JP6608006B1

JP6608006B1 - 工作機械

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Publication number: JP6608006B1
Application number: JP2018132225A
Authority: JP
Inventors: 山田　智明; 智明山田
Original assignee: DMG Mori Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2018-07-12
Filing date: 2018-07-12
Publication date: 2019-11-20
Anticipated expiration: 2038-07-12
Also published as: WO2020012871A1; JP2020006496A

Abstract

【課題】ワーク加工を適切に行なうために付随する各種作業を、簡易に実行することが可能な工作機械、を提供する。【解決手段】工作機械１０は、主軸４１と、自動工具交換装置３１と、テーブル１６と、主軸４１に装着可能な撮像装置６１と、制御装置５１とを備える。制御装置５１は、自動工具交換装置３１が撮像装置６１を主軸４１に装着するように、自動工具交換装置３１を制御し、主軸４１に装着された撮像装置６１をテーブル１６に配置するように、主軸４１を制御し、主軸４１が撮像装置６１をテーブル１６に配置した後、自動工具交換装置３１が工具２００を主軸４１に装着するように、自動工具交換装置３１を制御し、テーブル１６に配置された撮像装置６１が、主軸４１に装着された工具２００を撮像するように、撮像装置６１を制御する。【選択図】図１

Description

この発明は、工作機械に関する。

従来の工作機械に関して、たとえば、特開２０１７−１５９３７６号公報（特許文献１）には、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３軸方向に移動可能で、かつ、Ｂ軸（Ｙ軸周り）旋回可能な回転工具軸を有する刃物台と、刃物台に装着されるタッチプローブと、主軸台に固定される基準球と、制御器とを備える工作機械における測定装置が開示されている。制御器は、タッチプローブにより基準球を５方向から計測して基準球の中心座標を特定し、その中心座標から刃物台のＢ軸旋回の機械誤差を算出する。

特開２０１７−１５９３７６号公報

上述の特許文献１に開示されるように、加工精度を向上させることを目的に、工作機械上の直線軸や回転軸の相互の機械的誤差を測定することが行なわれている。また、工具を用いてワークを加工する工作機械においては、工具の刃先に欠損がないかを事前にチェックしたり、工具の直径や長さを測定したりする場合がある。ワーク加工を適切に行なうために付随するこれら作業は、簡易に実行されることが求められる。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、ワーク加工を適切に行なうために付随する各種作業を、簡易に実行することが可能な工作機械を提供することである。

この発明に従った工作機械は、加工エリア内で移動可能な主軸と、主軸に装着される工具を交換可能な自動工具交換装置と、加工エリア内に設けられるベース部材と、主軸に装着可能な撮像装置と、工作機械を制御するための制御装置とを備える。制御装置は、自動工具交換装置が撮像装置を主軸に装着するように、自動工具交換装置を制御し、主軸に装着された撮像装置をベース部材に配置するように、主軸を制御し、主軸が撮像装置をベース部材に配置した後、自動工具交換装置が被撮像物を主軸に装着するように、自動工具交換装置を制御し、ベース部材に配置された撮像装置が、主軸に装着された被撮像物を撮像するように、撮像装置を制御する。

このように構成された工作機械によれば、ベース部材に配置された撮像装置により、主軸に装着された被撮像物を撮像することによって、ワーク加工を適切に行なうために付随する各種作業を行なう。この際、撮像装置は、自動工具交換装置および主軸によってベーブ部材に自動的に配置され、被撮像物は、自動工具交換装置によって主軸に自動的に装着されるため、ワーク加工を適切に行なうために付随する各種作業を簡易に実行することができる。

また好ましくは、主軸は、第１軸を中心に回転可能に構成される。ベース部材は、第１軸と平行な第２軸を中心に回転可能に構成される。制御装置は、ベース部材が第２軸を中心に回転しつつ、撮像装置が被撮像物を撮像するように、ベース部材および撮像装置を制御し、撮像装置により撮像された被撮像物の画像に基づいて、第１軸および第２軸の相互の回転中心のずれを特定する。

このように構成された工作機械によれば、主軸の回転中心と、ベース部材の回転中心とのずれを簡易に測定することができる。

また好ましくは、制御装置は、主軸が第１軸を中心に回転しつつ、撮像装置が被撮像物を撮像するように、主軸および撮像装置を制御し、撮像装置により撮像された被撮像物の画像に基づいて、第１軸と、被撮像物の撮像中心とのずれを特定する。

このように構成された工作機械によれば、主軸の回転中心と、被撮像物の撮像中心とのずれを簡易に測定することができる。

また好ましくは、被撮像物は、工具、または、球体からなる被撮像部分を有する撮像用治具である。

このように構成された工作機械によれば、工具、または、球体からなる被撮像部分を有する撮像用治具を用いて、ワーク加工を適切に行なうために付随する各種作業を簡易に実行することができる。

