JP2017037460A - 加工システム及び加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ワークの表面形状の誤差補正を行うことができる加工システム及び加工方法を提供する。【解決手段】ワークを所定の位置及び姿勢で基準治具に設置する場合について、基準治具による基準点座標でのワーク表面形状データ及び加工制御用データを作成し、サーバに保存しておき(S1〜S2)、所定の位置及び姿勢で基準治具に設置したワークに対し、3次元計測を行い、基準点座標を規定し、3次元計測によるワーク表面形状データを基準点座標に座標変換し、座標変換後のワーク表面形状データとサーバに保存したワーク表面形状データとの差をギャップデータとして求め(S3〜S6)、所定の位置及び姿勢で基準治具に設置したワークに対し、基準点座標を規定し、加工制御用データをギャップデータで補正し、基準点座標上において、補正後の加工制御用データを用いて、ワークを加工する(S7〜S9)。【選択図】図2
Description
本発明は、加工システム及び加工方法に関し、特に、ワークの表面形状の誤差補正を行って加工を行う加工システム及び加工方法に関する。
既知の位置にある基準点によって、全体的な座標系におけるセンサユニットの位置を決定し、センサユニットが有するスキャナユニットからの測定対象のデータを全体的な座標系に変換する技術が知られている(特許文献1参照)。
鋳物素材等のワークには成形誤差があり、精密鋳造法でワークを鋳造したとしても、±0.5mm程度の成形誤差がでる。そのようなワークに対して加工を行う場合、成形誤差を考慮して加工を行わないと、最終的な製品の加工精度がでない、加工品質が悪いという問題が起こるおそれがある。例えば、レーザ加工機を用いて加工を行う場合には、焦点誤差を±0.1mm以内に抑える必要があるが、上述した鋳物素材等のワークでは、その成形誤差によりレーザの焦点が合わなくなり、そのため、加工径が大きくなる、酸化層が増える、だれが起こる、焼きすぎる等の加工精度、加工品質の問題が起こりうる。
なお、特許文献1に記載の技術を用いることにより、ワーク自体の成形誤差を測定することは可能であるが、測定した成形誤差を加工装置で使用するためには、座標変換等の工夫が必要であり、そのままでは使用することはできない。又、加工装置で使用するための座標変換の際には、その座標変換の計算が煩雑になると共に、計算誤差が生じるおそれもある。
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、ワークの表面形状の誤差補正を行うことができる加工システム及び加工方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決する第1の発明に係る加工システムは、
基準治具と記憶装置と3次元計測装置と加工装置とを備え、
前記基準治具は、少なくとも3つの基準支柱を有し、前記基準支柱の各々の所定箇所により形成される座標基準面を基準とする空間座標が基準点座標として規定されるものであり、
前記記憶装置は、加工対象のワークを所定の位置及び姿勢で前記基準治具に設置する場合について、前記基準点座標での前記ワークのワーク表面形状データ及び加工制御用データを予め有し、
前記3次元計測装置は、前記所定の位置及び姿勢で前記基準治具に設置した前記ワークに対し、前記基準治具と共に3次元計測を行う3次元スキャナと、前記基準支柱の前記所定箇所の前記3次元計測により当該装置での前記基準点座標を規定すると共に、前記3次元計測によるワーク表面形状データを前記基準点座標に座標変換し、座標変換後の前記ワーク表面形状データと前記記憶装置が有する前記ワーク表面形状データとの差をギャップデータとして求める演算手段とを有し、
前記加工装置は、前記所定の位置及び姿勢で前記基準治具に設置した前記ワークに対し、前記基準支柱の前記所定箇所の位置認識をするセンサと、前記ワークを加工する工具と、前記基準支柱の前記所定箇所の前記位置認識により当該装置での前記基準点座標を規定すると共に、前記加工制御用データを前記ギャップデータで補正し、前記基準点座標上において、補正後の前記加工制御用データを用いて前記工具を制御して、前記ワークを加工する制御手段とを有する
ことを特徴とする。
基準治具と記憶装置と3次元計測装置と加工装置とを備え、
前記基準治具は、少なくとも3つの基準支柱を有し、前記基準支柱の各々の所定箇所により形成される座標基準面を基準とする空間座標が基準点座標として規定されるものであり、
