JP2018001288A - 切削加工工具の寿命判定装置、寿命判定方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】切削加工の対象物における切削加工結果の画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部によって取得された画像から切削加工結果の品質を表す特徴量を取得する特徴量取得部と、前記特徴量取得部によって取得された前記特徴量に基づいて、前記対象物に切削加工を行った切削加工工具の寿命を判定する寿命判定部と、を備える。
【選択図】図1
Description
切削加工工程では、加工の種類に応じた切削加工工具を装着した装置により、対象物に対して目的とする種々の加工が施される。
このような切削加工の精度は、装着された切削加工工具の損耗に影響されることから、一般に、工具の種類別に固有の使用寿命時間が設定され、加工時間の合計が使用寿命時間に達すると、切削加工工具の交換が行われている。
また、特許文献1には、加工の対象物における表面にレーザーパルス光を照射し、その反射光を利用して計測される寸法精度を評価することにより、工具寿命を予測する技術が記載されている。
なお、特許文献1に記載の技術は、回転される被削材における半径方向の寸法変化量をレーザーパルス光の反射光によって計測するものであるため、特定の加工形態に適用対象が限られると共に、切削加工工具自体の損耗を必ずしも適確に判定することができないと考えられる。
このように、従来の技術においては、切削加工工具の寿命を適切に判定することが困難であった。
[構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る寿命判定装置1の構成を示す模式図である。
本実施形態に係る寿命判定装置1は、切削加工された複数の対象物(以下、「ワークW」という。)の加工面の画像を撮像し、撮像された加工面の画像におけるコントラスト(切削加工結果の品質を表す特徴量)の経時的な変化に基づいて、切削加工工具の寿命を判定する装置である。
撮像部10A〜10Cは、切削加工されたワークWの加工面の画像を撮像する装置によって構成される。本実施形態において、撮像部10は、デジタルカメラによって構成されるものとする。ただし、ワークWの加工面の画像を撮像可能な装置であれば、赤外線カメラ等、他の撮像装置を用いることも可能である。
また、図3A及び図3Bは、ワークWの加工面の一例を示す模式図であり、図3Aは切削加工工具の使用開始初期の加工結果を示す図、図3Bは切削加工工具の寿命による交換直前の加工結果を示す図である。なお、図3A及び図3Bにおいて、切削加工箇所を表す円の線幅は、コントラストの高さに対応しており、線幅が太いほど、コントラストが高いことを示している。
撮像部10A〜10Cは、図2に示すワークWの加工面を複数のワークWについて撮像する。複数のワークWの加工面の画像は、切削加工工具の寿命に応じて、図3Aに示す使用開始初期の状態では切削の品質が高く、画像のコントラストが高いものとなり、図3Bに示す交換直前の状態では、切削の品質が相対的に低下し、画像のコントラストが低いものとなる。
図4A〜図4Cに示すように、ワークWの加工面は、撮像部10A〜10Cによって、異なる複数の方向から撮像され、加工結果が画像として取得される。
図5は、処理部20の構成を示すブロック図である。
図5に示すように、処理部20は、CPU(Central Processing Unit)21と、メモリ22と、入力部23と、表示部24と、記憶部25と、通信部26とを備えている。
寿命判定処理のためのプログラムを実行することにより、CPU21には、機能的構成として、画像取得部21aと、コントラスト取得部21bと、寿命判定部21cとが形成される。
図6においては、撮像部10A〜10Cそれぞれによって撮像された複数のワークWの加工面の画像のデータについて、コントラストが時系列に示されている。なお、図6における一点鎖線は撮像部10Aによって撮像された正面の画像のデータ、破線は撮像部10Bによって撮像された左方の画像のデータ、実線は撮像部10Cによって撮像された右方の画像のデータにおけるコントラストを示している。
また、図7は、切削加工工具の使用時間と残寿命との関係を示す模式図である。
図7においては、切削加工工具が所定の残寿命となった場合に逐次新品に交換された過程を示しており、図6のコントラストを示すデータは、図7に示す過程と対応するデータである。
図6に示すように、撮像部10A〜10Cそれぞれにおいて撮像された画像のコントラストを時系列に観察すると、切削加工工具の使用開始初期ではコントラストが高く、加工の回数が増加するにつれて、徐々にコントラストが減少していることがわかる。また、切削加工工具の交換が行われると、撮像部10A〜10Cそれぞれにおいて撮像された画像のコントラストは、再び高い値に変化していることがわかる。
(判定基準1)
コントラストの閾値(絶対値)を予め設定し、各画像のデータにおけるコントラストと閾値との比較結果によって、切削加工工具の寿命を判定する。
(判定基準2)
コントラストの初期値(切削工具の交換直後の値)から一定値を減じたコントラストに達しているか否かによって、切削加工工具の寿命を判定する。
(判定基準3)
コントラストの初期値(切削工具の交換直後の値)から定倍率(m,nを整数としてn/m倍等)のコントラストに達しているか否かによって、切削加工工具の寿命を判定する。
(判定基準4)
コントラストのバラつき幅に基づいて、切削加工工具の寿命を判定する。
(判定基準5)
コントラストの変化率に基づいて、切削加工工具の寿命を判定する。
(判定基準6)
過去のコントラストのデータとの比較結果に基づいて、切削加工工具の寿命を判定する。例えば、判定基準6の一形態として、過去に使用された1つ又は複数の切削加工工具におけるコントラストのデータとの類似性を基に、現在の切削加工工具の寿命を判定すること等が可能である。