また好ましくは、被撮像物は、工具である。撮像装置は、光源を有する。工作機械は、加工エリア内に設けられ、光源からの光を反射するためのミラーをさらに備える。制御装置は、自動工具交換装置が被撮像物を主軸に装着した後であって、撮像装置が被撮像物を撮像する前に、主軸に装着された工具が撮像装置およびミラーの間の位置まで移動するように、主軸を制御する。撮像装置は、ミラーからの反射光により形成された工具の影を撮像する。

このように構成された工作機械によれば、工具形状をチェックするための作業を簡易に行なうことができる。

また好ましくは、主軸は、第１軸を中心に回転可能に構成される。被撮像物は、工具である。制御装置は、主軸が第１軸を中心に回転しつつ、撮像装置が、第１軸の軸方向に対向する位置から工具を撮像するように、主軸および撮像装置を制御し、撮像装置により撮像された工具の画像に基づいて、工具の直径を特定する。

このように構成された工作機械によれば、工具の直径を簡易に測定することができる。
また好ましくは、主軸は、第１軸を中心に回転可能に構成される。工作機械は、撮像装置が連結され、主軸にクランプされるホルダ部を備える。撮像装置およびホルダ部は、第１軸を中心とする一方向に相互に回転することによって、ホルダ部に対して撮像装置を連結し、第１軸を中心とする逆方向に相互に回転することによって、ホルダ部に対する撮像装置の連結を解除する連結機構部を有する。制御装置は、撮像装置をベース部材に配置する際に、主軸が第１軸を中心とする逆方向に回転するように、主軸を制御する。

このように構成された工作機械によれば、主軸により、撮像装置をベース部材に簡易に配置することができる。

以上に説明したように、この発明に従えば、ワーク加工を適切に行なうために付随する各種作業を、簡易に実行することが可能な工作機械を提供することができる。

この発明の実施の形態１における工作機械を示す正面図である。図１中の撮像装置がホルダ部に連結された状態を示す側面図である。テーブルのＣ軸回転中心のずれを測定する流れを示すフローチャート図である。テーブルのＣ軸回転中心のずれを測定する第１ステップを示す正面図である。テーブルのＣ軸回転中心のずれを測定する第２ステップを示す正面図である。テーブルのＣ軸回転中心のずれを測定する第３ステップを示す正面図である。テーブルのＣ軸回転中心のずれを測定する第４ステップを示す正面図である。テーブルのＣ軸回転中心のずれを測定する第５ステップを示す正面図である。テーブルのＣ軸回転中心のずれを測定する第６ステップを示す正面図である。テーブルのＣ軸回転中心のずれを測定する流れの変形例を示すフローチャート図である。この発明の実施の形態２における工作機械において、テーブルのＣ軸回転中心のずれを測定するステップを示す正面図である。図１１中のテーブルのＣ軸回転中心のずれを測定するステップを示す上面図である。この発明の実施の形態３における工作機械において、工具の形状を検査するステップを示す側面図である。図１３中の撮像装置を示す斜視図である。この発明の実施の形態４における工作機械において、直径が測定される工具の先端を示す図である。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における工作機械を示す正面図である。図１を参照して、工作機械１０は、立形マシニングセンタである。工作機械１０は、コンピュータによる数値制御によって、ワーク加工のための各種動作が自動化されたＮＣ（Numerically Control）工作機械である。

工作機械１０は、ベッド１２と、コラム１３と、主軸４１と、テーブル１６と、工具マガジン２１と、自動工具交換装置（ＡＴＣ：Automatic Tool Changer）３１と、制御装置５１とを有する。

ベッド１２は、コラム１３、主軸４１およびテーブル１６等を搭載するための土台であり、工場などの据え付け面に設置されている。

ベッド１２には、コラム１３が立設されている。コラム１３には、主軸４１が取り付けられている。主軸４１は、加工エリア５０内で移動可能に設けられている。主軸４１は、鉛直方向に平行なＺ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられている。コラム１３および主軸４１には、主軸４１のＺ軸方向へのスライド移動を可能とするための送り機構、案内機構、および、駆動源としてのサーボモータなどが適宜、設けられている。

主軸４１は、モータ駆動により、Ｚ軸に平行な中心軸１０１を中心に回転する。主軸４１には、加工対象であるワークを加工するための工具が装着される。

テーブル１６は、ワークを固定するための装置である。テーブル１６は、加工エリア５０内に設けられている。テーブル１６は、水平方向に平行であり、Ｚ軸に直交するＸ軸方向（左右方向）と、水平方向に平行であり、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に直交するＹ軸方向（前後方向）とを含む平面（Ｘ−Ｙ平面）内で移動可能に設けられている。

