JP2019040498A - 工作機械および速度制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業時間の短縮化を図り、工具と加工対象物との衝突を回避することができるように軸移動の速度を制御する工作機械および速度制御方法を提供する。【解決手段】工具１２を用いて加工対象物Ｗを加工する工作機械１０は、工具１２または加工対象物Ｗを軸移動させるサーボモータ２０と、工具１２または加工対象物Ｗを設定した撮像倍率Ｍで撮像する撮像装置２４と、撮像装置２４が撮像した画像を表示する表示部３８と、撮像倍率Ｍに基づいて工具１２または加工対象物Ｗの指令速度Ｖｃを補正して、補正指令速度Ｖｒを生成する速度補正部３４と、補正指令速度Ｖｒで工具１２または加工対象物Ｗが軸移動するようにサーボモータ２０を制御するモータ制御部３６と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、軸移動の速度を制御する工作機械および速度制御方法に関する。

従来から、工作機械の分野においては、工作機械に撮像装置を設け、撮像装置によって撮像された工具や加工対象物の画像を解析して所定の処理を行ったり、撮像された画像を表示したりしていた。

例えば、下記特許文献１には、刃物台に装着された工具の画像を撮像し、撮像した画像に基づき、工具の刃先の位置や形状を検出することが開示されている。また、必要に応じて、工具の刃先が視野の中心にある正規画像を取得するためにズームアップすることも記載されている。

特開２０１６−１３２０３９号公報

ここで、オペレータは、撮像された画像を見ながら軸移動（例えば、工具の軸移動）を手動で操作する場合がある。撮像倍率が低い状態では、画像上での工具の移動速度は遅くなるため、作業時間の短縮のために工具の移動速度を上げたいという要望がある。逆に、撮像倍率が高い状態では、画像上での工具の移動速度が速くなり過ぎてしまうため、オペレータの操作が遅れて、工具と加工対象物が衝突してしまうという虞が生じる。しかしながら、上述した特許文献１では、このような問題を解決することはできない。

そこで、本発明は、作業時間の短縮化を図り、工具と加工対象物との衝突を回避することができるように軸移動の速度を制御することができる工作機械および速度制御方法を提供する。

本発明の第１の態様は、工具を用いて加工対象物を加工する工作機械であって、前記工具または前記加工対象物を軸移動させるモータと、前記工具または前記加工対象物を指定された撮像倍率で撮像する撮像装置と、前記撮像装置が撮像した画像を表示する表示部と、前記撮像倍率に基づいて前記工具または前記加工対象物の指令速度を補正して、補正指令速度を生成する速度補正部と、前記補正指令速度で前記工具または前記加工対象物が軸移動するように、前記モータを制御するモータ制御部と、を備える。

本発明の第２の態様は、工具を用いて加工対象物を加工する工作機械の軸移動の速度を制御する速度制御方法であって、前記工作機械は、前記工具または前記加工対象物を軸移動させるモータを備え、前記工具または前記加工対象物を指定された撮像倍率で撮像する撮像ステップと、撮像された画像を表示する表示ステップと、前記撮像倍率に基づいて前記工具または前記加工対象物の指令速度を補正して、補正指令速度を生成する速度補正ステップと、前記補正指令速度で前記工具または前記加工対象物が軸移動するように、前記モータを制御するモータ制御ステップと、を含む。

本発明によれば、作業時間の短縮化を図り、工具と加工対象物との衝突を回避することができるように軸移動の速度を制御することができる。

工作機械の概略構成図である。 図１に示す制御装置、サーボアンプ、サーボモータ、および、撮像装置の構成を示す図である。 図１および図２に示す工作機械の撮像動作を示すフローチャートである。 図１および図２に示す工作機械の軸送りの動作を示すフローチャートである。 図５Ａは、低倍率で従来の工具の軸送りを撮像したときの画像を示す図、図５Ｂは、中倍率で従来の工具の軸送りを撮像したときの画像を示す図、図５Ｃは、高倍率で従来の工具の軸送りを撮像したときの画像を示す図である。 図６Ａは、中倍率（基準倍率）で実施の形態の工具の軸送りを撮像したときの画像を示す図、図６Ｂは、高倍率で実施の形態の工具の軸送りを撮像したときの画像を示す図、図６Ｃは、低倍率で実施の形態の工具の軸送りを撮像したときの画像を示す図である。

本発明に係る工作機械および速度制御方法について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

図１は、工作機械１０の概略構成図である。工作機械１０は、工具１２を用いて加工対象物Ｗを加工する工作機械である。工作機械１０は、工具１２、テーブル１４、制御装置１６、サーボアンプ１８（１８Ｙ、１８Ｚ、１８Ｘ）、サーボモータ（モータ）２０（２０Ｙ、２０Ｚ、２０Ｘ）、動力変換伝達機構２２（２２Ｙ、２２Ｚ、２２Ｘ）、および、撮像装置２４を備える。

制御装置１６は、サーボアンプ１８（１８Ｙ、１８Ｚ、１８Ｘ）を制御することでサーボモータ２０（２０Ｙ、２０Ｚ、２０Ｘ）を回転させる。つまり、制御装置１６は、サーボアンプ１８（１８Ｙ、１８Ｚ、１８Ｘ）を介してサーボモータ２０（２０Ｙ、２０Ｚ、２０Ｘ）の回転を制御する。サーボモータ２０Ｙは、工具１２をＹ軸方向に軸移動させるためのモータであり、サーボモータ２０Ｚは、工具１２をＺ軸方向に軸移動させるためのモータである。また、サーボモータ２０Ｘは、テーブル１４をＸ軸方向に軸移動させるためのモータである。したがって、制御装置１６が、サーボアンプ１８Ｙ、１８Ｚ、１８Ｘを介してサーボモータ２０Ｙ、２０Ｚ、２０Ｘの回転を制御することで、工具１２がＹ軸方向およびＺ軸方向に軸移動し、加工対象物Ｗを支持するテーブル１４がＸ軸方向に軸移動する。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸は、互いに直交するものとする。

サーボモータ（第１サーボモータ、Ｙ軸サーボモータ）２０Ｙの回転力は、動力変換伝達機構２２Ｙを介して工具１２に伝達される。動力変換伝達機構２２Ｙは、サーボモータ２０Ｙの回転力をＹ軸方向の直進運動に変換するものである。したがって、サーボモータ２０Ｙが回転することで、工具１２がＹ軸方向（第１方向）に軸移動する。動力変換伝達機構２２Ｙは、Ｙ軸方向に延びたボールねじ２３Ｙａとボールねじ２３Ｙａに螺合したナット２３Ｙｂとを含む。このボールねじ２３Ｙａは、サーボモータ２０Ｙの回転軸（図示略）と接続され、サーボモータ２０Ｙの回転軸と一緒に回転する。ナット２３Ｙｂは工具１２に接続されている。これにより、サーボモータ２０Ｙによってボールねじ２３Ｙａが回転することで、ナット２３Ｙｂ（および工具１２）がＹ軸方向に軸移動する。

サーボモータ（第２サーボモータ、Ｚ軸サーボモータ）２０Ｚの回転力は、動力変換伝達機構２２Ｚを介して工具１２に伝達される。動力変換伝達機構２２Ｚは、サーボモータ２０Ｚの回転力をＺ軸方向の直進運動に変換するものである。したがって、サーボモータ２０Ｚが回転することで、工具１２がＺ軸方向（第２方向）に軸移動する。動力変換伝達機構２２Ｚは、Ｚ軸方向に延びたボールねじ２３Ｚａとボールねじ２３Ｚａに螺合したナット２３Ｚｂとを含む。このボールねじ２３Ｚａは、サーボモータ２０Ｚの回転軸（図示略）と接続され、サーボモータ２０Ｚの回転軸と一緒に回転する。ナット２３Ｚｂは、工具１２に接続されている。これにより、サーボモータ２０Ｚによってボールねじ２３Ｚａが回転することで、ナット２３Ｚｂ（および工具１２）がＺ軸方向に軸移動する。

サーボモータ（第３サーボモータ、Ｘ軸サーボモータ）２０Ｘの回転力は、動力変換伝達機構２２Ｘを介してテーブル１４に伝達される。動力変換伝達機構２２Ｘは、サーボモータ２０Ｘの回転力をＸ軸方向の直進運動に変換するものである。したがって、サーボモータ２０Ｘが回転することで、テーブル１４がＸ軸方向（第３方向）に軸移動する。動力変換伝達機構２２Ｘは、Ｘ軸方向に延びたボールねじ２３Ｘａとボールねじ２３Ｘａに螺合したナット２３Ｘｂとを含む。このボールねじ２３Ｘａは、サーボモータ２０Ｘの回転軸（図示略）と接続され、サーボモータ２０Ｘの回転軸と一緒に回転する。ナット２３Ｘｂは、テーブル１４に接続されている。これにより、サーボモータ２０Ｘによってボールねじ２３Ｘａが回転することで、ナット２３Ｘｂ（およびテーブル１４）がＸ軸方向に軸移動する。

撮像装置２４は、Ｙ軸方向とＺ軸方向とで規定される平面（ＹＺ平面）と交差する方向から少なくとも工具１２を撮像する。撮像装置２４はズーム機能を有し、任意の撮像倍率Ｍでの撮像が可能である。撮像装置２４のズーム機能は光学ズームや電子ズームであってもよい。本実施の形態においては、例えば、撮像装置２４の最小撮像倍率Ｍを１００倍とし、最大撮像倍率Ｍを１０００倍とする。したがって、撮像装置２４は、１００倍〜１０００倍の撮像倍率Ｍで工具１２および加工対象物Ｗを撮像することができる。なお、撮像装置２４は、所定のフレームレートで画像を撮像する、つまり、動画像を撮像する。撮像装置２４は、図示しない支持部材によって固定配置されている。

次に、図２を用いて、制御装置１６の構成について簡単に説明する。制御装置１６は、入力部３０、上位制御部３２、速度補正部３４、モータ制御部３６、表示部３８、および、記憶媒体４０を備える。

入力部３０は、オペレータによって指令等を入力するための操作部である。入力部３０は、数値データ入力用のテンキー、キーボード、タッチパネル、および、ボリュームつまみ等によって構成される。本実施の形態では、オペレータの入力部３０の操作により、軸送り時における工具１２の速度、軸送り時におけるテーブル１４の速度、および、撮像倍率Ｍが入力される。ここで、工具１２はＹ軸方向およびＺ軸方向の２軸方向に軸移動するので、オペレータは工具１２の速度としてＹ軸方向の速度とＺ軸方向の速度とを入力する。つまり、工具１２の速度は、Ｙ軸方向の速度とＺ軸方向の速度とを有する。

上位制御部３２は、ＣＰＵ等のプロセッサを有し、前記プロセッサが記憶媒体４０に記憶された基本プログラム（図示略）を実行することで本実施の形態の上位制御部３２として機能する。上位制御部３２は、モータ制御部３６を制御する。上位制御部３２の構成については後で詳しく説明する。

速度補正部３４は、上位制御部３２から送られてきた工具１２の指令速度Ｖｃ（Ｖｃ１）を補正して、補正指令速度Ｖｒ（Ｖｒ１）を生成する。この補正された工具１２の指令速度Ｖｃ（Ｖｃ１）がモータ制御部３６に出力される。なお、速度補正部３４は、テーブル１４の指令速度Ｖｃ（Ｖｃ２）に関しては補正することなく、上位制御部３２から送られてきたテーブル１４の指令速度Ｖｃ（Ｖｃ２）をそのままモータ制御部３６に出力する。速度補正部３４については後で詳しく説明する。

モータ制御部３６は、上位制御部３２の制御にしたがって、サーボアンプ１８（１８Ｘ、１８Ｙ、１８Ｚ）を介して、サーボモータ２０（２０Ｘ、２０Ｙ、２０Ｚ）を制御する。また、モータ制御部３６は、オペレータによる入力部３０の操作によって工具１２の軸送り操作がされた場合は、速度補正部３４によって補正された補正指令速度Ｖｒ（Ｖｒ１）にしたがって、サーボアンプ１８（１８Ｙ、１８Ｚ）を介して、サーボモータ２０（２０Ｙ、２０Ｚ）を制御する。モータ制御部３６については後で詳しく説明する。

