JP2010099801A - Lathe control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カメラを用いてバイトの画像を取込んで画像処理し、当該バイトの欠損、磨耗量、機械全体の熱変位量の少なくとも1つを検査する画像処理システムを備えた旋盤の制御装置に関する発明である。 The present invention relates to a lathe control apparatus provided with an image processing system that captures an image of a cutting tool using a camera, processes the image, and inspects at least one of a defect, wear amount, and thermal displacement amount of the entire machine. It is invention regarding.
例えば、特許文献1(特開平10−96616号公報)には、工作機械に装着した工具チップをカメラで撮像して工具チップの欠損を検査する工具チップ欠損検査システムが記載されている。 For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-96616) describes a tool chip defect inspection system that inspects tool chip defects by imaging a tool chip mounted on a machine tool with a camera.
また、特許文献2(特開2001−269844号公報)には、被加工物(ワーク)を切削加工する工具の状態をカメラで撮像し、その画像情報に基づいて工具の破損や摩耗等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を複数取り込み、当該複数の画像の中から焦点が合った画像を選択的に用いて工具の破損や摩耗等の観察を行う工具観察方法が記載されている。
上記従来技術のように、カメラを用いて、工具先端を画像処理して検査・測定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等に対する精度維持は困難であった。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査工具との距離に応じて幾何学的に拡大され、測定精度が悪化するためである。従って、上記従来技術を旋盤に適用した場合、本来の目的であるワーク(被加工物)に対する工具(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。 Even with an apparatus that uses a camera to inspect and measure the tool tip by performing image processing using the camera as described above, it is difficult to maintain accuracy with respect to thermal displacement of the camera itself and the camera holding bracket. This is because even if the camera is tilted slightly, the measurement error is geometrically enlarged according to the distance between the camera and the tool to be inspected, and the measurement accuracy deteriorates. Therefore, when the above prior art is applied to a lathe, it is difficult to accurately measure the wear amount and displacement amount of the tool (tool) with respect to the original work (workpiece).
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、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して加工位置を精度良く補正することができる旋盤の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of such circumstances. Therefore, the object of the present invention is to control a lathe capable of accurately measuring a wear amount and a displacement amount of a cutting tool with respect to a workpiece and accurately correcting a machining position. To provide an apparatus.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、カメラを用いてバイトの画像を取込んで画像処理し、当該バイトの欠損、磨耗量、機械全体の熱変位量の少なくとも1つを検査する画像処理システムを備えた旋盤の制御装置において、前記カメラ及びレンズの位置誤差を測定するための基準ゲージをワーク保持用のチャック又はチャック取付面板に取り付け、前記基準ゲージとバイトとを同じカメラ視野に収めて撮像して画像処理し、その画像処理結果に基づいて加工位置を補正する加工位置補正手段を備えていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 captures an image of a cutting tool using a camera and performs image processing, and at least one of a defect of the cutting tool, a wear amount, and a thermal displacement amount of the entire machine is obtained. In a lathe control apparatus equipped with an image processing system to be inspected, a reference gauge for measuring a positional error between the camera and the lens is attached to a chuck for holding a workpiece or a chuck mounting face plate, and the reference gauge and the tool are attached to the same camera. The image processing apparatus includes a processing position correction unit that captures an image in the field of view, performs image processing, and corrects the processing position based on the image processing result.
この構成では、カメラ及びレンズの位置誤差を測定するための基準ゲージを、ワークを保持するチャック又はチャック取付面板に取り付けたので、基準ゲージの位置を基準にしてワーク(チャック)に対するバイトの摩耗量や変位量を精度良く測定して加工位置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。しかも、基準ゲージをチャック又はチャック取付面板に取り付けるだけの簡単な構成であるため、構成が簡単で、低コスト化できると共に、基準ゲージを旋盤の切削加工室内に出し入れする構成とは異なり、移動時のガタがなくなり、その分、画像認識精度を高めることができる。更に、カメラに対する基準ゲージとバイトの高さを同じ高さにすることができるため、被写界深度が狭くても画像処理精度を確保することが可能となり、安価な光学系で高い認識精度を得ることができる。 In this configuration, since the reference gauge for measuring the position error of the camera and the lens is attached to the chuck or the chuck mounting face plate that holds the workpiece, the wear amount of the tool with respect to the workpiece (chuck) with respect to the position of the reference gauge. In addition, it is possible to accurately measure the amount of displacement and correct the machining position and improve the machining accuracy of the workpiece. Moreover, since it is a simple configuration that only attaches the reference gauge to the chuck or chuck mounting face plate, the configuration is simple and the cost can be reduced. Thus, the image recognition accuracy can be improved accordingly. In addition, since the height of the reference gauge and the tool for the camera can be the same height, it is possible to ensure image processing accuracy even when the depth of field is narrow, and high recognition accuracy can be achieved with an inexpensive optical system. Obtainable.
