JP6757391B2 - Measuring method - Google Patents
Measuring method Download PDFInfo
- Publication number
- JP6757391B2 JP6757391B2 JP2018216261A JP2018216261A JP6757391B2 JP 6757391 B2 JP6757391 B2 JP 6757391B2 JP 2018216261 A JP2018216261 A JP 2018216261A JP 2018216261 A JP2018216261 A JP 2018216261A JP 6757391 B2 JP6757391 B2 JP 6757391B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- work
- machine tool
- accuracy
- measurement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/22—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/24—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
本発明は、工作機械の機械精度についての測定方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring machine accuracy of a machine tool.
工作機械の機械精度を把握して適切にキャリブレーションを行うことが、高い寸法精度を伴う機械加工を行うために重要である。これに対応するため、精度が補償された四直角マスタのような基準器を用いて、工作機械の精度測定を行う方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 It is important to grasp the machine accuracy of the machine tool and perform appropriate calibration in order to perform machining with high dimensional accuracy. In order to deal with this, a method of measuring the accuracy of a machine tool using a reference device such as a four-right angle master whose accuracy is compensated has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の測定方法では、機内に設置した基準器を、工具主軸に取り付けたセンサで測定することにより、真直度や直角度の測定を行うことができる。しかし、基準器を別途所有する必要がある上、測定の度にセンサを機内に設置する必要があり、コストや工数の面で課題を有する。
In the measuring method described in
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、基準器を用いずに、少ない工数かつ低コストで実施可能な工作機械の機械精度に関する測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for measuring machine accuracy of a machine tool, which can be carried out with a small number of man-hours and at low cost without using a reference device.
上記課題を解決するために、本開示の1つの実施態様に係る測定方法は、
ワークを工作機械にセットして加工を行う工程と、
センサを前記工作機械にセットする工程と、
前記ワークの加工面の同一点を、前記センサの視野内における少なくとも2つの測定点で測定する工程と、
前記少なくとも2つの測定点における測定結果に基づいて、前記工作機械の精度を検出する工程と、
を含む。
In order to solve the above problems, the measurement method according to one embodiment of the present disclosure is described.
The process of setting the work on the machine tool and processing it,
The process of setting the sensor on the machine tool and
The step of measuring the same point on the machined surface of the work at at least two measurement points in the field of view of the sensor, and
A step of detecting the accuracy of the machine tool based on the measurement results at at least two measurement points, and
including.
上記の実施態様によれば、基準器を用いずに、少ない工数かつ低コストで実施可能な工作機械の機械精度に関する測定方法を提供することができる。 According to the above embodiment, it is possible to provide a method for measuring machine accuracy of a machine tool, which can be carried out with a small number of man-hours and at low cost without using a reference device.
以下、図面を参照しながら、本開示を実施するための実施形態や実施例を説明する。なお、以下に説明する測定方法は、本開示の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本開示を以下のものに限定しない。
各図面中、同一の機能を有する部材には、同一符号を付している場合がある。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態や実施例に分けて示す場合があるが、異なる実施形態や実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。後述の実施形態や実施例では、前述と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態や実施例ごとには逐次言及しないものとする。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張して示している場合もある。
Hereinafter, embodiments and examples for carrying out the present disclosure will be described with reference to the drawings. The measurement method described below is for embodying the technical idea of the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the following unless otherwise specified.
In each drawing, members having the same function may be designated by the same reference numerals. Although it may be divided into embodiments and examples for convenience in consideration of explanation of the main points or ease of understanding, partial replacement or combination of the configurations shown in different embodiments or examples is possible. In the embodiments and examples described later, the description of the matters common to the above will be omitted, and only the differences will be described. In particular, similar actions and effects with the same configuration will not be mentioned sequentially for each embodiment or embodiment. The size and positional relationship of the members shown in each drawing may be exaggerated for the sake of clarity.
(本開示の第1の実施形態に係る測定方法)
はじめに、図1及び図2を参照しながら、工作機械の機械精度に関する本開示の第1の実施形態に係る測定方法の説明を行う。まず、図1を参照しながら、測定方法の基本的な説明を行う。図1は、主軸(工具主軸)に取り付けられたセンサを移動させて、テーブルに載置されたワークの加工面の同一点をセンサの視野内における2つの測定点で測定する工程を模式的に示す側面図である。特に、図1では、主軸がテーブルの載置面の基準方向(例えばX軸方向だがこれには限られない)に対して平行な方向へ移動した場合を示す。
(Measuring method according to the first embodiment of the present disclosure)
First, the measurement method according to the first embodiment of the present disclosure regarding the machine accuracy of the machine tool will be described with reference to FIGS. 1 and 2. First, a basic explanation of the measurement method will be given with reference to FIG. FIG. 1 schematically shows a process of moving a sensor attached to a spindle (tool spindle) and measuring the same point on the machined surface of a workpiece placed on a table at two measurement points in the field of view of the sensor. It is a side view which shows. In particular, FIG. 1 shows a case where the main axis moves in a direction parallel to the reference direction (for example, the X-axis direction, but not limited to this) of the mounting surface of the table.
