(57)【要約】【課題】工具に付着した異物を確実に除去することを可能とした工作機械の工具洗浄装置を提供する。【解決手段】工具３の寸法を測定する前に工具３に付着した異物４を除去する工作機械の工具洗浄装置を、工具３の先端をその側方から撮像するＣＣＤカメラ１８と、工具３に向けて洗浄剤を噴射して工具３を洗浄する工具洗浄部２０と、ＣＣＤカメラ１８によって撮像された画像に基づいて工具３に異物４が付着しているか否かを判断するとともに、異物４の付着の有無に基づき工具洗浄部２０を制御する制御装置２１とから構成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具の寸法を測定する前に前記工具に付着した異物を除去する工作機械の工具洗浄装置であって、
工具の先端をその側方から撮像する撮像手段と、
前記工具に向けて洗浄剤を噴射して前記工具を洗浄する工具洗浄手段と、
前記撮像手段によって撮像された画像に基づいて前記工具に異物が付着しているか否かを判断するとともに、前記異物の付着の有無に基づき前記工具洗浄手段を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする工作機械の工具洗浄装置。
【請求項２】
前記撮像手段によって撮像された画像を表示する表示手段を備える
ことを特徴とする請求項１記載の工作機械の工具洗浄装置。
【請求項３】
前記制御手段が、予め設定された工具形状に基づいて前記工具に付着した異物の有無を判定するように構成された
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の工作機械の工具洗浄装置。
【請求項４】
前記制御手段が、予め設定された最大洗浄回数に基づいて前記工具洗浄手段の制御を行うように構成された
ことを特徴とする請求項３記載の工作機械の工具洗浄装置。
【請求項５】
前記制御手段が、前記工具洗浄手段による前記工具の洗浄が前記最大洗浄回数を超過した場合に警告を行うように構成された
ことを特徴とする請求項４記載の工作機械の工具洗浄装置。
【請求項６】
前記制御手段が、前記工具に異物が付着していないと判断された場合に前記工具の寸法を測定するように構成された
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の工作機械の工具洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の工具の寸法を測定する前に工具に付着した異物を除去する工作機械の工具洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械による機械加工においては、被加工物に対して加工を行う前に工具の寸法（工具長、工具径等）を測定し、測定の結果に基づいて工具の摩耗等を補正し、そのうえで被加工物に対する加工を行うことにより、加工精度を得るようにしている。
【０００３】
近年、機械加工に対する加工精度の要求はますます高まり、このような要求に伴って、接触式の装置に比較してより高精度に工具の測定を行うことが可能な測定装置として、レーザ式等の非接触式の測定装置が用いられるようになってきている。
【０００４】
ところが、レーザ式の測定器を用いた工具測定においては、工具に付着した油分や切粉、ごみなど（以下、異物という）が測定誤差となり、加工精度に影響することが分かっている。このようなことから、工具の測定を行う前に工具にエアを吹き付けるエアブローにより工具を洗浄し、測定誤差を低減することが試みられているが、エアブローによる洗浄では異物を完全に除去することが困難であることが一般的に知られている。
【０００５】
そこで、例えば特許文献１には、レーザ測定器による工具長の測定において、脱脂洗浄剤を工具に吹き付けることにより工具の洗浄を行って工具に付着した油膜を除去した後、工具の寸法をレーザ測定器により測定することにより測定誤差を低減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】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−６６７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されているような脱脂洗浄剤を用いる方法にあっては、洗浄剤自体が工具に付着するとこれが測定誤差の要因となるおそれがある。このようなことを避けるためには、脱脂洗浄剤として揮発性または速乾性を有するものを用いる必要があるが、このような揮発性または速乾性を有する洗浄剤は、可燃性であったり、人体に有害な影響を及ぼしたりするといった危険性を有するものが多い。とくに、自動工具交換機能を備える工作機械においては、洗浄剤を常置することとなるため、危険性を有する脱脂洗浄剤の使用はできるだけ避けることが望ましい。
【０００８】
また、特許文献１に開示された洗浄装置では、工具に付着した異物を完全に洗浄できたかどうかを確認することができないため、洗浄の時間などを経験に基づいて決定し、異物が除去できたであろうという予測のもとで工具の測定を行わざるを得ず、測定誤差を確実に防止することが困難であるという問題もあった。
【０００９】
このようなことから本発明は、工具に付着した異物を確実に除去することを可能とした工作機械の工具洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するための第１の発明に係る工作機械の工具洗浄装置は、工具の寸法を測定する前に前記工具に付着した異物を除去する工作機械の工具洗浄装置であって、工具の先端をその側方から撮像する撮像手段と、前記工具に向けて洗浄剤を噴射して前記工具を洗浄する工具洗浄手段と、前記撮像手段によって撮像された画像に基づいて前記工具に異物が付着しているか否かを判断するとともに、前記異物の付着の有無に基づき前記工具洗浄手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、第２の発明に係る工作機械の工具洗浄装置は、第１の発明に係る工作機械の工具洗浄装置において、前記撮像手段によって撮像された画像を表示する表示手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第３の発明に係る工作機械の工具洗浄装置は、第１又は第２の発明に係る工作機械の工具洗浄装置において、前記制御手段が、予め設定された工具形状に基づいて前記工具に付着した異物の有無を判定するように構成されたことを特徴とする。
【００１３】
また、第４の発明に係る工作機械の工具洗浄装置は、第３の発明に係る工作機械の工具洗浄装置において、前記制御手段が、予め設定された最大洗浄回数に基づいて前記工具洗浄手段の制御を行うように構成されたことを特徴とする。
【００１４】
また、第５の発明に係る工作機械の工具洗浄装置は、第４の発明に係る工作機械の工具洗浄装置において、前記制御手段が、前記工具洗浄手段による前記工具の洗浄が前記最大洗浄回数を超過した場合に警告を行うように構成されたことを特徴とする。
【００１５】
また、第６の発明に係る工作機械の工具洗浄装置は、第１乃至第５のいずれかの発明に係る工作機械の工具洗浄装置において、前記制御手段が、前記工具に異物が付着していないと判断された場合に前記工具の寸法を測定するように構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上述した第１の発明に係る工作機械の工具洗浄装置によれば、工具の寸法を測定する前に工具に付着した異物を除去する工作機械の工具洗浄装置であって、工具の先端をその側方から撮像する撮像手段と、工具に向けて洗浄剤を噴射して工具を洗浄する工具洗浄手段と、撮像手段によって撮像された画像に基づいて工具に異物が付着しているか否かを判断するとともに、異物の付着の有無に基づき工具洗浄手段を制御する制御手段とを備えたので、異物が付着していない工具に対して不要な洗浄を行ったり、異物が除去されていない状態で工具に対する洗浄を終了する等というおそれがなく、工具の洗浄を過不足なく最適に行うことができる。
【００１７】
上述した第２の発明に係る工作機械の工具洗浄装置によれば、撮像手段によって撮像された画像を表示する表示手段を備えるので、工具に付着した異物を視認することが可能となり、利便性が向上する。
【００１８】
上述した第３の発明に係る工作機械の工具洗浄装置によれば、制御手段が、予め設定された工具形状に基づいて工具に付着した異物の有無を判定するように構成されたので、工具に異物が付着しているか否かを高精度に検出することが可能となる。
【００１９】
上述した第４の発明に係る工作機械の工具洗浄装置によれば、制御手段が、予め設定された最大洗浄回数に基づいて工具洗浄手段の制御を行うように構成されたので、工具に複数回洗浄を行っても除去できないような異物が付着しているような場合や、何らかの異常が生じた場合に、過剰に洗浄を行うことを防止することができる。
【００２０】
上述した第５の発明に係る工作機械の工具洗浄装置によれば、制御手段が、工具洗浄手段による工具の洗浄が最大洗浄回数を超過した場合に警告を行うように構成されたので、異常を速やかに認知することができる。
【００２１】
上述した第６の発明に係る工作機械の工具洗浄装置によれば、制御手段が、工具に異物が付着していないと判断された場合に工具の寸法を測定するように構成されたので、工具に異物が付着していないことを確認したうえで工具の寸法を測定することができ、測定精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例に係る工具洗浄装置を工作機械に適用した例を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例に係る工具寸法測定装置の概略構成図である。
【図３】本発明の実施例における制御装置による処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に図面を参照しつつ本発明に係る工作機械の工具洗浄装置の一例を詳細に説明する。
【実施例】
【００２４】
図１は本発明の一実施例に係る工作機械の工具洗浄装置を工作機械に適用した例を示す説明図、図２は本発明に係る工作機械の工具寸法測定装置の一実施例を示す概略構成図、図３は本実施例に係る工作機械の工具洗浄装置による工具長の測定手順を示すフローチャートである。
【００２５】
図１に示すように、本実施例に係る工作機械の工具洗浄装置が適用される工作機械１においては、当該工作機械１の土台を構成するベッド１１上に、テーブル１２を介して被加工物（以下、ワークという）２が支持される一方、コラム１３、サドル１４、主軸ヘッド１５、及び主軸１６を介して工具３が支持されている。
【００２６】
ベッド１１はその上面に案内面を有し、この案内面に沿ってテーブル１２を前後移動可能に支持している。このテーブル１２の上面にはワーク２が固定されているとともに、その一角に、工具洗浄装置としての機能を備えた工具寸法測定装置１７が設置されている。
【００２７】
工具寸法測定装置１７は、工具３の工具長を測定するための装置であり、図２に示すように撮像手段としてのＣＣＤカメラ１８と、表示手段としての表示部１９と、洗浄手段としての工具洗浄部２０とを備えている。これら工具寸法測定装置１７を構成するＣＣＤカメラ１８、表示部１９、工具洗浄部２０は、制御手段としての制御装置２１に接続されている。
【００２８】
ＣＣＤカメラ１８は、工具３の先端をその側方、即ち工具３の周面に対向する位置から一定時間間隔で連続的に撮像し、取得した画像データを制御装置２１へ出力する。表示部１９は、ＣＣＤカメラ１８から制御装置２１へ入力された画像データを表示画面１９ａに表示する。工具洗浄部２０は、制御装置２１からの指令に基づいて工具３に対して洗浄剤を噴射し、工具３の洗浄を行う。なお、本実施例では洗浄剤として水系のものを用いるものとする。
【００２９】
制御装置２１は、工具３の寸法の測定やワーク２の加工等を行う際に、テーブル１２、サドル１４、主軸ヘッド１５、主軸１６の制御を行う。また、ＣＣＤカメラ１８から入力された画像データに対して画像処理を施し、工具３に付着している異物の有無を判断する。そして、工具３に付着している異物の有無に基づいて工具洗浄部２０の駆動制御を行うとともに、ＣＣＤカメラ１８から入力された画像データに基づいて画像処理により工具長、工具径等の工具の寸法の算出を行う。
【００３０】
また、コラム１３はベッド１１上に載置される一方、その前面に案内面を有し、この案内面に沿って水平移動可能にサドル１４を支持している。サドル１４はその前面に案内面を有し、この案内面に沿って上下移動可能に主軸ヘッド１５を支持している。主軸ヘッド１５はその内部に鉛直方向に平行な軸回りで回転可能に主軸１６を軸支している。そして、この主軸１６の先端にこの主軸１６と一体的に回転可能に且つ着脱可能に工具３が装着されている。
【００３１】
以下、図３に基づいて制御装置２１による制御の流れを説明する。
図３に示すように、制御装置２１においては、まず、各種工具の形状をデータベースとして予め蓄積しておく（ステップＰ１）。
【００３２】
そして、加工の前に、加工に用いる工具２の形状を、ステップＰ１でデータベースに予め蓄積しておいた工具形状の中から選択し、これを基準の形状として設定するとともに、工具洗浄部２０によって一つの工具３に対して行う工具洗浄の回数の最大値を最大洗浄回数として設定する（ステップＰ２）。
【００３３】
続いて、工具交換により主軸１６へ工具３を装着し（ステップＰ３）、主軸１６を回転させる（ステップＰ４）。次いで、テーブル１２、サドル１４、主軸ヘッド１５を制御して、工具３を工具寸法測定装置１７による測定位置、即ち、工具寸法測定装置１７の直上であって、ＣＣＤカメラ１８によって工具３の先端を撮像可能な位置（図２に示す位置）に移動させる（ステップＰ５）。
【００３４】
続いて、工具洗浄部２０によって工具３を洗浄した回数がステップＰ２で設定した最大洗浄回数以内であるか否かを判定する（ステップＰ６）。判定の結果、工具３に対する洗浄回数が最大洗浄回数以内であれば（ＹＥＳ）、工具洗浄部２０を制御して工具３に対して洗浄剤を吹き付け、工具３の洗浄を行う（ステップＰ７）。一方、ステップＰ６による判定の結果、工具３に対する洗浄回数が最大洗浄回数より多ければ（ＮＯ）、工具洗浄部２０による洗浄では異物を除去しきれない等、何らかの異常が発生したと判断し、アラームとして機械を停止する（ステップＰ１３）。
【００３５】
ステップＰ７に続いては、ＣＣＤカメラ１８によって工具３の先端を撮像し、得られた画像に対して画像処理を施し、工具測定として画像中に撮像されている物体の形状を抽出する（ステップＰ８）。その後、画像中から抽出した物体の形状と、ステップＰ２において設定した基準の形状とを比較し、工具３に付着した異物の有無を判定する（ステップＰ９）。
【００３６】
即ち、画像中から抽出した物体の形状が、ステップＰ２において設定した基準形状と予め設定する範囲内で一致すると判断された場合は工具３に異物は付着していないと判断し、画像中から抽出した物体の形状が図２に示すように異物４を含む等によりステップＰ２において設定した基準形状と不一致である場合は工具３に異物が付着していると判断する。
【００３７】
そして判定の結果、工具３に異物が付着していないと判断された場合（ＹＥＳ）は、ＣＣＤカメラ１８によって撮像された画像をもとに工具３の工具長、工具径などの寸法を算出する（ステップＰ１０）。一方、工具３に異物が付着していると判断された場合（ＮＯ）は、ステップＰ６に戻る。
【００３８】
ステップＰ１０の処理が終了したら、続いてテーブル１２、サドル１４、主軸ヘッド１５を制御して工具３をワーク加工位置（例えば、図１に示す位置）に移動させ（ステップＰ１１）、ワーク２への加工を開始する（ステップＰ１２）。
【００３９】
このような処理に従って工具３の洗浄を行うことで、工具３に付着した異物４を確実に除去した後に工具３の寸法を測定することができる。
【００４０】
なお、ステップＰ１によるデータベースの登録は、工具３の寸法を測定するたびに行う必要はなく、必要に応じて設定するようにすればよい。また、本実施例では、洗浄回数が最大洗浄回数以内に異物を除去できなかった場合にステップＰ１３においてアラームとして機械を停止する例を示したが、アラームとしては機械の停止に限定されず、例えば、警報を発する等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【００４１】
また、最大洗浄回数としては、例えば、工具の熱変位が安定するまでの時間を利用して工具の洗浄を行うことができるようにその回数を設定するとより好適である。また、工具の寸法の測定は、工具３の交換等により工具３を主軸１６に装着した場合に実施するほか、一つのワーク２を加工する毎に行う等、必要に応じて適宜実施すればよい。
【００４２】
上述した本実施例に係る工作機械の工具洗浄装置によれば、工具３に付着した異物４が確実に除去されたかどうかを確認することができるので、異物４の付着していない工具３に対して過度に洗浄を行ったり、異物４が除去されていない状態で工具３に対する洗浄を終了したりするといったおそれがなく、工具３の洗浄を効率よく実施することができる。
【００４３】
また、工具３に付着した異物４の有無を確認した上で工具３の寸法を測定することができるため、測定誤差を防止し、高精度に工具３の寸法を測定することができる。また、工具３に異物４が付着している場合は図２に示すようにこの異物４を表示画面１９ａで視認することができ、利便性が向上する。
【００４４】
さらに、画像処理により工具３に付着した異物４の有無を判別することができるため、例えば水系の洗浄剤を用いて異物４が除去できるまで複数回洗浄を行うことも可能となり、洗浄剤として可燃性を有する、または人体にとって有害であるなど、危険性を有する洗浄剤を用いる必要がなく、安全性が向上する。これにより、自動工具交換機能を備える工作機械への工具洗浄装置の適用が容易になる。なお、本出願人は、洗浄剤として水系のものを用いた場合、洗浄剤が、洗浄後に工具の回転により飛散するため工具に付着することがなく、工具の寸法の測定には影響がないことを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、工作機械の工具洗浄装置に適用可能であり、とくに、工具の寸法を測定する前に工具を洗浄する工作機械の工具洗浄装置に適用して好適なものである。
【符号の説明】
【００４６】
１  工作機械
２  被加工物
３  工具
４  異物
１１  ベッド
１２  テーブル
１３  コラム
１４  サドル
１５  主軸ヘッド
１６  主軸
１７  工具寸法測定装置
１８  ＣＣＤカメラ
１９  表示部
２０  工具洗浄部
２１  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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