JPH11249719A - Ｎｃ工作機械システムおよびｎｃ工作機械における工作物位置測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】加工する工作物の位置測定が容易であり、測定
に要する時間が短縮可能なＮＣ工作機械システムおよび
ＮＣ工作機械における工作物位置測定方法を提供する。 【解決手段】ＮＣ工作機械１０１と、工具と工作物Ｗと
の相対位置の位置制御を行なう位置制御手段としてのＮ
Ｃ装置１と、ＮＣ工作機械１０１の主軸ヘッド４５の所
定の位置に設けられ、主軸の軸線の延長線上を通り、互
いに交差する平面状の第１および第２の基準光Ｌｘ，Ｌ
ｙを工作物Ｗに向けて照射するＸ軸およびＹ軸基準光照
射装置２０２，２０３と、ＮＣ装置１に対して工具と工
作物Ｗとの相対位置を変更させる位置指令を出力可能な
外部操作装置３０１と、主軸と工作物Ｗの所定の位置と
の主軸の軸線方向の相対位置を非接触で測定してＮＣ装
置１に出力する非接触測長器２０１を有するものとし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＮＣ工作機械シス
テムおよびＮＣ工作機械における工作物位置測定方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンタなどのＮＣ工作機械で
は、加工する工作物の加工精度を維持するためには、た
とえば、当該ＮＣ工作機械において加工される工作物の
位置や寸法など各種の測定が必要である。たとえば、加
工する工作物は所定の段取り作業が行なわれた後に、Ｎ
Ｃ工作機械のテーブルなどの所定の位置に搭載される。
このとき、工作物のＮＣ工作機械の主軸に対する原点位
置を設定するために工作物の基準面の位置を測定する。
すなわち、工作物が工具を回転駆動する主軸に対して所
定の位置および姿勢にないと、工作物を正確に機械加工
することができないからである。また、たとえば、工作
物を加工後に、所望の精度で加工されたか否かを確認す
るために、工作物の寸法を測定したり、基準穴の座標を
測定したりすることを要する。

【０００３】従来においては、上述のような測定は、主
軸に着脱可能に装着されるたとえば、タッチセンサによ
って行なっていた。タッチセンサは、通常、ＮＣ工作機
械の自動工具交換装置（ＡＴＣ）に収容されており、各
種測定の際に呼び出されて、主軸に装着される。使用用
途としては、工作物の取り付け座標の設定作業に使用し
たり、工作物に形成された基準穴の座標測定作業に使用
したり、工作物の寸法の測定作業に使用したりする。タ
ッチセンサは、ＮＣ装置に予め用意されたソフトウエア
と一体になって、上記作業を行なう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなタッチセンサを用いた測定では、工作物等を測定
する毎に、主軸への装着が必要であり、主軸に装着され
た他の工具の取り外しおよびタッチセンサの主軸への装
着に時間を要する。また、タッチセンサを用いた被加工
物等の測定では、工作物の測定点へタッチセンサを移動
させる際に、当該工作物とタッチセンサとの干渉が発生
しないように移動させる必要があり、移動に時間を要す
る場合がある。

【０００５】また、タッチセンサからの検出信号をＮＣ
装置に入力するためには、タッチセンサとＮＣ装置とを
電気的に接続する配線が存在すると、他の工具による加
工の際に配線を取り外す必要があり、作業に手間がかか
るという不利益も存在する。このため、ＮＣ装置に無線
信号によって検出信号を送出するタッチセンサが提案さ
れているが、タッチセンサの電源のための電池の交換等
の保守作業が必要である。

【０００６】さらに、タッチセンサと工作物との間に電
位差を与えて、タッチセンサと工作物との間の導通を検
出することによって、タッチセンサと工作物との接触を
検出する方法もあるが、この方法では、工作物が導電性
の材料からなるものである必要があり、工作物に電流が
流れるため、工作物に電解腐蝕が発生することがある。

【０００７】本発明は、上述の不利益を解消すべくなさ
れたものであって、加工する工作物の位置測定が容易で
あり、測定に要する時間が短縮可能なＮＣ工作機械シス
テムおよびＮＣ工作機械における工作物位置測定方法を
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】本発明は、主軸に装着さ
れた工具と工作物との相対位置を任意に変更可能な移動
手段を有するＮＣ工作機械と、前記移動手段を駆動して
前記工具と工作物との相対位置の位置制御を行なう位置
制御手段と、前記ＮＣ工作機械の主軸ヘッドの所定の位
置に設けられ、前記主軸の軸線の延長線上を通り、互い
に交差する平面状の第１および第２の基準光を前記工作
物に向けて照射する第１および第２の基準光照射手段
と、前記位置制御手段に対して前記工具と工作物との相
対位置を変更させる位置指令を出力可能な外部操作手段
とを有する。

【０００９】本発明では、第１および第２の基準光の交
線は、主軸の軸線の延長線上を通ることになり、この交
線と工作物との交点は、主軸の軸線の延長線と工作物と
の交点となる。したがって、外部操作手段によって、工
作物の所定の基準点または基準面に第１および第２の基
準光の交線が一致するように工作物と主軸ヘッドとを相
対移動させれば、工作物と主軸ヘッドとを正確に位置合
わせすることができる。

【００１０】本発明は、前記主軸ヘッドの所定の位置に
設けられ、前記主軸と前記工作物の所定の位置との当該
主軸の軸線方向の相対位置を非接触で測定して前記位置
制御手段に出力する非接触測長手段をさらに有する。

【００１１】工作物と主軸ヘッドとを正確に位置合わせ
したのちに、非接触測長手段によって工作物と主軸ヘッ
ドとの距離を測定することにより、工作物の３次元形状
を特定することができる。

【００１２】前記第１および第２の基準光照射手段は、
前記第１および第２の基準光が互いに直交するように前
記主軸ヘッドの所定の位置に設置される。

【００１３】前記外部操作手段は、前記第１および第２
の基準光の交線と前記工作物とが交わる位置を前記主軸
と工作物の相対基準位置として前記位置制御手段に認識
させる相対位置決定手段をさらに有する。

【００１４】前記位置制御手段は、前記相対位置決定手
段によって決定された相対基準位置に基づいて、前記工
作物と前記主軸との相対位置を補正する位置補正手段を
さらに有する。

【００１５】本発明は、主軸に装着された工具と工作物
との相対位置を任意の位置に変更可能な移動手段を有す
るＮＣ工作機械における工作物の位置決め方法であっ
て、前記主軸の軸線の延長線上を通り、互いに交差する
平面状の第１および第２の基準光を前記ＮＣ工作機械前
記工作物に向けて照射するステップと、前記第１および
第２の基準光の交線を前記工作物の所定の点上に前記移
動手段によって位置決めし、前記主軸と工作物との当該
相対位置を相対基準位置とするステップとを有する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明に係るＮＣ
工作機械システムの一実施形態の構成を示す説明図であ
る。図１に示すように、本実施形態に係るＮＣ工作機械
システムは、ＮＣ装置１と、ＮＣ工作機械１０１と、非
接触測長器２０１と、Ｘ軸基準光照射器２０２と、Ｙ軸
基準光照射器２０３と、外部操作装置３０１とを有す
る。

【００１７】Ｘ軸基準光照射器２０２およびＹ軸基準光
照射器２０３は、ＮＣ工作機械１０１の主軸ヘッドの所
定の位置に設けられ、主軸の軸線の延長線上を通り、互
いに直交する平面状のＸ軸基準光およびＹ軸基準光を向
けて照射する装置である。非接触測長器２０１は、ＮＣ
工作機械１０１の主軸ヘッドの所定の位置に設けられ、
主軸と工作物の所定の位置との主軸の軸線方向の相対位
置を非接触で測定するのに用いられる。外部操作装置３
０１は、ＮＣ装置１に対してＮＣ工作機械１０１の主軸
に装着された工具と工作物との相対位置を変更させる位
置指令を出力する装置である。なお、非接触測長器２０
１、Ｘ軸基準光照射器２０２、Ｙ軸基準光照射器２０３
および外部操作装置３０１の具体的な説明は後述する。

【００１８】ＮＣ工作機械の一例 図２は、図１に示したＮＣ工作機械システムが適用され
たマシニングセンタの一例を示す構成図である。図２に
示すマシニングセンタは、いわゆる門型のマシニングセ
ンタであって、門型のコラム３８の各軸によって両端部
を移動可能に支持されたクロスレール３７に、クロスレ
ール３７上を移動可能に支持された可動部材４４を介し
て主軸ヘッド４５が鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動可能に
設けられている。

【００１９】可動部材４４には、水平方向にクロスレー
ル３７内を通じて図示しない雌ねじ部が形成されてお
り、これにボールねじ４１がねじ込まれている。ボール
ねじ４１の端部には、Ｙ軸サーボモータ１９が設けられ
ており、ボールねじ４１はＹ軸サーボモータ１９によっ
て回転駆動される。ボールねじ４１の回転駆動によっ
て、可動部材４４はＹ軸方向に移動可能となり、これに
よって主軸ヘッド４５のＹ軸方向の移動が行われる。

【００２０】さらに、可動部材４４には、鉛直方向に方
向に図示しない雌ねじ部が形成されており、これにボー
ルねじ４２がねじ込まれている。ボールねじ４２の端部
には、Ｚ軸サーボモータ２０が設けられている。Ｚ軸サ
ーボモータ２０によってボールねじ４２が回転駆動さ
れ、これにより可動部材４４に移動可能に設けられた主
軸ヘッド４５のＺ軸方向の移動が行われる。

【００２１】主軸ヘッド４５内には、主軸モータ３１が
内蔵され、主軸モータ３１は、主軸ヘッド４５の先端に
設けられるエンドミルなどの工具Ｔを回転駆動する。主
軸ヘッド４５の下方には、Ｘ軸テーブル３５がＸ軸方向
に移動可能に設けられている。Ｘ軸テーブル３５には、
雌ねじ部（図示せず）が形成されており、これにＸ軸方
向に沿って設けられたボールねじから構成される送り機
構を介してＸ軸サーボモータ１８が接続されている。Ｘ
軸テーブル３５は、Ｘ軸サーボモータ１８の回転駆動に
よってＸ軸方向の移動が行われる。

【００２２】なお、上記のＸ，Ｙ，Ｚ軸サーボモータ１
８の駆動制御は、ＮＣ装置１によって行われる。また、
門型コラム３８には、図示しない雌ねじ部がそれぞれ形
成されており、これにねじ込まれるボールねじ３２ａを
クロスレール昇降用モータ３２によって回転駆動するこ
とによりクロスレール３７は昇降する。さらに、工具Ｔ
は自動工具交換装置（ＡＴＣ）３９によって種々のもの
に交換可能になっており、各種アタッチメントの交換も
自動交換装置（ＡＡＣ）４０によって種々のものに交換
可能になっている。

【００２３】非接触測長器，Ｘ軸およびＹ軸基準光照射
器 主軸ヘッド４５には、上記した非接触測長器２０１とＸ
軸基準光照射器２０２とＹ軸基準光照射器２０３とが所
定の位置に設置されている。ここで、図３は、図２に示
す主軸４５付近の拡大図である。図３に示すＸ軸基準光
照射器２０２およびＹ軸基準光照射器２０３は、平面状
のＸ軸基準光ＨｘおよびＹ軸基準光Ｈｙを出射する。Ｘ
軸基準光Ｈｘは、Ｘ軸方向に平行に出射され、主軸４５
の軸線Ｏの延長線上を通過する。Ｙ軸基準光Ｈｙは、Ｙ
軸方向に平行に出射され、主軸４５の軸線Ｏの延長線上
を通過する。したがって、Ｘ軸基準光ＨｘおよびＹ軸基
準光Ｈｙは直交し、この交線Ｌｘｙは、主軸４５の軸線
Ｏの延長線上を通過することになる。このＸ軸基準光Ｈ
ｘおよびＹ軸基準光Ｈｙとの交線Ｌｘｙは、工作物Ｗの
上面において点Ｐｘｙとして照射され、この点Ｐｘｙが
主軸４５の軸線Ｏの延長線と工作物Ｗとの交点である。

【００２４】なお、Ｘ軸基準光照射器２０２およびＹ軸
基準光照射器２０３は、たとえば、光ダイオードなどか
ら出射された直線光をシリンドリカルレンズに通過させ
て出力することにより、平面光を形成することができ
る。

【００２５】非接触測長器２０１は、主軸４５と工作物
ＷとのＺ軸方向の距離を測定する。非接触測長器２０１
には、たとえば、レーザ測長器を使用することができ
る。レーザ測長器としては、、たとえば、Ｈｅ−Ｎｅレ
ーザを用いたレーザ光の１／４波長まで測定可能なもの
を用いることができる。非接触測長器２０１の検出信号
は、所定のデータ形式に変換されて、ＮＣ装置１に取り
込まれる。

【００２６】ＮＣ装置 図４に示すＮＣ装置１は、主制御部３と、加工プログラ
ム記憶部７と、サーボ制御部９と、ワーク位置座標記憶
部１３と、基準座標系補正部１４と、外部操作装置信号
入力部１５と、測長器信号入力部１６とを有している。

【００２７】主制御部３は、被加工物を加工する回転工
具の軌跡データなどを所定の言語でプログラミング化し
たＮＣプログラムを解析（解読）処理して軌跡データを
各制御軸の移動すべき位置指令などの制御情報に生成
し、これをサーボ制御部９に出力したり、被加工物を加
工する回転工具を駆動する主軸を駆動制御するための速
度指令などの制御情報をＮＣプログラムに基づいて生成
したりする機能を有する。

【００２８】加工プログラム記憶部７は、被加工物を加
工する工具の軌跡データなどを所定の言語でプログラミ
ング化したＮＣプログラミングを記憶する。

【００２９】サーボ制御部９は、位置ループ、速度ルー
プおよび電流ループから構成される。位置ループは、た
とえば、各制御軸の位置指令（移動量）を受けて、これ
らの移動量と各軸サーボモータ１８〜２０の回転位置を
検出する回転位置検出器１８ａ〜２０ａからの位置フィ
ードバック信号との偏差に比例動作を施して（位置ルー
プゲインをかける）、これを速度ループに対する速度指
令として出力する。速度ループは、たとえば、前記速度
指令と回転位置検出器１８ａ〜２０ａからの位置フィー
ドバック信号のサンプリング時間毎の差分値（速度フィ
ードバック信号）との偏差に比例動作および積分動作を
施してトルク指令とし、これを電流ループに出力する。
電流ループは、たとえば、各軸サーボモータ１８〜２０
の駆動電流から換算した各軸サーボモータ１８〜２０の
出力トルク信号と上記トルク指令との偏差に比例動作を
施して電流指令とし、これをサーボドライバ１１に所定
の電気信号に変換して出力する。サーボ制御部９は、本
実施形態ではソフトウエアによって実現されるが、ハー
ドウエアによっても実現可能である。

【００３０】サーボドライバ１１は、サーボ制御部９か
らの電流指令を増幅した駆動電流を各軸サーボモータ１
８〜２０に出力する。各軸サーボモータ１８〜２０は、
駆動電流に応じて駆動され、各軸サーボモータ１８〜２
０に備わった回転位置検出器１８ａ〜２０ａは、各軸サ
ーボモータ１８〜２０の回転量に応じた検出パルスをサ
ーボ制御部９に対して出力する。回転位置検出器１８ａ
〜２０ａとしては、例えば、インクリメンタル方式のロ
ータリエンコーダまたはアブソリュート方式のロータリ
エンコーダを用いることができる。インクリメンタル方
式のロータリエンコーダを用いた場合には、当該ロータ
リエンコーダは１回転毎の位置信号を回転パルス信号と
して出力することから、回転パルス信号の数をサーボ制
御部９において管理することにより、サーボモータ１３
の絶対位置が管理できる。

