JPH044527B2 - - Google Patents
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- JPH044527B2 JPH044527B2 JP56135998A JP13599881A JPH044527B2 JP H044527 B2 JPH044527 B2 JP H044527B2 JP 56135998 A JP56135998 A JP 56135998A JP 13599881 A JP13599881 A JP 13599881A JP H044527 B2 JPH044527 B2 JP H044527B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
- G01B7/023—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring distance between sensor and object
-
- 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
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
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- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/37—Measurements
- G05B2219/37207—Verify, probe, workpiece
-
- G—PHYSICS
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B2219/37—Measurements
- G05B2219/37405—Contact detection between workpiece and tool, probe, feeler
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、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方
法および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、機械の送り速度が遅くなるほど大きく
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。 本発明の目的は、計測精度を低下させることな
く、計測能率を向上させた測定方法および計測装
置を提供することにある。 本発明の計測方法は、被測定物との接触に伴い
検知信号を発生する検知手段と被測定物とを相対
移動させ、前記検知手段が被測定物との接触を検
知した後機械を安全に停止させ得る所定の距離分
移動して移動させる。つまり、検知手段が被測定
物に接触した状態より行き過ぎた状態で停止さ
せ、かつ、その行き過ぎ量が明確に把握できる距
離となるようにするとともに、いわゆるフル制動
よりも緩い制動により移動部分に対する過大な力
を防止して安定した停止動作を行えるようにす
る。 ここで、前記行き過ぎの際の所定の距離として
は、例えば被測定物および検知手段の相対移動を
制御する制御系における指令値データとフイード
バツク用の測定データとの差（サーボエラー量）
が利用できる。 そして、前記検知手段と被測定物とを前記停止
以前の移動方向とは逆方向へ前記所定の距離と同
じか小さい距離だけ高速で移動して停止させ、続
いて、前記検知手段と被測定物とを同方向へ低速
度で移動させ、この低速度での相対移動中に検知
手段が被測定物との離脱を検知したときの位置を
検知手段と被測定物との接触位置として計測す
る。つまり、接触位置を離脱の際とすることで接
触に伴う検出手段の変形誤差等を未然に防止する
とともに、計測時の相対速度を低速度にすること
で計測精度を高め、さらに、前述した行き過ぎ距
離を所定の値に設定することで逆方向移動時の高
速移動範囲を明確化し、低速移動範囲を最小限に
抑えられるようにして高速化を実現する。 また、本発明の計測装置は、被測定物との離接
に伴い検知信号を発生する検知手段と、この検知
手段と前記被測定物とを相対移動させる駆動手段
と、前記被測定物と検知手段との位置を検知する
位置検出手段と、前記駆動手段により前記被測定
物と検知手段とを相対移動させ、前記検知手段か
らの検知信号に基づいて前記駆動手段を機械を安
全に停止させ得る所定の距離だけ移動して停止さ
せ、ついで、前記駆動手段を前記停止以前の移動
方向とは逆方向へ高速度で移動させ停止させたの
ち同方向に低速度で移動させ、この低速移動中の
前記検知手段からの検知信号に基づいて検知手段
と被測定物との接触位置を計測する制御手段とに
より構成され、計測時の相対速度を低速度にする
ことで計測精度を高めるとともに、行き過ぎ距離
を所定の値に設定することで逆方向移動時の高速
移動範囲を明確化して低速移動範囲を最小限に抑
えられるようにする。これにより、測定精度を低
下させることなく、計測能率を向上させるように
して前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
ングセンタに接着された検知手段としての圧電素
子等からなり、リングセンサ、タツチセンサ等と
いわれる接触検出器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
を本発明の要部である制御手段としての制御部４
へ与える。この制御部４にはNC装置５が接続さ
れ、このNC装置５には、前記制御部４を通じて
与えられる検知指令STPとともに、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（第２図参照）からの測
定値データ（Postition Feedback Signal、以下
単にPFSという）も入力されている。そして、
NC装置５は、図示しない信号系等を介して駆動
装置２に適宜その移動速度や移動方向を指令し、
駆動装置２の移動を制御可能であり、予め設定さ
れた手順に従つて前記駆動装置２を制御するよう
になつている。また、制御部４は、前記検出器１
のプローブ１Ａが工作物Ｗから離脱し、その際に
発せられる検知信号を認識した時点の測定値デー
タを計測値として出力するようになつている。 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。同図において、NC装置５は、
第１、第２の記憶手段５１，５２と、所定の演算
等を行なうNC装置要部５３と、加算部５４と、
差レジスタ５５とからなる。 このうち、第１の記憶手段５１は、位置検出装
置６かの測定値データが順次記憶されるようにさ
れたフイードバツクカウンタで構成されている。 また、第２の記憶手段５２は指令値データXT
を保持する指令値カウンタであつて、この第２の
記憶手段５２にはNC装置要部５３の補間演算部
５３Ａから与えられるクロツクタイムΔTに応じ
た一定時間毎の移動指令値（Δx／ΔT）が逐次入
力され、第２の記憶手段５２は送られた指令値
Δx／ΔTを順次積算して現在時点での指令値デー
タXT＝Σ（Δx／ΔT）として記憶するようになつ
ている。 これらの第１、第２の記憶手段５１，５２の差
は、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。
なお、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。 サーボエラー量SVEは、第１の記憶手段５１
の測定値データ（PFS）で表される現在位置と、
第２の記憶手段５２の指令値データ（XT）で表
される移動目標位置との差であり、駆動装置２は
このサーボエラー量SVEが０となるようにサー
ボ動作を行う。 従つて、このサーボエラー量SVEが０のとき、
駆動装置２は停止することになり、動作すべき間
はサーボエラー量SVEが０となつて駆動装置２
が停止しないように、第２の記憶手段５２の指令
値データXTは第１の記憶手段５１の測定値デー
タPFSに対して常に先行する位置を示す値に随時
更新され、サーボエラー量SVEは常時０以上の
値に維持されるようになつている。 なお、駆動装置２はサーボエラー量SVEの多
少に応じて速度が加減調整されるものが多用され
ており、この場合にはサーボエラー量SVEは速
度に応じた所定の値とされ、高速移動する際には
指令値データXTの先行量つまりサーボエラー量
SVEを大きくとり、高速移動する際には逆にサ
ーボエラー量SVEを小さくすることで移動速度
調整が行われる。 また、NC装置要部５３には、前記補間演算部
５３Ａの他に、シーケンス情報を扱うシーケンス
部５３Ｂ、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５３Ｃ等が含まれている。さら
に、差レジスタ５５の出力は、Ｄ／Ａ変換部を含
む駆動装置２に与えられるようになつている。 前記制御部４は、第３、第４の記憶手段４１，
４２と、一定時間Δt毎にクロツク信号を出力す
るタイマ回路４３と、フリツプフロツプ４４と、
前記タイマ回路４３からのクロツク信号、フリツ
プフロツプ４４のセツト出力端Ｑからの信号およ
び前記信号検出回路３を通じて与えられる検知信
号を入力とするアンド回路４５Ａと、前記タイマ
回路４３からのクロツク信号、フリツプフロツプ
４４のリセツト出力端からの信号および検知信
号をインバータ４６で反転した信号を入力すると
アンド回路４５Ｂと、前記アンド回路４５Ａの出
力がＨレベル（理論値１）になつた際前記第１の
記憶手段５１の測定値データと前記第２の記憶手
段５２の指令値データとの差を前記第３の記憶手
段４１へ取込むゲート回路４７Ａと、前記アンド
回路４５Ｂの出力がＨレベルとなつた際前記第１
の記憶手段５１の測定値データを例えば表示器等
へ出力させるための前記第４の記憶手段４２へ取
込むゲート回路４７Ｂとを含み、かつ予め設定さ
れた手順に従つて駆動回路２を制御するようにな
つている。 前記フリツプフロツプ４４は、前記アンド回路
４５Ａの出力がＨレベルになるとリセツトされ、
前記アンド回路４５Ｂの出力がＨレベルになると
セツトされる。また、フリツプフロツプ４４は、
予めNC装置要部５３のシーケンス部５３Ｂから
の指令SSによりセツト状態とされるようになつ
ている。 前記NC装置要部５３には、アンド回路４５Ａ
からの信号が、指令値Δx／ΔTの第２の記憶手段
５２への分配を停止させて第２の記憶手段５２の
指令値データXTを固定させるための信号STPと
して与えられており、さらにゲート回路４７Ａを
通つて転送された第３の記憶手段４１の値つまり
ゲート回路４７Ａが開いている時点でのサーボエ
ラー量SVEが、差レジスタ５５の値が一旦零に
された後にプローブ１Ａを逆方向に移動させる際
の戻り移動量を指定する信号ΔXSVEとして与えら
れている。 次に、本実施例の作用を第３図および第４図を
も参照して説明する。 まず、初期条件としてフリツプフロツプ４４を
セツトした後、NC装置要部５３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）、位置フイードバツク信号PFSが駆動
装置２に取付けられた位置検出装置６から与えら
れ、その測定データが第１の記憶手段５１に順次
記憶される。 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４５
Ａへ与えられる。アンド回路４５Ａは、フリツプ
フロツプ４４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４３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。そのアンド回路４５ＡからのＨレベルの出力
は、フリツプフロツプ４４へリセツト信号として
与えられてフリツプフロツプ４４がリセツトされ
ると同時に、NC装置要部５３へ停止信号STPと
して与えられ、第２の記憶手段５２への指令値
Δx／ΔTの分配が停止されて第２の記憶手段５２
の指令値データXTが固定され、さらに、このア
ンド回路４５ＡからのＨレベルの出力はゲート回
路４７Ａにも与えられてゲート回路４７Ａが開放
される。このゲート回路４７Ａの開放により、そ
の時点（位置Ｐで接触した時点）での差レジスタ
５５の値、つまりその時点での第１の記憶手段５
１の測定値データPFSと第２の記憶手段５２の指
令値データXTとの差（サーボエラー量SVE）が、
戻り移動量ΔXSVEとして第３の記憶手段４１に記
憶される。 この後、駆動装置２は差レジスタ５５のサーボ
エラー量SVEが０になるようにサーボ動作を続
けるが、第２の記憶手段５２の指令値データXT
は既に固定されており、サーボエラー量SVEは
徐々に減少する。このサーボエラー量SVEの減
少に伴つて駆動装置２は減速してゆき（第３図の
グラフ参照）、検出器１はサーボエラー量SVEが
０になる位置P1まで惰性を利用した移動を行い、
位置P1において停止する。 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の実際の行きすぎ量ｌは、 ｌ＝位置Ｐでのサーボエラー量SVE ＋V1・Δt1 ……(1) で表わされる。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４３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。このΔtおよび速度V1の積
V1・Δtは、プローブ１Ａと工作物Ｗとが接触し
たのち駆動装置２における制動が開始されるまで
の検出器１側の空走距離となる。また、前述のよ
うに、駆動装置２における制動が開始されたのち
停止に至る制動距離はサーボエラー量SVEであ
る。 次に、検出器１が停止した位置P1から検出器
１を、前記第３の記憶手段４１に記憶された
ΔXSVE（つまり位置Ｐでのサーボエラー量SVE）
だけ逆方向へ比較的高速度である速度V2で移動
させ、更にその位置P2から低もしくは微小速度
である速度V3で同方向へ移動させる。 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から離脱する位置Ｐ
に達すると、信号検出回路３を通じてＬレベルの
検知信号（離脱信号）が制御部４のインバータ４
６で反転された後、アンド回路４５Ｂへ与えられ
る。アンド回路４５Ｂは、フリツプフロツプ４４
がリセツトされた状態つまり出力端から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４３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。このアンド回路
４５ＢからのＨレベルの出力により、ゲート回路
４７Ｂが開放され、この時の第１の記憶手段５１
の測定値データが第４の記憶手段４２へ記憶され
ると同時に、フリツプフロツプ４４がセツトさ
れ、周期状態とされる。この後、第４の記憶手段
４２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。 ここで、検出器１のプローブ１Ａが工作物Ｗか
ら離脱し、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、計測精度を落とすことな
く、かつ計測能率を上げることが可能である。 例えば、検出器１の基準位置P0から検出器１
が工作物Ｗと接触するための距離0（実際には
不明）な10mm、Δt＝５ｍ／secの条件において、 速度V1、V2、V3をともに2000mm／minのよ
うな高速度とすると、測定時間は１秒以下であ
るが、測定誤差は最大166μｍとなる。 一方、速度V1、V2、V3をともに10mm／min
のような低速度とすると、測定誤差は約0.8μｍ
であるが、測定時間は１分以上となる。 さらに、速度V1を2000mm／min、速度V2を
1000mm／min、速度V3を10mm／minとすると、
測定精度はと同じで約0.8μｍであり、測定時
間は、前記行きすぎ量と２mmとしても約1.4秒
となる。 従つて、の条件で送り速度を制御すれば、計
測精度を落とすことなく、計測時間を著しく短縮
することができる。 第４図は上方には制御部４の各種信号波形のタ
イムチヤートが示され、下方には時間軸を共通に
した場合の検出器１の速度Ｖの絶対値における変
化が示されている。 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を具体的な理論回路
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。 以下、このプログラム指令の主なステツプを説
明する。 今、機械（検出器）が速度V1で移動中におい
て、CNC装置のタイマ回路等から割込み信号が
与えられると、信号検出回路３の出力の有無がチ
エツクされ、この信号検出回路３の出力が“有”
のときには、CNC装置内での補間演算を停止さ
せるとともに、このときのサーボエラー量SVE
を戻り移動量ΔXSVEとしてレジスタ（前記実施例
における第３の記憶手段４１に相当する）にスト
アする。やがて、機械が前述の戻り移動量ΔXSVE
分だけ移動したあと停止されると、前記レジスタ
の内容を機械の駆動系に指令値として与え、機械
を前記速度V1での移動方向とは逆方向に速度V2
で移動させるように指令する。 ついで、逆向きに戻り移動量ΔXSVE分の移動が
終ると、低（微）速度V3で速度V2と同一方向へ
の移動指令を与える。この低速度V3での移動中
に、信号検出回路３の出力が“有”から“無”に
変わつたことをチエツクし、“無”になつていた
らコマンドパルス（Δx／ΔT）の供給を停止させ
る。そして、このときの第１の記憶手段の内容を
レジスタへ転送し、必要ならその値を表示させる
ように指令する。 以上、プログラム指令の中の主なものを説明し
たが、熟練したプログラマーであれば、第２図を
参照することになつて、割込み指令に応答して作
動する一連のプログラムを作成することは容易で
ある。 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、本発明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。 さらに、検出器１のプローブ１Ａが工作物Ｗに
接触してから停止させる迄は、通常の計測装置の
ように惰性で移動させてもよく、あるいは駆動装
置２で強制的に移動させてもよく、何れにしても
接触後に相対移動を制動して停止に至る際に所定
の制動距離となるようにできればよく、要するに
本発明の要旨は、検出器１を所定の制動距離とな
るように行き過ぎさせ、この制動距離の分を高速
で戻し、かつその後の戻しを低速移動させる過程
で接触位置を検出するということである。 上述のように、本発明によれば、計測精度を低
下させることなく計測能率を向上させることがで
きる計測方法および計測装置を提供できるという
効果がある。
置から例えば被測定物の孔径等を計測する計測方
法および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、機械の送り速度が遅くなるほど大きく
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。 本発明の目的は、計測精度を低下させることな
く、計測能率を向上させた測定方法および計測装
置を提供することにある。 本発明の計測方法は、被測定物との接触に伴い
検知信号を発生する検知手段と被測定物とを相対
移動させ、前記検知手段が被測定物との接触を検
知した後機械を安全に停止させ得る所定の距離分
移動して移動させる。つまり、検知手段が被測定
物に接触した状態より行き過ぎた状態で停止さ
せ、かつ、その行き過ぎ量が明確に把握できる距
離となるようにするとともに、いわゆるフル制動
よりも緩い制動により移動部分に対する過大な力
を防止して安定した停止動作を行えるようにす
る。 ここで、前記行き過ぎの際の所定の距離として
は、例えば被測定物および検知手段の相対移動を
制御する制御系における指令値データとフイード
バツク用の測定データとの差（サーボエラー量）
が利用できる。 そして、前記検知手段と被測定物とを前記停止
以前の移動方向とは逆方向へ前記所定の距離と同
じか小さい距離だけ高速で移動して停止させ、続
いて、前記検知手段と被測定物とを同方向へ低速
度で移動させ、この低速度での相対移動中に検知
手段が被測定物との離脱を検知したときの位置を
検知手段と被測定物との接触位置として計測す
る。つまり、接触位置を離脱の際とすることで接
触に伴う検出手段の変形誤差等を未然に防止する
とともに、計測時の相対速度を低速度にすること
で計測精度を高め、さらに、前述した行き過ぎ距
離を所定の値に設定することで逆方向移動時の高
速移動範囲を明確化し、低速移動範囲を最小限に
抑えられるようにして高速化を実現する。 また、本発明の計測装置は、被測定物との離接
に伴い検知信号を発生する検知手段と、この検知
手段と前記被測定物とを相対移動させる駆動手段
と、前記被測定物と検知手段との位置を検知する
位置検出手段と、前記駆動手段により前記被測定
物と検知手段とを相対移動させ、前記検知手段か
らの検知信号に基づいて前記駆動手段を機械を安
全に停止させ得る所定の距離だけ移動して停止さ
せ、ついで、前記駆動手段を前記停止以前の移動
方向とは逆方向へ高速度で移動させ停止させたの
ち同方向に低速度で移動させ、この低速移動中の
前記検知手段からの検知信号に基づいて検知手段
と被測定物との接触位置を計測する制御手段とに
より構成され、計測時の相対速度を低速度にする
ことで計測精度を高めるとともに、行き過ぎ距離
を所定の値に設定することで逆方向移動時の高速
移動範囲を明確化して低速移動範囲を最小限に抑
えられるようにする。これにより、測定精度を低
下させることなく、計測能率を向上させるように
して前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
ングセンタに接着された検知手段としての圧電素
子等からなり、リングセンサ、タツチセンサ等と
いわれる接触検出器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
を本発明の要部である制御手段としての制御部４
へ与える。この制御部４にはNC装置５が接続さ
れ、このNC装置５には、前記制御部４を通じて
与えられる検知指令STPとともに、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（第２図参照）からの測
定値データ（Postition Feedback Signal、以下
単にPFSという）も入力されている。そして、
NC装置５は、図示しない信号系等を介して駆動
装置２に適宜その移動速度や移動方向を指令し、
駆動装置２の移動を制御可能であり、予め設定さ
れた手順に従つて前記駆動装置２を制御するよう
になつている。また、制御部４は、前記検出器１
のプローブ１Ａが工作物Ｗから離脱し、その際に
発せられる検知信号を認識した時点の測定値デー
タを計測値として出力するようになつている。 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。同図において、NC装置５は、
第１、第２の記憶手段５１，５２と、所定の演算
等を行なうNC装置要部５３と、加算部５４と、
差レジスタ５５とからなる。 このうち、第１の記憶手段５１は、位置検出装
置６かの測定値データが順次記憶されるようにさ
れたフイードバツクカウンタで構成されている。 また、第２の記憶手段５２は指令値データXT
を保持する指令値カウンタであつて、この第２の
記憶手段５２にはNC装置要部５３の補間演算部
５３Ａから与えられるクロツクタイムΔTに応じ
た一定時間毎の移動指令値（Δx／ΔT）が逐次入
力され、第２の記憶手段５２は送られた指令値
Δx／ΔTを順次積算して現在時点での指令値デー
タXT＝Σ（Δx／ΔT）として記憶するようになつ
ている。 これらの第１、第２の記憶手段５１，５２の差
は、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。
なお、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。 サーボエラー量SVEは、第１の記憶手段５１
の測定値データ（PFS）で表される現在位置と、
第２の記憶手段５２の指令値データ（XT）で表
される移動目標位置との差であり、駆動装置２は
このサーボエラー量SVEが０となるようにサー
ボ動作を行う。 従つて、このサーボエラー量SVEが０のとき、
駆動装置２は停止することになり、動作すべき間
はサーボエラー量SVEが０となつて駆動装置２
が停止しないように、第２の記憶手段５２の指令
値データXTは第１の記憶手段５１の測定値デー
タPFSに対して常に先行する位置を示す値に随時
更新され、サーボエラー量SVEは常時０以上の
値に維持されるようになつている。 なお、駆動装置２はサーボエラー量SVEの多
少に応じて速度が加減調整されるものが多用され
ており、この場合にはサーボエラー量SVEは速
度に応じた所定の値とされ、高速移動する際には
指令値データXTの先行量つまりサーボエラー量
SVEを大きくとり、高速移動する際には逆にサ
ーボエラー量SVEを小さくすることで移動速度
調整が行われる。 また、NC装置要部５３には、前記補間演算部
５３Ａの他に、シーケンス情報を扱うシーケンス
部５３Ｂ、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５３Ｃ等が含まれている。さら
に、差レジスタ５５の出力は、Ｄ／Ａ変換部を含
む駆動装置２に与えられるようになつている。 前記制御部４は、第３、第４の記憶手段４１，
４２と、一定時間Δt毎にクロツク信号を出力す
るタイマ回路４３と、フリツプフロツプ４４と、
前記タイマ回路４３からのクロツク信号、フリツ
プフロツプ４４のセツト出力端Ｑからの信号およ
び前記信号検出回路３を通じて与えられる検知信
号を入力とするアンド回路４５Ａと、前記タイマ
回路４３からのクロツク信号、フリツプフロツプ
４４のリセツト出力端からの信号および検知信
号をインバータ４６で反転した信号を入力すると
アンド回路４５Ｂと、前記アンド回路４５Ａの出
力がＨレベル（理論値１）になつた際前記第１の
記憶手段５１の測定値データと前記第２の記憶手
段５２の指令値データとの差を前記第３の記憶手
段４１へ取込むゲート回路４７Ａと、前記アンド
回路４５Ｂの出力がＨレベルとなつた際前記第１
の記憶手段５１の測定値データを例えば表示器等
へ出力させるための前記第４の記憶手段４２へ取
込むゲート回路４７Ｂとを含み、かつ予め設定さ
れた手順に従つて駆動回路２を制御するようにな
つている。 前記フリツプフロツプ４４は、前記アンド回路
４５Ａの出力がＨレベルになるとリセツトされ、
前記アンド回路４５Ｂの出力がＨレベルになると
セツトされる。また、フリツプフロツプ４４は、
予めNC装置要部５３のシーケンス部５３Ｂから
の指令SSによりセツト状態とされるようになつ
ている。 前記NC装置要部５３には、アンド回路４５Ａ
からの信号が、指令値Δx／ΔTの第２の記憶手段
５２への分配を停止させて第２の記憶手段５２の
指令値データXTを固定させるための信号STPと
して与えられており、さらにゲート回路４７Ａを
通つて転送された第３の記憶手段４１の値つまり
ゲート回路４７Ａが開いている時点でのサーボエ
ラー量SVEが、差レジスタ５５の値が一旦零に
された後にプローブ１Ａを逆方向に移動させる際
の戻り移動量を指定する信号ΔXSVEとして与えら
れている。 次に、本実施例の作用を第３図および第４図を
も参照して説明する。 まず、初期条件としてフリツプフロツプ４４を
セツトした後、NC装置要部５３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）、位置フイードバツク信号PFSが駆動
装置２に取付けられた位置検出装置６から与えら
れ、その測定データが第１の記憶手段５１に順次
記憶される。 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４５
Ａへ与えられる。アンド回路４５Ａは、フリツプ
フロツプ４４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４３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。そのアンド回路４５ＡからのＨレベルの出力
は、フリツプフロツプ４４へリセツト信号として
与えられてフリツプフロツプ４４がリセツトされ
ると同時に、NC装置要部５３へ停止信号STPと
して与えられ、第２の記憶手段５２への指令値
Δx／ΔTの分配が停止されて第２の記憶手段５２
の指令値データXTが固定され、さらに、このア
ンド回路４５ＡからのＨレベルの出力はゲート回
路４７Ａにも与えられてゲート回路４７Ａが開放
される。このゲート回路４７Ａの開放により、そ
の時点（位置Ｐで接触した時点）での差レジスタ
５５の値、つまりその時点での第１の記憶手段５
１の測定値データPFSと第２の記憶手段５２の指
令値データXTとの差（サーボエラー量SVE）が、
戻り移動量ΔXSVEとして第３の記憶手段４１に記
憶される。 この後、駆動装置２は差レジスタ５５のサーボ
エラー量SVEが０になるようにサーボ動作を続
けるが、第２の記憶手段５２の指令値データXT
は既に固定されており、サーボエラー量SVEは
徐々に減少する。このサーボエラー量SVEの減
少に伴つて駆動装置２は減速してゆき（第３図の
グラフ参照）、検出器１はサーボエラー量SVEが
０になる位置P1まで惰性を利用した移動を行い、
位置P1において停止する。 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の実際の行きすぎ量ｌは、 ｌ＝位置Ｐでのサーボエラー量SVE ＋V1・Δt1 ……(1) で表わされる。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４３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。このΔtおよび速度V1の積
V1・Δtは、プローブ１Ａと工作物Ｗとが接触し
たのち駆動装置２における制動が開始されるまで
の検出器１側の空走距離となる。また、前述のよ
うに、駆動装置２における制動が開始されたのち
停止に至る制動距離はサーボエラー量SVEであ
る。 次に、検出器１が停止した位置P1から検出器
１を、前記第３の記憶手段４１に記憶された
ΔXSVE（つまり位置Ｐでのサーボエラー量SVE）
だけ逆方向へ比較的高速度である速度V2で移動
させ、更にその位置P2から低もしくは微小速度
である速度V3で同方向へ移動させる。 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から離脱する位置Ｐ
に達すると、信号検出回路３を通じてＬレベルの
検知信号（離脱信号）が制御部４のインバータ４
６で反転された後、アンド回路４５Ｂへ与えられ
る。アンド回路４５Ｂは、フリツプフロツプ４４
がリセツトされた状態つまり出力端から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４３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。このアンド回路
４５ＢからのＨレベルの出力により、ゲート回路
４７Ｂが開放され、この時の第１の記憶手段５１
の測定値データが第４の記憶手段４２へ記憶され
ると同時に、フリツプフロツプ４４がセツトさ
れ、周期状態とされる。この後、第４の記憶手段
４２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。 ここで、検出器１のプローブ１Ａが工作物Ｗか
ら離脱し、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、計測精度を落とすことな
く、かつ計測能率を上げることが可能である。 例えば、検出器１の基準位置P0から検出器１
が工作物Ｗと接触するための距離0（実際には
不明）な10mm、Δt＝５ｍ／secの条件において、 速度V1、V2、V3をともに2000mm／minのよ
うな高速度とすると、測定時間は１秒以下であ
るが、測定誤差は最大166μｍとなる。 一方、速度V1、V2、V3をともに10mm／min
のような低速度とすると、測定誤差は約0.8μｍ
であるが、測定時間は１分以上となる。 さらに、速度V1を2000mm／min、速度V2を
1000mm／min、速度V3を10mm／minとすると、
測定精度はと同じで約0.8μｍであり、測定時
間は、前記行きすぎ量と２mmとしても約1.4秒
となる。 従つて、の条件で送り速度を制御すれば、計
測精度を落とすことなく、計測時間を著しく短縮
することができる。 第４図は上方には制御部４の各種信号波形のタ
イムチヤートが示され、下方には時間軸を共通に
した場合の検出器１の速度Ｖの絶対値における変
化が示されている。 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を具体的な理論回路
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。 以下、このプログラム指令の主なステツプを説
明する。 今、機械（検出器）が速度V1で移動中におい
て、CNC装置のタイマ回路等から割込み信号が
与えられると、信号検出回路３の出力の有無がチ
エツクされ、この信号検出回路３の出力が“有”
のときには、CNC装置内での補間演算を停止さ
せるとともに、このときのサーボエラー量SVE
を戻り移動量ΔXSVEとしてレジスタ（前記実施例
における第３の記憶手段４１に相当する）にスト
アする。やがて、機械が前述の戻り移動量ΔXSVE
分だけ移動したあと停止されると、前記レジスタ
の内容を機械の駆動系に指令値として与え、機械
を前記速度V1での移動方向とは逆方向に速度V2
で移動させるように指令する。 ついで、逆向きに戻り移動量ΔXSVE分の移動が
終ると、低（微）速度V3で速度V2と同一方向へ
の移動指令を与える。この低速度V3での移動中
に、信号検出回路３の出力が“有”から“無”に
変わつたことをチエツクし、“無”になつていた
らコマンドパルス（Δx／ΔT）の供給を停止させ
る。そして、このときの第１の記憶手段の内容を
レジスタへ転送し、必要ならその値を表示させる
ように指令する。 以上、プログラム指令の中の主なものを説明し
たが、熟練したプログラマーであれば、第２図を
参照することになつて、割込み指令に応答して作
動する一連のプログラムを作成することは容易で
ある。 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、本発明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。 さらに、検出器１のプローブ１Ａが工作物Ｗに
接触してから停止させる迄は、通常の計測装置の
ように惰性で移動させてもよく、あるいは駆動装
置２で強制的に移動させてもよく、何れにしても
接触後に相対移動を制動して停止に至る際に所定
の制動距離となるようにできればよく、要するに
本発明の要旨は、検出器１を所定の制動距離とな
るように行き過ぎさせ、この制動距離の分を高速
で戻し、かつその後の戻しを低速移動させる過程
で接触位置を検出するということである。 上述のように、本発明によれば、計測精度を低
下させることなく計測能率を向上させることがで
きる計測方法および計測装置を提供できるという
効果がある。
図は本発明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、第４図は制御部の各種信
号波形のタイムチヤートである。 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、４１……第３の記憶手段、４
２……第４の記憶手段、５１……第１の記憶手
段、５２……第２の記憶手段、５３……NC装置
要部。
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、第４図は制御部の各種信
号波形のタイムチヤートである。 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、４１……第３の記憶手段、４
２……第４の記憶手段、５１……第１の記憶手
段、５２……第２の記憶手段、５３……NC装置
要部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被測定物との接離に伴い検知信号を発生する
検知手段と被測定物とを相対移動させ、 前記検知手段が被測定物との接触を検知した後
機械を安全に停止させ得る所定の距離分移動して
停止させ、 ついで、前記検知手段と被測定物とを前記停止
以前の移動方向とは逆方向へ前記所定の距離と同
じか小さい距離だけ高速度で移動して停止させ、 続いて、前記検知手段と被測定物とを同方向へ
低速度で移動させ、 この低速度での相対移動中に検知手段が被測定
物との離脱を検知したときの位置を検知手段と被
測定物との接触位置として計測することを特徴と
する計測方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記所定の
距離を、前記被測定物および検知手段の移動を制
御する制御系における指令値データとフイードバ
ツク用の測定値データとの差で与えられるサーボ
エラー量に基づく距離としていることを特徴とす
る計測方法。 ３ 被測定物との離接に伴い検知信号を発生する
検知手段と、この検知手段と前記被測定物とを相
対移動させる駆動手段と、前記被測定物と検知手
段との位置を検知する位置検出手段と、前記駆動
手段により前記被測定物と検知手段とを相対移動
させ、前記検知手段からの検知信号に基づいて前
記駆動手段を機械を安全に停止させ得る所定の距
離だけ移動して停止させ、ついで、前記駆動手段
を前記停止以前の移動方向とは逆方向へ高速度で
移動させ停止させたのち同方向に低速度で移動さ
せ、この低速移動中の前記検知手段からの検知信
号に基づいて検知手段と被測定物との接触位置を
計測する制御手段とにより構成されていることを
特徴とする計測装置。 ４ 特許請求の範囲第３項において、前記被測定
物および検知手段の相対移動を制御する制御系に
おける指令値データとフイードバツク用の測定デ
ータとの差を移動距離として指令する指令手段を
設けたことを特徴とする計測装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13599881A JPS5837505A (ja) | 1981-08-29 | 1981-08-29 | 計測方法および計測装置 |
| US06/384,278 US4484118A (en) | 1981-08-29 | 1982-06-02 | Method and apparatus for measuring a workpiece |
| EP82107884A EP0073495B1 (en) | 1981-08-29 | 1982-08-27 | Method and apparatus for measuring a workpiece |
| DE8282107884T DE3279538D1 (en) | 1981-08-29 | 1982-08-27 | Method and apparatus for measuring a workpiece |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13599881A JPS5837505A (ja) | 1981-08-29 | 1981-08-29 | 計測方法および計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5837505A JPS5837505A (ja) | 1983-03-04 |
| JPH044527B2 true JPH044527B2 (ja) | 1992-01-28 |
Family
ID=15164800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13599881A Granted JPS5837505A (ja) | 1981-08-29 | 1981-08-29 | 計測方法および計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5837505A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59170713A (ja) * | 1983-03-16 | 1984-09-27 | Yamazaki Mazak Corp | 寸法測定装置におけるタツチセンサのプロ−ブの送り方法 |
| JPS6049U (ja) * | 1983-06-15 | 1985-01-05 | 豊田工機株式会社 | 接触検出用ヘッドを備えた数値制御工作機械 |
| JPS6086909U (ja) * | 1983-11-21 | 1985-06-14 | エヌオーケー株式会社 | 内径測定装置 |
| JPH062316B2 (ja) * | 1984-08-20 | 1994-01-12 | 株式会社小松製作所 | 始端検出方法 |
| JPS62217107A (ja) * | 1986-03-19 | 1987-09-24 | Hitachi Seiki Co Ltd | 工作機械のワ−ク寸法計測装置 |
| GB8713715D0 (en) * | 1987-06-11 | 1987-07-15 | Renishaw Plc | Workpiece inspection method |
| JPH01123106A (ja) * | 1987-11-09 | 1989-05-16 | Topcon Corp | 座標測定装置 |
| GB0900878D0 (en) | 2009-01-20 | 2009-03-04 | Renishaw Plc | Method for optimising a measurement cycle |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5642807A (en) * | 1979-09-17 | 1981-04-21 | Komatsu Ltd | Original point resetting method of nc machine tool |
-
1981
- 1981-08-29 JP JP13599881A patent/JPS5837505A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5642807A (en) * | 1979-09-17 | 1981-04-21 | Komatsu Ltd | Original point resetting method of nc machine tool |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5837505A (ja) | 1983-03-04 |
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