JP3657252B2 - ワーク形状測定装置を用いた形状測定システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワーク加工工程において、加工前、または加工終了後、更には加工中においても、短時間の停止で着脱容易とし、随時ワークの形状における変化状況及びワークの最終形状を測定可能とする非接触式のワーク形状測定装置を用いた形状測定システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、NC加工機上でのワークの形状測定に関しては、生産効率を低下させることなく、またコストを高くすることなく、加工後ワークの形状を計測する形状計測装置が知られる。即ち、素材を加工する工具は、X軸方向及びY軸方向に駆動され、エンコーダによって各軸位置が検出される。また、工具を装着するタレットには、NC旋盤ワーク計測用センサが装着されており、上述した工具と同じ工具駆動手段で、X軸方向及びY軸方向に移動する。このため工具が、前記工具駆動手段により、加工開始位置に移動すると、NC旋盤ワーク計測用センサも移動して、ワーク固定用爪にて主軸中心であって加工時と異なる計測位置に固定された加工後ワークに接触することにより、加工後ワークの形状計測も同時に行うというものである(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
また、加工する工作物の位置測定が容易、且つ測定時間を短縮可能なNC工作機械システムおよびNC工作機械における工作物位置測定方法が知られる。
【0004】
即ち、NC工作機械と、工具と工作物との相対位置の位置制御を行う位置制御手段としてのNC装置と、NC工作機械の主軸ヘッドの所定の位置に設けられ、主軸の軸線の延長線上を通り、互いに交差する平面状の第1および第2の基準光Lx、Lyを工作物に向けて照射するX軸およびY軸基準光照射装置と、NC装置に対して工具と工作物との相対位置を変更させる位置指令を出力可能な外部操作装置と、主軸と工作物の所定の位置との主軸の軸線方向の相対位置を非接触で測定してNC装置に出力する非接触測長器を有するものである(例えば、特許文献2参照。)。
【0005】
【特許文献1】
特開平11−198003号公報(第1頁、図1)
【特許文献2】
特開平11−249719号公報(第1頁、図1)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら上述の従来例では、(1)前者の場合では、NC旋盤のように、工具と同一の移動平面に位置検出センサを設置可能な場合であって、且つ接触式センサを用いる場合にのみ適用できるもので、旋盤装置以外の加工機には適用不可能である。また、(2)後者の場合は、非接触式センサを用いるものの、加工するワーク(工作物)の位置測定は可能でも、ワークの形状測定には、不向きである。
【0007】
本発明は、上述の事情に鑑みて成されたもので、簡単に着脱可能であり、NC加工機の主軸と座標軸Zとを同一軸心上にセット出来、且つ操作が簡便であり、加工機のX、Y軸の二次元座標に対しても精度よく簡単に取り付けが出来、取り付け位置を加工機主軸の同軸上先端としたことで、他物の干渉を回避でき、構造簡単・高精度・高信頼性を有するワーク形状測定装置を用いた形状測定システム。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。
【0009】
(1)NC加工機上で操作自在な非接触式のワーク形状測定装置を用いた形状測定システムであって、ワーク形状測定装置本体を前記NC加工機のXY方向位置検出装置を有する主軸部の軸心上に係合して着脱可能に設け、且つX−Y平面に平行に旋回位置決め調節可能なXY方向位置決め調節機構と、前記軸心上の上方所定位置の仮想支点を中心に軸心を通り且つXY平面に垂直な面内を円弧状ガイド面に沿って所望角度可傾回動自在の走査光照射角調節機構と、走査光を照射・受光してワークの変位量を測定可能な走査光照射・受光手段とから構成され、前記ワーク形状測定装置及び前記NC加工機のXY方向位置検出装置の両者からの出力信号を受信して演算処理し、演算結果から得られたワークの形状に関する情報を認識すると共に、該情報を表示部に表示及び/または3D−CADへ出力して各種情報の処理及び操作制御を可能とする外部制御装置を備えて成ることを特徴とするワーク形状測定装置を用いた形状測定システム。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るワーク形状測定装置を用いた形状測定システムの実施の形態について説明する。
【0012】
図1(a)は、本発明に係るワーク形状測定装置をNC加工機の主軸部に取り付けた状態を示す側面図、(b)は、走査光照射角調節機構を作用させた状態を示す側面図である。
【0013】
図1(a)、(b)において、200は、NC加工機上で操作自在な非接触式のワーク形状測定装置であって、ワーク形状測定装置200本体を、前記NC加工機のXY方向位置検出装置100を有する主軸部01の軸心上に係合して着脱可能に設け、前記ワーク形状測定装置200は、X−Y軸からなる二次元座標面に平行に旋回位置決め調節可能なXY方向位置決め調節機構201と、前記軸心上の上方所定位置の仮想支点Pを中心に円弧状ガイド面202aに沿って所望角度可傾回動自在の走査光照射角調節機構202と、走査光を照射・受光してワークの変位量を測定可能な走査光照射・受光手段203とから成り、XY方向位置決め調節機構201は、摺動面201aを介して360°全方位に対して旋回位置決め可能であり、走査光照射角調節機構202は、円弧状ガイド面202aに沿って走査光照射角を、例えば、α°等の所望角度になるように、走査光照射・受光手段203を可傾回動して位置決めし、図1(b)に示すように、ワークWの傾斜面でも測定が可能である。
