JP2023044664A - 工作機械におけるワークの測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】工作機械の操作者が特別な予備知識を全くまたは少ししか必要とせずにプローブされる点を選択する際に可能な限り良好に支援し、先行技術と比較して測定に必要な労力を低減する、ワークの位置を測定するための改良された方法を提供する。【解決手段】工作機械におけるワークの測定方法が開示される。この方法では、工作機械（ＷＭ）の操作者（Ｂ）は、数値制御装置（ＮＣ）の画面（ＢＳ）に表示される作業領域のモデルが現実と十分に一致するようにプローブ（Ｔ）により工作機械の作業領域（Ａ）におけるワーク（ＷＳ）および／またはクランプ手段を測定することを支援する。このため、操作者（Ｂ）はプローブ（Ｔ）をワーク（ＷＳ）周辺で自由に動かすことができ、自動的に選択されたプローブ点（ＡＰ）が品質情報とともに表示される。品質が十分であれば、操作者（Ｂ）はキーを押すことでプロービング工程を開始でき、測定工程の進捗が即座にフィードバックされる。【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械におけるワークおよび／またはそのクランプ手段の測定方法に関する。ここで、工作機械の座標系に対するワークの座標系の位置が確定され、プログラム制御によるワークの加工を開始することができる。

ＣＮＣ制御によるワークの加工において、ワークの座標系と工作機械の座標系との位置調整がますます重要になってきている。特に、例えば精密鋳造やアディティブプロセスによって製造された、または前の加工ステップによって他のクランプで、および／または他の機械で加工された最終形状に近い原料の場合、位置調整の検出は重要である。この時、通常は、（ＮＣプログラムの期待値による理想的な位置からの偏位という意味での）工作機械に対するワークの実際の位置を知っていれば十分であり、その後の加工時に、ＮＣプログラムによる加工時の座標変換によって理想位置からの偏位を考慮すればよい。

工作機械の加工領域でワークを固定する機能を果たすクランプ手段を、例えば加工工程中の衝突監視のために考慮する場合、クランプ手段もワークと同様に観察する必要がある。ワークとクランプ手段の両方の幾何学的モデルが必要であり、これらの座標系は、工作機械の座標系に対して位置調整する必要がある。以下の考察では、クランプ手段とワークの区別は必要ないため、以下では、ワークのクランプ手段もワークという用語に含まれ、本発明に係る方法を、（クランプされたワークを含まない）クランプ手段の測定に使用することも可能である。本方法のフローでは、クランプ手段、加工されるワーク、またはその両方が一緒に測定されるかどうかは重要でない。

現在、最新の数値制御装置は、工作機械の仮想作業領域を見ることができるグラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）を有する。画面上に、例えば、テーブル上にワークがシミュレーション表示され、機械軸（例えば、５軸機の直線軸と回転軸）が現在の状態に応じて表示されている。すでにワークをクランプする際に、操作者は仮想表示と現実のクランプを比較することで、作業領域におけるワーク（および場合によってそのクランプ手段も）の位置をＮＣプログラムの想定にほぼ一致させることができる。そして、個々の自由度における小さな偏差を計測し、ＮＣプログラム作動時の座標変換によって考慮することができる。多くの場合、クランプによって、例えば、このワークが機械テーブルに置かれるワークの平坦面によって、すでに自由度は正確に知られている。ワークの位置はテーブルに対して垂直であり、テーブル平面上にある方向を中心とした回転について正確に定義されており、プロービングによって特定する必要はない。

ワークの位置は、通常、例えば工作機械の軸に取り付けたツールホルダで交換可能なプローブで、ワークをプロービングすることによって測定または確認される。これについて、工作機械の移動軸によってプローブをワーク上の予め設定された点に移動させ、プローブ点を登録する。ここで、カルテシアン座標系におけるプローブ点の座標は、工作機械の運動状況、プロービングの瞬間の軸位置、およびプローブの形状から算出することができる。

