JP2011183494A - Working position correcting device and working position correcting method of cutting tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被写体たとえば切削工具を画像認識しその変形(磨耗などを含む概念)に基づき加工位置を補正する切削工具の加工位置補正装置およびその加工位置補正方法に関するものである。 The present invention relates to a machining position correction apparatus for a cutting tool and a machining position correction method thereof for recognizing an image of a subject such as a cutting tool and correcting a machining position based on deformation (a concept including wear).
例えば、特許文献1には、加工熱や環境の温度変化によっても計測誤差が生じなく、しかも工具の刃先形状や磨耗量、加工物の寸法などをも計測することができる刃先位置計測装置が開示されている。具体的には、数値制御の基準となる加工基準点に対して位置決めされた計測基準面が基準ピースに形成され、計測基準面と工具の刃先との輪郭がカメラによって捕らえられる。捕らえられた輪郭は電気的な画像情報として画像メモリに記憶され、相対位置演算回路は画像情報に基づいて加工基準点および刃先間の相対距離を演算する。即ち、特許文献1では、熱などによる部位の変位の影響を受けずに相対位置を計測できる。
For example,
そして、特許文献1の一実施例において、数値制御装置には加工基準点と工具の刃先との間でそれらの相対距離を計測する刃先位置計測装置が設けられている。この刃先位置計測装置は、加工基準点に対する相対位置が予め決められている計測基準面を持つ基準ピースと、計測基準面および刃先の輪郭を画像として捕らえるカメラと、メインプロセッサとを備える。基準ピースは、主軸のチャックに保持される(段落番号「0015」および図1参照)。
And in one Example of
また、特許文献2には、工具の刃先部磨耗度の計測のために刃先部撮像画像の多値画像データを用いて刃先部輪郭線を得る刃先部輪郭線抽出方法が開示されている(要約参照)。そして、特許文献2では、上述の刃先部輪郭線抽出方法により計測した刃先部輪郭線を基準にして、工具における刃先部の磨耗状況など、いわゆるチッピング状態とその量などを容易に判定し得る(段落番号「0034」参照)。
Further,
ところで、特許文献1または特許文献2では、画像処理技術によって刃先の磨耗状況などを認識し得るが、その磨耗データに基づき切削工具の加工位置を補正する技術は開示されていない。
本発明は、画像処理での面粗度に基づき切削工具の加工位置を精度良く補正し得る切削工具の加工位置補正装置およびその加工位置補正方法を提供するものである。
By the way, although
The present invention provides a machining position correction device for a cutting tool and a machining position correction method thereof that can accurately correct the machining position of the cutting tool based on surface roughness in image processing.
本発明に係る切削工具の加工位置補正装置(切削機械をも含む概念)は、被写体を撮像する撮像手段と、上記撮像手段は被写体として切削工具を撮像し、この画像データに基づき上記切削工具の面粗度を演算する演算手段と、上記演算手段の演算結果に基づき上記切削工具の加工位置を補正する制御手段と、を備える。 A cutting tool processing position correction apparatus (a concept including a cutting machine) according to the present invention includes an imaging unit that images a subject, and the imaging unit images a cutting tool as a subject, and the cutting tool is configured based on the image data. Computation means for computing the surface roughness and control means for correcting the machining position of the cutting tool based on the computation result of the computation means.
上述した面粗度は、例えば理論面粗度(切削工具の送り量/(8×刃先のノーズ半径)),または複数の上記画像データをそれぞれ送り量ずらした合成刃形データとしてこの合成刃形データにおける上記切削工具の突出位置から最大高さ位置(谷底位置と同義)までの距離とする合成面粗度などとする。 The above-mentioned surface roughness is, for example, theoretical surface roughness (cutting tool feed amount / (8 × blade edge nose radius)) or composite edge data obtained by shifting a plurality of the image data by feed amounts. The synthetic surface roughness is defined as the distance from the protruding position of the cutting tool in the data to the maximum height position (synonymous with the valley bottom position).
また、本発明に係る切削工具の加工位置補正方法は、被写体として切削工具を撮像し、この画像データに基づき上記切削工具の面粗度を演算し、この演算結果に基づき上記切削工具の加工位置を補正する。 The cutting tool machining position correction method according to the present invention images a cutting tool as a subject, calculates the surface roughness of the cutting tool based on the image data, and based on the calculation result, the machining position of the cutting tool. Correct.
