法線檢測裝置、加工裝置及法線檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種法線檢測裝置、加工裝置及法線檢測方法。
【背景技術】
[0002] -直以來，作為檢測3維工件的加工面等曲面的法線方向的方法，已知有專利文 獻1中記載的方法。
[0003] 專利文獻1中記載的方法是在對象物的曲面上設置在基準點附近至少測定3點的 位置的測距構件，根據各測定位置的位置，設定包含各測定位置的假想平面，并檢測該假想 平面的法線方向的方法。
[0004] 專利文獻1中記載的方法中，當測定對象中存在突起部或高低差等凹凸時，無法 檢測正確的法線。并且，專利文獻1中并未充分公開利用4點以上的測定位置時的平面近 似的方法。
[0005] 另一方面，專利文獻2中公開有如下方法，即，在距測定軸的旋轉（加工）中心沿 半徑方向偏離偏心量R而配置距離傳感器，并使距離傳感器以測定軸為中心回轉，從而獲 取至被測定面為止的連續的距離信息，從距離信息排除高低差部，由此檢測法線。
[0006] 以往技術文獻
[0007] 專利文獻
[0008] 專利文獻1 :日本專利公開平3-57910號公報
[0009] 專利文獻2 :日本專利公開昭62-191710號公報
【發明內容】
[0010] 發明要解決的技術課題
[0011] 然而，專利文獻2中記載的方法中，需要用于使距離傳感器旋轉的機構或在旋轉 中心附近配置距離傳感器，存在無法確保用于配置加工機的空間的問題。并且，即使將專利 文獻2中記載的方法適用于加工機，也存在無法獲得為了使加工機的加工軸的軸線向檢測 出的法線對位而充分的控制信息的問題。
[0012] 本發明是鑒于這種情況而完成的，其目的在于提供一種加工面上有凹凸時也能夠 檢測加工面的法線方向，且能夠確保用于設置加工機的空間，并使加工軸的軸線仿效加工 面的法線的法線檢測裝置、加工裝置及法線檢測方法。
[0013] 用于解決技術課題的手段
[0014] 為了解決上述課題，本發明的法線檢測裝置、加工裝置及法線檢測方法采用以下 方法。
[0015] 本發明的第1方式所涉及的法線檢測裝置具備：距離測定構件，在加工機的周圍 且與該加工機的加工軸正交的平面上配置有4個以上，并且各個測定軸與所述加工軸交 叉，測定至加工物的加工面為止的距離；及運算構件，根據基于各所述距離測定構件的測定 值及各所述距離測定構件相對于所述加工軸的角度計算所述加工面的近似面，將該近似面 的法線作為所述加工面的法線來求出。
[0016] 本結構所涉及的法線檢測裝置中，在加工機的周圍配置有4個以上的距離測定構 件。各距離測定構件在與加工機的加工軸正交的平面上配置有4個以上，并且各個測定軸 與加工軸交叉而配置。另外，加工軸例如為與z軸平行的軸，構成上述平面的軸為x軸及y 軸。
[0017] 并且，運算構件根據基于各距離測定構件的測定值及各距離測定構件相對于加工 軸的角度計算加工面的近似面。相對于加工軸的角度例如為距離測定構件的測定軸與加工 軸的交叉角度、與加工軸正交的平面上的距離測定構件的配置角度。若對配置角度進行詳 述，是以該平面上的規定軸（例如，x軸）為基準的至距離測定構件為止的方位角度。
[0018] 由此，只要至少有基于距離測定構件的3點的測定值，運算構件就能夠準確地求 出加工面的近似面。并且，近似面的法線被當作加工面的法線。
[0019] 并且，只要有3點的測定值就能夠計算加工面的近似面，但是本結構中具備4個以 上的距離測定構件。因此，加工面上有高低差或突起等凹凸，并且存在測定出不適于近似面 的計算的至凹凸為止的距離的距離測定構件時，具備4個以上的距離測定構件的本結構也 能夠排除該測定值來計算近似面。
[0020] 而且，4個以上的距離測定構件配置于加工機的周圍，因此能夠確保用于設置加工 機的空間，并使加工軸的軸線仿效法線。
[0021] 如以上，本結構在加工面上有凹凸時也能夠檢測加工面的法線方向，且能夠確保 用于設置加工機的空間，并使加工軸的軸線仿效加工面的法線。
[0022] 上述第1方式中，優選所述運算構件將所述近似面與所述距離測定構件之間的距 離超出規定范圍的基于所述距離測定構件的所述測定值判定為不適于所述近似面的計算 的所述測定值。
[0023] 本結構能夠簡單地判定不適于近似面的計算的測定值。
[0024] 上述第1方式中，優選所述加工物的曲率越大，所述規定范圍設定為越大。
[0025] 本結構能夠抑制不適于近似面的計算的測定值的誤判定，因此能夠以更高精確度 計算近似面。
[0026] 上述第1方式中，優選所述運算構件排除不適于所述近似面的計算的所述測定 值，并再次求出近似面。
[0027] 本結構能夠計算不受加工面的凹凸影響的更準確的近似面。
[0028] 上述第1方式中，優選相對于所述加工軸的角度為所述距離測定構件的測定軸與 所述加工軸之間的交叉角度、及以構成所述平面的規定軸為基準的至所述距離測定構件為 止的方位角度。
[0029] 本結構能夠簡單且高精確度地計算近似面。
[0030] 本發明的第2方式所涉及的加工裝置具備：加工機，對加工物進行加工；及上述中 記載的法線檢測裝置，并且，使所述加工機與所述加工物相對移動，以使所述加工機的加工 軸仿效通過所述法線檢測裝置檢測出的法線。
[0031] 上述第2方式中，優選在使所述加工軸的軸線仿效所述加工面的法線之后，在使 所述加工機的前端與相對于所述加工物的加工點接觸的狀態下，通過所述距離測定構件進 行距離測定，當排除了不適于所述近似面的計算的所述測定值后的所述距離測定構件的測 定值的偏差包含在預先確定的容許范圍內時，進行基于所述加工機的加工。
[0032] 本結構能夠實現更高精確度的加工。
[0033] 本發明的第3方式所涉及的法線檢測方法包含：第1工序，在加工機的周圍且與該 加工機的軸線正交的平面上配置4個以上，并且使各個測定軸與所述加工軸交叉，測定至 加工物的加工面為止的距離；及第2工序，根據基于各所述距離測定構件的測定值及各所 述距離測定構件相對于所述加工軸的角度計算所述加工面的近似面，將該近似面的法線作 為所述加工面的法線來求出。
[0034] 發明效果
[0035] 根據本發明，具有如下優異效果，即，加工面上有凹凸時也能夠檢測加工面的法線 方向，且能夠確保用于設置加工機的空間，并使加工軸的軸線仿效加工面的法線。
【附圖說明】
[0036] 圖1是本發明的實施方式所涉及的加工裝置的立體圖。
[0037] 圖2A是本發明的實施方式所涉及的加工裝置的側視圖，表示夾具框與加工機支 承體分離的狀態。
[0038] 圖2B是本發明的實施方式所涉及的加工裝置的側視圖，表示夾具框與加工機支 承體連結的狀態。
[0039] 圖3是表示本發明的實施方式所涉及的鉆頭單元的縱剖視圖。
[0040] 圖4是表示本發明的實施方式所涉及的法線檢測裝置的電結構的框圖。
[0041] 圖5是表示本發明的實施方式所涉及的法線檢測方法的概要的示意圖。
[0042] 圖6是表示本發明的實施方式所涉及的非接觸式距離傳感器的配置位置的詳細 內容的示意圖。
[0043] 圖7是表示本發明的實施方式所涉及的法線檢測處理的流程的流程圖。
[0044] 圖8A是表示本發明的實施方式所涉及的加工物的曲率與測定位置之間的關系的 示意圖，表示曲率較小的加工物的測定位置。
[0045] 圖8B是表示本發明的實施方式所涉及的加工物的曲率與測定位置之間的關系的 示意圖，表示曲率較大的加工物的測定位置。
[0046] 圖9是表示本發明的實施方式所涉及的A軸的仿效角度a及B軸的仿效角度0 的示意圖。
【具體實施方式】
[0047]
[0048] 以下，參考附圖對本發明所涉及的實施方式進行說明。