本実施形態では、ワークWを工作機械2のテーブル10の載置面10aにセットして加工を行った後、ワークWをテーブル10から取り外すことなく、センサ30を工作機械の主軸20にセットする。ここで用いるセンサ30としては、縞投影エリアセンサのような、三次元のプロファイルが得られる三次元センサを例示することができる。また、光学切断式センサを用いて、ライン光の長手方向に対して垂直な方向に走査することにより、三次元のプロファイルを得ることもできる。また、検出する方向によっては、画像センサのような二次元センサを用いることもできる。
In the present embodiment, after the work W is set on the
何れのセンサを用いる場合も、センサ単体でのキャリブレーション(センサの測定範囲内でのキャリブレーション)が完了し、二次元の視野内の座標が校正された状態で計測を行う。
また、工作機械の基準位置(例えばテーブルの回転中心)付近でセンサの主軸に対する取り付けが校正されている状態で測定を行う。この取り付けに関する校正は基準を作るためのもので、例えばテーブル回転中心付近で視野上の2点S1、S2で同一点を測定して見かけ上の傾きを出しても良い。なお、本測定の性質上、一定の面内(測定範囲内)で精度を保証できるセンサである必要がある。
Regardless of which sensor is used, the calibration of the sensor alone (calibration within the measurement range of the sensor) is completed, and the measurement is performed in a state where the coordinates in the two-dimensional field of view are calibrated.
In addition, the measurement is performed in a state where the attachment to the spindle of the sensor is calibrated near the reference position of the machine tool (for example, the center of rotation of the table). The calibration related to this mounting is for making a reference, and for example, the same point may be measured at two points S1 and S2 on the field of view near the center of rotation of the table to obtain an apparent inclination. Due to the nature of this measurement, it is necessary to have a sensor that can guarantee the accuracy within a certain plane (within the measurement range).
本実施形態では、工作機械2の機械精度に関する測定の一例として、主軸20の移動方向のテーブルの載置面の基準方向に対する傾斜角度を検出する場合を例にとって説明する。本実施形態では、ワークWをテーブル10上に固定し、主軸20の移動によりセンサ30を移動させて測定を行う。図1では、主軸20がX軸方向に移動する場合を示す。
ただし、これに限られるものではなく、センサ側を固定して、ワーク側を移動させることもできる。例えば、センサが取り付けられた部材は動かさずに、ワークが載置されたテーブルを移動させることもできる。更に、センサ及びワークの両方を移動させることもできる。センサ及びワークを相対的に並進移動させることができれば、任意の態様を採用することができる。
In the present embodiment, as an example of measurement regarding the machine accuracy of the
However, the present invention is not limited to this, and the sensor side can be fixed and the work side can be moved. For example, the table on which the work is placed can be moved without moving the member to which the sensor is attached. Further, both the sensor and the workpiece can be moved. Any aspect can be adopted as long as the sensor and the work can be relatively translated.
<主軸の移動方向がテーブルの載置面の基準方向に対して平行な場合>
図1では、センサ30の光軸(主軸20の軸)がテーブル10の載置面10aに対して直交し、主軸20の移動方向がテーブル10の載置面10aの基準方向に対して平行になっている場合を示す。つまり、所定の機械精度が得られている場合を示す。
<When the moving direction of the spindle is parallel to the reference direction of the table mounting surface>
In FIG. 1, the optical axis of the sensor 30 (the axis of the spindle 20) is orthogonal to the
センサ30を主軸20にセットした後、測定用マークであるワークWの加工面に設けられた点Aを、センサ30の視野32内における2つの測定点S1、S2で測定する。具体的には、図1の実線で示す位置で点Aを測定して、視野32内に測定点S1を得た後、センサ30が取り付けられた主軸20を距離Lだけ移動させて(太矢印参照)、図1の破線で示す位置で再び点Aを測定する。これにより、視野内に測定点S2を得る。
After the
測定用マークとなるワークW上の点Aとしては、ワークにポンチやマーキングが付けられていれば、これを用いることができる。また、機械加工でワークWに形成された凸部、凹部、エッジ部、コーナー部等を測定用マークとして用いることもできる。 As the point A on the work W that serves as the measurement mark, if the work has a punch or marking, it can be used. Further, the convex portion, the concave portion, the edge portion, the corner portion and the like formed on the work W by machining can be used as the measurement mark.