例えば、ワークの表面の位置は、３点をプロービングすることで確定され得る。この面に沿って、ワークの変位はまだわかっていない。ワークの、様々に方向づけられ、曲げられた面、または一般的な領域をプロービングすることで、６自由度全てにおいてワークの位置を決定することができる。これは、Ｘ、Ｙ、Ｚで記載されることが多い直線状で互いに垂直な３つの空間方向と、これらの空間方向を中心としたそれぞれの回転Ａ、Ｂ、Ｃが考えられる。本体の測定点に基づいてその位置を決定するための様々な数学的方法は、例えば、「Ａ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ３Ｄ－Ｓｈａｐｅｓ」Ｐａｕｌ Ｊ． ＢｅｓｌおよびＮｅｉｌ Ｄ． ＭｃＫａｙ著（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ、１４巻、２号、１９９２年２月）の論文に記載されている。

ＤＥ１０２００８０４５６７８Ａ１は、工作機械の数値制御装置を開示しており、この数値制御装置は、互いに相対的に移動可能な工作機械の部品同士の衝突が迫っているかどうかを予測的に監視するために設定されている。ここで、この監視は、工作機械の幾何学的および運動状態的記述に基づいて行われる。クランプ手段の記述が数値制御装置に格納されており、工作機械の幾何学的記述および運動状態の記述の構成要素となるように、工作機械の加工領域に実際に存在するクランプ手段を記述することによって、ワークテーブル上でワークを固定するためのクランプ手段も監視に含まれる。さらに、クランプ手段ごとに、クランプ手段の位置を確認するためのプローブ点を設定するプローブサイクルが記憶されている。しかし、このようなプローブサイクルを含むクランプ手段の記述を用意しておくことは、一定の労力がかかり、全てのケースで正当化されるわけではない。ワークの測定に関して、個々のワークにこのようなデータを生成して数値制御装置に提供するのは非常に労力がかかる。さらに、局所的な損傷により、設定されたプローブサイクルでプローブ点を使用できない場合、測定は失敗となる。

米国特許第５２０８７６３号は、モデルが存在するはずのワークの位置の自動測定だけでなく、ユーザがモデルで最初にプローブする表面を選択し、次にプローブを工具上の対応する点に移動してプローブする双方向モードも開示している。このようにして十分な数の測定点が特定されると、ワークの想定位置と測定位置との偏差の二乗を最小化することによって、全ての測定点について、実際の位置が特定される。しかし、そのためには、測定後にワークの位置を全自由度について十分に正確に決定できる適切な点を最初に選択するために、操作者は多くの経験と知識が必要である。

ＤＥ１０２００８０４５６７８Ａ１ 米国特許第５２０８７６３号

「Ａ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ３Ｄ－Ｓｈａｐｅｓ」Ｐａｕｌ Ｊ． ＢｅｓｌおよびＮｅｉｌ Ｄ． ＭｃＫａｙ著（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ、１４巻、２号、１９９２年２月）

したがって、本発明の課題は、工作機械の操作者がプローブされる点を選択する際に可能な限り良好に支援し、操作者が特別な予備知識を全くまたは少ししか必要とせず、先行技術と比較して測定に必要な労力を低減する、ワークの位置を測定するための改良された方法を提供することである。

この課題は、請求項１に記載の方法によって解決される。この方法の有利な詳細は、請求項１に従属する請求項からも生じる。
工作機械におけるワークの測定方法が開示される。この方法では、工作機械の操作者は、数値制御装置の画面上に表示される作業領域のモデルが現実と十分に一致するように、プローブによって工作機械の作業領域におけるワークおよび／またはクランプ手段を測定することを支援する。このため、操作者はプローブをワーク周辺で自由に動かすことができ、自動的に選択されたプローブ点が品質情報とともに表示される。品質が十分であれば、操作者はキーを押すことでプロービング工程を開始でき、測定工程の進捗が即座にフィードバックされる。

より詳細には、数値制御装置を有する工作機械の作業領域において、プローブを用いてワークを測定する方法であって、
１：作業領域、プローブ、ワークの３Ｄモデルを提供し、これらのモデルを仮想作業領域における仮想ワークと仮想プローブとして数値制御装置の画面に表示するステップと、
２：作業領域におけるワークの位置と、仮想作業領域における仮想ワークの位置とが初期一致するように、工作機械の作業領域におけるワークと、仮想作業領域における仮想ワークとを位置決めするステップと、
３：プローブをワークに対して手動で位置決めし、仮想プローブの仮想ワークに対する最小距離に基づいて予定されたプローブ点およびプローブ方向を自動的に選択し、予定されたプローブ点およびプローブ方向を仮想作業領域に表示するステップと、
４：予定されたプローブ点の品質を決定し、品質が十分であればプロービングを承認し、品質は、例えば、プローブ点におけるワークの局所的な曲率に基づいて決定されるステップと、
５：プロービングが承認された場合にプロービングを開始し、プローブ点の座標を決定するステップと、
６：プローブ点の座標によってワークの位置を再計算し、仮想作業領域における仮想ワークの位置を更新するステップと、
７：仮想作業領域における仮想ワークの位置と、作業領域におけるワークの位置とが最終的に一致するまで、ステップ３～６を繰り返すステップと、を有する方法が開示される。

ステップ１では、工作機械の作業領域におけるクランプ状況について、適切なモデルを提供する必要がある。テーブル、工具軸、作業領域の境界線など、工作機械の変更できない構成要素については、通常これらのモデルが提供され、この工作機械による全ての加工について同様である。ワーク（およびそのクランプ手段）については、ＣＡＤデータから、または３Ｄスキャンを加工してそのようなモデルが取得され、ＳＴＬやＳＴＥＰなどの一般的なフォーマットで提供されていることが多い。これにより、ワークは多面体として記述されるため、直線的に限定された面要素（通常は三角形）で構成される。多面体の面要素には面法線、頂点には頂点法線があり、この点での実体の法線方向を近似させる。頂点法線は通常ＣＡＤデータの構成要素であるが、代替的に隣接する面の平均的な方向として近似されてもよい。

多面体の表面は、ポリゴンメッシュ（メッシュともいう）として記述することができる。こうして、物体の任意に成形された表面を、面法線、頂点法線、表面の局所曲率、他の物体との距離などの事項を効率よく計算できるように記述することができる。この時、メッシュは、現実の容積体と同様に、閉じた表面、つまり「水密」であることが必要である。

また、使用するプローブのモデルも提供する必要がある。プローブは通常、較正されたスイッチングプローブで、ワークのプロービング後、プローブ球の小さな（公知の）変位から信号を発信し、それに続いて全ての機械軸の位置が読み取られる。ここから、公知の機械運動状態と、例えば工具テーブルに格納されているプローブ形状を基に、プローブ点の座標を計算することができる。また、測定用のプローブを用いて、その変位量を出力することも、計算量を少し増やすことで可能となる。プローブ球の代わりに、例えばディスクやシリンダなどの他のプローブ本体も可能である。

提供されたモデルは、工作機械の関連構成要素とともに、数値制御装置の画面上にシミュレーショングラフィックスとして表示され、工作機械の作業領域を仮想的に見ることができる。このような表示は最近の制御装置では一般的であり、これは、例えば現実の加工領域の視界が冷却潤滑剤で遮られたり、加工領域の中が見られないように制御装置が配置されたりする場合でも、加工を見ることができる。

ステップ２において、作業領域におけるワークの位置（例えば、中心位置とワーク軸の向き）は、さらなる方法において有益にプローブできる程度に、仮想作業領域における仮想ワークの位置と初期一致させる必要がある。そのために、操作者は、一方では、数値制御装置の画面に表示される仮想作業領域において設定された通りに作業領域のワークをクランプしようとすることができる。逆に、作業領域にワークを挿入し、仮想ワークを現実のクランプと一致させることも可能である。方向キーや他の入力デバイスにより、画面上で仮想ワークを現実となるべく一致するように移動、および回転させることができる。また、両方の手法を用いた２段階または多段階のプロセスで、目標に導くことも可能である。空間的な配向には、例えば、工作機械のテーブルにあるＴ溝が使用され、現実または仮想で、ワークの大まかな位置決めを行うことができる。テストでは、配向補助として作業領域のプローブをワークの目立つ場所に対向して位置決めし、制御装置の方向キーで仮想プローブに仮想ワークを位置調整することが有効であると実証された。

例えば、ワークのどの点も、仮想的な対応部分から数センチ以上離れていないように定義できる、初期一致または精度が達成されるべきである。大まかな目安として、測定するワークの最小要素の寸法の半分、例えば、ワーク測定のためにプローブする穴の直径の半分が、初期一致として達成されるべきである。

ワークの方法の過程でプロービングされる場合、ある許容範囲または期待範囲内でプローブイベントが登録されるべきである。もし、方法のその後の過程で、プローブイベントが早すぎるか、許容範囲内で認識されない場合、これは現実のクランプとその仮想イメージの間に大きな偏差があることを示す。その後、対応するエラーメッセージで対応することができ、ステップ２に戻るという意味で、初期一致をさらに改善することができる。

ステップ３では、操作者がプローブを作業領域に位置決めする。このため、プローブは方向キーやハンドホイールやその他の入力デバイスによって作業領域内を移動でき、この移動は仮想作業領域内でも追従され、制御装置の画面上に表示される。ワークの直接アクセスできない領域に到達するために、ワークやプローブを傾けるために、さらに機械の角度軸を動かすこともできる。この時、工具（ここではプローブ）とワークの距離を一定に保つ機能は非常に有益である。また、ワークの位置が最適な精度で把握できていない場合でも、衝突監視は支援することができる。しかし、プローブが他の機械要素に衝突しても、その位置が常に把握されているため、確実に検知することができる。

最後に、操作者はプロービングに適していると思われるワークの領域近傍にプローブを移動させる。ここで、制御装置は、プローブ球からワークへのプローブベクトルを連続的に計算する。これにより、プローブ方向とワーク上の（予定された）プローブ点が設定される。この計算は、プローブ球のメッシュとワークのメッシュの最短距離（すなわちプローブ球とワークの仮想像の距離）を特定することによって行われる。この計算には非常に高速な数値手法が存在するため（例えばバウンディングボリューム階層）、例えば２０ミリ秒の小さな時間間隔でプローブベクトルを計算し、表示することができる。そのため、操作者は、現在どのプローブ点をターゲットにしているのか、いつでも画面上で確認することができ、プローブの位置決めを調整できる。

ステップ４では、プローブ点の品質を連続的に計算し、この品質が十分であることを条件としてのみプロービングを承認する。品質には、例えば、測定精度、誤ったプローブ方向、モデリング時のコードエラーなどが考慮される。プローブ点は、包含面、その近傍面、その頂点法線および面法線が公知である。

高い測定精度のために、ワークをできるだけ垂直にプローブする必要がある。エッジや過度の曲面は避ける必要がある。そのためには、プローブ点近傍の面法線とプローブベクトルの間の角度を見ればよく、角度は少なくとも３０度より小さく、好ましくは２０度より小さく、さらに好ましくは１０度より小さい。なお、「近傍」という表現は、この文脈では、例えば、ワークの向きの既存の不確実性込みでプローブ本体の直径に相当する、プローブ点周辺にある全ての面要素が考慮されることであると理解できる。代替的に、プローブされた面要素のすぐ隣の面要素を単に考慮してもよい。面法線とプローブベクトルの偏差が大きい場合は、ワークの表面が強く湾曲しているか、あるいはエッジがあることを示している。局所的な曲率半径は、プローブ点を含む面とその頂点法線から近似することができ、これはプローブ球の半径よりかなり大きくなければならない。曲率の大きい（つまり曲率半径が小さい）領域や、エッジの部分では、プロービングは不可能である。

現実とモデリングの間にわずかな相違があっても、計算された座標には大きな不確実性が生じる。そのため、プローブ点は、できるだけ正確にモデリングされたワークの領域に置く必要がある。メッシュは自由曲面を直線化するため、強い曲率はモデリングエラー（コードエラー）となり、平坦な面が望ましい。そのため、そのような領域ではプローブ点を承認するべきでない。

プローブ点の品質に関するさらなる基準は、仮想プローブ球が仮想ワークの外側にある必要があることである。仮想プローブ球が仮想ワークと交差していたり、完全に仮想ワークの中に入っていたりする場合、プローブ方向が決定できず、適切なプローブ点は存在しない。

プローブの現在位置に対して、プローブ点とプローブ方向からプローブベクトルが十分な品質で確定された場合、そのことが操作者に通知される。品質が不十分な場合はプローブベクトルを赤色で表示し、品質が十分であり、プロービングを承認した場合は緑色で表示するのが良い手法である。品質が十分になってからプローブベクトルを表示する手法や、品質が十分でない場合にプローブベクトルを削除したり、プローブベクトルの横に警告を表示したりする他の手法がある。また、十分な品質が得られていることを示すプローブベクトルの横のチェックマークやプロービングの承認も、操作者にとって直感的に理解できるものである。

ステップ３および４は、ループ状に連続して交互に、または同時に、あるいは並行して実行され、表示されるプローブベクトルは、ステップ３でプローブが移動している間、ステップ４の結果に応じて、十分な品質と不十分な品質との間で数回変化し得る。この時、プロービング工程はまだ行われていない。

このプロセスは、ステップ５で操作者がプロービングを開始すると終了する。プロービングがこの瞬間に承認されていることが条件となる。その後、操作者は、キーを押して、または他の入力手段を介して、現在のプローブベクトルに沿ってプロービング工程を開始することができる。工作機械の各数値制御装置には、状況に応じて特定の工程を開始するためのスタート機能付きキーがある。これに関しても、このスタートキーが適当である。

プロービングによって、制御装置はプローブ点の座標を従来の方法で決定し、その後の処理に提供することができる。プローブ点が想定される範囲内にない場合、またはある距離を過ぎてもプローブ点が登録されない場合、方法はエラーメッセージとともに中断される。この場合、現実のクランプと仮想クランプの一致の正確性は十分ではなく、したがって（予定された）プローブ点の品質計算は確実ではなくなる。この場合、方法を最初から、またはステップ２から再度開始する必要がある。

ステップ５でプロービングが開始され、プローブ点の座標が正常に特定された場合、ステップ６において追加で取得された情報が処理される。このために、プローブ点の取得された座標で追加的に得られる位置情報が考慮されるように、仮想ワークの位置が再計算される。簡単な例としては、Ｙ方向とＺ方向に拡がるワークの、Ｘ方向にプローブされる面のプローブ点がある。プローブ点のＸ座標を利用することで、ステップ２で最初に「目測で」ワークを位置決めするよりも、はるかに正確に仮想ワークの位置を決定することができる。この１つのプローブ点においても、仮想クランプと現実のクランプとの一致は、初期一致よりも良好である。この面上で、最初のプローブ点に対してＹ方向にずらした別の点をプロービングすると、Ｚ軸周辺のワークの回転も決定することができる。このように、プローブ点を追加すると、一致はさらに向上する。一般的に、プローブ点を可能な限りワーク全体に分散させることで、回転に可能な限り良好な推進力を効かせることが推奨される。

ステップ６では、工程全体の進捗と品質を視覚的に伝える支援情報を、操作者に追加的に提供することもできる。
仮想作業領域では、各プローブ点が持続的に表示される。ワークは、このように視覚化された全てのプローブ点に適合するはずである。そのため、操作者は、例えばモデルと現実の間の偏差を認識することができる。全てのプローブ点のモデルとの距離を統計的に評価することができ、ここでは平均二乗偏差が品質を表す。ここでの目安は約０．５ミリの偏差であるが、これは、この不確実性があれば、例えば衝突の監視を非常にうまく実施することができるためである。

また、信号機のように、それぞれの空間軸の方向を特定するのに十分な情報が得られているかどうかを色で示してもよい。例えば、物体をＸ方向にしかプローブしていない場合、Ｚ成分については表現できない。例えば、軸の表示を緑色のＸと赤色のＺで色分けすることで、視覚化することができる。すると、どのプローブ方向が測定工程の改善につながるかを、非常に容易に認識できる。

クランプ状況によってすでに設定されている方向は、自動的に、または操作者によってブロックされ、進捗表示に緑色で表示されるか、グレーアウトで表示され、後者は、この軸方向が測定工程に関与していないことを標示するものである。

また、特定のワーク位置の経過を、全体または座標ごとに図で表示することができる。最後のプローブ点が到達した位置変化をプロットすると、測定工程が収束しているかどうかを直感的に把握することができる。最初のプローブ点はまだ比較的大きな変化や補正を引き起こすが、後のプローブ点は小さな変化しか引き起こさないはずである。

これらの指標（適合仮想プローブ点、色分けされた空間方向、プローブ点ごとに取得される補正の経過）は、プロービング工程が完了したか、他の場所でさらなるプロービングが必要かどうかを、単独または組み合わせて操作者に示す。また、これらの基準の自動評価も可能であるため、操作者の関与なしに最終的な一致の達成を検知し、方法を終了させることができる。

最後のステップ７では、達成されたワークの仮想位置と実際の位置との一致が十分に正確であるかどうか、すなわち最終的な一致が達成されたかどうかの判断が行われる。もしそうであれば、ワークの測定方法は終了し、まだそうでなければ、ステップ３に分岐し、別のプローブ点を探す。

ここで、ワークという用語は、実際加工されるワークおよび／またはそのためのクランプ手段を意味することを再度指摘する。加工されるワークなしでクランプ手段を測定する場合も、本方法の説明と請求項によって明確に含まれている。

ここで紹介した方法は、工作機械のクランプ状況をプローブで測定する際に、非常に直感的な方法で操作者を支援することが示されている。公知の方法と比較して、固定プローブサイクルのプログラミングに労力を要しない。損傷や文字などのワークの異常は、プロービングの際に単に回避することができる。ワークのモデルが１つのみであれば、任意形状のワークの測定も容易に行える。各プローブ点で取得された情報を繰り返しフィードバックすることで、操作者は別のプローブ点の標示を得ることができ、この方法によって、非常に早く経験を得ることができる。

非常に単純化されているが、的確に、一括して、方法のバックグラウンドで自動的に実行されるステップによって、工作機械の操作者は、プローブをワークの周囲に移動させ、その後プロービングが承認されたらスタートキーによってプロービング工程を実行することで、ワークの測定という本来複雑な工程を完了することができる。こうして取得された情報はすぐにフィードバックされる。

本方法により、自由曲面や傾斜面（例えばピラミッドなど）を有する異形ワークも簡単に測定することができる。機械の回転軸を使用することで、アクセスが困難な測定点も、操作者の計算労力を増やすことなく含めることができる。

本発明のさらなる利点および詳細は、図を参照した様々な実施形態の以下の説明から明らかになる。

図１は数値制御装置を備える工作機械の図である。 図２は仮想ワークの二方向への位置調整の図である。 図３は仮想ワークの二方向への位置調整の図である。 図４は様々な許容プローブ点と非許容プローブ点の図である。 図５は様々な許容プローブ点と非許容プローブ点の図である。 図６はワークの測定方法のフローチャートである。

図１は、工作機械ＷＭの作業領域Ａを見た図である。そこでは、ワークテーブルＷＴ上にワークＷＳが配置されている。このワークＷＳの位置は、プローブＴにより、プローブ球ＴＫでワークＷＳをプロービングすることで特定される。このために数値制御装置ＮＣが使用可能であり、画面ＢＳ上で仮想作業領域ｖＡを見ることができる。

操作者Ｂにとって重要な作業領域Ａの要素は、仮想作業領域ｖＡにも表示されている。仮想ワークテーブルｖＷＴに仮想ワークｖＷＳと、仮想プローブ球ｖＴＫを有する仮想プローブｖＴとが備えられている。さらに、上述のステップ１により、必要な３Ｄモデルが制御装置ＮＣに提供されている。また、ワークＷＳの測定方法のための中心的な操作要素として、スタートキーＳが示されており、このキーによりステップ５でプロービング工程が開始される。

図２および図３は、数値制御装置ＮＣの方向キーＲＴを示し、方法のステップ２で必要とされる仮想ワークｖＷＳの位置決めを可能にするものである。それぞれ所望の軸方向Ｘ、Ｙ、Ｚの方向キーを操作することにより、仮想ワークｖＷＳを仮想ワークテーブルｖＷＴ上で移動させ、その位置を実ワークＷＳに一致させることができる。図２では仮想ワークｖＷＳを正のＸ方向に、図３では正のＺ方向に移動させて、仮想ワークｖＷＳを実ワークＷＳと初期一致させる。

図４および図５は、ステップ３および４の間の画面ＢＳの表示を示し、仮想プローブｖＴおよび仮想ワークｖＷＳの表示において、ステップ３で決定した（予定された）プローブ点ＡＰおよびプローブ方向ＡＲがそれぞれ表示され、また、プローブ点の品質またはプローブプロセスが承認されたことの標示が、例えば、チェックマークやフラッシュ記号、削除された矢印または削除されていない矢印、赤または緑色の矢印または任意の他の方法によって示されている。図４は、仮想ワークｖＷＳの表面の許容プローブ点ＡＰと、仮想ワークｖＷＳのエッジに該当する非許容プローブ点ＡＰとを示す。図５に示すプローブ位置は、仮想プローブ球ｖＴＫが仮想ワークｖＷＳの中にあるか、交差しているため、いずれも許容されない。

図６は、一般部で説明した方法のうち、重要なステップ１～７のフローを示す。
１：作業領域Ａ、プローブＴ、ワークＷＳの３Ｄモデルを提供し、これらのモデルを仮想作業領域ｖＡにおける仮想ワークｖＷＳと仮想プローブｖＴとして数値制御装置ＮＣの画面ＢＳに表示させるステップ。
２：作業領域ＡにおけるワークＷＳの位置と、仮想作業領域ｖＡにおける仮想ワークｖＷＳの位置とが初期一致するように、工作機械ＷＭの作業領域ＡにおけるワークＷＳと、仮想作業領域ｖＡにおける仮想ワークｖＷＳとを位置決めするステップ。
３：プローブＴをワークＷＳに対して手動で位置決めし、仮想プローブｖＴの仮想ワークｖＷＳに対する最小距離に基づいて予定されたプローブ点ＡＰおよびプローブ方向ＡＲを自動的に選択し、予定されたプローブ点ＡＰおよびプローブ方向ＡＲを仮想作業領域ｖＡに表示するステップ。
４：予定されたプローブ点ＡＰの品質を決定し、品質が十分であればプロービングを承認し、品質は、例えば、プローブ点ＡＰにおけるワークＷＳの局所的な曲率に基づいて決定されるステップ。
５：プロービングが承認された場合に（操作者Ｂによって）プロービングを開始し、プローブ点ＡＰの座標を決定するステップ。承認がまだ行われない場合、代わりにプローブＴをさらに移動させ、ここから方法は分岐してステップ３に戻る。
６：プローブ点ＡＰの座標によってワークＷＳの位置を再計算し、仮想作業領域ｖＡにおける仮想ワークｖＷＳの位置を更新するステップ。
７：仮想作業領域ｖＡにおける仮想ワークの位置ｖＷＳと、作業領域ＡにおけるワークＷＳの位置とが最終的に一致するまで、ステップ３～６を繰り返すステップ。

数値制御装置ＮＣは、この方法をステップ１～７で実行するように設定されており、これにより、操作者Ｂは、ワークＷＳを測定するという課題において最適な方法で支援される。ワークの実際の測定では、ステップ３と操作者による非常に簡単で直感的な操作のみで、所望の目的を達成することができる。

ＷＭ 工作機械
Ａ 作業領域
ＷＴ ワークテーブル
ＷＳ ワーク
Ｔ プローブ
ＴＫ プローブ球
ＮＣ 数値制御装置
ＢＳ 画面
ｖＡ 仮想作業領域
Ｂ 操作者
ｖＷＴ 仮想ワークテーブル
ｖＷＳ 仮想ワーク
ｖＴＫ 仮想プローブ球
Ｓ スタートキー
ＲＴ 方向キー
ｖＴ 仮想プローブ
ＡＰ プローブ点
ＡＲ プローブ方向

Claims (9)

1. 数値制御装置（ＮＣ）を有する工作機械（ＷＭ）の作業領域（Ａ）において、プローブ（Ｔ）を用いてワーク（ＷＳ）を測定する方法であって、
   （１）作業領域（Ａ）、プローブ（Ｔ）、ワーク（ＷＳ）の３Ｄモデルを提供し、これらのモデルを仮想作業領域（ｖＡ）における仮想ワーク（ｖＷＳ）と仮想プローブ（ｖＴ）として数値制御装置（ＮＣ）の画面（ＢＳ）に表示するステップと、
   （２）作業領域（Ａ）におけるワーク（ＷＳ）の位置と、仮想作業領域（ｖＡ）における仮想ワーク（ｖＷＳ）の位置とが初期一致するように、工作機械（ＷＭ）の作業領域（Ａ）におけるワーク（ＷＳ）と、仮想作業領域（ｖＡ）における仮想ワーク（ｖＷＳ）とを位置決めするステップと、
   （３）プローブ（Ｔ）をワーク（ＷＳ）に対して手動で位置決めし、仮想プローブ（ｖＴ）の仮想ワーク（ｖＷＳ）に対する距離に基づいて予定されたプローブ点（ＡＰ）およびプローブ方向（ＡＲ）を自動的に選択し、予定されたプローブ点（ＡＰ）およびプローブ方向（ＡＲ）を仮想作業領域（ｖＡ）に表示するステップと、
   （４）予定されたプローブ点（ＡＰ）の品質を決定し、品質が十分であればプロービングを承認するステップと、
   （５）プロービングが承認された場合にプロービングを開始し、プローブ点（ＡＰ）の座標を決定するステップと、
   （６）プローブ点（ＡＰ）の座標によってワーク（ＷＳ）の位置を再計算し、仮想作業領域（ｖＡ）における仮想ワーク（ｖＷＳ）の位置を更新するステップと、
   （７）仮想作業領域（ｖＡ）における仮想ワークの位置（ｖＷＳ）と、作業領域（Ａ）におけるワーク（ＷＳ）の位置とが最終的に一致するまで、ステップ（３）～（６）を繰り返すステップと、
   を有する方法。
2. 前記ステップ（４）において、品質が、少なくとも前記予定されたプローブ点（ＡＰ）における前記仮想ワーク（ｖＷＳ）の局所的な曲率に基づいて決定される、請求項１に記載の方法。
3. 前記ステップ（４）において、品質を決定するために、前記プローブ方向（ＡＲ）と、前記プローブ点（ＡＰ）近傍の前記ワーク（ＷＳ）の面法線との偏差が参照され、十分な品質を有するプローブ点を判定するために、この偏差が、最大で３０度、好ましくは最大で２０度、特に好ましくは最大で１０度であってよい、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記ステップ（４）において、前記ワーク（ＷＳ）のエッジ上のプローブ点（ＡＰ）がプロービングから除外され、十分な品質を有していないと判断される、請求項１、２または３に記載の方法。
5. 前記ステップ（４）において、前記承認または非承認の標示が、前記画面（ＢＳ）に図表で表示される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記ステップ（６）において、前記仮想ワーク（ｖＷＳ）の位置と、前記方法の前記ワーク（ＷＳ）との間ですでに達成された一致に関する情報が、前記画面（ＢＳ）上に追加表示される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記それぞれのプローブ点（ＡＰ）によって行われた前記仮想ワーク（ｖＷＳ）の位置補正の経過が、すでに処理された複数のプローブ点（ＡＰ）に対して表示される、請求項６に記載の方法。
8. 前記仮想作業領域（ｖＡ）では各プローブ点（ＡＰ）が持続的に表示される、請求項６または７に記載の方法。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の方法を実行するように設定された、工作機械（ＷＳ）のための数値制御装置（ＮＣ）。
   

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