JP6403298B1

JP6403298B1 - Ｎｃ加工装置及び加工部品の製造方法

Info

Publication number: JP6403298B1
Application number: JP2018066423A
Authority: JP
Inventors: 俊哉中上; 大別当
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd; Asahi Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd; Asahi Seiki Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2018-10-10
Anticipated expiration: 2038-03-30
Also published as: JP2019177423A

Abstract

【課題】加工後のワークの各測定ポイントに対して、従来より信頼性が高い位置データの測定を行うことが可能なＮＣ加工装置及び加工部品の製造方法を提供する。【解決手段】本発明のＮＣ加工装置１０及び加工部品の製造方法では、プローブ４５と共にターゲット４９がＮＣ加工装置１０の可動部に取り付けられ、ターゲット４９の位置データが、ワークＷの各測定ポイントの位置データの代用データとしてレーザートラッカー５０により測定される。即ち、ワークＷを加工する際に使用される位置センサ２１Ｓ〜２４Ｓとは別のレーザートラッカー５０にて、ワークＷの各測定ポイントの位置データを測定するので、従来より信頼性が高い位置データの測定を行うことが可能になる。【選択図】図１

Description

本発明は、ＮＣプログラムにより加工ツールにてワークを加工した後、加工ツールに代えてプローブが取り付けられ、そのプローブの先端部をワークの複数の測定ポイントに順次当接させて、それら各測定ポイントの位置データを測定するＮＣ加工装置、及び、そのようなＮＣ加工装置を使用して加工部品を製造する製造方法に関する。

従来、この種のＮＣ加工装置では、加工ツールの位置制御のために備えたサーボモータの位置センサを、プローブを用いた測定ポイントの位置データ測定にも使用する構成になっている（例えば、特許文献１参照）。なお、測定ポイントの位置データは、ワークの形状検査に使用される。

特許５３５９６５１号公報（段落［０００２］）

しかしながら、上述した従来のＮＣ加工装置では、ワークを加工する際に使用する位置センサと、加工後のワークの形状検査に使用する位置センサとが同じであるため、位置センサの誤検出によって誤った形状にワークが加工されても、それを形状検査によって発見することができない場合が生じ得た。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、加工後のワークの各測定ポイントに対して、従来より信頼性が高い位置データの測定を行うことが可能なＮＣ加工装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明は、ＮＣプログラムにより、加工ツールにてワークを加工した後、前記加工ツールに代えてプローブが取り付けられ、そのプローブの先端部を前記ワークの複数の測定ポイントに順次当接させて、それら各測定ポイントの位置データを測定するＮＣ加工装置において、前記プローブと共に前記ＮＣ加工装置の可動部に取り付けられるターゲットと、前記ターゲットの位置データを測定するレーザートラッカーと、前記プローブの先端部が各前記測定ポイントに当接する度に前記プローブから出力される当接検出信号に基づいてトリガ信号を出力するトリガ信号出力部と、前記トリガ信号が出力される度に、前記レーザートラッカーが測定した前記ターゲットの位置データを前記測定ポイントの位置データの代用データとして記憶する位置データ記憶手段とを備え、前記ＮＣプログラムには、前記測定ポイントで、前記プローブの先端部をワークに２度当接させる２度当て処理が備えられ、その２度当て処理には、前記プローブの先端部を前記ワークに押し付けてから離間させ、その離間時に前記当接検出信号が変化したときの前記プローブの制御用位置データを取得する第１当接処理と、その制御用位置データに基づいて前記プローブの先端部をワークに丁度当接する位置に移動する第２当接処理とが含まれ、前記トリガ信号出力部は、前記第２当接処理において前記プローブから出力される当接検出信号に基づいてトリガ信号を出力するＮＣ加工装置である。
ここで、「プローブの先端部をワークに丁度当接する位置に移動」とは、「プローブの先端部を、ワークに当接した瞬間の位置から可能な限りずれない位置に移動」という意味である。

請求項２の発明は、前記ＮＣプログラムには、前記ターゲットの位置データの測定開始後、前記プローブの先端部から前記ターゲットまでの３次元ベクトルの変化を伴う変更が行われた場合に、その変更の前後で、共通の前記測定ポイントに対する前記ターゲットの位置データを測定して前記位置データ記憶手段に記憶する第１基準データ取得手段が備えられている請求項１に記載のＮＣ加工装置である。

請求項３の発明は、前記ＮＣプログラムには、前記ターゲットの位置データの測定開始後、前記ワークを移動した場合に、その移動の前後で、前記ワーク上で共通する３つの前記測定ポイントに対する前記ターゲットの位置データを測定して前記位置データ記憶手段に記憶する第２基準データ取得手段が備えられている請求項１又は２に記載のＮＣ加工装置である。

請求項４の発明は、前記ターゲットの前記位置データに基づく前記ワークの寸法と設計上の寸法との誤差を演算する誤差演算手段が備えられている請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載のＮＣ加工装置である。

請求項５の発明は、ＮＣ加工装置の加工ツールにてワークを加工した後、前記加工ツールに代えて前記ＮＣ加工装置の可動部にプローブと共にターゲットを取り付けてレーザートラッカーにより前記ターゲットの位置データを測定可能な状態とし、前記プローブの先端部を前記ワークの複数の測定ポイントに順次当接させ、その際、前記プローブから出力される当接検出信号に基づいて前記レーザートラッカーで前記ターゲットの位置データを測定し、前記ターゲットの位置データに基づいて、前記ワークが設計通りの形状の加工部品になっているか否かを判別して前記加工部品を製造する加工部品の製造方法であって、各前記測定ポイントで、前記プローブの先端部をワークに２度当接させ、１度目の当接後の離間時に前記当接検出信号が変化したときの前記プローブの制御用位置データを取得し、その制御用位置データに基づいて前記プローブをワークに向けて移動して２度目の当接を行い、２度目の当接のときに前記プローブから出力される前記当接検出信号に基づいて前記レーザートラッカーで前記ターゲットの位置データを測定する加工部品の製造方法である。

本発明のＮＣ加工装置及び加工部品の製造方法では、プローブと共にターゲットがＮＣ加工装置の可動部に取り付けられ、ターゲットの位置データが、ワークの各測定ポイントの位置データの代用データとしてレーザートラッカーにより測定される。即ち、本発明によれば、ワークを加工する際に使用される位置センサとは別のレーザートラッカーにて、ワークの各測定ポイントの位置データを測定するので、従来より信頼性が高い位置データの測定を行うことが可能になる。また、ワークに設定されている全ての測定ポイントに対して作業者が手作業でターゲットを配置して、レーザートラッカーにて位置データの測定を行う場合に比べ、短時間で正確な位置データの測定を行うことができる。しかも、２度当て処理にて位置データの測定を行うので、プローブのワークに対する当接状態が安定し、安定した位置データの測定が可能になる。さらには、ＮＣ加工装置によりワークが加工された後、そのワークが治具に固定されたままの状態で位置データの測定を行うことができるので、ワークが正しく加工されていなかった場合に追加加工を迅速かつ容易に行うことができる。その場合、請求項４の発明のように、ターゲットの位置データに基づくワークの寸法と設計上の寸法との誤差を演算する誤差演算手段を備えていれば、追加加工を行うか否かを迅速に判断することができる。

請求項２の発明によれば、ターゲットの位置データの測定開始後、プローブの姿勢変更や取替え等を行ってもワーク全体の形状を正確に特定することができる。

請求項３の発明によれば、ターゲットの位置データの測定開始後、ワークを移動しても、ワーク全体の形状を正確に特定することができる。これにより、ワークの移動等を行わずには位置データの測定が不可能な程の大型のワークの形状を特定することができる。

本発明の第１実施形態に係るＮＣ加工装置の斜視図ＮＣ加工装置のブロック図ＮＣ加工装置で加工されるワークの斜視図加工用ＮＣプログラムのフローチャートプローブの側面図測定用ＮＣプログラムのフローチャート２度当て処理のフローチャートデータ解析プログラムの実行中のパソコンのブロック図第２実施形態に係るＮＣ加工装置の斜視図データ解析プログラムの実行中のパソコンのブロック図第３実施形態に係るＮＣ加工装置のプローブとワークの斜視図

［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。本発明に係るＮＣ加工装置１０は、図１に示された加工機本体１１とレーザートラッカー５０と図２に示されたパソコン６９とを備えてなる。図１に示すように、加工機本体１１は、前後方向に延びるワーク用治具１９と、ワーク用治具１９を跨いだ状態で起立している第１可動ベース１２とを有する。第１可動ベース１２は、ワーク用治具１９の両側で前後方向に延びるレール１２Ｒ，１２Ｒにスライド可能に係合している。また、第１可動ベース１２における１対の脚部１２Ｋ，１２Ｋの前面には、左右方向に延びる第２可動ベース１３が上下に直動可能に組み付けられている。さらに、第２可動ベース１３の左右方向の中間部には、第３可動ベース１４が左右に直動可能に組み付けられている。そして、第３可動ベース１４から下方に、一般に「主軸」と言われるツール保持部１５が突出している。ツール保持部１５は、下方に向かって開放した図示しないテーパー孔を中心部に備え、そのテーパー孔を中心にして回転する。

図２に示すように、加工機本体１１は、駆動源として第１〜第４のサーボモータ２１〜２４を有する。これら第１〜第４のサーボモータは、それぞれ位置センサ２１Ｓ〜２４Ｓを備えている。そして、第１のサーボモータ２１によって第１可動ベース１２が位置制御され、第２のサーボモータ２２によって第２可動ベース１３が位置制御され、第３のサーボモータ２３によって第３可動ベース１４が位置制御され、さらに、第４のサーボモータ２４によってツール保持部１５が回転駆動される。

図２に示すように、加工機本体１１のコントローラ３０には、第１〜第４のサーボモータ２１〜２４を駆動するためのサーボアンプ２１Ａ〜２４Ａと、それらサーボアンプ２１Ａ〜２４Ａに指令データを付与する主制御部３１とが備えられている。主制御部３１は、メモリ３２とＣＰＵ３３とを有し、メモリ３２に記憶されている加工用ＮＣプログラムをＣＰＵ３３が実行することで、ワークＷを所定形状の加工部品に加工することができる。

図３（Ａ）には、加工機本体１１にて加工される前のワークＷが示され、図３（Ｂ）には、ＮＣ加工装置１０にて加工された後のワークＷが示されている。未加工のワークＷは、例えば、厚さ８０ｍｍ以上、横幅５００ｍｍ以上、長さ２０００ｍｍ以上のアルミ板であって、下面の複数位置に図示しない固定用の螺子孔が形成されている。そして、図１に示したワーク用治具１９に備えられた支持台９９上にアルミ板であるワークＷが固定され、その支持台９９がワーク用治具１９の本体に固定されている。

加工機本体１１は、ワークＷ全体を、厚さ方向、横方向、長手方向に切削してから、図３（Ｂ）に示すように、四角形の凹部９１を縦横に複数並ぶように加工する。これにより、設計上、ワークＷは、均一の厚さの底板９２の上に、壁厚が均一の格子状リブ９３を備えた構造になる。そして、各凹部９１の開口縁の角部と、ワークＷ全体の上面外縁部の角部と、ワークＷ全体の下面外縁部の角部と、ワークＷ全体の四隅の角部とに、それぞれＣ面取り加工を行う。以上により、ワークＷの加工が終了し、設計上の形状に対して予め定められた許容誤差内の形状に加工されたワークＷが、完成した加工部品になる。

図１の左側には、ワークＷを加工する際に使用される加工ツール４０の一例が示されている。各加工ツール４０は、テーパー軸部４０Ａの下端部にツール本体４０Ｂを備えた構造をなしていて、テーパー軸部４０Ａがツール保持部１５のテーパー孔に嵌合装着される。なお、図１には、加工ツールの一例としてエンドミルが示されているが、エンドミル以外に、フライスカッター、面取り工具等も使用される。

図４には、ワークＷを加工するための加工用ＮＣプログラムＰＧ１の一例が示されている。例えば、ＣＰＵ３３が加工用ＮＣプログラムＰＧ１を実行すると、ツールデータをメモリ３２に記憶されているデータテーブルから読み込む（Ｓ１０）。そのデータテーブルには、加工ツール４０及び後述する検査ツールとしてのプローブ４５がツール番号によって登録されていて、それらツール番号に対応させて、ツールの名称、ツールの先端までの長さ、回転半径等のツールデータが設定されている。

ツールデータの読み込み（Ｓ１０）が終了したら、ツール保持部１５に取り付けるべき加工ツール４０をコントローラ３０に備えたモニタ３４に表示する（Ｓ１１）。そこで、作業者が指定された加工ツール４０をツール保持部１５に取り付け、コントローラ３０のコンソール３５に備えた確認ボタンをオン操作する（Ｓ１２でＹＥＳ）と、その取り付けられた加工ツール４０を使用する加工処理が実行される（Ｓ１３）。そして、その加工処理が終了すると、次にツール保持部１５に取り付けるべき加工ツール４０をモニタ３４に表示し（Ｓ１４）、以下、同様の動作を繰り返す。そして、全ての加工処理が終了すると、加工が終了したことを報知するメッセージをモニタ３４に表示して加工用ＮＣプログラムＰＧ１が終了する。なお、ツールの変更は、図示しないツールチェンジャーによって自動で行ってもよい。

さて、加工用ＮＣプログラムＰＧ１が終了したら、図１に示すように、ツール保持部１５にプローブ４５を取り付け、レーザートラッカー５０を使用した位置データの測定を行う。そのプローブ４５の具体例として、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）には第１〜第３のプローブ４５Ａ〜４５Ｃが示されている。以下、第１〜第３のプローブ４５Ａ〜４５Ｃを区別しない場合には、単にプローブ４５ということとする。

プローブ４５は、加工ツール４０と同形状のテーパー軸部４０Ａの下端にプローブ本体４０Ｃを有し、加工ツール４０と同様に、テーパー軸部４０Ａを図示しないテーパー孔に嵌合装着してツール保持部１５に取り付けられる。プローブ本体４０Ｃは、テーパー軸部４０Ａに固定されたベース部４２から検出バー４６が延び、その検出バー４６がベース部４２に可動状態に支持されると共に、ベース部４２内に備えた弾性部材により検出バー４６が原点位置に付勢されている。そして、第１及び第２のプローブ４５Ａ，４５Ｂにおいては、検出バー４６が原点位置からベース部４２側に向かって直動するように移動し、第３プローブ４５Ｃにおいては、検出バー４６が上端部を中心にして原点位置から任意の方向に回動する。

検出バー４６の先端部には、球体４７が備えられている。また、第２プローブ４５Ｂにおいては、検出バー４６の先端寄り位置から四方に直交バー４６Ａ，４６Ａが突出していて、それら直交バー４６Ａの先端にも球体４７が備えられている。そして、それら球体４７がワークＷに押し付けられることで検出バー４６が原点位置から移動する。すると、プローブ４５から主制御部３１に出力される当接検出信号がオンになる。

各プローブ４５のベース部４２には、ターゲット４９が固定されている。このターゲット４９は、一般にリフレクターと呼ばれるものであって、直交する３枚の反射面を有し、何れの方向からターゲット４９に光が入射しても、その入射方向に光を反射するようになっている。ここで、ツール保持部１５は、プローブ４５が取り付けられたときには、第４のサーボモータ２４によるサーボロック又は第４のサーボモータ２４に備えたブレーキにより回転不能に固定される。そして、プローブ４５の先端部とターゲット４９とが、３次元的な相対位置関係を一定に保つように、即ち、プローブ４５の先端部からターゲット４９までの３次元ベクトルの変化を伴わないように、加工機本体１１によってプローブ４５及びターゲット４９が平行移動される。これにより、ターゲット４９の位置データを測定することで、ワークＷにおける測定ポイントの位置データの代用データを測定することができる。

そのターゲット４９の位置データの測定は、レーザートラッカー５０によって行われる。レーザートラッカー５０は、Ｌｅｉｃａ社、ＡＰＩ（ＡｕｔｏｍａｔｅｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＩｎｃ．）社、ＦＡＲＯ社等から発売されて公知になっているものである。具体的には、本実施形態のレーザートラッカー５０は、キャスター６２付きのスタンド６３の上端部にヘッド部６４を旋回可能に備え、そのヘッド部６４に設けられた１対の対向壁６４Ａ，６４Ａの間にミラー５４（図２参照）の図示しない水平回動軸が差し渡されている。そして、図２に示したθ軸モータ５５によりヘッド部６４がスタンド６３に対して垂直軸回りに旋回されると共に、γ軸モータ５６によりミラー５４がヘッド部６４に対して水平軸回りに回動する。

レーザートラッカー５０のうちミラー５４の下方には、ハーフミラー５２、レーザ光源５１が備えられ、ハーフミラー５２の側方にはレーザ受光部５３が備えられている。
そして、レーザートラッカー５０を作動させると、ミラー５４が、常に、ターゲット４９に正対する方向を向くように、θ軸モータ５５及びγ軸モータ５６によってミラー５４の向きが変えられる。また、レーザートラッカー５０は、三次元空間におけるターゲット４９の位置を、そのターゲット４９までの距離Ｌと、ミラー５４の旋回角θと、ミラー５４の縦振角γとからなる３次元の位置データ（Ｌ，θ，γ）として測定する。そして、外部からのトリガ信号を受けたときに測定した位置データを、メモリ６１に記憶する。

なお、旋回角θと縦振角γとは、θ軸モータ５５及びγ軸モータ５６に備えた位置センサ５５Ｓ，５６Ｓ（例えば、エンコーダ、レゾルバ等）の検出結果から演算され、距離Ｌは、一般的なレーザの距離センサの原理で計測される。また、位置データのメモリ６１への書き込みは、レーザートラッカー５０に備えたＣＰＵ６０によって行われる。その位置データをメモリ６１に書き込んでいるときのＣＰＵ６０とメモリ６１が、本発明に係る「位置データ記憶手段」に相当する。

このレーザートラッカー５０を使用して位置データの測定対象となる測定ポイントは、図３（Ｂ）に示されたワークＷのうち、例えば、各凹部９１の各内側面と底面とに複数ずつと、ワークＷの全体の下面、各側面、上面とにそれぞれ複数ずつと、Ｃ面取り加工された全ての面取面に少なくとも１つとが設定され、合計で例えば、５００〜１０００の測定ポイントが設定されている。

図６には、これら測定ポイントの位置データを測定するための測定用ＮＣプログラムＰＧ２の一例が示されている。例えば、ＣＰＵ３３が測定用ＮＣプログラムＰＧ２を実行すると、データテーブルから測定用ＮＣプログラムＰＧ２で使用する第１〜第３のプローブ４５Ａ〜４５Ｃのツールデータを読み込む（Ｓ２０）。そして、以下の処理において、第１〜第３のプローブ４５Ａ〜４５Ｃの何れかのプローブ４５の先端部を、ワークＷの各測定ポイントに２度に亘って当接させる「２度当て処理」を行ってレーザートラッカー５０にトリガ信号を出力する。

その「２度当て処理」は、以下のように行われる。即ち、図７に示すように、ワークＷの各測定ポイントに対し、プローブ４５の先端部を測定ポイントに対し、空中の離れた位置からその測定ポイントに向かって、次述の「低速」よりは早い速度で移動する（Ｓ５０）。そして、プローブ４５の先端部がワークＷの測定ポイントに当接したら、即ち、プローブ４５からの当接検出信号がオンしたら（Ｓ５１でＹＥＳ）、プローブ４５を低速で測定ポイントから離間する方向に移動する（Ｓ５２）。そして、プローブ４５の先端部がワークＷの測定ポイントから離間したら、即ち、プローブ４５からの当接検出信号がオフしたら（Ｓ５３でＹＥＳ）、そのときのプローブ４５の先端部の制御用位置データ（第１〜第４のサーボモータ２１〜２４の位置センサ２１Ｓ〜２４Ｓに基づく位置データ）をＣＰＵ３３のキャッシュメモリに一時的に記憶する（Ｓ５４）。

次いで、プローブ４５の先端部を、上記制御用位置データとして記憶された位置から再び測定ポイントに低速で接近させ（Ｓ５５）、当接検出信号がオンしたときに（Ｓ５６でＹＥＳ）、プローブ４５を停止する（Ｓ５７）。これにより、プローブ４５の先端部がワークＷに丁度当接する位置に停止される。つまり、プローブ４５の先端部が、ワークＷに当接した瞬間の位置から可能な限り（プローブ４５の検出性能の範囲で）ずれない位置に停止される。また、このときの当接検出信号に基づいて、トリガ信号をレーザートラッカー５０へと出力する（Ｓ５８）と共に、加工機本体１１において公知な技術により演算可能なワークＷ上の測定ポイントの位置データをメモリ３２に記憶する（Ｓ５９）。なお、上記したステップＳ５８の処理を実行しているときのＣＰＵ３３が、本発明に係る「トリガ信号出力部」に相当する。

測定用ＮＣプログラムＰＧ２の全体の流れは以下の通りである。図６に示すように、測定用ＮＣプログラムＰＧ２を実行すると、上述の如く、ツールデータを読み込んだ後（Ｓ２０）、第１プローブ４５Ａをツール保持部１５に取り付ける指示メッセージをモニタ３４に表示する（Ｓ２１）。そこで、作業者が指定された第１プローブ４５Ａをツール保持部１５に取り付け、コンソール３５の確認ボタンをオン操作する（Ｓ２２でＹＥＳ）と、第１基準データ取得処理（Ｓ２３）が行われる。この第１基準データ取得処理（Ｓ２３）では、ワークＷに予め設定されている基準ポイントＰ１に対して上記した「２度当て処理」を行う。その基準ポイントＰ１は、例えば図３（Ｂ）に示すように、ワークＷの上面外縁部における一長辺の面取面における長手方向の中央に配置されている。そして、基準ポイントＰ１に「２度当て処理」を行って、レーザートラッカー５０に基準ポイントに対応する位置データを測定させてメモリ６１に記憶させる。

第１基準データ取得処理（Ｓ２３）に次いで、第１位置データ取得処理（Ｓ２４）を行う。この第１位置データ取得処理（Ｓ２４）では、第１プローブ４５Ａを使用して、例えば、全ての凹部９１の底面の測定ポイントと、ワークＷ全体の上面の全ての測定ポイントと、ワークＷの上面側に配置されている全ての面取面の測定ポイントとに「２度当て処理」を行い、レーザートラッカー５０に各測定ポイントに対応する位置データを測定させて記憶させる。また、その際、加工機本体１１においては、公知な技術により演算可能なワークＷ上の測定ポイントの位置データをメモリ３２に記憶する。

次いで、第２プローブ４５Ｂをツール保持部１５に取り付ける指示メッセージをモニタ３４に表示し（Ｓ２５）、確認ボタンがオンされると（Ｓ２６でＹＥＳ）、第２基準データ取得処理（Ｓ２７）が行われる。この第２基準データ取得処理（Ｓ２７）では、前記した第１基準データ取得処理（Ｓ２３）と同様の処理を行って、基準ポイントＰ１に対応する位置データをレーザートラッカー５０に測定させて記憶させる。次いで、第２位置データ取得処理（Ｓ２８）を行い、第２プローブ４５Ｂの直交バー４６Ａの球体４７をワークＷ全体の下面の全ての測定ポイントに当接させ、それら測定ポイントに対応する位置データを、レーザートラッカー５０に測定させて記憶させると共に、加工機本体１１が測定ポイントの位置データをメモリ３２に記憶する。

次いで、第３プローブ４５Ｃをツール保持部１５に取り付ける指示メッセージをモニタ３４に表示し（Ｓ２９）、確認ボタンがオンされると（Ｓ３０でＹＥＳ）、第３基準データ取得処理（Ｓ３１）が行われ、前記した第１及び第２の基準データ取得処理（Ｓ２３，２７）と同様に基準ポイントＰ１に対応する位置データをレーザートラッカー５０に測定させて記憶させる。次いで、第３位置データ取得処理（Ｓ３２）を行い、全ての凹部９１の内側面の測定ポイントと、ワークＷ全体の各側面の全ての測定ポイントとに対応する位置データをレーザートラッカー５０に測定させて記憶させると共に、加工機本体１１が測定ポイントの位置データをメモリ３２に記憶する。そして、この第３位置データ取得処理（Ｓ３２）が収容により、この測定用ＮＣプログラムＰＧ２が終了する。なお、本実施形態では、上記したステップＳ２３，Ｓ２７，Ｓ３１を実行しているときのＣＰＵ３３が、本発明に係る「第１基準データ取得手段」に相当する。

図２に示すように、パソコン６９は、レーザートラッカー５０とコントローラ３０とに接続されていて、測定用ＮＣプログラムＰＧ２が終了すると、レーザートラッカー５０のメモリ６１に記憶されている位置データと、加工機本体１１のメモリ３２に記憶されている位置データとを取り込む。また、このパソコン６９には、ワークＷの３次元ＣＡＤデータ（つまり、設計データ）が取り込まれている。そして、所定のデータ解析プログラムを実行することで、パソコン６９が図８に示した座標変換部７０、プローブ器差補正部７１、球体当接位置補正部７２等として機能し、ワークＷが設計値通りの形状に加工れたか否かが判別される。

なお、以下の説明において、レーザートラッカー５０のメモリ６１に記憶されている位置データを、適宜、「外部測定位置データ」といい、加工機本体１１のメモリ３２に記憶されている位置データを、適宜、「内部測定位置データ」といって区別することとする。

図８の座標変換部７０は、レーザートラッカー５０の座標系（Ｌ，θ，γ）で特定されている外部測定位置データを取り込み、直交３軸の座標系のデータに座標変換する。

プローブ器差補正部７１は、座標変換部７０から直交３軸の座標系の外部測定位置データを受け取り、第２プローブ４５Ｂの球体４７を基準ポイントＰ１に当接させたときのターゲット４９の位置から、第１プローブ４５Ａの球体４７を基準ポイントＰ１に当接させたときのターゲット４９の位置までのベクトルを「第２プローブ用補正ベクトル」として求めると共に、第３のプローブ４５Ｂの球体４７を基準ポイントＰ１に当接させたときのターゲット４９の位置から、第１プローブ４５Ａの球体４７を基準ポイントＰ１に当接させたときのターゲット４９の位置までのベクトルを、「第３プローブ用補正ベクトル」として求める。そして、第２プローブ４５Ｂで測定された各外部測定位置データの各位置ベクトルに第２プローブ用補正ベクトルを加える補正を行うと共に、第３プローブ４５Ｃで測定された各外部測定位置データの各位置ベクトルに第３プローブ用補正ベクトルを加える補正を行う。これらにより、第２及び第３のプローブ４５Ｂ，４５Ｃで測定した外部測定位置データが、全て第１プローブ４５Ａで測定した外部測定位置データに変換される。つまり、実際には、第１〜第３の各プローブ４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃを使用して測定した外部測定位置データが、プローブ器差補正部７１により、全て第１プローブ４５Ａのみを使用して測定した外部測定位置データに揃えられる。

次いで、球体当接位置補正部７２で、プローブ４５の球体４７におけるワークＷとの接点の相違を補正して、全ての外部測定位置データを、プローブ４５の球体４７の中心点をワークＷに当接させたときの位置データに変換する。具体的には、各測定ポイント毎にプローブ４５の球体４７のうちの何れの位置にワークＷが当接するかは、設計上のワークＷの面の向きから知ることができる。また、球体４７の半径は、プローブ４５の仕様書等から知ることができる。そして、球体当接位置補正部７２は、各測定ポイント毎に球体４７におけるワークＷとの接点から中心点に向かうベクトルを半径補正ベクトルとして求め、プローブ器差補正部７１による補正正後の各外部測定位置データの各位置ベクトルに半径補正ベクトルを加える補正を行う。

つまり、プローブ器差補正部７１と球体当接位置補正部７２とにより補正を行うことで、外部測定位置データの全てが、第１プローブ４５Ａの球体４７の中心点をワークＷに当接させたときのターゲット４９の位置データ（これを、適宜、「座標統一位置データ」という）に揃えられ、これらターゲット４９の座標統一位置データが、実質的には、レーザートラッカー５０によって測定されたワークＷ上の測定ポイントの位置データになる。そして、データ比較判別部７３が、外部測定位置データの補正前の所謂生データと、補正後の上記した座標統一位置データと、加工機本体１１にて測定された内部測定位置データと、３次元ＣＡＤデータとを検査データファイルＦ１に纏めてパソコン６９のメモリに記憶させる。

また、データ比較判別部７３は、座標統一位置データである外部測定位置データと、内部測定位置データと、３次元ＣＡＤデータとを取り込む。そして、公知な技術により、内部測定位置データから特定されるワークＷの形状と、３次元ＣＡＤデータから特定されるワークＷの形状とから加工誤差を求め、その加工誤差が予め設定されている許容誤差範囲に入っているか否かを判別するサブ形状判定を行う。これと同様に、外部測定位置データから特定されるワークＷの形状と、３次元ＣＡＤデータから特定されるワークＷの形状とから加工誤差を求め、その加工誤差が予め設定されている許容誤差範囲に入っているか否かを判別するメイン形状判定を行う。そのメイン形状判定において、加工誤差が許容誤差範囲に収まっているという判定結果を得られた場合には、検査データファイルＦ１を検査データとしてディスクに記憶する。そして、そのディスクと共に、ワークＷがＮＣ加工装置１０によって製造された加工部品として後工程に送給される。

一方、メイン形状判定において、加工誤差が許容誤差範囲に収まっていないという判定結果を得られた場合には、その加工誤差が修正可能なものである場合には、その修正のための追加加工分部をモニタ７６に表示し、加工誤差が修正不可能なものである場合には、その旨を報知するメッセージをモニタ７６に表示する。なお、ワークＷを追加加工した場合には、上記した測定用ＮＣプログラムＰＧ２がサイド実行され、追加加工後の検査データファイルＦ１が作成されて記憶される。また、サブ形状判定の判定結果は、参考情報としてモニタ７６に表示される。

上述してきたように本実施形態のＮＣ加工装置１０及び加工部品の製造方法では、プローブ４５と共にターゲット４９がＮＣ加工装置１０の可動部に取り付けられ、ターゲット４９の位置データが、ワークＷの各測定ポイントの位置データの代用データとしてレーザートラッカー５０により測定される。即ち、本実施形態によれば、ワークＷを加工する際に使用される位置センサ２１Ｓ〜２４Ｓとは別のレーザートラッカー５０にて、ワークＷの各測定ポイントの位置データを測定するので、従来より信頼性が高い位置データの測定を行うことが可能になる。

また、ワークＷに設定されている全ての測定ポイントに対して作業者が手作業でターゲット４９を配置して、レーザートラッカー５０にて位置データの測定を行う場合に比べ、短時間で正確な位置データの測定を行うことができる。さらには、位置データを測定する際には、プローブ４５を２度に亘ってワークＷに当接させる２度当て処理を行うので、プローブ４５とワークＷとの当接が安定し、安定した位置データの測定が可能になる。また、プローブ器差補正部７１を備えたことにより、位置データの測定開始後、プローブ４５の取替えを行ってもワークＷ全体の形状を正確に特定することができる。

また、ＮＣ加工装置１０によりワークＷが加工された後、そのワークＷがワーク用治具１９に固定されたままの状態で位置データの測定を行うことができるので、ワークＷが正しく加工されていなかった場合に追加加工を迅速かつ容易に行うことができる。さらには、本実施形態では、ターゲット４９の位置データに基づくワークＷの寸法と設計上の寸法との誤差をＮＣ加工装置１０に備えたパソコン６９で演算する追加加工を行うか否かを迅速に判断することができる。

［第２実施形態］
図９には、本実施形態の加工機本体１１Ｖが示されている。この加工機本体１１Ｖは、前記第１実施形態の加工機本体１１の第３可動ベース１４からアーム１４Ａが垂下され、そのアーム１４Ａの下端部には、旋回部１４Ｂが水平に旋回するように取り付けられている。また、旋回部１４Ｂの下端部は二股に分かれていて、その二股構造部分の内側には、リスト１４Ｃが、水平軸を中心に回動可能に取り付けられている。そして、リスト１４Ｃの先端部が、前述した加工ツール４０又はプローブ４５を取り付け可能なツール保持部１５になっている。さらには、ワーク用治具１９Ｖは、例えば、ボール螺子機構によって前後に移動する支持テーブル１９Ｗを備え、その支持テーブル１９Ｗ上に固定された支持台９９にワークＷが支持されている。

本実施形態のＮＣ加工装置１０Ｖでは、ワークＷの測定ポイントの位置データを測定する場合に、プローブ４５の姿勢を適宜変更して、ワークＷの任意の位置にプローブ４５の先端部を当接させることができる。そして、プローブ４５の姿勢を変更した場合には、第１実施形態においてプローブ４５を交換した場合と同様に、プローブ４５の姿勢変更の前後で共通する基準ポイントＰ１に各プローブ４５の先端部を宛がって位置データを測定してメモリ６１に記憶する。これにより、第１実施形態で説明したプローブ器差補正部７１により、実際には、プローブ４５の姿勢に種々変更して測定した外部測定位置データを、全て同じ姿勢のプローブ４５で測定した外部測定位置データに揃えることができる。

また、ワーク用治具１９ＶにてワークＷを移動した場合には、ワークＷ又はワークＷと共に移動する部位に予め設定した３つの基準ポイントにプローブ４５の先端部を当接させて位置データの測定を行う。それら３つの基準ポイントは、一直線上に並ばないように設定しておく。そして、パソコン６９でデータ解析プログラムを実行したときに構成されるワーク移動補正部７４（図１０参照）により、位置補正を行う。即ち、例えば、ワークＷを第１の位置と、第２の位置と、第３の位置とに変更した場合には、第１の位置で測定した基準ポイントＰ１，Ｐ２，Ｐ３を結ぶ第１の三角形と、第２の位置で測定した基準ポイントＰ１，Ｐ２，Ｐ３を結ぶ第２の三角形と、第３の位置で測定した基準ポイントＰ１，Ｐ２，Ｐ３を結ぶ第３の三角形を求める。そして、第２の三角形を第１の三角形に重ね合わせるための第２の変換式を求めると共に、第３の三角形を第１の三角形に重ね合わせるための第３の変換式を求める。そして、第２の位置で測定した位置データの全てを第２の変換式で変換し、第３の位置で測定した位置データの全てを第３の変換式で変換する。これにより、実際には、ワークＷを位置を変更して測定した外部測定位置データを、ワークＷを同じ位置に固定して全て測定した外部測定位置データに揃えることができる。

［第３実施形態］
本実施形態は、第２実施形態の変形例であって、プローブ４５の姿勢を変更した場合の処理が異なる。即ち、本実施形態では、プローブ４５の姿勢を変更した場合に、予め設定された平坦な基準面１９Ｍ上の複数の基準ポイント１９Ｐと、予め設定された複数の基準孔１９Ｈとに各プローブ４５の先端部を宛がって位置データを測定する。具体的には、図１１に示すように、第２実施形態で説明した支持テーブル１９Ｗ上の上面が基準面１９Ｍとして設定され、基準面１９Ｍ上に複数の基準ポイントＰ１が設定されている。そして、プローブ４５の姿勢変更の前後で、プローブ４５の先端部を複数の基準ポイントＰ１に当接させて、プローブ４５の姿勢変更の前後におけるターゲット４９の上下方向（Ｚ方向）の位置データの相違を検出し、それらの平均を求める。また、支持テーブル１９Ｗ上に形成された複数の孔が複数の基準孔１９Ｈとして設定されている。そして、プローブ４５の姿勢変更の前後で、プローブ４５の先端部を複数の基準孔１９Ｈに当接させて、プローブ４５の姿勢変更の前後におけるターゲット４９の前後方向（Ｘ方向）の位置データの相違と、ターゲット４９の横方向（Ｙ方向）の位置データの相違とを検出し、それらの平均を求める。このようにして求めた上下方向、前後方向、横方向のそれぞれの位置データから第１実施形態で説明した前述の第２プローブ用補正ベクトル等を求める。このような構成とすることで、補正ベクトルの精度が向上する。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）前記第１実施形態では、ワークＷに設定されている全ての各測定ポイントの位置データを、加工機本体１１とレーザートラッカー５０とを使用して測定したが、ワークＷに設定されている一部の測定ポイントの位置データを加工機本体１１とレーザートラッカー５０とで測定し、残りの測定ポイントに関しては、例えば、作業者が手作業でターゲット４９をワークＷの測定ポイントに載置するか、或いは、Ｌｅｉｃａ社のＴ−Ｐｒｏｂｅをプローブとして使用して、そのプローブの先端を手作業でワークＷの測定ポイントに当接させてレーザートラッカー５０により測定ポイントの位置データを測定してもよい。

（２）前記第１実施形態では、基準ポイント及び全ての測定ポイントにプローブ４５の先端部を２度当てる「２度当て処理」によって位置データを測定していたが、基準ポイント及び全ての測定ポイントにプローブ４５の先端部を１度当てる処理にて位置データを測定してもよい。

（３）前記第１実施形態では、第１〜第３のプローブ４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃのそれぞれにターゲット４９が取り付けられていたが、加工機本体１１によってプローブ４５を移動したときに、プローブ４５との相対位置が一定に保たれる部位であれば、プローブ４５以外の部位にターゲット４９を取り付けてもよい。具体的には、例えば、加工機本体１１における第３可動ベース１４の前面にターゲット４９を取り付けてもよい。

（４）前記第１実施形態では、基準ポイントＰ１がワークＷに設定されていたが、プローブ４５の交換の前後で変化しない点であれば、基準ポイントＰ１はワークＷ以外の位置に配置されていてもよい。

１０，１０Ｖ加工装置
１１，１１Ｖ加工機本体
３０コントローラ
３１主制御部
３２メモリ
３３ＣＰＵ（トリガ信号出力部，第１基準データ取得手段）
４０加工ツール
４５プローブ
４９ターゲット
５０レーザートラッカー
６０ＣＰＵ（位置データ記憶手段）
６１メモリ（位置データ記憶手段）
ＰＧ１加工用ＮＣプログラム
ＰＧ２測定用ＮＣプログラム
Ｗワーク

Claims

ＮＣプログラムにより、加工ツールにてワークを加工した後、前記加工ツールに代えてプローブが取り付けられ、そのプローブの先端部を前記ワークの複数の測定ポイントに順次当接させて、それら各測定ポイントの位置データを測定するＮＣ加工装置において、
前記プローブと共に前記ＮＣ加工装置の可動部に取り付けられるターゲットと、
前記ターゲットの位置データを測定するレーザートラッカーと、
前記プローブの先端部が各前記測定ポイントに当接する度に前記プローブから出力される当接検出信号に基づいてトリガ信号を出力するトリガ信号出力部と、
前記トリガ信号が出力される度に、前記レーザートラッカーが測定した前記ターゲットの位置データを前記測定ポイントの位置データの代用データとして記憶する位置データ記憶手段とを備え、
前記ＮＣプログラムには、前記測定ポイントで、前記プローブの先端部をワークに２度当接させる２度当て処理が備えられ、
その２度当て処理には、前記プローブの先端部を前記ワークに押し付けてから離間させ、その離間時に前記当接検出信号が変化したときの前記プローブの制御用位置データを取得する第１当接処理と、その制御用位置データに基づいて前記プローブの先端部をワークに丁度当接する位置に移動する第２当接処理とが含まれ、
前記トリガ信号出力部は、前記第２当接処理において前記プローブから出力される当接検出信号に基づいてトリガ信号を出力するＮＣ加工装置。
前記ＮＣプログラムには、前記ターゲットの位置データの測定開始後、前記プローブの先端部から前記ターゲットまでの３次元ベクトルの変化を伴う変更が行われた場合に、その変更の前後で、共通の前記測定ポイントに対する前記ターゲットの位置データを測定して前記位置データ記憶手段に記憶する第１基準データ取得手段が備えられている請求項１に記載のＮＣ加工装置。
前記ＮＣプログラムには、前記ターゲットの位置データの測定開始後、前記ワークを移動した場合に、その移動の前後で、前記ワーク上で共通する３つの前記測定ポイントに対する前記ターゲットの位置データを測定して前記位置データ記憶手段に記憶する第２基準データ取得手段が備えられている請求項１又は２に記載のＮＣ加工装置。
前記ターゲットの前記位置データに基づく前記ワークの寸法と設計上の寸法との誤差を演算する誤差演算手段が備えられている請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載のＮＣ加工装置。
ＮＣ加工装置の加工ツールにてワークを加工した後、前記加工ツールに代えて前記ＮＣ加工装置の可動部にプローブと共にターゲットを取り付けてレーザートラッカーにより前記ターゲットの位置データを測定可能な状態とし、
前記プローブの先端部を前記ワークの複数の測定ポイントに順次当接させ、その際、前記プローブから出力される当接検出信号に基づいて前記レーザートラッカーで前記ターゲットの位置データを測定し、
前記ターゲットの位置データに基づいて、前記ワークが設計通りの形状の加工部品になっているか否かを判別して前記加工部品を製造する加工部品の製造方法であって、
各前記測定ポイントで、前記プローブの先端部をワークに２度当接させ、１度目の当接後の離間時に前記当接検出信号が変化したときの前記プローブの制御用位置データを取得し、その制御用位置データに基づいて前記プローブをワークに向けて移動して２度目の当接を行い、２度目の当接のときに前記プローブから出力される前記当接検出信号に基づいて前記レーザートラッカーで前記ターゲットの位置データを測定する加工部品の製造方法。