JPH02172657A - スタイラスの真球度補正機能付倣い制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用公費〉 本発明は、スタイラスの真球度補正機能付倣い制御装置
に関する。

〈従来の技術〉 倣い装置において、第６図に示すようにトレーサヘッド
１及びスタイラス２にてモデル３の測定を行なう場合、
モデル形状に沿うスタイラス２の中心座標を求める必要
があり、トレーサヘッド１とスタイラス２のずれＥｙを
変位計４により測定してこのずれＥｙとトレーサヘッド
１の機械座標とを合成してスタイラス２の正確な中心座
標を求め、連続的にモデルの形状を求めている。

このようにしてスタイラス２の中心座標を求め倣いデー
タとして記憶するまでの＠路構成を第７図に示している
。すなわち、トレーサヘッド１の機械位置は機械位置検
出部２１により検出され、一方、変位計４によるトレー
サヘッド１からの変位信号が変位検出部２２に入力され
変位量として求められろ。測定位置演算部２３ではこれ
ら機械位置及び変位量を合成してスタイラス２の正しい
位置を算出する。デジタイス処理部２４では、公知のト
レランス演算等を用いて連続して倣ったモデルの位置デ
ータをまびく。ついで、まびいた位置データをＮＧフォ
ーマット変換部２５で変換する。そして変換されたＮＣ
データは測定データ記憶部２６に記憶する。こうして、
倣いデータが得られることになる。

〈発明が解決しようとする課題〉 上述の第６図、第７図に示す倣い装置においては、スタ
イラス２の形状を変化や形状の不完全については手当て
がなされていない。

すなわち、これまでスタイラスタ２は真球であるという
前提に立って倣いデータを得ている。

ところが、第８図実線にて示すように実際にはスタイラ
ス２は破線の如く真球２Ｔになっておらず、製造加工上
の誤差εが存在する。

また、製造時にはスタイラス２が真球２Ｔであっても測
定を繰り返すことによりモデル３との摩擦に起因して次
第に摩耗し誤差を生じて真珠２Ｔでなくなっている。

この結果、仮に第９図に示すように半円状のモデル３を
倣ったとしても真球２Ｔでないスタイラス２では、スタ
イラス２の中心軌跡は実ＭＥに示すようになり、真球２
Ｔのスタイラス（破線形状）による中心軌跡である破線
Ｔが半円になるのに対し、スタイラスの形状ｖＲ差分だ
け歪んだ軌跡となってしまう。

そこで、本発明は上述の課題に鑑み、モデルの測定につ
いては測定値に真球度補正を加味して正しい値を得ろよ
うにしたスタイラスの真球度補正機能付倣い制御装置を
提供する。

く課題を解決するための手段〉 上述の目的を達成する本発明は、形状が判明するモデル
を測定スタイラスにて倣うことにより、真球スタイラス
に基づく理想中心座標を求めると共に測定スタイラス適
位と機械位置とから測定スタイラスの測定中心座標を求
め、これら理想中心座標と測定中心座標との差を求めて
上記測定スタイラス変位に基づくベクトルと対応させて
記憶する一方、 形状が判明しないモデルを測定スタイラスにて倣うこと
により、測定スタイラス変位と機械位置とを求めしかも
この値に上記測定スタイラス変位に基づくベクトルと対
応する記憶された上記差を加味したことを特徴とする。

く作　　　用〉 スタイラスの形状誤差を測定するに際しては、スタイラ
スの測定使用面が平均して当たりしかも形状のはっき咋
わかっている第２図に示す如き半球のモデル３を使用し
て倣い測定を行なう。ここで、第４図における座標を説
明するに、Ｏ（ａ、ｂ、ｃ）は半球の中心、Ｐ　（ｄ、
ｅ、ｆ）はスタイラス２の半球上の接触点、Ａ（ｇｓｈ
ｙｉ）は測定値である非真球スタイラス（測定スタイラ
スと称す）２の中心座標、Ｂ　（ｊ、　ｋ、ｌ）は理想
値である真球２Ｔのスタイラスの中心座標であり、ｍは
半球の半径、ｎは真球２Ｔの半径である。

