JPH08278103A - ワーク端面の平面度測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワーク端面の平面度を高精度で測定する。 【構成】 ベッド２０には、Ｘ軸方向に平行なピアノ線
２４が張設される。コラム２２には、ピアノ線２４のＺ
軸方向の位置を検出可能な位置測定器２６が配設され
る。主軸頭１４には、該主軸頭１４をコラム２２に沿っ
てＹ軸方向に移動した際の傾斜を測定する主傾斜計３０
が配設される。主軸頭１４に、ワーク１８の端面と装置
１０との相対的な距離を測定する変位測定器３４が配設
される。位置測定器２６での測定値、主傾斜計３０での
測定値および変位測定器３４での測定値が制御装置に入
力され、該制御装置でフライスカッタ１２の移動軌跡の
平面度およびワーク１８の切削端面の平面度が算出され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、所要形状のワークに
おける切削加工された端面の平面度を正確に測定し得る
方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】例えば巨大な吊橋の主ケーブルを支持する
タワーは、角筒型に形成された鋼鉄製のブロックを複数
積み重ねることにより製造される。このように構成され
る巨大タワーでは、その高さが高くなる程、最上部での
傾きを極めて小さい範囲に抑える要請がある。これを実
現するためには、前記各ブロックの相互に当接する端面
を、極めて高精度で切削すると共に、切削加工されたブ
ロックの端面の平面度が、許容範囲に収まっているか否
かを精密に測定する必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】大型ワークの切削端面
の平面度を測定する方法としては、測量に用いられる測
定機器をワーク端面と対向する位置に据付け、該測定機
器と端面における複数の点との間の相対距離を検出する
ことにより平面度を測定する方法が知られている。しか
るに測定機器を使用した平面度測定では、作業者が視覚
により測定値を読み取っているためその誤差が大きく、
前記巨大タワーに使用されるブロックの端面のように精
密な測定を要求されるものには対応し得ないのものであ
った。

【０００４】また、平面度測定により得られた結果を切
削装置にフィードバックすることにより、該装置の切削
精度を向上させることができるが、前記測定機器による
平面度測定では、ワークの大きさによっては該ワークを
切削位置から別の場所に移動させて測定する必要があっ
た。しかるに、ワークを移動させることによりその姿勢
が変化し、切削装置への正確なフィードバックができず
に切削精度の向上が図れない欠点が指摘される。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、前述したワーク端面の平面度
を測定するに際して内在している前記欠点に鑑み、これ
を好適に解決するべく提案されたものであって、ワーク
端面の平面度を高精度で測定し得るワーク端面の平面度
測定方法および装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述した課題を克服し、
所期の目的を達成するため、本発明に係るワーク端面の
平面度測定方法は、テーブルに載置されたワークの端面
と対向する位置に配置され、該ワーク端面と平行なＸ軸
方向に延在するベッドと、このベッドに垂直に載置され
てＸ軸方向に移動自在なコラムと、前記Ｘ軸方向と直交
してワーク端面と平行なＹ軸方向に移動自在にコラムに
配設され、前記ワークの端面を切削する切削工具が装着
される主軸頭とからなり、該主軸頭をＸ−Ｙ軸方向に移
動させることにより、ワークの端面を切削する切削装置
において、前記コラムをベッドに沿って移動させつつ、
該コラムに配設した位置測定器によりＸ軸方向に平行に
張設したピアノ線におけるＸ−Ｙ軸方向と直交するＺ軸
方向の変位を所定ピッチ毎に測定し、得られた複数の測
定値からコラムのＸ軸方向の移動軌跡の真直度を算出
し、前記主軸頭をコラムに沿って移動させつつ、該主軸
頭に配設した傾斜計により主軸頭の傾斜を所定ピッチ毎
に測定し、得られた複数の測定値から主軸頭のＹ軸方向
の移動軌跡の真直度を算出し、前記コラムをベッドに沿
って移動させつつ、前記傾斜計によりコラムのＺ軸方向
の傾斜を所定ピッチ毎に測定し、前記コラムのＸ軸方向
の移動軌跡の真直度、前記主軸頭のＹ軸方向の移動軌跡
の真直度およびコラムのＺ軸方向の傾斜の変化から、前
記主軸頭の移動軌跡の平面度を算出すると共に、前記主
軸頭をワーク端面に沿って移動させつつ、該主軸頭に配
設した変位測定器により主軸頭とワーク端面との相対距
離を所定ピッチ毎に測定し、前記変位測定器により測定
された相対距離を前記主軸頭の移動軌跡の平面度に加算
して演算することにより、ワーク端面の平面度を算出す
るようにしたことを特徴とする。

【０００７】また前記の平面度測定方法を好適に実施す
るため、本願の別の発明に係るワーク端面の平面度測定
装置は、テーブルに載置されたワークの端面と対向する
位置に配置され、該ワーク端面と平行なＸ軸方向に延在
するベッドと、このベッドに垂直に載置されてＸ軸方向
に移動自在なコラムと、前記Ｘ軸方向と直交してワーク
端面と平行なＹ軸方向に移動自在にコラムに配設され、
前記ワークの端面を切削する切削工具が装着される主軸
頭とからなり、該主軸頭をＸ−Ｙ軸方向に移動させるこ
とにより、ワークの端面を切削する切削装置において、
前記ベッドに張設されたＸ軸方向に平行に延在するピア
ノ線を検出可能に前記コラムに配設され、該コラムをベ
ッドに沿って移動させた際のピアノ線のＸ−Ｙ軸方向と
交差するＺ軸方向の位置を測定する位置測定器と、前記
主軸頭に配設され、該主軸頭がコラムに沿って移動する
際の傾斜を測定する傾斜計と、前記主軸頭に配設され、
該主軸頭とワーク端面との相対距離を検出する変位測定
器と、前記位置測定器での測定値からコラムのＸ軸方向
の移動軌跡の真直度を算出すると共に、前記傾斜計での
測定値から主軸頭のＹ軸方向の移動軌跡の真直度とを算
出し、両真直度とコラムをベッドに沿って移動させた際
に傾斜計で測定したコラムのＺ軸方向の傾きの変化とか
ら主軸頭の移動軌跡の平面度を算出する制御装置とから
構成され、前記主軸頭をワークの端面に沿って移動させ
た際に、該主軸頭の移動軌跡の平面度に前記変位測定器
での測定値を加算して演算することにより、ワーク端面
の平面度を算出するようにしたことを特徴とする。

【０００８】

【実施例】次に、本発明に係るワーク端面の平面度測定
方法および装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図
面を参照しながら以下説明する。

【０００９】図１は、実施例に係る測定装置を配設した
切削装置１０の概略構成を示し、該装置１０は、フライ
スカッタ１２を装着した主軸頭１４を、テーブル１６に
載置された角筒状のワーク１８の端面に対して、該端面
と平行なＸ−Ｙ軸方向およびこれと直交する前後のＺ軸
方向に移動自在に備えている。すなわち、図２および図
３に示す如く、テーブル１６と対向してＸ軸方向に平行
に延在するベッド２０の上面に形成された案内面２０ａ
に、コラム２２がＸ軸方向に摺動自在に載置されてい
る。このコラム２２は、ベッド面に対して垂直に配設さ
れ、その一側面に形成された案内面２２ａに、前記主軸
頭１４がＹ軸方向に昇降自在に配設されている。そし
て、主軸頭１４に装着したフライスカッタ１２をＺ軸方
向の所定位置に位置決めした状態で、該主軸頭１４をＸ
−Ｙ軸方向に移動させることにより、ワーク１８の端面
がＺ軸の位置決め平面内で切削される。

【００１０】前記ベッド２０には、テーブル１６から離
間する背面側に、該ベッド２０の長手方向に離間して配
設した図示しない固定部間にピアノ線２４が張設されて
Ｘ軸方向に平行に臨んでいる。またコラム２２には、ピ
アノ線２４のＺ軸方向の位置を検出可能な位置測定器２
６が配設され、図４に示すように該コラム２２をベッド
２０に沿って移動させた際のピアノ線２４のＺ軸方向の
位置の変化を検出し得るよう構成される。そして、位置
測定器２６での測定値は、図６に示すようにマイコン等
の制御装置２８に入力され、該制御装置２８によりコラ
ム２２のＸ軸方向の移動軌跡の真直度を算出するように
なっている。

【００１１】前記主軸頭１４には、制御装置２８に接続
する主傾斜計３０が配設され、図５に示すように主軸頭
１４をコラム２２に沿ってＹ軸方向に移動した際の傾斜
を測定するよう設定されている。主傾斜計３０では、所
定ピッチ毎に傾斜が測定され、該測定値が制御装置２８
に入力されて、該制御装置２８で各測定値を関接測定法
である連鎖法により演算することにより、主軸頭１４の
Ｙ軸方向の移動軌跡の真直度を算出するよう設定されて
いる。なお、主軸頭１４には制御装置２８に接続する副
傾斜計３２が主傾斜計３０に隣設されており、２基の傾
斜計３０,３２からの測定値が制御装置２８に入力さ
れ、両測定値を比較することにより主傾斜計３０の測定
値が正常か異常かを判定し得るようになっている。な
お、１基の傾斜計のみを配設するようにしてもよい。

【００１２】また、前記主軸頭１４をコラム２２の所定
位置に位置決めした状態で、該コラム２２をベッド２０
に沿ってＸ軸方向に移動させたときのコラム２２のＺ軸
方向の傾斜を、前記主傾斜計３０により測定し、該測定
値を制御装置２８に入力するよう設定してある。この場
合も、副傾斜計３２の測定値との比較がなされるように
なっている。

【００１３】図１に示す如く、前記主軸頭１４の所定位
置に変位測定器３４が配設され、前記テーブル１６に載
置されているワーク１８の端面と装置１０(変位設定器
３４の配設位置＝基準位置)との相対的な距離を測定す
るよう構成されている。この変位測定器３４の測定値
は、前記制御装置２８に入力されるようになっている。
なお、変位測定器３４としては、レーザを利用した測定
器が好適に使用される。

【００１４】前記制御装置２８では、前記位置測定器２
６でのコラム２２のＸ軸方向の移動軌跡の真直度、主傾
斜計３０での主軸頭１４のＹ軸方向の移動軌跡の真直度
および傾きの変位により、主軸頭１４、すなわちフライ
スカッタ１２の移動軌跡の平面度を算出するようになっ
ている。また、前記主軸頭１４をワーク１８の端面に沿
って移動させた際に算出したフライスカッタ１２の移動
軌跡の平面度に、前記変位測定器３４での測定値を加算
して演算することにより、ワーク１８の切削された端面
の平面度を算出するよう構成してある。制御装置２８に
は、ディスプレイ３６が接続され、フライスカッタ１２
の移動軌跡の平面度やワーク端面の平面度についての３
次元グラフィックとデータ値とを表示し得るよう構成さ
れている。

【００１５】

【実施例の作用】次に、実施例に係る平面度測定装置の
作用につき説明する。

【００１６】先ず、前記コラム２２のＸ軸方向の移動軌
跡の真直度、主軸頭１４のＹ軸方向の移動軌跡の真直度
およびコラム２２の走行時におけるコラム２２の傾きの
変化を測定し、各測定値を組合わせて解析することによ
り、フライスカッタ１２の移動軌跡の平面度を算出す
る。すなわち、図４に示す如く、前記コラム２２をベッ
ド２０の案内面２０ａに沿ってＸ軸方向に移動させ、前
記ピアノ線２４のＺ軸方向の位置の変化を前記位置測定
器２６により所定ピッチ毎に測定する。この位置測定器
２６により測定された各測定値は、制御装置２８に入力
され、該制御装置２８でベッド２０の真直度が算出され
る。

【００１７】また図５に示す如く、前記主軸頭１４をコ
ラム２２の案内面２２ａに沿ってＹ軸方向に移動させ、
該主軸頭１４のＺ軸に対する角度変化を主傾斜計３０に
より所定ピッチ毎に測定する。そして、主傾斜計３０に
より測定された各測定値は、制御装置２８に入力され、
該制御装置２８では各測定値が連鎖法により演算され
て、主軸頭１４のＹ軸方向の移動軌跡の真直度が算出さ
れる。このとき、前記副傾斜計３２でも同様にコラム２
２のＺ軸に対する角度変化が測定され、該副傾斜計３２
の測定値と主傾斜計３０の測定値とを制御装置２８で比
較して、主傾斜計３０の測定値が正常か異常かを判定す
るようになっている。これにより、主傾斜計３０の故障
等による異常を検出して、測定値の異常に伴うエラーを
防止することができる。

【００１８】更に、前記コラム２２をベッド２０に沿っ
てＸ軸方向に走行させ、コラム２２のＺ軸方向への傾き
の変化を主傾斜計３０により所定ピッチ毎に測定し、各
測定値を制御装置２８に入力する。

【００１９】前記制御装置２８により入力された各測定
値から算出されたコラム２２のＸ軸方向の移動軌跡の真
直度、主軸頭１４のＹ軸方向の移動軌跡の真直度および
コラム２２の傾きの変化から、前記フライスカッタ１２
の移動軌跡の平面度を解析し、得られた平面度のデータ
から３次元グラフィックやデータ値をディスプレスイ３
６に表示する。これにより、切削装置１０が正しい姿勢
で設置されているか否かを判定することができ、必要に
応じて各部分の位置調整を行なうことができる。

【００２０】前記切削装置１０により、テーブル１６に
載置されているワーク１８の端面を切削する際には、前
記主軸ヘッド１４をワーク端面に沿ってＸ−Ｙ軸方向に
移動させる。このとき、前述した各測定により得られた
フライスカッタ１２の移動軌跡の平面度から、該フライ
スカッタ１２をＺ軸方向に進退移動調整することによ
り、ワーク１８の端面を高い平面精度で切削することが
できる。

【００２１】切削後のワーク１８の切削端面の平面度を
測定する場合は、前記主軸頭１４に配設した変位測定器
３４を切削端面と対向させた状態で、該主軸頭１４を切
削端面に沿って移動させる。そして、切削装置１０の基
準位置と切削端面との相対距離を所定ピッチ毎に測定
し、該切削端面の平面度を算出する。なお、この切削端
面の平面度の測定中には、前述したと同様にフライスカ
ッタ１２(主軸頭１４)の移動軌跡の平面度を測定する。
これは、切削前に測定したフライスカッタ１２の移動軌
跡の平面度と、切削端面の測定中に係るフライスカッタ
１２の移動軌跡の平面度とに時間による変化(温度変化
等)を生ずるおそれがあるからである。

【００２２】そして、得られた切削端面の平面度の測定
値を、フライスカッタ１２の移動軌跡の平面度に加算し
て演算することにより、ワーク１８の切削端面の平面度
が高精度で算出される。すなわち、ワーク１８の端面を
切削する切削装置１０により切削端面の平面度を測定す
るので、ワーク１８を測定のために移動させたりする必
要はない。しかも、フライスカッタ１２の移動軌跡の平
面度を測定しながら併せて切削端面の平面度を測定する
から、装置側の移動誤差を除いた高精度の平面度が測定
される。

【００２３】なお、実施例ではワークの端面が矩形の場
合につき説明したが、台形や平行四辺形等の異形形状で
あっても精度の高い平面度を測定することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係るワーク
端面の平面度測定方法および装置によれば、ワークの切
削装置を利用してワーク端面の平面度を測定するので、
別途専用の測定装置を設置する必要はなく設備コストを
低減し得る。また、切削装置の主軸頭の移動軌跡の平面
度も測定するので、測定装置自体の精度も併せて測定し
て高精度の平面度測定を達成し得る。そして測定値を切
削装置へフィードバックすることにより、切削精度の向
上を図ることも可能である。本発明の平面度測定方法お
よび装置は、殊に巨大タワーを構成するブロックのよう
に切削端面の平面度が高精度で要求されるものの測定に
好適に使用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る平面度測定装置を配設し
た切削装置の概略斜視図である。

【図２】切削装置の正面図である。

【図３】切削装置の側面図である。

【図４】切削装置におけるコラムがベッドに沿って移動
する状態を示す説明図である。

【図５】切削装置における主軸頭がコラムに沿って移動
する状態を示す説明図である。

【図６】測定装置の制御ブロック図である。

【符号の説明】

１２ フライスカッタ １４ 主軸頭 １６ テーブル １８ ワーク ２０ ベッド ２２ コラム ２４ ピアノ線 ２６ 位置測定器 ２８ 制御装置 ３０ 主傾斜計 ３２ 副傾斜計 ３４ 変位測定器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テーブル(16)に載置されたワーク(18)の
   端面と対向する位置に配置され、該ワーク端面と平行な
   Ｘ軸方向に延在するベッド(20)と、このベッド(20)に垂
   直に載置されてＸ軸方向に移動自在なコラム(22)と、前
   記Ｘ軸方向と直交してワーク端面と平行なＹ軸方向に移
   動自在にコラム(22)に配設され、前記ワーク(18)の端面
   を切削する切削工具(12)が装着される主軸頭(14)とから
   なり、該主軸頭(14)をＸ−Ｙ軸方向に移動させることに
   より、ワーク(18)の端面を切削する切削装置において、 前記コラム(22)をベッド(20)に沿って移動させつつ、該
   コラム(22)に配設した位置測定器(26)によりＸ軸方向に
   平行に張設したピアノ線(24)におけるＸ−Ｙ軸方向と直
   交するＺ軸方向の変位を所定ピッチ毎に測定し、得られ
   た複数の測定値からコラム(22)のＸ軸方向の移動軌跡の
   真直度を算出し、 前記主軸頭(14)をコラム(22)に沿って移動させつつ、該
   主軸頭(14)に配設した傾斜計(30)により主軸頭(14)の傾
   斜を所定ピッチ毎に測定し、得られた複数の測定値から
   主軸頭(14)のＹ軸方向の移動軌跡の真直度を算出し、 前記コラム(22)をベッド(20)に沿って移動させつつ、前
   記傾斜計(30)によりコラム(22)のＺ軸方向の傾斜を所定
   ピッチ毎に測定し、 前記コラム(22)のＸ軸方向の移動軌跡の真直度、前記主
   軸頭(14)のＹ軸方向の移動軌跡の真直度およびコラム(2
   2)のＺ軸方向の傾斜の変化から、前記主軸頭(14)の移動
   軌跡の平面度を算出すると共に、 前記主軸頭(14)をワーク端面に沿って移動させつつ、該
   主軸頭(14)に配設した変位測定器(34)により主軸頭(14)
   とワーク端面との相対距離を所定ピッチ毎に測定し、 前記変位測定器(34)により測定された相対距離を前記主
   軸頭(14)の移動軌跡の平面度に加算して演算することに
   より、ワーク端面の平面度を算出するようにしたことを
   特徴とするワーク端面の平面度測定方法。
2. 【請求項２】 テーブル(16)に載置されたワーク(18)の
   端面と対向する位置に配置され、該ワーク端面と平行な
   Ｘ軸方向に延在するベッド(20)と、このベッド(20)に垂
   直に載置されてＸ軸方向に移動自在なコラム(22)と、前
   記Ｘ軸方向と直交してワーク端面と平行なＹ軸方向に移
   動自在にコラム(22)に配設され、前記ワーク(18)の端面
   を切削する切削工具(12)が装着される主軸頭(14)とから
   なり、該主軸頭(14)をＸ−Ｙ軸方向に移動させることに
   より、ワーク(18)の端面を切削する切削装置において、 前記ベッド(20)に張設されたＸ軸方向に平行に延在する
   ピアノ線(24)を検出可能に前記コラム(22)に配設され、
   該コラム(22)をベッド(20)に沿って移動させた際のピア
   ノ線(24)のＸ−Ｙ軸方向と交差するＺ軸方向の位置を測
   定する位置測定器(26)と、 前記主軸頭(14)に配設され、該主軸頭(14)がコラム(22)
   に沿って移動する際の傾斜を測定する傾斜計(30)と、 前記主軸頭(14)に配設され、該主軸頭(14)とワーク端面
   との相対距離を検出する変位測定器(34)と、 前記位置測定器(26)での測定値からコラム(22)のＸ軸方
   向の移動軌跡の真直度を算出すると共に、前記傾斜計(3
   0)での測定値から主軸頭(14)のＹ軸方向の移動軌跡の真
   直度とを算出し、両真直度とコラム(22)をベッド(20)に
   沿って移動させた際に傾斜計(30)で測定したコラム(22)
   のＺ軸方向の傾きの変化とから主軸頭(14)の移動軌跡の
   平面度を算出する制御装置(28)とから構成され、 前記主軸頭(14)をワーク(18)の端面に沿って移動させた
   際に、該主軸頭(14)の移動軌跡の平面度に前記変位測定
   器(34)での測定値を加算して演算することにより、ワー
   ク端面の平面度を算出するようにしたことを特徴とする
   ワーク端面の平面度測定装置。
3. 【請求項３】 前記主軸頭(14)には、主傾斜計(30)と副
   傾斜計(32)とが配設され、両傾斜計(30,32)による測定
   値を比較することにより、傾斜計(30,32)の異常を検知
   し得るようにした請求項２記載のワーク端面の平面度測
   定装置。