入力部23は、キーボード、マウスあるいはタッチパネル等の入力装置によって構成され、ユーザによる寿命判定装置1への各種情報の入力を受け付ける。
表示部24は、LCD(Liquid Crystal Display)等の表示装置によって構成され、寿命判定装置1の各種処理結果を表示する。
記憶部25は、ハードディスクあるいはフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶装置によって構成され、寿命判定処理のためのプログラムや、撮像部10A〜10Cによって撮像されたワークWの加工面の画像のデータ等を記憶する。
通信部26は、LAN(Local Area Network)やUSB(Universal Serial Bus)等、所定の通信規格に基づいて信号処理を行う通信インターフェースを備え、寿命判定装置1が外部装置との間で行う通信を制御する。
次に、寿命判定装置1の動作を説明する。
図8は、寿命判定装置1の処理部20が実行する寿命判定処理の流れを示すフローチャートである。
寿命判定処理は、入力部23を介して、寿命判定処理の実行が指示入力されることにより開始される。
ステップS3において、寿命判定部21cは、コントラスト取得部21bによって取得されたコントラストを示すデータに基づいて、切削加工工具の寿命を判定する。具体的には、寿命判定部21cは、上述の判定基準1に基づいて、各画像のデータにおけるコントラストを判定することにより、切削加工工具の寿命を判定する。
ステップS4において、寿命判定部21cは、切削加工工具の寿命の判定結果を表示する。例えば、いずれかの画像のデータにおけるコントラストが判定基準1の閾値以下となっている場合、寿命判定部21cは、切削加工工具が寿命に達しているものと判定する。
即ち、寿命判定装置1においては、同一のワークWの加工面について、異なる複数の方向から撮像した画像が取得される。
これにより、ワークWの加工面の形状をより正確に把握することが可能となる。
また、寿命判定装置1においては、切削加工工具による実際の加工結果に基づく寿命判定が行われる。即ち、切削加工結果の品質を表す特徴量に基づく寿命判定が行われる。
これにより、切削加工工具自体の形状等から損耗の状態を判定する場合に比べ、目的とする加工の品質に表れる直接的な要素を対象として、より適確な寿命判定を行うことが可能となる。
また、寿命判定装置1においては、切削加工工具による加工結果の経時的な変化を基に、切削加工工具の寿命が判定される。
これにより、一度の加工結果のみから切削加工工具の寿命を判定する場合に比べ、切削加工工具の状態をより適確に反映した寿命判定を行うことが可能となる。
このように、本実施形態に係る寿命判定装置1によれば、切削加工工具の寿命をより適切に判定することが可能となる。
例えば、撮像部10A〜10Cを把持するロボットM1及びワークWを把持するロボットM2は、生産ライン等において、ワークWの加工工程のために実装されている設備を切削加工工具の寿命判定のために兼用することや、生産ラインにおける設備とは別に、切削加工工具の寿命判定のために設置することのいずれも可能である。
また、これらのプログラムは、ネットワークを介してユーザのコンピュータにダウンロードされることにより配布されてもよい。
10A〜10C 撮像部
20 処理部
21 CPU
21a 画像取得部
21b コントラスト取得部
21c 寿命判定部
22 メモリ
23 入力部
24 表示部
25 記憶部
26 通信部
Claims (8)
- 切削加工の対象物における切削加工結果の画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部によって取得された画像から切削加工結果の品質を表す特徴量を取得する特徴量取得部と、
前記特徴量取得部によって取得された前記特徴量に基づいて、前記対象物に切削加工を行った切削加工工具の寿命を判定する寿命判定部と、
を備える寿命判定装置。 - 前記特徴量取得部は、前記画像取得部によって取得された複数の前記画像から前記特徴量を取得し、
前記寿命判定部は、前記特徴量取得部によって取得された前記特徴量の経時変化に基づいて、前記対象物に切削加工を行った切削加工工具の寿命を判定する請求項1に記載の寿命判定装置。 - 前記寿命判定部は、所定期間における前記特徴量の平均値に基づいて、前記対象物に切削加工を行った切削加工工具の寿命を判定する請求項2に記載の寿命判定装置。
- 前記寿命判定部は、所定期間における前記特徴量のうち、所定数の上位の値及び所定数の下位の値の少なくともいずれかを除外した平均値に基づいて、前記対象物に切削加工を行った切削加工工具の寿命を判定する請求項2に記載の寿命判定装置。
- 前記画像取得部は、前記切削加工の対象物における切削加工された部分を複数方向から撮像した画像を取得する請求項1から4のいずれか1項に記載の寿命判定装置。
- 前記特徴量取得部は、前記特徴量として、前記画像におけるコントラストを取得する請求項1から5のいずれか1項に記載の寿命判定装置。
- 切削加工の対象物における切削加工結果の画像を取得する画像取得ステップと、
前記画像取得ステップにおいて取得された画像から切削加工結果の品質を表す特徴量を取得する特徴量取得ステップと、
前記特徴量取得ステップにおいて取得された前記特徴量に基づいて、前記対象物に切削加工を行った切削加工工具の寿命を判定する寿命判定ステップと、
を含む寿命判定方法。 - コンピュータに、
切削加工の対象物における切削加工結果の画像を取得する画像取得機能と、
前記画像取得機能によって取得された画像から切削加工結果の品質を表す特徴量を取得する特徴量取得機能と、
前記特徴量取得機能によって取得された前記特徴量に基づいて、前記対象物に切削加工を行った切削加工工具の寿命を判定する寿命判定機能と、
を実現させるプログラム。
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