JPH0566115A - 非接触ならい制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ならい制御に必要な変位量データを、回転可
能に装着された光学式の距離検出器のモデルの表面での
スポット位置から正確に求める。 【構成】 モデル載置用のテーブル３１に設定された座
標系の基準位置にトレーサヘッドが位置決めされ、複数
の距離検出器５により基準試料７の基準面までの距離を
測定し、その測定距離に基づいて各距離検出器５から照
射されるスポット間距離ｄ及びスポット間角度αが演算
される。これら演算結果ｄ，αがならい制御装置にトレ
ーサヘッドのシステムパラメータとして記憶される。そ
の後システムパラメータと、光軸の傾斜角度γ１，γ
２，θ及びトレーサヘッドの垂直軸の周りの回転角度β
とによってモデルの表面でのスポット位置を補正して、
ならい制御が実行される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非接触ならい制御装置に
関し、特に垂直軸の周りに回動可能に装着された光学式
の距離検出器のモデルの表面でのスポット位置を求めて
ならい制御を実行する非接触ならい制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ならい加工の精度を向上させ
るためにモデルの形状を非接触でならいながらワークを
ならい加工する非接触ならい制御装置が公知である。こ
の非接触ならい制御装置では、その先端に半導体レーザ
や発光ダイオード等を用いた光学式距離検出器が装着さ
れたトレーサヘッドが使用されている。このようなトレ
ーサヘッドを使用して、モデル面との間隔が一定の値に
なるようにフィードバック制御しながらスポット位置の
座標から変位量データを得ることによって、ならい制御
が実行される。

【０００３】ところで、光学式の距離検出器による測距
に際して、モデル面の傾斜や形状の変化等により照射さ
れる光の光路は様々に変化する。そのため、例えばモデ
ルを載せたテーブルに対して距離検出器から垂直に光を
照射してスポットを形成しても、モデル面の傾斜角度に
よっては距離を検出できないことがある。

【０００４】そこで本発明者らは、既に、モデル載置用
のテーブルを通る垂直軸に対して各光軸が一定の傾斜角
度に保持されるとともに、この垂直軸の周りに回動可能
に装着された２個の光学式の距離検出器を用いてトレー
サヘッドを構成し、これによってモデル面の法線方向を
決定して、光軸がモデル面に対して最も垂直に近くなる
方向にトレーサヘッドを回転させて、高精度の距離の測
定を可能にする非接触ならい制御装置を発明している
（特願平１−１９４５００号）。この場合に、傾斜する
モデル面の傾斜角度測定の精度を高めるためには、２個
のスポットの間隔を狭くする必要がある。そこで、トレ
ーサヘッドに取り付けられる距離検出器の姿勢には、ト
レーサヘッドの回転軸に対して垂直方向の傾斜角度が設
定されるだけでなく、垂直方向の傾斜角度も設定され
る。これらの傾斜角度に応じて距離検出器が形成するス
ポット間距離等の、スポット間の相対位置関係が規定さ
れるからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし実際には、これ
らの傾斜角度が設定された理想値になるように各距離検
出器をトレーサヘッドに取り付けることは困難であっ
た。しかも、テーブルに設定された座標系の基準位置に
トレーサヘッドを移動して、スポット間の相対位置を決
めているスポット間距離やスポット間角度を測定して
も、その測定値はならい工作機械毎に異なっていたり、
あるいは同一の機械でも経時的な変動が生じて、必ずし
も一定の値にならない場合が多い。

【０００６】これはトレーサヘッドが機械的に回転駆動
されるために、装置の組み立てや設置状態等によって回
転位置にずれが生じたり、モデル載置用のテーブルの座
標系との間に不整合が生じるためである。そのため、ス
ポットを形成する半導体レーザや発光ダイオードをトレ
ーサヘッドに取り付ける際の機械的な精度が、スポット
位置の座標、したがって変位量データの精度に影響し、
ならい精度の低下をもたらすという問題点があった。

【０００７】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、トレーサヘッドに取り付けられる光学式の距
離検出器の機械的な精度にかかわらず、ならい制御に必
要な変位量データを正確に求めることができる非接触な
らい制御装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、モデル載置用のテーブルを通る垂直軸に
対して各光軸が一定の傾斜角度に保持されるとともに、
前記垂直軸の周りに回動可能に装着された少なくとも２
個の光学式の距離検出器を用いてトレーサヘッドを構成
し、前記モデルにスポットを照射しつつその形状をなら
う非接触ならい制御装置において、前記モデル載置用の
テーブルに設定された座標系の基準位置に前記トレーサ
ヘッドを位置決めして前記各距離検出器により基準面ま
での距離を測定して、その測定距離に基づいて前記各距
離検出器から照射されるスポット間距離及びスポット間
角度を演算する演算手段と、前記演算手段で演算された
スポット間距離及びスポット間角度を前記トレーサヘッ
ドのシステムパラメータとして記憶する記憶手段と、前
記記憶手段に記憶されたシステムパラメータと前記光軸
の傾斜角度及び前記垂直軸の周りの回転角度とによって
前記モデルの表面でのスポット位置を求めてならい制御
を実行するならい制御手段と、を有することを特徴とす
る非接触ならい制御装置が、提供される。

【０００９】

【作用】各距離検出器で測定されたスポットまでの距離
データを基にして、スポット間距離及びスポット間角度
を演算し、トレーサヘッドのシステムパラメータとして
ならい制御装置内部に記憶する。その後、モデルの表面
でのスポット位置を求めてならい制御を実行する際に、
スポット間距離及びスポット間角度を使ってならいデー
タを補正し、ならい制御に必要な変位量を算出する。

【００１０】

【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。図２は本発明の非接触ならい制御装置及び周辺
装置の構成を示すブロック図である。図において、プロ
セッサ（ＣＰＵ）１１は制御装置１の全体の動作を制御
する。ＲＯＭ１２は制御装置１を制御するためのシステ
ムプログラムを格納する。従って、プロセッサ１１はバ
ス１０を介してＲＯＭ１２に格納されたシステムプログ
ラムを読みだし、このシステムプログラムに従ってなら
い制御装置１の動作を制御する。

【００１１】ＲＡＭ１３は各種のデータを一時的に記憶
するものであり、後述する光学式距離検出器５ａ及び５
ｂからの測定値、及びその他の一時的なデータを記憶す
る。不揮発性メモリ１４は図示されていないバッテリで
バックアップされており、インタフェース１５を介して
操作盤２から入力されるならい方向、ならい速度等の各
種のパラメータ等を格納する。

【００１２】ならい工作機械３のトレーサヘッド４に
は、光学式の距離検出器５ａ及び５ｂが互いに近接して
設けられている。光学式距離検出器５ａ及び５ｂは半導
体レーザ又は発光ダイオードを光源とする反射光量式の
センサで構成されており、それぞれに設定された基準距
離からの変位量として、モデル６までの距離を非接触で
測定する。これらの距離検出器の測定値Ｌａ及びＬｂ
は、ならい制御装置１内のＡ／Ｄ変換器１６ａ及び１６
ｂでディジタル値に変換されて逐次プロセッサ１１に読
み取られる。

【００１３】プロセッサ１１は測定値Ｌａ及びＬｂと後
述する現在位置レジスタ１９ｘ、１９ｙ及び１９ｚから
の信号に基づいて各軸変位量を算出すると共に、この変
位量と指令されたならい方向、ならい速度に基づいて、
周知の技術により、各軸の速度指令Ｖｘ、Ｖｙ及びＶｚ
を発生する。これらの速度指令はＤ／Ａ変換器１７ｘ、
１７ｙ及び１７ｚでアナログ値に変換され、サーボアン
プ１８ｘ、１８ｙ及び１８ｚに入力される。サーボアン
プ１８ｘ及び１８ｙはこの速度指令に基づいてならい工
作機械３のサーボモータ３２ｘ及び３２ｙを駆動し、こ
れによりテーブル３１がＸ軸方向及び紙面と直角なＹ軸
方向に移動する。また、サーボアンプ１８ｚがサーボモ
ータ３２ｚを駆動し、トレーサヘッド４及び工具３４が
Ｚ軸方向に移動する。

【００１４】サーボモータ３２ｘ、３２ｙ及び３２ｚに
は、これらが所定量回転する毎にそれぞれ検出パルスＦ
Ｐｘ、ＦＰｙ及びＦＰｚを発生するパルスコーダ３３
ｘ、３３ｙ及び３３ｚが設けられている。ならい制御装
置１内の現在位置レジスタ１９ｘ、１９ｙ及び１９ｚは
検出パルスＦＰｘ、ＦＰｙ及びＦＰｚをそれぞれ回転方
向に応じてカウントアップ／ダウンして各軸方向の現在
位置データＸａ、Ｙａ及びＺａを求め、プロセッサ１１
に入力している。

【００１５】一方、プロセッサ１１は上記の各軸の制御
と同時に、距離検出器５ａ及び５ｂの測定値Ｌａ及びＬ
ｂを所定のサンプリング時間毎にサンプリングし、この
サンプリングデータを用いてモデル６表面の法線ベクト
ルを求め、法線ベクトルのＸ−Ｙ平面上の射影の方向に
対応した回転指令ＳＣを発生する。回転指令ＳＣはＤ／
Ａ変換器１７ｃでアナログ値に変換された後、サーボア
ンプ１８ｃに入力され、この指令に基づいてサーボアン
プ１８ｃがＶ軸のサーボモータ３２ｃを駆動する。

【００１６】これにより、トレーサヘッド４は指令角度
βに応じて回転すると共に、モデル６との間隔を一定の
基準距離に保つように制御される。また、同時にテーブ
ル３１が指令されたならい方向、ならい速度で移動し
て、トレーサヘッド４と同じくＺ軸制御される工具３４
によってワーク３５にモデル６と同様の形状の加工が施
される。そして、この加工の精度を高めるためには、ト
レーサヘッドに取り付けられる光学式の距離検出器の機
械的な精度にかかわらず、ならい制御に必要な変位量デ
ータを正確に求めることが必要である。

【００１７】以下、本発明の非接触ならい制御装置にお
ける自動スポット間算出について説明する。図１（ａ）
はトレーサヘッド４を構成する距離検出器５の概略図で
ある。図において、距離検出器５が形成するスポットは
黒丸により示している。トレーサヘッド４にはＺ軸方向
の垂直軸（Ｖ軸）に対して角度θだけ傾斜させて距離検
出器５ａ及び５ｂが取り付けられている。また、テーブ
ル３１に置かれる基準試料７は少なくとも１つの面がテ
ーブル３１に対して垂直な基準面を有する、例えば立方
体であって、ここでは基準面がテーブル３１に設定され
た座標系のＸ軸と直交するようにテーブル３１に置かれ
ている。これら距離検出器５ａ及び５ｂはＶ軸によって
回転指令ＳＣの指令角度βで所定の半径の円周上を回転
する。この図では、距離検出器５の基準距離に基準試料
７を配置し、その零点Ｓ０にスポットが形成されている
状態を示している。

【００１８】図１（ｂ）は距離検出器５ａ，５ｂが形成
する２つのスポット間の位置関係を示すＸ−Ｙ平面図で
ある。図において、黒丸は距離検出器５ａが形成するス
ポット（零点Ｓ０１）を示し、距離検出器５ｂの零点Ｓ
０２を白丸によって示している。距離検出器５ａ，５ｂ
のスポット間の距離を短くするために、図１（ｂ）に示
す如く、２つのセンサ１，センサ２は各光路が互いに接
近するように、テーブル３１のＸ−Ｙ面内でそれぞれ所
定の傾斜角度γ１，γ２をもってトレーサヘッド４に取
り付けられ、Ｖ軸周りに回転制御される。トレーサヘッ
ド４がテーブル３１に配置されるモデルをならう場合
に、一方の距離検出器５ａの測定値がならい制御装置に
フィードバックされることにより、この距離検出器５ａ
からモデルの測定点までの距離を一定に保たれ、かつＶ
軸に対する回転指令ＳＣによって指令角度βを制御して
いる。

【００１９】また、この距離は距離検出器５ａの測定軸
（センサ１の光路）とＶ軸との交点までの距離に設定さ
れており、トレーサヘッド４がＶ軸によって回転しても
測定点は移動せず、したがってトレーサヘッド４とモデ
ル６との距離が一定に保たれる。他方の距離検出器５ｂ
はモデル上に形成されたスポットまでの距離を測定し、
センサ２の光路上に設定された零点Ｓ０２からの変位量
として、モデルまでの距離を非接触で測定して、その値
をならい制御装置に入力している。

【００２０】以下、同図におけるスポットＳ１，Ｓ２の
零点Ｓ０１，Ｓ０２間の距離ｄをスポット間距離、Ｖ軸
に対する指令角度βが０°の場合の零点Ｓ０１，Ｓ０２
間を結ぶ線分がＸ軸となす角度αをスポット間角度とい
う。また、２つのセンサ１，センサ２の垂直方向の傾斜
角度θも、Ｖ軸に対してそれぞれ異なる傾斜角度θ１，
θ２でトレーサヘッド４に取り付けられているが、これ
ら傾斜角度θ１，θ２は水平方向の傾斜角度γ１，γ２
とともに既知の値とする。

【００２１】このようにトレーサヘッド４に設置される
２つの距離検出器５ａ，５ｂは、本来的には多様に変化
するモデル面の傾斜角度を測定する上では、その精度を
高めるために、２個のスポットの間隔を厳密に設定する
必要がある。しかし、距離検出器５ａ，５ｂの取り付け
位置を垂直方向の傾斜角度だけでなく、水平方向の傾斜
角度も設定された値に調整しながらならい制御を行うこ
とは、事実上不可能である。そこで本発明の非接触なら
い制御装置では、これらスポット間距離ｄ、スポット間
角度αが、水平方向の傾斜角度γ１，γ２及び垂直方向
の傾斜角度θ１，θ２によって規定される点に着目し
て、以下に説明する自動スポット間算出がならい制御に
先立って実行される。すなわち、自動スポット間算出に
よりスポット間算出を行い、スポット間関係を規定する
これらの値ｄ，αをシステムパラメータとして記憶させ
て、モデルの表面でのスポット位置を求めてならい制御
を実行する際にスポット変位量を算出して、ならいデー
タの補正を行っている。

【００２２】次に、図３，図４に基づいて自動スポット
間算出の方法を説明する。図３はスポット間距離ｄの算
出に必要なΔＸの算出方法を説明するための図である。
同図（ａ）に示す基準試料７は、その基準面がＹ−Ｚ平
面と平行になるように配置されている。距離検出器５
ａ，５ｂからの光路は、垂直方向の傾斜角度θ１，θ２
で基準試料７の基準面にスポットＳ１，Ｓ２を形成して
いる。これら基準面のスポットＳ１，Ｓ２から、それぞ
れ距離検出器５ａ，５ｂの零点を示すＳ０１，Ｓ０２ま
での距離が、それぞれ距離検出器５ａ，５ｂの測定値ｅ
１，ｅ２として計測される。ここで、距離検出器５ａ，
５ｂの零点Ｓ０１，Ｓ０２は、トレーサヘッド４がＶ軸
によって回転しても、常に同一のＸ−Ｙ平面に含まれる
ように調整してある。

【００２３】図３（ｂ）は上記基準試料７に形成される
センサの光路をＸ−Ｙ平面で示している。ここで、トレ
ーサヘッド４の回転中心が距離検出器５ａの零点Ｓ０１
に一致していると仮定し、さらに零点Ｓ０１からスポッ
トＳ１までのＸ−Ｙ平面上での長さをＡ１、同様に、零
点Ｓ０２からスポットＳ２までのＸ−Ｙ平面上での長さ
をＡ２とする。これらの長さＡ１，Ａ２については、そ
れぞれ距離検出器５ａ，５ｂの測定値ｅ１，ｅ２との間
で、 Ａ１＝ｅ１・ｓｉｎθ１ …（１） Ａ２＝ｅ２・ｓｉｎθ２ …（２） の関係が成り立つ。

【００２４】また同図によればセンサ１，２の水平方向
の傾斜角度がγ１，γ２であることから、零点Ｓ０１，
Ｓ０２間のスポット間距離ｄのＸ軸方向成分の長さΔＸ
が、 ΔＸ＝Ａ１・ｃｏｓ｜γ１｜−Ａ２・ｃｏｓ｜γ２｜ …（３） により求められる。

【００２５】次に、図４を参照しながら、スポット間算
出の方法を説明する。スポット間算出を実行するには、
テーブル３１上で基準試料７の基準面を固定した状態
で、トレーサヘッド４のＶ軸周りの回転角度βを、それ
ぞれ例えば０°，及び約−３６°に移動して計測される
スポットの変位量が使用される。同図（ａ）は、Ｖ軸周
りでのトレーサヘッドの回転方向を規定する角度βの符
号を示している。すなわち、時計方向の回転角度を正と
し、反時計方向の回転角度を負とする。ここで、各距離
検出器４ａ，４ｂの傾斜角度γ１，γ２に関しても同様
に規定する。

【００２６】同図（ｂ）において、基準試料７の基準面
には、この角度βを−３６°としたときのスポットＳ２
１，Ｓ２２とともに、β＝０°のスポットＳ１１，Ｓ１
２を示している。なお、スポット間距離ｄ、スポット間
角度αは、ともにトレーサヘッド４の角度βにかかわら
ず一定である。

【００２７】Ｖ軸周りにトレーサヘッド４をβ＝−３６
°回転した後の、それぞれ距離検出器５ａ，５ｂの測定
値Ｅ１，Ｅ２に基づいて、上記式（１），（２）と同様
に、長さＡ２１，Ａ２２は、 Ａ２１＝Ｅ１・ｓｉｎθ１ …（４） Ａ２２＝Ｅ２・ｓｉｎθ２ …（５） により求められる。さらに、これらの長さＡ２１，Ａ２
２のＸ軸方向成分の長さＢ１，Ｂ２が、 Ｂ１＝Ａ２１・ｃｏｓ｜γ１＋β｜ …（６） Ｂ２＝Ａ２２・ｃｏｓ｜γ２＋β｜ …（７） により求められる。

【００２８】これらの式（６），（７）から求められる
Ｂ１，Ｂ２と、図４（ｂ）に示す長さＣ１との間には、 Ｃ１＝Ｂ２−（Ｂ１−Ｃ２） …（８） の関係が成り立つ。ここで、Ｃ２はスポット間距離ｄの
Ｘ軸方向成分の長さΔＸと、トレーサヘッド４のＶ軸周
りの回転角度βの余弦値（ｃｏｓ｜β｜）との積に等し
い長さであって、また、長さＣ１は、スポット間距離ｄ
のＹ軸方向成分の長さΔＹと、回転角度βの正弦値（ｓ
ｉｎβ）との積に等しい。すなわち、 Ｃ１＝ΔＹ・ｓｉｎβ …（９） Ｃ２＝ΔＸ・ｃｏｓ｜β｜ …（10） の関係が成り立つ。ここからスポット間距離ｄのＹ軸方
向成分の長さΔＹが、 ΔＹ＝Ｃ１／ｓｉｎβ ＝〔Ｂ２−（Ｂ１−ΔＸ・ｃｏｓ｜β｜）〕／ｓｉｎβ …（11） により求められる。

【００２９】こうしてスポット間距離ｄとスポット間角
度αは、 ｄ＝（ΔＸ² ＋ΔＹ² ）^1/2 …（12） 及び、 α＝ｔａｎ^-1（ΔＹ／ΔＸ） …（13） （又は、ｓｉｎα＝ΔＹ／ｄ＝ΔＹ／（ΔＸ² ＋ΔＹ² ）^1/2 ｃｏｓα＝ΔＸ／ｄ＝ΔＸ／（ΔＸ² ＋ΔＹ² ）^1/2 ） の関係式に上記式（３），（11）を代入して求めること
ができる。

【００３０】次に、図５に基づいてスポット変位量の算
出の方法を説明する。同図（ａ）は、モデル６の表面で
２個の距離検出器から照射される光路上に形成されたス
ポットＳ１，Ｓ２の、Ｘ軸−Ｚ軸との関係を示してい
る。２個の距離検出器は、それらの零点がＸ軸上にあっ
て、かつ一方の零点の位置がトレーサヘッドの垂直軸の
基準位置（空間座標系の原点位置）と一致した状態で非
接触ならいが行われるように、調整されている。また、
同図（ｂ）は、２個の距離検出器がトレーサヘッドの垂
直軸周りにβ°回転した状態で、それらの零点とスポッ
トＳ１，Ｓ２とのＸ−Ｙ平面内での関係を示している。
２個の距離検出器のスポット間距離ｄとスポット間角度
αは、既に制御装置にシステムパラメータとして記憶さ
れている。

【００３１】さらに、Ｌ１，Ｌ２は２個の距離検出器の
測定値であり、各距離検出器光軸の垂直方向の傾斜角度
θ１，θ２と、水平方向の傾斜角度γ１，γ２はいずれ
も制御装置側では既知の値である。したがってスポット
Ｓ１，Ｓ２の位置は、トレーサヘッドの空間座標系の原
点位置からの偏差量により特定され、これらの各成分
（ＥＸ１，ＥＹ１，ＥＺ１）及び（ＥＸ２，ＥＹ２，Ｅ
Ｚ２）の値が次のように決定される。

【００３２】 ＥＸ１＝−Ｌ１× sinθ１× cos（γ１＋β） …（14） ＥＹ１＝ Ｌ１× sinθ１× sin（γ１＋β） …（15） ＥＺ１＝ Ｌ１× cosθ１ …（16） ＥＸ２＝−Ｌ２× sinθ２× cos（γ２＋β）−ｄ× cos（β＋α）…（17） ＥＹ２＝ Ｌ２× sinθ２× sin（γ２＋β）＋ｄ× cos（β＋α）…（18） ＥＺ２＝ Ｌ２× cosθ２ …（19） 次に、スポット間算出の手順について、図６に示すフロ
ーチャートに基づいて説明する。このスポット間算出に
先立って、ならい工作機械のテーブルに対する光軸の正
射影が、テーブルのＸ軸と所定値になる状態で距離検出
器５ａ，５ｂとテーブルの座標系が整合するように設定
して傾斜角度検出処理が実行され、制御装置の不揮発性
メモリ１４内のシステムパラメータに、光軸の垂直方向
の傾斜角度θ１，θ２と、水平方向の傾斜角度γ１，γ
２が格納されている。図において、Ｓに続く数値はステ
ップ番号を示す。

【００３３】なお、この傾斜角度検出方法に関する発明
は、平成３年７月２６日に提出した特許出願（特願平３
−２０８８１３）において開示されている。 〔Ｓ１〕トレーサヘッドのＶ軸の回転角度βを０°に移
動する。この時点で、既にテーブルには基準試料が垂直
な基準面とＸ軸とが直交するように設置され、一方のセ
ンサ１からのスポットを基準面の中央付近に当てた状態
で、その測定値が零となるように調整される。 〔Ｓ２〕次に、他方のセンサ２の測定値（ｅ２）が＋５
００μｍ程度になるように、テーブルとトレーサヘッド
の相対位置を移動する。 〔Ｓ３〕制御装置内部で距離検出器５ａ，５ｂから出力
された測定値ｅ１，ｅ２を演算して、例えば１６回の平
均値として求める。 〔Ｓ４〕図３に沿って既に説明した通り、上記式（３）
に基づいて、ΔＸの値を算出する。

【００３４】〔Ｓ５〕制御装置から回転指令ＳＣを与え
て、トレーサヘッドのＶ軸の回転角度βを、例えば−３
６°まで移動する。 〔Ｓ６〕ステップＳ３と同様に、制御装置内部で距離検
出器５ａ，５ｂの測定値Ｅ１，Ｅ２の１６回の平均値を
求める。 〔Ｓ７〕ステップＳ３，Ｓ６での演算結果と、不揮発性
メモリ１４内のシステムパラメータから、スポット間距
離ｄとスポット間角度αを算出する。このスポット間算
出の方法は、図４に沿って既に説明したところである。 〔Ｓ８〕算出されたスポット間距離ｄ、スポット間角度
αをシステムパラメータとして保存する。 〔Ｓ９〕自動スポット間算出完了ランプを１秒間点灯し
て、オペレータに対してスポット間算出の完了を知らせ
る。

【００３５】図７は、スポット変位量の算出の手順を示
すフローチャート図である。このスポット変位量の算出
は、ならい工作機械３のテーブル３１にモデル６とワー
ク３５とを配置して、ワーク３５に同時加工を行う場
合、あるいは単にならい処理を実行して、制御装置１の
不揮発性メモリ１４内にディジタルデータを格納する場
合のいずれにおいても実行される。図において、Ｓに続
く数値はステップ番号を示す。

【００３６】なお、このスポット変位量の算出に使用す
るスポット間距離ｄやスポット間角度αは、システムパ
ラメータとして制御装置の不揮発性メモリ１４から読み
出される。 〔Ｓ11〕センサ１，２から距離検出器５ａ，５ｂの測定
値Ｌ１，Ｌ２をならい制御装置に出力する。 〔Ｓ12〕次に、トレーサヘッド４の垂直軸（Ｖ軸）の回
転角度β，センサ傾斜角度θ１，θ２，γ１，γ２、及
び前述の自動スポット間算出で求めたスポット間距離ｄ
とスポット間角度αをパラメータメモリから読み出す。 〔Ｓ13〕図５に沿って既に説明した通り、上記式（14）
乃至（19）に基づいて、制御装置内部で距離検出器５
ａ，５ｂから出力された測定値Ｌ１，Ｌ２により、スポ
ット変位量を求める。 〔Ｓ14〕テーブル３１に設定された座標系によりトレー
サヘッド４の中心位置の座標値にスポット変位量を加算
して、スポット位置を算出する。

【００３７】図８は、本発明の非接触ならい制御装置に
おけるならい制御の処理手順を示す図である。図におい
て、Ｓに続く数値はステップ番号を示す。 〔Ｓ21〕最初に、所定の垂直面を備えた基準試料をテー
ブル３１上でＸ軸に直交するように設置する。この基準
試料に対してトレーサヘッド４の位置を調整し、更にス
ポットが垂直面の中央付近に照射されたときの測定値が
零になるように、距離検出器５ａ，５ｂの出力を設定す
る。その後、例えば操作盤２に設けた自動スポット算出
スイッチが押されると、トレーサヘッド４のＶ軸の回転
角度βが０°に移動する。 〔Ｓ22〕次に、距離検出器５ａ，５ｂによる測定を開始
する。すなわち、各検出器５ａ，５ｂから照射された光
の反射光をセンサで受光して、その光路長に応じた電気
信号が形成される。 〔Ｓ23〕電気信号に変換された測定値を、距離検出器５
ａ，５ｂからならい制御装置１に出力する。 〔Ｓ24〕スポット間算出は、図６に示すフローチャート
により説明した通り、Ｖ軸の回転角度βを０°と−３６
°でそれぞれ１６回の平均値として測定値を処理し、ス
ポット間距離ｄ、スポット間角度αを算出する。 〔Ｓ25〕システムパラメータとして算出結果を保存した
あと、操作盤２に設けた自動スポット算出完了ランプを
点灯する。 〔Ｓ26〕基準試料に代えて、モデル６をテーブル３１に
載せて測定を行う。このときのスポット偏位算出は、図
６に示すフローチャートにより説明した通り、スポット
間距離ｄとスポット間角度αを考慮して実行される。 〔Ｓ27〕スポット変位を用いて、モデル６に対するなら
い追従制御を行う。

【００３８】尚、上述の実施例では光学式距離検出器と
して反射光量式のものについて説明したが、他に三角測
距式の距離検出器を使用した非接触ならい制御装置にも
適用できる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、ならい
制御によるならいデータの作成、あるいはならい追従加
工に先立ってスポット間距離とスポット間角度を自動的
に測定し、算出結果をシステムパラメータに格納するよ
うにしたから、誤差を含まない正確なスポット点の変位
を得ることができる。また、自動スポット間算出を実行
してから、光軸がモデル面に対して最も垂直に近くなる
方向にトレーサヘッドを回転させて距離を測定するよう
にしている。このため、非接触ならい制御装置に使用す
る測定機構の測定精度を高める上で、距離測定を行うた
めの機械的な構成に厳密な精度が要求されない。したが
って、複雑な調整作業を行うことなく、ならい制御に必
要な変位量データが正確に求められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】トレーサヘッドを構成する距離検出器を示す概
略図である。

【図２】本発明の非接触ならい制御装置の全体構成を示
すブロック図である。

【図３】スポット間算出に必要なΔＸの算出方法の説明
図である。

【図４】スポット間算出の方法を示す説明図である。

【図５】スポット変位量の算出方法の説明図である。

【図６】スポット間算出の手順を示すフローチャート図
である。

【図７】スポット変位量の算出の手順を示すフローチャ
ート図である。

【図８】非接触ならい制御装置におけるならい制御の処
理手順を示す図である。

【符号の説明】

１ 制御装置 ２ 操作盤 ３ ならい工作機械 ４ トレーサヘッド ５ａ，５ｂ 距離検出器 ６ モデル ７ 基準試料 １１ マイクロプロセッサ １２ ＲＯＭ １３ ＲＡＭ １４ 不揮発性メモリ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モデル載置用のテーブルを通る垂直軸に
   対して各光軸が一定の傾斜角度に保持されるとともに、
   前記垂直軸の周りに回動可能に装着された少なくとも２
   個の光学式の距離検出器を用いてトレーサヘッドを構成
   し、前記モデルにスポットを照射しつつその形状をなら
   う非接触ならい制御装置において、 前記モデル載置用のテーブルに設定された座標系の基準
   位置に前記トレーサヘッドを位置決めして前記各距離検
   出器により基準面までの距離を測定して、その測定距離
   に基づいて前記各距離検出器から照射されるスポット間
   距離及びスポット間角度を演算する演算手段と、 前記演算手段で演算されたスポット間距離及びスポット
   間角度を前記トレーサヘッドのシステムパラメータとし
   て記憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶されたシステムパラメータと前記光
   軸の傾斜角度及び前記垂直軸の周りの回転角度とによっ
   て前記モデルの表面でのスポット位置を求めてならい制
   御を実行するならい制御手段と、 を有することを特徴とする非接触ならい制御装置。
2. 【請求項２】 前記演算手段により前記スポット間距離
   及びスポット間角度を演算する際には、前記モデル載置
   用のテーブルに対して垂直な基準面を有する基準試料を
   使用することを特徴とする請求項１記載の非接触ならい
   制御装置。
3. 【請求項３】 前記記憶手段に記憶すべきトレーサヘッ
   ドのシステムパラメータとして、前記スポット間距離及
   びスポット間角度の演算を指令するスポット間算出スイ
   ッチを有することを特徴とする請求項１記載の非接触な
   らい制御装置。
4. 【請求項４】 前記ならい制御手段は、前記トレーサヘ
   ッドの垂直軸の位置の座標値に前記各スポットの変位量
   を加算して前記スポット位置を求めることを特徴とする
   請求項１記載の非接触ならい制御装置。