特許 6106467 機械加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6106467

(24)【登録日】2017年3月10日

(45)【発行日】2017年3月29日

(54)【発明の名称】機械加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23Q 17/24 20060101AFI20170316BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20170316BHJP

   B23Q 3/155 20060101ALI20170316BHJP

   G05B 19/12 20060101ALI20170316BHJP

【ＦＩ】

   B23Q17/24 Z

   B23Q17/00 F

   B23Q3/155 F

   G05B19/12 Z

【請求項の数】4

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2013-40670(P2013-40670)

(22)【出願日】2013年3月1日

(65)【公開番号】特開2014-168823(P2014-168823A)

(43)【公開日】2014年9月18日

【審査請求日】2015年7月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】特許業務法人開知国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】中野 博之

(72)【発明者】

【氏名】五十嵐 大輔

(72)【発明者】

【氏名】五十嵐 和裕

(72)【発明者】

【氏名】前川 洋平

(72)【発明者】

【氏名】沼山 勝人

(72)【発明者】

【氏名】瀬谷 修久

【審査官】 永石 哲也

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６４−０３４６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０８５５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００１／００１７６９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 欧州特許出願公開第０２３０５４１７（ＥＰ，Ａ２）

【文献】 特開平０３−１５０４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３１５５５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｑ １７／２４

Ｂ２３Ｑ ３／１５５

Ｂ２３Ｑ １７／００

Ｇ０５Ｂ １９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

工具の部品を選択する第１のステップと、
該第１のステップにより選択された部品をアセンブリする第２のステップと、
該第２のステップでアセンブリされた工具を撮影する第３のステップと、
予め、正しい部品が正しくアセンブリされた工具の画像から作成された照合用画像と前記第３のステップによりアセンブリ後に撮影された画像を照合することによって、所望の工具がアセンブリされたか確認する第４のステップと、
前記工具の寸法を測定する第５のステップと、
前記第５のステップの測定結果に基づいて工具情報を生成するとともに記憶部に転送する第６のステップと、
該第６のステップにより生成された工具情報を情報担体に書き込む第７のステップと、
前記情報担体を前記工具に取り付ける第８のステップと、
前記照合用画像と前記工具に前記情報担体が取り付けられた後に撮影された画像を照合するとともに、前記第６のステップで生成されて前記記憶部に転送された工具情報と、前記第８のステップで工具に取り付けられた前記情報担体から読み取られた工具情報の内容を照合することによって、工作機械に所望の工具が取り付けられたかを確認する第９のステップと
を備えたことを特徴とする機械加工方法。

【請求項2】

請求項１記載の機械加工方法において、
正しい部品が正しくアセンブリされた工具の画像から作成された前記照合用画像は、前記工具を回転させながら全周の画像を取得することを特徴とする機械加工方法。

【請求項3】

請求項１記載の機械加工方法において、
前記第３のステップにおける工具の撮影は、工具を回転させながら全周の画像を取得することを特徴とする機械加工方法。

【請求項4】

請求項１記載の機械加工方法において、
前記情報担体は、バーコードやマトリックス型二次元コードにより画像で認識可能なラベル若しくは、ＩＣタグにより電気的に読み取り可能なラベルであることを特徴とする機械加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工作機械を用いてワークを加工する機械加工方法に係り、特に、工作機械に取り付けられた工具の確認に好適な機械加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の機械加工方法に関する第１の例として、工具のＡＴＣ（Automatich Tool Changer）へのセットやＡＴＣにセットされた工具の確認のために多くの時間を必要とした欠点を除去しその簡略化を目的として、人手によらず工具を自動的に管理することができるようになり、工具管理の自動化が実現できる工作機械の工具管理システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、形状の異なる工具を有する工作機械と、この工作機械の工具を選択する工具選択駆動制御装置と、工具の形状を認識する工具認識装置と、この工具認識装置の工具認識手順、工具認識情報を演算しかつ前記工具選択駆動制御装置を制御する中央制御装置と、工具選択情報を作成する工具データ作成装置を備え、前記工具認識装置による認識情報と工具データ作成装置の工具データを比較管理する。

