JP2022028993A - 工作機械、工作機械の制御方法、および工作機械の制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの切り屑が工具の収納場所に侵入することを防ぐための技術を提供する。【解決手段】ワークを加工することが可能な工作機械は、複数の工具を保持するためのマガジンと、複数の工具の内の一の工具が装着され得る主軸と、主軸に装着されている第１工具と、複数の工具から選択された第２工具とを交換するための工具交換装置と、第１工具を撮影するためのカメラと、ワークの切り屑を除去するための流体を吐出する吐出機構と、工作機械を制御するための制御部とを備える。制御部は、第１工具と第２工具との交換指令が出力された後に、カメラに撮像指示を出力する処理と、撮像指示によりカメラから得られた画像に基づいて、ワークの切り屑が第１工具に付着しているか否かを判断する処理と、ワークの切り屑が第１工具に付着している場合に、当該切り屑を除去するために、吐出機構に流体を吐出させる処理とを実行する。【選択図】図３

Description

本開示は、工具に付着しているワークの切り屑を除去するための技術に関する。

工作機械がワークを加工する際、ワークの切り屑が工具に付着することがある。工具に付着した切り屑を除去するための技術に関し、特開２０１５－０２４４５５号公報（特許文献１）は、工具に付着したワークの切り屑を別の工具で除去することが可能な工作機械を開示している。

特開２０１５－０２４４５５号公報

近年、自動工具交換装置（ＡＴＣ）を備えた工作機械が普及している。当該工作機械には、複数の工具を収納するためのマガジンが設けられている。ＡＴＣは、マガジンに収納されている工具の中から加工工程に応じた一の工具を選択し、主軸に装着されている工具（以下、「使用済工具」ともいう。）と、マガジンから選択された一の工具（以下、「次使用工具」ともいう。）とを自動で交換する。

ワークの切り屑が使用済工具に付着した状態で、使用済工具がマガジンに収納されると、ワークの切り屑が工具の収納部分に侵入してしまう。そのため、ワークの切り屑が工具の収納場所に侵入することを防ぐための技術が望まれている。特許文献１に開示される工作機械は、ＡＴＣを備えるものではなく、工具の収納部分への切り屑の侵入を防ぐものではない。

本開示の一例では、ワークを加工することが可能な工作機械は、複数の工具を保持するためのマガジンと、上記複数の工具の内の一の工具が装着され得る主軸と、上記主軸に装着されている第１工具と、上記複数の工具から選択された第２工具とを交換するための工具交換装置と、上記第１工具を撮影するためのカメラと、ワークの切り屑を除去するための流体を吐出する吐出機構と、上記工作機械を制御するための制御部とを備える。上記制御部は、上記第１工具と上記第２工具との交換指令が出力された後に、上記カメラに撮像指示を出力する処理と、上記撮像指示により上記カメラから得られた画像に基づいて、ワークの切り屑が上記第１工具に付着しているか否かを判断する処理と、ワークの切り屑が上記第１工具に付着している場合に、当該切り屑を除去するために、上記吐出機構に上記流体を吐出させる処理とを実行する。

本開示の一例では、上記撮像指示は、上記交換指令が出力されてから、上記第１工具が上記主軸から取り外される前に上記カメラに出力される。上記吐出機構に上記流体を吐出させる処理は、上記交換指令が出力されてから、上記第１工具が上記主軸から取り外される前に実行される。

本開示の一例では、上記撮像指示は、上記第１工具が上記主軸から取り外されてから、当該第１工具が上記マガジンに収容される前に上記カメラに出力される。上記吐出機構に上記流体を吐出させる処理は、上記第１工具が上記主軸から取り外されてから、当該第１工具が上記マガジンに収容される前に実行される。

本開示の一例では、上記流体は、クーラントまたはエアーである。

本開示の一例では、上記工具交換装置は、上記第１工具に付着している切り屑の除去が完了したことに基づいて、上記第１工具と上記第２工具との交換処理を実行する。

本開示の一例では、上記工作機械は、さらに、上記カメラと対向して配置される光源を備える。上記撮像指示は、上記第１工具が上記カメラと上記光源との間に位置し、かつ上記光源から光が照射されている間に、上記カメラに出力される。

本開示の他の例では、ワークを加工することが可能な工作機械の制御方法が提供される。上記工作機械は、複数の工具を保持するためのマガジンと、上記複数の工具の内の一の工具が装着され得る主軸と、上記主軸に装着されている第１工具と、上記複数の工具から選択された第２工具とを交換するための工具交換装置と、上記第１工具を撮影するためのカメラと、ワークの切り屑を除去するための流体を吐出する吐出機構とを備える。上記制御方法は、上記第１工具と上記第２工具との交換指令が出力された後に、上記カメラに撮像指示を出力するステップと、上記撮像指示により上記カメラから得られた画像に基づいて、ワークの切り屑が上記第１工具に付着しているか否かを判断するステップと、ワークの切り屑が上記第１工具に付着している場合に、当該切り屑を除去するために、上記吐出機構に上記流体を吐出させるステップとを備える。

本開示の他の例では、ワークを加工することが可能な工作機械の制御プログラムが提供される。上記工作機械は、複数の工具を保持するためのマガジンと、上記複数の工具の内の一の工具が装着され得る主軸と、上記主軸に装着されている第１工具と、上記複数の工具から選択された第２工具とを交換するための工具交換装置と、上記第１工具を撮影するためのカメラと、ワークの切り屑を除去するための流体を吐出する吐出機構とを備える。上記制御プログラムは、上記工作機械に、上記第１工具と上記第２工具との交換指令が出力された後に、上記カメラに撮像指示を出力するステップと、上記撮像指示により上記カメラから得られた画像に基づいて、ワークの切り屑が上記第１工具に付着しているか否かを判断するステップと、ワークの切り屑が上記第１工具に付着している場合に、当該切り屑を除去するために、上記吐出機構に上記流体を吐出させるステップとを実行させる。

本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

工作機械の外観を示す図である。 主軸頭の内部を示す断面図である。 工作機械における駆動機構の構成例を示す図である。 工作機械の機能構成の一例を示す図である。 使用済工具の撮影機構の一例を示す図である。 切り屑の検知処理の概略を示す概念図である。 ＣＰＵ（Central Processing Unit）ユニットのハードウェア構成の一例を示す図である。 ＣＮＣ（Computerized Numerical Control）ユニットのハードウェア構成の一例を示す図である。 情報処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 基準画像の取得処理の流れを示すフローチャートである。 工具交換処理の流れを示すフローチャートである。 変形例に従う工具交換処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。

＜Ａ．工作機械１００の構成＞
まず、図１を参照して、工作機械１００の構成について説明する。図１は、工作機械１００の外観を示す図である。

工作機械１００は、ワークの加工機である。一例として、工作機械１００は、ワークの除去加工（ＳＭ（Subtractive manufacturing）加工）を行う工作機械である。あるいは、工作機械１００は、ワークの付加加工（ＡＭ（Additive manufacturing）加工）を行う工作機械であってもよい。また、工作機械１００は、立形のマシニングセンタや横形のマシニングセンタやターニングセンタであってもよい。あるいは、工作機械１００は、旋盤であってもよいし、その他の切削機械や研削機械であってもよい。さらに、工作機械は、これらを複合した複合機であってもよい。

