JP7266511B2 - 工作機械における対象物の位置計測方法及び位置計測システム、位置計測プログラム - Google Patents
工作機械における対象物の位置計測方法及び位置計測システム、位置計測プログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP7266511B2 JP7266511B2 JP2019201710A JP2019201710A JP7266511B2 JP 7266511 B2 JP7266511 B2 JP 7266511B2 JP 2019201710 A JP2019201710 A JP 2019201710A JP 2019201710 A JP2019201710 A JP 2019201710A JP 7266511 B2 JP7266511 B2 JP 7266511B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tool
- sensor
- length
- correction value
- measurement sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/22—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work
- B23Q17/2233—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work for adjusting the tool relative to the workpiece
- B23Q17/2241—Detection of contact between tool and workpiece
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/004—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
- G01B5/008—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
- G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
- G01B21/045—Correction of measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/02—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring length, width or thickness
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/401—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/37—Measurements
- G05B2219/37383—Tool length
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
- G05B2219/50063—Probe, measure, verify workpiece, feedback measured values
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
Description
本発明は、工作機械の機内において工具や工作物といった対象物の位置を計測するための位置計測方法及び位置計測システム、位置計測プログラムに関する。
テーブルに取り付けた工作物を、主軸に装着して回転する工具により加工を行う工作機械において、高精度な加工を行うために、工具長さや工作物の位置を自動的に計測して補正する方法が用いられる。
工作物の位置の自動計測方法としては、例えば、図２に示すようなタッチプローブ３０で、プローブの接触子と工作物３１とが接触した時点あるいは遅れを考慮した時点での座標を取得する方法が用いられる。この場合、Ｚ軸方向の工作物３１の座標を取得するには、接触した際のタッチプローブ３０の長さが必要になる。
接触時のタッチプローブ３０の長さの測定方法としては、主軸２ａに基準工具を取り付けて、テーブル３などの基準面に対して、ブロックゲージを介して、基準工具が接触するようにＺ軸を手動で操作しながら、ブロックゲージと基準工具との隙間がほぼ０となる位置を見つけて、このときのＺ軸座標を記録する。そして、タッチプローブ３０を基準面に接触させたときのＺ軸位置の座標を計測し、タッチプローブ３０で計測した座標から、基準工具で記録した座標とブロックゲージの厚みとを引いた値を接触時のタッチプローブ３０の長さとする方法が一般的である。しかし、手作業が必要であり、自動で接触時のタッチプローブ３０の長さを計測することができないという課題があった。
このため、自動でタッチプローブの長さを計測する方法として、本件出願人は、特許文献１において、タッチセンサやレーザセンサ等の工具センサに基準ブロックを取付け、事前に基準工具が基準ブロックに接触するＺ軸位置の座標を記録するとともに、基準工具が工具センサに接触するＺ軸位置の座標を取得して、両者の座標から、工具センサでの接触位置と基準ブロックとの相対位置を既知にして、基準工具で工具センサの接触位置を取得し、位置計測センサで基準ブロックの位置を計測することで、位置計測センサの長さを補正して計測する方法を開示している。
工作物の位置の自動計測方法としては、例えば、図２に示すようなタッチプローブ３０で、プローブの接触子と工作物３１とが接触した時点あるいは遅れを考慮した時点での座標を取得する方法が用いられる。この場合、Ｚ軸方向の工作物３１の座標を取得するには、接触した際のタッチプローブ３０の長さが必要になる。
接触時のタッチプローブ３０の長さの測定方法としては、主軸２ａに基準工具を取り付けて、テーブル３などの基準面に対して、ブロックゲージを介して、基準工具が接触するようにＺ軸を手動で操作しながら、ブロックゲージと基準工具との隙間がほぼ０となる位置を見つけて、このときのＺ軸座標を記録する。そして、タッチプローブ３０を基準面に接触させたときのＺ軸位置の座標を計測し、タッチプローブ３０で計測した座標から、基準工具で記録した座標とブロックゲージの厚みとを引いた値を接触時のタッチプローブ３０の長さとする方法が一般的である。しかし、手作業が必要であり、自動で接触時のタッチプローブ３０の長さを計測することができないという課題があった。
このため、自動でタッチプローブの長さを計測する方法として、本件出願人は、特許文献１において、タッチセンサやレーザセンサ等の工具センサに基準ブロックを取付け、事前に基準工具が基準ブロックに接触するＺ軸位置の座標を記録するとともに、基準工具が工具センサに接触するＺ軸位置の座標を取得して、両者の座標から、工具センサでの接触位置と基準ブロックとの相対位置を既知にして、基準工具で工具センサの接触位置を取得し、位置計測センサで基準ブロックの位置を計測することで、位置計測センサの長さを補正して計測する方法を開示している。
特許文献１の方法では、１回目に基準ブロックの座標を取得する場合は、手作業が必要であり、全ての計測工程を自動で行うことができないという問題があった。
そこで、本発明は、補正を含む全ての計測工程を自動で実施することができる工作機械における対象物の位置計測方法及び位置計測システム、位置計測プログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、３軸以上の並進軸と、工具を装着して回転可能な主軸と、テーブルと、を有する工作機械を用いて、前記主軸に装着可能な位置計測センサにより、前記テーブル上に固定された対象物の位置を計測する方法であって、
前記工具の長さ基準となる基準工具を前記主軸に装着し、工具センサを用いて、前記基準工具の先端の検知位置を取得する工具センサ位置取得段階と、
前記主軸に前記工具を装着し、前記工具センサで前記工具の長方向補正値を求める工具長補正値取得段階と、
前記工具を回転させて前記テーブル側に設置した加工ブロックへ切り込んで面を加工し、加工面の位置を、前記位置計測センサを用いて計測して取得する加工面位置取得段階と、
前記工具長補正値取得段階で取得した前記工具の長方向補正値と、前記加工面位置取得段階で取得した前記加工面の位置とから、前記位置計測センサの長さを算出する位置計測センサ長算出段階と、
