JP5351552B2 - Measuring device and measuring method thereof, machining position correcting device of cutting machine, and machining position correcting method thereof - Google Patents
Measuring device and measuring method thereof, machining position correcting device of cutting machine, and machining position correcting method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP5351552B2 JP5351552B2 JP2009038185A JP2009038185A JP5351552B2 JP 5351552 B2 JP5351552 B2 JP 5351552B2 JP 2009038185 A JP2009038185 A JP 2009038185A JP 2009038185 A JP2009038185 A JP 2009038185A JP 5351552 B2 JP5351552 B2 JP 5351552B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gauge
- image data
- imaging
- temperature
- measurement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Abstract
Description
本発明は被測定物たとえば切削工具等を画像処理することによって切削工具の変位量を測定する測定装置及びその測定方法並びに切削機械の加工位置補正装置及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 measuring device that measures the amount of displacement of a cutting tool by performing image processing on an object to be measured, such as a cutting tool, a measuring method thereof, a machining position correction device for a cutting machine, and a machining position correction method thereof.
例えば、特許文献1には、膨張率又は収縮率が不明な試料を所定温度にした際の変化量を基にして膨張率などを測定する測定装置が開示されている。この測定装置は、試料を所定温度に設定した上で、所定位置に位置決めされているレンズの通過光量における画像データを基にして上記試料の膨張率などを測定するものである。
For example,
また、特許文献2には、被加工物であるワークを切削加工するバイト等の切削工具(以下、工具ともいう)をカメラで撮像し、その画像データに基づいて工具の破損や摩耗など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データを複数取り込み、当該複数の画像データの中から焦点が合った画像データを選択的に用いて工具の破損や摩耗などの観察を行う工具観察方法が記載されている。
In
特許文献1は、試料の膨張率又は収縮率を測定する装置であり、試料の温度を測定するものではない。また、特許文献2のようにカメラを用いて、工具先端を画像処理して工具を観察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などに対する精度維持は困難である。即ち、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出工具との距離に応じて幾何学的に拡大され、測定精度が落ちるためである。従って、上記特許文献2の従来を切削機械に適用した場合、本来の目的である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することは困難であった。
本発明は、被測定物の温度を正確に測定し得る測定装置及びその測定方法並びにワークに対する切削工具の変位量を精度良く検出して加工位置を精度良く補正し得る切削機械の加工位置補正装置及びその加工位置補正方法を提供することにある。 The present invention relates to a measuring apparatus capable of accurately measuring the temperature of an object to be measured, its measuring method, and a machining position correction apparatus for a cutting machine capable of accurately detecting a displacement amount of a cutting tool relative to a workpiece and correcting a machining position with high accuracy. And providing a machining position correction method thereof.
本発明に係る測定装置は、熱変位する被測定物の熱変位量の基準となる基準体と、上記基準体および上記被測定物を同一の撮像領域内に撮像する撮像手段と、上記撮像手段で生成される基準温度時での基準画像データを記録する記録手段と、上記記録手段に予め記録されている上記基準画像データおよび上記撮像手段で生成される任意測定時の測定時画像データを照合する照合手段と、上記照合手段の照合結果に基づいて上記任意測定時における上記基準体および上記被測定物の差分値を演算すると共に上記差分値に基づいて上記任意測定時における上記被測定物の温度を演算する演算手段と、を備える。 A measuring apparatus according to the present invention includes a reference body serving as a reference for the amount of thermal displacement of an object to be thermally displaced, an imaging unit that images the reference body and the object to be measured in the same imaging region, and the imaging unit. The recording means for recording the reference image data at the reference temperature generated in the above, the reference image data recorded in advance in the recording means and the image data at the time of arbitrary measurement generated by the imaging means are collated And calculating a difference value between the reference body and the measured object at the time of the arbitrary measurement based on the verification result of the verification means and the measured object at the time of the arbitrary measurement based on the difference value . Computing means for computing temperature.
本発明に係る測定方法は、被写体として熱変位する被測定物の熱変位量の基準となる基準体を、撮像手段における同一の撮像領域内に撮像し、且つ記録手段に予め記録されている基準温度時での基準画像データおよび任意の測定時における測定時画像データを照合手段で照合すると共に、上記照合手段の照合結果に基づいて上記任意測定時における上記基準体および上記被測定物の差分値を演算し且つ上記差分値に基づいて上記任意の測定時における上記被測定物の温度を測定する。 In the measurement method according to the present invention, a reference body that serves as a reference for the amount of thermal displacement of an object to be measured that is thermally displaced as a subject is imaged in the same imaging area in the imaging means, and is recorded in advance in the recording means. The reference image data at the time of temperature and the image data at the time of measurement at the time of arbitrary measurement are collated by the collating means, and based on the collation result of the collating means, the difference value between the reference body at the arbitrary measurement and the object to be measured And the temperature of the object to be measured at the time of the arbitrary measurement is measured based on the difference value .
本発明に係る切削機械の加工位置補正装置は、被写体を撮像する撮像手段と、上記撮像手段の位置誤差を測定するための(ワーク保持用のチャックに配置される)基準ゲージと、切削工具を取付ける取付台に配置され、(変位または欠損する)切削工具の変位量を検出および上記取付台の温度を検出するための基準手段と、上記基準ゲージ及び上記基準ゲージに対応する上記基準手段を被写体として上記撮像手段で同一の撮像領域内に撮像した基準温度時での基準画像データを記録する記録手段と、上記記録手段に予め記録されている上記基準画像データおよび上記撮像手段で生成される上記被写体の任意測定時における測定時画像データを照合する照合手段と、上記照合手段の照合結果に基づいて上記切削工具の加工位置を補正する補正手段と、を備える。 A machining position correction apparatus for a cutting machine according to the present invention includes an imaging unit that images a subject, a reference gauge (arranged on a workpiece holding chuck) for measuring a position error of the imaging unit, and a cutting tool. Reference means for detecting the amount of displacement of the cutting tool (displaced or missing) and detecting the temperature of the mounting base, and the reference gauge and the reference means corresponding to the reference gauge are arranged on the mounting base to be mounted. Recording means for recording the reference image data at the reference temperature imaged in the same imaging area by the imaging means, the reference image data recorded in advance in the recording means, and the above-mentioned generated by the imaging means A collating unit that collates image data at the time of arbitrary measurement of an object, and a correcting unit that corrects the processing position of the cutting tool based on the collation result of the collating unit. And, equipped with a.
その加工位置補正方法は、撮像手段の位置誤差を測定するための(チャックに配置される)基準ゲージと、(変位または欠損する)切削工具の変位量を検出および上記切削工具の取付台の温度を検出するため上記取付台に配置される基準手段とを対応させ、対応する上記基準ゲージ及び上記基準手段を上記撮像手段の被写体として上記撮像手段における同一の撮像領域内に撮像し、且つ記録手段に予め記録されている基準温度時での基準画像データおよび任意の測定時における測定時画像データを照合手段で照合すると共に、上記照合手段の照合結果に基づいて上記切削工具の加工位置を補正する。 The machining position correction method detects the displacement amount of a reference gauge (located on the chuck) for measuring the position error of the imaging means and the cutting tool (displaced or missing) and the temperature of the mounting base of the cutting tool. The reference means arranged on the mounting base for detecting the image, the corresponding reference gauge and the reference means are imaged in the same imaging area of the imaging means as a subject of the imaging means, and the recording means The reference image data at the reference temperature recorded in advance and the image data at the time of measurement at the arbitrary measurement are collated by the collating means, and the machining position of the cutting tool is corrected based on the collation result of the collating means. .
上記構成の基準手段を、上記取付台を構成する金属と同一性ある材質で且つ基準部を有する取付手段と、上記取付手段の一端にのみ固定され且つ上記基準部に対応する自由端を有すると共に上記取付手段の熱変位量の基準となる基準体と、を備えるようにしても良い。また、上記構成の取付手段を少なくとも2点以上の測定基点を備えるようにしても良い。更に、上記構成の基準体を、上記取付台を構成する金属と比較して熱膨張率が異なる材料たとえば小さい材料または大きい材料で形成しても良い。また、上記構成の基準体を、バイメタル体としても良い。 The reference means having the above-described structure includes a mounting means made of the same material as the metal constituting the mounting base and having a reference portion, and has a free end fixed to only one end of the mounting means and corresponding to the reference portion. You may make it provide the reference | standard body used as the reference | standard of the thermal displacement amount of the said attachment means. Moreover, you may make it the attachment means of the said structure provide at least 2 or more measurement base points. Furthermore, the reference body having the above configuration may be formed of a material having a different coefficient of thermal expansion compared to the metal forming the mounting base, for example, a small material or a large material. Further, the reference body having the above configuration may be a bimetal body.