表示部３８は、液晶ディスプレイ等によって構成され、オペレータに必要な情報を表示する。なお、表示部３８の表示画面には、入力部３０のタッチパネルが設けられている。記憶媒体４０は、上位制御部３２による制御に必要なデータ（基本プログラム等）、および、加工プログラム４０ａ等を格納している。

次に、上位制御部３２の構成について詳しく説明する。上位制御部３２は、画像取得部５０、表示制御部５２、撮像倍率取得部５４、指令速度設定部５６、および、加工プログラム解析部５８を有する。

画像取得部５０は、撮像装置２４によって撮像された工具１２および加工対象物Ｗ（テーブル１４）の画像を撮像装置２４から取得する。制御装置１６および撮像装置２４とは無線または有線によって通信可能である。

表示制御部５２は、画像取得部５０が取得した画像（撮像画像）を表示部３８に表示させる。これにより、撮像装置２４が撮像した工具１２および加工対象物Ｗ（テーブル１４）の画像が表示部３８に表示される。なお、表示制御部５２は、画像取得部５０が取得した画像に対して画像処理を施す画像処理部を有し、画像処理を施した画像を表示部３８に表示させてもよい。

撮像倍率取得部５４は、撮像装置２４の撮像倍率Ｍを格納しておくためのメモリ５４ａを備え、オペレータの入力部３０の操作によってオペレータが入力（指定）した撮像装置２４の撮像倍率Ｍをメモリ５４ａに格納する。これにより、メモリ５４ａに格納されている撮像倍率Ｍが更新される。なお、撮像倍率取得部５４は、取得した撮像倍率Ｍを記憶媒体４０に記憶してもよい。この場合は、メモリ５４ａは不要となる。また、撮像装置２４側で撮像倍率Ｍの変更ができるようにしてもよい。撮像装置２４側で変更（指定）された場合には、変更後の撮像倍率Ｍを撮像装置２４から取得してメモリ５４ａに上書きする。

指令速度設定部５６は、設定した指令速度Ｖｃ（Ｖｃ１、Ｖｃ２）を格納しておくためのメモリ５６ａを備える。指令速度設定部５６は、オペレータによる入力部３０の操作によってオペレータが入力した工具１２の速度を指令速度Ｖｃ（Ｖｃ１）として設定し、オペレータが入力したテーブル１４の速度を指令速度Ｖｃ（Ｖｃ２）として設定する。つまり、指令速度設定部５６は、入力された速度をメモリ５６ａに記憶することで、入力された速度を指令速度Ｖｃ１、Ｖｃ２として設定する。オペレータは入力部３０を操作することで、工具１２のＹ軸方向の指令速度とＺ軸方向の指令速度を入力するので、指令速度設定部５６は、入力されたＹ軸方向の指令速度とＺ軸方向の指令速度を、指令速度Ｖｃｙ（Ｖｃ１ｙ）、Ｖｃｚ（Ｖｃ１ｚ）として設定する。つまり、工具１２の指令速度Ｖｃ１は、Ｙ軸方向における工具１２の指令速度（第１指令速度）Ｖｃ１ｙと、Ｚ軸方向における工具１２の指令速度（第２指令速度）Ｖｃ１ｚとを有する。なお、指令速度設定部５６は、入力された速度を記憶媒体４０に記憶することで、指令速度Ｖｃ１（Ｖｃ１ｙ、Ｖｃ１ｚ）、Ｖｃ２を設定してもよい。この場合は、メモリ５６ａは不要となる。

加工プログラム解析部５８は、記憶媒体４０に格納されている加工プログラム４０ａを解析し、その解析結果をモータ制御部３６に出力する。

速度補正部３４は、撮像倍率取得部５４のメモリ５４ａに格納されている撮像装置２４の撮像倍率Ｍを取得するとともに、指令速度設定部５６のメモリ５６ａに格納されている指令速度Ｖｃ（Ｖｃ１、Ｖｃ２）を取得する。そして、速度補正部３４は、工具１２の指令速度Ｖｃ（Ｖｃ１）と撮像倍率Ｍとに基づいて工具１２の指令速度Ｖｃ（Ｖｃ１）を補正して、補正指令速度Ｖｒ（Ｖｒ１）を生成する。具体的には、速度補正部３４は、指令速度Ｖｃ１ｙと撮像倍率Ｍとに基づいてＹ軸方向における工具１２の補正指令速度Ｖｒｙ（Ｖｒ１ｙ）を生成し、指令速度Ｖｃ１ｚと撮像倍率Ｍとに基づいてＺ軸方向における工具１２の補正指令速度Ｖｒｚ（Ｖｒ１ｚ）を生成する。つまり、工具１２の補正指令速度Ｖｒ１は、Ｙ軸方向における工具１２の補正指令速度（第１補正指令速度）Ｖｒ１ｙと、Ｚ軸方向における工具１２の補正指令速度（第２補正指令速度）Ｖｒ１ｚとを有する。速度補正部３４は、生成した補正指令速度Ｖｒ１（Ｖｒ１ｙ、Ｖｒ１ｚ）をモータ制御部３６に出力する。

なお、速度補正部３４は、指令速度Ｖｃ２に関しては補正することなく、取得したテーブル１４の指令速度Ｖｃ２をそのままモータ制御部３６に出力する。また、撮像装置２４の撮像倍率Ｍが基準倍率Ｍｍのときは、工具１２の指令速度Ｖｃ１を補正することなく、取得した指令速度Ｖｃ１をそのままモータ制御部３６に出力する。基準倍率Ｍｍとは、予め決められた撮像倍率（オペレータによって任意に指定された撮像倍率も含む）である。

モータ制御部３６は、サーボアンプ１８Ｙ、１８Ｚ、１８Ｘを介して、サーボモータ２０Ｙ、２０Ｚ、２０Ｘを制御する。モータ制御部３６は、加工プログラム４０ａを用いて加工対象物Ｗの加工を行う場合は、加工プログラム４０ａの解析結果に基づいて、サーボモータ２０Ｙ、２０Ｚ、２０Ｘを制御する。これによって、工具１２がＹ軸方向およびＺ軸方向に軸移動し、テーブル１４がＸ軸方向に軸移動し、加工対象物Ｗが工具１２によって加工される。