より具体的には、テーブル１６は、サドル（不図示）を介して、ベッド１２に取り付けられている。サドルは、ベッド１２に対して、Ｙ軸方向にスライド移動可能に設けられている。テーブル１６は、サドルに対して、Ｘ軸方向にスライド移動可能に設けられている。ベッド１２、サドルおよびテーブル１６には、サドルのＹ軸方向へのスライド移動、および、テーブル１６のＸ軸方向へのスライド移動を可能とするための送り機構、案内機構、および、駆動源としてのサーボモータなどが適宜、設けられている。

テーブル１６は、Ｚ軸に平行な中心軸１０３を中心に回転可能に設けられている（Ｃ軸回転）。テーブル１６には、テーブル１６のＣ軸回転を可能とするための回転機構部１７が接続されている。回転機構部１７は、駆動源としてのサーボモータを含む。

工具マガジン２１は、加工目的に応じて工具を順次、加工エリア５０に供給するため、複数の工具を格納する装置である。工具マガジン２１には、ドリルやエンドミル、フライス等の工具が格納されている。

工具マガジン２１は、複数の工具ポット２２と、支持プレート２３と、カバー体２４とを有する。

複数の工具ポット２２の各々には、工具２００が着脱可能に保持されている。支持プレート２３は、複数の工具ポット２２を、環状の搬送経路に沿って一定間隔で支持している。カバー体２４は、複数の工具ポット２２と、支持プレート２３とを取り囲むように設けられている。カバー体２４には、開口部２５が設けられている。支持プレート２３が回転移動することにより、工具ポット２２が周方向に搬送される。

自動工具交換装置３１は、主軸４１に装着される工具を交換可能なように構成されている。自動工具交換装置３１は、主軸４１と、工具マガジン２１（工具ポット２２）との間で工具を交換する。

自動工具交換装置３１は、工具交換アーム３２と、進退用サーボモータ３３と、回転用サーボモータ３４とを有する。

進退用サーボモータ３３および回転用サーボモータ３４は、工具交換アーム３２を駆動させるための装置である。進退用サーボモータ３３の出力軸は、回転運動を直線運動に変換する運動変換機構（不図示）を介して、工具交換アーム３２に接続されている。進退用サーボモータ３３からの動力が工具交換アーム３２に伝達されることにより、工具交換アーム３２は、Ｚ軸に平行な中心軸１０２に沿ってスライド移動する（上昇、下降する）。回転用サーボモータ３４の出力軸は、動力伝達機構（不図示）を介して工具交換アーム３２に接続されている。回転用サーボモータ３４からの動力が工具交換アーム３２に伝達されることにより、工具交換アーム３２は、中心軸１０２を中心に回転する。

工具交換アーム３２は、その構成部位として、把持部３２ｐおよび把持部３２ｑを有する。把持部３２ｐおよび把持部３２ｑは、中心軸１０２を挟んで対称に設けられている。工具交換アーム３２は、把持部３２ｐおよび把持部３２ｑの間でアーム状に延びる形状を有する。把持部３２ｐおよび把持部３２ｑの各々は、工具２００を把持可能に構成されている。工具交換アーム３２は、２本の工具を同時に把持することが可能なダブルアームタイプである。

自動工具交換時、工具交換アーム３２が下降することにより、工具交換アーム３２に把持された工具が、主軸４１および工具ポット２２から抜き出される。工具交換アーム３２が１８０°回転することにより、工具交換アーム３２の把持部３２ｐに把持された工具の位置と、工具交換アーム３２の把持部３２ｑに把持された工具の位置とが、入れ替わる。工具交換アーム３２が上昇することにより、工具交換アーム３２に把持された工具が、主軸４１および工具ポット２２に挿入される。

なお、以上に説明した自動工具交換装置３１の構成は、一例であり、主軸４１に装着される工具を交換可能な構成であれば特に限定されない。

制御装置５１は、工作機械１０を制御する。制御装置５１は、工作機械に備え付けられ、工作機械における各種動作を制御するための制御盤である。

制御装置５１は、上述の主軸４１、サドル、テーブル１６、工具マガジン２１および自動工具交換装置３１の動作を制御する。制御装置５１は、さらに、後述する撮像装置６１の撮像動作を制御する。

工作機械１０は、撮像装置６１をさらに有する。撮像装置６１は、被撮像物を撮像可能な装置である。

撮像装置６１は、撮像素子（不図示）と、レンズ６２とを有する。撮像素子は、たとえば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などのイメージセンサである。

撮像装置６１は、被撮像物からの光をレンズ６２を通じて集光し、撮像素子に結像することによって被撮像物を撮像する。撮像装置６１は、無線等により制御装置５１からの指令を受けて、撮像動作を実行する。