【0003】

また、第２に、切削加工装置の工具観察技術で、オンマシンで工具を正確に撮像して、その画像にもとづいて工具を管理する工具観察方法とその装置、および、切削加工システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。具体的には、 被加工体を切削加工する工具の状態を撮像手段により撮像し、その画像情報に基づいて前記工具の観察を行う工具観察方法において、前記工具での前記被加工体の加工前または加工後の少なくとも一方で前記工具を回転あるいは移動させてその画像を複数取込み、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観察を行う。

【0004】

また、第３に、複数の工具の作業者による工具マガジンへの工具格納位置確認作業を不要にして、工具マガジンへの工具の保管作業を迅速かつ確実に行う工作機械における工具管理装置知られている（例えば、特許文献３参照）。具体的には、正規工具を撮像して第１の工具画像データ記憶手段に記憶する。第１の工具画像データに関連する工具番号を含む工具管理情報を第１の工具管理情報記憶手段に記憶する。使用する複数の工具を、加工順序を考慮しないで工具マガジンにランダムに装着し、その工具を撮像して、第２の工具画像データ記憶手段に記憶する。第２の工具画像データを、第１の工具画像データと照合して、一致する場合に第１の工具画像データの工具番号を含む工具管理情報を第２の工具画像データの工具管理情報として設定する。加工プログラムを解析して、総加工時間が最短になるように工具マガジン内の工具の保管位置の組み替えを行う。

【0005】

また、第４に、マガジン１への工具Ｔの装着ミスを自動的かつ事前的に発見することができ、しかも、高精度な工具Ｔの自動計測、自動補正を達成することができる装置知られている（例えば、特許文献４参照）。具体的には、撮影された工具Ｔ１の像は、画像情報として撮影装置５からパソコン８の画像処理部８ａに転送される。この画像情報は、画像処理部８ａにおいて処理された後、工具特徴量演算部８ｂに送られる。工具特徴量演算部８ｂは、この画像データから工具Ｔ１の特徴量を抽出・演算する。そして、照合認識部８ｃにおいて、工具特徴量演算部８ｂにて抽出・演算した工具Ｔ１の特徴量データと、工具Ｔ１についてのマスタデータＰ１とを照合することにより、撮影された工具Ｔ１がＮＣ装置３により指定された工具Ｔ１と一致するか否かを認識する機能を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許１９３１４３３号

【特許文献2】特開２００１−２６９８４４号公報

【特許文献3】特開２００５−３２４２６２号公報

【特許文献4】特開平６−１３４６３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１では、ＡＴＣにセットされた工具の形状を認識し、認識情報と工具データ作成装置の工具データを比較管理することで、工具を管理するシステムについて述べられているが、加工の際に使われる工具が所望の工具であるか否かを判定する方法については述べられていない。

【0008】

また、特許文献２では、オンマシンで工具を正確に撮像して、その画像にもとづいて、工具の寿命を作業者の目で判断したり、工具寸法を画像処理により測定したりするシステムについて述べられているが、加工の際に使われる工具が所望の工具であるか否かを判定する方法については述べられていない。

【0009】

また、特許文献３では、まず、正規工具を撮像して第１の工具画像データを取得し、第１の工具画像データに関連する工具番号を含む工具管理情報を付加する。次に、使用する複数の工具を、加工順序を考慮しないで工具マガジンにランダムに装着し、装着後の工具を撮像して、第２の工具画像データを取得する。そして、第１、第２の工具画像データを照合して、どのマガジンに、どの工具が収納されたかを自動で判断した上で、加工プログラムを解析して、総加工時間が最短になるように工具マガジン内の工具の保管位置の組み替えを行う工具管理装置について述べられているが、加工の際に使われる工具が所望の工具であるか否かを判定する方法については述べられていない。

【0010】

また、特許文献４では、マガジンに収納された撮影された工具Ｔ１を撮影し、工具Ｔ１の画像情報から工具Ｔ１の特徴量を抽出・演算する。続いて、工具Ｔ１についてのマスタデータＰ１と照合することにより、撮影された工具Ｔ１がＮＣ装置３により指定された工具Ｔ１と一致するか否かを認識する機能を備えた工具の自動照合認識装置について述べられているが、加工の際に使われる工具が所望の工具であるか否かを判定する方法については述べられていない。

