JP2021124458A - 回転切削工具の切削面の検査方法及び検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転砥石の砥面の状態を効率よく検査できるようにすること。【解決手段】回転砥石１４の砥面１４ａを撮影するカメラ２３を有する。カメラ２３は回転砥石１４の回転中に、前記砥面１４ａの割付け位置を順次撮影する。撮影された加工後画像データが記憶部に記憶されて、その加工後画像データが基準画像データと比較される。その結果、砥面１４ａの状態が判別される。このため、回転砥石１４の回転を停止させることなく、回転砥石１４を回転させた状態で砥面１４ａ切削面の検査を実行できる。そのため、砥面１４ａの検査を効率よく実行できる。【選択図】図１

Description

本発明は、回転切削工具の切削面、例えば、回転砥石の砥面を撮影によって検査し得るようにした回転切削工具の切削面の検査方法及び検査装置に関するものである。特に、本発明は、回転切削工具の回転を停止することなく切削面の検査を実行できるようにした回転切削工具の切削面の検査方法及び検査装置に関するものである。

特許文献１，特許文献２及び特許文献３には、回転砥石の砥面を撮影するための技術が開示されている。

特開２００４−４２１５８号公報 特開２００４−４５０７８号公報 特開２０１３−２８１０号公報

例えば、回転砥石の砥面においては、ワークの加工にともない、砥粒の摩耗や脱落、あるいは切屑などの異物の付着・蓄積などの変化が同砥面に現れる。このような変化が現れると、切れ味が低下して加工効率が悪くなったり、研削精度が低下したりする。このために、砥面を撮影して、砥面の状況を検査する方法が考えられるが、前記特許文献１，特許文献２及び特許文献３においては、回転砥石の砥面を撮影する状況について、具体的な開示がなされていない。従って、特許文献１，特許文献２及び特許文献３においては、砥面の検査を効率的に実行できないおそれがある。

本発明の目的は、回転砥石の砥面など、回転切削工具の切削面の検査を効率的に実行できるようにした回転切削工具の切削面の検査方法及び検査装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の検査方法においては、回転切削工具の切削面をその回転切削工具の回転中に撮影し、その画像データを基準の画像データ値と比較して、前記切削面の状態を判別することを特徴とする。

また、本発明の検査装置においては、回転切削工具の切削面を撮影する撮影手段と、前記回転切削工具の切削面に等角度間隔で割付け位置を設定する割付け手段と、各割付け位置において回転切削工具の回転中に切削面を撮影するように撮影手段の動作を制御する制御手段と、回転切削工具の回転中の基準画像を示す基準画像データを記憶するとともに、ワーク加工にともなう回転切削工具の回転中に撮影された加工後画像データを記憶する記憶手段と、基準画像データと加工後画像データとを比較して、砥面の状態を判別する判別手段とを備えたことを特徴とする。

本発明においては、線状に流れた状態に形成される切削面の画像データの状態に基づいてその切削面を検査できる。このため、回転切削工具の回転を停止させることなく、回転切削工具を回転させた状態で切削面の検査を実行できる。このように、切削面の検査において回転切削工具の回転を停止させる必要がないため、その検査を効率よく実行できる。そして、切削面の状態を適切に判別できるため、高効率加工や高精度加工を達成できる。

本発明によれば、回転切削工具の切削面の状態を効率的に検査できるという効果を発揮する。

回転砥石による研削加工部を示す正面図。 撮影装置を示す断面図。 回転砥石の砥面の割付けピッチを示す簡略図。 検査装置の電気的構成を示すブロック図。 検査方法の動作を示すフローチャート。 検査方法のサブルーチンを示すフローチャート。 撮影画像を示す説明図。 砥面の変化状態を示す断面図。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の検査装置は回転切削工具が回転砥石である研削盤に搭載されている。
図１に示すように、実施形態の研削盤は、ベッド１１の前部においてＸ軸方向（左右方向）に移動可能に支持されたテーブル１２を備えている。テーブル１２のＸ軸方向への移動は、テーブル移動モータ（図示しない）により駆動される。テーブル１２の上面にワーク１００が設置される。

ベッド１１上においてＺ軸方向に移動されるコラム（図示しない）には砥石軸１３が昇降（Ｙ軸方向移動）可能に支持されている。この砥石軸１３は、砥石送りモータ（図示しない）によって昇降駆動される。砥石軸１３には回転切削工具としての回転砥石１４が支持されており、この回転砥石１４は、図４に示す砥石回転モータ１５によって一方向に回転駆動される。回転砥石１４の回転速度は、例えば、１分間に１８００回転や、３６００回転であるが、この回転速度は任意に設定される。

そして、回転砥石１４の外周面が切削面としての砥面１４ａになっており、その砥面１４ａには、図２に示すように、ワーク切削用の砥粒１４ｂが表出している。本実施形態における砥面１４ａによる研削は、切削と同義である。回転砥石１４が回転されると、砥面１４ａによってワーク１００の上面が研削される。このとき、砥面１４ａにはノズル３０からクーラントが供給される。

図１及び図２に示すように、前記回転砥石１４の側方位置には撮像装置２１が装設されている。撮像装置２１は回転砥石１４と一体に昇降（Ｙ軸方向の移動）及び前後動（Ｚ軸方向の移動）される。この撮像装置２１は、光の経路２２を有しており、その経路２２は、第１経路２２ａと、その第１経路２２ａと交差する第２経路２２ｂとを有している。第２経路２２ｂの端部にはＣＣＤ（固体撮像素子）を有するカメラ２３が設けられている。

前記第１経路２２ａと第２経路２２ｂとの間には、プリズムなどの光反射機能と光透過機能とを有する反射透光部材２４が配置されている。第１経路２２ａの端部には第１ランプ２５が設けられている。この第１ランプ２５は、特定領域の波長の光を照射するようになっており、本実施形態には青色領域の光を照射する。

第２経路２２ｂ上において、反射透光部材２４と砥面１４ａとの間の位置には照明ドーム２６が配置されている。照明ドーム２６には第２経路２２ｂのための開口２７が形成されている。照明ドーム２６の内面には照明ドーム２６の前方を面照明するための複数の第２ランプ２８が設けられている。この第２ランプ２８は、特定領域の波長の光を照射するようになっており、本実施形態には白色領域の光を照射する。

そして、第１ランプ２５からのビーム状の青色光が反射透光部材２４で反射されて、開口２７を通過して砥面１４ａに照射される。その照射された青色光による反射画像が反射透光部材２４を透過して、前記カメラ２３に到達することにより、砥面１４ａの画像が取得される。また、複数の第２ランプ２８からの白色光が回転砥石１４の砥面１４ａの広い面積範囲に照射される。この白色光による反射画像も反射透光部材２４を透過して、前記カメラ２３に到達することにより、砥面１４ａの画像が取得される。

前記撮影画像のデータは、後述の制御装置３１の記憶部３３に記憶される。
本実施形態においては、前記カメラ２３，第１ランプ２５，第２ランプ２８，照明ドーム２６，反射透光部材２４などにより撮影手段が構成されている。そして、この撮影手段は、回転砥石１４とともにＹ，Ｚ軸方向の２方向において回転砥石１４の移動に追随して移動し、回転砥石１４に対する所定の位置関係を維持する。なお、撮影手段に対して回転砥石１４の回転方向の前方側には、撮影手段の位置に対して残留クーラントや切屑などが飛散しないようにするためのプロテクタ２９が設けられている。

図２は本実施形態の検査装置の電気的構成を示すものである。制御装置３１は中央処理装置３２と記憶部３３とを備えている。そして、本実施形態の研削盤は記憶部３３に記憶されたプログラムが中央処理装置３２の制御のもとに実行されて動作される。制御装置３１には、前記モータ１５及びカメラ２３が接続されている。また、制御装置３１にはエンコーダ３４が接続されている。エンコーダ３４は、回転砥石１４の回転時に、図３に示すように、回転砥石１４の所定の等ピッチ（割付けピッチα）の回転角度ごとに割付けパルスを発生する。そして、そのパルスに対応して、カメラ２３が所定間隔でシャッタを開放して、撮影を実行する。割付けパルスは、回転砥石１４の１回転につき、例えば１０００であるが、この割付けパルスの数は限定されるものではなく、使用されるエンコーダに応じて任意に設定できる。

次に、本実施形態の作用を図５及び図６のフローチャートを中心に説明する。このフローチャートは、制御装置３１の記憶部３３に記憶されたプログラムが中央処理装置３２の制御のもとに進行するものである。

