JP2021094600A - Machine tool and shape measurement method of workpiece machining part - Google Patents

Machine tool and shape measurement method of workpiece machining part Download PDF

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Abstract

To enable the shape measurement of a workpiece machining part to be more accurately performed by eliminating a positional error in a measurement ball in an internal grinder.SOLUTION: A shape measurement method of a workpiece machining part comprises the steps of: preparing an internal grinder 1 including a main shaft 2 which is attached with a tool, a main shaft table 3 which supports the main shaft 2 in a movable manner, a workpiece chuck 4 which is attached with a workpiece W, a touch sensor 5 which is provided in the main shaft table 3, is moved by the main shaft table 3, and measures the shape of the workpiece W by being in contact with the workpiece W, and a camera 10 which images a contact point of the touch sensor 5; matching the imaging direction of the camera 10 with the axial direction of the touch sensor 5; imaging a measurement ball 5a and its periphery when the touch sensor 5 is in contact with the workpiece W; determining the positional error of the measurement ball 5a of the touch sensor 5 by using a signal from the touch sensor 5 and an image of the camera 10; and determining the shape of the workpiece W by using the positional error.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、内面研削盤、旋盤などの工作機械及びワーク加工部の形状測定方法に関し、特にそのワークの形状測定精度の向上に関する。 The present invention relates to a method for measuring the shape of a machine tool such as an internal grinding machine and a lathe and a workpiece, and particularly to improving the shape measuring accuracy of the workpiece.

従来、主軸に装着したタッチセンサを利用してワークの加工部の形状を測定する工作機械は知られている(例えば、特許文献1及び特許文献2)。 Conventionally, machine tools that measure the shape of a machined portion of a workpiece by using a touch sensor mounted on a spindle are known (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開2015−39732号公報JP-A-2015-39732 特開2008−105134号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-105134

しかしながら、平面上に2軸しか持たない機械(例えば、内面研削盤、旋盤等)では、タッチセンサによってワーク加工部の形状を計測することはできるが、得られた計測結果は、正しい値が得られるとは限らない。これは、熱変位、ワークチャック位置誤差等により、ワーク側と計測側での座標0点に異なりが生じているためである。 However, in a machine having only two axes on a flat surface (for example, an inner grinding machine, a lathe, etc.), the shape of the workpiece can be measured by a touch sensor, but the obtained measurement result is a correct value. It is not always possible. This is because the coordinate 0 points on the work side and the measurement side are different due to thermal displacement, work chuck position error, and the like.

具体的には、ワークの測定位置とタッチセンサ先端の測定球(スタイラス球ともいう)との測定位置がずれることで、ワーク中心での計測ができなかったり、測定球自体の計測位置がずれたりすることで、大きな計測誤差が生じるという問題がある。 Specifically, if the measurement position of the work and the measurement position of the touch sensor tip measurement ball (also called stylus ball) deviate, measurement at the center of the work may not be possible, or the measurement position of the measurement ball itself may deviate. This causes a problem that a large measurement error occurs.

例えば、図10に示すように、Y方向に0.1mmの測定球105aの位置ずれが生じた場合、ワーク側の円周変化により誤差が計測上発生する。誤差としては、例えば0.00167mmとなる。 For example, as shown in FIG. 10, when the position of the measuring ball 105a of 0.1 mm is displaced in the Y direction, an error occurs in the measurement due to the change in the circumference on the work side. The error is, for example, 0.00167 mm.

また、測定球105aの接触角度に異なりが生じてくる。測定球105aの外径は、ワークWの内径に比べてかなり小さくなることから、この接触角度の違いは大きな誤差として生じる。測定球105aの外径が1mmで、ワーク内径が6mmの場合、ワーク中心を(X,Y)=(0,0)としたときに、測定球105aの測定値が(X,Y)=(2.998,−0.128)となった場合、測定球105aの接触点は、水平位置から接触角度が2.3112°傾いた位置にあることから、接触誤差はtan2.3112°×0.5mm=0.02018mmの誤差が生じる。 In addition, the contact angle of the measuring ball 105a will be different. Since the outer diameter of the measuring ball 105a is considerably smaller than the inner diameter of the work W, this difference in contact angle occurs as a large error. When the outer diameter of the measuring ball 105a is 1 mm and the inner diameter of the work is 6 mm, the measured value of the measuring ball 105a is (X, Y) = (when the work center is (X, Y) = (0,0). In the case of 2.998, −0.128), the contact point of the measuring ball 105a is at a position where the contact angle is tilted by 2.3112 ° from the horizontal position, so the contact error is tan 2.3112 ° × 0. An error of 5 mm = 0.02018 mm occurs.

さらに、接触点と走行方向の違いによる影響について、図11に測定球105aの走行方向(X方向)を矢印で示す。走行方向に対して2.3112°傾いているとき、この傾いたワーク内周面との接触点で測定球105aの作動押圧力を超えたときにタッチセンサが検知する。作動押圧力の大きさによって誤差量は異なるが、分力の関係を45°で50%となる比例関係で捉えると、97.4%の力で検知されることになる。直径1mmの測定球105aの97.4%は、0.0134mmの誤差として生じる。 Further, regarding the influence of the difference between the contact point and the traveling direction, the traveling direction (X direction) of the measuring ball 105a is indicated by an arrow in FIG. When it is tilted by 2.3112 ° with respect to the traveling direction, the touch sensor detects when the operating pressing force of the measuring ball 105a is exceeded at the contact point with the tilted inner peripheral surface of the work. The amount of error differs depending on the magnitude of the working pressing force, but if the relationship between the component forces is grasped as a proportional relationship of 50% at 45 °, it will be detected with a force of 97.4%. 97.4% of the measuring ball 105a having a diameter of 1 mm occurs as an error of 0.0134 mm.

これらの誤差を加算すると、合計で0.00167+0.0202+0.0134=0.0353mm程度の誤差が測定点1点のみで生じてしまうことになる。測定球105aの外径やワークの内径がさらに小径となると、この誤差が拡大するという問題がある。 When these errors are added together, a total error of about 0.00167 + 0.0202 + 0.0134 = 0.0353 mm will occur at only one measurement point. If the outer diameter of the measuring ball 105a or the inner diameter of the work becomes smaller, there is a problem that this error increases.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上述した誤差の発生態様を考慮して測定球における位置誤差を取り除いてより正確なワーク加工部の形状測定を行えるようにすることにある。 The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to remove a position error in a measuring ball in consideration of the above-mentioned error generation mode to perform more accurate shape measurement of a workpiece. To be able to do it.

上記の目的を達成するために、この発明では、画像やレーザー光によるデータを追加して測定球の位置誤差を把握するようにした。 In order to achieve the above object, in the present invention, the position error of the measuring sphere is grasped by adding the data by the image and the laser beam.

具体的には、第1の発明の工作機械は、
工具が取り付けられる主軸と、
上記主軸を移動可能に支持する主軸テーブルと、
ワークが取り付けられるワークチャックと、
上記主軸テーブルに設けられ、該主軸テーブルによって移動され、先端の測定球が上記ワークに接触して該ワークの形状を計測するタッチセンサと、
上記タッチセンサの接触点及び該接触点の周辺を撮像する撮像手段と、
上記タッチセンサからの信号と、上記撮像手段による画像とを利用し、該タッチセンサの測定球の位置誤差を判定し、該位置誤差を利用して上記ワークの形状を判定する制御部とを備えている。
Specifically, the machine tool of the first invention is
The spindle to which the tool is attached and
A spindle table that movably supports the spindle and
The work chuck to which the work is attached and
A touch sensor provided on the spindle table, moved by the spindle table, and a measuring ball at the tip comes into contact with the work to measure the shape of the work.
An imaging means for imaging the contact point of the touch sensor and the vicinity of the contact point, and
A control unit is provided that uses a signal from the touch sensor and an image obtained by the imaging means to determine a position error of a measurement ball of the touch sensor, and uses the position error to determine the shape of the work. ing.

