JP3202162B2 - 数値制御工作機械の全自動測定システム、全自動測定方法及び数値制御工作機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、数値制御（ＮＣ）
工作機械に関して、ＩＳＯ２３０−２等に規定されてい
る所定の検査項目を、全自動で測定するための測定シス
テムと測定方法及び測定誤差に基づいて制御量を補正す
る機能を有するＮＣ工作機械に関し、特にレーザ測長器
でＮＣ工作機械の各移動軸方向の移動量誤差を全自動で
測定する測定システムと測定方法及び移動量誤差を補正
する機能を有するＮＣ工作機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＮＣ工作機械の精度については、ＩＳＯ
２３０−２等の規格に試験項目や試験方法が規定されて
いる。ここで規定されている項目は、各移動軸方向の移
動量誤差、バックラッシュ、ヨーイング等である。ま
た、例えば各移動軸方向の移動量誤差の試験方法では、
各移動軸方向毎に所定量づつ移動する動作を行った後、
逆方向に同じように戻る動作を所定量繰り返し、それぞ
れの移動点での誤差の最大値や２乗平均値を算出する方
法が規定されている。

【０００３】上記のような試験項目の測定には、通常の
接触型のゲージや磁気スケール等も使用されるが、もっ
とも一般的にはレーザ測長器が使用される。図８は、レ
ーザ測長器を使用してＮＣ工作機械（マシニングセン
タ）の精度を測定するための従来の配置例を示す図であ
る。図８に示すように、工作機械９１は、加工ツールを
保持し駆動する加工ツール部９２と、被加工物を載せる
載物台９３と、それらの制御を行うＮＣコントローラ９
７を備える。加工ツール部９２は上下方向（Ｚ軸方向）
に移動可能であり、載物台９３はＺ軸方向に垂直な平面
内の相互に垂直な２方向に移動可能であり、ＮＣコント
ローラ９７により移動が制御される。上記のＩＳＯ２３
０−２の移動量誤差とバックラッシュの測定に関する規
定では、これらのＮＣコントローラ９７から各軸方向に
所定の移動量だけ移動するように指示した時に実際にど
れだけ移動したかを測定する。図示しているのは、矢印
で示した方向（Ｘ軸方向）の移動量誤差とバックラッシ
ュを測定する場合であり、まずレーザ光源１１から出射
されるレーザ光の光軸がＸ軸方向に一致するように光軸
合わせしたレーザ光源１１を配置する。次に加工ツール
部９２の先端にレーザ干渉測長器の干渉光学ユニット１
３をレーザ光が入射するように取り付け、載物台９３の
端に反射鏡（コーナーキューブ）を配置する。

【０００４】図９は、干渉光学ユニット１３の構成を示
す図である。レーザ光源１１は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ等の
可干渉性の良好な（干渉距離の長い）レーザ光を出力す
るレーザ光源であり、そこから出力されたレーザ光は、
偏光ビームスプリッタ１３１で２つのレーザビームに分
けられる。この時、偏光ビームスプリッタ１３１の光軸
は入射するレーザ光の偏光面に対して４５°になるよう
に調整されている。この場合、偏光ビームスプリッタ１
３１を透過するレーザ光はＰ偏光、偏光ビームスプリッ
タ１３１で反射するレーザ光はＳ偏光と呼ばれ、互いに
偏光方向が直交している。一方のレーザビーム（Ｐ偏
光）は載物台９３の端に配置されたコーナーキューブ１
７に入射し、そこで逆方向に反射されて再び偏光ビーム
スプリッタ１３１に入射する。他方のレーザビーム（Ｓ
偏光）は干渉光学ユニット１３に設けられた参照用コー
ナーキューブ１３２に入射し、そこで逆方向に反射され
て再び偏光ビームスプリッタ１３１に入射する。コーナ
ーキューブ１７から偏光ビームスプリッタ１３１に入射
したレーザビームと参照用コーナーキューブ１３２から
偏光ビームスプリッタ１３１に入射したレーザビーム
は、偏光ビームスプリッタ１３１で重なり合い、偏光板
１３８を通過した後光検出器１３３に入射する。これら
の２つのレーザビームは相互に干渉し干渉縞を生じる
が、干渉縞の強度は２つのレーザビームの光路差がレー
ザビームの波長の整数倍の時にもっとも大きくなり、光
路差が波長の整数倍と１／２異なる時にもっとも小さく
なる。そのため、載物台９３が移動し、その端に配置さ
れたコーナーキューブ１７が移動すると光検出器１３３
の出力強度が周期的に変化する。具体的にはコーナーキ
ューブ１７が１／２波長分移動すると、往復で波長分の
光路差が生じるため、光検出器１３３の出力強度が変化
するサイクル数に１／２波長を乗じた値がコーナーキュ
ーブ１７、すなわち載物台９３の移動距離である。

【０００５】光検出器１３３の出力信号は、増幅器１３
４で増幅された後、比較器１３５で出力信号の中間レベ
ルと比較されて２値信号に変換され、それをカウンタ１
３６で計数する。測長値算出部１３７は、カウンタ１３
６の値から移動距離を算出する。図８及び図９に示した
従来の配置で、各軸方向の移動量を測定する手順につい
て説明する。

【０００６】作業者は、図８のようなＸ軸方向の移動量
誤差を測定する配置を完了した後、ＮＣコントローラ９
７を操作して、ＩＳＯ２３０−２等に規定された試験方
法に対応する移動量分だけ載物台９３をＸ軸方向に移動
させるように指示する。そしてこの移動に対応するレー
ザ測長器の測定値を記録する。このような測定を、規定
された個数の目標位置へ規定された回数分移動させて行
う。具体的には、ＩＳＯ２３０−２では、２ｍまでの移
動距離ではメートル当たり５つの目標位置をとる必要が
あり、更に各目標位置に５回以上各向きで移動させる必
要があり、測定を行う回数は膨大である。しかも、各目
標位置をどのような順番に測定するかで、直線サイクル
と折り返しサイクル等の複数のサイクルが規定されてお
り、対象となる工作機械毎にいずれかを選択して測定を
行う必要がある。各目標位置のＮＣコントローラ９７へ
の入力は、測定毎に行われる場合も、最初にまとめて入
力し、ボタン操作により順に移動させる場合もある。い
ずれにしろ、各目標位置を入力する必要がある。そのた
め、作業に時間がかかる上、作業が非常に煩雑で誤り易
いという問題があった。また、測定値には規定された演
算処理を施して、評価値を算出することも必要である。

【０００７】更に、マシニングセンタやフライス盤等の
ＮＣ工作機械では移動軸は通常３軸あり、これらのすべ
ての移動軸方向について移動量誤差を測定する必要があ
る。そのため、Ｘ軸方向の測定が終了すると、レーザ光
源１１、干渉光学ユニット１３及びコーナーキューブ１
７の配置をＹ軸方向の移動量誤差を測定する配置に変更
した上で、Ｙ軸方向の測定を行い、その後更にＺ軸方向
の測定を行う必要がある。そのため、図８に示したレー
ザ光源１１からのレーザービームがＸ軸方向に出力され
る配置からＹ軸方向及びＺ軸方向に出力される配置に変
える必要があるが、レーザービームをＺ軸方向に、しか
も加工ツール部９２を通過するように配置するのは容易
でない。そのため反射鏡（ミラー）等を組み合わせてレ
ーザービームの方向を変えるようにしているが、配置を
調整する要素が増加するために調整作業は更に煩雑にな
る。

【０００８】あるいは、図７のように傾斜した移動軸を
測定する場合は、レーザ光源１１をその移動軸に合わせ
て傾けねばならず、更に多くの煩雑さを考慮しなければ
ならない。このような問題を解決するため、実願昭６２
−５２８６９号にはレーザ光源から干渉光学ユニットへ
のレーザビームの伝達を光ファイバで行うことにより配
置の自由度を大幅に向上させた分離型レーザ干渉計が提
案されている。この分離型ーザ干渉計を使用すれば各軸
へのセッティングは容易に行えるものの、このような分
離型レーザ干渉計を使用しても、方向の切り換えは自動
的に行えず、作業者が各軸にセッティングする必要があ
るのが現状である。

【０００９】また、ＮＣ工作機械では、上記のような規
格を満足するため、更にはより一層の精度向上を図るた
め、上記のような各移動軸毎の移動誤差の測定を行い、
測定した誤差に基づいて補正を行うようにしているもの
もある。図１０は、移動量誤差の例を示す図であり、各
位置での誤差が図示のようであった場合、その誤差を記
憶しておき、記憶してある誤差に基づいて移動距離を補
正することにより誤差を低減することができる。このよ
うな目的で上記の測定を行う場合には、測定する位置の
個数は上記の目標位置の個数より多く、通常１２８点程
度の測定を行って、各点での誤差を記憶させる必要があ
る。各点の間については更に補間法等で誤差を算出して
いる。このような補正はバックラッシュについても行わ
れ、その場合にはアプローチする方向毎の誤差を測定
し、それらを記憶させる必要がある。

【００１０】いずれにしろ、補正を行う場合には、多数
の点について測定を行った上で、測定した誤差、または
誤差から演算した補正値をＮＣコントローラ９７に記憶
させる必要があり、ＮＣコントローラ９７に接続された
入力装置を使用して作業者がこれらの値を入力する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
ＮＣ工作機械の精度測定作業は、作業に時間がかかる
上、作業が非常に煩雑で誤り易いという問題があった。
たとえ、測定された多量の測定データの演算処理はコン
ピュータ等で行うにしても、ＮＣコントローラ９７への
目標位置を示すデータの入力は作業者が行う必要があ
り、従来のＮＣ工作機械を検査する場合、機械によって
も異なるが１日程度の工数を要していた。また、作業は
すべて作業者自身によって行われており、省人化がはか
れていないのが現状である。更に、近年は工作機械の一
層の高精度検査が要求される傾向にあり、作業者の個人
差を除くために検査回数を増加させており、検査時間が
長くなる方向にあるため、このような問題が一層顕著に
なってきている。また、補正データを得るための測定を
行う場合も同様であり、この場合には更に測定した誤差
又は補正値をＮＣコントローラ９７へ入力する作業が必
要であり、誤った値が入力されると正確な移動が行えな
くなるため誤入力チェックを行う必要があり、作業者は
長時間の緊張した作業を要求されるという問題があっ
た。

【００１２】また、上記のレーザ光源１１、干渉光学ユ
ニット１３及びコーナーキューブ１７の配置において
は、レーザビームが測定しようとする移動軸の方向に平
行に出力されることが必要であり、もし平行でないと測
定した値は、平行との角度差の余弦（ｃｏｓ）値になり
誤差を生じる。角度差が小さければ誤差は小さいが、レ
ーザ測長器を使用して測定する測定値は非常な高精度を
要求されるため、角度差が十分に小さくなるように、レ
ーザビームと移動軸の平行度を十分に合わせる必要があ
り、熟練した作業者が行う必要がある上、熟練した作業
者が行うにしても煩雑な作業であるという問題があっ
た。

【００１３】本発明はこのような問題点を解決するため
のものであり、ＮＣ工作機械の精度測定作業及び補正デ
ータ測定作業をできるだけ自動化することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の数値制
御工作機械の全自動測定システムの基本構成を示す図で
ある。図１に示すように、本発明の数値制御工作機械の
全自動測定システムは、データ入出力部を有する数値制
御部９７を備える工作機械９１の所定の検査項目の測定
を行う数値制御工作機械の全自動測定システムであっ
て、工作機械９１の所定の検査項目を測定する測定装置
１１、１３、１７と、数値制御部９７のデータ入出力部
及び測定装置１１、１３、１７と通信可能に接続され、
測定装置１１、１３、１７で所定の検査項目を測定する
ための制御シーケンスに関する情報を記憶しており、制
御シーケンスに関する情報に基づいて、数値制御部９７
と測定装置１１、１３、１７を制御して所定の検査項目
の測定動作を制御する測定制御手段３０とを備え、測定
制御手段３０は複数の制御シーケンスに関する情報を記
憶しており、測定制御手段３０は、数値制御部９７から
工作機械９１の所定の検査項目を測定するためのパラメ
ータを受け取り、複数の制御シーケンスに関する情報か
ら選択したパラメータに対応する制御シーケンスに関す
る情報に基づいて制御を行うことを特徴とする。

【００１５】本発明の数値制御工作機械の全自動測定シ
ステムによれば、数値制御部９７のデータ入出力部及び
測定装置１１、１３、１７と通信可能に接続された測定
制御手段３０が設けられており、測定制御手段３０が記
憶している制御シーケンスに関する情報に基づいて、数
値制御部９７と測定装置１１、１３、１７を制御して所
定の検査項目の測定を自動的に行うため、煩雑な作業が
低減される。

【００１６】数値制御部９７が所定の検査項目について
記憶した補正値に基づいて誤差を補正する誤差補正機能
を有している場合には、測定制御手段３０は、所定の検
査項目の測定値又はこの測定値から演算した値を数値制
御部９７に転送し、数値制御部９７は受け取った値を補
正値として記憶する。このように構成することで、補正
値を作業者が入力する必要がなくなり、入力の誤りも生
じなくなる。

【００１７】制御シーケンスは工作機械毎に異なるのが
一般的であるので、測定制御手段３０は複数の制御シー
ケンスに関する情報を記憶しており、数値制御部９７か
ら工作機械９１の所定の検査項目を測定するためのパラ
メータを受け取り、パラメータに対応する制御シーケン
スに関する情報に基づいて制御を行う。所定の検査項目
には、少なくとも工作機械９１の各移動軸方向の移動量
誤差が含まれ、これを測定するためには、測定装置とし
てはレーザ測長器を使用することが望ましい。

【００１８】しかもレーザ測長器が、レーザビームの出
射方向を自動的に切り換え可能であれば、測定制御手段
３０は、工作機械９１の各移動軸方向の移動量誤差を連
続して測定することができる。また、上記の実願昭６２
−５２８６９号に記載されている分離型レーザ干渉計の
ように、レーザ光源から干渉光学ユニットの間のレーザ
ビームの伝達を光ファイバで行う場合には、ビームスプ
リッタと参照反射手段と出力方向切り換え手段を１つの
筐体内に収容し、レーザ光源から筐体までレーザビーム
を伝達する光ファイバを設け、更に、受光手段も筐体と
離れた位置に設ける場合には、筐体から受光手段までレ
ーザビームを伝達する光ファイバを設けることによっ
て、レーザ光源、干渉光学ユニット、コーナーキューブ
の配置を容易に行うことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図２は、本発明の第１実施例の縦
型のマシニングセンタの全自動測定システムの構成を示
す図である。図２に示すように、ＮＣ工作機械は従来の
ものと同じであり、加工ツール部９２、載物台９３、Ｎ
Ｃコントローラ９７等を備える。従来のＮＣ工作機械の
ＮＣコントローラ９７は、一般にＲＳ−２３２Ｃ用ター
ミナル等のデータ入出力ポートを備えている。本発明が
適用されるＮＣ工作機械のＮＣコントローラ９７もこの
ようなデータ入出力ポートを備えていることが要求され
る。

【００２０】また、図１１は、ＮＣコントローラ９７の
内部構成を示す図であり、ＣＰＵ９７１と、ＲＯＭ９７
２と、ＲＡＭ９７３と、不揮発性メモリ９７４と、Ｉ／
Ｏポート９７５と、ＲＳ−２３２Ｃポート９７６とを備
え、バス９７７で接続されている。図１１に示した構成
は、従来のＮＣ工作機械のＮＣコントローラ９７の構成
と同様であり、詳しい説明は省略するが、前述の各移動
軸毎の移動誤差を補正するための補正値は、不揮発性メ
モリ９７４に記憶される。補正値は、一旦記憶した後は
たとえ工作機械の電源を切った後も記憶されていること
が必要なため不揮発性メモリに記憶される必要がある。
また、補正値は工作機械の完成後に測定した値又はそれ
に基づいて算出されて記憶されるため、書き込みできる
ことが望ましく、不揮発性メモリ９７４としては、例え
ば、ＥＰＲＯＭやＥ² ＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等が
使用される。

【００２１】本実施例で使用されるレーザ測長器は実願
昭６２−５２８６９号に記載されている分離型レーザ干
渉計である。この分離型レーザ干渉計は、レーザ光源と
干渉光学ユニットの間を単一モードファイバ又は偏波面
保存ファイバ等の光ファイバで接続することにより、レ
ーザ光源と干渉光学ユニットの間のアラインメント調整
を不要にすると共にその間の配置の自由度を高めたレー
ザ測長器である。更に、信号処理部を干渉光学ユニット
から分離することも可能であり、干渉光学ユニットに光
検出器を設けて干渉縞の信号を電気信号に変換し、電気
信号用ケーブルで信号処理部に送ることも可能である
が、ここでは信号処理部に光検出器を設けて干渉縞の光
信号を光ファイバを介して信号処理部の光検出器に送信
する形式のものを使用する。これにより、干渉光学ユニ
ットをより小型にできる。

【００２２】図２において、参照番号１１１はＨｅ−Ｎ
ｅレーザ等の可干渉距離の長いレーザ光を出力するレー
ザ光源であり、１４は干渉光学ユニットであり、１６は
信号処理ユニットであり、３２は干渉光学ユニット１４
内の光路切り換えユニットを駆動する光路切り換えコン
トローラであり、３１は測定制御部に相当するノート型
パーソナルコンピュータ（ＰＣ）である。ノート型ＰＣ
は通常のコンピュータであり、構成についての説明は省
略する。レーザ光源１１１と干渉光学ユニット１４の間
は単一モードファイバ又は偏波面保存ファイバ等の光フ
ァイバ１２１で接続され、干渉光学ユニット１４と信号
処理ユニット１６の間は光ファイバ１２２で接続されて
いる。干渉光学ユニット１４内と光路切り換えコントロ
ーラ３２の間は電気ケーブル３５で接続されている。ま
た、ノート型ＰＣ３１とＮＣコントローラ９７、信号処
理ユニット１６、及び光路切り換えコントローラ３２の
間はデータ通信ケーブルで接続されており、制御信号や
データの送受信が可能である。信号処理ユニット１６は
光検出器とその出力の変化から干渉縞の本数を計数する
カウンタを備えている。

【００２３】図３は、干渉光学ユニット１４の内部の構
成を示す図である。図３に示すように、光ファイバ１２
１から出力されるレーザ光源１１１からのレーザ光はコ
リメータレンズで平行ビームにされた後、偏光ビームス
プリッタ１４２で２ビームに分割され、一方（Ｓ偏光）
は１／４波長板１５３を通って参照用コーナーキューブ
１４３に向かう。もう一方（Ｐ偏光）は１／４波長板１
５４を通って下方に向かい、図示の状態では反射鏡１４
４に４５°で入射し、９０°異なる方向に反射される。
反射鏡１４４は基体１４６に取り付けられており、この
基体１４６にはもう１つ反射鏡１４５が取り付けられて
いる。基体１４６は、２個の側板１４８と１４９の間に
設けられた送りねじ１５０とガイド１５１により支持さ
れており、光路切り換えユニット３２からの信号により
駆動される送りモータ１４７を動作させることにより送
りねじ１５０が回転するように構成されている。従っ
て、送りモータ１４７が駆動されると基体１４６が移動
し、偏光ビームスプリッタ１４２の下方には、図示の反
射鏡１４４が位置する状態から、なにもない状態にな
り、そして反射鏡１４５が位置する状態に変化する。偏
光ビームスプリッタ１４２から下方に向かうレーザビー
ムは、反射鏡１４４が位置する場合には反射鏡１４４に
４５°で入射して９０°異なる水平方向に反射され、な
にもない状態ではそのまま下方に向かい、反射鏡１４５
が位置する場合には反射鏡１４５に４５°で入射して反
射鏡１４４で反射された場合と９０°異なる水平方向に
向かう。すなわち、レーザビームの出力する方向を３軸
方向に切り換えることができる。

【００２４】レーザビームの出力される方向にはコーナ
ーキューブ１７１が配置されるので、レーザビームは逆
方向に戻ってくる。従って、図示の状態であれば、再び
反射鏡１４４で反射されて上方に向かい１／４波長板１
５４を通って偏光ビームスプリッタ１４２に入射する。
１／４波長板１５４を２回通過しているので、レーザビ
ームはＰ偏光からＳ偏光に変化しており、偏光ビームス
プリッタ１４２で反射し、偏光板１５５を通過して集光
レンズ１５２に向かう。参照用ビームスプリッタ１４３
に向かったレーザビームはそこで反射され、１／４波長
板１５３を通過した後、再びビームスプリッタ１４２に
入射する。１／４波長板１５３を２回通過しているの
で、レーザビームはＳ偏光からＰ偏光に変化しており、
偏光ビームスプリッタ１４２を透過し、偏光板１５５を
通過して集光レンズ１５２に向かう。これら２つのビー
ムは相互に干渉して干渉縞を生じる。これらの干渉する
ビームは集光レンズ１５２で光ファイバ１２２の端面に
集光され、光ファイバ１２２を介して信号処理ユニット
１６に設けられた光検出器に入射する。信号処理ユニッ
ト１６では光検出器の出力する電気信号を処理して、移
動に伴って変化する干渉縞の本数を検出し、移動距離を
算出する。

【００２５】図４と図５は、本実施例でのノート型ＰＣ
（測定制御部）とＮＣコントローラにおける処理動作を
示す図である。なお、ここでの処理はまず、工作機械の
補正値を設定するための測定を行い、その測定値に基づ
いて補正値をＮＣコントローラに設定した後、前述のＩ
ＳＯ２３０−２等の規格を満たしているかの試験を行う
ものとする。

【００２６】測定を開始すると、測定制御部（ノート型
ＰＣ）３１はステップ５０１でＮＣコントローラ９７に
パラメータの出力を要求する。これに応じて、ステップ
６０１でＮＣコントローラ９７は取り付けられている工
作機械の全移動軸方向の全パラメータを出力する。測定
制御部はこのパラメータに基づいて、ステップ５０２で
測定条件（測定シーケンス）を設定する。この測定条件
は、補正値を得るために行う補正用測定条件と、規格を
満たしているかを試験するための試験用測定条件の２つ
がある。ここではまず、補正用測定条件に従って制御を
行う。

【００２７】この時、作業者に測定に必要な設定を行う
ように指示するメッセージがノート型ＰＣの表示画面に
表示される。例えば、ＮＣコントローラはステップ６０
２で工作機械が測定準備に入るように制御しており、加
工ツール部９２や載置台９３は所定の位置になってい
る。そこで、作業者は図２に示すような配置を行う。す
なわち、干渉光学ユニット１４を加工ツール部９２のツ
ール軸に取り付ける。そしてＺ軸方向に平行にレーザビ
ームが出力されるように調整を行ってＺ軸用のコーナー
キューブ１７１を配置する。

【００２８】ステップ５０３では、算出した補正用測定
条件を１ブロックづつＮＣコントローラ９７に送信す
る。ＮＣコントローラ９７はパラメータを出力した後、
測定準備状態に入っており、ステップ６０３で測定条件
を受信するとそれに応じた移動を行う。ステップ５０４
では信号処理ユニット１６が移動に伴い変化する干渉縞
の本数から算出した移動距離を読み取る。これにより１
点での誤差が算出されるので、補正用測定条件に従って
ステップ５０３から５０５を繰り返し、複数の点につい
て複数回、移動方向を変えて各点での誤差を測定する。

【００２９】以上のようにして１つの移動軸方向の移動
誤差が測定されるので、ステップ５０６で前述の規格等
に規定された算出方法等に従って位置決め精度の計算を
行う。ステップ５０７では、この算出した位置決め精度
が許容範囲内であるかを判定する。もし、許容範囲内で
あれば、補正値を設定する必要はないので、ステップ５
１１へ進む。許容範囲内でなければ、ステップ５０８で
算出した誤差補正値をＮＣコントローラ９７に送信す
る。ＮＣコントローラ９７は、ステップ６０４で受け取
った誤差補正値を、図１１の不揮発性メモリ９７４に記
憶する。

【００３０】以上の動作が終了すると、測定制御部３１
は、ステップ５０９でレファレンス点（基準点）に戻る
ように指示するデータをＮＣコントローラ９７に送信
し、これに応じて、ステップ６０５でレファレンス点に
復帰する。以上の測定を１回行った後、位置決め精度が
許容範囲外であれば、ステップ５１０で設定回数だけ行
ったかを判定し、行っていなければステップ５０３から
５０９の動作を繰り返す。上記動作を何度繰り返すかは
メーカによって規定されている。

【００３１】以上で、ＮＣコントローラ９７での補正値
の設定が完了したことになる。ステップ５１１から５１
３及びステップ６０６では、試験用測定条件の１ブロッ
クづつＮＣコントローラ９７に送信して工作機械９１の
移動軸を目標位置に移動させ、その誤差を検出する動作
を行う。この時ステップ６０４で誤差補正値の記憶が行
われていれば、ステップ６０６のＮＣプログラムの実行
はこの誤差補正値に基づいて行われる。これを試験用測
定条件に従って繰り返し、複数の点について複数回、移
動方向を変えて各点での誤差を測定する。そして、ステ
ップ５１４で各規格に定められた項目の測定結果を算出
し、プリント出力する。

【００３２】以上で、１つの軸についての補正値の設定
と規格試験が終了する。ステップ５１５では、測定する
移動軸が残っているかを判定し、残っている場合にはス
テップ５０２に戻り、同様の動作を繰り返す。例えば次
にＸ軸を測定するとすると、測定制御部３１は、ＮＣコ
ントローラ９７を介して加工ツール部９２は降下した位
置に移動するように制御し、光路切り換えユニット３２
にＸ軸方向にレーザビームが出力されるように切り換え
る信号を出力するように指示する。これにより、Ｘ軸方
向にレーザビームが出力されるので、レーザビームがＸ
軸方向に平行であるかを確認する。もし、平行でない場
合には、加工ツール部９２のツール軸を回転させて平行
になるよう調整する。これは作業者が行う。Ｘ軸につい
ての補正値の設定と規格試験が終了した後は、Ｙ軸につ
いての測定を行うが、この場合はレーザビームがＹ軸方
向に出力されるように切り換えれば、レーザビームはＹ
軸方向に平行であり、調整の必要はない。

【００３３】ここで、加工ツール部９２のツール軸の方
向を切り換えるだけで、３軸方向にレーザビームが出力
される場合には、干渉光学ユニット１４に切り換え機構
は必要でない。更に、最初にレーザビームの方向を切り
換えた場合に各軸に平行であることを確認し、各軸の測
定に使用されるコーナーキューブをすべて指定された位
置に配置しておけば、測定する軸を切り換えた場合のス
テップ５０２の作業者による設定作業は不要であり、す
べての軸を連続して測定することができる。

【００３４】図６は、本発明を横型のマシニングセンタ
に適用した第２実施例の構成を示す図である。基本的に
は、第１実施例と同じであり、ここでは説明を省略す
る。図７は、複数のＮＣ工作機械の移動軸方向の移動誤
差の補正値の設定と規格試験をまとめて行う第３実施例
の構成を示す図である。分離型レーザ測長器を使用する
ため、このようなことが容易に実現できる。レーザ光源
の出力と測定制御部（パーソナルコンピュータ）３１の
処理能力に十分に余裕がある場合には、各ＮＣ工作機械
に取り付けられる干渉光学ユニットに同時にレーザ光を
供給して、複数のＮＣ工作機械の測定を同時に平行して
行うことも可能であり、測定制御部３１の処理能力が十
分でなければ、１個又は数個の干渉光学ユニットを使用
してそれらの測定を行うという動作を繰り返しながらす
べてのＮＣ工作機械についての測定を行う。いずれにし
ろ、作業の効率を大幅に向上させることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
煩雑なＮＣ工作機械の精度測定作業及び補正値の入力作
業が大幅に自動化され、工数が削減されると共に、測定
及び入力の誤りが低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＮＣ工作機械の全自動測定システムの
基本構成図である。

【図２】本発明の第１実施例の縦型マシニングセンタの
全自動測定システムの構成を示す図である。

【図３】第１実施例の干渉光学ユニットの構成を示す図
である。

【図４】第１実施例における測定制御部とＮＣコントロ
ーラの動作を示すフローチャートである。

【図５】第１実施例における測定制御部とＮＣコントロ
ーラの動作を示すフローチャートである。

【図６】本発明の第２実施例の横型マシニングセンタの
全自動測定システムの構成を示す図である。

【図７】本発明の第３実施例の複数のＮＣ工作機械を並
行して測定する全自動測定システムの構成を示す図であ
る。

【図８】ＮＣ工作機械の移動軸方向の移動誤差を測定す
る従来の配置例を示す図である。

【図９】従来の干渉光学ユニットの構成を示す図であ
る。

【図１０】測定した誤差に基づいて移動量を補正する方
法を説明する図である。

【図１１】ＮＣ工作機械のＮＣコントローラ部の構成を
示す図である。

【符号の説明】

１１、１１１…レーザ光源 １３、１４…干渉光学ユニット １６…信号処理ユニット １７、１７１、１７２…コーナーキューブ ３０、３１…測定制御手段（ノート型パーソナルコンピ
ュータ） ９１…工作機械 ９２…加工ツール部 ９３…載置台 ９７…ＮＣコントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−95853（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 17/00 B23Q 17/24 G05B 19/18

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データ入出力部を有する数値制御部（９
   ７）を備える工作機械（９１）の所定の検査項目の測定
   を行う数値制御工作機械の全自動測定システムであっ
   て、 前記工作機械（９１）の前記所定の検査項目を測定する
   測定装置（１１、１３、１７）と、 前記数値制御部（９７）の前記データ入出力部及び前記
   測定装置（１１、１３、１７）と通信可能に接続され、
   前記測定装置（１１、１３、１７）で前記所定の検査項
   目を測定するための制御シーケンスに関する情報を記憶
   しており、該制御シーケンスに関する情報に基づいて、
   前記数値制御部（９７）と前記測定装置（１１、１３、
   １７）を制御して前記所定の検査項目の測定動作を制御
   する測定制御手段（３０）とを備え、 前記測定制御手段（３０）は複数の制御シーケンスに関
   する情報を記憶しており、 前記測定制御手段（３０）は、前記数値制御部（９７）
   から前記工作機械（９１）の前記所定の検査項目を測定
   するためのパラメータを受け取り、前記複数の制御シー
   ケンスに関する情報から選択した前記パラメータに対応
   する制御シーケンスに関する情報に基づいて制御を行う
   ことを特徴とする数値制御工作機械の全自動測定システ
   ム。
2. 【請求項２】 前記数値制御部（９７）は、前記所定の
   検査項目についての補正値を記憶する補正値記憶手段
   （９７４）を有しており、該補正値記憶手段（９７４）
   に記憶した補正値に基づいて前記所定の検査項目の制御
   誤差を補正するように構成されており、 前記測定制御手段（３０）は、前記所定の検査項目の測
   定値又は該測定値から演算した値を前記数値制御部（９
   ７）に転送する請求項１に記載の数値制御工作機械の全
   自動測定システム。
3. 【請求項３】 前記所定の検査項目には、少なくとも前
   記工作機械（９１）の各移動軸方向の移動量誤差を含む
   請求項１又は２に記載の数値制御工作機械の全自動測定
   システム。
4. 【請求項４】 前記測定装置（１１、１３、１７）はレ
   ーザ測長器である請求項１から３のいずれか１項に記載
   の数値制御工作機械の全自動測定システム。
5. 【請求項５】 前記レーザ測長器は、レーザビームの出
   射方向を自動的に切り換え可能であり、 前記測定制御手段（３０）は、前記工作機械（９１）の
   １つの移動軸方向の移動量誤差を測定した後、前記レー
   ザ測長器のレーザビームの出射方向を別の移動軸方向に
   切り換えて、切り換えた別の移動軸方向の移動量誤差を
   測定するように前記数値制御部（９７）と前記測定装置
   （１１、１３、１７）を制御して、複数の移動軸方向の
   移動量誤差を連続して測定する請求項４に記載の数値制
   御工作機械の全自動測定システム。
6. 【請求項６】 当該全自動測定システムには複数の工作
   機械（９１−１…９１−ｉ）が接続され、少なくとも一
   部の工作機械の所定の検査項目については、並行に測定
   される請求項１から５のいずれか１項に記載の数値制御
   工作機械の全自動測定システム。
7. 【請求項７】 データ入出力部を有する数値制御部（９
   ７）を備える工作機械（９１）の所定の検査項目の測定
   を行う数値制御工作機械の全自動測定方法であって、 前記工作機械（９１）に対して前記所定の検査項目を測
   定するための測定装置（１１、１３、１７）を配置する
   工程と、 前記数値制御部（９７）の前記データ入出力部及び前記
   測定装置（１１、１３、１７）と測定制御手段（３０）
   とを通信可能に接続する工程と、 該測定制御手段（３０）に記憶された前記測定装置（１
   １、１３、１７）で前記所定の検査項目を測定するため
   の制御シーケンスに関する情報を読み出す工程と、 該制御シーケンスに関する情報に基づいて、前記数値制
   御部（９７）と前記測定装置（１１、１３、１７）を制
   御して前記所定の検査項目の測定を行う工程と、を備
   え、 前記測定制御手段（３０）は複数の制御シーケンスに関
   する情報を記憶しており、 前記制御シーケンスに関する情報を読み出す工程は、 前記測定制御手段（３０）が前記数値制御部（９７）か
   ら前記工作機械（９１）の前記所定の検査項目を測定す
   るためのパラメータを受け取る工程と、 前記複数の制御シーケンスに関する情報から前記パラメ
   ータに対応する制御シーケンスに関する情報を選択して
   読み出す工程と を備えることを特徴とする数値制御工作
   機械の全自動測定方法。
8. 【請求項８】 前記数値制御部（９７）は、前記所定の
   検査項目について記憶した補正値に基づいて誤差を補正
   する誤差補正機能を有しており、 前記所定の検査項目の測定値又は該測定値から演算した
   値を、前記測定制御手段（３０）から前記数値制御部
   （９７）に転送する工程を備える請求項７に記載の数値
   制御工作機械の全自動測定方法。
9. 【請求項９】 前記所定の検査項目には、少なくとも前
   記工作機械（９１）の各移動軸方向の移動量誤差を含む
   請求項７又は８に記載の数値制御工作機械の全自動測定
   方法。
10. 【請求項１０】 前記測定装置（１１、１３、１７）は
    レーザ測長器である請求項７から９のいずれか１項に記
    載の数値制御工作機械の全自動測定方法。
11. 【請求項１１】 前記レーザ測長器は、レーザビームの
    出射方向を自動的に切り換え可能であり、 前記工作機械（９１）の１つの移動軸方向の移動量誤差
    を測定した後、前記レーザ測長器のレーザビームの出射
    方向を別の移動軸方向に切り換える工程を備える、複数
    の移動軸方向の移動量誤差を連続して測定する請求項１
    ０に記載の数値制御工作機械の全自動測定方法。
12. 【請求項１２】 複数の工作機械（９１−１…９１−
    ｉ）毎に前記測定装置（１１、１３、１７）を配置し、
    前記複数の工作機械（９１−１…９１−ｉ）の前記数値
    制御部（９７）の前記データ入出力部及び複数の前記測
    定装置（１１、１３、１７）と前記測定制御手段（３
    ０）とを通信可能に接続し、少なくとも一部の工作機械
    の前記所定の検査項目については、並行に測定する請求
    項７から１１のいずれか１項に記載の数値制御工作機械
    の全自動測定方法。
13. 【請求項１３】 所定の制御項目について記憶した補正
    値に基づいて制御誤差を補正する誤差補正機能を有する
    数値制御部（９７）を備える工作機械（９１）であっ
    て、 請求項２に記載の数値制御工作機械の全自動測定システ
    ムから転送された前記所定の検査項目の測定値又は該測
    定値から演算した値を、前記誤差補正機能の前記補正値
    として記憶していることを特徴とする工作機械。
14. 【請求項１４】 所定の制御項目について記憶した補正
    値に基づいて制御誤差を補正する誤差補正機能を有する
    数値制御部（９７）を備える工作機械（９１）であっ
    て、 請求項８に記載の数値制御工作機械の全自動測定方法で
    前記測定制御手段（３０）から転送された前記所定の検
    査項目の測定値又は該測定値から演算した値を、前記誤
    差補正機能の前記補正値として記憶していることを特徴
    とする工作機械。