JPH03228543A - 切削機械の切屑付着監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、平削シ盤等の切削機械において、バイトへ
の切屑の付着を監視する切削機械の切屑付着監視装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

第６図および第７図は従来の切削機械の切屑付着監視を
説明するための切削機械の側面図ならびに正面図であシ
、大形タービン発電機の回転子に多数のスロットを切削
加工する場合が例示されている。図において、１はその
切削機械であシ、ここでは平削シ盤が用いられている。

２はこの切削機械１に上下方向に移動可能に設けられた
バイトであシ、３は切削機械１に水平方向に移動可能に
設けられたベットである。４はこのベット３上に載置さ
れた被切削物で、ここでは大形タービン発ｘｍの回転子
である。７は切削機械１を制御する制御回路であり、１
０は制御回路７に接続され、オペレータの意志を制御回
路７に伝達するための手元制御箱である。また、２１は
被切削物４に長手方向に切削加工される多数の溝であり
、２２はこの＄２１　ｔ−被切削物４に加工するため、
前記ペット３ｔ−移動可能に支持しているレールである
。

次に動作について説明する。この切削機械１にて被切削
物４に溝２１を切削加工する場合、切削機械１そのもの
は動かず、レール２２上を移動するペット３によってそ
こに載置された被切削物４が往復運動する。この往復運
動が行われる都度、切削機械１のバイト２を矢印Ａで示
す下方向に少しずつ移動させ、このバイト２の移動量に
応じて被切削物４に溝２１が削られてゆく。

即ち、まず被切削物４はペット３の移動によって、第６
図に図示された位置よシ矢印Ｂで示される方向に移動し
てゆく。その移動中においてはバイト２は第６図にＤで
示す位置にあり、被切削物４の移動に従ってその始端か
ら終端までに溝２１を切削する。終端まで１ｌｆ２１の
切削が行われると、バイト２を第６図にＥで示す位置に
傾けた後、被切削物４を矢印Ｃで示す方向に移動させて
第６図に図示した位置まで戻す。被切削物４が所定の位
置に戻ると、バイト２をＤの位置に下げるとともに切削
加工量だけ下方向に移動させる。以後、溝２１の深さが
所定の深さになるまで上述の動作が繰り返される。

ここで、この切削加工中においてバイト２の刃先に切屑
が付着した９ＮＺみ付くことがあり、それをそのままに
して次の切削加工に入ると、その切屑が孤切削物４の溝
２１の加工面に傷をつけることがあシ、また、バイト２
をいためたシ、時にはバイト２を破損してしまうことも
ある。そのため、オペレータはバイト２が前回の切削加
工から次の切削加工に移る短い時間（以下、検出タイミ
ングという）を利用して、第６図にＤで示す位置に静止
したバイト２の刃先における切屑の付着、および刃先の
欠損などを監視する。通常、切削加工を終了したバイト
２がＤで示される位置とＥで示される位置との間を動か
されているうちにこの切屑は落ちてしまい、刃先に付着
していることはほとんどない。オペレータは切屑がバイ
ト２の刃先に付着していることを発見すると手元制御箱
１０を操作し、異常状態となった旨を制御回路７に知ら
せて切削機械１の運転を中断させ、付着した切屑を除去
する。