前記記憶装置は、加工対象のワークを所定の位置及び姿勢で前記基準治具に設置する場合について、前記基準点座標での前記ワークのワーク表面形状データ及び加工制御用データを予め有し、
前記3次元計測装置は、前記所定の位置及び姿勢で前記基準治具に設置した前記ワークに対し、前記基準治具と共に3次元計測を行う3次元スキャナと、前記基準支柱の前記所定箇所の前記3次元計測により当該装置での前記基準点座標を規定すると共に、前記3次元計測によるワーク表面形状データを前記基準点座標に座標変換し、座標変換後の前記ワーク表面形状データと前記記憶装置が有する前記ワーク表面形状データとの差をギャップデータとして求める演算手段とを有し、
前記加工装置は、前記所定の位置及び姿勢で前記基準治具に設置した前記ワークに対し、前記基準支柱の前記所定箇所の位置認識をするセンサと、前記ワークを加工する工具と、前記基準支柱の前記所定箇所の前記位置認識により当該装置での前記基準点座標を規定すると共に、前記加工制御用データを前記ギャップデータで補正し、前記基準点座標上において、補正後の前記加工制御用データを用いて前記工具を制御して、前記ワークを加工する制御手段とを有する
ことを特徴とする。
上記課題を解決する第2の発明に係る加工システムは、
上記第1の発明に記載の加工システムにおいて、
前記基準点座標は、任意の2つの前記基準支柱の前記所定箇所を通る第1の軸線を、X軸、Y軸及びZ軸のいずれか1つの軸とし、他の任意の1つの前記基準支柱の前記所定箇所を通り、かつ、前記第1の軸線に垂直な第2の軸線を、X軸、Y軸及びZ軸のうちの前記第1の軸線とした軸以外のいずれか1つの軸とし、前記第1の軸線と前記第2の軸線との交点を通り、かつ、前記第1の軸線及び前記第2の軸線に垂直な第3の軸線を、X軸、Y軸及びZ軸のうちの前記第1の軸線及び前記第2の軸線とした軸以外の軸とする直交座標である
ことを特徴とする。
上記第1の発明に記載の加工システムにおいて、
前記基準点座標は、任意の2つの前記基準支柱の前記所定箇所を通る第1の軸線を、X軸、Y軸及びZ軸のいずれか1つの軸とし、他の任意の1つの前記基準支柱の前記所定箇所を通り、かつ、前記第1の軸線に垂直な第2の軸線を、X軸、Y軸及びZ軸のうちの前記第1の軸線とした軸以外のいずれか1つの軸とし、前記第1の軸線と前記第2の軸線との交点を通り、かつ、前記第1の軸線及び前記第2の軸線に垂直な第3の軸線を、X軸、Y軸及びZ軸のうちの前記第1の軸線及び前記第2の軸線とした軸以外の軸とする直交座標である
ことを特徴とする。
上記課題を解決する第3の発明に係る加工システムは、
上記第1又は第2の発明に記載の加工システムにおいて、
前記演算手段は、前記ワークに穴を形成する場合、前記記憶装置が有する前記加工制御用データにおける前記穴の中心位置及び前記穴の中心線の方向と座標変換後の前記ワーク表面形状データとに基づいて、前記中心線が前記3次元計測で計測した前記ワークの表面と交わる交点位置を求め、前記中心位置と前記交点位置との距離から前記ギャップデータを構成するギャップを求める
ことを特徴とする。
上記第1又は第2の発明に記載の加工システムにおいて、
前記演算手段は、前記ワークに穴を形成する場合、前記記憶装置が有する前記加工制御用データにおける前記穴の中心位置及び前記穴の中心線の方向と座標変換後の前記ワーク表面形状データとに基づいて、前記中心線が前記3次元計測で計測した前記ワークの表面と交わる交点位置を求め、前記中心位置と前記交点位置との距離から前記ギャップデータを構成するギャップを求める
ことを特徴とする。
上記課題を解決する第4の発明に係る加工方法は、
基準治具と記憶装置と3次元計測装置と加工装置とを用いる加工方法であって、
前記基準治具が有する少なくとも3つの基準支柱を用い、前記基準支柱の各々の所定箇所により形成される座標基準面を基準とする空間座標を基準点座標として規定し、
加工対象のワークを所定の位置及び姿勢で前記基準治具に設置する場合について、前記基準点座標での前記ワークのワーク表面形状データ及び加工制御用データを前記記憶装置に予め保存しておき、
前記3次元計測装置を用い、前記所定の位置及び姿勢で前記基準治具に設置した前記ワークに対し、前記基準治具と共に3次元計測を行い、前記基準支柱の前記所定箇所の前記3次元計測により当該装置での前記基準点座標を規定すると共に、前記3次元計測によるワーク表面形状データを前記基準点座標に座標変換し、座標変換後の前記ワーク表面形状データと前記記憶装置に保存した前記ワーク表面形状データとの差をギャップデータとして求め、
