JP6306847B2 - バックラッシ診断システム、およびバックラッシ診断方法 - Google Patents

Description

本発明は、バックラッシを診断するバックラッシ診断システム、および当該バックラッシ診断システムに実行されるバックラッシ診断方法に関する。

工作機械においては、ワークの加工に際し、寸法誤差が発生する場合がある。寸法誤差の要因としては、環境温度の変化や工作機械駆動に伴う熱変位、動力伝達機構のバックラッシ、工具の摩耗などが挙げられる。このため、ワークの寸法誤差の主要因がバックラッシである場合、作業者が、数々の要因の中から、主要因がバックラッシであることを、特定するのは困難である。また、寸法誤差の主要因がバックラッシであることを特定できたとしても、作業者がバックラッシの適切な補正量を設定するのは困難である。

特許文献１には、自動定期検診機能を有する工作機械が開示されている。同文献の工作機械は、原点設定方式用の単一のストッパにスライドを突き当てることにより、機械座標を検出している。また、工作機械は、当該機械座標の基準値と実測値とを比較することにより、ガタを検診している。

特許文献２には、工作機械における計測補正方法が開示されている。同文献の計測補正方法の主軸には、タッチセンサが取り付けられている。タッチセンサは、複数の基準面（基準ブロックの基準面、工作物の基準面）に、同方向（例えば、主軸方向における前進方向および後進方向のうち、前進方向）から、接触可能である。同文献記載の計測補正方法は、複数の接触データを基に、主軸方向の誤差を計測している。

特開２００２−１３２３１０号公報 特開２００１−１０５２７９号公報

しかしながら、特許文献１の工作機械により測定されるガタは、ボールねじ機構や減速機構などのバックラッシや、ボールねじ機構のシャフトの熱変位などの総和に相当する。すなわち、当該ガタには、バックラッシのみならず、シャフトの熱変位等、他の要因も含まれている。このため、特許文献１の工作機械の場合、ワークの加工の寸法誤差の要因として、バックラッシを抽出することは困難である。

また、特許文献２の計測補正方法の場合、タッチセンサを、複数の基準面に、同方向から接触させている。このため、複数の基準面のいずれにおいても、タッチセンサが基準面に接触する際、バックラッシは、タッチセンサの進行方向後側に片寄ることになる。したがって、当該計測補正方法により取得される複数の接触データからは、バックラッシを抽出することは困難である。

そこで、本発明は、バックラッシを抽出可能なバックラッシ診断システム、およびバックラッシ診断方法を提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するため、本発明のバックラッシ診断システムは、接触を検出可能な検出部を有するタッチセンサと、該検出部に対して所定の移動方向に移動可能な工具台と、該工具台に取り付けられ、該移動方向に互いに離間して配置される一対の接触部を有する測定用治具と、該検出部の該移動方向両側に一対の該接触部を配置し、該測定用治具を該移動方向に後進させ一方の該接触部に接触させ、該測定用治具を該移動方向に前進させ他方の該接触部に接触させることにより、該移動方向のバックラッシを演算する制御装置と、を備えることを特徴とする。ここで、「バックラッシ」とは、例えば、ボールねじ機構のシャフトとナットとの間や、減速機構の互いに噛合するギア間など、動力伝達機構に存在するガタや遊びをいう。

本発明のバックラッシ診断システムの制御装置は、バックラッシ診断方法を実行する。バックラッシ診断方法は、セット工程と、後進工程と、前進工程と、を有している。セット工程において、制御装置は、一対の接触部の間に、検出部を配置する。

後進工程において、制御装置は、測定用治具つまり一対の接触部を、検出部に対して、後進させる。そして、一方の接触部を、検出部に接触させる。当該接触により、接触部の有するバックラッシが消費される。言い換えると、バックラッシが、一方の方向に片寄せされる。この際の片寄せ量は、一対の接触部の間に検出部を配置した際のバックラッシ量である。すなわち、片寄せ量は、測定用治具の有するバックラッシ量の全量とは限らない。

なお、後進工程においては、検出部に対して、測定用治具を、ごく低速（例えば、１ｍ／ｍｉｎ以下）で後退させる方がよい。こうすると、移動方向に沿って振動が出にくい。言い換えると、測定用治具が、検出部に対して、リバウンドしにくい。このため、バックラッシを安定的に片寄せさせることができる。

前進工程において、制御装置は、測定用治具つまり一対の接触部を、検出部に対して、前進させる。そして、他方の接触部を、検出部に接触させる。当該接触により、接触部の有するバックラッシが消費される。言い換えると、バックラッシが、他方の方向に片寄せされる。ここで、前工程の後進工程において、バックラッシは、既に、一方の方向に片寄せ済みである。このため、本工程における片寄せ量は、測定用治具の有するバックラッシ量の全量に相当する。したがって、本発明のバックラッシ診断システムによると、後進工程で取得される接触データおよび前進工程で取得される接触データを基に、自動的に、バックラッシを診断することができる。