前記位置計測センサを用いて、前記工具センサ側に設けられた基準ブロックの位置を計測し、前記工具センサ位置取得段階で取得された前記検知位置と、前記基準ブロックの位置と、前記位置計測センサ長算出段階で算出された前記位置計測センサの長さと、前記基準工具の長さとから、前記検知位置に対する前記基準ブロックの相対位置を算出する相対位置算出段階と、
前記基準工具を前記主軸に装着し、前記工具センサを用いて前記基準工具の先端位置である基準工具位置を取得する基準工具位置取得段階と、
前記主軸に前記位置計測センサを装着し、前記位置計測センサを用いて前記基準ブロックの位置を計測する基準ブロック位置計測段階と、
前記基準工具位置取得段階で取得した前記基準工具位置と、前記基準ブロック位置計測段階で計測した前記基準ブロックの位置と、前記相対位置算出段階で算出した前記相対位置と、前記基準工具の長さとから、前記位置計測センサの長方向補正値を算出する長補正値算出段階と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサにより前記対象物を計測すると共に、前記長補正値算出段階で算出した前記位置計測センサの前記長方向補正値を用いて、前記対象物の計測位置を補正する位置計測段階と、を実行することを特徴とする。
ここで、「テーブル側」とは、テーブルに加工ブロックを直接設けた場合は勿論、テーブル上の工具センサ等を介して加工ブロックを設けた場合も含む。
また、「工具センサ側」とは、工具センサに基準ブロックを直接設けた場合は勿論、工具センサの近傍に別体の基準ブロックを設けた場合も含む。
請求項２に記載の発明は、上記構成において、前記工具センサ位置取得段階から前記相対位置算出段階までを１回実行し、
前記基準工具位置取得段階から前記位置計測段階までを複数回実行することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、上記構成において、前記基準ブロック位置計測段階及び前記位置計測段階において前記位置計測センサで計測される位置は、前記位置計測センサが前記対象物に接触したことを検知した際の前記並進軸の位置であることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、上記構成において、前記基準ブロックを、球径の基準球とし、前記位置計測センサを、前記対象物への接触式センサとして、
前記位置計測段階の実行前に、前記位置計測センサの径方向補正値を前記基準球を用いて取得する径補正値取得段階をさらに実行し、
前記位置計測段階では、前記径補正値取得段階で取得した前記径方向補正値も用いて前記対象物の計測位置を補正することを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、３軸以上の並進軸と、工具を装着して回転可能な主軸と、テーブルと、前記主軸に装着可能である位置計測センサと、前記並進軸と前記主軸とを制御する制御装置と、を有する工作機械において、前記位置計測センサにより前記テーブル上に固定された対象物の位置を計測するシステムであって、
前記工具の長さ基準となる基準工具と、
前記主軸に装着した前記基準工具の先端位置を検出する工具センサと、
前記工具センサ側に設置された基準ブロックと、
前記テーブル側に設置された加工ブロックと、
前記主軸に装着した前記基準工具を前記並進軸により移動させ、前記工具センサを用いて、前記基準工具の先端の検知位置を取得して記憶する工具センサ位置取得手段と、
前記主軸に装着した前記工具を前記並進軸により移動させ、前記工具センサで前記工具の長方向補正値を取得する工具長補正値取得手段と
前記加工ブロックの任意の位置で前記工具を回転させて前記加工ブロックへ切込んで面を加工し、前記主軸に装着した前記位置計測センサを前記並進軸により移動させて加工面に接触させ、前記加工面の位置を計測して取得する加工面位置取得手段と、
前記工具長補正値取得手段で取得した前記工具の長方向補正値と、前記加工面位置取得手段で取得した前記加工面の位置とから、前記位置計測センサの長さを算出する位置計測センサ長算出手段と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサを用いて前記基準ブロックの位置を計測して記憶し、前記工具センサ位置取得手段で取得した前記検知位置と、前記基準ブロックの位置と、前記位置計測センサ長算出手段で取得した前記位置計測センサの長さと、前記基準工具の長さとから、前記検知位置に対する前記基準ブロックの相対位置を算出して記憶する相対位置算出手段と、
前記主軸に装着した前記基準工具を前記並進軸により移動させ、前記工具センサを用いて前記基準工具の先端位置である基準工具位置を取得して記憶する基準工具位置取得手段と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサで前記基準ブロックの位置を計測して記憶する基準ブロック位置計測手段と、
前記基準工具位置取得手段で取得された前記基準工具位置と、前記基準ブロック位置計測手段で取得された前記基準ブロックの位置と、前記相対位置算出手段で算出された前記相対位置と、前記基準工具の長さとから、前記位置計測センサの長方向補正値を算出して記憶する長補正値算出手段と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサにより前記対象物を計測すると共に、前記長補正値算出手段で算出した前記位置計測センサの前記長方向補正値を用いて、前記対象物の計測位置を補正する位置計測手段と、を有することを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、上記構成において、前記加工ブロックは、前記テーブル上に固定された前記工具センサに設置されていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、上記構成において、前記位置計測センサは、前記位置計測センサが前記対象物を検知した際の前記並進軸の位置もしくは信号遅れを考慮した位置を計測することを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、上記構成において、前記基準ブロックを、球径の基準球とし、前記位置計測センサを、前記対象物への接触式センサとして、前記位置計測センサの径方向補正値を取得して記憶する径補正値取得手段をさらに有し、
前記位置計測手段では、前記長補正値算出手段で取得された前記長補正値と、前記径補正値取得手段で取得された前記径補正値とを用いて前記計測位置を補正することを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項９に記載の発明は、工作機械における対象物の位置計測プログラムであって、３軸以上の並進軸と、工具を装着して回転可能な主軸と、テーブルと、を有する工作機械の制御装置に、請求項１乃至４の何れかに記載の工作機械における対象物の位置計測方法を実行させることを特徴とする。
前記工具の長さ基準となる基準工具を前記主軸に装着し、工具センサを用いて、前記基準工具の先端の検知位置を取得する工具センサ位置取得段階と、
前記主軸に前記工具を装着し、前記工具センサで前記工具の長方向補正値を求める工具長補正値取得段階と、
前記工具を回転させて前記テーブル側に設置した加工ブロックへ切り込んで面を加工し、加工面の位置を、前記位置計測センサを用いて計測して取得する加工面位置取得段階と、
前記工具長補正値取得段階で取得した前記工具の長方向補正値と、前記加工面位置取得段階で取得した前記加工面の位置とから、前記位置計測センサの長さを算出する位置計測センサ長算出段階と、
前記位置計測センサを用いて、前記工具センサ側に設けられた基準ブロックの位置を計測し、前記工具センサ位置取得段階で取得された前記検知位置と、前記基準ブロックの位置と、前記位置計測センサ長算出段階で算出された前記位置計測センサの長さと、前記基準工具の長さとから、前記検知位置に対する前記基準ブロックの相対位置を算出する相対位置算出段階と、
前記基準工具を前記主軸に装着し、前記工具センサを用いて前記基準工具の先端位置である基準工具位置を取得する基準工具位置取得段階と、
前記主軸に前記位置計測センサを装着し、前記位置計測センサを用いて前記基準ブロックの位置を計測する基準ブロック位置計測段階と、
