JPH0483111A - 倣い式三次元形状測定装置 - Google Patents
倣い式三次元形状測定装置Info
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- JPH0483111A JPH0483111A JP19867190A JP19867190A JPH0483111A JP H0483111 A JPH0483111 A JP H0483111A JP 19867190 A JP19867190 A JP 19867190A JP 19867190 A JP19867190 A JP 19867190A JP H0483111 A JPH0483111 A JP H0483111A
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- axis
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 19
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Machine Tool Copy Controls (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
［産業上の利用分野］
本発明は、自動加工を行なうための倣い式三次元形状測
定装置に関する。
定装置に関する。
たとえば大径溶接鋼管の管端付近の溶接ビードを切削除
去する加工を行なう場合、現状は人手に頼らざるを得な
い。 この作業は自動化することが望ましいが、従来は
適切な手段がなかった。 一般の工作機械にも種々のセンサーが採用されつつある
が、上記の点に関して実用されているのは、センサーが
ワークすなわち被加工物体に接触したことを単に検知す
る接触センサーだけであって、位置や形状が１個ごとに
異なる溶接ビードの切削は、既存の工作機械では不可能
である。 一方、市販の倣い式三次元形状測定機は、測定機自体が
三次元テーブルを構成し、測定台上の標準片を測定して
そのデータを加工機に送り、加工台上のワークを機械加
工するように構成されているものであって、加工機主軸
頭に測定器をとりつけて測定するものではない。 その
ため、加工台上のワークそのものの形状を測定すること
はできない。 さらに、従来の倣い式三次元形状測定機
は、センサーの測定範囲が狭く応答速度も遅い。 そのほか、レーザセンサーのような非接触の光学センサ
ーがあるが、ワークの表面形状によって測定精度に大き
なバラツキがあり、限られた対象にしか使用できない。
去する加工を行なう場合、現状は人手に頼らざるを得な
い。 この作業は自動化することが望ましいが、従来は
適切な手段がなかった。 一般の工作機械にも種々のセンサーが採用されつつある
が、上記の点に関して実用されているのは、センサーが
ワークすなわち被加工物体に接触したことを単に検知す
る接触センサーだけであって、位置や形状が１個ごとに
異なる溶接ビードの切削は、既存の工作機械では不可能
である。 一方、市販の倣い式三次元形状測定機は、測定機自体が
三次元テーブルを構成し、測定台上の標準片を測定して
そのデータを加工機に送り、加工台上のワークを機械加
工するように構成されているものであって、加工機主軸
頭に測定器をとりつけて測定するものではない。 その
ため、加工台上のワークそのものの形状を測定すること
はできない。 さらに、従来の倣い式三次元形状測定機
は、センサーの測定範囲が狭く応答速度も遅い。 そのほか、レーザセンサーのような非接触の光学センサ
ーがあるが、ワークの表面形状によって測定精度に大き
なバラツキがあり、限られた対象にしか使用できない。
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、自動加工を行なうために被加工物体の
三次元形状を測定し、高精度の加工を自動的に実施し、
必要により加工後の形式測定をも容易に行なうことので
きる、倣い式三次元形状測定装置を提供することにある
。
三次元形状を測定し、高精度の加工を自動的に実施し、
必要により加工後の形式測定をも容易に行なうことので
きる、倣い式三次元形状測定装置を提供することにある
。
本発明の倣い式三次元形状測定装置は、全体の構成を第
１図ないし第３図に示し、要部を第４図ないし第６図に
示すように、下記の部分から本質的に構成される。 イ） ＮＣ制御によりその位置を、Ｘ軸、Ｙ軸および
Ｚ軸に関して可変に設けた工作機械の主軸頭（１） 口） この主軸頭に着脱可能にとりつけた、ニアリンダ
−（３）により被測定物体の表面に押しつけられたまま
表面の凹凸に応じて進退する探触子（４）を有する測定
ユニット（２）ハ） 探触子のＺ軸方向の変位を測定す
る手段ニ〉 主軸頭のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸上の位置の
データと、探触子のＺ軸上の変位データとを合成して三
次元データとするデータプロセッサー（図示してない） および ホ） 被測定物体（７）の外形を検出して、物体に対す
る探触子の位置を認識するための光学センサー（６）。 図に示した例では工作機械の主軸頭が横型であるが、も
ちろん立型のものに適用することも可能である。 探触子のＺ軸方向の変位を測定する手段（５）は任意で
あるが、実用されている変位測定手段から代表例を挙げ
れば、第４図ないし第６図に示すようなものである。 第４図に示す手段は磁気スケール内蔵タイプであって、
探触子（４）がワーク表面に沿って上下動し、それに伴
ってエアシリンダー（３）内で、磁気スケールのついた
ロッド（５１）が上下動し、その変位に応じて発生した
電磁気信号を、検出部（５６）からとり出す方式である
。 磁気スケールは、上記のような内蔵型に限らず、第
５図に示すように別のリニアスケール内に置くこともで
きる。 第５図のものは、探触子（４）の上下動をエアシリンダ
ー（３）と平行に設けたリニアスケール（５２）で測定
し、電気信号としてとり出す方式である。 リニアスケ
ールは、リニアエンコーダでも磁気スケールでも、どち
らでもよい。 第６図は、ラック・ピニオン機構にロータリーエンコー
ダを組み合わせたタイプでおって、ヤはり探触子（４）
に固定されその上下動に追従するラック（５３）がピニ
オン（５４）を回転させ、ロータリーエンコーダ（５５
）がその回転角に応じた電気信号を発生するようになっ
ている。 探触子は、被測定物体の表面に向って、常に一定の押圧
力で接触していることが好ましい。 これは、エアシリ
ンダー内の空気圧が、ピストンの変位にかかわらずほぼ
一定に保たれるように調節することによって、容易に実
現する。 探触子が被測定物体の表面に接触しつつ移動していると
き、移動が速やかであると急激な形状変化に追従しきれ
ず、探触子が跳躍するおそれがある。 これでは正確な
測定ができなくなるので、センサー機構をそなえて、跳
躍を検知したら低速に切り換えて再度測定をできるよう
にしておくことが好ましい。 ［作 用］ この装置を使用して三次元形状測定を行なうには、つぎ
のようにする。 まず、第１図に示すように、光学センサー（６）で被測
定物体たとえば大径溶接鋼管（７）に対する探触子（４
）の位置を認識しながら、工作機械の主軸頭（１）を鋼
管の端に向けて移動させる。 管外から管軸方向（Ｘ軸とする）に移動した光学センサ
ーが管端をキャッチしたら、第３図に示すように所定の
位置で主軸頭が停止し、第２図および第３図にみるよう
に探触子（４）を下方（Ｚ軸とする）に向けて降下させ
、管内面に接触させる。 そこで主軸頭（１）を管軸と直角に水平方向（Ｙ軸とす
る）に移動させることにより、探触子は管内面の溶接ビ
ード（８）の盛り上がりの形状に沿って上下し、Ｚ軸方
向の変位が測定される。 Ｙ軸上必要な範囲内の測定を
したら、Ｘ軸上で適当な距離をおいたところに移動し、
そこで同様な測定を行なうことを繰り返せば、切削すべ
き溶接ビードの三次元形状が把握できる。 このようにして得た測定結果はＮＣ制御装置に入力して
おけば、上記の測定ユニット（２）を自動工具変換装置
などにより取り外し、代ってロータリーカッターなど適
宜の工具を装着することにより、直ちに切削を行なうこ
とができる。 このとき、溶接ビードの三次元形状デー
タに従ってカッターの回転速度、押圧力、送り速度など
の切削条件を適切に選択する。 上記の切削加工は、同じ工作機械の主軸頭を利用して同
一座標軸上で行なうものであるから、当然に高い精度が
得られる。 加工後の形状が予定どおりであることを確認するには、
工具を外して再び測定ユニットをとりつけ、前記と同様
な測定を行なえばよい。 ［発明の効果］ 本発明の測定装置は、エアシリンダーによる探触子の押
しっけを適当な圧力で、かつその圧力をなるべく一定に
保って実施することによって、摩擦抵抗を小さくすると
ともに探触子の跳躍を防いで、被測定物体の表面を比較
的速い速度で移動させることができる。 探触子の変位
を測定する手段として例示した測定器は、いずれも、測
定範囲が広く、応答速度が速く、かつ測定精度が高いか
ら、上記のような測定を容易にする。 光学センサーによる被測定物体の外形検出により、測定
ユニットの物体への接近が速やかにでき、このことは測
定に要する時間の短縮に役立つ。 測定に続いて自動加工を行なう場合、同じ工作機械の主
軸を使用しているから、高い加工精度が実現する。 加
工に続いてさらに形状測定を行なう場合にも、この利益
は同様に得られる。
１図ないし第３図に示し、要部を第４図ないし第６図に
示すように、下記の部分から本質的に構成される。 イ） ＮＣ制御によりその位置を、Ｘ軸、Ｙ軸および
Ｚ軸に関して可変に設けた工作機械の主軸頭（１） 口） この主軸頭に着脱可能にとりつけた、ニアリンダ
−（３）により被測定物体の表面に押しつけられたまま
表面の凹凸に応じて進退する探触子（４）を有する測定
ユニット（２）ハ） 探触子のＺ軸方向の変位を測定す
る手段ニ〉 主軸頭のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸上の位置の
データと、探触子のＺ軸上の変位データとを合成して三
次元データとするデータプロセッサー（図示してない） および ホ） 被測定物体（７）の外形を検出して、物体に対す
る探触子の位置を認識するための光学センサー（６）。 図に示した例では工作機械の主軸頭が横型であるが、も
ちろん立型のものに適用することも可能である。 探触子のＺ軸方向の変位を測定する手段（５）は任意で
あるが、実用されている変位測定手段から代表例を挙げ
れば、第４図ないし第６図に示すようなものである。 第４図に示す手段は磁気スケール内蔵タイプであって、
探触子（４）がワーク表面に沿って上下動し、それに伴
ってエアシリンダー（３）内で、磁気スケールのついた
ロッド（５１）が上下動し、その変位に応じて発生した
電磁気信号を、検出部（５６）からとり出す方式である
。 磁気スケールは、上記のような内蔵型に限らず、第
５図に示すように別のリニアスケール内に置くこともで
きる。 第５図のものは、探触子（４）の上下動をエアシリンダ
ー（３）と平行に設けたリニアスケール（５２）で測定
し、電気信号としてとり出す方式である。 リニアスケ
ールは、リニアエンコーダでも磁気スケールでも、どち
らでもよい。 第６図は、ラック・ピニオン機構にロータリーエンコー
ダを組み合わせたタイプでおって、ヤはり探触子（４）
に固定されその上下動に追従するラック（５３）がピニ
オン（５４）を回転させ、ロータリーエンコーダ（５５
）がその回転角に応じた電気信号を発生するようになっ
ている。 探触子は、被測定物体の表面に向って、常に一定の押圧
力で接触していることが好ましい。 これは、エアシリ
ンダー内の空気圧が、ピストンの変位にかかわらずほぼ
一定に保たれるように調節することによって、容易に実
現する。 探触子が被測定物体の表面に接触しつつ移動していると
き、移動が速やかであると急激な形状変化に追従しきれ
ず、探触子が跳躍するおそれがある。 これでは正確な
測定ができなくなるので、センサー機構をそなえて、跳
躍を検知したら低速に切り換えて再度測定をできるよう
にしておくことが好ましい。 ［作 用］ この装置を使用して三次元形状測定を行なうには、つぎ
のようにする。 まず、第１図に示すように、光学センサー（６）で被測
定物体たとえば大径溶接鋼管（７）に対する探触子（４
）の位置を認識しながら、工作機械の主軸頭（１）を鋼
管の端に向けて移動させる。 管外から管軸方向（Ｘ軸とする）に移動した光学センサ
ーが管端をキャッチしたら、第３図に示すように所定の
位置で主軸頭が停止し、第２図および第３図にみるよう
に探触子（４）を下方（Ｚ軸とする）に向けて降下させ
、管内面に接触させる。 そこで主軸頭（１）を管軸と直角に水平方向（Ｙ軸とす
る）に移動させることにより、探触子は管内面の溶接ビ
ード（８）の盛り上がりの形状に沿って上下し、Ｚ軸方
向の変位が測定される。 Ｙ軸上必要な範囲内の測定を
したら、Ｘ軸上で適当な距離をおいたところに移動し、
そこで同様な測定を行なうことを繰り返せば、切削すべ
き溶接ビードの三次元形状が把握できる。 このようにして得た測定結果はＮＣ制御装置に入力して
おけば、上記の測定ユニット（２）を自動工具変換装置
などにより取り外し、代ってロータリーカッターなど適
宜の工具を装着することにより、直ちに切削を行なうこ
とができる。 このとき、溶接ビードの三次元形状デー
タに従ってカッターの回転速度、押圧力、送り速度など
の切削条件を適切に選択する。 上記の切削加工は、同じ工作機械の主軸頭を利用して同
一座標軸上で行なうものであるから、当然に高い精度が
得られる。 加工後の形状が予定どおりであることを確認するには、
工具を外して再び測定ユニットをとりつけ、前記と同様
な測定を行なえばよい。 ［発明の効果］ 本発明の測定装置は、エアシリンダーによる探触子の押
しっけを適当な圧力で、かつその圧力をなるべく一定に
保って実施することによって、摩擦抵抗を小さくすると
ともに探触子の跳躍を防いで、被測定物体の表面を比較
的速い速度で移動させることができる。 探触子の変位
を測定する手段として例示した測定器は、いずれも、測
定範囲が広く、応答速度が速く、かつ測定精度が高いか
ら、上記のような測定を容易にする。 光学センサーによる被測定物体の外形検出により、測定
ユニットの物体への接近が速やかにでき、このことは測
定に要する時間の短縮に役立つ。 測定に続いて自動加工を行なう場合、同じ工作機械の主
軸を使用しているから、高い加工精度が実現する。 加
工に続いてさらに形状測定を行なう場合にも、この利益
は同様に得られる。
第１図ないし第３図は、本発明の測定装置の一例につい
て、全体の構成と作用を説明するためのものであって、
第１図は一部を断面で示した平面図、第２図は第１図の
矢印■方向の側面図、第３図は第１図の矢印■方向の側
面図である。 第４図ないし第６図は、第１図ないし第３図の装置にお
いて探触子の上下方向の変位を測定する手段を説明する
ものであって、第４図は磁気スケール内蔵タイプ、第５
図はリニアスケールタイプ、第６図はラック・ピニオン
機構とロータリーエンコーダの組み合わせタイプをそれ
ぞれ示す。 １・・・ＮＣ制御工作機械の主軸頭 ２・・・測定ユニット ３・・・エアシリンダー ４・・・探触子 ５・・・変位測定手段 ６・・・光学センサー ７・・・大径鋼管 ８・・・溶接ビード
て、全体の構成と作用を説明するためのものであって、
第１図は一部を断面で示した平面図、第２図は第１図の
矢印■方向の側面図、第３図は第１図の矢印■方向の側
面図である。 第４図ないし第６図は、第１図ないし第３図の装置にお
いて探触子の上下方向の変位を測定する手段を説明する
ものであって、第４図は磁気スケール内蔵タイプ、第５
図はリニアスケールタイプ、第６図はラック・ピニオン
機構とロータリーエンコーダの組み合わせタイプをそれ
ぞれ示す。 １・・・ＮＣ制御工作機械の主軸頭 ２・・・測定ユニット ３・・・エアシリンダー ４・・・探触子 ５・・・変位測定手段 ６・・・光学センサー ７・・・大径鋼管 ８・・・溶接ビード
Claims (3)
- （１）下記の部分から本質的に構成される倣い式三次元
形状測定装置： イ〉ＮＣ制御によりその位置を、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸
に関して可変に設けた工作機械の主軸頭、 ロ〉この主軸頭に着脱可能にとりつけた、エアシリンダ
ーにより被測定物体の表面に押しつけられたまま表面の
凹凸に応じて進退する探触子を有する測定ユニット、 ハ〉探触子のＺ軸方向の変位を測定する手段、ニ〉主軸
頭のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸上の位置のデータと、探触子
のＺ軸上の変位データとを合成して三次元データとする
データプロセッサー、 および ホ〉被測定物体の外形を検出して、物体に対する探触子
の位置を認識するための光学センサー。 - （２）探触子のＺ軸方向の変位を測定する手段が、エア
シリンダーに内蔵されるかまたは外装された磁気スケー
ル、エアシリンダーに平行して設けたリニアスケール、
またはラック・ピニオン機構とロータリーエンコーダと
の組み合わせ、のいずれかである請求項１の測定装置。 - （３）探触子が被測定物品の表面に接触しつつ移動中に
表面から離れた場合に、それを検知するセンサー機構を
そなえた請求項１の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19867190A JPH0483111A (ja) | 1990-07-26 | 1990-07-26 | 倣い式三次元形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19867190A JPH0483111A (ja) | 1990-07-26 | 1990-07-26 | 倣い式三次元形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0483111A true JPH0483111A (ja) | 1992-03-17 |
Family
ID=16395113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19867190A Pending JPH0483111A (ja) | 1990-07-26 | 1990-07-26 | 倣い式三次元形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0483111A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7612313B2 (en) * | 2006-02-23 | 2009-11-03 | Yamazaki Mazak Corporation | Pipe seam detection device of three-dimensional laser beam machine |
| KR101699420B1 (ko) * | 2016-02-12 | 2017-02-13 | 삼아건설 주식회사 | 관 비굴착 보수장치 |
-
1990
- 1990-07-26 JP JP19867190A patent/JPH0483111A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7612313B2 (en) * | 2006-02-23 | 2009-11-03 | Yamazaki Mazak Corporation | Pipe seam detection device of three-dimensional laser beam machine |
| KR101699420B1 (ko) * | 2016-02-12 | 2017-02-13 | 삼아건설 주식회사 | 관 비굴착 보수장치 |
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