JPS63145909A - 座標測定装置の制御法 - 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】 本発明は、制御ユニットを備え該制御ユニットは測定機
械に例えば衝突または接触走査異常が生じた場合に故障
通報信号を送出するようにした、座標測定装置の自動制
御法に関する。

座標測定装置は次第に量産における測定作業に使用され
てきており、操作者による管理を必要としない無人のＣ
ＮＣ制御（コンピュータによる数値制御）される夜間交
替作業において、測定機械テーブル上に固定されるまた
は操作装置により連続的に運ばれてくる多数の加工物を
測定する。この作業法において作業７０ログラムの記憶
されている測定機械の計算器は、連続的に位置命令およ
び技術命令−例えば交換されるべき走査ピン組み合わせ
体、測定のために選定される接触走査力等に関連する−
を送出し、測定された座標値および状態通報信号を測定
機械の制御電子装置から受信する。

走査ヘラｒが、障害物との衝突によりまたは短かすぎる
接触走査路によりまたは汚れた加工物表面により、正し
い測定値を供給されないため、自動的な作業中に異常が
発生すると、故障通報が行なわれる。従来の公知技術に
よればＣＮＣ作業はこの種の故障発生の際は動作が遮断
され警報信号が発生され、次に測定機械は故障の除去の
後に操作者により再び手動で始動される必要がある。こ
の種の作業中断は望ましいことではない、何故ならばそ
のため場合によシ何時間もの測定作業が処理されないか
らである。

そのため本発明の課題は、異常時の前述の操作者に対す
る依存性を十分に低減するようにした、座標測定装置の
自動制御法を提供することである。

この課題は本発明の特許請求の範囲の独立請求項の特徴
部分の構成によシ、次のようにして解決されている。

即ち、本来の測定プログラムをスタートする１゛′に、
走査ヘッドないし該走査ヘッドの走査部ト１に対して設
けられている所定の走行路に保証位置を設定して測定プ
ログラムに入力するようにし、測定プログラムの進行中
に送出される故障通報が制御モジュールを作動するよう
にし、該制御モジュールは直前に実行された測定過程を
繰り返すようにし故障通報が再度おこなわれた場合は前
記制御モジュールは走査ヘッドを既に通過した保証位置
のうちの１つへ帰還させてここから別の保証位置へ走行
させるようにして、加工物における走査するべき測定点
をまたは当該の被検査要素をないし加工物における残り
の全部の測定点の走査を省略するようにしだのである。

接触走行に問題が生じた場合は測定点を新たに、場合に
よれば変更された制御パラメータたとえば一層高い接触
走査速度および／またはより低く設定された測定力を用
いて走行させることにより、多くの場合になお正しい測
定値検出を達成することができる。そのため故障通報が
機械の停止を生ぜさせることが回避される。前述の構成
は、例えば加工物表面が衝突を緩和させる材料から成る
ため一層小さい速度による作業の場合に走査パルスの信
号の強さが十分でないような場合に、効果を奏する、ま
たは細すぎる走査−ンが高く設定された測定力により最
初から曲がるため走査ぎンの位置からのトリガパルスの
到来が遅れすぎる場合に、効果を奏する。

所定の保証位置からの測定点への再度の到着によシ除去
できる頻度の多い別の故障原因は、機械制御の調整回路
における位置定め精度に起因する測定位置への到着誤差
である。

例えば加工物の測定されるべき被検査要素が加工形成さ
れていないためさらには欠けてさいいるために、または
走査ヘッドのプログラミングされた走行路が、予想もし
ていなかった部分と衝突した時のような除去できない障
害が存在すると、この故障は、同じ個所への再度の到着
中に繰り返し生ずる。この場合は制御モジュールが走査
ヘッドを直接に次の安全位置へ走行させて加工物の当該
の被検査要素を飛び越すことによシ、測定作業を少くと
も部分的には充足させて、測定過程の遮断および測定機
械の停止を阻止する。

好適には異なる優先段階の安全位置を設け、そのうちの
少くとも一方が、次に測定されるべき加工物への直接の
移行切り替えを定める。この構成により特に次のことが
保証される。即ち当該の加工物に対してその測定点での
検出が必要とされるような測定点、−何故ならばその測
定点からこの加工物座標の位置が算出されるため−が飛
び越されて省略されないことが保証される。故障がこの
位置での測定を妨げる時は、加工物全体が飛び越されて
、もはや対象とされない被検査要素における不必要な測
定がこれによシ回避される。

さらに有利であるのは、制御モジュールを、故障通報の
なされた測定点への再度の到着前に、故障褌別に依存す
る除去ルーチンに依存して始動させることである。この
種の障害除去ルーチンは例えば次のように構成する、即
ちスイッチング形式の走査ヘッドの場合は開放状態のト
リガ接点をこの走査へツｒへ機械的な衝撃力を作用させ
ることにより、閉成する。このことは例えば走査ヘッド
にまたはそれの懸架されている近傍に設けられる電磁石
を励磁することにより行なう。この構成は、本願発明と
同じ日に出願された６スイツチング形式の走査ヘッドを
有する座標測定装置”の名称の出願の明細書に、示され
ている。

保証位置への帰還の前に実施されるもう１つの異常除去
ルーチンは次のように構成する。即ち加工物表面での衝
突が通報された場合に測定点に、制御パラメータを変更
せずに直ちにもう一度到着させる。この構成により、こ
のシステマチック（系統的）な原因を有しないスタティ
ックに生ずるいわゆる非固有の障害の一部が最初から除
去される。この穐の非固有の障害は例えば”偶発的接触
走査”であう、この場合は建物振動または測定機械の大
きすぎる加速により、測定機械が著しく重い走査ぎン質
量と関連づけられて、走査または衝突が実際に生じたよ
うに誤まらせてしまう。

故障時に前述の動作を開始する制御モジュールは、ソフ
トウェアモジュールとして、測定機械の計算器に配属さ
れるプログラムの中に設けることができる。しかしこの
制御モジュールをファームウェアとして構成して例えば
相応にプログラミングされたマイクロプロセッサの形式
で座標測定装置の制御電子装置の中へ収容することもで
きる。

即ち故障通報の場合に作動される制御モジュールをファ
ームウェアとして構成して測定機械の制御電子装置の一
部とするのである。

この後者の実施例は次に図面の第１図を用いて説明する
。

実施例の説明 次に本発明の実施例につき図面を用いて説明する。

第１図のブロック図において１によシ座標測定装置の制
御電子装置が示されている。この制御電子装置１の中心
となる部品は、マイクロプロセッサから成る制御部４で
ある。この制御部はデータバス２０を介して、使用者に
よシブログラミングされる計算器５と接続されている。

制御部はこの計算器から、実施されるべき測定プログラ
ムに対する位置−および技術データを受信する。制御部
４は計算器から受信したデータ等から、６つの操作可能
な測定軸における機械の駆動の速度調整回路に対する速
度目標値を、算出する。この調整回路は、それぞれ、発
電口モータ８ａ〜８ｃにより第１図において１０で示さ
れている走査ヘッドが、計算器５において定められてい
る測定位置へ移動される。

測定軸Ｘ、Ｙおよび２へ配属されている６つの目盛３ａ
〜３Ｃにより、走査ヘッド１０の機械座標系における位
置が測定される。さらに目盛の読み出しのために用いら
れる信号発信器２ａ〜２Ｃも、制御部４と接続され別個
の位置調整回路の一部を構成する。

接触走査過程の場合の本来の測定値検出に対して、走査
ビン１２の軸受におけるスイッチング接点１７が、制御
部４と線路１８を介して接続される。スイッチング接点
１７は走査パルスまたは、走査ビン１２における感圧ピ
エゾセンサの走査パルスを検出する一致識別信号を供給
する。制御部４は走査の瞬間に測定された目盛３ａ〜３
ｃの座標値を記憶してこれらのデータを測定結果として
計算器５へ送出する。

制御部４はさらに別の線路を介して走査ヘッド１０と接
続されている：即ち線路１５を介して、走査ビン交換装
置に所属する電磁石１６が、制御部４により励磁される
。線路１３はばね１４の記号で示されている、走査ビン
１２の測定力を設定する装置の制御のために用いられる
。

第２図に示されている走行路は、走査ヘッド１０ないし
それの走査ビン１２に固定されている走査ボール１１が
、２つの同種の加工物Ｗ１およびＷ２の測定の際に走行
する経路を示す。

簡単のために図面表示を、加工物Ｗ１およびＷ２の置か
れた垂直面すなわちＸ−Ｚ面における移動だけに限定す
る。しかしこの糧の測定目的は、通常は全部の６つの座
標装置Ｘ、Ｙおよび２を含むことは明らかである。

測定プログラムの開始によシ走査ヘッド１０は、加工物
Ｗ１の端面の前方の第１の中間位置Ｚ１へ到着される。

ここか、らこの端面が、種々の位置において接触走査さ
れ、これらの接触走査点により限定された面の、空間に
おける位置が測定される。次に点ｚ２　、ｓ２およびＳ
３で走行方向が変化されて、これらの点を経て孔の中の
位置Ｚ３，４へ到着される。この孔の直径が測定される
べきものであシ、その孔の軸位置は、前もって測定され
た面と関係づけられて、加工物座標系の測定のために、
必要とされる。

孔からの取シ出し走行の後に点Ｓ４から、加工物Ｗ１の
突出するエレメントにおける別の面が接触走査される。

それの接触走査の後に移動は位置Ｓ５およびＳ６を経て
、加工物Ｗ１の第２の孔における位置Ｚ６，７へ走行す
る。この孔における測定値の検出後に走査へツｒは、中
間位置Ｚ８および３７を経て加工物Ｗ１の裏側の位置Ｚ
９へ到着し、ここでなされるべき接触走査の終了後に走
査ヘッドは点Ｚ１０を性て点Ｚ１１へ走行し、ここで加
工物Ｗ１に対する測定プログラムが終了する。点Ｓ１お
よびＺｌｌは、安全のため、測定されるべき加工物の十
分上方に設けられる。この面において走査ヘッドはその
まま次の加工物Ｗ２の出発点Ｓ１へ最短路を通って移動
できる。

公知技術の場合に、前述の測定過程の進行中に異常が例
えば衝突またはいわゆる偶発的接触走査が生ずるかない
しは、例えば所期の走査パルスが現われないため所定の
測定値がプログラム通りに供給されないため、ＣＮＣ作
動が遮断されて座標測定装置が運転を停止してしまうこ
とがある。

本発明の方法によれば使用者に、設定されているプログ
ラム経過においていわゆる保証位置が設けられている。

第２図に示されている実施例において、経路を有しかつ
Ｓで示されている点が設けられている。これらの点はさ
らに異なる種類記号または優先段階″１″および“２”
を有する。優先段階“１”は、走査ヘッドが障害時にこ
の保証位置へ帰還されるべきことを意味し、他方優先段
階″２”はさらに次の保証位置への前進走行を定める。

重み１”は例えば、測定されるべき加工物に対する次の
測定点が放きできない一何故ならば例えばその測定点か
ら加工物位置を算出する必要があるため一時に、与えら
れる。重み“２”は、後続の測定点を省略してよい時に
、与えられる。これらの保証位置および所属の種類記号
は使用者により計算器５に記憶されている、順次に処理
の行なわれるべき位置である、例えば１回実施される試
験走行の範囲においてマーキングされた位置である。保
証位置を通過する際に計算器５は制御部４に、保証位置
の存在および優先段階を通報する。測定プログラム中に
例えば衝突等の障害が生ずると、制御部４は測定進行を
遮断して、例えば次のような異常除去手段を開始する。

１、　最後に実施された過程をもう１度、場合により最
後の保証位置からかつ変更されたパラメータでたとえば
変更された接触走査力または接触走査速度で繰り返す、 ２、　同じ個所で故障通報が繰り返された場合は、直前
の保証位置へ帰還走行する、 ３、優先段階”１”に従って、それまで進行した路を逆
方向に走行して出発点Ｓ１へ帰還してそこから次の加工
物へ移行する、 または優先段階”２”に応じて次の保証点へ途中の測定
点を飛び越して走行する。

この過程は制御部４における相応の制御モジュールの、
故障通報による作動後に、第３図に示されている流れプ
ログラムを有する、所定のルーチンにより経過する。一
層よく理解できるようにこの経過を、例を用いて第６図
および第２図を参照して説明する。

例１ 前提とされることは、加工物ｗ１の端面がらＺ２の方向
へ離れる場合に、走査ヘッドにおけるスイッチング接点
が開放されたままになっていることである。この障害は
相応のモジュールを作動して測定プログラムを停止し、
スイッチング接点の状態を質関し、もしこれが開かれて
いる時は走査部材交換装置の磁石１６にパルスを短時間
の間供給し、その機械的な振動により接点を閉成させる
。これによシ障害が除去されて測定プログラムが次へ進
行する。測定機械の走査ヘッドが走査部材交換装置を有
していない時は、この端面にもう１度走行され、これに
より走査ピンが再び操作される。続いての走査の場合に
接点が閉成し、これにより故障が除去されて測定プログ
ラムが再び進行する。

例２ 前提とされでいることは、位置ｓ２とｓ３の間に障害物
が存在することである。この場合は、スイッチング接点
が開かれているか否かの質問に対して“ノー”と答えら
れると、この個所には存在するはずのない走査パルスが
、プログラムにより次に処理されるべき菱形の判定ブロ
ック”衝突？”において”イエス”の出力側へ案内され
る。そのだめ制御モジュールは衝突位置へもう１度到着
される。

次にこの個所で同じ故障がもはや生じないと、いわゆる
”偶発的接触走査”が生じたことになる、即ち走査パル
スが例えば機械台における振動によりトリガされてしま
ったことになる。そのため衝突が実際に生じたのではな
く測定プログラムがさらに実行されることになる。しか
しいま前提とされていることは、この場合の例において
は、障害物が８２と８３の間に実際に存在するため、走
査パルスは同じ個所でもう１度生ずる。そのため制御モ
ジュールが走査ヘッドを直前に通過した保証位置へ走行
させる、即ちＳ２へ帰還させてその優先段階を質問する
。“Ｓ２”に対して優先段階”１”が与えられたため一
何故ならば孔Ｚ３，４において出力される測定が加工物
位置の測定のために絶対に必要であるので−８２からス
タート位置Ｓ１への帰還走行が定められ、そこから破線
の経路に沿って、加工物Ｗ１とＷｌにわたシ存在する面
において直接に、次の加工物Ｗ２へ移行する。次に測定
プログラムはＷｌの測定によりさらに進行する。

この場合、測定プロトコルにおいてＷｌの測定を省くだ
めの計算器の出力する相応の指示が現われる。

例６ 前提とされていることは、加工物Ｗ１の突出するエレメ
ントにおける面の、Ｓ４からの走査が、有効な測定結果
を供給しないことである；例えば接触走査パルスが発生
されない一面が劣悪な加工のためあまシにも位置ずれし
ているためまたは突出さえもしていないためまたは突出
する被検査要素が別の材料から形成されているため−と
、その接触走査に対して不適切なパラメータ（測定力、
接触測定速度）が選定されたとする。この種の故障は第
３の菱形の判定ブロック（接触走査故障）において出力
側”イエス”へ導ひかれる。そのためプログラムモジュ
ールは走査ヘッドを保証位置Ｓ４へ帰還させて、そこか
ら測定点が複数回、変更されたパラメータで再び接触走
行される。この繰り返しループは第６図の流れ図におい
てＲで記されている。Ｓ４へ再度到着すると、測定プロ
グラムが再び進行する。しかし相変らず同じ接触走査エ
ラーが生ずると、この制御モジュールは走査ヘッドを保
証位置Ｓ４へ戻す。それの優先段階に対する続いての質
問が値”２”を与えてＳ４から次の保証位置Ｓ５への直
接の走行を定める。

Ｓ５へ達すると測定プログラムがここからさらに進行す
る。この場合、ｚ５からなされる測定が省略されたこと
が記録される。しかしＳ４から８５への直接の走行の場
合に別の障害が生ずると、かつそのため保証位置Ｓ５へ
到着されないと、既に走行した安全位置を通って初期位
置Ｓ１へ帰還が行なわれ、そこから次の加工物へ走行す
る。この場合も測定プロトコルにおいて、省略された測
定点への指示が送出される。

発明の効果 本発明により大量生産における加工物の測定において、
障害が発生した場合も測定機械を遮断して運転を中止す
ることなく、測定作業が続行できる座標測定装置に対す
る制御法が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は複数の座標の測定装置の制御のために必要とさ
れるコンポーネントのブロック図；第２図は代表的な加
工物の測定の際に走行される経路の簡単なダイヤグラム
図；第６図は第１図の制御部４により実施される障害時
の除去プログラムの流れ図を示す。 １・・・制御電子装置、２ａ〜２Ｃ・・・信号発生器、
３ａ〜３ｃ・・・目盛、４・・・制御部、５・・・計算
器、７・・・発電回転計、８・・・駆動モータ、９・・
・出力電子装置、１０・・・走査ヘッド、１１・・・走
査ボール、１２・・・走査ピン、１４・・・走査ピンの
測定力を設定する装置、１７・・・スイッチング接点、
Ｗｌ。 Ｗｌ・・・加工物

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、測定機械に異常が生じた場合に故障通報を送出する
   制御ユニットを備えた量産における測定作業に用いる座
   標測定装置の制御法において、本来の測定プログラムを
   スタートする前に、走査ヘッドないし該走査ヘッドの走
   査部材に対して設けられている所定の走行路に保証位置
   （Ｓ１−Ｓ７）を設定して測定プログラムに入力するよ
   うにし、測定プログラムの進行中に送出される故障通報
   が制御モジュールを作動するようにし、該制御モジュー
   ルは直前に実行された測定過程を繰り返すようにし故障
   通報が再度おこなわれた場合は前記制御モジュールは走
   査ヘッド（１０）を既に通過した保証位置（Ｓ１−Ｓ７
   ）のうちの１つへ帰還させてここから別の保証位置（Ｓ
   １／Ｓ５−Ｓ７）へ走行させるようにして、加工物にお
   ける走査するべき測定点（Ｚ５）をまたは当該の被検査
   要素（Ｚ５−Ｚ８）をないし加工物における残りの全部
   の測定点の走査を省略するようにしたことを特徴とする
   座標測定装置の制御法。 ２、異なる優先段階の保証位置（Ｓ“１”、Ｓ“２”）
   を設け、測定の繰り返しにもかかわらず次の被検査要素
   が測定できない時は、該優先段階の少くとも一方（Ｓ“
   １”）が次に測定されるべき加工物（Ｗ２）への移行切
   り換えを行なうようにした特許請求の範囲の第１項に記
   載の座標測定装置の制御法。 ３、接触走査障害の場合に測定過程の繰り返しを、安全
   位置（Ｓ４“２”）から、変更された制御パラメータを
   用いて行なうようにした特許請求の範囲第１項に記載の
   座標測定装置の制御法。 ４、制御モジュールが、故障の通報された測定過程の繰
   り返しの前に、発生した故障種別に依存して付加的な対
   応手段を開始するようにした特許請求の範囲第１項に記
   載の座標測定装置の制御法。 ５、トリガ接点（１８）が開放されたままの場合は、付
   加的な対応手段を、走査ヘッド（１０）において、走査
   ヘッドまたは該走査ヘッドの走査部材へ機械的な衝撃力
   を作用させることにより行なうようにした特許請求の範
   囲第４項に記載の座標測定装置の制御法。 ６、次の加工物（Ｗ２）への移行切り換えを、既に処理
   の終了した保証位置へ逆方向に走行させてから、行なう
   ようにした特許請求の範囲第２項に記載の座標測定装置
   の制御法。 ７、異なる優先段階の保証位置（Ｓ“１”、Ｓ“２”）
   を設定し、該保証位置の少くとも一方（Ｓ“２”）が同
   じ加工物（Ｗ１）における次の保証位置への移行切り換
   えを、測定の繰り返しにもかかわらず後続の被検査要素
   が測定できない時に、行なわせるようにした特許請求の
   範囲第１項に記載の座標測定装置の制御法。 ８、制御モジュールが、測定の省略された測定位置を識
   別する記録を、測定プロトコルの中で行なわうようにし
   た特許請求の範囲第１項から第７項までのいずれか１項
   に記載の座標測定装置の制御法。