JPH0233127Y2 - - 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、このような課題を解決し、計
測精度を維持しつつ計測能率を向上させる計測装
置を提供することにある。 そのため、本考案では、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、前記離脱状態信号がある
間に前記接触に伴う検知信号を受けた際に再接触
状態信号を出力する再接触状態指示手段と、前記
再接触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
記制動距離に前記移動補正量を加えた距離だけ相
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
手段とを再度近接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、それまでとは逆向きに第
二速度で所定距離戻つて離脱される。続いて再度
元の方向に低速の第三速度で移動され、この移動
の間に再度接触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、上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。NC装置５には、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５１と、第１、第２の記憶手段５２，５３
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
移動補正値記憶手段として一定の移動補正値レジ
スタ５６とが含まれている。前記NC装置要部５
１には、シーケンス情報を扱うシーケンス部５１
Ａ、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５１Ｂおよび一定時間毎に移動指令値
（Δx／Δt）を出力する補間演算部５１Ｃ等が含
まれ、かつ所定の条件において前記定数レジスタ
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５２は、前記位置
検出装置６からの逐次入力される位置データ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、前記第２の記憶手段５３は、前
記NC装置要部５１の補間演算部５１Ｃから一定
時間毎に出力される移動指令値Δx／Δtを順次加
算、記憶する指令値カウンタによつて構成されて
いる。これらの第１、第２の記憶手段５２，５３
の差は、前記加算部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、前記加算部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２１に入力されるようになつ
ているとともに、インバータ２２を介してアンド
回路２３に入力されるようになつている。前記ア
ンド回路２１には、前記検知信号のほかに、タイ
マ回路２４からの一定時間Δt毎に出力されるク
ロツク信号およびフリツプフロツプ２５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。
また、このアンド回路２１からの出力は、前記フ
リツプフロツプ２５をリセツトし、かつ前記NC
装置要部５１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、アンド回路２６の一方の入力端
およびゲート回路２７に与えられている。 ここにおいて、アンド回路２１およびフリツプ
フロツプ２５により接触状態指示手段が構成さ
れ、アンド回路２１のＨ出力が接触状態信号とな
る。 ゲート回路２７は、前記アンド回路２１の出力
がＨレベル（論理値１）になつたとき開放され、
制動距離記憶手段である第３の記憶手段２８に予
め記憶されている一定の制動距離ΔX_Tを前記NC
装置要部５１へ与える。これにより、NC装置要
部５１は、第３の記憶手段から与えられる制動距
離ΔX_Tに基づく寸法だけ検出器１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に定数
レジスタ５６の移動補正値αを加えたデータに基
づく寸法だけ逆方向へ移動させるようになつてい
る。 また、前記アンド回路２３には、前記信号検出
回路３からの反転信号のほかに、前記タイマ回路
２４からのクロツク信号および前記フリツプフロ
ツプ２５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。アンド回路２３からの出力
は、前記フリツプフロツプ２５のセツト入力端Ｓ
およびフリツプフロツプ２９のセツト入力端Ｓに
それぞれ与えられている。 ここにおいて、アンド回路２３、インバータ２
２およびフリツプフロツプ２５により離脱状態指
示手段が構成され、アンド回路２３のＨ出力が離
脱状態信号となる。 フリツプフロツプ２９からの出力は、前記アン
ド回路２１からの出力を一方の入力とするアンド
回路２６の他方へ入力されている。アンド回路２
６からの出力は、ゲート回路３０に与えられてい
る。 ここにおいて、アンド回路２６およびフリツプ
フロツプ２９により再接触状態指示手段が構成さ
れ、アンド回路２６のＨ出力が再接触状態信号と
なる。 ゲート回路３０は、前記アンド回路２６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５２のデータを第４の記憶手段３１へ取込
む。これらのゲート回路３０および第４の記憶手
段３１により計測位置出力手段が構成され、第４
の記憶手段３１に取込まれたデータは、計測値と
して例えば表示器等へ出力される。なお、初期設
定として前記NC装置要部５１のシーケンス部５
１Ａから出力される初期設定指令信号SSにより、
前記フリツプフロツプ２５はセツト状態に、前記
フリツプフロツプ２９はリセツト状態にそれぞれ
設定される。 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、NC装置要部５１のシーケンス部５１Ａ
からの初期設定指令信号SSによりフリツプフロ
ツプ２５をセツト状態に、フリツプフロツプ２９
をリセツト状態にそれぞれ初期設定した後、NC
装置要部５１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に設けられた
位置検出装置６から逐次与えられ、そのデータが
第１の記憶手段５２に記憶されていく。 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２１
へ与えられる。アンド回路２１は、フリツプフロ
ツプ２５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２４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２１からのＨレベルの出
力により、フリツプフロツプ２５がリセツトされ
ると同時に、NC装置要部５１に対して停止指令
信号STPが与えられる、これにより、NC装置要
部５１は補間演算部５１Ｃから第２の記憶手段５
３への指令値Δx／Δtの分配を停止する。更に、
アンド回路２１からのＨレベルの出力によりゲー
ト回路２７が開放される。すると、第３の記憶手
段２８の制動距離ΔX_TがNC装置要部５１へ与え
られ、その制動距離ΔX_Tに基づいて検出器１が移
動される。そして、検出器１は、駆動手段２によ
りその制動距離ΔX_Tに基づく位置P₁まで移動さ
れて停止される。 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、制動距離ΔX_Tは、速度
V₁など駆動手段２の常用送り速度ないし最高速
度でのサーボエラー量SVE等に応じて予め設定
されたものである。また、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２４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５１
は、第３の記憶手段２８から与えられた制動距離
ΔX_Tに移動補正値レジスタ５６の移動補正値を加
えたデータに基づく寸法の移動を指令する。ただ
し、移動補正値αは予めα＞V₁・Δt₁となるよう
に設定された値であり、このα＋ΔX_Tの移動によ
り検出器１はプローブ１Ａが工作物Ｗから離脱す
る位置まで戻されることになる。 ここで、逆方向の移動中にプローブ１Ａが工作
物Ｗから離脱すると、信号検出回路３を通じてＬ
レベルの検知信号（離脱信号）がインバータ２２
で反転された後、アンド回路２３へ与へ与えられ
る。アンド回路２３は、フリツプフロツプ２５が
リセツトされた状態つまりそのリセツト出力端
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２４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、アンド回路２３からの出力により、フリツプ
フロツプ２５が再びセツトされると同時に、フリ
ツプフロツプ２９もセツトされる。この後、プロ
ーブ１Ａが制動距離ΔX_Tに移動補正値αを加えた
位置P₂に達した後、再度逆方向（元の方向）へ
微小な第三速度V₃で移動させる。 検出器１が速度V₃で移動する過程において、
そのプローブ１Ａが工作物Ｗに接する位置Ｐに達
すると、信号検出回路３を通じてＨレベルの検知
信号がアンド回路２１へ与えられる。アンド回路
２１は、フリツプフロツプ２５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２
４からのクロツク信号が与えられたとき、Ｈレベ
ルの出力を発生し、その出力をアンド回路２６へ
与える。アンド回路２６は、フリツプフロツプ２
９がセツトされた状態にあるから、アンド回路２
１からのＨレベルの出力によりＨレベルの出力を
発生する。これにより、ゲート回路３０が開放さ
れ、このときの第１の記憶手段５２の位置データ
PFSが第４の記憶手段３１へ記憶される。この
後、第４の記憶手段３１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。従つて、この場合には、プローブ１Ａが工
作物Ｗと接したときの位置データを計測値とする
ため、逆にプローブ１Ａが工作物Ｗと離れたとき
の位置データを計測値とする場合に比べ高精度の
計測が期待できる。 ここで、検出器１のプローブ１Ａが工作物Ｗと
接し、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。 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、さらには工作機拡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、計測精度を維
持しつつ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、２１，２３，２５……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、２６，２９…
…再接触状態指示手段であるアンド回路およびフ
リツプフロツプ、２８……制動距離記憶手段であ
る第３の記憶手段、３６……計測位置出力手段で
ある第４の記憶手段、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、 前記離脱状態信号がある間に前記接触に伴う検
   知信号を受けた際に再接触状態信号を出力する再
   接触状態指示手段と、 前記再接触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
   制動距離に前記移動補正値を加えた距離だけ相対
   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再度近接方向に前記第一
   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。