JP5351564B2 - Machine tool workpiece shape measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工作機械において、被加工物であるワークの形状を測定する形状測定装置に関する。 The present invention relates to a shape measuring apparatus for measuring the shape of a workpiece that is a workpiece in a machine tool.
工作機械では、ラムに取付けられた工具により、テーブルに固定された被加工物であるワークを所定形状に加工している。テーブルは水平方向(X軸方向)に往復移動可能に設けられている。ラムは鉛直方向(Z軸方向)に往復移動可能に設けられている。このラムは、サドルに支持されている。テーブルの両側にコラムが設けられ、これらコラムの上部にはクロスレールが掛渡されている。このクロスレールには、前述したサドルがX軸方向に直交する水平方向(Y軸方向)に往復移動自在に支持されている。そして、各軸の移動がモータにより行われ、各軸のモータはNC(数値制御装置)により制御されている。 In a machine tool, a workpiece, which is a workpiece fixed to a table, is processed into a predetermined shape by a tool attached to a ram. The table is provided so as to be able to reciprocate in the horizontal direction (X-axis direction). The ram is provided so as to be capable of reciprocating in the vertical direction (Z-axis direction). This ram is supported by a saddle. Columns are provided on both sides of the table, and cross rails are suspended over the columns. The above-described saddle is supported on the cross rail so as to be reciprocally movable in a horizontal direction (Y-axis direction) orthogonal to the X-axis direction. The movement of each axis is performed by a motor, and the motor of each axis is controlled by an NC (numerical control device).
このような工作機械において、NC制御加工を行う場合、NCにワークの3次元形状に関するデータを予め入力しておくことがある。ところが、このデータの作成には多大な労力と時間を要する。そこで、このようなワークの3次元形状に関するデータを容易に作成する装置が種々開発されている。例えば、特許文献1には、ワーク形状測定器でワークなどの位置を測定する手法が開示されており、この手法で測定したデータをNCに入力するワークの3次元形状に関するデータとして用いることが考えられる。
In such a machine tool, when NC control processing is performed, data related to the three-dimensional shape of the workpiece may be input to the NC in advance. However, the creation of this data requires a great deal of labor and time. Therefore, various devices for easily creating data relating to the three-dimensional shape of such a workpiece have been developed. For example,
また、上述した工作機械において、NC制御加工を行う場合には、NCプログラムのミスやワークの取付けミスなどにより、ワークと工作機械の機械部分(例えば、工具やラムなど)が干渉する虞がある。そして、このような干渉を未然に防止する方法として、例えば、特許文献1には、ワーク形状測定器でワークなどの位置を測定し、測定したデータに基づき求められたワーク形状とNCプログラムの移動指令に従って移動したときのワークおよび工作機械の機械部分の干渉をチェックする手法が開示されている。
Further, in the above-described machine tool, when NC control processing is performed, there is a possibility that the workpiece and a machine part of the machine tool (for example, a tool or a ram) may interfere due to an NC program error or a workpiece mounting error. . As a method for preventing such interference, for example, in
しかしながら、上述した、ワーク形状測定器でワークの位置を測定する手法では、ワークの形状を測定することができるものの、一つのワーク形状測定器では短時間の測定と高精度の測定の両立ができず、ワーク形状測定器として高精度センサを用いた場合には、当該センサの測定範囲が狭いため、ワークの測定時間が多大になってしまう。他方、広範囲センサを用いた場合には、測定範囲が広く、ワークの測定時間が高精度センサを用いた場合と比較して短くなるものの、ワーク形状の測定精度が高精度センサを用いた場合と比較して低下してしまう。そして、この広範囲センサで得られたワークの3次元形状は、NCへ入力するのに必要なワークの3次元形状の精度よりも低かった。 However, the above-described method of measuring the position of a workpiece with a workpiece shape measuring instrument can measure the shape of the workpiece, but a single workpiece shape measuring instrument can achieve both short-time measurement and high-precision measurement. However, when a high-precision sensor is used as the workpiece shape measuring instrument, the measurement range of the sensor is narrow, so that the workpiece measurement time becomes long. On the other hand, when a wide range sensor is used, the measurement range is wide and the workpiece measurement time is shorter than when a high accuracy sensor is used. It will be lower compared. The three-dimensional shape of the workpiece obtained with this wide range sensor was lower than the accuracy of the three-dimensional shape of the workpiece required for input to the NC.
また、上述したワークと工作機械の機械部分の干渉をチェックする手法では、ワークと工作機械の機械部分の衝突を未然に防ぐことができるものの、ワーク形状測定器として高精度センサを用いた場合、当該センサの測定範囲が狭く、当該センサがワークに近接した位置に配置した状態で測定する機器であるため、高精度センサとワークが干渉してしまう可能性があった。 In addition, in the method for checking the interference between the workpiece and the machine part of the machine tool described above, the collision between the workpiece and the machine part of the machine tool can be prevented in advance, but when a high-precision sensor is used as a workpiece shape measuring instrument, Since the measurement range of the sensor is narrow and the sensor measures with the sensor arranged in a position close to the workpiece, there is a possibility that the high-precision sensor and the workpiece interfere with each other.
そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、高精度センサのみを用いた場合と比較して短時間で測定することができると共に、所定の箇所に対して高精度に測定することができる工作機械のワーク形状測定装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described problems, and can measure in a short time compared to the case where only a high-precision sensor is used, and can measure with high accuracy at a predetermined location. An object of the present invention is to provide a workpiece shape measuring apparatus for a machine tool.
上述した課題を解決する第1の発明に係る工作機械のワーク形状測定装置は、
工作機械のテーブルに固定したワークの形状を測定する工作機械のワーク形状測定装置であって、
広範囲に亘って測定可能な広範囲測定手段と、
前記広範囲測定手段により測定されたデータに基づき、前記ワークの概略3次元形状を作成する第一のワーク形状作成手段と、
高精度に測定可能な高精度測定手段と、
前記高精度測定手段により測定されたデータに基づき、前記ワークの高精度3次元形状を作成する第二のワーク形状作成手段と、
前記ワークの概略3次元形状を表示するワーク形状表示手段と、
前記ワーク形状表示手段に表示された前記ワークの概略3次元形状にて、前記高精度測定手段による測定箇所を指定する測定箇所指定手段と、
前記ワークの概略3次元形状と前記ワークの高精度3次元形状とに基づき、前記ワークの概略3次元形状にて前記ワークの高精度3次元形状と一致する箇所を当該ワークの高精度3次元形状に置き換えてワークの全体3次元形状を作成する第三のワーク形状作成手段とを備えた
ことを特徴とする。
A workpiece shape measuring apparatus for a machine tool according to a first invention that solves the above-described problem,
A workpiece shape measuring device for a machine tool that measures the shape of a workpiece fixed to a table of a machine tool,
A wide range of measuring means capable of measuring over a wide range;
First workpiece shape creation means for creating a roughly three-dimensional shape of the workpiece based on the data measured by the wide range measurement means;
High-precision measuring means capable of measuring with high accuracy;
Second workpiece shape creation means for creating a highly accurate three-dimensional shape of the workpiece based on the data measured by the high precision measurement means;
A workpiece shape display means for displaying an approximate three-dimensional shape of the workpiece;
A measurement location designation means for designating a measurement location by the high-precision measurement means in the approximate three-dimensional shape of the workpiece displayed on the workpiece shape display means;
Based on the approximate three-dimensional shape of the workpiece and the high-accuracy three-dimensional shape of the workpiece, a location that matches the high-precision three-dimensional shape of the workpiece in the approximate three-dimensional shape of the workpiece is determined. And a third workpiece shape creating means for creating the entire three-dimensional shape of the workpiece.
本発明に係る工作機械のワーク形状測定装置によれば、上述した構成にすることで、所定の箇所に対してのみ高精度測定手段でワークの3次元形状を測定し、これ以外の箇所については、広範囲測定手段によりワークの3次元形状を測定することができ、高精度測定手段のみを用いた場合と比べて測定時間を短縮することができる。また、ワークの3次元形状に関するデータを予め用意する必要が無く、所定の箇所にあっては高精度に測定できる。 According to the workpiece shape measuring apparatus for a machine tool according to the present invention, the above-described configuration is used to measure the three-dimensional shape of the workpiece with high-precision measuring means only for a predetermined location, and for other locations. The three-dimensional shape of the workpiece can be measured by the wide range measurement means, and the measurement time can be shortened compared with the case where only the high precision measurement means is used. Further, it is not necessary to prepare data relating to the three-dimensional shape of the workpiece in advance, and measurement can be performed with high accuracy at a predetermined location.
本発明に係る工作機械のワーク形状測定装置の各実施形態について、詳細に説明する。 Each embodiment of the workpiece shape measuring apparatus for a machine tool according to the present invention will be described in detail.
[第一番目の実施形態]
本発明に係る工作機械のワーク形状測定装置の第一番目の実施形態について、図1および図2ならびに図3を参照して説明する。
図1は、本発明の第一番目の実施形態に係る工作機械のワーク形状測定装置のブロック図であり、図2は、ワーク形状測定装置の制御フローを示す図である。図3は、本発明の第一番目の実施形態に係る工作機械のワーク形状測定装置の説明図であり、図3(a)にラムに広範囲センサを取付けた状態を示し、図3(b)に広範囲センサの測定データに基づくワークの概略形状を示し、図3(c)にラムに高精度センサを取付けた状態を示し、図3(d)にワークモデル結合器で作成したワークの全体形状を示す。
[First embodiment]
1st Embodiment of the workpiece shape measuring apparatus of the machine tool which concerns on this invention is described with reference to FIG.1, FIG.2 and FIG.3.
FIG. 1 is a block diagram of a workpiece shape measuring apparatus for a machine tool according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a control flow of the workpiece shape measuring apparatus. FIG. 3 is an explanatory view of the workpiece shape measuring apparatus for a machine tool according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 (a) shows a state where a wide range sensor is attached to the ram, and FIG. Fig. 3 (c) shows the schematic shape of the workpiece based on the measurement data of the wide range sensor, Fig. 3 (c) shows the state where the high-precision sensor is attached, and Fig. 3 (d) shows the overall shape of the workpiece created by the workpiece model coupler. Indicates.
