JPH06110522A - 連続位置測定方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御装置の連続位置測定方式に関し、指令プ
ログラムに従って被測定物の複数の位置を測定できるよ
うにする。 【構成】 指令手段２は、加工プログラム等の指令プロ
グラムに従って、指令信号及び位置情報を出力する。格
納手段３は、後述する検出手段５から出力されるスキッ
プ信号を入力した場合は、一つのスキップ信号を入力す
るごとに、指令手段２から出力される位置情報を記憶手
段４の所定の領域に格納する。検出手段５は非接触型距
離検出器と演算手段とから構成される。非接触型距離検
出器は指令手段２から出力される指令信号を受けて、測
定波をテーブル７に載置された被測定物としてのワーク
６へ照射して、検出手段５との間の距離を検出する。検
出後、所定の距離を移動する。そして、演算手段が検出
された距離から微分演算を行なって変化量を求め、所定
の変化量を超えた場合はスキップ信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は数値制御装置及びロボッ
ト制御装置等の制御装置における連続位置測定方式に関
し、特に被測定物の位置を連続的に測定する連続位置測
定方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、制御装置の一つである数値制御装
置では、接触型検出器を用いて位置の測定を行なってい
た。

【０００３】例えば、工具長の補正量を求める場合にお
いて、まず工具を被測定物としてのワークへ向かって移
動させる。そして、工具やワークの損傷を防止するため
に途中で移動速度を落とし、上記接触型検出器からスキ
ップ信号が出力されるまで移動を行い続ける。すなわ
ち、工具の先端がワークに接触すると、上記接触型検出
器がこの接触を検知し、スキップ信号を出力する。な
お、数値制御装置がスキップ信号を受けると、その位置
を所定の記憶領域に記憶する。

【０００４】こうして、スキップ信号が出力された時の
位置（座標値）と、指令された位置（座標値）との差
が、工具長の補正量として求めることができた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、接触型検出器
から出力されるスキップ信号は被測定物に接触した時の
一回だけであるので、被測定物の複数の位置を測定する
ためにはその数だけ繰り返す必要があり、相当の労力と
時間を要するという問題点があった。

【０００６】また、指令プログラムとしての加工プログ
ラムのブロックで測定を行う場合、スキップ信号を受け
ると当該ブロックは終了されるため、被測定物の複数の
位置を測定することができない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、指令プログラムに従って被測定物の複数の位
置を測定する連続位置測定方式を、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、被測定物の位置を連続的に測定する連続
位置測定方式において、指令プログラムに従って、指令
信号及び位置情報を出力する指令手段と、前記指令信号
を受けて、検出された距離から求められる変化量が所定
の変化量を超えた場合はスキップ信号を出力する検出手
段と、少なくとも一つの前記スキップ信号を入力した場
合は、一つの前記スキップ信号を入力するごとに、前記
位置情報を記憶手段の所定の領域に格納する格納手段
と、を有することを特徴とする連続位置測定方式が提供
される。

【０００９】

【作用】指令手段からの指令信号を受けて、検出手段は
検出された距離から求められる変化量が所定の変化量を
超えた場合はスキップ信号を出力する。格納手段は、少
なくとも一つのスキップ信号を入力した場合は、一つの
スキップ信号を入力するごとに、指令手段からの位置情
報を記憶手段の所定の領域に格納する。

【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、本発明を実施するための制御装置の一
つである対話形数値制御装置の構成を示すブロック図で
ある。

【００１１】プロセッサ１１はＲＯＭ１２に格納された
システムプログラムに従って数値制御装置全体を制御す
る。ＲＯＭ１２にはＥＰＲＯＭあるいはＥＥＰＲＯＭが
使用される。ＲＡＭ１３にはＳＲＡＭ等が使用され、各
種のデータあるいは入出力信号が格納される。不揮発性
メモリ１４には図示されていないバッテリによってバッ
クアップされたＣＭＯＳが使用され、電源切断後も保持
すべき被測定物の位置情報、加工プログラム、マクロ、
パラメータ、ピッチ誤差補正量及び工具補正量等のデー
タが格納される。

【００１２】グラフィック制御回路２１はディジタル信
号を表示用の信号に変換し、表示装置２２に与える。表
示装置２２にはＣＲＴあるいは液晶表示装置が使用され
る。表示装置２２は対話形式で加工プログラムを作成し
ていくときに、形状及び加工条件等を表示する。グラフ
ィック制御回路２１に送られるディジタル信号は、不揮
発性メモリ１４に格納されている加工プログラムについ
て、プロセッサ１１がＲＯＭ１２に格納された画面表示
処理プログラムを実行することによって送られる信号で
ある。キーボード２３はカーソルキー、形状要素キー及
び数値キー等からなり、必要な図形データ及び加工デー
タ等をこれらのキーを使用して入力する。ソフトウェア
キー２４はシステムプログラム等によって機能が変化す
るキーである。これらのグラフィック制御回路２１、表
示装置２２、キーボード２３及びソフトウェアキー２４
の各要素はＣＲＴ／ＭＤＩパネル２０に備えられる。

【００１３】軸制御回路１５はプロセッサ１１から軸の
移動指令を受けて、軸の指令をサーボアンプ１６に出力
する。サーボアンプ１６はこの軸の指令を受けて、工作
機械４０内に設けられたサーボモータを駆動する。入出
力インタフェース１７はＦＤＤ（フロッピーディスク装
置）、プリンタあるいはＰＴＲ（紙テープリーダ）等の
外部機器との入出力を制御し、ＮＣデータ等のディジタ
ルデータを外部機器との間で入出力する。

【００１４】ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コント
ローラ）１８は加工プログラムの実行時に、Ｔ機能信号
（工具選択指令）等を受け取る。そして、この信号をシ
ーケンス・プログラムで処理するとともに動作指令を信
号で出力し、工作機械４０を動作を制御する。また、工
作機械４０から状態信号を受けて、シーケンス処理を行
い、プロセッサ１１に必要な入力信号を転送する。

【００１５】Ｉ／Ｆ（インタフェース）２５は例えばＡ
／Ｄコンバータ等のインタフェース回路であって、工作
機械４０に設けられたセンサ４１へ動作信号又は停止信
号を送り、またセンサ４１からのスキップ信号を受けて
プロセッサ１１へ送る。このセンサ４１はプロセッサを
中心に構成され、レーザを被測定物に照射して検出器と
被測定物との間の距離を求める非接触型のレーザ距離検
出器を備えている。

【００１６】なお、上記各構成要素はサーボアンプ１６
及び表示装置２２を除いて、いずれもバス１９に互いに
結合されている。次に、上記バス１９には、ＮＣ用のＣ
ＰＵであるプロセッサ１１とは別に、バス３０を有する
対話用のプロセッサ３１が接続される。また、バス３０
にはＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３及び不揮発性メモリ３４が
接続される。

【００１７】ここで、表示装置２２に表示される対話形
データの入力画面は、ＲＯＭ３２に格納されている。こ
の対話形データの入力画面において、加工プログラム作
成時にバックグラウンドアニメーションとして、工具の
全体の動作軌跡などが表示される。また、表示装置２２
にはその入力画面により設定可能な作業又はデータが、
メニュー形式で表示される。メニューのうちどの項目を
選択するかは、メニューに対応して、画面下部に配置さ
れたソフトウェアキー２４により行う。ソフトウェアキ
ー２４の意味は各画面毎に変化する。なお、ＲＡＭ３３
にはＳＲＡＭ等が使用され、ここに対話用の各種データ
が格納される。

【００１８】上記構成において、入力されたデータは対
話用のプロセッサ３１により処理され、ワーク加工プロ
グラムが作成される。作成されたプログラムデータは、
対話形式で使用される表示装置２２に、逐次にバックグ
ラウンドアニメーション表示される。また、不揮発性メ
モリ３４にＮＣ文として格納されたワーク加工プログラ
ムは、工作機械４０の加工シミュレーションの際にも実
行され、フォアグラウンドアニメーション表示される。

【００１９】図１は、本発明の原理説明図である。本発
明の連続位置測定方式は指令手段２、格納手段３、記憶
手段４及び検出手段５から構成される。なお、制御装置
１には指令手段２、格納手段３及び記憶手段４が設けら
れる。

【００２０】指令手段２は、加工プログラム等の指令プ
ログラムに従って、指令信号及び位置情報を出力する。
格納手段３は、後述する検出手段５から出力されるスキ
ップ信号を入力した場合は、一つのスキップ信号を入力
するごとに、指令手段２から出力される位置情報を記憶
手段４の所定の領域に格納する。ここで、記憶手段４は
図２の不揮発性メモリ１４に相当し、また所定の領域は
マクロ変数領域に相当する。なお、これらの指令手段２
及び格納手段３は、図２のＲＯＭ１２に格納された計測
プログラムをプロセッサ１１が実行することによって実
現される機能である。

【００２１】検出手段５は図２のセンサ４１に相当し、
レーザ距離検出器と演算手段とから構成されている（図
示せず）。レーザ距離検出器は非接触型の検出器であっ
て、指令手段２から出力される指令信号を受けて、レー
ザをテーブル７に載置された被測定物としてのワーク６
へ照射して、検出手段５との間の距離を検出する。検出
後、検出手段５は１〔μｍ〕等のように所定の距離を移
動する。そして、演算手段がレーザ距離検出器によって
検出された距離から微分演算を行なって変化量を求め、
所定の変化量を超えた場合はスキップ信号を出力する。

【００２２】ここで、上記微分演算による変化量の算出
手順について説明する。なお、説明を簡単にするため
に、点Ｐ１（Ｘ１，Ｚ１）、点Ｐ２（Ｘ２，Ｚ２）及び
点Ｐ３（Ｘ３，Ｚ３）を用いて説明する。これらの点Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３はこの順番で、それぞれのＸ座標のとき
に検出手段５との間の距離がＺ座標として求められてい
ると仮定する。

【００２３】まず、点Ｐ１と点Ｐ２との間の傾きΔｄ
１、及び点Ｐ２と点Ｐ３との間の傾きΔｄ２は次式によ
って求められる。 Δｄ１＝｜（Ｚ２−Ｚ１）／（Ｘ２−Ｘ１）｜ ・・・（１） Δｄ２＝｜（Ｚ３−Ｚ２）／（Ｘ３−Ｘ２）｜ ・・・（２） こうして得られた傾きΔｄ１，Δｄ２によって、点Ｐ３
における変化量Δｄは次式によって求められる。

【００２４】 Δｄ＝｜Δｄ２−Δｄ１｜ ・・・（３） 次に、本発明の動作を図３〜図５を用いて説明する。図
３は、加工プログラムの一例を示す図である。加工プロ
グラム１００は５行の指令から構成されている。１０１
行ではアドレス「Ｏ」によってプログラム番号が指令さ
れる。１０２行ではＧ機能「Ｇ９０」によって絶対位置
指令がなされ、Ｇ機能「Ｇ００」によってＸ座標が
「０」まで早送り位置決めがなされる。

【００２５】１０３行では本発明の連続位置測定方式を
指令するための指令がＧ機能「Ｇ９０」がなされてい
る。なお、パラメータとしてアドレス「Ｐ」には測定点
数を格納するマクロ変数番号の「１００」が指定され、
アドレス「Ｑ」には測定位置（座標値）を格納するマク
ロ変数の先頭番号が「２００」で指定されている。ま
た、アドレス「Ｘ」で図１の検出手段５を移動させるＸ
座標値「１００．」が指定され、アドレス「Ｆ」で移動
させる速度「５０．」が指定されている。

【００２６】１０４行ではＧ機能「Ｇ００」によってＸ
座標が「０」まで早送り位置決めがなされる。最後に、
１０５行ではＭ機能「Ｍ０２」によってプログラムの終
了が指令される。

【００２７】上記１０３行の指令によって変化する被測
定物と非接触型センサとの位置関係を説明する。図４
は、被測定物と非接触型センサとの位置関係を示す図で
ある。図３の１０２行の指令によって、検出手段５はＸ
座標が「０」に位置決めされる。また、１０３行の指令
によって所定の移動量ごとに距離を検出し、Ｘ座標が
「１００」の位置まで移動する。この間、検出手段５内
のレーザ距離検出器によって、常に検出手段５とワーク
６との間の距離が検出され、演算手段によって変化量が
求められる。そして、求められた変化量が所定の変化量
を超えた場合、スキップ信号を出力する。例えば、上記
所定の移動量が「１」であって、所定の変化量が「２」
ならば、直線又は曲線の傾き（微分値）が２以上又は−
２以下であるとき、すなわちＸ座標が「２０」，「５
５」，「８５」の３点の位置において、検出手段５はス
キップ信号を出力する。

【００２８】こうして、出力されたスキップ信号を受け
た図１の格納手段３は、このときに指令手段２から出力
されるＸ座標値を位置情報として記憶手段４に格納す
る。以下、この位置情報について説明する。

【００２９】図５は、位置情報の対応表を示す図であ
る。対応表２００にはマクロ変数番号に対応して、図４
に示す手順によって格納された数値が示されている。図
において、２０１行にはマクロ変数番号の１００番に、
数値「３」が格納されている。これは図３に示す加工プ
ログラム１００の１０３行を実行した結果、３点の計測
が行われたことを示す。２０２行〜２０４行には計測さ
れた３点の位置情報、すなわちＸ座標値がマクロ変数番
号の２００番〜２０２番に格納されたことを示し、その
数値はそれぞれ「２０」，「５５」，「８５」である。

【００３０】こうして、一回の測定で被測定物の複数の
位置が測定されるので、測定のための労力と時間を大幅
に低減させることができる。また、測定された位置情報
はマクロ変数として格納されるので、簡単な操作で容易
に位置情報を表示させ、確認することができる。

【００３１】図６は本発明の処理手順を示すフローチャ
ートであって、検出手段５の処理手順を示すフローチャ
ートである。図において、Ｓの後に続く数字はステップ
番号を示す。なお、ステップＳ６２はレーザ距離検出器
が、ステップＳ６３〜ステップＳ６５は演算手段が実行
するステップである。 〔Ｓ６１〕制御装置１の指令手段２から開始信号が入力
されたか否かを判別する。もし、開始信号が入力された
（ＹＥＳ）ならばステップＳ６２に進み、開始信号が入
力されない（ＮＯ）ならば本ステップを繰り返す。 〔Ｓ６２〕位置検出を行う。具体的には、テーブル７に
載置された被測定物としてのワーク６へレーザを照射し
て、検出手段５とワーク６との間の距離を検出する。な
お、検出後、１〔μｍ〕等のように所定の距離を移動す
る。 〔Ｓ６３〕演算処理を行う。具体的には、レーザ距離検
出器によって検出された距離から微分演算を行なって変
化量を求める。 〔Ｓ６４〕ステップＳ６３によって求められた変化量が
所定の変化量を超えたか否かを判別する。もし、所定の
変化量を超えた（ＹＥＳ）ならばステップＳ６５に進
み、所定の変化量を超えない（ＮＯ）ならばステップＳ
６６に進む。 〔Ｓ６５〕スキップ信号を制御装置１の格納手段３へ出
力する。 〔Ｓ６６〕制御装置１の指令手段２から停止信号が入力
されたか否かを判別する。もし、停止信号が入力された
（ＹＥＳ）ならば本処理手順を終了し、停止信号が入力
されない（ＮＯ）ならばステップＳ６２に戻る。

【００３２】図７は本発明の処理手順を示すフローチャ
ートであって、制御装置１内の処理手順を示すフローチ
ャートである。図において、Ｓの後に続く数字はステッ
プ番号を示す。 〔Ｓ７１〕検出手段５を作動させるために開始信号を出
力するとともに、計測点数のカウンタをゼロに初期化す
る。 〔Ｓ７２〕検出手段５からのスキップ信号が入力された
か否かを判別する。もし、スキップ信号が入力された
（ＹＥＳ）ならばステップＳ７３に進み、スキップ信号
が入力されない（ＮＯ）ならば本ステップを繰り返す。 〔Ｓ７３〕スキップ信号が入力された時の位置情報を指
令手段２から入力する。 〔Ｓ７４〕ステップＳ７３で入力した位置情報を、指令
プログラムで指定されたマクロ変数領域へ格納する。そ
して、計測点数のカウンタを１だけ増す。 〔Ｓ７５〕指令プログラムで指定された位置に達したか
否かをを判別する。もし、指定された位置に達した（Ｙ
ＥＳ）ならばステップＳ７６に進み、指定された位置に
達していない（ＮＯ）ならばステップＳ７２に戻る。 〔Ｓ７６〕検出手段５を停止させるために停止信号を出
力するとともに、計測点数のカウンタ値を指令プログラ
ムで指定されたマクロ変数領域へ格納する。

【００３３】以上の説明では、本発明を対話形数値制御
装置に適用したが、他の数値制御装置及びプログラム作
成装置にも同様に適用することができる。さらに、検出
手段５をロボットアームの先端等に設けることにより、
ロボット制御装置にも同様に適用することができる。

【００３４】また、本発明では変化量を求めるための演
算手段を検出手段５に設けたが、検出手段５は常に位置
情報を出力し、制御装置１内の格納手段３に設けて変化
量を求めるように構成してもよい。

【００３５】さらに、演算手段は各点間の傾きを求めて
から変化量を求めたが、これ以外の変化量の算出手順、
例えば直線又は曲線の方程式を求めてから微分を行なっ
て変化量を求める等の他の算出手順によって求めてもよ
い。

【００３６】そして、格納手段３は位置情報としてＸ座
標のみを記憶手段４に格納したが、検出手段５がスキッ
プ信号と同時に、検出手段５と被測定物との間の距離あ
るいはＺ座標も格納手段３へ送るように構成して、位置
情報としてＸ座標とＺ座標とを記憶手段４に格納するこ
ともできる。なお、このために、図３に示す加工プログ
ラム１００の１０３行に、さらにアドレス「Ｒ」を設け
て測定位置（Ｚ座標値）を格納するマクロ変数の先頭番
号を指定する必要がある。こうすることによって、一回
の計測で２次元の位置情報を得ることができる。

【００３７】それから、非接触型距離検出器としてレー
ザ距離検出器を適用したが、音波距離検出器も同様に適
用することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、検出手
段が指令手段からの指令信号を受けて、検出された距離
から求められる変化量が所定の変化量を超えた場合はス
キップ信号を出力し、格納手段が少なくとも一つのスキ
ップ信号を入力した場合には一つのスキップ信号を入力
するごとに、指令手段からの位置情報を記憶手段の所定
の領域に格納するように構成したので、指令プログラム
に従って被測定物の複数の位置を測定することができ
る。

【００３９】このため、一回の測定で被測定物の複数の
位置が測定されるので、測定のための労力と時間を大幅
に低減させることができる。また、測定された位置情報
はマクロ変数として格納されるので、容易に位置情報を
表示させ、確認することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】対話形数値制御装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図３】加工プログラムの一例を示す図である。

【図４】被測定物と非接触型センサとの位置関係を示す
図である。

【図５】位置情報の対応表を示す図である。

【図６】本発明の処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図７】本発明の処理手順を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１１，３１ プロセッサ １２，３２ ＲＯＭ １３，３３ ＲＡＭ １４，３４ 不揮発性メモリ ２１ グラフィック制御回路 ２２ 表示装置 ２３ キーボード ２４ ソフトウェアキー ２５ インタフェース ４１ センサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物の位置を連続的に測定する連続
   位置測定方式において、 指令プログラムに従って、指令信号及び位置情報を出力
   する指令手段と、 前記指令信号を受けて、検出された距離から求められる
   変化量が所定の変化量を超えた場合はスキップ信号を出
   力する検出手段と、 少なくとも一つの前記スキップ信号を入力した場合は、
   一つの前記スキップ信号を入力するごとに、前記位置情
   報を記憶手段の所定の領域に格納する格納手段と、 を有することを特徴とする連続位置測定方式。
2. 【請求項２】 前記検出手段は、レーザ距離検出器又は
   音波距離検出器等の非接触型距離検出器と、前記検出さ
   れた距離から変化量を求めるための演算手段とから構成
   したことを特徴とする請求項１記載の連続位置測定方
   式。
3. 【請求項３】 前記演算手段は、前記検出された距離を
   微分して変化量を求めるように構成したことを特徴とす
   る請求項２記載の連続位置測定方式。
4. 【請求項４】 前記記憶手段は、不揮発性メモリで構成
   したことを特徴とする請求項１記載の連続位置測定方
   式。
5. 【請求項５】 前記記憶手段の所定の領域は、マクロ変
   数領域であるように構成したことを特徴とする請求項１
   記載の連続位置測定方式。