また、請求項2に係る発明のように、基準ゲージをワーク保持用のチャック又はチャック取付面板に取り付けると共に、ターレットの所定位置にターレットゲージを取り付け、旋盤運転中の非切削時(サイクルスティール時)に前記ターレットゲージと前記基準ケージとを同じカメラ視野に収めて撮像して画像処理し、その画像処理結果に基づいて現在のターレットゲージの位置と本来のターレットゲージの位置との差分値を旋盤の熱膨張・収縮の度合いとして算出して加工位置を補正する加工位置補正手段を備えた構成としても良い。このようにすれば、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、ワークの加工精度を向上させることができる。 Further, as in the invention according to claim 2, the reference gauge is attached to the chuck for holding the workpiece or the chuck mounting face plate, and the turret gauge is attached to a predetermined position of the turret so that it is not cut during lathe operation (during cycle stealing). The turret gauge and the reference cage are captured in the same camera field of view and image-processed, and based on the image processing result, a difference value between the current turret gauge position and the original turret gauge position is calculated on the lathe. It is good also as a structure provided with the process position correction | amendment means which calculates as a degree of thermal expansion and contraction, and correct | amends a process position. In this way, even if the machining position is displaced due to thermal expansion / contraction of the lathe during lathe operation, the displacement of the machining position can be accurately corrected, and the machining accuracy of the workpiece can be improved.
上記請求項1に記載の技術思想と上記請求項2に記載の技術思想は、請求項3のように、組み合わせて実施しても良い。 The technical idea described in claim 1 and the technical idea described in claim 2 may be implemented in combination as in claim 3.
更に、請求項4のように、前記ターレットケージとして、測定の基点となる2つのケージA,Bを備え、一方のゲージAを前記基準ケージと同じカメラ視野に収めて撮像して画像処理した後、前記ケージA,B間の間隔相当分のモータ指令値で前記ターレットを移動させて他方のゲージBを前記基準ケージと同じカメラ視野に収めて撮像して画像処理して、これらの画像処理結果に基づいて旋盤の熱膨張・収縮の度合いを算出するようにしても良い。このようにすれば、2つのケージA,Bの位置を基準にして旋盤の熱膨張・収縮の度合いを精度良く算出することができて、旋盤の熱膨張・収縮による加工位置の変位を精度良く補正することができる。 Furthermore, as in claim 4, the turret cage is provided with two cages A and B serving as measurement base points, and one of the gauges A is stored in the same camera field of view as the reference cage and image-processed. The turret is moved by a motor command value corresponding to the distance between the cages A and B, the other gauge B is captured in the same camera field of view as the reference cage, and image processing is performed. The degree of thermal expansion / contraction of the lathe may be calculated based on the above. In this manner, the degree of thermal expansion / contraction of the lathe can be accurately calculated based on the positions of the two cages A and B, and the displacement of the processing position due to the thermal expansion / contraction of the lathe can be accurately calculated. It can be corrected.
この場合、請求項5のように、前記ターレットゲージは、旋盤を構成する金属と比較して熱膨張率が小さい材料で形成し、且つ、前記2つのケージA,Bを一体に形成すると良い。このようにすれば、測定の基点となる2つのケージA,Bの位置精度を高めることができて、旋盤の熱膨張・収縮の度合いの算出精度を更に高めることができる。 In this case, as in claim 5, the turret gauge is preferably formed of a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the metal constituting the lathe, and the two cages A and B are formed integrally. In this way, it is possible to increase the positional accuracy of the two cages A and B serving as the measurement base points, and it is possible to further increase the calculation accuracy of the degree of thermal expansion / contraction of the lathe.
また、請求項6のように、カメラの視野を分割して両視野の間隔を広げるようにカメラの光学系を2つの光学系で構成しても良い。このようにすれば、基準ケージとバイトとの間隔が離れていても、1つのカメラの視野に基準ケージとバイトを収めて撮像することができ、例えばカメラの画素数を増加させて視野を拡大する場合と比較して、画素数の少ない安価なカメラで、実質的に広い視野を実現することができる。また、基準ケージとバイトとの間隔が離れていても、1つのカメラの視野に基準ケージとバイトを収めることができるため、外径加工バイト用基準ケージと内径加工バイト用基準ケージを共通化することができ、1つの基準ケージで外径加工バイトと内径加工バイトの両方に対応できる。また、基準ケージがチャックから突出する寸法を小さくすることができて、基準ケージが他の構成要素と干渉する危険性を大幅に低下させることができる共に、基準ケージがチャックと一体に高速回転することによる風切り騒音を大幅に低減させることができ、また、基準ケージによる切粉の巻き込みの問題も解消できる。しかも、基準ケージを小型化できるため、チャックに大きなカウンタバランスウエイトを設ける必要がなくなる。 Further, as in claim 6, the optical system of the camera may be composed of two optical systems so as to divide the field of view of the camera and widen the interval between both fields of view. In this way, even if the distance between the reference cage and the byte is separated, it is possible to take an image with the reference cage and the byte placed in the field of view of one camera. For example, the field of view is expanded by increasing the number of pixels of the camera. Compared to the case, a substantially wide field of view can be realized with an inexpensive camera having a small number of pixels. Also, even if the distance between the reference cage and the cutting tool is separated, the reference cage and the cutting tool can be accommodated in the field of view of one camera, so the outer diameter cutting tool reference cage and the inner diameter processing tool reference cage are made common. It is possible to handle both an outer diameter machining tool and an inner diameter machining tool with a single reference cage. In addition, since the size of the reference cage protruding from the chuck can be reduced, the risk of the reference cage interfering with other components can be greatly reduced, and the reference cage rotates at a high speed integrally with the chuck. The wind noise caused by this can be greatly reduced, and the problem of chip entrainment by the reference cage can be solved. In addition, since the reference cage can be reduced in size, it is not necessary to provide a large counter balance weight on the chuck.
また、請求項7のように、チャックの外径に対応してカメラの光学系を当該カメラの軸方向に移動させるように構成しても良い。このようにすれば、チャックを外径の異なるチャックに付け替えても、そのチャックの外径に合わせてカメラの光学系を当該カメラの軸方向に移動させることで、1つのカメラの視野に基準ケージとバイトを収めることができる。これにより、外径の小さいチャックを使用する場合でも、基準ケージをチャックから大きく突出させる必要がなくなり、基準ケージが他の構成要素と干渉する危険性を大幅に低下させることができる共に、基準ケージがチャックと一体に高速回転することによる風切り騒音を大幅に低減させることができ、また、基準ケージによる切粉の巻き込みの問題も解消できる。 According to another aspect of the present invention, the optical system of the camera may be moved in the axial direction of the camera corresponding to the outer diameter of the chuck. In this way, even if the chuck is replaced with a chuck having a different outer diameter, the reference cage can be placed in the field of view of one camera by moving the camera optical system in the axial direction of the camera according to the outer diameter of the chuck. And can hold bytes. This eliminates the need for the reference cage to protrude greatly from the chuck even when using a chuck with a small outer diameter, greatly reducing the risk of the reference cage interfering with other components. However, it is possible to significantly reduce wind noise caused by rotating at high speed integrally with the chuck, and also to solve the problem of chips entrained by the reference cage.
また、請求項8のように、画像処理システムの画像処理結果に基づいてバイトの欠損又は磨耗量が許容範囲を越えていると判断されるときに作業者に警告し及び/又はフェールセーフ処置するようにすると良い。このようにすれば、欠損又は磨耗量が許容範囲を越えたバイトを使い続けて加工不良品を製造し続けることを未然に防止できる。 According to another aspect of the present invention, when it is determined that the missing or worn amount of the bite exceeds the allowable range based on the image processing result of the image processing system, the worker is warned and / or fail-safe treatment is performed. It is good to do so. In this way, it is possible to prevent the production of defective products by continuing to use a tool whose chipping or wear amount exceeds the allowable range.
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。 Several embodiments embodying the best mode for carrying out the present invention will be described below.
本発明を2軸正面旋盤に適用した実施例1を図1乃至図8に基づいて説明する。
まず、図1及び図2に基づいて旋盤全体の構成を概略的に説明する。
ここで、図1は2軸正面旋盤の主要部の構成を示す上面図、図2は2軸正面旋盤の主要部の構成を示す正面図である。
A first embodiment in which the present invention is applied to a two-axis front lathe will be described with reference to FIGS.
First, the overall configuration of the lathe will be schematically described with reference to FIGS. 1 and 2.
Here, FIG. 1 is a top view showing the configuration of the main part of the 2-axis front lathe, and FIG. 2 is a front view showing the configuration of the main part of the 2-axis front lathe.
図1に示すように、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、それぞれターレット13が各主軸11の軸線と平行に配置されている。各ターレット13は、それぞれ駆動装置14によって前後方向に移動可能且つ当該ターレット13の軸心の回りを回転可能に構成されている。各ターレット13の外周部には、各種のバイト(例えば内径加工用のバイト15、外径加工用のバイト16等)が保持され、各ターレット13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。
As shown in FIG. 1, two
図2に示すように、旋盤の切削加工室21の天井部には、各ターレット13と各チャック12との間の真上に位置して2台のカメラ22が下向きに設けられている。各カメラ22のレンズ29側には、防護ガラス23、シャッタ装置及びワイパー装置25が設けられている。カメラ22を使用するときには、シャッタ装置を開放してカメラ22の光路を開放し、カメラ22を使用しないときには、シャッタ装置を閉鎖して防護ガラス23の下面をカバーして、切削加工時に飛散する切粉、油塵等から保護する。ワイパー装置25は、防護ガラス23の下面に付着した切粉、油塵等の汚れを拭い取る。
As shown in FIG. 2, two
切削加工室21の底面部は、左右両側から中央部のチップコンベア26に向かって下り傾斜するように形成され、切削加工室21の底面部のうちの各カメラ22の真下の位置には、強化ガラス27を介して照明用の光源28が設けられている。切削加工室21の底面部の左右両側には、切削加工室21の底面部や強化ガラス27上に落ちた切粉、油塵等をチップコンベア26上に流し落とすためのクーラント噴出部30が設けられている。
The bottom surface portion of the cutting
各チャック12の外周部には、各カメラ22及びレンズ29の位置誤差を測定するための基準ゲージ31,32が外径方向に突出するように取り付けられている。各基準ゲージ31,32は、バイトの種類(例えば内径加工用のバイト15、外径加工用のバイト16等)に応じて異なる形状に形成されている。
Reference gauges 31 and 32 for measuring the position error of each
例えば、図3、図4は、刃先15aの向きが異なる内径加工用のバイト15と基準ゲージ31との関係を示し、図5、図6は、刃先16aの向きが異なる外径加工用のバイト16と基準ゲージ32との関係を示している。いずれの種類のバイト15,16を使用する場合でも、基準ゲージ31,32の基準マーク部31a,32aとバイト15,16の刃先15a,16aとがそれぞれ1つずつカメラ22の視野33に収まるように基準ゲージ31,32が形成されている。
For example, FIGS. 3 and 4 show the relationship between the inner
基準ゲージ31,32の基準マーク部31a,32aとバイト15,16の刃先15a,16aとをそれぞれ1つずつカメラ22の視野33に収めて撮像する場合は、図7、図8に示すように、基準ゲージ31,32の基準マーク部31a,32aとバイト15,16の刃先15a,16aの上面の高さを同一高さとする。この際、基準ゲージ31,32とバイト15,16との干渉事故を避けるために、まず、基準ゲージ31,32を図7、図8に二点鎖線で示す退避位置に位置させた状態で、バイト15,16の刃先15a,16aをカメラ22の視野33内に移動させて、カメラ22でバイト15,16の刃先15a,16aのみを撮像して刃先15a,16aの位置が基準ゲージ31,32と干渉しない位置であることを確認した後、チャック12を所定角度回転させて基準ゲージ31,32を図7、図8に実線で示す撮像位置に移動させて基準ゲージ31,32の上面の高さをバイト15,16の上面の高さと一致させた状態で、基準ゲージ31,32の基準マーク部31a,32aとバイト15,16の刃先15a,16aとをそれぞれ1つずつカメラ22の視野33に収めて撮像するようにすると良い。
When the
以上のように構成した旋盤の制御装置(図示せず)は、基準ゲージ31,32の基準マーク部31a,32aとバイト15,16の刃先15a,16aとをそれぞれ1つずつカメラ22の視野33に収めて撮像して画像処理し、その画像処理結果に基づいて加工位置を補正する加工位置補正手段としての役割を果たす。更に、旋盤の制御装置は、上記画像処理結果に基づいてバイト15,16の刃先15a,16aの欠損及び/又は磨耗量を検査し、その検査結果に基づいて刃先15a,16aの欠損又は磨耗量が許容範囲を越えていると判断されるときに、表示装置(図示せず)に警告表示したり、或は、警告音発生装置又は音声発生装置(図示せず)を作動させて警告音又は警告音声を発生させたりして作業者に警告してバイト交換を促すと共に、適宜のフェールセーフ処置(例えばバイトが交換されるまで切削加工運転禁止等)を実施する。
The lathe control device (not shown) configured as described above includes a
以上説明した本実施例1では、カメラ22及びレンズ29の位置誤差を測定するための基準ゲージ31,32を、ワークを保持するチャック12に取り付けたので、基準ゲージ31,32の基準マーク部31a,32aの位置を基準にしてワーク(チャック12)に対するバイト15,16の摩耗量や変位量を精度良く測定して加工位置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。しかも、基準ゲージ31,32をチャック12に取り付けるだけの簡単な構成であるため、構成が簡単で、低コスト化できると共に、基準ゲージ31,32を切削加工室21内に出し入れする構成とは異なり、移動時のガタがなくなり、その分、画像認識精度を高めることができる。更に、カメラ22に対する基準ゲージ31,32とバイト15,16の高さを同じ高さにすることができるため、被写界深度が狭くても画像処理精度を確保することが可能となり、安価な光学系で高い認識精度を得ることができる。
In the first embodiment described above, since the reference gauges 31 and 32 for measuring the position errors of the
尚、本実施例1では、基準ゲージ31,32をチャック12に取り付けるようにしたが、基準ゲージ31,32をチャック取付面板に取り付けるようにしても良い。
また、基準ゲージ31,32の数も、2個に限定されず、1個のみ、又は3個以上取り付けるようにしても良い。
In the first embodiment, the reference gauges 31 and 32 are attached to the
Further, the number of reference gauges 31 and 32 is not limited to two, but only one or three or more may be attached.
