JP6182320B2

JP6182320B2 - 穴中心座標の検出方法

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Publication number: JP6182320B2
Application number: JP2013015744A
Authority: JP
Inventors: 徹也冠者; 和俊松尾
Original assignee: Roland DG Corp
Current assignee: Roland DG Corp
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2017-08-16
Anticipated expiration: 2033-01-30
Also published as: JP2014145732A

Description

本発明は、穴中心座標の検出方法に関し、さらに詳細には、マイクロコンピューターなどによる数値制御により、所定のデータに基づいてワークを３次元で加工する加工装置において、位置決めを行う際に基準穴の中心座標を検出する穴中心座標の検出方法に関する。

従来より、マイクロコンピューターなどによる数値制御により、所定のデータに基づいてワークを３次元で加工する加工装置においては、加工工具が取り付けられた主軸と、ワークを保持するワーク保持部とが、ＸＹＺ直交座標系のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向へ移動したり、各軸周りに回動することにより、加工工具に対してワークを所定の角度で当接させて、当該ワークを加工工具により加工して所望の形状に成形するようにしている。

こうした加工装置においては、工場出荷時や部品交換時などの所定のタイミングで、主軸の中心をＸＹ平面において適正な位置に位置決めしたり、Ｙ軸周りに回動する部材において回転軸をＹ軸と平行にするなどの各部材の位置を補正する処理がなされる。

こうした各部材の位置を補正する補正処理においては、所定の部材の所定の位置に基準穴が設けられており、この基準穴に主軸に取り付けられたセンシングピンを挿入し、適宜にＸ軸方向、Ｙ軸方向あるいはＺ軸方向にセンシングピンを移動させ、基準穴の内面にセンシングピンを接触させることにより、Ｘ座標値およびＹ座標値で表される基準穴の中心座標を取得するものである。

なお、こうしたセンシングピンが取り付けられた主軸では、例えば、金属材料に形成された基準穴の内面に接触すると、電気的な導通を検知する構成となっている。

そして、こうして取得した基準穴の中心座標を利用して、補正値を算出し、各部材の位置決めが行われる。

ここで、基準穴の中心座標を求める場合には、センシングピンを基準穴内においてＸ軸方向およびＹ軸方向で移動させて、センシングピンが基準穴の内面に接触したときの座標を確認し、当該座標に基づいて基準穴の中心座標を取得するようにしていた。

具体的には、まず、主軸をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動して、予め設定された基準穴の中心座標に主軸の中心を位置させ、その後、主軸をＺ軸方向に移動することで主軸に取り付けられたセンシングピンを基準穴に挿入する。

このとき、主軸の中心が適正な位置にない場合には、図１（ａ）に示すように、基準穴に挿入されたセンシングピンは基準穴の中心座標から外れた状態となる。なお、このときのセンシングピンの位置を初期位置と称することとする。

そして、センシングピンを基準穴に挿入した状態、つまり、センシングピンが初期位置に位置した状態から主軸をＸ軸方向における第１の方向に移動させ（図１（ｂ）を参照する。）、センシングピンと基準穴の内面とが接触したときに第１のＸ座標値を取得する。

次に、センシングピンが初期位置に位置した状態で、主軸を回転してセンシングピンを１８０°回転させる。その後、主軸をＸ軸方向における第２の方向に移動させ（図１（ｃ）を参照する。）、センシングピンと基準穴の内面とが接触したときの第２のＸ座標値を取得する。

第１のＸ座標値および第２のＸ座標値を取得すると、第１のＸ座標値および第２のＸ座標値の中点の座標値を中心座標のＸ座標値として記憶し、このＸ座標値にセンシングピン（主軸の中心）が位置するように主軸を移動する（図１（ｄ）を参照する。）。

次に、記憶したＸ座標値にセンシングピンが位置した状態からＹ軸方向における第１の方向に移動させ（図１（ｅ）を参照する。）、センシングピンと基準穴の内面とが接触したときの第１のＹ座標値を取得する。

その後、主軸を回転してセンシングピンを１８０°回転させ、主軸をＹ軸方向における第２の方向に移動させ（図１（ｆ）を参照する。）、センシングピンと基準穴の内面とが接触したときに第２のＹ座標値を取得する。

第１のＹ座標値および第２のＹ座標値を取得すると、第１のＹ座標値および第２のＹ座標値の中点の座標値を中心座標のＹ座標値として記憶し、このＹ座標値に主軸の中心が位置するように主軸を移動する（図１（ｇ）を参照する。）。なお、このとき、主軸を中心座標のＹ座標値に移動することは省略してもよい。

従来の技術による穴中心座標の検出方法においては、このようにして基準穴の中心座標のＸ座標値およびＹ座標値が取得されることとなる。

そして、こうして取得した基準穴の中心座標などを利用して、補正値を算出し、算出した補正値に基づいて各部材の位置決めが行われることとなる。

しかしながら、センシングピンは、主軸において傾いて軸がぶれた状態（例えば、図１（ｈ）の実線で示す状態である。）で取り付けられてしまう場合があり、基準穴の中心座標から外れた初期位置（例えば、図７（ａ）に示す状態である。）から検出を行うと、第１のＸ座標値および第２のＸ座標値や第１のＹ座標値および第２のＹ座標値の中点の座標値を算出したとしても、それらの中点の座標値は、基準穴の中心座標から外れてしまう恐れがあった。

このため、上記したような従来の技術による穴中心座標の検出方法では、基準穴の中心座標を精度良く取得することが困難であり、この結果、各部材の位置決めを適正に行うことができないことが問題点として指摘されていた。

