JPH0361809A - デジタイザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は工作機械加工データ作成用の形状測定器等のデ
ジタイザに関する。

〈従来の技術〉 第３図はデジタイザ１の例を示し、形状測定対象のワー
ク３がテーブル１４に載置される。テーブル１４には門
型アーム５が摺動可能に立設され、摺動面１５に沿って
送りねじ６により動く。アーム５の位置は磁気や光学式
のスケール（位置検出器）７で検出され、例えばＸ軸の
機械位置信号として出力される。

また、アーム５にはスタイラス２の支持機構としてヘッ
ド４が２方向移動可能に設置され、ヘッド４にスタイラ
ス２が取り付けられている。ヘッド４のＺ軸位置が位置
検出器（図示省略）で検出され、Ｚ軸の機械位置信号と
して出力される。また、図示省略の位置検出器によりＹ
軸の機械位置信号が得られる。

一方、スタイラス２にはワーク３との接触により生じろ
各軸方向の相対変位を検出するために、図示省略の変位
検出器が設けられ、各軸の相対変位信号を出力する。こ
れら位置検出器と変位検出器の出力からデジタイズデー
タが作成される。

例えばＸ軸方向を例にこれば、第６図に示すように、Ｘ
軸の機械位置信号１６と相対変位信号１７とを加算器１
８で加算し、Ｘ軸のデジタイズデータ１９とする。但し
、信号１６゜１７は一般にデジタルデータである。

〈発明が解決しようとする課題〉 ワーク３をスタイラス２が倣うとき、ワーク３に対する
接線方向の倣い速度を一定に保ったとしても、アーム５
の移動方向（この例ではＸ方向）にはワーク３の形状に
よって速度が変化するのでアーム５は加速度変化を受け
て送り方向迄と振動する。その結果、ＩＩＷｔ位置信号
１６には第４図に示すように、移動量Ｘヤにアーム５の
振動成分Ｘ、が加わり、ｘ＋ｘ。

となる。

同様にスタイラス２の相対変位信号１７でも第５図に示
すように、本来の相対変位Ｘｓに取付部の振動成分Ｘア
が加わり、Ｘ、　−ｘＴとなる。但し、一般に振動成分
ｘ７とｘ７は一致しない。

従って、加算により得られたデジタイズデータ１９は、
第７図に示すように、本来の倣いデータＸ＃ｌ＋　Ｘ、
の他に、アーム５の振動成分Ｘ。とスタイラス取付部の
振動成分ｘＴとの差Ｘ、−ＸＴが加わり、精度の悪い倣
いデータとなっていた。このことは他の軸方向でも同じ
である。

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑み、振動成分に
よる誤差を除去し、精度の良い倣いデータを得るデジタ
イザを提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段） 本発明によるデジタイザは、機械本体の位置を検出する
位置検出器こ、接触子の機械本体からの相対変位を検出
する変位検出器と、位置検出器からの機械位置信号と変
位検出器からの相対変位信号とを加算する加算手段εを
備え、加算手段からデジタイズデータを得るデジタイザ
において、 機械位置信号と相対変位信号のうち一方の信号を入力し
、振動成分を取り出す周波数分析手段と、周波数分析手
段で得た振動成分に振動モードの補正係数を乗じ、補正
前の振動成分の代りに補正後の振動成分を含む前記−方
の信号を前記加算手段に出力する補正手段とを備えるこ
とを特徴とする。

く作　　　用〉 デジタイザが移動中に受ける加速度変化によって生じる
振動は、第８図に示す並進振動と第９図に示す倒れ振動
とが組合わされた第１０図の振動モードとなっている。

Ｘ軸方向の例では、並進振動ではスタイラス支持機構２
０が送り方向前後に振動し、スタイラス取付部２１の振
幅”Ｔｌは送りねじ部２２の振幅”ｓｌと同じである。

倒れ振動はスタイラス支持機構２０の重心が送りねし部
２２より高いため生じ、スタイラス取付部２１の振幅ｘ
１□は送りねじ部２２の振幅ｘ、Ｌ大きく異なる。従っ
て、合成された振動ではｘ、　＝　ｘＴ！＋　ｘＴ２゜
ｘ、、ｌ＝　ｘ、、＋　ｘ、、１２となり、ＸＴ−Ｘ、
は大きな加速度変化のεき大きな振動成分となってデジ
タイズデータに残る。

しかし、第１０図の合威振動毛−ドにおけるｘＴＴｌ、
との比は、固有振動解析における固有ベクトルが示すよ
うに、一定である。そこでモード比＆　””　ＸＴ　／
　Ｘ、を予め、振動実験や解析で求めてわき、周波数分
析手段で振動成分ＸヨまたはＸアを取り出し、ｘ７の代
りにＸ　　’ａを、あるいはｘＴの代りにＸＴ　／　”
を用いるように補正するここにより、振動成分の差はｘ
　−ｘＴ＝ｘｌＩｌ−（ｘ、／ｘ−−ｒ、　＝ｘ、−ｘ
、＋（ｘ、　／ｘ、）＝０となる。他の軸方向でも同じ
である。

く実　施　例〉 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は第３図に示すデジタイザの信号処理のブロック
構成を示す。本実施例では第３図に示すように、座標軸
Ｘ方向にスタイラス２を移動させてワーク３の形状を測
定するものとし、Ｘ軸方向のデジタイズデータについて
説明する。なお、ワーク３を倣うと、き、ワーク３に対
する接線方向の倣い速度は一定とする。

第１図、第３図において、Ｘ軸位置検出器７からはデジ
タルなＸ軸機械位置信号８が出力され、これには機械本
来の移動量Ｘ、に振動成分ｘｗ、が加わっている。また
、スタイラス２の変位検出器からはデジタルなＸ軸相対
変位信号９が出力され、これにはスタイラス２本来の変
位量ｘ８に振動成分ｘＴが加わっている。

ｍｅｔ位置信号８は周波数分析装置１０例えばＦＦＴ　
（高速フーリエ変換装置）等に入力され、ここで周波数
分析されて振動成分Ｘ、が取出される。この振動成分ｘ
１は補正装置１１に入力され、予め振動実験や解析で求
めておいた振動モードの補正係数ａ（モード比ａ　＝　
ｘＴ／　ｘ、　）を乗じられ、Ｘ、、、＋　ａ−ｘ、、
なる信号が加算器１２へ出力される。

スタイラス２の相対変位信号９はそのまま加算器１２に
入力される。

その結果、加算器１２の出力は （ＸＭ＋　ａ−ｘｌ、ｌ）　＋　（Ｘ、−ｘ、）＝　（
Ｘ、＋Ｘ、）　＋　（ａ　−ｘ、−ｘＴ）＝　（Ｘｌｌ
、＋Ｘ、）　＋　（Ｘ、／Ｘ、　・ｘ、−ｘＴ）＝　（
Ｘ、、＋Ｘ、）　＋　（ＸＴ−Ｘ、）＝Ｘイ＋Ｘ。

となり、振動成分による誤差のないデジタイズデータ１
３となる。第２図に得られたデジタイズデータの例を示
す。

ここではＸ軸方向についての例を示したが、他の軸方向
についても同様に振動成分を除去することができる。

また、Ｘ、＋ｘ、の機械位置信号８の代りに、Ｘ、−ｘ
７のスタイラス相対変位信号９を周波数分析装置１０に
入力して振動成分Ｘアを取出し、これに先の実施例の補
正係数愚の逆数１７ａを補正係数として補正装置１１で
乗じ（Ｘ、／ａ）、この振動成分ｘ　Ｔ／　ａを含む相
対変位信号Ｘ３−χ、／　ａを加算器１２へ出力し、 （Ｘ、＋ｘヤ）　＋　（Ｘ、　　ｘ、／　ａ　）の加算
を行うようにしても、振Ｔｌｈ成分の差Ｘ、−Ｘアを除
去したデジタイズデータ１−３を得ることができる。

〈発明の効果〉 本発明によれば、振動モードの補正係数を機械位置信号
または相対変位信号の振動成分に乗じたのち両信号を加
算することにより、両信号間の振動成分が相殺され、精
度の高いデジタイズデータが得られる。これにより、型
加工等の精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の信号処理を示すブロック図
、第２図は得られたデジタイズデータを示す図、第３図
はデジタイザの機構を示す構成図、第４図は機械位置信
号の振動成分の影響の説明図、第５図（よ相対変位信号
の振動成分の影響の説明図、第６図は従来の信号処理を
示すブロック図、第７ＦＩ！Ｊはデジタイズデータの振
動成分の影響の説明図、第８図、第９図及び第１０図は
振動モードの説明図である。 図面中、１はデジタイザ、２はスタイラス、７はＸ軸位
置検出器、８は機械位置信号、９は相対変位信号、１０
は周波数分析装置、１１は補正装置、１２は加算器、１
３はデジタイズデータである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 機械本体の位置を検出する位置検出器と、接触子の機械
   本体からの相対変位を検出する変位検出器と、位置検出
   、からの機械位置信号と変位検出器からの相対変位信号
   とを加算する加算手段とを備え、加算手段からデジタイ
   ズデータを得るデジタイザにおいて、 機械位置信号と相対変位信号のうち一方の信号を入力し
   、振動成分を取り出す周波数分析手段と、周波数分析手
   段で得た振動成分に振動モードの補正係数を乗じ、補正
   前の振動成分の代りに補正後の振動成分を含む前記一方
   の信号を前記加算手段に出力する補正手段とを備えるこ
   とを特徴とするデジタイザ。