JP5300003B2 - 旋盤の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、カメラを用いてバイトの画像を取込んで画像処理し、当該バイトの欠損、磨耗量、機械全体の熱変位量の少なくとも１つを検査する画像処理システムを備えた旋盤の制御装置に関する発明である。

例えば、特許文献１（特開平１０−９６６１６号公報）には、工作機械に装着した工具チップをカメラで撮像して工具チップの欠損を検査する工具チップ欠損検査システムが記載されている。

また、特許文献２（特開２００１−２６９８４４号公報）には、被加工物（ワーク）を切削加工する工具の状態をカメラで撮像し、その画像情報に基づいて工具の破損や摩耗等の観察を行う工具観察方法において、被加工物の加工前または加工後の少なくとも一方で工具を回転又は移動させてその画像を複数取り込み、当該複数の画像の中から焦点が合った画像を選択的に用いて工具の破損や摩耗等の観察を行う工具観察方法が記載されている。
特開平１０−９６６１６号公報 特開２００１−２６９８４４号公報

上記従来技術のように、カメラを用いて、工具先端を画像処理して検査・測定する装置であっても、カメラ自身及びカメラ保持ブラケットの熱変位等に対する精度維持は困難であった。カメラが僅かに傾いただけでも、その測定誤差がカメラと被検査工具との距離に応じて幾何学的に拡大され、測定精度が悪化するためである。従って、上記従来技術を旋盤に適用した場合、本来の目的であるワーク（被加工物）に対する工具（バイト）の摩耗量や変位量を精度良く測定することは困難であった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、ワークに対するバイトの摩耗量や変位量を精度良く測定して加工位置を精度良く補正することができる旋盤の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、カメラを用いてバイトの画像を取込んで画像処理し、当該バイトの欠損、磨耗量、機械全体の熱変位量の少なくとも１つを検査する画像処理システムを備えた旋盤の制御装置において、前記カメラ及びレンズの位置誤差を測定するための基準ゲージをワーク保持用のチャック又はチャック取付面板に取り付け、前記基準ゲージとバイトとを同じカメラ視野に収めて撮像して画像処理し、その画像処理結果に基づいて加工位置を補正する加工位置補正手段を備え、前記カメラの視野を分割して両視野の間隔を広げるように前記カメラの光学系を２つの光学系で構成したことを特徴とするものである。

この構成では、カメラ及びレンズの位置誤差を測定するための基準ゲージを、ワークを保持するチャック又はチャック取付面板に取り付けたので、基準ゲージの位置を基準にしてワーク（チャック）に対するバイトの摩耗量や変位量を精度良く測定して加工位置を精度良く補正することができ、ワークの加工精度を向上させることができる。しかも、基準ゲージをチャック又はチャック取付面板に取り付けるだけの簡単な構成であるため、構成が簡単で、低コスト化できると共に、基準ゲージを旋盤の切削加工室内に出し入れする構成とは異なり、移動時のガタがなくなり、その分、画像認識精度を高めることができる。更に、カメラに対する基準ゲージとバイトの高さを同じ高さにすることができるため、被写界深度が狭くても画像処理精度を確保することが可能となり、安価な光学系で高い認識精度を得ることができる。
更に、請求項１に係る発明では、カメラの視野を分割して両視野の間隔を広げるようにカメラの光学系を２つの光学系で構成したので、基準ケージとバイトとの間隔が離れていても、１つのカメラの視野に基準ケージとバイトを収めて撮像することができ、例えばカメラの画素数を増加させて視野を拡大する場合と比較して、画素数の少ない安価なカメラで、実質的に広い視野を実現することができる。また、基準ケージとバイトとの間隔が離れていても、１つのカメラの視野に基準ケージとバイトを収めることができるため、外径加工バイト用基準ケージと内径加工バイト用基準ケージを共通化することができ、１つの基準ケージで外径加工バイトと内径加工バイトの両方に対応できる。また、基準ケージがチャックから突出する寸法を小さくすることができて、基準ケージが他の構成要素と干渉する危険性を大幅に低下させることができる共に、基準ケージがチャックと一体に高速回転することによる風切り騒音を大幅に低減させることができ、また、基準ケージによる切粉の巻き込みの問題も解消できる。しかも、基準ケージを小型化できるため、チャックに大きなカウンタバランスウエイトを設ける必要がなくなる。