なお、切屑の有している熱エネルギーの放射を検出して
切屑の流出状態を監視する方法（％開昭５５−２４８５
６号公報）や、切削時に発生するアコースティックエミ
ッシ７ノを利用して切屑形態を検出する方法（％開昭６
１−１８２５７号公報）なども提案されているが、両者
とも切屑付着の監視方法としては完全なものではなく、
バイト２の刃先への切屑の付着の有無は、やはυオペレ
ータの目視によって監視するのが一般的であった。即ち
、前者においては、バイト２自体も熱を持っておυ、バ
イト２への冷却液の掛か９具合によっても放射熱量に差
が生ずるため、バイト２の刃先に切屑が付着しているか
否かの微妙な差異を検出するととは困難である。また、
後者においては、ノ（イト２を非切削時に検出すること
ができず、切削開始前のバイト２刃先への切屑の付着の
有無の検出には適していない。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の切削機械の切屑付着監視は以上のように行われて
いるので、オペレータが常にバイト２の監視を行う必要
があｐ、切削加工中はオペレータは切削機械１から離れ
ることができず、数値制御（ＮＣ）装置等の進歩に伴っ
て工作機械の自動化、省力化が著しい昨今、この切屑付
着の監視は切削機械１の無人化の大きな障害になるとい
う課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、切屑の付着を自動的に監視し、切屑の付着を検
出すると切削機械を停止させるための信号を発生できる
切削機械の切屑付着監視装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る切削機械の切屑付着監視装置は、カメラ
よシ得九映像信号を処理して切屑の付着を判定し、その
判定結果を切削動作を制御している制御回路に供給する
画像処理回路に、カメラからの映像信号をディジタル化
するアナログ・ディジタル変換回路（以下、Ａ／Ｄ変換
回路という）、とのＡ／Ｄ変換回路からのディジタル画
像情報と基準画像情報の差分を演算する差分演算回路、
差分演算回路からの差分画像情報をしきい値に基づいて
二値化する二値化回路、二値化された画素の数を計数す
るカウンタ、およびカウンタの計数値が規定値を超えて
た場合に切屑付着と判定する判定回路を持たせたもので
ある。

〔作用〕

この発明における画像処理回路は、カメラによって撮影
された映像信号をＬ勺変換回路でディジタル化し、その
ディジタル画像情報を差分演算回路に送って基準画像情
報との差分を演算し、生成された差分画像情報をあらか
じめ定められたしきい値と二値化回路において比較して
二値化し、二値化された画素の数をカウンタで計数して
、その計数値を判定回路にてあらかじめ定められた規定
値と比較することによシ切屑付着の有無の判定を行い、
その判定結果に従って次の切削加工開始の可否を示す信
号を制御回路に送出することによシ、切屑の付着を自動
的に監視する切削機械の切屑付着監視装置を実現する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図ならびに第２図において、１は切削機械、２はバイト
、３はベット、４は被切削物、７は制御回路、２１は溝
、２２はレールであり、第６図および第７図に同一符号
を付した従来のそれらと同一　あるいは和尚部分である
ため詳細な説明は省略する。

５は前回の切削加工が終了して第１図にＤで示す位置に
あるバイト２の状態を撮影する、固体撮像素子から成る
カメラであり、６はこのカメラ５による撮影で得られた
映倫信号を処理して、バイト２への切屑の付着を判定す
る画像処理回路である。

また、この画像処理回路６内において、６１はこの画像
処理回路６全体の動作を制御する中央処理装置であり、
６２はカメラ５から送られてくる映倫信号をディジタル
化してディジタル画像情報を生成するＡ／Ｄ変換回路で
ある。６３はこのＡ／Ｄ変換回路６２からのディジタル
画像情報を格納する画像メモリであり、６４はこの画像
メモリ６３に格納されたディジタル画像情報と比較され
る基準画像情報が格納された画像メモリである。６５は
これら両画像メモ’）６３．６４に格納されたディジタ
ル画像情報と基準画像情報とを比較し、両者の差分を演
算して差分画像情報を出力する差分演算回路であり、６
６はその差分画像情報が格納される画像メモリである。

６１は差分演算回路６５にて算出された差分画像情報を
受け、その差分画像情報を構成する各画素データをあら
かじめ定められたしきい値と比較して二値化する二値化
回路である。６８はそのしきい値が設定されるしきい値
設定器であシ、６９は二値化回路６７にて二値化された
しきい値を超える画素数を計数するカウンタである。７
０はこのカウンタ６９の計数値とあらかじめ定められた
規定値との比較を行い、その結果に基づいて切屑付着の
有無を判定して次の切削加工開始の可否を示す信号を制
御回路７に送出する判定回路である。

