JPS63302309A - 数値制御工作機械における被測定物の自動計測方法 - 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】 駁ｌ上叫机肛分立 本発明は数値制御工作機械における被測定物の自動計測
方法の改良に関するものである。

従来Ω放血 従来、ワークの内径、外径或いは工具長等を自動的に計
測する方式は種々提穿されているが、いずれの方式もプ
ローブを数値制御工作機械の主軸に装着して、ワークを
装着したテーブルと主軸とを相対的に移動させてその移
動量により計測を行うもので、具体的には、計測開始位
置を決めておき、この位置から一方（例えば、プローブ
）を移動させ、ワークに当接したとき、その位置の座標
値を検出し、その間の移動量からワークの内径や外径を
測定するものである。

り°シよ°と　る。占 従来、上記の計測精度を向上させるために、複数回の計
測をなし、その平均値をとるものがあるが、この方式で
は、被測定面やプローブ表面に性状変化が生じた場合、
誤計測を行う可能性があり、計測精度の信頼性が低下す
るという問題点があった。例えば、ワークの被測定面に
は、切削油、切削屑等の異物が付着していることがあり
、プローブ表面も飛散した異物が付着していることがあ
り、このような異物が付着したままで測定をし、その結
果を数値制御部にフィードバックして加工を行うと加工
不良となる。

上記の如き付着異物は、一時的に付着していだけであっ
て、もし仮に永久的に付着しているならば、それは実際
の寸法であり、何回測定しても同じ値の筈である。従っ
て、このような一時的に付着した異物は、除去可能であ
り、従来では、計測に先立って毎回切削油を吹き付けた
り、圧縮空気を吹き付けたりしているが、これでは異物
が付着していない場合も多く、非常に不経済であり、か
つ、高価となる。

ところで、複数回計測してその平均値をとる方式のもの
は、第１回目に異物の付着があっても、第２回目の計測
時では異物が脱落していることもあり、この場合でも、
その平均値は、第１回目の異物付着時の誤差寸法が加わ
ったままであるため、信頼性に乏しいと共に、異物の付
着がないときでも所定回数の計測を行うものであるため
、計測所要時間が長くなるという問題点がある。

°　るための 本発明は従来の自動計測方式の上記問題点に鑑み提案さ
れたもので、数値制御工作機械の主軸とテーブルとの一
方にタッチセンサを、他方に被測定物を取り付け、予め
計測開始位置を記憶しておき、その位置から一方を他方
に向けて接近移動させてタッチセンサから接触信号が発
生したとき移動を停止させると共に、その位置の位置座
標値をサンプリング記憶し、この位置から一方を他方に
対して非接触位置まで戻し、再び一方を他方に向けて接
近移動させてタッチセンサから２回目の接触信号が発生
したとき移動を停止させると共に、その位置の位置座標
値をサンプリング記憶させ、上記第１回目の位置座標値
と第２回目の位置座標値との差を求めさせると共に、そ
の差の絶対値と許容値とを比較させ、その差の絶対値が
許容値内であれば第１回目の位置座標値を当該被測定物
の計測値として採用すると共に計測を終了させ、許容値
外であれば、一方を計測開始位置に戻し、再度上記動作
を反復させ、この動作を所定回数反復しても計測終了と
ならないとき、異常と判断させるようになしたものであ
る。

作且 ワークの被測定面又はタッチセンサのプローブ表面に異
物が付着している場合、第１回目の位置座標値を記憶し
、タッチセンサのプローブがワークの被測定面から離れ
るとき、付着していた異物が脱落したり或いは移動し、
第２回目にタッチセンサのプローブがワークの被測定面
に接触するときには、異物がなくなっていることがある
。この場合、第１回目の位置座標値と第２回目の位置座
標値との差の絶対値は、異物の寸法分だけ誤差を含んで
おり、これが許容値以内の微少なものであれば、第１回
目の位置座標値を当該被測定物の計測値として採用して
も問題がなく、計測を終了させる。しかし、異物の寸法
が許容値以上のものであれば、これが付着していた第１
回目の位置座標値と、付着していない第２回目の位置座
標値との差の絶対値は、許容値以上となり、この場合で
は、タッチセンサ又はワークを一旦計測開始位胃に戻し
、この位置から再度上記動作を反復する。この場合では
、異物が前回脱落していたため、第１回目の位置座標値
と第２回目の位置座標値との差の絶対値は異物を含んで
いないため、許容値以内となり、計測終了となる。

上記異物がｉ落する確率は、タッチセンサのプローブの
接触離隔回数が多（なる程高くなるにしてもある程度限
度があり、計測所要時間との兼ね合いもあるため、一応
５回程度迄とし、５回反復して計測終了とならないとき
、異常として警報ブザー及び警報ランプ等で報知する。

このように何度計測しても、毎回の位置座標値の差の絶
対値が許容範囲以上となる場合とは、例えばタッチセン
サのプローブ表面に切削油が付着していてこの切削油の
粘着力により切削屑が付着し、しかも、この切削屑が脱
落しないで、ワークの被測定面への接触面上で「いった
りきたり」というような微少範囲の移動を繰り返してい
るような場合が想定される。このような場合は、異常を
報知して作業者に払拭除去等の適切な処置をとらせる方
がよい。

また、毎回の計測で５回反復するのではなく、異物の付
着がなければ、Ｌ＠だけで計測が終了するのであり、ま
た、異物の付着があっても、それが、何回目かで脱落し
たときは、次の回の計測で許容値内となって計測を終了
することになる。

さらに、異物の付着のみでなく、計測系の同様な異常に
ついても計測値のバラツキによって判断できる。

実施± 第１図は本発明の第１の実施例を示す側面図であって、
同図において、（１）は数値制御工作機械、（２）はそ
の主軸、（３）は主軸（２）に装着したタッチセンサ、
（４）はワークであって、加工テーブル（５）上に７ａ
置されている。

上記タッチセンサ（３）は、プローブ（３ａ）がワーク
（４）に接触すると信号を発し、離れると信号を発しな
くなる機能有する１種の高精度リミットスイッチであっ
て、主軸（２）に工具（図示省略）と同様に装着される
０例えば、工具マガジン及び自動工具交換装置を備える
数値制御工作ｔ＃！ｆＮｌｉでは、工具マガジンに上記
タッチセンサ（３）を装着しておき、かつ、ＮＣプログ
ラムに加工個所の自動計測プログラムを組み込んでおく
ことによって、加工中に自動計測を行なわせるものであ
る。

上記自動計測プログラムとしては、第２図のフローチャ
ートに示す様な動作を行わせるものである。

先ず、計測開始位置（Ｐりの主軸（２）の座標値（Ｗｏ
）を主軸移動量検出器（図示省略）が検出している現在
位置の座標値としてサンプリング記憶し、計測回数カウ
ンタの値を「１」にセットする。そして、主軸（２）を
計測開始位置（Ｐｌ）から微速（例えば、送り速度１０
０ｗ／ｗｉｎ）でワーク（４）の被測定面に向けて前進
させ、タッチセンサ（３）のプローブ（３ａ）がワーク
（４）の被測定面に接触して接触信号がでると、主軸（
２）の送りを止め、その位置の主軸（２）の座標値（Ｗ
ｌ）をサンプリング記憶させると共に、タッチセンサ（
３）の接触信号が出なくなる位置まで主軸（２）をもど
し、この位置から再び前記と同じ微速でワーク（４）の
同じ被測定面に向けて前進させ、タッチセンサ（３）の
プローブ（３ａ）がワーク（４）の被測定面に再び接触
して接触信号が出ると、主軸（２）の送りを止め、その
位置の主軸（２）の座標値（Ｗ２）をサンプリング記憶
させる。

そして、両座標値の差の絶対値ＩＷＩ　Ｗ２　ｌを計算
させ、この値が許容値（例えば、５０μｍ）以内かどう
かを判断させ、許容値以内であれば、計測結果として、
（Ｗｌ）を計測値として採用し、計測動作を終了させる
。また、許容値以外であれば、計測回数カウンタの値が
「５」であるか否かを判断させ、「５」でなければ、上
記カウンタの値にｒｌＪをプラスさせ、主軸（２）を計
測開始位置（Ｐｌ）に戻し、再び前記動作を反復させる
。このようにして、各回のＩＷＩ　−Ｗ２　　＋を計算
させ、許容値以外という場合が５回継続すると、アラー
ムを作動させ、作業を停止させる。この反復回数が５回
というのは、−例であって、これに限定されるものでは
ない。

上記した計測動作を第１図で具体的に説明すると、例え
ば、第１回目の計測で異物（７）が付着していて、その
値が（Ｗりであり、次の計測で異物（７）が脱落してい
て、その値が（Ｗｌ）であったとすると、ＩＷＩ　　Ｗ
ｘ　　ｌは、異物（７）の寸法ということになり、これ
が許容値以内の微少なものであれば問題がないが、許容
値以上であれば、もう一度計測し直すのである。今度は
異物（７）が脱落している筈であるから、（Ｗｌ）と（
Ｗｌ）とは同じ値の筈であり、当然、１Ｗｌ−Ｗｌ　１
は許容値以内となり、（Ｗｌ）を計測値として採用する
。しかし、今度の計測でもＩＷｒ　　Ｗｌ　　ｌが許容
値以上なら、さらにもう一度計測し直させる。これを所
定回（例えばｎ−５）反復させ、ｎ回とも許容値以上な
ら異常と判断させ報知させるのである。

勿論、異物の付着がなければ、１度の計測で求めたＩＷ
Ｉ　　Ｗｌ　　１の値が許容値以内となり、計測を終了
する。

次に、第３図は本発明の第２実施例を示す側面図で、主
軸（２）にドリル等の工具（８）を装着し、加工テーブ
ル（５）にタッチセンサ（３）を装着して工具（８）の
長さを測定させるものである。この場合の測定も、前述
と同様に行われるものである。

発皿■立来 本発明によれば、ワークの被測定面又はタッチセンサの
プローブ表面の性状変化（異物付着等）によって計測値
にバラツキが生じても、このバラツキが一時的であれば
、正しい計測が可能であり、このバラツキの大きさが許
容値以上で所定回数繰り返せば、異常と判断し、作業を
停止させ、警報を出させるようにし、勿論正常であれば
、所定回数繰り返すことなく、１回だけ、又はそれ以後
は繰り返さないで計測を終了させることができ、構造的
には非常に簡ｆｆｉご計測値の信頼性を向上させること
ができ、この種の自動計測方法として、経済的で所要時
間の短縮が図れる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の側面図、第２図は本発明
の自動計測方法の一例を示すフローチャート、第３図は
本発明の第２実施の側面図である。 （１）・・・数値制御工作機械、 （２）・・・主軸、　　　（３）・・・タッチセンサ、
（４）・・・ワーク、　　（５）・・・加工テーブル、
（７）・・・異物、　　　（８）・・・工具、（Ｐｌ）
計測開始位置。 特　許　出　願人　大阪機工株式会社 代　　　　理　　　　人　　　江　　　原　　　省　　
吾第１図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）数値制御工作機械の主軸とテーブルとの一方にタ
   ッチセンサを、他方に被測定物を取り付け、予め計測開
   始位置を記憶しておき、その位置から一方を他方に向け
   て接近移動させてタッチセンサから接触信号が発生した
   とき移動を停止させると共に、その位置の位置座標値を
   サンプリング記憶し、この位置から一方を他方に対して
   非接触位置まで戻し、再び一方を他方に向けて接近移動
   させてタッチセンサから２回目の接触信号が発生したと
   き移動を停止させると共に、その位置の位置座標値をサ
   ンプリング記憶させ、上記第１回目の位置座標値と第２
   回目の位置座標値との差を求めさせると共に、その差の
   絶対値と許容値とを比較させ、その差の絶対値が許容値
   内であれば第１回目の位置座標値を当該被測定物の計測
   値として採用すると共に計測を終了させ、許容値外であ
   れば、一方を計測開始位置に戻し、再度上記動作を反復
   させ、この動作を所定回数反復しても計測終了とならな
   いとき、異常と判断させるようになしたことを特徴とす
   る数値制御工作機械における被測定物の自動計測方法。