【0011】

本発明の目的は、加工の際に使われる工具が所望の工具であるか否かを判断した上で加工を行える機械加工方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的を達成するために、本発明は、工具の部品を選択する第１のステップと、該第１のステップにより選択された部品をアセンブリする第２のステップと、該第２のステップでアセンブリされた工具を撮影する第３のステップと、予め、正しい部品が正しくアセンブリされた工具の画像から作成された照合用画像と前記第３のステップによりアセンブリ後に撮影された画像を照合することによって、所望の工具がアセンブリされたか確認する第４のステップを備えるようにしたものである。
かかる方法により、加工の際に使われる工具が所望の工具であるか否かを判断した上で加工を行えるものとなる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、加工の際に使われる工具が所望の工具であるか否かを判断した上で加工を行えるものとなる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行するための、工作機械の全体構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械に用いるＮＣプログラム用コンピュータの動作を示すフローチャートである。

【図3】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械に用いる工具アセンブリ部、工具画像情報取得部，工具画像情報判定部の動作を示すフローチャートである。

【図4】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における照合用の工具画像の取得方法の内容を示すフローチャートである。

【図5】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における照合用の工具画像の取得方法の説明図である。

【図6】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械に用いられる各種工具の正面図である。

【図7】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械に用いられる各種工具の正面図である。

【図8】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械に用いられる各種工具の正面図である。

【図9】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械に用いられる各種工具の正面図である。

【図10】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における工具測定部の動作を示すフローチャートである。

【図11】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械に用いられる各種工具の形状データの説明図である。

【図12】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械に用いられる各種工具の形状データの説明図である。

【図13】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械に用いられる各種工具の形状データの説明図である。

【図14】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械に用いられる各種工具の形状データの説明図である。

【図15】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における工具への工具情報の取り付けと、工具の確認の動作を示すフローチャートである。

【図16】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における工具への工具情報の取り付けの説明図である。

【図17】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における工具への工具情報の取り付けの説明図である。

【図18】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における工具への工具情報の取り付けの説明図である。

【図19】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における工具の確認の説明図である。

【図20】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における工具の確認の説明図である。

【図21】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における工具の確認の説明図である。

【図22】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における工具の確認の説明図である。

【図23】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における工具収納の動作を示すフローチャートである。

【図24】本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械による加工手順の内容を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図１〜図２４を用いて、本発明の一実施形態による機械加工方法について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による機械加工方法を実行するための、工具認識による誤切削防止機能付きの工作機械の全体構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による機械加工方法を実行するための、工作機械の全体構成を示すブロック図である。

【0016】

本実施形態の工作機械において、データベース１には、登録済み工具画像情報が格納されている。ＮＣプログラム用コンピュータ２は、ＮＣプログラム生成部３と、ＮＣプログラムシミュレータ４を備えている。これらの各部の動作に詳細については、図２を用いて後述する。

【0017】

工具アセンブリ部１１は、工具保管部１０から取り出された工具が組み立てられる。工具画像情報取得部１２ａは、工具アセンブリ部１１で組み立てられた工具の画像情報を取得する。そして、工具画像情報判定部１３ａは、工具画像情報取得部１２ａで取得された画像と、データベース１から取り出された登録済み工具画像情報を比較して、工具の判定を行う。工具画像情報取得部１２ａ及び工具画像情報判定部１３ａの動作の詳細については、図３を用いて後述する。

【0018】

工具測定部７は、ＮＣシミュレータ用工具形状データ生成部８と、工具寸法測定部９とを備えている。これらの各部の動作に詳細については、図６を用いて後述する。

【0019】

工具測定部用コンピュータ６は、ラベルプリンタ１４によりラベルを作成し、また、タグライター１５によりタグを作成する。工具へのラベル／タグ取り付け部１６は、作成されたラベルやタグを工具に取り付ける。

【0020】

工具情報読取り部Ａ１７は、工具に取り付けられたラベル／タグから情報を読み込む。工具画像情報取得部１２ａは、工具の画像情報を取得する。工具画像情報判定部Ｂ１３ｂは、工具画像情報取得部１２ａにより取得した画像情報より工具を判定する。総合判定部Ａ４５ａは、工具情報読取り部Ａ１７による情報と、工具画像情報判定部Ｂ１３ｂによる情報から、総合的に判断する。総合情報生成部Ａ４６ａは、ラベル／タグに記録さされた情報と画像情報を一括した総合情報を生成し、データベースに送る。

【0021】

ＡＴＣ付きＮＣ制御工作機械（ＭＣ）４４は、機械のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の制御部２８と、工具情報読取り部Ｃ２９と、工具画像情報取得部Ｃ３０と、ＮＣ制御盤３１と、通信端末部３２と、自動工具交換部（ＡＴＣ）１８とを備えている。自動工具交換部（ＡＴＣ）１８は、工具情報読取り部Ｂ１９と、工具収納部２０と、ＡＴＣアーム２１と、ＡＴＣ制御部２２とを備えている。ＮＣ制御工作機械（ＭＣ）４４は、ＡＴＣ／ＭＣ用コンピュータ４７によって制御される。

【0022】

次に、図２を用いて、本実施形態による機械加工方法を実行する工作機械に用いるＮＣプログラム用コンピュータ２の動作について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械に用いるＮＣプログラム用コンピュータの動作を示すフローチャートである。

【0023】

ワークの加工は、先ず、ステップＳ１００において、ＮＣプログラマーによって、ＮＣプログラム用コンピュータ２のＮＣプログラム生成部３にてＮＣプログラムが生成される。次に、ステップＳ１１０において、ＮＣプログラム用コンピュータ２のＮＣプログラムシミュレータ４によって、工作機械４４で実行されるＮＣプログラムのシミュレーションを行い、ステップＳ１２０において、エラーや衝突の危険防止などがチェックされる。問題が無いことが確認されたＮＣプログラムは、ステップＳ１３０において、ネットワークを介してデータベース１に格納される。

【0024】

次に、図３を用いて、本実施形態による機械加工方法を実行する工作機械に用いる工具アセンブリ部１１，工具画像情報取得部１２ａ，工具画像情報判定部１３ａの動作について説明する。
図３は、本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械に用いる工具アセンブリ部、工具画像情報取得部，工具画像情報判定部の動作を示すフローチャートである。

【0025】

まず、ステップＳ２００において、工作機械オペレータによって、工具保管部１０から所望の工具が選択される。選択された工具は、工具アセンブリ部１１へと移動され、ステップＳ２１０において、工具アセンブリ部１１で組み立てられる。次に、ステップＳ２２０において、工具画像情報取得部１２ａにて、組み立てられた工具の画像が撮影される。

【0026】

ここで、図４〜図９を用いて、本実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における照合用の工具画像の取得方法について説明する。
図４は、本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における照合用の工具画像の取得方法の内容を示すフローチャートである。図５は、本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における照合用の工具画像の取得方法の説明図である。図６〜図９は、本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械に用いられる各種工具の正面図である。

【0027】

先ず、図４のステップＳ２２０Ａにおいて、工具は、回転台の上に設置される。次に、ステップＳ２２０Ａにおいて、工具が撮影される。

【0028】

ここで、図６はエンドミルの外観の例である。また、図７は、ラジアスエンドミルの外観の例である。また、図８は、ボールエンドミルの外観の例である。さらに、図９は、フェースミルの外観の例である。これらの工具は、同じ種別であっても、刃の数が違う場合がある。

【0029】

ここで、画像取得の際、図５に示すように、工具をある方向から撮影しただけでは、画像に映らない部分が残ることになる。例えば、円筒形状のドリル４１の場合、中心から角度θの範囲しか映らない。したがって、刃の数の違いなどは把握することができない。

【0030】

そこで、図４のステップ２２０Ｄにおいて、工具を回転させ画像を取得する。そして、ステップＳ２２０Ｃにより、これを繰り返し、ステップＳ２２０Ｅにより、工具の全周囲画像を取得し、取得した画像をデータベース１に登録する。

【0031】

なお、本実施例では、登録画像を撮影する際に、工具の全周画像を取得し、組み立てられた工具を撮影する場合には、１方向から画像を取得し、該組み立て後に取得された１枚の画像に対し、複数の登録画像との照合を行う例を示したが、登録画像を撮影する際には１枚だけ画像を取得し、組み立てられた工具を撮影する際に、全周画像を取得して照合する方法でも良い。

【0032】

次に、図３のステップ２３０に戻り、データベース１に予め登録済みの登録画像が読み込まれる。そして、ステップＳ２４０において、工具画像情報判定部１３ａにおいて、登録画像と撮影された工具画像の照合が行われる。一致すればステップＳ２６０で照合処理は完了し、一致しない場合、ステップＳ２５０で次の登録画像との照合が行われる。

