JPH08257876A - 工具摩耗量自動計測方法および工作機械における工具摩耗量自動計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 摩耗量計測対象の工具の種類が多岐に亙って
も、各工具の摩耗量を直接測定法により定量的に高速度
で計測すること。 【構成】 工具の全体あるいはほぼ全体を撮像手段によ
り撮像して工具全体画像データを取得し、工具形状の特
徴量を抽出する。工具の種類毎に刃先の個数と刃部配置
位置の情報とを格納している工具情報データベースより
該当する工具種類の刃先の個数と刃部配置位置の情報と
を取得し、これら情報に基づいて前記工具全体画像デー
タより刃部配置領域の画像データを特定し、この刃部配
置領域の画像データより刃先を抽出し、その刃先の座標
位置を撮像手段の座標系における座標値をもって取得し
てその刃先部分を高倍率撮像し、高倍率撮像による工具
刃先画像データより工具の摩耗量を計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工具摩耗量自動計測方
法および工作機械における工具摩耗量自動計測装置に関
し、特にマシニングセンタなど、工具マガシンに格納さ
れた工具を自動工具交換装置（ＡＴＣ）により交換装着
される工作機械にて使用工具の摩耗量を自動計測する方
法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】工作機械における工具の切刃の摩耗量を
計測する方法としては、従来より間接測定法と直接測定
法とが知られている。

【０００３】間接測定法は、切刃の摩耗により切削抵抗
が増大することに着目し、切削中の主軸モータ電力、振
動、騒音、ＡＥ（アコースティックエミッション）など
を測定して工具摩耗を推定する方法であり、この方法
は、（株）工業調査会発行の雑誌、機械と工具，１９８
５年１１月号、３０〜３８頁「切削機能劣化検出と予
知」に記載されている。

【０００４】直接測定法は、工具顕微鏡やＩＴＶカメラ
などを使用して工具の摩耗面を直接観察する方法であ
り、この方法は、上述の「切削機能劣化検出と予知」、
精密工業会発行の精密工学会誌 Ｖol．５５，Ｎo.８，
１９８９年、７３〜７８頁「オートフォーカス機構を組
み込んだ光計測による非接触工具損傷モニタリング装置
の開発」などに記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、間接測
定法では、工具の種類、被削材の材質、切削条件などに
よって切削中の主軸モータ電力、振動、騒音、ＡＥなど
の測定値のレベルが変動し、また測定信号にノイズが混
入し易いため、工具摩耗の推定精度が悪く、測定結果の
信頼性に欠け、工具摩耗が概ね限界に達したことや損傷
の発生を検出できても、工具摩耗量を精度よく定量的に
厳格に計測することは難しい。

【０００６】工具顕微鏡によって工具の摩耗面を直接観
察する方法は、工具摩耗を信頼性よく厳格に測定できる
が、しかし方法は、専ら工具検査を目的としたものであ
り、また検査を自動化し、検査結果を、数値化、定量化
してオンラインで機械制御装置へ送信し、対策処置をす
ることには、解決すべき問題点が多く残されている。

【０００７】ＩＴＶカメラで工具を撮像する方法は、工
具の撮像データを得て画像処理技術、形状認識技術など
により、工具の摩耗量を定量的に計測することが可能で
あるが、しかし現在提案されているものでは、摩耗量の
計測対象の工具の種類が限定されている。

【０００８】このようなことから、現在提案されている
撮像方式のものを、マシニングセンタなどのように、工
具マガシンに格納された各種の工具を自動工具交換装置
により交換装着される工作機械に適用することについて
は、解決すべき問題点が多く残されている。