本実施形態では、広範囲センサと高精度センサとを併用して、工作機械のテーブルに固定したワークの形状を測定する場合について説明する。 In the present embodiment, a case will be described in which the shape of a workpiece fixed to a table of a machine tool is measured using a wide range sensor and a high accuracy sensor in combination.
本実施形態に係る工作機械は、例えば図3に示すように、門型の工作機械であって、水平方向(図中紙面に垂直な方向:X軸方向)に往復移動するテーブル2と、テーブル2の両側に設けられたコラム3とを有する。これらコラム3の上部にはクロスレール4が渡され、このクロスレール4にはサドル5がX軸方向に直交する水平方向(図中左右方向:Y軸方向)に往復移動自在に支持されている。このサドル5にはラム6が鉛直方向(図中上下方向:Z軸方向)に往復移動自在に支持されている。なお、符号1は、被加工物であるワークを示し、符号17は、衝突防止装置を示す。
The machine tool according to the present embodiment is a portal machine tool as shown in FIG. 3, for example, and includes a table 2 that reciprocates in a horizontal direction (direction perpendicular to the paper surface in the drawing: X-axis direction), and a table 2 and
そして、この工作機械は、ワーク形状測定装置を有する。このワーク形状測定装置は、図1に示すように、広範囲センサ(広範囲測定手段)11、高精度センサ(高精度測定手段)12、第一のワークモデル作成器(第一のワーク形状作成手段)13、第二のワークモデル作成器(第二のワーク形状作成手段)14、ワークモデル結合器(第三のワーク形状作成手段)15、ワーク形状の表示器および測定箇所指定器(ワーク形状表示手段および測定箇所指定手段)16を具備する。 The machine tool has a workpiece shape measuring device. As shown in FIG. 1, this workpiece shape measuring apparatus includes a wide range sensor (wide range measuring means) 11, a high precision sensor (high precision measuring means) 12, a first work model creator (first work shape creating means). 13, second work model creation device (second work shape creation means) 14, work model coupler (third work shape creation means) 15, workpiece shape indicator and measurement location designator (work shape display means) And measurement location specifying means) 16.
広範囲センサ11は、高精度センサ12と比べて測定精度が低い機器であり、高精度センサ12の測定範囲V12と比べて測定範囲V11が広く、広範囲に亘って測定可能な機器である(図3(a)および図3(c)参照)。広範囲センサ11としては、レーザや電波などを利用して測定する機器が挙げられる。この広範囲センサ11は、アーバ(図示せず)を介して工作機械のラム6に着脱自在になっている。広範囲センサ11は、ワーク1の測定データを第一のワークモデル作成器13へ出力している。
高精度センサ12は、広範囲センサ11の測定範囲V11と比べて測定範囲V12が狭い機器であり、広範囲センサ11と比べて測定精度が高く、高精度に測定可能な機器である(図3(a)および図3(c)参照)。高精度センサ12としては、レーザや電波などを利用して測定する機器が挙げられる。この高精度センサ12は、アーバ(図示せず)を介して工作機械のラム6に着脱自在になっている。高精度センサ12は、ワーク1の測定データを第二のワークモデル作成器14へ出力している。また、高精度センサ12は、詳細については後述するデータD12に基づき指定された、ワーク1の概略3次元形状における測定箇所のみを測定する機能を有する。
第一のワークモデル作成器13は、広範囲センサ11で得られたワーク1のデータに基づきワーク1の概略3次元形状を作成する機器である。第一のワークモデル作成器13は、作成したワーク1の概略3次元形状に関するデータD1をワークモデル結合器15へ出力している。さらに、第一のワークモデル作成器13は、ワーク1の概略3次元形状に関するデータD11をワーク形状の表示器および測定箇所指定器16へ出力している。
The first workpiece
第二のワークモデル作成器14は、高精度センサ12で得られたワーク1のデータに基づきワーク1の高精度3次元形状を作成する機器である。第二のワークモデル作成器14は、作成したワーク1の高精度3次元形状に関するデータD2をワークモデル結合器15へ出力している。
The second
ワークモデル結合器15は、データD1およびデータD2に基づき、ワーク1の概略3次元形状にて、ワーク1の高精度3次元形状と一致する箇所を当該ワーク1の高精度3次元形状に置き換えてワーク1の全体3次元形状を作成する機器である。ワークモデル結合器15は、作成したワーク1の全体3次元形状に関するデータD3を衝突防止装置17へ出力している。
Based on the data D1 and the data D2, the
ワーク形状の表示器および測定箇所指定器16は、データD11を表示する機能と、表示されたワーク1の概略3次元形状にて測定箇所(測定領域)を指定する機能とを有する。このワーク形状の表示器および測定箇所指定器16は、指定した測定箇所に関するデータD12を高精度センサ12へ出力している。
The workpiece shape indicator and the
衝突防止装置17は、データD3によるワーク1の全体3次元形状や図示しない数値制御装置のNCプログラムに基づき、ワーク1と工作機械の機械部分(例えば、工具(図示せず)やラム6など)や工作機械の機械部分同士(例えば、工具とテーブル2)の干渉をチェックする機器である。この衝突防止装置17は、ワーク1の全体3次元形状と工作機械の機械部分や工作機械の機械部分同士が干渉すると判定した場合には、例えば、警報装置(図示せず)を作動してアラームを発生させることができる。
The
ここで、上述した構成の工作機械のワーク形状測定装置の制御フローについて、図2および図3を参照して具体的に説明する。この制御フローにおいては、工作機械のテーブル2にワーク1を予め固定していると共に、広範囲センサ11および高精度センサ12がラム6に装着可能な状態になっている。ここでは、ワーク1の中央部分を高精度センサ12で測定する場合について説明する。
Here, the control flow of the workpiece shape measuring apparatus of the machine tool having the above-described configuration will be specifically described with reference to FIGS. In this control flow, the
図2に示すように、最初に、ステップS11にて、工作機械のラム6に広範囲センサ11を装着し、この広範囲センサ11を用いてワーク1の形状を測定する。そして、この広範囲センサ11は、得られたデータを第一のワークモデル作成器13へ出力する。
As shown in FIG. 2, first, in step S <b> 11, the
続いて、ステップS12にて、第一のワークモデル作成器13は、上述したデータ(広範囲センサ11で得られたデータ)に基づきワーク1の概略3次元形状を作成する。例えば、図3(b)に示すように、第一のワークモデル作成器13は、ワーク1の実際の形状に対し少し大きい形状である、ワーク1の概略3次元形状M11を作成する。そして、第一のワークモデル作成器13は、ワーク1の概略3次元形状M11に関するデータD1をワークモデル結合器15へ出力する。また、第一のワークモデル作成器13は、ワーク1の概略3次元形状M11に関するデータD11をワーク形状の表示器および測定箇所指定器16へ出力する。
Subsequently, in step S <b> 12, the first work
続いて、ステップS13にて、ワーク形状の表示器および測定箇所指定器16でステップS12にて得られたワークモデル(ワーク1の概略3次元形状M11)を確認し、ワークモデルの高精度化が必要な部分、ここでは、ワーク1の中央部分を選択する(指定する)。ワーク形状の表示器および測定箇所指定器16は、指定した測定箇所に関するデータD12を高精度センサ12へ出力する。
Subsequently, at step S13, check the resulting work model in step S 12 in indicator and measuring
続いて、ステップS14にて、工作機械のラム6に高精度センサ12を装着し、この高精度センサ12を用いて、ステップS13で得られたデータD12に基づき高精度化が必要な箇所に関し、ワーク1の形状を測定する。そして、高精度センサ12は、得られたデータを第二のワークモデル作成器14へ出力する。
Subsequently, at step S14, the high-
続いて、ステップS15にて、第二のワークモデル作成器14は、上述したデータ(高精度センサ12で得られたデータ)に基づきワーク1の高精度3次元形状を作成する。例えば、図3(d)に示すように、第二のワークモデル作成器14は、ワーク1の実際の形状と一致する形状である、ワーク1の高精度3次元形状M12を作成する。そして、第二のワークモデル作成器14は、ワーク1の高精度3次元形状M12に関するデータD2をワークモデル結合器15へ出力する。
Subsequently, in step S15, the second
続いて、ステップS16にて、ワークモデル結合器15は、第一のワークモデル作成器13で作成したワーク1の概略3次元形状M11と、第二のワークモデル作成器14で作成したワーク1の高精度3次元形状M12を結合して、ワーク1の全体3次元形状を作成する。具体的には、ワークモデル結合器15は、ワーク1の概略3次元形状M11とワーク1の高精度3次元形状M12に基づき、ワーク1の概略3次元形状M11にてワーク1の高精度3次元形状M12と一致する箇所を当該ワーク1の高精度3次元形状M12に置き換えてワーク1の全体3次元形状を作成する(例えば、図3(d)参照)。
Subsequently, in step S <b> 16, the
したがって、本実施形態に係る工作機械のワーク形状測定装置によれば、所定の箇所に対してのみ高精度センサ12でワーク1の3次元形状を測定し、これ以外の箇所については、広範囲センサ11によりワーク1の3次元形状を測定したことで、高精度センサ12のみを用いた場合と比べて測定時間を短縮することができる。また、ワーク1の3次元形状に関するデータを予め用意する必要が無く、所定の箇所にあっては高精度に測定できる。
Therefore, according to the workpiece shape measuring apparatus for a machine tool according to the present embodiment, the three-dimensional shape of the
[第二番目の実施形態]
本発明に係る工作機械のワーク形状測定装置の第二番目の実施形態について、図4および図5ならびに図6を参照して具体的に説明する。
図4は、本発明の第二番目の実施形態に係る工作機械のワーク形状測定装置のブロック図であり、図5は、ワーク形状測定装置の制御フローを示す図である。図6は、本発明の第二番目の実施形態に係る工作機械のワーク形状測定装置の説明図であり、図6(a)にラムに広範囲センサを取付けた状態を示し、図6(b)に広範囲センサの測定データに基づくワークの概略形状を示し、図6(c)にラムに高精度センサを取付けた状態を示し、図6(d)に高精度センサの測定データに基づくワークの高精度形状を示す。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the workpiece shape measuring apparatus for a machine tool according to the present invention will be specifically described with reference to FIGS. 4, 5, and 6.