【0033】

全ての登録済み画像との照合が終了しても、一致と判断されなかった場合は、誤った工具が組み立てられているため、工具の再確認、再組み立てが行われる。

【0034】

ここで、図３のステップＳ２４０における画像の照合、すなわち、画像と画像の一致度を比較する方法について説明する。画像と画像の一致度を比較する方法として、例えば、テンプレートマッチングを用いる。登録画像（テンプレート）と取得画像がどれだけ似ているかの評価値（類似度または相違度）として、以下の値がある。以下の式（１）〜式（８）において、テンプレートの輝度値の値をＴ（ｉ、ｊ）、取得画像の輝度値の値をＩ（ｉ、ｊ）とする。座標の（ｉ、ｊ）はテンプレートの幅をｍ画素、高さをｎ画素としたとき、左上を（０，０）、右下を（ｍ−１、ｎ−１）とする。

【0035】

式（１）に示すＳＳＤ（Sum of Squared Difference）は、テンプレートをラスタスキャンし、同じ位置の画素の輝度値の差の２乗の合計を用いる。ＳＳＤの値が小さいほど、似ている位置となる。

【0036】

式（２）に示すＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）は、テンプレートをラスタスキャンし、同じ位置の画素の輝度値の差の絶対値の合計を用いる。ＳＡＤの値が小さいほど、似ている位置となる。

【0037】

式（３）に示す正規化相互相関（ＮＣＣ：Normalized Cross-Correlation）は、テンプレートと取得画像の類似度として、以下の正規化相互相関を用いる。類似度が１に近いほど、似ている位置となる。

【0038】

この計算式は、内積の式をＣｏｓθ ＝ の式に変形した式と同じである。上式を以下の式（４）ように変形すると、Ｍ×Ｎ次元のＩのベクトルとＴのベクトルの内積となる。

【0039】

ここで、ＲＮＣＣの値はＣｏｓθに相当するので、ＲＮＣＣの値は−１〜＋１の範囲の値をとなる。ＲＮＣＣ＝１のとき、完全に同じ画像、ＲＮＣＣ＝−１のときはネガポジ反転画像となる。

【0040】

式（５）に示す正規化相互相関（ＺＮＣＣ：Zero-mean Normalized Cross-Correlation）は、上記ＮＣＣの相互相関係数ではテンプレートや取得画像の明るさが変動すると、ＮＣＣの値もふらついてしまうのに対し、テンプレートおよび取得画像の輝度値の平均値をそれぞれの値から引いて計算することで、明るさの変動があっても安定的に類似度を計算することができる。

【0041】

ここで、この式（５）はテンプレートの領域内の輝度値の平均値を計算してから、さらに輝度値から平均値を引くため、このままプログラミングすると効率の悪いプログラムとなる。そこで、ＲＺＮＣＣの式を変形する。テンプレートの平均輝度値およびテンプレートと同じ領域の画像の輝度値の平均は、以下の式（６）、式（７）により、

で求まることから、この値をＲＺＮＣＣの式（５）に代入して整理すると、以下の式（８）となる。

【0042】

この式を用いると、プログラム的には１パスで済むので計算効率が良くなる。

【0043】

なお、テンプレートと取得画像の間に、回転やスケール変動がある場合には、いずれかの画像にアフィン変換（拡大縮小・回転変換、シェアリング）を施した上でマッチングを行えばよい。

【0044】

このように、本実施形態では、工具組立指示書の番号などでの確認ではなく、実際に組み立てられた工具の画像を用いて所望の工具であるか否かを判定しているため、ヒューマンエラーによって引き起こされる、工具のパーツの選択間違いや、組み立て間違いを、この時点でキャッチし、所望の工具を確実に組み立てる仕組みが構築できる。

【0045】

次に、図１０〜図１４を用いて、本実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における工具測定部７の動作について説明する。
図１０は、本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における工具測定部の動作を示すフローチャートである。図１１〜図１４は、本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械に用いられる各種工具の形状データの説明図である。

