JP2008006534A - 工作機械用カメラおよびレシーバーつき工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】工作機械における加工状況をカメラを使って簡便に確認する。
【解決手段】工具４を先端に着脱可能に装着する主軸１８を備えたヘッドと、ワーク１５を載置するテーブル１６とを備えてなるマシニングセンター等の工作機械１７に取り付けられ使用される工作機械用カメラ８であって、工具４を着脱可能に装着するチャック１形状に合わせた端部が円筒形あるいは方形あるいはテーパー形状になった被チャック部２を持ったカメラ８であって、前記工作機械１７のチャック部１に前記カメラ８の被チャック部２を取り付けることにより、ワーク１５あるいはワーク１５を載置するテーブル１６が撮像素子５ａ，５ｂの視野内に入り撮像できるように被チャック部２の反対端に撮像ユニット７ａ，７ｂを配置するように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は工作機械、特に自動制御が出来るタレットパンチおよびNC旋盤およびマシニングセンターにおいてワークの加工状況を適便確認あるいは測定を補助するためのカメラとカメラの映像を映せる工作機械に関するものである。

工作機械を使った金属切削加工において、段取り替えの時間短縮をすることにより、生産性の向上が見込める。自動制御可能な工作機械では段取り替え時にワークが意図した形状になっていることが確認できれば、そのあとの加工は繰り返しになるため、工作機械を監視する作業者が不要になるためである。そのため段取り替え時に意図した形状になっているかを確認する工程は重要である。一般的な手法として、直尺やノギスでワークの寸法を測ることが多い。小さい部品であれば、工作機械中のテーブルに固定したままでも測定できるが、大型の部品は工作機械の中で測定できない為テーブルから外して測定する必要があり、そのための作業時間が余計に必要となる。このような問題を解決するために予め工作機械の加工部分近傍にカメラを設置するようにしていた。（例えば特許文献１参照）
特開2001-225245号公報

しかしながら、前記従来はカメラを使わない加工中であっても加工部近傍にカメラが設置されているために、加工による切子や飛沫でカメラが汚れて機能が十分に果たせないばかりか、振動によるカメラの故障などの問題もあった。またカメラの視野中心と工作機械の工具の軸心が離れているために、離れている距離だけ加工エリアの視野が狭められてしまう問題があった。

前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明のカメラ８は、工具４を先端に着脱可能に装着する主軸１８を備えたヘッドと、ワーク１５を載置するテーブル１６とを備えてなるマシニングセンター等の工作機械１７に取り付けられ使用される工作機械用カメラ８であって、工具４を着脱可能に装着するチャック１形状に合わせた端部が円筒形あるいは方形あるいはテーパー形状になった被チャック部２を持ち、前記工作機械１７のチャック部１に前記カメラ８の被チャック部２を取り付けることにより、ワーク１５あるいはワーク１５を載置するテーブル１６が撮像素子５ａ，５ｂの視野内に入り撮像できるように被チャック部２の反対端に撮像ユニット７ａ，７ｂを配置するように構成したカメラ８である。

そして、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカメラ８に無線あるいは光通信などのワイヤレス通信機能をもち、かつ充電池３を備えたものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１あるいは請求項２のカメラ８において、２種類以上の異なる仕様を持つ撮像ユニット７ａ，７ｂ，を一体にして同一の被チャック部２を持つ構成にしたカメラ８である。

また、請求項４に記載の発明は、請求項２あるいは請求項３のカメラからの信号を受けて工作機械１７付属のモニター１３に映し出すためのレシーバー１０をもつ工作機械１７である。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１あるいは請求項２あるいは請求項３の工作機械用カメラ８で撮像した映像を記録保持できるメモリーを有し、あるいは映像情報を入出力できる接続口を持つ工作機械１７である。

本発明では従来の問題点を解決するためになされたものであって、大型のワークでもテーブルからワークを外すことなく、簡便な方法でワークの加工状況を拡大鏡を使うことなく、さらに、工作機械の加工エリア内に立ち入ることなく工作機械付属のモニターで拡大して確認することができるようにしたことである。さらに、工作機械付属のテーブル位置を示す座標表示機能と組み合わせて使用することにより、任意の位置間の寸法を測れるようにしたことである。

また、無線仕様のカメラでは、工具の着脱を自動で工作機械が行う機能を特別な改造を必要とせずに利用することができ、カメラを使用するときは、予め工具マガジンにセットしておき適便工具とカメラを交換して加工状況を確認することができる。さらに、カメラを使用していないときは、工具マガジンに保管できることから、加工時に発生する切子や飛沫から汚れるの防げるばかりでなく、機械の振動からカメラが受ける振動を最小限にすることが出来、故障の問題も少なくすることが出来る。

また、チャック形状に合わせた被チャック部をカメラが持つことにより、カメラの軸心と工具の軸心が一致するため、工作機械の加工エリアの全てが視野内に納められるようになったことである。

さらに、異なる仕様のカメラを複数持つことにより、例えば接写レンズと広角レンズを組み合わせることにより、ズームレンズを使うことなく詳細に加工状況を観察できるようになる。あるいは可視光を観察するための撮像素子と赤外線を観察する撮像素子を組み合わせて、ワークの加工状況と発熱分布の両方を観察することもできる。

工作機械に画像をメモリーする機能と映像情報の入出力できる接続口を持たせることにより、加工しながら適便カメラで観察した映像を保存できるようになり、加工後に加工状況の履歴を追うことが出来るようになるばかりでなく、画像情報を出力してパソコンで画像管理をすることも可能になる。さらに、ほかの工作機械で加工した画像情報を入力して、当該工作機械で加工した時との画像比較もすることができる。

マシニングセンターを例に説明をする。マシニングセンターはワークを加工する加工部。加工を制御するＮＣ操作盤。および加工に使用する工具をしまっておく工具マガジンからなる。本発明のカメラは 工具マガジン内に収まるように設計されている。

ワークの加工が終わると、予めセットされたプログラムに従って工具マガジン内のカメラがそれまで加工に使われていた工具に替わり自動で取り付けられ、カメラは撮影モードになる。マシニングセンターはカメラからの信号をレシーバーを介して受け取り、付属のモニターにカメラからの映像を映し出す。

カメラはレンズと撮像素子と信号発生回路とアンテナと電子機器を駆動させるための電池から構成されている。カメラのレンズはズーム機構を備えていてもよく、広角のレンズを持つカメラと望遠のレンズを持つカメラとが一体となっていても良い。また、波長の異なる光を撮像するためのカメラが追加されていてもよい。

カメラの視野を明るくするためにLEDなどによる照明。あるいは特定の波長を出して、カメラと被写体との距離を測る機構が付いていてもよい。

レンズに付着した汚れを取るため、あるいは汚れが付着するのを防止する目的で、ワイパーがついていたり、ガスあるいは流体でレンズをブローするためのノズルが付いていたりしてもよい。

カメラを駆動させるための電源は工作機械からの給電もしくは充電池あるいは市販の電池で駆動可能であって、撮像素子や照明や信号発生回路がそれぞれ別の電源から供給されていても構わない。カメラの起動はメカニカルなスイッチが付いていても無線による遠隔スイッチでもよい。

カメラを工作機械に取り付ける被チャック部分は通常円筒形をしているが、工作機械のチャック形状に合わせてもよい。またカメラの位置を正確にするために被チャック部がキー溝を持っていても、位置決め用の穴やフランジ形状になっていても構わない。

カメラからの映像は工作機械付属のモニターに映し出しても、また独立したモニターあるいはパソコンのモニターに表示させてもよい。モニターには基準となる点や十字線などのマークを設けて、加工後のワークの寸法測定をする際の基準としてもよい。

工作機械のプログラム入力用や工作機械の稼動状況を表示するモニターとカメラからの映像を映し出すモニターを共通化してもよく、その場合カメラからの映像を写しながらテーブルの位置情報や撮影するためのシャッターボタンや画像の縮尺などの機能や情報が一画面の中に表示されていてもよい。

カメラで撮っている映像と加工前あるいは加工途中あるいは以前の加工映像と比較が出来る機能を備えた工作機械であってもよい。

工作機械特に全自動制御が可能なマシニングセンターやNC旋盤やタレットパンチの段取り替え時の簡易的な加工状況の確認に利用できる。

工作機械用カメラを示した縦断面図である。

レシーバー付き工作機械を示した鳥瞰図である。

符号の説明

１工具着脱チャック
２被チャック部
３ 充電池
４ ＬＥＤ照明
５ａ、５ｂ 撮像素子
６ａ、６ｂ レンズ
７ａ，７ｂ 撮像ユニット
８ カメラ
９ 工具マガジン
１０ レシーバー
１１ ＮＣ操作盤
１２ ターゲット
１３ モニター
１４ 工具
１５ ワーク
１６ テーブル
１７ 工作機械
１８ 主軸
１９ ＡＴＣユニット

Claims (5)

1. 工具４を先端に着脱可能に装着する主軸１８を備えたヘッドと、ワーク１５を載置するテーブル１６とを備えてなるマシニングセンター等の工作機械１７に取り付けられ使用される工作機械用カメラ８であって、工具４を着脱可能に装着するチャック１形状に合わせた端部が円筒形あるいは方形あるいはテーパー形状になった被チャック部２を持ち、前記工作機械１７のチャック部１に前記カメラ８の被チャック部２を取り付けることにより、ワーク１５あるいはワーク１５を載置するテーブル１６が撮像素子５ａ，５ｂの視野内に入り撮像できるように被チャック部２の反対端に撮像ユニット７ａ，７ｂを配置した工作機械用カメラ８。
2. 無線あるいは光通信などのワイヤレス通信機能をもち、かつ充電池３を備えた請求項１の工作機械用カメラ８。
3. ２種類以上の異なる仕様を持つ撮像ユニット７ａ，７ｂ，を一体にして同一の被チャック部２を持つ請求項１あるいは請求項２の工作機械用カメラ８。
4. 請求項２あるいは請求項３の工作機械用カメラ８からの信号を受けて工作機械１７付属のモニター１３に映し出すためのレシーバー１０をもつ工作機械１７。
5. 請求項１あるいは請求項２あるいは請求項３の工作機械用カメラ８で撮像した映像を記録保持できるメモリーを有し、あるいは映像情報を入出力できる接続口を持つ工作機械１７。
   

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