JP7443595B1 - 工作機械におけるワークの測定方法、及び工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】工作機械がワークを保持した状態において、測定部位近傍に切屑が無い状態で、測定を行うことができる測定方法を提供する。【解決手段】工作機械で加工されたワークを、測定子を備えた測定装置を用い、測定子を移動させてワークに接触させることにより、工作機械に保持された状態で測定する方法であり、ワークの測定部位をカメラで撮像する撮像工程（Ｓ２２）と、カメラにより撮像された画像を処理して、測定子が移動する経路上に切屑が存在するか否かを判定する判定工程（Ｓ２３）とを含む。判定工程（Ｓ２３）において、測定子の移動経路上に切屑が無い場合に、測定子を用いたワークの測定を実行する。【選択図】図４

Description

本発明は、工作機械により加工したワークを、工作機械に保持された状態、言い換えれば工作機械の機内で測定する測定方法、及び当該測定方法を実行可能な工作機械に関する。

工作機械により加工したワークの寸法を工作機械の機内で測定する方法として、従来、特開２０１４－２３７２０４号公報（下記特許文献１）に開示された方法が知られている。この方法は、ＮＣ旋盤において、チャックを介し主軸に保持されたワークを、タレットに設けられたツールを用いて加工した後、同じくタレットに設けられたタッチプローブをワークの測定部位に接触させ、タッチプローブによる接触を検知したときのスケールの読みから、ワークの外径や穴内径などの寸法を測定するというものである。

ところで、加工時に発生した切屑がワークの測定部位に付着していると、当該測定部位の正確な寸法を測定することができない。そこで、従来、測定前に、ワークの測定部位にクーラントを掛けて切屑を洗い流す、或いは、圧縮空気を吹きかけて切屑を吹き飛ばすといった処理を行い、当該測定部位を清浄にするようにしていた。

特開２０１４－２３７２０４号公報

ところが、ワークの材質や加工条件によっては、渦巻き状にカールした切屑が発生することがあり、例えば、穴加工の場合に、カールした切屑が発生すると、このカール状の切屑が穴内部に挟み込まれた状態となって、外部に排出されない状態となることがある。このようにして穴内部に挟み込まれた切屑は、ほとんどの場合、クーラントの吐出や、圧縮空気の吹きかけといった処理では、容易には外部に排出することができない。

そして、穴内部に切屑が残っていると、穴の内径等の寸法を正確に測定することができないばかりか、穴内部にタッチプローブを挿入したした際に、当該タッチプローブが切屑に接触して損傷する虞がある。

本発明は以上の実情に鑑みなされたものであって、工作機械で加工され、当該工作機械に保持されたワークを測定する方法であって、測定部位から切屑が除去された状態で測定を行うことができる測定方法の提供を、その目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、
工作機械で加工されたワークの測定を、測定子を備えた測定装置を用い、前記測定子を移動させて前記ワークに接触させることにより、前記工作機械がワークを保持している状態で行う測定方法であって、
前記ワークの測定部位をカメラで撮像する撮像工程と、
前記カメラにより撮像された画像を処理して、前記測定子が移動する移動経路上に切屑が存在するか否かを判定する判定工程と、を含み、
前記判定工程において、前記測定子の移動経路上に切屑が無い場合に、前記測定子を用いた前記ワークの測定を実行するようにした測定方法に係る。

本発明に係る測定方法によれば、まず、前記撮像工程において、カメラによってワークの測定部位が撮像される。例えば、ワークの外周が測定部位である場合には、当該外周部がカメラによって撮像され、ワークの穴が測定部位である場合には、当該穴部がカメラによって撮像される。

次に、前記判定工程において、カメラにより撮像された画像が処理され、測定子の移動経路上に切屑が存在するか否かが判定される。画像処理は、例えば、画像を２値化処理することによって行われ、予め取得された切屑の無い２値化した基準画像と、現在の２値化した画像との差分を取ることによって、切屑の有無を判別する。

そして、判定工程において、測定子の移動経路上に切屑が無いと判定された場合に、測定子を用いた前記ワークの測定を実行する。尚、上述した画像処理において、画像中に切屑が存在していたとしても、当該切屑が測定子の移動経路上にない場合、即ち、測定子が移動する際に当該切屑と干渉しない場合には、測定子の移動経路上に切屑が無いと判定され、測定子を用いたワークの測定が実行される。典型的な具体例としては、ワークの穴部が測定部位である場合に、画像中の穴以外の部位に切屑の存在が認められたとしても、穴の中に切屑が存在しない場合には、測定子の移動経路上に切屑は無いと判定される。

以上のように、本発明に係る測定方法によれば、測定子の移動経路上に切屑が無い場合にのみ、測定子を用いたワークの測定を実行するようにしているので、当該ワークの、例えばワークの寸法を正確に測定することができ、また、切屑に測定子が接触することによって当該タッチプローブが損傷するのを確実に防止することができる。

また、本発明では、前記判定工程において、前記移動経路上に切屑が存在すると判定された場合に、前記切屑を移動経路上から除去する除去工程を更に含み、
前記除去工程後、再度、前記撮像工程及び判定工程を実施し、
二度目の判定工程において、前記測定子の移動経路上に切屑が無いと判定された場合には、前記測定子を用いた前記ワークの測定を実行し、一方、前記移動経路上に切屑が存在すると判定された場合には、前記測定子を用いた前記ワークの測定を中止するようにした態様を採ることができる。

この態様によれば、判定工程において、測定子の移動経路上に切屑が存在すると判定された場合に、切屑を移動経路上から除去する除去工程が実施されるとともに、除去工程後、再度、撮像工程及び判定工程が実施され、二度目の判定工程において、測定子の移動経路上に切屑が無いと判定された場合には、測定子を用いたワークの測定が実行され、一方、移動経路上に切屑が存在すると判定された場合には、測定子を用いたワークの測定が中止される。

このように、この態様によれば、測定子の移動経路上に切屑が存在する場合に、切屑を移動経路上から除去する除去工程が実施されるので、一度の判定処理によって、当該ワークが保留品に分別されるのを避けることができ、これにより、ワークの歩留まりを向上させることができる。

尚、前記撮像工程では、工作機械の移動体に設けられたカメラを用いることができ、この場合、移動体によりカメラを撮像位置に移動させて、ワークの測定部位を撮像する態様を採ることができる。

或いは、前記撮像工程では、工作機械のワーク保持部に対してワークを着脱するマニピュレータに設けられたカメラを用いることができ、このマニピュレータの動作によりカメラを撮像位置に移動させて、ワークの測定部位を撮像する態様を採ることができる。そして、このマニピュレータとして、自律走行可能に設けられた態様のものを用いることができる。

また、本発明は、ワークを加工する工作機械において、制御装置を備え、前記制御装置による制御の下、測定子を移動させて、加工後の前記ワークに接触させることにより、前記ワークを保持した状態で前記ワークを測定できる工作機械であって、
前記制御装置は、
前記工作機械に設けられたカメラを動作させて、加工後の前記ワークの測定部位を前記カメラにより撮像し、得られた画像を処理して、前記測定子が移動する移動経路上に切屑が存在するか否かを判定する処理（判定処理）を実行する指示（実行指示）を行うか、又は外部装置に設けられたカメラにより、加工後の前記ワークの測定部位を撮像させ（撮像処理）、得られた画像を処理して、前記測定子が移動する移動経路上に切屑が存在するか否かを判定する処理（判定処理）を実行する指示（実行指示）を行い、
前記測定子の移動経路上に切屑が存在しない場合に、前記測定子を移動させて前記ワークを測定する、工作機械に係る。

尚、上述した加工後のワークは、工作機械に設置（保持）された状態で、当該工作機械により加工（除去加工及び付加加工を含む）され、加工後、当該工作機械から取り外されることなく、そのまま当該工作機械に保持された状態のワークを意味する。そして、このような状態のワークが前記カメラによって撮像される。

また、前記制御装置は、上述したように、外部装置に撮像処理を実行させることができ、この場合、制御装置は、当該外部装置に対して撮像開始信号などの指示信号を送信することによって、実行指示を行う。また、この場合に、前記制御装置は、撮像された画像に基づいた前記判定処理を当該外部装置、又は他の装置に実行させることができ、この場合、制御装置は、当該外部装置又は他の装置に対して処理開始信号などの指示信号を送信することによって、実行指示を行う。或いは、前記制御装置は、前記判定処理を自身が実行することができるが、この場合においても、制御装置は、内部の処理部に対して処理開始信号などの指示信号を送信することによって、実行指示を行う。

本発明に係る測定方法によれば、測定子の移動経路上に切屑が無い場合にのみ、測定子を用いたワークの測定を実行するようにしているので、当該ワークを正確に測定することができ、また、切屑に測定子が接触することによって当該タッチプローブが損傷するのを確実に防止することができる。

本発明の第１の実施形態に係る生産システムの概略構成を示した説明図である。 第１の実施形態に係る生産システムの装置構成を示した平面図である。 第１の実施形態に係る自動作業装置を示した斜視図である。 第１の実施形態に係る測定処理手順を示したフローチャートである。 第１の実施形態に係る自動作業装置による確認動作を示した説明図である。 第１の実施形態に係る測定処理を説明するための説明図である。 第１の実施形態に係る測定処理を説明するための説明図である。 第１の実施形態に係る除去処理を説明するための説明図である。 第１の実施形態の変形例に係る測定処理手順を示したフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る生産システムの概略構成を示した説明図である。 第２の実施形態に係る測定処理手順を示したフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る生産システムの概略構成を示した説明図である。 第３の実施形態に係る測定処理手順を示したフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る測定処理手順を示したフローチャートである。

以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態について説明する。図１及び図２に示すように、本例の生産システム１は、生産装置としての２台の工作機械１００（１００Ａ，１００Ｂ）と、加工前の素材を収納する素材ストッカ１２５と、加工後の製品を収納する製品ストッカ１２６と、前記各工作機械１００，素材ストッカ１２５及び製品ストッカ１２６に対して作業を行う２台の自動作業装置２０（２０Ａ，２０Ｂ）と、前記各工作機械１００及び自動作業装置２０に作業指示を出して、各工作機械１００及び自動作業装置２０の作業を管理する管理装置１０などから構成される。そして、管理装置１０、自動作業装置２０及び工作機械１００は、有線若しくは無線により適宜ネットワーク１５を介して相互に接続されている。尚、言うまでもなく、図１に示した装置構成は一例であってこれに限定されるものではない。

前記工作機械１００には、ＮＣ旋盤やマシニングセンタなど、前記ネットワーク１５に接続する通信機能を備えた従来公知の全ての工作機械を適用可能であるが、本例では、工作機械１００（１００Ａ，１００Ｂ）として、ＮＣ旋盤を適用している。尚、図２に示すように、本例では、２台の工作機械１００Ａ，１００Ｂを、適宜間隔を空けて並設しているが、当然のことながら、設ける工作機械１００の台数及びその配置はこれに限られるものではない。

また、各工作機械１００（１００Ａ，１００Ｂ）の近傍には、素材を収納する素材ストッカ１２０（１２０Ａ，１２０Ｂ）、製品を収納する製品ストッカ１２１（１２１Ａ，１２１Ｂ）、及び不良品を含む保留品を収納する保留品ストッカ１２２（１２２Ａ，１２２Ｂ）が配設されている。尚、前記素材ストッカ１２５及び製品ストッカ１２６は、素材ストッカ１２０及び製品ストッカ１２１よりも収容容量が大きいストッカであり、前記工作機械１００から離れた位置に配設されている。

図４に示すように、前記自動作業装置２０は、無人搬送車３５、この無人搬送車３５に搭載されるロボット２５、無人搬送車３０及びロボット２５を制御する制御装置などから構成される。

前記無人搬送車３５は、その上面である載置面３６上に前記ロボット２５が搭載されている。また、無人搬送車３５は、工場内における自身の位置を認識可能なセンサ（例えば、レーザ光を用いた距離計測センサ）を備えており、前記制御装置による制御の下で、前記工作機械１００などが配設される領域を含む工場内を無軌道で走行するように構成され、本例では、各工作機械１００、前記素材ストッカ１２５及び製品ストッカ１２６に対してそれぞれ設定された各作業位置に経由するようになっている。また、本例では、前記制御装置は、この無人搬送車３５内に設けられている。

前記ロボット２５は、マニュピレータ部である第１アーム２６、第２アーム２７及び第３アーム２８の３つのアームを備え、これら第１アーム２６、第２アーム２７及び第３アーム２８を連設するように関節で接続した多関節型のロボットであり、第３アーム２８の先端部にはエンドエフェクタとしてのハンド２９及びカメラ３０が装着されている。そして、ロボット２５は、前記制御装置による制御の下で、これらハンド２９及びカメラ３０を３次元空間内で移動させる。尚、ロボット２５の構造は、このような多関節型のものに限定されるものでは無く、利用可能な公知の全ての構造の物を採用することができる。

前記制御装置は、自身の自動作業装置２０を構成する無人搬送車３５及びロボット２５に接続するとともに、前記ネットワーク１５を介して、前記管理装置１０、前記各工作機械１００の制御装置、及び他の自動作業装置２０の制御装置に接続している。尚、管理装置１０、工作機械１００の制御装置及び自動作業装置２０の制御装置は、それぞれＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを含むコンピュータから構成されている。

前記管理装置１０は、ネットワーク１５を介して、前記各工作機械１００の制御装置、及自動作業装置２０の制御装置に接続して、所定の加工スケジュールに従って、その稼働状態を管理する機能を有する。例えば、所定の加工スケジュールに従って、各工作機械１００及び各自動作業装置２０にそれぞれ作業を指示する作業指示を行う。具体的には、前記加工スケジュールに従って、所定の工作機械１００に対して所定の製品を加工するように指示するとともに、所定の自動作業装置２０に対して、対応する工作機械１００に対して加工済みの製品の取り外しと、新たな素材の装着を行う着脱作業を指示して、各工作機械１００における加工を管理する。

前記着脱作業は、工作機械１００内の加工済みの製品を取り出して、製品が良品である場合には、製品ストッカ１２１に格納し、一方、製品が保留品である場合には、保留品ストッカ１２２に格納した後、素材ストッカ１２０内の素材を取り出して、工作機械１００に供給する作業が該当する。尚、この着脱作業を行う場合、本例では、自動作業装置２０は対応する工作機械１００の作業位置に移動して当該着脱作業を行う。

また、管理装置１０は、加工スケジュールに従って、所定の自動作業装置２０に対し、素材ストッカ１２５に収容された素材を当該素材ストッカ１２５から取り出して各工作機械１００の素材ストッカ１２０へ供給する素材供給作業、及び各工作機械１００の製品ストッカ１２１に格納された製品を取り出して製品ストッカ１２６へ回収する製品回収作業を指示する。この素材供給作業及び製品回収作業では、自動作業装置２０は、各工作機械１００に付設される素材ストッカ１２０及び製品ストッカ１２１と、前記素材ストッカ２５及び製品ストッカ１２６との間を移動して作業を行う。保留品ストッカ１２２に格納された製品は、オペレータによって状態が確認された後、適宜、回収される。

尚、各工作機械１００、素材ストッカ１２５及び製品ストッカ１２６に対する各自動作業装置２０の位置決め誤差は、例えば、各工作機械に設けられた識別図形を各自動作業装置２０に設けられたカメラ３０によって撮像し、撮像した画像を各制御装置において解析することにより検出される。そして、検出された位置決め誤差に基づいて、各制御装置による制御の下で動作する各ロボット２５の上記各作業、即ち、着脱作業、素材供給作業及び製品回収作業における各作業姿勢が補正される。

また、本例の工作機械１００では、製品（ワーク）の加工を完了した後、加工後の製品（ワーク）の寸法を機内、言い換えれば、加工完了した製品（ワーク）が取り外されることなく工作機械１００にそのまま保持された状態で測定する機内測定が実施される。機内測定は従来公知の手法を用いることができ、例えば、図７に示すような測定子としてのタッチプローブ１１０を工具主軸やタレットに装着し、工作機械１００の制御装置による制御の下で工具主軸やタレットを移動させて、タッチプローブ１１０を加工後の製品（ワークＷ）の測定部位に接触させ、その接触時におけるスケールの読みに基づき、当該制御装置において測定部位の寸法を算出する。以下、特に断らない限り、加工後の製品をワークＷと称する。尚、スケールは工具主軸の移動軸やタレットの移動軸に沿って設けられている。測定部位としては、例えば、ワークＷの外径寸法や内径寸法が例示される。

ところで、加工時に生じた切屑がワークＷに付着していると、正確な寸法測定を行うことができない。このため、従来、測定を行う前に、クレーラントをワークＷに掛けて切屑を洗い流した後、圧縮空気をワークＷに吹き掛けて、当該ワークＷに付着したクーラントや切屑を吹き飛ばす洗浄処理を行うようにしている。ところが、ワークＷの外面に付着した切屑ついては、洗浄処理によって比較的容易に除去することができるが、ワークＷの穴部に残った切屑は、上記洗浄処理によっても除去できない場合がある。特に、カールした切屑は、穴内から取り除き難い。そして、穴内部にカールした切屑が残っている場合には、正確な測定ができないのは勿論のこと、場合によっては、タッチプローブ１１０が切屑に接触することによって損傷するが虞がある。

そこで、本例では、自動作業装置２０に設けられたカメラ３０を用いてワークＷの測定部位を撮像し、得られた画像を解析してワークＷの測定部位に切屑が付着しているか否かを確認するようにしている。以下、本例における機内測定の具体的な手順について、図４に基づいて説明する。尚、図４において、各処理は、工作機械１００の制御装置、自動作業装置２０の制御装置、及び管理装置１０において実行されるが、以下では、説明の簡略化のため、工作機械１００の制御装置を含めて単に工作機械１００と称し、自動作業装置２０の制御装置を含めて単に自動作業装置２０と称する。

