JPH0768451A - 形状測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度変化のある環境下において、測定精度を
犠牲にすることなく、待ち時間を少なくして、形状測定
が行なえる形状測定方法および装置の提供。 【構成】 温度変化のある環境下における被測定物の形
状を測定する。まず、被測定物の形状に関係する物理量
について、基準とする点について、異なる時刻で、少な
くとも２回測定して、その物理量の温度変化に対応す
る、被測定物の形状の温度変化の係数を推定する。次
に、被測定物の各測定点についての形状の測定と、各測
定点について、測定時点の温度を示す指標の検出とを行
なう。上記係数および指標とから、各測定点の測定値の
補正値を求める補正演算を行なって、各測定値について
温度変化の補正を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、温度変化のある環境下
における被測定物の形状測定方法に係り、特に、ＮＣ加
工機等に使用できる形状測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワークを加工した後、ワークの加工形状
の良否の判断や、引き続き行う補正加工に使用する補正
データを得るために、形状測定が行なわれる。この場
合、ワーク着脱に伴う時間の損失を無くすためと、ワー
ク取り付け状態の再現性が得にくく、補正加工の加工精
度が悪くなるため、ワークを加工機に取り付けたまま、
形状測定を行うことが行なわれる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように加工機上で
ワークの形状を測定する場合、加工中、ワークを回転さ
せている主軸モータの発熱により、ワーク取り付け部が
温度上昇している。加工後、測定するために主軸モータ
を停止させると、ワーク取り付け部の温度が下降してい
く。ところで、形状測定は、温度変化の少ない安定した
状態になってからでないと正確な測定ができない。しか
し、温度が安定するまでの待ち時間が長い。このため、
従来は、実用的には待ち時間を少なくして、測定精度を
犠牲にして測定を行っていた。

【０００４】本発明の目的は、温度変化のある環境下に
おいて、測定精度を犠牲にすることなく、待ち時間を少
なくして、形状測定が行なえる形状測定方法および装置
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、被測定物の外形に沿って配置される複数の測
定点の位置を測定して測定点の形状を測定する形状測定
方法において、被測定物の形状に関係する物理量を、基
準とする点について、異なる時刻で、少なくとも２回測
定して、その物理量の温度変化に対応する、被測定物の
形状の温度変化の係数を推定し、かつ、被測定物の各測
定点についての位置の測定と、各測定点について、測定
時点の温度を示す指標の検出とを行ない、上記係数およ
び指標とから、各測定点の測定値の補正値を求める補正
演算を行なって、各測定値について温度変化の補正を行
なうようにしたものである。

【０００６】本発明は、このためのより具体的な測定方
法と、それを実行するための測定装置を開示する。

【０００７】より具体的な本発明の一態様によれば、基
準とする点として、いずれかの測定点を用い、この基準
点について、物理量としてその測定点の位置を測定し
て、被測定物の形状の温度変化の係数として、位置の測
定値の時間変化率を推定し、各測定点について、測定時
刻を検出して、指標として、基準点についての最初の測
定からの経過時間を求め、各測定値について、位置の測
定値の時間変化率と経過時間との関係により補正演算を
行なう形状測定方法が提供される。

【０００８】また、他の態様によれば、基準点として、
温度の測定ができる参照点と、いずれかの測定点とを用
い、物理量として、参照点について温度を測定し、いず
れかの測定点についてその位置を測定して、両者の関係
から、被測定物の形状の温度変化の係数として、位置の
測定値の温度変化率を推定し、各測定点についての位置
測定時に、参照点の温度を測定し、各測定値について、
位置の測定値の温度変化率と、測定時点の参照点の温度
との関係により補正演算を行なう形状測定方法が提供さ
れる。

【０００９】さらに、他の態様によれば、基準点とし
て、参照点といずれかの測定点とを用いて、物理量とし
て、参照点についてその位置を測定し、いずれかの測定
点について形状を測定して、両者の関係から、被測定物
の形状の温度変化の係数として、位置の測定値の変化と
参照点の位置の変化との比例定数を推定し、各測定値に
ついて、位置の測定値と参照点の位置との比例関係によ
り補正演算を行なう形状測定方法が提供される。

【００１０】

【作用】本発明では、基準点（測定点および／または参
照点）について、異なる時刻で、少なくとも２回、形状
に関係する物理量の測定を行なう。これによって、形状
に関係する物理量の温度変化の係数を推定することがで
きる。

【００１１】具体的には、温度が時間と共に変化するこ
とに注目して、いずれかの測定点について、その位置の
測定を異なる時刻で行ない、かつ、その測定時刻を検出
する。これにより、形状の温度変化を、時間との関係で
把握することができる。すなわち、形状の時間変化の係
数を推定することができる。従って、各測定点につい
て、測定時刻を知ることにより、この係数から補正量を
求め、それにより位置の測定値を補正することができ
る。

【００１２】測定時間を検出する方法として、基準クロ
ックをカウントしてもよい。例えば、任意の周期Ｃの基
準クロックパルスを入力するカウンタを用い、測定開始
時に一旦カウンタを零クリアして、その後、各測定点に
おけるカウンタの値を求めれば、形状の温度変化を時間
（カウンタ数）との関係で把握することができる。

【００１３】また、いずれかの測定点について、その位
置の測定を異なる時刻で行ない、かつ、その時の参照点
の温度を測定する。これにより、形状の変化と参照点の
温度の変化との関係、例えば、比例関係を把握すること
ができる。すなわち、形状のの温度変化の係数を推定す
ることができる。従って、各測定点について、それぞれ
の位置測定の際の、温度を知ることにより、この係数か
ら補正量を求め、それにより位置の測定値を補正するこ
とができる。

【００１４】さらに、いずれかの測定点について、その
位置の測定を異なる時刻で行ない、かつ、その時の参照
点の位置座標を測定する。これにより、形状の変化と参
照点の位置座標との比例関係を把握することができる。
すなわち、形状の位置座標変化の係数を推定することが
できる。従って、各測定点について、それぞれの位置測
定の際の、位置座標を知ることにより、この係数から補
正量を求め、それにより位置の測定値を補正することが
できる。

【００１５】このように、本発明によれば、熱変形量を
求めて補正することができるので、位置座標変化のある
環境下において、測定精度を犠牲にすることなく、待ち
時間を少なくして、形状測定が行なえる。すなわち、本
発明を加工機に適用すれば、高精度で高スループットの
ワークの形状測定ができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。

【００１７】図１に、本発明の第１実施例を加工機１に
適用した状態の概要を示す。図２に、本実施例で用いら
れる情報処理装置のハードウエアシステム構成の一例を
示す。また、図３に、本実施例における情報処理装置の
機能の概要を示す。

【００１８】図１において、本実施例は、被測定物５０
に対して相対移動可能に設けられて、被測定物の相対位
置関係を検出する測定端子７０と、予め定めた原点を基
準として、この測定端子７０の位置を測定する位置測定
器９０と、測定データの処理を行なう情報処理装置１０
と、測定端７０と被測定物（ワーク）とを移動させる移
動機構８０とを有する。測定端子７０と位置測定器９０
（測長計９１）とは、図２に示すように、加工機１に搭
載される。

【００１９】本実施例の形状測定装置は、加工機１に設
けられる。加工機１は、移動機構８０として、被測定物
５０であるワークを載置するステージ８１と、ステージ
８１を移動自在に支持するための支持台８２と、ステー
ジ８１を必要量移動させるためのステージ駆動装置８３
と、工具台５１および測定端子７０を支持するためのス
テージ８４と、ステージ８４を移動自在に支持するため
の支持台８５と、ステージ８４を必要量移動させるため
のステージ駆動装置８６とを有する。また、加工機１
は、ステージ駆動装置８３，８６の動作を制御するＮＣ
コントローラ３０と、このＮＣコントローラ３０と情報
処理装置１０とに接続されるホストコンピュータ４０と
で、制御される。ホストコンピュータ４０は、ＮＣコン
トローラ３０の制御プログラム、および、加工、測定等
のために必要な各種パラメータを作成して、これに出力
すると共に、情報処理装置１０からの形状測定情報を取
り込んで、修正プログラム、パラメータ等を作成して、
ＮＣコントローラ３０に送る。

【００２０】測定端子（測定プローブ）７０は、例え
ば、差動トランスにより構成され、中心位置から±の変
位量を示す信号を出力する。測定端子７０は、本実施例
では、接触式の例を示すが、非接触式であってもよい。

【００２１】位置測定器９０は、本実施例では、光学式
の測長計９１が用いられる。すなわち、ステージ８１に
ミラー９４が、ステージ８４にミラー９６がそれぞれ取
り付けられ、前者には、ミラー９２および９３を介し
て、また、後者には、ミラー９５を介して、それぞれ光
線が入射される。本実施例の測長計９１は、ミラー９４
および９６の変位を光学的に測定すると共に、予め定め
た原点を基準とする座標データを出力する。本実施例で
は、加工機に備え付けられているものを共用している
が、独自に設けてもよい。

【００２２】情報処理装置１０は、図２に示すように、
中央処理ユニット（ＣＰＵ）１０１と、ＣＰＵ１０１の
プログラムおよび各固定データを記憶する第１のメモリ
（ＲＯＭ）１０２と、外部から読み込んだデータ、演算
結果等を格納する第２のメモリ（ＲＡＭ）１０３と、外
部のホストコンピュータ４０との接続を行なうホストコ
ンピュータインタフェース１０４と、測長計９１との接
続を行なう測長計インタフェース１０５と、測定端子７
０からの出力信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換器１０７とを有する。なお、入力装置、表示装置等
は、本実施例では、ホストコンピュータ４０に設けられ
ているものを用いる。もちろん、情報処理装置１０に、
入力装置および表示装置を接続する構成としてもよい。

