JPH0575544B2

JPH0575544B2 -

Info

Publication number: JPH0575544B2
Application number: JP59218137A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Iijima
Original assignee: Niigata Engineering Co Ltd
Current assignee: Niigata Engineering Co Ltd
Priority date: 1984-10-17
Filing date: 1984-10-17
Publication date: 1993-10-20
Also published as: JPS6195853A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、数値制御工作機械において、各種位
置決め精度の測定あるいは送りネジのピツチ誤差
補正を自動的に行なう自動測定装置に関する。

従来、この種の測定作業（送りネジのピツチ誤
差測定、ある位置への正の向きで位置決めと負の
向きでの位置決めとによる停止位置の差、いわゆ
るロストモーシヨンの測定、繰り返し位置決め精
度測定、原点復帰のバラツキ測定、送り速度及び
早送り速度の測定、VDI方式位置決め精度測定
等）においては、各測定用の数値制御プログラム
（NCプログラム）を数値制御工作機械に登録す
る際に、各数値制御工作機械のコラム、主軸頭、
テーブル等の移動体のストローク長（移動量）に
応じて、上記NCプログラムを紙テープ入力もし
くは作業員がキーボード等の入力装置で直接入力
することにより手直ししなければならない。

また、各測定作業にあつては、作業者がその都
度上記数値制御工作機械に指令を与えて、各測定
点まで移動体を動かし、レーザー測定器を操作し
て測定値をレーザー測長器に取り込み、該測定値
を印刷出力して記録させなければならないため、
作業中は測定中ずつと機械を操作しなければなら
ず、かつ各種の測定作業に応じて多種の作業方法
を使い分ける必要があり、作業が煩雑で、手間が
かかるという問題がある。

さらに、測定作業で得られた数値から各測定方
式毎に誤差値を算出して、結果の良否を判断しな
ければならず、特に送りネジのピツチ誤差測定作
業においては、測定値に応じてピツチ誤差補正値
を計算して、数値制御装置にピツチ誤差補正のパ
ラメータを登録しなければならないため、計算ミ
スあるいは入力操作ミスを生じ易いという問題が
ある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、送りネジのピツチ誤差
測定等の測定作業を簡単な入力操作だけで自動化
でき、作業性の大幅な向上を計ることができる上
に、入力あるいは計算ミス等の人為的なミスが生
じにくい数値制御工作機械の自動測定装置を提供
することにある。

本発明に係わる数値制御工作機械の自動測定装
置は、工作機械本体のコラム、主軸頭、テーブル
等の移動体の移動及び停止を制御する数値制御装
置と、上記移動体の位置あるいは移動速度を測定
する測定器と、ストローク長、測定方式等の入力
データに基づいて測定手順テーブルを作成し、こ
の測定手順テーブルの内容に応じて作成した上記
移動体の移動及び停止を指令する数値制御プログ
ラムにより上記数値制御装置を制御すると共に、
予め定まつている複数のパラメータ数によつてス
トローク長に応じた補正間隔を算出し、かつ上記
測定器に対して指令を出力して予め定められた各
測定間隔毎に測定データを取り込み、この測定デ
ータとあらかじめ決められた許容値とを比較し
て、上記測定データが許容値を越えた場合に各測
定間隔毎に補正値を算出し、この補正値を、算出
された補正間隔で設定されたパラメータ毎に直線
近似により割り付けて上記数値制御装置に伝送す
る測定制御装置とを具備したことを特徴とする。

以下、図面を参照して、本発明の一実施例を説
明する。

第１図中１は、工作機械本体２のベツドであ
り、このベツド１上にはコラム（移動体）３が軸
方向（図において左右）方向に移動自在に設けら
れている。また、このコラム３には、種軸頭（移
動体）４がｙ軸（図において上下）方向に移動自
在に設けられており、さらに、上記ベツト１上に
テーブル（移動体）５がｘ軸（図において紙面に
垂直）方向に移動自在に設けられている。

また、６は数値制御装置であり、この数値制御
装置６は、数値制御プログラム（NCプログラ
ム）によつて上記コラム３、主軸頭４、テーブル
５の移動及び位置決めを制御するものである。さ
らに、上記工作機械本体２に近接して、レーザー
測長器（測定器）７が設けられている。このレー
ザー測定器７は、工作機械本体２の主軸に取付け
られるミラー７ａと、レーザー発振器７ｂと、レ
ーザー測長制御装置７ｃとから構成されており、
その設定モード（距離測定モード及び速度測定モ
ード）を切り換えることにより、上記移動体３，
４，５の位置あるいは移動速度を測定するように
なつている。

上記数値制御装置６及びレーザー測長器７は、
測定制御装置８に電気的に接続されている。この
測定制御装置８は、測定用のNCプログラムの作
成、測定制御、補正パラメータの算出等を行なう
ものであり、測定制御装置８から数値制御装置６
に、測定用のNCプログラム、テーブル番号（プ
ログラム番号）、テーブル番号検索指令信号、起
動信号（サイクルスタート信号）、補正パラメー
タが伝送されると共に、数値制御装置６から測定
制御装置８にテーブル番号検索完了信号、動作停
止信号が伝送されるようになつている。また、測
定制御装置８からレーザー波長器７に、モード設
定信号、リセツト信号、読込み指示信号が入力さ
れ、かつレーザー測長器７から測定制御装置８
に、測定データが送られるように構成されてい
る。さらに、測定制御装置８には、指示データ
（機種コード、軸コード、ストローク長、測定方
式）をキーボード入力し、かつ測定結果を画面表
示するキヤラクターデイスプレイ装置９が接続さ
れていると共に、測定結果及びパラメータ表を印
刷出力するプリンタ１０が接続されている。

次に、上記のように構成された数値制御工作機
械の自動測定装置の動作を説明する。

上記自動測定装置を起動すると、まず第５図に
おいて、ステツプSP1に示す初期処理が行なわれ
る。

この初期処理は、まず作業者がキヤラクターデ
イスプレイ装置９のキーボードから、使用する数
値制御工作機械の機種を表示するための機種コー
ド、ｘ、ｙ、ｚ軸のうちの測定軸を選択するため
の軸コード、該測定軸のストローク長（移動量）、
各種の測定作業のうちどの測定を行なうかを選択
する測定方式コードを入力すると、これらの情報
により、測定制御装置８が、第２図に示す測定手
順テーブルを作成するものであり、図中測定種類
には、入力された測定方式コードの個数を合計し
た数値を設定する。また、測定指示番号Ｎは何番
目の測定をするかを指示するもので初期値として
１を設定する。さらに、各測定指示番号Ｎ毎に、
入力された各測定方式コードを順に割り振り、か
つ処理区分に初期値として１を設定すると共に、
入力されたストローク長とあらかじめ設定されて
いる測定間隔（例えば、ピツチ誤差測定時には50
mmピツチ）とに基づいて、測定点数を算出し、ま
た上記各測定方式コード毎に決められている許容
値を設定し、その測定方式がピツチ誤差の場合に
は補正回数に初期値として０を設定する。なお、
この補正回数は、補正を行なう毎に１カウントア
ツプしてその補正回数があらかじめ決められた回
数と等しくなつた時は異常処理がなされる。

以上のようにして測定手順テーブルを作成した
測定制御装置８は、該測定手順テーブルに基づい
て、まず測定指示番号Ｎを参照する。この時、上
述したように測定指示番号Ｎは１に設定してある
ので、測定制御装置８はＮ＝１の処理区分を判別
する（ステツプSP2参照）。そして、該処理区分
は１に設定してあるので、測定制御装置８は、ス
テツプSP3に示すようにNCプログラム作成・伝
送処理を行なう。

このNCプログラム作成・伝送処理は、測定制
御装置８が処理区分を１から２に変更すると共
に、上記測定手順テーブル中の軸コード、ストロ
ーク長、Ｎ＝１の測定方式コード及び測定点数に
基づいて、該軸の原点から各測定点への移動、位
置決めプログラム（NCプログラム）を作成した
後、数値制御装置６の内部の記憶装置に対して、
このNCプログラムに各測定方式に個有のテープ
番号を付して伝送する。

上記NCプログラム作成・伝送処理が完了する
と、再びステツプSP2に戻つて処理区分の判別を
行なう。この時処理区分は２になつているので、
ステツプSP4に示すように、測定制御装置８は測
定処理を行なう。この測定処理を詳述すると、まず、処理区分を２から３に変更する。

次いで、測定制御装置８は、測定手順テーブ
ル（第２図参照）中のＮ＝１の測定方式コード
に基づいて、該測定方式のテープ番号及びテー
プ番号検索指令信号を数値制御装置６に対して
出力する。これにより、数値制御装置６は、そ
の記憶装置に記憶されている該テープ番号の
NCプログラムの頭出しを行なつた後、頭出し
完了信号（テープ番号検索完了信号）を測定制
御装置８に対して出力する。

上記完了信号を受取ると、測定制御装置８は
レーザー測長器７に対して、Ｎ＝１の測定方式
コードに基づいて、モード設定信号（例えば、
ピツチ誤差測定の場合には、距離測定モード）
及びリセツト信号を出力し、レーザー測長器７
を測定可能状態にする。

続いて、測定制御装置８は、数値制御装置６
に対して起動信号を出力して、数値制御装置６
は上記NCプログラムに従つて、工作機械本体
２の該当軸の移動体３（４，５）を移動させ
る。

上記移動体３，４，５がNCプログラムに指
定された測定位置まで来ると、数値制御装置６
は、移動体３，４，５を位置決め停止させた
後、測定制御装置８に対して動作停止信号を出
力する。

上記動作停止信号を受取ると、測定制御装置
８は、レーザー測長器７に対して読込み指示信
号を出力するから、レーザー測長器７は上記移
動体３，４，５の停止位置の測定データを採取
し、この測定データを測定制御装置８に対して
伝送する。

測定制御装置８は上記測定データを内部の記
憶装置に格納すると共に、プリンタ１０に対し
て該測定データを出力する。

上記測定手順テーブル中のＮ＝１の測定点数
だけ上記〜を繰り返して各測定点での測定
が終了すると、移動体３，４，５を原点復帰さ
せた後、測定制御装置８は、上記記憶装置に格
納された測定点番号と、その番号における測定
差額、測定累積差額、ピツチ補正開始番号、対
象ピツチ回数、ピツチ補正量に基づいて第３図
に示すように、測定データフアイルを作成す
る。

以上のようにして測定処理が完了すると、再び
ステツプSP2に戻り、処理区分判別を行なう。こ
の時、処理区分は３であるので、ステツプSP5〜
SP11に示す判定処理を行なう。すなわち、まず
ステツプSP5に示すように、測定制御装置８は、
測定手順テーブル中のＮ＝１の許容値と上記測定
値（測定差額）とを比較する。

そして、測定値が許容値以下の場合には、ステ
ツプSP6に示すように、測定手順テーブル中の測
定種類と測定指示番号Ｎが一致するかどうかを判
別する。一致すれば、すなわち、すべての測定が
完了した場合には、処理を終了し、また、一致し
なければ、上記測定指示番号Ｎを＋１してステツ
プSP2に戻る。

さらに、ステツプSP5において、測定値が許容
値を越えている場合には、ステツプSP8に示すよ
うに、補正パラメータ伝送処理があるかどうかを
判別する。伝送処理がない場合には、測定制御装
置８は、ステツプSP9に示すように警報を発生し
て作業員に報知する警報処理を行なう。また、ス
テツプSP8において、パラメータ伝送処理がある
場合には（ピツチ誤差測定の場合には）、測定制
御装置８は、ステツプSP10に示すように、測定
手順テーブル中のＮ＝１の補正回数を判別する。
この時、補正回数が３回に達していれば、補正を
せずに上記警報処理（ステツプSP9参照）を行な
い、補正回数が３回に達していなければ、測定制
御装置８はステツプSP11に示すようにパラメー
タ算出・伝送処理を行なう。

このパラメータ算出・伝送処理は、まず処理区
分を３から２に変更した後に、例えば、予め定ま
つているパラメータ数117個の場合に、ストロー
ク長が1750mmでは、補正間隔は1750mm／117個≒
15mmとする。すなわち、補正間隔は、予め定まつ
ているパラメータ数によつてストローク長に応じ
て算出される。また、予めピツチ誤差測定の場合
に設定されている測定間隔50mmから、測定点数は
1750mm／50mm＝35個とする。したがつて、各測定
間隔毎に測定された測定値に基づいて算出された
補正量は、補正間隔15mmごとに割り付けられる。
すなわち、第４図において、 (イ) 第１回測定値（測定位置50mmにおける値）α₁
＝2.6μｍとすると、この値α₁を上記測定位置50
mmより大きい最近の補正パラメータ〔４〕にお
ける値に換算する。この換算値β₁は、直線近似
により、 β₁＝α₁×60mm÷50mm＝3.12μｍで求める。

従つて、ピツチ誤差補正量ε₁＝β₁＝3.12μｍ
なので、小数点以下を四捨五入して３とし、こ
れをピツチ誤差補正パラメータ〔１〕〜〔４〕
に割振る。

(ロ) 第２回測定値（原点から100mmの点における
測定値）α₂＝5.2μｍとすると、この値α₂を補正
パラメータ〔７〕における値に換算する。

換算値β₂＝α₂×105mm÷100mm＝5.46μｍとな
る。従つて、ピツチ誤差補正量ε₂＝β₂−β₁＝
5.46μｍ−3.12μｍ＝2.34μｍなので、四捨五入し
て２をピツチ誤差補正パラメータ〔５〕〜
〔７〕に割振る。

(ハ) さらに、第３回測定値α₃＝7.81μｍとすると、
この測定点150mmは、補正パラメータ〔10〕に
一致するので、β₃＝7.81μｍとなり、ε₃＝7.81−
5.46＝2.35μｍとなる。従つて、２を補正パラ
メータ〔８〕〜〔10〕に割振る。

そして、全補正パラメータ〔１〕〜〔117〕
に補正量を割振つた後、この結果を数値制御装
置６の内部の補正装置に伝送してデータの差し
替えを行なう。次いで、測定制御装置８はステ
ツプSP2に戻つて、処理区分判別を行なう。こ
の時、処理区分は２になつているので、再度ピ
ツチ誤差の測定処理を繰り返す。

このようにして、各種測定作業及び補正作業が
自動的にかつ容易に行なえ、従来、例えばマシニ
ングセンタ１台の測定及び補正作業に約6.5時間、
各種データの作業に約２時間、計約8.5時間を要
していたのに比べて、本実施例において、測定及
び補正作業は約４時間、作表は自動化のため作業
時間は不要となり、計4.5時間の節減となつた。

なお、補正位置（パラメータ数）と測定位置が
異なる点について説明する。まず、パラメータ数
がどのように決まるか、換言すれば補正位置の数
がどのようにして決まるかについて説明すると、
数値制御工作機械を制御するために用いられてい
るメモリーの容量には当然ながら限界があり、こ
の限られた容量のメモリーのうちパラメータ数を
設定し得る容量も当然に決まつてしまう。それを
ｘ、ｙ、ｚ軸にそれぞれ３等分して割り振ると、
たとえばｘ、ｙ、ｚ軸をそれぞれのパラメータ数
が117個になる。ストローク長さ1750mmの場合に
は、補正間隔は必然的に1750mm／117個＝15mmに
なるが、ピツチ誤差の場合の測定間隔はたとえば
予め50mmに設定されているから、必然的に補正位
置と測定位置が異なつてくる。この50mmという測
定間隔は、工作機械の最も一般的に移動量として
設定されている。

ところで、従来技術のように補正間隔が一定し
ている場合には、次のような問題がある。たとえ
ば、 (a) 補正間隔が10mmでは、ストローク長が1170mmの場合、117個のパ
ラメータをすべて使用することができる。

一方、ストローク長が2000mmの場合には、
10mm×117個＝1170mmとパラメータをすべて
使つても1171mmから2000mmまでは補正をする
ことができない。

(b) 補正間隔が20mmでは、ストローク長が1170mmの場合、1170mm／20
mm＝58個となつて最大117個使えるのに58個
のパラメータしか使えないために、10mm補正
間隔の場合に比べて精度が低下してしまう。

一方、ストローク長が2000mmの場合には、
2000mm／20mm＝100個となつてすべてのパラ
メータを使うことができ、補正機能を完全に
使うことができる。

つまり、ストローク長に応じて補正間隔を変え
ないと、補正を行うことができない部分が発生す
るか、あるいは補正を行うことができても補正精
度の低下を余儀なくされるという問題がある。

しかしながら、上記実施例は、ストローク長に
応じて補正間隔を変更することができるので、パ
ラメータ数を全部もしくはそれに近い数を最大限
に利用して精度を低下させずに補正を行うことが
できるという利点がある。したがつて、当然のこ
とながら、ストローク長によつて、補正間隔を変
更せざるを得ないことから、補正間隔と予め定め
られた測定間隔とは自ずから異ならざるを得な
い。このように測定間隔を補正間隔と一致させな
くても、補正値を直線近似によりパラメータごと
に割り付けることができ、しかもパラメータを全
部若しくはそれに近い数を最大限に利用すること
ができるので高精度の補正を実現することができ
る。

ところで、補正間隔と測定間隔とを一致させる
考え方も有り得る。しかしながら、ストローク長
に比べて補正間隔が数mmなどと狭い場合を考える
と、それに応じて測定間隔も狭くなるが、狭い測
定間隔で装置を停止・移動を繰り返して測定した
場合には、補正しようとしている本来のピツチ誤
差よりも重量のある工作機械の慣性による停止
時、あるいは発進時の誤差の影響が大きく現れて
しまう。そして、このような誤差を含んだまま補
正すると、たとえば装置を100mm移動させた場合
にはピツチ誤差以外の誤差が過剰に補正されてし
まい、結果的にかえつて誤差が出てしまうという
問題がある。したがつて、測定間隔を補正間隔と
一致させることは、一見、精度を高めることのよ
うにも考えられがちであるが、実は上記のような
問題から現実的ではない。したがつて、工作機械
において最も一般的に移動する移動量を、補正間
隔と関係なく一定の測定間隔とした方が、実際に
工作機械を動作させた場合のピツチ誤差を最も正
確に吸収することができる。端的に言えば、補正
間隔はストローク長に応じて変更し、測定間隔は
一般的な移動量に対応して一定としたほうが、よ
り正確なピツチ誤差の補正を行うことができる。

以上説明したように、本発明の測定制御装置
は、ストローク長、測定方式等の入力データに基
づいて測定手順テーブルを作成し、この測定手順
テーブルの内容に応じて作成した上記移動体の移
動及び停止を指令する数値制御プログラムにより
上記数値制御装置を制御すると共に、予め定まつ
ている複数のパラメータ数によつてストローク長
に応じた補正間隔を算出し、かつ上記測定器に対
して指令を出力して予め定められた各測定間隔毎
に測定データを取り込み、この測定データとあら
かじめ決められた許容値とを比較して、上記測定
データが許容値を越えた場合に各測定間隔毎に補
正値を算出し、この補正値を、算出された補正間
隔でで設定されたパラメータ毎に直線近似により
割り付けて上記数値制御装置に伝送するようにし
ている。

したがつて、ストローク長に応じて補正間隔を
変更することあでき、パラメータも全部もしくは
それに近い数を最大限に活用することができ、し
かも測定間隔を補正間隔と一致させなくても、補
正値を直線近似によりパラメータごとに割り付け
ることができるの高精度の補正を実現することが
できる。

また、工作機械において最も一般的に移動する
移動量を、補正間隔と関係なく一定の測定間隔と
しているので、実際に工作機械を動作させた場合
の誤差を最もよく正確に吸収することができると
いう利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図、
第２図は測定手順テーブルの説明図、第３図は測
定データフアイルの内容を示す説明図、第４図は
補正量の算出を説明するための説明図、第５図は
処理内容を示す流れ図である。２……工作機械本体、３……コラム（移動体）、
４……主軸頭（移動体）、５……テーブル（移動
体）、６……数値制御装置、７……レーザー測長
器（測定器）、８……測定制御装置。

Claims

【特許請求の範囲】

１工作機械本体のコラム、主軸頭、テーブル等
の移動体の移動及び停止を制御する数値制御装置
と、上記移動体、の位置あるいは移動速度を測定
する測定器と、ストローク長、測定方式等の入力
データに基づいて測定手順テーブルを作成し、こ
の測定手順テーブルの内容に応じて作成した上記
移動体の移動及び停止を指令する数値制御プログ
ラムによつて上記数値制御装置を制御すると共
に、予め定まつている複数のパラメータ数によつ
てストローク長に応じた補正間隔を算出し、かつ
上記測定器に対して指令を出力して予められ定め
た測定間隔毎に測定データを取り込み、この測定
データとあらかじめ決められた許容値とを比較し
て、上記測定データが許容値を越えた場合に各測
定間隔毎に補正値を算出し、この補正値を、算出
された補正間隔で設定されたパラメータ毎に直線
近似により割り付けて上記数値制御装置に伝送す
る測定制御装置とを具備したことを特徴とする数
値制御工作機械の自動測定装置。