図２は、図１中の撮像装置がホルダ部に連結された状態を示す側面図である。図１および図２を参照して、撮像装置６１は、主軸４１に装着可能なように構成されている。

より具体的には、工作機械１０は、ホルダ部７１をさらに有する。撮像装置６１は、ホルダ部７１に連結された状態で主軸４１に装着される。

ホルダ部７１は、主軸４１にクランプされる。ホルダ部７１は、テーパシャンク部７２と、プルボルト７３と、雌ねじ部７４とを有する。プルボルト７３は、テーパシャンク部７２の後端に設けられている。プルボルト７３は、主軸４１に内蔵されたクランプ機構によって、主軸４１の中心軸１０１の軸方向に引き込まれる。テーパシャンク部７２は、主軸４１により面拘束される。

雌ねじ部７４は、テーパシャンク部７２の前端に設けられている。雌ねじ部７４には、中心軸１０１を中心とする雌ねじが設けられている。

撮像装置６１は、雄ねじ部６４をさらに有する。雄ねじ部６４は、レンズ６２の外周上に設けられている。雄ねじ部６４には、レンズ６２の光軸を中心とする雄ねじが設けられている。雄ねじ部６４および雌ねじ部７４は、ホルダ部７１に対して撮像装置６１を着脱可能に連結する連結機構部７０を構成している。

雄ねじ部６４および雌ねじ部７４が相互に中心軸１０１を中心に一方向に回転することによって、撮像装置６１がホルダ部７１に連結される。撮像装置６１がホルダ部７１に連結された状態において、レンズ６２は、連結機構部７０によって取り囲まれた密閉空間に収容されている。

雄ねじ部６４および雌ねじ部７４が相互に中心軸１０１を中心に逆方向に回転することによって、ホルダ部７１に対する撮像装置６１の連結が解除される。なお、かかる連結解除と連動して撮像装置６１の電源がオンする、または、撮像装置６１の画像処理プロセスが起動するように構成してもよい。

なお、ホルダ部に対して撮像装置を着脱自在に連結する連結機構部は、上記の雌ねじ部７４および雄ねじ部６４によるねじ構造に限られず、たとえば、周方向に延びる溝に対して爪を軸方向から挿入し、相互を回転移動させることによって、溝に対する爪の係合状態を得るバヨネット式を利用したものであってもよい。

撮像装置６１は、磁石部６３をさらに有する。磁石部６３は、永久磁石から構成されている。磁石部６３は、レンズ６２が設けられた撮像装置６１の側面とは異なる側面に設けられている。図２中に示す例では、磁石部６３が、レンズ６２が設けられた撮像装置６１の側面の裏側の側面に設けられている。また、前述の撮像装置６１の電源のオンを、磁石部６３が設けられた側面と同じ撮像装置６１の側面に設けられた着座スイッチのオンと連動させることも可能である。

工作機械１０においては、撮像装置６１を用いて、ワーク加工を適切に行なうために付随する各種作業を行なう。本実施の形態では、そのような作業の一例として、テーブル１６のＣ軸回転中心（中心軸１０３）のずれを測定する場合を説明する。

図３は、テーブルのＣ軸回転中心のずれを測定する流れを示すフローチャート図である。図４から図９は、テーブルのＣ軸回転中心のずれを測定する各ステップを示す正面図である。

図３、図４および図５を参照して、テーブル１６のＣ軸回転中心のずれの測定は、予め制御装置５１に入力された測定プログラムに基づいて、自動的に実行される。

Ｓ１０１のステップの前に、撮像装置６１は、ホルダ部７１に連結された状態で、工具マガジン２１内に収納されている。テーブル１６は、Ｘ−Ｙ平面内において、主軸４１の直下の位置に配置されている。テーブル１６のＣ軸回転中心である中心軸１０３と、主軸４１の回転中心である中心軸１０１とが、Ｚ軸方向に沿って一直線に延びる関係にある。

まず、制御装置５１は、自動工具交換装置３１が撮像装置６１を主軸４１に装着するように、自動工具交換装置３１を制御する。これにより、撮像装置６１を主軸４１に装着する（Ｓ１０１）。

Ｓ１０１のステップにおいては、撮像装置６１を、開口部２５が設けられた工具マガジン２１内の工具交換位置に移動させる。既に説明した中心軸１０２を中心とする工具交換アーム３２の回転と、中心軸１０２の軸方向における工具交換アーム３２のスライド移動とによって、撮像装置６１を、工具マガジン２１内の工具交換位置から加工エリア５０内に移動させ、主軸４１に装着する。

制御装置５１には、画像処理プロセスまたは測定プロセスのように比較的重いプロセスを、常駐させず、たとえば、Ｓ１０１のステップにおいて、特定の工具名などをトリガーとして、または、既知の手法で、かかるプロセスを起動させることもできる。

図３、図６および図７を参照して、制御装置５１は、主軸４１に装着された撮像装置６１をテーブル１６に配置するように、主軸４１を制御する。この際、制御装置５１は、主軸４１が、中心軸１０１を中心にして、雄ねじ部６４および雌ねじ部７４によるねじ構造の緩み方向に回転するように、主軸４１を制御する。これにより、撮像装置６１をテーブル１６に配置する（Ｓ１０２）。

Ｓ１０２のステップにおいては、主軸４１を、Ｚ軸方向に沿って下降させ、撮像装置６１がテーブル１６と接触する位置まで移動させる。このとき、撮像装置６１に設けられた磁石部６３の磁力によって、撮像装置６１がテーブル１６に固定される。主軸４１を中心軸１０１を中心に回転させることによって、雌ねじ部７４および雄ねじ部６４の螺合が解除され、撮像装置６１が、主軸４１側のホルダ部７１から分離される。撮像装置６１は、レンズ６２が上を向いた姿勢で、テーブル１６のＣ軸回転中心（中心軸１０３）と重なる位置に配置される。

ホルダ部７１が装着されたままの主軸４１をＺ軸方向に沿って上昇させ、ホルダ部７１を加工エリア５０内の工具交換位置まで移動させる。

これまでに、工具２００を、開口部２５が設けられた工具マガジン２１内の工具交換位置に移動させておく。工具２００の種類は、中心軸１０１の軸方向から見た時に工具中心を特定することが可能なものであれば、特に限定されない。工具２００は、代表的には、ドリルである。

図３および図８を参照して、制御装置５１は、自動工具交換装置３１が工具２００を主軸４１に装着するように、自動工具交換装置３１を制御する。これにより、工具２００を主軸４１に装着する（Ｓ１０３）。

Ｓ１０３のステップにおいては、中心軸１０２を中心とする工具交換アーム３２の回転と、中心軸１０２の軸方向における工具交換アーム３２のスライド移動とによって、工具２００を、工具マガジン２１内の工具交換位置から加工エリア５０内に移動させ、主軸４１に装着する。ホルダ部７１を、工具マガジン２１内の工具交換位置に戻す。

図３および図９を参照して、制御装置５１は、主軸４１に装着された工具２００が、テーブル１６に配置された撮像装置６１と対向するように、主軸４１を制御する。これにより、工具２００を撮像装置６１に対して対向配置する（Ｓ１０４）。

Ｓ１０４のステップにおいては、主軸４１をＺ軸方向に沿って下降させ、主軸４１に装着された工具２００が、Ｚ軸方向において、テーブル１６に配置された撮像装置６１（レンズ６２）と対向する位置まで移動させる。

制御装置５１は、テーブル１６に配置された撮像装置６１が、主軸４１に装着された工具２００を撮像するように、撮像装置６１を制御する。この際、制御装置５１は、テーブル１６が中心軸１０３を中心に回転しつつ、撮像装置６１が工具２００を撮像するように、テーブル１６および撮像装置６１を制御する。これにより、テーブル１６をＣ軸回転させつつ、撮像装置６１により工具２００を撮像する（Ｓ１０５）。

Ｓ１０５のステップにおいて、撮像装置６１により撮像される工具２００の画像は、動画であってもよいし、静止画であってもよい。静止画である場合、工具２００は、連続撮像される。

図３を参照して、制御装置５１は、撮像装置６１により撮像された工具２００の画像に基づいて、中心軸１０１および中心軸１０２の相互の回転中心のずれを特定する。これにより、主軸４１の回転中心に対するテーブル１６のＣ軸回転中心のずれを特定する（Ｓ１０６）。

制御装置５１において、現状、テーブル１６のＣ軸回転中心があるＸ−Ｙ平面上の座標は、主軸４１の回転中心があるＸ−Ｙ平面上の座標と同じである。しかしながら、工作機械１０における直線軸や回転軸は、温度変化による熱変位や、重力などの影響によって誤差が生じる場合がある。Ｓ１０６のステップにおいては、このように生じた主軸４１の回転中心に対するテーブル１６のＣ軸回転中心のずれを特定する。

具体的には、テーブル１６のＣ軸回転に伴って、撮像装置６１により撮像された工具２００の刃先位置が周方向に変位する。制御装置５１は、その工具２００の刃先位置の変位量に基づいて、主軸４１の回転中心に対するテーブル１６のＣ軸回転中心のずれを特定する。

制御装置５１は、テーブル１６のＣ軸回転中心のずれの測定結果に基づいて、主軸４１の回転中心と、テーブル１６のＣ軸回転中心との間の座標のずれを補正する。Ｓ１０５のステップのあと、主軸４１および自動工具交換装置３１を動作させることによって、工具２００および撮像装置６１を再び工具マガジン２１内に収納する。

このように本実施の形態では、テーブル１６に配置された撮像装置６１により、主軸４１に装着された工具２００を撮像することによって、テーブル１６のＣ軸回転中心のずれを測定する。この際、撮像装置６１は、自動工具交換装置３１および主軸４１によってテーブル１６に自動的に配置され、工具２００は、自動工具交換装置３１によって主軸４１に自動的に装着されるため、テーブル１６のＣ軸回転中心のずれを簡易に測定することができる。

図１０は、テーブルのＣ軸回転中心のずれを測定する流れの変形例を示すフローチャート図である。

図１０を参照して、本変形例では、工具２００を撮像装置６１に対して対向配置するＳ１０４のステップと、テーブル１６をＣ軸回転させつつ、撮像装置６１により工具２００を撮像するＳ１０５のステップとの間に、以下に説明するＳ１１１のステップと、Ｓ１１２のステップとを実行する。

図９および図１０を参照して、Ｓ１０４のステップの後、制御装置５１は、主軸４１が中心軸１０１を中心に回転しつつ、撮像装置６１が工具２００を撮像するように、主軸４１および撮像装置６１を制御する。これにより、主軸４１を回転させつつ、撮像装置６１により工具２００を撮像する（Ｓ１１１）。

Ｓ１１１のステップにおいて、撮像装置６１により撮像される工具２００の画像は、動画であってもよいし、静止画であってもよい。静止画である場合、工具２００は、連続撮像される。

制御装置５１は、撮像装置６１により撮像された工具２００の画像に基づいて、主軸４１の回転中心である中心軸１０１と、工具２００の撮像中心とのずれを特定する。これにより、主軸４１の回転中心に対する工具２００の刃先のずれを特定する（Ｓ１１２）。

主軸４１における工具２００のクランプ時に生じる誤差等を理由にして、工具２００の刃先が、中心軸１０１の軸上からずれる場合がある。Ｓ１１２のステップにおいては、このように生じた主軸４１の回転中心に対する工具２００の刃先のずれを特定する。

具体的には、主軸４１の回転に伴って、撮像装置６１により撮像された工具２００の刃先位置が周方向に変位する。制御装置５１は、その工具２００の刃先位置の変位量に基づいて、主軸４１の回転中心に対する工具２００の刃先のずれを特定する。

その後、図３中のＳ１０６のステップにおいて、Ｓ１１２のステップで特定された主軸４１の回転中心に対する工具２００の刃先のずれを考慮しつつ、撮像装置６１により撮像された工具２００の画像に基づいて、主軸４１の回転中心に対するテーブル１６のＣ軸回転中心のずれを特定する。

以上に説明した、この発明の実施の形態１における工作機械１０の構造についてまとめると、本実施の形態における工作機械１０は、加工エリア５０内で移動可能な主軸４１と、主軸４１に装着される工具を交換可能な自動工具交換装置３１と、加工エリア５０内に設けられるベース部材としてのテーブル１６と、主軸４１に装着可能な撮像装置６１と、工作機械１０を制御するための制御装置５１とを備える。制御装置５１は、自動工具交換装置３１が撮像装置６１を主軸４１に装着するように、自動工具交換装置３１を制御し、主軸４１に装着された撮像装置６１をテーブル１６に配置するように、主軸４１を制御し、主軸４１が撮像装置６１をテーブル１６に配置した後、自動工具交換装置３１が被撮像物としての工具２００を主軸４１に装着するように、自動工具交換装置３１を制御し、テーブル１６に配置された撮像装置６１が、主軸４１に装着された工具２００を撮像するように、撮像装置６１を制御する。

このように構成された、この発明の実施の形態１における工作機械１０によれば、ワーク加工を適切に行なうために付随する各種作業（具体的には、テーブル１６のＣ軸回転中心のずれの測定）を、簡易に実行することができる。

なお、図１中では、工作機械として立形マシニングセンタが想定されているが、これに限られず、たとえば、横形マシニングセンタであってもよいし、旋削機能とミーリング機能とを有する複合加工機であってもよい。

（実施の形態２）
図１１は、この発明の実施の形態２における工作機械において、テーブルのＣ軸回転中心のずれを測定するステップを示す正面図である。図１２は、図１１中のテーブルのＣ軸回転中心のずれを測定するステップを示す上面図である。

本実施の形態における工作機械は、実施の形態１における工作機械１０と比較して、基本的には同様の構造（ステップ）を備える。以下、重複する構造（ステップ）については、その説明を繰り返さない。

図１１および図１２を参照して、本実施の形態では、図３中のＳ１０２に対応するステップにおいて、撮像装置６１をテーブル１６に配置する。この際、撮像装置６１は、レンズ６２が水平方向を向いた姿勢で、テーブル１６のＣ軸回転中心（中心軸１０３）からその半径方向に離れた位置に配置される。

