JP5283563B2 - Workpiece measuring apparatus and method for machine tool - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a workpiece measuring device achieving high precision three-dimensional measurement with necessary minimum measurement data without modifying an NC device. <P>SOLUTION: In the workpiece measuring device 20, a sending/receiving section 22 outputs a timing pulse P from a pulse output section 24 to a programmable controller 25, and outputs a measuring command f to a measuring head 8 at every certain time interval. Upon receiving the timing pulse, the programmable controller captures position data of the measuring head at every certain time interval. Upon receiving the measuring command, the measuring head measures the workpiece 9 at every certain time interval and at a timing positively advanced by a time difference preset by an estimation system 29 disposed in the measuring head. As a result, a first time that the programmable controller captures the position data C1 of the measuring head is matched with a second time that the measuring head measures the workpiece. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、工作機械の主軸に着脱可能に装着される測定ヘッドにより工作物を測定する、工作機械における工作物測定装置およびその方法に関する。   The present invention relates to a workpiece measuring apparatus and method for a machine tool that measures a workpiece with a measuring head that is detachably mounted on a spindle of the machine tool.

マシニングセンタなど工作機械では、加工後の工作物を工作機械から取り外さずに工作機械に設置したまま、工作物の表面の形状を測定する技術はすでに提案されている。たとえば、特許文献1(特表2007−518579号公報)には、工作機械用被加工物検査システムが記載されている。
この検査システムでは、工作機械の主軸にプローブ(本発明の測定ヘッドに相当)が装着される。このプローブの針を被加工物(工作物)に接触したときの測定データを出力し、NC装置もプローブの位置のデータを取得する。そして、測定データと位置データとを組み合わせて、被加工物を検査する。
In a machine tool such as a machining center, there has already been proposed a technique for measuring the shape of the surface of a workpiece while the machined workpiece is not removed from the machine tool and installed on the machine tool. For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Publication No. 2007-518579) describes a workpiece inspection system for machine tools.
In this inspection system, a probe (corresponding to the measuring head of the present invention) is mounted on the spindle of a machine tool. Measurement data when the probe needle is brought into contact with the workpiece (workpiece) is output, and the NC device also acquires probe position data. Then, the workpiece is inspected by combining the measurement data and the position data.

特表2007−518579号公報Special table 2007-518579 gazette

特許文献1に記載の検査システムでは、NC装置に対して新たな機能を付加するなどの改造や変更をする必要があった。また、NC装置で取得される位置データの数と比べて、プローブからは膨大な数の測定データが出力される。そして、この膨大な数の測定データから、必要な数の測定データを選別している。その結果、位置データと測定データとの間で時間的なずれが生じることにより、高精度な結果を得るのが困難であった。
また、測定データが膨大な数なのでデータ量が全体的に多くなってしまう。その結果、送信のためのインターフェースや演算処理するCPUが、大きな処理能力を持つ必要があった。膨大な数の測定データを格納するためのメモリの容量を大きくする必要もあった。
このシステムは、プローブの針が被加工物に接触して測定する方法である。したがって、プローブを高速で安全に且つ振動なしまたは低振動で走査するのが困難であった。また、被加工物を短時間で広い範囲を測定するのが難しかった。
In the inspection system described in Patent Document 1, it has been necessary to make modifications and changes such as adding a new function to the NC apparatus. In addition, an enormous number of measurement data is output from the probe as compared with the number of position data acquired by the NC apparatus. A necessary number of measurement data is selected from the enormous number of measurement data. As a result, a time lag occurs between the position data and the measurement data, and it is difficult to obtain a highly accurate result.
Moreover, since the number of measurement data is enormous, the amount of data increases overall. As a result, an interface for transmission and a CPU for arithmetic processing have to have a large processing capacity. It was also necessary to increase the memory capacity for storing a huge number of measurement data.
This system is a method in which the probe needle makes contact with the workpiece to perform measurement. Therefore, it is difficult to scan the probe at high speed and safely and without vibration or with low vibration. Moreover, it was difficult to measure a wide range of the workpiece in a short time.

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、NC装置に対して新たな機能を付加するなどの改造や変更をすることなく、工作物上の被測定点に対する測定ヘッドの少なくとも2軸方向の位置のデータの取得の動作と、その時点における測定ヘッドによる工作物の測定の動作とを、常に同一のタイミングで一定の時間間隔毎に繰り返して行なって、必要最小限の測定データを処理することにより、工作物を高精度に2次元測定または3次元測定することができる、工作機械における工作物測定装置およびその方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and the measuring head for the measurement point on the workpiece is not modified or modified without adding a new function to the NC device. The operation of acquiring data of at least two axial positions and the operation of measuring the workpiece by the measuring head at that time are always repeated at regular intervals at the same timing, and the minimum necessary measurement is performed. An object of the present invention is to provide a workpiece measuring apparatus and method for a machine tool capable of performing two-dimensional measurement or three-dimensional measurement of a workpiece with high accuracy by processing data.

上述の目的を達成するため、本発明にかかる工作機械における工作物測定装置は、前記工作機械を制御するNC装置と、前記工作機械の主軸に着脱可能に装着されて工作物を測定する測定ヘッドと、この測定ヘッドとの間で送受信を行う送信受信部と、工作物測定装置を制御する制御装置とを有して、前記工作物を測定する装置であって、この工作物測定装置は、前記工作物上の被測定点に対する前記測定ヘッドの、この測定ヘッドが前記工作物までの距離の測定を行う第1の軸方向とこの測定ヘッドが走査する第2の軸方向とを含む少なくとも2軸方向の位置のデータを、前記NC装置から一定の時間間隔毎に取得するプログラマブルコントローラと、前記送信受信部に設けられ、前記一定の時間間隔に対応するパルス間隔を有するタイミングパルスを出力するパルス出力部とを備え、前記送信受信部は、前記パルス出力部から前記タイミングパルスを前記プログラマブルコントローラに出力すると同時に、前記一定の時間間隔毎に測定指令を前記測定ヘッドに出力し、前記プログラマブルコントローラは、前記タイミングパルスを受信すると、前記一定の時間間隔毎に前記測定ヘッドの前記位置データを取得し、前記測定ヘッドは、前記測定指令を受信すると、この測定ヘッドに設けられた予測システムで予め設定された時間差だけ積極的に早めたタイミングで前記一定の時間間隔毎に前記工作物を測定し、その結果、前記プログラマブルコントローラが前記測定ヘッドの前記位置データを取得する第1の時間と、前記測定ヘッドが前記工作物を測定する第2の時間と、を一致させた。
他の本発明にかかる工作機械における工作物測定装置は、前記工作機械を制御するNC装置と、前記工作機械の主軸に着脱可能に装着されて工作物を測定する測定ヘッドと、この測定ヘッドとの間で送受信を行う送信受信部と、工作物測定装置を制御する制御装置とを有して、前記工作物を測定する装置であって、この工作物測定装置は、前記工作物上の被測定点に対する前記測定ヘッドの、この測定ヘッドが前記工作物までの距離の測定を行う第1の軸方向とこの測定ヘッドが走査する第2の軸方向とを含む少なくとも2軸方向の位置のデータを、前記NC装置から一定の時間間隔毎に取得するプログラマブルコントローラと、前記送信受信部に設けられ、前記一定の時間間隔に対応するパルス間隔を有するタイミングパルスを出力するパルス出力部とを備え、前記送信受信部は、前記パルス出力部から前記タイミングパルスを前記プログラマブルコントローラに出力すると同時に、前記一定の時間間隔毎に測定指令を生成し、前記プログラマブルコントローラは、前記タイミングパルスを受信すると、前記一定の時間間隔毎に前記測定ヘッドの前記位置データを取得し、前記測定ヘッドは、前記送信受信部に設けられた予測システムで予め設定された時間差だけ、前記一定の時間間隔のタイミングより積極的に早め且つ前記タイミングパルスのタイミングに合わせて前記送信受信部から前記測定ヘッドに出力された測定指令により、前記一定の時間間隔毎に前記工作物を測定し、その結果、前記プログラマブルコントローラが前記測定ヘッドの前記位置データを取得する第1の時間と、前記測定ヘッドが前記測定指令により前記工作物を測定する第2の時間と、を一致させた。
他の本発明にかかる工作機械における工作物測定装置は、前記工作機械を制御するNC装置と、前記工作機械の主軸に着脱可能に装着されて工作物を測定する測定ヘッドと、この測定ヘッドとの間で送受信を行う送信受信部と、工作物測定装置を制御する制御装置とを有して、前記工作物を測定する装置であって、この工作物測定装置は、前記工作物上の被測定点に対する前記測定ヘッドの、この測定ヘッドが前記工作物までの距離の測定を行う第1の軸方向とこの測定ヘッドが走査する第2の軸方向とを含む少なくとも2軸方向の位置のデータを、前記NC装置から一定の時間間隔毎に取得するプログラマブルコントローラと、前記送信受信部に設けられ、前記一定の時間間隔に対応するパルス間隔を有するタイミングパルスを出力するパルス出力部とを備え、前記送信受信部は、前記パルス出力部から前記タイミングパルスを前記プログラマブルコントローラに出力すると同時に、前記一定の時間間隔毎に測定指令を前記測定ヘッドに出力し、前記プログラマブルコントローラは、前記タイミングパルスを受信すると、前記一定の時間間隔毎に前記測定ヘッドの前記位置データを取得し、前記測定ヘッドは、前記測定指令を受信すると、この測定ヘッドに設けられた予測システムで予め設定された時間差だけ積極的に早めたタイミングで前記一定の時間間隔毎に前記工作物を測定し、その結果、前記プログラマブルコントローラが前記測定ヘッドの前記位置データを取得する第1の時間と、前記測定ヘッドが前記工作物を測定する第2の時間と、を一致させて、前記プログラマブルコントローラによる前記位置データの取得の動作と、その時点における前記測定ヘッドによる前記工作物の測定の動作とを、常に同一のタイミングで前記一定の時間間隔毎に繰り返して行ない、前記プログラマブルコントローラにより取得された前記測定ヘッドの前記位置データを、前記制御装置に出力し、前記送信受信部は、前記測定ヘッドに前記測定指令を送信した後、この測定ヘッドから受信した測定データを前記制御装置に出力し、この制御装置は、前記位置データと前記測定データとに基づいて演算を行うことにより、前記工作物の2次元形状データまたは3次元形状データを得るようにした。
他の本発明にかかる工作機械における工作物測定装置は、前記工作機械を制御するNC装置と、前記工作機械の主軸に着脱可能に装着されて工作物を測定する測定ヘッドと、この測定ヘッドとの間で送受信を行う送信受信部と、工作物測定装置を制御する制御装置とを有して、前記工作物を測定する装置であって、この工作物測定装置は、前記工作物上の被測定点に対する前記測定ヘッドの、この測定ヘッドが前記工作物までの距離の測定を行う第1の軸方向とこの測定ヘッドが走査する第2の軸方向とを含む少なくとも2軸方向の位置のデータを、前記NC装置から一定の時間間隔毎に取得するプログラマブルコントローラと、前記送信受信部に設けられ、前記一定の時間間隔に対応するパルス間隔を有するタイミングパルスを出力するパルス出力部とを備え、前記送信受信部は、前記パルス出力部から前記タイミングパルスを前記プログラマブルコントローラに出力すると同時に、前記一定の時間間隔毎に測定指令を生成し、前記プログラマブルコントローラは、前記タイミングパルスを受信すると、前記一定の時間間隔毎に前記測定ヘッドの前記位置データを取得し、前記測定ヘッドは、前記送信受信部に設けられた予測システムで予め設定された時間差だけ、前記一定の時間間隔のタイミングより積極的に早め且つ前記タイミングパルスのタイミングに合わせて前記送信受信部から前記測定ヘッドに出力された測定指令により、前記一定の時間間隔毎に前記工作物を測定し、その結果、前記プログラマブルコントローラが前記測定ヘッドの前記位置データを取得する第1の時間と、前記測定ヘッドが前記測定指令により前記工作物を測定する第2の時間と、を一致させて、前記プログラマブルコントローラによる前記位置データの取得の動作と、その時点における前記測定ヘッドによる前記工作物の測定の動作とを、常に同一のタイミングで前記一定の時間間隔毎に繰り返して行ない、前記プログラマブルコントローラにより取得された前記測定ヘッドの前記位置データを、前記制御装置に出力し、前記送信受信部は、前記測定ヘッドに前記測定指令を送信した後、この測定ヘッドから受信した測定データを前記制御装置に出力し、この制御装置は、前記位置データと前記測定データとに基づいて演算を行うことにより、前記工作物の2次元形状データまたは3次元形状データを得るようにした
前記プログラマブルコントローラは、前記測定ヘッドの前記位置データを一時的に記憶するためのバッファメモリを有し、前記プログラマブルコントローラは、前記測定ヘッドの前記位置データを取得すると、この位置データを、前記バッファメモリに一旦記憶させたのち前記バッファメモリから前記制御装置に出力するのが好ましい。
前記制御装置は、前記測定データを格納する測定データ記憶部と、前記プログラマブルコントローラで取得され前記バッファメモリに記憶されている前記位置データを、この制御装置に設けられている開始番地メモリの指令と前記バッファメモリに設けられているメモリ番地カウンタの指令とに従って、順次読み出すとともにこうして読み出された前記位置データを格納する位置データ記憶部と、前記測定データおよび前記位置データに基づいて演算を行う演算処理部とを有するのが好ましい。
前記測定ヘッドは、前記測定指令を受けると、この測定ヘッドから前記工作物までの前記距離を測定することにより、この工作物を非接触で測定するのが好ましい。
一実施態様にかかる前記工作機械は、前記測定ヘッドと前記工作物とを相対的に直交3軸方向に直線移動させる3軸制御と、前記測定ヘッドと前記工作物とを相対的に旋回させて割り出す少なくとも1軸制御と、を行う加工機である。
前記測定ヘッドが、その中心軸線に対して相対的に傾斜した前記工作物を測定できるようにするのが好ましい。
また、好ましくは、前記測定ヘッドは自動工具交換装置により前記主軸に対して自動的に交換され、前記主軸に装着された工具で前記工作物を加工する工程の途中または加工工程後に、前記主軸に装着された前記測定ヘッドで前記工作物を測定する工程を設けて、加工動作と測定動作とが順番にまたはこれとは逆の順に連続するようにしている。
本発明にかかる測定方法は、工作機械の主軸に着脱可能に装着される測定ヘッドにより工作物を測定する方法であって、この方法に使用される工作物測定装置は、前記工作機械を制御するNC装置と、前記工作機械の前記主軸に着脱可能に装着されて前記工作物を測定する前記測定ヘッドと、この測定ヘッドとの間で送受信を行う送信受信部と、前記工作物測定装置を制御する制御装置と、前記工作物上の被測定点に対する前記測定ヘッドの、この測定ヘッドが前記工作物までの距離の測定を行う第1の軸方向とこの測定ヘッドが走査する第2の軸方向とを含む少なくとも2軸方向の位置のデータを、前記NC装置から一定の時間間隔毎に取得するプログラマブルコントローラと、前記送信受信部に設けられ、前記一定の時間間隔に対応するパルス間隔を有するタイミングパルスを出力するパルス出力部とを備え、前記工作物測定装置による前記工作物測定方法は、前記送信受信部は、前記パルス出力部から前記タイミングパルスを前記プログラマブルコントローラに出力すると同時に、前記一定の時間間隔毎に測定指令を前記測定ヘッドに出力し、前記プログラマブルコントローラは、前記タイミングパルスを受信すると、前記一定の時間間隔毎に前記測定ヘッドの前記位置データを取得し、前記測定ヘッドは、前記測定指令を受信すると、この測定ヘッドに設けられた予測システムで予め設定された時間差だけ積極的に早めたタイミングで前記一定の時間間隔毎に前記工作物を測定し、その結果、前記プログラマブルコントローラが前記測定ヘッドの前記位置データを取得する第1の時間と、前記測定ヘッドが前記工作物を測定する第2の時間と、を一致させた。
他の本発明にかかる測定方法は、工作機械の主軸に着脱可能に装着される測定ヘッドにより工作物を測定する方法であって、この方法に使用される工作物測定装置は、前記工作機械を制御するNC装置と、前記工作機械の前記主軸に着脱可能に装着されて前記工作物を測定する前記測定ヘッドと、この測定ヘッドとの間で送受信を行う送信受信部と、前記工作物測定装置を制御する制御装置と、前記工作物上の被測定点に対する前記測定ヘッドの、この測定ヘッドが前記工作物までの距離の測定を行う第1の軸方向とこの測定ヘッドが走査する第2の軸方向とを含む少なくとも2軸方向の位置のデータを、前記NC装置から一定の時間間隔毎に取得するプログラマブルコントローラと、前記送信受信部に設けられ、前記一定の時間間隔に対応するパルス間隔を有するタイミングパルスを出力するパルス出力部とを備え、前記工作物測定装置による前記工作物測定方法は、前記送信受信部は、前記パルス出力部から前記タイミングパルスを前記プログラマブルコントローラに出力すると同時に、前記一定の時間間隔毎に測定指令を生成し、前記プログラマブルコントローラは、前記タイミングパルスを受信すると、前記一定の時間間隔毎に前記測定ヘッドの前記位置データを取得し、前記測定ヘッドは、前記送信受信部に設けられた予測システムで予め設定された時間差だけ、前記一定の時間間隔のタイミングより積極的に早め且つ前記タイミングパルスのタイミングに合わせて前記送信受信部から前記測定ヘッドに出力された測定指令により、前記一定の時間間隔毎に前記工作物を測定し、その結果、前記プログラマブルコントローラが前記測定ヘッドの前記位置データを取得する第1の時間と、前記測定ヘッドが前記測定指令により前記工作物を測定する第2の時間と、を一致させた。
他の本発明にかかる測定方法は、工作機械の主軸に着脱可能に装着される測定ヘッドにより工作物を測定する方法であって、この方法に使用される工作物測定装置は、前記工作機械を制御するNC装置と、前記工作機械の前記主軸に着脱可能に装着されて前記工作物を測定する前記測定ヘッドと、この測定ヘッドとの間で送受信を行う送信受信部と、前記工作物測定装置を制御する制御装置と、前記工作物上の被測定点に対する前記測定ヘッドの、この測定ヘッドが前記工作物までの距離の測定を行う第1の軸方向とこの測定ヘッドが走査する第2の軸方向とを含む少なくとも2軸方向の位置のデータを、前記NC装置から一定の時間間隔毎に取得するプログラマブルコントローラと、前記送信受信部に設けられ、前記一定の時間間隔に対応するパルス間隔を有するタイミングパルスを出力するパルス出力部とを備え、前記工作物測定装置による前記工作物測定方法は、前記送信受信部は、前記パルス出力部から前記タイミングパルスを前記プログラマブルコントローラに出力すると同時に、前記一定の時間間隔毎に測定指令を前記測定ヘッドに出力し、前記プログラマブルコントローラは、前記タイミングパルスを受信すると、前記一定の時間間隔毎に前記測定ヘッドの前記位置データを取得し、前記測定ヘッドは、前記測定指令を受信すると、この測定ヘッドに設けられた予測システムで予め設定された時間差だけ積極的に早めたタイミングで前記一定の時間間隔毎に前記工作物を測定し、その結果、前記プログラマブルコントローラが前記測定ヘッドの前記位置データを取得する第1の時間と、前記測定ヘッドが前記工作物を測定する第2の時間とを一致させて、前記プログラマブルコントローラによる前記位置データの取得の動作と、その時点における前記測定ヘッドによる前記工作物の測定の動作とを、常に同一のタイミングで前記一定の時間間隔毎に繰り返して行ない、前記プログラマブルコントローラにより取得された前記測定ヘッドの前記位置データを、前記工作物測定装置の制御装置に出力し、前記送信受信部は、前記測定ヘッドに前記測定指令を送信した後、この測定ヘッドから受信した測定データを前記制御装置に出力し、この制御装置は、前記位置データと前記測定データとに基づいて演算を行うことにより、前記工作物の2次元形状データまたは3次元形状データを得る。
他の本発明にかかる測定方法は、工作機械の主軸に着脱可能に装着される測定ヘッドにより工作物を測定する方法であって、この方法に使用される工作物測定装置は、前記工作機械を制御するNC装置と、前記工作機械の前記主軸に着脱可能に装着されて前記工作物を測定する前記測定ヘッドと、この測定ヘッドとの間で送受信を行う送信受信部と、前記工作物測定装置を制御する制御装置と、前記工作物上の被測定点に対する前記測定ヘッドの、この測定ヘッドが前記工作物までの距離の測定を行う第1の軸方向とこの測定ヘッドが走査する第2の軸方向とを含む少なくとも2軸方向の位置のデータを、前記NC装置から一定の時間間隔毎に取得するプログラマブルコントローラと、前記送信受信部に設けられ、前記一定の時間間隔に対応するパルス間隔を有するタイミングパルスを出力するパルス出力部とを備え、前記工作物測定装置による前記工作物測定方法は、前記送信受信部は、前記パルス出力部から前記タイミングパルスを前記プログラマブルコントローラに出力すると同時に、前記一定の時間間隔毎に測定指令を生成し、前記プログラマブルコントローラは、前記タイミングパルスを受信すると、前記一定の時間間隔毎に前記測定ヘッドの前記位置データを取得し、前記測定ヘッドは、前記送信受信部に設けられた予測システムで予め設定された時間差だけ、前記一定の時間間隔のタイミングより積極的に早め且つ前記タイミングパルスのタイミングに合わせて前記送信受信部から前記測定ヘッドに出力された測定指令により、前記一定の時間間隔毎に前記工作物を測定し、その結果、前記プログラマブルコントローラが前記測定ヘッドの前記位置データを取得する第1の時間と、前記測定ヘッドが前記測定指令により前記工作物を測定する第2の時間とを一致させて、前記プログラマブルコントローラによる前記位置データの取得の動作と、その時点における前記測定ヘッドによる前記工作物の測定の動作とを、常に同一のタイミングで前記一定の時間間隔毎に繰り返して行ない、前記プログラマブルコントローラにより取得された前記測定ヘッドの前記位置データを、前記工作物測定装置の制御装置に出力し、前記送信受信部は、前記測定ヘッドに前記測定指令を送信した後、この測定ヘッドから受信した測定データを前記制御装置に出力し、この制御装置は、前記位置データと前記測定データとに基づいて演算を行うことにより、前記工作物の2次元形状データまたは3次元形状データを得る。
In order to achieve the above-described object, a workpiece measuring device in a machine tool according to the present invention includes an NC device that controls the machine tool, and a measuring head that is detachably mounted on a spindle of the machine tool and measures the workpiece. And a transmission / reception unit that transmits and receives to and from the measurement head, and a control device that controls the workpiece measurement device, and is a device that measures the workpiece, the workpiece measurement device comprising: including the of the measuring head against the measured point on the workpiece, and a second axial measuring head scans the first axial Toko this measuring head is to measure the distance to the workpiece A programmable controller that obtains at least two axial position data from the NC device at regular time intervals, and a timing provided in the transmission / reception unit and having a pulse interval corresponding to the constant time interval. A pulse output unit for outputting a pulse, and the transmission / reception unit outputs the timing pulse from the pulse output unit to the programmable controller and at the same time outputs a measurement command to the measurement head at each predetermined time interval. When the timing pulse is received, the programmable controller obtains the position data of the measurement head at every certain time interval, and the measurement head is provided in the measurement head when the measurement command is received. The workpiece is measured at each predetermined time interval at a timing that is positively advanced by a preset time difference in the prediction system, and as a result, the programmable controller acquires the position data of the measuring head. The time and the second time when the measuring head measures the workpiece. It was.
A workpiece measuring device in a machine tool according to another aspect of the present invention includes an NC device that controls the machine tool, a measuring head that is detachably mounted on a spindle of the machine tool, and measures the workpiece, and the measuring head, A device for measuring the workpiece, wherein the workpiece measuring device includes a transmission / reception unit that performs transmission / reception between the workpiece and a workpiece measuring device. of the measuring head against the measuring point, the position of the at least two axial directions in which the first axial Toko measurement head the measuring head is to measure the distance to the workpiece and a second axial scanning The programmable controller that acquires the data of the NC unit at regular time intervals and the transmission / reception unit that outputs a timing pulse having a pulse interval corresponding to the constant time interval. And the transmission and reception unit outputs the timing pulse from the pulse output unit to the programmable controller and at the same time generates a measurement command for each predetermined time interval, and the programmable controller When a pulse is received, the position data of the measurement head is acquired at each predetermined time interval, and the measurement head is set to the predetermined time by a time difference set in advance by a prediction system provided in the transmission / reception unit. The workpiece is measured at the certain time interval by the measurement command output from the transmission / reception unit to the measurement head in advance of the timing of the interval and in accordance with the timing of the timing pulse, and as a result, A first controller for acquiring the position data of the measuring head; And between the measuring head is caused to coincide and a second time to measure the workpiece by the measurement command.
A workpiece measuring device in a machine tool according to another aspect of the present invention includes an NC device that controls the machine tool, a measuring head that is detachably mounted on a spindle of the machine tool, and measures the workpiece, and the measuring head, A device for measuring the workpiece, wherein the workpiece measuring device includes a transmission / reception unit that performs transmission / reception between the workpiece and a workpiece measuring device. of the measuring head against the measuring point, the position of the at least two axial directions in which the first axial Toko measurement head the measuring head is to measure the distance to the workpiece and a second axial scanning The programmable controller that acquires the data of the NC unit at regular time intervals and the transmission / reception unit that outputs a timing pulse having a pulse interval corresponding to the constant time interval. And the transmission / reception unit outputs the timing pulse from the pulse output unit to the programmable controller, and at the same time outputs a measurement command to the measurement head at each predetermined time interval, and the programmable controller Receives the timing pulse, obtains the position data of the measuring head at every predetermined time interval, and when the measuring head receives the measurement command, the measuring head uses a prediction system provided in the measuring head in advance. Measuring the workpiece at the predetermined time interval at a timing that is positively advanced by a set time difference, and as a result, a first time when the programmable controller acquires the position data of the measuring head; and A second time during which the measuring head measures the workpiece, and the programmer The position controller obtains the position data and the workpiece measurement operation by the measuring head at that time is always repeated at the same time interval at the predetermined time interval, and obtained by the programmable controller. The measured position data of the measurement head is output to the control device, and the transmission / reception unit transmits the measurement command to the measurement head, and then outputs the measurement data received from the measurement head to the control device. Then, the control device obtains the two-dimensional shape data or the three-dimensional shape data of the workpiece by performing an operation based on the position data and the measurement data.
A workpiece measuring device in a machine tool according to another aspect of the present invention includes an NC device that controls the machine tool, a measuring head that is detachably mounted on a spindle of the machine tool, and measures the workpiece, and the measuring head, A device for measuring the workpiece, wherein the workpiece measuring device includes a transmission / reception unit that performs transmission / reception between the workpiece and a workpiece measuring device. of the measuring head against the measuring point, the position of the at least two axial directions in which the first axial Toko measurement head the measuring head is to measure the distance to the workpiece and a second axial scanning The programmable controller that acquires the data of the NC unit at regular time intervals and the transmission / reception unit that outputs a timing pulse having a pulse interval corresponding to the constant time interval. And the transmission and reception unit outputs the timing pulse from the pulse output unit to the programmable controller and at the same time generates a measurement command for each predetermined time interval, and the programmable controller When a pulse is received, the position data of the measurement head is acquired at each predetermined time interval, and the measurement head is set to the predetermined time by a time difference set in advance by a prediction system provided in the transmission / reception unit. The workpiece is measured at the certain time interval by the measurement command output from the transmission / reception unit to the measurement head in advance of the timing of the interval and in accordance with the timing of the timing pulse, and as a result, A first controller for acquiring the position data of the measuring head; And the second time during which the measuring head measures the workpiece according to the measurement command, the operation of acquiring the position data by the programmable controller, and the work by the measuring head at that time The measurement operation of the object is always repeated at the same timing for each predetermined time interval, and the position data of the measurement head acquired by the programmable controller is output to the control device, and the transmission / reception is performed. After transmitting the measurement command to the measurement head, the unit outputs measurement data received from the measurement head to the control device, and the control device performs an operation based on the position data and the measurement data. Thus, the two-dimensional shape data or three-dimensional shape data of the workpiece is obtained. The controller has a buffer memory for temporarily storing the position data of the measurement head. When the programmable controller acquires the position data of the measurement head, the position data is temporarily stored in the buffer memory. It is preferable that the data is stored and then output from the buffer memory to the control device.
The control device includes a measurement data storage unit for storing the measurement data, and the position data acquired by the programmable controller and stored in the buffer memory, as a command of a start address memory provided in the control device, and A position data storage unit that sequentially reads out and stores the position data read out in accordance with a command of a memory address counter provided in the buffer memory, and an operation that performs an operation based on the measurement data and the position data It is preferable to have a processing unit.
The measuring head receives the measurement command, by measuring the distance to the workpiece from the measuring head, it is preferable to measure the workpiece without contact.
The machine tool according to an embodiment includes a three-axis control for linearly moving the measurement head and the workpiece relatively in three orthogonal axes, and a relative rotation of the measurement head and the workpiece. A processing machine that performs at least one-axis control.
Preferably, the measuring head is able to measure the workpiece inclined relative to its central axis.
Preferably, the measuring head is automatically exchanged with respect to the spindle by an automatic tool changer, and the spindle is attached to the spindle during or after the machining process of the workpiece with a tool attached to the spindle. A step of measuring the workpiece with the mounted measurement head is provided so that the machining operation and the measurement operation are continued in order or in the reverse order.
A measuring method according to the present invention is a method of measuring a workpiece with a measuring head that is detachably mounted on a spindle of a machine tool, and the workpiece measuring device used in this method controls the machine tool. An NC device, the measurement head that is detachably attached to the spindle of the machine tool, measures the workpiece, a transmission / reception unit that transmits and receives to / from the measurement head, and controls the workpiece measurement device a control device for, of the measuring head against the measured point on the workpiece, the measuring head is a distance measurement is carried out a second measurement head in the first axial Toko scans of up to the workpiece A programmable controller that obtains at least two axial position data including the axial direction from the NC device at regular time intervals, and is provided in the transmission / reception unit, and corresponds to the regular time intervals. A pulse output unit that outputs a timing pulse having a pulse interval, wherein the transmission measuring unit outputs the timing pulse from the pulse output unit to the programmable controller. At the same time, a measurement command is output to the measurement head at every fixed time interval, and when the programmable controller receives the timing pulse, the programmable controller acquires the position data of the measurement head at every fixed time interval, When the measurement head receives the measurement command, the measurement head measures the workpiece at the predetermined time intervals at a timing that is positively advanced by a time difference set in advance by a prediction system provided in the measurement head. The programmable controller acquires the position data of the measuring head 1 time and said measurement head is matched and a second time to measure the workpiece.
Another measuring method according to the present invention is a method of measuring a workpiece with a measuring head that is detachably mounted on a spindle of a machine tool, and the workpiece measuring apparatus used in this method includes the above-mentioned machine tool. An NC device to be controlled, the measuring head that is detachably mounted on the spindle of the machine tool, measures the workpiece, a transmission / reception unit that transmits and receives between the measuring head, and the workpiece measuring device a control device for controlling said of the measuring head against the measured point on the workpiece, first the measuring head measures the head scans the first axial Toko for measuring the distance to the workpiece A programmable controller that obtains data of at least two axial positions including two axial directions from the NC device at regular time intervals and the transmission / reception unit, and corresponds to the constant time intervals. A pulse output unit that outputs a timing pulse having a pulse interval, wherein the transmission measuring unit outputs the timing pulse from the pulse output unit to the programmable controller. At the same time, a measurement command is generated for each predetermined time interval, and when the programmable controller receives the timing pulse, the programmable controller obtains the position data of the measurement head for each predetermined time interval. The time difference set in advance by the prediction system provided in the transmission / reception unit is output from the transmission / reception unit to the measurement head in advance of the predetermined time interval and in accordance with the timing of the timing pulse. The workpiece is moved at the predetermined time intervals according to the measured command. As a result, the first time for the programmable controller to acquire the position data of the measuring head and the second time for the measuring head to measure the workpiece according to the measurement command are matched. .
Another measuring method according to the present invention is a method of measuring a workpiece with a measuring head that is detachably mounted on a spindle of a machine tool, and the workpiece measuring apparatus used in this method includes the above-mentioned machine tool. An NC device to be controlled, the measuring head that is detachably mounted on the spindle of the machine tool, measures the workpiece, a transmission / reception unit that transmits and receives between the measuring head, and the workpiece measuring device a control device for controlling said of the measuring head against the measured point on the workpiece, first the measuring head measures the head scans the first axial Toko for measuring the distance to the workpiece A programmable controller that obtains data of at least two axial positions including two axial directions from the NC device at regular time intervals and the transmission / reception unit, and corresponds to the constant time intervals. A pulse output unit that outputs a timing pulse having a pulse interval, wherein the transmission measuring unit outputs the timing pulse from the pulse output unit to the programmable controller. At the same time, a measurement command is output to the measurement head at each fixed time interval, and when the programmable controller receives the timing pulse, the position data of the measurement head is acquired at each fixed time interval, When the measurement head receives the measurement command, the measurement head measures the workpiece at the predetermined time intervals at a timing that is positively advanced by a time difference set in advance by a prediction system provided in the measurement head. As a result, the programmable controller obtains the position data of the measuring head And the second time when the measuring head measures the workpiece, the operation of acquiring the position data by the programmable controller, and the workpiece by the measuring head at that time The measurement operation is always repeated at the same timing at the predetermined time intervals, and the position data of the measurement head acquired by the programmable controller is output to the control device of the workpiece measurement device. The transmission / reception unit transmits the measurement command to the measurement head, and then outputs measurement data received from the measurement head to the control device. The control device is based on the position data and the measurement data. 2D shape data or 3D shape data of the workpiece is obtained.
Another measuring method according to the present invention is a method of measuring a workpiece with a measuring head that is detachably mounted on a spindle of a machine tool, and the workpiece measuring apparatus used in this method includes the above-mentioned machine tool. An NC device to be controlled, the measuring head that is detachably mounted on the spindle of the machine tool, measures the workpiece, a transmission / reception unit that transmits and receives between the measuring head, and the workpiece measuring device a control device for controlling said of the measuring head against the measured point on the workpiece, first the measuring head measures the head scans the first axial Toko for measuring the distance to the workpiece A programmable controller that obtains data of at least two axial positions including two axial directions from the NC device at regular time intervals and the transmission / reception unit, and corresponds to the constant time intervals. A pulse output unit that outputs a timing pulse having a pulse interval, wherein the transmission measuring unit outputs the timing pulse from the pulse output unit to the programmable controller. At the same time, a measurement command is generated for each predetermined time interval, and when the programmable controller receives the timing pulse, the programmable controller obtains the position data of the measurement head for each predetermined time interval. The time difference set in advance by the prediction system provided in the transmission / reception unit is output from the transmission / reception unit to the measurement head in advance of the predetermined time interval and in accordance with the timing of the timing pulse. The workpiece is moved at the predetermined time intervals according to the measured command. As a result, the first time when the programmable controller acquires the position data of the measuring head and the second time when the measuring head measures the workpiece according to the measurement command are matched, The operation of acquiring the position data by the programmable controller and the operation of measuring the workpiece by the measuring head at that time are always repeated at the same timing at the predetermined time interval, and the programmable controller The acquired position data of the measurement head is output to the control device of the workpiece measurement device, and the transmission / reception unit transmits the measurement command to the measurement head and then receives the measurement data from the measurement head. To the control device, which is based on the position data and the measurement data. 2D shape data or 3D shape data of the workpiece is obtained.

本発明にかかる工作機械における工作物測定装置およびその方法は、上述のように構成したので、NC装置に対して新たな機能を付加するなどの改造や変更をすることなく、工作物上の被測定点に対する測定ヘッドの少なくとも2軸方向の位置のデータの取得の動作と、その時点における測定ヘッドによる工作物の測定の動作とを、常に同一のタイミングで一定の時間間隔毎に繰り返して行なって、必要最小限の測定データを処理することにより、工作物を高精度に2次元測定または3次元測定することができる。   The workpiece measuring device and method therefor in the machine tool according to the present invention are configured as described above, and thus the workpiece on the workpiece is not modified or modified such as adding a new function to the NC device. The operation of acquiring the data of the position of the measuring head in at least two axial directions with respect to the measuring point and the operation of measuring the workpiece by the measuring head at that time are always repeated at regular time intervals at the same timing. By processing the minimum necessary measurement data, the workpiece can be two-dimensionally or three-dimensionally measured with high accuracy.

図1ないし図10は本発明の一実施例を説明するための図で、図1は、本発明の工作物測定装置が設けられた工作機械の斜視図である。1 to 10 are views for explaining an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a perspective view of a machine tool provided with a workpiece measuring device of the present invention. 予測システムが測定ヘッドに設けられた一例にかかる工作物測定装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the workpiece measuring apparatus concerning an example with which the prediction system was provided in the measurement head. 主軸に装着された測定ヘッドの部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the measuring head with which the main axis was equipped. 測定ヘッドのブロック図である。It is a block diagram of a measurement head. 本発明を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating this invention. 本実施例の工作物測定装置の波形図である。It is a wave form diagram of the workpiece measuring apparatus of a present Example. 工作物測定状態を示す説明図であるIt is explanatory drawing which shows a workpiece measurement state 制御装置に入力したデータと算出結果とを示す表である。It is a table | surface which shows the data input into the control apparatus, and the calculation result. 予測システムが送信受信部に設けられた他の例にかかる工作物測定装置の概略構成図で、図2相当図である。It is a schematic block diagram of the workpiece measuring apparatus concerning the other example with which the prediction system was provided in the transmission / reception part, and is a figure equivalent to FIG. 図9に示す測定ヘッドのブロック図で、図4相当図である。FIG. 10 is a block diagram of the measuring head shown in FIG. 9, corresponding to FIG. 図11ないし図12Fは本実施例の変形例を説明するための図で、図11は、本発明の工作物測定装置が設けられた他の工作機械の斜視図である。FIGS. 11 to 12F are views for explaining a modification of the present embodiment, and FIG. 11 is a perspective view of another machine tool provided with the workpiece measuring device of the present invention. 工作物測定状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a workpiece measurement state. 工作物測定状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a workpiece measurement state. 工作物測定状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a workpiece measurement state. 工作物測定状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a workpiece measurement state. 工作物測定状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a workpiece measurement state. 工作物測定状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a workpiece measurement state.

本発明にかかる工作物測定装置において、送信受信部は、パルス出力部からタイミングパルスをプログラマブルコントローラに出力すると同時に、一定の時間間隔毎に測定指令を測定ヘッドに出力する。プログラマブルコントローラは、タイミングパルスを受信すると、一定の時間間隔毎に測定ヘッドの位置データを取得する。測定ヘッドは、測定指令を受信すると、この測定ヘッドに設けられた予測システムで予め設定された時間差だけ積極的に早めたタイミングで一定の時間間隔毎に工作物を測定する。
こうすることにより、プログラマブルコントローラが測定ヘッドの位置データを取得する第1の時間と、測定ヘッドが工作物を測定する第2の時間と、を一致させている。
プログラマブルコントローラは、工作物上の被測定点に対する測定ヘッドの少なくとも2軸方向の位置データの取得の動作を行う。他方、測定ヘッドは、その時点における工作物の測定の動作を行う。そして、これら取得の動作と測定の動作とを、常に同一のタイミングで一定の時間間隔毎に繰り返して行なう。
これにより、NC装置に対して新たな機能を付加するなどの改造や変更をすることなく、必要最小限の測定データを処理することにより、工作物を高精度に2次元測定または3次元測定するという目的が実現される。
In the workpiece measuring apparatus according to the present invention, the transmission / reception unit outputs a timing command from the pulse output unit to the programmable controller, and at the same time outputs a measurement command to the measurement head at regular time intervals. When receiving the timing pulse, the programmable controller acquires the position data of the measuring head at regular time intervals. When the measurement head receives the measurement command, the measurement head measures the workpiece at regular time intervals at a timing that is positively advanced by a time difference set in advance by a prediction system provided in the measurement head.
By doing so, the first time when the programmable controller acquires the position data of the measuring head is matched with the second time when the measuring head measures the workpiece.
The programmable controller performs an operation of acquiring position data in at least two axial directions of the measuring head with respect to the measurement point on the workpiece. On the other hand, the measuring head performs an operation of measuring the workpiece at that time. These acquisition operation and measurement operation are always repeated at the same timing and at regular time intervals.
As a result, the minimum necessary measurement data is processed without modifying or changing the NC device such as adding a new function, so that the workpiece can be measured two-dimensionally or three-dimensionally with high accuracy. The purpose is realized.

下記の実施例および変形例では、工作機械が立形マシニングセンタと5軸加工機の場合を示している。なお、工作機械は、横形マシニングセンタ,旋盤,旋削盤または研削盤であってもよい。   In the following embodiments and modifications, the case where the machine tool is a vertical machining center and a five-axis machine is shown. The machine tool may be a horizontal machining center, a lathe, a lathe, or a grinding machine.