センサ30により三次元のプロファイルが得られる場合において、測定点S1のZ軸方向の座標Z1及び測定点S2のZ軸方向の座標Z2を計測し、その偏差ΔZ(=Z2−Z1)に基づいて、主軸20の移動方向のテーブル10の載置面10aの基準方向に対する傾斜角度θを求めることができる。図1に示す場合には、偏差ΔZ=0となるので、主軸20の移動方向がテーブル10の載置面10aの基準方向に対して平行である(傾斜していない)と判断することができる。
When a three-dimensional profile is obtained by the
<主軸の移動方向がテーブルの載置面の基準方向に対して傾斜を有する場合>
次に、図2を参照しながら、センサ30の光軸はテーブル10の載置面10aに対して直交し、主軸20の移動方向がテーブル10の載置面100aの基準方向に対して、角度θだけ傾斜している場合について説明する。図2は、主軸に取り付けられたセンサを移動させて、テーブルに載置されたワークの加工面の同一点をセンサの視野内における2つの測定点で測定する場合を模式的に示す側面図であって、特に、主軸の移動方向がテーブルの載置面の基準方向に対して傾斜角を有する場合を示す図である。
<When the moving direction of the spindle has an inclination with respect to the reference direction of the table mounting surface>
Next, referring to FIG. 2, the optical axis of the
センサ30を主軸20にセットした後、図2の実線で示す位置で点Aを測定して、視野内に測定点S1を得た後、センサ30が取り付けられた主軸を距離Lだけ移動させて(太矢印参照)、図2の破線で示す位置で再び点Aを測定する。これにより、視野内に測定点S2を得る。
After setting the
センサ30により三次元のプロファイルが得られる場合において、測定点S1のZ軸方向の座標Z1及び測定点S2のZ軸方向の座標Z2を計測し、その偏差ΔZ(=Z2−Z1)に基づいて、主軸20の移動方向のテーブル10の載置面10aの基準方向に対する傾斜角度θを求めることができる。図2に示す場合には、偏差ΔZがゼロ以外の所定の値となるので、主軸20の移動方向がテーブル10の載置面10aの基準方向に対して平行ではない(傾斜している)と判断することができる。そして、偏差ΔZの値に基づいて、主軸20の移動方向のテーブル10の載置面10aの基準方向に対する傾斜角度θを求めることができる。具体的には、角度θ=ARCSIN(ΔZ/L)で傾斜角度θを算出することができる。
When a three-dimensional profile is obtained by the
以上のように、第1の実施形態においては、センサ30及びワークWを相対的に並進移動させることにより、ワークWの加工面の同一点を、センサ30の視野内における2つの測定点S1、S2で測定し、この測定結果に基づいて、工作機械2の精度として、主軸20の移動方向のテーブル10の載置面10aの基準方向に対する傾斜角度θを検出することができる。
As described above, in the first embodiment, by relatively translating the
(本開示の第2の実施形態に係る測定方法)
次に、図3を参照しながら、本開示の第2の実施形態に係る測定方法の説明を行う。図3は、主軸に取り付けられたセンサを回転及び移動させて、テーブルに載置されたワークの加工面の同一点をセンサの視野内における2つの測定点で測定する場合を模式的に示す側面図である。
(Measurement method according to the second embodiment of the present disclosure)
Next, the measurement method according to the second embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a side surface schematically showing a case where a sensor attached to a spindle is rotated and moved to measure the same point on the machined surface of a workpiece placed on a table at two measurement points in the field of view of the sensor. It is a figure.
上記の第1の実施形態では、センサ30及びワークWを相対的に並進移動させることにより、
センサ30の視野32内に測定点S1及び測定点S2を得て、工作機械2の精度を検出している。本実施形態では、センサ30及びワークWを相対的に回転移動及び並進移動させることにより、センサ30の視野32内に測定点S1及び測定点S1’を得て、工作機械2の精度を検出する。
In the first embodiment described above, the
A measurement point S1 and a measurement point S2 are obtained in the field of
センサ30の視野32内において、測定点S1は、センサ30(主軸20)の回転中心CLと結ぶ線が主軸20の移動方向に一致するように配置されている。また、測定点S1は、センサ30の回転中心CLから距離Mだけ離間して配置されている。
この状態において、図3の実線で示す位置で点Aを測定して、視野内に測定点S1を得た後、センサ30が取り付けられた主軸32を180度回転させるとともに、主軸32を距離2×Mだけ移動させて(太矢印参照)、図3の破線で示す位置で再び点Aを測定する。これにより、視野内に測定点S1’を得る。
In the field of
In this state, the point A is measured at the position shown by the solid line in FIG. 3, and after obtaining the measurement point S1 in the field of view, the
センサ30により三次元のプロファイルが得られる場合において、測定点S1のZ軸方向の座標Z1及び測定点S1’のZ軸方向の座標Z1’を計測し、その偏差ΔZ(=Z1’−Z1)に基づいて、主軸20の移動方向のテーブル10の載置面10aの基準方向に対する傾斜角度θを求めることができる。具体的には、角度θ=ARCSIN(ΔZ/L)で傾斜角度θを算出することができる。
その他の点については、第1の実施形態と同様なので、更なる説明は省略する。
When a three-dimensional profile is obtained by the
Since other points are the same as those in the first embodiment, further description will be omitted.
以上のように、上記の第1及び第2の実施形態に係る測定方法では、
センサ30が主軸20に取り付けられ、
ワークWがテーブル10に載置され、
センサ30の視野内における2つの測定点S1、S2(S1、S1’)における測定結果の差分に基づいて、主軸20の移動方向及びテーブル10の載置面10aの基準方向に対する傾斜角θを検出することができる。
As described above, in the measurement method according to the first and second embodiments described above,
The
Work W is placed on the table 10
Based on the difference between the measurement results at the two measurement points S1 and S2 (S1, S1') in the field of view of the
これにより、基準器等を工作機械2の機内に設置することなく、加工したワークWを用いて、少ない工数で確実に傾斜に関する精度を測定することができる。
As a result, it is possible to reliably measure the accuracy of inclination with a small number of man-hours using the machined work W without installing a reference device or the like in the
特に、センサ30及びワークWを相対的に並進移動させることにより、ワークWの加工面の同一点Pを、センサ30の視野32内における少なくとも2つの測定点S1、S2で測定して、工作機械2の精度を検出することができる(第1の実施形態)。更に、センサ30及びワークWを相対的に回転及び並進移動させることにより、ワークWの加工面の同一点Pを、センサ30の視野32内における少なくとも2つの測定点S1、S1’で測定して、工作機械2の精度を検出することができる(第2の実施形態)。何れにおいても、工作機械2の機能を有効利用して、工作機械2の精度を効率的に検出することができる。
In particular, by relatively translating the
また、センサ30及びワークWを相対的に回転移動及び並進移動させることにより、ワークWの加工面の同一点を、センサ30の視野内における少なくとも2つの測定点で測定することにより、工作機械2の精度を検出することができる。この場合においても、工作機械2の機能を有効利用して、工作機械2の精度を効率的に検出することができる。
特に、2つの測定点の偏差に基づいて並進移動における誤差を検出し、2つの測定点の和に基づいて回転移動における誤差を検出することができるので、回転移動誤差及び並進移動誤差の分離推定が容易になる。
なお、ここではセンサ30を取り付けた主軸20を回転させているが、これに限られるものではなく、テーブル10側を回転させることもできる。このとき、研削により平面に加工されたワークWの表面は、テーブル10ではなく、主軸20の移動方向に沿って加工されている。このため、テーブル10の180°回転により、ワークWの表面は逆方向に傾斜することとなり、基準器を使った場合より高感度でX軸の傾斜を検出することができる。
Further, by relatively rotating and translating the
In particular, since the error in translational movement can be detected based on the deviation of the two measurement points and the error in rotational movement can be detected based on the sum of the two measurement points, the rotational movement error and the translational movement error can be estimated separately. Becomes easier.
Although the
上記においては、主軸20の移動方向の傾斜角度θの検出を例にとって説明したが、検出する機械精度はこれに限られるものではない。例えば、ワークWの加工面の同一点Pを、センサ30の視野32内における少なくとも2つの測定点S1、S2で測定して、センサ30の光軸(主軸20の軸)のテーブル10の載置面10aに対する傾斜角度を検出することもできる。具体的には、測定点2の座標と、センサ30の光軸(主軸20の軸)がテーブル10の載置面10aに対して直交している場合の座標との偏差に基づいて、センサ30の光軸(主軸20の軸)の傾斜角度を求めることができる。
In the above, the detection of the inclination angle θ in the moving direction of the
(本開示の第3の実施形態に係る測定方法)
次に、図4を参照しながら、本開示の第3の実施形態に係る測定方法の説明を行う。図4は、
センサの視野内における3つの測定点を模式的に示した図である。
上記の第1または第2の実施形態に係る測定方法を、X軸方向だけでなく、Y軸方向にも行うことにより、図4に示すようなセンサの視野内における3つの測定点T1〜T3を得ることができる。これにより、センサ30の視野32内における2つの測定点における測定結果の差分に基づいて、X軸方向及びY軸方向における主軸20の移動方向のテーブル10の載置面10aの基準方向に対する傾斜角θを検出することができる。同様に、センサ30の光軸(主軸20の軸)のテーブル10の載置面10aに対する傾斜角度を検出することもできる。
(Measurement method according to the third embodiment of the present disclosure)
Next, the measurement method according to the third embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows
It is a figure which showed typically three measurement points in the field of view of a sensor.
By performing the measurement method according to the first or second embodiment not only in the X-axis direction but also in the Y-axis direction, three measurement points T1 to T3 in the field of view of the sensor as shown in FIG. Can be obtained. As a result, based on the difference between the measurement results at the two measurement points in the field of
(本開示の第4の実施形態に係る測定方法)
本開示の第4の実施形態に係る測定方法では、センサ30及びワークWを相対的に回転移動させて、ワークWの加工面の同一点を、センサの視野内における少なくとも2つの測定点で測定する。この測定方法を用いて、機械精度として、例えば、センサ30の光軸(主軸20の軸)のテーブル10の載置面10aに対する傾斜角度を検出することができる。
(Measurement method according to the fourth embodiment of the present disclosure)
In the measurement method according to the fourth embodiment of the present disclosure, the
センサ30及びワークWを相対的に360度回転移動させた場合、仮に、センサ30(主軸20)の回転軸がテーブル10の載置面10aに対して垂直であれば、視野32上の点のワークWへの投影像は真円を描くことになる。一方、仮に、センサ30(主軸20)の回転軸がテーブル10の載置面10aに対して傾斜している場合には、上記の真円の投影像に対して偏差が生じる。よって、この偏差に基づいて、センサ30(主軸20)の回転軸、つまりセンサ30の光軸(主軸20の軸)のテーブル10の載置面10aに対する傾斜角度を求めることができる。少なくとも、ワーク上の3点で測定を行えば、センサ30(主軸20)の回転軸のテーブル10の載置面10aに対する傾斜角度を求めることができる。
When the
また、センサ30でワーク上の点Aを測定して、視野32内に測定点S1を得た後、センサ30を所定の角度だけ回転させる。そして、センサ30(主軸20)の回転軸CLがテーブル10の載置面10aに対して垂直な場合に、回転後の測定点S1’が点Aの位置に戻るような移動量でセンサ30移動させる。このとき、得られた測定点S1及びS1’の間の座標の偏差に基づいて、センサ30の光軸の傾斜角度を求めることができる。ワークWの加工面の同一点Aを、センサ30の視野内における少なくとも3つの測定点(3つの回転角度)で測定することにより、センサ30の光軸のテーブル10の載置面10aに対する傾斜角度を求めることができる。
Further, the
テーブル10
(本開示の第5の実施形態に係る測定方法)
次に、図5及び図6を参照しながら、本開示の第5の実施形態に係る測定方法の説明を行う。図5は、工作機械のX、Y、Z軸ごとに存在する機械精度を模式的に示した図である。図6は、同一の測定点が同一視野に入るようにしながら、主軸に取り付けられたセンサを順次移動させて、X軸方向における傾斜角を求める工程を示す図である。
Table 10
(Measurement method according to the fifth embodiment of the present disclosure)
Next, the measurement method according to the fifth embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a diagram schematically showing the machine accuracy existing for each of the X, Y, and Z axes of the machine tool. FIG. 6 is a diagram showing a process of sequentially moving sensors attached to the main shaft to obtain an inclination angle in the X-axis direction while keeping the same measurement points in the same field of view.
図5に示すように、工作機械2の機械精度として、各軸ごとに、軸方向における位置、水平方向の真直度、垂直方向の真直度、軸周りのローリング、ヨーイング及びピッチングがある。更に、各軸間の直角度(XY軸、XZ軸及びYZ軸間の直角度)がある。よって、工作機械2の機械精度として、6要素×3軸+3要素(軸間)=21個の要素がある。
これらの機械精度の各要素は、ワークW上の所定の箇所を基準にすることにより、上記の実施形態で説明した測定方法を用いて算出することができる。
As shown in FIG. 5, the machine accuracy of the
Each element of these mechanical accuracy can be calculated by using the measuring method described in the above embodiment by referring to a predetermined position on the work W.
上記の要素を求めるため、図6に示すように、同一の測定点が同一視野に入るようにしながら、主軸20に取り付けられたセンサ30を順次移動させて、X軸方向における傾斜角を求めるステップを繰り返す。つまり、視野内の精度を頼りに、全体の測定を尺取り虫状につないでいく所謂逐次三点法を採用することができる。図6では、視野内の測定点のうち、少なくとも2点を視野内の同一の位置で測定するように、ステップ1からステップ2を行ったところを示す。
In order to obtain the above elements, as shown in FIG. 6, the step of sequentially moving the
例えば、視野の2/3(以下2/3FOV)の距離だけ離間した測定マークT1、T2がある場合(ステップ1参照)に、ステージを2/3FOVずつ動かして、ステップ2では、測定マークT2がステップ1における測定マークT1の位置に来るようにして測定する。このように、予めキャリブレーションされた視野内で同じ点を2か所で測ることによって、センサ30の精度を尺取虫状につないでいき、ワークW全体の測定を行うことができる。
For example, when there are measurement marks T1 and T2 separated by a distance of 2/3 of the field of view (hereinafter, 2/3 FOV) (see step 1), the stage is moved by 2/3 FOV, and in
このとき、ワークWには、センサ30の視野内に複数入る間隔で多数の測定用マークを作り込む必要がある。例えば、ワークWがラックアンドピニオンのラックであれば、ラックの長手方向に沿って、多数の測定用マークを得ることができる。この共通のマークを仲介として、長ストロークの相対座標変化を検出することができる。
これをX軸だけでなく、Y軸方向に行うことにより、上記の機械精度の各要素を検出することができ、適正なキャリブレーションを行うことができる。なお、測定に用いるワークWの形状としては、測定用マークとしての点が特定できる形状が望ましいので、多面錐体、円錐、凸球、凹球の一部が好ましいといえる。
At this time, it is necessary to make a large number of measurement marks in the work W at intervals of being within the field of view of the
By performing this not only in the X-axis direction but also in the Y-axis direction, each element of the above mechanical accuracy can be detected, and proper calibration can be performed. As the shape of the work W used for the measurement, a shape in which a point as a measurement mark can be specified is desirable, so it can be said that a part of a polyhedral cone, a cone, a convex sphere, and a concave sphere is preferable.
上記の実施形態においては、センサ30を工作機械2の主軸20に取り付ける場合を例にして説明したが、これに限られるものではない。センサ30をワークWに対して相対的に移動可能であれば、センサ30を工作機械2のその他の任意の部材に取り付けることができる。
In the above embodiment, the case where the
以上のように、上記の実施形態に係る測定方法では、
ワークWを工作機械2にセットして加工を行う工程と、
センサ30を工作機械2にセットする工程と、
ワークWの加工面の同一点を、センサ30の視野内における少なくとも2つの測定点で測定する工程と、
少なくとも2つの測定点における測定結果に基づいて、工作機械2の精度を検出する工程と、
を含む。
As described above, in the measurement method according to the above embodiment,
The process of setting the work W on the
The process of setting the
The process of measuring the same point on the machined surface of the work W at at least two measurement points in the field of view of the
A process of detecting the accuracy of the
including.
これにより、基準器等を工作機械2の機内に設置することなく、加工したワークWを用いて、工作機械2の精度を測定するので、少ない工数かつ低コストで工作機械の精度の測定を行うことができる。特に、ワークの加工面の同一点を、センサの視野内における少なくとも2つの測定点で測定することにより、効率的に確実に工作機械の精度を測定することができる。
基準器は、毎年検定が必要であり、1回の検定に多額の費用がかかる。また、何かの事故で変形してしまうと、使用不能な状態に陥る。また、基準器が基準として使えるのは、温度条件が一定(例えば、20℃±0.5℃)である必要があり、工作機上で使用するのが困難な場合もある。よって、基準器を用いないことにより、大きな利点がもたらされる。
As a result, the accuracy of the
The standard device needs to be tested every year, and one test costs a lot of money. Also, if it is deformed by some accident, it will be in an unusable state. Further, the reference device can be used as a reference because the temperature condition must be constant (for example, 20 ° C. ± 0.5 ° C.), and it may be difficult to use it on a machine tool. Therefore, the absence of a reference device provides a great advantage.
センサ30が光学切断式センサであっても、ライン光の長手方向に対して垂直な方向に走査することにより、三次元のプロファイルを得ることもできる。
また、センサ30として、縞投影エリアセンサのような三次元センサを用いる場合には、より短かい時間で測定を完了することが期待できる。
Even if the
Further, when a three-dimensional sensor such as a fringe projection area sensor is used as the
本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施の態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。 Although the embodiments and embodiments of the present invention have been described, the disclosure contents may be changed in the details of the configuration, and the invention in which the embodiments and the combinations and orders of the elements in the embodiments are changed are requested. It can be realized without deviating from the scope and ideas of.
2 工作機械
10 テーブル
10a 載置面
30 センサ
32 視野
W ワーク
2
Claims (7)
センサを前記工作機械の加工に用いる機械構成体にセットする工程と、
前記加工を行う工程で形成された前記ワークの加工面の同一点を、前記センサの視野内における少なくとも2つの測定点で測定する工程と、
前記少なくとも2つの測定点における測定結果に基づいて、前記工作機械の精度を検出する工程と、
を含むことを特徴とする工作機械の精度の測定方法。
The process of setting the work on the machine tool and processing it,
The process of setting the sensor in the machine structure used for processing the machine tool , and
A step of measuring the same point on the machined surface of the work formed in the step of performing the machining at at least two measurement points in the field of view of the sensor.
A step of detecting the accuracy of the machine tool based on the measurement results at at least two measurement points, and
A method for measuring the accuracy of a machine tool, which comprises.
The first aspect of claim 1, wherein the same point on the machined surface of the work is measured at at least two measurement points in the field of view of the sensor by relatively translating the sensor and the work. How to measure the accuracy of machine tools.
Claim 1 is characterized in that the same point on the machined surface of the work is measured at at least two measurement points in the field of view of the sensor by relatively rotating and translating the sensor and the work. The method for measuring the accuracy of a machine tool described in.
The method for measuring the accuracy of a machine tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the sensor is an optical cutting type sensor.
The method for measuring the accuracy of a machine tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the sensor is a fringe projection area sensor.
前記ワークがテーブルに載置され、
前記センサの視野内における2つの測定点における測定結果の差分に基づいて、前記主軸の移動方向及び前記テーブルの載置面の基準方向に対する傾斜角を検出することを特徴とする請求項4または5に記載の工作機械の精度の測定方法。
The sensor is attached to the spindle and
The work is placed on the table and
Claim 4 or 5 is characterized in that the inclination angle with respect to the moving direction of the spindle and the reference direction of the mounting surface of the table is detected based on the difference between the measurement results at the two measurement points in the field of view of the sensor. The method for measuring the accuracy of a machine tool described in.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018216261A JP6757391B2 (en) | 2018-11-19 | 2018-11-19 | Measuring method |
PCT/JP2019/027111 WO2020105218A1 (en) | 2018-11-19 | 2019-07-09 | Measurement method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018216261A JP6757391B2 (en) | 2018-11-19 | 2018-11-19 | Measuring method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020082231A JP2020082231A (en) | 2020-06-04 |
JP6757391B2 true JP6757391B2 (en) | 2020-09-16 |
Family
ID=70773979
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018216261A Active JP6757391B2 (en) | 2018-11-19 | 2018-11-19 | Measuring method |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6757391B2 (en) |
WO (1) | WO2020105218A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7080507B2 (en) * | 2020-07-21 | 2022-06-06 | 株式会社トキワシステムテクノロジーズ | Calibration device, calibration program, calibration method |
Family Cites Families (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0789058B2 (en) * | 1986-06-11 | 1995-09-27 | キヤノン株式会社 | Distance measuring device |
JPH0493705A (en) * | 1990-08-09 | 1992-03-26 | Topcon Corp | Apparatus and method for measuring three-dimensional position |
JPH04146043A (en) * | 1990-10-08 | 1992-05-20 | Toshiba Corp | Nc control device for three dimensional surface cutting machine |
JPH04176543A (en) * | 1990-11-08 | 1992-06-24 | Fanuc Ltd | Control unit for digitizing |
JPH0778252A (en) * | 1993-06-30 | 1995-03-20 | Kobe Steel Ltd | Object recognition method |
JPH1069543A (en) * | 1996-08-29 | 1998-03-10 | Oki Electric Ind Co Ltd | Method and device for reconstituting curved surface of object |
JPH11325869A (en) * | 1998-05-11 | 1999-11-26 | Mitsutoyo Corp | Method and apparatus for measuring shape of work and coordinate measuring machine |
JP4571256B2 (en) * | 1999-11-30 | 2010-10-27 | 佐藤 ▼壽▲芳 | Shape accuracy measuring device by sequential two-point method and laser displacement meter interval measuring method for shape accuracy measurement by sequential two-point method |
EP1128156A1 (en) * | 2000-02-10 | 2001-08-29 | General Electric Company | Method and apparatus for automatically compensating for measurement error |
JP2001241928A (en) * | 2000-03-01 | 2001-09-07 | Sanyo Electric Co Ltd | Shape measuring apparatus |
JP2002197463A (en) * | 2000-12-26 | 2002-07-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Device and system for detecting behavior |
JP2003177019A (en) * | 2001-10-03 | 2003-06-27 | Mamoru Otsuki | Method for camera posture calculation by free photographing |
JP2003136370A (en) * | 2001-10-31 | 2003-05-14 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | Nc machine tool |
JP2003211346A (en) * | 2002-01-15 | 2003-07-29 | Mori Seiki Co Ltd | Precision analyzing instrument for machine tool |
JP2003285249A (en) * | 2002-03-27 | 2003-10-07 | Mori Seiki Co Ltd | Accuracy analyzing device for machine tool |
JP4614337B2 (en) * | 2005-03-31 | 2011-01-19 | 国立大学法人広島大学 | Tool tip position detection method, workpiece machining method, and wear state detection method |
JP5184046B2 (en) * | 2007-10-24 | 2013-04-17 | 株式会社ミツトヨ | Reference device |
JP2011058854A (en) * | 2009-09-07 | 2011-03-24 | Sharp Corp | Portable terminal |
JP2012093258A (en) * | 2010-10-27 | 2012-05-17 | Nikon Corp | Shape measurement device |
US9188973B2 (en) * | 2011-07-08 | 2015-11-17 | Restoration Robotics, Inc. | Calibration and transformation of a camera system's coordinate system |
JP5896844B2 (en) * | 2012-07-02 | 2016-03-30 | 国立大学法人名古屋大学 | Machine tool with workpiece diameter measurement function |
JP6435750B2 (en) * | 2014-09-26 | 2018-12-12 | 富士通株式会社 | Three-dimensional coordinate calculation apparatus, three-dimensional coordinate calculation method, and three-dimensional coordinate calculation program |
JP2016070762A (en) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | ファナック株式会社 | Detection method and detector for detecting three-dimensional position of object |
KR20170058334A (en) * | 2015-03-17 | 2017-05-26 | 도시바 기카이 가부시키가이샤 | Machine tool |
JP2018030195A (en) * | 2016-08-24 | 2018-03-01 | 株式会社ニイガタマシンテクノ | Method for correction of thermal displacement of machine tool and reference gauge |
JP6599832B2 (en) * | 2016-09-16 | 2019-10-30 | ファナック株式会社 | Machine tool and work plane machining method |
-
2018
- 2018-11-19 JP JP2018216261A patent/JP6757391B2/en active Active
-
2019
- 2019-07-09 WO PCT/JP2019/027111 patent/WO2020105218A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2020105218A1 (en) | 2020-05-28 |
JP2020082231A (en) | 2020-06-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20200055191A1 (en) | Robot system with supplementary metrology position coordinates determination system | |
JP4791118B2 (en) | Image measuring machine offset calculation method | |
US10578414B2 (en) | Inner-wall measuring instrument and offset-amount calculation method | |
CN101298984A (en) | Coordinate measuring method and device | |
JPH1183438A (en) | Position calibration method for optical measuring device | |
US11454498B2 (en) | Coordinate measuring system | |
CN107091608B (en) | A kind of five degree of freedom measurement method of parameters based on primary standard of curved surface part | |
TWM516714U (en) | Angular error correction device for machine tools | |
CN109269422A (en) | A kind of experimental method and device of the check and correction of dot laser displacement sensor error | |
CN101451825A (en) | Calibrating method of image measuring instrument | |
JP4964691B2 (en) | Measuring method of measured surface | |
JP5270138B2 (en) | Calibration jig and calibration method | |
JP2006258612A (en) | Inter-shaft angle correction method | |
JP4890188B2 (en) | Motion error measurement reference body and motion error measurement device | |
JP6757391B2 (en) | Measuring method | |
JP4571256B2 (en) | Shape accuracy measuring device by sequential two-point method and laser displacement meter interval measuring method for shape accuracy measurement by sequential two-point method | |
CN113624136A (en) | Part detection device and part detection device calibration method | |
JP2006145560A (en) | Calibration program and method for copying probe | |
JP2000249540A (en) | Device and method for measuring shape of cylindrical object | |
CN112894490B (en) | Method for realizing perpendicularity error detection of numerical control machine tool based on rotating L-shaped array | |
EP3189302B1 (en) | Coordinate measuring method and apparatus for inspecting workpieces, comprising generating measurement correction values using a reference shape that is known not to deviate substantially from a perfect form | |
JP7321067B2 (en) | Reversing error measurement method for machine tools | |
JP6181935B2 (en) | Coordinate measuring machine | |
JP4922905B2 (en) | Method and apparatus for measuring position variation of rotation center line | |
CN113375590B (en) | Ultra-precision machining in-situ measurement device and method based on three-dimensional deflection beam |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190701 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190910 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191029 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200310 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200326 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200825 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200828 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6757391 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |