JP6130242B2 - 測定装置を備えた工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、光学式変位計を有する測定装置を備えた工作機械に関する。

上述した光学式変位計を有する測定装置を備えた工作機械として、従来、特開平７-１２０２１６号公報（特許文献１）に開示された工作機械が知られている。この特許文献１に開示された光学式変位計は、三角測量の原理で距離を検出し出力するものであるが、一般的に、光学式変位計は、その実測値が、測定環境の影響を受けて変動するという特性を有する。このため、特許文献１では、予め計算しておいた補正値データを用いて、実測値を補正する方式を採っている。尚、このような補正データを生成する処理を一般にキャリブレーションという。

上記特許文献１に開示された計測装置は、具体的には、図８に示すように、補正値データを生成する構成部と実測値を補正する構成部とから構成される。そして、補正値データを生成する構成部は、精度測定装置、変位センサ、測定制御装置、ＲＯＭから成り、測定制御装置は、誤差値演算手段、補正値データ生成手段、補正値データ格納手段から構成されている。また、実測値を補正する構成部は、ならい機械、変位センサ、デジタイジング制御装置から成り、デジタイジング制御装置は、実行データ読み取り手段、ＲＯＭ、補正制御手段から構成されている。

補正値データの生成は、前記補正値データを生成する構成部において実行され、前記精度測定装置のテーブル上の測定モデルを所定軸に沿って移動させて、前記変位センサから出力される実測値、及び軸制御回路から得られる変位センサの移動量データに基づいて、前記誤差値演算手段、補正値データ生成手段における処理によって、補正値データが生成される。このようにして生成された補正値データは、一旦、補正値データ格納手段に書き込まれた後、インターフェイスを介して、前記デジタイジング制御装置のＲＯＭに書き込まれる。

一方、実測値の補正は、前記実測値を補正する構成部において実行され、前記ならい装置のテーブル上の実測用モデルを所定軸に沿って移動させて、前記実行データ読み取り手段によって変位センサから実測値を読み取り、読み取られた実測値、及び前記デジタイジング制御装置のＲＯＭに格納された補正値データを基に、前記補正制御手段において実測値が補正される。

特開平７−１２０２１６号公報

ところで、上記特許文献１の測定装置では、前記補正値データを生成する構成部、即ち、キャリブレーションを実行する構成部と、前記実測値を補正する構成部とが、その動作において直接関連しておらず、それぞれ別個に動作するように構成されている。これは、従来より、キャリブレーションは、例えば、１週間に１回程度の定期に実行されており、特許文献１においても、このような定期的な実行を想定していることによるものと思われる。

しかしながら、光学式変位計を工作機械の機内に装着して、当該機内で測定を行う場合、上記従来のように、定期的にキャリブレーションを行うようにしたのでは、正確な測定を行うことができないという問題がある。

即ち、まず、光学式変位計の中でも、レーザ光を照射して変位を測定するレーザ変位計の場合、これを起動してレーザ光を照射した状態で、３０分から４０分程度経過し、その温度が安定した状態になるまで、測定結果が安定しないという温度ドリフトの問題がある。図９はレーザ変位計を起動後１時間が経過するまでの温度ドリフトの様子を示したグラフである。同図９に示すように、レーザ変位計を起動直後の測定値と、起動後５０分が経過したときの測定値との差は約０．０１５ｍｍ（１５μｍ）に達し、１時間が経過した後、測定値が安定したものとなる。このように、レーザ変位計では、これを起動した後、一定時間が経過するまで、正確な測定をすることができない、言い換えれば、正確な測定を行うには、レーザ変位計を起動後、一定時間経過した後に測定を実施しなければならないという問題があり、機内計測を行う場合には、工作機械の稼働率が低下するという問題につながる。

