非接触測定装置及び機上計測システム
【課題】測定ヘッド側から送信されるデータ量を小さくすることができる非接触測定装置などを提供する。
【解決手段】非接触測定装置は、ワーク表面にレーザ光を照射するレーザ発振器１１と、レーザ発振器１１から照射されワーク表面で反射したレーザ光を受光して２次元画像データを生成するＣＣＤカメラ１２と、生成された２次元画像データを基にワーク表面とＣＣＤカメラ１２との間の距離を算出する距離算出部２３と、算出された距離に係る数値データを無線通信により送信する送受信制御部２４及び無線機１８とを有する測定ヘッド１０であって、工作機械の主軸に対して着脱自在に構成された測定ヘッド１０と、測定ヘッド１０から送信された距離データを無線通信により受信する受信装置、受信された距離データと工作機械の数値制御装置から得られる位置情報とを基にワークの表面形状を算出するデータ処理部を有する処理装置とを備える。
【解決手段】非接触測定装置は、ワーク表面にレーザ光を照射するレーザ発振器１１と、レーザ発振器１１から照射されワーク表面で反射したレーザ光を受光して２次元画像データを生成するＣＣＤカメラ１２と、生成された２次元画像データを基にワーク表面とＣＣＤカメラ１２との間の距離を算出する距離算出部２３と、算出された距離に係る数値データを無線通信により送信する送受信制御部２４及び無線機１８とを有する測定ヘッド１０であって、工作機械の主軸に対して着脱自在に構成された測定ヘッド１０と、測定ヘッド１０から送信された距離データを無線通信により受信する受信装置、受信された距離データと工作機械の数値制御装置から得られる位置情報とを基にワークの表面形状を算出するデータ処理部を有する処理装置とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の主軸に装着された測定ヘッドからレーザ光を被測定対象物の表面に照射して被測定対象物表面の形状測定を行う非接触測定装置、及びこの非接触測定装置を備えた機上計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
機械加工の分野では、加工後のワークを工作機械から取り外すことなくワーク表面の形状を測定するといったことが従来から行われている。そして、このような測定に用いられる測定装置として、例えば、特許第３５１５０２３号公報に開示されたような非接触測定装置がある。
【０００３】
この非接触測定装置は、工具が装着される主軸と、ワークが載置されるテーブルと、前記主軸とテーブルとを直交３軸方向に相対移動させる送り機構部と、前記送り機構部を制御する数値制御装置とを備えた工作機械に設けられるようになっており、前記主軸に装着可能な撮像装置と、前記撮像装置と一体的に設けられる送信機及びモニタに接続される受信機から構成される無線通信装置と、モニタの表示画面に貼り付けられ、十字状の定点表示マークが印字された透明なシート体とを備える。
【０００４】
前記撮像装置は、テーブル上のワーク（被測定対象物）を撮像して２次元画像データを生成し、前記送信機は、撮像装置によって生成された２次元画像データを送信し、前記受信機は、送信機から送信された２次元画像データを受信して、受信した２次元画像データを前記モニタの表示画面に拡大表示する。
【０００５】
この非接触測定装置では、撮像装置により撮像，生成された２次元画像データをモニタの表示画面に表示しつつ、送り機構部により主軸及びテーブル（撮像装置及びワーク）を相対移動させて、ワークの測定点と定点表示マークの中心点とを一致させ、このときの主軸及びテーブルの直交３軸方向における移動位置を求める。そして、以下同様にして、複数の測定点について、主軸及びテーブルの直交３軸方向における移動位置を求め、このようにして求めた各移動位置を基に、例えば、ワークの面粗度などを算出する。
【０００６】
【特許文献１】特許第３５１５０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の非接触測定装置では、撮像装置により撮像，生成された２次元画像データを送信しているので、送信するデータ量が非常に大きいという問題があった。また、送信されるデータ量が大きくなると、データの送受信に時間がかかって面粗度の測定に長時間かかるという問題も生じる。
【０００８】
また、このような問題は、例えば、測定ヘッドからレーザ光を被測定対象物表面に向けて照射して、反射したレーザ光を光検出器により受光し、反射レーザ光の受光位置に係るデータを無線通信でデータ処理装置側に送信して、このデータ処理装置側で被測定対象物の表面形状を算出する場合にも同様に発生する。
【０００９】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、測定ヘッド側から送信されるデータ量を小さくすることができる非接触測定装置、及びこれを備えた機上計測システムの提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明は、
先端に工具が装着される主軸と、ワークが載置されるテーブルと、前記主軸とテーブルとを前記主軸の軸線方向を含む直交３軸方向に沿って相対移動させる送り機構部と、前記送り機構部を制御する数値制御手段とを備えた工作機械に設けられ、前記ワーク表面の形状測定を行う非接触測定装置において、
前記主軸に対して着脱自在に構成された測定ヘッドであって、前記ワーク表面にレーザ光を照射する投光手段と、前記ワーク表面で反射したレーザ光を受光する受光手段と、前記受光手段の受光データを基に前記ワーク表面と測定ヘッドとの間の距離を算出する距離算出手段と、前記距離算出手段によって算出された距離に係る数値データを無線通信により送信する送信手段とを有する測定ヘッドと、
前記測定ヘッドから送信された距離データを無線通信により受信する受信手段と、前記受信手段により受信された距離データと前記数値制御手段から得られる前記主軸及びテーブルの位置情報とを基に、前記ワークの表面形状を算出するデータ処理手段とを有する処理装置とを備えてなることを特徴とする非接触測定装置に係る。
【００１１】
この非接触測定装置によれば、工具が装着された主軸と、ワークが載置されたテーブルとが、数値制御手段による制御の下、送り機構部により直交３軸方向に相対移動せしめられてワークが加工されると、前記主軸に工具に代えて測定ヘッドが装着され、加工後におけるワーク（被測定対象物）表面の形状測定が行われる。
【００１２】
具体的には、投光手段からワーク表面に向けてレーザ光が照射され、照射されたレーザ光は、ワーク表面で反射して受光手段により受光され、この後、距離算出手段により、受光手段の受光データを基にワーク表面と測定ヘッドとの間の距離が算出され、算出された距離に係る数値データが送信手段によって処理装置側に無線通信により送信される。測定ヘッド側から処理装置側に送信された距離データは、受信手段によって無線通信により受信され、受信された距離データと数値制御手段から得られる主軸及びテーブルの位置情報とを基に、データ処理手段によりワークの表面形状が算出される。
【００１３】
尚、算出されるワークの表面形状としては、特に限定されるものではないが、例えば、ワーク表面のある点における主軸軸線方向の位置、ワークの表面粗さ、ワーク表面の輪郭形状、ワーク表面の傾きや平面度などを挙げることができる。また、測定に当たっては、例えば、ワーク表面のある点に向けてレーザ光が照射されるように測定ヘッド及びワークを所定位置に位置決めしてレーザ光を照射したり、レーザ光を連続的に照射しながら、測定ヘッド及びワークを主軸軸線と直交する平面内で相対移動させるようにしても良い。
【００１４】
このように、本発明に係る非接触測定装置によれば、距離算出手段で算出された距離に係る数値データを測定ヘッド側から処理装置側に無線通信で送信しているので、即ち、算出結果に係る数値データを送信しているので、ワーク表面と測定ヘッドとの間の距離を算出するのに必要なデータを測定ヘッド側から処理装置側に送信する場合に比べ、測定ヘッド側から送信するデータ量を小さくすることができる。また、データとして最も軽い数値データを送信しているので、送信データを軽くする上で最適である。また、データの送受信に時間がかからなくなるので、ワーク表面の形状測定を短時間で効率的に実施することができる。
【００１５】
また、本発明は、
前記非接触測定装置と、
先端に工具が装着される主軸と、ワークが載置されるテーブルと、前記主軸とテーブルとを前記主軸の軸線方向を含む直交３軸方向に沿って相対移動させる送り機構部と、前記送り機構部を制御する数値制御手段とを備えた工作機械とから構成される機上計測システムであって、
前記工作機械の主軸先端部の近傍位置に設けられる１次側の給電コイルと、前記給電コイルに電圧を印加する電圧印加手段と、前記測定ヘッドに設けられ、前記投光手段，受光手段，距離算出手段及び送信手段に電力をそれぞれ供給する２次側の受電コイルとから構成される非接触給電手段を備え、
前記給電コイル及び受電コイルは、前記測定ヘッドが前記主軸に装着されたときに両者が近接して前記給電コイル側から前記受電コイル側に電力が供給されるように構成されてなることを特徴とする機上計測システムに係る。
【００１６】
この機上計測システムによれば、測定ヘッドが主軸に装着されると、給電コイル及び受電コイルが近接して、電圧印加手段により電圧が印加された給電コイル側から受電コイル側に電力が供給され、これにより、測定ヘッドに設けられた投光手段，受光手段，距離算出手段及び送信手段に電力がそれぞれ供給される。このように、測定ヘッドへの電力供給を非接触給電にすることで、電力供給のための電力ケーブルを不要にして作業者の作業性を向上させることができる。また、測定ヘッドに電力供給のためのバッテリを設けているような場合には、バッテリの充電作業や残量管理といった煩わしい作業を行わなければならないが、これらの作業を省くことができる。
【００１７】
尚、前記工作機械は、複数の工具が格納される工具マガジンと、前記工具マガジンに格納された工具と前記主軸に装着された工具とを交換する交換機構とからなる工具交換装置を更に備え、前記測定ヘッドは、前記工具マガジンに格納され、前記交換機構により前記主軸に対して着脱されるように構成されていても良い。
【００１８】
このようにすれば、工具交換装置により測定ヘッドを主軸に対して自動で着脱することができるので、便利である。また、ワークの加工及び加工後のワーク測定を自動且つ連続的に行うことができ、効率的である。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明に係る非接触測定装置及び機上計測システムによれば、測定ヘッド側から処理装置側に無線通信で送信されるデータ量を小さくすることができ、効率的且つ確実にデータの送受信を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係る機上計測システムの概略構成を示した斜視図であり、図２は、本実施形態に係る測定ヘッドの工作機械取付状態を一部断面で示した断面図である。また、図３は、本実施形態に係る測定ヘッドの概略構成を一部断面で示した断面図であり、図４は、本実施形態に係る測定ヘッドの概略構成を示したブロック図であり、図５は、本実施形態に係るデータ処理装置の概略構成を示したブロック図である。
【００２１】
図１乃至図５に示すように、本例の機上計測システム１は、工作機械６０と、レーザ光をワークＷの表面に向けて照射し、ワークＷの表面により反射されたレーザ光を受光してワークＷの表面との間の距離を算出し、算出した距離に係るデータを無線通信で送信する測定ヘッド１０、及び測定ヘッド１０から送信された距離データを無線通信により受信して、受信した距離データなどを基にワークＷの表面形状を算出するデータ処理装置４０を有する非接触測定装置５と、測定ヘッド１０に電力を非接触で供給する非接触給電装置３０とを備え、被測定対象物たるワークＷの表面の形状測定を行うように構成される。
【００２２】
前記工作機械６０は、ベッド６１と、ベッド６１上に配設されたコラム６２と、コラム６２に支持され、上下方向（Ｚ軸方向）に移動自在となった主軸頭６３と、軸線がＺ軸と平行且つ軸線中心に回転自在に主軸頭６３によって支持され、工具が装着される主軸６４と、ベッド６１上に水平方向（Ｙ軸方向）に移動自在に配設されたサドル６５と、サドル６５上にＺ軸及びＹ軸の双方と直交するＸ軸方向に移動自在に配設され、上面にワークＷが載置されるテーブル６６と、主軸頭６３，サドル６５及びテーブル６６をＺ軸方向，Ｙ軸方向及びＸ軸方向にそれぞれ移動させるＺ軸送り機構部（図示せず），Ｙ軸送り機構部（図示せず）及びＸ軸送り機構部（図示せず）と、主軸６４に装着された工具を新たな工具と交換する工具交換装置６７と、各送り機構部及び工具交換装置６７の作動を制御する数値制御装置６８などから構成される。
【００２３】
また、前記主軸６４は、先端面に開口したテーパ穴６４ａを備えており、このテーパ穴６４ａ内には、工具を保持，固定するためのコレット７０及びドローバ７１などが配設される。コレット７０は、その先端部により工具のプルスタッドを把持可能に構成され、ドローバ７１は、コレット７０に係合して設けられており、これらコレット７０及びドローバ７１のＺ軸方向への移動によって工具の着脱が可能になる。
【００２４】