なお、本願出願人が特許出願のときに知っている先行技術は、文献公知発明に係る発明ではないため、本願明細書に記載すべき先行技術文献情報はない。

本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、穴の中心座標を精度良く検出することが可能な穴中心座標の検出方法を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、制御手段による数値制御により所定のデータに基づいてワークを３次元で加工する加工装置において、制御手段が実行することにより、部材の位置決めを行う際に、基準となる穴の中心座標を検出する穴中心座標の検出方法であって、主軸に取り付けられたセンシングピンを、上記加工装置に配設されたツールマガジンの上面の端部に設けられた上記穴に挿入する第１のステップと、上記センシングピンをＸＹＺ直交座標系におけるＸ軸方向の第１の方向に移動し、上記センシングピンが上記穴の内面に接触したときの第１のＸ座標値を取得する第２のステップと、上記主軸を１８０°回転した後に、上記センシングピンをＸ軸方向における第２の方向に移動し、上記センシングピンが上記穴の内面に接触したときの第２のＸ座標値を取得する第３のステップと、上記第１のＸ座標値と上記第２のＸ座標値との中点の座標値を上記穴の中心座標の仮のＸ座標値として記憶し、記憶した上記穴の中心座標の仮のＸ座標値に上記センシングピンを移動する第４のステップと、上記センシングピンをＹ軸方向における第１の方向に移動し、上記センシングピンが上記穴の内面に接触したときの第１のＹ座標値を取得する第５のステップと、上記主軸を１８０°回転した後に、上記センシングピンをＹ軸方向における第２の方向に移動し、上記センシングピンが上記穴の内面に接触したときの第２のＹ座標値を取得する第６のステップとを有するとともに、上記第６のステップが実行された後に実行される、上記第１のＹ座標値と上記第２のＹ座標値との中点の座標値を上記穴の中心座標のＹ座標値として記憶し、記憶した上記穴の中心座標のＹ座標値に上記センシングピンを移動する第７のステップと、上記センシングピンをＸ軸方向における第１の方向に移動し、上記センシングピンが上記穴の内面に接触したときの第３のＸ座標値を取得する第８のステップと、上記主軸を１８０°回転した後に、上記センシングピンをＸ軸方向における第２の方向に移動し、上記センシングピンが上記穴の内面に接触したときの第４のＸ座標値を取得する第９のステップと、上記第３のＸ座標値と上記第４のＸ座標値との中点の座標値を上記穴の中心座標のＸ座標値として記憶する第１０のステップとを更に有するようにしたものである。

また、本発明は、上記した本発明において、上記第２のステップでは、上記センシングピンを上記基準穴の内面に複数回接触させて複数のＸ座標値を取得し、該複数のＸ座標値の所定のＸ座標値を上記第１のＸ座標値として取得し、上記第３のステップでは、上記主軸を１８０°回転した後に、上記センシングピンを上記基準穴の内面に複数回接触させて複数のＸ座標値を取得し、該複数のＸ座標値の所定のＸ座標値を上記第２のＸ座標値として取得し、上記第５のステップでは、上記センシングピンを上記基準穴の内面に複数回接触させて複数のＹ座標値を取得し、該複数のＹ座標値の所定のＹ座標値を上記第１のＹ座標値として取得し、上記第６のステップでは、上記主軸を１８０°回転した後に、上記センシングピンを上記基準穴の内面に複数回接触させて複数のＹ座標値を取得し、該複数のＹ座標値の所定のＹ座標値を上記第２のＹ座標値として取得し、上記第８のステップでは、上記センシングピンを上記基準穴の内面に複数回接触させて複数のＸ座標値を取得し、該複数のＸ座標値の所定のＸ座標値を上記第３のＸ座標値として取得し、上記第９のステップでは、上記主軸を１８０°回転した後に、上記センシングピンを上記基準穴の内面に複数回接触させて複数のＸ座標値を取得し、該複数のＸ座標値の所定のＸ座標値を上記第４のＸ座標値として取得するようにしたものである。

また、本発明は、上記した発明において、上記所定のＸ座標値は、上記第２のステップおよび上記第３のステップでは、上記基準穴に挿入したときの上記センシングピンのＸ座標値に最も近いＸ座標値であり、上記第８のステップおよび上記第９のステップでは、上記穴の中心座標の仮のＸ座標値に最も近いＸ座標値であり、上記所定のＹ座標値は、上記基準穴に挿入したときの上記センシングピンのＹ座標値に最も近いＹ座標値であるようにしたものである。

本発明は、以上説明したように構成されているので、穴の中心座標を精度良く検出することができるという優れた効果を奏するものである。

図１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）は、順に、従来の技術による穴中心座標の検出処理の際の基準穴に挿入されたセンシングピンの動きを示す説明図であり、また、図１（ｈ）は、センシングピンの軸がぶれた状態を示す説明図である。図２は、本発明による穴中心座標の検出方法により基準穴の中心座標の検出が行われる加工装置の概略構成斜視説明図である。図３は、図２に示す加工装置の要部を示す概略構成斜視説明図である。図４は、図２に示す加工装置におけるワーク保持部の平面説明図である。図５は、本発明による穴中心座標の検出処理の詳細な処理ルーチンが示されたフローチャートである。図６は、図５のフローチャートの続きであり、本発明による穴中心座標の検出処理の詳細な処理ルーチンが示されたフローチャートである。図７（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）（ｉ）（ｊ）は、順に、本発明による穴中心座標の検出処理の際の基準穴に挿入されたセンシングピンの動きを示す説明図である。図８（ａ）は、センシングピンの軸ぶれした状態で取得した基準穴の中心座標の仮のＸ座標値と、実際の基準穴の中心座標のＸ座標値との誤差を示す説明図であり、図８（ｂ）は、基準穴の中心座標の仮のＸ座標値に移動した後に取得した基準穴の中心座標のＹ座標値と、実際の基準穴の中心座標のＹ座標値との誤差を示す説明図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明による穴中心座標の検出方法の実施の形態の一例を説明するものとする。

図２には、本発明による穴中心座標の検出方法により基準穴の中心座標の検出が行われる加工装置の概略構成斜視説明図が示されており、また、図３には、図２に示す加工装置の要部を示す概略構成説明図であり、また、図４には、ワーク保持部の平面説明図が示されている。

この図２に示す加工装置１０は、固定系のベース部材１２と、ベース部材１２の左右両端でベース部材１２に直交して配設された側方部材１４Ｌ、１４Ｒと、左右２つの側方部材１４Ｌ、１４Ｒを連結する後方部材１６と、両端がそれぞれ側方部材１４Ｌ、１４Ｒに支持されＸＹＺ直交座標系におけるＹ軸方向に延長されて配設されたガイドレール１８と、両端がそれぞれ側方部材１４Ｌ、１４Ｒに支持されガイドレール１８と平行するようにして配設されたシャフト２０と、ガイドレール１８ならびにシャフト２０のそれぞれに摺動自在に装着されてＹ軸方向に移動自在に支持されたキャリッジ２２と、キャリッジ２２においてＺ軸方向に移動自在に配設された主軸２４と、ワーク２００を保持するとともに、ベース部材１２上においてＸ軸方向に移動自在に配設されるワーク保持部２６とを有して構成されている。

より詳細には、ワーク保持部２６は、ベース部材１２上にＸ軸方向に延設された一対のガイドレール２８に摺動自在に設けられたテーブル３０と、テーブル３０上に配設され、セラミックからなるワーク２００を保持する回動部材３２とにより構成されている。なお、加工装置１０は、ワーク２００から義歯を製作するために用いられるが、義歯以外の加工物を製作してもよいことはもちろんである。

回動部材３２は、略矩形形状の枠体３４の枠内において、略円形形状の枠体３６を備えており、枠体３４はＹ軸周りに回動するとともに、枠体３６はＸ軸周りに回動する構成となっている。

具体的には、枠体３４の右側部材３４ａおよび左側部材３４ｂの略中心部からそれぞれ中心軸が一致するようにＹ軸と平行に棒状部材３８−１、３８−２が延設されている。

この棒状部材３８−１はモーター４０と接続され、棒状部材３８−２はテーブル３０に固定的に配設され、主軸２４に着脱可能なセンシングピン４２および複数の加工工具４４が抜き差し自在にセットされたツールマガジン４６に回動自在に配設されている。

これにより、枠体３４は、モーター４０の駆動により、棒状部材３８−１、３８−２の中心軸Ｏ１を中心としてＹ軸周で回動する構成となっている。

なお、主軸２４はセンシングピン４２を取り付けることにより導通センサとなり、センシングピン４２と基準穴６０−１、６０−２（後述する。）とが接触すると、電気的な導通を検知するようになされている。即ち、主軸２４において導通の検知がなされると、マイクロコンピューター１００（後述する。）では、この検知結果に基づいて、センシングピン４２と基準穴６０−１、６０−２（後述する。）の内面とが接触しているとの判断を行う。

また、枠体３６の後端部および前端部の略中心部からそれぞれ中心軸が一致するようにＸ軸と平行に棒状部材４８−１、４８−２が延設されている。

棒状部材４８−１は枠体３４の後方部材３４ｃを貫通してモーター５０と接続され、棒状部材４８−２は枠体３４の前方部材３４ｄを貫通して前方部材３４において回動自在に接続されている。

これにより、枠体３６は、モーター５０の駆動により棒状部材４８−１、４８−２の中心軸Ｏ２を中心としてＸ軸周りを回動する構成となっている。

ツールマガジン４６は、上面４６ａにおいてＹ軸方向に並んで、加工工具４４が抜き差し可能な加工工具保持部５４−１、５４−２、５４−３と、センシングピン４２が抜き差し可能なセンシングピン保持部５８とが設けられている。

また、ツールマガジン４６の上面４６ａの右方側の前端部および後端部の近傍において、基準穴６０−１、６０−２が設けられている。

なお、この基準穴６０−１、６０−２は、Ｚ軸方向に延設された円筒形状であり、この円筒形状の断面の円形状は真円となっている。

また、基準穴６０−１、６０−２が設けられたツールマガジン４６は、金属材料により形成されている。

主軸２４は、キャリッジ２２においてＺ軸方向に移動自在に配設されるとともに、キャリッジ２２においてＺ軸周りに３６０°回転可能な構成となっている。

また、主軸２４は、中心に加工工具４４やセンシングピン４２が取り付けられるようになされている。

具体的には、主軸２４は、その中心に加工工具４４およびセンシングピン４２を把持することが可能なチャック（図示せず。）が設けられている。

そして、マイクロコンピューター１００（後述する。）の制御により、ツールマガジン４６の保持されている加工工具４４またはセンシングピン４２をチャックに把持することが可能である。

また、当該チャックに把持された加工工具４４は、マイクロコンピューター１００（後述する。）の制御により、モーター（図示せず。）によって主軸２４の中心軸を中心として回転される。

なお、加工装置１０においては、キャリッジ２２をＹ軸方向に移動するモーター（図示せず。）、テーブル３０をＸ軸方向に移動するモーター（図示せず。）、主軸２４をＺ軸方向に移動するモーター（図示せず。）、チャック（図示せず。）に把持された加工工具４４を回転するモーター（図示せず。）、モーター４０およびモーター５０の駆動を含む全体の動作は、加工装置１０に内蔵されたマイクロコンピューター１００によって制御されている。

以上の構成において、加工装置１０によりワーク２００に対して加工処理を行う際には、作業者が、ワーク保持部２６の枠体３６にワーク２００を保持させ、マイクロコンピューター１００に加工データを入力する。

その後、加工装置１０において、作業者によって図示しない操作子により加工処理の開始を指示する操作がなされると、まず、テーブル３０、キャリッジ２２および主軸２４を動作して、主軸２４に加工工具保持部５４−１、５４−２、５４−３のいずれかに保持された加工工具４４を取り付ける。

