JPH05212652A - オンマシン計測装置を搭載した精密加工機 - Google Patents

オンマシン計測装置を搭載した精密加工機

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JPH05212652A
JPH05212652A JP2018092A JP2018092A JPH05212652A JP H05212652 A JPH05212652 A JP H05212652A JP 2018092 A JP2018092 A JP 2018092A JP 2018092 A JP2018092 A JP 2018092A JP H05212652 A JPH05212652 A JP H05212652A
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JP
Japan
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data
machining
machine
shape
zone
Prior art date
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Pending
Application number
JP2018092A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Doutoku
一博 道徳
Yukio Oda
幸夫 小田
Taizo Toyama
退三 遠山
Yasuo Shinno
康生 新野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyoda Koki KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】加工ゾーンと計測ゾーンとの間の傾斜を演算に
より求め、ワークの形状精度を向上させることを目的と
する。 【構成】測定データをもとに座標変換行列を算出する第
1演算手段と200、求まった座標変換行列を使って測
定データの変換を行なう第2演算手段201と、算出さ
れた形状データの形状精度を判定する判定手段202
と、NCデータの自動修正を行なう修正手段203と、
修正されたNCデータ204により再度加工を行なう加
工実行手段205とを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オンマシン計測機能を
有し、測定データによりNCデータを補正しながら加工
を自動的に繰返す精密加工機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のオンマシン計測装置を搭載した精
密加工機は、図6に示すように、ベッド1上を移動可能
に制御されるテーブル2に装着されたワークWを主軸4
に取付けられた刃具3によって加工する加工ゾーンと、
オンマシン計測装置5によって加工されたワークWの形
状を計測する計測ゾーンとに分けられ、制御装置21に
よってワークWの加工及び形状計測が行なわれるように
制御される。また、加工ゾーン、計測ゾーンにおける両
座標系のY軸周りの傾斜を検出するオートコリメータ2
1がベッド1上の一端に設置されている。
【0003】上記の構成において、加工ゾーンにおける
座標と計測ゾーンにおける座標に傾斜があり、また、オ
ンマシン計測装置における計測用プローブ5aの位置と
刃具3の位置の相対位置関係を正確に知ることは不可能
である。従来は、機械の構成部品の加工精度、組付精度
を上げて、両座標の傾斜の誤差を押さえるか或いは上記
のように両座標系のY軸周りの傾斜をオートコリメータ
21で検出する方法を採用するしかなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】機械部品の加工精度及
び組付精度には限界があり、従って測定データの精度に
も限界が生ずる。測定データをもとにNCデータを補正
する場合には、さらに工作物の形状精度も制限をうけて
しまう。オートコリメータを用いる方法で検出できるの
は図6のY軸周りの傾斜のみであり、その他の誤差につ
いては情報が得られない。
【0005】オートコリメータ及びその周辺機器が必要
なので、コストアップとなる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のオンマシン計測
装置を搭載した精密加工機は、図1に示すようにオンマ
シン計測装置5により得られた測定データを加工ゾーン
における座標に座標変換行列によって変換を行ない、座
標変換された形状データと理想曲面上の形状データとの
差が小さくなるような前記座標変換行列を最小二乗法を
使って演算する第1演算手段200と、第1演算手段2
00によって求まった前記座標変換行列を使って測定デ
ータを前記加工ゾーンにおける座標に変換を行なう第2
演算手段201と、第2演算手段201によって求まっ
た形状データの形状精度を判定する判定手段202と、
判定により形状データが目標値に達していなければNC