工作機械１００は、加工エリアＡＲ１と、工具エリアＡＲ２とを有する。加工エリアＡＲ１および工具エリアＡＲ２は、それぞれカバーによって区画化されている。加工エリアＡＲ１には、主軸頭１３０が設けられている。工具エリアＡＲ２には、ＡＴＣ１６０と、マガジン１７０とが設けられている。マガジン１７０は、ワークの加工に用いられる種々の工具を収納する。マガジン１７０に収納されている工具は、加工エリアＡＲ１と工具エリアＡＲ２との間の仕切に設けられているドアＤを介して主軸頭１３０に取り付けられる。ドアＤは、スライド式のドアであり、モータなどの駆動源により開閉される。

＜Ｂ．主軸頭１３０の内部構造＞
次に、図２を参照して、主軸頭１３０の内部構造について説明する。図２は、主軸頭１３０の内部を示す断面図である。

主軸頭１３０は、主軸筒１３１と、主軸１３２とを含む。主軸１３２は、主軸筒１３１により回転可能に支持されている。主軸１３２は、モータ駆動により、Ｚ軸に平行な中心軸ＡＸを中心に回転する。

主軸１３２には、工具ホルダー１３３を介して工具１３４が接続される。工具１３４は、工具ホルダー１３３によって固定されている。工具ホルダー１３３は、主軸１３２と工具１３４との間の接続のインターフェイスとして機能する。

工具ホルダー１３３の内部には、コレットチャック（図示しない）が設けられる。コレットチャックは、筒形状を有するチャックである。コレットチャックには、Ｚ軸方向に複数の切れ込み部分が形成されている。工具１３４の端部（シャンク）がコレットチャックに挿入されることで、コレットチャックが工具１３４から外力を受け、コレットチャックの切れ込み部分が閉じる。これにより、工具１３４が工具ホルダー１３３に対して固定される。

＜Ｃ．工作機械１００の駆動機構＞
次に、図３を参照して、工作機械１００における各種の駆動機構について説明する。図３は、工作機械１００における駆動機構の構成例を示す図である。

図３に示されるように、工作機械１００は、制御部５０と、回転駆動部１１０Ａと、位置駆動部１１０Ｂと、モータドライバ１１１Ｍと、ＡＴＣドライバ１１１Ｎと、撮影部１４０と、吐出機構１５０と、ＡＴＣ１６０とを含む。

本明細書でいう「制御部５０」とは、工作機械１００を制御する装置を意味する。制御部５０の装置構成は、任意である。制御部５０は、単体の制御ユニットで構成されてもよいし、複数の制御ユニットで構成されてもよい。図３の例では、制御部５０は、ＣＰＵユニット２０と、ＣＮＣユニット３０と、情報処理装置４０とで構成されている。

ＣＰＵユニット２０およびＣＮＣユニット３０は、たとえば、バスＢ１を介して互いに通信を行う。ＣＮＣユニット３０および情報処理装置４０は、たとえば、通信経路ＮＷ（たとえば、無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ、フィールドネットワークなど）を介して互いに通信を行う。

ＣＰＵユニット２０は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）である。ＣＰＵユニット２０は、予め設計されているＰＬＣプログラムに従って、制御部５０を構成する各種ユニットを制御する。当該ＰＬＣプログラムは、たとえば、ラダープログラムで記述されている。ＣＰＵユニット２０は、当該ＰＬＣプログラムに従ってモータドライバ１１１Ｍを制御し、吐出機構１５０の駆動を制御する。

吐出機構１５０は、工作機械１００内に設けられている。吐出機構１５０は、たとえば、工作機械１００内の一側面や天井面などに設けられており、工作機械１００内にあるワークの切り屑を除去するために流体を吐出する。本明細書で言う「流体」とは、液体および気体を含む概念である。すなわち、吐出機構１５０は、クーラントなどの液体を吐出するクーラント吐出機構であってもよいし、エアーなどの気体を吐出するエアー吐出機構であってもよい。以下では、クーラント吐出機構としての吐出機構１５０について説明を行うが、吐出機構１５０は、クーラント吐出機構に限定されない。

クーラント吐出機構としての吐出機構１５０は、クーラントの貯蔵タンク、配管、クーラントのポンプ、および、クーラントノズル（吐出口）などで構成される。配管の一端はポンプに繋がれ、配管の他端はクーラントノズルに繋がれる。ポンプは、クーラントを貯蔵タンクから吸い上げ、当該クーラントをクーラントノズルに送る。これにより、クーラントが加工エリアＡＲ１に吐出される。クーラントの吐出により、ワークの加工により生じた切り屑が回収機構（図示しない）に回収される。当該回収機構は、コンベアや回収部などで構成され、ワークの切り屑をコンベアによって回収部に搬出する。

モータドライバ１１１Ｍは、たとえば、２軸一体型のドライバであり、吐出機構１５０に接続される第１，第２ステッピングモータ（図示しない）の駆動を制御する。より具体的には、モータドライバ１１１Ｍは、第１ステッピングモータの目標回転速度の入力と、第２ステッピングモータの目標回転速度の入力とのそれぞれをＣＰＵユニット２０から受け、第１，第２ステッピングモータのそれぞれを制御する。

上記第１ステッピングモータは、モータドライバ１１１Ｍからの出力電流に従って吐出機構１５０による流体Ｌの吐出口を回転駆動し、Ｙ軸方向を回転軸とした回転方向（すなわち、Ｂ軸方向）に流体Ｌの吐出方向を変える。

上記第２ステッピングモータは、モータドライバ１１１Ｍからの出力電流に従って吐出機構１５０による流体Ｌの吐出口を回転駆動し、Ｚ軸方向を回転軸とした回転方向（すなわち、Ｃ軸方向）に流体Ｌの吐出方向を変える。

このように、モータドライバ１１１Ｍは、上記第１ステッピングモータによるＢ軸方向の回転駆動と、上記第２ステッピングモータによるＣ軸方向の回転駆動とを個別に制御することで、加工エリアに向けて任意の方向に流体Ｌを吐出する。なお、吐出機構１５０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向のいずれか１つの軸方向に送り駆動されるように構成されてもよい。

さらに、ＣＰＵユニット２０は、ＰＬＣプログラムに従ってＡＴＣドライバ１１１Ｎを制御し、ＡＴＣ１６０の送り駆動および回転駆動を制御する。ＡＴＣ１６０は、中心軸１６５と、アーム１６６とを含む。図３の例では、中心軸１６５は、Ｚ軸に平行に設けられている。アーム１６６は、中心軸１６５の軸方向の直交方向に中心軸１６５から延出している工具把持部１６６Ａと、当該直交方向の反対方向に中心軸１６５から延出している工具把持部１６６Ｂとを含む。

ＡＴＣドライバ１１１Ｎは、たとえば、２軸一体型のドライバであり、ＡＴＣ１６０に接続される第１，第２サーボモータ（図示しない）の駆動を制御する。より具体的には、ＡＴＣドライバ１１１Ｎは、第１サーボモータの目標回転速度の入力と、第２サーボモータの目標回転速度の入力とのそれぞれをＣＰＵユニット２０から受け、第１，第２サーボモータのそれぞれを制御する。

上記第１サーボモータは、ＡＴＣドライバ１１１Ｎからの出力電流に従ってＡＴＣ１６０のアーム１６６を送り駆動し、Ｚ軸方向の任意の位置にアーム１６６を駆動する。上記第２サーボモータは、ＡＴＣドライバ１１１Ｎからの出力電流に従ってＡＴＣ１６０のアーム１６６を回転駆動し、Ｚ軸を中心とした回転方向（すなわち、Ｃ軸方向）の任意の回転角度にアーム１６６を駆動する。

ＡＴＣ１６０は、工具の交換命令を受けたことに基づいて、マガジン１７０から次使用工具Ｔ２を取得する。その後、ＡＴＣ１６０は、使用済工具Ｔ１を主軸１３２から抜き取るとともに、次使用工具Ｔ２を主軸１３２に装着する。その後、ＡＴＣ１６０は、主軸１３２から抜き取った使用済工具Ｔ１をマガジン１７０に収納する。

ＣＮＣユニット３０は、ＣＰＵユニット２０からの加工開始指令を受けたことに基づいて、予め設計されている加工プログラムの実行を開始する。当該加工プログラムは、たとえば、ＮＣ（Numerical Control）プログラムで記述されている。ＣＮＣユニット３０は、当該加工プログラムに従って、回転駆動部１１０Ａおよび位置駆動部１１０Ｂを制御する。

回転駆動部１１０Ａは、主軸１３２の角度を変えるための駆動機構である。一例として、回転駆動部１１０Ａは、Ｘ軸方向を回転軸中心とした回転方向（Ａ軸）、Ｙ軸方向を回転軸中心とした回転方向（Ｂ軸）、および、Ｚ軸方向を回転軸中心とした回転方向（Ｃ軸）の少なくとも１つの角度を調整する。回転駆動部１１０Ａの装置構成は、任意である。回転駆動部１１０Ａは、単体の駆動ユニットで構成されてもよいし、複数の駆動ユニットで構成されてもよい。図３の例では、回転駆動部１１０Ａは、サーボドライバ１１１Ｂ、１１１Ｃで構成されている。

位置駆動部１１０Ｂは、主軸１３２の位置を変えるための駆動機構である。一例として、位置駆動部１１０Ｂは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の少なくとも１つの位置を調整する。位置駆動部１１０Ｂの装置構成は、任意である。位置駆動部１１０Ｂは、単体の駆動ユニットで構成されてもよいし、複数の駆動ユニットで構成されてもよい。図３の例では、位置駆動部１１０Ｂは、サーボドライバ１１１Ｘ～１１１Ｚで構成されている。

サーボドライバ１１１Ｂは、ＣＮＣユニット３０から目標回転速度の入力を逐次的に受け、Ｂ軸方向に主軸頭１３０を回転駆動するためのサーボモータ（図示しない）を制御する。

より具体的には、サーボドライバ１１１Ｂは、当該サーボモータの回転角度を検知するためのエンコーダ（図示しない）のフィードバック信号から当該サーボモータの実回転速度を算出し、当該実回転速度が目標回転速度よりも小さい場合には当該サーボモータの回転速度を上げ、当該実回転速度が目標回転速度よりも大きい場合には当該サーボモータの回転速度を下げる。このように、サーボドライバ１１１Ｂは、当該サーボモータの回転速度のフィードバックを逐次的に受けながら当該サーボモータの回転速度を目標回転速度に近付ける。これにより、サーボドライバ１１１Ｂは、Ｂ軸方向における主軸頭１３０の回転速度を調整する。

サーボドライバ１１１Ｃは、ＣＮＣユニット３０から目標回転速度の入力を逐次的に受け、Ｃ軸方向に主軸１３２を回転駆動するためのサーボモータ（図示しない）を制御する。

より具体的には、サーボドライバ１１１Ｃは、当該サーボモータの回転角度を検知するためのエンコーダ（図示しない）のフィードバック信号から当該サーボモータの実回転速度を算出し、当該実回転速度が目標回転速度よりも小さい場合には当該サーボモータの回転速度を上げ、当該実回転速度が目標回転速度よりも大きい場合には当該サーボモータの回転速度を下げる。このように、サーボドライバ１１１Ｃは、当該サーボモータの回転速度のフィードバックを逐次的に受けながら当該サーボモータの回転速度を目標回転速度に近付ける。これにより、サーボドライバ１１１Ｃは、Ｃ軸方向における主軸１３２の回転速度を調整する。

サーボドライバ１１１Ｘは、ＣＮＣユニット３０から目標位置の入力を逐次的に受け、サーボモータ（図示しない）を制御する。当該サーボモータは、主軸頭１３０が取り付けられている移動体をボールネジ（図示しない）を介して送り駆動し、Ｘ軸方向の任意の位置に主軸頭１３０を移動する。サーボドライバ１１１Ｘによる当該サーボモータの制御方法は、サーボドライバ１１１Ｂ、１１１Ｃと同様であるので、その説明については繰り返さない。

サーボドライバ１１１Ｙは、ＣＮＣユニット３０から目標位置の入力を逐次的に受け、サーボモータ（図示しない）を制御する。当該サーボモータは、主軸頭１３０が取り付けられている移動体をボールネジ（図示しない）を介して送り駆動し、Ｙ軸方向の任意の位置に主軸１３２を移動する。サーボドライバ１１１Ｙによる当該サーボモータの制御方法は、サーボドライバ１１１Ｂ、１１１Ｃと同様であるので、その説明については繰り返さない。

サーボドライバ１１１Ｚは、ＣＮＣユニット３０から目標位置の入力を逐次的に受け、サーボモータ（図示しない）を制御する。当該サーボモータは、主軸頭１３０が取り付けられている移動体をボールネジ（図示しない）を介して送り駆動し、Ｚ軸方向の任意の位置に主軸１３２を移動する。サーボドライバ１１１Ｚによる当該サーボモータの制御方法は、サーボドライバ１１１Ｂ、１１１Ｃと同様であるので、その説明については繰り返さない。

なお、上述では、回転駆動部１１０Ａがサーボドライバで構成されている例について説明を行ったが、回転駆動部１１０Ａは、その他のモータドライバで構成されてもよい。一例として、回転駆動部１１０Ａは、ステッピングモータ用の１つ以上のモータドライバで構成されてもよい。同様に、位置駆動部１１０Ｂは、ステッピングモータ用の１つ以上のモータドライバで構成されてもよい。

情報処理装置４０は、汎用のコンピュータである。一例として、情報処理装置４０は、デスクトップ型のコンピュータであってもよいし、ノート型のコンピュータであってもよいし、タブレット端末であってもよい。情報処理装置４０には、所定の画像アルゴリズムがインストールされており、撮影部１４０から取得した画像に基づいて、使用済工具Ｔ１に付着しているワークの切り屑を検知する。切り屑の検知処理の詳細については後述する。撮影部１４０は、たとえば、工作機械内の一側面や天井面などに設けられ、加工エリアＡＲ１を撮影する。

＜Ｄ．切り屑の除去処理の概要＞
引き続き図３を参照して、ワークの切り屑の除去処理について説明する。

工作機械１００は、工具エリアＡＲ２（図１参照）への切り屑の侵入を防ぐために、使用済工具Ｔ１に付着しているワークの切り屑を加工エリアＡＲ１で除去した後に、工具エリアＡＲ２に使用済工具Ｔ１を収納する。

より具体的には、ステップＳ１において、使用済工具Ｔ１（第１工具）と次使用工具Ｔ２（第２工具）との交換指令が発せられたとする。当該交換指令は、たとえば、ＮＣプログラムに規定されるＭコードの「Ｍ０６」が実行されることで発せられる。

次に、ステップＳ２において、制御部５０は、位置駆動部１１０Ｂを制御して、使用済工具Ｔ１が撮影部１４０の撮影視野ＣＲに含まれるように主軸頭１３０を駆動する。主軸頭１３０の移動先は、たとえば、設定ファイルなどにおいて予め規定されている。

次に、ステップＳ３において、制御部５０は、撮影部１４０に撮像指示を出力する。これにより、撮影部１４０は、撮影処理を実行し、使用済工具Ｔ１を写した画像（以下、「工具画像」ともいう。）を生成する。当該工具画像は、制御部５０に出力される。

次に、ステップＳ４において、制御部５０は、撮影部１４０から得られた工具画像に基づいて、ワークの切り屑が使用済工具Ｔ１に付着しているか否かを判断する。ステップＳ４においては、制御部５０は、ワークの切り屑が使用済工具Ｔ１に付着していると判断したとする。

次に、ステップＳ５において、制御部５０は、吐出機構１５０による流体Ｌの吐出範囲に使用済工具Ｔ１が含まれるように、位置駆動部１１０Ｂとモータドライバ１１１Ｍとの少なくとも一方を制御する。その後、制御部５０は、流体Ｌの吐出命令を吐出機構１５０に出力する。これにより、吐出機構１５０は、使用済工具Ｔ１に向けて流体Ｌを吐出し、使用済工具Ｔ１からワークの切り屑を除去する。

次に、ステップＳ６において、制御部５０は、使用済工具Ｔ１と次使用工具Ｔ２との交換指令をＡＴＣドライバ１１１Ｎに出力する。これに基づいて、ＡＴＣドライバ１１１Ｎは、マガジン１７０から次使用工具Ｔ２を取得する。その後、ＡＴＣ１６０は、使用済工具Ｔ１を主軸１３２から抜き取るとともに、次使用工具Ｔ２を主軸１３２に装着する。その後、ＡＴＣ１６０は、主軸１３２から抜き取った使用済工具Ｔ１を工具エリアＡＲ２にあるマガジン１７０に収納する。

以上のようにして、工作機械１００は、使用済工具Ｔ１をマガジン１７０に収納する前に、ワークの切り屑を使用済工具Ｔ１から除去する。これにより、工作機械１００は、ワークの切り屑を除去した状態で使用済工具Ｔ１をマガジン１７０に収容することができ、工具エリアＡＲ２への切り屑の侵入を防ぐことができる。

＜Ｅ．工作機械１００の機能構成＞
図４～図６を参照して、ワークの切り屑の検知機能を実現するための機能構成について説明する。図４は、工作機械１００の機能構成の一例を示す図である。

工作機械１００は、機能構成として、主軸制御部５２と、画像取得部５４と、切り屑検知部５６と、吐出制御部５８と、ＡＴＣ制御部６０とを含む。以下では、これらの構成について順に説明する。

なお、各機能構成の配置は、任意である。一例として、図４に示される機能構成の全ては、上述のＣＰＵユニット２０（図３参照）に実装されてもよいし、上述のＣＮＣユニット３０（図３参照）に実装されてもよいし、上述の情報処理装置４０（図３参照）に実装されてもよい。あるいは、図４に示される機能構成の一部がＣＰＵユニット２０に実装され、残りの機能構成の一部がＣＮＣユニット３０に実装され、残りの機能構成が情報処理装置４０に実装されてもよい。あるいは、図４に示される機能構成の一部は、サーバーなどの外部装置に実装されてもよいし、専用のハードウェアに実装されてもよい。

（Ｅ１．主軸制御部５２）
まず、図５を参照して、図４に示される主軸制御部５２の機能について説明する。図５は、撮影機構の一例を示す図である。

主軸制御部５２は、たとえば、ＣＮＣユニット３０（図３参照）に実装される。主軸制御部５２は、主軸頭１３０の駆動部１１０の制御を担う。駆動部１１０は、たとえば、回転駆動部１１０Ａ（図３参照）と、位置駆動部１１０Ｂ（図３参照）とを含む。

図５の例では、主軸頭１３０が加工エリアＡＲ１に設けられており、撮影部１４０および光源１４５，１４７が工具エリアＡＲ２に設けられている。撮影部１４０は、カメラ１４１と、対物レンズ１４２とで構成されている。

光源１４５は、たとえば、リング照明であり、対物レンズ１４２を囲うように設置される。光源１４５は、カメラ１４１の撮影視野ＣＲ内にある物体に光を照射する。当該物体からの反射光は、対物レンズ１４２に入射する。これにより、使用済工具Ｔ１を表わす工具画像がカメラ１４１から得られる。

光源１４７は、対物レンズ１４２および光源１４５に対向するように設けられる。光源１４７は、カメラ１４１の撮影視野ＣＲ内にある物体に撮影方向の反対側から光を照射する。その結果、光源１４７から照射された光は、カメラ１４１の撮影視野ＣＲに含まれる物体に遮られ、当該物体に遮られなかった光がカメラ１４１に入射する。これにより、影絵を表わす工具画像がカメラ１４１から得られる。

主軸制御部５２は、工具の交換指令を受け付けたことに基づいて、位置駆動部１１０Ｂを制御し、予め定められた位置に主軸頭１３０を移動する。主軸頭１３０が当該予め定められた位置に移動されることで、使用済工具Ｔ１がカメラ１４１の撮影視野ＣＲに含まれる。このとき、カメラ１４１の撮影視野ＣＲには、使用済工具Ｔ１のみが含まれていてもよいし、主軸頭１３０および使用済工具Ｔ１の両方が含まれていてもよい。

好ましくは、主軸制御部５２は、さらに、回転駆動部１１０Ａ（図４参照）を制御することで予め定められた回転角度に主軸１３２を回転する。これにより、カメラ１４１は、予め定められた方向から使用済工具Ｔ１の表面を撮影する。

（Ｅ２．画像取得部５４）
次に、図４に示される画像取得部５４の機能について説明する。画像取得部５４は、たとえば、情報処理装置４０（図３参照）に実装される。

画像取得部５４は、使用済工具Ｔ１を表わした工具画像１２５を取得する。より具体的には、画像取得部５４は、主軸制御部５２による主軸頭１３０の駆動が完了したことに基づいて、カメラ１４１に撮影指示を出力する。

なお、上述の例では、工具画像１２５が工作機械１００内のカメラ１４１から取得される例について説明を行ったが、工具画像１２５の取得先は、カメラ１４１に限定されない。一例として、工具画像１２５は、工作機械１００と同種の工作機械やその他の装置に備えられるカメラから取得されてもよい。

（Ｅ３．切り屑検知部５６）
次に、図６を参照して、図４に示される切り屑検知部５６の機能について説明する。典型的には、切り屑検知部５６は、情報処理装置４０（図３参照）に実装される。

図６は、切り屑の検知処理の概略を示す概念図である。図６には、基準画像１２４と工具画像１２５とが示されている。切り屑検知部５６は、画像取得部５４によって取得された工具画像１２５を基準画像１２４と比較することで、使用済工具Ｔ１にワークの切り屑が付着しているか否かを判断する。

基準画像１２４は、ワークの切り屑が使用済工具Ｔ１に付着していない状態のときに使用済工具Ｔ１を撮影して得られた画像である。基準画像１２４は、たとえば、工作機械１００の記憶装置１２０に予め格納されている。

一例として、切り屑検知部５６は、工具画像１２５から基準画像１２４を差分し、差分画像１２６を生成し、当該差分画像１２６に基づいて、使用済工具Ｔ１に切り屑が付着しているか否かを判断する。

より具体的には、切り屑検知部５６は、閾値ｔｈ以下の画素値を有する画素に「０」（黒色）を割り当て、閾値ｔｈよりも大きい画素値を有する画素に「２５５」（白色）に割り当てる。これにより、差分画像１２６の２値化画像が生成される。その後、切り屑検知部５６は、「０」の画素値を有する画素の数をカウントし、当該カウント値が所定値以上である場合には、ワークの切り屑が使用済工具Ｔ１に付着していると判断する。一方で、切り屑検知部５６は、当該カウント値が所定値よりも小さい場合には、ワークの切り屑が使用済工具Ｔ１に付着していないと判断する。

なお、切り屑検知部５６は、切り屑を検知する際に、必ずしも基準画像１２４を用いる必要はない。切り屑の検知処理には、種々の画像処理アルゴリズムが用いられ得る。一例として、切り屑検知部５６は、学習済モデルを用いて切り屑を検知する。

当該学習済みモデルは、学習用データセットを用いた学習処理により予め生成されている。学習用データセットは、ワークの切り屑が写っている複数の学習用画像を含む。各学習用画像には、ワークの切り屑が写っているか否かを示すラベルが関連付けられる。学習済みモデルの内部パラメータは、このような学習用データセットを用いた学習処理により予め最適化されている。

学習済みモデルを生成するための学習手法には、種々の機械学習アルゴリズムが採用され得る。一例として、当該機械学習アルゴリズムとして、ディープラーニング、コンボリューションニューラルネットワーク（ＣＮＮ）、全層畳み込みニューラルネットワーク（ＦＣＮ）、サポートベクターマシンなどが採用される。

切り屑検知部５６は、所定の矩形領域を基準画像１２４上に設定し、当該矩形領域を基準画像１２４上でずらしながら当該矩形領域内の部分画像を学習済モデルに順次入力する。その結果、当該学習済モデルは、各部分画像についてワークの切り屑が含まれている確率を出力する。切り屑検知部５６は、当該確率が所定値を超えた部分画像の箇所を切り屑の位置として検知する。

なお、上述では、１つの基準画像１２４と１つの工具画像１２５とを用いて切り屑を検知する例について説明を行ったが、切り屑検知部５６は、複数の基準画像１２４と複数の工具画像１２５とを用いて切り屑を検知してもよい。この場合、工作機械１００は、主軸１３２を回転させながら工具１３４を撮影することで各方向から工具を表わした複数の基準画像１２４を取得しておく。その後、画像入力部１５４は、基準画像１２４の撮影時と同じ回転角度で工具１３４を撮影することで各回転角度に対応した工具画像１２５を取得する。次に、切り屑検知部５６は、同じ回転角度に対応する基準画像１２４と工具画像１２５とを上述の方法で比較し、各比較結果に基づいて切り屑を検知する。一例として、切り屑検知部５６は、少なくとも１つの比較結果が切り屑の発生を示した場合に、使用済工具Ｔ１に切り屑が付着していると判断する。

（Ｅ４．吐出制御部５８）
次に、図４に示される吐出制御部５８の機能について説明する。吐出制御部５８は、たとえば、ＣＰＵユニット２０（図３参照）に実装される。

吐出制御部５８は、吐出機構１５０を駆動するモータドライバ１１１Ｍ（図３参照）を制御する。より具体的には、吐出制御部５８は、切り屑検知部５６によって切り屑が検知されたことに基づいて、吐出機構１５０の吐出口が使用済工具Ｔ１に向くように、モータドライバ１１１Ｍを制御する。

使用済工具Ｔ１の位置は、たとえば、主軸１３２の制御プログラムなどから特定される。吐出制御部５８は、使用済工具Ｔ１の位置と、吐出機構１５０の予め定められた位置とに基づいて、吐出機構１５０による流体Ｌの吐出除外角度を算出する。次に、吐出機構１５０は、当該吐出除外角度に向けて流体Ｌを吐出する。これにより、流体Ｌが使用済工具Ｔ１に吐出される。

（Ｅ５．ＡＴＣ制御部６０）
次に、図４に示されるＡＴＣ制御部６０の機能について説明する。ＡＴＣ制御部６０は、たとえば、ＣＰＵユニット２０（図３参照）に実装される。

ＡＴＣ制御部６０は、吐出機構１５０による切り屑の除去処理が完了したことに基づいて、使用済工具Ｔ１と次使用工具Ｔ２との交換指令をＡＴＣドライバ１１１Ｎ（図３参照）に出力する。ＡＴＣドライバ１１１Ｎは、当該交換指令に基づいて、マガジン１７０から次使用工具Ｔ２を抜き取る。その後、ＡＴＣ１６０は、使用済工具Ｔ１を主軸１３２から抜き取るとともに、次使用工具Ｔ２を主軸１３２に装着する。その後、ＡＴＣ１６０は、主軸１３２から抜き取った使用済工具Ｔ１をマガジン１７０に収納する。

＜Ｆ．ＣＰＵユニット２０のハードウェア構成＞
次に、図７を参照して、図３に示されるＣＰＵユニット２０のハードウェア構成について説明する。図７は、ＣＰＵユニット２０のハードウェア構成の一例を示す図である。

ＣＰＵユニット２０は、制御回路２０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０３と、通信インターフェイス２０４，２０５と、補助記憶装置２２０とを含む。これらのコンポーネントは、内部バスＢ２に接続される。

制御回路２０１は、たとえば、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ、少なくとも１つのＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、少なくとも１つのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはそれらの組み合わせなどによって構成され得る。

制御回路２０１は、制御プログラム２２２などの各種プログラムを実行することでＣＰＵユニット２０の動作を制御する。制御プログラム２２２は、工作機械１００内の各種装置を制御するための命令を規定している。制御回路２０１は、制御プログラム２２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、補助記憶装置２２０またはＲＯＭ２０２からＲＡＭ２０３に制御プログラム２２２を読み出す。ＲＡＭ２０３は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラム２２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。

通信インターフェイス２０４は、ＬＡＮ（Local Area Network）ケーブル、ＷＬＡＮ（Wireless LAN）、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などを用いた通信を実現するためのインターフェイスである。一例として、ＣＰＵユニット２０は、通信インターフェイス２０４を介して、モータドライバ１１１Ｍ（図３参照）およびＡＴＣドライバ１１１Ｎ（図３参照）などの外部機器との通信を実現する。

通信インターフェイス２０５は、フィールドバスに接続される各種ユニットとの通信を実現するためのインターフェイスである。当該フィールドバスに接続されるユニットの一例として、ＣＮＣユニット３０やＩ／Ｏユニット（図示しない）などが挙げられる。

補助記憶装置２２０は、たとえば、ハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体である。補助記憶装置２２０は、制御プログラム２２２などを格納する。制御プログラム２２２の格納場所は、補助記憶装置２２０に限定されず、制御回路２０１の記憶領域（たとえば、キャッシュメモリ）、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。

なお、制御プログラム２２２は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、本実施の形態に従う各種の処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う制御プログラム２２２の趣旨を逸脱するものではない。さらに、制御プログラム２２２によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバーが制御プログラム２２２の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態でＣＰＵユニット２０が構成されてもよい。

＜Ｇ．ＣＮＣユニット３０のハードウェア構成＞
次に、図８を参照して、図３に示されるＣＮＣユニット３０のハードウェア構成について説明する。図８は、ＣＮＣユニット３０のハードウェア構成の一例を示す図である。

ＣＮＣユニット３０は、制御回路３０１と、ＲＯＭ３０２と、ＲＡＭ３０３と、通信インターフェイス３０４，３０５と、フィールドバスコントローラ３０６と、補助記憶装置３２０とを含む。これらのコンポーネントは、内部バスＢ３に接続される。

制御回路３０１は、たとえば、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ、少なくとも１つのＧＰＵ、少なくとも１つのＡＳＩＣ、少なくとも１つのＦＰＧＡ、またはそれらの組み合わせなどによって構成され得る。

制御回路３０１は、制御プログラム３２２などの各種プログラムを実行することでＣＮＣユニット３０の動作を制御する。制御回路３０１は、制御プログラム３２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、ＲＯＭ３０２からＲＡＭ３０３に制御プログラム３２２を読み出す。ＲＡＭ３０３は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラム３２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。

通信インターフェイス３０４，３０５には、ＬＡＮ、ＷＬＡＮ、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどを用いた通信を実現するためのインターフェイスである。ＣＮＣユニット３０は、通信インターフェイス３０４を介して外部機器（たとえば、ＣＰＵユニット２０）とデータをやり取りする。また、ＣＮＣユニット３０は、通信インターフェイス３０５を介して外部機器（たとえば、情報処理装置４０）とデータをやり取りする。

フィールドバスコントローラ３０６は、フィールドバスに接続される各種ユニットとの通信を実現するためのインターフェイスである。当該フィールドバスに接続されるユニットの一例として、上述の回転駆動部１１０Ａ（図３参照）や上述の位置駆動部１１０Ｂ（図３参照）などが挙げられる。

補助記憶装置３２０は、たとえば、ハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体である。補助記憶装置３２０は、制御プログラム３２２を格納する。制御プログラム３２２の格納場所は、補助記憶装置３２０に限定されず、制御回路３０１の記憶領域（たとえば、キャッシュメモリ）、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。

なお、制御プログラム３２２は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、本実施の形態に従う各種の処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う制御プログラム３２２の趣旨を逸脱するものではない。さらに、制御プログラム３２２によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバーが制御プログラム３２２の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態でＣＮＣユニット３０が構成されてもよい。

＜Ｈ．情報処理装置４０のハードウェア構成＞
次に、図９を参照して、図３に示される情報処理装置４０のハードウェア構成について説明する。図９は、情報処理装置４０のハードウェア構成の一例を示す図である。

情報処理装置４０は、制御回路４０１と、ＲＯＭ４０２と、ＲＡＭ４０３と、通信インターフェイス４０４と、カメラインターフェイス４０５と、補助記憶装置４２０とを含む。これらのコンポーネントは、内部バスＢ４に接続される。ＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３、および、補助記憶装置４２０は、上述の記憶装置１２０（図３参照）の一例である。

制御回路４０１は、たとえば、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ、少なくとも１つのＧＰＵ、少なくとも１つのＡＳＩＣ、少なくとも１つのＦＰＧＡ、またはそれらの組み合わせなどによって構成され得る。

制御回路４０１は、ワークの切り屑を検知するための制御プログラム４２２などの各種プログラムを実行することで情報処理装置４０の動作を制御する。制御回路４０１は、各種プログラムの実行命令を受け付けたことに基づいて、補助記憶装置４２０またはＲＯＭ４０２からＲＡＭ４０３に実行対象のプログラムを読み出す。ＲＡＭ４０３は、ワーキングメモリとして機能し、プログラムの実行に必要な各種データを一時的に格納する。

通信インターフェイス４０４には、ＬＡＮ、ＷＬＡＮ、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどを用いた通信を実現するためのインターフェイスである。情報処理装置４０は、通信インターフェイス４０４を介して外部機器（たとえば、ＣＮＣユニット３０やサーバー）とデータをやり取りする。情報処理装置４０は、通信インターフェイス４０４を介して制御プログラム４２２をダウンロードできるように構成されてもよい。

カメラインターフェイス４０５は、カメラ１４１と情報処理装置４０とを有線または無線で接続するためのインターフェイスである。カメラ１４１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラであってもよいし、赤外線カメラ（サーモグラフィ）であってもよいし、その他の種類のカメラであってもよい。

補助記憶装置４２０は、たとえば、ハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体である。補助記憶装置４２０は、たとえば、上述の基準画像１２４（図６参照）と、制御プログラム４２２とを格納する。基準画像１２４および制御プログラム４２２の格納場所は、補助記憶装置４２０に限定されず、制御回路４０１の記憶領域（たとえば、キャッシュメモリなど）、ＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。

なお、制御プログラム４２２は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、任意のプログラムと協働して本実施の形態に従う処理が実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う工作機械１００の趣旨を逸脱するものではない。さらに、本実施の形態に従う制御プログラム４２２によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、工作機械１００とサーバーとが協働して、本実施の形態に従う処理を実現するようにしてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバが本実施の形態に従う処理を実現する、所謂クラウドサービスの形態で情報処理装置４０が構成されてもよい。

＜Ｉ．基準画像１２４の取得フロー＞
次に、図１０を参照して、工作機械１００の制御構造について説明する。図１０は、上述の基準画像１２４（図６参照）の取得処理の流れを示すフローチャートである。

図１０に示される処理は、工作機械１００の制御部５０が上述の制御プログラム２２２，３２２，４２２を実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子またはその他のハードウェアによって実行されてもよい。

ステップＳ１１０において、制御部５０は、基準画像１２４の取得タイミングが到来したか否かを判断する。当該取得タイミングは、たとえば、主軸１３２に工具を装着してから、当該工具による加工の開始前までの一タイミングである。制御部５０は、基準画像１２４の取得タイミングが到来したと判断した場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１１２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１１０においてＮＯ）、制御部５０は、図１０に示される処理を終了する。

ステップＳ１１２において、制御部５０は、上述の主軸制御部５２（図４参照）として機能し、上述の位置駆動部１１０Ｂ（図３参照）を制御する。これにより、制御部５０は、予め定められた位置に主軸１３２を移動する。当該予め定められた位置は、たとえば、上述の制御プログラム３２２に規定されていてもよいし、設定ファイルなどに規定されていてもよい。

ステップＳ１１４において、制御部５０は、上述の主軸制御部５２として機能し、上述の回転駆動部１１０Ａ（図３参照）を制御する。これにより、制御部５０は、主軸１３２の軸方向を中心とした回転方向において予め定められた回転角度に主軸１３２を駆動する。当該予め定められた回転角度は、たとえば、上述の制御プログラム３２２に規定されていてもよいし、設定ファイルなどに規定されていてもよい。

ステップＳ１１６において、制御部５０は、撮影部１４０（図３参照）に撮影指示を出力する。典型的には、当該撮像指示は、工具が撮影部１４０と光源１４７（図５参照）との間に位置し、かつ光源１４７から光が照射されている間に撮影部１４０に出力される。このとき、もう一方の光源１４５（図５参照）は、消灯している。これにより、制御部５０は、工具のシルエットを表わす基準画像１２４を取得する。取得された基準画像１２４は、たとえば、工作機械１００の記憶装置１２０に格納される。

好ましくは、制御部５０は、複数の方向から工具を表わした複数の基準画像１２４を取得する。この場合、制御部５０は、主軸１３２を回転させながら所定の回転角度ごとに撮影部１４０に撮影指示を出力する。これにより、各角度に対応する複数の基準画像１２４が得られる。

＜Ｊ．切り屑の検知フロー＞
次に、図１１を参照して、工作機械１００の制御構造についてさらに説明する。図１１は、工具交換処理の流れを示すフローチャートである。

図１１に示される処理は、工作機械１００の制御部５０が上述の制御プログラム２２２，３２２，４２２を実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子またはその他のハードウェアによって実行されてもよい。

ステップＳ１５０において、制御部５０は、切り屑の検知タイミングが到来したか否かを判断する。当該検知タイミングは、上述の図１０に示される基準画像１２４の取得処理の後に到来する。一例として、当該検知タイミングは、使用済工具Ｔ１の交換指令が出力されてから、使用済工具Ｔ１が主軸１３２から取り外される前の一タイミングである。制御部５０は、切り屑の検知タイミングが到来したと判断した場合（ステップＳ１５０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１５２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１５０においてＮＯ）、制御部５０は、図１１に示される処理を終了する。

ステップＳ１５２において、制御部５０は、上述の主軸制御部５２（図４参照）として機能し、上述の位置駆動部１１０Ｂ（図３参照）を制御する。これにより、制御部５０は、予め定められた位置に主軸１３２を移動する。当該予め定められた位置は、たとえば、上述の制御プログラム３２２に規定されていてもよいし、設定ファイルなどに規定されていてもよい。ステップＳ１５２における主軸頭１３０の移動先は、上述のステップＳ１１２における主軸１３２の移動先と同じである。

ステップＳ１５４において、制御部５０は、上述の主軸制御部５２として機能し、上述の回転駆動部１１０Ａ（図３参照）を制御する。これにより、制御部５０は、主軸１３２の軸方向を中心とした回転方向における予め定められた回転角度に主軸１３２を駆動する。当該予め定められた回転角度は、たとえば、上述の制御プログラム３２２に規定されていてもよいし、設定ファイルなどに規定されていてもよい。ステップＳ１５４における主軸１３２の回転角度は、上述のステップＳ１１４における主軸１３２の回転角度と同じである。

ステップＳ１５６において、制御部５０は、上述の画像取得部５４（図４参照）として機能し、撮影部１４０（図３参照）に撮影指示を出力する。典型的には、当該撮像指示は、使用済工具Ｔ１が撮影部１４０と光源１４７（図５参照）との間に位置し、かつ光源１４７から光が照射されている間に撮影部１４０に出力される。これにより、制御部５０は、使用済工具Ｔ１のシルエットを表わす工具画像１２５を取得する。このとき、もう一方の光源１４５は、消灯している。これにより、使用済工具Ｔ１のシルエットを表わす工具画像１２５が得られる。シルエット画像は、使用済工具Ｔ１に付着している切り屑をより強調する。

好ましくは、制御部５０は、各方向から使用済工具Ｔ１を表わした複数の工具画像１２５を取得する。この場合、制御部５０は、主軸１３２を回転させながら所定の回転角度ごとに撮影部１４０に撮影指示を出力する。これにより、複数の方向から使用済工具Ｔ１を表わした工具画像１２５が得られる。

ステップＳ１５８において、制御部５０は、上述の切り屑検知部５６（図４参照）として機能し、ステップＳ１５６で取得した工具画像１２５を基準画像１２４と比較する。切り屑の検知方法については上述の図６などで説明した通りであるので、その説明については繰り返さない。なお、ステップＳ１５６で複数の工具画像１２５が取得されている場合、制御部５０は、同一の回転角度に対応付けられている基準画像１２４および工具画像１２５同士を比較する。

ステップＳ１６０において、制御部５０は、ステップＳ１５８での比較結果に基づいて、使用済工具Ｔ１に切り屑が付着しているか否かを判断する。制御部５０は、使用済工具Ｔ１に切り屑が付着していると判断した場合（ステップＳ１６０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１６２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１６０においてＮＯ）、制御部５０は、制御をステップＳ１９０に切り替える。

ステップＳ１６２において、制御部５０は、上述の吐出制御部５８（図４参照）として機能し、吐出機構１５０の吐出口が使用済工具Ｔ１に向くように、モータドライバ１１１Ｍを制御する。より具体的には、制御部５０は、主軸１３２の制御プログラムなどに規定されている使用済工具Ｔ１の位置と、工作機械１００内における吐出機構１５０の予め定められた位置とに基づいて、吐出機構１５０による流体Ｌの吐出除外角度を算出する。その後、吐出機構１５０は、当該吐出除外角度に向けて流体Ｌを吐出する。

その後、制御部５０は、制御をステップＳ１５６に戻す。ステップＳ１５６，Ｓ１５８，Ｓ１６０，Ｓ１６２が繰り返し実行されることで、使用済工具Ｔ１から切り屑が除去されるまで、切り屑の検知処理と切り屑の除去処理とが繰り返される。

好ましくは、ステップＳ１５６，Ｓ１５８，Ｓ１６０，Ｓ１６２の一連の処理が所定回数実行された後に、ステップＳ１６０において切り屑が検知された場合には、制御部５０は、工作機械１００の処理を一時停止するとともに、切り屑が除去できないことを警告として出力する。警告の出力態様は、特に限定されない。一例として、当該警告は、工作機械１００のディスプレイ上に表示されてもよいし、音声で出力されてもよいし、レポート形式でデータとして出力されてもよい。警告が出力されることで、作業者は、使用済工具Ｔ１に付着している切り屑を手動で除去することができる。

ステップＳ１９０において、制御部５０は、上述のＡＴＣ制御部６０（図４参照）として機能し、使用済工具Ｔ１と次使用工具Ｔ２との交換処理をＡＴＣ１６０に実行させる。

＜Ｋ．変形例＞
次に、図１２を参照して、工作機械１００の変形例について説明する。

上述では、主軸１３２から使用済工具Ｔ１を取り外す前に使用済工具Ｔ１から切り屑を除去する例について説明を行った。これに対して、本変形例に従う工作機械１００は、使用済工具Ｔ１が主軸１３２から取り外されてから、使用済工具Ｔ１がマガジン１７０に収納される前に、切り屑の除去処理をさらに実行する。これにより、工作機械１００は、使用済工具Ｔ１と主軸１３２との接続部分に付着している切り屑をより確実に除去することができる。

図１２は、変形例に従う工具交換処理の流れを示すフローチャートである。図１２に示されるステップＳ１５０，Ｓ１５２，Ｓ１５４，Ｓ１５６，Ｓ１５８，Ｓ１６０，Ｓ１６２，Ｓ１９０の処理については、図１１と同じであるので、それらの説明については繰り返さない。

制御部５０は、使用済工具Ｔ１に切り屑が付着していないと判断した場合（ステップＳ１６０においてＮＯ）、制御をステップＳ１７０に切り替える。

ステップＳ１７０において、制御部５０は、上述のＡＴＣ制御部６０（図４参照）として機能し、主軸１３２から使用済工具Ｔ１を取り外す指令をＡＴＣ１６０に出力する。これにより、ＡＴＣ１６０は、主軸１３２から使用済工具Ｔ１を取り外す。

ステップＳ１７６において、制御部５０は、上述のＡＴＣ制御部６０として機能し、使用済工具Ｔ１がカメラ１４１の撮影視野内に入るようにＡＴＣ１６０を移動する。その後、制御部５０は、カメラ１４１に撮影指示を出力し、主軸１３２に装着されていない使用済工具Ｔ１を表わした工具画像を取得する。典型的には、カメラ１４１は、主軸１３２との接続部分（以下、「シャンク部分」ともいう。）が写るように使用済工具Ｔ１を撮影する。

なお、ステップＳ１７６におけるシャンク部分の撮影処理は、加工エリアＡＲ１（図１参照）に設けられているカメラ１４１によって実行されてもよいし、工具エリアＡＲ２（図１参照）に設けられている他のカメラ（図示しない）によって実行されてもよい。

ステップＳ１７８において、制御部５０は、上述の切り屑検知部５６（図４参照）として機能し、予め撮影されている基準画像と、ステップＳ１７６で取得した工具画像１２５とを比較する。当該基準画像は、上述の基準画像１２４（図６参照）であってもよいし、別の基準画像であってもよい。典型的には、制御部５０は、工具が主軸１３２に装着されていない状態で、かつ、切り屑が当該工具に付着していない状態で、当該工具のシャンク部分を撮影することで予め基準画像を取得しておく。

ステップＳ１８０において、制御部５０は、ステップＳ１７８での比較結果に基づいて、使用済工具Ｔ１に切り屑が付着しているか否かを判断する。制御部５０は、使用済工具Ｔ１に切り屑が付着していると判断した場合（ステップＳ１８０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１８２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１８０においてＮＯ）、制御部５０は、制御をステップＳ１９０に切り替える。

ステップＳ１８２において、制御部５０は、ワークの切り屑の除去処理を実行する。ある局面において、一例として、制御部５０は、使用済工具Ｔ１を主軸１３２に再び装着し、使用済工具Ｔ１を加工エリアＡＲ１に移動する。その後、制御部５０は、吐出機構１５０の吐出口が使用済工具Ｔ１のシャンク部分に向くようにモータドライバ１１１Ｍを制御し、吐出機構１５０に流体Ｌを吐出させる。

他の局面において、加工エリアＡＲ１に設けられている吐出機構１５０とは別に、工具エリアＡＲ２に別の吐出機構が設けられている。典型的には、当該吐出機構は、エアーを吐出する。制御部５０は、当該吐出機構の吐出口が使用済工具Ｔ１のシャンク部分に向くようにモータドライバ１１１Ｍを制御し、吐出機構１５０にエアーを吐出させる。

なお、図１２には、使用済工具Ｔ１が主軸１３２から取り外される前と、使用済工具Ｔ１が主軸１３２から取り外された後とのそれぞれにおいて、切り屑の検知処理が実行される例が示されているが、切り屑の検知処理は、使用済工具Ｔ１が主軸１３２から取り外される前と、使用済工具Ｔ１が主軸１３２から取り外された後とのいずれか一方において実行されればよい。

＜Ｌ．まとめ＞
以上のように、工作機械１００は、使用済工具Ｔ１と次使用工具Ｔ２との交換指令が出力された後で、使用済工具Ｔ１がマガジン１７０に収納される前に、ワークの切り屑が使用済工具Ｔ１に付着しているか否かを判断する。工作機械１００は、ワークの切り屑が使用済工具Ｔ１に付着していると判断した場合には、切り屑の除去処理を実行する。これにより、工作機械１００は、使用済工具Ｔ１に付着した切り屑が工具の収納部分に侵入することを防ぐことができる。これにより、工具やマガジン１７０の消耗を抑えることができる。

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

２０ ＣＰＵユニット、３０ ＣＮＣユニット、４０ 情報処理装置、５０ 制御部、５２ 主軸制御部、５４ 画像取得部、５６ 切り屑検知部、５８ 吐出制御部、６０ ＡＴＣ制御部、１００ 工作機械、１１０ 駆動部、１１０Ａ 回転駆動部、１１０Ｂ 位置駆動部、１１１Ｂ，１１１Ｃ，１１１Ｘ，１１１Ｙ，１１１Ｚ サーボドライバ、１１１Ｍ モータドライバ、１１１Ｎ ＡＴＣドライバ、１２０ 記憶装置、１２４ 基準画像、１２５ 工具画像、１２６ 差分画像、１３０ 主軸頭、１３１ 主軸筒、１３２ 主軸、１３３ 工具ホルダー、１３４ 工具、１４０ 撮影部、１４１ カメラ、１４２ 対物レンズ、１４５，１４７ 光源、１５０ 吐出機構、１５４ 画像入力部、１６０ ＡＴＣ、１６５ 中心軸、１６６ アーム、１６６Ａ，１６６Ｂ 工具把持部、１７０ マガジン、２０１，３０１，４０１ 制御回路、２０２，３０２，４０２ ＲＯＭ、２０３，３０３，４０３ ＲＡＭ、２０４，２０５，３０４，３０５，４０４ 通信インターフェイス、２２０，３２０，４２０ 補助記憶装置、２２２，３２２，４２２ 制御プログラム、３０６ フィールドバスコントローラ、４０５ カメラインターフェイス。

Claims (8)

1. ワークを加工することが可能な工作機械であって、
   複数の工具を保持するためのマガジンと、
   前記複数の工具の内の一の工具が装着され得る主軸と、
   前記主軸に装着されている第１工具と、前記複数の工具から選択された第２工具とを交換するための工具交換装置と、
   前記第１工具を撮影するためのカメラと、
   ワークの切り屑を除去するための流体を吐出する吐出機構と、
   前記工作機械を制御するための制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記第１工具と前記第２工具との交換指令が出力された後に、前記カメラに撮像指示を出力する処理と、
   前記撮像指示により前記カメラから得られた画像に基づいて、ワークの切り屑が前記第１工具に付着しているか否かを判断する処理と、
   ワークの切り屑が前記第１工具に付着している場合に、当該切り屑を除去するために、前記吐出機構に前記流体を吐出させる処理とを実行する、工作機械。
2. 前記撮像指示は、前記交換指令が出力されてから、前記第１工具が前記主軸から取り外される前に前記カメラに出力され、
   前記吐出機構に前記流体を吐出させる処理は、前記交換指令が出力されてから、前記第１工具が前記主軸から取り外される前に実行される、請求項１に記載の工作機械。
3. 前記撮像指示は、前記第１工具が前記主軸から取り外されてから、当該第１工具が前記マガジンに収容される前に前記カメラに出力され、
   前記吐出機構に前記流体を吐出させる処理は、前記第１工具が前記主軸から取り外されてから、当該第１工具が前記マガジンに収容される前に実行される、請求項１または２に記載の工作機械。
4. 前記流体は、クーラントまたはエアーである、請求項１～３のいずれか１項に記載の工作機械。
5. 前記工具交換装置は、前記第１工具に付着している切り屑の除去が完了したことに基づいて、前記第１工具と前記第２工具との交換処理を実行する、請求項１～４のいずれか１項に記載の工作機械。
6. 前記工作機械は、さらに、前記カメラと対向して配置される光源を備え、
   前記撮像指示は、前記第１工具が前記カメラと前記光源との間に位置し、かつ前記光源から光が照射されている間に、前記カメラに出力される、請求項１～５のいずれか１項に記載の工作機械。
7. ワークを加工することが可能な工作機械の制御方法であって、
   前記工作機械は、
   複数の工具を保持するためのマガジンと、
   前記複数の工具の内の一の工具が装着され得る主軸と、
   前記主軸に装着されている第１工具と、前記複数の工具から選択された第２工具とを交換するための工具交換装置と、
   前記第１工具を撮影するためのカメラと、
   ワークの切り屑を除去するための流体を吐出する吐出機構とを備え、
   前記制御方法は、
   前記第１工具と前記第２工具との交換指令が出力された後に、前記カメラに撮像指示を出力するステップと、
   前記撮像指示により前記カメラから得られた画像に基づいて、ワークの切り屑が前記第１工具に付着しているか否かを判断するステップと、
   ワークの切り屑が前記第１工具に付着している場合に、当該切り屑を除去するために、前記吐出機構に前記流体を吐出させるステップとを備える、制御方法。
8. ワークを加工することが可能な工作機械の制御プログラムであって、
   前記工作機械は、
   複数の工具を保持するためのマガジンと、
   前記複数の工具の内の一の工具が装着され得る主軸と、
   前記主軸に装着されている第１工具と、前記複数の工具から選択された第２工具とを交換するための工具交換装置と、
   前記第１工具を撮影するためのカメラと、
   ワークの切り屑を除去するための流体を吐出する吐出機構とを備え、
   前記制御プログラムは、前記工作機械に、
   前記第１工具と前記第２工具との交換指令が出力された後に、前記カメラに撮像指示を出力するステップと、
   前記撮像指示により前記カメラから得られた画像に基づいて、ワークの切り屑が前記第１工具に付着しているか否かを判断するステップと、
   ワークの切り屑が前記第１工具に付着している場合に、当該切り屑を除去するために、前記吐出機構に前記流体を吐出させるステップとを実行させる、制御プログラム。

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