JP2006239846A - Nc machining device - Google Patents

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Yoshiji Yamamoto
吉二 山本
Yasuharu Mukai
康晴 向井
Takashi Matsumoto
崇 松本
Hirohito Minoshima
博仁 蓑島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an NC machining device capable of more easily measuring a shape of a work after machining. <P>SOLUTION: This NC machining device is furnished with a touch sensor a head end part TSS of which is energized in a specified direction and free to slide in the specified direction and the head end part TSS of which outputs a signal concerning a distance moved in the specified direction in parallel and a control means. The control means 30 forms a measuring shape data continuously measuring a shape of s surface of a work W in accordance with a direction moving the touch sensor TS and speed and the signal from the touch sensor TS output in accordance with the shape of the surface of the work W by pressing the head end part TSS of the touch sensor TS from the specified direction on the surface of the work W. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、NC加工装置(数値制御加工装置)に関する。   The present invention relates to an NC machining apparatus (numerically controlled machining apparatus).

従来より、NC加工装置(数値制御加工装置)では、樹脂成形品の金型等、種々の部品あるいは製品を加工している。例えば金型の場合、NC加工装置はワークの表面を加工して凹状または凸状の型を作成する。そして加工後のワーク(この場合、金型)の形状を検査する場合、一般的には検査作業者がノギス等の比較的精度の高い計測器を用いて、ワーク上の種々の位置の寸法を測定して検査している。
なお、NC加工装置を用いてワーク上の種々の位置を測定する方法としては、特許文献1に記載の従来の技術にて、NC加工装置の主軸に装着したタッチセンサを用いて加工後のワークの表面における座標を測定している。そして当該測定した座標からNCプログラムデータを自動的に作成するNCプログラム作成方法が提案されている。
特開平5−108130号公報
Conventionally, an NC processing device (numerical control processing device) processes various parts or products such as a mold of a resin molded product. For example, in the case of a mold, the NC machining apparatus creates a concave or convex mold by processing the surface of the workpiece. When inspecting the shape of a workpiece after processing (in this case, a mold), generally, an inspection operator uses various highly accurate measuring instruments such as calipers to measure the dimensions of various positions on the workpiece. Measure and inspect.
In addition, as a method of measuring various positions on the workpiece using the NC machining apparatus, the workpiece after machining using the touch sensor attached to the spindle of the NC machining apparatus according to the conventional technique described in Patent Document 1 is used. The coordinates on the surface are measured. An NC program creation method for automatically creating NC program data from the measured coordinates has been proposed.
JP-A-5-108130

加工後のワークの検査を、検査作業者がノギス等の計測器を用いて行う場合、非常に手間がかかる。また、検査作業者の熟練度に応じて検査結果の精度が変わる可能性がある。
また、特許文献1に記載の従来の技術を応用すれば、タッチセンサによる加工後のワーク上の種々の位置の座標を計測することで加工後のワークの検査をすることも考えられる。しかし、特許文献1に記載の方法では、ワークの表面上の1点における深さ方向の距離(特許文献1の図11におけるZ軸方向)を測定することはできるが、水平方向(図1におけるX軸方向及びY軸方向)の距離を測定することはできない。また作業者の操作により、種々の位置を1点ずつ測定するため、非常に時間がかかる。このため、特許文献1に記載の技術では加工後のワークの形状を測定することは困難であった。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、加工後のワークの形状をより容易に測定することが可能なNC加工装置を提供することを課題とする。
When inspection of a workpiece after machining is performed by an inspection operator using a measuring instrument such as a caliper, it is very troublesome. In addition, the accuracy of the inspection result may vary depending on the skill level of the inspection operator.
Further, if the conventional technique described in Patent Document 1 is applied, it is conceivable to inspect the workpiece after machining by measuring the coordinates of various positions on the workpiece after machining by the touch sensor. However, in the method described in Patent Document 1, the distance in the depth direction at one point on the surface of the workpiece (the Z-axis direction in FIG. 11 of Patent Document 1) can be measured, but the horizontal direction (in FIG. 1). The distance in the X-axis direction and the Y-axis direction) cannot be measured. Moreover, it takes a very long time to measure various positions one by one by the operator's operation. For this reason, it is difficult to measure the shape of the workpiece after processing with the technique described in Patent Document 1.
The present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to provide an NC machining apparatus that can more easily measure the shape of a workpiece after machining.

上記課題を解決するための手段として、本発明の第1発明は、請求項1に記載されたとおりのNC加工装置である。
請求項1に記載のNC加工装置は、ワークの表面の形状を機上にて測定するタッチセンサと制御手段とを備えたNC加工装置であって、前記タッチセンサは、当該タッチセンサの先端部が所定方向に付勢されており、前記先端部は前記所定方向にスライド可能であるとともに、前記先端部が前記所定方向に平行に移動した距離に関する信号を出力可能である。
そして前記制御手段は、前記ワークの表面の形状を測定する測定プログラムに基づいて前記タッチセンサを連続的に移動させ、ワークの表面に対して前記所定方向からタッチセンサの先端部を押し付け、タッチセンサを移動させた方向及び速度と、ワークの表面の形状に応じて出力されるタッチセンサからの信号とに基づいて、ワークの表面の形状を連続的に測定した測定形状データを作成する。
As means for solving the above-mentioned problems, the first invention of the present invention is an NC machining apparatus as described in claim 1.
The NC processing device according to claim 1 is an NC processing device including a touch sensor that measures the shape of the surface of a workpiece on the machine and a control unit, and the touch sensor includes a tip portion of the touch sensor. Is urged in a predetermined direction, the tip portion can slide in the predetermined direction, and a signal relating to a distance by which the tip portion has moved in parallel to the predetermined direction can be output.
The control means continuously moves the touch sensor based on a measurement program for measuring the shape of the surface of the workpiece, and presses the tip of the touch sensor from the predetermined direction against the surface of the workpiece, Based on the direction and speed in which the workpiece is moved and the signal from the touch sensor output in accordance with the shape of the workpiece surface, measurement shape data obtained by continuously measuring the workpiece surface shape is created.

