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公開番号2024125793
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-19
出願番号2023033859
出願日2023-03-06
発明の名称三次元測定機およびインライン測定システム
出願人株式会社ミツトヨ
代理人弁理士法人樹之下知的財産事務所
主分類G01B 5/00 20060101AFI20240911BHJP(測定;試験)
要約【課題】工作機械で加工途上のワークの測定を効率よく行える三次元測定機およびインライン測定システムを提供する。
【解決手段】搬送経路3でワーク2を搬送しつつ工作機械4で加工する製造ライン1には、工作機械4で加工されるワーク2を測定可能な三次元測定機5が設置され、インライン測定システム6が構成される。三次元測定機5は、工作機械4の側方に設置された測定機本体20と、測定機本体20から工作機械4まで延びる支持体23と、支持体23で支持されて工作機械4で加工されるワーク2を測定可能なプローブ24と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
工作機械で加工されるワークを測定可能な三次元測定機であって、
前記工作機械の側方に設置される測定機本体と、前記測定機本体から前記工作機械まで延びる支持体と、前記支持体で支持されて前記工作機械で加工される前記ワークを測定可能なプローブと、を有する三次元測定機。
続きを表示（約 660 文字）【請求項２】
請求項１に記載の三次元測定機において、
前記支持体には、前記プローブを支持する部分の前記測定機本体に対する変位を検出する変位検出装置が設置されている三次元測定機。
【請求項３】
請求項２に記載の三次元測定機において、
前記変位検出装置は、
前記支持体の前記プローブを支持する部分に設置された反射器と、
前記支持体の前記測定機本体の側に設置されて前記反射器との間にレーザビームを形成するレーザ干渉計と、
前記反射器の入射側に設置されて前記レーザビームを分割して前記測定機本体の側へ送るビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタからの前記レーザビームを受光して前記レーザビームの二次元受光位置を検出する二次元センサと、を有する三次元測定機。
【請求項４】
請求項２に記載の三次元測定機において、
前記支持体には、前記プローブを支持する部分での前記支持体の延伸方向の傾斜を検出する傾斜検出装置を有する三次元測定機。
【請求項５】
ワークを加工する工作機械と、前記工作機械に支持された前記ワークを測定する三次元測定機と、を有するインライン測定システムであって、
前記三次元測定機は、前記工作機械の側方に設置された測定機本体と、前記測定機本体から前記工作機械まで延びる支持体と、前記支持体で支持されて前記工作機械で加工される前記ワークを測定可能なプローブと、を有するインライン測定システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は製造ライン上のワークを測定する三次元測定機およびインライン測定システムに関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
工作機械を用いる製造ラインでは、工作機械で加工されるワークの形状寸法を、工作機械からワークを取り出すことなく測定するために、インライン測定システムが用いられている。
例えば、工作機械を有する製造ラインの途中に三次元測定機を設置し、工作機械で順次加工されたワークの形状寸法をインライン測定している（特許文献１参照）。
また、製造ラインに設置された工作機械にタッチ信号プローブを装着し、加工中のワークの形状寸法を機上測定すること、つまり工作機械の三次元測定機化も行われている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０００－５５６４４号公報
特開２０１６－８０５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した特許文献１では、製造ラインの途中に設置された三次元測定機により、工作機械から送り出されたワークを測定できる。しかし、特許文献１では、工作機械で加工途上のワークの測定はできない。
前述した特許文献２では、加工途上のワークの測定が可能であるが、工作機械を加工および測定に兼用するために、加工時には主軸に刃物を装着し、測定時には主軸にプローブを装着する。つまり、測定のつどプローブの交換動作が必要であり、作業効率の低下が避けられない。
このようなことから、工作機械で加工途上のワークの測定を効率よく行えるようにすることが求められていた。
【０００５】
本発明の目的は、工作機械で加工途上のワークの測定を効率よく行える三次元測定機およびインライン測定システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の三次元測定機は、ワークを加工する工作機械に支持された前記ワークを測定可能な三次元測定機であって、前記工作機械の側方に設置される測定機本体と、前記測定機本体から前記工作機械まで延びる支持体と、前記支持体で支持されて前記工作機械で加工される前記ワークを測定可能なプローブと、を有する。
このような本発明では、工作機械の側方あるいは隣接した位置に設置された測定機本体から支持体を延ばしてプローブを工作機械の加工領域内に導入し、ワークの三次元形状を測定することができる。プローブとしては、接触式のタッチプローブや倣いプローブ、非接触式のラインレーザプローブや粗さ測定プローブなどが適宜利用できる。
本発明では、工作機械でワークの加工を進めつつ、途上の段階で測定機本体から支持体を延ばして加工途上のワークの測定を行うことができる。工作機械においては、ワークの測定の際に工具とプローブとの交換などを行う必要がない。これにより、工作機械で加工途上のワークの測定を効率よく行うことができる。
【０００７】
本発明の三次元測定機において、前記支持体には、前記プローブを支持する部分の前記測定機本体に対する変位を検出する変位検出装置が設置されていることが好ましい。
このような本発明では、支持体のプローブを支持する部分の測定機本体に対する変位を変位検出装置で検出することで、支持体の変形等に基づく変位を補正することができる。
変位としては、支持体の延伸方向に直交する２軸の変位（例えば垂直方向および水平方向）、および支持体の延伸方向の変位が該当する。とくに、本発明では、支持体の変形の主因が重力による垂れ下がりであり、支持体のプローブを支持する部分の垂直方向の変位の補正が最も必要となる。
支持体の延伸方向の変位の検出には、例えばレーザ干渉計などの高精度距離測定装置が利用できる。支持体の延伸方向に直交する２軸の変位については、支持体に平行なレーザビームを二次元センサで受光する構成などが利用できる。
既存の三次元測定機では、プローブの３軸座標を測定機本体に設置された各軸方向のスケールなどで検出している。測定機本体と工作機械との距離が大きくなった際には、支持体の測定機本体側の位置からプローブ支持位置までの距離が大きくなり、支持体のプローブを支持する部分の測定機本体に対する変位が拡大し、測定機本体側での測定精度が低下する可能性がある。これに対し、変位検出装置により、支持体の変形を検出して測定機本体での測定値を補正することで、高精度かつ効率的な測定を行うことができる。
【０００８】
本発明の三次元測定機において、前記変位検出装置は、前記支持体の前記プローブを支持する部分に設置された反射器と、前記支持体の前記測定機本体の側に設置されて前記反射器との間にレーザビームを形成するレーザ干渉計と、前記反射器の入射側に設置されて前記レーザビームを分割して前記測定機本体の側へ送るビームスプリッタと、前記ビームスプリッタからの前記レーザビームを受光して前記レーザビームの二次元受光位置を検出する二次元センサと、を有することが好ましい。
このような本発明では、レーザ干渉計で支持体の延伸方向の変位を検出しつつ、二次元センサで支持体の延伸方向に交差する２軸方向の変位を検出できる。この際、二次元センサで検出するレーザビームは、レーザ干渉計によるレーザビームを分割して利用しており、構造の簡素化および稼働電力の抑制ができる。
【０００９】
本発明の三次元測定機において、前記支持体には、前記プローブを支持する部分での前記支持体の延伸方向の傾斜を検出する傾斜検出装置を有することが好ましい。
このような本発明では、傾斜検出装置により、支持体のプローブを支持する部分での支持体の延伸方向の傾斜を検出できる。例えば、変位検出装置により、支持体の測定器本体側に対するプローブを支持する部分における、支持体の延伸方向に交差する２軸方向の変位を検出すると、検出された変位量には、当該部分の並進成分だけでなく回転成分の影響が含まれる。ここで、傾斜検出装置により当該部分の傾斜から回転成分を検出することで、並進成分と角度成分とを併て補正演算を行うことができ、より適切な補正を行うことができる。
【００１０】
本発明のインライン測定システムは、ワークを加工する工作機械と、前記工作機械に支持された前記ワークを測定する三次元測定機と、を有するインライン測定システムであって、前記三次元測定機は、前記工作機械の側方に設置された測定機本体と、前記測定機本体から前記工作機械まで延びる支持体と、前記支持体で支持されて前記工作機械で加工される前記ワークを測定可能なプローブと、を有する。
このような本発明のインライン測定システムによれば、前述した本発明の三次元測定機で説明した通りの効果を得ることができる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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