JPH0336884Y2

JPH0336884Y2 -

Info

Publication number: JPH0336884Y2
Application number: JP2759790U
Authority: JP
Priority date: 1990-03-16
Filing date: 1990-03-16
Publication date: 1991-08-05
Also published as: JPH02118208U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕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。

〔背景技術〕

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なされている。

〔考案が解決しようとする課題〕

前述のような接触信号は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り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取るこ
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。

〔課題を解決するための手段および作用〕

そのため、本考案では、被測定物との接離に伴
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
駆動手段による前記検知手段と被測定物との相対
移動に関する指令値データを出力する指令手段
と、前記検知手段と前記被測定物との相対位置を
検知しその相対位置データを出力する位置検出手
段と、前記検知手段からの検知信号に基づき前記
駆動手段の駆動を制御するとともに被測定物と検
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、記憶部を有し、前記駆動手
段により被測定物と検知手段とが相対移動され前
記検知手段からそれらの接触に伴う検知信号を受
けたとき前記指令手段の指令値データと前記位置
検出手段からの相対位置データとの差を前記記憶
部へ記憶するとともに、前記駆動手段の駆動によ
り更に前記差だけ同方向へ相対移動させて停止さ
せ、ついでこの相対移動の方向とは逆方向へ前記
記憶部のデータより一定量多い寸法だけ相対移動
させて停止させ、ついでこの相対移動の方向とは
逆方向へ相対移動させ、この相対移動中において
前記検知手段から被測定物との接触に伴う検知信
号を受けたときの前記位置検出手段の相対位置デ
ータを計測値として出力する手段を含む構成とす
ることにより、つまり計測工程における距離を短
くし、かつその工程の相対移動速度のみを低速と
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。

〔実施例〕

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明
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
ある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
り込むようになつている。NC装置５は、前記検
出器１の移動位置を表すところの駆動装置２に取
り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。前記NC装置５は、所定の演算
を行う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、一定の移動指令値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５１に
は、シーケンス情報を扱うシーケンス部５１Ａ、
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の移動指令値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。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、前記差レジ
スタ５５のサーボエラー量SVEを第３の記憶手
段２８へ取り込む。この第３の記憶手段２８へ取
り込まれたデータは、前記差レジスタ５５が一旦
零にされた際、検出器１を逆方向へ移動させるた
めの信号ΔXsveとして、前記NC装置要部５１に
与えられる。

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。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２６からの出力は、ゲート
回路３０に与えられている。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へ取り込む。この第４の記憶
手段３１に取り込まれたデータは、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５１Ａ
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より
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に取り付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１の記憶手
段５２の測定値データと第２の記憶手段５３の指
令値データとの差（サーボエラー量SVE）、すな
わち差レジスタ５５の値が第３の記憶手段２８へ
記憶される。この後、検出器１はサーボエラー量
SVEが零になる位置P₁まで移動されて停止され
る（第３図参照）。

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＝サーボエラー量SVE＋V₁・Δt₁ …(1) で表される。ここで、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度である速度
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から与えられる逆方向へ
の移動指令値つまりサーボエラー量SVEに定数
レジスタ５６の移動指令値αを加えた値の移動を
指令する。ただし、α＞V₁・Δt₁、である。従つ
て、この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へ与えられる。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アンド回路２３は、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
がサーボエラー量SVEに移動指令値αを加えた
位置P₂に達した後、再度逆方向へ微小速度であ
る速度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
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) で表される。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、計測精度を落とすことなく、
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
令に置き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毎の割り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。

〔考案の効果〕

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……検知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、２８……第３の記憶手段、３
６……第４の記憶手段、５１……指令手段として
のNC装置要部、５２……第１の記憶手段、５３
……第２の記憶手段。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

被測定物との接離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、この駆動手段による前記検知
手段と被測定物との相対移動に関する指令値デー
タを出力する指令手段と、前記検知手段と前記被
測定物との相対位置を検知しその相対位置データ
を出力する位置検出手段と、前記検知手段からの
検知信号に基づき前記駆動手段の駆動を制御する
とともに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、記憶部
を有し、前記駆動手段により被測定物と検知手段
とが相対移動され前記検知手段からそれらの接触
に伴う検知信号を受けたとき前記指令手段の指令
値データと前記位置検出手段からの相対位置デー
タとの差を前記記憶部へ記憶するとともに、前記
駆動手段の駆動により更に前記差だけ同方向へ相
対移動させて停止させ、ついでこの相対移動の方
向とは逆方向へ前記記憶部のデータより一定量多
い寸法だけ相対移動させて停止させ、ついでこの
相対移動の方向とは逆方向へ相対移動させ、この
相対移動中において前記検知手段から被測定物と
の接触に伴う検知信号を受けたときの前記位置検
出手段の相対位置データを計測値として出力する
手段を含むことを特徴とする計測装置。