図５のステップ（以下、単にＳという）１において、回転砥石１４がドレッサ１６の位置に移動される。そして、そのドレッサ１６により、回転砥石１４の砥面１４ａのドレッシングがあらかじめ設定された所定時間実行される。所定時間終了後、Ｓ２におけるドレッシングの終了判断を経て、Ｓ３において砥面１４ａに対するクーラントの供給が停止されるとともに、回転砥石１４がカメラ２３に対向する撮影位置に移動される。

Ｓ４においては、エンコーダ３４から出力される割付けパルスの出力タイミングに従い、カメラ２３によって砥面１４ａの撮影が実行される。次のＳ５において、撮影された画像データは、撮影が実行された割付位置の基準画像（図７参照）γの基準画像データとして制御装置３１の記憶部３３に記憶される。この撮影は、回転砥石１４の１回転ごとに１割付けピッチαだけずらせた位置に対して行われる。従って、回転砥石１４が割付けピッチαの総数分だけ回転すると、全割付け位置の基準画像データが取得される。例えば、割付けピッチαの総数が１０００であるとすると、回転砥石１４が１０００回転することにより、全割付け位置の基準画像データを得ることができる。

Ｓ５において得られた基準画像γのデータは、図７に示すように、砥面１４ａの全幅領域で、かつ、回転砥石１４の一定の回転角度範囲を示すものである。そして、画像全体は第２ランプ２８で白色照明されて形成された色調（通常、茶色またはグレー）を呈する。また、砥粒１４ｂは第１ランプ２５で青色照明されて、金属光沢に近い明るい明度を呈する。切屑などの異物は濃いグレーを呈する。ところで、図７に示すように、回転砥石１４の高速回転中に撮影が実行されるために、砥粒１４ｂや異物１４ｃは、回転砥石１４の回転方向に沿って延びる線状に表れる。

そして、Ｓ６において、すべての割付け位置のデータの取得が終了されたとの判断にともない、Ｓ７において、回転砥石１４がドレッサ１６の位置からワーク１００の加工位置に移動されて、Ｓ８においてクーラントの供給をともないながらワークの研削加工が実行される。

以上のようにして、ひとつまたは複数のワーク１００の研削加工が終了されると、Ｓ９の判断を経て、Ｓ１０においてワーク加工が停止されるとともに、クーラントの供給が停止される。

そして、Ｓ１１〜Ｓ１３を巡るルーチンにおいて前記Ｓ４〜Ｓ６を巡るルーチンと同様な動作が実行される。すなわち、Ｓ１１においては、エンコーダ３４から出力される割付けパルスに従い、カメラ２３によって砥面１４ａの撮影が所定の割付けピッチ分ずつずらしながら実行される。撮影された画像データは、Ｓ１２において、割付け位置ごとに加工後画像データとして制御装置３１の記憶部３３に記憶される。従って、回転砥石１４が割付けピッチαの総数分だけ回転すると、全割付け位置の加工後画像データが取得されて、割付け位置のデータとともに記憶部３３に記憶される。

そして、Ｓ１３において、すべての割付け位置の加工後画像データの取得が終了されたとの判断にともない、Ｓ１４において加工後画像データと基準画像データとの比較が実行される。

図６は、前記Ｓ１４における加工後画像データと基準画像データとの比較のための処理内容を示すものである。
すなわち、Ｓ１４１において青領域の反射光の総量があらかじめ定められたレベルを越えたか否かが判断される。青領域の反射光の総量があらかじめ定められたレベルに達していない場合には、Ｓ１４２において砥面１４ａの全体の明度があらかじめ定められたレベルに達したか否かが判断される。

図８に示すように、砥粒１４ｂが摩耗すると、その砥粒１４ｂの端面が平面状になり、このため、金属様の光沢が増して、青色光の反射量が多くなる。また、砥粒１４ｂが脱落すると、金属様の光沢が少なくなって砥面１４ａ全体の明度が低下する。さらに、砥面１４ａに切屑などの異物が付着すると、異物がダークグレー色を呈するため、砥面１４ａ全体の明度が低下する。

