特開 2024-62950 回転砥石の撮影装置及び回転砥石の撮影方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024062950

(43)【公開日】2024-05-10

(54)【発明の名称】回転砥石の撮影装置及び回転砥石の撮影方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 49/12 20060101AFI20240501BHJP

   H04N 23/74 20230101ALI20240501BHJP

【ＦＩ】

B24B49/12

H04N23/74

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023176008

(22)【出願日】2023-10-11

(31)【優先権主張番号】P 2022170825

(32)【優先日】2022-10-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000150604

【氏名又は名称】株式会社ナガセインテグレックス

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】長瀬 幸泰

(72)【発明者】

【氏名】板津 武志

(72)【発明者】

【氏名】井村 諒介

【テーマコード（参考）】

3C034

5C122

【Ｆターム（参考）】

3C034AA07

3C034BB93

3C034CA09

3C034CA22

3C034CA26

3C034CB11

3C034DD05

3C034DD20

5C122FA17

5C122GG21

5C122HB01

(57)【要約】

【課題】回転砥石の砥面をカラー画像によって撮影すること。
【解決手段】回転中の回転砥石１４の外周面である砥面１４ａをランプ２８によって照明する。砥面１４ａをその回転方向において割出して、割出し位置において撮影装置２１の電子シャッタを切ることによって砥面１４ａを撮影する。ランプ２８は電子シャッタを切るタイミングと同調して照明動作される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転中の回転砥石の砥面を照明する照明手段と、
前記砥面を撮影する撮影手段と、
前記回転砥石の回転位置を割出す割出し手段と、
割出された位置において前記撮影手段のシャッタを撮影動作させる制御手段とを備えた前記回転砥石の撮影装置において、
前記制御手段は、前記シャッタを切るタイミングで前記照明手段を発光動作させる回転砥石の撮影装置。

【請求項2】

前記割出し手段は、割出し原点を設定する請求項１に記載の回転砥石の撮影装置。

【請求項3】

前記制御手段は、前記割出し原点を基準にして撮影画像を並べる請求項２に記載の回転砥石の撮影装置。

【請求項4】

前記制御手段は、撮影された前記砥面の画像を撮影順に連続させる請求項１に記載の回転砥石の撮影装置。

【請求項5】

前記制御手段は、撮影する割出し位置を前記回転砥石が１回転するごとに遷移させる請求項１に記載の回転砥石の撮影装置。

【請求項6】

前記制御手段は、複数の割出し位置をスキップしたスキップ位置で撮影させるとともに、そのスキップ位置を前記回転砥石が１回転するごとに遷移させる請求項１に記載の回転砥石の撮影装置。

【請求項7】

前記制御手段は、前記スキップ位置を均等に配置するとともに、前記１回転ごと１割出しピッチ分ずつ遷移させる請求項６に記載の回転砥石の撮影装置。

【請求項8】

前記照明手段、前記撮影手段、前記割出し手段及び前記制御手段をユニット化するとともに、そのユニットを研削盤のテーブルに設置可能にした請求項１に記載の回転砥石の撮影装置。

【請求項9】

回転中の回転砥石の砥面を照明手段によって照明するとともに、前記砥面をその回転方向において割出して、割出し位置においてシャッタを切ることによって前記砥面を撮影する前記回転砥石の撮影方法において、
前記シャッタを切るタイミングと同調して前記照明手段を照明動作させる回転砥石の撮影方法。

【請求項10】

前記回転砥石の外周の前記砥面を撮影する請求項９に記載の回転砥石の撮影方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転砥石の砥面を撮影するようにした回転砥石の撮影装置及び回転砥石の撮影方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１，特許文献２及び特許文献３には、回転砥石の砥面の状態を確認するために、その砥面を撮影するようにした技術が開示されている。これらの特許文献１～３においては、砥面を撮影して、砥面の摩耗や汚損のレベルを判断するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－４２１５８号公報

【特許文献2】特開２００４－４５０７８号公報

【特許文献3】特開２０２１－１１５６８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

回転中の回転砥石の砥面を割出して、その回転中に割出し位置を撮影する場合、回転砥石の回転速度が高速であるため、シャッタ速度はきわめて短い。従って、カメラに取込まれる撮影光量が少なくなるため、モノクロ画像にならざるを得ない。一方、砥面状態の判別にはカラー画像が適切である。しかし、撮影光量が足りないと、カラー画像を得ることは困難である。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の回転砥石の撮影装置においては、回転中の砥面を照明する手段と、前記砥面を撮影する撮影手段と、前記回転砥石の回転方向の位置を割出す割出し手段と、割出された位置において前記撮影手段のシャッタを撮影動作させる制御手段とを備えた回転砥石の撮影装置において、前記制御手段は、前記シャッタを切るタイミングで前記照明手段を発光動作させることを特徴とする。

【0006】

本発明の回転砥石の撮影方法においては、回転砥石の回転中の砥面を照明手段によって照明するとともに、前記砥面の回転方向の位置を割出すとともに、各割出し位置においてシャッタを切ることによって前記砥面を撮影する回転砥石の砥面撮影方法において、前記シャッタを切るタイミングと同調して前記照明手段を照明動作させることを特徴とする。

【0007】

以上の撮影装置及び撮影方法においては、シャッタを切るタイミングと照明手段の照明動作とが同調されるため、シャッタタイミング以外のときには照明手段を停止させればよい。言い換えれば、シャッタタイミングの短い期間だけ照明手段が瞬間的に照明動作されるため、照明手段に対して高電圧を印加できる。従って、砥面に対して十分な照明光量を与えることができるので、シャッタ速度が速くても、カメラに取込まれる撮影光量を多くすることができる。このため、カラー画像を得ることができる。よって、砥面の状態を正確に認識することができる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、高速回転している回転砥石の砥面をカラー画像によって撮影できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態において回転砥石を有する研削盤の正面図。

【図2】同じく照明装置及び撮影装置を示す拡大断面図。

【図3】同じく回転砥石の割出しピッチを示す説明図。

【図4】同じく電気的構成を示すブロック図。

【図5】同じく割出しに同調して出力されるパルスのタイミングを示す線図。

【図6】同じく撮影画像のフレームを示す説明図。

【図7】第２実施形態において回転砥石を有する研削盤の正面図。

【図8】同じく照明装置及び撮影装置を示す拡大断面図。

【図9】同じく回転砥石の割出しピッチを示す説明図。

【図10】（ａ）～（ｃ）は、同じく撮影される割出し位置の遷移を示す説明図。

【図11】同じく電気的構成を示すブロック図。

【図12】同じく作用を示すフローチャート。

【図13】（ａ）及び（ｂ）は、同じく撮影位置を遷移させるためのパルスタイミングの線図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、本発明を平面研削盤（以下、研削盤という）において具体化したものである。

【0011】

〈第１実施形態の構成〉
図１に示すように、第１実施形態の撮影装置としての研削盤１０は、ベッド１１上においてＸ軸方向に往復移動可能に支持されたテーブル１２を備えている。テーブル１２の上面にワーク１００が設置される。

【0012】

ベッド１１上においてＸ軸と直角で、かつ水平なＺ軸方向に移動されるコラム（図示しない）には砥石軸１３がＸ軸及びＺ軸と直角で、かつ鉛直なＹ軸方向に移動可能に支持されている。従って、この砥石軸１３は昇降される。砥石軸１３には回転砥石１４が支持されており、この回転砥石１４は、図４に示す砥石回転モータ１５によって一方向に回転される。回転砥石１４の回転速度は、例えば、１分間に１０００～３０００回転等であるが、この回転速度は任意に設定される。回転砥石１４の外周面が研削面としての砥面１４ａになっている。回転砥石１４が回転されると、砥面１４ａによってワーク１００の上面が研削される。

【0013】

図１及び図２に示すように、前記回転砥石１４の近傍で回転砥石１４の側方位置には撮影手段としての撮影装置２１が装設されている。この撮影装置２１は、回転砥石１４の砥面１４ａに近接する撮影位置と、砥面１４ａから離間する図示しない退避位置とに配置される。撮影位置における撮影装置２１は回転砥石１４と一体にＹ軸方向及びＺ軸方向に移動される。この撮影装置２１は、ＣＣＤ（固体撮像素子）を有するカメラ２２と、レンズ（図示しない）を含む光経路２３とを有している。撮影装置２１と砥面１４ａとの間の位置には照明ドーム２６が配置されている。照明ドーム２６の頂部には開口２７が形成されている。照明ドーム２６の内面には砥面１４ａを照明するための照明手段としての複数のランプ２８が設けられている。このランプ２８は、発光ダイオード（ＬＥＤ）よりなる。

【0014】

そして、撮影装置２１が撮影位置に配置された状態において、ランプ２８からの発光動作による光が砥面１４ａに対して照明動作されるため、その照射画像が照明ドーム２６の開口２７を通過してカメラ２２に取込まれる。カメラ２２は取込まれた画像を電子シャッタの開放によって撮影する。

【0015】

撮影画像のデータは、図４に示す中央処理装置３２を備えた制御装置３１の記憶部３３に記憶される。割出し手段，撮影手段及び制御手段としての制御装置３１には回転砥石１４を回転させるモータ１５のエンコーダ３４が接続されている。エンコーダ３４も割出し手段を構成する。

【0016】

〈第１実施形態の作用〉
図４に示すエンコーダ３４は、モータ１５の所定の等回転角度ごとに信号を発生する。そして、制御装置３１の制御によって図３及び図５に示す以下の作用が実行される。すなわち、研削加工が行われない回転砥石１４の回転時において、エンコーダ３４からの信号に基づき、タイミング生成部３５は回転砥石１４の回転方向における所定の等ピッチごとの回転位置（割出し位置）αと対応して割出しパルスＰｕを発生する。そして、図５に示すように、カメラ２２がその割出しパルスＰｕに対応する所定のシャッタタイミングＳｈで電子シャッタを切ることにより（電子シャッタを開放することにより）、割出し位置αの撮影動作を実行する。割出しパルスＰｕの数は、回転砥石１４の１回転につき、例えば１０２４であるが、この割出しパルスＰｕの数は限定されるものではなく、任意に設定できる。

【0017】

図３に示すように、制御装置３１は、割出しパルスＰｕのひとつを、基準点及び割出し原点Ｇとする。
また、図５に示すように、前記ランプ２８に対して割出しパルスＰｕのタイミングで高電圧が印加される。このため、割出しパルスＰｕに同調して、ランプ２８の点灯による砥面１４ａの照射と、電子シャッタの開放による撮影とが同時に実行される。

【0018】

そして、図６に示すように、電子シャッタの開放ごとに撮影された各画像Ｉｍ１は、制御装置３１の記憶部３３に格納される。
次いで、その各画像Ｉｍ１が原点ＧのパルスＰｕを基準にして，つまり原点ＧのパルスＰｕに対応する画像Ｉｍ１起点にして撮影順に並べられて接続される。このため、砥面１４ａの１周分の連続画像Ｉｍ２が形成されて、その連続画像Ｉｍ２が記憶部３３に記憶される。その連続画像Ｉｍ２は、目視確認のために表示部３６で表示される。

【0019】

その後、連続画像Ｉｍ２によって砥面状況が確認された回転砥石１４によってワーク１００に対して研削加工が実行される。
そして、ワーク１００の研削加工後、割出しパルスＰｕに対応するランプ２８の点灯とカメラ２２のシャッタ開放とにより、再度砥面１４ａの撮影が実行される。そして、撮影された砥面１４ａの１周分の画像Ｉｍ１が原点ＧのパルスＰｕを基準に連続画像Ｉｍ２として撮影順に並べられて接続される。このため、研削加工の前後における同一位置の撮影画像を確認できる。なお、撮影画像の確認のために基準となる原点は、撮影後に特定位置の割出しパルスＰｕを選択して、その割出しパルスＰｕを原点としてもよい。

【0020】

〈第１実施形態の効果〉
従って、本実施形態の撮影装置及び撮影方法においては、以下の効果がある。
（１）回転砥石１４の割出し位置αにおけるシャッタが切られるタイミングで割出しパルスＰｕが発生されるごとに、ランプ２８が高電圧で点灯される。従って、回転砥石１４の砥面１４ａが高い光量のもとに照らされる。このため、撮影によって得られる画像は、明瞭なカラー画像として再現される。このように、撮影される砥面１４ａをカラー画像にすれば、砥面１４ａの状態をより正確に認識できる。

【0021】

（２）ランプ２８の高電圧点灯は瞬間的であるため、ランプ２８やその周囲の部品が高温になることを抑制できる。従って、過熱に起因する不都合な事態が生じることを回避できる。

【0022】

（３）前記のように、ランプ２８の高電圧点灯は瞬間的であるため、消費電力を少なくできる。
（４）撮影画像を撮影順に接続して連続画像とするため、砥面１４ａの全体の認識が容易になる。

【0023】

（５）撮影された画像Ｉｍ１を原点位置のものを基準に並べることにより、研削加工の前後における同一位置の撮影画像を確認できる。従って、砥面１４ａの状態変化を認識できて、ドレスタイミングの決定等に役立てることができる。

【0024】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を主として第１実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態において、撮影装置５１は研削盤１０と別体であって、テーブル１２上に設置可能である。

【0025】

〈第２実施形態の構成〉
図７及び図１１に示すように、撮影装置５１のケーシング５２内に、中央処理装置３２，記憶部３３及びタイミング生成部３５を有する制御装置３１が設けられている。また、ケーシング５２内にカメラ２２，表示部５４及びランプ２８が設けられている。従って、制御装置３１、カメラ２２，表示部５４及びランプ２８がケーシング５２内においてユニット化されている。

【0026】

図８に示すように、ランプ２８及びカメラ２２のレンズ部分は、ケーシング５２から外部に向かって臨むように配置されている。また、図示しないが、表示部５４の表示面がケーシング５２の外側面に位置しており、この表示面に入力データや、制御装置３１における処理結果等が表示される。

【0027】

図７及び図８に示すように、ランプ２８の反対側の面であるケーシング５２の底面には、永久磁石５３が取り付けられている。この永久磁石５３は研削盤１０のテーブル１２上に磁気吸着される。

【0028】

図１１に示すように、砥石回転用のモータ１５，エンコーダ３４，研削盤１０全体の動作を表示する表示部３６等は研削盤１０に設けられている。そして、撮影装置５１は、図示しない有線で研削盤１０電気系統に接続される。

【0029】

〈第２実施形態の作用〉
次に、撮影装置５１の作用を図１２に示すフローチャートに基づいて説明する。図１２のフローチャートは、制御装置３１の記憶部３３に設定されたプログラムが中央処理装置３２の作用に基づいて進行するものである。本実施形態においては、回転砥石１４の砥面１４ａを撮影するために、エンコーダ３４の出力にともなう割出し数（例えば１０２４）があらかじめ記憶部３３に設定される。この割出し数をｎとする。そして、本実施形態においては、回転砥石１４の砥面１４ａの撮影が回転砥石１４の１回転について原点Ｇを起点とする複数の割出し位置αを均等間隔でスキップしたスキップ位置において複数回（本実施形態では４回）実行される。回転砥石１４の次の１回転においては、前回における回転の際の撮影位置である割出し位置αに対して、１割出しピッチ分回転方向に遷移した割出し位置αにおいて撮影が実行される。言い換えれば、１／ｎだけ遷移した位置において撮影が実行される。以下に、その詳細を説明する。

【0030】

はじめに、図７及び図８に示すように、撮影装置５１がその永久磁石５３においてテーブル１２上に吸着保持される。また、回転砥石１４が所定の回転数で回転される。このため、エンコーダ３４からの出力に基づいて、タイミング生成部３５から、図９及び図１３（ａ）に示すように、回転砥石１４の１回転ごとに、回転砥石１４の所定の回転位置αごとに合計ｎ数の割出しパルスＰｕが出力される。

【0031】

そして、図１２のステップ（以下、Ｓという）１において、エンコーダ３４からの信号に基づくタイミング生成部３５からの割出しパルスＰｕに基づいて、図１０（ａ）に示すように、回転砥石１４が原点Ｇに位置したことが判断される。この判断に基づいて、Ｓ２において、図１３（ａ）に示すように、ランプ２８の点灯によって回転砥石１４の砥面１４ａが照明される。そして、その割出しパルスＰｕに基づくシャッタタイミングＳｈにおいて、カメラ２２のシャッタの開放信号が出力されて、カメラ２２のシャッタが開放される。このため、照明と同調するシャッタ開放により、砥面１４ａが撮影されるとともに、Ｓ３においてそのデータが記憶部３３に記憶される。なお、設定された原点位置で最初の撮影が行われることに代えて、制御装置３１に記憶されたタイミングに基づいて最初に撮影された位置を原点としてもよい。

【0032】

Ｓ４においては、回転砥石１４がＳ２のタイミングから９０度回転したことが判断されると、Ｓ６において、３６０度回転したか、言い換えれば１回転が終了したか否かが判断される。１回転未満の場合は、Ｓ２に戻って、前記と同様に割出しパルスＰｕの出力に従って照明と撮影とが実行される。このため、図１０に実線で示すように、原点Ｇから９０度ずつ回転するごとに、照明及び撮影が実行される。従って、回転砥石１４の１回転について４回の砥面撮影が実行される。

【0033】

そして、Ｓ５において、回転砥石１４が１回転したことが判断されると、Ｓ６において、１回転における最初の撮影位置である原点Ｇの位置から１／ｎ度回転したか否かが判断される。つまり、図１０（ｂ）及び図１３（ｂ）の実線から明らかなように、１／１０２４度回転されると、Ｓ２において前記と同様に砥面１４ａの撮影が実行される。従って、図１２のフローチャートに従い、図１０（ｂ），（ｃ）から明らかなように、前回の回転時における撮影位置から１／ｎ度ずつ回転方向の後方側へ遷移された９０度ごとの４箇所の位置で撮影が実行される。

【0034】

そして、Ｓ７において、砥面１４ａに対するｎ（１０２４）の割出し位置αの撮影が終了すると、前記第１実施形態と同様に、その各画像Ｉｍ１が原点Ｇの位置を起点にして撮影順に接続される。このため、砥面１４ａの１周分の連続画像Ｉｍ２が形成されて、その連続画像Ｉｍ２が記憶部３３に記憶される。その連続画像Ｉｍ２は、目視確認のために研削盤１０の表示部３６あるいは撮影装置５１の表示部５４や研削盤１０に接続されたパソコン等の表示部で表示される。

【0035】

その後、ワーク１００の研削のために、撮影装置５１に代えてテーブル１２上に研削加工されるべきワーク１００が支持される。
研削加工の終了後は、研削加工後のワーク１００に代えて撮影装置５１がテーブル１２上にセットされる。従って、砥面１４ａを再度撮影して砥面１４ａの状況変化を確認できる。

【0036】

〈第２実施形態の効果〉
第２実施形態においては、第１実施形態の効果に加えて、以下の効果がある。
（１）撮影装置５１が研削盤１０とは別体であって、テーブル１２上に着脱されるものであるため、砥面１４ａの撮影機能を有していない研削盤１０であっても、本実施形態の撮影装置５１をテーブル１２上に設けることによって砥面撮影が可能となる。

【0037】

（２）回転砥石１４の１回転について、複数回（４回）の撮影が行われる。そして、回転砥石１４の回転にともない、その撮影位置が遷移される。その結果、回転砥石１４の砥面１４ａ全体が撮影される。従って、短い間隔で撮影を行う必要がないため、安価で撮影能力が高くないカメラであっても、砥面１４ａの状態を監視できる。

【0038】

（変更例）
前記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。そして、前記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0039】

・前記第１実施形態では、撮影装置２１及び照明ドーム２６を砥面１４ａの側方位置に配置した。これに代えて、撮影装置２１及び照明ドーム２６を砥面１４ａの上方位置や斜め上方位置に配置すること。

【0040】

・砥面１４ａ上の残留クーラントが撮影の邪魔になる場合、そのクーラントを除去する高圧空気吹付け手段等のクーラント除去手段を設けること。
・周面ではなく、側面が砥面である回転砥石の同砥面を撮影すること。従って、照明装置がその側面を照射するとともに、照射された側面をカメラ２２が撮影する。

【0041】

・撮影された画像Ｉｍ１を連続させる処理を実行しないこと。従って、分断された画像Ｉｍ１によって砥面１４ａの状態を判別する。
・第２実施形態において、回転砥石１４の１回転当たりの撮影回数を１回，２回，３回，５回以上等、４回以外の回数に変更すること。

【0042】

・前回の１回転に対する撮影位置の遷移を第２実施形態とは異なる割出しピッチで行うこと。例えば、２割出しピッチずつ遷移させること。
・砥面１４ａの撮影時には、回転砥石１４の回転数を研削加工時より速くしたり、逆に遅くしたりすること。

【符号の説明】

【0043】

１０…平面研削盤
１２…テーブル
１４…回転砥石
１４ａ…砥面
２１…撮影装置
２２…カメラ
２８…ランプ
３１…制御装置
３２…中央処理装置
３３…記憶部
３４…エンコーダ
３５…タイミング生成部
５１…撮影装置
５２…ケーシング
１００…ワーク
Ｉｍ１…画像
Ｉｍ２…連続画像
Ｇ…割出し原点
Ｓｈ…シャッタタイミング
α…割出し位置

【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】