また、機内計測を行う場合、通常、加工によって生じる切り屑や、加工の際に用いるクーラント液などからレーザ変位計を保護するために、当該レーザ変位計を保護ケースの中に収納し、保護ケースに設けた保護ガラス（強化ガラス）を介して測定を行う、即ち、レーザ光が保護ガラスを透過して入受光するという態様が採られるが、この場合、加工後の測定時には、保護ガラスに切り屑やクーラント液が付着した状態となる。このため、キャリブレーションを実施した時と測定を実施する時とでは、保護ガラスの屈折率が異なり、この屈折率の相違からレーザ変位計の検出特性が異なったものとなる。したがって、上記特許文献１の測定装置を用いて機内計測を行う場合、切り屑やクーラント液の影響を受けて正確な測定ができないという問題を生じる。尚、切り屑やクーラント液の付着状態は、測定の度に異なるため、正確な測定を行うためには、このような切り屑やクーラント液の影響を受けない測定装置が求められる。

また、レーザ変位計は、測定対象物や測定対象面の性状の違い、例えば、測定対象物の材質、測定対象面の面粗度や色などの相違によって、その検出特性が異なるという特性を有する。したがって、上記特許文献１の測定装置を用いて機内計測を行う場合、キャリブレーション実行時と測定時とで、測定対象物や測定対象面の性状に相違がある場合には、正確な測定を行うことができないことになる。更に、キャリブレーション実行時と測定時とで、レーザ変位計の取付位置や取付方向に相違がある場合にも、レーザ変位計の検出特性が異なる。したがって、このような相違がある場合にも、正確な測定を行うことができない。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、光学式変位計を有する測定装置を備え、温度ドリフトや測定環境の影響を受けないで正確に機内測定ができる工作機械の提供を、その目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、
工作機械に装着され、レーザ光を照射して、前記工作機械上の被測定物との間の距離を測定する光学式変位計と、
前記工作機械のＮＣ装置に組み込まれ、若しくは前記ＮＣ装置と連携して、前記工作機械及び光学式変位計に測定動作を実行させる測定制御部とを具備した測定装置を備える工作機械であって、
前記光学式変位計及び前記被測定物は、少なくともいずれか一方が工作機械の軸移動部に取り付けられて、相互に相対的に移動可能に配設され、
前記測定制御部は、前記光学式変位計のキャリブレーションを行うキャリブレーション部と、前記光学式変位計によって実測定を行う測定実行部とを備え、
前記キャリブレーション部は、前記光学式変位計のキャリブレーションを行うための動作を前記軸移動部に実行させるキャリブレーション動作実行部と、前記軸移動部がキャリブレーション動作を実行している間、前記光学式変位計からの測定信号を受信して、較正用のデータを算出する較正データ算出部と、算出された較正用のデータを記憶する較正データ記憶部とを備え、
前記測定実行部は、前記光学式変位計による実測定を行うための動作を前記軸移動部に実行させる測定動作実行部と、前記軸移動部が測定動作を実行している間、前記光学式変位計からの測定信号を受信し、前記較正データ記憶部に格納された較正用のデータを参照して、前記光学式変位計から受信した測定データを較正する測定データ較正部とを備えてなり、
前記測定制御部は、前記光学式変位計を立ち上げ、レーザ光を照射した状態にしてから実測定を実行する前に、少なくとも１回、前記キャリブレーション部によるキャリブレーションを実行した後、前記測定実行部による実測定を実行するように構成されている測定装置を備えた工作機械に係る。

上記のように、本発明に係る工作機械では、光学式変位計及び被測定物の一方が工作機械の軸移動部に取り付けられ、光学式変位計を立ち上げ、レーザ光を照射した状態にしてから実測定を実行する前に、少なくとも１回、キャリブレーション部によってキャリブレーションが実行された後、測定実行部によって実測定が実行される。

前記キャリブレーション部では、キャリブレーションを行うための動作を軸移動部に実行させ、この軸移動部がキャリブレーション動作を実行している間、較正データ算出部によって、光学式変位計から測定信号を受信するとともに、受信した測定信号を基に較正用データを算出し、算出した較正データを較正データ記憶部に格納する。

一方、前記測定実行部では、実測定を行うための動作を軸移動部に実行させ、この軸移動部が実測定動作を実行している間、測定データ較正部によって、光学式変位計から測定信号を受信するとともに、受信した測定データを、較正データ記憶部に格納された較正用データを参照して較正する。

斯くして、本発明に係る工作機械によれば、光学式変位計を立ち上げて、レーザ光を照射した状態にした後、実測定が実行される前には、必ず、キャリブレーションが実行されるので、現状の測定環境に合った正確な較正データを取得することができ、これを基にした正確な測定データを得ることができる。例えば、上述した温度ドリフトが生じるような時間帯であっても、キャリブレーションを実行した後、実測定を実行するようにすれば、その測定誤差は殆ど無視することができる程度のものとなり、切り屑やクーラント液といった機内環境の影響もこれを排除することができる。更に、光学式変位計の立ち上げ前後において、光学式変位計の取付位置や取付方向に変更があっても、これを較正した正確な測定を行うことができる。

尚、キャリブレーションは、光学式変位計の立ち上げ後、実測定を実行する前に毎回これを行うようにしても良く、或いは、複数回実測定を実行する度にこれを行うようにしても良い。このようにすれば、より正確な測定を行うことができる。

特に、実測定を実行する前に毎回キャリブレーションを行うようにすれば、切り屑やクーラント液といった機内環境の影響を受けないより正確な測定を実現することができ、また、実測定間で測定対象物や測定対象面の性状の違いがある場合でも、その影響を受けない正確な測定を実現することができる。

尚、本発明において、前記較正データ算出部は、これを、前記ＮＣ装置の制御信号から得られる前記光学式変位計と被測定物との間の相対的な変位データ、及び前記光学式変位計から出力される測定データに基づいて、前記較正用のデータを算出するように構成することができる。ＮＣ装置の制御信号には、前記軸移動部に関する位置指令が含まれており、この位置指令から光学式変位計と被測定物との間の相対的な変位を知ることができる。したがって、この相対的な変位データと光学式変位計の測定データとを比較することで、較正データを生成することができる。このようにすれば、光学式変位計と被測定物との間の相対的な実変位を取得するために、スケール等の特別な手段を設ける必要がなく、装置構成の複雑さや、装置コストの高価格化を回避することができる。

また、本発明において、前記測定制御部は、前記キャリブレーションが必要か否かを判断するキャリブレーション要否判断部を更に備え、該キャリブレーション要否判断部によりキャリブレーションが必要であると判断されたとき、前記キャリブレーション部によるキャリブレーションを実行した後、該測定実行部による実測定を実行し、前記キャリブレーション要否判断部によりキャリブレーションが不要であると判断されたとき、キャリブレーションを実行しないで前記測定実行部による実測定のみを実行するように構成されていても良い。

このように、キャリブレーション要否判断部を設けて、キャリブレーションが必要か否かを判断し、測定環境が変化するなどして、キャリブレーションが必要になったときだけ、キャリブレーショを実行するようにすれば、時間を要する不要なキャリブレーションを省くことができ、測定の正確性を確保しつつ、より効率的な測定を実現することができる。

尚、前記キャリブレーション要否判断は、前記光学式変位計の連続稼働時間、連続測定回数、前回のキャリブレーションからの経過時間又は温度の内の少なくともいずれか一つを基準にすることができる。

このように、本発明に係る工作機械によれば、光学式変位計を立ち上げ後、実測定が実行される前には、必ず、キャリブレーションが実行されるので、現状の測定環境に合った正確な較正データを取得することができ、これを基にした正確な測定データを得ることができる。

また、ＮＣ装置の制御信号から得られる前記光学式変位計と被測定物との間の相対的な変位データ、及び前記光学式変位計から出力される測定データに基づいて、前記較正用のデータを算出するようにしているので、光学式変位計と被測定物との間の相対的な実変位を取得するために、スケール等の特別な手段を設ける必要がなく、装置構成の複雑さや、装置コストの高価格化を回避することができる。

さらに、キャリブレーションが必要か否かを判断するキャリブレーション要否判断部を設けて、測定環境が変化するなどして、キャリブレーションが必要になったときだけ、キャリブレーションを実行するようにしているので、時間を要する不要なキャリブレーションを省くことができ、測定の正確性を確保しつつ、より効率的な測定を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る測定装置を備えた工作機械の概略構成を示したブロック図である。 本実施形態に係るキャリブレーション要否判断部における処理を示したフローチャートである。 本実施形態に係るキャリブレーション用のＮＣプログラムを示した説明図である。 本実施形態に係るキャリブレーション開始前の状態を示した説明図である。 本実施形態に係るキャリブレーション完了時の状態を示した説明図である。 本実施形態に係る振れ測定用のＮＣプログラムを示した説明図である。 本実施形態に係る振れ測定の態様を示した説明図である。 従来の測定装置を備えた工作機械の概略構成を示したブロック図である。 レーザ変位計の温度ドリフトの様子を示したグラフである。

以下、本発明の具体的な実施形態について、図面に基づき説明する。尚、本例では、工作機械をＮＣ旋盤とし、そのタレットにレーザ変位計を装着して、当該ＮＣ旋盤の主軸に保持されて加工されたワークを被測定物として機上で測定するものとする。

図１に示すように、本実施形態に係る測定装置５は、レーザ変位計（光学式変位計）６及び測定制御部７からなる。

レーザ変位計６は、レーザ光を照射するレーザ発振器と被測定物から反射された反射光を受光する受光部を備え、ワークに対し、レーザ発振器からレーザ光を照射して、該ワークから反射された反射光を受光部で受光し、受光した受光部における受光位置に基づいて、三角測量の原理により、ワークまでの距離を検出するものである。

このレーザ変位計６は、適宜保護ケースの中に収納されてり、保護ケースに設けた保護ガラス（強化ガラス）を通してレーザ光を照射するとともに、この保護ガラスを通して反射光を受光する。そして、レーザ変位計６は、前記保護ケース内に収納された状態で、上述したように、ＮＣ旋盤１のタレットに装着される。このタレットは、サーボモータ、ボールネジ等を備えた駆動機構によって駆動され、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に沿って移動する。したがって、本例では、このタレットを軸移動部３と称する。以上の構成により、レーザ変位計６は軸移動部３とともに移動する。

前記測定制御部７は、ＮＣ旋盤１のＮＣ装置に組み込まれ、若しくはこのＮＣ装置と連携するように、これとは別個に設けられている。この測定制御部７は、ＮＣ装置に電力が供給されると同時に処理を開始し、ＮＣプログラム中に指令された変位計起動指令、又は外部からの変位計起動指令を受信して前記レーザ変位計６を起動し、当該レーザ変位計６からレーザ光を照射させた状態にする一方、ＮＣプログラム中に指令された変位計停止指令、又は外部からの変位計停止指令を受信して前記レーザ変位計６を停止させる機能を有するとともに、図１に示すように、キャリブレーション要否判断部１０、キャリブレーション部２０、及び測定実行部３０といった各処理部を備えている。以下、各処理部の詳細について説明する。

［キャリブレーション要否判断部］
前記キャリブレーション要否判断部１０は、キャリブレーションが必要であるか否かを判断し、キャリブレーションが必要であると判断した場合には、前記キャリブレーション部２０に処理を実行させ、キャリブレーションが必要ないと判断した場合には、測定実行部３０に処理を実行させる。

具体的には、前記キャリブレーション要否判断部１０は、図２に示した処理を実行する。即ち、処理開始後、ＮＣプログラム中に指令された測定指令、又は外部からの測定指令が入力されたかどうかを確認し（ステップＳ１）、測定指令の入力が確認されると、次のステップＳ２〜Ｓ６において、キャリブレーションの要否を判断する。即ち、ステップＳ２では、レーザ変位計６を起動後にキャリブレーションが実行されたか否かを判断し、キャリブレーションが実行されていない場合には、ステップＳ７に進んで、キャリブレーション部２０にキャリブレーション実行指令を出力する。

同様にステップＳ３では、レーザ変位計６の連続稼働時間が基準時間を超えたかどうかを判断し、ステップＳ４では、連続測定回数が基準回数を超えたかどうかを判断し、ステップＳ５では、前回のキャリブレーションからの経過時間が基準時間を超えたかどうかを判断し、ステップＳ６では、レーザ変位計６の温度が非安定状態にあるかどうかを判断し、各判断における判断結果が「ＹＥＳ」である場合には、キャリブレーション部２０にキャリブレーション実行指令を出力する。

一方、ステップＳ２〜Ｓ６の判断結果がいずれも「ＮＯ」である場合には、測定実行部３０に対して測定実行指令を出力し、ついで、前記レーザ変位計６の停止指令を受信したとき処理を終了し（ステップＳ９）、それ以外の場合には、次の測定指令が入力されるまで待機状態となる（ステップＳ１）。

このように、このキャリブレーション要否判断部１０では、キャリブレーションの要否を判断し、キャリブレーションが必要なときにのみ、キャリブレーションを実行させる。

尚、上述したレーザ変位計６の連続稼働時間に関するデータは、前記測定制御部７の内部に設けられた、レーザ変位計６の稼働時間を積算する積算計（図示せず）から取得し、連続測定回数に関するデータは、前記測定実行部３０内に設けられた連続実行回数積算部（図示せず）から取得し、キャリブレーションの実行の有無及び前回のキャリブレーション実行時からの経過時間に関するデータは、前記キャリブレーション部２０内に設けられた実行フラグ（図示せず）及び経過時間積算計（図示せず）からそれぞれ取得し、レーザ変位計６の温度に関するデータは、レーザ変位計６に付設した温度計（図示せず）から取得する。また、レーザ変位計６の温度が非安定状態であるかどうかは、予め取得した当該レーザ変位計６の昇温特性を基に判断する。

［キャリブレーション部］
図１に示すように、前記キャリブレーション部２０は、ＣＡＤデータ記憶部２１、動作プログラム生成部２２、キャリブレーション動作実行部２３、較正データ算出部２４、及び較正データ記憶部２５の他、前記実行フラグ（図示せず）及び経過時間積算計（図示せず）を備えている。尚、実行フラグ（図示せず）は、レーザ変位計６の起動時にリセットされ、キャリブレーション実行後にフラグが立てられる。また、経過時間積算計（図示せず）は、キャリブレーション実行後に、この時点からの経過時間を積算する。

前記ＣＡＤデータ記憶部２１には、ワークの３次元モデルや、ワークの測定部位に関する位置情報などが記憶されている。そして、動作プログラム生成部２２は、前記ＣＡＤデータ記憶部２１に記憶されたワークの３次元モデルや測定部位の位置情報に基づき、キャリブレーションを実行するためのワークの部位を選定した後、適宜設定された条件に従ってキャリブレーションを実行するためのＮＣプログラムを自動生成する。尚、キャリブレーション用のＮＣプログラムには、レーザ光がワークの測定部位に照射されるようなレーザ変位計６の位置であって、キャリブレーションを開始するレーザ変位計６の位置（開始位置）と、レーザ光を照射しながらワークに対して接近していくレーザ変位計６の目標位置（終点位置）とが含まれ、レーザ変位計６は、キャリブレーション動作によって前記開始位置から終点位置まで移動する。

前記キャリブレーション動作実行部２３は、前記動作プログラム生成部２２で生成したＮＣプログラムをＮＣ装置内のＮＣ制御部（前記軸制御部２を含む）に送信して、当該ＮＣプログラムを実行させ、軸制御部２を介し軸移動部３を駆動して、レーザ変位計６を前記開始位置に移動させた後、前記終点位置に移動させる。

前記較正データ算出部２４は、前記レーザ変位計６が前記開始位置から前記終点位置まで移動している間、ワークまでの距離の測定値をレーザ変位計６から所定のサンプリング間隔で取得し、これと同時に前記軸移動部３、即ち、レーザ変位計６の位置データを前記軸制御部２から所定のサンプリング間隔で取得し、所定の基準位置からのレーザ変位計６の移動量を、取得した測定値と位置データとを基に、それぞれ所定のサンプリング間隔で算出し、ついで測定値を基に算出した移動量と、位置データを基に算出した移動量の差分を取ることによって、較正データを算出し、算出した較正データを前記較正データ記憶部２５に格納する。

図３〜図５に、キャリブレーションの具体的なＮＣプログラムとその手順を示している。図３は、キャリブレーション用のＮＣプログラム例であり、図４は、キャリブレーション開始前の状態を示した説明図であり、図５は、キャリブレーション完了時の状態を示した説明図である。

図３に示したＮＣプログラムの最初のブロックは早送り指令であり、レーザ変位計６を、Ｘ＝（ｄ１＋５０．０×２＋Ａ×２）座標位置まで早送りで移動させ、位置決めする。尚、ｄ１はワークＷの測定部位の直径であり、Ａはレーザ変位計６から基準位置までの距離である。次のブロックで指令されるＭ４０９は測定開始のＭコードであり、このコードＭ４０９が実行されると、測定動作を開始したことが、ＮＣ制御部側から前記較正データ算出部２４に送信され、較正データ算出部２４によって、レーザ変位計６から測定データの読み込みと、軸制御部２からレーザ変位計６の位置データの読み込みが開始される。尚、レーザ変位計６は、このＮＣプログラムが実行される前に、既に、レーザ光を照射した状態となっている。図４は、このような状態を示している。

３つ目のブロックは、切削送り指令であり、レーザ変位計６を、Ｘ＝（ｄ１＋５０．０×２＋Ａ×２）の位置から、ワークＷの中心に向けて、距離（２００÷２）ｍｍだけ、送り１０００ｍｍ／ｍｉｎで移動させる。そして、この移動の間、前記較正データ算出部２４によって、レーザ変位計６から出力される測定値と、レーザ変位計６の位置データとが、所定サンプリング間隔で読み込まれて、順次、較正データが生成され、生成された較正データが較正データ記憶部２５に格納される。

レーザ変位計６が終点位置まで移動すると、次のブロックで指令されたＭ４０９（測定終了コード）が実行され、測定動作を終了したことが、ＮＣ制御部側から前記較正データ算出部２４に送信され、これを受けて較正データ算出部２４は較正データの算出処理を終了する。図５は、レーザ変位計６が終点位置に達した状態を示している。

［測定実行部］
図１に示すように、前記測定実行部３０は、測定動作実行部３１及び測定データ較正部３２を備え、測定対象であるワークに対して測定を実行し、得られた測定値を、前記較正データを用いて較正する処理を行う。また、この測定実行部３０は、前記連続実行回数積算部（図示せず）を備えている。

前記測定動作実行部３１は、適宜測定用のＮＣプログラムを備えており、この測定用のＮＣプログラムをＮＣ装置内のＮＣ制御部（前記軸制御部２を含む）に送信して、当該測定のＮＣプログラムを実行させ、軸制御部２を介し軸移動部３を駆動して、レーザ変位計６を測定開始位置に移動させた後、前記工作機械１（例えば、軸移動部３）に所定の測定動作を実行させる。

測定データ較正部３２は、前記工作機械１が測定用の動作を実行している間、レーザ変位計６から出力される測定値を取得するとともに、較正データ記憶部２５から前記測定値に応じた較正データを取得し、前記測定値に較正データを加算することによって、測定値を較正する処理を行う。

