JPH0756612A - 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測定点の位置を連続
して測定できるようにする。 【構成】 指令手段２は、加工プログラムなどの指令プ
ログラムに従って、指令信号及び位置情報を出力する。
検出手段５は指令手段からの指令信号を受けて、検出さ
れた距離が所定値を超えたときに測定位置到達信号を出
力する。格納手段３は、検出手段５から出力される測定
位置到達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比較器とから構成され
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、検出手段５との間の距離を測定する。
そして、比較器が測定された距離とあらかじめ設定した
所定値とを比較し、その距離が所定値を超えた場合に測
定位置到達信号を出力する。その後、測定方向に検出手
段５を所定の距離だけ移動する。

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
ト制御装置などの制御装置における連続位置測定方式に
関し、特に被測定物までの距離をある測定方向に沿って
測定しながら特定値の測定位置における座標値を連続的
に記憶してワークの仕上げ形状の確認などを数値制御装
置を利用して精密に行うこと可能にした連続位置測定方
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
置による位置測定では、接触型検出器を用いた測定が行
われている。

【０００３】たとえば、工具長の補正量を求める場合を
例にとって説明すると、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。ワークに近づくと、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、接触型検出器からスキップ信号が出力されるまで移
動を続行する。工具の先端がワークに接触すると、接触
型検出器はこの接触を検知し、スキップ信号を出力す
る。数値制御装置はそのスキップ信号を受けると、測定
方向におけるその測定点の位置を所定の記憶領域に記憶
する。

【０００４】こうして測定された測定点の座標値は、こ
れと指令された位置の座標値との差を求めるのに使用さ
れ、その差が工具長の補正量として求められる。

【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検出器が被測定物に接触
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測
定点の位置を連続して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、数値制御装置により被測定物の測定方向
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、検出された被測定
物との距離が所定値を超えた場合に測定位置到達信号を
出力する検出手段と、前記位置情報を格納する記憶手段
と、前記測定位置到達信号を入力するごとに前記被測定
物と前記検出手段との相対位置を表す前記位置情報を前
記記憶手段の所定の領域に格納する格納手段とを備えて
い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
検出された距離が所定値を超えたときに測定位置到達信
号を出力する。格納手段は、その測定位置到達信号を入
力するごとに、測定位置到達信号が出力された位置に対
応する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８は、本発明を実施するための制御装置の１
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】数値制御用のプロセッサ１１は読み取り専
用メモリ１２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。読み取り専用メモリ１２
にはＥＰＲＯＭあるいはＥＥＰＲＯＭが使用される。ラ
ンダムアクセスメモリ１３にはＳＲＡＭなどが使用さ
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、カ
スタムマクロ変数、パラメータ、ピッチ誤差補正量、工
具補正量など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（Cathode Ray Tube）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
などを表示する。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が読み取り
専用メモリ１２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、数値キーなどから
なり、必要な図形データ、加工データなどをこれらのキ
ーを使用して入力する。ソフトウェアキー２４はシステ
ムプログラムなど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ＣＲ
Ｔ／ＭＤＩ（マニュアル・データ・インプット）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はフロッピーディスク装置（ＦＤ
Ｄ）、プリンタ、紙テープリーダ（ＰＴＲ）などの外部
機器との入出力を制御し、ＮＣデータなどのディジタル
データを外部機器との間で入出力する。

【００１４】プログラマブル・マシン・コントローラ１
８は加工プログラムの実行時に、Ｔ機能信号（工具選択
指令）などを受け取る。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４
０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】インタフェース２５はたとえばＡ／Ｄコン
バータなどのインタフェース回路であって、工作機械４
０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からの測定位置到達信号を受けてプ
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、レーザ光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１
６、表示装置２２及び工作機械４０を除いて、いずれも
バス１９に互いに接続されている。このバス１９には、
別のバス３０が接続されており、このバス３０には数値
制御用のプロセッサ１１とは別の対話用のプロセッサ３
１と、読み取り専用メモリ３２と、ランダムアクセスメ
モリ３３と、不揮発性メモリ３４とがそれぞれ接続され
ている。

【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、読み取り専用メモリ３２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、ランダムアクセスメモリ３３にはＳＲＡＭなどが使
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、このうち、指令
手段２、格納手段３及び記憶手段４は制御装置１に設け
られている。検出手段５は被測定物であるワーク６との
距離を連続して測定するよう測定方向にワーク６に対し
て相対移動するよう設置されている。ワーク６としては
表面に同一高さの複数の凸部を持ったもので、この連続
位置測定の結果はワークの仕上げ形状の確認に適用され
る。

【００２０】指令手段２は、加工プログラムなどの指令
プログラムに従って、距離測定のための指令信号及びワ
ーク６の測定方向の位置情報を出力する。検出手段５は
指令手段２からの指令信号を受けてワーク６の表面まで
の距離、すなわちＹ方向の距離を測定方向、すなわちＸ
方向に測定していき、測定した距離をあらかじめ設定し
た所定値と比較し、測定した距離がその所定値を超えた
ときに、測定位置到達信号を出力する。

【００２１】なお、検出手段５による距離測定は、実際
には測定原点における距離からワーク６の表面までの距
離を差し引いた測定位置におけるワーク６の高さを測定
し、この高さが所定値より高いとき測定位置到達信号を
出力するが、ここでは説明を簡単にするため、単に測定
した距離がその所定値を超えたとき測定位置到達信号を
出力すると表現する。

【００２２】格納手段３は、検出手段５から出力される
測定位置到達信号を入力するごとに、指令手段２から出
力されるＸ方向の座標値を表した位置情報を記憶手段４
の所定の領域に順次格納していく。ここで、記憶手段４
は図８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８の読み取り専用メモリ１２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。

【００２３】図２は検出手段５の構成例を示すブロック
図である。この図において、検出手段５は、ワーク６と
の間の距離を非接触方式で測定する非接触型距離検出器
５１と、測定された距離を所定値と比較する比較器５２
と、所定値を出力する設定器５３とで構成されている。

【００２４】非接触型距離検出器５１は、たとえば測定
精度の高いレーザ距離検出器とすることができ、指令手
段２から出力される指令信号を受けて、レーザ光をワー
ク６へ照射して、検出手段５との間の距離を測定する。
測定された距離は比較器５２の一方の入力に供給され
る。比較器５２の他方の入力には設定器５３によってあ
らかじめ設定された所定値が入力されており、比較器５
２はこれら２つの入力を比較して、測定された距離が所
定値を超えたときに測定位置到達信号を出力する。設定
器５３は、外部から供給される設定信号によって、比較
器５２にて比較のための基準値である所定値を設定する
ことができる。その設定信号は、また、数値制御装置か
ら供給することもでき、数値制御装置によって所定値を
設定するよう構成することもできる。

【００２５】検出手段５は、非接触型距離検出器５１に
よって検出手段５との間の距離が測定され、比較器５２
によってその距離の評価がなされると、次に、ワーク６
に対して測定方向（Ｘ方向）に相対移動される。この移
動距離は、たとえば１μｍとすることができる。このよ
うにして、測定方向に順次移動しながら検出手段５とワ
ーク６との間の距離が連続的に測定される。

【００２６】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。この図において、加工プログラム１００は５行の指
令から構成されている。行１０１ではアドレス「Ｏ」に
よってプログラム番号が指令される。行１０２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。

【００２７】行１０３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「Ｇ３１」によってなされ
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「３」が指定され、
アドレス「Ｑ」には位置情報（座標値）を格納するカス
タムマクロ変数の先頭番号が「１００」で指定されてい
る。また、アドレス「Ｘ」には図１の検出手段５をどこ
まで移動させるかを表すＸ座標値「１００．」が指定さ
れ、アドレス「Ｆ」には送り速度「５０．」が指定され
ている。

【００２８】行１０４ではＧ機能「Ｇ００」によってＸ
座標が「０」、すなわち原点まで早送り位置決めがなさ
れる。最後に、行１０５ではＭ機能「Ｍ０２」によって
プログラムの終了が指令される。

【００２９】図４は、ワーク６と検出手段５との位置関
係を示す図である。検出手段５は最初、図３の行１０２
の指令によって、Ｘ座標「０」に位置決めされる。ま
た、行１０３の指令によって所定の移動量ごとに距離を
測定し、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との間の距離が測定され、比較器５
２によって所定値Ｙａとの比較がなされる。比較の結
果、測定された距離が所定値Ｙａを超えた場合、測定位
置到達信号がアドレス「Ｐ」によって指定された測定点
数の数だけ出力される。たとえば、図示の例では、Ｘ座
標が「３０」，「５０」，「７０」の３点の位置におい
て、検出手段５は測定位置到達信号を出力する。

【００３０】こうして、出力された測定位置到達信号を
受けた図１の格納手段３は、このときに指令手段２から
出力されている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。

【００３１】図５は、位置情報の対応表を示す図であ
る。対応表２００にはカスタムマクロ変数番号と図４に
示す手順によって格納された位置情報の数値とが示され
ている。図において、カスタムマクロ変数番号はアドレ
ス「Ｑ」によって指定された位置情報格納変数先頭番号
の「１００」番から開始し、測定位置到達信号を受けた
順にこれに対応する位置情報の数値が順次格納されてい
る。すなわち、Ｘ座標値「３０」，「５０」，「７０」
がそれぞれ格納されている。

【００３２】こうして、１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
はカスタム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。

【００３３】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。 〔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〕非接触型距離検出器５１により検出手段５と
被測定物であるワーク６との間の距離を測定する。 〔Ｓ６３〕非接触型距離検出器５１によって測定された
距離と設定器５３によって設定された所定値Ｙａとの比
較処理を行う。 〔Ｓ６４〕ステップＳ６３の比較処理により測定距離が
あらかじめ設定された所定値Ｙａを超えたか否かを判別
する。もし、所定値Ｙａを超えた（ＹＥＳ）ならばステ
ップＳ６５に進み、所定値Ｙａを超えない（ＮＯ）なら
ばステップＳ６６に進む。 〔Ｓ６５〕測定位置到達信号を制御装置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に戻り、別の測
定位置での距離測定が再開される。

【００３４】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。 〔Ｓ７２〕検出手段５からの測定位置到達信号が入力さ
れたか否かを判別する。もし、測定位置到達信号が入力
された（ＹＥＳ）ならばステップＳ７３に進み、測定位
置到達信号が入力されない（ＮＯ）ならば本ステップを
繰り返す。 〔Ｓ７３〕測定位置到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。 〔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。

【００３５】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などに設けることによ
り、ロボット制御装置にも同様に適用することができ
る。

【００３６】また、本発明では測定位置到達信号を求め
るための手段を検出手段５に設けたが、検出手段５は常
に距離情報を出力するだけとし、制御装置１内の格納手
段３にそのような手段を設けて測定位置到達信号を求め
るように構成することもできる。

【００３７】さらに、格納手段３は位置情報としてＸ座
標値のみを記憶手段４に格納したが、検出手段５が測定
位置到達信号と同時に、検出手段５と被測定物との間の
距離あるいはＹ座標値も格納手段３へ送るように構成し
て、位置情報としてＸ座標値とＹ座標値とを記憶手段４
に格納するようにすることもできる。この場合には、図
３に示す加工プログラム１００の行１０３に、さらにア
ドレス「Ｒ」を設けて測定距離（Ｙ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、１回の計測で２次元の位置情報を得るこ
とができる。

【００３８】それから、非接触型距離検出器５１として
レーザ距離検出器を適用した例を示したが、音波距離検
出器も同様に適用することができる。また、本発明の好
適な実施例では、同一高さを有する複数の凸部を持った
ワークの仕上げ形状の確認に適用したが、たとえば歯車
のようなワークの仕上げ形状の確認にも適用することが
できる。この場合、検出手段５の測定位置は固定し、歯
車を回転するよう構成して、歯車の仕上げ形状が確認さ
れる。もちろん、位置情報としてのＸ座標値は回転角度
値が記憶手段４に格納されることになる。

【００３９】

【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、測定された距離
が所定の変化値を超えた場合は測定位置到達信号を出力
し、格納手段にこの測定位置到達信号が入力されるごと
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。

【００４０】このため、１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】検出手段の構成例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。

【図８】対話形数値制御装置の構成を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１ 制御装置 ２ 指令手段 ３ 格納手段 ４ 記憶手段 ５ 検出手段 ５１ 非接触型距離検出器 ５２ 比較器 ５３ 設定器 ６ ワーク １１，３１ プロセッサ １２，３２ 読み取り専用メモリ １３，３３ ランダムアクセスメモリ 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 (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 数値制御装置により被測定物の測定方向
   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、検出された被測定物との距離が
   所定値を超えた場合に測定位置到達信号を出力する検出
   手段と、 前記位置情報を格納する記憶手段と、 前記測定位置到達信号を入力するごとに前記被測定物と
   前記検出手段との相対位置を表す前記位置情報を前記記
   憶手段の所定の領域に格納する格納手段と、 を備えてい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
   音波距離検出器などの非接触型距離検出器と、前記検出
   された距離と前記所定値とを比較して前記距離が前記所
   定値を超えたときに測定位置到達信号を出力する比較器
   とを有している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】 前記検出手段は、前記所定値を設定する
   設定器を有することを特徴とする請求項１記載の連続位
   置測定方式。
4. 【請求項４】 前記設定器は、前記所定値を外部から設
   定するように構成したことを特徴とする請求項３記載の
   連続位置測定方式。
5. 【請求項５】 前記設定器は、前記所定値を数値制御装
   置から設定するように構成したことを特徴とする請求項
   ３記載の連続位置測定方式。
6. 【請求項６】 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。
7. 【請求項７】 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。