特許 7408142 回転切削工具の加工によるワークの面粗度予測方法及び面粗度予測装置

(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】

(24)【登録日】2023-12-22

(45)【発行日】2024-01-05

(54)【発明の名称】回転切削工具の加工によるワークの面粗度予測方法及び面粗度予測装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 17/24 20060101AFI20231225BHJP

   B24B 49/12 20060101ALI20231225BHJP

【ＦＩ】

B23Q17/24 Z

B24B49/12

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020030697

(22)【出願日】2020-02-26

(65)【公開番号】P2021133454

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2022-11-24

(73)【特許権者】

【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

【審査官】野口 絢子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１９６７４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０１０５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１０８６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１４－０１３８０６３（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ１７／００－１７／２４

Ｂ２４Ｂ４１／００－５１／００

Ｊａｐｉｏ－ＧＰＧ／ＦＸ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転切削工具の切削面をその回転切削工具の回転中に撮影し、その画像データを切削面の周方向の長さとワークの送り量との関係に従ってワーク送り方向に圧縮して、圧縮された画像データをもとにワークの被加工面の面粗度を予測することを特徴とする回転切削工具の加工によるワークの面粗度予測方法。

【請求項2】

回転切削工具の切削面をその回転切削工具の回転中に撮影する撮影手段と、
撮影された画像データを記憶する記憶手段と、記憶された画像データを画像データの切削面周方向の長さとワークの送り量との関係に従ってワーク送り方向に圧縮する圧縮手段と、
圧縮された画像データをもとにワークの被加工面の面粗度を予測する予測手段と
を備えた回転切削工具の加工によるワークの面粗度予測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転砥石などの回転切削工具の切削面によって加工されるワークの被加工面の加工後における面粗度を予測するための面粗度予測方法及び面粗度予測装置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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００４－４２１５８号公報

【文献】特開２００４－４５０７８号公報

【文献】特開２０１３－２８１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば、回転砥石の砥面においては、ワークの加工にともない、砥粒の摩耗や脱落、あるいは異物（切り屑など）の付着・蓄積などの変化が同砥面に現れる。このような変化が現れると、ワークの被加工面の加工後の面粗度が低下する結果を招く。このために、砥面を撮影して、砥面の状況を検査する方法が考えられるが、前記特許文献１，特許文献２及び特許文献３においては、被加工面の加工後の面粗度を予測することは困難である。

【0005】

本発明の目的は、ワークの被加工面の加工後における面粗度をワーク加工に先立って予測できるようにした面粗度予測方法及び切れ味予測装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成するために、本発明の面粗度予測方法においては、回転切削工具の切削面の全周をその回転切削工具の回転中に撮影し、その画像データを画像データの切削面周方向の長さとワークの送り量との関係に従ってワーク送り方向に圧縮して、ワークの被加工面の面粗度を予測することを特徴とする。

【0007】

また、本発明の面粗度予測装置においては、回転切削工具の切削面の全周をその回転切削工具の回転中に撮影する撮影手段と、撮影された画像データを記憶する記憶手段と、記憶された画像データを画像データの切削面周方向の長さとワークの送り量との関係に従ってワーク送り方向に圧縮する圧縮手段と、圧縮された画像データをもとにワークの被加工面の面粗度を予測する予測手段とを備えたことを特徴とする。

【0008】

従って、本発明においては、回転切削工具の切削面の例えば全周がその回転切削工具の回転中に撮影される。そして、撮影された画像データが切削面周方向の長さがワークの送り量との関係に従ってワーク送り方向に圧縮され、その圧縮された画像データをもとに、ワークの被加工面の面粗度が予測される。従って、ワークの加工前に、ワークの面粗度が予測されるため、ワーク加工前のテスト加工や、テスト加工後の計測、あるいは、実際のワークに対する加工後の計測が不要になって、加工作業を効率よく実行できる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ワーク加工に先立ってワークの被加工面の面粗度を予測できるため、ワーク加工前のテスト加工などが不要になって、加工作業を効率よく実行できるという効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】回転砥石による切削加工部を示す正面図。

【図2】撮影装置を示す断面図。

【図3】回転砥石の砥面の割付けピッチを示す簡略図。

【図4】検査装置の電気的構成を示すブロック図。

【図5】加工済みワークの面粗度計測の動作を示すフローチャート。

【図6】回転砥石の加工によるワークの面粗度予測の動作を示すフローチャート。

【図7】画像データとワークの送り量との関係を示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（実施形態）
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は回転切削工具が回転砥石である切削盤において具体化される。

【0012】

図１に示すように、実施形態の切削盤は、ベッド１１上において矢印Ｐで示すＸ軸方向（左右方向）に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Ｘ軸方向への移動は、テーブル移動モータ（図示しない）により駆動される。テーブル１２の上面にワーク１００が設置される。従って、ワーク１００はＸ軸方向である矢印Ｐ方向に加工送りされる。

【0013】

ベッド１１上において前後方向（Ｚ軸方向）に移動されるコラム（図示しない）には砥石軸１３が昇降（Ｙ軸方向）可能に支持されている。この砥石軸１３は、砥石送りモータ（図示しない）によって昇降駆動される。砥石軸１３には回転切削工具としての回転砥石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駆動される。回転砥石１４の回転速度は、例えば、１分間に１８００回転や、３６００回転であるが、この回転速度は任意に設定される。

【0014】

そして、回転砥石１４の外周面が切削面としての砥面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の上面が切削される。この切削される面を被加工面とする。

【0015】

図１及び図２に示すように、前記回転砥石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。撮影装置２１は回転砥石１４と一体に昇降（Ｙ軸方向の移動）及び前後動（Ｚ軸方向の移動）される。この撮影装置２１は、光の経路２２を有しており、その経路２２は、第１経路２２ａと、その第１経路２２ａと交差する第２経路２２ｂとを有している。第２経路２２ｂの端部にはＣＣＤ（固体撮像素子）を有するカメラ２３が設けられている。

【0016】

回転砥石１４の側方位置にはワーク１００の切削された面である被加工面の面粗度を計測して、その計測データを出力する計測手段としての計測装置５０が配置されている。この計測装置５０は、回転砥石１４とともにＺ軸方向及びＹ軸方向に移動される。

【0017】

前記第１経路２２ａと第２経路２２ｂとの間には、プリズムなどの光反射機能と光透過機能とを有する反射透光部材２４が配置されている。第１経路２２ａの端部には第１ランプ２５が設けられている。この第１ランプ２５は、特定領域の波長の光を照射するようになっており、本実施形態では、第１ランプ２５は砥面１４ａの砥粒１４ｂを目立出せる波長の光を照射する。

【0018】

第２経路２２ｂ上において、反射透光部材２４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には第２経路２２ｂのための開口２７が形成されている。照明ドーム２６の内面には照明ドーム２６の前方を面照明するための複数の第２ランプ２８が設けられている。この第２ランプ２８は、特定領域の波長の光を照射するようになっており、本実施形態では、砥面１４ａを目立たせる波長の光を照射する。

【0019】

そして、第１ランプ２５からのビーム状の光が反射透光部材２４で反射されて、開口２７を通過して砥面１４ａに照射される。その照射された光による反射画像が反射透光部材２４を透過して、前記カメラ２３に到達することにより、砥面１４ａの砥粒１４ｂの画像が取得される。また、複数の第２ランプ２８からの光が回転砥石１４の砥面１４ａの広い面積範囲に照射される。この光による反射画像も反射透光部材２４を透過して、前記カメラ２３に到達することにより、砥面１４ａの画像が取得される。

【0020】

前記撮影画像のデータは、後述の制御装置３１の記憶部３３に記憶される。
図２は本実施形態の電気的構成を示すものである。制御装置３１は予測手段としての中央処理装置３２と記憶手段としての記憶部３３とを備えている。そして、本実施形態の切削盤は記憶部３３に記憶されたプログラムが中央処理装置３２の制御のもとに実行されて動作される。制御装置３１には、前記モータ１５及びカメラ２３が接続されている。また、制御装置３１にはエンコーダ３４が接続されている。エンコーダ３４は、回転砥石１４の回転時に、図３に示すように、回転砥石１４の所定の等ピッチ（割付けピッチδ）の回転角度ごとに割付けパルスを発生する。そして、そのパルスに対応して、カメラ２３が所定間隔でシャッタを開放して、撮影を実行する。割付けパルスは、回転砥石１４の１回転につき、例えば１０００であるが、この割付けパルスの数は限定されるものではなく、使用されるエンコーダに応じて任意に設定できる。

【0021】

液晶ディスプレイなどよりなる表示装置５１は、制御装置３１による制御結果を画像表示する。
次に、本実施形態の作用を図５及び図６のフローチャートを中心に説明する。このフローチャートは、制御装置３１の記憶部３３に記憶されたプログラムが中央処理装置３２の制御のもとに進行するものである。

【0022】

図５のステップＳ（以下、単にＳという）１及びＳ２において、ワーク１００の加工が終了すると、Ｓ３において計測装置５０によりワーク１００の被加工面の面粗度が計測され、Ｓ４において、計測された面粗度データが記憶される。次いで、Ｓ５において、ワーク１００の硬度、回転砥石１４の番手などの加工条件を示す加工データが記憶される。つまり、ここで、ワーク１００の被加工面の面粗度と研削盤による加工条件との相関関係が記録される。

【0023】

なお、図５及び後述の図６に示す作業は、例えば、複数のワーク１００が加工される事前において、サンプル的に行われるものであって、各ワーク１００の加工前に毎回行われるものではない。

【0024】

次いで、図６のＳ１１において、回転砥石１４がドレッサ１６の位置に移動される。そして、そのドレッサ１６により、回転砥石１４の砥面１４ａのドレッシングがあらかじめ設定された所定時間実行される。所定時間終了後、Ｓ１２におけるドレッシングの終了判断を経て、Ｓ１３において、回転砥石１４がドレッサ１６の位置から離れるとともに、回転砥石１４が一方向に回転される。

【0025】

Ｓ１４においては、エンコーダ３４から出力される割付けパルスの出力タイミングに従い、カメラ２３によって砥面１４ａの撮影が実行されて、記憶部３３に記憶される。割付けパルスは、前記のように、回転砥石１４が１回転するごとに、例えば１０００回出力されるようになっており、この１回転ごとの割付けパルスの総数をｎとする。

【0026】

Ｓ１５においては、回転砥石１４がｎ＋１の位置まで回転したか否かが判別され、つまり、回転砥石１４が１回転プラス１／ｎ分回転したか否かが判別され、ｎ＋１の位置まで回転されると、Ｓ１６において撮影が実行されて、その画像データが記憶部３３に記憶される。Ｓ１７においては、ｎ回の撮影が終了したか否かが判別される。撮影回数がｎ回に達するまでは、つまり回転砥石１４がｎ回回転するまでは、エンコーダ３４によって割付けられた砥面１４ａの位置が順次撮影される。従って、図７に示すｎ枚の画像データＤが取得される。

【0027】

そして、ｎ回の撮影が終了するのにともない、言い換えれば、回転砥石１４の砥面１４ａの全体の撮影が終了されるのにともない、Ｓ１７の判断を経て、Ｓ１８において、回転砥石１４の１回転当たりの送り量βが取得される。次いで、Ｓ１９において、ｎ枚数分の画像データＤが回転砥石１４の回転方向に沿って、言い換えればワーク１００の送り方向に沿って連続するように連結される。

【0028】

次いで、Ｓ２０において、図７に示すように、回転砥石１４の１回転当たりのワーク１００の送り量βに従って、ｎ枚の画像データＤが圧縮される。すなわち、ｎ枚の画像データＤは、回転砥石１４の砥面１４ａの１周分の長さαの画像を表すものである。

【0029】

ここで、ワーク１００は回転砥石１４の１回転に対して送り量βで送られる。砥面１４ａの全周長さαと、回転砥石１４の１回転当たりのワーク１００の送り量βとの関係は、
α＞β
であるため、砥面１４ａの全周の砥粒１４ｂの密度などの条件で表される砥面１４ａの形状は、ワーク１００の送り量βの長さに圧縮されて、ワーク１００の送り量β分の長さの被加工面γに転写される。従って、Ｓ２０においては、回転砥石１４の１周分の長さの画像データが回転砥石１４の周方向及びワーク１００の送り方向に沿ってβ／αの長さに圧縮される。

【0030】

Ｓ２１においては、圧縮された画像データと、図５のＳ５において取得された加工データが取得される。そして、この加工データと圧縮された画像データとから、ワーク１００の被加工面の面粗度が予測される。例えば、回転砥石１４の番手の種類や、ワーク１００の硬度などは被加工面の面粗度のレベルに直接関連する。従って、これらの関係によって、被加工面の面粗度が正確に予測される。

【0031】

Ｓ２１においては、予測された面粗度が表示装置５１に表示される。
従って、本実施形態においては、以下の効果がある。
（１）ワーク１００に対する加工開始前にワーク１００の被加工面の加工後の面粗度の予測できる。このため、ワーク１００の加工前にワーク１００をテスト加工したり、テスト加工後に面粗度を計測したり、あるいは被加工面を切削するごとに面粗度を計測したりするようなことは不要になる。従って、ワーク１００の加工作業を効率よく行うことができる。

【0032】

（２）回転砥石１４を１回転させるのみで、ワーク１００の被加工面の加工後の面粗度の予測できるため、予測作業を短時間で効率よく実行できる。
（変更例）
前記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。そして、各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。

【0033】

・回転切削工具を回転砥石１４以外の他の工具、例えば、フライスやホブとすること。フライスやホブにおいては、刃先が切削面になる。
・側面を砥面とした回転砥石の砥面を撮影して、ワークの被加工面の面粗度を予測すること。

【0034】

・前記実施形態においては、砥面１４ａの撮影において、回転砥石１４を回転させて、ｎ＋１ずつずらせて撮影したが、ｎ－１ずつずらせて撮影すること。
・砥面１４ａの撮影において、回転砥石１４の１回転ごとに１２割付けピッチ分以上ずつずらせて撮影すること。

【0035】

・回転砥石１４の回転速度が低速の場合は、カメラ２３による撮影において、回転砥石１４の回転にともない、各割付け位置の砥面１４ａの撮影を順次実行すること。従って、回転砥石１４を１回転させることにより、砥面１４ａ全体を撮影できる。

【0036】

・回転砥石１４の砥面１４ａの一部を撮影して、その撮影データに基づいて、面粗度を予測すること。
・前記実施形態では、砥面１４ａの１周分の画像データを回転砥石１４の１回転当たりのワーク１００の送り量βとなるように圧縮したが、画像の圧縮比を他の比率、例えば、砥面１４ａの１周分の画像データＤを単純に１０００分の１などの整数倍にすること。

【0037】

・砥面１４ａの画像を、例えば１周分連続的に撮影して、その画像データをもとに面粗度を予測すること。
（他の技術的思想）
前記実施形態から把握される技術的思想は以下の通りである。

【0038】

（Ａ）回転切削工具は回転砥石であり、切削面はその回転砥石の外周の砥面である請求項１に記載の回転切削工具の加工によるワークの面粗度予測方法。
（Ｂ）回転砥石の砥面を複数に割付けし、その割付位置ごとに砥面を撮影して、その画像データを砥面の周方向に沿って連続させる前記技術的思想（Ａ）項に記載の回転切削工具の加工によるワークの面粗度予測方法。

【0039】

（Ｃ）ワークに対する加工前であって、砥面のドレッシング後に砥面を撮影する前記技術的思想（Ａ）項に記載の回転切削工具の加工によるワークの面粗度予測方法。
（Ｄ）撮影は、回転砥石の砥面の全周に対して行う請求項１に記載の回転切削工具の加工によるワークの面粗度予測方法。

【符号の説明】

【0040】

１４…回転砥石
１４ａ…砥面
１４ｂ…砥粒
２１…撮影装置
２３…カメラ
３１…制御装置
３４…エンコーダ
１００…ワーク
Ｄ…画像データ
α…長さ
β…送り量
γ…被加工面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】