次に、図9乃至図11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。 Next, Embodiment 2 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.
本実施例2では、基準ゲージ31,32をチャック12(又はチャック取付面板)に取り付けた2軸正面旋盤において、ターレット13の所定位置にターレットゲージ35を取り付けた構成としている。ターレットゲージ35は、旋盤のボールネジ(例えばX軸、Y軸)を含むNCテーブルと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。
In the second embodiment, a
このターレットゲージ35は、旋盤を構成する金属と比較して常温付近で熱膨張率が小さい材料(例えばインバー:不変鋼)を用いて、例えば直角三角形状に形成され、その2つの頂点部にそれぞれX方向、Z方向の測定の基点となるゲージA,Bが一体に形成されている。図11に示すように、各ゲージA,Bには、それぞれ直角のエッジが形成され、各ゲージA,BのX方向のエッジの間隔がX方向の基準寸法Xo となり、Z方向のエッジの間隔がZ方向の基準寸法Zo となる。ターレットゲージ35の製作時に、これらの基準寸法Xo ,Zo が要求精度(例えば±1μm)を満たすようにターレットゲージ35が加工されている。
The
このターレットゲージ35をターレット13に取り付ける際に、一方のゲージAの近傍の1点のみでターレットゲージ35をターレット13に支持させ、他方のゲージB側については、軽くガイドする程度にとどめて、固定してしまわないようにする。このようにする理由は、一方のゲージAがX方向、Z方向の測定の基点となるからであり、また、ターレットゲージ35を複数箇所で固定すると、ターレット13とターレットゲージ35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。
When the
旋盤運転中の切削時(サイクルスティール時)に、一方のゲージAを外径加工バイト用の基準ケージ32と同じカメラ22の視野33に収めて撮像して画像処理して、基準ゲージ32の基準マークを基準にして、ゲージAの位置を画像認識した後、ゲージA,B間の間隔(基準寸法Xo ,Zo )相当分のモータ指令値でサーボモータ(図示せず)を駆動してターレット13を移動させて他方のゲージBを基準ケージ32と同じカメラ22の視野33に収めて撮像して画像処理して、基準ゲージ32の基準マークを基準にしてゲージBの位置を画像認識する。この後、一方のゲージAを基準として、2つのゲージA,B間の間隔相当分のモータ指令値による移動距離を測定して、その測定値と本来のゲージA,B間の距離との差分値を旋盤の熱膨張・収縮による変化量とみなして、ゲージA,B間の位置とその外側の位置を線形補間して加工位置(サーボ位置)にフィードバックする。
At the time of cutting during lathe operation (cycle steal), one gauge A is stored in the same field of
以上説明した本実施例2では、ターレット13の所定位置にターレットゲージ35を取り付けて、旋盤運転中の非切削時に、一方のゲージAを外径加工バイト用の基準ケージ32と同じカメラ22の視野33に収めて撮像して画像処理した後、ターレット13を移動させて他方のゲージBを基準ケージ32と同じカメラ22の視野33に収めて撮像して画像処理して、これらの画像処理結果から2つのケージA,Bの位置を基準にして旋盤の熱膨張・収縮の度合いを算出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、ワークの加工精度を向上させることができる。
In the second embodiment described above, the
しかも、本実施例2では、ターレットゲージ35を、旋盤を構成する金属と比較して熱膨張率が小さい材料により形成すると共に、X方向、Z方向の測定の基点となるゲージA,Bを一体に形成したので、測定の基点となる2つのケージA,Bの位置精度を高めることができて、旋盤の熱膨張・収縮の度合いの算出精度を高めることができる。
Moreover, in the second embodiment, the
次に、図12乃至図14を用いて、本発明の実施例3を説明する。但し、上記実施例2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。 Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS. However, substantially the same parts as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted or simplified, and different parts are mainly described.
