CN104756027B - 加工装置的控制装置、加工装置和加工数据的校正方法 - Google Patents

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Abstract

一种加工装置(1)在多关节的臂部设置有用于对工件进行加工的加工工具。并且，加工装置(1)的控制装置(30)具有：存储部(32)，其存储NC数据，该NC数据表示利用加工装置(1)进行加工的工件的加工部位；距离测量传感器(31)，其设置在臂部，并在工件的每个加工面测量工件与加工装置(1)之间的距离；校正部(34)，其基于利用距离测量传感器(31)进行测量的测量结果，在每个加工面校正NC数据。由此，加工装置(1)能够更高精度地进行与加工对象物的偏差对应的加工数据的校正。

Description

加工装置的控制装置、加工装置和加工数据的校正方法
技术领域
本发明涉及加工装置的控制装置、加工装置和加工数据的校正方法。
背景技术
以前，在使用工作机械等的机械加工中，在每次制作作为加工对象物的工件时都要制作用于抑制基准点的偏差的夹具，通过利用该夹具将工件固定在规定位置来实现所要求的加工精度。
因此，不能利用夹具来固定加工部位的附近的工件的加工误差会增大。
在此，在专利文献1中，记载了一种方法，其在机械处于停止状态时，使用干涉仪激光跟踪器等3D位置传感器检测安装在机械的头部等末端执行器上的回归反射器的位置，计算机将该检测的位置与伴随机械媒介物的希望的位置比较，并对指令数据进行适当的订正，而使机械在进一步进行机械加工之前向正确的位置移动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特表2000-511827号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
如专利文献1所记载那样，为了减小加工误差，以前，在加工前进行传感和加工数据(例如NC数据)的校正。但是，在校正加工数据时，通常使用使加工数据整体转换的方法。
在此，在加工对象物为大型或者长条物的成型品时，制品本身在成型后产生形变的情况、用于成型的模具(例如铸模)的消耗而使从CAD数据生成的加工数据与制品的形状产生误差(偏差)。该误差不是位置偏差误差，而是在一个制品形状中的特定位置产生外形尺寸(几何形状)的误差的状态。另外，利用悬梁臂状态支承加工对象物所产生的加工对象物的弯曲也是产生误差的原因。
在为了消除误差而对加工数据进行现有的校正时，通过进行与特定的位置对应的校正，加工数据整体发生转换，制品的尺寸可能不在公差范围内。
因此，通常，需要根据CAD数据的修正、新生成的其他加工数据进行最终完成加工等，以使得制品的尺寸在公差范围内。经如上所述的方法成型的制品为通过变更形状而加工为公差范围内的制品，在制品的形状本身为设计意图的情况下，可以说其品质较低。
本发明鉴于上述情况而作出，其目的在于，提供一种加工装置的控制装置、加工装置和加工数据的校正方法，其能够使与加工对象物的偏差对应的加工数据的校正以更高精度进行。
用于解决技术问题的方法
为了解决上述课题，本发明的加工装置的控制装置、加工装置和加工数据的校正方法采用以下方式。
本发明第一实施方式的加工装置的控制装置在多关节的臂部设置有用于对加工对象物进行加工的加工工具，该加工装置的控制装置具有：存储机构，其存储加工数据，该加工数据表示利用所述加工装置进行加工的所述加工对象物的加工部位；距离测量机构，其设置在所述臂部，并在所述加工对象物的每个加工面测量所述加工对象物与所述加工装置之间的距离；校正机构，其基于利用所述距离测量机构进行测量的测量结果，在每个所述加工面校正所述加工数据。
利用本结构，加工装置在多关节的臂部设置有用于对加工对象物进行加工的加工工具。并且，加工装置的控制装置具有存储机构，该存储机构存储加工数据，该加工数据表示利用加工装置进行加工的加工对象物的加工部位。
在此，在加工对象物为例如大型或者长条物的成型品时，在利用夹具固定的部件成为悬梁臂状态的情况下，利用加工装置进行加工的加工部位可能弯曲。另外，由于在成型后产生应变，或者用于成型的模具的消耗，作为成型品的加工对象物的尺寸可能产生误差。
如上所述的加工对象物与加工装置之间的距离利用设置在加工装置的臂部上的距离测量机构对加工对象物的每个加工面进行测量。并且，基于利用距离测量机构进行测量的测量结果，利用校正机构对每个加工面进行加工数据的校正。
这样，由于本结构基于加工对象物与加工装置之间的距离的测量结果，在每个加工面进行根据由加工数据表示的加工对象物的加工部位与实际的加工部位之间的偏差的加工数据的校正，能够以更高精度进行与加工对象物的偏差对应的加工数据的校正。
在上述第一实施方式中，优选所述加工数据按照每个所述加工面分割并存储在所述存储机构，所述校正机构基于利用所述距离测量机构进行测量的测量结果，校正按照每个所述加工面分割的所述加工数据。
利用本结构，加工数据按照每个加工面分割，并基于距离测量机构进行测量的测量结果，校正按照每个加工面分割的加工数据。在加工数据不按照每个加工面分割时，某一特定的加工面成为基准面，在实际的加工对象物中，在成为基准面的加工面与其他加工面之间产生制作误差时，相对于其他加工面的加工精度降低。但是，在加工数据按照每个加工面进行分割时，加工面与基准面总是一致，能够进行更高精度的加工。
