と湿度と気圧と照度と空気汚染度の全ての環境要素を計測するように構成されていなくてもよい。
環境センサ２は、工場２内の任意の位置に設けるとともに、加工機周辺や工場柱などに高さを変えて設置することが好ましい。
空気汚染度としては、例えば、ＰＭ２．５を挙げることができる。
複数の環境要素の計測結果に基づいて、機械精度、作業環境及び画像精度のうち少なくとも一つについて評価、判定を行う評価判定部４と、評価判定部４による評価、判定結果に基づいて、工場１内の環境が予め設定した環境となるように工場内設備を制御する制御部５とは、例えば、制御装置（制御システム）６に設けられている。
制御部５が制御する工場内設備は、例えば、空調機、照明装置、加湿・除湿機、給気・排気装置などである。
表示部３は、例えば、集中管理室などに設けられ、環境センサ２で計測した複数の環境要素の計測結果を視覚化して表示する。また、評価判定部４による判定結果、判定状況も表示する。
本実施形態の表示部３は、例えば、計測した気流を、風向、風量をベクトルで表示する。計測した温度や湿度を、色による分布図として表示したり、不快指数として表示する。計測した気圧を、外気との差分を算出し、その推移（経時変化）をグラフにして表示する。計測した照度や空気汚染度を、色による分布図として表示したり、その推移をグラフにして表示する。
そして、上記のように構成した本実施形態の工場内環境制御システムＡにおいては、加工作業を行う工場１内の環境要素である気流と温度と湿度と気圧と照度と空気汚染度を計測する環境センサ２を設け、環境センサ２の計測結果を複合的に解析したり、加工機周辺や工場柱などに高さを変えて各環境センサ２を設置し、３次元的に工場内環境を常に監視することによって、加工作業を行う工場１内における気流と温度と湿度と気圧と照度と空気汚染度の状況、加工作業と各環境要素の関係等を捉えることができる。
また、工場内環境が均一になるように空調の調整や設備改善に応用することができる。さらに、工場内マップ上に数値や色、ベクトル表記、グラフなどでモニタリングでき、直感的に工場内環境を把握することも可能になる。
したがって、本実施形態の工場内環境制御システムＡによれば、工場内環境に伴う機械姿勢の変化による加工不良など、加工作業に伴う各環境要素の変化に起因して加工不良が発生することを未然に防ぐことができ、加工不良が発生した際にも原因特定から対策までの工数削減を図ることが可能になる。
また、作業環境による作業者への負担を減少することができ、作業効率の増加、健康被害の発生防止を図ることが可能になる。
ここで、本実施形態の工場内環境制御システムＡにおいては、環境センサ２で取得した温度、気流の計測結果と予め別の方法で取得した機械情報（例えば、工作機械（加工機）の機体温度など）から機械の静的精度の変化を推測し、ＣＮＣ（数値制御装置）などの加工プログラムに補正を掛ける仕組みを備えてもよい。
このように構成した場合には、機械の静的精度の変化を捉えるとともに推測し、加工プログラムに補正をかけて加工作業に反映させることができる。これにより、工場内環境に伴う機械の静的精度の変化に起因した加工工不良が発生することを未然に防ぐことができ、加工不良が発生した際にも原因特定から対策までの工数削減を図ることが可能になる。
また、本実施形態の工場内環境制御システムＡにおいては、環境センサ２で取得した温度、湿度の計測結果から熱中症の危険度を数段階に分けて、工場集中管理室などに設けられた工場モニタに表示し、最適な空調、換気の方法を指定する仕組みを備えてもよい。
このように構成した場合には、作業者等の工場内に居る人が熱中症を発症する危険性を大幅に低減することが可能になる。
さらに、本実施形態の工場内環境制御システムＡにおいては、環境センサ２で取得したＰＭ２．５、気流の計測結果から、加工時に切削液のミストを多く発生させている機械に警告を挙げて、ミストコレクタのメンテナンスを指示する仕組みを備えてもよい。
このように構成した場合には、工場内の空気環境が悪化した状態で作業を行うことを防止でき、作業者等の工場内に居る人がＰＭ２．５を体内に取り込んで健康被害が発生することを効果的に防止できる。
さらに、本実施形態の工場内環境制御システムＡにおいては、環境センサ２で取得した温度、湿度の計測結果と予め別の方法で取得した切削液の情報（例えば、濃度やｐＨなど）から鉄鋳物の錆発生の危険度を工場モニタで警告する仕組みを備えてもよい。
この場合には、工場内の機械設備、工場の構造材、工場内の加工原料（加工素材）などの鉄鋳物に切削液の影響で錆が発生することを防止できる。これにより、設備等の長寿命化を図ることが可能になるとともに、錆に起因した製造歩掛りの低下を防止でき、且つ信頼性の高い加工品を提供することが可能になる。
以上、本発明に係る工場内環境制御システムの一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
１ 工場
２ 環境センサ
３ 表示部
４ 評価判定部
５ 制御部
６ 制御装置
Ａ 工場内環境制御システム

Claims (6)

  1. 加工作業を行う工場内の環境要素である気流と温度と湿度と気圧と照度と空気汚染度のうち、少なくとも前記気流を含む前記環境要素を計測する環境センサと、
    前記環境センサで計測した複数の前記環境要素の計測結果を視覚化して表示する表示部と、
    複数の前記環境要素の計測結果に基づいて、機械精度、作業環境及び画像精度のうち少なくとも一つについて評価、判定を行う評価判定部と、
    前記評価判定部による評価、判定結果に基づいて、工場内の環境が予め設定した環境となるように工場内設備を制御する制御部とを備える、工場内環境制御システム。
  2. 前記環境要素の空気汚染度の計測対象がＰＭ２．５である、請求項１に記載の工場内環境制御システム。
  3. 前記環境センサで取得した温度、気流の計測結果と予め別の方法で取得した機械情報から機械の静的精度の変化を推測し、加工プログラムに補正を掛ける仕組みを有する、請求項１または請求項２に記載の工場内環境制御システム。
  4. 前記環境センサで取得した温度、湿度の計測結果から熱中症の危険度を数段階に分けて、工場モニタに表示し、最適な空調、換気の方法を指定する仕組みを有する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の工場内環境制御システム。
  5. 前記環境センサで取得したＰＭ２．５、気流の計測結果から、加工時に切削液のミストを多く発生させている機械に警告を挙げて、ミストコレクタのメンテナンスを指示する仕組みを有する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の工場内環境制御システム。
  6. 前記環境センサで取得した温度、湿度の計測結果と予め別の方法で取得した切削液の情報から鉄鋳物の錆発生の危険度を工場モニタで警告する仕組みを有する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の工場内環境制御システム。
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