FIG. 4 is a block diagram of a workpiece shape measuring apparatus for a machine tool according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing a control flow of the workpiece shape measuring apparatus. FIG. 6 is an explanatory view of a work shape measuring apparatus for a machine tool according to a second embodiment of the present invention. FIG. 6 (a) shows a state where a wide range sensor is attached to the ram, and FIG. Fig. 6 (c) shows a schematic shape of a workpiece based on measurement data of a wide range sensor, Fig. 6 (c) shows a state where a high-precision sensor is attached, and Fig. 6 (d) shows a workpiece height based on the measurement data of the high-precision sensor. The accuracy shape is shown.
本実施形態では、広範囲センサと高精度センサと干渉チェック器を具備し、広範囲センサで測定して求められたワークの概略3次元形状に関するデータ、高精度センサの3次元形状に関するデータ、工作機械の機械部分の3次元形状に関するデータに基づき高精度センサでワークの高精度3次元形状を測定する場合について説明する。また、本実施形態は、上述した第一番目の実施形態に係る工作機械のワーク形状測定装置と同様に、門型の工作機械に適用した場合であり、これと同一機器には同一符号を付記しその説明を省略する。 In the present embodiment, a wide range sensor, a high accuracy sensor, and an interference checker are provided, and data relating to the approximate 3D shape of the workpiece obtained by measurement with the wide range sensor, data relating to the 3D shape of the high accuracy sensor, A case will be described in which a high-precision three-dimensional shape of a workpiece is measured by a high-precision sensor based on data regarding the three-dimensional shape of the machine part. In addition, this embodiment is a case where it is applied to a portal machine tool, like the machine tool workpiece shape measuring apparatus according to the first embodiment described above. The description is omitted.
本実施形態に係る工作機械はワーク形状測定装置を有する。このワーク形状測定装置は、図4に示すように、広範囲センサ(広範囲測定手段)21、高精度センサ(高精度測定手段)22、干渉チェック器27、NC(数値制御装置)30、移動制御機構40などを具備する。
The machine tool according to the present embodiment has a workpiece shape measuring device. As shown in FIG. 4, the workpiece shape measuring apparatus includes a wide range sensor (wide range measuring means) 21, a high precision sensor (high precision measuring means) 22, an
NC30は、NCプログラムD24を入力するNCプログラム入力器31と、入力されたNCプログラムD24を変換し、変換したデータを移動制御機構40の移動指令作成器41へ出力するNCプログラム解釈器32とを有する。NCプログラムD24としては、広範囲センサ21の移動軌跡用のプログラム、高精度センサ22の移動軌跡用のプログラムなどが挙げられる。
The
移動制御機構40は、移動指令作成器41とパルス分配器42とサーボアンプ43とモータ44とを具備する。移動指令作成器41は、NCプログラム解釈器32から出力されたデータに基づき、移動指令を作成する機器であり、作成した移動指令をパルス分配器42へ逐次出力している。さらに、移動指令作成器41は、作成した移動指令に関するデータD25を干渉チェック器27へも逐次出力している。パルス分配器42は、前述した移動指令に基づき、各軸のモータ44を制御するサーボアンプ43に分配する機器である。サーボアンプ43は、各軸にあり、X軸サーボアンプ43aと、Y軸サーボアンプ43bと、Z軸サーボアンプ43cとを有する。モータ44も各軸にあり、X軸モータ44aと、Y軸モータ44bと、Z軸モータ44cとを有する。
The
広範囲センサ21は、高精度センサ22と比べて測定精度が低い機器であり、高精度センサ22の測定範囲V22と比べて測定範囲V21が広く、広範囲に亘って測定可能な機器である(図6(a)および図6(c)参照)。広範囲センサ21としては、レーザや電波などを利用して測定する機器が挙げられる。この広範囲センサ21は、アーバ(図示せず)を介して工作機械のラム6に着脱自在になっている。広範囲センサ21は、ワーク1の測定データを第一のワークモデル作成器24へ出力している。
高精度センサ22は、ワーク1の形状を測定する機器であり、広範囲センサ21の測定範囲V21と比べて測定範囲V22が狭い機器であると共に、広範囲センサ21と比べて測定精度が高く、高精度に測定可能な機器である(図6(a)および図6(c)参照)。高精度センサ22としては、レーザや電波などを利用して測定する機器が挙げられる。この高精度センサ22は、アーバ(図示せず)を介して工作機械のラム6に着脱自在になっている。高精度センサ22は、ワーク1の測定データを第二のワークモデル作成器25へ出力している。
第一のワークモデル作成器24は、広範囲センサ21で得られたワーク1のデータに基づきワーク1の概略3次元形状を作成する機器であり、作成したワーク1の概略3次元形状に関するデータD21をワーク形状記憶器26へ出力している。
The first work
第二のワークモデル作成器25は、高精度センサ22で得られたワーク1のデータに基づきワーク1の高精度3次元形状を作成する機器であり、作成したワーク1の高精度3次元形状に関するデータD22をワーク形状記憶器26へ出力している。
The second workpiece
ワーク形状記憶器26は、データD21およびデータD22を記憶する機器である。具体的には、ワーク形状記憶器26は、第一のワークモデル作成器24からのデータD21が入力されると、このデータD21を記憶し、このデータD21の後に、第二のワークモデル作成器25からデータD22が入力されると、記憶していたデータD21を前記データD22に置き換えて記憶している。そして、ワーク形状記憶器26は、記憶したデータD23を干渉チェック器27へ出力している。
The
干渉チェック器27は、ワーク形状記憶器26および移動指令作成器41の他に、高精度センサの3次元形状記憶器51および工作機械の機械部分(例えば、テーブル2やワーク1の固定具(図示せず)など)の3次元形状記憶器52とも接続している。これにより、干渉チェック器27には、データD23およびデータD25の他に、高精度センサ22の3次元形状に関するデータD26および工作機械の機械部分(例えば、テーブル2やワーク1の固定具(図示せず)など)の3次元形状に関するデータD27も入力される。
In addition to the
干渉チェック器27は、高精度センサ22によりワーク形状の測定を開始すると、上述したデータD23,D25,D26,D27に基づき、高精度センサ22とワーク1の干渉の有無、高精度センサ22と工作機械の機械部分の干渉の有無を判定している。干渉有りと判定した場合には、アラーム発生器28によりアラームを発生している。他方、干渉無しと判定した場合には、高精度センサ22によるワーク形状の測定を行いつつ、上述した干渉の有無の判定を継続して行っている。
When the measurement of the workpiece shape is started by the high-
ここで、上述した構成の工作機械のワーク形状測定装置の制御フローについて、図5および図6を参照して具体的に説明する。この制御フローにおいては、工作機械のテーブル2にワーク1を予め固定していると共に、広範囲センサ21および高精度センサ22が工作機械のラム6に装着可能な状態になっている。ここでは、ワーク1の全体を高精度センサ22で測定する場合について説明する。
Here, the control flow of the workpiece shape measuring apparatus of the machine tool having the above-described configuration will be specifically described with reference to FIGS. 5 and 6. In this control flow, the
図5に示すように、最初に、ステップS21にて、工作機械のラム6に広範囲センサ21を装着し、この広範囲センサ21を用いてワーク1の形状を測定する。そして、この広範囲センサ21は、得られたデータを第一のワークモデル作成器24へ出力する。
As shown in FIG. 5, first, in step S <b> 21, the
続いて、ステップS22にて、第一のワークモデル作成器24は、上述したデータ(広範囲センサ21で得られたデータ)に基づきワーク1の概略3次元形状を作成する。例えば、図6(b)に示すように、第一のワークモデル作成器24は、ワーク1の実際の形状に対し少し大きい形状である、ワーク1の概略3次元形状M21を作成する。
Subsequently, in step S <b> 22, the first
続いて、ステップS23にて、第一のワークモデル作成器24は、ワーク1の概略3次元形状M21に関するデータD21をワーク形状記憶器26へ出力する。これにより、ワーク形状記憶器26は、ワーク1の概略3次元形状に関するデータD21を記憶する。
Subsequently, in step S <b> 23, the first
続いて、ステップS24にて、ワーク形状記憶器26は、記憶したワーク1の概略3次元形状に関するデータD23を干渉チェック器27へ出力する。なお、干渉チェック器27には、高精度センサ22の3次元形状に関するデータD26、工作機械の機械部分(例えば、テーブル2やワーク1の固定具(図示せず)など)の3次元形状に関するデータD27が予め入力されている。
Subsequently, in step S <b> 24, the workpiece
続いて、ステップS25にて、高精度センサ22によるワーク1の高精度3次元形状の測定を開始する。すなわち、広範囲センサ21を工作機械のラム6から脱離する一方、高精度センサ22を工作機械のラム6に装着し、この高精度センサ22によりワーク形状の測定を開始する。なお、高精度センサ22は、得られたデータを第二のワークモデル作成器25へ出力している。
Subsequently, in step S25, measurement of the high-precision three-dimensional shape of the
続いて、ステップS26にて、干渉チェック器27は、高精度サンサ22の先行位置情報に関するデータD25、すなわち、移動指令作成器41から出力される高精度センサ22の移動指令に関するデータD25を読み込む。
Subsequently, in step S <b> 26, the
続いて、ステップS27にて、干渉チェック器27は、高精度センサ22とワーク1の干渉の有無、高精度センサ22と工作機械の機械部分(例えば、テーブル2やワーク1の固定具(図示せず)など)の干渉の有無を判定している。具体的には、干渉チェック器27は、ワーク形状記憶器26から出力されたデータD23、高精度サンサ22の先行位置情報に関するデータD25、高精度センサ22の3次元形状に関するデータD26、工作機械の機械部分(例えば、テーブル2やワーク1の固定具(図示せず)など)の3次元形状に関するデータD27に基づき、高精度センサ22とワーク1および工作機械の他の機械部分(例えば、テーブル2やワーク1の固定具など)との干渉の有無を判定している。干渉チェック器27が干渉有りと判定した場合には、ステップS28に進む。他方、干渉チェック器27が干渉無しと判定した場合には、ステップS30に進む。
Subsequently, in step S27, the
続いて、ステップS28にて、干渉チェック器27は、アラーム発生器28によりアラームを発生する。
