WO1988006948A1 - Procede permettant de determiner la forme d'une piece usinee - Google Patents

Description

明 細 書

加 工 ず み ウ ー ク の 形状測定方法

技術分野

こ の発 明 は加工ず み ワ ー ク の形状測定方法 に 関 す る 。

背景技術

た と え ばマ二 シ ン グセ ン タ は 、 複数の ツ ー ルを備え て お り 、 多種の加 工 を テ ー ブル上 の ワ ー ク に 施せ る 。 加 工 ず み の ワ ー ク の幾何学的形状 を測定 す る場合 は 、 加 工ず み の ヮ 一ク を マ 二 シ ン グセ ン タ の テ ー ブルか ら はず し て 、 マ ニ シ ングセ ン タ か ら 離 れた 3 次元測 定 機 の テ ー ブル に 固定 す る 。 そ の よ う に し て か ら 3 次元 測定 機の プ ロ ー ブ装置を ワ ー ク に接触さ せて 、 ワ ー ク の幾何学的形状を測定 す る ので あ る 。

し か し 、 加 工 ず みの ワ ー ク をマ 二 シ ン グセ ン タ の テ ー プ ルか ら 3 次元測定機の テ ーブル に 再設定 し な け ればな ら な い ので 、 測定作業が 面倒 で 時間 が かかる 。

発明 の 開示

こ の発明 は上 記問題点を解決す る た め に な さ れた も ので あり 、 加 工ず みの ワ ー ク の形状を 効率よ く 測定 で き る加工 ずみ ワ ー ク の形状測定方法を提供 す る こ と を 目 的 と す る 。

こ の発明 は ワ ー ク を テ 一 プル に 設定 し て 、 こ の ワ ー ク と ツ ー ルの相対移動 に よ り こ の ワ ー ク を加 工 し 、 前記テ ー プ ル に 設定 さ れ て い る 前記加 工 ず みの ワ ー ク と プ ロ ー ブ装置 と の相対移動 に よ り こ の加工ず み ワ ー ク の幾何学的形状 を 測定 す る加 工 ず み ワ ー ク の形状測定方法で あ る 。

し た が つ て こ の発明 は 、 ワ ー ク を加 工後 、 加 工ず.み の ヮ 一クの再設定をする必要がな く 、 加工ずみの ワ ー クの形状 を効率よ く 測定できる 。

図面の簡単な説明

第 1 図はこの発明の加工ずみの ワ ー ク の形状測定方法を 実施する た めのマシニ ングセ ン タ の概念を示す図である 。

第 2 図はマ二シングセ ンタ の例を示す斜視図である 。 第 3 図はこ の例の側面図である 。

第 4 図はテ一プルおょぴレー'ザ測長装置を示す斜視図で ある。

第 5 図は レーザ測長装置およびプ ロ ーブ装置を含む周辺 部分を示す図である 。

第 6 図はプロ ーブおよびテーブル上の ワ ー ク を示す斜視 図である 。

発明を実施するための最良の形態

第 Ί 図はこ の発明の方法を実施する ためのマ二シングセ ンタ の概咯を示し ている 。 マ二シ ングセ ンタ 1 は 、 C N C 装置 2 およびプ ロ ープ装置 3 を備えて いる 。

第 2 図を参照する 。 第 2 図のマ 二シングセ ンタ 1 は、 ベ ース Ί Ο 、 コ ラム 1 1 、 G N G装置 2 、 スピン ドルヘ ッ ド 丁 2 、 サ ドル " I 3 ， 1 4 、 テーブル 1 5 、 レーザ測長装置 1 6 を備えて いる 。

スピンドルヘ ッ ド 1 2 は、 ス ピ ン ドル 2 0 、 主モ ータ 2 1 、 自動工具交換装置 2 2 を有 している 。 前記プ ロ ーブ装 置 3 はこのスピン ドルヘ ッ ド 1 2 に着脱可能に取付けでき る 。 た とえばこの取付は通常の コ レ ツ 卜 チャ ッ ク式 に行え る 。 ス ピ ン ドル 2 0 に はた と え ばエ ン ド ミ ル 2 3 が着脱可 能 に 取付け ら れ て い る 。 エ ン ド ミ ル 2 3 は ホルダ 2 3 a ( 第 3 図参照 〉 を有 し て いる 。 プ ロ ー ブ装置 3 は ホルダ 3 a を有 し て い る 。 い ず れの ホルダも ス ピ ン ドル 2 0 に 着脱 可能 に 設定可能で あ る 。 こ のエ ン ド ミ ル 2 3 と 自 動 工具交 換装置 2 2 の た と え ばツ ール 2 2 a と は 、 通常の 方法 で 交 換可 能であ る 。 プ ロ 一 ブ装置 3 は通 常の 3 次元 測定機 に 用 い ら れ て い る も の と 実質的 に 周 じ で あ る 。 た だ し こ の プ ロ 一ブ裝置 3 は 、 プ ロ ー プ姿勢制御用 の ァ ク チ ユ エ ー タ 6 1 を有 し て い る 。 ァ ク チ ユ エ 一 タ 6 Ί の作動 に よ り 、 プ ロ一 ブ 6 0 は一点鎖線で 示 す よ う に 所定 角度回転可 能 に な っ て い る 。

コ ラ ム 1 1 に はサ ー ポモ ー タ 2 4 が設 け ら れ て い る 。 ま た コ ラ ム 1 1 の側 部 に は 、 レ ー ザ測 長装置 1 6 の レ ー ザへ ッ ド 4 0 お よ び偏光 ビ ー ム ス プ リ ッ タ 4 Ί が 固 定 さ れて い る 。 ま た 前記ス ピ ン ドルヘ ッ ド 1 2 に は コ ー ナ キ ュ ー プ 4 2 が 固定さ れて い る 。

ベ ー ス 1 0 の上 に はサ ドル 1 3 が 固定 さ れて い る 。 サ ド ル 1 3 に は サ ド ル 1 4 が ス ラ イ ド 可 能 に 設 け ら れ て い る 。 こ のサ ドル 1 4 の上 に は テ ー ブル Ί 5 が ス ラ イ ド可能 に 設 け ら れて い る 。 サ ドル 1 3 に は サ ー ポ モ ー タ 3 0 が 内 蔵 さ れて い る 。 ま た サ ドル 1 4 に はサ ー ポ モ ー タ 3 1 が設 け ら れ て い る 。 テ ー ブル 1 5 の上 に は ワ ー ク Wが着脱可 能 に 固 定 さ れて いる 。

第 3 図 を参照す る 。 サ ー ポ モ ー タ 2 4 に は送 り ね じ 3 2 が取付け ら れている 。 この送り ね じ 3 2 に はナ ツ 卜 3 3が かみ合っ ている 。 ナツ 卜 3 3 はス ピ ン ドルヘ ッ ド 1 2 に固 定されている。 これに よ りサーポモー タ 2 4 を回転する と 、 ス ピ ン ドルヘ ッ ド 1 2を矢印 Z方向 に沿 っ て移動可能であ る。 ま た 、 サ一 ポモー タ 3 0に は送り ね じ 2 6が取付け ら れている 。 こ の送り ね じ 2 6に はナ ツ 卜 2 7がかみ合っ て いる 。 のナ ツ 卜 2 7 はサ ドル 1 4 に固定されて いる。 こ れによ り サ一 ポモー タ 3 0を回転する と 、 サ ドル 1 4を Y 軸方向にスライ ド可能である。 さ ら にサーポモー タ 3 1 に は送り ね じ 2 8 が取付け ら れている 。 こ の送り ね じ 2 8 は ナ ツ 卜 2 9 にかみ合 っ ている。 こ の ナ ツ 卜 2 9 はテーブル 1 5 に固定さ れている。 これに よ り サーポモー タ 3 1 を回 転'する こ と によ り テーブル 1 5 は X軸方向 （ 第 2図参照 ） にスライ ド可能である 。

第 4図を参照する 。 ベース Ί 0 には ビームスプ リ ッ タ 4 3が固定 されている 。 ま たサ ドル 1 4 に はコ ー ナキ ュ ープ 4 5が固定さ れて いる 。 テーブル 1 5 に はコ ーナキ ュ ーブ '4 4が固定されて いる。

第 5図を参照する と 、 前記 レーザ測長装置 Ί 6は、 レー ザヘ ッ ド 4 0、 偏光ビームスプ リ ッ タ 4 1 、 コ ーナキュ ー ブ 4 2 , 4 4 ， 4 5 、 ビーム.スプ リ ッ タ 4 3お よび計数部 5 3〜 5 5を有 し て いる 。 これら計数部 5 3〜 5 5 は、 C N C装置 2 とデー タ 処理部 6 2に接続さ れている 。 すなね ち 計数部 5 3〜 5 5 は、 カ ウ ン 卜 し た値を X , Υ , Z軸 に おける距維に換算 して C N C装置 2 とデー タ 処理部 6 2 に 送れる よ う に な つ て い る 。

レ ー ザヘ ッ ド 4 0 は 、 レ ー ザ光源 4 6 、 偏光板 4 7 な い し 4 9 お よ び光検出 器 5 0ない し 5 2 を有 し て い る 。 レ ー ザ光源 4 6 は 、 た と え ば H e - N e レ ー ザが好 ま し い 。 し かも レ ーザ光源 4 6 は こ の実施例 で は単一 周波発振型 の も の で あ る 。 レ ー ザ光源 4 6 か ら 出 た レ ー ザ光 L は 、 2 つ の レ ー ザ光 L 1 と L 2 に 分 け ら れる 。 レ ー ザ光 L 1 は コ ー ナ キ ュ ー ブ 4 2 お よ び偏光 ビ ー ム ス プ リ ッ タ 4 1 に よ り 反射 さ れて 蝙光板 4 7 を通 り 光検出 器 5 0 に 達す る 。 他方 の レ 一ザ光 L 2 は ビ ー ム ス プ リ ッ タ 4 3 に お い て レ ー ザ光 L 3 L 4 に 分 け ら れる 。 レ ー ザ光 L 3 は コ ー ナ キ ュ ー ブ 4 5 に お い て 反射 さ れ ビ ー ム スプ リ ッ タ 4 3 お よ び偏光 ビ ー ム ス プ リ ツ .タ 4 1 お よ び偏光板 4 8 を 通 り 光検出器 5 0 に 受光 さ れる 。 レ ー ザ光 L 4 は 、 コ ー ナ キ ュ ー ブ 4 4 と ビ ー ム ス プ リ ッ タ 4 3 に よ り 反射 さ れて 、 偏 光 ビ ー ム スプ リ ッ タ 4 1 お よ び偏光板 4 9 を通 り 光検出 器 5 2 に 受光 さ れる 。 光 検出器 5 0か ら の信号 G L 1 は計数部 5 3 に 入 力 さ れる 。 周様 に 光検出 器 5 1 か ら 出力 さ れ た 信号 C L 3 は 計数部 5 4 に 入力 さ れる 。 光検出器 5 2 か ら 出 力 さ れた 信号 C L 4 は計数部 5 5 に 入力 さ れる 。 こ れ ら 計数部 5 3 な い し 5 5 は通 常使用 さ れて いる も ので あ る 。 C N C装置 2 に は プ リ ン タ 5 6 お よ びデ ィ スプ レ 5 7 が接続 さ れ て い る 。

こ の よ う な レ ー ザ測長装置 1 6 の計数部 5 3〜 5 5 は 、 干渉鎬の移動 す る数をそ れぞれ計数 し て Z , Y , X軸方向 の距離 に 換算す る よ う に な っ て い る 。 こ の タ イ プの レ ー ザ 測定装置 Ί 6は通常使用されているものである 。

第 5図を参照する 。 前記サー ポモー タ 2 8 , 3 0 , 2 4 はそれぞれ C C装置 2 に接続されている。 こ れらサーポ モー タ 2 8 , 3 0 , 2 4は、 C N C装置 2の指令に基づい て作動される。 またプロ ーブ装置 3 のプロ ーブ 6 0は、 デ ータ処理部 6 2に接触信号を送れる よ う にな つ ている 。 こ のデー タ処理部 6 2 に は、 プ リ ンタ 6 3やデ ィ スプ レ 6 4 が接続されて いる 。 このデー タ処理部 6 2 において前記ヮ ー ク W ( 第 4 図参照 〉 の幾何学的形状を測定できる よ う に な っ ている。 こ の幾何学的形状 と し て は、 た と えばワ ー ク Wの ^郭形状である。 こ のデー タ 処理部 6 2 とプ ロ ーブ装 g 3 は 3次元測定機に通常使われているものである 。 デー タ処理部 6 2は、 その幾何学的形状測定プ ロ グラ ムに基づ い て 、 サーポ モー タ 2 8 , 3 0 , 2 4およびァ ク チユ エ一 タ 6 1 に指令する こ とができる 。

第 2図を参照する 。 ま ず、 ワ ー ク Wをテーブルに設定 し 、 ス ピン ドル 2 0にエン ドミ ル 2 3を取付け 、 ス ピン ドルへ ッ ド 1 2をサーポモー タ 2 4の回転に よ り 下げる と と も に 主モー タ 2 1 を回転 してエン ドミル 2 3を回転する 。 これ に よ り ワ ー ク Wの上面に孔を形成する 。 第 6図 に はその孔 Hが示さ れている。 孔 Hを形成 し たあ とは第 2図のス ピ ン ドルヘ ッ ド 1 2を所定位置まで上げる 。