また、請求項２に係る発明のように、基準ゲージをワーク保持用のチャック又はチャック取付面板に取り付けると共に、ターレットの所定位置にターレットゲージを取り付け、旋盤運転中の非切削時（サイクルスティール時）に前記ターレットゲージと前記基準ケージとを同じカメラ視野に収めて撮像して画像処理し、その画像処理結果に基づいて現在のターレットゲージの位置と本来のターレットゲージの位置との差分値を旋盤の熱膨張・収縮の度合いとして算出して加工位置を補正する加工位置補正手段を備えた構成としても良い。このようにすれば、旋盤運転中に旋盤の熱膨張・収縮により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、ワークの加工精度を向上させることができる。

上記請求項１に記載の技術思想と上記請求項２に記載の技術思想は、請求項３のように、組み合わせて実施しても良い。

更に、請求項４のように、前記ターレットケージとして、測定の基点となる２つのケージＡ，Ｂを備え、一方のゲージＡを前記基準ケージと同じカメラ視野に収めて撮像して画像処理した後、前記ケージＡ，Ｂ間の間隔相当分のモータ指令値で前記ターレットを移動させて他方のゲージＢを前記基準ケージと同じカメラ視野に収めて撮像して画像処理して、これらの画像処理結果に基づいて旋盤の熱膨張・収縮の度合いを算出するようにしても良い。このようにすれば、２つのケージＡ，Ｂの位置を基準にして旋盤の熱膨張・収縮の度合いを精度良く算出することができて、旋盤の熱膨張・収縮による加工位置の変位を精度良く補正することができる。

この場合、請求項５のように、前記ターレットゲージは、旋盤を構成する金属と比較して熱膨張率が小さい材料で形成し、且つ、前記２つのケージＡ，Ｂを一体に形成すると良い。このようにすれば、測定の基点となる２つのケージＡ，Ｂの位置精度を高めることができて、旋盤の熱膨張・収縮の度合いの算出精度を更に高めることができる。

また、請求項１と同様に、請求項２乃至５に係る発明についても、請求項６のように、カメラの視野を分割して両視野の間隔を広げるようにカメラの光学系を２つの光学系で構成しても良い。このようにすれば、基準ケージとバイトとの間隔が離れていても、１つのカメラの視野に基準ケージとバイトを収めて撮像することができ、例えばカメラの画素数を増加させて視野を拡大する場合と比較して、画素数の少ない安価なカメラで、実質的に広い視野を実現することができる。また、基準ケージとバイトとの間隔が離れていても、１つのカメラの視野に基準ケージとバイトを収めることができるため、外径加工バイト用基準ケージと内径加工バイト用基準ケージを共通化することができ、１つの基準ケージで外径加工バイトと内径加工バイトの両方に対応できる。また、基準ケージがチャックから突出する寸法を小さくすることができて、基準ケージが他の構成要素と干渉する危険性を大幅に低下させることができる共に、基準ケージがチャックと一体に高速回転することによる風切り騒音を大幅に低減させることができ、また、基準ケージによる切粉の巻き込みの問題も解消できる。しかも、基準ケージを小型化できるため、チャックに大きなカウンタバランスウエイトを設ける必要がなくなる。

また、請求項７のように、チャックの外径に対応してカメラの光学系を当該カメラの軸方向に移動させるように構成しても良い。このようにすれば、チャックを外径の異なるチャックに付け替えても、そのチャックの外径に合わせてカメラの光学系を当該カメラの軸方向に移動させることで、１つのカメラの視野に基準ケージとバイトを収めることができる。これにより、外径の小さいチャックを使用する場合でも、基準ケージをチャックから大きく突出させる必要がなくなり、基準ケージが他の構成要素と干渉する危険性を大幅に低下させることができる共に、基準ケージがチャックと一体に高速回転することによる風切り騒音を大幅に低減させることができ、また、基準ケージによる切粉の巻き込みの問題も解消できる。

また、請求項８のように、画像処理システムの画像処理結果に基づいてバイトの欠損又は磨耗量が許容範囲を越えていると判断されるときに作業者に警告し及び／又はフェールセーフ処置するようにすると良い。このようにすれば、欠損又は磨耗量が許容範囲を越えたバイトを使い続けて加工不良品を製造し続けることを未然に防止できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明を２軸正面旋盤に適用した実施例１を図１乃至図８に基づいて説明する。
まず、図１及び図２に基づいて旋盤全体の構成を概略的に説明する。
ここで、図１は２軸正面旋盤の主要部の構成を示す上面図、図２は２軸正面旋盤の主要部の構成を示す正面図である。

図１に示すように、２本の主軸１１が左右に位置して水平に且つ平行に延びるように設けられ、各主軸１１の前端部にワーク保持用のチャック１２が設けられている。左右の主軸１１の左側位置と右側位置に、それぞれターレット１３が各主軸１１の軸線と平行に配置されている。各ターレット１３は、それぞれ駆動装置１４によって前後方向に移動可能且つ当該ターレット１３の軸心の回りを回転可能に構成されている。各ターレット１３の外周部には、各種のバイト（例えば内径加工用のバイト１５、外径加工用のバイト１６等）が保持され、各ターレット１３を回転させることで、ワークの切削加工に用いるバイトを選択するようになっている。

図２に示すように、旋盤の切削加工室２１の天井部には、各ターレット１３と各チャック１２との間の真上に位置して２台のカメラ２２が下向きに設けられている。各カメラ２２のレンズ２９側には、防護ガラス２３、シャッタ装置及びワイパー装置２５が設けられている。カメラ２２を使用するときには、シャッタ装置を開放してカメラ２２の光路を開放し、カメラ２２を使用しないときには、シャッタ装置を閉鎖して防護ガラス２３の下面をカバーして、切削加工時に飛散する切粉、油塵等から保護する。ワイパー装置２５は、防護ガラス２３の下面に付着した切粉、油塵等の汚れを拭い取る。

切削加工室２１の底面部は、左右両側から中央部のチップコンベア２６に向かって下り傾斜するように形成され、切削加工室２１の底面部のうちの各カメラ２２の真下の位置には、強化ガラス２７を介して照明用の光源２８が設けられている。切削加工室２１の底面部の左右両側には、切削加工室２１の底面部や強化ガラス２７上に落ちた切粉、油塵等をチップコンベア２６上に流し落とすためのクーラント噴出部３０が設けられている。

各チャック１２の外周部には、各カメラ２２及びレンズ２９の位置誤差を測定するための基準ゲージ３１，３２が外径方向に突出するように取り付けられている。各基準ゲージ３１，３２は、バイトの種類（例えば内径加工用のバイト１５、外径加工用のバイト１６等）に応じて異なる形状に形成されている。

例えば、図３、図４は、刃先１５ａの向きが異なる内径加工用のバイト１５と基準ゲージ３１との関係を示し、図５、図６は、刃先１６ａの向きが異なる外径加工用のバイト１６と基準ゲージ３２との関係を示している。いずれの種類のバイト１５，１６を使用する場合でも、基準ゲージ３１，３２の基準マーク部３１ａ，３２ａとバイト１５，１６の刃先１５ａ，１６ａとがそれぞれ１つずつカメラ２２の視野３３に収まるように基準ゲージ３１，３２が形成されている。

基準ゲージ３１，３２の基準マーク部３１ａ，３２ａとバイト１５，１６の刃先１５ａ，１６ａとをそれぞれ１つずつカメラ２２の視野３３に収めて撮像する場合は、図７、図８に示すように、基準ゲージ３１，３２の基準マーク部３１ａ，３２ａとバイト１５，１６の刃先１５ａ，１６ａの上面の高さを同一高さとする。この際、基準ゲージ３１，３２とバイト１５，１６との干渉事故を避けるために、まず、基準ゲージ３１，３２を図７、図８に二点鎖線で示す退避位置に位置させた状態で、バイト１５，１６の刃先１５ａ，１６ａをカメラ２２の視野３３内に移動させて、カメラ２２でバイト１５，１６の刃先１５ａ，１６ａのみを撮像して刃先１５ａ，１６ａの位置が基準ゲージ３１，３２と干渉しない位置であることを確認した後、チャック１２を所定角度回転させて基準ゲージ３１，３２を図７、図８に実線で示す撮像位置に移動させて基準ゲージ３１，３２の上面の高さをバイト１５，１６の上面の高さと一致させた状態で、基準ゲージ３１，３２の基準マーク部３１ａ，３２ａとバイト１５，１６の刃先１５ａ，１６ａとをそれぞれ１つずつカメラ２２の視野３３に収めて撮像するようにすると良い。

以上のように構成した旋盤の制御装置（図示せず）は、基準ゲージ３１，３２の基準マーク部３１ａ，３２ａとバイト１５，１６の刃先１５ａ，１６ａとをそれぞれ１つずつカメラ２２の視野３３に収めて撮像して画像処理し、その画像処理結果に基づいて加工位置を補正する加工位置補正手段としての役割を果たす。更に、旋盤の制御装置は、上記画像処理結果に基づいてバイト１５，１６の刃先１５ａ，１６ａの欠損及び／又は磨耗量を検査し、その検査結果に基づいて刃先１５ａ，１６ａの欠損又は磨耗量が許容範囲を越えていると判断されるときに、表示装置（図示せず）に警告表示したり、或は、警告音発生装置又は音声発生装置（図示せず）を作動させて警告音又は警告音声を発生させたりして作業者に警告してバイト交換を促すと共に、適宜のフェールセーフ処置（例えばバイトが交換されるまで切削加工運転禁止等）を実施する。

以上説明した本実施例１では、カメラ２２及びレンズ２９の位置誤差を測定するための基準ゲージ３１，３２を、ワークを保持するチャック１２に取り付けたので、基準ゲージ３１，３２の基準マーク部３１ａ，３２ａの位置を基準にしてワーク（チャック１２）に対するバイト１５，１６の摩耗量や変位量を精度良く測定して加工位置を精度良く補正することができ、ワークの加工精度を向上させることができる。しかも、基準ゲージ３１，３２をチャック１２に取り付けるだけの簡単な構成であるため、構成が簡単で、低コスト化できると共に、基準ゲージ３１，３２を切削加工室２１内に出し入れする構成とは異なり、移動時のガタがなくなり、その分、画像認識精度を高めることができる。更に、カメラ２２に対する基準ゲージ３１，３２とバイト１５，１６の高さを同じ高さにすることができるため、被写界深度が狭くても画像処理精度を確保することが可能となり、安価な光学系で高い認識精度を得ることができる。

尚、本実施例１では、基準ゲージ３１，３２をチャック１２に取り付けるようにしたが、基準ゲージ３１，３２をチャック取付面板に取り付けるようにしても良い。
また、基準ゲージ３１，３２の数も、２個に限定されず、１個のみ、又は３個以上取り付けるようにしても良い。

次に、図９乃至図１１を用いて、本発明の実施例２を説明する。但し、上記実施例１と実質的に同一部分については同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。

本実施例２では、基準ゲージ３１，３２をチャック１２（又はチャック取付面板）に取り付けた２軸正面旋盤において、ターレット１３の所定位置にターレットゲージ３５を取り付けた構成としている。ターレットゲージ３５は、旋盤のボールネジ（例えばＸ軸、Ｙ軸）を含むＮＣテーブルと旋盤本体との熱膨張・収縮の度合いを測定するためのゲージである。

このターレットゲージ３５は、旋盤を構成する金属と比較して常温付近で熱膨張率が小さい材料（例えばインバー：不変鋼）を用いて、例えば直角三角形状に形成され、その２つの頂点部にそれぞれＸ方向、Ｚ方向の測定の基点となるゲージＡ，Ｂが一体に形成されている。図１１に示すように、各ゲージＡ，Ｂには、それぞれ直角のエッジが形成され、各ゲージＡ，ＢのＸ方向のエッジの間隔がＸ方向の基準寸法Ｘo となり、Ｚ方向のエッジの間隔がＺ方向の基準寸法Ｚo となる。ターレットゲージ３５の製作時に、これらの基準寸法Ｘo ，Ｚo が要求精度（例えば±１μｍ）を満たすようにターレットゲージ３５が加工されている。

このターレットゲージ３５をターレット１３に取り付ける際に、一方のゲージＡの近傍の１点のみでターレットゲージ３５をターレット１３に支持させ、他方のゲージＢ側については、軽くガイドする程度にとどめて、固定してしまわないようにする。このようにする理由は、一方のゲージＡがＸ方向、Ｚ方向の測定の基点となるからであり、また、ターレットゲージ３５を複数箇所で固定すると、ターレット１３とターレットゲージ３５との間の熱膨張率の相違によりバイメタル効果が発生して、変形を生じてしまうためである。

旋盤運転中の切削時（サイクルスティール時）に、一方のゲージＡを外径加工バイト用の基準ケージ３２と同じカメラ２２の視野３３に収めて撮像して画像処理して、基準ゲージ３２の基準マークを基準にして、ゲージＡの位置を画像認識した後、ゲージＡ，Ｂ間の間隔（基準寸法Ｘo ，Ｚo ）相当分のモータ指令値でサーボモータ（図示せず）を駆動してターレット１３を移動させて他方のゲージＢを基準ケージ３２と同じカメラ２２の視野３３に収めて撮像して画像処理して、基準ゲージ３２の基準マークを基準にしてゲージＢの位置を画像認識する。この後、一方のゲージＡを基準として、２つのゲージＡ，Ｂ間の間隔相当分のモータ指令値による移動距離を測定して、その測定値と本来のゲージＡ，Ｂ間の距離との差分値を旋盤の熱膨張・収縮による変化量とみなして、ゲージＡ，Ｂ間の位置とその外側の位置を線形補間して加工位置（サーボ位置）にフィードバックする。

以上説明した本実施例２では、ターレット１３の所定位置にターレットゲージ３５を取り付けて、旋盤運転中の非切削時に、一方のゲージＡを外径加工バイト用の基準ケージ３２と同じカメラ２２の視野３３に収めて撮像して画像処理した後、ターレット１３を移動させて他方のゲージＢを基準ケージ３２と同じカメラ２２の視野３３に収めて撮像して画像処理して、これらの画像処理結果から２つのケージＡ，Ｂの位置を基準にして旋盤の熱膨張・収縮の度合いを算出して加工位置を補正するようにしたので、旋盤運転中に旋盤の熱膨張・収縮により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、ワークの加工精度を向上させることができる。

しかも、本実施例２では、ターレットゲージ３５を、旋盤を構成する金属と比較して熱膨張率が小さい材料により形成すると共に、Ｘ方向、Ｚ方向の測定の基点となるゲージＡ，Ｂを一体に形成したので、測定の基点となる２つのケージＡ，Ｂの位置精度を高めることができて、旋盤の熱膨張・収縮の度合いの算出精度を高めることができる。

次に、図１２乃至図１４を用いて、本発明の実施例３を説明する。但し、上記実施例２と実質的に同一部分については同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。

本実施例３は、本発明を短軸旋盤に適用した実施例である。短軸旋盤では、基準ゲージ３１，３２をチャック１２（又はチャック取付面板）に取り付けると共に、ターレット４３のバイト保持用の１つのポジションにターレットゲージ４５を取り付けている。

上記実施例２と同様に、ターレットゲージ４５は、旋盤を構成する金属と比較して常温付近で熱膨張率が小さい材料（例えばインバー：不変鋼）を用いて、例えば直角三角形状に形成され、その２つの頂点部にそれぞれＸ方向、Ｚ方向の測定の基点となるゲージＡ，Ｂが一体に形成されている。図１４に示すように、各ゲージＡ，Ｂには、それぞれ直角のエッジが形成され、各ゲージＡ，ＢのＸ方向のエッジの間隔がＸ方向の基準寸法Ｘo となり、Ｚ方向のエッジの間隔がＺ方向の基準寸法Ｚo となる。ターレットゲージ４５の製作時に、これらの基準寸法Ｘo ，Ｚo が要求精度（例えば±１μｍ）を満たすようにターレットゲージ４５が加工されている。

このターレットゲージ４５をターレット４３に取り付ける際に、一方のゲージＡの近傍の１点のみでターレットゲージ４５をターレット４３に支持させ、他方のゲージＢ側については、軽くガイドする程度にとどめて、固定してしまわないようにする。
本実施例３の短軸旋盤においても、前記実施例２と同様の方法で、旋盤の熱膨張・収縮の度合いを算出して加工位置を補正すれば良い。

尚、実施例１〜３において、バイト（刃物）を交換（段取り替え）する度に画像処理して加工位置を補正しても良いし、或は、バイト（刃物）を工程の変更で割り出す度に画像処理して加工位置を補正しても良い。

次に、図１５乃至図１７を用いて、本発明の実施例４を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。

本実施例４は、本発明を２軸正面旋盤に適用した実施例である。本実施例４では、チャック１２の外周部に基準ゲージ５３を設けているが、この基準ゲージ５３は、チャック１２からの突出量が前記実施例１の基準ゲージ３１，３２よりも小さく、且つ、内径加工バイト１５と外径加工バイト１６の両方に共通して使用する基準ケージとなっている。

更に、カメラ５２の視野を２つの視野３３ａ，３３ｂに分割して両視野３３ａ，３３ｂの間隔を広げるようにカメラ５２の光学系を２つの光学系で構成し、分割した一方の視野３３ａで基準ゲージ５３の基準マーク部を撮像し、他方の視野３３ｂで内径加工用又は外径加工用のバイト１５，１６の刃先１５ａ，１６ａを撮像するようにしている。２つの光学系は、カメラ５２と撮像対象物（基準ゲージ５３とバイト１５，１６）との間の光路がミラー５４，５５によって直角に屈曲され、一方の光学系には、他方の光学系の焦点と合わせるための焦点合わせレンズ５６が設けられている。尚、両方の光学系にそれぞれ焦点合わせレンズを設けても良い。

カメラ５２とレンズ５７とミラー５４，５５は、角筒状のカメラケース５８内に収納され、当該カメラケース５８のうちのミラー５４，５５の下方側の撮像用開口部に防護ガラス５９が装着されている。この防護ガラス５９には、前記実施例１と同様のシャッタ装置やワイパー装置を設けるようにしても良い。カメラケース５８には、カメラ５２の光軸と平行に延びる長孔６０を有する取付板６１が設けられ、この長孔６０によってカメラケース５８の取付位置をカメラ５２の軸方向に調整可能となっている。これにより、チャック１２の外径に対応してカメラ５２の光学系を当該カメラ５２の軸方向に移動させるように構成されている。この移動機構は、チャック１２の外径に対応してモータ等によってカメラ５２の光学系を当該カメラ５２の軸方向に自動的に移動させるようにしても良いし、作業者が手動でカメラ５２の光学系を当該カメラ５２の軸方向に移動させるようにしても良い。

以上説明した本実施例４によれば、カメラ５２の視野を２つの視野３３ａ，３３ｂに分割して両視野３３ａ，３３ｂの間隔を広げるようにカメラ５２の光学系を２つの光学系で構成したので、基準ケージ５３とバイト１５，１６との間隔が離れていても、１台のカメラ５２の視野３３ａ，３３ｂに基準ケージ５３とバイト１５，１６を収めて撮像することができ、例えばカメラ５２の画素数を増加させて視野を拡大する場合と比較して、画素数の少ない安価なカメラ５２で、実質的に広い視野を実現することができる。また、基準ケージ５３とバイト１５，１６との間隔が離れていても、１台のカメラ５２の視野３３ａ，３３ｂに基準ケージ５３とバイト１５，１６を収めることができるため、外径加工バイト用基準ケージと内径加工バイト用基準ケージを共通化することができ、１つの基準ケージ５３で内径加工バイト１５と外径加工バイト１６の両方に対応できる。また、基準ケージ５３がチャック１２から突出する寸法を小さくすることができて、基準ケージ５３が他の構成要素と干渉する危険性を大幅に低下させることができる共に、基準ケージ５３がチャック１２と一体に高速回転することによる風切り騒音を大幅に低減させることができ、また、基準ケージ５３による切粉の巻き込みの問題も解消できる。しかも、基準ケージ５３を小型化できるため、チャック１２に大きなカウンタバランスウエイトを設ける必要がなくなる。

また、本実施例４では、チャック１２の外径に対応してカメラ５２の光学系を当該カメラ５２の軸方向に移動させるように構成したので、チャック１２を外径の異なるチャックに付け替えても、そのチャック１２の外径に合わせてカメラ５２の光学系を当該カメラ５２の軸方向に移動させることで、１台のカメラ５２の視野３３ａ，３３ｂに基準ケージ５３とバイト１５，１６を収めることができる。これにより、外径の小さいチャック１２を使用する場合でも、基準ケージ５３をチャック１２から大きく突出させる必要がなくなり、基準ケージ５３が他の構成要素と干渉する危険性を大幅に低下させることができる共に、基準ケージ５３がチャック１２と一体に高速回転することによる風切り騒音を大幅に低減させることができ、また、基準ケージ５３による切粉の巻き込みの問題も解消できる。

尚、本発明の適用範囲は、各実施例１〜４で説明した２軸正面旋盤や短軸旋盤に限定されず、種々のタイプの旋盤に本発明を適用して実施できる。

本発明の実施例１の２軸正面旋盤の主要部の構成を示す上面図である。 ２軸正面旋盤の主要部の構成を示す正面図である。 刃先が下向きの内径加工用のバイトと基準ゲージとの関係を示す拡大図である。 刃先が上向きの内径加工用のバイトと基準ゲージとの関係を示す拡大図である。 刃先が上向きの外径加工用のバイトと基準ゲージとの関係を示す拡大図である。 刃先が下向きの外径加工用のバイトと基準ゲージとの関係を示す拡大図である。 内径加工用のバイトと基準ゲージとをカメラ視野に収めて撮像する時の位置関係を説明する図である。 外径加工用のバイトと基準ゲージとをカメラ視野に収めて撮像する時の位置関係を説明する図である。 実施例２のターレットゲージの取付位置とその使用方法を説明する上面図である（その１）。 実施例２のターレットゲージの取付位置とその使用方法を説明する上面図である（その２）。 実施例２のターレットゲージを説明する正面図である。 実施例３のターレットゲージの取付位置とその使用方法を説明する上面図である（その１）。 実施例３のターレットゲージの取付位置とその使用方法を説明する上面図である（その２）。 実施例３のターレットゲージを説明する正面図である。 実施例４の２軸正面旋盤の主要部の構成を示す正面図である。 実施例４のカメラの光学系の構成を説明する正面図である。 実施例４のカメラの視野の分割状態を説明する図である。

符号の説明

１１…主軸、１２…チャック、１３…ターレット、１５…内径加工用のバイト、１５ａ…刃先、１６…外径加工用のバイト、１６ａ…刃先、２１…切削加工室、２２…カメラ、２３…防護ガラス、２５…ワイパー装置、２６…チップコンベア、２７…強化ガラス、２８…照明用の光源、２９…レンズ、３１，３２…基準ゲージ、３１ａ，３２ａ…基準マーク部、３３，３３ａ，３３ｂ…視野、３５，４５…ターレットゲージ、５２…カメラ、５３…基準ゲージ、５４，５５…ミラー、５６…焦点合わせレンズ、５７…レンズ、５８…カメラケース、５９…防護ガラス、６０…長孔、６１…取付板

Claims (8)

1. カメラを用いてバイトの画像を取込んで画像処理し、当該バイトの欠損、磨耗量、機械全体の熱変位量の少なくとも１つを検査する画像処理システムを備えた旋盤の制御装置において、
   前記カメラ及びレンズの位置誤差を測定するための基準ゲージをワーク保持用のチャック又はチャック取付面板に取り付け、
   前記基準ゲージとバイトとを同じカメラ視野に収めて撮像して画像処理し、その画像処理結果に基づいて加工位置を補正する加工位置補正手段を備え、
   前記カメラの視野を分割して両視野の間隔を広げるように前記カメラの光学系を２つの光学系で構成したことを特徴とする旋盤の制御装置。
2. カメラを用いてバイトの画像を取込んで画像処理し、当該バイトの欠損、磨耗量、機械全体の熱変位量の少なくとも１つを検査する画像処理システムを備えた旋盤の制御装置において、
   前記カメラ及びレンズの位置誤差を測定するための基準ゲージをワーク保持用のチャック又はチャック取付面板に取り付けると共に、ターレットの所定位置にターレットゲージを取り付け、
   旋盤運転中の非切削時に前記ターレットゲージと前記基準ケージとを同じカメラ視野に収めて撮像して画像処理し、その画像処理結果に基づいて現在のターレットゲージの位置と本来のターレットゲージの位置との差分値を旋盤の熱膨張・収縮の度合いとして算出して加工位置を補正する加工位置補正手段を備えていることを特徴とする旋盤の制御装置。
3. カメラを用いてバイトの画像を取込んで画像処理し、当該バイトの欠損、磨耗量、機械全体の熱変位量の少なくとも１つを検査する画像処理システムを備えた旋盤の制御装置において、
   前記カメラ及びレンズの位置誤差を測定するための基準ゲージをワーク保持用のチャック又はチャック取付面板に取り付けると共に、ターレットの所定位置にターレットゲージを取り付け、
   前記基準ゲージとバイトとを同じカメラ視野に収めて撮像して画像処理し、その画像処理結果に基づいて加工位置を補正する第１の加工位置補正手段と、
   旋盤運転中の非切削時に前記ターレットゲージと前記基準ケージとを同じカメラ視野に収めて撮像して画像処理し、その画像処理結果に基づいて現在のターレットゲージの位置と本来のターレットゲージの位置との差分値を旋盤の熱膨張・収縮の度合いとして算出して加工位置を補正する第２の加工位置補正手段と
   を備えていることを特徴とする旋盤の制御装置。
4. 請求項２又は３に記載の旋盤の制御装置において、
   前記ターレットケージは、測定の基点となる２つのケージＡ，Ｂを備え、
   旋盤運転中の非切削時に、一方のゲージＡを前記基準ケージと同じカメラ視野に収めて撮像して画像処理した後、前記ケージＡ，Ｂ間の間隔相当分のモータ指令値で前記ターレットを移動させて他方のゲージＢを前記基準ケージと同じカメラ視野に収めて撮像して画像処理して、これらの画像処理結果に基づいて旋盤の熱膨張・収縮の度合いを算出する手段を備えていることを特徴とする旋盤の制御装置。
5. 請求項４に記載の旋盤の制御装置において、
   前記ターレットゲージは、旋盤を構成する金属と比較して熱膨張率が小さい材料で形成され、且つ、前記２つのケージＡ，Ｂが一体に形成されていることを特徴とする旋盤の制御装置。
6. 請求項２乃至５のいずれかに記載の旋盤の制御装置において、
   前記カメラの視野を分割して両視野の間隔を広げるように前記カメラの光学系を２つの光学系で構成したことを特徴とする旋盤の制御装置。
7. 請求項１又は６に記載の旋盤の制御装置において、
   前記チャックの外径に対応して前記カメラの光学系を当該カメラの軸方向に移動させるように構成したことを特徴とする旋盤の制御装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の旋盤の制御装置において、
   前記画像処理システムの画像処理結果に基づいてバイトの欠損又は磨耗量が許容範囲を越えていると判断されるときに作業者に警告し及び／又はフェールセーフ処置する手段を備えていることを特徴とする旋盤の制御装置。

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