JPH0237524B2 - - Google Patents
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- JPH0237524B2 JPH0237524B2 JP56136509A JP13650981A JPH0237524B2 JP H0237524 B2 JPH0237524 B2 JP H0237524B2 JP 56136509 A JP56136509 A JP 56136509A JP 13650981 A JP13650981 A JP 13650981A JP H0237524 B2 JPH0237524 B2 JP H0237524B2
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- JP
- Japan
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- time
- touch sensor
- circuit
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- calculation circuit
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- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 28
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/401—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes
- G05B19/4015—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes going to a reference at the beginning of machine cycle, e.g. for calibration
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/37—Measurements
- G05B2219/37405—Contact detection between workpiece and tool, probe, feeler
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は数値制御工作機械特にマシニングセン
タや三次元座標測定器等で工具取付部やＺ軸ラム
端等タツチセンサ取付部にタツチセンサを取付け
て位置を検出する位置検出装置に関する。位置検
出器がパルス発生器のようなどの時点においても
その時点の現在位置を示すデータを持つている形
式の場合にはタツチセンサが接触信号を発した位
置を直ちに読み出すことができ問題とならない
が、時々現在位置をサンプリングする形式におい
てはタツチセンサの接触信号の発生時点が丁度現
在位置のサンプリング時と一致することは極めて
まれで、通常は現在値のデータがないのでその接
触位置として接触直前のサンプリングデータを用
いることになりこの間が補間されないため誤差の
原因となる。
タや三次元座標測定器等で工具取付部やＺ軸ラム
端等タツチセンサ取付部にタツチセンサを取付け
て位置を検出する位置検出装置に関する。位置検
出器がパルス発生器のようなどの時点においても
その時点の現在位置を示すデータを持つている形
式の場合にはタツチセンサが接触信号を発した位
置を直ちに読み出すことができ問題とならない
が、時々現在位置をサンプリングする形式におい
てはタツチセンサの接触信号の発生時点が丁度現
在位置のサンプリング時と一致することは極めて
まれで、通常は現在値のデータがないのでその接
触位置として接触直前のサンプリングデータを用
いることになりこの間が補間されないため誤差の
原因となる。
例えば従来形式での誤差は第２図において
tj-1、tj、tj-1……各時点での現在値Aj-1、Aj、
Aj+1……が時間Ｔ毎にサンプリングされているも
のとする。それでtjからｔ時間後Ｐ点でタツチセ
ンサが接触信号を出したとして、その時のサンプ
リング周期をＴ＝３ｍｓとし、送り速度が12ｍ／
min＝200mm／ｓ、Ｐ点の現在値に接触直前にサ
ンプリングしたtj点の位置データAjを用いたとし
て考えるとＰ点とtj時点は最大３ｍｓずれる可能
性があり、この３ｍｓの間に0.6mm移動した大き
な誤差が発生する。そこでこの誤差を適当な小さ
い値とするために接触させる送り速度を小さくす
ることになる。例えば現在値を1μｍの誤差に入
れようとすると、20mm／minと非常な低速にしな
ければならず測定に長時間を要し非能率となる。