図４に示すように、工作機械１００は、ワークＷの加工を終了すると、続いて、測定処理を開始して（ステップＳ１）、まず、ネットワーク１５を介して、管理装置１０に対して確認準備要求（実行信号の送信）を行った後（ステップＳ２）、洗浄処理を実行する（ステップＳ３）。そして、確認準備要求を受信した管理装置１０は、対応可能な自動作業装置２０を認識した後、認識した自動作業装置２０に対して確認作業（測定支援作業）の作業指示を行い（ステップＳ１１）、作業指示を受信した自動作業装置２０は、作業対象の工作機械１００に対して設定された作業位置に移動した後（ステップＳ２１）、後述する測定支援作業及び着脱作業を実行する。

一方、工作機械１００は上記洗浄処理を完了すると、加工領域と外部とを仕切るドアを開いた後（ステップＳ４）、ネットワーク１５を介して、対応する自動作業装置２０に対して、確認動作を要求し（実行信号の送信）（ステップＳ５）、これを受信した自動作業装置２０は確認動作を実行する（ステップＳ２２）。具体的には、自動作業装置２０は、ロボット２５を動作させて、図５に示すようにカメラ３０を工作機械１００の加工領域内に進入させ、ワークＷの測定部位を撮像する姿勢を取らせた後、図６に示すように、カメラ３０によってワークＷの画像を撮像する（撮像工程）。尚、図５において、符号１０１は工作機械１００の主軸であり、符号１０２はワークＷを把持するチャックである。また、図６において、符号Ｃは切屑を示しており、この切屑Ｃはカールした形状を有し、ワークＷの穴内部に挟み込まれた状態になっている。

次に、自動作業装置２０は、撮像した画像を解析して、タッチプローブ１１０が移動する経路上に切屑が存在するか否か、言い換えれば、測定が可能か否かを判定する（ステップＳ２３）（判定工程）。言うまでもなく、移動経路上に切屑が存在する場合には、測定不可であり、移動経路上に切屑が存在しない場合には、測定可である。尚、画像の解析は、例えば、画像を２値化することによって行われ、２値化した現在の画像と、予め取得された切屑の無い基準としての２値化画像（基準画像）との差分を取ることによって、切屑の有無を判別する。尚、上述した画像解析において、画像中に切屑が存在していたとしても、当該切屑がタッチプローブ１１０の移動経路上にない場合、即ち、タッチプローブ１１０が移動する際に当該切屑と干渉しない場合には、タッチプローブ１１０の移動経路上に切屑が無いと判定される。典型的な具体例としては、ワークＷの穴部が測定部位である場合に、画像中の穴以外の部位に切屑の存在が認められたとしても、穴の中に切屑が存在しない場合には、タッチプローブ１１０の移動経路上に切屑は無いと判定される。

そして、自動作業装置２０は、例えば、画像解析結果を以下の４段階で評価する。
ａ）測定可（切屑無しの場合。）
ｂ）再洗浄要（切屑の付着が認められるものの、移動経路上に部分的に存在する場合。例えば、穴の一部分に切屑の存在が認められる場合。）
ｃ）除去動作要（移動経路上に全体的に存在する場合。例えば、穴の全体に切屑の存在が認められる場合。）
ｄ）測定不可（後述する再洗浄又は除去動作を行った後も、移動経路上に切屑の存在が認められる場合。）

ついで、自動作業装置２０は上記の評価結果が再洗浄要の場合には、工作機械１００に対して再洗浄を指示し（ステップＳ２４）、評価結果が除去動作要の場合には、工作機械１００に対して除去動作を指示し（ステップＳ２５）、評価結果が測定可の場合には、工作機械１００に対して測定可の信号を送信する（ステップＳ２６）。また、評価結果が、再洗浄又は除去動作の除去処理（除去工程）を行った後も移動経路上に切屑の存在が認められる測定不可である場合には、自動作業装置２０は、工作機械１００からワークＷを取り外して、保留品ストッカ１２２に格納し、新たな素材を素材ストッカ１２０から取り出して、工作機械１００のチャック１０２に把持させた後（ステップＳ２７）、着脱完了信号を工作機械１００に送信する（ステップＳ２８）。

一方、工作機械１００は、自動作業装置２０から再洗浄の指示を受けると、ドアを閉じて（ステップＳ６）、再度、上記洗浄処理を実行した後（ステップＳ３）、上記ステップＳ４以降の処理を実行する。また、工作機械１００は、自動作業装置２０から除去動作の指示を受けると、除去動作を実行した後（ステップＳ７）、再度、上記ステップＳ５の処理を実行する。除去動作は、例えば、図８に示すように、タレット又は工具主軸などに装着された除去工具１１１を回転させた状態で（図８（ａ））、ワークＷの穴内に進入させ（図８（ｂ））、その先端部に設けられた鉤状の部位に切屑Ｃを絡め取った後、除去工具１１１を穴内から退出させる（図８（ｃ））態様を採ることができる。尚、除去工具１１１及び除去動作はあくまでも一例であってこれに限定されるものでは無い。

また、工作機械１００は、自動作業装置２０から測定可の信号を受信すると、上述したタッチプローブ１１０を用いた測定動作を実行した後（ステップＳ８）、測定結果を自動作業装置２０に送信して（ステップＳ９）、測定処理を終了する（ステップＳ１０）。尚、工作機械１００は測定結果に応じて、次のワークの加工時に、加工誤差を補正することができる。

自動作業装置２０は、工作機械１００から測定結果を受信した後、工作機械１００からワークＷを取り外して、ワークＷが良品である場合には、製品ストッカ１２１に格納し、不良品である場合には、保留品ストッカ１２２に格納した後、新たな素材を素材ストッカ１２０から取り出して、工作機械１００のチャック１０２に把持させた後（ステップＳ２７）、着脱完了信号を工作機械１００に送信する（ステップＳ２８）。

そして、工作機械１００は、前記ステップＳ２８の処理により、自動作業装置２０から着脱完了信号を受信すると次のワークを加工し、加工を終了すると、測定処理、即ち、上記ステップＳ１以降の処理を実行する。