また、前記工具交換装置６７は、特に図示はしないが、複数の工具が格納される工具マガジンと、工具マガジンに格納された工具と主軸６４に装着された工具とを交換する交換機構とを備えており、この交換機構は、まず、主軸６４に装着されている工具を引き抜いた後、新たな工具を主軸６４に装着する。
【００２５】
前記測定ヘッド１０は、ワークＷの表面にレーザ光を照射するレーザ発振器１１と、レーザ発振器１１から照射されワークＷの表面で反射したレーザ光を受光して２次元画像データを生成するＣＣＤカメラ１２と、レーザ発振器１１とワークＷとの間に配置され、レーザ発振器１１からのレーザ光をワークＷの表面に導くプリズム１３及び反射鏡１４と、ＣＣＤカメラ１２とワークＷとの間に配置され、ワークＷの表面で反射したレーザ光をＣＣＤカメラ１２の撮像面１２ａ上に結像させる（具体的には、環状像として収束させる）２つの凸レンズ１５，１６と、ＣＣＤカメラ１２と凸レンズ１６との間に配置された絞り１７と、アンテナ１８ａを有し、データ処理装置４０との間でデータの送受信を行うための無線機１８と、制御装置１９と、レーザ発振器１１、ＣＣＤカメラ１２、プリズム１３、反射鏡１４、凸レンズ１５，１６、絞り１７、無線機１８及び制御装置１９などが収容される円筒状の筐体２０と、筐体２０の上端に固設され、工具の主軸装着部と同形状をした装着部材２１とを備え、工作機械６０の主軸６４に対して着脱自在に構成される。
【００２６】
また、測定ヘッド１０は、ＣＣＤカメラ１２によって生成された２次元画像データを基にワークＷの表面と測定ヘッド１０との間のＺ軸方向における距離（ワークＷの表面におけるレーザ光の照射点ＰとＣＣＤカメラ１２の撮像面１２ａとの間の距離）を算出する距離算出部２３と、距離算出部２３によって算出された距離に係る数値データ（距離データ）をデータ処理装置４０に無線機１８を介して送信する処理などを行う送受信制御部２４とを更に備える。尚、前記制御装置１９は、前記距離算出部２３及び送受信制御部２４などから構成される。
【００２７】
前記装着部材２１には、プルスタッド２１ａが形成されており、装着部材２１が主軸６４のテーパ穴６４ａ内に挿入された際に、このプルスタッド２１ａがコレット７０によって把持されるようになっている。
【００２８】
前記ＣＣＤカメラ１２は、多行多列の２次元に配置された複数の光電変換素子を備え、受光強度に応じて各光電変換素子から出力される電圧信号をデジタル化した後、これを濃淡レベル値に変換して２次元濃淡画像データとして出力する。
【００２９】
前記距離算出部２３は、ＣＣＤカメラ１２から出力された２次元濃淡画像データを所定のしきい値で２値化し、この２値化画像を基に反射レーザ光の環状像を抽出して、前記環状像の直径を認識し、この認識した直径から照射点Ｐと撮像面１２ａとの間の距離を算出する。
【００３０】
尚、この測定ヘッド１０は、通常、工具交換装置６７の工具マガジン内に格納されており、ワークＷの測定を行う際にのみ、交換機構により主軸６４に装着されるようになっている。
【００３１】
前記非接触給電装置３０は、工作機械６０側に設けられる１次側の給電コイル３１と、給電コイル３１に交流電圧を印加する交流電源３２と、測定ヘッド１０側に設けられ、レーザ発振器１１，ＣＣＤカメラ１２，無線機１８，距離算出部２３及び送受信制御部２４がそれぞれ接続された２次側の受電コイル３３とから構成される。
【００３２】
前記給電コイル３１は、主軸頭６３を構成するハウジング６３ａの先端面であり且つ主軸６４の先端の近傍位置に取付部材３１ａを介して設けられ、前記受電コイル３３は、測定ヘッド１０の筐体２０の上端に取付部材３３ａを介して設けられており、この取付部材３３ａは、筐体２０の径方向に突出するように形成されてその突出端に受電コイル３３が設けられている。そして、これら給電コイル３１及び受電コイル３３は、測定ヘッド１０が主軸６４に装着されたときに近接して、一定間隔を隔てて対向するようになっている。また、交流電圧の印加された給電コイル３１と受電コイル３３とが一定間隔を隔てて対向すると、給電コイル３１側に発生した磁束より受電コイル３３側に誘導起電力が生じ、これによって、給電コイル３１側から受電コイル３３側に電力が供給される、即ち、レーザ発振器１１，ＣＣＤカメラ１２，無線機１８，距離算出部２３及び送受信制御部２４に電力が供給される。
【００３３】
前記データ処理装置４０は、データの画面表示や印字のための出力装置４１と、アンテナ４２ａを有し、測定ヘッド１０との間でデータの送受信を行うための無線機４２と、測定ヘッド１０から送信された距離データ（距離に係る数値データ）を無線機４２を介して受信する処理などを行う送受信制御部４３と、数値制御装置６８から、主軸６４及びテーブル６６のＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向における相対移動位置データを取得する位置データ取得部４４と、測定ヘッド１０から受信された距離データと位置データ取得部４４により取得された相対移動位置データとを記憶する距離データ記憶部４５と、距離データ記憶部４５に格納されたデータを基にワークＷの表面形状を算出するデータ処理部４６とを備える。
【００３４】
前記位置データ取得部４４は、ワークＷの表面とＣＣＤカメラ１２との間の距離が計測されたとき（例えば、レーザ発振器１１からレーザ光が照射されたときや、ＣＣＤカメラ１２のシャッタが切られたときなど）の主軸６４及びテーブル６６の相対移動位置データを取得し、前記距離データ記憶部４５には、図６に示すように、測定ヘッド１０から得られた距離データと数値制御部６８から得られた相対移動位置データとが関連付けられて格納される。
【００３５】
前記データ処理部４６は、ワークＷの表面形状として、例えば、ワークＷの表面のある点におけるＺ軸方向の位置、ワークＷの表面粗さ、ワークＷの表面の輪郭形状、ワークＷの表面の傾きや平面度などを算出するように構成されるが、これらに何ら限定されるものではない。
【００３６】
以上のように構成された本例の機上計測システム１によれば、工作機械６０において、数値制御装置６８による制御の下、各送り機構部により、工具が装着された主軸６４と、ワークＷが載置されたテーブル６６とがＸ軸方向，Ｙ軸方向及びＺ軸方向に相対移動せしめられてワークＷが加工されると、以下のようにして、加工後におけるワークＷの表面の形状測定が行われる。
【００３７】
即ち、まず、数値制御装置６８による制御の下、工具交換装置６７により、工具マガジン内の測定ヘッド１０と主軸６４の工具とが交換され、これにより、主軸６４に測定ヘッド１０が装着される。この後、非接触給電装置３０の交流電源３２により給電コイル３１に交流電圧が印加されて受電コイル３３側（レーザ発振器１１，ＣＣＤカメラ１２，無線機１８，距離算出部２３及び送受信制御部２４）に電力が供給される。
【００３８】