tj-1、tj、tj-1……各時点での現在値Aj-1、Aj、
Aj+1……が時間Ｔ毎にサンプリングされているも
のとする。それでtjからｔ時間後Ｐ点でタツチセ
ンサが接触信号を出したとして、その時のサンプ
リング周期をＴ＝３ｍｓとし、送り速度が12ｍ／
min＝200mm／ｓ、Ｐ点の現在値に接触直前にサ
ンプリングしたtj点の位置データAjを用いたとし
て考えるとＰ点とtj時点は最大３ｍｓずれる可能
性があり、この３ｍｓの間に0.6mm移動した大き
な誤差が発生する。そこでこの誤差を適当な小さ
い値とするために接触させる送り速度を小さくす
ることになる。例えば現在値を1μｍの誤差に入
れようとすると、20mm／minと非常な低速にしな
ければならず測定に長時間を要し非能率となる。
従つて本発明は送り速度を大きくしても誤差が
大きくならない位置検出装置を提供しようとする
ものであり、この発明はｔの値を5μsの精度で測
定すれば12ｍ／minの送り速度で1μｍの精度に入
れることができる点を考慮してなされた。
大きくならない位置検出装置を提供しようとする
ものであり、この発明はｔの値を5μsの精度で測
定すれば12ｍ／minの送り速度で1μｍの精度に入
れることができる点を考慮してなされた。
即ちサンプリング時点とタツチセンサの接触信
号を発した時点との間の時間を測定してその時間
とデイジタルな速度との積を求めて接触直前にサ
ンプリングしたデイジタルな現在値を補正する補
正演算回路を設けたものであり、すなわちこの補
正演算回路は一定時間毎にサンプリング形式で被
測定物の位置を検出する絶対値検出器の現在値を
読み取る読取回路と、サンプリング時間より短い
間隔のパルスであるクロツク信号を発生するタイ
ミング回路と、前記タツチセンサと相対的に移動
する被測定物との接触信号と前記読取回路のサン
プリング時点の読取信号との間の前記クロツク信
号をカウントして両信号間の時間ｔを求める時間
測定回路と、前記タツチセンサの接触直前のサン
プリング時点tj-1、tjの前記読取回路の読取り値
Aj-1、Ajを記憶するシフトレジスタと該シフト
レジスタの記憶値とサンプリング周期の時間Ｔと
よりタツチセンサと被測定物の相対速度ｖを算出
する速度算出回路とよりなる速度計算回路と、前
記時間測定回路で求めた時間ｔと、前記速度計算
回路で求めた速度ｖとの積からタツチセンサの接
触直前のサンプリング時点から被測定物が移動し
た値である補正値ｖ・ｔを求める補正値計算回路
と、前記タツチセンサの接触直前の前記読取回路
の読取り値Ajに補正値計算回路で求めた補正値
を加算して正確な現在値を求める加算器とを含ん
でなるものである。
号を発した時点との間の時間を測定してその時間
とデイジタルな速度との積を求めて接触直前にサ
ンプリングしたデイジタルな現在値を補正する補
正演算回路を設けたものであり、すなわちこの補
正演算回路は一定時間毎にサンプリング形式で被
測定物の位置を検出する絶対値検出器の現在値を
読み取る読取回路と、サンプリング時間より短い
間隔のパルスであるクロツク信号を発生するタイ
ミング回路と、前記タツチセンサと相対的に移動
する被測定物との接触信号と前記読取回路のサン
プリング時点の読取信号との間の前記クロツク信
号をカウントして両信号間の時間ｔを求める時間
測定回路と、前記タツチセンサの接触直前のサン
プリング時点tj-1、tjの前記読取回路の読取り値
Aj-1、Ajを記憶するシフトレジスタと該シフト
レジスタの記憶値とサンプリング周期の時間Ｔと
よりタツチセンサと被測定物の相対速度ｖを算出
する速度算出回路とよりなる速度計算回路と、前
記時間測定回路で求めた時間ｔと、前記速度計算
回路で求めた速度ｖとの積からタツチセンサの接
触直前のサンプリング時点から被測定物が移動し
た値である補正値ｖ・ｔを求める補正値計算回路
と、前記タツチセンサの接触直前の前記読取回路
の読取り値Ajに補正値計算回路で求めた補正値
を加算して正確な現在値を求める加算器とを含ん
でなるものである。
以下本発明の実施例を図面にもとづき説明す
る。
る。
１は入力テープ、２は該入力テープの内容を解
読するデコーダ、３は該デコーダにて解読された
指令値を記憶する指令値レジスタ、４は該指令値
レジスタの出力値を基に瞬時瞬時の指令値を発生
する関数発生器である。５は該関数発生器の出力
値である瞬時指令値から絶対値検出器８の出力値
の読取回路９のデイジタルな読取り値を比較減算
する比較器、この読取回路は一定時間Ｔ毎に出力
される信号にもとづくサンプリング形式で現在値
を読み取る。６は該比較器５の出力を増幅するサ
ーボ増幅器であり、７はテーブル１０の雌ねじ１
１に螺合したボールねじ１２を回転させてテーブ
ル１０を移動させるサーボモータである。８は絶
対値検出器でボールねじ１２を回転よりテーブル
１０上の加工物の現在位置を絶対値で検出する。
１３はマシニングセンタ、若しくは三次元座標測
定器等の工具取付部やＺ軸ラム端等タツチセンサ
取付部１４に装着されたタツチセンサでそのフイ
ーラ１５がテーブル１０上の加工物１６の所定位
置に接触したとき信号を発する。１７はタツチセ
ンサの接触信号Tsを入力し又は読取回路９のサ
ンプリング時に読取信号RDを入力し両信号入力
の間のタイミング回路２１のクロツク信号をカウ
ントして時間ｔを求めるカウンタでなる時間測定
回路である。このクロツク信号はサンプリング時
間より短い間隔のパルスである。１８はタイミン
グ回路２１のタイミング信号にもとづきタツチセ
ンサ１３が接触信号を発する直前のサンプリング
時点tj-1とtjとにおける読取回路９の読取り値
Aj-1とAjとを記憶するシフトレジスタ１８ａと
この記憶した値とサンプリング周期Ｔより｛Aj
−（Aj-1）｝／Ｔの演算をしてタツチセンサと被測
定物の相対速度ｖを算出する速度算出回路１８ｂ
とよりなる速度計算回路、１９は時間測定回路１
７の時間ｔと速度計算回路１８の速度ｖよりタツ
チセンサの接触直前のサンプリング時点から加工
物１６の移動した値となる補正値ｖ・ｔを求める
補正計算回路、２０はタツチセンサ１３の接触信
号が発せられる直前にサンプリングした読取回路
９の読取り値に補正計算回路１９の補正値ｖ・ｔ
を加算して正確な現在値を出力する加算器であ
る。２１はクロツクパルス、タイミングパルス及
びサンプリング信号を発生するタイミング回路で
ある。なお時間測定回路１７、速度計算回路１
８、補正値計算回路１９、加算器２０をまとめて
補正演算回路と称す。
読するデコーダ、３は該デコーダにて解読された
指令値を記憶する指令値レジスタ、４は該指令値
レジスタの出力値を基に瞬時瞬時の指令値を発生
する関数発生器である。５は該関数発生器の出力
値である瞬時指令値から絶対値検出器８の出力値
の読取回路９のデイジタルな読取り値を比較減算
する比較器、この読取回路は一定時間Ｔ毎に出力
される信号にもとづくサンプリング形式で現在値
を読み取る。６は該比較器５の出力を増幅するサ
ーボ増幅器であり、７はテーブル１０の雌ねじ１
１に螺合したボールねじ１２を回転させてテーブ
ル１０を移動させるサーボモータである。８は絶
対値検出器でボールねじ１２を回転よりテーブル
１０上の加工物の現在位置を絶対値で検出する。
１３はマシニングセンタ、若しくは三次元座標測
定器等の工具取付部やＺ軸ラム端等タツチセンサ
取付部１４に装着されたタツチセンサでそのフイ
ーラ１５がテーブル１０上の加工物１６の所定位
置に接触したとき信号を発する。１７はタツチセ
ンサの接触信号Tsを入力し又は読取回路９のサ
ンプリング時に読取信号RDを入力し両信号入力
の間のタイミング回路２１のクロツク信号をカウ
ントして時間ｔを求めるカウンタでなる時間測定
回路である。このクロツク信号はサンプリング時
間より短い間隔のパルスである。１８はタイミン
グ回路２１のタイミング信号にもとづきタツチセ
ンサ１３が接触信号を発する直前のサンプリング
時点tj-1とtjとにおける読取回路９の読取り値
Aj-1とAjとを記憶するシフトレジスタ１８ａと
この記憶した値とサンプリング周期Ｔより｛Aj
−（Aj-1）｝／Ｔの演算をしてタツチセンサと被測
定物の相対速度ｖを算出する速度算出回路１８ｂ
とよりなる速度計算回路、１９は時間測定回路１
７の時間ｔと速度計算回路１８の速度ｖよりタツ
チセンサの接触直前のサンプリング時点から加工
物１６の移動した値となる補正値ｖ・ｔを求める
補正計算回路、２０はタツチセンサ１３の接触信
号が発せられる直前にサンプリングした読取回路
９の読取り値に補正計算回路１９の補正値ｖ・ｔ
を加算して正確な現在値を出力する加算器であ
る。２１はクロツクパルス、タイミングパルス及
びサンプリング信号を発生するタイミング回路で
ある。なお時間測定回路１７、速度計算回路１
８、補正値計算回路１９、加算器２０をまとめて
補正演算回路と称す。
次にこの発明の作用を説明する。テープ１に書
き込まれた指令値をデコーダ２で解読し、その値
を指令値レジスタ３に記憶させ、関数発生器４に
よつてタイミング回路２１で発生するタイミング
パルスに従つて刻々の指令値が発せられる。この
指令値と絶対値検出器８の現在値を読取回路９で
読取つたサンプリング時点tj-1、tj、tj+1……にお
ける読取値Aj-1、Aj、Aj+1……を比較器５で比較
しその差の値をサーボ増幅器６で増幅してサーボ
モータ７を駆動しボールねじ１２を回転してテー
ブル１０に送りを与え、前記差が零になるまで続
けられる。一方テーブル１０が移動され上面の加
工物１６とタツチセンサ取付部１４に装着された
タツチセンサ１３のフイーラ１５がサンプリング
時点tjの後で加工物１６に接触してその瞬間接触
信号Tsが発せられると補正演算回路中の時間測
定回路１７において、サンプリング時点tjの読取
回路９よりの読取信号RDの入力により始動しタ
イミング回路２１のクロツク信号をカウントして
いたことを中止する。
き込まれた指令値をデコーダ２で解読し、その値
を指令値レジスタ３に記憶させ、関数発生器４に
よつてタイミング回路２１で発生するタイミング
パルスに従つて刻々の指令値が発せられる。この
指令値と絶対値検出器８の現在値を読取回路９で
読取つたサンプリング時点tj-1、tj、tj+1……にお
ける読取値Aj-1、Aj、Aj+1……を比較器５で比較
しその差の値をサーボ増幅器６で増幅してサーボ
モータ７を駆動しボールねじ１２を回転してテー
ブル１０に送りを与え、前記差が零になるまで続
けられる。一方テーブル１０が移動され上面の加
工物１６とタツチセンサ取付部１４に装着された
タツチセンサ１３のフイーラ１５がサンプリング
時点tjの後で加工物１６に接触してその瞬間接触
信号Tsが発せられると補正演算回路中の時間測
定回路１７において、サンプリング時点tjの読取
回路９よりの読取信号RDの入力により始動しタ
イミング回路２１のクロツク信号をカウントして
いたことを中止する。
例えば200KHのクロツク信号をフイーラの接
触時点Ｐ迄カウントして時間ｔを求める。また速
度計算回路１８においてはシフトレジスタ１８ａ
に記憶されているサンプリング時点tj-1とtjの現
在値Ajを速度算出回路１８ｂにより｛Aj−
（Aj-1）｝／Ｔを演算して速度ｖを求めておき、補
正値計算回路１９において時間測定回路１７の時
間ｔと速度ｖとを掛算して正値ｖ・ｔを算出し加
算器２０においてサンプリング時点tj現在値Ajと
前記補正値ｖ・ｔとを加算し、タツチセンサ接触
時の位置をAj＋ｖ・ｔとしてＰ点の正確な現在
値を求めるものである。
触時点Ｐ迄カウントして時間ｔを求める。また速
度計算回路１８においてはシフトレジスタ１８ａ
に記憶されているサンプリング時点tj-1とtjの現
在値Ajを速度算出回路１８ｂにより｛Aj−
（Aj-1）｝／Ｔを演算して速度ｖを求めておき、補
正値計算回路１９において時間測定回路１７の時
間ｔと速度ｖとを掛算して正値ｖ・ｔを算出し加
算器２０においてサンプリング時点tj現在値Ajと
前記補正値ｖ・ｔとを加算し、タツチセンサ接触
時の位置をAj＋ｖ・ｔとしてＰ点の正確な現在
値を求めるものである。
以上詳述したように本発明は被測定物の現在値
をタツチセンサの接触直前のサンプリング時点か
らタツチセンサの接触時点迄の時間並びにその間
の速度を求めてその積より補正値を計算し、タツ
チセンサが接触直前のサンプリング時点に読出し
た現在値に補正値を加算する補正演算回路を設け
たので、タツチセンサの接触時の位置を正確に求
めることができ、このためテーブルの送り速度を
減速させる必要がなくなり速い正確な位置決め制
御ができる特徴がある。
をタツチセンサの接触直前のサンプリング時点か
らタツチセンサの接触時点迄の時間並びにその間
の速度を求めてその積より補正値を計算し、タツ
チセンサが接触直前のサンプリング時点に読出し
た現在値に補正値を加算する補正演算回路を設け
たので、タツチセンサの接触時の位置を正確に求
めることができ、このためテーブルの送り速度を
減速させる必要がなくなり速い正確な位置決め制
御ができる特徴がある。
第１図は本発明の制御ブロツク線図、第２図は
タツチセンサの接触時点を示すタイムチヤート
図、第３図は時間測定回路のブロツク線図、第４
図は速度計算回路の説明のブロツク線図である。 ８……絶対値検出器、９……読取回路、１３…
…タツチセンサ、１７……時間測定回路、１８…
…速度計算回路、１８ａ……シフトレジスタ、１
８ｂ……速度算出回路、１９……補正値計算回
路、２０……加算器、２１……タイミング回路。
タツチセンサの接触時点を示すタイムチヤート
図、第３図は時間測定回路のブロツク線図、第４
図は速度計算回路の説明のブロツク線図である。 ８……絶対値検出器、９……読取回路、１３…
…タツチセンサ、１７……時間測定回路、１８…
…速度計算回路、１８ａ……シフトレジスタ、１
８ｂ……速度算出回路、１９……補正値計算回
路、２０……加算器、２１……タイミング回路。
Claims (1)
- １ 数値制御工作機械、三次元座標測定器等の工
具取付部やＺ軸ラム端等タツチセンサ取付部にタ
ツチセンサを取付けて位置を検出する装置におい
て、一定時間毎にサンプリング形式で前記被測定
物の位置を検出する絶対値検出器の現在値を読み
取る読取回路と、サンプリング時間より短い間隔
のパルスであるクロツク信号を発生するタイミン
グ回路と、前記タツチセンサと相対的に移動する
被測定物との接触信号と前記読取回路のサンプリ
ング時点の読取信号との間の前記クロツク信号を
カウントして両信号間の時間を求める時間測定回
路と、前記タツチセンサの接触直前の隣合うサン
プリング時点の前記読取回路の読取り値を記憶す
るシフトレジスタと該シフトレジスタの記憶値と
サンプリング周期の時間とよりタツチセンサと被
測定物の相対速度を算出する速度算出回路とより
なる速度計算回路と、前記時間測定回路で求めた
時間と、前記速度計算回路で求めた速度との積か
らタツチセンサの接触直前のサンプリング時点か
ら被測定物が移動した値である補正値を求める補
正値計算回路と、前記タツチセンサの接触直前の
前記読取回路の読取り値に補正値計算回路で求め
た補正値を加算して正確な現在値を求める加算器
とを含んでなり、タツチセンサが接触信号を出力
した時点の位置を検出することを特徴とするタツ
チセンサを用いる位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13650981A JPS5840248A (ja) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | タッチセンサを用いる位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13650981A JPS5840248A (ja) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | タッチセンサを用いる位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5840248A JPS5840248A (ja) | 1983-03-09 |
| JPH0237524B2 true JPH0237524B2 (ja) | 1990-08-24 |
Family
ID=15176824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13650981A Granted JPS5840248A (ja) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | タッチセンサを用いる位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5840248A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6086909U (ja) * | 1983-11-21 | 1985-06-14 | エヌオーケー株式会社 | 内径測定装置 |
| JPS63134147A (ja) * | 1986-11-24 | 1988-06-06 | Toyoda Mach Works Ltd | 測定機能を有する数値制御工作機械 |
| JPS63191552A (ja) * | 1987-02-02 | 1988-08-09 | Toyoda Mach Works Ltd | 測定子誤差補正機能を備えた数値制御工作機械 |
| JP5163901B2 (ja) * | 2009-01-05 | 2013-03-13 | ブラザー工業株式会社 | 工作機械 |
| JP5276488B2 (ja) * | 2009-03-20 | 2013-08-28 | 株式会社森精機製作所 | 工作機械における工作物測定装置およびその方法 |
| JP5283563B2 (ja) * | 2009-05-16 | 2013-09-04 | 株式会社森精機製作所 | 工作機械における工作物測定装置およびその方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5630601A (en) * | 1979-08-10 | 1981-03-27 | Siemens Ag | Position detector for moving machine part |
-
1981
- 1981-08-31 JP JP13650981A patent/JPS5840248A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5630601A (en) * | 1979-08-10 | 1981-03-27 | Siemens Ag | Position detector for moving machine part |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5840248A (ja) | 1983-03-09 |
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