以上のように、本例の機内測定方法によれば、自動作業装置２０に設けられたカメラ３０を用いて加工後のワークＷの測定部位を撮像し、得られた画像を解析することによって、測定部位に切屑が存在するか否か、言い換えれば、タッチプローブ１１０の移動経路上に切屑が存在するか否かを判別し、移動経路上に切屑が存在しないと判定された場合にのみ、タッチプローブ１１０を用いたワークＷの寸法測定を実行するようにしているので、当該ワークＷの寸法を正確に測定することができ、また、タッチプローブ１１０が切屑に接触することによって当該タッチプローブ１１０が損傷するのを確実に防止することができる。

また、本例では、前記ステップＳ２３の判定工程において、タッチプローブ１１０の移動経路上に切屑が存在すると判定された場合に、工作機械１００において、移動経路上の切屑を除去する除去工程、即ち、再洗浄処理（ステップＳ３）又は除去動作（ステップＳ７）を行うようにしているので、一度の確認動作（判定処理）により一律に測定不能と判定されて、当該ワークＷが保留品に分別されるのを回避することができ、歩留まりの良い測定を行うことができる。

（第１の実施形態の変形例１）
上例では、前記ステップＳ２３における測定可否判定を自動作業装置２０において実行するようにしたが、これに限られるものでは無く、図９に示すように、例えば、ステップＳ２２において、自動作業装置２０のカメラ３０により撮像されたワークＷの画像データを管理装置１０に送信して、この管理装置１０において、ステップＳ２３の測定可否判定を実行するようにしても良い。自動作業装置２０の制御装置によってステップＳ２３の測定可否判定を実行する態様を採用する場合、この自動作業装置２０の制御装置に処理能力の高いコンピュータを用いる必要があるため、自動制御装置２０の大きさが大きくなって機動性が悪くなるが、ステップＳ２３における測定可否判定の処理を管理装置１０で実行することにより、自動作業装置２０の制御装置が過大になるのを防ぐことができ、これにより自動制御装置２０の機動性を損なうことなく適正なものにすることができる。

尚、図９における各処理も、工作機械１００の制御装置、自動作業装置２０の制御装置、及び管理装置１０において実行される。尚、ステップＳ１２における測定可否判定は、工作機械１００の制御装置から管理装置１００に対して処理開始信号（指示信号）を送信することにより、当該管理装置１００において測定可否判定が実行される態様とすることもできる。また、自動作業装置２０におけるステップＳ２４－Ｓ２６の処理を管理装置１０で実行するようにしてもよい。或いは、測定可否判定及びステップＳ２４－Ｓ２６の処理を自動作業装置２０の制御装置及び管理装置１０以外の他の装置によって実行してもよい。

（第１の実施形態の変形例２）
また、上述の図４および図９に示した例では、管理装置１０を介して、工作機械１００から自動作業装置２０に確認準備を要求するようにしたが、このような態様に限られるものではなく、工作機械１００から自動作業装置２０に直接確認準備を要求する態様としても良い。この場合、待機状態にある自動作業装置２０が当該工作機械１００に対して作業を行う態様を採ることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。上述した実施形態では、ロボット２５及び無人搬送車３５から構成される自律走行可能な自動作業装置２０によって撮像工程及び判定工程を実行するようにしたが、このような態様に限られるものではなく、図１０に示すように、固定されたロボット２５により、上述した撮像工程及び判定工程を実行するようにしても良い。尚、この図１０に示した例において、図２に示した構成と同じ構成のものについては、同じ符号を付して、その詳しい説明は省略する。

図１０に示すように、この実施形態では、２台の工作機械１００（１００Ａ，１００Ｂ）を対向するように配設するとともに、この工作機械１００Ａ，１００Ｂ間にロボット２５を配設した構成が採用されている。この例では、ロボット２５は、無人搬送車３５の載置面３６ではなく、床面に固定されている。また、ロボット２５の周辺に、工作機械１００Ａに対して素材ストッカ１２０Ａ、製品ストッカ１２１Ａ及び保留品ストッカ１２２Ａが配設され、また、工作機械１００Ｂに対して素材ストッカ１２０Ｂ、製品ストッカ１２１Ｂ及び保留品ストッカ１２２Ｂが配設されている。

この例においても、ロボット２５は工作機械１００からの要求に応じて、撮像工程及び判定工程を含むワークの着脱作業を実行する。この作業手順を図１１に示す。尚、この図１１に示す作業手順は、上述した図４及び図９に示す手順とほぼ同じ手順であるが、以下、説明が重複するものの、その処理の概要について説明する。また、この実施形態では、工作機械１００及びロボット２５はそれぞれ制御装置を備えており、各制御装置によってその動作が制御される。この図１１に示した各処理も、工作機械１００の制御装置及びロボット２５の制御装置において実行されるが、以下では、説明の簡略化のため、工作機械１００の制御装置を含めて単に工作機械１００と称し、ロボット２５の制御装置を含めて単にロボット２５と称する。

図１１に示すように、工作機械１００はワークＷの加工を終了すると、測定処理を開始して（ステップＳ５１）、まず、ロボット２５に対して確認準備要求（実行信号の送信）を行った後（ステップＳ５２）、洗浄処理を実行する（ステップＳ５３）。そして、確認準備要求を受信したロボット２５は、作業対象の工作機械１００に対して設定された作業姿勢に移行、即ち、確認動作準備を実行する（ステップＳ６１）。

一方、工作機械１００は上記洗浄処理を完了すると、ドアを開いた後（ステップＳ５４）、ロボット２５に対して、確認動作を要求し（実行信号の送信）（ステップＳ５５）、これを受信したロボット２５は確認動作を実行する（ステップＳ６２）。具体的には、カメラ３０を工作機械１００の加工領域内に進入させ、ワークＷの測定部位を撮像する姿勢を取った後、カメラ３０によってワークＷの画像を撮像する（撮像工程）。

次に、ロボット２５は、撮像した画像を解析して、タッチプローブ１１０が移動する経路上に切屑が存在するか否かを、言い換えれば、測定が可能か否かを、上例と同様の処理によって判定する（ステップ６３）（判定工程）。

