(57)【要約】【課題】段取り作業を簡略化させることができ、また、自動化することができる放電加工装置を得る。【解決手段】工具と被加工物との間に放電を発生させて上記被加工物の加工をおこなう放電加工装置において、上記被加工物上に設けられた特異点を検出する検出手段と、この検出された特異点の情報から、該特異点における測定方法を予め格納された情報と比較することにより決定する特異点処理手段と、この特異点処理手段からの情報に基づき、上記被加工物の詳細な位置・形状を計測するためのプログラムを作成するプログラム処理装置と、この作成されたプログラムに基づいて計測をおこなう計測手段と、を備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具と被加工物との間に放電を発生させて上記被加工物の加工をおこなう放電加工装置において、
上記被加工物上に設けられた特異点を検出する検出手段と、
この検出された特異点の情報から、該特異点における測定方法を予め格納された情報と比較することにより決定する特異点処理手段と、
この特異点処理手段からの情報に基づき、上記被加工物の詳細な位置・形状を計測するためのプログラムを作成するプログラム処理装置と、
この作成されたプログラムに基づいて計測をおこなう計測手段と、
を備えたことを特徴とする放電加工装置。
【請求項２】
検出手段は、被加工物上の特異点を画像認識することにより検出することを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
【請求項３】
特異点処理手段は、検出手段により得たれた画像情報から、被加工物の位置・形状を検出する位置・形状検出機能と、被加工物の特異点を検出する特異点検出機能と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の放電加工装置。
【請求項４】
計測手段は、ワイヤ電極により行うことを特徴とする請求項１〜３に記載の放電加工装置。
【請求項５】
接触位置決め方向と、測定種類の組合せにより構成されることを特徴とする請求項１〜４に記載の放電加工装置。
【請求項６】
計測結果に基づいて被加工物の傾きを補正する手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５に記載の放電加工装置。
【請求項７】
特異点の検出結果に基づいて加工条件を補正する補正手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５に記載の放電加工装置。
【請求項８】
特異点は、被加工物に記された記号等も含み、該記号等を識別することで基準面の特定や位置決めの方法の情報も含むことを特徴とする請求項１〜７に記載の放電加工装置。
【請求項９】
被加工物に対して、傾斜角をつけて撮影することにより、被加工物の３次元の情報を得ることを特徴とする請求項１〜８に記載の放電加工装置。
【請求項１０】
工具と被加工物との間に放電を発生させて上記被加工物の加工をおこなう放電加工装置において、
被加工物の傾き角を撮像手段から得られる被加工物の画像より求め、この画像情報を元に、位置検出器により被加工物の位置を高精度に検出し、被加工物の傾きを自動的に補正することを特徴とする放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、段取り作業を簡略化し、自動化を図る放電加工機および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放電加工装置上の工具と被加工物との精密な位置決めを容易にし、段取り作業の効率化を図る放電加工装置として特開平５−７７１１２号公報に示されたものがある。
この放電加工装置は、工具位置または被加工物の位置計測点の近傍の位置を計測点近傍計測手段により計測し、この計測結果に基づいて精密測定のための基準子或いは測定子の計測経路を計算することにより、被加工物と工具の精密な位置決めを自動化し、段取り作業の効率化を図るものである。
【０００３】
【特許文献】特開昭５−７７１１２号公報  （第４〜９頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の放電加工装置は、計測点近傍の位置を計測する手段を備えているが、計測点近傍計測により得ることができるものは測定した一点の位置情報だけである。
ここで、自動的に計測経路を算出するためには、例えば被加工物の傾きなどの情報が必要であり、そのため、複数の計測点近傍を前もって計測しなければならず、計測作業が煩雑となるといった問題点があった。
【０００５】
また、計測点の位置情報を得たとしても、その位置情報からは、計測経路を算出するのみであり、測定した情報を有効に活用しているとはいえない。
すなわち、計測経路を求め、測定子による詳細な被加工物と工具位置の相対位置を計測したとしても、その情報を用いてさらに何を求めるのか、例えば被加工物の傾きを求めるのか、または計測点の中心を求めるのかなどは、作業者が例えばＮＣ装置で指定するなど、別の何らかの作業をおこなって決める必要があるという問題があった。
さらに、複数の被工作物を測定する必要がある場合には、被加工物の区別がつかない問題があった。
【０００６】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、段取り作業を簡略化させることができ、また、自動化することができる放電加工装置を得ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる放電加工機および装置においては、カメラやセンサなど外部からの信号を取り入れる装置と、信号から特異点とその特徴を認識し、予め定められた特異点の特徴に付随させた情報を処理する処理装置と、被加工物を計測する計測手段などの動作を自動で作成する処理装置と、計測手段などの動作を行う制御装置とを備えることにより段取りを簡略化させ、自動で行えるようにしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１であるワイヤ放電加工装置における画像処理システムを示すシステム構成図である。
図において、１は被加工物８を撮像するための撮像素子であるカメラ、２はカメラ１からのデータを処理する画像処理装置、３は被加工物８に付された印、４は被加工物８を放電加工するためのワイヤ、５はＮＣ装置、６はワイヤ４を駆動制御する駆動装置、７は被加工物８の位置を決定するためにテーブル９に設けられた基準点、８は被加工物、９はテーブルである。
【０００９】
ここで、カメラ１は被加工物８が置かれるテーブル９の領域全体を撮像できるように置かれており、必要に応じて、撮影領域の移動、拡大、縮小できるようになっている。
なお、放電加工における被加工物８の位置決めは、ミクロンオーダの精度を必要とするのに対して、カメラ１は被加工物８の特異点（被加工物の角や印の特徴）の検出を目的としているために、ミクロンオーダの精度は必要ではなく、特異点検出を達成するのに必要な精度であり、一般的な工業用のカメラを用いることが可能である。
本実施の形態では、被加工物８と接触することにより被加工物の精密な位置情報を取得する測定子を用いずに、ワイヤ４を用いて精密な位置決めを行う。
【００１０】
まず、表面に予めスタンプ等を用いて印３が転写された被加工物８を用意し、テーブル９上に載置する。
そして、カメラ１により被加工物８を撮像し、カメラ１からの信号が画像処理装置２に送られる。
画像処理装置２では、例えば濃淡画像から基準点７、被加工物８の角、印３を抽出する。
【００１１】
画像処理装置２において、被加工物８の外周のすべての角を抽出することで、被加工物８の概略形状と大きさを認識することができる。
また、基準点７と被加工物８の位置関係を比較することで、被加工物８が置かれた大まかなテーブル９上の位置の座標を求める。
加えて、被加工物８上に印された印３を認識し、印３の位置の座標及び印３の特徴を抽出する。
ここで、印３には、図２に示すように予め印の形状とその形状に基づく意味合い（本実施の形態の場合は、段取り工程のための印３が付された位置における測定の種類）が設定されており、この関連された情報が画像処理装置２内部にデータベースとして予め用意されているので、このデータベースとカメラ１により捕らえた形状とを比較することで、測定の種類と方向が決定される。
一例としては、図１に示される２つの印３ａ、３ｂは、例えば接触による位置決め方向はＹのマイナス方向から行うこと、測定するものは被加工物の傾きであることと、認識される。
【００１２】
このようにして得られた、被加工物８がテーブル９上におかれた大まかな位置の座標と形状、印３の位置の座標と測定の種類／方向に基づき、ＮＣ装置５が有しているワイヤ４の現在位置の座標から、ワイヤ４による精密位置測定のための計測経路プログラムを自動で作成する。
【００１３】
次に、ＮＣ装置５内部で行われる計測経路プログラム作成手段について、図３を用いて説明する。
図３において、印３は測定するものが被加工物の傾きであることとが認識される。
そこで、測定の種類がワーク傾きであることから少なくとも２点の測定を行うが決定される。（ステップＳ１）
その後、テーブル９上の被加工物８の概略の位置、接触による位置決め方向はＹのマイナス方向から行うことが認識される。（ステップＳ２）
そして、現在のワイヤ４の位置が認識されることにより、異なる２点でＹのマイナス方向に接触による位置検出を行なうことができる位置に移動するように移動経路▲１▼、▲４▼が決定される。
さらに接触による位置検出完了後に移動経路▲１▼、▲４▼の終点に戻るように移動経路▲３▼、▲６▼が決定される。（ステップＳ３）
その後、ワイヤをＹのマイナス方向から接触させるワイヤ移動経路▲２▼、▲５▼が決定される。（ステップＳ４）
そして、これらの動作を繰り返すことにより、プログラムを作成する。（ステップＳ５）
【００１４】
その後、駆動装置６は作成されたプログラムをもとにワイヤ４を移動させる。ワイヤ４の移動に伴い、被加工物８とワイヤ４が接触しているかを電気的信号の測定により検出し、必要な座標を精密に求める。
そして、精密に求められた座標から印３で与えられた必要とする値、例えば、図１の場合では被加工物８の座標軸に対する傾きをＮＣ装置５が算出し、この傾きを利用してその後の動作を補正することにより被加工物８が放電加工装置の軸に対して平行（または垂直）に取り付けられた場合と同等の加工を行なうことができる。
例えば被加工物８がＸ軸に対して２°傾いていた場合は、加工時にＸ軸に対して加工形状が２°傾くように軸の移動に補正をかけて加工を行なえばよい。
これにより、作業者が被加工物を放電加工装置の軸に対して平行（または垂直）に取り付ける必要がなくなり、段取り作業が効率化できる。
【００１５】
なお、ワイヤ４を移動させる代わりに、被加工物８が置かれたテーブル９を移動させても同様の効果が得られる。
また、外部からの信号を取り入れる装置は、カメラに限らず各種センサを用いてもよい。
さらにまた、本実施の形態ではワイヤを測定に利用する場合に関して説明をしたが、図７のようにワイヤ４の代わりに測定子１０を用いることができる。
測定子１０を用いる場合は、被加工物８の上面に対しても接触位置検出を行なうことが可能であるために、Ｚ軸方向の傾きを測定することができる。測定したＺ軸方向の傾きを利用して、被加工物８の上面に対してワイヤが垂直になるようにワイヤの傾斜角度に補正をかけることで、放電加工装置のＺ軸方向に対して被加工物８を垂直に取り付ける必要がなくなり、段取り作業の効率化ができる。
さらに測定子１０を用いる場合は、ワイヤ放電加工装置のみでなく、型彫放電加工機に適用でき、ワイヤ放電加工装置の場合と同様に段取り作業の効率化ができる。
また、測定子１０を用いて基準子１１を位置検出させることにより、測定子１０の位置を正確に求めることができる。これにより測定子１０により検出される位置を正しく保つことができる。
なお、ワイヤ４を用いて測定を行い、Ｚ軸方向の傾きを測定しない場合は、測定子１０が別途いらず、装置が簡略化できる。
【００１６】
本実施の形態によれば、被加工物８上に一意の意味合いを持たせた印３を付し、該印３をカメラ１により認識することにより、テーブル９上におかれた被加工物８の特異点の精密計測すべき位置と測定方法を認識することができる。
そのため、印３を付した位置を基準とした被加工物８の精密測定の計測経路プログラムを自動で作成することができ、被加工物８を決められた位置に正確に取り付ける必要と、測定方法を前もって指定する必要がなくなり、段取り作業の効率化を測ることができる。
また、複数の被加工物をテーブル上に同時に取り付けておいても自動で被加工物の取り付け位置を測定できるために、加工の自動化、無人運転の長時間化が容易になる。
さらに、被加工物に加工に必要な情報を特異点として持たせることで、被加工物に加工条件が従属することになるために、被加工物と加工条件の不一致を減らすこともできる。
【００１７】
実施の形態２．
また、実施の形態１では印３の特徴として矢印、三角、円等の形状を挙げたが、印の特徴として、色や文字を画像処理装置で認識させてもよい。
特徴のパターンを増やし、そのパターンごとに異なる意味合いを持たせることで、それに伴い印により与えられる意味合いの種類を増やすことができる。
また、形状と色を合せて一つの特徴とすることで似たような形状の誤検出を低減することが可能となる効果や、被加工物の端面と印を明確に区別することが可能となる効果も期待できる。
【００１８】
実施の形態３．
また、実施例１では印３の特徴とアプローチの方法と方向を対応させた場合を説明をしたが、印の特徴とワークの材質や加工の順序や加工開始点の座標や電極の番号など位置の座標の他に加工に必要な情報を対応させてもよい。
例えば、図４に示されるように被加工物に▲１▼、▲２▼、▲３▼と円で囲まれた数字を印しておく。
前もって円で囲まれた数字は加工する順序を示すことをデータベースに登録しておけば、▲１▼、▲２▼、▲３▼を印として認識させることで、複数の被加工物を同時に加工機に取り付けておいても所望の順序で計測から加工をおこなうことが可能となる。
図４の例によれば、印３ｃから１番目に測定を行うのが左下の被加工物８ａであることが分かり、印３ｄ、３ｅからその測定が被加工物の傾きであることがわかる。
同様に印３ｆから２番目に測定を行なうのが中央上の被加工物８ｂであることがわかり、印３ｇ、３ｈ、３ｉからその測定がコーナ位置であることがわかる。
同様に印３ｊから３番目に測定を行なうのが右下の被加工物８ｃであることがわかり、印３ｋ、３ｌ、３ｍからその測定が穴中心であることがわかる。
これらの情報からどのような順序でどのような測定を行なえばよいかが分かりそれを実行するためのプログラムが自動で作成されることになる。
また、例えばデータベースに、（  ）で囲まれた数字は加工を開始する座標を表わす、アルファベットＥに続く数字は加工条件の番号を表わす、アルファベットＬに続く数字は実行するプログラムの番号を表わすと登録しておけば、図５に示されるように被加工物に印された特徴を認識することで、印３ｐ、３ｏから被加工物の傾きを測定した後、座標（１０．０、０．０）加工条件１０００番を使用してプログラム２００番を実行するプログラムを自動で作成することができる。
このことにより、加工プログラムに記述されている加工に必要な開始位置座標や加工条件等の情報を記述する必要をなくすことも可能となる。
また測定から加工までの一連のプログラムを自動で作成することが可能となるので、従来では段取り、測定、加工とそれぞれの段階で作業が必要であったものが、段取り時の作業以外は不要となる。
本実施の形態によれば、上述したように印の認識により段取り以外にも加工プログラムの内容の削減等に使用することが可能である。また例えば、被加工物に加工条件や加工形状プログラムを印として付与しておき、それを認識して加工を行うことで、複数の被加工物に対して加工を行う場合に、被加工物に対する加工条件の間違いや加工形状プログラムの間違いを減らす効果も期待できる。
【００１９】
実施の形態４．
本実施の形態では、図６に示す如く、斜め方向から被加工物８の画像データを得ることで、被加工物の上面の角部分と、下面の角部分を検出することが可能となり、そのＺ軸座標の差により被加工物８の厚さも認識するものである。
本実施の形態によれば、放電加工機及び装置で加工を行う場合に必要な被加工物の厚さの情報を得ることができ、被加工物の厚さにより変化する加工条件を自動で選択することやＺ軸を被加工物に衝突させないように移動することなどを可能とするの効果がある。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
テーブル上におかれた被加工物の特異点を検出し、特異点により精密に測定する必要がある位置とその際の測定方法がわかるので計測手段を自動で作成することができる。
また、その際には、被加工物を決められた位置に正確に取り付ける必要と、測定方法を前もって指定する必要がなくなるので、段取り作業を簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１を示す放電加工機及び装置の図である。
【図２】特異点の一例を示す図である。
【図３】自動で作成されるワイヤの移動経路を示す図である。
【図４】実施例３を示す被加工物を複数取り付けた状態を示す図である。
【図５】実施例３を示す被加工物上の印を示す図である。
【図６】実施例４で被加工物の厚みが認識できることを示す図である。
【図７】実施例５を示す放電加工機及び装置の図である。
【符号の説明】
１  カメラ、２  画像処理装置、３  印、４  ワイヤ、５  ＮＣ装置、６  駆動装置、７  基準点、８  被加工物、９  テーブル、１０  測定子、１１  基準子。
【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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