本発明に係る切削工具の加工位置補正装置およびその加工位置補正方法では、演算手段が画像データに基づいて面粗度を演算すると共に、この演算結果に基づき上記切削工具の加工位置を補正する。即ち、補正手段は、被加工物であるワークの加工精度を高めるために、例えば理論面粗度または合成面粗度などを考慮して切削工具の加工位置を補正する。 In the cutting tool machining position correction apparatus and the machining position correction method according to the present invention, the calculation means calculates the surface roughness based on the image data, and corrects the machining position of the cutting tool based on the calculation result. That is, the correcting means corrects the processing position of the cutting tool in consideration of, for example, the theoretical surface roughness or the combined surface roughness in order to increase the processing accuracy of the workpiece that is the workpiece.
本発明に係る切削工具の加工位置補正装置およびその加工位置補正方法によれば、面粗度に基づき切削工具の加工位置を補正し得るので、補正処理が簡易かつ正確となる。例えば、合成面粗度の場合、理論面粗度では演算できない時または磨耗などによりワークに対する加工位置が変位しても、その加工位置の変位を精度良く補正できるので、ワークの加工精度が向上し得る。 According to the cutting tool machining position correction apparatus and the machining position correction method according to the present invention, the machining position of the cutting tool can be corrected based on the surface roughness, so that the correction process is simple and accurate. For example, in the case of synthetic surface roughness, even if the machining position with respect to the workpiece is displaced due to wear or the like when the theoretical surface roughness cannot be calculated, the displacement of the machining position can be corrected with high accuracy, thus improving the workpiece machining accuracy. obtain.
以下、本発明を実施するための形態について、具体化した実施例1および実施例2を説明する。
In the following, a
以下、図1乃至図9に基づいて、本発明の一実施形態である切削工具の加工位置補正装置およびその加工位置補正方法について説明する。なお、実施例1の上記加工位置補正装置を備える切削機械であるNC旋盤は、単軸タイプのターレット旋盤(以下、単に旋盤という)Sとして説明する。 Hereinafter, based on FIG. 1 thru | or FIG. 9, the processing position correction apparatus and the processing position correction method of the cutting tool which are one Embodiment of this invention are demonstrated. An NC lathe which is a cutting machine provided with the machining position correction device of the first embodiment will be described as a single-axis type turret lathe (hereinafter simply referred to as a lathe) S.
(旋盤Sの概略構成)
図1に示すように、旋盤S内には、軸線がZ軸方向(水平方向)と平行になるように固定された主軸台10と、Z軸方向に平行な方向及びZ軸方向と直交し垂直方向に対し60度後方に傾斜したX軸方向に平行な方向に移動可能なターレット装置20とが対向するように配置されている。主軸台10には、主軸11がZ軸方向と平行な軸線の回りに回転可能に支持されている。主軸11は、図示しない主軸駆動モータによって回転駆動されるようになっている。主軸11のターレット装置20側の先端部には、被加工物であるワークWを把持するチャック12が取り付けられている。このような構成の主軸台10及び主軸駆動モータは、ベッド13上に配置されている。
(Schematic configuration of lathe S)
As shown in FIG. 1, in the lathe S, a