以下、本発明の一実施例およびその変形例を図1ないし図12Fを参照して説明する。
図1ないし図10は本発明の一実施例を説明するための図で、図1は、本発明の工作物測定装置が設けられた工作機械の斜視図である。図2は、予測システムが測定ヘッドに設けられた一例にかかる工作物測定装置の概略構成図、図3は、主軸に装着された測定ヘッドの部分断面図、図4は測定ヘッドのブロック図、図5は、本発明の原理を説明するための波形図である。
図6は、本実施例の工作物測定装置の波形図、図7は、本発明における工作物測定状態を示す説明図、図8は、制御装置に入力したデータと算出結果とを示す表である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention and modifications thereof will be described with reference to FIGS. 1 to 12F.
1 to 10 are views for explaining an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a perspective view of a machine tool provided with a workpiece measuring device of the present invention. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a workpiece measuring apparatus according to an example in which the prediction system is provided in the measuring head, FIG. 3 is a partial sectional view of the measuring head mounted on the main shaft, and FIG. 4 is a block diagram of the measuring head. FIG. 5 is a waveform diagram for explaining the principle of the present invention.
FIG. 6 is a waveform diagram of the workpiece measuring apparatus of the present embodiment, FIG. 7 is an explanatory diagram showing a workpiece measuring state in the present invention, and FIG. 8 is a table showing data input to the control device and calculation results. is there.

図1,図2に示すように、本実施例では、工作機械1として立形マシニングセンタを示している。工作機械1は、ベッド2と、ベッド2上に設置されたコラム3と、主軸4を有する主軸頭5と、テーブル6を有するサドル7とを備えている。工作機械1は、NC装置(数値制御装置)13により制御されている。
主軸頭5は、コラム3の前面に支持されて、上下方向(Z軸方向)に移動可能になっている。主軸4の先端には、工具(図示せず)または測定ヘッド8が着脱可能に装着される。主軸4は、その中心軸線がZ軸と平行で且つ中心軸線まわりに回転可能に、主軸頭5に支持されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, in this embodiment, a vertical machining center is shown as the machine tool 1. The machine tool 1 includes a bed 2, a column 3 installed on the bed 2, a spindle head 5 having a spindle 4, and a saddle 7 having a table 6. The machine tool 1 is controlled by an NC device (numerical control device) 13.
The spindle head 5 is supported on the front surface of the column 3 and is movable in the vertical direction (Z-axis direction). A tool (not shown) or a measurement head 8 is detachably attached to the tip of the main shaft 4. The main shaft 4 is supported by the main shaft head 5 so that the center axis thereof is parallel to the Z axis and is rotatable around the center axis.

サドル7は、ベッド2上に配置されて前後の水平方向(Y軸方向)に移動可能である。サドル7上にはテーブル6が配置されている。テーブル6は、左右の水平方向(X軸方向)に移動可能である。テーブル6上には工作物9が載置されている。互いに直交するX軸,Y軸およびZ軸により直交3軸が構成されている。
コラム3に支持されている主軸頭5は、Z軸送り機構10に駆動されてZ軸方向に移動する。ベッド2上に配置されているサドル7は、Y軸送り機構11に駆動されてY軸方向に移動する。サドル7上に載置されて工作物9を支持するテーブル6は、X軸送り機構12に駆動されてX軸方向に移動する。
The saddle 7 is disposed on the bed 2 and is movable in the front-rear horizontal direction (Y-axis direction). A table 6 is arranged on the saddle 7. The table 6 is movable in the left and right horizontal direction (X-axis direction). A workpiece 9 is placed on the table 6. Three orthogonal axes are constituted by the X, Y, and Z axes orthogonal to each other.
The spindle head 5 supported by the column 3 is driven by the Z-axis feed mechanism 10 and moves in the Z-axis direction. The saddle 7 disposed on the bed 2 is driven by the Y-axis feed mechanism 11 and moves in the Y-axis direction. The table 6 placed on the saddle 7 and supporting the workpiece 9 is driven by the X-axis feed mechanism 12 and moves in the X-axis direction.

NC装置13は、Z軸送り機構10,Y軸送り機構11およびX軸送り機構12をそれぞれ制御する。また、NC装置13は、主軸4に対して工具と測定ヘッド8をそれぞれ自動的に交換するATC(自動工具交換装置)14を制御する。
したがって、工作機械1は、測定ヘッド8と工作物9とを相対的にX軸,Y軸,Z軸の直交3軸方向に直線移動させる3軸制御を行うマシニングセンタである。なお、測定ヘッド8を支持する主軸頭5を、工作物9に対してX軸,Y軸方向にそれぞれ移動させる場合であってもよい。
The NC device 13 controls the Z-axis feed mechanism 10, the Y-axis feed mechanism 11, and the X-axis feed mechanism 12, respectively. The NC device 13 controls an ATC (automatic tool changer) 14 for automatically changing the tool and the measuring head 8 with respect to the spindle 4.
Accordingly, the machine tool 1 is a machining center that performs three-axis control for linearly moving the measuring head 8 and the workpiece 9 relatively in the three orthogonal directions of the X, Y, and Z axes. Note that the spindle head 5 that supports the measuring head 8 may be moved in the X-axis and Y-axis directions with respect to the workpiece 9.

図1ないし図8に示すように、工作物測定装置20およびこれを使用した工作物測定方法は、工作機械1の主軸4に着脱可能に装着される測定ヘッド8により、工作物9を非接触で(または、接触して)測定可能である。
工作物測定装置20は、工作機械1を制御するNC装置13と、工作機械1の主軸4に着脱可能に装着されて工作物9を測定する測定ヘッド8とを有している。工作物測定装置20は、測定ヘッド8との間で送受信を行う送信受信部22と、工作物測定装置20を制御する制御装置(たとえば、パーソナルコンピュータ)23とを有している。
As shown in FIGS. 1 to 8, the workpiece measuring device 20 and the workpiece measuring method using the workpiece measuring device 20 are configured so that the workpiece 9 is not contacted by a measuring head 8 that is detachably attached to the spindle 4 of the machine tool 1. (Or in contact).
The workpiece measuring device 20 includes an NC device 13 that controls the machine tool 1 and a measuring head 8 that is detachably attached to the spindle 4 of the machine tool 1 and measures the workpiece 9. The workpiece measuring device 20 includes a transmission / reception unit 22 that performs transmission / reception with the measuring head 8 and a control device (for example, a personal computer) 23 that controls the workpiece measuring device 20.

工作物測定装置20は、工作機械1を制御するプログラマブルコントローラ25(以下、コントローラ25と記載)と、パルス出力部24とを、さらに備えている。
コントローラ25は、NC装置13に含まれている。コントローラ25は、たとえば、PMC(プログラマブル・マシン・コントローラ)やPLC(プログラマブル・ロジック・コントローラ)などである。なお、コントローラ25は、NC装置13とは別個に設けられた場合であってもよい。
コントローラ25は、測定ヘッド8の位置のデータを、NC装置13から一定の時間間隔ΔT毎に読み取って取得する。この位置データは、工作物9上の被測定点Sに対する測定ヘッド8の、この測定ヘッド8が工作物9までの距離Dの測定を行う第1の軸方向(Z軸方向)と測定ヘッド8が走査する第2の軸方向(X軸方向)とを含む少なくとも2軸方向(Z軸方向、X軸方向)の位置のデータである。この「2軸方向の位置」は、互いに直交するZ軸方向とX軸方向の位置の場合が多いが、2軸が直交していない場合でもよい。
The workpiece measuring device 20 further includes a programmable controller 25 (hereinafter referred to as a controller 25) that controls the machine tool 1 and a pulse output unit 24.
The controller 25 is included in the NC device 13. The controller 25 is, for example, a PMC (programmable machine controller) or a PLC (programmable logic controller). The controller 25 may be provided separately from the NC device 13.
The controller 25 reads and acquires the position data of the measuring head 8 from the NC device 13 at regular time intervals ΔT. The position data of the measuring head 8 against the measured point S on the workpiece 9, the measuring a first axial this measuring head 8 to measure the distance D to the workpiece 9 (Z-axis direction) This is data of positions in at least two axial directions (Z-axis direction, X-axis direction) including the second axial direction (X-axis direction) scanned by the fixed head 8. This “position in the biaxial direction” is often a position in the Z-axis direction and the X-axis direction orthogonal to each other, but the two axes may not be orthogonal.

送信受信部22は、クロック17とパルス出力部24とを有している。クロック17は、規則的な信号を一定の時間間隔ΔT毎に出力する。パルス出力部24は、クロック17の信号に従って、一定の時間間隔ΔTに対応するタイミングパルスPを出力する。
パルス出力部24は、クロック17の一定の時間間隔ΔTに対応するパルス間隔(一つのパルスから、次のパルスまでの時間間隔)ΔTを有するタイミングパルスPを、ケーブル60によりコントローラ25に出力する。タイミングパルスPは、「タイミングをとるためのパルス」であり、本実施例では、送信受信部22でタイミングを合わせるのに使用される。
本実施例では、クロック17から出力される信号の一定の時間間隔ΔTは、16[msec(ミリ秒)]である。タイミングパルスPのパルス間隔ΔTも、基本的には16[msec]であるのが好ましく、パルス間隔ΔTと前記一定の時間間隔ΔTとが、同じである場合を示している。
The transmission / reception unit 22 includes a clock 17 and a pulse output unit 24. The clock 17 outputs a regular signal at regular time intervals ΔT. The pulse output unit 24 outputs a timing pulse P corresponding to a certain time interval ΔT according to the signal of the clock 17.
The pulse output unit 24 outputs a timing pulse P having a pulse interval (time interval from one pulse to the next pulse) ΔT corresponding to a certain time interval ΔT of the clock 17 to the controller 25 via the cable 60. The timing pulse P is a “pulse for timing”, and is used for adjusting the timing in the transmission / reception unit 22 in this embodiment.
In this embodiment, the constant time interval ΔT of the signal output from the clock 17 is 16 [msec (milliseconds)]. It is preferable that the pulse interval ΔT of the timing pulse P is basically 16 [msec], and the pulse interval ΔT and the constant time interval ΔT are the same.

工作物測定装置20で工作物9を測定する場合、送信受信部22は、パルス出力部24からタイミングパルスPをケーブル60を介してコントローラ25に出力すると同時に、一定の時間間隔ΔT毎に測定指令fを測定ヘッド8に出力する。測定指令fは、タイミングパルスPのタイミングに合わせた指令である。
コントローラ25は、タイミングパルスPを受信すると、一定の時間間隔ΔT毎にNC装置13から測定ヘッド8の位置データを読み取って取得する。本実施例のコントローラ25は、工作物9上の被測定点Sに対する測定ヘッド8の直交3軸方向(X軸方向,Y軸方向,Z軸方向)の位置のデータを取得する。また、「測定ヘッド8の位置」は、たとえば、後述するCCDカメラ45の撮像面51の中心位置S1のことであるが、これ以外の位置であってもよい。
When the workpiece 9 is measured by the workpiece measuring apparatus 20, the transmission / reception unit 22 outputs the timing pulse P from the pulse output unit 24 to the controller 25 via the cable 60, and at the same time, the measurement command at a certain time interval ΔT. f is output to the measuring head 8. The measurement command f is a command that matches the timing of the timing pulse P.
When the controller 25 receives the timing pulse P, the controller 25 reads and acquires the position data of the measuring head 8 from the NC device 13 at regular time intervals ΔT. The controller 25 according to the present embodiment acquires position data of the measurement head 8 in the three orthogonal axes directions (X axis direction, Y axis direction, Z axis direction) with respect to the measurement point S on the workpiece 9. The “position of the measuring head 8” is, for example, the center position S1 of the imaging surface 51 of the CCD camera 45 described later, but may be a position other than this.

送信受信部22と、主軸4に装着された状態の測定ヘッド8との間では、測定指令fや測定データなどの信号Fが、無線によって送受信される。
送信受信部22が、測定指令fの信号Fを測定ヘッド8に送信する。測定ヘッド8は、測定指令fを受信すると、この測定ヘッド8に設けられた予測システム29で予め設定された時間差nだけ積極的に早めたタイミングで、一定の時間間隔ΔT毎に工作物9を測定する。
この場合、測定ヘッド8は、測定ヘッド8から工作物9までの距離Dを測定する。測定されたデータの信号Fは、測定ヘッド8から送信受信部22に無線で送信される。送信受信部22が測定ヘッド8から受信した測定データB1は、制御装置23に出力される。
その結果、コントローラ25が測定ヘッド8の位置データC1を読み取って取得する第1の時間T1と、測定指令fにより測定ヘッド8が工作物9を測定する第2の時間T2と、を一致させている(図6中の符号H参照)。
A signal F such as a measurement command f or measurement data is transmitted and received wirelessly between the transmission / reception unit 22 and the measurement head 8 mounted on the spindle 4.
The transmission / reception unit 22 transmits the signal F of the measurement command f to the measurement head 8. When the measurement head 8 receives the measurement command f, the measurement head 8 moves the workpiece 9 every predetermined time interval ΔT at a timing that is positively advanced by a time difference n set in advance by the prediction system 29 provided in the measurement head 8. taking measurement.
In this case, the measuring head 8 measures the distance D from the measuring head 8 to the workpiece 9. The measured data signal F is wirelessly transmitted from the measurement head 8 to the transmission / reception unit 22. The measurement data B 1 received from the measurement head 8 by the transmission / reception unit 22 is output to the control device 23.
As a result, the first time T1 when the controller 25 reads and acquires the position data C1 of the measuring head 8 and the second time T2 when the measuring head 8 measures the workpiece 9 according to the measurement command f are matched. (See symbol H in FIG. 6).

第1の時間T1は、コントローラ25が、工作物9上の被測定点Sに対する測定ヘッド8の少なくとも2軸方向の位置データを、NC装置13から一定の時間間隔ΔT毎に取得する時間である。この第1の時間T1は、一つのみではなく、一定の時間間隔ΔT毎に存在している。
第2の時間T2は、測定指令fにより測定ヘッド8が、測定ヘッド8から工作物9までの距離Dを、一定の時間間隔ΔT毎に測定する時間である。なお、第2の時間T2も、一つのみではなく、一定の時間間隔ΔT毎に存在している。
The first time T1 is a time for the controller 25 to acquire position data of the measuring head 8 with respect to the measurement point S on the workpiece 9 in at least two axial directions from the NC device 13 at regular time intervals ΔT. . The first time T1 is not limited to one, but is present at regular time intervals ΔT.
The second time T2 is a time during which the measuring head 8 measures the distance D from the measuring head 8 to the workpiece 9 at regular time intervals ΔT according to the measurement command f. Note that the second time T2 is not limited to one, but is present at every fixed time interval ΔT.

これにより、コントローラ25による位置データC1の取得の動作と、その時点における測定ヘッド8による工作物9の測定の動作とを、常に同一のタイミングで(すなわち、同時に)、一定の時間間隔ΔT毎に繰り返して行なっている。
すなわち、コントローラ25は、工作物9上の被測定点Sに対する測定ヘッド8の少なくとも2軸方向(Z軸方向、X軸方向)の位置データC1を、NC装置13から読み取って取得する。
このコントローラ25の動作と同時に、且つ一定の時間間隔ΔT毎に、測定ヘッド8は、その時点における測定ヘッド8から工作物9までの距離Dを測定する。
Thus, the operation of acquiring the position data C1 by the controller 25 and the operation of measuring the workpiece 9 by the measuring head 8 at that time are always at the same timing (that is, simultaneously) at regular time intervals ΔT. Repeatedly.
That is, the controller 25 reads and acquires position data C1 of at least two axial directions (Z-axis direction and X-axis direction) of the measuring head 8 with respect to the measurement point S on the workpiece 9 from the NC device 13.
Simultaneously with the operation of the controller 25 and at regular time intervals ΔT, the measuring head 8 measures the distance D from the measuring head 8 to the workpiece 9 at that time.

コントローラ25で取得された測定ヘッド8の位置データC1は、制御装置23に出力される。送信受信部22は、測定ヘッド8に測定指令fを送信した後、この測定ヘッド8から受信した測定データB1を、制御装置23に出力する。
制御装置23は、位置データC1と測定データB1とに基づいて演算を行うことにより、工作物9の2次元形状データまたは3次元形状データを得る。
The position data C 1 of the measuring head 8 acquired by the controller 25 is output to the control device 23. The transmission / reception unit 22 transmits the measurement command f to the measurement head 8 and then outputs the measurement data B 1 received from the measurement head 8 to the control device 23.
The control device 23 obtains two-dimensional shape data or three-dimensional shape data of the workpiece 9 by performing calculations based on the position data C1 and the measurement data B1.

上述の構成の工作物測定装置20およびこの装置20による工作物測定方法によれば、NC装置13に対して新たな機能を付加するなどの改造や変更をする必要がない。また、工作物9上の被測定点Sに対する測定ヘッド8の少なくとも2軸方向(Z軸方向、X軸方向)の位置データC1の取得の動作と、その時点における測定ヘッド8による工作物9の測定の動作とを、常に同一のタイミングで一定の時間間隔ΔT毎に繰り返して行なっている。
その結果、必要最小限の測定データB1を処理することにより、工作物9を高精度に2次元測定または3次元測定することができる。
According to the workpiece measuring device 20 having the above-described configuration and the workpiece measuring method using the device 20, it is not necessary to modify or change the NC device 13 such as adding a new function. The operation of acquiring position data C1 in at least two axial directions (Z-axis direction and X-axis direction) of the measuring head 8 with respect to the measurement point S on the workpiece 9 and the workpiece 9 by the measuring head 8 at that time are obtained. The measurement operation is always repeated at a constant time interval ΔT at the same timing.
As a result, the workpiece 9 can be measured two-dimensionally or three-dimensionally with high accuracy by processing the minimum necessary measurement data B1.

コントローラ25は、NC装置13から読み取った測定ヘッド8の位置データC1を一時的に記憶するためのバッファメモリ16を有している。
コントローラ25は、測定ヘッド8の位置データC1を取得すると、この位置データC1を、バッファメモリ16に一旦記憶させた後、バッファメモリ16から制御装置23に出力する。
The controller 25 has a buffer memory 16 for temporarily storing the position data C1 of the measuring head 8 read from the NC device 13.
When the controller 25 obtains the position data C 1 of the measuring head 8, the position data C 1 is temporarily stored in the buffer memory 16 and then output from the buffer memory 16 to the control device 23.

制御装置23は、測定データB1を格納する測定データ記憶部21と、位置データ記憶部26と、演算処理部27とを有している。
位置データ記憶部26は、コントローラ25で取得されバッファメモリ16に一旦記憶されている少なくとも2軸方向の位置データC1を格納する。位置データ記憶部26は、制御装置23に設けられている開始番地メモリ37から出力される指令と、バッファメモリ16に設けられているメモリ番地カウンタ(最新番地カウンタ)38の指令とに従って、位置データC1を順次読み出すとともにこうして読み出された位置データC1を格納する。なお、2つの記憶部21,26を、制御装置23とは分離して別途設けてもよい。
演算処理部27は、測定ヘッド8で測定された距離Dのデータ(すなわち、測定データB1)と、コントローラ25で取得された少なくとも2軸方向(Z軸方向,X軸方向)の位置のデータ(測定ヘッド8の位置を示すデータC1)とに基づいて、演算を行う。
The control device 23 includes a measurement data storage unit 21 that stores the measurement data B1, a position data storage unit 26, and an arithmetic processing unit 27.
The position data storage unit 26 stores at least biaxial direction position data C1 acquired by the controller 25 and temporarily stored in the buffer memory 16. The position data storage unit 26 receives position data according to a command output from a start address memory 37 provided in the control device 23 and a command from a memory address counter (latest address counter) 38 provided in the buffer memory 16. C1 is sequentially read and the position data C1 read in this way is stored. The two storage units 21 and 26 may be provided separately from the control device 23.
The arithmetic processing unit 27 includes data on the distance D measured by the measuring head 8 (that is, measurement data B1), and position data (Z-axis direction, X-axis direction) acquired by the controller 25 ( The calculation is performed based on the data C1) indicating the position of the measuring head 8.

コントローラ25は、パルス出力部24からタイミングパルスPを受信すると、一定の時間間隔ΔT毎にNC装置13から測定ヘッド8の位置データC1を取得し、その後、この位置データC1を制御装置23に出力する。
本実施例のコントローラ25には、バッファメモリ16が設けられている。コントローラ25は、タイミングパルスPにより一定の時間間隔ΔT毎に出力される信号のタイミングで、測定ヘッド8の位置データをNC装置13から取得したのち、バッファメモリ16に一旦記憶させる。その後、バッファメモリ16に記憶されている位置データC1は、制御装置23の位置データ記憶部26に送られて格納される。
When the controller 25 receives the timing pulse P from the pulse output unit 24, the controller 25 acquires the position data C 1 of the measuring head 8 from the NC device 13 at regular time intervals ΔT, and then outputs the position data C 1 to the control device 23. To do.
The controller 25 of this embodiment is provided with a buffer memory 16. The controller 25 acquires the position data of the measuring head 8 from the NC device 13 at the timing of the signal output at every fixed time interval ΔT by the timing pulse P, and then temporarily stores it in the buffer memory 16. Thereafter, the position data C1 stored in the buffer memory 16 is sent to and stored in the position data storage unit 26 of the control device 23.

バッファメモリ16はリング状のメモリである。バッファメモリ16は、コントローラ25に設けられたメモリ番地カウンタ(最新番地カウンタ)38の指令により、測定ヘッド8の位置[直交3軸方向(X軸方向,Y軸方向,Z軸方向)の位置データC1]を一時的に記憶する。
そのために、X軸送り機構12のサーボモータの動作によるX軸方向の現在位置情報(座標)53と、Y軸送り機構11のサーボモータの動作によるY軸方向の現在位置情報(座標)54と、Z軸送り機構10のサーボモータの動作によるZ軸方向の現在位置情報(座標)55は、それぞれバッファメモリ16に出力され、位置データC1として一旦記憶される。
The buffer memory 16 is a ring-shaped memory. The buffer memory 16 receives the position data of the position of the measuring head 8 [three orthogonal directions (X-axis direction, Y-axis direction, Z-axis direction) according to a command from a memory address counter (latest address counter) 38 provided in the controller 25. C1] is temporarily stored.
Therefore, the current position information (coordinates) 53 in the X-axis direction by the operation of the servo motor of the X-axis feed mechanism 12, and the current position information (coordinates) 54 in the Y-axis direction by the operation of the servo motor of the Y-axis feed mechanism 11 The current position information (coordinates) 55 in the Z-axis direction by the operation of the servo motor of the Z-axis feed mechanism 10 is output to the buffer memory 16 and temporarily stored as position data C1.

たとえば、工作物9上の1番目の被測定点Sを測定したときの測定ヘッド8のX軸方向,Y軸方向,Z軸方向のそれぞれの現在位置情報53,54,55を、コントローラ25がNC装置13から読み取る。すると、バッファメモリ16の番地「1」に、座標値「X,Y,Z」が書き込まれる。
次いで、工作物9上の2番目の被測定点Sを測定したときの測定ヘッド8のX軸方向,Y軸方向,Z軸方向のそれぞれの現在位置情報53,54,55を、コントローラ25がNC装置13から読み取る。すると、バッファメモリ16の番地「2」に、次の座標値「X,Y,Z」が書き込まれる。
以下同様にして、工作物9上のN番目の被測定点Sを測定したときの測定ヘッド8のX軸方向,Y軸方向,Z軸方向のそれぞれの現在位置情報53,54,55を、コントローラ25がNC装置13から読み取る。すると、バッファメモリ16の番地「N」に、座標値「X,Y,Z」が書き込まれる。
For example, the controller 25 provides current position information 53, 54, 55 in the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction of the measuring head 8 when the first measured point S on the workpiece 9 is measured. Read from the NC device 13. Then, the coordinate value “X, Y, Z” is written in the address “1” of the buffer memory 16.
Next, the controller 25 stores the current position information 53, 54, 55 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction of the measuring head 8 when the second measured point S on the workpiece 9 is measured. Read from the NC device 13. Then, the next coordinate value “X, Y, Z” is written in the address “2” of the buffer memory 16.
In the same manner, current position information 53, 54, 55 in the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction of the measuring head 8 when the N-th measured point S on the workpiece 9 is measured, The controller 25 reads from the NC device 13. Then, the coordinate value “X, Y, Z” is written in the address “N” of the buffer memory 16.

このようにすれば、測定ヘッド8の1番目からN番目までのN個の位置データC1が、バッファメモリ16に順番に一時的に記憶さる。その後、N個または所定の個数の位置データC1が、制御装置23の位置データ記憶部26に同時に格納される。
なお、バッファメモリ16を、コントローラ25以外のところ、たとえばNC装置13に設けてもよい。また、バッファメモリ16は、リング状でなくてもよく、たとえば、NC装置13またはコントローラ25の各内部に設けられているメモリを流用することもできる。
In this way, the first to Nth position data C1 of the measuring head 8 are temporarily stored in the buffer memory 16 in order. Thereafter, N or a predetermined number of position data C 1 are simultaneously stored in the position data storage unit 26 of the control device 23.
The buffer memory 16 may be provided at a place other than the controller 25, for example, in the NC device 13. Further, the buffer memory 16 does not have to be ring-shaped, and for example, a memory provided in each of the NC device 13 or the controller 25 can be used.

制御装置23は、送信受信部22から送られてきた測定データB1を、測定データ記憶部21に順次格納する。また、バッファメモリ16に記憶されている位置データC1は、開始番地メモリ37から出力される指令と、バッファメモリ16のメモリ番地カウンタ(最新番地カウンタ)38の指令とに従って、バッファメモリ16から順次読み出されるとともに位置データ記憶部26に格納される。
演算処理部27は、位置データ記憶部26に格納されている位置データC1と、測定データ記憶部21に格納されている測定データB1とに基づいて演算を行う。これにより、工作物9の2次元形状データまたは3次元形状データが得られる。
The control device 23 sequentially stores the measurement data B1 sent from the transmission / reception unit 22 in the measurement data storage unit 21. The position data C1 stored in the buffer memory 16 is sequentially read from the buffer memory 16 in accordance with a command output from the start address memory 37 and a command from the memory address counter (latest address counter) 38 of the buffer memory 16. And stored in the position data storage unit 26.
The arithmetic processing unit 27 performs a calculation based on the position data C1 stored in the position data storage unit 26 and the measurement data B1 stored in the measurement data storage unit 21. Thereby, the two-dimensional shape data or the three-dimensional shape data of the workpiece 9 is obtained.

本実施例では、測定ヘッド8の予測システム29において、測定ヘッド8に対する測定指令fを、予測システム29で予め設定された時間差nだけ積極的に早めている。
こうして、コントローラ25による位置データC1の取得の動作と、その時点における測定ヘッド8による工作物9の測定の動作とを、常に同一のタイミングで(すなわち、同時に)、一定の時間間隔ΔT毎に繰り返して行なっている。
In the present embodiment, in the prediction system 29 of the measurement head 8, the measurement command f for the measurement head 8 is positively advanced by the time difference n set in advance by the prediction system 29.
Thus, the operation of acquiring the position data C1 by the controller 25 and the operation of measuring the workpiece 9 by the measuring head 8 at that time are always repeated at the same timing (that is, simultaneously) at regular time intervals ΔT. It is done.

測定ヘッド8は、工具と同じように扱われて工具マガジンに収納可能である。NC装置13で制御されるATC14により、測定ヘッド8は、主軸4に対して自動的に交換されるとともに着脱可能である。
したがって、主軸4に装着された工具で工作物9を加工する工程の途中または加工工程後に、主軸4に装着された測定ヘッド8で工作物9を測定する工程を設ければ、加工動作と測定動作とが順番にまたはこれとは逆の順に連続する。すなわち、加工動作と測定動作とを、任意の組合せで実行することが可能である。
このようにすれば、測定のために工作物9をテーブル6から取り外さなくても、工作物9を加工したのちテーブル6に取付けたままで直ちに、工作物9を2次元測定または3次元測定することができる。また、工作物9を測定した動作の後に、再び工作物9を加工する動作に移行することもできる。
The measuring head 8 is handled in the same way as a tool and can be stored in a tool magazine. With the ATC 14 controlled by the NC device 13, the measuring head 8 is automatically exchanged with respect to the main shaft 4 and is detachable.
Therefore, if a process for measuring the workpiece 9 with the measuring head 8 attached to the spindle 4 is provided during or after the machining process of the workpiece 9 with the tool attached to the spindle 4, the machining operation and the measurement are performed. The operation continues in order or in the reverse order. In other words, the machining operation and the measurement operation can be executed in any combination.
In this way, even if the workpiece 9 is not removed from the table 6 for measurement, the workpiece 9 is immediately attached to the table 6 after being processed, and the workpiece 9 is immediately measured two-dimensionally or three-dimensionally. Can do. Moreover, after the operation | movement which measured the workpiece 9, it can also transfer to the operation | movement which processes the workpiece 9 again.

測定ヘッド8は、ハウジング30と、ハウジング30に固定された装着部材31とを有している。装着部材31のシャンク32が、主軸4に着脱可能に装着され、クランプ・アンクランプ機構(図示せず)によりクランプ・アンクランプされる。
測定ヘッド8には、非接触の給電装置33により電力が供給される。給電装置33は、主軸4に取付けられた1次側の給電コイル34と、給電コイル34に電流を供給する交流電源35と、測定ヘッド8に取付けられた2次側の受電コイル36とを有している。
測定ヘッド8が、工作機械1の主軸4に着脱可能に装着された状態で、給電コイル34と受電コイル36は、一定間隔を隔てて非接触で対向する。
交流電源35から1次側の給電コイル34に交流電圧を印加すると、給電コイル34側に発生した磁束により、受電コイル36側に誘導起電力が生じる。これによって、給電コイル34から受電コイル36に電力が供給される。受電コイル36に供給された電力は、測定ヘッド8の各機器に供給される。
The measurement head 8 has a housing 30 and a mounting member 31 fixed to the housing 30. The shank 32 of the mounting member 31 is detachably mounted on the main shaft 4 and is clamped / unclamped by a clamp / unclamp mechanism (not shown).
Electric power is supplied to the measuring head 8 by a non-contact power supply device 33. The power feeding device 33 includes a primary side feeding coil 34 attached to the main shaft 4, an AC power source 35 that supplies current to the feeding coil 34, and a secondary side receiving coil 36 attached to the measuring head 8. doing.
In a state in which the measuring head 8 is detachably mounted on the main shaft 4 of the machine tool 1, the power feeding coil 34 and the power receiving coil 36 face each other at a constant interval without contact.
When an AC voltage is applied from the AC power source 35 to the primary power supply coil 34, an induced electromotive force is generated on the power receiving coil 36 side due to the magnetic flux generated on the power supply coil 34 side. As a result, power is supplied from the power feeding coil 34 to the power receiving coil 36. The power supplied to the power receiving coil 36 is supplied to each device of the measuring head 8.

ハウジング30の内部には、レーザ発振器40,反射鏡を有するプリズム41,42,レンズ43,44,CCD[電荷結合素子(Charge Coupled Device)]カメラ45,測定ヘッド用制御装置46,予測システム29などが設けられている。
ハウジング30には、アンテナ47を有する無線機48が取付けられている。無線機48は、送信受信部22との間で、信号Fにより測定指令fや測定データの送受信を行う。
レーザ発振器40は、工作物9の表面に照射するためのレーザ光Lを発生させる。CCDカメラ45は、工作物9の表面で反射したレーザ光Lを受光して、2次元画像データを生成する。レンズ43,44は、工作物9の表面で反射したレーザ光Lを、CCDカメラ45の撮像面51上に結像させる。
したがって、レーザ発振器40で発生したレーザ光Lは、プリズム41,42で反射され、絞り52を通り、レンズ43,44を通過して、工作物9の表面の被測定点Sに照射される。
工作物9上の被測定点Sで反射したレーザ光Lは、レンズ44,43で屈折し、絞り52を通り、CCDカメラ45の撮像面51で環状像として収束される。
Inside the housing 30, there are a laser oscillator 40, prisms 41 and 42 having reflecting mirrors, lenses 43 and 44, a CCD [Charge Coupled Device] camera 45, a control device 46 for a measuring head, a prediction system 29, and the like. Is provided.
A radio 48 having an antenna 47 is attached to the housing 30. The wireless device 48 transmits / receives a measurement command f and measurement data to / from the transmission / reception unit 22 by a signal F.
The laser oscillator 40 generates a laser beam L for irradiating the surface of the workpiece 9. The CCD camera 45 receives the laser light L reflected from the surface of the workpiece 9 and generates two-dimensional image data. The lenses 43 and 44 form an image of the laser light L reflected on the surface of the workpiece 9 on the imaging surface 51 of the CCD camera 45.
Accordingly, the laser light L generated by the laser oscillator 40 is reflected by the prisms 41 and 42, passes through the diaphragm 52, passes through the lenses 43 and 44, and is irradiated to the measurement point S on the surface of the workpiece 9.
The laser light L reflected from the measurement point S on the workpiece 9 is refracted by the lenses 44 and 43, passes through the stop 52, and is converged as an annular image on the imaging surface 51 of the CCD camera 45.

測定ヘッド用制御装置46は、測定された距離Dを算出する距離算出部49と、送受信制御部50とを有している。なお、測定ヘッド用制御装置46内に予測システム9を設けてもよい。
距離算出部49は、CCDカメラ45によって生成された2次元画像データに基づいて、測定ヘッド8から工作物9までの距離Dを算出する。この距離Dは、工作物9上の被測定点Sと、CCDカメラ45の撮像面51との間の、中心軸線CL方向(すなわち、Z軸方向)における距離である。
送受信制御部50は、無線機48を介して送信受信部22との間で、指令やデータを送受信する処理を行う。すなわち、送信受信部22から測定指令fの信号Fが送信されると、測定指令fは無線機48を介して送受信制御部50に送られる。
The measurement head control device 46 includes a distance calculation unit 49 that calculates the measured distance D and a transmission / reception control unit 50. Note that the prediction system 9 may be provided in the measurement head controller 46.
The distance calculation unit 49 calculates the distance D from the measurement head 8 to the workpiece 9 based on the two-dimensional image data generated by the CCD camera 45. This distance D is a distance in the central axis CL direction (that is, the Z-axis direction) between the measurement point S on the workpiece 9 and the imaging surface 51 of the CCD camera 45.
The transmission / reception control unit 50 performs processing for transmitting / receiving commands and data to / from the transmission / reception unit 22 via the wireless device 48. That is, when the signal F of the measurement command f is transmitted from the transmission / reception unit 22, the measurement command f is transmitted to the transmission / reception control unit 50 via the radio device 48.

送受信制御部50は、測定指令fを受信すると、測定ヘッド8に設けられた予測システム29で予め設定された時間差nだけ積極的に早めたタイミングで、一定の時間間隔ΔT毎に、レーザ発振器40,CCDカメラ45などに、測定動作を開始する旨の信号を出力する。
すると、レーザ発振器40はレーザ光Lを発生し、このレーザ光Lは工作物9に照射される。工作物9上の被測定点Sで乱反射したレーザ光Lは、CCDカメラ45で撮影され、この撮影したデータに基づいて2次元画像データが生成される。
距離算出部49は、2次元画像データに基づいて距離Dを算出する。すると、送受信制御部50は、距離算出部49によって算出された距離Dなどを含む測定データの信号Fを、無線機48を介して送信受信部22に送信する処理を行う。
When receiving the measurement command f, the transmission / reception control unit 50 actively advances the time difference n set in advance by the prediction system 29 provided in the measurement head 8 at a predetermined time interval ΔT at a predetermined time interval ΔT. , A signal to start the measurement operation is output to the CCD camera 45 or the like.
Then, the laser oscillator 40 generates laser light L, and this laser light L is irradiated onto the workpiece 9. The laser light L diffusely reflected at the measurement point S on the workpiece 9 is photographed by the CCD camera 45, and two-dimensional image data is generated based on the photographed data.
The distance calculation unit 49 calculates the distance D based on the two-dimensional image data. Then, the transmission / reception control unit 50 performs a process of transmitting the measurement data signal F including the distance D calculated by the distance calculation unit 49 to the transmission / reception unit 22 via the wireless device 48.

本実施例では、測定指令fの信号Fが送信受信部22から測定ヘッド8に無線で送信される。測定ヘッド8は、この測定指令fを受けると、予測システム29で予め設定された時間差nだけ積極的に早めたタイミングで、一定の時間間隔ΔT毎に測定ヘッド8から工作物9までの距離Dを非接触で測定する。
測定ヘッド8は、工作機械1の主軸4に対して、ATC14により自動的に交換して装着される。測定動作の際に、測定ヘッド8は工作物9に接触しない。したがって、測定ヘッド8を高速で安全に且つ振動なしまたは低振動で走査して、工作物9を短時間で広い範囲を測定することができる。
In the present embodiment, the signal F of the measurement command f is transmitted from the transmission / reception unit 22 to the measurement head 8 wirelessly. When the measuring head 8 receives this measurement command f, the distance D from the measuring head 8 to the workpiece 9 at a constant time interval ΔT at a timing that is positively advanced by a time difference n set in advance by the prediction system 29. Is measured without contact.
The measuring head 8 is automatically exchanged and mounted on the spindle 4 of the machine tool 1 by the ATC 14. During the measuring operation, the measuring head 8 does not contact the workpiece 9. Therefore, the workpiece 9 can be scanned over a wide range in a short time by scanning the measuring head 8 at high speed safely and without vibration or with low vibration.

次に、本発明の原理を説明する。
図1,図2,図5において、本発明の前提は、予測システム29が設けられていなくて、且つ、下記の2つの条件1および条件2の場合である。なお、図5に示す波形図の横軸は時間tである。
Next, the principle of the present invention will be described.
In FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 5, the premise of this invention is the case where the prediction system 29 is not provided and the following two conditions 1 and 2 are satisfied. The horizontal axis of the waveform diagram shown in FIG.

(条件1):送信受信部22のパルス出力部24は、NC装置13から位置データを取得する旨のタイミングパルスPaを、一定の時間間隔ΔT毎にコントローラ25に出力したと仮定する。そして、タイミングパルスPaに従って、コントローラ25は、時間t1のときに、測定ヘッド8の位置データをNC装置13から読み取って取得したと仮定する。
(条件2):送信受信部22は、パルス出力部24からタイミングパルスPaをコントローラ25に出力すると同時に、一定の時間間隔ΔT毎に測定指令fを測定ヘッド8に出力し、この測定指令fの時間間隔ΔTは、タイミングパルスPaのパルス間隔ΔTと同じであると仮定する。
(Condition 1): It is assumed that the pulse output unit 24 of the transmission / reception unit 22 outputs a timing pulse Pa for obtaining position data from the NC device 13 to the controller 25 at regular time intervals ΔT. Then, it is assumed that the controller 25 reads and acquires the position data of the measuring head 8 from the NC device 13 at time t1 according to the timing pulse Pa.
(Condition 2): The transmission / reception unit 22 outputs the timing pulse Pa from the pulse output unit 24 to the controller 25, and at the same time outputs a measurement command f to the measurement head 8 at regular time intervals ΔT. It is assumed that the time interval ΔT is the same as the pulse interval ΔT of the timing pulse Pa.

送信受信部22が、時間t1に測定指令fを出力すると、無線による信号Fが測定ヘッド8に送信される。測定指令fが、無線による信号Fにより測定ヘッド8に届いた直後の時間t2に、測定ヘッド8が、測定指令fに基づいて工作物9までの距離Dを測定する。
測定指令fが流れる経路には、無線による信号Fと測定ヘッド8での処理があるので、送信受信部22による測定指令fの出力時から、測定ヘッド8による距離Dの測定時までに、比較的長い「遅れ時間」がかかってしまう。
When the transmission / reception unit 22 outputs the measurement command f at time t 1, a wireless signal F is transmitted to the measurement head 8. At a time t2 immediately after the measurement command f reaches the measurement head 8 by the wireless signal F, the measurement head 8 measures the distance D to the workpiece 9 based on the measurement command f.
In the path through which the measurement command f flows, there is a processing by the wireless signal F and the measurement head 8. It takes a long “delay time”.

時間t1に、測定指令fが、送信受信部22から出力されたのち測定ヘッド8に届いて、時間t2に、測定ヘッド8で距離Dが測定されるまでの、遅れ時間Δnは、下記の式により算出される。

Δn=t2 −t1 ……(1)
The delay time Δn from when the measurement command f is output from the transmission / reception unit 22 to the measurement head 8 at time t1 and until the distance D is measured by the measurement head 8 at time t2 is expressed by the following equation. Is calculated by

Δn = t2 -t1 (1)

他方、コントローラ25は、タイミングパルスPaに従って、時間t1に、測定ヘッド8の位置データをNC装置13から読み取って取得している。
すなわち、コントローラ25は、時間t1における、工作物9上の被測定点Sに対する測定ヘッド8の少なくとも2軸方向の位置のデータを取得する。本実施例では、直交3軸方向の位置データX,Y,Zが取得される。
コントローラ25はNC装置13に内蔵されており、パルス出力部24で出力されるタイミングパルスPaはケーブル60でコントローラ25に出力されるので、遅れ時間はきわめて短い。したがって、コントローラ25は、時間t1におけるタイミングパルスPaの信号に従って、すぐに測定ヘッド8の位置データをNC装置13から取得する。
On the other hand, the controller 25 reads and acquires the position data of the measuring head 8 from the NC device 13 at time t1 according to the timing pulse Pa.
That is, the controller 25 acquires data on the position of the measuring head 8 in at least two axial directions with respect to the measurement point S on the workpiece 9 at time t1. In this embodiment, position data X, Y, and Z in the three orthogonal axes directions are acquired.
Since the controller 25 is built in the NC device 13 and the timing pulse Pa output from the pulse output unit 24 is output to the controller 25 via the cable 60, the delay time is extremely short. Therefore, the controller 25 immediately acquires the position data of the measuring head 8 from the NC device 13 according to the signal of the timing pulse Pa at time t1.

測定ヘッド8が工作物9までの距離Dを測定するときの遅れ時間Δnと、コントローラ25が測定ヘッド8の直交3軸方向の位置データを取得する時の遅れ時間(この場合は、ほぼゼロとする)との差を、所定のパラメータである時間差nとして、下記の式で算出することができる。

n=Δn −0 ……(2)
The delay time Δn when the measuring head 8 measures the distance D to the workpiece 9 and the delay time when the controller 25 acquires the position data of the measuring head 8 in the three orthogonal axes directions (in this case, almost zero) The time difference n, which is a predetermined parameter, can be calculated by the following equation.

n = Δn −0 (2)

こうして、時間差nは、図5および前記式(2)などに基づいて算出される。この時間差nは、工作機械1に測定ヘッド8を装着した状態のシステムにおける固有の値である。したがって、工作機械1や測定ヘッド8を部分的に改造したり交換しない限り、システム固有の時間差nは、理論的には一定値である。
そのため、工作機械1を設置し、使用する測定ヘッド8を特定した後に、1回のテスト作業で時間差nを設定する。なお、工作機械1のユーザーによっては、工作物9に対する加工条件が変わったり、工作物9の種類が変わったりするたびに、時間差nの確認,変更を、1回または複数回行なう場合もある。こうすれば、より正確な時間差nが設定される。
Thus, the time difference n is calculated based on FIG. 5 and the above equation (2). This time difference n is a unique value in the system in which the measuring head 8 is mounted on the machine tool 1. Therefore, unless the machine tool 1 and the measuring head 8 are partially modified or replaced, the system-specific time difference n is theoretically a constant value.
Therefore, after installing the machine tool 1 and specifying the measuring head 8 to be used, the time difference n is set by one test operation. Depending on the user of the machine tool 1, the time difference n may be confirmed and changed once or a plurality of times each time the machining condition for the workpiece 9 changes or the type of the workpiece 9 changes. In this way, a more accurate time difference n is set.

次に、測定ヘッド8に予測システム29が設けられた工作物測定装置20について説明する。
図1,図2,図6に示すように、送信受信部22は、パルス出力部24からタイミングパルスPをコントローラ25に出力すると同時に、一定の時間間隔ΔT毎に測定指令fを測定ヘッド8に出力する。パルス出力部24から出力されるタイミングパルスPは、一定の時間間隔ΔTのタイミングになっている。なお、図6に示す波形図の横軸は時間tである。
コントローラ25は、タイミングパルスPを受信すると、一定の時間間隔ΔT毎にNC装置13から測定ヘッド8の位置データを読み取って取得する。
他方、送信受信部22が、測定指令fの信号Fを測定ヘッド8に送信する。測定ヘッド8は、測定指令fを受信すると、この測定ヘッド8に設けられた予測システム29で予め設定された上述の時間差nだけ積極的に早めたタイミングで、一定の時間間隔ΔT毎に工作物9を測定する。この時間差nは、予測システム29で予め設定され、且つ予測システム29に記憶されている。
その結果、測定ヘッド8の位置データをコントローラ25が取得する第1の時間T1と、測定ヘッド8が工作物9を測定する第2の時間T2と、を一致させている(図6中の符号H参照)。
Next, the workpiece measuring apparatus 20 in which the prediction system 29 is provided in the measuring head 8 will be described.
As shown in FIGS. 1, 2, and 6, the transmission / reception unit 22 outputs a timing pulse P from the pulse output unit 24 to the controller 25, and at the same time, sends a measurement command f to the measurement head 8 at regular time intervals ΔT. Output. The timing pulse P output from the pulse output unit 24 has a fixed time interval ΔT. The horizontal axis of the waveform diagram shown in FIG. 6 is time t.
When the controller 25 receives the timing pulse P, the controller 25 reads and acquires the position data of the measuring head 8 from the NC device 13 at regular time intervals ΔT.
On the other hand, the transmission / reception unit 22 transmits the signal F of the measurement command f to the measurement head 8. When receiving the measurement command f, the measuring head 8 receives the measurement command f at a predetermined time interval ΔT at a timing positively advanced by the time difference n set in advance by the prediction system 29 provided in the measuring head 8. 9 is measured. The time difference n is preset by the predictive system 29, and is and stored in the prediction system 29.
As a result, the first time T1 when the controller 25 acquires the position data of the measuring head 8 and the second time T2 when the measuring head 8 measures the workpiece 9 are made to coincide (reference numeral in FIG. 6). H).

次に、工作物測定装置20で工作物9を測定する手順について説明する。
まず最初に、測定用プログラムで、測定ヘッド8を呼び出す。測定ヘッド8を、ATC14で主軸4に装着し、測定(スキャン)の開始点に位置決めする。
次いで、測定用プログラム中のMコード指令により、制御装置23は測定開始の指令を出力する。すると、NC装置13,コントローラ25,制御装置23,送信受信部22などが、測定準備状態になる。測定用プログラムの移動指令により、測定ヘッド8が工作物9の上方で移動を開始する。
Next, a procedure for measuring the workpiece 9 with the workpiece measuring device 20 will be described.
First of all, the measurement head 8 is called by the measurement program. The measuring head 8 is mounted on the spindle 4 by the ATC 14 and positioned at the starting point of measurement (scanning).
Next, according to the M code command in the measurement program, the control device 23 outputs a measurement start command. Then, the NC device 13, the controller 25, the control device 23, the transmission / reception unit 22, and the like are in a measurement preparation state. The measuring head 8 starts to move above the workpiece 9 according to the movement command of the measurement program.

送信受信部22は、パルス出力部24からタイミングパルスPを一定の時間間隔ΔT(16[msec])毎にケーブル60を介してコントローラ25に出力すると同時に、一定の時間間隔ΔT毎に測定指令fを測定ヘッド8に出力する。
パルス出力部24が最初のパルス信号Poを出力すると、コントローラ25が第1の時間T1に読み取り動作(取得動作)を行う。すなわち、コントローラ25は、タイミングパルスPを受信すると、最初の信号Pbに従って、一定の時間間隔ΔT(16[msec])毎に、NC装置13から測定ヘッド8の各軸(X、Y、Z軸)の現在位置情報53,54,55(位置データ)を読み取る。そして、この位置データを、第1の時間T1のデータとして、バッファメモリ16に順次記憶させる。
The transmission / reception unit 22 outputs the timing pulse P from the pulse output unit 24 to the controller 25 via the cable 60 every fixed time interval ΔT (16 [msec]), and at the same time, the measurement command f every fixed time interval ΔT. Is output to the measuring head 8.
When the pulse output unit 24 outputs the first pulse signal Po, the controller 25 performs a reading operation (acquisition operation) at the first time T1. In other words, when the controller 25 receives the timing pulse P, the axis (X, Y, Z axes) of the measuring head 8 from the NC device 13 is set at regular time intervals ΔT (16 [msec]) according to the first signal Pb. ) Current position information 53, 54, 55 (position data) is read. Then, the position data is sequentially stored in the buffer memory 16 as data at the first time T1.

送信受信部22は、一定の時間間隔ΔT毎に測定指令fを測定ヘッド8に出力する。このとき、タイミングパルスPは、時間的なずれが発生しないように、測定指令fのタイミングを合わせるのに使用される。すなわち、長い時間が経過するとタイミングが次第にずれてくるが、タイミングパルスPは、この時間的なずれの発生を防止している。
送信受信部22の測定指令fは、無線によって信号Fとして送信されるので、少し遅れて測定ヘッド8に入力する。
測定ヘッド8が、送信受信部22から測定指令fを受信すると、この測定ヘッド8に設けられた予測システム29で予め設定された時間差nだけ積極的に早めたタイミングで、測定ヘッド8が工作物9の測定動作を開始する。これ以後は、送信受信部22は、予測システム29で予め設定された時間差nだけ積極的に早めたタイミングで、一定の時間間隔ΔT毎に測定ヘッド8に測定指令fを送信する。
The transmission / reception unit 22 outputs a measurement command f to the measurement head 8 at regular time intervals ΔT. At this time, the timing pulse P is used to synchronize the timing of the measurement command f so as not to cause a time lag. That is, the timing gradually shifts after a long time has elapsed, but the timing pulse P prevents the occurrence of this time shift.
Since the measurement command f of the transmission / reception unit 22 is transmitted as a signal F by radio, it is input to the measurement head 8 with a slight delay.
When the measurement head 8 receives the measurement command f from the transmission / reception unit 22, the measurement head 8 is positively advanced by the time difference n set in advance by the prediction system 29 provided in the measurement head 8. 9 measurement operation is started. Thereafter, the transmission / reception unit 22 transmits a measurement command f to the measurement head 8 at regular time intervals ΔT at a timing that is positively advanced by a time difference n set in advance by the prediction system 29.

すなわち、測定ヘッド8は、測定ヘッド8から工作物9までの距離Dを測定し、その測定結果(測定データ)を送信受信部22に返送する。このとき、送信受信部22から出力された測定指令fの信号Fは、無線で測定ヘッド8に送信されるとともに、測定ヘッド8内で処理される。これら無線送信や測定ヘッド8内での処理に必要な時間Δn1が経過した後に、測定ヘッド8は、測定指令fに従って第2の時間T2に距離Dを測定する。
この場合、コントローラ25が測定ヘッド8の位置データC1を読み取るタイミングと、測定ヘッド8が距離Dを測定するタイミングと、が一致するように(図6の符号H)、予測システム29で上述の時間差nが予め設定され且つ記憶されている。
その結果、第1の時間T1と第2の時間T2とが同じ時間になる。測定ヘッド8による測定の動作と、コントローラ25による位置データの読み取り動作とが、常に同じタイミングで、繰り返して行われる。
That is, the measurement head 8 measures the distance D from the measurement head 8 to the workpiece 9 and returns the measurement result (measurement data) to the transmission / reception unit 22. At this time, the signal F of the measurement command f output from the transmission / reception unit 22 is transmitted to the measurement head 8 wirelessly and processed in the measurement head 8. After the time Δn1 required for the wireless transmission and the processing in the measuring head 8 has elapsed, the measuring head 8 measures the distance D at the second time T2 in accordance with the measurement command f.
In this case, the above-described time difference is predicted by the prediction system 29 so that the timing at which the controller 25 reads the position data C1 of the measuring head 8 and the timing at which the measuring head 8 measures the distance D coincide (reference numeral H in FIG. 6). n is preset and stored.
As a result, the first time T1 and the second time T2 become the same time. The measurement operation by the measurement head 8 and the position data reading operation by the controller 25 are repeatedly performed at the same timing.

送信受信部22は、測定ヘッド8から受け取った測定データB1を、制御装置23に送信する。この測定データB1は、測定データ記憶部21に順次格納される。
コントローラ25が、NC装置13から測定ヘッド8の位置データを読み取ってバッファメモリ16に一つ追加記憶させる毎に、コントローラ25内のメモリ番地カウンタ(最新番地カウンタ)38の数値を一つ加算する。最後に書き込んだ番地を、バッファメモリ16に保持する。
The transmission / reception unit 22 transmits the measurement data B 1 received from the measurement head 8 to the control device 23. The measurement data B1 is sequentially stored in the measurement data storage unit 21.
Each time the controller 25 reads the position data of the measuring head 8 from the NC device 13 and additionally stores it in the buffer memory 16, the controller 25 increments the value of the memory address counter (latest address counter) 38 in the controller 25. The address written last is held in the buffer memory 16.

制御装置23は、バッファメモリ16内に記憶された一連の位置データC1を順次読み取って、制御装置23内の位置データ記憶部26に順次保管する。このとき、バッファメモリ16内で読み取るべき一連の位置データの先頭番地を、制御装置23の開始番地メモリ(開始番地カウンタ)37で保持しておき、位置データを読み取る毎に開始番地メモリ(開始番地カウンタ)37の値を更新しておく。また、読み取るべき一連の位置データの最終番地は、コントローラ25内のメモリ番地カウンタ(最新番地カウンタ)38により示されている。   The control device 23 sequentially reads a series of position data C 1 stored in the buffer memory 16 and sequentially stores it in the position data storage unit 26 in the control device 23. At this time, the start address of a series of position data to be read in the buffer memory 16 is held in the start address memory (start address counter) 37 of the control device 23, and the start address memory (start address) is read each time the position data is read. The value of the counter 37 is updated. The final address of a series of position data to be read is indicated by a memory address counter (latest address counter) 38 in the controller 25.

こうして、「送信受信部22が、パルス出力部24からタイミングパルスPを出力すると同時に測定指令fを測定ヘッド8に出力する」ステップから、「制御装置23が、バッファメモリ16内に記憶された一連の位置データC1を順次読み取って、位置データ記憶部26に順次保管し、このとき、バッファメモリ16内で読み取るべき一連の位置データの先頭番地を、制御装置23の開始番地メモリ37で保持しておき、位置データを読み取る毎に開始番地メモリ37の値を更新しておく」ステップまでを、繰り返す。   Thus, from the step “the transmission / reception unit 22 outputs the timing pulse P from the pulse output unit 24 and simultaneously outputs the measurement command f to the measurement head 8”, the “control device 23 stores the series stored in the buffer memory 16. Position data C1 is sequentially read and stored in the position data storage unit 26. At this time, the start address memory 37 of the control device 23 holds the start address of a series of position data to be read in the buffer memory 16. Every time the position data is read, the value in the start address memory 37 is updated "step is repeated.

プログラム中のMコードの指令が出力されると、制御装置23は、コントローラ25と送信受信部22に測定終了の指令を出力する。すると、工作物測定装置20による測定が終了し、パルス出力部24は、タイミングパルスPのパルス信号の出力を終了する。
そして、制御装置23内で位置データ記憶部26に保管された一連の位置データC1のうち1個目の位置データを削除する。これは、測定開始時に、最初の位置データに相当する測定データは存在しないからである。
また、制御装置23内で測定データ記憶部21に保管された一連の測定データB1のうち最後の1個の測定データを削除する。これは、最後の測定データに相当する位置データは存在しないからである。
次いで、演算処理部27は、それぞれの時点における位置データと測定データとを合わせて、工作物9の2次元形状データまたは3次元形状データを算出する。
When an M code command in the program is output, the control device 23 outputs a measurement end command to the controller 25 and the transmission / reception unit 22. Then, the measurement by the workpiece measuring device 20 is finished, and the pulse output unit 24 finishes outputting the pulse signal of the timing pulse P.
Then, the first position data is deleted from the series of position data C 1 stored in the position data storage unit 26 in the control device 23. This is because there is no measurement data corresponding to the first position data at the start of measurement.
Further, the last one measurement data is deleted from the series of measurement data B 1 stored in the measurement data storage unit 21 in the control device 23. This is because there is no position data corresponding to the last measurement data.
Next, the arithmetic processing unit 27 calculates the two-dimensional shape data or the three-dimensional shape data of the workpiece 9 by combining the position data and the measurement data at each time point.

本発明では、送信受信部22および制御装置23は、必要最小限の測定データB1を処理すればよい。したがって、データ処理の負荷は小さくなり、測定データ記憶部21と位置データ記憶部26の各メモリ容量も小さくて済む。
NC装置13にバッファメモリ16を設けたので、測定ヘッド8の直交3軸方向(X軸方向,Y軸方向,Z軸方向)の位置データC1を、バッファメモリ16に一旦記憶することができる。
その後、開始番地メモリ(開始番地カウンタ)37から出力される指令とメモリ番地カウンタ(最新番地カウンタ)38の指令とに従って、位置データC1を複数個まとめて位置データ記憶部26に順次格納することができる。したがって、コントローラ25,バッファメモリ16および制御装置23が位置データC1を処理するための負担は小さくてすむ。
In the present invention, the transmission / reception unit 22 and the control device 23 may process the minimum necessary measurement data B1. Therefore, the data processing load is reduced, and the memory capacities of the measurement data storage unit 21 and the position data storage unit 26 can be reduced.
Since the NC memory 13 is provided with the buffer memory 16, the position data C1 of the measuring head 8 in the three orthogonal axes directions (X-axis direction, Y-axis direction, Z-axis direction) can be temporarily stored in the buffer memory 16.
Thereafter, in accordance with a command output from the start address memory (start address counter) 37 and a command from the memory address counter (latest address counter) 38, a plurality of position data C1 can be collectively stored in the position data storage unit 26. it can. Therefore, the burden for the controller 25, the buffer memory 16 and the control device 23 to process the position data C1 can be reduced.

演算処理部27は、測定データ記憶部21に格納されている必要最小限の測定データB1と、位置データ記憶部26に格納されている測定ヘッド8の直交3軸方向の位置データC1とに基づいて演算を行う。これにより、工作物9の2次元形状データまたは3次元形状データが得られる。
こうして、工作物9上の多数の被測定点Sの各座標のデータ(2次元形状データまたは3次元形状データ)が算出される。この多数の被測定点Sの各座標のデータは、制御装置23とは別に設けられた演算装置(たとえば、パーソナルコンピュータ)28に出力される。演算装置28は、多数の被測定点Sの座標を集合させる演算を行う。これにより、工作物9の立体図すなわち3次元形状E(図7)が得られる。
The arithmetic processing unit 27 is based on the minimum necessary measurement data B1 stored in the measurement data storage unit 21 and the position data C1 in the three orthogonal directions of the measurement head 8 stored in the position data storage unit 26. To perform the operation. Thereby, the two-dimensional shape data or the three-dimensional shape data of the workpiece 9 is obtained.
In this way, data (two-dimensional shape data or three-dimensional shape data) of each coordinate of a large number of measurement points S on the workpiece 9 is calculated. The data of the coordinates of the large number of points to be measured S are output to an arithmetic device (for example, a personal computer) 28 provided separately from the control device 23. The calculation device 28 performs a calculation for collecting the coordinates of a large number of points to be measured S. Thereby, a three-dimensional view of the workpiece 9, that is, a three-dimensional shape E (FIG. 7) is obtained.

図8は、送信受信部22とコントローラ25から制御装置23に入力した測定距離Dのデータと、直交3軸方向の位置データC1と、これら測定距離Dのデータおよび位置データC1に基づいて算出された結果とを示している。この算出結果は、3次元形状データ(すなわち、工作物9上の被測定点Sの座標)である。   FIG. 8 is calculated based on the data of the measurement distance D input from the transmission / reception unit 22 and the controller 25 to the control device 23, the position data C1 in the three orthogonal directions, and the data of the measurement distance D and the position data C1. The results are shown. This calculation result is three-dimensional shape data (that is, the coordinates of the measurement point S on the workpiece 9).

上述のように、本発明の工作物測定装置20においては、測定ヘッド8は、送信受信部22から測定指令fを受信すると、測定ヘッド8の予測システム29で予め設定された時間差nだけ積極的に早めたタイミングで、一定の時間間隔ΔT毎に工作物9を測定している。
その結果、コントローラ25が測定ヘッド8の位置データを取得する第1の時間T1と、測定ヘッド8が測定指令fにより工作物9を測定する第2の時間T2とが、同期することになる。
As described above, in the workpiece measuring apparatus 20 of the present invention, when the measurement head 8 receives the measurement command f from the transmission / reception unit 22, the measurement head 8 is active only by the time difference n set in advance by the prediction system 29 of the measurement head 8. The workpiece 9 is measured at regular time intervals ΔT at an earlier timing.
As a result, the first time T1 when the controller 25 acquires the position data of the measuring head 8 and the second time T2 when the measuring head 8 measures the workpiece 9 according to the measurement command f are synchronized.

これにより、制御装置23が、測定ヘッド8の直交3軸方向の位置データC1と、必要最小限の測定データB1とに基づいて演算処理する。したがって、工作物9の2次元形状データまたは3次元形状データを得ることができる。その結果、工作物9の高精度な2次元形状または3次元形状が得られる。
測定ヘッド8は工作物9を非接触で測定する。したがって、工作機械1の主軸4に対して測定ヘッド8を自動的に交換して装着した後、測定ヘッド8を高速で安全に且つ振動なしまたは低振動で走査して、工作物9を短時間で広い範囲を測定することができる。
Thereby, the control device 23 performs arithmetic processing based on the position data C1 of the measuring head 8 in the three orthogonal axes directions and the minimum necessary measurement data B1. Therefore, two-dimensional shape data or three-dimensional shape data of the workpiece 9 can be obtained. As a result, a highly accurate two-dimensional shape or three-dimensional shape of the workpiece 9 is obtained.
The measuring head 8 measures the workpiece 9 without contact. Therefore, after the measuring head 8 is automatically exchanged and mounted on the spindle 4 of the machine tool 1, the measuring head 8 is scanned at high speed safely and without vibration or with low vibration, and the workpiece 9 is scanned for a short time. Can measure a wide range.

