JPH11325869A - ワーク形状測定方法、装置及び座標測定機 - Google Patents

ワーク形状測定方法、装置及び座標測定機

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JPH11325869A
JPH11325869A JP10127278A JP12727898A JPH11325869A JP H11325869 A JPH11325869 A JP H11325869A JP 10127278 A JP10127278 A JP 10127278A JP 12727898 A JP12727898 A JP 12727898A JP H11325869 A JPH11325869 A JP H11325869A
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Japan
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workpiece
machine
coordinate measuring
work
shape
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JP10127278A
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Koji Yoda
幸二 依田
Sadayuki Matsumiya
貞行 松宮
Akihiro Koo
明博 小尾
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
DMG Mori Co Ltd
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Mori Seiki Co Ltd
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Program-control systems
    • G05B19/02—Program-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
    • G05B19/401—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３次元座標測定機のマシニングセンタへの組
込みを可能とし、測定を含む生産ラインタクトの短縮化
及び測定データのフィードバックの迅速化を図る。 【解決手段】 マシニングセンタ２０の近傍に３次元座
標測定機５０を配設し、前記マシニングセンタ２０によ
る加工後の待機位置にあるワーク１０に、前記３次元座
標測定機５０のプローブ５２を接近させて、ワーク１０
の形状や寸法を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワーク形状測定方
法及び座標測定機に係り、特に、マシニングセンタ等の
工作機械で加工されたワークの形状や寸法を、３次元座
標測定機等の座標測定機で加工直後に測定して、測定を
含む生産ラインタクトを短縮し、測定データを迅速にフ
ィードバックすることが可能なワーク形状測定方法、装
置、及び、そのための座標測定機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば図１３に示す如く、多数の
マシニングセンタ（Ｍ／Ｃとも略する）２０が搬送ロー
ダ４０で接続された加工ライン内に３次元座標測定機
（ＣＭＭとも称する）５０を導入したシステムを構築す
る場合、ライン内の１ステーションとして、マシニング
センタ２０と同列に３次元座標測定機５０を設置してい
た。
【０００３】従って、あるマシニングセンタ２０によっ
て加工されたワークを、次工程の３次元座標測定機５０
で測定する場合、次のような工程となっていた。
【０００４】マシニングセンタ２０によってワークを
加工 搬送ローダ４０によってワークを３次元座標測定機５
０まで搬送 ３次元座標測定機５０でワークを測定し、必要に応じ
て、測定データをマシニングセンタ２０にフィードバッ
ク
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記工程〜のう
ち、搬送ローダ４０による搬送工程を細かく見ると、
ワークの払出し／搬送／ワークの引込み等の動作があっ
て、かなりの時間を要しているため、せっかく加工工程
、測定工程の個々の工程の高速化を図っても、全体
のラインタクトの短縮化には、大きな障害となってい
た。
【０００６】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、測定を含む生産ラインタクトを短縮
化し、座標測定機による測定データのフィードバックを
迅速化することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、工作機械の近
傍に座標測定機を配設し、前記工作機械による加工後の
待機位置にあるワークに、前記座標測定機のプローブを
接近させて、ワークの形状や寸法を測定するようにし
て、前記課題を解決したものである。
【０００８】又、前記工作機械の工具のワークに対する
移動方向、及び、前記座標測定機のプローブのワークに
対する移動方向を同じとして、工作機械と同一の状態
（ワーク姿勢、支持方法、クランプ方法等）で、ワーク
を測定できるようにして、高精度の測定を可能としたも
のである。
【０００９】特に、前記工作機械の工具の移動方向、及
び、前記座標測定機のプローブの移動方向が、共に水平
方向である場合には、工作機械や座標測定機の配置が容
易である。
【００１０】又、前記座標測定機を、ワークの移動を妨
げない位置に退避可能として、座標測定機のスピンドル
やプローブの長さを過大としたり、座標測定機を大型化
することなく、高精度の測定が行えるようにしたもので
ある。
【００１１】本発明は、又、ワーク形状測定装置におい
て、工作機械の入側で、ワークを移動させて、待機位置
と加工位置に置き換えるためのチェンジャと、該チェン
ジャ上の、前記工作機械による加工後の待機位置にある
ワークに、プローブを接近させて、形状や寸法を測定す
る座標測定機とを備えることにより、前記課題を解決し
たものである。
【００１２】更に、前記座標測定機をワークの移動を妨
げない位置に退避するための退避手段を設けたものであ
る。
【００１３】特に、前記退避手段が、前記座標測定機を
直進移動により退避するようにした場合は、簡単な構成
で退避できる。
【００１４】あるいは、前記退避手段が、前記座標測定
機を回転移動により退避するようにした場合は、少ない
占有スペースで退避できる。
【００１５】又、座標測定機が、加工ラインの工作機械
の近傍に配設され、該工作機械による加工後の待機位置
にあるワークに、プローブを接近させて、形状や寸法を
測定できるようにして、加工ラインへの組込みに適した
座標測定機を提供するようにしたものである。
【００１６】又、前記工作機械と座標測定機の間で、前
記チェンジャによるワークの移動に関連した測定許可信
号と測定完了信号が受け渡されるようにして、動作を確
実としたものである。
【００１７】特に、前記工作機械からのチェンジャ移動
完了通知信号を受けてから、前記座標測定機が退避位置
を離れ、該座標測定機の退避完了通知信号を受けてか
ら、前記チェンジャによるワーク移動を開始するように
したものである。
【００１８】更に、測定位置にあるワークを回転させる
ための回転手段を設けて、全側面又は多側面の測定を可
能としたものである。
【００１９】なお、本発明に関連するものとして、ＵＳ
Ｐ３８００４２２には、３次元座標測定機の上下方向の
軸ごとスピンドルを旋回可能とすることが記載され、Ｕ
ＳＰ３８２３４８２には、プローブのみを旋回可能とす
ることが記載されているが、いずれも、本発明のよう
に、工作機械に組込むことは、全く考慮されていなかっ
た。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。
【００２１】本発明の第１実施形態は、図１（正面
図）、図２（平面図）及び図３（斜視図）に示す如く、
工作機械、例えば図４に示すような、水平方向の主軸２
２を備えた横型のマシニングセンタ（Ｍ／Ｃ）２０の近
傍に、プローブ５２が装着されるスピンドル５４が水平
方向に移動自在とされた、やはり横型の３次元座標測定
機（ＣＭＭ）５０を配設し、前記マシニングセンタ２０
による加工後の待機位置にあるワーク１０（図４参照）
に、前記ＣＭＭ５０のプローブ５２を接近させて、ワー
ク１０の形状を測定するようにしたものである。
【００２２】図において、２１は、Ｍ／Ｃ２０のベー
ス、２２は、Ｍ／Ｃ２０のＺ軸方向Ｚｍに移動するワー
ク１０を加工するための、ドリル、フェースミル、タッ
プ等の刃物が取り付けられる主軸、２３は、加工位置で
ワーク１０を例えば５°、１°、又は０．００１°単位
で所定角度だけ回転するための、Ｍ／Ｃ２０内に組込ま
れた加工用割出し( 回転) 機構、２４は、待機位置で、
ワーク１０を所定角度回転するための測定用割出し( 回
転) 機構、２６は、搬送ローダ（図示省略）から搬入出
される、パレット１２に載置されたワーク１０を図５に
矢印Ｒで示す如く旋回させて、図２下方の待機位置と上
方の加工位置に置き換えるためのプレート２８を含む、
例えば旋回式の２面オートパレットチェンジャ（ＡＰＣ
とも称する）、２９は、該ＡＰＣ２６のベースである。
【００２３】前記加工位置と待機位置の間には、加工時
の切粉や油が待機位置に飛散するのを防止するための仕
切板３０が、必要に応じて立ち上げられる。
【００２４】又、５４は、ＣＭＭ５０のスピンドル、５
６は、ＣＭＭ５０のベース、５８は、前記スピンドル５
４を水平のＺ軸方向に移動するためのＺ軸方向移動機構
を被うＺ軸カバー、６０は、該Ｚ軸方向移動機構を上下
のＹ軸方向に移動するためのＹ軸方向移動機構を被うＹ
軸カバー、６２は、該Ｙ軸方向移動機構を図１の紙面に
垂直なＸ軸方向（図２参照）に移動するためのＸ軸方向
移動機構を被うＸ軸カバーである。
【００２５】本実施形態のシステム構成を図６に示す。
Ｍ／Ｃ２０側のＮＣ制御装置７０とＣＭＭ５０側のプロ
グラマブルコントローラ（ＰＬＣとも称する）７２の間
で、測定データのフィードバックを含む各種通信が行わ
れ、該ＰＬＣ７２の指示により、治具のクランプ等のア
クチュエータ７４Ａ、Ｂ、Ｃの制御や、ＣＭＭ５０の本
体を制御する駆動制御装置７８及びデータ処理装置７６
とのデータの授受が行われる。
【００２６】例えば、ＮＣ制御装置７０からＡＰＣ旋回
完了通知指令がＣＭＭ５０に伝えられると、ＣＭＭ５０
による測定が行われる。具体的には、一側面の測定が終
了する毎に、測定用割出し機構２４でワーク１０を、任
意の角度、例えば９０°回転（自転）して、次の側面の
測定を行い、例えば９０°毎の回転と測定を繰り返して
全側面の測定を行う。測定終了後、ＣＭＭ５０側からＮ
Ｃ制御装置７０側へワーク（又はパレット）搬送指令が
与えられ、測定が完了したワークを搬送ローダ４０に搬
出し、次のワークを搬送ローダ４０から待機位置へ搬入
する。
【００２７】次に、図７を参照して、測定時の手順を説
明する。
【００２８】まず、Ｍ／Ｃ２０側で、図８に示す如く、
搬送ローダ４０より、次に加工すべきワーク１０を、そ
の時点でのＡＰＣ２６のプレート中の搬送ローダ４０側
位置Ａに引込む（ステップ１００）。次いでＡＰＣ２６
のプレート２８を矢印Ｒに示すように１８０°旋回し
（ステップ１２０）、Ｍ／Ｃ２０側となった位置Ａのワ
ークをＭ／Ｃ２０で加工する（ステップ１３０）。この
加工と並行して、加工中の待機側（即ち搬送ローダ４０
側）位置にある位置Ｂに、次のワークを搬送ローダ４０
から引込む（ステップ１３２）。
【００２９】加工終了と次ワーク引込み完了の両方を確
認するまで待機し（ステップ１４０）、確認ができた時
点で、ＡＰＣ２６のプレート２８を１８０°旋回する
（ステップ１５０）。このＡＰＣ２６のプレート２８の
旋回によって加工側位置となった位置ＢのワークをＭ／
Ｃ２０で加工する（ステップ１６０）。一方、ＣＭＭ５
０側では、加工終了後待機位置に戻ってきた位置Ａのワ
ークの全側面を、測定用割出し機構２４で例えば９０°
毎の回転と測定を繰り返して、測定し（ステップ１６
２）、測定が完了したワークを搬送ローダ４０へ搬出し
（払出しと称する）（ステップ１６４）、次のワークを
搬送ローダ４０から待機位置へ搬入する（引込みと称す
る）（ステップ１６６）。
【００３０】加工終了と次ワーク引込み完了の両者を確
認するまで待機し（ステップ１７０）、再びＡＰＣ２６
のプレート２８を１８０°旋回し（ステップ１８０）、
ステップ１３０に戻って、加工位置側となった位置Ａの
ワークをＭ／Ｃ２０で加工する。一方、ＣＭＭ５０は、
ステップ１６０で加工され、ステップ１８０のＡＰＣ旋
回によって待機位置に戻ってきた位置Ｂのワークを測定
し（ステップ１９２）、全側面の測定終了後、搬送ロー
ダ４０へ払出し（ステップ１９４）、ステップ１３２に
戻って、搬送ローダ４０から次ワークをＡＰＣ２６の待
機位置へ引込む。
【００３１】以下、ステップ１３０〜１９４を繰り返
す。
【００３２】このようにして、ＡＰＣ２６を有するＭ／
Ｃ２０の加工エリアで、ワーク１０を加工している間
に、並行して測定エリア（待機位置）側で測定を行うこ
とができ、これにより、高速化に関しては、Ｍ／Ｃ２０
及びＣＭＭ５０の個々のパフォーマンスを最大限に発揮
することができる。なお、ＡＰＣ２６の旋回を考慮し
て、ＣＭＭ５０は、Ｚ軸の移動範囲を大とし、ＡＰＣ２
６が干渉しない安全な位置に設置する必要があるが、そ
のままでは、ＣＭＭ５０とＡＰＣ２６の距離が遠くなっ
てしまって、Ｚ軸が伸び、スピンドルのたわみ等により
精度上不利である。そこで、本発明の第２実施形態で
は、図９（正面図）及び図１０（平面図）に示す如く、
例えばＭ／Ｃ２０と共通化された前記ＣＭＭ５０のベー
ス３２にレール８０を設けて、ＣＭＭ本体が矢印Ａに示
す如く、直線的に退避位置へ退避できるようにしてい
る。
【００３３】本実施形態においては、重量の大きいＣＭ
Ｍ５０を安全に退避可能である。
【００３４】なお、第２実施形態の移動方法では、ＣＭ
Ｍ５０全体を移動させるため、駆動機構が大掛かりとな
り、占有スペースも大きい。そこで、図１１（正面図）
及び図１２（平面図）に示すような第３実施形態では、
Ｍ／Ｃ２０側の上下方向（鉛直方向）回転軸８２を中心
として、ＣＭＭ５０本体を、矢印Ｂに示す如く、レール
８４上を回転させて退避するようにしている。
【００３５】本実施形態においては、第２実施形態に比
べて、安定した退避移動が可能であり、占有スペースも
小さい。
【００３６】前記実施形態においては、いずれも、加工
時の刃物に対するワーク１０の動き（Ｚｍ方向）と、プ
ローブ５２の動き（Ｚ軸方向）が、いずれも同じ水平方
向であるため、特に高精度の測定が可能であり、配置も
容易である。なお、マシニングセンタや３次元座標測定
機の形式は横型に限定されない。
【００３７】なお、前記実施形態においては、いずれ
も、ＡＰＣ２６が旋回式の２面ＡＰＣとされていたが、
加工位置と２つの待機位置が中心角１２０°で配置され
た旋回式の３面ＡＰＣや、旋回式以外の他の方法で加工
位置と待機位置を交換するようにしたＡＰＣを備えた、
マシニングセンタ以外の工作機械にも、本発明は同様に
適用可能である。
【００３８】又、前記実施形態においては、いずれも、
本発明が３次元座標測定機に適用されていたが、本発明
の適用対象はこれに限定されず、Ｙ軸又はＸ軸が固定さ
れ、ワークの移動を利用して３次元形状を測定する座標
測定機や、所定位置における２次元的な断面形状のみを
測定する２次元座標測定機にも、同様に適用できること
は明らかである。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、工作機械によって加工
されたワークの形状や寸法を加工直後に測定することが
可能となり、測定を含む生産ラインタクトの短縮化及び
測定データの工作機械のフィードバックの迅速化を図る
ことができる。又、従来は、抜き取り検査や最終工程に
設置せざるを得なかった座標測定機を、工作機械間の中
間工程に導入することが可能となり、ライン内計測の理
想的な姿を構築できる。更に、加工と測定が並行して行
え、工作機械の生の誤差を抽出して、最適なフィードバ
ック値を求めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態におけるマシニングセン
タと３次元座標測定機の配置を示す正面図
【図２】同じく平面図
【図３】同じく斜視図
【図４】前記マシニングセンタの概略構成を示す斜視図
【図５】前記マシニングセンタに設けられたオートパレ
ットチェンジャの概要を示す斜視図
【図６】第１実施形態のシステム構成を示すブロック線
図
【図７】第１実施形態における測定手順を示す流れ図
【図８】同じくオートパレットチェンジャの動作を示す
平面図
【図９】本発明の第２実施形態を示す正面図
【図１０】同じく平面図
【図１１】本発明の第３実施形態を示す正面図
【図１２】同じく平面図
【図１３】３次元座標測定機が配設された従来の加工ラ
インの一例の配置を示すレイアウト図
【符号の説明】
１０…ワーク １２…パレット ２０…マシニングセンタ（Ｍ／Ｃ） ２１…Ｍ／Ｃベース ２２…主軸 ２４…測定用割出し（回転）機構 ２６…オートパレットチェンジャ（ＡＰＣ） ２８…プレート ２９…ＡＰＣベース ４０…搬送ローダ ５０…３次元座標測定機（ＣＭＭ） ５２…プローブ ５６…ＣＭＭベース ７０…ＮＣ制御装置 ７２…プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ） ８０、８４…レール ８２…回動軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小尾 明博 奈良県大和郡山市北郡山町106番地 株式 会社森精機製作所内

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】工作機械の近傍に座標測定機を配設し、 前記工作機械による加工後の待機位置にあるワークに、
    前記座標測定機のプローブを接近させて、ワークの形状
    や寸法を測定することを特徴とするワーク形状測定方
    法。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のワーク形状測定方法にお
    いて、前記工作機械の工具のワークに対する移動方向、
    及び、前記座標測定機のプローブのワークに対する移動
    方向が、同じであることを特徴とする加工ライン内での
    ワーク形状測定方法。
  3. 【請求項３】請求項２に記載のワーク形状測定方法にお
    いて、前記工作機械の工具の移動方向、及び、前記座標
    測定機のプローブの移動方向が、共に水平方向であるこ
    とを特徴とする加工ライン内でのワーク形状測定方法。
  4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれか一項に記載のワ
    ーク形状測定方法において、前記座標測定機が、ワーク
    の移動を妨げない位置に退避可能とされていることを特
    徴とするワーク形状測定方法。
  5. 【請求項５】工作機械の入側で、ワークを移動させて、
    待機位置と加工位置に置き換えるためのチェンジャと、 該チェンジャ上の、前記工作機械による加工後の待機位
    置にあるワークに、プローブを接近させて、形状や寸法
    を測定する座標測定機と、 を備えたことを特徴とするワーク形状測定装置。
  6. 【請求項６】請求項５に記載のワーク形状測定装置にお
    いて、更に、前記座標測定機をワークの移動を妨げない
    位置に退避するための退避手段が設けられていることを
    特徴とするワーク形状測定装置。
  7. 【請求項７】請求項６に記載のワーク形状測定装置にお
    いて、前記退避手段が、前記座標測定機を直進移動によ
    り退避するようにされていることを特徴とするワーク形
    状測定装置。
  8. 【請求項８】請求項６に記載のワーク形状測定装置にお
    いて、前記退避手段が、前記座標測定機を回転移動によ
    り退避するようにされていることを特徴とするワーク形
    状測定装置。
  9. 【請求項９】請求項５乃至８のいずれか一項に記載のワ
    ーク形状測定装置において、前記工作機械と座標測定機
    の間で、前記チェンジャによるワークの移動に関連した
    測定許可信号と測定完了信号が受け渡されることを特徴
    とするワーク形状測定装置。
  10. 【請求項１０】請求項９に記載のワーク形状測定装置に
    おいて、前記工作機械からのチェンジャ移動完了通知信
    号を受けてから、前記座標測定機が退避位置を離れ、該
    座標測定機の退避完了通知信号を受けてから、前記チェ
    ンジャによるワーク移動を開始することを特徴とするワ
    ーク形状測定装置。
  11. 【請求項１１】請求項５乃至１０のいずれか一項に記載
    のワーク形状測定装置において、更に、測定位置にある
    ワークを回転させるための回転手段が設けられているこ
    とを特徴とするワーク形状測定装置。
  12. 【請求項１２】工作機械の近傍に配設され、 該工作機械による加工後の待機位置にあるワークに、プ
    ローブを接近させて、形状や寸法を測定できるようにさ
    れていることを特徴とする座標測定機。
JP10127278A 1998-05-11 1998-05-11 ワーク形状測定方法、装置及び座標測定機 Pending JPH11325869A (ja)

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JP10127278A JPH11325869A (ja) 1998-05-11 1998-05-11 ワーク形状測定方法、装置及び座標測定機
DE69921013T DE69921013T2 (de) 1998-05-11 1999-05-07 Werkstückformmessungsverfahren und -vorrichtung, und Koördinatenmessmaschine
EP99303581A EP0957417B1 (en) 1998-05-11 1999-05-07 Work form-measuring method and device, and coordinate-measuring machine
US09/309,264 US20020000047A1 (en) 1998-05-11 1999-05-11 Work form-measuring method and device, and coordinate-measuring machine

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EP (1) EP0957417B1 (ja)
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DE (1) DE69921013T2 (ja)

Cited By (3)

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