特許 7046292 工作機械

(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】

(24)【登録日】2022-03-24

(45)【発行日】2022-04-01

(54)【発明の名称】工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 11/00 20060101AFI20220325BHJP

   B23Q 17/20 20060101ALI20220325BHJP

   B23Q 17/24 20060101ALI20220325BHJP

【ＦＩ】

B23Q11/00 N

B23Q17/20 A

B23Q17/24 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022001047

(22)【出願日】2022-01-06

【審査請求日】2022-01-12

【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】100104662

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 智司

(74)【代理人】

【識別番号】100184631

【弁理士】

【氏名又は名称】大久保 隆

(72)【発明者】

【氏名】西川 静雄

【審査官】増山 慎也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０１３１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１２９０３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ １１／００

Ｂ２３Ｑ １７／２０、２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを加工する加工機構部と、該加工機構部による加工が完了したワークの機上計測を行う計測部とを備えた工作機械であって、
加工完了後のワークの計測対象部位に付着した異物を検出可能な異物検出部と、
加工完了後のワークの計測対象部位に付着した異物を除去する異物除去動作を実行可能な異物除去部と、
前記ワークの計測対象部位に異物が付着している旨を含む異物付着情報を報知可能な報知部と、
前記計測部、前記異物除去部及び前記報知部の作動制御を行う制御部とを備え、
前記制御部は、前記加工機構部により前記ワークの加工が完了すると、前記異物除去部に前記異物除去動作を実行させるとともに、当該異物除去動作の終了後のワークについて前記異物検出部に異物検出処理を実行させて、その処理結果を基に、前記ワークの計測対象部位に異物が付着しているか否かを判定する判定処理を実行し、該判定処理の結果、異物の付着が無いと判定した場合には、前記計測部に前記機上計測を実行させる一方、異物の付着が有ると判定した場合には、前記計測部による機上計測を非実行とするとともに、前記報知部に前記異物付着情報を報知させるように構成され、
前記計測対象部位の数は複数であり、
前記異物検出部は、複数の前記計測対象部位のそれぞれに付着した異物を検出可能に構成され、
前記制御部は、複数の前記計測対象部位のそれぞれについて前記判定処理を実行し、当該判定処理の結果を基に、少なくとも１つの計測対象部位に異物が付着していると判定した場合には、前記異物付着情報として、前記異物が付着している旨に加えて、当該異物が付着している計測対象部位を特定可能な情報を含めて、前記報知部に当該異物付着情報を報知させるように構成され、
前記報知部は、前記異物付着情報を表示する表示部からなり、
前記異物付着情報は、前記ワークの形状を模擬した画像に前記計測部により計測されるワークの寸法の位置を表示し且つ表示した寸法に対応する計測対象部位に異物の付着が有るか否かを示した画像情報であることを特徴とする工作機械。

【請求項2】

ワークを加工する加工機構部と、該加工機構部による加工が完了したワークの機上計測を行う計測部とを備えた工作機械であって、
加工完了後のワークの計測対象部位に付着した異物を検出可能な異物検出部と、
加工完了後のワークの計測対象部位に付着した異物を除去する異物除去動作を実行可能な異物除去部と、
前記ワークの計測対象部位に異物が付着している旨を含む異物付着情報を報知可能な報知部と、
前記計測部、前記異物除去部及び前記報知部の作動制御を行う制御部とを備え、
前記制御部は、前記加工機構部により前記ワークの加工が完了すると、前記異物除去部に前記異物除去動作を実行させるとともに、当該異物除去動作の終了後のワークについて前記異物検出部に異物検出処理を実行させて、その処理結果を基に、前記ワークの計測対象部位に異物が付着しているか否かを判定する判定処理を実行し、該判定処理の結果、異物の付着が無いと判定した場合には、前記計測部に前記機上計測を実行させる一方、異物の付着が有ると判定した場合には、前記計測部による機上計測を非実行とするとともに、前記報知部に前記異物付着情報を報知させるように構成され、
前記計測対象部位の数は複数であり、
前記異物検出部は、複数の前記計測対象部位のそれぞれに付着した異物を検出可能に構成され、
前記制御部は、複数の前記計測対象部位のそれぞれについて前記判定処理を実行し、当該判定処理の結果を基に、少なくとも１つの計測対象部位に異物が付着していると判定した場合には、前記異物付着情報として、前記異物が付着している旨に加えて、当該異物が付着している計測対象部位を特定可能な情報を含めて、前記報知部に当該異物付着情報を報知させるように構成され、
前記制御部は、前記判定処理の結果、少なくとも１つの計測対象部位に異物が付着していると判定した場合であっても、異物の付着が無いと判定した計測対象部位が存在する場合には、当該計測対象部位に対応する寸法の機上計測を前記計測部に実行させるとともに、その計測結果を表示部に表示させるように構成されていることを特徴とする工作機械。

【請求項3】

前記制御部は、前記判定処理の結果、前記複数の計測対象部位の少なくとも１つに異物の付着が有ると判定した場合には、前記異物除去部に前記異物除去動作を実行させた後に当該判定処理を再度実行する制御処理を、該判定処理にて全ての計測対象部位に異物付着が無いと判定されるまで繰り返し実行し、該判定処理にて全ての計測対象部位に異物付着が無いとの判定結果が得られた場合には前記計測部に機上計測を実行させる一方、前記制御処理を所定回数繰り返しても全ての計測対象部位に異物付着が無いとの判定結果が得られない場合には、前記報知部に前記異物付着情報を報知させるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の工作機械。

【請求項4】

前記制御部は、前記判定処理の結果、前記複数の計測対象部位の少なくとも１つに異物の付着が有ると判定した場合には、前記異物除去部に前記異物除去動作を実行させた後に当該判定処理を再度実行する制御処理を、該判定処理にて全ての計測対象部位に異物付着が無いと判定されるまで繰り返し実行し、該判定処理にて全ての計測対象部位に異物付着が無いとの判定結果が得られた場合には前記計測部に機上計測を実行させる一方、前記制御処理を所定回数繰り返しても全ての計測対象部位に異物付着が無いとの判定結果が得られない場合には、全ての計測対象部位に異物付着が有るか否かをさらに判定し、当該判定の結果、全ての計測対象部位に異物付着が有ると判定された場合にはその旨を、前記報知部に前記異物付着情報として報知させ、当該判定処理の結果、一部の計測対象部位については異物付着が無いと判定された場合には、当該計測対象部位に対応する寸法の機上計測を前記計測部に実行させるとともにその計測結果を表示部に表示させるように構成されていることを特徴とする請求項２記載の工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加工が完了したワークの機上計測を行う計測部を備えた工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

機械加工の分野では、加工後のワークを工作機械から取り外すことなく当該ワークの各種寸法を計測（以下、機上計測という）するといったことが従来から行われている。機上計測は、例えば工作機械の主軸に計測用のプローブを装着して、当該プローブを工作機械の送り機構を利用してワークの表面に沿って移動させることで実行される。機上計測には、大別すると接触方式と非接触方式との２つの方式がある。接触方式では、プローブの先端をワークの表面に接触させつつ計測を行う一方、非接触方式ではプローブの先端をワークの表面から僅かに離間させた状態で計測を行う。いずれの方式を採用した場合にも、ワークの表面に切屑等が付着していると、計測時に切屑がプローブの先端に付着したり、切屑をワーク表面形状として誤計測したりするという問題がある。このような問題を回避するべく、例えば特許文献１に示す工作機械では、機上計測を開始する前に、洗浄装置によってワークの洗浄処理を実行するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－０１１５３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に示す工作機械では、機上計測を開始する前にワークの洗浄処理を実行するようにしているが、ワーク表面の異物の付着状況によっては、洗浄処理を行ったとしても異物を完全に除去することができない場合がある。ワーク表面に異物が残った状態で機上計測処理を実行すると、当該異物の影響でプローブによる計測値が異常な値を示して誤計測の原因になる。このような誤計測が生じると、例えばワークが実際には正常な寸法に加工されていたとしても、機上計測により異常な値が計測されて、作業者が当該ワークを機外に移動させて計測を手動でやり直す作業を強いられたり、ワークの加工寸法が設計要件を満たしていないにも拘わらず誤計測により設計要件を満たしていると判断されて不良品が流出したりする虞がある。

【0005】

本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであって、加工が完了したワークの機上計測を行う計測部を備えた工作機械において、その構成に工夫を凝らすこと、加工完了後のワークの表面に残った異物の影響で誤計測が生じるのを防止することを、その目的とする

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するための本発明の一局面は、
ワークを加工する加工機構部と、該加工機構部による加工が完了したワークの機上計測を行う計測部とを備えた工作機械であって、
加工完了後のワークの計測対象部位に付着した異物を検出可能な異物検出部と、
加工完了後のワークの計測対象部位に付着した異物を除去する異物除去動作を実行可能な異物除去部と、
前記ワークの計測対象部位に異物が付着している旨を含む異物付着情報を報知可能な報知部と、
前記計測部、前記異物除去部及び前記報知部の作動制御を行う制御部とを備え、
前記制御部は、前記加工機構部により前記ワークの加工が完了すると、前記異物除去部に前記異物除去動作を実行させるとともに、当該異物除去動作の終了後のワークについて異物検出部に異物検出処理を実行させて、その処理結果を基に、前記ワークの計測対象部位に異物が付着しているか否かを判定する判定処理を実行し、該判定処理の結果、異物の付着が無いと判定した場合には、前記計測部に前記機上計測を実行させる一方、異物の付着が有ると判定した場合には、前記計測部による機上計測を非実行とするとともに、前記報知部に前記異物付着情報を報知させるように構成されている工作機械に係る。

【0007】

この工作機械によれば、加工機構部によるワークの加工が完了すると、制御部による制御の下、異物除去部が、ワークの計測対象部位に付着した異物を除去するための異物除去動作を実行する。異物除去部による異物除去動作が終了した後は、制御部による制御の下、異物検出部がワークの計測対象部位に付着した異物を検出するための異物検出処理を実行する。制御部では、この異物検出処理の結果を基に、ワークの計測対象部位に異物が付着しているか否かの判定処理を実行する。この判定処理の結果、ワークの計測対象部位への異物の付着が無いと判定された場合、つまり異物の影響による誤計測が発生しないと想定される場合には、制御部による制御の下、計測部がワークの機上計測を実行する。一方、前記判定処理の結果、ワークの計測対象部位への異物の付着が有ると判定された場合、つまり、異物の影響により誤計測が発生する可能性が高いと想定される場合には、制御部による制御の下、計測部が機上計測を非実行とするとともに、報知部が、ワークの計測対象部位に異物が付着している旨を異物付着情報として報知する。

【0008】

したがって、ワークの計測対象部位に異物が付着した状態で計測部による機上計測が実行されるのを防止することができる。延いては、異物の付着の影響で計測部による計測値が異常な値を示して誤計測が発生するのを防止することができる。また、作業者は、報知部より異物付着情報が報知された場合には、この報知を受けてワークの計測対象部位に異物が付着していることを認識し、ワークを機外に移動させて手動で寸法計測を行うなどの対策を講じることができる。

【0009】

前記制御部は、前記判定処理の結果、前記計測対象部位に異物の付着が有ると判定した場合には、前記異物除去部に前記異物除去動作を実行させた後に当該判定処理を再度実行する制御処理を、該判定処理にて異物付着が無いと判定されるまで繰り返し実行し、該判定処理にて異物付着が無いとの判定結果が得られた場合には前記計測部に機上計測を実行させる一方、前記制御処理を所定回数繰り返しても異物付着が無いとの判定結果が得られない場合には、前記報知部に前記異物付着情報を報知させるように構成されていることが好ましい。

【0010】

この構成によれば、異物除去部による異物除去動作と、制御部における異物付着の判定処理が、当該判定処理で異物の付着が無いと判定されるまで繰返し実行される。したがって、例えば、ワークの計測対象部位に一回の異物除去動作では除去できないほど強固に付着した異物が存在する場合でも、異物除去動作を繰り返すことによりこれらの異物を簡単に除去することができる。また、仮に異物除去動作を所定回数繰り返してもこれらの異物が除去できない場合には、報知部によって計測対象部位に異物が付着している旨が異物付着情報として報知される。これにより、作業者は、計測対象部位に異物が付着していることを認識して、ワークを機外に移動させて手動計測を行うなどの対策を講じることができる。

【0011】

前記制御部は、前記計測対象部位の数は複数であり、前記異物検出部は、複数の前記計測対象部位のそれぞれに付着した異物を検出可能に構成され、前記制御部は、複数の前記計測対象部位のそれぞれについて前記判定処理を実行し、当該判定処理の結果を基に、少なくとも１つの計測対象部位に異物が付着していると判定した場合には、前記異物付着情報として、前記異物が付着している旨に加えて、当該異物が付着している計測対象部位を特定可能な情報を含めて、前記報知部に当該異物付着情報を報知させるように構成されていることが好ましい。

【0012】

この構成によれば、複数の計測対象部位のそれぞれについて、異物検出部による異物検出処理の結果を基に異物の付着があるか否かの判定処理が制御部によって実行される。そして、制御部において、これらの判定処理の結果を基に、複数の計測対象部位の少なくとも一つに異物の付着があると判定された場合には、制御部による制御の下、報知部が、計測対象部位に異物が付着している旨及び異物が付着している計測対象部位を特定可能な情報を含む異物付着情報を報知する。これによれば、報知部により単に異物が付着している旨を報知する場合に比べて、作業者が異物の付着箇所を容易に特定することができる。よって、作業者は、ワークの寸法を手動計測する際に当該異物の除去作業を迅速に行うことができる。

【0013】

前記報知部は、前記報知部は、前記異物付着情報を表示する表示部からなり、前記異物付着情報は、前記ワークの形状を模擬した画像に、前記計測部により計測される寸法の位置を表示し且つ表示した寸法に対応する計測対象部位に異物の付着が有るか否かを示した画像情報であることが好ましい。

【0014】

この構成によれば、制御部による制御の下、表示部（報知部）に異物付着情報が表示される。そして、この異物付着情報は、ワークの形状を模擬した画像に、前記計測部により計測される寸法の位置を表示し且つ表示した寸法に対応する計測対象部位に異物の付着が有るか否かを示した画像情報からなる。これにより、作業者は、表示部に表示された画像情報（異物付着情報）を見て、複数の計測対象部位のうち異物が付着している部位を視覚を通じて容易に特定することができる。

【0015】

前記制御部は、前記判定処理の結果、少なくとも１つの計測対象部位に異物が付着していると判定した場合であっても、異物の付着が無いと判定した計測対象部位が存在する場合には、当該計測対象部位に対応する寸法の機上計測を前記計測部に実行させるとともに、その計測結果を表示部に表示させるように構成されている。

【0016】

これによれば、異物付着が無い計測対象部位に対応する寸法については計測部による機上計測が実行される。したがって、計測部による全寸法の機上計測が中止されるのを防止し、延いては、機上計測の計測効率を向上させることができる

