JP4377267B2 - 軸移動指令変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、オペレータの操作上の誤認を防止する装置に関し、特に表面性状測定機において用いられる軸移動指令変換装置に関する。

表面粗さ測定機や輪郭形状測定機、真円度測定機あるいは三次元座標測定機などの表面性状測定機においては、測定対象であるワークの被測定箇所を正確に測定できるように、ワークを測定機の載置台へ正確に位置決めして載置することが重要である。
一例として図９は三次元座標測定機１００にワークＷを載置して測定を行う様子を示す。
この三次元座標測定機１００は、測定テーブル１の両端に立設されたコラム２とサポータ３との間に架け渡されたＸ軸ビーム４を備えている。このＸ軸ビーム４に対して空気軸受けによって支持されＸ軸方向に移動可能なＸ軸スライダ６（Ｘ軸移動機構）と、このＸ軸スライダ６に対して空気軸受けによって支持されＺ軸方向に移動可能なＺ軸スピンドル７（Ｚ軸移動機構）とを備えている。

コラム２とサポータ３も空気軸受けによって測定テーブル１から浮上して支持されており、コラム２は測定テーブル１の一端に設けられたＹ軸ガイド機構５によってＹ軸方向に空気軸受けによりガイドされているので、コラム２とサポータ３は一体となってＹ軸方向に移動可能となっている（Ｙ軸移動機構）。
Ｘ軸移動機構、Ｙ軸移動機構、Ｚ軸移動機構は、各々の移動量がリニヤスケールなどによって検出可能となっている。ここで、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は各々直交関係にあり、直交三次元の機械座標系を構成する。

Ｚ軸スピンドル７の下端には図示しないタッチ信号プローブが設置され、測定テーブル１上に載置されたワークＷの測定箇所へタッチ信号プローブの接触子を接触させることによってタッチ信号が出力され、その接触の瞬間の各移動機構の移動量が読取られて測定値として出力される。
各移動機構は、図示しないＸ軸駆動機構、Ｙ軸駆動機構、Ｚ軸駆動機構によって駆動される。
この三次元座標測定機の自動測定は、図示しない計算機に格納された測定用のパートプログラムを解析して各軸の駆動命令を抽出し、軸移動指令としてこれらの駆動機構へ指令を順次与えることによって行われる。

他方、手動測定は、図示しない手動軸移動指令器（たとえばジョイスティック）をオペレータが操作して各駆動機構へ軸移動指令を与えて各軸を移動させ、タッチ信号プローブの接触子をワークＷの測定箇所へ接触させ、その接触の瞬間の各移動機構の移動量を読取って測定値として出力する。
図９に例として示す直方体のワークＷのワーク座標系の各軸の方向と符号（例えばワークＷの各辺の方向と符号）が、三次元座標測定機の機械座標系の各軸の方向と符号に一致するようにワークＷが載置されている場合には、ワーク座標系と機械座標系を一致させることは容易で、原点設定を行うのみで、パートプログラムを修正することなく、そのまま自動測定が可能である。また、手動測定においても、ジョイスティックによる各軸の軸移動指令（機械座標系）は、ワークＷの各辺に平行な軸移動指令となるため、容易に手動測定を行うことができる。

ところが、ワークＷのワーク座標系が機械座標系に対して平行となるように載置されず、傾斜した姿勢で載置されている場合は、パートプログラムが想定しているワーク座標系と実際のワークＷのワーク座標系が一致しなくなるため、パートプログラムを修正する必要が生じる。また、手動測定においても、機械座標系で指令されるジョイスティックの軸移動指令では、傾斜したワークの辺にそって接触子を移動させることが難しく、測定箇所への接触子の接触測定操作においても正確さが損なわれる。

このような問題を解決するために、互いに直交する３平面を各々基準面として有するガイド部材を用い、このガイド部材の各基準面を各々座標測定機の各測定軸方向にほぼ一致させて固定し、このガイド部材にワークを接触させてワークの基準軸と機械座標系の各軸方向とを一致させるものがある（例えば、特許文献１）。
また、一旦ワークＷの複数箇所を測定してワーク座標系の姿勢を決定し、ワーク座標系から機械座標系への座標変換係数を求めておき、パートプログラムあるいはジョイスティックからのワーク座標系における軸移動指令を、三次元座標測定機の機械座標系における軸移動指令に変換するものがある。
特開平９−１９６６５８号公報 特開平７−２９５６２５号公報

ところが、これらのガイド部材を用いる方法では、ある程度ワーク形状が限定される上、ガイド部材が接触するワーク面は測定が出来ないという問題があった。
また、ジョイスティックによる手動測定において、ジョイスティック操作盤上の軸表示（通常は機械座標系）に対して、実際の接触子は座標変換された結果で軸移動（ワーク座標系）するため、ワーク座標系の誤認による操作の過誤を生じやすく、タッチ信号プローブをワークに高速で衝突させて破損させるなどの問題があった。
このような問題を解決するために、グラフィック画像上に各軸座標系とロボットハンドとを重畳表示させることによってジョグ送り状態の誤認を防止する情報表示装置がある（例えば、特許文献２）。

しかし、この特許文献２に記載の情報表示装置は、実際に移動動作するロボットハンドではなく、グラフィック画面上で誤認防止を図るため、両者を交互に目視確認する必要が生じ、オペレータの精神疲労が増大するという問題点があった。
また、ワークＷ自体が曲面を含むなどの複雑な形状である場合には、パートプログラムの作成時点において、基準とするワーク座標系に対して、１または複数のサブワーク座標系を設定して、そのサブワーク座標系上でパートプログラムを作成した方が、能率が向上する場合がある。

例えば、ワーク座標系のＸ軸に対して所定の角度だけ傾斜する基準方向を有するポケット穴を測定するパートプログラムを作成する場合は、そのポケット穴の基準方向をサブワーク座標系のＸ軸に一致させることによって、パートプログラムの作成が容易になる。
しかし、この場合も、オペレータが各時点におけるサブワーク座標系を正確に把握していなければ、逆にパートプログラムの作成操作自体に誤認を生じるという問題点があった。
本願発明は、このような問題を解決するために、オペレータの操作上の誤認を防止できる軸移動指令変換装置を提供する。

前記目的を達成するために、本発明は、機械座標系を備えた表面性状測定機に用いる軸移動指令変換装置であって、少なくともワーク座標系の座標情報を明示する座標情報明示冶具と、前記座標情報明示冶具の前記機械座標系に対する姿勢を検出する姿勢検出器と、前記姿勢検出器の検出結果に基づいて、前記ワーク座標系を前記機械座標系へ変換する座標変換係数を計算する変換係数計算回路と、前記座標変換係数を用いて、前記ワーク座標系における軸移動指令を、前記機械座標系における軸移動指令に変換する軸移動指令変換回路とを備え、前記座標情報明示冶具は、少なくとも前記ワーク座標系の各軸方向を示す各図柄を前記座標情報として表示し、かつ、前記各図柄の示す各軸方向が前記ワーク座標系の各軸方向と一致する姿勢で設置されていることを特徴とする。

ここで、座標情報を明示するとは、座標情報を視認可能に表示するものであって、座標情報明示冶具の本体への印刷表示、ランプ表示、ディスプレイ表示などのいずれでも良く、また、座標情報明示冶具の本体から光やレーザ光などによってワークや測定機基準面などへ座標情報が投影されるものであってもよい。さらに、矢印などの立体的な形状によって視認可能に構成しても良い。
この発明において、前記座標情報明示冶具は、前記各図柄をワークが載置される前記表面性状測定機のテーブル上または前記ワークに投影可能に構成されるとともに、前記テーブルまたは前記ワークの投影面に垂直な軸線を中心に回転可能に構成され、かつ、投影した前記各図柄の示す各軸方向が前記ワーク座標系の各軸方向と一致する姿勢に回転が調整されて設置され、前記姿勢検出器は、前記機械座標系に対する前記座標情報明示冶具の回転を検出することが好ましい。
また、この発明において、前記座標情報明示冶具は、前記ワーク座標系の軸の符合も前記座標情報として表示することが好ましい。

また、前記姿勢検出器が検出する姿勢は、少なくとも前記座標情報明示冶具の、前記表面性状測定機の前記機械座標系に対する傾斜または回転であることが好ましい。
ここで、姿勢検出器が検出する姿勢とは、例えば機械座標系が直交三次元座標である場合に、そのＸＹ平面、ＹＺ平面、ＸＺ平面内における座標情報明示冶具の傾きや回転などをいう。
さらに、前記記載座標系と前記ワーク座標系がいずれも直交三次元座標系であることが好ましい。
また、手動軸移動指令器をさらに備え、前記機械座標系における軸移動指令は、前記手動軸移動指令器によって指令されることが好ましい。

但し、この発明において、前記座標情報明示冶具によって明示される座標情報は、軸の方向や軸の符号（正負）に限らず、例えばＸ＋軸からＹ＋軸への回転情報であっても良い。
さらに、機械座標系とワーク座標系は直交三次元座標に限らず、直交二次元座標や極座標、円筒座標などのいずれでも良く、さらに両座標系が同一である必要もない。
また、姿勢検出器によって検出される姿勢は、機械座標系とワーク座標系との間の座標変換係数を求めるために必要な姿勢が必要な精度で求められれば、どのような角度、寸法に関するものであっても良く、回転エンコーダ、傾斜センサなどを用いることができる。

さらに、手動軸移動指令器としてはジョイスティックに限らず、押しボタン、キーボード、マウス、トラックボールなどでも良い。
また、座標情報明示冶具はワークに隣接して固定しても良いが、必ずしも接触させなくとも良く、必要に応じてワーク上に載置しても良い。
また、座標情報明示冶具を固定、載置するために磁気マグネットや吸盤、三脚などからなる半固定装置を備えても良い。

さらに、変換係数計算回路、軸移動指令変換回路、手動軸移動指令器は必要に応じて座標情報明示冶具の近傍あるいはその本体内に格納されるものであっても良い。

ここで、座標情報を明示するとは、座標情報を視認可能に表示するものであって、座標情報明示冶具の本体への印刷表示、ランプ表示、ディスプレイ表示などのいずれでも良く、また、座標情報明示冶具の本体から光やレーザ光によってワークや測定機基準面などへ座標情報が投影されるものであっても良い。さらに、矢印などの立体的な形状によって視認可能に構成しても良い。さらに、ワーク座標系は直交三次元座標に限らず、直交二次元座標や極座標、円筒座標などのいずれでも良い。

また、この発明において、前記座標情報は、前記ワーク座標系における前記軸の、原点を中心とする回転の方向と符号を更に明示することが好ましい。
ここで、回転の方向と符号とは、例えば、直交三次元座標系において、Ｘ＋軸を、原点を中心にＹ＋軸方向へ回転させた場合の回転の向きを＋と定義した場合の、その回転の方向と符号、などをいう。
さらに、この発明は、前記ワーク座標系は直交三次元座標系であり、前記座標情報として前記軸の方向を矢印によって明示することが好ましい。このようにすれば視認効果が向上する。

また、この発明は、該座標情報明示冶具の前記本体は透明体で形成されることが好ましい。
このように透明体であれば、この座標情報明示冶具を図面上に載置した場合でも、図面情報の読み取りが行える他、座標情報明示冶具下面に表示された座標情報を視認することが出来る。
さらに、この発明は、該座標情報明示冶具は半固定装置を更に備え、この半固定装置によって前記座標情報明示冶具を任意面に対して着脱自在に固定可能とすることが好ましい。ここで、半固定装置は、磁気マグネットや吸盤、三脚などを備えても良い。

この軸移動指令変換装置によれば、表面性状測定機の測定テーブル上に載置されたワークのワーク座標系（例えば直方体ワークの各辺の方向）に対して座標情報明示冶具に明示されたワーク座標系の座標情報（例えば軸方向や正負方向）が一致または平行となるように座標情報明示冶具の姿勢を固定する。すると、その座標情報明示冶具の姿勢（例えば、ワーク座標系のＸＺ平面内の傾き、ＹＺ平面内の傾き、ＸＹ平面内の傾き）が姿勢検出器によって検出され、その結果、姿勢検出器の検出結果に基づいてワーク座標系を機械座標系へ変換する座標変換係数が計算される。このようにして求められた座標変換係数を用いて、パートプログラムあるいはジョイスティックによるワーク座標系における軸移動指令を機械座標系における軸移動指令に変換する。

さらに、この軸移動指令変換装置の発明によれば、ワーク座標系から機械座標系への座標変換係数を極めて容易に求めることが出来るので、わざわざ予備測定を行ってワーク座標系を決定する必要がない。また、ワーク座標系を基準にして作成されたパートプログラムの軸移動指令が自動的に機械座標系での軸移動指令に変換されるため、パートプログラムの修正作業などが不要で測定の能率が向上する。
また、座標情報明示冶具に明示されたワーク座標系の方向と符号に従ってジョイスティック操作を行ってワーク座標系における軸移動指令が自動的に機械座標系における軸移動指令に変換されて駆動機構へ指令されるので、座標系の誤認の恐れがなくなり、操作の過誤を未然に防止できる。

また、この座標情報明示冶具の発明によれば、表面性状測定機の測定テーブル上に載置されたワークのワーク座標系（例えば直方体ワークの各辺の方向）に対して座標情報明示冶具に明示されたワーク座標系の軸情報（例えば軸方向や正負方向）が一致あるいは平行となるように座標情報明示冶具の姿勢を固定する。すると、ワーク座標系が明確になるので、ジョイスティックなどによる手動軸移動操作においても、軸や方向の誤認がなくなり、誤操作を防止することが出来る。

あるいは、パートプログラムの作成過程において、設計図面上にこの座標情報明示冶具を載置あるいは近接設置し、設計図におけるワーク座標系と座標情報明示冶具に明示された軸情報（例えば軸方向や正負方向）が一致あるいは平行となるようにすれば、プログラム作成者（オペレータ）によるパートプログラムの作成過程において誤認、錯誤によるパートプログラム作成操作の誤りを防止することが出来る。特に、複雑なワークにおいて、複数のサブワーク座標系を設ける場合に、その効果が大きい。

以下、図面に基づき本発明の好適な実施形態について説明する。

図１は本発明の第１実施例にかかる軸移動指令変換装置を三次元座標測定機において用いた例を示す。
ここで、三次元座標測定機１００は背景技術において図９に示したものと同一であるので説明を省略するが、この図１では直交三軸の機械座標系の各軸をＸｍ、Ｙｍ、Ｚｍで示す。また、説明の簡略のため、ワークＷは直方６面体であるとする。

図２は軸移動指令変換装置１０のブロック図を示しており、ワーク座標系（Ｘｗ、Ｙｗ、Ｚｗ）の座標情報を側面と底部（図示せず）に印刷された立方体形状の座標情報明示冶具１１と、その座標情報明示冶具１１の姿勢を検出する姿勢検出器１２と、ワーク座標系の座標情報（Ｘｗ、Ｙｗ、Ｚｗの直交関係、軸方向、軸符号）と姿勢検出器１２の検出結果に基づいて、ワーク座標系（Ｘｗ、Ｙｗ、Ｚｗ）を機械座標系（Ｘｍ、Ｙｍ、Ｚｍ）に変換する座標変換係数を計算する変換係数計算回路１３と、この変換係数を用いて、ワーク座標系における軸移動指令を、機械座標系における軸移動指令に変換する軸移動指令変換回路１４と、ジョイスティックによる手動軸移動指令器１５を備えている。

姿勢検出器１２は、機械座標系における座標情報明示冶具１１の姿勢を検出するが、具体的には、ＸｍＹｍ平面内の回転を回転エンコーダによって検出し、ＹｍＺｍ平面内とＸｍＺｍ平面内のそれぞれの傾きを傾斜センサによって検出している。
軸移動指令変換装置１０の座標情報明示冶具１１はワークＷの側面に接するように測定テーブル１上に密着して載置されている。
座標情報明示冶具１１は、図３に示すように、その側面および底面（図示省略）にワーク座標系（Ｘｗ、Ｙｗ、Ｚｗ）の軸の方向と軸の符号が矢印と＋で印刷明示されている。

図１におけるワークＷは、機械座標系のＸｍＹｍ平面（測定テーブル１上面）内において、その側面の長辺方向（ワーク座標系Ｘｗ軸）が、Ｘｍ軸から傾斜する方向に載置されているため、このワークＷのワーク座標系は機械座標系に対してＸｍＹｍ平面内で回転した姿勢関係にある。
つまり、このワークＷの側面に接するように載置された座標情報明示冶具１１に明示された各軸方向（Ｘ＋、Ｙ＋、Ｚ＋）はワークＷのワーク座標系（Ｘｗ、Ｙｗ、Ｚｗ）を示しており、その機械座標系（Ｘｍ、Ｙｍ、Ｚｍ）に対する姿勢関係は図４に示したように、軸Ｘｗが軸Ｘｍに対して（あるいは軸Ｙｗが軸Ｙｍに対して）角度θｘｙの傾きを持つが、軸Ｚｍと軸Ｚｗの間には傾きを生じない。

このＸｍＹｍ平面内の傾きθｘｙは、姿勢検出器１２によって検出され、変換係数計算回路１３において所定の分解能に丸め計算処理され、その結果は軸移動指令変換回路１４に出力される。なお、この図１の場合は、ＸｍＺｍ平面内の傾きθｘｚ、ＹｍＺｍ平面内の傾きθｙｚはいずれもゼロである。
今、オペレータが手動軸移動指令器１５を操作して、軸Ｘｗ＋方向に速度Ｖｗ＋の軸移動指令を与えると、その指令は軸移動指令変換回路１４に入力される。

軸移動指令変換回路１４は、軸Ｘｗ＋方向の速度Ｖｗ＋の軸移動指令を、機械座標系における軸Ｘｍと軸Ｙｍにおける各々の速度Ｖｘｍ、Ｖｙｍを次式によって計算する。
Ｖｘｍ＝（Ｖｗ＋）ＣＯＳ（θｘｙ） （１）
Ｖｙｍ＝（Ｖｗ＋）ＳＩＮ（θｘｙ） （２）
このＶｘｍはＸ軸駆動機構へ、ＶｙｍはＹ軸駆動機構へ与えられる。

この結果、Ｘ軸移動機構（Ｘ軸スライダ６）とＹ軸移動機構（コラム２とサポータ３）が所定の速度で移動を開始し、タッチ信号プローブは、軸Ｘｍ方向移動と軸Ｙｍ方向移動の合成速度であるワーク座標系の軸Ｘｗ＋方向へ速度Ｖｗ＋で移動する。

このように、測定テーブル１上へワークＷを載置する際に、ワークＷのワーク座標系（任意に設定可能）を必ずしも機械座標系に平行あるいは一致させる必要がないので、ワークＷの載置段取りが極めて容易になる。また、ワークＷにおけるワーク座標系の軸の方向や軸の符号が座標情報明示冶具１１に明示されているので、本来は機械座標系における軸移動指令を生成する手動軸移動指令器１５を用いて、あたかも手動軸移動指令器１５がワーク座標系における軸移動指令を生成するかのように操作できるので、錯誤による操作誤りを生じることがなく、測定時におけるオペレータの精神疲労を軽減することが出来、その結果、安全な測定作業を行うことが出来る。

このように、手動軸移動指令器１５の操作によって容易にワーク座標系における軸移動指令を出力できるので、ワーク座標系における原点設定（軸Ｘｗ、軸Ｙｗ、軸Ｚｗのゼロ点設定）なども極めて容易かつ正確に行える。

ワーク座標系における原点設定が完了すれば、例えばパートプログラムから生成される各軸の軸移動指令（速度指令と位置指令）を軸移動指令変換回路１４に与えることによって、自動測定作業が行えるので、パートプログラムの座標修正などを行う必要がなく、操作が極めて容易で安全性も高い。また、ワークＷにおけるワーク座標系の軸の方向や軸の符号が座標情報明示冶具１１に明示されているので、ワーク座標系を頻繁に切り替える必要がある複雑なワークＷであっても、ワーク座標系の再設定（座標情報明示冶具１１の姿勢変更に伴う変換係数の再計算）が極めて容易かつ簡便に行える。

次に、図５によって本発明の第２実施例にかかる軸移動指令変換装置を三次元座標測定機において用いた例を示す。
第１実施例で示したように、ワークＷは測定テーブル１上に直接載置されることが多く、その場合、ワーク座標系の軸Ｚｗは機械座標系の軸Ｚｍから傾きを生じないケースが多い。その場合は、ワーク座標系の機械座標系のＸｍＹｍ平面内の傾き（回転）のみを求めれば良い。第２実施例は、このようなケースに限定した簡易的な軸移動指令変換装置を示す。

図５における三次元座標測定機１００は背景技術において図９に示したものと同一であるので説明を省略するが、この図５でも、直交三軸の機械座標系の各軸をＸｍ、Ｙｍ、Ｚｍで示す。また、説明の簡略のため、ワークＷは直方６面体であるとする。

軸移動指令変換装置２０は、角柱形状の座標情報明示冶具２１と、その座標情報明示冶具２１の姿勢（座標情報明示冶具２１のＸｍＹｍ平面内における回転あるいは傾き）を検出する姿勢検出器２２と、ワーク座標系の各軸（Ｘｗ、Ｙｗ）の相互関係と姿勢検出器２２の検出結果に基づいて、機械座標系（Ｘｍ、Ｙｍ）とワーク座標系（Ｘｗ、Ｙｗ）とのそれぞれの姿勢間の変換係数を計算する変換係数計算回路１３と、この変換係数を用いて、機械座標系における軸移動指令を、ワーク座標系における軸移動指令に変換する軸移動指令変換回路１４と、ジョイスティックによる手動軸移動指令器１５を備えている。

ここで、変換係数計算回路１３と、軸移動指令変換回路１４と、手動軸移動指令器１５は実施例１に比較してＸｍＹｍ平面内における回転のみを取り扱えば良いので構成が簡易である点を除けば、実施例１と同一であるので説明を省略する。
座標情報明示冶具２１は、図６に示すようにＸ軸スライダ６の下部に、Ｘ軸スライダ６に対して軸Ｚｍに平行な中心線Ｚｃを中心にして回転可能に設置されている。
座標情報明示冶具２１の中心線Ｚｃを中心にした回転は、姿勢検出器２２（回転エンコーダ）によって検出され、変換係数計算回路１３に出力される。

座標情報明示冶具２１の内部には放射状に光線２７を射出する光源２６が固定して設けられており、その光線２７は光学素子２８によって中心線Ｚｃに平行な平行光２９に変換される。この平行光路中には、その光路に垂直にスリット板３０が固定して設けられている。スリット板３０には、光源２６側から見て図７に示すスリット３０ｓ（座標情報）が設けられており、このスリット３０ｓ部分のみ平行光２９が通過できるので、このスリット３０ｓを通過した平行光のみが、座標情報明示冶具２１より射出されて、例えば、図５に示すようにスリット３０ｓの投影像３０ｉが座標情報として測定テーブル１に投影される。

このように投影された座標情報であるワーク座標系の軸と軸方向（Ｘ＋、Ｙ−）がワークＷのワーク座標系と一致するように、座標情報明示冶具２１を回転させれば、姿勢検出器２２によって、その回転が検出されて変換係数計算回路１３へ入力される。
このようにして、実施例１と同様に測定テーブル１上へのワークＷの載置が容易になり、ワークＷにおけるワーク座標系の軸の方向や軸の符号が座標情報として測定テーブル１に投影されているので、手動軸移動指令器１５によるワーク座標系での軸移動指令操作が容易になり、錯誤による操作誤りを生じることがなく、安全な測定作業を行うことが出来る。

この実施例２における投影像３０ｉは測定テーブル１上に投影する場合を示したが、ワークＷ上に投影しても同一の効果を得ることができる上、投影像は平行光によって投影されるので、座標情報明示冶具２１から投影面（例えばワークＷ上）までの距離が変化しても、明瞭な投影像３０ｉを得ることができる。

次に、図８によって本発明の第３実施例にかかる座標情報明示冶具を説明する。
この第３実施例にかかる座標情報明示冶具３１の外観形状は、第１実施例における座標情報明示冶具２１に類似しており、透明体で立方体形状に形成された本体３２の側面と底部（図示せず）には直交三次元座標系におけるワーク座標系（Ｘｗ、Ｙｗ、Ｚｗ）の座標情報が印刷され、その上部には極座標系におけるワーク座標系の座標情報が印刷されている。また、その底部に半固定装置３３を備えている。

半固定装置３３は吸盤構造（図示せず）を備えており、この座標情報明示冶具３１の本体３２を任意部位へ吸着半固定可能である。また、本体３２は半固定装置３３に対して球面軸受けで支持されているので、半固定装置３３に対して本体３２は任意方向へ傾斜、回転自在である。
なお、本体３２はこの半固定装置３３に対して着脱可能である。

この座標情報明示冶具３１は様々な用い方が可能であり、その一例として、三次元座標測定用のパートプログラムを設計図面に基づいて作成する場合に使用する。具体的には、設計図面を机上に広げ、その図面上で設定したワーク座標系と座標情報明示冶具３１に明示された座標情報（各軸の方向や符号）が一致するように座標情報明示冶具３１を設計図面上に置いてパートプログラム作成時の軸関係を明確にする。

パートプログラム作成においては、一枚の設計図面内において、様々なサブワーク座標系を設定し、そのサブワーク座標系に基づいてプログラミングを行う場合には、基本となるワーク座標系に対する現在設定中のサブワーク座標系の相互関係やサブワーク座標系の相互関係がわかりにくくなるので、このようにワーク座標系（あるいはサブワーク座標系）と座標情報明示冶具３１に明示された軸情報（各軸の方向や符号）が一致するように座標情報明示冶具３１を設計図面上に置くことによって、座標系に関する錯誤が生じにくく、作成したパートプログラムの信頼性が向上する。必要に応じて、ワーク座標系、サブワーク座標系１、サブワーク座標系２、などに対応する複数の座標情報明示冶具３１を用いても良く、その場合、それぞれの座標情報明示冶具３１の座標情報として座標系識別子（０、１、２など）を更に明示可能にしておくと好都合である。

図８に示した座標情報明示冶具３１は、その上部に極座標系の座標情報も明示されているので、直交三次元座標系と極座標系の両者を一つのワークで併用する場合にも用いることが出来る。
また、本体３２を半固定装置３３から取り外して設計図面上へ載置した場合は、本体３２が透明体であることから、本体３２の下部に位置する図面情報の読み取りに支障が起きない。
この座標情報明示冶具３１の他の用い方の例としては、実際に三次元座標測定機１００においてワークＷを手動測定、あるいはパートプログラムによって自動測定する場合に、測定テーブル１上やワークＷ上に載置して使用する。

例えば、ワークＷを予備測定して、ワーク座標系を設定した場合に、そのワーク座標系と機械座標系は、ほとんどの場合は同一とはならないので、錯誤を生じ易く、このワーク座標系における手動測定操作や、パートプログラムの検証操作には、細心の注意が必要となる。このような場合に、予備測定して設定されたワーク座標系（あるいはサブワーク座標系）と座標情報明示冶具３１に明示された座標情報（各軸の方向や符号）が平行あるいは一致するように座標情報明示冶具３１の姿勢を調整して測定テーブル１上やワークＷ上に載置することによって、座標系に関する錯誤を防止でき、安全な操作が可能となる。また半固定機構として、吸盤構造のほかマグネットチャック構造を用いても良く、両者を併用しても良い。

なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
例えば、実施例１において、軸移動指令変換装置１０の座標情報明示冶具１１をワークＷの側面に接するように測定テーブル１上に密着して載置したが、この方法に限らず、ワークに対して相対する２面が平行なスペーサを介して座標情報明示冶具１１を密着配置したのち、このスペーサを除去するようにすれば、ワークＷの被測定箇所が座標情報明示冶具１１によって制限されるという問題点を除去できる。

また、座標変換係数は常時計算を繰り返して更新しても良いが、座標情報明示冶具１１または手動軸移動指令器１５に変換係数書換スイッチを設けて、このスイッチが操作された時点で一回のみ座標変換係数を計算して軸移動指令変換回路１４へ与えるようにしても良い。
さらに、このようにして計算した座標変換係数の有効／無効を切り替える変換係数有効／無効切替スイッチを座標情報明示冶具１１または手動軸移動指令器１５に設けて、任意時点で座標変換を有効あるいは無効（例えば手動軸移動指令器１５の軸移動指令をそのまま機械座標系の軸移動指令とする）に切替可能としても良い。

また、この変換係数有効／無効の切替状態を座標情報明示冶具１１または手動軸移動指令器１５にランプ表示して、切替状態の識別を容易にしても良い。
さらに、姿勢検出器として、傾斜センサと回転エンコーダを用いる例を示したが、これに限らず、回転あるいは傾斜を検出できるセンサであれば、どのようなセンサを用いても良い。
また、姿勢検出器、各回路、指令器間の信号授受を有線による場合を示したが、これらは無線でも良く、また、アナログ伝送でもデジタル伝送でも良い。

さらに、変換係数計算回路１３、軸移動指令変換回路１４、は電子回路によって構成する例を示したが、これらは、該当する機能を実現するプログラムを内蔵（あるいは読み込み可能）としったコンピュータを用いて構成してもよい。
また、軸移動指令変換装置の座標情報明示冶具に、変換係数計算回路、軸移動指令変換回路を内蔵しても良く、さらに手動軸移動指令器を座標情報明示冶具の例えば上面に設けてもよい。

また、実施例２において、座標情報明示冶具２１をＸ軸スライダ６の下端に設ける例を示したが、これに限らず、測定テーブル１に立設するスタンドなどによって座標情報明示冶具２１を支持しても良い。
さらに、実施例２において、ＸｍＹｍ平面内の姿勢検出を行ったが、ＹｍＺｍ平面内あるいはＸｍＺｍ平面内で姿勢検出を行うものでも良い。
また、実施例２において、座標情報明示冶具２１を回転可能に支持する例を示したが、座標情報明示冶具２１を固定支持とし、スリット３０ｓを回転可能な構造としても良い。
あるいは、実施例３において半固定装置３３を示したが、この半固定装置３３を実施例１あるいは実施例２における軸移動指令変換装置の座標情報明示冶具に設けても良い。

以上説明したように本発明にかかる軸移動指令変換装置によれば、ワーク座標系から機械座標系への座標変換係数が極めて容易に計算できるだけでなく、座標情報がワーク近傍に明示されるので、座標系に関する錯誤を防止して安全性の高い測定操作を行うことができる。

本発明の第１実施例にかかる軸移動指令変換装置の使用例斜視図である。 本発明の第１実施例にかかる軸移動指令変換装置のブロック図である。 本発明の第１実施例にかかる軸移動指令変換装置の座標情報明示冶具の斜視図である。 軸移動指令変換装置の作用を示す説明図である。 本発明の第２実施例にかかる軸移動指令変換装置の使用例斜視図である。 本発明の第２実施例にかかる軸移動指令変換装置の座標情報明示冶具の構造図である。 本発明の第２実施例にかかる軸移動指令変換装置の座標情報を示すスリット板である。 本発明の第３実施例にかかる座標情報明示冶具の斜視図である。 従来例を示す斜視図である。

符号の説明

１０、２０ 軸移動指令変換装置
１１、２１、３１ 座標情報明示冶具
１２、２２ 姿勢検出器
１３ 変換係数計算回路
１４ 軸移動指令変換回路
１５ 手動軸移動指令器
３０ｉ 投影像（座標情報）
１００ 三次元座標測定機

Claims (6)

1. 機械座標系を備えた表面性状測定機に用いる軸移動指令変換装置であって、
   少なくともワーク座標系の座標情報を明示する座標情報明示冶具と、
   前記座標情報明示冶具の前記機械座標系に対する姿勢を検出する姿勢検出器と、
   前記姿勢検出器の検出結果に基づいて、前記ワーク座標系を前記機械座標系へ変換する座標変換係数を計算する変換係数計算回路と、
   前記座標変換係数を用いて、前記ワーク座標系における軸移動指令を、前記機械座標系における軸移動指令に変換する軸移動指令変換回路とを備え、
   前記座標情報明示冶具は、少なくとも前記ワーク座標系の各軸方向を示す各図柄を前記座標情報として表示し、かつ、前記各図柄の示す各軸方向が前記ワーク座標系の各軸方向と一致する姿勢で設置されている
   ことを特徴とする軸移動指令変換装置。
2. 請求項１に記載の軸移動指令変換装置において、
   前記座標情報明示冶具は、前記各図柄をワークが載置される前記表面性状測定機のテーブル上または前記ワークに投影可能に構成されるとともに、前記テーブル、または前記ワークの投影面に垂直な軸線を中心に回転可能に構成され、かつ、投影した前記各図柄の示す各軸方向が前記ワーク座標系の各軸方向と一致する姿勢に回転が調整されて設置され、
   前記姿勢検出器は、前記機械座標系に対する前記座標情報明示冶具の回転を検出する
   ことを特徴とする軸移動指令変換装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の軸移動指令変換装置において、
   前記座標情報明示冶具は、前記ワーク座標系の軸の符合も前記座標情報として表示することを特徴とする軸移動指令変換装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の軸移動指令変換装置において、
   前記姿勢検出器が検出する姿勢は、少なくとも前記座標情報明示冶具の、前記表面性状測定機の前記機械座標系に対する傾斜または回転であることを特徴とする軸移動指令変換装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の軸移動指令変換装置において、
   前記機械座標系と前記ワーク座標系がいずれも直交三次元座標系であることを特徴とする軸移動指令変換装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の軸移動指令変換装置において、
   手動軸移動指令器をさらに備え、
   前記機械座標系における軸移動指令は、前記手動軸移動指令器によって指令されることを特徴とする軸移動指令変換装置。

Images