ターレット装置20には、取付台であるターレット刃物台(以下、単に刃物台という)21がZ軸方向と平行な軸線の回りに回転割出し可能に設けられている。刃物台21上には、複数の切削工具25,26(図5参照)が円周上等角度間隔に取り付けられている。また、刃物台21の所定位置(切削工具の装着位置の一つ)には、図示しないターレットゲージ(具体的な構成は、特願2009−38185号の明細書を参照)が配置されている。このような構成のターレット装置20は、X軸方向およびZ軸方向へスライド可能に配置されている。なお、ターレット装置20は、図6に示すNCテーブル50のNCモータ52によってボールねじ機構(図示省略)を介して移動する。即ち、ターレット装置20は、固定配置された主軸台10に対して移動する。一方、刃物台21は、図6に示すターレットモータ54によって回転駆動する。
The
図1に示すように、旋盤S内には、主軸台10とターレット装置20を覆うカバー14が設けられ、カバー14内には、主軸台10側とターレット装置20側と仕切る隔壁15が設けられている。この隔壁15は、刃物台21上の図5に示す切削工具25,26によってチャック12に把持されたワークWの外周または端面などを切削加工する際に、飛散する切削粉や切削液などが主軸台10などに付着しないようにするために設けられている。即ち、この隔壁15で仕切られた主軸台10側が隔離ゾーンS1となっており、ターレット装置20側が加工ゾーンS2となっている。
As shown in FIG. 1, a
主軸11は隔壁15に設けられた孔から加工ゾーンS2側に突き出され、その主軸11の先端にチャック12が取り付けられている。図2及び図5に示すように、チャック12の外周から若干突出するように配置される基準ゲージ18は、後述する撮像装置27の位置誤差を測定するものであり、内径加工バイト25と外径加工バイト26の両方に共通して使用する。この基準ゲージ18は、切粉などによる磨耗を防止するため、熱処理済みの鋼で成形される。なお、基準ゲージ18はチャック12の外周面からの突出量が小さいので、チャック12が回転する際の基準ゲージ18の回転範囲が少ない。また、基準ゲージ18をチャック12に固定しているので、撮像する際の位置合わせが容易となる。
The
(撮像装置27に関する構成)
図1及び図2に示すように、旋盤S内には、撮像装置27が隔離ゾーンS1と加工ゾーンS2との間をスライド可能に配置されている(図4参照)。この撮像装置27は、被写体となる切削工具(以下、バイトともいう)25,26の例えば図5に示すチップ25A,26A(バイト等のチップでない切削工具のときは刃先)などを撮像する。即ち、撮像装置27は、チップ25A,26Aなどを撮像する際には加工ゾーンS2側へスライドし、撮像が終了すると隔離ゾーンS1側へスライドする。なお、撮像装置27で撮像した画像データは、図6に示すCPU60へ出力するように構成されている。そして、CPU60は、チップ25A,26Aの変位などを照合・演算し、それらの結果に基づいて切削工具の加工位置を補正したり、加工処理を制御する。
(Configuration related to imaging device 27)
As shown in FIGS. 1 and 2, an
図3(A)に示すように、撮像装置27の筐体27Aは撮像スペース(レンズ室ともいう)28A及び防塵スペース(シャッタ室ともいう)28Bに区画されている。具体的には、角筒状の筐体27Aのレンズ室28Aには、例えば500万画素のカメラ(撮像素子であるCCD30Aを含む)30と,撮像レンズ体29と,フルミラー31Aと,ハーフミラー31Bとが収納されている。
このハーフミラー31Bは、撮像レンズ体29及びフルミラー31Aの間に配置されており、入射する被写体光を一部反射し一部投下するミラーである。
As shown in FIG. 3A, the
The
上述したフルミラー31Aとハーフミラー31Bは、それぞれの撮像光学系のカメラ視野が同一サイズとなるように配設している。即ち、それぞれの被写体を交互に撮像できるように、フルミラー31A及びハーフミラー31Bは配設されている。例えばフルミラー31Aで図3(A)の2点鎖線に示す被写体(チップ)23Aを撮像する際にはハーフミラー31Bの光路を遮断し、ハーフミラー31Bで被写体(チップ)24Aを撮像する際にはフルミラー31Aの光路を遮断するように構成している。
The
従って、カメラ30の撮像レンズ体29と2つの被写体(例えばバイト23,24など)との間の光路を一対のミラー31A及び31Bでそれぞれ直角に屈曲させ、1つの視野領域(撮像領域と同義)の範囲で被写体を撮像する。そして、図3に示すように、1つの視野領域で例えばバイト23のチップ23Aを先ず撮像し、且つ上記撮像後に1つの視野領域でバイト24のチップ24Aを引続き撮像する。なお、視野領域は、500万画素のカメラを用いた場合において、短辺は17mm(2000画素)、長辺は21.5mm(2500画素)となっている。
Accordingly, the optical path between the
レンズ室28A及びシャッター室28Bの間には、焦点合わせレンズ33がフルミラー31Aに対応する光路上に、透明の防護ガラス34がハーフミラー31Bに対応する光路上にそれぞれ配置されている。ここで、焦点合わせレンズ33は、2系列の焦点距離LA(例えば100mm)を合わせるものである。なお、撮像スペースは、常時所定気圧たとえば+0.05MPaに保持されている。
Between the
また、レンズ室28A及びシャッター室28Bの間には孔27Bが形成されており、この孔27Bからシャッター室28Bへ圧縮空気(以下、エアーともいう)が送られる。即ち、常時シャッター室28Bは、レンズ室28Aよりも低い加圧状態たとえば+0.11MPaに加圧されている。従って、シャッター室28Bが加圧されているので、クーラント液または切粉などが、シャッター室28Bへ流入するのを防止する。なお、レンズ室28Aには図示しないエアー接続口が配置されており、このエアー接続口およびコンプレッサ(図示省略)の間はコンプレッサで生成されるエアーを供給するエアー通路となっている。そして、エアーをレンズ室28Aへ常に加圧し続ける。
A
