JPH01503733A - 加工物検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 加工物検査方法 本発明は加工物寸法を検査するための座標測定方法に関する。

背景技術 加工物が加工された後、座標測定装置（ＣＭＭ）により加工物を検査することは 、通常、行なわれていることである。座標測定装置は、その測定範囲内で互いに 直交するＸ、Ｙ、Ｚ方向に駆動される可動アーム（ｑｕｉｌｌ）を有する。可動 アームはタッチトリガプローブ、例えば、米国特許４，１５３．９９８（ＭｃＭ ｕｒｔｒｙ）号公報に開示されているタッチトリガプローブを有し、このタッチ トリガプローブはプローブスタイラスが検査用加工物の表面に接触した時に、ト リガ信号を出力するようになフている。トリガ信号は、可動アームのＸ、Ｙ、Ｚ 位置を示すスケールまたはレゾルバの読みを固定し、接触位置のＸ、Ｙ、ＺＥｉ Ｅｉを示すのに用いられる。一般的に、ＣＭＭはコンピュータを有する。このコ ンピュータは、加工物の寸法が所望の寸法か否かを完成検査するため、加工物上 の任意の位置で座標データを読み取るようにプログラムされている。検査後、加 工物が合格品質か、あるいは不合格品質かが決定される。

本出願に用いられるプローブは、かなりの回数の反復使用が可能である。しかし 、ブリトラベルを受けることが知られている。ブリトラベルはスタイラスが加工 物に接触する瞬間とトリガ信号発生との間のわずかな遅延に起因する不確かさで ある。この不確かさは、トリガ信号が発生してスケール読みが固定され、読みを 読み取るまでの応答遅れが避は難いため、悪化することになる。しかし、プロー ブは繰返し動作するので、この不確かさは、方向と、プローブが加工物に接近す る速度に関して一般的に一定である。

この不確かさの別の原因は、ＣＭＭ自体にある。可動アームは３方向に加速され たり、減速されたりするので、装置の構造は動荷重では歪みやすい、この歪は、 プローブの移動速度および瞬間的な移動方向に応じて、また、測定範囲の瞬間ｘ 、ｙ、ｚ位置に応じて増減する。

このような問題点の解決方法として今日取られているものとしては、プローブを 加工物に接触させる場合、プローブを非常に遅く移動させるようにする方法があ る。この方法によると、動的な歪とプローブのブリトラベルに起因する不確かさ が減少する０通常、測め」サイクルを設け、このサイクルで、プローブを遅い速 度で較正用標準物体の表面に接触させてプローブを較正している。

この較正により偏差計算が可能であり、計算された偏差は格納され、その後のプ ローブスタイラス径のようなファクタの測定読み較正に用いられる。

プローブが移動して、較正用標準物体に各々の方向から接触した場合、「基準決 め」サイクルにより、各々の方向でブリトラベルは較正されるが、測定範囲内の 位置によって変化する動的歪は較正されない。

しかし、プローブがこのように遅い速度で移動する場合は、加工物の検査に多大 な時間を要することになる。既に用いら、れている方法としては、プローブが加 工物に接触するまでは、速い速度で移動させる方法がある。この方法によると、 加工物の位置を的確に指示することができる。プローブの位置を正確に読み取る ため、プローブはその移動方向が反転されて離され、ついで、遅い速度で、移動 方向が再び反転されて接触される。このような方法によると、それぞれの検査位 置で２度接触、すなわち、速い速度での接触と、遅い速度での接触により、明ら かに時間が浪費されることになるが、検査はプローブが常に遅い速度で移動され る場合よりも速く行なわれる。

米国特許４　、３３３　、２３８　（ＭｃＭｕｒｔｒｙ）号公報には別の解決法 が示されている。すなわち、動的歪をＣＭＭ構造の加速度を検知することにより 決定する解決法である。しかし、この方法では、加速度計が必要になるとともに 、加速度計を較正する必要がある。

上述したトリガプローブに替わるものとしては、加工物表面をスキャンする測定 プローブ、すなわち、プローブ本体に対して表面位置を連続的に決定するものが 知られている。測定プローブを用いた例は、米国特許４，１５８，９１９（Ｍｃ Ｍｕｒｔｒｙ）号公報に開示された例がある。このようなプローブからのアナロ グまたはディジタル出力は、加工物表面の位置を与えるため、ＣＭＭのスケール またはレゾルバの出力に加算される。勿論、ＣＭＭの構造が動的に歪む場合は、 トリガタッチプローブを用いた場合と同様に、この歪が不確かさの原因にればさ れるほど問題になる。

発明の開示 本発明は、少なくとも実施例においては、一連の同一加工物が連続して検査され る場合、速くて正確な検査方法を提供することを目的とする。一連の同一加工物 を連続して検査することは、勿論、普通の加工においては、全く普通に行なわれ ていることである。

本発明は、一連の加工物を検査する方法、すなわち、加工物検知プローブを加工 物に関わるまで移動させて位置を検知して位置を読取る方法を提供する。この方 法は次の（ａ）ないしくｅ）のステップからなる。ステップの順序は任意である 。

（ａ）プローブを比較的遅い速度で移動させて第１の加工物と位置検知関係を取 り、位置を読取るステップ（ｂ）プローブを比較的速い速度で移動させて第１の 加工物と位置検知関係を取り、位置を読取るステップ（Ｃ）ステップ（ａ）　、 　（ｂ）で読取った２つの読みの差を表わすイ直を記１３するステップ。

（ｄ）プローブを速い速度で移動させて第２の加工物と位置検知関係を取り、位 置を読取るステップ（ｅ）ステップ（Ｃ）で記録した値を用いてステップ（ｄ） で読取った読みを補正するステップ 当該以前の加工物を速い速度で読取り、読取った読みを記録するとともに、その 後、補正しである場合、バッチの最初の加工物は、必ずしも、プローブを比較的 遅い速度で移動させて読取らなくても良い。

上述した方法は、離れた位置か・ら移動して加工物と位置検知関係を取る場合は 、トリガプローブに適用可能であり、加工物と連続的に位置検知関係を取る場合 は、測定プローブまたはスキャンプローブに適用可能である。ステップ（ａ）　 、　（ｂ）および（ｄ）を行なうため、同一のスキャンプロセスが適正なスキャ ン速度で繰り返えされる０本発明に係る方法によると、少なくともその望ましい 形態によると、ブリトラベルのみならず動的歪が、測定範囲内の任意の位置で、 プローブの任意の移動方向で、プローブの任意の８劾速度で、繰り返されるとい う効果がある。木質的に同一の一連の加工物を用いる限り、加工物に起因する誤 差は本質的に同一である。

図面の簡単な説明 本発明に係る加工物検査方法の一例を図面を参照して説明する。

第１図は座標測定装置（ＣＭＭ）の概略図、第２図は方法のフローチャートであ る。

発明を実施するための最良の形態 第１図に示すＣＭＭは次のように構成されている。

テーブル１０の上に加工物が載置しである。木質的に同一の一連の加工物を、加 工工程から、テーブル１０上の同一位置および方向に、図示しない自動的な手段 により載置するのが望ましい。ＣＭＭは米国特許４，１５３，９９８（ＭｃＭｕ ｒｔｒｙ）号公報に記載されているようなタッチトリガプローブを有するが、非 接触型プローブを含む他のプローブを用いてもよい。プローブ１４は図示しない 可動アーム上に取り付けられ、Ｘ、Ｙ、Ｚ駆動部１６によりＸ、Ｙ、Ｚ方向に移 動されるようになっている。Ｘ、Ｙ、Ｚ駆動部１６はコンピュータ１８により制 御されている。

ｘ、ｙ、ｚスケール２０は、スケールの出力をカウントするカウンタを有し、可 動アームの３方向に対する座標瞬時値を示すものである。プローブ１４はプロー ブが加工物１２の表面に接触したことを示すトリガ信号をライン２２に出力した 場合、スケール２０のカウンタはカウントを停止し、コンピュータ１８は加工物 表面のｘ、ｙ、ｚ座標を読取る。