かかる第４図において、半球の中心座標Ｏ（ａ、ｂ、ｃ
）に対して半球面上の任意の点（”ｐ’／ｐＺ）は次式
（１）で表わされろ。

（ｘ−ａ）　２＋　（ｙ−ｂ）　’＋　（ｚ−ｃ）　’
　＝ｍ　　＝（１１一方、測定により変位計４のＸ軸、
Ｙ軸。

Ｚ軸方向の変位ベクトルを第２図、第３図に示す如く測
定する。この各軸の変位ベクトルの合成ベクトルＡの延
長線上にスタイラス２とモデル３との接触点Ｐが存在す
る。そして、この合成ベクトルＡにより第４図に示す如
くベクトルα＝　（ａ、、　ａ、、　α工）が求められ
る。

よって、測定スタイラス２における直線ＡＰは次式（２
）にて表わされる。

式（１１，（２）の連立方程式を解くことにより半球面
上の点（ｘ、Ｙｐ”）である点Ｐ　（ｄ。

ｅｐ　　ｆ）が求まる。

ついで、点Ｏ（ａ、ｂ、Ｃ）、点Ｐ　（ｄ。

ｅ、　ｆ）により単位ベクトルβ；（βつ、β２．β、
）を求める。そして、この単位ベクトルβ＝（β８．β
１．βよ）方向に点Ｐ　（ｄ、ｅ、ｆ）を始点として距
離ｎの点Ｂ　ｔｉ、に、ｌ）が真球２Ｔの中心（理想値
）となる。よって、点Ｂ（１＊に、ｌ）は次式（３１，
（４１となる。

Ｂ　＝　Ｐ　＋１Ｌβ ・・（３） このようにして求めた真球スタイラスの中心軌跡である
理想値Ｂ、！：測定スタイラス２の中心軌跡である測定
値Ａとの差を求め、この差に基づき測定スタイラスと真
球２Ｔとの中心座標のずれＢ−Ａを求め、真球度補正を
値Ｂ−Ａとして記憶する。

次に、例えば第５図に示すような形状の判明しないモデ
ル３を測定する。この場合、測定スタイラス２の中心軌
跡を従来からのやロガ、すなわちトレーサヘッド１の機
械位置と変位計４に基づく変位量とを加えろことにより
測定値を求める。つぎに、変位計４から得れらる各軸の
変位ベクトルにより測定スタイラス２とモデル３との接
触点Ｐを算出し、この接触点に基づく変位ベクトルに該
当する真球度補正値Ｂを予め記憶した真球度補正値をも
とに算出し、この補正Ｂを測定値と合成し、スタイラス
形状誤差によって生ずる測定誤差を補正する。この結果
、補正後のスタイラスの座標は次式（５）にて求まる。

”　ｓ　（Ｘ＃　ｙｔ　ｚ）＝Ｔ（ｘ、　ｙｐ　ｚ）＋
Ｅ（ｘ、　ｙｐ　ｚ）＋ｃ　（ｘ、ｙｚ　ｚ）　　・’
（５）ここで、５（Ｘｐ　Ｙｐ　Ｚ）は補正後のスタイ
ラスの中心座標、Ｔ（Ｘｐ　Ｙｐ　Ｚ）はトレーサベツ
ドの機械座標、Ｅ　（”ｐ　Ｙｐ　”）はトレーサヘッ
ドとスタイラスのずれ、ε　（ｘ　ｐｙｐ　”）はスタ
イラスの真球度補正値である。

く実　施　例〉 ここで、第１図を参照して本発明の詳細な説明する。第
１図において、２７は第２図。

第３図に示すベクトルＡを算出するベクトルｍｕｍ、２
ｇはスタイラス２とモデル３との接触点であるベクトル
ＡのＰ点を求めろ接触点演算部、２９は前述の（３１（
４１式にて求まる理想値Ｂを得る理想値演算部、３０は
前述真球度補正値Ｂ−Ａである誤差演算部、３１はベク
トル演算部２７によるベクトルａに対応して誤差Ｂ−Ａ
を記憶する記憶部３１．３２は形状が判明しないモデル
の倣いにおけるベクトルαに対応する真球度補正の演算
部である。

また、ＳＷｌは形状が判明しているモデルの測定時にＯ
Ｎするスイッチ、ＳＷ２は形状が・判明しないモデルの
測定時にＯＮするスイッチである。なお、記憶部３１は
３３であるスイッチＳＷＩのＯＮにて５ａｙｓ、ＯＦＦ
にてＬｏａｄに切り換えられろ。

第１図の動作を説明するに、スタイラスの真球度補正を
求める場合はＳＷＩをＯＮ、ＳＷ２をＯＦＦさせて、形
状のわかっている半球のモデルを測定する。このときト
レーサヘッドから変位信号を変位検出部２２に入力し、
スタイラスの変位を測定するとともに、機械位置検出部
２１によって機械位置を検出し、測定位置演算部２３で
スタイラス中心座標を求める。一方、接触点演算部２８
でスタイラスの変位から変位を合成することによってス
タイラスのモデルに対する接触点座標を求めろ。

求められた接触点から理想値演算部２９でスタイラスの
理論的な座標を計算する。誤差演算部３０では、測定位
ｌ！！演算部２３で求められた、測定座標と理想値演算
部２９で求められた理論座標との差を求める、記憶部３
１では、ベクトル演算部２７で求めた接触点の座標と、
この接触点での誤差演算部３０で求めた真球との誤差を
記憶する。

モデルの測定を行う場合ＳＷＩはＯＦＦ。

ＳＷ２はＯＮさせる。機械位置検出部２１によって機械
位置を検出し、一方、トレーサヘッド１から変位信号を
変位検出部２２に入力し、スタイラスの位置の変位を測
定する。ベクトル演算部２７でスタイラスの変位方向か
ら変位を合成することによってスタイラスのモデルに対
する接触点座標を求める。真球度補正演算部３２により
ベクトル演算部２７で求めた接触点の座標と記憶部３１
に記憶されているスタイラスの真球との誤差をもちいて
、真球度補正値を求める。測定位置演算部２３では機械
位置検出部２１で求めた機械座標と変位検出部２２で求
めたスタイラス変位及び真球度補正演算部３２で求めた
真球補正値、これら３つを合成して、正しいスタイラス
の座標を求めろ。

デジタイス処理部２４では測定位置演算部２３で求めた
正しいスタイラスの座標を公知のトレランス演算等を用
いてまびく。このデータをＮＯフォーマット変換部２５
でＮＣデータに変換する。変換されたＮＣデータは測定
データ記憶部２６で記憶する。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、スタイラスの形状
が真球でなくまた摩耗による誤差があっても、真球度補
正が可能となるので、スタイラスを修正したり作り直す
必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すデータ流れのブロック図
、第２図、第３図は接触点を求めるための説明図、第４
図は測定スタイラスと真球との座標を示す説明図、第５
図は真球度補正による倣い制御図、第６図は従来の倣い
制御図、第７図は従来のデータ流れのブロック図、第８
図は測定スタイラスと真球との比較状態図、第９図はス
タイラスの中心軌跡の説明図である。 図　　　　　中、 ２７はベクトル演算部、 ８は接触点演算部） ９は理想値演算部、 ０は誤差演算部、 １は記憶部、 ２は真球度補正演算部である。 第２図 特　　許　　出　　願 三菱重工業 代　　　　理

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 形状が判明するモデルを測定スタイラスにて倣うことに
   より、真球スタイラスに基づく理想中心座標を求めると
   共に測定スタイラス変位と機械位置とから測定スタイラ
   スの測定中心座標を求め、これら理想中心座標と測定中
   心座標との差を求めて上記測定スタイラス変位に基づく
   ベクトルと対応させて記憶する一方、 形状が判明しないモデルを測定スタイラスにて倣うこと
   により、測定スタイラス変位と機械位置とを求めしかも
   この値に上記測定スタイラス変位に基づくベクトルと対
   応する記憶された上記差を加味したことを特徴とするス
   タイラスの真球度補正機能付倣い制御装置。