シャッター室28Bの焦点合わせレンズ33及び防護ガラス34に対向する部位には、開口27C及び27Dがそれぞれ形成されている。切換手段であるシャッター38及び39は、筐体27Aとその支持片27E間にスライド可能に配置されており、開口27Cまたは27Dを開閉する。即ち、上述した光路を遮断するシャッター38または39は、上述したエアー通路のエアーを用いて、スライドするように構成されている。また、支持片27Eには、開口27F及び27Gが、開口27C及び27Dに対向するように形成されている。
図3(B)に示すように、シャッター38はその平面形状が帯状となっており、シャッター39はその平面形状が略L字状となっている。そして、シャッター38及び39は、開口27G及び27Fに対向するように移動し、開口27C及び27Dを開閉する。即ち、シャッター38及び39は、それぞれの光路を開放し、図3に示す被写体となる切削工具24のチップ24A(図面では2点鎖線で示す)をカメラ30で撮像する。
As shown in FIG. 3B, the planar shape of the shutter 38 is a strip shape, and the planar shape of the
シャッター38及び39は、クーラント液または切粉などがシャッター室28Bへ流入するのを防止するために、閉止している。また、シャッター38及び39は、常には閉止しており、且つ同時に光路を開放しない。図1及び図2に示すように、撮像装置27の各ミラー31A及び31B(図3参照)に対向する光路上の位置には、照明用の光源43及び44がそれぞれ配置されている。これらの光源43及び44は、例えば発光LEDなどで構成されている。
The
(撮像装置27のスライド機構に関する概略構成)
図1及び図4に示すように、撮像装置27は、隔壁15の所定箇所に配置されており、図示しないスライド機構(例えばエアー通路のエアーで作動するシリンダ等)が連結されている。そのため、上述したように撮像装置27は、隔離ゾーンS1と加工ゾーンS2との間をスライドし、切削加工直前には加工ゾーンS2から隔離ゾーンS1へ後退する。撮像装置27を後退させる理由は、切削加工のターレット装置20に搭載するバイト等との干渉を防止すると共に、撮像装置27が切削作業中における作業者の視覚障害を回避し作業性を向上させるためである。
(Schematic configuration regarding the slide mechanism of the imaging device 27)
As shown in FIGS. 1 and 4, the
また、図4に示すように、撮像装置27と隔壁15との間には、合成樹脂製(例えばウレタンゴム製)のシールカバー40が配置されている。即ち、撮像装置27は、シールカバー40に嵌め込まれる状態で保持されている。このシールカバー40には、スライド時の撮像装置27が加工ゾーン内の切粉を挟んだりするのを防止すると共に、クーラント液が隔離ゾーンS1内へ滲み込むのを防止するものである。更に、撮像装置27の回りを囲うような導口40Aが開口されている。そして、エアーは図示しないエアー通路から導口40Aへ送出し(図4の矢印参照)、撮像装置27とシールカバー40との隙間からエアーが吹き出るようになっている(図4の太線矢印参照)。
As shown in FIG. 4, a synthetic resin (for example, urethane rubber)
(チャックに関する概略構成)
図5に示すように、チャック12の外周側には、基準体であるインバー体47が、上述した基準ゲージ18に対向するように配置されている。即ち、インバー体47の先端47Aと基準ゲージ18とバイト26のチップ26Aとが、撮像装置27の視野領域に収めて撮像(一望視と同義)できるように、インバー体47及び基準ゲージ18並びにバイト26が配置される。なお、バイト26は、チップ検出時に撮像装置27の一望視Aエリア(図中では「A枠」という)または一望視Bエリア(図中では「B枠」という)内の所定位置に移動するように予め設定されている。
(Schematic configuration regarding chuck)
As shown in FIG. 5, an invar body 47, which is a reference body, is disposed on the outer peripheral side of the
インバー体47は、旋盤S(図1参照)を構成する熱処理済み鋼と比較して熱膨張率が小さい材料(例えば不変鋼であるインバー又は熱膨張率が鉄の2倍であるアルミニウム等)を用いて、例えば角柱状に形成している。そして、インバー体47は、その一端を図示しない締結部材(ボルトなど)で固定している。そのため、飛び出し防止用のストッパ(図示省略)は、インバー体47の自由端47A側にインバー体47と若干離間した状態で配置されている。なお、振動防止用のカウンタウエイト72は、インバー体47の配置場所の反対側に配置している。
The invar body 47 is made of a material having a smaller thermal expansion coefficient than the heat-treated steel constituting the lathe S (see FIG. 1) (for example, invar which is an invariant steel or aluminum whose thermal expansion coefficient is twice that of iron). For example, it is formed in a prismatic shape. The invar body 47 has one end fixed by a fastening member (such as a bolt) not shown. Therefore, a stopper (not shown) for preventing popping out is arranged on the free end 47 </ b> A side of the invar body 47 in a state slightly separated from the invar body 47. The
(旋盤Sの制御系に関する構成)
旋盤S(図1参照)は、図6に示すように、CPU60と、不揮発性メモリであるROM62,RAM64と、NCテーブル50に配置されるモータドライバ51,NCモータ52と、ターレット装置20に配置されるモータドライバ53,ターレットモータ54と、操作部56と、表示部57と、ブザー58と、を備える。演算手段および制御手段であるCPU60は、旋盤Sの全体的な動作を司り、たとえば操作部56に配置される操作キーが操作された場合に、その操作に基づく処理を行う。また、CPU60には位置検出手段および撮像手段の一部を構成する一対のカメラ30がそれぞれ接続されており、カメラ30で撮像された画像データがCPU60へそれぞれ入力される。
(Configuration for control system of lathe S)
As shown in FIG. 6, the lathe S (see FIG. 1) is arranged in the
ROM62は旋盤Sに各種の処理を制御するプログラムを記録し、そのプログラムによって旋盤Sが制御される。記録手段であるRAM64は各種データの読み書き用の記録域たとえば画像データ領域65を有し、この画像データ領域65に画像データ等が記録される。モータ52または54は、CPU60の駆動信号に基づき、モータドライバ51または53を介して回転する。表示手段である表示部57は、カメラ30で撮像される画像データなどを表示する。警告手段であるブザーは、警告音を出力する。
The
(本実施例の作用)
先ず、チップ検出時において、図5に示すように、基準ゲージ18及びインバー体47並びにバイト26のチップ26Aを、撮像装置27のカメラ30(図3A参照)の一望視Aエリアに収めて撮像する場合は、基準ゲージ18とバイト26の刃先26Aの上面の高さを同一高さとして行なう。また、チップ検出時には、図4に示すように、撮像装置27を隔離ゾーンS1から加工ゾーンS2へスライドさせると共に、図1に示す光源43を発光させる。
(Operation of this embodiment)
First, at the time of chip detection, as shown in FIG. 5, the
そして、図5に示すバイト26のチップ26Aを検出する場合、撮像位置(図4の破線で示す状態)の撮像装置27は、図3に示すように、シャッター38をスライドさせハーフミラー31B側の光路を開放する。シャッター39側の光路を遮断しているので、ハーフミラー31Bは一望視Aエリアの被写体光をカメラ30へ反射させる。
When detecting the
カメラ30は、図5に示すように一望視Aエリア内に位置する被写体であるインバー体47の自由端47Aと基準ゲージ18とバイト26のチップ26Aを撮像する。なお、本実施形態において、カメラ30の一望視Aエリアにはチップ26Aのみを位置させた上で、撮像するようにしても良い。
As shown in FIG. 5, the
(切削工具における面粗度を取得する手順)
図7に基づき、先ず切削工具26における面粗度を取得する手順すなわちチップ26のノーズ半径Rについて、説明する。ここで、ノーズ半径Rは、チップ26Aの輪郭曲線部分(すくい面の曲線部分と同義)の半径であり、X方向切削線またはZ方向切削線(単に切削線ともいう)の接点を求めることによって得られる(例えば特願2008−274049の明細書など参照)。
(Procedure for obtaining surface roughness of a cutting tool)
Based on FIG. 7, the procedure for obtaining the surface roughness of the
次に、周知の理論面粗度θ1(図8参照)は、バイト26の送り量f/(8×刃先のノーズ半径R)で得られる。この送り量fは、図8に示すように、バイト26をワークWに対して送る距離である。例えば、送り量fが0.2(mm/rev)で、ノーズ半径Rが0.4(mm)の場合、理論面粗度は12.5(μm)となる。
Next, the well-known theoretical surface roughness θ1 (see FIG. 8) is obtained by the feed amount f / (8 × the nose radius R of the cutting edge) of the
(バイト画像処理モード)
以下、バイト画像処理モードについて、図9のフローチャートで説明する。CPU60(図6参照)は、ステップ100において、カメラ30(図3A参照)が図5に示す一望視Aエリア内に位置する被写体であるチップ26Aを撮像して画像処理を行う。なお、この撮像は、上述したように、チップ26Aのほか、基準ゲージ18及び基準ゲージ18に近接するインバー体47の自由端47Aを含めても良い。
(Byte image processing mode)
The byte image processing mode will be described below with reference to the flowchart of FIG. In
ステップ102において、CPU60は、上記画像処理データに基づき、理論面粗度を演算する。具体的には、先ずノーズ半径R(図7参照)を画像処理データに基づいて演算する。この演算は、上述した演算方法の他に、例えばすくい面の曲線部分における中心を求めるアルゴリズムにより、行うようにしても良い。次に、CPU60は、予め入力されているバイト26の送り量f及び上記演算されるノーズ半径Rを、理論面粗度の計算式(送り量f/(8×刃先のノーズR))に代入し演算する。なお、送り量fは、作業者が演算時毎に操作部56(図6参照)で入力するようにしても良い。
In
ステップ104において、CPU60は理論面粗度をRAM64(図6参照)に記録させる。ステップ106において、CPU60は、フィードバックして補償処理を行なう。即ち、本実施形態においては、旋盤運転中の非切削時に、理論面粗度を演算してバイト26の加工位置を補正するようにしたので、旋盤運転中にチップ26Aが変位しても、その加工位置の変位を精度良く補正することができ、ワークWの加工精度を向上させることができる。
In
ここで、新品のバイト26であっても、一般的にノーズ半径Rの外形には誤差があるので、画像処理データに基づいてノーズ半径RをCPU60が演算する必要がある。特に、バイト26の切削線位置をワークW(図8参照)の切削位置とする場合には、面粗度を考慮するバイト26の加工位置補正データが重要となる。
Here, even if it is a
図9に示すルーチンは、キャリブレーションサイクル時たとえば加工処理毎すなわち切削時に毎回行う例である。本実施形態においては、強制的に所定間隔(所定ワーク数の切削後又は所定時間)をもって図9に示すルーチンを行うようにしても良い。ここで、キャリブレーションサイクルは、切削の精度を所定水準に維持する補償値を得るため、図1に示す旋盤Sの稼動時に切削毎に或いは強制的に所定間隔(所定ワーク数の切削後又は所定時間)を設けて検査を行うことである。即ち、キャリブレーションサイクルは、旋盤Sの運転が開始した後に行う検査である。 The routine shown in FIG. 9 is an example that is performed at the time of a calibration cycle, for example, every processing, that is, every time cutting. In the present embodiment, the routine shown in FIG. 9 may be performed with a predetermined interval (after a predetermined number of workpieces are cut or for a predetermined time). Here, in the calibration cycle, in order to obtain a compensation value for maintaining the cutting accuracy at a predetermined level, the lathe S shown in FIG. (Time) to perform the inspection. That is, the calibration cycle is an inspection performed after the operation of the lathe S is started.
本実施形態においては、画像処理データに基づいてノーズ半径Rが演算されると共に、演算されたノーズ半径R及びバイト26の送り量fを計算式(送り量f/(8×刃先のノーズR))に代入することによって理論面粗度θ1(図8参照)が演算される。即ち、本実施形態によれば、画像処理データに基づいてノーズ半径Rを演算するので、手作業でノーズ半径Rを計算すること無く、計算ミス及び入力ミスが防止される。
In the present embodiment, the nose radius R is calculated based on the image processing data, and the calculated nose radius R and the feed amount f of the
即ち、本実施形態によれば、CPU60は上述した理論面粗度に基づきバイト26の加工位置を補正し得るので、旋盤Sに係る補正処理が簡易かつ正確となる。なお、熱変位などについては、特願2009−38185号または特願2009−198604号の明細書に記載するバイト画像処理モードを行うようにする。
That is, according to the present embodiment, since the
図10乃至図13を用いて、面粗度に係る演算方法の実施例2を説明する。この面粗度は、実施例1の理論面粗度θ1(図8参照)とは異なり、図10に示すようにノーズ半径Rが磨耗などで十分でない場合にも適用し得るいわゆる合成面粗度θ2である。なお、上述した実施例1の図1乃至図6に示す旋盤S及び関連する箇所と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、主として異なる面粗度に係る演算方法について説明する。 A second embodiment of the calculation method related to surface roughness will be described with reference to FIGS. 10 to 13. This surface roughness is different from the theoretical surface roughness θ1 (see FIG. 8) of the first embodiment, so-called synthetic surface roughness that can be applied even when the nose radius R is not sufficient due to wear as shown in FIG. θ2. The same parts as those of the lathe S and the related portions shown in FIGS. 1 to 6 of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and a calculation method mainly related to different surface roughness will be described.
ここで、ノーズ半径Rが十分でなく図7の破線で示す外形接線の部分で切削する場合(この際の面粗度を合成面粗度θ2といい、図10に示す場合)、理論面粗度の計算式は適用できない。故に、合成面粗度は、理論面粗度を含む概念ともいえる。また、ワークWの仕上がり寸法は、一般に表面粗さの最大突出部分の寸法であるので、切削工具(バイト26等)の切削線で加工される突出位置B+合成面粗度θ2で演算し得る。なお、突出位置Bと谷底位置はワークWとバイト26では逆になるので、本実施形態ではバイト26の立場より切削線の位置を突出位置Bとする。
Here, when the nose radius R is not sufficient and cutting is performed at the portion of the outline tangent indicated by the broken line in FIG. 7 (the surface roughness at this time is referred to as the combined surface roughness θ2, shown in FIG. 10), the theoretical surface roughness The degree calculation formula is not applicable. Therefore, it can be said that the composite surface roughness is a concept including the theoretical surface roughness. Further, since the finished dimension of the workpiece W is generally the dimension of the maximum protruding portion of the surface roughness, it can be calculated by the protruding position B processed by the cutting line of the cutting tool (such as the cutting tool 26) + the composite surface roughness θ2. Since the protruding position B and the valley bottom position are reversed between the workpiece W and the
以下、図11乃至図13に基づき、合成面粗度に係る演算方法について説明する。図9に示すステップ100において、CPU60(図6参照)はカメラ30(図3A参照)でチップ26Aを撮像して画像処理を行う。ステップ102において、CPU60は、上記画像処理データに基づき、合成面粗度を演算する。具体的には、CPU60がチップ26Aの輪郭をパターンマッチングし、切削線の位置を演算する(例えば特願2008−274049の明細書など参照)。
Hereinafter, a calculation method related to the composite surface roughness will be described with reference to FIGS. In
次に、面粗度の幅を演算する。図11に示すように、面粗度の高さ即ちチップ26Aの突出位置Bの高さは、例えば30μmに設定する。面粗度の高さは本来ならばバイト26(図10参照)の大きさ分必要となるが、実際は面粗度の数倍以上あれば良い。また、面粗度の高さを大きくすれば、処理データ量も多くなるので、CPU60による演算時間が長くなる。
Next, the width of the surface roughness is calculated. As shown in FIG. 11, the height of the surface roughness, that is, the height of the protruding position B of the
そして、CPU60は、図11に示す突出位置Bから面粗度の高さを有する範囲の幅(面粗度の幅と同義)を演算する。具体的には、図11に示す突出位置Bから面粗度の高さ分水平方向へスキャンし、各画素における最大暗部の幅を求めて面粗度の幅とする。なお、図11中の各シークラインCLの間隔は、1ピクセルに設定する。
Then, the
引続き、CPU60は、切削線に垂直なシークライン群の各エッジを求める。具体的には、図12に示す突出位置B(切削線の位置すなわちチップ26Aが図示しないワークに接する位置)から水平方向へ所定の面粗度の範囲に亘ってエッジ位置を設定する。このエッジ位置設定は、シークラインCLを等ピッチ(例えば10μm)に設定し、各シークラインCL間における画素の明暗に基づき、シークラインCL毎のエッジ位置(図12の黒点を参照)をそれぞれ設定する。
Subsequently, the
なお、シークラインCLのピッチは、切削送りピッチ(図8に示すチップ26Aの送り量fと同義)の約数となるようにしても良い。例えば、切削送りピッチが100μmであれば、各ピッチ10μmは約数である。また、シークラインCLの位相は、チップ26Aの突出位置Bに合わせるようにする。
The pitch of the seek line CL may be a divisor of the cutting feed pitch (synonymous with the feed amount f of the
ここで、MSパターンマッチングの技法は、被写体の位置認識に適用しているが、これ以外に正規化相関によるパターンマッチング等を用いるようにしても良い。例えば、他のエッジ認識手段として、エッジ検出用のキャリパスライン(シークラインCLを変形したもの)などを適用しても良い。 Here, the MS pattern matching technique is applied to subject position recognition, but pattern matching based on normalized correlation may be used. For example, as other edge recognition means, a caliper line for edge detection (a modified one of the seek line CL) or the like may be applied.
最後に、CPU60は、複数の刃先形状を重ね合わせ、合成面粗度を演算する。本例では、図13に示すように、刃先形状を複数たとえば4つ切削送りピッチf分ずらせて重ね合わせる(図13中のLL,L,R,RR参照)。具体的には、刃先の突出位置B(図13参照)を、シークラインCLの位相の基準として、図13のように水平方向へ順次ずらして重ね合わせる。なお、シークラインCLのピッチは切削送りピッチfの約数であるので、各シークラインCLはずれること無く重ね合う。また、重ね合わせる数は、少なくとも切削送りピッチ分の2つ必要であるが、例えば6つなど任意に変更し得る。
Finally, the
そして、図13に示すように、合成面粗度θ2を演算する合成した刃先形状(以下、「合成刃形データ」ともいう)は、刃先形状Lの突出位置Bから刃先形状Rの突出位置Bまでの間における、各シークラインCLの中で最もエッジ位置が低い(図13参照)ものを結んだ曲線(「折れ線」ともいえる)形状である。合成面粗度θ2は、各々の合成刃形におけるエッジ位置の内、突出位置Bから最大高さ位置(谷底位置と同義)Mまでの距離である(図13参照)。なお、図13に示す例において、刃先形状LLおよび刃先形状RRは、合成刃形に影響を与えていないので、刃先形状Lおよび刃先形状Rの2つでもCPU60は合成面粗度θ2を演算し得る。
As shown in FIG. 13, the combined cutting edge shape (hereinafter also referred to as “combined blade shape data”) for calculating the combined surface roughness θ <b> 2 is from the protruding position B of the cutting edge shape L to the protruding position B of the cutting edge shape R. A curve (also referred to as a “polygonal line”) connecting the ones having the lowest edge position (see FIG. 13) among the seek lines CL. The combined surface roughness θ2 is a distance from the protruding position B to the maximum height position (synonymous with the valley bottom position) M among the edge positions in each combined blade shape (see FIG. 13). In the example shown in FIG. 13, the cutting edge shape LL and the cutting edge shape RR do not affect the combined cutting edge shape, so the
本実施形態において、CPU60は予めエッジ位置が設定されるシークラインCLのデータのみを重ね合わせて、合成面粗度θ2を演算する。即ち、本実施形態によれば、仮想画面上に設定するシークラインCLを仮想的に比較するので、CPU60は精度良く合成面粗度θ2を演算し得る。
In the present embodiment, the
なお、他の合成面粗度の演算方法として、複数の刃先画像を切削送りピッチ分ずらし、各画素を重ね合わせて輝度の低い(「暗い」と同義)ものを優先させ、複数の画像データから1つの画像データを合成した合成刃形データに基づくようにしても良い。この演算方法によれば、画素の大きさに依存するので、シークラインを用いる場合より、処理精度に幅が生じやすい。 As another method of calculating the composite surface roughness, a plurality of cutting edge images are shifted by the cutting feed pitch, and each pixel is superimposed to give priority to a low luminance (synonymous with “dark”), and from a plurality of image data You may make it based on the synthetic | combination blade shape data which synthesize | combined one image data. According to this calculation method, since it depends on the size of the pixel, the processing accuracy tends to be wider than when a seek line is used.
ステップ104において、CPU60は合成面粗度をRAM64(図6参照)に記録させる。ステップ106において、CPU60は、フィードバックして補償処理を行なう。即ち、本実施形態においては、旋盤運転中の非切削時に、合成面粗度を演算してバイト26の加工位置を補正するようにしたので、旋盤運転中にチップ26Aのノーズ半径R(図7参照)で理論面粗度が演算できない場合または磨耗などによりワークW(図1参照)に対する加工位置が変位しても、その加工位置の変位を精度良く補正することができ、ワークWの加工精度を向上させることができる。その他の作用効果は、実施例1と同様である。
In
なお、本発明は実施例1で説明した短軸旋盤に限定されず、例えば2軸正面旋盤またはフライス盤など種々の切削工具の加工位置補正装置(切削工具とワークを相対的に移動させて加工する機械)に適用できる。また、本発明では、実施例1および実施例2を組合せても良い。 The present invention is not limited to the short-axis lathe described in the first embodiment. For example, the machining position correction device for various cutting tools such as a 2-axis front lathe or a milling machine (processing is performed by relatively moving the cutting tool and the workpiece). Machine). In the present invention, Example 1 and Example 2 may be combined.
12…チャック、25…内径加工用のバイト(切削工具)、25A…チップ(被写体)、26…外径加工用のバイト(切削工具)、26A…チップ(被写体)、27…撮像装置(撮像手段)、60…CPU(演算手段および制御手段)、64…RAM(記録手段)、S…旋盤(切削工具の加工位置補正装置)、W…ワーク(被加工物)、R…ノーズ半径、B…切削工具の突出位置、M…最大高さ位置(谷底位置)、θ1…理論面粗度、θ2…合成面粗度
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記撮像手段は被写体として切削工具を撮像し、この画像データに基づき上記切削工具の面粗度を演算する演算手段と、
上記演算手段の演算結果に基づき上記切削工具の加工位置を補正する制御手段と、
を備える切削工具の加工位置補正装置。 Imaging means for imaging a subject;
The imaging means images a cutting tool as a subject, and calculating means for calculating the surface roughness of the cutting tool based on the image data;
Control means for correcting the machining position of the cutting tool based on the calculation result of the calculation means;
A machining position correction device for a cutting tool comprising:
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