WO2025154142A1

WO2025154142A1 - 異常判定装置および工作機械

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Publication number: WO2025154142A1
Application number: PCT/JP2024/000832
Authority: WO
Inventors: 諒森橋
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2024-01-15
Filing date: 2024-01-15
Publication date: 2025-07-24
Anticipated expiration: 2026-07-15

Abstract

異常判定装置１は、工作機械１０内外の画像データを取得する画像取得部２０と、画像取得部２０より取得した画像に切粉１３０が含まれているかを判定する切粉判定部２１と、切粉判定部２１により切粉１３０と判定された切粉部分の色および切粉部分の形のうちの少なくとも一方を判定する色形判定部２３と、異常判定に必要な設定値をもつ条件設定部３０と、条件設定部３０から閾値を取得する条件設定取得部３１と、色形判定部２３から取得した、色データおよび形データのうちの少なくとも一方と、条件設定取得部３１が取得した閾値とを比較して異常を検知する異常判定部３２と、を備える。

Description

異常判定装置および工作機械

　本開示は、異常判定装置および工作機械に関する。

　工作機械加工時の異常を検知する装置が知られている。例えば、特許文献１は、工作機械に設けられた撮像機器が取得した画像データに基づいて、加工異常の有無を判定する加工異常検知装置を開示する。

特開２０２３－１１３０４５号公報

　本開示が解決しようとする課題は、工具寿命の増加である。本開示は、工具寿命を増加させること、ならびに工具の破損または工具の劣化による加工不良の発生を抑制することが可能な異常判定装置および工作機械を提供することを目的とする。

　本開示の異常判定装置は、工作機械内外の画像データを取得する画像取得部と、前記画像取得部より取得した画像に切粉が含まれているかを判定する切粉判定部と、前記切粉判定部により切粉と判定された切粉部分の色および切粉部分の形のうちの少なくとも一方を判定する色形判定部と、異常判定に必要な設定値をもつ条件設定部と、前記条件設定部から閾値を取得する条件設定取得部と、前記色形判定部から取得した、色データおよび形データのうちの少なくとも一方と、前記条件設定取得部が取得した閾値とを比較して異常を検知する異常判定部と、を備える。

　本開示の異常判定装置および工作機械によれば、工具寿命を増加させること、ならびに工具の破損または工具の劣化による加工不良の発生を抑制することが可能な異常判定装置および工作機械を提供できる。

本開示の実施形態の工作機械の構成を示すブロック図である。切粉の干渉色を説明するための図である。流れ形の切粉形状を示す切粉の断面図である。せん断形の切粉形状を示す切粉の断面図である。亀裂形の切粉形状を示す切粉の断面図である。むしれ形の切粉形状を示す切粉の断面図である。異常判定および異常への対応の流れを示すフロー図である。異常と判定する際の閾値温度、および異常への対応を示す図である。実行されている加工プログラムごとの条件変更の内容を示す図である。加工を停止させる場合において、温度別の停止方法を示す図である。工具の退避動作を説明するための図である。切粉の形状ごとの条件変更の内容を示す図である。切粉の巻き数ごとの条件変更の内容を示す図である。

　本開示を実施するための形態を、図面を参照して説明する。なお、本開示は、以下の実施形態には限定されない。本開示は、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。

（工作機械）
　図１は、本開示の実施形態の工作機械１０の構成を示すブロック図である。工作機械１０は、異常判定装置１、条件変更部４０、警告発生部４１、および退避動作部４２を備える。

（異常判定装置）
　異常判定装置１は、切粉の色および切粉の形のうちの少なくとも一方に基づいて、加工における異常の有無を判定する装置である。切粉は、例えば、工作機械１０などにおけるワークの加工から発生する切粉である。切粉の形は、切粉の形状および切粉の巻き数を含む。加工における異常とは、ワークの加工部の温度が想定以上に上昇すること、および、加工に用いられる工具の温度が想定以上に上昇することなどをいう。

　異常判定装置１は、画像取得部２０、切粉判定部２１、色形判定部２３、温度判定部２４、条件設定部３０、条件設定取得部３１、および異常判定部３２を含む。

（画像取得部）
　画像取得部２０は、工作機械１０の内部、または工作機械１０の外部の画像データを取得する部分である。画像取得部２０は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）などの撮像素子で構成することができる。

　画像取得部２０が画像を取得する部分は、切粉が存在すると考えられる部分であれば、特には限定されない。画像を取得する部分は、工作機械１０の内部の他、工作機械１０の外面、工作機械１０が設置されている床の表面、工作機械１０の近傍の壁の表面などでもよい。工作機械１０の外面および工作機械１０の近傍の壁の表面などには、切粉が付着している場合がある。工作機械１０が設置されている床の表面には、切粉が落下している場合がある。

　画像取得部２０は、工作機械１０において吸引加工が行われている場合には、吸引された切粉が集められている容器の内部などの画像を取得してもよい。または、画像取得部２０は、工作機械１０から切粉を吸引する管の内部の画像を取得してもよい。

（切粉判定部）
　切粉判定部２１は、画像取得部２０より取得した画像に切粉が含まれているかを判定する部分である。画像取得部２０が取得した画像には、切粉以外のものが含まれている場合がある。切粉以外のものとは、例えば、工作機械の内部、床面、壁面、容器のなどである。

　切粉判定部２１が、画像に切粉が含まれているかを判定する方法は、特には限定されない。切粉判定部２１が、画像に切粉が含まれているかを判定する方法の例として、下記の方法がある。切粉判定部２１は、画像取得部２０が取得した画像から、例えば、特徴量を抽出する。特徴量とは、例えば、画像中の対象物に対応する画素の値（色、明るさなど）、対象物のテクスチャ、対象物の色、対象物の大きさ、対象物の形状などである。切粉判定部２１は、このような特徴量から、画像に切粉が含まれているかを判定することができる。

　切粉判定部２１が行う、画像に切粉が含まれているか否かの判定は、深層学習などの機械学習によって生成された判定モデルを用いて行われてもより。

（色形判定部）
　色形判定部２３は、切粉判定部２１により切粉であると判定された画像の中の切粉部分について、切粉部分の色および切粉部分の形のうちの少なくとも一方について判定する部分である。色形判定部２３は、色判定部２３１および形判定部２３２を含む。

（色判定部）
　色判定部２３１は、切粉（切粉部分）の色を判定する部分である。色判定部２３１は、例えば、カメラ、またはカラーセンサなどで、切粉の色を判定することができる。色判定部２３１は、判定した色を、色データとして出力する。色データの形式は、例えば、ＲＧＢ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）、ＣＭＹＫ（Ｃｙａｎ、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｙｅｌｌｏｗ、Ｋｅｙ　ｐｌａｔｅ）などの、基準となる色の数値とすることができる。または、色判定部２３１は、色を色の名前として直接指定してもよい。

（酸化被膜）
　切粉の色は、ワークが金属である場合に、加工の際に切粉の金属の表面に形成される酸化被膜の厚みによって変化する。また、形成される酸化被膜の厚みは、加工の際の温度によって変化する。図２に基づいて説明する。図２は、切粉の干渉色を説明するための、切粉１３０の断面図である。切粉１３０は、金属１００を含む。金属のワークを加工する際、加工の際に生じる熱によって、切粉１３０の金属１００の表面１０１に酸化被膜１１０が形成される。

（干渉色）
　金属１００および酸化被膜１１０での光の乱反射により見える色を干渉色と呼ぶ。酸化被膜１１０の厚さを、Ｄ１で示す。干渉色は、酸化被膜１１０の厚さＤ１によって変化する。

　金属１００の表面１０１に酸化被膜１１０が形成されている場合、金属１００の表面１０１に向かう光は、一部が金属１００の表面１０１で反射し、一部が酸化被膜１１０の表面１１１で反射する。金属１００の表面１０１で反射する光をＬ１で示す。酸化被膜１１０の表面１１１で反射する光をＬ２で示す。光Ｌ１と光Ｌ２とが同位相である場合、光Ｌ１と光Ｌ２とは強め合い、反射後の光Ｌ３は強くなる。また、強め合う波長（色）は、酸化被膜１１０の厚さＤ１によって異なる。そのため、干渉色は、酸化被膜１１０の厚さＤ１によって変化する。

　一方、酸化被膜１１０の厚さＤ１は、加工の際に生じる熱によって変化する。熱量によって、生成される酸化被膜１１０の厚さＤ１が異なるからである。通常、熱量が多くなると、生成される酸化被膜１１０の厚さＤ１は厚くなる。以上より、干渉色を判定することによって、加工部の温度および工具の温度を推定することができる。

　なお、加工の際に生じる熱は、基本的にワークよりも切粉に逃げる。また、切粉の熱容量は、ワークの熱量量よりも小さい。そのため、干渉色は、ワークではなく切粉に表れやすい。また、干渉色は、ドライ加工で観察されやすい。しかし、ウエット加工でも、観察され得る。また、切削加工が揺動切削である場合でも、干渉色を観察することは可能である。また、ワークの材質は、鉄、鋼、アルミニウムなどの非鉄金属、および合金など特には限定されない。

（形判定部）
　形判定部２３２は、切粉（切粉部分）の形を判定する部分である。切粉の形は、切粉の形状、および切粉の巻き数を含む。

（切粉の形状）
　切粉の形状の例を図３Ａから図３Ｄに示す。図３Ａは、流れ形の切粉形状を示す切粉１３０の断面図である。図３Ｂは、せん断形の切粉形状を示す切粉１３０の断面図である。図３Ｃは、亀裂形の切粉形状を示す切粉１３０の断面図である。図３Ｄは、むしれ形の切粉形状を示す切粉１３０の断面図である。図３Ａから図３Ｄは、ワーク１２０が切削線Ｌ１０において切削された際に生じた切粉１３０の形状をモデル的に示している。形判定部２３２は、切粉１３０が、例えば、流れ形、せん断形、亀裂形、およびむしれ形のどれに該当するかを判定することができる。

　また、形判定部２３２は、切粉１３０の巻き数について、それが何巻きかを判定することができる。

　形判定部２３２は、判定した切粉１３０の形状、および切粉１３０の巻き数を、異常判定部３２に出力する。

（温度判定部）
　温度判定部２４は、色判定部２３１が出力する色データから、ワークの温度を判定する部分である。色とワークの温度との関係は、ワークの材料によって異なる場合がある。温度判定部２４は、予め定められた、色とワークの温度との関係を示すテーブルを参照することによって、ワークの温度を判定することができる。温度判定部２４は、判定した温度を、温度推定値として、異常判定部に出力する。

（条件設定部）
　条件設定部３０は、異常と判定する温度、および温度が異常であると判定された場合に変更する切削速度などを設定する部分である。また、条件設定部３０は、異常と判定する切粉の形、および、切粉の形が異常であると判定された場合に変更する切削速度などを設定する部分である。切粉の形は、切粉の形状および切粉の巻き数を含む。

　条件設定部３０では、温度または切粉の形が異常であると判断された場合の対応として、切削速度の変更に加えて、ウォーニングまたはアラームの発生、切削の停止、切削を停止する場合の停止方法などを設定することができる。

（条件設定取得部）
　条件設定取得部３１は、条件設定部３０から、閾値などを取得する部分である。閾値とは、異常とする温度、異常とする形の基準などを含む。条件設定取得部３１が取得した閾値などは、異常判定部３２に出力される。

　また、条件設定取得部３１は、条件設定部３０から、温度または切粉の形が異常であると判断された場合の対応の内容を取得してもよい。条件設定取得部３１が取得した対応の内容は、後に説明する条件変更部４０および警告発生部４１に出力される。

（異常判定部）
　異常判定部３２は、条件設定取得部３１から取得した閾値と、実測とを比較して異常であるか否かを判定する部分である。異常判定部３２は、色判定部２３１が出力した色データ、温度判定部２４が出力した温度推定値、形判定部２３２が出力した、切粉１３０の形状、および切粉１３０の巻き数などと、閾値とを比較する。異常判定部３２は、この比較によって、異常を検知することができる。

（工作機械１０）
　本開示の工作機械１０は、上述の異常判定装置１に加えて、条件変更部４０、警告発生部４１、および退避動作部４２を備える。条件変更部４０および警告発生部４１は、異常判定装置１の異常判定部３２が異常と判定した場合、その旨を受信する。条件変更部４０および警告発生部４１のうちの少なくとも一方は、異常である旨を受信すると、所定の対応をする。条件変更部４０および警告発生部４１は、所定の対応を、条件設定取得部３１を介して、条件設定部３０から取得することができる。

（条件変更部）
　条件変更部４０は、異常判定部３２が異常と判定した場合に、切削などの加工の条件を変更する部分である。

（警告発生部）
　警告発生部４１は、異常判定部３２が異常と判定した場合に、ウォーニングまたはアラームを発生させる部分である。ウォーニングは、警告の表示、または、警告の信号を発信することでもよい。アラームの際は、切削などの加工を停止させる。アラーム（警報）は、加工が停止するまで発報されるようにしてもよい。

（退避動作部）
　退避動作部４２は、警告発生部４１が加工を停止させる際に、工具をワークから設定値分退避させる部分である。設定値は、条件設定部３０で設定される。退避動作については、後に図８を参照しながら説明する。

　異常判定部３２が異常と判定した場合、条件変更部４０および警告発生部４１のうちの少なくとも一方が、何らかの対応をする。これによって、異常な状態を解消することができる。また、工具の劣化を抑制できる。

（異常判定および異常への対応の流れ）
　図４を参照して、異常判定、および異常への対応の流れを説明する。図４は、異常判定、および異常への対応の流れを示すフロー図である。図４および、以下の説明において、Ｓ１は、ステップ１を意味する。Ｓ２以降についても同様である。

（Ｓ１）
　Ｓ１は、画像を取得するステップである。Ｓ１では、画像取得部２０が、機内または機外を撮影することによって、切粉が含まれていると考えらえる部分の画像を取得する。

（Ｓ２）
　Ｓ２は、Ｓ１で取得された画像に切粉が含まれているか否かを判定するステップである。Ｓ２では、切粉判定部２１が、画像取得部２０から取得した画像データから特徴量を抽出することなどによって、画像に切粉が含まれているかを判定する。判定は、機械学習などによって生成された判定モデルを用いて行われてもよい。

　画像に切粉が含まれていない場合には、フローは終了する。画像に切粉が含まれている場合には、ステップは、Ｓ３に進む。

（Ｓ３）
　Ｓ３は、切粉について、その色、もしくは、形状または巻き数を判定するステップである。色は、色形判定部２３に含まれる色判定部２３１が判定する。形状または巻き数は、色形判定部２３に含まれる形判定部２３２が判定する。

（Ｓ４）
　Ｓ４は、色に関して温度の判定をするステップである。Ｓ３で色について判定された場合、色判定部２３１から出力された色データより、温度判定部２４が、温度を判定する。温度の判定は、予め定められた、色と温度との関係を定めるテーブルを用いて行うことができる。

　なお、Ｓ３で色について判定されなかった場合には、ステップは、Ｓ３から、Ｓ４を介さずに、Ｓ５に進む。

（Ｓ５）
　Ｓ５は、条件設定、特には閾値を取得するステップである。Ｓ５では、条件設定取得部３１が、条件設定部３０から、異常を判定する際に比較する閾値などを取得する。

（温度に関する閾値）
　閾値は、複数個、段階を踏んで設定されていてもよい。温度に関する閾値の例について、図５を参照して説明する。温度に関する閾値は、例えば、図５に示すように、第一異常温度から第四異常温度の４段階に設定してもよい。閾値温度は、第一異常温度では３００℃、第二異常温度では４００℃、第三異常温度では５００℃、第四異常温度では６００℃などのように、段階を踏んで高くすることができる。なお、図５に示す段階の数、および各閾値温度は例である。段階の数、および各閾値温度などは、適宜変更することができる。

（形に関する閾値）
　形に関する閾値の例を説明する。形に関する閾値は、切粉の形状に関する閾値、および切粉の巻き数に関する閾値を設定することができる。図９および図１０を参照して、形に関する閾値の例を説明する。

（形状に関する閾値）
　図９は、切粉の形状と、条件変更の内容との対応を示す図である。切粉１３０の形状には、例えば図３Ａから図３Ｄに示したように、流れ型、せん断型、亀裂型、およびむしれ型などがある。切粉の形状は、被削材料質、切削角度、回転数、および切り込み量などの加工条件によって変化するものである。図９に示す例では、流れ形は、異常とはしない。せん断形、亀裂形、およびむしれ形は、異常とする。

　加工の精度について、一般的に、流れ形については異常がないと判断できる。一方、せん断形、亀裂形、およびむしれ形については、異常があると判断できる。中でも、むしれ形は、構成刃先が形成されている可能性が高い。

　そこで、例えば、図９に示すように、流れ形については、異常なしとし、加工条件の変更は行わないこととする。一方、せん断形、亀裂形、およびむしれ形については、異常があると判断し、加工条件の変更を行うこととする。せん断形、亀裂形、およびむしれ形で、加工条件の変更内容などを異ならせることができる。加工条件の変更内容については、後に説明する。

（巻き数に関する閾値）
　図１０は、巻き数と、条件変更の内容とを示す図である。巻き数について、一般的に、１巻き未満である場合には、刃物および加工条件が不適切である。切粉は小さく、また飛散しやすい。切粉が１巻き未満である場合には、ワークの表面仕上げも、不良である場合が多い。一方、巻き数が５巻き以上である場合には、切粉が絡まる可能性もあり、加工条件を見直すことが好ましい。

　そこで、図１０に示す例では、巻き数が、１巻き以上５巻き未満である場合には、異常なしとし、加工条件の変更は行わない。一方、巻き数が、１巻き未満である場合、および５巻き以上または不規則である場合には、異常有りとし、加工条件の変更などを行う。

　上述のように、異常を判定する際に比較する閾値は、複数の観点から、また複数の段階を踏んで設定することができる。

（Ｓ６）
　Ｓ６は、異常であるか否かの判定を行うステップである。Ｓ６では、異常判定部３２が、色判定部２３１からの色データ、温度判定部２４からの温度推定値、ならびに形判定部２３２からの形状および巻き数のデータなどうちの少なくとも１つと、閾値とを比較して、異常であるか否かの判定を行う。

　異常であると判定されなかった場合には、フローは終了する。異常であると判定された場合には、ステップはＳ７またはＳ８に進む。

　前述のように、異常判定部３２が異常と判定した場合には、条件変更部４０および警告発生部４１のうちの少なくとも一方が、何らかの対応をする。これによって、異常な状態を解消する。以下、図５に示す、異常温度とそれに対する対応との関係を例にして説明する。

　図５に示す例では、３００℃以上４００℃未満の温度を第一異常温度とする。４００℃以上５００℃未満の温度を第二異常温度とする。５００℃以上６００℃未満の温度を第三異常温度とする。６００℃以上の温度を第四異常温度とする。

　図５に示す対応例では、温度が第一異常温度である場合、その対応はウォーニングである。温度が第二異常温度である場合、対応は条件変更１である。温度が第三異常温度である場合、対応は条件変更２である。温度が第四異常温度である場合、対応はアラームによる停止である。

　上述の４つの対応のうち、条件変更１および条件変更２は、条件変更部４０が行う。一方、ウォーニングおよびアラームによる停止は、警告発生部４１が行う。以下、まず条件変更部４０によるＳ７について説明する。

（Ｓ７）
　Ｓ７は、加工条件を変更するステップである。Ｓ７では、条件変更部４０が、条件設定部３０から、条件設定取得部３１を介して取得した条件変更の内容に基づいて、条件を変更する。

（条件変更部）
　図５に示したように、温度推定値が第二異常温度である場合、条件変更１が行われる。条件変更１の内容は、図６に例示されている。図６は、条件変更の内容を示す図である。また、図６は、実行されている加工プログラムによる、条件変更の内容の相違を示している。

　第一プログラムが実行されているとする。第一プログラムが実行されている場合における条件変更１の内容は、加工速度をｘｘｘｍ／ｓに変更することである。そこで、条件変更部４０は、加工速度をｘｘｘｍ／ｓに変更する。なお、この加工速度ｘｘｘｍ／ｓは、最大加工速度としてもよい。

　温度推定値が第三異常温度である場合、条件変更２が行われる。条件変更２の内容は、図６に例示されているように、第一プログラムが実行されている場合、加工速度をｙｙｙｍ／ｓに変更することである。そこで、条件変更部４０は、加工速度をｙｙｙｍ／ｓに変更する。なお、この加工速度ｙｙｙｍ／ｓは、最大加工速度としてもよい。

　加工速度ｙｙｙｍ／ｓは、加工速度ｘｘｘｍ／ｓよりも低速度である。第三異常温度は第二異常温度よりも高温である。そのため、条件変更２は、条件変更１よりも、加工温度をより下げる必要があるためである。

　条件変更の内容は、実行されている加工プログラムによって、異ならせてもよい。加工プログラムによって、回転速度、および切り込み量が異なる場合がある。そこで、加工プログラムごとに、条件変更の内容を定めることが好ましい。

　図６に示す例では、第一プログラムが実行されている場合における条件変更１の内容は、加工速度をｘｘｘｍ／ｓに変更することである。一方、第二プログラムが実行されている場合における条件変更１の内容は、加工速度ＯＶＲ（オーバライド：比例変更）を７０％にすることである。つまり、現状の加工速度を１００とすると、加工速度を７０にすることである。

　このように、同じ異常温度に属し、対応が同じ条件変更１であっても、実行されている加工プログラムによって、加工条件の変更の内容を異ならせることができる。

　以上は、異常判定部３２が異常と判定した場合に、条件変更部４０が対応をする例である。つぎに、異常判定部３２が異常と判定した場合に、警告発生部４１が対応をする例を説明する。

（Ｓ８）
　Ｓ８は、警告を発生するステップである。Ｓ８では、警告発生部４１が、条件設定部３０から条件設定取得部３１を介して取得した対応の内容に基づいて、警告を発生させる。警告は、ウォーニングおよびアラームを含む。
（警告発生部）
　温度推定値が第一異常温度である場合、図５に示すように、ウォーニングが行われる。また、温度推定値が第四異常温度である場合、アラームが発せられる。温度推定値が第四異常温度である場合には、アラームの発生に加えて加工の停止が行われる。以下、順に説明する。

（Ｓ９）
　Ｓ９は、加工の停止が必要か否かを判定するステップである。Ｓ９では、警告発生部４１が、条件設定取得部３１を介して条件設定部３０から取得した対応の内容に基づいて、加工の停止が必要か否かを判定する。図５に示す例では、温度推定値が第一異常温度、第二異常温度、または第三異常温度である場合には、加工は停止されない。一方、温度推定値が第四異常温度である場合には、加工は停止される。

　加工の停止が必要ではない場合には、フローは終了する。一方、加工の停止が必要である場合には、ステップはＳ１０に進む。

（Ｓ１０）
　Ｓ１０は、退避動作および加工の停止のステップである。退避動作の説明の前に、停止の方法について説明する。

（停止方法）
　温度推定値が６００℃以上である場合、図５に示すように、その温度推定値は、第四異常温度である。この場合の対応は、アラームによる停止である。警告発生部４１は、アラームを発生させ、加工を停止させる。なお、アラームは、加工が停止するまで発生するようにすることができる。