既に述べたが、装置は通常のものである。コンピュータ１８はプログラムを有し 、このプログラムにより、プローブ１４は加工物１２表面の複数の異なる点で接 触し、必要な検査操作により、加工物の必要な寸法を読取る。従来用いられてい た方法を第１図Ｂに基づき説明すると、プローブは、まず、ライン２４で示すよ うに、表面が検知されるまで、速い速度で加工物表面に接近し、ついで、ライン ２６で示すように、加工物と非接触状態になるように後退し、最後に、ライン２ ８で示すように、より遅い速度で、加工物と接触するように前進する。その結果 、より正確に読取りが行なわれる。このような操作は、加工工程の被検査加工物 ごとにそれぞれの接触点で、繰り返すことが必要なため、時間が掛かることにな る。

第２図を参照して、検査方法を実行する手続きを説明する。

測定に先立ち、プローブ１４を通常の方法により、より遅い速度で較正用標準ボ ールのような較正用標準物体に接触させ、プローブの所定移動方向に対して、較 正、すなわち、「基準決めｊを行なう。よく知られていることであるが、この「 基準決め」により、ＩＭｉの補正偏差が得られ、補正偏差は将来の使用に備えて コンピュータ１８に格納される。

加工工程が開始されると、ステップ３０にて、０４１Ｍ上で測定される最初の加 工物１２がテーブル１０に載置され、加工物の載置は、上述したように、自動的 な載置機構により行なうのが望ましい。

そして、ステップ３２にて、第１の加工物の所定点が、第１図Ｂに示すダブルタ ッチングメソッドを用いて、従来の方法で測定される。このようにして読取った 読みは、予め格納されていた適正な補正偏差を用いて、コンピュータ１８により 従来の方法で補正される。

補正された読みは格納される。ついで、ステップ３４にて、第１の加工物の読取 りが速い速度で、すなわち、第１図Ａに示す方法により繰り返される。

ここで、ステップ３２．３２は同時に行うことができる。ステップ３２．３４で は、第１の加工物のそれぞれの点を、第１図Ｂにライン２４で示す期間、すなわ ちプローブを速＜８９させる期間に読取る「速読み」を行なうことができ、その 後、ライン２８で示す期間、すなわちプローブを遅く移動させる期間に読取る「 遅読み」を行なうことができるからである。

「速読み」による読みは当然格納されている偏差を用いて補正されない、「速読 み」および「遅読み、により、第１の加工物上のそれぞれの点が読取られた場合 は、ステップ３６にて、読取られたそれぞれの読みの差が算出され、算出された 差が格納される。その結果、それぞれの測定点の誤差が格納され、これらの誤差 は、通常のｒ基準法めｊにより得られる、スタイラスの径と、より遅い速度での プローブのブリトラベルとが考慮に入れられ、また、より速い速度での異なるブ リトラベルと、より速い速度での装置構造の動的な歪みが考慮に入れられている 。このような誤差により、より速い速度でプローブを移動させるサイクル中に生 起する系統誤差のプローブ経路上のマツプを形成するのは効果的である。

ステップ３８では、加工工程の第１の加工物が取り除かれ、第２の加工物が、望 ましくは、自動ハンドリング機構を用いて、所定位置に載置される。ステップ４ ０にて、第１図Ａに示す方法を用いて、第２の加工物の「速読み」が行なわれる 。速度はステップ３４で用いた速度と同一の速い速度である。これらの「速読み 」は既に説明したように、不確かである。しかし、「速読み」が不確かであった としても、読取りは当然繰り返されるであろう、プローブが、常に、同一速度で 、同一方向から、加工物の所定点で接触するというのは、特別な場合であり、さ らに、加工物が装置の同一点に載置されても、プローブが加工物の所定点に接触 するというのは特別な場合である。

ステップ４２にて、ステップ４０での「速読み」による読みを、対応する差にス テップ３６にて格納した誤差を加算して補正する。これにより、「速読み」に起 因する誤差が補正される。そして、加工物が合格品質か否か、すなわち、予め定 めた許容値以内か否かを告知する。場合によっては、測定結果をプリントアウト することができる。

そして、検査されるそれぞれの加工物で、ステップ３Ｂ、４０．４２の手順が繰 り返される。

本方法は種々のステップを種々の異なる順序で取ることができる。ステップ３２ ．３４を上述したように一緒にすることができ、ステップ３２の「遅読み」は第 １の加工物では必ずしも必要ではない。ステップ４０での「速読み」による読み が後の補正に用いるため格納された場合は、「遅読み」を行なうのはいつでもよ く、この場合、「遅読み」の後に、ステップ４０の補正を行なう。確かに、ステ ップ３６で得られた差で、かつ、同一加工物１２であるが、異なる加工工程から の差は、コンピュータに格納されたが、場合によっては、別の日に格納されるこ とになるであろう。

上述した方法の利点は、加工工程の大部分の加工物を「速読み」により読取りる ようにしたので、総合的な時間節約ができるという点にある。

本方法は座標測定装置に関して説明した。本方法は異なる検査装置、例えば、検 査ロボットにプローブが取り付けられている場合にも適用可能である。マシンツ ールを数値制御するコンピュータとともに、トリガプローブが用いられるのはよ く知られている。この場合、トリガプローブは加工サイクルの一部に用いられる 。加工サイクルは数値制御のパートプログラムとして格納されている。このよう なパートプログラムに第２図に示す方法を用いることは、全く可能である。種々 の加工物を載置するステップ、すなわち、ステップ３０．３８は、パートプログ ラムに従って加工物から金属を切削するステップを有する。座標測定装置の場合 と同様の利点が生じる。すなわち、プローブ１４を用いる加工サイクルの一部で ある検査が、加工工程の大部分の加工物に対して、より速い速度で行な、うこと かできる。

上述した方法は、スキャンに用いられる測定プローブに適用可能であり、また、 トリガプローブに適用可能である。スキャンの場合には、また、動的歪に起因し て誤差が生じる０本方法をスキャンに通用するには、加工物を、まず、遅い速度 でスキャンしてこのような誤差を生じないようにし、ついで、スキャンを速い速 度で繰り返す、誤差の算出は、既に行なったように、加工物のそれぞれの測定点 で、２つの対応する読みを減算して行なわれる。速い速度でのスキャンに起因す る動的な誤差からマツプが形成される。得られた誤差は、別の木質的に同一の加 工物を速い速度でスキャンして得られる測定値を補正するのに用いられる。

産業上の利用可能性 以上説明したように、本発明によれば、上記のように構成したので、加工物検査 時間を短縮することができるという効果がある。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）プローブを移動させて加工物と位置検知関係を取り、位置を読取る加工物検 査方法において、次の（ａ）ないし（ｅ）のステップを適正な順序で備えたこと を特徴とする加工物検査方法。 （ａ）プローブを比較的遅い速度で移動させて第１の加工物と位置検知関係を取 り、位置を読取るステップ（ｂ）プローブを比較的速い速度で移動させて第１の 加工物と位置検知関係を取り、位置を読取るステップ（ｃ）ステップ（ａ），（ ｂ）で読取った２つの読みの差を表わす値を記録するステップ （ｄ）プローブを速い速度で移動させて第２の加工物と位置検知関係を取り、位 置を読取るステップ（ｅ）ステップ（ｃ）で記録した値を用いてステップ（ｄ） で読取った読みを補正するステップ ２）請求の範囲第１項記載の加工物検査方法において、ステップ（ａ），（ｂ） ，（ｃ）を第１の加工物の複数の点で繰り返し、その後、ステップ（ｄ），（ｅ ）を他の加工物のそれぞれ対応する点で行なうことを特徴とする加工物検査方法 。 ３）請求の範囲第１項または第２項記載の加工物検査方法において、ステップ（ ｄ），（ｅ）を木質的に同一の一連の加工物で繰り返すことを特徴とする加工物 検査方法。 ４）請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の加工物検査方法において 、プローブはトリガプローブであることを特徴とする加工物検査方法。 ５）請求の範囲第４項記載の加工物検査方法において、プローブを比較的遅い速 度で較正または基準決めを行ない、ステップ（ａ）で読みの較正に用いる偏差を 与えることを特徴とする加工物検査方法。 ６）請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の加工物検査方法において 、プローブは測定プローブであり、かつ、ステップ（ａ），（ｂ），（ｄ）をそ れぞれスキャン工程の一部として行なうことを特徴とする加工物検査方法。