【0014】
図2は、ワーク形状測定装置の構成及び走査光照射角調節機構を作用させた状態を示す詳細説明図であり、(a)は、平面図、(b)は、A−A矢視図である。
【0015】
図2(a)、(b)は、ワーク形状測定装置200が、例えばY軸を基点にしてXY方向位置決め調節機構201を作用させ所望角度旋回して、図中斜め左方向にワーク形状測定装置200の姿勢を位置決め制御し、A−A矢視に示すように走査光照射角調節機構202により、走査光照射・受光手段203を加工機の0軸となる座標系のZ軸からα°回動傾斜させ、走査光照射部203aより所定方向に走査光を照射できるようにする。
【0016】
図3は、本発明に係るワーク形状測定装置をNC加工機の主軸部に取り付けた状態の全体構成を示す斜視図である。
【0017】
X、Y、Z軸の三次元・直角座標系のZ軸をNC加工機の主軸部01の先端部に主軸部01の軸心とZ軸が一致するようにワーク形状測定装置200を、図3に示すように装着し、加工機ベッドB上のワークWの形状を測定できるようにセットする。
【0018】
図4は、本発明に係るワーク形状測定装置を用いた形状測定システムの構成例を示すブロック図である。
【0019】
NC(数値制御)装置02に制御されて動作するNC加工機のXY方向位置検出装置100と、XY方向位置決め調節機構201、走査光照射角調節機構202、走査光照射・受光手段203の3要素から成るワーク形状測定装置200と、外部制御装置300とを相互に信号を授受可能に接続し、更に外部制御装置300から得られるワークの形状情報としての出力信号を3D−CADに伝送可能に接続し、形状測定システムを構成した一例を示す。
【0020】
即ち、前記ワーク形状測定装置200と、前記NC加工機のXY方向位置検出装置100との両者からの出力信号を受信して演算処理し、演算結果から得られたワークの形状に関する情報を認識すると共に、該情報を表示部(図示略)に表示、または3D−CADへ出力する等、各種情報を制御、且つ操作制御可能な外部制御装置300を備えている。
【0021】
また、走査光照射・受光手段203は、例えば、走査光をレーザ光Leとし、受光用素子にCCDを用い、照射されたレーザ光の反射光を、集光レンズを介して前記CCD上に結像させ、ワークWの変位に対応して変化する反射角度によって移動するCCD上の結像位置を検出することによって、ワークの変位量を測定し、ワークの形状を認識する構成とすることができる。
【0022】
尚また、例えば、外部制御装置300に画像処理回路を設け、ワーク形状データを画像処理して画像情報を生成し、生成した画像情報をモニタ等に表示するようにしても良い。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、簡単に着脱可能であり、NC加工機の主軸と座標軸Zとを同一軸心上にセット出来、且つ操作が簡便であり、加工機のX、Y軸の二次元座標に対しても精度よく簡単に取り付けが出来、取り付け位置を加工機主軸の同軸上先端としたことで、他物の干渉を回避でき、構造簡単・高精度・高信頼性を有するワーク形状測定装置を用いた形状測定システムを提供出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)本発明に係るワーク形状測定装置をNC加工機の主軸部に取り付けた状態を示す側面図、(b)走査光照射角調節機構を作用させた状態を示す側面図
【図2】 ワーク形状測定装置の構成及び走査光照射角調節機構を作用させた状態を示す詳細説明図、(a)平面図、(b)A−A矢視図
【図3】 本発明に係るワーク形状測定装置をNC加工機の主軸部に取り付けた状態の全体構成を示す斜視図
【図4】 本発明に係るワーク形状測定装置を用いた形状測定システムの構成例を示すブロック図
【符号の説明】
01 NC加工機の主軸部
02 NC装置
100 XY方向位置検出装置
200 ワーク形状測定装置
201 XY方向位置決め調節機構
201a 摺動面
202 走査光照射角調節機構
202a 円弧状ガイド面
203 走査光照射・受光手段
300 外部制御装置
400 3D−CAD(3次元CAD)
Le レーザ光
W ワーク
Claims (1)
- NC加工機上で操作自在な非接触式のワーク形状測定装置を用いた形状測定システムであって、ワーク形状測定装置本体を前記NC加工機のXY方向位置検出装置を有する主軸部の軸心上に係合して着脱可能に設け、且つX−Y平面に平行に旋回位置決め調節可能なXY方向位置決め調節機構と、前記軸心上の上方所定位置の仮想支点を中心に軸心を通り且つXY平面に垂直な面内を円弧状ガイド面に沿って所望角度可傾回動自在の走査光照射角調節機構と、走査光を照射・受光してワークの変位量を測定可能な走査光照射・受光手段とから構成され、前記ワーク形状測定装置及び前記NC加工機のXY方向位置検出装置の両者からの出力信号を受信して演算処理し、演算結果から得られたワークの形状に関する情報を認識すると共に、該情報を表示部に表示及び/または3D−CADへ出力して各種情報の処理及び操作制御を可能とする外部制御装置を備えて成ることを特徴とするワーク形状測定装置を用いた形状測定システム。
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