Subsequently, in step S <b> 28, the
続いて、ステップS29にて、高精度センサ22の移動軌跡用のプログラムにて、干渉有りと判定した箇所に対応する部分を修正する。そして、修正したプログラムをNCプログラム入力器31に入力し、NCプログラム解釈器32で作成したデータを移動指令作成器41へ出力し、移動指令作成器41で新たに作成されたデータD25を干渉チェック器27へ出力するようにしている。続いて、このステップS29の処理が終了すると、ステップS25へ戻る。言い換えると、干渉チェック器27は、干渉有りと判定した場合には、アラーム発生器28でアラームを発生する一方、修正したNCプログラムに基づく移動指令作成器41からの新たなデータD25、およびデータD23,D26,D27に基づき、高精度センサ22とワーク1および工作機械の他の機械部分(例えば、テーブル2やワーク1の固定具(図示せず)など)との干渉の有無を再び判定している。
Subsequently, in step S29, the portion corresponding to the location determined to have interference is corrected by the program for the movement locus of the high-
続いて、ステップS30にて、干渉チェック器27は、高精度センサ22によるワーク1の形状の測定の終了の有無を判定する。具体的には、干渉チェック器27は、移動指令作成器41からのデータD25の入力の有無を検出し、データD25の入力が有る場合には、測定箇所があると判定し、ステップS25に戻る。言い換えると、干渉チェック器27は、高精度センサ22によるワーク1の形状の測定が終了していないと判定した場合には、データD23,D25,D26,D27に基づき、高精度センサ22とワーク1および工作機械の他の機械部分(例えば、テーブル2やワーク1の固定具(図示せず)など)との干渉の有無を継続して判定している。他方、データD25の入力が所定時間経過しても無い場合には、高精度センサ22によるワーク形状の測定が終了したと判定して、ステップS31に進む。
Subsequently, in step S <b> 30, the
続いて、ステップS31にて、第二のワークモデル作成器25は、上述したデータ(高精度センサ22で得られたデータ)に基づきワーク1の高精度3次元形状を作成する。例えば、図6(d)に示すように、第二のワークモデル作成器25は、ワーク1の実際の形状と一致する形状である、ワーク1の高精度3次元形状M22を作成する。
Subsequently, in step S31, the second
続いて、ステップS32にて、第二のワークモデル作成器25は、高精度3次元形状M22に関するデータD22をワーク形状記憶器26へ出力している。そして、ワーク形状記憶器26は、記憶していたデータD23(ワーク1の概略3次元形状に関するデータD21)を前記データD22に置き換えて記憶する。
Subsequently, in step S <b> 32, the second
続いて、ステップS33にて、第二のワークモデル作成器25は、記憶したデータD23(ワーク1の高精度3次元形状に関するデータD22)を干渉チェック器27へ出力して、終了となる。
Subsequently, in step S33, the second
したがって、本実施形態に係る工作機械のワーク形状測定装置によれば、第一のワークモデル作成器24で作成したワーク1の概略3次元形状に関するデータD21、移動指令作成器41で作成したデータ(高精度センサ22の先行位置情報に関するデータ)D25、高精度センサ22の3次元形状に関するデータD26に基づき、ワーク1と高精度センサ22の干渉を判定する干渉チェック器27を具備することで、ワーク1と高精度センサ22との干渉を回避することができる。
Therefore, according to the workpiece shape measurement device for a machine tool according to the present embodiment, the first
干渉チェック器27には、テーブル2やワーク1の固定具などの工作機械の機械部分の3次元形状に関するデータD27も入力されるため、高精度センサ22とテーブル2やワーク1の固定具などの工作機械の機械部分との干渉も回避することができる。
Since the data D27 relating to the three-dimensional shape of the machine part of the machine tool such as the table 2 or the
[他の実施形態]
上述した第一番目の実施形態では、第一のワークモデル作成器13と第二のワークモデル作成器14を具備する工作機械のワーク形状測定装置を用いて説明したが、広範囲センサ11の測定データに基づきワーク1の概略3次元形状を作成する機能と、高精度センサ12の測定データに基づきワーク1の高精度3次元形状を作成する機能の両方を併せ持つ一つのワークモデル作成器を具備する工作機械のワーク形状測定装置とすることも可能である。上述した第二番目の実施形態では、第一のワークモデル作成器24と第二のワークモデル作成器25を具備する工作機械のワーク形状測定装置を用いて説明したが、広範囲センサ21の測定データに基づきワーク1の概略3次元形状を作成する機能と、高精度センサ22の測定データに基づきワーク1の高精度3次元形状を作成する機能の両方を併せ持つ一つのワークモデル作成器を具備する工作機械のワーク形状測定装置とすることも可能である。これらのような工作機械のワーク形状測定装置であっても、上述した第一番目および第二番目の実施形態に係る工作機械のワーク形状測定装置と同様な作用効果を奏する。
[Other Embodiments]
In the first embodiment described above, the workpiece shape measuring device of the machine tool including the first
上述した第二番目の実施形態では、高精度センサ22とワーク1および工作機械の機械部分との干渉の有無を判定する場合について説明したが、工具とワークおよび工作機械の他の機械部分との干渉の有無を判定する場合に適用することも可能である。
In the second embodiment described above, the case where the presence / absence of interference between the high-