本実施例3は、本発明を短軸旋盤に適用した実施例である。短軸旋盤では、基準ゲージ31,32をチャック12(又はチャック取付面板)に取り付けると共に、ターレット43のバイト保持用の1つのポジションにターレットゲージ45を取り付けている。
The third embodiment is an embodiment in which the present invention is applied to a short-axis lathe. In the short-axis lathe, the reference gauges 31 and 32 are attached to the chuck 12 (or the chuck attachment face plate), and the
上記実施例2と同様に、ターレットゲージ45は、旋盤を構成する金属と比較して常温付近で熱膨張率が小さい材料(例えばインバー:不変鋼)を用いて、例えば直角三角形状に形成され、その2つの頂点部にそれぞれX方向、Z方向の測定の基点となるゲージA,Bが一体に形成されている。図14に示すように、各ゲージA,Bには、それぞれ直角のエッジが形成され、各ゲージA,BのX方向のエッジの間隔がX方向の基準寸法Xo となり、Z方向のエッジの間隔がZ方向の基準寸法Zo となる。ターレットゲージ45の製作時に、これらの基準寸法Xo ,Zo が要求精度(例えば±1μm)を満たすようにターレットゲージ45が加工されている。
Similar to Example 2, the
このターレットゲージ45をターレット43に取り付ける際に、一方のゲージAの近傍の1点のみでターレットゲージ45をターレット43に支持させ、他方のゲージB側については、軽くガイドする程度にとどめて、固定してしまわないようにする。
本実施例3の短軸旋盤においても、前記実施例2と同様の方法で、旋盤の熱膨張・収縮の度合いを算出して加工位置を補正すれば良い。
When attaching the
Also in the short-axis lathe according to the third embodiment, the machining position may be corrected by calculating the degree of thermal expansion / contraction of the lathe in the same manner as in the second embodiment.
尚、実施例1〜3において、バイト(刃物)を交換(段取り替え)する度に画像処理して加工位置を補正しても良いし、或は、バイト(刃物)を工程の変更で割り出す度に画像処理して加工位置を補正しても良い。 In the first to third embodiments, the processing position may be corrected by image processing every time the cutting tool (cutting tool) is replaced (set-up), or each time the cutting tool (cutting tool) is determined by changing the process. Alternatively, the processing position may be corrected by image processing.
次に、図15乃至図17を用いて、本発明の実施例4を説明する。但し、前記実施例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。 Next, Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIGS. However, substantially the same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted or simplified, and different parts are mainly described.
本実施例4は、本発明を2軸正面旋盤に適用した実施例である。本実施例4では、チャック12の外周部に基準ゲージ53を設けているが、この基準ゲージ53は、チャック12からの突出量が前記実施例1の基準ゲージ31,32よりも小さく、且つ、内径加工バイト15と外径加工バイト16の両方に共通して使用する基準ケージとなっている。
The fourth embodiment is an embodiment in which the present invention is applied to a two-axis front lathe. In the fourth embodiment, the
更に、カメラ52の視野を2つの視野33a,33bに分割して両視野33a,33bの間隔を広げるようにカメラ52の光学系を2つの光学系で構成し、分割した一方の視野33aで基準ゲージ53の基準マーク部を撮像し、他方の視野33bで内径加工用又は外径加工用のバイト15,16の刃先15a,16aを撮像するようにしている。2つの光学系は、カメラ52と撮像対象物(基準ゲージ53とバイト15,16)との間の光路がミラー54,55によって直角に屈曲され、一方の光学系には、他方の光学系の焦点と合わせるための焦点合わせレンズ56が設けられている。尚、両方の光学系にそれぞれ焦点合わせレンズを設けても良い。
Further, the optical system of the
カメラ52とレンズ57とミラー54,55は、角筒状のカメラケース58内に収納され、当該カメラケース58のうちのミラー54,55の下方側の撮像用開口部に防護ガラス59が装着されている。この防護ガラス59には、前記実施例1と同様のシャッタ装置やワイパー装置を設けるようにしても良い。カメラケース58には、カメラ52の光軸と平行に延びる長孔60を有する取付板61が設けられ、この長孔60によってカメラケース58の取付位置をカメラ52の軸方向に調整可能となっている。これにより、チャック12の外径に対応してカメラ52の光学系を当該カメラ52の軸方向に移動させるように構成されている。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52の光学系を当該カメラ52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52の光学系を当該カメラ52の軸方向に移動させるようにしても良い。
The
以上説明した本実施例4によれば、カメラ52の視野を2つの視野33a,33bに分割して両視野33a,33bの間隔を広げるようにカメラ52の光学系を2つの光学系で構成したので、基準ケージ53とバイト15,16との間隔が離れていても、1台のカメラ52の視野33a,33bに基準ケージ53とバイト15,16を収めて撮像することができ、例えばカメラ52の画素数を増加させて視野を拡大する場合と比較して、画素数の少ない安価なカメラ52で、実質的に広い視野を実現することができる。また、基準ケージ53とバイト15,16との間隔が離れていても、1台のカメラ52の視野33a,33bに基準ケージ53とバイト15,16を収めることができるため、外径加工バイト用基準ケージと内径加工バイト用基準ケージを共通化することができ、1つの基準ケージ53で内径加工バイト15と外径加工バイト16の両方に対応できる。また、基準ケージ53がチャック12から突出する寸法を小さくすることができて、基準ケージ53が他の構成要素と干渉する危険性を大幅に低下させることができる共に、基準ケージ53がチャック12と一体に高速回転することによる風切り騒音を大幅に低減させることができ、また、基準ケージ53による切粉の巻き込みの問題も解消できる。しかも、基準ケージ53を小型化できるため、チャック12に大きなカウンタバランスウエイトを設ける必要がなくなる。
According to the fourth embodiment described above, the optical system of the
また、本実施例4では、チャック12の外径に対応してカメラ52の光学系を当該カメラ52の軸方向に移動させるように構成したので、チャック12を外径の異なるチャックに付け替えても、そのチャック12の外径に合わせてカメラ52の光学系を当該カメラ52の軸方向に移動させることで、1台のカメラ52の視野33a,33bに基準ケージ53とバイト15,16を収めることができる。これにより、外径の小さいチャック12を使用する場合でも、基準ケージ53をチャック12から大きく突出させる必要がなくなり、基準ケージ53が他の構成要素と干渉する危険性を大幅に低下させることができる共に、基準ケージ53がチャック12と一体に高速回転することによる風切り騒音を大幅に低減させることができ、また、基準ケージ53による切粉の巻き込みの問題も解消できる。
In the fourth embodiment, since the optical system of the
尚、本発明の適用範囲は、各実施例1〜4で説明した2軸正面旋盤や短軸旋盤に限定されず、種々のタイプの旋盤に本発明を適用して実施できる。 The scope of application of the present invention is not limited to the two-axis front lathe and the short-axis lathe described in the first to fourth embodiments, and the present invention can be applied to various types of lathes.
11…主軸、12…チャック、13…ターレット、15…内径加工用のバイト、15a…刃先、16…外径加工用のバイト、16a…刃先、21…切削加工室、22…カメラ、23…防護ガラス、25…ワイパー装置、26…チップコンベア、27…強化ガラス、28…照明用の光源、29…レンズ、31,32…基準ゲージ、31a,32a…基準マーク部、33,33a,33b…視野、35,45…ターレットゲージ、52…カメラ、53…基準ゲージ、54,55…ミラー、56…焦点合わせレンズ、57…レンズ、58…カメラケース、59…防護ガラス、60…長孔、61…取付板
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記カメラ及びレンズの位置誤差を測定するための基準ゲージをワーク保持用のチャック又はチャック取付面板に取り付け、
前記基準ゲージとバイトとを同じカメラ視野に収めて撮像して画像処理し、その画像処理結果に基づいて加工位置を補正する加工位置補正手段を備えていることを特徴とする旋盤の制御装置。 In a lathe control apparatus equipped with an image processing system that captures an image of a tool using a camera, processes the image, and inspects at least one of a defect, wear amount, and thermal displacement of the entire machine,
A reference gauge for measuring the position error of the camera and the lens is attached to a workpiece holding chuck or a chuck mounting face plate,
An apparatus for controlling a lathe, comprising processing position correction means for capturing and processing the reference gauge and the bite in the same camera field of view and performing image processing, and correcting the processing position based on the image processing result.
前記カメラ及びレンズの位置誤差を測定するための基準ゲージをワーク保持用のチャック又はチャック取付面板に取り付けると共に、ターレットの所定位置にターレットゲージを取り付け、
旋盤運転中の非切削時に前記ターレットゲージと前記基準ケージとを同じカメラ視野に収めて撮像して画像処理し、その画像処理結果に基づいて現在のターレットゲージの位置と本来のターレットゲージの位置との差分値を旋盤の熱膨張・収縮の度合いとして算出して加工位置を補正する加工位置補正手段を備えていることを特徴とする旋盤の制御装置。 In a lathe control apparatus equipped with an image processing system that captures an image of a tool using a camera, processes the image, and inspects at least one of a defect, wear amount, and thermal displacement of the entire machine,
A reference gauge for measuring the position error of the camera and the lens is attached to a chuck for holding a workpiece or a chuck mounting face plate, and a turret gauge is attached to a predetermined position of the turret.
At the time of non-cutting during lathe operation, the turret gauge and the reference cage are captured and imaged in the same camera field of view, and based on the image processing result, the current turret gauge position and the original turret gauge position A lathe control apparatus comprising machining position correction means for calculating a difference value between the two as a degree of thermal expansion / contraction of the lathe and correcting the machining position.
前記カメラ及びレンズの位置誤差を測定するための基準ゲージをワーク保持用のチャック又はチャック取付面板に取り付けると共に、ターレットの所定位置にターレットゲージを取り付け、
前記基準ゲージとバイトとを同じカメラ視野に収めて撮像して画像処理し、その画像処理結果に基づいて加工位置を補正する第1の加工位置補正手段と、
旋盤運転中の非切削時に前記ターレットゲージと前記基準ケージとを同じカメラ視野に収めて撮像して画像処理し、その画像処理結果に基づいて現在のターレットゲージの位置と本来のターレットゲージの位置との差分値を旋盤の熱膨張・収縮の度合いとして算出して加工位置を補正する第2の加工位置補正手段と
を備えていることを特徴とする旋盤の制御装置。 In a lathe control apparatus equipped with an image processing system that captures an image of a tool using a camera, processes the image, and inspects at least one of a defect, wear amount, and thermal displacement of the entire machine,
A reference gauge for measuring the position error of the camera and the lens is attached to a chuck for holding a workpiece or a chuck mounting face plate, and a turret gauge is attached to a predetermined position of the turret.
First processing position correcting means for capturing and image-processing the reference gauge and the bite in the same camera field of view, and correcting the processing position based on the image processing result;
At the time of non-cutting during lathe operation, the turret gauge and the reference cage are captured and imaged in the same camera field of view, and based on the image processing result, the current turret gauge position and the original turret gauge position And a second machining position correction means for correcting the machining position by calculating a difference value between the two as a degree of thermal expansion / contraction of the lathe.
前記ターレットケージは、測定の基点となる2つのケージA,Bを備え、
旋盤運転中の非切削時に、一方のゲージAを前記基準ケージと同じカメラ視野に収めて撮像して画像処理した後、前記ケージA,B間の間隔相当分のモータ指令値で前記ターレットを移動させて他方のゲージBを前記基準ケージと同じカメラ視野に収めて撮像して画像処理して、これらの画像処理結果に基づいて旋盤の熱膨張・収縮の度合いを算出する手段を備えていることを特徴とする旋盤の制御装置。 In the lathe control device according to claim 2 or 3,
The turret cage includes two cages A and B that serve as measurement base points.
During non-cutting during lathe operation, one gauge A is placed in the same camera field of view as the reference cage, imaged and processed, and then the turret is moved by a motor command value corresponding to the distance between the cages A and B The other gauge B is stored in the same camera field of view as the reference cage and is imaged and image processing is performed, and a means for calculating the degree of thermal expansion / contraction of the lathe based on these image processing results is provided. A lathe control device.
前記ターレットゲージは、旋盤を構成する金属と比較して熱膨張率が小さい材料で形成され、且つ、前記2つのケージA,Bが一体に形成されていることを特徴とする旋盤の制御装置。 In the lathe control device according to claim 4,
The turret gauge is formed of a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the metal constituting the lathe, and the two cages A and B are integrally formed.
前記カメラの視野を分割して両視野の間隔を広げるように前記カメラの光学系を2つの光学系で構成したことを特徴とする旋盤の制御装置。 The lathe control device according to any one of claims 1 to 5,
An apparatus for controlling a lathe, wherein the optical system of the camera is configured by two optical systems so as to divide the field of view of the camera and widen the distance between both fields of view.
前記チャックの外径に対応して前記カメラの光学系を当該カメラの軸方向に移動させるように構成したことを特徴とする旋盤の制御装置。 The lathe control device according to claim 6,
A lathe control apparatus configured to move an optical system of the camera in an axial direction of the camera in accordance with an outer diameter of the chuck.
前記画像処理システムの画像処理結果に基づいてバイトの欠損又は磨耗量が許容範囲を越えていると判断されるときに作業者に警告し及び/又はフェールセーフ処置する手段を備えている特徴とする旋盤の制御装置。 The lathe control device according to any one of claims 1 to 7,
It is characterized by comprising means for warning the operator and / or fail-safe treatment when it is determined that the missing or worn amount of the bite exceeds the allowable range based on the image processing result of the image processing system. Lathe control device.
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