【０００９】本発明は、上述の如き問題点に着目してな
されたものであり、自動工具交換装置付き工作機械にお
いて、摩耗量計測対象の工具の種類が多岐に亙っても、
各工具の摩耗量を直接測定法により定量的に高速度で計
測し、検査結果をオンラインで機械制御装置へ送信して
対策処置をすること、工具交換時期の判定を高精度に行
うことを可能にする工具摩耗量自動計測方法および工作
機械における工具摩耗量自動計測装置を提供することを
目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的は、本発明に
よれば、摩耗量計測対象の工具の全体あるいはほぼ全体
を撮像手段により撮像して工具全体画像データを取得す
る工具全体撮像プロセスと、前記工具全体画像データか
ら工具形状の特徴量を抽出する工具形状特徴量抽出プロ
セスと、工具の種類毎に工具形状の特徴量、刃先の個数
及び刃部配置位置の情報を格納している工具情報データ
ベースより前記工具形状特徴量抽出プロセスにて抽出し
た特徴量から工具種類を判別すると共に刃先の個数及び
刃部配置位置の情報を取得する工具情報取得プロセス
と、前記工具情報取得プロセスにて取得した刃部配置位
置の情報に基づいて前記工具全体画像データより刃部配
置領域の画像データを特定し、この刃部配置領域の画像
データより前記工具情報取得プロセスにて取得した刃先
の個数分あるいはその刃先の個数に応じて設定される個
数分の刃先を抽出し、その刃先の座標位置を前記撮像手
段の座標系における座標値をもって取得する刃先位置座
標取得プロセスと、前記刃先位置座標取得プロセスにて
取得した刃先位置の座標値に基づいて摩耗量計測対象の
工具の刃先部分を前記工具全体撮像プロセスにおける撮
像倍率より高い撮像倍率をもって撮像して工具刃先画像
データを取得する工具刃先撮像プロセスと、前記工具刃
先画像データより工具の摩耗量を計測する工具摩耗量計
測プロセスとを有していることを特徴とする工具摩耗量
自動計測方法によって達成される。

【００１１】本発明による工具摩耗量自動計測方法は、
前記工具摩耗量計測プロセスにおける工具摩耗量の計測
を、切り刃の逃げ面の摩耗幅の計測をもって行うことを
詳細な特徴としている。

【００１２】上述の目的を達成するため、本発明による
工作機械における工具摩耗量自動計測装置は、工具マガ
シンに格納された工具を自動工具交換装置により交換装
着される工作機械における工具摩耗量自動計測装置にお
いて、前記工具マガシンの工具保持位置に対応して移動
可能に設けられた前記工具保持位置に位置している工具
を撮像する撮像手段と、前記工具保持位置に位置してい
る工具の全体あるいはほぼ全体と特定部分とを前記撮像
装置により撮像するために前記撮像装置の位置決めを行
う位置決め制御手段と、前記撮像手段によって得られた
工具の全体あるいはほぼ全体の画像データから工具形状
の特徴量を抽出する工具形状特徴量抽出部と、工具の種
類毎に工具形状の特徴量、刃先の個数及び刃部配置位置
の情報を格納する工具情報データベースと、前記工具形
状特徴量抽出部から出力された特徴量により工具種類を
判別すると共に刃先の個数及び刃部配置位置の情報を前
記工具情報データベースより取得する工具情報取得部
と、前記工具情報取得部が取得した刃部配置位置の情報
に基づいて前記工具の全体あるいはほぼ全体の画像デー
タより刃部配置領域の画像データを特定し、この特定さ
れた刃部配置領域の画像データより前記工具情報取得部
が取得した刃先の個数分あるいはその刃先の個数に応じ
て設定された個数分の刃先を抽出し、その刃先の座標位
置を前記撮像手段の座標系における座標値をもって取得
する刃先位置座標取得処理部と、前記刃先位置座標取得
処理部が取得した刃先位置の座標値に基づいて前記位置
決め制御手段により位置決めされた前記撮像手段によっ
て高倍率撮像された工具の刃先部分の画像データより工
具の摩耗量を計測する工具摩耗量計測処理部とを有して
いることを特徴としている。

【００１３】本発明による工作機械における工具摩耗量
自動計測装置は、詳細な特徴として、前記撮像手段を、
工具の全体あるいはほぼ全体を撮像する広角レンズによ
るテレビカメラと、工具の特定部分を高倍率撮像する接
写レンズによるテレビカメラとにより構成されていてよ
い。

【００１４】

【作用】本発明による工具摩耗量自動計測方法では、先
ず摩耗量計測対象の工具の全体あるいはほぼ全体を撮像
手段により撮像して工具全体画像データを取得して、工
具形状の特徴量すなわち円の数、円形度、直線の数など
を抽出する。

