(57)【要約】【課題】ワークに対する切削工具の変位量を精度良く検出して加工位置を精度良く補正し得る装置及びその方法を提供する。【解決手段】ターレットゲージ４６はインバー体４７及び熱膨張率が異なるゲージ本体４８で構成する。ゲージ本体４８のＡ点及びインバー体の先端４７Ａを一望視した状態で初期設定時及びキャリブレーションサイクル（ＣＳ）時に撮像し、各々の画像データを比較してゲージ本体４８の温度を検出する。また、ＣＳ時のゲージ本体４８のＡ点及びＢ点の長さを画像データより得る。この実際の長さを、ＣＳ時のゲージ本体４８の温度による理論上のＡ点及びＢ点の長さと比較し考慮するので、ボールねじの熱変位量を正確に検出し得、切削工具の加工位置の変位を精度良く補正でき、ワークの加工精度は向上する。【選択図】図１０
2010188505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱変位する被測定物の熱変位量の基準となる基準体と、上記基準体および上記被測定物を同一の撮像領域内に撮像する撮像手段と、上記撮像手段で生成される基準温度時での基準画像データを記録する記録手段と、上記記録手段に予め記録されている上記基準画像データおよび上記撮像手段で生成される任意測定時の測定時画像データを照合する照合手段と、上記照合手段の照合結果に基づいて上記任意測定時における上記被測定物の温度を演算する演算手段と、を備えることを特徴とする測定装置。
【請求項２】
被写体として熱変位する被測定物の熱変位量の基準となる基準体を、撮像手段における同一の撮像領域内に撮像し、且つ記録手段に予め記録されている基準温度時での基準画像データおよび任意の測定時における測定時画像データを照合手段で照合すると共に、上記照合手段の照合結果に基づいて上記任意の測定時における上記被測定物の温度を測定することを特徴とする測定方法。
【請求項３】
被写体を撮像する撮像手段と、上記撮像手段の位置誤差を測定するための基準ゲージと、切削工具を取付ける取付台に配置され、切削工具の変位量を検出および上記取付台の温度を検出するための基準手段と、上記基準ゲージ及び上記基準ゲージに対応する上記基準手段を被写体として上記撮像手段で同一の撮像領域内に撮像した基準温度時での基準画像データを記録する記録手段と、上記記録手段に予め記録されている上記基準画像データおよび上記撮像手段で生成される上記被写体の任意測定時における測定時画像データを照合する照合手段と、上記照合手段の照合結果に基づいて上記切削工具の加工位置を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする切削機械の加工位置補正装置。
【請求項４】
撮像手段の位置誤差を測定するための基準ゲージと、切削工具の変位量を検出および上記切削工具の取付台の温度を検出するため上記取付台に配置される基準手段とを対応させ、対応する上記基準ゲージ及び上記基準手段を上記撮像手段の被写体として上記撮像手段における同一の撮像領域内に撮像し、且つ記録手段に予め記録されている基準温度時での基準画像データおよび任意の測定時における測定時画像データを照合手段で照合すると共に、上記照合手段の照合結果に基づいて上記切削工具の加工位置を補正することを特徴とする切削機械の加工位置補正方法。
【請求項５】
請求項３に記載の切削機械の加工位置補正装置において、上記基準手段は、上記取付台を構成する金属と同一性ある材質で且つ基準部を有する取付手段と、上記取付手段の一端にのみ固定され且つ上記基準部に対応する自由端を有すると共に上記取付手段の熱変位量の基準となる基準体と、を備えることを特徴とする切削機械の加工位置補正装置。
【請求項６】
請求項５に記載の切削機械の加工位置補正装置において、上記取付手段は少なくとも２点以上の測定基点を備えることを特徴とする切削機械の加工位置補正装置。
【請求項７】
請求項５に記載の切削機械の加工位置補正装置において、上記基準体は、上記取付台を構成する金属と比較して熱膨張率が異なる材料で形成されていることを特徴とする切削機械の加工位置補正装置。
【請求項８】
請求項５に記載の切削機械の加工位置補正装置において、上記基準体はバイメタル体であることを特徴とする切削機械の加工位置補正装置。
【請求項９】
被写体を撮像する撮像手段と、上記撮像手段の位置誤差を測定するためワーク保持用のチャックに配置される基準ゲージと、上記チャックに一端が固定されると共に自由端が上記基準ゲージに対応するように配置され且つ上記基準ゲージの熱変位量の基準となる基準体と、上記基準ゲージ及び上記基準ゲージに対応する上記基準体の上記自由端を被写体として上記撮像手段で同一の撮像領域内に撮像した基準温度時での基準画像データを記録する記録手段と、上記記録手段に予め記録されている上記基準画像データおよび上記撮像手段で生成される上記被写体の任意測定時における測定時画像データを照合する照合手段と、上記照合手段の照合結果に基づいて切削工具の加工位置を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする切削機械の加工位置補正装置。
【請求項１０】
撮像手段の位置誤差を測定するためワーク保持用のチャックに配置される基準ゲージと、上記基準ゲージの熱変位量の基準となり且つ上記チャックに一端が固定され自由端が上記基準ゲージに対応するように配置される基準体とを対応させ、対応する上記基準ゲージ及び上記基準体の上記自由端を上記撮像手段の被写体として上記撮像手段における同一の撮像領域内に撮像し、且つ記録手段に予め記録されている基準温度時での基準画像データおよび任意の測定時における測定時画像データを照合手段で照合すると共に、上記照合手段の照合結果に基づいて切削工具の加工位置を補正することを特徴とする切削機械の加工位置補正方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の切削機械の加工位置補正装置において、上記基準体は上記基準ゲージを保持している材料と比較して熱膨張率が異なる材料であることを特徴とする切削機械の加工位置補正装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の切削機械の加工位置補正装置において、上記基準体はバイメタル体であることを特徴とする切削機械の加工位置補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被測定物たとえば切削工具等を画像処理することによって切削工具の変位量を測定する測定装置及びその測定方法並びに切削機械の加工位置補正装置及びその加工位置補正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、膨張率又は収縮率が不明な試料を所定温度にした際の変化量を基にして膨張率などを測定する測定装置が開示されている。この測定装置は、試料を所定温度に設定した上で、所定位置に位置決めされているレンズの通過光量における画像データを基にして上記試料の膨張率などを測定するものである。
【０００３】
また、特許文献２には、被加工物であるワークを切削加工するバイト等の切削工具（以下、工具ともいう）をカメラで撮像し、その画像データに基づいて工具の破損や摩耗などの観察を行う工具観察方法において、被加工物の加工前または加工後の少なくとも一方で工具を回転又は移動させてその画像データを複数取り込み、当該複数の画像データの中から焦点が合った画像データを選択的に用いて工具の破損や摩耗などの観察を行う工具観察方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−３５３７５１号公報
