JPH07210228A - Ｎｃ工作機械を用いた測定システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワークの形状精度や寸法を正確かつ高精度に
測定するＮＣ工作機械を用いた測定システムの制御方法
を提供する。 【構成】 ＮＣ装置に測定装置を接続した後、ＮＣ装置
によりＮＣ工作機械の主軸に装着された測定ヘッドをワ
ークへ向けて移動させ(S1)、測定ヘッドのフィーラがワ
ークへ接触して発生した変位量、すなわち直交座標の各
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向への変位量を測定ヘッドから受信して
記憶し(S2)、変位量が目標値になったことを検出し(S
3)、ＮＣ装置にスキップ信号を出力して、ＮＣ装置によ
り測定ヘッドのワークの方向への移動を停止させ(S4)、
変位量の変化の検出から完全に測定ヘッドの移動が停止
した後、ＮＣ装置またはＮＣ工作機械に装備されたスケ
ールから測定ヘッドの位置のデータを受信して記憶し(S
5)、記憶した測定ヘッドの変位量のデータと位置のデー
タとからワークの形状精度や寸法を計算して求める(S
6)。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＮＣ工作機械を用いた測
定システムの制御方法に関し、特にＮＣ工作機械の主軸
に装着した変位検出可能な測定ヘッドをＮＣ装置により
相対移動させてワークに接触させて停止させ、停止後の
変位検出可能な測定ヘッドの位置と変位検出可能な測定
ヘッドの先端の変位量とから精度良くワークの形状精度
や寸法を測定するＮＣ工作機械を用いた測定システムの
制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械により加工されたワーク
の形状精度や寸法は、ノギス、マイクロメータ等の測定
工具により測定されたり、三次元測定器に載せかえて、
加工精度の検査が行われていた。これらの測定方法は長
時間を要し、測定工具による測定方法では、測定精度も
不十分であった。それゆえ近年、工作機械の主軸に測定
ヘッドを装着し加工後のワークの形状精度や寸法を測定
する測定システムが採用されるようになった。

【０００３】このような測定システムにおいて、測定ヘ
ッドは通常接触式が使用される。接触式にはタッチセン
サ形と変位検出形がある。タッチセンサ形測定ヘッドは
測定ヘッドがワークに接触した瞬間を検出する。典型的
なタッチセンサ形測定ヘッドは、測定ヘッドがワークに
接触して押され、それにより所定の閉ループの電気回路
が開き電流が流れなくなる瞬間を検出する。その瞬間に
直交座標の各軸の位置のデータを記録することによりワ
ークの形状寸法が測定できる。

【０００４】変位検出形の測定ヘッドは、通常差動変圧
器または光学式スケールを使用し三次元の変位検出を可
能とする。測定ヘッドがワークに接触していないフリー
のときは、測定ヘッドの変位量は零であり、ワークに接
触すると測定ヘッドは直交座標の各軸に応じた変位量を
出力する。その変位量とその出力時における直交座標の
各軸に対応する測定ヘッドの位置のデータとワークに接
触する測定ヘッドの最先端部の半径とからワークの形状
精度や寸法が計算される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の測定システムに
おいて、ＮＣ装置または工作機械に装備されたスケール
から測定ヘッドの位置のデータを受信する場合、測定ヘ
ッドの変位量のデータと同時に受信する必要があるが、
実際には測定ヘッドの位置のデータと測定ヘッドの変位
量のデータとは同時に受信することができず、測定精度
に誤差が生じる問題がある。

【０００６】また変位検出形の測定ヘッドは、測定ヘッ
ドの先端部（以降フィーラと呼ぶ）がワークに接触した
瞬間に測定ヘッドのフィーラの変位量のデータと測定ヘ
ッドの位置のデータとを同時に測定しワークの形状精度
や寸法を計算して求めるので、実際の測定ヘッドの位置
は測定ヘッドがワークに接触したことが検出されてＮＣ
装置が測定ヘッドを停止するまでに測定ヘッドを多少移
動し、その結果ワークの形状精度や寸法の測定精度に誤
差が生じるという問題がある。さらに、上述の測定シス
テムは、工作機械のＮＣ装置との間に制御タイミングの
同期をとらねば精度よく測定できず、新しく製造された
工作機械はもちろん既設の工作機械に対しても取り付け
が困難であり、かつ高価な測定システムになるという問
題がある。

【０００７】以上のことより本発明は、測定ヘッドをワ
ークに向けて移動させ、測定ヘッドのフィーラがワーク
に接触したことを検出し、ＮＣ装置にスキップ信号を出
力し、測定ヘッドの移動を終了させ、フィーラの変位量
のデータと測定ヘッドの位置のデータとを測定すること
により、前記問題がなく正確かつ高精度にワークの形状
精度や寸法を計算して求めるＮＣ工作機械を用いた測定
システムの制御方法を提供することを目的とする。ここ
でスキップ機能とは、ＮＣプログラムの軸移動指令にて
軸移動中に外部からの信号（スキップ）信号が入力され
ると、この軸移動指令の実行を中止し、ＮＣプログラム
の次に記述されたブロックの指令を実行する機能をい
う。

【０００８】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の制御方法
の基本処理を示すフローチャートである。前記課題を解
決するため、本発明によるＮＣ工作機械を用いた測定シ
ステムの制御方法は、ＮＣ工作機械の主軸に変位検出可
能な測定ヘッドを装着してワークの形状精度や寸法を測
定するＮＣ工作機械を用いた測定システムの制御方法に
おいて、ＮＣ装置に接続される測定装置により下記の処
理（ステップＳ１からステップＳ６）を実行することを
特徴とする。 （Ｓ１）ＮＣ工作機械を制御するＮＣ装置により主軸に
装着された測定ヘッドをワークへ向けて移動させる。 （Ｓ２）測定ヘッドの先端部（フィーラ）がワークへ接
触して発生した変位量、すなわち直交座標の各軸Ｘ，
Ｙ，Ｚ方向への変位量を測定ヘッドから受信して記憶す
る。 （Ｓ３）変位量が目標値となったことを検出する。 （Ｓ４）ＮＣ装置にスキップ信号を出力して、ＮＣ装置
により測定ヘッドのワークの方向への移動を停止させ
る。 （Ｓ５）変位量の検出から完全に測定ヘッドの移動が停
止した後、ＮＣ装置またはＮＣ工作機械に装備された位
置読み取りスケールから測定ヘッドの位置のデータを受
信して記憶する。 （Ｓ６）記憶した測定ヘッドの変位量のデータと、測定
ヘッドの位置のデータとからワークの形状精度や寸法を
求める。

【０００９】

【作用】本発明のＮＣ工作機械を用いた測定システムの
制御方法は、ワークに向けて移動させた測定ヘッドのフ
ィーラがワークに接触し目標変位量が発生したことを検
出し、ＮＣ装置にスキップ信号を出力し、測定ヘッドの
移動を終了させ、完全に測定ヘッドが停止した後に、フ
ィーラの変位量のデータと測定ヘッドの位置のデータと
を測定するので、測定誤差を発生させずに正確かつ高精
度にワークの形状精度や寸法を計算して求める。

【００１０】

【実施例】図２は実施例による測定システムの概略構成
図である。本図は、工作機械を参照番号１により全体的
に矢で示す。以下に工作機械１による加工後のワーク４
の形状精度や寸法を測定する動作について簡単に説明す
る。工作機械１は、ＮＣ装置２により数値制御され、ワ
ーク４を加工し、ワーク４を加工後、測定ヘッド５をワ
ーク４に接近させ、ワーク４の形状精度や寸法の測定を
開始する。このような工作機械の動作はＮＣ装置にロー
ドされたＮＣプログラムにより実行される。測定ヘッド
５の先端にはフィーラ６が取り付けられ、そのフィーラ
６がワーク４に接触し押されると、測定ヘッド５に内蔵
された変位検出回路によりそのフィーラ６の変位量は測
定装置３へ送信される。また、工作機械１に配備された
スケール７は、ＮＣ装置２を介して間接に、または直接
に、測定装置３へ測定ヘッド５の移動による位置のデー
タを出力する。ＮＣ装置２は測定ヘッド５の位置のデー
タを工作機械１に取り付けられたサーボモータのエンコ
ーダ（図示せず）から取り込み、測定装置３へその位置
のデータ送信する。測定装置２は、図３で示すフローチ
ャートに基づきワーク４の形状精度や寸法を測定する。
その動作について以下に詳細に説明する。

【００１１】図３は実施例による測定システムの処理を
示すフローチャートである。本図中Ｓに続く数字はステ
ップ番号を示す。 （Ｓ１）：ＮＣ装置にロードする所望のワークの形状精
度や寸法を測定する測定プログラムの最初の部分にスキ
ップ有効フラグを立てるよう記述する。 （Ｓ２）：工作機械の主軸に測定ヘッドを装着し、ＮＣ
装置に予めロードした測定プログラムの実行を開始し、
ワークの形状精度や寸法の測定を開始する。すなわち、
ＮＣ装置はまず測定ヘッドをワークに近づける移動指令
を出力する。 （Ｓ３）：測定装置は、測定ヘッドから出力される測定
ヘッドの先端部（フィーラ）の変位量に相当する電気信
号を受信し、その変位量が目標値になっているかを判別
し、その判別結果がＹＥＳのときはステップＳ４へ進
み、ＮＯのときはステップＳ３を一定周期で繰り返し実
行する。

【００１２】（Ｓ４）：測定装置からＮＣ装置へスキッ
プ信号を出力し、ＮＣ装置により測定ヘッドをワークに
近づける移動指令を停止させる。 （Ｓ５）：ＮＣ装置は、そのスキップ信号を受信し、外
部出力指令により測定装置へダミーデータを送信する。 （Ｓ６）：測定装置は、そのダミーデータを受信する
と、即座にＮＣ装置へＤＣ３指令を送信する。 （Ｓ７）：ＮＣ装置は、ＤＣ３を受信すると、ダミーデ
ータの送信を一時中断し、次ブロックに移ることを一時
停止する。 （Ｓ８）：測定装置は、測定ヘッドから受信するフィー
ラの変位量が目標値になっているかを判別し、その判別
結果がＹＥＳのときステップＳ９へ進み、ＮＯのときス
テップＳ８を一定周期で繰り返し実行する。

【００１３】（Ｓ９）：測定装置は、フィーラの変位量
の変化が無くなったことを検出した後、工作機械の動作
が停止している間に、測定ヘッドの変位量のデータと位
置のデータを読み取る。この測定ヘッドの位置のデータ
は工作機械に装備されたスケールから直接読み取るか、
または工作機械に取り付けられたサーボモータの出力軸
に結合したエンコーダの出力パルスをＮＣ装置が読み取
った測定ヘッドの三軸直交座標ＸＹＺの位置のデータを
ＮＣ装置から受信して読み取る。 （Ｓ１０）：測定装置は、測定ヘッドの変位量のデータ
と位置のデータを読み取った後、ＮＣ装置へＤＣ１を送
信する。 （Ｓ１１）：ＮＣ装置は、ＮＣ装置のマクロプログラム
の実行により、測定装置へステップＳ７で送出を中断し
た残りの所定データを送信する。この所定データには、
例えばＮＣ装置の直交座標ＸＹＺの座標値のデータがあ
る。 （Ｓ１２）：測定装置は、ＮＣ装置から測定装置への前
記所定データの送信の終了をＰＣＬＯＳの信号を受信す
ることにより認識する。 （Ｓ１３）：ＮＣ装置は中断していた動作を続行する。
すなわち測定ヘッドをワークから離す移動指令を出力
し、測定ヘッドをワークの次の測定箇所へ向ける移動指
令を出力する。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＮＣ工作
機械を用いた測定システムの制御方法によれば、ワーク
に向けて移動させた測定ヘッドのフィーラがワークに接
触したことを検出し、ＮＣ装置にスキップ信号を出力
し、測定ヘッドの移動を終了させ、完全に測定ヘッドの
移動が停止した後に、フィーラの変位量のデータと測定
ヘッドの位置のデータとを測定するので、測定誤差を発
生させずに正確かつ高精度にワークの形状精度や寸法を
計算して求めることができる。本発明によれば、工作機
械のＮＣ装置の制御タイミングと同期をとらないでも測
定できるので、新しく製造された工作機械はもちろん既
設の工作機械にも取り付けが容易にでき、かつ安価な測
定システムが提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御方法の基本処理を示すフローチャ
ートである。

【図２】実施例による測定システムの概略構成図であ
る。

【図３】実施例による測定システムの処理を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１…工作機械 ２…ＮＣ装置 ３…測定装置 ４…ワーク ５…測定ヘッド ６…フィーラ ７…スケール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｂ 19/408

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＮＣ工作機械の主軸に変位検出可能な測
   定ヘッドを装着してワークの形状精度や寸法を測定する
   ＮＣ工作機械を用いた測定システムの制御方法におい
   て、 前記ＮＣ工作機械を制御するＮＣ装置により前記主軸に
   装着された前記測定ヘッドを前記ワークへ向けて相対移
   動させ、 前記測定ヘッドの先端部が前記ワークへ接触して発生し
   た変位量を前記測定ヘッドから受信して記憶し、 前記変位量の変化を検出し、 前記ＮＣ装置により前記測定ヘッドの前記ワークの方向
   への相対移動を停止させ、 前記変位量の変化の検出から完全に測定ヘッドの移動が
   停止した後、前記ＮＣ装置または前記ＮＣ工作機械に装
   備された位置読み取りスケールから前記測定ヘッドの位
   置のデータを受信して記憶し、 記憶した前記測定ヘッドの前記変位量のデータと、前記
   測定ヘッドの位置のデータとから前記ワークの形状精度
   や寸法を求めることを特徴としたＮＣ工作機械を用いた
   測定システムの制御方法。