JP4812998B2 - 座標位置決め機械用の位置判定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、座標位置決め機械（工作機械など）が基準点に対する物体の位置を判定することを可能とするデバイスに関する。本発明は、例えば、ツールセッティング操作のために工作機械で使用することができる。
【０００２】
工作機械で使用するための知られているツールセッティングデバイスは、検出器に入射する光の細いビームを発生する光源を含む。ツールセッティング操作の間、機械は、光ビームの伝搬方向を横断する方向に、ツールの一部が光ビームを遮断するまでツールを動かすように動作する。この遮断の検出により、検出ユニットでトリガ信号が生成され、このトリガ信号は、ツールの寸法を決定するために、機械によって使用され、その可動部の相対位置が確立される。そのようなデバイスは、例えばドイツ特許第４，２３８，５０４号および第４，２４４，８６９号、フランス特許第２，３４３，５５５号、欧州特許第９８，９３０号、および米国特許第４，５１８，２５７号から知られている。
【０００３】
上記の特許明細書で開示されるデバイスは、ツールがその中に入るか、またはそれを通過する細い光ビームを使用する。検出ユニットは、ツールがビーム内に進入する時、入射する光の強度が減少する効果を利用して検出する。
【０００４】
このデバイスは、ツールの破損又は摩耗を観察することに加え、ツールの長さ又は直径の測定に使用することができる。
【０００５】
この追加の機能は、機械コントローラの入力ポートに個々に接続されるデバイスからの複数の出力を設けることによって生成される。
【０００６】
しかし、全ての出力を受信するための入力ポートが不十分である一部のコントローラでは問題が生じる。このことはこれまで、そのような多機能デバイスを、多くの機能を失なうことなく、そのようなコントローラに取付ける妨げとなってきた。
【０００７】
本発明の目的は、この問題を克服し、デバイスのすべての機能を保持しながら、デバイスからの出力数よりも少ない入力ポート数を備え、さらには１つの入力ポートのみを備えるコントローラに取付け可能なデバイスを提供することである。
【０００８】
本発明によれば、コントローラを有する工作機械用の測定システムが提供される。この測定システムは、複数の異なる出力信号を生成するプログラム可能デバイスを含み、このコントローラは、プログラム可能デバイスによって生成される出力信号の数よりも少ない、プログラム可能デバイスから出力信号を受信するための入力ポートを有し、さらにこのコントローラは、測定システムのプログラム可能デバイスに入力信号として選択的に送るべき複数の信号を生成するようにプログラムされ、該プログラム可能デバイスは、特定の入力信号の受信に応答して、出力信号のうちの対応する１つをコントローラの入力に接続する。
【０００９】
次いで本発明の例を、添付の図面を参照してより具体的に説明する。
【００１０】
図１を参照すると、例えば工作機械での使用に適したツールセッティング装置は、光のビーム１２を放出する光放出ユニット１０と、光ビーム１２を検出する光検出ユニット１４とを含む。機械コントローラ１５から光放出ユニット１０および光検出ユニット１４への電力および信号制御ケーブル１７は、入口ポート１６を介して配線され、ユニット１０、１４のどちらも、柱１８を介して機械の基部上に有利に装着され、ユニット１０、１４が装着される中間基部２０を介するか、またはユニット１０、１４をその上で使用すべき機械の基部に直接的に装着するかのいずれかで装着される。
【００１１】
動作時には、このデバイスがその上に装着される機械は、コントローラによってビーム１２が伝搬する方向を横切る方向にツールを移動するように指令を受ける。所定のレベルのビームの閉鎖が確立されたとき、検出ユニット１４は、機械によって使用されるトリガ信号を放出し、その相対的に可動な部分の相対位置を決定し、それによってツールの様々な特徴を決定する。
【００１２】
このデバイスのより詳しい機械的および電気的な詳細のために、本出願人らの欧州特許出願第０５０３６８Ａ１号を参照する。
【００１３】
検出ユニット１４のしきい値レベルをしきい値検出器によって設定し、検出ユニット１４に入射する光の強度が非閉塞光レベルの５０パーセントに低下したときにトリガ信号を供給する。
【００１４】
このデバイスが実行することのできるいくつかの機能を実現するために、検出器からのトリガ信号は、例えばマイクロプロセッサなどのプログラム可能デバイスに進む。このプログラム可能デバイスは、トリガ信号を受信すると、機械コントローラ１５に送るべき複数（この例では４つ）の出力信号を生成する。
【００１５】
この４つの出力は、以下の通りである。
【００１６】
１．状態出力（図２ａを参照）は、−ビーム強度が５０パーセントレベルより大きいか、それとも小さいかを示す。この出力は、ビーム強度が５０パーセントレベルより小さいとき、トリガ信号が生成されたことを示すハイ（ｈｉｇｈ）となり、ビームが回復したときにロー（ｌｏｗ）に戻る。コントローラが非常に高速で短いトリガ信号に応答することを保証するために、状態出力は、例えば１００ｍｓ最小期間ハイのままとなる。非常に短い信号は、例えばツールが回転しており、まず歯がビームを非常に短い期間遮断するときに発生することができる。
【００１７】
２．反転状態（図２ｂを参照）は、−状態出力がハイであるときにローとなり、状態出力がローのときにハイとなる。
【００１８】
３．ラッチ出力（図２ｃを参照）は、−選択されたときローとなり、状態出力がハイからローに変化したとき、すなわちビームが阻止されていた後に阻止解除されたときにハイとなる。この出力は、後に状態出力に何が生じてもハイのままである。
【００１９】
４．スキップ出力（図２ｄを参照）は、−状態出力に何らかの変化があったときに所定の時間ハイとなり、次いでローに戻り、本質的には所定の持続期間のパルスをコントローラに送る。したがってこの出力は、ツールがまずビームを遮断した時と、ビームが回復した時の両方で、トリガ信号を得るために使用することもできる。
【００２０】
コントローラは、種々のタイプの移動コマンドを使用することによって、機械に特定の移動を実行するように指示することができる。Ｇ３１コマンドと呼ばれる１つの有用なコマンドが、機械のツール測定モードで使用される。このコマンドは、機械に対して所定の点に直線的に移動するように指示する。移動中にトリガ信号を受信した場合、出力ハイを送り、機械の位置が記録され、機械は停止する。従って、Ｇ３１コマンドを発行したときに出力がすでにハイである場合、機械は、単にその位置を記録するだけで、移動はしない。
【００２１】
移動コマンドコードの組み合わせと特定の出力により、以下の使用すべき機能オプションのうちの様々なオプションが可能となる。
【００２２】
ツールの直径を測定するために、ツールがビームに向かって駆動され、ツールがビームに進入してビームが遮断されたときにトリガ信号が得られる。状態出力は、トリガ信号を受信するとハイのままとなり、したがってこの出力が選択されたとき、機械は、次のＧ３１コマンドがコントローラから発行されるときまで移動しないことになる。
【００２３】
出力がローである反転状態出力線に切り替えることにより、機械がＧ３１コマンドで別の移動を開始し、ビームツールがビームから出たときに第２トリガ信号を得ることが可能となる。
【００２４】
ラッチ出力は、様々な機能のために使用される。この出力が選択されたとき、トリガ信号が生成されるときに機械は停止せず、トリガされた後は、出力はハイのままとなる。
【００２５】
このモードの１つの機能は、高速ツール破損検出である。機械は、使用後に、ビームを通って、ツールをツール格納デバイスに戻すように駆動するように指令を受ける。この移動は高速で行われる。ツールが破損していない場合、ツールはビームを遮断することになり、ラッチ出力ハイを送るトリガ信号が発生する。ツールは、ツール格納デバイス近くで停止し、コントローラは、機械に小さなＧ３１移動を実行するように指示する。機械が移動しない場合、ラッチ出力がハイになり、ツールはビームを遮断したということを意味する。機械がその移動を完了した場合、ツールはビームを遮断せず、ツールは破損していることを意味する。
【００２６】
この出力を用いて歯の輪郭チェックを実施することもできる。ツールは、ビームをまさに遮断するまで機械によって移動する。機械は、ビームがツールの端部を照らすように保ちながら、ツールの輪郭に対応する動きでツールを移動させるように指令を受ける。ある時点でビームが通り抜けてトリガ信号が生成される場合、ラッチ出力がハイとなり、歯の輪郭から一片が紛失していることを示す。やはり、輪郭移動の終わりに短いＧ３１移動を指令することができ、機械がツールを移動させない場合は、ラッチ出力がハイになり、ツールが損なわれていることを示す。このツールセッティングデバイスを様々な機械に取付けるとき、コントローラが測定デバイスの出力を受信するための入力ポートが１つしか有しないことがしばしばある。この場合、デバイスからの出力のうちの１つだけ、通常では状態出力が、そのようなコントローラに接続することができる。
【００２７】
本発明は、この問題を回避する。
【００２８】
コントローラは、本発明のデバイスを含む機械の様々な構成要素への出力接続を有し、適切な命令をこれらの機械構成要素に送り、様々な移動を実行するようにプログラムされる。
【００２９】
本発明は、様々な入力信号をデバイスに送るようにコントローラによってプログラムされ、また、このデバイスのマイクロプロセッサは、特定の入力信号に関して動作し、そのコントローラに送り返すべき出力のうちの１つを選択するようにプログラムされている。
【００３０】
この例では、図２に示す入力は、以下のような時限信号である。
【００３１】
入力１：入力信号がローになった場合、状態出力が選択される。
【００３２】
入力２：入力信号が３秒を超える間ローであり、次いでハイになった場合、反転状態出力が選択される。
【００３３】
入力３：入力が３秒未満に２つの立上りエッジを有する（すなわち、２回ハイになった）場合、ラッチ出力が選択され、マイクロプロセッサ中のタイマがリセットされる。
【００３４】
入力４：入力が３秒未満に２つの立上りエッジを有し、次いで別の３秒内に別の立上りエッジを有する場合、スキップ出力が選択される。
【００３５】
これによって、測定デバイスから複数の出力信号を受信するために単一の入力ポートしか有しないコントローラでも、このデバイスの４つの出力によって提供される完全な機能を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態である、光ツールセッティングデバイスの斜視図である。
【図２ａ】 図１のツールセッティングデバイスのプログラム可能デバイスへの入力信号と、そのプログラム可能デバイスからの出力信号とを示す図である。
【図２ｂ】 図１のツールセッティングデバイスのプログラム可能デバイスへの入力信号と、そのプログラム可能デバイスからの出力信号とを示す図である。
【図２ｃ】 図１のツールセッティングデバイスのプログラム可能デバイスへの入力信号と、そのプログラム可能デバイスからの出力信号とを示す図である。
【図２ｄ】 図１のツールセッティングデバイスのプログラム可能デバイスへの入力信号と、そのプログラム可能デバイスからの出力信号とを示す図である。

Claims (8)

1. 複数の測定機能を有する工作機械用の測定システムであって、
   コントローラと、
   プログラム可能デバイスと
   を具え、
   前記コントローラは、
   前記工作機械に対して特定の移動を実行するように指示する移動コマンドを発行するように構成され、
   前記プログラム可能デバイスから複数の出力信号を受信するための少なくとも１つの入力ポートと、
   ここで、該複数の出力信号を受信するための少なくとも１つの入力ポートの数は、前記プログラム可能デバイスによって生成される出力信号の数よりも少ない数であり、
   前記プログラム可能デバイスに入力信号として選択的に送るべき複数の信号を生成する手段と
   を含み、
   前記プログラム可能デバイスは、
   複数の異なる出力信号を生成する手段と、
   前記コントローラから送信された特定の入力信号に応答して、前記生成された複数の異なる出力信号の中から、前記コントローラの前記入力ポートに出力すべき少なくとも１つの所定の出力信号を選択する手段と
   を含み、
   前記コントローラによって指示された前記特定の移動と、前記コントローラから送信された前記入力信号に応答して前記選択された所定の出力信号との組み合わせは、前記測定システムの特定の測定機能を選択することを特徴とする測定システム。
2. 前記コントローラは、異なるタイミングとされたシーケンスで複数の信号パルスを生成するためのタイミングデバイスを含み、
   前記プログラム可能デバイスは、前記シーケンス内のタイミングに応答して、前記出力信号のうちの異なる１つを前記コントローラに送ることを特徴とする請求項１記載の測定システム。
3. 前記プログラム可能デバイスは、ツールセッティングデバイスを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の測定システム。
4. 前記複数の測定機能の１つは、ツールの直径の測定であることを特徴とする請求項３記載の測定システム。
5. 前記複数の測定機能の１つは、ツールの破損の検出であることを特徴とする請求項３記載の測定システム。
6. 前記ツールセッティングデバイスは、光のビームを放出する光放出装置と、光のビームを検出する光検出装置とを含むことを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の測定システム。
7. 前記複数の測定機能の１つは、ツールがビームに向かって駆動され、該ツールが該ビームに進入して該ビームが遮断されたときに、トリガ信号が得られることを特徴とする請求項６記載の測定システム。
8. 前記複数の測定機能の１つは、ツールがビームから出たときに、トリガ信号が得られることを特徴とする請求項６又は７記載の測定システム。

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