【００３１】ワーク位置座標記憶部１３は、ＮＣ工作機
械１０１に設置された工作物Ｗの工作物の取り付け座標
位置を記憶する。基準座標系補正部１４は、主制御部３
が認識しているＸ軸〜Ｚ軸座標系を、工作物ＷのＸ軸テ
ーブル３５への取付位置に応じて補正する。

【００３２】外部操作装置信号入力部１５は、外部操作
装置３０１からの各制御軸に対する位置指令信号を受け
て、これを所定のデータ形式に変換して主制御部３に入
力する。

【００３３】測長器信号入力部１６は、非接触測長器２
０１からのＺ軸方向の工作物Ｗの位置の検出信号を受け
て、これを所定のデータ形式に変換して主制御部３に入
力する。

【００３４】ＮＣ装置のハードウエア構成 図５は、図４に示したＮＣ装置１のハードウエア構成の
一例を示す構成図である。図５において、マイクロプロ
セッサ６１は、ＲＯＭ（Read Only Memory) ６２、ＲＡ
Ｍ（Random Access Memory) ６３、インターフェース回
路６４，２０４，，３０２、グラフィック制御回路６
５、表示装置６６、キーボード６７、ソフトウエアキー
６８等とバスを介して接続されている。マイクロプロセ
ッサ６１は、ＲＯＭ６２に格納されたシステムプログラ
ムにしたがって、ＮＣ装置１全体を制御する。

【００３５】ＲＯＭ６２には、上述した主制御部３、基
準座標系補正部１４、サーボ制御部９などを実現するプ
ログラムや、ＮＣ装置１全体を制御するためのシステム
プログラムが格納される。ＲＡＭ６３は、ＲＯＭ６２に
格納されたプログラムがダウンロードされたり、各種の
ＮＣプログラム、データなどが格納される。

【００３６】グラフィック制御回路６５は、ディジタル
信号を表示用の信号に変換し、表示装置６６に与える。
表示装置６６には、例えば、ＣＲＴ表示装置や液晶表示
装置が使用される。表示装置６６は、ソフトウエアキー
６８またはキーボード６７を用いて作業者が対話形式で
加工プログラムを作成していくときに、形状、加工条件
および生成された加工プログラム等を表示したり、作業
者が必要なデータを入力する際に入力データなどを表示
する。作業者は、表示装置６６に表示される内容（対話
形データ入力画面）にしたがってデータを入力すること
により、加工プログラムを作成することができる。表示
装置６６の画面には、その画面で受けられる作業または
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、メニューの下のソフトウエアキ
ー６８を押すことにより行う。また、ソフトウエアキー
６８およびキーボード６７は、ＮＣ装置１に必要なデー
タを入力するのにも使用される。

【００３７】インターフェース回路６４は、マイクロプ
ロセッサ６１から出力された各軸サーボモータ１８〜２
０に対する位置指令等の指令を所定の信号に変換してサ
ーボドライバ１１に出力する。また、インターフェース
回路６４は、各軸サーボモータ１８〜２０に備わった回
転位置検出器１８ａ〜２０ａからの、たとえば検出パル
スを逐次カウントし、所定のディジタル信号に変換して
マイクロプロセッサ６１に出力する。

【００３８】インターフェース回路２０４は、レーザ測
長器２０１の検出信号を所定のデータ形式に変換してマ
イクロプロセッサ６１に入力する。インターフェース回
路３０２は、外部操作装置３０１からの入力信号を所定
のデータ形式に変換してマイクロプロセッサ６１に入力
する。

【００３９】外部操作装置 図６は、外部操作装置３０１の構成図である。図６に示
すように、外部操作装置３０１は、各軸移動指令部３０
１ａと、基準位置決定部３０１ｂと、照射器起動部３０
１ｃとを有する。各軸移動指令部３０１ａは、ＮＣ工作
機械１０１のＸ軸〜Ｚ軸に対して、移動すべき位置指令
をそれぞれ出力する。各軸移動指令部３０１ａから出力
される信号は、たとえば、パルス指令である。

【００４０】基準位置決定部３０１ｂは、ＮＣ工作機械
１０１の主軸４５と工作物Ｗとの現在のＸ軸、Ｙ軸およ
びＺ軸方向の位置を基準位置として決定するための決定
信号をＮＣ装置１に出力する。ＮＣ装置１では、基準位
置決定部３０１ｂから決定信号を受信すると、ワーク位
置座標記憶部１３に主軸４５と工作物Ｗとの現在のＸ
軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の位置を記憶する。

【００４１】照射器起動部３０１ｃは、上述したＸ軸基
準光照射器２０２およびＹ軸基準光照射器２０３の起動
および停止を指令する信号をＸ軸基準光照射器２０２お
よびＹ軸基準光照射器２０３に対して出力する。

【００４２】各軸移動指令部３０１ａ、基準位置決定部
３０１ｂおよび照射器起動部３０１ｃは、たとえば、筐
体の表面に複数のボタンスイッチを設け、ボタンスイッ
チを押すことによって、各信号を出力する構成によって
実現できる。すなわち、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の±
方向の移動のための６個のボタンスイッチと、主軸４５
と工作物Ｗとの現在のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の位置
を基準位置として決定する決定信号を生成するためのボ
タンスイッチとＸ軸基準光照射器２０２およびＹ軸基準
光照射器２０３の起動および停止を指令する信号を生成
するボタンスイッチとを設ける。たとえば、＋Ｘ軸方向
の所定の位置に工作物Ｗを移動させる際には、対応する
ボタンスイッチを押しつづけ、工作物Ｗが所定の位置に
到達したところで当該ボタンスイッチの押圧を停止す
る。

【００４３】なお、上記の外部操作装置３０１は、ＮＣ
装置１とケーブルによって接続され任意の場所に持ち運
ぶことができるが、外部操作装置３０１はＮＣ装置１の
キーボード６７またはソフトウエアキー６８およびＮＣ
装置１内に所定のソフトウエアを用意することによって
も実現可能である。すなわち、キーボード６７またはソ
フトウエアキー６８に上述のボタンスイッチの機能を持
たせる。

【００４４】次に、上述したＮＣ工作機械システムの使
用方法の例について説明する。ワーク取付座標の設定作業 たとえば、ＮＣ工作機械１０１によって加工する工作物
Ｗは所定の段取り作業が行なわれた後に、ＮＣ工作機械
１０１のＸ軸テーブル３５の所定の位置に搭載される。
このとき、外部操作装置３０１によってＸ軸基準光照射
器２０２およびＹ軸基準光照射器２０３を起動して、Ｘ
軸基準光ＨｘおよびＹ軸基準光Ｈｙを工作物Ｗに照射さ
せる。

【００４５】次いで、工作物Ｗの所定の基準点または基
準面に、上述したＸ軸基準光ＨｘおよびＹ軸基準光Ｈｙ
の交線Ｌｘｙを位置合わせする。交線Ｌｘｙの工作物Ｗ
の所定の基準点または基準面への位置合わせは、外部操
作装置３０１によって行なう。すなわち、作業者は、外
部操作装置３０１を持ちながら、外部操作装置３０１の
ボタンスイッチを操作して、交線Ｌｘｙが工作物Ｗの所
定の基準点または基準面へ一致したかを確認しながら、
工作物Ｗと主軸ヘッド４５とのＸ軸およびＹ軸方向の相
対位置を変更する。

【００４６】交線Ｌｘｙが工作物Ｗの所定の基準点また
は基準面に一致する位置で、工作物Ｗと主軸ヘッド４５
とのＸ軸およびＹ軸方向の相対位置の移動を停止する。
ここで、外部操作装置３０１の基準位置決定部３０１ｂ
のボタンスイッチを操作して、当該位置を工作物Ｗの基
準位置と決定する。これにより、ＮＣ装置１のワーク位
置座標記憶部１３には、工作物ＷのＸ軸およびＹ軸方向
の基準位置が記憶される。

【００４７】ワーク取付座標の補正作業 また、たとえば、工作物ＷをＸ軸テーブル３５に搭載し
た場合、図７（ａ）に示すように、工作物ＷのＸ軸およ
びＹ軸方向の基準面Ｂｘ，ＢｙがＸ軸およびＹ軸に一致
している場合には、上述した工作物ＷのＸ軸およびＹ軸
方向の基準位置を設定すれば、加工を行なうことができ
る。しかしながら、工作物ＷをＸ軸テーブル３５に搭載
した場合、図７（ｂ）に示すように、工作物ＷのＸ軸お
よびＹ軸方向の基準面Ｂｘ，ＢｙはＸ軸およびＹ軸に対
して傾斜して搭載されてしまうことがある。

【００４８】このような場合には、Ｘ軸基準光Ｈｘおよ
びＹ軸基準光Ｈｙの交線Ｌｘｙを図７（ｂ）に示す工作
物Ｗの基準面Ｂｘ，Ｂｙの所定の位置Ｐ１，Ｐ２および
Ｐ３にそれぞれ位置合わせして、外部操作装置３０１に
よって、当該位置Ｐ１，Ｐ２およびＰ３のＸ軸およびＹ
軸方向の座標をＮＣ装置１に認識させる。ＮＣ装置１の
基準座標系補正部１４では、上述の位置Ｐ１，Ｐ２およ
びＰ３のの座標データに基づいて、Ｘ軸およびＹ軸方向
の平面上で工作物ＷのＸ軸およびＹ軸座標系からの傾き
を算出し、この傾斜したＸ軸およびＹ軸座標系を新たな
基準座標とする。主制御部３は、傾斜したＸ軸およびＹ
軸座標系を、新たな基準座標として認識し、制御指令を
作成する。この結果、Ｘ軸テーブル３５上に工作物Ｗが
傾いて搭載されても、工作物Ｗの姿勢が補正されたこと
になる。

【００４９】工作物の寸法の測定作業 工作物ＷのＸ軸およびＹ軸方向の基準位置の設定をした
後、工作物Ｗの所定の加工が完了したら、非接触測長器
２０１によって、工作物Ｗの任意の位置の主軸４５（非
接触測長器２０１）とのＺ軸方向の距離を測定する。こ
れによって、工作物ＷのＺ軸方向の形状を測定すること
ができる。したがって、工作物Ｗの３次元形状を特定す
ることができる。非接触測長器２０１の測定データは、
ＮＣ装置１に入力される。ＮＣ装置１では、上記のデー
タを基にして、たとえば、工作物Ｗの削り代を調整した
り、工作物Ｗの削り代を最小にしたりする処理を自動的
に行なって、再度ＮＣ工作機械１０１に加工を行なわせ
る。この結果、工作物Ｗは所定の加工精度で加工が施さ
れる。

【００５０】以上のように、本実施形態によれば、タッ
チセンサを用いずに、Ｘ軸基準光ＨｘおよびＹ軸基準光
Ｈｙの交線Ｌｘｙを工作物Ｗの所定の点または面に位置
合わせすることにより、ＮＣ工作機械１０１の主軸ヘッ
ド４５の軸心Ｏを工作物Ｗの所定の位置に位置合わせす
ることができる。このため、タッチセンサを主軸に装着
する等に要する時間が省略され、測定に要する時間およ
び手間をを大幅に短縮することができる。また、本実施
形態によれば、主軸ヘッド４５と工作物Ｗとは非接触で
あり、主軸ヘッド４５（または工具）と工作物Ｗとの干
渉を考慮する必要がない。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、非接触で工作物の位置
測定が可能となり、工作物の位置測定が容易であり、測
定に要する時間が短縮可能となる。また、工作物の位置
測定にタッチプローブを使用する必要がないため、タッ
チプローブの装着および移動要する時間がなくなり、測
定時間が大幅に短縮される。さらに、工作物の位置測定
データを使用して工作物の姿勢を補正することができ、
工作物の再加工を迅速かつ容易に行なうことができる。
この結果、ＮＣ工作機械の稼働率を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＮＣ工作機械システムの一実施形
態の構成を示す説明図である。

【図２】図１に示したＮＣ工作機械システムが適用され
たマシニングセンタの一例を示す構成図である。

【図３】図２に示す主軸４５ヘッド付近の拡大図であ
る。

【図４】本発明の実施形態に係るＮＣ装置の構成例を示
す図である。

【図５】図４に示したＮＣ装置１のハードウエア構成の
一例を示す構成図である。

【図６】外部操作装置の構成図である。

【図７】ＮＣ工作機械のテーブル上に工作物を搭載した
状態を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１…ＮＣ装置 １０１…ＮＣ工作機械 ２０１…非接触測長器 ２０２…Ｘ軸基準光照射器 ２０３…Ｙ軸基準光照射器 ３０１…外部操作装置

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主軸に装着された工具と工作物との相対位
   置を任意に変更可能な移動手段を有するＮＣ工作機械
   と、 前記移動手段を駆動して前記工具と工作物との相対位置
   の位置制御を行なう位置制御手段と、 前記ＮＣ工作機械の主軸ヘッドの所定の位置に設けら
   れ、前記主軸の軸線の延長線上を通り、互いに交差する
   平面状の第１および第２の基準光を前記工作物に向けて
   照射する第１および第２の基準光照射手段と、 前記位置制御手段に対して前記工具と工作物との相対位
   置を変更させる位置指令を出力可能な外部操作手段とを
   有するＮＣ工作機械システム。
2. 【請求項２】前記主軸ヘッドの所定の位置に設けられ、
   前記主軸と前記工作物の所定の位置との当該主軸の軸線
   方向の相対位置を非接触で測定して前記位置制御手段に
   出力する非接触測長手段をさらに有する請求項１に記載
   のＮＣ工作機械システム。
3. 【請求項３】前記第１および第２の基準光照射手段は、
   前記第１および第２の基準光が互いに直交するように前
   記主軸ヘッドの所定の位置に設置される請求項１または
   ２に記載のＮＣ工作機械システム。
4. 【請求項４】前記外部操作手段は、前記第１および第２
   の基準光の交線と前記工作物とが交わる位置を前記主軸
   と工作物の相対基準位置として前記位置制御手段に認識
   させる相対位置決定手段をさらに有する請求項１〜３の
   いずれかに記載のＮＣ工作機械システム。
5. 【請求項５】前記位置制御手段は、前記相対位置決定手
   段によって決定された相対基準位置に基づいて、前記工
   作物と前記主軸との相対位置を補正する位置補正手段を
   さらに有する請求項４に記載のＮＣ工作機械システム。
6. 【請求項６】主軸に装着された工具と工作物との相対位
   置を任意の位置に変更可能な複数の制御軸を有するＮＣ
   工作機械における工作物の位置決め方法であって、 前記主軸の軸線の延長線上を通り、互いに交差する平面
   状の第１および第２の基準光を前記ＮＣ工作機械前記工
   作物に向けて照射するステップと、 前記第１および第２の基準光の交線を前記工作物の所定
   の点上に前記制御軸を駆動して位置合わせし、前記制御
   軸の位置情報から前記主軸と工作物との相対位置を測定
   するステップとを有するＮＣ工作機械における工作物位
   置測定方法。
7. 【請求項７】前記主軸と工作物との相対位置を測定する
   ステップは、前記主軸と直交する平面方向の前記主軸と
   工作物との相対位置を測定する請求項６に記載のＮＣ工
   作機械における工作物位置測定方法。
8. 【請求項８】前記主軸方向の前記主軸と工作物との相対
   位置を非接触測長手段によって測定するステップをさら
   に有する請求項７に記載のＮＣ工作機械における工作物
   位置測定方法。