JPH0569280A - マシニングセンタの測定装置およびワークの加工精度測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マニシングセンタの稼動を停止させることな
く、一連の加工工程にとりこんでマニシングセンタの機
械精度測定とワークの加工精度測定を効率良く行え、機
械精度測定結果を反映させて正確なワークの加工精度測
定結果を得られるようにする。 【構成】 マニシングセンタ１の自動工具交換装置４を
介して主軸３に装着可能であり被測定物の寸法形状を検
出する１以上のプローブ１０と、このプローブ１０から
の出力を受信する測定値受信部７ａと、この測定値受信
部７ａの出力と予め記憶されたマスターブロック１５の
３次元測定値精度に基づきマニシングセンタ各軸の機械
精度を算出するとともに、測定データと各軸の上記機械
精度に基づきワークの加工精度を算出する演算処理部７
ｂとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マシニングセンタの機
械精度等を測定する装置およびワークの加工精度測定方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンタにて加工されれた製品
の加工精度を管理するためには、マシニングセンタ各軸
についての機械精度と、ワークについての加工精度を把
握する必要がある。一般に、マシニングセンタの機械精
度については、マシニングセンタの稼働を中止させて専
用の測定具を使用して測定している。また、ワークの加
工精度についても、加工工程を一旦中断して、作業者が
機上のワークを測定し寸法確認をし、必要に応じて測定
結果に基づいてプログラムデータを補正している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、マシニン
グセンタの機械精度を測定することと、ワークの加工精
度を測定することとは、別工程として実施しており、機
械精度の測定するための稼働停止時間、ワークの加工精
度を測定するための工程中断時間、さらには、加工精度
測定結果からマシニングセンタのプログラムデータを補
正するのに要する時間が作業のロス時間となる問題点が
指摘されている。そこで、本発明の目的は、上記従来技
術の有する問題点を解消し、マシニングセンタの稼働を
停止させることなく、一連の工程の流れの中でマシニン
グセンタの機械精度測定とワークの加工精度測定を効率
良く行え、機械精度測定結果を反映させて正確なワーク
の加工精度測定結果を得られるようにする測定装置およ
びワークの加工精度測定方法を提供することにある。

【０００４】

【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、マシニングセンタの自動工具交換装置を
介して主軸に装着可能であり被測定物の寸法形状を検出
する１以上のプローブと、このプローブからの出力を受
信する測定値受信部と、この測定値受信部の出力と予め
記憶されたマスターブロックの３次元測定値情報に基づ
きマシニングセンタ各軸の機械精度を算出するととも
に、測定データと各軸の上記機械精度に基づきワークの
加工精度を算出する演算処理部とを備えたことを特徴と
するものである。

【０００５】また、本発明は、被測定物の寸法形状を検
出するプローブをマシニングセンタの自動工具交換装置
により主軸に装着し、マシニングセンタのテーブル上に
載置したマスタブロックを上記プローブにより測定し、
この測定データと予め計測しておいたマスターブロック
の三次元測定情報とからマシニングセンタ各軸の機械精
度を求め、マシニングセンタのテーブル上に加工ワーク
を取付けてマシニングセンタの主軸に装着された工具に
よりワークを加工する工程の進行途中で自動工具交換装
置により工具と上記プローブを交換してワークを測定
し、この測定データと各軸の機械精度とからワークの加
工精度を算出することを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】本発明によれば、マシニングセンタの自動工具
交換装置で工具に替えて測定用のプローブを主軸に装着
して、マシニングセンタを三次元測定機的に利用するこ
とができる。すなわち、ワークの加工工程の適当な段階
で、工具とプローブを交換し、機械精度、加工精度の基
準となるマスターブロックを主軸に装着したプローブで
測定し、予め計測しておいたマスターブロックの３次元
測定情報と、測定データとからマシニングセンタの機械
精度を求めることができる。また、ワークを同様にして
プローブで測定し、その測定結果を機械精度に基づいて
修正して正確な加工精度を求めることができる。さら
に、これらの機械精度、加工精度は、マシニングセンタ
のＮＣプログラムの修正に供される。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例について添付の図面
を参照して説明する。図１は、マシニングセンタの構成
を概略的に示したもので、このマシニングセンタ１は、
被加工物（以下、ワークという。）が載置されて水平面
上の互いに直交する２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）について移動自
在なテーブル２と、工具が装着され鉛直なＺ軸に移動自
在な主軸３と、自動工具交換装置４を具備しており、自
動工具交換装置４に収納された各種工具５ａ、５ｂ、…
は、工具交換アーム６を介して主軸３に着脱されるよう
になっている。なお、符号７は、マシニングセンタ１の
制御部の他、後述するプローブ１０の出力を受信する測
定値受信部７ａ、測定値演算処理部７ｂを含む制御装置
を示している。上記プローブ１０は、図２に示されるよ
うに、その本体部１１の先端にその軸方向移動および前
後左右方向に傾動自在に取付られけたプローブヘッド１
２と、シャンク１３を含み、マシニングセンタ１の自動
工具交換装置４に収納されてこのシャンク１３の部分が
マシニングセンタ１の主軸３に対して着脱自在になって
いる。

【０００８】次に、図３は、マシニングセンタ１の機械
精度を測定するに際して基準となるマスターブロック１
５の一例を示したもので、この実施例では、立方体のマ
スターブロック１５は、六面には、径の異なった数種類
の穴部が穿孔されており、この場合、このマスターブロ
ック１５の六面の周辺に沿って小径穴部１６、１６…が
所定のピッチで穿孔されているとともに、各面の中央部
には、より大きな直径の大径孔部１７、１７、…が形成
されており、このようなマスターブロック１５において
は、予め、三次元測定機を使用して、各頂角の角度、各
側辺に毎の基準についての真直度、小径穴部１６、１６
…のピッチ精度、大径孔部１７、１７、…についての円
形状精度が高精度で測定記録されている。なお、符号１
８は、マスターブロック１５が載置されるパレットを示
し、マスターブロック１５は、このパレット１８を介し
てパレット自動交換装置（図示せず）によってマシニン
グセンタ１のテーブル２上に自動設定されるようになっ
ている。

【０００９】しかして、図７は、複数基のマシニングセ
ンタ１ａ乃至１ｅを一列に配置した加工ラインを表した
もので、この加工ラインでは、マシニングセンタ１ａ乃
至１ｅの配置に沿ってパレット１８などが収納されてい
るパレットラック２０の前を無人搬送車２１が自動走行
し、この無人搬送車２１はその自動積み卸し装置でパレ
ットラック２０の任意の収納棚からパレット１８を積み
おろし、段取り台車２２にてワークあるいはマスターブ
ロック１５をパレット１８上に載せて所定のマシニング
センタ１ａ乃至１ｅに移動するようになっている。これ
ら無人搬送車２１、段取り台車２２は、ライン制御装置
２３によって加工ラインが有機的に稼働するように制御
されている。

【００１０】次に、図５は、プローブ１０と、マシニン
グセンタ１の制御装置７との間および無人搬送車２１
と、ライン制御装置２３との間の信号の授受の関係を示
したものである。プローブ１０の先端のプローブヘッド
１２の変位量は、プローブ１０の本体部１１に内蔵の測
定部１０ａにて電気信号に変換されて送信部１０ｂから
制御装置７に組み込まれた測定値受信部７ａに送信され
る。ここで受信された測定データは、演算処理部７ｂに
与えられ、この演算処理部７ｂは、この測定データがマ
スターブロック１５についてのデータである場合は、測
定データと、予め記憶されているマスターブロック１５
についての三次元測定値データとから、マシニングセン
タ１の各軸についての機械精度を算出する。また、プロ
ーブ１０でワークの形状寸法を測定した場合は、測定デ
ータと機械精度とからワークの加工精度を算出する。そ
の結果は必要に応じてプリンタなどの外部周辺装置２４
に出力されるともに、マシニングセンタ制御部７ｃに出
力される。このマシニングセンタ制御部７ｃは、加工ラ
インでの工程の進行状況に応じてライン制御装置２３に
マスターブロック１５あるいはワークの搬送要求指令を
与え、ライン制御装置２３はその要求に応じて無人搬送
車２１を制御する。

【００１１】次に、図６の工程の流れ図に基づいて、加
工ラインにおける機械加工との関連において、本実施例
の作用について説明する。先ず、ステップ１０１のワー
クの加工では、図７において、加工ラインのマシニング
センタ１ａ乃至１ｅがそれぞれ稼働して、それぞれのマ
シニングセンタ１ａ乃至１ｅ毎にワークに対して所定の
工作が施される。マシニングセンタ１ａでの加工が終了
したワークはライン制御装置２３の制御の下に無人搬送
車２１によって次段の加工が行なわれるマシニングセン
タ１ｂへ搬送されるというように、マシニングセンタ１
ａからマシニングセンタ１ｅでの加工を順次経ることで
製品として仕上がっていくようになっている。

【００１２】次に、例えば、マシニングセンタ１ａにつ
いて、その各軸についての機械精度を測定を行う場合に
は（ステップ１０２）、ステップ１０３乃至１０５の工
程に進む。先ず、マスターブロック１５の測定にあたっ
ては（ステップ１０３）、それまでマシニングセンタ１
ａのテーブル２上には、図４に示すワークＷがパレット
１８を介して設置されているので、このワークＷをパレ
ット１８ごと図３に示すマスターブロック１５と交換す
る。この場合、無人搬送車２１は、ライン制御装置２３
の指令に従ってパレットラック２０からマスターブロッ
ク１５が取り付けられたパレット１８を取り出した後、
マシニングセンタ１ａまで移動する。マスターブロック
１５は自動パレット交換装置（図示せず）にセットさ
れ、自動パレット交換装置は、マシニングセンタ１ａの
テーブル２上にパレットごとワークＷとマスターブロッ
ク１５を交換し、これによりテーブル２の所定位置にマ
スターブロック１５が設置される。次に、マシニングセ
ンタ１ａの自動工具交換装置４が作動する。これによっ
て、それまで主軸３に装着されていた工具に替わって、
自動工具交換装置４に収納されていたプローブ１０が工
具交換アーム６の働きによって主軸３に装着される。そ
して、主軸３とともにプローブ１０は、予め設定された
プログラムに従って三次元的な経路に沿ってマスターブ
ロック１５に対して相対的に移動し、プローブ１０のプ
ローブヘッド１２がマスターブロック１５の側面、側辺
の所定箇所に接触しながら寸法形状を測定する。この時
のプローブ１０の出力は、その内蔵の送信部１０ａを介
して測定値受信部７ａで受信され、さらに演算処理部７
ｂにて、マスターブロック１５についての三次元的な測
定データとして算出される。この測定データは、例え
ば、マスターブロック１５の各頂角の直角度、各側辺の
真直度、あるいは、主軸３をマスターブロック１５に対
して所定位置で停止した時のプローブヘッド１２の変位
が主軸３の位置決め精度に対応することから、各軸につ
いての位置決め精度データといったデータを含んでい
る。

【００１３】次いで、ステップ１０４、１０５では、演
算処理部７ｂは、図示しないメモリから当該マスターブ
ロック１５について三次元測定機によって高精度に計測
された三次元測定情報を読み込み、この３次元測定情報
と上記プローブ１０による測定データとを基に比較、修
正する演算をして、当該マシニングセンタ１ａの各軸に
ついてのより正確な機械精度を算出する。こうして得た
機械精度についてのデータは必要に応じて、外部記憶装
置、プリンタなどの外部周辺装置２４に出力されるとと
もに、メモリに記憶される。

【００１４】このようにして、マシニングセンタ１ａの
各軸についての機械精度の測定が完了した後は、次にワ
ークの加工工程に移行するにあたりマスターブロック１
５をマシニングセンタ１ａのテーブル２から図示しない
自動パレット交換装置を介してパレットごと取り出し、
無人搬送車２１に載せて所定のパレットラック２０に収
納する。他方、ワークＷについては、段取り台車２２に
てワークＷをパレット１８上に取り付け、無人搬送車２
１に載せてマシニングセンタ１ａまで搬入するととも
に、自動パレット交換装置を介して当該マシニングセン
タ１ａのテーブル２の所定位置にパレットごと固定され
る。また、パレットの交換と並行して、自動工具交換装
置４が作動し、主軸３には、プローブ１０に替えて所定
の工具が装着される。

【００１５】こうした段取りが完了した後で、ワークＷ
の加工が再開される（ステップ１０６）。このワークＷ
の加工は、上述の加工と同様にプログラムに従って実施
される。次に、ステップ１０７において、このマシニン
グセンタ１ａにて加工が終了したワークＷについて、加
工精度を測定する。すなわち、まず、自動工具交換装置
４が作動して、主軸３にこれまで装着されていた工具を
プローブ１０に交換する。次いで、このプローブ１０
は、予め設定された動作プログラムに従ってワークＷに
対して相対的に移動する主軸３とともに変位し、規定の
測定経路に沿ってプローブ１０のプローブヘッド１２が
ワークＷの被加工部位の形状寸法を測定する。その測定
データは、加工精度データとして上記の機械精度の測定
の場合と同様に演算処理部７ｂに取り込まれる。続くス
テップ１０８、１０９において、演算処理部７ｂは、図
示しないメモリから上述の工程で測定した各軸について
の機械精度データを読み出し、この機械精度データを基
に、上記ワークＷについての加工精度データと比較し修
正する演算を実行し、より精度の高い加工精度データに
して算出する。

【００１６】このようにして得た加工精度データを基
に、ステップ１１０、１１１において、マシニングセン
タ１ａのプログラムデータを補正し、ＮＣプログラムを
自動修正する。以上のように本実施例では、マシニング
センタ１ａにつき加工工程の進行途中に機械精度と加工
精度を測定する場合につき説明したが、他のマシニング
センタ１ｂ乃至１ｅについても、必要に応じて同様の手
順で機械精度および加工精度の測定をして、その結果を
利用してＮＣプログラムを修正してより高い精度での加
工を達成することができる。その場合、機械精度、加工
精度の測定が行われているマシニングセンタ以外のマシ
ニングセンタのラインでは、所定の加工が継続されるの
で、加工ライン全体を通じてみれば、機械精度測定と加
工精度測定をインライン化できることから測定のための
加工中断、ロス時間を最小限に抑えることができ作業効
率向上に極めて有効である。また、本実施例のように、
無人搬送車やパレットラックを配備してライン化された
マシニングセンタ群では、機械精度、加工精度を管理す
る必要性も高く、本発明の適用により、機械精度を日常
的に管理し高い加工品質を確保することができるので、
格段の効果が得られる。

【００１７】なお、本発明は、単一のマシニングセンタ
の運用に適用することによっても同様の効果が得られる
ことは勿論である。また、ワークの形状に応じて適切な
プローブヘッドを有したプローブを複数自動工具交換装
置に装着したり、マスターブロックの形状を必要に応じ
変形することにより汎用性を高めることができる。さら
に、マスターブロックを必要最小限度に小形化してパレ
ットの一部に取付けたり、マシニングセンタのテーブル
上に固定して運用することも可能である。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、マシニングセンタの自動工具交換装置を介し
て測定用のプローブを主軸に装着して測定することで、
マシニングセンタを三次元測定機と同様に使用すること
ができ、また、プローブと工具の交換することで機械精
度、加工精度の測定を行うので、測定工程を加工工程に
取り込め、日常的な機械精度、加工精度の管理が容易に
なるとともに、測定作業中の時間ロスを最小限に抑えて
効率の向上を達成することができる。また、マシニング
センタの据付時に予めＪＩＳ等の規格に従って、機械精
度を測定しておき、その後は、本発明の適用により、随
時マスターブロックを測定して機械精度を測定すれば、
機械精度の変化を容易に高精度に把握するこできる。こ
の場合、ＪＩＳ等で規定されている機械精度の測定項目
のうち、いくつかの項目を本発明により日常的に測定管
理することによって、マシニングセンタ全体の精度を推
定することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されたマシニングセンタの一例を
示す斜視図。

【図２】測定用のプローブの構成を表した斜視図。

【図３】本発明の測定方法において、機械精度の測定に
使用するマスターブロックの一例を表した斜視図。

【図４】マシニングセンタで加工するワークの一例を表
した斜視図。

【図５】本発明の測定装置の主要構成部間の信号の授受
を表したブロック図。

【図６】本発明の測定方法の一実施例による工程の流れ
を表した流れ図。

【図７】本発明が実施される加工ラインの一例を表した
斜視図。

【符号の説明】

１ マシニングセンタ ２ テーブル ３ 主軸 ４ 自動工具交換装置 ５ 工具 ６ 工具交換アーム ７ 制御装置 ７ａ 測定値受信部 ７ｂ 演算処理部 １０ プローブ １１ 本体部 １２ プローブヘッド １３ シャンク １５ マスタブロック １８ パレット ２０ パレットラック ２１ 無人搬送車 ２２ 段取り台車 ２３ ライン制御装置 Ｗ ワーク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マシニングセンタの自動工具交換装置を介
   して主軸に装着可能であり被測定物の寸法形状を検出す
   る１以上のプローブと、このプローブからの出力を受信
   する測定値受信部と、この測定値受信部の出力と予め記
   憶されたマスターブロックの３次元測定値情報に基づき
   マシニングセンタ各軸の機械精度を算出するとともに、
   測定データと各軸の上記機械精度に基づきワークの加工
   精度を算出する演算処理部とを備えたことを特徴とする
   マシニングセンタの測定装置。
2. 【請求項２】被測定物の寸法形状を検出するプローブを
   マシニングセンタの自動工具交換装置により主軸に装着
   し、マシニングセンタのテーブル上に載置したマスタブ
   ロックを上記プローブにより測定し、この測定データと
   予め計測しておいたマスターブロックの三次元測定情報
   とからマシニングセンタ各軸の機械精度を求め、マシニ
   ングセンタのテーブル上に加工ワークを取付けてマシニ
   ングセンタの主軸に装着された工具によりワークを加工
   する工程の進行途中で自動工具交換装置により工具と上
   記プローブを交換してワークを測定し、この測定データ
   と各軸の機械精度とからワークの加工精度を算出するこ
   とを特徴とするワークの加工精度測定方法