そして、評価結果が再洗浄要の場合には、ロボット２５は工作機械１００に対して再洗浄を指示し（ステップＳ６４）、評価結果が除去動作要の場合には、工作機械１００に対して除去動作を指示し（ステップＳ６５）、評価結果が測定可の場合には、工作機械１００に対して測定可の信号を送信する（ステップＳ６６）。また、評価結果が、再洗浄又は除去動作を行った後も移動経路上に切屑の存在が認められる測定不可である場合には、ロボット２５は、工作機械１００からワークＷを取り外して、保留品ストッカ１２２に格納し、新たな素材を素材ストッカ１２０から取り出して、工作機械１００のチャック１０２に把持させた後（ステップＳ６７）、着脱完了信号を工作機械１００に送信する（ステップＳ６８）。

一方、工作機械１００は、ロボット２５から再洗浄の指示を受けると、ドアを閉じて（ステップＳ５６）、再度、上記洗浄処理を実行した後（ステップＳ５３）、上記ステップＳ５４以降の処理を実行する。また、工作機械１００は、ロボット２５から除去動作の指示を受けると、上述したステップＳ７と同様の除去動作を実行した後（ステップ５７）、再度、上記ステップＳ５５の処理を実行する。

また、工作機械１００は、ロボット２５から測定可の信号を受信すると、上述したタッチプローブ１１０を用いた測定動作を実行した後（ステップＳ５８）、測定結果をロボット２５に送信して（ステップＳ５９）、測定処理を終了する（ステップＳ６０）。

一方、ロボット２５は、工作機械１００から測定結果を受信した後、当該工作機械１００からワークＷを取り外して、ワークＷが良品である場合には、製品ストッカ１２１に格納し、不良品である場合には、保留品ストッカ１２２に格納した後、新たな素材を素材ストッカ１２０から取り出して、工作機械１００のチャック１０２に把持させた後（ステップＳ６７）、着脱完了信号を工作機械１００に送信する処理を行う（ステップＳ６８）。

そして、工作機械１００は、前記ステップＳ６８の処理により、ロボット２５から着脱完了信号を受信すると次のワークを加工し、加工を終了すると、測定処理、即ち、上記ステップＳ５１以降の処理を実行する。

この態様によっても、ロボット２５に設けられたカメラ３０を用いて加工後のワークＷの測定部位を撮像し、得られた画像を解析することによって、タッチプローブ１１０の移動経路上に切屑が存在するか否かを判別し、移動経路上に切屑が存在しないと判定された場合にのみ、タッチプローブ１１０を用いたワークＷの寸法測定を実行するようにしているので、当該ワークＷの寸法を正確に測定することができ、また、タッチプローブ１１０が切屑に接触することによって当該タッチプローブ１１０が損傷するのを確実に防止することができる。

また、前記ステップＳ６３の判定工程において、タッチプローブ１１０の移動経路上に切屑が存在すると判定された場合に、工作機械１００において、移動経路上の切屑を除去する除去工程、即ち、再洗浄処理（ステップＳ５３）又は除去動作（ステップＳ５７）を行うようにしているので、一度の確認動作（判定処理）により一律に測定不能と判定されて、当該ワークＷが保留品に分別されるのを回避することができ、歩留まりの良い測定を行うことができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。上述した各実施形態では、ロボットは工作機械とは別に設けられているが、このような態様に限られるものではなく、図１２に示すように、ロボットが工作機械に付設された態様をとることができる。図１２において、符号１２０は工作機械、１３０はロボット、１５０はカバーである。尚、この実施形態においても、工作機械１２０及びロボット１３０はそれぞれ制御装置を備えており、各制御装置によってその動作が制御される。

工作機械１２０は、ベッド１２１と、ベッド１２１上に配設された主軸台１２２、コラム１２５及び刃物台１２７とを備えている。主軸台１２２には、水平に設けられた主軸１２３が回転自在に保持され、主軸１２３の先端部にチャック１２４が装着され、このチャック１２４によってワークＷが把持されている。また、刃物台１２７はＸ軸及びＺ軸方向に移動可能に設けられており、その主軸１２３側の側面にタレット１２８が設けられ、このタレット１２８に適宜工具、並びにＺ軸方向に沿ってタッチプローブ１１０及び除去工具（上例と同様の除去工具１１１）が装着されている。

また、コラム１２５はＺ軸方向に移動可能に設けられ、更に、コラム１２５には、Ｘ軸方向に移動可能に工具主軸１２６が設けられている。この工具主軸１２６は工具Ｔを回転可能に保持する。

タレット１２８に装着された工具を加工位置に割り出した状態で、刃物台１２７をＸ軸及びＺ軸方向に沿って適宜移動させることにより、ワークＷが加工され、また、コラム１２５をＺ軸方向に沿って適宜移動させるとともに、工具主軸１２６をＸ軸方向に沿って適宜移動させることにより、ワークＷが加工される。そして、タレット１２８に装着されたタッチプローブ１１０を加工位置に割り出した状態で、刃物台１２７をＸ軸及びＺ軸方向に沿って適宜移動させて、タッチプローブ１１０をワークＷの測定部位に接触させることにより、当該ワークＷの寸法が測定される。また、除去工具１１１を加工位置に割り出した状態で上例と同様の除去動作が実行される。

ロボット１３０は、移動台１４１の下面に取り付けられている。移動台１４１は、支柱１４３，１４３によりＺ軸方向に沿って水平に支持されたビーム１４２に係合しており、このビーム１４２に沿って移動するように設けられている。ビーム１４２は仕切部材１５１によって仕切られた加工領域内と加工領域外に跨るように配設されており、移動台１３１がＺ軸方向に移動することで、ロボット１３０は加工領域内と加工領域外の待機位置との間で往復移動する。ロボット１３０は６軸の多関節型ロボットであり、その先端部にエンドエフェクタとしてのハンド１３１及びカメラ１３２が設けられている。尚、前記仕切部材１５１には開口が設けられており、前記ビーム１４２はこの開口に挿通されるように配設され、ロボット１３０は当該開口を介してＺ軸方向に移動する。また、開口は、ロボット１３０がＺ軸方向に移動する部分が適宜シャッタによって開閉されるようになっている。

また、加工領域外の待機位置において、ロボット１３０の下方には、載置台１４５が設けられており、この載置台１４５上に素材ストッカ１４６、製品ストッカ１４７及び保留品ストッカ１４８が配設されている。

この実施形態においても、ロボット１３０は工作機械１２０からの要求に応じて、撮像工程及び判定工程を含むワークの着脱作業を実行するが、この実施形態では、図１３に示した手順が実行される。この図１３に示した各処理も、工作機械１２０の制御装置及びロボット１３０の制御装置において実行されるが、以下では、説明の簡略化のため、工作機械１２０の制御装置を含めて単に工作機械１２０と称し、ロボット１３０の制御装置を含めて単にロボット１３０と称する。

工作機械１２０はワークＷの加工を終了すると、測定処理を開始して（ステップＳ７１）、洗浄処理を実行した後（ステップＳ７２）、前記シャッタを開き（ステップＳ７３）、この後ロボット１３０に対して確認動作を要求し（実行信号の送信）（ステップＳ７４）、これを受信したロボット１３０は確認動作を実行する（ステップＳ８１）。具体的には、ロボット１３０は仕切部材１５１に設けられた開口から加工領域内に進入した後、カメラ１３２によってワークＷの測定部位を撮像する姿勢を取り、当該カメラ１３２によってワークＷの画像を撮像する（撮像工程）。

次に、ロボット１３０は、撮像した画像を解析して、タッチプローブ１１０が移動する経路上に切屑が存在するか否か、言い換えれば、上例と同様の処理により、測定が可能か否かを判定する（ステップ８２）（判定工程）。

そして、評価結果が再洗浄要の場合には、ロボット１３０は工作機械１２０に対して再洗浄を指示した後（ステップＳ８３）、仕切部材１５１の開口を通って加工領域外の待機位置に復帰し、評価結果が除去動作要の場合には、工作機械１２０に対して除去動作を指示した後（ステップＳ８４）、加工領域内の適宜位置に退避し、評価結果が測定可の場合には、工作機械１２０に対して測定可の信号を送信する（ステップＳ８５）。また、評価結果が、再洗浄又は除去動作を行った後も移動経路上に切屑の存在が認められる測定不可である場合には、ロボット１３０は、工作機械１２０のチャック１２３からワークＷを取り外し、保留品ストッカ１４８に移送して格納した後、新たな素材を素材ストッカ１４６から取り出して移送し、工作機械１２０のチャック１２３に把持させた後（ステップＳ８６）、加工領域外の待機位置に復帰して、着脱完了信号を工作機械１２０に送信する（ステップＳ８７）。

一方、工作機械１２０は、ロボット１３０から再洗浄の指示を受けると、前記シャッタを閉じて（ステップＳ７５）、再度、上記洗浄処理を実行した後（ステップＳ７３）、上記ステップＳ７４以降の処理を実行する。また、工作機械１２０は、ロボット１３０から除去動作の指示を受けると、上述したステップＳ７と同様の除去動作を実行した後（ステップ７６）、再度、上記ステップＳ７４の処理を実行する。

また、工作機械１２０は、ロボット１３０から測定可の信号を受信すると、上述したタッチプローブ１１０を用いた測定動作を実行した後（ステップＳ７７）、測定結果をロボット１３０に送信して（ステップＳ７８）、測定処理を終了する（ステップＳ７９）。

そして、ロボット１３０は、工作機械１２０から測定結果を受信した後、工作機械１２０のチャック１２３からワークＷを取り外して、ワークＷが良品である場合には、製品ストッカ１４７に移送して格納し、不良品である場合には、保留品ストッカ１４８に移送して格納した後、新たな素材を素材ストッカ１４６から取り出して移送し、工作機械１２０のチャック１２３に把持させた後（ステップＳ８６）、加工領域外の待機位置に復帰して、着脱完了信号を工作機械１２０に送信する（ステップＳ８７）。

そして、工作機械１２０は、前記ステップＳ８７の処理により、ロボット１３０から着脱完了信号を受信すると次のワークを加工し、加工を終了すると、測定処理、即ち、上記ステップＳ７１以降の処理を実行する。

以上のように、この実施形態によっても、ロボット１３０に設けられたカメラ１３２を用いて加工後のワークＷの測定部位を撮像し、得られた画像を解析することによって、タッチプローブ１１０の移動経路上に切屑が存在するか否かを判別し、移動経路上に切屑が存在しないと判定された場合にのみ、タッチプローブ１１０を用いたワークＷの寸法測定を実行するようにしているので、当該ワークＷの寸法を正確に測定することができ、また、タッチプローブ１１０が切屑に接触することによって当該タッチプローブ１１０が損傷するのを確実に防止することができる。

また、前記ステップＳ８２の判定工程において、タッチプローブ１１０の移動経路上に切屑が存在すると判定された場合に、工作機械１２０において、移動経路上の切屑を除去する除去工程、即ち、再洗浄処理（ステップＳ７２）又は除去動作（ステップＳ７６）を行うようにしているので、一度の確認動作（判定処理）により一律に測定不能と判定されて、当該ワークＷが保留品に分別されるのを回避することができ、歩留まりの良い測定を行うことができる。

（第３の実施形態の変形例）
上述した第３の実施形態では、ロボット１３０を工作機械１２０の外側に付設した態様としたが、このような態様に限られるものではなく、図１２に示した態様において、例えば、ロボット１３０を主軸台１２２側、例えば、主軸台１２２上に配設した態様としてもよい。この場合、移動台１４１、ビーム１４２、支柱１４３，１４３、載置台１４５、素材ストッカ１４６、製品ストッカ１４７、保留品ストッカ１４８などの構成は省略される。

そして、この形態では、同様に、ロボット１３０は工作機械１２０からの要求に応じて、撮像工程及び判定工程を含むワークの着脱作業を実行するが、図１３に示した手順の内、ステップＳ７３及びステップＳ７５の手順が省略される。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。上述した各実施形態では、ロボット２５，１３０によって撮像工程及び判定工程を実行するようにしたが、このような態様に限られるものではなく、上述の図１２に示した第３の実施形態において、ロボット１３０に関連する構成、即ち、ロボット１３０、移動台１４１、ビーム１４２、支柱１４３，１４３、載置台１４５、素材ストッカ１４６、製品ストッカ１４７、保留品ストッカ１４８などの構成を省略し、カメラ１３２を、工作機械１２０のタレット１２８や工具主軸１２６などの移動体に装着して、前記撮像工程及び判定工程を実行するようにしてもよい。但し、移動体はタレット１２８や工具主軸１２６に限られるものではなく、工作機械１２０に設けられる適宜移動体を適用することができる。

この場合、測定処理は、工作機械１２０の制御装置により、図１４に示した手順で実行される。尚、以下では、説明の簡略化のため、工作機械１２０の制御装置を含めて単に工作機械１２０と称する。

即ち、工作機械１２０はワークＷの加工を終了すると、測定処理を開始して（ステップＳ９１）、洗浄処理を実行した後（ステップＳ９２）、確認動作を実行する（処理部に対する実行信号の送信）（ステップＳ９３）。具体的には、工作機械１２０は、カメラ１３２が装着された移動体を適宜移動させて、カメラ１３２によってワークＷの測定部位を撮像する（撮像工程）。

次に、工作機械１２０は、撮像した画像を解析して、タッチプローブ１１０が移動する移動経路上に切屑が存在するか否か、即ち、上例と同様の処理を行う処理部に対して処理開始信号（実行信号）を送信して処理を実行させ、測定が可能か否かを判定する（ステップ９４）（判定工程）。

そして、評価結果が再洗浄要の場合には、工作機械１２０は再洗浄処理（ステップＳ９５）、即ち、ステップＳ９２以降の処理を実行し、評価結果が除去動作要の場合には、工作機械１２０は上例と同様の除去動作を実行した後（ステップＳ９６）、ステップＳ９３以降の処理を実行し、評価結果が測定可の場合には、工作機械１２０は、測定動作を実行した後（ステップＳ９７）、測定処理を終了する（ステップＳ９８）。

また、工作機械１２０は、再洗浄又は除去動作を行った後の測定可否判定（ステップＳ９４）において、再洗浄又は除去動作を行った後も移動経路上に切屑の存在が認められる測定不可である場合には、測定を中止して測定処理を終了する（ステップＳ９８）。

この実施形態によっても、カメラ１３２を用いて加工後のワークＷの測定部位を撮像し、得られた画像を解析することによって、タッチプローブ１１０の移動経路上に切屑が存在するか否かを判別し、移動経路上に切屑が存在しないと判定された場合にのみ、タッチプローブ１１０を用いたワークＷの寸法測定を実行するようにしているので、当該ワークＷの寸法を正確に測定することができ、また、タッチプローブ１１０が切屑に接触することによって当該タッチプローブ１１０が損傷するのを確実に防止することができる。

また、前記ステップＳ９４の判定工程において、移動経路上に切屑が存在すると判定された場合に、工作機械１２０において、移動経路上の切屑を除去する除去工程、即ち、再洗浄処理（ステップＳ９５，Ｓ９２）又は除去動作（ステップＳ９６）を行うようにしているので、一度の確認動作（判定処理）により一律に測定不能と判定されて、当該ワークＷが保留品に分別されるのを回避することができ、歩留まりの良い測定を行うことができる。

以上、本発明の具体的な実施の形態について説明したが、上述した実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。

１ 生産システム
１０ 管理装置
２０ 自動作業装置
２５ ロボット
３０ カメラ
３５ 無人搬送車
１００ 工作機械
１１０ タッチプローブ
１１１ 除去工具
１２０ 素材ストッカ
１２１ 製品ストッカ
１２２ 保留品ストッカ
Ｃ 切屑
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. 工作機械で加工されたワークの測定を、測定子を備えた測定装置を用い、前記測定子を移動させて前記ワークに接触させることにより、前記工作機械がワークを保持している状態で行う測定方法であって、
   カメラを備え、前記工作機械に対して作業を行う自動作業装置に、該自動作業装置を管理する管理装置または前記工作機械から指示を出して、該自動作業装置を前記工作機械に対して設定された作業位置に移動させる工程と、
   前記工作機械で加工されたワークを、該工作機械がワークを保持している状態で、該工作機械において洗浄する工程と、
   前記工作機械から前記自動作業装置に指示を出して、前記洗浄工程で洗浄された前記ワークの測定部位を、前記自動作業装置に備えられたカメラで撮像する撮像工程と、
   前記カメラにより撮像された画像を、前記管理装置または前記自動作業装置において処理し、前記測定子が移動する移動経路上に切屑が存在するか否かを判定する判定工程と、を含み、
   前記判定工程において、前記測定子の移動経路上に切屑が無い場合に、前記工作機械において、前記測定子を用いた前記ワークの測定を実行する、測定方法。
2. 前記判定工程で前記移動経路上に切屑が存在すると判定される場合に、前記工作機械において、前記切屑を移動経路上から除去する除去工程を更に含み、
   前記除去工程後、再度、前記撮像工程及び判定工程を実施し、
   二度目の判定工程において、前記測定子の移動経路上に切屑が無い場合には、前記測定子を用いた前記ワークの寸法測定を実行し、一方、前記移動経路上に切屑が存在する場合には、前記測定子を用いた前記ワークの測定を中止する、請求項１記載の測定方法。
3. 前記撮像工程では、前記自動作業装置に設けられたマニピュレータであって、前記工作機械のワーク保持部に対して前記ワークを着脱するマニピュレータに設けられたカメラを用い、該マニピュレータの動作により前記カメラを撮像位置に移動させて、前記ワークの測定部位を撮像するようにした請求項１又は２記載の測定方法。
4. 前記自動作業装置は、自律走行可能に設けられている請求項３記載の測定方法。
   
   

Images