上記の構成によると、タッチセンサの計測結果だけでなく、撮像手段による画像を合わせて取得するので、タッチセンサの測定球の位置誤差を適切に補正でき、より正確なワークの形状が測定可能となる。 According to the above configuration, not only the measurement result of the touch sensor but also the image by the imaging means is acquired together, so that the position error of the measurement ball of the touch sensor can be appropriately corrected and the shape of the workpiece can be measured more accurately. Become.

第2の発明では、第1の発明において、
上記撮像手段は、上記タッチセンサの本体又は該本体の近傍に設けられたカメラであり、上記タッチセンサが上記ワークに接触したときに上記測定球及び該測定球の周辺を撮像するように構成されている。
In the second invention, in the first invention,
The imaging means is a camera provided on or near the main body of the touch sensor, and is configured to image the measuring sphere and the periphery of the measuring sphere when the touch sensor comes into contact with the work. ing.

上記の構成によると、タッチセンサの本体又はその近傍に設けたカメラによって測定球の位置誤差を確実に補正できるので、タッチセンサの測定精度が向上する。 According to the above configuration, the position error of the measuring ball can be reliably corrected by the camera provided in or near the main body of the touch sensor, so that the measurement accuracy of the touch sensor is improved.

第3の発明では、第2の発明において、
上記タッチセンサと上記主軸とが同一平面上に設けられていることにより、上記主軸の加工ポイントと、上記タッチセンサによる計測ポイントとが同一に保たれている。
In the third invention, in the second invention,
Since the touch sensor and the spindle are provided on the same plane, the processing point of the spindle and the measurement point by the touch sensor are kept the same.

上記の構成によると、加工ポイントと計測ポイントとが同一に保たれているので、信頼性が向上している。 According to the above configuration, the machining point and the measurement point are kept the same, so that the reliability is improved.

第4の発明では、第2又は第3の発明において、
上記カメラの撮像方向は、タッチセンサの軸心方向と一致している。
In the fourth invention, in the second or third invention,
The imaging direction of the camera coincides with the axial direction of the touch sensor.

上記の構成によると、カメラの撮像方向とタッチセンサの軸心方向とがずれていて傾斜しているときのような誤差が生じず、より正確なワークの形状が測定可能となる。 According to the above configuration, an error does not occur as in the case where the image pickup direction of the camera and the axial direction of the touch sensor are deviated and tilted, and a more accurate workpiece shape can be measured.

第5の発明では、第1の発明において、
上記撮像手段は、数値化計測機器であり、該数値化計測機器から計測された位置情報を用いて位置誤差を演算できる。
In the fifth invention, in the first invention,
The imaging means is a quantified measuring device, and a position error can be calculated using the position information measured from the quantified measuring device.

上記の構成によると、レーザーなどの数値化計測機器、例えばレーダー照射計測装置等から計測された位置情報を用いて位置誤差を演算できるので、誤差の解消が容易となり、信頼性が向上する。 According to the above configuration, the position error can be calculated using the position information measured from a numerical measurement device such as a laser, for example, a radar irradiation measurement device, so that the error can be easily eliminated and the reliability is improved.

第6の発明では、第1から第5のいずれか1つの発明において、
内面研削盤であり、
上記制御部は、上記位置誤差を利用して上記タッチセンサで計測された上記ワークの内径値を修正するように構成されている。
In the sixth invention, in any one of the first to fifth inventions,
It is an internal grinding machine,
The control unit is configured to correct the inner diameter value of the work measured by the touch sensor by utilizing the position error.

上記の構成によると、同一平面で二軸のみ移動可能な内面研削盤によるワークの内面であっても、タッチセンサの測定値を利用して精度よく内面研削が行われる。 According to the above configuration, even on the inner surface of the work by the inner surface grinding machine that can move only two axes on the same plane, the inner surface is accurately ground by using the measured value of the touch sensor.

第7の発明では、
工具が取り付けられる主軸と、
上記主軸を移動可能に支持する主軸テーブルと、
ワークが取り付けられるワークチャックと、
上記主軸テーブルに設けられ、該主軸テーブルによって移動され、先端の測定球が上記ワークに接触して該ワークの形状を計測するタッチセンサと、
上記タッチセンサの接触点の位置を検知するレーザー部と、
上記タッチセンサからの信号と、上記レーザー部を回転させたときのエンコーダによる回転角度とを利用し、該タッチセンサの測定球の位置誤差を判定し、該位置誤差を利用して上記ワークの形状を判定する制御部とを備えている。
In the seventh invention,
The spindle to which the tool is attached and
A spindle table that movably supports the spindle and
The work chuck to which the work is attached and
A touch sensor provided on the spindle table, moved by the spindle table, and a measuring ball at the tip comes into contact with the work to measure the shape of the work.
The laser unit that detects the position of the contact point of the touch sensor and
The signal from the touch sensor and the rotation angle by the encoder when the laser unit is rotated are used to determine the position error of the measurement ball of the touch sensor, and the position error is used to determine the shape of the work. It is provided with a control unit for determining.

上記の構成によると、レーザー部のエンコーダから得られた回転角度を利用してタッチセンサの測定球の位置誤差を補正できるので、より正確なワークの形状が測定可能となる。 According to the above configuration, the position error of the measurement ball of the touch sensor can be corrected by using the rotation angle obtained from the encoder of the laser unit, so that the shape of the workpiece can be measured more accurately.

第8の発明のワーク加工部の形状測定方法では、
工具が取り付けられる主軸と、
上記主軸を移動可能に支持する主軸テーブルと、
ワークが取り付けられるワークチャックと、
上記主軸テーブルに設けられ、該主軸テーブルによって移動され、先端の測定球が上記ワークに接触して該ワークの形状を計測するタッチセンサと、
上記タッチセンサの接触点及び該接触点の周辺を撮像するカメラとを有する工作機械を準備し、
上記カメラの撮像方向を上記タッチセンサの軸心方向と一致させ、
上記タッチセンサが上記ワークに接触したときに上記測定球及び該測定球の周辺を撮像し、
上記タッチセンサからの信号と、上記カメラによる画像とを利用し、該タッチセンサの測定球の位置誤差を判定し、該位置誤差を利用して上記ワークの形状を判定する構成とする。
In the method for measuring the shape of the workpiece according to the eighth aspect of the invention,
The spindle to which the tool is attached and
A spindle table that movably supports the spindle and
The work chuck to which the work is attached and
A touch sensor provided on the spindle table, moved by the spindle table, and a measuring ball at the tip comes into contact with the work to measure the shape of the work.
A machine tool having a contact point of the touch sensor and a camera that images the periphery of the contact point is prepared.
Match the imaging direction of the camera with the axial direction of the touch sensor,
When the touch sensor comes into contact with the work, the measuring sphere and the periphery of the measuring sphere are imaged.
The signal from the touch sensor and the image taken by the camera are used to determine the position error of the measurement ball of the touch sensor, and the position error is used to determine the shape of the work.

上記の構成によると、タッチセンサの計測結果だけでなく、カメラによる画像を合わせて取得するので、タッチセンサの測定球の位置誤差を適切に補正でき、より正確なワークの形状が測定可能となる。 According to the above configuration, not only the measurement result of the touch sensor but also the image taken by the camera is acquired together, so that the position error of the measurement ball of the touch sensor can be appropriately corrected, and the shape of the workpiece can be measured more accurately. ..

第9の発明では、第8の発明において、
上記ワークチャック側にワーク側基準線を設けておき、
上記タッチセンサを上記カメラの撮像範囲内で水平に移動させてセンサ側移動線を作成し、
上記センサ側移動線と上記ワーク側基準線とを比較して上記ワークの傾きを検出し、
上記ワークの傾きを用いて位置誤差を補正した上で、上記ワークの形状測定を行う構成とする。
In the ninth invention, in the eighth invention,
A work side reference line is provided on the work chuck side, and the work side reference line is provided.
The touch sensor is moved horizontally within the imaging range of the camera to create a movement line on the sensor side.
The inclination of the work is detected by comparing the movement line on the sensor side with the reference line on the work side.
After correcting the position error using the inclination of the work, the shape of the work is measured.

上記の構成によると、センサ側移動線とワーク側基準線とを比較してワークの傾きを検出し、その傾きによる位置誤差をタッチセンサによる測定の際に補正できるので、より正確なワークの形状測定が可能になる。 According to the above configuration, the inclination of the work is detected by comparing the movement line on the sensor side and the reference line on the work side, and the position error due to the inclination can be corrected at the time of measurement by the touch sensor, so that the shape of the work is more accurate. Measurement becomes possible.

以上説明したように、本発明によれば、撮像手段(カメラ)やレーザー光による追加情報を測定球における位置誤差を取り除いてより正確なワーク加工部の形状測定を行える。 As described above, according to the present invention, it is possible to more accurately measure the shape of the workpiece by removing the position error in the measuring sphere from the additional information obtained by the imaging means (camera) or the laser beam.

カメラ及びタッチセンサを含む内面研削盤を示す正面図である。It is a front view which shows the inner surface grinding machine including a camera and a touch sensor. カメラ及びタッチセンサを含む内面研削盤を示す平面図である。It is a top view which shows the inner surface grinding machine including a camera and a touch sensor. カメラによる画像取得範囲とワークとの位置関係を説明するための概要図である。It is a schematic diagram for demonstrating the positional relationship between the image acquisition range by a camera and a work. カメラとタッチセンサとワークとの位置関係を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the positional relationship between a camera, a touch sensor, and a work. (a)熱変形がないときのワークの水平線と測定球の移動方向との関係を示し、(b)熱変形が発生したときのワークの水平線と測定球の移動方向との傾きを示す図である。(A) The relationship between the horizontal line of the work and the moving direction of the measuring sphere when there is no thermal deformation is shown, and (b) the inclination of the horizontal line of the work and the moving direction of the measuring sphere when the thermal deformation occurs. is there. カメラによる画像取得範囲とワークとの位置関係を説明するための概要図である。It is a schematic diagram for demonstrating the positional relationship between the image acquisition range by a camera and a work. ワークが1°傾いたときのワークと測定点の位置関係を説明するための概要図である。It is a schematic diagram for demonstrating the positional relationship between a work and a measurement point when a work is tilted by 1 °. 実施形態の変形例に係る測定球の接触角度について説明するための概要図である。It is a schematic diagram for demonstrating the contact angle of the measuring sphere which concerns on the modification of embodiment. 接触角度とY方向ずれ量との関係を示す表である。It is a table which shows the relationship between the contact angle and the amount of deviation in the Y direction. Y方向にずれた場合のワーク内周面と測定球との関係を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the work inner peripheral surface and a measuring ball when it deviates in the Y direction. 接触点と走行方向の違いによる影響を説明するための概要図である。It is a schematic diagram for demonstrating the influence by the difference between a contact point and a traveling direction. レーザーを用いたワークの高さ方向にずれがない場合の計測例を説明するための概要図である。It is a schematic diagram for demonstrating the measurement example in the case where there is no deviation in the height direction of the work using a laser. レーザーを用いたワークの高さ方向にずれがある場合の計測例を説明するための概要図である。It is a schematic diagram for demonstrating the measurement example in the case where there is a deviation in the height direction of the work using a laser. 加工内径10mmの計測結果と高さ方向ずれ量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the measurement result of a machined inner diameter of 10 mm, and the amount of deviation in a height direction. Y軸にレーザー部を支持した場合の装置構成の概略を示す平面図である。It is a top view which shows the outline of the apparatus structure when the laser part is supported on the Y axis. Y軸にレーザー部を支持した場合の装置構成の概略を示し、(a)が正面図で、(b)が側面図である。The outline of the apparatus configuration when the laser part is supported on the Y axis is shown, (a) is a front view, and (b) is a side view.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1及び図2は本発明の実施形態の工作機械としての内面研削盤1の主要部を示し、この内面研削盤1は、砥石などの工具が取り付けられる主軸2を備えている。主軸2は、主軸モータ2aで任意の速度で回転可能となっており、主軸テーブル(主軸コラム)3によってZ軸方向に移動可能に支持されている。この主軸テーブル3と対向する位置にワークWが取り付けられるワークチャック4が設けられている。ワークチャック4は、ワークWをX,Y方向に移動可能に支持するようにワークテーブル(図示省略)に設けられている。内面研削盤1の基本構造は、公知の構造と同様とする。 1 and 2 show a main part of an inner surface grinding machine 1 as a machine tool according to an embodiment of the present invention, and the inner surface grinding machine 1 includes a spindle 2 to which a tool such as a grindstone is attached. The spindle 2 can be rotated at an arbitrary speed by the spindle motor 2a, and is supported by a spindle table (spindle column) 3 so as to be movable in the Z-axis direction. A work chuck 4 to which the work W is attached is provided at a position facing the spindle table 3. The work chuck 4 is provided on a work table (not shown) so as to movably support the work W in the X and Y directions. The basic structure of the inner surface grinding machine 1 is the same as the known structure.

そして、主軸テーブル3には、タッチセンサ5が設けられている。このタッチセンサ5は、例えば、主軸テーブル3に揺動可能に支持されたタッチセンサ用アーム6の先端に設けられており、ワークWの形状測定時に主軸2の前方に配置される測定位置と、この測定位置に対して約90°旋回させた待機位置との間で揺動可能となっている。タッチセンサ用アーム6は、その根元のアーム用モータ6aを回転させることで、この主軸2の前方に配置された計測姿勢では、タッチセンサ5は、Z軸の方向に延びている。そして、タッチセンサ5は、棒状部材の先端に測定球5aを有し、主軸テーブル3によってZ軸方向に移動され、測定球5aがワークWに接触してワークWの形状を計測するように構成されている。測定球5aは、例えば外径1mmの球形である。タッチセンサ5の根元側には円柱状のタッチセンサ本体5bが設けられており、計測値がタッチセンサ用ハーネス5cを介して内面研削盤1の制御部としての制御盤7等に送信されるようになっている。タッチセンサ5はZ軸方向に延びていることから、主軸2と同一平面上に設けられている。言い換えれば、主軸2の加工ポイントと、タッチセンサ5による計測ポイントとが同一に保たれている。 A touch sensor 5 is provided on the spindle table 3. The touch sensor 5 is provided at the tip of a touch sensor arm 6 swingably supported by the spindle table 3, for example, and has a measurement position arranged in front of the spindle 2 when measuring the shape of the work W. It can swing between the standby position and the standby position, which is swiveled by about 90 ° with respect to this measurement position. The touch sensor arm 6 rotates the arm motor 6a at the base thereof, so that the touch sensor 5 extends in the Z-axis direction in the measurement posture arranged in front of the main shaft 2. The touch sensor 5 has a measuring ball 5a at the tip of the rod-shaped member, is moved in the Z-axis direction by the spindle table 3, and the measuring ball 5a comes into contact with the work W to measure the shape of the work W. Has been done. The measuring sphere 5a is, for example, a sphere having an outer diameter of 1 mm. A columnar touch sensor main body 5b is provided on the root side of the touch sensor 5, and the measured value is transmitted to the control panel 7 or the like as the control unit of the inner surface grinding machine 1 via the harness 5c for the touch sensor. It has become. Since the touch sensor 5 extends in the Z-axis direction, it is provided on the same plane as the main shaft 2. In other words, the processing point of the spindle 2 and the measurement point by the touch sensor 5 are kept the same.

そして、本実施形態の内面研削盤1は、タッチセンサ5の測定球5aの接触点及びその周辺を撮像する撮像手段としてのカメラ10を備えている。カメラ10は、例えば、タッチセンサ本体5bにおいて、例えば、測定球5aの右側に設けられている。このカメラ10の撮像方向は、タッチセンサ5の軸心方向、すなわちZ軸の軸心方向と一致している(平行である)。 The inner surface grinding machine 1 of the present embodiment includes a camera 10 as an imaging means for imaging the contact point of the measuring ball 5a of the touch sensor 5 and its periphery. The camera 10 is provided, for example, in the touch sensor main body 5b, for example, on the right side of the measuring ball 5a. The imaging direction of the camera 10 coincides with (parallel to) the axial direction of the touch sensor 5, that is, the axial direction of the Z axis.

詳しくは後述するが、制御盤7は、タッチセンサ5からの信号とカメラ10による画像とを利用し、タッチセンサ5の測定球5aの位置誤差を判定し、この位置誤差を利用してワークWの形状(例えば、ワークWの内径値)を判定するようにプログラミングされている。 As will be described in detail later, the control panel 7 uses the signal from the touch sensor 5 and the image taken by the camera 10 to determine the position error of the measurement ball 5a of the touch sensor 5, and uses this position error to determine the position error of the work W. It is programmed to determine the shape of (for example, the inner diameter value of the work W).

−内面研削盤の作動−
次に、本実施形態に係る内面研削盤1の作動について説明する。
-Operation of internal grinding machine-
Next, the operation of the inner surface grinding machine 1 according to the present embodiment will be described.

まず、上述した内面研削盤1を準備する。 First, the above-mentioned internal grinding machine 1 is prepared.

次いで、タッチセンサ用アーム6を揺動させ、主軸2の前となる測定位置に移動させる。このとき、カメラ10の撮像方向をタッチセンサ5の軸心方向(Z軸方向)と一致させる(平行にする)。しかも、Z軸方向から見たときに、図1に示すように、タッチセンサ5の測定球5aの高さとカメラの撮像方向の高さとは一致している。かりに高さに差があると、画像データは傾斜を伴ってしまい、Z方向の位置がずれると測定誤差が生じるが、その測定誤差を避ける必要があるためである。本実施形態では、主軸2による加工ポイントとタッチセンサ5による計測ポイントとが同一に保たれているので、信頼性が向上している。 Next, the touch sensor arm 6 is swung to move it to a measurement position in front of the spindle 2. At this time, the imaging direction of the camera 10 is made to coincide with (parallelize) the axial direction (Z-axis direction) of the touch sensor 5. Moreover, when viewed from the Z-axis direction, as shown in FIG. 1, the height of the measurement ball 5a of the touch sensor 5 and the height of the camera in the imaging direction coincide with each other. If there is a difference in height, the image data will be tilted, and if the position in the Z direction deviates, a measurement error will occur, but it is necessary to avoid that measurement error. In the present embodiment, the machining point by the spindle 2 and the measurement point by the touch sensor 5 are kept the same, so that the reliability is improved.

次いで、主軸テーブル3をZ軸方向に進め、タッチセンサ5の測定球5aをワークWに接触させる。ワークWの内径を計測するときには、ワークW側をX軸方向に移動させる。測定球5aがワークWの内面に当接すると、根元が撓んで所定以上のトルクが加わると、タッチセンサ5がONとなる。そのときのX,Yの位置座標を制御盤7において記録する。タッチセンサ5がONになったときにカメラ10によって測定球5a及びその周辺を撮像する。 Next, the spindle table 3 is advanced in the Z-axis direction, and the measuring ball 5a of the touch sensor 5 is brought into contact with the work W. When measuring the inner diameter of the work W, the work W side is moved in the X-axis direction. When the measuring ball 5a comes into contact with the inner surface of the work W, the base is bent and a predetermined torque or more is applied, the touch sensor 5 is turned on. The position coordinates of X and Y at that time are recorded on the control panel 7. When the touch sensor 5 is turned on, the camera 10 takes an image of the measuring ball 5a and its surroundings.

制御盤7は、このタッチセンサ5からの信号と、カメラ10による画像とを利用し、タッチセンサ5の測定球5aの位置誤差を判定し、位置誤差を利用して上記ワークWの形状を判定する。 The control panel 7 uses the signal from the touch sensor 5 and the image taken by the camera 10 to determine the position error of the measurement ball 5a of the touch sensor 5, and uses the position error to determine the shape of the work W. To do.

図3及び図4に示すように、測定誤差を避けるためにカメラ10のY方向高さが測定球5aのY方向高さと同じに保たれて、カメラ10がタッチセンサ本体5bの図3で示す右側に固定されている場合、撮像された画像は、左側は測定球5aを含むタッチプローブの影となるため、ワークWの測定球5a及びワークWの右側部分のみ(図3で矩形の太線で囲む領域B)となる。 As shown in FIGS. 3 and 4, the Y-direction height of the camera 10 is kept the same as the Y-direction height of the measurement ball 5a in order to avoid measurement error, and the camera 10 is shown in FIG. 3 of the touch sensor main body 5b. When fixed to the right side, the captured image is the shadow of the touch probe including the measurement ball 5a on the left side, so only the measurement ball 5a of the work W and the right side part of the work W (in FIG. 3, a thick rectangular line). It becomes the surrounding area B).

ここで、カメラ10により撮像された画像だけでは、内面研削盤1における熱変形によるワークWの姿勢(カメラ10側のX方向移動線Mと平行不良)とのずれを判定できない。 Here, it is not possible to determine the deviation from the posture of the work W due to thermal deformation in the inner surface grinding machine 1 (parallel failure with the moving line M in the X direction on the camera 10 side) only from the image captured by the camera 10.

すなわち、図5(a)に示すように、ワークWに熱変形等によるずれが発生していないと、そのX方向の中心線Cは、測定球5aのX方向移動線Mと同一の直線状にあって問題はない。一方、図5(b)に示すように、熱変形が発生すると、測定球5aのX方向のセンサ側移動線M(破線で示す)と、ワークW側の中心線C(一点鎖線で示す)との平行が損なわれるが、このことは、右側のみの画像では把握できない。左側を写すカメラ10も取り付けることも考えられるが、左右2つのカメラ10の傾きが等しいことを確認できない。また、下から全体を写すと傾きがあり、問題となる。 That is, as shown in FIG. 5A, if the work W is not displaced due to thermal deformation or the like, the center line C in the X direction is the same straight line as the moving line M in the X direction of the measuring sphere 5a. There is no problem. On the other hand, as shown in FIG. 5B, when thermal deformation occurs, the sensor-side movement line M (indicated by a broken line) in the X direction of the measuring ball 5a and the center line C (indicated by a dashed line) on the work W side. The parallelism with and is impaired, but this cannot be grasped from the image on the right side only. It is conceivable to attach a camera 10 that captures the left side, but it cannot be confirmed that the two cameras 10 on the left and right have the same inclination. Also, if you take the whole picture from the bottom, it will be tilted, which is a problem.

そこで、この右側の撮像範囲内にワークW側基準線Sを設ける。具体的には、図6に示すように、ワークチャック4を定位置に停止させ、そのチャック部4aにワークW側基準線Sを作成する(図6に太線で示す)。図示しないが、例えば、ワークチャック4の外からブラケットを介し、ワークW側基準線Sを前方に作成する。 Therefore, the work W side reference line S is provided within the imaging range on the right side. Specifically, as shown in FIG. 6, the work chuck 4 is stopped at a fixed position, and a work W side reference line S is created in the chuck portion 4a (shown by a thick line in FIG. 6). Although not shown, for example, the work W side reference line S is created forward from the outside of the work chuck 4 via the bracket.

−カメラの撮像画像とその処理−
次いで、カメラ10で撮像された画像とその取り扱い処理について説明する。
-Camera images and their processing-
Next, the image captured by the camera 10 and the handling process thereof will be described.

図6に示すように、撮像画像からは、測定球5aの接触点の位置を把握することができる。また、ワークWの最大径部の認識をすることができる。この最大径部の位置情報から測定点がいくらずれたかを計測ができる。 As shown in FIG. 6, the position of the contact point of the measuring ball 5a can be grasped from the captured image. In addition, the maximum diameter of the work W can be recognized. From the position information of this maximum diameter part, it is possible to measure how much the measurement point has deviated.

一方、カメラ10の位置の関係で、上述したように左側画像については解析が困難である。そこで上述したようなワークW側基準線Sをワークチャック4に設ける。 On the other hand, due to the position of the camera 10, it is difficult to analyze the left image as described above. Therefore, the work W side reference line S as described above is provided on the work chuck 4.

このワークW側基準線Sを取り込めば、このワークW側基準線Sとの比較からワークWの傾きを容易に把握することができる。例えば、このワークW側基準線Sの画像を内面研削盤1の運転前に取り込んでおき、このワークW側基準線Sの傾きを0としてセンサ側移動線Mと比較していくことで、それぞれの計測時の傾きが求められる。 If the work W side reference line S is taken in, the inclination of the work W can be easily grasped from the comparison with the work W side reference line S. For example, an image of the work W side reference line S is captured before the operation of the inner surface grinding machine 1, and the inclination of the work W side reference line S is set to 0 and compared with the sensor side moving line M, respectively. The inclination at the time of measurement is obtained.

次いで、補正のやり方について説明する。例えば、ワークWに内径12mmの孔を加工する場合、ワークW中心がX=0で、内面接触点がX=6の場合、測定球5aの半径0.5mmは座標取得時に加算される。 Next, the method of correction will be described. For example, when a hole having an inner diameter of 12 mm is machined in the work W, when the center of the work W is X = 0 and the inner surface contact point is X = 6, the radius of 0.5 mm of the measuring ball 5a is added at the time of coordinate acquisition.

ここで、計測位置がX=5.8mmで、中心から0.1mm離れた点で傾きが1°生じていた場合を想定する。 Here, it is assumed that the measurement position is X = 5.8 mm and the inclination is 1 ° at a point 0.1 mm away from the center.

通常は、計測値、X=5.8(X=0がワークW中心)とX=5.798だった場合、狙い値(X=6)を得るには、0.206を目標に拡大させる補正が必要になる。ここで、左右点の違いは、どこかの熱変位との認識であるため誤差量値しか見ることがない。 Normally, when the measured values are X = 5.8 (X = 0 is the center of the work W) and X = 5.798, in order to obtain the target value (X = 6), the target value is expanded to 0.206. Correction is required. Here, since the difference between the left and right points is recognition as a thermal displacement somewhere, only the error amount value can be seen.

一方、本願の画像方式では、右側のワークWによる誤差として、ワークWの傾きが1°発生している場合、計測点は、図7に示す位置となる。これは、ワークW側と計測側で熱変形が異なるため発生する誤差である。計測点が最大径部の下でY=0.1mmにあり、計測値がX=5.8mmとなった場合、ワークWの計測位置誤差は、√(5.8−0.12)=5.7991mmとなる。これは実際の計測値よりも1μm程度小さい。 On the other hand, in the image method of the present application, when the work W is tilted by 1 ° as an error due to the work W on the right side, the measurement point is at the position shown in FIG. This is an error that occurs because the thermal deformation differs between the work W side and the measurement side. Located Y = 0.1 mm measurement point under the maximum diameter portion, when the measurement value becomes X = 5.8 mm, measuring the position error of the workpiece W is, √ (5.8 2 -0.1 2) = 5.7991 mm. This is about 1 μm smaller than the actual measured value.

一方、右側の測定球5aの接触点誤差として、ワークWでは、X+Y=5.8、測定球5aでは(X−5.3)+(Y−(−0.1))=0.5(測定値を使用)より、2円の交点は、X=5.8mm、Y=0.076mmの点になる。測定球5aで、Y=0.076だけ下がった点の接触点は、測定球5aの半径に対し、√(0.5−0.076)=0.494となる。半径R=0.5に対し、およそ6μmの過ぎた点が計測位置となっている。これは測定点の接触点のX方向ずれ量を示す。 On the other hand, as the contact point error of the measuring ball 5a on the right side, X 2 + Y 2 = 5.8 2 for the work W and (X-5.3) 2 + (Y- (-0.1) for the measuring ball 5a. ) From 2 = 0.5 2 (using the measured value), the intersection of the two circles is the point of X = 5.8 mm and Y = 0.076 mm. In the measurement sphere 5a, Y = 0.076 only lowered the point of contact points, to the radius of the measuring ball 5a, the √ (0.5 2 -0.076 2) = 0.494 2. The measurement position is a point about 6 μm past the radius R = 0.5. This indicates the amount of deviation of the contact point of the measurement point in the X direction.

画像としては現れていない左側の計測点は、1°下がっていることになるため、右側最大径部よりY=0.1mmだけ下に、さらにsin1°×(ABS(−5.798)+5.8)の傾き分だけY方向で下になるため、左側は、Y=0.202mmだけ下を計測していることになる。 Since the measurement point on the left side, which does not appear in the image, is 1 ° lower, it is further below the maximum diameter on the right side by Y = 0.1 mm, and further sin1 ° × (ABS (-5.798) +5. Since the tilt of 8) is downward in the Y direction, the left side is measured downward by Y = 0.202 mm.

左側のワークWによる誤差として、その計測位置誤差は、√(−5.798−0.202)=5.7944となって、計測値より約6μm小さくなる。 As an error by the left of the workpiece W, the measurement position error, becomes √ (-5.798 2 -0.202 2) = 5.7944, approximately 6μm smaller than the measured value.

また、測定球5aの接触点誤差(左計測)として、右側処理と同様に左側の2円の交点を求めると、ワークWでは、X+Y=5.792 測定球5aでは、(X−5.2922)+(Y−(−0.202))=0.5より、交点は、X=5.792、Y=0.156となる。 Further, as the contact point measurement error balls 5a (left measurement) and similarly to the right processing determining an intersection of two circles on the left, the workpiece W, the X 2 + Y 2 = 5.792 2 measuring balls 5a, (X -5.2922) From 2 + (Y- (-0.202)) 2 = 0.5 2 , the intersections are X = 5.792 and Y = 0.156.

0.5−0.156=0.475で接触となり、半径R=0.5に対して約15μm過ぎた点で計測していることになる。これは、測定球5aの接触点のX方向のずれ量を示す。 It becomes contact 0.5 2 -0.156 2 = 0.475, will have been measured at a point only approximately 15μm relative radius R = 0.5. This indicates the amount of deviation of the contact point of the measuring ball 5a in the X direction.

これら右左の誤差を合算すると、1μm+6μm+6μm+15μm=28μmだけ計測値が大きくなっている。つまり、通常の計測値補正に対し、−28μの補正が必要となる。 When these left and right errors are added up, the measured value is increased by 1 μm + 6 μm + 6 μm + 15 μm = 28 μm. That is, a correction of −28μ is required as compared with the normal measurement value correction.

すなわち、通常補正値が0.206mmで、画像使用補正量は、0.206mm−0.028mm=0.178mmの差がある。 That is, the normal correction value is 0.206 mm, and the image usage correction amount has a difference of 0.206 mm-0.028 mm = 0.178 mm.

さらに、誤差として、接触角度によるプッシュ力誤差が生じるが、この誤差量は、角度と比例する。使用するタッチセンサ5により接触角度の誤差量が異なるため、実際に使用するタッチセンサ5により補正量を決める必要がある。プッシュ圧誤差は、反応が遅れてくる方向にある。 Further, as an error, a push force error due to the contact angle occurs, and the amount of this error is proportional to the angle. Since the amount of contact angle error differs depending on the touch sensor 5 used, it is necessary to determine the correction amount depending on the touch sensor 5 actually used. The push pressure error tends to delay the reaction.

計測開始点は、画像内の相対で評価されるため正確である。起点が合っていることで、傾き補正も有効となる。 The measurement start point is accurate because it is evaluated relative to the image. When the starting points are aligned, tilt correction is also effective.

この点を改善するため、平行のワークW側基準線Sをカメラ10内へ入れることを行い、傾きを把握することを行う。本実施形態では、チャック部4aに平行にワークW側基準線Sを設けることで行う。 In order to improve this point, the parallel work W side reference line S is inserted into the camera 10 to grasp the inclination. In this embodiment, the work W side reference line S is provided parallel to the chuck portion 4a.

このワークW側基準線Sを取り込み、ワークW側基準線Sとセンサ側移動線Mの比較から、容易に傾きを把握することができる。このワークW側基準線Sは、機械運転前に画像を取り込み、このワークW側基準線Sの傾きを0として、センサ側移動線Mと比較していくことで、各々の計測時の傾きを求めていくことができる。このワークWの傾きを用いて補正した上で、ワークWの形状測定を行う。 The work W side reference line S is taken in, and the inclination can be easily grasped from the comparison between the work W side reference line S and the sensor side moving line M. The work W side reference line S captures an image before the machine is operated, sets the inclination of the work W side reference line S to 0, and compares it with the sensor side moving line M to obtain the inclination at the time of each measurement. You can ask for it. After correcting using the inclination of the work W, the shape of the work W is measured.

本実施形態では、タッチセンサ5の計測結果だけでなく、カメラ10による画像を合わせて取得するので、タッチセンサ5の測定球5aの位置誤差を利用してより正確なワークWの形状が測定可能となる。 In the present embodiment, not only the measurement result of the touch sensor 5 but also the image taken by the camera 10 is acquired together, so that the more accurate shape of the work W can be measured by utilizing the position error of the measurement ball 5a of the touch sensor 5. It becomes.

したがって、本実施形態に係る内面研削盤1によると、測定球5aにおける位置誤差を取り除いてより正確なワークWの加工部の形状測定を行える。 Therefore, according to the inner surface grinding machine 1 according to the present embodiment, the position error in the measuring ball 5a can be removed to more accurately measure the shape of the machined portion of the work W.

−変形例−
図8及び図9は本発明の実施形態の変形例を示し、カメラ10を有さない点で上記実施形態と異なる。なお、以下の各変形例では、図1〜図7と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
-Modification example-
8 and 9 show a modification of the embodiment of the present invention, which is different from the above embodiment in that the camera 10 is not provided. In each of the following modifications, the same parts as those in FIGS. 1 to 7 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

上記実施形態では、カメラ10を撮像手段として設けたが、カメラ10の代わりにタッチセンサ5の接触点の位置を検知する数値化計測機器としてのレーザー部110を設けてもよい。レーザー部110は、カメラ10の取付位置にレーザーヘッドを設けて構成すればよく、レーダー照射計測装置など、レーザー光を送受信して測定球5aがワークWのX方向中心線からずれている接触角度θを検出できるものであれば、その構成は限定されない。 In the above embodiment, the camera 10 is provided as an imaging means, but instead of the camera 10, a laser unit 110 as a numerical measurement device for detecting the position of the contact point of the touch sensor 5 may be provided. The laser unit 110 may be configured by providing a laser head at the mounting position of the camera 10, and the contact angle at which the measurement sphere 5a is deviated from the center line in the X direction of the work W by transmitting and receiving laser light from a radar irradiation measuring device or the like. The configuration is not limited as long as θ can be detected.

この場合、制御盤7は、タッチセンサ5からの信号と、レーザー部110を回転させたときのエンコーダによる回転角度(接触角度θ)とを利用し、タッチセンサ5の測定球5aの位置誤差を判定する。レーザー部110によって計測した位置誤差を利用できるので、信頼性が向上している。 In this case, the control panel 7 uses the signal from the touch sensor 5 and the rotation angle (contact angle θ) by the encoder when the laser unit 110 is rotated to determine the position error of the measurement ball 5a of the touch sensor 5. judge. Since the position error measured by the laser unit 110 can be used, the reliability is improved.

例えば、図8に接触角度θとY方向ずれ量の関係を示すように、測定球内径6mmのワークWの内面と測定球5aとの接触点のX,Y座標と、レーザー部110によって検出された接触角度θの値と合わせると、Y方向のずれの値Aがわかる。 For example, as shown in FIG. 8, the relationship between the contact angle θ and the amount of deviation in the Y direction is detected by the X and Y coordinates of the contact point between the inner surface of the work W having the inner diameter of the measuring sphere 6 mm and the measuring sphere 5a, and the laser unit 110. When combined with the value of the contact angle θ, the value A of the deviation in the Y direction can be found.

補正の方法としては、測定球5aの外径が1mmのときに、X軸位置と接触角度θからtan(A)×0.5mm=X軸の接触位置となる。X軸の計測位置+X軸の接触位置からX軸の計測値が計算される。また、接触角度θから図9を用いてY軸のずれ量が求められる。そこからY軸の計測値が算出される。そして、X軸値の平方根+Y軸値の平方根により、現在の内径を求め、所定に達するまでの量を正確に求めることを行う。 As a correction method, when the outer diameter of the measuring ball 5a is 1 mm, the contact position of tan (A) × 0.5 mm = X axis is obtained from the X-axis position and the contact angle θ. The measured value of the X-axis is calculated from the measurement position of the X-axis + the contact position of the X-axis. Further, the amount of deviation of the Y-axis can be obtained from the contact angle θ using FIG. From there, the measured value on the Y axis is calculated. Then, the current inner diameter is obtained from the square root of the X-axis value + the square root of the Y-axis value, and the amount until reaching a predetermined value is accurately obtained.

この位置補正を利用してワークWの形状を判定すればよい。 The shape of the work W may be determined using this position correction.

スイベルする機構を有する場合には、ワーク側主軸ユニットが、ユニット全体を1mm浮上させる機構を有するようにすればよく、この場合、浮上させた状態で、スイベル動作を行う。この浮上量を利用する計測を行うことで、ワークWと砥石111(レーザー部110)の高さ方向でのずれ量とその方向を求めるとよい。 When having a swivel mechanism, the work-side spindle unit may have a mechanism for levitating the entire unit by 1 mm. In this case, the swivel operation is performed in the levitated state. It is preferable to obtain the amount of deviation of the work W and the grindstone 111 (laser unit 110) in the height direction and the direction thereof by performing a measurement using this amount of levitation.

図12にワークWの高さ方向にずれがない場合の計測例について示す。内径10mmの孔を加工するときに、半径5.0mmの高さ方向のずれは、スイベル下端で5.0mmで、スイベル上端では、4.899mmとなっている。 FIG. 12 shows a measurement example when there is no deviation in the height direction of the work W. When machining a hole with an inner diameter of 10 mm, the deviation in the height direction with a radius of 5.0 mm is 5.0 mm at the lower end of the swivel and 4.899 mm at the upper end of the swivel.

図13に示すように、レーザー部110に対して、ワークW(加工孔)高さ方向が、上方向へずれた場合、スイベル上昇時は、スイベル上昇量1mm加算された、加工孔の円下側を計測する(図13に太い破線で示す)。ワークWの高さが、上に0.2mmずれた場合には、スイベル下端で4.996mmで、スイベル上端で4.854mmとなっている。 As shown in FIG. 13, when the work W (machined hole) height direction deviates upward with respect to the laser unit 110, when the swivel rises, the swivel rise amount of 1 mm is added to the lower circle of the machined hole. Measure the side (shown by a thick dashed line in FIG. 13). When the height of the work W is shifted upward by 0.2 mm, it is 4.996 mm at the lower end of the swivel and 4.854 mm at the upper end of the swivel.

レーザー計測器に対して、ワークW(加工孔)高さ方向が、下方向へずれた場合、スイベル上昇時は、スイベル上昇量1mmから、ワークWの高さずれ量が減算された量の円下側を計測する(図13に細い破線で示す)。ワークの高さが下に0.2mmずれた場合の計測例を示す。内径10mmの孔を加工するときに、半径5.0mmの高さ方向のずれは、スイベル下端で4.996mmで、スイベル上端では、4.800mmとなっている。 When the work W (machined hole) height direction deviates downward with respect to the laser measuring instrument, when the swivel rises, the swivel rise amount is 1 mm minus the work W height shift amount. The lower side is measured (shown by a thin dashed line in FIG. 13). An example of measurement when the height of the work is shifted downward by 0.2 mm is shown. When machining a hole with an inner diameter of 10 mm, the deviation in the height direction with a radius of 5.0 mm is 4.996 mm at the lower end of the swivel and 4.800 mm at the upper end of the swivel.

この高さ方向のずれを変更していったときのスイベル下端とスイベル上端との間でのずれを計測した結果を、図14に示す。 FIG. 14 shows the result of measuring the deviation between the lower end of the swivel and the upper end of the swivel when the deviation in the height direction is changed.

スイベル上昇させた点を計測することで、計測結果に違いが生じ、この量を把握することで、ずれ量を把握することが可能であることがわかる。 By measuring the point where the swivel is raised, there is a difference in the measurement result, and by grasping this amount, it is possible to grasp the amount of deviation.

スイベル上昇機構の下端では、高さ方向のずれ方向により、ずれの方向を特定できず、同一の値が生じる(図14の菱形)。 At the lower end of the swivel raising mechanism, the direction of deviation cannot be specified due to the direction of deviation in the height direction, and the same value occurs (diamond in FIG. 14).

スイベル上昇機構の上端では、高さ方向のずれ方向により、下端の計測値と差が生じてくることから、ずれた方向を違い量から特定できることがわかる(図14の四角)。 At the upper end of the swivel raising mechanism, there is a difference from the measured value at the lower end depending on the deviation direction in the height direction, so it can be seen that the deviation direction can be specified from the difference amount (square in FIG. 14).

次いで、具体的な内面研削機1の作動について説明する。ワークチャック4に円筒状のワークWが把持されており、カメラ10の部分にレーザー部110が設けられている。ワークWの形状が円柱状なので、レーザー光が通過するときから遮断されるときまでレーザー部110を駆動する。 Next, a specific operation of the internal grinding machine 1 will be described. A cylindrical work W is gripped by the work chuck 4, and a laser unit 110 is provided in a portion of the camera 10. Since the shape of the work W is cylindrical, the laser unit 110 is driven from the time when the laser light passes to the time when it is blocked.

スイベル下端において、孔内レーザー照射が行われ、X軸に沿って移動し、レーザー遮断にて機械停止、停止位置のデータを格納する。スイベル上端においても、孔内レーザー照射が行われ、X軸に沿って移動し、レーザー遮断にて機械停止し、停止位置のデータを格納する。X座標位置より、図14のグラフに相当する点を読み取り、補正量を算出する。 At the lower end of the swivel, laser irradiation in the hole is performed, it moves along the X axis, and the data of the machine stop and stop position is stored by the laser cutoff. In-hole laser irradiation is also performed at the upper end of the swivel, it moves along the X-axis, the machine is stopped by laser interruption, and the data of the stop position is stored. From the X coordinate position, the point corresponding to the graph of FIG. 14 is read and the correction amount is calculated.

なお、図15及び図16に例示するように、Y軸機構108を付加し、このY軸にレーザー部110を支持させて計測することもできる。内面研削機101は、X軸サドル109、Y軸機構108、砥石111等を有し、Y軸機構108にレーザー部110が支持されている。ワークチャック104に円筒状のワークWが把持されている。ワークチャック104とレーザー部110との位置関係、X軸、Z軸によりレイアウトするとよい。この場合も、Y軸とX軸とを動作させることで、加工孔径を導くことができる。 As illustrated in FIGS. 15 and 16, a Y-axis mechanism 108 may be added, and the laser unit 110 may be supported on the Y-axis for measurement. The inner surface grinder 101 has an X-axis saddle 109, a Y-axis mechanism 108, a grindstone 111, and the like, and a laser portion 110 is supported by the Y-axis mechanism 108. A cylindrical work W is gripped by the work chuck 104. The layout may be based on the positional relationship between the work chuck 104 and the laser unit 110, the X-axis, and the Z-axis. In this case as well, the machined hole diameter can be derived by operating the Y-axis and the X-axis.

(その他の実施形態)
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
(Other embodiments)
The present invention may have the following configuration with respect to the above embodiment.

すなわち、上記実施形態では、工作機械として内面研削盤1の例を示したが、これに限定されず、平面状に2軸しか持たない旋盤など他の工作機械でもよい。 That is, in the above embodiment, the example of the internal grinding machine 1 is shown as a machine tool, but the present invention is not limited to this, and other machine tools such as a lathe having only two axes in a plane may be used.

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。 It should be noted that the above embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its applications and applications.

1 内面研削盤(工作機械)
2 主軸
2a 主軸モータ
3 主軸テーブル
4 ワークチャック
5 タッチセンサ
5a 測定球
5b タッチセンサ本体
5c タッチセンサ用ハーネス
6 タッチセンサ用アーム
6a アーム用モータ
7 制御盤
10 カメラ(撮像手段)
101 内面研削機
104 ワークチャック
108 Y軸機構
109 X軸サドル
110 レーザー部
111 砥石
1 Internal grinding machine (machine tool)
2 spindle
2a Spindle motor
3 spindle table
4 Work chuck
5 Touch sensor
5a measuring ball
5b Touch sensor body
5c Touch sensor harness
6 Touch sensor arm
6a arm motor
7 Control panel
10 Camera (imaging means)
101 Internal grinder
104 Work chuck
108 Y-axis mechanism
109 X-axis saddle
110 laser section
111 whetstone

Claims (9)

工具が取り付けられる主軸と、
上記主軸を移動可能に支持する主軸テーブルと、
ワークが取り付けられるワークチャックと、
上記主軸テーブルに設けられ、該主軸テーブルによって移動され、先端の測定球が上記ワークに接触して該ワークの形状を計測するタッチセンサと、
上記タッチセンサの接触点及び該接触点の周辺を撮像する撮像手段と、
上記タッチセンサからの信号と、上記撮像手段による画像とを利用し、該タッチセンサの測定球の位置誤差を判定し、該位置誤差を利用して上記ワークの形状を判定する制御部とを備えている
ことを特徴とする工作機械。
The spindle to which the tool is attached and
A spindle table that movably supports the spindle and
The work chuck to which the work is attached and
A touch sensor provided on the spindle table, moved by the spindle table, and a measuring ball at the tip comes into contact with the work to measure the shape of the work.
An imaging means for imaging the contact point of the touch sensor and the vicinity of the contact point, and
A control unit is provided that uses a signal from the touch sensor and an image obtained by the imaging means to determine a position error of a measurement ball of the touch sensor, and uses the position error to determine the shape of the work. A machine tool characterized by being
請求項1に記載の工作機械において、
上記撮像手段は、上記タッチセンサの本体又は該本体の近傍に設けられたカメラであり、上記タッチセンサが上記ワークに接触したときに上記測定球及び該測定球の周辺を撮像するように構成されている
ことを特徴とする工作機械。
In the machine tool according to claim 1,
The imaging means is a camera provided on or near the main body of the touch sensor, and is configured to image the measuring sphere and the periphery of the measuring sphere when the touch sensor comes into contact with the work. A machine tool characterized by being
請求項2に記載の工作機械において、
上記タッチセンサと上記主軸とが同一平面上に設けられていることにより、上記主軸の加工ポイントと、上記タッチセンサによる計測ポイントとが同一に保たれている
ことを特徴とする工作機械。
In the machine tool according to claim 2.
A machine tool characterized in that the processing point of the spindle and the measurement point by the touch sensor are kept the same by providing the touch sensor and the spindle on the same plane.
請求項2又は3に記載の工作機械において、
上記カメラの撮像方向は、タッチセンサの軸心方向と一致している
ことを特徴とする工作機械。
In the machine tool according to claim 2 or 3,
A machine tool characterized in that the imaging direction of the camera coincides with the axial direction of the touch sensor.
請求項1に記載の工作機械において、
上記撮像手段は、数値化計測機器であり、該数値化計測機器から計測された位置情報を用いて位置誤差を演算できる
ことを特徴とする工作機械。
In the machine tool according to claim 1,
The imaging means is a quantified measuring device, and is a machine tool characterized in that a position error can be calculated using the position information measured from the quantified measuring device.
請求項1から5のいずれか1つに記載の工作機械において、
内面研削盤であり、
上記制御部は、上記位置誤差を利用して上記タッチセンサで計測された上記ワークの内径値を修正するように構成されている
ことを特徴とする工作機械。
In the machine tool according to any one of claims 1 to 5,
It is an internal grinding machine,
The machine tool is characterized in that the control unit is configured to correct the inner diameter value of the work measured by the touch sensor by utilizing the position error.
工具が取り付けられる主軸と、
上記主軸を移動可能に支持する主軸テーブルと、
ワークが取り付けられるワークチャックと、
上記主軸テーブルに設けられ、該主軸テーブルによって移動され、先端の測定球が上記ワークに接触して該ワークの形状を計測するタッチセンサと、
上記タッチセンサの接触点の位置を検知するレーザー部と、
上記タッチセンサからの信号と、上記レーザー部を回転させたときのエンコーダによる回転角度とを利用し、該タッチセンサの測定球の位置誤差を判定し、該位置誤差を利用して上記ワークの形状を判定する制御部とを備えている
ことを特徴とする工作機械。
The spindle to which the tool is attached and
A spindle table that movably supports the spindle and
The work chuck to which the work is attached and
A touch sensor provided on the spindle table, moved by the spindle table, and a measuring ball at the tip comes into contact with the work to measure the shape of the work.
The laser unit that detects the position of the contact point of the touch sensor and
The signal from the touch sensor and the rotation angle by the encoder when the laser unit is rotated are used to determine the position error of the measurement ball of the touch sensor, and the position error is used to determine the shape of the work. A machine tool characterized by having a control unit for determining.
工具が取り付けられる主軸と、
上記主軸を移動可能に支持する主軸テーブルと、
ワークが取り付けられるワークチャックと、
上記主軸テーブルに設けられ、該主軸テーブルによって移動され、先端の測定球が上記ワークに接触して該ワークの形状を計測するタッチセンサと、
上記タッチセンサの接触点及び該接触点の周辺を撮像するカメラとを有する工作機械を準備し、
上記カメラの撮像方向を上記タッチセンサの軸心方向と一致させ、
上記タッチセンサが上記ワークに接触したときに上記測定球及び該測定球の周辺を撮像し、
上記タッチセンサからの信号と、上記カメラによる画像とを利用し、該タッチセンサの測定球の位置誤差を判定し、該位置誤差を利用して上記ワークの形状を判定する
ことを特徴とするワーク加工部の形状測定方法。
The spindle to which the tool is attached and
A spindle table that movably supports the spindle and
The work chuck to which the work is attached and
A touch sensor provided on the spindle table, moved by the spindle table, and a measuring ball at the tip comes into contact with the work to measure the shape of the work.
A machine tool having a contact point of the touch sensor and a camera that images the periphery of the contact point is prepared.
Match the imaging direction of the camera with the axial direction of the touch sensor,
When the touch sensor comes into contact with the work, the measuring sphere and the periphery of the measuring sphere are imaged.
A work characterized by using a signal from the touch sensor and an image taken by the camera to determine a position error of a measurement ball of the touch sensor, and using the position error to determine the shape of the work. Method of measuring the shape of the machined part.
請求項8に記載のワーク加工部の形状測定方法において、
上記ワークチャック側にワーク側基準線を設けておき、
上記タッチセンサを上記カメラの撮像範囲内で水平に移動させてセンサ側移動線を作成し、
上記センサ側移動線と上記ワーク側基準線とを比較して上記ワークの傾きを検出し、
上記ワークの傾きを用いて補正した上で、上記ワークの形状測定を行う
ことを特徴とするワーク加工部の形状測定方法。
In the method for measuring the shape of a workpiece according to claim 8,
A work side reference line is provided on the work chuck side, and the work side reference line is provided.
The touch sensor is moved horizontally within the imaging range of the camera to create a movement line on the sensor side.
The inclination of the work is detected by comparing the movement line on the sensor side with the reference line on the work side.
A method for measuring the shape of a workpiece, which comprises measuring the shape of the workpiece after correcting it using the inclination of the workpiece.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113433129A (en) * 2021-07-05 2021-09-24 无锡贝斯特精机股份有限公司 Six-axis robot deburring cutter detection mechanism and method thereof
CN114193233A (en) * 2021-11-19 2022-03-18 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 Device for installing and debugging optical probe on machining center and using method
JP7411132B1 (en) 2023-05-01 2024-01-10 Dmg森精機株式会社 Workpiece shape measuring method and workpiece shape measuring device.

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010125558A (en) 2008-11-27 2010-06-10 Toshiba Corp Tool length measuring apparatus and tool diameter measuring apparatus for machine tool
JP5155847B2 (en) 2008-12-25 2013-03-06 西部電機株式会社 Eccentric hole machining method by machine tool
JP6013139B2 (en) 2012-10-30 2016-10-25 東芝機械株式会社 Tool length measuring method and machine tool
JP2015039732A (en) 2013-08-21 2015-03-02 マツダ株式会社 Machine tool and work machining portion measuring method using machine tool
CN105081883B (en) 2015-08-19 2017-04-12 浙江柏同机器人科技股份有限公司 Machining center provided with on-machine detection device and using method of machining center

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113433129A (en) * 2021-07-05 2021-09-24 无锡贝斯特精机股份有限公司 Six-axis robot deburring cutter detection mechanism and method thereof
CN114193233A (en) * 2021-11-19 2022-03-18 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 Device for installing and debugging optical probe on machining center and using method
CN114193233B (en) * 2021-11-19 2023-12-12 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 Device for installing and debugging optical probe on machining center and use method
JP7411132B1 (en) 2023-05-01 2024-01-10 Dmg森精機株式会社 Workpiece shape measuring method and workpiece shape measuring device.

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