JP2000079539A - 加工機に適用される撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カメラが加工機の加工具と相対移動すること
のない構成の撮像装置を安価に提供すること。 【解決手段】 砥石車１６を保持するヘッド１４は、機
台１１に移動可能に配設されている。ワークＷの加工
は、ヘッド１４を移動させつつ回転される砥石車１６に
よってなされる。カメラ３６は砥石車１６によるワーク
Ｗの加工状況を撮像する。カメラ３６は研削盤のヘッド
１４に固定配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機台に移動可能に
配設されるとともに加工具を保持するヘッドを備え、ヘ
ッドを移動させつつ加工具によってワークの加工を行う
加工機に適用され、加工具によるワークの加工状況を撮
像するためのカメラを備えた撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の加工機としては、図３に示すよ
うな研削盤が存在する。すなわち、コラム112 は機台11
1 に配設され、前後方向に移動可能である。ヘッド113
はコラム112 に保持され、昇降可能である。砥石車114
はヘッド113 に回転可能に保持されている。テーブル11
5 は機台111 上に配設され、ワークＷを載置固定した状
態で左右方向に往復直線運動される。従って、テーブル
115 が往復直線運動された状態で、回転する砥石車114
がワークＷに当接しかつ前後及び上下方向に動作される
ことで、ワークＷが所定の形状に研削加工される。

【０００３】前記研削盤には撮像装置が適用されてい
る。すなわち、カメラ121 は機台111に固定配置されて
いる。カメラ121 は砥石車114 によるワークＷの加工状
況を撮像する。ディスプレイ122 はカメラ121 が撮像し
た画像を映し出す。従って、作業者はディスプレイ122
を見ることで、研削盤に近づくことなく砥石車114 によ
るワークＷの加工状況を確認することができる。その結
果、作業者の安全確保のためにワークＷの加工を中断し
なくとも良く、加工効率が向上される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記カメラ
121 は研削盤の機台111 に固定配置されている。従っ
て、砥石車114 が、ワークＷの加工中においてカメラ12
1 に対して相対移動され、ディスプレイ122 上での位置
が一定しなかった。作業者が最も確認したいのは、現時
点でのワークＷの加工状況、つまり、砥石車114 の先端
がワークＷに当て込まれている様子である。その結果、
作業者は、ワークＷの加工の進行に応じてディスプレイ
122 上で視線を動かさなくてはならず、目の疲労を促進
させることとなっていた。

【０００５】このような問題を解決するため、カメラ12
1 が砥石車114 を追尾するように構成することが考えら
れる。このようにすれば、ディスプレイ122 上での砥石
車114 の位置を一定にできる。しかし、カメラ121 の追
尾装置は高価であるため、加工コストの上昇を招く点か
らも研削盤に適用することは難しい。

【０００６】さらに、前記従来技術においては、カメラ
121 からの画像を用いて画像計測を行う場合もある。つ
まり、カメラ121 が撮像した画像を、ディスプレイ122
に映し出すのみならず、図示しないコンピュータによっ
て解析することで、例えば、実際のワークＷの研削量を
測定する。コンピュータは、実際のワークＷの研削量
と、研削盤を制御する加工プログラムから想定されるワ
ークＷの見込み研削量とを比較する。コンピュータは、
この比較結果に基づいて、実際のワークＷの研削量と見
込み研削量との間に誤差が生じているのであれば加工プ
ログラムを修正し、以降の加工によって誤差を吸収する
のである。

【０００７】この場合には、機台111 に直接固定配置さ
れたカメラ121 と、機台111 にコラム112 及びヘッド11
3 等を介して配置された砥石車114 との間の積み重ね精
度誤差により、ワークＷの実際の研削量の測定を精度良
く行い得ない、ひいてはワークＷの加工を精度良く行い
得ない問題が生じていた。

【０００８】本発明は、上記従来技術に存在する問題点
に着目してなされたものであって、その目的は、カメラ
が加工機の加工具と相対移動することのない構成の撮像
装置を安価に提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明では、機台に移動可能に配設されると
ともに加工具を保持するヘッドを備え、ヘッドを移動さ
せつつ加工具によってワークの加工を行う加工機に適用
され、加工具によるワークの加工状況を撮像するための
カメラをヘッドに固定配置してなる撮像装置である。

【００１０】請求項２の発明では、前記カメラによって
撮像される加工具及びワークを照明するための照明器を
ヘッドに固定配置してなるものである。 （作用）上記構成の請求項１の発明においては、加工具
によるワークの加工状況がカメラによって撮像される。
ここで、例えば、ディスプレイがカメラに接続されてい
るとする。ディスプレイはカメラが撮像した画像を映し
出す。従って、作業者はディスプレイを見ることで、加
工機に近づくことなく加工具によるワークの加工状況を
確認することができる。その結果、作業者の安全確保の
ために加工を中断しなくとも良く、加工効率が向上され
る。

【００１１】さて、前記カメラは加工機のヘッドに固定
配置されている。従って、ワーク加工中において、加工
具とカメラとが相対移動することはなく、加工具のディ
スプレイ上での位置は一定される。その結果、作業者
は、ワーク加工の進行に応じてディスプレイ上で視線を
動かさなくても良く、目の疲労は軽減される。

【００１２】また、カメラをヘッドに固定配置すること
で、カメラと加工具との間の積み重ね精度誤差を小さく
できる。従って、例えば、カメラからの画像によって、
画像計測を精度良く行うことができ、ワークの加工精度
が向上される。

【００１３】請求項２の発明においては、照明器によっ
て、カメラが撮像する加工具及びワークが照明される。
照明器は、加工機のヘッドに固定配置されている。従っ
て、ワーク加工中において、照明器とカメラとが相対移
動されることを防止できる。照明器とカメラとが相対移
動されると、光による虚像が生じて、カメラが撮像した
画像が不鮮明となる等の問題が生じるのである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を加工機としての研
削盤において具体化した一実施形態について説明する。

【００１５】先ず、研削盤の構成について説明する。図
１に示すように、コラム１２は機台１１上に配設され、
モータ１３の駆動によって前後方向に移動可能である。
ヘッド１４はコラム１２に保持され、モータ１５の駆動
によって昇降可能である。加工具としての砥石車１６は
ヘッド１４に回転可能に保持され、モータ１７の駆動に
よって回転される。テーブル１８は機台１１上に配設さ
れ、ワークＷを載置固定した状態で、モータ１９の駆動
によって左右方向に往復直線運動される。各モータ１
３，１５，１７，１９は、ドライバ２０によって駆動さ
れる。コンピュータ２１は、予め記憶された加工プログ
ラムに基づいてドライバ２０を制御する。従って、テー
ブル１８が往復直線運動された状態で、回転する砥石車
１６がワークＷに当接しかつ前後及び上下方向に動作さ
れることで、ワークＷが所定の形状に研削加工される。

【００１６】次に、前記研削盤に適用される撮像装置に
ついて説明する。図１に示すように、前記コンピュータ
２１は画像メモリ３２を備えている。ディスプレイはＣ
ＲＴ（Cathode Ray Tube）３３が構成する。カメラとし
てのＣＣＤ（Charge Coupled Device ）カメラ３６は、
ヘッド１４において砥石車１６の側方に固定配置されて
いる。図２に示すように、ＣＣＤカメラ３６は、光学レ
ンズ３６ａ及びＣＣＤ形のイメージセンサ３６ｂ等によ
り構成されている。光学レンズ３６ａは、例えば、テレ
セントリックレンズからなり、砥石車１６の先端に焦点
Ｐを合わせている。ＣＣＤカメラ３６の焦点レンジＸ
は、光学レンズ３６ａの焦点深度に基づいて焦点Ｐの前
後に規定されている。

【００１７】タイミング検出手段としての光電型の位置
検出センサ３９は、機台１１においてテーブル１８の移
動軌跡に対向するように固定配置されている。位置検出
センサ３９は、テーブル１８が所定の位置に変位される
と、つまり、ワークＷの被撮像面Ｗａが、ＣＣＤカメラ
３６の焦点レンジＸ内のある位置に変位された瞬間にト
リガ信号を出力する。

【００１８】図２に示すように、照明器としては、光学
レンズ３６ａの光軸上に配置された反射照明器４１及び
透過照明器４２と、斜め照明器４３とが備えられてい
る。反射照明器４１は、ＣＣＤカメラ３６において光学
レンズ３６ａとイメージセンサ３６ｂとの間に介在され
ている。透過照明器４２は、ヘッド１４において砥石車
１６を挟んでＣＣＤカメラ３６と対向するように固定配
置されている。斜め照明器４３は、ヘッド１４において
砥石車１６の斜め方向に配置されている。コンピュータ
２１は、ドライバ４４を制御することで各照明器４１〜
４３を動作させて、砥石車１６及びワークＷを好適な照
度で照明する。各照明器４１〜４３の照度は、ワークＷ
の形状や材質（光の反射性）に応じて予め設定されてい
る。

【００１９】さて、前記コンピュータ２１は、ＣＣＤカ
メラ３６から入力される画像のうち、トリガ信号に同期
した画像、つまり、ワークＷの被撮像面Ｗａと焦点が合
った画像のみを取り込んで画像メモリ３２に保持させ
る。コンピュータ２１は、画像メモリ３２に保持された
ＣＣＤカメラ３６の画像を、次に取り込まれた最新の画
像に順次入れ換える。コンピュータ２１は、画像メモリ
３２において順次更新されるＣＣＤカメラ３６からの画
像をＣＲＴ３３に表示する。従って、ＣＲＴ３３には、
ワークＷの加工が進むにつれて被撮像面Ｗａの形状が変
化してゆく様子が、砥石車１６の先端を固定中心とした
画像で表示される。

