(57)【要約】【課題】視覚センサを使用してバリの発生状況を確認し、該バリを加工するのに最適な工具の選択、最適な切込回数を選択し加工経路を生成することが可能な工作機械の制御装置を提供すること。【解決手段】本発明の工作機械は、未加工ワークを撮像する視覚センサと、視覚センサを用いて撮影された未加工ワークの形状情報を記憶する未加工ワーク形状情報記憶手段と、加工済みワークの形状情報が記憶された加工完了ワーク形状情報記録手段と、工具の形状および切削条件を記憶する工具情報記憶手段と、加工完了ワーク形状情報記録手段に記憶された加工済みワークの形状情報と、未加工ワーク形状情報記憶手段に記憶された未加工ワークの形状情報とを比較してバリの大きさを算出するバリ情報算出手段と、バリ情報算出手段で算出されたバリの大きさからバリを取る加工経路を作成する加工経路生成手段と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バリが発生している未加工ワークに対してバリ取り加工を行う工作機械において、
前記未加工ワークを撮像する少なくとも１つの視覚センサと、
前記視覚センサを用いて撮影された前記未加工ワークの形状情報を記憶する未加工ワーク形状情報記憶手段と、
加工済みワークの形状情報が記憶された加工完了ワーク形状情報記録手段と、
工具の形状および切削条件を記憶する工具情報記憶手段と、
前記加工完了ワーク形状情報記録手段に記憶された加工済みワークの形状情報と、前記未加工ワーク形状情報記憶手段に記憶された未加工ワークの形状情報とを比較してバリの大きさを算出するバリ情報算出手段と
前記バリ情報算出手段で算出されたバリの大きさからバリを取る加工経路を作成する加工経路生成手段と、
を有することを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記バリ情報算出手段で算出されたバリの大きさに応じてバリ取りに使用する工具を選択する工具選択手段を有し、
前記加工経路生成手段は、前記バリ情報算出手段で算出されたバリの大きさと選択された工具データの最大切込量から何回切り込んで加工するか切り込み回数を算出し加工経路を作成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記視覚センサによって２以上の方向から前記ワークを撮像する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記視覚センサを複数備え、それぞれが異なる方向から前記ワークを撮像することにより２以上の方向から前記ワークを撮像する、
ことを特徴とする請求項３に記載の工作機械。
【請求項５】
前記視覚センサはロボットに設置され、該ロボットの姿勢を変化させることにより２以上の方向から前記ワークを撮像する、
ことを特徴とする請求項３に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械に関し、特に鋳物ワークへのバリ取りの加工経路を制御する工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械を用いて鋳物ワークのバリ取り加工を行う際には、鋳物１つ１つが数ミリ単位で異なるバリが出ているため、バリが一番出ているワークを基準としてプログラムを作成するか、または１パス分パスを増やしたプログラムを作成する。このようにした場合、基準としたワークよりもバリが出ていないワークに対する加工において、エアカット（空振り動作）が多く、加工を行わない無駄な時間が発生してしまう。
【０００３】
バリ取り加工を行う従来技術として、例えば特許文献１〜３には、視覚センサの情報から加工経路を生成し、ロボットを使用してバリ取り加工の自動化を図る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０２１６３４号公報
【特許文献２】特開平０７−１０４８２９号公報
【特許文献３】特開平０７−１２１２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１，３に開示される技術においては、ロボットが小さい工具しか持てず、また、ロボットが加工に耐えうるトルクが小さいため、バリが大きい箇所の加工では加工条件を下げる必要があるので加工時間が長くなってしまうという問題がある。また、バリの大きさによっては加工不可能となる問題がある。
【０００６】
また、特許文献２に開示される技術においては、バリの大きさに応じて工具や加工条件を選択させることが可能だが、バリの大きさに応じてバリの大きさよりも径が大きい工具を使用する必要がある。大きな工具を使用すると加工負荷が大きいので、送り速度を遅くする必要があったり、ロボットが耐えられる加工負荷が工作機械に比べて大幅に小さいので、加工時間がかかったり、加工できなかったりするという問題がある。
【０００７】
そこで本発明の目的は、視覚センサを使用してバリの発生状況を確認し、そのバリを加工するのに最適な工具の選択、最適な切込回数を選択し加工経路を生成することが可能な工作機械の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の請求項１に係る発明は、バリが発生している未加工ワークに対してバリ取り加工を行う工作機械において、前記未加工ワークを撮像する少なくとも１つの視覚センサと、前記視覚センサを用いて撮影された前記未加工ワークの形状情報を記憶する未加工ワーク形状情報記憶手段と、加工済みワークの形状情報が記憶された加工完了ワーク形状情報記録手段と、工具の形状および切削条件を記憶する工具情報記憶手段と、前記加工完了ワーク形状情報記録手段に記憶された加工済みワークの形状情報と、前記未加工ワーク形状情報記憶手段に記憶された未加工ワークの形状情報とを比較してバリの大きさを算出するバリ情報算出手段と前記バリ情報算出手段で算出されたバリの大きさからバリを取る加工経路を作成する加工経路生成手段と、を有することを特徴とする工作機械である。
【０００９】
本願の請求項２に係る発明は、前記バリ情報算出手段で算出されたバリの大きさに応じてバリ取りに使用する工具を選択する工具選択手段を有し、前記加工経路生成手段は、前記バリ情報算出手段で算出されたバリの大きさと選択された工具データの最大切込量から何回切り込んで加工するか切り込み回数を算出し加工経路を作成する、ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械である。
【００１０】
本願の請求項３に係る発明は、前記視覚センサによって２以上の方向から前記ワークを撮像する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の工作機械である。
【００１１】
本願の請求項４に係る発明は、前記視覚センサを複数備え、それぞれが異なる方向から前記ワークを撮像することにより２以上の方向から前記ワークを撮像する、ことを特徴とする請求項３に記載の工作機械である。
【００１２】
本願の請求項５に係る発明は、前記視覚センサはロボットに設置され、該ロボットの姿勢を変化させることにより２以上の方向から前記ワークを撮像する、ことを特徴とする請求項３に記載の工作機械である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、自動でプログラムを生成するのでバリ取り作業を自動で行う際に市場に浸透し難い要因となっていたプログラミングの煩わしさ解消することが出来る。また、最適な加工プログラムが生成可能なため加工時間短縮が可能となり、生産効率が上昇する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明における２以上の視覚センサを用いたワーク形状取得を説明する図である。
【図２】本発明におけるロボットに取り付けた視覚センサを用いたワーク形状取得を説明する図である。
【図３】本発明におけるバリ取り加工を行う際のフローチャートである。
【図４】本発明の実施例１における完成ワークを示す図である。
【図５】本発明の実施例１における未加工ワークを示す図である。
【図６】本発明の実施例１における加工経路の生成処理を説明する図である。
【図７】本発明の実施例２における完成ワークを示す図である。
【図８】本発明の実施例２における未加工ワークを示す図である。
【図９】本発明の実施例２における加工経路の生成処理を説明する図である。
【図１０】本発明の実施例４における未加工ワークを示す図である。
【図１１】本発明の実施例４における加工経路の生成処理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
本発明では、ワークのバリ取り加工を行うにあたり、バリ取り加工対象となるワークの３次元モデル形状を取得し、事前に登録されている製品データと比較することでバリの発生状況を解析する。そして、ワークの形状と解析したバリの発生状況に基づいて工具を選択し、選択した工具に基づいて加工経路を生成し、バリ取り加工を実施する。
以下では、本発明を構成する機能手段について説明する。
【００１６】
＜ワークのバリ発生状況の取得手段について＞
ワークのバリ取り加工を行うにあたり、バリの発生状況を確認する必要がある。本発明では、あらかじめバリ取りが完了している完成ワーク２ａを工作機械内の加工用治具３に設置して、図１のようにカメラ等の視覚センサ１（１ａ，１ｂ）で２方向以上より撮影して完成ワーク２ａの形状情報を取得し、工作機械が備えたメモリ上に設けられた加工完了ワーク形状情報保存領域に記録しておく。上記２方向とは、図１のように２個以上の視覚センサ１で撮影するようにしてもよいし、図２に示すように、ロボット４に取り付けてある１つの視覚センサ１を用い、ロボットアームを制御し複数の角度から撮影するようにしてもよい。また、カメラ以外の形状計測センサを用いてもよい。
【００１７】
バリ発生状況を確認する際には、バリ取り加工前のワークを工作機械内の加工用治具に設置して、上記同様にカメラ等の視覚センサ１で撮影して未加工ワークの形状情報を取得し、工作機械が備えたメモリ上に設けられた未加工ワーク形状情報保存領域に記録する。
【００１８】
未加工ワーク形状情報保存領域に保存された未加工ワークの形状情報と、加工完了ワーク形状情報保存領域に保存された完成ワークの形状情報を比較し、両形状情報間の形状誤差が工作機械が備えたメモリ上に設けられた測定誤差保存領域にあらかじめ設定されている誤差データ以内に収まっている場合にはバリが発生していない判断し、誤差データを超えている場合にはバリが発生していると判断する。
【００１９】
そして、バリが発生している判断した場合には、未加工ワーク上のどの位置に、どのくらいの幅で、どのくらいの深さのバリが発生しているのかを示すデータを出力し、工作機械が備えたメモリ上に設けられたバリデータ保存領域に保存する。
なお、バリが複数個所に発生している場合には、バリデータ１、バリデータ２などとしてデータを分けて保存する。
【００２０】
＜工具の選択手段について＞
バリが発生していることが確認できた場合、バリ取り加工を始めるに先立って発生したバリを取るために適切な工具を選択する必要がある。本発明では、バリの幅、バリの深さ、バリの位置などを示すバリデータと、未加工ワークの形状とに基づいて、バリ取り加工に用いるのに適切な工具の選択を行う。
【００２１】
本発明では、バリ取りに用いる複数の工具に関して、各工具毎の工具情報（工具径、工具長さ、切削条件）を工作機械が備えるメモリに設けられた工具データ保存領域に予め保存しておく。ここで、切削条件とは主軸回転数、送り速度、切込幅、切込深さなどのパラメータのことである。工具の選択時には、バリデータ保存領域に保存したバリデータよりバリの幅、バリの深さ、バリの位置に応じて、また、必要に応じて未加工ワークの形状を考慮して、適切な工具を工具データ保存領域に保存された工具データの中から選択する。
【００２２】
工具の選択の手法の一例として、バリデータ保存領域に記録されているバリデータのバリの位置に基づいて、工具データ保存領域の保存された工具データの中から効率よくバリを加工できる工具径を有する工具（例えば、同時に加工できるバリの数が所定数以上の工具径が大きな工具）を抽出し、抽出した工具の中から最も工具径の小さい工具（加工における負荷が小さくなる工具）を選択する手法が考えられる。
【００２３】
また、工具の選択の手法の別の例として、バリデータ保存領域に記録されているバリデータのバリの位置と、未加工ワークの形状とに基づいて、工具データ保存領域に保存された工具データの中から、未加工ワークと干渉せず、かつ効率よくバリを加工できる工具径を有する工具（例えば、同時に加工できるバリの数が所定数以上の工具径が大きな工具）を抽出し、抽出した工具の中から最も工具径の小さい工具（加工における負荷が小さくなる工具）を選択する手法が挙げられる。
【００２４】
更に別の例としては、バリデータ保存領域に記録されているバリデータのバリの位置と、未加工ワークの形状とに基づいて、工具データ保存領域に保存された工具データの中から、未加工ワークと干渉せずにバリを加工できる工具径を有する工具を抽出し、抽出した工具の切削条件と、バリデータのバリの幅、バリの深さから加工時に発生する負荷を算出し、算出した負荷が所定値以下となる最大工具径の工具を選択する手法などを導入してもよい。
【００２５】
＜加工経路の生成手段について＞
バリ取り加工に用いる工具を選択したら、選択された工具を用いたバリ取り加工の加工経路を生成する。
バリ取り加工の加工経路はバリの位置や長さなどに基づいて一般的な加工シミュレーションなどを実行することで生成されるが、本発明ではこれに加えて、加工経路を生成する際に、バリデータ保存領域に保存されたバリデータ内のバリの幅と、選択された工具データ内の最大切込幅とを比較して、工具の径方向に何回切り込んで加工すればいいかを算出すると共に、バリデータ保存領域に保存されたバリデータ内のバリの深さと、選択された工具データ内の最大切込深さとを比較して、工具の深さ方向に何回切り込んで加工すればいいかを算出する。そして、算出された工具径方向の切込み回数と、工具深さ方向の切込み回数とを組み合わせて加工経路を生成する。
【００２６】
図３は、本発明の工作機械においてバリ取り加工を行う際のフローチャートである。
●［ステップＳＡ０１］視覚センサで未加工ワークの形状情報を取得して未加工ワーク形状情報保存領域に記録する。
●［ステップＳＡ０２］加工完了ワーク形状情報保存領域に記録されている完成ワークの形状情報と、未加工ワーク形状情報保存領域に記録されている未加工ワークの形状情報を比較して形状誤差を算出し、該形状誤差が予め設定されている誤差データを超えているか否かを判定する。誤差データを超えている場合にはバリが発生していると判断しステップＳＡ０３へ進み、誤差データ以内である場合には本処理をバリ取り加工を終了する。
【００２７】
●［ステップＳＡ０３］ステップＳＡ０３で算出した形状誤差に基づいてバリデータを作成し、該バリデータに基づいて最適な工具を選択する。
●［ステップＳＡ０４］ステップＳＡ０３で選択された工具と、作成されたバリデータ、および未加工ワークの形状に基づいて加工経路を生成し、該加工経路に基づいて加工プログラムを作成する。
●［ステップＳＡ０５］ステップＳＡ０４で作成した加工プログラムに従って、未加工ワークに対してバリ取り加工を実行する。
●［ステップＳＡ０６］視覚センサで、ステップＳＡ０５でバリ取り加工を行った加工後のワークの形状情報を取得して未加工ワーク形状情報保存領域に記録し、ステップＳＡ０２へ戻る。
【００２８】
以下では、バリ取り加工時における上述した工具選択手段、および加工経路生成手段の動作例を示す。
＜実施例１＞
本実施例では、図４に示す形状が完成ワークである場合において、図５に示すようにバリが発生しているワークに対するバリ取り加工の例を説明する。
図４に示すように、完成ワーク２ａはやや平たい直方体の短い４辺を丸く加工した形状をしており、上下に貫通する４つの穴部５ａを備えている。
このような形状のワークを加工した場合、ワークの縁や、穴の縁などの角が形成される箇所にバリが発生することがある。図５は、ワークの縁、及び穴部５ｂの縁に、それぞれバリ６ｂ，７ｂができている未加工ワーク２ｂを示している。なお、バリ６ｂ，７ｂは、いずれも図５（ｂ）における上方向に向けて延びているものとする。
【００２９】
本実施例の工作機械では、未加工ワーク２ｂに対するバリ取り加工を行う際に、未加工ワーク２ｂに対して視覚センサを用いて形状情報を取得し、加工完了ワーク形状情報保存領域にあらかじめ保存されている完成ワーク２ａの形状情報と比較し、バリ６ｂ，７ｂのそれぞれについてバリデータを作成してバリデータ保存領域に記録する。
【００３０】
次に、加工経路を生成するために、記録したバリデータに基づいて図６（ａ）に示すＸ１の長さとＹ１の長さを算出してバリが発生している範囲を特定し、工具データ内の工具と比較して工具を選択する。例えば、ように、Ｘ１の長さが７５ｍｍで、Ｙ１の長さが１２０ｍｍであり、工具データに保存されている工具径がφ４０、φ６０、φ８０の場合、例えば上述した工具の選択手法の例であれば、７５ｍｍ以上の工具径があれば効率よくバリを加工できるのでφ８０の工具が選択され、図６（ｂ）に示すように未加工ワーク２ｂの上面を舐めるように長手方向に工具を移動させる加工経路が生成される。
【００３１】
＜実施例２＞
本実施例では、図７に示す形状が完成ワークである場合において、図８に示すようにバリが発生しているワークに対するバリ取り加工の例を説明する。
図７に示すように、本実施例では図４で示した完成ワークに凸部８ｃ（障害物）が設けられているワークを対象とする。
図８は、ワークの縁、及び穴部の縁に、それぞれバリ６ｄ，７ｄができている未加工ワーク２ｄを示している。なお、バリ６ｄ，７ｄは、いずれも図８（ｂ）における上方向に向けて延びているものとする。
【００３２】
本実施例の工作機械では、未加工ワーク２ｄに対するバリ取り加工を行う際に、未加工ワーク２ｄに対して視覚センサを用いて形状情報を取得し、加工完了ワーク形状情報保存領域にあらかじめ保存されている完成ワーク２ｃの形状情報と比較し、バリ６ｄ，７ｄのそれぞれについてバリデータを作成してバリデータ保存領域に記録する。
【００３３】
次に、加工経路を生成するが、未加工ワーク２ｄにバリ取り加工を実行する際には凸部８ｄを避けて加工する必要がある。その場合、記録したバリデータの中の情報と、ワークの形状とに基づいて、図９（ａ）に示すＸ２、Ｘ３の長さとＹ２、Ｙ３の長さを算出してバリが発生している範囲を特定し、工具データ内の工具と比較して工具を選択する。Ｘ２、Ｘ３の長さが３０ｍｍでＹ２、Ｙ３の長さが５０ｍｍであり、工具データに保存されている工具径がφ４０、φ６０、φ８０の場合は、例えば上述した工具の選択手法の例であれば、６０ｍｍ以上の工具径があれば効率よくバリを加工できるので、工具径φ６０の工具と工具径φ８０の工具が抽出され、その中から工具径の小さいφ６０の工具が選択されて、図９（ｂ）に示すように凸部８ｄを避けるような加工経路が生成される。
【００３４】
＜実施例３＞
本実施例では、図８に示した未加工ワーク２ｄにおいて、バリ６ｄ，７ｄの図８（ｂ）における上方向の高さＺが１４ｍｍである場合におけるバリ取り加工の例を説明する。
本実施例において、工具選択手段が選択した工具データの最大切削深さが５ｍｍである場合、深さ方向に３回加工する必要がある。この場合は１回目が５ｍｍ、２回目が１０ｍｍ、３回目が１４ｍｍの深さを加工する加工経路を生成する。
【００３５】
＜実施例４＞
本実施例では、図４に示す形状が完成ワークである場合において、図１０に示すようにバリが発生しているワークに対するバリ取り加工の例を説明する。図１０に示すように、未加工ワーク２ｅの縁にはバリ６ｅが発生しており、バリ６ｅは、図１０（ａ）における上下左右の方向に向けて最大幅αが１０ｍｍで延びているものとする。
【００３６】
ここで、工具選択手段が選択した工具データの径方向最大切削幅が３ｍｍの場合は、工具径方向に４回加工する必要がある。この場合は１回目が３ｍｍ、２回目が６ｍｍ、３回目が９ｍｍ、４回目が１０ｍｍを加工する加工経路を生成する。加工経路は図１１に示すように未加工ワーク２ｅの輪郭に沿って生成される。
【符号の説明】
【００３７】
１，１ａ，１ｂ  視覚センサ
２ａ，２ｃ  完成ワーク
２ｂ，２ｄ，２ｅ  未加工ワーク
３  加工用治具
４  ロボット
５ａ〜５ｅ  穴部
６ｂ，６ｄ，６ｅ  バリ
７ｂ，７ｄ  バリ
８ｃ  凸部
【図１】
2016150428.tif 000003
【図３】
2016150428.tif 000004
【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２】
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