JP3015636B2 - On-machine shape measurement method and device - Google Patents

On-machine shape measurement method and device

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JP3015636B2
JP3015636B2 JP5231435A JP23143593A JP3015636B2 JP 3015636 B2 JP3015636 B2 JP 3015636B2 JP 5231435 A JP5231435 A JP 5231435A JP 23143593 A JP23143593 A JP 23143593A JP 3015636 B2 JP3015636 B2 JP 3015636B2
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shape
polyhedron
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、機上形状計測方法及び
装置に関するものであり、特に、放電加工や切削加工、
研削加工などにおいて、被加工物の形状や工具摩耗など
によって生ずる工具の変形を、被測定物を工作機械から
取外すことなく、工作機械上で計測できる機上形状計測
方法及び装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an on-machine shape measuring method and apparatus, and more particularly, to electric discharge machining, cutting, and the like.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an on-machine shape measuring method and apparatus capable of measuring a deformation of a tool caused by a shape of a workpiece or tool wear in a grinding process or the like on a machine tool without removing the workpiece from the machine tool.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、工作物の形状や面性状などの
加工状態を、加工中または加工を中断して計測し、加工
条件に反映しようとする試みは既にあり、一部は実用に
供されている。例えば、マシニングセンタなどにおい
て、ATC(自動工具交換装置)用ツールの1つとし
て、タッチプローブを主軸に装着して被加工物の形状を
測定している。或いは、工具を加工テーブル上に取付け
たタッチプローブへ接触させて、工具の欠損や摩耗の程
度を計測するなどしている。また、この他にロボットア
ームの位置、姿勢を測定するための位置、姿勢測定方法
に関する技術が、特開昭62−231310号公報に掲
載されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been an attempt to measure a machining state such as a shape and a surface property of a workpiece during machining or while machining is stopped and to reflect the measured conditions on machining conditions. Have been. For example, in a machining center or the like, a shape of a workpiece is measured by attaching a touch probe as one of tools for an ATC (Automatic Tool Changer) to a main shaft. Alternatively, the tool is brought into contact with a touch probe mounted on a processing table to measure the degree of chipping or wear of the tool. In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-231310 discloses a technique relating to a position / posture measuring method for measuring the position / posture of a robot arm.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の機上形状計測方法及び装置では、NC(数値制
御)工作機械上でのプローブの先端位置、及び、その軸
方向が予め固定されていた。一方、高精度測定を実現す
るには、被測定面に対してプローブを垂直に当てること
が必要であった。したがって、例えば、金型のような形
状が極めて複雑な場合には、高精度の測定が難しかっ
た。
However, in the conventional on-machine shape measuring method and apparatus as described above, the tip position of the probe on the NC (numerical control) machine tool and the axial direction thereof are fixed in advance. I was On the other hand, in order to achieve high-accuracy measurement, it was necessary to apply the probe perpendicularly to the surface to be measured. Therefore, for example, when a shape such as a mold is extremely complicated, high-precision measurement has been difficult.

【0004】図8は従来の測定方法及び装置により測定
ができなかった形状を示す説明図であり、従来の測定方
法では測定が困難な場合の例を示す。図8において、8
1は測定用プローブであり、82a,82bは被測定
物、83は被測定物82a,82bが載置されているテ
ーブルである。図8のように、被測定物82a,82b
の上の部分が下の部分を覆うような形状になった場合に
は、5軸を有するNC機械などによるしか測定方法がな
かった。仮に、例えば、測定用プローブ81の先端に角
度を持たせたとしても、測定用プローブ81の先端の位
置精度の保証は非常に困難であり、そのため、高精度の
測定は困難であった。また、従来は被測定物の形状を連
続的に高精度に測定することはできなかった。
FIG. 8 is an explanatory view showing a shape that cannot be measured by the conventional measuring method and apparatus, and shows an example in which the measurement is difficult by the conventional measuring method. In FIG. 8, 8
Reference numeral 1 denotes a measurement probe, 82a and 82b are objects to be measured, and 83 is a table on which the objects to be measured 82a and 82b are placed. As shown in FIG. 8, the DUTs 82a and 82b
In the case where the upper part has a shape that covers the lower part, there is only a measuring method using an NC machine having five axes. Even if, for example, the tip of the measurement probe 81 has an angle, it is very difficult to guarantee the positional accuracy of the tip of the measurement probe 81, and therefore, it has been difficult to perform highly accurate measurement. Conventionally, it has not been possible to measure the shape of an object to be measured continuously and with high accuracy.

【0005】そこで、本発明は、放電加工や切削加工、
研削加工などにおいて、被加工物の形状や工具消耗など
によって生ずる工具の変形を、被測定物を工作機械から
取外すことなく、複雑な形状の場合でも、工作機械上で
高精度で連続に測定できる機上形状計測方法及び装置の
提供を課題とするものである。
Accordingly, the present invention provides an electric discharge machining, a cutting process,
In grinding, etc., the deformation of the tool caused by the shape of the workpiece or the wear of the tool can be continuously measured with high accuracy on the machine tool without removing the workpiece from the machine tool, even in the case of complicated shapes. It is an object of the present invention to provide an on-machine shape measuring method and apparatus.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明にかかる
機上形状計測装置は、主軸ヘッドまたは加工テーブル上
に取付けられた工作物の面を検出する境界面検出センサ
と、前記加工テーブルまたは前記主軸ヘッド上に配設さ
れた平面方程式が既知の多面体からなる校正用基準多面
体と、前記境界面検出センサを駆動して前記校正用基準
多面体の3面以上の平面を検出し、前記境界面検出セン
サの位置の校正を行う位置校正手段とを具備し、前記境
界面検出センサを移動させた各測定部位の位置ベクトル
前記平面方程式を満すことに基づいて前記位置校正手
段の出力で形状を計測するものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an on-machine shape measuring apparatus, comprising: a boundary surface detecting sensor for detecting a surface of a workpiece mounted on a spindle head or a processing table; A calibration reference polyhedron having a known plane equation disposed on the spindle head and a calibration reference polyhedron, and driving the interface detection sensor to detect three or more planes of the calibration reference polyhedron; ; and a position adjustment means for calibrating the position of the detection sensor, the shape at the output of the position adjustment means based on the position vector of each measurement site by moving the boundary surface detecting sensor may Mitsurusu the plane equation Is to measure.

【0007】請求項2の発明にかかる機上形状計測装置
は、主軸ヘッドまたは加工テーブル上に取付けられた工
作物の面を検出する境界面検出センサを駆動して、前記
加工テーブルまたは前記主軸ヘッド上に配設された各面
の平面方程式が既知である校正用基準多面体の3面以上
の平面を検出し、前記境界面検出センサの位置の校正を
前記境界面検出センサを移動させた各測定部位の位置ベ
クトルが前記平面方程式を満すことに基づいて行うもの
である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an on-machine shape measuring apparatus which drives a spindle head or a boundary surface detecting sensor for detecting a surface of a workpiece mounted on a machining table, thereby forming the machining table or the spindle head. Each surface arranged above
Plane equation detects three or more sides of the plane of the calibration reference polyhedron is known, the plane equation is the position vector of each measurement site by moving the boundary surface detecting sensor calibration position of the boundary surface detecting sensor Is performed based on satisfying

【0008】請求項3の発明にかかる機上形状計測装置
は、主軸ヘッドまたは加工テーブル上にロボットによっ
て握持された工作物の面を検出する境界面検出センサ
と、前記加工テーブルまたは前記主軸ヘッド上に配設さ
れた平面方程式が既知の多面体からなる校正用基準多面
体と、前記ロボットの姿勢を計測部位に応じて変化さ
せ、各姿勢に対して前記校正用基準多面体の最適面を少
なくとも3面以上の平面を検出し、前記境界面検出セン
サの位置の校正を行う位置校正手段とを具備し、前記境
界面検出センサを移動させた各測定部位の位置ベクトル
前記平面方程式を満すことに基づいて前記位置校正手
段の出力で形状を計測するものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an on-machine shape measuring apparatus, comprising: a boundary surface detecting sensor for detecting a surface of a workpiece held by a robot on a spindle head or a machining table; and the machining table or the spindle head. A calibration reference polyhedron having a known plane equation and having a known polyhedron, and the posture of the robot is changed according to a measurement site, and at least three optimal surfaces of the calibration reference polyhedron are determined for each posture. detects more planes, comprising a position adjustment means for calibrating the position of the boundary surface detecting sensor, a position vector of each measurement site by moving the boundary surface detecting sensor the plane equation that the Mitsurusu The shape is measured based on the output of the position calibrating means based on the above.

【0009】請求項4の発明にかかる機上形状計測装置
は、主軸ヘッドまたは加工テーブル上に取付けられた工
作物の面を検出する境界面検出センサと、前記加工テー
ブルまたは前記主軸ヘッド上に複数配設された平面方程
式が既知の多面体からなる校正用基準多面体と、前記境
界面検出センサを駆動して前記校正用基準多面体間の位
置及び姿勢を計測し、温度変化、経時変化に伴なう工作
機械の変形を推定する変形推定手段とを具備し、前記境
界面検出センサを移動させた各測定部位の位置ベクトル
前記平面方程式を満すことに基づいて前記位置校正手
段の出力で形状を計測するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an on-machine shape measuring apparatus, comprising: a boundary surface detection sensor for detecting a surface of a workpiece mounted on a spindle head or a machining table; Arranged plane process
The calibration reference polyhedron whose formula is a known polyhedron, and measuring the position and orientation between the calibration reference polyhedron by driving the boundary surface detection sensor, temperature change, deformation of the machine tool with time change. ; and a deformation estimating means for estimating, in which the position vector of each measurement site by moving the boundary surface detecting sensor measures the shape at the output of the position adjustment means based on Mitsurusu the plane equation .

【0010】請求項5の発明にかかる機上形状計測装置
は、主軸ヘッドまたは加工テーブル上に取付けられた工
作物の面を検出する境界面検出センサを駆動して、前記
加工テーブルまたは前記主軸ヘッド上に複数配設された
平面方程式が既知の多面体からなる校正用基準多面体間
の位置及び姿勢を計測し、温度変化、経時変化に伴なう
工作機械の変形を前記境界面検出センサを移動させた各
測定部位の位置ベクトルが前記平面方程式を満すことに
基づいて推定するものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an on-machine shape measuring apparatus for driving a spindle head or a boundary surface detection sensor for detecting a surface of a workpiece mounted on a machining table to thereby produce the machining table or the spindle head. Multiple above
The position equation between the calibration reference polyhedron consisting of a known polyhedron and the position and orientation between the calibration polyhedrons is measured, and the temperature change, the deformation of the machine tool accompanying the aging change, and the position vector of each measurement site where the boundary surface detection sensor is moved. There is to estimate based on Mitsurusu the plane equation.

【0011】請求項6の発明にかかる機上形状計測装置
は、主軸ヘッドまたは加工テーブル上に取付けられた工
作物の面を検出する境界面検出センサと、前記加工テー
ブルまたは前記主軸ヘッド上に配設された平面方程式が
既知の多面体からなる校正用基準多面体と、前記境界面
検出センサを駆動して前記校正用基準多面体の3面以上
の平面を検出し、前記境界面検出センサの位置の校正を
行い、被測定物の形状を測定する形状測定手段とを具備
し、前記境界面検出センサを移動させた各測定部位の位
置ベクトルが前記平面方程式を満すことに基づいて前記
位置校正手段の出力で形状を計測するものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an on-machine shape measuring apparatus, comprising: a boundary surface detecting sensor for detecting a surface of a workpiece mounted on a spindle head or a machining table; The plane equation provided is a calibration reference polyhedron composed of a known polyhedron, and the boundary surface detection sensor is driven to detect three or more planes of the calibration reference polyhedron, and the boundary surface detection sensor performs calibration of the position of, and and a shape measuring means for measuring the shape of the object to be measured, the position vector of each measurement site by moving the boundary surface detecting sensor based on Mitsurusu the plane equation The shape is measured by the output of the position calibration means.

【0012】請求項7の発明にかかる機上形状計測装置
は、主軸ヘッドまたは加工テーブル上に取付けられた工
作物の面を検出する境界面検出センサを駆動して、前記
加工テーブルまたは前記主軸ヘッド上に配設された平面
方程式が既知の多面体からなる校正用基準多面体の3面
以上の平面を検出し、前記境界面検出センサの位置の校
正を行い、前記境界面検出センサを移動させた各測定部
位の位置ベクトルが前記平面方程式を満すことに基づい
て被測定物の形状を測定するものである。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an on-machine shape measuring apparatus which drives a spindle head or a boundary surface detection sensor for detecting a surface of a workpiece mounted on a machining table to thereby produce the machining table or the spindle head. The plane arranged above
Equation to detect three or more sides of the plane of the calibration reference polyhedron consisting of known polyhedron, to perform calibration of the position of the boundary surface detecting sensor, a position vector of each measurement site by moving the boundary surface detecting sensor wherein The shape of the object to be measured is measured based on satisfying a plane equation.

【0013】請求項8の発明にかかる機上形状計測装置
は、主軸ヘッドまたは加工テーブル上に取付けられた工
作物の面を検出する境界面検出センサと、前記加工テー
ブルまたは前記主軸ヘッド上に配設された平面方程式が
既知の多面体からなる校正用基準多面体と、前記境界面
検出センサを駆動して前記校正用基準多面体の3面以上
の平面を検出し、前記境界面検出センサの位置の校正を
行う位置校正手段と、前記境界面検出センサの出力電圧
が一定または所定の範囲となるように前記境界面検出セ
ンサを連続に駆動して、前記境界面検出センサを移動さ
せた各測定部位の位置ベクトルが前記平面方程式を満す
ことに基づいて被測定物の形状を測定する形状測定手段
とを具備するものである。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an on-machine shape measuring apparatus comprising: a boundary surface detecting sensor for detecting a surface of a workpiece mounted on a spindle head or a machining table; The plane equation provided is a calibration reference polyhedron composed of a known polyhedron, and the boundary surface detection sensor is driven to detect three or more planes of the calibration reference polyhedron, and the boundary surface detection sensor Position calibration means for calibrating the position, and continuously driving the boundary surface detection sensor so that the output voltage of the boundary surface detection sensor is constant or within a predetermined range, and moved the boundary surface detection sensor. in which the position vector of each measurement site; and a shape measuring means for measuring the shape of the object to be measured based on Mitsurusu the plane equation.

【0014】請求項9の発明にかかる機上形状計測装置
の前記形状測定手段は、被測定物の形状測定の際の前記
境界面検出センサの水平方向及び垂直方向の移動量から
測定点間の仰角または俯角である角度を算出し、前記角
度が所定の範囲を越えるときには、必要に応じて前記境
界面検出センサの前記被測定物に対する向きを変えたの
ち、前記位置校正手段で前記境界面検出センサの位置の
新たな校正を行うものである。
According to a ninth aspect of the present invention, in the on-machine shape measuring apparatus, the shape measuring means determines a distance between the measurement points based on the horizontal and vertical movement amounts of the boundary surface detection sensor when measuring the shape of the object to be measured. An angle that is an elevation angle or a depression angle is calculated, and when the angle exceeds a predetermined range, the direction of the boundary surface detection sensor with respect to the object to be measured is changed as necessary, and then the boundary surface detection is performed by the position calibration unit. A new calibration of the sensor position is performed.

【0015】[0015]

【作用】請求項1及び請求項2の発明においては、主軸
ヘッドまたは加工テーブル上に取付けられた工作物の面
を検出する境界面検出センサを駆動して前記加工テーブ
ルまたは前記主軸ヘッド上に配設された既知の多面体か
らなる校正用基準多面体の3面以上の平面を検出し、前
記境界面検出センサの位置の校正を行うものであるか
ら、境界面検出センサの位置ベクトルが既知の平面方程
式を満足することを利用して、境界面検出センサの正確
な位置を求め、その境界面検出センサを移動させた各測
定部位の位置の校正ができる。
According to the first and second aspects of the present invention, a surface of a workpiece mounted on a spindle head or a machining table is provided.
A known polyhedron disposed on the machining table or the spindle head by driving a boundary surface detection sensor for detecting
Since three or more planes of the calibration reference polyhedron are detected and the position of the boundary surface detection sensor is calibrated, the fact that the position vector of the boundary surface detection sensor satisfies a known plane equation is used. To determine the exact position of the boundary surface detection sensor,
Calibration of the position of the fixed part is possible.

【0016】請求項3の発明においては、主軸ヘッドま
たは加工テーブル上にロボットによって工作物の面を検
出する境界面検出センサを握持し、ロボットの姿勢を計
測部位に応じて変化させ、各姿勢に対して前記加工テー
ブルまたは前記主軸ヘッド上に配設された既知の多面体
からなる校正用基準多面体の最適面を少なくとも3面以
上の平面を検出し、前記境界面検出センサの位置の校正
を行うものであるから、ロボットの各姿勢に対して境界
面検出センサの位置ベクトルが既知の平面方程式を満足
することを利用して、境界面検出センサの正確な位置を
求め、その位置の校正ができる。
According to the third aspect of the present invention, the surface of the workpiece is detected by the robot on the spindle head or the processing table.
Grasps the interface detection sensor output, is changed according to the posture of the robot to the measurement site, known polyhedron arranged on the machining table or the spindle head with respect to each position
Optimum surface of calibration polyhedron consisting of at least 3 or more
Since the upper plane is detected and the position of the boundary surface detection sensor is calibrated, by utilizing that the position vector of the boundary surface detection sensor satisfies a known plane equation for each posture of the robot. The accurate position of the boundary detection sensor can be determined and the position can be calibrated.

【0017】請求項4及び請求項5の発明においては、
主軸ヘッドまたは加工テーブル上に取付けられた工作物
の面を検出する境界面検出センサを駆動して、前記加工
テーブルまたは前記主軸ヘッド上に複数配設された既知
の多面体からなる校正用基準多面体間の位置及び姿勢を
計測し、温度変化、経時変化に伴なう工作機械の変形を
推定するものであるから、複数の校正用基準多面体に対
する境界面検出センサの位置ベクトルが既知の平面方程
式を満足することを利用して、工作機械の温度変化や経
時変化に伴なう変形が推定できる。
In the inventions of claims 4 and 5,
Workpiece mounted on spindle head or machining table
A plurality of known surfaces provided on the machining table or the spindle head by driving a boundary surface detection sensor that detects the surface of
It measures the position and orientation between the calibration reference polyhedrons composed of polyhedrons, and estimates the deformation of the machine tool due to temperature changes and changes over time. Utilizing that the position vector satisfies the known plane equation, it is possible to estimate the deformation of the machine tool due to temperature change and temporal change.

【0018】請求項6及び請求項7の発明においては、
主軸ヘッドまたは加工テーブル上に取付けられた工作物
の面を検出する境界面検出センサを駆動して、前記加工
テーブルまたは前記主軸ヘッド上に配設された既知の多
面体からなる校正用基準多面体の各面の境界面を検出
し、前記境界面検出センサの位置の校正を行い、被測定
物の形状を測定するものであるから、境界面検出センサ
の位置ベクトルが既知の平面方程式を満足することを利
用して、境界面検出センサの正確な位置を求め、前記境
界面検出センサを移動させた各測定部位を基に校正がで
き、被測定物の形状を測定できる。
In the invention of claims 6 and 7,
Workpiece mounted on spindle head or machining table
By driving a boundary surface detection sensor that detects the surface of the workpiece, the known multi- purpose sensor disposed on the machining table or the spindle head is driven.
Since the boundary surface of each surface of the calibration reference polyhedron composed of a planar body is detected, the position of the boundary surface detection sensor is calibrated, and the shape of the measured object is measured, the position vector of the boundary surface detection sensor is by utilizing the fact that satisfies the known plane equation, calculated the exact position of the boundary surface detecting sensor, the boundary
Calibration can be performed based on each measurement site to which the interface detection sensor has been moved, and the shape of the measured object can be measured.

【0019】請求項8の発明においては、主軸ヘッドま
たは加工テーブル上に取付けられた工作物の面を検出す
境界面検出センサを駆動して前記加工テーブルまたは
前記主軸ヘッド上に配設された既知の多面体からなる
正用基準多面体の各面の境界面を検出し、前記境界面検
出センサの位置の校正を行い、出力電圧が一定または所
定の範囲となるように前記境界面検出センサを連続に駆
動して被測定物の形状を測定するものであるから、境界
面検出センサの位置ベクトルが既知の平面方程式を満足
することを利用して、境界面検出センサの正確な位置を
求め、前記境界面検出センサを移動させた各測定部位を
基に校正ができ、被測定物の形状を測定できる。
According to the eighth aspect of the present invention, a surface of a workpiece mounted on a spindle head or a processing table is detected.
That drives the boundary detection sensor the detects the machining table or boundary surface of each surface of the school <br/> Tadashiyo reference polyhedron consisting of known polyhedron arranged on the spindle head, the boundary surface detecting Since the position of the sensor is calibrated and the shape of the object to be measured is measured by continuously driving the interface detection sensor so that the output voltage is constant or within a predetermined range, the position of the interface detection sensor is determined. Utilizing that the vector satisfies the known plane equation, the exact position of the boundary surface detection sensor is determined, and each measurement site where the boundary surface detection sensor is moved is determined.
Calibration can be performed on the basis of this, and the shape of the measured object can be measured.

【0020】請求項9の発明においては、請求項8の作
用に加えて、被測定物の形状測定の際の前記境界面検出
センサの水平方向及び垂直方向の移動量から測定点間の
仰角または俯角である角度を算出し、前記角度が所定の
範囲を越えるときには、必要に応じて前記境界面検出セ
ンサの前記被測定物に対する向きを変えたのち、境界面
検出センサの位置の新たな校正を行うものであるから、
境界面検出センサの位置ベクトルが既知の平面方程式を
満足することを利用して、境界面検出センサの正確な位
置を求め、境界面検出センサはその駆動の角度が所定の
範囲を越えると必要に応じて被測定物に対する向きを変
えられ、前記境界面検出センサを移動させた各測定部位
を基に校正ができ、被測定物の形状を測定できる。
According to a ninth aspect of the present invention, in addition to the operation of the eighth aspect, the elevation angle or the elevation angle between the measurement points is determined based on the horizontal and vertical movement amounts of the boundary surface detection sensor when measuring the shape of the object to be measured. Calculate an angle which is a depression angle, and when the angle exceeds a predetermined range, after changing the direction of the boundary surface detection sensor with respect to the object to be measured as necessary, perform a new calibration of the position of the boundary surface detection sensor. Because it's what you do
By utilizing the fact that the position vector of the boundary detection sensor satisfies the known plane equation, an accurate position of the boundary detection sensor is obtained, and the boundary detection sensor becomes necessary when the driving angle exceeds a predetermined range. Each measurement part whose direction with respect to the object to be measured can be changed accordingly and the boundary surface detection sensor has been moved
Can be calibrated based on the above, and the shape of the measured object can be measured.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。 〈実施例1〉図1は本発明の第一実施例にかかる機上形
状計測方法及び装置を示す説明図である。この図は市販
の粗さ計測用スタイラスを形状計測プローブとして用い
ることにより、放電加工における電極及びワークの形状
変化を測定する様子を示している。図1において、1は
放電加工用の電極、2は被加工物、3は主軸、4は被加
工物2が載置された加工テーブル、5は主軸3側に取付
けられたスタイラス、6はスタイラス5を保持するフレ
キシブルな保持具、7は加工テーブル4側に取付けられ
たスタイラス、8はスタイラス7を保持するフレキシブ
ルな保持具、9は主軸3側に取付けられた校正用基準多
面体、10は校正用基準多面体9を保持し、直交基準面
をもつプレート、11は加工テーブル4側に取付けられ
た校正用基準多面体、12は校正用基準多面体11を保
持し、直交基準面をもつプレート、13はNC制御装
置、14はスタイラス5,7の信号を復調する復調回
路、15は復調回路14の信号を処理するコンピュータ
である。本実施例では、加工機本体の主軸3及び加工テ
ーブル4上に多数の平面を有する校正用基準多面体9,
11が配設されている。これらの校正用基準多面体9,
11の各面は予め精密に計測されており、プレート1
0,12の直交基準面に対する面の方程式が求められて
いる。プレート10,12はその機械座標系と平行にな
るように設置されている。計測用スタイラス5,7は加
工テーブル4または主軸3とともにNC制御装置13に
よって駆動される。そして、プローブとして機能する計
測用スタイラス5,7の先端が被測定面に接触した時点
で、X,Y,Z各軸の座標をコンピュータ15へ送る。
なお、コンピュータ15の働きはNC制御装置13で代
用することも可能である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to specific embodiments. <Embodiment 1> FIG. 1 is an explanatory view showing an on-machine shape measuring method and apparatus according to a first embodiment of the present invention. This figure shows a state in which a commercially available roughness measuring stylus is used as a shape measuring probe to measure the change in shape of an electrode and a workpiece in electric discharge machining. In FIG. 1, 1 is an electrode for electric discharge machining, 2 is a workpiece, 3 is a spindle, 4 is a machining table on which the workpiece 2 is mounted, 5 is a stylus attached to the spindle 3 side, and 6 is a stylus. 5 is a flexible holder for holding the stylus 7; 7 is a flexible holder for holding the stylus 7; 9 is a reference polyhedron for calibration mounted on the spindle 3 side; Plate holding the reference polyhedron 9 for use and having an orthogonal reference plane; 11, a reference polyhedron for calibration attached to the processing table 4; 12, a plate holding the reference polyhedron 11 for calibration and having an orthogonal reference plane; An NC controller 14 is a demodulation circuit that demodulates the signals of the styluses 5 and 7, and 15 is a computer that processes the signals of the demodulation circuit 14. In this embodiment, the calibration reference polyhedron 9 having a large number of planes on the main shaft 3 of the processing machine main body and the processing table 4,
11 are provided. These calibration reference polyhedrons 9,
Each surface of 11 is precisely measured in advance, and the plate 1
Surface equations for 0,12 orthogonal reference planes have been determined. The plates 10 and 12 are set so as to be parallel to the machine coordinate system. The measurement styluses 5 and 7 are driven by the NC control device 13 together with the processing table 4 or the main shaft 3. Then, the coordinates of the X, Y and Z axes are sent to the computer 15 when the tips of the measuring styluses 5 and 7 functioning as probes come into contact with the surface to be measured.
The operation of the computer 15 can be replaced by the NC control device 13.

【0022】次に、測定原理について説明する。図2は
本発明の第一実施例にかかる機上形状計測方法及び装置
を示す原理図である。図2において、21は機械原点、
22は主軸3上の1点、23はスタイラス5の先端位置
である。図2のように、放電加工機のNC制御装置13
の表示する主軸3の位置は、主軸3上の1点22(測定
を行う点)のNC制御するための原点となる機械原点2
1からの変位を表す。これをベクトルrとし、主軸3に
取付けられたスタイラス先端位置23の主軸3上の1点
22に対する相対位置をベクトルr^とおくと、測定点
である針先端の位置(スタイラス先端位置23)はベク
トルのr+r^で表される。ここで、ベクトルr^は
スタイラス5の位置や姿勢に応じて変化する。各姿勢に
おけるr^を認識するために、スタイラス5の姿勢を決
めたならば、各面の方程式が既知である異なる3平面に
スタイラス先端を接触させることによって、その各面上
に針先端が載っているとして下記の一般式を得る。 (ni /di )(r+r^)=1 (i=1,2,3) ただし、r=(x,y,z) r^=(x^,y^,z^) R=(X,Y,Z)=(x+x^,y+y^,z+z^) αi X+βi Y+γi Z=di ni =(αi ,βi ,γi ) で、ベクトルRはベクトルr+r^の関数で示され、d
i は測定位置i=1,2,3,・・・を特定した場合の
平面の位置を決定する定数である。ni は平面の向きを
示すベクトルである。故に、この式を連立させて解くこ
とにより、所定の位置iのr^を求めることができる。
即ち、平面di を特定すれば、一般式は(ni /di
・(r+r^)=1とベクトルの内積となる。ここで。
ベクトルni は、測定位置iを特定した平面に垂直なベ
クトルである。
Next, the principle of measurement will be described. FIG. 2 is a principle diagram showing an on-machine shape measuring method and apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, 21 is the machine origin,
Reference numeral 22 denotes one point on the main shaft 3, and reference numeral 23 denotes a tip position of the stylus 5. As shown in FIG. 2, the NC controller 13 of the electric discharge machine
Is the mechanical origin 2 which is the origin for the NC control of one point 22 (the point where measurement is performed) on the spindle 3.
Represents the displacement from 1. When this is defined as a vector r and the relative position of the stylus tip position 23 attached to the spindle 3 to one point 22 on the spindle 3 is defined as a vector r ^, the position of the needle tip as a measurement point (stylus tip position 23) is It is represented by the sum of vectors r + r ^. Here, the vector r ^ changes according to the position and orientation of the stylus 5. Once the orientation of the stylus 5 has been determined to recognize r ^ in each orientation, the stylus tip is placed on each of the three surfaces by bringing the stylus tip into contact with three different planes for which the equations for each surface are known. And the following general formula is obtained. (Ni / di) (r + r ^) = 1 (i = 1, 2, 3) where r = (x, y, z) r ^ = (x ^, y ^, z ^) R = (X, Y) , Z) = (x + x ^, y + y ^, z + z ^) αi X + βi Y + γi Z = dini = (αi, βi, γi), and the vector R is represented by a function of the vector r + r ^, and d
i is the measurement position i = 1, 2, 3, is a constant that determines the position of the plane in the case of identifying .... ni is the orientation of the plane
This is the vector shown . Therefore, r ^ at a predetermined position i can be obtained by simultaneously solving this equation.
That is, if the plane di is specified, the general expression is ( ni / di ).
-The inner product of (r + r ^) = 1 and the vector. here.
The vector ni is a vector perpendicular to the plane specifying the measurement position i.

【数1】 上記乃至式から、多面体の既知の3面の垂直位置
クトル(α1 ,β1 ,γ1 )、(α2 ,β2 ,γ2 )、
(α3 ,β3 ,γ3 )と、3平面上のそれぞれの点(X
1 ,Y1 ,Z1 )、(X2 ,Y2 ,Z2 )、(X3 ,Y
3 ,Z3 )によって、平面の方程式を立てると、 α1 (X1 +x^)+β1 (Y1 +y^)+γ1 (Z1 +z^)=d α2 (X2 +x^)+β2 (Y2 +y^)+γ2 (Z2 +z^)=d α3 (X3 +x^)+β3 (Y3 +y^)+γ3 (Z3 +z^)=d となり、上記3つの式により、ベクトルr^を求めるこ
とができる。
(Equation 1) From the above or wherein the vertical position base of the known three faces of the polyhedron
(Α1, β1, γ1), (α2, β2, γ2),
(Α3, β3, γ3) and each point (X
1, Y1, Z1), (X2, Y2, Z2), (X3, Y
3, Z3) , the equation of the plane is: α1 (X1 + x ^) + β1 (Y1 + y ^) + γ1 (Z1 + z ^) = d α2 (X2 + x ^) + β2 (Y2 + y ^) + γ2 (Z2 + z ^) ) = D α3 (X3 + x ^) + β3 (Y3 + y ^) + γ3 (Z3 + z ^) = d , and the vector r ^ can be obtained from the above three equations .

【0023】ここで用いる基準平面はスタイラス5の姿
勢によって最適な面を選択できるよう、予め校正された
校正用基準多面体の中から、最適な平面dとしてスタイ
ラス5の針が垂直から20度の範囲の角度に入っている
面が選択される。スタイラス5の針が垂直から20度の
範囲以上の角度になると精度の良い測定が困難になる。
この校正用基準多面体を電極定盤側、加工テーブル側に
それぞれ取付け、各々校正を行っている。この校正用基
準多面体の中から最適な面を選択して校正を行うのは、
スタイラス5の姿勢を変更する毎に行われる。
[0023] Here, the reference plane choose the best surface by the attitude of the stylus 5 to be used, the range from the pre-calibrated calibration reference polyhedron, the needle of the stylus 5 is 20 degrees from the vertical as the best plan d Is selected. If the needle of the stylus 5 has an angle greater than the range of 20 degrees from the vertical, accurate measurement becomes difficult.
The reference polyhedron for calibration is attached to the electrode surface plate side and the processing table side, respectively, and calibration is performed respectively. It is necessary to select the optimal surface from this calibration reference polyhedron and perform calibration.
This is performed every time the posture of the stylus 5 is changed.

【0024】特に、放電加工においては、電極の形状が
被加工物側に転写されるために電極の形状精度が重要で
ある。しかし、切削加工と同様に、加工の進行に伴なっ
て工具である電極も消耗する。最近では、放電加工電源
などの進歩によって電極重量消耗比(電極消耗重量/被
加工物加工重量)が0.5%程度の加工が実現している
が、電極角部は大きく消耗するために高精度加工の問題
点になっている。図3は本発明の第一実施例にかかる機
上形状計測方法及び装置による測定結果を示す特性図で
ある。図3には直径10mmの銅電極の角部の消耗形状
を拡大して示してある。図3において、51,52,5
3,54,55は時間の経過とともに電極の角部の電極
消耗の状態の変化を測定した測定結果である。具体的に
は、51は放電加工前の電極の状態、52は放電加工に
より0.5mm加工後、53は1mm加工後、54は2
mm加工後、55は3mm加工後の電極消耗の状態を示
す。51に示す放電加工前の電極の半径が数μm以下
電極角部は、加工時間の経過とともに消耗して、54の
2mm加工後、55の3mm加工後の電極消耗の状態の
ように、半径が数十μmにまで電極形状が変化していく
様子がわかる。このように、加工の途中で電極や被加工
物の形状を高精度にモニタするには、本実施例のような
測定法を用いなければ不可能である。
In particular, in electric discharge machining, since the shape of the electrode is transferred to the workpiece, the accuracy of the shape of the electrode is important. However, as in the case of cutting, the electrode, which is a tool, is consumed as the machining proceeds. Recently, machining with an electrode weight consumption ratio (electrode consumption weight / workpiece processing weight) of about 0.5% has been realized due to advances in electric discharge machining power supplies and the like. This is a problem of precision machining. FIG. 3 is a characteristic diagram showing measurement results by the on-machine shape measuring method and apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 shows an enlarged view of the consumption shape at the corner of the copper electrode having a diameter of 10 mm. In FIG. 3, 51, 52, 5
3, 54 and 55 are electrodes at the corners of the electrodes with the passage of time.
It is the measurement result which measured the change of the state of exhaustion . Specifically, 51 is the state of the electrode before electrical discharge machining, 52 is 0.5 mm electrical discharge machining, 53 is 1 mm electrical processing, and 54 is 2
55 mm indicates the state of electrode consumption after 3 mm processing. The electrode corners having a radius of several μm or less before the electric discharge machining shown in FIG .
After 2 mm processing, the state of electrode consumption after 55 3 mm processing
Thus, it can be seen that the shape of the electrode changes to a radius of several tens of μm. Thus, the shape of the middle electrode and workpiece machining to monitor with high precision is not possible unless a measurement method as in the present embodiment.

【0025】更に、本実施例の装置では粗さ計測用のス
タイラスをプローブとして使用しているため、NC指令
によりスタイラス位置を連続的に走査すれば、各測定部
位における相対的な形状プロファイルが得られる。した
がって、この場合、局所的ではあるが、面粗さの計測と
ともに、形状測定が容易に実施される。しかも、複数箇
所の面粗さ等の形状測定を局所的に連続して行ったと
き、その形状測定は各部位相互の幾何学的関係は数μm
程度の誤差内で測定できる。
Further, since the stylus for roughness measurement is used as a probe in the apparatus of this embodiment, a relative shape profile at each measurement site can be obtained by continuously scanning the stylus position according to the NC command. Can be Therefore, in this case, the shape measurement can be easily performed while measuring the surface roughness, although locally. And more than one
When shape measurements such as surface roughness were performed continuously and locally
The geometric measurement of each part is several μm
It can be measured within a margin of error.

【0026】ここで述べた方法は、光学式等の非接触プ
ローブまたはタッチプローブを用いても実施が可能であ
る。また、スタイラス5,7の代わりに導電性材料でで
きた単純な針もしくは小球を添えたもので、校正用基準
多面体9,11も導電性材料で構成し、電気的接触を検
出することによっても同様の効果を得る。このように
作物の面を検出する境界面検出センサとしては、既知の
センサが使用可能であり、いずれにしても本実施例のご
とく、校正用基準多面体を使用して先端位置を求めるこ
とができる。
The method described here can also be implemented using a non-contact probe or a touch probe such as an optical probe. Also, a simple needle or a small ball made of a conductive material is attached in place of the styluses 5 and 7, and the reference polyhedrons 9 and 11 for calibration are also made of a conductive material and detect electrical contact. Also obtains the same effect. Thus Engineering
A known sensor can be used as the boundary surface detection sensor for detecting the crop surface . In any case, the tip position can be obtained by using the calibration reference polyhedron as in this embodiment.

【0027】なお、本実施例の方法によって電極消耗、
被加工物の加工量を測定し、例えば、消耗分に相当する
送り量を既知の方法で補正したり、或いは、既知の方法
で加工条件の変更を行うこともできる。
It should be noted that the method of this embodiment reduces electrode consumption,
It is also possible to measure the processing amount of the workpiece and, for example, correct the feed amount corresponding to the consumed amount by a known method, or change the processing conditions by a known method.

【0028】また、フレキシブルな保持具6,8は多関
節ロボットに置換えることができる。この場合には計測
部位に応じてロボットの姿勢を自動的に変化させること
が可能になり、より自動化が推進される。校正用基準多
面体9,11は、それぞれプレート10,12に取付け
られ、プレート10,12の直交座標面が機械原点座標
と平行になるようNC加工テーブル4及び主軸3に配設
すれば良く、任意の位置に配設することができ、配設場
所の制約を殆ど受けないことも、本実施例の適用を容易
にしている。
Further, the flexible holders 6, 8 can be replaced with articulated robots. In this case, the posture of the robot can be automatically changed according to the measurement site, and automation is further promoted. The reference polyhedrons 9 and 11 for calibration are attached to the plates 10 and 12, respectively, and may be arranged on the NC processing table 4 and the spindle 3 so that the orthogonal coordinate planes of the plates 10 and 12 are parallel to the machine origin coordinates. , And the application of the present embodiment is also facilitated because there is almost no restriction on the installation location.

【0029】勿論、校正用基準多面体は加工テーブル4
及び主軸3に直接固定して使用しても、効果は何ら損な
われない。また、境界面検出センサは工具と同様に工具
交換装置で交換することも可能である。このようにすれ
ば、必要時のみセンサを装着できるので、工具または
ワークとの干渉を避けられる。この場合、工具交換時の
位置ずれがあっても問題なく測定できるところに効果が
ある。
Of course, the reference polyhedron for calibration is
Even if it is used by directly fixing it to the main shaft 3, the effect is not impaired at all. Further, the boundary surface detection sensor can be replaced by a tool changing device like a tool. In this way, the sensor can be mounted only when necessary, so that interference with a tool or a workpiece can be avoided. In this case, there is an effect that the measurement can be performed without any problem even if there is a positional deviation at the time of tool change.

【0030】本実施例の方法は、そのまま3次元座標測
定装置にも適用することができる。3次元座標測定装置
のプローブを被測定物の形状に応じた向きに固定し、校
正用基準多面体を用いて校正することにより、複雑な形
状の被加工物でも高精度で測定できるところに効果があ
る。
The method of this embodiment can be applied to a three-dimensional coordinate measuring device as it is. By fixing the probe of the three-dimensional coordinate measuring device in the direction corresponding to the shape of the workpiece and calibrating it using the calibration reference polyhedron, it is possible to measure workpieces with complicated shapes with high accuracy. is there.

【0031】このように、本実施例の機上形状計測装置
は、主軸3ヘッド及び加工テーブル4上に取付けられた
境界面検出センサとして機能するスタイラス5,7と、
前記加工テーブル4または主軸3ヘッド上に配設された
3枚以上の複数の平面を有する校正用基準多面体9,1
1と、前記スタイラス5,7(境界面検出センサ)を駆
動して前記校正用基準多面体9,11の各面の境界面を
検出し、前記スタイラス5,7(境界面検出センサ)の
位置の校正を行うNC制御装置13(位置校正手段)と
を具備している。
As described above, the on-machine shape measuring apparatus of the present embodiment includes the styluses 5 and 7 functioning as boundary surface detection sensors mounted on the spindle 3 head and the processing table 4, and
The reference polyhedron for calibration 9, 1 having three or more planes disposed on the processing table 4 or the main spindle 3 head
1 and the styluses 5 and 7 (boundary surface detection sensors) are driven to detect the boundary surfaces of the respective surfaces of the calibration reference polyhedrons 9 and 11 and the positions of the styluses 5 and 7 (boundary surface detection sensors) are determined. An NC control device 13 (position calibration means) for performing calibration is provided.

【0032】そして、本実施例の機上形状計測方法は、
主軸3ヘッドまたは加工テーブル4上に取付けられたス
タイラス5,7(境界面検出センサ)を駆動して、前記
加工テーブル4または主軸3ヘッド上に配設された3枚
以上の複数の平面を有する校正用基準多面体9,11の
各面の境界面を検出し、前記スタイラス5,7(境界面
検出センサ)の位置の校正を行うものである。
The on-machine shape measuring method of this embodiment is as follows.
By driving the styluses 5 and 7 (boundary surface detection sensors) mounted on the spindle 3 head or the machining table 4, the stylus has three or more planes disposed on the machining table 4 or the spindle 3 head. The interface between the surfaces of the calibration reference polyhedrons 9 and 11 is detected, and the positions of the styluses 5 and 7 (interface detection sensors) are calibrated.

【0033】つまり、本実施例による形状測定装置で
は、被測定部位の位置や傾きに応じて手動で、或いは予
め形状モデルが与えられている場合は自動的に、フレキ
シブルな保持具に取付けられたプローブ(スタイラス
5,7)の位置及びその姿勢を調整して設置する。こう
した場合、調整の段階でプローブ(スタイラス5,7)
の先端位置を機械原点に対して正確に設定することは極
めて難しいので、設定の都度プローブ(スタイラス5,
7)先端の位置を校正する必要がある。この校正に当た
っては、顕微鏡などを用いてプローブ(スタイラス5,
7)先端位置を計測することも可能であるが、3次元的
な位置を、しかも、自動的に認識することは困難であ
る。
That is, in the shape measuring apparatus according to the present embodiment, it is attached to the flexible holder manually or automatically when a shape model is given in advance according to the position and inclination of the measured part. The position and posture of the probe (stylus 5, 7) are adjusted and installed. In such a case, probe (stylus 5, 7)
It is extremely difficult to accurately set the tip position of the probe with respect to the machine origin, so the probe (stylus 5, stylus 5,
7) It is necessary to calibrate the position of the tip. In this calibration, a probe (stylus 5, stylus 5,
7) Although the tip position can be measured, it is difficult to automatically recognize a three-dimensional position.

【0034】そこで、本実施例における校正法では、予
め精密に計測されて各面の方程式が既知である多数の面
の集合体である校正用基準多面体9,11を用いて行
う。即ち、これらの面の中からプローブ(スタイラス
5,7)の姿勢に応じた面を3面以上選択して、その各
表面にプローブ(スタイラス5,7)の先端を接触させ
る。このプローブ(スタイラス5,7)先端の位置ベク
トルは接触している既知の平面方程式を満たすので、こ
れらの方程式を解いて先端の位置が決定できる。
Therefore, in the calibration method in the present embodiment, the calibration is performed using calibration reference polyhedrons 9 and 11 which are an aggregate of a large number of surfaces which are precisely measured in advance and the equations of each surface are known. That is, three or more surfaces corresponding to the posture of the probe (stylus 5, 7) are selected from these surfaces, and the tip of the probe (stylus 5, 7) is brought into contact with each surface. Since the position vector of the tip of the probe (stylus 5, 7) satisfies the known plane equations that are in contact, the position of the tip can be determined by solving these equations.

【0035】こうして、いかなる位置または姿勢におい
ても校正用基準多面体が校正に必要な面を有しているな
らば、先端位置が決定され、いかなる傾きを有する被測
定面をも測定し得る。
In this manner, if the calibration reference polyhedron has a surface required for calibration at any position or orientation, the tip position is determined, and a surface to be measured having any inclination can be measured.

【0036】したがって、スタイラス5,7(境界面検
出センサ)の位置ベクトルが既知の平面方程式を満足す
ることを利用して、スタイラス5,7(境界面検出セン
サ)の正確な位置を求め、その位置の校正ができる。こ
の結果、本実施例の方法及び装置を用いれば、放電加工
や切削加工、研削加工などにおいて、被加工物の形状や
工具消耗などによって生ずる工具の変形を、被測定物を
工作機械から取外すことなく、複雑な形状の場合でも、
工作機械上で高精度で測定することができる。
Therefore, utilizing the fact that the position vectors of the styluses 5 and 7 (boundary surface detection sensors) satisfy the known plane equation, the exact positions of the styluses 5 and 7 (boundary surface detection sensors) are determined. Calibrate the position. As a result, by using the method and the apparatus of the present embodiment, it is possible to remove the deformation of the tool caused by the shape of the workpiece, tool wear, etc. in the electric discharge machining, cutting, grinding, etc., from the machine tool. No, even for complex shapes,
Measurements can be made with high accuracy on machine tools.

【0037】特に、加工テーブル4または主軸3ヘッド
上にスタイラス5,7(境界面検出センサ)を握持した
ロボットを設置して、計測部位に応じてロボットの姿勢
を自動的に変化させて各姿勢に対して校正用基準多面体
9,11の最適な面を少なくとも3面選択して境界面を
検出することによりスタイラス5,7(境界面検出セン
サ)の位置の校正を行えば、より自動化が推進できる。
In particular, a robot holding styluses 5 and 7 (boundary surface detection sensors) is installed on the machining table 4 or the main spindle 3 head, and the posture of the robot is automatically changed in accordance with the measurement site to change each position. If the positions of the styluses 5 and 7 (boundary surface detection sensors) are calibrated by selecting at least three optimal surfaces of the calibration reference polyhedrons 9 and 11 with respect to the posture and detecting the boundary surface, more automation can be achieved. Can be promoted.

【0038】また、3次元座標測定装置に適用すれば、
上記スタイラス5,7(境界面検出センサ)を駆動し
て、加工テーブル4または主軸3ヘッド上に配設された
3枚以上の複数の平面を有する校正用基準多面体の各面
の境界面を検出し、スタイラス5,7(境界面検出セン
サ)の位置の校正を行い、被測定物の形状を測定できる
ので、複雑な3次元形状の被加工物でも高精度で測定で
き、より高精度な加工ができる。
When applied to a three-dimensional coordinate measuring device,
The stylus 5 or 7 (interface detection sensor) is driven to detect the interface between the respective surfaces of the calibration reference polyhedron having three or more planes disposed on the machining table 4 or the spindle 3 head. In addition, since the positions of the styluses 5 and 7 (boundary surface detection sensors) are calibrated and the shape of the object to be measured can be measured, even a workpiece having a complicated three-dimensional shape can be measured with high accuracy, and more accurate processing can be performed. Can be.

【0039】〈実施例2〉図4は本発明の第二実施例に
かかる機上形状計測方法及び装置によるテーブル変形の
計測方法を示す説明図である。この図は、加工テーブル
上に複数個の校正用基準多面体を設置し、各校正用基準
多面体間の姿勢を検出することによって温度変化などに
伴なう加工テーブルの変形を求める方法を示す。なお、
本実施例において、上述の第一実施例と同様の構成また
は相当部分からなるものについては同一符号及び同一記
号を付してその詳細な説明を省略する。図4において、
71は第1の校正用基準多面体、72は第2の校正用基
準多面体であり、この第1の校正用基準多面体71及び
第2の校正用基準多面体72は共に同一の加工テーブル
4上に配設されている。そして、第1の校正用基準多面
体71により、r^を求める。また、同時に第2の校正
用基準多面体によりr^’を求める。r^−r^’が第
1の校正用基準多面体71と第2の校正用基準多面体7
2との差であるが、加工の経過とともに校正用基準多面
体71,72を適宜測定することにより、r^−r^’
に変化があれば加工テーブル4が変形したことが判明す
る。そこで、この加工テーブル4の変形を求めて、温度
変化、経時変化に伴なう加工テーブル4等の工作機械の
変形を推定し、これを補償するNC指令を発生して加工
を行う。なお、r^及びr^’の求め方は上記第一実施
例で述べたので、ここでは説明を省略する。
<Embodiment 2> FIG. 4 is an explanatory view showing a method of measuring table deformation by an on-machine shape measuring method and apparatus according to a second embodiment of the present invention. This figure shows a method of setting a plurality of reference polyhedrons for calibration on a processing table and detecting a posture between the reference polyhedrons for calibration, thereby obtaining a deformation of the processing table accompanying a temperature change or the like. In addition,
In the present embodiment, the same components as those of the above-described first embodiment or those having corresponding parts are denoted by the same reference numerals and symbols, and detailed description thereof will be omitted. In FIG.
Reference numeral 71 denotes a first calibration reference polyhedron, reference numeral 72 denotes a second calibration reference polyhedron, and both the first calibration reference polyhedron 71 and the second calibration reference polyhedron 72 are arranged on the same processing table 4. Has been established. Then, r ^ is determined by the first calibration reference polyhedron 71. At the same time, r ^ ′ is obtained from the second calibration reference polyhedron. r ^ −r ^ ′ is the first calibration reference polyhedron 71 and the second calibration reference polyhedron 7
The difference between r 2−r ^ ′ is obtained by appropriately measuring the calibration reference polyhedrons 71 and 72 with the progress of processing.
, It is determined that the processing table 4 has been deformed. Therefore, the deformation of the processing table 4 is obtained, the deformation of the machine tool such as the processing table 4 due to the temperature change and the aging change is estimated, and the NC command for compensating the deformation is generated to perform the processing. Note that the method of obtaining r ^ and r た 'has been described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0040】このように、本実施例の機上形状計測装置
は、主軸3ヘッド上に取付けられたスタイラス5にて構
成される境界面検出センサと、同一の加工テーブル4上
に各々配設された第1及び第2の校正用基準多面体7
1,72と、前記境界面検出センサを駆動して第1及び
第2の校正用基準多面体71,72間の位置及び姿勢を
計測し、温度変化、経時変化に伴なう加工テーブル4等
の工作機械の変形を推定するNC制御装置13からなる
変形推定手段とを具備している。
As described above, the on-machine shape measuring apparatus according to the present embodiment is provided on the same processing table 4 as the interface detecting sensor constituted by the stylus 5 mounted on the main spindle 3 head. First and second calibration reference polyhedrons 7
1 and 72 and the boundary surface detection sensor to drive and measure the position and orientation between the first and second calibration reference polyhedrons 71 and 72. And a deformation estimating means comprising an NC control device 13 for estimating the deformation of the machine tool.

【0041】そして、本実施例の機上形状計測方法は、
主軸3ヘッド上に取付けられたスタイラス5(境界面検
出センサ)を駆動して、加工テーブル4上に配設された
第1及び第2の校正用基準多面体71,72間の位置及
び姿勢を計測し、温度変化、経時変化に伴なう加工テー
ブル4等の工作機械の変形を推定するものである。
The on-machine shape measuring method of this embodiment is as follows.
The stylus 5 (interface detection sensor) mounted on the spindle 3 head is driven to measure the position and orientation between the first and second calibration reference polyhedrons 71 and 72 disposed on the processing table 4. Then, the deformation of the machine tool such as the processing table 4 due to the temperature change and the aging change is estimated.

【0042】したがって、第1及び第2の校正用基準多
面体71,72に対するスタイラス5(境界面検出セン
サ)の位置ベクトルが既知の平面方程式を満足すること
を利用して、加工テーブル4等の工作機械の温度変化や
経時変化に伴なう変形が推定できる。この結果、本実施
例の方法及び装置を用いれば、放電加工や切削加工、研
削加工などにおいて、加工テーブル4等の変形を、被測
定物を工作機械から取外すことなく、高精度で測定する
ことが可能になる。
Therefore, utilizing the fact that the position vector of the stylus 5 (boundary surface detecting sensor) with respect to the first and second calibration reference polyhedrons 71 and 72 satisfies a known plane equation, the machining of the machining table 4 or the like is performed. Deformation due to temperature change and time-dependent change of the machine can be estimated. As a result, by using the method and the apparatus of the present embodiment, it is possible to measure the deformation of the processing table 4 or the like with high accuracy without removing the workpiece from the machine tool in electric discharge machining, cutting, grinding, or the like. Becomes possible.

【0043】ところで、上記第二実施例では、第1の校
正用基準多面体71及び第2の校正用基準多面体72の
2つの校正用基準多面体を加工テーブル4上に配設した
場合について説明したが、この校正用基準多面体の配設
個数を更に増やしてもよい。そして、この配設位置を適
宜考慮すれば、加工テーブル4の3次元的な変形を推定
することも可能になる。また、主軸3上に校正用基準多
面体を複数個配設してもよく、この場合は、主軸3の変
形を推定するのに利用できる。
In the second embodiment, the case where two calibration reference polyhedrons of the first calibration reference polyhedron 71 and the second calibration reference polyhedron 72 are arranged on the processing table 4 has been described. The number of the reference polyhedrons for calibration may be further increased. By appropriately considering the arrangement position, it is possible to estimate a three-dimensional deformation of the processing table 4. Further, a plurality of reference polyhedrons for calibration may be arranged on the main shaft 3, and in this case, it can be used to estimate the deformation of the main shaft 3.

【0044】〈実施例3〉図5は本発明の第三実施例に
かかる機上形状計測方法及び装置による被測定物の形状
測定を示す説明図である。この図は、スタイラスを被測
定物上で駆動することによって被測定物の形状を測定す
る方法を示す。図5において、25は被測定物、26は
スタイラスであり、スタイラス27はスタイラス26が
測定でX軸方向に走査して移動したところである。
<Embodiment 3> FIG. 5 is an explanatory view showing the shape measurement of an object to be measured by an on-machine shape measuring method and apparatus according to a third embodiment of the present invention. This figure shows a method of measuring the shape of the object by driving the stylus on the object. In FIG. 5, reference numeral 25 denotes an object to be measured, 26 denotes a stylus, and stylus 27 denotes a position where the stylus 26 has moved by scanning in the X-axis direction in measurement.

【0045】次に測定方法について説明する。本装置は
粗さ計測用のスタイラスをプローブとして使用している
ため、NC指令によりスタイラス位置を連続的に走査
し、各測定部位における相対的な形状プロファイルが得
られる。この走査の際にスタイラスの出力電圧が一定あ
るいは所定の範囲に入るように垂直方向(Z軸方向)に
駆動することにより、μmオーダの高精度な測定が可能
になる。
Next, a measuring method will be described. Since this apparatus uses a stylus for roughness measurement as a probe, the stylus position is continuously scanned by the NC command, and a relative shape profile at each measurement site can be obtained. By driving the stylus in the vertical direction (Z-axis direction) such that the output voltage of the stylus is constant or within a predetermined range during this scanning, highly accurate measurement on the order of μm is possible.

【0046】スタイラス26が被測定物25に接触する
とスタイラス26に加わる圧力に応じた信号が出力電圧
として復調回路28で得られる。図5の場合、+X方向
(X軸正方向)に走査するとスタイラス26に加わる圧
力が増し、出力電圧が増加する。スタイラス26は出力
電圧が所定の範囲にあるようにして測定するのが精度を
得るためには望ましい。そこで、出力信号が増加した場
合に垂直方向(Z軸方向)に上向きに、出力電圧が減少
したときに垂直方向(Z軸方向)に下向きに移動させる
ことにより精度よく形状を連続的に測定することができ
る。
When the stylus 26 comes into contact with the DUT 25, a signal corresponding to the pressure applied to the stylus 26 is obtained as an output voltage by the demodulation circuit 28. In the case of FIG. 5, when scanning is performed in the + X direction (X-axis positive direction), the pressure applied to the stylus 26 increases, and the output voltage increases. It is desirable to measure the stylus 26 so that the output voltage is within a predetermined range in order to obtain accuracy. Accordingly, the shape is continuously measured with high accuracy by moving the output signal upward in the vertical direction (Z-axis direction) when the output signal increases and downward in the vertical direction (Z-axis direction) when the output voltage decreases. be able to.

【0047】〈実施例4〉図6は本発明の第四実施例に
かかる機上形状計測方法及び装置による被測定物の形状
測定を示す説明図である。この図は、スタイラスを被測
定物上で駆動することによって被測定物の形状を測定す
る方法を示す。形状測定の際の水平方向(X軸及びY軸
方向)及び垂直方向(Z軸方向)の各移動量から測定点
間の角度を計算し、その角度が所定の範囲を越えた場合
に、再度校正用基準多面体にてスタイラス(境界面検出
センサ)の位置校正を行う方法を示す。図6において、
30は被測定物、31はスタイラスである。
Embodiment 4 FIG. 6 is an explanatory view showing the shape measurement of an object to be measured by an on-machine shape measuring method and apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. This figure shows a method of measuring the shape of the object by driving the stylus on the object. The angle between the measurement points is calculated from the amount of movement in the horizontal direction (X-axis and Y-axis directions) and the vertical direction (Z-axis direction) at the time of shape measurement, and when the angle exceeds a predetermined range, the angle is calculated again. A method for calibrating the position of a stylus (boundary surface detection sensor) using a calibration reference polyhedron will be described. In FIG.
Reference numeral 30 denotes an object to be measured, and 31 denotes a stylus.

【0048】次に測定方法について説明する。NC指令
によりスタイラス位置を連続的に走査する際の水平方向
(X軸及びY軸方向)の移動量と、垂直方向(Z軸方
向)の移動量から測定点の角度がわかる。精度のよい測
定を行うためには、測定点の角度に応じた角度を持つ校
正用基準多面体の面で校正するのが望ましい。そこで、
測定点の角度が予めスタイラスの校正を行った面の角度
から例えば20度ずれた場合、測定点の角度に近い角度
をもつ校正用基準多面体の面で再度スタイラスの位置の
校正を行う。
Next, a measuring method will be described. The angle of the measurement point can be determined from the amount of movement in the horizontal direction (X-axis and Y-axis directions) and the amount of movement in the vertical direction (Z-axis direction) when the stylus position is continuously scanned by the NC command. In order to perform accurate measurement, it is desirable to calibrate on the surface of the calibration reference polyhedron having an angle corresponding to the angle of the measurement point. Therefore,
If the angle of the measurement point deviates, for example, by 20 degrees from the angle of the surface on which the stylus has been calibrated, the stylus position is again calibrated on the surface of the calibration reference polyhedron having an angle close to the angle of the measurement point.

【0049】図7は図6の第四実施例にかかる機上形状
計測方法及び装置による被測定物の形状測定において、
測定点の角度を算出する方法の原理図である。図7にお
いて35は被測定物、36はスタイラス、37はスタイ
ラス36が測定でX軸方向に走査して移動したところで
ある。38はX軸方向に操作した移動量(距離)、39
はZ軸方向の移動量(距離)、40は測定点の角度であ
る。
FIG. 7 shows the shape measurement of an object to be measured by the on-machine shape measuring method and apparatus according to the fourth embodiment of FIG.
It is a principle diagram of the method of calculating the angle of the measurement point. In FIG. 7, reference numeral 35 denotes an object to be measured, 36 denotes a stylus, and 37 denotes a position where the stylus 36 has moved by scanning in the X-axis direction in measurement. 38 is a movement amount (distance) operated in the X-axis direction, 39
Is the amount of movement (distance) in the Z-axis direction, and 40 is the angle of the measurement point.

【0050】上述の図7の第四実施例に示すように、X
軸方向の走査に伴いZ軸方向にスタイラス36を適切な
位置に動かしながら測定を行う場合のX軸方向、Z軸方
向の移動量38,39をそれぞれX,Zとすると、測定
点の角度40はtan-1(Z/X)と求められる。
As shown in the fourth embodiment of FIG.
Assuming that movement amounts 38 and 39 in the X-axis direction and the Z-axis direction when measurement is performed while moving the stylus 36 to an appropriate position in the Z-axis direction along with scanning in the axial direction are X and Z, respectively, an angle 40 of a measurement point Is determined as tan -1 (Z / X).

【0051】更に、高精度な測定を行う場合には、測定
点の角度が所定の範囲からずれた場合にスタイラスの角
度を変更する。高精度な測定のためにはスタイラスの針
が垂直から20度の範囲の角度に入っていることが必要
であり、それ以上の角度になると精度の良い測定が困難
になる。そこで、測定点の角度を合わせてスタイラスの
角度を変更し、その後、校正用基準多面体により校正を
行うのである。
Further, when performing high-accuracy measurement, the stylus angle is changed when the angle of the measurement point deviates from a predetermined range. For high-accuracy measurement, it is necessary that the stylus needle is at an angle in the range of 20 degrees from the vertical, and if the angle is larger than that, it becomes difficult to perform accurate measurement. Therefore, the angle of the stylus is changed by adjusting the angle of the measurement point, and then calibration is performed using the calibration reference polyhedron.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1及び請求
項2の発明の機上形状計測方法及び装置は、境界面検出
センサと、校正用基準多面体と、位置校正手段とを具備
し、主軸ヘッドまたは加工テーブル上に取付けられた境
界面検出センサを駆動して、加工テーブルまたは主軸ヘ
ッド上に配設された校正用基準多面体の3枚以上の平面
を検出し、境界面検出センサの位置の校正を行うことに
より、境界面検出センサの位置ベクトルが既知の平面方
程式を満足することを利用して、境界面検出センサの正
確な位置を求め、その位置の校正ができるので、放電加
工や切削加工、研削加工などにおいて、被加工物の形状
や工具消耗などによって生ずる工具の変形を、被測定物
を工作機械から取外すことなく、複雑な形状の場合で
も、工作機械上で高精度で測定することができる。
As described above, the on-machine shape measuring method and apparatus according to the first and second aspects of the present invention include a boundary surface detecting sensor, a reference polyhedron for calibration, and a position calibrating means. By driving a boundary surface detection sensor mounted on the spindle head or the processing table , three or more planes of the reference polyhedron for calibration disposed on the processing table or the spindle head
By detecting the position of the boundary surface detection sensor and performing calibration of the position of the boundary surface detection sensor, using the fact that the position vector of the boundary surface detection sensor satisfies a known plane equation, the accurate position of the boundary surface detection sensor is obtained, and Since the position can be calibrated, in EDM, cutting, grinding, etc., the deformation of the tool caused by the shape of the workpiece or tool wear, etc. can be performed without removing the workpiece from the machine tool when the workpiece has a complicated shape. However, it can be measured with high accuracy on a machine tool.

【0053】請求項3の発明の機上形状計測装置は、境
界面検出センサと、校正用基準多面体と、位置校正手段
とを具備し、主軸ヘッドまたは加工テーブル上にロボッ
トによって境界面検出センサを握持し、ロボットの姿勢
を計測部位に応じて変化させ、各姿勢に対して加工テー
ブルまたは主軸ヘッド上に配設された校正用基準多面体
の少なくとも3枚以上の平面を検出し、境界面検出セン
サの位置の校正を行うことにより、ロボットの各姿勢に
対して境界面検出センサの位置ベクトルが既知の平面方
程式を満足することを利用して、境界面検出センサの正
確な位置を求め、その位置の校正ができるので、一段と
自動化が推進できる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an on-machine shape measuring apparatus comprising a boundary surface detecting sensor, a reference polyhedron for calibration, and a position correcting means, wherein the robot detects the boundary surface detecting sensor on a spindle head or a processing table. Hold the robot and change the posture of the robot according to the measurement site. For each posture, a reference polyhedron for calibration placed on the machining table or spindle head
By detecting at least three or more planes and calibrating the position of the boundary detection sensor, the position vector of the boundary detection sensor satisfies a known plane equation for each posture of the robot. Therefore, since the accurate position of the boundary surface detection sensor can be obtained and the position can be calibrated, automation can be further promoted.

【0054】請求項4及び請求項5の発明の機上形状計
測方法及び装置は、境界面検出センサと、校正用基準多
面体と、変形推定手段とを具備し、主軸ヘッドまたは加
工テーブル上に取付けられた境界面検出センサを駆動し
て、加工テーブルまたは主軸ヘッド上に複数配設された
校正用基準多面体間の位置及び姿勢を計測し、温度変
化、経時変化に伴なう工作機械の変形を推定することに
より、複数の校正用基準多面体に対する境界面検出セン
サの位置ベクトルが既知の平面方程式を満足することを
利用して、工作機械の温度変化や経時変化に伴なう変形
が推定できるので、放電加工や切削加工、研削加工など
において、加工テーブル等の工作機械の変形を、被測定
物を工作機械から取外すことなく、工作機械上で高精度
で測定することが可能になる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an on-machine shape measuring method and apparatus comprising a boundary surface detecting sensor, a reference polyhedron for calibration, and deformation estimating means, and mounted on a spindle head or a machining table. Driven boundary surface detection sensor to measure the position and orientation between the calibration reference polyhedrons arranged on the machining table or the spindle head, and to detect the deformation of the machine tool due to temperature change and aging. By using the fact that the position vector of the boundary surface detection sensor with respect to a plurality of calibration reference polyhedrons satisfies the known plane equation, it is possible to estimate the deformation of the machine tool due to temperature change and temporal change. It is possible to measure the deformation of a machine tool such as a machining table with high accuracy on a machine tool without removing the workpiece from the machine tool in EDM, cutting, and grinding. To become.

【0055】請求項6及び請求項7の発明の機上形状計
測方法及び装置は、境界面検出センサと、校正用基準多
面体と、形状測定手段とを具備し、主軸ヘッドまたは加
工テーブル上に取付けられた境界面検出センサを駆動し
て、加工テーブルまたは主軸ヘッド上に配設された校正
用基準多面体の少なくとも3枚以上の平面を検出し、境
界面検出センサの位置の校正を行い、被測定物の形状を
測定することにより、境界面検出センサの位置ベクトル
が既知の平面方程式を満足することを利用して、境界面
検出センサの正確な位置を求め、その位置の校正がで
き、被測定物の形状を測定できるので、複雑な3次元形
状の被加工物でも高精度で測定でき、より高精度な加工
ができる。
An on-machine shape measuring method and apparatus according to the sixth and seventh aspects of the present invention include a boundary surface detecting sensor, a reference polyhedron for calibration, and a shape measuring means, and are mounted on a spindle head or a processing table. Drive the specified boundary surface detection sensor to set the calibration installed on the machining table or spindle head.
By detecting at least three planes of the reference polyhedron, calibrating the position of the boundary detection sensor, and measuring the shape of the object to be measured, the position vector of the boundary detection sensor satisfies a known plane equation. By using this method, the accurate position of the boundary surface detection sensor can be determined, the position can be calibrated, and the shape of the workpiece can be measured. Therefore, even a workpiece with a complicated three-dimensional shape can be measured with high accuracy. , More precise processing is possible.

【0056】請求項8の発明の機上形状計測装置は、境
界面検出センサと、校正用基準多面体と、位置校正手段
と、形状測定手段とを具備し、主軸ヘッドまたは加工テ
ーブル上に取付けられた境界面検出センサを駆動して、
加工テーブルまたは主軸ヘッド上に配設された校正用基
準多面体の少なくとも3枚以上の平面を検出し、境界面
検出センサの位置の校正を行い、境界面検出センサはそ
の出力電圧が一定または所定の範囲となるように連続に
駆動して被測定物の形状を測定することにより、境界面
検出センサの位置ベクトルが既知の平面方程式を満足す
ることを利用して、境界面検出センサの正確な位置を求
め、その位置の校正ができるので、放電加工や切削加
工、研削加工などにおいて、被加工物の形状や工具消耗
などによって生ずる工具の変形を、被測定物を工作機械
から取外すことなく、複雑な形状の場合でも、工作機械
上で高精度で測定することができる。
An on-machine shape measuring apparatus according to an eighth aspect of the present invention includes a boundary surface detecting sensor, a reference polyhedron for calibration, a position calibrating means, and a shape measuring means, and is mounted on a spindle head or a processing table. Drive the boundary detection sensor
Calibration base located on the machining table or spindle head
Detects at least three or more planes of the quasi-polyhedron, calibrates the position of the boundary surface detection sensor, and drives the boundary surface detection sensor continuously so that its output voltage is constant or within a predetermined range, and By measuring the shape of the sensor, the accurate position of the boundary surface detection sensor can be obtained by using the fact that the position vector of the boundary surface detection sensor satisfies the known plane equation, and the position can be calibrated. In machining, cutting, grinding, etc., the deformation of the tool caused by the shape of the workpiece or tool wear can be performed with high precision on the machine tool without removing the workpiece from the machine tool. Can be measured.

【0057】請求項9の発明の機上形状計測装置は、請
求項8の効果に加えて、被測定物の形状測定の際の境界
面検出センサの水平方向及び垂直方向の移動量から測定
点間の仰角または俯角である角度を算出し、角度が所定
の範囲を越えるときには、必要に応じて境界面検出セン
サの被測定物に対する向きを変えたのち、境界面検出セ
ンサの位置の新たな校正ができるので、放電加工や切削
加工、研削加工などにおいて、被加工物の形状や工具消
耗などによって生ずる工具の変形を、被測定物を工作機
械から取外すことなく、複雑な形状の場合でも、工作機
械上で高精度で測定することができる。
According to the ninth aspect of the present invention, in addition to the effect of the eighth aspect, in addition to the effect of the eighth aspect, the on-machine shape measuring device measures the measuring point based on the horizontal and vertical movement amounts of the boundary surface detection sensor when measuring the shape of the workpiece. Calculate the angle between the elevation angle and the depression angle, and when the angle exceeds a predetermined range, change the direction of the boundary surface detection sensor with respect to the object to be measured as necessary, and then recalibrate the position of the boundary surface detection sensor. In EDM, cutting, grinding, etc., the deformation of the tool caused by the shape of the workpiece or tool wear can be performed without removing the workpiece from the machine tool, even if the workpiece has a complicated shape. It can be measured with high precision on a machine.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は本発明の第一実施例にかかる機上形状計
測方法及び装置を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing an on-machine shape measuring method and apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図2は本発明の第一実施例にかかる機上形状計
測方法及び装置を示す原理図である。
FIG. 2 is a principle diagram showing an on-machine shape measuring method and apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図3】図3は本発明の第一実施例にかかる機上形状計
測方法及び装置による測定結果の例を示す特性図であ
る。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing an example of a measurement result obtained by the on-machine shape measuring method and apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図4】図4は本発明の第二実施例にかかる機上形状計
測方法及び装置によるテーブル変形の計測方法を示す説
明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a table deformation measuring method by an on-machine shape measuring method and apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図5】図5は本発明の第三実施例にかかる機上形状計
測方法及び装置を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an on-machine shape measuring method and apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図6】図6は本発明の第四実施例にかかる機上形状計
測方法及び装置を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory view showing an on-machine shape measuring method and apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】図7は本発明の第四実施例にかかる機上形状計
測方法及び装置を示す原理図である。
FIG. 7 is a principle view showing an on-machine shape measuring method and apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】図8は従来の測定方法及び装置により測定がで
きなかった形状を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory view showing a shape that could not be measured by a conventional measuring method and apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 主軸 4 加工テーブル 5,7 スタイラス 9,11 校正用基準多面体 13 NC制御装置 15 コンピュータ 3 Spindle 4 Processing table 5, 7 Stylus 9, 11 Reference polyhedron for calibration 13 NC controller 15 Computer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 昭弘 愛知県名古屋市東区矢田南五丁目1番14 号 三菱電機株式会社 名古屋製作所内 (56)参考文献 特開 平4−63664(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23P 23/00 B23Q 17/00 B23Q 17/20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Akihiro Goto 5-1-1 Yada Minami, Higashi-ku, Nagoya City, Aichi Prefecture Mitsubishi Electric Corporation Nagoya Works (56) References JP-A-4-63664 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B23P 23/00 B23Q 17/00 B23Q 17/20

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 主軸ヘッドまたは加工テーブル上に取付
けられた工作物の面を検出する境界面検出センサと、 前記加工テーブルまたは前記主軸ヘッド上に配設された
平面方程式が既知の多面体からなる校正用基準多面体
と、 前記境界面検出センサを駆動して前記校正用基準多面体
の3面以上の平面を検出し、前記境界面検出センサの位
置の校正を行う位置校正手段とを具備し、 前記境界面検出センサを移動させた各測定部位の位置ベ
クトルが前記平面方程式を満すことに基づいて前記位置
校正手段の出力で形状を計測することを特徴とする機上
形状計測装置。
An interface detection sensor for detecting a surface of a workpiece mounted on a spindle head or a machining table; and a boundary surface sensor disposed on the machining table or the spindle head.
A reference polyhedron for calibration consisting of a polyhedron having a known plane equation; and a position for driving the interface detection sensor to detect three or more planes of the reference polyhedron for calibration and for calibrating the position of the interface detection sensor. ; and a calibration means, aircraft position vector of each measurement site by moving the boundary surface detecting sensor is characterized in that for measuring the shape at the output of the position adjustment means based on Mitsurusu the plane equation Upper shape measuring device.
【請求項2】 主軸ヘッドまたは加工テーブル上に取付
けられた工作物の面を検出する境界面検出センサを駆動
して、前記加工テーブルまたは前記主軸ヘッド上に配設
された各面の平面方程式が既知である校正用基準多面体
の3面以上の平面を検出し、前記境界面検出センサの位
置の校正を前記境界面検出センサを移動させた各測定部
位の位置ベクトルが前記平面方程式を満すことに基づい
て行うことを特徴とする機上形状計測方法。
2. A boundary surface detection sensor for detecting a surface of a workpiece mounted on a spindle head or a machining table is driven to calculate a plane equation of each surface disposed on the machining table or the spindle head. detects 3 or more sides of the plane of a known calibration reference polyhedron, the boundary position vector of each measurement site by moving the boundary surface detecting sensor calibration position detection sensor score fully the plane equation and An on-machine shape measurement method characterized in that the method is performed based on the following.
【請求項3】 主軸ヘッドまたは加工テーブル上にロボ
ットによって握持された工作物の面を検出する境界面検
出センサと、 前記加工テーブルまたは前記主軸ヘッド上に配設された
平面方程式が既知の多面体からなる校正用基準多面体
と、 前記ロボットの姿勢を計測部位に応じて変化させ、各姿
勢に対して前記校正用基準多面体の最適面を少なくとも
3面以上の平面を検出し、前記境界面検出センサの位置
の校正を行う位置校正手段とを具備し、 前記境界面検出センサを移動させた各測定部位の位置ベ
クトルが前記平面方程式を満すことに基づいて前記位置
校正手段の出力で形状を計測することを特徴とする機上
形状計測装置。
3. A boundary surface detection sensor for detecting a surface of a workpiece gripped by a robot on a spindle head or a machining table, and provided on the machining table or the spindle head.
A calibration reference polyhedron consisting of a polyhedron whose plane equation is known, and changing the posture of the robot in accordance with the measurement site, and detecting at least three or more planes as the optimum surface of the calibration reference polyhedron for each posture. the to and a position adjustment means for calibrating the position of the boundary surface detecting sensor, the boundary surface of each measurement site moving the sensor position vector is the position adjustment means based on Mitsurusu the plane equation An on-machine shape measuring device for measuring a shape with the output of a computer.
【請求項4】 主軸ヘッドまたは加工テーブル上に取付
けられた工作物の面を検出する境界面検出センサと、 前記加工テーブルまたは前記主軸ヘッド上に複数配設さ
れた平面方程式が既知の多面体からなる校正用基準多面
体と、 前記境界面検出センサを駆動して前記校正用基準多面体
間の位置及び姿勢を計測し、温度変化、経時変化に伴な
う工作機械の変形を推定する変形推定手段とを具備し、 前記境界面検出センサを移動させた各測定部位の位置ベ
クトルが前記平面方程式を満すことに基づいて前記位置
校正手段の出力で形状を計測することを特徴とする機上
形状計測装置。
4. A boundary surface detection sensor for detecting a surface of a workpiece mounted on a spindle head or a machining table, and a polyhedron having a plurality of plane equations provided on the machining table or the spindle head and having a known plane equation. A reference polyhedron for calibration, and a deformation estimating means for driving the boundary surface detection sensor to measure a position and orientation between the reference polyhedrons for calibration, and for estimating a temperature change and a deformation of the machine tool due to a change with time. comprising on-press shape measuring apparatus characterized by measuring the shape at the output of the position adjustment means based on the position vector of each measurement site by moving the boundary surface detecting sensor may Mitsurusu the plane equation .
【請求項5】 主軸ヘッドまたは加工テーブル上に取付
けられた工作物の面を検出する境界面検出センサを駆動
して、前記加工テーブルまたは前記主軸ヘッド上に複数
配設された平面方程式が既知の多面体からなる校正用基
準多面体間の位置及び姿勢を計測し、温度変化、経時変
化に伴なう工作機械の変形を前記境界面検出センサを移
動させた各測定部位の位置ベクトルが前記平面方程式を
満すことに基づいて推定することを特徴とする機上形状
計測方法。
5. A driving method for a boundary surface detection sensor for detecting a surface of a workpiece mounted on a spindle head or a machining table, wherein a plurality of plane equations provided on the machining table or the spindle head are known. the position and orientation between the calibration reference polyhedron consisting of polyhedral measured, temperature changes, the position vector of each measurement site the deformation accompanying the machine tool to change over time moving the boundary surface detecting sensor of the plane equation An on-machine shape measurement method characterized by estimating based on filling.
【請求項6】 主軸ヘッドまたは加工テーブル上に取付
けられた工作物の面を検出する境界面検出センサと、 前記加工テーブルまたは前記主軸ヘッド上に配設された
平面方程式が既知の多面体からなる校正用基準多面体
と、 前記境界面検出センサを駆動して前記校正用基準多面体
の3面以上の平面を検出し、前記境界面検出センサの位
置の校正を行い、被測定物の形状を測定する形状測定手
段とを具備し、 前記境界面検出センサを移動させた各測定部位の位置ベ
クトルが前記平面方程式を満すことに基づいて前記位置
校正手段の出力で形状を計測することを特徴とする機上
形状計測装置。
6. A boundary surface detection sensor for detecting a surface of a workpiece mounted on a spindle head or a machining table, and provided on the machining table or the spindle head.
A calibration reference polyhedron consisting of a polyhedron with a known plane equation, and detecting three or more planes of the calibration reference polyhedron by driving the boundary detection sensor, calibrating the position of the boundary detection sensor, ; and a shape measuring means for measuring the shape of the object to be measured, the shape at the output of the position adjustment means based on the position vector of each measurement site by moving the boundary surface detecting sensor may Mitsurusu the plane equation An on-machine shape measuring device for measuring a shape.
【請求項7】 主軸ヘッドまたは加工テーブル上に取付
けられた工作物の面を検出する境界面検出センサを駆動
して、前記加工テーブルまたは前記主軸ヘッド上に配設
された平面方程式が既知の多面体からなる校正用基準多
面体の3面以上の平面を検出し、前記境界面検出センサ
の位置の校正を行い、前記境界面検出センサを移動させ
た各測定部位の位置ベクトルが前記平面方程式を満すこ
とに基づいて被測定物の形状を測定することを特徴とす
る機上形状計測方法。
7. A polyhedron having a known plane equation disposed on the machining table or the spindle head by driving a boundary surface detection sensor for detecting a surface of a workpiece mounted on the spindle head or the machining table. detects 3 or more sides of the plane of the calibration reference polyhedron consisting performs calibration of the position of the boundary surface detecting sensor, fully to the position vector is the plane equation of each measurement site by moving the boundary surface detecting sensor Measuring the shape of the object to be measured based on the above.
【請求項8】 主軸ヘッドまたは加工テーブル上に取付
けられた工作物の面を検出する境界面検出センサと、 前記加工テーブルまたは前記主軸ヘッド上に配設された
平面方程式が既知の多面体からなる校正用基準多面体
と、 前記境界面検出センサを駆動して前記校正用基準多面体
の3面以上の平面を検出し、前記境界面検出センサの位
置の校正を行う位置校正手段と、 前記境界面検出センサの出力電圧が一定または所定の範
囲となるように前記境界面検出センサを連続に駆動し
て、前記境界面検出センサを移動させた各測定部位の位
置ベクトルが前記平面方程式を満すことに基づいて被測
定物の形状を測定する形状測定手段とを具備することを
特徴とする機上形状計測装置。
8. A boundary surface detection sensor for detecting a surface of a workpiece mounted on a spindle head or a machining table, and provided on the machining table or the spindle head.
A reference polyhedron for calibration consisting of a polyhedron having a known plane equation; and a position for driving the interface detection sensor to detect three or more planes of the reference polyhedron for calibration and for calibrating the position of the interface detection sensor. Calibration means, the boundary surface detection sensor is continuously driven so that the output voltage of the boundary surface detection sensor is constant or in a predetermined range, and the position vector of each measurement site that has moved the boundary surface detection sensor is machine shape measuring apparatus characterized by comprising a shape measuring means for measuring the shape of the object to be measured based on the plane equation that Mitsurusu.
【請求項9】 前記形状測定手段は、被測定物の形状測
定の際の前記境界面検出センサの水平方向及び垂直方向
の移動量から測定点間の仰角または俯角である角度を算
出し、前記角度が所定の範囲を越えるときには、必要に
応じて前記境界面検出センサの前記被測定物に対する向
きを変えたのち、前記位置校正手段で前記境界面検出セ
ンサの位置の新たな校正を行うことを特徴とする請求項
8に記載の機上形状計測装置。
9. The shape measuring means calculates an angle, which is an elevation angle or a depression angle, between measurement points from the horizontal and vertical movement amounts of the boundary surface detection sensor when measuring the shape of the object to be measured. When the angle exceeds a predetermined range, the orientation of the boundary surface detection sensor with respect to the object to be measured is changed as necessary, and then the position calibration unit performs a new calibration of the position of the boundary surface detection sensor. 9. The on-machine shape measuring apparatus according to claim 8, wherein:
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