【００２０】前記コンピュータ２１は、画像メモリ３２
に保持されたＣＣＤカメラ３６からの画像を用いて画像
計測を行う。つまり、コンピュータ２１は、ＣＣＤカメ
ラ３６が撮像した画像を解析することで、例えば、実際
のワークＷの研削量を測定する。コンピュータ２１は、
実際のワークＷの研削量と、加工プログラムから想定さ
れるワークＷの見込み研削量とを比較する。コンピュー
タ２１は、この比較結果に基づいて、実際のワークＷの
研削量と見込み研削量との間に誤差が生じているのであ
れば加工プログラムを修正し、以降の加工によって誤差
を吸収する。

【００２１】上記構成の本実施形態においては、次のよ
うな効果を奏する。 （１）ＣＣＤカメラ３６は、研削盤のヘッド１４に固定
配置されている。従って、ワークＷの加工中において、
砥石車１６とＣＣＤカメラ３６とが相対移動することは
なく、砥石車１６のＣＲＴ３３上での位置は一定され
る。その結果、作業者は、ワークＷの加工の進行に応じ
てＣＲＴ３３上で視線を動かさなくても良く、目の疲労
は軽減される、また、ＣＣＤカメラ３６をヘッド１４に
固定配置することで、ＣＣＤカメラ３６と砥石車１６と
の間の積み重ね精度誤差を小さくできる。従って、コン
ピュータ２１は、ＣＣＤカメラ３６からの画像によって
画像計測を精度良く行うことができ、ワークＷの加工精
度が向上される。

【００２２】（２）照明器４１〜４３は、研削盤のヘッ
ド１４に固定配置されている。従って、ワークＷの加工
中において、照明器４１〜４３とＣＣＤカメラ３６とが
相対移動されることを防止できる。照明器４１〜４３と
ＣＣＤカメラ３６とが相対移動して照明方向が変化され
ると、光による虚像が生じて、ＣＲＴ３３に表示される
画像が不鮮明となったり、画像計測を精度良く行い得な
い等の問題が生じるのである。

【００２３】なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲
で、例えば、以下の態様でも実施できる。 ○カメラとしては、上述したＣＣＤカメラ３６以外に
も、他の固体撮像デバイスとしてＭＯＳ（Metal Oxide
Semiconductor ）形イメージセンサを用いたカメラ等が
挙げられる。また、カメラは固体撮像デバイスに限定さ
れるものではなく、光電子増倍管や撮像管等を用いても
良い。

【００２４】○ディスプレイとしては、上述したＣＲＴ
３３以外にも、液晶やＬＥＤを用いたもの等が挙げられ
る。表示手段としてはディスプレイ以外にも、印刷によ
り画像を表示するビデオプリンタ等が挙げられる。

【００２５】上記実施形態から把握できる技術的思想に
ついて記載する。 （１）前記加工機は、往復運動されるテーブル１８にワ
ークＷが載置されており、前記撮像装置は、往復運動さ
れるワークＷがカメラ３６の焦点レンジＸに入るタイミ
ングを検出するタイミング検出手段３９と、タイミング
検出手段３９により検出されたタイミングで、カメラ３
６が撮像した画像を取り込む取込手段２１を備えている
請求項１又は２に記載の撮像装置。

【００２６】このようにすれば、ワークＷの被撮像面Ｗ
ａと焦点が合った画像のみを取り込むことができる。 （２）前記カメラ３６により撮像された画像を表示する
ディスプレイ３３を備えた前記（１）に記載の撮像装
置。

【００２７】このようにすれば、加工具１６のディスプ
レイ３３上での位置は一定され、作業者は、ワークＷの
加工の進行に応じてディスプレイ３３上で視線を動かさ
なくても良く、目の疲労は軽減される。

【００２８】

【発明の効果】上記構成の本発明によれば、高価な追尾
装置を備えなくとも、ワークの加工中において、加工具
とカメラとが相対移動することはなく、例えば、加工具
のディスプレイ上での位置は一定される。その結果、作
業者は、ワークの加工の進行に応じてディスプレイ上で
視線を動かさなくとも良く、目の疲労は軽減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 撮像装置を備えた研削盤を模式的に示す図。

【図２】 ＣＣＤカメラの撮像構成を模式的に示す図。

【図３】 従来の撮像装置を備えた研削盤を模式的に示
す図。

【符号の説明】

１２…機台、１４…ヘッド、１６…砥石車、３６…カメ
ラ、Ｗ…ワーク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 友孝 岐阜県武儀郡武芸川町跡部1333番地の１ 株式会社ナガセインテグレックス内 Ｆターム(参考） 3C029 EE11 EE20

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機台に移動可能に配設されるとともに加
   工具を保持するヘッドを備え、ヘッドを移動させつつ加
   工具によってワークの加工を行う加工機に適用され、加
   工具によるワークの加工状況を撮像するためのカメラを
   ヘッドに固定配置してなる撮像装置。
2. 【請求項２】 前記カメラによって撮像される加工具及
   びワークを照明するための照明器をヘッドに固定配置し
   てなる請求項１に記載の撮像装置。