【特許文献２】特開２００１−２６９８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１は、試料の膨張率又は収縮率を測定する装置であり、試料の温度を測定するものではない。また、特許文献２のようにカメラを用いて、工具先端を画像処理して工具を観察する装置であっても、カメラ自身及びカメラ保持ブラケットの熱変位などに対する精度維持は困難である。即ち、カメラが僅かに傾いただけでも、その測定誤差がカメラと被検出工具との距離に応じて幾何学的に拡大され、測定精度が落ちるためである。従って、上記特許文献２の従来を切削機械に適用した場合、本来の目的であるワークに対するバイトの摩耗量や変位量を精度良く測定することは困難であった。
【０００６】
本発明は、被測定物の温度を正確に測定し得る測定装置及びその測定方法並びにワークに対する切削工具の変位量を精度良く検出して加工位置を精度良く補正し得る切削機械の加工位置補正装置及びその加工位置補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る測定装置は、熱変位する被測定物の熱変位量の基準となる基準体と、上記基準体および上記被測定物を同一の撮像領域内に撮像する撮像手段と、上記撮像手段で生成される基準温度時での基準画像データを記録する記録手段と、上記記録手段に予め記録されている上記基準画像データおよび上記撮像手段で生成される任意測定時の測定時画像データを照合する照合手段と、上記照合手段の照合結果に基づいて上記任意測定時における上記被測定物の温度を演算する演算手段と、を備える。
【０００８】
また、本発明に係る測定方法は、被写体として熱変位する被測定物の熱変位量の基準となる基準体を、撮像手段における同一の撮像領域内に撮像し、且つ記録手段に予め記録されている基準温度時での基準画像データおよび任意の測定時における測定時画像データを照合手段で照合すると共に、上記照合手段の照合結果に基づいて上記任意の測定時における上記被測定物の温度を測定する。
【０００９】
本発明に係る切削機械の加工位置補正装置は、被写体を撮像する撮像手段と、上記撮像手段の位置誤差を測定するための（ワーク保持用のチャックに配置される）基準ゲージと、切削工具を取付ける取付台に配置され、（変位または欠損する）切削工具の変位量を検出および上記取付台の温度を検出するための基準手段と、上記基準ゲージ及び上記基準ゲージに対応する上記基準手段を被写体として上記撮像手段で同一の撮像領域内に撮像した基準温度時での基準画像データを記録する記録手段と、上記記録手段に予め記録されている上記基準画像データおよび上記撮像手段で生成される上記被写体の任意測定時における測定時画像データを照合する照合手段と、上記照合手段の照合結果に基づいて上記切削工具の加工位置を補正する補正手段と、を備える。
【００１０】
その加工位置補正方法は、撮像手段の位置誤差を測定するための（チャックに配置される）基準ゲージと、（変位または欠損する）切削工具の変位量を検出および上記切削工具の取付台の温度を検出するため上記取付台に配置される基準手段とを対応させ、対応する上記基準ゲージ及び上記基準手段を上記撮像手段の被写体として上記撮像手段における同一の撮像領域内に撮像し、且つ記録手段に予め記録されている基準温度時での基準画像データおよび任意の測定時における測定時画像データを照合手段で照合すると共に、上記照合手段の照合結果に基づいて上記切削工具の加工位置を補正する。
【００１１】
上記構成の基準手段を、上記取付台を構成する金属と同一性ある材質で且つ基準部を有する取付手段と、上記取付手段の一端にのみ固定され且つ上記基準部に対応する自由端を有すると共に上記取付手段の熱変位量の基準となる基準体と、を備えるようにしても良い。また、上記構成の取付手段を少なくとも２点以上の測定基点を備えるようにしても良い。更に、上記構成の基準体を、上記取付台を構成する金属と比較して熱膨張率が異なる材料たとえば小さい材料または大きい材料で形成しても良い。また、上記構成の基準体を、バイメタル体としても良い。
【００１２】
また、本発明に係る切削機械の加工位置補正装置は、被写体を撮像する撮像手段と、上記撮像手段の位置誤差を測定するためワーク保持用のチャックに配置される基準ゲージと、上記チャックに一端が固定されると共に自由端が上記基準ゲージに対応するように配置され且つ上記基準ゲージの熱変位量の基準となる基準体と、上記基準ゲージ及び上記基準ゲージに対応する上記基準体の上記自由端を被写体として上記撮像手段で同一の撮像領域内に撮像した基準温度時での基準画像データを記録する記録手段と、上記記録手段に予め記録されている上記基準画像データおよび上記撮像手段で生成される上記被写体の任意測定時における測定時画像データを照合する照合手段と、上記照合手段の照合結果に基づいて切削工具の加工位置を補正する補正手段と、を備える。上記構成の基準体は、上記基準ゲージを保持している材料と比較して熱膨張率が異なる材料としても良い。また、上記構成の基準体をバイメタル体としても良い。
【００１３】
その加工位置補正方法は、撮像手段の位置誤差を測定するためワーク保持用のチャックに配置される基準ゲージと、上記基準ゲージの熱変位量の基準となり且つ上記チャックに一端が固定され自由端が上記基準ゲージに対応するように配置される基準体とを対応させ、対応する上記基準ゲージ及び上記基準体の上記自由端を上記撮像手段の被写体として上記撮像手段における同一の撮像領域内に撮像し、且つ記録手段に予め記録されている基準温度時での基準画像データおよび任意の測定時における測定時画像データを照合手段で照合すると共に、上記照合手段の照合結果に基づいて切削工具の加工位置を補正する。
【００１４】
即ち、本発明は、測定装置及びその測定装置を備える切削機械の加工位置補正装置並びに測定方法及びその測定方法を用いる切削機械の加工位置補正方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る測定装置及びその測定方法は、被写体として熱変位する被測定物の熱変位量の基準となる基準体を、撮像手段における同一の撮像領域内に撮像し、且つ記録手段に予め記録されている基準温度時での基準画像データおよび任意の測定時における測定時画像データを照合手段で照合すると共に、照合手段の照合結果に基づいて任意の測定時における被測定物の温度を測定するので、被測定物の温度を正確に測定し得る。また、離れた場所から配線等の接続が無い無接触状態で被測定物の温度を測定できるので、配線接続のための部材たとえばブラシホルダーを不要にでき、測定装置の構成を簡易にできる。
【００１６】
本発明に係る切削機械の加工位置補正装置及びその加工位置補正方法は、撮像手段の位置誤差を測定するための（チャックに配置される）基準ゲージと、（変位または欠損する）切削工具の変位量の検出および上記切削工具の取付台の温度を検出するため上記取付台に配置される基準手段とを対応させ、対応する上記基準ゲージ及び上記基準手段を上記撮像手段の被写体として上記撮像手段における同一の撮像領域内に撮像し、且つ記録手段に予め記録されている基準温度時での基準画像データおよび任意の測定時における測定時画像データを照合手段で照合すると共に、上記照合手段の照合結果に基づいて上記切削工具の加工位置を補正するので、例えば運転中の非切削時に、取付台等の送り機構（ボールねじ機構等）の温度および切削工具の変位量を演算して加工位置を補正するようにしたので、運転中に送り機構の熱膨張・収縮により加工位置が変位しても、その加工位置の変位を精度良く補正することができ、ワークの加工精度を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明に係る切削機械の加工位置補正装置及びその加工位置補正方法は、撮像手段の位置誤差を測定するためワーク保持用のチャックに配置される基準ゲージと、上記基準ゲージの熱変位量の基準となり且つ上記チャックに一端が固定され自由端が上記基準ゲージに対応するように配置される基準体とを対応させ、対応する上記基準ゲージ及び上記基準体の上記自由端を上記撮像手段の被写体として上記撮像手段における同一の撮像領域内に撮像し、且つ記録手段に予め記録されている基準温度時での基準画像データおよび任意の測定時における測定時画像データを照合手段で照合すると共に、上記照合手段の照合結果に基づいて切削工具の基準位置を補正するので、チャックの熱膨張・収縮により加工位置が変位しても、その加工位置の変位を精度良く補正することができ、ワークの加工精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る実施例１の単軸タイプのターレット旋盤を示す正面図である。