データ204の自動修正を行なう修正手段203と、修
正されたNCデータ204により再度加工を行なう加工
実行手段205とを備えたものである。
【0007】
【作用】上記のような構成で、加工ゾーンにおいてワー
クの加工が行なわれ、次に計測ゾーンにおいてワークの
計測が行なわれ、先ず第1演算手段200によって得ら
れた測定データを前記加工ゾーンにおける座標に座標変
換行列を使って変換し、さらに座標変換された形状デー
タと理想曲面上の形状データとの差が小さくなるような
前記座標変換行列を最小二乗法を使って求める。次に第
2演算手段201により、求まった前記座標変換行列を
使って測定データの変換を行なって前記加工ゾーンにお
ける形状データを得る。次に判定手段202により、得
られた形状データの形状精度を判定し、目標値を達成し
ていれば加工終了となるが、目標値を達成していなけれ
ば、修正手段203により、NCデータ204の自動修
正がなされ、次に加工実行手段205により、修正され
たNCデータ204を使って再度加工を行なう。以上の
ような一連の操作を繰り返し行なうので、形状精度が向
上する。
【0008】
【実施例】本発明の実施例であるオンマシン計測装置を
搭載した、精密加工機を図面に基づいて説明する。本発
明の超精密加工機は、図2に示すように、ベッド1と、
ベッド1上を移動可能に制御されるテーブル2と、テー
ブル2に装着されたワークWの加工を行なう刃具3と、
刃具3が装着され上下動可能に制御された主軸4と、ワ
ークWの形状を計測するオンマシン計測装置5と、ワー
クWの加工及び計測を制御するNC装置6と、データ処
理・自動プログラミング装置7とから構成される。
【0009】NC装置6は、NCデータを入力する入力
装置8と、NCデータを記憶するメモリ9と接続されて
いる。テーブル2、主軸4、オンマシン計測装置5に
は、夫々NC装置からの指令を入力するために、パルス
発生回路10a、10b、10c、アンプ11a、11
b、11c、サーボモータ12a、12b、12cが接
続されている。
【0010】データ処理・自動プログラミング装置7
は、サーボモータ12cに取り付けられているエンコー
ダ13に接続され、測定データが入力される。上記のよ
うに構成された本発明の超精密加工機の作用を図3に示
したフローチャートに基づき説明する。先ず、NCデー
タの作成を行ない、入力装置8によってNC装置6に入
力する。(ステップ100) 次に、入力されたNCデータにより加工ゾーンにおいて
ワークWの加工を実行する。(ステップ101) 次に、加工されたワークWはテーブル2の移動により計
測ゾーンでオンマシン計測装置5によって形状計測が行
なわれる。(ステップ102) 次に検出された測定データを座標変換行列によって変換
を行ない、加工ゾーンにおける座標に座標変換された形
状データと理想曲面上の形状データとの差が小さくなる
ような座標変換行列を最小二乗法を使って求める。(ス
テップ103) ここで、ステップ103を詳細に説明する。図4に示す
ように加工ゾーンにおける座標系O−XYZと計測ゾー
ンにおける座標系O’−X’Y’Z’との間に傾斜があ
るとして、座標系O’−X’Y’Z’に回転移動及び平
行移動を施して座標系O−XYZに一致させるための座
標変換行列は次のように表される。
【0011】先ず、X’軸周りにα回転させる行列をR
αとすると、
【0012】
【数1】
【0013】で、次にY(1) 軸周りにβ回転させる行列
をRβとすると、
【0014】
【数2】
【0015】で、次にZ(2) 軸周りにγ回転させる行列
をRγとすると、
【0016】
【数3】
【0017】で、次にΔX、ΔY、ΔZ並進させる行列
をTとすると、
【0018】
【数4】
【0019】となる。式の〜の一連の変換を表わす
行列をAとすると、
【0020】
【数5】
【0021】であり、これは、
【0022】
【数6】
【0023】である。両座標は、次の式で関係付けられ
る。
【0024】
【数7】
【0025】式の簡単の為に
【0026】
【数8】
【0027】と表わす。次に式の座標変換行列Aを使
って形状データう変換し、変換された形状データと理想
曲面上の形状データとの差が小さくなるように最小二乗
法を使って式の座標変換行列Aのパラメータaij
(i=1〜4、j=1〜3)を求める方法を述べる。
【0028】今、座標系O−XYZにおける理想曲面上
のある点をPj(0) (Xj(0) 、Yj(0) 、Zj(0)
とし、座標系O’−X’Y’Z’においてPj(0) に相
当する点をPj(Xj、Yj、Zj)とする。理想曲面
がZ=Z(X、Y)で表わされるとすると、Zj(0)
Z(Xj(0) 、Yj(0) )であり、PjのZjは位置
(Xj、Yj)において測定されたデータである。Pj
(0) とPjは式の関係がある。
【0029】aij(i、j=1〜4)を未知数とし
て、
【0030】
【数9】
【0031】但し、
【0032】
【数10】
【0033】が最小となるaijを求める。最小二乗法
の手法により、
【0034】
【数11】
【0035】これは12連立方程式を与える。この連立
