JPH0233126Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、被測定物と接する検知手段の移動位
置から例えば被測定物の孔径等を計測する計測装
置に関するものである。 従来、マシニングセンタに自動計測機能を付加
する際に、検出器として接点型の検出器を使用し
た場合、その検出器が被測定物としてのワークに
接したときに発生する接触信号で機械に装着され
ている座標スケール、例えばインダクトシンやレ
ゾルバ等の値を読み取ることが必要である。この
接触信号は機械が移動中に発生するので、信号伝
達系の遅れ（電気信号の遅れ、接触信号を演算処
理部へ取込むときの認識遅れ等）があると、機械
が行きすぎた点の座標を読みとることになる。こ
の誤差は、機械の送り速度が速くなるほど大きく
なる。 このようなことから、精度の高い計測を行うた
めには機械の送り速度をできるだけ遅くすればよ
いわけであるが、機械の送り速度を遅くすると、
計測に時間がかかりすぎ実用的でないという難点
が生じる。 本考案の目的は、計測精度を低下させることな
く、計測能率を向上させた計測装置を提供するこ
とにある。 そのため、本考案は、被測定物との接触および
離脱に伴い検知信号を発生する検知手段と、この
検知手段と被測定物とを相対移動させる駆動手段
と、この駆動手段に前記相対移動に関する指令値
データを出力する指令手段と、前記検知手段と被
測定物との相対位置を検出しその相対位置データ
を出力する位置検出手段と、前記検知信号に基づ
き駆動手段を制御して被測定物と検知手段との接
触位置を計測する制御手段とを設ける。そして、
制御手段として、前記接触に伴う検知信号を受け
た際に接触状態信号を出力する接触状態指示手段
と、前記接触状態信号がある間に前記離脱に伴う
検知信号を受けた際に離脱状態信号を出力する離
脱状態指示手段と、前記離脱状態信号を受けた際
に前記相対位置データを計測位置として出力する
計測位置出力手段と、予め設定された一定の制動
距離を記憶する制動距離記憶手段と、予め設定さ
れた一定の移動補正値を記憶する移動補正値記憶
手段と、前記被測定物と検知手段とを第一速度で
近接方向に相対移動させかつ前記接触状態信号を
受けた際に同方向に前記制動距離だけ相対移動さ
せる第一移動指令手段と、前記第一移動指令手段
に続いて起動されて前記被測定物と検知手段とを
第二速度で逆方向に前記制動距離から前記移動補
正量を差し引いた距離だけ相対移動させる第二移
動指令手段と、前記第二移動指令手段に続いて起
動されて前記被測定物と検知手段とを前記逆方向
に前記第一速度および第二速度よりも低速の第三
速度で相対移動させる第三移動指令手段と、を設
ける。 このような構成により、被測定物と検知手段と
は、まず第一速度で近接され、接触したのち同方
向に所定距離行き過ぎ、それまでとは逆方向に第
二速度で所定距離戻される。続いて逆方向のまま
低速の第三速度で移動され、この移動の間に離脱
した時点で接触位置が計測される。つまり、位置
計測を行う際の第三速度を低速にすることで精度
を確保するとともに、第三速度で移動する距離を
短い区間に限定し、他の区間での移動速度を高め
て全体として迅速な動作を実現することにより、
前記目的を達成しようとするものである。 以下、本考案の一実施例を図面について説明す
る。 第１図は本実施例の全体のシステムを示してい
る。同システムは、被測定物としての工作物Ｗの
計測方向、つまり本実施例では穴Ｈの直径方向
（以下、ｘ方向とする）に対して、例えばマシニ
ングセンタに装着された検知手段としての接点型
或いは圧電素子等からなる接触検出器１が駆動装
置２の作動によつて往復移動できるようになつて
いる。検出器１は、先端に前記工作物Ｗと接する
プローブ１Ａを備え、このプローブ１Ａが工作物
Ｗに接している間、信号検出回路３を通じて検知
信号を本考案の要部である制御手段としての制御
部４へ与える。制御部４は、前記信号検出回路３
を通じて与えられる検知信号に基づき、予め設定
された処理手順に従つてNC装置５へ各種の制御
信号を与えるとともに、所定の条件下において、
そのNC装置５へ入力されているデータを取込む
ようになつている。NC装置５は、前記検出器１
の移動位置を表わすところの駆動装置２に取付け
られた位置検出装置６からの位置データ
（Position Feedback Signal、以下PFSという）
と指令値データとの差に基づき前記駆動装置２を
駆動させるとともに、前記制御部４からの制御信