【００１５】このような工具の特徴量から、その種類を
判別すると共に、工具の刃先の個数と刃部配置位置の情
報を工具情報データベースより読み出し、刃部配置位置
の情報によって前記工具全体画像データにおける刃部配
置領域の画像データを特定し、この刃部配置領域の画像
データより刃先の個数分あるいはその刃先の個数に応じ
て設定される個数分の刃先を抽出し、その刃先の座標位
置を前記撮像手段の座標系における座標値をもって取得
する。

【００１６】このようにして刃先位置が判ると、その刃
先位置を示す座標値に基づいて摩耗量計測対象の工具の
刃先部分を高倍率撮像して工具刃先画像データを取得
し、この工具刃先画像データをもって工具の摩耗量を計
測する。この工具摩耗量の計測は切り刃の逃げ面の摩耗
幅の計測をもって行う。

【００１７】本発明による工作機械における工具摩耗量
自動計測装置では、位置決め制御手段が撮像手段を位置
決めし、撮像手段が工具マガシンの工具保持位置に位置
している工具の全体あるいはほぼ全体を撮像する。これ
により工具全体画像データが得られ、工具形状の特徴量
を抽出する。

【００１８】工具情報取得部が工具種類の形状特徴量を
検索キーとして工具情報データベースより該当する種類
の工具の刃先の個数と刃部配置位置の情報とを読み出
し、この工具情報データベースより取得した刃部配置位
置の情報に基づいて刃先位置座標取得処理部が工具全体
画像データより刃部配置領域の画像データを特定する。
そして刃先位置座標取得処理部が工具情報データベース
より取得した刃先の個数分あるいはその刃先の個数に応
じて設定された個数分の刃先を刃部配置領域の画像デー
タより抽出し、その刃先の座標位置を前記撮像手段の座
標系における座標値をもって取得する。

【００１９】位置決め制御手段は刃先位置座標取得処理
部が取得した刃先位置の座標値に基づいて撮像手段の位
置決めを行い、このように位置決めされた撮像手段は工
具の刃先部分の高倍率撮像を行う。工具摩耗量計測処理
部は刃先部分の画像データより工具の摩耗量を計測す
る。

【００２０】工具の全体あるいはほぼ全体の撮像は広角
レンズによるテレビカメラにより行い、工具の特定部
分、ここでは刃先部分の撮像は接写レンズによるテレビ
カメラにより行う。

【００２１】

【実施例】以下に添付の図を参照して本発明を実施例に
ついて詳細に説明する。

【００２２】図１は本発明による工具摩耗量自動計測装
置を適用される工作機械を示している。工作機械は、主
軸１を有する工作機械本体３と、複数個の工具５を出し
入れ可能に格納する工具マガシン７と、工具マガシン７
に格納された工具５を工作機械本体３の主軸１に交換可
能に装着する工具交換アーム９とを有している。

【００２３】図２、図３に示されているように、工具マ
ガシン７の前方には工具マガシン７の一つの工具保持位
置に対向して工具撮像装置１１が設置されている。これ
より以降、工具撮像装置１１に対応する工具マガシン７
の工具保持位置を工具摩耗量計測ステーションと呼ぶこ
とがある。

【００２４】工具撮像装置１１は、ガイドレール１３に
案内されて前後方向（Ｚ軸方向）、即ち工具マガシン７
に格納されている工具５の中心軸線方向に移動可能に設
けられた可動ベース部材１５と、可動ベース部材１５上
に立設された垂直バー１７に上下動可能に、即ちＹ軸方
向に移動可能に設けられた上下動ブロック１９と、一端
を上下動ブロック１９に取り付けられて左右方向（Ｘ軸
方向）に水平に延在する水平バー２１と、水平バー２１
に係合してＸ軸方向に移動可能な雲台本体２３と、雲台
本体２３にＺ軸方向の水平軸線（θＺ回転軸線）周りに
設けられた回転台２５と、回転台２５にθＺ軸線と直交
する軸線（θＹ回転軸線）周りに設けられた水平旋回台
２７とを有し、水平旋回台２７に広角用ＩＴＶカメラ２
９と接写用ＩＴＶカメラ３１とが互いに並列に取り付け
られている。

【００２５】また水平旋回台２７には、図示されていな
いが、同軸落射方式による照明器あるいは小型リングラ
イトによる照明器が取り付けられ、これら照明器は被写
体の照明を行う。

【００２６】可動ベース部材１５は送りねじ３３を回転
駆動するＺ軸ステッピングモータ３５によりＺ軸方向の
位置決めを行われ、上下動ブロック１９は送りねじ３７
を回転駆動するＹ軸ステッピングモータ３９によりＹ軸
方向の位置決めを行われ、雲台本体２３は送りねじ４１
を回転駆動するＸ軸ステッピングモータ４３によりＸ軸
方向の位置決めを行われ、回転台２５はθＺステッピン
グモータ４５によりθＺ回転軸線周りの位置決めを行わ
れ、旋回台２７はθＹステッピングモータ４７によりθ
Ｙ回転軸線周りの位置決めを行われる。

【００２７】図４は本発明による工具摩耗量自動計測装
置の制御系を示している。各軸のステッピングモータ３
５、３９、４３、４５、４７は位置決め制御部４９によ
り制御され、位置決め制御部４９は、ステッピングモー
タ３５、３９、４３、４５、４７の制御により、工具マ
ガシン７の工具摩耗量計測ステーションに位置している
工具５の全体あるいはほぼ全体を撮像する位置に広角用
ＩＴＶカメラ２９を位置させ、工具マガシン７の工具摩
耗量計測ステーションに位置している工具５の特定部
分、この場合、刃先部分を撮像する位置に接写用ＩＴＶ
カメラ３１を位置させる位置決め制御を行う。

【００２８】広角用ＩＴＶカメラ２９と接写用ＩＴＶカ
メラ３１は各々、工具マガシン７に保持されている工具
５を撮像してアナログ画像信号を出力する。広角用ＩＴ
Ｖカメラ２９と接写用ＩＴＶカメラ３１が出力するアナ
ログ画像信号は、Ａ／Ｄ変換器５１、５３によりディジ
タル画像信号に変換され、ディジタル画像処理装置５５
に入力される。

【００２９】ディジタル画像処理装置５５は、コンピュ
ータシステム等によるものであり、工具形状特徴量抽出
部５９と、工具情報データベース６１と、工具情報取得
部６３と、刃先位置座標取得処理部６５と、工具摩耗量
計測処理部６７とを有している。

【００３０】工具形状特徴量抽出部５９は広角用ＩＴＶ
カメラ２９によって撮像された工具５の全体あるいはほ
ぼ全体の画像データ（工具全体画像データ）から円の
数、直線の数と位置などの形状特徴量を抽出する。ここ
での工具種類の特定には、標本画像データと工具全体画
像データとによるパターン・マッチング法、予め工具形
状の特徴を登録しておき、工具形状の特徴部の比較によ
る方法、２次元ＦＥＴ等により工具の特徴を抽出する方
法などを用いることができる。

【００３１】工具情報データベース６１は工具マガシン
７に格納される工具について工具種類毎の形状の特徴
量、刃先の個数及び刃部配置位置の情報を格納してい
る。この工具情報データベース６１は、具体的には、例
えば、ドリル工具については、欠け円が１つ、刃先配置
位置が工具先端部で、刃先個数が２個、フライス工具に
ついては、複数の欠けを持つ外周円があり、刃先配置位
置が外周縁部で、刃先個数が３６個と云うように、各種
類の工具について、刃部配置位置と刃先個数とを各々デ
ータフィールド項目とし、工具形状の特徴量を検索キー
とした一つのデータベースファイルを格納している。

【００３２】工具情報取得部６３は、工具種類特定処理
部５９により特定された工具種類の刃先の個数と刃部配
置位置の情報とを工具情報データベース６１より読み出
し、この工具情報を刃先位置座標取得処理部６５へ出力
する。

【００３３】刃先位置座標取得処理部６５は、工具情報
取得部６３が取得した刃部配置位置の情報に基づいて工
具５の全体あるいはほぼ全体の画像データより刃部配置
領域の画像データを特定し、この特定された刃部配置領
域の画像データより工具情報取得部６３が取得した刃先
の個数分あるいはその刃先の個数に応じて設定された個
数分の刃先を抽出し、その刃先の座標位置を工具撮像装
置１１の座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）における座標値をもって
取得する。

【００３４】この座標値は位置決め制御部４９へ転送さ
れ、位置決め制御部４９は刃先位置座標取得処理部６５
よりの座標値により接写用ＩＴＶカメラ３１が工具５の
刃先部分を撮像する位置に接写用ＩＴＶカメラ３１の位
置決め制御を行う。

【００３５】工具摩耗量計測処理部６７は、接写用ＩＴ
Ｖカメラ３１により高倍率撮像された工具の刃先部分の
画像データより工具の摩耗量を定量的に計測する。工具
摩耗量は切り刃の逃げ面の摩耗幅により明確に判るか
ら、工具摩耗量計測処理部６７による工具摩耗量の計測
は切り刃の逃げ面の摩耗幅の計測をもって行う。この工
具摩耗量の計測値は工具監視部６９へ出力される。

【００３６】工具監視部６９は工具摩耗量計測処理部６
７よりの工具摩耗量の計測値が最大許容値以内であるか
否かの判別を行い、工具摩耗量計測値が最大許容値以内
でない場合には、工具交換のアラーム出力を行い、その
工具の使用を禁止する処理を行う。この時には代替え工
具が工具マガシン７に存在するか否かを判別し、代替え
工具が存在する場合には、代替え工具の使用指令を、ま
た工具摩耗量計測値が最大許容値以内である場合には、
その工具５の次の使用時において工具摩耗量に応じて工
具回転速度、送り速度を低減する指令を工作機械の機械
制御装置７１へ出力する。

【００３７】次に図５に示されているフロチャートを参
照して本発明による工具摩耗量自動計測方法の実施手順
の一例を説明する。

【００３８】先ず広角ＩＴＶカメラ２９を原点位置、即
ちＸ軸方向とＹ軸方向とに関しては工具摩耗量計測ステ
ーションの工具中心位置に合致し、Ｚ軸方向に関しては
工具摩耗量計測ステーションの工具５から最も遠ざがっ
た位置に設定する（ステップ１０）。

【００３９】広角ＩＴＶカメラ２９が原点位置に位置す
れば、広角ＩＴＶカメラ２９による工具摩耗量計測ステ
ーションの工具５の全体撮像を開始する（ステップ２
０）。

【００４０】広角ＩＴＶカメラ２９のレンズの絞り値が
一定であれば、レンズの焦点距離が短いほど、即ち広角
系レンズであるほど、またカメラと被写体とが離れてい
る程、被写界深度が深くなるから、上述の原点位置に置
かれた広角ＩＴＶカメラ２９は工具５に概ね焦点が合う
確率が高いが、工具の軸長が長短様々であるため、原点
位置では焦点が合わない場合がある。

【００４１】広角ＩＴＶカメラ２９のレンズは、焦点距
離一定で、ズームレンズではないため、撮像した画像デ
ータから焦点が合っているかいないかを判断し、オート
・フォーカス機構により広角ＩＴＶカメラ２９のＺ軸方
向の位置を変化させて工具５に焦点を自動的に合わせる
（ステップ３０）。ドリル、エンドミルのように軸長が
長い工具の場合には、工具先端に焦点を合わせる。な
お、オート・フォーカスは、光の投光と反射光から物体
までの距離を計測してカメラ位置を調整する方法、焦点
位置を自動検出してレンズの繰り出し量をモータドライ
ブにより調節するオート・フォーカスレンズを使用する
方法等でもよい。

【００４２】工具５に焦点が合えば、広角ＩＴＶカメラ
２９が出力する工具全体画像データを工具種類特定処理
部５９に取り込み（ステップ４０）、工具形状の特徴量
の抽出を行う（ステップ５０）。

【００４３】この工具形状の特徴量により、次に工具情
報取得部６３によって工具情報データベース６１より該
当する工具種類の判別を行い、刃先の個数と刃部配置位
置の情報とを取得し、これら情報を刃先位置座標取得処
理部６５へ転送する（ステップ６０）。

【００４４】次に刃部配置位置の情報に基づいて工具全
体画像データより刃部配置領域の画像データを特定する
（ステップ７０）。例えば刃部配置領域がドリル工具の
ように工具正面領域であるか、フライス工具やエンドミ
ル工具のように工具側面領域にあるかなど、刃部配置領
域の画像データを特定する。

【００４５】次に工具情報データベース６１より既に得
られている刃先の個数分あるいはその刃先の個数に応じ
て設定される個数分の刃先を刃部配置領域の画像データ
より抽出する（ステップ８０）。

【００４６】例えば、フライス工具の場合には、画像デ
ータからフライス工具の外周円を求め、次に２値化画像
データをクラスタリング処理して、外周円上にある物体
の大きさと個数を求める。この大きさの分布と個数から
刃先を認識する。

【００４７】次に各刃先の座標位置を認識（抽出）した
刃先の画像データ及び広角ＩＴＶカメラ２９の座標位置
などより工具撮像装置１１の座標系におけるＸ，Ｙ，Ｚ
座標値をもって求める（ステップ９０）。

【００４８】この座標値取得は、まず、刃先を示す図形
の重心位置から概略の刃先中心座標を求める。画像デー
タは広角ＩＴＶカメラ２９のＣＣＤの各構成要素のマト
リックスに対応した画像データ（ピクセル）になってい
るので、Ｘ，Ｙ座標値は簡単に求められるが、Ｚ座標値
は、広角ＩＴＶカメラ２９の光軸方向であり、被写界深
度が深いため簡単には求められない。

【００４９】このため、予め寸法の判明している被写体
部分が所定寸法の画像となるときの広角ＩＴＶカメラ２
９のＺ座標位置から刃先のＺ座標値を求めるか、さらに
は広角ＩＴＶカメラ２９を所定量、Ｘ軸方向あるいはＹ
軸方向へ移動させ、そのときの画像移動量から刃先と広
角ＩＴＶカメラ２９Ｚ軸方向の距離を求め、この距離と
広角カメラのＺ座標位置から刃先のＺ座標値を求める。

【００５０】また、これとは別に、広角ＩＴＶカメラ２
９を工具外側のＸ軸方向に移動させると共に工具の軸方
向が写る向きに広角ＩＴＶカメラ２９をθＹ軸周りに回
転させてから、Ｚ軸方向に広角ＩＴＶカメラ２９を移動
させ、刃先先端が所定位置に写った所で広角ＩＴＶカメ
ラ２９のＺ座標値を読み取るようにしてもよい。

【００５１】なお、フライス工具やエンドミル工具等、
刃先が側面にある場合がある工具については、広角ＩＴ
Ｖカメラ２９を最短撮影位置まで工具に近づけ、側面に
刃先があるかどうかを判定し、側面に刃先がある場合に
は、広角ＩＴＶカメラ２９を工具側面が写る位置に移動
させ、該側面にある刃先のＸ，Ｙ，Ｚ座標値を求める。

【００５２】また多刃工具では、各刃先の相対位置関係
を示す座標値を予め入力しておき、一つの刃先の座標値
が判れば、この座標値と各刃先の相対位置関係を示す座
標値とから他の刃先の座標値を演算により求めることも
可能である。

【００５３】上述のようにして取得した刃先位置の座標
値に基づいて摩耗量計測対象の工具５の刃先部分を接写
ＩＴＶカメラ３１により撮像すべく、接写ＩＴＶカメラ
３１が刃先部分に正対する位置に接写ＩＴＶカメラ３１
を移動させ、接写ＩＴＶカメラ３１により刃先部分を高
倍率撮像する（ステップ１００）。

【００５４】接写ＩＴＶカメラ３１は、オート・フォー
カスでピントを合わせる。なお、接写ＩＴＶカメラ３１
は被写界深度が０．８ｍｍ程度のものを使用する。ま
た、接写ＩＴＶカメラ３１の解像度は０．０２ｍｍ乃至
それより高いことが好ましい。このため例えば画素数が
５１２×４００のＣＣＤを用いる場合には、撮影範囲は
２〜５ｍｍとする。この接写ＩＴＶカメラ３１による撮
像は刃先部の照明が重要であり、同軸落射方式による照
明や小型リングライトによる照明が好ましい。

【００５５】接写ＩＴＶカメラ３１により撮像された工
具刃先の画像データより工具の摩耗量を計測する（ステ
ップ１１０）。この摩耗量の計測は、切れ刃の逃げ面の
摩耗幅を画像データの２値化または多値化により求めて
行う。

