JP4584566B2 - 研削装置用撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、研削装置に備えられている砥石車を用いて研削加工中のワ−クの加工状況をテレビジョン表示器に投映できる撮像装置に関する。

研削装置により加工されたワ−クを診断する撮像装置として、ＣＣＤカメラと画像処理装置を備えた撮像装置が用いられている。これらの撮像装置のＣＣＤカメラは、加工されるワ−クよりも遥かに離れた機台上位置にあり、画像の倍率が小さい欠点があるとともに、カメラが研削装置の砥石車と相対移動するためにカメラの追尾装置が必要とされる（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。

かかる欠点をなくすためＣＣＤカメラの設置位置をワ−ク近傍に近づけ、かつ、カメラが砥石車と相対移動しないように、図５に示す機台１１１上に前後方向に移動可能に配置されたコラム１１２にモ−タ−１１５の駆動により昇降可能に取り付けられた砥石頭１１４に備えられた砥石車１１６を有し、左右方向に移動可能なテ−ブル上に載置されたワ−クｗを前記砥石車とワ−クの相対的な移動により研削加工できる研削装置１００を用い、研削加工中のワ−クの加工状況を撮像するＣＣＤカメラ１３６を砥石頭１１４側面に固定配置し、左右往復移動するテ−ブル１１８上のワ−クがＣＣＤカメラ１３６の焦点レンジに入った時期を検出するタイミング検出手段１３９のタイミングで前記ＣＣＤカメラの撮像素子ＣＣＤの映像信号をコンピュ−タ１２１の画像メモリ−１３２に取り込み、表示器１３３に画像を映し出すことが提案されている。（例えば、特許文献３参照）。
特開平８−１９２３５８号公報 特開２００３−２５１５５７号公報 特開２０００−７９５３９号公報

前記特許文献３に開示される撮像装置は、ＣＣＤカメラのレンズ径が大きいことと、ＣＣＤカメラのレンズが研削液の付着で汚されることを嫌うためにワ−クと砥石車が接する加工点近傍までカメラを近づけることができず、更に、レンズの拡大倍率にも制限があるために映像画像の鮮明さの向上が望まれている。

請求項１の発明は、左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能なＸ軸テーブル上に載置されたワークと、前後方向に移動可能で、かつ、上下方向に昇降可能に備えられた砥石頭に保持された砥石車の相対的な移動によりワークを削加工する研削装置のコラムの側壁に昇降可能および前後移動可能に取り付けられたＣＣＤカメラを据え付け、このＣＣＤカメラにより前記ワークと前記砥石車が接する加工点を撮像可能としたワークの撮像装置であって、
該撮像装置は、カメラ制御ユニットＣＣＵ、画像処理部を有するパ−ソナルコンピュ−タ、テレビジョン表示器、照明機器、撮像素子ＣＣＤを備える前記ＣＣＤカメラ、ボアスコ−プまたはファイバ−スコ−プおよび、アダプタより構成され、前記ボアスコ−プまたはファイバ−スコ−プはＣＣＤカメラに前記アダプタにより結合されており、前記ボアスコープまたはファイバースコープの光軸に沿うレーザー光を照射する照明機器を備え、前記ＣＣＤカメラの撮像素子に結像された映像信号を前記カメラ制御ユニットＣＣＵを介して結合された前記パ−ソナルコンピュータの映像情報に変換する処理部に送信され、この処理部からの情報を映し出す前記テレビジョン表示器を備え、
前記ＣＣＤカメラの前後移動および上下移動は、前記ＣＣＤカメラの下面を、下面にガイドを備える前後移動用スライダーに保持し、研削装置のコラム側壁にボルトで固定された支持軸に水平に保持された一対のレール上をガイドが前後方向に移動可能に設置され、また、前記前後移動用スライダーは前面に垂直方向に前記ガイドを起立させ、このガイド前面に昇降用スライダーを固定し、前記ガイドをレール上で滑走させることにより行われることを特徴とする、研削装置用ワ−クの撮像装置を提供するものである。

ＣＣＤカメラにアダプタを介してボアスコ−プまたはファイバ−スコ−プを結合することによりこれらスコ−プのレンズ先をワ−クや砥石車近傍により近づけることができ、および、これらスコ−プのレンズによる拡大倍率とＣＣＤカメラのレンズの拡大倍率が積となるため、表示器に投影される映像もより鮮明となる。また、スコ−プはＣＣＤカメラよりも防滴性に優れるので研削液には汚れにくいし、研削液を容易に拭い去ることができる。さらに、ＣＣＤカメラを昇降、前後に移動可能に砥石頭近傍に取り付けたことにより焦点深度を深めることができ、ワ−クの遠くから近くまで鮮明な画像の撮影が可能となった。

（実施例）
以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図１は本発明の撮像装置を備えた研削装置の正面図、図２は本発明の撮像装置を備えた研削装置の側面図、図３は撮像装置の断面図、および図４は別の態様を示す撮像装置の一部を切り欠いた正面図である。

図１および図２に示す撮像装置３０を備えた研削装置１において、２はワ−ク（被検体）、３は砥石車、４は水平方向（Ｘ軸方向）に往復移動可能なＸ軸テ−ブル、５は作業台、６は電磁チャック、７はサ−ボモ−タ７ａ駆動により前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能なサドル、８は研削装置の制御ユニット、９はコラム、１０は砥石頭、１１は砥石軸、１２は砥石頭をサ−ボモ−タ１３駆動により垂直方向（Ｚ軸方向）に移動する昇降機構、１４は砥石車を回転駆動させるサ−ボモ−タ、１７は安全保護カバ−、２５はＸ軸リニアスケ−ル、２６はＹ軸リニアスケ−ル、２８はＺ軸リニアスケ−ル、および、３０は撮像装置である。

撮像装置３０は、カメラ制御ユニットＣＣＵ２９、画像処理部を有するパ−ソナルコンピュ−タ３１、テレビジョン表示器３２、キィボ−ド３３、マウス３４、照明機器（光源）３５、撮像素子ＣＣＤを備えるＣＣＤカメラ３６、ボアスコ−プまたはファイバ−スコ−プ５０および、アダプタ６０より構成され、スコ−プ５０およびＣＣＤカメラ３６は、アダプタ６０により結合されている。

この撮像装置３０のＣＣＤカメラ３６の下面は、下面にガイド３８を備える前後移動用スライダ−３９に保持され、研削装置１のコラム９側壁にボルトで固定された支持軸３７に水平に保持された一対のレ−ル３８ａ上をガイド３８が前後方向に移動可能に設置されている。また、前記スライダ−３９は前面に垂直方向にガイド４０ａを起立させ、このガイド前面に昇降用スライダ４１を固定し、ガイド４０ａをレ−ル４０上で滑走させる構造を採る。よって、ＣＣＤカメラ３６は、ワ−クｗに対し上下方向に昇降可能に、かつ、ワ−クｗに対し前後方向に移動可能な構造となっており、焦点深度を高めることが可能である。

図３に示すように、撮像装置３０のボアスコ−プ５０は、細い遮光パイプ５２の先端に対物レンズ５１を配し、他端側に接眼レンズ５３を配したアイピ−ス５４が装着され、対物レンズが被対象物（ワ−クまたは砥石車）に近づいたところで焦点が合い、照明機器３５の光源３５ａより発射された光が光ガイド３５ｂ、イメ−ジコンジット管５６の外筒と遮光パイプ５２内筒とで形成される光出射通路５５を経由し、出端部５５ａより射出した光が前記対物レンズ５１を経て被対象物に当って反射した光が再び対物レンズ５１側から入射してイメ−ジコンジット管内部５６ａに入光し、イメ−ジ入射端部５６ｂを経てイメ−ジコンジットに形成された光像をアイピ−ス５４側へ送るものであり、ボアスコ−プ５０は、例えば、株式会社側モリテックス、株式会社キ−エンスより入手できる。

アダプタ６０は、ＣＣＤカメラ３６にボアスコ−プまたはファイバ−スコ−プ５０を結合させるものであり、株式会社モリテックス、株式会社キ−エンス、株式会社ミツトヨより入手できる。アダプタ６０の前面側は、前記ボアスコ−プ５０のアイピ−ス５４側を固定リング６１とロックリング６２でベ−スリング６３に取り付ける。固定リング６１内に挿し込まれたボアスコ−プのアイピ−ス５４と係合するロックボ−ル６４が固定リング６１とロックリング６２の隙間に形成された凹溝６６に進退可能に配されている。ロックリング６２はベ−スリング６３に対してスプリング６５により前方に付勢されており、ロックリング６２が外力により交代したときにロックボ−ル６４が凹溝６６内に引っ込んでアイピ−ス５４側を挿脱自在にし、ロックリング６２がロ−ドスプリング６５により前方に付勢されるとロックリング６２の内面に形成された凹溝６６から内側へ向かって押し出されアイピ−ス５４を周囲から挟み付けて係合する構造を採る。アダプタ５０の後面側は、ＣＣＤカメラの対物レンズ３６ａを覆うレンズフ−ド６７を備える。

ＣＣＤカメラ３６は、対物レンズ３６ａを入射した光像をコリメ−トレンズ３６ｂに通した後、荷電結合素子（ＣＣＤ）３６ｃに結像する。ＣＣＤカメラ３６はカメラ制御ユニット（ＣＣＵ）２９を介してコンピュ−タ３１の画像記録部に（ＲＡＭ）結ばれており、この画像記録部に送信されてきた映像信号を画像処理部が処理し、テレビジョン表示器３２に画像を映像する。コンピュ−タ３１のメモリ−部（ＲＯＭ）には画像処理プログラミングソフト、例えば、株式会社ミツトヨの画像ユニットデ−タ処理ソフトＱＳＰＡＫ（商品名）が搭載されており、画面外、画面内を計測可能となっており、検査結果をＥＸＣＥＬ表にして表示器３２に表示可能となっている。