７１はその規定値が設定される設定器である。

７２は画像処理回路６の判定回路７０がバイト２に切屑
が付着していると判定した場合に、その旨の表示あるい
は警報を発生する報知手段である。

次に動作について説明する。ここで、第３図は切屑付着
監視動作を示すタイミングチャートである。図において
、切削ストロークはバイト２が被切削物４を切削するた
めにベット３が切削方向（Ｂ方向）へ移動している期間
であシ、戻シストロークは切削ストロークの終了後にベ
ット３が逆方向（Ｃ方向）に移動している期間である。

バイト上昇は戻シストロークにおいてバイト２が被切削
物４をかわすため、切削ストロークの最後の部分でバイ
ト２を第１図のＤで示す位置からＥで示す位置に持ちあ
げる期間である。バイト下降は切削ストロークにおいて
＄１２１を切削するため、戻シストロークの最後の部分
でバイト２を第１図のＥで示す位置からＤで示す位置に
おろし、さらに切削量だけ矢印Ａ方向に下降させる期間
である。

切屑検出はこのバイト下降の期間の後半部において、バ
イト２の刃先への切屑の付着を検出する期間である。こ
の切屑検出はバイト２が切削位置に設定された時点から
バイト２が被切削物４に接触するまでの時間から、ベッ
ト３の停止時間、即ち、戻シストロークから切削ストロ
ークに方向転換する時間を差し引いた期間に行う必要が
ある。

従って、この切削検出のタイミングはバイト２が第１図
のＤの位置に静止した短い時間が最も適している。制御
回路７はこの切削検出の期間の先頭部において、バイト
２が切削位置、即ち、第１図のＤで示す位置にあること
を知られる信号を画像処理回路６に送る。画像処理回路
６は当該信号に基づいてカメラ５が撮影した映像信号の
処理を行い、前回の切削ストロークにおいてバイト２の
刃先に切屑が付着したか否かの判定結果を示す信号を制
御回路７に返送する。この処理は、例えば０５秒以内に
処理される。

次に、画像処理回路６内での処理を説明する。

まず、切削加工開始前のバイト２の状態がカメラ５によ
って撮影され、その映像信号が画像処理回路６に送られ
る。画像処理回路６はその映像信号をＡ／Ｄ変換回路６
２にてディジタル化し、得られたディジタル画像情報を
基準画像情報として画像メモリ６４に格納する。切削ス
トロークおよび戻シストロークが一巡して切屑検出の期
間になると、画像処理回路６はカメラ５の撮影したバイ
ト２の映倫情報を取シ込んでディジタル化し、得られた
ディジタル画像情報を画像メモリ６３に格納する。

次に、この画像メモリ６３と６４に格納されたディジタ
ル画像情報と基準画像情報とを差分演算回路６５に送シ
、両者の差分を算出する。

第４図はこの差分演算回路６５における処理を示す説明
図であシ、同図（ａ）は基準画像情報、同図（ｂ）はデ
ィジタル画像情報であり、同図（ｃ）はそれらの差分画
像情報である。同図伽）に示すようにバイト２の刃先に
切屑８が付着していれば、同図（ｅ）に示すようにその
差分画像情報にはこの切屑８に関する部分だけが残９、
切屑８が付着していなければ差分画像情報には何も残ら
ない。このようにして算出された差分画像情報は画像メ
モリ６６に一旦格納される。

次に、この差分画像情報を二値化回路６７に送夛、しき
い値設定器６８にあらかじめ設定されているしきい値と
比較して二値化する。この二値化回路６７にて二値化さ
れた前記しきい値を超える画素の数はカウンタ６９にお
いて計数される。

ここで、第５図はこのような差分画像情報の全体におけ
る各画素の濃度分布ヒストグラムを示す説明図である。

ここには２５６階調の差分画像情報について示されてお
Ｆ＊　、Ｔｓで示される濃度を境に、ゼロに集中する背
景の画素に基づく山と、ＴＩで示される濃度に集中する
切屑８の画素に基づく山とが現れている。なお、バイト
２の刃先に切屑８が付着していない場合には、この濃度
分布ヒストグラムは背景の画素に由来したゼロに集中す
る山のみとなる。

このような差分画像情報を二値化回路６７に送って、し
きい値設定器６８にあらかじめ設定されているしきい値
、例えばＴｓと比較して二値化する。次に、カウンタ６
９によりて、この二値化回路６７にて二値化された前記
しきい値Ｔ８を超える画素の数を計数するものである。

判定回路７０はこのカウンタ６９の計数値を、設定器７
１にあらかじめ設定された規定値と比較し、それが規定
値を超えていた場合に切屑付着と判定する。判定回路７
０はこの切屑付着の有無の判定結果に基づいて、次の切
削加工開始の可否を示す信号を生成して制御回路７に送
出するとともに、切屑が付着していると判定した場合、
報知手段Ｔ２に指示してその旨の表示あるいは警報を発
生させる。

なお、上記実施例では、最初に画像メモリ６４に格納さ
れた基準画像情報を固定的に用いてディジタル画像情報
との差分をとるものを示したが、１ストローク前のディ
ジタル画像情報が正常であっ九場合、それを次の基準画
像情報として使用するようにしてもよい。このようにす
ることによって、背景の明るさの経時的な変化などによ
る検出誤差を軽減することができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、カメラによって撮影
された映倫信号をディジタル化したディジタル画像情報
と基準画像情報との差分をとり、その差分画像情報を所
定のしきい値に基づいて二値化して、当該しきい値を超
えた画素数が規定値を超えた場合に切屑の付着と判定す
るように構成したので、切屑の付着を自動的に監視する
ことが可能となって切屑の付着監視を無人化することが
でき、切屑による被切削物の損傷を防止することもでき
る切削機械の切屑付着監視装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による切削機械の切屑付着
監視装置を示すブロック図、第２図はその切削機械の正
面図、第３図はその切屑付着監視動作を示すタイミング
チャート、第４図はその差分演算処理を示す説明図、第
５図は差分画像情報における濃度分布ヒストグラムを示
−を説明図、第６図は従来の切削機械の切屑付着監視を
説明するための切削機械の側面図、第７図はその正面図
である。 １は切削機械、２はバイト、４は被切削物、５はカメラ
、６は画像処理回路、１は制御回路、６２はＡ／Ｄ変換
回路、６５は差分演算回路、６１は二値化回路、６９は
カウンタ、ＴＯは判定回路。 なお、図中、同一符号は同一　又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被切削物を切削するバイトを切削動作の終了後に撮影す
   るカメラと、前記カメラによる撮影で得られた映像信号
   を処理して、前記バイトへの切屑の付着を判定する画像
   処理回路と、前記画像処理回路の判定結果に応じて、前
   記バイトによる次の切削動作を制御する制御回路とを備
   えた切削機械の切屑付着監視装置において、前記画像処
   理回路が、前記カメラからの映像信号をディジタル化し
   てディジタル画像情報を生成するアナログ・ディジタル
   変換回路と、前記アナログ・ディジタル変換回路からの
   ディジタル画像情報と基準画像情報とを比較し、両者の
   差分を演算して差分画像情報を出力する差分演算回路と
   、前記差分演算回路からの差分画像情報をあらかじめ定
   められたしきい値と比較して二値化する二値化回路と、
   前記二値化回路にて二値化された画素を計数するカウン
   タと、前記カウンタの計数値があらかじめ定められた規
   定値を超えていた場合に切屑付着と判定する判定回路と
   を有することを特徴とする切削機械の切屑付着監視装置
   。