【００５６】なお、フライス工具のような多刃工具で
は、ステップ１００による刃先部分の高倍率撮像とステ
ップ１１０の摩耗量計測とを各刃先について繰り返す。
ただし、すべての刃先を測定することなく、いくつかの
刃先を抽出し、その刃先についてのみ摩耗量計測が行わ
れてもよい。

【００５７】最後に工具摩耗量の計測値から工具寿命を
判定する（ステップ１２０）。逃げ面摩耗幅は工具寿命
の判断指標になっているため、逃げ面摩耗幅を予め与え
られている限界値（最大許容値）と比較して寿命に達し
ているかどうかを判定する。寿命に達しているときは、
工具交換のアラーム、代替え工具の使用、工具回転速
度、送り速度を小さくするための指示などを機械制御装
置７１へ出力する。

【００５８】このように、工具交換自動交換装置付き工
作機械において、摩耗量計測対象の工具の種類が多岐に
亙っても、各工具の摩耗量が直接測定法により定量的に
高速度で計測され、工具交換時期の判定が高精度に行わ
れ、また検査結果がオンラインで機械制御装置７１へ送
信されることにより工具摩耗に対する対策処置が自動的
に行われる。

【００５９】以上に於ては、本発明を特定の実施例につ
いて詳細に説明したが、本発明は、これに限定されるも
のではなく、本特許請求の範囲内にて種々の実施例が可
能であることは当業者にとって明らかであろう。

【００６０】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、本発明
による工具摩耗量自動計測方法および工作機械における
工具摩耗量自動計測装置によれば、先ず摩耗量計測対象
の工具の全体あるいはほぼ全体を撮像手段により撮像
し、工具形状の特徴量を抽出し、該当する工具形状特徴
量の工具の刃先の個数と刃部配置位置の情報を工具情報
データベースより読み出し、刃部配置位置の情報によっ
て工具全体画像データにおける刃部配置領域の画像デー
タを特定し、この刃部配置領域の画像データより刃先の
個数分あるいはその刃先の個数に応じて設定される個数
分の刃先を抽出し、その刃先の座標位置を撮像手段の座
標系における座標値をもって取得するから、摩耗量計測
対象の工具の種類が多岐に亙っても、各工具の摩耗量が
直接測定法により定量的に高速度で計測され、工具交換
時期の判定が高精度に行われる。また検査結果がオンラ
インで機械制御装置へ送信されることにより工具摩耗に
対する対策処置が自動的に行われる。

【００６１】工具摩耗量の計測は切り刃の逃げ面の摩耗
幅の計測をもって行われるから、この計測が複雑な演算
処理などを必要とすることなく的確に高精度に行われ
る。

【００６２】また本発明による工作機械における工具摩
耗量自動計測装置によれば、工具マガシンに格納されて
待機状態にある工具について摩耗量の計測が行われるか
ら、工具摩耗量の計測が工作機械の稼動率を低減するこ
とがない。

【００６３】工具の全体あるいはほぼ全体の撮像は広角
レンズによるテレビカメラにより行われ、工具の刃先部
分の撮像は接写レンズによるテレビカメラにより行われ
ることにより、その各撮像が各撮像目的に適合した光学
系をもって的確に行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による工具摩耗量自動計測装置を適用さ
れる工作機械の一例を示す概略斜視図である。

【図２】本発明による工具摩耗量自動計測装置にて使用
され工具撮像装置の一実施例を示す側面図である。

【図３】本発明による工具摩耗量自動計測装置にて使用
され工具撮像装置の一実施例を示す正面図である。

【図４】本発明による工具摩耗量自動計測装置の制御系
の一実施例を示すブロツク線図である。

【図５】本発明による工具摩耗量自動計測方法の実施手
順の一例を示すフロチャートである。

【符号の説明】

１ 主軸 ３ 工作機械本体 ５ 工具 ７ 工具マガシン ９ 工具交換アーム １１ 工具撮像装置 ２９ 広角用ＩＴＶカメラ ３１ 接写用ＩＴＶカメラ ５５ ディジタル画像処理装置 ５９ 工具形状特徴量抽出部 ６１ 工具情報データベース ６３ 工具情報取得部 ６５ 刃先位置座標取得処理部 ６７ 工具摩耗量計測処理部 ６９ 工具監視部 ７１ 機械制御装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 摩耗量計測対象の工具の全体あるいはほ
   ぼ全体を撮像手段により撮像して工具全体画像データを
   取得する工具全体撮像プロセスと、 前記工具全体画像データから工具形状の特徴量を抽出す
   る工具形状特徴量抽出プロセスと、 工具の種類毎に工具形状の特徴量、刃先の個数及び刃部
   配置位置の情報を格納している工具情報データベースよ
   り前記工具形状特徴量抽出プロセスにて抽出した特徴量
   から工具種類を判別すると共に刃先の個数及び刃部配置
   位置の情報を取得する工具情報取得プロセスと、 前記工具情報取得プロセスにて取得した刃部配置位置の
   情報に基づいて前記工具全体画像データより刃部配置領
   域の画像データを特定し、この刃部配置領域の画像デー
   タより前記工具情報取得プロセスにて取得した刃先の個
   数分あるいはその刃先の個数に応じて設定される個数分
   の刃先を抽出し、その刃先の座標位置を前記撮像手段の
   座標系における座標値をもって取得する刃先位置座標取
   得プロセスと、 前記刃先位置座標取得プロセスにて取得した刃先位置の
   座標値に基づいて摩耗量計測対象の工具の刃先部分を前
   記工具全体撮像プロセスにおける撮像倍率より高い撮像
   倍率をもって撮像して工具刃先画像データを取得する工
   具刃先撮像プロセスと、 前記工具刃先画像データより工具の摩耗量を計測する工
   具摩耗量計測プロセスと、 を有していることを特徴とする工具摩耗量自動計測方
   法。
2. 【請求項２】 前記工具摩耗量計測プロセスにおける工
   具摩耗量の計測は切り刃の逃げ面の摩耗幅の計測をもっ
   て行うことを特徴とする請求項１に記載の工具摩耗量自
   動計測方法。
3. 【請求項３】 工具マガシンに格納された工具を自動工
   具交換装置により交換装着される工作機械における工具
   摩耗量自動計測装置において、 前記工具マガシンの工具保持位置に対応して移動可能に
   設けられた前記工具保持位置に位置している工具を撮像
   する撮像手段と、 前記工具保持位置に位置している工具の全体あるいはほ
   ぼ全体と特定部分とを前記撮像装置により撮像するため
   に前記撮像装置の位置決めを行う位置決め制御手段と、 前記撮像手段によって得られた工具の全体あるいはほぼ
   全体の画像データから工具形状の特徴量を抽出する工具
   形状特徴量抽出部と、 工具の種類毎に工具形状の特徴量、刃先の個数及び刃部
   配置位置の情報を格納する工具情報データベースと、 前記工具形状特徴量抽出部から出力された特徴量により
   工具種類を判別すると共に刃先の個数及び刃部配置位置
   の情報を前記工具情報データベースより取得する工具情
   報取得部と、 前記工具情報取得部が取得した刃部配置位置の情報に基
   づいて前記工具の全体あるいはほぼ全体の画像データよ
   り刃部配置領域の画像データを特定し、この特定された
   刃部配置領域の画像データより前記工具情報取得部が取
   得した刃先の個数分あるいはその刃先の個数に応じて設
   定された個数分の刃先を抽出し、その刃先の座標位置を
   前記撮像手段の座標系における座標値をもって取得する
   刃先位置座標取得処理部と、 前記刃先位置座標取得処理部が取得した刃先位置の座標
   値に基づいて前記位置決め制御手段により位置決めされ
   た前記撮像手段によって高倍率撮像された工具の刃先部
   分の画像データより工具の摩耗量を計測する工具摩耗量
   計測処理部と、 を有していることを特徴とする工作機械における工具摩
   耗量自動計測装置。
4. 【請求項４】 前記撮像手段は、工具の全体あるいはほ
   ぼ全体を撮像する広角レンズによるテレビカメラと、工
   具の特定部分を撮像する接写レンズによるテレビカメラ
   とにより構成されていることを特徴とする請求項３に記
   載の工作機械における工具摩耗量自動計測装置。