特許第6608006号(P6608006)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ DMG森精機株式会社の特許一覧

<>
  • 特許6608006-工作機械 図000002
  • 特許6608006-工作機械 図000003
  • 特許6608006-工作機械 図000004
  • 特許6608006-工作機械 図000005
  • 特許6608006-工作機械 図000006
  • 特許6608006-工作機械 図000007
  • 特許6608006-工作機械 図000008
  • 特許6608006-工作機械 図000009
  • 特許6608006-工作機械 図000010
  • 特許6608006-工作機械 図000011
  • 特許6608006-工作機械 図000012
  • 特許6608006-工作機械 図000013
  • 特許6608006-工作機械 図000014
  • 特許6608006-工作機械 図000015
  • 特許6608006-工作機械 図000016
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】6608006
(24)【登録日】2019年11月1日
(45)【発行日】2019年11月20日
(54)【発明の名称】工作機械
(51)【国際特許分類】
   B23Q 17/24 20060101AFI20191111BHJP
   G01B 11/27 20060101ALI20191111BHJP
   G01B 11/08 20060101ALI20191111BHJP
【FI】
   B23Q17/24 Z
   G01B11/27 H
   G01B11/08 H
   B23Q17/24 B
【請求項の数】7
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2018-132225(P2018-132225)
(22)【出願日】2018年7月12日
【審査請求日】2019年8月6日
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000146847
【氏名又は名称】DMG森精機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山田 智明
【審査官】 中川 康文
(56)【参考文献】
【文献】 特開平05−245708(JP,A)
【文献】 特開平06−184806(JP,A)
【文献】 特開平08−001450(JP,A)
【文献】 特開平09−085583(JP,A)
【文献】 特開2001−259966(JP,A)
【文献】 特開2003−117778(JP,A)
【文献】 特開2004−202634(JP,A)
【文献】 特開2008−305237(JP,A)
【文献】 特開2009−175961(JP,A)
【文献】 特開2011−041985(JP,A)
【文献】 特開2012−093262(JP,A)
【文献】 特開2015−131357(JP,A)
【文献】 特開2015−202556(JP,A)
【文献】 特開2016−206120(JP,A)
【文献】 特開2018−087749(JP,A)
【文献】 特表2019−526855(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B23Q 17/00−23/00
G01B 11/08
G01B 11/27
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
工作機械であって、
加工エリア内で移動可能な主軸と、
前記主軸に装着される工具を交換可能な自動工具交換装置と、
前記加工エリア内に設けられるベース部材と、
前記主軸に装着可能な撮像装置と、
前記工作機械を制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記自動工具交換装置が前記撮像装置を前記主軸に装着するように、前記自動工具交換装置を制御し、
前記主軸に装着された前記撮像装置を前記ベース部材に配置するように、前記主軸を制御し、
前記主軸が前記撮像装置を前記ベース部材に配置した後、前記自動工具交換装置が被撮像物を前記主軸に装着するように、前記自動工具交換装置を制御し、
前記ベース部材に配置された前記撮像装置が、前記主軸に装着された前記被撮像物を撮像するように、前記撮像装置を制御する、工作機械。
【請求項2】
前記主軸は、第1軸を中心に回転可能に構成され、
前記ベース部材は、前記第1軸と平行な第2軸を中心に回転可能に構成され、
前記制御装置は、
前記ベース部材が前記第2軸を中心に回転しつつ、前記撮像装置が前記被撮像物を撮像するように、前記ベース部材および前記撮像装置を制御し、
前記撮像装置により撮像された前記被撮像物の画像に基づいて、前記第1軸および前記第2軸の相互の回転中心のずれを特定する、請求項1に記載の工作機械。
【請求項3】
前記制御装置は、
前記主軸が前記第1軸を中心に回転しつつ、前記撮像装置が前記被撮像物を撮像するように、前記主軸および前記撮像装置を制御し、
前記撮像装置により撮像された前記被撮像物の画像に基づいて、前記第1軸と、前記被撮像物の撮像中心とのずれを特定する、請求項2に記載の工作機械。
【請求項4】
前記被撮像物は、工具、または、球体からなる被撮像部分を有する撮像用治具である、請求項2または3に記載の工作機械。
【請求項5】
前記被撮像物は、工具であり、
前記撮像装置は、光源を有し、さらに、
前記加工エリア内に設けられ、前記光源からの光を反射するためのミラーを備え、
前記制御装置は、
前記自動工具交換装置が前記被撮像物を前記主軸に装着した後であって、前記撮像装置が前記被撮像物を撮像する前に、前記主軸に装着された前記工具が前記撮像装置および前記ミラーの間の位置まで移動するように、前記主軸を制御し、
前記撮像装置は、前記ミラーからの反射光により形成された前記工具の影を撮像する、請求項1に記載の工作機械。
【請求項6】
前記主軸は、第1軸を中心に回転可能に構成され、
前記被撮像物は、工具であり、
前記制御装置は、
前記主軸が前記第1軸を中心に回転しつつ、前記撮像装置が、前記第1軸の軸方向に対向する位置から前記工具を撮像するように、前記主軸および前記撮像装置を制御し、
前記撮像装置により撮像された前記工具の画像に基づいて、前記工具の直径を特定する、請求項1に記載の工作機械。
【請求項7】
前記主軸は、第1軸を中心に回転可能に構成され、さらに、
前記撮像装置が連結され、前記主軸にクランプされるホルダ部を備え、
前記撮像装置および前記ホルダ部は、前記第1軸を中心とする一方向に相互に回転することによって、前記ホルダ部に対して前記撮像装置を連結し、前記第1軸を中心とする逆方向に相互に回転することによって、前記ホルダ部に対する前記撮像装置の連結を解除する連結機構部を有し、
前記制御装置は、前記撮像装置を前記ベース部材に配置する際に、前記主軸が前記第1軸を中心とする逆方向に回転するように、前記主軸を制御する、請求項1から6のいずれか1項に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、工作機械に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の工作機械に関して、たとえば、特開2017−159376号公報(特許文献1)には、X軸、Y軸およびZ軸の3軸方向に移動可能で、かつ、B軸(Y軸周り)旋回可能な回転工具軸を有する刃物台と、刃物台に装着されるタッチプローブと、主軸台に固定される基準球と、制御器とを備える工作機械における測定装置が開示されている。制御器は、タッチプローブにより基準球を5方向から計測して基準球の中心座標を特定し、その中心座標から刃物台のB軸旋回の機械誤差を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2017−159376号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述の特許文献1に開示されるように、加工精度を向上させることを目的に、工作機械上の直線軸や回転軸の相互の機械的誤差を測定することが行なわれている。また、工具を用いてワークを加工する工作機械においては、工具の刃先に欠損がないかを事前にチェックしたり、工具の直径や長さを測定したりする場合がある。ワーク加工を適切に行なうために付随するこれら作業は、簡易に実行されることが求められる。
【0005】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、ワーク加工を適切に行なうために付随する各種作業を、簡易に実行することが可能な工作機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明に従った工作機械は、加工エリア内で移動可能な主軸と、主軸に装着される工具を交換可能な自動工具交換装置と、加工エリア内に設けられるベース部材と、主軸に装着可能な撮像装置と、工作機械を制御するための制御装置とを備える。制御装置は、自動工具交換装置が撮像装置を主軸に装着するように、自動工具交換装置を制御し、主軸に装着された撮像装置をベース部材に配置するように、主軸を制御し、主軸が撮像装置をベース部材に配置した後、自動工具交換装置が被撮像物を主軸に装着するように、自動工具交換装置を制御し、ベース部材に配置された撮像装置が、主軸に装着された被撮像物を撮像するように、撮像装置を制御する。
【0007】
このように構成された工作機械によれば、ベース部材に配置された撮像装置により、主軸に装着された被撮像物を撮像することによって、ワーク加工を適切に行なうために付随する各種作業を行なう。この際、撮像装置は、自動工具交換装置および主軸によってベーブ部材に自動的に配置され、被撮像物は、自動工具交換装置によって主軸に自動的に装着されるため、ワーク加工を適切に行なうために付随する各種作業を簡易に実行することができる。
【0008】
また好ましくは、主軸は、第1軸を中心に回転可能に構成される。ベース部材は、第1軸と平行な第2軸を中心に回転可能に構成される。制御装置は、ベース部材が第2軸を中心に回転しつつ、撮像装置が被撮像物を撮像するように、ベース部材および撮像装置を制御し、撮像装置により撮像された被撮像物の画像に基づいて、第1軸および第2軸の相互の回転中心のずれを特定する。
【0009】
このように構成された工作機械によれば、主軸の回転中心と、ベース部材の回転中心とのずれを簡易に測定することができる。
【0010】
また好ましくは、制御装置は、主軸が第1軸を中心に回転しつつ、撮像装置が被撮像物を撮像するように、主軸および撮像装置を制御し、撮像装置により撮像された被撮像物の画像に基づいて、第1軸と、被撮像物の撮像中心とのずれを特定する。
【0011】
このように構成された工作機械によれば、主軸の回転中心と、被撮像物の撮像中心とのずれを簡易に測定することができる。
【0012】
また好ましくは、被撮像物は、工具、または、球体からなる被撮像部分を有する撮像用治具である。
【0013】
このように構成された工作機械によれば、工具、または、球体からなる被撮像部分を有する撮像用治具を用いて、ワーク加工を適切に行なうために付随する各種作業を簡易に実行することができる。
【0014】
また好ましくは、被撮像物は、工具である。撮像装置は、光源を有する。工作機械は、加工エリア内に設けられ、光源からの光を反射するためのミラーをさらに備える。制御装置は、自動工具交換装置が被撮像物を主軸に装着した後であって、撮像装置が被撮像物を撮像する前に、主軸に装着された工具が撮像装置およびミラーの間の位置まで移動するように、主軸を制御する。撮像装置は、ミラーからの反射光により形成された工具の影を撮像する。
【0015】
このように構成された工作機械によれば、工具形状をチェックするための作業を簡易に行なうことができる。
【0016】
また好ましくは、主軸は、第1軸を中心に回転可能に構成される。被撮像物は、工具である。制御装置は、主軸が第1軸を中心に回転しつつ、撮像装置が、第1軸の軸方向に対向する位置から工具を撮像するように、主軸および撮像装置を制御し、撮像装置により撮像された工具の画像に基づいて、工具の直径を特定する。
【0017】
このように構成された工作機械によれば、工具の直径を簡易に測定することができる。
また好ましくは、主軸は、第1軸を中心に回転可能に構成される。工作機械は、撮像装置が連結され、主軸にクランプされるホルダ部を備える。撮像装置およびホルダ部は、第1軸を中心とする一方向に相互に回転することによって、ホルダ部に対して撮像装置を連結し、第1軸を中心とする逆方向に相互に回転することによって、ホルダ部に対する撮像装置の連結を解除する連結機構部を有する。制御装置は、撮像装置をベース部材に配置する際に、主軸が第1軸を中心とする逆方向に回転するように、主軸を制御する。
【0018】
このように構成された工作機械によれば、主軸により、撮像装置をベース部材に簡易に配置することができる。
【発明の効果】
【0019】
以上に説明したように、この発明に従えば、ワーク加工を適切に行なうために付随する各種作業を、簡易に実行することが可能な工作機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
図1】この発明の実施の形態1における工作機械を示す正面図である。
図2図1中の撮像装置がホルダ部に連結された状態を示す側面図である。
図3】テーブルのC軸回転中心のずれを測定する流れを示すフローチャート図である。
図4】テーブルのC軸回転中心のずれを測定する第1ステップを示す正面図である。
図5】テーブルのC軸回転中心のずれを測定する第2ステップを示す正面図である。
図6】テーブルのC軸回転中心のずれを測定する第3ステップを示す正面図である。
図7】テーブルのC軸回転中心のずれを測定する第4ステップを示す正面図である。
図8】テーブルのC軸回転中心のずれを測定する第5ステップを示す正面図である。
図9】テーブルのC軸回転中心のずれを測定する第6ステップを示す正面図である。
図10】テーブルのC軸回転中心のずれを測定する流れの変形例を示すフローチャート図である。
図11】この発明の実施の形態2における工作機械において、テーブルのC軸回転中心のずれを測定するステップを示す正面図である。
図12図11中のテーブルのC軸回転中心のずれを測定するステップを示す上面図である。
図13】この発明の実施の形態3における工作機械において、工具の形状を検査するステップを示す側面図である。
図14図13中の撮像装置を示す斜視図である。
図15】この発明の実施の形態4における工作機械において、直径が測定される工具の先端を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【0022】
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1における工作機械を示す正面図である。図1を参照して、工作機械10は、立形マシニングセンタである。工作機械10は、コンピュータによる数値制御によって、ワーク加工のための各種動作が自動化されたNC(Numerically Control)工作機械である。
【0023】
工作機械10は、ベッド12と、コラム13と、主軸41と、テーブル16と、工具マガジン21と、自動工具交換装置(ATC:Automatic Tool Changer)31と、制御装置51とを有する。
【0024】
ベッド12は、コラム13、主軸41およびテーブル16等を搭載するための土台であり、工場などの据え付け面に設置されている。
【0025】
ベッド12には、コラム13が立設されている。コラム13には、主軸41が取り付けられている。主軸41は、加工エリア50内で移動可能に設けられている。主軸41は、鉛直方向に平行なZ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられている。コラム13および主軸41には、主軸41のZ軸方向へのスライド移動を可能とするための送り機構、案内機構、および、駆動源としてのサーボモータなどが適宜、設けられている。
【0026】
主軸41は、モータ駆動により、Z軸に平行な中心軸101を中心に回転する。主軸41には、加工対象であるワークを加工するための工具が装着される。
