JPH059223B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH059223B2 JPH059223B2 JP59047941A JP4794184A JPH059223B2 JP H059223 B2 JPH059223 B2 JP H059223B2 JP 59047941 A JP59047941 A JP 59047941A JP 4794184 A JP4794184 A JP 4794184A JP H059223 B2 JPH059223 B2 JP H059223B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- model
- copying
- point
- values
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q35/00—Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually
- B23Q35/04—Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually using a feeler or the like travelling along the outline of the pattern, model or drawing; Feelers, patterns, or models therefor
- B23Q35/08—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work
- B23Q35/12—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means
- B23Q35/121—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means using mechanical sensing
- B23Q35/123—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means using mechanical sensing the feeler varying the impedance in a circuit
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Machine Tool Copy Controls (AREA)
Description
技術分野
この発明は自動車等のモデルのような三次元物
体の表面を倣い金型等の加工する場合の三次元倣
い加工方法に関する。 従来技術 従来倣い加工のモデルを倣うトレーサヘツドは
接触形が主として用いられており倣い面の法線ベ
クトルをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に配置した３個の
差動トランス等の検出器によつて検出し一定変位
を保つように制御している。このトレーサヘツド
はモデル面を倣うフイーラ先端と加工物を切削す
るカツタの形状は同じに作られており、両方を同
時に作用させて倣いと加工を行つている。そして
この方法のトレーサヘツドの構造は三次元方向の
変位に分けその変位を別々の検出器によつて検出
するため構造が複雑となり、またモデル面とフイ
ーラとの摩擦など応答性に起因するカツタの喰い
込みによる加工精度への悪影響など多くの問題点
を含んでいた。 目 的 従つて本発明は上記に鑑みなされたもので、倣
いの応答性を問題にする必要がなく、倣い精度が
高く高速倣い、高速加工が行える三次元倣い加工
方法を提供しようとするものである。 解決手段 モデルの倣うべき領域上の検出値の先読み数を
決定し、一個の点光源でモデル凹凸表面の光点位
置を検出する非接触形トレーサヘツドをモデルの
倣い位置決め点となる先読み個所にNCでXT軸、
YT軸、ZT軸制御してトレーサヘツドの旋回中
心と位置決めしZT軸の回りで先読み数１個所当
たり３点以上の測定位置に順次旋回させ、それぞ
れの旋回点のモデル凹凸表面のXT軸、YT軸の
座標値及びZT軸の座標値、検出値から倣い位置
決め点の面の傾きを知るための法線ベクトルと求
め、進行方向と進行方向に対する直角方向のモデ
ル表面のそれぞれの接線ベクトルと求め、この角
度と位置決めした先読み個所の座標値xT，yT，
zTを先読み個所分順次記憶させた後記憶値にも
とづき工具へ指令を与えてXT−ZT，YT−ZT
の二次元又はXT−YT−ZTの三次元の倣い加工
をスタートさせるものである。 実施例 以下本発明の実施例を図面にもとづき説明す
る。 センサとしてはモデル表面に傷を与えずまた摩
擦のない非接触形センサが接触形センサより好ま
しいので非接触形の市販されているセンサを用い
る。例えばアンリツ電気（株）より販売されてい
る商品名光マイクロ−LK133A形を用いる。 このセンサは第２図に示すように半導体の一個
の可視レーザーを用い、レーザ光を投光レンズで
測定面上にスポツトをつくり、散乱した光を結像
レンズで像をポジシヨンセンサ（直線上を変位し
て結像される像の位置を出力変化で検出する一次
元光点位置検出器）上につくり対象物の表面が上
下に移動した変位を測定するセンサで、光点位置
を検出し測定点を確認しながら連続的に無接触で
測定できるものである。 次に第１図において全体の構成を説明する。 三次元加工機はベツド１上にNC装置１１より
の指令にもどつき駆動装置１２によりＸ軸方向に
位置制御されるテーブル２が載置されており、ベ
ツド１の両横にはコラム３，３が設立されこのコ
ラム３，３はトツプビーム４によつて門形に形成
され、コラム３，３の前面にはクロスビーム５が
取付けられている。クロスビーム５の前面の水平
な摺動案内面には主軸頭６が架載されNC装置１
１よりの指令にもとづき駆動装置１２よりＸ軸方
向に位置制御され該主軸頭６は垂直に切削工具
８、本例では何れの方向へでも切削が可能なボー
ルエンドミルを装着した主軸７が回転可能で且
NC装置１１の指令にもとづき駆動装置１２より
Ｚ軸方向の位置制御がなされる。そしてテーブル
２、主軸頭６、主軸７のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の現在
値ｘ，ｙ，ｚが検出装置１３によりNC装置１１
にフイードバツクされる。一方倣い装置としては
例えば加工機と同じ構造を有するものを用いる。
即ちベツド２１上にNC装置１１よりの指令にも
とづき駆動装置１４によりＸ軸方向に位置制御さ
れるテーブル２２が載置されており、ベツド２１
の両横にはコラム２３，２３が設立され、このコ
ラム２３，２３はトツプビーム２４によつて門形
に形成され、コラム２３，２３の前面にはクロス
ビーム２５が取付けられ駆動装置１４によりＺ軸
方向に位置制御される。クロスビーム２５の前面
の水平な摺動案内面には倣い頭２６が架載され
NC装置１１の指令にもとづき駆動装置１４によ
りＹ軸方向に位置制御され、該倣い頭２６の下端
には第３図に示すようにZT軸方向で旋回可能に
軸承された旋回軸２９に非接触形センサ２７のレ
ーザ投光レンズ軸心Ｏ１に旋回軸２９の軸心Ｏ２
に対して所定の微少量偏心させて測定方向が垂直
（ZT軸）下方を向くように設けられている。旋回
軸２９にはプーリ３０が取付けられており、倣い
頭２６に設けた検出フイーラ駆動装置１６のモー
タ３１とタイミングベルト３２によつて連結され
ていて、NC装置１１の指令で測定点として３点
以上本例では90°ずつの割出角度の４，イ，ロ，
ハ，ニに旋回割出される。非接触形センサ２７に
対しモデル凹凸表面の測定面のZT軸位置がセン
サの測定範囲2S内にあればモデル表面ZT軸座標
値の検出が可能で、間隔が微少距離であるイ，
ロ，ハ，ニの凹凸より測定範囲2Sははるかに大
きい（使用センサは５mm，20mm，80mmの中より選
択可能）のでイ……ニ旋回中にZT軸を移動させ
ることはない。 例えば第４図のようにテーブル上面がZT軸の
NC出力零としてNCによりZT軸を100と指令す
るとモデル高さ100の表面を指すものであつて、
センサ出力零となる光点位置がNCZT軸の指令値
である。そしてセンサ出力δiのときNC装置では
ZT軸の値δiを示すように対応付けされている。
即ち非接触形センサ２７の移動は表１のようにな
る。
体の表面を倣い金型等の加工する場合の三次元倣
い加工方法に関する。 従来技術 従来倣い加工のモデルを倣うトレーサヘツドは
接触形が主として用いられており倣い面の法線ベ
クトルをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に配置した３個の
差動トランス等の検出器によつて検出し一定変位
を保つように制御している。このトレーサヘツド
はモデル面を倣うフイーラ先端と加工物を切削す
るカツタの形状は同じに作られており、両方を同
時に作用させて倣いと加工を行つている。そして
この方法のトレーサヘツドの構造は三次元方向の
変位に分けその変位を別々の検出器によつて検出
するため構造が複雑となり、またモデル面とフイ
ーラとの摩擦など応答性に起因するカツタの喰い
込みによる加工精度への悪影響など多くの問題点
を含んでいた。 目 的 従つて本発明は上記に鑑みなされたもので、倣
いの応答性を問題にする必要がなく、倣い精度が
高く高速倣い、高速加工が行える三次元倣い加工
方法を提供しようとするものである。 解決手段 モデルの倣うべき領域上の検出値の先読み数を
決定し、一個の点光源でモデル凹凸表面の光点位
置を検出する非接触形トレーサヘツドをモデルの
倣い位置決め点となる先読み個所にNCでXT軸、
YT軸、ZT軸制御してトレーサヘツドの旋回中
心と位置決めしZT軸の回りで先読み数１個所当
たり３点以上の測定位置に順次旋回させ、それぞ
れの旋回点のモデル凹凸表面のXT軸、YT軸の
座標値及びZT軸の座標値、検出値から倣い位置
決め点の面の傾きを知るための法線ベクトルと求
め、進行方向と進行方向に対する直角方向のモデ
ル表面のそれぞれの接線ベクトルと求め、この角
度と位置決めした先読み個所の座標値xT，yT，
zTを先読み個所分順次記憶させた後記憶値にも
とづき工具へ指令を与えてXT−ZT，YT−ZT
の二次元又はXT−YT−ZTの三次元の倣い加工
をスタートさせるものである。 実施例 以下本発明の実施例を図面にもとづき説明す
る。 センサとしてはモデル表面に傷を与えずまた摩
擦のない非接触形センサが接触形センサより好ま
しいので非接触形の市販されているセンサを用い
る。例えばアンリツ電気（株）より販売されてい
る商品名光マイクロ−LK133A形を用いる。 このセンサは第２図に示すように半導体の一個
の可視レーザーを用い、レーザ光を投光レンズで
測定面上にスポツトをつくり、散乱した光を結像
レンズで像をポジシヨンセンサ（直線上を変位し
て結像される像の位置を出力変化で検出する一次
元光点位置検出器）上につくり対象物の表面が上
下に移動した変位を測定するセンサで、光点位置
を検出し測定点を確認しながら連続的に無接触で
測定できるものである。 次に第１図において全体の構成を説明する。 三次元加工機はベツド１上にNC装置１１より
の指令にもどつき駆動装置１２によりＸ軸方向に
位置制御されるテーブル２が載置されており、ベ
ツド１の両横にはコラム３，３が設立されこのコ
ラム３，３はトツプビーム４によつて門形に形成
され、コラム３，３の前面にはクロスビーム５が
取付けられている。クロスビーム５の前面の水平
な摺動案内面には主軸頭６が架載されNC装置１
１よりの指令にもとづき駆動装置１２よりＸ軸方
向に位置制御され該主軸頭６は垂直に切削工具
８、本例では何れの方向へでも切削が可能なボー
ルエンドミルを装着した主軸７が回転可能で且
NC装置１１の指令にもとづき駆動装置１２より
Ｚ軸方向の位置制御がなされる。そしてテーブル
２、主軸頭６、主軸７のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の現在
値ｘ，ｙ，ｚが検出装置１３によりNC装置１１
にフイードバツクされる。一方倣い装置としては
例えば加工機と同じ構造を有するものを用いる。
即ちベツド２１上にNC装置１１よりの指令にも
とづき駆動装置１４によりＸ軸方向に位置制御さ
れるテーブル２２が載置されており、ベツド２１
の両横にはコラム２３，２３が設立され、このコ
ラム２３，２３はトツプビーム２４によつて門形
に形成され、コラム２３，２３の前面にはクロス
ビーム２５が取付けられ駆動装置１４によりＺ軸
方向に位置制御される。クロスビーム２５の前面
の水平な摺動案内面には倣い頭２６が架載され
NC装置１１の指令にもとづき駆動装置１４によ
りＹ軸方向に位置制御され、該倣い頭２６の下端
には第３図に示すようにZT軸方向で旋回可能に
軸承された旋回軸２９に非接触形センサ２７のレ
ーザ投光レンズ軸心Ｏ１に旋回軸２９の軸心Ｏ２
に対して所定の微少量偏心させて測定方向が垂直
（ZT軸）下方を向くように設けられている。旋回
軸２９にはプーリ３０が取付けられており、倣い
頭２６に設けた検出フイーラ駆動装置１６のモー
タ３１とタイミングベルト３２によつて連結され
ていて、NC装置１１の指令で測定点として３点
以上本例では90°ずつの割出角度の４，イ，ロ，
ハ，ニに旋回割出される。非接触形センサ２７に
対しモデル凹凸表面の測定面のZT軸位置がセン
サの測定範囲2S内にあればモデル表面ZT軸座標
値の検出が可能で、間隔が微少距離であるイ，
ロ，ハ，ニの凹凸より測定範囲2Sははるかに大
きい（使用センサは５mm，20mm，80mmの中より選
択可能）のでイ……ニ旋回中にZT軸を移動させ
ることはない。 例えば第４図のようにテーブル上面がZT軸の
NC出力零としてNCによりZT軸を100と指令す
るとモデル高さ100の表面を指すものであつて、
センサ出力零となる光点位置がNCZT軸の指令値
である。そしてセンサ出力δiのときNC装置では
ZT軸の値δiを示すように対応付けされている。
即ち非接触形センサ２７の移動は表１のようにな
る。
【表】
【表】
表１のモデル表面座標値はNC軸出力100，100
＋δi，100−δiがモデル高さ100mmのときにセンサ
測定範囲2S以内に位置決めされていればNC出力
軸に加えてセンサ出力でモデル表面座標値の100
mmが求められることを表している。 テーブル２２のXT軸、倣い頭２６のYT軸、
ZT軸の現在値xT，yT，zTが検出装置１５によ
りNC装置１１にフイードバツクされる。非接触
形センサ２７の倣い装置はNC装置１１の指令に
もどつき検出フイラ駆動装置１６で倣い位置決め
点の測定すべき点の数箇所本例では４，に順次割
出し旋回され各測定点における値δiをNC装置１
１の指令により測定点と同期して読取装置１７に
よつて読みとり、この読みとつた数点のデータを
入力してレジスタにセツトし倣い面の傾きを求め
るため演算装置１８にて演算する。この演算した
結果を記憶装置１９に記憶せしめ順次NC装置１
１に入力して加工機を制御する。 次いで演算装置１８における演算式を説明す
る。 ４個の測定点より求めた一般の平面の方程式は
Ax＋By＋Cz＋Ｄ＝０で表される。第５図、第６
図に示すようにその法線ベクトル（単位ベクト
ル）の終点P1（x1，y1，z1）とする（但し未知
数）。また法線ベクトルの上記平面上の始点をP2
（x2，y2，z2）とする（但し既知数）。 点P1（x1，y1，z1）から方程式lx＋my＋nz＝
Ｐで表される平面までの距離は ｜lx1＋my1＋nz1−Ｐ｜＝Ｌ ……(1) ここでAx＋By＋Cz＋Ｄ＝０と対応させると ｌ＝Ａ／Δ，ｍ＝Ｂ／Δ，ｎ＝Ｃ／Δ，Ｐ＝Ｄ／Δ 但しΔ＝±√2＋2＋2 (1)式は １／Δ｜Ax1＋By1＋Cz1＋Ｄ｜＝Ｌ ……(2) ２点P1，P2を通る直線は ｘ−x1／x2−x1＝ｙ−y1／y2−y1＝ｚ−z1／z2−z2…
…(3) 直線ｘ−x1／ｌ＝ｙ−y1／ｍ＝ｚ−z1／ｎ が平面Ax＋By＋Cz＋Ｄ＝０に垂直ならば ｌ：ｍ：ｎ＝Ａ：Ｂ：Ｃ ……(4) ここで x2−x1／Lo＝cos α＝ｌ，y2−y1／Lo＝ｍ， z2−z1／Lo＝ｎ 従つてx2−x1：y2−y1：z2−z1＝Ａ：Ｂ：Ｃ
……(5) (5)式よりx2−x1／Ａ＝y2−y1／Ｂ＝z2−z1／Ｃ y1＝y2−Ｂ／Ａ（x2−x1） ……(6) z1＝z2−Ｃ／Ａ（x2−x1） x1＝x2−Ａ／Ｂ（y2−y1） ……(7) z1＝z2−Ｃ／Ｂ（y2−y1） x1＝x2−Ａ／Ｃ（z2−z1） ……(8) y1＝y2−Ｂ／Ｃ（z2−z1） (6)，(7)，(8)を各々(2)式に代入してｘ，ｙ，ｚを
求める。 x1＝１／Δ2｛（B2＋C2）x2−Ａ（By2 ＋Cz2＋Ｄ）｝±Ａ・Ｌ／Δ y1＝１／Δ2｛（C2＋A2）y2−Ｂ（Cz2 ＋Ｄ＋Ax2）｝±Ｂ・Ｌ／Δ z1＝１／Δ2｛（A2＋B2）z2−Ｃ（Ｄ＋ ＋Ax2＋By2）｝±Ｃ・Ｌ／Δ ここでΔ＝±√2＋2＋2 次にP2を通り法線ベクトルに直角な接線ベク
トル、ここでは進行方向および直角方向のモデル
面の傾きを求める。なお接線ベクトルは傾きのみ
知れば足りる。 ここでＸ軸方向に非接触形センサーを移動させ
る場合を考える（第７図）。 この場合は２つの平面 Ｙ＝Ｅ AX＋BY＋CZ＋Ｄ＝０ の式より、２つの平面が交わる直線の式は次のよ
うに表される。 AX＋BE＋CZ＋Ｄ＝０ 従つてＺ＝−Ａ／ＣＸ−（BE＋Ｄ）／Ｃ 即ち接線ベクトルの傾きは−Ａ／Ｃとなる。 またＹ軸方向に非接触形センサーを移動させる
場合は、２つの平面 Ｘ＝Ｆ AX＋BY＋CZ＋Ｄ＝０ の式より、２つの平面が交わる直線の式は次のよ
うに表される。 AF＋BY＋CZ＋Ｄ＝０ 従つてＺ＝−Ｂ／ＣＹ−（AF＋Ｄ）／Ｃ 即ち接線ベクトルの傾きは−Ｂ／Ｃとなる。 次いでこの構成による三次元倣い方式のＸ軸方
向にスキヤニングした場合をフローチヤートの第
８図により説明する。 倣いが開始されるとステツプS1で倣い領域を
セツトし、ステツプS2で倣い加工ありや否やを
判別し、ありであればステツプS3でデータの先
読みすべき数ｎをセツトしそれぞれのXT軸YT
軸の位置を演算記憶する。ステツプS4DENC装
置１１よりの指令でテーブル２２のXT軸と倣い
頭２６のYT軸を制御してＸ，Ｙ平面に対して倣
い頭２６を最初の倣い位置決め点となる先読み個
所の記憶したxTi，yTi位置に位置決めする。ス
テツプS2において倣い加工なしであればステツ
プS4に移行する。ステツプS4で倣い頭２６をZT
軸制御して倣い非接触形センサ２７をモデル倣う
べき場所の表面がセンサの測定範囲2S内となる
位置（第２図）に位置決めしzTiを記憶する。非
接触形センサ２７の検出値δi＝０の位置が望まし
い。ステツプS5で非接触形センサのみを検出フ
イラ駆動装置１６により測定する角度位置に旋回
させ、ステツプS6においてその旋回割出位置イ
又はロ、又はハ、又はニにおける非接触形センサ
２７のZT軸の位置データδ1又はδ2、又はδ3、又
はδ4を読取装置１７によつて読み取り記憶する。
ステツプS7において演算装置１８でモデル凹凸
表面のZT軸の座標値の算出zTi＋δ1、又はzTi＋
δ2、又はzTi＋δ3、又はzTi＋δ4を算出し記憶す
るとともに、XT軸、YT軸の値xTi，yTiを非接
触形センサ２７の旋回半径及び旋回角度とNCの
XT軸、YT軸の出力値とより演算し記憶する。 ステツプS8においてZT軸の同一場所ZTiで位
置データ４個を読み取つたか否かを判別し読み取
つていなければステツプS5に移行しステツプS5，
S6，S7を繰り返して非接触形センサ２７を90°ず
つ旋回してZT軸のデータδ2，δ3，δ4及びXT軸、
YT軸の座標値を読み取り計算する。ステツプS8
でデータ４個が読み取られたならばステツプS9
にて平面の傾きを求める法線ベクトルを算出し記
憶する。ステツプS10において進行方法と進行方
法に対する直角方向の接線ベクトルを算出し記憶
する。ステツプS11において演算装置１８で進行
方向および直角方向のモデル凹凸表面の傾き角度 −Ａ／Ｃ，−Ｂ／Ｃを算出する。 なお、直角方向の表面の傾き角度のデータは
YT−ZT又はXT−YT−ZT軸合成方向の倣いを
実行するため、或いはセンサとモデルの干渉の事
前チエツクのためのものである。 ステツプS11において記憶装置１９に演算した
傾き角度 −Ａ／Ｃ，−Ｂ／Ｃ及び位置決めした座標値xTi， yTi，zTi等のデータを蓄積する。 ステツプS13において進行方向の傾き角度に従
つてＸ軸移動する。ステツプS14においては、も
しセンサー出力が測定範囲から外れた場合ZT軸
を更に移動して測定範囲内に入れる。ステツプ
S15において倣い加工ありや否やを判別し倣い加
工なしであればステツプS16において全領域のデ
ータの読み取り及び演算終了したかを判別し終了
していればデータの蓄積が終わる。ステツプS16
で終了していなければステツプS5に移行し同じ
手順でデータを演算して求める。ステツプS15に
おいて倣い加工ありと判別されればステツプS17
においてデータ先読みセツト数ｎに対して何回済
んでいるかをみる。ステツプS18においてセツト
数ｎはｎ＝０であるか否かを判別しNOであれば
ステツプS5に移行して順次ステツプを繰り返す。
ステツプS18でｎ＝０であればステツプS19で加
工機を記憶装置１９のデータにもとづきNC装置
１１が駆動装置１２を駆動しての位置制御により
加工を行う。この加工はデータ読みとり同時に行
われるのではなく本発明の特徴である倣いに対し
て時間遅れの加工である。ステツプS20において
全データ読み取りが終了したかを判別し終了して
いればステツプS21において全加工が終了したか
を判別する。終了していれば加工終わりである。
終了していなければステツプS19に移り加工を続
行する。ステツプS20で全データの読み取りが終
了していなければステツプS5に移行して以後の
ステツプが実行されるものである。 効 果 以上詳述したように本発明はモデル等の倣い加
工において、倣うべき領域が決定され領域上の検
出値の先読み数をセツトし一個の点光源でモデル
面の３点以上を照射しその各々の位置を検出しこ
の各々の位置データより平面式を算出し、進行方
向および直角方向のモテル傾き角度を演算し、そ
の値及び測定点の座標値を記憶せしめてデータを
貯え、ダイムデイレイ加工によつて倣い加工する
ようになしたので、最初の出発点さえ決めればど
の位置にも加工を行うことができ、応答性を問題
にする必要がなく、応答性不足によるカツタの喰
い込み現象の問題も起こらない。そして記憶され
た進行方向のモデル表面の傾き角度により倣いの
方向を正しく決めることができる。また直角
（Ｙ）方向のモデル表面角度データを記憶してお
くことにより加工方向の変更及び三次元倣い加工
にも容易に対応できる。また倣い進行方向に対す
る直角方向のモデル表面の傾き角度とにより形状
が急変部であつても事前に形状が判るので先々で
のセンサとモデルとの干渉を事前にチエツクする
ことができる。そして進行方向とその直角方向の
傾きのデータを記憶しておくことにより必要なと
き合成方向の加工が可能である。 更にデータを先読みして蓄積することにより倣
い速度は全然問題にならず高速倣い加工が可能と
なるものである。また位置データのみの倣いであ
るため制御に有利である。更にトレーサヘツドの
構造が簡単となりコストが安くなるとともに故障
が少なくなり、耐久度が向上する特徴を有する。
＋δi，100−δiがモデル高さ100mmのときにセンサ
測定範囲2S以内に位置決めされていればNC出力
軸に加えてセンサ出力でモデル表面座標値の100
mmが求められることを表している。 テーブル２２のXT軸、倣い頭２６のYT軸、
ZT軸の現在値xT，yT，zTが検出装置１５によ
りNC装置１１にフイードバツクされる。非接触
形センサ２７の倣い装置はNC装置１１の指令に
もどつき検出フイラ駆動装置１６で倣い位置決め
点の測定すべき点の数箇所本例では４，に順次割
出し旋回され各測定点における値δiをNC装置１
１の指令により測定点と同期して読取装置１７に
よつて読みとり、この読みとつた数点のデータを
入力してレジスタにセツトし倣い面の傾きを求め
るため演算装置１８にて演算する。この演算した
結果を記憶装置１９に記憶せしめ順次NC装置１
１に入力して加工機を制御する。 次いで演算装置１８における演算式を説明す
る。 ４個の測定点より求めた一般の平面の方程式は
Ax＋By＋Cz＋Ｄ＝０で表される。第５図、第６
図に示すようにその法線ベクトル（単位ベクト
ル）の終点P1（x1，y1，z1）とする（但し未知
数）。また法線ベクトルの上記平面上の始点をP2
（x2，y2，z2）とする（但し既知数）。 点P1（x1，y1，z1）から方程式lx＋my＋nz＝
Ｐで表される平面までの距離は ｜lx1＋my1＋nz1−Ｐ｜＝Ｌ ……(1) ここでAx＋By＋Cz＋Ｄ＝０と対応させると ｌ＝Ａ／Δ，ｍ＝Ｂ／Δ，ｎ＝Ｃ／Δ，Ｐ＝Ｄ／Δ 但しΔ＝±√2＋2＋2 (1)式は １／Δ｜Ax1＋By1＋Cz1＋Ｄ｜＝Ｌ ……(2) ２点P1，P2を通る直線は ｘ−x1／x2−x1＝ｙ−y1／y2−y1＝ｚ−z1／z2−z2…
…(3) 直線ｘ−x1／ｌ＝ｙ−y1／ｍ＝ｚ−z1／ｎ が平面Ax＋By＋Cz＋Ｄ＝０に垂直ならば ｌ：ｍ：ｎ＝Ａ：Ｂ：Ｃ ……(4) ここで x2−x1／Lo＝cos α＝ｌ，y2−y1／Lo＝ｍ， z2−z1／Lo＝ｎ 従つてx2−x1：y2−y1：z2−z1＝Ａ：Ｂ：Ｃ
……(5) (5)式よりx2−x1／Ａ＝y2−y1／Ｂ＝z2−z1／Ｃ y1＝y2−Ｂ／Ａ（x2−x1） ……(6) z1＝z2−Ｃ／Ａ（x2−x1） x1＝x2−Ａ／Ｂ（y2−y1） ……(7) z1＝z2−Ｃ／Ｂ（y2−y1） x1＝x2−Ａ／Ｃ（z2−z1） ……(8) y1＝y2−Ｂ／Ｃ（z2−z1） (6)，(7)，(8)を各々(2)式に代入してｘ，ｙ，ｚを
求める。 x1＝１／Δ2｛（B2＋C2）x2−Ａ（By2 ＋Cz2＋Ｄ）｝±Ａ・Ｌ／Δ y1＝１／Δ2｛（C2＋A2）y2−Ｂ（Cz2 ＋Ｄ＋Ax2）｝±Ｂ・Ｌ／Δ z1＝１／Δ2｛（A2＋B2）z2−Ｃ（Ｄ＋ ＋Ax2＋By2）｝±Ｃ・Ｌ／Δ ここでΔ＝±√2＋2＋2 次にP2を通り法線ベクトルに直角な接線ベク
トル、ここでは進行方向および直角方向のモデル
面の傾きを求める。なお接線ベクトルは傾きのみ
知れば足りる。 ここでＸ軸方向に非接触形センサーを移動させ
る場合を考える（第７図）。 この場合は２つの平面 Ｙ＝Ｅ AX＋BY＋CZ＋Ｄ＝０ の式より、２つの平面が交わる直線の式は次のよ
うに表される。 AX＋BE＋CZ＋Ｄ＝０ 従つてＺ＝−Ａ／ＣＸ−（BE＋Ｄ）／Ｃ 即ち接線ベクトルの傾きは−Ａ／Ｃとなる。 またＹ軸方向に非接触形センサーを移動させる
場合は、２つの平面 Ｘ＝Ｆ AX＋BY＋CZ＋Ｄ＝０ の式より、２つの平面が交わる直線の式は次のよ
うに表される。 AF＋BY＋CZ＋Ｄ＝０ 従つてＺ＝−Ｂ／ＣＹ−（AF＋Ｄ）／Ｃ 即ち接線ベクトルの傾きは−Ｂ／Ｃとなる。 次いでこの構成による三次元倣い方式のＸ軸方
向にスキヤニングした場合をフローチヤートの第
８図により説明する。 倣いが開始されるとステツプS1で倣い領域を
セツトし、ステツプS2で倣い加工ありや否やを
判別し、ありであればステツプS3でデータの先
読みすべき数ｎをセツトしそれぞれのXT軸YT
軸の位置を演算記憶する。ステツプS4DENC装
置１１よりの指令でテーブル２２のXT軸と倣い
頭２６のYT軸を制御してＸ，Ｙ平面に対して倣
い頭２６を最初の倣い位置決め点となる先読み個
所の記憶したxTi，yTi位置に位置決めする。ス
テツプS2において倣い加工なしであればステツ
プS4に移行する。ステツプS4で倣い頭２６をZT
軸制御して倣い非接触形センサ２７をモデル倣う
べき場所の表面がセンサの測定範囲2S内となる
位置（第２図）に位置決めしzTiを記憶する。非
接触形センサ２７の検出値δi＝０の位置が望まし
い。ステツプS5で非接触形センサのみを検出フ
イラ駆動装置１６により測定する角度位置に旋回
させ、ステツプS6においてその旋回割出位置イ
又はロ、又はハ、又はニにおける非接触形センサ
２７のZT軸の位置データδ1又はδ2、又はδ3、又
はδ4を読取装置１７によつて読み取り記憶する。
ステツプS7において演算装置１８でモデル凹凸
表面のZT軸の座標値の算出zTi＋δ1、又はzTi＋
δ2、又はzTi＋δ3、又はzTi＋δ4を算出し記憶す
るとともに、XT軸、YT軸の値xTi，yTiを非接
触形センサ２７の旋回半径及び旋回角度とNCの
XT軸、YT軸の出力値とより演算し記憶する。 ステツプS8においてZT軸の同一場所ZTiで位
置データ４個を読み取つたか否かを判別し読み取
つていなければステツプS5に移行しステツプS5，
S6，S7を繰り返して非接触形センサ２７を90°ず
つ旋回してZT軸のデータδ2，δ3，δ4及びXT軸、
YT軸の座標値を読み取り計算する。ステツプS8
でデータ４個が読み取られたならばステツプS9
にて平面の傾きを求める法線ベクトルを算出し記
憶する。ステツプS10において進行方法と進行方
法に対する直角方向の接線ベクトルを算出し記憶
する。ステツプS11において演算装置１８で進行
方向および直角方向のモデル凹凸表面の傾き角度 −Ａ／Ｃ，−Ｂ／Ｃを算出する。 なお、直角方向の表面の傾き角度のデータは
YT−ZT又はXT−YT−ZT軸合成方向の倣いを
実行するため、或いはセンサとモデルの干渉の事
前チエツクのためのものである。 ステツプS11において記憶装置１９に演算した
傾き角度 −Ａ／Ｃ，−Ｂ／Ｃ及び位置決めした座標値xTi， yTi，zTi等のデータを蓄積する。 ステツプS13において進行方向の傾き角度に従
つてＸ軸移動する。ステツプS14においては、も
しセンサー出力が測定範囲から外れた場合ZT軸
を更に移動して測定範囲内に入れる。ステツプ
S15において倣い加工ありや否やを判別し倣い加
工なしであればステツプS16において全領域のデ
ータの読み取り及び演算終了したかを判別し終了
していればデータの蓄積が終わる。ステツプS16
で終了していなければステツプS5に移行し同じ
手順でデータを演算して求める。ステツプS15に
おいて倣い加工ありと判別されればステツプS17
においてデータ先読みセツト数ｎに対して何回済
んでいるかをみる。ステツプS18においてセツト
数ｎはｎ＝０であるか否かを判別しNOであれば
ステツプS5に移行して順次ステツプを繰り返す。
ステツプS18でｎ＝０であればステツプS19で加
工機を記憶装置１９のデータにもとづきNC装置
１１が駆動装置１２を駆動しての位置制御により
加工を行う。この加工はデータ読みとり同時に行
われるのではなく本発明の特徴である倣いに対し
て時間遅れの加工である。ステツプS20において
全データ読み取りが終了したかを判別し終了して
いればステツプS21において全加工が終了したか
を判別する。終了していれば加工終わりである。
終了していなければステツプS19に移り加工を続
行する。ステツプS20で全データの読み取りが終
了していなければステツプS5に移行して以後の
ステツプが実行されるものである。 効 果 以上詳述したように本発明はモデル等の倣い加
工において、倣うべき領域が決定され領域上の検
出値の先読み数をセツトし一個の点光源でモデル
面の３点以上を照射しその各々の位置を検出しこ
の各々の位置データより平面式を算出し、進行方
向および直角方向のモテル傾き角度を演算し、そ
の値及び測定点の座標値を記憶せしめてデータを
貯え、ダイムデイレイ加工によつて倣い加工する
ようになしたので、最初の出発点さえ決めればど
の位置にも加工を行うことができ、応答性を問題
にする必要がなく、応答性不足によるカツタの喰
い込み現象の問題も起こらない。そして記憶され
た進行方向のモデル表面の傾き角度により倣いの
方向を正しく決めることができる。また直角
（Ｙ）方向のモデル表面角度データを記憶してお
くことにより加工方向の変更及び三次元倣い加工
にも容易に対応できる。また倣い進行方向に対す
る直角方向のモデル表面の傾き角度とにより形状
が急変部であつても事前に形状が判るので先々で
のセンサとモデルとの干渉を事前にチエツクする
ことができる。そして進行方向とその直角方向の
傾きのデータを記憶しておくことにより必要なと
き合成方向の加工が可能である。 更にデータを先読みして蓄積することにより倣
い速度は全然問題にならず高速倣い加工が可能と
なるものである。また位置データのみの倣いであ
るため制御に有利である。更にトレーサヘツドの
構造が簡単となりコストが安くなるとともに故障
が少なくなり、耐久度が向上する特徴を有する。
第１図は倣い装置、加工機械・NC装置の制御
系統を示す図、第２図はセンサの光学系を示す
図、第３図はセンサの旋回駆動機構と測定点を示
す図、第４図は非接触形センサがモデル上をトレ
ースする図、第５図、第６図は演算式の符号を示
す図、第７図は非接触形センサをモデル上Ｘ軸方
向に移動するときの座標説明図、第８図は動作の
ブロツク線図である。 ２，２２……テーブル、６……主軸頭、７……
主軸、１１……NC装置、１２，１４……駆動装
置、１６……フイーラ駆動装置、１７……読取装
置、１８……演算装置、１９……記憶装置、２６
……倣い頭、２７……非接触形センサ。
系統を示す図、第２図はセンサの光学系を示す
図、第３図はセンサの旋回駆動機構と測定点を示
す図、第４図は非接触形センサがモデル上をトレ
ースする図、第５図、第６図は演算式の符号を示
す図、第７図は非接触形センサをモデル上Ｘ軸方
向に移動するときの座標説明図、第８図は動作の
ブロツク線図である。 ２，２２……テーブル、６……主軸頭、７……
主軸、１１……NC装置、１２，１４……駆動装
置、１６……フイーラ駆動装置、１７……読取装
置、１８……演算装置、１９……記憶装置、２６
……倣い頭、２７……非接触形センサ。
Claims (1)
- １ モデルの倣うべき領域上の検出値の先読み数
を決定し、一個の点光源でモデル凹凸表面の光点
位置を検出する非接触形トレーサヘツドをモデル
の倣い位置決め点となる先読み個所にNCでXT
軸、YT軸、ZT軸制御してトレーサヘツドの旋
回中心を位置決めしZT軸の回りで先読み数１個
所当たり３点以上の測定位置に順次旋回させ、そ
れぞれの旋回点のモデル凹凸表面のXT軸、YT
軸の座標値及びZT軸の座標値、検出値から倣い
位置決め点の面の傾きを知るための法線ベクトル
と求め、進行方向と進行方向に対する直角のモデ
ル表面のそれぞれの接線ベクトルと求め、この角
度と位置決めした先読み個所の座標値xT，yT，
zTを先読み個所分順次記憶させた後記憶値にも
とづき工具へ指令を与えてXT−ZT，YT−ZT
の二次元又はXT−YT−ZTの三次元の倣い加工
をスタートさせることを特徴とする三次元倣い加
工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4794184A JPS60191745A (ja) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | 三次元倣い方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4794184A JPS60191745A (ja) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | 三次元倣い方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60191745A JPS60191745A (ja) | 1985-09-30 |
| JPH059223B2 true JPH059223B2 (ja) | 1993-02-04 |
Family
ID=12789389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4794184A Granted JPS60191745A (ja) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | 三次元倣い方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60191745A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61274852A (ja) * | 1985-05-28 | 1986-12-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 非接触曲面ならいセンサ |
| JPS6215063A (ja) * | 1985-07-10 | 1987-01-23 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 罫書き線追従装置における距離、姿勢制御装置 |
| JP2577950B2 (ja) * | 1988-03-22 | 1997-02-05 | オークマ 株式会社 | 非接触式デジタイザ |
| JPH01274949A (ja) * | 1988-04-27 | 1989-11-02 | Fanuc Ltd | 非接触デジタイジング方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5991308A (ja) * | 1982-11-16 | 1984-05-26 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 平面の検出方法 |
-
1984
- 1984-03-13 JP JP4794184A patent/JPS60191745A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60191745A (ja) | 1985-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5467289A (en) | Method of and an apparatus for measuring surface contour | |
| JP2810709B2 (ja) | 非接触ならい制御装置 | |
| JPH0791949A (ja) | 測定装置 | |
| JP5444590B2 (ja) | ワーク基準点機上検出方法及びその方法を用いた加工装置 | |
| JPH059223B2 (ja) | ||
| JPH03121754A (ja) | 非接触ならい制御装置 | |
| JP3394972B2 (ja) | 自動工作機械 | |
| JP2594578B2 (ja) | 非接触ならい制御装置 | |
| JP2542653B2 (ja) | 非接触倣い方法 | |
| JP2755346B2 (ja) | 自動工作機械の運動精度測定方法及びその装置 | |
| JPH04115854A (ja) | 非接触ならい制御装置 | |
| JPH0729257B2 (ja) | デジタイジング装置 | |
| JPH0360597B2 (ja) | ||
| JPH01188254A (ja) | 非接触倣いデジタイジング方法 | |
| JPH0141921B2 (ja) | ||
| JP2577950B2 (ja) | 非接触式デジタイザ | |
| JP2758810B2 (ja) | 形状測定方法 | |
| JP2679236B2 (ja) | 非接触式形状測定装置 | |
| JPS6331340B2 (ja) | ||
| JPH04140691A (ja) | 位置決め装置 | |
| JP2825429B2 (ja) | 測定方法および装置 | |
| JPH0732980B2 (ja) | ３次元形状の加工方法 | |
| JPH0718698B2 (ja) | 非接触形変位計による自動寸法測定方法 | |
| JPH01274950A (ja) | デジタイズ制御装置 | |
| JPH01318912A (ja) | デジタイジング方法及び装置 |