図６及び図７に、実測定のための具体的なＮＣプログラムとその手順を示している。図６は、ワークの振れを測定するためのＮＣプログラム例であり、図７は、振れ測定の態様を示した説明図である。

図６に示したＮＣプログラムの最初のブロックは早送り指令であり、レーザ変位計６を、Ｘ＝（ｄ１＋Ａ×２）座標位置まで早送りで移動させ、位置決めする。尚、ｄ１はワークの振れ測定部位の直径であり、Ａはレーザ変位計６から基準位置までの距離である。次のブロックで指令されるＭ４０９は測定開始のＭコードであり、このコードＭ４０９が実行されると、測定動作を開始したことが、ＮＣ制御部側から前記測定データ較正部３２に送信され、この測定データ較正部３２によって、レーザ変位計６から測定データの読み込みが開始される。尚、レーザ変位計６は、このＮＣプログラムが実行される前に、レーザ光を照射した状態となっている。図７は、このような状態を示している。

３つ目のブロックは、主軸に関するＣ軸回転指令であり、主軸を送り１０８０（ｄｅｇ／ｍｉｎ）で３６０度回転させる。そして、この回転の間、前記測定データ較正部３２によって、レーザ変位計６から出力される測定値が所定サンプリング間隔で読み込まれ、これと同時に、軸制御部２から主軸（この場合主軸も軸移動部に相当する）の回転位置データが所定サンプリング間隔で読み込まれ、前記較正データ記憶部２５に格納された較正データを用いて較正された測定データが、主軸の所定の回転位置毎に生成される。そして、このようにして生成された測定データを基に、ワークの振れ量が算出される。

そして、主軸が３６０度回転すると、次のブロックで指令されたＭ４０９（測定終了コード）が実行され、測定動作を終了したことが、ＮＣ制御部側から前記測定データ較正部３２に送信され、これを受けて測定データ較正部３２は測定データの較正処理を終了する。

以上詳述したように、本例のＮＣ旋盤１に設けられる測定装置５によれば、レーザ変位計６を立ち上げ後、実測定が実行される前には、キャリブレーション要否判断部１０による判断の下で、必ず、キャリブレーションが実行されるので、現状の測定環境に合った正確な較正データを得ることができ、測定実行部３０では、この正確な較正データを基にした正確な測定データを得ることができる。更に、レーザ変位計６の立ち上げ前後において、光学式変位計の取付位置や取付方向に変更があっても、これを較正した正確な測定を行うことができる。

また、キャリブレーション要否判断部１０では、レーザ変位計６の温度が非安定の状態であると判断した場合に、キャリブレーションを実行させるようにしているので、例えば、上述した温度ドリフトが生じるような時間帯であって、レーザ変位計６が温度的に非安定状態にあるときでも、その測定誤差を殆ど無視することができる程度のものにすることができる。

更に、キャリブレーション要否判断部１０において、レーザ変位計６の連続稼働時間や連続測定回数、或いは前回キャリブレーションを実行してからの経過時間が、所定の基準を超えている場合に、キャリブレーションを実行させるようにしているので、時間的な経過によって測定環境に変化が生じても、この変化による影響を排除した正確な測定を行うことができる。

また、キャリブレーション要否判断部１０によってキャリブレーションの要否を判断し、キャリブレーションが必要なときにのみ、キャリブレーションを実行させるようにしているので、時間を要する不要なキャリブレーションを省くことができ、より効率的な測定を実現することができる。

また、本例では、レーザ変位計６の位置データを、ＮＣ制御部である軸制御部２から取得しているので、レーザ変位計６とワークとの間の相対的な実変位を取得するために、スケール等の特別な手段を設ける必要がなく、測定装置５の構成上の複雑さや、そのコストの高価格化を回避することができる。

以上、本発明の一具体的な実施の形態ついて説明したが、本発明が採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。

例えば、前記キャリブレーションは、レーザ変位計６を立ち上げた後、測定実行部３０によって実測定を実行する前に毎回行うようにしても良い。このようにすれば、切り屑やクーラント液といった機内環境の影響を受けないより正確な測定を実現することができ、また、実測定間で測定対象物や測定対象面の性状の違いがある場合でも、その影響を受けない正確な測定を実現することができる。

また、上例では、測定装置５を組み込む工作機械としてＮＣ旋盤を例に挙げたが、当然に、これに限られるものではなく、マシニングセンタなど、他のＮＣ工作機械にも組み込むことができる。

１ ＮＣ旋盤
２ 軸制御部
３ 軸移動部
５ 測定装置
６ レーザ変位計（光学式変位計）
７ 測定制御部
１０ キャリブレーション要否判断部
２０ キャリブレーション部
２１ ＣＡＤデータ記憶部
２２ 動作プログラム生成部
２３ キャリブレーション動作実行部
２４ 較正データ算出部
２５ 較正データ記憶部
３０ 測定実行部
３１ 測定動作実行部
３２ 測定データ較正部

Claims (4)

1. 工作機械に装着され、レーザ光を照射して、前記工作機械上の被測定物との間の距離を測定する光学式変位計と、
   前記工作機械のＮＣ装置に組み込まれ、若しくは前記ＮＣ装置と連携して、前記工作機械及び光学式変位計に測定動作を実行させる測定制御部とを具備した測定装置を備える工作機械であって、
   前記光学式変位計及び前記被測定物は、少なくともいずれか一方が工作機械の軸移動部に取り付けられて、相互に相対的に移動可能に配設され、
   前記測定制御部は、前記光学式変位計のキャリブレーションを行うキャリブレーション部と、前記光学式変位計によって実測定を行う測定実行部とを備え、
   前記キャリブレーション部は、前記光学式変位計のキャリブレーションを行うための動作を前記軸移動部に実行させるキャリブレーション動作実行部と、前記軸移動部がキャリブレーション動作を実行している間、前記光学式変位計からの測定信号を受信して、較正用のデータを算出する較正データ算出部と、算出された較正用のデータを記憶する較正データ記憶部とを備え、
   前記測定実行部は、前記光学式変位計による実測定を行うための動作を前記軸移動部に実行させる測定動作実行部と、前記軸移動部が測定動作を実行している間、前記光学式変位計からの測定信号を受信し、前記較正データ記憶部に格納された較正用のデータを参照して、前記光学式変位計から受信した測定データを較正する測定データ較正部とを備えてなり、
   前記測定制御部は、前記光学式変位計を立ち上げ、レーザ光を照射した状態にしてから実測定を実行する前に、少なくとも１回、前記キャリブレーション部によるキャリブレーションを実行した後、前記測定実行部による実測定を実行するように構成されていることを特徴とする測定装置を備えた工作機械。
2. 前記較正データ算出部は、前記ＮＣ装置の制御信号から得られる前記光学式変位計と被測定物との間の相対的な変位データ、及び前記光学式変位計から出力される測定データに基づいて、前記較正用のデータを算出するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の測定装置を備えた工作機械。
3. 前記測定制御部は、前記キャリブレーションが必要か否かを判断するキャリブレーション要否判断部を更に備え、該キャリブレーション要否判断部によりキャリブレーションが必要であると判断されたとき、前記キャリブレーション部によるキャリブレーションを実行した後、該測定実行部による実測定を実行し、前記キャリブレーション要否判断部によりキャリブレーションが不要であると判断されたとき、キャリブレーションを実行しないで前記測定実行部による実測定のみを実行するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の測定装置を備えた工作機械。
4. 前記キャリブレーション要否判断部は、前記光学式変位計の連続稼働時間、連続測定回数、前回のキャリブレーションからの経過時間又は温度の内の少なくともいずれか一つを基準に、前記キャリブレーションの要否を判断するように構成されていることを特徴とする請求項３記載の測定装置を備えた工作機械。

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