Ｓ１４１及びＳ１４２の判断において、青色光の反射総量あるいは砥面１４ａの明度があらかじめ定められたレベルに達した場合には、つまり、青色光の反射量が多い場合や砥面１４ａの明度が低い場合には、Ｓ１４３において、記憶部３３内にドレッシングが必要であることを示すフラグが立てられる。Ｓ１４１及びＳ１４２の判断において、青色光の反射総量や砥面１４ａの明度の低さがあらかじめ定められたレベルに達しない場合には、Ｓ１４４において、記憶部３３内にドレッシングが不要であることを示すフラグが立てられる。

そして、プログラムがメインのルーチンに戻り、Ｓ１５の判別において、ドレッシングが不要であることを示すフラグがすでに立てられている場合には、Ｓ１６において加工終了か否かが判別され、加工終了である場合には、加工が終了される。Ｓ１５における判別において、ドレッシングが必要とされた場合には、プログラムがＳ１に戻る。Ｓ１６における判別において加工終了ではないとされた場合にはプログラムがＳ８に戻る。

従って、本実施形態においては、以下の効果がある。
（１）線状に流れた状態に形成される砥粒１４ｂの反射率や砥面１４ａの明度に基づいて、砥面１４ａの状態を検査できる。このため、回転砥石１４の回転を停止させることなく、回転砥石１４を回転させた状態で砥面１４ａの検査を実行できる。つまり、砥面１４ａの検査において回転砥石１４の回転を停止させる必要がないため、その検査を効率よく実行できる。

（２）砥面１４ａの画像に基づいて、適切にドレッシングできるため、砥面１４ａによる切削において、高精度で良好な切れ味を得ることができる。
（３）砥面１４ａの砥粒１４ｂの摩耗度合いや脱落度合い、あるいは異物の付着度合いを加工後画像データから把握できるため、ワーク１００の加工精度も把握でき、高精度加工に寄与できる。

（４）割付けピッチをずらしながら割付け位置ごとの画像データを取得できるため、回転砥石１４が高速回転していても、カメラによる撮影を支障なく行うことができる。
（変更例）
前記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。そして、各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・回転切削工具を回転砥石１４以外の他の工具、例えば、フライスやホブとすること。
・前記実施形態においては、砥面１４ａの撮影において、回転砥石１４の１回転ごとの１割付けピッチ分ずつずらせて撮影したが、２割付けピッチ分以上ずつずらせて撮影すること。

・回転砥石１４の回転速度が低速の場合は、カメラ２３による撮影において割付け位置をずらすことなく、回転砥石１４の回転にともない、各割付け位置の砥面１４ａの撮影を順次実行すること。

・基準画像データとしてあらかじめ保存しておいたものを用いること。
・加工後画像データをワークの加工途中において取得すること。

１４…回転砥石
１４ａ…砥面
１４ｂ…砥粒
２１…撮影装置
２３…カメラ
３１…制御装置
３４…エンコーダ
γ…基準画像

Claims (7)

1. 回転切削工具の切削面をその回転切削工具の回転中に撮影し、その画像データを基準画像データと比較して、前記切削面の状態を判別する回転切削工具の切削面の検査方法。
2. 前記回転切削工具が回転砥石であって、その回転砥石の外周面の砥面を撮影する請求項１に記載の回転切削工具の切削面の検査方法。
3. 前記砥面の砥粒の光反射量から砥面の状態を判別する請求項２に記載の回転切削工具の切削面の検査方法。
4. 前記基準画像データをワークの加工に先立って取得する請求項２または３に記載の回転切削工具の切削面の検査方法。
5. 前記砥面を等ピッチで割付け、回転砥石の回転にともない、１回転ごとに割付け位置をずらしながら各割付け位置の砥面を撮影する請求項２〜４のうちのいずれか一項に記載の回転切削工具の切削面の検査方法。
6. 回転切削工具の切削面を撮影する撮影手段と、
   前記回転切削工具の切削面に等角度間隔で割付け位置を設定する割付け手段と、
   各割付け位置において回転切削工具の回転中に切削面を撮影するように撮影手段の動作を制御する制御手段と、
   回転切削工具の回転中の基準画像を示す基準画像データを記憶するとともに、ワーク加工にともなう回転切削工具の回転中に撮影された加工後画像データを記憶する記憶手段と、
   前記基準画像データと加工後画像データとを比較して、砥面の状態を判別する判別手段とを備えた
   回転切削工具の切削面の検査装置。
7. 回転砥石が少なくとも１回転するごとに、撮影される割付け位置をずらす請求項６に記載の回転切削工具の切削面の検査装置。

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