JP2013129036A - 機上計測装置を有する工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】作業者の機上計測システムの運用に関する知識、熟練度に依らず、計測精度および加工時間が一定にし、高い形状精度を有する加工品の安定的な生産を可能とする機上計測装置を有する工作機械を提供すること。
【解決手段】Ｂ軸上に、機上計測装置１を収容する自動開閉カバー２５を備えた収容装置２４、洗浄液を噴射する洗浄液ノズル３０、工具３２、切削液ノズル３４を配置し、Ｃ軸に加工対象物２０、洗浄ブラシ２２を配置し、加工機の駆動軸の移動領域を予め加工領域（有効加工範囲＜１＞）、洗浄領域（有効加工・計測範囲のどちらにも属しない範囲＜２＞、有効計測範囲＜３＞）に分け、駆動軸の位置を常にモニタリングして、駆動軸が各領域に進入した際に、各領域に割り当てられた作業を自動的に開始し、その領域から離れるまで同作業を行い続けるように、加工、洗浄から機上での計測作業まで作業者の介入なしに数値制御装置により自動的に行う。
【選択図】図５

Description

本発明は、機上計測装置を有する工作機械である。

超精密加工において、ナノ単位の形状精度を実現するためには、機上計測による補正加工が必要不可欠である。機上計測のメリットは加工対象物を外さないことで、そうでない場合に生じるセッティングの再現性問題や作業者が加工対象物を外したり付けたりする際の身体からの熱伝達により生じる加工対象物および機械の熱変位問題が無くなる点である。しかし、現在の機上計測システムは機上計測を行う際に人間の手動により作業を行う部分が介在しており、それを極力排除して熱変位の影響を最小限にする必要がある。
また、近年、高精度金型に対する需要が増えており、どのようにして、生産効率を上げるかが大きな関心事項となっている。そのため、測定および補正のサイクルタイムをできるだけ短縮することが非常に重要である。
これまでの機上計測システムとして、例えば、特許文献１には、工作機械上に計測装置を搭載し、加工対象物の高精度化を図り、熱変位（温度ドリフト）を抑制する技術が開示されている。

特開２０１０−１０５０６３号公報

背景技術で説明した技術では、加工対象物の着脱をなくし、作業者が直接加工対象物に直接接触することは避けることができる。しかし、加工中、加工後の加工対象物などの洗浄、または測定作業のための位置決めは、作業者の判断に委ねられていた。
そのため、機械のカバーを開けて作業者が位置確認を行う必要があり、そのときに伝わる外気によって生じる温度ドリフトが、高精度の金型の製作の妨げになる。また、作業者の判断などに委ねることで、加工、洗浄、測定作業の度に、作業を一旦中断するしかなく、高精度金型の量産において重要な加工時間の短縮が困難である。そして、作業者毎の機上測定システムの運用に関する知識、熟練度で、計測精度および加工時間が大幅に変動することになり、高い形状精度を有する金型の安定的な生産が困難である。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、作業者の機上計測システムの運用に関する知識、熟練度に依らず、計測精度および加工時間が一定にし、高い形状精度を有する加工品の安定的な生産を可能とする機上計測装置を有する工作機械を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、複数の駆動軸を有し、数値制御装置によって前記駆動軸を制御して工具および加工対象物を相対移動させて加工対象物に加工を行うと共に、プローブを備えた機上計測装置と加工対象物を相対移動させることによって加工対象物の測定を行う、機上計測装置を有する工作機械において、前記駆動軸の位置を検出する位置検出器と、前記位置検出器で検出した位置を前記数値制御装置に入力する入力部と、前記入力された駆動軸の位置に応じて前記加工対象物に対して加工を行うか、前記機上計測装置により該加工対象物の測定を行うか、該加工対象物の洗浄を行うか、または前記プローブの洗浄を行うかを判断する作業判断部と、前記作業判断部の判断に基づいて、前記加工対象物に対する加工、前記機上計測装置による測定、前記加工対象物の洗浄、または前記プローブの洗浄の実行を指令する実行指令部と、を有することを特徴とする機上計測装置を有する工作機械である。
請求項１に係る発明により、加工および測定時に駆動軸の移動で判断することで、加工または測定終了の有無の確認およびそれに関連する信号システムの構築が不要になり、円滑かつ確実に各工程が自動で行われるようになる。

請求項２に係る発明は、前記工具と前記機上計測装置が同一駆動軸に取り付けられており、前記工具によって前記加工対象物を加工することが可能な前記駆動軸の移動範囲を有効加工範囲、前記機上計測装置によって前記加工対象物を測定することが可能な前記駆動軸の移動範囲を有効計測範囲とし、前記作業判断部は、前記駆動軸が前記有効加工範囲にある場合は加工可能状態、前記有効加工範囲または有効計測範囲の何れにも属さない場合は洗浄待機状態、前記駆動軸が洗浄待機状態から有効計測範囲に入った場合は洗浄有効状態、洗浄有効状態から実際に一定時間洗浄が行われてから洗浄が停止した場合は洗浄終了状態、該洗浄終了状態であって有効計測範囲にある場合は計測可能状態と判断することを特徴とする、請求項１に記載の機上計測装置を有する工作機械である。
請求項３に係る発明は、前記数値制御装置は前記作業判断部の判断に基づく作業状態に応じて、工具による切削、洗浄液ノズルの作動、洗浄ブラシの作動、機上計測装置の作動、機上計測装置を保護するカバーの開閉を行う信号を出力することを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の機上計測装置を有する工作機械である。
請求項２、３に係る発明により、駆動軸の位置情報を基として各作業が実行されていくことで、シンプルな自動化システムが構築できる。

請求項４に係る発明は、前記機上計測装置を保護するカバーは、前記機上計測装置を切削液、切削屑から保護するためのカバーであり、前記カバーはアクチュエータによって開閉され、前記作業判断部により計測可能状態と判断されたときに前記アクチュエータによって開かれることを特徴とする請求項２に記載の機上計測装置を有する工作機械である。
請求項４に係る発明により、切削油などから機上計測装置を保護することで、加工作業、洗浄作業、および計測作業を一連の作業として自動化することができる。

本発明により、作業者の機上計測システムの運用に関する知識、熟練度に依らず、計測精度および加工時間が一定にし、高い形状精度を有する加工品の安定的な生産を可能とする機上計測装置を有する工作機械を提供できる。

Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の直動軸を有し、Ｘ軸上に回転軸であるＢ軸と、Ｙ軸上に回転軸であるＣ軸を配置した工作機械の要部を説明する図である。 機上計測装置の可動部であるプローブの移動変位検出の手段として、リニアスケールとレーザヘッドを有し、プローブを加工対象物面に沿って相対的に移動させ、プローブの変位により計測対象物の形状計測を行うことを示す図である。 機上計測装置を備えた工作機械と該工作機械を制御する数値制御装置を有するシステムを説明する図である。 工作機械のＢ軸上に工具、切削液ノズルと、機上計測装置とそのカバー、洗浄液ノズルが取り付けられ、Ｃ軸上に加工対象物と測定子の拭き取り手段である洗浄ブラシが取り付けられていることを説明する図である。 駆動軸の位置により判断される、任意の加工対象物に対しての有効加工範囲、有効計測範囲、またはそのどちらにも属しない範囲を説明する図である。 機上計測装置のカバーが閉じられて保護された状態で、切削液ノズルより切削液を噴射しながら、工具により加工対象物を加工する工程を説明する図である。 洗浄液ノズルから洗浄液を加工した加工対象物の面に沿って噴射することで、加工対象物表面の切削液、または切り屑を除去する工程について説明する図である。 機上計測装置のカバーが開けられ、開放された機上計測装置の測定子により加工対象物の形状を計測する工程を説明する図である。 測定子に付着したゴミ等を除去する工程を説明する図である。 本発明に係る機上計測装置を備えた工作機械の制御を説明するフローチャートである。 機上計測装置の自動開閉カバーが開いた状態を説明する図である。 機上計測装置の自動開閉カバーが閉じた状態を説明する図である。

＜本発明の概要＞
本発明は、超精密加工において、加工、洗浄から機上での計測作業まで作業者の介入なしに数値制御装置により自動的に行われることを特徴としている。その実現のための手段として、加工機の駆動軸の稼働領域を予め加工領域、洗浄領域、計測領域に分けておいて、数値制御装置により駆動軸の位置を常にモニタリングして、駆動軸が各領域に進入した際に、各領域に割り当てられた作業を自動的に開始し、その領域から離れるまで同作業を行い続けることを手段とする。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、数値制御装置により制御され、３軸以上の直動軸と１軸以上の回転軸で構成されている工作機械を説明する図である。この工作機械は、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の直動軸を有し、Ｘ軸上に回転軸であるＢ軸と、Ｙ軸上に回転軸であるＣ軸を有し、５軸同時制御が可能である。各可動軸をナノメートルオーダーで制御することで、ワークの加工をナノメートルオーダーの精度で行うことができる。

図２は、工作機械に取り付けられる機上計測装置の一例を説明する要部断面図である。この機上計測装置１は、可動部であるプローブ１ｂをケース１ａに内蔵して備えている。プローブ１ｂは図示省略した軸受けによりプローブの中心軸方向に移動可能である。軸受けとしては例えば空気軸受けなどが用いられる。プローブ１ｂの一端には、球型測定子１ｆを備えた測定子の棒１ｅが取り付けられている。測定子の棒１ｅは細い棒状の部材である。そして、測定子の棒１ｅの一端はプローブ１ｂに固定され、他端には球型測定子１ｆが取り付けられている。球型測定子１ｆは、加工対象物２０の加工対象物面２０ａに接触し、形状計測を行う。プローブ１ｂを加工対象物面２０ａに沿って移動させ、プローブ１ｂの変位を計測することによって、加工対象物２０の加工対象物面２０ａの表面形状を測定する。

機上計測装置１は、ケース１ａ内にプローブ１ｂの移動変位検出の手段として、リニアスケール１ｄとレーザヘッド１ｃを備える。なお、レーザヘッド１ｃとリニアスケール１ｄを用いる変位検出手段は周知である。図２に示されるように、機上計測装置１を加工対象物２０の加工対象物面２０ａに沿って移動させ、プローブ１ｂの変位を移動変位検出手段により検出する。前記移動変位検出手段はプローブ１ｂの変位を示す移動変位検出信号を出力する（図３参照）。この移動変位検出信号は、機上計測装置１からの計測信号ｉｐｆとして、後述するパーソナルコンピュータ１１に入力し、機上計測装置１からのプローブ１ｂの位置情報として格納される。

図３は、機上計測装置と工作機械とを連結した一例を説明する図である。工作機械のＸ，Ｙ，Ｚ，Ｂ，Ｃ軸の各軸と、回転軸であるＢ軸に取り付けられた機上計測装置が同じインタフェースを有する。つまり、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｂ，Ｃ軸はそれぞれ各軸を制御するためのインタフェースを備えている。機上計測装置１は工作機械の可動軸を構成するものではないものの、機上計測装置１を工作機械の可動軸とみなすことによって、工作機械の各可動軸Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｂ，Ｃと同様に機上計測装置１から得られる信号が数値制御装置８のサーボ制御部９を介してパーソナルコンピュータ１１に格納される。機上計測装置１を工作機械に取り付ける際には、後述するように自動開閉カバー２５を備えた収容装置２４内に収容される（図１１，図１２参照）。

同じ構成のインタフェースを有することによって、各軸の位置検出器（図示せず）からの位置検出信号と機上計測装置からの位置検出信号が、数値制御装置の送り軸駆動制御部に簡単に同期しながら入力され、数値制御装置８とパーソナルコンピュータ１１がイーサネット（登録商標）１２経由でＬＡＮ通信を行ない、外部記憶装置であるパーソナルコンピュータ１１に各軸の位置情報と機上計測装置１のプローブの変位が同時に入力され、入力された各軸の位置情報とプローブの変位の保存に計測用ソフトが利用され、計測が行われることについて示している。そして、本発明の実施形態においては、パーソナルコンピュータ１１において、計測して得られた加工対象物２０の形状データを用いて加工プログラムを補正して補正加工プログラムを作成する。

図３は、機上計測装置からの計測信号を数値制御装置を介してパソコン入力する例を示している。この例では、工作機械の各軸と、回転軸であるＢ軸に取り付けられた機上計測装置１が同じインタフェースを持つことにより、各軸の位置検出信号と機上計測装置１の計測信号が数値制御装置８の送り軸駆動制御部であるサーボ制御部９に簡単に同期しながら入力する。

機上計測装置１については図２を用いてその一例を説明した。数値制御装置８のサーボ制御部９には、工作機械の各軸（Ｘ軸３、Ｙ軸４、Ｚ軸５、Ｂ軸６、Ｃ軸７）を駆動するサーボモータに内蔵される位置検出装置（図示を省略）から出力される位置検出信号ｉｐｘ，ｉｐｙ，ｉｐｚ，ｉｐｂ，ｉｐｃがフィードバックされて入力する。同様に、サーボ制御部９には、被加工物Ｗの表面形状を測定する機上計測装置１からプローブ１ｂの移動変位に関する計測信号である位置検出信号ｉｐｆがインタフェース２を介して入力する。

工作機械の各可動軸の位置検出装置から出力される位置検出信号も図示を省略したインタフェースを介してサーボ制御部９に入力する。このインタフェースは、サーボモータに内蔵される位置検出装置から出力される位置検出信号と機上計測装置１から出力される計測信号とが、数値制御装置８のサーボ制御部９に同期して入力するように構成される。

また、数値制御装置８は、工作機械の各可動軸の位置情報と機上計測装置１からの計測情報（位置情報）を格納する記憶手段（図示せず）と、この記憶手段に格納された位置情報を外部装置のパーソナルコンピュータ１１に送り出すインタフェースを備えている。

工作機械の各可動軸からのフィードバック信号である位置検出信号と機上計測装置からの計測信号とが同じ回路構成のインタフェース２を介して数値制御装置８のサーボ制御部９に取得されることから、各軸の位置検出装置と機上計測装置とからの計測信号（つまり、各軸の軸位置検出信号と機上計測装置の位置検出信号）が、数値制御装置８に簡単に同期して入力される。そして、読み込まれた計測信号は、位置情報として数値制御装置８の記憶手段（図示省略）に格納される。

また、数値制御装置８は、外部装置である例えばパーソナルコンピュータ１１に、イーサネット（登録商標）１２経由でＬＡＮ通信を行い、パーソナルコンピュータ１１に接続あるいは内蔵される記憶装置１３に、各軸からの位置情報と機上計測装置１からの計測情報とをパーソナルコンピュータ１１に送る。パーソナルコンピュータ１１は、サンプリング周期毎に各軸からの位置情報と機上計測装置１からの位置情報を記憶装置１３に同期して格納する。パーソナルコンピュータ１１内には計測用ソフトウェアが格納されており、数値制御装置８を介して読み込まれた前記位置情報に基づき、被加工物の形状計測など所用の演算処理を実行する。

図４は図３においてＢ軸の回転軸方向に機上計測装置を備えた工作機械を見降ろしたときの概略図である。そして、図４は、工作機械のＢ軸上に工具、切削液ノズルと、機上計測装置とそのカバー、洗浄液ノズルが取り付けられ、Ｃ軸上に加工対象物と測定子の拭き取り手段である洗浄ブラシが取り付けられていることを説明する図である。

Ｂ軸（テーブル）上には、自動開閉カバー２５を備えた収容装置２４、洗浄液ノズル３０、加工対象物を加工する工具３２、切削液を噴射する切削液ノズル３４が取り付けられている。工具３２としては回転式工具あるいは引っ掻き式の工具などを用いることができる。収容装置２４内に機上計測装置１が測定子（測定子の棒１ｅ，球型測定子１ｆ）の方向をＢ軸の回転軸に直交する方向に固定して収容されている。洗浄液ノズル３０から洗浄液を加工した加工対象物２０の面に噴射することで、加工対象物２０の表面の切削液や切り屑を除去することができる。Ｃ軸（テーブル）上には、加工対象物２０、機上計測装置１の測定子（測定子の棒１ｅ，球型測定子１ｆ）に付着したゴミなどを拭き取る洗浄ブラシ２２が取り付けられている。なお、機上計測装置１を収容する収容装置２４については図１１，図１２を用いて説明する。

図５は、駆動軸の位置により判断される、任意の加工対象物に対しての有効加工範囲、有効計測範囲、またはそのどちらにも属しない範囲を説明する図である。図５（ａ）は図４と同じ方向に見た図である。図５（ｂ）は（ａ）を紙面垂直な断面で＜１＞，＜２＞，＜３＞の範囲を見た図である。
本発明においてＣ軸上の領域をＣ軸の回転軸方向に平行に領域を分割して扱う。任意の加工対象物２０に対して＜１＞は有効加工範囲、＜２＞は有効加工範囲と計測範囲のどちらにも属しない範囲、＜３＞は有効計測範囲を定義できる。＜１＞および＜３＞の範囲は加工対象物２０の大きさによって規定され、＜２＞はＢ軸上の機上計測装置１と工具３２の配置関係によって規定される。加工対象物２０と機上計測装置１または工具３２とが、＜１＞の範囲、＜２＞の範囲、＜３＞の範囲のいずれの位置関係にあるかは、各駆動軸間の相対的な位置関係に依り判断される。

図６は、機上計測装置のカバーが閉じられて保護された状態で、切削液ノズルより切削液を噴射しながら、工具により加工対象物を加工する工程を説明する図である。
各駆動軸の相対的な位置関係により、＜１＞の有効加工範囲と数値制御装置８において判断された場合には、数値制御装置８からの指令により、機上計測装置１を収容する収容装置２４の取り付けられた自動開閉カバー２５が閉じられ、機上計測装置１が保護された状態で、切削液ノズル３４より切削液を加工対象物２０に向かって噴射しながら、工具３２を用いて加工対象物２０の矢印に示される加工部位３６が加工プログラムに従って加工される。

図７は、洗浄液ノズルから洗浄液を加工した加工対象物の面に沿って噴射することで、加工対象物表面の切削液、または切り屑を除去する工程について説明する図である。図６に示される加工対象物２０の加工の後、加工対象物２０が工具３２と機上計測装置１の測定子（１ｅ，１ｆ）の間に相対的に移動し、＜２＞の有効加工範囲・有効計測範囲のどちらにも属しない範囲に進入したと判断された後、数値制御装置８の指令により、収容装置２４の自動開閉カバー２５が閉じられて保護された状態で、加工した加工対象物２０の表面に沿って洗浄液ノズル３０から洗浄液を噴射する。洗浄液ノズル３０から洗浄液を噴射されることで、加工対象物２０の表面に付着した切削液や切り屑が除去される。

例えば、駆動軸が有効加工範囲＜１＞にある場合を加工可能状態、駆動軸が有効加工範囲・計測可能範囲のどちらにも属しない範囲＜２＞を洗浄待機状態、駆動軸が洗浄待機状態（駆動軸が有効加工範囲・計測可能範囲のどちらにも属しない範囲＜２＞）から計測可能範囲＜３＞に入った場合には洗浄有効状態、洗浄有効状態から実際に一定時間洗浄が行われてから洗浄が停止した場合は洗浄終了状態、該洗浄終了状態であって有効計測範囲にある場合は計測可能状態の状態に区分して、計測可能範囲＜３＞において実際に加工対象物２０の洗浄を行う。これによって、加工対象物２０を機上計測装置１を用いて形状計測を行う際に、加工対象物２０に付着した異物によって、機上計測装置１の測定子が損傷するか、もしくは計測データに異常が生じる恐れを排除することができる。

図８は、機上計測装置のカバーが開けられ、開放された機上計測装置の測定子により加工対象物の形状を計測する工程を説明する図である。
洗浄液ノズル３０からの洗浄液噴射による加工対象物２０の洗浄工程が終了し、加工対象物２０と機上計測装置１の測定子（測定子の棒１ｅ，球型測定子１ｆ）とが＜３＞の有効計測範囲に相対的に移動したと判断されたとき、数値制御装置１の指令により、収容装置２４の自動開閉カバー２５が開けられ、開放された機上計測装置１の測定子（測定子の棒１ｅ，球型測定子１ｆ）により加工対象物２０の形状を計測する。

図９は、測定子に付着したゴミ等を除去する工程を説明する図である。図８に示される機上計測装置１を用いて加工対象物２０の形状計測を実行する際に、事前に機上計測装置１の測定子（測定子の棒１ｅ，球型測定子１ｆ）に付着したゴミ等を拭き取り作業を行うことが望ましい。

機上計測装置１を収容する収容装置２４の自動開閉カバー２５が開けられた状態で、開放された機上計測装置１の測定子（測定子の棒１ｅ，球型測定子１ｆ）を洗浄ブラシ２２の位置に相対的に移動させ、拭き取り手段としての洗浄ブラシ２２の中で測定子（測定子の棒１ｅ，球型測定子１ｆ）を上下左右に相対移動させることにより、測定子（測定子の棒１ｅ，球型測定子１ｆ）に付着したゴミ等を除去することができる。

図１０は、本発明に係る機上計測装置を備えた工作機械の制御を説明するフローチャートである。図６，図７，図８，図９を用いて説明した一連の動作を、作業者の運用に関する知識や熟練度に依らずに行う処理を説明するフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＡ０１］加工プログラムを読み込む。加工プログラムには加工対象物の加工を指令するブロック、有効加工範囲＜１＞，有効加工範囲・計測範囲のどちらにも属しない範囲＜２＞，有効計測範囲＜３＞の間の移動を指令するブロック、加工対象物の形状計測を指令するブロックを含む。
●［ステップＳＡ０２］機上計測装置を保護する保護カバーを閉じる。
●［ステップＳＡ０３］加工プログラムに従って各駆動軸を移動する。
●［ステップＳＡ０４］加工可能状態であるか否か判断し、加工可能状態である場合にはステップＳＡ０５へ移行し、加工可能状態ではない場合には加工可能状態になるのを待って、ステップＳＡ０５へ移行する。
●［ステップＳＡ０５］切削液を噴射する。
●［ステップＳＡ０６］工具による加工対象物の加工を行う。
●［ステップＳＡ０７］各駆動軸を移動させる。加工対象物の加工が終了すると、次の範囲（有効加工範囲・計測可能範囲のどちらでもない範囲）に移動させる。
●［ステップＳＡ０８］加工可能状態か計測可能状態か判断し、いずれかの場合にはステップＳＡ０７へ戻り、いずれの状態でもない、つまり、有効加工範囲・計測可能範囲のどちらでもない範囲である場合にはステップＳＡ０９へ移行する。
●［ステップＳＡ０９］洗浄液を噴射し加工対象物を洗浄する。
●［ステップＳＡ１０］各駆動軸を移動させる。
●［ステップＳＡ１１］計測可能状態であるか（つまり、計測可能範囲であるか）否か判断し、計測可能状態ではない場合、ステップＳＡ１０へ戻り、計測可能状態の場合、ステップＳＡ１２へ移行する。
●［ステップＳＡ１２］機上計測装置を保護する保護カバーを開く。
●［ステップＳＡ１３］測定子に付着した異物を拭き取る。
●［ステップＳＡ１４］加工対象物の形状測定を行う。
●［ステップＳＡ１５］形状計測によってえら得た加工対象物の形状誤差は目標値以下か否か判断し、目標値以下ではない（ＮＯ）の場合、ステップＳＡ１６に移行し、目標値以下の場合（ＹＥＳ）の場合、処理を終了する。
●［ステップＳＡ１６］形状計測により得られたデータを基に補正加工プログラムを作成し、ステップＳＡ０１に戻る。ステップＳＡ０１では補正加工プログラムを読み込み、上述した一連の処理を再度実行する。

上述したフローチャートを補足して説明する。ステップＳＡ０４は請求項１の加工対象物に対して加工を行うか否かの判断、ステップＳＡ１１は請求項１の機上計測装置により測定を行うか否かの判断、ステップＳＡ０８は加工対象物の洗浄を行うか否かの判断に対応する。フローチャートではプローブ（測定子）の洗浄を行うか否かの判断が記載されていないが、機上計測装置による計測信号に基づいて計測対象物に異物が付着しているか否かを判断する処理を含めるなどによりプローブの洗浄ブラシ２２による洗浄を実行するか否かの判断を行うようにしてもよい。この説明は請求項１の作業判断部に対応する。

また、ステップＳＡ０６は加工対象物に対する加工、ステップＳＡ１４は機上計測装置による加工対象物の測定、ステップＳＡ０９は加工対象物の洗浄、ステップＳＡ１３は加工対象物の洗浄の実行を指令する実行指令部に対応する。

上述したフローチャートに示されるように、加工対象物の加工、加工対象物の洗浄、加工対象物の形状計測に作業者の介在は無く、作業者の運用に関する知識や熟練度で、計測精度および加工時間が大幅に変動することを避けることができる。これによって、高い形状精度を有する金型などの生産が可能である。

次に、機上計測装置１を収容する自動開閉カバー２５を備えた収容装置２４を、図１１，図１２を用いて説明する。図１１は、収容装置２４の自動開閉カバー２５が開いた状態を説明する図である。図１２は、収容装置２４の自動開閉カバー２５が閉じた状態を説明する図である。
収容装置２４に備わった自動開閉カバー２５は機上計測装置１の測定子を切削液や切削屑から保護するためのカバーである。自動開閉カバー２５はジャバラ式か柔軟な材質で収縮・膨張が容易な材質のものを使用するとよい。自動開閉カバー２５が開いた状態では測定子（測定子の棒１ｅ，球型測定子１ｆ）は計測空間に露出していて、計測が可能である。

自動開閉カバー２５は、圧縮空気供給装置４０から供給される圧縮空気を電磁弁４１、４２を開閉し、空圧式ロータリアクチュエータ２６を駆動することにより開閉する。空圧式ロータリアクチュエータ２６のプーリ２７の回転は自動開閉カバー２５の回転軸に取り付けられたプーリ２９にベルト２８を介して伝達される。

数値制御装置８のＩ／Ｏユニットを介して指令される信号により電磁弁４１、電磁弁４２の開閉動作を行う。図１１に示されるように、電磁弁４１に対するカバー開信号（ＯＮ）と電磁弁４２に対するカバー閉信号（ＯＦＦ）により電磁弁４１が開、電磁弁４２が閉のときに圧縮空気供給装置４０から供給される圧縮空気により、空圧式ロータリアクチュエータ２６を駆動し、自動開閉カバー２５を開く。一方、図１２に示されるように、数値制御装置８から電磁弁４２が開、電磁弁４１が閉の信号が各電磁弁４１，４２に与えられると、自動開閉カバー２５は閉じる。自動開閉カバー２５が閉じた状態で、加工対象物２０の工具３２を用いる加工と洗浄が行われる。

なお、自動開閉カバー２５の動作においてはこの形態に限られるものではない。例えば、回転式ではなく、直線的なスライド式であってもよい。また、駆動源が圧縮空気ではなく、直接数値制御装置８からの電源を接続し、電気モータにより駆動する方式としてもよい。空圧を利用する利点は、発熱が無いので計測に影響が少ないことである。

１ 機上計測装置
１ａ ケース
１ｂ プローブ
１ｃ レーザヘッド
１ｄ リニアスケール
１ｅ 測定子の棒
１ｆ 球型測定子
２ インタフェース
３ Ｘ軸
４ Ｙ軸
５ Ｚ軸
６ Ｂ軸
７ Ｃ軸
８ 数値制御装置
８ａ ＩＯユニット
９ サーボ制御部
１０ 基台
１１ パーソナルコンピュータ（パソコン）
１２ イーサネット（登録商標）
１３ 記憶装置

２０ 加工対象物
２０ａ 加工対象物面
２２ 洗浄ブラシ

２４ 収容装置
２５ 自動開閉カバー
２６ 空圧式ロータリアクチュエータ
２７ プーリ
２８ ベルト
２９ プーリ
３０ 洗浄液ノズル
３２ 工具
３４ 切削液ノズル
３６ 加工部位

４０ 圧縮空気供給装置
４１ 電磁弁
４２ 電磁弁

Claims (4)

1. 複数の駆動軸を有し、数値制御装置によって前記駆動軸を制御して工具および加工対象物を相対移動させて加工対象物に加工を行うと共に、プローブを備えた機上計測装置と加工対象物を相対移動させることによって加工対象物の測定を行う、機上計測装置を有する工作機械において、
   前記駆動軸の位置を検出する位置検出器と、
   前記位置検出器で検出した位置を前記数値制御装置に入力する入力部と、
   前記入力された駆動軸の位置に応じて前記加工対象物に対して加工を行うか、前記機上計測装置により該加工対象物の測定を行うか、該加工対象物の洗浄を行うか、または前記プローブの洗浄を行うかを判断する作業判断部と、
   前記作業判断部の判断に基づいて、前記加工対象物に対する加工、前記機上計測装置による測定、前記加工対象物の洗浄、または前記プローブの洗浄の実行を指令する実行指令部と、
   を有することを特徴とする機上計測装置を有する工作機械。
2. 前記工具と前記機上計測装置が同一駆動軸に取り付けられており、
   前記工具によって前記加工対象物を加工することが可能な前記駆動軸の移動範囲を有効加工範囲、前記機上計測装置によって前記加工対象物を測定することが可能な前記駆動軸の移動範囲を有効計測範囲とし、
   前記作業判断部は、前記駆動軸が前記有効加工範囲にある場合は加工可能状態、前記有効加工範囲または有効計測範囲の何れにも属さない場合は洗浄待機状態、前記駆動軸が洗浄待機状態から有効計測範囲に入った場合は洗浄有効状態、洗浄有効状態から実際に一定時間洗浄が行われてから洗浄が停止した場合は洗浄終了状態、該洗浄終了状態であって有効計測範囲にある場合は計測可能状態と判断することを特徴とする、
   請求項１に記載の機上計測装置を有する工作機械。
3. 前記数値制御装置は前記作業判断部の判断に基づく作業状態に応じて、工具による切削、洗浄液ノズルの作動、洗浄ブラシの作動、機上計測装置の作動、機上計測装置を保護するカバーの開閉を行う信号を出力することを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の機上計測装置を有する工作機械。
4. 前記機上計測装置を保護するカバーは、前記機上計測装置を切削液、切削屑から保護するためのカバーであり、
   前記カバーはアクチュエータによって開閉され、
   前記作業判断部により計測可能状態と判断されたときに前記アクチュエータによって開かれることを特徴とする請求項２に記載の機上計測装置を有する工作機械。

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