(57)【要約】【課題】柄付きピニオンカッタ等のワークの被撮像部を、反射板を設けたりすることなく確実に撮像する。【解決手段】先端側に被撮像部１１Ａを有するとともに、この被撮像部１１Ａの後端側には被撮像部１１Ａよりも小径の首部１１Ｂを介して首部１１Ｂよりも大径の柄部１１Ｃが設けられたワーク１１の、被撮像部１１Ａを撮像するワークの撮像方法であって、ワーク１１の首部１１Ｂと柄部１１Ｃとの間の先端側を向く面１１Ｄに照明手段１４によって照明Ｆを当てて、その反射光により被撮像部１１Ａを後端側から照らし出して撮像手段１３により撮像する。【選択図】        図１
2004249436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側に被撮像部を有するとともに、この被撮像部の後端側には該被撮像部よりも小径の首部を介して該首部よりも大径の柄部が設けられたワークの上記被撮像部を撮像するワークの撮像方法であって、上記ワークの首部と柄部との間の先端側を向く面に照明を当てて、その反射光により上記被撮像部を後端側から照らし出して撮像することを特徴とするワークの撮像方法。
【請求項２】
先端側に被撮像部を有するとともに、この被撮像部の後端側には該被撮像部よりも小径の首部を介して該首部よりも大径の柄部が設けられたワークの、上記被撮像部を撮像するワークの撮像装置であって、上記被撮像部を向いて上記ワークの先端側に配設される撮像手段と、上記ワークの首部と柄部との間の先端側を向く面に照明を当てて、その反射光により上記被撮像部を後端側から照らし出す照明手段とを備えてなることを特徴とするワークの撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像装置を備えたワークの加工装置であって、上記撮像手段によって撮像された画像に基づいて上記被撮像部を加工する加工手段を備えていることを特徴とするワークの加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、先端側に被撮像部を有するとともに、この被撮像部の後端側には該被撮像部よりも小径の首部を介して該首部よりも大径の柄部が設けられたワークの撮像方法、撮像装置、および該撮像装置を備えたワークの加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような先端部の後端側に小径の首部が設けられたワークとしては、例えば歯車の加工を行う柄付きピニオンカッタが知られている。すなわち、この柄付きピニオンカッタは、その先端に概略歯車形の切刃を備えた刃部が形成されるとともに、この刃部の後端側には上記歯車の中心線と同軸に延びる刃部より小径の首部が形成され、さらにこの首部の後端側にはやはり上記中心線と同軸とされたシャンク部が形成されて、このシャンク部が上記柄部とされたものであり、このシャンク部を工作機械の主軸に把持して回転することにより、先端の上記刃部の切刃により歯車を所定の形状に加工してゆく。
【０００３】
ところで、このような柄付きピニオンカッタを製造する際は勿論、柄付きではない上記刃部のみからなる通常の円板状のピニオンカッタを製造する場合でも、その切刃を精密に所定の形状、寸法に成形する必要があり、特にこの切刃の刃先のＲ部を研削加工する際には、図８や図９に示すようにピニオンカッタ１を研削加工装置（ＮＣ研削盤）２にアーバ２Ａを介して支持し、このピニオンカッタ１の刃部１Ａの加工状況や砥石３の位置、形状を撮像してモニタリングしながら加工を行うようにしている。ここで、これらの図においてピニオンカッタ１は柄付きではない上記通常の円板状のものであって、アーバ２Ａごと図中Ｘ方向に進退可能に支持されるとともに、中心線Ｏ回りに図中Ｙ方向に回転されて位置決め可能とされ、こうして位置決めされた状態でＸ方向に進退させられることにより、１つ１つの切刃ごとに砥石３により加工が行われる。なお、この砥石３は図中Ｚ方向に上下動可能とされている。
【０００４】
そして、上記加工装置２上において、上述のように支持されたピニオンカッタ１の刃部１Ａの先端側（図８および図９において右側）には、図８に示すものでは投影機４が、また図９に示すものではＣＣＤカメラ５が、それぞれ撮像手段として配置されるとともに、この撮像手段との間に砥石３や刃部１Ａの加工される切刃を挟んで刃部１Ａの後端側（図８および図９において左側）には照明手段として光源６が配置されており、これら撮像手段と照明手段によって撮像装置が構成されている。しかして、このような撮像装置では、この照明手段（光源６）からの透過照明によって上記刃部１Ａが被撮像部として撮像手段（投影機４やＣＣＤカメラ５）により撮像され、その加工状況等がモニタリングされる。
【０００５】
ここで、図８に示す例では投影機４のモニタ４Ａ上に映し出された砥石３の像７と刃部１Ａの上記切刃の像８に原図９を重ねて加工状況等が把握される。また、撮像手段としてＣＣＤカメラ５を備えた図９の例では、撮像された画像がコンピュータ等の画像処理装置５Ａで処理されてモニタ５Ｂに映し出されるので、この画像処理装置５Ａ上で原図をデータとして取り込んでおくことにより、画像計測に置き換えて自動原図１０により切刃の像８と砥石３の像７との位置合わせ等を行うことができる。さらに、このように被撮像物をカメラで撮像して画像処理を行うものとしては、例えば特許文献１、２などに、電子部品の撮像装置として、電子部品を支持するノズルの後端側に反射板を配置し、この反射板に向けて照明を当ててその反射光によりワークの被撮像部（電子部品）を撮像するようにしたものも提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３５８５００号公報
【特許文献２】
特開２０００−３１６９７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図８や図９に示したような刃部１Ａのみからなる柄付きではない円板状のピニオンカッタ１は、一般にこの刃部１Ａの外径が比較的大径のものであり、この刃部の外径が比較的小さいピニオンカッタは上述したような柄付きの構成とされる。すなわち、こうして刃部が小径とされるのに伴い首部もより小径とされる一方で、工作機械に主軸に把持されることとなるシャンク部の外径はこれよりも大径の一定の大きさとされざるを得ないので、ワークの形状は上述のように先端側に被撮像部（刃部）を有するとともに、この被撮像部の後端側には該被撮像部よりも小径の首部を介して該首部よりも大径の柄部（シャンク部）が設けられた構成となる。
【０００８】
しかしながら、このような柄付きピニオンカッタ（ワーク）を図８や図９に示した加工装置２に取り付けてその刃部（被撮像部）を撮像しようとすると、大径のシャンク部がアーバ２Ａに支持されることとなるために光源６からの照明の透過の妨げとなり、特にこのように刃部が小径の柄付きピニオンカッタではシャンク部の外径も刃部より大きくされることが多いので、透過照明での撮像や画像計測は極めて困難となる。また、特に上述のような加工装置２では、刃部を加工するための砥石３やピニオンカッタを支持するアーバ２Ａなどとの干渉のおそれがあるため、上記特許文献１、２に記載のような反射板を設けるスペースを確保することも難しい。
【０００９】
本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のような形状のワークの被撮像部を、反射板を設けたりすることなく確実に撮像することが可能なワークの撮像方法、撮像装置、および該撮像装置を備えたワークの加工装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の撮像方法は、先端側に被撮像部を有するとともに、この被撮像部の後端側には該被撮像部よりも小径の首部を介して該首部よりも大径の柄部が設けられたワークの、上記被撮像部を撮像するワークの撮像方法であって、上記ワークの首部と柄部との間の先端側を向く面に照明を当てて、その反射光により上記被撮像部を後端側から照らし出して撮像することを特徴とする。また、本発明の撮像装置は、先端側に被撮像部を有するとともに、この被撮像部の後端側には該被撮像部よりも小径の首部を介して該首部よりも大径の柄部が設けられたワークの、上記被撮像部を撮像するワークの撮像装置であって、上記被撮像部を向いて上記ワークの先端側に配設される撮像手段と、上記ワークの首部と柄部との間の先端側を向く面に照明を当てて、その反射光により上記被撮像部を後端側から照らし出す照明手段とを備えてなることを特徴とする。
【００１１】
従って、このような撮像方法および撮像装置によれば、ワークの後端側に上述のような反射板を設けたりせずとも、このワークの首部と柄部との間の先端側を向く面に照明を当てることにより、該ワーク自身の反射によって被撮像部の後端側から透過照明を当てることができ、これにより刃部が小径の上記柄付きピニオンカッタのような形状のワークであっても、その被撮像部（刃部）を先端側の撮像手段から確実に撮像することが可能となる。また、本発明の加工装置は、上記構成の撮像装置を備えたワークの加工装置であって、上記撮像手段によって撮像された画像に基づいて上記被撮像部を加工する加工手段を備えていることを特徴とするものであり、例えばこの加工手段が砥石である上記柄付きピニオンカッタの研削加工装置においても、この砥石やワークを支持するアーバ等との干渉のおそれが生じることがない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１ないし図６は、本発明のワークの撮像装置の第１の実施形態、およびこの実施形態の撮像装置を備えたワークの加工装置の一実施形態の主要部を示すものであって、本発明を上述のような柄付きピニオンカッタ１１の刃部１１Ａの撮像、および該刃部１１Ａの砥石１２による研削加工に適用した場合を示している。ただし、本実施形態におけるワークとしての柄付きピニオンカッタ１１は、その被撮像部としての上記刃部１１Ａの後端側に、この刃部１１Ａよりも小径の首部１１Ｂを介して該首部１１Ｂよりも大径のシャンク部１１Ｃ（柄部）が設けられたものとされている。また、特にこの第１の実施形態では、首部１１Ｂが、その最小径とされた刃部１１Ａとの接合部から後端側に向かうに従い外径が漸次大きくなるテーパ状に形成されて、その外周面１１Ｄが傾斜しながら先端側すなわち刃部１１Ａ側を向くようにされている。なお、この首部１１Ｂの後端側の上記シャンク部１１Ｃは刃部１１Ａと同径もしくはこれより大径とされている。また、これら刃部１１Ａ、首部１１Ｂ、およびシャンク部１１Ｃは中心線Ｏを中心に同軸かつ一体に形成され、また超硬合金や工具鋼等の金属製とされている。
【００１３】
このような柄付きピニオンカッタ１１は、図８や図９に示したのと同様に図示されないアーバ等を介して上記加工装置に支持されて、図１に示すように本実施形態における加工手段としての砥石１２によりその刃部１１Ａの切刃に研削加工が施される。なお、図１において符号Ｃで示すのは、この砥石１２の回転軸線である。そして、こうして支持された柄付きピニオンカッタ１１の先端側には、本実施形態における撮像手段としてＣＣＤカメラ１３が、そのレンズ１３Ａを被撮像部である刃部１１Ａの研削が施される切刃に向けて配設されるとともに、柄付きピニオンカッタ１１の外周側（図１および図２では上側）には、本実施形態における照明手段としてスポット照明１４が配設されている。なお、上記ＣＣＤカメラ１３のレンズ１３Ａにはテレセントリックレンズが使用されていて、平行透過光による画像以外を遮断するようにされている。
【００１４】
ここで、上記照明手段としてのスポット照明１４は、本実施形態では図３に示すようにハロゲン光源１４Ａから光ファイバーフレキシブルケーブル１４Ｂを介してその先端に発光部１４Ｃが備えられたハロゲンスポット照明であり、この発光部１４Ｃが図４に示すように任意の角度で曲折固定可能とされた照明固定アーム１５に取り付けられたり、あるいは図５に示すように上記光ファイバーフレキシブルケーブル１４Ｂに任意の形状に折り曲げ固定可能なフレキシブル中空ワイヤ１６が巻き付けられたりして、発光部１４Ｃが任意の位置から任意の角度で照明を照射可能とされている。ただし、図１においてはこれら照明固定アーム１５やフレキシブル中空ワイヤ１６は図示が略されている。また、このスポット照明としては、上記ハロゲン光源１４Ａに代えてＬＥＤ電源を、光ファイバーフレキシブルケーブル１４Ｂに代えて電線を、発光部１４ＣにはＬＥＤを備えたＬＥＤスポット照明を用いてもよい。
【００１５】
さらに、本実施形態では、上記スポット照明１４が複数（本実施形態では２つ）の光ファイバーフレキシブルケーブル１４Ｂおよび発光部１４Ｃを備えていて、これらの発光部１４Ｃがそれぞれ上記照明固定アーム１５やフレキシブル中空ワイヤ１６によって任意に固定可能とされており、上記砥石１２との干渉を避けるように該砥石１２の上記回転軸線Ｃ方向の両側に配設されている。そして、これらのスポット照明１４の発光部１４Ｃは、その向きが、図２に示すように首部１１Ｂとシャンク部１１Ｃとの間の先端側を向く上記首部１１Ｂの外周面１１Ｄに照明Ｆを当てて、その反射光Ｒにより刃部１１Ａを後端側から照らし出すように設定されており、特にこの外周面１１Ｄが上述のようなテーパ状とされた本実施形態では、この外周面１１Ｄが上記中心線Ｏに対してなすテーパ角よりも大きな中心線Ｏに対する傾斜角で首部１１Ｂの後端外周側から該外周面１１Ｄに照明Ｆが当てられ、その反射光Ｒが中心線Ｏに略平行に先端側に向かうようにされている。
【００１６】
従って、このような撮像装置による本発明の撮像方法の実施形態においては、こうして首部１４Ｂとシャンク部１１Ｃとの間の先端側を向く上記外周面１１Ｄに照明Ｆが当てられて、その柄付きピニオンカッタ１１自身による反射光Ｒによって刃部１１Ａが後端側から照らし出され、該刃部１１Ａの像や砥石１２の像がＣＣＤカメラ１３により撮像されることとなる。このため、上述のようにシャンク部１１Ｃの外径が刃部１１Ａと同径や大径であったりしても、このシャンク部１１Ｃによって照明Ｆが妨げられたりすることが無く、確実に刃部１１Ａや砥石１２の像を反射光Ｒによる透過照明によって撮像することができ、従ってこうして得られた像に基づいて切刃の刃先Ｒ部加工の状況や砥石１２との位置などを正確に把握することが可能となって、高精度の加工を行うことができる。
【００１７】
しかも、こうしてワークである柄付きピニオンカッタ１１自身によって照明Ｆが反射されるため、上記特許文献１、２に記載のような反射板を設ける必要もなく、従って特にこのような反射板を設けるスペースを確保するのが困難な場合でも、確実に刃部１１Ａや砥石１２の像を撮像することが可能となる。また、本実施形態においては、上記照明手段としてのスポット照明１４が複数の発光部１４Ｃを備えていて、これらが砥石１２の両側から上記外周面１１Ｄに向け照明Ｆを照射するようにされており、従ってこのような照明手段自体が砥石１２等に干渉したりするのも防ぐことができる。
【００１８】
加えて、これらの発光部１４Ｃは上記照明固定アーム１５やフレキシブル中空ワイヤ１６によって任意の位置および向きに固定可能であるので、例えば加工を施す柄付きピニオンカッタ１１が上記外周面１１Ｄのテーパ角の異なるものに交換されても、これに合わせて容易に照明Ｆの向きを調整することができる。さらに、本実施形態では撮像手段としてのＣＣＤカメラ１３のレンズ１３Ａに平行透過光による画像以外を遮断するテレセントリックレンズが用いられているので、切刃の刃先や砥石のより鮮明な像を得ることができる。ただし、このように撮像手段としてＣＣＤカメラ１３を採用して図９に示した例のように画像処理装置による像の処理を行うのに代えて、図８に示したように投影機を撮像手段として用いることも勿論可能である。
【００１９】
なお、本実施形態ではワークとしての柄付きピニオンカッタ１１の首部１１Ｂが上述のようなテーパ状とされていて、その先端側を向くこととなる外周面１１Ｄに後端外周側から照明Ｆを照射することにより、先端側に反射光Ｒを反射させて刃部１１Ａを照らし出すようにしているが、例えば図６および図７に示す本発明の第２の実施形態のように、柄付きピニオンカッタ１１の首部１１Ｂが外径の一定な円柱状とされていて、この首部１１Ｂとシャンク部１１Ｃとの間に中心線Ｏに略垂直なシャンク先端面１１Ｅが形成されている場合には、このシャンク先端面１１Ｅの先端外周側から該シャンク先端面１１Ｅに向けて照明Ｆを照射して、先端側に反射するその反射光Ｒにより刃部１１Ａを後端側から照らし出すようにしてもよい。ただし、この第２の実施形態において上記第１の実施形態と共通する要素には同一の符号を配して説明を省略する。
【００２０】
また、これらの実施形態では、ワークが金属製の柄付きピニオンカッタ１１であって照明Ｆの反射率が高く、明るい反射光Ｒを反射させてより鮮明な像を撮像することができる。ただし、ワークの材質がこのような反射率の高いものでない場合などには、例えば上記外周面１１Ｄやシャンク先端面１１Ｅのような首部１１Ｂとシャンク部１１Ｃ（柄部）との間の先端側を向く面に反射率の高い塗料等を被覆したり、場合によってはこのような面に反射板を貼り付けたりしてもよい。また、本実施形態では本発明の撮像装置を柄付きピニオンカッタ１１の刃部１１Ａの研削加工を行う加工装置に適用した場合について説明したが、このような加工装置以外の例えば被撮像部の検査装置や測定装置に本発明を適用することも可能であり、またワークについても上述のような形状のものであれば、柄付きピニオンカッタ以外の工具や、工具以外のワークにも適用可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の撮像方法および撮像装置によれば、先端側に被撮像部を有するとともにその後端側には該被撮像部よりも小径の首部を介して首部より大径の柄部が設けられたワークの上記被撮像部を、反射板等を用いることなく確実に撮像することができて、被撮像部の状況を正確に把握することが可能となる。このため、かかる撮像装置を被撮像部の加工を行う加工装置に適用すれば、反射板等による干渉を防ぎつつ、こうして正確に把握された被撮像部の状況に基づいて高精度の加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１におけるワーク（柄付きピニオンカッタ１１）と照明手段（スポット照明１４）との位置関係を示す側面図である。
【図３】図１に示す実施形態に用いられる照明手段を示す図である。
【図４】照明手段の固定方法の一例を示す図である。
【図５】照明手段の固定方法の他の例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態を示す斜視図である。
【図７】図６におけるワーク（柄付きピニオンカッタ１１）と照明手段（スポット照明１４）との位置関係を示す側面図である。
【図８】大径の柄付きピニオンカッタ１の研削加工を行う場合の一例を示す図である。
【図９】大径の柄付きピニオンカッタ１の研削加工を行う場合の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１１  柄付きピニオンカッタ（ワーク）
１１Ａ  刃部（被撮像部）
１１Ｂ  首部
１１Ｃ  シャンク部（柄部）
１１Ｄ  首部１１Ｂの外周面（先端側を向く面）
１１Ｅ  シャンク先端面（先端側を向く面）
１２  砥石（加工手段）
１３  ＣＣＤカメラ（撮像手段）
１４  スポット照明（照明手段）
Ｆ  照明
Ｒ  反射光
【図１】
2004249436.tif 000003
【図２】
2004249436.tif 000004
【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】
2004249436.tif 000009
【図８】
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【図９】
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