この後、例えば、ワークＷの表面のある点に向けてレーザ光が照射されるように測定ヘッド１０及びワークＷが送り機構部により所定位置に位置決めされてレーザ光が照射されたり、レーザ光が連続的に照射されながら測定ヘッド１０及びワークＷが送り機構部により相対移動せしめられる。
【００３９】
そして、照射されたレーザ光は、ワークＷの表面で反射してＣＣＤカメラ１２により受光され、これによって、２次元画像データが生成され、生成された２次元画像データを基に、距離算出部２３によりワークＷの表面とＣＣＤカメラ１２との間の距離が算出される。算出された距離データは、送受信制御部２４により、無線機１８を介してデータ処理装置４０に送信される。
【００４０】
送信された距離データは、無線機４２を介して送受信制御部４３により受信され、また、距離計測時における主軸６４及びテーブル６６の相対移動位置データが位置データ取得部４４により数値制御装置６８から取得され、この距離データと相対移動位置データとが距離データ記憶部４５に関連付けられて格納される。そして、距離データ記憶部４５に格納されたデータを基に、データ処理部４６によりワークＷの表面形状が算出される。
【００４１】
このようにして、ワークＷの表面の形状測定が行われ、測定されたデータは、出力装置４１から出力される。
【００４２】
斯くして、本例の機上計測システム１によれば、ＣＣＤカメラ１２により生成された２次元画像データを基にワークＷの表面とＣＣＤカメラ１２との間の距離を算出して、算出した距離に係る数値データを測定ヘッド１０側からデータ処理装置４０側に無線通信で送信しているので、２次元画像データをそのままデータ処理装置４０側に送信する場合に比べ、測定ヘッド１０側から送信されるデータ量を小さくすることができる。また、データとして最も軽い数値データを送信しているので、送信データを軽くする上で最適である。また、データの送受信に時間がかからなくなるので、ワークＷの表面の形状測定を短時間で効率的に実施することができる。
【００４３】
また、測定ヘッド１０への電力供給を非接触給電装置３０により行っているので、電力供給のための電力ケーブルを不要にして作業者の作業性を向上させることができる。また、測定ヘッド１０に電力供給のためのバッテリを設けているような場合には、バッテリの充電作業や残量管理といった煩わしい作業を行わなければならないが、これらの作業を省くことができる。
【００４４】
また、工具交換装置６７により主軸６４に対して測定ヘッド１０を着脱するようにしているので、測定ヘッド１０の着脱を自動で行うことができ、便利である。また、ワークＷの加工及び加工後のワークＷの測定を自動且つ連続的に行うことができ、効率的である。
【００４５】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。
【００４６】
上例では、測定ヘッド１０にレーザ発振器１１及びＣＣＤカメラ１２などから構成される光学系を採用したが、これに限られるものではなく、測定ヘッド１０とワークＷの表面との間の距離を算出可能な光学系であれば、どのようなものであっても良い。例えば、レーザ干渉の原理を用いて測定ヘッド１０とワークＷの表面との間の距離を算出するようにすることもできる。
【００４７】
また、３軸制御の工作機械６０でワークＷを測定したが、ワークＷの測定を行う工作機械は、何ら限定されるものではなく、どのような工作機械であっても良い。また、データ処理装置４０の機能を、数値制御装置６８を含む工作機械の制御装置に設けて、当該工作機械の制御装置とデータ処理装置４０とを一体的に構成するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係る機上計測システムの概略構成を示した斜視図である。
【図２】本実施形態に係る測定ヘッドの工作機械取付状態を一部断面で示した断面図である。
【図３】本実施形態に係る測定ヘッドの概略構成を一部断面で示した断面図である。
【図４】本実施形態に係る測定ヘッドの概略構成を示したブロック図である。
【図５】本実施形態に係るデータ処理装置の概略構成を示したブロック図である。
【図６】本実施形態に係る距離データ記憶部に格納されたデータのデータ構成を示した説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 機上計測システム
５ 非接触測定装置
１０ 測定ヘッド
１１ レーザ発振器
１２ ＣＣＤカメラ
１８ 無線機
２３ 距離算出部
２４ 送受信制御部
３０ 非接触給電装置
３１ 給電コイル
３２ 交流電源
３３ 受電コイル
４０ データ処理装置
４２ 無線機
４３ 送受信制御部
４４ 位置データ取得部
４５ 距離データ記憶部
４６ データ処理部
６４ 主軸
６６ テーブル
６７ 工具交換装置
６８ 数値制御部
Ｗ ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の主軸に装着された測定ヘッドからレーザ光を被測定対象物の表面に照射して被測定対象物表面の形状測定を行う非接触測定装置、及びこの非接触測定装置を備えた機上計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
機械加工の分野では、加工後のワークを工作機械から取り外すことなくワーク表面の形状を測定するといったことが従来から行われている。そして、このような測定に用いられる測定装置として、例えば、特許第３５１５０２３号公報に開示されたような非接触測定装置がある。
【０００３】
この非接触測定装置は、工具が装着される主軸と、ワークが載置されるテーブルと、前記主軸とテーブルとを直交３軸方向に相対移動させる送り機構部と、前記送り機構部を制御する数値制御装置とを備えた工作機械に設けられるようになっており、前記主軸に装着可能な撮像装置と、前記撮像装置と一体的に設けられる送信機及びモニタに接続される受信機から構成される無線通信装置と、モニタの表示画面に貼り付けられ、十字状の定点表示マークが印字された透明なシート体とを備える。
【０００４】
前記撮像装置は、テーブル上のワーク（被測定対象物）を撮像して２次元画像データを生成し、前記送信機は、撮像装置によって生成された２次元画像データを送信し、前記受信機は、送信機から送信された２次元画像データを受信して、受信した２次元画像データを前記モニタの表示画面に拡大表示する。
【０００５】
この非接触測定装置では、撮像装置により撮像，生成された２次元画像データをモニタの表示画面に表示しつつ、送り機構部により主軸及びテーブル（撮像装置及びワーク）を相対移動させて、ワークの測定点と定点表示マークの中心点とを一致させ、このときの主軸及びテーブルの直交３軸方向における移動位置を求める。そして、以下同様にして、複数の測定点について、主軸及びテーブルの直交３軸方向における移動位置を求め、このようにして求めた各移動位置を基に、例えば、ワークの面粗度などを算出する。
【０００６】
【特許文献１】特許第３５１５０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の非接触測定装置では、撮像装置により撮像，生成された２次元画像データを送信しているので、送信するデータ量が非常に大きいという問題があった。また、送信されるデータ量が大きくなると、データの送受信に時間がかかって面粗度の測定に長時間かかるという問題も生じる。
【０００８】
また、このような問題は、例えば、測定ヘッドからレーザ光を被測定対象物表面に向けて照射して、反射したレーザ光を光検出器により受光し、反射レーザ光の受光位置に係るデータを無線通信でデータ処理装置側に送信して、このデータ処理装置側で被測定対象物の表面形状を算出する場合にも同様に発生する。
【０００９】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、測定ヘッド側から送信されるデータ量を小さくすることができる非接触測定装置、及びこれを備えた機上計測システムの提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明は、
先端に工具が装着される主軸と、ワークが載置されるテーブルと、前記主軸とテーブルとを前記主軸の軸線方向を含む直交３軸方向に沿って相対移動させる送り機構部と、前記送り機構部を制御する数値制御手段とを備えた工作機械に設けられ、前記ワーク表面の形状測定を行う非接触測定装置において、
前記主軸に対して着脱自在に構成された測定ヘッドであって、前記ワーク表面にレーザ光を照射する投光手段と、前記ワーク表面で反射したレーザ光を受光する受光手段と、前記受光手段の受光データを基に前記ワーク表面と測定ヘッドとの間の距離を算出する距離算出手段と、前記距離算出手段によって算出された距離に係る数値データを無線通信により送信する送信手段とを有する測定ヘッドと、
前記測定ヘッドから送信された距離データを無線通信により受信する受信手段と、前記受信手段により受信された距離データと前記数値制御手段から得られる前記主軸及びテーブルの位置情報とを基に、前記ワークの表面形状を算出するデータ処理手段とを有する処理装置とを備えてなることを特徴とする非接触測定装置に係る。
【００１１】
この非接触測定装置によれば、工具が装着された主軸と、ワークが載置されたテーブルとが、数値制御手段による制御の下、送り機構部により直交３軸方向に相対移動せしめられてワークが加工されると、前記主軸に工具に代えて測定ヘッドが装着され、加工後におけるワーク（被測定対象物）表面の形状測定が行われる。
【００１２】
具体的には、投光手段からワーク表面に向けてレーザ光が照射され、照射されたレーザ光は、ワーク表面で反射して受光手段により受光され、この後、距離算出手段により、受光手段の受光データを基にワーク表面と測定ヘッドとの間の距離が算出され、算出された距離に係る数値データが送信手段によって処理装置側に無線通信により送信される。測定ヘッド側から処理装置側に送信された距離データは、受信手段によって無線通信により受信され、受信された距離データと数値制御手段から得られる主軸及びテーブルの位置情報とを基に、データ処理手段によりワークの表面形状が算出される。
【００１３】
尚、算出されるワークの表面形状としては、特に限定されるものではないが、例えば、ワーク表面のある点における主軸軸線方向の位置、ワークの表面粗さ、ワーク表面の輪郭形状、ワーク表面の傾きや平面度などを挙げることができる。また、測定に当たっては、例えば、ワーク表面のある点に向けてレーザ光が照射されるように測定ヘッド及びワークを所定位置に位置決めしてレーザ光を照射したり、レーザ光を連続的に照射しながら、測定ヘッド及びワークを主軸軸線と直交する平面内で相対移動させるようにしても良い。
【００１４】
このように、本発明に係る非接触測定装置によれば、距離算出手段で算出された距離に係る数値データを測定ヘッド側から処理装置側に無線通信で送信しているので、即ち、算出結果に係る数値データを送信しているので、ワーク表面と測定ヘッドとの間の距離を算出するのに必要なデータを測定ヘッド側から処理装置側に送信する場合に比べ、測定ヘッド側から送信するデータ量を小さくすることができる。また、データとして最も軽い数値データを送信しているので、送信データを軽くする上で最適である。また、データの送受信に時間がかからなくなるので、ワーク表面の形状測定を短時間で効率的に実施することができる。
【００１５】
また、本発明は、
前記非接触測定装置と、
先端に工具が装着される主軸と、ワークが載置されるテーブルと、前記主軸とテーブルとを前記主軸の軸線方向を含む直交３軸方向に沿って相対移動させる送り機構部と、前記送り機構部を制御する数値制御手段とを備えた工作機械とから構成される機上計測システムであって、
前記工作機械の主軸先端部の近傍位置に設けられる１次側の給電コイルと、前記給電コイルに電圧を印加する電圧印加手段と、前記測定ヘッドに設けられ、前記投光手段，受光手段，距離算出手段及び送信手段に電力をそれぞれ供給する２次側の受電コイルとから構成される非接触給電手段を備え、
前記給電コイル及び受電コイルは、前記測定ヘッドが前記主軸に装着されたときに両者が近接して前記給電コイル側から前記受電コイル側に電力が供給されるように構成されてなることを特徴とする機上計測システムに係る。
【００１６】
この機上計測システムによれば、測定ヘッドが主軸に装着されると、給電コイル及び受電コイルが近接して、電圧印加手段により電圧が印加された給電コイル側から受電コイル側に電力が供給され、これにより、測定ヘッドに設けられた投光手段，受光手段，距離算出手段及び送信手段に電力がそれぞれ供給される。このように、測定ヘッドへの電力供給を非接触給電にすることで、電力供給のための電力ケーブルを不要にして作業者の作業性を向上させることができる。また、測定ヘッドに電力供給のためのバッテリを設けているような場合には、バッテリの充電作業や残量管理といった煩わしい作業を行わなければならないが、これらの作業を省くことができる。
【００１７】
尚、前記工作機械は、複数の工具が格納される工具マガジンと、前記工具マガジンに格納された工具と前記主軸に装着された工具とを交換する交換機構とからなる工具交換装置を更に備え、前記測定ヘッドは、前記工具マガジンに格納され、前記交換機構により前記主軸に対して着脱されるように構成されていても良い。
【００１８】
このようにすれば、工具交換装置により測定ヘッドを主軸に対して自動で着脱することができるので、便利である。また、ワークの加工及び加工後のワーク測定を自動且つ連続的に行うことができ、効率的である。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明に係る非接触測定装置及び機上計測システムによれば、測定ヘッド側から処理装置側に無線通信で送信されるデータ量を小さくすることができ、効率的且つ確実にデータの送受信を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係る機上計測システムの概略構成を示した斜視図であり、図２は、本実施形態に係る測定ヘッドの工作機械取付状態を一部断面で示した断面図である。また、図３は、本実施形態に係る測定ヘッドの概略構成を一部断面で示した断面図であり、図４は、本実施形態に係る測定ヘッドの概略構成を示したブロック図であり、図５は、本実施形態に係るデータ処理装置の概略構成を示したブロック図である。
【００２１】
図１乃至図５に示すように、本例の機上計測システム１は、工作機械６０と、レーザ光をワークＷの表面に向けて照射し、ワークＷの表面により反射されたレーザ光を受光してワークＷの表面との間の距離を算出し、算出した距離に係るデータを無線通信で送信する測定ヘッド１０、及び測定ヘッド１０から送信された距離データを無線通信により受信して、受信した距離データなどを基にワークＷの表面形状を算出するデータ処理装置４０を有する非接触測定装置５と、測定ヘッド１０に電力を非接触で供給する非接触給電装置３０とを備え、被測定対象物たるワークＷの表面の形状測定を行うように構成される。
【００２２】
前記工作機械６０は、ベッド６１と、ベッド６１上に配設されたコラム６２と、コラム６２に支持され、上下方向（Ｚ軸方向）に移動自在となった主軸頭６３と、軸線がＺ軸と平行且つ軸線中心に回転自在に主軸頭６３によって支持され、工具が装着される主軸６４と、ベッド６１上に水平方向（Ｙ軸方向）に移動自在に配設されたサドル６５と、サドル６５上にＺ軸及びＹ軸の双方と直交するＸ軸方向に移動自在に配設され、上面にワークＷが載置されるテーブル６６と、主軸頭６３，サドル６５及びテーブル６６をＺ軸方向，Ｙ軸方向及びＸ軸方向にそれぞれ移動させるＺ軸送り機構部（図示せず），Ｙ軸送り機構部（図示せず）及びＸ軸送り機構部（図示せず）と、主軸６４に装着された工具を新たな工具と交換する工具交換装置６７と、各送り機構部及び工具交換装置６７の作動を制御する数値制御装置６８などから構成される。
【００２３】
また、前記主軸６４は、先端面に開口したテーパ穴６４ａを備えており、このテーパ穴６４ａ内には、工具を保持，固定するためのコレット７０及びドローバ７１などが配設される。コレット７０は、その先端部により工具のプルスタッドを把持可能に構成され、ドローバ７１は、コレット７０に係合して設けられており、これらコレット７０及びドローバ７１のＺ軸方向への移動によって工具の着脱が可能になる。
【００２４】
また、前記工具交換装置６７は、特に図示はしないが、複数の工具が格納される工具マガジンと、工具マガジンに格納された工具と主軸６４に装着された工具とを交換する交換機構とを備えており、この交換機構は、まず、主軸６４に装着されている工具を引き抜いた後、新たな工具を主軸６４に装着する。
【００２５】
前記測定ヘッド１０は、ワークＷの表面にレーザ光を照射するレーザ発振器１１と、レーザ発振器１１から照射されワークＷの表面で反射したレーザ光を受光して２次元画像データを生成するＣＣＤカメラ１２と、レーザ発振器１１とワークＷとの間に配置され、レーザ発振器１１からのレーザ光をワークＷの表面に導くプリズム１３及び反射鏡１４と、ＣＣＤカメラ１２とワークＷとの間に配置され、ワークＷの表面で反射したレーザ光をＣＣＤカメラ１２の撮像面１２ａ上に結像させる（具体的には、環状像として収束させる）２つの凸レンズ１５，１６と、ＣＣＤカメラ１２と凸レンズ１６との間に配置された絞り１７と、アンテナ１８ａを有し、データ処理装置４０との間でデータの送受信を行うための無線機１８と、制御装置１９と、レーザ発振器１１、ＣＣＤカメラ１２、プリズム１３、反射鏡１４、凸レンズ１５，１６、絞り１７、無線機１８及び制御装置１９などが収容される円筒状の筐体２０と、筐体２０の上端に固設され、工具の主軸装着部と同形状をした装着部材２１とを備え、工作機械６０の主軸６４に対して着脱自在に構成される。
【００２６】
また、測定ヘッド１０は、ＣＣＤカメラ１２によって生成された２次元画像データを基にワークＷの表面と測定ヘッド１０との間のＺ軸方向における距離（ワークＷの表面におけるレーザ光の照射点ＰとＣＣＤカメラ１２の撮像面１２ａとの間の距離）を算出する距離算出部２３と、距離算出部２３によって算出された距離に係る数値データ（距離データ）をデータ処理装置４０に無線機１８を介して送信する処理などを行う送受信制御部２４とを更に備える。尚、前記制御装置１９は、前記距離算出部２３及び送受信制御部２４などから構成される。
【００２７】
前記装着部材２１には、プルスタッド２１ａが形成されており、装着部材２１が主軸６４のテーパ穴６４ａ内に挿入された際に、このプルスタッド２１ａがコレット７０によって把持されるようになっている。
【００２８】
前記ＣＣＤカメラ１２は、多行多列の２次元に配置された複数の光電変換素子を備え、受光強度に応じて各光電変換素子から出力される電圧信号をデジタル化した後、これを濃淡レベル値に変換して２次元濃淡画像データとして出力する。
【００２９】
前記距離算出部２３は、ＣＣＤカメラ１２から出力された２次元濃淡画像データを所定のしきい値で２値化し、この２値化画像を基に反射レーザ光の環状像を抽出して、前記環状像の直径を認識し、この認識した直径から照射点Ｐと撮像面１２ａとの間の距離を算出する。
【００３０】
尚、この測定ヘッド１０は、通常、工具交換装置６７の工具マガジン内に格納されており、ワークＷの測定を行う際にのみ、交換機構により主軸６４に装着されるようになっている。
【００３１】
前記非接触給電装置３０は、工作機械６０側に設けられる１次側の給電コイル３１と、給電コイル３１に交流電圧を印加する交流電源３２と、測定ヘッド１０側に設けられ、レーザ発振器１１，ＣＣＤカメラ１２，無線機１８，距離算出部２３及び送受信制御部２４がそれぞれ接続された２次側の受電コイル３３とから構成される。
【００３２】
前記給電コイル３１は、主軸頭６３を構成するハウジング６３ａの先端面であり且つ主軸６４の先端の近傍位置に取付部材３１ａを介して設けられ、前記受電コイル３３は、測定ヘッド１０の筐体２０の上端に取付部材３３ａを介して設けられており、この取付部材３３ａは、筐体２０の径方向に突出するように形成されてその突出端に受電コイル３３が設けられている。そして、これら給電コイル３１及び受電コイル３３は、測定ヘッド１０が主軸６４に装着されたときに近接して、一定間隔を隔てて対向するようになっている。また、交流電圧の印加された給電コイル３１と受電コイル３３とが一定間隔を隔てて対向すると、給電コイル３１側に発生した磁束より受電コイル３３側に誘導起電力が生じ、これによって、給電コイル３１側から受電コイル３３側に電力が供給される、即ち、レーザ発振器１１，ＣＣＤカメラ１２，無線機１８，距離算出部２３及び送受信制御部２４に電力が供給される。
【００３３】
前記データ処理装置４０は、データの画面表示や印字のための出力装置４１と、アンテナ４２ａを有し、測定ヘッド１０との間でデータの送受信を行うための無線機４２と、測定ヘッド１０から送信された距離データ（距離に係る数値データ）を無線機４２を介して受信する処理などを行う送受信制御部４３と、数値制御装置６８から、主軸６４及びテーブル６６のＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向における相対移動位置データを取得する位置データ取得部４４と、測定ヘッド１０から受信された距離データと位置データ取得部４４により取得された相対移動位置データとを記憶する距離データ記憶部４５と、距離データ記憶部４５に格納されたデータを基にワークＷの表面形状を算出するデータ処理部４６とを備える。
【００３４】
前記位置データ取得部４４は、ワークＷの表面とＣＣＤカメラ１２との間の距離が計測されたとき（例えば、レーザ発振器１１からレーザ光が照射されたときや、ＣＣＤカメラ１２のシャッタが切られたときなど）の主軸６４及びテーブル６６の相対移動位置データを取得し、前記距離データ記憶部４５には、図６に示すように、測定ヘッド１０から得られた距離データと数値制御部６８から得られた相対移動位置データとが関連付けられて格納される。
【００３５】
前記データ処理部４６は、ワークＷの表面形状として、例えば、ワークＷの表面のある点におけるＺ軸方向の位置、ワークＷの表面粗さ、ワークＷの表面の輪郭形状、ワークＷの表面の傾きや平面度などを算出するように構成されるが、これらに何ら限定されるものではない。
【００３６】
以上のように構成された本例の機上計測システム１によれば、工作機械６０において、数値制御装置６８による制御の下、各送り機構部により、工具が装着された主軸６４と、ワークＷが載置されたテーブル６６とがＸ軸方向，Ｙ軸方向及びＺ軸方向に相対移動せしめられてワークＷが加工されると、以下のようにして、加工後におけるワークＷの表面の形状測定が行われる。
【００３７】
即ち、まず、数値制御装置６８による制御の下、工具交換装置６７により、工具マガジン内の測定ヘッド１０と主軸６４の工具とが交換され、これにより、主軸６４に測定ヘッド１０が装着される。この後、非接触給電装置３０の交流電源３２により給電コイル３１に交流電圧が印加されて受電コイル３３側（レーザ発振器１１，ＣＣＤカメラ１２，無線機１８，距離算出部２３及び送受信制御部２４）に電力が供給される。
【００３８】
この後、例えば、ワークＷの表面のある点に向けてレーザ光が照射されるように測定ヘッド１０及びワークＷが送り機構部により所定位置に位置決めされてレーザ光が照射されたり、レーザ光が連続的に照射されながら測定ヘッド１０及びワークＷが送り機構部により相対移動せしめられる。
【００３９】
そして、照射されたレーザ光は、ワークＷの表面で反射してＣＣＤカメラ１２により受光され、これによって、２次元画像データが生成され、生成された２次元画像データを基に、距離算出部２３によりワークＷの表面とＣＣＤカメラ１２との間の距離が算出される。算出された距離データは、送受信制御部２４により、無線機１８を介してデータ処理装置４０に送信される。
【００４０】
送信された距離データは、無線機４２を介して送受信制御部４３により受信され、また、距離計測時における主軸６４及びテーブル６６の相対移動位置データが位置データ取得部４４により数値制御装置６８から取得され、この距離データと相対移動位置データとが距離データ記憶部４５に関連付けられて格納される。そして、距離データ記憶部４５に格納されたデータを基に、データ処理部４６によりワークＷの表面形状が算出される。
【００４１】
このようにして、ワークＷの表面の形状測定が行われ、測定されたデータは、出力装置４１から出力される。
【００４２】
斯くして、本例の機上計測システム１によれば、ＣＣＤカメラ１２により生成された２次元画像データを基にワークＷの表面とＣＣＤカメラ１２との間の距離を算出して、算出した距離に係る数値データを測定ヘッド１０側からデータ処理装置４０側に無線通信で送信しているので、２次元画像データをそのままデータ処理装置４０側に送信する場合に比べ、測定ヘッド１０側から送信されるデータ量を小さくすることができる。また、データとして最も軽い数値データを送信しているので、送信データを軽くする上で最適である。また、データの送受信に時間がかからなくなるので、ワークＷの表面の形状測定を短時間で効率的に実施することができる。
【００４３】
また、測定ヘッド１０への電力供給を非接触給電装置３０により行っているので、電力供給のための電力ケーブルを不要にして作業者の作業性を向上させることができる。また、測定ヘッド１０に電力供給のためのバッテリを設けているような場合には、バッテリの充電作業や残量管理といった煩わしい作業を行わなければならないが、これらの作業を省くことができる。
【００４４】
また、工具交換装置６７により主軸６４に対して測定ヘッド１０を着脱するようにしているので、測定ヘッド１０の着脱を自動で行うことができ、便利である。また、ワークＷの加工及び加工後のワークＷの測定を自動且つ連続的に行うことができ、効率的である。
【００４５】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。
【００４６】
上例では、測定ヘッド１０にレーザ発振器１１及びＣＣＤカメラ１２などから構成される光学系を採用したが、これに限られるものではなく、測定ヘッド１０とワークＷの表面との間の距離を算出可能な光学系であれば、どのようなものであっても良い。例えば、レーザ干渉の原理を用いて測定ヘッド１０とワークＷの表面との間の距離を算出するようにすることもできる。
【００４７】
また、３軸制御の工作機械６０でワークＷを測定したが、ワークＷの測定を行う工作機械は、何ら限定されるものではなく、どのような工作機械であっても良い。また、データ処理装置４０の機能を、数値制御装置６８を含む工作機械の制御装置に設けて、当該工作機械の制御装置とデータ処理装置４０とを一体的に構成するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係る機上計測システムの概略構成を示した斜視図である。
【図２】本実施形態に係る測定ヘッドの工作機械取付状態を一部断面で示した断面図である。
【図３】本実施形態に係る測定ヘッドの概略構成を一部断面で示した断面図である。
【図４】本実施形態に係る測定ヘッドの概略構成を示したブロック図である。
【図５】本実施形態に係るデータ処理装置の概略構成を示したブロック図である。
【図６】本実施形態に係る距離データ記憶部に格納されたデータのデータ構成を示した説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 機上計測システム
５ 非接触測定装置
１０ 測定ヘッド
１１ レーザ発振器
１２ ＣＣＤカメラ
１８ 無線機
２３ 距離算出部
２４ 送受信制御部
３０ 非接触給電装置
３１ 給電コイル
３２ 交流電源
３３ 受電コイル
４０ データ処理装置
４２ 無線機
４３ 送受信制御部
４４ 位置データ取得部
４５ 距離データ記憶部
４６ データ処理部
６４ 主軸
６６ テーブル
６７ 工具交換装置
６８ 数値制御部
Ｗ ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に工具が装着される主軸と、ワークが載置されるテーブルと、前記主軸とテーブルとを前記主軸の軸線方向を含む直交３軸方向に沿って相対移動させる送り機構部と、前記送り機構部を制御する数値制御手段とを備えた工作機械に設けられ、前記ワーク表面の形状測定を行う非接触測定装置において、
前記主軸に対して着脱自在に構成された測定ヘッドであって、前記ワーク表面にレーザ光を照射する投光手段と、前記ワーク表面で反射したレーザ光を受光する受光手段と、前記受光手段の受光データを基に前記ワーク表面と測定ヘッドとの間の距離を算出する距離算出手段と、前記距離算出手段によって算出された距離に係る数値データを無線通信により送信する送信手段とを有する測定ヘッドと、
前記測定ヘッドから送信された距離データを無線通信により受信する受信手段と、前記受信手段により受信された距離データと前記数値制御手段から得られる前記主軸及びテーブルの位置情報とを基に、前記ワークの表面形状を算出するデータ処理手段とを有する処理装置とを備えてなることを特徴とする非接触測定装置。
【請求項２】
前記請求項１記載の非接触測定装置と、
先端に工具が装着される主軸と、ワークが載置されるテーブルと、前記主軸とテーブルとを前記主軸の軸線方向を含む直交３軸方向に沿って相対移動させる送り機構部と、前記送り機構部を制御する数値制御手段とを備えた工作機械とから構成される機上計測システムであって、
前記工作機械の主軸先端部の近傍位置に設けられる１次側の給電コイルと、前記給電コイルに電圧を印加する電圧印加手段と、前記測定ヘッドに設けられ、前記投光手段，受光手段，距離算出手段及び送信手段に電力をそれぞれ供給する２次側の受電コイルとから構成される非接触給電手段を備え、
前記給電コイル及び受電コイルは、前記測定ヘッドが前記主軸に装着されたときに両者が近接して前記給電コイル側から前記受電コイル側に電力が供給されるように構成されてなることを特徴とする機上計測システム。
【請求項３】
前記工作機械は、複数の工具が格納される工具マガジンと、前記工具マガジンに格納された工具と前記主軸に装着された工具とを交換する交換機構とからなる工具交換装置を更に備え、
前記測定ヘッドは、前記工具マガジンに格納され、前記交換機構により前記主軸に対して着脱されるように構成されてなることを特徴とする請求項２記載の機上計測システム。
【請求項１】
先端に工具が装着される主軸と、ワークが載置されるテーブルと、前記主軸とテーブルとを前記主軸の軸線方向を含む直交３軸方向に沿って相対移動させる送り機構部と、前記送り機構部を制御する数値制御手段とを備えた工作機械に設けられ、前記ワーク表面の形状測定を行う非接触測定装置において、
前記主軸に対して着脱自在に構成された測定ヘッドであって、前記ワーク表面にレーザ光を照射する投光手段と、前記ワーク表面で反射したレーザ光を受光する受光手段と、前記受光手段の受光データを基に前記ワーク表面と測定ヘッドとの間の距離を算出する距離算出手段と、前記距離算出手段によって算出された距離に係る数値データを無線通信により送信する送信手段とを有する測定ヘッドと、
前記測定ヘッドから送信された距離データを無線通信により受信する受信手段と、前記受信手段により受信された距離データと前記数値制御手段から得られる前記主軸及びテーブルの位置情報とを基に、前記ワークの表面形状を算出するデータ処理手段とを有する処理装置とを備えてなることを特徴とする非接触測定装置。
【請求項２】
前記請求項１記載の非接触測定装置と、
先端に工具が装着される主軸と、ワークが載置されるテーブルと、前記主軸とテーブルとを前記主軸の軸線方向を含む直交３軸方向に沿って相対移動させる送り機構部と、前記送り機構部を制御する数値制御手段とを備えた工作機械とから構成される機上計測システムであって、
前記工作機械の主軸先端部の近傍位置に設けられる１次側の給電コイルと、前記給電コイルに電圧を印加する電圧印加手段と、前記測定ヘッドに設けられ、前記投光手段，受光手段，距離算出手段及び送信手段に電力をそれぞれ供給する２次側の受電コイルとから構成される非接触給電手段を備え、
前記給電コイル及び受電コイルは、前記測定ヘッドが前記主軸に装着されたときに両者が近接して前記給電コイル側から前記受電コイル側に電力が供給されるように構成されてなることを特徴とする機上計測システム。
【請求項３】
前記工作機械は、複数の工具が格納される工具マガジンと、前記工具マガジンに格納された工具と前記主軸に装着された工具とを交換する交換機構とからなる工具交換装置を更に備え、
前記測定ヘッドは、前記工具マガジンに格納され、前記交換機構により前記主軸に対して着脱されるように構成されてなることを特徴とする請求項２記載の機上計測システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−５４３９９（Ｐ２０１０−５４３９９Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２０８５９（Ｐ２００８−２２０８５９）
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【出願人】（０００１４６８４７）株式会社森精機製作所 (204)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【出願人】（０００１４６８４７）株式会社森精機製作所 (204)
【Ｆターム（参考）】
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