JP7192758B2 - Processing equipment and processing method - Google Patents
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Description
本発明は、加工装置および加工方法に関する。 The present invention relates to a processing apparatus and processing method .
５軸の複合加工装置が知られている（特許文献１参照）。 A 5-axis multitasking machine is known (see Patent Document 1).
従来技術では、形状測定ユニットを加工装置に取り付けて測定を行う場合、測定時に加工装置の位置決め精度の影響を受けてしまう問題があった。このような誤差が、ワークに形成される形状の精度を低下させるという問題があった。 In the prior art, when a shape measuring unit is attached to a processing device for measurement, there is a problem that the measurement is affected by the positioning accuracy of the processing device. There is a problem that such an error lowers the accuracy of the shape formed on the workpiece.
本発明の第１の態様による加工装置は、取り付けられた工具によって被加工物を加工位置で加工する加工部であって、前記被加工物に対して少なくとも５つの自由度で相対移動可能な加工部と、前記工具の取り付け位置とは異なる位置から前記被加工物の形状または位置を測定する測定部と、前記加工部と前記測定部とを制御して、前記被加工物の加工を行う加工制御部と、を有し、前記測定部は、前記被加工物と前記加工部との相対角度が異なる状態で前記工具によって加工された少なくとも２つの加工痕の位置と形状を測定し、前記加工制御部は、前記測定の結果から得られた前記相対角度と前記加工位置との関係に基づいて前記加工部を制御する。
本発明の第２の態様による加工方法は、取り付けられた工具によって被加工物を加工位置で加工する加工部と、前記加工部の工具の取り付け位置とは異なる位置から前記被加工物の形状または位置を測定する測定部とを備える加工装置を用いて被加工物を加工する方法であって、前記被加工物と、前記被加工物を加工位置で加工する前記加工部との相対角度とを変えて、前記被加工物に少なくとも２つの加工痕を形成することと、前記少なくとも２つの加工痕の位置および形状を前記測定部で測定することと、前記測定した結果から得られた前記相対角度と前記加工位置との関係に基づいて前記被加工物を加工することと、を含む。
本発明の第３の態様による加工方法は、取り付けられた工具によって被加工物を加工位置で加工する加工部と、前記加工部の工具の取り付け位置とは異なる位置から前記被加工物の形状または位置を測定する測定部とを備える加工装置を用いて被加工物を加工する方法であって、前記加工部によって被加工物を加工することと、前記加工部の前記被加工物に対する位置を校正することと、を含み、前記校正することは、被加工物と、前記被加工物を加工位置で加工する加工部との相対角度とを変えて、前記被加工物に少なくとも２つの加工痕を形成することと、前記少なくとも２つの加工痕の位置および形状を前記測定部で測定することと、前記測定した結果から得られた前記相対角度と前記加工位置との関係に基づいて、前記相対角度および前記加工位置の少なくとも一方を校正することと、を含む。
A processing apparatus according to a first aspect of the present invention is a processing unit that processes a workpiece at a processing position with an attached tool, the processing unit being capable of relative movement with respect to the workpiece in at least five degrees of freedom. a measuring unit that measures the shape or position of the workpiece from a position different from the mounting position of the tool; and the machining unit and the measuring unit, thereby machining the workpiece. a control unit, wherein the measurement unit measures the positions and shapes of at least two machining marks machined by the tool in a state in which the relative angle between the workpiece and the machining unit is different; The control unit controls the processing unit based on the relationship between the relative angle obtained from the measurement result and the processing position.
A processing method according to a second aspect of the present invention comprises: a processing unit that processes a workpiece at a processing position with an attached tool; A method of processing a workpiece using a processing apparatus comprising a measuring unit that measures a position , wherein the relative angle between the workpiece and the processing unit that processes the workpiece at the processing position is determined. Alternatively, forming at least two working marks on the workpiece, measuring the positions and shapes of the at least two working marks with the measuring unit, and the relative angle obtained from the measurement results. and machining the workpiece based on the relationship between and the machining position.
A processing method according to a third aspect of the present invention comprises: a processing unit that processes a workpiece at a processing position with an attached tool; A method of machining a workpiece using a machining apparatus comprising a measuring unit for measuring a position , comprising: machining the workpiece by the machining unit; and calibrating the position of the machining unit with respect to the workpiece. and said calibrating includes changing a relative angle between a workpiece and a working portion for machining the workpiece at a machining position to create at least two machining marks on the workpiece. forming, measuring the positions and shapes of the at least two machining marks with the measuring unit, and determining the relative angle based on the relationship between the relative angle and the machining position obtained from the measurement result and calibrating at least one of the machining positions.
図１は、一実施の形態による５軸複合工作機械として構成した加工装置１を例示する図である。なお、以下に説明する実施の形態は、発明の理解のために具体的に例示するものであり、特に指定の無い限り、発明を限定するものではない。
FIG. 1 is a diagram illustrating a
図１において、コラム２がコラムベッド９に対して立設されている。コラムベッド９にＹ軸方向にスライドレール９ａが形成されている。コラムベッド９に対して、ターニングテーブル１５がＹ軸方向（前後方向）にスライド自在に設けられている。ターニングテーブル１５（ワークテーブルとも称する）は、被加工物であるワークＷの載置台である。ターニングテーブル１５は、コラムベッド９のスライドレール９ａに沿ってＹ軸方向に駆動できるように設けられた不図示のＹ軸駆動機構により、移動することができる。また、ターニングテーブル１５は、ワーク主軸Ｃを中心に回動可能である。ワークＷは、このターニングテーブル１５上に芯出し位置決めし、固定される。
In FIG. 1, a
本実施の形態では、上記のように、ワーク主軸Ｃの割出し方向に回動自在に設けたターニングテーブル１５を、コラムベッド９上でＹ軸方向に移動自在に設けたので、ターニングテーブル１５上に載置されたワークＷが、コラム２に対して相対的に並進移動自在（Ｙ軸方向）である。
また、ターニングテーブル１５にはスライドレール９ａに対してワーク主軸Ｃを中心に回転駆動させるターニングテーブル回転機構も備えられている。
In the present embodiment, as described above, the turning table 15 is provided rotatably in the indexing direction of the work spindle C, and is provided movably in the Y-axis direction on the column bed 9. The work W placed on the
The turning table 15 is also provided with a turning table rotating mechanism that rotates the
一方、コラム２には、例えば横レール３がＹ軸方向と直交するＸ軸方向（左右方向）に設けられている。また、横レール３には、横レール３と交叉係合し、横レール３に沿ってＸ軸方向に並進移動自在な縦レール４が、Ｙ軸方向と直交するＺ軸方向（上下方向）に設けられている。
On the other hand, on the
縦レール４にはさらに、縦レール４と係合し、縦レール４に沿ってＺ軸方向に並進移動自在な刃物台５が設けられている。以上の構成により、ターニングテーブル１５上に載置されたワーク（不図示）が、刃物台５に対して相対的に、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に並進移動自在である。
なお、横レール３にはＸ軸駆動機構１１が設けられているので、縦レール４および刃物台５をＸ方向に自在に移動制御が可能である。また、縦レール４にはＺ軸駆動機構１３が設けられているので、刃物台５をＺ方向に自在に移動制御が可能である。
なお、本明細書では、Ｘ軸駆動機構１１と横レール３からなる移動機構をＸ軸移動機構、Ｚ軸駆動機構１３と縦レール４からなる移動機構をＺ軸移動機構、スライドレール９ａとＹ軸駆動機構からなる移動機構をＹ軸移動機構と称し、Ｘ軸移動機構、Ｙ軸移動機構およびＺ軸移動機構をまとめて並進移動機構と称す。
The
Since the
In this specification, the moving mechanism composed of the
刃物台５には、工具取り付け部６が、工具主軸ＡがＹＺ平面と平行な面内（前後方向）に旋回可能に設けられる。すなわち、工具取り付け部６はＸ軸に平行な旋回軸Ｂの周りに旋回可能に設けられる。工具取り付け部６の下部先端のチャック部には、例えばバイト、ドリルなどの工具７がチャックされる。チャックされた工具７は、不図示のモータによって工具主軸Ａを回転軸として回転する。
A
工具取り付け部６は、旋回機構を備えたユニバーサルヘッドを構成する。すなわち、旋回軸Ｂの周りに旋回自在に工具取り付け部６を軸支し、不図示の旋回軸駆動機構により、旋回軸Ｂの周りに工具取り付け部６を旋回制御自在に構成する。このような構成により、旋回軸Ｂの周りに旋回する工具取り付け部６に対して、旋回軸駆動機構を制御することによって工具取り付け部６のチャック部にチャックした工具７を首振り制御し、ターニングテーブル１５に載置されたワークＷに対する工具７または形状測定ユニット２０の角度（姿勢）を自在に調整する。
なお、スライドレール９ａ、縦レール４、横レール３のそれぞれにはリニアエンコーダが設けられており、ターニングテーブル１５の位置および刃物台５の位置を求めることができる。また、旋回軸Ｂ、ワーク主軸Ｃおよび工具主軸Ａにもロータリーエンコーダが設けられており、それぞれの回動角度を求めることができる。
なお、本実施の形態における加工装置１は、上述の並進移動機構と、工具取付け部６に構成された旋回機構および旋回軸駆動機構と、ターニングテーブル１５とターニングテーブル駆動機構とで位置変更部が構成されている。本実施の形態における加工装置１は、この位置変更部により、ターニングテーブル１５に載置された被加工物と刃物台５に保持された工具７との相対的な位置を変更する。
The
A linear encoder is provided on each of the
In the
形状測定ユニット２０は、例えば、工具取り付け部６に取り付けられており、ターニングテーブル１５に載置されたワークＷの三次元形状を測定するための画像データを取得するユニットである。形状測定ユニット２０は、例えば、本願出願人により出願された特開２００８－２５６４８４号公報に記載されている光切断法により、ワークＷの三次元形状を測定することができるユニットである。
The
この形状測定ユニット２０は、被検物（本例ではワークＷ）に特定のパターンの光（例えばスリット状のスリット光）を投影して、ワークＷに投影されたパターンを投影方向とは別方向から画像センサーにより撮影するユニットである。なお、撮影した画像は不図示の制御部に送出され、この制御部により、撮影した画像から画像上におけるパターンの像の位置を求め、かつ求めたパターンの位置と、ターニングテーブル１５に対する形状測定ユニット２０の位置および角度（姿勢）に基づき、ワークＷの形状を算出することでスリット光が照射された位置におけるワークＷの三次元位置を求めることができる。また、各駆動機構を移動させながら、スリット光が照射される位置を走査し、その照射される位置が変わる度に画像を取得することで、ワークＷの三次元形状を求めることができる。
なお、形状測定の際には、形状測定ユニット２０を被検物に対して相対的に走査させながら、加工痕等の三次元形状の測定が行われるので、位置変更部から移動軸または旋回軸Ｂの位置情報をエンコーダから取得する必要がある。そのため、位置変更部の並進移動機構に設けられたエンコーダからの信号取得タイミングと形状測定ユニット２０による撮影タイミングとを同期させることで、形状測定精度を向上することができる。具体的には米国特許公報第6611617号に開示されているような同期方法を採用することが好ましい。なお、形状測定ユニット２０と形状測定ユニット２０から得られたデータを基に三次元形状を算出する制御部については、他にも特開2015-129665号に開示された形状測定ユニットと制御部を用いることでもよい。この形状測定ユニットは一定領域において加工痕と形状測定ユニットの相対移動なし三次元形状を求めることができる。したがって、このような形状測定ユニットを用いることにより、位置変更部からのエンコーダ情報を用いる必要なく複数の加工痕の相対位置関係を算出することが可能である。
The
In the shape measurement, the
ワークＷの三次元形状の測定時は、ワークＷに対する形状測定ユニット２０の位置を相対移動させて、ワークＷをスリット光により走査する。この走査は、ターニングテーブル１５上に載置されたワークＷを、刃物台５（すなわち形状測定ユニット２０）に対して相対的に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向またはＺ軸方向に並進移動させて行う。この際、工具取り付け部６を旋回軸Ｂ周りに旋回させる必要はない。これにより旋回軸Ｂやワーク主軸Ｃによる位置決め誤差による形状測定誤差が生じなくなる。
When measuring the three-dimensional shape of the work W, the position of the
形状測定ユニット２０により、工具７によって加工されたワークＷの加工痕を測定することで、加工痕の形状を測定できる。測定対象とする加工痕の全てが形状測定ユニット２０による視野範囲に収まらない場合には、ターニングテーブル１５上に載置されたワークＷを、刃物台５（すなわち形状測定ユニット２０）に対して相対的に並進移動させることにより、それぞれの加工痕を形状測定ユニット２０による視野範囲に収めるようにしてもよい。この際、工具取り付け部６を旋回軸Ｂやワーク主軸Ｃ周りに旋回させない方が好ましい。
次に、本発明の実施の形態における加工装置１の補正方法について説明する。本発明の実施の形態では、加工装置１の補正方法を行うために、まず、製品形状にワークＷを加工する前に、複数の加工痕を形成する。図２(a)は、ワークＷの一例である。この円筒状のワークＷの上端面には、予め複数の加工痕を形成するための加工痕形成部Ｗ１、Ｗ２が一体的に形成されている。この加工痕形成部Ｗ１、Ｗ２は矩形形状を有しており、各面が平面である。図２(b)は、ワークＷの加工痕形成部Ｗ１の拡大図である。たとえば、加工装置１の補正用に形成する加工痕は、図２(b)のように同一面に形成された複数の加工痕である。複数の加工痕は、形状測定ユニット２０で形状を測定する際、形状測定ユニット２０を旋回軸Ｂやワーク主軸Ｃ周りで相対移動させて測定することを十分に避けることができる。特に、形状測定ユニット２０でワークＷを測定する場合、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の並進移動の位置決めで生ずる誤差に対して、旋回軸Ｂの位置決め角度誤差の方が形状測定結果に及ぼす誤差が大きい。なぜなら、旋回軸Ｂの位置決め角度誤差により、旋回軸ＢからワークＷの測定位置までの距離に応じて、比例的に測定位置の位置ズレ量が拡大してしまうためである。また同様に、ワーク主軸ＣからワークＷ上の加工位置までの距離に応じて、ターニングテーブル１５の位置決め角度誤差により比例的に測定位置のズレ量が拡大してしまうことが理由となる。
By measuring the machining marks of the workpiece W machined by the
Next, a correction method for the
なお、それぞれ異なる場所に形成されたワークＷの加工痕を形状測定ユニット２０の視野範囲に収めるためにワークＷをＸ軸方向、Ｙ軸方向またはＺ軸方向に並進移動させる場合とは、次のような場合である。図２(b)に例示した加工痕形成部Ｗ１は、複数の加工痕１０１および加工痕１０２を有する。加工痕１０１および１０２は、同じ工具７によって異なる姿勢によりそれぞれ加工したものである。この加工痕はある目的の形状創生を行うために形成された加工痕でなく、試し加工などでワークＷにつけられた加工痕であればよい。そのため、加工痕の形状についてはいかなる形状でもよい。ただし、複数の加工痕の両者の相対位置関係を求めやすい形状であれば良い。また、このような複数の加工痕１０１および１０２の形状を形状測定ユニット２０で測定する場合において、形状測定ユニット２０による視野範囲に加工痕１０１および１０２が両方とも収まる場合（加工痕１０１を形状測定する画像に加工痕１０２も収まっている場合）には、加工痕１０１および１０２の形状を測定するためにワークＷを並進移動させる必要はない。このようにすることで、加工装置の並進移動時に生ずる位置決め誤差による形状測定誤差を生じなくすることができる。
The case where the workpiece W is translated in the X-axis direction, the Y-axis direction, or the Z-axis direction in order to fit the processing marks of the workpiece W formed at different locations within the visual field range of the
しかし、一方の加工痕しか視野範囲に収まらない場合（加工痕１０１を形状測定する画像から加工痕１０２が外れている場合）には、例えば、先に加工痕１０１を視野範囲に収めて加工痕１０１の形状を測定した上で、形状測定ユニット２０（すなわち刃物台５）を、ターニングテーブル１５上に載置されたワークＷに対して相対的に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向またはＺ軸方向に並進移動させる。そして加工痕１０２を視野範囲に収めて加工痕１０２の形状を測定する。加工痕１０１の形状測定データと加工痕１０２の形状測定データとの相対位置関係は、加工痕１０１の形状測定時から加工痕１０２の形状測定時に行われた並進移動させた距離と方向に基づいて算出することができる。
However, if only one of the machining marks fits within the field of view (if the
上述のように、回動移動よりも並進移動により生ずる位置決め誤差による形状測定結果の影響は十分に低いので、Ｙ軸方向への並進移動を行って測定される加工痕１０１と加工痕１０２との相対距離の測定精度は、形状測定ユニット２０の視野範囲に加工痕１０１および１０２の双方が同時に収まる状態で測定される加工痕１０２と加工痕１０１との相対距離の測定精度とほぼ同程度である。
なお、Ｘ軸方向やＺ軸方向へ並進移動する場合も同様である。
また、加工痕形成部Ｗ１、Ｗ２はワークＷを製品形状に加工する際には、削り取られるような部材であってもよい。
As described above, the effect of the positioning error caused by the translational movement on the shape measurement results is sufficiently lower than that of the rotational movement. The measurement accuracy of the relative distance is approximately the same as the measurement accuracy of the relative distance between the machining marks 102 and 101 measured in a state in which both the machining marks 101 and 102 are simultaneously within the visual field range of the
The same applies to translational movement in the X-axis direction and the Z-axis direction.
Further, the processing mark forming portions W1 and W2 may be members that are scraped off when processing the workpiece W into a product shape.
＜校正処理の概要＞
ところで、本実施の形態では、上述したような５軸制御の加工装置１によってワークＷに形成される形状の精度を高めるため、以下のような校正処理を行う。すなわち、図２に例示したように、ターニングテーブル１５上の所定位置に載置されたワークＷに対して複数の試験加工（校正用の加工）を行い、ワークＷに複数の加工痕１０１および加工痕１０２を残す。
<Outline of calibration process>
By the way, in this embodiment, the following calibration processing is performed in order to improve the accuracy of the shape formed on the workpiece W by the five-axis
具体的には、工具７の旋回軸Ｂ周りの旋回角の設定角度をθ１に設定し、ワークＷ上における計算上での工具７の刃先の位置を目標位置Ｐ１０１となるようにワークＷを並進移送させてワークＷに対して加工を行い、ワークＷ上に図２の左側に示した加工痕１０１を形成する。
Specifically, the set angle of the turning angle of the
次に、目標位置Ｐ１０１からＹ軸マイナス方向に所定距離だけ離れた目標位置Ｐ１０２を設定する。旋回軸Ｂ周りの旋回角の設定角度をθ２に設定し、ワークＷ上における計算上での工具７の刃先の位置を目標位置Ｐ１０２となるようにワークＷを並進移動させてワークＷに対して加工を行い、ワークＷ上に図２の右側に示した加工痕１０２を形成する。
Next, a target position P102 is set which is a predetermined distance away from the target position P101 in the Y-axis negative direction. The set angle of the swivel angle around the swivel axis B is set to θ2, and the workpiece W is translated so that the calculated position of the cutting edge of the
形状測定ユニット２０でワークＷの複数の加工痕１０１及び加工痕１０２の画像データを取得し、取得された画像データを基に制御部３０により、ワークＷの複数の加工痕１０１および加工痕１０２の形状および位置を算出する。工具７の先端の旋回角度精度が理想的であれば、測定した加工痕１０１および加工痕１０２の形状および位置が、加工装置１において校正用の加工時に目標とした複数の校正用加工形状および位置の許容範囲内に存在する。しかしながら、旋回軸から工具７の先端までは比較的距離が長いため、工具７の先端の旋回角度の精度が高くとも、加工痕の形成位置が許容された範囲にない場合がある。
The
そこで、本実施の形態では、工具取り付け部６（すなわちチャックされた工具７の刃先）の旋回軸Ｂ周りにおける旋回角度ごとに、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向のそれぞれの座標値に対して適用する補正値を求める。これらの補正データを求めるために、ワークＷに対する工具取り付け部６（すなわちチャックされた工具７の刃先）の旋回角度を複数の異なる値に変化させて校正用の加工を複数回行い、ワークＷ上に複数の校正用の加工痕１０１および加工痕１０２を形成する。
Therefore, in the present embodiment, coordinate values in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are provided for each turning angle around the turning axis B of the tool mounting portion 6 (that is, the cutting edge of the chucked tool 7). Calculate the correction value to be applied to In order to obtain these correction data, the turning angle of the tool mounting portion 6 (that is, the cutting edge of the chucked tool 7) with respect to the workpiece W is changed to a plurality of different values, and the machining for calibration is performed a plurality of times. A plurality of working
なお、校正用の加工痕は、工具７の径や長さ、工具７の軸方向も取得し得るように、ワークＷのいずれかの面において観察可能な形状に加工する。なお、工具７の刃先の径や工具７の軸方向、刃物台５に対する工具７の取り付け姿勢については、加工痕形状データ取得部で得られた三次元形状データから加工痕の表面形状データを求め、その表面形状データと工具７の加工軌跡データから算出してもよい。本実施の形態では、図２に例示するように、Ｙ―Ｚ平面に平行な面に対してＸ軸マイナス側に凹となるような加工痕１０１および加工痕１０２を形成する。加工痕１０１および加工痕１０２の位置および形状を測定することで、それぞれにおける、ワークＷに対する工具７の角度（工具７の軸方向）、工具７の径、および加工された長さ（深さ）を取得することができる。また、加工痕１０１、加工痕１０２の相対的な位置関係を測定することができる。
The machining trace for calibration is machined into an observable shape on any surface of the workpiece W so that the diameter and length of the
＜ブロック図の説明＞
図３は、加工装置１の要部構成を例示するブロック図である。図３において、加工装置１は、入力部１０と、形状測定ユニット２０と、制御部３０と、Ｘ軸駆動機構１１と、Ｙ軸駆動機構５０と、Ｚ軸駆動機構１３と、旋回軸駆動機構７０と、ワーク主軸駆動機構８０とを含む。
<Description of block diagram>
FIG. 3 is a block diagram illustrating the main configuration of the
入力部１０は、例えば、オペレータによって操作される操作パネルによって構成される。オペレータは、加工装置１によってワークＷに所定の加工を行わせるべく、例えば、目標とする工具７による加工の始点位置（三次元座標）、終点位置（三次元座標）、およびワークＷに対する工具７の刃先の角度を示すデータの入力操作を行う。入力部１０は、オペレータによって入力された情報を位置情報算出部３１へ転送する。
The
なお、オペレータは、加工装置１に校正用の加工を行わせる場合には、目標とする校正用の工具７による加工の始点位置（三次元座標）、終点位置（三次元座標）、およびワークＷに対する工具７の刃先の角度（ワークＷに対する工具主軸Ａの軸方向の角度）を示すデータの入力操作を行う。
オペレータは、複数の加工痕１０１、１０２がそれぞれ加工痕を形成するワークＷ上で近接した位置に形成されるように、データを入力する。「近接した位置」とは、例えば、次のいずれかが満たされるものであってもよい。
（１）ワークＷに形成された加工痕１０１、１０２の位置が、形状測定ユニット２０を加工痕１０１、１０２に対して相対移動することなしに、加工痕１０１、１０２の少なくとも一部を測定可能であること。
（２）ワークＷに形成された加工痕１０１、１０２の位置が、形状測定ユニット２０のワークＷに対する測定方向を変える必要の無い位置に形成されていること。
（３）ワークＷに形成された加工痕１０１、１０２の位置が、後述の加工痕形状データ取得部３２によって取得される加工痕１０１、１０２それぞれの形状データを少なくとも一部で分離できる位置関係にあること。
なお、ワークＷにそれぞれ形成された加工痕１０１および１０２は、以下のようにして設けるようにしてもよい。形状測定ユニット２０で加工痕１０１および１０２の一方の測定を行ってから、他方の測定する際に、少なくとも旋回軸である旋回軸Ｂを中心に回動する回動移動の必要が無い位置に加工痕１０１および１０２が形成されていること。
When causing the
The operator inputs data so that the plurality of machining marks 101 and 102 are formed at close positions on the workpiece W on which the machining marks are to be formed. The “proximity position” may be, for example, one that satisfies any of the following.
(1) The positions of the machining marks 101 and 102 formed on the workpiece W can be measured at least partially without moving the
(2) The positions of the machining marks 101 and 102 formed on the work W are formed at positions where it is not necessary to change the measurement direction of the
(3) The positions of the machining marks 101 and 102 formed on the workpiece W are in a positional relationship in which the shape data of the machining marks 101 and 102 acquired by the machining mark shape
Note that the machining marks 101 and 102 respectively formed on the workpiece W may be provided as follows. After one of the machining marks 101 and 102 is measured by the
また、オペレータは、加工装置１に製品用の加工を行わせる場合には、目標とする製品用の加工形状（三次元座標）、および加工位置ごとのワークＷに対する工具７の刃先の角度を示すデータの入力操作を行う。
When the operator causes the
なお、オペレータが入力部１０に対して入力操作を行う代わりに、あらかじめプリセットされている情報（目標とする工具７のワークＷへの進入経路の始点位置（三次元座標）、終点位置（三次元座標）、およびワークＷまたはターニングテーブル１５に対する工具７の角度または工具主軸Ａの角度））を位置情報算出部３１へ転送するように構成してもよい。
In addition, instead of the operator performing an input operation on the
形状測定ユニット２０は、制御部３０からの測定指示により、上述したようにワークＷの複数の加工痕１０１および加工痕１０２の形状および位置を測定する。形状測定ユニット２０は、測定結果を制御部３０へ送る。
The
制御部３０は、位置情報算出部３１と、加工痕形状データ取得部３２と、比較部／補正データ作成部３３と、５軸ＮＣデータ生成部３４と、補正データ記憶部３５とを含む。
The
位置情報算出部３１は、入力部１０から入力されたワークＷまたはターニングテーブル１５に対する工具７の角度または工具主軸Ａの角度に基づき、旋回軸Ｂ周りに旋回する工具取り付け部６の旋回角度（所定の基準軸に対する工具主軸Ａの角度）を決定する。また、位置情報算出部３１は、入力部１０から入力された情報に基づき、それぞれの旋回角度により形成されるべき加工形状（目標とする加工形状）を示す三次元的な位置のデータを算出する。位置情報算出部３１はさらに、校正処理の際に、目標とする複数の校正用の加工形状を示すデータから、基準となる複数の校正用加工形状のノミナル相対位置情報（複数の校正用の加工形状の相対位置）を算出する。
Based on the angle of the
加工痕形状データ取得部３２は、形状測定ユニット２０から送られた加工痕１０１および加工痕１０２の画像情報からスリット光の像の位置を求め、かつ求めたパターンの位置と、ターニングテーブル１５に対する形状測定ユニット２０の位置および角度（姿勢）に基づき、加工痕１０１および加工痕１０２の三次元形状および位置を求める。
The processing mark shape
比較部／補正データ作成部３３は、加工痕形状データ取得部３２によって加工痕１０１および加工痕１０２の三次元的な位置情報から相対位置情報を取得する。そして、校正処理の際に、旋回角度Θごとに、位置情報算出部３１によって算出された加工痕１０１および加工痕１０２のノミナル相対位置情報と、加工痕形状データ取得部３２によって取得された相対位置情報とを比較し、両者の間で相違する相対位置の相違情報（Δx,Δy,Δz）を取得する。比較部／補正データ作成部３３はさらに、相違情報（Δx,Δy,Δz）に基づき、旋回角度Θを引数とする補正データ（－Δx(Θ),－Δy(Θ),－Δz(Θ)）を作成する。
The comparison unit/correction
比較部／補正データ作成部３３は、実際に校正用の加工痕の形成を行ったときのそれぞれの旋回角度の間の旋回角度については、校正用の加工を行った複数の旋回角度についての相違情報を補間することによって、その旋回角度に対応する補正データを算出する。また、校正用の加工を行った旋回角度よりも大きい旋回角度については、上記複数の旋回角度についての相違情報を外挿することによって、その旋回角度に対応する補正データを算出する。
The comparing unit/correction
補正データ記憶部３５は、上記旋回角度Θを引数とする補正データ（－Δx(Θ),－Δy(Θ),－Δz(Θ)）を記憶する。補正データ（－Δx(Θ),－Δy(Θ),－Δz(Θ)は、校正処理の際に、制御部３０の指示によって補正データ記憶部３５に記録される。また、補正データ記憶部３５が記憶する補正データ（－Δx(Θ),－Δy(Θ),－Δz(Θ)）は、製品用の加工を行う場合において、制御部３０によって指定された旋回角度Θに対応する補正データが読み出される。
The correction
５軸ＮＣデータ生成部３４は、入力部１０から入力された情報と工具７の情報（刃の形状、工具の径、工具の長さ、チャックされる位置）とに基づき、５軸の制御量（例えばＮＣ(Numerical Control)データ）を生成する。５軸ＮＣデータ生成部３４はさらに、製品用の加工を行う場合において、生成した５軸の制御量を、補正データ記憶部３５から読み出した補正データ（－Δx(Θ),－Δy(Θ),－Δz(Θ)）によって補正する。本出願明細書で説明されている位置変更部の制御量を補正する補正部としての機能も有する。すなわち、生成した５軸の制御量のうちのＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の制御量を補正データによってそれぞれ補正する。
The 5-axis NC
５軸ＮＣデータ生成部３４は、加工装置１で校正用の加工を行う場合には、生成した５軸の制御量に基づいて旋回軸駆動機構７０、ワーク主軸駆動機構８０、Ｘ軸駆動機構１１、Ｙ軸駆動機構５０、およびＺ軸駆動機構１３へそれぞれ出力する。
また、５軸ＮＣデータ生成部３４は、加工装置１で製品の加工を行う場合には、生成した５軸の制御量を上記補正データ（－Δx(Θ),－Δy(Θ),－Δz(Θ)によって補正して、旋回軸駆動機構７０、ワーク主軸駆動機構８０、Ｘ軸駆動機構１１、Ｙ軸駆動機構５０、およびＺ軸駆動機構１３へそれぞれ出力する。
The 5-axis NC
In addition, when the
旋回軸駆動機構７０は、５軸ＮＣデータ生成部３４からの制御量に基づき、旋回軸Ｂ周りに旋回する工具取り付け部６の旋回角度（基準軸に対する工具主軸Ａの角度）を制御する。ワーク主軸駆動機構８０は、５軸ＮＣデータ生成部３４からの制御量に基づき、ターニングテーブル１５の回転角度（ワーク主軸Ｃを回転軸とする）を制御する。
The turning
Ｘ軸駆動機構１１は、５軸ＮＣデータ生成部３４からの制御量に基づき、刃物台５のＸ軸方向の並進移動量を制御する。Ｙ軸駆動機構５０は、５軸ＮＣデータ生成部３４からの制御量に基づき、ワークＷのＹ軸方向の並進移動量を制御する。Ｚ軸駆動機構１３は、５軸ＮＣデータ生成部３４からの制御量に基づき、刃物台５のＺ軸方向の並進移動量を制御する。
The
＜フローチャートの説明＞
図４は、校正処理の流れを説明するフローチャートである。制御部３０は、校正処理を行う場合に図４による処理を起動させる。図４のステップＳ１０において、制御部３０の位置情報算出部３１は、入力部１０から入力された角度情報（設定角度θ１、θ２）と工具７による加工の始点位置および終点位置情報に基づき、旋回軸Ｂ周りの工具主軸Ａの旋回角度を決定してステップＳ２０へ進む。なお、この場合、始点位置と終点位置を直線で結んだ方向を基に、その方向に応じた仰角を基に旋回軸Ｂの角度を設定する。
<Description of flow chart>
FIG. 4 is a flowchart for explaining the flow of calibration processing. The
ステップＳ２０において、制御部３０の位置情報算出部３１は、入力部１０から入力された情報に基づき、それぞれの旋回角度において形成されるべき校正用の複数の加工形状（目標とする加工形状）を示すデータを生成してステップＳ３０へ進む。
In step S20, the position
ステップＳ３０において、制御部３０の位置情報算出部３１は、目標とする複数の加工形状を示すデータから、複数の加工形状のノミナル相対位置情報を算出し、ステップＳ４０へ進む。ステップＳ４０において、制御部３０の５軸ＮＣデータ生成部３４は、目標とする加工形状と工具７の情報とに基づき、ＮＣデータを生成してステップＳ５０へ進む。
In step S30, the position
ステップＳ５０において、制御部３０は、５軸のＮＣデータを基に、旋回軸駆動機構７０、ワーク主軸駆動機構８０、Ｘ軸駆動機構１１、Ｙ軸駆動機構５０、およびＺ軸駆動機構１３へそれぞれ制御データを出力してステップＳ６０へ進む。
これにより、ワークＷに校正用の加工痕１０１および加工痕１０２が形成される。
In step S50, based on the 5-axis NC data, the
As a result, processing traces 101 and processing traces 102 for calibration are formed on the workpiece W. As shown in FIG.
ステップＳ６０において、制御部３０は形状測定ユニット２０へ指示を送り、加工痕１０１および加工痕１０２の形状および位置を算出するために必要な画像情報を取得させる。そして、加工痕形状データ取得部３２により必要な画像情報と各駆動軸の位置情報、角度情報を基に、加工痕１０１および加工痕１０２の三次元形状および位置情報を算出する。算出された三次元形状および位置情報から、加工痕１０１および加工痕１０２の相対位置情報を取得してステップＳ７０へ進む。
In step S60, the
ステップＳ７０において、制御部３０の比較部／補正データ作成部３３は、ステップＳ３０で算出した相対位置情報（目標とする校正用の加工痕のノミナル相対位置情報）と、ステップＳ６０で取得した相対位置情報（加工痕１０１および加工痕１０２の相対位置情報）とを比較し、相対位置の相違情報（Δx,Δy,Δz）を取得してステップＳ８０へ進む。
In step S70, the comparison unit/correction
ステップＳ８０において、制御部３０の比較部／補正データ作成部３３は、相違情報（Δx,Δy,Δz）に基づき、旋回角度Θごとに補正データ（－Δx(Θ),－Δy(Θ),－Δz(Θ)）を作成してステップＳ９０へ進む。
In step S80, the comparison unit/correction
ステップＳ９０において、制御部３０は、旋回角度Θを引数とする補正データ（－Δx(Θ),－Δy(Θ),－Δz(Θ)）を補正データ記憶部３５へ記録して図４による処理を終了する。
In step S90, the
以上説明した校正処理は、例えば、工具７を交換したとき、前回の校正処理後に製品の加工を所定回数行ったとき、製品用のワークＷの形状を前回まで使用した形状と異なる形状に変更するとき、製品用の加工の内容を変更するときなどに、必要に応じて行うとよい。とくに、この校正処理は、ワークＷから被加工物を形状創生する前に、同じワークＷに対して校正用加工痕を形成することで実施することが好ましい。
In the calibration process described above, for example, when the
その際、校正処理に用いるワークＷは、校正専用のワークＷを用いてもよいし、製品用のワークＷを用いてもよい。製品用のワークＷを用いる場合は、最終的に製品となる部分以外の部分、すなわち、製品には不要な部分に校正用の加工を施すとよい。 At that time, the work W used for the calibration process may be a work W dedicated to calibration or a work W for products. When using a workpiece W for a product, it is preferable to apply calibration processing to a portion other than the portion that will eventually become the product, that is, a portion that is unnecessary for the product.
図５は、加工処理の流れを説明するフローチャートである。制御部３０は、加工装置１で加工を行う場合に図５による処理を起動させる。図５のステップＳ２１０において、制御部３０は、校正処理を行うか否かを判定する。制御部３０は、オペレータによる校正処理の指示を受けた場合にステップＳ２１０を肯定判定してステップＳ２２０へ進み、ステップＳ２２０において上述した校正処理（図４）を行う。一方、制御部３０は、オペレータによる校正処理の指示を受けない場合には、ステップＳ２１０を否定判定してステップＳ２３０へ進む。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the processing flow. The
ステップＳ２３０において、制御部３０の位置情報算出部３１は、入力部１０から入力された情報に基づき、工具主軸Ａの旋回角度を抽出してステップＳ２４０へ進む。
In step S230, the position
ステップＳ２４０において、制御部３０の位置情報算出部３１は、入力部１０から入力された情報に基づき、それぞれの旋回角度において形成されるべき製品用の加工形状（目標とする加工形状）を示すデータを生成してステップＳ２５０へ進む。
In step S240, based on the information input from the
ステップＳ２５０において、制御部３０の５軸ＮＣデータ生成部３４は、目標とする加工形状と工具７の情報とに基づき、５軸のＮＣデータを生成してステップＳ２６０へ進む。
In step S250, the 5-axis NC
ステップＳ２６０において、制御部３０は、補正データが存在するか否かを判定する。制御部３０は、校正処理済みであり、補正データ記憶部３５に補正データ（－Δx(Θ),－Δy(Θ),－Δz(Θ)）が記録されている場合にステップＳ２６０を肯定判定してステップＳ２７０へ進む。制御部３０は、校正処理の前であり、補正データ記憶部３５に補正データ（－Δx(Θ),－Δy(Θ),－Δz(Θ)）が記録されていない場合には、ステップＳ２６０を否定判定してステップＳ３００へ進む。
In step S260, the
ステップＳ２７０において、制御部３０は、ステップＳ２３０で抽出した旋回角度ごとに、対応する補正データ（－Δx(Θ),－Δy(Θ),－Δz(Θ)）を補正データ記憶部３５から読み出してステップＳ２８０へ進む。
In step S270, the
ステップＳ２８０において、制御部３０の５軸ＮＣデータ生成部３４は、ステップＳ２５０で生成した５軸の制御量を、ステップＳ２３０で抽出した旋回角度ごとに、補正データ記憶部３５から読み出した補正データ（－Δx(Θ),－Δy(Θ),－Δz(Θ)）によって補正してステップＳ２９０へ進む。
In step S280, the 5-axis NC
ステップＳ２９０において、制御部３０は、補正後の５軸のＮＣデータを旋回軸駆動機構７０、ワーク主軸駆動機構８０、Ｘ軸駆動機構１１、Ｙ軸駆動機構５０、およびＺ軸駆動機構１３へそれぞれ出力して図５による処理を終了する。
これにより、ワークＷに製品用の加工が行われる。
In step S290, the
Thereby, the workpiece W is processed for the product.
ステップＳ２６０を否定判定して進むステップＳ３００において、制御部３０は、補正していない５軸のＮＣデータを旋回軸駆動機構７０、ワーク主軸駆動機構８０、Ｘ軸駆動機構１１、Ｙ軸駆動機構５０、およびＺ軸駆動機構１３へそれぞれ出力して図５による処理を終了する。この場合は、補正なしのＮＣデータを用いてワークＷに加工が行われる。
In step S300, which proceeds after making a negative decision in step S260, the
上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）上記加工装置１で用いた補正方法は、ワークＷと工具７との相対的な姿勢を変える旋回軸Ｂを備え、ワークＷと工具７との相対的な位置を変更する駆動機構１１、１３、５０、７０と、駆動機構１１、１３、５０、７０の旋回軸Ｂ、およびその他のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の位置を制御する制御部３０とを備える加工装置１に適用される。そして、補正方法は、ワークＷの製品用の加工前に、近接した位置に、旋回軸Ｂにおける異なる設定角度θ１、θ２の各々でそれぞれ校正用の加工痕１０１、１０２をワークＷに形成し、加工痕１０１、１０２の相対位置関係と、制御部３０が指示する加工形状、すなわち目標とする校正用の加工痕のノミナル相対位置関係との差に基づいて、補正値を取得し、取得された補正値を基に駆動機構１１、１３、５０へ出力される制御値を補正する。この補正方法によれば、加工後のワークＷに形成される形状の精度の低下を抑えることができる。とくに、旋回軸Ｂ周りに工具７を旋回させる際の工具７の先端位置精度の影響を抑えたい場合に有効である。
なお、近接した位置に校正用の加工痕１０１、１０２をワークＷに形成する旨の「近接した位置」とは、上述したように、ワークＷに形成された加工痕１０１、１０２の位置が、形状測定ユニット２０を加工痕１０１、１０２に対して相対移動することなしに、加工痕１０１、１０２の少なくとも一部を測定可能な位置であってもよい。また、ワークＷに形成された加工痕１０１、１０２の位置が、形状測定ユニット２０のワークＷに対する測定方向を変える必要の無い位置に形成されていてもよい。さらにまた、ワークＷに形成された加工痕１０１、１０２の位置が、加工痕形状データ取得部３２で取得したそれぞれの加工痕の形状データが少なくとも一部で分離できるような位置関係であってもよい。
According to the embodiment described above, the following effects are obtained.
(1) The correction method used in the
Note that the "proximity position" to the effect that the calibration traces 101 and 102 are formed on the work W at close positions means that the positions of the
（２）加工装置１は、画像センサーを有した形状測定ユニット２０を備える。そして、上記補正方法において、制御部３０は、画像センサーで取得できる視野範囲内に形成されたそれぞれの加工痕１０１、１０２の三次元形状データと三次元位置情報、または画像センサーの視野範囲内に各々の加工痕の画像が取れるように並進移動機構を制御し、加工痕１０１および１０２の画像と、それぞれの画像を取得した時の並進移動機構のエンコーダから得られた位置情報を用いて得られたそれぞれの加工痕１０１、１０２の三次元形状データと三次元位置情報に基づき、制御値への補正値、例えば補正データ（－Δx(Θ),－Δy(Θ),－Δz(Θ)）を取得する。画像センサーを有した形状測定ユニット２０によって複数の加工痕１０１、１０２の画像データを取得し、その画像データを基に形状データを算出することで、ワークＷを加工装置１に載置したままの状態で、複数の校正用の加工痕１０１、１０２の相対位置関係を得ることができる。このため、ワークＷを加工装置１から取り外して複数の加工痕１０１、１０２の形状を測定する場合に比べて、測定誤差が少ない加工痕１０１、１０２の相対位置関係を得ることができる。
(2) The
（３）上記補正方法において、それぞれの加工痕１０１、１０２を形成するときの設定角度は、製品用の加工時に設定される旋回軸Ｂの設定角度の旋回角度範囲内に含まれるように設定される。また、製品用の加工時に設定される旋回角度範囲の角度の最大値および最小値の差よりも小さな角度差を有するように設定されるようにした。校正用の加工を行う設定角度θ１、θ２よりも大きい設定角度については、上記複数の設定角度θ１、θ２における相違情報を外挿することによって、その設定角度に対応する補正値を取得する。これにより、校正用の加工時に設定角度を大きく振らなくても、製品用の加工時に設定される設定角度に対応する補正値、例えば補正データ（－Δx(Θ),－Δy(Θ),－Δz(Θ)）を得ることができる。 (3) In the correction method described above, the set angles for forming the machining marks 101 and 102 are set so as to be included in the swivel angle range of the set angle of the swivel axis B that is set during product machining. be. Also, the angle difference is set to be smaller than the difference between the maximum value and the minimum value of the turning angle range that is set during product processing. For set angles larger than the set angles θ1 and θ2 for calibration processing, the correction values corresponding to the set angles are obtained by extrapolating the difference information between the plurality of set angles θ1 and θ2. As a result, even if the set angle is not greatly changed during calibration processing, correction values corresponding to the set angles set during product processing, such as correction data (-Δx(Θ),-Δy(Θ),- Δz(Θ)) can be obtained.
（４）上記（２）の形状測定ユニット２０は、駆動機構４０～６０が具備する移動軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）上に設けられる。これにより、形状測定ユニット２０によってワークＷをスリット光で走査する際、あるいは測定対象とする加工痕１０１（または１０２）を形状測定ユニット２０による視野範囲に収める際に、移動精度が十分高い並進移動のみにより実現できるので、誤差が少ない加工痕１０１、１０２の相対位置関係を得ることができる。
(4) The
（５）上記（４）の形状測定ユニット２０は、光切断センサーであり、光切断センサーは、移動軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）上に設けられており、光切断センサーは、旋回軸Ｂを固定した状態で、移動軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）による相対移動を行うことで、加工痕１０１、１０２が形成された部分を走査し、形状測定ユニット２０は、光切断センサーから取得された情報に基づきそれぞれの加工痕１０１、１０２の三次元形状を取得する。これにより、誤差が少ない加工痕１０１、１０２の相対位置関係を得ることができる。
(5) The
（６）上述した加工装置１は、ワークＷと工具７とを相対的に並進移動軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の方向に位置を変更する駆動機構１１、１３、５０と、ワークＷと工具７との相対的な姿勢を変える旋回軸駆動機構７０とを備える。これら駆動機構１１、１３、５０および旋回軸駆動機構７０が位置変更部を構成する。加工装置１はさらに、位置変更部へ制御量を出力し、ワークＷと工具７との相対的な位置を制御する制御部３０と、工具７によってワークＷの異なる位置に加工された複数の校正用加工痕１０１、１０２の形状および位置を測定する形状測定ユニット２０と、制御部３０が目標とする複数の目標加工形状の相対的位置関係、および形状測定ユニット２０によって測定された複数の校正用加工痕１０１、１０２の相対的位置関係の差に基づいて、制御量の補正値、例えば補正データ（－Δx(Θ),－Δy(Θ),－Δz(Θ)）を算出する制御部３０、実施の形態ではとくに比較部／補正データ作成部３３を備える。この加工装置１によれば、加工後のワークＷに形成される形状の精度の低下を抑えることができる。すなわち、制御部３０が目標とする２つの目標加工形状の相対的位置関係と、測定した校正用加工痕１０１、１０２の相対的位置関係との差に基づいて算出された制御量の補正値を用いることで、駆動機構１１、１３、５０による並進移動軸方向への移動精度、および旋回軸駆動機構７０による旋回軸Ｂ周りの旋回の精度のいずれの精度の影響も抑えることができる。
(6) The
（７）上記加工装置１においては、旋回軸駆動機構７０の旋回軸Ｂの周りの旋回角度を変えることによってワークＷと工具７との相対的な姿勢を変更することができる。制御部３０は、駆動機構１１、１３、５０による並進移動量および旋回軸駆動機構７０による旋回角度を制御する。この制御により、複数の校正用加工痕１０１、１０２が形成される。形状測定ユニット２０は、異なる旋回角度でそれぞれ加工された複数の校正用加工痕１０１、１０２の形状および位置を測定する。これにより、とくに、旋回軸駆動機構７０により工具７を旋回軸Ｂ周りに旋回させた際の工具７の先端の位置精度の影響を抑えたい場合に有効である。
(7) In the
（８）上記加工装置１において、制御部３０である比較部／補正データ作成部３３は、複数の目標加工形状の相対位置関係と、形状測定ユニット２０で測定された複数の校正用加工痕１０１、１０２の相対位置関係を示す形状情報との差に基づき、複数の旋回角度ごとに、補正値として並進移動軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の方向の並進移動量の補正値、例えば補正データ（－Δx(Θ),－Δy(Θ),－Δz(Θ)）を算出する。これにより、旋回軸駆動機構７０により工具７を旋回軸Ｂ周りに旋回させた際の工具７の先端位置精度を、旋回角度ごとに、並進移動軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の方向の並進移動量として補正することができる。
(8) In the
（９）上記加工装置１において、制御部３０は、比較部／補正データ作成部３３によって補正値を算出する前は、複数の目標加工形状を形成するために生成した旋回角度および並進移動量を制御量とし、比較部／補正データ作成部３３によって補正値を算出した後は、目標形状情報に基づいて生成した並進移動量および旋回角度に補正値で補正した旋回角度および並進移動量を制御量とする。これにより、補正値を算出する前も後も、それぞれにおいて適切な制御量を得ることができる。
(9) In the
（１０）上記加工装置１において、形状測定ユニット２０は、駆動機構１１、１３、５０で並進移動軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の方向の並進移動量を変えることにより、ワークＷの校正用加工痕１０１、１０２との相対的な位置が変更されるようにした。これにより、形状測定ユニット２０によってワークＷをスリット光で走査する際、あるいは測定対象とする加工痕１０１（または１０２）を形状測定ユニット２０による視野範囲に収める際に、形状測定時に旋回軸Ｂ周りの旋回角度を変化させる場合に比べて、誤差が少ない加工痕１０１、１０２の相対位置関係を得ることができる。
(10) In the
（１１）上記加工装置１において、形状測定ユニット２０は、校正用加工痕１０１、１０２の形状測定結果に基づき、少なくとも工具７の径および工具７の長さと工具７の軸方向を取得する。これにより、加工痕１０１、１０２の相対位置関係を適切に得ることができる。
(11) In the
（１２）上記加工装置１において、形状測定ユニット２０は、加工されたワークＷが加工装置１に載置されている状態で複数の校正用加工痕１０１、１０２の形状および位置を測定するようにした。これにより、ワークＷを加工装置１から取り外して複数の加工痕１０１、１０２の形状を測定する場合に比べて、測定誤差が少ない加工痕１０１、１０２の相対位置関係を得ることができる。
(12) In the
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（変形例１）
上記実施の形態において、加工装置１はスライドレール９ａ、縦レール４、横レール３のみ有した並進軸移動手段のみによる３軸構成の位置変更部を有した加工装置であってもよい。
その場合、少なくともいずれか一つの並進移動機構により工具を移動させて、近接した位置に複数の加工痕を形成し、その複数の加工痕の相対位置関係と、前記制御部が指示する加工形状の相対位置関係との差に基づいて、前記位置変更部へ出力される制御値を補正するようにしてもよい。
なお、複数の加工痕の相対位置関係を求めるために形状測定ユニット２０を加工痕が形成されたワークに対して相対移動させる必要がある場合、なるべく相対移動距離が短くなり、かつ、それぞれの加工痕の一部の形状が分離できるような位置に、複数の加工痕を形成することが好ましい。特に、複数の加工痕を形成する際に行った工具の移動距離よりも、測定時における形状測定ユニット２０の移動距離が短いことで、並進移動機構による位置決め誤差により生ずる形状測定誤差を小さくすることができる。
The following modifications are also within the scope of the present invention, and it is also possible to combine one or more of the modifications with the above-described embodiments.
(Modification 1)
In the above-described embodiment, the
In that case, the tool is moved by at least one of the translational movement mechanisms to form a plurality of machining marks at close positions, and the relative positional relationship between the plurality of machining marks and the machining shape indicated by the control unit. The control value output to the position changing unit may be corrected based on the difference from the relative positional relationship.
In addition, when it is necessary to move the
（変形例２）
上記実施の形態においては、入力部１０を介して、目標とする工具７による加工の始点位置（三次元座標）、終点位置（三次元座標）、およびワークＷに対する工具７の刃先の角度を示すデータを含む、ツールパス情報を入力する例を説明した。入力部１０から入力する代わりに、ティーチング動作によってツールパスを設定するように構成してもよい。
(Modification 2)
In the above-described embodiment, the starting point position (three-dimensional coordinates) and end point position (three-dimensional coordinates) of the target machining by the
（変形例３）
上記実施の形態においては、補正データとして、旋回角度Θごとに補正データ（－Δx(Θ),－Δy(Θ),－Δz(Θ)）を作成する例を説明した。この代わりに、旋回軸Ｂの旋回軸駆動機構へ供給する制御データへの旋回角度毎の補正データとして作成してもよい。
また、旋回軸Ｂの旋回角度に応じた補正データ以外にも、ワーク主軸Ｃの旋回角度に応じた補正データや工具主軸Ａの回転角度に応じた補正データも同様に作成してもよい。
(Modification 3)
In the above embodiment, an example of creating correction data (-Δx(Θ), -Δy(Θ), -Δz(Θ)) for each turning angle Θ has been described. Instead of this, it may be created as correction data for each turning angle for control data to be supplied to the turning shaft driving mechanism of the turning shaft B. FIG.
In addition to the correction data corresponding to the turning angle of the turning axis B, correction data corresponding to the turning angle of the work spindle C and correction data corresponding to the rotation angle of the tool spindle A may also be generated in the same manner.
変形例３において、比較部／補正データ作成部３３は、校正処理の際に、旋回角度Θごとに、位置情報算出部３１によって算出された三次元的な位置と、加工痕形状データ取得部３２によって算出された三次元的な位置とを比較し、両者の間で相違する相違情報（Δθ）を取得する。比較部／補正データ作成部３３はさらに、相違情報（Δθ）に基づき、旋回角度Θを引数とする補正データ（－Δθ(Θ)）を作成する。
In
変形例３において、５軸ＮＣデータ生成部３４は、製品用の加工を行う場合において、生成した５軸の制御量のうちの旋回軸駆動機構７０へ出力する制御量を、補正データ（－Δθ(Θ)）によって補正する。
In Modified Example 3, the 5-axis
（変形例４）
上記実施の形態においては、校正用の加工として２つの加工痕１０１および１０２を形成するようにしたが、３つ以上の加工をおこなってもよい。すなわち、設定角度をθ１にセットして加工する加工痕１０１と、設定角度をθ２にセットして加工する加工痕１０２とに加えて、設定角度をθ３にセットして加工する加工痕を形成する。
なお、複数の加工痕は、完全に分離していなくてもよく、形状測定ユニット２０によって、各加工痕を分離して三次元形状を測定できる位置関係にあればよい。
(Modification 4)
In the above embodiment, two processing traces 101 and 102 are formed as processing for calibration, but three or more processing may be performed. That is, in addition to the
It should be noted that the plurality of working marks need not be completely separated, and it is sufficient if they are in a positional relationship that allows the
（変形例５）
形状測定ユニット２０は、工具取付け部６の工具取付位置に、工具の代わりに脱着可能に取り付けるものでもよい。
(Modification 5)
The
（変形例６）
形状測定ユニット２０は、工具取付け部６ではなく刃物台５の外装部に取り付けられていてもよい。この場合、旋回軸Ｂにより可動する側に形状測定ユニット２０が取り付けられていないので、旋回軸Ｂの回動による測定位置のズレで生ずる測定誤差を生じさせなくすることができる。
(Modification 6)
The
（変形例７）
なお、被加工物を所定の目的の形状創生のために行う加工前に形成される複数の加工痕の全てを、同一の加工装置で形成するものに限定するものではない。共通の加工ワークに一つは加工装置Ａで加工痕を形成し、他方は加工装置Ｂで加工痕を形成することで、加工装置Ａと加工装置Ｂの加工位置の偏差量を求めることができる。具体的には以下の工程で補正を行う。
最初に被加工物と第１の工具との相対的な位置を変更する第１の位置変更部と第１の位置変更部を制御する第１の制御部を有した第１の加工装置により、前記被加工物に少なくとも一つの加工痕を形成する。次に、同じ被加工物と第２の工具との相対的な位置を変更する第２の位置変更部と前記第２の位置変更部を制御する第２の制御部を有した第２の加工装置により前記被加工物に、第１の加工装置で形成した加工痕の近傍に、さらに少なくとも一つの第２の加工痕を形成する。第１の加工装置で形成された少なくとも一つの加工痕と第２の加工装置で形成された少なくとも一つの第２の加工痕の相対位置関係と、前記第１の制御部が指示する加工形状と前記第２の制御部が指示する加工形状との相対位置関係との差に基づいて、前記第１または第２の位置変更部のいずれか一方へ出力される制御値を補正する。このようにその複数の加工痕の相対位置関係と、前記制御部が指示する加工形状の相対位置関係との差に基づいて、加工装置Ａまたは加工装置Ｂの少なくとも一方の前記位置変更部へ出力される制御値を補正するようにしてもよい。
なお、その際は加工装置Ａと加工装置Ｂとは共通の載置台を利用することが好ましい。これにより、加工装置Ａと加工装置Ｂ間とで加工痕を形成するワークを置きなおすことによる位置ズレ量が位置変更部に出力される制御値に影響を及ぼしにくくなる。
(Modification 7)
It should be noted that all of the plurality of machining marks formed before machining the workpiece to create a desired shape are not limited to being formed by the same machining apparatus. By forming machining marks on one of the common workpieces with the machining apparatus A and forming machining marks on the other with the machining apparatus B, the amount of deviation between the machining positions of the machining apparatuses A and B can be obtained. . Specifically, correction is performed in the following steps.
A first processing apparatus having a first position changing unit that initially changes the relative position between the workpiece and the first tool and a first control unit that controls the first position changing unit, At least one machining mark is formed on the workpiece. Next, a second machining having a second position changing section for changing the relative position between the same workpiece and a second tool and a second control section for controlling the second position changing section The device forms at least one second processing mark on the workpiece in the vicinity of the processing mark formed by the first processing device. A relative positional relationship between at least one processing mark formed by a first processing device and at least one second processing mark formed by a second processing device, and a processing shape instructed by the first control unit. The control value output to either the first or second position changing section is corrected based on the difference from the relative positional relationship with the machining shape instructed by the second control section. In this way, based on the difference between the relative positional relationship of the plurality of machining marks and the relative positional relationship of the machining shape instructed by the control part, output to the position changing part of at least one of machining device A or machining device B You may make it correct|amend the control value used.
In this case, it is preferable that the processing apparatus A and the processing apparatus B use a common mounting table. As a result, the amount of positional deviation due to the repositioning of the workpiece forming the machining marks between the machining apparatus A and the machining apparatus B is less likely to affect the control value output to the position changing unit.
（変形例８）
本発明で使用する加工装置は、形状測定ユニット２０が着脱式であってもよい。その際、加工痕を形成する際には、必ず形状測定ユニット２０が取り付けられた状態でなくともよい。少なくとも加工痕の一方を形成する加工装置に、複数の加工痕を測定する際に、取り付け可能な形状測定ユニットであれば良い。
(Modification 8)
In the processing apparatus used in the present invention, the
（変形例９）
上述した説明では、補正データ記憶部３５から読み出された補正データ（－Δx(Θ),－Δy(Θ),－Δz(Θ)）の活用例として、加工装置１におけるＮＣデータの補正に用いる場合を説明した。補正データを基にした相違情報（Δx,Δy,Δz）が、目標とする加工形状と、実際に加工した加工痕の形状とのずれであることを鑑みると、上記補正データを以下の用途に用いることもできる。
(Modification 9)
In the above explanation, as an example of utilization of the correction data (-Δx(Θ), -Δy(Θ), -Δz(Θ)) read out from the compensation
１．加工指示図
加工指示図を出力するときに、上記補正データを考慮した加工指示図を出力する。
２．設計図
設計図を作成するときに、上記補正データを製造誤差の出方情報として用いる。
1. Machining instruction diagram When outputting the machining instruction diagram, the processing instruction diagram is output in consideration of the above correction data.
2. Design Drawing When creating a design drawing, the above correction data is used as information on how manufacturing errors appear.
３．製品の面の許容差を、上記補正データで表す。
一般に、製品の面は、当該製品の基準面からの寸法に基づいて表されることが多い。しかしながら、基準面からの寸法よりも、製品の面の形状そのものの許容差を表したい場合がある。そこで、加工装置１の旋回軸Ｂ周りの旋回角度ごとに算出した上記補正データを、加工装置１で形成される形状の許容差として用いる。
3. The tolerance of the surface of the product is represented by the above correction data.
In general, the surface of a product is often expressed based on the dimension from the reference surface of the product. However, there are cases where it is desired to express the tolerance of the shape of the surface of the product rather than the dimension from the reference surface. Therefore, the correction data calculated for each turning angle about the turning axis B of the
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。実施形態および変形例で示された各構成を組み合わせて用いる態様も本発明の範囲内に含まれる。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. A mode in which each configuration shown in the embodiment and modified examples is used in combination is also included within the scope of the present invention. Other aspects conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention.
１…加工装置
５…刃物台
６…工具取り付け部
７…工具
１１…Ｘ軸駆動機構
１３…Ｚ軸駆動機構
２０…形状測定ユニット
５０…Ｙ軸駆動機構
７０…旋回軸駆動機構
１０１、１０２…加工痕
θ１、θ２…旋回角の設定角度
Ａ…工具主軸
Ｂ…旋回軸
Ｃ…ワーク主軸
Ｗ…ワーク
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記工具の取り付け位置とは異なる位置から前記被加工物の形状または位置を測定する測定部と、
前記加工部と前記測定部とを制御して、前記被加工物の加工を行う加工制御部と、を有し、
前記測定部は、前記被加工物と前記加工部との相対角度が異なる状態で前記工具によって加工された少なくとも２つの加工痕の位置と形状を測定し、
前記加工制御部は、前記測定の結果から得られた前記相対角度と前記加工位置との関係に基づいて前記加工部を制御する、加工装置。 a working portion for machining a work piece at a working position with a mounted tool, the working portion being movable relative to the work piece in at least five degrees of freedom;
a measuring unit that measures the shape or position of the workpiece from a position different from the mounting position of the tool ;
a processing control unit that controls the processing unit and the measurement unit to process the workpiece;
The measuring unit measures the positions and shapes of at least two machining marks machined by the tool under different relative angles between the workpiece and the machining unit,
The processing device, wherein the processing control unit controls the processing unit based on a relationship between the relative angle obtained from the measurement result and the processing position.
前記３方向の少なくとも２方向の周りに、相対的に旋回駆動する旋回駆動部と、
を備える、
請求項１に記載の加工装置。 a translation drive unit that relatively drives the processing unit and the workpiece in three mutually orthogonal directions;
a turning drive unit that relatively drives to turn around at least two of the three directions;
comprising
The processing apparatus according to claim 1.
請求項２に記載の加工装置。 The measurement unit moves and rotates together with the processing unit, and performs the translational drive to measure the workpiece while the rotation driving unit is fixed.
The processing apparatus according to claim 2.
請求項１から３のいずれか一項に記載の加工装置。 The measurement unit includes a light cutting sensor that measures the three-dimensional shape of the workpiece,
The processing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
請求項１から４のいずれか一項に記載の加工装置。 The measurement unit measures the three-dimensional shape of the workpiece by projecting a predetermined pattern of light onto the workpiece and photographing the pattern projected onto the workpiece. including,
The processing apparatus according to any one of claims 1 to 4.
請求項１から５のいずれか一項に記載の加工装置。 The processing unit performs calibration processing prior to processing the workpiece for product manufacturing,
The processing apparatus according to any one of claims 1 to 5.
前記測定部は、前記第１加工と前記第２加工とによって前記被加工物に形成された前記加工痕の形状または位置を測定し、
前記加工制御部は、前記関係に基づいて、前記被加工物の製品製造のための加工を制御する、
請求項６に記載の加工装置。 The processing unit performs first processing by setting a relative angle between the workpiece and the processing unit to a first angle and performing by setting a relative angle between the workpiece and the processing unit to a second angle. Perform the calibration processing including the second processing,
The measurement unit measures the shape or position of the machining marks formed on the workpiece by the first machining and the second machining,
The processing control unit controls processing of the workpiece for product manufacturing based on the relationship.
The processing apparatus according to claim 6.
請求項７に記載の加工装置。 The larger one of the first angle and the second angle is larger than the relative angle when performing the processing for manufacturing the product subsequent to the processing for calibration,
The processing apparatus according to claim 7.
請求項６から８のいずれか一項に記載の加工装置。 The workpiece includes a calibration processing area for performing the calibration processing, and a product processing area for performing the processing for manufacturing the product,
The processing apparatus according to any one of claims 6 to 8.
請求項９に記載の加工装置。 The calibration processing area of the workpiece is integrally formed with the product processing area,
The processing apparatus according to claim 9.
請求項９または１０に記載の加工装置。 The calibration processing area of the workpiece is scraped off during processing of the product processing area.
The processing apparatus according to claim 9 or 10.
請求項６から１１のいずれか一項に記載の加工装置。 The processing unit includes a tool mounting unit for detachably mounting a tool,
The processing device according to any one of claims 6 to 11.
前記校正用の加工は、前記工具の交換に応じて行われる、
請求項６から１２のいずれか一項に記載の加工装置。 The tool used in the processing unit can be removed and replaced,
The calibration processing is performed according to replacement of the tool,
The processing device according to any one of claims 6 to 12.
前記被加工物と、前記被加工物を加工位置で加工する前記加工部との相対角度とを変えて、前記被加工物に少なくとも２つの加工痕を形成することと、
前記少なくとも２つの加工痕の位置および形状を前記測定部で測定することと、
前記測定した結果から得られた前記相対角度と前記加工位置との関係に基づいて前記被加工物を加工することと、
を含む加工方法。 A processing apparatus comprising: a processing unit that processes a workpiece at a processing position with an attached tool; and a measuring unit that measures the shape or position of the workpiece from a position different from the attachment position of the tool in the processing unit. A method of processing a workpiece using
forming at least two machining marks on the workpiece by changing a relative angle between the workpiece and the machining unit that processes the workpiece at a machining position;
measuring the positions and shapes of the at least two machining marks with the measuring unit ;
machining the workpiece based on the relationship between the relative angle and the machining position obtained from the measurement result;
Processing method including.
前記加工部によって被加工物を加工することと、
前記加工部の前記被加工物に対する位置を校正することと、を含み、
前記校正することは、
被加工物と、前記被加工物を加工位置で加工する加工部との相対角度とを変えて、前記被加工物に少なくとも２つの加工痕を形成することと、
前記少なくとも２つの加工痕の位置および形状を前記測定部で測定することと、
前記測定した結果から得られた前記相対角度と前記加工位置との関係に基づいて、前記相対角度および前記加工位置の少なくとも一方を校正することと、
を含む加工方法。 A processing apparatus comprising: a processing unit that processes a workpiece at a processing position with an attached tool; and a measuring unit that measures the shape or position of the workpiece from a position different from the attachment position of the tool in the processing unit. A method of processing a workpiece using
processing a workpiece by the processing unit;
calibrating the position of the working portion relative to the workpiece;
The calibrating includes:
forming at least two machining traces on the workpiece by changing a relative angle between the workpiece and a machining unit for machining the workpiece at the machining position;
measuring the positions and shapes of the at least two machining marks with the measuring unit ;
calibrating at least one of the relative angle and the processing position based on the relationship between the relative angle and the processing position obtained from the measurement result;
Processing method including.
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