【発明の効果】

【0017】

以上のように、本発明に係る工作機械によれば、ワークの加工完了後に異物除去動作を実行した後、異物検出部により異物検出処理を実行して、その処理結果を基に、ワークの計測対象部位に異物が付着しているか否かを判定する判定処理を実行し、該判定処理の結果、異物の付着が無いと判定した場合には、計測部に機上計測を実行させる一方、異物の付着が有ると判定した場合には、計測部による機上計測を非実行とするとともに、計測対象部位に異物が付着している旨の異物付着情報を報知部に報知させるようにしたことで、加工完了後のワークの表面に残った異物の影響で寸法の誤計測が生じるのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態１に係る工作機械を示す斜視図である。

【図2】工作機械の制御システムを示すブロック図である。

【図3】機上計測により計測されるワークの各種寸法を示す概略斜視図である。

【図4】機上計測前に実行される前処理制御の一例を示すフローチャートである。

【図5】本発明の実施形態２を示す図４相当図である。

【図6】本発明の実施形態２に係る工作機械において、表示部に表示される異物付着情報の一例を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

【0020】

《実施形態１》
図１は、本発明の実施形態に係る工作機械１を示す斜視図であり、図２は、該工作機械１の制御系の構成を示すブロック図である。この工作機械１は、加工完了後のワークＷを機内にセットした状態で当該ワークＷの各種寸法を計測可能な機上計測システム５０（計測部の一例）を備えている。該工作機械１は、ワークＷに切屑等の異物が付着した状態で機上計測システム５０による計測が実行されるのを回避するべく、機上計測の実行前に前処理制御を実行するように構成されている。前処理制御の内容及び機上計測システム５０の詳細については後述する。

【0021】

図３は、加工完了後のワークＷの一例であり、本例では、ワークＷは工作機械１の前側から見て凸型状をなす柱状体からなり、機上計測システム５０は、図中に示す６つの寸法Ａ～Ｆを計測する。機上計測システム５０は、後述するレーザ計測ヘッド５１を用いて予め定めた計測対象部位までの距離データを取得し、取得した距離データを基に各寸法Ａ～Ｆを計測（算出）する。ここで、計測対象部位とは、各寸法Ａ～Ｆを計測する際に位置情報を取得する必要がある部位であって、例えば寸法Ｂに対応する計測対象部位は、ワークＷの幅方向（Ｘ軸方向）の両側面であり、寸法Ｅに対応する計測対象部位は、円孔１３の内周面であり、寸法Ｆに対応する計測対象部位は、ワークＷの奥行き方向（Ｙ軸方向）の両側面である。尚、説明は省略するが、他の寸法Ａ、Ｃ、Ｄについても同様の考え方で計測対象部位を決定することができる。

【0022】

図１に戻って、前記工作機械１は、ベッド２と、ベッド２上に配設されたコラム３と、コラム３に支持され、上下方向（Ｚ軸方向）に移動自在となった主軸頭４と、軸線がＺ軸と平行且つ軸線中心に回転自在に主軸頭４によって支持され、工具が装着される主軸５、ベッド２上に水平方向（Ｙ軸方向）に移動自在に配設されたサドル６と、サドル６上にＺ軸及びＹ軸の双方と直交するＸ軸方向に移動自在に配設され、上面にワークＷが載置されるテーブル７とを備えている。前記主軸５は、先端面に開口したテーパ穴を備えており、このテーパ穴内には、工具を固定するためのコレット及びドローバなどが配設され、これらコレット及びドローバのＺ軸方向への移動によって工具を着脱可能になっている。

【0023】

工作機械１はさらに、図２に示すように、各軸方向の送り動作を行う送り機構部１１と、主軸５に装着された工具を新たな工具と交換する工具交換装置１０と、前処理制御時に作動するワーク洗浄装置３０及び異物検出システム４０（異物検出部の一例）と、前記機上計測システム５０と、工作機械１の全体動作を制御する制御装置２０とを備えている。

【0024】

前記送り機構部１１は、制御装置２０による制御の下、前記主軸５に装着された工具と、ワークＷとの相対的な位置関係を変化させる。これにより、ワークＷが所望の形状に加工される。また、主軸５には、工具に代えて後述するレーザ計測ヘッド５１を装着可能になっている。レーザ計測ヘッド５１は、後述するように機上計測システム５０の一部であり、テーブル７上にセットされたワークＷの計測対象部位との距離を計測可能に構成されている。

【0025】

前記工具交換装置１０は、特に図示はしないが、複数の工具が格納される工具マガジンと、工具マガジンに格納された工具と主軸５に装着された工具とを交換する交換機構とを備えており、この交換機構は、まず、主軸５に装着されている工具を引き抜いた後、新たな工具を主軸５に装着する。また、工具マガジンには、工具の他に、前記レーザ計測ヘッド５１が格納されており、工具交換装置１０は、工具に代えてレーザ計測ヘッド５１を主軸５に装着可能に構成されている。

【0026】

ワーク洗浄装置３０は、ワークＷの表面に向けてクーラントを吐出することで切屑等の異物を洗浄除去するように構成されている。具体的には、ワーク洗浄装置３０は、主軸頭４に取付けられたマニホールドと、マニホールドから分岐してワーク表面に向けてクーラントを供給する配管と、工作機械１の背面側に設けられたクーラントタンクから前記マニホールドにクーラントを導くクーラントポンプ（いずれも図示省略）とを有して構成される。

【0027】

異物検出システム４０は、テーブル７上にセットされた加工完了後のワークＷの画像を撮像可能な一対の撮像カメラ４１と、一対の撮像カメラ４１による撮像画像を基にワーク表面の計測対象部位に付着した異物を検出する画像処理装置４２とを有している。

【0028】

一対の撮像カメラ４１は、図１に示すように、工作機械１の外観を区画するスプラッシュガード１２の天井壁に取付けられている。各撮像カメラ４１は、例えばＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラにより構成されていて、工作機械１の正面側から見ると、主軸頭４の軸線を挟んで左右対称に配置されている。そして、各撮像カメラ４１は、それぞれの光軸が主軸頭４の下方を向くように傾斜して配置されている。各撮像カメラ４１は、制御装置２０より撮像指令を受信すると撮像動作を実行して、ワークＷの左側半部及び右側半部の画像をそれぞれ撮像する。そして、各撮像カメラ４１は、撮像したワークＷの画像データを画像処理装置４２（図２参照）に送信する。

【0029】

画像処理装置４２は、画像データ取得部４２ａと検出処理部４２ｂとを有している。画像処理装置４２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを有するコンピュータにより構成され、画像データ取得部４２ａ及び検出処理部４２ｂは、コンピュータプログラムによってその機能が実現される
具体的には、画像データ取得部４２ａは、各撮像カメラ４１により撮像された画像データを各画素の配列位置と輝度値とを対応させたデジタルデータとして取得する。

【0030】

検出処理部４２ｂは、画像データ取得部４２ａが取得した各撮像カメラ４１の撮像画像データを、基準画像と比較することでワークＷの計測対象部位に異物が付着しているか否かを検出する。ここで、基準画像とは、計測対象部位に異物が付着していないワークＷの画像であって予め記憶部（図示しない）に記憶されている。

【0031】

検出処理部４２ｂは、撮像画像と基準画像との差分画像中における計測対象部位に対応する部分に切屑等の異物の画像が存在するか否かをパターンマッチングにより判定する。尚、異物の検出手法は、パターンマッチングに限ったものでななく、例えば、計測対象部位に異物が付着した画像と異物が付着していない画像とをコンピュータに入力して機械学習を行うことで異物検出用の学習モデルを生成し、生成した学習モデルを用いて異物検出を行うようにしてもよい。

【0032】

機上計測システム５０は、レーザ変位計の原理を用いてワークＷの各種寸法を非接触で計測する。具体的には、機上計測システム５０は、主軸５に着脱可能に装着されるレーザ計測ヘッド５１と、計測データ処理装置５２とを有している。レーザ計測ヘッド５１は、ヘッド本体に内蔵されたレーザ発振器５１ａ、受光センサ５１ｂ及び無線通信部５１ｃを有している。レーザ計測ヘッド５１は、工具交換装置１０の工具マガジン内に格納されており、ワークＷの加工完了後に工具交換装置１０により主軸５に装着され、制御装置２０からの指令を受けて計測動作を開始する。この計測動作では、先ず、レーザ発振器５１ａよりワークＷの表面に向けてレーザ光を照射し、ワークＷの表面により反射されたレーザ光を受光センサ５１ｂにより受光し、受光センサ５１ｂによる受光位置の変化を基にワークＷの表面との距離を算出し、算出した距離に係るデータを無線通信部５１ｃを介して計測データ処理装置５２に送信する。

【0033】

計測データ処理装置５２は、レーザ計測ヘッド５１から送信された距離データを受信して、受信した距離データと、制御装置２０から取得した主軸５及びテーブル７のＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向における相対移動位置データとを基に、計測対象部位の位置を算出し、算出した計測対象部位の位置を基にワークＷの各種寸法Ａ～Ｆを算出する。計測データ処理装置５２は、算出したワークＷの各種寸法Ａ～Ｆの情報を制御装置２０に送信する。そして、制御装置２０は、計測データ処理装置５２から受信した寸法情報を、工作機械１の操作パネルに設けられた表示部９に表示させる。

【0034】

制御装置２０は、加工制御部２０ａ、計測制御部２０ｂ、及び前処理制御部２０ｃを有している。制御装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを有するコンピュータにより構成され、加工制御部２０ａ、計測制御部２０ｂ、及び前処理制御部２０ｃは、コンピュータプログラムによってその機能が実現される。

【0035】

具体的には、加工制御部２０ａは、ＮＣプログラムに基づいて、主軸５及び送り機構部１１等からなる加工機構部８を制御することでワークＷを所望の形状に加工する制御を実行する。

【0036】

計測制御部２０ｂは、加工機構部８によるワークＷの加工完了後に計測制御を実行する。この計測制御では、送り機構部１１によってレーザ計測ヘッド５１を所定の計測位置に順次移動させつつ、該レーザ計測ヘッド５１に前記計測動作を実行させる。

【0037】

前処理制御部２０ｃは、加工機構部８によるワークＷの加工完了後、計測制御部２０ｂによる計測制御が開始する前に、ワーク洗浄装置３０及び異物検出システム４０用いた前処理制御を実行する。

【0038】

図４を参照しながら、前処理制御部２０ｃにより実行される前処理制御の詳細を説明する。前処理制御部２０ｃは、先ず、加工制御部２０ａによるＮＣプログラムの実行状況を監視して、加工機構部８によるワークＷの加工が完了したか否かを判定する（ステップＳＡ１）。前処理制御部２０ｃは、加工機構部８によるワークＷの加工が完了していないと判定した場合には（ステップＳＡ１でＮＯ）、この判定処理を再度実行する一方、加工機構部８によるワークＷの加工が完了したと判定した場合には（ステップＳＡ１でＹＥＳ）、ワーク洗浄装置３０にワークＷの洗浄動作を実行させる（ステップＳＡ２）。

【0039】

そして、ワーク洗浄装置３０によるワークＷの洗浄動作が終了した後、前処理制御部２０ｃは、異物検出システム４０に異物検出処理を実行させるべく、各撮像カメラ４１に撮像指令を出力する（ステップＳＡ３）。各撮像カメラ４１は、前処理制御部２０ｃより撮像指令を受信すると、ワークＷの撮像処理を実行してその撮像画像データを画像処理装置４２に送信する。画像処理装置４２では、受信した各撮像カメラ４１からの撮像画像データを基に、検出処理部４２ｂがワークＷの計測対象部位に異物が付着しているか否かを検出する。この検出結果は、画像処理装置４２から制御装置２０の前処理制御部２０ｃへと送信される。前処理制御部２０ｃでは、画像処理装置４２より受信した検出結果を基に、ワークＷの複数の計測対象部位のうち少なくとも１つに異物の付着が有るか否かを判定する（ステップＳＡ４）。

【0040】

そして、前処理制御部２０ｃでは、この判定処理の結果、ワークＷの全ての計測対象部位について異物の付着無しと判定した場合には（ステップＳＡ４でＮＯ）、計測制御部２０ｂに対して計測開始指令を出力し、計測制御部２０ｂによる制御の下、レーザ計測ヘッド５１に計測動作を実行させる（ステップＳＡ６）。この計測動作の開始後はステップＳＡ１に戻る。

【0041】

一方、前処理制御部２０ｃは、前記ステップＳＡ４の判定処理で、少なくとも１つの計測対象部位に異物の付着が有ると判定した場合には（ステップＳＡ４でＹＥＳ）、現時点までに実行された洗浄動作の回数が所定回数未満であるか否かを判定し、所定回数未満であると判定した場合には（ステップＳＡ５でＹＥＳ）、ステップＳＡ２に戻ってワーク洗浄装置３０にワークＷの洗浄動作を再度実行させる。この洗浄動作は、ステップＳＡ４にてワークＷの全ての計測対象部位について異物の付着無しと判定されるまで繰り返し実行されるが、異物の付着無しとの判定結果が得られずに洗浄動作の回数が所定回数に達した場合には（ステップＳＡ５でＮＯ）、前処理制御部２０ｃは、ワーク表面に異物が付着している旨の情報（以下、異物付着情報という）を表示部９に表示させて（ステップＳＡ７）、しかる後にステップＳＡ１に戻る。

【0042】

［実施形態１の作用効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、制御装置２０は、加工機構部８によるワークＷの加工が完了すると（ステップＳＡ１でＹＥＳ）、ワーク洗浄装置３０に洗浄動作（異物除去動作に相当）を実行させるとともに（ステップＳＡ２）、当該洗浄動作の終了後のワークＷについて異物検出システム４０に異物検出処理を実行させて（ステップＳＡ３）、その処理結果を基に、前記ワークＷの計測対象部位に異物が付着しているか否かを判定する判定処理を実行し（ステップＳＡ４）、該判定処理の結果、異物の付着が無いと判定した場合には（ステップＳＡ４でＮＯ）、レーザ計測ヘッド５１に計測動作を実行させる一方（ステップＳＡ６）、異物の付着が有ると判定した場合には（ステップＳＡ４でＹＥＳ）、レーザ計測ヘッド５１による機上計測を非実行とするとともに、表示部９に異物付着情報を表示することでワークＷの計測対象部位に異物が付着している旨を報知するように構成されている（ステップＳＡ７）。

【0043】

この構成によれば、加工完了後のワークＷの計測対象部位に異物が付着していることが異物検出システム４０により検出された場合には、機上計測システム５０による計測処理が開始する前に、ワーク洗浄装置３０よる洗浄動作が実行される。よって、ワークＷの計測対象部位に異物が付着した状態でレーザ計測ヘッド５１による機上計測が実行されるのを防止することができる。延いては、レーザ計測ヘッド５１より照射されるレーザ光が異物に反射する等して計測値に誤りが生じるのを防止することがきる。また、作業者は、表示部９に異物付着情報が表示された場合には、この表示を見て、ワークＷの計測対象部位に異物が付着していることを容易に認識することができる。そして、作業者は、ワークＷを機外に移動させて手動計測を行うなどの対策を講じることができる。

【0044】

また、本実施形態では、制御装置２０は、異物の付着の有無に係る判定処理の結果、ワークＷの計測対象部位に異物の付着が有ると判定した場合には（ステップＳＡ４でＹＥＳ）、ワーク洗浄装置３０に洗浄動作を実行させた後に当該判定処理を再度実行する制御処理（ステップＳＡ２～Ｓ４）を、該判定処理にて異物付着が無いと判定されるまで繰り返し実行し、該判定処理にて異物付着が無いとの判定結果が得られた場合には（ステップＳＡ４でＮＯ）、レーザ計測ヘッド５１に計測動作を実行させる一方（ステップＳＡ６）、前記制御処理を所定回数繰り返しても異物付着が無いとの判定結果が得られない場合に（ステップＳＡ５でＮＯ）、表示部９によって異物付着情報を報知するように構成されている。

【0045】

この構成によれば、ワークＷの計測対象部位に付着した異物をワーク洗浄装置３０による一回の洗浄動作では除去できない場合でも、洗浄動作を繰り返すことで簡単に除去することができる。また、仮に、洗浄動作を所定回数繰り返してもこれらの異物を除去できない場合には、さらなる洗浄動作は実行されず表示部９に異物付着情報が表示される。よって、異物除去動作が所定回数を超えて延々と繰り返されることもない。

【0046】

《実施形態２》
図５は、実施形態２を示している。この実施形態は、前処理制御部２０ｃにより実行される前処理制御の内容が実施形態１とは異なっている。尚、以下の説明において、ステップＳＢ１～ＳＢ６の処理は、実施形態１のステップＳＡ１～ＳＡ６の処理と同様であるためその詳細な説明を省略し、主にステップＳＢ７～ＳＢ９の処理内容を説明する。

【0047】

すなわち、ワーク洗浄装置３０による洗浄動作の回数が所定回数に達した場合に進むステップＳＢ７では、ワークＷの全ての計測対象部位に異物が付着しているか否かを判定し、この判定がＹＥＳである場合にはステップＳＢ９に進む一方、この判定がＮＯである場合にはステップＳＢ８に進む。

【0048】

ステップＳＢ８では、異物付着が無いと検知された計測対象部位に対応する寸法Ａ～Ｆについてレーザ計測ヘッド５１による機上計測を実行する。

【0049】

ステップＳＢ９では、ワークＷの形状を模擬した画像に、機上計測システム５０により計測される寸法Ａ～Ｆの位置を表示した寸法画像Ｉと、各寸法Ａ～Ｆの計測結果をまとめた表データＴ（図６参照）とを操作パネルの表示部９に表示させる。

【0050】

図６に示すように、寸法画像Ｉでは、ワークＷの正面図と側面図とを用いて、各寸法Ａ～ＦがワークＷのどの部分に対応しているかを符号入り寸法線により図示している。尚、寸法画像Ｉは、例えばワークＷの形状を模擬した３次元のＣＡＤモデルに寸法を表示して構成されていてもよい。

【0051】

表データＴは、表示部９の画面左右方向に並ぶ３つの列により構成されており、画面左から１列目には計測対象の寸法Ａ～Ｆが文字表示され、２列目には機上計測システム５０により実際に計測した寸法Ａ～Ｆの計測結果が表示され、３列目には、各寸法Ａ～Ｆに対応する計測対象部位の異物付着状況が表示されている。図６の例では、寸法Ｅについては、３列目の異物付着状況の欄に「異物付着有り」と表示されており、作業者はこの表示を見て、寸法Ｅに対応する計測対象部位（本例ではワークＷの円孔１３の内周面。図４参照）に異物が付着していると特定することができる。また、寸法Ｅの２列目の計測結果には「未計測」と表示されており、作業者はこの表示を見て、寸法Ｅについは異物が付着しているために機上計測システム５０による計測が実行されていないことを認識することができる。尚、寸法Ｅを除く他の寸法については、３列目の異物付着状況の欄に異物付着が無いことを示す「無し」との表示がされており、２列目の計測結果の欄には機上計測システム５０による計測値が表示されている。したがって、作業者は、これらの表示を見て、寸法Ｅ以外の他の寸法については、機上計測システム５０による計測が正常に実行されたと認識することができる。

【0052】

［実施形態２の作用効果］
以上説明したように、本実施形態では、制御装置２０は、機上計測システム５０により計測される寸法Ａ～Ｆに対応する複数の計測対象部位のうち少なくとも一つに異物が付着しているか否かを判定し、少なくとも一つに異物が付着していると判定した場合には、表示部９に、各寸法Ａ～Ｆごとに異物付着状況を示した表データＴ（異物が付着している計測対象部位を特定可能な情報の一例）を表示するように構成されている。

【0053】

これにより、作業者は、表データＴを見て異物が付着している計測対象部位を容易に特定することができる。よって、作業者は、ワークＷに付着した異物を迅速に除去して手動計測を円滑に行うことができる。

【0054】

本実施形態では、制御装置２０は、前記表データＴを表示部９に表示する際に、ワークＷの正面図及び側面図（ワークＷの形状を模擬した画像の一例）に、機上計測システム５０により計測される寸法Ａ～Ｆの位置を示した寸法画像Ｉを併せて表示するように構成されている。

【0055】

これによれば、作業者は、前記表データＴに加えて寸法画像Ｉを参照することで、異物が付着している計測対象部位の位置を容易に認識することができる。

【0056】

また、本実施形態では、制御装置２０は、異物の付着が無いと判定した計測対象部位に対応する寸法Ａ～Ｆについては、機上計測システム５０に機上計測を実行させるように構成されている（ステップＳＢ８）。

【0057】

これによれば、異物付着が無い計測対象部位に対応する寸法Ａ～Ｆについては機上計測システム５０による機上計測が実行される。したがって、機上計測システム５０による全ての寸法Ａ～Ｆの計測が中止されるのを防止し、計測効率を可及的に向上させることができる。

【0058】

《他の実施形態》
前記各実施形態では、ワーク洗浄装置３０による洗浄動作と異物検出システム４０による異物検出処理とを、ワークＷの計測対象部位に異物の付着が無いと判定されるまで所定回数繰り返すようにしているが、これに限ったものではなく、ワーク洗浄装置３０による洗浄動作と異物検出システム４０による異物検出処理とをそれぞれ一回だけ実行する（つまりステップＳＡ５及びＳＢ５の処理を廃止する）ようにしてもよい。

【0059】

前記各実施形態では、機上計測システム５０により計測されるワークＷの寸法Ａ～Ｆは、ワークＷの２つの面の間の距離又は円孔１３の直径とされているが、これに限ったものではなく、例えば、ワークＷの表面のある点の座標位置、ワークＷの表面粗さ、ワークＷの表面の傾きや平面度などであってもよい。

【0060】

前記各実施形態では、機上計測システム５０は、レーザ変位計の原理を利用した計測システムとされているが、これに限ったものではなく、例えばＣＣＤカメラを用いた画像処理によって計測を行うものであってもよい。この他にも、機上計測システム５０として、例えば、タッチプローブやスキャニングプローブを使用した接触式の計測システムを採用するようにしてもよい。

【0061】

前記各実施形態では、異物除去部の一例として、ワークＷの表面にクーラントを吐出することで異物を洗浄除去するワーク洗浄装置３０を挙げて説明したが、これに限ったものではなく、例えばワークＷの表面にエアーを吹き付けることで異物を除去する装置であってもよいし、エアーに限らず、磁力等を利用して異物を除去する装置であってもよい。また、例えば、主軸５を回転させつつ、主軸５に装着された工具を送り機構部１１によってワークＷの表面に沿って移動させるエアカット動作によって異物を除去するようにしてもよい。この場合、主軸５及び送り機構部１１と、これらを駆動制御する制御装置２０とが異物除去部として機能する。

【0062】

前記各実施形態では、異物付着情報を報知する報知部は、操作パネルに設けられた表示部９により構成されているが、これに限ったものではなく、例えば、スピーカ等を用いて音声により異物付着情報を報知するようにしてもよい。

【0063】

前記各実施形態では、３軸制御の工作機械１でワークＷを計測したが、ワークＷの計測を行う工作機械は、何ら限定されるものではなく、どのような工作機械であっても良い。

【0064】

前記各実施形態では、計測データ処理装置５２は、工作機械１の制御装置２０とは別体で構成されているが、これに限ったものではなく、計測データ処理装置５２の機能を工作機械１の制御装置２０に設けて、計測データ処理装置５２と制御装置２０とを一体的に構成するようにしてもよい。

【0065】

前記各実施形態では、画像処理装置４２は、工作機械１の制御装置２０とは別体で構成されているが、これに限ったものではなく、画像処理装置４２の機能を工作機械１の制御装置２０に設けて、画像処理装置４２と制御装置２０とを一体的に構成するようにしてもよい。また、撮像カメラ４１は固定される物に限らず、自動工具交換機構を用いて機内に搬送、設置されるように構成されていてもよい。

【0066】

尚、上述した実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる

【符号の説明】

【0067】

１ 工作機械
８ 加工機構部
９ 表示部（報知部）
２０ 制御装置（制御部）
３０ ワーク洗浄装置（異物除去部）
４０ 異物検出システム（異物検出部）
５０ 機上計測システム（計測部）
Ａ～Ｆ 寸法
Ｉ 寸法画像（異物付着情報、画像情報）
Ｔ 表データ（異物付着情報、画像情報）
Ｗ ワーク

【要約】

【課題】加工が完了したワークの機上計測を行う計測部を備えた工作機械において、加工完了後のワークの表面に残った異物の影響で誤計測が生じるのを防止する。
【解決手段】工作機械は、ワークの加工完了後に異物除去動作を実行した後（ステップＳＡ２）、異物検出部により異物検出処理を実行して（ステップＳＡ３）、その処理結果を基に、ワークの計測対象部位に異物が付着しているか否かを判定する判定処理を実行し（ステップＳＡ４）、該判定処理の結果、異物の付着が無いと判定した場合には(ステップＳＡ４でＮＯ)、計測部に機上計測を実行させる一方（ステップＳＡ６）、異物の付着が有ると判定した場合には（ステップＳＡ４でＹＥＳ）、計測部による機上計測を非実行とするとともに、計測対象部位に異物が付着している旨の異物付着情報を報知部に報知させるように構成されている（ステップＳＡ７）。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】