JPH04372342A - 定盤歪み補正装置及び定盤歪み補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は定盤歪み補正装置、特に
ＮＣ加工あるいはＣＮＣ三次元座標測定等を行うために
ワークを固定する定盤の傾き度あるいは平面度を加工デ
ータあるいは測定データに反映させる定盤歪み補正装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワークの機械加工あるいは三次元測定等
にはＮＣ加工あるいは自動スキャニング座標測定等が用
いられており、予め定められた加工データあるいは測定
プログラムに沿ってワークに加工あるいは測定処理が施
される。このような加工あるいは測定時には、ワークは
定盤上に固定され、この定盤平面を基準平面として工具
の移動あるいは測定プローブの走査制御が行われている
。しかしながら、この定盤は使用中の経年変化あるいは
温度変化等の影響を受けて微小ではあるが歪みが発生し
、またこの歪みは蓄積して定盤の平面度に少なからぬ誤
差を与えている。従来において、このような定盤歪みは
水準器を用いて任意点における微量な平面傾きを読取り
、この傾きから定盤を支持している高さ調整治具を調整
することによって所望の初期平面精度を保つ保守が行わ
れている。そして、このように保守された定盤は常に基
準平面を有するものとして加工あるいは測定に供せられ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな保守は熟練した作業者による試行錯誤的な作業を要
求し、一般的に半年毎の保守点検を行うことが精一杯で
あり、この間の定盤歪みに関しては何らの対策も講じら
れていなかった。

【０００４】また、従来の歪み調整は定盤の支持点単位
でしか行われず、各格子点間の定盤自重による傾きその
他に対しては調整そのものが全く不可能であるという問
題があった。

【０００５】このように、従来の定盤では微小な傾きを
内蔵するにも拘らず、これを理想的な基準平面として加
工あるいは測定が行われ、その最終精度に直接悪影響を
及ぼしてしまうという問題があった。

【０００６】また、前記仮想的な理想平面を確保するた
め、定盤自体の重量及び大きさも著しく増大しており、
簡単に精度の高い定盤を得ることができないという問題
も生じていた。

【０００７】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、定盤の高さ調整をすることなく
、歪み形状データを常時簡単にデータとして採集可能と
し、これを加工データあるいは測定データに反映させる
ことによって、定盤自体の精度が低くとも、加工あるい
は測定の精度を一段と改善することのできる改良された
定盤歪み補正装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は定盤の実質的に使用される全面に渡って理
想平面から外れた実際の傾きを表わす歪み形状データを
求め、加工あるいは測定時には、この歪み形状データと
ワークが定盤上で支持される位置座標データとを突き合
わせて定盤の利用位置毎に高さ補正を行うことを特徴と
する。

【０００９】このために、定盤の複数に区分された各格
子点でＸ軸及びＹ軸方向の傾きを電気的に検出する電子
水準器が設けられ、このようにして得られた傾きデータ
を連結統合及び補正して前記歪み形状データが演算手段
によって求められる。

【００１０】そして、加工あるいは測定時に、前記歪み
形状データから定盤上の使用位置座標に応じて所定の高
さ補正値が読み出され、これによって補正手段から加工
データあるいは測定データに所望の補正が与えられる。

【００１１】

【作用】従って、本発明によれば、実質的に使用される
定盤のあらゆる点において理想基準平面からの高さ誤差
を知ることができ、この高さ誤差を用いてワークが定盤
に接する位置で加工データあるいは測定データを補正す
ることができる。

【００１２】従って、定盤自体が傾きあるは歪みを有し
ていたとしても、本発明によれば、このような歪みを常
に正確に、例えば各加工あるいは測定寸前に歪み形状デ
ータとして知ることができ、ワークが定盤と接する位置
で正確な高さ補正を行うことができ、この結果、加工デ
ータあるいは測定データに対してもこのようなデータ補
正を容易に施すことが可能となる。

【００１３】従って、本発明によれば、定盤の平面精度
にかかわりなく、これよりも一段と高精度で所望の加工
あるいは測定を行うことができるという利点がある。

【００１４】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例
を説明する。

【００１５】図１には本発明に係る定盤歪み補正装置の
全体的な構成が示されている。定盤１０は図においてＮ
Ｃ加工機あるいはＣＮＣ測定機等の定盤として用いられ
、それぞれ加工時にはＮＣ加工機１１と組み合わされ、
また測定時には三次元測定機１２と組み合わされる。

【００１６】本発明において定盤１０の傾きを所定の複
数の格子点で測定するために電子水準器１３が用いられ
、この電子水準器１３は被測定平面上に密接した状態で
、その傾き角を電気的に出力する。

【００１７】全体のシステム制御はＣＰＵ１４によって
行われ、前記電子水準器１３の出力は入力インターフェ
ース１５を介してＣＰＵ１４に取り込まれる。

【００１８】オペレータとＣＰＵ１４とのリンケージは
キーボード等の入力装置１６とＣＲＴ等の表示装置１７
によって行われており、また本発明において電子水準器
１３から取り込まれた傾きデータは外部メモリ１８に記
憶される。従って、本発明において、制御ＣＰＵ１４と
入力装置１６そして外部メモリ１８は電子水準器１３か
ら取り込まれた傾きデータに基づいて各格子点の傾きデ
ータから定盤１０の全面に渡って歪み形状データを演算
することができる。実際上、この演算手段はＣＰＵ１４
内の演算回路によって構成される。

【００１９】本発明において、以上のようにして得られ
た歪み形状データは出力インターフェース１９からコン
トローラ２０へ供給され、ＮＣ加工機１１あるいは三次
元測定機１２に補正データとして供給され、定盤１０上
のワーク位置座標データを読み込んだとき、前記歪み形
状データからこの位置座標の高さ補正を行う。この補正
手段は実施例においてコントローラ２０内に内蔵するこ
とが好適であるが、もちろん制御ＣＰＵ１４がこの補正
手段を代用しても良い。

【００２０】図２には電子水準器１３を定盤１０の各格
子点１００に密接してＸ軸方向及びＹ軸方向の傾きを電
気的に測定し、これを制御ＣＰＵ１４に送る状態が示さ
れている。

【００２１】実施例において、このような格子点１００
は定盤１０に設けられているクランプ溝を利用すること
が好適であり、このようなクランプ溝は例えば２００〜
３００ｍｍピッチで設けられている。

【００２２】制御ＣＰＵ１４はこのようにして取り込ま
れた各格子点１００毎のＸ軸、Ｙ軸方向の傾きを電子デ
ータとして外部メモリ１８に記憶し、同時に必要に応じ
て表示装置１７に定盤１０の傾きとして画像表示する。

【００２３】図３、図４、図５には前述した傾きデータ
を用いて定盤１０の全面に亘る歪み形状データを演算す
る状態が示され、実施例において、この演算は制御ＣＰ
Ｕ１４内において行われている。

【００２４】図３は黒点で示されているＸ軸方向の傾き
データを順次各Ｘ軸に沿ったデータとして連結する状態
を示す。丸で囲んだ基準点は各Ｘ軸データの所定Ｙ軸に
沿った傾きデータであり、この図において左端の格子点
を理想平面上にあるとして各Ｘ軸方向データが連結され
る。

【００２５】次に、図４で示す如く、Ｙ軸データに従っ
て丸で囲んだ所定の基準点（原点）からのＹ軸方向の傾
きデータによるＹ軸連結が行われる。

【００２６】このとき、実施例においては、各Ｙ軸に沿
って全ての連結が行われるので、必ずしも全格子点にお
いて補正値が一致しない場合があるが、実施例において
は、このような連結誤差は当該格子点の周囲の各点が最
も誤差が少なくなる点で近似処理されている。従って、
図４で示す如く、各格子点を連結した各点毎に微量のＺ
軸（高さ）誤差をともなった網目データを得ることがで
きる。

【００２７】次に、本発明においては、図４で得られた
網目データから定盤１０の全面に渡る歪み形状データを
演算し、ＸＹ座標上のあらゆる点におけるＺ軸方向の高
さ誤差を歪み形状データとして外部メモリ１８に記憶す
る。図５は図４の網目データと同様であるが、各格子点
における補正された傾きデータから図５の斜線で示す如
く各格子面の座標について補間演算された補正値を演算
処理にて求めたことが示されている。また、図５におい
ては、破線で理想平面の網目形状が示され、実施例にお
いては、表示装置１７にはこの歪み形状データと理想平
面とが実際の歪み量を誇張した画像として表示されてい
る。

【００２８】図６には前述した歪み形状データ及び理想
平面データを記憶する工程が示されている。

【００２９】プログラムがスタートすると、まず水準器
１３の準備が整うことを確認し（２００）、電子水準器
１３から各格子点毎にＸ軸及びＹ軸方向の傾きデータが
取り込まれる（２０１）。次に、これらの傾きデータ２
０１はその測定毎に外部メモリ１８に記憶され（２０２
）、全格子点からの傾きデータ取り込みが終了するまで
、以上の各工程が繰り返される（２０３）。

【００３０】次に、外部メモリ１８に記憶された傾きデ
ータが再び制御ＣＰＵ１４に読み込まれ（２０４）、こ
の傾きデータから図４に示される補正あるいは連結作用
が行われ、次に図５に示されるように歪み形状データが
作成される（２０５）。そして、予め設定してあるデー
タから理想平面データが作成され（２０６）、前記歪み
形状データ及び理想平面データがそれぞれ外部メモリ１
８に登録される（２０７）。

【００３１】以上のようにして、歪み形状データが加工
あるいは測定の直前あるいは任意時期に記憶され、この
状態で所定の加工あるいは測定が定盤１０上で行われる
。

【００３２】そして、本発明においてこれらの加工ある
いは測定時に加工データあるいは測定データに対して前
記歪み形状データを用いて補正が行われる。

【００３３】図７には定盤１０上のワーク位置座標点を
読み込み、前記歪み形状データからこの位置座標の高さ
補正を行う状態が示されており、図７においては、まず
位置座標点が所属する格子面を求める工程が示されてい
る。図７において斜線を施した部分がワークの対象とな
る位置座標点の属する格子面を示し、図から明らかなよ
うに、理想的には斜線を施した理想格子面にワークが密
着するはずであるが、実際上実線で示すように定盤の傾
きによって誤差が生じており、図８はこの誤差を位置座
標点におけるＺ軸分の誤差ｅとして示している。

【００３４】図９には前記位置座標データ補正の工程が
示されている。

【００３５】プログラムがスタートすると、まず外部メ
モリ１８から歪み形状データ及び理想平面データがＣＰ
Ｕ１４に読み込まれる（３００）。次にワークが定盤１
０の位置に密着する位置座標データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）がＸ
Ｙ平面でどの格子面に属するか否かが図７のようにして
求められる（３０１）。そして、図８に示されるように
、位置座標データのＺ軸線分と理想格子面及び歪み格子
面との交点が求められ（３０２）、この両交点からＺ軸
方向の誤差ｅが演算される（３０３）。そして、前記位
置座標データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に前述したＺ方向の誤差値
ｅを加えて補正後の位置座標データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ´）を
求める（３０４）。このようにして求められた補正後の
位置座標データはコントローラ２０からＮＣ加工機１１
または三次元測定機１２に転送され（３０５）、定盤１
０自体が誤差を持っている場合においても、正確な加工
あるいは測定を行うことが可能となる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
定盤上の各格子点に電子水準器をおいて傾きデータを求
め、極めて容易に定盤全面の歪み形状データを得ること
ができるので、常に最新の誤差計算が可能となり、定盤
の平面度が経年変化あるいは温度変化を起こした場合に
おいても、常に高精度のＮＣ加工あるいはＣＮＣ自動測
定を可能とする。

【００３７】また、このようにして定盤の歪み形状デー
タが容易に得られることから、常に定盤環境を監視でき
、最適タイミングで保守点検を行うことができるという
利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る定盤歪み補正装置の全体的な構成
を示す説明図である。

【図２】電子水準器を用いて傾きデータをメモリに記憶
する状態を示した説明図である。

【図３】傾きデータのＸ軸方向における連結作用を示す
説明図である。

【図４】Ｘ軸に連結された傾きデータを更にＹ軸方向に
連結する作用を示す説明図である。

【図５】定盤全面の歪み形状データを求め、理想平面と
ともに画像表示した状態を示す説明図である。

【図６】歪み形状データを得るためのフローチャート。

【図７】定盤上のワークの位置座標データから所属する
格子面を求める状態を示す説明図である。

【図８】ワークの位置座標データが属する格子面におけ
る歪み形状データに基づいた誤差を求める説明図である
。

【図９】位置座標の高さ補正を行うフローチャート。

【符号の説明】

１０　　定盤 １１　　ＮＣ加工機 １２　　ＣＮＣ測定機 １３　　電子水準器 １４　　制御ＣＰＵ １８　　外部メモリ １００　　格子点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】定盤上の複数の格子点のＸ軸及びＹ軸方向
   の傾きを電気的に測定する電子水準器と、前記傾きデー
   タを記憶するメモリと、各格子点の傾きデータから定盤
   全面の歪み形状データを演算する演算手段と、定盤上の
   ワーク位置座標データを読み込み、前記歪み形状データ
   からこの位置座標の高さ補正を行う補正手段と、を含む
   定盤歪み補正装置。