また、後進工程で取得される接触データには、熱変位（例えば、測定用治具が取り付けられている部材の熱変位など）が含まれている。また、前進工程で取得される接触データにも、同様に、熱変位が含まれている。しかしながら、一対の接触部間の間隔は、一対の接触部間に検出部を挟むことができ、かつ一対の接触部が検出部に干渉しない程度であり、十分に短い。つまり、バックラッシを測定する上で必要とする前進距離および後進距離は十分に短い。したがって、本発明のバックラッシ診断システムにおいて、刻一刻と変化する動力伝達機構の熱変位が測定に与える影響は軽微であり、ワークの加工の寸法誤差の要因としてのバックラッシを正確に抽出することができる。

（２）上記（１）の構成において、前記移動方向は、互いに交差するＺ軸方向およびＸ軸方向のうち、少なくとも一方である構成とする方がよい。本構成によると、Ｚ軸方向（工作機械の主軸方向）、Ｘ軸方向のうち、少なくとも一方のバックラッシを抽出することができる。

（３）上記（２）の構成において、前記移動方向は、前記Ｚ軸方向および前記Ｘ軸方向であり、該Ｚ軸方向に互いに離間して配置される一対の前記接触部を一対のＺ軸接触部、該Ｘ軸方向に互いに離間して配置される一対の前記接触部を一対のＸ軸接触部として、前記測定用治具は、一対の該Ｚ軸接触部および一対の該Ｘ軸接触部が配置される一体物の治具本体を有する構成とする方がよい。

本構成によると、Ｚ軸方向およびＸ軸方向のバックラッシを抽出することができる。また、一対のＺ軸接触部、一対のＸ軸接触部は、いずれも一体物の治具本体に配置されている。このため、一対のＺ軸接触部間の間隔、一対のＸ軸接触部間の間隔が、経時変化するおそれが小さい。また、一対のＺ軸接触部の配置方向（Ｚ軸方向）と、一対のＸ軸接触部の配置方向（Ｘ軸方向）と、の交角が、経時変化するおそれが小さい。また、治具本体は単一の材料製である。このため、治具本体の熱膨張率は一定である。したがって、治具本体の熱変位の影響を受けにくい。

（４）また、上記課題を解決するため、工作機械は、上記（１）ないし（３）のいずれかのバックラッシ診断システムを備えることを特徴とする。この工作機械によると、上記（１）に記載したように、自動的に、バックラッシを診断することができる。また、ワークの加工の寸法誤差の要因として、バックラッシを抽出することができる。

（５）また、上記課題を解決するため、本発明のバックラッシ診断方法は、接触を検出可能な検出部を有するタッチセンサと、該検出部に対して所定の移動方向に移動可能な工具台と、該工具台に取り付けられ、該移動方向に互いに離間して配置される一対の接触部を有する測定用治具と、を備えるバックラッシ診断システムに実行されるバックラッシ診断方法であって、前記検出部の前記移動方向両側に、一対の前記接触部を配置するセット工程と、前記測定用治具を該移動方向に後進させ、一方の該接触部に接触させる後進工程と、該測定用治具を該移動方向に前進させ、他方の該接触部に接触させる前進工程と、を有することを特徴とする。

本発明のバックラッシ診断方法によると、上記（１）に記載したように、自動的に、バックラッシを診断することができる。また、ワークの加工の寸法誤差の要因として、バックラッシを抽出することができる。

本発明によると、バックラッシを抽出可能なバックラッシ診断システム、およびバックラッシ診断方法を提供することができる。

本発明のバックラッシ診断システムを備える工作機械の一実施形態であるＣＮＣ旋盤の上面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ方向断面図である。 図１の枠ＩＩＩ内の拡大図である。 同ＣＮＣ旋盤のブロック図である。 本発明のバックラッシ診断方法の一実施形態であるバックラッシ診断方法のフローチャートである。 （ａ）〜（ｅ）は、測定用治具の動作模式図である。 （ａ）〜（ｆ）は、バックラッシ診断方法における表示装置の画面の模式図である。

以下、本発明のバックラッシ診断システム、およびバックラッシ診断方法の実施の形態について説明する。

＜ＣＮＣ旋盤の構成＞
まず、本実施形態のＣＮＣ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）旋盤の構成について説明する。なお、以下の説明は、バックラッシ診断システムの鋼製の説明を兼ねる。以下の図において、Ｚ軸方向は、左右方向（主軸方向）に対応している。Ｘ軸方向は、後上−前下方向に対応している。Ｚ軸方向とＸ軸方向とは、互いに直交している。

図１に、本実施形態のＣＮＣ旋盤の上面図を示す。図２に、図１のＩＩ−ＩＩ方向断面図を示す。図３に、図１の枠ＩＩＩ内の拡大図を示す。図４に、同ＣＮＣ旋盤のブロック図を示す。なお、図１においては、壁部３を断面で示す。

図１〜図４に示すように、ＣＮＣ旋盤１は、制御装置２と、壁部３と、工具台４と、タッチセンサ部５と、主軸台６と、ベッド７と、表示装置８と、測定用治具９と、を備えている。ＣＮＣ旋盤１は、「工作機械」の概念に含まれる。これらの構成要素のうち、制御装置２、工具台４、タッチセンサ部５、表示装置８、測定用治具９は、バックラッシ診断システム１０を構成している。

壁部３は、全体カバー３０と、仕切壁３１と、を備えている。全体カバー３０は、ＣＮＣ旋盤１の外殻を構成している。仕切壁３１は、後述する主軸台６の主軸台本体６０と主軸６１とを仕切っている。すなわち、全体カバー３０と仕切壁３１とにより、ワークＷに加工を施す加工室Ｂが区画されている。

タッチセンサ部５は、ブラケット５０と、アーム５１と、タッチセンサ５２と、を備えている。ブラケット５０は、仕切壁３１の右面（加工室Ｂ側の面）に配置されている。アーム５１は、Ｌ字状を呈している。アーム５１は、ブラケット５０に対して、縦方向に揺動可能である。タッチセンサ５２は、アーム５１のＬ字先端に配置されている。タッチセンサ５２は、正方形状の検出部５２０を備えている。図３に示すように、アーム５１を揺動させることにより、タッチセンサ５２の位置は、収容位置（一点鎖線）と、測定位置と、の間で切り換えることができる。収容位置においては、図３に示すように、タッチセンサ５２は、仕切壁３１に近接した位置で、ホルダ（図略）に収容されている。一方、測定位置においては、図２に示すように、タッチセンサ５２の検出部５２０は、後述する測定用治具９と、Ｘ軸方向に、一列に並ぶことができる。また、検出部５２０の四辺のうち、二辺はＺ軸方向に、残りの二辺はＸ軸方向に、各々延在している。表示装置８は、全体カバー３０の外面（前面）に配置されている。表示装置８は、画面（タッチパネル）８０と、入力ボタン８５と、を備えている。

ベッド７は、工場の床面に配置されている。ベッド７の上面後方には、傾斜部７０が配置されている。傾斜部７０は、後方から前方に向かって下降する、スロープ状を呈している。主軸台６は、ベッド７の上面左側に配置されている。主軸台６は、主軸台本体６０と、主軸６１と、チャック６２と、を備えている。主軸６１は、主軸台本体６０の右面から右側に突設されている。主軸６１は、Ｚ軸方向に延在している。主軸６１は、自身の軸周りに回転可能である。チャック６２は、主軸６１の右端に配置されている。図３に一点鎖線で示すように、チャック６２には、ワークＷが着脱可能である。

工具台４は、工具台本体４０と、タレット４１と、Ｘ軸スライド４２と、Ｘ軸下スライド４３と、Ｚ軸スライド４４と、Ｚ軸下スライド４５と、を備えている。Ｚ軸下スライド４５は、傾斜部７０に配置されている。Ｚ軸スライド４４は、Ｚ軸下スライド４５に対して、Ｚ軸方向に移動可能である。Ｘ軸下スライド４３は、Ｚ軸スライド４４の上面に配置されている。Ｘ軸スライド４２は、Ｘ軸下スライド４３に対して、Ｘ軸方向に移動可能である。工具台本体４０は、Ｘ軸スライド４２に固定されている。タレット４１は、工具台本体４０の左側（主軸台６側）に配置されている。タレット４１は、１０角形状を呈している。タレット４１には、工具Ｔを、合計１０個取り付けることができる。タレット４１は、工具台本体４０により、３６°ずつ回転可能である。

測定用治具９は、工具Ｔと同様に、タレット４１の所望の位置に取付可能である。図３に示すように、測定用治具９は、治具本体９０を備えている。治具本体９０は、鋼製の一体物であって、Ｌ字状を呈している。治具本体９０には、Ｚ軸方向に対向する一対のＺ軸接触部９１ａ、９１ｂと、Ｘ軸方向に対向する一対のＸ軸接触部９２ａ、９２ｂと、が配置されている。

一対のＺ軸接触部９１ａ、９１ｂ間には、タッチセンサ５２の検出部５２０が相対的にＺ軸方向に移動可能な、スペースが区画されている。同様に、一対のＸ軸接触部９２ａ、９２ｂ間には、タッチセンサ５２の検出部５２０が相対的にＸ軸方向に移動可能な、スペースが区画されている。

制御装置２は、記憶部２０と、演算部２１と、入出力インターフェイス２２と、を備えている。制御装置２は、画面８０と、入力ボタン８５と、タッチセンサ５２と、Ｘ軸モータ４５Ｘと、Ｚ軸モータ４５Ｚと、角度割出モータ４５θと、に電気的に接続されている。

Ｚ軸モータ４５Ｚは、動力伝達機構（ボールねじ機構（図略）など）を介して、Ｚ軸下スライド４５に対して、Ｚ軸スライド４４つまり測定用治具９を、Ｚ軸方向に駆動可能である。Ｚ軸モータ４５Ｚと測定用治具９との間（例えば、ボールねじ機構のシャフトとナットとの間など）には、Ｚ軸方向のバックラッシ（ガタ、遊び）が存在する。このため、Ｚ軸モータ４５Ｚを始動しても、直ちに測定用治具９は動かない場合がある。すなわち、Ｚ軸モータ４５Ｚ始動後、バックラッシを消費してから、測定用治具９はＺ軸方向に移動する場合がある。

Ｘ軸モータ４５Ｘは、動力伝達機構（ボールねじ機構（図略）など）を介して、Ｘ軸下スライド４３に対して、Ｘ軸スライド４２つまり測定用治具９を、Ｘ軸方向に駆動可能である。Ｚ軸モータ４５Ｚと測定用治具９との間と同様に、Ｘ軸モータ４５Ｘと測定用治具９との間には、Ｘ軸方向のバックラッシが存在する。角度割出モータ４５θは、タレット４１を、３６°ずつ回転駆動可能である。

＜バックラッシ診断方法＞
次に、本実施形態のバックラッシ診断方法について説明する。図５に、本実施形態のバックラッシ診断方法のフローチャートを示す。図５に示すように、本実施形態のバックラッシ診断方法は、初期測定工程（Ｓ１（ステップ１。以下同様））と、診断工程（Ｓ２〜Ｓ１１）と、を備えている。

［測定用治具の動作］
まず、初期測定工程および診断工程に共通する、測定用治具の動作について説明する。図６（ａ）〜（ｅ）に、測定用治具の動作模式図を示す。なお、図６（ａ）〜（ｅ）に示すのは、Ｚ軸方向のバックラッシを測定する場合である。Ｘ軸方向のバックラッシを測定する場合も、測定方向がＺ軸方向からＸ軸方向に切り替わる点を除けば、図６（ａ）〜（ｅ）と同様である。

図６（ａ）〜（ｅ）においては、測定用治具９の後進（右進）端位置をＰａ、測定用治具９の前進（左進）端位置をＰｂ、Ｚ軸モータ４５Ｚと測定用治具９との間に介在する動力伝達機構１１のＺ軸方向のバックラッシ量（図では、溝として表現している）をΔＬで示す。また、移動中の部材にハッチングを施す。

初期測定工程においては、Ｚ軸方向およびＸ軸方向について、各々、後述するセット工程と、後進工程と、前進工程と、を実行する。同様に、診断工程においては、Ｚ軸方向およびＸ軸方向について、各々、後述するセット工程と、後進工程と、前進工程と、を実行する。

セット工程においては、図６（ａ）に示すように、検出部５２０のＺ軸方向両側に一対のＺ軸接触部９１ａ、９１ｂが配置されるように、図４に示す制御装置２が、Ｘ軸モータ４５Ｘ、Ｚ軸モータ４５Ｚ、角度割出モータ４５θを、適宜駆動する。

後進工程においては、図６（ｂ）に示すように、図４に示す制御装置２がＺ軸モータ４５Ｚを駆動する。まず、Ｚ軸モータ４５Ｚは、動力伝達機構１１にバックラッシが残留している場合は、当該バックラッシを消費する。この間、測定用治具９は移動しない。バックラッシは、動力伝達機構１１の右側に片寄せされる。バックラッシが消費されると、Ｚ軸モータ４５Ｚの駆動力が測定用治具９に伝達される。このため、図６（ｃ）に示すように、測定用治具９が後進する。左側のＺ軸接触部９１ａは、検出部５２０の左面に、接触する。当該接触位置が後進端位置Ｐａである。

前進工程においては、図６（ｄ）に示すように、図４に示す制御装置２がＺ軸モータ４５Ｚを駆動する。まず、Ｚ軸モータ４５Ｚは、動力伝達機構１１のバックラッシ量ΔＬを消費する。この間、測定用治具９は移動しない。バックラッシは、動力伝達機構１１の左側に片寄せされる。バックラッシが消費されると、Ｚ軸モータ４５Ｚの駆動力が測定用治具９に伝達される。このため、図６（ｅ）に示すように、測定用治具９が前進する。右側のＺ軸接触部９１ｂは、検出部５２０の右面に、接触する。当該接触位置が前進端位置Ｐｂである。

ここで、一対のＺ軸接触部９１ａ、９１ｂ間のＺ軸方向の間隔（設計値）と、検出部５２０のＺ軸方向全長（設計値）と、の差分つまり測定用治具９の移動距離をＡ、動力伝達機構１１のＺ軸方向の熱変位量をΔＨ、熱変位がない場合（添字（０）で表現）の後進端位置をＰａ_（０）、熱変位がない場合の前進端位置をＰｂ_（０）とすると、後進端位置Ｐａは、以下の式（１）から算出される。
Ｐａ＝Ｐａ_（０）＋ΔＨ ・・・式（１）
また、前進端位置Ｐｂは、以下の式（２）から算出される。
Ｐｂ＝Ｐｂ_（０）＋ΔＬ＋ΔＨ ・・・式（２）
よって、前進端位置Ｐｂと後進端位置Ｐａとの差分ΔＰは、以下の式（３）から算出される。
ΔＰ＝Ｐｂ−Ｐａ＝Ｐｂ_（０）＋ΔＬ−Ｐａ_（０） ・・・式（３）
ここで、式（３）中、Ｐｂ_（０）−Ｐａ_（０）は移動距離Ａに相当する。

