JP2015059897A - 測定装置、加工装置、測定方法、および加工方法 - Google Patents
測定装置、加工装置、測定方法、および加工方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】測定精度を向上させることができる測定装置、加工装置、測定方法、および加工方法を提供する。【解決手段】測定装置1は、被加工物200における測定対象部分を検出する検出部2と、検出部2を第1の方向に移動させる第1の移動部104aと、検出部2を第1の方向と直交する第2の方向に移動させる第2の移動部104bと、第1の移動部104aと、第2の移動部104bと、を制御する制御部105と、被加工物200から離隔した位置において、検出部2との間の距離を測定する距離測定部3と、予め求められた空間誤差に関するデータを格納するデータ格納部5と、測定された検出部との間の距離と、格納された空間誤差に関するデータと、から被加工物200における測定対象部分の寸法を演算する演算部と、を備えている。【選択図】図1
Description
後述する実施形態は、概ね、測定装置、加工装置、測定方法、および加工方法に関する。
近年、工作機械などの加工装置においては、空間誤差(幾何学的誤差)を補正することで寸法の測定精度、ひいては加工精度を向上させるようにしている。
例えば、加工装置の各直線軸方向のピッチ誤差だけでなく、3次元的な空間誤差を測定し、測定された空間誤差に基づいて工具の位置などを補正するようにしている。
しかしながら、測定された空間誤差は、測定時点の温度における当該加工装置の特性である。そのため、加工環境における温度が変化すれば寸法の測定精度、ひいては加工精度が悪くなるおそれがある。この場合、測定対象部分の寸法がメートルオーダになると、測定精度を向上させることがさらに困難になるおそれがある。
そのため、移動機構の運動誤差を測定する測定器を移動機構に設けることで、加工環境における温度変化の影響を抑制する技術が提案されている。
しかしながら、寸法の測定精度の更なる向上が求められていた。
例えば、加工装置の各直線軸方向のピッチ誤差だけでなく、3次元的な空間誤差を測定し、測定された空間誤差に基づいて工具の位置などを補正するようにしている。
しかしながら、測定された空間誤差は、測定時点の温度における当該加工装置の特性である。そのため、加工環境における温度が変化すれば寸法の測定精度、ひいては加工精度が悪くなるおそれがある。この場合、測定対象部分の寸法がメートルオーダになると、測定精度を向上させることがさらに困難になるおそれがある。
そのため、移動機構の運動誤差を測定する測定器を移動機構に設けることで、加工環境における温度変化の影響を抑制する技術が提案されている。
しかしながら、寸法の測定精度の更なる向上が求められていた。
本発明が解決しようとする課題は、測定精度を向上させることができる測定装置、加工装置、測定方法、および加工方法を提供することである。
実施形態に係る測定装置は、被加工物における測定対象部分を検出する検出部と、前記検出部を第1の方向に移動させる第1の移動部と、前記検出部を前記第1の方向と直交する第2の方向に移動させる第2の移動部と、前記第1の移動部と、前記第2の移動部と、を制御する制御部と、前記被加工物から離隔した位置において、前記検出部との間の距離を測定する距離測定部と、予め求められた空間誤差に関するデータを格納するデータ格納部と、前記測定された検出部との間の距離と、前記格納された空間誤差に関するデータと、から前記被加工物における測定対象部分の寸法を演算する演算部と、を備えている。
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。
また、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。 なお、各図中における矢印Xの方向(第1の方向の一例に相当する)、矢印Yの方向(第2の方向の一例に相当する)、および矢印Zの方向は、互いに直交する3方向を表している。例えば、矢印Xの方向および矢印Yの方向は、基部101の面に平行な方向とすることができる。
図1は、本実施の形態に係る測定装置1および加工装置100を例示するための模式斜視図である。
図1に示すように、加工装置100には、基部101、回転部102、支持部103、移動部104、制御部105、および測定装置1が設けられている。
また、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。 なお、各図中における矢印Xの方向(第1の方向の一例に相当する)、矢印Yの方向(第2の方向の一例に相当する)、および矢印Zの方向は、互いに直交する3方向を表している。例えば、矢印Xの方向および矢印Yの方向は、基部101の面に平行な方向とすることができる。
図1は、本実施の形態に係る測定装置1および加工装置100を例示するための模式斜視図である。
図1に示すように、加工装置100には、基部101、回転部102、支持部103、移動部104、制御部105、および測定装置1が設けられている。
基部101は、板状を呈するものとすることができる。
回転部102は、基部101の一方の面上に設けられている。
回転部102は、保持部102aおよび駆動部102bを有する。
保持部102aは、被加工物200の一方の端部200aを保持する。保持部102aは、例えば、油圧作動式チャックや機械式チャックなどとすることができる。
駆動部102bは、保持部102aを回転させる。駆動部102bは、例えば、モータなどを備えたものとすることができる。
回転部102は、基部101の一方の面上に設けられている。
回転部102は、保持部102aおよび駆動部102bを有する。
保持部102aは、被加工物200の一方の端部200aを保持する。保持部102aは、例えば、油圧作動式チャックや機械式チャックなどとすることができる。
駆動部102bは、保持部102aを回転させる。駆動部102bは、例えば、モータなどを備えたものとすることができる。
支持部103は、基部101の一方の面上に設けられている。支持部103は、矢印Xの方向において、回転部102と対峙している。支持部103は、被加工物200の他方の端部200bを支持する。
回転部102と支持部103は、協働して、被加工物200を基部101の面に平行に保持する。
なお、支持部103にも被加工物200の他方の端部200bを保持する保持部を設けることができる。
なお、支持部103にも被加工物200の他方の端部200bを保持する保持部を設けることができる。
移動部104は、基部101の一方の面上に設けられている。
移動部104は、第1の移動部104a、第2の移動部104b、および載置部104cを有する。
第1の移動部104aは、基部101の一方の面上に設けられている。
第1の移動部104aは、第2の移動部104bを矢印Xの方向に移動させる。
第1の移動部104aは、例えば、案内ガイドなどの図示しない案内部、ボールねじとナットなどの図示しない伝達部、サーボモータなどの図示しない制御モータなどを備えたものとすることができる。
移動部104は、第1の移動部104a、第2の移動部104b、および載置部104cを有する。
第1の移動部104aは、基部101の一方の面上に設けられている。
第1の移動部104aは、第2の移動部104bを矢印Xの方向に移動させる。
第1の移動部104aは、例えば、案内ガイドなどの図示しない案内部、ボールねじとナットなどの図示しない伝達部、サーボモータなどの図示しない制御モータなどを備えたものとすることができる。
第2の移動部104bは、第1の移動部104aの上に設けられている。
第2の移動部104bは、載置部104cを矢印Yの方向に移動させる。
第2の移動部104bは、例えば、案内ガイドなどの図示しない案内部、ボールねじとナットなどの図示しない伝達部、サーボモータなどの図示しない制御モータなどを備えたものとすることができる。
第2の移動部104bは、載置部104cを矢印Yの方向に移動させる。
第2の移動部104bは、例えば、案内ガイドなどの図示しない案内部、ボールねじとナットなどの図示しない伝達部、サーボモータなどの図示しない制御モータなどを備えたものとすることができる。
載置部104cは、第2の移動部104bの上に設けられている。
載置部104cの上面には、測定装置1の検出部2が設けられている。
そのため、第1の移動部104aは、検出部2を矢印Xの方向に移動させる。第2の移動部104bは、検出部2を矢印Yの方向に移動させる。
また、載置部104cの上面には、図示しない工具を設けることができる。
載置部104cは、例えば、刃物台とすることができる。
載置部104cの上面には、測定装置1の検出部2が設けられている。
そのため、第1の移動部104aは、検出部2を矢印Xの方向に移動させる。第2の移動部104bは、検出部2を矢印Yの方向に移動させる。
また、載置部104cの上面には、図示しない工具を設けることができる。
載置部104cは、例えば、刃物台とすることができる。
この場合、載置部104cを回転刃物台(タレット)として、検出部2と、図示しない工具とを設けることができる。そして、後述する測定をする際には、載置部104cを回転させて検出部2が被加工物200の方を向くようにする。また、被加工物200を加工する際には、載置部104cを回転させて図示しない工具が被加工物200の方を向くようにする。
なお、測定をする際には載置部104cに検出部2を設け、被加工物200を加工する際には載置部104cから検出部2を取り外し、代わりに図示しない工具を載置部104cに設けるようにすることもできる。
なお、測定をする際には載置部104cに検出部2を設け、被加工物200を加工する際には載置部104cから検出部2を取り外し、代わりに図示しない工具を載置部104cに設けるようにすることもできる。
第1の移動部104aおよび第2の移動部104bは、例えば、XYテーブルなどとすることができる。
第1の移動部104aおよび第2の移動部104bは、載置部104c、ひいては測定装置1の検出部2および図示しない工具を矢印Xの方向および矢印Yの方向に移動させる。
第1の移動部104aおよび第2の移動部104bは、載置部104c、ひいては測定装置1の検出部2および図示しない工具を矢印Xの方向および矢印Yの方向に移動させる。
制御部105は、加工装置100に設けられた各要素の動作を制御する。
制御部105は、例えば、回転部102の駆動部102bを制御して、保持部102aの回転、ひいては被加工物200の回転を制御する。
制御部105は、例えば、第1の移動部104aおよび第2の移動部104bを制御して、矢印Xの方向および矢印Yの方向における載置部104cの位置、ひいては測定装置1の検出部2および図示しない工具の位置を制御する。
制御部105は、例えば、回転部102の駆動部102bを制御して、保持部102aの回転、ひいては被加工物200の回転を制御する。
制御部105は、例えば、第1の移動部104aおよび第2の移動部104bを制御して、矢印Xの方向および矢印Yの方向における載置部104cの位置、ひいては測定装置1の検出部2および図示しない工具の位置を制御する。
測定装置1には、検出部2、距離測定部3、台座4、データ格納部5、および演算部6が設けられている。
また、前述した基部101、移動部104、および制御部105は、測定装置1の構成要素にもなる。
検出部2は、被加工物200における測定対象部分を検出する。
検出部2は、例えば、図1に例示をしたような接触式のセンサとすることもできるし、レーザセンサなどの非接触式のセンサとすることもできる。
また、前述した基部101、移動部104、および制御部105は、測定装置1の構成要素にもなる。
検出部2は、被加工物200における測定対象部分を検出する。
検出部2は、例えば、図1に例示をしたような接触式のセンサとすることもできるし、レーザセンサなどの非接触式のセンサとすることもできる。
距離測定部3は、被加工物200から離隔した位置において、検出部2との間の距離を測定する。
距離測定部3は、測定ヘッド3aおよび反射部3bを有する。
測定ヘッド3aは、例えば、アブソリュート方式の距離計とすることができる。
アブソリュート方式の距離計としては、例えば、光コム干渉を用いた光コム距離計(Optical Comb Absolute Distance Meter)などを例示することができる。
なお、測定ヘッド3aは、例えば、レーザ距離計、レーザ干渉測長計とすることもできる。
ただし、大型の被加工物200を加工する加工装置100の場合には、測定ヘッド3aと検出部2との間に遮蔽物となるものが存在し、検出部2の位置によっては測定のためのレーザ光Lが遮られる場合がある。
距離測定部3は、測定ヘッド3aおよび反射部3bを有する。
測定ヘッド3aは、例えば、アブソリュート方式の距離計とすることができる。
アブソリュート方式の距離計としては、例えば、光コム干渉を用いた光コム距離計(Optical Comb Absolute Distance Meter)などを例示することができる。
なお、測定ヘッド3aは、例えば、レーザ距離計、レーザ干渉測長計とすることもできる。
ただし、大型の被加工物200を加工する加工装置100の場合には、測定ヘッド3aと検出部2との間に遮蔽物となるものが存在し、検出部2の位置によっては測定のためのレーザ光Lが遮られる場合がある。
レーザ干渉測長計は、一般的にはインクリメンタル方式であるため、レーザ光Lが一度遮られると原点位置に関する情報が消去されてしまう。原点位置に関する情報が消去されると、その都度原点復帰させて測定をやり直す必要がある。また、その都度原点復帰させることで、誤差などが新たに生じるおそれもある。
そのため、大型の被加工物200を加工する加工装置100の場合には、光コム距離計などのアブソリュート方式の距離計を用いるようにすることが好ましい。
アブソリュート方式の距離計を用いるようにすれば、レーザ光Lが一度遮られても原点位置に関する情報を保持することができる。
また、アブソリュート方式の距離計は、大型の加工装置100であっても小型の加工装置100であっても用いることができる。
アブソリュート方式の距離計を用いるようにすれば、レーザ光Lが一度遮られても原点位置に関する情報を保持することができる。
また、アブソリュート方式の距離計は、大型の加工装置100であっても小型の加工装置100であっても用いることができる。
反射部3bは、検出部2に設けられている。
反射部3bは、測定ヘッド3aから照射されたレーザ光Lを反射する。
反射部3bは、例えば、レーザ光Lを反射する反射シートなどとすることができる。
台座4は、測定ヘッド3aと基部101との間に設けられている。
台座4は、基部101から反射部3bまでの高さと、基部101から測定ヘッド3aまでの高さとがほぼ同じとなるようにするために設けられている。
反射部3bは、測定ヘッド3aから照射されたレーザ光Lを反射する。
反射部3bは、例えば、レーザ光Lを反射する反射シートなどとすることができる。
台座4は、測定ヘッド3aと基部101との間に設けられている。
台座4は、基部101から反射部3bまでの高さと、基部101から測定ヘッド3aまでの高さとがほぼ同じとなるようにするために設けられている。
この場合、検出部2は、被加工物200の近傍の同一平面内を移動する。また、距離測定部3は、被加工物200の近傍の同一平面内において距離を測定する。
そのため、本実施の形態に係る測定装置1によれば、被加工物200の近傍の同一平面内において寸法を測ることができる。
その結果、温度の影響などによる空間誤差の変化を抑制することができる。
なお、寸法の測定方法などに関する詳細は後述する。
そのため、本実施の形態に係る測定装置1によれば、被加工物200の近傍の同一平面内において寸法を測ることができる。
その結果、温度の影響などによる空間誤差の変化を抑制することができる。
なお、寸法の測定方法などに関する詳細は後述する。
データ格納部5は、予め求められた空間誤差に関するデータを格納する。
空間誤差に関するデータは、載置部104cの運動空間(移動領域)、ひいては検出部2の運動空間における空間誤差に関するデータである。
加工装置100を構成する要素の加工誤差、組み立て誤差、変形、および歪みなどにより、運動空間と指令空間との間に誤差(空間誤差)が生じる。
この様な空間誤差は、加工装置100毎に異なるものとなる。
空間誤差に関するデータは、載置部104cの運動空間(移動領域)、ひいては検出部2の運動空間における空間誤差に関するデータである。
加工装置100を構成する要素の加工誤差、組み立て誤差、変形、および歪みなどにより、運動空間と指令空間との間に誤差(空間誤差)が生じる。
この様な空間誤差は、加工装置100毎に異なるものとなる。
そのため、空間誤差は、加工装置100毎に予め測定され、空間誤差に関するデータとしてデータ格納部5に格納される。
また、空間誤差は温度の影響を受ける。つまり、空間誤差を測定した際の温度が異なれば、測定された空間誤差も異なるものとなる場合がある。
そのため、測定の際の温度を変化させ、温度毎に空間誤差を測定し、温度毎の空間誤差に関するデータをデータ格納部5に格納するようにすることが好ましい。
また、空間誤差は経時的に変化する場合もある。つまり、時間の経過とともに空間誤差が変化する場合もある。
そのため、実験やシミュレーションなどにより、空間誤差の経時的な変化を求め、空間誤差の経時的な変化に関するデータとしてデータ格納部5に格納するようにすることが好ましい。
なお、空間誤差の測定方法には、既知の技術を適用することができるので、詳細な説明は省略する。
また、空間誤差は温度の影響を受ける。つまり、空間誤差を測定した際の温度が異なれば、測定された空間誤差も異なるものとなる場合がある。
そのため、測定の際の温度を変化させ、温度毎に空間誤差を測定し、温度毎の空間誤差に関するデータをデータ格納部5に格納するようにすることが好ましい。
また、空間誤差は経時的に変化する場合もある。つまり、時間の経過とともに空間誤差が変化する場合もある。
そのため、実験やシミュレーションなどにより、空間誤差の経時的な変化を求め、空間誤差の経時的な変化に関するデータとしてデータ格納部5に格納するようにすることが好ましい。
なお、空間誤差の測定方法には、既知の技術を適用することができるので、詳細な説明は省略する。
また、データ格納部5には、被加工物200に関する誤差のデータ、温度に関する誤差のデータ、検出部2に関する誤差のデータ、および距離測定部3に関する誤差のデータなども格納することができる。
被加工物200に関する誤差のデータとしては、例えば、材料の線膨張係数、撓み量、形状や寸法誤差などを例示することができる。
温度に関する誤差のデータとしては、例えば、被加工物200の温度分布、加工環境における温度分布、温度測定器の誤差などを例示することができる。
検出部2に関する誤差のデータとしては、例えば、測定方式の違いによる誤差、測定面の粗さに起因する誤差、測定条件に起因する誤差、位置決め精度に起因する誤差などを例示することができる。
距離測定部3に関する誤差のデータとしては、例えば、測定方式の違いによる誤差、光学的な位置決め精度に起因する誤差、反射部3bの反射率などに起因する誤差などを例示することができる。
被加工物200に関する誤差のデータとしては、例えば、材料の線膨張係数、撓み量、形状や寸法誤差などを例示することができる。
温度に関する誤差のデータとしては、例えば、被加工物200の温度分布、加工環境における温度分布、温度測定器の誤差などを例示することができる。
検出部2に関する誤差のデータとしては、例えば、測定方式の違いによる誤差、測定面の粗さに起因する誤差、測定条件に起因する誤差、位置決め精度に起因する誤差などを例示することができる。
距離測定部3に関する誤差のデータとしては、例えば、測定方式の違いによる誤差、光学的な位置決め精度に起因する誤差、反射部3bの反射率などに起因する誤差などを例示することができる。
演算部6は、距離測定部3により測定された検出部2との間の距離と、データ格納部5に格納された空間誤差に関するデータとから、被加工物200における測定対象部分の寸法を演算する。
なお、演算部6における演算内容は後述する。
なお、演算部6における演算内容は後述する。
次に、加工装置100および測定装置1の作用とともに、本実施の形態に係る測定方法および加工方法について例示をする。
まず、測定装置1の測定動作、および本実施の形態に係る測定方法について例示をする。 図2は、測定装置1の測定動作、および測定方法について例示をするための模式図である。
なお、図2中のXACTnは、測定対象である端面200cと端面200dとの間の寸法である。
XABS0は、位置A2(第2の位置の一例に相当する)における測定ヘッド3aと検出部2との間の距離である。
XABSnは、位置B2(第4の位置の一例に相当する)における測定ヘッド3aと検出部2との間の距離である。
XEM0は位置A1(第1の位置の一例に相当する)における空間誤差である。
XER0は位置A2における空間誤差である。
XEMnは位置B1(第3の位置の一例に相当する)における空間誤差である。
XERnは位置B2における空間誤差である。
まず、測定装置1の測定動作、および本実施の形態に係る測定方法について例示をする。 図2は、測定装置1の測定動作、および測定方法について例示をするための模式図である。
なお、図2中のXACTnは、測定対象である端面200cと端面200dとの間の寸法である。
XABS0は、位置A2(第2の位置の一例に相当する)における測定ヘッド3aと検出部2との間の距離である。
XABSnは、位置B2(第4の位置の一例に相当する)における測定ヘッド3aと検出部2との間の距離である。
XEM0は位置A1(第1の位置の一例に相当する)における空間誤差である。
XER0は位置A2における空間誤差である。
XEMnは位置B1(第3の位置の一例に相当する)における空間誤差である。
XERnは位置B2における空間誤差である。
まず、図2に示すように、被加工物200の端面200cに検出部2の先端を接触させる。
すなわち、検出部2により被加工物200の端面200cの位置A1を検出する。
例えば、制御部105により第1の移動部104aおよび第2の移動部104bを制御して、被加工物200の端面200cに検出部2の先端を接触させる。
すなわち、検出部2により被加工物200の端面200cの位置A1を検出する。
例えば、制御部105により第1の移動部104aおよび第2の移動部104bを制御して、被加工物200の端面200cに検出部2の先端を接触させる。
次に、検出部2を矢印Yの方向に移動させる。
すなわち、検出部2を位置A1から位置A2に移動させる。
例えば、制御部105により第1の移動部104aおよび第2の移動部104bを制御して、検出部2を位置A1から位置A2に移動させる。
この際、空間誤差があるため、位置A2における矢印Xの方向の位置は、位置A1における矢印Xの方向の位置と異なるものとなる場合がある。
次に、位置A2の所にある検出部2と測定ヘッド3aとの間の距離XABS0を測定する。 例えば、制御部105により距離測定部3を制御して検出部2と測定ヘッド3aとの間の距離XABS0を測定する。測定された距離XABS0に関するデータは、演算部6に送られる。
すなわち、検出部2を位置A1から位置A2に移動させる。
例えば、制御部105により第1の移動部104aおよび第2の移動部104bを制御して、検出部2を位置A1から位置A2に移動させる。
この際、空間誤差があるため、位置A2における矢印Xの方向の位置は、位置A1における矢印Xの方向の位置と異なるものとなる場合がある。
次に、位置A2の所にある検出部2と測定ヘッド3aとの間の距離XABS0を測定する。 例えば、制御部105により距離測定部3を制御して検出部2と測定ヘッド3aとの間の距離XABS0を測定する。測定された距離XABS0に関するデータは、演算部6に送られる。
次に、被加工物200の端面200dに検出部2の先端を接触させる。
すなわち、検出部2により被加工物200の端面200dの位置B1を検出する。
例えば、制御部105により第1の移動部104aおよび第2の移動部104bを制御して、被加工物200の端面200dに検出部2の先端を接触させる。
次に、検出部2を矢印Yの方向に移動させる。
すなわち、検出部2を位置B1から位置B2に移動させる。
例えば、制御部105により第1の移動部104aおよび第2の移動部104bを制御して、検出部2を位置B1から位置B2に移動させる。
この際、空間誤差があるため、位置B2における矢印Xの方向の位置は、位置B1における矢印Xの方向の位置と異なるものとなる場合がある。
次に、位置B2の所にある検出部2と測定ヘッド3aとの間の距離XABSnを測定する。
例えば、制御部105により距離測定部3を制御して検出部2と測定ヘッド3aとの間の距離XABSnを測定する。測定された距離XABSnに関するデータは、演算部6に送られる。
すなわち、検出部2により被加工物200の端面200dの位置B1を検出する。
例えば、制御部105により第1の移動部104aおよび第2の移動部104bを制御して、被加工物200の端面200dに検出部2の先端を接触させる。
次に、検出部2を矢印Yの方向に移動させる。
すなわち、検出部2を位置B1から位置B2に移動させる。
例えば、制御部105により第1の移動部104aおよび第2の移動部104bを制御して、検出部2を位置B1から位置B2に移動させる。
この際、空間誤差があるため、位置B2における矢印Xの方向の位置は、位置B1における矢印Xの方向の位置と異なるものとなる場合がある。
次に、位置B2の所にある検出部2と測定ヘッド3aとの間の距離XABSnを測定する。
例えば、制御部105により距離測定部3を制御して検出部2と測定ヘッド3aとの間の距離XABSnを測定する。測定された距離XABSnに関するデータは、演算部6に送られる。
被加工物200の端面200cと端面200dとの間の寸法XACTnは、以下の式により求めることができる。
XACTn=(XABSn−XABS0)−(XERn−XER0)+(XEMn−XEM0)
演算部6は、距離XABS0に関するデータと、距離XABSnに関するデータと、空間誤差に関するデータ(XERn、XER0、XEMn、XEM0)とから、端面200cと端面200dとの間の寸法XACTnを演算する。
この際、演算部6は、データ格納部5に格納されている空間誤差に関するデータ(XERn、XER0、XEMn、XEM0)を抽出し、演算に用いる。
また、温度毎の空間誤差に関するデータがデータ格納部5に格納されている場合には、演算部6は、該当する温度における空間誤差に関するデータを抽出し、演算に用いる。
XACTn=(XABSn−XABS0)−(XERn−XER0)+(XEMn−XEM0)
演算部6は、距離XABS0に関するデータと、距離XABSnに関するデータと、空間誤差に関するデータ(XERn、XER0、XEMn、XEM0)とから、端面200cと端面200dとの間の寸法XACTnを演算する。
この際、演算部6は、データ格納部5に格納されている空間誤差に関するデータ(XERn、XER0、XEMn、XEM0)を抽出し、演算に用いる。
また、温度毎の空間誤差に関するデータがデータ格納部5に格納されている場合には、演算部6は、該当する温度における空間誤差に関するデータを抽出し、演算に用いる。
また、データ格納部5に、空間誤差の経時的な変化に関するデータ、被加工物200に関する誤差のデータ、温度に関する誤差のデータ、検出部2に関する誤差のデータ、および距離測定部3に関する誤差のデータなどが格納されている場合には、演算部6は、これらの誤差に関するデータを抽出し、演算された寸法XACTnをさらに補正することができる。 以上のようにして、端面200cと端面200dとの間の寸法XACTnを求めることができる。
ここで、端面200dに検出部2の先端が接触した位置における加工装置100の座標値と、端面200cに検出部2の先端が接触した位置における加工装置100の座標値との差から、端面200cと端面200dとの間の寸法を求めることもできる。
しかしながら、加工装置100の座標値は、一般的には、基部101の近傍に設けられたリニアスケールなどの測定器により求められる。
そのため、被加工物200と離れた位置において寸法を測ることになるので、温度の影響などにより空間誤差が大きくなるおそれがある。
その結果、測定精度、ひいては加工精度が悪くなるおそれがある。
しかしながら、加工装置100の座標値は、一般的には、基部101の近傍に設けられたリニアスケールなどの測定器により求められる。
そのため、被加工物200と離れた位置において寸法を測ることになるので、温度の影響などにより空間誤差が大きくなるおそれがある。
その結果、測定精度、ひいては加工精度が悪くなるおそれがある。
本実施の形態に係る測定装置1および測定方法においては、被加工物200の近傍の同一平面内において寸法を測ることになるので、温度の影響などによる空間誤差の変化を抑制することができる。
そのため、測定精度、ひいては加工精度の向上を図ることができる。
そのため、測定精度、ひいては加工精度の向上を図ることができる。
また、位置A1および位置B1において、検出部2と測定ヘッド3aとの間の距離を測定すれば、端面200cと端面200dとの間の寸法を求めることができる。
しかしながら、被加工物200の近傍には遮蔽物となるものが存在し、検出部2の位置によっては測定のためのレーザ光Lが遮られる場合がある。
そのため、寸法測定ができない場合も生じ得る。
本実施の形態に係る測定装置1および測定方法においては、被加工物200から離隔した位置において寸法を測っている。そのため、遮蔽物などを考慮して、適切な測定位置を任意に選択することができる。
また、図2には軸方向寸法の測定を例示したが、これに限定されることはなく、測定ヘッド3aおよび反射部3bの配置を変えることで軸直径寸法の測定にも応用できることは自明である。
しかしながら、被加工物200の近傍には遮蔽物となるものが存在し、検出部2の位置によっては測定のためのレーザ光Lが遮られる場合がある。
そのため、寸法測定ができない場合も生じ得る。
本実施の形態に係る測定装置1および測定方法においては、被加工物200から離隔した位置において寸法を測っている。そのため、遮蔽物などを考慮して、適切な測定位置を任意に選択することができる。
また、図2には軸方向寸法の測定を例示したが、これに限定されることはなく、測定ヘッド3aおよび反射部3bの配置を変えることで軸直径寸法の測定にも応用できることは自明である。
以上に説明したように、本実施に形態に係る測定方法は、以下の工程を含むものとすることができる。
被加工物200における測定対象部分を検出する検出部2に、測定対象部分を検出させることで位置A1を検出する工程。
位置A1から矢印Yの方向に離隔した位置A2に検出部2を移動させる工程。
位置A2における検出部2との間の距離XABS0を測定する工程。
検出部2に測定対象部分を検出させることで位置B1を検出する工程。
位置B1から矢印Yの方向に離隔した位置B2に検出部2を移動させる工程。
位置B2における検出部2との間の距離XABSnを測定する工程。
位置A2における検出部2との間の距離XABS0と、位置B2における検出部2との間の距離XABSnと、空間誤差に関するデータと、から被加工物200における測定対象部分の寸法を求める工程。
被加工物200における測定対象部分を検出する検出部2に、測定対象部分を検出させることで位置A1を検出する工程。
位置A1から矢印Yの方向に離隔した位置A2に検出部2を移動させる工程。
位置A2における検出部2との間の距離XABS0を測定する工程。
検出部2に測定対象部分を検出させることで位置B1を検出する工程。
位置B1から矢印Yの方向に離隔した位置B2に検出部2を移動させる工程。
位置B2における検出部2との間の距離XABSnを測定する工程。
位置A2における検出部2との間の距離XABS0と、位置B2における検出部2との間の距離XABSnと、空間誤差に関するデータと、から被加工物200における測定対象部分の寸法を求める工程。
この場合、位置A2における検出部2との間の距離XABS0を測定する工程、および位置B2における検出部2との間の距離XABSnを測定する工程において、アブソリュート方式の距離計を用いて距離を測定することができる。
また、被加工物における測定対象部分の寸法を求める工程において、温度毎の空間誤差に関するデータを用いることができる。
また、被加工物における測定対象部分の寸法を求める工程において、温度毎の空間誤差に関するデータを用いることができる。
次に、加工装置100の加工動作、および本実施の形態に係る加工方法について例示をする。
前述した被加工物200の寸法測定は、加工の前に行うことができる。
そして、測定された寸法に基づいて加工量を求め、求められた加工量に基づいて加工を行うようにする。
例えば、まず、制御部105は、外部から入力された加工寸法と、測定装置1の演算部6において演算された寸法XACTnとの差から加工量を演算する。
次に、制御部105は、載置部104cを回転させて、図示しない工具が被加工物200の方を向くようにする。
なお、検出部2と図示しない工具の交換は、作業者が行うようにしてもよい。
前述した被加工物200の寸法測定は、加工の前に行うことができる。
そして、測定された寸法に基づいて加工量を求め、求められた加工量に基づいて加工を行うようにする。
例えば、まず、制御部105は、外部から入力された加工寸法と、測定装置1の演算部6において演算された寸法XACTnとの差から加工量を演算する。
次に、制御部105は、載置部104cを回転させて、図示しない工具が被加工物200の方を向くようにする。
なお、検出部2と図示しない工具の交換は、作業者が行うようにしてもよい。
次に、制御部105は、回転部102の駆動部102bを制御して被加工物200を回転させる。
そして、制御部105は、第1の移動部104aおよび第2の移動部104bを制御して、図示しない工具の位置を変化させ、演算された加工量の加工を行う。
次に、制御部105は、載置部104cを回転させて、検出部2が被加工物200の方を向くようにする。
なお、検出部2と図示しない工具の交換は、作業者が行うようにしてもよい。
次に、制御部105は、測定装置1に前述した寸法測定を実施させる。
そして、制御部105は、測定された寸法が所定の範囲内にあると判断された場合には、加工を終了させる。
また、制御部105は、測定された寸法が所定の範囲内にないと判断された場合には、加工量を求め、求められた加工量に基づいて前述した加工を実施する。
そして、制御部105は、第1の移動部104aおよび第2の移動部104bを制御して、図示しない工具の位置を変化させ、演算された加工量の加工を行う。
次に、制御部105は、載置部104cを回転させて、検出部2が被加工物200の方を向くようにする。
なお、検出部2と図示しない工具の交換は、作業者が行うようにしてもよい。
次に、制御部105は、測定装置1に前述した寸法測定を実施させる。
そして、制御部105は、測定された寸法が所定の範囲内にあると判断された場合には、加工を終了させる。
また、制御部105は、測定された寸法が所定の範囲内にないと判断された場合には、加工量を求め、求められた加工量に基づいて前述した加工を実施する。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
1 測定装置、2 検出部、3 距離測定部、3a 測定ヘッド、3b 反射部、4 台座、5 データ格納部、6 演算部6、100 加工装置、101 基部、102 回転部、103 支持部、104 移動部、104a 第1の移動部、104b 第2の移動部、104c 載置部、105 制御部、200 被加工物、200c 端面、200d 端面
Claims (10)
- 被加工物における測定対象部分を検出する検出部と、
前記検出部を第1の方向に移動させる第1の移動部と、
前記検出部を前記第1の方向と直交する第2の方向に移動させる第2の移動部と、
前記第1の移動部と、前記第2の移動部と、を制御する制御部と、
前記被加工物から離隔した位置において、前記検出部との間の距離を測定する距離測定部と、
予め求められた空間誤差に関するデータを格納するデータ格納部と、
前記測定された検出部との間の距離と、前記格納された空間誤差に関するデータと、から前記被加工物における測定対象部分の寸法を演算する演算部と、
を備えた測定装置。 - 前記制御部は、前記第1の移動部と、前記第2の移動部と、を制御して、前記検出部に前記測定対象部分を検出させることで第1の位置を検出し、前記第1の位置から前記第2の方向に離隔した第2の位置に前記検出部を移動させ、
前記距離測定部は、前記第2の位置における前記検出部との間の距離を測定する請求項1記載の測定装置。 - 前記制御部は、前記第1の移動部と、前記第2の移動部と、を制御して、前記検出部に前記測定対象部分を検出させることで第3の位置を検出し、前記第3の位置から前記第2の方向に離隔した第4の位置に前記検出部を移動させ、
前記距離測定部は、前記第4の位置における前記検出部との間の距離を測定し、
前記演算部は、
前記第2の位置における前記検出部との間の距離と、
前記第4の位置における前記検出部との間の距離と、
前記格納された空間誤差に関するデータと、
から前記被加工物における測定対象部分の寸法を演算する請求項2記載の測定装置。 - 前記距離測定部は、アブソリュート方式の距離計を有する請求項1〜3のいずれか1つに記載の測定装置。
- 前記データ格納部は、温度毎の前記空間誤差に関するデータを格納する請求項1〜4のいずれか1つに記載の測定装置。
- 請求項1〜4のいずれか1つに記載の測定装置と、
被加工物を保持する保持部と、
前記被加工物を加工する工具を載置する載置部と、
を備えた加工装置。 - 被加工物における測定対象部分を検出する検出部に、前記測定対象部分を検出させることで第1の位置を検出する工程と、
前記第1の位置から前記第2の方向に離隔した第2の位置に前記検出部を移動させる工程と、
前記第2の位置における前記検出部との間の距離を測定する工程と、
前記検出部に前記測定対象部分を検出させることで第3の位置を検出する工程と、
前記第3の位置から前記第2の方向に離隔した第4の位置に前記検出部を移動させる工程と、
前記第4の位置における前記検出部との間の距離を測定する工程と、
前記第2の位置における前記検出部との間の距離と、前記第4の位置における前記検出部との間の距離と、空間誤差に関するデータと、から前記被加工物における測定対象部分の寸法を求める工程と、
を備えた測定方法。 - 前記第2の位置における前記検出部との間の距離を測定する工程、および前記第4の位置における前記検出部との間の距離を測定する工程において、
アブソリュート方式の距離計を用いて前記距離を測定する請求項7記載の測定方法。 - 前記被加工物における測定対象部分の寸法を求める工程において、温度毎の前記空間誤差に関するデータを用いる請求項7または8に記載の測定方法。
- 被加工物を加工する工程と、
請求項7〜9のいずれか1つに記載の測定方法を用いて、前記被加工物における測定対象部分の寸法を求める工程と、
を備えた加工方法。
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---|---|---|---|
JP2013195176A JP2015059897A (ja) | 2013-09-20 | 2013-09-20 | 測定装置、加工装置、測定方法、および加工方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN105371768A (zh) * | 2015-10-20 | 2016-03-02 | 江苏森威集团飞达股份有限公司 | 一种电驱动轴段长专用测量设备 |
-
2013
- 2013-09-20 JP JP2013195176A patent/JP2015059897A/ja active Pending
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