また、本発明に係る切削機械の加工位置補正装置は、被写体を撮像する撮像手段と、上記撮像手段の位置誤差を測定するためワーク保持用のチャックに配置される基準ゲージと、上記チャックに一端が固定されると共に自由端が上記基準ゲージに対応するように配置され且つ上記基準ゲージの熱変位量の基準となる基準体と、上記基準ゲージ及び上記基準ゲージに対応する上記基準体の上記自由端を被写体として上記撮像手段で同一の撮像領域内に撮像した基準温度時での基準画像データを記録する記録手段と、上記記録手段に予め記録されている上記基準画像データおよび上記撮像手段で生成される上記被写体の任意測定時における測定時画像データを照合する照合手段と、上記照合手段の照合結果に基づいて切削工具の加工位置を補正する補正手段と、を備える。上記構成の基準体は、上記基準ゲージを保持している材料と比較して熱膨張率が異なる材料としても良い。また、上記構成の基準体をバイメタル体としても良い。 Further, the machining position correction apparatus for a cutting machine according to the present invention includes an imaging means for imaging a subject, a reference gauge disposed on a workpiece holding chuck for measuring a position error of the imaging means, and one end of the chuck. Is fixed and has a free end corresponding to the reference gauge, and a reference body serving as a reference for the thermal displacement amount of the reference gauge, and the free of the reference gauge and the reference body corresponding to the reference gauge. Recording means for recording the reference image data at the reference temperature imaged in the same imaging area by the imaging means with the edge as a subject, the reference image data recorded in advance in the recording means, and generated by the imaging means A collating unit that collates image data at the time of arbitrary measurement of the subject to be measured, and a machining position of the cutting tool is corrected based on a collation result of the collating unit. Includes a correction means, the. The reference body having the above configuration may be a material having a different coefficient of thermal expansion as compared with the material holding the reference gauge. Further, the reference body having the above configuration may be a bimetal body.
その加工位置補正方法は、撮像手段の位置誤差を測定するためワーク保持用のチャックに配置される基準ゲージと、上記基準ゲージの熱変位量の基準となり且つ上記チャックに一端が固定され自由端が上記基準ゲージに対応するように配置される基準体とを対応させ、対応する上記基準ゲージ及び上記基準体の上記自由端を上記撮像手段の被写体として上記撮像手段における同一の撮像領域内に撮像し、且つ記録手段に予め記録されている基準温度時での基準画像データおよび任意の測定時における測定時画像データを照合手段で照合すると共に、上記照合手段の照合結果に基づいて切削工具の加工位置を補正する。 The machining position correction method includes a reference gauge arranged on a chuck for holding a workpiece for measuring a position error of an image pickup means, a reference for thermal displacement of the reference gauge, and one end fixed to the chuck and a free end. The reference body arranged so as to correspond to the reference gauge is matched, and the corresponding reference gauge and the free end of the reference body are imaged in the same imaging area of the imaging means as the subject of the imaging means. In addition, the reference image data recorded at the reference temperature recorded in advance in the recording means and the measurement image data at the time of arbitrary measurement are collated by the collating means, and the machining position of the cutting tool is based on the collation result of the collating means. Correct.
即ち、本発明は、測定装置及びその測定装置を備える切削機械の加工位置補正装置並びに測定方法及びその測定方法を用いる切削機械の加工位置補正方法である。 That is, the present invention is a measuring device, a machining position correcting device for a cutting machine including the measuring device, a measuring method, and a machining position correcting method for a cutting machine using the measuring method.
本発明に係る測定装置及びその測定方法は、被写体として熱変位する被測定物の熱変位量の基準となる基準体を、撮像手段における同一の撮像領域内に撮像し、且つ記録手段に予め記録されている基準温度時での基準画像データおよび任意の測定時における測定時画像データを照合手段で照合すると共に、照合手段の照合結果に基づいて任意測定時における基準体および被測定物の差分値を演算し且つ上記差分値に基づいて任意の測定時における被測定物の温度を測定するので、基準体および被測定物の各熱膨張率による差分値に基づいて任意測定時における被測定物の温度を正確に測定し得る。また、離れた場所から配線等の接続が無い無接触状態で被測定物の温度を測定できるので、配線接続のための部材たとえばブラシホルダーを不要にでき、測定装置の構成を簡易にできる。 In the measuring apparatus and the measuring method according to the present invention, a reference body, which is a reference for the amount of thermal displacement of an object to be measured that is thermally displaced as a subject, is imaged in the same imaging area of the imaging means and recorded in advance in the recording means. The reference image data at the reference temperature and the measurement image data at any measurement are collated by the collating means, and the difference value between the reference body and the measured object at the arbitrary measurement based on the collation result of the collating means And the temperature of the object to be measured at an arbitrary measurement is measured based on the difference value, so that the object to be measured at the time of the arbitrary measurement is based on the difference value due to the respective thermal expansion coefficients of the reference body and the object to be measured. The temperature can be measured accurately. Further, since the temperature of the object to be measured can be measured in a non-contact state where there is no connection of wiring or the like from a remote location, a member for wiring connection such as a brush holder can be eliminated, and the configuration of the measuring apparatus can be simplified.
本発明に係る切削機械の加工位置補正装置及びその加工位置補正方法は、撮像手段の位置誤差を測定するための(チャックに配置される)基準ゲージと、(変位または欠損する)切削工具の変位量の検出および上記切削工具の取付台の温度を検出するため上記取付台に配置される基準手段とを対応させ、対応する上記基準ゲージ及び上記基準手段を上記撮像手段の被写体として上記撮像手段における同一の撮像領域内に撮像し、且つ記録手段に予め記録されている基準温度時での基準画像データおよび任意の測定時における測定時画像データを照合手段で照合すると共に、上記照合手段の照合結果に基づいて上記切削工具の加工位置を補正するので、例えば運転中の非切削時に、取付台等の送り機構(ボールねじ機構等)の温度および切削工具の変位量を演算して加工位置を補正するようにしたので、運転中に送り機構の熱膨張・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。 A machining position correction apparatus and a machining position correction method for a cutting machine according to the present invention include a reference gauge (located on a chuck) for measuring a position error of an imaging means, and a displacement of a cutting tool (displaced or missing). In order to detect the quantity and to detect the temperature of the mounting base of the cutting tool, the reference means arranged on the mounting base is made to correspond, and the corresponding reference gauge and the reference means are used as subjects of the imaging means in the imaging means. The collation means collates the reference image data at the reference temperature and the image data at the time of arbitrary measurement recorded in the same imaging area and recorded in advance in the recording means, and the collation result of the collation means Because the machining position of the cutting tool is corrected based on the above, the temperature of the feed mechanism (ball screw mechanism, etc.) such as the mounting base and the cutting work are determined, for example, during non-cutting during operation. Since the machining position is corrected by calculating the displacement amount, even if the machining position is displaced due to thermal expansion / contraction of the feed mechanism during operation, the displacement of the machining position can be accurately corrected, The machining accuracy of the workpiece can be improved.
また、本発明に係る切削機械の加工位置補正装置及びその加工位置補正方法は、撮像手段の位置誤差を測定するためワーク保持用のチャックに配置される基準ゲージと、上記基準ゲージの熱変位量の基準となり且つ上記チャックに一端が固定され自由端が上記基準ゲージに対応するように配置される基準体とを対応させ、対応する上記基準ゲージ及び上記基準体の上記自由端を上記撮像手段の被写体として上記撮像手段における同一の撮像領域内に撮像し、且つ記録手段に予め記録されている基準温度時での基準画像データおよび任意の測定時における測定時画像データを照合手段で照合すると共に、上記照合手段の照合結果に基づいて切削工具の基準位置を補正するので、チャックの熱膨張・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。 Further, a machining position correction apparatus and a machining position correction method for a cutting machine according to the present invention include a reference gauge disposed on a workpiece holding chuck for measuring a position error of an imaging unit, and a thermal displacement amount of the reference gauge. And a reference body disposed so that one end is fixed to the chuck and a free end corresponds to the reference gauge, and the corresponding reference gauge and the free end of the reference body are connected to the imaging means. While collating the reference image data at the reference temperature and the image data at the time of arbitrary measurement recorded in advance in the same imaging area in the imaging means as a subject and prerecorded in the recording means, Since the reference position of the cutting tool is corrected based on the collation result of the collation means, even if the machining position is displaced due to thermal expansion / contraction of the chuck, the machining position The displacement accuracy can be corrected, thereby improving the machining accuracy of the workpiece.