本発明に係る工作機械のワーク形状測定装置によれば、高精度センサのみを用いた場合と比較して短時間にて測定することができると共に、所定の箇所に対して高精度に測定することができるため、工作機械産業などで有益に利用することができる。 According to the workpiece shape measuring apparatus for a machine tool according to the present invention, it is possible to measure in a short time compared to the case where only a high-precision sensor is used, and to measure at a predetermined location with high accuracy. Can be used beneficially in the machine tool industry.
本発明に係る工作機械のワーク形状測定装置によれば、ワークと高精度センサとの干渉を回避することができるため、工作機械産業などで有益に利用することができる。 According to the workpiece shape measuring apparatus for a machine tool according to the present invention, interference between the workpiece and the high-precision sensor can be avoided, so that it can be beneficially used in the machine tool industry and the like.
1 ワーク
2 テーブル
3 コラム
4 クロスレール
5 サドル
6 ラム
11,21 広範囲センサ
12,22 高精度センサ
13,24 第一のワークモデル作成器
14,25 第二のワークモデル作成器
15 ワークモデル結合器
16 ワーク形状の表示器および測定箇所指定器
17 衝突防止装置
26 ワーク形状記憶器
27 干渉チェック器
28 アラーム発生器
30 NC(数値制御装置)
31 NCプログラム入力器
32 NCプログラム解釈器
40 移動制御機構
41 移動指令作成器
42 パルス分配器
43 サーボアンプ
43a X軸サーボアンプ
43b Y軸サーボアンプ
43c Z軸サーボアンプ
44 モータ
44a X軸モータ
44b Y軸モータ
44c Z軸モータ
51 高精度センサの3次元形状記憶器
52 工作機械の機械部分の3次元形状記憶器
D1〜D3,D11,D12,D21〜D23,D25〜D27 データ
V11,V12,V21,V22 測定範囲
DESCRIPTION OF
31 NC
Claims (1)
広範囲に亘って測定可能な広範囲測定手段と、
前記広範囲測定手段により測定されたデータに基づき、前記ワークの概略3次元形状を作成する第一のワーク形状作成手段と、
高精度に測定可能な高精度測定手段と、
前記高精度測定手段により測定されたデータに基づき、前記ワークの高精度3次元形状を作成する第二のワーク形状作成手段と、
前記ワークの概略3次元形状を表示するワーク形状表示手段と、
前記ワーク形状表示手段に表示された前記ワークの概略3次元形状にて、前記高精度測定手段による測定箇所を指定する測定箇所指定手段と、
前記ワークの概略3次元形状と前記ワークの高精度3次元形状とに基づき、前記ワークの概略3次元形状にて前記ワークの高精度3次元形状と一致する箇所を当該ワークの高精度3次元形状に置き換えてワークの全体3次元形状を作成する第三のワーク形状作成手段とを備えた
ことを特徴とする工作機械のワーク形状測定装置。 A workpiece shape measuring device for a machine tool that measures the shape of a workpiece fixed to a table of a machine tool,
A wide range of measuring means capable of measuring over a wide range;
First workpiece shape creation means for creating a roughly three-dimensional shape of the workpiece based on the data measured by the wide range measurement means;
High-precision measuring means capable of measuring with high accuracy;
Second workpiece shape creation means for creating a highly accurate three-dimensional shape of the workpiece based on the data measured by the high precision measurement means;
A workpiece shape display means for displaying an approximate three-dimensional shape of the workpiece;
A measurement location designation means for designating a measurement location by the high-precision measurement means in the approximate three-dimensional shape of the workpiece displayed on the workpiece shape display means;
Based on the approximate three-dimensional shape of the workpiece and the high-accuracy three-dimensional shape of the workpiece, a location that matches the high-precision three-dimensional shape of the workpiece in the approximate three-dimensional shape of the workpiece is determined. A workpiece shape measuring device for a machine tool, comprising: a third workpiece shape creating means for creating an overall three-dimensional shape of the workpiece in place of the workpiece.
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