JP4180469B2 - 工作機械の加工適否チェック方法 - Google Patents

Description

本発明はＮＣ工作機械などの工作機械のための加工適否チェック方法に関するものである。

ＮＣ装置などにより加工プログラムを実行し、加工プログラムの実行により得られる送り指令によって加工素材を設置されたワークテーブルと主軸頭とを機械座標軸方向に相対移動させ、前記主軸頭に装着された加工工具により前記加工素材の加工を自動的に行うマシニングセンタなどの工作機械は知られている。

この種の工作機械、特に大型の工作機械においては、工作機械の破損防止と加工素材の保護のために、送り指令による前記主軸頭と前記ワークテーブルとの相対移動位置過程にて、加工工具、工具ホルダを装着された主軸頭と加工素材とが干渉（衝突）しないかを、加工に先立って各加工素材毎にチェックすることが好ましい。

従来、この干渉チェックは、工作機械のワークテーブルに加工素材を設置し、主軸頭の加工工具を逃がした空運転状態にて加工プログラムを実行し、主軸頭とワークテーブルとを機械座標軸方向に実際に相対移動させ、その状態にて主軸頭とワークテーブル上の加工素材との関係を作業者が目視することにより行われている。またこの干渉チェックに併せて作業者は、目視により取り代のばらつきも調べ、これに基づいて加工プログラムの作成ミスを発見したり、加工プログラムの切り込み回数の変更の必要性を見いだしたりし、また目視により加工素材の形状異常を発見している。

作業者の目視による干渉チェック、目視により取り代のばらつきに基づく加工プログラムの作成ミスの発見、加工プログラムの変更の必要性を見いだすこと、加工素材の形状異常の発見は、すべて作業者の経験度、勘に依存するところが大きく、間違えが発生する虞れがあり、しかも作業能率が悪く、作業者に掛ける負担度が大きい。

近年、ＣＡＤ／ＣＡＭによる加工プログラムの作成により、データ作成の精度が向上していることにより、プルーブアウトに時間が掛かる型加工などにおいては、時間短縮のために、プルーブアウトを行わずに実加工を開始することが一部で行われているが、しかし何れの場合も主軸頭と加工素材とが絶対に干渉しないと云う保障はなく、主軸頭と加工素材とが干渉すると、甚大な損失を招く虞れがある。

解決しようとする問題点は、加工プログラムの作成ミスの発見、加工プログラムの変更の必要性を見いだすこと、加工素材の形状異常の発見を、作業者の目視によることなくすべて自動的に的確に能率よく行い、プルーブアウトを含む運転準備時間を短縮し、能率よく安全に加工が行われるようにすることである。

本発明による工作機械の加工適否チェック方法は、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のＣＡＤ機能により加工完了の加工物の３次元形状を定義した製品形状データを生成すると共に、前記ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のＣＡＭ機能により加工素材の標準切り込み代と前記製品形状データとから加工回数を含む加工プログラムを生成して自動的に加工を行う工作機械の加工適否チェック方法であって、
３次元測定検出器により加工素材の３次元形状を計測して加工素材形状データを取得すると共に前記製品形状データを取得し、演算処理手段による演算処理によって同一ＸＹ座標位置における前記加工素材形状データと製品形状データとのＺ方向の座標値の差あるいは面法線方向の差が予め規定されている前記標準切り込み代より大きいか否かを判別し、それが大きい場合には前記加工回数を増加すべく前記加工プログラムの変更指示を行うことを特徴としている。

また、本発明による工作機械の加工適否チェック方法は、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のＣＡＤ機能により加工完了の加工物の３次元形状を定義した製品形状データを生成すると共に、前記ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のＣＡＭ機能により加工素材の標準切り込み代と前記製品形状データとから加工回数を含む加工プログラムを生成して自動的に加工を行う工作機械の加工適否チェック方法であって、
３次元測定検出器により加工素材の３次元形状を計測して加工素材形状データを取得すると共に前記製品形状データを取得し、同一ＸＹ座標位置における前記加工素材形状データと製品形状データとのＺ方向の座標値の差あるいは面法線方向の差が規定値より大きいか否かを演算処理手段による演算処理によって判別し、同一ＸＹ座標位置における前記加工素材形状データと製品形状データとのＺ方向の座標値の差あるいは面法線方向の差が前記標準切り込み代を越える予め設定された規定値より大きい場合には前記加工プログラムの作成ミスあるいは加工素材の形状異常であると判定することを特徴としている。

本発明による工作機械の加工適否チェック方法では、プロジェクタによる平行光格子の投光のもとにＣＣＤカメラによって加工素材をモアレ式に立体的に撮像し、前記ＣＣＤカメラが出力する画像データにより前記加工素材形状データを取得することができる。

また、本発明による工作機械の加工適否チェック方法では、ＣＡＤ装置より前記製品形状データを取得することができる。

また、本発明による工作機械の加工適否チェック方法においては、３次元測定検出器による加工素材の３次元形状の計測は、前記３次元測定検出器の保持手段と、加工素材を前記３次元測定検出器による３次元形状計測位置に位置決め配置できるテーブルを有する工作機械とは別の３次元形状計測装置を使用して行うこと、あるいは工作機械の主軸頭に加工工具に代えて前記３次元測定検出器を装着し、前記主軸頭と加工素材を設置された工作機械のワークテーブルとを工作機械の座標軸方向に相対移動させて前記加工素材の３次元形状の計測を工作機械の座標軸上で行うことを詳細な特徴としてよい。

本発明による工作機械の加工適否チェック方法によれば、加工プログラムの作成ミスの発見、加工プログラムの変更の必要性を見いだすこと、加工素材の形状異常の発見が、３次元測定検出器によって加工素材の３次元形状を計測して得られた加工素材形状データと機械形状データ、製品形状データとの比較により、作業者の目視によることなく、すべて自動的に的確に能率よく行われるようになり、プルーブアウトを含む運転準備時間を短縮して能率よく安全に工作機械の運転が行われ得るようになる。

３次元測定検出器による加工素材の３次元形状の計測を工作機械とは別の３次元形状計測装置により行う場合には、加工素材の３次元形状計測のために工作機械を占有することがなく、工作機械の稼働率を低下することがない。また複数個の加工素材を順次に加工する場合には、一つの加工素材の加工中に、次の加工素材の３次元形状計測を行うことができ、全体の加工に要する時間を短縮することができる。

これに対し、工作機械の主軸頭に、加工工具に代えて３次元測定検出器を装着し、主軸頭とワークテーブルとを工作機械の座標軸方向に相対移動させることにより、工作機械の座標軸上でオンマシン方式に加工素材の３次元形状の計測を行う場合には、３次元形状計測のために特別なＸＹステージなどが必要でなく、また加工素材の位置決め位置が形状計測時と加工時とで変動することがなく、加工適否チェックの信頼性がより一層向上する。

以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明による加工適否チェック方法の実施に使用する検査装置のシステム構成図である。この検査装置は演算処理装置１と画像処理装置３とを有している。

演算処理装置１は、マイクロコンピュータなどにより構成され、干渉チェック部５と装着工具チェック部７と加工プログラムチェック部９と加工適否チェック部１１とを含んでいる。

画像処理装置３には、３次元測定検出器としてＣＣＤカメラ１３とプロジェクタ１５とによる加工素材撮像用の３次元撮像装置１７と、装着工具撮像用のＣＣＤカメラ１９とが接続されている。

撮像装置１７はプロジェクタ１５による平行光格子の投光のもとにＣＣＤカメラ１３によってテーブル２１上に位置決め配置された加工素材Ｗをモアレ式に立体的に撮像する。

ＣＣＤカメラ１９は工作機械の主軸２３に装着された工具ホルダ２５と加工工具２７とを撮像する。この撮像は２次元的なものであってよく、図には示されていないが、照明装置により工具ホルダ２５と加工工具２７の装着部をバックライト方式にて照明し、工具ホルダ２５、加工工具２７を影像として撮像すればよい。

画像処理装置３は、ＣＣＤカメラ１３が出力する画像データを入力し、加工素材Ｗの３次元形状を３次元座標で示す加工素材形状データを撮像画像の１ピクセル毎に生成し、加工素材形状データを演算処理装置１へ出力する。

また画像処理装置３は、ＣＣＤカメラ１９が出力する画像データを入力することによって工具ホルダ２５、加工工具２７の形状を示す実工具形状データを撮像画像の１ピクセル毎に生成し、実工具形状データを演算処理装置１へ出力する。

干渉チェック部５は、画像処理装置３より加工素材形状データを、プログラミング装置２９より加工素材Ｗの加工プログラムを各々入力し、また加工工具、工具ホルダを装着された主軸頭を含む機械側の３次元形状を定義した機械形状データを入力し、加工プログラムに記述されている送り指令による主軸頭と工作機械のワークテーブルとの相対移動位置にて加工素材形状データより与えられる加工素材Ｗの座標位置が機械形状データより与えられる機械側の占有空間に入っているか否かを演算処理によって判別し、加工素材の座標位置が機械側の占有空間に入っている場合には加工素材と機械とが干渉すると判定し、干渉チェック結果を出力する。

装着工具チェック部７は、画像処理装置３より実工具形状データを入力すると共に加工工具、工具ホルダの形状を定義した工具形状データを入力し、実工具形状データと工具形状データとを比較照合して実工具形状データと工具形状データとが相違しているか否かの判別を行い、相違している場合には加工工具、工具ホルダの装着ミスであると判定し、装着工具チェック結果を出力する。この装着工具チェック部７における形状データ比較は３次元形状データ、２次元形状データの何れであってもよく、３次元形状データによる場合は、工具形状データは上述の干渉チェックにおける機械形状データが援用されてよく、２次元形状データによる場合は、工具形状データは上述の干渉チェックにおける機械形状データを２次元形状データに変換したものであってよい。

加工プログラムチェック部９は、画像処理装置３より加工素材形状データを、ＣＡＤ装置３０より加工完了の加工物の３次元形状を定義した製品形状データを各々入力し、後述するように同一ＸＹ座標位置における加工素材形状データと製品形状データとのＺ方向の差あるいは面法線方向の差が予め規定されている標準切り込み代より大きいか否かを比較演算処理によって判別し、その差が標準切り込み代より大きい場合には加工プログラム変更指示の出力を行う。

加工適否チェック部１１は、画像処理装置３より加工素材形状データを、ＣＡＤ装置３０より加工完了の加工物の３次元形状を定義した製品形状データを各々入力し、後述するように同一ＸＹ座標位置における加工素材形状データと製品形状データとのＺ方向の差あるいは面法線方向の差が規定値より大きいか否かを比較演算処理によって判別し、その差が規定値より大きい場合には加工プログラムの作成ミスあるいは加工素材の形状異常であると判定して加工適否結果を出力する。

図２は本発明による加工適否チェック方法を工作機械上にてオンマシン方式にて実施する場合のシステム構成図である。門形マシニングセンタ３１は、ベッド３３と、ベッド３３上に配置されてＸ軸方向に移動可能なワークテーブル３５と、ベッド３３をＹ軸方向に跨いで固定配置された門形固定フレーム３７と、門形固定フレーム３７に上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に設けられたクロスビーム３９と、クロスビーム３９にＹ軸方向に移動可能に設けられたサドル４１と、サドル４１にＺ軸方向に移動可能に設けられたラム４３とを有し、ワークテーブル３５上に位置決め配置された加工素材Ｗの３次元測定時にはラム４３の下端に、加工ヘッドに代えてＣＣＤカメラとプロジェクタによる３次元撮像ヘッド４５を下向きに装着される。

３次元撮像ヘッド４５は、画像処理装置４７よりプロジェクタ駆動指令を与えられてワークテーブル３５上に位置決め配置されている加工素材Ｗをモアレ式に立体的に撮像し、加工素材Ｗの画像データを３次元画像処理装置４７へ出力する。

サドル４１には加工時にラム４３に装着される加工ヘッドの主軸に装着される工具ホルダ、加工工具を撮像する装着工具撮像用ＣＣＤカメラ４９が取り付けられている。

画像処理装置４７は、３次元撮像ヘッド４５のＣＣＤカメラおよび装着工具撮像用ＣＣＤカメラ４９より画像データを入力し、加工素材Ｗの３次元形状を３次元座標で示す加工素材形状データを撮像画像の各ピクセル毎に生成し、加工素材形状データをコンピュータシステムによるＣＡＤ／ＣＡＭ装置５１へ出力する。

また画像処理装置４７は、装着工具撮像用ＣＣＤカメラ４９より画像データを入力し、主軸に装着される工具ホルダ、加工工具の形状を示す実工具形状データを撮像画像の各ピクセル毎に生成し、実工具形状データをＣＡＤ／ＣＡＭ装置５１へ出力する。

ＣＡＤ／ＣＡＭ装置５１は、ＣＡＤ機能によって加工完了の加工物の３次元形状を定義した製品形状データを生成し、ＣＡＭ機能によって製品形状データよりＮＣの加工プログラムを生成し、加工プログラムを門形マシニングセンタ３１のＮＣ装置５２へ出力する。なお、このＣＡＭ機能によって生成される加工プログラムは、上記製品形状データに予め設定されている加工素材Ｗの標準切り込み代を加えたデータから生成され、該標準切り込み代に対応した切り込み回数（加工回数）を含むプログラムとされている。

またＣＡＤ／ＣＡＭ装置５１は測定プログラムをＮＣ装置５２へ出力し、ＮＣ装置５２は３次元撮像ヘッド４５による加工素材Ｗの３次元形状の計測時あるいは装着工具撮像用ＣＣＤカメラ４９による装着工具撮像時には測定・撮像プログラムに従ってＸ、Ｙ、Ｚの各軸指令を門形マシニングセンタ３１へ出力する。

これにより３次元撮像ヘッド４５による加工素材Ｗの３次元形状の計測時には３次元撮像ヘッド４５と加工素材Ｗとの相対位置が予め規定されている位置に設定される。

ＣＡＤ／ＣＡＭ装置５１は、画像処理装置４７より加工素材形状データを入力すると共に、機械形状データを入力し、チェックプログラムを実行することにより干渉チェックと装着工具チェックと加工プログラムチェックと加工適否チェックとを行う。

次に図３に示されているフローチャートを参照して本発明によるチェック方法の具体的な実施手順を説明する。なお、図４は加工素材形状と製品形状の一例を示している。

まず加工素材形状データ（Ｘｗ(n) ，Ｙｗ(n) ，Ｚｗ(n) ）を読み込み（ステップ１０）、そしてそのデータ数（計測データ数）Ｎｗmax を求める（ステップ２０）。加工素材形状データ（Ｘｗ(n) ，Ｙｗ(n) ，Ｚｗ(n) ）のデータ例が図５（ａ）に示されている。

次に加工完了の加工物、即ち製品の３次元形状を定義した製品形状データ（Ｘｐ(n) ，Ｙｐ(n) ，Ｚｐ(n) ）を読み込み（ステップ３０）、そしてそのデータ数（設計データ数）Ｎｐmax を求める（ステップ４０）。製品形状データ（Ｘｐ(n) ，Ｙｐ(n) ，Ｚｐ(n) ）のデータ例が図５（ｂ）に示されている。

次に加工素材形状データと製品形状データのＺ軸方向の座標値Ｚｗ(n) とＺｐ(n) との差額Ｚｗ(n) −Ｚｐ(n) ＝ΔＺ(n) を各データ（ｎ＝１〜Ｎｗmax ）毎に算出し、図６に示されているようなＺ方向差額一覧表を作成する（ステップ５０）。

また加工素材表面の各座標位置における法線方向を加工素材形状データ（Ｘｗ(n) ，Ｙｗ(n) ，Ｚｗ(n) ）より算出し、加工素材形状データ（Ｘｗ(n) ，Ｙｗ(n) ，Ｚｗ(n) ）と製品形状データ（Ｘｐ(n) ，Ｙｐ(n) ，Ｚｐ(n) ）との比較によって面法線方向の差額ΔＬ(n) を各データ（ｎ＝１〜Ｎｗmax ）毎に算出し、図７に示されているような面法線方向差額一覧表を作成する（ステップ６０）。

次に加工適否チェックとして、Ｚ方向差額ΔＺ(n) が予め設定されているＺ方向差額規定値ΔＺmax より大きいか否かの判別を各データ（ｎ＝１〜Ｎｗmax ）毎に行い、また面法線方向差額ΔＬ(n) が予め設定されている面法線方向差額規定値ΔＬmax より大きいか否かの判別を各データ（ｎ＝１〜Ｎｗmax ）毎に行い（ステップ７０）、ΔＺ(n) ＞ΔＺmax あるいはΔＬ(n) ＞ΔＬmax の関係が一つでも成立していれば、加工プログラム作成ミスあるいは加工素材Ｗの形状異常であると判定してエラー出力を行い、チェックルーチンを打ち切り終了する（ステップ８０）。

この加工適否チェックが適合状態にて完了すると、次に加工プログラムチェックとして、Ｚ方向差額ΔＺ(n) あるいは面法線方向差額ΔＬ(n) を切り込み方向取り代として予め設定されている標準切り込み方向切り込み代ΔＣより大きいか否かの判別を各データ（ｎ＝１〜Ｎｗmax ）毎に行い（ステップ９０）、ΔＺ(n) またはΔＬ(n) ＞ΔＣの関係が一つでも成立していれば、加工回数の変更すなわち加工回数の増加を促すための加工プログラム変更のメッセージをモニタ出力する（ステップ１００）。

このモニタ出力によりＣＡＤ／ＣＡＭ装置５１のモニタ画面は加工プログラムの編集画面になり、加工回数の変更を要する項目の加工プログラムが画面表示される。

これによりオペレータは加工回数の変更を実行する。なお、この加工回数の変更数はＣＡＤ／ＣＡＭ装置による内部処理で自動的に設定され、オペレータは加工回数の変更についてイエス、ノーの確認だけを行えばよいようなっていてもよい。

上述の加工適否チェックと加工プログラムチェックが完了すると、次に干渉チェックを開始する。干渉チェックに際しては、まず機械情報として主軸頭の形状データと、工具ホルダの形状データと、工具情報として工具の直径、軸長などによる形状データとを読み込む（ステップ１１０）。これらのデータは各主軸頭、工具毎に予めＣＡＤ／ＣＡＭ装置４９に入力されており、これらデータの組み合わせによって加工工具、工具ホルダを装着された主軸頭を含む機械側の３次元形状を定義した機械形状データが得られる。

次に加工プログラムとしてＮＣプログラムを読み込み（ステップ１２０）、１ブロック毎に干渉チェックを実行する（ステップ１３０〜１５０）。この干渉チェックはＮＣプログラムの各ブロックにおける送り指令より定義される主軸頭とワークテーブル３５との相対移動位置における加工工具、工具ホルダを含む主軸頭がワークテーブル３５上の加工素材Ｗに衝突するか否かを判別するものであり、主軸頭とワークテーブル３５との相対移動位置データと機械形状データとから機械側の占有空間の座標値を演算し、この座標値と加工素材形状データ（Ｘｗ(n) ，Ｙｗ(n) ，Ｚｗ(n) ）と比較により加工素材Ｗの座標位置が機械側の占有空間に入っているか否かを判別し、加工素材Ｗの座標位置が機械側の占有空間に入っている場合には加工素材Ｗと機械とが干渉すると判定する。干渉する場合には干渉することを表したメッセージをモニタ出力し（ステップ１６０）、チェックルーチンを打ち切り終了する。

加工素材Ｗと機械とが干渉しない場合には、装着工具チェックを行う（ステップ１７０）。この装着工具チェックは、実工具形状データと工具形状データとを比較照合して実工具形状データと工具形状データとが相違しているか否かの判別するものであり、相違している場合には加工工具、工具ホルダの装着ミスであると判定し、工具装着ミスであることを表したメッセージをモニタ出力する（ステップ１８０）。

次に図８〜図１１を参照して干渉チェックの具体例を説明する。図８に示されているように、サドル５３のラム５５にはアタッチメント５７によって主軸５９が取り付けられており、主軸５９の先端にはツールホルダ６１によって加工工具６３が交換可能に装着されており、加工工具６３はＹ軸方向とＺ軸方向へ移動可能になっている。

ワークテーブル６５は、ベッド６７上をＸ軸方向へ移動可能になっており、テーブル面上に治具６９によって加工素材Ｗを取り付けられている。

ここで、図９に示されているように、ワークテーブル６５の中心の機械座標を機械基準座標値（Ｘｍ0 ，Ｙｍ0 ，Ｚｍ0 ）とし、また図１０に示されているように、主軸５７の先端面を主軸Ｚ軸基準位置、主軸５７の回転中心位置を主軸Ｘ軸基準位置、主軸Ｙ軸基準位置Ｙｓ0 とし、これの各部の寸法Ｌｓ1 、Ｌｓ2 、Ｌｓ3 、Ｄｓ1 、Ｄｓ2 、Ｄｓ3 とし、また図１１に示されているように、ツールホルダ６１および加工工具６３の各部の寸法Ｌｔ1 、Ｌｔ2 、Ｌｔ3 、Ｄｔ1 、Ｄｔ2 、Ｄｔ3 とする。なお、機械基準座標値（Ｘｍ0 ，Ｙｍ0 ，Ｚｍ0 ）はワークテーブル６５における被加工物Ｗの取り付け位置原点であり、これは機械原点座標値との偏差を示す。

治具６９によってワークテーブル６５に取り付けられている加工素材Ｗのワーク座標系の原点と機械基準座標値（Ｘｍ0 ，Ｙｍ0 ，Ｚｍ0 ）との差を（Ｘｏｒｉ，Ｙｏｒｉ，Ｚｏｒｉ）とすると、加工素材Ｗの機械座標系での座標値（Ｘｗｍ(n) ，Ｙｗｍ(n) ，Ｚｗｍ(n) ）は下式により求められる。この座標値（Ｘｗｍ(n) ，Ｙｗｍ(n) ，Ｚｗｍ(n) ）は機械原点座標値に対するグローバルな座標値である。

Ｘｗｍ(n) ＝Ｘｍ0 ＋Ｘｗ(n) −Ｘｏｒｉ
Ｙｗｍ(n) ＝Ｙｍ0 ＋Ｘｗ(n) −Ｙｏｒｉ
Ｚｗｍ(n) ＝Ｚｍ0 ＋Ｚｗ(n) −Ｚｏｒｉ
加工工具６３を含む主軸頭部分の機械座標系での座標位置を（Ｘｔｍ，Ｙｔｍ，Ｚｔｍ）、ＮＣデータによる座標位置を（Ｘｎｃ，Ｙｎｃ，Ｚｎｃ）とすると、下式によりＮＣデータによる座標位置（Ｘｎｃ，Ｙｎｃ，Ｚｎｃ）と機械座標系での座標位置（Ｘｔｍ，Ｙｔｍ，Ｚｔｍ）との変換が行われる。

Ｘｔｍ＝Ｘｎｃ
Ｙｔｍ＝Ｙｎｃ
Ｚｔｍ(k) ＝Ｚｎｃ−Ｚｍ0 −Ｌ(k)
ただし、Ｌ(k=1〜6)で、
Ｌ1 ＝Ｌｔ1
Ｌ2 ＝Ｌｔ2
Ｌ3 ＝Ｌｔ3
Ｌ4 ＝−Ｌｓ1
Ｌ5 ＝−Ｌｓ1 ＋Ｌｓ2
Ｌ6 ＝−Ｌｓ1 ＋Ｌｓ3
座標位置（Ｘｔｍ，Ｙｔｍ，Ｚｔｍ）で、半径Ｒ(k) 、軸長Ｌ(k) で決まる円筒空間Ｃ(k) 内に加工素材Ｗの機械座標系での座標位置Ｐｎ（Ｘｗｍ(n) ，Ｙｗｍ(n) ，Ｚｗｍ(n) ）が含まれるか否かの判別を数値演算により行う。

ただし、Ｒ(k=1〜6)で、
Ｒ1 ＝Ｄｔ1 ／２
Ｒ2 ＝Ｄｔ2 ／２
Ｒ3 ＝Ｄｔ3 ／２
Ｒ4 ＝Ｄｓ1 ／２
Ｒ5 ＝Ｄｓ2 ／２
Ｒ6 ＝Ｄｓ3 ／２
Ｃ( ｋ=1〜6)＝半径Ｒ( ｋ=1〜6)、軸長Ｌ( ｋ=1〜6)による各部の円筒空間
座標位置Ｐｎが円筒空間Ｃ(k) 内に含ない場合は「干渉なし」であり、座標位置Ｐｎが円筒空間Ｃ(k) 内に含れる場合は「干渉あり」である。

また加工素材Ｗの機械座標系での座標位置Ｐｎ（Ｘｗｍ(n) ，Ｙｗｍ(n) ，Ｚｗｍ(n) ）より加工素材Ｗの表面がなす曲面Ｓを示す数式を作成し、座標位置（Ｘｔｍ，Ｙｔｍ，Ｚｔｍ）で、半径Ｒ(k) 、軸長Ｌ(k) で決まる円筒空間Ｃ(k) と曲面Ｓとが交差するか否かの判別を数値演算により行う。

円筒空間Ｃ(k) と曲面Ｓとが交差しない場合は「干渉なし」であり、円筒空間Ｃ(k) と曲面Ｓとが交差する場合は「干渉あり」である。

なお、加工素材の３次元形状の計測は、工作機械のワークテーブル上以外に、３次元測定検出器の保持手段と、加工素材を３次元測定検出器による３次元形状計測位置に位置決め配置できるテーブルとを有し、必要に応じてそのテーブルがＸＹステージにより構成されている工作機械とは別の３次元形状計測装置を使用して行われてもよい。

また加工素材の３次元形状の計測は、ＣＣＤカメラを使用した３次元撮像装置による撮像データによるもの以外に、触針を使用した３次元形状計測装置により行われてもよい。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

本発明による工作機械の加工適否チェック方法の実施に使用する検査装置の一例を示すシステム構成図である。 本発明による工作機械の加工適否チェック方法をオンマシン方式にて実施する場合のシステム構成の一例を示すシステム構成図である。 本発明による工作機械の加工適否チェック方法の具体的な実施手順を説明するフローチャートである。 加工素材形状と製品形状の一例を示す斜視図である。 （ａ）は加工素材形状データの一例を、（ｂ）は製品形状データの一例を各々示す説明図である。 Ｚ方向差額一覧表の一例を示す説明図である。 面法線方向差額一覧表の一例を示す説明図である。 干渉チェックの具体例を示す説明図である。 機械基準座標の設定例を示す説明図である。 主軸頭部分の形状を示す側面図である。 工具部分の形状を示す側面図である。

符号の説明

１ 演算処理装置
３ 画像処理装置
５ 干渉チェック部
７ 装着工具チェック部
９ 加工プログラムチェック部
１１ 加工適否チェック部
１３ ＣＣＤカメラ
１５ プロジェクタ
１７ ３次元撮像装置
１９ ＣＣＤカメラ
２１ テーブル
２９ プログラミング装置
３０ ＣＡＤ装置
３１ 門形マシニングセンタ
３５ ワークテーブル
４１ サドル
４３ ラム
４５ ３次元撮像ヘッド
４７ ３次元画像処理装置
４９ 装着工具撮像用ＣＣＤカメラ
５１ ＣＡＤ／ＣＡＭ装置
５２ ＮＣ装置
５３ サドル
５５ ラム
５７ アタッチメント
５９ 主軸
６１ ツールホルダ
６３ 加工工具
６５ ワークテーブル
６９ 治具
Ｗ 加工素材

Claims (6)

1. ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のＣＡＤ機能により加工完了の加工物の３次元形状を定義した製品形状データを生成すると共に、前記ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のＣＡＭ機能により加工素材の標準切り込み代と前記製品形状データとから加工回数を含む加工プログラムを生成して自動的に加工を行う工作機械の加工適否チェック方法であって、
   ３次元測定検出器により加工素材の３次元形状を計測して加工素材形状データを取得すると共に前記製品形状データを取得し、演算処理手段による演算処理によって同一ＸＹ座標位置における前記加工素材形状データと製品形状データとのＺ方向の座標値の差あるいは面法線方向の差が予め規定されている前記標準切り込み代より大きいか否かを判別し、それが大きい場合には前記加工回数を増加すべく前記加工プログラムの変更指示を行うことを特徴とする工作機械の加工適否チェック方法。
2. ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のＣＡＤ機能により加工完了の加工物の３次元形状を定義した製品形状データを生成すると共に、前記ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のＣＡＭ機能により加工素材の標準切り込み代と前記製品形状データとから加工回数を含む加工プログラムを生成して自動的に加工を行う工作機械の加工適否チェック方法であって、
   ３次元測定検出器により加工素材の３次元形状を計測して加工素材形状データを取得すると共に前記製品形状データを取得し、同一ＸＹ座標位置における前記加工素材形状データと製品形状データとのＺ方向の座標値の差あるいは面法線方向の差が規定値より大きいか否かを演算処理手段による演算処理によって判別し、同一ＸＹ座標位置における前記加工素材形状データと製品形状データとのＺ方向の座標値の差あるいは面法線方向の差が前記標準切り込み代を越える予め設定された規定値より大きい場合には前記加工プログラムの作成ミスあるいは加工素材の形状異常であると判定することを特徴とする工作機械の加工適否チェック方法。
3. プロジェクタによる平行光格子の投光のもとにＣＣＤカメラによって加工素材をモアレ式に立体的に撮像し、前記ＣＣＤカメラが出力する画像データにより前記加工素材形状データを取得することを特徴とする請求項１または２記載の工作機械の加工適否チェック方法。
4. ＣＡＤ装置より前記製品形状データを取得することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の工作機械の加工適否チェック方法。
5. 前記３次元測定検出器による加工素材の３次元形状の計測は、前記３次元測定検出器の保持手段と、加工素材を前記３次元測定検出器による３次元形状計測位置に位置決め配置できるテーブルを有する工作機械とは別の３次元形状計測装置を使用して行うことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の工作機械の加工適否チェック方法。
6. 工作機械の主軸頭に加工工具に代えて前記３次元測定検出器を装着し、前記主軸頭と加工素材を設置された工作機械のワークテーブルとを工作機械の座標軸方向に相対移動させて前記加工素材の３次元形状の計測を工作機械の座標軸上で行うことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の工作機械の加工適否チェック方法。

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