また、本発明の第2発明は、請求項2に記載されたとおりのNC加工装置である。
請求項2に記載のNC加工装置は、請求項1に記載のNC加工装置であって、前記制御手段は、前記測定形状データにフィルタ処理を施して前記測定形状データを補正する。
The second invention of the present invention is an NC machining apparatus as set forth in claim 2.
An NC processing apparatus according to a second aspect is the NC processing apparatus according to the first aspect, wherein the control means performs a filtering process on the measurement shape data to correct the measurement shape data.

また、本発明の第3発明は、請求項3に記載されたとおりのNC加工装置である。
請求項3に記載のNC加工装置は、請求項1または2に記載のNC加工装置であって、前記制御手段は、前記タッチセンサを移動させた際の速度に対応させて前記測定形状データを複数の領域に区分し、区分した領域毎に当該領域内を測定した際の速度に応じたフィルタ定数を用いて、区分した領域毎にフィルタ処理を施して前記測定形状データを補正する。
The third invention of the present invention is an NC machining apparatus as set forth in claim 3.
The NC processing device according to claim 3 is the NC processing device according to claim 1 or 2, wherein the control means stores the measurement shape data in accordance with a speed when the touch sensor is moved. The area is divided into a plurality of areas, and the measured shape data is corrected by applying a filter process to each divided area using a filter constant corresponding to the speed when the area is measured.

また、本発明の第4発明は、請求項4に記載されたとおりのNC加工装置である。
請求項4に記載のNC加工装置は、請求項1〜3のいずれかに記載のNC加工装置であって、前記制御手段は、ワークの表面における同一個所に対して異なる速度でタッチセンサを移動させた複数の測定形状データに基づいて前記測定形状データを補正する。
The fourth invention of the present invention is an NC machining apparatus as set forth in claim 4.
The NC processing device according to claim 4 is the NC processing device according to any one of claims 1 to 3, wherein the control means moves the touch sensor at different speeds with respect to the same location on the surface of the workpiece. The measured shape data is corrected based on the plurality of measured shape data.

また、本発明の第5発明は、請求項5に記載されたとおりのNC加工装置である。
請求項5に記載のNC加工装置は、請求項1〜4のいずれかに記載のNC加工装置であって、加工後のワークの寸法を含む目標形状データが記憶された記憶手段を備え、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶されている目標形状データに基づいて前記測定形状データを補正する。
The fifth invention of the present invention is an NC machining apparatus as set forth in claim 5.
The NC processing device according to claim 5 is the NC processing device according to any one of claims 1 to 4, comprising storage means in which target shape data including dimensions of the workpiece after processing is stored, The control means corrects the measured shape data based on the target shape data stored in the storage means.

また、本発明の第6発明は、請求項6に記載されたとおりのNC加工装置である。
請求項6に記載のNC加工装置は、請求項1〜5のいずれかに記載のNC加工装置であって、ワークの表面の形状に関する許容誤差データが記憶された記憶手段を備え、前記制御手段は、前記測定形状データと、前記記憶手段に記憶されている許容誤差データとに基づいて、加工したワークの良否を判定する。
The sixth invention of the present invention is an NC machining apparatus as set forth in claim 6.
An NC machining apparatus according to a sixth aspect is the NC machining apparatus according to any one of the first to fifth aspects, comprising storage means for storing allowable error data relating to the shape of the surface of the workpiece, and the control means. Determines the quality of the processed workpiece based on the measured shape data and the allowable error data stored in the storage means.

請求項1に記載のNC加工装置を用いれば、例えば主軸に備えたタッチセンサをワークに押し付けた状態にて、例えば押し付け方向に対して垂直方向に主軸を移動させ、タッチセンサがワークの表面の形状(表面の凹凸等)に応じて出力する信号を用いて、ワークの表面の形状を連続的に測定することができる(1点ずつの位置を測定するのでなく、連続した形状として測定形状データを作成することができる)。これにより、多数の点を1点ずつ測定する方法と比較して、非常に短時間に測定することができる。
これにより、加工後のワークの形状をより容易に測定することができる。
If the NC processing device according to claim 1 is used, for example, in a state where the touch sensor provided on the spindle is pressed against the workpiece, the spindle is moved in a direction perpendicular to the pressing direction, for example, and the touch sensor is moved on the surface of the workpiece. It is possible to continuously measure the shape of the surface of the workpiece using a signal that is output according to the shape (surface irregularities etc.) (measurement shape data as a continuous shape rather than measuring the position of each point) Can be created). Thereby, it can measure in a very short time compared with the method of measuring many points one by one.
Thereby, the shape of the workpiece | work after a process can be measured more easily.

また、請求項2に記載のNC加工装置によれば、連続的に測定した測定形状データに重畳されている種々のノイズ(例えばNC加工装置の固有振動等)を、フィルタ処理にて適切に除去することができる。   In addition, according to the NC machining apparatus of the second aspect, various noises (for example, natural vibration of the NC machining apparatus, etc.) superimposed on the continuously measured shape data are appropriately removed by filtering. can do.

また、請求項3に記載のNC加工装置によれば、更に適切にノイズを除去することができる。例えばNC加工装置の固有振動(機械振動等)がタッチセンサを振動させている場合、速度Vでタッチセンサを移動させたときと、速度V/2でタッチセンサを移動させたときでは測定形状データに現れる振動による波形の間隔(形状)が変わる(図5(A)参照)。タッチセンサを移動させたときの速度に応じてフィルタ定数を変えることで、このようなノイズも適切に除去することができる。   In addition, according to the NC machining apparatus of the third aspect, it is possible to more appropriately remove noise. For example, when the touch sensor is vibrated by the natural vibration (mechanical vibration, etc.) of the NC processing device, the measured shape data is measured when the touch sensor is moved at a speed V and when the touch sensor is moved at a speed V / 2. The interval (shape) of the waveform due to the vibration appearing in (1) changes (see FIG. 5A). Such noise can also be appropriately removed by changing the filter constant according to the speed when the touch sensor is moved.

また、請求項4に記載のNC加工装置によれば、更に適切にノイズを除去することができる。例えばNC加工装置の固有振動(機械振動等)がタッチセンサを振動させているとき、速度Vでタッチセンサを移動させたときには固有振動によって測定形状データに間隔aのノイズ波形が重畳した場合、同一個所に対して速度V/2でタッチセンサを移動させたときでは当該固有振動によって測定形状データに間隔a/2のノイズ波形が重畳することになる(図5(B)参照)。このように、速度に応じて変化するノイズを適切に検出して除去することができる。   In addition, according to the NC machining apparatus of the fourth aspect, it is possible to more appropriately remove noise. For example, when the touch sensor is vibrated by the natural vibration (mechanical vibration or the like) of the NC processing apparatus, when the touch sensor is moved at the speed V, the same is true when the noise waveform of the interval a is superimposed on the measurement shape data by the natural vibration When the touch sensor is moved at a speed V / 2 with respect to the location, the noise waveform with the interval a / 2 is superimposed on the measurement shape data by the natural vibration (see FIG. 5B). In this way, it is possible to appropriately detect and remove noise that changes according to speed.

また、請求項5に記載のNC加工装置によれば、予め記憶されている目標形状データ(理想形状)を用いて、フィルタ処理でも除去できないような異常な測定値を除去することができる。例えばタッチセンサの移動方向に対して滑らかに表面の形状が変化せず、急峻な凹凸変化がある部分では、タッチセンサからの出力が形状の変化に追従できずに異常な出力となる可能性がある。このような異常値を適切に除去することができる。   In addition, according to the NC processing apparatus of the fifth aspect, it is possible to remove an abnormal measurement value that cannot be removed even by filtering using the target shape data (ideal shape) stored in advance. For example, if the surface shape does not change smoothly with respect to the movement direction of the touch sensor, and there is a steep unevenness, the output from the touch sensor may not follow the change in shape and may be abnormal. is there. Such an abnormal value can be appropriately removed.

また、請求項6に記載のNC加工装置によれば、NC加工装置を用いて、NC加工装置で加工したワークの精度を適切に判定させることができる。
このため、熟練作業者でなくても適切に加工後のワークの検査を行うことができる。
Further, according to the NC machining apparatus of the sixth aspect, the accuracy of the workpiece machined by the NC machining apparatus can be appropriately determined using the NC machining apparatus.
For this reason, even if it is not a skilled worker, the workpiece | work after a process can be test | inspected appropriately.

以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。
●[NC加工装置の外観とタッチセンサの特性等(図1、図2)]
図1は本発明のNC加工装置10の一実施の形態の概略外観図を示している。また図2(A)はタッチセンサTSの概略外観図と概略特性図を示しており、図2(B)は図1に示すNC加工装置10の概略構成を示している。
本発明のNC加工装置10は、直交する3軸(X軸、Y軸、Z軸)方向に移動させることが可能な主軸20と、主軸20の移動及び主軸20に備えた工具K(加工手段に相当)の駆動を制御する制御手段30とを備えている。なお、移動可能な方向は、主軸20からワークWに向かう方向(図1の場合、Z軸方向)と、前記方向に対して垂直な方向(図1の場合、X軸方向またはY軸方向)との、少なくとも2つの方向に移動させることができればよい。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
● [Appearance of NC processing equipment and characteristics of touch sensor, etc. (Figs. 1 and 2)]
FIG. 1 shows a schematic external view of an embodiment of an NC processing apparatus 10 of the present invention. 2A shows a schematic external view and a schematic characteristic diagram of the touch sensor TS, and FIG. 2B shows a schematic configuration of the NC processing apparatus 10 shown in FIG.
An NC machining apparatus 10 according to the present invention includes a main shaft 20 that can be moved in three orthogonal directions (X axis, Y axis, Z axis), and a tool K (machining means) provided on the movement of the main shaft 20 and the main shaft 20. And a control means 30 for controlling the drive. The movable direction is a direction from the main shaft 20 toward the workpiece W (in the case of FIG. 1, the Z-axis direction) and a direction perpendicular to the direction (in the case of FIG. 1, the X-axis direction or the Y-axis direction). What is necessary is just to be able to move in at least two directions.

主軸20には、少なくとも工具KとタッチセンサTSとのどちらかを選択して備える(取り付ける)ことが可能である。なお図1の例に示すように、主軸20は工具KまたはタッチセンサTSを取り付けるヘッド部が1つのものを用いて、工具KからタッチセンサTSへと交換するタイプの主軸20を含むとともに、予めヘッド部を複数有する主軸20に工具K及びタッチセンサTSを各ヘッド部に取り付けておき、ワークWに対向するヘッド部を自由に変更できるタイプの主軸20をも含む。どちらのタイプの主軸20も、「少なくとも工具KとタッチセンサTSとのどちらかを選択して備える(取り付ける)ことが可能」である。
制御手段30は、作業者からの指示等を入力する入力手段30aと、入力状態や加工状態等を表示する出力手段30bと、ワークWを加工するための加工プログラム(NCプログラム等)やワークWの形状を測定するための測定プログラム(NCプログラム等)が記憶された記憶手段30d(図2(B)参照)を備えている。なお、図2(B)に示す概略構成では、各種のインターフェースを(タッチセンサTSとCPU30cの間、入力手段30aとCPU30cの間等)省略している。
The spindle 20 can be provided with (attached to) at least one of the tool K and the touch sensor TS. As shown in the example of FIG. 1, the spindle 20 includes a spindle 20 of a type in which the tool K or the touch sensor TS is attached to the tool K or the touch sensor TS, and the spindle 20 is replaced with the touch sensor TS. A spindle 20 of a type in which a tool K and a touch sensor TS are attached to each head part on the spindle 20 having a plurality of head parts and the head part facing the workpiece W can be freely changed is also included. Both types of spindles 20 can “select and provide (attach) at least one of the tool K and the touch sensor TS”.
The control means 30 includes an input means 30a for inputting an instruction from the operator, an output means 30b for displaying an input state, a machining state, etc., a machining program (NC program or the like) for machining the workpiece W, and the workpiece W. The storage means 30d (refer FIG. 2 (B)) in which the measurement program (NC program etc.) for measuring the shape of this is memorize | stored is provided. In the schematic configuration shown in FIG. 2B, various interfaces (between the touch sensor TS and the CPU 30c, between the input means 30a and the CPU 30c, etc.) are omitted.

主軸20に工具Kを備えた場合、制御手段30(制御手段30のCPU30c)は記憶手段30dに記憶されている加工プログラムに基づいて、テーブルTBに固定されたワークWを加工することが可能である。
ワークWの表面の形状を機上にて測定する場合、タッチセンサTSは、主軸20からワークWに向かう方向(図1及び図2の場合、Z軸方向)にワークWに対して押し付けられる。なお「機上」とは、NC加工装置上である。タッチセンサTSの先端部TSSは、スプリング等の弾性部材にて前記押し付け方向(図1及び図2の場合、Z軸方向)に付勢されており、押し付け方向にスライド可能である。そしてワークWに押し付けたタッチセンサTSを、押し付け方向に対して垂直の方向(図1の場合、X軸方向またはY軸方向、またはX軸方向とY軸方向との合成方向)に、所定の速度で移動させると、先端部TSSはワークWの凹凸(表面の形状)に応じて押し付け方向に平行に移動する。そしてタッチセンサTSは、先端部TSSがワークWの凹凸(表面の形状)に応じて移動した距離(ストローク量)に関する信号を出力する(図2(A)参照)。
When the spindle 20 is provided with the tool K, the control means 30 (CPU 30c of the control means 30) can machine the workpiece W fixed to the table TB based on the machining program stored in the storage means 30d. is there.
When measuring the shape of the surface of the workpiece W on the machine, the touch sensor TS is pressed against the workpiece W in the direction from the main shaft 20 toward the workpiece W (in the case of FIGS. 1 and 2, the Z-axis direction). Note that “on-machine” means on an NC machining apparatus. The tip portion TSS of the touch sensor TS is biased in the pressing direction (in the case of FIGS. 1 and 2 in the Z-axis direction) by an elastic member such as a spring, and can slide in the pressing direction. The touch sensor TS pressed against the workpiece W is set in a direction perpendicular to the pressing direction (in the case of FIG. 1, the X-axis direction or the Y-axis direction, or the combined direction of the X-axis direction and the Y-axis direction) in a predetermined direction. When moved at a speed, the tip TSS moves in parallel to the pressing direction according to the unevenness (surface shape) of the workpiece W. The touch sensor TS outputs a signal related to the distance (stroke amount) that the tip TSS has moved according to the unevenness (surface shape) of the workpiece W (see FIG. 2A).

また主軸20にタッチセンサTSを備えた場合、制御手段30(制御手段30のCPU30c)は記憶手段30dに記憶されている測定プログラムに基づいて主軸移動手段22を制御して、工具Kで加工したワークWの表面に対してタッチセンサTSの先端部TSSを押し付け(スライド可能な方向から押し付け)、押し付け方向に対して垂直方向にタッチセンサTSを移動させる。そして制御手段30(制御手段30のCPU30c)は、タッチセンサTSを移動させた方向及び速度と、ワークWの凹凸に応じて出力されるタッチセンサからの信号とに基づいて、ワークWの形状を連続的に測定した測定形状データを作成することができる。   When the spindle 20 is provided with the touch sensor TS, the control means 30 (the CPU 30c of the control means 30) controls the spindle movement means 22 based on the measurement program stored in the storage means 30d and performs machining with the tool K. The tip portion TSS of the touch sensor TS is pressed against the surface of the workpiece W (pressed from a slidable direction), and the touch sensor TS is moved in a direction perpendicular to the pressing direction. And the control means 30 (CPU30c of the control means 30) changes the shape of the workpiece | work W based on the direction and speed which moved the touch sensor TS, and the signal from the touch sensor output according to the unevenness | corrugation of the workpiece | work W. Measurement shape data measured continuously can be created.

●[測定形状データを作成する方法の例(図3)]
次に図3を用いて、加工後のワークWの表面を測定して作成した測定形状データの例を示す。図3(A)の例では、加工後のワークWの表面には、ほぼ中央に略直方体の部分を残し、その周囲を凹状に削り取った形状に形成されている。
例えば制御手段30は、タッチセンサTSの先端部TSSを図3(A)におけるA点に押し付け、速度VでX軸方向に沿ってB点まで移動させ、移動させた速度及び方向とタッチセンサTSからの信号とに基づいて、図3(B)の例に示すような測定形状データを作成することが可能である。制御手段30は、移動中における主軸20のX座標及びY座標については、主軸20を移動させている自分自身で判っている。またタッチセンサTSの先端部TSSのZ座標については、主軸20のZ座標とタッチセンサTSからの信号とに基づいて換算することができる。
● [Example of how to create measurement shape data (Figure 3)]
Next, FIG. 3 shows an example of measurement shape data created by measuring the surface of the workpiece W after processing. In the example of FIG. 3 (A), the surface of the workpiece W after processing is formed in a shape in which a substantially rectangular parallelepiped portion is left substantially at the center and the periphery thereof is cut into a concave shape.
For example, the control means 30 presses the tip portion TSS of the touch sensor TS against the point A in FIG. 3A and moves it at the speed V to the point B along the X-axis direction, and the moved speed and direction and the touch sensor TS. It is possible to create measurement shape data as shown in the example of FIG. The control means 30 knows itself about the X coordinate and the Y coordinate of the main shaft 20 that is moving, by moving the main shaft 20. Further, the Z coordinate of the tip portion TSS of the touch sensor TS can be converted based on the Z coordinate of the spindle 20 and a signal from the touch sensor TS.

また同様に制御手段30は、タッチセンサTSの先端部TSSを図3(A)におけるC点に押し付け、速度VでY軸方向に沿ってD点まで移動させ、移動させた速度及び方向とタッチセンサTSからの信号とに基づいて、図3(C)の例に示すような測定形状データを作成することが可能である。
これらの「ワークWの表面形状を連続的に測定した測定形状データ」を、ワークWの複数の個所で、複数の方向に対して作成し、作成した複数の測定形状データを、測定した位置及び方向に応じて配置すれば、図3(D)に示すようにワークWの形状を3次元的に表すことも可能である。
Similarly, the control means 30 presses the tip portion TSS of the touch sensor TS against the point C in FIG. 3A and moves it at the speed V to the point D along the Y-axis direction. Based on the signal from the sensor TS, it is possible to create measurement shape data as shown in the example of FIG.
These “measured shape data obtained by continuously measuring the surface shape of the workpiece W” are created in a plurality of directions at a plurality of locations on the workpiece W, and the created plurality of measured shape data are measured positions and If arranged according to the direction, the shape of the workpiece W can be three-dimensionally represented as shown in FIG.

●[作成した測定形状データの補正処理(図4、図5)]
次に図4及び図5を用いて、制御手段30がワークWの表面を測定して作成した測定形状データを補正する手順の例について説明する。
ステップS10では、制御手段30はタッチセンサTSを移動させながらタッチセンサTSからの信号を受け取り、タッチセンサTSの先端部TSSの移動位置(X座標及びY座標)に対するZ座標を、主軸20のZ座標とタッチセンサTSからの信号とに基づいて求める。この処理をタッチセンサを移動させながら行うことで、ワークWの表面における測定形状データを連続的に作成することができる。ここで、タッチセンサTSからの信号には種々のノイズが重畳している場合が多く、重畳されたノイズを除去して測定形状データの信頼性を高めることが好ましい。
● [Correcting the created measurement shape data (Figs. 4 and 5)]
Next, an example of a procedure for correcting the measurement shape data created by the control unit 30 measuring the surface of the workpiece W will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
In step S <b> 10, the control unit 30 receives a signal from the touch sensor TS while moving the touch sensor TS, and determines the Z coordinate with respect to the movement position (X coordinate and Y coordinate) of the tip end portion TSS of the touch sensor TS as the Z of the spindle 20. It calculates | requires based on the coordinate and the signal from touch sensor TS. By performing this process while moving the touch sensor, measurement shape data on the surface of the workpiece W can be continuously created. Here, in many cases, various noises are superimposed on the signal from the touch sensor TS, and it is preferable to remove the superimposed noise to improve the reliability of the measurement shape data.

タッチセンサTSに重畳するノイズには、例えばNC加工装置10の固有振動(機械振動等)がある。この機械振動は、NC加工装置10を稼動中には必ず発生する。
ステップS20では、この機械振動の影響を取り除くため、作成した測定形状データにフィルタ処理を施す。例えばカットオフ周波数が数100Hz程度のローパスフィルタや、バンドパスフィルタあるいはノッチフィルタにて処理する。
なお、図4の例に示す測定形状データのグラフは横軸も縦軸も距離であるが、横軸(この場合、X軸またはY軸)を時間軸に仮定してフィルタ処理を施せばよい(以下のフィルタ処理にすべて共通)。
The noise superimposed on the touch sensor TS includes, for example, natural vibration (mechanical vibration or the like) of the NC processing apparatus 10. This mechanical vibration is always generated while the NC machining apparatus 10 is in operation.
In step S20, in order to remove the influence of this mechanical vibration, the created measurement shape data is filtered. For example, processing is performed by a low-pass filter, a band-pass filter, or a notch filter having a cutoff frequency of about several hundred Hz.
In the graph of the measurement shape data shown in the example of FIG. 4, both the horizontal axis and the vertical axis are distances, but it is only necessary to perform the filtering process on the assumption that the horizontal axis (in this case, X axis or Y axis) is the time axis. (All are common to the following filter processes).

また、上記の説明のように、フィルタ定数(カットオフ周波数等)を固定して処理してもよいし、フィルタ定数を可変して処理することもできる。例えばNC加工装置10の固有振動数により、タッチセンサTSに所定周期Sの振動が発生している場合、速度Vでタッチセンサを移動させた場合と、速度V/2でタッチセンサを移動させた場合とでは、ノイズ波形が異なる。そこで、タッチセンサTSを移動させた際の速度に対応させて測定形状データの領域を区分して記憶しておく(例えば領域Aは速度Vで移動、領域Bは速度V/2で移動等)。そして区分した領域毎に当該領域内のデータを測定した際の速度に応じたフィルタ定数を用いて測定形状データを補正する。
例えば図5(A)に示すように、固有振動数がM[Hz]であり、領域Aでは速度V[mm/sec]でタッチセンサTSを移動させた場合に、測定形状データに間隔aで当該固有振動が重畳されている場合、領域A内では間隔aのノイズを除去するバンドパスフィルタ(あるいはノッチフィルタ)でノイズを除去する。また領域Bでは速度V/2[mm/sec]でタッチセンサTSを移動させた場合、当該固有振動は間隔a/2で測定波形データに重畳されている。この領域B内では間隔a/2のノイズを除去するバンドパスフィルタ(あるいはノッチフィルタ)にてノイズを除去する補正をすればよい。上記の間隔a及びa/2は、予め判っている固有振動数Mと速度VまたはV/2から求めておくことができる。
Further, as described above, processing may be performed with a fixed filter constant (cutoff frequency or the like), or processing may be performed with a variable filter constant. For example, when the vibration of the touch sensor TS is generated at a predetermined cycle S due to the natural frequency of the NC processing apparatus 10, the touch sensor is moved at a speed V, and the touch sensor is moved at a speed V / 2. In some cases, the noise waveform is different. Accordingly, the area of the measurement shape data is divided and stored in correspondence with the speed when the touch sensor TS is moved (for example, the area A moves at a speed V, the area B moves at a speed V / 2, etc.). . Then, the measured shape data is corrected using a filter constant corresponding to the speed when the data in the area is measured for each divided area.
For example, as shown in FIG. 5 (A), when the natural frequency is M [Hz] and the touch sensor TS is moved at a speed V [mm / sec] in the region A, the measurement shape data has an interval a. When the natural vibration is superimposed, noise is removed in the region A by a bandpass filter (or notch filter) that removes noise at the interval a. In the region B, when the touch sensor TS is moved at a speed V / 2 [mm / sec], the natural vibration is superimposed on the measurement waveform data at an interval a / 2. In this region B, correction for removing noise may be performed by a bandpass filter (or notch filter) that removes noise at an interval a / 2. The intervals a and a / 2 can be obtained from the natural frequency M and the speed V or V / 2 which are known in advance.

また、他のフィルタ処理として、ワークW上の同一個所を、異なる速度で複数回測定して補正することもできる。この場合、予め固有振動数が判っていなくてもよい。
例えば図5(B)に示すように、領域Aを速度V[mm/sec]でタッチセンサTSを移動させた場合、この固有振動数により測定形状データに間隔aの振動波形が表れたとする。更に同一の領域Aを速度V/2[mm/sec]でタッチセンサTSを移動させた場合、この固有振動数によれば測定形状データに間隔a/2の振動波形が表れることになる。ワークWの形状に基づく波形は速度にかかわらず一定であるので、当該振動波形はワークの形状によるものでなく、タッチセンサTSの固有振動によるノイズ波形である、と制御手段30に判断させることができる。(同一個所において、タッチセンサTSを移動させる速度の変化に対応して間隔が変化した波形をノイズ波形と判断させる)
この場合、各々の測定形状データから間隔aの振動波形または間隔a/2の振動波形を除去するバンドパスフィルタ(あるいはノッチフィルタ)にてノイズを除去する補正をすればよい。
また、同一個所で速度を変えても同一の間隔で表れている振動波形は、ワークWの形状である確率が高く、ノイズでないと判断させることもできる。このように同一個所を異なる速度で測定した場合、種々の補正を行うことが可能である。
As another filtering process, the same location on the workpiece W can be measured and corrected a plurality of times at different speeds. In this case, the natural frequency may not be known in advance.
For example, as shown in FIG. 5B, when the touch sensor TS is moved in the region A at a speed V [mm / sec], it is assumed that a vibration waveform having an interval a appears in the measurement shape data due to the natural frequency. Further, when the touch sensor TS is moved in the same region A at a speed V / 2 [mm / sec], according to the natural frequency, a vibration waveform with an interval a / 2 appears in the measurement shape data. Since the waveform based on the shape of the workpiece W is constant regardless of the speed, the control unit 30 can determine that the vibration waveform is not a shape of the workpiece but a noise waveform due to the natural vibration of the touch sensor TS. it can. (In the same place, a waveform whose interval changes corresponding to a change in speed at which the touch sensor TS is moved is determined as a noise waveform)
In this case, correction may be performed to remove noise by a bandpass filter (or notch filter) that removes the vibration waveform at the interval a or the vibration waveform at the interval a / 2 from each measurement shape data.
In addition, vibration waveforms appearing at the same interval even when the speed is changed at the same location have a high probability of being the shape of the workpiece W, and can be determined not to be noise. Thus, when the same part is measured at different speeds, various corrections can be made.

また、上記に説明したフィルタ処理でも除去できないノイズ成分も考えられる。
ステップS30では、予め記憶手段30dに記憶しておいた加工後のワークWの目標形状データ(3次元形状データ等)に基づいて測定形状データを補正する。なお、記憶手段30dには、予め目標形状データを記憶させておく。
例えば何らかの異常で、目標とする形状から著しく異なるような、実際のワークWに存在しない異常値が、測定形状データ内に存在する場合も考えられる(図4の場合、C部分)。制御手段30は、目標形状データと測定形状データとを比較して、その差が所定値よりも大きい異常値を目標形状データに基づいて補正する。このような状態は、タッチセンサTSの先端部TSSが急激に押し付け方向に移動する(急激にZ軸方向に移動する)位置等にて、タッチセンサTSの先端部TSSが形状の変化に追従できないときに発生する場合がある。
Further, a noise component that cannot be removed even by the filter processing described above is also conceivable.
In step S30, the measured shape data is corrected based on the target shape data (three-dimensional shape data or the like) of the processed workpiece W stored in advance in the storage means 30d. The target shape data is stored in advance in the storage unit 30d.
For example, there may be a case where an abnormal value that does not exist in the actual workpiece W and is significantly different from the target shape due to some abnormality exists in the measured shape data (C portion in FIG. 4). The control means 30 compares the target shape data with the measured shape data, and corrects an abnormal value whose difference is larger than a predetermined value based on the target shape data. In such a state, the tip portion TSS of the touch sensor TS cannot follow the change in shape at a position where the tip portion TSS of the touch sensor TS suddenly moves in the pressing direction (moves rapidly in the Z-axis direction). Sometimes it happens.

ステップS40では、予め記憶手段30dに記憶しておいた許容誤差データと、上記に説明した補正を行った測定形状データとに基づいて、加工後のワークWの良否を判定する。なお、記憶手段30dには、予め許容誤差データを記憶させておく。
制御手段30は、許容誤差データに基づいた許容誤差範囲内に測定形状データが収まっている場合、当該加工後のワークWを良品である、と判断してその旨の表示を出力手段30bに出力する。また測定形状データが許容誤差範囲から逸脱している場合、当該加工後のワークWを良品でない、と判断してその旨の表示を出力手段30bに出力する。
なお、ワークWを加工したNC加工装置10を用いて当該加工したワークWの形状を測定しているため、たとえ良品でないと判断された場合、主軸20に備えたタッチセンサTSを工具Kと代えるだけで、ワークWを加工修正のため再加工することが可能であり、非常に効率が良い。
In step S40, the quality of the workpiece W after machining is determined based on the allowable error data stored in advance in the storage unit 30d and the measured shape data subjected to the correction described above. In addition, the allowable error data is stored in advance in the storage unit 30d.
When the measured shape data is within the allowable error range based on the allowable error data, the control means 30 determines that the processed workpiece W is a non-defective product and outputs a display to that effect to the output means 30b. To do. If the measured shape data deviates from the allowable error range, it is determined that the processed workpiece W is not a non-defective product, and a display to that effect is output to the output means 30b.
In addition, since the shape of the processed workpiece W is measured using the NC processing apparatus 10 that processed the workpiece W, the touch sensor TS provided on the spindle 20 is replaced with the tool K when it is determined that the workpiece W is not a good product. It is possible to rework the workpiece W for machining correction, which is very efficient.

本発明のNC加工装置10は、本実施の形態で説明した外観、構成、処理方法等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
なお、本実施の形態の説明に用いた数値等は一例であり、この数値等に限定されるものではない。
The NC processing apparatus 10 of the present invention is not limited to the appearance, configuration, processing method, and the like described in the present embodiment, and various changes, additions, and deletions are possible without changing the gist of the present invention.
Note that the numerical values and the like used in the description of the present embodiment are examples, and are not limited to these numerical values and the like.

本発明のNC加工装置10の一実施の形態の概略外観図である。1 is a schematic external view of an embodiment of an NC processing apparatus 10 of the present invention. タッチセンサTSの概略外観、概略特性と、NC加工装置10の概略構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a schematic appearance and characteristics of a touch sensor TS and a schematic configuration of the NC processing apparatus 10. 測定形状データを作成する方法の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the method of producing measurement shape data. 測定形状データを補正する手順の例について説明する図である。It is a figure explaining the example of the procedure which correct | amends measurement shape data. タッチセンサTSの固有振動が、移動速度に応じた周期のノイズ波形として測定形状データに表れている様子を説明する図である。It is a figure explaining a mode that the natural vibration of touch sensor TS appears in measurement shape data as a noise waveform of the period according to movement speed.

符号の説明Explanation of symbols

10 NC加工装置
20 主軸
22 主軸移動手段
30 制御手段
30a 入力手段
30b 出力手段
30c CPU
30d 記憶手段
K 工具(加工手段)
TB テーブル
TS タッチセンサ
TSS 先端部
W ワーク

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 NC processing apparatus 20 Main axis | shaft 22 Main axis | shaft moving means 30 Control means 30a Input means 30b Output means 30c CPU
30d storage means K tool (machining means)
TB table TS Touch sensor TSS Tip W Work

Claims (6)

ワークの表面の形状を機上にて測定するタッチセンサと制御手段とを備えたNC加工装置であって、
前記タッチセンサは、当該タッチセンサの先端部が所定方向に付勢されており、前記先端部は前記所定方向にスライド可能であるとともに、前記先端部が前記所定方向に平行に移動した距離に関する信号を出力可能であり、
前記制御手段は、前記ワークの表面の形状を測定する測定プログラムに基づいて前記タッチセンサを連続的に移動させ、ワークの表面に対して前記所定方向からタッチセンサの先端部を押し付け、タッチセンサを移動させた方向及び速度と、ワークの表面の形状に応じて出力されるタッチセンサからの信号とに基づいて、ワークの表面の形状を連続的に測定した測定形状データを作成する、
ことを特徴とするNC加工装置。
An NC machining apparatus having a touch sensor and a control means for measuring the shape of the surface of a workpiece on the machine,
In the touch sensor, the tip of the touch sensor is urged in a predetermined direction, the tip is slidable in the predetermined direction, and a signal related to the distance the tip moves in parallel to the predetermined direction. Can be output,
The control means continuously moves the touch sensor based on a measurement program for measuring the shape of the surface of the workpiece, presses the tip of the touch sensor from the predetermined direction against the surface of the workpiece, Based on the moved direction and speed, and a signal from the touch sensor output according to the shape of the surface of the workpiece, create measurement shape data that continuously measures the shape of the surface of the workpiece.
NC processing device characterized by that.
請求項1に記載のNC加工装置であって、
前記制御手段は、前記測定形状データにフィルタ処理を施して前記測定形状データを補正する、
ことを特徴とするNC加工装置。
The NC processing device according to claim 1,
The control means corrects the measurement shape data by performing a filtering process on the measurement shape data.
NC processing device characterized by that.
請求項1または2に記載のNC加工装置であって、
前記制御手段は、前記タッチセンサを移動させた際の速度に対応させて前記測定形状データを複数の領域に区分し、区分した領域毎に当該領域内を測定した際の速度に応じたフィルタ定数を用いて、区分した領域毎にフィルタ処理を施して前記測定形状データを補正する、
ことを特徴とするNC加工装置。
The NC processing device according to claim 1 or 2,
The control means divides the measurement shape data into a plurality of areas corresponding to the speed when the touch sensor is moved, and a filter constant corresponding to the speed when the area is measured for each divided area. To correct the measurement shape data by performing a filtering process for each divided area,
NC processing device characterized by that.
請求項1〜3のいずれかに記載のNC加工装置であって、
前記制御手段は、ワークの表面における同一個所に対して異なる速度でタッチセンサを移動させた複数の測定形状データに基づいて前記測定形状データを補正する、
ことを特徴とするNC加工装置。
The NC processing device according to any one of claims 1 to 3,
The control means corrects the measurement shape data based on a plurality of measurement shape data obtained by moving the touch sensor at different speeds with respect to the same location on the surface of the workpiece.
NC processing device characterized by that.
請求項1〜4のいずれかに記載のNC加工装置であって、
加工後のワークの寸法を含む目標形状データが記憶された記憶手段を備え、
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶されている目標形状データに基づいて前記測定形状データを補正する、
ことを特徴とするNC加工装置。
The NC processing device according to any one of claims 1 to 4,
Comprising storage means for storing target shape data including the dimensions of the workpiece after machining;
The control means corrects the measured shape data based on the target shape data stored in the storage means;
NC processing device characterized by that.
請求項1〜5のいずれかに記載のNC加工装置であって、
ワークの表面の形状に関する許容誤差データが記憶された記憶手段を備え、
前記制御手段は、前記測定形状データと、前記記憶手段に記憶されている許容誤差データとに基づいて、加工したワークの良否を判定する、
ことを特徴とするNC加工装置。

The NC processing device according to any one of claims 1 to 5,
Comprising storage means for storing tolerance data relating to the shape of the workpiece surface;
The control means determines the quality of the processed workpiece based on the measured shape data and the tolerance data stored in the storage means.
NC processing device characterized by that.

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