JP6807002B2

JP6807002B2 - Measurement system

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Publication number: JP6807002B2
Application number: JP2018178869A
Authority: JP
Inventors: 田中　弘之; 弘之田中
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2018-09-25
Filing date: 2018-09-25
Publication date: 2021-01-06
Anticipated expiration: 2034-10-16
Also published as: JP2019023652A

Description

本発明は工作機械における座標測定システムに係り，特に数値制御工作機械においてワークの座標測定を行う工作機械における座標測定システムに関する。 The present invention relates to a coordinate measurement system in a machine tool, and more particularly to a coordinate measurement system in a machine tool that measures the coordinates of a workpiece in a numerically controlled machine tool.

マシニングセンタ（ＭＣ：machining center）等の数値制御工作機械（ＮＣ工作機械）では、主軸に工具を装着することでワークの加工が行われる。また、タッチプローブ等の測定プローブを主軸に取り付けることで、工作機械におけるワーク（ワーク表面）の座標測定が機上測定として行われている。 In numerically controlled machine tools (NC machine tools) such as machining centers (MCs), workpieces are machined by mounting tools on the spindle. Further, by attaching a measuring probe such as a touch probe to the spindle, coordinate measurement of a work (work surface) in a machine tool is performed as on-machine measurement.

このような機上測定に使用されるプローブは、プローブの信号を取得して処理する信号取得部（制御装置等）に対して有線で接続することが困難であるため、電波や赤外線などを利用した無線通信により信号伝達が行われている（特許文献１、２参照）。また、プローブへの電力の供給も外部から行うことが困難なため、プローブに電池を内蔵することが一般的であるが、特許文献１では、電池の代わりに発電システムを内蔵させることが提案されている。 Since it is difficult to connect the probe used for such on-board measurement to a signal acquisition unit (control device, etc.) that acquires and processes the probe signal by wire, radio waves or infrared rays are used. Signal transmission is performed by wireless communication (see Patent Documents 1 and 2). Further, since it is difficult to supply electric power to the probe from the outside, it is common to incorporate a battery in the probe, but Patent Document 1 proposes incorporating a power generation system instead of the battery. ing.

特開２００９−２６５１０３号公報JP-A-2009-265103 特許第５２７４７７５号公報Japanese Patent No. 5274775

しかしながら、上記のようにプローブと信号取得部との間の信号伝達に無線通信を用いる場合には、プローブと信号取得部とに無線通信用の送受信器を搭載する必要があるため、コストが高くなり、かつ、故障の原因となるおそれがあるという問題がある。特に無線通信として電波を用いる場合には、混信のトラブルがあり、また、法律の規制を受けるため利用が制限されるという問題もある。また、赤外線を用いる場合には、切削粉、加工油等の悪環境によるトラブルが生じやすいという問題もある。 However, when wireless communication is used for signal transmission between the probe and the signal acquisition unit as described above, the cost is high because it is necessary to mount a transmitter / receiver for wireless communication between the probe and the signal acquisition unit. There is also a problem that it may cause a failure. In particular, when radio waves are used for wireless communication, there is a problem of interference, and there is also a problem that the use is restricted due to legal restrictions. Further, when infrared rays are used, there is a problem that troubles due to a bad environment such as cutting powder and processing oil are likely to occur.

また、プローブと信号取得部の間に、ワークなどの物がある場合などでは、信号受信エラーになることもある。 In addition, if there is an object such as a work between the probe and the signal acquisition unit, a signal reception error may occur.

また、上記のようにプローブに電池を搭載する場合には、稼働時間に制約があり、定期的に電池の交換や充電を行う必要があるためメンテナンスに手間を要するという問題がある。その点、特許文献１のように発電システムを搭載した場合には短期間でのメンテナンスを不要にすることが可能となるが、製造コストが高くなるという欠点がある。 Further, when the battery is mounted on the probe as described above, there is a problem that the operating time is limited and maintenance is required because the battery needs to be replaced or charged regularly. In that respect, when a power generation system is mounted as in Patent Document 1, maintenance in a short period of time can be eliminated, but there is a drawback that the manufacturing cost is high.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、工作機械においてワークの座標測定を機上測定として行うシステムであって、安定的に信号を検知することができ、製造コスト及びメンテナンス作業の低減等を図り、小型で安価なプローブによる高信頼性の座標測定を可能にする工作機械における座標測定システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is a system for measuring the coordinates of a workpiece as an on-machine measurement in a machine tool, capable of stably detecting a signal, manufacturing cost, and maintenance work. It is an object of the present invention to provide a coordinate measurement system in a machine tool that enables highly reliable coordinate measurement by a small and inexpensive probe.

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る工作機械における座標測定システムは、主軸を回転駆動してワークを加工する工作機械において、主軸にワークへの測定子の接
触の有無を検知するタッチプローブを取り付けることによりワークの座標測定を行う座標測定システムであって、タッチプローブは、測定子のワークへの接触の有無によって流れる電流が変化する２次コイルを備え、工作機械は、主軸に取り付けられたタッチプローブの２次コイルに磁気結合可能な位置に設置された検出コイルと、検出コイルに電流を供給して２次コイルに誘導起電力を発生させる電流供給部と、検出コイルのインピーダンスの変化に応じて値が変化する測定信号を出力する測定信号出力部と、測定信号出力部から出力された測定信号に基づいて測定子のワークへの接触の有無を判断する信号取得部と、を備える。 In order to achieve the above object, the coordinate measurement system in the machine tool according to one aspect of the present invention detects the presence or absence of contact of the stylus with the work piece on the main shaft in the machine tool for machining the work by rotating the main shaft. It is a coordinate measurement system that measures the coordinates of a workpiece by attaching a touch probe. The touch probe is equipped with a secondary coil in which the flowing current changes depending on the presence or absence of contact of the stylus with the workpiece, and the machine tool is attached to the spindle. The detection coil installed at a position where it can be magnetically coupled to the secondary coil of the attached touch probe, the current supply unit that supplies current to the detection coil to generate an induced electromotive force in the secondary coil, and the impedance of the detection coil. A measurement signal output unit that outputs a measurement signal whose value changes according to the change in the coil, and a signal acquisition unit that determines whether or not the stylus is in contact with the work based on the measurement signal output from the measurement signal output unit. To be equipped.

本発明によれば、タッチプローブの２次コイルと工作機械の検出コイルとの磁気結合を介してタッチプローブへの電力供給が可能となり、タッチプローブに電池や発電システムを搭載する必要がなくなる。したがって、稼働時間の制約がなく、電池交換や充電などのメンテナンス作業の負担も軽減される。また、小型で安価なタッチプローブを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to supply electric power to the touch probe through magnetic coupling between the secondary coil of the touch probe and the detection coil of the machine tool, and it is not necessary to mount a battery or a power generation system on the touch probe. Therefore, there are no restrictions on the operating time, and the burden of maintenance work such as battery replacement and charging is reduced. In addition, a small and inexpensive touch probe can be provided.

また、タッチプローブによる測定信号は、タッチプローブの２次コイルと工作機械の検出コイルとの磁気結合、及び測定信号出力部を介して取得することができるため、無線通信等の通信を行うための送受信回路をプローブや信号取得部に設けることが不要である。したがって、製造コストの低減を図ることができ、小型で安価なタッチプローブを提供することができる。また、通信におけるエラーを未然に防止することができるため、高信頼性の座標測定を行うことができる。 Further, since the measurement signal by the touch probe can be acquired via the magnetic coupling between the secondary coil of the touch probe and the detection coil of the machine tool and the measurement signal output unit, communication such as wireless communication can be performed. It is not necessary to provide a transmission / reception circuit in the probe or signal acquisition unit. Therefore, the manufacturing cost can be reduced, and a small and inexpensive touch probe can be provided. In addition, since it is possible to prevent errors in communication, highly reliable coordinate measurement can be performed.