つぎに第 6図の孔 Hの形状を測定する。 この時は 、 加工 ず みのワ ーク Wはテ ーブル 1 5から はずさない 。 第 3図 に おいて エン ドミ ル 2 3をス ピ ン ドル 2 0から はず して 、 ス ピ ン ドル 2 0 に プ ロ ー ブ装置 3 を取付 け る 。 そ し て プ ロ一 ブ 6 0 の接続 ラ イ ン と ァ ク チ ユ エ ー タ 6 1 の接続 ラ イ ン は 図示 し な い コ ネ ク タ を介 し て デー タ 処理部 6 2 に 対 し て 電 気旳 に 接続 す る 。 デ ー タ 処理部 6 2 の幾何学的形状測定 プ ロ グラ ム に基づい て サ ー ポ モ ー タ 2 8 , 3 0 , 2 4 が作動 し 、 プ ロ ー ブ 6 0 が ワ ー ク Wの 上 面お よ び孔 H の 面を接触 し て 移動 す る 。

も し 、 ワ ー ク Wの側 面 に プ ロ ー ブ装置 3 の プ ロ ー ブ 6 〇 を接触す る場合 は 、 デ ー タ 処理部 6 2 の プ ロ グ ラ ム に 基づ いて 第 2 図 の ァ ク チ ユ エ ー タ 6 を作動 し て プ ロ ー ブ 6 0 を水平方向 に 向 け ればよ い 。

計数部 5 3〜 5 5 か ら 得 た X， Υ , Z 軸 に お け る各移動 距離 と 、 プ ロ ー ブ 6 0 か ら の 接触あ る い は非接触 の情報 と に 基づいて 、 デ ー タ 処理部 6 2 は ワ ー ク の幾何学的形状 を 決定 す る 。

こ の よ う に ワ ー ク 加 工後た だち に 加 工ず みの ワ ー ク Wの 形状を精密 に 測定 す る こ と が で き る 。

な お 、 ワ ー ク を 加 工 す る と き は 、 レ ー ザ測長装置 1 6 が . 各 X， Υ , Z 軸 に お け る エ ン ド ミ ル 2 3 と テ ー ブル 1 5 上 の ワ ー ク W と の相対運動距離を測長 し て い る 。 ま た 加 工ず みの ワ ー ク の形状 を プ ロ ー ブ装置 3 で測定 す る場合 、 周 様 に レ ー ザ測長装置 1 6 に よ り 前記各 X , Υ , Z 軸 に お け る プ ロ ー ブ装置 3 と テ ー ブル 1 5 上の ワ ー ク W と の相対運 動距離を測長 し て い る 。

と こ ろで 、 測長装置 は レ ー ザ光式 の他 リ ニ ア エ ン コ ー ダ 式などでおよい 。 マ二シングセ ンタ はよ こ形や他の形式の おのでち よい 。 加ェ中はプロ ーブ装置をケース に収納 し切 粉やほこり を除ぐ 。 測定の ときのみケー スか ら 出 してプロ ープ装置を使用 するのが好ま し い

切 り く ずやダス 卜を除去するため に テープル、 サ ドルを 防塵力バ一でおお う と と ち にス ピ ン ドルへ ヅ ド と コ ラムを 別の防塵力 パーでおおう こ とあでぎる 。

マニシ ングセ ンタ にプロ一プ自動交換装置を設けても よ い 。 これは複数本のプロ ーブ装置を収納でき、 ス ピン ドル へ ッ ドのプロ ープとプロ ーブ自 動交換装置の 1 つ のプ ロ一 ブを交換可能であ-る 。

レーザ測長装置は、 2 周波発振型の レーザ光源を用いて ち ょ い。

産業上の利用可能性

この発明 は、 加工ずみのワ ー ク の形状を測定するの に有 用である 。 加 工ずみの ワ ー ク の再設定を必要 と し ない 。

Claims

請 求 の 範 囲

ワ ー ク （ W〉 を テ ー ブル （ 1 5 ) に 設定 し て 、 こ の ヮ ー ク （ W ) と ツ ー ル （ 2 3 ) の相対移動 に よ り こ の ワ ー ク ( W ) を加 工 し 、 前記テ ー ブル （ 1 5 ) に 設定 さ れて い る 前記加 工 ずみの ワ ー ク （ W ) と プ ロ ー ブ装置 （ 3 ) と の相 対移動 に よ り こ の加 工ず み ワ ー ク （ W ) の幾何学的形状を 測定 す る加 工ず み ワ ー ク の形状測定 方法 。