上述の説明では、パルス出力部24が、タイミングパルスPを16[msec]のパルス間隔で出力する場合を示している。このタイミングパルスPは、データ取得のタイミングを確認するために使用されるので、パルス間隔および測定の間隔は、制限はなく任意の値でよい。   In the above description, the pulse output unit 24 outputs the timing pulse P at a pulse interval of 16 [msec]. Since this timing pulse P is used to check the timing of data acquisition, the pulse interval and the measurement interval are not limited and may be arbitrary values.

工作物測定装置20による測定の終了について、予め設定されているパルス間隔(16[msec])で、コントローラ25にタイミングパルスPのパルス信号が入力しなければ、コントローラ25は測定終了と判断する。
ところで、この判定方法の場合、パルス間隔が長い値(たとえば160[msec])であると仮定する。この場合、送信受信部22が、制御装置23から測定終了の指令を受信しても、コントローラ25が、160[msec]の長い時間後にタイミングパルスPが来ないことを認識するまで、コントローラ25は、位置データC1を取得して制御装置23に出力し続ける。その結果、測定終了直前に、制御装置23でせっかく取得した位置データC1が、無駄になってしまう。
そこで、制御装置23は、測定終了の指令を、送信受信部22に送信するだけでなくコントローラ25にも送信し、このコントローラ25が前記指令を受信すると測定を終了する構成にするのが好ましい。このようにすれば、測定終了直前に制御装置23が不要なデータを取得して無駄が発生するといった不具合がなくなる。
Regarding the end of the measurement by the workpiece measuring device 20, if the pulse signal of the timing pulse P is not input to the controller 25 at a preset pulse interval (16 [msec]), the controller 25 determines that the measurement is ended.
By the way, in this determination method, it is assumed that the pulse interval is a long value (for example, 160 [msec]). In this case, even if the transmission / reception unit 22 receives the measurement end command from the control device 23, the controller 25 does not until the controller 25 recognizes that the timing pulse P does not come after a long time of 160 [msec]. The position data C1 is acquired and continuously output to the control device 23. As a result, the position data C1 acquired by the control device 23 immediately before the end of measurement is wasted.
Therefore, the control device 23 preferably transmits a measurement end command not only to the transmission / reception unit 22 but also to the controller 25, and ends the measurement when the controller 25 receives the command. In this way, there is no inconvenience that the control device 23 acquires unnecessary data immediately before the end of the measurement and causes waste.

図9は、予測システム29が送信受信部22に設けられた他の例にかかる工作物測定装置20aの概略構成図、図10は、図9に示す測定ヘッド8aのブロック図である。なお、工作物測定装置20と同じ構成の説明は省略し、異なる構成を説明する。
図1,図9,図10に示すように、工作物測定装置20aおよびこれを使用した工作物測定方法は、工作機械1の主軸4に着脱可能に装着される測定ヘッド8aにより、工作物9を非接触で(または、接触して)測定可能である。
工作物測定装置20aは、NC装置13と、工作機械1の主軸4に着脱可能に装着されて工作物9を測定する測定ヘッド8aと、測定ヘッド8aとの間で送受信を行う送信受信部22aと、工作物測定装置20aを制御する制御装置23とを有している。予測システム29は、送信受信部22aに設けられており、測定ヘッド8aには設けられていない。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a workpiece measuring apparatus 20a according to another example in which the prediction system 29 is provided in the transmission / reception unit 22, and FIG. 10 is a block diagram of the measuring head 8a shown in FIG. In addition, description of the same structure as the workpiece measuring apparatus 20 is abbreviate | omitted, and a different structure is demonstrated.
As shown in FIGS. 1, 9, and 10, the workpiece measuring device 20 a and the workpiece measuring method using the workpiece measuring device 20 a are provided by a measuring head 8 a that is detachably attached to the spindle 4 of the machine tool 1. Can be measured without contact (or in contact).
The workpiece measuring device 20a includes an NC device 13, a measuring head 8a that is detachably mounted on the spindle 4 of the machine tool 1, and a workpiece receiving device 22a that transmits and receives between the measuring head 8a. And a control device 23 for controlling the workpiece measuring device 20a. The prediction system 29 is provided in the transmission / reception unit 22a, and is not provided in the measurement head 8a.

工作物測定装置20aは、コントローラ25とパルス出力部24とを、さらに備えている。送信受信部22aは、クロック17と、パルス出力部24と、予測システム29とを有している。なお、予測システム29は、送信受信部22aとは分離して別途設けられている場合でもよい。
パルス出力部24は、クロック17の一定の時間間隔ΔTに対応するパルス間隔ΔTを有するタイミングパルスPを、ケーブル60によりコントローラ25に出力する。タイミングパルスPは、送信受信部22aでタイミングを合わせるのに使用される。
工作物測定装置20aで工作物9を測定する場合、送信受信部22aは、パルス出力部24からタイミングパルスPをケーブル60を介してコントローラ25に出力する。これと同時に、送信受信部22aは、一定の時間間隔ΔT毎に測定指令fを生成する。測定指令fは、タイミングパルスPのタイミングに合わせた指令である。
コントローラ25は、タイミングパルスPを受信すると、一定の時間間隔ΔT毎にNC装置13から測定ヘッド8の位置データを読み取って取得する。
The workpiece measuring device 20a further includes a controller 25 and a pulse output unit 24. The transmission / reception unit 22 a includes a clock 17, a pulse output unit 24, and a prediction system 29. Note that the prediction system 29 may be provided separately from the transmission / reception unit 22a.
The pulse output unit 24 outputs a timing pulse P having a pulse interval ΔT corresponding to a certain time interval ΔT of the clock 17 to the controller 25 via the cable 60. The timing pulse P is used to adjust the timing in the transmission / reception unit 22a.
When measuring the workpiece 9 with the workpiece measuring device 20 a, the transmission / reception unit 22 a outputs the timing pulse P from the pulse output unit 24 to the controller 25 via the cable 60. At the same time, the transmission / reception unit 22a generates a measurement command f every certain time interval ΔT. The measurement command f is a command that matches the timing of the timing pulse P.
When the controller 25 receives the timing pulse P, the controller 25 reads and acquires the position data of the measuring head 8 from the NC device 13 at regular time intervals ΔT.

送信受信部22aと、主軸4に装着された状態の測定ヘッド8aとの間では、測定指令fや測定データなどの信号Fが、無線によって送受信される。
測定ヘッド8aは、受信した測定指令fにより、一定の時間間隔ΔT毎に工作物9を測定する。測定指令fは、送信受信部22aに設けられた予測システム29で予め設定された時間差nだけ、一定の時間間隔ΔTのタイミングより積極的に早め且つタイミングパルスPのタイミングに合わせて送信受信部22aから測定ヘッド8aに出力された指令である。
この場合、測定ヘッド8aは、測定ヘッド8aから工作物9までの距離Dを測定する。測定されたデータの信号Fは、測定ヘッド8aから送信受信部22aに無線で送信される。送信受信部22aが測定ヘッド8aから受信した測定データB1は、制御装置23に出力される。
その結果、コントローラ25が測定ヘッド8aの位置データC1を読み取って取得する第1の時間T1と、測定指令fにより測定ヘッド8aが工作物9を測定する第2の時間T2と、を一致させている(図6中の符号H参照)。
第1の時間T1は、コントローラ25が、工作物9上の被測定点Sに対する測定ヘッド8aの少なくとも2軸方向の位置データを、NC装置13から一定の時間間隔ΔT毎に取得する時間である。
第2の時間T2は、測定ヘッド8aが、測定ヘッド8aから工作物9までの距離Dを、一定の時間間隔ΔT毎に測定する時間である。
Between the transmission / reception unit 22a and the measurement head 8a attached to the spindle 4, a signal F such as a measurement command f or measurement data is transmitted and received wirelessly.
The measuring head 8a measures the workpiece 9 at regular time intervals ΔT according to the received measurement command f. The measurement command f is sent earlier than the timing of the constant time interval ΔT by the time difference n set in advance by the prediction system 29 provided in the transmission / reception unit 22a and in accordance with the timing of the timing pulse P. To the measurement head 8a.
In this case, the measuring head 8a measures the distance D from the measuring head 8a to the workpiece 9. The measured data signal F is wirelessly transmitted from the measurement head 8a to the transmission / reception unit 22a. The measurement data B1 received by the transmission / reception unit 22a from the measurement head 8a is output to the control device 23.
As a result, the first time T1 when the controller 25 reads and acquires the position data C1 of the measuring head 8a and the second time T2 when the measuring head 8a measures the workpiece 9 according to the measurement command f are matched. (See symbol H in FIG. 6).
The first time T1 is a time for the controller 25 to acquire the position data of at least two axial directions of the measuring head 8a with respect to the measurement point S on the workpiece 9 from the NC device 13 at regular time intervals ΔT. .
The second time T2 is a time during which the measuring head 8a measures the distance D from the measuring head 8a to the workpiece 9 at regular time intervals ΔT.

これにより、コントローラ25による位置データC1の取得の動作と、その時点における測定ヘッド8aによる工作物9の測定の動作とを、常に同一のタイミングで(すなわち、同時に)、一定の時間間隔ΔT毎に繰り返して行なっている。
すなわち、コントローラ25は、工作物9上の被測定点Sに対する測定ヘッド8aの少なくとも2軸方向(Z軸方向、X軸方向)の位置データC1を、NC装置13から読み取って取得する。
このコントローラ25の動作と同時に、且つ一定の時間間隔ΔT毎に、測定ヘッド8aは、その時点における測定ヘッド8aから工作物9までの距離Dを測定する。
Thereby, the operation of acquiring the position data C1 by the controller 25 and the operation of measuring the workpiece 9 by the measuring head 8a at that time are always at the same timing (that is, simultaneously) at regular time intervals ΔT. Repeatedly.
That is, the controller 25 reads and acquires position data C1 of at least two axial directions (Z-axis direction and X-axis direction) of the measuring head 8a with respect to the measurement point S on the workpiece 9 from the NC device 13.
Simultaneously with the operation of the controller 25 and at regular time intervals ΔT, the measuring head 8a measures the distance D from the measuring head 8a to the workpiece 9 at that time.

コントローラ25で取得された測定ヘッド8aの位置データC1は、制御装置23に出力される。また、送信受信部22aは、測定ヘッド8aに測定指令fを送信した後、この測定ヘッド8aから受信した測定データB1を、制御装置23に出力する。
制御装置23は、位置データC1と測定データB1とに基づいて演算を行うことにより、工作物9の2次元形状データまたは3次元形状データを得る。
The position data C1 of the measuring head 8a acquired by the controller 25 is output to the control device 23. Further, the transmission / reception unit 22a transmits the measurement command f to the measurement head 8a, and then outputs the measurement data B1 received from the measurement head 8a to the control device 23.
The control device 23 obtains two-dimensional shape data or three-dimensional shape data of the workpiece 9 by performing calculations based on the position data C1 and the measurement data B1.

コントローラ25は、NC装置13から読み取った測定ヘッド8aの位置データC1を一時的に記憶するためのバッファメモリ16を有している。コントローラ25は、測定ヘッド8aの位置データC1を取得すると、この位置データC1を、バッファメモリ16に一旦記憶させた後、バッファメモリ16から制御装置23に出力する。
制御装置23は、送信受信部22aから送られてきた測定データB1を、測定データ記憶部21に順次格納する。
送信受信部22aの予測システム29は、測定ヘッド8に対する測定指令fを、予測システム29で予め設定された時間差nだけ積極的に早めている。こうして、コントローラ25による位置データC1の取得の動作と、その時点における測定ヘッド8aによる工作物9の測定の動作とを、常に同一のタイミングで(すなわち、同時に)、一定の時間間隔ΔT毎に繰り返して行なっている。
上述の構成の工作物測定装置20aおよびこの装置20aによる工作物測定方法によれば、工作物測定装置20およびその方法と同じ作用効果を奏する。
The controller 25 has a buffer memory 16 for temporarily storing the position data C1 of the measuring head 8a read from the NC device 13. When the controller 25 acquires the position data C1 of the measuring head 8a, the controller 25 temporarily stores the position data C1 in the buffer memory 16 and then outputs the position data C1 from the buffer memory 16 to the control device 23.
The control device 23 sequentially stores the measurement data B1 sent from the transmission / reception unit 22a in the measurement data storage unit 21.
The prediction system 29 of the transmission / reception unit 22a positively advances the measurement command f for the measurement head 8 by a time difference n set in advance by the prediction system 29. Thus, the operation of acquiring the position data C1 by the controller 25 and the operation of measuring the workpiece 9 by the measuring head 8a at that time are always repeated at the same timing (that is, simultaneously) at regular time intervals ΔT. It is done.
According to the workpiece measuring apparatus 20a having the above-described configuration and the workpiece measuring method using the apparatus 20a, the same effects as the workpiece measuring apparatus 20 and the method thereof can be obtained.

次に、本実施例の変形例を説明する。
本発明の工作物測定装置20(または、工作物測定装置20a)が設けられる変形例にかかる工作機械は、測定ヘッド8(または、測定ヘッド8a)と工作物とを相対的に直交3軸方向に直線移動させる3軸制御と、測定ヘッド8,8aと工作物とを相対的に旋回させて割り出す少なくとも1軸制御(たとえば、B軸制御)と、を行う加工機である。
この工作機械に工作物測定装置20,20aを設ければ、測定ヘッド8,8aと工作物とを相対的に旋回させることができる。したがって、工作物の上面,側面および傾斜面などを、測定ヘッド8,8aで自在に測定して、広い範囲で工作物を2次元測定または3次元測定することができる。
Next, a modification of the present embodiment will be described.
The machine tool according to the modified example in which the workpiece measuring device 20 (or the workpiece measuring device 20a) of the present invention is provided is configured so that the measuring head 8 (or the measuring head 8a) and the workpiece are relatively orthogonal to each other in three axial directions. Is a processing machine that performs three-axis control for linear movement and at least one-axis control (for example, B-axis control) for indexing by relatively turning the measurement heads 8 and 8a and the workpiece.
If the workpiece measuring devices 20 and 20a are provided in the machine tool, the measuring heads 8 and 8a and the workpiece can be relatively rotated. Therefore, the upper surface, the side surface and the inclined surface of the workpiece can be freely measured by the measuring heads 8 and 8a, and the workpiece can be measured two-dimensionally or three-dimensionally in a wide range.

図11ないし図12Fは、本実施例の変形例を説明するための図である。図11は、工作物測定装置20,20aが設けられた他の工作機械101の斜視図、図12Aないし図12Fは、それぞれ工作物測定状態を示す説明図である。
図11に示す工作機械101は5軸加工機であり、5軸制御の立形マシニングセンタを基本とし、工作物9,9xを少なくとも旋削加工可能な複合加工機である。
5軸制御の工作機械101は、測定ヘッド8,8aと工作物9,9xとを相対的にX軸,Y軸,Z軸の直交3軸方向に直線移動させる3軸制御と、測定ヘッド8,8aと工作物9,9xとを相対的に旋回させて割り出す少なくとも1軸制御(この例では、B軸制御とC軸制御からなる2軸制御)と、を行なっている。
11 to 12F are diagrams for explaining a modification of the present embodiment. FIG. 11 is a perspective view of another machine tool 101 provided with the workpiece measuring devices 20 and 20a, and FIGS. 12A to 12F are explanatory diagrams showing a workpiece measuring state.
A machine tool 101 shown in FIG. 11 is a 5-axis machine, which is a multi-task machine capable of turning at least the workpieces 9, 9x based on a 5-axis control vertical machining center.
The 5-axis control machine tool 101 includes three-axis control for linearly moving the measurement heads 8 and 8a and the workpieces 9 and 9x in three orthogonal directions of the X, Y, and Z axes, and the measurement head 8 , 8a and the workpieces 9, 9x are at least one-axis controlled (in this example, two-axis control consisting of B-axis control and C-axis control) to perform rotation.

工作機械101は、基体102と、基体102上に設置されたコラム103と、コラム103上に設置されたクロスレール107と、クロスレール107に取付けられ、主軸104を有する主軸頭105とを備えている。工作機械101は、NC装置13(図2,図9)により制御されている。
コラム103は、基体102上に配置されて前後の水平方向(Y軸方向)に移動可能である。クロスレール107は、コラム103上に配置されて左右の水平方向(X軸方向)に移動可能である。主軸頭105は、クロスレール107に支持されて、上下方向(Z軸方向)に移動可能になっている。互いに直交するX軸,Y軸およびZ軸により直交3軸が構成されている。
主軸104の先端には、工具(図示せず)または測定ヘッド8,8aが着脱可能に装着される。主軸104は、その中心軸線がZ軸と平行で且つ中心軸線まわりに回転可能に、主軸頭105に支持されている。
The machine tool 101 includes a base body 102 , a column 103 installed on the base body 102 , a cross rail 107 installed on the column 103, and a spindle head 105 attached to the cross rail 107 and having a spindle 104. Yes. The machine tool 101 is controlled by the NC device 13 (FIGS. 2 and 9).
The column 103 is disposed on the base 102 and is movable in the front-rear horizontal direction (Y-axis direction). The cross rail 107 is disposed on the column 103 and is movable in the left and right horizontal direction (X-axis direction). The spindle head 105 is supported by the cross rail 107 and is movable in the vertical direction (Z-axis direction). Three orthogonal axes are constituted by the X, Y, and Z axes orthogonal to each other.
A tool (not shown) or the measurement heads 8 and 8a are detachably attached to the tip of the main shaft 104. The main shaft 104 is supported by the main shaft head 105 so that its center axis is parallel to the Z axis and is rotatable about the center axis.

基体102上に配置されているコラム103は、Y軸送り機構に駆動されてY軸方向に移動する。コラム103上に配置されているクロスレール107は、X軸送り機構に駆動されてX軸方向に移動する。クロスレール107に支持されている主軸頭105は、Z軸送り機構に駆動されてZ軸方向に移動する。
これにより、測定ヘッド8,8aは、工作物9,9xに対して相対的にX軸,Y軸,Z軸の直交3軸方向に直線移動する。
The column 103 arranged on the base body 102 is driven by the Y-axis feed mechanism and moves in the Y-axis direction. The cross rail 107 disposed on the column 103 is driven by the X-axis feed mechanism and moves in the X-axis direction. The spindle head 105 supported by the cross rail 107 is driven by the Z-axis feed mechanism and moves in the Z-axis direction.
As a result, the measuring heads 8 and 8a linearly move relative to the workpieces 9 and 9x in the three orthogonal directions of the X, Y, and Z axes.

工作機械101は、B軸制御により旋回可能で且つC軸制御により回転可能なテーブル106を有している。テーブル106は、測定ヘッド8,8aに対して工作物9,9xを、B軸制御,C軸制御により相対的に旋回させて割り出すことができるようになっている。B軸はY軸方向と平行であり、C軸はテーブル106の回転中心である。
なお、テーブル106に対して、主軸頭がB軸制御,C軸制御により旋回する場合であってもよい。
The machine tool 101 includes a table 106 that can be turned by B-axis control and that can be rotated by C-axis control. The table 106 can be indexed by rotating the workpieces 9 and 9x relative to the measuring heads 8 and 8a by B-axis control and C-axis control. The B axis is parallel to the Y axis direction, and the C axis is the rotation center of the table 106.
Note that the spindle head may turn relative to the table 106 by B-axis control and C-axis control.

基体102には、矢印Kに示すように、B軸制御により旋回する旋回板109が設けられている。旋回板109には、この旋回板109から前方に突出してテーブル106を支持するテーブル支持台110が固定されている。
テーブル用駆動装置は、テーブル106をB軸制御により旋回させるためのB軸用駆動装置111と、テーブル106をC軸制御により回転させるためのC軸用駆動装置112とを有している。
B軸用駆動装置111を駆動することにより、旋回板109,テーブル支持台110,テーブル106および工作物9,9xなどが、B軸制御により旋回するとともに所定の位置に割出される。
C軸用駆動装置112を駆動することにより、工作物9,9xが取付けられたテーブル106が、C軸制御により所望の角度回転して割出され、また、連続的に回転することもできる。
As shown by an arrow K, the base 102 is provided with a turning plate 109 that turns by B-axis control. A table support 110 that protrudes forward from the revolving plate 109 and supports the table 106 is fixed to the revolving plate 109.
The table drive device has a B-axis drive device 111 for turning the table 106 by B-axis control, and a C-axis drive device 112 for rotating the table 106 by C-axis control.
By driving the B-axis drive device 111, the swivel plate 109, the table support 110, the table 106, the workpieces 9, 9x, and the like are swung by the B-axis control and indexed to predetermined positions.
By driving the C-axis drive device 112, the table 106 to which the workpieces 9, 9x are attached is indexed by a desired angle rotation by the C-axis control, and can be continuously rotated.

旋削加工時には、C軸用駆動装置112を駆動すると、テーブル106と工作物9,9xがC軸制御により回転する。こうして、テーブル106に工作物9,9xが載置されている状態で、工作物9,9xをC軸制御により所定の回転速度で回転させれば、この工作物9,9xは、主軸104に装着された旋削工具により旋削加工される。
一方、主軸104に回転工具を装着してこの回転工具で切削加工を行うときには、C軸用駆動装置112を制御して、このC軸用駆動装置112でテーブル106上の工作物9,9xをC軸制御により所定位置に割出す。この状態で、テーブル106に載置された工作物9,9xは、主軸104の回転工具で切削加工される。
At the time of turning, when the C-axis driving device 112 is driven, the table 106 and the workpieces 9 and 9x are rotated by the C-axis control. Thus, if the workpieces 9 and 9x are rotated at a predetermined rotational speed by the C-axis control while the workpieces 9 and 9x are placed on the table 106, the workpieces 9 and 9x are moved to the spindle 104. It is turned by the installed turning tool.
On the other hand, when a rotary tool is mounted on the spindle 104 and cutting is performed with this rotary tool, the C-axis drive device 112 is controlled, and the workpieces 9 and 9x on the table 106 are moved by the C-axis drive device 112. Index to a predetermined position by C-axis control. In this state, the workpieces 9 and 9x placed on the table 106 are cut by the rotary tool of the main shaft 104.

工作機械101に設けられた工作物測定装置20,20aは、工作機械1に設けられた工作物測定装置20,20aと同じ構成を有している。
工作機械101における工作物測定装置20,20aおよびこれを使用した工作物測定方法は、主軸104に着脱可能に装着される測定ヘッド8,8aにより、工作物9,9xを非接触で(または、接触して)測定可能である。
The workpiece measuring devices 20 and 20a provided in the machine tool 101 have the same configuration as the workpiece measuring devices 20 and 20a provided in the machine tool 1.
The workpiece measuring devices 20 and 20a in the machine tool 101 and the workpiece measuring method using the workpiece measuring device 20 and 20a can be brought into contact with the workpieces 9 and 9x by the measuring heads 8 and 8a that are detachably mounted on the spindle 104 (or Measurable).

たとえば、工作物9が矩形の場合、図12Aに示すように、B軸用駆動装置111とC軸用駆動装置112とを制御して、テーブル106を水平に位置決めする。このように、工作物9が旋回していない状態のとき、測定ヘッド8,8aで、テーブル106上の工作物9の上面9aを測定することができる。
次いで、B軸用駆動装置111を駆動して、旋回板109,テーブル支持台110,テーブル106および工作物9を、図12Aに示す状態から、図12Bに示すように、B軸制御により+90度旋回させて割り出す。すると、測定ヘッド8,8aで、テーブル106上の工作物9の第1の側面9bを測定することができる。
For example, when the workpiece 9 is rectangular, as shown in FIG. 12A, the B-axis driving device 111 and the C-axis driving device 112 are controlled to position the table 106 horizontally. Thus, when the workpiece 9 is not turning, the upper surface 9a of the workpiece 9 on the table 106 can be measured with the measuring heads 8 and 8a.
Next, the B-axis drive device 111 is driven, and the turning plate 109, the table support 110, the table 106, and the workpiece 9 are moved from the state shown in FIG. 12A to +90 degrees by B-axis control as shown in FIG. 12B. Turn and index. Then, the first side surface 9b of the workpiece 9 on the table 106 can be measured with the measuring heads 8 and 8a.

また、B軸用駆動装置111を駆動して、旋回板109,テーブル支持台110,テーブル106および工作物9を、図12Aに示す状態から、図12Cに示すように、B軸制御により+270度旋回させて割り出す。すると、測定ヘッド8,8aで、テーブル106上の工作物9の第2の側面9c(第1の側面9bとは反対側の側面)を測定することができる。   Further, by driving the B-axis drive device 111, the swivel plate 109, the table support 110, the table 106, and the workpiece 9 are changed from the state shown in FIG. 12A to +270 degrees by B-axis control as shown in FIG. 12C. Turn and index. Then, the second side surface 9c (the side surface opposite to the first side surface 9b) of the workpiece 9 on the table 106 can be measured by the measurement heads 8 and 8a.

図12Bまたは図12Cに示す状態のままで、C軸用駆動装置112を駆動して、旋回板109,テーブル支持台110,テーブル106および工作物9を、図12Dに示すように、C軸制御により90度旋回させて割り出す。すると、測定ヘッド8,8aで、テーブル106上の工作物9の第3の側面9d(第1の側面9b,第2の側面9cに対して直角な側面)を測定することができる。   In the state shown in FIG. 12B or FIG. 12C, the C-axis drive device 112 is driven, and the swivel plate 109, the table support 110, the table 106, and the workpiece 9 are controlled as shown in FIG. 12D. Turn 90 degrees to find out. Then, the measurement heads 8 and 8a can measure the third side surface 9d (the side surface perpendicular to the first side surface 9b and the second side surface 9c) of the workpiece 9 on the table 106.

工作機械101は、工作物を旋回させて割り出すB軸制御を行なっている。その結果、図12E,図12Fに示すように、工作物9xが傾斜面9eを有している場合でも、測定ヘッド8,8aは、その中心軸線CLに対して相対的に傾斜した工作物9xを測定することができる。
たとえば、図12Eに示す工作物測定状態では、テーブル106をB軸制御により旋回させずに水平に位置決めする。矢印Mに示すように、測定ヘッド8,8aを工作物9xの傾斜面9eに沿って移動させる。こうして、測定ヘッド8,8aは、レーザ光Lを傾斜面9eに対して相対的に斜めに照射しながら測定する。
次に、図12Fに示す工作物測定状態では、B軸制御によりB軸用駆動装置111でテーブル106を旋回させて、傾斜面9eが水平になるように工作物9x全体を斜めに向ける。そして、測定ヘッド8,8aは、レーザ光Lを傾斜面9eに直角に照射しながら測定する。
The machine tool 101 performs B-axis control for turning and indexing a workpiece. As a result, as shown in FIGS. 12E and 12F, even when the workpiece 9x has the inclined surface 9e, the measuring heads 8 and 8a are relatively inclined with respect to the center axis CL. Can be measured.
For example, in the workpiece measurement state shown in FIG. 12E, the table 106 is positioned horizontally without turning by the B-axis control. As indicated by the arrow M, the measuring heads 8 and 8a are moved along the inclined surface 9e of the workpiece 9x. Thus, the measurement heads 8 and 8a perform measurement while irradiating the laser beam L obliquely relative to the inclined surface 9e.
Next, in the workpiece measurement state shown in FIG. 12F, the table 106 is turned by the B-axis drive device 111 by the B-axis control, and the entire workpiece 9x is directed obliquely so that the inclined surface 9e is horizontal. Then, the measurement heads 8 and 8a perform measurement while irradiating the inclined surface 9e with the laser beam L at a right angle.

このように、5軸制御の工作機械101に工作物測定装置20,20aを設ければ、工作物9,9xの上面9aの他に側面9b,9c,9dや傾斜面9eなどを、測定ヘッド8,8aで自在に測定して、さらに広い範囲で工作物9,9xを2次元測定または3次元測定することができる。
工作機械101に設けられた工作物測定装置20,20aも、工作機械1に設けられた工作物測定装置20,20aと同じ作用効果を奏する。
If the workpiece measuring devices 20 and 20a are provided in the 5-axis control machine tool 101 in this way, the side surfaces 9b, 9c and 9d, the inclined surface 9e and the like in addition to the upper surface 9a of the workpieces 9 and 9x are measured heads. The workpiece 9, 9x can be measured two-dimensionally or three-dimensionally in a wider range by freely measuring with 8,8a.
The workpiece measuring devices 20 and 20a provided in the machine tool 101 also have the same effects as the workpiece measuring devices 20 and 20a provided in the machine tool 1.

以上、本発明の実施例(変形例を含む。以下同じ)を説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲で種々の変形,付加などが可能である。
なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Although the embodiments of the present invention (including modifications, the same applies hereinafter) have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and additions can be made within the scope of the present invention. Is possible.
In the drawings, the same reference numerals denote the same or corresponding parts.

本発明にかかる工作機械における工作物測定装置およびその方法は、マシニングセンタと複合加工機の他に、旋盤,旋削盤,研削盤などの工作機械に適用でき、非接触で(または、接触して)工作物を測定可能である。   The workpiece measuring apparatus and method for a machine tool according to the present invention can be applied to machine tools such as lathes, lathes, and grinders in addition to a machining center and a multi-tasking machine. The workpiece can be measured.

1 工作機械(立形マシニングセンタ)
4,104 主軸
8,8a 測定ヘッド
9,9x 工作物
13 NC装置
14 自動工具交換装置
16 バッファメモリ
20,20a 工作物測定装置
21 測定データ記憶部
22,22a 送信受信部
23 制御装置
24 パルス出力部
25 プログラマブルコントローラ
26 位置データ記憶部
27 演算処理部
29 予測システム
37 開始番地メモリ
38 メモリ番地カウンタ
101 工作機械(5軸加工機)
B1 測定データ
C1 位置データ
CL 中心軸線
D 距離
f 測定指令
n 時間差
P タイミングパルス
S 被測定点
S1 測定ヘッドの直交3軸方向位置
T1 第1の時間
T2 第2の時間
X軸方向 第2の軸方向
Z軸方向 第1の軸方向
ΔT 一定の時間間隔
1 Machine tool (vertical machining center)
4,104 Spindle 8,8a Measuring head 9,9x Work piece 13 NC device 14 Automatic tool changer 16 Buffer memory 20, 20a Work piece measuring device 21 Measurement data storage unit 22, 22a Transmission / reception unit 23 Control device 24 Pulse output unit 25 Programmable Controller 26 Position Data Storage Unit 27 Arithmetic Processing Unit 29 Prediction System 37 Start Address Memory 38 Memory Address Counter 101 Machine Tool (5-axis Machine)
B1 Measurement data C1 Position data CL Center axis D Distance f Measurement command n Time difference P Timing pulse S Measurement point S1 Measurement head orthogonal 3-axis position T1 First time T2 Second time X-axis direction Second-axis direction Z axis direction First axis direction ΔT Fixed time interval

Claims (12)

工作機械を制御するNC装置と、前記工作機械の主軸に着脱可能に装着されて工作物を測定する測定ヘッドと、この測定ヘッドとの間で送受信を行う送信受信部と、工作物測定装置を制御する制御装置とを有して、前記工作物を測定する装置であって、
この工作物測定装置は、
前記工作物上の被測定点に対する前記測定ヘッドの、この測定ヘッドが前記工作物までの距離の測定を行う第1の軸方向とこの測定ヘッドが走査する第2の軸方向とを含む少なくとも2軸方向の位置のデータを、前記NC装置から一定の時間間隔毎に取得するプログラマブルコントローラと、
前記送信受信部に設けられ、前記一定の時間間隔に対応するパルス間隔を有するタイミングパルスを出力するパルス出力部とを備え、
前記送信受信部は、前記パルス出力部から前記タイミングパルスを前記プログラマブルコントローラに出力すると同時に、前記一定の時間間隔毎に測定指令を前記測定ヘッドに出力し、
前記プログラマブルコントローラは、前記タイミングパルスを受信すると、前記一定の時間間隔毎に前記測定ヘッドの前記位置データを取得し、
前記測定ヘッドは、前記測定指令を受信すると、この測定ヘッドに設けられた予測システムで予め設定された時間差だけ積極的に早めたタイミングで前記一定の時間間隔毎に前記工作物を測定し、
その結果、前記プログラマブルコントローラが前記測定ヘッドの前記位置データを取得する第1の時間と、前記測定ヘッドが前記工作物を測定する第2の時間と、を一致させたことを特徴とする工作機械における工作物測定装置。
An NC device that controls a machine tool, a measurement head that is detachably attached to the spindle of the machine tool, measures a workpiece, a transmission / reception unit that transmits and receives between the measurement head, and a workpiece measurement device A control device for controlling the workpiece, the device measuring the workpiece,
This workpiece measuring device
Including the of the measuring head against the measured point on the workpiece, and a second axial measuring head scans the first axial Toko this measuring head is to measure the distance to the workpiece A programmable controller for acquiring at least two axial position data from the NC device at regular time intervals;
A pulse output unit that is provided in the transmission / reception unit and outputs a timing pulse having a pulse interval corresponding to the fixed time interval;
The transmission / reception unit outputs the timing pulse from the pulse output unit to the programmable controller, and at the same time outputs a measurement command to the measurement head at every certain time interval,
When the programmable controller receives the timing pulse, the programmable controller obtains the position data of the measuring head at every certain time interval,
When the measurement head receives the measurement command, the measurement head measures the workpiece at the predetermined time intervals at a timing that is positively advanced by a time difference set in advance by a prediction system provided in the measurement head,
As a result, the first time for the programmable controller to acquire the position data of the measuring head and the second time for the measuring head to measure the workpiece are matched with each other. Workpiece measuring device.
工作機械を制御するNC装置と、前記工作機械の主軸に着脱可能に装着されて工作物を測定する測定ヘッドと、この測定ヘッドとの間で送受信を行う送信受信部と、工作物測定装置を制御する制御装置とを有して、前記工作物を測定する装置であって、
この工作物測定装置は、
前記工作物上の被測定点に対する前記測定ヘッドの、この測定ヘッドが前記工作物までの距離の測定を行う第1の軸方向とこの測定ヘッドが走査する第2の軸方向とを含む少なくとも2軸方向の位置のデータを、前記NC装置から一定の時間間隔毎に取得するプログラマブルコントローラと、
前記送信受信部に設けられ、前記一定の時間間隔に対応するパルス間隔を有するタイミングパルスを出力するパルス出力部とを備え、
前記送信受信部は、前記パルス出力部から前記タイミングパルスを前記プログラマブルコントローラに出力すると同時に、前記一定の時間間隔毎に測定指令を生成し、
前記プログラマブルコントローラは、前記タイミングパルスを受信すると、前記一定の時間間隔毎に前記測定ヘッドの前記位置データを取得し、
前記測定ヘッドは、前記送信受信部に設けられた予測システムで予め設定された時間差だけ、前記一定の時間間隔のタイミングより積極的に早め且つ前記タイミングパルスのタイミングに合わせて前記送信受信部から前記測定ヘッドに出力された測定指令により、前記一定の時間間隔毎に前記工作物を測定し、
その結果、前記プログラマブルコントローラが前記測定ヘッドの前記位置データを取得する第1の時間と、前記測定ヘッドが前記測定指令により前記工作物を測定する第2の時間と、を一致させたことを特徴とする工作機械における工作物測定装置。
An NC device that controls a machine tool, a measurement head that is detachably attached to the spindle of the machine tool, measures a workpiece, a transmission / reception unit that transmits and receives between the measurement head, and a workpiece measurement device A control device for controlling the workpiece, the device measuring the workpiece,
This workpiece measuring device
Including the of the measuring head against the measured point on the workpiece, and a second axial measuring head scans the first axial Toko this measuring head is to measure the distance to the workpiece A programmable controller for acquiring at least two axial position data from the NC device at regular time intervals;
A pulse output unit that is provided in the transmission / reception unit and outputs a timing pulse having a pulse interval corresponding to the fixed time interval;
The transmission / reception unit outputs the timing pulse from the pulse output unit to the programmable controller, and at the same time generates a measurement command for each certain time interval,
When the programmable controller receives the timing pulse, the programmable controller obtains the position data of the measuring head at every certain time interval,
The measurement head is positively advanced from the timing of the certain time interval by the time difference set in advance by a prediction system provided in the transmission / reception unit and is synchronized with the timing of the timing pulse from the transmission / reception unit. According to the measurement command output to the measuring head, the workpiece is measured at every certain time interval,
As a result, the first time for the programmable controller to acquire the position data of the measuring head and the second time for the measuring head to measure the workpiece according to the measurement command are matched. Workpiece measuring device for machine tools.
工作機械を制御するNC装置と、前記工作機械の主軸に着脱可能に装着されて工作物を測定する測定ヘッドと、この測定ヘッドとの間で送受信を行う送信受信部と、工作物測定装置を制御する制御装置とを有して、前記工作物を測定する装置であって、
この工作物測定装置は、
前記工作物上の被測定点に対する前記測定ヘッドの、この測定ヘッドが前記工作物までの距離の測定を行う第1の軸方向とこの測定ヘッドが走査する第2の軸方向とを含む少なくとも2軸方向の位置のデータを、前記NC装置から一定の時間間隔毎に取得するプログラマブルコントローラと、
前記送信受信部に設けられ、前記一定の時間間隔に対応するパルス間隔を有するタイミングパルスを出力するパルス出力部とを備え、
前記送信受信部は、前記パルス出力部から前記タイミングパルスを前記プログラマブルコントローラに出力すると同時に、前記一定の時間間隔毎に測定指令を前記測定ヘッドに出力し、
前記プログラマブルコントローラは、前記タイミングパルスを受信すると、前記一定の時間間隔毎に前記測定ヘッドの前記位置データを取得し、
前記測定ヘッドは、前記測定指令を受信すると、この測定ヘッドに設けられた予測システムで予め設定された時間差だけ積極的に早めたタイミングで前記一定の時間間隔毎に前記工作物を測定し、
その結果、前記プログラマブルコントローラが前記測定ヘッドの前記位置データを取得する第1の時間と、前記測定ヘッドが前記工作物を測定する第2の時間と、を一致させて、前記プログラマブルコントローラによる前記位置データの取得の動作と、その時点における前記測定ヘッドによる前記工作物の測定の動作とを、常に同一のタイミングで前記一定の時間間隔毎に繰り返して行ない、
前記プログラマブルコントローラにより取得された前記測定ヘッドの前記位置データを、前記制御装置に出力し、
前記送信受信部は、前記測定ヘッドに前記測定指令を送信した後、この測定ヘッドから受信した測定データを前記制御装置に出力し、
この制御装置は、前記位置データと前記測定データとに基づいて演算を行うことにより、前記工作物の2次元形状データまたは3次元形状データを得るようにしたことを特徴とする工作機械における工作物測定装置。
An NC device that controls a machine tool, a measurement head that is detachably attached to the spindle of the machine tool, measures a workpiece, a transmission / reception unit that transmits and receives between the measurement head, and a workpiece measurement device A control device for controlling the workpiece, the device measuring the workpiece,
This workpiece measuring device
Including the of the measuring head against the measured point on the workpiece, and a second axial measuring head scans the first axial Toko this measuring head is to measure the distance to the workpiece A programmable controller for acquiring at least two axial position data from the NC device at regular time intervals;
A pulse output unit that is provided in the transmission / reception unit and outputs a timing pulse having a pulse interval corresponding to the fixed time interval;
The transmission / reception unit outputs the timing pulse from the pulse output unit to the programmable controller, and at the same time outputs a measurement command to the measurement head at every certain time interval,
When the programmable controller receives the timing pulse, the programmable controller obtains the position data of the measuring head at every certain time interval,
When the measurement head receives the measurement command, the measurement head measures the workpiece at the predetermined time intervals at a timing that is positively advanced by a time difference set in advance by a prediction system provided in the measurement head,
As a result, a first time when the programmable controller acquires the position data of the measuring head and a second time when the measuring head measures the workpiece are matched, and the position by the programmable controller is set. The operation of acquiring data and the operation of measuring the workpiece by the measuring head at that time point are always repeated at the same timing at the predetermined time intervals,
Outputting the position data of the measuring head acquired by the programmable controller to the control device;
The transmission / reception unit transmits the measurement command to the measurement head, and then outputs the measurement data received from the measurement head to the controller.
The control apparatus is configured to obtain two-dimensional shape data or three-dimensional shape data of the workpiece by performing an operation based on the position data and the measurement data. measuring device.
工作機械を制御するNC装置と、前記工作機械の主軸に着脱可能に装着されて工作物を測定する測定ヘッドと、この測定ヘッドとの間で送受信を行う送信受信部と、工作物測定装置を制御する制御装置とを有して、前記工作物を測定する装置であって、
この工作物測定装置は、
前記工作物上の被測定点に対する前記測定ヘッドの、この測定ヘッドが前記工作物までの距離の測定を行う第1の軸方向とこの測定ヘッドが走査する第2の軸方向とを含む少なくとも2軸方向の位置のデータを、前記NC装置から一定の時間間隔毎に取得するプログラマブルコントローラと、
前記送信受信部に設けられ、前記一定の時間間隔に対応するパルス間隔を有するタイミングパルスを出力するパルス出力部とを備え、
前記送信受信部は、前記パルス出力部から前記タイミングパルスを前記プログラマブルコントローラに出力すると同時に、前記一定の時間間隔毎に測定指令を生成し、
前記プログラマブルコントローラは、前記タイミングパルスを受信すると、前記一定の時間間隔毎に前記測定ヘッドの前記位置データを取得し、
前記測定ヘッドは、前記送信受信部に設けられた予測システムで予め設定された時間差だけ、前記一定の時間間隔のタイミングより積極的に早め且つ前記タイミングパルスのタイミングに合わせて前記送信受信部から前記測定ヘッドに出力された測定指令により、前記一定の時間間隔毎に前記工作物を測定し、
その結果、前記プログラマブルコントローラが前記測定ヘッドの前記位置データを取得する第1の時間と、前記測定ヘッドが前記測定指令により前記工作物を測定する第2の時間と、を一致させて、前記プログラマブルコントローラによる前記位置データの取得の動作と、その時点における前記測定ヘッドによる前記工作物の測定の動作とを、常に同一のタイミングで前記一定の時間間隔毎に繰り返して行ない、
前記プログラマブルコントローラにより取得された前記測定ヘッドの前記位置データを、前記制御装置に出力し、
前記送信受信部は、前記測定ヘッドに前記測定指令を送信した後、この測定ヘッドから受信した測定データを前記制御装置に出力し、
この制御装置は、前記位置データと前記測定データとに基づいて演算を行うことにより、前記工作物の2次元形状データまたは3次元形状データを得るようにしたことを特徴とする工作機械における工作物測定装置。
An NC device that controls a machine tool, a measurement head that is detachably attached to the spindle of the machine tool, measures a workpiece, a transmission / reception unit that transmits and receives between the measurement head, and a workpiece measurement device A control device for controlling the workpiece, the device measuring the workpiece,
This workpiece measuring device
Including the of the measuring head against the measured point on the workpiece, and a second axial measuring head scans the first axial Toko this measuring head is to measure the distance to the workpiece A programmable controller for acquiring at least two axial position data from the NC device at regular time intervals;
A pulse output unit that is provided in the transmission / reception unit and outputs a timing pulse having a pulse interval corresponding to the fixed time interval;
The transmission / reception unit outputs the timing pulse from the pulse output unit to the programmable controller, and at the same time generates a measurement command for each certain time interval,
When the programmable controller receives the timing pulse, the programmable controller obtains the position data of the measuring head at every certain time interval,
The measurement head is positively advanced from the timing of the certain time interval by the time difference set in advance by a prediction system provided in the transmission / reception unit and is synchronized with the timing of the timing pulse from the transmission / reception unit. According to the measurement command output to the measuring head, the workpiece is measured at every certain time interval,
As a result, the programmable controller matches the first time when the position data of the measuring head is acquired and the second time when the measuring head measures the workpiece according to the measurement command. The operation of acquiring the position data by the controller and the operation of measuring the workpiece by the measuring head at that time are always repeated at the same timing at the predetermined time intervals.
Outputting the position data of the measuring head acquired by the programmable controller to the control device;
The transmission / reception unit transmits the measurement command to the measurement head, and then outputs the measurement data received from the measurement head to the controller.
The control apparatus is configured to obtain two-dimensional shape data or three-dimensional shape data of the workpiece by performing an operation based on the position data and the measurement data. measuring device.
前記プログラマブルコントローラは、前記測定ヘッドの前記位置データを一時的に記憶するためのバッファメモリを有し、
前記プログラマブルコントローラは、前記測定ヘッドの前記位置データを取得すると、この位置データを、前記バッファメモリに一旦記憶させたのち前記バッファメモリから前記制御装置に出力することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかの項に記載の工作機械における工作物測定装置。
The programmable controller has a buffer memory for temporarily storing the position data of the measuring head,
5. The programmable controller, when acquiring the position data of the measuring head, temporarily stores the position data in the buffer memory, and then outputs the position data from the buffer memory to the control device. The workpiece measuring apparatus in the machine tool as described in any one of the above items.
前記制御装置は、
前記測定データを格納する測定データ記憶部と、
前記プログラマブルコントローラで取得され前記バッファメモリに記憶されている前記位置データを、この制御装置に設けられている開始番地メモリの指令と前記バッファメモリに設けられているメモリ番地カウンタの指令とに従って、順次読み出すとともにこうして読み出された前記位置データを格納する位置データ記憶部と、
前記測定データおよび前記位置データに基づいて演算を行う演算処理部とを有す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工作物測定装置。
The controller is
A measurement data storage unit for storing the measurement data;
The position data acquired by the programmable controller and stored in the buffer memory are sequentially sequentially according to a command of a start address memory provided in the control device and a command of a memory address counter provided in the buffer memory. A position data storage unit for reading and storing the position data thus read;
6. The workpiece measuring apparatus for a machine tool according to claim 5, further comprising an arithmetic processing unit that performs an operation based on the measurement data and the position data.
前記測定ヘッドは、前記測定指令を受けると、この測定ヘッドから前記工作物までの前記距離を測定することにより、この工作物を非接触で測定することを特徴とする請求項1ないし6のいずれかの項に記載の工作機械における工作物測定装置。 The measuring head receives the measurement command, by measuring the distance to the workpiece from the measuring head, any of claims 1 to 6, characterized in that measuring the workpiece in noncontact A workpiece measuring device for a machine tool according to any one of the above items. 前記測定ヘッドは自動工具交換装置により前記主軸に対して自動的に交換され、
前記主軸に装着された工具で前記工作物を加工する工程の途中または加工工程後に、前記主軸に装着された前記測定ヘッドで前記工作物を測定する工程を設けて、
加工動作と測定動作とが順番にまたはこれとは逆の順に連続するようにしたことを特徴とする請求項1ないし7のいずれかの項に記載の工作機械における工作物測定装置。
The measuring head is automatically changed with respect to the spindle by an automatic tool changer,
Providing a step of measuring the workpiece with the measuring head attached to the spindle during or after the machining step of machining the workpiece with a tool attached to the spindle;
8. The workpiece measuring apparatus for a machine tool according to claim 1, wherein the machining operation and the measuring operation are successively performed in the order or in the reverse order.
工作機械の主軸に着脱可能に装着される測定ヘッドにより工作物を測定する方法であって、
この方法に使用される工作物測定装置は、
前記工作機械を制御するNC装置と、
前記工作機械の前記主軸に着脱可能に装着されて前記工作物を測定する前記測定ヘッドと、
この測定ヘッドとの間で送受信を行う送信受信部と、
前記工作物測定装置を制御する制御装置と、
前記工作物上の被測定点に対する前記測定ヘッドの、この測定ヘッドが前記工作物までの距離の測定を行う第1の軸方向とこの測定ヘッドが走査する第2の軸方向とを含む少なくとも2軸方向の位置のデータを、前記NC装置から一定の時間間隔毎に取得するプログラマブルコントローラと、
前記送信受信部に設けられ、前記一定の時間間隔に対応するパルス間隔を有するタイミングパルスを出力するパルス出力部とを備え、
前記工作物測定装置による前記工作物測定方法は、
前記送信受信部は、前記パルス出力部から前記タイミングパルスを前記プログラマブルコントローラに出力すると同時に、前記一定の時間間隔毎に測定指令を前記測定ヘッドに出力し、
前記プログラマブルコントローラは、前記タイミングパルスを受信すると、前記一定の時間間隔毎に前記測定ヘッドの前記位置データを取得し、
前記測定ヘッドは、前記測定指令を受信すると、この測定ヘッドに設けられた予測システムで予め設定された時間差だけ積極的に早めたタイミングで前記一定の時間間隔毎に前記工作物を測定し、
その結果、前記プログラマブルコントローラが前記測定ヘッドの前記位置データを取得する第1の時間と、前記測定ヘッドが前記工作物を測定する第2の時間と、を一致させたことを特徴とする工作機械における工作物測定方法。
A method of measuring a workpiece with a measuring head that is detachably mounted on a spindle of a machine tool,
The workpiece measuring device used in this method is
An NC device for controlling the machine tool;
The measuring head that is detachably mounted on the spindle of the machine tool and measures the workpiece;
A transmission / reception unit that performs transmission / reception with the measurement head;
A control device for controlling the workpiece measuring device;
Including the of the measuring head against the measured point on the workpiece, and a second axial measuring head scans the first axial Toko this measuring head is to measure the distance to the workpiece A programmable controller for acquiring at least two axial position data from the NC device at regular time intervals;
A pulse output unit that is provided in the transmission / reception unit and outputs a timing pulse having a pulse interval corresponding to the fixed time interval;
The workpiece measuring method by the workpiece measuring device is:
The transmission / reception unit outputs the timing pulse from the pulse output unit to the programmable controller, and at the same time outputs a measurement command to the measurement head at every certain time interval,
When the programmable controller receives the timing pulse, the programmable controller obtains the position data of the measuring head at every certain time interval,
When the measurement head receives the measurement command, the measurement head measures the workpiece at the predetermined time intervals at a timing that is positively advanced by a time difference set in advance by a prediction system provided in the measurement head,
As a result, the first time for the programmable controller to acquire the position data of the measuring head and the second time for the measuring head to measure the workpiece are matched with each other. Workpiece measuring method.
工作機械の主軸に着脱可能に装着される測定ヘッドにより工作物を測定する方法であって、
この方法に使用される工作物測定装置は、
前記工作機械を制御するNC装置と、
前記工作機械の前記主軸に着脱可能に装着されて前記工作物を測定する前記測定ヘッドと、
この測定ヘッドとの間で送受信を行う送信受信部と、
前記工作物測定装置を制御する制御装置と、
前記工作物上の被測定点に対する前記測定ヘッドの、この測定ヘッドが前記工作物までの距離の測定を行う第1の軸方向とこの測定ヘッドが走査する第2の軸方向とを含む少なくとも2軸方向の位置のデータを、前記NC装置から一定の時間間隔毎に取得するプログラマブルコントローラと、
前記送信受信部に設けられ、前記一定の時間間隔に対応するパルス間隔を有するタイミングパルスを出力するパルス出力部とを備え、
前記工作物測定装置による前記工作物測定方法は、
前記送信受信部は、前記パルス出力部から前記タイミングパルスを前記プログラマブルコントローラに出力すると同時に、前記一定の時間間隔毎に測定指令を生成し、
前記プログラマブルコントローラは、前記タイミングパルスを受信すると、前記一定の時間間隔毎に前記測定ヘッドの前記位置データを取得し、
前記測定ヘッドは、前記送信受信部に設けられた予測システムで予め設定された時間差だけ、前記一定の時間間隔のタイミングより積極的に早め且つ前記タイミングパルスのタイミングに合わせて前記送信受信部から前記測定ヘッドに出力された測定指令により、前記一定の時間間隔毎に前記工作物を測定し、
その結果、前記プログラマブルコントローラが前記測定ヘッドの前記位置データを取得する第1の時間と、前記測定ヘッドが前記測定指令により前記工作物を測定する第2の時間と、を一致させたことを特徴とする工作機械における工作物測定方法。
A method of measuring a workpiece with a measuring head that is detachably mounted on a spindle of a machine tool,
The workpiece measuring device used in this method is
An NC device for controlling the machine tool;
The measuring head that is detachably mounted on the spindle of the machine tool and measures the workpiece;
A transmission / reception unit that performs transmission / reception with the measurement head;
A control device for controlling the workpiece measuring device;
Including the of the measuring head against the measured point on the workpiece, and a second axial measuring head scans the first axial Toko this measuring head is to measure the distance to the workpiece A programmable controller for acquiring at least two axial position data from the NC device at regular time intervals;
A pulse output unit that is provided in the transmission / reception unit and outputs a timing pulse having a pulse interval corresponding to the fixed time interval;
The workpiece measuring method by the workpiece measuring device is:
The transmission / reception unit outputs the timing pulse from the pulse output unit to the programmable controller, and at the same time generates a measurement command for each certain time interval,
When the programmable controller receives the timing pulse, the programmable controller obtains the position data of the measuring head at every certain time interval,
The measurement head is positively advanced from the timing of the certain time interval by the time difference set in advance by a prediction system provided in the transmission / reception unit and is synchronized with the timing of the timing pulse from the transmission / reception unit. According to the measurement command output to the measuring head, the workpiece is measured at every certain time interval,
As a result, the first time for the programmable controller to acquire the position data of the measuring head and the second time for the measuring head to measure the workpiece according to the measurement command are matched. A workpiece measuring method in a machine tool.
工作機械の主軸に着脱可能に装着される測定ヘッドにより工作物を測定する方法であって、
この方法に使用される工作物測定装置は、
前記工作機械を制御するNC装置と、
前記工作機械の前記主軸に着脱可能に装着されて前記工作物を測定する前記測定ヘッドと、
この測定ヘッドとの間で送受信を行う送信受信部と、
前記工作物測定装置を制御する制御装置と、
前記工作物上の被測定点に対する前記測定ヘッドの、この測定ヘッドが前記工作物までの距離の測定を行う第1の軸方向とこの測定ヘッドが走査する第2の軸方向とを含む少なくとも2軸方向の位置のデータを、前記NC装置から一定の時間間隔毎に取得するプログラマブルコントローラと、
前記送信受信部に設けられ、前記一定の時間間隔に対応するパルス間隔を有するタイミングパルスを出力するパルス出力部とを備え、
前記工作物測定装置による前記工作物測定方法は、
前記送信受信部は、前記パルス出力部から前記タイミングパルスを前記プログラマブルコントローラに出力すると同時に、前記一定の時間間隔毎に測定指令を前記測定ヘッドに出力し、
前記プログラマブルコントローラは、前記タイミングパルスを受信すると、前記一定の時間間隔毎に前記測定ヘッドの前記位置データを取得し、
前記測定ヘッドは、前記測定指令を受信すると、この測定ヘッドに設けられた予測システムで予め設定された時間差だけ積極的に早めたタイミングで前記一定の時間間隔毎に前記工作物を測定し、
その結果、前記プログラマブルコントローラが前記測定ヘッドの前記位置データを取得する第1の時間と、前記測定ヘッドが前記工作物を測定する第2の時間とを一致させて、前記プログラマブルコントローラによる前記位置データの取得の動作と、その時点における前記測定ヘッドによる前記工作物の測定の動作とを、常に同一のタイミングで前記一定の時間間隔毎に繰り返して行ない、
前記プログラマブルコントローラにより取得された前記測定ヘッドの前記位置データを、前記工作物測定装置の制御装置に出力し、
前記送信受信部は、前記測定ヘッドに前記測定指令を送信した後、この測定ヘッドから受信した測定データを前記制御装置に出力し、
この制御装置は、前記位置データと前記測定データとに基づいて演算を行うことにより、前記工作物の2次元形状データまたは3次元形状データを得ることを特徴とする工作機械における工作物測定方法。
A method of measuring a workpiece with a measuring head that is detachably mounted on a spindle of a machine tool,
The workpiece measuring device used in this method is
An NC device for controlling the machine tool;
The measuring head that is detachably mounted on the spindle of the machine tool and measures the workpiece;
A transmission / reception unit that performs transmission / reception with the measurement head;
A control device for controlling the workpiece measuring device;
Including the of the measuring head against the measured point on the workpiece, and a second axial measuring head scans the first axial Toko this measuring head is to measure the distance to the workpiece A programmable controller for acquiring at least two axial position data from the NC device at regular time intervals;
A pulse output unit that is provided in the transmission / reception unit and outputs a timing pulse having a pulse interval corresponding to the fixed time interval;
The workpiece measuring method by the workpiece measuring device is:
The transmission / reception unit outputs the timing pulse from the pulse output unit to the programmable controller, and at the same time outputs a measurement command to the measurement head at every certain time interval,
When the programmable controller receives the timing pulse, the programmable controller obtains the position data of the measuring head at every certain time interval,
When the measurement head receives the measurement command, the measurement head measures the workpiece at the predetermined time intervals at a timing that is positively advanced by a time difference set in advance by a prediction system provided in the measurement head,
As a result, a first time when the programmable controller acquires the position data of the measuring head is matched with a second time when the measuring head measures the workpiece, and the position data by the programmable controller And the operation of measuring the workpiece by the measuring head at that time are always repeated at the same timing at regular intervals.
Outputting the position data of the measuring head acquired by the programmable controller to a control device of the workpiece measuring device;
The transmission / reception unit transmits the measurement command to the measurement head, and then outputs the measurement data received from the measurement head to the controller.
This control device obtains two-dimensional shape data or three-dimensional shape data of the workpiece by performing an operation based on the position data and the measurement data, and a workpiece measurement method in a machine tool.
工作機械の主軸に着脱可能に装着される測定ヘッドにより工作物を測定する方法であって、
この方法に使用される工作物測定装置は、
前記工作機械を制御するNC装置と、
前記工作機械の前記主軸に着脱可能に装着されて前記工作物を測定する前記測定ヘッドと、
この測定ヘッドとの間で送受信を行う送信受信部と、
前記工作物測定装置を制御する制御装置と、
前記工作物上の被測定点に対する前記測定ヘッドの、この測定ヘッドが前記工作物までの距離の測定を行う第1の軸方向とこの測定ヘッドが走査する第2の軸方向とを含む少なくとも2軸方向の位置のデータを、前記NC装置から一定の時間間隔毎に取得するプログラマブルコントローラと、
前記送信受信部に設けられ、前記一定の時間間隔に対応するパルス間隔を有するタイミングパルスを出力するパルス出力部とを備え、
前記工作物測定装置による前記工作物測定方法は、
前記送信受信部は、前記パルス出力部から前記タイミングパルスを前記プログラマブルコントローラに出力すると同時に、前記一定の時間間隔毎に測定指令を生成し、
前記プログラマブルコントローラは、前記タイミングパルスを受信すると、前記一定の時間間隔毎に前記測定ヘッドの前記位置データを取得し、
前記測定ヘッドは、前記送信受信部に設けられた予測システムで予め設定された時間差だけ、前記一定の時間間隔のタイミングより積極的に早め且つ前記タイミングパルスのタイミングに合わせて前記送信受信部から前記測定ヘッドに出力された測定指令により、前記一定の時間間隔毎に前記工作物を測定し、
その結果、前記プログラマブルコントローラが前記測定ヘッドの前記位置データを取得する第1の時間と、前記測定ヘッドが前記測定指令により前記工作物を測定する第2の時間とを一致させて、前記プログラマブルコントローラによる前記位置データの取得の動作と、その時点における前記測定ヘッドによる前記工作物の測定の動作とを、常に同一のタイミングで前記一定の時間間隔毎に繰り返して行ない、
前記プログラマブルコントローラにより取得された前記測定ヘッドの前記位置データを、前記工作物測定装置の制御装置に出力し、
前記送信受信部は、前記測定ヘッドに前記測定指令を送信した後、この測定ヘッドから受信した測定データを前記制御装置に出力し、
この制御装置は、前記位置データと前記測定データとに基づいて演算を行うことにより、前記工作物の2次元形状データまたは3次元形状データを得ることを特徴とする工作機械における工作物測定方法。
A method of measuring a workpiece with a measuring head that is detachably mounted on a spindle of a machine tool,
The workpiece measuring device used in this method is
An NC device for controlling the machine tool;
The measuring head that is detachably mounted on the spindle of the machine tool and measures the workpiece;
A transmission / reception unit that performs transmission / reception with the measurement head;
A control device for controlling the workpiece measuring device;
Including the of the measuring head against the measured point on the workpiece, and a second axial measuring head scans the first axial Toko this measuring head is to measure the distance to the workpiece A programmable controller for acquiring at least two axial position data from the NC device at regular time intervals;
A pulse output unit that is provided in the transmission / reception unit and outputs a timing pulse having a pulse interval corresponding to the fixed time interval;
The workpiece measuring method by the workpiece measuring device is:
The transmission / reception unit outputs the timing pulse from the pulse output unit to the programmable controller, and at the same time generates a measurement command for each certain time interval,
When the programmable controller receives the timing pulse, the programmable controller obtains the position data of the measuring head at every certain time interval,
The measurement head is positively advanced from the timing of the certain time interval by the time difference set in advance by a prediction system provided in the transmission / reception unit and is synchronized with the timing of the timing pulse from the transmission / reception unit. According to the measurement command output to the measuring head, the workpiece is measured at every certain time interval,
As a result, the programmable controller matches the first time when the programmable controller acquires the position data of the measuring head and the second time when the measuring head measures the workpiece according to the measurement command. The operation of acquiring the position data according to the above and the operation of measuring the workpiece by the measuring head at that time are always repeated at the same time interval at the predetermined time interval,
Outputting the position data of the measuring head acquired by the programmable controller to a control device of the workpiece measuring device;
The transmission / reception unit transmits the measurement command to the measurement head, and then outputs the measurement data received from the measurement head to the controller.
This control device obtains two-dimensional shape data or three-dimensional shape data of the workpiece by performing an operation based on the position data and the measurement data, and a workpiece measurement method in a machine tool.
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