前記加工装置を用い、前記所定の位置及び姿勢で前記基準治具に設置した前記ワークに対し、前記基準支柱の前記所定箇所を当該装置のセンサで位置認識して当該装置での前記基準点座標を規定すると共に、前記加工制御用データを前記ギャップデータで補正し、前記基準点座標上において、補正後の前記加工制御用データを用いて前記加工装置の工具を制御して、前記ワークを加工する
ことを特徴とする。
基準治具と記憶装置と3次元計測装置と加工装置とを用いる加工方法であって、
前記基準治具が有する少なくとも3つの基準支柱を用い、前記基準支柱の各々の所定箇所により形成される座標基準面を基準とする空間座標を基準点座標として規定し、
加工対象のワークを所定の位置及び姿勢で前記基準治具に設置する場合について、前記基準点座標での前記ワークのワーク表面形状データ及び加工制御用データを前記記憶装置に予め保存しておき、
前記3次元計測装置を用い、前記所定の位置及び姿勢で前記基準治具に設置した前記ワークに対し、前記基準治具と共に3次元計測を行い、前記基準支柱の前記所定箇所の前記3次元計測により当該装置での前記基準点座標を規定すると共に、前記3次元計測によるワーク表面形状データを前記基準点座標に座標変換し、座標変換後の前記ワーク表面形状データと前記記憶装置に保存した前記ワーク表面形状データとの差をギャップデータとして求め、
前記加工装置を用い、前記所定の位置及び姿勢で前記基準治具に設置した前記ワークに対し、前記基準支柱の前記所定箇所を当該装置のセンサで位置認識して当該装置での前記基準点座標を規定すると共に、前記加工制御用データを前記ギャップデータで補正し、前記基準点座標上において、補正後の前記加工制御用データを用いて前記加工装置の工具を制御して、前記ワークを加工する
ことを特徴とする。
上記課題を解決する第5の発明に係る加工方法は、
上記第4の発明に記載の加工方法において、
前記基準点座標は、任意の2つの前記基準支柱の前記所定箇所を通る第1の軸線を、X軸、Y軸及びZ軸のいずれか1つの軸とし、他の任意の1つの前記基準支柱の前記所定箇所を通り、かつ、前記第1の軸線に垂直な第2の軸線を、X軸、Y軸及びZ軸のうちの前記第1の軸線とした軸以外のいずれか1つの軸とし、前記第1の軸線と前記第2の軸線との交点を通り、かつ、前記第1の軸線及び前記第2の軸線に垂直な第3の軸線を、X軸、Y軸及びZ軸のうちの前記第1の軸線及び前記第2の軸線とした軸以外の軸とする直交座標である
ことを特徴とする。
上記第4の発明に記載の加工方法において、
前記基準点座標は、任意の2つの前記基準支柱の前記所定箇所を通る第1の軸線を、X軸、Y軸及びZ軸のいずれか1つの軸とし、他の任意の1つの前記基準支柱の前記所定箇所を通り、かつ、前記第1の軸線に垂直な第2の軸線を、X軸、Y軸及びZ軸のうちの前記第1の軸線とした軸以外のいずれか1つの軸とし、前記第1の軸線と前記第2の軸線との交点を通り、かつ、前記第1の軸線及び前記第2の軸線に垂直な第3の軸線を、X軸、Y軸及びZ軸のうちの前記第1の軸線及び前記第2の軸線とした軸以外の軸とする直交座標である
ことを特徴とする。
上記課題を解決する第6の発明に係る加工方法は、
上記第4又は第5の発明に記載の加工方法において、
前記ワークに穴を形成する場合、前記記憶装置に保存した前記加工制御用データにおける前記穴の中心位置及び前記穴の中心線の方向と座標変換後の前記ワーク表面形状データとに基づいて、前記中心線が前記3次元計測で計測した前記ワークの表面と交わる交点位置を求め、前記中心位置と前記交点位置との距離から前記ギャップデータを構成するギャップを求める
ことを特徴とする。
上記第4又は第5の発明に記載の加工方法において、
前記ワークに穴を形成する場合、前記記憶装置に保存した前記加工制御用データにおける前記穴の中心位置及び前記穴の中心線の方向と座標変換後の前記ワーク表面形状データとに基づいて、前記中心線が前記3次元計測で計測した前記ワークの表面と交わる交点位置を求め、前記中心位置と前記交点位置との距離から前記ギャップデータを構成するギャップを求める
ことを特徴とする。
本発明によれば、設計データ用の記憶装置と3次元計測装置と加工装置の各装置において、基準治具による同一の基準点座標を用いることにより、同一の基準点座標において、設計上のワークの表面形状と3次元計測による実際のワークの表面形状との差を求め、実際のワークの表面形状の誤差補正を行って、ワークに対する加工を行うことができる。その結果、加工の品質及び精度を向上させることができる。
以下、本発明に係る加工システム及び加工方法の実施形態について、図1〜図4を参照して説明を行う。なお、ここでは、加工装置の一例として、レーザ加工機を例示するが、本発明は、他の加工装置の場合にも適用可能である。
[実施例1]
最初に、図1を参照して、本実施例の加工システムの構成を説明する。本実施例の加工システムは、Ethernet(登録商標)等のネットワーク10を介して、加工マスタデータPC(以降、マスタPC)12とデータベースサーバPC(以降、サーバPC)14と3次元計測装置20とレーザ加工機30とが互いに通信可能に接続された構成である。なお、サーバPC14は、設計データ用の記憶装置として機能し、ここでは、3次元計測装置20やレーザ加工機30と独立して設けているが、3次元計測装置20やレーザ加工機30に記憶装置を設け、当該記憶装置をサーバPC14の代わりに使用しても良い。
最初に、図1を参照して、本実施例の加工システムの構成を説明する。本実施例の加工システムは、Ethernet(登録商標)等のネットワーク10を介して、加工マスタデータPC(以降、マスタPC)12とデータベースサーバPC(以降、サーバPC)14と3次元計測装置20とレーザ加工機30とが互いに通信可能に接続された構成である。なお、サーバPC14は、設計データ用の記憶装置として機能し、ここでは、3次元計測装置20やレーザ加工機30と独立して設けているが、3次元計測装置20やレーザ加工機30に記憶装置を設け、当該記憶装置をサーバPC14の代わりに使用しても良い。
マスタPC12は、CAD/CAM(Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing)用のコンピュータであり、設計データとして、加工対象のワークWの表面形状を表すワーク表面形状データと共に、ワークWを加工するための加工制御用データを作成するものである。ここでは、加工制御用データとして、ワークWに対するレーザ加工機30による穴開け加工の加工制御用データが予め作成されている。
マスタPC12においては、所定の空間座標におけるワーク表面形状データ及び加工制御用データを予め作成している。ここで、図3(a)、(b)を参照して、所定の空間座標について説明する。この所定の空間座標とは、3つの基準支柱52を有する基準治具50にワークWを所定の位置及び姿勢で設置する場合において、3つの基準支柱52の所定箇所(例えば、それらの上面の中心)により形成される座標基準面53を基準とする空間座標のことである。この所定の空間座標を基準点座標とし、後述するように、3次元計測装置20やレーザ加工機30でも用いている。
上述した基準治具50は、具体的には、平板状の基台51と、基台51の上面に設けられた3本の円柱状の基準支柱52とからなり、基台51の上面がワークWを設置する設置基準面54となっている。基準支柱52は、少なくとも3本あれば良いが、好ましくは4本又は5本あれば、後述する3次元計測装置20及びレーザ加工機30での計測の際に、その計測誤差を低減することができる。
マスタPC12では、ワークWの基準治具50への仮想的な設置を想定している。これは、ワークWの基準治具50への実際の設置と同一である。即ち、ワークW自体には通常加工基準面が設定されているので、ワークWの加工基準面を基準治具50の設置基準面54に設置し、基準支柱52やクランプなどにより、ワークWの位置がずれないようにすれば、所定の位置及び姿勢でワークWを基準治具50に実際に設置することになる(図3(a)、(b)参照)。マスタPC12では、これと同一の位置及び姿勢でワークWを基準治具50へ仮想的に設置した場合を想定して、上記データを作成している。
再び、図1を参照すると、マスタPC12で作成されたワーク表面形状データ及び加工制御用データは、ネットワーク10を介して、サーバPC14へ送られる。サーバPC14は、ワーク表面形状データ及び加工制御用データと共に、後述するギャップデータを保存する。このサーバPC14は、加工情報管理システムとして機能し、レーザ加工機30は、ギャップデータ、加工制御用データなどを参照して、ワークWを加工することになる。
3次元計測装置20は、3次元スキャナ21と計測PC22(演算手段)とを有する。なお、この計測PC22に代えて、シーケンサでも良い。3次元計測装置20では、計測PC22により3次元スキャナ21を制御しており、基準治具50に所定の位置及び姿勢で設置したワークWに対し、基準治具50と共に3次元計測を行っている。
詳細は後述するが、3次元計測装置20は、3次元計測により基準治具50の基準支柱52を位置認識し、3次元計測装置20における基準点座標を規定した後、3次元計測によるワーク表面形状データを基準点座標に座標変換し、その後、座標変換したワーク表面形状データとサーバPC14に保存してあるワーク表面形状データとの差を比較して、ギャップデータを求めている。ここで求めたギャップデータも、ネットワーク10を介して、サーバPC14へ送られて、保存されることになる。
レーザ加工機30は、ハブ31と、操作パネル32と、制御ユニット33(制御手段)と、レーザ発振器34と、加工ヘッド35と、センサ36とを有している。これら機器同士は、直接又はハブ31を介して、互いに通信可能に接続されている。ユーザは、操作パネル32によりレーザ加工の条件等を設定し、制御ユニット33は、設定された条件に基づいて、レーザ発振器34及び加工ヘッド35を制御して、基準治具50に所定の位置及び姿勢で設置したワークWに対し、レーザ加工を行うことになる。なお、センサ36としては、対象物の位置認識ができれば、上述した3次元スキャナのようなものでも良いし、他のものでも良い。
詳細は後述するが、レーザ加工機30は、ワークWの形状誤差を補正するため、センサ36により基準治具50の基準支柱52を位置認識し、レーザ加工機30における基準点座標を規定した後、サーバPC14に保存してある加工制御用データ及びギャップデータを参照して、加工制御用データをギャップデータで補正しており、補正後の加工制御用データを用いることにより、ワークWの形状誤差を補正して、ワークWのレーザ加工を行っている。
次に、上述した加工システムにおける加工方法について、図1と共に、図2、図3(a)、(b)及び図4も参照して説明する。なお、図4は、図3(b)におけるワークWのX軸方向の断面の表面部分に該当する。
(ステップS1)
3本の基準支柱52を有する基準治具50に加工対象のワークWを所定の位置及び姿勢で設置する場合について、3本の基準支柱52の所定箇所、例えば、それらの上面の中心により形成される座標基準面53を基準とする基準点座標でのワーク表面形状データ及び加工制御用データをマスタPC12で予め作成する。
3本の基準支柱52を有する基準治具50に加工対象のワークWを所定の位置及び姿勢で設置する場合について、3本の基準支柱52の所定箇所、例えば、それらの上面の中心により形成される座標基準面53を基準とする基準点座標でのワーク表面形状データ及び加工制御用データをマスタPC12で予め作成する。
基準点座標については、まず、図3(a)に示すように、3本の基準支柱52の上面の中心により、座標基準面53を設定し、次に、図3(b)に示すように、3本の基準支柱52の上面の中心を通る軸線を設定し、これにより、原点及びXYZ軸を決め、原点及びXYZ軸からなる直交座標を設定することにより、基準点座標となる空間座標を設定する。
例えば、2本の基準支柱52の上面の中心を通る第1の軸線をX軸とし、残りの1本の基準支柱52の上面の中心を通り、かつ、第1の軸線(X軸)に垂直な第2の軸線をY軸とし、第1の軸線(X軸)と第2の軸線(Y軸)との交点(原点)を通り、かつ、第1の軸線(X軸)及び第2の軸線(Y軸)に垂直な第3の軸線をZ軸として、原点及びXYZ軸を決めている。ここでは、座標基準面53が、Z=0のときのXY平面であり、基準点座標の基準面となる。そして、マスタPC12で作成したワーク表面形状データ及び加工制御用データは、この基準点座標に基づいて作成される。なお、第1の軸線、第2の軸線及び第3の軸線に対して、X軸、Y軸及びZ軸を互いに入れ換えて、XYZ軸を決めても良い。
(ステップS2)
作成したワーク表面形状データ及び加工制御用データをサーバPC14に予め保存しておく。なお、ワーク表面形状データ及び加工制御用データの作成は、サーバPC14で行っても良く、その場合、マスタPC12は省略可能である。
作成したワーク表面形状データ及び加工制御用データをサーバPC14に予め保存しておく。なお、ワーク表面形状データ及び加工制御用データの作成は、サーバPC14で行っても良く、その場合、マスタPC12は省略可能である。
(ステップS3)
3次元計測装置20において、その3次元スキャナ21を用いて、上記と同様の所定の位置及び姿勢で基準治具50に設置したワークWに対し、基準治具50と共に3次元計測を行う。
3次元計測装置20において、その3次元スキャナ21を用いて、上記と同様の所定の位置及び姿勢で基準治具50に設置したワークWに対し、基準治具50と共に3次元計測を行う。
(ステップS4)
3次元計測装置20の計測PC22を用い、基準治具50に対する3次元計測から基準治具50の基準支柱52の上面の中心(3次元計測装置20の座標系における座標)を認識し、認識した基準支柱52の上面の中心に基づいて座標基準面53を設定し、設定した座標基準面53に基づいて3次元計測装置20での基準点座標を規定する。3次元計測装置20での基準点座標は、上記の図3(b)で説明した基準点座標と同一である。
3次元計測装置20の計測PC22を用い、基準治具50に対する3次元計測から基準治具50の基準支柱52の上面の中心(3次元計測装置20の座標系における座標)を認識し、認識した基準支柱52の上面の中心に基づいて座標基準面53を設定し、設定した座標基準面53に基づいて3次元計測装置20での基準点座標を規定する。3次元計測装置20での基準点座標は、上記の図3(b)で説明した基準点座標と同一である。
(ステップS5)
3次元計測装置20の計測PC22を用い、3次元計測によるワーク表面形状データを上述した基準点座標に座標変換する。つまり、3次元計測装置20の座標系から基準点座標の座標系に座標変換する。
3次元計測装置20の計測PC22を用い、3次元計測によるワーク表面形状データを上述した基準点座標に座標変換する。つまり、3次元計測装置20の座標系から基準点座標の座標系に座標変換する。
(ステップS6)
座標変換後のワーク表面形状データとサーバPC14に保存してあるワーク表面形状データとの差(距離)をギャップデータとして求める。
座標変換後のワーク表面形状データとサーバPC14に保存してあるワーク表面形状データとの差(距離)をギャップデータとして求める。
上記ギャップデータについて、図4を参照して説明する。サーバPC14に保存してあるワーク表面形状データに基づくワークWの表面F1と、3次元計測によるワーク表面形状データに基づくワークWの表面F2は、同一の基準点座標で表されているので、図4に示すように、同一の基準点座標上に表すことができる。そして、同一の基準点座標上において、設計上のワークWの表面F1と実測した実際のワークWの表面F2の差(距離)をギャップGとして計算することができる。
本実施例では、レーザ加工機30を用いて、ワークWに穴開け加工を行うので、穴開け加工の品質及び精度を上げるには、焦点位置を表面に正しく合わせることが重要である。例えば、表面F1の任意の穴P1に着目すると、穴P1の中心位置(座標:X1、Y1、Z1)と穴P1の中心線Cの方向の位相のベクトル表示(i、j、k)と座標変換後のワーク表面形状データを数値データとして解析ソフトに入力し、中心線Cが表面F2と交わる交点P2の交点位置(座標:X2、Y2、Z2)を求め、求めた交点P2の交点位置と穴P1の中心位置との差(距離)からギャップGを計算することができる。このギャップGが、設計上のワークWと実際のワークWとにおける穴開け加工の焦点距離の違いとなる。なお、i、j、kは、各軸のベクトル表示である。
以上のような手順を、他に必要な加工位置で同様に行うことにより、上述したギャップデータを求めることになる。求めたギャップデータは、実際のワークWの表面に焦点位置を正しく合わせるため、後述するレーザ加工機30で用いられる。
(ステップS7)
レーザ加工機30において、そのセンサ36を用い、上記と同様の所定の位置及び姿勢で基準治具50に設置したワークWに対し、基準治具50の基準支柱52の上面の中心(レーザ加工機30の座標系における座標)を位置認識する。
レーザ加工機30において、そのセンサ36を用い、上記と同様の所定の位置及び姿勢で基準治具50に設置したワークWに対し、基準治具50の基準支柱52の上面の中心(レーザ加工機30の座標系における座標)を位置認識する。
(ステップS8)
レーザ加工機30の制御ユニット33を用い、センサ36で位置認識した基準支柱52の上面の中心に基づいて座標基準面53を設定し、設定した座標基準面53に基づいてレーザ加工機30での基準点座標を規定する。レーザ加工機30での基準点座標も、上記の図3(b)で説明した基準点座標と同一である。
レーザ加工機30の制御ユニット33を用い、センサ36で位置認識した基準支柱52の上面の中心に基づいて座標基準面53を設定し、設定した座標基準面53に基づいてレーザ加工機30での基準点座標を規定する。レーザ加工機30での基準点座標も、上記の図3(b)で説明した基準点座標と同一である。
(ステップS9)
レーザ加工機30の制御ユニット33を用い、サーバPC14に保存してある加工制御用データを上述したギャップデータで補正し、レーザ加工機30で規定した基準点座標上において、補正後の加工制御用データを用いて、ワークWを加工する工具となるレーザ発振器34及び加工ヘッド35を制御し、ワークWの穴開け加工を行う。このとき、サーバPC14に保存してある加工制御用データを上述したギャップデータで補正しているので、実際のワークWの表面に正しく焦点位置を合わせることができる。
レーザ加工機30の制御ユニット33を用い、サーバPC14に保存してある加工制御用データを上述したギャップデータで補正し、レーザ加工機30で規定した基準点座標上において、補正後の加工制御用データを用いて、ワークWを加工する工具となるレーザ発振器34及び加工ヘッド35を制御し、ワークWの穴開け加工を行う。このとき、サーバPC14に保存してある加工制御用データを上述したギャップデータで補正しているので、実際のワークWの表面に正しく焦点位置を合わせることができる。
以上説明したように、本実施例では、各装置で異なる座標系を、基準治具50を用いることにより、同一の基準点座標に揃えており、この基準点座標に基づいて、ワークWの表面形状の誤差補正を行って、ワークWの穴開け加工を行うことができる。その結果、穴開け加工時の焦点位置を適切に合わせることができ、穴開け加工の品質及び精度を向上させることができる。
本発明は、製造上の誤差があるワークに対して加工を行う場合に好適なものであり、例えば、成形誤差がある鋳物素材等のワークの加工に好適である。
10 ネットワーク
12 マスタPC
14 サーバPC
20 3次元計測装置
21 3次元スキャナ
22 計測PC
30 レーザ加工機
33 制御ユニット
34 レーザ発振器
35 加工ヘッド
36 センサ
50 基準治具
51 基台
52 基準支柱
53 座標基準面
54 設置基準面
12 マスタPC
14 サーバPC
20 3次元計測装置
21 3次元スキャナ
22 計測PC
30 レーザ加工機
33 制御ユニット
34 レーザ発振器
35 加工ヘッド
36 センサ
50 基準治具
51 基台
52 基準支柱
53 座標基準面
54 設置基準面
Claims (6)
- 基準治具と記憶装置と3次元計測装置と加工装置とを備え、
前記基準治具は、少なくとも3つの基準支柱を有し、前記基準支柱の各々の所定箇所により形成される座標基準面を基準とする空間座標が基準点座標として規定されるものであり、
前記記憶装置は、加工対象のワークを所定の位置及び姿勢で前記基準治具に設置する場合について、前記基準点座標での前記ワークのワーク表面形状データ及び加工制御用データを予め有し、
前記3次元計測装置は、前記所定の位置及び姿勢で前記基準治具に設置した前記ワークに対し、前記基準治具と共に3次元計測を行う3次元スキャナと、前記基準支柱の前記所定箇所の前記3次元計測により当該装置での前記基準点座標を規定すると共に、前記3次元計測によるワーク表面形状データを前記基準点座標に座標変換し、座標変換後の前記ワーク表面形状データと前記記憶装置が有する前記ワーク表面形状データとの差をギャップデータとして求める演算手段とを有し、
前記加工装置は、前記所定の位置及び姿勢で前記基準治具に設置した前記ワークに対し、前記基準支柱の前記所定箇所の位置認識をするセンサと、前記ワークを加工する工具と、前記基準支柱の前記所定箇所の前記位置認識により当該装置での前記基準点座標を規定すると共に、前記加工制御用データを前記ギャップデータで補正し、前記基準点座標上において、補正後の前記加工制御用データを用いて前記工具を制御して、前記ワークを加工する制御手段とを有する
ことを特徴とする加工システム。 - 請求項1に記載の加工システムにおいて、
前記基準点座標は、任意の2つの前記基準支柱の前記所定箇所を通る第1の軸線を、X軸、Y軸及びZ軸のいずれか1つの軸とし、他の任意の1つの前記基準支柱の前記所定箇所を通り、かつ、前記第1の軸線に垂直な第2の軸線を、X軸、Y軸及びZ軸のうちの前記第1の軸線とした軸以外のいずれか1つの軸とし、前記第1の軸線と前記第2の軸線との交点を通り、かつ、前記第1の軸線及び前記第2の軸線に垂直な第3の軸線を、X軸、Y軸及びZ軸のうちの前記第1の軸線及び前記第2の軸線とした軸以外の軸とする直交座標である
ことを特徴とする加工システム。 - 請求項1又は請求項2に記載の加工システムにおいて、
前記演算手段は、前記ワークに穴を形成する場合、前記記憶装置が有する前記加工制御用データにおける前記穴の中心位置及び前記穴の中心線の方向と座標変換後の前記ワーク表面形状データとに基づいて、前記中心線が前記3次元計測で計測した前記ワークの表面と交わる交点位置を求め、前記中心位置と前記交点位置との距離から前記ギャップデータを構成するギャップを求める
ことを特徴とする加工システム。 - 基準治具と記憶装置と3次元計測装置と加工装置とを用いる加工方法であって、
前記基準治具が有する少なくとも3つの基準支柱を用い、前記基準支柱の各々の所定箇所により形成される座標基準面を基準とする空間座標を基準点座標として規定し、
加工対象のワークを所定の位置及び姿勢で前記基準治具に設置する場合について、前記基準点座標での前記ワークのワーク表面形状データ及び加工制御用データを前記記憶装置に予め保存しておき、
前記3次元計測装置を用い、前記所定の位置及び姿勢で前記基準治具に設置した前記ワークに対し、前記基準治具と共に3次元計測を行い、前記基準支柱の前記所定箇所の前記3次元計測により当該装置での前記基準点座標を規定すると共に、前記3次元計測によるワーク表面形状データを前記基準点座標に座標変換し、座標変換後の前記ワーク表面形状データと前記記憶装置に保存した前記ワーク表面形状データとの差をギャップデータとして求め、
前記加工装置を用い、前記所定の位置及び姿勢で前記基準治具に設置した前記ワークに対し、前記基準支柱の前記所定箇所を当該装置のセンサで位置認識して当該装置での前記基準点座標を規定すると共に、前記加工制御用データを前記ギャップデータで補正し、前記基準点座標上において、補正後の前記加工制御用データを用いて前記加工装置の工具を制御して、前記ワークを加工する
ことを特徴とする加工方法。 - 請求項4に記載の加工方法において、
前記基準点座標は、任意の2つの前記基準支柱の前記所定箇所を通る第1の軸線を、X軸、Y軸及びZ軸のいずれか1つの軸とし、他の任意の1つの前記基準支柱の前記所定箇所を通り、かつ、前記第1の軸線に垂直な第2の軸線を、X軸、Y軸及びZ軸のうちの前記第1の軸線とした軸以外のいずれか1つの軸とし、前記第1の軸線と前記第2の軸線との交点を通り、かつ、前記第1の軸線及び前記第2の軸線に垂直な第3の軸線を、X軸、Y軸及びZ軸のうちの前記第1の軸線及び前記第2の軸線とした軸以外の軸とする直交座標である
ことを特徴とする加工方法。 - 請求項4又は請求項5に記載の加工方法において、
前記ワークに穴を形成する場合、前記記憶装置に保存した前記加工制御用データにおける前記穴の中心位置及び前記穴の中心線の方向と座標変換後の前記ワーク表面形状データとに基づいて、前記中心線が前記3次元計測で計測した前記ワークの表面と交わる交点位置を求め、前記中心位置と前記交点位置との距離から前記ギャップデータを構成するギャップを求める
ことを特徴とする加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015158096A JP2017037460A (ja) | 2015-08-10 | 2015-08-10 | 加工システム及び加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2015158096A JP2017037460A (ja) | 2015-08-10 | 2015-08-10 | 加工システム及び加工方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2017037460A true JP2017037460A (ja) | 2017-02-16 |
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| JP2015158096A Pending JP2017037460A (ja) | 2015-08-10 | 2015-08-10 | 加工システム及び加工方法 |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP2017037460A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2015
- 2015-08-10 JP JP2015158096A patent/JP2017037460A/ja active Pending
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