【0027】
テーブル16は、ワークを固定するための装置である。テーブル16は、加工エリア50内に設けられている。テーブル16は、水平方向に平行であり、Z軸に直交するX軸方向(左右方向)と、水平方向に平行であり、X軸方向およびZ軸方向に直交するY軸方向(前後方向)とを含む平面(X−Y平面)内で移動可能に設けられている。
【0028】
より具体的には、テーブル16は、サドル(不図示)を介して、ベッド12に取り付けられている。サドルは、ベッド12に対して、Y軸方向にスライド移動可能に設けられている。テーブル16は、サドルに対して、X軸方向にスライド移動可能に設けられている。ベッド12、サドルおよびテーブル16には、サドルのY軸方向へのスライド移動、および、テーブル16のX軸方向へのスライド移動を可能とするための送り機構、案内機構、および、駆動源としてのサーボモータなどが適宜、設けられている。
【0029】
テーブル16は、Z軸に平行な中心軸103を中心に回転可能に設けられている(C軸回転)。テーブル16には、テーブル16のC軸回転を可能とするための回転機構部17が接続されている。回転機構部17は、駆動源としてのサーボモータを含む。
【0030】
工具マガジン21は、加工目的に応じて工具を順次、加工エリア50に供給するため、複数の工具を格納する装置である。工具マガジン21には、ドリルやエンドミル、フライス等の工具が格納されている。
【0031】
工具マガジン21は、複数の工具ポット22と、支持プレート23と、カバー体24とを有する。
【0032】
複数の工具ポット22の各々には、工具200が着脱可能に保持されている。支持プレート23は、複数の工具ポット22を、環状の搬送経路に沿って一定間隔で支持している。カバー体24は、複数の工具ポット22と、支持プレート23とを取り囲むように設けられている。カバー体24には、開口部25が設けられている。支持プレート23が回転移動することにより、工具ポット22が周方向に搬送される。
【0033】
自動工具交換装置31は、主軸41に装着される工具を交換可能なように構成されている。自動工具交換装置31は、主軸41と、工具マガジン21(工具ポット22)との間で工具を交換する。
【0034】
自動工具交換装置31は、工具交換アーム32と、進退用サーボモータ33と、回転用サーボモータ34とを有する。
【0035】
進退用サーボモータ33および回転用サーボモータ34は、工具交換アーム32を駆動させるための装置である。進退用サーボモータ33の出力軸は、回転運動を直線運動に変換する運動変換機構(不図示)を介して、工具交換アーム32に接続されている。進退用サーボモータ33からの動力が工具交換アーム32に伝達されることにより、工具交換アーム32は、Z軸に平行な中心軸102に沿ってスライド移動する(上昇、下降する)。回転用サーボモータ34の出力軸は、動力伝達機構(不図示)を介して工具交換アーム32に接続されている。回転用サーボモータ34からの動力が工具交換アーム32に伝達されることにより、工具交換アーム32は、中心軸102を中心に回転する。
【0036】
工具交換アーム32は、その構成部位として、把持部32pおよび把持部32qを有する。把持部32pおよび把持部32qは、中心軸102を挟んで対称に設けられている。工具交換アーム32は、把持部32pおよび把持部32qの間でアーム状に延びる形状を有する。把持部32pおよび把持部32qの各々は、工具200を把持可能に構成されている。工具交換アーム32は、2本の工具を同時に把持することが可能なダブルアームタイプである。
【0037】
自動工具交換時、工具交換アーム32が下降することにより、工具交換アーム32に把持された工具が、主軸41および工具ポット22から抜き出される。工具交換アーム32が180°回転することにより、工具交換アーム32の把持部32pに把持された工具の位置と、工具交換アーム32の把持部32qに把持された工具の位置とが、入れ替わる。工具交換アーム32が上昇することにより、工具交換アーム32に把持された工具が、主軸41および工具ポット22に挿入される。
【0038】
なお、以上に説明した自動工具交換装置31の構成は、一例であり、主軸41に装着される工具を交換可能な構成であれば特に限定されない。
【0039】
制御装置51は、工作機械10を制御する。制御装置51は、工作機械に備え付けられ、工作機械における各種動作を制御するための制御盤である。
【0040】
制御装置51は、上述の主軸41、サドル、テーブル16、工具マガジン21および自動工具交換装置31の動作を制御する。制御装置51は、さらに、後述する撮像装置61の撮像動作を制御する。
【0041】
工作機械10は、撮像装置61をさらに有する。撮像装置61は、被撮像物を撮像可能な装置である。
【0042】
撮像装置61は、撮像素子(不図示)と、レンズ62とを有する。撮像素子は、たとえば、CCD(Charge Coupled Device)またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などのイメージセンサである。
【0043】
撮像装置61は、被撮像物からの光をレンズ62を通じて集光し、撮像素子に結像することによって被撮像物を撮像する。撮像装置61は、無線等により制御装置51からの指令を受けて、撮像動作を実行する。
【0044】
図2は、図1中の撮像装置がホルダ部に連結された状態を示す側面図である。図1および図2を参照して、撮像装置61は、主軸41に装着可能なように構成されている。
【0045】
より具体的には、工作機械10は、ホルダ部71をさらに有する。撮像装置61は、ホルダ部71に連結された状態で主軸41に装着される。
【0046】
ホルダ部71は、主軸41にクランプされる。ホルダ部71は、テーパシャンク部72と、プルボルト73と、雌ねじ部74とを有する。プルボルト73は、テーパシャンク部72の後端に設けられている。プルボルト73は、主軸41に内蔵されたクランプ機構によって、主軸41の中心軸101の軸方向に引き込まれる。テーパシャンク部72は、主軸41により面拘束される。
【0047】
雌ねじ部74は、テーパシャンク部72の前端に設けられている。雌ねじ部74には、中心軸101を中心とする雌ねじが設けられている。
【0048】
撮像装置61は、雄ねじ部64をさらに有する。雄ねじ部64は、レンズ62の外周上に設けられている。雄ねじ部64には、レンズ62の光軸を中心とする雄ねじが設けられている。雄ねじ部64および雌ねじ部74は、ホルダ部71に対して撮像装置61を着脱可能に連結する連結機構部70を構成している。
【0049】
雄ねじ部64および雌ねじ部74が相互に中心軸101を中心に一方向に回転することによって、撮像装置61がホルダ部71に連結される。撮像装置61がホルダ部71に連結された状態において、レンズ62は、連結機構部70によって取り囲まれた密閉空間に収容されている。
【0050】
雄ねじ部64および雌ねじ部74が相互に中心軸101を中心に逆方向に回転することによって、ホルダ部71に対する撮像装置61の連結が解除される。なお、かかる連結解除と連動して撮像装置61の電源がオンする、または、撮像装置61の画像処理プロセスが起動するように構成してもよい。
【0051】
なお、ホルダ部に対して撮像装置を着脱自在に連結する連結機構部は、上記の雌ねじ部74および雄ねじ部64によるねじ構造に限られず、たとえば、周方向に延びる溝に対して爪を軸方向から挿入し、相互を回転移動させることによって、溝に対する爪の係合状態を得るバヨネット式を利用したものであってもよい。
【0052】
撮像装置61は、磁石部63をさらに有する。磁石部63は、永久磁石から構成されている。磁石部63は、レンズ62が設けられた撮像装置61の側面とは異なる側面に設けられている。図2中に示す例では、磁石部63が、レンズ62が設けられた撮像装置61の側面の裏側の側面に設けられている。また、前述の撮像装置61の電源のオンを、磁石部63が設けられた側面と同じ撮像装置61の側面に設けられた着座スイッチのオンと連動させることも可能である。
【0053】
工作機械10においては、撮像装置61を用いて、ワーク加工を適切に行なうために付随する各種作業を行なう。本実施の形態では、そのような作業の一例として、テーブル16のC軸回転中心(中心軸103)のずれを測定する場合を説明する。
【0054】
図3は、テーブルのC軸回転中心のずれを測定する流れを示すフローチャート図である。図4から図9は、テーブルのC軸回転中心のずれを測定する各ステップを示す正面図である。
【0055】
図3図4および図5を参照して、テーブル16のC軸回転中心のずれの測定は、予め制御装置51に入力された測定プログラムに基づいて、自動的に実行される。
【0056】
S101のステップの前に、撮像装置61は、ホルダ部71に連結された状態で、工具マガジン21内に収納されている。テーブル16は、X−Y平面内において、主軸41の直下の位置に配置されている。テーブル16のC軸回転中心である中心軸103と、主軸41の回転中心である中心軸101とが、Z軸方向に沿って一直線に延びる関係にある。
【0057】
まず、制御装置51は、自動工具交換装置31が撮像装置61を主軸41に装着するように、自動工具交換装置31を制御する。これにより、撮像装置61を主軸41に装着する(S101)。
【0058】
S101のステップにおいては、撮像装置61を、開口部25が設けられた工具マガジン21内の工具交換位置に移動させる。既に説明した中心軸102を中心とする工具交換アーム32の回転と、中心軸102の軸方向における工具交換アーム32のスライド移動とによって、撮像装置61を、工具マガジン21内の工具交換位置から加工エリア50内に移動させ、主軸41に装着する。
【0059】
制御装置51には、画像処理プロセスまたは測定プロセスのように比較的重いプロセスを、常駐させず、たとえば、S101のステップにおいて、特定の工具名などをトリガーとして、または、既知の手法で、かかるプロセスを起動させることもできる。
【0060】
図3図6および図7を参照して、制御装置51は、主軸41に装着された撮像装置61をテーブル16に配置するように、主軸41を制御する。この際、制御装置51は、主軸41が、中心軸101を中心にして、雄ねじ部64および雌ねじ部74によるねじ構造の緩み方向に回転するように、主軸41を制御する。これにより、撮像装置61をテーブル16に配置する(S102)。
【0061】
S102のステップにおいては、主軸41を、Z軸方向に沿って下降させ、撮像装置61がテーブル16と接触する位置まで移動させる。このとき、撮像装置61に設けられた磁石部63の磁力によって、撮像装置61がテーブル16に固定される。主軸41を中心軸101を中心に回転させることによって、雌ねじ部74および雄ねじ部64の螺合が解除され、撮像装置61が、主軸41側のホルダ部71から分離される。撮像装置61は、レンズ62が上を向いた姿勢で、テーブル16のC軸回転中心(中心軸103)と重なる位置に配置される。
【0062】
ホルダ部71が装着されたままの主軸41をZ軸方向に沿って上昇させ、ホルダ部71を加工エリア50内の工具交換位置まで移動させる。
【0063】
これまでに、工具200を、開口部25が設けられた工具マガジン21内の工具交換位置に移動させておく。工具200の種類は、中心軸101の軸方向から見た時に工具中心を特定することが可能なものであれば、特に限定されない。工具200は、代表的には、ドリルである。
【0064】
図3および図8を参照して、制御装置51は、自動工具交換装置31が工具200を主軸41に装着するように、自動工具交換装置31を制御する。これにより、工具200を主軸41に装着する(S103)。
【0065】
S103のステップにおいては、中心軸102を中心とする工具交換アーム32の回転と、中心軸102の軸方向における工具交換アーム32のスライド移動とによって、工具200を、工具マガジン21内の工具交換位置から加工エリア50内に移動させ、主軸41に装着する。ホルダ部71を、工具マガジン21内の工具交換位置に戻す。
【0066】
図3および図9を参照して、制御装置51は、主軸41に装着された工具200が、テーブル16に配置された撮像装置61と対向するように、主軸41を制御する。これにより、工具200を撮像装置61に対して対向配置する(S104)。
【0067】
S104のステップにおいては、主軸41をZ軸方向に沿って下降させ、主軸41に装着された工具200が、Z軸方向において、テーブル16に配置された撮像装置61(レンズ62)と対向する位置まで移動させる。
【0068】
制御装置51は、テーブル16に配置された撮像装置61が、主軸41に装着された工具200を撮像するように、撮像装置61を制御する。この際、制御装置51は、テーブル16が中心軸103を中心に回転しつつ、撮像装置61が工具200を撮像するように、テーブル16および撮像装置61を制御する。これにより、テーブル16をC軸回転させつつ、撮像装置61により工具200を撮像する(S105)。
【0069】
S105のステップにおいて、撮像装置61により撮像される工具200の画像は、動画であってもよいし、静止画であってもよい。静止画である場合、工具200は、連続撮像される。
【0070】
図3を参照して、制御装置51は、撮像装置61により撮像された工具200の画像に基づいて、中心軸101および中心軸102の相互の回転中心のずれを特定する。これにより、主軸41の回転中心に対するテーブル16のC軸回転中心のずれを特定する(S106)。
【0071】
制御装置51において、現状、テーブル16のC軸回転中心があるX−Y平面上の座標は、主軸41の回転中心があるX−Y平面上の座標と同じである。しかしながら、工作機械10における直線軸や回転軸は、温度変化による熱変位や、重力などの影響によって誤差が生じる場合がある。S106のステップにおいては、このように生じた主軸41の回転中心に対するテーブル16のC軸回転中心のずれを特定する。
【0072】
具体的には、テーブル16のC軸回転に伴って、撮像装置61により撮像された工具200の刃先位置が周方向に変位する。制御装置51は、その工具200の刃先位置の変位量に基づいて、主軸41の回転中心に対するテーブル16のC軸回転中心のずれを特定する。
【0073】
制御装置51は、テーブル16のC軸回転中心のずれの測定結果に基づいて、主軸41の回転中心と、テーブル16のC軸回転中心との間の座標のずれを補正する。S105のステップのあと、主軸41および自動工具交換装置31を動作させることによって、工具200および撮像装置61を再び工具マガジン21内に収納する。
【0074】
このように本実施の形態では、テーブル16に配置された撮像装置61により、主軸41に装着された工具200を撮像することによって、テーブル16のC軸回転中心のずれを測定する。この際、撮像装置61は、自動工具交換装置31および主軸41によってテーブル16に自動的に配置され、工具200は、自動工具交換装置31によって主軸41に自動的に装着されるため、テーブル16のC軸回転中心のずれを簡易に測定することができる。
【0075】
図10は、テーブルのC軸回転中心のずれを測定する流れの変形例を示すフローチャート図である。
【0076】
図10を参照して、本変形例では、工具200を撮像装置61に対して対向配置するS104のステップと、テーブル16をC軸回転させつつ、撮像装置61により工具200を撮像するS105のステップとの間に、以下に説明するS111のステップと、S112のステップとを実行する。
【0077】
図9および図10を参照して、S104のステップの後、制御装置51は、主軸41が中心軸101を中心に回転しつつ、撮像装置61が工具200を撮像するように、主軸41および撮像装置61を制御する。これにより、主軸41を回転させつつ、撮像装置61により工具200を撮像する(S111)。
【0078】
S111のステップにおいて、撮像装置61により撮像される工具200の画像は、動画であってもよいし、静止画であってもよい。静止画である場合、工具200は、連続撮像される。
【0079】
制御装置51は、撮像装置61により撮像された工具200の画像に基づいて、主軸41の回転中心である中心軸101と、工具200の撮像中心とのずれを特定する。これにより、主軸41の回転中心に対する工具200の刃先のずれを特定する(S112)。
【0080】
主軸41における工具200のクランプ時に生じる誤差等を理由にして、工具200の刃先が、中心軸101の軸上からずれる場合がある。S112のステップにおいては、このように生じた主軸41の回転中心に対する工具200の刃先のずれを特定する。
【0081】
具体的には、主軸41の回転に伴って、撮像装置61により撮像された工具200の刃先位置が周方向に変位する。制御装置51は、その工具200の刃先位置の変位量に基づいて、主軸41の回転中心に対する工具200の刃先のずれを特定する。
【0082】
その後、図3中のS106のステップにおいて、S112のステップで特定された主軸41の回転中心に対する工具200の刃先のずれを考慮しつつ、撮像装置61により撮像された工具200の画像に基づいて、主軸41の回転中心に対するテーブル16のC軸回転中心のずれを特定する。
【0083】
以上に説明した、この発明の実施の形態1における工作機械10の構造についてまとめると、本実施の形態における工作機械10は、加工エリア50内で移動可能な主軸41と、主軸41に装着される工具を交換可能な自動工具交換装置31と、加工エリア50内に設けられるベース部材としてのテーブル16と、主軸41に装着可能な撮像装置61と、工作機械10を制御するための制御装置51とを備える。制御装置51は、自動工具交換装置31が撮像装置61を主軸41に装着するように、自動工具交換装置31を制御し、主軸41に装着された撮像装置61をテーブル16に配置するように、主軸41を制御し、主軸41が撮像装置61をテーブル16に配置した後、自動工具交換装置31が被撮像物としての工具200を主軸41に装着するように、自動工具交換装置31を制御し、テーブル16に配置された撮像装置61が、主軸41に装着された工具200を撮像するように、撮像装置61を制御する。
【0084】
このように構成された、この発明の実施の形態1における工作機械10によれば、ワーク加工を適切に行なうために付随する各種作業(具体的には、テーブル16のC軸回転中心のずれの測定)を、簡易に実行することができる。
【0085】
なお、図1中では、工作機械として立形マシニングセンタが想定されているが、これに限られず、たとえば、横形マシニングセンタであってもよいし、旋削機能とミーリング機能とを有する複合加工機であってもよい。
【0086】
(実施の形態2)
図11は、この発明の実施の形態2における工作機械において、テーブルのC軸回転中心のずれを測定するステップを示す正面図である。図12は、図11中のテーブルのC軸回転中心のずれを測定するステップを示す上面図である。
【0087】
本実施の形態における工作機械は、実施の形態1における工作機械10と比較して、基本的には同様の構造(ステップ)を備える。以下、重複する構造(ステップ)については、その説明を繰り返さない。
【0088】
図11および図12を参照して、本実施の形態では、図3中のS102に対応するステップにおいて、撮像装置61をテーブル16に配置する。この際、撮像装置61は、レンズ62が水平方向を向いた姿勢で、テーブル16のC軸回転中心(中心軸103)からその半径方向に離れた位置に配置される。
【0089】
図3中のS103に対応するステップにおいて、実施の形態1における工具200に替わって、撮像用治具75を主軸41に装着する。撮像用治具75は、球体からなる被撮像部分76を有する。
【0090】
図3中のS104に対応するステップにおいて、主軸41をZ軸方向に沿って下降させ、主軸41に装着された撮像用治具75の被撮像部分76が、水平方向において、撮像装置61(レンズ62)と対向する位置まで移動させる。
【0091】
図3中のS105に対応するステップにおいて、テーブル16をC軸回転させつつ、撮像装置61により被撮像部分76を撮像する。撮像装置61は、テーブル16のC軸回転に伴って、中心軸103を中心とする周方向に移動する。図12中には、中心軸103を中心に90°ごとの位置を移動する撮像装置61A,61B,61C,61Dが示されている。
【0092】
図3中のS106に対応するステップにおいて、制御装置51が、撮像装置61により撮像された被撮像部分76の画像に基づいて、主軸41の回転中心に対するテーブル16のC軸回転中心のずれを特定する。
【0093】
この際、本実施の形態では、撮像装置61A,61B,61C,61Dの各撮像装置61により撮像された被撮像部分76の画像の間に、Z軸方向における変位量が生じる場合がある。これにより、X−Y−Z座標上におけるテーブル16のC軸回転中心のずれを特定することが可能である。
【0094】
このように構成された、この発明の実施の形態2における工作機械によれば、実施の形態1に記載の効果を同様に奏することができる。
【0095】
(実施の形態3)
図13は、この発明の実施の形態3における工作機械において、工具の形状を検査するステップを示す側面図である。図14は、図13中の撮像装置を示す斜視図である。
【0096】
本実施の形態における工作機械は、実施の形態1における工作機械10と比較して、基本的には同様の構造(ステップ)を備える。以下、重複する構造(ステップ)については、その説明を繰り返さない。
【0097】
図13および図14を参照して、本実施の形態では、工作機械の加工エリアを区画する側壁86に、ミラー87が設けられている。図3中のS102に対応するステップにおいて、撮像装置61をテーブル16に配置する。この際、撮像装置61は、レンズ62が水平方向を向いた姿勢で、ミラー87と距離を設けて対向する位置に配置される。
【0098】
撮像装置61は、光源81を有する。光源81は、たとえば、LEDからなる。光源81は、レンズ62の外周上に設けられている。光源81は、レンズ62の外周上を取り囲むリング形状を有する。
【0099】
図3中のS104に対応するステップにおいて、主軸41をZ軸方向に沿って下降させ、主軸41に装着された工具200が撮像装置61およびミラー87の間に配置される位置まで移動させる。この際、光源81からの光は、工具200越しにミラー87に向かい、ミラー87によって反射される。
【0100】
図3中のS105に対応するステップにおいて、撮像装置61により、ミラー87からの反射光により形成された工具200の影を撮像する。これにより、工具200の刃先に欠損等の異常がないかを確認することができる。
【0101】
以上に説明した、この発明の実施の形態3における工作機械によれば、ワーク加工を適切に行なうために付随する各種作業(具体的には、工具200の形状の検査)を、簡易に実行することができる。
【0102】
(実施の形態4)
図15は、この発明の実施の形態4における工作機械において、直径が測定される工具の先端を示す図である。
【0103】
本実施の形態における工作機械は、実施の形態1における工作機械10と比較して、基本的には同様の構造(ステップ)を備える。以下、重複する構造(ステップ)については、その説明を繰り返さない。
【0104】
図15を参照して、本実施の形態では、工具210の直径を測定する。工具210は、フライス加工用の工具である。
【0105】
図3中のS103に対応するステップにおいて、実施の形態1における工具200に替わって、工具210を主軸41に装着する。
【0106】
工具210は、軸部211と、複数の刃部212とを有する。軸部211は、中心軸101に沿って軸状に延びている。複数の刃部212は、スローアウェイチップであり、軸部211の先端に取り付けられている。複数の刃部212は、中心軸101を中心とする周方向において、互いに間隔を隔てて設けられている。複数の刃部212は、軸部211の外周面から半径方向外側に突出するように設けられている。
【0107】
図3中のS105に対応するステップにおいて、制御装置51は、主軸41が中心軸101を中心に回転しつつ、撮像装置61が、中心軸101の軸方向に対向する位置から工具210を撮像するように、主軸41および撮像装置61を制御する。これにより、主軸41に装着された工具210を回転させつつ、撮像装置61により、工具210をその軸方向から撮像する。
【0108】
撮像のタイミングは、既知の手法により各軸(本実施の形態では、主軸41)の動作に関連付けることもできるし、測定プロセスが制御装置51の状態をモニターすることにより決定することもできる。また、撮像は、常時実行し、そのあとに適切な制御装置51の状態の画像のみを選択することもできる。
【0109】
図3中のS106に対応するステップにおいて、制御装置51は、撮像装置61により撮像された工具210の画像に基づいて、工具210の直径を特定する。これにより、スローアウェイチップが周方向に間隔を隔てて配列された工具210であっても、その直径を容易に測定することができる。
【0110】
このように構成された、この発明の実施の形態4における工作機械によれば、ワーク加工を適切に行なうために付随する各種作業(具体的には、工具210の直径の測定)を、簡易に実行することができる。
【0111】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【0112】
この発明は、たとえば、マシニングセンタや複合加工機などに適用される。
【符号の説明】
【0113】
10 工作機械、12 ベッド、13 コラム、16 テーブル、17 回転機構部、21 工具マガジン、22 工具ポット、23 支持プレート、24 カバー体、25 開口部、31 自動工具交換装置、32 工具交換アーム、32p,32q 把持部、33 進退用サーボモータ、34 回転用サーボモータ、41 主軸、50 加工エリア、51 制御装置、61,61A,61B,61C,61D 撮像装置、62 レンズ、63 磁石部、64 雄ねじ部、70 連結機構部、71 ホルダ部、72 テーパシャンク部、73 プルボルト、74 雌ねじ部、75 撮像用治具、76 被撮像部分、81 光源、86 側壁、87 ミラー、101,102,103 中心軸、200,210 工具、211 軸部、212 刃部。
【要約】
【課題】ワーク加工を適切に行なうために付随する各種作業を、簡易に実行することが可能な工作機械、を提供する。
【解決手段】工作機械10は、主軸41と、自動工具交換装置31と、テーブル16と、主軸41に装着可能な撮像装置61と、制御装置51とを備える。制御装置51は、自動工具交換装置31が撮像装置61を主軸41に装着するように、自動工具交換装置31を制御し、主軸41に装着された撮像装置61をテーブル16に配置するように、主軸41を制御し、主軸41が撮像装置61をテーブル16に配置した後、自動工具交換装置31が工具200を主軸41に装着するように、自動工具交換装置31を制御し、テーブル16に配置された撮像装置61が、主軸41に装着された工具200を撮像するように、撮像装置61を制御する。
【選択図】図1
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