方程式を解くことによりaijが得られ、従ってα、
β、γ、ΔX、ΔY、ΔZも求まる。このように検出さ
れた相対位置関係から座標変換行列Aが求まり、座標変
換行列Aによって測定データを変換することで加工ゾー
ンにおける形状データを検出する。(ステップ104) 次に検出された形状データが目標値を達成したかどうか
の判断を行なう。(ステップ105) 形状データが目標値を達成していれば、加工終了とな
る。(ステップ106)また、形状データが目標値を達
成していなければNCデータの自動修正を行なう。(ス
テップ107) 修正されたNCデータに基づき、再度加工を行なう。
(ステップ101) この様にして、加工されたワークWの形状が目標値に達
するまで、繰り返し加工及び計測が行なわれるので、形
状精度が向上する。
【0036】上記では、3次元形状上の各点を利用して
3次元的に一回でフィッティングを行なう方法について
述べた。しかしこの方法は処理時間がかなり掛かるので
以下に処理時間が短かくて済む方法を述べる。図5にお
いて、加工面とZ−X平面の交線上の測定点を用いてZ
−X平面上で2次元的なフィッティングを行ない、続い
て加工面とZ−X平面の交線上の測定点を用いてZ−X
平面上でフィッティングを行なう。この操作を繰り返す
ことにより短時間で同様の効果を得ることができる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように本発明は上記の構成
を有し、加工されたワークの形状が目標値に達するま
で、繰り返し加工及び計測が行なわれるので、形状精度
が向上する。また、オートコリメータ等の外部測定手段
を設ける必要がなくなり、コストダウンできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のクレーム対応図を示す。
【図2】本発明のオンマシン計測装置を搭載した精密加
工機の実施例を示す。
【図3】本発明の制御ブロック図を示す。
【図4】加工ゾーンと計測ゾーンにおける両座標系の傾
斜を示す。
【図5】加工ゾーンにおける加工面を表した図を示す。
【図6】従来のオンマシン計測装置を搭載した精密加工
機の実施例を示す。
【符号の説明】
1 ベッド 2 テーブル 3 刃具 4 主軸 5 オンマシン計測装置 6 NC装置 7 データ処理・自動プログラミング装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新野 康生 愛知県刈谷市朝日町1丁目1番地 豊田工 機株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ワークの加工を行なう加工ゾーンと、オ
    ンマシン計測装置により加工されたワークの形状測定を
    行なう計測ゾーンに分けられ、NCデータによりワーク
    の加工及び形状計測が行なわれるように制御されたオン
    マシン計測装置を搭載した精密加工機において、前記オ
    ンマシン計測装置により得られた測定データを前記加工
    ゾーンにおける座標に座標変換行列によって変換を行な
    い、座標変換された形状データと理想曲面上の形状デー
    タとの差が小さくなるような前記座標変換行列を最小二
    乗法を使って演算する第1演算手段と、第1演算手段に
    よって求まった前記座標変換行列を使って測定データを
    前記加工ゾーンにおける座標に変換を行なう第2演算手
    段によって求まった形状データの形状精度を判定する判
    定手段と、判定により形状データが目標値に達していな
    ければNCデータの自動修正手段と、修正されたNCデ
    ータにより再度加工を行なう加工実行手段とを備えたこ
    とを特徴とするオンマシン計測装置を搭載した精密加工
    機。
JP2018092A 1992-02-05 1992-02-05 オンマシン計測装置を搭載した精密加工機 Pending JPH05212652A (ja)

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JPH05212652A true JPH05212652A (ja) 1993-08-24

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102015015094A1 (de) 2014-11-28 2016-06-02 Fanuc Corporation Kooperationssystem mit Werkzeugmaschine und Roboter

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US9895810B2 (en) 2014-11-28 2018-02-20 Fanuc Corporation Cooperation system having machine tool and robot
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