JPH0133296B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、所定の間隔を隔てて設けられた複数
の走査位置において測定ヘツドを所定の走査方向
に移動させて走査方向に沿う複数の測定点におけ
るモデル表面の表面位置を測定し、この測定され
た表面位置データに基づいて被加工物と加工工具
との間に相対運動を与えて被加工物にモデル表面
の形状と同一形状の曲面を創成するようにした曲
面加工装置に関する。

近年、所定の形状に作られたモデルの表面形状
を三次元測定機によつて測定するとともに、この
測定された表面形状のデータから三次元曲面加工
用の数値制御データを創成し、この三次元曲面加
工用の数値制御データに基づいてモデルと同一の
表面形状を金型の素材に創成するようにした曲面
加工装置が開発されており、かかる曲面加工装置
においては、所定の間隔を隔てて設けられた複数
の走査位置において測定ヘツドを所定の走査方向
に移動させるとともに、走査方向に沿う複数の測
定点においてモデル表面の表面位置を測定し、こ
の測定された表面位置のデータに基づいて数値制
御データを創成するようにしている。

ところで、かかる曲面加工に使用されるモデル
は、一般に手作業で作られるため、モデルの表面
に誤つて傷が付いていることがあり、このような
場合には、傷がある部分の測定データを修正しな
ければ正確な数値制御データを得られない。一
方、測定データを平滑して傷を測定した部分で生
じる変化の大きな測定データが無視されるように
すれば上記の問題はないが、このようにすると、
曲率変化の大きい形状の場合に、モデルの形状と
金型の素材上に創成される曲面との間の形状誤差
が大きくなる問題がある。

このため、従来においては、測定されたデータ
を記録紙上に出力するようにし、作業者はこの記
録紙上に出力されたデータを見てモデル表面の傷
等によつて生じた異常のデータを識別して、これ
を適正な値に修正するようにしていたが、記録紙
上に出力されたデータの内、どの部分が異常であ
るかということを判別することはかなりむずかし
いため、測定データのチエツクに多大の時間がか
かる上、異常なデータを見落とすと、誤つた測定
データに基づいて数値制御データが作られ、高精
度な曲面創成ができない問題があつた。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、測定データの中に上述したような異
常データがあるか否かを、測定データが表わすモ
デル表面の勾配変化から自動的に判定して異常報
知をするようにし、誤つた測定データに基づいて
曲面創成が行われることを未然に防止することを
目的とするもので、以下その実施例を図面に基づ
いて説明する。

第１図において１３は、モデルＭを載置する固
定ベースで、この固定ベース１３の上部には門形
の支持コラム１５が固定ベース１３上に載置され
るモデルＭを跨ぐように配設され、Ｙ軸方向へ移
動可能に案内されている。そして、この支持コラ
ム１５の横梁部には可動台１６が支持コラム１５
の移動方向と直交するＸ軸方向に移動可能に案内
され、下端部に測定子１１を取付けた軸状の測定
ヘツド１０がこの可動台１６に上下方向（Ｚ軸方
向）へ移動できるように案内支持されている。ま
た、前記ベース１３と支持コラム１５との間には
支持コラム１５のＹ軸方向の移動を検出する検出
器２０が設けられ、支持コラム１５と可動台１６
との間には可動台１６のＸ軸方向の移動を検出す
る検出器２１が設けられ、可動台１６と測定ヘツ
ド１０との間には測定ヘツド１０のＺ軸方向の移
動を検出する検出器２２が設けられている。

これらの検出器２０，２１，２２から出力され
る信号は、検出器２０〜２２から出力される信号
によつて測定ヘツド１０の各軸方向の移動量を検
出して、測定子１１の先端接触面の現在位置を検
出する位置検出回路２５，２６，２７に供給さ
れ、これらの位置検出回路２５，２６，２７によ
つて検出された先端接触面の位置がモデルＭの被
測定面Maの位置として表示器２８によつて表示
される。

なお、本実施例においては、測定ヘツド１０の
移動は手動操作によつて行うようになつており、
測定時においては、支持コラム１５の移動によつ
て測定ヘツド１０をＹ軸方向に移動させて等間隔
ずつ隔てて設定された複数の走査位置の１箇所に
位置決めし、この後、測定ヘツド１０の下端部を
手で把持し、測定子１１の先端接触面が被測定面
Maに接した状態を保ちながら測定ヘツド１０を
Ｘ軸方向に移動させる。

一方、３０はミニコンピユータ等によつて構成
される演算処理装置で、この演算処理装置３０に
は、前記位置検出回路２５〜２７がインタフエイ
ス３１を介して接続されている他、磁気デイスク
装置３２、CRT表示部とデータ入力キーとを有
する操作卓３５、測定開始、測定終了および加工
開始を指令する指令スイツチSW１〜SW３がそ
れぞれインタフエイス３３，３６，３７を介して
接続され、またDNCモードによつて作動する数
値制御装置４０がインタフエイス３８を介して接
続されている。

また、４１はモデルＭの被測定面Maと同じ形
上の曲面をテーブル４２上に載置された被加工物
Ｗに刻設する工作機械を示し、被加工物Ｗを載置
するテーブル４２が固定ベース４３上においてＸ
軸方向およびＹ軸方向へ移動可能に案内支持さ
れ、加工工具Ｔを下端部に装着しその軸線が上下
方向を向く主軸４５を軸承する主軸頭４６が、固
定ベース４３上に立設されたコラム４７に上下動
可能に案内されている。そして、数値制御装置４
０の指令によつて回転するサーボモータSMX、
SMY、SMZにより、図略の送りねじ機構を介し
てテーブル４２と主軸頭４６との間の相対位置が
制御される。

次に、前記演算処理装置３０の動作について説
明する。今、モデルＭの形状測定を行う場合、前
述したように、支持コラム１５を移動させて測定
ヘツド１０を複数の走査位置の内の１箇所に位置
決めし、この後測定ヘツド１０の下端部を把持し
て測定子１１が被測定面Maから離れない状態で
測定ヘツド１０をＸ軸方向に移動させるが、この
時、測定子１１が被測定面Maに接した直後に測
定開始指令スイツチSW１を押圧し、測定１１が
被測定面Maから離れる直前に測定完了指令スイ
ツチSW２を押圧する。

測定開始指令スイツチSW１が押圧されると演
算処理装置３０は、第２図に示すプログラムの実
行を開始し、測定ヘツド１０がＸ軸方向へ一定量
Xc移動する度に位置検出回路２５〜２７より出
力れる被測定面Maの表面位置データXs，Ys，
Zsを磁気デイスク装置３２に装着された磁気デ
イスク３２ａの測定データエリアSDAへ順番に
記録して行く。すなわち、第２図のステツプ５
０，５１の処理によつて、測定ヘツド１０がＸ軸
方向へ一定量Xcだけ移動したことを検出し、一
定量Xcだけ移動したことが検出されるとステツ
プ５２において、ステツプ５０で読込んだ表面位
置データXs，Ys，Zsを磁気デイスク３２の測定
データエリアSDAへ記録する。この動作の繰返
えしにより、走査方向に沿う複数の点における表
面位置データが測定データエリアSDAに記録さ
れる。

上記のようにして所定の走査位置における被測
定面Maの形状測定が完了し、測定完了指令し、
測定完了スイツチSW２が押圧されると、演算処
理装置３０はステツプ５５でこれを判別し、一走
査中に測定された測定データの中に異常なデータ
がないか否かをステツプ５６で判別する。そし
て、異常な測定データがない場合には何らの処理
を行わずにステツプ５７から図略の主ルーチンへ
復帰し、異常な測定データがある場合にはステツ
プ５７からステツプ５８へ移行して、異常なデー
タがあることを操作卓３５のCRT画面に表示し、
また、後述するようにステツプ５６で検出される
測定データの異常箇所もステツプ６０にてCRT
画面上に表示し、この後、操作卓３５の指令キー
が操作されるまで待機状態となる。

作業者は、CRT画面の異常表示によつて測定
データに異常なデータがあることを識別するとと
もに、同じくCRT画面上に表示された異常箇所
のデータによつて測定データが異常である箇所を
識別し、被測定面Maの形状をみて、そのデータ
を修正すべきか否かを判別する。すなわち、ステ
ツプ５６で行なう判別は、後述するように、各測
定点で得られたデータから、各測定点毎に被測定
面Maの傾きの変化量を演算し、この演算された
変化量が設定値を越えている点のデータは全て異
常データとして表示するようにしているため、被
測定面Maの形状によつては、測定データが異常
でなくても異常と判断される場合があり、この場
合には測定データを修正する必要がないからであ
る。

このような場合、作業者は操作卓３５のキーか
ら「OK」と入力する。これにより、演算処理装
置３０はステツプ６２からメインルーチンへ復帰
し、測定開始指令スイツチSW１が再び操作され
るまで待機状態となる。

一方、測定データを修正する必要があると判断
した場合には、操作卓３５のキーによつて異常箇
所として表示された測定点の内の１つの測定の番
号を入力した後、「CC」と入力する。これによ
り、演算処理装置３０はステツプ６２，６３を介
してステツプ６５へ移行し、指定された測定点の
データが、これと隣接する他の測定点のデータか
ら放物線補間によつて求め得るか否かを判別す
る。すなわち、第４図に示すように測定点P₁₂に
おける測定データX₁₂，Z₁₂が異常であると表示さ
れたため、測定点P₁₂の番号１２を入力して
「CC」とキーインした場合を考えると、演算処理
装置３０は、まず最初に測定点P₁₂の直前に位置
する３箇所の測定点P₉，P₁₀，P₁₁における測定デ
ータX₉，Z₉，X₁₀，Z₁₀，X₁₁，Z₁₁のデータを磁
気デイスク３２ａから読出してこれらのデータが
表わす点S₉，S₁₀，S₁₁を通る放物線Ｌの式を演算
し、この後、測定点P₁₂の直後の測定点P₁₃のＸ軸
座標値X₁₃をこの式に代入して、測定点P₁₃にお
ける計算上のＺ軸座標値Z₁₃′を演算し、さらに、
この演算によつて求めたＺ軸座標値Z₁₃′と測定点
P₁₃における実測のＺ軸座標値Z₁₃との間の偏差ε
を演算する。そしてこの偏差εが設定値よりも小
さければ、測定点P₉からP₁₃に至る曲面は放物面
に近い曲面であるから測定点P₁₂における測定デ
ータは放物線補間によつて求められると判断し
て、ステツプ６５からステツプ６７へ移行し、放
物線補間によつて修正データを演算するととも
に、この修正データによつて磁気デイスク３２ａ
の測定データエリアSDAに記録された測定デー
タの内、指定された点、すなわち測定点P₁₂の測
定データを修正する。なお、放物線補間は、前述
のように測定点P₁₂での測定データが異常で、こ
の測定点P₁₂のデータを求めるものとすると、測
定点P₁₂の前に位置する２箇所の測定点P₁₀，P₁₁
における被測定面Maの表面位置S₁₀，S₁₁と、測
定点P₁₂の次の測定点P₁₃における被測定面の表面
位置S₁₃とを通る放物線の式を求め、これに、測
定点P₁₂におけるＸ座標を代入して修正データ
X₁₂′，Z₁₂′を求めることによつて達成される。

一方、演算による測定点P₁₃のＺ軸座標値
Z₁₃′と実測による測定点P₁₃のＺ軸座標値Z₁₃との
間の偏差εが設定値よりも大きく、測定点P₁₂に
おける測定データを放物線補間によつて求めると
誤差が増大すると判断した場合には、演算処理装
置３０はステツプ６５からステツプ６６へ移行
し、入力された測定点の番号に対応する測定デー
タを手動で入力するようにCRT画面上に表示し、
これに応答して入力される補正データによつて測
定点P₁₂の測定データを修正する。

このような修正が完了すると、ステツプ７０で
再び待機状態となり、作業者が他に修正すべきデ
ータがあると判断して「NEXT」と入力すると、
ステツプ７２からステツプ６１へ戻つて前述の動
作が繰返えされて他の測定点の測定データが修正
され、他に修正すべきデータがないと判断して
「NEXT」以外のコードを入力するとステツプ７
１からメインルーチンへ復帰して修正動作を完了
する。

上記の説明からも明らかなように、測定データ
の異常表示および測定データの修正は、測定ヘツ
ド１０を一走査する毎に行うが、被測定面Maの
全面を測定した後で、データの異常判別とデータ
修正を行うようにしてもよい。

このようにして、被測定面Maの測定動作が完
了すると、作業者は、例えば「COMP」と入力
して演算処理装置３０に、測定データから数値制
御データを創成するように指令する。これによ
り、演算制御装置３０は図略の変換ルーチンによ
り、測定データを数値制御データに変換し、磁気
デイスク３２ａの数値制御データエリアNDAに
記録する。そして、この後、加工指令スイツチ
SW３が押圧されると、変換された数値制御デー
タが数値制御装置４０に順次供給され、工作機械
４１によつて被加工物ＷにモデルＭの被測定面
Maと同一形状の曲面が刻設される。

次に前記ステツプ５６の詳細な処理を第３図に
基づき説明する。まず、ステツプ５６ｂにおいて
隣接する３点Pi，Pi＋１，Pi＋２の測定データ
Xi，Zi，Xi＋１，Zi＋１，Xi＋２，Zi＋２の読
出しを行うとともに、ステツプ５６ｃ，５６ｄに
おいて、データの読出された３点の内、前の２点
Pi，Pi＋１の被測定面Maの傾きTfおよび後の２
点Pi＋１，Pi＋２の間における被測定面Maの傾
きTrをそれぞれ演算し、この後、両者の傾きTf，
Trの偏差△Ｔの大きさ｜△Ｔ｜をステツプ５６
ｅで演算する。そして、この演算された偏差の大
きさ｜△Ｔ｜が設定値αを越えているか否かをス
テツプ５６ｆで判別し、偏差の大きさ｜△Ｔ｜が
設定値αに等しいかこれを越えている場合にはス
テツプ５６ｇで、異常データが有ることを記憶す
る異常フラツグをセツトするとともに、ステツプ
５６ｈで、測定データを読出した３点の内、最後
の測定点Pi＋２の番号ｉ＋２と、この点における
被測定面MaのＸ軸およびＹ軸座標値とをバツフ
アエリアに記憶し、ステツプ６０における異常デ
ータ表示に利用できるようにする。

したがつて、例えばP₁₀からP₁₂までの測定点に
おけるデータが読出された時に異常と判別される
のは、第４図に示すように、測定点P₁₁付近にお
いて曲面が屈曲して被測定面Maの傾きが急変し
ている場合であり、この場合には、測定点P₁₁の
次の測定点P₁₂の番号１２とこの点における被測
定面Maの座標値X₁₂，Z₁₂とが表示されることに
なる。

上記の動作は、このルーチンの最初のステツプ
５６ａにおいてｉ＝１にイニシヤライズされるこ
とにより、最初は測定データの内、始めの３点
P₁，P₂，P₃の測定データに基づいて上記の動作
が行われこの動作が完了すると、ステツプ５６ｊ
でｉの値を１だけ増加させて同様の処理を行う。
以下同様の繰返えしにより、全ての測定データに
ついて異常判定が行われ、全ての測定データにつ
いて異常判定を行つたことをステツプ５６ｉで判
別すると、第２図のステツプ５７へ移行して、前
述した異常報知とデータ修正の処理が続行され
る。

以上述べたように本発明においては、各測定点
毎に得られる測定データから、各測定点における
被測定面の傾き変化を演算し、この演算された傾
きの変化が設定値を越えている場合には、異常を
知らせる警告を発するようにしているから、被測
定面に付いている傷等を測定した場合に生じる異
常なデータがあれば必ず異常の警告が行われ、異
常な測定データのままで工作物の加工が行われる
ことを確実に防止できて高精度な曲面加工が行な
える利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
曲面加工装置の全体構成を示す図、第２図および
第３図は第１図における演算処理装置３０の動作
を示すフローチヤート、第４図は異常と判断され
る被測定面Maの傾き変化を示す図である。 １０……測定ヘツド、１１……測定子、２０，
２１，２２……検出器、２５，２６，２７……位
置検出回路、３０……演算処理装置、３２……磁
気デイスク装置、３５……操作卓、４０……数値
制御装置、４１……工作機械、Ｍ……モデル、Ｔ
……加工工具、Ｗ……被加工物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の走査位置において測定ヘツドを所定の
   走査方向に移動させて前記走査方向に沿う複数の
   測定点におけるモデルの表面位置を測定するとと
   もに、この測定された表面位置データに基づいて
   被加工物と加工工具との間に相対運動を与えて被
   加工物にモデルの表面形状と同一の曲面を創成す
   る曲面加工装置において、前記モデル表面の前記
   走査方向に向う傾きの変化量を各測定点毎に演算
   する演算手段と、この演算手段によつて演算され
   た傾きの変化量が設定値を越える異常測定点があ
   る場合に警告を発する警告手段と、作業者による
   入力によつてデータ修正指令を発する入力装置
   と、前記データ修正指令を受けて前記異常測定点
   のデータを修正するデータ修正手段と、このデー
   タ修正手段により修正された測定データに基づい
   て前記被加工物と加工工具との間の相対運動を制
   御する制御装置とを設けた曲面加工装置。 ２ 前記データ修正手段は、手動操作によつて入
   力した修正データによつて前記異常測定点におけ
   る測定データを修正する第１修正手段と、異常測
   定点における測定データを無視しこれと隣接する
   点の測定データから前記異常測定点における測定
   データを曲線補間によつて求める第２修正手段
   と、前記第１もしくは第２修正手段のいずれによ
   つてデータ修正を行うかを選択する選択手段とに
   よつて構成されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の曲面加工装置。 ３ 前記選択手段は、前記異常測定点の前後に位
   置する複数の測定点における測定データの表わす
   曲線が前記第２修正手段による補間曲線に近似し
   ているか否かを判別する判別手段と、この判別手
   段により前記曲線が前記補間曲線と近似している
   と判別された場合に前記第２修正手段を有効に
   し、近似していないと判別された場合に前記第１
   修正手段を有効にする制御手段とによつて構成さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載の曲面加工装置。