JPH0547345B2 - - Google Patents
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- JPH0547345B2 JPH0547345B2 JP57159762A JP15976282A JPH0547345B2 JP H0547345 B2 JPH0547345 B2 JP H0547345B2 JP 57159762 A JP57159762 A JP 57159762A JP 15976282 A JP15976282 A JP 15976282A JP H0547345 B2 JPH0547345 B2 JP H0547345B2
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- axis
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Links
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/401—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes
- G05B19/4015—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes going to a reference at the beginning of machine cycle, e.g. for calibration
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
- G05B2219/50018—Zero point floating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は工作機械の操作方法に関し、特に、回
転軸線を有する工具スピンドルと、そのスピンド
ルを所定の回転角だけ回転させる手段と、上述の
軸線を横切つて動き、もつてスピンドルとの位置
を相対的に変化させるテーブルと、スピンドルに
取付けた表面検知プローブと、テーブル上に限界
された表面の検知位置にプローブが到達した瞬間
にプローブ信号を送出する手段と、そのプローブ
信号の発生に応答してテーブル上に固定された第
1基準に対する軸線の位置に該当する出力信号を
送出する手段と、その出力信号を導入するよう接
続されたコンピユータとを有する工作機械の動作
方法に関する。
転軸線を有する工具スピンドルと、そのスピンド
ルを所定の回転角だけ回転させる手段と、上述の
軸線を横切つて動き、もつてスピンドルとの位置
を相対的に変化させるテーブルと、スピンドルに
取付けた表面検知プローブと、テーブル上に限界
された表面の検知位置にプローブが到達した瞬間
にプローブ信号を送出する手段と、そのプローブ
信号の発生に応答してテーブル上に固定された第
1基準に対する軸線の位置に該当する出力信号を
送出する手段と、その出力信号を導入するよう接
続されたコンピユータとを有する工作機械の動作
方法に関する。
上述したプローブは、通常、工具マガジン内に
収納されている。その収納方法は、機械で使用す
る回転切削工具と同様である。そして、測定動作
が必要とされるとき、自動工具変換機構により、
スピンドル上にプローブが取り付けられる。この
測定動作は機械加工を行う前に必要とされ、機械
加工を行うべき表面の位置を決定する。あるい
は、この測定動作は機械加工を行つた後に必要と
され、機械加工を行つた表面の寸法を検査する。
収納されている。その収納方法は、機械で使用す
る回転切削工具と同様である。そして、測定動作
が必要とされるとき、自動工具変換機構により、
スピンドル上にプローブが取り付けられる。この
測定動作は機械加工を行う前に必要とされ、機械
加工を行うべき表面の位置を決定する。あるい
は、この測定動作は機械加工を行つた後に必要と
され、機械加工を行つた表面の寸法を検査する。
プローブは、スピンドル軸からわずかに離れた
位置にある表面を検知する。このわずかな距離は
プローブオフセツトと呼ばれ、測定動作時に考慮
しなければならない値である。ところが、オフセ
ツトはスピンドル軸の全方向において、一定では
ない。その理由の一部はプローブ自身の特性によ
るものであり、また、プローブとスピンドルとの
間の不可避な心のずれによるものである。
位置にある表面を検知する。このわずかな距離は
プローブオフセツトと呼ばれ、測定動作時に考慮
しなければならない値である。ところが、オフセ
ツトはスピンドル軸の全方向において、一定では
ない。その理由の一部はプローブ自身の特性によ
るものであり、また、プローブとスピンドルとの
間の不可避な心のずれによるものである。
従つて、異つた方向の表面における測定を引き
続いて行うときには、異つたオフセツトを適当に
考慮すべきである。異つた方向の表面における測
定を目的とした回転を、スピンドル自身がなし得
ないならば、スピンドル上にプローブを取り付け
る場合に、スピンドル軸周辺の特定方向における
オフセツトを決定する検知動作に際してそのプロ
ーブを校正する必要がある。
続いて行うときには、異つたオフセツトを適当に
考慮すべきである。異つた方向の表面における測
定を目的とした回転を、スピンドル自身がなし得
ないならば、スピンドル上にプローブを取り付け
る場合に、スピンドル軸周辺の特定方向における
オフセツトを決定する検知動作に際してそのプロ
ーブを校正する必要がある。
本発明の目的は、上述の点に鑑みて、既述の工
作機械に用いられるプローブの種々なオフセツト
を自動的に決定することのできる方法を提供する
ことにある。
作機械に用いられるプローブの種々なオフセツト
を自動的に決定することのできる方法を提供する
ことにある。
かかる目的を達成するために、本発明では、テ
ーブル上もしくは加工物に隣接した位置に試験表
面を設け、機械を所定の方法により作動してその
試験表面を測定し、その場合にスピンドルを測定
に必要な角度だけ回転させる動作を含み、最後
に、その測定結果を用いて演算を行い、もつて、
プローブオフセツトを決定する。
ーブル上もしくは加工物に隣接した位置に試験表
面を設け、機械を所定の方法により作動してその
試験表面を測定し、その場合にスピンドルを測定
に必要な角度だけ回転させる動作を含み、最後
に、その測定結果を用いて演算を行い、もつて、
プローブオフセツトを決定する。
単一のオフセツトのみを決定する方法は既に知
られているところである。そこで、異つた方向の
表面において測定動作を行う場合には、スピンド
ルを回転させ、もつて測定すべき表面に対してオ
フセツトが常に垂直となるようにする。これによ
り、特にボアを測定する場合、不正確さが生じる
という不利益が生じる。
られているところである。そこで、異つた方向の
表面において測定動作を行う場合には、スピンド
ルを回転させ、もつて測定すべき表面に対してオ
フセツトが常に垂直となるようにする。これによ
り、特にボアを測定する場合、不正確さが生じる
という不利益が生じる。
以下に図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
る。
第1図および第2図を参照するに、この工作機
械はマシーニングセンタであつて、固定構造体す
なわちベース10と支持体すなわちテーブル11
とから成る。このテーブル11は、第1支持手段
として、取付具15によつて、テーブル11上の
あらかじめ定めた基準位置において加工物14を
支持するようにしておく。この機械はベース10
上に支持したスピンドル16である工具支持体を
有する。このスピンドル16をステツピングモー
タMIにより固定軸16Aのまわりに連続回転さ
せると共にその軸のまわりで任意角位置間の割出
しをするようにする。そのステツピングモータ
MIは位置センサ20Iを有し、そのセンサ出力
端子をデジタルカウンタ21Iに接続する。テー
ブル11を摺動装置18を介してベース10上に
支持することにより、直交座標系であるX,Yお
よびZ方向に直線移動させる。その各方向への移
動はモータMX,MYおよびMZにより行い、か
つ位置センサ20X,20Yおよび20Zにより
ベース10に対して連続して測定することができ
るようにする。これら位置センサの出力をデジタ
ルカウンタ21X,21Yおよび21Zに出力す
る。各カウンタ21の出力をそれぞれの比較器2
2(第9図参照)に対して供給する。この比較器
22にはレジスタ23から要求データが供給され
る。閉ループにより各モータMを要求位置まで駆
動させ、関連するカウンタ21とレジスタ23の
内容との間の差異をかかる閉ループの誤差信号と
する。
械はマシーニングセンタであつて、固定構造体す
なわちベース10と支持体すなわちテーブル11
とから成る。このテーブル11は、第1支持手段
として、取付具15によつて、テーブル11上の
あらかじめ定めた基準位置において加工物14を
支持するようにしておく。この機械はベース10
上に支持したスピンドル16である工具支持体を
有する。このスピンドル16をステツピングモー
タMIにより固定軸16Aのまわりに連続回転さ
せると共にその軸のまわりで任意角位置間の割出
しをするようにする。そのステツピングモータ
MIは位置センサ20Iを有し、そのセンサ出力
端子をデジタルカウンタ21Iに接続する。テー
ブル11を摺動装置18を介してベース10上に
支持することにより、直交座標系であるX,Yお
よびZ方向に直線移動させる。その各方向への移
動はモータMX,MYおよびMZにより行い、か
つ位置センサ20X,20Yおよび20Zにより
ベース10に対して連続して測定することができ
るようにする。これら位置センサの出力をデジタ
ルカウンタ21X,21Yおよび21Zに出力す
る。各カウンタ21の出力をそれぞれの比較器2
2(第9図参照)に対して供給する。この比較器
22にはレジスタ23から要求データが供給され
る。閉ループにより各モータMを要求位置まで駆
動させ、関連するカウンタ21とレジスタ23の
内容との間の差異をかかる閉ループの誤差信号と
する。
加工物14は基準ボア24を有し、その軸24
AによりX方向およびY方向の加工物基準点を定
める。テーブル11上の加工物14の基準位置
を、軸24Aとテーブル基準面TX,TYおよび
TZとの間の距離101,102および103に
より定める。しかしながら、軸16Aに同心状に
してスピンドル16に取付けた回転切削工具(不
図示)により機械加工動作を行うことができ、し
かも同様に第2支持手段としてのスピンドルに取
付けたプローブ25(第1図および第3図参照)
により測定動作を実行することができるので、こ
のような動作のためのテーブルの移動を軸16A
に対して関連させる必要があり、従つて軸16A
は固定された基準点、すなわち機械基準点とな
る。従つて、テーブル基準面Tは取付具15に対
する初期据え付け動作に対してのみ、例えば製造
運転開始時のみに用いる。しかし、カウンタ21
はその後の全動作にわたつて基準面T上において
通常は零を保つものとする。軸24Aを軸16A
に関連づけるためには、加工物が基準位置にいる
旨をカウンタ21が示しているときに、軸16A
と24Aとが一致するように適切に配置すること
が必要である。このことは必ずしも実際に起こる
ものではなく、おそらく取付具15を最初に取付
けた時とその後の製造運転中との間に例えばテー
ブルが熱収縮したり膨張したりすることに起因す
ることもあり得る。それ故に、軸24Aは公称基
準位置を有するものとすることができ、その位置
で軸16Aと一致し、その実際の基準位置におい
て軸24Aを軸16Aからオフセツト(片寄り)
させる。これら2つの基準位置間の差を“ワーク
オフセツト”と称する。
AによりX方向およびY方向の加工物基準点を定
める。テーブル11上の加工物14の基準位置
を、軸24Aとテーブル基準面TX,TYおよび
TZとの間の距離101,102および103に
より定める。しかしながら、軸16Aに同心状に
してスピンドル16に取付けた回転切削工具(不
図示)により機械加工動作を行うことができ、し
かも同様に第2支持手段としてのスピンドルに取
付けたプローブ25(第1図および第3図参照)
により測定動作を実行することができるので、こ
のような動作のためのテーブルの移動を軸16A
に対して関連させる必要があり、従つて軸16A
は固定された基準点、すなわち機械基準点とな
る。従つて、テーブル基準面Tは取付具15に対
する初期据え付け動作に対してのみ、例えば製造
運転開始時のみに用いる。しかし、カウンタ21
はその後の全動作にわたつて基準面T上において
通常は零を保つものとする。軸24Aを軸16A
に関連づけるためには、加工物が基準位置にいる
旨をカウンタ21が示しているときに、軸16A
と24Aとが一致するように適切に配置すること
が必要である。このことは必ずしも実際に起こる
ものではなく、おそらく取付具15を最初に取付
けた時とその後の製造運転中との間に例えばテー
ブルが熱収縮したり膨張したりすることに起因す
ることもあり得る。それ故に、軸24Aは公称基
準位置を有するものとすることができ、その位置
で軸16Aと一致し、その実際の基準位置におい
て軸24Aを軸16Aからオフセツト(片寄り)
させる。これら2つの基準位置間の差を“ワーク
オフセツト”と称する。
プローブ25はスピンドル16に固着されたボ
デイ26(第3図参照)と、ボデイ26に取付け
られ、球状端部28を有する針27とを有する。
プローブ25により工作面、すなわち加工物の表
面の検知を行い、球面28と工作面との間の係合
に応動して、プローブ25から電気回路29(第
3図および第9図参照)にステツプ信号138を
出力する。その信号138をカウンタ21が作動
するように接続し、それにより、そのカウンタの
瞬時内容をそれぞれのレジスタ33X,33Yお
よび33Zに移送する。このようにして、工作面
の位置は、レジスタ33への移送の瞬時あるいは
実際上では、信号138の瞬時に決定される。
デイ26(第3図参照)と、ボデイ26に取付け
られ、球状端部28を有する針27とを有する。
プローブ25により工作面、すなわち加工物の表
面の検知を行い、球面28と工作面との間の係合
に応動して、プローブ25から電気回路29(第
3図および第9図参照)にステツプ信号138を
出力する。その信号138をカウンタ21が作動
するように接続し、それにより、そのカウンタの
瞬時内容をそれぞれのレジスタ33X,33Yお
よび33Zに移送する。このようにして、工作面
の位置は、レジスタ33への移送の瞬時あるいは
実際上では、信号138の瞬時に決定される。
工作面の位置が軸16Aに関連しているものと
すると、信号138はその工作面が軸16Aと交
差する時に生起するはずである。このことは実際
には必ずしも起きるものではなく、その理由の1
つは球体28の加工物接触面がその球体の半径だ
け軸16Aから片寄つているからであり、また他
の理由のひとつは球体28の中心が軸16Aに正
確に一致していないおそれがあるからであり、更
に他の理由は信号38が実際に生起する以前に針
がわずかに曲つているからである。これらの理由
により、工作面が、プローブに対して、軸16A
と信号138の瞬時における工作面の位置との間
の距離により定められる関係をもつときに、信号
138が生起する。この距離はプローブの“応答
特性”、あるいは単に“プローブオフセツト”と
称する。
すると、信号138はその工作面が軸16Aと交
差する時に生起するはずである。このことは実際
には必ずしも起きるものではなく、その理由の1
つは球体28の加工物接触面がその球体の半径だ
け軸16Aから片寄つているからであり、また他
の理由のひとつは球体28の中心が軸16Aに正
確に一致していないおそれがあるからであり、更
に他の理由は信号38が実際に生起する以前に針
がわずかに曲つているからである。これらの理由
により、工作面が、プローブに対して、軸16A
と信号138の瞬時における工作面の位置との間
の距離により定められる関係をもつときに、信号
138が生起する。この距離はプローブの“応答
特性”、あるいは単に“プローブオフセツト”と
称する。
いかなる工作面を測定するためにも、ワークオ
フセツトとプローブオフセツトの双方を考慮すべ
きであるということは明白であろう。これらのオ
フセツトの検査を時々行うことが必要であり、特
に新しい加工物を取付具に取付けた時にはいつで
もかかる検査が必要である。
フセツトとプローブオフセツトの双方を考慮すべ
きであるということは明白であろう。これらのオ
フセツトの検査を時々行うことが必要であり、特
に新しい加工物を取付具に取付けた時にはいつで
もかかる検査が必要である。
この機械はコンピユータ100を有しており、
このコンピユータ100は所定シーケンスでのモ
ータMの移動を行うように設計されたプログラム
200を有し、それによりワークオフセツトとプ
ローブオフセツトを設定するようにする。以下に
プログラム200に関連したパラメータのリスト
を示す。
このコンピユータ100は所定シーケンスでのモ
ータMの移動を行うように設計されたプログラム
200を有し、それによりワークオフセツトとプ
ローブオフセツトを設定するようにする。以下に
プログラム200に関連したパラメータのリスト
を示す。
位置信号または定数:
101=軸24Aの公称X基準位置
(第1,2図) 102=軸24Aの公称Y基準位置
(第1,2図) 103=球状端部28の公称Z基準位置
(第1,2図) 105=スピンドル16の零角位置 (第4図) 106=スピンドル16の90゜角位置
(第4,6,7図) 107=スピンドル16の180゜角位置
(第4図) 108=スピンドル16の270゜角位置
(第5図) 109=基準ボアの直径 (第3図) これらの定数はコンピユータの記憶装置に記憶
され任意の加工物に適用される。位置101,1
02および103については即に記述している。
位置105〜108は第4図から第7図に示され
ている。これらの位置信号は前述の閉ループを通
じてモータMを駆動するのに使用される。
(第1,2図) 102=軸24Aの公称Y基準位置
(第1,2図) 103=球状端部28の公称Z基準位置
(第1,2図) 105=スピンドル16の零角位置 (第4図) 106=スピンドル16の90゜角位置
(第4,6,7図) 107=スピンドル16の180゜角位置
(第4図) 108=スピンドル16の270゜角位置
(第5図) 109=基準ボアの直径 (第3図) これらの定数はコンピユータの記憶装置に記憶
され任意の加工物に適用される。位置101,1
02および103については即に記述している。
位置105〜108は第4図から第7図に示され
ている。これらの位置信号は前述の閉ループを通
じてモータMを駆動するのに使用される。
駆動信号:
111=モータMXを+X方向に駆動する信号
(第9図) 112=モータMXを−X方向に駆動する信号
(第9図) 113=モータMYを+Y方向に駆動する信号
(第9図) 114=モータMYを−Y方向に駆動する信号
(第9図) 118=モータMXを歩進させる信号 119=モータMYを歩進させる信号 駆動信号はプログラム200により出力されて
開ループ方式によりモータMを駆動し、これらモ
ータはプローブ信号138の生起時に停止する。
モータMXを+X方向に駆動するということは、
テーブル11が−X方向に移動して、軸16Aが
+X方向に相対的移動する等を意味する。
(第9図) 112=モータMXを−X方向に駆動する信号
(第9図) 113=モータMYを+Y方向に駆動する信号
(第9図) 114=モータMYを−Y方向に駆動する信号
(第9図) 118=モータMXを歩進させる信号 119=モータMYを歩進させる信号 駆動信号はプログラム200により出力されて
開ループ方式によりモータMを駆動し、これらモ
ータはプローブ信号138の生起時に停止する。
モータMXを+X方向に駆動するということは、
テーブル11が−X方向に移動して、軸16Aが
+X方向に相対的移動する等を意味する。
外部信号:
121=センサ20Iからの位置帰還
(第9図) 122=センサ20Xからの位置帰還
(第9図) 123=センサ20Yからの位置帰還
(第9図) 124=センサ20Zからの位置帰還
(第9図) 132=レジスタ33Xからの位置帰還
(第9図) 133=レジスタ33Yからの位置帰還
(第9図) 138=プローブ信号 外部信号はプログラム200の要求に従つてコ
ンピユータにより読み込まれる。
(第9図) 122=センサ20Xからの位置帰還
(第9図) 123=センサ20Yからの位置帰還
(第9図) 124=センサ20Zからの位置帰還
(第9図) 132=レジスタ33Xからの位置帰還
(第9図) 133=レジスタ33Yからの位置帰還
(第9図) 138=プローブ信号 外部信号はプログラム200の要求に従つてコ
ンピユータにより読み込まれる。
変数:
AX1=対応するカウンタ21により指示され
る軸16AのX方向の位置であり、プロー
ブ25がボア24の表面部位−DXと接触
し、かつ、スピンドル16が角位置10
8、すなわち270゜の位置にあるときの値
(第5図)。
る軸16AのX方向の位置であり、プロー
ブ25がボア24の表面部位−DXと接触
し、かつ、スピンドル16が角位置10
8、すなわち270゜の位置にあるときの値
(第5図)。
AX2=軸16AのX方向の位置であり、プロ
ーブ25がボア24の表面部位+DXと接
触し、かつ、スピンドル16が角位置10
6、すなわち90゜の位置にあるときの値
(第6図)。
ーブ25がボア24の表面部位+DXと接
触し、かつ、スピンドル16が角位置10
6、すなわち90゜の位置にあるときの値
(第6図)。
BX=軸16AのX方向位置であり、プローブ
25が表面−DXと接触し、スピンドル1
6が角位置106、すなわち90゜の位置に
あるときの値(第7図)。
25が表面−DXと接触し、スピンドル1
6が角位置106、すなわち90゜の位置に
あるときの値(第7図)。
CNX=X方向における軸16Aの公称位置で
あり、本実施例では、距離101に等しい
値(第4図)。
あり、本実施例では、距離101に等しい
値(第4図)。
CAX=X方向における軸16Aの実際の位置
を示す値。
を示す値。
WOX=X方向におけるワークオフセツトを示
す値(第4図)。
す値(第4図)。
POX1=+X方向におけるプローブオフセツ
ト、例えば表面部分+DXにおける計測の
ためのプローブオフセツトを示す値(第6
図)。
ト、例えば表面部分+DXにおける計測の
ためのプローブオフセツトを示す値(第6
図)。
POX2=−X方向におけるプローブオフセツ
ト、すなわち表面部分−DXにおける計測
のためのプローブオフセツトを示す値(第
7図)。
ト、すなわち表面部分−DXにおける計測
のためのプローブオフセツトを示す値(第
7図)。
F=基準ボア22の直径であり、本実施例では
値109に等しい値(第3図)。
値109に等しい値(第3図)。
基準ボア変数Fは別にして、上述の変数は全て
X方向に関するものである。これらの値に対応し
たY方向の変数AY1,AY2,BY,CYN,
CYA,WOY,POY1およびPOY2が存在する。
このY方向の場合においては、変数AY1はスピ
ンドル16の180゜位置の−DY表面において決定
され、変数BYはスピンドル16の角位置零にお
いて決定される。
X方向に関するものである。これらの値に対応し
たY方向の変数AY1,AY2,BY,CYN,
CYA,WOY,POY1およびPOY2が存在する。
このY方向の場合においては、変数AY1はスピ
ンドル16の180゜位置の−DY表面において決定
され、変数BYはスピンドル16の角位置零にお
いて決定される。
第10A〜D図の流れ図に示すステツプ201な
いし240に関してプログラム200を説明する。
ここで、加工物は初めプローブ25から離れた任
意の位置にあるものとし、かつスピンドル16は
角位置零にあるものとする。
いし240に関してプログラム200を説明する。
ここで、加工物は初めプローブ25から離れた任
意の位置にあるものとし、かつスピンドル16は
角位置零にあるものとする。
ステツプ201ないし210においては、信号10
1,102および103をそれぞれ対応したレジ
スタ23に出力して、加工物を公称基準位置に移
動する(第4図)。その加工物が公称基準位置に
達したことを確認した後(ステツプ202)、信号1
08をレジスタ23Iに出力して、スピンドル1
6を270゜位置まで回転する。この270゜位置にスピ
ンドル16が達したことを確認した後(ステツプ
204)、信号112を出力して、モータMXを一X
方向に駆動する(ステツプ205)。すなわち、加工
物の表面部位−DXを球状端部28へ向けて移動
する(第5図)。ステツプ206によつて、プローブ
信号138の発生を監視し、そのプローブ信号1
38が発生すると(ステツプ207)、信号118を
出力して、モータMXの駆動を停止する(ステツ
プ208)。その後、その信号138が発生した瞬時
の加工物の位置は、レジスタ33Xからの信号1
32を読み込むことにより、読み取られる(ステ
ツプ209)。最後に、プログラムのこの部分におい
ては、第1相対位置としての変数AX1を信号1
32の値にセツトする(ステツプ210)。ステツプ
211乃至220においては、スピンドル16が容易に
回転するように、最初に加工物を公称基準位置に
移動させ(ステツプ211)、そして、スピンドル1
6を180゜から90゜の位置へと回転する(ステツプ
213)以外は、前述のステツプ201から210に至る
ルーチンが繰り返される。その後、加工物を移動
して、その表面の部位+DXをプローブ25と係
合させる(第6図)。更に、かかる係合によりプ
ローブ信号138の発生した時のスピンドルの軸
16Aの位置を測定し(ステツプ219)、その測定
値を第2相対位置としての変数AX2として格納
しておく(ステツプ220)。
1,102および103をそれぞれ対応したレジ
スタ23に出力して、加工物を公称基準位置に移
動する(第4図)。その加工物が公称基準位置に
達したことを確認した後(ステツプ202)、信号1
08をレジスタ23Iに出力して、スピンドル1
6を270゜位置まで回転する。この270゜位置にスピ
ンドル16が達したことを確認した後(ステツプ
204)、信号112を出力して、モータMXを一X
方向に駆動する(ステツプ205)。すなわち、加工
物の表面部位−DXを球状端部28へ向けて移動
する(第5図)。ステツプ206によつて、プローブ
信号138の発生を監視し、そのプローブ信号1
38が発生すると(ステツプ207)、信号118を
出力して、モータMXの駆動を停止する(ステツ
プ208)。その後、その信号138が発生した瞬時
の加工物の位置は、レジスタ33Xからの信号1
32を読み込むことにより、読み取られる(ステ
ツプ209)。最後に、プログラムのこの部分におい
ては、第1相対位置としての変数AX1を信号1
32の値にセツトする(ステツプ210)。ステツプ
211乃至220においては、スピンドル16が容易に
回転するように、最初に加工物を公称基準位置に
移動させ(ステツプ211)、そして、スピンドル1
6を180゜から90゜の位置へと回転する(ステツプ
213)以外は、前述のステツプ201から210に至る
ルーチンが繰り返される。その後、加工物を移動
して、その表面の部位+DXをプローブ25と係
合させる(第6図)。更に、かかる係合によりプ
ローブ信号138の発生した時のスピンドルの軸
16Aの位置を測定し(ステツプ219)、その測定
値を第2相対位置としての変数AX2として格納
しておく(ステツプ220)。
ステツプ221ないし227においては、ステツプ
203ないし210と同様のルーチンが繰返されるが、
但しこの場合には、スピンドルを回転せずに、す
なわち、90゜位置を保持したまま、加工物の表面
部位−DXを移動してプローブと係合させ(ステ
ツプ221)、信号138の発生した時の軸16Aの
測定位置を、変数BXとして格納する(ステツプ
227)。
203ないし210と同様のルーチンが繰返されるが、
但しこの場合には、スピンドルを回転せずに、す
なわち、90゜位置を保持したまま、加工物の表面
部位−DXを移動してプローブと係合させ(ステ
ツプ221)、信号138の発生した時の軸16Aの
測定位置を、変数BXとして格納する(ステツプ
227)。
ステツプ231ないし238においては、変数AX
1,AX2,BXおよびF(この値は定数109か
ら得られる)を処理してワークオフセツトWOX
を算出し(ステツプ233)、および2つのプローブ
オフセツトPOX1,POX2を算出する。2つの
プローブオフセツトが必要なのは、プローブの応
答特性が加工物の両表面部位−DXおよび+DX
に対して通常は同一でないからである。
1,AX2,BXおよびF(この値は定数109か
ら得られる)を処理してワークオフセツトWOX
を算出し(ステツプ233)、および2つのプローブ
オフセツトPOX1,POX2を算出する。2つの
プローブオフセツトが必要なのは、プローブの応
答特性が加工物の両表面部位−DXおよび+DX
に対して通常は同一でないからである。
2つのプローブオフセツトは通常は異なるの
で、スピンドルを180゜の位置から回転することは
(ステツプ213)、ワークオフセツトWOXの算出
(ステツプ233)にあたり必須である。その理由
は、ワークオフセツトの算出にあたつては、加工
物の表面部位−DXおよび+DXの正確な中心位
置を測定することが必要だからである。スピンド
ルを180゜の位置から回転することにより、同一の
プローブオフセツトを対向表面である−DXおよ
び+DXに与えて、式(AX1+AX2)/2(ス
テツプ232)によつてそれらの間の正確な中心位
置を定めることができる。しかるに、それぞれの
プローブオフセツトを決定するためには、スピン
ドルが回転しないようにして、球状端部28の対
向側面を対向表面−DXおよび+DXに係合させ
ることが必要である。
で、スピンドルを180゜の位置から回転することは
(ステツプ213)、ワークオフセツトWOXの算出
(ステツプ233)にあたり必須である。その理由
は、ワークオフセツトの算出にあたつては、加工
物の表面部位−DXおよび+DXの正確な中心位
置を測定することが必要だからである。スピンド
ルを180゜の位置から回転することにより、同一の
プローブオフセツトを対向表面である−DXおよ
び+DXに与えて、式(AX1+AX2)/2(ス
テツプ232)によつてそれらの間の正確な中心位
置を定めることができる。しかるに、それぞれの
プローブオフセツトを決定するためには、スピン
ドルが回転しないようにして、球状端部28の対
向側面を対向表面−DXおよび+DXに係合させ
ることが必要である。
プログラムの残余の部分(図示せず)において
は、加工物が公称基準位置に復帰する。そして、
ステツプ201〜208に対応するステツプによつて、
Y方向に関するワークオフセツトおよび2つのプ
ローブオフセツトが決定される。
は、加工物が公称基準位置に復帰する。そして、
ステツプ201〜208に対応するステツプによつて、
Y方向に関するワークオフセツトおよび2つのプ
ローブオフセツトが決定される。
スピンドル軸16AがX方向に移動する場合、
実際には、球状端部28がボアのX方向に向かう
直径に沿つて移動するのではなく、その直径から
離れた横道の上を移動するということに注意する
必要がある。これは次の原因による誤差を生ず
る。すなわち、一方では、位置AX1とBXとの
間の距離によるものであり、他方では、位置AX
1と位置AX2との間の距離によるものである。
その距離は、球状端子がある直径上にあると仮定
したときに生ずる距離よりも短い。この困難さは
次のように解決する。すなわち、2つのプローブ
オフセツトPOX1とPOX2とを決定してから、
コンピユータは、SOXで表わされるスピンドル
軸の位置を決定するのに用いられる。そこでは、
プローブの球状端部の中心28Aが第8図示のよ
うに、ボアのY軸上にある。
実際には、球状端部28がボアのX方向に向かう
直径に沿つて移動するのではなく、その直径から
離れた横道の上を移動するということに注意する
必要がある。これは次の原因による誤差を生ず
る。すなわち、一方では、位置AX1とBXとの
間の距離によるものであり、他方では、位置AX
1と位置AX2との間の距離によるものである。
その距離は、球状端子がある直径上にあると仮定
したときに生ずる距離よりも短い。この困難さは
次のように解決する。すなわち、2つのプローブ
オフセツトPOX1とPOX2とを決定してから、
コンピユータは、SOXで表わされるスピンドル
軸の位置を決定するのに用いられる。そこでは、
プローブの球状端部の中心28Aが第8図示のよ
うに、ボアのY軸上にある。
次に、スピンドル軸16Aは
SOX=(AX2+BX)/2
で表わされる位置に移動する。そして、ワークオ
フセツトWOYおよびプローブオフセツトPOY
1,POY2がY方向において決定される。この
ような状況では、以下に示す式に従つて、スピン
ドルの角度位置に変更を加えることなく、まずプ
ローブオフセツトを決定するのが好適である。
フセツトWOYおよびプローブオフセツトPOY
1,POY2がY方向において決定される。この
ような状況では、以下に示す式に従つて、スピン
ドルの角度位置に変更を加えることなく、まずプ
ローブオフセツトを決定するのが好適である。
POY1=(F−(AY2−AY1))/2
POY2=AY2+POY1−F−BY
ここで、AY1,AY2およびBYは、上記第
1、第2および第3相対位置と同様の、それぞれ
第4、第5および第6相対位置である。
1、第2および第3相対位置と同様の、それぞれ
第4、第5および第6相対位置である。
最後に、スピンドル軸はSOY=(AY2+
BY)/2で定まる点に位置され、POX1と
POX2とを決定するためのプログラムを繰り返
して、正確な値を与える。その正確な値は、スピ
ンドル軸をボアのX方向に適正な量だけ移動させ
ることによつて得ることができる。
BY)/2で定まる点に位置され、POX1と
POX2とを決定するためのプログラムを繰り返
して、正確な値を与える。その正確な値は、スピ
ンドル軸をボアのX方向に適正な量だけ移動させ
ることによつて得ることができる。
値WOX,POX1,POX2,WOY,POY1,
POY2,SOXおよびSOYを前述のように決定し
た後、機械は寸法、すなわちXおよびY方向にお
ける加工物の位置を決定するための計測動作の状
態になる。いかなる測定にあつても、プローブオ
フセツトの関連する値は、プローブ信号発生時の
スピンドル16の位置寸法に加算され、あるいは
それから減算される。
POY2,SOXおよびSOYを前述のように決定し
た後、機械は寸法、すなわちXおよびY方向にお
ける加工物の位置を決定するための計測動作の状
態になる。いかなる測定にあつても、プローブオ
フセツトの関連する値は、プローブ信号発生時の
スピンドル16の位置寸法に加算され、あるいは
それから減算される。
角位置は後の計測動作において用いられるが、
それはスピンドル16が270゜回転した位置であ
る。この角位置は、その後の全ての計測動作につ
いて、定数として保持されることになる。
それはスピンドル16が270゜回転した位置であ
る。この角位置は、その後の全ての計測動作につ
いて、定数として保持されることになる。
プローブ25は、英国特許第1445977号の第1
図乃至第3図に記載されているように構成するこ
とができる。
図乃至第3図に記載されているように構成するこ
とができる。
第1図は本発明を適用した工作機械の構成例を
示す正面図、第2図は第1図の−線に沿う断
面図、第3図は第1図の要部を拡大した詳細図、
第4図は第3図の−線に沿う断面図、第5図
ないし第8図は第4図に示す詳細部分の種々の動
作位置を示す説明図、第9図は第1図に示す工作
機械の制御回路の構成例を示すブロツク図、第1
0A〜D図はその動作例を示すフローチヤートで
ある。 10…ベース、11…テーブル、14…加工
物、15…取付具、16…スピンドル、16A…
固定軸、18…摺動装置、20X,20Y,20
Z,20I…位置センサ、21X,21Y,21
Z,21I…デイジタルカウンタ、24…基準ボ
ア、24A…軸、25…プローブ、26…ボデ
イ、27…針、28…球状端部、MX,MY,
MZ,M…モータ、TX,TY,TZ…テーブル基
準面、101〜109…位置信号または定数、1
11〜119…駆動信号、121〜138…外部
信号、200…プログラム、201〜238…プ
ログラムステツプ、AX1,AX2,BX,CXN,
CXA,WOX,WOY,POX1,POX2,F,
SOX,SOY…変数、DX,DY…加工物の表面部
位。
示す正面図、第2図は第1図の−線に沿う断
面図、第3図は第1図の要部を拡大した詳細図、
第4図は第3図の−線に沿う断面図、第5図
ないし第8図は第4図に示す詳細部分の種々の動
作位置を示す説明図、第9図は第1図に示す工作
機械の制御回路の構成例を示すブロツク図、第1
0A〜D図はその動作例を示すフローチヤートで
ある。 10…ベース、11…テーブル、14…加工
物、15…取付具、16…スピンドル、16A…
固定軸、18…摺動装置、20X,20Y,20
Z,20I…位置センサ、21X,21Y,21
Z,21I…デイジタルカウンタ、24…基準ボ
ア、24A…軸、25…プローブ、26…ボデ
イ、27…針、28…球状端部、MX,MY,
MZ,M…モータ、TX,TY,TZ…テーブル基
準面、101〜109…位置信号または定数、1
11〜119…駆動信号、121〜138…外部
信号、200…プログラム、201〜238…プ
ログラムステツプ、AX1,AX2,BX,CXN,
CXA,WOX,WOY,POX1,POX2,F,
SOX,SOY…変数、DX,DY…加工物の表面部
位。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 加工物を支持するための第1支持手段と、該
第1支持手段に支持される前記加工物と検知関係
に達したときプローブ信号を発生するための表面
検知プローブを支持する第2支持手段と、前記第
1支持手段と前記第2支持手段との間で軸のまわ
りの相対的な回転を行わせ、および前記第1支持
手段と前記第2支持手段との間で前記軸に垂直な
方向の相対的な並進移動を行わせる制御システム
と、前記プローブ信号が発生したときの前記並進
移動方向における前記第1支持手段と前記第2支
持手段との相対位置を規定するデータを生成する
手段と、前記制御システムの制御を実行し、およ
び前記データを処理するためのコンピユータと、
を有する工作機械の操作方法において、 前記加工物に、前記軸に垂直な方向に間隔をお
いて2つの試験表面を設け、 前記軸と、前記プローブが前記2つの試験表面
とそれぞれ前記検知関係に達したときのそれぞれ
の前記試験表面との距離によつて規定される1対
のプローブオフセツトは、 a 前記第1支持手段と前記第2支持手段との間
の前記軸に垂直な方向の相対的な並進移動によ
つて前記プローブが前記2つの試験表面の一方
に係合するときの、前記並進移動方向における
前記第1支持手段と前記第2支持手段との第1
相対位置を求め、 b 前記第1支持手段と前記第2支持手段との間
で相対的に180度回転させ、 c さらなる前記第1支持手段と前記第2支持手
段との間の前記軸に垂直な方向の相対的な並進
移動によつて前記プローブが前記2つの試験表
面の他方に係合するときの、前記並進移動方向
における前記第1支持手段と前記第2支持手段
との第2相対位置を求め、および d さらなる前記第1支持手段と前記第2支持手
段との間の前記軸に垂直な方向の相対的な並進
移動によつて前記プローブが前記2つの試験表
面の前記一方に係合するときの、前記並進移動
方向における前記第1支持手段と前記第2支持
手段との第3相対位置を求め、および e 前記1対のプローブオフセツトを以下の式に
基づいて演算する PO1=(F−(A2−A1))/2 PO2=A2+PO1−F−B ここで、PO1,PO2は前記1対のプローブオ
フセツト、Fは前記2つの試験表面の間の距離、
A1,A2およびBはそれぞれ前記第1、第2お
よび第3相対位置である 各処理によつて求められることを特徴とする工
作機械の操作方法。 2 加工物を支持するための第1支持手段と、該
第1支持手段に支持される前記加工物と検知関係
に達したときプローブ信号を発生するための表面
検知プローブを支持する第2支持手段と、前記第
1支持手段と前記第2支持手段との間で軸のまわ
りの相対的な回転を行わせ、および前記第1支持
手段と前記第2支持手段との間で前記軸に垂直な
方向の相対的な並進移動を行わせる制御システム
と、前記プローブ信号が発生したときの前記並進
移動方向における前記第1支持手段と前記第2支
持手段との相対位置を規定するデータを生成する
手段と、前記制御システムの制御を実行し、およ
び前記データを処理するためのコンピユータと、
を有する工作機械の操作方法において、 前記加工物に、前記軸に垂直な方向に間隔をお
いて2つの試験表面を設け、 前記軸の所定の機械基準位置と、前記2つの試
験表面の間の中央にある点との距離によつて規定
されるワークオフセツト、および 前記軸と、前記プローブが前記2つの試験表面
とそれぞれ前記検知関係に達したときのそれぞれ
の前記試験表面との距離によつて規定される1対
のプローブオフセツトは、 a 前記第1支持手段と前記第2支持手段との間
の前記軸に垂直な方向の相対的な並進移動によ
つて前記プローブが前記2つの試験表面の一方
に係合するときの、前記並進移動方向における
前記第1支持手段と前記第2支持手段との第1
相対位置を求め、 b 前記第1支持手段と前記第2支持手段との間
で相対的に180度回転させ、 c さらなる前記第1支持手段と前記第2支持手
段との間の前記軸に垂直な方向の相対的な並進
移動によつて前記プローブが前記2つの試験表
面の他方に係合するときの、前記並進移動方向
における前記第1支持手段と前記第2支持手段
との第2相対位置を求め、 d さらなる前記第1支持手段と前記第2支持手
段との間の前記軸に垂直な方向の相対的な並進
移動によつて前記プローブが前記2つの試験表
面の前記一方に係合するときの、前記並進移動
方向における前記第1支持手段と前記第2支持
手段との第3相対位置を求め、および e 前記ワークオフセツトおよび前記1対のプロ
ーブオフセツトを以下の式に基づいて演算する WO=CN−(A1+A2)/2 PO1=(F−(A2−A1))/2 PO2=A2+PO1−F−B ここで、WOは前記ワークオフセツト、PO1,
PO2は前記一対のプローブオフセツト、CNは前
記軸の前記所定の機械基準位置、Fは前記2つの
試験表面の間の距離、A1,A2およびBはそれ
ぞれ前記第1、第2および第3相対位置である 各処理によつて求められることを特徴とする工
作機械の操作方法。 3 加工物を支持するための第1支持手段と、該
第1支持手段に支持される前記加工物と検知関係
に達したときプローブ信号を発生するための表面
検知プローブを支持する第2支持手段と、前記第
1支持手段と前記第2支持手段との間で軸のまわ
りの相対的な回転を行わせ、および前記第1支持
手段と前記第2支持手段との間で前記軸に垂直な
方向の相対的な並進移動を行わせる制御システム
と、前記プローブ信号が発生したときの前記並進
移動方向における前記第1支持手段と前記第2支
持手段との相対位置を規定するデータを生成する
手段と、前記制御システムの制御を実行し、およ
び前記データを処理するためのコンピユータと、
を有する工作機械の操作方法において、 前記加工物に、前記軸に垂直でかつ相異なる2
つの方向に間隔をおいてそれぞれ1組の試験表面
を設け、 前記相異なる2つの方向における前記軸のそれ
ぞれの所定の機械基準位置と、前記それぞれ1組
の試験表面の間のそれぞれ中央にある点との距離
によつて規定される前記相異なる2つの方向にお
けるそれぞれのワークオフセツト、および 前記軸と、前記プローブが前記それぞれ1組の
試験表面とそれぞれ前記検知関係に達したときの
それぞれの前記試験表面との距離によつて規定さ
れる前記相異なる2つの方向におけるそれぞれ1
対のプローブオフセツトは、 a 前記第1支持手段と前記第2支持手段との間
の前記軸に垂直な方向の相対的な並進移動によ
つて前記プローブが前記相異なる2つの方向の
一方の方向における1組の試験表面の一方に係
合するときの、前記並進移動方向における前記
第1支持手段と前記第2支持手段との第1相対
位置を求め、 b 前記第1支持手段と前記第2支持手段との間
で相対的に180度回転させ、 c さらなる前記第1支持手段と前記第2支持手
段との間の前記軸に垂直な方向の相対的な並進
移動によつて前記プローブが前記一方の方向に
おける1組の試験表面の他方に係合するとき
の、前記並進移動方向における前記第1支持手
段と前記第2支持手段との第2相対位置を求
め、 d さらなる前記第1支持手段と前記第2支持手
段との間の前記軸に垂直な方向の相対的な並進
移動によつて前記プローブが前記一方の方向に
おける1組の試験表面の前記一方に係合すると
きの、前記並進移動方向における前記第1支持
手段と前記第2支持手段との第3相対位置を求
め、 e 前記一方の方向における前記ワークオフセツ
トおよび前記一方の方向における前記軸の位置
を以下の式に基づいて演算し、 WOX=CNX−(AX1+AX2)/2 SOX=(AX2+BX)/2 ここで、WOXは前記一方の方向における前記
ワークオフセツト、SOXは前記一方の方向にお
ける前記軸の前記位置、CNXは前記一方の方向
における前記軸の前記所定の機械基準位置、AX
1,AX2およびBXはそれぞれ前記第1、第2
および第3相対位置である f 前記軸を前記一方の方向における前記軸の位
置で示される位置に移動させ、 g 前記第1支持手段と前記第2支持手段との間
の前記軸に垂直な方向の相対的な並進移動によ
つて前記プローブが前記相異なる2つの方向の
他方の方向における1組の試験表面の一方に係
合するときの、前記並進移動方向における前記
第1支持手段と前記第2支持手段との第4相対
位置を求め、 h 前記第1支持手段と前記第2支持手段との間
で相対的に180度回転させ、 i さらなる前記第1支持手段と前記第2支持手
段との間の前記軸に垂直な方向の相対的な並進
移動によつて前記プローブが前記他方の方向に
おける1組の試験表面の他方に係合するとき
の、前記並進移動方向における前記第1支持手
段と前記第2支持手段との第5相対位置を求
め、 j さらなる前記第1支持手段と前記第2支持手
段との間の前記軸に垂直な方向の相対的な並進
移動によつて前記プローブが前記他方の方向に
おける1組の試験表面の前記一方に係合すると
きの、前記並進移動方向における前記第1支持
手段と前記第2支持手段との第6相対位置を求
め、 k 前記他方の方向における前記ワークオフセツ
ト、前記他方の方向における1対のプローブオ
フセツトおよび前記他方の方向における前記軸
の位置を以下の式に基づいて演算し、 WOY=CNY−(AY1+AY2)/2 POY1=(F−(AY2−AY1))/2 POY2=AY2+POY1−F−BY SOY=(AY2+BY)/2 ここで、WOYは前記他方の方向における前
記ワークオフセツト、POY1,POY2は前記
他方の方向における前記1対のプローブオフセ
ツト、SOYは前記他方の方向における前記軸
の前記位置、CNYは前記他方の方向における
前記軸の前記所定の機械基準位置、Fは前記他
方の方向における前記1組の試験表面間の距
離、AY1,AY2およびBYはそれぞれ前記第
4、第5および第6相対位置である l 前記軸を前記他方の方向における前記軸の位
置で示される位置に移動させ、 m 前記a)〜d)の処理を繰返し、 n 前記一方の方向における1対のプローブオフ
セツトを以下の式に基づいて演算する POX1=(F′−(AX2−AX1))/2 POX2=AX2−POX1−F′−BX ここで、POX1,POX2は前記一方の方向に
おける前記1対のプローブオフセツト、F′は前記
一方の方向における前記1組の試験表面間の距離
である 各処理によつて求められることを特徴とする工
作機械の操作方法。
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GB8127805 | 1981-09-15 |
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