よって、差分ΔＰは、以下の式（４）から算出される。
ΔＰ＝Ａ＋ΔＬ ・・・式（４）
差分ΔＰには、熱変位量ΔＨが含まれてない。このように、一対のＺ軸接触部９１ａ、９１ｂに対して、検出部５２０を、後進接触および前進接触させることにより、データから熱変位量ΔＨの影響を除外することができる。言い換えると、バックラッシ量ΔＬを抽出することができる。

［バックラッシ診断方法における処理の流れ］
次に、バックラッシ診断方法における処理の流れについて説明する。図７（ａ）〜（ｆ）に、バックラッシ診断方法における表示装置の画面の模式図を示す。前述したように、バックラッシ診断方法は、初期測定工程と、診断工程と、を備えている。

（初期測定工程（図５のＳ１））
初期測定工程は、図２に示すタレット４１に工具Ｔ、測定用治具９をセットした直後に、実行される。本工程においては、図４に示す制御装置２が、まず、上記セット工程と、後進工程と、前進工程と、を実行する。

次に、制御装置２は、前述の式（１）〜式（４）から、初期測定工程（添字（１）で表現）における前進端位置Ｐｂ_（１）と後進端位置Ｐａ_（１）との差分ΔＰ_（１）を、算出する。初期測定工程時の、Ｚ軸モータ４５Ｚと測定用治具９との間に介在する動力伝達機構１１のＺ軸方向のバックラッシ量をΔＬ_（１）とすると、差分ΔＰ_（１）は、以下の式（５）から算出される。
ΔＰ_（１）＝Ａ＋ΔＬ_（１） ・・・式（５）

（診断工程（図５のＳ２〜Ｓ１１））
診断工程は、ＣＮＣ旋盤１の運転開始後、所定期間おきに実行される。すなわち、バックラッシ量は経時変化する。このため、本工程は、所定期間おきに、定期的に実行される。なお、本工程は、ＣＮＣ旋盤１の運転開始後、作業者の任意の時期に実行される場合もある。

まず、作業者は、図４に示す入力ボタン８５を介して、図７（ａ）に示す画面８０ａの表示欄８１０に、バックラッシの自動診断時期を入力する（図５のＳ２）。また、作業者は、図４に示す入力ボタン８５を介して、図７（ａ）に示す画面８０ａの表示欄８１１に、自動診断をキャンセルする場合の、バックラッシの診断時期を入力する。

自動診断時期が到来すると、図４に示す制御装置２は、図７（ｂ）に示す画面８０ｂに、自動診断時期が到来した旨を表示する（図５のＳ３）。自動診断を実行しない場合、作業者は、ＮＯボタン８１３にタッチする。この場合、制御装置２は、画面８０ｂに注意勧告メッセージを表示する（図５のＳ９）。その後、図７（ａ）の表示欄８１１に入力した診断時期が到来したら、図４に示す制御装置２は、図７（ｂ）に示す画面８０ｂに、診断時期が到来した旨を表示する（図５のＳ３）。

一方、自動診断を実行する場合、作業者は、図７（ｂ）に示す画面８０ｂのＹＥＳボタン８１２にタッチする。制御装置２は、診断プログラムを実行する（図５のＳ４）。なお、作業者は、図７（ａ）に示す画面８０ａの手動スタートボタン８１４にタッチすることにより（図５のＳ１０）、所望のタイミングで、診断プログラムを実行することができる（図５のＳ４）。

診断プログラムにおいては、制御装置２は、まず、前記セット工程と、後進工程と、前進工程と、を実行する。次に、制御装置２は、前述の式（１）〜式（４）から、診断工程（添字（２）で表現）における前進端位置Ｐｂ_（２）と後進端位置Ｐａ_（２）との差分ΔＰ_（２）を、算出する。診断工程時の、Ｚ軸モータ４５Ｚと測定用治具９との間に介在する動力伝達機構１１のＺ軸方向のバックラッシ量をΔＬ_（２）とすると、差分ΔＰ_（２）は、以下の式（６）から算出される。
ΔＰ_（２）＝Ａ＋ΔＬ_（２） ・・・式（６）
続いて、制御装置２は、初期測定工程から診断工程までのＺ軸方向のバックラッシ量の変化量ΔＬ_{（１→２）}を、以下の式（７）から算出する。
ΔＬ_{（１→２）}＝ΔＬ_（２）−ΔＬ_（１）＝ΔＰ_（２）−ΔＰ_（１） ・・・式（７）
それから、図４に示す制御装置２は、図７（ｃ）に示す画面８０ｃに、Ｘ軸方向のバックラッシ量の変化量、Ｚ軸方向のバックラッシ量の変化量を表示する。ここで、記憶部２０には、バックラッシ量の変化量ΔＬ_{（１→２）}の補正しきい値Ｌｔｈが格納されている。

制御装置２は、バックラッシ量の変化量ΔＬ_{（１→２）}と、補正しきい値Ｌｔｈと、を比較する。比較の結果、ΔＬ_{（１→２）}≦Ｌｔｈの場合（正常の場合）、制御装置２は、図７（ｄ）に示す画面８０ｄに、「良好です。」というメッセージ（補正が不要である旨のメッセージ）を表示する（図５のＳ５）。この場合は、制御装置２は、バックラッシ量の補正を行わない。再度、図７（ａ）の表示欄８１０に入力した自動診断時期が到来したら（図５のＳ２）、制御装置２は、図７（ｂ）に示す画面８０ｂに、診断時期が到来した旨を表示する（図５のＳ３）。

一方、比較の結果、Ｌｔｈ＜ΔＬ_{（１→２）}の場合（異常の場合）、制御装置２は、図７（ｄ）に示す画面８０ｄに、バックラッシ量の変化量ΔＬ_{（１→２）}と補正しきい値Ｌｔｈとの差分を表示する。具体的には、制御装置２は、図７（ｄ）に示す画面８０ｄに、「１０μｍＮＧです。」というメッセージ（補正が必要である旨のメッセージ）を表示する。この場合は、制御装置２は、図７（ｅ）に示す画面８０ｅに、補正量１０μｍを有効にするか否かのメッセージ（補正の実行、禁止に関するメッセージ）を表示する（図５のＳ６）。

補正を実行しない場合、作業者は、図７（ｅ）に示す画面８０ｅのＮＯボタン８１６にタッチする。この場合、制御装置２は、バックラッシ量ΔＬ_（２）を、補正しない。その後、図７（ａ）の表示欄８１１に入力した診断時期が到来したら、制御装置２は、図７（ｂ）に示す画面８０ｂに、診断時期が到来した旨を表示する（図５のＳ３）。なお、補正を実行しない場合としては、例えば、画面８０ｄに表示された補正量が、作業者の常識的な見地から、過大である場合などが挙げられる。

一方、補正を実行する場合、作業者は、図７（ｅ）に示す画面８０ｅのＹＥＳボタン８１５にタッチする。この場合、制御装置２は、バックラッシ量ΔＬ_（２）を補正量１０μｍだけ、補正する。具体的には、制御装置２は、測定用治具９の機械座標を、Ｚ軸方向に１０μｍだけずらして設定する。

補正後、制御装置２は、補正の適否を最終確認するために、再び診断プログラムを実行する（図５のＳ７）。制御装置２は、図７（ｃ）、図７（ｄ）同様に、診断結果を画面に表示する（図５のＳ８）。診断結果が異常な場合は、再び診断プログラムを実行する（図５のＳ４）。一方、診断結果が正常な場合は、制御装置２は、診断履歴を記憶部２０に格納する（図５のＳ１１）。なお、診断履歴は、画面に表示することもできる。そして、再度、図７（ａ）の表示欄８１０に入力した自動診断時期が到来したら（図５のＳ２）、制御装置２は、図７（ｂ）に示す画面８０ｂに、診断時期が到来した旨を表示する（図５のＳ３）。このように、診断工程は、ＣＮＣ旋盤１の運転開始後、所定期間おきに、繰り返し実行される。

＜作用効果＞
次に、本実施形態のバックラッシ診断システム、ＣＮＣ旋盤、バックラッシ診断方法の作用効果について説明する。図６（ａ）〜（ｅ）、式（１）〜式（４）に示すように、本実施形態のバックラッシ診断システム１０、バックラッシ診断方法によると、後進工程で取得される接触データおよび前進工程で取得される接触データを基に、自動的に、バックラッシを診断することができる。

また、後進工程で取得される接触データには、熱変位（例えば、測定用治具が取り付けられている部材の熱変位など）が含まれている。また、前進工程で取得される接触データにも、同様に、熱変位が含まれている。しかしながら、図３に示す測定用治具９の一対の接触部間の間隔（一対のＺ軸接触部９１ａ、９１ｂ間の間隔、および一対のＸ軸接触部９２ａ、９２ｂ間の間隔）は、一対の接触部間に検出部５２０を挟むことができ、かつ一対の接触部が検出部５２０に干渉しない程度であり、十分に短い。つまり、バックラッシを測定する上で必要とする前進距離および後進距離は十分に短い。したがって、本実施形態のバックラッシ診断システム、ＣＮＣ旋盤、バックラッシ診断方法において、刻一刻と変化する動力伝達機構１１の熱変位が測定に与える影響は軽微であり、ワークＷの加工の寸法誤差の要因としてのバックラッシを正確に抽出することができる。

また、本実施形態のバックラッシ診断システム１０、バックラッシ診断方法によると、図１、図２に示すように、Ｚ軸方向（主軸方向）およびＸ軸方向（ワークＷの径方向）のバックラッシを抽出することができる。

また、本実施形態のバックラッシ診断システム１０、バックラッシ診断方法によると、図３に示すように、一対のＺ軸接触部９１ａ、９１ｂ、一対のＸ軸接触部９２ａ、９２ｂは、いずれも一体物の治具本体９０に配置されている。このため、一対のＺ軸接触部９１ａ、９１ｂ間の間隔、一対のＸ軸接触部９２ａ、９２ｂ間の間隔が、経時変化するおそれが小さい。また、一対のＺ軸接触部９１ａ、９１ｂの配置方向（Ｚ軸方向）と、一対のＸ軸接触部９２ａ、９２ｂの配置方向（Ｘ軸方向）と、の交角（図３の場合は９０°）が、経時変化するおそれが小さい。また、治具本体９０は単一の材料製である。このため、治具本体９０の熱膨張率は一定である。したがって、治具本体９０の熱変位の影響を受けにくい。

また、本実施形態のバックラッシ診断システム１０、バックラッシ診断方法によると、図２に示すように、測定用治具９および工具Ｔの振り回し径Ｒは、Ｚ軸スライド４４およびＸ軸スライド４２の往復動範囲内において、測定用治具９および工具Ｔが、隣接部材（例えば、壁部３、主軸台６、ベッド７、図３に示す収容位置のタッチセンサ５２）に干渉しないように、設定されている。言い換えると、図３に示す測定用治具９の一対のＺ軸接触部９１ａ、９１ｂ間の間隔、および一対のＸ軸接触部９２ａ、９２ｂ間の間隔は、測定用治具９が隣接部材に干渉しない距離に設定されている。つまりは、測定用治具９の大きさは、当該ＣＮＣ旋盤１のツーリングスペックで予め定められた工具台４の任意の割出ステーション（図２に示すタレット４１の外周に設定される割出位置）に取付可能とされる工具Ｔの大きさ以下である。このため、工具ＴがワークＷに加工を施す際、測定用治具９は、隣接部材やワークＷに干渉しない。また、測定用治具９が用いられる際（後述するバックラッシ診断方法が実行される際）、工具Ｔは、隣接部材や測定位置のタッチセンサ５２に干渉しない。

＜その他＞
以上、本発明のバックラッシ診断システム、およびバックラッシ診断方法の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

例えば、図３に示す測定用治具９の一対のＺ軸接触部９１ａ、９１ｂ間の間隔、および一対のＸ軸接触部９２ａ、９２ｂ間の間隔は、特に限定しない。一対のＺ軸接触部９１ａ、９１ｂ間の間隔の最小値は、検出部５２０のＺ軸方向全長を超過した値であればよい。また、一対のＺ軸接触部９１ａ、９１ｂ間の間隔の最大値は、Ｚ軸スライド４４およびＸ軸スライド４２の往復動範囲内において、測定用治具９が、隣接部材に干渉しない値であればよい。同様に、一対のＸ軸接触部９２ａ、９２ｂ間の間隔の最小値は、検出部５２０のＸ軸方向全長を超過した値であればよい。また、一対のＸ軸接触部９２ａ、９２ｂ間の間隔の最大値は、Ｚ軸スライド４４およびＸ軸スライド４２の往復動範囲内において、測定用治具９が、隣接部材に干渉しない値であればよい。

バックラッシの診断方向、言い換えると一対の接触部（Ｚ軸接触部９１ａ、９１ｂ、Ｘ軸接触部９２ａ、９２ｂ）の並ぶ方向は、特に限定しない。Ｚ軸方向のみ、またはＸ軸方向のみであってもよい。勿論、Ｚ軸方向、Ｘ軸方向以外の方向であってもよい。

図７（ｅ）においては、画面８０ｅに、補正量１０μｍを有効にするか否かのメッセージ（補正の実行、禁止に関するメッセージ）を表示した（図５のＳ６）。すなわち、作業者が、補正の実行、禁止を判断した。しかしながら、図４に示す制御装置２が、補正の実行、禁止を判断してもよい。例えば、記憶部２０に、補正実行しきい値Ｌｔｈ２（＞補正しきい値Ｌｔｈ）を格納しておき、Ｌｔｈ＜ΔＬ_{（１→２）}＜Ｌｔｈ２の場合に限って、制御装置２が、自動的に補正を実行してもよい。また、Ｌｔｈ２≦ΔＬ_{（１→２）}の場合、補正量が異常である旨のメッセージを画面に表示してもよい。

図７（ｅ）においては、補正量を１０μｍとした。すなわち、補正前のバックラッシ量ΔＬ_（２）（＝バックラッシ量ΔＬ_（１）＋補正しきい値Ｌｔｈ＋１０）を、バックラッシ量ΔＬ_（２）（＝バックラッシ量ΔＬ_（１）＋補正しきい値Ｌｔｈ）に、補正した。しかしながら、補正前のバックラッシ量ΔＬ_（２）（＝バックラッシ量ΔＬ_（１）＋補正しきい値Ｌｔｈ＋１０）を、バックラッシ量ΔＬ_（２）（＝バックラッシ量ΔＬ_（１））に、補正してもよい。

工具Ｔの種類は特に限定しない。バイト、フライス、ドリル、リーマ、センタードリル、エンドミル、タップなどであってもよい。工作機械の種類は特に限定しない。横型旋盤、正面旋盤、立型旋盤、フライス盤、ボール盤、ミーリングセルなどであってもよい。

１：ＣＮＣ旋盤（工作機械）。
２：制御装置、２０：記憶部、２１：演算部、２２：入出力インターフェイス。
３：壁部、３０：全体カバー、３１：仕切壁。
４：工具台、４０：工具台本体、４１：タレット、４２：Ｘ軸スライド、４３：Ｘ軸下スライド、４４：Ｚ軸スライド、４５：Ｚ軸下スライド、４５θ：角度割出モータ、４５Ｘ：Ｘ軸モータ、４５Ｚ：Ｚ軸モータ。
５：タッチセンサ部、５０：ブラケット、５１：アーム、５２：タッチセンサ、５２０：検出部。
６：主軸台、６０：主軸台本体、６１：主軸、６２：チャック。
７：ベッド、７０：傾斜部。
８：表示装置、８０：画面、８０ａ〜８０ｅ：画面、８１０：表示欄、８１１：表示欄、８１２：ＹＥＳボタン、８１３：ＮＯボタン、８１４：手動スタートボタン、８１５：ＹＥＳボタン、８１６：ＮＯボタン、８５：入力ボタン。
９：測定用治具、９０：治具本体、９１ａ：Ｚ軸接触部、９１ｂ：Ｚ軸接触部、９２ａ：Ｘ軸接触部、９２ｂ：Ｘ軸接触部。
１０：バックラッシ診断システム、１１：動力伝達機構。
Ａ：移動距離、Ｂ：加工室、ΔＬ：バックラッシ量、Ｐａ：後進端位置、Ｐｂ：前進端位置、Ｒ：振り回し径、Ｔ：工具、Ｗ：ワーク。

Claims (5)

1. 接触を検出可能な検出部を有するタッチセンサと、
   該検出部に対して所定の移動方向に移動可能な工具台と、
   該工具台を駆動するモータと、
   該工具台に取り付けられ、該移動方向に互いに離間して配置される一対の接触部を有する測定用治具と、
   該検出部が一対の該接触部に接触しないように、該検出部の該移動方向両側に一対の該接触部を配置した後、該モータで該測定用治具を該移動方向に後進させて、一方の該接触部に接触させ、該接触部の機械座標である後進端位置を取得し、該モータで該測定用治具を該移動方向に前進させて、他方の該接触部に接触させ、該接触部の機械座標である前進端位置を取得することにより、取得した該後進端位置および該前進端位置から該移動方向のバックラッシを演算する制御装置と、
   を備える工作機械のバックラッシ診断システム。
2. 前記移動方向は、互いに交差するＺ軸方向およびＸ軸方向のうち、少なくとも一方である請求項１に記載のバックラッシ診断システム。
3. 前記移動方向は、前記Ｚ軸方向および前記Ｘ軸方向であり、
   該Ｚ軸方向に互いに離間して配置される一対の前記接触部を一対のＺ軸接触部、該Ｘ軸方向に互いに離間して配置される一対の前記接触部を一対のＸ軸接触部として、
   前記測定用治具は、一対の該Ｚ軸接触部および一対の該Ｘ軸接触部が配置される一体物の治具本体を有する請求項２に記載のバックラッシ診断システム。
4. 前記測定用治具は、隣接部材に干渉しないように前記工具台に取り付けられている請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のバックラッシ診断システム。
5. 接触を検出可能な検出部を有するタッチセンサと、
   該検出部に対して所定の移動方向に移動可能な工具台と、
   該工具台を駆動するモータと、
   該工具台に取り付けられ、該移動方向に互いに離間して配置される一対の接触部を有する測定用治具と、
   を備える工作機械のバックラッシ診断システムに実行されるバックラッシ診断方法であって、
   該検出部が一対の該接触部に接触しないように、前記検出部の前記移動方向両側に、一対の前記接触部を配置するセット工程と、
   該モータで前記測定用治具を該移動方向に後進させて、一方の該接触部に接触させ、該接触部の機械座標である後進端位置を取得する後進工程と、
   該モータで該測定用治具を該移動方向に前進させて、他方の該接触部に接触させ、該接触部の機械座標である前進端位置を取得する前進工程と、
   を有し、
   取得した該後進端位置および該前進端位置から該移動方向のバックラッシを抽出し診断することを特徴とするバックラッシ診断方法。

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