法线检测装置、加工装置及法线检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种法线检测装置、加工装置及法线检测方法。
【背景技术】
[0002] -直以来，作为检测3维工件的加工面等曲面的法线方向的方法，已知有专利文 献1中记载的方法。
[0003] 专利文献1中记载的方法是在对象物的曲面上设置在基准点附近至少测定3点的 位置的测距构件，根据各测定位置的位置，设定包含各测定位置的假想平面，并检测该假想 平面的法线方向的方法。
[0004] 专利文献1中记载的方法中，当测定对象中存在突起部或高低差等凹凸时，无法 检测正确的法线。并且，专利文献1中并未充分公开利用4点以上的测定位置时的平面近 似的方法。
[0005] 另一方面，专利文献2中公开有如下方法，即，在距测定轴的旋转（加工）中心沿 半径方向偏离偏心量R而配置距离传感器，并使距离传感器以测定轴为中心回转，从而获 取至被测定面为止的连续的距离信息，从距离信息排除高低差部，由此检测法线。
[0006] 以往技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本专利公开平3-57910号公报
[0009] 专利文献2 :日本专利公开昭62-191710号公报
【发明内容】
[0010] 发明要解决的技术课题
[0011] 然而，专利文献2中记载的方法中，需要用于使距离传感器旋转的机构或在旋转 中心附近配置距离传感器，存在无法确保用于配置加工机的空间的问题。并且，即使将专利 文献2中记载的方法适用于加工机，也存在无法获得为了使加工机的加工轴的轴线向检测 出的法线对位而充分的控制信息的问题。
[0012] 本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种加工面上有凹凸时也能够 检测加工面的法线方向，且能够确保用于设置加工机的空间，并使加工轴的轴线仿效加工 面的法线的法线检测装置、加工装置及法线检测方法。
[0013] 用于解决技术课题的手段
[0014] 为了解决上述课题，本发明的法线检测装置、加工装置及法线检测方法采用以下 方法。
[0015] 本发明的第1方式所涉及的法线检测装置具备：距离测定构件，在加工机的周围 且与该加工机的加工轴正交的平面上配置有4个以上，并且各个测定轴与所述加工轴交 叉，测定至加工物的加工面为止的距离；及运算构件，根据基于各所述距离测定构件的测定 值及各所述距离测定构件相对于所述加工轴的角度计算所述加工面的近似面，将该近似面 的法线作为所述加工面的法线来求出。
[0016] 本结构所涉及的法线检测装置中，在加工机的周围配置有4个以上的距离测定构 件。各距离测定构件在与加工机的加工轴正交的平面上配置有4个以上，并且各个测定轴 与加工轴交叉而配置。另外，加工轴例如为与z轴平行的轴，构成上述平面的轴为x轴及y 轴。
[0017] 并且，运算构件根据基于各距离测定构件的测定值及各距离测定构件相对于加工 轴的角度计算加工面的近似面。相对于加工轴的角度例如为距离测定构件的测定轴与加工 轴的交叉角度、与加工轴正交的平面上的距离测定构件的配置角度。若对配置角度进行详 述，是以该平面上的规定轴（例如，x轴）为基准的至距离测定构件为止的方位角度。
[0018] 由此，只要至少有基于距离测定构件的3点的测定值，运算构件就能够准确地求 出加工面的近似面。并且，近似面的法线被当作加工面的法线。
[0019] 并且，只要有3点的测定值就能够计算加工面的近似面，但是本结构中具备4个以 上的距离测定构件。因此，加工面上有高低差或突起等凹凸，并且存在测定出不适于近似面 的计算的至凹凸为止的距离的距离测定构件时，具备4个以上的距离测定构件的本结构也 能够排除该测定值来计算近似面。
[0020] 而且，4个以上的距离测定构件配置于加工机的周围，因此能够确保用于设置加工 机的空间，并使加工轴的轴线仿效法线。
[0021] 如以上，本结构在加工面上有凹凸时也能够检测加工面的法线方向，且能够确保 用于设置加工机的空间，并使加工轴的轴线仿效加工面的法线。
[0022] 上述第1方式中，优选所述运算构件将所述近似面与所述距离测定构件之间的距 离超出规定范围的基于所述距离测定构件的所述测定值判定为不适于所述近似面的计算 的所述测定值。
[0023] 本结构能够简单地判定不适于近似面的计算的测定值。
[0024] 上述第1方式中，优选所述加工物的曲率越大，所述规定范围设定为越大。
[0025] 本结构能够抑制不适于近似面的计算的测定值的误判定，因此能够以更高精确度 计算近似面。
[0026] 上述第1方式中，优选所述运算构件排除不适于所述近似面的计算的所述测定 值，并再次求出近似面。
[0027] 本结构能够计算不受加工面的凹凸影响的更准确的近似面。
[0028] 上述第1方式中，优选相对于所述加工轴的角度为所述距离测定构件的测定轴与 所述加工轴之间的交叉角度、及以构成所述平面的规定轴为基准的至所述距离测定构件为 止的方位角度。
[0029] 本结构能够简单且高精确度地计算近似面。
[0030] 本发明的第2方式所涉及的加工装置具备：加工机，对加工物进行加工；及上述中 记载的法线检测装置，并且，使所述加工机与所述加工物相对移动，以使所述加工机的加工 轴仿效通过所述法线检测装置检测出的法线。
[0031] 上述第2方式中，优选在使所述加工轴的轴线仿效所述加工面的法线之后，在使 所述加工机的前端与相对于所述加工物的加工点接触的状态下，通过所述距离测定构件进 行距离测定，当排除了不适于所述近似面的计算的所述测定值后的所述距离测定构件的测 定值的偏差包含在预先确定的容许范围内时，进行基于所述加工机的加工。
[0032] 本结构能够实现更高精确度的加工。
[0033] 本发明的第3方式所涉及的法线检测方法包含：第1工序，在加工机的周围且与该 加工机的轴线正交的平面上配置4个以上，并且使各个测定轴与所述加工轴交叉，测定至 加工物的加工面为止的距离；及第2工序，根据基于各所述距离测定构件的测定值及各所 述距离测定构件相对于所述加工轴的角度计算所述加工面的近似面，将该近似面的法线作 为所述加工面的法线来求出。
[0034] 发明效果
[0035] 根据本发明，具有如下优异效果，即，加工面上有凹凸时也能够检测加工面的法线 方向，且能够确保用于设置加工机的空间，并使加工轴的轴线仿效加工面的法线。
【附图说明】
[0036] 图1是本发明的实施方式所涉及的加工装置的立体图。
[0037] 图2A是本发明的实施方式所涉及的加工装置的侧视图，表示夹具框与加工机支 承体分离的状态。
[0038] 图2B是本发明的实施方式所涉及的加工装置的侧视图，表示夹具框与加工机支 承体连结的状态。
[0039] 图3是表示本发明的实施方式所涉及的钻头单元的纵剖视图。
[0040] 图4是表示本发明的实施方式所涉及的法线检测装置的电结构的框图。
[0041] 图5是表示本发明的实施方式所涉及的法线检测方法的概要的示意图。
[0042] 图6是表示本发明的实施方式所涉及的非接触式距离传感器的配置位置的详细 内容的示意图。
[0043] 图7是表示本发明的实施方式所涉及的法线检测处理的流程的流程图。
[0044] 图8A是表示本发明的实施方式所涉及的加工物的曲率与测定位置之间的关系的 示意图，表示曲率较小的加工物的测定位置。
[0045] 图8B是表示本发明的实施方式所涉及的加工物的曲率与测定位置之间的关系的 示意图，表示曲率较大的加工物的测定位置。
[0046] 图9是表示本发明的实施方式所涉及的A轴的仿效角度a及B轴的仿效角度0 的示意图。
【具体实施方式】
[0047]
[0048] 以下，参考附图对本发明所涉及的实施方式进行说明。