　警告発生部４１が加工を停止させる場合、停止方法に複数の種類を設けることができる。図７を参照しながら説明する。図７は、加工を停止させる場合において、温度別の停止方法を示す図である。第一温度、第二温度、および第三温度は、いずれも６００℃以上である。また、温度は、第一温度、第二温度、第三温度の順で高くなる。

　図７に示す例では、温度が６００℃以上第一温度未満である場合、加工の停止方法は、プログラム実行後の停止である。プログラム実行後停止とは、例えば、加工プログラム終了後、すなわち加工終了後に停止させることなどをいう。

　温度が第一温度以上第二温度未満である場合、制御停止とする。制御停止とは、例えば、所定の減速比を保ちながら速度を低下させ、停止させることなどをいう。

　温度が第二温度以上である場合には、即時停止とすることができる。即時停止とは、即刻、緊急停止することなどを言う。温度が第三温度以上であることは、温度がかなり高温であることを意味する。そのため、加工を即時に停止させることが好ましい。

　第一温度は、例えば、６００℃以上７００℃未満、第二温度は、例えば、７００℃以上８００℃未満、第三温度は、例えば、８００℃以上などとすることができる。

　また、温度に代わって、色で停止方法を決定してもよい。例えば、第一温度の代わりにＡ色、第二温度の代わりにＢ色、および第三の温度の代わりにＣ色を基準にして、停止方法を決定してもよい。

　以上のように、複数種類の停止方法の中から適切な停止方法を選択することによって、工具の劣化を抑制しながらも、工作機械への負荷が抑制された停止を行うことができる。

　上述のような加工の停止を行う際、退避動作を行ってもよい。退避動作とは、加工の停止を行う際に、工具を、ワークから設定した値だけ分離する動作をいう。

（退避動作）
　Ｓ１０において、退避動作部４２は、警告発生部４１がアラームを発し加工を停止する際に、工具を設定値分退避させる。設定値は、条件設定部３０で設定されている。図８を参照して、工具１４０の退避動作を説明する。図８は、工具１４０が退避する様子を模擬的に示す図である。退避動作において、工具１４０は、矢印Ｌ２０のように、工具１４０Ａで示す位置から、工具１４０Ｂで示す位置に移動する。工具１４０Ａは、工具１４０の刃先１４１がワーク１２０の切削面１２１に接した状態の工具１４０を示す。一方、工具１４０Ｂは、退避動作後の工具１４０を示す。矢印Ｌ２０に示す、工具１４０Ａから工具１４０Ｂへの移動によって、工具１４０の刃先１４１は、ワーク１２０の切削面１２１から離れる。

　退避動作を行うことよって、アラームによる停止を行う際、停止した工具１４０の刃先１４１が、ワーク１２０の切削面１２１に留まることがない。そのため、ワーク１２０の高温な切削面１２１に接触し続けることによる刃先１４１の劣化、および構成刃先の形成を抑制することができる。

　以上、Ｓ６からＳ１０について、温度または色による異常判定、およびそれへの対応を説明した。異常判定は、前述のように、切粉の形、例えば、切粉の形状、および切粉の巻き数に基づいて行うこともできる。以下、図９および図１０を参照して、切粉の形による異常判定について説明する。

（切粉の形状）
　図９は、切粉の形状と、条件変更の内容とを示す図である。Ｓ６での異常の判定において、判定の基準を切粉の形状にする場合を説明する。図９に示す例では、切粉の形状が流れ形である場合、異常とは判定しない。切粉の形状がせん断形、亀裂形、およびむしれ形でる場合に異常と判定する。

　切粉の形状が流れ形である場合、条件の変更は行わない。切粉の形状がせん断形または亀裂形である場合、加工速度、回転数、または切り込み量を変更する。または、ウォーニングによって、加工条件または工具の見直しを促す。ウォーニングによって、材質または指令の問題を指摘してもよい。切粉の形状がむしれ形である場合、ウォーニングを発生さること、またはアラームを発生させて加工を停止することなどを行う。切粉の形状がむしれ形である場合、構成刃先が形成されている可能性が高いためである。

　図９に示す例では、切粉の形状がせん断形である場合、条件変更１を行う。条件変更１の内容は、加工速度または回転数（ｘｍ／ｓ）、もしくは切り込み量（ｘｍｍ）の変更である。切粉の形状が亀裂形である場合、条件変更２を行う。条件変更２の内容は、加工速度または回転数（ｙｍ／ｓ）、もしくは切り込み量（ｙｍｍ）の変更、もしくはウォーニングである。ウォーニングは、加工条件または工具の見直しを促すことを含んでいてもよい。切粉の形状がむしれ形である場合、条件変更３を行う。条件変更３の内容は、アラーム停止である。

　切粉の形状が流れ形である場合には、Ｓ６において、異常とは判定されない。フローは、終了する。

　切粉の形状がせん断形、亀裂形、またはむしれ形である場合には、Ｓ６において、異常と判定される。

　切粉の形状がせん断形または亀裂形である場合には、ステップはＳ７に進む。なお、亀裂形である場合については、条件変更２の内容が加工速度、回転数、または切り込み量の変更であるときに、ステップはＳ７に進む。亀裂形である場合について、条件変更２の内容がウォーニングであるときには、後に説明するように、ステップは、Ｓ８に進む。

　Ｓ７において、色を例にして説明したように、条件変更１または条件変更２の内容に基づく、加工速度の変更などが行われる。

　切粉の形状が亀裂形である場合において条件変更２の内容がウォーニングであるとき、および切粉の形状がむしれ形である場合には、ステップはＳ８に進む。Ｓ８において、前述のように、条件変更２または条件変更３の内容に基づく、ウォーニングまたはアラームの発生、もしくは、加工の停止が行われる。ウォーニングは、加工条件または工具の見直しを促す警告であってもよい。

　加工の停止が必要でない場合（条件変更２）、Ｓ９においてフローは終了する。加工の停止が必要である場合（条件変更３）、ステップはＳ１０に進む。Ｓ１０において、前述のように、必要に応じて退避動作が行われ、加工が停止される。加工の停止によって、フローは終了する。

（巻き数の形状）
　図１０を参照して、Ｓ６での異常の判定において、判定の基準を巻き数にする場合を説明する。図１０は、巻き数と、条件変更の内容とを示す図である。図１０に示す例では、切粉の巻き数が１巻以上５巻未満である場合、異常とは判定しない。切粉の巻き数が、１巻未満である場合、および、５巻以上または不規則である場合、異常と判定する。なお、実行されている切削が揺動切削である場合には、Ｓ６において異常判定を検出しないフローを選択できるようにしてもよい。

　切粉の巻き数が１巻以上５巻未満である場合、フローはＳ６で終了し、条件の変更は行わない。切粉の巻き数が、１巻未満である場合、および、５巻以上または不規則である場合、ステップはＳ６からＳ７またはＳ８に進む。Ｓ７において、加工速度、回転数、または切り込み量が変更される。Ｓ８において、ウォーニングが発せられる。

　図１０に示す例では、切粉の巻き数が１巻未満である場合、条件変更４を行う。条件変更４の内容は、加工速度または回転数（ｘｍ／ｓ）、もしくは切り込み量（ｘｍｍ）の変更である。

　切粉の巻き数が、５巻以上または不規則である場合、条件変更５を行う。条件変更５の内容は、ウォーニングである。ウォーニングは、工具または加工条件の見直しを含んでいてもよい。例えば、切粉の巻き数が５巻以上である場合、切粉どうしが絡まる可能性がある。そのため、工具の劣化抑制以外の観点からも、工具または加工条件の見直しを行うことが好ましい。

　切粉の巻き数が、１巻未満である場合、ステップはＳ７に進む。Ｓ７において、前述のように、条件変更４の内容に基づく加工速度の変更などが行われる。切粉の巻き数が、５巻以上または不規則である場合には、ステップはＳ８に進む。Ｓ８において、前述のように、条件変更５の内容に基づくウォーニングが行われる。ウォーニングは、工具または加工条件の見直しを促す警告であってもよい。

　図１０に示す例では、条件変更の内容に加工の停止が含まれていない。そこで、ステップはＳ９からＳ１０には進まず、フローは終了する。なお、巻き数に基づく条件変更において、アラームによる加工の停止を含めることもできる。

　加工時に適切な工具または加工条件を選択していない場合、加工部の温度が想定以上の温度になることがある。加工部の温度が想定以上になると、工具の温度も上昇し、工具の劣化を引き起こす可能性がある。そのため、加工部の温度を監視し、温度の異常上昇を防ぐ必要がある。

　加工時に発生する切粉に注目すると、切粉には温度に応じて干渉色が発生する。この干渉色を加工中に自動で判定することで、温度の異常上昇を捉えてウォーニングやアラームによる停止、加工条件を変更することができる。ワークではなく切粉での判定で別工程にすることで、製造の妨げとならないようにする。

　また、切粉の形状または切粉の巻き数に基づいて、干渉色に基づく場合と同様に、加工における異常、特に刃先の異常を判定することができる。

　本開示の異常判定装置では、切粉の色から加工温度を推定し、加工条件および工具の適正などを判定することができる。また、本開示の異常判定装置では、切粉の形状および巻き数からも、同様の判定をすることができる。これによって、本開示の異常判定装置では、工具寿命を増加することができる。また、本開示の異常判定装置では、工具の破損または工具の劣化による加工不良の発生を抑制することができる。さらに、本開示の異常判定装置は、異常判定を、加工工程とは別にすることができる。そのため、製造の妨げにならない異常判定をすることができる。また、本開示の異常判定装置は、加工途中に、切りくずから異常を判定することができる。そのため、工程を停めることなく、またリアルタイムでの異常判定を行うことができる。