前記基準工具位置取得段階で取得した前記基準工具位置と、前記基準ブロック位置計測段階で計測した前記基準ブロックの位置と、前記相対位置算出段階で算出した前記相対位置と、前記基準工具の長さとから、前記位置計測センサの長方向補正値を算出する長補正値算出段階と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサにより前記対象物を計測すると共に、前記長補正値算出段階で算出した前記位置計測センサの前記長方向補正値を用いて、前記対象物の計測位置を補正する位置計測段階と、を実行することを特徴とする。
ここで、「テーブル側」とは、テーブルに加工ブロックを直接設けた場合は勿論、テーブル上の工具センサ等を介して加工ブロックを設けた場合も含む。
また、「工具センサ側」とは、工具センサに基準ブロックを直接設けた場合は勿論、工具センサの近傍に別体の基準ブロックを設けた場合も含む。
請求項２に記載の発明は、上記構成において、前記工具センサ位置取得段階から前記相対位置算出段階までを１回実行し、
前記基準工具位置取得段階から前記位置計測段階までを複数回実行することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、上記構成において、前記基準ブロック位置計測段階及び前記位置計測段階において前記位置計測センサで計測される位置は、前記位置計測センサが前記対象物に接触したことを検知した際の前記並進軸の位置であることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、上記構成において、前記基準ブロックを、球径の基準球とし、前記位置計測センサを、前記対象物への接触式センサとして、
前記位置計測段階の実行前に、前記位置計測センサの径方向補正値を前記基準球を用いて取得する径補正値取得段階をさらに実行し、
前記位置計測段階では、前記径補正値取得段階で取得した前記径方向補正値も用いて前記対象物の計測位置を補正することを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、３軸以上の並進軸と、工具を装着して回転可能な主軸と、テーブルと、前記主軸に装着可能である位置計測センサと、前記並進軸と前記主軸とを制御する制御装置と、を有する工作機械において、前記位置計測センサにより前記テーブル上に固定された対象物の位置を計測するシステムであって、
前記工具の長さ基準となる基準工具と、
前記主軸に装着した前記基準工具の先端位置を検出する工具センサと、
前記工具センサ側に設置された基準ブロックと、
前記テーブル側に設置された加工ブロックと、
前記主軸に装着した前記基準工具を前記並進軸により移動させ、前記工具センサを用いて、前記基準工具の先端の検知位置を取得して記憶する工具センサ位置取得手段と、
前記主軸に装着した前記工具を前記並進軸により移動させ、前記工具センサで前記工具の長方向補正値を取得する工具長補正値取得手段と
前記加工ブロックの任意の位置で前記工具を回転させて前記加工ブロックへ切込んで面を加工し、前記主軸に装着した前記位置計測センサを前記並進軸により移動させて加工面に接触させ、前記加工面の位置を計測して取得する加工面位置取得手段と、
前記工具長補正値取得手段で取得した前記工具の長方向補正値と、前記加工面位置取得手段で取得した前記加工面の位置とから、前記位置計測センサの長さを算出する位置計測センサ長算出手段と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサを用いて前記基準ブロックの位置を計測して記憶し、前記工具センサ位置取得手段で取得した前記検知位置と、前記基準ブロックの位置と、前記位置計測センサ長算出手段で取得した前記位置計測センサの長さと、前記基準工具の長さとから、前記検知位置に対する前記基準ブロックの相対位置を算出して記憶する相対位置算出手段と、
前記主軸に装着した前記基準工具を前記並進軸により移動させ、前記工具センサを用いて前記基準工具の先端位置である基準工具位置を取得して記憶する基準工具位置取得手段と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサで前記基準ブロックの位置を計測して記憶する基準ブロック位置計測手段と、
前記基準工具位置取得手段で取得された前記基準工具位置と、前記基準ブロック位置計測手段で取得された前記基準ブロックの位置と、前記相対位置算出手段で算出された前記相対位置と、前記基準工具の長さとから、前記位置計測センサの長方向補正値を算出して記憶する長補正値算出手段と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサにより前記対象物を計測すると共に、前記長補正値算出手段で算出した前記位置計測センサの前記長方向補正値を用いて、前記対象物の計測位置を補正する位置計測手段と、を有することを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、上記構成において、前記加工ブロックは、前記テーブル上に固定された前記工具センサに設置されていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、上記構成において、前記位置計測センサは、前記位置計測センサが前記対象物を検知した際の前記並進軸の位置もしくは信号遅れを考慮した位置を計測することを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、上記構成において、前記基準ブロックを、球径の基準球とし、前記位置計測センサを、前記対象物への接触式センサとして、前記位置計測センサの径方向補正値を取得して記憶する径補正値取得手段をさらに有し、
前記位置計測手段では、前記長補正値算出手段で取得された前記長補正値と、前記径補正値取得手段で取得された前記径補正値とを用いて前記計測位置を補正することを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項９に記載の発明は、工作機械における対象物の位置計測プログラムであって、３軸以上の並進軸と、工具を装着して回転可能な主軸と、テーブルと、を有する工作機械の制御装置に、請求項１乃至４の何れかに記載の工作機械における対象物の位置計測方法を実行させることを特徴とする。
本発明によれば、事前に、工具センサで長さを既知にした工具で加工ブロックを加工した加工面の位置を位置計測センサで計測することで、既知にする必要がある位置計測センサの長さを自動で計測することができる。
よって、位置計測センサの長さと、位置計測センサで計測した基準ブロックの位置とから、工具センサでの検知位置と基準ブロックの位置関係とを既知にしておくことで、その後は、工具センサで基準工具を自動計測し、位置計測センサで基準ブロックを自動計測することで、位置計測センサの長さすなわち長方向補正値を自動計測可能となる。
また、位置計測センサが接触式である場合、その径方向の補正値も併せて取得すれば、より高精度に対象物の位置計測が可能となる。
これにより、熱変位等で位置計測センサ長が変化しても、補正を含む全ての計測工程を自動で行うことができる。
よって、位置計測センサの長さと、位置計測センサで計測した基準ブロックの位置とから、工具センサでの検知位置と基準ブロックの位置関係とを既知にしておくことで、その後は、工具センサで基準工具を自動計測し、位置計測センサで基準ブロックを自動計測することで、位置計測センサの長さすなわち長方向補正値を自動計測可能となる。
また、位置計測センサが接触式である場合、その径方向の補正値も併せて取得すれば、より高精度に対象物の位置計測が可能となる。
これにより、熱変位等で位置計測センサ長が変化しても、補正を含む全ての計測工程を自動で行うことができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、工作機械の一形態であり、３つの互いに直交する並進軸を有するマシニングセンタの模式図である。
主軸頭２は、コラム４及びサドル５を介して、並進軸であり互いに直交するＸ軸、Ｚ軸によってベッド１に対して並進２自由度の運動が可能である。テーブル３は、並進軸でありＸ軸およびＺ軸に直交するＹ軸によりベッド１に対して並進１自由度の運動が可能である。したがって、主軸頭２は、テーブル３に対して並進３自由度の運動が可能である。各送り軸は、図示しない数値制御装置により制御されるサーボモータにより駆動され、工作物をテーブル３に固定し、主軸頭２の主軸２ａに工具を装着して回転させ、工作物と工具の相対位置および相対姿勢を制御することで、工作物の加工を行うことができる。
図１は、工作機械の一形態であり、３つの互いに直交する並進軸を有するマシニングセンタの模式図である。
主軸頭２は、コラム４及びサドル５を介して、並進軸であり互いに直交するＸ軸、Ｚ軸によってベッド１に対して並進２自由度の運動が可能である。テーブル３は、並進軸でありＸ軸およびＺ軸に直交するＹ軸によりベッド１に対して並進１自由度の運動が可能である。したがって、主軸頭２は、テーブル３に対して並進３自由度の運動が可能である。各送り軸は、図示しない数値制御装置により制御されるサーボモータにより駆動され、工作物をテーブル３に固定し、主軸頭２の主軸２ａに工具を装着して回転させ、工作物と工具の相対位置および相対姿勢を制御することで、工作物の加工を行うことができる。
数値制御装置は、本発明の制御装置として、予め記憶部に記憶されたプログラムに従い、工具センサ位置取得手段、工具長補正値取得手段、加工面位置取得手段、位置計測センサ長算出手段、相対位置算出手段、基準工具位置取得手段、基準ブロック位置計測手段、長補正値算出手段、径補正値取得手段、位置計測手段として機能する。対象物の計測に伴う主軸２ａへの切削工具の着脱及び後述する基準工具とタッチプローブとの着脱は、作業者が手動で行うか、数値制御装置が工具交換装置を介して自動的に行う。
なお、本発明に関わる機械としては、マシニングセンタに限らず旋盤や複合加工機、研削盤などの工作機械でもよい。また、軸数は３軸に限らず、並進軸のみ３軸、４軸、６軸でもよい。さらにまた、回転軸によりテーブル３や主軸頭２が回転１自由度以上を持つ機構でもよい。
なお、本発明に関わる機械としては、マシニングセンタに限らず旋盤や複合加工機、研削盤などの工作機械でもよい。また、軸数は３軸に限らず、並進軸のみ３軸、４軸、６軸でもよい。さらにまた、回転軸によりテーブル３や主軸頭２が回転１自由度以上を持つ機構でもよい。
図３は、本発明の工具センサの一例であるレーザセンサ４０の模式図である。レーザセンサ４０は、レーザ１４を発光するレーザ発光部１１、レーザ１４を受光するレーザ受光部１２、ベース部１３、基準ブロック４２、加工ブロック４５から構成される。レーザ発光部１１、レーザ受光部１２、基準ブロック４２、加工ブロック４５はベース部１３に固定されている。また、レーザセンサ４０は、図１のマシニングセンタのテーブル３の上面に取り付けられる。なお、図４に示すように、基準ブロック４２及び加工ブロック４５をベース部１３の近傍に別置した構成でもよい。
図５は、本発明の工具センサの一例であるタッチセンサ５０の模式図である。タッチセンサ５０は、タッチセンサ部５１、基準ブロック５２、加工ブロック５５、ベース部５３から構成される。タッチセンサ部５１、基準ブロック５２、加工ブロック５５はベース部５３に固定されている。また、タッチセンサ５０は、レーザセンサ４０と同様に図１のマシニングセンタのテーブル３の上面に取り付けられる。なお、図６に示すように、基準ブロック５２及び加工ブロック５５をベース部５３の近傍に別置した構成でもよい。
図７は、本発明の位置計測センサの長さを計測する手段の一例の模式図である。加工ブロック５５、切削工具９（同図（ａ））、位置計測センサであるタッチプローブ３０（同図（ｂ））を用いる。加工ブロック５５は、図５の様にタッチセンサ５０のベース部５３に取り付けらているか、図６に示すように、ベース部５３の近傍に別置されている。
以後、工具センサとして、タッチセンサ５０を用いた場合を説明する。タッチセンサ５０とレーザセンサ４０とは検知方法が異なるだけで本質的には同じである。
計測準備作業の手順について、図８のフローチャートにもとづいて説明する。計測準備作業は、後述のタッチプローブによる計測を行う前に事前に行っておく作業である。
ステップＳＲ１において、主軸２ａに基準工具８を装着し、タッチセンサ５０にて計測を行う（工具センサ位置取得段階）。ここでは図１０に示すように、基準工具８がタッチセンサ部５１に接触するようＺ軸を移動させ、基準工具８の先端がタッチセンサ部５１を押した時点もしくは信号遅れを考慮した時点でのＺ軸方向の接触位置Ｚ１を取得する。取得した接触位置Ｚ１を数値制御装置内の記憶部に記憶させる。また、基準工具８の長さＴｄも記憶部にあらかじめ記憶させておく。
計測準備作業の手順について、図８のフローチャートにもとづいて説明する。計測準備作業は、後述のタッチプローブによる計測を行う前に事前に行っておく作業である。
ステップＳＲ１において、主軸２ａに基準工具８を装着し、タッチセンサ５０にて計測を行う（工具センサ位置取得段階）。ここでは図１０に示すように、基準工具８がタッチセンサ部５１に接触するようＺ軸を移動させ、基準工具８の先端がタッチセンサ部５１を押した時点もしくは信号遅れを考慮した時点でのＺ軸方向の接触位置Ｚ１を取得する。取得した接触位置Ｚ１を数値制御装置内の記憶部に記憶させる。また、基準工具８の長さＴｄも記憶部にあらかじめ記憶させておく。
ステップＳＲ２において、タッチプローブの長さを計測する前準備として、主軸２ａに切削工具９を装着し、タッチセンサ５０にて計測を行い、切削工具９の長さＴｃを求める（工具長補正値取得段階）。動作はステップＳＲ１と同様であり、切削工具９がタッチセンサ部５１に接触するようＺ軸を移動させ、切削工具９の先端がタッチセンサ部５１を押した時点もしくは信号遅れを考慮した時点でのＺ軸方向の接触位置ＺＺを取得する。取得した接触位置ＺＺと、ステップＳＲ１で取得した接触位置Ｚ１と、基準工具８の長さＴｄとより、切削工具９の長さをＴｃ＝Ｔｄ＋（ＺＺ－Ｚ１）として算出し、記憶部に記憶させる。
そして、図１１に示すように、切削工具９を加工ブロック５５の長手方向に切込んで、Ｚｃ’位置まで面を加工し、この時のＺ軸位置Ｚｃを取得する。取得したＺ軸位置Ｚｃと切削工具９の長さより、加工面Ｚｃ’＝Ｚｃ－Ｔｃとして算出し、記憶部に記憶させる。
そして、図１１に示すように、切削工具９を加工ブロック５５の長手方向に切込んで、Ｚｃ’位置まで面を加工し、この時のＺ軸位置Ｚｃを取得する。取得したＺ軸位置Ｚｃと切削工具９の長さより、加工面Ｚｃ’＝Ｚｃ－Ｔｃとして算出し、記憶部に記憶させる。
ステップＳＲ３において、主軸２ａにタッチプローブ３０を装着し、ステップＳＲ２と同じ加工ブロック５５の加工面Ｚｃ’を計測する（加工面位置取得段階）。ここでは図１２に示すように、タッチプローブ３０がステップＳＲ２と同じ加工ブロック５５のＺｃ’位置の計測位置に接近するようＺ軸を移動させ、タッチプローブ３０のスタイラス３０ａが接触してトリガー信号を発信した時点もしくは信号遅れを考慮した時点でのＺ軸方向の接触位置Ｚｐを取得する。取得した接触位置Ｚｐを記憶部に記憶させる。
ステップＳＲ４において、タッチプローブ３０の長方向補正値である接触時のタッチプローブ３０の長さを算出する（位置計測センサ長算出段階）。ここではステップＳＲ２にて記憶させた加工面の位置Ｚｃ’と、ステップＳＲ３にて記憶させた接触位置Ｚｐとから、タッチプローブ３０の長さである長方向補正値Ｔｐ（＝Ｚｐ－Ｚｃ’）を求めて、記憶部に記憶させる。
ステップＳＲ５において、主軸２ａにタッチプローブ３０を装着し、基準ブロック５２のＺ軸方向の接触位置Ｚ２（基準ブロックの位置）を計測する。ここでは図１３に示すように、タッチプローブ３０が基準ブロック５２に接近するようＺ軸を移動させ、タッチプローブ３０のスタイラス３０ａが接触してトリガー信号を発信した時点もしくは信号遅れを考慮した時点でのＺ軸方向の接触位置Ｚ２を取得する。
ステップＳＲ６において、タッチセンサ５０の検知位置とタッチプローブ３０による基準ブロック５２の検知位置との間のＺ軸方向の距離（相対位置）ｄＺｂを算出する（ステップＳＲ５，ＳＲ６：相対位置算出段階）。ここではステップＳＲ１で求めた基準工具８とタッチセンサ５０との接触位置Ｚ１と、ステップＳＲ５で求めたタッチプローブ３０と基準ブロック５２との接触位置Ｚ２と、タッチプローブ３０の長補正値Ｔｐと、基準工具長Ｔｄとから、タッチセンサ５０との接触位置Ｚ１と基準ブロック５２との接触位置Ｚ２との間のＺ軸方向の距離ｄＺｂ（＝Ｚ２＋Ｔｐ－（Ｚ１＋Ｔｄ））を求めて、記憶部に記憶させる。
ステップＳＲ５において、主軸２ａにタッチプローブ３０を装着し、基準ブロック５２のＺ軸方向の接触位置Ｚ２（基準ブロックの位置）を計測する。ここでは図１３に示すように、タッチプローブ３０が基準ブロック５２に接近するようＺ軸を移動させ、タッチプローブ３０のスタイラス３０ａが接触してトリガー信号を発信した時点もしくは信号遅れを考慮した時点でのＺ軸方向の接触位置Ｚ２を取得する。
ステップＳＲ６において、タッチセンサ５０の検知位置とタッチプローブ３０による基準ブロック５２の検知位置との間のＺ軸方向の距離（相対位置）ｄＺｂを算出する（ステップＳＲ５，ＳＲ６：相対位置算出段階）。ここではステップＳＲ１で求めた基準工具８とタッチセンサ５０との接触位置Ｚ１と、ステップＳＲ５で求めたタッチプローブ３０と基準ブロック５２との接触位置Ｚ２と、タッチプローブ３０の長補正値Ｔｐと、基準工具長Ｔｄとから、タッチセンサ５０との接触位置Ｚ１と基準ブロック５２との接触位置Ｚ２との間のＺ軸方向の距離ｄＺｂ（＝Ｚ２＋Ｔｐ－（Ｚ１＋Ｔｄ））を求めて、記憶部に記憶させる。
次に、本発明における、タッチプローブ３０による計測の流れについて、図９のフローチャートに基づいて説明する。
ステップＳ１において、ステップＳＲ１と同様に、主軸２ａに基準工具８を装着し、タッチセンサ５０にて計測を行い、接触位置Ｚ１’を記憶部に記憶させる（基準工具位置取得段階）。
ステップＳ２において、ステップＳＲ５と同様に、主軸２ａにタッチプローブ３０を装着し、基準ブロック５２をタッチプローブ３０にて計測を行い、接触位置Ｚ２’（基準ブロックの位置）を記憶部に記憶させる（基準ブロック位置計測段階）。
ステップＳ３において、タッチプローブ３０の長方向補正値である接触時のタッチプローブ３０の長さを算出する（長補正値算出段階）。ステップＳ１にて記憶させた接触位置Ｚ１’と、ステップＳ２にて記憶させた接触位置Ｚ２’と、記憶部に記憶されているタッチセンサ５０の接触位置と基準ブロック５２の接触位置との間の距離ｄＺｂと、基準工具長Ｔｄとから長方向補正値Ｔｐ’（＝Ｚ１’－Ｚ２’＋ｄＺｂ＋Ｔｄ）を求めて、記憶部に記憶させる。
ステップＳ４において、タッチプローブ３０を用いて対象物の計測を行う（位置計測段階）。この際に、ステップＳ３にて算出したタッチプローブ３０の長方向補正値Ｔｐ’を用いて計測位置の補正を行う。
ステップＳ１において、ステップＳＲ１と同様に、主軸２ａに基準工具８を装着し、タッチセンサ５０にて計測を行い、接触位置Ｚ１’を記憶部に記憶させる（基準工具位置取得段階）。
ステップＳ２において、ステップＳＲ５と同様に、主軸２ａにタッチプローブ３０を装着し、基準ブロック５２をタッチプローブ３０にて計測を行い、接触位置Ｚ２’（基準ブロックの位置）を記憶部に記憶させる（基準ブロック位置計測段階）。
ステップＳ３において、タッチプローブ３０の長方向補正値である接触時のタッチプローブ３０の長さを算出する（長補正値算出段階）。ステップＳ１にて記憶させた接触位置Ｚ１’と、ステップＳ２にて記憶させた接触位置Ｚ２’と、記憶部に記憶されているタッチセンサ５０の接触位置と基準ブロック５２の接触位置との間の距離ｄＺｂと、基準工具長Ｔｄとから長方向補正値Ｔｐ’（＝Ｚ１’－Ｚ２’＋ｄＺｂ＋Ｔｄ）を求めて、記憶部に記憶させる。
ステップＳ４において、タッチプローブ３０を用いて対象物の計測を行う（位置計測段階）。この際に、ステップＳ３にて算出したタッチプローブ３０の長方向補正値Ｔｐ’を用いて計測位置の補正を行う。
このように、上記形態の対象物の位置計測方法及び位置計測システムでは、数値制御装置は、タッチセンサ５０（工具センサ）を用いて基準工具８の先端の検知位置（接触位置Ｚ１）を取得するステップＳＲ１と、タッチセンサ５０で切削工具９（工具）の長さＴｃ（工具の長方向補正値）を求めるステップＳＲ２とを実行する。また、切削工具９を加工ブロック５５へ切り込んで加工面Ｚｃ’を加工し、接触位置Ｚｐ（加工面の位置）をタッチプローブ３０（位置計測センサ）を用いて計測して取得するステップＳＲ３と、切削工具９の長さＴｃに基づく接触位置Ｚｃ’と接触位置Ｚｐとから、タッチプローブ３０の長さＴｐ（長方向補正値）を算出するステップＳＲ４とを実行する。また、タッチプローブ３０を用いて基準ブロック５２の接触位置Ｚ２（基準ブロックの位置）を計測し、接触位置Ｚ１と、接触位置Ｚ２と、タッチプローブ３０の長さＴｐと、基準工具８の長さとから、接触位置Ｚ１に対する基準ブロック５２の距離ｄＺｂ（相対位置）を算出するステップＳＲ５，ＳＲ６を実行する。
そして、数値制御装置は、タッチセンサ５０を用いて接触位置Ｚ１’（基準工具位置）を取得するステップＳ１と、タッチプローブ３０を用いて基準ブロック５２の接触位置Ｚ２’（基準ブロックの位置）を計測するステップＳ２とを実行する。また、接触位置Ｚ１’と、接触位置Ｚ２’と、距離ｄＺｂと、基準工具８の長さＴｄとから、タッチプローブ３０の長方向補正値Ｔｐ’を算出するステップＳ３と、タッチプローブ３０により対象物を計測すると共に、タッチプローブ３０の長方向補正値Ｔｐ’を用いて、対象物の計測位置を補正するステップＳ４とを実行する。
これにより、事前に、タッチセンサ５０で長さを既知にした切削工具９で加工ブロック５５を加工した加工面Ｚｃ’との接触位置Ｚｐをタッチプローブ３０で計測することで、既知にする必要があるタッチプローブ３０の長さを自動で計測することができる。
よって、タッチプローブ３０の長さと、タッチプローブ３０で計測した基準ブロック５２の位置とから、タッチセンサ５０での検知位置と基準ブロック５２の位置関係とを既知にしておくことで、その後は、タッチセンサ５０で基準工具８を自動計測し、タッチセンサ５０で基準ブロック５２を自動計測することで、タッチプローブ３０の長さすなわち長方向補正値を自動計測可能となる。
これにより、熱変位等でタッチプローブ３０の長さが変化しても、補正を含む全ての計測工程を数値制御装置が自動で行うことができる。
よって、タッチプローブ３０の長さと、タッチプローブ３０で計測した基準ブロック５２の位置とから、タッチセンサ５０での検知位置と基準ブロック５２の位置関係とを既知にしておくことで、その後は、タッチセンサ５０で基準工具８を自動計測し、タッチセンサ５０で基準ブロック５２を自動計測することで、タッチプローブ３０の長さすなわち長方向補正値を自動計測可能となる。
これにより、熱変位等でタッチプローブ３０の長さが変化しても、補正を含む全ての計測工程を数値制御装置が自動で行うことができる。
本発明の別の実施形態を、図を用いて説明する。
図１４は、本発明のレーザセンサ４０の別の形態の模式図である。レーザセンサ４０は、レーザ発光部１１、レーザ受光部１２、ベース部１３、基準球５６、加工ブロック４５から構成され、基準球５６及び加工ブロック４５はベース部１３に固定されている。なお、図１５に示すように、基準球５６及び加工ブロック４５をベース部１３の近傍に別置した構成でもよい。
また、図１６は、本発明の工具センサの一例であるタッチセンサ５０の別形態の模式図である。タッチセンサ５０は、タッチセンサ部５１、基準球５６、ベース部５３、加工ブロック５５から構成され、タッチセンサ部５１、基準球５６、加工ブロック５５はベース部５３に固定されている。なお、図１７に示すように、基準球５６および加工ブロック５５をベース部５３の近傍に別置した構成でもよい。
図１４は、本発明のレーザセンサ４０の別の形態の模式図である。レーザセンサ４０は、レーザ発光部１１、レーザ受光部１２、ベース部１３、基準球５６、加工ブロック４５から構成され、基準球５６及び加工ブロック４５はベース部１３に固定されている。なお、図１５に示すように、基準球５６及び加工ブロック４５をベース部１３の近傍に別置した構成でもよい。
また、図１６は、本発明の工具センサの一例であるタッチセンサ５０の別形態の模式図である。タッチセンサ５０は、タッチセンサ部５１、基準球５６、ベース部５３、加工ブロック５５から構成され、タッチセンサ部５１、基準球５６、加工ブロック５５はベース部５３に固定されている。なお、図１７に示すように、基準球５６および加工ブロック５５をベース部５３の近傍に別置した構成でもよい。
以後、工具センサとして、レーザセンサ４０を用いたタッチプローブ３０による計測の流れについて、図１８のフローチャートに基づいて説明する。タッチセンサ５０とは検知方法が異なるだけで本質的には同じである。
ステップＳ１からＳ３については、レーザセンサ４０を用いる以外は図９と同じであるため、説明を省略する。
ステップＳ５において、タッチプローブ３０の径補正値を取得する（径補正値取得段階）。ここでは基準球５６の水平方向（タッチプローブ３０の径方向）の同一平面において、Ｘ軸プラス・マイナス方向、Ｙ軸プラス・マイナス方向の計４頂点をタッチプローブ３０にて計測する。この際、タッチプローブ３０の接触点が同一になるように主軸２ａを割り出す。得られたＸ軸位置の平均値とＹ軸位置の平均値とがそれぞれ基準球５６中心のＸ，Ｙ座標値となる。この中心位置Ｘ，Ｙに対して、再度４頂点の計測を行う。得られた４つの位置と中心位置との差から、タッチプローブ３０のＸ軸プラス方向補正値Ｒｘｐ、Ｘ軸マイナス方向補正値Ｒｘｍ、Ｙ軸プラス方向補正値Ｒｙｐ、Ｙ軸マイナス方向補正値Ｒｙｍを算出する。
ステップＳ６において、タッチプローブ３０を用いて対象物の計測を行う。この際に、ステップＳ３にて算出したタッチプローブ３０の長方向補正値Ｔｐ、ステップＳ５で算出したタッチプローブ３０の径方向補正値Ｒｘｐ、Ｒｘｍ、Ｒｙｐ、Ｒｙｍを用いて計測位置の補正を行う。
このように、接触式のタッチプローブ３０を用いる場合、その径方向の補正値も併せて取得すれば、より高精度に対象物の位置計測が可能となる。
ステップＳ１からＳ３については、レーザセンサ４０を用いる以外は図９と同じであるため、説明を省略する。
ステップＳ５において、タッチプローブ３０の径補正値を取得する（径補正値取得段階）。ここでは基準球５６の水平方向（タッチプローブ３０の径方向）の同一平面において、Ｘ軸プラス・マイナス方向、Ｙ軸プラス・マイナス方向の計４頂点をタッチプローブ３０にて計測する。この際、タッチプローブ３０の接触点が同一になるように主軸２ａを割り出す。得られたＸ軸位置の平均値とＹ軸位置の平均値とがそれぞれ基準球５６中心のＸ，Ｙ座標値となる。この中心位置Ｘ，Ｙに対して、再度４頂点の計測を行う。得られた４つの位置と中心位置との差から、タッチプローブ３０のＸ軸プラス方向補正値Ｒｘｐ、Ｘ軸マイナス方向補正値Ｒｘｍ、Ｙ軸プラス方向補正値Ｒｙｐ、Ｙ軸マイナス方向補正値Ｒｙｍを算出する。
ステップＳ６において、タッチプローブ３０を用いて対象物の計測を行う。この際に、ステップＳ３にて算出したタッチプローブ３０の長方向補正値Ｔｐ、ステップＳ５で算出したタッチプローブ３０の径方向補正値Ｒｘｐ、Ｒｘｍ、Ｒｙｐ、Ｒｙｍを用いて計測位置の補正を行う。
このように、接触式のタッチプローブ３０を用いる場合、その径方向の補正値も併せて取得すれば、より高精度に対象物の位置計測が可能となる。
なお、上記形態において、計測準備作業であるステップＳＲ１～ＳＲ５は、１回実行すれば足りるが、ステップＳ１～Ｓ４は、複数回実行してもよい。
また、位置計測センサとしてはタッチプローブに限らず、レーザ変位センサなどの非接触センサも採用できる。この場合、接触時の長さではなく、計測時の計測対象物と非接触センサの見かけ上の距離が対象となる。
また、タッチプローブ長を基準工具長との相対長さとして設定する場合は、基準工具８の代わりに切削工具９を用いて、切削工具とタッチセンサとの接触位置Ｚ１を取得しても良い。
また、位置計測センサとしてはタッチプローブに限らず、レーザ変位センサなどの非接触センサも採用できる。この場合、接触時の長さではなく、計測時の計測対象物と非接触センサの見かけ上の距離が対象となる。
また、タッチプローブ長を基準工具長との相対長さとして設定する場合は、基準工具８の代わりに切削工具９を用いて、切削工具とタッチセンサとの接触位置Ｚ１を取得しても良い。
１・・ベッド、２・・主軸頭、２ａ・・主軸、３・・テーブル、８・・基準工具、９・・切削工具、１１・・レーザ発光部、１２・・レーザ受光部、３０・・タッチプローブ、３１・・工作物、４０・・レーザセンサ、４２，５２・・基準ブロック、４５，５５・・加工ブロック、５０・・タッチセンサ、５１・・タッチセンサ部、５６・・基準球。
Claims (9)
- ３軸以上の並進軸と、工具を装着して回転可能な主軸と、テーブルと、を有する工作機械を用いて、前記主軸に装着可能な位置計測センサにより、前記テーブル上に固定された対象物の位置を計測する方法であって、
前記工具の長さ基準となる基準工具を前記主軸に装着し、工具センサを用いて、前記基準工具の先端の検知位置を取得する工具センサ位置取得段階と、
前記主軸に前記工具を装着し、前記工具センサで前記工具の長方向補正値を求める工具長補正値取得段階と、
前記工具を回転させて前記テーブル側に設置した加工ブロックへ切り込んで面を加工し、加工面の位置を、前記位置計測センサを用いて計測して取得する加工面位置取得段階と、
前記工具長補正値取得段階で取得した前記工具の長方向補正値と、前記加工面位置取得段階で取得した前記加工面の位置とから、前記位置計測センサの長さを算出する位置計測センサ長算出段階と、
前記位置計測センサを用いて、前記工具センサ側に設けられた基準ブロックの位置を計測し、前記工具センサ位置取得段階で取得された前記検知位置と、前記基準ブロックの位置と、前記位置計測センサ長算出段階で算出された前記位置計測センサの長さと、前記基準工具の長さとから、前記検知位置に対する前記基準ブロックの相対位置を算出する相対位置算出段階と、
前記基準工具を前記主軸に装着し、前記工具センサを用いて前記基準工具の先端位置である基準工具位置を取得する基準工具位置取得段階と、
前記主軸に前記位置計測センサを装着し、前記位置計測センサを用いて前記基準ブロックの位置を計測する基準ブロック位置計測段階と、
前記基準工具位置取得段階で取得した前記基準工具位置と、前記基準ブロック位置計測段階で計測した前記基準ブロックの位置と、前記相対位置算出段階で算出した前記相対位置と、前記基準工具の長さとから、前記位置計測センサの長方向補正値を算出する長補正値算出段階と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサにより前記対象物を計測すると共に、前記長補正値算出段階で算出した前記位置計測センサの前記長方向補正値を用いて、前記対象物の計測位置を補正する位置計測段階と、
を実行することを特徴とする工作機械における対象物の位置計測方法。 - 前記工具センサ位置取得段階から前記相対位置算出段階までを１回実行し、
前記基準工具位置取得段階から前記位置計測段階までを複数回実行することを特徴とする請求項１に記載の工作機械における対象物の位置計測方法。 - 前記基準ブロック位置計測段階及び前記位置計測段階において前記位置計測センサで計測される位置は、前記位置計測センサが前記対象物に接触したことを検知した際の前記並進軸の位置であることを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械における対象物の位置計測方法。
- 前記基準ブロックを、球径の基準球とし、前記位置計測センサを、前記対象物への接触式センサとして、
前記位置計測段階の実行前に、前記位置計測センサの径方向補正値を前記基準球を用いて取得する径補正値取得段階をさらに実行し、
前記位置計測段階では、前記径補正値取得段階で取得した前記径方向補正値も用いて前記対象物の計測位置を補正することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の工作機械における対象物の位置計測方法。 - ３軸以上の並進軸と、工具を装着して回転可能な主軸と、テーブルと、前記主軸に装着可能である位置計測センサと、前記並進軸と前記主軸とを制御する制御装置と、を有する工作機械において、前記位置計測センサにより前記テーブル上に固定された対象物の位置を計測するシステムであって、
前記工具の長さ基準となる基準工具と、
前記主軸に装着した前記基準工具の先端位置を検出する工具センサと、
前記工具センサ側に設置された基準ブロックと、
前記テーブル側に設置された加工ブロックと、
前記主軸に装着した前記基準工具を前記並進軸により移動させ、前記工具センサを用いて、前記基準工具の先端の検知位置を取得して記憶する工具センサ位置取得手段と、
前記主軸に装着した前記工具を前記並進軸により移動させ、前記工具センサで前記工具の長方向補正値を取得する工具長補正値取得手段と
前記加工ブロックの任意の位置で前記工具を回転させて前記加工ブロックへ切込んで面を加工し、前記主軸に装着した前記位置計測センサを前記並進軸により移動させて加工面に接触させ、前記加工面の位置を計測して取得する加工面位置取得手段と、
前記工具長補正値取得手段で取得した前記工具の長方向補正値と、前記加工面位置取得手段で取得した前記加工面の位置とから、前記位置計測センサの長さを算出する位置計測センサ長算出手段と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサを用いて前記基準ブロックの位置を計測して記憶し、前記工具センサ位置取得手段で取得した前記検知位置と、前記基準ブロックの位置と、前記位置計測センサ長算出手段で取得した前記位置計測センサの長さと、前記基準工具の長さとから、前記検知位置に対する前記基準ブロックの相対位置を算出して記憶する相対位置算出手段と、
前記主軸に装着した前記基準工具を前記並進軸により移動させ、前記工具センサを用いて前記基準工具の先端位置である基準工具位置を取得して記憶する基準工具位置取得手段と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサで前記基準ブロックの位置を計測して記憶する基準ブロック位置計測手段と、
前記基準工具位置取得手段で取得された前記基準工具位置と、前記基準ブロック位置計測手段で取得された前記基準ブロックの位置と、前記相対位置算出手段で算出された前記相対位置と、前記基準工具の長さとから、前記位置計測センサの長方向補正値を算出して記憶する長補正値算出手段と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサにより前記対象物を計測すると共に、前記長補正値算出手段で算出した前記位置計測センサの前記長方向補正値を用いて、前記対象物の計測位置を補正する位置計測手段と、
を有することを特徴とする工作機械における対象物の位置計測システム。 - 前記加工ブロックは、前記テーブル上に固定された前記工具センサに設置されていることを特徴とする請求項５に記載の工作機械における対象物の位置計測システム。
- 前記位置計測センサは、前記位置計測センサが前記対象物を検知した際の前記並進軸の位置もしくは信号遅れを考慮した位置を計測することを特徴とする請求項５又は６に記載の工作機械における対象物の位置計測システム。
- 前記基準ブロックを、球径の基準球とし、前記位置計測センサを、前記対象物への接触式センサとして、前記位置計測センサの径方向補正値を取得して記憶する径補正値取得手段をさらに有し、
前記位置計測手段では、前記長補正値算出手段で取得された前記長補正値と、前記径補正値取得手段で取得された前記径補正値とを用いて前記計測位置を補正することを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載の工作機械における対象物の位置計測システム。 - ３軸以上の並進軸と、工具を装着して回転可能な主軸と、テーブルと、を有する工作機械の制御装置に、請求項１乃至４の何れかに記載の工作機械における対象物の位置計測方法を実行させるための位置計測プログラム。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019201710A JP7266511B2 (ja) | 2019-11-06 | 2019-11-06 | 工作機械における対象物の位置計測方法及び位置計測システム、位置計測プログラム |
| US17/077,484 US11243062B2 (en) | 2019-11-06 | 2020-10-22 | Position measurement method and position measurement system of object in machine tool, and computer-readable recording medium |
| DE102020213775.7A DE102020213775A1 (de) | 2019-11-06 | 2020-11-03 | Verfahren zur Positionsmessung und System zur Positionsmessung eines Objekts in einer Werkzeugmaschine und Programm zur Positionsmessung |
| CN202011223044.2A CN112775720B (zh) | 2019-11-06 | 2020-11-05 | 机床的对象物的位置测量方法及位置测量系统、计算机可读记录介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019201710A JP7266511B2 (ja) | 2019-11-06 | 2019-11-06 | 工作機械における対象物の位置計測方法及び位置計測システム、位置計測プログラム |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021076425A JP2021076425A (ja) | 2021-05-20 |
| JP2021076425A5 JP2021076425A5 (ja) | 2022-08-08 |
| JP7266511B2 true JP7266511B2 (ja) | 2023-04-28 |
Family
ID=75485413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019201710A Active JP7266511B2 (ja) | 2019-11-06 | 2019-11-06 | 工作機械における対象物の位置計測方法及び位置計測システム、位置計測プログラム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11243062B2 (ja) |
| JP (1) | JP7266511B2 (ja) |
| CN (1) | CN112775720B (ja) |
| DE (1) | DE102020213775A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3611465A1 (en) * | 2018-08-14 | 2020-02-19 | Renishaw PLC | Method, computer program and apparatus for measurement cycle generation in a touch trigger coordinate machine |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017193043A (ja) | 2016-04-19 | 2017-10-26 | オークマ株式会社 | 工作機械における対象物の位置計測方法及び位置計測システム |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2558625A1 (de) * | 1975-12-24 | 1977-07-14 | Norte Klessmann & Co Kg | Werkzeugmaschine, insbesondere bohr- oder fraesmaschine |
| JP3127134B2 (ja) * | 1997-05-30 | 2001-01-22 | 上田日本無線株式会社 | 加工工具を用いてワーク基準位置を測定可能な加工機 |
| DE20321113U1 (de) * | 2002-12-11 | 2005-12-29 | E. Zoller GmbH & Co. KG Einstell- und Messgeräte | Werkzeughaltevorrichtung |
| JP2004243468A (ja) * | 2003-02-14 | 2004-09-02 | Okamoto Machine Tool Works Ltd | タッチプロ−ブセンサ付平面研削装置 |
| FR2852876B1 (fr) * | 2003-03-31 | 2005-06-03 | Thibaut Sa | Dispositif de mesure automatique des dimensions d'un outil pour machine d'usinage |
| JP4791118B2 (ja) * | 2005-09-16 | 2011-10-12 | 株式会社ミツトヨ | 画像測定機のオフセット算出方法 |
| JP4274167B2 (ja) * | 2005-10-18 | 2009-06-03 | 村田機械株式会社 | ワーク計測器付き工作機械 |
| JP4276252B2 (ja) * | 2006-10-31 | 2009-06-10 | ファナック株式会社 | 工具とワークの接触検知機構を有する工作機械 |
| JP5448634B2 (ja) * | 2009-08-11 | 2014-03-19 | オークマ株式会社 | 機械の誤差同定方法およびプログラム |
| JP4829359B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2011-12-07 | ファナック株式会社 | 機上計測装置のプローブ取り付け位置算出方法 |
| JP5473846B2 (ja) * | 2010-09-17 | 2014-04-16 | 三菱重工業株式会社 | 加工方法 |
| EP2492635B1 (de) * | 2011-02-22 | 2013-05-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Kalibrierverfahren für einen kugelförmigen Messtaster |
| JP5916486B2 (ja) * | 2012-04-05 | 2016-05-11 | トーヨーエイテック株式会社 | ワークの位置測定方法および位置測定装置 |
| KR102075801B1 (ko) * | 2012-12-24 | 2020-02-10 | 두산공작기계 주식회사 | 소재의 가공위치 검출장치 및 그 검출방법 |
| DE102013219389A1 (de) * | 2013-09-26 | 2015-03-26 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Reduzierung von Fehlern einer Drehvorrichtung, die bei der Bestimmung von Koordinaten eines Werkstücks oder bei der Bearbeitung eines Werkstücks verwendet wird |
| JP2016156785A (ja) * | 2015-02-26 | 2016-09-01 | キヤノン株式会社 | 位置検出装置、加工装置及び位置検出方法 |
| US10357863B2 (en) * | 2016-04-19 | 2019-07-23 | Okuma Corporation | Error identification method of machine tool and error identification system of the same |
| US10359266B2 (en) * | 2016-04-19 | 2019-07-23 | Okuma Corporation | Position measurement method of object in machine tool and position measurement system of the same |
| WO2018047312A1 (ja) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | 株式会社牧野フライス製作所 | ワーク測定方法 |
| TWI630980B (zh) * | 2017-06-30 | 2018-08-01 | 恒耀工業股份有限公司 | Lathe and its tool correction method |
| JP6559274B2 (ja) * | 2018-01-29 | 2019-08-14 | 株式会社牧野フライス製作所 | 工具測定装置およびワーク測定装置の校正方法、校正装置ならびに標準器 |
| JP7390117B2 (ja) * | 2019-05-30 | 2023-12-01 | オークマ株式会社 | 工作機械対象物の位置計測方法及び位置計測システム |
-
2019
- 2019-11-06 JP JP2019201710A patent/JP7266511B2/ja active Active
-
2020
- 2020-10-22 US US17/077,484 patent/US11243062B2/en active Active
- 2020-11-03 DE DE102020213775.7A patent/DE102020213775A1/de active Pending
- 2020-11-05 CN CN202011223044.2A patent/CN112775720B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017193043A (ja) | 2016-04-19 | 2017-10-26 | オークマ株式会社 | 工作機械における対象物の位置計測方法及び位置計測システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112775720B (zh) | 2024-05-14 |
| US20210131783A1 (en) | 2021-05-06 |
| US11243062B2 (en) | 2022-02-08 |
| CN112775720A (zh) | 2021-05-11 |
| DE102020213775A1 (de) | 2021-05-06 |
| JP2021076425A (ja) | 2021-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7337664B2 (ja) | 工作機械における位置計測センサの補正値計測方法及び補正値計測システム | |
| JP6295070B2 (ja) | 多軸工作機械の幾何誤差同定方法及び多軸工作機械 | |
| US8494800B2 (en) | Method and program for identifying mechanical errors | |
| EP2290486A1 (en) | Machine tool calibration method | |
| CN107303644B (zh) | 机床上的对象物的位置计测方法及位置计测系统 | |
| JP2015203567A (ja) | 計測システム | |
| CN112008496B (zh) | 机床对象物的位置计测方法及位置计测系统 | |
| US20110295408A1 (en) | Process for positioning a workpiece | |
| JP2016083729A (ja) | 幾何誤差同定システム、及び幾何誤差同定方法 | |
| JP4510755B2 (ja) | 工具刃先位置演算方法及び工作機械 | |
| JP6496338B2 (ja) | 工作機械の制御システム | |
| JP2017159376A (ja) | 工作機械における機械精度の測定方法及び装置 | |
| JP6603203B2 (ja) | 工作機械における対象物の位置計測方法及び位置計測システム | |
| JP5201871B2 (ja) | 形状測定方法及び装置 | |
| JP5272598B2 (ja) | 加工装置の治具座標特定方法及びその方法を用いた加工装置 | |
| JP7266511B2 (ja) | 工作機械における対象物の位置計測方法及び位置計測システム、位置計測プログラム | |
| JP3126327B2 (ja) | 工作機械におけるワークの形状寸法測定方法及び装置 | |
| JP2017124485A (ja) | 工作機械および工具先端位置の補正方法 | |
| JP2021168043A (ja) | 加工方法 | |
| JP2010260119A (ja) | 主軸又はアタッチメント主軸の補正値自動計測方法 | |
| JP6403298B1 (ja) | Ｎｃ加工装置及び加工部品の製造方法 | |
| JP2023084538A (ja) | 工作機械における誤差推定方法、工作機械の制御装置 | |
| TW202338533A (zh) | 被加工物之加工方法及被加工物之加工系統 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191108 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201027 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220729 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220729 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230314 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230322 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230418 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7266511 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |