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JP4479549B2 - NC machining equipment - Google Patents

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JP4479549B2
JP4479549B2 JP2005071171A JP2005071171A JP4479549B2 JP 4479549 B2 JP4479549 B2 JP 4479549B2 JP 2005071171 A JP2005071171 A JP 2005071171A JP 2005071171 A JP2005071171 A JP 2005071171A JP 4479549 B2 JP4479549 B2 JP 4479549B2
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康晴 向井
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崇 松本
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Description

本発明は、NC加工装置(数値制御加工装置)に関する。   The present invention relates to an NC machining apparatus (numerically controlled machining apparatus).

従来より、NC加工装置(数値制御加工装置)では、樹脂成形品の金型等、種々の部品あるいは製品を加工している。例えば金型の場合、NC加工装置はワークの表面を加工して凹状または凸状の型を作成する。そして加工後のワーク(この場合、金型)の形状を検査する場合、一般的には検査作業者がノギス等の比較的精度の高い計測器を用いて、ワーク上の種々の位置の寸法を測定して検査している。
なお、NC加工装置を用いてワーク上の種々の位置を測定する方法としては、特許文献1に記載の従来の技術にて、NC加工装置の主軸に装着したタッチセンサを用いて加工後のワークの表面における座標を測定し、当該測定した座標からNCプログラムデータを自動的に作成するNCプログラム作成方法が提案されている。
特開平5−108130号公報
Conventionally, an NC processing device (numerical control processing device) processes various parts or products such as a mold of a resin molded product. For example, in the case of a mold, the NC machining apparatus creates a concave or convex mold by processing the surface of the workpiece. When inspecting the shape of a workpiece after processing (in this case, a mold), generally, an inspection operator uses various highly accurate measuring instruments such as calipers to measure the dimensions of various positions on the workpiece. Measure and inspect.
In addition, as a method of measuring various positions on the workpiece using the NC machining apparatus, the workpiece after machining using the touch sensor attached to the spindle of the NC machining apparatus according to the conventional technique described in Patent Document 1 is used. There has been proposed an NC program creation method for measuring coordinates on the surface of the machine and automatically creating NC program data from the measured coordinates.
JP-A-5-108130

加工後のワークの検査を、検査作業者がノギス等の計測器を用いて行う場合、非常に手間がかかる。また、検査作業者の熟練度に応じて検査結果の精度が変わる可能性がある。
また、特許文献1に記載の従来の技術を応用すれば、タッチセンサによる加工後のワーク上の種々の位置の座標を計測することで加工後のワークの検査をすることも考えられる。しかし、特許文献1に記載の方法では、ワークの表面上の1点における深さ方向の距離(図1におけるZ軸方向)を測定することはできるが、水平方向(図1におけるX軸方向及びY軸方向)の距離を測定することはできない。また作業者の操作により、種々の位置を1点ずつ測定するため、非常に時間がかかる。このため、特許文献1に記載の技術では加工後のワークの形状を測定することは困難であった。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、タッチセンサを備えたNC加工装置によって、ワークの形状をより容易に測定することが可能であるとともに、測定困難な個所に対して適切な処置が可能なNC加工装置を提供することを課題とする。
When inspection of a workpiece after machining is performed by an inspection operator using a measuring instrument such as a caliper, it is very troublesome. In addition, the accuracy of the inspection result may vary depending on the skill level of the inspection operator.
Further, if the conventional technique described in Patent Document 1 is applied, it is conceivable to inspect the workpiece after machining by measuring the coordinates of various positions on the workpiece after machining by the touch sensor. However, in the method described in Patent Document 1, although the distance in the depth direction (Z-axis direction in FIG. 1) at one point on the surface of the workpiece can be measured, the horizontal direction (X-axis direction in FIG. The distance in the Y-axis direction) cannot be measured. Moreover, it takes a very long time to measure various positions one by one by the operator's operation. For this reason, it is difficult to measure the shape of the workpiece after processing with the technique described in Patent Document 1.
The present invention was devised in view of the above points, and it is possible to more easily measure the shape of a workpiece by an NC machining apparatus equipped with a touch sensor, and for difficult to measure points. It is an object of the present invention to provide an NC machining apparatus capable of appropriate treatment.

上記課題を解決するための手段として、本発明の第1発明は、請求項1に記載されたとおりのNC加工装置である。
請求項1に記載のNC加工装置は、加工後のワークに接触して加工後のワークの形状に関する信号を連続的に出力するタッチセンサと制御手段と記憶手段とを備え、加工後のワークの形状を測定可能なNC加工装置である。
前記記憶手段には、加工後のワークの形状を測定する測定プログラムと、加工後のワークの3次元形状モデルデータと、測定可能条件とが記憶されている。
そして前記制御手段は、前記測定プログラムと前記3次元形状モデルデータに基づいて前記タッチセンサと加工後のワークとの接触位置において測定可能条件を満足するか否かを判定する際、前記タッチセンサを加工後のワークに接触させる方向を示すセンサ接近方向と、前記タッチセンサと加工後のワークとの接触位置における前記3次元形状モデルデータに基づいたワークの表面と、のなす角度を推定し、当該角度の調整を行うことなく当該角度が測定可能閾値以上である場合に前記測定可能条件を満足すると判定し、判定結果に基づいて前記タッチセンサの動作を制御する。
更に、前記3次元形状モデルデータに基づいて3次元ワーク形状を表示する表示手段を備え、前記表示手段は、表示している3次元ワーク形状において、前記測定可能条件を満足する位置と満足しない位置とを識別可能に表示する。
As means for solving the above-mentioned problems, the first invention of the present invention is an NC machining apparatus as described in claim 1.
NC machining apparatus according to claim 1 is provided with a touch sensor that outputs in contact with the workpiece after machining a signal related to the shape of the workpiece after processing continuously with the control means and the memory means, after machining of the workpiece It is an NC processing device that can measure the shape.
The said storage means, a measurement program for measuring the shape of the workpiece after machining, the three-dimensional geometric model of the workpiece after machining, and a measurable condition stored.
And said control means, when determining whether to satisfy the measurable conditions at the contact position between the workpiece after machining with the touch sensor on the basis of said measurement program said three-dimensional shape model data, the touch sensor Estimating the angle formed by the sensor approach direction indicating the direction of contact with the workpiece after machining and the surface of the workpiece based on the three-dimensional shape model data at the contact position between the touch sensor and the workpiece after machining, When the angle is equal to or greater than the measurable threshold without adjusting the angle, it is determined that the measurable condition is satisfied, and the operation of the touch sensor is controlled based on the determination result.
Furthermore, a display means for displaying a three-dimensional work shape based on the three-dimensional shape model data is provided, and the display means has a position that satisfies the measurable condition and a position that does not satisfy the measurable condition in the displayed three-dimensional work shape. Are displayed in an identifiable manner.

また、本実施の形態に記載のNC加工装置では、前記制御手段は、前記タッチセンサとワークとの接触位置におけるワークからの抗力が測定可能閾値以上である場合に前記測定可能条件を満足すると判定する。 Further, in the NC processing device according to the present embodiment, the control unit determines that the measurable condition is satisfied when a drag from the workpiece at a contact position between the touch sensor and the workpiece is equal to or greater than a measurable threshold. To do.

また、本実施の形態に記載のNC加工装置では、前記制御手段は、前記タッチセンサをワークに接触させる方向を示すセンサ接近方向と、前記タッチセンサとワークとの接触位置におけるワークの表面とのなす角度が測定可能閾値以上である場合に前記測定可能条件を満足すると判定する。 Further, in the NC machining apparatus according to the present embodiment, the control means includes a sensor approach direction indicating a direction in which the touch sensor is brought into contact with the workpiece, and a surface of the workpiece at a contact position between the touch sensor and the workpiece. When the formed angle is equal to or greater than the measurable threshold, it is determined that the measurable condition is satisfied.

また、本発明の第2発明は、請求項2に記載されたとおりのNC加工装置である。
請求項2に記載のNC加工装置は、請求項1に記載のNC加工装置であって、前記制御手段は、前記測定可能条件を満足しないと判定した接触位置において、前記タッチセンサからの信号を破棄または前記タッチセンサを加工後のワークから離脱させる。
The second invention of the present invention is an NC machining apparatus as set forth in claim 2 .
The NC processing apparatus according to claim 2, an NC machining apparatus according to claim 1, wherein, in the contact position is determined not to satisfy the measurable conditions, the signal from the touch sensor Discard or remove the touch sensor from the workpiece after processing .

また、本実施の形態に記載のNC加工装置では、前記制御手段は、前記測定可能条件を満足しないと判定した接触位置において、前記タッチセンサの移動速度を低下させる。 Further, the NC machining apparatus according to the present embodiment, the control means, at the contact position is determined not to satisfy the measurable conditions, reducing the moving speed of the touch sensor.

また、本実施の形態に記載のNC加工装置では、前記3次元形状モデルデータに基づいて3次元ワーク形状を表示する表示手段を備え、前記表示手段は、表示している3次元ワーク形状において、前記測定可能条件を満足する位置と満足しない位置とを識別可能に表示する。 Further, the NC processing device according to the present embodiment includes a display unit that displays a three-dimensional workpiece shape based on the three-dimensional shape model data, and the display unit is configured to display the three-dimensional workpiece shape as follows: A position that satisfies the measurable condition and a position that does not satisfy the measurable condition are displayed so as to be distinguishable.

また、本発明の第3発明は、請求項3に記載されたとおりのNC加工装置である。
請求項3に記載のNC加工装置は、請求項1または2に記載のNC加工装置であって、前記タッチセンサまたは工具のいずれか一方を装着する主軸を備え、前記記憶手段には、ワークを加工する加工プログラムが記憶されている。
そして前記制御手段は、前記加工プログラムによって導かれる前記工具を装着した前記主軸の軌跡を示す主軸加工軌跡に基づいて、前記測定プログラムによって導かれる前記タッチセンサを装着した前記主軸の軌跡を示す、主軸測定軌跡を決定する。
The third invention of the present invention is an NC machining apparatus as set forth in claim 3 .
An NC machining apparatus according to a third aspect is the NC machining apparatus according to the first or second aspect , further comprising a spindle on which either the touch sensor or the tool is mounted, and the storage means includes a workpiece. A machining program to be machined is stored.
And the control means is a spindle that indicates a locus of the spindle that is attached with the touch sensor guided by the measurement program, based on a spindle machining locus that indicates a locus of the spindle that is attached by the tool guided by the machining program. Determine the measurement trajectory.

また、本発明の第4発明は、請求項4に記載されたとおりのNC加工装置である。
請求項4に記載のNC加工装置は、請求項3に記載のNC加工装置であって、前記制御手段は、前記3次元形状モデルデータによる加工後のワークの形状に基づいて、前記測定プログラムによって導かれる前記タッチセンサを装着した前記主軸の軌跡を示す主軸測定軌跡を決定する。
The fourth invention of the present invention is an NC machining apparatus as set forth in claim 4 .
The NC machining device according to claim 4 is the NC machining device according to claim 3 , wherein the control means performs the measurement program based on the shape of the workpiece after machining based on the three-dimensional shape model data. A spindle measurement locus indicating a locus of the spindle on which the touch sensor to be guided is mounted is determined.

また、本発明の第5発明は、請求項5に記載されたとおりのNC加工装置である。
請求項5に記載のNC加工装置は、請求項3または4に記載のNC加工装置であって、前記制御手段は、前記測定可能条件に基づいた加工後のワーク上の各位置の判定結果に基づいて、前記測定プログラムによって導かれる前記タッチセンサを装着した前記主軸の軌跡を示す主軸測定軌跡を決定する。
The fifth invention of the present invention is an NC machining apparatus as set forth in claim 5 .
The NC processing device according to claim 5 is the NC processing device according to claim 3 or 4 , wherein the control means is configured to determine each position on the workpiece after processing based on the measurable condition. Based on this, a spindle measurement locus indicating the locus of the spindle on which the touch sensor is mounted, which is guided by the measurement program, is determined.

請求項1に記載のNC加工装置を用いれば、タッチセンサをワークに接触させながら移動させ、タッチセンサから連続的に出力される信号を用いて、ワークの形状を連続的に測定することができる(1点ずつの位置を測定するのでなく、連続した形状として測定形状データを作成することができる)。これにより、多数の点を1点ずつ測定する方法と比較して、非常に短時間に測定することができる。
なお、ワーク上でタッチセンサにて測定が困難な個所については、記憶手段に記憶されている3次元形状モデルデータと測定プログラムに基づいて、タッチセンサの先端部とワークとが接触する部分において測定可能条件を判定し、判定結果に応じて適切な処置(例えば測定が困難な個所は測定を行わない等)を施すことができる。
これにより、ワークの形状をより容易に測定することができる。
If the NC processing device according to claim 1 is used, the touch sensor can be moved while being in contact with the workpiece, and the shape of the workpiece can be continuously measured using signals continuously output from the touch sensor. (Measurement shape data can be created as a continuous shape rather than measuring the position of each point). Thereby, it can measure in a very short time compared with the method of measuring many points one by one.
It should be noted that the part where measurement is difficult with the touch sensor on the workpiece is measured at the portion where the tip of the touch sensor and the workpiece contact based on the three-dimensional shape model data stored in the storage means and the measurement program. The possible conditions can be determined, and appropriate measures can be taken according to the determination result (for example, measurement is not performed at places where measurement is difficult).
Thereby, the shape of a workpiece | work can be measured more easily.

また、本実施の形態に記載のNC加工装置によれば、例えばタッチセンサの押圧力と、角度(タッチセンサをワークに接触させる方向と、接触位置におけるワーク表面とのなす角度)に基づいて、タッチセンサに発生(接触位置におけるワーク表面の法線方向に発生)する抗力の大きさを求める。そして求めた抗力の大きさが測定可能閾値以上の場合に、当該ワーク上の部位は測定可能条件を満足していると判定する。
これにより、測定困難な個所を適切に判定することができる。
Further , according to the NC processing apparatus described in the present embodiment , for example, based on the pressing force of the touch sensor and the angle (the angle formed between the direction in which the touch sensor is brought into contact with the work and the work surface at the contact position), The magnitude of the drag generated in the touch sensor (generated in the normal direction of the workpiece surface at the contact position) is obtained. And when the magnitude | size of the calculated | required drag is more than a measurable threshold value, it determines with the site | part on the said workpiece | work satisfying measurable conditions.
Thereby, the location where measurement is difficult can be determined appropriately.

また、請求項1に記載のNC加工装置によれば、測定可能条件の判定を行う際、抗力の代わりに、センサ接近方向(タッチセンサをワークに接触させる方向)と、タッチセンサとワークとの接触位置におけるワーク表面とのなす角度を用いて判定する。そして前記角度が測定可能閾値以上の場合に、当該ワーク上の部位は測定可能条件を満足していると判定する。
これにより、測定困難な個所を適切に判定することができる。
Further, according to the NC machining apparatus according to claim 1, when performing the determination of the measurable conditions, instead of drag, the sensor approaching direction (the direction of contacting the touch sensor to work), the touch sensor and the workpiece Judgment is made using the angle between the contact position and the workpiece surface. And when the said angle is more than a measurable threshold value, it determines with the site | part on the said workpiece | work satisfying measurable conditions.
Thereby, the location where measurement is difficult can be determined appropriately.

また、請求項2に記載のNC加工装置によれば、例えば測定可能条件を満足しない位置(ワーク上の位置)については、タッチセンサからの信号を破棄(データを取り込むが使用しない)、またはタッチセンサをワークから離す(データも取り込まない)。この場合、測定可能条件を満足しない部分については測定形状データを作成できないため、その部分については3次元形状モデルデータを使用する。 Further , according to the NC machining apparatus of the second aspect , for example, at a position that does not satisfy the measurable condition (position on the workpiece), the signal from the touch sensor is discarded (data is captured but not used), or touch Move the sensor away from the workpiece (does not capture data). In this case, since measurement shape data cannot be created for a portion that does not satisfy the measurable condition, three-dimensional shape model data is used for that portion.

また、本実施の形態に記載のNC加工装置によれば、測定可能条件が満足されない位置(ワーク上の位置)については、タッチセンサを移動させる速度を低下させる。測定可能条件を満足しない個所についてはタッチセンサを低い速度で移動させることで、タッチセンサからの信号の信頼性を向上させることができる。 Moreover, according to the NC processing apparatus described in the present embodiment, the speed at which the touch sensor is moved is reduced at a position where the measurable condition is not satisfied (position on the workpiece). By moving the touch sensor at a low speed at a location that does not satisfy the measurable condition, the reliability of the signal from the touch sensor can be improved.

また、請求項1に記載のNC加工装置によれば、作業者は、表示手段に表示されている3次元形状のワークにおいて、測定可能条件を満足する位置と満足しない位置とを確認できるので便利である。 In addition, according to the NC machining apparatus of the first aspect, the operator can confirm the position that satisfies the measurable condition and the position that does not satisfy the measurable condition in the three-dimensional workpiece displayed on the display means. It is.

また、請求項3に記載のNC加工装置によれば、例えば加工プログラムにて主軸を移動させた主軸加工軌跡における水平方向(ワークに工具を押し付ける方向に対して垂直な方向)の軌跡を主軸測定軌跡とする。これにより、主軸測定軌跡を自動的に決定することが可能であり、便利である。また、主軸測定軌跡にて主軸加工軌跡をトレースすることも可能であり、ワークの形状をより容易に、且つより適切に測定することが可能である。 Further, according to the NC machining apparatus according to claim 3, for example, the trajectory of the spindle measured in the horizontal direction of the main shaft working path moving the spindle in the machining program (the direction perpendicular to the direction of pressing the tool to the workpiece) A trajectory. As a result, the spindle measurement trajectory can be automatically determined, which is convenient. In addition, the spindle machining locus can be traced by the spindle measurement locus, and the shape of the workpiece can be measured more easily and more appropriately.

また、請求項4に記載のNC加工装置によれば、3次元形状モデルデータに基づいてワークの形状を推定し、例えばワーク表面のうねり等を測定するために凹凸部を回避した主軸測定軌跡を自動的に決定させたり、ワーク表面の凹凸位置等を測定するためにあえて凹凸部を選定した主軸測定軌跡を自動的に決定させたりすることができる。 In addition, according to the NC machining apparatus of the fourth aspect of the present invention, the spindle measurement trajectory avoiding the concavo-convex portion is estimated in order to estimate the shape of the workpiece based on the three-dimensional shape model data, for example, to measure the waviness of the workpiece surface. It is possible to automatically determine, or to automatically determine the spindle measurement trajectory in which the uneven portion is selected in order to measure the uneven position on the workpiece surface.

また、請求項5に記載のNC加工装置によれば、例えば測定可能条件を満足する主軸測定軌跡を制御手段が自動的に求めてタッチセンサ(主軸)を移動させる。
これにより、ワークの形状をより容易に測定することが可能である。
According to the NC machining apparatus of the fifth aspect , for example, the control means automatically obtains the spindle measurement locus satisfying the measurable condition and moves the touch sensor (spindle).
Thereby, it is possible to measure the shape of the workpiece more easily.

以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。
●[NC加工装置の外観とタッチセンサの特性等(図1、図2)]
図1は本発明のNC加工装置10の一実施の形態の概略外観図を示している。また図2(A)はタッチセンサTSの概略外観図と概略特性図を示しており、図2(B)は図1に示すNC加工装置10の概略構成を示している。
本発明のNC加工装置10は、直交する3軸(X軸、Y軸、Z軸)方向に移動させることが可能な主軸20と、主軸20の移動及び主軸20に備えた工具K(加工手段に相当)の駆動を制御する制御手段30とを備えている。なお、移動可能な方向は、主軸20からワークWに向かう方向(図1の場合、Z軸方向)と、前記方向に対して垂直な方向(図1の場合、X軸方向またはY軸方向)との、少なくとも2つの方向に移動させることができればよい。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
● [Appearance of NC processing equipment and characteristics of touch sensor, etc. (Figs. 1 and 2)]
FIG. 1 shows a schematic external view of an embodiment of an NC processing apparatus 10 of the present invention. 2A shows a schematic external view and a schematic characteristic diagram of the touch sensor TS, and FIG. 2B shows a schematic configuration of the NC processing apparatus 10 shown in FIG.
An NC machining apparatus 10 according to the present invention includes a main shaft 20 that can be moved in three orthogonal directions (X axis, Y axis, Z axis), and a tool K (machining means) provided on the movement of the main shaft 20 and the main shaft 20. And a control means 30 for controlling the drive. The movable direction is a direction from the main shaft 20 toward the workpiece W (in the case of FIG. 1, the Z-axis direction) and a direction perpendicular to the direction (in the case of FIG. 1, the X-axis direction or the Y-axis direction). What is necessary is just to be able to move in at least two directions.

主軸20には、少なくとも工具KとタッチセンサTSとのどちらかを選択して備える(取り付ける)ことが可能である。なお図1の例に示すように、主軸20は工具KまたはタッチセンサTSを取り付けるヘッド部が1つのものを用いて、工具KからタッチセンサTSへと交換するタイプの主軸20を含むとともに、予めヘッド部を複数有する主軸20に工具K及びタッチセンサTSを各ヘッド部に取り付けておき、ワークWに対向するヘッド部を自由に変更できるタイプの主軸20をも含む。どちらのタイプの主軸20も、「少なくとも工具KとタッチセンサTSとのどちらかを選択して備える(取り付ける)ことが可能」である。   The spindle 20 can be provided with (attached to) at least one of the tool K and the touch sensor TS. As shown in the example of FIG. 1, the spindle 20 includes a spindle 20 of a type in which the tool K or the touch sensor TS is attached to the tool K or the touch sensor TS, and the spindle 20 is replaced with the touch sensor TS. A spindle 20 of a type in which a tool K and a touch sensor TS are attached to each head part on the spindle 20 having a plurality of head parts and the head part facing the workpiece W can be freely changed is also included. Both types of spindles 20 can “select and provide (attach) at least one of the tool K and the touch sensor TS”.

制御手段30は、作業者からの指示等を入力する入力手段30aと、入力状態や加工状態等を表示する表示手段30bと、ワークWを加工するための加工プログラム(NCプログラム)やワークWの形状を測定するための測定プログラムや加工後のワークの3次元形状モデルデータ(例えば加工後のワークの理想的な形状を示す3次元形状データ)等が記憶された記憶手段30d(図2(B)参照)を備えている。なお、図2(B)に示す概略構成では、各種のインターフェースを(タッチセンサTSとCPU30cの間、入力手段30aとCPU30cの間等)省略している。
なお測定プログラムには、タッチセンサTSをワークW上で押し付け方向に対して垂直の方向に移動させる主軸の軌跡を示す主軸測定軌跡、主軸測定軌跡を決定するプログラム、タッチセンサTSの移動位置とタッチセンサTSからの信号に基づいて測定形状データを作成するプログラム、作成した測定形状データを補正するプログラム等がある。
The control means 30 includes an input means 30a for inputting an instruction from an operator, a display means 30b for displaying an input state, a machining state, and the like, a machining program (NC program) for machining the workpiece W, and a workpiece W Storage means 30d (FIG. 2B) storing a measurement program for measuring the shape, three-dimensional shape model data of the workpiece after machining (for example, three-dimensional shape data indicating an ideal shape of the workpiece after machining), and the like. ))). In the schematic configuration shown in FIG. 2B, various interfaces (between the touch sensor TS and the CPU 30c, between the input means 30a and the CPU 30c, etc.) are omitted.
The measurement program includes a spindle measurement locus that indicates the locus of the spindle that moves the touch sensor TS on the workpiece W in the direction perpendicular to the pressing direction, a program that determines the spindle measurement locus, and the movement position and touch of the touch sensor TS. There are a program for creating measurement shape data based on a signal from the sensor TS, a program for correcting the created measurement shape data, and the like.

主軸20に工具Kを備えた場合、制御手段30(制御手段30のCPU30c)は記憶手段30dに記憶されている加工プログラムに基づいて、テーブルTBに固定されたワークWを加工することが可能である。
ワークWの表面の形状を測定する場合、タッチセンサTSは、主軸20からワークWに向かう方向(図1及び図2の場合、Z軸方向)にワークWに対して押し付けられる。タッチセンサTSの先端部TSSは、スプリング等の弾性部材にて前記押し付け方向(図1及び図2の場合、Z軸方向)に付勢されており、押し付け方向にスライド可能である。そしてワークWに押し付けたタッチセンサTSを、押し付け方向に対して垂直の方向(図1の場合、X軸方向またはY軸方向)に、所定の速度で移動させると、先端部TSSはワークWの凹凸に応じて押し付け方向に平行に移動する。そしてタッチセンサTSは、先端部TSSが凹凸に応じて移動した距離(ストローク量またはスライド量)に関する信号を出力する(図2(A)参照)。
When the spindle 20 is provided with the tool K, the control means 30 (CPU 30c of the control means 30) can machine the workpiece W fixed to the table TB based on the machining program stored in the storage means 30d. is there.
When measuring the shape of the surface of the workpiece W, the touch sensor TS is pressed against the workpiece W in the direction from the main shaft 20 toward the workpiece W (in the case of FIGS. 1 and 2, the Z-axis direction). The tip portion TSS of the touch sensor TS is biased in the pressing direction (in the case of FIGS. 1 and 2 in the Z-axis direction) by an elastic member such as a spring, and can slide in the pressing direction. When the touch sensor TS pressed against the workpiece W is moved at a predetermined speed in a direction perpendicular to the pressing direction (in the case of FIG. 1, the X-axis direction or the Y-axis direction), the tip TSS is moved to the workpiece W. It moves parallel to the pressing direction according to the unevenness. Then, the touch sensor TS outputs a signal related to the distance (stroke amount or slide amount) that the tip portion TSS has moved according to the unevenness (see FIG. 2A).

また主軸20にタッチセンサTSを備えた場合、制御手段30(制御手段30のCPU30c)は記憶手段30dに記憶されている測定プログラムに基づいて主軸移動手段22を制御して、工具Kで加工したワークWの表面に対してタッチセンサTSの先端部TSSを押し付け(スライド可能な方向から押し付け)、押し付け方向に対して垂直方向にタッチセンサTSを移動させる。そして制御手段30(制御手段30のCPU30c)は、タッチセンサTSを移動させた方向及び速度と、ワークWの凹凸に応じて出力されるタッチセンサからの信号とに基づいて、ワークWの形状を連続的に測定した測定形状データを作成することができる。   When the spindle 20 is provided with the touch sensor TS, the control means 30 (the CPU 30c of the control means 30) controls the spindle movement means 22 based on the measurement program stored in the storage means 30d and performs machining with the tool K. The tip portion TSS of the touch sensor TS is pressed against the surface of the workpiece W (pressed from a slidable direction), and the touch sensor TS is moved in a direction perpendicular to the pressing direction. And the control means 30 (CPU30c of the control means 30) changes the shape of the workpiece | work W based on the direction and speed which moved the touch sensor TS, and the signal from the touch sensor output according to the unevenness | corrugation of the workpiece | work W. Measurement shape data measured continuously can be created.

●[測定形状データを作成する方法の例(図3、図4)]
次に図3を用いて、加工後のワークWの表面を測定して作成した測定形状データの例を示す。図3(A)の例では、加工後のワークWの表面には、ほぼ中央に略直方体(この例では末広がり状の台形形状)の部分を残し、その周囲を凹状に削り取った形状に形成されている。
例えば制御手段30は、タッチセンサTSの先端部TSSを図3(A)におけるA点に押し付け、速度VでX軸方向に沿ってB点まで移動させ、移動させた速度及び方向とタッチセンサTSからの信号とに基づいて、図3(B)の例に示すような測定形状データを作成する。制御手段30は、移動中における主軸20のX座標及びY座標については、主軸20を移動させている自分自身で判っている。またタッチセンサTSの先端部TSSのZ座標については、主軸20のZ座標とタッチセンサTSからの信号とに基づいて換算することができる。
● [Example of how to create measurement shape data (Figs. 3 and 4)]
Next, FIG. 3 shows an example of measurement shape data created by measuring the surface of the workpiece W after processing. In the example of FIG. 3 (A), the surface of the workpiece W after processing is formed in a shape in which a substantially rectangular parallelepiped (in this example, a trapezoidal shape having a divergent shape) is left at the center, and the periphery thereof is cut into a concave shape. ing.
For example, the control means 30 presses the tip portion TSS of the touch sensor TS against the point A in FIG. 3A and moves it at the speed V to the point B along the X-axis direction, and the moved speed and direction and the touch sensor TS. The measurement shape data as shown in the example of FIG. The control means 30 knows itself about the X coordinate and the Y coordinate of the main shaft 20 that is moving, by moving the main shaft 20. Further, the Z coordinate of the tip portion TSS of the touch sensor TS can be converted based on the Z coordinate of the spindle 20 and a signal from the touch sensor TS.

また同様に制御手段30は、タッチセンサTSの先端部TSSを図3(A)におけるC点に押し付け、速度VでY軸方向に沿ってD点まで移動させ、移動させた速度及び方向とタッチセンサTSからの信号とに基づいて、図3(C)の例に示すような測定形状データを作成することが可能である。
これらの「ワークWの表面形状を連続的に測定した測定形状データ」を、ワークWの複数の個所で、複数の方向に対して作成し、作成した複数の測定形状データを、測定した位置及び方向に応じて配置すれば、図3(D)に示すようにワークWの形状を3次元的に表すことも可能である。
Similarly, the control means 30 presses the tip portion TSS of the touch sensor TS against the point C in FIG. 3A and moves it at the speed V to the point D along the Y-axis direction. Based on the signal from the sensor TS, it is possible to create measurement shape data as shown in the example of FIG.
These “measured shape data obtained by continuously measuring the surface shape of the workpiece W” are created in a plurality of directions at a plurality of locations on the workpiece W, and the created plurality of measured shape data are measured positions and If arranged according to the direction, the shape of the workpiece W can be three-dimensionally represented as shown in FIG.

しかし、タッチセンサTSをワークWの表面に接触させた状態で、XY平面上において移動させた場合、ワークWの凹凸形状によっては、先端部TSSによるZ軸方向の測定が困難な場合がある。例えば図4(A)に示すように、タッチセンサTSをX軸方向に平行に移動させるとき、タッチセンサTSの移動方向に対してワークWの表面の傾斜角度が極端に変化する場合や大きい下り傾斜の場合(図4(A)の例では角度90°)、タッチセンサTSの先端部TSSがワークWの一部において「飛び越し」や「振動」を発生させる場合がある。また図4(B)に示すように、タッチセンサTSの移動方向に対してワークWの表面の傾斜角度が大きい上り傾斜の場合(図4(B)の例では角度90°)、先端部TSSがワークWの表面を追従していくことができない場合がある。
そこで、ワークの凹凸形状に応じて測定が可能であるか否か(測定可能条件を満足するか否か)を判定し、測定可能条件を満足する場合と満足しない場合に応じて、タッチセンサTSの動作を制御(移動に関する制御方法を変更)する。また、タッチセンサTSの移動に関する制御方法を変更すると、タッチセンサTSからの信号に基づいて作成する測定形状データに影響を及ぼす場合があるため、測定形状データの作成方法も変更する。
However, when the touch sensor TS is moved on the XY plane while being in contact with the surface of the workpiece W, depending on the uneven shape of the workpiece W, it may be difficult to measure the tip portion TSS in the Z-axis direction. For example, as shown in FIG. 4A, when the touch sensor TS is moved in parallel to the X-axis direction, the tilt angle of the surface of the workpiece W changes extremely with respect to the movement direction of the touch sensor TS or a large descending In the case of inclination (angle 90 ° in the example of FIG. 4A), the tip portion TSS of the touch sensor TS may generate “jump” or “vibration” in a part of the workpiece W. Further, as shown in FIG. 4B, in the case of an upward inclination in which the inclination angle of the surface of the work W is large with respect to the moving direction of the touch sensor TS (an angle of 90 ° in the example of FIG. 4B), the tip TSS. May not be able to follow the surface of the workpiece W.
Therefore, it is determined whether or not measurement is possible according to the uneven shape of the workpiece (whether or not the measurement condition is satisfied), and the touch sensor TS is determined depending on whether or not the measurement condition is satisfied. To control the operation (change the control method for movement). In addition, if the control method related to the movement of the touch sensor TS is changed, the measurement shape data created based on the signal from the touch sensor TS may be affected, so the measurement shape data creation method is also changed.

●[測定可能条件の判定と、測定可能条件を満足しない場合の処理(図5、図6)]
次に図5(A)及び(B)、図6を用いて測定可能条件の判定方法について説明する。
記憶手段30dには、ワークWの3次元形状モデルデータが記憶されている。そして制御手段30は、ワークWに対して押し付け方向から押し付けたタッチセンサTSの先端部TSSが接触するワークW上の表面と、先端部TSSの押し付け方向とのなす角度(角度θ1)を、3次元形状モデルデータに基づいたワークWの形状から推定する。
すなわち制御手段30は、3次元形状モデルデータからワークWの形状を推定し、推定したワークW上の「どの位置に」「どの方向から」タッチセンサTSの先端部TSSを押し付けるのか推定することができる。また先端部TSSがワークWに対して押し付け方向に押し付けている押圧力Fsは、タッチセンサTSSからの信号に基づいて認識することが可能である(先端部TSSのスライド量に応じて、先端部TSSを付勢しているスプリング等の弾性部材の復元力が変化するため)。
● [Determination of measurable conditions and processing when the measurable conditions are not satisfied (FIGS. 5 and 6)]
Next, a method for determining the measurable condition will be described with reference to FIGS.
The storage means 30d stores 3D shape model data of the workpiece W. Then, the control means 30 determines the angle (angle θ1) formed by the surface on the workpiece W that the tip portion TSS of the touch sensor TS pressed against the workpiece W from the pressing direction and the pressing direction of the tip portion TSS is 3 It is estimated from the shape of the workpiece W based on the dimensional shape model data.
That is, the control means 30 estimates the shape of the workpiece W from the three-dimensional shape model data, and estimates “to which position” and “from which direction” on the estimated workpiece W to press the tip portion TSS of the touch sensor TS. it can. Further, the pressing force Fs that the tip portion TSS presses against the workpiece W in the pressing direction can be recognized based on a signal from the touch sensor TSS (in accordance with the slide amount of the tip portion TSS, the tip portion This is because the restoring force of an elastic member such as a spring urging the TSS changes).

図5(A)は先端部TSSが接触しているワークWの表面と先端部TSSの押し付け方向とのなす角度(θ1)が比較的大きい場合の例を示しており、図5(B)は角度(θ1)が比較的小さい場合の例を示している。また、図6は、ワークWの表面を移動させるタッチセンサTSの様子を3次元形状で表した例を示している。
図5(A)及び(B)の例では、先端部TSSの押し付け方向と先端部TSSが接触しているワークWの部位との角度がθ1である。先端部TSSが押し付け方向に押し付ける押圧力Fsは、ワークWの面に沿う方向の力Faと、ワークWの面に垂直な方向の力Fbとに分解可能である。そして力Fbと逆方向(法線方向)に向かい、Fbと同じ大きさの力である力Frが、ワークWの面から先端部TSSが受ける抗力Frである。
(抗力Frの大きさ)=(押圧力Fsの大きさ)*sin(θ1)で表すことができる。
抗力Frの大きさが小さい場合、図5(B)に示すようにワークWの表面と先端部TSSの押し付け方向とのなす角度(θ1)が小さい面(移動方向に対する傾斜角度が大きい面)に先端部TSSが接触していることになる。なお制御手段30は、押圧力Fsが所定値以上の大きさになるように、先端部TSSのZ軸方向の位置を制御することが好ましい。
FIG. 5A shows an example in which the angle (θ1) formed between the surface of the workpiece W in contact with the tip portion TSS and the pressing direction of the tip portion TSS is relatively large, and FIG. An example in which the angle (θ1) is relatively small is shown. FIG. 6 shows an example in which the state of the touch sensor TS that moves the surface of the workpiece W is represented by a three-dimensional shape.
In the example of FIGS. 5A and 5B, the angle between the pressing direction of the tip portion TSS and the part of the workpiece W that is in contact with the tip portion TSS is θ1. The pressing force Fs pressed by the distal end portion TSS in the pressing direction can be decomposed into a force Fa in a direction along the surface of the workpiece W and a force Fb in a direction perpendicular to the surface of the workpiece W. A force Fr that is opposite to the force Fb (normal direction) and has the same magnitude as Fb is the drag Fr that the tip TSS receives from the surface of the workpiece W.
(Magnitude of drag Fr) = (Magnitude of pressing force Fs) * sin (θ1).
When the magnitude of the drag Fr is small, as shown in FIG. 5 (B), the surface is a surface having a small angle (θ1) formed by the surface of the workpiece W and the pressing direction of the tip portion TSS (a surface having a large inclination angle with respect to the moving direction). The tip TSS is in contact. In addition, it is preferable that the control means 30 controls the position of the front-end | tip part TSS of the Z-axis direction so that the pressing force Fs may become a magnitude more than predetermined value.

抗力Frの大きさが小さい場合(図5(B)に示すように角度θ1が小さい場合)、先端部TSSが接触しているワークW上の部位が、ワークWの表面における期待する部位でない可能性がある。このような部位では、抗力Frを大きくすることが困難な場合がある(例えば角度(θ1)が0(ゼロ)の場合)。
このような部位の判定を行うには、抗力Frの大きさが測定可能閾値以上であるか否かを判定すればよい。
制御手段30は、タッチセンサTSの先端部TSSが接触するワークWの部位において、(3次元形状モデルデータに基づいてワークWの形状を推定して)前記部位と押し付け方向との角度(θ1)と、押圧力Fsとに応じた抗力Frの大きさを求め、抗力Frの大きさが測定可能閾値以上である場合は測定可能条件を満足すると判定し、抗力Frの大きさが測定可能閾値未満である場合は測定可能条件を満足しないと判定する。
When the magnitude of the drag Fr is small (when the angle θ1 is small as shown in FIG. 5B), the part on the workpiece W that is in contact with the tip TSS may not be an expected part on the surface of the workpiece W. There is sex. In such a part, it may be difficult to increase the drag Fr (for example, when the angle (θ1) is 0 (zero)).
In order to determine such a part, it may be determined whether or not the magnitude of the drag Fr is equal to or greater than a measurable threshold.
The control means 30 is configured to detect the angle (θ1) between the part and the pressing direction (estimating the shape of the work W based on the three-dimensional shape model data) at the part of the work W that the tip portion TSS of the touch sensor TS contacts. And the magnitude of the drag Fr according to the pressing force Fs is determined. If the magnitude of the drag Fr is equal to or greater than the measurable threshold, it is determined that the measurable condition is satisfied, and the magnitude of the drag Fr is less than the measurable threshold. If it is, it is determined that the measurable condition is not satisfied.

そして測定可能条件を満足しない部位では、タッチセンサTSからの信号を破棄(例えば図4(A)に示す「飛び越し」や「振動」に相当する信号を無視)、またはタッチセンサTSをワークWから離脱させる(例えば図4(B)に示す「追従不能」部位を離脱させて通過させる(押し付け方向の反対方向に移動させて先端部TSSがワークWに接触しないようにして通過させる))。
この場合、測定可能条件を満足しない部位については、測定形状データを作成できないため、例えば3次元形状モデルデータに基づいて測定可能条件を満足しない部位の測定形状データを作成してもよい(この場合、当該部位の形状は、実際の測定に基づいた形状でなく、3次元形状モデルデータに基づいた形状であるということを識別可能にする)。
In a region that does not satisfy the measurable condition, the signal from the touch sensor TS is discarded (for example, the signal corresponding to “jump” or “vibration” shown in FIG. 4A is ignored), or the touch sensor TS is removed from the workpiece W. (For example, the “unfollowable” portion shown in FIG. 4B is separated and passed (moved in a direction opposite to the pressing direction so that the tip TSS does not contact the workpiece W)).
In this case, since measurement shape data cannot be created for a part that does not satisfy the measurable condition, for example, measurement shape data of a part that does not satisfy the measurable condition may be created based on the three-dimensional shape model data (in this case) It is possible to identify that the shape of the part is not a shape based on an actual measurement but a shape based on three-dimensional shape model data).

上記の説明では測定可能条件を抗力Frの大きさで判定したが、測定可能条件の判定は、3次元形状モデルデータに基づいてワークWの形状を推定し、先端部TSSと接触するワークWの部位と押し付け方向とのなす角度(θ1)が測定可能閾値以上であるか否かを判定するようにしてもよい。この場合、角度(θ1)が測定可能閾値以上である場合は測定可能条件を満足し、角度(θ1)が測定可能閾値未満である場合は測定可能条件を満足しないと判定する。
なお、測定可能条件を判定する場合、制御手段30は、先端部TSSが現在接触しているワークW上の部位を判定可能であるのはもちろんのこと、現在先端部TSSが接触していないワークW上の部位(例えば移動先の部位を予測して)についても判定可能である。(3次元形状モデルデータに基づいてワークWの3次元形状を推定できるため)
In the above description, the measurable condition is determined by the magnitude of the drag force Fr. However, the measurable condition is determined by estimating the shape of the workpiece W based on the three-dimensional shape model data, and the workpiece W contacting the tip portion TSS. You may make it determine whether the angle ((theta) 1) which a site | part and a pressing direction make is more than a measurable threshold value. In this case, when the angle (θ1) is greater than or equal to the measurable threshold, the measurable condition is satisfied, and when the angle (θ1) is less than the measurable threshold, it is determined that the measurable condition is not satisfied.
When determining the measurable condition, the control means 30 can determine the part on the workpiece W that the tip portion TSS is currently in contact with, as well as the workpiece that is not in contact with the tip portion TSS. It is also possible to determine a part on W (for example, by predicting a destination part). (Because the 3D shape of the workpiece W can be estimated based on the 3D shape model data)

なお、抗力Frの大きさや角度(θ1)が測定可能閾値未満であっても、タッチセンサTSを低い速度(例えば数[mm/sec程度]で移動させれば、タッチセンサTSからの信号を用いて測定形状データを作成可能なワーク上の部位も有り得る。例えば角度θ1が小さいが、対象部位が下り傾斜の場合、低速でタッチセンサTSを移動させれば、「飛び越し」や「振動」を抑制できる場合がある。
例えば測定可能閾値よりも小さい低速用閾値を設定し、測定可能閾値>(抗力Frの大きさ、または角度(θ1))≧低速用閾値、を満足する場合、タッチセンサTSからの信号の破棄や離脱を行わずに、移動速度を低下させて、タッチセンサTSからの信号を取り込んで測定形状データの作成に使用することも可能である。
図5(A)及び(B)に示す例の場合、区間A2でおいてはタッチセンサTSを移動させる速度を、区間A1または区間A3における移動速度よりも低下させる。
なお、抗力Frにおける測定可能閾値や低速用閾値等は、タッチセンサTSを移動させる速度、加工時におけるワークWの表面仕上げ精度、押圧力Fs等に応じて適切な値を実験的に求めればよい。
Even if the magnitude or angle (θ1) of the drag Fr is less than the measurable threshold, if the touch sensor TS is moved at a low speed (for example, about several mm / sec), a signal from the touch sensor TS is used. For example, if the angle θ1 is small but the target part is tilted downward, moving the touch sensor TS at a low speed suppresses “jumping” and “vibration”. There are cases where it is possible.
For example, when a low speed threshold value smaller than the measurable threshold value is set and the measurable threshold value> (magnitude of drag Fr or angle (θ1)) ≧ low speed threshold value is satisfied, the signal from the touch sensor TS is discarded or It is also possible to reduce the moving speed without taking off and use the signal from the touch sensor TS to create measurement shape data.
In the example shown in FIGS. 5A and 5B, the speed at which the touch sensor TS is moved in the section A2 is lower than the moving speed in the section A1 or section A3.
The measurable threshold value, the low speed threshold value, and the like for the drag force Fr may be experimentally obtained as appropriate values according to the speed at which the touch sensor TS is moved, the surface finishing accuracy of the workpiece W during processing, the pressing force Fs, and the like. .

●[作業者への表示]
本実施の形態にて説明するNC加工装置10は、ワークの形状をより容易に測定することが可能であるとともに、測定困難な個所に対して適切な処置を可能とするものである。従来では作業者がノギス等の計測器を用いて行っていた、ワーク形状の測定を、NC加工装置10に備えたタッチセンサTSにて行わせるため、より容易に測定することが可能である。
例えばタッチセンサTSを用いて測定形状データを作成する場合、制御手段30は、記憶手段30dに記憶されている3次元形状モデルデータに基づいて、表示手段30bに3次元形状のワークWを表示する。そして表示しているワークW上に先端部測定軌跡(押し付け方向に対して垂直の方向にタッチセンサTSを移動させて先端部TSSがワーク表面と接触する軌跡を示しており、図7(A)〜(C)中の点線にて示す軌跡)を表示し、ワークW上に表示している先端部測定軌跡において測定可能条件を満足しない部分を識別可能に表示する。なお、先端部測定軌跡の表示を省略して、3次元形状のワークWを表示して、ワークWの表面を「測定可能条件を満足する位置」と「測定可能条件を満足しない位置」のいずれかに識別可能となるように表示してもよい。
これにより作業者は、制御手段30による測定可能条件の判定にて「満足する」と判定されて実際に測定している先端部測定軌跡上の個所と、「満足しない」と判定されて実際には測定されていない個所とを明確に把握することができるため、便利である。
● [Display to workers]
The NC processing apparatus 10 described in the present embodiment can measure the shape of the workpiece more easily and can take appropriate measures for a place where measurement is difficult. Since the work shape is conventionally measured by the touch sensor TS provided in the NC processing apparatus 10 which has been performed by a worker using a measuring instrument such as a vernier caliper, the measurement can be performed more easily.
For example, when the measurement shape data is created using the touch sensor TS, the control unit 30 displays the three-dimensional shape workpiece W on the display unit 30b based on the three-dimensional shape model data stored in the storage unit 30d. . Then, the tip measurement trajectory (the trajectory in which the tip sensor TSS is in contact with the workpiece surface by moving the touch sensor TS in a direction perpendicular to the pressing direction is shown on the displayed workpiece W. FIG. (Trajectory indicated by the dotted line in (C)) is displayed, and the portion that does not satisfy the measurable condition in the tip measurement trajectory displayed on the workpiece W is displayed in an identifiable manner. Note that the display of the tip measurement trajectory is omitted, a three-dimensional workpiece W is displayed, and the surface of the workpiece W is either “a position that satisfies the measurable condition” or “a position that does not satisfy the measurable condition”. It may be displayed so that it can be identified.
As a result, the operator is determined to be “satisfied” in the determination of the measurable condition by the control means 30, the part on the tip measurement trajectory that is actually measured, and “not satisfied” is actually determined. It is convenient because it can clearly grasp the location that is not measured.

●[測定軌跡(先端部測定軌跡及び主軸測定軌跡)の決定方法(図7)]
測定軌跡(先端部測定軌跡及び主軸測定軌跡)の決定方法については種々の方法があり、以下に測定軌跡の決定方法の例について順に説明する。
なお、説明における「先端部測定軌跡」は、タッチセンサTSの先端部TSSが接触するワーク表面上の軌跡であり、「主軸測定軌跡」は、先端部TSSに「先端部測定軌跡」をトレースさせるための主軸の軌跡でありワークWからやや離れた(押し付け方向と反対方向にやや離れた)位置の軌跡である。
● [Method for determining the measurement trajectory (tip measurement trajectory and spindle measurement trajectory) (FIG. 7)]
There are various methods for determining the measurement trajectory (the tip measurement trajectory and the spindle measurement trajectory), and examples of the measurement trajectory determination method will be described below in order.
The “tip measurement trajectory” in the description is a trajectory on the workpiece surface with which the tip TSS of the touch sensor TS contacts, and the “spindle measurement trajectory” causes the tip TSS to trace the “tip measurement trajectory”. This is a trajectory of the main spindle for the purpose, and is a trajectory at a position slightly away from the workpiece W (a little away from the pressing direction).

[1.作業者が指示する方法]
この方法では、作業者がワーク表面に接触させる先端部TSSの先端部測定軌跡を指示し、制御手段30は指示された先端部測定軌跡から主軸を移動させる主軸測定軌跡を自動的に決定する。
記憶手段30dに記憶されている3次元形状モデルデータでは、ワークWの各位置は固有の座標(X、Y、Z)を有している。作業者は表示手段30bに3次元形状のワークWを表示させて、表示したワークWの任意の位置をマウス等の入力手段で指示することで、測定開始位置と測定終了位置とを指示することが可能である。そして作業者は「測定開始位置と測定終了位置」の組み合わせを複数指示することで、複数の測定軌跡(先端部測定軌跡)を指示することができる。
[1. Method instructed by the operator]
In this method, the operator instructs the tip measurement trajectory of the tip portion TSS to be brought into contact with the workpiece surface, and the control means 30 automatically determines the spindle measurement trajectory for moving the spindle from the indicated tip measurement trajectory.
In the three-dimensional shape model data stored in the storage unit 30d, each position of the workpiece W has unique coordinates (X, Y, Z). The operator displays the three-dimensional workpiece W on the display means 30b, and indicates the measurement start position and the measurement end position by specifying an arbitrary position of the displayed workpiece W with an input means such as a mouse. Is possible. The operator can instruct a plurality of measurement trajectories (tip measurement trajectories) by instructing a plurality of combinations of “measurement start position and measurement end position”.

制御手段30は、表示手段30bに表示しているワークW上で指示された測定開始位置の座標と、指示された測定終了位置の座標とを読み取り、読み取った座標を結ぶ直線を先端部測定軌跡として認識して記憶手段30dに記憶し、この先端部測定軌跡を先端部が通過するように主軸20を移動させる主軸測定軌跡を決定して記憶手段30dに記憶する。
そして制御手段30は、測定形状データを作成する場合、記憶手段30dに記憶されている主軸測定軌跡に基づいてタッチセンサTS(主軸20)を移動させる。
The control means 30 reads the coordinates of the measurement start position designated on the workpiece W displayed on the display means 30b and the coordinates of the designated measurement end position, and sets a straight line connecting the read coordinates to the tip portion measurement locus. Is recognized and stored in the storage means 30d, and a spindle measurement trajectory for moving the spindle 20 is determined and stored in the storage means 30d.
And the control means 30 moves touch sensor TS (spindle 20) based on the spindle measurement locus memorize | stored in the memory | storage means 30d, when producing measurement shape data.

[2.制御手段が加工プログラムに基づいて決定する方法]
この方法では、制御手段30が加工プログラムから先端部測定軌跡を自動的に決定し、当該先端部測定軌跡から主軸測定軌跡を自動的に決定する。
主軸20に工具K(加工手段)を備えた場合、制御手段30は記憶手段30dに記憶されている加工プログラムに基づいて主軸20の位置を移動させ、主軸20に備えた工具KにてワークWを加工することが可能である。従って制御手段30は、ワークWを加工する際にワークW上を移動させる工具K(すなわち主軸20)の軌跡を示す主軸加工軌跡を認識することが可能である。加工の結果を測定するには、主軸加工軌跡をトレースして測定すればよい場合もある。
[2. Method by which control means determines based on machining program]
In this method, the control means 30 automatically determines the tip measurement locus from the machining program, and automatically determines the spindle measurement locus from the tip measurement locus.
When the spindle 20 is provided with the tool K (machining means), the control means 30 moves the position of the spindle 20 based on the machining program stored in the storage means 30d, and the work W is moved with the tool K provided on the spindle 20. Can be processed. Therefore, the control means 30 can recognize the spindle machining locus indicating the locus of the tool K (ie, the spindle 20) that moves on the workpiece W when machining the workpiece W. In some cases, the machining result may be measured by tracing the spindle machining locus.

例えば主軸加工軌跡は工具Kを押し付ける押し付け方向(Z軸方向)や、押し付け方向に垂直な方向(X軸方向またはY軸方向)の成分を有している。この主軸加工軌跡に基づいた主軸測定軌跡を決定する場合、例えば主軸加工軌跡の成分から押し付け方向に垂直な方向(X軸方向またはY軸方向)の成分を抽出して主軸測定軌跡を決定してもよいし、主軸加工軌跡をワーク表面上に投影(押し付け方向に投影)して先端部測定軌跡を求めて(この場合の先端部測定軌跡を図7(A)中に点線にて例示)を決定し、当該先端部測定軌跡から主軸測定軌跡を決定することが可能である。
例えば図7(A)の例に示すように、加工の際、制御手段30は工具Kの先端を「In」の位置から点線で示す軌跡に沿って移動させ、所々で工具KをワークWに押し付け等することで加工を行い、「Out」の位置にて加工を終了する。この所々で工具KをワークWに押し付ける方向の軌跡は無視して、この押し付け方向に垂直な方向の成分の先端部測定軌跡に決定し、この先端部測定軌跡から主軸測定軌跡を決定する。
For example, the spindle machining locus has components in the pressing direction (Z-axis direction) in which the tool K is pressed and in the direction (X-axis direction or Y-axis direction) perpendicular to the pressing direction. When determining the spindle measurement trajectory based on the spindle machining locus, for example, the component in the direction perpendicular to the pressing direction (X-axis direction or Y-axis direction) is extracted from the component of the spindle machining locus to determine the spindle measurement locus. Alternatively, the spindle machining locus is projected onto the workpiece surface (projected in the pressing direction) to obtain the tip measurement locus (the tip measurement locus in this case is illustrated by a dotted line in FIG. 7A). It is possible to determine and determine the spindle measurement locus from the tip portion measurement locus.
For example, as shown in the example of FIG. 7A, during machining, the control means 30 moves the tip of the tool K along the locus indicated by the dotted line from the “In” position, and the tool K is moved to the workpiece W in some places. Processing is performed by pressing or the like, and the processing ends at the position “Out”. In this place, the locus in the direction in which the tool K is pressed against the workpiece W is ignored, the tip measurement locus of the component perpendicular to the pressing direction is determined, and the spindle measurement locus is determined from this tip measurement locus.

[3.制御手段がワーク形状の凹凸部に基づいて決定する方法]
この方法では、制御手段30が目標3次元データから先端部測定軌跡を自動的に決定し、当該先端部測定軌跡から主軸測定軌跡を自動的に決定する。
制御手段30は、記憶手段30dに記憶されている3次元形状モデルデータに基づいて、ワークWの形状の凹凸部を認識し、凹凸部に基づいて先端部測定軌跡を決定する。
[3. Method by which control means determines based on uneven portion of workpiece shape]
In this method, the control means 30 automatically determines the tip measurement locus from the target three-dimensional data, and automatically determines the spindle measurement locus from the tip measurement locus.
The control unit 30 recognizes the uneven portion of the shape of the workpiece W based on the three-dimensional shape model data stored in the storage unit 30d, and determines the tip portion measurement locus based on the uneven portion.

例えばワークWの表面のうねり形状を測定したい場合は、ワークWの凹凸部を回避した先端部測定軌跡を決定する。制御手段30は、推定したワークWの3次元形状からワークWの各面(図7(B)の例では面1〜面11)を認識し、各面において先端部測定軌跡を決定して主軸測定軌跡を決定する。
図7(B)に示す例の場合、制御手段30は、面M1を測定する先端部測定軌跡、面M2を測定する先端部測定軌跡、面M11を測定する先端部測定軌跡等、ワークWの凹凸部を回避した先端部測定軌跡(図7(B)中に点線にて例示)を決定し、これらから各主軸測定軌跡を決定する。
For example, when the waviness shape of the surface of the workpiece W is desired to be measured, the tip portion measurement locus that avoids the uneven portion of the workpiece W is determined. The control means 30 recognizes each surface of the workpiece W (surface 1 to surface 11 in the example of FIG. 7B) from the estimated three-dimensional shape of the workpiece W, determines the tip measurement locus on each surface, and determines the main axis. Determine the measurement trajectory.
In the case of the example shown in FIG. 7B, the control means 30 includes the tip portion measurement locus for measuring the surface M1, the tip portion measurement locus for measuring the surface M2, the tip portion measurement locus for measuring the surface M11, and the like. A tip measurement locus (illustrated by a dotted line in FIG. 7B) avoiding the uneven portion is determined, and each spindle measurement locus is determined from these.

また例えばワークWの表面の凹凸部の位置や形状等を測定したい場合は、ワークWの凹凸部を通る先端部測定軌跡を決定する。制御手段30は、推定したワークWの3次元形状からワークWの各面(図7(B)の例では面1〜面11)を認識し、複数の面を通過する先端部測定軌跡を決定して主軸測定軌跡を決定する。
図7(C)に示す例の場合、制御手段30は、複数の面を通る先端部測定軌跡(図7(C)中に点線にて例示)を決定し、これらから各主軸測定軌跡を決定する。
For example, when it is desired to measure the position and shape of the uneven portion on the surface of the workpiece W, the tip measurement trajectory passing through the uneven portion of the workpiece W is determined. The control means 30 recognizes each surface of the workpiece W (surface 1 to surface 11 in the example of FIG. 7B) from the estimated three-dimensional shape of the workpiece W, and determines a tip measurement trajectory that passes through a plurality of surfaces. Then, the spindle measurement trajectory is determined.
In the case of the example shown in FIG. 7C, the control means 30 determines the tip measurement trajectory (illustrated by a dotted line in FIG. 7C) passing through a plurality of surfaces, and determines each spindle measurement trajectory therefrom. To do.

[4.制御手段が測定可能条件の判定結果に基づいて決定する方法]
この方法では、制御手段30が、目標3次元データから推定したワーク形状と、推定したワーク形状の各部位の測定可能条件の判定結果とから先端部測定軌跡を自動的に決定し、当該先端部測定軌跡から主軸測定軌跡を自動的に決定する。
制御手段30は、記憶手段30dに記憶されている3次元形状モデルデータに基づいてワークWの形状を推定することが可能である。そして制御手段30は、推定したワークWの各部位において測定可能条件を満足するか否かを判定することが可能であり、測定可能条件を満足する先端部測定軌跡を自動的に決定し、当該先端部測定軌跡から主軸測定軌跡を自動的に決定することが可能である。
[4. Method in which control means determines based on determination result of measurable condition]
In this method, the control means 30 automatically determines the tip measurement locus from the workpiece shape estimated from the target three-dimensional data and the determination result of the measurable condition of each part of the estimated workpiece shape. The spindle measurement trajectory is automatically determined from the measurement trajectory.
The control means 30 can estimate the shape of the workpiece W based on the three-dimensional shape model data stored in the storage means 30d. Then, the control means 30 can determine whether or not each of the estimated parts of the workpiece W satisfies the measurable condition, automatically determines a tip measurement locus that satisfies the measurable condition, It is possible to automatically determine the spindle measurement locus from the tip portion measurement locus.

本発明のNC加工装置10は、本実施の形態で説明した外観、構成、判定方法、制御方法等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、以上(≧)、以下(≦)、より大きい(>)、未満(<)等は、等号を含んでも含まなくてもよい。
The NC processing apparatus 10 of the present invention is not limited to the appearance, configuration, determination method, control method, and the like described in the present embodiment, and various modifications, additions, and deletions can be made without changing the gist of the present invention. is there.
Further, the above (≧), the following (≦), the greater (>), the less (<), etc. may or may not include an equal sign.

本発明のNC加工装置10の一実施の形態の概略外観図である。1 is a schematic external view of an embodiment of an NC processing apparatus 10 of the present invention. タッチセンサTSの概略外観、概略特性と、NC加工装置10の概略構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a schematic appearance and characteristics of a touch sensor TS and a schematic configuration of the NC processing apparatus 10. 測定形状データを作成する方法の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the method of producing measurement shape data. タッチセンサTSの先端部TSSにて測定が困難な場合の例を説明する図である。It is a figure explaining an example in case measurement is difficult in tip part TSS of touch sensor TS. 測定可能条件の判定方法について説明する図である。It is a figure explaining the determination method of measurable conditions. ワークWの表面を移動させるタッチセンサTSの様子を3次元形状で表した例を示す図である。It is a figure which shows the example which represented the mode of touch sensor TS which moves the surface of the workpiece | work W with the three-dimensional shape. 測定軌跡(先端部測定軌跡及び主軸測定軌跡)の決定方法の例について説明する図である。It is a figure explaining the example of the determination method of a measurement locus | trajectory (a tip part measurement locus | trajectory and a spindle measurement locus | trajectory).

10 NC加工装置
20 主軸
22 主軸移動手段
30 制御手段
30a 入力手段
30b 表示手段
30c CPU
30d 記憶手段
Fs 押圧力
Fr 抗力
K 工具(加工手段)
TB テーブル
TS タッチセンサ
TSS 先端部
W ワーク

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 NC processing apparatus 20 Main shaft 22 Main shaft moving means 30 Control means 30a Input means 30b Display means 30c CPU
30d storage means Fs pressing force Fr drag K tool (machining means)
TB table TS Touch sensor TSS Tip W Work

Claims (5)

加工後のワークに接触して加工後のワークの形状に関する信号を連続的に出力するタッチセンサと制御手段と記憶手段とを備え、加工後のワークの形状を測定可能なNC加工装置であって、
前記記憶手段には、加工後のワークの形状を測定する測定プログラムと、加工後のワークの3次元形状モデルデータと、測定可能条件とが記憶されており、
前記制御手段は、
前記測定プログラムと前記3次元形状モデルデータに基づいて前記タッチセンサと加工後のワークとの接触位置において測定可能条件を満足するか否かを判定する際、前記タッチセンサを加工後のワークに接触させる方向を示すセンサ接近方向と、前記タッチセンサと加工後のワークとの接触位置における前記3次元形状モデルデータに基づいたワークの表面と、のなす角度を推定し、当該角度の調整を行うことなく当該角度が測定可能閾値以上である場合に前記測定可能条件を満足すると判定し、判定結果に基づいて前記タッチセンサの動作を制御し、
更に、前記3次元形状モデルデータに基づいて3次元ワーク形状を表示する表示手段を備え、
前記表示手段は、
表示している3次元ワーク形状において、前記測定可能条件を満足する位置と満足しない位置とを識別可能に表示する、
ことを特徴とするNC加工装置。
A touch sensor for outputting in contact with the post-processing work signals concerning the shape of the workpiece after processing continuously and the control means and memory means, a measurable NC machining apparatus the shape of the workpiece after processing ,
Wherein the storage means, a measurement program for measuring the shape of the workpiece after machining, the three-dimensional geometric model of the workpiece after machining, a measurable condition is stored,
The control means includes
When determining whether to satisfy the measurable conditions at the contact position between the workpiece after machining with the touch sensor on the basis of said measurement program said three-dimensional shape model data, contact the touch sensor on the workpiece after processing Estimating the angle formed by the sensor approach direction indicating the direction to be moved and the surface of the workpiece based on the three-dimensional shape model data at the contact position between the touch sensor and the workpiece after processing, and adjusting the angle If the angle is equal to or greater than the measurable threshold, it is determined that the measurable condition is satisfied, and the operation of the touch sensor is controlled based on the determination result.
Furthermore, a display means for displaying a 3D workpiece shape based on the 3D shape model data is provided,
The display means includes
In the displayed three-dimensional workpiece shape, a position that satisfies the measurable condition and a position that does not satisfy the measurable condition are displayed in an identifiable manner.
NC processing device characterized by that.
請求項1に記載のNC加工装置であって、
前記制御手段は、前記測定可能条件を満足しないと判定した接触位置において、前記タッチセンサからの信号を破棄または前記タッチセンサを加工後のワークから離脱させる、
ことを特徴とするNC加工装置。
The NC processing device according to claim 1 ,
The control means discards the signal from the touch sensor or causes the touch sensor to leave the workpiece after processing at a contact position determined not to satisfy the measurable condition.
NC processing device characterized by that.
請求項1または2に記載のNC加工装置であって、
前記タッチセンサまたは工具のいずれか一方を装着する主軸を備え、
前記記憶手段には、ワークを加工する加工プログラムが記憶されており、
前記制御手段は、前記加工プログラムによって導かれる前記工具を装着した前記主軸の軌跡を示す主軸加工軌跡に基づいて、前記測定プログラムによって導かれる前記タッチセンサを装着した前記主軸の軌跡を示す、主軸測定軌跡を決定する、
ことを特徴とするNC加工装置。
The NC processing device according to claim 1 or 2 ,
A spindle for mounting either the touch sensor or the tool;
The storage means stores a machining program for machining a workpiece,
The control means is a spindle measurement indicating a locus of the spindle attached with the touch sensor guided by the measurement program based on a spindle machining locus showing a locus of the spindle attached with the tool guided by the machining program. Determine the trajectory,
NC processing device characterized by that.
請求項3に記載のNC加工装置であって、
前記制御手段は、前記3次元形状モデルデータによる加工後のワークの形状に基づいて、前記測定プログラムによって導かれる前記タッチセンサを装着した前記主軸の軌跡を示す主軸測定軌跡を決定する、
ことを特徴とするNC加工装置。
The NC processing device according to claim 3 ,
It said control means, based on the shape of the workpiece after processing by the three-dimensional shape model data, determines the spindle measurement trajectory indicating the locus of the main shaft equipped with the touch sensor guided by said measurement program,
NC processing device characterized by that.
請求項3または4に記載のNC加工装置であって、
前記制御手段は、前記測定可能条件に基づいた加工後のワーク上の各位置の判定結果に基づいて、前記測定プログラムによって導かれる前記タッチセンサを装着した前記主軸の軌跡を示す主軸測定軌跡を決定する、
ことを特徴とするNC加工装置。
The NC processing device according to claim 3 or 4 ,
The control means determines a spindle measurement trajectory indicating a trajectory of the spindle equipped with the touch sensor guided by the measurement program based on a determination result of each position on the workpiece after machining based on the measurable condition. To
NC processing device characterized by that.
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