モータ制御部３６は、オペレータによる入力部３０の操作によって工具１２の軸送り操作がされた場合は、速度補正部３４が生成した補正指令速度Ｖｒ１（Ｖｒ１ｙ、Ｖｒ１ｚ）に基づいて、サーボモータ２０Ｙ、２０Ｚを制御する。具体的には、モータ制御部３６は、オペレータによって工具１２のＹ軸方向の軸送り操作がされると、補正指令速度Ｖｒ１ｙで工具１２がＹ軸方向に軸移動するように、サーボモータ２０Ｙを制御する。また、モータ制御部３６は、オペレータによって工具１２のＺ軸方向の軸送り操作がされると、補正指令速度Ｖｒ１ｚで工具１２がＺ軸方向に軸移動するように、サーボモータ２０Ｚを制御する。なお、撮像装置２４の撮像倍率Ｍが基準倍率Ｍｍのときは、モータ制御部３６は、指令速度Ｖｃ１（Ｖｃ１ｙ、Ｖｃ１ｚ）に基づいて、サーボモータ２０Ｙ、２０Ｚを制御する。

モータ制御部３６は、オペレータによってテーブル１４の軸送り操作がされた場合は、指令速度Ｖｃ２でテーブル１４がＸ軸方向に軸移動するように、サーボモータ２０Ｘを制御する。モータ制御部３６は、オペレータによって軸送り操作がされている間だけ、サーボモータ２０Ｙ、２０Ｚ、２０Ｘを制御する。

図３は、本実施の形態の工作機械１０の撮像動作を示すフローチャートである。ステップＳ１で、撮像倍率取得部５４は、オペレータによる入力部３０の操作によって撮像装置２４の撮像倍率Ｍの指定（入力）があったか否かを判断する。ステップＳ１で、撮像倍率Ｍの指定があったと判断すると、ステップＳ２に進む。このとき、撮像倍率取得部５４は、指定された撮像倍率Ｍをメモリ５４ａに上書きするとともに、指定された撮像倍率Ｍを撮像装置２４に送信する。一方、ステップＳ１で、撮像倍率Ｍの指定がないと判断すると、そのままステップＳ３に進む。

ステップＳ２に進むと、撮像装置２４は、撮像装置２４の撮像倍率Ｍを撮像倍率取得部５４から送信された撮像倍率Ｍに設定して、ステップＳ３に進む。撮像装置２４は、設定した撮像倍率Ｍに基づいてズームレンズ（図示略）を駆動させて画角を変更したり（光学ズーム）、切り取る（トリミングする）画像の範囲を変えることで画角を変更させる（電子ズーム）。

ステップＳ３に進むと、撮像装置２４は、設定した撮像倍率Ｍで少なくとも工具１２を撮像する。本実施の形態では、撮像装置２４は、設定した撮像倍率Ｍで工具１２および加工対象物Ｗ（テーブル１４）を撮像するものとする。そして、撮像装置２４は画像を画像取得部５０に送信する。次いで、ステップＳ４で、表示制御部５２は、画像取得部５０が撮像装置２４から取得した画像を表示部３８に表示させる。

なお、図３に示す動作では、制御装置１６側で撮像装置２４の撮像倍率Ｍを変更したが、撮像装置２４側で撮像倍率Ｍを変更してもよい。この場合は、ステップＳ１で、撮像装置２４は、オペレータによる撮像装置２４の操作部の操作によってズーム操作が行われた場合は、撮像倍率Ｍの指定があったと判断する。そして、ステップＳ２で、撮像装置２４は、ズーム操作に応じた撮像倍率Ｍに設定する。このとき、撮像装置２４は、設定した撮像倍率Ｍを撮像倍率取得部５４に送信し、撮像倍率取得部５４は、撮像装置２４から送られてきた撮像倍率Ｍをメモリ５４ａに上書きする。また、撮像装置２４に表示部３８とは別の表示部を設け、撮像装置２４は、撮像した画像をこの別の表示部に表示してもよい。この場合は、撮像装置２４は撮像した画像を画像取得部５０に送信する必要はない。

図４は、本実施の形態の工作機械１０の軸送りの動作を示すフローチャートである。なお、図４では、工具１２の軸送り動作についてのみ説明する。

ステップＳ１０で、上位制御部３２は、オペレータによる入力部３０の操作によって、工具１２の軸送り操作が行われたか否かを判断する。ステップＳ１０で、上位制御部３２は、工具１２の軸送り操作が行われていないと判断すると、ステップＳ１０に留まる。なお、図４の説明では、工具１２のＹ軸送りの操作とＺ軸送りの操作とがオペレータによって同時になされたものとして説明する。

一方、ステップＳ１０で、オペレータによって軸送り操作が行われたと判断されると、速度補正部３４は、撮像倍率取得部５４のメモリ５４ａに格納されている撮像倍率Ｍを取得するとともに（ステップＳ１１）、指令速度設定部５６のメモリ５６ａに格納されている工具１２の指令速度Ｖｃ１（Ｖｃ１ｙ、Ｖｃ１ｚ）を取得する（ステップＳ１２）。

次いで、ステップＳ１３で、速度補正部３４は、工具１２の指令速度Ｖｃ１（Ｖｃ１ｙ、Ｖｃ１ｚ）と撮像倍率Ｍとに基づいて工具１２の指令速度Ｖｃ１（Ｖｃ１ｙ、Ｖｃ１ｚ）を補正して、工具１２の補正指令速度Ｖｒ１（Ｖｒ１ｙ、Ｖｒ１ｚ）を生成する。具体的には、速度補正部３４は、Ｙ軸方向における工具１２の指令速度Ｖｃ１ｙと撮像倍率Ｍとに基づいて補正指令速度Ｖｒ１ｙを生成し、Ｚ軸方向における工具１２の指令速度Ｖｃ１ｚと撮像倍率Ｍとに基づいて補正指令速度Ｖｒ１ｚを生成する。速度補正部３４は、生成した補正指令速度Ｖｒ１（Ｖｒ１ｙ、Ｖｒ１ｚ）をモータ制御部３６に出力する。なお、速度補正部３４は、撮像装置２４の撮像倍率が基準倍率Ｍｍのときは、工具１２の指令速度Ｖｃ１を補正せず、取得した指令速度Ｖｃ１（Ｖｃ１ｙ、Ｖｃ１ｚ）をそのままモータ制御部３６に出力する。

本実施の形態では、速度補正部３４は、撮像倍率取得部５４から取得した撮像倍率Ｍが、予め決められた基準倍率Ｍｍより大きい場合（高倍率の場合）は、指令速度Ｖｃ１（Ｖｃ１ｙ、Ｖｃ１ｚ）より遅い補正指令速度Ｖｒ１（Ｖｒ１ｙ、Ｖｒ１ｚ）を生成する。また、速度補正部３４は、撮像倍率Ｍが基準倍率Ｍｍより小さい場合（低倍率の場合）は、指令速度Ｖｃ１（Ｖｃ１ｙ、Ｖｃ１ｚ）より速い補正指令速度Ｖｒ１（Ｖｒ１ｙ、Ｖｒ１ｚ）を生成する。

撮像倍率Ｍが高倍率になる程、画像上に表示される見かけ上の工具１２の軸移動の速度（以下、移動速度と呼ぶ。）が速くなるが、補正指令速度Ｖｒ１を生成することで、画像上に表示される工具１２の移動速度を、基準倍率Ｍｍのときの画像上における工具１２の移動速度に近づけることができる。逆に、撮像倍率Ｍが低倍率になる程、画像上に表示される見かけ上の工具１２の移動速度が遅くなるが、補正指令速度Ｖｒ１を生成することで、画像上に表示される工具１２の移動速度を、基準倍率Ｍｍのときの画像上における工具１２の移動速度に近づけることができる。このように、基準倍率Ｍｍを基準にして指令速度Ｖｃ１（Ｖｃ１ｙ、Ｖｃ１ｚ）を補正しているので、指令速度Ｖｃ１（Ｖｃ１ｙ、Ｖｃ１ｚ）は、撮像倍率Ｍが基準倍率Ｍｍのときの指令速度となる。

速度補正部３４は、撮像倍率Ｍと基準倍率Ｍｍとの比の逆数に基づいて、指令速度Ｖｃ１から補正指令速度Ｖｒ１を生成することが好ましい。つまり、速度補正部３４は、撮像倍率Ｍと基準倍率Ｍｍとの比の逆数を指令速度Ｖｃ１（Ｖｃ１ｙ、Ｖｃ１ｚ）に乗算することで、補正指令速度Ｖｒ１（Ｖｒ１ｙ、Ｖｒ１ｚ）を生成することが好ましい。この場合は、補正指令速度Ｖｒ１ｙ、Ｖｒ１ｚと、指令速度Ｖｃ１ｙ、Ｖｃ１ｚとは、以下の関係式（１）、（２）が成り立つ。なお、（Ｍｍ／Ｍ）は、撮像倍率Ｍと基準倍率Ｍｍとの比（Ｍ／Ｍｍ）の逆数である。
Ｖｒ１ｙ＝Ｖｃ１ｙ×（Ｍｍ／Ｍ）・・・（１）
Ｖｒ１ｚ＝Ｖｃ１ｚ×（Ｍｍ／Ｍ）・・・（２）

このように、撮像倍率Ｍと基準倍率Ｍｍとの比の逆数に基づいて、指令速度Ｖｃ１から補正指令速度Ｖｒ１を生成することで、撮像倍率Ｍが変わっても、画像上に表示される見かけ上の工具１２の移動速度が一定となる。本実施の形態では、撮像倍率Ｍと基準倍率Ｍｍとの比の逆数を指令速度Ｖｃ１に乗算することで、補正指令速度Ｖｒ１を生成するものとする。

次いで、ステップＳ１４で、モータ制御部３６は、速度補正部３４が生成した工具１２の補正指令速度Ｖｒ１（Ｖｒ１ｙ、Ｖｒ１ｚ）に基づいて、サーボアンプ１８Ｙ、１８Ｚを介して、サーボモータ２０Ｙ、２０Ｚを制御する。

このように、オペレータによる入力部３０の操作によって入力された、撮像装置２４の撮像倍率Ｍおよび基準倍率Ｍｍを用いて工具１２の指令速度Ｖｃ１を補正した補正指令速度Ｖｒ１を生成し、補正指令速度Ｖｒ１で工具１２が軸送りするようにサーボモータ２０Ｙ、２０Ｚを制御するようにした。これにより、撮像装置２４の撮像倍率Ｍに応じた適切な移動速度で工具１２を軸送りさせることができる。そのため、撮像倍率Ｍに応じて表示部３８に表示される工具１２の見かけ上の移動速度が速くなり過ぎたり、遅くなり過ぎたりすることがない。したがって、作業時間の短縮化を図るとともに、工具１２と加工対象物Ｗとの衝突を回避することができる。

図５Ａ〜図５Ｃは、従来の工具１２の軸送り動作によって、工具１２（工具１２の刃先）を加工対象物Ｗに向けて軸送りしたときに撮像された画像（動画像）を示す図である。図５Ａは、低倍率（Ｎ）で工具１２の軸送りを撮像したときの画像を示す図、図５Ｂは、中倍率（Ｎ×α）で工具１２の軸送りを撮像したときの画像を示す図、図５Ｃは、高倍率（Ｎ×β）で工具１２の軸送りを撮像したときの画像を示す図である。ただし、１＜α＜β、とし、図５Ａ〜図５Ｃにおける工具１２の指令速度Ｖｃ１は同一とする。

図５Ａにおいて、画像上で工具１２が一定時間間隔Ｔ毎に移動する距離をＬ１とすると、図５Ａに示す画像上で工具１２が移動する移動速度Ｖ１は、Ｖ１＝Ｌ１／Ｔ、となる。図５Ｂに示す画像は、図５Ａに示す画像に対して、α倍の撮像倍率Ｍで撮像されたものであることから、図５Ｂに示す画像上で工具１２が一定時間間隔Ｔ毎に移動する距離Ｌ２は、Ｌ２＝Ｌ１×α、となる。したがって、図５Ｂに示す画像上での工具１２の移動速度Ｖ２は、Ｖ２＝Ｌ２／Ｔ＝（Ｌ１×α）／Ｔ＝Ｖ１×α、となる。また、図５Ｃに示す画像は、図５Ａに示す画像に対して、β倍の撮像倍率Ｍで撮像されたものであることから、図５Ｃに示す画像上で工具１２が一定時間間隔Ｔ毎に移動する距離Ｌ３は、Ｌ３＝Ｌ１×β、となる。したがって、図５Ｃに示す画像上での工具１２の移動速度Ｖ３は、Ｖ３＝Ｌ３／Ｔ＝（Ｌ１×β）／Ｔ＝Ｖ１×β、となる。なお、α、βは、１＜α＜β、の関係を有するので、Ｌ１〜Ｌ３は、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３、の関係を有し、Ｖ１〜Ｖ３は、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３、の関係を有する。

このように、撮像倍率Ｍが大きくなるに従い、画像上の工具１２の見かけ上の移動速度が速くなるため、撮像倍率Ｍが高倍率の状態では、画像上に表示される工具１２の移動速度にオペレータがついていけず、オペレータの操作が遅れて、工具１２と加工対象物Ｗが衝突してしまうという虞が生じる。また、撮像倍率Ｍが低倍率の状態では、画像上に表示される工具１２の移動速度が遅くなり過ぎるため軸送りの作業時間が長くなってしまう。

図６Ａ〜図６Ｃは、本実施の形態における工具１２の軸送り動作によって、工具１２（工具１２の刃先）を加工対象物Ｗに向けて軸送りしたときに撮像された画像（動画像）を示す図である。図６Ａは、中倍率、すなわち、基準倍率Ｍｍで工具１２の軸送りを撮像したときの画像を示す図、図６Ｂは、高倍率（Ｍｍ×ａ）で工具１２の軸送りを撮像したときの画像を示す図、図６Ｃは、低倍率（Ｍｍ×ｂ）で工具１２の軸送りを撮像したときの画像を示す図である。ただし、ｂ＜１＜ａ、とし、図６Ａ〜図６Ｃにおける工具１２の指令速度Ｖｃ１は同一とする。

図６Ａに示す画像は基準倍率Ｍｍで撮像されたものであり、本実施の形態において、撮像倍率が基準倍率Ｍｍのとき、工具１２の指令速度Ｖｃ１は補正されないので、図６Ａに示す画像上での工具１２の移動速度Ｖｍは、指令速度Ｖｃ１に応じた速度となる。図６Ａにおいて、画像上で工具１２が一定時間間隔Ｔ毎に移動する距離をＬｍとすると、図６Ａに示す画像上での工具１２の移動速度Ｖｍは、Ｖｍ＝Ｌｍ／Ｔ、となる。

図６Ｂに示す画像は、高倍率（Ｍｍ×ａ）で撮像されたものであることから、本実施の形態では、撮像倍率（Ｍｍ×ａ）と基準倍率（Ｍｍ）との比の逆数、すなわち、１／ａ、を指令速度Ｖｃ１に乗算することで補正指令速度Ｖｒ１が生成される。そのため、図６Ｂに示す画像上での工具１２の移動速度Ｖａは、補正指令速度Ｖｒ１に応じた速度、つまり、Ｖａ＝Ｖｍ×（１／ａ）×ａ＝Ｖｍ、となり、図６Ａに示す画像上での工具１２の移動速度Ｖｍと等しくなる。したがって、図６Ｂに示す画像上で、工具１２が一定時間間隔Ｔ毎に移動する距離Ｌａは、Ｌａ＝Ｖｍ×Ｔ＝（Ｌｍ／Ｔ）×Ｔ＝Ｌｍとなり、図６Ａに示す画像上で工具１２が一定時間間隔Ｔ毎に移動する距離Ｌｍと等しくなる。

図６Ｃに示す画像は、低倍率（Ｍｍ×ｂ）で撮像されたものであることから、本実施の形態では、撮像倍率（Ｍｍ×ｂ）と基準倍率（Ｍｍ）との比の逆数、すなわち、１／ｂ、を指令速度Ｖｃ１に乗算することで補正指令速度Ｖｒ１が生成される。そのため、図６Ｃに示す画像上での工具１２の移動速度Ｖｂは、補正指令速度Ｖｒ１に応じた速度、つまり、Ｖｂ＝Ｖｍ×（１／ｂ）×ｂ＝Ｖｍ、となり、図６Ａに示す画像上での工具１２の移動速度Ｖｍと等しくなる。したがって、図６Ｃに示す画像上で、工具１２が一定時間間隔Ｔ毎に移動する距離Ｌｂは、Ｌｂ＝Ｖｍ×Ｔ＝（Ｌｍ／Ｔ）×Ｔ＝Ｌｍとなり、図６Ａに示す画像上で工具１２が一定時間間隔Ｔ毎に移動する距離Ｌｍと等しくなる。

このように、本実施の形態において、撮像倍率Ｍと基準倍率Ｍｍとの比の逆数に基づいて、工具１２の指令速度Ｖｃ１から補正指令速度Ｖｒ１が生成されるようにした。これにより、表示部３８に表示される工具１２の見かけ上の移動速度を、基準倍率Ｍｍのときの工具１２の見かけ上の移動速度と等しくすることができる。したがって、撮像倍率Ｍが高倍率、または、低倍率に設定（変更）されても、画像上の工具１２の見かけ上の移動速度を一定とすることができる。そのため、撮像倍率Ｍに応じて表示部３８に表示される工具１２の見かけ上の移動速度が速くなり過ぎたり、遅くなり過ぎたりすることがない。その結果、作業時間の短縮化を図るとともに、工具１２と加工対象物Ｗとの衝突を回避することができる。

［変形例］
上記実施の形態は、以下のような変形も可能である。

（変形例１）上記した本実施の形態では、撮像装置２４は、工具１２の軸移動の状態を撮像するようにしたが、テーブル１４（加工対象物Ｗ）の軸移動の状態を撮像することができるように、撮像装置２４を配置してもよい。この場合は、速度補正部３４は、指令速度Ｖｃ２と撮像倍率Ｍに基づいて補正指令速度Ｖｒ（Ｖｒ２）を生成し、モータ制御部３６は、補正指令速度Ｖｒ２でテーブル１４（加工対象物Ｗ）を軸移動させる。撮像装置２４は、テーブル１４の移動方向（Ｘ軸方向）と交差する方向（より好ましくは直交する方向）からテーブル１４（加工対象物Ｗ）を撮像することができる位置に設置されることが好ましい。

（変形例２）上記した本実施の形態では、テーブル１４（加工対象物Ｗ）がＸ軸方向に軸移動するものとしたが、テーブル１４（加工対象物Ｗ）が平面上（例えば、ＸＹ平面上、ＸＺ平面上等）を軸移動するものとしてもよい。この場合、テーブル１４（加工対象物Ｗ）の軸移動の状態を撮像したい場合は、テーブル１４が軸移動する平面と交差する方向（好ましくは直交する方向）から撮像できるように撮像装置２４を設置すればよい。

（変形例３）上記した本実施の形態では、軸移動の中でも軸送りの際に速度を制御する場合を例に挙げたが、軸送り時以外の軸移動にも適用してもよい。

（変形例４）上記した本実施の形態では、基準倍率Ｍｍを中程度の撮像倍率としたが、基準倍率Ｍｍはこれに限らず、基準倍率Ｍｍを適宜設定変更してもよい。

（変形例５）上記変形例１〜４を矛盾しない範囲で任意に組み合わせてもよい。

以上のように、上記実施の形態、および、変形例１〜５で説明した工具１２を用いて加工対象物Ｗを加工する工作機械１０は、工具１２または加工対象物Ｗを軸移動させるサーボモータ２０と、工具１２または加工対象物Ｗを指定された撮像倍率Ｍで撮像する撮像装置２４と、撮像装置２４が撮像した画像を表示する表示部３８と、撮像倍率Ｍに基づいて工具１２または加工対象物Ｗの指令速度Ｖｃを補正して、補正指令速度Ｖｒを生成する速度補正部３４と、補正指令速度Ｖｒで工具１２または加工対象物Ｗが軸移動するように、サーボモータ２０を制御するモータ制御部３６と、を備える。

このように、撮像装置２４の撮像倍率Ｍに基づいて補正指令速度Ｖｒを生成し、補正指令速度Ｖｒで工具１２または加工対象物Ｗが軸移動するようにサーボモータ２０を制御するようにしたので、撮像装置２４の撮像倍率Ｍに応じた適切な移動速度で工具１２または加工対象物Ｗを軸移動させることができる。これにより、表示部３８に表示される工具１２または加工対象物Ｗの軸移動が速くなり過ぎたり、遅くなり過ぎたりすることがない。したがって、作業時間の短縮化を図るとともに、工具１２と加工対象物Ｗとの衝突を回避することができる。

指令速度Ｖｃは、撮像倍率Ｍが予め決められた基準倍率Ｍｍのときの指令速度であり、速度補正部３４は、撮像倍率Ｍと基準倍率Ｍｍとに基づいて指令速度Ｖｃを補正する。これにより、基準倍率Ｍｍに対する撮像倍率Ｍの変化を考慮した速度で工具１２または加工対象物Ｗを軸移動させることができる。

速度補正部３４は、撮像倍率Ｍが基準倍率Ｍｍより大きい場合は、指令速度Ｖｃより遅い補正指令速度Ｖｒを生成し、撮像倍率Ｍが基準倍率Ｍｍより小さい場合は、指令速度Ｖｃより速い補正指令速度Ｖｒを生成する。これにより、表示部３８に表示される見かけ上の移動速度を、基準倍率Ｍｍのときの見かけ上の移動速度に近づけることができる。

速度補正部３４は、撮像倍率Ｍと基準倍率Ｍｍとの比の逆数を指令速度Ｖｃに乗算することで、補正指令速度Ｖｒを生成する。これにより、表示部３８に表示される見かけ上の移動速度を、基準倍率Ｍｍのときの見かけ上の移動速度と等しくすることができる。

指令速度Ｖｃは、工具１２または加工対象物Ｗを軸送りするときの指令速度であり、モータ制御部３６は、工具１２または加工対象物Ｗの軸送り時に、補正指令速度Ｖｒで工具１２または加工対象物Ｗが軸送りするように、サーボモータ２０を制御する。これにより、工具１２または加工対象物Ｗの軸送り時に撮像装置２４の撮像倍率Ｍに応じた最適な移動速度で工具１２または加工対象物Ｗを軸送りさせることができる。

工具１２または加工対象物Ｗは、平面上に沿って軸移動するものであり、サーボモータ２０は、工具１２または加工対象物Ｗを第１方向に軸移動させるためのサーボモータ２０Ｙと、工具１２または加工対象物Ｗを第１方向と直交する第２方向に軸移動させるためのサーボモータ２０Ｚと、を有する。そして、撮像装置２４は、第１方向と第２方向とで規定される平面と交差する方向から工具１２または加工対象物Ｗを撮像する。これにより、平面上に沿って工具１２または加工対象物Ｗを軸移動させることができる。また、撮像装置２４は、第１方向と第２方向とで規定される平面と交差する方向から撮像するので、工具１２または加工対象物Ｗの軸移動の状態を良好に撮像することができる。

指令速度Ｖｃは、第１方向における第１指令速度Ｖｃｙと第２方向における第２指令速度Ｖｃｚとを有する。そして、速度補正部３４は、撮像倍率Ｍに基づいて、第１指令速度Ｖｃｙと第２指令速度Ｖｃｚとを補正して、第１補正指令速度Ｖｒｙと第２補正指令速度Ｖｒｚとを生成する。モータ制御部３６は、第１補正指令速度Ｖｒｙで工具１２または加工対象物Ｗが第１方向に軸移動するように、サーボモータ２０Ｙを制御し、第２補正指令速度Ｖｒｚで工具１２または加工対象物Ｗが第２方向に軸移動するように、サーボモータ２０Ｚを制御する。これにより、工具１２または加工対象物Ｗが平面上に沿って軸移動する場合であっても、撮像倍率Ｍに応じたより最適な速度で、工具１２または加工対象物Ｗを軸移動させることができる。

これまでに記載した実施の形態では、工具または加工対象物を軸移動させる構成について、一般的な工作機械で用いられている、サーボモータ２０と、ボールねじとナットを含む動力変換伝達機構２２とからなると説明してきたが、この工具または加工対象物を軸移動させる構成について、ボールねじを、静圧空気ねじに替えることもできる。

同様に、工具または加工対象物を軸移動させる構成について、サーボモータ２０と、ボールねじとナットを含む動力変換伝達機構２２を、リニアモータ（モータ）に替えることもできる。

１０…工作機械 １２…工具
１４…テーブル １６…制御装置
１８Ｙ、１８Ｚ、１８Ｘ…サーボアンプ ２０Ｙ、２０Ｚ、２０Ｘ…サーボモータ
２２Ｙ、２２Ｚ、２２Ｘ…動力変換伝達機構
２３Ｙａ、２３Ｚａ、２３Ｘａ…ボールねじ
２３Ｙｂ、２３Ｚｂ、２３Ｘｂ…ナット ２４…撮像装置
３０…入力部 ３２…上位制御部
３４…速度補正部 ３６…モータ制御部
３８…表示部 ４０…記憶媒体
４０ａ…加工プログラム ５０…画像取得部
５２…表示制御部 ５４…撮像倍率取得部
５４ａ、５６ａ…メモリ ５６…指令速度設定部
５８…加工プログラム解析部 Ｗ…加工対象物

Claims (13)

1. 工具を用いて加工対象物を加工する工作機械であって、
   前記工具または前記加工対象物を軸移動させるモータと、
   前記工具または前記加工対象物を指定された撮像倍率で撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置が撮像した画像を表示する表示部と、
   前記撮像倍率に基づいて前記工具または前記加工対象物の指令速度を補正して、補正指令速度を生成する速度補正部と、
   前記補正指令速度で前記工具または前記加工対象物が軸移動するように、前記モータを制御するモータ制御部と、
   を備える、工作機械。
2. 請求項１に記載の工作機械であって、
   前記指令速度は、前記撮像倍率が予め決められた基準倍率のときの指令速度であり、
   前記速度補正部は、前記撮像倍率と前記基準倍率とに基づいて前記指令速度を補正する、工作機械。
3. 請求項２に記載の工作機械であって、
   前記速度補正部は、前記撮像倍率が前記基準倍率より大きい場合は、前記指令速度より遅い前記補正指令速度を生成し、前記撮像倍率が前記基準倍率より小さい場合は、前記指令速度より速い前記補正指令速度を生成する、工作機械。
4. 請求項３に記載の工作機械であって、
   前記速度補正部は、前記撮像倍率と前記基準倍率との比の逆数を前記指令速度に乗算することで、前記補正指令速度を生成する、工作機械。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の工作機械であって、
   前記指令速度は、前記工具または前記加工対象物を軸送りするときの指令速度であり、
   前記モータ制御部は、前記工具または前記加工対象物の軸送り時に、前記補正指令速度で前記工具または前記加工対象物が軸送りするように、前記モータを制御する、工作機械。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の工作機械であって、
   前記工具または前記加工対象物は、平面上に沿って軸移動するものであり、
   前記モータは、
   前記工具または前記加工対象物を第１方向に軸移動させるための第１モータと、前記工具または前記加工対象物を前記第１方向と直交する第２方向に軸移動させるための第２モータと、
   を有し、
   前記撮像装置は、前記第１方向と前記第２方向とで規定される前記平面と交差する方向から前記工具または前記加工対象物を撮像する、工作機械。
7. 請求項６に記載の工作機械であって、
   前記指令速度は、前記第１方向における第１指令速度と前記第２方向における第２指令速度とを有し、
   前記速度補正部は、前記撮像倍率に基づいて、前記第１指令速度と前記第２指令速度とを補正して、第１補正指令速度と第２補正指令速度とを生成し、
   前記モータ制御部は、前記第１補正指令速度で前記工具または前記加工対象物が前記第１方向に軸移動するように、前記第１モータを制御し、前記第２補正指令速度で前記工具または前記加工対象物が前記第２方向に軸移動するように、前記第２モータを制御する、工作機械。
8. 工具を用いて加工対象物を加工する工作機械の軸移動の速度を制御する速度制御方法であって、
   前記工作機械は、前記工具または前記加工対象物を軸移動させるモータを備え、
   前記工具または前記加工対象物を指定された撮像倍率で撮像する撮像ステップと、
   撮像された画像を表示する表示ステップと、
   前記撮像倍率に基づいて前記工具または前記加工対象物の指令速度を補正して、補正指令速度を生成する速度補正ステップと、
   前記補正指令速度で前記工具または前記加工対象物が軸移動するように、前記モータを制御するモータ制御ステップと、
   を含む、速度制御方法。
9. 請求項８に記載の速度制御方法であって、
   前記指令速度は、前記撮像倍率が予め決められた基準倍率のときの指令速度であり、
   前記速度補正ステップは、前記撮像倍率と前記基準倍率とに基づいて前記指令速度を補正する、速度制御方法。
10. 請求項９に記載の速度制御方法であって、
    前記速度補正ステップは、前記撮像倍率が前記基準倍率より大きい場合は、前記指令速度より遅い前記補正指令速度を生成し、前記撮像倍率が前記基準倍率より小さい場合は、前記指令速度より速い前記補正指令速度を生成する、速度制御方法。
11. 請求項１０に記載の速度制御方法であって、
    前記速度補正ステップは、前記撮像倍率と前記基準倍率との比の逆数を前記指令速度に乗算することで、前記補正指令速度を生成する、速度制御方法。
12. 請求項８〜１１のいずれか１項に記載の速度制御方法であって、
    前記工具または前記加工対象物は、平面上に沿って軸移動するものであり、
    前記モータは、
    前記工具または前記加工対象物を第１方向に軸移動させるための第１モータと、前記工具または前記加工対象物を前記第１方向と直交する第２方向に軸移動させるための第２モータと、
    を有し、
    前記撮像ステップは、前記第１方向と前記第２方向とで規定される前記平面と交差する方向から前記工具または前記加工対象物を撮像する、速度制御方法。
13. 請求項１２に記載の速度制御方法であって、
    前記指令速度は、前記第１方向における第１指令速度と前記第２方向における第２指令速度とを有し、
    前記速度補正ステップは、前記撮像倍率に基づいて、前記第１指令速度と前記第２指令速度とを補正して、第１補正指令速度と第２補正指令速度とを生成し、
    前記モータ制御ステップは、前記第１補正指令速度で前記工具または前記加工対象物が前記第１方向に軸移動するように、前記第１モータを制御し、前記第２補正指令速度で前記工具または前記加工対象物が前記第２方向に軸移動するように、前記第２モータを制御する、速度制御方法。

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