JPH05212652A - オンマシン計測装置を搭載した精密加工機 - Google Patents
オンマシン計測装置を搭載した精密加工機Info
- Publication number
- JPH05212652A JPH05212652A JP2018092A JP2018092A JPH05212652A JP H05212652 A JPH05212652 A JP H05212652A JP 2018092 A JP2018092 A JP 2018092A JP 2018092 A JP2018092 A JP 2018092A JP H05212652 A JPH05212652 A JP H05212652A
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- JP
- Japan
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- machining
- machine
- shape
- zone
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Abstract
(57)【要約】
【目的】加工ゾーンと計測ゾーンとの間の傾斜を演算に
より求め、ワークの形状精度を向上させることを目的と
する。 【構成】測定データをもとに座標変換行列を算出する第
１演算手段と２００、求まった座標変換行列を使って測
定データの変換を行なう第２演算手段２０１と、算出さ
れた形状データの形状精度を判定する判定手段２０２
と、ＮＣデータの自動修正を行なう修正手段２０３と、
修正されたＮＣデータ２０４により再度加工を行なう加
工実行手段２０５とを備えたことを特徴とする。
より求め、ワークの形状精度を向上させることを目的と
する。 【構成】測定データをもとに座標変換行列を算出する第
１演算手段と２００、求まった座標変換行列を使って測
定データの変換を行なう第２演算手段２０１と、算出さ
れた形状データの形状精度を判定する判定手段２０２
と、ＮＣデータの自動修正を行なう修正手段２０３と、
修正されたＮＣデータ２０４により再度加工を行なう加
工実行手段２０５とを備えたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、オンマシン計測機能を
有し、測定データによりＮＣデータを補正しながら加工
を自動的に繰返す精密加工機に関するものである。
有し、測定データによりＮＣデータを補正しながら加工
を自動的に繰返す精密加工機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のオンマシン計測装置を搭載した精
密加工機は、図６に示すように、ベッド１上を移動可能
に制御されるテーブル２に装着されたワークＷを主軸４
に取付けられた刃具３によって加工する加工ゾーンと、
オンマシン計測装置５によって加工されたワークＷの形
状を計測する計測ゾーンとに分けられ、制御装置２１に
よってワークＷの加工及び形状計測が行なわれるように
制御される。また、加工ゾーン、計測ゾーンにおける両
座標系のＹ軸周りの傾斜を検出するオートコリメータ２
１がベッド１上の一端に設置されている。
密加工機は、図６に示すように、ベッド１上を移動可能
に制御されるテーブル２に装着されたワークＷを主軸４
に取付けられた刃具３によって加工する加工ゾーンと、
オンマシン計測装置５によって加工されたワークＷの形
状を計測する計測ゾーンとに分けられ、制御装置２１に
よってワークＷの加工及び形状計測が行なわれるように
制御される。また、加工ゾーン、計測ゾーンにおける両
座標系のＹ軸周りの傾斜を検出するオートコリメータ２
１がベッド１上の一端に設置されている。
【０００３】上記の構成において、加工ゾーンにおける
座標と計測ゾーンにおける座標に傾斜があり、また、オ
ンマシン計測装置における計測用プローブ５ａの位置と
刃具３の位置の相対位置関係を正確に知ることは不可能
である。従来は、機械の構成部品の加工精度、組付精度
を上げて、両座標の傾斜の誤差を押さえるか或いは上記
のように両座標系のＹ軸周りの傾斜をオートコリメータ
２１で検出する方法を採用するしかなかった。
座標と計測ゾーンにおける座標に傾斜があり、また、オ
ンマシン計測装置における計測用プローブ５ａの位置と
刃具３の位置の相対位置関係を正確に知ることは不可能
である。従来は、機械の構成部品の加工精度、組付精度
を上げて、両座標の傾斜の誤差を押さえるか或いは上記
のように両座標系のＹ軸周りの傾斜をオートコリメータ
２１で検出する方法を採用するしかなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】機械部品の加工精度及
び組付精度には限界があり、従って測定データの精度に
も限界が生ずる。測定データをもとにＮＣデータを補正
する場合には、さらに工作物の形状精度も制限をうけて
しまう。オートコリメータを用いる方法で検出できるの
は図６のＹ軸周りの傾斜のみであり、その他の誤差につ
いては情報が得られない。
び組付精度には限界があり、従って測定データの精度に
も限界が生ずる。測定データをもとにＮＣデータを補正
する場合には、さらに工作物の形状精度も制限をうけて
しまう。オートコリメータを用いる方法で検出できるの
は図６のＹ軸周りの傾斜のみであり、その他の誤差につ
いては情報が得られない。
【０００５】オートコリメータ及びその周辺機器が必要
なので、コストアップとなる。
なので、コストアップとなる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のオンマシン計測
装置を搭載した精密加工機は、図１に示すようにオンマ
シン計測装置５により得られた測定データを加工ゾーン
における座標に座標変換行列によって変換を行ない、座
標変換された形状データと理想曲面上の形状データとの
差が小さくなるような前記座標変換行列を最小二乗法を
使って演算する第１演算手段２００と、第１演算手段２
００によって求まった前記座標変換行列を使って測定デ
ータを前記加工ゾーンにおける座標に変換を行なう第２
演算手段２０１と、第２演算手段２０１によって求まっ
た形状データの形状精度を判定する判定手段２０２と、
判定により形状データが目標値に達していなければＮＣ
データ２０４の自動修正を行なう修正手段２０３と、修
正されたＮＣデータ２０４により再度加工を行なう加工
実行手段２０５とを備えたものである。
装置を搭載した精密加工機は、図１に示すようにオンマ
シン計測装置５により得られた測定データを加工ゾーン
における座標に座標変換行列によって変換を行ない、座
標変換された形状データと理想曲面上の形状データとの
差が小さくなるような前記座標変換行列を最小二乗法を
使って演算する第１演算手段２００と、第１演算手段２
００によって求まった前記座標変換行列を使って測定デ
ータを前記加工ゾーンにおける座標に変換を行なう第２
演算手段２０１と、第２演算手段２０１によって求まっ
た形状データの形状精度を判定する判定手段２０２と、
判定により形状データが目標値に達していなければＮＣ
データ２０４の自動修正を行なう修正手段２０３と、修
正されたＮＣデータ２０４により再度加工を行なう加工
実行手段２０５とを備えたものである。
【０００７】
【作用】上記のような構成で、加工ゾーンにおいてワー
クの加工が行なわれ、次に計測ゾーンにおいてワークの
計測が行なわれ、先ず第１演算手段２００によって得ら
れた測定データを前記加工ゾーンにおける座標に座標変
換行列を使って変換し、さらに座標変換された形状デー
タと理想曲面上の形状データとの差が小さくなるような
前記座標変換行列を最小二乗法を使って求める。次に第
２演算手段２０１により、求まった前記座標変換行列を
使って測定データの変換を行なって前記加工ゾーンにお
ける形状データを得る。次に判定手段２０２により、得
られた形状データの形状精度を判定し、目標値を達成し
ていれば加工終了となるが、目標値を達成していなけれ
ば、修正手段２０３により、ＮＣデータ２０４の自動修
正がなされ、次に加工実行手段２０５により、修正され
たＮＣデータ２０４を使って再度加工を行なう。以上の
ような一連の操作を繰り返し行なうので、形状精度が向
上する。
クの加工が行なわれ、次に計測ゾーンにおいてワークの
計測が行なわれ、先ず第１演算手段２００によって得ら
れた測定データを前記加工ゾーンにおける座標に座標変
換行列を使って変換し、さらに座標変換された形状デー
タと理想曲面上の形状データとの差が小さくなるような
前記座標変換行列を最小二乗法を使って求める。次に第
２演算手段２０１により、求まった前記座標変換行列を
使って測定データの変換を行なって前記加工ゾーンにお
ける形状データを得る。次に判定手段２０２により、得
られた形状データの形状精度を判定し、目標値を達成し
ていれば加工終了となるが、目標値を達成していなけれ
ば、修正手段２０３により、ＮＣデータ２０４の自動修
正がなされ、次に加工実行手段２０５により、修正され
たＮＣデータ２０４を使って再度加工を行なう。以上の
ような一連の操作を繰り返し行なうので、形状精度が向
上する。
【０００８】
【実施例】本発明の実施例であるオンマシン計測装置を
搭載した、精密加工機を図面に基づいて説明する。本発
明の超精密加工機は、図２に示すように、ベッド１と、
ベッド１上を移動可能に制御されるテーブル２と、テー
ブル２に装着されたワークＷの加工を行なう刃具３と、
刃具３が装着され上下動可能に制御された主軸４と、ワ
ークＷの形状を計測するオンマシン計測装置５と、ワー
クＷの加工及び計測を制御するＮＣ装置６と、データ処
理・自動プログラミング装置７とから構成される。
搭載した、精密加工機を図面に基づいて説明する。本発
明の超精密加工機は、図２に示すように、ベッド１と、
ベッド１上を移動可能に制御されるテーブル２と、テー
ブル２に装着されたワークＷの加工を行なう刃具３と、
刃具３が装着され上下動可能に制御された主軸４と、ワ
ークＷの形状を計測するオンマシン計測装置５と、ワー
クＷの加工及び計測を制御するＮＣ装置６と、データ処
理・自動プログラミング装置７とから構成される。
【０００９】ＮＣ装置６は、ＮＣデータを入力する入力
装置８と、ＮＣデータを記憶するメモリ９と接続されて
いる。テーブル２、主軸４、オンマシン計測装置５に
は、夫々ＮＣ装置からの指令を入力するために、パルス
発生回路１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、アンプ１１ａ、１１
ｂ、１１ｃ、サーボモータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃが接
続されている。
装置８と、ＮＣデータを記憶するメモリ９と接続されて
いる。テーブル２、主軸４、オンマシン計測装置５に
は、夫々ＮＣ装置からの指令を入力するために、パルス
発生回路１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、アンプ１１ａ、１１
ｂ、１１ｃ、サーボモータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃが接
続されている。
【００１０】データ処理・自動プログラミング装置７
は、サーボモータ１２ｃに取り付けられているエンコー
ダ１３に接続され、測定データが入力される。上記のよ
うに構成された本発明の超精密加工機の作用を図３に示
したフローチャートに基づき説明する。先ず、ＮＣデー
タの作成を行ない、入力装置８によってＮＣ装置６に入
力する。（ステップ１００） 次に、入力されたＮＣデータにより加工ゾーンにおいて
ワークＷの加工を実行する。（ステップ１０１） 次に、加工されたワークＷはテーブル２の移動により計
測ゾーンでオンマシン計測装置５によって形状計測が行
なわれる。（ステップ１０２） 次に検出された測定データを座標変換行列によって変換
を行ない、加工ゾーンにおける座標に座標変換された形
状データと理想曲面上の形状データとの差が小さくなる
ような座標変換行列を最小二乗法を使って求める。（ス
テップ１０３） ここで、ステップ１０３を詳細に説明する。図４に示す
ように加工ゾーンにおける座標系Ｏ−ＸＹＺと計測ゾー
ンにおける座標系Ｏ’−Ｘ’Ｙ’Ｚ’との間に傾斜があ
るとして、座標系Ｏ’−Ｘ’Ｙ’Ｚ’に回転移動及び平
行移動を施して座標系Ｏ−ＸＹＺに一致させるための座
標変換行列は次のように表される。
は、サーボモータ１２ｃに取り付けられているエンコー
ダ１３に接続され、測定データが入力される。上記のよ
うに構成された本発明の超精密加工機の作用を図３に示
したフローチャートに基づき説明する。先ず、ＮＣデー
タの作成を行ない、入力装置８によってＮＣ装置６に入
力する。（ステップ１００） 次に、入力されたＮＣデータにより加工ゾーンにおいて
ワークＷの加工を実行する。（ステップ１０１） 次に、加工されたワークＷはテーブル２の移動により計
測ゾーンでオンマシン計測装置５によって形状計測が行
なわれる。（ステップ１０２） 次に検出された測定データを座標変換行列によって変換
を行ない、加工ゾーンにおける座標に座標変換された形
状データと理想曲面上の形状データとの差が小さくなる
ような座標変換行列を最小二乗法を使って求める。（ス
テップ１０３） ここで、ステップ１０３を詳細に説明する。図４に示す
ように加工ゾーンにおける座標系Ｏ−ＸＹＺと計測ゾー
ンにおける座標系Ｏ’−Ｘ’Ｙ’Ｚ’との間に傾斜があ
るとして、座標系Ｏ’−Ｘ’Ｙ’Ｚ’に回転移動及び平
行移動を施して座標系Ｏ−ＸＹＺに一致させるための座
標変換行列は次のように表される。
【００１１】先ず、Ｘ’軸周りにα回転させる行列をＲ
αとすると、
αとすると、
【００１２】
【数１】
【００１３】で、次にＹ(1) 軸周りにβ回転させる行列
をＲβとすると、
をＲβとすると、
【００１４】
【数２】
【００１５】で、次にＺ(2) 軸周りにγ回転させる行列
をＲγとすると、
をＲγとすると、
【００１６】
【数３】
【００１７】で、次にΔＸ、ΔＹ、ΔＺ並進させる行列
をＴとすると、
をＴとすると、
【００１８】
【数４】
【００１９】となる。式の〜の一連の変換を表わす
行列をＡとすると、
行列をＡとすると、
【００２０】
【数５】
【００２１】であり、これは、
【００２２】
【数６】
【００２３】である。両座標は、次の式で関係付けられ
る。
る。
【００２４】
【数７】
【００２５】式の簡単の為に
【００２６】
【数８】
【００２７】と表わす。次に式の座標変換行列Ａを使
って形状データう変換し、変換された形状データと理想
曲面上の形状データとの差が小さくなるように最小二乗
法を使って式の座標変換行列Ａのパラメータａｉｊ
（ｉ＝１〜４、ｊ＝１〜３）を求める方法を述べる。
って形状データう変換し、変換された形状データと理想
曲面上の形状データとの差が小さくなるように最小二乗
法を使って式の座標変換行列Ａのパラメータａｉｊ
（ｉ＝１〜４、ｊ＝１〜３）を求める方法を述べる。
【００２８】今、座標系Ｏ−ＸＹＺにおける理想曲面上
のある点をＰｊ(0) （Ｘｊ(0) 、Ｙｊ(0) 、Ｚｊ(0) ）
とし、座標系Ｏ’−Ｘ’Ｙ’Ｚ’においてＰｊ(0) に相
当する点をＰｊ（Ｘｊ、Ｙｊ、Ｚｊ）とする。理想曲面
がＺ＝Ｚ（Ｘ、Ｙ）で表わされるとすると、Ｚｊ(0) ＝
Ｚ（Ｘｊ(0) 、Ｙｊ(0) ）であり、ＰｊのＺｊは位置
（Ｘｊ、Ｙｊ）において測定されたデータである。Ｐｊ
(0) とＰｊは式の関係がある。
のある点をＰｊ(0) （Ｘｊ(0) 、Ｙｊ(0) 、Ｚｊ(0) ）
とし、座標系Ｏ’−Ｘ’Ｙ’Ｚ’においてＰｊ(0) に相
当する点をＰｊ（Ｘｊ、Ｙｊ、Ｚｊ）とする。理想曲面
がＺ＝Ｚ（Ｘ、Ｙ）で表わされるとすると、Ｚｊ(0) ＝
Ｚ（Ｘｊ(0) 、Ｙｊ(0) ）であり、ＰｊのＺｊは位置
（Ｘｊ、Ｙｊ）において測定されたデータである。Ｐｊ
(0) とＰｊは式の関係がある。
【００２９】ａｉｊ（ｉ、ｊ＝１〜４）を未知数とし
て、
て、
【００３０】
【数９】
【００３１】但し、
【００３２】
【数１０】
【００３３】が最小となるａｉｊを求める。最小二乗法
の手法により、
の手法により、
【００３４】
【数１１】
【００３５】これは１２連立方程式を与える。この連立
方程式を解くことによりａｉｊが得られ、従ってα、
β、γ、ΔＸ、ΔＹ、ΔＺも求まる。このように検出さ
れた相対位置関係から座標変換行列Ａが求まり、座標変
換行列Ａによって測定データを変換することで加工ゾー
ンにおける形状データを検出する。（ステップ１０４） 次に検出された形状データが目標値を達成したかどうか
の判断を行なう。（ステップ１０５） 形状データが目標値を達成していれば、加工終了とな
る。（ステップ１０６）また、形状データが目標値を達
成していなければＮＣデータの自動修正を行なう。（ス
テップ１０７） 修正されたＮＣデータに基づき、再度加工を行なう。
（ステップ１０１） この様にして、加工されたワークＷの形状が目標値に達
するまで、繰り返し加工及び計測が行なわれるので、形
状精度が向上する。
方程式を解くことによりａｉｊが得られ、従ってα、
β、γ、ΔＸ、ΔＹ、ΔＺも求まる。このように検出さ
れた相対位置関係から座標変換行列Ａが求まり、座標変
換行列Ａによって測定データを変換することで加工ゾー
ンにおける形状データを検出する。（ステップ１０４） 次に検出された形状データが目標値を達成したかどうか
の判断を行なう。（ステップ１０５） 形状データが目標値を達成していれば、加工終了とな
る。（ステップ１０６）また、形状データが目標値を達
成していなければＮＣデータの自動修正を行なう。（ス
テップ１０７） 修正されたＮＣデータに基づき、再度加工を行なう。
（ステップ１０１） この様にして、加工されたワークＷの形状が目標値に達
するまで、繰り返し加工及び計測が行なわれるので、形
状精度が向上する。
【００３６】上記では、３次元形状上の各点を利用して
３次元的に一回でフィッティングを行なう方法について
述べた。しかしこの方法は処理時間がかなり掛かるので
以下に処理時間が短かくて済む方法を述べる。図５にお
いて、加工面とＺ−Ｘ平面の交線上の測定点を用いてＺ
−Ｘ平面上で２次元的なフィッティングを行ない、続い
て加工面とＺ−Ｘ平面の交線上の測定点を用いてＺ−Ｘ
平面上でフィッティングを行なう。この操作を繰り返す
ことにより短時間で同様の効果を得ることができる。
３次元的に一回でフィッティングを行なう方法について
述べた。しかしこの方法は処理時間がかなり掛かるので
以下に処理時間が短かくて済む方法を述べる。図５にお
いて、加工面とＺ−Ｘ平面の交線上の測定点を用いてＺ
−Ｘ平面上で２次元的なフィッティングを行ない、続い
て加工面とＺ−Ｘ平面の交線上の測定点を用いてＺ−Ｘ
平面上でフィッティングを行なう。この操作を繰り返す
ことにより短時間で同様の効果を得ることができる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように本発明は上記の構成
を有し、加工されたワークの形状が目標値に達するま
で、繰り返し加工及び計測が行なわれるので、形状精度
が向上する。また、オートコリメータ等の外部測定手段
を設ける必要がなくなり、コストダウンできる。
を有し、加工されたワークの形状が目標値に達するま
で、繰り返し加工及び計測が行なわれるので、形状精度
が向上する。また、オートコリメータ等の外部測定手段
を設ける必要がなくなり、コストダウンできる。
【図１】本発明のクレーム対応図を示す。
【図２】本発明のオンマシン計測装置を搭載した精密加
工機の実施例を示す。
工機の実施例を示す。
【図３】本発明の制御ブロック図を示す。
【図４】加工ゾーンと計測ゾーンにおける両座標系の傾
斜を示す。
斜を示す。
【図５】加工ゾーンにおける加工面を表した図を示す。
【図６】従来のオンマシン計測装置を搭載した精密加工
機の実施例を示す。
機の実施例を示す。
１ ベッド ２ テーブル ３ 刃具 ４ 主軸 ５ オンマシン計測装置 ６ ＮＣ装置 ７ データ処理・自動プログラミング装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新野 康生 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 ワークの加工を行なう加工ゾーンと、オ
ンマシン計測装置により加工されたワークの形状測定を
行なう計測ゾーンに分けられ、ＮＣデータによりワーク
の加工及び形状計測が行なわれるように制御されたオン
マシン計測装置を搭載した精密加工機において、前記オ
ンマシン計測装置により得られた測定データを前記加工
ゾーンにおける座標に座標変換行列によって変換を行な
い、座標変換された形状データと理想曲面上の形状デー
タとの差が小さくなるような前記座標変換行列を最小二
乗法を使って演算する第１演算手段と、第１演算手段に
よって求まった前記座標変換行列を使って測定データを
前記加工ゾーンにおける座標に変換を行なう第２演算手
段によって求まった形状データの形状精度を判定する判
定手段と、判定により形状データが目標値に達していな
ければＮＣデータの自動修正手段と、修正されたＮＣデ
ータにより再度加工を行なう加工実行手段とを備えたこ
とを特徴とするオンマシン計測装置を搭載した精密加工
機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018092A JPH05212652A (ja) | 1992-02-05 | 1992-02-05 | オンマシン計測装置を搭載した精密加工機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018092A JPH05212652A (ja) | 1992-02-05 | 1992-02-05 | オンマシン計測装置を搭載した精密加工機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05212652A true JPH05212652A (ja) | 1993-08-24 |
Family
ID=12019985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018092A Pending JPH05212652A (ja) | 1992-02-05 | 1992-02-05 | オンマシン計測装置を搭載した精密加工機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05212652A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002039908A (ja) * | 2000-07-25 | 2002-02-06 | Canon Inc | 形状評価方法および部品製造方法 |
| KR100476210B1 (ko) * | 2002-09-05 | 2005-03-10 | 현대자동차주식회사 | 기상 측정 시스템 |
| JP2012035399A (ja) * | 2010-08-11 | 2012-02-23 | Shin Nippon Koki Co Ltd | 補正マトリクス導出装置、誤差補正装置及び工作機械 |
| DE102015015094A1 (de) | 2014-11-28 | 2016-06-02 | Fanuc Corporation | Kooperationssystem mit Werkzeugmaschine und Roboter |
-
1992
- 1992-02-05 JP JP2018092A patent/JPH05212652A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002039908A (ja) * | 2000-07-25 | 2002-02-06 | Canon Inc | 形状評価方法および部品製造方法 |
| KR100476210B1 (ko) * | 2002-09-05 | 2005-03-10 | 현대자동차주식회사 | 기상 측정 시스템 |
| JP2012035399A (ja) * | 2010-08-11 | 2012-02-23 | Shin Nippon Koki Co Ltd | 補正マトリクス導出装置、誤差補正装置及び工作機械 |
| DE102015015094A1 (de) | 2014-11-28 | 2016-06-02 | Fanuc Corporation | Kooperationssystem mit Werkzeugmaschine und Roboter |
| US9895810B2 (en) | 2014-11-28 | 2018-02-20 | Fanuc Corporation | Cooperation system having machine tool and robot |
| DE102015015094B4 (de) * | 2014-11-28 | 2018-11-15 | Fanuc Corporation | Kooperationssystem mit Werkzeugmaschine und Roboter |
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