JP2021076425A - 工作機械における対象物の位置計測方法及び位置計測システム、位置計測プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】工作機械の数値制御装置は、タッチセンサを用いて接触位置Z1’(基準工具位置)を取得するステップS1と、タッチプローブを用いて基準ブロックの接触位置Z2’(基準ブロックの位置)を計測するステップS2と、接触位置Z1’と、接触位置Z2’と、距離dZbと、基準工具の長さTdとから、タッチプローブの長方向補正値Tp’を算出するステップS3と、タッチプローブにより対象物を計測すると共に、タッチプローブの長方向補正値Tp’を用いて、対象物の計測位置を補正するステップS4と、を実行可能となっている。
【選択図】図9
Description
工作物の位置の自動計測方法としては、例えば、図2に示すようなタッチプローブ30で、プローブの接触子と工作物31とが接触した時点あるいは遅れを考慮した時点での座標を取得する方法が用いられる。この場合、Z軸方向の工作物31の座標を取得するには、接触した際のタッチプローブ30の長さが必要になる。
接触時のタッチプローブ30の長さの測定方法としては、主軸2aに基準工具を取り付けて、テーブル3などの基準面に対して、ブロックゲージを介して、基準工具が接触するようにZ軸を手動で操作しながら、ブロックゲージと基準工具との隙間がほぼ0となる位置を見つけて、このときのZ軸座標を記録する。そして、タッチプローブ30を基準面に接触させたときのZ軸位置の座標を計測し、タッチプローブ30で計測した座標から、基準工具で記録した座標とブロックゲージの厚みとを引いた値を接触時のタッチプローブ30の長さとする方法が一般的である。しかし、手作業が必要であり、自動で接触時のタッチプローブ30の長さを計測することができないという課題があった。
このため、自動でタッチプローブの長さを計測する方法として、本件出願人は、特許文献1において、タッチセンサやレーザセンサ等の工具センサに基準ブロックを取付け、事前に基準工具が基準ブロックに接触するZ軸位置の座標を記録するとともに、基準工具が工具センサに接触するZ軸位置の座標を取得して、両者の座標から、工具センサでの接触位置と基準ブロックとの相対位置を既知にして、基準工具で工具センサの接触位置を取得し、位置計測センサで基準ブロックの位置を計測することで、位置計測センサの長さを補正して計測する方法を開示している。
前記工具の長さ基準となる基準工具を前記主軸に装着し、工具センサを用いて、前記基準工具の先端の検知位置を取得する工具センサ位置取得段階と、
前記主軸に前記工具を装着し、前記工具センサで前記工具の長方向補正値を求める工具長補正値取得段階と、
前記工具を回転させて前記テーブル側に設置した加工ブロックへ切り込んで面を加工し、加工面の位置を、前記位置計測センサを用いて計測して取得する加工面位置取得段階と、
前記工具長補正値取得段階で取得した前記工具の長方向補正値と、前記加工面位置取得段階で取得した前記加工面の位置とから、前記位置計測センサの長さを算出する位置計測センサ長算出段階と、
前記位置計測センサを用いて、前記工具センサ側に設けられた基準ブロックの位置を計測し、前記工具センサ位置取得段階で取得された前記検知位置と、前記基準ブロックの位置と、前記位置計測センサ長算出段階で算出された前記位置計測センサの長さと、前記基準工具の長さとから、前記検知位置に対する前記基準ブロックの相対位置を算出する相対位置算出段階と、
前記基準工具を前記主軸に装着し、前記工具センサを用いて前記基準工具の先端位置である基準工具位置を取得する基準工具位置取得段階と、
前記主軸に前記位置計測センサを装着し、前記位置計測センサを用いて前記基準ブロックの位置を計測する基準ブロック位置計測段階と、
前記基準工具位置取得段階で取得した前記基準工具位置と、前記基準ブロック位置計測段階で計測した前記基準ブロックの位置と、前記相対位置算出段階で算出した前記相対位置と、前記基準工具の長さとから、前記位置計測センサの長方向補正値を算出する長補正値算出段階と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサにより前記対象物を計測すると共に、前記長補正値算出段階で算出した前記位置計測センサの前記長方向補正値を用いて、前記対象物の計測位置を補正する位置計測段階と、を実行することを特徴とする。
ここで、「テーブル側」とは、テーブルに加工ブロックを直接設けた場合は勿論、テーブル上の工具センサ等を介して加工ブロックを設けた場合も含む。
また、「工具センサ側」とは、工具センサに基準ブロックを直接設けた場合は勿論、工具センサの近傍に別体の基準ブロックを設けた場合も含む。
請求項2に記載の発明は、上記構成において、前記工具センサ位置取得段階から前記相対位置算出段階までを1回実行し、
前記基準工具位置取得段階から前記位置計測段階までを複数回実行することを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、上記構成において、前記位置計測センサ計測段階及び前記位置計測段階において前記位置計測センサで計測される位置は、前記位置計測センサが前記対象物に接触したことを検知した際の前記並進軸の位置であることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、上記構成において、前記基準ブロックを、球径の基準球とし、前記位置計測センサを、前記対象物への接触式センサとして、
前記位置計測段階の実行前に、前記位置計測センサの径方向補正値を前記基準球を用いて取得する径補正値取得段階をさらに実行し、
前記位置計測段階では、前記径補正値取得段階で取得した前記径方向補正値も用いて前記対象物の計測位置を補正することを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項5に記載の発明は、3軸以上の並進軸と、工具を装着して回転可能な主軸と、テーブルと、前記主軸に装着可能である位置計測センサと、前記並進軸と前記主軸とを制御する制御装置と、を有する工作機械において、前記位置計測センサにより前記テーブル上に固定された対象物の位置を計測するシステムであって、
前記工具の長さ基準となる基準工具と、
前記主軸に装着した前記基準工具の先端位置を検出する工具センサと、
前記工具センサ側に設置された基準ブロックと、
前記テーブル側に設置された加工ブロックと、
前記主軸に装着した前記基準工具を前記並進軸により移動させ、前記工具センサを用いて、前記基準工具の先端の検知位置を取得して記憶する工具センサ位置取得手段と、
前記主軸に装着した前記工具を前記並進軸により移動させ、前記工具センサで前記工具の長方向補正値を取得する工具長補正値取得手段と
前記加工ブロックの任意の位置で前記工具を回転させて前記加工ブロックへ切込んで面を加工し、前記主軸に装着した前記位置計測センサを前記並進軸により移動させて加工面に接触させ、前記加工面の位置を計測して取得する加工面位置取得手段と、
前記工具長補正値取得手段で取得した前記工具の長方向補正値と、前記加工面位置取得手段で取得した前記加工面の位置とから、前記位置計測センサの長さを算出する位置計測センサ長算出手段と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサを用いて前記基準ブロックの位置を計測して記憶し、前記工具センサ位置取得手段で取得した前記検知位置と、前記基準ブロックの位置と、前記位置計測センサ長算出手段で取得した前記位置計測センサの長さと、前記基準工具の長さとから、前記検知位置に対する前記基準ブロックの相対位置を算出して記憶する相対位置算出手段と、
前記主軸に装着した前記基準工具を前記並進軸により移動させ、前記工具センサを用いて前記基準工具の先端位置である基準工具位置を取得して記憶する基準工具位置取得手段と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサで前記基準ブロックの位置を計測して記憶する基準ブロック位置計測手段と、
前記基準工具位置取得手段で取得された前記基準工具位置と、前記基準ブロック位置計測手段で取得された前記基準ブロックの位置と、前記相対位置算出手段で算出された前記相対位置と、前記基準工具の長さとから、前記位置計測センサの長方向補正値を算出して記憶する長補正値算出手段と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサにより前記対象物を計測すると共に、前記長補正値算出手段で算出した前記位置計測センサの前記長方向補正値を用いて、前記対象物の計測位置を補正する位置計測手段と、を有することを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、上記構成において、前記加工ブロックは、前記テーブル上に固定された前記工具センサに設置されていることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、上記構成において、前記位置計測センサは、前記位置計測センサが前記対象物を検知した際の前記並進軸の位置もしくは信号遅れを考慮した位置を計測することを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、上記構成において、前記基準ブロックを、球径の基準球とし、前記位置計測センサを、前記対象物への接触式センサとして、前記位置計測センサの径方向補正値を取得して記憶する径補正値取得手段をさらに有し、
前記位置計測手段では、前記長補正値算出手段で取得された前記長補正値と、前記径補正値取得手段で取得された前記径補正値とを用いて前記計測位置を補正することを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項9に記載の発明は、工作機械における対象物の位置計測プログラムであって、3軸以上の並進軸と、工具を装着して回転可能な主軸と、テーブルと、を有する工作機械の制御装置に、請求項1乃至4の何れかに記載の工作機械における対象物の位置計測方法を実行させることを特徴とする。
よって、位置計測センサの長さと、位置計測センサで計測した基準ブロックの位置とから、工具センサでの検知位置と基準ブロックの位置関係とを既知にしておくことで、その後は、工具センサで基準工具を自動計測し、位置計測センサで基準ブロックを自動計測することで、位置計測センサの長さすなわち長方向補正値を自動計測可能となる。
また、位置計測センサが接触式である場合、その径方向の補正値も併せて取得すれば、より高精度に対象物の位置計測が可能となる。
これにより、熱変位等で位置計測センサ長が変化しても、補正を含む全ての計測工程を自動で行うことができる。
図1は、工作機械の一形態であり、3つの互いに直交する並進軸を有するマシニングセンタの模式図である。
主軸頭2は、コラム4及びサドル5を介して、並進軸であり互いに直交するX軸、Z軸によってベッド1に対して並進2自由度の運動が可能である。テーブル3は、並進軸でありX軸およびZ軸に直交するY軸によりベッド1に対して並進1自由度の運動が可能である。したがって、主軸頭2は、テーブル3に対して並進3自由度の運動が可能である。各送り軸は、図示しない数値制御装置により制御されるサーボモータにより駆動され、工作物をテーブル3に固定し、主軸頭2の主軸2aに工具を装着して回転させ、工作物と工具の相対位置および相対姿勢を制御することで、工作物の加工を行うことができる。
なお、本発明に関わる機械としては、マシニングセンタに限らず旋盤や複合加工機、研削盤などの工作機械でもよい。また、軸数は3軸に限らず、並進軸のみ3軸、4軸、6軸でもよい。さらにまた、回転軸によりテーブル3や主軸頭2が回転1自由度以上を持つ機構でもよい。
計測準備作業の手順について、図8のフローチャートにもとづいて説明する。計測準備作業は、後述のタッチプローブによる計測を行う前に事前に行っておく作業である。
ステップSR1において、主軸2aに基準工具8を装着し、タッチセンサ50にて計測を行う(工具センサ位置取得段階)。ここでは図10に示すように、基準工具8がタッチセンサ部51に接触するようZ軸を移動させ、基準工具8の先端がタッチセンサ部51を押した時点もしくは信号遅れを考慮した時点でのZ軸方向の接触位置Z1を取得する。取得した接触位置Z1を数値制御装置内の記憶部に記憶させる。また、基準工具8の長さTdも記憶部にあらかじめ記憶させておく。
そして、図11に示すように、切削工具9を加工ブロック55の長手方向に切込んで、Zc’位置まで面を加工し、この時のZ軸位置Zcを取得する。取得したZ軸位置Zcと切削工具9の長さより、加工面Zc’=Zc−Tcとして算出し、記憶部に記憶させる。
ステップSR5において、主軸2aにタッチプローブ30を装着し、基準ブロック52のZ軸方向の接触位置Z2(基準ブロックの位置)を計測する。ここでは図13に示すように、タッチプローブ30が基準ブロック52に接近するようZ軸を移動させ、タッチプローブ30のスタイラス30aが接触してトリガー信号を発信した時点もしくは信号遅れを考慮した時点でのZ軸方向の接触位置Z2を取得する。
ステップSR6において、タッチセンサ50の検知位置とタッチプローブ30による基準ブロック52の検知位置との間のZ軸方向の距離(相対位置)dZbを算出する(ステップSR5,SR6:相対位置算出段階)。ここではステップSR1で求めた基準工具8とタッチセンサ50との接触位置Z1と、ステップSR5で求めたタッチプローブ30と基準ブロック52との接触位置Z2と、タッチプローブ30の長補正値Tpと、基準工具長Tdとから、タッチセンサ50との接触位置Z1と基準ブロック52との接触位置Z2との間のZ軸方向の距離dZb(=Z2+Tp−(Z1+Td))を求めて、記憶部に記憶させる。
ステップS1において、ステップSR1と同様に、主軸2aに基準工具8を装着し、タッチセンサ50にて計測を行い、接触位置Z1’を記憶部に記憶させる(基準工具位置取得段階)。
ステップS2において、ステップSR5と同様に、主軸2aにタッチプローブ30を装着し、基準ブロック52をタッチプローブ30にて計測を行い、接触位置Z2’(基準ブロックの位置)を記憶部に記憶させる(基準ブロック位置計測段階)。
ステップS3において、タッチプローブ30の長方向補正値である接触時のタッチプローブ30の長さを算出する(長補正値算出段階)。ステップS1にて記憶させた接触位置Z1’と、ステップS2にて記憶させた接触位置Z2’と、記憶部に記憶されているタッチセンサ50の接触位置と基準ブロック52の接触位置との間の距離dZbと、基準工具長Tdとから長方向補正値Tp’(=Z1’−Z2’+dZb+Td)を求めて、記憶部に記憶させる。
ステップS4において、タッチプローブ30を用いて対象物の計測を行う(位置計測段階)。この際に、ステップS3にて算出したタッチプローブ30の長方向補正値Tp’を用いて計測位置の補正を行う。
よって、タッチプローブ30の長さと、タッチプローブ30で計測した基準ブロック52の位置とから、タッチセンサ50での検知位置と基準ブロック52の位置関係とを既知にしておくことで、その後は、タッチセンサ50で基準工具8を自動計測し、タッチセンサ50で基準ブロック52を自動計測することで、タッチプローブ30の長さすなわち長方向補正値を自動計測可能となる。
これにより、熱変位等でタッチプローブ30の長さが変化しても、補正を含む全ての計測工程を数値制御装置が自動で行うことができる。
図14は、本発明のレーザセンサ40の別の形態の模式図である。レーザセンサ40は、レーザ発光部11、レーザ受光部12、ベース部13、基準球56、加工ブロック45から構成され、基準球56及び加工ブロック45はベース部13に固定されている。なお、図15に示すように、基準球56及び加工ブロック45をベース部13の近傍に別置した構成でもよい。
また、図16は、本発明の工具センサの一例であるタッチセンサ50の別形態の模式図である。タッチセンサ50は、タッチセンサ部51、基準球56、ベース部53、加工ブロック55から構成され、タッチセンサ部51、基準球56、加工ブロック55はベース部53に固定されている。なお、図17に示すように、基準球56および加工ブロック55をベース部53の近傍に別置した構成でもよい。
ステップS1からS3については、レーザセンサ40を用いる以外は図9と同じであるため、説明を省略する。
ステップS5において、タッチプローブ30の径補正値を取得する(径補正値取得段階)。ここでは基準球56の水平方向(タッチプローブ30の径方向)の同一平面において、X軸プラス・マイナス方向、Y軸プラス・マイナス方向の計4頂点をタッチプローブ30にて計測する。この際、タッチプローブ30の接触点が同一になるように主軸2aを割り出す。得られたX軸位置の平均値とY軸位置の平均値とがそれぞれ基準球56中心のX,Y座標値となる。この中心位置X,Yに対して、再度4頂点の計測を行う。得られた4つの位置と中心位置との差から、タッチプローブ30のX軸プラス方向補正値Rxp、X軸マイナス方向補正値Rxm、Y軸プラス方向補正値Ryp、Y軸マイナス方向補正値Rymを算出する。
ステップS6において、タッチプローブ30を用いて対象物の計測を行う。この際に、ステップS3にて算出したタッチプローブ30の長方向補正値Tp、ステップS5で算出したタッチプローブ30の径方向補正値Rxp、Rxm、Ryp、Rymを用いて計測位置の補正を行う。
このように、接触式のタッチプローブ30を用いる場合、その径方向の補正値も併せて取得すれば、より高精度に対象物の位置計測が可能となる。
また、位置計測センサとしてはタッチプローブに限らず、レーザ変位センサなどの非接触センサも採用できる。この場合、接触時の長さではなく、計測時の計測対象物と非接触センサの見かけ上の距離が対象となる。
また、タッチプローブ長を基準工具長との相対長さとして設定する場合は、基準工具8の代わりに切削工具9を用いて、切削工具とタッチセンサとの接触位置Z1を取得しても良い。
前記工具の長さ基準となる基準工具を前記主軸に装着し、工具センサを用いて、前記基準工具の先端の検知位置を取得する工具センサ位置取得段階と、
前記主軸に前記工具を装着し、前記工具センサで前記工具の長方向補正値を求める工具長補正値取得段階と、
前記工具を回転させて前記テーブル側に設置した加工ブロックへ切り込んで面を加工し、加工面の位置を、前記位置計測センサを用いて計測して取得する加工面位置取得段階と、
前記工具長補正値取得段階で取得した前記工具の長方向補正値と、前記加工面位置取得段階で取得した前記加工面の位置とから、前記位置計測センサの長さを算出する位置計測センサ長算出段階と、
前記位置計測センサを用いて、前記工具センサ側に設けられた基準ブロックの位置を計測し、前記工具センサ位置取得段階で取得された前記検知位置と、前記基準ブロックの位置と、前記位置計測センサ長算出段階で算出された前記位置計測センサの長さと、前記基準工具の長さとから、前記検知位置に対する前記基準ブロックの相対位置を算出する相対位置算出段階と、
前記基準工具を前記主軸に装着し、前記工具センサを用いて前記基準工具の先端位置である基準工具位置を取得する基準工具位置取得段階と、
前記主軸に前記位置計測センサを装着し、前記位置計測センサを用いて前記基準ブロックの位置を計測する基準ブロック位置計測段階と、
前記基準工具位置取得段階で取得した前記基準工具位置と、前記基準ブロック位置計測段階で計測した前記基準ブロックの位置と、前記相対位置算出段階で算出した前記相対位置と、前記基準工具の長さとから、前記位置計測センサの長方向補正値を算出する長補正値算出段階と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサにより前記対象物を計測すると共に、前記長補正値算出段階で算出した前記位置計測センサの前記長方向補正値を用いて、前記対象物の計測位置を補正する位置計測段階と、を実行することを特徴とする。
ここで、「テーブル側」とは、テーブルに加工ブロックを直接設けた場合は勿論、テーブル上の工具センサ等を介して加工ブロックを設けた場合も含む。
また、「工具センサ側」とは、工具センサに基準ブロックを直接設けた場合は勿論、工具センサの近傍に別体の基準ブロックを設けた場合も含む。
請求項2に記載の発明は、上記構成において、前記工具センサ位置取得段階から前記相対位置算出段階までを1回実行し、
前記基準工具位置取得段階から前記位置計測段階までを複数回実行することを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、上記構成において、前記基準ブロック位置計測段階及び前記位置計測段階において前記位置計測センサで計測される位置は、前記位置計測センサが前記対象物に接触したことを検知した際の前記並進軸の位置であることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、上記構成において、前記基準ブロックを、球径の基準球とし、前記位置計測センサを、前記対象物への接触式センサとして、
前記位置計測段階の実行前に、前記位置計測センサの径方向補正値を前記基準球を用いて取得する径補正値取得段階をさらに実行し、
前記位置計測段階では、前記径補正値取得段階で取得した前記径方向補正値も用いて前記対象物の計測位置を補正することを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項5に記載の発明は、3軸以上の並進軸と、工具を装着して回転可能な主軸と、テーブルと、前記主軸に装着可能である位置計測センサと、前記並進軸と前記主軸とを制御する制御装置と、を有する工作機械において、前記位置計測センサにより前記テーブル上に固定された対象物の位置を計測するシステムであって、
前記工具の長さ基準となる基準工具と、
前記主軸に装着した前記基準工具の先端位置を検出する工具センサと、
前記工具センサ側に設置された基準ブロックと、
前記テーブル側に設置された加工ブロックと、
前記主軸に装着した前記基準工具を前記並進軸により移動させ、前記工具センサを用いて、前記基準工具の先端の検知位置を取得して記憶する工具センサ位置取得手段と、
前記主軸に装着した前記工具を前記並進軸により移動させ、前記工具センサで前記工具の長方向補正値を取得する工具長補正値取得手段と
前記加工ブロックの任意の位置で前記工具を回転させて前記加工ブロックへ切込んで面を加工し、前記主軸に装着した前記位置計測センサを前記並進軸により移動させて加工面に接触させ、前記加工面の位置を計測して取得する加工面位置取得手段と、
前記工具長補正値取得手段で取得した前記工具の長方向補正値と、前記加工面位置取得手段で取得した前記加工面の位置とから、前記位置計測センサの長さを算出する位置計測センサ長算出手段と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサを用いて前記基準ブロックの位置を計測して記憶し、前記工具センサ位置取得手段で取得した前記検知位置と、前記基準ブロックの位置と、前記位置計測センサ長算出手段で取得した前記位置計測センサの長さと、前記基準工具の長さとから、前記検知位置に対する前記基準ブロックの相対位置を算出して記憶する相対位置算出手段と、
前記主軸に装着した前記基準工具を前記並進軸により移動させ、前記工具センサを用いて前記基準工具の先端位置である基準工具位置を取得して記憶する基準工具位置取得手段と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサで前記基準ブロックの位置を計測して記憶する基準ブロック位置計測手段と、
前記基準工具位置取得手段で取得された前記基準工具位置と、前記基準ブロック位置計測手段で取得された前記基準ブロックの位置と、前記相対位置算出手段で算出された前記相対位置と、前記基準工具の長さとから、前記位置計測センサの長方向補正値を算出して記憶する長補正値算出手段と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサにより前記対象物を計測すると共に、前記長補正値算出手段で算出した前記位置計測センサの前記長方向補正値を用いて、前記対象物の計測位置を補正する位置計測手段と、を有することを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、上記構成において、前記加工ブロックは、前記テーブル上に固定された前記工具センサに設置されていることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、上記構成において、前記位置計測センサは、前記位置計測センサが前記対象物を検知した際の前記並進軸の位置もしくは信号遅れを考慮した位置を計測することを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、上記構成において、前記基準ブロックを、球径の基準球とし、前記位置計測センサを、前記対象物への接触式センサとして、前記位置計測センサの径方向補正値を取得して記憶する径補正値取得手段をさらに有し、
前記位置計測手段では、前記長補正値算出手段で取得された前記長補正値と、前記径補正値取得手段で取得された前記径補正値とを用いて前記計測位置を補正することを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項9に記載の発明は、工作機械における対象物の位置計測プログラムであって、3軸以上の並進軸と、工具を装着して回転可能な主軸と、テーブルと、を有する工作機械の制御装置に、請求項1乃至4の何れかに記載の工作機械における対象物の位置計測方法を実行させることを特徴とする。
Claims (9)
- 3軸以上の並進軸と、工具を装着して回転可能な主軸と、テーブルと、を有する工作機械を用いて、前記主軸に装着可能な位置計測センサにより、前記テーブル上に固定された対象物の位置を計測する方法であって、
前記工具の長さ基準となる基準工具を前記主軸に装着し、工具センサを用いて、前記基準工具の先端の検知位置を取得する工具センサ位置取得段階と、
前記主軸に前記工具を装着し、前記工具センサで前記工具の長方向補正値を求める工具長補正値取得段階と、
前記工具を回転させて前記テーブル側に設置した加工ブロックへ切り込んで面を加工し、加工面の位置を、前記位置計測センサを用いて計測して取得する加工面位置取得段階と、
前記工具長補正値取得段階で取得した前記工具の長方向補正値と、前記加工面位置取得段階で取得した前記加工面の位置とから、前記位置計測センサの長さを算出する位置計測センサ長算出段階と、
前記位置計測センサを用いて、前記工具センサ側に設けられた基準ブロックの位置を計測し、前記工具センサ位置取得段階で取得された前記検知位置と、前記基準ブロックの位置と、前記位置計測センサ長算出段階で算出された前記位置計測センサの長さと、前記基準工具の長さとから、前記検知位置に対する前記基準ブロックの相対位置を算出する相対位置算出段階と、
前記基準工具を前記主軸に装着し、前記工具センサを用いて前記基準工具の先端位置である基準工具位置を取得する基準工具位置取得段階と、
前記主軸に前記位置計測センサを装着し、前記位置計測センサを用いて前記基準ブロックの位置を計測する基準ブロック位置計測段階と、
前記基準工具位置取得段階で取得した前記基準工具位置と、前記基準ブロック位置計測段階で計測した前記基準ブロックの位置と、前記相対位置算出段階で算出した前記相対位置と、前記基準工具の長さとから、前記位置計測センサの長方向補正値を算出する長補正値算出段階と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサにより前記対象物を計測すると共に、前記長補正値算出段階で算出した前記位置計測センサの前記長方向補正値を用いて、前記対象物の計測位置を補正する位置計測段階と、
を実行することを特徴とする工作機械における対象物の位置計測方法。 - 前記工具センサ位置取得段階から前記相対位置算出段階までを1回実行し、
前記基準工具位置取得段階から前記位置計測段階までを複数回実行することを特徴とする請求項1に記載の工作機械における対象物の位置計測方法。 - 前記位置計測センサ計測段階及び前記位置計測段階において前記位置計測センサで計測される位置は、前記位置計測センサが前記対象物に接触したことを検知した際の前記並進軸の位置であることを特徴とする請求項1又は2に記載の工作機械における対象物の位置計測方法。
- 前記基準ブロックを、球径の基準球とし、前記位置計測センサを、前記対象物への接触式センサとして、
前記位置計測段階の実行前に、前記位置計測センサの径方向補正値を前記基準球を用いて取得する径補正値取得段階をさらに実行し、
前記位置計測段階では、前記径補正値取得段階で取得した前記径方向補正値も用いて前記対象物の計測位置を補正することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の工作機械における対象物の位置計測方法。 - 3軸以上の並進軸と、工具を装着して回転可能な主軸と、テーブルと、前記主軸に装着可能である位置計測センサと、前記並進軸と前記主軸とを制御する制御装置と、を有する工作機械において、前記位置計測センサにより前記テーブル上に固定された対象物の位置を計測するシステムであって、
前記工具の長さ基準となる基準工具と、
前記主軸に装着した前記基準工具の先端位置を検出する工具センサと、
前記工具センサ側に設置された基準ブロックと、
前記テーブル側に設置された加工ブロックと、
前記主軸に装着した前記基準工具を前記並進軸により移動させ、前記工具センサを用いて、前記基準工具の先端の検知位置を取得して記憶する工具センサ位置取得手段と、
前記主軸に装着した前記工具を前記並進軸により移動させ、前記工具センサで前記工具の長方向補正値を取得する工具長補正値取得手段と
前記加工ブロックの任意の位置で前記工具を回転させて前記加工ブロックへ切込んで面を加工し、前記主軸に装着した前記位置計測センサを前記並進軸により移動させて加工面に接触させ、前記加工面の位置を計測して取得する加工面位置取得手段と、
前記工具長補正値取得手段で取得した前記工具の長方向補正値と、前記加工面位置取得手段で取得した前記加工面の位置とから、前記位置計測センサの長さを算出する位置計測センサ長算出手段と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサを用いて前記基準ブロックの位置を計測して記憶し、前記工具センサ位置取得手段で取得した前記検知位置と、前記基準ブロックの位置と、前記位置計測センサ長算出手段で取得した前記位置計測センサの長さと、前記基準工具の長さとから、前記検知位置に対する前記基準ブロックの相対位置を算出して記憶する相対位置算出手段と、
前記主軸に装着した前記基準工具を前記並進軸により移動させ、前記工具センサを用いて前記基準工具の先端位置である基準工具位置を取得して記憶する基準工具位置取得手段と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサで前記基準ブロックの位置を計測して記憶する基準ブロック位置計測手段と、
前記基準工具位置取得手段で取得された前記基準工具位置と、前記基準ブロック位置計測手段で取得された前記基準ブロックの位置と、前記相対位置算出手段で算出された前記相対位置と、前記基準工具の長さとから、前記位置計測センサの長方向補正値を算出して記憶する長補正値算出手段と、
前記主軸に装着した前記位置計測センサにより前記対象物を計測すると共に、前記長補正値算出手段で算出した前記位置計測センサの前記長方向補正値を用いて、前記対象物の計測位置を補正する位置計測手段と、
を有することを特徴とする工作機械における対象物の位置計測システム。 - 前記加工ブロックは、前記テーブル上に固定された前記工具センサに設置されていることを特徴とする請求項5に記載の工作機械における対象物の位置計測システム。
- 前記位置計測センサは、前記位置計測センサが前記対象物を検知した際の前記並進軸の位置もしくは信号遅れを考慮した位置を計測することを特徴とする請求項5又は6に記載の工作機械における対象物の位置計測システム。
- 前記基準ブロックを、球径の基準球とし、前記位置計測センサを、前記対象物への接触式センサとして、前記位置計測センサの径方向補正値を取得して記憶する径補正値取得手段をさらに有し、
前記位置計測手段では、前記長補正値算出手段で取得された前記長補正値と、前記径補正値取得手段で取得された前記径補正値とを用いて前記計測位置を補正することを特徴とする請求項5乃至7の何れかに記載の工作機械における対象物の位置計測システム。 - 3軸以上の並進軸と、工具を装着して回転可能な主軸と、テーブルと、を有する工作機械の制御装置に、請求項1乃至4の何れかに記載の工作機械における対象物の位置計測方法を実行させるための位置計測プログラム。
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