在上述第一实施方式中，优选所述距离测量机构至少在两个位置测量所述加工面与所述加工装置之间的距离，所述校正机构基于利用所述距离测量机构进行测量的测量结果，计算所述加工对象物的实际的位置与利用所述加工数据表示的位置之间的偏差的旋转中心，并基于该旋转中心校正所述加工数据。
利用本结构，基于加工对象物的实际的位置与利用加工数据表示的位置之间的偏差的旋转中心校正加工数据。由此，由于本结构能够计算加工对象物的姿势，即倾斜并校正加工数据，因此能够更高精度地校正加工数据。
在上述第一实施方式中，优选在利用所述距离测量机构测量规定的所述加工面与所述加工装置之间的距离时，基于之前测量的在其他所述加工面产生的偏差，修正该规定的所述加工面的测量位置。
相对于规定的加工面，即便在预先设定的测量位置利用距离测量机构进行测量，在距离测量机构进行测量的测量结果与加工数据之间的偏差产生在其他加工面的情况下，可能不能够正确测量该规定的加工面与加工装置之间的距离。例如，在测量到加工面的中心位置的距离时，在加工对象物倾斜的情况下，距离测量机构可能测量比加工面的中心位置更靠上或更靠下的位置。利用基于如上所述的测量的测量结果，不能精度良好地校正加工数据。
在此，利用本结构，在利用距离测量机构测量规定的加工面与加工装置之间的距离时，基于之前测量的在其他加工面产生的偏差，修正规定的加工面的测量位置。因此，由于距离测量机构在修正的测量位置进行与加工面之间的距离的测量，因此本结构能够更高精度地校正加工数据。
在上述第一实施方式中，优选所述校正机构使利用所述加工数据表示的所述加工对象物的中心位置向实际的所述加工对象物的中心位置移动，并基于利用所述距离测量机构进行测量的测量结果，通过使中心位置移动后的所述加工数据旋转来进行校正。
利用本结构，使由加工数据表示的加工对象物的中心位置向实际的加工对象物的中心位置移动，以该中心位置为基准，基于距离测量机构进行测量的测量结果，使加工数据旋转来进行校正，因此能够以更高精度校正加工数据。
在上述第一实施方式中，优选所述距离测量机构测量作为基准的所述加工面与所述加工装置之间的距离即基准距离，所述校正机构基于所述基准距离，校正所有的所述加工面的所述加工数据，并且，按照每个所述加工面校正所述加工数据。
如果加工对象物与加工装置之间的距离本来相对于理想值就产生了误差，那么之后的在各加工面进行的校正也会产生误差。
在此，利用本结构，基于作为基准的加工面与加工装置之间的距离即基准距离，所有的加工面的加工数据被校正，消除加工对象物与加工装置之间的距离的偏差，并且，按照每个加工面校正加工数据。
因此，本结构能够更高精度地校正加工数据。
在上述第一实施方式中，优选所述距离测量机构通过在所述臂部的多个不同姿势的每一个测量与预先设定的基准位置之间的距离来进行校正，以使得在所述臂部以不同姿势进行的距离的测量不产生误差。
加工装置的臂部在每个驱动关节的执行机构产生驱动误差，臂部整体的驱动误差为各执行机构产生的驱动误差的累积值。因此，利用设置在臂部的距离测量机构进行测量的测量结果还包括该驱动误差。并且，由于在臂部的姿势(加工装置的姿势)不同时，各执行机构的驱动量也不同，并且驱动误差也不同，因此利用距离测量机构进行测量的测量结果所包含的驱动误差也根据臂部姿势的不同而不同。
在此，利用本结构，每当臂部的不同姿势时，测量预先设定的基准位置与距离测量机构之间的距离，并校正距离测量机构，以使得以不同姿势进行的距离的测量不产生误差。由此，本结构能够以更高精度校正加工数据。
本发明第二实施方式的加工装置具有：多关节的臂部，在该臂部上设置有用于对加工对象物进行加工的加工工具；上述记载的控制装置。
本发明第三实施方式的加工数据的校正方法为表示使用在多关节的臂部上设置有加工工具的加工装置进行加工的加工对象物的加工部位的加工数据的校正方法，该加工数据的校正方法包括：第一工序，其利用设置在所述臂部上的距离测量机构，在所述加工对象物的每个加工面测量所述加工对象物与所述加工装置之间的距离；第二工序，其基于利用所述距离测量机构进行测量的测量结果，在每个所述加工面对所述加工数据进行校正。
发明效果
根据本发明，具有能够以更高精度进行与加工对象物的偏差对应的加工数据的校正这一优良的效果。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的加工装置的外观图。
图2是表示利用本发明第一实施方式的加工装置加工的工件的一例的图。
图3是表示利用本发明第一实施方式的加工装置加工的工件的固定方法的图。
图4是表示本发明第一实施方式的加工装置的控制装置的功能的功能框图。
图5是表示利用本发明第一实施方式的距离测量传感器进行的测量例的图。
图6是用于说明本发明第一实施方式的距离测量传感器的校正的方法的图。
图7是表示利用本发明第一实施方式的以悬梁臂状态支承的工件的加工部位的状态的图。
图8是用于说明与本发明第一实施方式的倾斜工件的图对应的NC数据的校正的图。
图9是表示本发明第一实施方式的倾斜工件的其他例的图。
图10是表示本发明第一实施方式的校正处理的流程的流程图。
图11是用于说明本发明第二实施方式的传感器位置的修正的图。
图12是表示本发明第二实施方式的校正处理的流程的流程图。
图13是表示本发明第三实施方式的基准部件的位置的图。
图14是表示本发明第三实施方式的校正处理的流程的流程图。
图15是表示本发明第四实施方式的工件理想的位置与工件实际的位置的偏差的示意图。
图16是表示本发明第四实施方式的工件的中心位置与基准部件的关系的示意图。
图17是表示本发明第四实施方式的工件的中心位置的测定方法的一例的示意图。
图18是表示本发明第四实施方式的使工件理想的中心位置的坐标向工件实际的中心位置的坐标移动的情况的示意图。
图19是表示本发明第四实施方式的偏差的角度的计算方法的示意图。
图20是用于说明本发明第四实施方式的NC数据的校正的图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的加工装置的控制装置、加工装置和加工数据的校正方法的一实施方式。
〔第一实施方式〕
以下，说明本发明第一实施方式。
图1是加工作为加工对象物的工件的加工装置1的外观图。
作为加工装置1的一例，为在图1中，具有绕附图标记2、3、4、5、6、7表示的旋转轴线周围转动的旋转台8、臂部9、10、11、12的产业用六轴机械手(垂直多关节型机械手)，并在阀单元13的前端部(与连接臂部12一侧的相反侧的端部)安装有磨料喷嘴组件14和接收杯15。另外，在以下说明中，在不区分臂部9、10、11、12的情况下，仅称为“臂部”。
混入磨料(研磨剂)的超高压水从与接收杯(キャッチャーカップ)15的入口15a相对的磨料喷嘴组件14(也称为“加工工具”)的出口14a喷射，从磨料喷嘴组件14的出口14a喷射的含有磨料的超高压水经由入口15a回收到接收杯15。另外，磨料喷嘴组件14的前端部(出口14a侧的端部)的高度(纵向(在图1中为上下方向)的长度)尺寸根据工件的尺寸设定在
55mm～24mm之间，宽度(厚度方向(与旋转轴线7正交的方向)的长度)尺寸设定在25mm～10mm之间。
在利用加工装置1加工(例如切断)工件的情况下，磨料喷嘴组件14和接收杯15相对于工件配置在规定的位置，并且使含有磨料的超高压水从磨料喷嘴组件14的出口14a喷射。然后，通过移动磨料喷嘴组件14和接收杯15来切断工件。
图2是表示本第一实施方式的工件20的一例的图。工件20为例如长度方向具有与航空器主翼翼长相当的长度，并具有如图2的主视图所示的截面形状的长形部件。另外，工件20由例如组合碳素纤维和树脂的碳素纤维强化塑料(carbon fiber reinforcedplastics：CFRP)形成。
加工装置1对例如图2的俯视图、侧视图和仰视图所示的工件20的一端部的虚线部分(加工部位)进行切断加工。
这样，为了加工工件20的一端部，在本第一实施方式中，利用夹具21仅固定图3所示的工件20的没有加工部位的另一端部。因此，工件20以悬梁臂状态固定，而可能在加工部位产生弯曲(倾斜、扭曲)。
图4是表示本第一实施方式的加工装置1的控制装置30功能的功能框图。
控制装置30具有：距离测量传感器31、存储部32、加工装置控制部33和校正部34。
距离测量传感器31设置在加工装置1的臂部并测量与工件20的距离。另外，距离测量传感器31设置在安装有磨料喷嘴组件14的阀单元13上。另外，在本第一实施方式中，作为距离测量传感器31的一例，为非接触传感器(激光传感器)。
图5是表示利用距离测量传感器31进行距离的测量例的图。距离测量传感器31测量工件20的每个加工面与加工装置1的距离。即，如图5的俯视图所示，在加工工件20的侧面的情况下，距离测量传感器31测量工件20的侧面与加工装置1的距离。另外，如图5的侧视图所示，在加工工件20的上表面的情况下，距离测量传感器31测量与工件20的上表面的距离。
在此，加工装置1的臂部在每个驱动关节的执行机构产生驱动误差，臂部整体的驱动误差为各执行机构产生的驱动误差的累积值。距离测量传感器31相对于加工装置1设置在加工装置1的松动量和尺寸公差范围内，距离的测量结果包括上述驱动误差。并且，由于在臂部的姿势(加工装置1的姿势)不同时，各执行机构的驱动量也不同，并且驱动误差也不同，因此利用距离测量传感器31进行测量的测量结果所包含的驱动误差也根据臂部姿势的不同而不同。
在此，在本第一实施方式中，每当臂部的不同姿势时，测量预先设定的基准位置与距离测量传感器31的距离，并校正(校准)距离测量传感器31，以使得以臂部的不同姿势进行的距离的测量时不产生误差。
说明距离测量传感器31的校正方法。
通常，加工工具的工具中心点(基准位置，以下，称为“TCP”)使用基准目标等进行校正。关于距离测量传感器31，利用图6所示相同的方法进行校正。
如图6所示，相对于作为基准位置的目标40，加工装置1以臂部的多种不同姿势与距离测量传感器31对峙而进行距离的测量。然后，计算加工装置1的指示值(距离测量传感器31的位置)与利用距离测量传感器31进行测量的测量结果的和。然后，该和与到目标40的实际距离的差作为误差计算出来，基于该误差，计算距离测量传感器31的TCP。距离测量传感器31的测量结果基于计算出的TCP进行修正，而成为正确的测量结果。
通过进行如上所述的距离测量传感器31的校正，即便使加工装置1的位置、姿势发生变化，也能利用距离测量传感器31正确地测量工件20与加工装置1的距离，使具体后述的加工数据的校正成为更正确的校正。
存储部32存储表示使用加工装置1进行加工的工件20的加工部位的加工数据(加工程序，以下，称为“NC数据”)。
加工装置控制部33基于存储于存储部32的NC数据控制加工装置1对工件20进行加工。
校正部34基于利用距离测量传感器31进行测量的测量结果，对工件20的每个加工面进行NC数据的校正。
加工装置控制部33和校正部34由例如CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)，RAM(Random Access Memory：随机存储器)，和计算机可读取的记录媒介物等构成。并且，用于实现加工装置控制部33和校正部34的各种功能的一系列的处理，作为一例，以程序的形式记录在记录媒介物等，CPU在RAM等读取该程序，并通过进行信息的加工、运算处理，来实现各种功能。
在此，NC数据根据加工装置1、夹具21和工件20的设计公称值(图面指示值)作成。但是，加工装置1具有定位误差，夹具21具有部件尺寸公差等。另外，在上一阶段利用不同加工装置对工件20进行加工的情况下，工件20具有制作误差。并且，在工件20为塑料成型品、铸造物等情况下，工件20的加工面本身就可能发生变形。因此，在利用设计公称值作成的NC数据不经校正而使用并利用加工装置1加工工件20时，工件20产生加工误差的可能性提高。
另外，如图3所示，在工件20利用夹具21而成为悬梁臂状态的情况下，稳定支承工件20的位置为从加工部位分离的位置，工件20的加工部位有时会因自重而产生弯曲。
在此，本第一实施方式的控制装置30利用设置在加工装置1上的距离测量传感器31，并在工件20的每个加工面测量工件20与加工装置1的距离，并基于利用距离测量传感器31进行测量的测量结果，利用校正部34，对每个加工面进行NC数据的校正。
另外，本第一实施方式的NC数据在对工件20利用加工装置1加工的加工面存在多个的情况下，在工件20的每个加工面进行分割。在NC数据不按照每个加工面进行分割时，某一特定的加工面成为基准面，在实际的工件20中，会有在成为基准面的加工面与其他加工面之间产生制作误差(例如角度误差)的情况，而使对于其他加工面的加工精度降低。但是，在加工数据按照每个加工面进行分割时，加工面与基准面总是一致，能够进行更高精度的加工。
特别的，分割NC数据的方法适用于在不分割NC数据的情况下难以取得基准面的加工面的加工。
难以取得基准面的加工面是指，例如不变更工件20的姿势和位置而进行加工的工件20的下表面。不按照每个加工面分割NC数据是由于工件20的下表面不为基准面，而上表面、侧面为基准面。
难以取得基准面的加工面的其他例为，如图2所示的一端具有多个加工面的工件20。在一端具有多个加工面的情况下，由于加工装置1需要从上下左右方向使加工工具靠近加工面，因此工件20如图3所示那样以悬梁臂状态支承，因此并未在加工部位附近被保持，而难以取得基准面。
另外，被分割的所有NC数据生成为延长设计公称值的值在各加工面的NC数据彼此有重叠。在没有该重叠的情况下，加工面的NC数据相对于其他加工面产生偏差，而难以进行正确加工。
接下来，以图3所示的对利用悬梁臂状态支承的工件20进行加工的情况为例，说明NC数据的校正处理。
图7是表示以悬梁臂状态支承的工件20的加工部位的状态的图。
如图7所示，以悬梁臂状态支承的工件20有时会因自重而倾斜。这种倾斜有如图7的侧视图所示的由于自重而使工件20弯曲，前端下垂的倾斜、如主视图所示的向右旋转或者左旋转的倾斜(扭曲)。这样，以悬梁臂状态支承的工件20有时其姿势、位置会产生偏差。另外，姿势的偏差为工件20的旋转方向的偏差，位置的偏差为工件20的高度方向、水平方向的偏差。
为了校正工件20所产生的倾斜，距离测量传感器31至少在两个位置测量工件20的加工面与加工装置1的距离，并且校正部34基于利用距离测量传感器31测量的测量结果，计算工件20的位置与由NC数据表示位置的偏差的旋转中心，并基于该旋转中心校正NC数据。
参照图8，更加详细说明NC数据的校正。
在图8中，工件20的正面利用yz坐标系表示，高度方向为y轴，横向为z轴，纵深方向为x轴。另外，在图8中，实线所示的工件20的位置为未产生倾斜的工件20理想的位置，在图8中，虚线所示的工件20的位置为产生倾斜的工件20实际的位置。
为了求得工件20的倾斜角θ，如图8所示，距离测量传感器31沿z方向在两个位置测量工件20的上表面与加工装置1的距离。
在该测量中，与测量距离L1对应的测量点为(y1′，z1′)，与测量距离L2对应的测量点为(y2′，z2′)，以两个位置的测量点的间隔为测量位置间距离d。另外，与测量点(y1′，z1′)对应的设计公称值(NC数据)为(y1，z1)，与测量点(y2′，z2′)对应的设计公称值(NC数据)为(y2，z2)，并具有y1＝y2，z1＝z1′，z2＝z1+d＝z2′的关系。
另外，图8的单点划线A为理想位置的工件20上表面的z方向的延长线A，并利用下述(1)式表示。
[式1]
y＝y1＝y2…(1)
另外，图8的单点划线B为实际位置的工件20上表面的z方向的延长线B，并利用下述(2)式表示。
[式2]
即，延长线A与延长线B的交点为工件20的旋转中心，延长线A与延长线B在工件20所呈的角为工件20的倾斜角θ。
并且，设计公称值(y1，z1)和测量点(y1′，z1′)在理想位置的工件20与实际位置的工件20中，不能作为相同位置。这是由于工件20倾斜，与设计公称值(y1，z1)对应的工件20实际的位置(y1，z1)利用倾斜角θ通过下述(3)式求得。
另外，在倾斜角θ小的情况下，设计公称值(y2，z2)和测量点(y2′，z2′)在理想位置的工件20与实际位置的工件20中作为相同位置。
这样，在相对于NC数据进行旋转校正的情况下，需要考虑旋转中心的位置。如果不考虑旋转中心，NC数据虽配合工件20实际的姿势而在工件20的位置产生偏差。
例如，即便倾斜角θ相同，在如图9所示旋转中心位于工件20上的情况和如图8所示旋转中心未位于工件20上的情况下，由于坐标变换后的工件20的位置不同，因此旋转中心的位置对于坐标变换重要。
以上，说明了与工件20的正面对应的NC数据的校正处理，对于其他加工面利用坐标系的旋转进行的校正也同样地进行。
这样，在本第一实施方式的校正处理中，不使工件20的倾斜、制作误差等与加工装置1的坐标系配合，而使加工装置1与工件20的坐标系配合来进行工件20的加工。
例如，如图3所示，在以悬梁臂状态固定工件20，并对未固定的部分的整面进行加工的情况下，即便工件20倾斜，也不能重新设置用于对其进行修正的夹具。在如上所述的情况下，通过使加工装置1与工件20的坐标系配合，即，使加工装置1与工件20的倾斜配合，加工装置1能够加工工件20。
图10是表示本第一实施方式的校正处理的流程的流程图。
首先，在步骤100中，利用距离测量传感器31测量到上表面的距离，并利用校正部34计算出上表面的位置和姿势。另外，到上表面的距离，即上表面的高度位置。在步骤100中，利用距离测量传感器31至少测量上表面的两个位置。
然后，在步骤102中，利用距离测量传感器31测量到侧面(右侧面和左侧面)的距离，并利用校正部34计算侧面的位置和姿势。另外，到侧面的距离，即侧面的水平位置。在本第一实施方式的步骤102中，利用距离测量传感器31仅测量各侧面的一个位置，即仅计算加工面的位置，不限于此，在侧面的工件宽度足够的情况下，也可以测量两个位置以上，并计算加工面的姿势。
然后，在步骤104中，利用距离测量传感器31测量到下表面的距离，并利用校正部34计算下表面的位置和姿势。另外，到下表面的距离，即下表面的高度位置。在步骤104中，利用距离测量传感器31至少测量下表面的两个位置。
并且，在步骤200中，基于步骤100和步骤104的计算结果，利用校正部34进行与上表面和侧面对应的NC数据的校正。
具体地说，校正部34相对于与上表面对应的NC数据，校正x轴周围的加工工具的姿势(倾斜)，校正z轴周围的加工工具的姿势，校正y轴方向的加工工具的位置，校正z轴方向的加工工具的位置。另外，校正部34相对于与右侧面或者左侧面对应的NC数据，校正x轴周围的加工工具的姿势，校正z轴周围的加工工具的姿势，校正y轴方向的加工工具的位置，校正z轴方向的加工工具的位置。
在步骤202中，基于步骤102的计算结果，利用校正部34进行与上表面、侧面和下表面对应的NC数据的校正。
具体地说，校正部34相对于与上表面对应的NC数据校正z轴方向的加工工具的位置，相对于与侧面对应的NC数据校正z轴方向的加工工具的位置，相对于与下表面对应的NC数据校正z轴方向的加工工具的位置。
在步骤204中，基于步骤106的计算结果，利用校正部34进行与侧面和下表面对应的NC数据的校正。
具体地说，校正部34相对于与下表面对应的NC数据，校正x轴周围的加工工具的姿势，校正z轴周围的加工工具的姿势。另外，校正部34相对于与右侧面或者左侧面对应的NC数据，校正y轴方向的加工工具的位置，校正z轴方向的加工工具的位置。
另外，在上述校正处理中，绕工件20周围一周地进行各NC数据的校正。因此，优选校正部34在开始和完成工件20的周围的校正时进行整合，以使得步骤104的计算结果用于步骤200的NC数据的校正。
如以上说明，本第一实施方式的加工装置1的控制装置30具有：存储表示利用加工装置1进行加工的工件20的加工部位的NC数据的存储部32、设置在臂部上并在工件20的每个加工面测量工件20与加工装置1的距离的距离测量传感器31、基于利用距离测量传感器31测量的测量结果在每个加工面校正NC数据的校正部34。
这样，控制装置30基于工件20与加工装置1的距离的测量结果，在每个加工面进行根据由NC数据表示的工件20的加工部位与实际的加工部位的偏差的NC数据的校正，因此能够更高精度地进行与工件20的偏差对应的NC数据的校正。
〔第二实施方式〕
以下，说明本发明第二实施方式。
另外，本第二实施方式的加工装置1和控制装置30的结构与图1、4所示的第一实施方式的加工装置1和控制装置30的结构相同，因此省略说明。
对规定加工面在预先设定的测量位置(以下，称为“传感器位置”)利用距离测量传感器31进行测量，在利用距离测量传感器31测量的测量结果与NC数据之间的偏差产生在其他加工面的情况下，可能未正确测量该规定的加工面与加工装置1的距离。例如，在测量到加工面的中心位置的距离时，在工件20倾斜的情况下，距离测量传感器31可能测量比加工面的中心位置更靠上或更靠下的位置。利用基于如上所述的测量的测量结果，不能精度良好地校正NC数据。
在此，本第二实施方式的控制装置30在利用距离测量传感器31测量规定的加工面与加工装置1的距离时，基于在其他加工面产生的偏差来校正规定的加工面的传感器位置。
参照图11说明传感器位置的修正。
基于与工件20理想的位置(图11的实线)对应的设计公称值的NC数据的传感器位置为设计传感器位置H1(上述预先设定的传感器位置)。在图11的例中，设计传感器位置H1为在工件20未产生倾斜的情况下，测量到工件20的侧面的纵方向中心位置(理想测量点(y4，z4))的距离的位置。
但是，在工件20产生倾斜时，即便在设计传感器位置H1测量距离测量传感器31，该测量点成为图11的虚线所示的倾斜的工件20的侧面上部，由于不是纵方向中心位置而是错位的测量点，因此在测量时产生误差。
在此，基于预先计算的工件20的倾斜，使距离测量传感器31位于修正设计传感器位置H1的位置(以下，称为“修正传感器位置H1′”)。由此，距离测量传感器31测量到倾斜的工件20的侧面的纵方向中心位置(实际的测量点(y4，z4))的距离。
另外，设计传感器位置H1与各加工面对应并预先存储在存储部32，利用校正部34使设计传感器位置H1修正为修正传感器位置H1′，修正传感器位置H1′存储在存储部32。并且，距离测量传感器31在测量与加工面的距离的情况下，从存储部32读取修正传感器位置H1′，并利用加工装置控制部33控制加工装置1，而使设置在臂部的距离测量传感器31位于修正传感器位置H1′。
进一步具体说明传感器位置的修正。
首先，如第一实施方式的校正处理所说明那样，沿z方向，在两个位置测量工件20的上表面与加工装置1的距离，而求得工件20的倾斜角θ。
并且，由于倾斜角θ而形成水平方向(z方向)的工件20的偏差(以下，称为“工件水平偏差”)ΔLz为(z3-z1)×sin2θ。
另一方面，距离测量传感器31将位于修正传感器位置H1′的测量结果即测量距离L3与位于设计传感器位置H1的测量结果之间的偏差(以下，称为“水平方向并行偏差)为ΔLw。
即，使距离测量传感器31向y方向移动，使工件水平偏差ΔLz与水平方向并行偏差ΔLw一致的传感器位置为能够测量到实际的测量点(y4，z4)的距离的修正传感器位置H1′。
另外，在工件水平偏差ΔLz与水平方向并进偏差ΔLw不一致的情况下，进一步将ΔLw-ΔLz作为校正量加到设计公称值的水平方向位置(或者从设计公称值的水平方向位置减去)。
图12是表示本第二实施方式的校正处理的流程的流程图。另外，图12中的与图10相同的步骤标注与图10相同的附图标记，并省略一部分或者全部说明。
本第二实施方式的校正处理在完成步骤100时进入步骤300。
在步骤300中，根据上表面的测量结果修正与工件20的侧面对应的设计传感器位置H1。
具体地说，校正部34校正与侧面对应的设计传感器位置H1的y轴方向的位置。
本第二实施方式的校正处理在完成步骤300时进入步骤102。
在步骤102中，使距离测量传感器31位于与侧面对应的修正传感器位置H1′，并利用距离测量传感器31测量到侧面(右侧面和左侧面)的距离，并利用校正部34计算侧面的位置和姿势。
本第二实施方式的校正处理在完成步骤102时进入步骤302。在步骤302中，根据侧面和上表面的测量结果修正与工件20的下表面对应的设计传感器位置H1。
具体地说，校正部34基于上表面的测量结果校正与下表面对应的设计传感器位置H1的y轴方向的位置，并基于侧面的测量结果校正与下表面对应的设计传感器位置H1的z轴方向的位置。
本第二实施方式的校正处理在完成步骤302时进入步骤104。
在步骤104中，使距离测量传感器31位于与下表面对应的修正传感器位置H1′，并利用距离测量传感器31测量到下表面的距离，并利用校正部34计算下表面的位置和姿势。
另外，在本第二实施方式的校正处理中，由于在修正设计传感器位置H1时优选使用到邻接的加工面的距离的测量结果，因此如图12的校正处理所示，例如优选按照上表面、侧面(右侧面或者左侧面)、下表面的顺序进行测量。
如以上说明那样，本第二实施方式的加工装置1的控制装置30在利用距离测量传感器31测量规定的加工面与加工装置1之间的距离时，基于在其他加工面产生的偏差，修正该规定的加工面的传感器位置。因此，本第二实施方式的控制装置30能够以更高精度校正NC数据。
〔第三实施方式〕
以下，说明本发明第三实施方式。
另外，本第三实施方式的加工装置1和控制装置30的结构与如图1、4所示第一实施方式的加工装置1和控制装置30的结构相同，因此省略说明。
如果工件20与加工装置1之间的距离本来相对于理想值就产生了误差，那么之后的在各加工面进行的校正也会产生误差。
在此，在本第三实施方式中，距离测量传感器31测量作为工件20的基准的加工面与加工装置1之间的距离即基准距离，校正部34基于基准距离，校正所有的加工面的NC数据，并且，在每个加工面校正NC数据。
另外，基准距离与利用设计公称值表示的距离测量传感器31与工件20之间的距离的差为NC数据的校正量。
具体说明基准距离的测量。
在工件20的前面被加工的情况下，以前面为基准面(已知来自该面的工件20的网形状，在下述图13的例中为正面)，通过测量到工件20的前面的距离把握工件20和加工装置1在x方向(与基准面正交的方向，在下述图13的例中为长度方向)的相对位置。
另外，在前面未被加工的情况下，利用加工在工件20上，并且相对于工件20位置已知的工具孔(称为分度孔)的位置，在该位置设置利用图13所示距离测量传感器31进行测量的成为基准的基准部件50。基准部件50在距离测量传感器31为非接触传感器(激光传感器)的情况下为反射板，在距离测量传感器31为接触传感器(接触探头)的情况为不反射的夹具。
图14是表示本第三实施方式的校正处理的流程的流程图。另外，图14中的与图12相同的步骤标注与图12相同的附图标记并省略一部分或者全部说明。
首先，在步骤400中，利用距离测量传感器31测量到基准面或者基准部件50的距离即基准距离。
在接下来的步骤402中，利用在步骤400中通过测量获得的基准距离来修正所有的设计传感器位置H1。即，在图14的例中，上表面、右侧面、左侧面和下表面的设计传感器位置H1在x方向的位置基于基准距离被修正。由此，消除工件20与加工装置1之间的距离的偏差。
本第三实施方式的校正处理在完成步骤402的处理时进入步骤100。
另外，在步骤404中，利用在步骤400中进行测量获得的基准距离来校正每个加工面的NC数据。即，在图14的例中，上表面、右侧面、左侧面和下表面的NC数据在x方向的位置利用基准距离修正。
〔第四实施方式〕
以下，说明本发明第四实施方式。
另外，本第四实施方式的加工装置1和控制装置30的结构与图1、4所示第一实施方式的加工装置1和控制装置30的结构相同，因此省略说明。
本第四实施方式的控制装置30的校正部34使由NC数据表示的工件20的中心位置向工件20实际的中心位置移动，并基于利用距离测量传感器31进行测量的测量结果，通过使中心位置移动后的NC数据旋转来进行校正。
图15是表示利用NC数据表示的工件20的位置，即工件20理想的位置(图15的实线)与工件20实际的位置(图15的虚线)之间的偏差的示意图。图15所示工件20理想的中心位置和工件20实际的中心位置相对于正面和侧面产生偏差。
并且，在本第四实施方式中，利用嵌合在工件20上的基准部件50来特殊确定工件20的中心位置。基准部件50的正确的形状是已知的。
图16是表示本第四实施方式的工件20的中心位置与基准部件50的关系的示意图。在工件20上设置有基准孔20A，基准孔20A的中心位置相当于工件20的中心位置。并且，嵌合基准部件50，以使得基准孔20A的中心位置与基准部件50的中心轴线一致。
图17是表示本第四实施方式的工件20的中心位置的测定方法的一例的示意图。激光传感器即距离测量传感器31在能够测量传感器光的范围内进行扫描，并测量最远测量点50A、50C和最近测量点50B的坐标。并且，根据测量点50A、50B、50C求得几何学上的圆弧形状，所求得的圆弧的中心作为工件20的基准孔20A的中心位置而特定。
另外，在图17所示的侧视图中，表示了作为工件20的中心位置的坐标求得y1、z1的情况。中心位置的坐标x1位于基准孔20A的中心轴的延长线上，由于工件20的正面的宽度和基准部件50的高度已知，因此利用距离测量传感器31能够通过测量求得基准部件50的高度位置。
另外，本第四实施方式的基准部件50的形状为圆柱形，不限于此，也可以是正方形等其他形状。
另外，工件20的中心位置的测定方法不限于使用基准部件50的方法，例如，也可以在工件20本身设置基准位置，并基于该基准位置测定中心位置等其他方法。
并且，如图18所示，使所有加工面的工件20理想的中心位置的坐标向工件20实际的中心位置的坐标(x1，y1，z1)移动。该中心位置的坐标(x1，y1，z1)成为后述校正的基准位置。
接下来，距离测量传感器31测量各加工面与加工装置1之间的距离，校正部34基于利用距离测量传感器31进行测量的测量结果，进行工件20理想的位置与工件20实际的位置的偏差的角度计算，并基于该角度对工件20的每个加工面进行NC数据校正(以下，称为“旋转校正”)。
图19是表示本第四实施方式的偏差的角度的计算方法的示意图。
另外，偏差的角度，即用于计算倾斜的测量从预计倾斜大的加工面开始。例如，工件20为用于航空器的纵梁的情况下，由于产生前方下垂，因此先从上表面测量。
如图19所示，根据相对于上表面的加工面的测量点(x2，y2，z2)和测量点(x2，y2，z3)计算x坐标上的倾斜角θ1。另外，根据相对于侧面的加工面的测量点(x2，y2，z2a)和测量点(x2，y3，z2b)，或者测量点(x3，y2，z3a)和测量点(x3，y3，z3b)计算y坐标中的倾斜角θ2。
并且，如图20所示，以中心位置的坐标(x1，y1，z1)作为基准(旋转中心)，通过以计算的倾斜角θ1、θ2使上表面和每个侧面的NC数据旋转来进行旋转校正。由此，防止两侧面和下表面的测量范围从校正的对象位置偏离，并且更加正确地掌握微小的误差(例如，工件20本身的厚度误差、扭转误差等)。另外，在图20中，将工件20理想的位置与工件20实际的位置错开表示，以明确上述误差。
另外，在NC数据中，由于上述测量点也进行编辑程序，因此通过进行使工件20理想的位置坐标与工件20实际的位置重合而进行旋转校正，上述测量点的坐标也移动。
接下来，按照其他侧面、下表面的顺序进行加工面与加工装置1之间的距离的测量，进行加工面所有的旋转校正。
进一步的，在本第四实施方式中，相对于各加工面，从上表面依次进行第二次测量。
第一次旋转校正检测相对于工件20的夹具21的设置状况与坐标系的偏差，来进行旋转校正。即便进行该旋转校正，实际的工件20相对于理想的工件20在公差范围内，也有稍大的情况。即，如上所述的工件20不仅包括网部，还包括其余(エキセス)部。
因此，利用第二次的测量，作为网部，进行残留在工件20的部分(进行网加工的部分)的测量，以更高精度进行相对于工件20的加工装置1的定位。
如以上说明，本第四实施方式的控制装置30测量作为工件20的基准的加工面与加工装置1之间的距离即基准距离，基于基准距离，校正所有的加工面的NC数据，进一步的，在每个加工面校正NC数据。因此，本第四实施方式的控制装置30能够以更高精度校正加工数据。
以上，利用上述各实施方式说明本发明，本发明的技术的范围不限于上述实施方式所记载的范围。在不脱离发明的要旨范围内能够对上述各实施方式进行各种变更或者改良，进行该变更或者改良的方式也包含在本发明的技术的范围内。
例如，在上述各实施方式中，说明了加工装置1作为对工件20喷射超高压水来加工的加工装置的方式，本发明不限于此，也可以使加工装置1成为在多关节的臂部设置加工工具的其他加工装置的方式。
另外，在上述各实施方式中，说明了NC数据按照每个加工面分割的方式，本发明不限于此，也可以是NC数据不按照每个加工面分割的方式。
另外，利用上述各实施方式说明的校正处理的流程为一例，也可以在不脱离本发明的主旨范围内删除不需要的步骤，或者增加新的步骤，或者调换处理顺序。
附图标记说明
1 加工装置
9 臂部
10 臂部
11 臂部
12 臂部
14 磨料喷嘴组件(加工工具)
20 工件(加工对象物)
30 控制装置
31 距离测量传感器(距离测量机构)
32 存储部(存储机构)
34 校正部(校正机构)

Claims (8)

1.一种加工装置的控制装置，其特征在于，
该加工装置在多关节的臂部设置有用于对加工对象物进行加工的加工工具，
该加工装置的控制装置具有：存储机构，其存储加工数据，该加工数据表示利用所述加工装置进行加工的所述加工对象物的加工部位；
距离测量机构，其设置在所述臂部，并在所述加工对象物的每个加工面测量所述加工对象物与所述加工装置之间的距离；
校正机构，其基于利用所述距离测量机构进行测量的测量结果，在每个所述加工面校正所述加工数据，
所述加工数据按照每个所述加工面分割并存储在所述存储机构，以使所述加工面与基准面一致，
所述校正机构基于利用所述距离测量机构进行测量的测量结果，校正按照每个所述加工面分割的所述加工数据。
2.如权利要求1所述的加工装置的控制装置，其特征在于，
所述距离测量机构至少在两个位置测量所述加工面与所述加工装置之间的距离，
所述校正机构基于利用所述距离测量机构进行测量的测量结果，计算所述加工对象物的实际的位置与利用所述加工数据表示的位置之间的偏差的旋转中心，并基于该旋转中心校正所述加工数据。
3.如权利要求1所述的加工装置的控制装置，其特征在于，
在利用所述距离测量机构测量规定的所述加工面与所述加工装置之间的距离时，基于之前测量的其他所述加工面产生的偏差，修正该规定的所述加工面的测量位置。
4.如权利要求1所述的加工装置的控制装置，其特征在于，
所述校正机构使利用所述加工数据表示的所述加工对象物的中心位置向实际的所述加工对象物的中心位置移动，并基于利用所述距离测量机构进行测量的测量结果，通过使中心位置移动后的所述加工数据旋转来进行校正。
5.如权利要求1所述的加工装置的控制装置，其特征在于，
所述距离测量机构测量作为基准的所述加工面与所述加工装置之间的距离即基准距离，
所述校正机构基于所述基准距离，校正所有的所述加工面的所述加工数据，并且，在每个所述加工面校正所述加工数据。
6.如权利要求1所述的加工装置的控制装置，其特征在于，
所述距离测量机构通过在所述臂部的多个不同姿势的每一个测量与预先设定的基准位置之间的距离来进行校正，以使得在所述臂部以不同姿势进行的距离的测量不产生误差。
7.一种加工装置，其特征在于，具有：
多关节的臂部，在该臂部上设置有用于对加工对象物进行加工的加工工具；
如权利要求1至6中任一项所述的控制装置。
8.一种加工数据的校正方法，其特征在于，
该加工数据表示使用在多关节的臂部上设置有加工工具的加工装置进行加工的加工对象物的加工部位，
该加工数据的校正方法包括：第一工序，其利用设置在所述臂部上的距离测量机构，在所述加工对象物的每个加工面测量所述加工对象物与所述加工装置之间的距离；
第二工序，其基于利用所述距离测量机构进行测量的测量结果，在每个所述加工面对所述加工数据进行校正，
所述加工数据按照每个所述加工面分割并存储在所述存储机构，以使所述加工面与基准面一致，
所述第二工序，基于利用所述距离测量机构进行测量的测量结果，校正按照每个所述加工面分割的所述加工数据。
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