JPH0244002B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被測定物と検出器とを相対移動さ
せ、その両者が接触したときの相対移動位置から
被測定物の寸法等を計測する計測装置に関するも
のである。

例えば、マシニングセンタ等において工作物の
自動計測を行うには、プローブを有する検出器を
工作物に対して移動させ、プローブが工作物への
接触によつて変位された際、検出器から出力され
る接触信号で機械に装置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
み取り、その値から工作物の穴径や軸径等を計測
するようにしている。だが、実際には、工作物と
接するプローブの先端が球状で半径分の誤差があ
り、かつ接触信号が出力されてから機械がその信
号を認識するまでの間における移動誤差があるた
め、従来の計測装置にあつては、座標スケールか
ら読み取つた値に、プローブの半径分の誤差およ
び信号処理に基づく移動誤差を補正するようにし
ている。

ところで、このような計測装置に用いられる検
出器は、例えば第１図および第２図に示す如く、
ケース１にプローブ２を三次元方向へ変位可能
に、つまり中立軸線３方向へ変位可能にかつ中立
軸線３に対して傾射可能に保持し、このプローブ
２にそのプローブ２の軸線と直角な変位板４を一
体的に設け、この変位板４の同一円周上の３等分
割位置つまり120度間隔位置に可動接点５を、前
記ケース１内にプローブ２の軸線が中立軸線３と
一致した状態において前記可動接点５と接する固
定接点６をそれぞれ設け、プローブ２が工作物へ
の接触によつて三次元方向のいずれかの方向へ変
位された際、少なくとも１つの可動接点５が固定
接点６から離れることによつて接触信号が出力さ
れるように構成してある。

しかし、このような構成のものは、プローブ２
が中立軸線３に対して傾斜される方向によつて、
接触信号を出力させるのにプローブ２が傾射しな
ければならない角度が異なる。つまり、プローブ
２が固定接点６の方向へ傾斜されたとき、その傾
斜方向に対して他の２つの固定接点６と中立軸線
３との距離が最小となるため、接触信号が出力さ
れるまでにプローブ２が傾斜しなければならない
角度が最も大きくなる。

従つて、これを計測装置へ用い、機械の移動速
度が或一定の条件のもとで測定すると、プローブ
２が工作物に接した後接触信号が出力されるまで
の間に機械が移動する距離は、プローブ２が工作
物に接する方向、つまりプローブ２が変位される
方向によつて第３図に示すような差を生じること
が明らかになつた。このことは、プローブ２を工
作物に対して異なる方向から接触させ、これらの
複数点の座標値から工作物の所定の寸法を求める
ものにあつては、例えば穴径や直径を求めるもの
にあつては、検出器の方向性に基づく誤差が計測
値に大きな影響を与えることになる。

本発明の目的は、このような検出器の方向性に
伴う誤差をなくし、高精度の測定を実現する計測
装置を提供することにある。

そのため、本発明では、被測定物との接触に伴
なつて検知信号を出力する検出器と被測定物とを
相対移動させ、検出器から検知信号が出力された
ときの検出器と被測定物との相対位置を求める計
側装置において、予め検出器が接触検知可能な全
方向に対て所定角度毎に接触方向による誤差量を
第１の記憶部へ記憶しておき、検出器と被測定物
とが相対移動された際、その相対移動方向を第２
の記憶部へ記憶し、その後被測定物との接触によ
つて検出器から検知信号が出力された際、前記第
１の記憶部の中から前記第２の記憶部に記憶され
た移動方向と対応する誤差量を読み出し、その誤
差量を前記相対位置データに対して補正すること
により、検出器の接触方向による誤差を補正し、
上記目的を達成しようとするものである。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。

第４図は本実施例の全体のシステムを示してい
る。同システムには、工作機械にセツトされた被
測定物としての工作物Ｗの加工穴Ｈの直径方向の
うちＸ方向（図の左右方向）と平行な案内１１Ａ
を有するベツド１１が設けられ、このベツド１１
の案内１１Ａに沿つてテーブル１２が駆動装置１
３の作動によつて移動自在在に設けられている。
駆動装置１３は、NC装置１４から与えられる移
動指令値C_Xに従つてテーブル１２をＸ方向へ移
動させるとともに、そのテーブル１２のＸ方向に
おける位置データD_Xを前記NC装置１４へ与え
る。

また、前記テーブル１２には、前記加工穴Ｈの
直径方向のうちＹ方向（図の紙面に対して直角方
向）と平行な案内１２Ａが形成され、この案内１
２Ａに沿つて取付台１５が駆動装置１６の作動に
よつて移動自在に設けられている。駆動装置１６
は、前記NC装置１４から与えられる移動指令値
C_Yに従つて取付台１５をＹ方向へ移動させると
ともに、その取付台１５のＹ方向における位置デ
ータD_Y前記NC装置１４へ与える。ここで、NC
装置１４は、前記各駆動装置１３，１６からの位
置データD_X，D_Yに基づき、各駆動装置１３，１
６に対して移動指令値C_X，C_Yを与えるとともに、
その移動指令値C_X，C_YからＸ―Ｙ平面における
取付台１５の移動方向D〓を算出するようになつ
ている。

また、前記取付台１５には、第１図および第２
図と同じ構造の検出器１７が取付けられている。
ここで、検出器１７のプローブ２が加工穴Ｈの内
壁に接触し、そのプローブ２の変位に伴なつてい
ずれかの可動接点５が固定接点６から離れると、
信号検出回路１８を通じて検知信号が制御装置１
９へ与えられる。

前記制御装置１９は、第５図に示す如く、位置
レジスタ２０と、前記信号検出回路１８から検知
信号が与えられた際前記NC装置１４に記憶され
ている位置データD_X，D_Yを前記位置レジスタ２
０へ取込むゲート回路２１と、第２の記憶部とし
ての方向レジスタ２２と、第１の記憶部としての
補正テーブル２３と、演算部２４とから構成され
ている。前記方向レジスタ２２には、前記NC装
置１４において算出された移動方向データD〓が
転送、記憶されるようになつている。また、補正
テーブル２３には、第６図に示す如く、検出器１
７がＸ―Ｙ方向へ移動された際、その移動方向に
おける検出器１７の誤差量、つまり検出器１７の
接触方向による誤差量が予め接触検知可能な全方
向に対して所定角度毎に記憶されている。これに
は、予め基準ゲージ等により、Ｘ―Ｙ平面におけ
る全方向（二次元なので360度の範囲）について
検出器１７の接触方向による誤差量を第３図のよ
うに測定し、その測定結果を基に全方向について
一定角度（例えば10度）毎の誤差量を補正テーブ
ル２３へプリセツトしておく。更に、前記演算部
２４は、前記信号検出回路１８から検知信号が与
えられた際、前記補正テーブル２３の中から前記
方向レジスタ２２に記憶されている移動方向デー
タD〓に対応する誤差量を読み出す読み出し手段
２５と、前記位置レジスタ２０に取込まれた位置
データD_X，D_Yから前記読み出し手段２５によつ
て読み出された誤差量を減算する加算器２６とか
ら構成されている。

次に、本実施例の作用を説明する。いま、NC
装置１４からの移動指令値C_X，C_Yにより駆動装
置１３，１６の作動を介して検出器１７が所定方
向へ移動されると、NC装置１４において移動指
令値C_X，C_Yから検出器１７の移動方向が算出さ
れ、その移動方向データD〓が制御装置１９の方
向レジスタ２２に転送、記憶される。また、検出
器１７の移動に伴つて、その検出器１７のＸ，Ｙ
方向における位置データD_X，D_Yが、駆動装置１
３，１６からNC装置１４へ逐次与えられて記憶
される。

そこで、検出器１７の移動により、プローブ２
が工作物Ｗへの接触によつて変位されると、いず
れかの可動接点５が固定接点６から離れることに
よつて信号検出回路１８を通じて検知信号がゲー
ト回路２１および読み出し手段２５へ与えられ
る。すると、ゲート回路２１が開放され、NC装
置１４に記憶されている位置データD_X，D_Yが位
置レジスタ２０へ転送、記憶される。一方、読み
出し手段２５は、検知信号が与えられた後、複正
テーブル２３の中から方向レジスタ２２の移動方
向データに対応する誤差量を読み出し、それを加
算器２６を通じて位置レジスタ２０の位置データ
D_X，D_Yから減算する。この結果は、図示しない
表示器に表示され、また次の計測値との演算のた
めに一時記憶される。

このようにして、工作物Ｗの複数点の座標値を
計測することによつて、工作物Ｗの穴径、軸径、
孔ピツチ等の寸法を正確に求めることができる。
ちなみに、穴径を計測するには、第４図のよう
に、検出器１７のプローブ２を工作物Ｗの加工穴
Ｈの仮中心位置に位置させた後、NC装置１４か
らの移動指令値C_Yにより駆動装置１６の作動を
介して検出器１７をＹ方向へ往復移動させ、プロ
ーブ２が加工穴Ｈの上下の内壁と接した位置デー
タを求める。次に、その両位置データから両者の
中間座標を演算し、その中間座標にプローブ２を
位置させる。次に、NC装置１４からの移動指令
値C_Xにより駆動装置１３の作動を介して検出器
１７をＸ方向へ往復移動させ、プローブ２が加工
穴Ｈの両側の内壁と接した位置データを求めた
後、その両位置データの距離を演算すれば、加工
穴Ｈの直径を求めることができる。

従つて、本実施例によれば、予め検出器１７の
接触方向による誤差量を補正テーブル２３へ記憶
しておき、NC装置１４からの指令によつて検出
器１７が移動された際、検出器１７の移動方向を
方向レジスタ２２へ記憶し、その後工作物Ｗとの
接触によつて検出器１７から検出信号が出された
際、補正テーブル２３の中から前記方向レジスタ
２２に記憶された移動方向と対応する誤差量を読
み出し、その誤差量を、検知信号が出されたとき
の検出器１７の位置データD_X，D_Yに対して補正
するようにしたので、検出器１７の接触方向によ
る誤差がなく、検出器１７が工作物Ｗと接する全
ての方向に対して高精度の計測ができ、従つて工
作物の穴径や軸径等を高精度に測定できる。

なお、上記実施例では、プローブ２の球状部径
や信号処理に伴う誤差量については説明していな
いが、実際にはこれらの誤差分についても補正す
る必要がある。この場合、補正テーブル２３の誤
差量にプローブ径の誤差分および信号処理に伴う
誤差分を含めるようにしておけば、全ての補正が
１回の処理で終了させることができる。

また、上記実施例では、検出器１７を二次元方
向、つまりＸ，Ｙ方向へ移動させる場合について
説明したが、検出器１７の移動方向については一
次元方向或いは三次元方向であつてもよい。更
に、検出器１７に対して工作物Ｗを移動させるよ
うにしても、同様な効果が期待できる。

以上説明した通り、本発明によれば、検出器の
方向性による誤差が補正されるため、高精度の測
定が可能な計測装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は検出器を示す断面図、第２図は第１図
の―線断面図、第３図は検出器の接触方向に
よる誤差量を示す図、第４図は本発明の一実施例
を示すブロツク図、第５図は制御装置のブロツク
図、第６図は補正テーブルの説明図である。 １７…検出器、２２…第２の記憶部としての方
向レジスタ、２３…第１の記憶部としての補正テ
ーブル、２４…演算部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被測定物との接触に伴つて検知信号を出力す
   る検出器と被測定物とを相対移動させ、検出器か
   ら検知信号が出力されたときの検出器と被測定物
   との相対位置を求める計測装置であつて、前記検
   出器が接触検知可能な全方向に対して所定角度毎
   に接触方向による誤差量を記憶した第１の記憶部
   と、前記検出器と被測定物とが相対移動された際
   その相対移動方向を記憶する第２の記憶部と、前
   記検出器から検知信号が出力された際前記第１の
   記憶部の中から前記第２の記憶部に記憶された移
   動方向と対応する誤差量を読み出し、その誤差量
   を前記相対位置データに対して補正する手段とを
   含むことを特徴とする計測装置。