ボアスコ−プまたはファイバ−スコ−プ５０に採り付けた光照射機器３５の光源はハロゲンランプが好ましい。この反射型の光源の他に、ワ−クのボアスコ−プまたはハイバ−スコ−プ５０の反対側背面より透過型の光源（例えばハロゲン光）を照射するように設置し、ワ−クの光像をさらに明るくするようにしてもよい。

図４に示す撮像装置３０は、マウンタ７０を介してＣＣＤカメラ３６を同軸ズ−ムレンズ本体（望遠カメラ）７１に結合し、同軸ズ−ムレンズ本体の照明鏡筒部７２にファイバ照明機器３５が接続される光ファイバ取付具７３が備え付けられ、同軸ズ−ムレンズ本体の対物レンズ７４側に内部に三角プリズム６０ａを固定具６０ｂで固定したアダプタ６０を結合し、このアダプタ６０の先端にファイバ−スコ−プ５０を結合させたものである。同軸ズ−ムレンズ本体に接続された照明機器３５より発射される光を図示されていないビ−ムスプリッタ、コリメ−トレンズ、および対物レンズ７４を経由し、三角プリズム６０ａで屈折させてファイバ−スコ−プ５０に導き、被対象物で反射し光像を逆の経路を経由してビ−ムスプリッタに反射させ、ナイフエッジで反射光の半分を遮ってＣＣＤに結像させている。

この結像の映像信号をカメラ制御ユニット（ＣＣＵ）２９を介してコンピュ−タ３１の画像記録部に（ＲＯＭ）に送り、この画像記録部に送信されてきた映像信号を画像処理部が処理し、テレビジョン表示器３２に画像を映像する。ファイバ−スコ−プ５０の筒５２はボアスコ−プよりも可撓性に富むので容易に角度、方向を変えられる。

本発明の研削装置の撮像装置３０は、研削加工点近くにボアスコ−プまたはファイバ−スコ−プ５０の対物レンズを備える先端を位置させることができ、しかも、これらスコ−プの対物レンズと接眼レンズの倍率がＣＣＤカメラの倍率に掛け合されるのでより鮮明な映像をえることができる。しかも、ボアスコ−プまたはファイバ−スコ−プ５０はＣＣＤカメラと比較すると防汚性に優れるので研削液液による汚れも容易に拭き取ることができる。

本発明の撮像装置を備えた研削装置の正面図である。 本発明の撮像装置を備えた研削装置の側面図である。 撮像装置の断面図である。 別の態様を示す撮像装置の一部を切り欠いた正面図である。 研削装置の撮像装置の斜視図である。（公知）

符号の説明

１ 研削装置
３０ 撮像装置
３１ コンピュ−タ
３２ 表示器
３５ 照明機器
３６ ＣＣＤカメラ
５０ ボアスコ−プ
６０ アダプタ

Claims (1)

1. 左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能なＸ軸テーブル上に載置されたワークと、前後方向に移動可能で、かつ、上下方向に昇降可能に備えられた砥石頭に保持された砥石車の相対的な移動によりワークを削加工する研削装置のコラムの側壁に昇降可能および前後移動可能に取り付けられたＣＣＤカメラを据え付け、このＣＣＤカメラにより前記ワークと前記砥石車が接する加工点を撮像可能としたワークの撮像装置であって、
   該撮像装置は、カメラ制御ユニットＣＣＵ、画像処理部を有するパ−ソナルコンピュ−タ、テレビジョン表示器、照明機器、撮像素子ＣＣＤを備える前記ＣＣＤカメラ、ボアスコ−プまたはファイバ−スコ−プおよび、アダプタより構成され、前記ボアスコ−プまたはファイバ−スコ−プはＣＣＤカメラに前記アダプタにより結合されており、前記ボアスコープまたはファイバースコープの光軸に沿うレーザー光を照射する照明機器を備え、前記ＣＣＤカメラの撮像素子に結像された映像信号を前記カメラ制御ユニットＣＣＵを介して結合された前記パ−ソナルコンピュータの映像情報に変換する処理部に送信され、この処理部からの情報を映し出す前記テレビジョン表示器を備え、
   前記ＣＣＤカメラの前後移動および上下移動は、前記ＣＣＤカメラの下面を、下面にガイドを備える前後移動用スライダーに保持し、研削装置のコラム側壁にボルトで固定された支持軸に水平に保持された一対のレール上をガイドが前後方向に移動可能に設置され、また、前記前後移動用スライダーは前面に垂直方向に前記ガイドを起立させ、このガイド前面に昇降用スライダーを固定し、前記ガイドをレール上で滑走させることにより行われることを特徴とする、研削装置用ワ−クの撮像装置。

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