JP2000500400A - On-machine ballbar device and method of using the same - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ボールバーソケットヘッド（３０２）をＣＮＣ工作機械又は類似の装置のための標準型工具ヘッド（３０４）に取り付ける。次に、ソケットヘッドを工作機械の工具チェーン（３１６）上に待機させ、自動工具交換アーム（３２０）によるプログラム制御の下で工作機械スピンドル（３１８）内へ選択的にロードする。次に、ボールバーソケットヘッド（３０２）をベースソケット（３０８）に取り付けられた入れ子式ボールバーに係合させる。ボールバー及びベースソケット（３０８）を工作機械のテーブル（３１０）の周囲の配置し、又は工作機械による試験目的のためにテーブル上に自動的に配置することができる。ボールバーの試験機能は、工作機械のローディング及びアンローディング中に、一続きの生産運転の相互間の時期に、運転停止時に、又は定期的な所定の時間間隔で自動的に実施できる。ボールバー機器のロード時、工作機械は、ボールバー試験のための所定の制御動作パターンに自動追従する。試験実施後、ボールバーソケットヘッド（３０２）を工具チェーン（３１６）及びボールバーに戻し、もし適切ならば、ベースユニットボール及びボールバーを移動させる。試験の結果は、コンピュータによって受け取られ、かかる結果を、オペレータのために表示し、統計的分析のために記憶し、或いは工作機械の動作制御を再校正するよう動的に用いることができる。好ましくは、ボールバーセンサ（３１４）は、ワイヤレス方法を用いてコンピュータと連絡する。 (57) Summary The ballbar socket head (302) is mounted on a standard tool head (304) for a CNC machine tool or similar device. Next, the socket head is parked on the tool chain (316) of the machine tool and selectively loaded into the machine tool spindle (318) under program control by the automatic tool change arm (320). Next, the ballbar socket head (302) is engaged with the telescoping ballbar attached to the base socket (308). The ballbar and base socket (308) can be placed around the table (310) of the machine tool or automatically placed on the table for testing purposes with the machine tool. The test function of the ballbar can be performed automatically during the loading and unloading of the machine tool, between successive production runs, at shutdown, or at regular predetermined time intervals. When the ballbar device is loaded, the machine tool automatically follows a predetermined control operation pattern for a ballbar test. After the test is performed, the ballbar socket head (302) is returned to the tool chain (316) and ballbar, and if appropriate, the base unit ball and ballbar are moved. The results of the test are received by a computer, and such results can be displayed for the operator, stored for statistical analysis, or used dynamically to recalibrate machine tool operating controls. Preferably, the ballbar sensor (314) communicates with the computer using a wireless method.

Description

【発明の詳細な説明】 オンマシン・ボールバー装置及びその使用方法発明の分野 本発明は、数値制御式工作機械、座標測定機械（ＣＭＭｓ）、ロボット、組み 立て装置等用の改良機械精度監視装置及び方法に関する。発明の背景 過去には、工作機械は、まれに行われる手動テスト方法で工作機械に選択的に 設置される装置でテストされてきた。 図１はブリアンの米国特許第４，４３５，９０５号に記載されているタイプの 、工作機械の精度を決定するための周知の抜き差しマグネットボールバーテスト ゲージを示す。２つのゲージボール（１０，１２）が入れ子式取付具によって保 持され、且つ互い分離され、この取付具により、ゲージボールに相対的な軸線方 向運動の自由度を許すが、横方向運動の自由度を許さない。入れ子式取付具は平 行なリード曲げユニット（１４）と、剛性部材（１６、１８、２０、２２、２４ ）とを有する。一方のゲージボール（１０）は、中心をテストすべき工作機械に 関して固定するマグネットソケットナックル組立体（３４）によって固着される 。他方のゲージボール（１２）はもう一つのマグネットソケットナックル組立体 （３８）によって固着され、このマグネットソケットナックル組立体は、ボール （１２）の中心が規定された軌道を描くように向けられる仕方で工作機械によっ て係合又は保持され、軌跡のあらゆる点は理論的には、固定ゲージボール(１０) の中心から等距離である。移動するボール（１２）がその軌道を描くと、工作機 械の運動の不正確さによって引き起こされる２つのボール（１０、１２）の中心 間の半径方向の距離の変化が、平行リード曲げユニット（１４）によって作動さ れる線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）組立体（５０、５６、５８）のような変位 トランスデューサーによって決定され、或いは測定される。数カ所の異なるボー ル（１０）位置を中心とする多軌道について測定をし、それによって、工作機械 の精度を決定することができる。 メリーランド州ガイザーシュバーグ、セスナアベニュー、７９０１−Ｃのオー トメーテッド プレシィジョン社によって販売されているＳＥＲＶＣＨＥＣＫ（ 登録商標）として知られた改良入れ子式ボールバー装置は図２ａ及び２ｂに示さ れている。ＳＥＲＶＣＨＥＣＫの入れ子式ボールバーユニット（２０２）はマシ ーニングセンター、フライス盤、ターニングセンター、旋盤及びグラインダー、 ＣＭＭＳ、ロボット、及び多軸サーボ装置を含む数値制御式工作機械の性能を評 価する極めて正確な低摩擦の測定を行う平行なばねサスペンションを使用する。 ブリアンの設計とは違って、ボールバーはそれに取り付けられた１つの球を有す る。これはマシンテーブルに磁石で取り付けられた固定球と一緒に働き、そして ブリアンの装置の機能と同様な機能をするが、ボールバーの設置を大変簡単にす る。この入れ子式ボールバーは信号をワイヤ２０３を介してインターフェースモ ジュール２０４に伝達し、インターフェースモジュールはＩＢＭの互換性パーソ ナルコンピュータ２０６で作動するＷｉｎｎｅｒ（登録商標）２．０１ＳＥＲＶ ＣＨＥＣＫソフトウェアにボールバー出力データを与える。このソフトウェアは 工作機械によって描かれる完全な円形経路からの偏りを記録し、メニュー駆動型 分析、オンラインヘルプ、対話式セットアップ、及び図形表示を行う。 しかしながら、これらのタイプのより早い時期のボールバー装置は工作機械の 校正検定又は維持手続中の使用されるように設計され、ボールバー装置によって 行われる機械精度テストのために生産から工作機械を外し、そして工作機械をセ ットアップすることを必要とした。発明者は、機械の一部として取り付けること ができ且つ機械のサーボ位置決めの精度を照合する正規基準で自動的に作動させ ることができるボールバー装置の要望があることを決定した。発明の要約 従って、本発明の目的は、数値制御式工作機械の精度の測定及び／又は工作機 械の目盛校正を行うための自動テストゲージを提供することにあり、該ゲージは 工作機械の工具交換の時の専用工具として装着される。 本発明の他の目的は、ＣＮＣ工作機械、あるいは類似の工作機械又は機構の工 具交換の時の専用工具として装着するための改良したボールバー装置を提供する ことにある。 本発明の更に他の目的は、自動化したオンマシン・ボールバー装置を使用する ＣＮＣ工作機械、あるいは類似の工作機械又は機構を評価するための改良した方 法を提供することにある。 本発明の他の目的は、相対的位置情報を監視用コンピュータにワイヤレスで伝 達する改良したボールバー装置を提供することにある。 これら目的、及び明細書及び請求の範囲を詳細に調べることによって当業者に 明らかになるであろう他の目的は、好ましい実施態様において、ボールバーソケ ットヘッドをＣＮＣ工作機械あるいは類似の装置の標準工具ヘッドに取り付ける ことによって達成される。ソケットヘッドは、工作機械の工具チエーンに取り付 けられ、プログラム制御のもとに自動工具交換アームによって工作機械のスピン ドルに選択的に装着される。ボールバーソケットヘッドは、ベースソケットに取 り付けられた伸縮自在のボールバーと係合される。ボールバーとベースソケット は、工作機械によって、工作機械のテーブルの周辺に配置されるか、あるいはテ ストのためにテーブル上に自動的に配置される。ボールバーのテスト作動は、生 産稼動中に、休止時間に、あるいは定期的に所定時間間隔をおいて、マシーンの 取り付け及び取り外しの間に自動的に行われる。ボールバー装置が取り付けられ ると、工作機械は自動的にボールバーテストのための所定のコントロールモーシ ョンパターンを行う。テスト後、ボールバーソケットヘッドは、適当な場合には 、工作機械の工具チエーンとボールバーに戻され、ベースユニットとボールバー が移動させられる。テストの結果がコンピュータに受け取られ、オペレーターの ために表示され、統計的解析のために記憶され、あるいはマシーンのモーション コントロールを再校正のために動的に使用される。他の好ましい実施形態におい ては、ボールバーセンサーがワイヤレスで使用するコンピュータに接続され、ワ イヤーはボールバーソケットの自動的な位置決め及び収容と干渉しない。図面の簡単な説明 図１は、従来の入れ子式磁気ボールバーテストゲージの説明図である。 図２ａは、本発明者によって以前に開発された改良された入れ子式ボールバー 装置の説明図であり、図２ｂは、このボールバー装置とボールバーの出力を分析 するために接続された関連するコンピュータとの説明図である。 図３は、本発明によるオンマシン・ボールバー装置の側面図である。 図４は、本発明による固定ボールマウントの組立図である。 図５は、ボールバーサポート部材を備えた本発明による固定ボールマウントの 側面図である。 図６は、本発明による自動化したＣＮＣマシンボールバー測定手順のステップ を示すフローチャートである。 図７は、本発明において使用した制御装置とフィードバックループのブロック 図である。好ましい実施形態の詳細な説明 本発明は、コンピュータ数値制御式（ＣＮＣ）工作機械、或いは、これと同様 な工作機械用の新規ボールバー装置、および、この装置を使用する方法を提供す る。 始めに図３を参照すると、本発明のオンマシン・ボールバー装置が、ＣＮＣマ シニングセンタ３０６の標準工具ホルダ３０４に取付けられた標準ボールバーソ ケットヘッド３０２と、マシンテーブル３１０に取付けられる、低形材の、自動 芯出しベースマウント３０８と、該ベースマウント３０８の固定球３１２と、ボ ールバーセンサ３１４とを有し、該ボールバーセンサ３１４は、一方の端にボー ルを、他方の端にソケットを備える。 ソケットヘッド３０２は、メリーランド州のガイザーズバーグのオートメーテ ィッドプレシジョン社によって市販される標準ボールバー固定ソケットであり、 マシニングセンタ３０６に適した形状を備えた標準工具ホルダ３０４に取付けら れる。次いで、ソケットヘッド３０２は、マシニングセンタ３０６の標準工具と して扱われる。ソケットヘッド３０２は、工具チェーン３１６に取付けられ、次 いで、プログラム制御の下、工具交換アーム３２０によってマシンスピンドル３ １８に選択的に取付けられる。 ベースマウント３０８は、マシンテーブル又はパレットに取付けられる、低形 材の、自動芯出し（６点半動式）ベースマウントである。この装置は、部分負荷 の邪魔とならないように、作業帯域よりも下に取付けても良い。ベースマウント ３０８はまた、ボールバー作業が望まれたときに操作者が手動でベースマウント ３０８を位置決めすることができるようにする位置決めピン及び迅速解放クラン プを備える。 固定球３１２は、ベースマウント３０８に取付けるための整合半動式磁気カッ プリングを備えた１インチ（２．５４cm）の固定球である。磁気半動式設計によ り、手動、或いは、自動のいずれかで、ベースマウント３０８への固定球３１２ の高度に繰り返し性の位置決めを可能にする。所望であれば、固定球を、機械繰 り返し性及び熱ドリフトを検査するオンマシン接触プローブと共に使用すること もできる。 ボールバーセンサ３１４は、メリーランド州、ガイザーズバーグ、セスナアべ ニュー７９０１−Ｃのオートメーティッドプレシジョン社により販売される在来 のＳＥＲＶＣＨＥＣＫ（商標）ブランドのボールバー装置が良いが、これを本願 で説明する仕方で改良して自動配置手続及びワイヤレス作業を容易にしても良い 。第１実施形態では、ボールバーセンサ３１４は、ワイヤ３２２によってボール バーインターフェースモジュール２０４に、そして、該インターフェースボック ス２０４から、ボールバー出力データを処理するためのコンーピュータ２０６（ これらは共に図２ｂに図示される）に接続されている。コンピュータ２０６は、 Ｗｉｎｎｅｒバージョン２．０１解析ソフトウェアを実行するのが好ましく、こ れもまたメリーランド州、ガイザーズバーグ、セスナアベニュー７９０１−Ｃの オートメーティッドプレシジョン社から市販されている。 図４は、ユニット４００として全体的に示された別の実施形態の固定球及びこ れに関連した取付体を示す。この実施形態では、固定球４０２及び補助固定球４ ０４が、ロッド４０６に取付けられ、穴４０９にねじ込まれた小ねじによってベ ース４０８に取付けられる。ベース４０８は取付穴４１０を有し、これらの穴４ １０は、操作者がユニット４００をマシンテーブルに所定の位置で取付けること ができるように迅速解放ねじを受入れる。 次いで、図５を参照すると、別の好ましい実施形態では、固定ボール３１２が 、ロッド５１２によってベース５０２に取付けられ、このベース５０２は、位置 決めピン５０４と、マグネット５０６とを有する。位置決めピン５０４は、マシ ンテーブル３１０の所定位置で穴５０８に嵌まり、マグネット５０６は、試験作 業中、ベース５０２をマシンテーブル３１０に当接させたままにする。この仕方 で は、機械３０６の工具交換アーム３２０によって固定ボール３１２及びそのベー ス５０２をテーブルに自動的に配置することができる。 この実施形態では、ボールバーセンサ３１４の自動配置を容易にするため、ボ ールバーセンサ支持体５１０がロッド５１２に連結されている。ボールバーセン サ支持体５１０は、アーム５１４と、パッド５１６と、任意のスプリング部材５ １８とを有する。アーム５１４はロッド５１２に連結され、パッド５１６はアー ム５１４の端に取付けられる。パッド５１６は、ボールバーセンサ３１４に係合 し、これを支持するように形作られ、好ましくは、パッド５１６への配置中、ボ ールバーセンサ３１４が損傷しないように、フォームラバーのような緩衝面を備 えるのが良い。パッド５１６及びアーム５１４は、ボールバーセンサ３１４が水 平軸線５１８よりも僅かに下で支持されるように配置される。その結果、ボール バーセンサ３１４が水平作業位置にあるときには、ボールバーセンサ３１４は、 固定ボール３１２を中心とする回転中、ボールバーセンサ支持体５１０に接触し ないことになる。ボールバーセンサ３１４は、水平よりも下、約１０°から４０ °までの角度θに、パッド５１６によって支持されるのが好ましい。 随意には、工具交換機によるボールバーセンサ３１４の自動配置の起こりうる 鉛直方向軸線誤差をさらに補償するためにスプリング部材５１８を設けてもよい 。この実施の形態では、アーム５１４はロッド５１２に回動自在に取り付けられ ており、比較的堅いスプリング部材５１８は、ボールバーセンサ３１４を受け入 れるときに、衝撃を吸収し、アーム５１４の僅かな回転を許容する。別の例とし て、アーム５１４は、同じ機能を提供するために、ロッド５１２にしっかりと取 り付けられ、可撓性に（ばねのように）されていてもよい。 オンマシン・ボールバーは、ルーチンベースで機械の精密な性能を決定するた めに、ＣＮＣ工作機械オペレータに頑丈で精密な報知的工具を提供する。操作は 、オペレータにとって迅速かつ透明であり、オペーレタは最小の介入を要求され るだけである。熱およびコンプライアンス誤差をチェックするために変更された ボールバーを提供することもできる。随意には、ボールバーは、熱成長および繰 り返し性を監視するために、（５軸スピンドルのような）スピンドルと組み合わ せてもよい。 リアルタイム誤差補償技術は、製造運転中の定期的ボールバー試験の結果に基 づいたＣＮＣ工作機械制御操作に適用することができる。このように、ボールバ ー試験の結果を用いてＣＮＣ工作機械の制御機能を変更することができる。たと えば、ボールバー試験が、ＣＮＣ工作機械のｘ方向の運動のスケールミスマッチ を検出した場合には、ｘ方向のサーボモータに対する運動指令信号を変更して検 出されたスケールミスマッチを補償し、かくして、ＣＮＣ工作機械の運動不精密 問題を克服するためのフィードバックシステムを効果的に提供することができる 。 ボールバーは、インターフェース、すなわち、ボールバーからの出力情報を記 憶し、分析するためのコンピュータにワイヤによって接続することができるけれ ども、好ましい実施の形態では、図５に示すように、ワイヤによる機械加工操作 およびボールバーの自動配置に妨害を回避するために、ボールバーとコンピュー タインターフェースとの間に、ワイヤレス通信を設けるのがよい。ワイヤレス通 信は、赤外線、可視光線、マイクロ波、或いはラジオ周波数バンドのような任意 の所望のバンドで行うことができる。低出力ラジオ周波数伝送は、ＣＮＣ工作機 械の運動および回転が、マルチ光発信器または受信器を用いなければ、光或いは 赤外線で起こり得るこれらの伝送の妨害しないという利点を有する。環境を考慮 すると、インターフェースボックスはボールバーに対して視線が外れて配置され ることを要請されることもある。この実施の形態では、遠隔制御、車庫ドア或い はコードレス電話伝送に利用可能な周波数のような任意の所望の利用可能な伝送 周波数を使用した在来のコンパクトな低出力ラジオ周波数発信器がボールバーセ ンサのハウジングに設けられている。ボールバーセンサのハウジングにはまた、 バッテリー電源が設けられている。 インターフェースボックスがボールバーセンサに対する視線上に配置されるの がよい場合には、赤外線伝送が好ましいことがある。この場合には、複数の赤外 線エミッタ５２０がボールバーセンサの外側に配置されており、複数の赤外線エ ミッタ５２０は、少なくとも１つのエミッタの出力がインターフェースボックス のところで赤外線エミッタ検出器によって常に受信されるように位置決めされて いる。たとえば、複数の方向に伝送するように、ボールバーセンサ３１４のハウ ジングの頂部、底部、および／又は側部に配置されているのがよい。 今、図６を参照すると、ボールバーセットアップおよび試験プログラムは好ま しくは、機械の自動サイクルに統合されている。好ましいオンマシンボールバー 試験プログラムがフローチャートの形式で示されている。ブロック６０２で示さ れる第１のステップで、関連した工具ホルダ、固定されたボールおよびボールバ ーセンサを備えたボールバーソケットは、工具として工作機械に装荷される。固 定されたボールおよびボールバーセンサの場合には、これらのアイテムを取り上 げ、配置するためのピックアップ工具を設けるのがよく、固定されたボールおよ びボールバーセンサは、ＣＮＣ工作機械が、ピックアップ工具を用いて、これら を取り上げ、操作のために配置するのがよい場合には、マシンテーブルの近くに 配置されるのがよい。ピックアップ工具は、動かすべきアイテムに係合するため の磁性機構、クランプ機構或いはその他の機構を有するのがよい。 ブロック６０３では、オンマシンボールバー試験を行うための適当な時間であ るかどうかが決定される。たとえば、かかる試験は、機械の装荷および除荷中、 製造工程の合間、停止時間、或いは定期的な所定の時間ごとに行われるのがよい 。試験を行うべきときには、制御はブロック６０４に移される。 ボールバーの各テストの初めに、ブロック６０４において、固定ボールが、テー ブル表面の所定の位置に、所定の向きで、上述したように、直接あるいは工作機 械チェーン内のピックアップ工具を介して、置かれる。 ブロック６０６においては、ボールバーセンサが、マシンテーブル上にすでに 置かれ、（図５に図示された）ボールバーセンサ支持体５１０などの支持デバイ ス上にある固定ボール上に置かれる。好ましくは、ワイヤレス通信が用いられる が、代わりに、自動設置の際に、もつれることがないように、ワイヤを設けるこ ともできるし、あるいは、あまり好ましくはないが、オペレータの手動により、 ワイヤを取付けることもできる。 次いで、ブロック６０８において、ボールバーソケットと付随した工具ホルダ が工作機械スピンドルに装填される。ブロック６１０において、ボールバー数値 制御セットアッププログラムが実行され、ソケットがボールバーセンサのボール 端部に係合させられ、（水平あるいは鉛直の）テスト準備位置まで、持ち上げら れる。 ブロック６１２において、標準ボールバー数値制御テストプログラムが実行さ れ、ボールバーデータが収集される。データは自動的に解析され、好ましくは、 工作機械または工場用の統計的プロセス制御システムにダウンロードされる。ブ ロック６１４において、ボールバー工具（固定ボール、ボールバーセンサおよび ソケット）が、工作機械作業領域から取り除かれ、および／または、工作機械チ ェーンに、適当に、戻される。工具は、その設置時とは逆の順序で戻される。最 後に、ブロック６１６において、ボールバー解析の結果が、工作機械制御パラメ ータの修正に用いられ、不規則な動作を補償することができる。 あまり好ましくはないが、一部自動で、一部手動の方法を、次のようにして、 実行することもできる。 （ｉ） ソケットを（工具ホルダとともに）マシンスピンドルに装填する。 （ii） 手動で、固定球をベースマウントに装填する。 （iii） ボールバーセットアップ数値制御プログラムを実行し、ソケットを準 備位置に移動させる。 （iv） 手動で、ボールバーリードをソケットと固定球の間に取付ける。 （ｖ） 手動で、ボールバーケーブルをインターフェイスボックスに接続する 。 （vi） 標準ボールバーテスト数値制御プログラムを実行する。 （vii） 自動で、ボールバーデータを解析し、ＳＰＣシステムの結果をダウン ロードする。 （viii）工作機械からボールバーシステムを取り除き、アンロードする。 図７は、本発明の好ましい実施態様を示すもので、ボールバーインターフェイ スモジュール（ＳＩＭ）２０４、ボールバー解析ソフトウェア７０２およびパラ メータ調整モジュール７０５が、パーソナルコンピュータ２０６内にインストー ルされている。本実施態様においては、モジュール２０４、ボールバー解析ソフ トウェア７０２およびモジュール７０５は機械の工作制御システムに結合されて いてもよく、工作機械のダイナミック・オン・ライン・キャリブレーションのた め、パラメータ調整モジュール７０５を介して、工作機械のコントローラに、有 機的に一体化することもできる。とくに、パラメータ調整モジュール７０５は、 マシニングセンタ３０６にインターフェイスを提供し、ボールバーセンサによっ て計測されたように、工作機械を位置決めることに基づき、工作機械のためのキ ャリブレーション情報の転送を可能にする。このキャリブレーション情報は、次 いで、マシニングセンタ３０６により使用される。パラメータ調整モジュール７ ０５は、マシニングセンタの外部制御能力にしたがって、キャリブレーションパ ラメータを特定のマシニングセンタ３０６に転送するように設計されたソフトウ ェアによってもよい。好ましくは、種々の製造者により、工業標準インターフェ イス構成が、工作機械の制御およびモニターのために開発されているので、パラ メータ調整モジュール７０５は、オープン・アーキテクチャ・コントロール（Ｏ ＡＣ）に入力を提供するように構成されている。 ボールバー解析ソフトウェアは、好ましくは、各ボールバーテストからデータ を、従来の工業標準プロセス制御手法を用いて、精度、変化性およびテストされ る工作機械の精度における傾向をモニターするコンピュータ２０６内で実行され ているボールバー解析ソフトウェア７０２などの統計的プロセス制御プログラム に、データを提供する。図７に示されるように、統計的プロセス制御ソフトウェ アはまた、ボールバーシステムからデータを受け取るように接続され、複数の工 作機械のプロセスモニター用の中央に位置したショップフロアコンピュータ７０ ３内で作動させることもできる。所望であれば、ボールバー解析ソフトウェアは 、一または二以上のＣＮＣマシンとして機能する遠隔配置コンピュータ内に、同 様に存していてもよい。 当業者は、ここに提示された思想が、工作機械自動モードで、有用に動作可能 な他のタイプの計測およびキャリブレーション工具に適用可能であることを認識 し得るであろう。Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an improved machine precision monitoring device for numerically controlled machine tools, coordinate measuring machines (CMMs), robots, assembly devices and the like. About the method. BACKGROUND OF THE INVENTION In the past, machine tools have been tested with equipment that is selectively installed on the machine tool in a rarely performed manual test method. FIG. 1 shows a known insertion and removal magnet ball bar test gage of the type described in U.S. Pat. No. 4,435,905 to Brian for determining the accuracy of machine tools. Two gage balls (10, 12) are held by telescopic fittings and separated from each other, which allow a degree of freedom of axial movement relative to the gage balls, but a degree of freedom of lateral movement. Do not forgive. The telescoping fixture has parallel lead bending units (14) and rigid members (16, 18, 20, 22, 24). One gauge ball (10) is secured by a magnet socket knuckle assembly (34) which secures the center with respect to the machine tool to be tested. The other gauge ball (12) is secured by another magnet socket knuckle assembly (38) which is oriented such that the center of the ball (12) follows a defined trajectory. Engaged or held by the machine tool, every point of the trajectory is theoretically equidistant from the center of the fixed gauge ball (10). As the moving ball (12) follows its trajectory, the change in radial distance between the centers of the two balls (10, 12) caused by the inaccuracy of the movement of the machine tool causes the parallel lead bending unit (14). ) Actuated by a displacement transducer, such as a linear variable differential transformer (LVDT) assembly (50, 56, 58). Measurements can be made on multiple tracks around several different ball (10) positions, thereby determining the accuracy of the machine tool. A modified nested ballbar device known as SERVCHECK (R) sold by Automated Precision, Inc., 7901-C, Cessna Ave., Geysersburg, Md. Is shown in FIGS. 2a and 2b. SERVCHECK's telescoping ballbar unit (202) is a highly accurate, low-friction machine that evaluates the performance of numerically controlled machine tools, including machining centers, milling machines, turning centers, lathes and grinders, CMMS, robots, and multi-axis servos. Use a parallel spring suspension to make the measurements. Unlike Brian's design, the ballbar has one ball attached to it. This works with a fixed sphere that is magnetically attached to the machine table and performs a function similar to that of Brian's device, but greatly simplifies the installation of the ballbar. The nested ballbar transmits signals to the interface module 204 via wire 203, which provides the ballbar output data to Winner® 2.01 SERV CHECK software running on an IBM compatible personal computer 206. . The software records deviations from the complete circular path drawn by the machine tool and provides menu driven analysis, online help, interactive setup, and graphical display. However, these types of earlier ballbar devices are designed to be used during machine tool calibration verification or maintenance procedures, and remove the machine tool from production for machine accuracy tests performed by the ballbar device. And needed to set up the machine tools. The inventor has determined that there is a need for a ballbar device that can be mounted as part of a machine and that can be automatically operated on a regular basis to verify the accuracy of the machine's servo positioning. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an automatic test gauge for measuring the accuracy of a numerically controlled machine tool and / or for calibrating the machine tool, the gauge comprising a tool changer for the machine tool. It is installed as a special tool at the time of. It is another object of the present invention to provide an improved ballbar device for mounting as a dedicated tool during tool change on a CNC machine tool or similar machine tool or mechanism. It is yet another object of the present invention to provide an improved method for evaluating a CNC machine tool or similar machine tool or mechanism that uses an automated on-machine ballbar device. It is another object of the present invention to provide an improved ballbar device for wirelessly transmitting relative position information to a monitoring computer. These and other objects, which will become apparent to those of ordinary skill in the art upon reviewing the specification and claims, are described in a preferred embodiment, in which a ballbar socket head is used as a standard tool for a CNC machine tool or similar device. Achieved by attaching to the head. The socket head is mounted on the tool chain of the machine tool and is selectively mounted on the machine tool spindle by an automatic tool change arm under program control. The ballbar socket head is engaged with a telescoping ballbar mounted on the base socket. The ballbar and the base socket are located by the machine tool around the table of the machine tool or automatically on the table for testing. The test operation of the ball bar is automatically performed during the production operation, at the time of the downtime or at regular time intervals, and during the installation and the removal of the machine. When the ball bar device is installed, the machine tool automatically performs a predetermined control motion pattern for a ball bar test. After the test, the ballbar socket head is, if appropriate, returned to the tool chain and the ballbar of the machine tool, and the base unit and the ballbar are moved. The results of the test are received by a computer, displayed for the operator, stored for statistical analysis, or dynamically used to recalibrate the machine's motion controls. In another preferred embodiment, the ballbar sensor is connected to a computer for wireless use and the wires do not interfere with the automatic positioning and storage of the ballbar socket. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram of a conventional nested magnetic ball bar test gauge. FIG. 2a is an illustration of an improved nested ballbar device previously developed by the present inventor, and FIG. 2b is an illustration of the ballbar device and the associated connected to analyze the output of the ballbar. It is an explanatory view with a computer. FIG. 3 is a side view of the on-machine ball bar device according to the present invention. FIG. 4 is an assembly view of a fixed ball mount according to the present invention. FIG. 5 is a side view of a fixed ball mount with a ball bar support member according to the present invention. FIG. 6 is a flowchart illustrating the steps of an automated CNC machine ball bar measurement procedure according to the present invention. FIG. 7 is a block diagram of a control device and a feedback loop used in the present invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention, computer numerically controlled (CNC) machine tools, or new ballbar device for similar machine tools and this, and a method for using this device. Referring first to FIG. 3, an on-machine ballbar apparatus of the present invention includes a standard ballbar socket head 302 mounted on a standard tool holder 304 of a CNC machining center 306 and a low profile material mounted on a machine table 310. , An automatic centering base mount 308, a fixed ball 312 of the base mount 308, and a ball bar sensor 314. The ball bar sensor 314 includes a ball at one end and a socket at the other end. The socket head 302 is a standard ballbar mounting socket marketed by Automated Precision, Inc. of Geysersburg, MD and is mounted on a standard tool holder 304 having a shape suitable for the machining center 306. Next, the socket head 302 is treated as a standard tool of the machining center 306. The socket head 302 is attached to the tool chain 316 and then selectively attached to the machine spindle 318 by the tool change arm 320 under program control. The base mount 308 is a low profile, self-centering (6-point semi-moving) base mount that is mounted on a machine table or pallet. The device may be mounted below the working zone so as not to interfere with the partial load. The base mount 308 also includes locating pins and quick release clamps that allow an operator to manually position the base mount 308 when ballbar work is desired. The fixed sphere 312 is a one inch (2.54 cm) fixed sphere with an aligned semi-moving magnetic coupling for mounting to the base mount 308. The magnetic semi-moving design allows for highly repeatable positioning of the fixed sphere 312 on the base mount 308, either manually or automatically. If desired, fixed spheres can be used with on-machine contact probes to check for machine repeatability and thermal drift. The ballbar sensor 314 may be a conventional SERVCHECK ™ brand ballbar device sold by Automated Precision, Inc., 7901-C, Cessna Avenue, Gaithersburg, MD, which is described herein. The automatic placement procedure and the wireless operation may be facilitated by making improvements. In the first embodiment, the ballbar sensor 314 is connected to the ballbar interface module 204 by wires 322 and from the interface box 204 to the computer 206 for processing ballbar output data (both shown in FIG. 2b). Connected). Computer 206 preferably executes Winner version 2.01 analysis software, which is also commercially available from Automated Precision, Inc., 7901-C, Cessna Avenue, Geysersburg, MD. FIG. 4 illustrates another embodiment of a stationary sphere, generally shown as a unit 400, and an associated mounting. In this embodiment, fixed ball 402 and auxiliary fixed ball 404 are attached to rod 406 and attached to base 408 by machine screws threaded into holes 409. The base 408 has mounting holes 410 which receive quick release screws so that the operator can mount the unit 400 in place on the machine table. Referring now to FIG. 5, in another preferred embodiment, a fixed ball 312 is attached to a base 502 by a rod 512, which has a locating pin 504 and a magnet 506. The positioning pin 504 fits into the hole 508 at a predetermined position on the machine table 310, and the magnet 506 keeps the base 502 in contact with the machine table 310 during the test operation. In this manner, the fixed ball 312 and its base 502 can be automatically placed on the table by the tool change arm 320 of the machine 306. In this embodiment, a ballbar sensor support 510 is connected to a rod 512 to facilitate automatic placement of the ballbar sensor 314. The ballbar sensor support 510 has an arm 514, a pad 516, and an optional spring member 518. Arm 514 is connected to rod 512 and pad 516 is attached to the end of arm 514. The pad 516 is shaped to engage and support the ballbar sensor 314 and preferably has a cushioning surface, such as foam rubber, to prevent damage to the ballbar sensor 314 during placement on the pad 516. Good to have. Pads 516 and arms 514 are arranged such that ballbar sensor 314 is supported slightly below horizontal axis 518. As a result, when the ball bar sensor 314 is in the horizontal working position, the ball bar sensor 314 does not contact the ball bar sensor support 510 during rotation about the fixed ball 312. The ballbar sensor 314 is preferably supported by the pad 516 below horizontal and at an angle θ of about 10 ° to 40 °. Optionally, a spring member 518 may be provided to further compensate for possible vertical axis errors of automatic placement of the ballbar sensor 314 by the tool changer. In this embodiment, the arm 514 is rotatably mounted on the rod 512, and the relatively stiff spring member 518 absorbs shock when receiving the ballbar sensor 314, and allows slight rotation of the arm 514. Allow. As another example, arm 514 may be rigidly attached to rod 512 and made flexible (like a spring) to provide the same function. On-machine ballbars provide CNC machine tool operators with robust and precise intelligence tools to determine the precise performance of the machine on a routine basis. The operation is quick and transparent to the operator and the operator requires only minimal intervention. A modified ballbar can also be provided to check for thermal and compliance errors. Optionally, the ballbar may be combined with a spindle (such as a 5-axis spindle) to monitor thermal growth and repeatability. Real-time error compensation techniques can be applied to CNC machine tool control operations based on the results of periodic ballbar tests during manufacturing operations. In this way, the control function of the CNC machine tool can be changed using the result of the ball bar test. For example, if the ballbar test detects a scale mismatch in the movement of the CNC machine tool in the x direction, the motion command signal to the servomotor in the x direction is changed to compensate for the detected scale mismatch and thus the CNC. A feedback system for overcoming the problem of motion inaccuracies of a machine tool can be effectively provided. Although the ballbar can be connected by wire to an interface, i.e., a computer for storing and analyzing the output information from the ballbar, in a preferred embodiment, as shown in FIG. Wireless communication may be provided between the ballbar and the computer interface to avoid interference with operation and automatic placement of the ballbar. Wireless communication can occur in any desired band, such as infrared, visible, microwave, or radio frequency bands. Low power radio frequency transmission has the advantage that the movement and rotation of the CNC machine tool does not interfere with these transmissions which can occur with light or infrared without the use of multiple optical transmitters or receivers. Due to environmental considerations, the interface box may be required to be positioned out of line with the ballbar. In this embodiment, a conventional compact, low power radio frequency transmitter using any desired available transmission frequency, such as a frequency available for remote control, garage door or cordless telephone transmission, is a ballbar sensor. Of the housing. The housing of the ballbar sensor also has a battery power supply. Infrared transmission may be preferred where it is desirable for the interface box to be placed in line of sight to the ballbar sensor. In this case, a plurality of infrared emitters 520 are located outside the ballbar sensor, such that the outputs of at least one emitter are always received by the infrared emitter detector at the interface box. Is positioned at For example, the ballbar sensor 314 may be located at the top, bottom, and / or sides of the housing for transmission in multiple directions. Referring now to FIG. 6, the ballbar setup and test program is preferably integrated into the machine's automatic cycle. A preferred on-machine ballbar test program is shown in flowchart form. In a first step, indicated by block 602, a ball bar socket with an associated tool holder, fixed ball and ball bar sensor is loaded into the machine tool as a tool. In the case of a fixed ball and ball bar sensor, a pick-up tool for picking up and placing these items may be provided, and the fixed ball and ball bar sensor may be provided by a CNC machine tool using a pick-up tool. If it is better to pick them up and place them for operation, they should be placed near the machine table. The pick-up tool may have a magnetic, clamping or other mechanism for engaging the item to be moved. At block 603, it is determined whether it is an appropriate time to perform an on-machine ballbar test. For example, such tests may be performed during loading and unloading of machines, between manufacturing steps, during downtime, or periodically at predetermined intervals. When a test is to be performed, control is transferred to block 604. At the beginning of each ballbar test, at block 604, a fixed ball is placed at a predetermined location on the table surface in a predetermined orientation, as described above, either directly or via a pick-up tool in a machine tool chain. . At block 606, the ballbar sensor is already placed on the machine table and placed on a fixed ball on a support device such as the ballbar sensor support 510 (shown in FIG. 5). Preferably, wireless communication is used, but alternatively, wires can be provided to prevent tangling during automatic installation, or less preferably, manually by the operator. You can also. Next, at block 608, the tool holder associated with the ballbar socket is loaded onto the machine tool spindle. At block 610, the ballbar numerical control setup program is executed and the socket is engaged with the ball end of the ballbar sensor and raised to a test ready position (horizontal or vertical). At block 612, a standard ballbar numerical control test program is executed and ballbar data is collected. The data is automatically analyzed and preferably downloaded to a statistical process control system for the machine tool or factory. At block 614, the ballbar tools (fixed ball, ballbar sensor and socket) are removed from the machine tool working area and / or returned to the machine tool chain, as appropriate. The tools are returned in the reverse order of their installation. Finally, at block 616, the results of the ballbar analysis can be used to modify machine tool control parameters to compensate for irregular movement. Although less preferred, a partially automatic, partially manual method can be implemented as follows. (I) Load the socket (along with the tool holder) into the machine spindle. (Ii) Manually load the fixed ball into the base mount. (Iii) Execute the ballbar setup numerical control program and move the socket to the preparation position. (Iv) Manually attach the ballbar lead between the socket and the fixed ball. (V) Manually connect the ballbar cable to the interface box. (Vi) Execute the standard ballbar test numerical control program. (Vii) Automatically analyze the ballbar data and download the results of the SPC system. (Viii) Remove the ballbar system from the machine tool and unload. FIG. 7 shows a preferred embodiment of the present invention, in which a ballbar interface module (SIM) 204, ballbar analysis software 702, and a parameter adjustment module 705 are installed in the personal computer 206. In this embodiment, module 204, ballbar analysis software 702, and module 705 may be coupled to the machine's machine control system, and include a parameter adjustment module 705 for dynamic online calibration of the machine tool. It can also be organically integrated into the controller of the machine tool via the interface. In particular, the parameter adjustment module 705 provides an interface to the machining center 306 to enable the transfer of calibration information for the machine tool based on positioning the machine tool as measured by a ballbar sensor. This calibration information is then used by the machining center 306. The parameter adjustment module 705 may be by software designed to transfer calibration parameters to a particular machining center 306 according to the external control capabilities of the machining center. Preferably, an industry standard interface configuration has been developed by various manufacturers for machine tool control and monitoring, so the parameter adjustment module 705 provides an input to the Open Architecture Control (OAC). It is configured as follows. The ballbar analysis software preferably executes the data from each ballbar test in a computer 206 that monitors trends in accuracy, variability and accuracy of the machine tool being tested using conventional industry standard process control techniques. Data is provided to a statistical process control program, such as ballbar analysis software 702, which has been implemented. As shown in FIG. 7, the statistical process control software is also connected to receive data from the ballbar system and runs within a centrally located shop floor computer 703 for process monitoring of multiple machine tools. You can also. If desired, the ballbar analysis software may also reside in a remotely located computer functioning as one or more CNC machines. Those skilled in the art will recognize that the concepts presented herein are applicable to other types of metrology and calibration tools that can be usefully operated in machine tool automation mode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ 【要約の続き】 トボール及びボールバーを移動させる。試験の結果は、 コンピュータによって受け取られ、かかる結果を、オペ レータのために表示し、統計的分析のために記憶し、或 いは工作機械の動作制御を再校正するよう動的に用いる ことができる。好ましくは、ボールバーセンサ（３１ ４）は、ワイヤレス方法を用いてコンピュータと連絡す る。────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, L U, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF) , CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (KE, LS, MW, SD, S Z, UG), UA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD , RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ , BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, HU, I L, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LK , LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, R U, SD, SE, SG, SI, SK, TJ, TM, TR , TT, UA, UG, US, UZ, VN [Continuation of summary] Move the ball and ball bar. The test results are: The results received by the computer and Display for the operator, store for statistical analysis, or Or dynamic use to recalibrate machine tool motion control be able to. Preferably, a ball bar sensor (31 4) communicate with computer using wireless method You.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １．数値制御式工作機械用の自動監視装置であって、前記数値制御式工作機械は 、工具保管器と、該工具保管器と工作機械の工具アクチュエータとの間で、前記 工作機械と互換性のある標準工具ヘッドを備えた複数の工具を選択的に移送する 自動工具交換機と、を有する形式の数値制御式工作機械用の自動監視装置におい て、該自動監視装置は、 固定された基準位置を確立するためのベースユニット手段と、 前記ベースユニット手段と関連していて、前記工具アクチュエータの相対位 置と前記固定された基準位置を示す出力信号を発生するための検知手段と、 前記標準工具ヘッドに取り付けられ、工具アクチュエータに自動的に設置し 、前記検知手段に作動的に取り付けるためのアクチュエータ連結手段と、 検知手段の出力を受け取り、前記固定された基準位置に対する工具アクチュ エータの動きを記録するための計算手段と、 前記自動工具交換機を作動させて前記作動器連結手段を工具アクチュエータ に設置し、前記検知手段がアクチュエータ連結手段および前記ベースユニット手 段に対して作動的に配置されるようにアクチュエータ連結手段を移動させ、前記 計算手段を作動させて工具アクチュエータのプログラムされた動きを記録し、次 いで、前記自動工具交換機を作動させてアクチュエータ連結手段を工具保管器に 戻すための制御手段と、 を含むことを特徴とする自動監視装置。 ２．前記検知ユニット手段は、前記ベースユニット手段と関連して保管されてお り、前記制御手段は、前記検知ユニット手段に係合するようにアクチュエータ連 結手段を移動させることを特徴とする請求項１記載の自動監視装置。 ３．前記検知ユニット手段は、入れ子式ボールバーセンサであり、前記制御手段 は、ボールバー試験に適した所定の制御された運動パターンで工具アクチュエー タを移動させるため運動パターン制御手段を含むことを特徴とする請求項１記載 の自動監視装置。 ４．ベースユニット手段は、その第１の端に固定された球を有し、その第２の端 にベースユニット手段の固定された球と組み合うソケットを有し、アクチュエー タ連結手段は、前記ボールバーセンサの球と組み合うソケットを有することを特 徴とする請求項３記載の自動監視装置。 ５．前記ベースユニット手段は、工作機械のテーブル上の所定位置に固定されて いることを特徴とする請求項１記載の自動監視装置。 ６．前記工具アクチュエータによる前記ベースユニット手段の自動的な移動を容 易にするための取り上げ手段を含み、前記制御手段は、工作機械のテーブル上の 所定位置に前記ベースユニット手段を選択的に配置するように前記工作機械を作 動させることを特徴とする請求項１記載の自動監視装置。 ７．工作機械のローディング及びアンローディング中、製造運転の合間、停止時 間、および定期的な所定時間ごとの少なくとも１つを含む所定の時間に試験シー ケンスを自動的に始める自動化された試験作動手段を含むことを特徴とする請求 項１記載の自動監視装置。 ８．前記計算手段と関連していて、工作機械位置決め制御の精度を監視するため に検知手段出力を統計的に分析する手段をさらに含むことを特徴とする請求項１ 記載の自動監視装置。 ９．前記計算手段に接続され、工具アクチュエータのプログラムされた運動と計 算手段によって記録された工具アクチュエータの運動との測定された差に応答し て工具アクチュエータの位置決め制御システムを自動的に再較正するための動的 較正手段をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の自動監視装置。 10．検知手段と計算手段との間でデータを伝送するためのワイヤレス接続手段を さらに含むことを特徴とする請求項１記載の自動監視装置。 11．工具保管器と、該工具保管器と工作機械の工具アクチュエータとの間で、そ の工作機械と互換性のある標準工具ヘッドを有する複数の工具を選択的に移動さ せる自動工具交換機とを備えたタイプの数値制御式工作機械のためのオンマシン ・ボールバー監視装置であって、 固定基準位置を確立するためのベースユニット手段と、 ベースユニット手段に連結されるようになった入れ子式のボールバーセンサ を有する、工具アクチュエータと固定基準位置との相対的な位置を示す出力を 生じるための検知手段と、 工具アクチュエータに自動的に取付け、かつ、入れ子式ボールバーセンサに 作動可能に取り付けるための、前記標準工具ヘッドのうちの１つに取り付けられ たアクチュエータ連結手段と、 センサ手段の出力を受取り、かつ、固定基準位置に対する工具アクチュエー タの運動を記録するための演算手段と、 工作機械に連結された制御手段と、前記アクチュエータ連結手段を工具アク チュエータに取り付けるように、自動工具交換機を選択的かつ自動的に作動させ 、前記入れ子式ボールバーセンサが前記アクチュエータ連結手段と前記ベースユ ニット手段との間に延びるように、工具アクチュエータを移動させ、工具アクチ ュエータの前もってプラグラムされた運動パターンを記録するように、工作機械 及び前記演算手段を作動させ、更に、前記アクチュエータ連結手段を工具保管器 に戻すように、前記自動工具交換機を作動させるための演算手段とを有すること を特徴とするオンマシン・ボールバー監視装置。 12．前記入れ子式ボールバーセンサは、前記ベースユニット手段と関連して保管 され、前記制御手段は前記検知ユニット手段に係合させるように、前記アクチュ エータ連結手段を動かすことを特徴とする請求項１１記載の装置。 13．前記ベースユニット手段は固定球を有し、前記ボールバーセンサはその第１ 端に球を、また、その第２端に前記ベースユニット手段の球と合致するソケット を有し、前記アクチュエータ連結手段は前記ボールバーセンサの球と合致するソ ケットを有することを特徴とする請求項１２記載の装置。 14．前記ベースユニット手段は、工作機械のテーブルの前もって所定の位置に固 定されることを特徴とする請求項１１記載の装置。 15．前記ベースユニット手段は、工具アクチュエータによる前記ベースユニット 手段の自動的な移動を容易にするためのピックアップ手段を有し、また、前記制 御手段は、選択的に前記ベースユニット手段を工作機械のテーブルの所定の位置 に置くように工作機械を作動させることを特徴とする請求項１１記載の装置。 16．前記制御手段は、工作機械のオンロード及びアンロード中、製造作業の間、 休止時間、及び、所定の周期的な時間間隔のうちの少なくとも１つを含む所定の 時間に、テストシーケンスを自動的に開始するための自動テスト作動手段を有す ることを特徴とする請求項１１記載の装置。 17．更に、工作機械の位置制御の精度を監視するために、検知手段出力を統計的 に分析するための、前記演算手段と関連した解析手段を有することを特徴とする 請求項１１記載の装置。 18．更に、演算手段に連結された、工作機械アクチュエータのプログラムされた 運動と、演算手段によって記録された工作機械アクチュエータの運動との間の測 定された差異に応答して、工具アクチュエータの位置決め制御装置を自動的に調 整するための動的調整手段を有することを特徴とする請求項１１記載の装置。 19．更に、ボールバーセンサと演算手段との間でデータを送信するためのワイヤ レス接続手段を含むことを特徴とする請求項１１記載の装置。 20．工具保管器と、該工具保管部と工作機械の工具アクチュエータとの間で、そ の工作機械と互換性のある標準工具ヘッドを有する複数の工具を選択的に移動さ せる自動工具交換機とを備えたタイプの数値制御式工作機械を自動的に監視する 方法であって、 (a) 固定基準位置を確立するためのベースユニット手段を工作機械のテーブル に配置する工程と、 (b) 前記ベースユニット手段と関連し、工具アクチュエータと固定基準位置の 相対的な位置を指示する出力を生じるための検知手段を設ける工程と、 (c) 前記標準工具ヘッドのうちの１つを有し、前記検知手段に作動可能に取付 けるためのアクチュエータ連結手段を前記自動工具交換機に取付ける工程と、 (d) 前記自動工具交換機を選択的に作動させて、前記アクチュエータ連結手段 を前記工具アクチュエータに取付ける工程と、 (e) 前記検知手段が前記アクチュエータ連結手段及び前記ベースユニット手段 に対して作動可能に配置されるように、前記アクチュエータ連結手段を動かす工 程と、 (f) 前記工具アクチュエータの予めプログラムに組み込まれた作動の間、デー タ処理装置を作動させて、前記検知手段の出力を受入れ、前記固定基準位置に対 する前記工具アクチュエータの作動を記録する工程と、 (g) 前記工具アクチュエータの前記の予めプログラムに組み込まれた作動に続 いて、前記自動工具交換機を作動させて、前記アクチュエータ連結手段を前記工 具保管器に戻す工程と、 を含むことを特徴とする方法。 21．前記検知ユニット手段は前記ベースユニット手段に関連して保管され、前記 制御手段は前記アクチュエータ連結手段を動かして前記検知ユニット手段に係合 させることを特徴とする請求項２０記載の方法。 22．前記検知ユニット手段は入れ子式ボールバーセンサであり、工作機械の前記 の予めプログラムに組み込まれた作動により、ボールバーテストに適したパター ンで工作機械を動かすことを特徴とする請求項２０記載の方法。 23．前記ベースユニット手段は固定球を有し、前記ボールバーセンサはその第１ 端が球を有し、前記ボールバーセンサの第２端が、前記ベースユニット手段の球 と合うソケットを有し、前記アクチュエータ連結手段は前記ボールバーセンサの 球体と合うソケットを有することを特徴とする請求項２２記載の方法。 24．前記ベースユニット手段は、工作機械のテーブルの前もって決められた位置 に固定されることを特徴とする請求項２０記載の方法。 25．前記ベースユニット手段は、工具アクチュエータによる前記ベースユニット 手段の自動的な移動を容易にするためのピックアップ手段を有しており、工程（ ｅ）を行う前に工作機械を作動させて、前記ベースユニット手段を前記工作機械 のテーブルの所定位置に選択的に配置する更なる工程を含むことを特徴とする請 求項２０記載の方法。 26．工程（ｄ）から工程（ｇ）を含むテストシーケンスを、前もって決められた 時間で自動的に開始させる更なる工程を含むことを特徴とする請求項２０記載の 方法。 27．前記の前もって決められた時間は、工作機械のオンロード及びアンロード中 中、製造作業の間、休止時間、及び、前もって決められた周期的な時間間隔のう ちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２６記載の方法。 28．前記検知手段の出力を統計的に分析して、工作機械の位置決め制御の精度を 監視する更なる工程を含むことを特徴とする請求項２０記載の方法。 29．前記工具アクチュエータのプログラムに組み込まれた作動と工作機械アクチ ュエータの前記の記録された作動との間における測定された差異に応答して、前 記工具アクチュエータの位置決め制御装置を自動的に再基準化する更なる工程を 含むことを特徴とする請求項２０記載の方法。 30．データが前記検知手段と前記データ処理装置との間で無線で送られることを 特徴とする請求項２０記載の方法。 31．工具保管器及び自動工具交換器を有する形式の数値制御式工作機械のための 自動校正装置であって、自動工具交換機は、前記工作機械に適合した標準型工具 ヘッド付きの複数の工具を工具保管器と前記工作機械の工具アクチュエータとの 間で選択的に移送し、前記自動校正装置は、固定基準位置を定めるベースユニッ ト手段で、ベースユニット手段と連携していて、工具アクチュエータと固定基準 位置の相対位置を表す出力を発生する検出手段と、標準型工具ヘッドのうちの一 つに取り付けられていて、前記工具アクチュエータに自動的に取付け可能であっ て検出手段に操作的に取付け可能なアクチュエータ連結手段と、検出手段の出力 を受けて固定基準位置に対する工具アクチュエータの動作を記録するコンピュー タ処理手段と、アクチュエータ連結手段を工具アクチュエータに取り付けるよう 自動工具交換機を選択的自動的に作動させ、検出手段がアクチュエータ連結手段 及びベースユニット手段に対して操作的に位置決めされるようアクチュエータ連 結手段を移動させ、工具アクチュエータの事前プログラム動作を記録するようコ ンピュータ処理手段を作動させ、次にアクチュエータ連結手段を工具保管器に戻 すよう自動工具交換機を作動させる制御手段と、コンピユータ処理手段に連結さ れていて、工具アクチュエータのプログラム動作とコンピュータ処理手段によっ て記録されている工具アクチュエータの動作との測定差に応じて工具アクチュエ ータの位置決め制御装置を自動的に再校正する動的校正手段とを有することを特 徴とする自動校正装置。 32．検出手段は、入れ子式ボールバーセンサであり、制御手段は、工具アクチュ エータをボールバー試験に適した所定の制御動作パターンで移動させる動作パ ターン制御手段であることを特徴とする請求項３１記載の自動校正装置。 33．ベースユニット手段は、固定球であり、ボールバーセンサは、その第１の端 に球体を有すると共にその第２の端にベースユニット手段の球と嵌合するソケッ トを有し、アクチュエータ連結手段は、ボールバーセンサの球と嵌合するソケッ トを有することを特徴とする請求項３２記載の自動校正装置。 34．ベースユニット手段は、工作機械のテーブル上の所定位置に固定されている ことを特徴とする請求項３２記載の自動校正装置。 35．ベースユニット手段は、工具アクチュエータによってベースユニット手段の 自動移動を容易にするピックアップ手段を含み、制御手段は、ベースユニット手 段を工作機械のテーブル上の所定位置に選択的に配置するよう工作機械を作動さ せることを特徴とする請求項３２記載の自動校正装置。 36．制御手段は、工作機械のローディング及びアンローディング中、一続きの生 産運転の合間、運転停止時、及び定期的な所定の時間間隔のうち少なくとも一つ を含む所定の時期に試験シーケンスを自動的に開始させる自動試験作動手段を含 むことを特徴とする請求項３２記載の自動校正装置。 37．コンピュータ処理手段と連携していて、工作機械の位置決め制御の正確さを 監視するために検出手段の出力を統計的に分析する分析手段を更に有することを 特徴とする請求項３２記載の自動校正装置。 38．工具保管器及び自動工具交換機を有する形式の数値制御式工作機械を自動的 に校正する方法であって、自動工具交換機が、前記工作機械に適合した標準型工 具ヘッド付きの複数の工具を工具保管器と前記工作機械の工具アクチュエータと の間で選択的に移送するようになっており、前記方法は、固定基準位置を定める ベースユニット手段を工作機械のテーブル上に配置する段階(a)と、ベースユニ ット手段と連携していて、工具アクチュエータと固定基準位置の相対位置を表す 出力を発生する検出手段を準備する工程(b)と、標準型工具ヘッドのうちの一つ を有していて検出手段に操作的に取付け可能なアクチュエータ連結手段を自動工 具交換装置内に取り付ける工程(c)と、自動工具交換装置を選択的に作動させて アクチュエータ連結手段を工具アクチュエータに取り付ける工程(d)と、検出手 段がアクチュエータ連結手段及びベースユニット手段に対して操作 的に位置決めされるようアクチュエータ連結手段を移動させる工程(e)と、工具 アクチュエータの事前プログラム動作中にデータ処理装置を作動させて検出手段 の出力を受けて固定基準位置に対する工具アクチュエータの動作を記録する工程 (f)と、自動工具交換機を作動させて工具アクチュエータの事前プログラム動作 に続いてアクチュエータ連結手段を工具保管部に戻す工程(g)と、工具アクチュ エータのプログラム動作とコンピュータ処理手段によって記録されている工具ア クチュエータの動作との測定差に応じて工具アクチュエータの位置決め制御装置 を自動的に再校正する工程(h)とを有することを特徴とする方法。 39．検出手段は、入れ子式ボールバーセンサであり、工作機械の事前プログラム 動作により工作機械はボールバー試験に適したパターンで移動することを特徴と する請求項３８記載の方法。 40．ベースユニット手段は、固定球であり、ボールバーセンサは、その第１の端 に球を有すると共にその第２の端にベースユニット手段の球と嵌合するソケット を有し、アクチュエータ連結手段は、ボールバーセンサの球と嵌合するソケット を有することを特徴とする請求項３９記載の方法。 41．ベースユニット手段は、工作機械のテーブル上の所定位置に固定されている ことを特徴とする請求項３８記載の方法。 42．ベースユニット手段は、工具アクチュエータによってベースユニット手段の 自動移動を容易にするピックアップ手段を含み、前記方法は、工作機械を作動さ せて、工程(e)の実施前にベースユニット手段を工作機械のテーブル上の所定位 置に選択的に配置する工程を更に有することを特徴とする請求項３８記載の方法 。 43．少なくとも工程(d)〜工程(g)を含む試験シーケンスを所定の時期に自動的に 開始させる工程を更に有することを特徴とする請求項３８記載の方法。 44．前記所定の時期は、工作機械のローディング及びアンローディング中、一続 きの生産運転の合間、運転停止時、及び定期的な所定の時間間隔のうち少なくと も一つを含むことを特徴とする請求項４３記載の方法。 45．検出手段の出力を統計的に分析して工作機械位置決め制御の正確さを監視す る工程を更に有することを特徴とする請求項３８記載の方法。[Claims] 1. An automatic monitoring device for a numerically controlled machine tool, wherein the numerically controlled machine tool is Between the tool storage device and the tool actuator of the machine tool, Selectively transfer multiple tools with standard tool heads compatible with machine tools An automatic monitoring device for a numerically controlled machine tool of the type having an automatic tool changer The automatic monitoring device     Base unit means for establishing a fixed reference position;     Relative position of the tool actuator relative to the base unit means Sensing means for generating an output signal indicative of the position and the fixed reference position;     Attached to the standard tool head and automatically installed on the tool actuator An actuator coupling means for operatively attaching to the sensing means;     Receiving the output of the detection means and detecting the tool actuation with respect to the fixed reference position; Calculating means for recording the movement of the eta;     Activating the automatic tool changer to connect the actuator connecting means to a tool actuator And the detecting means is connected to the actuator connecting means and the base unit hand. Moving the actuator coupling means to be operatively disposed relative to the step; Activating the calculation means to record the programmed movement of the tool actuator, Then, the automatic tool changer is operated to connect the actuator connecting means to the tool storage device. Control means for returning     An automatic monitoring device comprising: 2. The sensing unit means is stored in association with the base unit means. The control means may be connected to an actuator so as to engage the detection unit means. 2. The automatic monitoring device according to claim 1, wherein the connection unit is moved. 3. The detection unit means is a telescopic ballbar sensor, and the control means Tool actuator with a predetermined controlled motion pattern suitable for ballbar testing 2. The apparatus according to claim 1, further comprising a movement pattern control means for moving the data. Automatic monitoring equipment. 4. The base unit means has a sphere fixed at its first end and its second end Having a socket for mating with the ball fixed to the base unit means, The connector means has a socket for engaging with the ball of the ball bar sensor. 4. The automatic monitoring device according to claim 3, wherein 5. The base unit is fixed at a predetermined position on a table of a machine tool. The automatic monitoring device according to claim 1, wherein 6. Allowing automatic movement of the base unit means by the tool actuator. Pick-up means for facilitating said control means on the machine tool table. The machine tool is operated so that the base unit is selectively disposed at a predetermined position. The automatic monitoring device according to claim 1, wherein the automatic monitoring device is operated. 7. During loading and unloading of machine tools, during production operation, when stopped At a predetermined time, including at least one of Claims: Including automated test activation means for automatically starting a cans Item 6. The automatic monitoring device according to Item 1. 8. In connection with the calculating means, for monitoring the accuracy of the machine tool positioning control 2. The apparatus according to claim 1, further comprising means for statistically analyzing the output of the detecting means. Automatic monitoring device as described. 9. A programmed movement and meter of the tool actuator connected to the calculating means; Responsive to the measured difference from the movement of the tool actuator recorded by the arithmetic means. Dynamic recalibration of tool actuator positioning control system 2. The automatic monitoring device according to claim 1, further comprising a calibration unit. Ten. Wireless connection means for transmitting data between the detection means and the calculation means; 2. The automatic monitoring device according to claim 1, further comprising: 11． Between the tool storage device and the tool actuator of the machine tool. Selectively move multiple tools with standard tool heads compatible with existing machine tools On-machine for numerically controlled machine tools of the type with automatic tool changers A ballbar monitoring device,     Base unit means for establishing a fixed reference position;     Nested ballbar sensor coupled to the base unit means Output indicating the relative position between the tool actuator and the fixed reference position. Detection means for producing;     Automatically attached to tool actuators and nested ballbar sensors Mounted on one of the standard tool heads for operative mounting Actuator connection means,     Tool actuator for receiving the output of the sensor means and for a fixed reference position Computing means for recording the movement of the     Control means connected to the machine tool and the actuator connecting means Selectively and automatically activates an automatic tool changer to attach to a tutor The nested ballbar sensor is connected to the actuator connecting means and the base unit. The tool actuator is moved so that it extends between the To record the pre-programmed movement patterns of the machine Operating the calculating means, and further connecting the actuator connecting means to a tool storage device. Computing means for operating the automatic tool changer so as to return to An on-machine ballbar monitoring device characterized by the following. 12． The telescoping ballbar sensor is stored in association with the base unit means. The control means is configured to engage the actuator so as to engage the detection unit means. The apparatus of claim 11, wherein the eta coupling means is moved. 13. The base unit has a fixed ball, and the ball bar sensor has a first ball. Socket at one end with a ball at its second end to match the ball of the base unit means And the actuator connecting means has a ball matching the ball of the ball bar sensor. 13. The device of claim 12, comprising a ket. 14. The base unit means is fixed at a predetermined position on a table of a machine tool. 12. The device according to claim 11, wherein the value is determined. 15． The base unit means includes: a base unit configured by a tool actuator. Pickup means for facilitating automatic movement of the means; The control means selectively moves the base unit means to a predetermined position on a table of a machine tool. 12. The apparatus according to claim 11, wherein the machine tool is operated so as to place the machine tool. 16． The control means, during on-load and unload of the machine tool, during the manufacturing operation, A predetermined period including at least one of a pause time and a predetermined periodic time interval. Have automatic test activation means to automatically start the test sequence on time The apparatus according to claim 11, wherein 17． Furthermore, in order to monitor the accuracy of the position control of the machine tool, the output of the detecting means is statistically controlled. Characterized by having an analyzing means associated with the calculating means for analyzing the data. An apparatus according to claim 11. 18． Further, a programmed machine tool actuator coupled to the computing means. Measurement between the movement and the movement of the machine tool actuator recorded by the computing means. Automatically adjusts the positioning control of the tool actuator in response to defined differences. The apparatus of claim 11, further comprising dynamic adjustment means for adjusting. 19. Furthermore, a wire for transmitting data between the ballbar sensor and the arithmetic means The apparatus of claim 11, comprising wireless connection means. 20. Between the tool storage device and the tool actuator of the machine tool. Selectively move multiple tools with standard tool heads compatible with existing machine tools Automatic monitoring of numerically controlled machine tools with automatic tool changers The method   (a) The base unit means for establishing a fixed reference position is And a step of arranging the   (b) in relation to the base unit means, the tool actuator and the fixed reference position Providing a sensing means for producing an output indicating a relative position;   (c) having one of the standard tool heads and operatively attached to the sensing means; Mounting the actuator coupling means to the automatic tool changer,   (d) selectively actuating the automatic tool changer, the actuator coupling means Attaching to the tool actuator,   (e) the detecting means is the actuator connecting means and the base unit means Moving the actuator coupling means so as to be operably disposed with respect to About   (f) During the pre-programmed operation of the tool actuator, Operating the data processing device to receive the output of the detection means, and Recording the actuation of the tool actuator,   (g) following the pre-programmed operation of the tool actuator Operating the automatic tool changer, and connecting the actuator connecting means to the A step of returning to the storage container,   A method comprising: twenty one. The sensing unit means is stored in association with the base unit means, The control means moves the actuator connection means and engages with the detection unit means 21. The method of claim 20, wherein twenty two. The detection unit means is a nested ball bar sensor, and Pre-programmed operation of the ball putter suitable for ballbar testing 21. The method according to claim 20, wherein the machine tool is moved by a tool. twenty three. The base unit has a fixed ball, and the ball bar sensor has a first ball. The end has a sphere, the second end of the ball bar sensor is the sphere of the base unit means The actuator connection means of the ball bar sensor. The method of claim 22, comprising a socket that mates with the sphere. twenty four. The base unit means is located at a predetermined position on the table of the machine tool. 21. The method of claim 20, wherein the method is fixed to twenty five. The base unit means includes: a base unit configured by a tool actuator. A pickup means for facilitating the automatic movement of the means, e) operating the machine tool prior to performing A further step of selectively arranging the table at a predetermined position on the table. 21. The method of claim 20. 26. A test sequence including the steps (d) to (g) is determined in advance. 21. The method according to claim 20, including the further step of automatically starting at time. Method. 27. The predetermined time is during the on-load and unload of the machine tool Medium, during production operations, during downtime and at predetermined periodic time intervals. 27. The method of claim 26, comprising at least one of the following. 28. Statistical analysis of the output of the detection means to improve the accuracy of the positioning control of the machine tool 21. The method according to claim 20, comprising the further step of monitoring. 29. Actuation and machine tool actuation incorporated in the tool actuator program In response to the measured difference between the recorded operation of the Further steps to automatically re-reference the tool actuator positioning controller 21. The method of claim 20, comprising: 30. That data is sent wirelessly between the detection means and the data processing device. 21. The method of claim 20, wherein: 31. For numerically controlled machine tools of the type having a tool storage and an automatic tool changer An automatic calibration device, wherein the automatic tool changer is a standard tool adapted to the machine tool. A plurality of tools with a head are connected to a tool storage and a tool actuator of the machine tool. Between the base unit and the base unit that defines a fixed reference position. Tool means, in cooperation with the base unit means, the tool actuator and the fixed reference Detecting means for generating an output representing the relative position of the position; And can be automatically attached to the tool actuator. Actuator connecting means operably attachable to the detecting means, and the output of the detecting means Computer that records the movement of the tool actuator with respect to the fixed reference position Data processing means and actuator connecting means to be attached to the tool actuator. The automatic tool changer is selectively and automatically operated, and the detecting means is an actuator connecting means. And an actuator series so as to be operatively positioned with respect to the base unit means. Move the tying means to record the pre-programmed operation of the tool actuator. Activate the computer processing means and then return the actuator coupling means to the tool storage. Control means for operating the automatic tool changer and computer processing means. Are controlled by the program operation of the tool actuator and computer processing means. Tool actuator according to the measured difference from the recorded movement of the tool actuator. Dynamic calibration means for automatically recalibrating the positioning control device of the data. Automatic calibration device. 32. The detecting means is a nested ball bar sensor, and the control means is a tool actuator. The operation pattern for moving the eta in a predetermined control operation pattern suitable for the ballbar test The automatic calibration device according to claim 31, wherein the automatic calibration device is a turn control unit. 33. The base unit means is a fixed sphere and the ball bar sensor is at its first end. And a second end of which has a socket fitted with the ball of the base unit means. The actuator connecting means has a socket fitted with the ball of the ball bar sensor. 33. The automatic calibration device according to claim 32, further comprising: 34. The base unit is fixed at a predetermined position on the table of the machine tool. 33. The automatic calibration device according to claim 32, wherein: 35. The base unit is connected to the base unit by a tool actuator. The pickup means includes a pickup means for facilitating automatic movement, and the control means comprises a base unit hand. The machine tool is operated to selectively place the step at a predetermined position on the machine tool table. 33. The automatic calibration device according to claim 32, wherein the calibration is performed. 36. The control means controls the continuous production during loading and unloading of the machine tool. At least one of intervals between production operations, during operation stoppages, and at regular predetermined time intervals Automatic test operation means for automatically starting a test sequence at a predetermined time including 33. The automatic calibration device according to claim 32, wherein: 37. In cooperation with computer processing means, the accuracy of machine tool positioning control It further comprises an analyzing means for statistically analyzing the output of the detecting means for monitoring. 33. The automatic calibration device according to claim 32, wherein: 38. Automatically control numerically controlled machine tools of the type with tool storage and automatic tool changer The automatic tool changer is adapted to calibrate the standard A plurality of tools with tool heads with a tool storage and a tool actuator of the machine tool Wherein the method defines a fixed reference position. Disposing the base unit means on the table of the machine tool (a); In cooperation with the cutting means, it indicates the relative position between the tool actuator and the fixed reference position. Step (b) of providing a detecting means for generating an output, and one of standard tool heads. Automatic actuator connection means having a Step (c) of mounting in the tool changer and selectively operating the automatic tool changer Step (d) of attaching the actuator connecting means to the tool actuator; Steps act on actuator coupling means and base unit means (E) moving the actuator connecting means so that the tool is positioned Detecting means by operating the data processing device during the pre-program operation of the actuator Recording the movement of the tool actuator with respect to the fixed reference position by receiving the output of (f) Activate the automatic tool changer to pre-program the tool actuator (G) returning the actuator connecting means to the tool storage section following the The program action of the eta and the tool Positioning control device for tool actuator according to measurement difference from actuator operation (H) automatically re-calibrating the data. 39. The detection means is a nested ballbar sensor, which is The feature is that the machine tool moves in a pattern suitable for ballbar testing by operation. 39. The method of claim 38, wherein 40. The base unit means is a fixed sphere and the ball bar sensor is at its first end. Socket having a ball at its second end and mating with the ball of the base unit means at its second end Wherein the actuator coupling means has a socket fitted with the ball of the ball bar sensor. 40. The method of claim 39, comprising: 41. The base unit is fixed at a predetermined position on the table of the machine tool. 39. The method of claim 38, wherein: 42. The base unit is connected to the base unit by a tool actuator. Including pick-up means to facilitate automatic movement, the method comprises operating a machine tool. Before the execution of step (e), the base unit is moved to a predetermined position on the table of the machine tool. 39. The method of claim 38, further comprising the step of selectively disposing the positions. . 43. A test sequence including at least steps (d) to (g) is automatically The method of claim 38, further comprising the step of initiating. 44. The predetermined time is continuously during loading and unloading of the machine tool. At least during the production operation, during shutdown, and at regular, predetermined time intervals. 44. The method of claim 43, further comprising one. 45. Monitor the output of the detection means statistically to monitor the accuracy of machine tool positioning control 39. The method of claim 38, further comprising the step of: