JP5163901B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械に関し、特に主軸に取付けたタッチセンサをワークの表面に接触させて表面形状を測定する場合に、表面形状データの測定誤差を低減できるように構成したものに関する。

従来、数値制御（所謂、ＮＣ制御）可能な工作機械は、ワークと工具とをＸＹＺ直交座標系における各軸方向へ独立に相対移動させることによって、ワークに所望の機械加工（例えば、「中ぐり」、「フライス削り」、「穴空け」、「切削」等）を施すことができる。機械加工後、工作機械は主軸にタッチセンサを装着し、ワークの表面にタッチセンサを接触させて表面形状を測定することができるようになっている。

このような工作機械は、タッチセンサのワークの表面への接触の有無を示す検出信号を受け取るＩ／Ｏユニットと、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボ機構を介してタッチセンサのＸ，Ｙ，Ｚ軸座標値を検出するＸ，Ｙ，Ｚ軸サーボアンプ（座標値検出手段）と、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボ機構を制御する制御部などを備えている。

Ｘ，Ｙ軸サーボ機構によりワークを固定したテーブルをＸ軸方向とＹ軸方向に移動させながら、Ｚ軸サーボ機構により主軸ヘッドとタッチセンサをＺ軸方向に昇降駆動させて、ワークの表面形状の測定を行う。そのため、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボ機構によるテーブルとタッチセンサの位置決め精度を高めることが重要であるが、このような位置決めに関する技術が特許文献１，２に開示してある。

特許文献１に記載の簡易位置決め装置においては、モータの位置決め動作時に、速度をパラメータとする予測オーバーラン量に応じてオーバーラン補償を行うことで、モータの位置決め精度の向上を図っている。

特許文献２に記載のサーボシステムコントローラにおいては、サーボ制御部に比較処理テーブルメモリを設け、サーボモータの位置決め動作時に、サーボ制御部の演算周期に同期して比較処理を実行し、比較データが検出範囲にある間に検出信号を出力する。これにより、比較データの変化から比較結果を出力するまでの応答時間を短縮している。

特開平７−４９７１７号公報 ＷＯ００／３３１４７号公報

通常、制御部のＣＰＵの負荷を減らすため、制御部は、Ｉ／Ｏユニットと各軸サーボアンプに夫々異なる通信周期で通信するが、工作機械を滑らかに動作させるために各軸サーボ機構を優先的に制御する必要がある。そのため、優先的に制御する必要のある各軸サーボ機構を制御する為にサーボアンプと制御部との通信周期を短く設定し、サーボ機構ほど優先的に制御する必要のないＩ／Ｏユニットと制御部との通信周期を長く設定してある。

図７は、従来の工作機械におけるワークの表面形状測定のタイミングチャートである。
表面形状測定時にタッチセンサがワークの表面に接触した場合、タッチセンサがＯＮすることでタッチセンサからの検出信号が「Ｈ」レベルになり、Ｉ／Ｏユニットがこの検出信号を受信する。

次のＩ／Ｏユニット通信クロックの立ち下がりエッジで制御部がＩ／Ｏユニットから検出信号を受信するため、タッチセンサがワークの表面に接触した時刻と、タッチセンサがワークの表面に接触したことを制御部が認識する時刻とでは、時間Ｔだけ差異が生じる。その結果、ワークの表面形状データの測定誤差が大きくなる。この測定誤差を低減するため、ワークの移動速度を十分に遅くする必要があるが、この場合測定に要する時間が増加するという問題が生じる。

本発明の目的は、測定に要する時間を増加させることなく、タッチセンサがワークの表面に接触した時刻と、タッチセンサがワークの表面に接触したことを制御部が認識する時刻との差異を低減し、ワークの表面形状データの測定誤差を低減することができる工作機械を提供することである。

請求項１の工作機械は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボ機構を備え、主軸に取付けたタッチセンサをワークの表面に接触させて表面形状を測定可能な工作機械において、前記タッチセンサのワークの表面への接触の有無を示す検出信号を前記タッチセンサから受信して時系列的に記憶する検出信号記憶手段を有するＩ／Ｏユニットと、前記Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボ機構を介してタッチセンサのＸ，Ｙ，Ｚ軸座標値を検出する座標値検出手段と、前記Ｉ／Ｏユニットと前記座標値検出手段に夫々異なる通信周期で通信可能に接続され且つ前記Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボ機構を制御する制御部であって、前記座標値検出手段が検出した座標値を時系列的に記憶する座標値記憶手段を有する制御部と、前記Ｉ／Ｏユニットと前記制御部との通信周期毎に前記検出信号記憶手段から最新の前記検出信号を読み出す読出し手段と、前記読出し手段が読み出した前記検出信号に基づいて、前記タッチセンサが前記ワークの表面に接触した時刻に最も近い通信周期時刻を決定する時刻決定手段とを備え、前記検出信号記憶手段に前記検出信号を記憶する周期を、前記Ｉ／Ｏユニットと前記制御部との通信周期よりも短く設定しておき、前記時刻決定手段が決定した通信周期時刻と前記座標値記憶手段に記憶していた前記座標値とに基づいて、前記通信周期時刻における座標値をワークの表面形状データとして決定することを特徴としている。

この工作機械では、タッチセンサがワークの表面に接触すると、Ｉ／Ｏユニットにおいて検出信号記憶手段がタッチセンサから検出信号を受信して時系列的に記憶する。その間、座標値検出手段がＸ，Ｙ，Ｚ軸サーボ機構を介してタッチセンサのＸ，Ｙ，Ｚ軸座標値を検出し、制御部において座標値記憶手段がＸ，Ｙ，Ｚ軸座標値を時系列的に記憶する。

Ｉ／Ｏユニットと制御部との通信周期毎に検出信号記憶手段から最新の検出信号を読出し手段が読み出し、読出し手段が読み出した検出信号に基づいて、タッチセンサがワークの表面に接触した時刻に最も近い通信周期時刻を時刻決定手段が決定する。時刻決定手段が決定した通信周期時刻と座標値記憶手段に記憶していた座標値とに基づいて、通信周期時刻における座標値をワークの表面形状データとして決定する。その結果、タッチセンサがワークの表面に接触した時刻と、タッチセンサがワークの表面に接触したことを制御部が認識する時刻との差異が小さくなる。

請求項２の工作機械は、請求項１の発明において、前記座標値検出手段と前記制御部との通信周期は、前記Ｉ／Ｏユニットと前記制御部との通信周期よりも短く設定したことを特徴としている。

請求項３の工作機械は、請求項１又は２の発明において、前記座標値検出手段は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸に対応つけて検出した座標値を夫々記憶する各軸座標値記憶手段を有することを特徴としている。

請求項４の工作機械は、請求項１〜３の何れかの発明において、前記検出信号記憶手段はシフトレジスタからなることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、読出し手段により、Ｉ／Ｏユニットと制御部との通信周期毎に検出信号記憶手段から最新の検出信号を読み出し、時刻決定手段により、読出し手段が読み出した検出信号に基づいて、タッチセンサがワークの表面に接触した時刻に最も近い通信周期時刻を決定するので、タッチセンサがワークの表面に接触した時刻と、タッチセンサがワークの表面に接触したことを制御部が認識する時刻との差異を低減することができる。

検出信号記憶手段に検出信号を記憶する周期を、Ｉ／Ｏユニットと制御部との通信周期よりも短く設定しておき、時刻決定手段が決定した通信周期時刻と座標値記憶手段に記憶していた座標値とに基づいて、通信周期時刻における座標値をワークの表面形状データとして決定するので、ワークの表面形状データの測定誤差を低減することができる。しかも、ワークの移動速度を遅くする必要がないので、測定に要する時間が増加しない。

請求項２の発明によれば、座標値検出手段と制御部との通信周期は、Ｉ／Ｏユニットと制御部との通信周期よりも短く設定したので、制御部がＸ，Ｙ，Ｚ軸サーボ機構の制御を行う際の妨げにならない。

請求項３の発明によれば、座標値検出手段は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸に対応つけて検出した座標値を夫々記憶する各軸座標値記憶手段を有するので、座標値検出手段と制御部との通信周期よりも短い周期で多数の座標値を検出し記憶することができる。これにより、より精度の高い表面形状データを得ることができる。

請求項４の発明によれば、検出信号記憶手段はシフトレジスタからなるので、簡単な構成で実現でき製作コストが上昇するのを抑制できる。

本発明の実施例に係る工作機械の機械本体の全体斜視図である。 主軸ヘッド及び自動工具交換装置などの側面図である。 工作機械の制御系を示すブロック図である。 ワークの表面形状測定のタイミングチャートである。 位置特定の制御プログラムのフローチャートである。 変更例におけるワークの表面形状測定のタイミングチャートである。 従来例におけるワークの表面形状測定のタイミングチャートである。

以下、本発明を実施する為の最良の形態について説明する。

図１〜図３に基づいて工作機械Ｍの構成について説明する。
工作機械Ｍは、ワークと工具とをＸＹＺ直交座標系における各軸方向へ独立に相対移動させることによって、ワークに所望の機械加工（例えば、「中ぐり」、「フライス削り」、「穴空け」、「切削」等）を施すことができる。図１に示すように、工作機械Ｍは、鋳鉄製の基台であるベース１と、ベース１の上部に設けて、ワークの切削加工を行う機械本体２と、ベース１の上部に固定した、機械本体２とベース１の上部を覆う箱状の図示しないスプラッシュカバーとを主体に構成してある。

ベース１はＹ軸方向（図１において右下が工作機械Ｍの前方であり、Ｙ軸方向は、工作機械Ｍの前後方向である）に長い略直方体状の鋳造品である。ベース１の下部の四隅には高さ調節が可能な脚部を夫々設け、工作機械Ｍは、これらの脚部を工場等の床面に設置することで設置してある。

次に、機械本体２について説明する。
機械本体２は、ベース１の後部上のコラム座部３の上面に固定され且つ鉛直上方に延びるコラム４と、このコラム４の前面に沿って昇降可能な主軸ヘッド５と、この主軸ヘッド５の内部に回転可能に支持された主軸５Ａと、主軸ヘッド５の右側に設け且つ主軸５Ａの先端に工具６の工具ホルダを取り付けて交換する工具交換装置（ＡＴＣ）７と、ベース１の上部に設け且つワークを着脱可能に固定するテーブル８とを主体に構成してある。コラム４の背面側には、箱状の制御ボックス９を設け、この制御ボックス９の内側には、工作機械の動作を制御する制御部２０（図３参照）を設けてある。

次に、テーブル８をＸ軸方向とＹ軸方向に移動させる移動機構について説明する。
図１、図３に示すように、サーボモータからなるＸ軸モータ７１及びＹ軸モータ７２は、Ｘ軸方向（図１の機械本体２の左右方向）及びＹ軸方向（機械本体２の奥行き方向）にテーブル８を移動制御する。この移動機構は以下の構成からなる。まず、テーブル８の下側には直方体状の支持台１０を設けてある。その支持台１０にはＸ軸方向に沿って延びる１対のＸ軸送りガイドを設け、１対のＸ軸送りガイド上にテーブル８を移動可能に支持している。

ベース１の上側に支持台１０を配置し、そのベース１の長手方向に沿って延びる１対のＹ軸送りガイド上に支持台１０を移動可能に支持している。支持台１０上に設けたＸ軸モータ７１がＸ軸送りガイドに沿ってＸ軸方向にテーブル８を移動駆動し、ベース１上に設けたＹ軸モータ７２がＹ軸送りガイドに沿ってＹ軸方向に支持台１０を移動駆動する。

Ｘ軸送りガイドには、テレスコピック式に収縮するテレスコピックカバー１１，１２がテーブル８の左右両側に設けてある。Ｙ軸送りガイドには、テレスコピックカバー１３とＹ軸後カバーとが、支持台１０の前後に夫々設けてある。これら複数のカバーによって、テーブル８がＸ軸方向とＹ軸方向の何れの方向に移動した場合でも、テレスコピックカバー１１，１２，１３とＹ軸後カバーが、常にＸ軸送りガイドとＹ軸送りガイドを覆っている。つまり、加工領域から飛散する切粉や、クーラント液の飛沫等が各レール上に落下するのを防止できる。

次に、主軸ヘッド５の昇降機構について説明する。
図１〜図３に示すように、コラム４の前面側で上下方向に延びるガイドレールには、リニアガイドを介して主軸ヘッド５を昇降自在に支持している。サーボモータからなるＺ軸モータ７３は、Ｚ軸方向（図１の機械本体２の上下方向）に主軸ヘッド５を昇降駆動する。

図１，図２に示すように、工具交換装置７は、工具６を支持する工具ホルダを複数格納する工具マガジン１４と、前記主軸に取付けた工具ホルダと他の工具ホルダとを把持して搬送するための工具交換アーム１５等を有する。図１，図２に示す工具マガジン１４の内側には、工具ホルダを支持する複数の工具ポットと、それら工具ポットを工具マガジン１４内で搬送する搬送機構とを設けてある。

次に、工作機械Ｍの制御系の電気的構成について説明する。
図３に示すように、制御部２０は、マイクロコンピュータを含んで構成してあり、表示インタフェース（Ｉ／Ｆ）２４と、通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）２５，２７と、サーボインタフェース（Ｉ／Ｆ）２６と、ＣＰＵ２１と、ＲＯＭ２２と、ＲＡＭ（座標値記憶手段）２３等を有する。表示Ｉ／Ｆ２４に液晶ディスプレイ１８を接続し、通信Ｉ／Ｆ２５に操作パネル１９を接続している。サーボＩ／Ｆ２６にサーボアンプ３０，４０，５０，６０を夫々接続し、通信Ｉ／Ｆ２７にＩ／Ｏユニット８０を接続している。

主軸サーボアンプ６０は、主軸モータ７４と主軸エンコーダ７４ａに夫々接続し、Ｘ軸サーボアンプ３０は、Ｘ軸モータ７１とＸ軸エンコーダ７１ａに夫々接続し、Ｙ軸サーボアンプ４０は、Ｙ軸モータ７２とＹ軸エンコーダ７２ａに夫々接続しＺ軸サーボアンプ５０は、Ｚ軸モータ７３とＺ軸エンコーダ７３ａに夫々接続している。Ｉ／Ｏユニット８０は、主軸５Ａに取付けたタッチセンサ（センサ手段）７５に接続している。

Ｘ軸モータ７１、Ｙ軸モータ７２は、夫々、テーブル８をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させるものである。Ｚ軸モータ７３は、主軸ヘッド５をＺ軸方向に昇降駆動させるものである。主軸モータ７４は、前記主軸５Ａを回転させる為のものである。

サーボアンプ３０，４０，５０，６０は、マイクロコンピュータを含んで構成してあり、サーボインタフェース（Ｉ／Ｆ）３４，４４，５４，６４と、モータインタフェース（Ｉ／Ｆ）３５，４５，５５，６５と、エンコーダインタフェース（Ｉ／Ｆ）３６，４６，５６，６６と、ＣＰＵ３１，４１，５１，６１と、ＲＯＭ３２，４２，５２，６２と、ＲＡＭ３３，４３，５３，６３等を有する。

サーボアンプ３０，４０，５０は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸モータ７１，７２，７３とＸ，Ｙ，Ｚ軸エンコーダ７１ａ，７２ａ，７３ａとを夫々有するＸ，Ｙ，Ｚ軸サーボ機構を介して、タッチセンサ７５のＸ，Ｙ，Ｚ軸座標値を検出する。ＲＡＭ３３，４３，５３は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸に対応つけて検出した座標値を夫々記憶する。尚、サーボアンプ３０，４０，５０が座標値検出手段に相当し、ＲＡＭ３３，４３，５３が各軸座標値記憶手段に相当する。

制御部２０は、制御部２０のＣＰＵ２１の負荷を減らすため、Ｉ／Ｏユニット８０とサーボアンプ３０，４０，５０，６０に対して夫々異なる通信周期で通信可能に接続している。具体的には、優先的に制御する必要のあるサーボアンプ３０，４０，５０，６０と制御部２０との通信周期（サーボアンプ通信周期）を短く設定し、サーボアンプ３０，４０，５０，６０ほど優先的に制御する必要にないＩ／Ｏユニット８０と制御部２０との通信周期（Ｉ／Ｏユニット通信周期）を長く設定してある。

ＲＯＭ２２は、工作機械Ｍの加工プログラムを機能させるメインの制御プログラム、ワークの表面形状測定の制御プログラム、図５のフローチャートに示す位置特定の制御プログラム等を記憶している。ＲＡＭ２３は、サーボアンプ３０，４０，５０が検出した座標値をサーボアンプ通信周期毎に時系列的に記憶する。制御部２０は、Ｉ／Ｏユニット通信周期毎にシフトレジスタ８１から最新の検出信号を読み出し、読み出した検出信号に基づいて、タッチセンサ７５がワークの表面に接触した時刻に最も近い通信周期時刻を決定する。制御部２０は、決定した通信周期時刻とＲＡＭ２３に記憶していた座標値とに基づいて、通信周期時刻における座標値をワークの表面形状データとして決定する。

Ｉ／Ｏユニット８０は、通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）８２と、４ビットシフトレジスタ（検出信号記憶手段）８１等を有する。Ｉ／Ｏユニット８０は、タッチセンサ７５のワークの表面への接触の有無を示す検出信号をタッチセンサ７５から受信し、タッチセンサ７５から受信した検出信号をシフトレジスタ８１が時系列的に記憶する。シフトレジスタ８１に検出信号を記憶する周期は、Ｉ／Ｏユニット通信周期よりも短く設定してある。

次に、ワークの表面形状測定について、図４に基づいて説明する。
図４は、制御部２０が実行するワークの表面形状測定のタイミングチャートである。
Ｘ軸モータ７１及びＹ軸モータ７２の駆動によりテーブル８をＸ軸及びＹ軸方向に移動させながら、Ｚ軸モータ７３の駆動により主軸ヘッド５をＺ軸方向に移動させてワークの表面形状測定を開始する。タッチセンサ７５がワークの表面に接触したとき、タッチセンサ７５からの検出信号が「Ｈ」レベルになり、Ｉ／Ｏユニット８０がこの検出信号を受信する。

次のシフトレジスタクロックの立ち上がりエッジＣＫ１でこの検出信号を取り込んでシフトレジスタ値が「０００１」となる。この検出信号が「Ｈ」レベルのままであるので、シフトレジスタクロックの立ち上がりエッジＣＫ２でこの検出信号を取り込んでシフトレジスタ値が「００１１」となる。これと同様に、シフトレジスタクロックの立ち上がりエッジＣＫ３でこの検出信号を取り込んでシフトレジスタ値が「０１１１」となる。

次に、Ｉ／Ｏユニット通信クロックの立ち下がりエッジで、制御部２０がＩ／Ｏユニット８０との通信を開始するため、制御部２０が、最新の検出信号を含むシフトレジスタ値「０１１１」をシフトレジスタ８１から通信Ｉ／Ｆ８２を介して読み出す。このシフトレジスタ値「０１１１」から、シフトレジスタ８１が「Ｈ」レベルの検出信号を受信した後シフトレジスタクロックを３回入力したことがわかる。

すなわち、制御部２０は、Ｉ／Ｏユニット８０との通信を開始する３周期前のシフトレジスタクロックにおいて立ち上がりエッジＣＫ１の時刻で、タッチセンサ７５がワークに接触したものと決定する。シフトレジスタクロックの周期は既知であるため、この時刻においてサーボアンプ３０，４０，５０から取得した座標値「Ｐ７」をワークの表面形状データとして決定する。ここで、タッチセンサ７５がワークの表面に接触した時刻と、タッチセンサ７５がワークの表面に接触したことを制御部２０が認識する時刻との差異はＴ１となり、従来例の図７に図示の差異Ｔよりも差異が小さくなる。

次に、制御部２０が実行する位置特定制御について、図５のフローチャートに基づいて説明する。尚、図中Ｓｉ（ｉ＝１，２・・・）は各ステップを示す。この位置特定制御は、ワークの表面形状測定時に制御部２０が継続的に実行するものである。
制御部２０が位置特定制御を開始すると、テンポラリレジスタＲ，Ｋのレジスタ値を０にリセットし、カウンタＣのカウンタ値を０にリセットする（Ｓ１）。Ｉ／Ｏユニットとの通信タイミングの場合、具体的には、Ｉ／Ｏユニット通信クロックの立ち下がりエッジで（Ｓ２；Ｙｅｓ）、最新のシフトレジスタ値をテンポラリレジスタＲに記憶する。次のサーボアンプ通信クロックの立ち上がりエッジで、サーボアンプ３０，４０，５０から座標値を取得しＲＡＭ２３に記憶する（Ｓ３）。

次に、カウンタＣのカウンタ値を１インクリメントし（Ｓ４）、テンポラリレジスタＲに記憶しているシフトレジスタ値のＬＳＢ（最下位ビット）が０であるか否かを判定する。ＬＳＢが０であって（Ｓ５；Ｙｅｓ）、カウンタＣのカウンタ値が１の場合（Ｓ８）、つまり、図４においてシフトレジスタ値「００００」の場合は、タッチセンサ７５がワークの表面に接触していないものと制御部２０が判定し（Ｓ９）、Ｓ１へリターンする。

一方、テンポラリレジスタＲに記憶しているシフトレジスタ値のＬＳＢが０でない場合は（Ｓ５；Ｎｏ）、カウンタＣのカウンタ値分の制御周期前における座標値をテンポラリレジスタＫに記憶する（Ｓ６）。カウンタＣのカウンタ値がテンポラリレジスタＲに記憶しているレジスタ長Ｌであるか否かを判定し、カウンタＣのカウンタ値がテンポラリレジスタＲに記憶しているシフトレジスタ値のレジスタ長Ｌではない場合（Ｓ７；Ｎｏ）、テンポラリレジスタＲに記憶しているシフトレジスタ値を１ビット右シフトした後（Ｓ１０）、Ｓ４に移行する。

カウンタＣのカウンタ値がテンポラリレジスタＲに記憶しているシフトレジスタ値のレジスタ長Ｌである場合に（Ｓ７；Ｙｅｓ）、カウンタＣのカウンタ値が１でない場合は（Ｓ８；Ｎｏ）、Ｓ１１へ移行する。ここで、Ｓ４〜Ｓ８，Ｓ１０においては、最新のシフトレジスタ値に基づいて、タッチセンサ７５がワークの表面に接触した時刻に最も近い通信周期時刻を求めている。

求めた通信周期時刻から、テンポラリレジスタＫに記憶している座標値をタッチセンサ接触位置として出力し（Ｓ１１）、Ｓ１へリターンする。尚、図４に示すフローチャートのＳ３を実行するＣＰＵ２１が読出し手段に相当し、図４に示すフローチャートのＳ４〜Ｓ８，Ｓ１０を実行するＣＰＵ２１が時刻決定手段に相当する。

次に、以上説明した工作機械Ｍの作用、効果について説明する。
この工作機械Ｍでは、ワークの表面形状測定時にタッチセンサ７５がワークの表面に接触すると、Ｉ／Ｏユニット８０においてシフトレジスタ８１がタッチセンサ７５から検出信号を受信して時系列的に記憶する。その間、サーボアンプ３０，４０，５０がＸ，Ｙ，Ｚ軸サーボ機構を介してタッチセンサ７５のＸ，Ｙ，Ｚ軸座標値を検出し、サーボアンプ通信周期毎に、制御部２０においてＲＡＭ２３がタッチセンサ７５のＸ，Ｙ，Ｚ軸座標値を時系列的に記憶する。

Ｉ／Ｏユニット通信周期毎にシフトレジスタ８１から最新の検出信号を読み出し、読み出した検出信号に基づいて、タッチセンサ７５がワークの表面に接触した時刻に最も近い通信周期時刻を決定する。この通信周期時刻とＲＡＭ２３に記憶していた座標値とに基づいて、通信周期時刻における座標値をワークの表面形状データとして決定する。

このように、Ｉ／Ｏユニット通信周期毎にＲＡＭ２３から最新の検出信号を読み出し、読み出した検出信号に基づいて、タッチセンサ７５がワークの表面に接触した時刻に最も近い通信周期時刻を決定するので、タッチセンサ７５がワークの表面に接触した時刻と、タッチセンサ７５がワークの表面に接触したことを制御部２０が認識する時刻との差異を低減することができる。

シフトレジスタ８１に検出信号を記憶するシフトレジスタクロックの周期を、Ｉ／Ｏユニット通信周期よりも短く設定しておき、前記通信周期時刻とＲＡＭ２３に記憶していた座標値とに基づいて、通信周期時刻における座標値をワークの表面形状データとして決定するので、ワークの表面形状データの測定誤差を低減することができる。しかも、ワークの移動速度を遅くする必要がないので、測定に要する時間が増加しない。サーボアンプ通信周期は、Ｉ／Ｏユニット通信周期よりも短く設定したので、制御部２０がＸ，Ｙ，Ｚ軸サーボ機構の制御を行う際の妨げにならない。

次に、前記実施例を部分的に変更した変更例について説明する。
１］前記実施例においては、サーボアンプ３０，４０，５０がタッチセンサ７５のＸ，Ｙ，Ｚ軸座標値を検出する周期と、サーボアンプ通信周期を同じ周期に設定したが、サーボアンプ３０，４０，５０がタッチセンサ７５のＸ，Ｙ，Ｚ軸座標値を検出する周期よりもサーボアンプ通信周期を長く設定してもよい。

図６に示すように、サーボアンプ通信クロックの周期は、サーボアンプ３０，４０，５０がタッチセンサ７５のＸ，Ｙ，Ｚ軸座標値を検出するサーボアンプクロックの１０倍の周期に設定してある。サーボアンプクロックの立ち上がりエッジ毎にタッチセンサ７５のＸ，Ｙ，Ｚ軸座標値を検出しＲＡＭ３３，４３，５３に夫々記憶する。

サーボアンプ通信クロックが「Ｈ」レベルになったとき、つまり、サーボアンプ通信周期毎に、制御部２０がＲＡＭ３３，４３，５３から１０個の座標値を夫々読み出してＲＡＭ２３に記憶する。ＲＡＭ３３，４３，５３に多数の座標値を検出し記憶することができるので、より精度の高い表面形状データを得ることができる。

２］検出信号記憶手段は、４ビットシフトレジスタ以外に８ビットシフトレジスタ等のビット数の異なるシフトレジスタであってもよいし、カウンタや圧縮通信であってもよい。

Ｍ 工作機械
５Ａ 主軸
２０ 制御部
２１ ＣＰＵ
２３ ＲＡＭ
３０ Ｘ軸サーボアンプ
３３，４３，５３ ＲＡＭ
４０ Ｙ軸サーボアンプ
５０ Ｚ軸サーボアンプ
７１ Ｘ軸モータ
７１ａ Ｘ軸エンコーダ
７２ Ｙ軸モータ
７２ａ Ｙ軸エンコーダ
７３ Ｚ軸モータ
７３ａ Ｚ軸エンコーダ
７５ タッチセンサ
８０ Ｉ／Ｏユニット
８１ シフトレジスタ

Claims (4)

1. Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボ機構を備え、主軸に取付けたタッチセンサをワークの表面に接触させて表面形状を測定可能な工作機械において、
   前記タッチセンサのワークの表面への接触の有無を示す検出信号を前記タッチセンサから受信して時系列的に記憶する検出信号記憶手段を有するＩ／Ｏユニットと、
   前記Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボ機構を介してタッチセンサのＸ，Ｙ，Ｚ軸座標値を検出する座標値検出手段と、
   前記Ｉ／Ｏユニットと前記座標値検出手段に夫々異なる通信周期で通信可能に接続され且つ前記Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボ機構を制御する制御部であって、前記座標値検出手段が検出した座標値を時系列的に記憶する座標値記憶手段を有する制御部と、
   前記Ｉ／Ｏユニットと前記制御部との通信周期毎に前記検出信号記憶手段から最新の前記検出信号を読み出す読出し手段と、
   前記読出し手段が読み出した前記検出信号に基づいて、前記タッチセンサが前記ワークの表面に接触した時刻に最も近い通信周期時刻を決定する時刻決定手段とを備え、
   前記検出信号記憶手段に前記検出信号を記憶する周期を、前記Ｉ／Ｏユニットと前記制御部との通信周期よりも短く設定しておき、
   前記時刻決定手段が決定した通信周期時刻と前記座標値記憶手段に記憶していた前記座標値とに基づいて、前記通信周期時刻における座標値をワークの表面形状データとして決定することを特徴とする工作機械。
2. 前記座標値検出手段と前記制御部との通信周期は、前記Ｉ／Ｏユニットと前記制御部との通信周期よりも短く設定したことを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 前記座標値検出手段は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸に対応つけて検出した座標値を夫々記憶する各軸座標値記憶手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械。
4. 前記検出信号記憶手段はシフトレジスタからなることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の工作機械。