JPS61260966A - 自動計測機能付工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は、ワークの加工とともに計測が可能な工作機械
に係り、特にタッチセンサプローブの方向性等による計
測誤差の補正に利用できる。

［背景技術とその問題点］ 移動可能な主軸に取付けられた加工用工具に代えてタッ
チセンサプローブを交換可能に構成し、このタッチセン
サプローブによって加工後のワークの寸法や形状を計測
できるようにした、自動計測機能付工作機械が知られて
いる。

この自動計測機能付工作機械では、主軸に取付けられた
タッチセンサプローブがワークに接し、そこからタッチ
信号が発せられたとき、主軸の各移動軸方向への移動量
を取込み、このデータからワークの寸法や形状等を求め
るものであるが、実際には主軸の中心に対するタッチセ
ンサプローブの先端ポールの偏心や方向性等があるため
、これらの誤差が計測値に含まれることとなる。

そこで、従来では、基準ゲージを計測し、この計測値か
ら各補正値を求め、これをマニアルインプットしていた
。しかし、これらの補正値は経時的に変動するので、そ
の都度変更しなければならなかった。従って１作業が大
変であった。

［発明の目的］ ここに、本発明の目的は、このような問題を解決すべく
なされたもので、タッチセンサプローブの方向性等によ
る各補正値を自動的に求め、高精度な計測を達成する自
動計測機能付工作機械を提供することにある。

［問題点を解決するための手段および作用］そのため、
本発明では、被加工物を載置するとともに基準ゲージを
有するテーブルと、タッチセンサプローブおよび加工用
工具を選択的に取付は可能な主軸と、この主軸と前記テ
ーブルとを相対移動させる駆動手段と、前記主軸とテー
ブルとの相対移動量を検出する変位検出手段と、この変
位検出手段によって得られた計測値を記憶する第１の記
憶手段と、補正値を記憶する第２の記憶手段と、前記主
軸にタッチセンサプローブが装着された状態において、
そのタッチセンサプローブを前記基準ゲージに当接させ
たときに変位検出手段で得られる計測値から補正値を求
め、この補正値を前記第２め記憶手段に記憶させる一方
、前記タッチセンサプローブを被加工物に当接させたと
きに変位検出手段で得られる計測値を前記第２の記憶手
段の補正値で補正する演算手段と、を具備したことを特
徴としている。

［実施例］ 第１図は本発明の工作機械の一実施例の全体構成を示し
ている。同図において、１は被加工物としてのワークを
載置するテーブル、１１はベッドである。ベッド１１に
は、案内１２を介してサドル１３が図中左右方向（テー
ブルｌに対してＸ軸方向）へ、このサドル１３に設けら
れた案内１４を介してコラム１５が図中上下方向（テー
ブル１に対してＸ軸方向）へ、更にコラム１５に設けら
れた図示しない案内を介して主軸頭１６が図の紙面と直
交する方向（テーブルｌに対してＹ軸、方・　向）へ、
それぞれ移動自在に設けられている。

前記サドル１３は、駆動装置１７の駆動によりＸ軸方向
へ移動されるとともに、そのＸ軸方向の位置が変位検出
装置１８により検出されるようになっている。また、前
記コラム１５は、駆動装置１９の駆動によりＸ軸方向へ
移動されるとともに、そのＸ軸方向の位置が変位検出装
置２ｏにより検出されるようになっている。更に、前記
主軸頭１６は、駆動装置２１の駆動によりＹ軸方向へ移
動されるとともに、そのＹ軸方向の位置が変位検出装置
２２により検出されるようになっている。

また、前記ワークＷが載置されるテーブルｌには、基準
ゲージ２が取付けられている。基準ゲージ２は、第２図
に示す如く、前記コラム１５の移動方向つまりＸ軸方向
に対して直交するＺ基準面３を有し、かつ中央にＺ基準
面３と直交する基準穴４を有している。

前記主軸頭ｒ６には主軸２３が回転自在に収納されてい
る。主軸２３の先端には、その主軸２３が工具交換装置
２４の位置へ移動された状態において、その工具交換装
置２４に格納されたタッチセンサプローブ２５や各種加
工用工具が選択的に装着されるようになっている。ここ
で、主軸２３の移動により、タッチセンサプローブ２５
が主軸２３に装着された状態でワークＷまたは基準ゲー
ジ２に接すると、タッチセンサプローブ２からタッチ信
号が計測部２７へ与えられる。計測部２７は、タッチ信
号が与えられる毎に、前記変位検出装置１８，２０．２
２からの位置データをＮＣ装置２９へ取込む。

前記ＮＣ装置２９は、第３図に示す如く、ＮＣテープ等
から与えられる指令に従って前記駆動装置１７，１９．
２１を駆動させかつ各種指令を分配する情報処理部３１
を有するとともに、前記計測部２７を通じて与えられる
各変位検出装置１８．２０．２２からのデータを順次記
憶する第１の記憶手段としての計測データ記憶エリア３
２＋〜３２ｎを有している。計測データ記憶エリア３２
１〜３２ｎに記憶された計測データは、前記情報処理部
３１のセレクト指令に基づきセレクタ３３から出力され
る読出信号により選択的に演算手段としての演算部３４
へ読出される。

演算部３４は、前記情報処理部３１からの指令が補正デ
ータ演算のとき、前記計測データ記憶エリア３２１〜３
２ｎの計測データから補正データを求め、その補正デー
タをゲート３５を通じて補正データ記憶エリア３６１〜
３６ｎへ記憶させる一方、前記情報処理部３１からの指
令が計測演算のとき、前記計測データ記憶エリア３２＋
〜３２ｎの計測データを、ゲート３７を通じて与えられ
る補正データ記憶エリア３６２〜３６ｎの補正データで
補正し、その結果をゲート３５を通じて出力する。前記
各ゲート３５．３７は、前記情報処理部３１からのセレ
クト指令により制御される。また、前記補正データ記憶
エリア３６１〜３６ｎのデータの書込みおよび読出しは
、前記情報処理部３１からのセレクト指令に基づくセレ
クタ３８からの書込み、読出し信号により行なわれる。

次に、本実施例の作用を第４図から第６図をも参照して
説明する。計測モードには、補正データ計測モードとワ
ーク計測モードとがある。

補正データ計測モードでは、第４図のフローチャートに
示す如く、タッチセンサプローブ２５をＸ軸方向へ移動
させ、基準ゲージ２のＺ基準面３へ当接させる。すると
、タッチセンサプローブ２５からタッチ信号が計測部２
７へ出されるため、そのときの各変位検出装置１８　、
２０　、２２で検出された計測値Ｐｏｔ　　ＣＸｏ＋　
　＋　Ｖｏ＋　　＋　Ｚｏ＋　）が計測部２７を通って
セレクタ３３で指定されたいずれかの計測データ記憶エ
リア３２＋〜３２ｎヘスドアされる。

続いて、タッチセンサプローブ２５を基準ゲージ２の基
゛重大４の仮中心に位置決めした後、基準穴４の芯出し
を行なう、これには、第５図に示す如く、基準穴４の仮
中心ｄに位置決めされたタッチセンサプローブ２５を、
Ｙ軸に対して４５＠傾斜する方向へ移動させ、その両内
壁に当接した位置の中点に復帰させ、この中点から前記
傾斜方向に対して直交する方向へ移動させ、その両内壁
に当接した位置の中点へ復帰させる。このようにして、
基準穴４の芯出しが行なわれる。

この後、タッチセンサプローブ２５を基準穴４の芯出し
位置０を中心とし、第６図に示す如く。

４５°間隔毎に基準穴４の内周面へ順次当接させると、
そのときの各変位検出器１８，２０．２２で検出された
計測値Ｐ＋　　（Ｘ＋　　＋　　Ｉ　＋ｚ＋）〜Ｐａ　
　（Ｘｓ　、　　ａ　、ｚａ）が計測部２７を通ッテセ
レクタ３３で指定された計測データ記憶エリア３２＋〜
３２ｎへ順番にストアされる。

ここで、計測データ記憶エリア３２１〜３２ｎにストア
された計測値Ｐ　Ｌ”Ｐｇ　、　Ｐａ工から補正値を算
出した後、その補正値を補正データ記憶エリア３６＋〜
３６ｎヘスドアさせる。即ち、Ｘ軸方向の補正値Ｚｏは
、前記計測値Ｐ。雷のＸ軸方向の座標値をＺａ＋　、絶
対原点から工作機械のＸ軸方向基準位置までの距離１例
えば主軸２３の端面をＺ基準面３に当接させたときの座
標値をＺαとすると、 Ｚ　ｏ　＝　Ｚ　ａ−２０１ で求めることができる。

また、Ｘ軸方向の補正値Ｘｏは、基準穴４の中心０のＸ
軸方向座標をＸαとすると、 Ｘ　ｏ　＝　ｘα−ｋ　ｘ　ｔ　７　ｇで求めることが
できる。

更に、Ｙ軸方向の補正値Ｙｏは、基準穴４の中心０のＹ
軸方向座標値をｙαとすると、で求めることができる。

また、プリトラベル量（ポール半径を含む）Δｒｉは、
基準ゲージ２の基準穴４の半径をＲとし、かつ、 となる、従って、タッチセンサプローブ２５の当接方向
による補正値は、 ＤＸ（θ）＝　Δｒ　ｉ　ｃｏｓθ ＤＹ（θ）＝　　Δ　ｒ　　ｌ　　　Ｓｉｎ　　　θで
求めることができる。

一方、計測モードでは、ワークについて計測を行なった
後、その計測値を補正データ記憶エリア３６＋〜３６ｎ
に記憶された補正値で補正する。

いま１例えばワークの穴径を８５図に示す■。

■、■、■の手順で計測したときに得られた４点の座標
値をＰ＋＋’　（Ｘｕ’＋　Ｙｕ’）　　＊　Ｐａ’　
（ＸＩ２’　＋　１１２’）　　ｌ　Ｐａ’　（Ｘｏ’
　＋　Ｙａ’）　　ｒ　ＰＩ４′（Ｘｇ’　＋　Ｖｇ’
）とすると、Ｐ　＋＋の補正後のデータ（Ｘ　ｕ　＊　
Ｖ　ｕ　）は、 Ｘ　ｏ　　＝　Ｘ　ｎ’　＋　Ｘ　Ｏ＋　Ｄ　Ｘ　　（
４５°　）ｙ　ＩＩ　　＝　ｙ　１区′　＋　Ｙ　Ｏ＋
　Ｄ　Ｙ　　（４５°　　）となる、また、Ｐ　ａ’の
補正後のデータ（ＸＩ２＋ＹＩ２）は、 ｘ　ａ　＝　ｘ　ｊ　＋　Ｘ　ｏ　＋　Ｄ　Ｘ　（２２
５＠）Ｖ１２＝　７．２’＋Ｙ　ｏ　＋ＤＹ　（２２５
＠）となる、また、Ｐ　ａ’の補正後のデータ（Ｘ（１
＋Ｖ口）は、 Ｘｏ　＝　ｘｏ’＋Ｘ　Ｏ＋ＤＸ　（１３５°）ｙｏ＝
７ａ’＋ＹＯ＋ＤＹ　（１３５’″）となる、また、Ｐ
　Ｍ’の補正後のデータ（Ｘ＄Ｉ＋Ｙ間）は、 ＸＫ　＝　ＸＭ’＋Ｘ　Ｏ＋ＤＸ　（３１５°）Ｖｍ＝
Ｖ　　締！　十　Ｙｏ＋ＤＹ（３１５°　　）となる、
従って、穴の中心座標（ＸＯ９ｙＯ）は、 ｘｏ＝　　（ｘｏ　　＋Ｘ１４）／２ ｙｏ＝（ｙｏ＋ｙ縛）／２ で求めることができる。また、直径りは、Ｄ　＝　ｌ　
Ｐ　ｏ　−Ｐ　Ｌ４１ となる。

なお、Ｚ軸方向の補正については、Ｚ軸方向の計測値を
Ｚ′としたとき、 Ｚ＝Ｚ＋Ｚ。

となる。

従って、本実施例によれば、基準ゲージ２を用いて計測
された計測値からタッチセンサプローブ２５のＺ軸方向
の補正値Ｚｏ、Ｘ、Ｙ軸方向の補正値Ｘ　ｏ　、　Ｙ　
ｏ、ブリトラベル量（ボール半径を含む）Δｒｉを自動
的に求め、これを補正値記憶エリア３６．〜３６ｎへ記
憶させるようにしたので、補正値の設定が極めて容易か
つ迅速に行なうことができる。

、　そのため、これらの補正値が経時的に変動しても、
容易にこれらの補正値を更新することができる。

また、計測で得られた計測値を補正値記憶エリア３６１
〜３６ｎに記憶された補正値で補正するようにしたので
、常に高精度計測が達成できる。

なお、上記実施例では、テーブルｌに対して主軸２３を
三次元方向へ移動させるようにしたが、これとは逆に主
軸２３に対してテーブル１を移動させるようにしてもよ
く、更に両者を移動させるようにしてもよい。

また、上記実施例では、基準ゲージ２の基準穴４を８点
計測するようにしたが、それより多く計測すればより高
い補正値を得ることができる。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明によれば、タッチセンサプローブの
方向性等による誤差を補正し、高精度な計測を達成する
自動計測機能付工作機械を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すもので、第１図は全体の平
面図、第２図は基準ゲージとタッチセンサプローブとの
関係を示す図、第３図は回路構成を示すブロック図、第
４図はフローチャート、第５図は穴の芯出し動作を説明
するた控の図、第６図は補正データ算出時の動作を説明
するための図である０、 １・・・テーブル、２・・・基準ゲージ、１７，１９゜
２１・・・駆動手段としての駆動装置、１８，２０゜゛
　２２・・・変位検出手段としての変位検出装置、２３
・・・主軸、２５・・・タッチセンサプローブ、３２＋
〜３２ｎ・・・第１の記憶手段としての計測データ記憶
エリア、３４・・・演算手段としての演算部、３６１〜
３６ｎ・・・第２の記憶手段としての補正データ記憶エ
リア、Ｗ・・・被加工物としてのワーク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被加工物を載置するとともに基準ゲージを有する
   テーブルと、 タッチセンサプローブおよび加工用工具を選択的に取付
   け可能な主軸と、 この主軸と前記テーブルとを相対移動させる駆動手段と
   、 前記主軸とテーブルとの相対移動量を検出する変位検出
   手段と、 この変位検出手段によって得られた計測値を記憶する第
   １の記憶手段と、 補正値を記憶する第２の記憶手段と、 前記主軸にタッチセンサプローブが装着された状態にお
   いて、そのタッチセンサプローブを前記基準ゲージに当
   接させたときに変位検出手段で得られる計測値から補正
   値を求め、この補正値を前記第２の記憶手段に記憶させ
   る一方、前記タッチセンサプローブを被加工物に当接さ
   せたときに変位検出手段で得られる計測値を前記第２の
   記憶手段の補正値で補正する演算手段と、 を具備したことを特徴とする自動計測機能付工作機械。