　なお、本開示は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、本開示の目的を達成できる範囲での変形、改良は本開示に含まれる。

　上記実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１）
　工作機械（１０）内外の画像データを取得する画像取得部（２０）と、前記画像取得部（２０）より取得した画像に切粉が含まれているかを判定する切粉判定部（２１）と、前記切粉判定部（２１）により切粉と判定された切粉部分の色および切粉部分の形のうちの少なくとも一方を判定する色形判定部（２３）と、異常判定に必要な設定値をもつ条件設定部（３０）と、前記条件設定部（３０）から閾値を取得する条件設定取得部（３１）と、前記色形判定部（２３）から取得した、色データおよび形データのうちの少なくとも一方と、前記条件設定取得部（３１）が取得した閾値とを比較して異常を検知する異常判定部（３２）と、を備える異常判定装置（１）。

（付記２）
　前記異常判定装置（１）において、前記切粉部分の形は、前記切粉の形状および前記切粉の巻き数のうちの少なくとも一方を含む。

（付記３）
　前記異常判定装置（１）において、前記条件設定取得部（３１）で取得される閾値は複数である。

（付記４）
　前記異常判定装置（１）において、前記条件設定取得部（３１）で取得される変更後の加工条件は、複数の閾値毎、または複数のプログラム毎に定められている。

（付記５）
　前記異常判定装置（１）において、前記条件設定取得部（３１）で取得される加工の停止方法は、複数の閾値毎に定めされている。

（付記６）
　前記異常判定装置（１）と、前記異常判定部（３２）で異常と判定された場合に、加工条件を前記条件設定部（３０）で設定された条件に変更する条件変更部（３０）、および、前記異常判定部（３２）で異常と判定された場合に、ウォーニングおよびアラームのうちの少なくとも一方を発生させる警告発生部（４１）、のうちの少なくとも一方を備える、工作機械（１０）。

（付記７）
　前記工作機械（１０）において、前記警告発生部（４１）は、ウォーニングまたはアラームを発生させる際、加工を停止させる。

（付記８）
　前記工作機械（１０）において、前記警告発生部（４１）が加工を停止させる際に、工具（１４０）をワーク（１２０）から、前記条件設定部（３０）で設定された設定値分退避させる退避動作部（４２）を備える。

　１　異常判定装置
　１０　工作機械
　２０　画像取得部
　２１　切粉判定部
　２３　色形判定部
　２３１　色判定部
　２３２　形判定部
　２４　温度判定部
　３０　条件設定部
　３１　条件設定取得部
　３２　異常判定部
　４０　条件変更部
　４１　警告発生部
　４２　退避動作部
　１００　金属
　１０１　金属の表面
　１１０　酸化被膜
　１１１　酸化被膜の表面
　１２０　ワーク
　１２１　切削面
　１３０　切粉
　１４０　工具
　１４１　刃先
　Ｌ１０　切削線

Claims

　工作機械内外の画像データを取得する画像取得部と、
　前記画像取得部より取得した画像に切粉が含まれているかを判定する切粉判定部と、
　前記切粉判定部により切粉と判定された切粉部分の色および切粉部分の形のうちの少なくとも一方を判定する色形判定部と、
　異常判定に必要な設定値をもつ条件設定部と、
　前記条件設定部から閾値を取得する条件設定取得部と、
　前記色形判定部から取得した、色データおよび形データのうちの少なくとも一方と、前記条件設定取得部が取得した閾値とを比較して異常を検知する異常判定部と、を備える異常判定装置。
　前記切粉部分の形は、前記切粉の形状および前記切粉の巻き数のうちの少なくとも一方を含む、請求項１に記載の異常判定装置。
　前記条件設定取得部で取得される閾値は複数である、請求項１または２に記載の異常判定装置。
　前記条件設定取得部で取得される変更後の加工条件は、複数の閾値毎、または複数のプログラム毎に定められている、請求項１または２に記載の異常判定装置。
　前記条件設定取得部で取得される加工の停止方法は、複数の閾値毎に定めされている、請求項１または２に記載の異常判定装置。
　請求項１または２に記載の異常判定装置と、
　前記異常判定部で異常と判定された場合に、加工条件を前記条件設定部で設定された条件に変更する条件変更部、および、
　前記異常判定部で異常と判定された場合に、ウォーニングおよびアラームのうちの少なくとも一方を発生させる警告発生部、のうちの少なくとも一方を備える、工作機械。
　前記警告発生部は、ウォーニングまたはアラームを発生させる際、加工を停止させる、請求項６に記載の工作機械。
　前記警告発生部が加工を停止させる際に、工具をワークから、前記条件設定部で設定された設定値分退避させる退避動作部を備える、請求項７に記載の工作機械。