JP7152171B2 - Plate thickness measuring device and plate thickness measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、工作機械により加工された部品の厚さを高精度に測定することができる板厚の測定装置及び板厚の測定方法に係り、特に金属部品の加工を行う刃物工具を自動的に交換して加工を行うマシニングセンタ等の工作機械に組み込まれ、加工された部品の厚さを高精度に測定する板厚の測定装置及び板厚の測定方法に関する。 The present invention relates to a plate thickness measuring device and a plate thickness measuring method capable of measuring the thickness of a part machined by a machine tool with high accuracy. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plate thickness measuring device and a plate thickness measuring method that are incorporated in a machine tool such as a machining center that performs machining by replacement and that measures the thickness of a machined part with high precision.
近年の工作機械は、例えば、フライス・エンドミル・ドリル・中ぐり・タップ等を行う刃物工具を自動的に交換し、部品加工を行うマシニングセンタが採用され、このマシニングセンタにおいては加工過程において加工精度を確認するために加工部品の寸法、例えば幅や厚みを高精度に測定する必要があり、この加工部品の厚さを測定する技術が記載された文献としては下記の特許文献1が挙げられる。 Machine tools in recent years, for example, have adopted machining centers that automatically change cutting tools such as milling cutters, end mills, drills, boring, taps, etc., and machine parts. In order to achieve this, it is necessary to measure the dimensions of the processed part, such as width and thickness, with high precision.
この特許文献1には、工作機械の主軸に選択的に取り付けられる交換式工具のテーパーシャンクと同形状のテーパーシャンクと、このテーパーシャンクに設けられ、その先端の超音波プローブを工作物Wの表面に接触させながら超音波を発信し、その反響音波を検知して工作物Wの厚さを計測する超音波板厚計測部を具備し、薄板等の工作物の板厚を精度良く計測する超音波板厚計測装置技術が記載されている。 This patent document 1 describes a taper shank having the same shape as the taper shank of an exchangeable tool selectively attached to the spindle of a machine tool, and an ultrasonic probe provided at the tip of the taper shank, which is attached to the surface of the workpiece W. Equipped with an ultrasonic plate thickness measurement unit that transmits ultrasonic waves while being in contact with, detects the echo sound waves and measures the thickness of the workpiece W, and measures the thickness of the workpiece such as a thin plate with high accuracy. Sonic thickness gauge technology is described.
また、加工部品の外形に接して加工部品の外形状を測定するタッチプローブが記載された文献としては下記の特許文献2及び特許文献3が挙げられる。 Documents describing a touch probe that measures the outer shape of a processed part by coming into contact with the outer shape of the processed part include the following Patent Documents 2 and 3.
前述の特許文献1に記載された技術は、工作物の表面に接触しながら超音波を発信し、その反響音波を検知して工作物の厚さを計測する超音波プローブを使用しているため、厚さ計測時に超音波プローブと工作物の表面との間における接触状態を向上させる接触媒質を使用しなければならないと共に、反響音波を検知して工作物の厚さを計測するため、テーブル上に搭載したワークの平面方向の寸法である厚さ(幅ともいう)を測定できないという課題があった。 The technique described in the aforementioned Patent Document 1 uses an ultrasonic probe that emits ultrasonic waves while in contact with the surface of a workpiece, detects the echoed sound waves, and measures the thickness of the workpiece. , a couplant that improves the contact between the ultrasonic probe and the surface of the work piece should be used during thickness measurement, and the table top should be used to detect echo sound waves and measure the thickness of the work piece. There was a problem that the thickness (also called width), which is the dimension in the plane direction of the work mounted on the machine, could not be measured.
また、特許文献2に記載された技術は、1本のタッチプローブを用いて加工部品の外形状を測定する効果に留まり、特許文献3に記載された技術は、2本のタッチプローブ接触子が略同時に駒に圧接及び当接して同時に位置補正及び確認することができる効果に留まる。 In addition, the technology described in Patent Document 2 is limited to the effect of measuring the outer shape of a processed part using one touch probe, and the technology described in Patent Document 3 has two touch probe contacts. The effect remains that the position can be corrected and confirmed at the same time by press-contacting and abutting against the piece substantially at the same time.
本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、工作機械に組み込まれ、加工された部品の厚さや隙間を高精度に測定することができる板厚の測定装置及び板厚の測定方法を提供することを目的とし、特にワークが斜めに設置された場合であっても加工された部品の厚さや隙間を高精度に測定することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the problems of the prior art described above. It is an object of the present invention to provide a plate thickness measuring method, and an object of the present invention is to measure the thickness and clearance of a machined part with high precision even when a work is set obliquely.
上記目的を達成する本発明は、所定の押圧力でワークの厚さ方向の側面に向かい合って接触する一対のセンサによって前記ワークの厚さを測定する板厚の測定装置において、前記一対のセンサを上下及び測定方向である厚さ方向に移動する測定装置と、前記ワークの長手方向に異なる少なくとも二つの測定点に前記一対のセンサを移動するXYテーブルと、を備え、前記一対のセンサによって測定した測定点での厚さと、前記二つの測定点間の距離と、いずれかの前記センサによる前記二つの測定点での測定方向における差分と、に基づいて真の厚さとするものである。 To achieve the above object, the present invention provides a plate thickness measuring device for measuring the thickness of a work by means of a pair of sensors that face and contact the side surfaces of the work in the thickness direction with a predetermined pressing force, wherein the pair of sensors are: Equipped with a measuring device that moves vertically and in the thickness direction, which is the measurement direction, and an XY table that moves the pair of sensors to at least two different measurement points in the longitudinal direction of the work, and the pair of sensors measures The true thickness is determined based on the thickness at the measurement point, the distance between the two measurement points, and the difference in the measurement direction at the two measurement points by any of the sensors.
また、上記において、前記測定点での厚さをC、前記二つの測定点間の距離をb-a、いずれかの前記センサによる前記二つの測定点での測定方向における差分を押し込み量Sとして、θ=tan-1(S/b-a)、を求め、真の厚さt=C・(cosθ)とすることが望ましい。 In the above, the thickness at the measurement point is C, the distance between the two measurement points is ba, and the difference in the measurement direction at the two measurement points by any of the sensors is the pushing amount S. , θ=tan−1(S/b−a), and the true thickness t=C·(cos θ).
さらに、上記において、前記ワークの測定基準となる概算厚みを5~15mmとし、前記二つの測定点間の距離を5~15mmすることが望ましい。 Furthermore, in the above, it is desirable that the approximate thickness of the workpiece, which is the measurement standard, is 5 to 15 mm, and the distance between the two measurement points is 5 to 15 mm.
さらに、上記において、前記XYテーブルで前記ワークの長手方向に異なる少なくとも二つの測定点に前記一対のセンサを移動することに代えて、前記測定装置に2組の前記一対のセンサを前記長手方向に所定間隔で固定し、該所定間隔を前記二つの測定点間の距離とすることが望ましい。 Further, in the above, instead of moving the pair of sensors to at least two different measurement points in the longitudinal direction of the workpiece on the XY table, two sets of the pair of sensors are installed in the measuring device in the longitudinal direction. It is desirable to fix a predetermined interval and make the predetermined interval the distance between the two measurement points.
さらに、上記において、前記一対のセンサの前記ワークと接触するコンタクトの半径をrとし、前記一対のセンサによって測定される測定値D、前記コンクタクトの接触位置の違いによる位置ずれによる誤差をx、前記測定点での厚さをC、前記二つの測定点間の距離をb-a、いずれかの前記センサによる前記二つの測定点での測定方向における差分を押し込み量Sとして、
θ=tan-1(S/b-a)、
x=r・((1/cosθ)-1)、
C=D-2・x、を求め、
真の厚さt=C・(cosθ)とすることが望ましい。
Furthermore, in the above, let r be the radius of the contact of the pair of sensors that contacts the workpiece, D be the measurement value measured by the pair of sensors, x be the error due to positional deviation due to the difference in the contact position of the contact, and Let C be the thickness at the measurement point, b-a be the distance between the two measurement points, and S be the difference in the measurement direction at the two measurement points by any of the sensors,
θ=tan−1(S/b−a),
x=r·((1/cos θ)−1),
C = D - 2 · x, find,
It is desirable to set the true thickness t=C·(cos θ).
さらに、上記において、前記ワークの測定基準となる概算厚みを5~15mm、前記二つの測定点間の距離を5~15mmとし、前記コンタクトの半径rを4~8mmとすることが望ましい。 Further, in the above, it is desirable that the approximate thickness of the workpiece, which is the measurement standard, is 5 to 15 mm, the distance between the two measurement points is 5 to 15 mm, and the radius r of the contact is 4 to 8 mm.
さらに、上記において、前記XYテーブルで前記ワークの長手方向に異なる少なくとも二つの測定点に前記一対のセンサを移動することに代えて、前記測定点を上下方向に異なる少なくとも二つの測定点に前記一対のセンサを移動することとしたことが望ましい。 Further, in the above, instead of moving the pair of sensors to at least two different measurement points in the longitudinal direction of the workpiece on the XY table, the measurement points are moved to at least two different measurement points in the vertical direction. It is desirable to move the sensor of
また、本発明は、所定の押圧力でワークの厚さ方向の側面に向かい合って接触する一対のセンサによって前記ワークの厚さを測定する板厚の測定方法であって、前記ワークの長手方向に異なる少なくとも二つの測定点に前記一対のセンサを移動し、前記一対のセンサによって測定した測定点での厚さと、前記二つの測定点間の距離と、いずれかの前記センサによる前記二つの測定点での測定方向における差分と、に基づいて真の厚さとすることを特徴としている。 Further, the present invention is a plate thickness measuring method for measuring the thickness of the work by a pair of sensors that face and contact side surfaces of the work in the thickness direction with a predetermined pressing force. Moving the pair of sensors to at least two different measurement points, the thickness at the measurement points measured by the pair of sensors, the distance between the two measurement points, and the two measurement points by any of the sensors and the difference in the measurement direction at .
本発明による板厚の測定装置及び板厚の測定方法は、測定対象のワークが斜めに設置された場合であっても加工された部品の厚さや隙間を高精度に測定することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The plate thickness measuring device and plate thickness measuring method according to the present invention can measure the thickness and gap of a machined part with high accuracy even when a workpiece to be measured is placed obliquely.
以下、本発明による厚さ測定方法を適用した厚さ測定部を備えた工作機械の一実施例を説明する。 An embodiment of a machine tool having a thickness measuring section to which the thickness measuring method according to the present invention is applied will be described below.
[構成]
本実施例による厚さ測定部が適用された工作機械100は、図1(a)に示す如く、XY平面方向に稼働するXYテーブル20上に搭載した平板形状のワーク10に対して、例えば、フライス・エンドミル・ドリル・中ぐり・タップ等を行う刃物工具を自動的に交換し、部品加工を行う工作部30と、該工作部30におけるワーク加工過程において加工精度を確認するためにワーク10の平面方向(X方向)の厚さtを高精度に測定する測定装置40とを備える。前記ワーク10は、本実施例の場合、長方形状の平板形状であり、4側面がXYテーブル20のXY軸と平行になるようにフリーに搭載されているが固定されていても良い。
[Constitution]
As shown in FIG. 1(a), a machine tool 100 to which the thickness measuring unit according to the present embodiment is applied measures, for example, A working section 30 for automatically exchanging cutlery tools for milling, end milling, drilling, boring, tapping, etc., for machining parts, and a workpiece 10 for checking the machining accuracy during the work machining process in the working section 30. and a measuring device 40 for measuring the thickness t in the plane direction (X direction) with high accuracy. In this embodiment, the workpiece 10 is a rectangular flat plate, and is freely mounted so that its four sides are parallel to the XY axes of the XY table 20, but it may be fixed.
本実施例による測定装置40は、XYテーブル20の平面に向かって垂直に上下及び測定方向(本例では厚さt方向)に稼働自在な2本のアーム41と、該アーム41の下端に向かい合って配置されてワーク10の測定対象の側面にX方向から所定圧力で接触するセンサ42a及びセンサ42bと、該センサ42a及びセンサ42bの位置を光学的に検知することによってワーク10の厚さtを計測する光学測定部(図示せず)とを備える。また、本実施例によるセンサ42a及び42bは、互いに向き合って外形が半球状の接触子であるコンタクトを有し、この半球状のコンタクトがワーク10の測定対象の平行側面に所定圧力で接触するように押圧され、前記コンタクトの位置を光学的に検出する光学型であるが、コイルに挿入されるコアの挿入量変化を電気的に検出する差動変圧型であっても良い。
The measuring device 40 according to this embodiment includes two arms 41 that can move vertically toward the plane of the XY table 20 and in the measurement direction (thickness t direction in this example), and the lower ends of the arms 41 face each other. The thickness t of the workpiece 10 is determined by optically detecting the positions of the
本実施例による工作機械100は、工作部30がワーク10に対して刃物工具を自動的に交換しながらの切削他を行う加工工程と、この加工工程中にワーク10への加工寸法が所定値範囲(数μm~数十μm)か否かを測定装置40により測定する計測工程とを繰り返しながらワーク10の加工を行うように構成されている。 The machine tool 100 according to this embodiment includes a machining process in which the machining unit 30 performs cutting while automatically exchanging cutting tools with respect to the workpiece 10, and a machining dimension to the workpiece 10 is set to a predetermined value during this machining process. The workpiece 10 is machined while repeating a measuring step of measuring whether or not the range (several μm to several tens of μm) is measured by the measuring device 40 .
本実施例による計測工程は、次の通りである。
(1)図1(b)に示したXYテーブル20上に搭載したワーク10の上に工作部30及び測定装置40を位置させた状態から、図1(c)に示す如くワーク10の上に工作部30及び測定装置40を、測定装置40から延びる一対のアーム41の下端に向かい合って配置されたセンサ42a及びセンサ42bがワーク10の両側面に向かい合う位置まで下降させる第1工程。なお、本例では工作部30及び測定装置40を同時に上下移動させる例を説明するが、工作部30は上位置に固定し、測定装置40のみを上下移動させるものや、工作部30及び測定装置40をZ軸(重力)方向に上下移動させるように構成しても良い。
The measurement process according to this embodiment is as follows.
(1) From the state in which the working part 30 and the measuring device 40 are positioned on the workpiece 10 mounted on the XY table 20 shown in FIG. A first step in which the working part 30 and the measuring device 40 are lowered to a position where the
(2)次いで、図1(d)から(e)に示す如く、XYテーブル20上のワーク10の厚さ方向の側面に向かって一対のアーム41のセンサ42a及びセンサ42bを接近させ、ワーク10の厚さ方向の側面(例えば図2[a]に示す測定点a)に所定圧力で接するように移動する第2工程。
(2) Next, as shown in FIGS. 1(d) to 1(e), the
(3)この図2(a)に示したワーク10の測定点aにおいてワーク10の両側に接したセンサ42a及びセンサ42bの位置座標値を図示しない光学測定部により測定する第3工程。
(3) A third step of measuring the position coordinate values of the
(4)次いで、ワーク10の両側に接したセンサ42a及びセンサ42bをワーク10の両側面から前記第2工程とは逆方向に移動させて離し、図2(a)に示した矢印方向(Y方向:長手方向)に一対のアーム41のセンサ42a及びセンサ42bを移動させ、再びワーク10の厚さ方向の側面に向かって一対のアーム41のセンサ42a及びセンサ42bを接近させ、ワーク10の厚さ方向の側面(例えば図2[a]に示す測定点b)に所定圧力で接するように移動する第4工程。あるいは第2工程とは逆方向に移動をしないで、そのまま測定点bに移動する。
(4) Next, the
本実施例による測定装置40は、このようにワーク10の両側面に所定圧力で接した一対のセンサ42a及びセンサ42bの測定点a及び測定点bにおける位置座標値を測定し、この両位置座標値によってワーク10の真の厚さtを算出する。すなわち、測定点aにおけるセンサ42a及びセンサ42bの位置座標値の差分による厚さと、測定点bにおけるセンサ42a及びセンサ42bの位置座標値の差分による厚さとを測定する。
The measuring device 40 according to this embodiment measures the position coordinate values at the measurement point a and the measurement point b of the pair of
この測定点abにおけるワーク10の厚さ測定は、ワーク10の4側面がXYテーブル20のXY方向と完全に一致する場合、両測定点における測定値は論理的には同一になるものであるが、実機においてはワーク10の4側面がXYテーブル20のY方向とミクロン単位で完全に一致するとは限らず、図2(b)に示す如く、ワーク10が斜めに搭載されていることも想定される。このワーク10が斜めに搭載された場合、同時に移動するセンサの一対のコンタクトの接点がXYテーブル20のY方向の同軸位置(図2[a]参照)で接し、この測定点での厚さCは、真の厚さtとはワーク10が傾いている分だけ異なったものとなる。 In the thickness measurement of the workpiece 10 at this measurement point ab, if the four sides of the workpiece 10 are completely aligned with the XY directions of the XY table 20, the measured values at both measurement points are logically the same. However, in an actual machine, the four sides of the workpiece 10 do not always match the Y direction of the XY table 20 in micron units, and it is assumed that the workpiece 10 is mounted obliquely as shown in FIG. 2(b). be. When this work 10 is mounted obliquely, the contact points of the pair of contacts of the sensors that move simultaneously come into contact with the XY table 20 at the coaxial position in the Y direction (see FIG. 2A), and the thickness C at this measurement point is differs from the true thickness t by the amount that the workpiece 10 is tilted.
そこで本実施例においては、このワーク10が斜めに配置されていることに対処するため、次に述べるワーク斜め配置に対する補正を行い、この補正算出手法を次に説明する。 Therefore, in the present embodiment, in order to deal with the fact that the workpiece 10 is arranged obliquely, the following correction for the oblique arrangement of the workpiece is performed, and the correction calculation method will be explained below.
まず、前述のワーク10が角度θだけ斜めに配置されている場合、図2(b)に示す如く、測定点a及び測定点bにおいて測定した厚さはワーク10の真の厚さtに対して傾斜による誤差を生じ、測定点での厚さCが測定値となる。 First, when the aforementioned workpiece 10 is arranged obliquely by an angle θ, the thicknesses measured at the measurement points a and b are different from the true thickness t of the workpiece 10 as shown in FIG. The thickness C at the measurement point becomes the measured value.
測定点での厚さCと真の厚さt並びに各センサとの位置関係は図3に示す如く表され、傾斜角度θ、真の厚さをt、測定点aにおけるセンサ42bのX位置を基準にした測定点bにおけるセンサ42bのX方向への押し込み量S(いずれかのセンサによる測定点aと測定点bでの測定方向における位置の差分)、測定点での厚さCとしたとき、真の厚さt=C・(cosθ)で求めることができる。ただし、θ=tan-1(S/b-a)、b-aは、測定点aから測定点bまでの距離である。 The thickness C at the measurement point, the true thickness t, and the positional relationship with each sensor are expressed as shown in FIG. When the pushing amount S in the X direction of the sensor 42b at the reference measurement point b (the difference in the position in the measurement direction between the measurement point a and the measurement point b by either sensor) and the thickness at the measurement point C , the true thickness t=C·(cos θ). However, θ=tan−1(S/b−a), b−a is the distance from measurement point a to measurement point b.
つまり、真の厚さtは、ワーク10の厚さを少なくとも異なる二つの測定点、測定点a及び測定点bにおいて一対のセンサ42a及びセンサ42bで測定し、測定点での厚さCを測定点aから測定点bまでの距離(二つの測定点a、b間の距離)、押し込み量Sに基づいて補正すれば良い。また、誤差δを(C-t)とすると、δ=C(1-cosθ)である。測定点aから測定点bまでの距離b-aを10mmとし、真の厚さtを10mm=10000μmとして傾斜角度θについて計算した例が表1である。
測定点aから測定点bまでの距離b-aを大きくすれば傾斜角度θをより正確に算出できる。しかし、測定点aから測定点bまで移動するY方向の距離を大きくすることになるので、移動させるXYテーブル20における直線性などの誤差の影響が大きくなる。したがって、ワーク10の厚みによって測定点aから測定点bまでの距離b-aを適切に定めることが好ましい。 If the distance ba from the measurement point a to the measurement point b is increased, the tilt angle θ can be calculated more accurately. However, since the distance in the Y direction to be moved from the measurement point a to the measurement point b is increased, the effect of errors such as linearity in the XY table 20 to be moved is increased. Therefore, it is preferable to appropriately determine the distance ba from the measurement point a to the measurement point b depending on the thickness of the workpiece 10 .
例えば、測定基準となるワーク10の概算厚みと距離b-aを略等しくすることが良い。表1ではワーク10の概算厚みを10mm、距離b-aを10mmとした場合であり、この条件で実際の測定を行った結果、ワーク10に必要とされる公差を10μmとすると傾斜角度θが3°以上で、少なくとも10°までは補正が有効であることが分かった。また、測定対象であるワーク10の厚みを5~15mmとした場合、距離b-aを5~15mmとすることが適切であった。 For example, it is preferable to make the approximate thickness of the workpiece 10 and the distance ba, which are the measurement standards, substantially equal. In Table 1, the approximate thickness of the workpiece 10 is 10 mm, and the distance ba is 10 mm. As a result of actual measurement under these conditions, the inclination angle θ is Above 3°, the correction was found to be effective up to at least 10°. Further, when the thickness of the workpiece 10 to be measured is 5 to 15 mm, it is appropriate to set the distance ba to 5 to 15 mm.
表2は、表1と同じ条件、測定点aから測定点bまでの距離b-aを10mmとし、真の厚さtを10mmとして押し込み量Sについて計算した例である。
小さな傾斜角度θを検出するには距離b-aが大きいほど良いが、XYテーブル20の高精度化を要する。これに対しては、2点のセンサ42a、42bを4点に変更し、測定点a及び測定点bでそれぞれ2点のセンサで測定し、距離b-aをセンサ側で固定して一定距離とする。
To detect a small tilt angle .theta., the larger the distance ba, the better, but the XY table 20 needs to be highly accurate. In response to this, the two
つまり、XYテーブル20でワーク10の長手方向に異なる少なくとも二つの測定点に一対のセンサ42a、42bを移動することに代えて、測定装置40に2組の一対のセンサ42a、42bを長手方向に所定間隔で固定し、この所定間隔を二つの測定点aと測定点b間の距離とする。これにより、距離b-aはXYテーブル20の移動に依存せず独立にでき、高精度化に寄与する。また、測定点aから測定点bまで移動しないで同時に測定できるので、測定時間の短縮となる。
That is, instead of moving the pair of
図3は、測定部の詳細を示す平面図であり、コンタクトの半径rとしたときの影響を考慮したものである。実際の測定に当たっては、センサ42a、42bのコンタクトは有限な半径rであるので、ワーク10との接触点のX方向の位置にずれを生じる。図3より、センサ42a、42bによって測定される測定値Dとして、測定点での厚さCは、コンクタクトの接触位置の違いによる位置ずれによる誤差をxとして、C=D-2・xとなる。また、xはx=r・((1/cosθ)-1)となる。
FIG. 3 is a plan view showing the details of the measuring section, taking into consideration the influence of the contact radius r. In actual measurement, since the contacts of the
したがって、コンタクトの半径rが分かれば、θ=tan-1(S/b-a)として位置ずれによる誤差xを求め、前述と同様に測定値Dから、C=D-2・xとして測定点での厚さCを求めることで真の厚さt=C・(cosθ)を求めることができる。 Therefore, if the radius r of the contact is known, the error x due to positional deviation is obtained as θ=tan-1 (S/b-a), and from the measured value D in the same manner as described above, C=D-2 x as the measurement point By obtaining the thickness C at , the true thickness t=C·(cos θ) can be obtained.
表3は、コンタクトの半径rを6000μm(mm)として、傾斜角度θ毎に位置ずれによる誤差をx、及び全誤差2xを求めたものである。
Table 3 shows the error x due to positional deviation and the total error 2x for each tilt angle θ, with the radius r of the contact being 6000 μm (mm).
表1と比べて、例えば、傾斜角度θが3°で表1より誤差が13.723μmであるのに対して表3では全誤差で16.4682μmであり十分小さい。ただし、傾斜角度θが大きくなると無視できない値となることが分かる。また、コンタクトの半径rが大きければ誤差も無視できないが、測定対象であるワーク10の厚みを5~15mmとし、距離b-aを5~15mmとした場合、コンタクトの半径rを4~8mmとすることが適切であった。 Compared with Table 1, for example, when the tilt angle θ is 3°, the error is 13.723 μm from Table 1, whereas the total error in Table 3 is 16.4682 μm, which is sufficiently small. However, it can be seen that the value cannot be ignored when the inclination angle θ increases. Also, if the contact radius r is large, the error cannot be ignored. it was appropriate to
図4は他の実施例を示す平面図であり、図2で示した実施例に比べて、測定点をY方向へ測定点a、測定点b、測定点cの3か所としたものである。図2、3の説明と同様に、測定点a、測定点bにおいては、真の厚さt=C・(cosθ)、θ=tan-1(S/L)として求めることができる。Cは測定点での厚さC、Lは測定点aから測定点bまでの距離b-aである。 FIG. 4 is a plan view showing another embodiment, in which, compared with the embodiment shown in FIG. 2, there are three measurement points in the Y direction: measurement point a, measurement point b, and measurement point c. be. 2 and 3, at the measurement points a and b, the true thicknesses can be obtained as t=C·(cos θ) and θ=tan-1 (S/L). C is the thickness C at the measurement point, and L is the distance ba from the measurement point a to the measurement point b.
また、測定点b、測定点cにおいて、上式のLを測定点bから測定点cまでの距離c-bとすれば、同様に真の厚さtを求めることができる。さらに、測定点a、測定点cにおいて、Lを測定点aから測定点cまでの距離c-aとすれば、同様に真の厚さtを求めることができる。測定点a、測定点bで求められた真の厚さ、測定点b、測定点cで求められた真の厚さ、測定点a、測定点cで求められた真の厚さを平均すれば、より正確な値が算出される。以下、測定点を3か所以上とした場合も同様に真の厚さtを算出することができる。 Also, at the measurement points b and c, if L in the above equation is the distance c−b from the measurement point b to the measurement point c, the true thickness t can be similarly obtained. Further, at the measurement points a and c, if L is the distance c−a from the measurement point a to the measurement point c, the true thickness t can be similarly obtained. The average of the true thicknesses obtained at measurement points a and b, the true thicknesses obtained at measurement points b and c, and the true thicknesses obtained at measurement points a and c a more accurate value is calculated. Hereinafter, the true thickness t can be similarly calculated even when three or more measurement points are used.
また、測定点を測定点a、測定点b、測定点cの3か所とした場合、ワーク10は厚さが一定であれば、各測定点でセンサ42aとセンサ42bによる押し込み量の合計値、あるいはセンサ42a及びセンサ42bの位置座標値の差分は、同じになる。したがって、各測定点における押し込み量の合計値、あるいは位置座標値の差分のずれ量によって、ワーク10のY方向の平行度、加工精度を検出することができる。
In addition, when there are three measurement points, measurement point a, measurement point b, and measurement point c, if the thickness of the workpiece 10 is constant, the sum of the pushing amounts by the
図5は、さらに他の実施例を示す側面図であり、図4で示した他の実施例に比べて、測定点をZ方向へ測定点f、測定点gとしたものである。図2、3の説明と同様に、測定点f、測定点gにおいては、真の厚さt=C・(cosθ)、θ=tan-1(S/f-g)として求めることができる。Cは測定点での厚さC、f-gは測定点fから測定点gまでのZ方向の距離である。 FIG. 5 is a side view showing still another embodiment, in which the measurement points are set to measurement points f and g in the Z direction, compared with the other embodiment shown in FIG. 2 and 3, at the measurement point f and the measurement point g, the true thickness t=C.(cos .theta.) and .theta.=tan-1 (S/f-g) can be obtained. C is the thickness C at the measurement point, and fg is the distance in the Z direction from the measurement point f to the measurement point g.
この場合も図4と同様に、各測定点でセンサ42aとセンサ42bによる押し込み量の合計値、あるいはセンサ42a及びセンサ42bの位置座標値の差分は、同じになる。したがって、各測定点における押し込み量の合計値、あるいは位置座標値の差分のずれ量によって、ワーク10のZ方向の平行度、加工精度を検出することができる。
Also in this case, as in FIG. 4, the total value of the pushing amounts by the
なお、本実施例の測定対象であるワーク10は、XY方向に平行な平行四辺形状を対象とするものであるが、Y方向のみが傾斜した台形形状であることが判明している場合であっても、ワーク台形形状の角度による誤差を補正すれば良い。 The workpiece 10 to be measured in this embodiment has a parallelogram shape parallel to the XY directions. However, it is sufficient to correct the error due to the angle of the trapezoidal shape of the workpiece.
また、前述の実施例においては、コンタクトが平行側面を有するワーク側面に接して厚さを計測する例を説明したが、例えば、中ぐり又は研磨された間隔内に一対のコンタクトを挿入し、コンタクト間を広げることによって中ぐり等をした隙間の厚さ(間隙)も正確に測定することができる。また、本実施例によるコンタクトはアームの先端から内方に向かって半円状に突出する形状のものを説明したが、一般のタッチプローブ同様に細線形上のアーム先端に設けられる球形状の接触子であっても良い。 Further, in the above-described embodiments, an example was described in which the contact was in contact with the side surface of the workpiece having parallel sides to measure the thickness. By widening the gap, it is possible to accurately measure the thickness of the gap (gap) that has been bored or the like. In addition, although the contact according to this embodiment has been described as having a semicircular shape protruding inward from the tip of the arm, a spherical contact provided at the tip of the thin linear arm like a general touch probe can be used. You can be a child.
C 測定点での厚さ、t 真の厚さ、S 押し込み量、r コンタクトの半径、D 測定値、10 ワーク、20 XYテーブル、30 工作部、40 測定装置、
41 アーム、42a センサA、42b センサB、100 工作機械
C thickness at measurement point, t true thickness, S push amount, r contact radius, D measurement value, 10 workpiece, 20 XY table, 30 work part, 40 measuring device,
41 arm, 42a sensor A, 42b sensor B, 100 machine tool
Claims (6)
前記一対のセンサを上下方向及び測定方向である厚さ方向に移動する測定装置と、
前記上下方向及び前記測定方向に交差するY方向において異なる少なくとも二つの測定点に前記一対のセンサを移動するXYテーブルと、
を備え、
前記ワークと接触する前記一対のコンタクトの各々の半径をrとし、前記一対のセンサによって測定される測定値D、前記一対のコンクタクトの接触位置の違いによる位置ずれによる前記測定方向の誤差をx、前記異なる少なくとも二つの測定点の内の測定点での前記ワークの厚さをC、前記異なる少なくとも二つの測定点の内の二つの測定点間の前記Y方向の距離をb-a、前記一対のセンサの内のいずれかのセンサによる前記二つの測定点での測定方向における差分を押し込み量Sとして、
θ=tan -1 (S/b-a)、
x=r・((1/cosθ)-1)、
C=D-2・x、を求め、
前記ワークの真の厚さt=C・(cosθ)とすることを特徴とする板厚の測定装置。 A plate thickness measuring device for measuring the thickness of a work by a pair of sensors having a pair of contacts that face and contact side surfaces in the thickness direction of the work with a predetermined pressing force,
a measuring device that moves the pair of sensors in the vertical direction and the thickness direction, which is the measurement direction;
an XY table that moves the pair of sensors to at least two different measurement points in the Y direction that intersects the vertical direction and the measurement direction ;
with
Let r be the radius of each of the pair of contacts that come into contact with the work, D be the measured value measured by the pair of sensors, and x be the error in the measurement direction due to the positional deviation due to the difference in the contact position of the pair of contacts. C is the thickness of the workpiece at a measurement point among the at least two different measurement points, b-a is the distance in the Y direction between two measurement points among the at least two different measurement points, and the pair The difference in the measurement direction at the two measurement points by any one of the sensors is the pushing amount S,
θ=tan −1 (S/b−a),
x=r·((1/cos θ)−1),
C = D - 2 · x, find,
A plate thickness measuring device characterized in that the true thickness of the work is t=C·(cos θ) .
前記上下方向及び前記測定方向に交差するY方向に異なる少なくとも二つの測定点に前記一対のセンサを移動し、
前記ワークと接触する前記一対のコンタクトの各々の半径をrとし、前記一対のセンサによって測定される測定値D、前記一対のコンクタクトの接触位置の違いによる位置ずれによる前記測定方向の誤差をx、前記異なる少なくとも二つの測定点の内の測定点での前記ワークの厚さをC、前記異なる少なくとも二つの測定点の内の二つの測定点間の前記Y方向の距離をb-a、前記一対のセンサの内のいずれかのセンサによる前記二つの測定点での測定方向における差分を押し込み量Sとして、
θ=tan -1 (S/b-a)、
x=r・((1/cosθ)-1)、
C=D-2・x、を求め、
前記ワークの真の厚さt=C・(cosθ)とすることを特徴とする板厚の測定方法。 The thickness of the workpiece is measured by a pair of sensors having a pair of contacts that face and contact the side surfaces in the thickness direction of the workpiece with a predetermined pressing force, and the pair of sensors are measured in the vertical direction and the thickness direction, which is the measurement direction. A plate thickness measuring method applied to a plate thickness measuring device having a measuring device that moves to
moving the pair of sensors to at least two different measurement points in a Y direction that intersects the vertical direction and the measurement direction ;
Let r be the radius of each of the pair of contacts that come into contact with the work, D be the measured value measured by the pair of sensors, and x be the error in the measurement direction due to the positional deviation due to the difference in the contact position of the pair of contacts. C is the thickness of the workpiece at a measurement point among the at least two different measurement points, b-a is the distance in the Y direction between two measurement points among the at least two different measurement points, and the pair The difference in the measurement direction at the two measurement points by any one of the sensors is the pushing amount S,
θ=tan −1 (S/b−a),
x=r·((1/cos θ)−1),
C = D - 2 · x, find,
A method for measuring the plate thickness , wherein the true thickness of the work is t=C·(cos θ) .
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