図３中のＳ１０３に対応するステップにおいて、実施の形態１における工具２００に替わって、撮像用治具７５を主軸４１に装着する。撮像用治具７５は、球体からなる被撮像部分７６を有する。

図３中のＳ１０４に対応するステップにおいて、主軸４１をＺ軸方向に沿って下降させ、主軸４１に装着された撮像用治具７５の被撮像部分７６が、水平方向において、撮像装置６１（レンズ６２）と対向する位置まで移動させる。

図３中のＳ１０５に対応するステップにおいて、テーブル１６をＣ軸回転させつつ、撮像装置６１により被撮像部分７６を撮像する。撮像装置６１は、テーブル１６のＣ軸回転に伴って、中心軸１０３を中心とする周方向に移動する。図１２中には、中心軸１０３を中心に９０°ごとの位置を移動する撮像装置６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄが示されている。

図３中のＳ１０６に対応するステップにおいて、制御装置５１が、撮像装置６１により撮像された被撮像部分７６の画像に基づいて、主軸４１の回転中心に対するテーブル１６のＣ軸回転中心のずれを特定する。

この際、本実施の形態では、撮像装置６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄの各撮像装置６１により撮像された被撮像部分７６の画像の間に、Ｚ軸方向における変位量が生じる場合がある。これにより、Ｘ−Ｙ−Ｚ座標上におけるテーブル１６のＣ軸回転中心のずれを特定することが可能である。

このように構成された、この発明の実施の形態２における工作機械によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に奏することができる。

（実施の形態３）
図１３は、この発明の実施の形態３における工作機械において、工具の形状を検査するステップを示す側面図である。図１４は、図１３中の撮像装置を示す斜視図である。

図１３および図１４を参照して、本実施の形態では、工作機械の加工エリアを区画する側壁８６に、ミラー８７が設けられている。図３中のＳ１０２に対応するステップにおいて、撮像装置６１をテーブル１６に配置する。この際、撮像装置６１は、レンズ６２が水平方向を向いた姿勢で、ミラー８７と距離を設けて対向する位置に配置される。

撮像装置６１は、光源８１を有する。光源８１は、たとえば、ＬＥＤからなる。光源８１は、レンズ６２の外周上に設けられている。光源８１は、レンズ６２の外周上を取り囲むリング形状を有する。

図３中のＳ１０４に対応するステップにおいて、主軸４１をＺ軸方向に沿って下降させ、主軸４１に装着された工具２００が撮像装置６１およびミラー８７の間に配置される位置まで移動させる。この際、光源８１からの光は、工具２００越しにミラー８７に向かい、ミラー８７によって反射される。

図３中のＳ１０５に対応するステップにおいて、撮像装置６１により、ミラー８７からの反射光により形成された工具２００の影を撮像する。これにより、工具２００の刃先に欠損等の異常がないかを確認することができる。

以上に説明した、この発明の実施の形態３における工作機械によれば、ワーク加工を適切に行なうために付随する各種作業（具体的には、工具２００の形状の検査）を、簡易に実行することができる。

（実施の形態４）
図１５は、この発明の実施の形態４における工作機械において、直径が測定される工具の先端を示す図である。

図１５を参照して、本実施の形態では、工具２１０の直径を測定する。工具２１０は、フライス加工用の工具である。

図３中のＳ１０３に対応するステップにおいて、実施の形態１における工具２００に替わって、工具２１０を主軸４１に装着する。

工具２１０は、軸部２１１と、複数の刃部２１２とを有する。軸部２１１は、中心軸１０１に沿って軸状に延びている。複数の刃部２１２は、スローアウェイチップであり、軸部２１１の先端に取り付けられている。複数の刃部２１２は、中心軸１０１を中心とする周方向において、互いに間隔を隔てて設けられている。複数の刃部２１２は、軸部２１１の外周面から半径方向外側に突出するように設けられている。

図３中のＳ１０５に対応するステップにおいて、制御装置５１は、主軸４１が中心軸１０１を中心に回転しつつ、撮像装置６１が、中心軸１０１の軸方向に対向する位置から工具２１０を撮像するように、主軸４１および撮像装置６１を制御する。これにより、主軸４１に装着された工具２１０を回転させつつ、撮像装置６１により、工具２１０をその軸方向から撮像する。

撮像のタイミングは、既知の手法により各軸（本実施の形態では、主軸４１）の動作に関連付けることもできるし、測定プロセスが制御装置５１の状態をモニターすることにより決定することもできる。また、撮像は、常時実行し、そのあとに適切な制御装置５１の状態の画像のみを選択することもできる。

図３中のＳ１０６に対応するステップにおいて、制御装置５１は、撮像装置６１により撮像された工具２１０の画像に基づいて、工具２１０の直径を特定する。これにより、スローアウェイチップが周方向に間隔を隔てて配列された工具２１０であっても、その直径を容易に測定することができる。

このように構成された、この発明の実施の形態４における工作機械によれば、ワーク加工を適切に行なうために付随する各種作業（具体的には、工具２１０の直径の測定）を、簡易に実行することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、たとえば、マシニングセンタや複合加工機などに適用される。

１０工作機械、１２ベッド、１３コラム、１６テーブル、１７回転機構部、２１工具マガジン、２２工具ポット、２３支持プレート、２４カバー体、２５開口部、３１自動工具交換装置、３２工具交換アーム、３２ｐ，３２ｑ把持部、３３進退用サーボモータ、３４回転用サーボモータ、４１主軸、５０加工エリア、５１制御装置、６１，６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄ撮像装置、６２レンズ、６３磁石部、６４雄ねじ部、７０連結機構部、７１ホルダ部、７２テーパシャンク部、７３プルボルト、７４雌ねじ部、７５撮像用治具、７６被撮像部分、８１光源、８６側壁、８７ミラー、１０１，１０２，１０３中心軸、２００，２１０工具、２１１軸部、２１２刃部。

Claims

工作機械であって、
加工エリア内で移動可能な主軸と、
前記主軸に装着される工具を交換可能な自動工具交換装置と、
前記加工エリア内に設けられるベース部材と、
前記主軸に装着可能な撮像装置と、
前記工作機械を制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記自動工具交換装置が前記撮像装置を前記主軸に装着するように、前記自動工具交換装置を制御し、
前記主軸に装着された前記撮像装置を前記ベース部材に配置するように、前記主軸を制御し、
前記主軸が前記撮像装置を前記ベース部材に配置した後、前記自動工具交換装置が被撮像物を前記主軸に装着するように、前記自動工具交換装置を制御し、
前記ベース部材に配置された前記撮像装置が、前記主軸に装着された前記被撮像物を撮像するように、前記撮像装置を制御する、工作機械。
前記主軸は、第１軸を中心に回転可能に構成され、
前記ベース部材は、前記第１軸と平行な第２軸を中心に回転可能に構成され、
前記制御装置は、
前記ベース部材が前記第２軸を中心に回転しつつ、前記撮像装置が前記被撮像物を撮像するように、前記ベース部材および前記撮像装置を制御し、
前記撮像装置により撮像された前記被撮像物の画像に基づいて、前記第１軸および前記第２軸の相互の回転中心のずれを特定する、請求項１に記載の工作機械。
前記制御装置は、
前記主軸が前記第１軸を中心に回転しつつ、前記撮像装置が前記被撮像物を撮像するように、前記主軸および前記撮像装置を制御し、
前記撮像装置により撮像された前記被撮像物の画像に基づいて、前記第１軸と、前記被撮像物の撮像中心とのずれを特定する、請求項２に記載の工作機械。
前記被撮像物は、工具、または、球体からなる被撮像部分を有する撮像用治具である、請求項２または３に記載の工作機械。
前記被撮像物は、工具であり、
前記撮像装置は、光源を有し、さらに、
前記加工エリア内に設けられ、前記光源からの光を反射するためのミラーを備え、
前記制御装置は、
前記自動工具交換装置が前記被撮像物を前記主軸に装着した後であって、前記撮像装置が前記被撮像物を撮像する前に、前記主軸に装着された前記工具が前記撮像装置および前記ミラーの間の位置まで移動するように、前記主軸を制御し、
前記撮像装置は、前記ミラーからの反射光により形成された前記工具の影を撮像する、請求項１に記載の工作機械。
前記主軸は、第１軸を中心に回転可能に構成され、
前記被撮像物は、工具であり、
前記制御装置は、
前記主軸が前記第１軸を中心に回転しつつ、前記撮像装置が、前記第１軸の軸方向に対向する位置から前記工具を撮像するように、前記主軸および前記撮像装置を制御し、
前記撮像装置により撮像された前記工具の画像に基づいて、前記工具の直径を特定する、請求項１に記載の工作機械。
前記主軸は、第１軸を中心に回転可能に構成され、さらに、
前記撮像装置が連結され、前記主軸にクランプされるホルダ部を備え、
前記撮像装置および前記ホルダ部は、前記第１軸を中心とする一方向に相互に回転することによって、前記ホルダ部に対して前記撮像装置を連結し、前記第１軸を中心とする逆方向に相互に回転することによって、前記ホルダ部に対する前記撮像装置の連結を解除する連結機構部を有し、
前記制御装置は、前記撮像装置を前記ベース部材に配置する際に、前記主軸が前記第１軸を中心とする逆方向に回転するように、前記主軸を制御する、請求項１から６のいずれか１項に記載の工作機械。