【図２】図１に示すターレット旋盤の主要部を示す側面図である。
【図３】図２に示すカメラ装置の端面図である。
【図４】図２に示すカメラでバイトと基準ゲージとをカメラ視野に収めて撮像する時の位置関係を説明する図である。
【図５】図２に示すカメラ装置の視野の分割状態を説明する図である。
【図６】図５に示す視野の一方を説明する図である。
【図７】切削工具の検査様子を示す図であり、（Ａ）はそのチップのエッジを求める様子を示す図、（Ｂ）〜（Ｄ）はチップのノーズを求める様子を示す図である。
【図８】実施例１に係るターレットゲージの側面図である。
【図９】図８に示すターレットゲージの底面図である。
【図１０】図８に示すターレットゲージの測定基点Ａ点とその視野状態を説明する図である。
【図１１】図８に示すターレットゲージの測定基点Ｂ点とその視野状態を説明する図である。
【図１２】画像認識精度に関する実験データを示す図である。
【図１３】図１に示すターレット旋盤のブロック図である。
【図１４】図１に示すターレット旋盤に係るターレットゲージの初期データ設定モードに関するフローチャート図である。
【図１５】図１に示すターレット旋盤に係る画像取込位置の初期データ設定モードに関するフローチャート図である。
【図１６】図１５のフローチャートの処理内容を説明する図である。
【図１７】キャリブレーションサイクルでの処理の流れを示すフローチャート図である。
【図１８】図１７に示すバイト画像処理モードに関するサブルーチン図である。
【図１９】図１８に示すターレットゲージの測定モードに関するサブルーチン図である。
【図２０】本発明に係る実施例２の２軸正面旋盤の主要部の構成を示す上面図である。
【図２１】図２０に示す２軸正面旋盤の主要部の構成を示す正面図である。
【図２２】実施例２に係るターレットゲージの側面図である。
【図２３】図２２に示すターレットゲージの測定基点Ａ点とその視野状態を説明する図である。
【図２４】図２２に示すターレットゲージの測定基点Ｂ点とその視野状態を説明する図である。
【図２５】ターレットゲージを構成するゲージ本体の変形例を示す側面図である。
【図２６】本発明に係る実施例３のチャックゲージの主要部の構成を示す図である。
【図２７】図２６に示すチャックゲージの初期データ設定モードに関するフローチャート図である。
【図２８】図２６に示すチャックゲージの測定モードに関するフローチャート図である。
【図２９】本発明に係る実施例４のチャックゲージの主要部の構成を示す図である。
【図３０】本発明に係る基準体たとえばインバー体の他の変形例を示す図である。
【図３１】本発明に係る基準手段たとえばターレットゲージの他の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について、具体化した実施例１乃至実施例４を説明する。
【実施例１】
【００２０】
以下、図１乃至図１３に基づいて、本発明の実施例１である測定装置及びその測定装置を備える切削機械の加工位置補正装置並びに測定方法及びその測定方法を用いる切削機械の加工位置補正方法について説明する。なお、実施例１の切削機械は、単軸タイプのターレット旋盤（以下、単に旋盤という）Ｓとして説明する。
【００２１】
（旋盤Ｓの概略構成）
図１に示すように、旋盤Ｓ内には、軸線がＺ軸方向（水平方向）と平行になるように固定された主軸台１０と、Ｚ軸方向に平行な方向及びＺ軸方向と直交し垂直方向に対し６０度後方に傾斜したＸ軸方向に平行な方向に移動可能なターレット装置２０とが対向するように配置されている。主軸台１０には、主軸１１がＺ軸方向と平行な軸線の回りに回転可能に支持されている。主軸１１は、図示しない主軸駆動モータによって回転駆動されるようになっている。主軸１１のターレット装置２０側の先端部には、被加工物であるワークＷを把持するチャック１２が取り付けられている。このような構成の主軸台１０及び主軸駆動モータは、ベッド１３上に配置されている。
【００２２】
ターレット装置２０には、取付台であるターレット刃物台（以下、単に刃物台という）２１がＺ軸方向と平行な軸線の回りに回転割出し可能に設けられている。刃物台２１上には、複数の切削工具２５，２６（図４参照）が円周上等角度間隔に取り付けられている。このような構成のターレット装置２０は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向へスライド可能に配置されている。なお、ターレット装置２０は、図１３に示すＮＣテーブル５０のＮＣモータ５２によって図示しないボールねじ機構を介して移動する。即ち、ターレット装置２０は、固定配置された主軸台１０に対して移動する。一方、刃物台２１は、図１３に示すターレットモータ５４によって回転駆動する。
【００２３】
図１に示すように、旋盤Ｓ内には、主軸台１０とターレット装置２０を覆うカバー１４が設けられ、カバー１４内には、主軸台１０側とターレット装置２０側と仕切る隔壁１５が設けられている。この隔壁１５は、刃物台２１上の図４に示す切削工具２５，２６によってチャック１２に把持されたワークＷの外周または端面などを切削加工する際に、飛散する切削粉や切削液などが主軸台１０などに付着しないようにするために設けられている。即ち、この隔壁１５で仕切られた主軸台１０側が隔離ゾーンＳ１となっており、ターレット装置２０側が加工ゾーンＳ２となっている。
【００２４】
なお、主軸１１は隔壁１５に設けられた穴から加工ゾーンＳ２側に突き出され、その主軸１１の先端にチャック１２が取り付けられている。図２及び図４に示すように、チャック１２の外周から突出するように配置される基準ゲージ１８は、後述するカメラ装置２８の位置誤差を測定するものであり、内径加工バイト２５と外径加工バイト２６の両方に共通して使用する。なお、基準ゲージ１８は、切粉などによる磨耗を防止するため、熱処理済みの鋼で成形される。
【００２５】
（カメラ装置２８の構成）
図１及び図２に示すように、旋盤Ｓ内には、撮像手段であるカメラ装置２８が加工ゾーンＳ２側の所定位置に固定されている。このカメラ装置２８は、切削工具（以下、バイトともいう）２５，２６の例えば図４に示すチップ２５Ａ，２６Ａ（バイト等のチップでない切削工具のときは刃先）などを撮像し、その撮像した画像データがＣＰＵ６０（図１３参照）へ出力するように構成されている。そして、照合手段，演算手段，補正手段であるＣＰＵ６０は、チップ２５Ａ，２６Ａの変位などを照合・演算し、それらの結果に基づいて切削工具の加工位置を補正する。
【００２６】
図３に示すように、カメラ装置２８の筐体２８Ａは２段構造となっており、筐体２８Ａの上段は撮像スペース（レンズ室ともいう）となり、筐体２８Ａの下段は防塵スペース（シャッタ室ともいう）となっている。具体的には、角筒状の筐体２８Ａの上段に、例えば５００万画素のカメラ３０とレンズ２９とミラー３１Ａ，３１Ｂと焦点合わせレンズ３３が収納されている。また、カメラケース２８Ａの上段の下面には、透明の防護ガラス３４がミラー３１Ａ，３１Ｂ及び焦点合わせレンズ３３の下方側（即ち、光路となる箇所）に対向して装着されている。なお、一対のミラー３１Ａ，３１Ｂと焦点合わせレンズ３３は、お互いを一組のミラー・レンズ体として位置決め固定している。また、撮像スペースは、常時所定気圧たとえば＋０．５気圧に保持されている。
【００２７】