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乃至実施例4を説明する。
Hereinafter,
以下、図1乃至図13に基づいて、本発明の実施例1である測定装置及びその測定装置を備える切削機械の加工位置補正装置並びに測定方法及びその測定方法を用いる切削機械の加工位置補正方法について説明する。なお、実施例1の切削機械は、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. 13, the measuring apparatus which is Example 1 of this invention, the processing position correction apparatus of a cutting machine provided with the measuring apparatus, a measuring method, and the processing position correction method of a cutting machine using the measuring method Will be described. The cutting machine according to 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4参照)が円周上等角度間隔に取り付けられている。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13に示すNCテーブル50のNCモータ52によって図示しないボールねじ機構を介して移動する。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13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4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
なお、主軸11は隔壁15に設けられた穴から加工ゾーン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4に示すように、チャック12の外周から突出するように配置される基準ゲージ18は、後述するカメラ装置28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。なお、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。
The
(カメラ装置28の構成)
図1及び図2に示すように、旋盤S内には、撮像手段であるカメラ装置28が加工ゾーンS2側の所定位置に固定されている。このカメラ装置28は、切削工具(以下、バイトともいう)25,26の例えば図4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)などを撮像し、その撮像した画像データがCPU60(図13参照)へ出力するように構成されている。そして、照合手段,演算手段,補正手段である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する。
(Configuration of camera device 28)
As shown in FIGS. 1 and 2, in the lathe S, a
図3に示すように、カメラ装置28の筐体28Aは2段構造となっており、筐体28Aの上段は撮像スペース(レンズ室ともいう)となり、筐体28Aの下段は防塵スペース(シャッタ室ともいう)となっている。具体的には、角筒状の筐体28Aの上段に、例えば500万画素のカメラ30とレンズ29とミラー31A,31Bと焦点合わせレンズ33が収納されている。また、カメラケース28Aの上段の下面には、透明の防護ガラス34がミラー31A,31B及び焦点合わせレンズ33の下方側(即ち、光路となる箇所)に対向して装着されている。なお、一対のミラー31A,31Bと焦点合わせレンズ33は、お互いを一組のミラー・レンズ体として位置決め固定している。また、撮像スペースは、常時所定気圧たとえば+0.5気圧に保持されている。
As shown in FIG. 3, the housing 28A of the
筐体28Aの下段には、エアー接続部35とエアーフィルタ36とサイレンサー(消音装置)37とシャッタ38とシャッタ38をスライドさせるソレノイド39が配置されている。エアー接続部35は圧縮空気を生成・出力するコンプレッサ(図示省略)と接続されている。そして、シャッタ38を開放する前から閉鎖完了までの間、エアーはエアーフィルタ36・サイレンサー37を介して防塵スペースへ噴出し続ける。 An air connection portion 35, an air filter 36, a silencer (silencer) 37, a shutter 38, and a solenoid 39 that slides the shutter 38 are arranged at the lower stage of the housing 28A. The air connection unit 35 is connected to a compressor (not shown) that generates and outputs compressed air. The air continues to be blown out to the dust-proof space through the air filter 36 and the silencer 37 before the shutter 38 is opened and until the closing is completed.
筐体28Aの下段には、撮像用の開口部28Bが防護ガラス34(光路となる箇所)に対向して開口されている。シャッタ38は、開口部28Bを開閉するもので、ソレノイド39の操作部39Aに連結されている。さらに、筐体28Aには金属製のワイパー40が固定されており、ワイパー40の先端40Aが開口部28Bに臨み且つシャッタ38に当接するように配置されている。そして、カメラ装置28の使用時には、シャッタ38をスライドさせ、開口部28B即ちカメラ30の光路を開放する。カメラ装置28の不使用時には、シャッタ38すなわち開口部28Bを閉鎖して防護ガラス34の外面をカバーし、切削加工時に飛散する切粉、油塵などから保護する。また、ソレノイド39がオンになると、シャッタ38はソレノイド39側へスライドし、開口部28Bを開放すると共に、シャッタ38のスライド時にシャッタ38の外面に付着する切粉などを剥ぎ取る。これは、シャッタ38の外側に切粉などが付いて、後にシャッタ38の開閉を阻害しないようにするためである。
In the lower stage of the housing 28A, an imaging opening 28B is opened to face the protective glass 34 (a portion that becomes an optical path). The shutter 38 opens and closes the
即ち、カメラ装置28は切粉が充満する加工ゾーンS2(図1参照)に設置しても、環境に影響されない構成となっているので、確実に撮像を行なえる。また、カメラ装置28を加工ゾーンS2および隔離ゾーンS1へと移動させるスライダ機構など不要となるので、安価になると共に、スライドに要する時間も不要となる。なお、シャッタ38をスライドさせる手段をソレノイド39の例としているが、他にエアー式のシリンダ装置に変更しても良い。
That is, even if the
図4に示すように、上述したミラー31A,31Bは、その撮像光学系の視野を2つの視野32A,32Bに分割して両視野32A,32Bの間隔を広げるように配設している。これらのミラー31A,31Bは、カメラ30のレンズ29と2つの被写体(基準ゲージ18及びバイト25,26)との間の光路をそれぞれ直角に屈曲し、1つの視野領域(撮像領域と同義)をそれぞれ分割にする(図5参照)。そして、図4に示すように、分割した一方の視野32Aで基準ゲージ18を撮像し、他方の視野32Bで内径加工用または外径加工用のバイト25,26のチップ25A,26Aを撮像するように予め設定している。なお、図5に示す撮像領域は、500万画素のカメラを用いた場合もので、短辺は17mm(2000画素)、長辺は21.5mm(2500画素)となっている。また、内径加工用のバイト25は、図4では2点鎖線で表している。図4は、カメラ装置28の下段を省略した図である。
As shown in FIG. 4, the mirrors 31A and 31B described above are arranged so that the field of view of the imaging optical system is divided into two fields of view 32A and 32B and the distance between the fields of view 32A and 32B is increased. These mirrors 31A and 31B bend the optical paths between the
図3に示すように、筐体28Aには取付板27が複数箇所に設けられ、これらの取付板27にはカメラ30の光軸に沿う長孔27Aがそれぞれ形成されている。そして、筐体28Aは、カメラ装置30の軸方向の位置を調整するために、長孔60を用いて位置調整する。これにより、チャック12の外径に対応してカメラ30の光学系をカメラ30の軸方向に移動させることができる。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30の光学系をカメラ30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30の光学系をカメラ30の軸方向に移動させるようにしても良い。
As shown in FIG. 3, mounting plates 27 are provided at a plurality of locations on the
図2に示すように、カメラ装置28に対向する位置には、透明の強化ガラス42を介して照明用の光源44が配置されている。また、強化ガラス42上に落ちた切粉、油塵などを流し落とすためのクーラント噴出部43が配設されている。なお、光源44は、例えば発光LEDなどとしても良い。
As shown in FIG. 2, a
(チップ検出方法)
図4に示すように、基準ゲージ18とバイト25,26のチップ25A,26Aとをそれぞれ1つずつカメラ30の視野32A,32Bに収めて撮像(一望視と同義)する場合は、基準ゲージ18とバイト25,26の刃先25A,26Aの上面の高さを同一高さとして行なう。そして、図4に示すチップ25A,26Aのエッジは、例えばシークラインを用いて求めることができる。このシークラインとは、2次元仮想画面内に設定された長さと傾きが自由な線分で、その線方向の中心位置に対するエッジの位置を求めるものである。なお、図6の実線部分は、他方の視野32Bにおけるチップ25A,26A(図5参照)を示す撮像領域であり、チップ25A,26Aを全体的に検出するときに用いる総合検出エリアである。図6の2点鎖線部分は、チップ25A,26Aの先端を検出するときに用いる刃先検出エリアである。
(Chip detection method)
As shown in FIG. 4, when the
まず、チップ25A,26Aの検出方法は、以下のように行う。図7(A)に示すように、複数のシークラインLaを設定することによりチップ25A,26Aのエッジを求める。使用前後のチップ25A,26Aのエッジを求めてパターンマッチングし、各エッジの位置が閾値以下に異なっている場合はチップ25A,26Aの折損と判断する。一方、各エッジの位置が閾値以上に異なっている場合はチップ25A,26Aに切粉が溶着などした膨張(構成刃先ともいう)と判断する。なお、閾値は例えば20μmなどの幅を設け、その幅は任意に変更し得る。
First, the detection method of the
チップのノーズも、シークラインを用いて求めることができる。先ず、図7(B)に示すように、下方に向かう複数のシークラインLbを所定間隔で設定し、輝度の極大値(暗から明に変化する点)が最下点となるシークラインLbmを求めてX方向切削線とする。同様に、図7(C)に示すように、左方に向かう複数のシークラインLcを所定間隔で設定し、輝度の極大値(暗から明に変化する点)が最左点となるシークラインLcmを求めてZ方向切削線とする。次に、図7(D)に示すように、X方向切削線Lbmと、このX方向切削線Lbmに平行であってZ方向切削線LcmのエッジEcを通る線Lbpとの距離Rzを求める。同様に、Z方向切削線Lcmと、このZ方向切削線Lcmに平行であってX方向切削線LbmのエッジEbを通る線Lcpとの距離Rxを求める。そして、距離Rzと距離Rxのうち、大きい方をノーズに設定する。使用後のチップ25A,26Aのノーズが使用前のチップ25A,26Aのノーズよりも設定値以上になっている場合はチップ25A,26Aの摩耗と判断する。
The tip nose can also be determined using the seek line. First, as shown in FIG. 7B, a plurality of seek lines Lb directed downward are set at predetermined intervals, and a seek line Lbm having a maximum luminance value (a point changing from dark to bright) is the lowest point. The X direction cutting line is obtained. Similarly, as shown in FIG. 7C, a plurality of seek lines Lc directed to the left are set at predetermined intervals, and a seek line in which the maximum value of luminance (a point changing from dark to bright) is the leftmost point. Lcm is calculated | required and it is set as a Z direction cutting line. Next, as shown in FIG. 7D, a distance Rz between the X direction cutting line Lbm and a line Lbp parallel to the X direction cutting line Lbm and passing through the edge Ec of the Z direction cutting line Lcm is obtained. Similarly, a distance Rx between the Z direction cutting line Lcm and a line Lcp parallel to the Z direction cutting line Lcm and passing through the edge Eb of the X direction cutting line Lbm is obtained. The larger of the distance Rz and the distance Rx is set as the nose. If the nose of the
即ち、本実施例1によれば、カメラ装置28の位置誤差を測定するための基準ゲージ18及び基準ゲージ18に近接するチップ25A,26Aをカメラ30により同一視野で撮像し、チップ25A,26A及び基準ゲージ18が基準位置にした上でチップ25A,26Aの画像処理を行なうので、チップ25A,26Aの状態を的確に検出し得る。
That is, according to the first embodiment, the
(ターレットゲージ46の構成)
図8及び図9に示すターレットゲージ46は、旋盤S(図1参照)の図示しないボールねじ機構(例えばX軸、Y軸)を含むNCテーブル50(図13参照)とターレット装置20(図1参照)を含む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。図10に示すように、基準手段であるターレットゲージ46は、刃物台21の所定位置(切削工具の装着位置の一つ)に取付ける構成となっている。
(Configuration of turret gauge 46)
The
このターレットゲージ46は、基準体であるインバー体47と、被測定物および取付手段であるゲージ本体48とで構成されている。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)を用いて、例えば角柱状に形成している。なお、被測定物と基準体との材料との間には熱膨張率の差があれば良く、特にその差が出来るだけ顕著であるのが望ましい。通常、被測定物は工作機械の構造物である鋼を用いているので、基準体は熱膨張率が極めて小さいインバーを用いるか、鋼の熱膨張率の2倍であるアルミ合金または3倍であるマグネシウム合金などを用いても良い。一方、ゲージ本体48は、図1に示すターレット装置20(刃物台21を含む)などと同一材料である熱処理済み鋼を用いて、略直角三角形状に形成している。
The
そして、ゲージ本体48には、図8に示すように、インバー体47を挿通するための孔48Aが形成されている。この孔48Aは、インバー体47の太さよりも若干大きくなっており、インバー体47が孔48Aを構成する壁と干渉しないための隙間ができるようになっている。図8に示すように、インバー体47は、その一端がボルト49A及び止め板49Bによってゲージ本体48に固定されている。インバー体47は、その一端である固定端から自由端となっている斜状の先端47Aまでの距離L1が予め所定の寸法に設定されている。なお、インバー体47をゲージ本体48へ取付ける際に、1点のみでインバー体47をゲージ本体48に支持させ、他方を自由にしている。このようにする理由は、インバー体47を2点以上の複数箇所で固定すると、インバー体47とゲージ本体48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。
As shown in FIG. 8, the
図8に示すように、ゲージ本体48には、それぞれ直角のエッジが形成され、2つのエッジがそれぞれX方向およびZ方向の測定の基点となるA点およびB点(測定基点)となっている。ここで、A点およびB点のX方向のエッジの間隔はX方向の基準寸法LX となり、Z方向のエッジの間隔はZ方向の基準寸法LZとなるように設定されている。ゲージ本体48は、その製作時に、これらの基準寸法LX及びLZがある程度の精度(例えば±5μm)を満たすように加工している。なお、±5μm以上の高精度を要求すると、ゲージ本体48が極めて高価になってしまうからである。また、ゲージ本体48を機械に取付ける前に、ゲージ本体48の温度と上記寸法LX及びLZを精密測定器で測定してメモリ例えばRAM等に記録する。
As shown in FIG. 8, the gauge
なお、インバー体47は熱膨張率が鋼の約1/10であり、ターレットゲージ46の温度が1℃変化するとゲージ本体48のA点とインバー体47の先端47Aとの差は1.8μmとなる。そして、所定温度時での所定寸法における画像データを基準に、CPU60(図13参照)が基準寸法LX及びLZの長さを検出するので、ゲージ本体48の上記精度はある程度バラツキがあっても良い。ここで、所定温度はターレットゲージ46等の寸法を検査および測定するために指定した所定温度(通常の環境温度である20度乃至22度)であり、所定寸法は上記所定温度でのターレットゲージ46等の寸法である。なお、機械の初期設定時には、ゲージ本体48の温度を計測すると共に、ゲージ本体48のA点とB点間の距離を1μm以内の寸法を取得する。この取得方法は、ゲージ本体48のA点およびB点と基準ゲージ18とを同一撮像領域内で画像処理して行う。また、ゲージ本体48には並行度測定基準面48Bが形成されており、この並行度測定基準面48Bを用いてターレットゲージ46を刃物台21に並行状態で位置決めする。
The
カメラ装置28で撮像する際には、図10に示すように、チャック12に固定される基準ゲージ18を基準にし、ゲージ本体48のA点及びインバー体47の先端47Aの位置を求める。また、図11に示すように、チャック12に固定される基準ゲージ18を基準にし、ゲージ本体48のB点の位置を求める。なお、図10及び図11に示す1点鎖線に示す枠は、図4及び図5に示すカメラ装置28の視野32A及び32Bにおける範囲に対応する。
When imaging with the
なお、500万画素のカメラでは、図7(A)で説明したチップのエッジ等の位置決めの認識精度が±0.25μm(=1/34ピクセル)の精度で画像認識でき、図7(B)〜図7(D)で説明した切削線LcmまたはLbmの認識精度が±0.45μm(=1/19ピクセル)の精度で画像認識できる。即ち、図12に示すように、500万画素(1画素当りの実寸法は8.6μm)の安価な光学系のカメラでも、最近の画像処理技術の上記認識精度が向上したことによって十分にチップ等の折損・磨耗などを画像認識できると共に、ゲージ本体48の温度を1℃単位で測定できる。なお、図12は、上記チップの画像認識精度の実験データを示し、その縦軸は画素の大きさ(単位はμm)を示す。また、横軸は、実験回数を示す。
Note that the 5 million pixel camera can recognize an image with an accuracy of ± 0.25 μm (= 1/34 pixel) for the positioning of the chip edge and the like described in FIG. 7A. FIG. Image recognition can be performed with an accuracy of ± 0.45 μm (= 1/19 pixel) for the cutting line Lcm or Lbm described with reference to FIG. That is, as shown in FIG. 12, even an inexpensive optical system camera with 5 million pixels (actual size per pixel is 8.6 μm) is sufficiently chipped by the improvement of the recognition accuracy of the recent image processing technology. It is possible to recognize images such as breakage, wear, etc., and to measure the temperature of the
(旋盤Sの制御系に関する構成)
図13に示すように、旋盤Sは、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。照合手段および補正手段である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には撮像手段の一部を構成するカメラ30が接続されており、カメラ30で撮像された画像データがCPU60へ入力される。
(Configuration for control system of lathe S)
As shown in FIG. 13, the lathe S includes a CPU 60,
記録手段である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12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)
図14、図15、図17〜図19に示す各フローチャートに基づき、画像処理に関する流れを説明する。ここで、旋盤Sにおける処理は、CPU60によって実行され、図14、図15、図17〜図19に示すフローチャートで表される。これらのプログラムは、予めROM62のプログラム領域に記録されている。
(Operation of this embodiment)
A flow related to image processing will be described based on the flowcharts shown in FIGS. 14, 15, and 17 to 19. Here, the processing in the lathe S is executed by the CPU 60 and is represented by the flowcharts shown in FIGS. 14, 15, and 17 to 19. These programs are recorded in the program area of the
(ターレットゲージの初期データ設定モード)
図10または図11に示すターレットゲージ(図14中ではTGと表す)の初期データ設定モードは、旋盤Sにおける機械製造時の調整工程またはメンテナンス時に行なう処理である。例えば工場出荷時には、機械の温度が安定状態で、ターレットゲージ46の温度を手動測定器(図示省略)で測定する。
(Turret gauge initial data setting mode)
The initial data setting mode of the turret gauge (represented as TG in FIG. 14) shown in FIG. 10 or FIG. 11 is a process performed during an adjustment process or maintenance at the time of machine manufacture in the lathe S. For example, at the time of factory shipment, the temperature of the
そして、図14に示すように、ステップ100において、CPU60はターレットゲージの温度値(手動測定器で測定した温度値)Ttoが入力されているか否かを判断する。ステップ100が否定の場合すなわち温度値Ttoが入力されていない場合には、入力されるのを待つ。この際、図13に示す表示部57またはブザー58でデータ入力を催促する。ステップ100が肯定の場合すなわち温度値Ttoが入力された場合には、ステップ102において、CPU60はターレットゲージ46のA領域をチャック12の基準ゲージ18(図10に示す位置)へと対応移動させる。即ち、CPU60は、ターレットゲージ46を画像処理ポジションへ位置させるため、刃物台21を旋回させる。ここで、A領域とは、ゲージ本体48のA点およびインバー体47の先端47Aを一望視できる領域である。
Then, as shown in FIG. 14, in
ステップ104で画像処理を行い、ステップ106でCPU60は図6に示す視野中心(基準ゲージ18を参照した中心位置;Xta,Zta)との差すなわちオフセット値を演算する。ステップ108において、オフセット値が許容範囲内(例えば100μm以内)か否かを判断する。ステップ108が否定の場合すなわち許容範囲外であれば、ステップ110において、ターレットゲージ46のA領域を許容範囲内になるよう移動させる。この処理は、A領域が許容範囲内に収まるまで続けられる。ステップ108が肯定の場合すなわち許容範囲内であれば、ステップ112において、ステップ104で画像処理した画像データ(具体的には許容範囲内でのインバー体47の先端47A及びゲージ本体48のA点を一望視した画像データ)を基に、CPU60は温度値Ttoにおけるターレットゲージ46の変位値Daを演算しRAM64に記録する。変位値Daとは、インバー体47の先端47Aを基準とし、ゲージ本体48のA点との相対差分位置の差分の値である。即ち、変位値Daは温度値Ttoにおける鋼のゲージ本体48の熱変位(膨張または収縮)した寸法値を検出し、CPU60は寸法値を基準に後の測定時のゲージ本体48の温度を検出する。
In step 104, image processing is performed, and in
ステップ114において、CPU60はターレットゲージ46のB領域をチャック12の基準ゲージ18(図11に示す位置)へと対応移動させる。ここで、B領域とは、ゲージ本体48のB点付近を一望視できる領域である。ステップ116で画像処理を行い、ステップ118でCPU60は図6に示す視野中心(Xtb,Ztb)との差すなわちオフセット値を演算する。ステップ120において、オフセット値が許容範囲内か否かを判断する。ステップ108が否定の場合すなわち許容範囲外であれば、ステップ122において、ターレットゲージ46のB領域を許容範囲内になるよう移動させる。ステップ120が肯定の場合すなわち許容範囲内であれば、ステップ124において、温度値Ttoにおけるゲージ本体48のA点およびB点の視野中心の差分値Dtx,DtzをRAM64に記録する。また、上述した許容範囲内であれば、初期データ設定モード時のNCテーブル位置−上記オフセット値を視野中心にA領域およびB領域があるNCテーブル位置とみなす。差分値は、X方向のX差分(Dtx=Xta−Xtb)およびZ方向のZ差分(Dtz=Zta−Ztb)である。即ち、ゲージ本体48にA点およびB点を測定基点として設けた理由は、ターレット装置20(ボールねじ機構を含む)におけるX方向およびZ方向の熱変位を検出するためである。
In step 114, the CPU 60 moves the B region of the
(画像取込位置の初期データ設定モード)
図15または図16に示す画像取込位置の初期データ設定モードは、旋盤Sにおける機械製造時の調整工程などで行なう処理である。まず、図16に示すテスト材90を用いて、バイト25,26を手動でカメラ30の視野内に移動させる。以下、図16を参照しながら上記モードを説明する。なお、画像取込位置の初期データの設定は、上述したターレットゲージの初期データを設定した後に行なう。
(Image capture position initial data setting mode)
The initial data setting mode for the image capture position shown in FIG. 15 or FIG. 16 is a process performed in an adjustment process at the time of machine manufacture in the lathe S. First, the
図15に示すように、ステップ130において、CPU60(図13参照)はバイト25,26が視野内へ移動したか否かを判断する。ステップ130が否定の場合すなわちバイト25,26が視野内へ移動していない場合には、ステップ131において、図13に示す表示部57で表示しブザー58で警告する。ステップ116で画像処理を行い、ステップ118でCPU60は図16に示す視野中心との差すなわちオフセット値Fを演算する。ステップ136において、オフセット値Fが許容範囲内(例えば100μm以内)か否かを判断する。ステップ136が否定の場合すなわち許容範囲外であれば、ステップ138において、バイト25,26を許容範囲内になるよう移動させる。この処理は、バイト25,26が許容範囲内に収まるまで続けられる。
As shown in FIG. 15, in
ステップ136が肯定の場合すなわち許容範囲内(その時の視野中心の位置をCとする)であれば、ステップ140において、CPU60はNCテーブル50(図13参照)の位置値Mが記録されたか否かを判断する。なお、この処理は、手動でテスト材90を仕上げ切削(切り込み量を少なくして切削すること)して、その時のNCテーブル50の位置値Mを得て、RAM64に記録されることが前提となる。ステップ140が否定の場合すなわち位置値Mが記録されていない場合、ステップ142において、表示部57で表示しブザー58で警告する。
If
ステップ140が肯定の場合すなわち位置値Mが記録されている場合、ステップ144において、CPU60はワーク寸法WLの測定値が記録されたか否かを判断する。なお、この処理は、マイクロメータでワークWの寸法WL(具体的には図16に示すWx,Wzの値)を得て、RAM64に記録されることが前提となる。ステップ144が否定の場合すなわち寸法WLの測定値が記録されていない場合、ステップ145において、表示部57で表示しブザー58で警告する。
If
ステップ144が肯定の場合すなわち寸法WLの測定値が記録されている場合、ステップ146でバイトのC値とオフセット値Fをベクトル式(M=C+F+WLまたはF=M−C−WL)へ代入して演算し、ステップ148でC値とF値をRAM64に記録する。
If
なお、C値はバイト毎に異なり、F値も一台のターレット装置に一つのみ存在する。また、テスト材90は、直径と端面がそれぞれ一箇所あれば適用できる。更に、各バイトのC値およびM値を求め、RAM64にそれぞれ記録する。そして、実際には上述したM=C+F+WLより演算したM値に基づき、NCテーブル50を図16に示すMの場所へ移動させて切削する。
Note that the C value differs for each byte, and only one F value exists in one turret device. Further, the test material 90 can be applied if it has one diameter and one end surface. Further, the C value and M value of each byte are obtained and recorded in the
(キャリブレーションサイクルでの画像処理モード)
図17乃至図19のフローチャートは、キャリブレーションサイクル(図17ではCSと表す)で行なわれるルーチンである。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、旋盤Sの稼動時に強制的に所定間隔を設けて検査を行うことである。即ち、図17乃至図19のフローチャートは、旋盤Sの運転が開始した後での処理である。
(Image processing mode in calibration cycle)
The flowcharts of FIGS. 17 to 19 are routines performed in a calibration cycle (indicated as CS in FIG. 17). In the calibration cycle, in order to obtain a compensation value for maintaining the cutting accuracy at a predetermined level, the lathe S is forcibly provided with a predetermined interval for inspection. That is, the flowcharts of FIGS. 17 to 19 are processes after the operation of the lathe S is started.
図17に示すように、ステップ150において、CPU60はキャリブレーションサイクル(図17ではCSと表す)の測定開始か否かを判断する。測定開始か否かは、予め設定された切削回数(例えば100回)または予め設定された時間をカウントし、CPU60が判断する。ステップ150が肯定の場合すなわち測定を開始する場合、ステップ152において、バイト画像処理モードの処理を行なう。このバイト画像処理モードは、図18に示すサブルーチンでの処理である。
As shown in FIG. 17, in
ステップ150が否定の場合(測定を開始しない場合)またはステップ152の処理終了後、ステップ154で切削処理を行い、ステップ156で切削回数(またはキャリブレーションの回数)をカウントするカウント処理を行なう。ステップ158において、CPU50は旋盤の運転が終了(キャリブレーションサイクルの停止操作をした場合も含む)か否かを判断する。ステップ158が肯定の場合には、本ルーチンは終了する。ステップ158が否定の場合は、ステップ150に戻り、引続き各処理を行なう。
When
(バイト画像処理モード)
図17に示すステップ152のバイト画像処理モードを、図18のサブルーチンで説明する。ステップ160において、測定モードの処理を行なう。この測定モードは、図19に示すサブルーチンでの処理である。ステップ160の処理が終了すると、ステップ162において、刃先が折損か否かを判断する。ステップ160が否定の場合はステップ164で刃先が膨張(構成刃先と同義)か否かを判断し、ステップ164が否定の場合はステップ166で刃先が磨耗か否かを判断する。なお、これらの判断手法は、上述したシークラインなどを用いる。
(Byte image processing mode)
The byte image processing mode of
ステップ166が肯定の場合即ち磨耗と判断される場合、ステップ168で磨耗が設定値(例えば20μm)以上か否かを判断する。ステップ168が肯定の場合即ち設定値以上の場合、ステップ170において、摩擦量のデータをRAM64に記録する(メンテナンス等の際のデータとする)。そして、ステップ162またはステップ164が肯定の場合またはステップ168が否定の場合またはステップ170の処理が終了した後に、ステップ172で旋盤Sの運転を強制的に停止(例えばバイトが交換されるまで切削加工運転禁止等のフェールセーフ処置の実施を含む)させ、ステップ174で警告する。具体的には、表示部(図13参照)に警告表示またはブザー58を作動させて警告音または図示しないスピーカから警告音声を出力させる。作業者は、上記警告によりバイト交換が促される。なお、撮像した視野部分に切粉などの異物が付着した場合、CPU60は画像認識機能としてエラー設定できるので、フェールセーフ処置の実施ができる。また、ステップ166で刃先が磨耗と判断されれば、CPU60は設定値以下でも、チップ交換のために旋盤Sの運転を停止させる。
When
ステップ166が否定の場合すなわち刃先が磨耗でないと判断した場合、ステップ176において、CPU60は刃先の変位が設定値(例えば100μm)以上か否かを判断する。刃先の変位は、図7の切削線の総合位置を検出することによって判断され、熱変位の他に刃先の磨耗も含まれる場合がある。ステップ176が肯定の場合すなわち設定値以上の場合、ステップ178において、測定時の変位データに基づき補間データをRAM64に記録する(メンテナンス等の際のデータとする)。そして、ステップ176が否定の場合またはステップ178の処理後、ステップ179において、フィールドバックして補償処理を行なう。即ち、実施例1によれば、旋盤運転中の非切削時に、ゲージ本体47の温度および2つA点,B点の位置を基準にして旋盤の熱膨張・収縮の度合いを演算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Wの加工精度を向上させることができる。
If
(ターレットゲージの測定モード)
図18に示すステップ160の測定モードを、図19のサブルーチンで説明する。なお、図19での測定モードは、ターレットゲージ(図19でもTGと表す)46を測定するモードである。図19に示すように、ステップ180において、CPU60はターレットゲージ46のA領域をチャック12の基準ゲージ18(図10に示す位置)へと対応移動させる。
(Turret gauge measurement mode)
The measurement mode in
ステップ182で画像処理を行い、ステップ184でCPU60は視野中心(Xtat,Ztat)との差すなわちオフセット値を演算する。ステップ186において、オフセット値が許容範囲内(例えば100μm以内)か否かを判断する。ステップ186が否定の場合すなわち許容範囲外であれば、ステップ188において、ターレットゲージ46のA領域を許容範囲内になるよう移動させる。この処理は、A領域が許容範囲内に収まるまで続けられる。ステップ186が肯定の場合すなわち許容範囲内であれば、ステップ190において、ステップ182で画像処理した画像データ(具体的には許容範囲内でのインバー体47の先端47A及びゲージ本体48のA点を一望視した画像データ)を基に、CPU60はキャリブレーションサイクルの測定時(以下、CS測定時という)におけるターレットゲージ46の変位量Datを演算しRAM64に記録する。
In step 182, image processing is performed, and in
ステップ192において、上記変位値Dat及びDa(図14のステップ112でRAM64に記録されているデータ)の差に基づき、CPU60はCS測定時のターレットゲージ46の温度を演算すると共に、その温度でのゲージ本体48のLX及びLZ(図8参照)の熱変位した後の長さLttを演算しRAM64に記録する。なお、鋼の熱膨張率より1℃変化すると厚さ100mmの鋼が1μm増減するので、CPU60が変位値Dat及びDaの差分を演算すればターレットゲージ46の温度および長さLttも演算できる。なお、基準体がインバーのような不変鋼の場合は、鋼の熱膨張そのものが測定される。
In
ステップ194において、CPU60はターレットゲージ46のB領域をチャック12の基準ゲージ18へと対応移動させる。ステップ196で画像処理を行い、ステップ198でCPU60は視野中心(Xtbt,Ztbt)との差すなわちオフセット値を演算する。ステップ200において、オフセット値が許容範囲内か否かを判断する。ステップ200が否定の場合すなわち許容範囲外であれば、ステップ202において、ターレットゲージ46のB領域を許容範囲内になるよう移動させる。ステップ200が肯定の場合すなわち許容範囲内であれば、ステップ204において、CS測定時におけるゲージ本体48のA点およびB点の視野中心のX差分値(Dtx=Xtat−Xtbt)およびZ方向のZ差分値(Dtz=Ztat−Ztbt)を演算しRAM64に記録する。
In
即ち、CPU60は図18に示すステップ179において、ゲージ本体48のA点及びB点の差分を演算し且つゲージ本体48の熱変位量をも考慮するので、ボールねじ機構等の熱変位量を正確に検出できる。従って、実施例1によれば、上述したX差分値とZ差分値を長さLttと比較しその比較した数値の割合で、ターレット装置20(図1参照)のX軸およびZ軸の移動について、バイトが図16に示す視野中心位置から各々の切削位置へX方向およびZ方向へ移動する距離を2点線形補間して補正する(図18のステップ179での処理を行う)。
That is, in
例えば旋盤運転中の非切削時(CS時)に、ゲージ本体48の温度およびゲージ本体48のA点及びB点(複数の測定基点)の位置差について、ゲージ本体48のA点〜B点間のベクトル差を測定しているだけでなく、ゲージ本体48の加工時の温度をも測定し、その加工時の測定値を演算して補間し、旋盤自体の熱膨張・収縮をほぼ完全に補償できるようにしたので、旋盤運転中に旋盤(ボールねじ機構を含む)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W(図1参照)の加工精度を向上させることができる。
For example, during non-cutting (CS) during lathe operation, the temperature of the
図20乃至図24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。実施例2は、図20に示すように、2軸正面旋盤に適用した例である。具体的には、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、それぞれ刃物台21が各主軸11の軸線と平行に配置されている。各刃物台21は、それぞれ駆動装置19によって前後方向に移動可能且つ刃物台21の軸心の回りを回転可能に構成されている。各刃物台21の外周部には、各種のバイト(例えば内径加工用のバイト25、外径加工用のバイト26等)が保持され、各刃物台21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。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. However, substantially the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted or simplified, and different parts are mainly described. Example 2 is an example applied to a two-axis front lathe as shown in FIG. Specifically, the two
図21に示すように、旋盤Sの加工ゾーンS1の天井部には、各刃物台21と各チャック12との間の真上に位置して2台のカメラ装置28が水平に配置されている。なお、図21のカメラ装置28は、その下段を省略した図である。
As shown in FIG. 21, two
加工ゾーンS1の底面部は、左右両側から中央部のチップコンベア16に向かって下り傾斜するように形成され、加工ゾーンS1の底面部のうちの各カメラ装置28の真下の位置には、防護ガラス42を介して照明用の光源44が設けられている。加工ゾーンS1の底面部の左右両側には、加工ゾーンS1の底面部や防護ガラス42上に落ちた切粉、油塵等をチップコンベア16上に流し落とすためのクーラント噴出部43が設けられている。
The bottom surface portion of the processing zone S1 is formed so as to incline downward from both the left and right sides toward the
図20に示す刃物台21に装着するターレットゲージ45は、図22に示すように、止め板49Bをターレットゲージ45内に埋設させ、止め板49Bがターレットゲージ46と同一面上になるようにしている。即ち、ターレットゲージ45は、図23及び図24に示す刃物台21の装着に対応させたものである。その他の構成及び作用効果は同一である。なお、図23は実施例1の図11に対応する図であり、図24は実施例1の図10に対応する図である。ゲージ本体48は、図25に示すように、測定点を3点(A点乃至H点)以上の複数設けても良い。この場合、ゲージ本体28の複数箇所により熱変位が異なる場合(図示しないボールねじ機構が非線形に熱変位する場合を含む)があるので、それぞれに対応でき、更に精度よくボールねじ機構の熱変位を検出できる。
As shown in FIG. 22, the
図26乃至図28を用いて、本発明の実施例3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。実施例3は、図26に示すように、インバー体47をチャック12の外周側で且つ基準ゲージ18及びインバー体47の先端47Aが一望視できるように配置している。チャックゲージであるインバー体47は、その一端を止め板49Bを介して一対のボルト49Aによって固定している。そのため、飛び出し防止用のストッパ70は、インバー体47の自由端側にインバー体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70は、インバー体47の配置場所の反対側に配置している。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. However, substantially the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted or simplified, and different parts are mainly described. In the third embodiment, as shown in FIG. 26, the
(本実施例の作用)
図27及び図28に示す各フローチャートに基づき、チャックゲージ(図27ではCGと表す)の初期データ設定モードおよびチャックゲージの測定モードの処理を説明する。
(Operation of this embodiment)
Based on the flowcharts shown in FIGS. 27 and 28, processing of the chuck gauge (referred to as CG in FIG. 27) initial data setting mode and chuck gauge measurement mode will be described.
(チャックゲージの初期データ設定モード)
図26に示すチャックゲージの初期データ設定モードは、旋盤における機械製造時の調整工程またはメンテナンス時に行なう処理である。例えば工場出荷時には、機械の温度が安定状態で、チャックゲージ47の温度を手動測定器(図示省略)で測定する。
(Chuck gauge initial data setting mode)
The initial data setting mode of the chuck gauge shown in FIG. 26 is a process performed during an adjustment process or maintenance at the time of machine manufacture in a lathe. For example, at the time of factory shipment, the temperature of the machine is in a stable state, and the temperature of the
そして、図27に示すように、ステップ210において、図13に示すCPU60はチャックゲージ47の温度値(手動測定器で測定した温度値)Tcoが入力されているか否かを判断する。ステップ210が否定の場合すなわち温度値Tcoが入力されていない場合には、入力されるのを待つ。この際、図13に示す表示部57またはブザー58でデータ入力を催促する。
Then, as shown in FIG. 27, in
ステップ210が肯定の場合すなわち温度値Tcoが入力された場合には、ステップ212において、CPU60はチャック12を回転させて設定位置へ位置決めする。即ち、CPU60は、チャックゲージ47の先端47A及び基準ゲージ18を、カメラ装置28(図3参照)が一望視する状態にする。ステップ214で画像処理を行い、ステップ216でCPU60は温度値Tcoにおけるインバー体47の先端47Aを基準に基準ゲージ18との相対差分位置の差分値Dcを演算しRAM64に記録する。
If
(チャックゲージの測定モード)
図28に示すチャックゲージの測定モードは、キャリブレーションサイクル中に行う処理である。図28に示すように、ステップ220において、CPU60はチャック12を回転させて設定位置へ位置決めする。ステップ222で画像処理を行い、ステップ224でCPU60はキャリブレーションサイクルCSにおけるインバー体47の先端47Aを基準に基準ゲージ18との相対差分位置の差分値Dctを演算しRAM64に記録する。
(Chuck gauge measurement mode)
The chuck gauge measurement mode shown in FIG. 28 is a process performed during the calibration cycle. As shown in FIG. 28, in
ステップ226において、上記変位値Dct及びDc(図27のステップ216でRAM64に記録されているデータ)の差に基づき、CPU60はCS測定時のチャック12の温度Tcを演算しRAM64に記録する。ステップ228において、CPU60は上記温度データに基づき基準ゲージ18の位置データを演算しその位置データをRAM64に記録する。位置データはCS測定時における基準ゲージ18のX方向位置データであり、そのX方向位置データは、Vc(基準ゲージの半径位置)=Vcn(規定温度での基準ゲージの半径位置)+{Tc(チャックの温度)−Tco(規定温度)}×Rc(基準ゲージの半径)×Αc(チャックの熱膨張率)により得ることができる。ここで、鋼で形成されているチャック12の熱膨張率Αcは、1.15×10−5(10のマイナス5乗)である。
In step 226, based on the difference between the displacement values Dct and Dc (data recorded in the
なお、CPU60は、基準ゲージ18の上述した位置データに基づき、NCモータ52(図13参照)を駆動させてNCテーブル50を移動させる。即ち、実施例3によれば、チャック12のX方向の熱変位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W(図1参照)の加工精度を向上させることができる。また、上述した測定モードは旋盤Sの運転開始前に行っても良く、この場合いわゆるコールドスタート時にも精度良く補正し得る。更に、実施例3は、インバー体47の長さ方向の伸縮を利用するので、剛性が高く簡易な構成となる。
The CPU 60 moves the NC table 50 by driving the NC motor 52 (see FIG. 13) based on the position data of the
図29を用いて、本発明の実施例4を説明する。但し、上記実施例3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。実施例4は、図29に示すように、チャックゲージであるバイメタル体74をチャック12の外周側で且つ基準ゲージ18及びバイメタル体74の先端74Aが一望視できるように配置している。バイメタル体74は、熱膨張率が異なる2種類の金属板を組合わせたもので、その一端をボルト75によって固定している。そして、バイメタル体74の先端74Aの相対的な反り具合(曲率歪と同義)を画像処理することにより、チャック12の温度を測定する。測定方法は、図27及び図28の処理に基づく差分値により行なう。
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. However, substantially the same parts as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted or simplified, and different parts are mainly described. In the fourth embodiment, as shown in FIG. 29, the
振動防止用のカウンタウエイト76は、バイメタル体74の配置場所の反対側に配置している。実施例4は、インバー体47(図26参照)よりも小型のバイメタル体74であるので、チャックゲージが小型となり、コレットチャックのような外周面の取付部分がスクロールチャック等に比べて小さいものでも装着できると共に、カウンタウエイト76を図26の例よりも小型できる。その他の構成及び作用効果は、実施例3と同様である。
The
なお、実施例1および実施例2に係るインバー体は、図30に示すように、鋼で形成される先端部47Bを、長方体に形成するインバー体47にろう付けなどで接合して一体的に構成しても良い。実施例1および実施例2に係るターレットゲージは、図31に示すように、バイメタル体74(図29参照)をゲージ本体48(図8および図22参照)に取付けるようにしても良い。この場合も、実施例1および2と同様の作用効果を得られる。本発明を適用するチャック12は、その外形を円錐形状等とし、切粉などの巻き込みを軽減させるようにしても良い。また、本発明は、実施例3または実施例4の構成を、実施例1または2の構成と組合わせるなど任意に選択できる。更に、上述したプログラムの処理の流れ(図14など参照)は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能である。
As shown in FIG. 30, the invar bodies according to the first and second embodiments are integrally formed by joining a
本発明の測定装置(カメラ、RAM等のメモリ、CPU、例えばインバー体を少なくとも備える装置)は、10m程度離れた位置にインバー体と並列に配置されている被測定物を、カメラに配置した望遠レンズを用いて撮像すれば、照合手段および演算手段であるCPUが任意測定時におけるインバー体および被測定物の差分値を演算し且つ上記差分値に基づいて任意測定時における被測定物の温度を演算するので、インバー体および被測定物の各熱膨張率による差分値に基づいて任意測定時における被測定物の温度を正確に測定できる。即ち、離れた場所から配線等の接続が無い無接触状態で被測定物の温度を測定できるので、配線接続のための部材たとえばブラシホルダーを不要にでき、測定装置の構成を簡易にできる。また、本発明の測定装置は、切削機械以外にも適用できる。更に、本発明は実施例1乃至実施例4で説明した2軸正面旋盤や短軸旋盤に限定されず、フライス盤など種々の切削機械(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。
The measuring apparatus of the present invention (a camera, a memory such as a RAM, a CPU, for example, an apparatus including at least an invar body) is a telephoto device in which an object to be measured disposed in parallel with the invar body at a position approximately 10 m away is disposed on the camera. If imaging is performed using a lens , the CPU, which is the collating means and the computing means, calculates the difference value between the invar body and the object to be measured at the time of arbitrary measurement, and calculates the temperature of the object to be measured at the time of arbitrary measurement based on the difference value. Since it calculates, based on the difference value by each thermal expansion coefficient of an invar body and a to-be-measured object, the temperature of the to-be-measured object at the time of arbitrary measurement can be measured correctly. That is, since the temperature of the object to be measured can be measured in a non-contact state without connection of wiring or the like from a remote place, a member for wiring connection such as a brush holder can be eliminated, and the configuration of the measurement apparatus can be simplified. Moreover, the measuring apparatus of the present invention can be applied to other than the cutting machine. Further, the present invention is not limited to the two-axis front lathe and the short-axis lathe described in the first to fourth embodiments, but various cutting machines such as a milling machine (machines that move a cutting tool and a workpiece relatively). Applicable to.
12…チャック、18…基準ゲージ、21…ターレット刃物台(取付台)、25…内径加工用のバイト、25A…刃先、26…外径加工用のバイト、26A…刃先、28…カメラ装置(撮像手段)、30…カメラ、33A,33B…視野、45,46…ターレットゲージ(測定手段)、47…インバー体(基準体)、47A…インバー体の先端、48…ゲージ本体(被測定物,取付手段)、60…CPU(照合手段,演算手段,補正手段)、62…ROM(記録手段)、64…RAM(記録手段)、74…バイメタル体(測定装置)S…旋盤(切削機械)、W…ワーク
DESCRIPTION OF
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009038185A JP5351552B2 (en) | 2009-02-20 | 2009-02-20 | Measuring device and measuring method thereof, machining position correcting device of cutting machine, and machining position correcting method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009038185A JP5351552B2 (en) | 2009-02-20 | 2009-02-20 | Measuring device and measuring method thereof, machining position correcting device of cutting machine, and machining position correcting method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010188505A JP2010188505A (en) | 2010-09-02 |
JP5351552B2 true JP5351552B2 (en) | 2013-11-27 |
Family
ID=42815120
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009038185A Active JP5351552B2 (en) | 2009-02-20 | 2009-02-20 | Measuring device and measuring method thereof, machining position correcting device of cutting machine, and machining position correcting method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5351552B2 (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5607695B2 (en) * | 2012-09-13 | 2014-10-15 | ファナック株式会社 | Machine tool thermal displacement compensation device |
CN102962746B (en) * | 2012-11-07 | 2015-03-11 | 陕西理工学院 | Roller way grinding and positioning device for ball screw nut |
CN105121074B (en) * | 2013-04-19 | 2018-04-27 | 住友化学株式会社 | Cutting process and cutting apparatus |
CN104019982A (en) * | 2014-06-20 | 2014-09-03 | 烟台环球机床附件集团有限公司 | Detection test device for numerically controlled power turret head |
JP7092707B2 (en) * | 2019-04-26 | 2022-06-28 | ファナック株式会社 | Processing system and processing method |
JP6900561B1 (en) * | 2020-07-07 | 2021-07-07 | Dmg森精機株式会社 | Machine tools, information processing methods, and information processing programs |
CN112269352B (en) * | 2020-10-23 | 2022-03-01 | 新代科技(苏州)有限公司 | Cutting machine control system and control method thereof |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08255819A (en) * | 1995-03-17 | 1996-10-01 | Toshiba Corp | Temperature measuring method and equipment |
JP2003090541A (en) * | 2001-09-20 | 2003-03-28 | Sharp Corp | Heating cooker |
JP2005156431A (en) * | 2003-11-27 | 2005-06-16 | Jfe Steel Kk | Apparatus and method of measuring plate width |
-
2009
- 2009-02-20 JP JP2009038185A patent/JP5351552B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010188505A (en) | 2010-09-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2010125947A1 (en) | Measuring device, measuring method therefor, work position correcting device for cutting machine, work position correcting method therefor, image capturing device, and cutting machine provided with the image capturing device | |
JP5351552B2 (en) | Measuring device and measuring method thereof, machining position correcting device of cutting machine, and machining position correcting method thereof | |
EP2634526B1 (en) | Method of measurement and apparatus for measurement of tool dimension and machine tool | |
US7005606B2 (en) | Laser machine tool with image sensor for registration of workhead guidance system | |
JP2018144128A (en) | Machine tool system | |
CN113758421A (en) | Coordinate measuring machine | |
WO2012053645A1 (en) | Method for measuring tool dimensions and measurement device | |
JP5300003B2 (en) | Lathe control device | |
JP5453020B2 (en) | Cutting tool machining position correction apparatus and machining position correction method therefor | |
US20080218592A1 (en) | Method and System for Calibrating a Camera in Production Machines | |
JP5337330B2 (en) | Cutting machine and machining position correction method thereof | |
JP2012213840A (en) | Machine tool | |
JP7017534B2 (en) | How to determine the suitability of machine tools, machining systems, and pull studs | |
JP6872974B2 (en) | Tool inspection equipment, machining machines, tool inspection methods for machining machines | |
JP6008487B2 (en) | Machine Tools | |
JP2016040531A (en) | Working tool measuring method and measuring device | |
US20150220077A1 (en) | Method and device for measuring a tool received in a workpiece processing machine | |
JP5383624B2 (en) | Imaging tool measuring apparatus and measuring method | |
JP7368215B2 (en) | Shape measurement method for machine tools and workpiece processing parts | |
JP5536486B2 (en) | Cutting machine and processing method thereof | |
JP2002337041A (en) | Tool managing method and device | |
JP6803043B2 (en) | How to measure geometric error of machine tools | |
JP5452974B2 (en) | DUT position detecting device and cutting machine equipped with the DUT position detecting device | |
JP2011183494A (en) | Working position correcting device and working position correcting method of cutting tool | |
US8256126B2 (en) | Tool holder for adapting a tool for its measurement and measuring arrangement and method for its calibration |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120206 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130402 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130520 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130820 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130823 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5351552 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |