JP4477164B2 - ワーク形状測定システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワーク形状測定システムに係り、特に、マシニングセンタ等の工作機械で加工されたワークの形状や寸法を、３次元座標測定機（以下、単に３次元測定機と称する）等の座標測定機で加工直後に測定して、測定を含む生産ラインタクトを短縮し、測定データを迅速にフィードバックすることが可能なワーク形状測定システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
出願人は、既に、特開平１１−３２５８６９（出願時未公開）で、図５に示す如く、マシニングセンタ（Ｍ／Ｃ）２０の主軸２２に固定されたツール２４によって加工されたワーク１０が、旋回式オートパレットチェンジャ（ＡＰＣ）３０によって入側の待機位置に設置された状態で、図６に示す如く、３次元測定機（ＣＭＭ）４０のスピンドル４２に固定されたプローブ４４を接近させて、その形状や寸法を測定することを提案している。図において、２６はＭ／Ｃ２０のベース、２８は、パレット１２に載置されたワーク１０を、加工位置で、例えば５°、１°、又は０．００１°単位で所定角度だけ回転するための、Ｍ／Ｃ２０内に組み込まれた加工用割出し（回転）機構、３２は、パレット１２に載置されたワーク１０を矢印で示す如く旋回軸３３の回りに旋回させて、待機位置と加工位置を入れ替えるための旋回プレート、３４は、ＡＰＣ３０のベース、３６は、待機位置で、ワーク１０を所定角度回転するための測定用割出し（回転）機構である。
【０００３】
又、図７及び図８に示す如く、多数のＭ／Ｃ２０が配置され、例えば支柱５３で支えられたレール５２上を走行するロボット５４を備えたガントリローダ５０やコンベア等の搬送装置で接続された加工ライン内にＣＭＭ４０を設置して、インラインで測定を行うことも考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者のＭ／Ｃ２０を組み込んだＣＭＭ４０において、前記ＡＰＣ３０は、Ｍ／Ｃ２０の一部であり、そのベース３４がＭ／Ｃ２０のベース２６と一体となっており、ＣＭＭ４０のベース４６とも一体となっているため、Ｍ／Ｃ２０におけるワーク１０の加工やツール２４の交換に伴って発生するＭ／Ｃ２０の振動が、ＡＰＣ３０を経由して測定中のワーク１０にも伝わってしまい、Ｍ／Ｃ２０で加工しながら、同時に測定を行うＣＭＭ４０での測定精度、特に繰返し精度を悪化させる元凶となっていた。
【０００５】
又、後者のインライン測定システムにおいては、Ｍ／Ｃ２０だけでなく、ガントリローダ５０等の搬送装置から発生する振動も、支柱５３や床面６０を経由してＣＭＭ４０に伝わってしまい、やはり、精度を悪化させる悪影響源となっていた。
【０００６】
なお、ワーク１０へ振動が伝播するのを防止するべく、ワーク１０を、例えば空気ばね等を用いた除振台上に配置することも行われているが、ワーク１０の振動を完全に除去することは不可能であり、ワーク１０とＣＭＭ４０の相対変位を完全に防止することはできなかった。
【０００７】
なお、空気ばね式の除振台の場合、一般的にはばね定数が低いため、除振性能は高いものの、その上に搭載されるＣＭＭやＭ／Ｃ等の工作機械が高速で駆動すると、その荷重の変化に伴い除振台が大きく揺れてしまい、測定精度及び加工精度が劣化するという問題がある。従って、空気ばね式の除振台は高速駆動するＣＭＭやＭ／Ｃ等の工作機械には適用不可能である。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、座標測定機を工作機械に組込んだ場合でも、ワークや座標測定機に及ぶ振動を除くと共に、ワークと座標測定機の相対変位を無くし、振動の影響を受けずに安定した測定が行えるようにして、測定の繰り返し精度を向上し、高精度化を図ることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、工作機械で加工するための加工位置部と工作機械の出側に設けられた待機位置部の間でワークを交換するためのオートパレットチェンジャと、該オートパレットチェンジャの待機位置部にあるワークにプローブを接近させて、形状や寸法を測定する座標測定機とを備えたワーク形状測定システムであって、前記オートパレットチェンジャのベースを工作機械のベースから分離すると共に、座標測定機のベースと一体化するようにして、前記課題を解決したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１２】
本実施形態は、図１に示す如く、水平方向の主軸２２を備えた横型のＭ／Ｃ２０の近傍に、プローブ４４が装着されるスピンドル４２が水平方向に移動自在とされた、やはり横型のＣＭＭ４０を配設し、前記Ｍ／Ｃ２０による加工後の待機位置にあるワーク１０に、前記ＣＭＭ４０のプローブ４４を接近させて、ワーク１０の形状を測定するようにしたマシニングセンタ組込型３次元測定機において、旋回式ＡＰＣ３０のベース３４をＭ／Ｃ２０のベース２６から分離すると共に、該ベース３４をボルトによりＣＭＭ４０のベース４６と締結して一体化したものである。
【００１３】
このようにして、ＣＭＭ４０と測定時にワーク１０が設置されるＡＰＣ３０を一体とし、Ｍ／Ｃ２０から分離することによって、Ｍ／Ｃ２０が動作中に発生する、加工時やツール交換等による振動が、直接ワーク１０に伝わるのを防ぐことができる。更に、ＣＭＭ４０とＡＰＣ３０が一体化されているので、ＣＭＭ４０とワーク１０の相対変位を除去することができ、精度向上を図ることができる。
【００１４】
本実施形態においては、ＡＰＣ３０のベース３４とＣＭＭ４０のベース４６とをボルトにより一体化しているので、一体化が容易である。なお、ＡＰＣのベース３４とＣＭＭのベース４６を、初めから一体化した部品としたり、あるいは、ＡＰＣのベース３４ではなく、測定用割出し機構３６のみをＣＭＭのベース４６と一体化することも可能である。
【００１５】
又、本実施形態においては、加工時のツール２４に対するワーク１０の動きと、プローブ４４の動きが、いずれも同じ水平方向であるため、特に高精度な測定が可能であり、配置も容易である。なお、Ｍ／ＣやＣＭＭの形式は横型に限定されない。
【００１６】
なお、前記実施形態においては、ＡＰＣ３０の旋回軸３３よりＭ／Ｃ２０側でＡＰＣのベース３４とＭ／Ｃのベース２６を分離していたが、例えば図１中に破線で示す如く、旋回軸３３より手前でＭ／Ｃのベース２６から分離することも可能である。
【００１７】
又、前記実施形態においては、ＡＰＣ３０が旋回式の２面ＡＰＣとされていたが、加工位置と２つの待機位置が中心角１２０°で配置された旋回式の３面ＡＰＣや、旋回式以外の他の方法で加工位置と待機位置を交換するようにしたＡＰＣを備えた、Ｍ／Ｃ以外の工作機械にも、本発明は同様に適用可能である。
【００１８】
次に、図２に示すような、多数のＭ／Ｃ２０とＣＭＭ４０が並置され、ガントリローダ５０等の搬送装置によってワーク１０を搬送するようにした加工ラインに適用した比較例を詳細に説明する。
【００１９】
本比較例においては、図３（斜視図）及び図４（断面図）に示す如く、前記ＣＭＭ４０が配置された床面６０の周囲を掘り下げ、例えば砂利６２の上に配置したコンクリートベース６４を、通常の床面６０との間に隙間を設けて配置することによって縁切りして、他の床面から分離すると共に、ＣＭＭ４０のベース４６とワーク設置部である定盤４８を、例えばボルトにより締結して一体化したものである。
【００２０】
このようにして、Ｍ／Ｃ２０だけからでなく、ガントリローダ５０等の搬送装置から発生する振動が、支柱５３等を介してＣＭＭ４０に伝わるのを防ぐことができ、前記実施形態と同様にして、計測精度を向上することができる。
【００２１】
本比較例においては、図４に示した如く、通常の床面６０との間に隙間を設けて配置したコンクリートベース６４によって縁切りしているので、縁切りが容易である。なお、縁切りの方法は、これに限定されず、例えば、発泡スチロール等を用いて、振動を吸収することも可能である。
【００２２】
又、本比較例においては、計測精度が問題となるＣＭＭ４０の直近のみを他の部分から縁切りしているので、縁切りする面積が小さくて良く、工作が容易である。なお、逆にＭ／Ｃのベースや、ガントリローダを支える支柱５３等を縁切りして、振動が通常の床面６０自体に伝播しないように構成することも可能である。
【００２３】
搬送装置もガントリロータに限定されず、例えば、コンベアであっても良い。
【００２４】
なお、前記実施形態においては、本発明が横型の３次元測定機に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、プローブが上下方向に移動するようにされた縦型の３次元測定機や、Ｙ軸又はＸ軸が固定され、ワークの移動を利用して３次元形状を測定する座標測定機や、所定位置における２次元的な断面形状のみを測定する２次元座標測定機にも、同様に適用できることは明らかである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、工作機械が発生する振動が座標測定機に伝わるのを防止することができ、且つ、ワークと座標測定機の相対変位を零とすることができるので、座標測定機を工作機械に組み込んだ場合であっても、振動の影響を受けることなく、安定した高精度の測定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構成を示す斜視図
【図２】比較例の全体構成を示す平面図
【図３】同じく斜視図
【図４】同じく要部断面を含む立面図
【図５】出願人が特開平１１−３２５８６９で提案したマシニングセンタ組み込み型３次元座標測定機のマシニングセンタ部分の構成を示す斜視図
【図６】同じく全体構成を示す斜視図
【図７】３次元座標測定機が配設された加工ラインの例を示す平面図
【図８】同じく立面図
【符号の説明】
１０…ワーク
１２…パレット
２０…マシニングセンタ（Ｍ／Ｃ）
２２…主軸
２４…ツール
２６、３４、４６…ベース
３０…旋回式オートパレットチェンジャ（ＡＰＣ）
３２…旋回プレート
４０…３次元（座標）測定機（ＣＭＭ）
４２…スピンドル
４４…プローブ
４８…定盤
５０…ガントリローダ（搬送装置）
５３…支柱
６０…床面
６４…コンクリートベース

Claims (1)

1. 工作機械で加工するための加工位置部と工作機械の出側に設けられた待機位置部の間でワークを交換するためのオートパレットチェンジャと、
   該オートパレットチェンジャの待機位置部にあるワークにプローブを接近させて、形状や寸法を測定する座標測定機とを備えたワーク形状測定システムであって、
   前記オートパレットチェンジャのベースを工作機械のベースから分離すると共に、座標測定機のベースと一体化したことを特徴とするワーク形状測定システム。

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