筐体２８Ａの下段には、エアー接続部３５とエアーフィルタ３６とサイレンサー（消音装置）３７とシャッタ３８とシャッタ３８をスライドさせるソレノイド３９が配置されている。エアー接続部３５は圧縮空気を生成・出力するコンプレッサ（図示省略）と接続されている。そして、シャッタ３８を開放する前から閉鎖完了までの間、エアーはエアーフィルタ３６・サイレンサー３７を介して防塵スペースへ噴出し続ける。
【００２８】
筐体２８Ａの下段には、撮像用の開口部２８Ｂが防護ガラス３４（光路となる箇所）に対向して開口されている。シャッタ３８は、開口部２８Ｂを開閉するもので、ソレノイド３９の操作部３９Ａに連結されている。さらに、筐体２８Ａには金属製のワイパー４０が固定されており、ワイパー４０の先端４０Ａが開口部２８Ｂに臨み且つシャッタ３８に当接するように配置されている。そして、カメラ装置２８の使用時には、シャッタ３８をスライドさせ、開口部２８Ｂ即ちカメラ３０の光路を開放する。カメラ装置２８の不使用時には、シャッタ３８すなわち開口部２８Ｂを閉鎖して防護ガラス３４の外面をカバーし、切削加工時に飛散する切粉、油塵などから保護する。また、ソレノイド３９がオンになると、シャッタ３８はソレノイド３９側へスライドし、開口部２８Ｂを開放すると共に、シャッタ３８のスライド時にシャッタ３８の外面に付着する切粉などを剥ぎ取る。これは、シャッタ３８の外側に切粉などが付いて、後にシャッタ３８の開閉を阻害しないようにするためである。
【００２９】
即ち、カメラ装置２８は切粉が充満する加工ゾーンＳ２（図１参照）に設置しても、環境に影響されない構成となっているので、確実に撮像を行なえる。また、カメラ装置２８を加工ゾーンＳ２および隔離ゾーンＳ１へと移動させるスライダ機構など不要となるので、安価になると共に、スライドに要する時間も不要となる。なお、シャッタ３８をスライドさせる手段をソレノイド３９の例としているが、他にエアー式のシリンダ装置に変更しても良い。
【００３０】
図４に示すように、上述したミラー３１Ａ，３１Ｂは、その撮像光学系の視野を２つの視野３２Ａ，３２Ｂに分割して両視野３２Ａ，３２Ｂの間隔を広げるように配設している。これらのミラー３１Ａ，３１Ｂは、カメラ３０のレンズ２９と２つの被写体（基準ゲージ１８及びバイト２５，２６）との間の光路をそれぞれ直角に屈曲し、１つの視野領域（撮像領域と同義）をそれぞれ分割にする（図５参照）。そして、図４に示すように、分割した一方の視野３２Ａで基準ゲージ１８を撮像し、他方の視野３２Ｂで内径加工用または外径加工用のバイト２５，２６のチップ２５Ａ，２６Ａを撮像するように予め設定している。なお、図５に示す撮像領域は、５００万画素のカメラを用いた場合もので、短辺は１７ｍｍ（２０００画素）、長辺は２１．５ｍｍ（２５００画素）となっている。また、内径加工用のバイト２５は、図４では２点鎖線で表している。図４は、カメラ装置２８の下段を省略した図である。
【００３１】
図３に示すように、筐体２８Ａには取付板２７が複数箇所に設けられ、これらの取付板２７にはカメラ３０の光軸に沿う長孔２７Ａがそれぞれ形成されている。そして、筐体２８Ａは、カメラ装置３０の軸方向の位置を調整するために、長孔６０を用いて位置調整する。これにより、チャック１２の外径に対応してカメラ３０の光学系をカメラ３０の軸方向に移動させることができる。この移動機構は、チャック１２の外径に対応してモータ等によってカメラ３０の光学系をカメラ３０の軸方向に自動的に移動させるようにしても良いし、作業者が手動でカメラ３０の光学系をカメラ３０の軸方向に移動させるようにしても良い。
【００３２】
図２に示すように、カメラ装置２８に対向する位置には、透明の強化ガラス４２を介して照明用の光源４４が配置されている。また、強化ガラス４２上に落ちた切粉、油塵などを流し落とすためのクーラント噴出部４３が配設されている。なお、光源４４は、例えば発光ＬＥＤなどとしても良い。
【００３３】
（チップ検出方法）
図４に示すように、基準ゲージ１８とバイト２５，２６のチップ２５Ａ，２６Ａとをそれぞれ１つずつカメラ３０の視野３２Ａ，３２Ｂに収めて撮像（一望視と同義）する場合は、基準ゲージ１８とバイト２５，２６の刃先２５Ａ，２６Ａの上面の高さを同一高さとして行なう。そして、図４に示すチップ２５Ａ，２６Ａのエッジは、例えばシークラインを用いて求めることができる。このシークラインとは、２次元仮想画面内に設定された長さと傾きが自由な線分で、その線方向の中心位置に対するエッジの位置を求めるものである。なお、図６の実線部分は、他方の視野３２Ｂにおけるチップ２５Ａ，２６Ａ（図５参照）を示す撮像領域であり、チップ２５Ａ，２６Ａを全体的に検出するときに用いる総合検出エリアである。図６の２点鎖線部分は、チップ２５Ａ，２６Ａの先端を検出するときに用いる刃先検出エリアである。
【００３４】
まず、チップ２５Ａ，２６Ａの検出方法は、以下のように行う。図７（Ａ）に示すように、複数のシークラインＬａを設定することによりチップ２５Ａ，２６Ａのエッジを求める。使用前後のチップ２５Ａ，２６Ａのエッジを求めてパターンマッチングし、各エッジの位置が閾値以下に異なっている場合はチップ２５Ａ，２６Ａの折損と判断する。一方、各エッジの位置が閾値以上に異なっている場合はチップ２５Ａ，２６Ａに切粉が溶着などした膨張（構成刃先ともいう）と判断する。なお、閾値は例えば２０μｍなどの幅を設け、その幅は任意に変更し得る。
【００３５】
チップのノーズも、シークラインを用いて求めることができる。先ず、図７（Ｂ）に示すように、下方に向かう複数のシークラインＬｂを所定間隔で設定し、輝度の極大値（暗から明に変化する点）が最下点となるシークラインＬｂｍを求めてＸ方向切削線とする。同様に、図７（Ｃ）に示すように、左方に向かう複数のシークラインＬｃを所定間隔で設定し、輝度の極大値（暗から明に変化する点）が最左点となるシークラインＬｃｍを求めてＺ方向切削線とする。次に、図７（Ｄ）に示すように、Ｘ方向切削線Ｌｂｍと、このＸ方向切削線Ｌｂｍに平行であってＺ方向切削線ＬｃｍのエッジＥｃを通る線Ｌｂｐとの距離Ｒｚを求める。同様に、Ｚ方向切削線Ｌｃｍと、このＺ方向切削線Ｌｃｍに平行であってＸ方向切削線ＬｂｍのエッジＥｂを通る線Ｌｃｐとの距離Ｒｘを求める。そして、距離Ｒｚと距離Ｒｘのうち、大きい方をノーズに設定する。使用後のチップ２５Ａ，２６Ａのノーズが使用前のチップ２５Ａ，２６Ａのノーズよりも設定値以上になっている場合はチップ２５Ａ，２６Ａの摩耗と判断する。
【００３６】
即ち、本実施例１によれば、カメラ装置２８の位置誤差を測定するための基準ゲージ１８及び基準ゲージ１８に近接するチップ２５Ａ，２６Ａをカメラ３０により同一視野で撮像し、チップ２５Ａ，２６Ａ及び基準ゲージ１８が基準位置にした上でチップ２５Ａ，２６Ａの画像処理を行なうので、チップ２５Ａ，２６Ａの状態を的確に検出し得る。
【００３７】
（ターレットゲージ４６の構成）
図８及び図９に示すターレットゲージ４６は、旋盤Ｓ（図１参照）の図示しないボールねじ機構（例えばＸ軸、Ｙ軸）を含むＮＣテーブル５０（図１３参照）とターレット装置２０（図１参照）を含む旋盤本体との熱膨張・収縮の度合いを測定するためのゲージである。図１０に示すように、基準手段であるターレットゲージ４６は、刃物台２１の所定位置（切削工具の装着位置の一つ）に取付ける構成となっている。
【００３８】
このターレットゲージ４６は、基準体であるインバー体４７と、被測定物および取付手段であるゲージ本体４８とで構成されている。インバー体４７は、旋盤Ｓ（図１参照）を構成する熱処理済み鋼と比較して熱膨張率が小さい材料（例えば不変鋼であるインバー）を用いて、例えば角柱状に形成している。なお、被測定物と基準体との材料との間には熱膨張率の差があれば良く、特にその差が出来るだけ顕著であるのが望ましい。通常、被測定物は工作機械の構造物である鋼を用いているので、基準体は熱膨張率が極めて小さいインバーを用いるか、鋼の熱膨張率の２倍であるアルミ合金または３倍であるマグネシウム合金などを用いても良い。一方、ゲージ本体４８は、図１に示すターレット装置２０（刃物台２１を含む）などと同一材料である熱処理済み鋼を用いて、略直角三角形状に形成している。
【００３９】
そして、ゲージ本体４８には、図８に示すように、インバー体４７を挿通するための孔４８Ａが形成されている。この孔４８Ａは、インバー体４７の太さよりも若干大きくなっており、インバー体４７が孔４８Ａを構成する壁と干渉しないための隙間ができるようになっている。図８に示すように、インバー体４７は、その一端がボルト４９Ａ及び止め板４９Ｂによってゲージ本体４８に固定されている。インバー体４７は、その一端である固定端から自由端となっている斜状の先端４７Ａまでの距離Ｌ１が予め所定の寸法に設定されている。なお、インバー体４７をゲージ本体４８へ取付ける際に、１点のみでインバー体４７をゲージ本体４８に支持させ、他方を自由にしている。このようにする理由は、インバー体４７を２点以上の複数箇所で固定すると、インバー体４７とゲージ本体４８との間の熱膨張率の相違によりバイメタル効果が発生して、変形を生じてしまうためである。
【００４０】
図８に示すように、ゲージ本体４８には、それぞれ直角のエッジが形成され、２つのエッジがそれぞれＸ方向およびＺ方向の測定の基点となるＡ点およびＢ点（測定基点）となっている。ここで、Ａ点およびＢ点のＸ方向のエッジの間隔はＸ方向の基準寸法ＬＸ となり、Ｚ方向のエッジの間隔はＺ方向の基準寸法ＬＺとなるように設定されている。ゲージ本体４８は、その製作時に、これらの基準寸法ＬＸ及びＬＺがある程度の精度（例えば±５μｍ）を満たすように加工している。なお、±５μｍ以上の高精度を要求すると、ゲージ本体４８が極めて高価になってしまうからである。また、ゲージ本体４８を機械に取付ける前に、ゲージ本体４８の温度と上記寸法ＬＸ及びＬＺを精密測定器で測定してメモリ例えばＲＡＭ等に記録する。                      
【００４１】
なお、インバー体４７は熱膨張率が鋼の約１／１０であり、ターレットゲージ４６の温度が１℃変化するとゲージ本体４８のＡ点とインバー体４７の先端４７Ａとの差は１．８μｍとなる。そして、所定温度時での所定寸法における画像データを基準に、ＣＰＵ６０（図１３参照）が基準寸法ＬＸ及びＬＺの長さを検出するので、ゲージ本体４８の上記精度はある程度バラツキがあっても良い。ここで、所定温度はターレットゲージ４６等の寸法を検査および測定するために指定した所定温度（通常の環境温度である２０度乃至２２度）であり、所定寸法は上記所定温度でのターレットゲージ４６等の寸法である。なお、機械の初期設定時には、ゲージ本体４８の温度を計測すると共に、ゲージ本体４８のＡ点とＢ点間の距離を１μｍ以内の寸法を取得する。この取得方法は、ゲージ本体４８のＡ点およびＢ点と基準ゲージ１８とを同一撮像領域内で画像処理して行う。また、ゲージ本体４８には並行度測定基準面４８Ｂが形成されており、この並行度測定基準面４８Ｂを用いてターレットゲージ４６を刃物台２１に並行状態で位置決めする。
【００４２】
カメラ装置２８で撮像する際には、図１０に示すように、チャック１２に固定される基準ゲージ１８を基準にし、ゲージ本体４８のＡ点及びインバー体４７の先端４７Ａの位置を求める。また、図１１に示すように、チャック１２に固定される基準ゲージ１８を基準にし、ゲージ本体４８のＢ点の位置を求める。なお、図１０及び図１１に示す１点鎖線に示す枠は、図４及び図５に示すカメラ装置２８の視野３２Ａ及び３２Ｂにおける範囲に対応する。
【００４３】
なお、５００万画素のカメラでは、図７（Ａ）で説明したチップのエッジ等の位置決めの認識精度が±０．２５μｍ（＝１／３４ピクセル）の精度で画像認識でき、図７（Ｂ）〜図７（Ｄ）で説明した切削線ＬｃｍまたはＬｂｍの認識精度が±０．４５μｍ（＝１／１９ピクセル）の精度で画像認識できる。即ち、図１２に示すように、５００万画素（１画素当りの実寸法は８．６μｍ）の安価な光学系のカメラでも、最近の画像処理技術の上記認識精度が向上したことによって十分にチップ等の折損・磨耗などを画像認識できると共に、ゲージ本体４８の温度を１℃単位で測定できる。なお、図１２は、上記チップの画像認識精度の実験データを示し、その縦軸は画素の大きさ（単位はμｍ）を示す。また、横軸は、実験回数を示す。
【００４４】
（旋盤Ｓの制御系に関する構成）
図１３に示すように、旋盤Ｓは、ＣＰＵ６０と、不揮発性メモリであるＲＯＭ６２，ＲＡＭ６４と、ＮＣテーブル５０に配置されるモータドライバ５１，ＮＣモータ５２と、ターレット装置２０に配置されるモータドライバ５３，ターレットモータ５４と、操作部５６と、表示部５７と、ブザー５８と、を備える。照合手段および補正手段であるＣＰＵ６０は、旋盤Ｓの全体的な動作を司り、たとえば操作部５６に配置される操作キーが操作された場合に、その操作に基づく処理を行う。また、ＣＰＵ６０には撮像手段の一部を構成するカメラ３０が接続されており、カメラ３０で撮像された画像データがＣＰＵ６０へ入力される。
【００４５】
記録手段であるＲＯＭ６２は旋盤Ｓに各種の処理を制御するプログラムを記録し、そのプログラムによって旋盤Ｓが制御される。記録手段であるＲＡＭ６４は各種データの読み書き用の記録域たとえば画像データ領域６５を有し、この画像データ領域６５に画像データ等が記録される。モータ５２または５４は、ＣＰＵ６０の駆動信号に基づき、モータドライバ５１または５３を介して回転する。表示手段である表示部１２は、カメラ３０で撮像される画像データなどを表示する。警告手段であるブザーは、警告音を出力する。
【００４６】
（本実施例の作用）
図１４、図１５、図１７〜図１９に示す各フローチャートに基づき、画像処理に関する流れを説明する。ここで、旋盤Ｓにおける処理は、ＣＰＵ６０によって実行され、図１４、図１５、図１７〜図１９に示すフローチャートで表される。これらのプログラムは、予めＲＯＭ６２のプログラム領域に記録されている。
【００４７】
（ターレットゲージの初期データ設定モード）
図１０または図１１に示すターレットゲージ（図１４中ではＴＧと表す）の初期データ設定モードは、旋盤Ｓにおける機械製造時の調整工程またはメンテナンス時に行なう処理である。例えば工場出荷時には、機械の温度が安定状態で、ターレットゲージ４６の温度を手動測定器（図示省略）で測定する。
【００４８】
そして、図１４に示すように、ステップ１００において、ＣＰＵ６０はターレットゲージの温度値（手動測定器で測定した温度値）Ｔｔｏが入力されているか否かを判断する。ステップ１００が否定の場合すなわち温度値Ｔｔｏが入力されていない場合には、入力されるのを待つ。この際、図１３に示す表示部５７またはブザー５８でデータ入力を催促する。ステップ１００が肯定の場合すなわち温度値Ｔｔｏが入力された場合には、ステップ１０２において、ＣＰＵ６０はターレットゲージ４６のＡ領域をチャック１２の基準ゲージ１８（図１０に示す位置）へと対応移動させる。即ち、ＣＰＵ６０は、ターレットゲージ４６を画像処理ポジションへ位置させるため、刃物台２１を旋回させる。ここで、Ａ領域とは、ゲージ本体４８のＡ点およびインバー体４７の先端４７Ａを一望視できる領域である。
【００４９】
ステップ１０４で画像処理を行い、ステップ１０６でＣＰＵ６０は図６に示す視野中心（基準ゲージ１８を参照した中心位置；Ｘｔａ，Ｚｔａ）との差すなわちオフセット値を演算する。ステップ１０８において、オフセット値が許容範囲内（例えば１００μｍ以内）か否かを判断する。ステップ１０８が否定の場合すなわち許容範囲外であれば、ステップ１１０において、ターレットゲージ４６のＡ領域を許容範囲内になるよう移動させる。この処理は、Ａ領域が許容範囲内に収まるまで続けられる。ステップ１０８が肯定の場合すなわち許容範囲内であれば、ステップ１１２において、ステップ１０４で画像処理した画像データ（具体的には許容範囲内でのインバー体４７の先端４７Ａ及びゲージ本体４８のＡ点を一望視した画像データ）を基に、ＣＰＵ６０は温度値Ｔｔｏにおけるターレットゲージ４６の変位値Ｄａを演算しＲＡＭ６４に記録する。変位値Ｄａとは、インバー体４７の先端４７Ａを基準とし、ゲージ本体４８のＡ点との相対差分位置の差分の値である。即ち、変位値Ｄａは温度値Ｔｔｏにおける鋼のゲージ本体４８の熱変位（膨張または収縮）した寸法値を検出し、ＣＰＵ６０は寸法値を基準に後の測定時のゲージ本体４８の温度を検出する。
【００５０】
ステップ１１４において、ＣＰＵ６０はターレットゲージ４６のＢ領域をチャック１２の基準ゲージ１８（図１１に示す位置）へと対応移動させる。ここで、Ｂ領域とは、ゲージ本体４８のＢ点付近を一望視できる領域である。ステップ１１６で画像処理を行い、ステップ１１８でＣＰＵ６０は図６に示す視野中心（Ｘｔｂ，Ｚｔｂ）との差すなわちオフセット値を演算する。ステップ１２０において、オフセット値が許容範囲内か否かを判断する。ステップ１０８が否定の場合すなわち許容範囲外であれば、ステップ１２２において、ターレットゲージ４６のＢ領域を許容範囲内になるよう移動させる。ステップ１２０が肯定の場合すなわち許容範囲内であれば、ステップ１２４において、温度値Ｔｔｏにおけるゲージ本体４８のＡ点およびＢ点の視野中心の差分値Ｄｔｘ，ＤｔｚをＲＡＭ６４に記録する。また、上述した許容範囲内であれば、初期データ設定モード時のＮＣテーブル位置−上記オフセット値を視野中心にＡ領域およびＢ領域があるＮＣテーブル位置とみなす。差分値は、Ｘ方向のＸ差分（Ｄｔｘ＝Ｘｔａ−Ｘｔｂ）およびＺ方向のＺ差分（Ｄｔｚ＝Ｚｔａ−Ｚｔｂ）である。即ち、ゲージ本体４８にＡ点およびＢ点を測定基点として設けた理由は、ターレット装置２０（ボールねじ機構を含む）におけるＸ方向およびＺ方向の熱変位を検出するためである。
【００５１】
（画像取込位置の初期データ設定モード）
図１５または図１６に示す画像取込位置の初期データ設定モードは、旋盤Ｓにおける機械製造時の調整工程などで行なう処理である。まず、図１６に示すテスト材９０を用いて、バイト２５，２６を手動でカメラ３０の視野内に移動させる。以下、図１６を参照しながら上記モードを説明する。なお、画像取込位置の初期データの設定は、上述したターレットゲージの初期データを設定した後に行なう。
【００５２】
図１５に示すように、ステップ１３０において、ＣＰＵ６０（図１３参照）はバイト２５，２６が視野内へ移動したか否かを判断する。ステップ１３０が否定の場合すなわちバイト２５，２６が視野内へ移動していない場合には、ステップ１３１において、図１３に示す表示部５７で表示しブザー５８で警告する。ステップ１１６で画像処理を行い、ステップ１１８でＣＰＵ６０は図１６に示す視野中心との差すなわちオフセット値Ｆを演算する。ステップ１３６において、オフセット値Ｆが許容範囲内（例えば１００μｍ以内）か否かを判断する。ステップ１３６が否定の場合すなわち許容範囲外であれば、ステップ１３８において、バイト２５，２６を許容範囲内になるよう移動させる。この処理は、バイト２５，２６が許容範囲内に収まるまで続けられる。
【００５３】
ステップ１３６が肯定の場合すなわち許容範囲内（その時の視野中心の位置をＣとする）であれば、ステップ１４０において、ＣＰＵ６０はＮＣテーブル５０（図１３参照）の位置値Ｍが記録されたか否かを判断する。なお、この処理は、手動でテスト材９０を仕上げ切削（切り込み量を少なくして切削すること）して、その時のＮＣテーブル５０の位置値Ｍを得て、ＲＡＭ６４に記録されることが前提となる。ステップ１４０が否定の場合すなわち位置値Ｍが記録されていない場合、ステップ１４２において、表示部５７で表示しブザー５８で警告する。
【００５４】
ステップ１４０が肯定の場合すなわち位置値Ｍが記録されている場合、ステップ１４４において、ＣＰＵ６０はワーク寸法ＷＬの測定値が記録されたか否かを判断する。なお、この処理は、マイクロメータでワークＷの寸法ＷＬ（具体的には図１６に示すＷｘ，Ｗｚの値）を得て、ＲＡＭ６４に記録されることが前提となる。ステップ１４４が否定の場合すなわち寸法ＷＬの測定値が記録されていない場合、ステップ１４５において、表示部５７で表示しブザー５８で警告する。
【００５５】
ステップ１４４が肯定の場合すなわち寸法ＷＬの測定値が記録されている場合、ステップ１４６でバイトのＣ値とオフセット値Ｆをベクトル式（Ｍ＝Ｃ＋Ｆ＋ＷＬまたはＦ＝Ｍ−Ｃ−ＷＬ）へ代入して演算し、ステップ１４８でＣ値とＦ値をＲＡＭ６４に記録する。
【００５６】
なお、Ｃ値はバイト毎に異なり、Ｆ値も一台のターレット装置に一つのみ存在する。また、テスト材９０は、直径と端面がそれぞれ一箇所あれば適用できる。更に、各バイトのＣ値およびＭ値を求め、ＲＡＭ６４にそれぞれ記録する。そして、実際には上述したＭ＝Ｃ＋Ｆ＋ＷＬより演算したＭ値に基づき、ＮＣテーブル５０を図１６に示すＭの場所へ移動させて切削する。
【００５７】
（キャリブレーションサイクルでの画像処理モード）
図１７乃至図１９のフローチャートは、キャリブレーションサイクル（図１７ではＣＳと表す）で行なわれるルーチンである。キャリブレーションサイクルは、切削の精度を所定水準に維持する補償値を得るため、旋盤Ｓの稼動時に強制的に所定間隔を設けて検査を行うことである。即ち、図１７乃至図１９のフローチャートは、旋盤Ｓの運転が開始した後での処理である。
【００５８】
図１７に示すように、ステップ１５０において、ＣＰＵ６０はキャリブレーションサイクル（図１７ではＣＳと表す）の測定開始か否かを判断する。測定開始か否かは、予め設定された切削回数（例えば１００回）または予め設定された時間をカウントし、ＣＰＵ６０が判断する。ステップ１５０が肯定の場合すなわち測定を開始する場合、ステップ１５２において、バイト画像処理モードの処理を行なう。このバイト画像処理モードは、図１８に示すサブルーチンでの処理である。
【００５９】
ステップ１５０が否定の場合（測定を開始しない場合）またはステップ１５２の処理終了後、ステップ１５４で切削処理を行い、ステップ１５６で切削回数（またはキャリブレーションの回数）をカウントするカウント処理を行なう。ステップ１５８において、ＣＰＵ５０は旋盤の運転が終了（キャリブレーションサイクルの停止操作をした場合も含む）か否かを判断する。ステップ１５８が肯定の場合には、本ルーチンは終了する。ステップ１５８が否定の場合は、ステップ１５０に戻り、引続き各処理を行なう。
【００６０】
（バイト画像処理モード）
図１７に示すステップ１５２のバイト画像処理モードを、図１８のサブルーチンで説明する。ステップ１６０において、測定モードの処理を行なう。この測定モードは、図１９に示すサブルーチンでの処理である。ステップ１６０の処理が終了すると、ステップ１６２において、刃先が折損か否かを判断する。ステップ１６０が否定の場合はステップ１６４で刃先が膨張（構成刃先と同義）か否かを判断し、ステップ１６４が否定の場合はステップ１６６で刃先が磨耗か否かを判断する。なお、これらの判断手法は、上述したシークラインなどを用いる。
【００６１】
ステップ１６６が肯定の場合即ち磨耗と判断される場合、ステップ１６８で磨耗が設定値（例えば２０μｍ）以上か否かを判断する。ステップ１６８が肯定の場合即ち設定値以上の場合、ステップ１７０において、摩擦量のデータをＲＡＭ６４に記録する（メンテナンス等の際のデータとする）。そして、ステップ１６２またはステップ１６４が肯定の場合またはステップ１６８が否定の場合またはステップ１７０の処理が終了した後に、ステップ１７２で旋盤Ｓの運転を強制的に停止（例えばバイトが交換されるまで切削加工運転禁止等のフェールセーフ処置の実施を含む）させ、ステップ１７４で警告する。具体的には、表示部（図１３参照）に警告表示またはブザー５８を作動させて警告音または図示しないスピーカから警告音声を出力させる。作業者は、上記警告によりバイト交換が促される。なお、撮像した視野部分に切粉などの異物が付着した場合、ＣＰＵ６０は画像認識機能としてエラー設定できるので、フェールセーフ処置の実施ができる。また、ステップ１６６で刃先が磨耗と判断されれば、ＣＰＵ６０は設定値以下でも、チップ交換のために旋盤Ｓの運転を停止させる。
【００６２】
ステップ１６６が否定の場合すなわち刃先が磨耗でないと判断した場合、ステップ１７６において、ＣＰＵ６０は刃先の変位が設定値（例えば１００μｍ）以上か否かを判断する。刃先の変位は、図７の切削線の総合位置を検出することによって判断され、熱変位の他に刃先の磨耗も含まれる場合がある。ステップ１７６が肯定の場合すなわち設定値以上の場合、ステップ１７８において、測定時の変位データに基づき補間データをＲＡＭ６４に記録する（メンテナンス等の際のデータとする）。そして、ステップ１７６が否定の場合またはステップ１７８の処理後、ステップ１７９において、フィールドバックして補償処理を行なう。即ち、実施例１によれば、旋盤運転中の非切削時に、ゲージ本体４７の温度および２つＡ点，Ｂ点の位置を基準にして旋盤の熱膨張・収縮の度合いを演算して加工位置を補正するようにしたので、旋盤運転中に旋盤の熱膨張・収縮により加工位置が変位しても、その加工位置の変位を精度良く補正することができ、ワークＷの加工精度を向上させることができる。
【００６３】
（ターレットゲージの測定モード）
図１８に示すステップ１６０の測定モードを、図１９のサブルーチンで説明する。なお、図１９での測定モードは、ターレットゲージ（図１９でもＴＧと表す）４６を測定するモードである。図１９に示すように、ステップ１８０において、ＣＰＵ６０はターレットゲージ４６のＡ領域をチャック１２の基準ゲージ１８（図１０に示す位置）へと対応移動させる。
【００６４】
ステップ１８２で画像処理を行い、ステップ１８４でＣＰＵ６０は視野中心（Ｘｔａｔ，Ｚｔａｔ）との差すなわちオフセット値を演算する。ステップ１８６において、オフセット値が許容範囲内（例えば１００μｍ以内）か否かを判断する。ステップ１８６が否定の場合すなわち許容範囲外であれば、ステップ１８８において、ターレットゲージ４６のＡ領域を許容範囲内になるよう移動させる。この処理は、Ａ領域が許容範囲内に収まるまで続けられる。ステップ１８６が肯定の場合すなわち許容範囲内であれば、ステップ１９０において、ステップ１８２で画像処理した画像データ（具体的には許容範囲内でのインバー体４７の先端４７Ａ及びゲージ本体４８のＡ点を一望視した画像データ）を基に、ＣＰＵ６０はキャリブレーションサイクルの測定時（以下、ＣＳ測定時という）におけるターレットゲージ４６の変位量Ｄａｔを演算しＲＡＭ６４に記録する。
【００６５】
ステップ１９２において、上記変位値Ｄａｔ及びＤａ（図１４のステップ１１２でＲＡＭ６４に記録されているデータ）の差に基づき、ＣＰＵ６０はＣＳ測定時のターレットゲージ４６の温度を演算すると共に、その温度でのゲージ本体４８のＬＸ及びＬＺ（図８参照）の熱変位した後の長さＬｔｔを演算しＲＡＭ６４に記録する。なお、鋼の熱膨張率より１℃変化すると厚さ１００ｍｍの鋼が１μｍ増減するので、ＣＰＵ６０が変位値Ｄａｔ及びＤａの差分を演算すればターレットゲージ４６の温度および長さＬｔｔも演算できる。なお、基準体がインバーのような不変鋼の場合は、鋼の熱膨張そのものが測定される。
【００６６】
ステップ１９４において、ＣＰＵ６０はターレットゲージ４６のＢ領域をチャック１２の基準ゲージ１８へと対応移動させる。ステップ１９６で画像処理を行い、ステップ１９８でＣＰＵ６０は視野中心（Ｘｔｂｔ，Ｚｔｂｔ）との差すなわちオフセット値を演算する。ステップ２００において、オフセット値が許容範囲内か否かを判断する。ステップ２００が否定の場合すなわち許容範囲外であれば、ステップ２０２において、ターレットゲージ４６のＢ領域を許容範囲内になるよう移動させる。ステップ２００が肯定の場合すなわち許容範囲内であれば、ステップ２０４において、ＣＳ測定時におけるゲージ本体４８のＡ点およびＢ点の視野中心のＸ差分値（Ｄｔｘ＝Ｘｔａｔ−Ｘｔｂｔ）およびＺ方向のＺ差分値（Ｄｔｚ＝Ｚｔａｔ−Ｚｔｂｔ）を演算しＲＡＭ６４に記録する。
【００６７】
即ち、ＣＰＵ６０は図１８に示すステップ１７９において、ゲージ本体４８のＡ点及びＢ点の差分を演算し且つゲージ本体４８の熱変位量をも考慮するので、ボールねじ機構等の熱変位量を正確に検出できる。従って、実施例１によれば、上述したＸ差分値とＺ差分値を長さＬｔｔと比較しその比較した数値の割合で、ターレット装置２０（図１参照）のＸ軸およびＺ軸の移動について、バイトが図１６に示す視野中心位置から各々の切削位置へＸ方向およびＺ方向へ移動する距離を２点線形補間して補正する（図１８のステップ１７９での処理を行う）。
【００６８】
例えば旋盤運転中の非切削時（ＣＳ時）に、ゲージ本体４８の温度およびゲージ本体４８のＡ点及びＢ点（複数の測定基点）の位置差について、ゲージ本体４８のＡ点〜Ｂ点間のベクトル差を測定しているだけでなく、ゲージ本体４８の加工時の温度をも測定し、その加工時の測定値を演算して補間し、旋盤自体の熱膨張・収縮をほぼ完全に補償できるようにしたので、旋盤運転中に旋盤（ボールねじ機構を含む）の熱膨張・収縮により加工位置が変位しても、その加工位置の変位を精度良く補正することができ、ワークＷ（図１参照）の加工精度を向上させることができる。
【実施例２】
【００６９】
図２０乃至図２４を用いて、本発明の実施例２を説明する。但し、上記実施例１と実質的に同一部分については同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。実施例２は、図２０に示すように、２軸正面旋盤に適用した例である。具体的には、２本の主軸１１が左右に位置して水平に且つ平行に延びるように設けられ、各主軸１１の前端部にワーク保持用のチャック１２が設けられている。左右の主軸１１の左側位置と右側位置に、それぞれ刃物台２１が各主軸１１の軸線と平行に配置されている。各刃物台２１は、それぞれ駆動装置１９によって前後方向に移動可能且つ刃物台２１の軸心の回りを回転可能に構成されている。各刃物台２１の外周部には、各種のバイト（例えば内径加工用のバイト２５、外径加工用のバイト２６等）が保持され、各刃物台２１を回転させることで、ワークの切削加工に用いるバイトを選択するようになっている。
【００７０】
図２１に示すように、旋盤Ｓの加工ゾーンＳ１の天井部には、各刃物台２１と各チャック１２との間の真上に位置して２台のカメラ装置２８が水平に配置されている。なお、図２１のカメラ装置２８は、その下段を省略した図である。
【００７１】
加工ゾーンＳ１の底面部は、左右両側から中央部のチップコンベア１６に向かって下り傾斜するように形成され、加工ゾーンＳ１の底面部のうちの各カメラ装置２８の真下の位置には、防護ガラス４２を介して照明用の光源４４が設けられている。加工ゾーンＳ１の底面部の左右両側には、加工ゾーンＳ１の底面部や防護ガラス４２上に落ちた切粉、油塵等をチップコンベア１６上に流し落とすためのクーラント噴出部４３が設けられている。
【００７２】
図２０に示す刃物台２１に装着するターレットゲージ４５は、図２２に示すように、止め板４９Ｂをターレットゲージ４５内に埋設させ、止め板４９Ｂがターレットゲージ４６と同一面上になるようにしている。即ち、ターレットゲージ４５は、図２３及び図２４に示す刃物台２１の装着に対応させたものである。その他の構成及び作用効果は同一である。なお、図２３は実施例１の図１１に対応する図であり、図２４は実施例１の図１０に対応する図である。ゲージ本体４８は、図２５に示すように、測定点を３点（Ａ点乃至Ｈ点）以上の複数設けても良い。この場合、ゲージ本体２８の複数箇所により熱変位が異なる場合（図示しないボールねじ機構が非線形に熱変位する場合を含む）があるので、それぞれに対応でき、更に精度よくボールねじ機構の熱変位を検出できる。
【実施例３】
【００７３】
図２６乃至図２８を用いて、本発明の実施例３を説明する。但し、上記実施例１と実質的に同一部分については同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。実施例３は、図２６に示すように、インバー体４７をチャック１２の外周側で且つ基準ゲージ１８及びインバー体４７の先端４７Ａが一望視できるように配置している。チャックゲージであるインバー体４７は、その一端を止め板４９Ｂを介して一対のボルト４９Ａによって固定している。そのため、飛び出し防止用のストッパ７０は、インバー体４７の自由端側にインバー体４７と若干離間した状態で配置されている。なお、振動防止用のカウンタウエイト７０は、インバー体４７の配置場所の反対側に配置している。
【００７４】
（本実施例の作用）
図２７及び図２８に示す各フローチャートに基づき、チャックゲージ（図２７ではＣＧと表す）の初期データ設定モードおよびチャックゲージの測定モードの処理を説明する。
【００７５】
（チャックゲージの初期データ設定モード）
図２６に示すチャックゲージの初期データ設定モードは、旋盤における機械製造時の調整工程またはメンテナンス時に行なう処理である。例えば工場出荷時には、機械の温度が安定状態で、チャックゲージ４７の温度を手動測定器（図示省略）で測定する。
【００７６】
そして、図２７に示すように、ステップ２１０において、図１３に示すＣＰＵ６０はチャックゲージ４７の温度値（手動測定器で測定した温度値）Ｔｃｏが入力されているか否かを判断する。ステップ２１０が否定の場合すなわち温度値Ｔｃｏが入力されていない場合には、入力されるのを待つ。この際、図１３に示す表示部５７またはブザー５８でデータ入力を催促する。
【００７７】
ステップ２１０が肯定の場合すなわち温度値Ｔｃｏが入力された場合には、ステップ２１２において、ＣＰＵ６０はチャック１２を回転させて設定位置へ位置決めする。即ち、ＣＰＵ６０は、チャックゲージ４７の先端４７Ａ及び基準ゲージ１８を、カメラ装置２８（図３参照）が一望視する状態にする。ステップ２１４で画像処理を行い、ステップ２１６でＣＰＵ６０は温度値Ｔｃｏにおけるインバー体４７の先端４７Ａを基準に基準ゲージ１８との相対差分位置の差分値Ｄｃを演算しＲＡＭ６４に記録する。
【００７８】
（チャックゲージの測定モード）
図２８に示すチャックゲージの測定モードは、キャリブレーションサイクル中に行う処理である。図２８に示すように、ステップ２２０において、ＣＰＵ６０はチャック１２を回転させて設定位置へ位置決めする。ステップ２２２で画像処理を行い、ステップ２２４でＣＰＵ６０はキャリブレーションサイクルＣＳにおけるインバー体４７の先端４７Ａを基準に基準ゲージ１８との相対差分位置の差分値Ｄｃｔを演算しＲＡＭ６４に記録する。
【００７９】
ステップ２２６において、上記変位値Ｄｃｔ及びＤｃ（図２７のステップ２１６でＲＡＭ６４に記録されているデータ）の差に基づき、ＣＰＵ６０はＣＳ測定時のチャック１２の温度Ｔｃを演算しＲＡＭ６４に記録する。ステップ２２８において、ＣＰＵ６０は上記温度データに基づき基準ゲージ１８の位置データを演算しその位置データをＲＡＭ６４に記録する。位置データはＣＳ測定時における基準ゲージ１８のＸ方向位置データであり、そのＸ方向位置データは、Ｖｃ（基準ゲージの半径位置）＝Ｖｃｎ（規定温度での基準ゲージの半径位置）＋｛Ｔｃ（チャックの温度）−Ｔｃｏ（規定温度）｝×Ｒｃ（基準ゲージの半径）×Αｃ（チャックの熱膨張率）により得ることができる。ここで、鋼で形成されているチャック１２の熱膨張率Αｃは、１．１５×１０−５（１０のマイナス５乗）である。
【００８０】
なお、ＣＰＵ６０は、基準ゲージ１８の上述した位置データに基づき、ＮＣモータ５２（図１３参照）を駆動させてＮＣテーブル５０を移動させる。即ち、実施例３によれば、チャック１２のＸ方向の熱変位により加工位置が変位しても、その加工位置の変位を精度良く補正することができ、ワークＷ（図１参照）の加工精度を向上させることができる。また、上述した測定モードは旋盤Ｓの運転開始前に行っても良く、この場合いわゆるコールドスタート時にも精度良く補正し得る。更に、実施例３は、インバー体４７の長さ方向の伸縮を利用するので、剛性が高く簡易な構成となる。
【実施例４】
【００８１】
図２９を用いて、本発明の実施例４を説明する。但し、上記実施例３と実質的に同一部分については同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。実施例４は、図２９に示すように、チャックゲージであるバイメタル体７４をチャック１２の外周側で且つ基準ゲージ１８及びバイメタル体７４の先端７４Ａが一望視できるように配置している。バイメタル体７４は、熱膨張率が異なる２種類の金属板を組合わせたもので、その一端をボルト７５によって固定している。そして、バイメタル体７４の先端７４Ａの相対的な反り具合（曲率歪と同義）を画像処理することにより、チャック１２の温度を測定する。測定方法は、図２７及び図２８の処理に基づく差分値により行なう。
【００８２】
振動防止用のカウンタウエイト７６は、バイメタル体７４の配置場所の反対側に配置している。実施例４は、インバー体４７（図２６参照）よりも小型のバイメタル体７４であるので、チャックゲージが小型となり、コレットチャックのような外周面の取付部分がスクロールチャック等に比べて小さいものでも装着できると共に、カウンタウエイト７６を図２６の例よりも小型できる。その他の構成及び作用効果は、実施例３と同様である。
【００８３】
なお、実施例１および実施例２に係るインバー体は、図３０に示すように、鋼で形成される先端部４７Ｂを、長方体に形成するインバー体４７にろう付けなどで接合して一体的に構成しても良い。実施例１および実施例２に係るターレットゲージは、図３１に示すように、バイメタル体７４（図２９参照）をゲージ本体４８（図８および図２２参照）に取付けるようにしても良い。この場合も、実施例１および２と同様の作用効果を得られる。本発明を適用するチャック１２は、その外形を円錐形状等とし、切粉などの巻き込みを軽減させるようにしても良い。また、本発明は、実施例３または実施例４の構成を、実施例１または２の構成と組合わせるなど任意に選択できる。更に、上述したプログラムの処理の流れ（図１４など参照）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能である。
【００８４】
本発明の測定装置（カメラ、ＲＡＭ等のメモリ、ＣＰＵ、例えばインバー体を少なくとも備える装置）は、１０ｍ程度離れた位置にインバー体と並列に配置されている被測定物を、カメラに配置した望遠レンズを用いて撮像すれば、被測定物の温度を正確に測定できる。即ち、離れた場所から配線等の接続が無い無接触状態で被測定物の温度を測定できるので、配線接続のための部材たとえばブラシホルダーを不要にでき、測定装置の構成を簡易にできる。また、本発明の測定装置は、切削機械以外にも適用できる。更に、本発明は実施例１乃至実施例４で説明した２軸正面旋盤や短軸旋盤に限定されず、フライス盤など種々の切削機械（切削工具とワークを相対的に移動させて加工する機械）に適用できる。
【符号の説明】
【００８５】
１２…チャック、１８…基準ゲージ、２１…ターレット刃物台（取付台）、２５…内径加工用のバイト、２５Ａ…刃先、２６…外径加工用のバイト、２６Ａ…刃先、２８…カメラ装置（撮像手段）、３０…カメラ、３３Ａ，３３Ｂ…視野、４５，４６…ターレットゲージ（測定手段）、４７…インバー体（基準体）、４７Ａ…インバー体の先端、４８…ゲージ本体（被測定物，取付手段）、６０…ＣＰＵ（照合手段，演算手段，補正手段）、６２…ＲＯＭ（記録手段）、６４…ＲＡＭ（記録手段）、７４…バイメタル体（測定装置）Ｓ…旋盤（切削機械）、Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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