そして、入力された加工データに基づいて、テーブル３０をＸ軸方向で移動するとともに、キャリッジ２２をＹ軸方向で移動し、さらに、主軸２４をＺ軸方向で移動する。

これにより、回動部材３２の枠体３６に保持されたワーク２００と主軸２４に取り付けられた加工工具４４との相対的な位置関係を３次元で変化させてワーク２００に対する加工工具４４による加工を行う。

さらに、入力された加工データに基づいて、モーター４０により枠体３４をＹ軸周りに回動するとともに、モーター５０により枠体３６をＸ軸周りに回動する。

これにより、枠体３６に保持されたワーク２００に対して、主軸２４に取り付けられた加工工具４４を所定の角度で当接しながら加工を行う。

このようにして、加工装置１０においては、マイクロコンピューター１００の制御により加工データに基づいて、ワーク２００と加工工具４４との相対的な位置関係を３次元で変化させるとともに、ワーク２００に対して加工工具４４が当接する角度を調整しながら、ワーク２００に対して加工工具４４により加工処理が行われることとなる。

次に、加工装置１０において、工場出荷時や部品交換時などの所定のタイミングでなされる位置決め処理の際に、基準穴の中心座標を検出する穴中心座標の検出処理について説明する。

まず、作業者によって、図示しない操作子により位置決め処理を実行する操作がなされると、マイクロコンピューター１００において各部材の位置決めを行うために必要となる座標値の取得が開始される。

ここで、図５のフローチャートには、位置決め処理において必要となる各種の座標値のうち、基準穴の中心座標を検出するための詳細な処理内容が示されている。

この図５に示す穴中心座標の検出処理では、まず、テーブル３０、キャリッジ２２および主軸２４を動作して、主軸２４にセンシングピン保持部５８に保持されたセンシングピン４２を取り付ける（ステップＳ５０２）。

このとき、主軸２４に加工工具４４が取り付けられているときには、加工工具４４を加工工具保持部５４−１、５４−２、５４−３のいずれかに保持させて、主軸２４から加工工具４４を取り外した後に、主軸２４にセンシングピン４２を取り付けることとなる。

次に、基準穴６０−１、６０−２のうちの一方を、穴中心座標の検出処理の対象とする基準穴（以下、「対象基準穴」と称する。）とし、この対象基準穴の中心座標として設定された位置に、主軸２４の中心が位置するように主軸２４およびテーブル３０を移動し、その後、主軸２４を下降してセンシングピン４２を対象基準穴に挿入する（ステップＳ５０４、図７（ａ）を参照する。）。

なお、対象基準穴の中心座標として設定された位置は、加工装置１０に接続されて加工装置１０の外部に設けられたパーソナルコンピューター（図示せず。）から入力される。

また、対象基準穴は、例えば、パーソナルコンピューター（図示せず。）から適宜に基準穴６０−１、６０−２のうちの一方を選択する。

以下の説明において、ステップＳ５０４の処理において対象基準穴に挿入されたセンシングピン４２の位置を、この対象基準穴におけるセンシングピン４２の「初期位置」と称することとする。

その後、センシングピン４２が対象基準穴の初期位置に挿入された状態から、対象基準穴において主軸２４をＸ軸方向に沿って後方側に移動し（図７（ｂ）を参照する。）、センシングピン４２と対象基準穴の内面とが接触したときの第１のＸ座標値を取得する（ステップＳ５０６）。

即ち、ステップＳ５０６の処理においては、まず、センシングピン４２が初期位置に位置する状態から、所定の速度で主軸２４を対象基準穴において後方側に移動、つまり、テーブル３０をＸ軸方向に沿って前方側に移動し、センシングピン４２を対象基準穴の内面に接触させる。

次に、センシングピン４２が対象基準穴の内面に接触し導通が検知されると、主軸２４を上記所定の速度よりも遅い速度で対象基準穴において前方側に移動、つまり、テーブル３０をＸ軸方向に沿って後方側に移動させる。

そして、主軸２４を対象基準穴において前方側に移動し続け、センシングピン４２が対象基準穴の内面から離れて導通が検知されなくなったときのＹ座標値を取得する。

こうしてＸ座標値を取得すると、テーブル３０を移動して、センシングピン４２を初期位置に移動し、同様の工程を４回繰り返し、合計５つのＸ座標値を取得する。

そして、５つのＸ座標値のうち、Ｘ軸方向において初期位置のＸ座標値に最も近いＸ座標値を第１のＸ座標値として取得する。

つまり、ステップＳ５０６の処理においては、センシングピン４２が初期位置に位置する状態からテーブル３０を前方側に移動して、センシングピン４２を対象基準穴の内面に接触させ、その後、テーブル３０を後方側に移動し、センシングピン４２が対象基準穴の内面から離れたときのＸ座標値を取得するという工程を５回繰り返して５つのＸ座標値を取得する。そして、取得した５つのＸ座標値のうち、Ｘ軸方向において初期位置のＸ座標値に最も近いＸ座標値を第１のＸ座標値として取得する。

第１のＸ座標値を取得すると、センシングピン４２を初期位置に移動し、その後、主軸２４を１８０°回転する（ステップＳ５０８）。

次に、対象基準穴において主軸２４をＸ軸方向に沿って前方側に移動し（図７（ｃ）を参照する。）、センシングピン４２と対象基準穴の内面とが接触したときの第２のＸ座標値を取得する（ステップＳ５１０）。

即ち、ステップＳ５１０の処理においては、まず、センシングピン４２が初期位置において１８０°回転した状態から、所定の速度で主軸２４を対象基準穴において前方側に移動、つまり、テーブル３０をＸ軸方向に沿って後方側に移動し、センシングピン４２を対象基準穴の内面に接触させる。

次に、センシングピン４２が対象基準穴の内面に接触して導通が検知されると、主軸２４を上記所定の速度よりも遅い速度で対象基準穴において後方側に移動、つまり、テーブル３０をＸ軸方向に沿って前方側に移動させる。

そして、主軸２４を対象基準穴において後方側に移動し続け、センシングピン４２が対象基準穴の内面から離れて導通が検知されなくなったときのＸ座標値を取得する。

そして、５つのＸ座標値のうち、Ｘ軸方向において初期位置のＸ座標値に最も近いＸ座標値を第２のＸ座標値として取得する。

つまり、ステップＳ５１０の処理においては、センシングピン４２が初期位置において１８０°回転した状態からテーブル３０を後方側に移動して、センシングピン４２を対象基準穴の内面に接触させ、その後、テーブル３０を前方側に移動し、センシングピン４２が対象基準穴の内面から離れたときのＸ座標値を取得するという工程を５回繰り返して５つのＸ座標値を取得する。そして、取得した５つのＸ座標値のうち、Ｘ軸方向において初期位置のＸ座標値に最も近いＸ座標値を第２のＸ座標値として取得する。

次に、ステップＳ５０６の処理において取得した第１のＸ座標値と、ステップＳ５１０の処理において取得した第２のＸ座標値との中点の座標値を算出し、算出した中点の座標値を対象基準穴の中心座標の仮のＸ座標値として記憶する（ステップＳ５１２）。

そして、この仮のＸ座標値に基づいて、対象基準穴において主軸２４を移動する（ステップＳ５１４、図７（ｄ）を参照する。）。

これにより、対象基準穴に挿入されたセンシングピン４２は、Ｘ軸方向において対象基準穴の略中心位置に位置することとなる。

なお、対象基準穴の中心座標の仮のＸ座標値は、センシングピン４２の軸ぶれがある場合には、実際の対象基準穴の中心座標のＸ座標値からわずかに外れてしまっていることになる。

具体的には、例えば、初期位置に位置するときのセンシングピン４２のＹ座標値が、対象基準穴の中心のＹ座標値から１ｍｍずれ、センシングピン４２の軸ぶれが０．０７ｍｍであり、このセンシングピン４２がＹ軸方向に軸ぶれしているとすると、ＣＡＤを用いて算出した場合、この対象基準穴の中心座標の仮のＸ座標値は、実際の対象基準穴の中心座標のＸ座標値から０．０２５ｍｍの誤差が生じることとなる（図８（ａ）を参照する。）。

また、以下の説明においては、ステップＳ５１４の処理において移動した主軸２４によって変化した対象基準穴におけるセンシングピン４２の位置を、センシングピン４２の「第１の位置」と称することとする。

次に、センシングピン４２が第１の位置に位置する状態から、対象基準穴において主軸２４をＹ軸方向に沿って左方側に移動し（図７（ｅ）を参照する。）、センシングピン４２と対象基準穴の内面とが接触したときの第１のＹ座標値を取得する（ステップＳ５１６）。

即ち、ステップＳ５１６の処理においては、まず、センシングピン４２が第１の位置に位置する状態から、所定の速度で主軸２４を対象基準穴において左方側に移動、つまり、キャリッジ２２をＹ軸方向に沿って左方側に移動し、センシングピン４２を対象基準穴の内面に接触させる。

次に、センシングピン４２が対象基準穴の内面に接触して導通が検知されると、主軸２４を上記所定の速度よりも遅い速度で対象基準穴において右方側に移動、つまり、キャリッジ２４をＹ軸方向に沿って右方側に移動させる。

そして、主軸２４を対象基準穴において右方側に移動し続け、センシングピン４２が対象基準穴の内面から離れて導通が検知されなくなったときのＹ座標値を取得する。

こうしてＹ座標値を取得すると、キャリッジ２２を移動して、センシングピン４２を第１の位置に移動し、同様の工程を４回繰り返し、合計５つのＹ座標値を取得する。

そして、５つのＹ座標値のうち、Ｙ軸方向において第１の位置のＹ座標値に最も近いＹ座標値を第１のＹ座標値として取得する。

つまり、ステップＳ５１６の処理においては、センシングピン４２が第１の位置に位置する状態からキャリッジ２２を左方側に移動して、センシングピン４２を対象基準穴の内面に接触させ、その後、キャリッジ２２を右方側に移動し、センシングピン４２が対象基準穴の内面から離れたときのＹ座標値を取得するという工程を５回繰り返して５つのＹ座標値を取得する。そして、取得した５つのＹ座標値のうち、Ｙ軸方向において第１の位置のＹ座標値に最も近いＹ座標値を第１のＹ座標値として取得する。

第１のＹ座標値を取得すると、センシングピン４２を第１の位置に移動した後、主軸２４を１８０°回転する（ステップＳ５１８）。

次に、対象基準穴において主軸２４をＹ軸方向に沿って右方側に移動し（図７（ｆ）を参照する。）、センシングピン４２と対象基準穴の内面とが接触したときの第２のＹ座標値を取得する（ステップＳ５２０）。

即ち、ステップＳ５２０の処理においては、まず、センシングピン４２が第１の位置において１８０°回転した状態から、所定の速度で主軸２４を対象基準穴において右方側に移動、つまり、キャリッジ２２をＹ軸方向に沿って右方側に移動し、センシングピン４２を対象基準穴の内面に接触させる。

次に、センシングピン４２が対象基準穴の内面に接触して導通が検知されると、主軸２４を上記所定の速度よりも遅い速度で対象基準穴において左方側に移動、つまり、キャリッジ２２をＹ軸方向に沿って左方側に移動させる。

そして、主軸２４を対象基準穴において左方側に移動し続け、センシングピン４２が対象基準穴の内面から離れて導通が検知されなくなったときのＹ座標値を取得する。

そして、５つのＹ座標値のうち、Ｙ軸方向において第１の位置のＹ座標値に最も近いＹ座標値を第２のＹ座標値として取得する。

つまり、ステップＳ５２０の処理においては、センシングピン４２が第１の位置において１８０°回転した状態からキャリッジ２２を右方側に移動して、センシングピン４２を基準対象穴の内面に接触させ、その後、キャリッジ２２を左方側に移動し、センシングピン４２が対象基準穴の内面から離れたときのＹ座標値を取得するという工程を５回繰り返して５つのＹ座標値を取得する。そして、取得した５つのＹ座標値のうち、Ｙ軸方向において第１の位置のＹ座標値に最も近いＹ座標値を第２のＹ座標値として取得する。

次に、ステップＳ５２０の処理において取得した第１のＹ座標値と、ステップＳ５２４の処理において取得した第２のＹ座標値との中点の座標値を算出し、算出した中点の座標値を対象基準穴の中心座標のＹ座標値として記憶する（ステップＳ５２２）。

そして、このＹ座標値に基づいて、対象基準穴において主軸２４を移動する（ステップＳ５２４、図７（ｇ）を参照する。）。

これにより、対象基準穴に挿入されたセンシングピン４２は、Ｙ軸方向において対象基準穴の中心位置に位置することになる。

なお、記憶した対象基準穴の中心座標のＹ座標値は、センシングピン４２の軸ぶれの影響を受けることなく、実際の対象基準穴の中心座標のＹ座標値と一致したものとなる。

具体的には、上記したステップＳ５１４の処理でセンシングピン４２がＸ軸方向において対象基準穴における略中心位置に移動しているので、このときの誤差は０．０２５ｍｍとなり、０．０７ｍｍのセンシングピン４２の軸ぶれを考慮しても、ＣＡＤを用いて算出した場合、この対象基準穴の中心座標のＹ座標値の誤差（実際の対象基準穴の中心座標のＹ座標値に対する誤差である。）は０．００１ｍｍ程度となり、こうした誤差は無視できる程度に小さいものとなる（図８（ｂ）を参照する。）。

また、以下の説明においては、ステップＳ５２４の処理において移動した主軸２４によって変化した対象基準穴におけるセンシングピン４２の位置を、センシングピン４２に「第２の位置」と称することとする。

次に、センシングピン４２が第２の位置に位置する状態から、対象基準穴において主軸２４をＸ軸方向に沿って後方側に移動し（図７（ｈ）を参照する。）、センシングピン４２と対象基準穴の内側が接触したときの第３のＸ座標値を取得する（ステップＳ５２６）。

即ち、ステップＳ５２６の処理においては、まず、センシングピン４２が第２の位置に位置する状態から、所定の速度で主軸２４を対象基準穴において後方側に移動、つまり、テーブル３０をＸ軸方向に沿って前方側に移動し、センシングピン４２を対象基準穴の内面に接触させる。

次に、センシングピン４２が対象基準穴の内面に接触して導通が検知されると、主軸２４を上記所定の速度よりも遅い速度で対象基準穴において前方側に移動、つまり、テーブル３０をＸ軸方向に沿って後方側に移動させる。

そして、主軸２４を対象基準穴において前方側に移動し続け、センシングピン４２が対象基準穴の内面から離れて導通が検知されなくなったときのＸ座標値を取得する。

こうしてＸ座標値を取得すると、テーブル３０を移動して、センシングピン４２を第２の位置に移動し、同様の工程を４回繰り返し、合計５つのＸ座標値を取得する。

そして、５つのＸ座標値のうち、Ｘ軸方向において第２の位置のＸ座標値に最も近いＸ座標値を第３のＸ座標値として取得する。

つまり、ステップＳ５２６の処理においては、センシングピン４２が第２の位置に位置した状態からテーブル３０を前方側に移動して、センシングピン４２を対象基準穴の内面に接触させ、その後、テーブル３０を後方側に移動し、センシングピン４２が対象基準穴の内面から離れたときのＸ座標値を取得するという工程を５回繰り返して５つのＸ座標値を取得する。そして、取得した５つのＸ座標値のうち、Ｘ軸方向において第２の位置のＸ座標値に最も近いＸ座標値を第３のＸ座標値として取得する。

第３のＹ座標値を取得すると、センシングピン４２を第２の位置の移動した後、主軸２４を１８０°回転する（ステップＳ５２８）。

次に、対象基準穴において主軸２４をＸ軸方向に沿って前方側に移動し（図７（ｉ）を参照する。）、センシングピン４２と対象基準穴の内面とが接触したときの第４のＸ座標値を取得する（ステップＳ５３０）。

即ち、ステップＳ５３０の処理においては、まず、センシングピン４２が第２の位置において１８０°回転した状態から、所定の速度で主軸２４を対象基準穴において前方側に移動、つまり、テーブル３０をＸ軸方向に沿って後方側に移動し、センシングピン４２を対象基準穴の内面に接触させる。

そして、５つのＸ座標値のうち、Ｘ軸方向において第２の位置のＸ座標値に最も近いＸ座標値を第４のＸ座標値として取得する。

つまり、ステップＳ５３０の処理においては、センシングピン４２が第２の位置において１８０°回転した状態からテーブル３０を後方側に移動して、センシングピン４２を対象基準穴の内面に接触させ、その後、テーブル３０を前方側に移動し、センシングピン４２が対象基準穴の内面から離れたときのＸ座標値を取得するという工程を５回繰り返して５つのＸ座標値を取得する。そして、取得した５つのＸ座標値のうち、Ｘ軸方向において第２の位置のＸ座標値に最も近いＸ座標値を第４のＸ座標値として取得する。

次に、ステップＳ５２６の処理において取得した第３のＸ座標値と、ステップＳ５３０の処理において取得した第４のＸ座標値との中点の座標値を算出し、算出した中点の座標値を対象基準穴の中心座標のＸ座標値として記憶する（ステップＳ５３２）。

そして、このＸ座標値に基づいて、対象基準穴において主軸２４を移動する（ステップＳ５３４、図７（ｊ）を参照する。）。

これにより、対象基準穴に挿入されたセンシングピン４２は、Ｘ軸方向において対象基準穴の中心位置に位置することになる。なお、このステップＳ５３４の処理については、省略するようにしてもよい。

こうして、ステップＳ５２２の処理で取得した中心座標のＹ座標値およびステップＳ５３６の処理で取得したＸ座標値によって、対象基準穴の中心座標を取得することができる。

そして、ステップＳ５３４の処理が終了すると、この穴中心座標の検出処理を終了する。

このようにして取得された基準穴の中心座標や他の処理により取得した各座標値は、パーソナルコンピューター（図示せず。）に出力され、当該パーソナルコンピューターにおいて補正値が計算される。

計算された補正値は、パーソナルコンピューター（図示せず。）からマイクロコンピューター１００に出力され、マイクロコンピューター１００では、この補正値に基づいて各部材の位置決めがなされることとなる。

以上において説明したように、本発明による穴中心座標の検出方法により基準穴の中心座標を取得する加工装置１０においては、センシングピン４２を対象基準穴に挿入した後に、まず、センシングピン４２を予め設定された対象基準穴の中心位置に位置させる。次に、センシングピン４２を対象基準穴においてＸ軸方向に移動し、対象基準穴の中心座標の仮のＸ座標値を取得し、その後、センシングピン４２を対象基準穴においてＹ軸方向に移動し、対象基準穴の中心座標のＹ座標値を取得する。そして、対象基準穴の中心座標のＹ座標値を取得した後に、センシングピン４２を基準対象穴においてＸ軸方向に移動し、対象基準穴の中心座標のＸ座標値を取得するようにした。

このため、加工装置１０においては、従来の技術による穴中心座標の検出方法により取得した基準穴の中心座標と比較して、より正確な基準穴の中心座標を取得することができるようになる。

これにより、加工装置１０においては、位置決めを行う際に、各部材を適正な位置に位置決めすることができるようになる。

なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（１０）に示すように変形するようにしてもよい。

（１）上記した実施の形態においては、ツールマガジン４６には、３本の加工工具４４と１本のセンシングピン４２とが配設されるようにしたが、ツールマガジン４６には、加工工具４４が２本だけ配設されるようにしてもよいし、４本以上配設するようにしてもよい。

（２）上記した実施の形態においては、ツールマガジン４６に２つの基準穴６０−１、６０−２を設けるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、各部材の位置決めする際に用いる補正値を算出するために必要となる座標値を取得できる部材および箇所に適宜に設けるようにすればよく、その数は、１つでもよいし、３つ以上であってもよい。

（３）上記した実施の形態においては、特に記載しなかったが、本発明による加工装置１０としては、例えば、ワーク２００としてデンタル用セラミックを用い、デンタル用セラミックを所望の形状に成形するようにした義歯加工装置として用いることができる。

（４）上記した実施の形態においては、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向で所定の移動部材が移動するとともに、Ｘ軸周りおよびＹ軸周りで回動する５軸で変位する機構を備えた加工装置における穴中心座標の検出方法について説明したが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、回転軸を備えていない３次元加工装置や回転軸を持つ種々の３次元加工装置において本発明による穴中心座標の検出方法を用いるようにしてもよい。または、３次元スキャナーなどの各部材の位置決めが必要な装置において本発明による穴中心座標の検出方法を用いるようにしてもよい。

（５）上記した実施の形態においては、第１、２、３、４のＸ座標値および第１、２のＹ座標値を取得する際に、センシングピン４２と対象基準穴の内面とが接触する座標値を５つ取得するようにしているが、これに限られるものではないことは勿論であり、センシングピン４２と対象基準穴の内面とが接触する座標値を１、２、３あるいは４つ取得するようにしてもよいし、６つ以上取得するようにしてもよい。

（６）上記した実施の形態においては、第１、２、３、４のＸ座標値を取得する際に、５つのＸ座標値を取得し、取得した５つのＸ座標値のうち、Ｘ軸方向において所定の位置のＸ座標値に最も近いＸ座標値を取得するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。

即ち、取得した５つのＸ座標値の平均値を算出し、この平均値をＸ座標値として取得するようにしてもよい。あるいは、取得した５つのＸ座標値のうち、Ｘ軸方向において所定の位置のＸ座標値より最も遠いＸ座標値を取得するようにしてもよい。

また、上記した実施の形態においては、第１、２のＹ座標値を取得する際に、５つのＹ座標値を取得し、取得した５つのＹ座標値のうち、Ｙ軸方向において所定の位置のＹ座標値に最も近いＹ座標値を取得するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。

即ち、取得した５つのＹ座標値の平均値を算出し、この平均値をＹ座標値として取得するようにしてもよい。あるいは、取得した５つのＹ座標値のうち、Ｙ軸方向において所定の位置のＹ座標値より最も遠いＹ座標値を取得するようにしてもよい。

（７）上記した実施の形態においては、ツールマガジン４６においては、加工工具４４を保持する加工工具保持部５４−１、５４−２、５４−３と、センシングピン４２を保持するセンシングピン保持部５８とを備えるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、加工工具保持部およびセンシングピン保持部に換えて、加工工具４４およびセンシングピン４２のどちらでも保持することが可能なツール保持部を複数設けるようにしてもよい。

（８）上記した実施の形態においては、センシングピン４２を対象基準穴に挿入後、センシングピン４２をＸ軸方向に移動して対象基準穴の中心座標の仮のＸ座標値を取得し、次に、センシングピン４２をＹ軸方向に移動して対象基準穴の中心座標のＹ座標値を取得し、その後、センシングピン４２を再度Ｘ軸方向に移動して対象基準穴の中心座標のＸ座標値を取得するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。

即ち、センシングピン４２を対象基準穴に挿入後、センシングピン４２をＹ軸方向に移動して対象基準穴の中心座標の仮のＹ座標値を取得し、次に、センシングピン４２をＸ軸方向に移動して対象基準穴の中心座標のＸ座標値を取得し、その後、センシングピン４２を再度Ｙ軸方向に移動して対象基準穴の中心座標のＹ座標値を取得するようにしてもよい。

（９）上記した実施の形態においては、ステップＳ５０６の処理、ステップＳ５０８の処理およびステップＳ５１０の処理において、センシングピン４２を初期位置に移動した後に、所定の処理を行うようにしているが、これに限られるものではないことは勿論である。

即ち、センシングピン４２は、初期位置まで移動させず、センシングピン４２が対象基準穴の内面に接触しない位置であれば、どこに移動してもよい。

また、ステップＳ５１６の処理、ステップＳ５１８の処理およびステップＳ５２０の処理において、センシングピン４２を第１の位置に移動した後に、所定の処理を行うようにしているが、これに限られるものではないことは勿論である。

即ち、センシングピン４２は、第１の位置まで移動させず、センシングピン４２が基準対象穴の内面に接触しない位置であれば、どこに移動してもよい。

さらに、ステップＳ５２６の処理、ステップＳ５２８の処理およびステップＳ５３０の処理において、センシングピン４２を第２の位置に移動した後に、所定の処理を行うようにしているが、これに限られるものではないことは勿論である。

即ち、センシングピン４２は、第２の位置まで移動させず、センシングピン４２が基準対象穴の内面に接触しない位置であれば、どこに移動してもよい。

（１０）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（９）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。

本発明は、ワークに対して加工処理を行う加工装置に用いて好適である。

１０加工装置、２２キャリッジ、２４主軸、２６ワーク保持部、３０テーブル、３２回転部材、３４、３６枠体、４２センシングピン、４４加工工具、４６ツールマガジン、５２−１、５２−２、６０−１、６０−２基準穴

Claims

制御手段による数値制御により所定のデータに基づいてワークを３次元で加工する加工装置において、制御手段が実行することにより、部材の位置決めを行う際に、基準となる穴の中心座標を検出する穴中心座標の検出方法であって、
主軸に取り付けられたセンシングピンを、前記加工装置に配設されたツールマガジンの上面の端部に設けられた前記穴に挿入する第１のステップと、
前記センシングピンをＸＹＺ直交座標系におけるＸ軸方向の第１の方向に移動し、前記センシングピンが前記穴の内面に接触したときの第１のＸ座標値を取得する第２のステップと、
前記主軸を１８０°回転した後に、前記センシングピンをＸ軸方向における第２の方向に移動し、前記センシングピンが前記穴の内面に接触したときの第２のＸ座標値を取得する第３のステップと、
前記第１のＸ座標値と前記第２のＸ座標値との中点の座標値を前記穴の中心座標の仮のＸ座標値として記憶し、記憶した前記穴の中心座標の仮のＸ座標値に前記センシングピンを移動する第４のステップと、
前記センシングピンをＹ軸方向における第１の方向に移動し、前記センシングピンが前記穴の内面に接触したときの第１のＹ座標値を取得する第５のステップと、
前記主軸を１８０°回転した後に、前記センシングピンをＹ軸方向における第２の方向に移動し、前記センシングピンが前記穴の内面に接触したときの第２のＹ座標値を取得する第６のステップと
を有するとともに、前記第６のステップが実行された後に実行される、
前記第１のＹ座標値と前記第２のＹ座標値との中点の座標値を前記穴の中心座標のＹ座標値として記憶し、記憶した前記穴の中心座標のＹ座標値に前記センシングピンを移動する第７のステップと、
前記センシングピンをＸ軸方向における第１の方向に移動し、前記センシングピンが前記穴の内面に接触したときの第３のＸ座標値を取得する第８のステップと、
前記主軸を１８０°回転した後に、前記センシングピンをＸ軸方向における第２の方向に移動し、前記センシングピンが前記穴の内面に接触したときの第４のＸ座標値を取得する第９のステップと、
前記第３のＸ座標値と前記第４のＸ座標値との中点の座標値を前記穴の中心座標のＸ座標値として記憶する第１０のステップと
を更に有する
ことを特徴とする穴中心座標の検出方法。
請求項１に記載の穴中心座標の検出方法において、
前記第２のステップでは、前記センシングピンを前記基準穴の内面に複数回接触させて複数のＸ座標値を取得し、該複数のＸ座標値の所定のＸ座標値を前記第１のＸ座標値として取得し、
前記第３のステップでは、前記主軸を１８０°回転した後に、前記センシングピンを前記基準穴の内面に複数回接触させて複数のＸ座標値を取得し、該複数のＸ座標値の所定のＸ座標値を前記第２のＸ座標値として取得し、
前記第５のステップでは、前記センシングピンを前記基準穴の内面に複数回接触させて複数のＹ座標値を取得し、該複数のＹ座標値の所定のＹ座標値を前記第１のＹ座標値として取得し、
前記第６のステップでは、前記主軸を１８０°回転した後に、前記センシングピンを前記基準穴の内面に複数回接触させて複数のＹ座標値を取得し、該複数のＹ座標値の所定のＹ座標値を前記第２のＹ座標値として取得し、
前記第８のステップでは、前記センシングピンを前記基準穴の内面に複数回接触させて複数のＸ座標値を取得し、該複数のＸ座標値の所定のＸ座標値を前記第３のＸ座標値として取得し、
前記第９のステップでは、前記主軸を１８０°回転した後に、前記センシングピンを前記基準穴の内面に複数回接触させて複数のＸ座標値を取得し、該複数のＸ座標値の所定のＸ座標値を前記第４のＸ座標値として取得する
ことを特徴とする穴中心座標の検出方法。
請求項２に記載の穴中心座標の検出方法において、
前記所定のＸ座標値は、前記第２のステップおよび前記第３のステップでは、前記基準穴に挿入したときの前記センシングピンのＸ座標値に最も近いＸ座標値であり、前記第８のステップおよび前記第９のステップでは、前記穴の中心座標の仮のＸ座標値に最も近いＸ座標値であり、
前記所定のＹ座標値は、前記基準穴に挿入したときの前記センシングピンのＹ座標値に最も近いＹ座標値である
ことを特徴とする穴中心座標の検出方法。