【0046】

図１の工具上方判定部Ａ１３ａによって、所望のものであることが担保された工具は、次に、工具測定部７に移動される。

【0047】

工具測定部７の工具寸法測定部９は、ステップＳ３００において、工具の寸法、例えば、径（Ｄ）や長さ（Ｌ）を測定する。例えば、工具の一例であるエンドミルの長さＬの測定値が１０．０５ｍｍであり、この工具の設計値Ｌ０が１０．０ｍｍの場合、その誤差ΔＬ（＝Ｌ−Ｌ０）は、＋０．０５ｍｍとなる。この誤差は、この工具を用いてＮＣ加工するときの加工誤差となるので、この誤差ΔＬの値を工具補正値として、工具測定部用コンピュータ６を介して、径や長さの情報がデータベース１に送られる。また、ステップＳ３１０において、ＮＣシュミレータ用工具形状データ生成部８は、工具測定部用コンピュータ６を介して、ＮＣシュミレータ用工具形状データの情報がデータベース１に送られる。ＮＣプログラム用コンピュータ２は、このデータを用いて、ＮＣプログラムをシュミレートする。また、ＮＣ制御盤３１にも転送される。

【0048】

ここで、図１１はエンドミルの形状データの例であり、エンドミルは、径（Ｄ）や長さ（Ｌ）が測定される。また、図１２は、ラジアスエンドミルの例であり、径（Ｄ）や長さ（Ｌ）や先端のＲが測定される。また、図１３は、ボールエンドミルの例であり、径（Ｄ）や長さ（Ｌ）や先端のＲが測定される。さらに、図１４は、フェースミルの例であり、径（Ｄ）や長さ（Ｌ）が測定される。

【0049】

さらに、ステップＳ３２０において、ＮＣシミュレータ用工具形状データ生成部８にて、ＮＣプログラムシミュレータ４で用いる工具の形状を測定する。これにより、ＮＣプログラムシミュレータ４では、実際に加工に使われる工具の形状によりシミュレーションを行うことが可能となる。該測定された工具の形状は、ステップＳ３３０において、工具測定部用コンピュータ６を介してデータベース１に送られる。

【0050】

次に、図１５〜図２２を用いて、本実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における工具への工具情報の取り付けと、工具の確認の動作について説明する。
図１５は、本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における工具への工具情報の取り付けと、工具の確認の動作を示すフローチャートである。図１６〜図１８は、本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における工具への工具情報の取り付けの説明図である。図１９〜図２２は、本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における工具の確認の説明図である。

【0051】

まず、図１５のステップＳ４００において、工具番号、工具寸法（補正値）は、図１６に示すラベルプリンタ１４で、マトリックス型二次元コードなどの画像で認識可能なラベル３３に印刷される。また、図１６に示すタグライター１５で、ＩＣタグなどの電気的に読み取り可能なタグ３４に情報が書き込まれる。

【0052】

そして、図１５のステップＳ４１０において、工具へのラベル／タグ取り付け部１６にて、図１６に示すように、工具Ｔ１０，Ｔ１５に取り付けられる。図１６では、本来は、正しい工具Ｔ１０にラベル／タグが取り付けられるべきであるが、ここでは、誤って、工具Ｔ１５に付けられた場合を示している。図１７は、工具にラベル３３が取り付けられた状態を示している。図１８は、工具にタグ３４が取り付けられた状態を示している。

【0053】

そして、図１５のステップＳ４２０において、図１に示した工具情報読取り部Ａ１７にて、工具情報が読み取られる。ステップＳ４３０において、読み込んだ工具番号や補正データは、転送される。このとき、何も問題なければ、図１９のように、正しい工具に正しい情報が書き込まれたラベルやタグが取り付けられ、情報が正しく管理されることになる。ところが、例えば、ヒューマンエラーにより、所望のラベルやタグが、所定の工具（Ｔ１０）に取り付かずに、間違った工具（Ｔ１５）に取り付けられると、図２０に示すように、工具に対し誤った情報方が関連付けられることになる。

【0054】

しかしながら、人や、ラベル／タグを用いた管理システムでは、この取り付け間違いに気付くことができない。そこで、本実施形態では、この後に、前述の画像を用いた工具情報判定を実施する。

【0055】

すなわち、図１５のステップＳ４３０において、工具画像情報取得部Ｂ１２ｂは、工具を撮影して、工具の画像情報を取得する。次に、図１５のステップＳ４４０において、ラベル／タグが取り付けられた工具を、工具情報判定部Ｂ（１３ｂ）（ネットワーク経由で工具情報判定部Ａ（１３ａ）を用いても良い）にて画像を用いて判定する。画像により判定すれは、図２１のように、現在、ラベル／タグが取り付いている工具が工具（Ｔ１５）であることが判断できる。

【0056】

しかしながら、画像による判断では、工具がＴ１５であることが分かるだけで、工具に正しいラベル／タグが取り付いているか否かを判断することができない。

【0057】

そこで、図１５のステップＳ４５０において、工具情報読取り部Ａ１７にて読み込まれた情報と工具画像情報判定部Ｂ１３ｂで判定された情報を、総合判定部Ａ４５ａにて総合的に判断する。すなわち、図２１に示すように、工具情報読取り部Ａ１７にて読み込まれた工具番号はＴ１０に対し、工具画像情報判定部Ｂ１３ｂで判定された工具番号はＴ１５であるから、工具の不一致を検知できる。

【0058】

次に、図１５のステップＳ４６０において、総合情報生成部Ａ４６ａにて、図２２のようにラベル／タグに記録さされた情報と画像情報を一括した総合情報を生成し、データベースに送る。ここで、ラベルはマトリックス型二次元コードなどであり、画像でそこに書き込まれた情報を読み取ることができるため、工具情報読取り部Ａにて読み込まれた情報をデータベース経由で参照しなくても、画像から情報を読取り参照することも可能である。すなわち、ラベルには工具番号が記録されているのであるから、読み取った工具番号と、実工具の画像から判定した工具番号を比較することで、それが所望の工具であるか否か判断することが可能となる。

【0059】

次に、図２３を用いて、本実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における工具収納について説明する。
図２３は、本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械における工具収納の動作を示すフローチャートである。

【0060】

工具は、自動工具交換部（ＡＴＣ）１８が付いたＮＣ制御工作機械（ＭＣ）４４に運ばれる。

【0061】

初めに、ステップＳ５００において、工具情報読取り部Ｂ１９で工具情報を読取る。そして、ステップＳ５１０において、工具収納部２０に工具を収納する。さらに、ステップＳ５２０において、ＡＴＣ／ＭＣ用コンピュータ４７を介して、当該工具が工具収納部２０のどのラックに収納されたかをデータベース１に送信する。このとき、所望の工具に所望のラベル／タグが搭載されていることは担保されているので、ここでは、どの工具が何番のラックに収納されているかの情報が把握されればよい。

【0062】

次に、図２４を用いて、本実施形態による機械加工方法を実行する工作機械による加工手順について説明する。
図２４は、本発明の一実施形態による機械加工方法を実行する工作機械による加工手順の内容を示すフローチャートである。

【0063】

テーブル２７の上にワーク２６が段取りされる。

【0064】

そして、ステップＳ６００において、工作機械オペレータによりＮＣ制御盤３１の操作が行われ、ＮＣプログラムが指定され、通信端端末３２を介して、ＮＣプログラムが転送される。次に、ステップＳ６１０において、その情報がＡＴＣ制御部２２に送られ、読み込まれる。そして、ステップＳ６２０において、読み込まれた情報に基づき、ＡＴＣアーム２１が、工具収納部２０内の所望の工具（工具Ｄ、２５）を選択し、ステップＳ６３０において、主軸２４に搭載される。

【0065】

ここで、加工が開始される前に、ステップＳ６４０において、ＡＴＣ／ＭＣ用コンピュータ４７により、主軸に取り付いているはずの後部の情報を読み込む。また、ステップＳ６５０において、工具情報読取部Ｃ２９にて、工具情報が読み取られる。そして、ステップＳ６６０において、ステップＳ６４０で読み込まれた情報と、ステップＳ６５０で読み込まれた情報が照合される。仮に、ＡＴＣ１８にて、誤った工具が選択された場合でも、工具情報読取り部Ｃにて誤った工具が選択されていることに気付くため、誤った工具が搭載されていることを検知した時点で加工を停止すれば、誤切削は起こらない。ところが、実際の加工現場では、ＡＴＣを介さずに、人手で工具が交換される場合がある。この場合、既に説明したように、工具情報読取部Ｃの情報だけでは、所望の工具が主軸２５に取り付いているか否かを確実に判断することはできない。

【0066】

そこで、本実施形態では、ステップＳ６７０において、工具情報判定部Ｂ１３ｂは、取り付けられている工具の画像情報を読み込む。ここで、読み込まれる工具の画像情報は予め取得されたものであり、工具を０度の位置から３６０度回転させて取得した画像を、回転軸の回転方向に０度から３６０度まで展開した画像情報である。また、ステップＳ６８０において、工具認画像情報取得部Ｃ３０は、工具を撮影して、工具画像情報を取得する。得られた工具画像情報をネットワーク経由で工具情報判定部Ｂ１３ｂに送る。

【0067】

そして、ステップＳ６９０において、工具情報判定部Ｂ１３ｂは、ステップＳ６７０の画像情報とステップＳ６８０の画像情報を照合して、所望の工具であるか否かを判定できる。ここで、ステップＳ６８０における工具画像情報の取り込みは、以下のいずれかの方法によって行われる。第１の方法では、主軸２４は回転させず、主軸２４に最初に取り付けられた時の位置で、１方向からの工具の取り付け状態での画像を取得する。この場合、ステップＳ６９０では、ステップＳ６７０で取得した３６０度の展開画像情報と、１方向からの画像情報を比較して所望の工具であるかと判別する。第２の方法では、主軸２４は０度から所定角度（例えば、９０度とか、１８０度）までゆっくりと回転させて、０度から所定角度の範囲までの工具の取り付け状態での画像を取得する。この場合、ステップＳ６９０では、ステップＳ６７０で取得した３６０度の展開画像情報と、０度から所定角度の範囲までの画像情報を比較して所望の工具であるかと判別する。この方法の方が第１の方法よりも判別精度を向上できる。第３の方法では、主軸２４は０度から３６０度まで回転させて、０度から３６０度の範囲までの工具の取り付け状態での画像を取得する。この場合、ステップＳ６９０では、ステップＳ６７０で取得した３６０度の展開画像情報と、０度から３６０度の範囲までの画像情報を比較して所望の工具であるかと判別する。この方法の方が第２の方法よりも判別精度を向上できる。第４の方法では、主軸２４は０度から順次回転させて工具の取り付け状態での画像を取得する。この場合、ステップＳ６９０では、ステップＳ６７０で取得した３６０度の展開画像情報と、０度から回転させながら取得した各角度での画像情報を比較して所望の工具であると判別できるまで回転を継続させる。この方法の方が第３と同程度の判別精度が得られ、しかも、第３の方法よりも短時間で判別をできる。

【0068】

そして、工具が所望のものと判定されると、ステップＳ７００において、制御部２８により、所定の加工動作が指示され、Ｘ、Ｙ，Ｚ軸２３、および、主軸２４が動作し、所定の加工が施される。

【0069】

以上説明した本実施形態によれば、常に今ある工具の画像から照合を行うので、今ある工具が所望の工具であるか否かを確実に判定することができる。そして、ヒューマンエラーに起因した、工具取り付け間違いによる誤切削を防止することが可能となる。

【符号の説明】

【0070】

１…データベース
２…ＮＣプログラム用コンピュータ
３…ＮＣプログラム生成部
４…ＮＣプログラムシミュレータ
６…工具測定部用コンピュータ
７…工具測定部
８…ＮＣシミュレータ用工具形状データ生成部
９…工具寸法測定部
１０…工具保管庫
１１…工具アセンブリ部
１２…工具画像情報取得部
１３ａ、１３ｂ…工具画像情報判定部
１４…ラベルプリンタ
１５…タグライター
１６…工具へのラベル／タグ取り付け部
１７…工具情報読取り部Ａ
１８…自動工具交換部（ＡＴＣ）
１９…工具情報読取り部Ｂ（ＡＴＣ内部）
２０…工具収納部
２１…ＡＴＣアーム
２２…ＡＴＣ制御部
２３…機械のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸
２４…機械の主軸
２５…主軸に取り付いている工具
２６…ワーク
２７…機械のテーブル
２８…機械のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の制御部
２９…工具情報読取り部Ｃ（機械内部）
３０…工具認識部
３１…ＮＣ制御盤
３２…通信端末
３３…ラベル
３４…タグ
３５…ホルダ
３６…フラットエンドミル
３７…ラジアスエンドミル
３８…ボールエンドミル
３９…フェースミル
４０…カメラ
４１…円筒形状のドリル
Ｔ１０、Ｔ１１…工具
４２…曲面に貼り付けられたラベル
４３…平面に取り付けられたラベル
４４…ＡＴＣ付きＮＣ制御工作機械（ＭＣ）
４５ａ…総合判定部Ａ
４６…総合情報生成部Ａ
４７…ＡＴＣ／ＭＣ用コンピュータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】