号に従つてその駆動を制御する。 第２図は前記制御部４とNC装置５との回路構
成を示している。同図において、NC装置５に
は、第１、第２の記憶手段５１，５２と、指令手
段および第一ないし第三の移動指令手段を兼ねる
NC装置要部５３と、加算部５４と、差レジスタ
５５と、移動補正値記憶手段として一定の移動補
正値αを記憶した定数レジスタ５６とが含まれて
いる。前記NC装置要部５３には、一定時間毎に
移動指令値（Δx／Δt）を出力する補間演算部５
３Ａ、シーケンス情報を扱うシーケンス部５３
Ｂ、テープ読取部７からのデータをデコードする
デコード部５３Ｃ等が含まれ、所定の条件下にお
いて前記移動補正値レジスタ５６の移動補正値α
が与えられるようになつている。また、前記第１
の記憶手段５１は、位置検出装置６からの位置デ
ータPFSを順次記憶するフイードバツクカウンタ
で構成されている。また、第２の記憶手段５２
は、前記NC装置要部５３の補間演算部５３Ａか
ら与えられる一定時間毎の移動指令値Δx／Δtを
順次加算、記憶する指令値カウンタで構成されて
いる。これらの第１、第２の記憶手段５１，５２
の差は、加算部５４を介して差レジスタ５５に、
いわゆるサーボエラー量（SVE）として与えら
れる。このサーボエラー量SVEは、Ｄ／Ａ変換
部を含む前記駆動装置２に与えられる。ちなみ
に、加算部５４および差レジスタ５５は可逆カウ
ンタとして構成することができる。 前記制御部４は、前記信号検出回路３からの検
知信号がアンド回路４５Ａに入力されるようにな
つているとともに、インバータ４６を介してアン
ド回路４５Ｂに入力されるようになつている。前
記アンド回路４５Ａには、前記検知信号のほか
に、タイマ回路４３からのクロツク信号およびフ
リツプフロツプ４４のセツト出力端Ｑからの信号
がそれぞれ入力されている。そして、アンド回路
４５Ａからの出力は、前記フリツプフロツプ４４
をリセツトし、かつ前記NC装置要部５３にその
指令値Δx／Δtの分配を停止させるための停止指
令信号STPとして入力されているとともに、ゲ
ート回路４７Ａに与えられている。 ここにおいて、アンド回路４５Ａおよびフリツ
プフロツプ４４により接触状態指示手段が構成さ
れ、アンド回路４５ＡのＨ出力が接触状態信号と
なる。 ゲート回路４７Ａは、前記アンド回路４５Ａの
出力がＨレベル（論理値１）になつたとき開放さ
れ、予め制動距離記憶手段である第３の記憶手段
４１に記憶された一定の制動距離ΔX_Tを前記NC
装置要部５３に与える。これにより、NC装置要
部５３は、第３の記憶手段から与えられる制動距
離ΔX_Tに基づく寸法だけプローブ１Ａを同方向へ
移動させて停止させ、続いてその制動距離ΔX_Tか
ら移動補正値レジスタ５６の定数αを差し引いた
データに基づく寸法だけ逆方向へ移動させるよう
になつている。 一方、前記アンド回路４５Ｂには、前記信号検
出回路３からのインバータ４６で反転された検出
信号のほかに、タイマ回路４３からのクロツク信
号および前記フリツプフロツプ４４のリセツト出
力端からの信号がそれぞれ入力されている。そ
して、アンド回路４５Ｂからの出力は、前記フリ
ツプフロツプ４４をセツトするとともに、ゲート
回路４７Ｂに与えられている。 ここにおいて、アンド回路４５Ｂ、インバータ
４６およびフリツプフロツプ４４により離脱状態
指示手段が構成され、アンド回路４５ＢのＨ出力
が離脱状態信号となる。 ゲート回路４７Ｂは、前記アンド回路４５Ｂの
出力がＨレベルになつたとき開放され、前記第１
の記憶手段５１の位置データPFSを計測値として
計測位置出力手段である第４の記憶手段４２へ取
込む。この第４の記憶手段４２へ取込まれたデー
タは、必要に応じて例えば表示器等へ出力させる
ことができる。なお、前記フリツプフロツプ４４
は、予めNC装置要部５３のシーケンス部５３Ｂ
からの指令SSによりセツト状態とされるように
なつている。 次に、本実施例の作用を第３図をも参照して説
明する。 まず、初期条件としてフリツプフロツプ４４を
セツトした後、NC装置要部５３からの指令によ
り、駆動装置２を介して検出器１を測定開始点と
なる基準位置P₀から高速の第一速度V₁で移動さ
せると（第３図参照）、位置データPFSが駆動装
置２に取付けられた位置検出装置６から与えら
れ、その位置データPFSが第１の記憶手段５１に
順次記憶される。 一方、検出器１が速度V₁で移動する過程にお
いて、プローブ１Ａが工作物Ｗと接する位置Ｐに
達すると、信号検出回路３を通じてＨレベルの検
知信号（接触信号）が制御部４のアンド回路４５
Ａへ与えられる。アンド回路４５Ａは、フリツプ
フロツプ４４がセツトされた状態つまりそのセツ
ト出力端ＱからＨレベルの信号が与えられている
状態にあるから、タイマ回路４３からのクロツク
信号が与えられたとき、Ｈレベルの出力を発生す
る。すると、そのアンド回路４５ＡからのＨレベ
ルの出力は、フリツプフロツプ４４へリセツト信
号として与えられてフリツプフロツプ４４がリセ
ツトされると同時に、NC装置要部５３へ停止信
号STPとして与えられ、第２の記憶手段５２へ
の指令値Δx／Δtの分配が阻止される。さらに、
このアンド回路４５ＡからのＨレベルの出力はゲ
ート回路４７Ａにも与えられてゲート回路４７Ａ
が開放される。このゲート回路４７Ａの開放によ
り、第３の記憶手段４１の制動距離ΔX_TがNC装
置要部５１に与えられ、第２の記憶手段５２にセ
ツトされる。従つて、検出器１は、駆動手段２に
より、第１の記憶手段５１と第２の記憶手段５２
とのデータの差が零になる位置P₁まで移動され
て停止される。つまり、制動距離ΔX_Tに基づく一
定寸法だけ移動されて停止される。なお、制動距
離ΔX_Tは、第一速度V₁におけるSVE等、予め機
械が安全に停止できる距離に設定されている。 ここで、検出器１のプローブ１Ａが工作物Ｗと
接し、それに伴う検知信号が出力されてから停止
するまでの検出器１の行きすぎ量ｌは、 ｌ＝ΔX_T＋V₁・Δt₁ …(1) で表わされる。ここで、V₁・Δt₁は、制動にあた
つて生じる遅れ誤差Δt₁に伴う停止位置のずれ量
であり、Δt₁は、検出器１のプローブ１Ａが工作
物Ｗに接して検知信号が出力された時点からタイ
マ回路４３のクロツク信号が与えられるまでの時
間つまり制御部４が検知信号を認識するまでの遅
れで、少なくともクロツク信号の周期Δtより小
さい。 次に、検出器１が停止した位置P₁から検出器
１を、前記とは逆方向へ比較的高速の第二速度
V₂で移動させる。このとき、NC装置要部５３
は、第３の記憶手段４１から与えられた制動距離
ΔX_Tから移動補正値レジスタ５６の移動補正値α
を差し引いたデータに基づく寸法の移動を指令す
る。ここで、移動補正値αは、工作物Ｗに異物が
あつたとしても、逆方向への移動時にプローブ１
Ａが工作物Ｗと離脱しない距離に予め設定されて
いる。更に、その移動が完了した位置P₂から低
もしくは微小速度である速度V₃で同方向へ移動
させる。 検出器１が第三速度V₃で移動する過程におい
て、そのプローブ１Ａが工作物Ｗから離脱する位
置Ｐに達すると、信号検出回路３を通じてＬレベ
ルの検知信号（離脱信号）が制御部４のインバー
タ４６で反転された後、アンド回路４５Ｂへ与え
られる。アンド回路４５Ｂは、フリツプフロツプ
４４がリセツトされた状態つまりリセツト出力端
ＱからＨレベルの信号が与えられている状態にあ
るから、タイマ回路４３からのクロツク信号が与
えられたとき、Ｈレベルの出力を発生する。この
アンド回路４５ＢからのＨレベルの出力により、
ゲート回路４７Ｂが開放され、この時の第１の記
憶手段５１の位置データPFSが第４の記憶手段４
２へ記憶されると同時に、フリツプフロツプ４４
がセツトされ、初期状態とされる。この後、第４
の記憶手段４２に記憶されたデータは、計測値と
して例えば表示器等に表示することができる。 ここで、検出器１のプローブ１Ａが工作物Ｗか
ら離脱し、その際の検知信号が出力された時点か
ら、その検知信号を認識するまでの間Δt₂（＜Δt）
における検出器１の行きすぎ量つまり誤差δは、 δ＝V₃・Δt₂ …(2) 表わされる。従つて、速度V₃を低速もしくは微
小速度とすれば、誤差δをきわめて小さくするこ
とができる。また、速度V₂については測定に無
関係であるから速い送りとし、速度V₁について
は多少誤差があつてもよいので、最も速い検出器
１の許容速度とすれば、速度V₃を低速もしくは
微小速度としたとしてもその移動距離が僅かな範
囲に限られるため、計測精度を落すことなく、か
つ計測能率を上げることが可能である。 以上の説明ではプローブ１Ａの接触端の径を無
視したが、実際にはその接触端の径を補正する必
要がある。また、計測の対象としては、穴径の計
測のほか、穴芯の測定、自動芯出し、同芯穴加工
等に利用することができる。 なお、前記実施例における第２図では、制御部
４をハードウエアとしての論理回路による構成を
示したが、最近の如く、CNC（Ｃomputerized
Ｎumerical Ｃontrol device）タイプの数値制
御装置の場合には、制御部４を具体的な論理回路
の構成とする必要がなくなり、一群のプログラム
指令に置換えることができる。 こうしたプログラム指令群はCNC装置におい
て、サブプログラムとしてΔtごとの割込み信号
に応答して読み出され、実行される。 以下、このプログラム指令の主なプログラムを
説明する。 今、機械（検出器）が速度V₁で移動中におい
て、割込み信号が与えられると、信号検出回路３
の出力の有無がチエツクされ、この信号検出回路
３の出力が“有”のときには、CNC装置内での
補間演算を停止させた後、一定の制動距離ΔX_Tを
機械の駆動系に与える。やがて、機械がその制動
距離ΔX_Tに基づく寸法だけ移動したあと停止され
たとき、その制動距離ΔX_Tから移動補正値αを差
し引いたデータを指令値として与え、機械を前記
速度V₁での移動方向とは逆方向に速度V₂で移動
させるように指令する。 ついで、速度V₂での移動が終つた時点で、低
（微）速度V₃で速度V₂と同一方向への移動指令を
与える。この低速度V₃での移動中に、信号検出
回路の出力が“有”から“無”に変つたことをチ
エツクし、“無”になつていたらコマンドパルス
（Δx／Δt）の供給を停止させる。そして、この
ときの第１の記憶手段の内容を出力用のレジスタ
等へ転送し、必要ならその値を表示させるように
指令する。 以上、プログラム指令の中の主なものを説明し
たが、熟練したプログラマーであれば、第２図を
参照することによつて、割込み指令に応答して作
動する一連のプログラムを作成することは容易で
ある。 また、前記実施例では、マシニングセンタに装
着するようにしたが、本考案はこれに限られるも
のではなく例えばNC横中ぐり盤等でも可能であ
り、さらには工作機械に限らず一般の計測装置、
例えば座標測定装置にも適用できる。 上述のように、本考案によれば、計測精度を低
下させることなく計測能率を向上させることがで
きる計測装置を提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は本考案の一実施例を示すもので、第１図は
全体のシステムを示す説明図、第２図は制御部と
NC装置の回路構成を示す回路図、第３図は検出
器の移動を示す説明図である。 １……検出手段としての検出器、２……駆動手
段としての駆動装置、４……制御手段としての制
御部、５……NC装置、６……位置検出手段とし
ての位置検出装置、４１……制動距離記憶手段で
ある第３の記憶手段、４２……計測位置出力手段
である第４の記憶手段、４５Ａ，４５Ｂ，４４…
…接触状態指示手段および離脱状態指示手段を構
成するアンド回路およびフリツプフロツプ、５１
…指令手段および第一ないし第三の移動指令手段
を兼ねるNC装置要部、５６……移動補正値記憶
手段である定数レジスタ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 被測定物との接触および離脱に伴い検知信号を
   発生する検知手段と、この検知手段と被測定物と
   を相対移動させる駆動手段と、この駆動手段に前
   記相対移動に関する指令値データを出力する指令
   手段と、前記検知手段と被測定物との相対位置を
   検出しその相対位置データを出力する位置検出手
   段と、前記検知信号に基づき駆動手段を制御して
   被測定物と検知手段との接触位置を計測する制御
   手段とを備え、この制御手段は、 前記接触に伴う検知信号を受けた際に接触状態
   信号を出力する接触状態指示手段と、 前記接触状態信号がある間に前記離脱に伴う検
   知信号を受けた際に離脱状態信号を出力する離脱
   状態指示手段と、 前記離脱状態信号を受けた際に前記相対位置デ
   ータを計測位置として出力する計測位置出力手段
   と、 予め設定された一定の制動距離を記憶する制動
   距離記憶手段と、 予め設定された一定の移動補正値を記憶する移
   動補正値記憶手段と、 前記被測定物と検知手段とを第一速度で近接方
   向に相対移動させかつ前記接触状態信号を受けた
   際に同方向に前記制動距離だけ相対移動させる第
   一移動指令手段と、 前記第一移動指令手段に続いて起動されて前記
   被測定物と検知手段とを第二速度で逆方向に前記
   制動距離から前記移動補正値を差し引いた距離だ
   け相対移動させる第二移動指令手段と、 前記第二移動指令手段に続いて起動されて前記
   被測定物と検知手段とを前記逆方向に前記第一速
   度および第二速度よりも低速の第三速度で相対移
   動させる第三移動指令手段と、 を備えていることを特徴とする計測装置。