特に、工作機械側の検出コイルは、主軸の横に沿って配線されるため、工作機械の主軸の運動に伴って移動し、邪魔になることはない。 In particular, since the detection coil on the machine tool side is wired along the side of the spindle, it moves with the movement of the spindle of the machine tool and does not get in the way.

また、タッチプローブの２次コイルと工作機械の検出コイルとは、絶えず一定距離を保っているために、信号伝達の狂いは生じない。また、安定した電力供給も可能となる。 Further, since the secondary coil of the touch probe and the detection coil of the machine tool are constantly maintained at a constant distance, the signal transmission does not become out of order. In addition, stable power supply is also possible.

本発明の他の態様に係る工作機械における座標測定システムにおいて、信号取得部は、測定信号出力部から出力される測定信号に基づいて検出コイルからタッチプローブのハウジング外周面までの距離情報を取得し、かつ、主軸の回転によってタッチプローブの一周分における距離情報を取得し、取得した距離情報に基づいてタッチプローブの主軸へのチャックミスを検出する態様とすることができる。 In the coordinate measurement system in the machine tool according to another aspect of the present invention, the signal acquisition unit acquires the distance information from the detection coil to the outer peripheral surface of the housing of the touch probe based on the measurement signal output from the measurement signal output unit. In addition, the distance information for one round of the touch probe can be acquired by the rotation of the spindle, and the chuck error of the touch probe to the spindle can be detected based on the acquired distance information.

本態様によれば、検出コイル及び測定信号出力部を、タッチプローブにおける測定子のワークへの接触の検出に使用するだけでなく、タッチプローブの主軸へのチャックミスを検出することができる。また、チャックミスによる座標測定の精度の低下を未然に防止することができ、高精度な測定を可能にする。 According to this aspect, the detection coil and the measurement signal output unit can be used not only for detecting the contact of the stylus with the workpiece in the touch probe, but also for detecting a chuck error on the spindle of the touch probe. In addition, it is possible to prevent a decrease in the accuracy of coordinate measurement due to a chuck error, and enable highly accurate measurement.

さらには、微小なチャックずれを加味してタッチプローブ位置の補正も可能にする。 Furthermore, it is possible to correct the touch probe position by adding a slight chuck deviation.

本発明の更に他の態様に係る工作機械における座標測定システムにおいて、工作機械は、渦電流式変位センサを備え、渦電流式変位センサは、検出コイル、電流供給部、及び測定信号出力部を備え、検出コイルの対向位置に配置された導体までの距離に応じた値の信号を測定信号として出力する態様とすることができる。 In the coordinate measurement system in the machine tool according to still another aspect of the present invention, the machine tool includes an eddy current type displacement sensor, and the eddy current type displacement sensor includes a detection coil, a current supply unit, and a measurement signal output unit. , A signal having a value corresponding to the distance to the conductor arranged at the opposite position of the detection coil can be output as a measurement signal.

本態様によれば、周知の渦電流式変位センサを用いて簡易且つ安価にシステムを構築することができる。 According to this aspect, a system can be constructed easily and inexpensively by using a well-known eddy current type displacement sensor.

本発明の更に他の態様に係る工作機械における座標測定システムにおいて、検出コイル
、電流供給部、及び測定信号出力部は、主軸に工具が取り付けられた際におけるチャックミスの検出に兼用され、信号取得部は、測定信号出力部から出力される測定信号に基づいて検出コイルから工具のホルダの外周面までの距離情報を取得し、かつ、主軸の回転によってホルダの一周分における距離情報を取得し、取得した距離情報に基づいて工具の主軸へのチャックミスを検出する態様とすることができる。 In the coordinate measurement system in a machine tool according to still another aspect of the present invention, the detection coil, the current supply unit, and the measurement signal output unit are also used for detecting chuck mistakes when a tool is attached to the spindle, and signal acquisition. Based on the measurement signal output from the measurement signal output unit, the unit acquires the distance information from the detection coil to the outer peripheral surface of the tool holder, and acquires the distance information for one round of the holder by rotating the spindle. It is possible to detect a chucking error on the spindle of the tool based on the acquired distance information.

本態様によれば、座標測定システムとしてではなく、検出コイル、及び測定信号出力部を有効に利用して座標測定システムを構築することができる。したがって、このようなチャックミスの検出を行う工作装置においては、タッチプローブの追加と、信号取得部における処理の追加のみによって座標測定を可能にすることができる。 According to this aspect, the coordinate measurement system can be constructed by effectively utilizing the detection coil and the measurement signal output unit, not as the coordinate measurement system. Therefore, in a machine tool that detects such chuck errors, coordinate measurement can be made possible only by adding a touch probe and adding processing in the signal acquisition unit.

本発明の更に他の態様に係る工作機械における座標測定システムにおいて、タッチプローブは、測定子のワークへの接触の有無によってオンとオフとが切り替えられるスイッチを有し、２次コイルは、スイッチを含む閉回路を構成する態様とすることができる。 In the coordinate measurement system in a machine tool according to still another aspect of the present invention, the touch probe has a switch that can be switched on and off depending on the presence or absence of contact of the stylus with the workpiece, and the secondary coil has a switch. It can be an embodiment that constitutes a closed circuit including.

本態様は、タッチプローブにおける検出回路の一形態であるが、簡易な構成の検出回路とすることができ、タッチプローブの小型化と製造コストの低減を図ることができる。 Although this aspect is a form of a detection circuit in a touch probe, it can be a detection circuit having a simple configuration, and the touch probe can be miniaturized and the manufacturing cost can be reduced.

本発明の更に他の態様に係る工作機械における座標測定システムにおいて、工作機械は、マシニングセンタ又は数値制御工作機械とすることができる。 In the coordinate measurement system in a machine tool according to still another aspect of the present invention, the machine tool can be a machining center or a numerically controlled machine tool.

本発明によれば、工作機械においてワークの座標測定を機上測定として行うシステムにおいて、安定的に信号を検知することができ、製造コスト及びメンテナンス作業の低減等を図り、製造コスト及びメンテナンス作業の低減等を図り、小型で安価なプローブによる高信頼性の座標測定を可能にすることができる。 According to the present invention, in a system in which the coordinate measurement of a workpiece is performed as an on-machine measurement in a machine tool, a signal can be stably detected, the manufacturing cost and the maintenance work can be reduced, and the manufacturing cost and the maintenance work can be reduced. It is possible to reduce the number of coordinates and measure the coordinates with high reliability using a small and inexpensive probe.

本発明において利用されるチャックミス検出装置の概略構成図Schematic configuration of the chuck miss detection device used in the present invention ホルダ一周分の測定データのグラフGraph of measurement data for one round of holder 測定データのＦＦＴ解析の結果をパワースペクトル表示したグラフGraph showing the result of FFT analysis of measurement data in power spectrum 本発明が適用された座標測定システムの概略構成図Schematic configuration diagram of the coordinate measurement system to which the present invention is applied タッチプローブの検出回路の概略構成図Schematic configuration of the touch probe detection circuit 座標測定の際にタッチプローブのワーク接触の有無により変位センサから出力される測定データを例示した図The figure which exemplifies the measurement data output from the displacement sensor by the presence or absence of work contact of a touch probe at the time of coordinate measurement. タッチプローブの取付け時におけるチャックミスの検出における測定信号を例示した図The figure which illustrated the measurement signal in the detection of the chuck mistake at the time of mounting a touch probe 渦電流式変位センサの内部構成を示したブロック図Block diagram showing the internal configuration of the eddy current displacement sensor

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１は、マシニングセンタ（ＭＣ）におけるチャックミスの検出及びワークの座標測定に兼用される検出装置１０を示した構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram showing a detection device 10 that is also used for detecting chuck mistakes in a machining center (MC) and measuring the coordinates of a workpiece.

同図に示す検出装置１０は、不図示のＡＴＣ装置により主軸３３に装着されたホルダ３２（工具３０）のチャックミスを自動で検出するチャックミス検出装置として、渦電流式変位センサ１２（以下、単に変位センサ１２という）、データ処理部１４とを備える。後述のように、これらの変位センサ１２及びデータ処理部１４は、主軸３３にタッチプローブ１を取り付けることにより、ワーク（ワーク表面）の座標を機上測定する座標測定シス
テムの構成要素として用いられる。 The detection device 10 shown in the figure is an eddy current displacement sensor 12 (hereinafter referred to as eddy current displacement sensor 12) as a chuck miss detection device that automatically detects a chuck miss of the holder 32 (tool 30) mounted on the spindle 33 by an ATC device (not shown). It is provided with a displacement sensor 12) and a data processing unit 14. As will be described later, these displacement sensors 12 and the data processing unit 14 are used as components of a coordinate measurement system that measures the coordinates of the work (work surface) on the machine by attaching the touch probe 1 to the spindle 33.

まず、検出装置１０により工具３０のチャックミスを検出する場合について説明する。 First, a case where a chuck error of the tool 30 is detected by the detection device 10 will be described.

図１に示すように、主軸３３に着脱される任意の種類の工具３０は、ホルダ３２に保持されており、そのホルダ３２には、円錐状の嵌合部３２Ａ（シャンク）が設けられる。 As shown in FIG. 1, any kind of tool 30 attached to and detached from the spindle 33 is held by a holder 32, and the holder 32 is provided with a conical fitting portion 32A (shank).

一方、主軸３３には、円錐状の被嵌合部３３Ａが設けられており、その被嵌合部３３Ａにホルダ３２の嵌合部３２Ａが嵌合して工具３０が主軸３３に取り付けられる。ＭＣにおいて、主軸３３への工具３０の取付けは、不図示のＡＴＣ装置により行われ、ＡＴＣ装置は各種工具を保持したホルダ３２、又は、後述のタッチプローブ１を工具マガジンから自動で取り出し、主軸３３に自動で装着する。 On the other hand, the spindle 33 is provided with a conical fitting portion 33A, and the fitting portion 32A of the holder 32 is fitted into the fitted portion 33A, and the tool 30 is attached to the spindle 33. In the MC, the tool 30 is attached to the spindle 33 by an ATC device (not shown), and the ATC device automatically takes out the holder 32 holding various tools or the touch probe 1 described later from the tool magazine, and the spindle 33. It is automatically attached to.

変位センサ１２は、主軸３３を回動可能に支持するヘッド３５にブラケット３６を介して取り付けられ、主軸３３に装着されたホルダ３２の導体で形成されたフランジ部３２Ｂ（フランジ部３２Ｂの一部分）に対向する位置に配置される。そして、主軸３３に対して任意の位置に設置可能なデータ処理部１４にケーブルにより接続される。 The displacement sensor 12 is attached to a head 35 that rotatably supports the spindle 33 via a bracket 36, and is attached to a flange portion 32B (a part of the flange portion 32B) formed of a conductor of a holder 32 mounted on the spindle 33. It is placed at the opposite position. Then, it is connected by a cable to a data processing unit 14 that can be installed at an arbitrary position with respect to the spindle 33.

変位センサ１２は、周知のように、検出コイルを搭載しており、その検出コイルに高周波電流を供給することにより高周波磁界を発生させる。そして、その高周波磁界内に存在するホルダ３２のフランジ部３２Ｂに電磁誘導による渦電流を発生させ、検出コイルのインピーダンスを変化させる。この検出コイルのインピーダンスの変化は、変位センサ１２（検出コイル）とフランジ部３２Ｂ（検出コイルに対向する部分）との間の距離ｄに応じたものであり、変位センサ１２は、その内部において検出コイルから出力される交流電圧を所定の処理回路（測定信号出力部）で処理することにより、距離ｄに対応した電圧値の電圧信号を測定信号として出力する。 As is well known, the displacement sensor 12 is equipped with a detection coil, and a high-frequency magnetic field is generated by supplying a high-frequency current to the detection coil. Then, an eddy current due to electromagnetic induction is generated in the flange portion 32B of the holder 32 existing in the high frequency magnetic field to change the impedance of the detection coil. The change in the impedance of the detection coil corresponds to the distance d between the displacement sensor 12 (detection coil) and the flange portion 32B (the portion facing the detection coil), and the displacement sensor 12 detects the inside thereof. By processing the AC voltage output from the coil with a predetermined processing circuit (measurement signal output unit), a voltage signal having a voltage value corresponding to the distance d is output as a measurement signal.

また、チャックミスの検出を実施する際において、ＭＣの全体を統括的に制御するＭＣ制御装置２４は、主軸３３を所定の速度で少なくとも１回転させ、変位センサ１２に対向するフランジ部３２Ｂの位置を周方向に一周（３６０度）に渡って変化させる。これによって、フランジ部３２Ｂの周方向の各位置を変位センサ１２に対向させたときの距離ｄを示す測定信号が変位センサ１２から順次出力される。 Further, when detecting a chuck error, the MC control device 24 that comprehensively controls the entire MC rotates the spindle 33 at least once at a predetermined speed, and positions the flange portion 32B facing the displacement sensor 12. Is changed in the circumferential direction over one round (360 degrees). As a result, measurement signals indicating the distance d when each position of the flange portion 32B in the circumferential direction is opposed to the displacement sensor 12 are sequentially output from the displacement sensor 12.

データ処理部１４は、変位センサ１２から出力される測定信号を取得して各種処理を行う信号取得部であり、Ａ／Ｄコンバータ１６、ＣＰＵ１８、メモリ２０、入出力回路２２等を備える。 The data processing unit 14 is a signal acquisition unit that acquires a measurement signal output from the displacement sensor 12 and performs various processes, and includes an A / D converter 16, a CPU 18, a memory 20, an input / output circuit 22, and the like.

Ａ／Ｄコンバータ１６は、変位センサ１２から出力された距離ｄを示す測定信号をアナログ信号からデジタル信号に順次変換して測定データとしてＣＰＵ１８に出力する。 The A / D converter 16 sequentially converts the measurement signal indicating the distance d output from the displacement sensor 12 from an analog signal to a digital signal, and outputs the measurement data to the CPU 18.

ＣＰＵ１８は、ＭＣ制御装置２４が主軸３３の回転を開始した際に、ＭＣ制御装置２４から入出力回路２２を介して測定開始（チャックミス検出の開始）の指示を受ける。その測定開始の指示を受けると、以下のような処理を実施する。 When the MC control device 24 starts rotating the spindle 33, the CPU 18 receives an instruction from the MC control device 24 to start measurement (start of chuck miss detection) via the input / output circuit 22. Upon receiving the instruction to start the measurement, the following processing is performed.

まず、Ａ／Ｄコンバータ１６から順次出力される測定データをホルダ３２の回転角度θ（主軸３３の回転角度）に対応させてメモリ２０に記憶させ、ホルダ３２の一周分の測定データをメモリ２０に記憶させる。このときにメモリ２０に記憶される測定データをグラフ表示すると図２のようになる。 First, the measurement data sequentially output from the A / D converter 16 is stored in the memory 20 in correspondence with the rotation angle θ (rotation angle of the spindle 33) of the holder 32, and the measurement data for one round of the holder 32 is stored in the memory 20. Remember. At this time, the measurement data stored in the memory 20 is displayed as a graph as shown in FIG.

続いてＣＰＵ１８は、メモリ２０に記憶されたホルダ３２の一周分の距離ｄの測定デー
タをＦＦＴ解析する。即ち、ホルダ３２の一周分の測定データをフーリエ解析し、各周波数の成分に分解する。なお、ＦＦＴ解析は測定と同時に実行しても良い。ＦＦＴ解析の結果をパワースペクトル表示すると例えば図３のようになる。 Subsequently, the CPU 18 FFT analyzes the measurement data of the distance d for one round of the holder 32 stored in the memory 20. That is, the measurement data for one round of the holder 32 is Fourier-analyzed and decomposed into components of each frequency. The FFT analysis may be performed at the same time as the measurement. The power spectrum of the result of the FFT analysis is shown in FIG. 3, for example.

ここで、ＦＦＴ解析された各周波数成分のうち基本波周波数成分（１山成分）の振幅値がホルダ３２の偏心量の２倍とみなせるので、ＣＰＵ１８は上記ＦＦＴ解析の結果から基本波周波数成分を抽出し、その振幅値を算出してホルダ３２の偏心量Ｔを取得する。 Here, since the amplitude value of the fundamental wave frequency component (single peak component) of each frequency component analyzed by FFT can be regarded as twice the amount of eccentricity of the holder 32, the CPU 18 determines the fundamental wave frequency component from the result of the FFT analysis. The eccentricity T of the holder 32 is acquired by extracting and calculating the amplitude value thereof.

ＣＰＵ１８は、このようして得られた偏心量Ｔと、予めメモリ２０に記憶された許容値Ｓとを比較し、偏心量Ｔが許容値Ｓ以下であればチャックミスはない（正常にチャックされた）と判定し、偏心量Ｔが許容値Ｓを超えている場合にはチャックミスと判定する。そして、その判定結果を、入出力回路２２を介してＭＣ制御装置２４に出力する。 The CPU 18 compares the eccentricity T thus obtained with the permissible value S stored in the memory 20 in advance, and if the eccentricity T is equal to or less than the permissible value S, there is no chuck error (normally chucked). If the eccentricity amount T exceeds the permissible value S, it is determined as a chuck error. Then, the determination result is output to the MC control device 24 via the input / output circuit 22.

ＭＣ制御装置２４は、ＡＴＣ装置により主軸３３に工具３０を取り付けた際に、上述のようなチャックミスの検出を行い、データ処理部１４から正常にチャックされたことの判定結果を得た場合には、そのまま、加工を開始する。 When the MC control device 24 detects a chuck error as described above when the tool 30 is attached to the spindle 33 by the ATC device, and obtains a determination result that the data processing unit 14 has normally chucked. Starts processing as it is.

一方、データ処理部１４からチャックミスとの判定結果を得た場合には、再度、ＡＴＣ装置による主軸３３への工具３０の取付けをやり直し、チャックミスの検出からやり直す。 On the other hand, when a determination result of a chuck error is obtained from the data processing unit 14, the tool 30 is reattached to the spindle 33 by the ATC device, and the chuck error is detected.

なお、チャックミスの場合は、ホルダ３２と主軸３３との嵌合部分に切り粉を挟み込んだ可能性が考えられるので、主軸３３の被嵌合部３３Ａ内にエア等を噴射して切り粉を除去するようにしてもよい。 In the case of a chuck error, it is possible that chips are caught in the fitting portion between the holder 32 and the spindle 33, so air or the like is injected into the fitted portion 33A of the spindle 33 to remove the chips. It may be removed.

このような検出装置１０によるチャックミスの検出によれば、複雑な制御を必要とせず、極めてシンプルな装置構成によりチャックミスを検出することができ、正確に工具３０（ホルダ３２）の主軸３３に取り付けることができる。 According to the detection of the chuck error by the detection device 10, the chuck error can be detected by the extremely simple device configuration without requiring complicated control, and the spindle 33 of the tool 30 (holder 32) can be accurately detected. Can be attached.

以上のような検出装置１０の変位センサ１２及びデータ処理部１４による工具３０のチャックミスの検出に対して、主軸３３に図１に示されているタッチプローブ１を図４のように取り付け、変位センサ１２及びデータ処理部１４において以下の処理を行うことにより、ワーク（ワーク表面）の座標測定を機上測定として行う座標測定システムを構成することができる。 In response to the detection of the chuck error of the tool 30 by the displacement sensor 12 and the data processing unit 14 of the detection device 10 as described above, the touch probe 1 shown in FIG. 1 is attached to the spindle 33 as shown in FIG. By performing the following processing in the sensor 12 and the data processing unit 14, it is possible to configure a coordinate measurement system in which the coordinate measurement of the work (work surface) is performed as on-board measurement.

タッチプローブ１は、円筒状のハウジング４（プローブ本体）を有し、ハウジング４の基端側に工具を保持する上述のホルダ３２と同様に円錐状の嵌合部５（シャンク）が設けられる。したがって、タッチプローブ１は、嵌合部５が主軸３３の被嵌合部３３Ａに嵌合して装着されることにより主軸３３に取り付けられる。 The touch probe 1 has a cylindrical housing 4 (probe body), and a conical fitting portion 5 (shank) is provided on the base end side of the housing 4 in the same manner as the above-mentioned holder 32 for holding a tool. Therefore, the touch probe 1 is attached to the spindle 33 by fitting and mounting the fitting portion 5 to the fitted portion 33A of the spindle 33.

ハウジング４の先端面からは、ハウジング４に支持された測定子であって、ハウジング４の中心軸に沿ってハウジング４の内部から外部に突出する円柱状（棒状）のスタイラス２が延在し、そのスタイラス２の先端部に球状のスタイラスチップ３が設けられる。 A columnar (rod-shaped) stylus 2, which is a stylus supported by the housing 4 and projects from the inside to the outside of the housing 4 along the central axis of the housing 4, extends from the tip surface of the housing 4. A spherical stylus tip 3 is provided at the tip of the stylus 2.

タッチプローブ１の機械的な構造については周知であるため説明は省略するが、タッチプローブ１のハウジング４内部には、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、スイッチ４２と２次コイル４４（内蔵コイル）とが直列接続された閉回路である検出回路４０が設けられる。 Since the mechanical structure of the touch probe 1 is well known, the description thereof will be omitted. However, as shown in FIGS. 5A and 5B, the switch 42 and the secondary coil are inside the housing 4 of the touch probe 1. A detection circuit 40, which is a closed circuit in which 44 (built-in coil) is connected in series, is provided.

スイッチ４２は、スタイラス２と連動してオン／オフが切り替えられ、図５（Ａ）に示
すように、スタイラスチップ３がワークＷに接触しない状態では、スタイラス２はハウジング４の中心軸方向に沿って配置されており、検出回路４０のスイッチ４２がオフの状態にある。 The switch 42 is switched on / off in conjunction with the stylus 2, and as shown in FIG. 5A, the stylus 2 is along the central axis direction of the housing 4 when the stylus tip 3 does not contact the work W. The switch 42 of the detection circuit 40 is in the off state.

これに対して、図５（Ｂ）に示すように、スタイラスチップ３がワークＷに接触してスタイラス２が傾斜すると、その傾斜によって検出回路４０のスイッチ４２がオフからオンに切り替えられる。 On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the stylus tip 3 comes into contact with the work W and the stylus 2 is tilted, the switch 42 of the detection circuit 40 is switched from off to on by the tilt.

一方、２次コイル４４は、ハウジング４内部において、変位センサ１２の検出コイル１２Ａを１次コイルとして検出コイル１２Ａに磁気結合可能に設けられる。 On the other hand, the secondary coil 44 is provided inside the housing 4 so that the detection coil 12A of the displacement sensor 12 can be magnetically coupled to the detection coil 12A as the primary coil.

ここで、ハウジング４は、外形上において工具の図１のホルダ３２のフランジ部３２Ｂに相当するフランジ部４Ａを有しており、そのフランジ部４Ａの内周面の一部分に対向して２次コイル４４が配置される。なお、同図のハウジング４は、円筒状の側面の基端側にフランジ部４Ａとして拡径した部分を有するが、側面全体が同一径であってもいし、ホルダ３２のフランジ部３２Ｂの位置に対応する部分が縮径されていてもよい。 Here, the housing 4 has a flange portion 4A corresponding to the flange portion 32B of the holder 32 of FIG. 1 in the outer shape, and the secondary coil faces a part of the inner peripheral surface of the flange portion 4A. 44 is arranged. The housing 4 in the figure has a portion whose diameter is expanded as a flange portion 4A on the base end side of the cylindrical side surface, but the entire side surface may have the same diameter and is located at the position of the flange portion 32B of the holder 32. The corresponding portion may be reduced in diameter.

また、ハウジング４の少なくともフランジ部４Ａは、２次コイル４４が対向配置される部分（コイル対向部という）を除いて導体により形成され、コイル対向部は非磁性体で、かつ、絶縁体（不導体）の材料（樹脂等）で形成される。 Further, at least the flange portion 4A of the housing 4 is formed of a conductor except for a portion where the secondary coil 44 is arranged to face each other (referred to as a coil facing portion), and the coil facing portion is a non-magnetic material and an insulator (non-magnetic material). It is made of a material (resin, etc.) for the conductor.

タッチプローブ１により座標測定を行う際には、ＭＣ制御装置２４による主軸３３の回転角度の制御によりタッチプローブ１の回転角度θが調整され、タッチプローブ１のフランジ部４Ａのコイル対向部が変位センサ１２の検出コイル１２Ａに対向する位置に配置される。これによって、タッチプローブ１の２次コイル４４が、ハウジング４に阻害されることなく、変位センサ１２の検出コイル１２Ａと磁気結合可能な状態に設定される。 When the coordinates are measured by the touch probe 1, the rotation angle θ of the touch probe 1 is adjusted by controlling the rotation angle of the spindle 33 by the MC control device 24, and the coil facing portion of the flange portion 4A of the touch probe 1 is a displacement sensor. It is arranged at a position facing the detection coil 12A of the twelve. As a result, the secondary coil 44 of the touch probe 1 is set in a state where it can be magnetically coupled with the detection coil 12A of the displacement sensor 12 without being hindered by the housing 4.

変位センサ１２及びデータ処理部１４は、タッチプローブ１による座標測定の際には、以下のような処理を実施する。 The displacement sensor 12 and the data processing unit 14 perform the following processing when measuring the coordinates by the touch probe 1.

変位センサ１２は、チャックミスの検出時と同様に検出コイル１２Ａに高周波電流を供給することにより高周波磁界を発生させる。これにより、タッチプローブ１の２次コイル４４に誘導起電力を発生させる。 The displacement sensor 12 generates a high-frequency magnetic field by supplying a high-frequency current to the detection coil 12A in the same manner as when detecting a chuck error. As a result, an induced electromotive force is generated in the secondary coil 44 of the touch probe 1.

これに対して、変位センサ１２からは図６に示すようにタッチプローブ１のスタイラスチップ３がワークに接触しているか否かによって異なる電圧である高電圧ＶＨと低電圧ＶＬ（低電圧ＶＬ＜高電圧ＶＨ）の測定信号が出力される。 On the other hand, from the displacement sensor 12, as shown in FIG. 6, high voltage VH and low voltage VL (low voltage VL <high), which are different voltages depending on whether or not the stylus chip 3 of the touch probe 1 is in contact with the work. The voltage VH) measurement signal is output.

即ち、タッチプローブ１において、スタイラスチップ３がワークに接触していないとき（ワーク非接触状態のとき）には、検出回路４０のスイッチ４２がオフであることから２次コイル４４に電流が流れない。この状態は、チャックミスの検出において、変位センサ１２により図１のようにホルダ３２のフランジ部３２Ｂまでの距離ｄを測定した際に、距離ｄが大きくフランジ部３２Ｂに渦電流が発生しない状態に相当する。したがって、変位センサ１２からは、図６に示すように低電圧ＶＬと比較して電圧の高い高電圧ＶＨの測定信号、即ち、距離ｄが大きいときに相当する測定信号が出力される。 That is, in the touch probe 1, when the stylus tip 3 is not in contact with the work (when the work is not in contact), no current flows through the secondary coil 44 because the switch 42 of the detection circuit 40 is off. .. In this state, when the displacement sensor 12 measures the distance d to the flange portion 32B of the holder 32 as shown in FIG. 1 in the detection of the chuck error, the distance d is large and no eddy current is generated in the flange portion 32B. Equivalent to. Therefore, as shown in FIG. 6, the displacement sensor 12 outputs a measurement signal of a high voltage VH having a higher voltage than the low voltage VL, that is, a measurement signal corresponding to a large distance d.

そして、スタイラスチップ３がワークに接触したとき（ワーク接触状態のとき）には、検出回路４０のスイッチ４２がオフからオンに切り替わることから２次コイル４４に電流が流れる。この状態は、チャックミスの検出において、変位センサ１２により図１のようにホルダ３２のフランジ部３２Ｂまでの距離ｄを測定した際に、距離ｄが小さくフランジ
部３２Ｂに渦電流が発生した状態に相当する。したがって、変位センサ１２からは、図６に示すように高電圧ＶＨと比較して電圧の低い低電圧ＶＬの測定信号、即ち、距離ｄが小さいときに相当する測定信号が出力される。 Then, when the stylus tip 3 comes into contact with the work (in the work contact state), the switch 42 of the detection circuit 40 is switched from off to on, so that a current flows through the secondary coil 44. In this state, in the detection of chuck error, when the distance d to the flange portion 32B of the holder 32 is measured by the displacement sensor 12 as shown in FIG. 1, the distance d is small and an eddy current is generated in the flange portion 32B. Equivalent to. Therefore, as shown in FIG. 6, the displacement sensor 12 outputs a measurement signal of a low voltage VL whose voltage is lower than that of the high voltage VH, that is, a measurement signal corresponding to a time when the distance d is small.

なお、本実施の形態とは反対に、スタイラスチップ３（スタイラス２）がワークに接触していないときに検出回路４０のスイッチ４２がオン、スタイラスチップ３がワークに接触したときに検出回路４０のスイッチ４２がオフとなるようにしてもよく、その場合には、変位センサ１２が高電圧ＶＨと低電圧ＶＬの測定信号を出力する条件も上記実施の形態とは反対となる。また、検出回路４０は、スタイラスチップ３のワークへの接触の有無により２次コイル４４に流れる電流が変化するようにした回路であればよい。更に、スタイラスチップ３のワークへの接触の有無によりオン／オフが切り替わるスイッチ４２の代わりに、スタイラスチップ３のワークへの接触の有無によりインピーダンスが変化する任意の回路素子とすることができる。 Contrary to the present embodiment, the switch 42 of the detection circuit 40 is turned on when the stylus chip 3 (styrus 2) is not in contact with the work, and the detection circuit 40 is turned on when the stylus chip 3 is in contact with the work. The switch 42 may be turned off, and in that case, the condition for the displacement sensor 12 to output the measurement signals of the high voltage VH and the low voltage VL is also opposite to that of the above embodiment. Further, the detection circuit 40 may be a circuit in which the current flowing through the secondary coil 44 changes depending on the presence or absence of contact of the stylus tip 3 with the work. Further, instead of the switch 42 that switches on / off depending on the presence or absence of contact with the work of the stylus tip 3, any circuit element whose impedance changes depending on the presence or absence of contact with the work of the stylus tip 3 can be used.

データ処理部１４において、Ａ／Ｄコンバータ１６は、変位センサ１２から出力された測定信号をアナログ信号からデジタル信号に順次変換して測定データとしてＣＰＵ１８に出力する。 In the data processing unit 14, the A / D converter 16 sequentially converts the measurement signal output from the displacement sensor 12 into a digital signal and outputs the measurement data to the CPU 18.

ＣＰＵ１８は、ＭＣ制御装置２４から入出力回路２２を介して座標測定の開始（タッチプローブ１のワーク接触の有無検出の開始）の指示を受ける。その指示を受けると、Ａ／Ｄコンバータ１６から順次出力される測定データを取り込み、所定の閾値ＶＴ（図６参照）と比較する。閾値ＶＴは、電圧ＶＬよりも大きく、電圧ＶＨよりも小さい値とする。 The CPU 18 receives an instruction from the MC control device 24 via the input / output circuit 22 to start coordinate measurement (start detection of presence / absence of work contact of the touch probe 1). Upon receiving the instruction, the measurement data sequentially output from the A / D converter 16 is taken in and compared with a predetermined threshold value VT (see FIG. 6). The threshold value VT is a value larger than the voltage VL and smaller than the voltage VH.

その比較の結果、測定データが閾値ＶＴよりも大きい場合には、スタイラスチップ３がワークに接触していないと判定する。一方、測定データが閾値ＶＴ以下になったことを検出した場合には、スタイラスチップ３がワークに接触したと判定する。そして、その判定結果を接触信号として入出力回路２２を介してＭＣ制御装置２４に出力する。なお、接触信号としてスタイラスチップ３がワークに接触した場合にのみそのことをＭＣ制御装置２４に伝達してもよい。 As a result of the comparison, when the measurement data is larger than the threshold value VT, it is determined that the stylus tip 3 is not in contact with the work. On the other hand, when it is detected that the measurement data is equal to or less than the threshold value VT, it is determined that the stylus tip 3 has come into contact with the work. Then, the determination result is output as a contact signal to the MC control device 24 via the input / output circuit 22. It should be noted that the stylus tip 3 may be transmitted to the MC control device 24 as a contact signal only when it comes into contact with the work.

ＭＣ制御装置２４は、スタイラスチップ３をワークの各部に接触させるようにタッチプローブ１を動かしながらデータ処理部１４から得られる接触信号に基づいてスタイラスチップ３のワークへの接触の有無を検知する。これにより、ワーク表面の所望位置の座標を測定する。 The MC control device 24 detects whether or not the stylus tip 3 is in contact with the work based on the contact signal obtained from the data processing unit 14 while moving the touch probe 1 so as to bring the stylus tip 3 into contact with each part of the work. As a result, the coordinates of the desired position on the work surface are measured.

このようなタッチプローブ１及び検出装置１０による座標測定によれば、タッチプローブ１を主軸３３に取り付けることで機上測定が可能となる。 According to the coordinate measurement by the touch probe 1 and the detection device 10, the on-machine measurement can be performed by attaching the touch probe 1 to the spindle 33.

一方、タッチプローブ１に電池や発電システムを搭載する必要がないため、稼働時間の制約がなく、電池交換や充電などのメンテナンス作業の負担も生じない。また、小型で安価なタッチプローブ１を提供することができる。 On the other hand, since it is not necessary to mount a battery or a power generation system on the touch probe 1, there are no restrictions on the operating time, and there is no burden of maintenance work such as battery replacement and charging. Further, it is possible to provide a small and inexpensive touch probe 1.

また、タッチプローブ１の信号を取得して各種処理を行う信号取得部（データ処理部１４等）との間で、無線通信等の通信を行うための送受信回路が不要であるため、製造コストの低減を図ることができ、小型で安価なタッチプローブ１を提供することができる。また、通信おけるエラーが生じないため、高信頼性の座標測定を行うことができる。 Further, since a transmission / reception circuit for performing communication such as wireless communication with a signal acquisition unit (data processing unit 14 or the like) that acquires the signal of the touch probe 1 and performs various processes is not required, the manufacturing cost is reduced. It is possible to reduce the number of touch probes 1 and provide a small and inexpensive touch probe 1. In addition, since no error occurs in communication, highly reliable coordinate measurement can be performed.

更に、通信が不要であることから、電波方式や赤外線方式などの無線通信が不要であり、混信のトラブル、法律の規制、切削粉や加工油等が飛散する悪環境のための通信トラブルなどが一切生じないものとすることができる。 Furthermore, since communication is not required, wireless communication such as radio wave method and infrared method is not required, and there are problems such as interference problems, legal regulations, and communication problems due to adverse environments where cutting powder and processing oil are scattered. It can be assumed that it does not occur at all.

更にまた、座標測定システムの構成する検出装置１０は、座標測定とチャックミスの検出とに兼用しているため、ハードウェア資源の有効利用を図ることができると共に、それらの測定及び検出を個別の装置で行う場合に比べて省スペース化、低コスト化を図ることができる。 Furthermore, since the detection device 10 constituting the coordinate measurement system is also used for coordinate measurement and detection of chuck mistakes, it is possible to effectively use hardware resources and to individually measure and detect them. Space saving and cost reduction can be achieved as compared with the case of using an apparatus.

続いて、検出装置１０によるタッチプローブ１のチャックミスの検出について説明する。検出装置１０は、図４のように主軸３３にタッチプローブ１が取り付けられた際においても、図１のように主軸３３に工具３０が取り付けられた場合と同様の処理によりタッチプローブ１のチャックミスの検出を行うことができる。 Subsequently, the detection of the chuck error of the touch probe 1 by the detection device 10 will be described. Even when the touch probe 1 is attached to the spindle 33 as shown in FIG. 4, the detection device 10 performs a chuck error of the touch probe 1 by the same process as when the tool 30 is attached to the spindle 33 as shown in FIG. Can be detected.

これについて説明すると、ＭＣ制御装置２４は、主軸３３にタッチプローブ１を取り付けた際に、主軸３３を所定の速度で少なくとも１回転させ、変位センサ１２に対向するタッチプローブ１のフランジ部４Ａの位置を周方向に一周（３６０度）に渡って変化させる。これによって、変位センサ１２に対向するフランジ部４Ａの位置を周方向に変化させたときの距離ｄを示す測定信号が変位センサ１２から順次出力される。 Explaining this, when the touch probe 1 is attached to the spindle 33, the MC control device 24 rotates the spindle 33 at least once at a predetermined speed and positions the flange portion 4A of the touch probe 1 facing the displacement sensor 12. Is changed in the circumferential direction over one round (360 degrees). As a result, measurement signals indicating the distance d when the position of the flange portion 4A facing the displacement sensor 12 is changed in the circumferential direction are sequentially output from the displacement sensor 12.

データ処理部１４において、ＣＰＵ１８は、タッチプローブ１の主軸３３への取付け後、ＭＣ制御装置２４が主軸３３の回転を開始した際に、ＭＣ制御装置２４から入出力回路２２を介して測定開始（チャックミス検出の開始）の指示を受ける。その測定開始の指示を受けると、Ａ／Ｄコンバータ１６から順次出力される測定データをタッチプローブ１の回転角度θ（主軸３３の回転角度）に対応させてメモリ２０に記憶させ、タッチプローブ１の一周分の測定データをメモリ２０に記憶させる。このときにメモリ２０に記憶される測定データをグラフ表示すると図７のようになる。 In the data processing unit 14, the CPU 18 starts measurement from the MC control device 24 via the input / output circuit 22 when the MC control device 24 starts rotating the spindle 33 after the touch probe 1 is attached to the spindle 33 ( Receive instructions (start of chuck miss detection). Upon receiving the instruction to start the measurement, the measurement data sequentially output from the A / D converter 16 is stored in the memory 20 in correspondence with the rotation angle θ (rotation angle of the spindle 33) of the touch probe 1, and the touch probe 1 is stored. The measurement data for one round is stored in the memory 20. At this time, the measurement data stored in the memory 20 is displayed as a graph as shown in FIG.

同図に示すように、フランジ部４Ａの２次コイル４４が対向配置されたコイル対向部が変位センサ１２の検出コイル１２Ａに対向するとき（同図の例では回転角度０度付近）以外は、主軸３３に対するタッチプローブ１の偏心量Ｔに応じた測定データが図２と同様に得られる。 As shown in the figure, except when the coil facing portion where the secondary coil 44 of the flange portion 4A is arranged to face each other faces the detection coil 12A of the displacement sensor 12 (in the example of the figure, the rotation angle is around 0 degrees). Measurement data corresponding to the eccentricity T of the touch probe 1 with respect to the spindle 33 can be obtained in the same manner as in FIG.

一方、フランジ部４Ａのコイル対向部が変位センサ１２の検出コイル１２Ａに対向しているときは、測定データとして、図６に示したようにスタイラスチップ３がワークに非接触のときの高電圧ＶＨが出力されるため、高電圧ＶＨとなる測定データが得られる。 On the other hand, when the coil facing portion of the flange portion 4A faces the detection coil 12A of the displacement sensor 12, as measurement data, as shown in FIG. 6, the high voltage VH when the stylus chip 3 is not in contact with the work. Is output, so that measurement data with a high voltage VH can be obtained.

このときの高電圧ＶＨは、フランジ部４Ａまでの距離ｄを示すものではないが、ＣＰＵ１８が続いてＦＦＴ解析した際の基本波周波数成分の振幅値には大きな影響を与えないため、そのままＦＦＴ解析を行って上述のように基本波周波数成分に基づいてタッチプローブ１の偏心量Ｔを取得する。 The high voltage VH at this time does not indicate the distance d to the flange portion 4A, but since it does not significantly affect the amplitude value of the fundamental wave frequency component when the CPU 18 subsequently performs FFT analysis, FFT analysis is performed as it is. To obtain the eccentricity T of the touch probe 1 based on the fundamental wave frequency component as described above.

ただし、フランジ部４Ａのコイル対向部が変位センサ１２の検出コイル１２Ａに対向しているときの測定値を、その区間の前後の測定データの値を直線で結んだときの直線上の値に変更してＦＦＴ解析を行ってもよいし、その他、適度な大きさの値に変更してＦＦＴ解析を行っても良い。 However, the measured value when the coil facing portion of the flange portion 4A faces the detection coil 12A of the displacement sensor 12 is changed to the value on the straight line when the values of the measurement data before and after the section are connected by a straight line. Then, the FFT analysis may be performed, or the FFT analysis may be performed by changing the value to an appropriate size.

ＣＰＵ１８は、このようして得られた偏心量Ｔと、予めメモリに記憶された許容値Ｓとを比較し、偏心量Ｔが許容値Ｓ以下であればチャックミスはないと判定し、偏心量Ｔが許容値Ｓを超えている場合にはチャックミスと判定する。そして、その判定結果を、入出力回路２２を介してＭＣ制御装置２４に出力する。 The CPU 18 compares the eccentricity T thus obtained with the permissible value S stored in the memory in advance, determines that if the eccentricity T is equal to or less than the permissible value S, there is no chuck error, and determines that there is no chuck error. If T exceeds the permissible value S, it is determined as a chuck error. Then, the determination result is output to the MC control device 24 via the input / output circuit 22.

ＭＣ制御装置２４は、ＡＴＣ装置により主軸３３にタッチプローブ１を取り付けた際に
、上述のようなチャックミスの検出を行い、データ処理部１４から正常にチャックされたことの判定結果を得た場合には、そのまま、ワークの座標測定を行う。 When the MC control device 24 detects the chuck error as described above when the touch probe 1 is attached to the spindle 33 by the ATC device, and obtains a determination result that the data processing unit 14 has normally chucked. The coordinate of the work is measured as it is.

一方、データ処理部１４からチャックミスとの判定結果を得た場合には、再度、ＡＴＣ装置による主軸３３へのタッチプローブ１の取付けをやり直し、チャックミスの検出からやり直す。 On the other hand, when a determination result of a chuck error is obtained from the data processing unit 14, the touch probe 1 is reattached to the spindle 33 by the ATC device, and the chuck error is detected.

このようなチャックミスの検出により、タッチプローブ１を主軸３３に対して正確な位置に取り付けることができるため、チャックミスによる測定精度の低下を防止することができ、かつ、精度の高い測定が可能となる。 By detecting such a chuck error, the touch probe 1 can be mounted at an accurate position with respect to the spindle 33, so that it is possible to prevent a decrease in measurement accuracy due to a chuck error and to perform highly accurate measurement. It becomes.

また、偏心量Ｔが許容値Ｓ以下でチャックミスはないとみなされても、微小にずれている場合がある。こうした場合は、その誤差量を検出する。すなわち、誤差の方向と、その誤差量をすべて記録しておく。 Further, even if the eccentricity T is equal to or less than the permissible value S and it is considered that there is no chuck error, there may be a slight deviation. In such a case, the amount of error is detected. That is, the direction of the error and the amount of the error are all recorded.

次に、タッチプローブ１でタッチした際の座標位置に、この誤差方向と誤差量のデータを使用し、オフセット値としてあらかじめ入力しておく。 Next, the error direction and error amount data are used and input in advance as an offset value at the coordinate position when touched by the touch probe 1.

これにより、タッチプローブ１の検出位置もプローブの取り付け誤差を加味して、検出位置を補正することが可能となる。 As a result, it is possible to correct the detection position of the touch probe 1 by taking into account the probe mounting error.

また、測定プローブの交換に関係なく、取り付け誤差のオフセット量を入力することで、安定したタッチプローブ１の検出ができる。 Further, the stable touch probe 1 can be detected by inputting the offset amount of the mounting error regardless of the replacement of the measurement probe.

なお、オフセット量の入力の実施方法として、事前にホルダーを取り付けた後、先に述べた一周の偏芯量を求める。 In addition, as a method of inputting the offset amount, after attaching the holder in advance, the eccentricity amount of one round described above is obtained.

そのホルダー偏芯量を基に、タッチプローブ先端位置での偏芯量に換算して求める。たとえば、タッチプローブ先端で、ある方向で５０μｍほど外周側にずれていたとすれば、それを補正するオフセット量を入力すればよい。 Based on the holder eccentricity amount, it is converted into the eccentricity amount at the tip position of the touch probe. For example, if the tip of the touch probe is displaced to the outer peripheral side by about 50 μm in a certain direction, an offset amount for correcting the deviation may be input.

以上、上記実施の形態において、変位センサ１２は、ホルダ３２のフランジ部３２Ｂ又はタッチプローブ１のフランジ部４Ａの距離ｄに対応した測定信号を生成し出力するために、図８に示すように検出コイル１２Ａの他に、検出コイル１２Ａに対して電流を供給する電流供給部１２Ｂや、検出コイル１２Ａのインピーダンスの変化に応じて値が変化する測定信号を生成し出力するための測定信号出力部１２Ｃとを含む構成となっている。 As described above, in the above embodiment, the displacement sensor 12 detects as shown in FIG. 8 in order to generate and output a measurement signal corresponding to the distance d of the flange portion 32B of the holder 32 or the flange portion 4A of the touch probe 1. In addition to the coil 12A, a current supply unit 12B that supplies a current to the detection coil 12A and a measurement signal output unit 12C for generating and outputting a measurement signal whose value changes according to a change in the impedance of the detection coil 12A. It has a structure including and.

電流供給部１２Ｂは、例えばデータ処理部１４を介して供給される電源により高周波電流を生成して検出コイル１２Ａに供給するものであり、発振回路等が相当する。 The current supply unit 12B generates a high-frequency current from, for example, a power supply supplied via the data processing unit 14 and supplies it to the detection coil 12A, and corresponds to an oscillation circuit or the like.

測定信号出力部１２Ｃは、例えば検波回路やリニアライザなどの処理回路を含み、距離ｄに比例した電圧の測定信号を生成し、出力する。 The measurement signal output unit 12C includes, for example, a processing circuit such as a detection circuit or a linearizer, and generates and outputs a measurement signal having a voltage proportional to the distance d.

一方、本発明においては、測定信号出力部１２Ｃは、距離ｄの値とは直接的に対応しない値の測定信号を出力するものであってもよい。例えば、検出コイル１２Ａのインピーダンス（又はインダクタンス）を検出してその値を測定信号として出力するインピーダンス測定回路（又はインダクタンス測定回路）等であってもよい。 On the other hand, in the present invention, the measurement signal output unit 12C may output a measurement signal having a value that does not directly correspond to the value of the distance d. For example, it may be an impedance measurement circuit (or inductance measurement circuit) that detects the impedance (or inductance) of the detection coil 12A and outputs the value as a measurement signal.

また、電流供給部１２Ｂ及び測定信号出力部１２Ｃを構成する回路、又はこれらで行われる処理の一部又は全体を変位センサ１２ではなく、データ処理部１４等の検出コイル１
２Ａとは別装置に搭載し又は実施してもよい。例えば、図１、図４のように変位センサ１２をブラケット３６を介してヘッド３５に設置する代わりに、検出コイル１２Ａのみを構成要素（回路素子）として有するセンサ部をヘッド３５に設置し、検出コイル１２Ａ以外の回路は、検出コイル１２Ａにケーブルで接続されるデータ処理部１４と同一筐体内に配置してもよいし、その回路が行う処理と同等の処理をデータ処理部１４における処理の一部として実施するようにしてもよい。 Further, the circuit constituting the current supply unit 12B and the measurement signal output unit 12C, or a part or the whole of the processing performed by these is not the displacement sensor 12, but the detection coil 1 of the data processing unit 14 or the like.
It may be mounted or implemented in a device different from 2A. For example, instead of installing the displacement sensor 12 on the head 35 via the bracket 36 as shown in FIGS. 1 and 4, a sensor unit having only the detection coil 12A as a component (circuit element) is installed on the head 35 for detection. The circuits other than the coil 12A may be arranged in the same housing as the data processing unit 14 connected to the detection coil 12A by a cable, or the processing equivalent to the processing performed by the circuit may be performed by the data processing unit 14. It may be carried out as a department.

また、上記実施の形態において、タッチプローブ１は、任意の種類の工具３０を保持するホルダ３２にはめ込まれ、ホルダ３２と電気的に結合した構成としてもよい。 Further, in the above embodiment, the touch probe 1 may be fitted in a holder 32 for holding an arbitrary type of tool 30 and electrically coupled to the holder 32.

また、上記実施の形態では、ＭＣにおいて本発明を適用した実施の形態について説明したが、ＭＣに対してＡＴＣ装置を備えていないＮＣ工作機械においても同様に適用でき、さらにＮＣ工作機械以外の工作機械においても適用できる。 Further, in the above-described embodiment, the embodiment in which the present invention is applied to the MC has been described, but the same can be applied to an NC machine tool that does not have an ATC device for the MC, and further, a work other than the NC machine tool. It can also be applied to machines.

１…タッチプローブ、２…スタイラス、３…スタイラスチップ、４…ハウジング、４Ａ，３２Ｂ…フランジ部、５，３２Ａ…嵌合部、１０…検出装置、１２…渦電流式変位センサ（変位センサ）、１２Ａ…検出コイル、１２Ｂ…電流供給部、１２Ｃ…測定信号出力部、１４…データ処理部、１６…Ａ／Ｄコンバータ、１８…ＣＰＵ、２０…メモリ、２２…入出力回路、２４…ＭＣ制御装置、３０…工具、３２…ホルダ、３３…主軸、３３Ａ…被嵌合部、３５…ヘッド、３６…ブラケット、４０…検出回路、４２…スイッチ、４４…２次コイル 1 ... touch probe, 2 ... stylus, 3 ... stylus tip, 4 ... housing, 4A, 32B ... flange part, 5, 32A ... fitting part, 10 ... detection device, 12 ... vortex current type displacement sensor (displacement sensor), 12A ... Detection coil, 12B ... Current supply unit, 12C ... Measurement signal output unit, 14 ... Data processing unit, 16 ... A / D converter, 18 ... CPU, 20 ... Memory, 22 ... Input / output circuit, 24 ... MC control device , 30 ... Tool, 32 ... Holder, 33 ... Main shaft, 33A ... Fitted part, 35 ... Head, 36 ... Bracket, 40 ... Detection circuit, 42 ... Switch, 44 ... Secondary coil

Claims

In a measurement system in which a touch probe is detachably attached to a spindle that is rotatably supported by the spindle head of a machine tool.
The primary coil installed on the spindle head side of the machine tool and
A secondary coil installed so as to face the primary coil is provided on the touch probe side.
By magnetically coupling the primary coil and the secondary coil, a non-contact power feeding unit that supplies power in a non-contact manner is configured, and non-contact transmission that transmits the information obtained by the touch probe in a non-contact manner. Make up the part,
An error detecting means for detecting an attachment error by rotating the spindle head while the touch probe is attached to the spindle, and detecting the attachment error in order to correct the information obtained by the touch probe. A measurement system equipped with error detecting means .

The measurement system according to claim 1, further comprising a correction means for correcting the information obtained by the touch probe based on the mounting error.