【００２３】情報処理装置１０は、ＣＰＵ１０１および
第１、第２のメモリ１０２，１０３により、図３に示す
各種機能を実行する。

【００２４】すなわち、情報処理装置１０は、ホストコ
ンピュータ４０との間でデータの授受を行なうための外
部通信手段１１と、外部通信手段１１を介してホストコ
ンピュータ４０から送られる測定指令を受けて測定端子
７０からの出力信号を取り込んで、被測定物の形状を測
定する形状測定手段１２と、各測定点についての測定値
を記憶する形状測定値記憶手段１３と、上記測定指令を
受けて各測定点における測定時刻を検出する時刻測定手
段１６と、測定時刻を測定点対応に記憶する測定時刻記
憶手段１７と、形状測定値の温度変化を補正する演算を
行なう補正演算処理手段１４と、補正演算された測定値
を記憶する補正演算値記憶手段１５とを有する。

【００２５】形状測定手段１２は、被測定物５０の外形
に沿って配置される複数の測定点のそれぞれについての
測定端子７０の出力を取り込んで、被測定物５０の形状
の測定を行なう。個々の測定点については、それぞれの
測定点と測定端子７０との相対位置を検出する。測定端
子７０の位置は、それを移動させる移動機構８０に対す
る移動指令の目標位置の座標から分かる。この目標位置
は、ホストコンピュータ４０がＮＣコントローラ３０に
送る。情報処理装置１０は、この目標位置の情報をホス
トコンピュータ４０から受け取ることで、これと測定端
子７０の出力とから各測定点の位置を求めることができ
る。すなわち、形状測定手段１２は、各測定点の位置を
測定することにより、それらが配列される被測定物の形
状を測定する。

【００２６】形状測定値記憶手段１３と、測定時刻記憶
手段１７と、補正演算値記憶手段１５とは、第２のメモ
リ１０３に、それぞれの格納領域が設けられることによ
り構成される。

【００２７】次に、本実施例の測定動作について、説明
する。

【００２８】図４に、測定動作の手順の概要を示す。こ
の手順は、ホストコンピュータ４０およびそれにしたが
って動作する情報処理装置１０によって実行される。な
お、本実施例では、被測定物の理論形状が予め与えら
れ、測定端子７０によりその形状誤差を測定して、被測
定物の形状を測定するものとする。もちろん、理論形状
を与えずに、形状を測定することもできる。この場合に
は、測長計９１の出力値と測定端子７０の出力とから、
被測定物の各測定点の位置座標を求めることにより、被
測定物の形状を測定する。

【００２９】先ず、ホストコンピュータ４０は、ＮＣコ
ントローラ３０に、測定端子７０を測定点Ｐ１に移動さ
せるよう指示する（ステップ５０１）。測定点Ｐ１への
移動は、測長計９１による測定端子および被測定物の相
対移動位置を測定することにより、精度よく行なわれ
る。

【００３０】次に、情報処理装置１０に対して、測定指
令を出力する。情報処理装置１０において、外部通信手
段１１を経てこの測定指令を受けると、形状測定手段１
２が１回目のＰ１点についての形状測定（以下では、形
状測定というが、厳密には、位置測定である）を行な
う。すなわち、測定端子７０からその出力値Ｍ１＜１＞
を取り込む。また、温度測定手段１８が、その時の時刻
ｔ１＜１＞を検出する。具体的には、情報処理装置１０
内に予め設けられている計時手段により、時刻を検出す
る。そして、これらは、形状測定値記憶手段１３および
測定時刻記憶手段１７によりそれぞれ記憶される（ステ
ップ５０２）。

【００３１】ここで、測定端子７０による形状誤差の測
定について、説明する。ここでは、差動トランス型の測
定端子を用いた場合の測定原理を説明する。

【００３２】図５（Ａ）は、測定端子７０を理論位置に
移動させたときに被測定物５０の形状が理論形状にある
とき、すなわち、被測定物５０と測定端子７０が理論位
置で接触した状態を示している。この時、測定端子７０
の出力電圧が零になるようあらかじめ測定端子７０は調
整されている。

【００３３】図５（Ｂ）は、測定端子７０を理論位置に
移動させたときに被測定物５０が理論形状に対して形状
誤差３２があるとき、すなわち、被測定物５０と測定端
子７０が理論位置に対して形状誤差３２がある位置で接
触した状態を示している。

【００３４】一方、形状誤差と測定端子の出力電圧の関
係は、図６のように、予めわかっているので、測定端子
の出力電圧を測定すれば、形状誤差ｅを求められる。

【００３５】このとき、ワークと測定端子の位置精度
は、ワークと測定端子が取り付けられている、各ステー
ジの位置制御に使用されている測長計９１により、保証
されている。

【００３６】本例では、加工機１のステージ８１に取り
付けられている被測定物５０、ステージ８４に取り付け
られている測定端子７０を、図７の測定手順で移動させ
る、Ｐ１からＰＮまでの各測定点の位置は、被測定物５
０が理論値通りにできていると仮定して、測定端子７０
の出力電圧が零となる位置にする。各測定点の位置で得
られた測定端子７０の出力電圧が、形状測定手段１２に
よって取り込まれる。次に、測定点Ｐｉに移動して、形
状測定および時刻検出を行ない、その結果である形状測
定値Ｍｉおよび時刻ｔｉを記憶する（ステップ５０３，
５０４）。これを、測定点の数Ｎだけ行なう（ステップ
５０５）。

【００３７】さらに、最初の測定点Ｐ１に移動して、同
様に形状測定および時刻検出を行なって、それぞれ測定
値Ｍ１＜２＞、ｔ１＜２＞を記憶する（ステップ５０
６，５０７）。

【００３８】次に、補正演算処理手段１４は、測定点Ｐ
１についての２回の形状測定値Ｍ１＜１＞およびＭ１＜
２＞と、検出時刻ｔ１＜１＞およびｔ１＜２＞とから、
次の演算を行なって、比例定数Ａを求める（ステップ５
０８）。この比例定数Ａは、図８に示すように、時間の
経過と共に変化する熱変形量の変化の割合、すなわち、
形状の時間変化率を示す。

【００３９】

【数１】Ａ＝（Ｍ１＜２＞−Ｍ１＜１＞）／（ｔ１＜２
＞−ｔ１＜１＞） さらに、補正演算処理手段１４は、経過時間と形状測定
値との比例関係から、次式に示すように、測定点Ｐｉの
形状測定値の補正計算を行なって、補正形状測定値Ｍｉ
＜ｈ＞を求め、これを補正演算値記憶手段１５に格納す
る（ステップ５０９）。

【００４０】

【数２】Ｍｉ＜ｈ＞＝Ｍｉ−Ａ＊（ｔｉ−ｔ１＜１＞） つまり、最初にＰ１点を測定し、次に、Ｐ２点を測定
し、続いて、Ｐ３点，Ｐ４点と測定していき、最後にＰ
Ｎ点を測定する。そして、再び、Ｐ１点を測定して、前
記測定原理により、形状誤差を算出する。その測定結果
の一例を、表１に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１によれば、時間の経過と共に、熱変形
量が変化して、それに伴って、形状測定値が変化してい
ることが分かる。また、補正後の形状測定値は、Ｐ１点
の第１回の測定値と第２回の測定値とが一致して、熱変
形による誤差が取り除かれていることが明らかである。

【００４３】次に、本発明の第２実施例について、図９
から図１２参照して説明する。なお、第１実施例と同一
の構成要素については、同一の符号を付して、重複した
説明を省略する。

【００４４】本実施例は、基準点として、温度の測定が
できる参照点と、いずれかの測定点とを用い、物理量と
して、参照点について温度を測定し、いずれかの測定点
について形状を測定して、両者の関係から、被測定物の
形状の温度変化の係数として、形状の測定値の温度変化
率を推定し、各測定点についての形状測定時に、参照点
の温度を測定し、各測定値について、形状の測定値の温
度変化率と、測定時点の参照点の温度とにより補正演算
を行なう例である。

【００４５】本実施例が適用される加工機１は、図１に
示すものと基本的には同じである。また、用いられる情
報処理装置１０は、図９に示すように、第１実施例と同
様の、外部通信手段１１、形状測定手段１２、形状測定
値記憶手段１３、補正演算処理手段１４および補正演算
値記憶手段１５を有し、一方、第１実施例とは異なる、
温度測定手段１８および測定温度記憶手段１９を有す
る。なお、ハードウエアシステムとしては、第１実施例
と同様に、図２に示すシステムが用いられる。ただし、
これに、温度センサ用のインタフェース（図示せず）が
増設され、後述する温度センサが接続される。

【００４６】温度測定手段１８は、温度測定のための温
度センサを有し、これで、参照点の温度を測定する。本
実施例では、例えば、図１０に示すように、被測定物
（ワーク）５０を取り付けるためのワーク取付け部５２
に取り付けた温度センサ２５、例えば、熱電対、測温抵
抗体等が用いられる。

【００４７】また、上記補正演算処理手段１４は、後述
するように、上記第１実施例とは異なる演算を行なう構
成となっている。

【００４８】次に、本実施例による形状測定動作につい
て、図１１を参照して説明する。

【００４９】先ず、ホストコンピュータ４０は、ＮＣコ
ントローラ３０に、測定端子７０を測定点Ｐ１に移動さ
せるよう指示する（ステップ６０１）。これは、第１実
施例と同様に行なわれる。

【００５０】次に、情報処理装置に対して、測定指令を
出力する。情報処理装置１０において、外部通信手段１
１を経てこの測定指令を受けると、形状測定手段１２が
１回目のＰ１点についての形状測定を行なう。すなわ
ち、測定端子７０からその出力値Ｍ１＜１＞を取り込
む。また、温度測定手段１８が、その時の参照点の温度
Ｔ１＜１＞を検出する。具体的には、図１０に示す温度
センサ２５により、参照点としてワーク取付け部５２の
温度を検出する。そして、これらは、形状測定値記憶手
段１３および測定温度記憶手段１９によりそれぞれ記憶
される（ステップ６０２）。なお、測定端子７０による
形状誤差の測定については、前述した第１実施例と同様
である。

【００５１】次に、測定点Ｐｉに移動して、形状測定お
よび温度検出を行ない、その結果である形状測定値Ｍｉ
および温度Ｔｉを記憶する（ステップ６０３，６０
４）。これを、測定点の数Ｎだけ行なう（ステップ６０
５）。

【００５２】さらに、最初の測定点Ｐ１に移動して、同
様に形状測定および温度検出を行なって、それぞれ測定
値Ｍ１＜２＞、Ｔ１＜２＞を記憶する（ステップ６０
６，６０７）。

【００５３】次に、補正演算処理手段１４は、測定点Ｐ
１についての２回の形状測定値Ｍ１＜１＞およびＭ１＜
２＞と、温度Ｔ１＜１＞およびＴ１＜２＞とから、次の
演算を行なって、比例定数Ａを求める（ステップ６０
８）。この比例定数Ａは、図１２に示すように、温度の
変化と共に変化する熱変形量の変化の割合、すなわち、
形状の温度変化率を示す。

【００５４】

【数３】Ａ＝（Ｍ１＜２＞−Ｍ１＜１＞）／（Ｔ１＜２
＞−Ｔ１＜１＞） さらに、補正演算処理手段１４は、温度と形状測定値と
の比例関係から、次式に示すように、測定点Ｐｉの形状
測定値の補正計算を行なって、補正された測定値である
補正形状測定値Ｍｉ＜ｈ＞を求め、これを補正演算値記
憶手段１５に格納する（ステップ６０９）。

【００５５】

【数４】Ｍｉ＜ｈ＞＝Ｍｉ−Ａ＊（Ｔｉ−Ｔ１＜１＞） つまり、最初にＰ１点を測定し、次に、Ｐ２点を測定
し、続いて、Ｐ３点、Ｐ４点と測定していき、最後にＰ
Ｎ点を測定する。そして、再び、Ｐ１点を測定して、前
記測定原理により、形状誤差を算出する。その測定結果
の一例を、表２に示す。

【００５６】

【表２】

【００５７】表２によれば、測定回と共に、測定温度が
変化して、それに伴って、熱変形量が変化していること
が分かる。また、補正後の形状測定値は、Ｐ１点の第１
回の測定値と第２回の測定値とが一致して、熱変形によ
る誤差が取り除かれていることが明らかである。

【００５８】次に、本発明の第３実施例について、図１
３から図１６を参照して説明する。なお、第１実施例と
同一の構成要素については、同一の符号を付して、重複
した説明を省略する。

【００５９】本実施例は、基準点として、参照点といず
れかの測定点とを用いて、物理量として、参照点につい
てその位置を測定し、いずれかの測定点について形状を
測定して、両者の関係から、被測定物の形状の温度変化
の係数として、形状の測定値の変化と参照点の位置の変
化との比例定数を推定し、各測定値について、形状の測
定値の位置の変化率により補正演算を行なう例である。

【００６０】本実施例が適用される加工機１は、図１に
示すものと基本的には同じである。また、用いられる情
報処理装置１０は、図１４に示すように、第１実施例と
同様の、外部通信手段１１、形状測定手段１２、形状測
定値記憶手段１３、補正演算処理手段１４および補正演
算値記憶手段１５を有し、一方、第１実施例および第２
実施例とは異なる、参照点位置座標測定手段２３および
参照点位置座標記憶手段２４を有する。なお、ハードウ
エアシステムとしては、第１実施例と同様に、図２に示
すシステムが用いられる。

【００６１】参照点位置座標測定手段２３は、本実施例
では、測長器２１によって構成される。そして、図１
４、１５に示すように、被測定物（ワーク）５０を取り
付けるためのワーク取付け部５２に参照点を示す反射部
５２ａを設け、測長器２１から反射部５２ａに測定光を
照射して、その反射光を受光することで、参照点の位置
を測定する。反射部５２ａは、図１４に示すように、ワ
ーク取付け部５２の表面に設けてもよいし、図１５に示
すように、ワーク取付け部５２の内部に設けた測定光用
の通路の先端部に設けてもよい。

【００６２】また、上記補正演算処理手段１４は、後述
するように、上記第１実施例および第２実施例とは異な
る演算を行なう構成となっている。

【００６３】次に、本実施例による形状測定動作につい
て、図１６を参照して説明する。

【００６４】先ず、ホストコンピュータ４０は、ＮＣコ
ントローラ３０に、測定端子７０を測定点Ｐ１に移動さ
せるよう指示する（ステップ７０１）。これは、第１実
施例と同様に行なわれる。

【００６５】次に、情報処理装置に対して、測定指令を
出力する。情報処理装置１０において、外部通信手段１
１を経てこの測定指令を受けると、形状測定手段１２が
１回目のＰ１点についての形状測定を行なう。すなわ
ち、測定端子７０からその出力値Ｍ１＜１＞を取り込
む。また、参照点位置座標測定手段２３が、その時の参
照点の測定位置座標Ｚ１＜１＞を検出する。具体的に
は、図１４，１５に示すように、測長器２１により、参
照点としてワーク取付け部５２に設けられた反射部５２
ａの位置座標を検出する。そして、これらは、形状測定
値記憶手段１３および測定参照点位置座標記憶手段２４
によりそれぞれ記憶される（ステップ７０２）。なお、
測定端子７０による形状誤差の測定については、前述し
た第１実施例と同様である。

【００６６】次に、測定点Ｐｉに移動して、形状測定お
よび参照点の位置検出を行ない、その結果である形状測
定値Ｍｉおよび測定位置座標Ｚｉを記憶する（ステップ
７０３，７０４）。これを、測定点の数Ｎだけ行なう
（ステップ７０５）。

【００６７】さらに、最初の測定点Ｐ１に移動して、同
様に形状測定および参照端の位置座標検出を行なって、
それぞれ測定値Ｍ１＜２＞、Ｚ１＜２＞を記憶する（ス
テップ７０６，７０７）。

【００６８】次に、補正演算処理手段１４は、測定点Ｐ
１についての２回の形状測定値Ｍ１＜１＞およびＭ１＜
２＞と、測定位置座標Ｚ１＜１＞およびＺ１＜２＞とか
ら、次の演算を行なって、比例定数Ａを求める（ステッ
プ７０８）。この比例定数Ａは、図１７に示すように、
温度の変化と共に変化する熱変形量の変化の割合、すな
わち、形状の温度変化率を示す。

【００６９】

【数５】Ａ＝（Ｍ１＜２＞−Ｍ１＜１＞）／（Ｚ１＜２
＞−Ｚ１＜１＞） さらに、補正演算処理手段１４は、参照点の位置と形状
測定値との比例関係から、次式に示すように、測定点Ｐ
ｉの形状測定値の補正計算を行なって、補正形状測定値
Ｍｉ＜ｈ＞を求め、これを補正演算値記憶手段１５に格
納する（ステップ７０９）。

【００７０】

【数６】Ｍｉ＜ｈ＞＝Ｍｉ−Ａ＊（Ｚｉ−Ｚ１＜１＞） つまり、最初にＰ１点を測定し、次に、Ｐ２点を測定
し、続いて、Ｐ３点，Ｐ４点と測定していき、最後にＰ
Ｎ点を測定する。そして、再び、Ｐ１点を測定して、前
記測定原理により、形状誤差を算出する。その測定結果
の一例を、表３に示す。

【００７１】

【表３】

【００７２】表３によれば、測定回と共に、参照点位置
座標が変化して、それに伴って、熱変形量が変化してい
ることが分かる。また、補正後の形状測定値は、Ｐ１点
の第１回の測定値と第２回の測定値とが一致して、熱変
形による誤差が取り除かれていることが明らかである。

【００７３】上記各実施例では、基準点についての測定
を２回行なっているが、３回以上行なってもよい。この
場合、全測定点についての測定の中間で基準点の測定を
行なうことが好ましい。そして、３点について最も一致
する直線を導いて、比例定数を求めることができる。ま
た、３点で挾まれる範囲のそれぞれにおいて、比例定数
を求めて、別個に補正するようにすることもできる。こ
れは、４点以上の基準点の測定を行なう場合についても
同様である。

【００７４】また、上記各実施例では、情報処理装置１
０をＮＣコントローラ３０とは独立のハードウエア資源
を用いて構成しているが、本発明は、これに限定されな
い。例えば、図１８および図１９に示す構成とすること
ができる。ここで、図１８および図１９に示すハードウ
エアシステムについて、上記した図１および２に示すシ
ステムとの相違点を中心に説明する。

【００７５】図１８に示す加工機１は、情報処理装置１
０とＮＣコントローラ３０とを共通のハードウエア資源
である制御コンピュータ１００で構成している。従っ
て、情報処理装置１０とＮＣコントローラ３０とは、そ
れぞれ制御コンピュータ１００の機能として実現され
る。制御コンピュータ１００は、図１９に示すように構
成される。

【００７６】図１９に示すハードウエアシステムは、Ｃ
ＰＵ１０１からの制御信号をアナログ信号に変換してス
テージ駆動装置８３，８６に出力するＤ／Ａ変換器１０
６をさらに備え、他の構成は、図２に示すハードウエア
システムと同じハードウエア資源で構成される。また、
本実施例における情報処理装置１０とＮＣコントローラ
３０とは、機能的には、上記した図１に示すものと同じ
である。従って、本例でも、同一の符号を付してある。
それらの機能については、すでに述べられた説明を参照
されたい。

【００７７】

【発明の効果】本発明によれば、熱変形量を求めて補正
することができるので、温度変化のある環境下におい
て、測定精度を犠牲にすることなく、待ち時間を少なく
して、形状測定が行なえる。すなわち、本発明を加工機
に適用すれば、高精度で高スループットのワークの形状
測定ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施例が適用される加工機の構成の
一例を示すブロック図。

【図２】本発明の各実施例において用いられる情報処理
装置のハードウエアシステム構成を示すブロック図。

【図３】本発明の第１実施例で用いられる情報処理装置
の構成を機能的に示すブロック図。

【図４】本発明の第１実施例の測定手順を示すフローチ
ャート。

【図５】本発明の各実施例において用いられる測定端子
の測定原理を示す説明図。

【図６】上記測定端子の出力特性の位置例を示すグラ
フ。

【図７】被測定物の各測定点についての測定順を示す説
明図。

【図８】測定時間の経過と、被測定物に生じる熱変形量
の変化との関係の一例を示すグラフ。

【図９】本発明の第２実施例で用いられる情報処理装置
の構成を機能的に示すブロック図。

【図１０】本発明の第２実施例で用いられる温度センサ
の設置の一例を示す説明図。

【図１１】本発明の第２実施例の測定手順を示すフロー
チャート。

【図１２】測定温度と、被測定物に生じる熱変形量の変
化との関係の一例を示すグラフ。

【図１３】本発明の第３実施例で用いられる情報処理装
置の構成を機能的に示すブロック図。

【図１４】本発明の第３実施例で用いられる参照点のた
めの反射型測長器の一例を示す説明図。

【図１５】本発明の第３実施例で用いられる参照点のた
めの反射型測長器の他の例を示す説明図。

【図１６】本発明の第３実施例の測定手順を示すフロー
チャート。

【図１７】参照点位置座標と、被測定物に生じる熱変形
量の変化との関係の一例を示すグラフ。

【図１８】本発明の各実施例が適用される加工機の構成
の他の例を示すブロック図。

【図１９】本発明の各実施例において用いられる情報処
理装置のハードウエアシステム構成の他の例を示すブロ
ック図。

【符号の説明】

１…加工機、１０…情報処理装置、１１…外部通信手
段、１２…形状測定装置、１３…形状測定値記憶手段、
１４…補正演算処理手段、１５…補正演算値記憶手段、
１６…時刻測定手段、１７…測定時刻記憶手段、１８…
温度測定手段、１９…測定温度記憶手段、２１…反射型
測長器、２３…参照点位置座標測定手段、２４…参照点
位置座標記憶手段、２５…温度センサ、３０…ＮＣコン
トローラ、４０…ホストコンピュータ、５０…被測定物
（ワーク）、５１…工具台、５２…ワーク取付け部、７
０…測定端子、１００…制御コンピュータ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定物の外形に沿って配置される複数の
   測定点の位置を測定して測定点の形状を測定する形状測
   定方法において、 被測定物の形状に関係する物理量を、基準とする点につ
   いて、異なる時刻で、少なくとも２回測定して、その物
   理量の温度変化に対応する、被測定物の形状の温度変化
   の係数を推定し、かつ、 被測定物の各測定点についての位置の測定と、各測定点
   について、測定時点の温度を示す指標の検出とを行な
   い、 上記係数および指標とから、各測定点の測定値の補正値
   を求める補正演算を行なって、各測定値について温度変
   化の補正を行なうことを特徴とする形状測定方法。
2. 【請求項２】請求項１において、基準とする点として、
   いずれかの測定点を用い、この基準点について、物理量
   としてその測定点の位置を測定して、被測定物の形状の
   温度変化の係数として、位置の測定値の時間変化率を推
   定し、 各測定点について、測定時刻を検出して、指標として、
   基準点についての最初の測定からの経過時間を求め、 各測定値について、位置の測定値の時間変化率と経過時
   間との関係により補正演算を行なう形状測定方法。
3. 【請求項３】請求項１において、基準点として、温度の
   測定ができる参照点と、いずれかの測定点とを用い、物
   理量として、参照点について温度を測定し、いずれかの
   測定点についてその位置を測定して、両者の関係から、
   被測定物の形状の温度変化の係数として、位置の測定値
   の温度変化率を推定し、 各測定点についての位置測定時に、参照点の温度を測定
   し、 各測定値について、位置の測定値の温度変化率と、測定
   時点の参照点の温度との関係により補正演算を行なう形
   状測定方法。
4. 【請求項４】請求項１において、基準点として、参照点
   といずれかの測定点とを用いて、物理量として、参照点
   についてその位置を測定し、いずれかの測定点について
   形状を測定して、両者の関係から、被測定物の形状の温
   度変化の係数として、位置の測定値の変化と参照点の位
   置の変化との比例定数を推定し、 各測定値について、位置の測定値と、参照点の位置の変
   化との比例関係により補正演算を行なう形状測定方法。
5. 【請求項５】被測定物の外形に沿って配置される複数の
   測定点に対して相対移動して、測定点との相対位置関係
   を検出する測定端子と、各測定点での測定端子の出力お
   よびその位置に基づいて、被測定物の形状を求める情報
   処理装置と、測定端子を各測定点ごとの目標位置に移動
   させると共に、それぞれの測定点に対して相対移動させ
   る移動機構とを備える形状測定装置において、 情報処理装置は、 被測定物の外形に沿って配置される複数の測定点のそれ
   ぞれについての測定端子の出力を取り込んで、被測定物
   の形状の測定を行なう形状測定手段と、 形状測定値を記憶する形状測定値記憶手段と、 各測定点についての位置測定の測定時刻を検出する時刻
   測定手段と、 検出された時刻を測定点対応に記憶する測定時刻記憶手
   段と、 被測定物の形状の補正演算を行なう補正演算処理手段
   と、 演算された補正演算値を記憶する補正演算値記憶手段
   と、 外部からの測定指令の受付、補正演算値記憶手段に記憶
   されている補正演算値を出力する入出力手段とを備え、 補正演算処理装置は、異なる時刻に測定された同一測定
   点の位置測定値を形状測定値記憶手段から読み出すと共
   に、測定時刻記憶手段からその測定時刻を読み出し、位
   置測定値と測定時刻とから、被測定物の形状の温度変化
   の係数を推定し、かつ、被測定物の各測定点についての
   位置の測定値を測定値記憶手段から読み出すと共に、各
   測定点について、測定時刻記憶手段からその測定時刻を
   読み出し、位置測定値と測定時刻との比例関係から、各
   測定点の測定値の補正値を求めることを特徴とする形状
   測定装置。
6. 【請求項６】被測定物の外形に沿って配置される複数の
   測定点に対して相対移動して、測定点との相対位置関係
   を検出する測定端子と、各測定点での測定端子の出力お
   よびその位置に基づいて、被測定物の形状を求める情報
   処理装置と、測定端子を各測定点ごとの目標位置に移動
   させると共に、それぞれの測定点に対して相対移動させ
   る移動機構とを備える形状測定装置において、 情報処理装置は、 被測定物の外形に沿って配置される複数の測定点のそれ
   ぞれについての測定端子の出力を取り込んで、被測定物
   の形状の測定を行なう形状測定手段と、 形状測定値を記憶する形状測定値記憶手段と、 各測定点の位置測定時に、参照点についての温度を測定
   する温度測定手段と、 測定された温度を測定点対応に記憶する測定温度記憶手
   段と、 被測定物の形状の補正演算を行なう補正演算処理手段
   と、 演算された補正演算値を記憶する補正演算値記憶手段
   と、 外部からの測定指令の受付、補正演算値記憶手段に記憶
   されている補正演算値を出力する入出力手段とを備え、 補正演算処理装置は、異なる時刻に測定された同一測定
   点の位置測定値を形状測定値記憶手段から読み出すと共
   に、測定温度記憶手段からそのときの参照点の測定温度
   を読み出し、位置測定値と測定温度とから、被測定物の
   形状の温度変化の係数を推定し、かつ、被測定物の各測
   定点についての位置の測定値を測定値記憶手段から読み
   出すと共に、各測定点について、測定温度記憶手段から
   その測定温度を読み出し、位置測定値と測定温度との比
   例関係から、各測定点の測定値の補正値を求めることを
   特徴とする形状測定装置。
7. 【請求項７】被測定物の外形に沿って配置される複数の
   測定点に対して相対移動して、測定点との相対位置関係
   を検出する測定端子と、各測定点での測定端子の出力お
   よびその位置に基づいて、被測定物の形状を求める情報
   処理装置と、測定端子を各測定点ごとの目標位置に移動
   させると共に、それぞれの測定点に対して相対移動させ
   る移動機構とを備える形状測定装置において、 情報処理装置は、 被測定物の外形に沿って配置される複数の測定点のそれ
   ぞれについての測定端子の出力を取り込んで、被測定物
   の形状の測定を行なう形状測定手段と、 形状測定値を記憶する形状測定値記憶手段と、 各測定点の位置測定時に、参照点について、その位置座
   標を測定する位置座標測定手段と、 測定された位置座標を測定点対応に記憶する測定位置座
   標記憶手段と、 被測定物の形状の補正演算を行なう補正演算処理手段
   と、 演算された補正演算値を記憶する補正演算値記憶手段
   と、 外部からの測定指令の受付、補正演算値記憶手段に記憶
   されている補正演算値を出力する入出力手段とを備え、 補正演算処理装置は、異なる時刻に測定された同一測定
   点の位置測定値を形状測定値記憶手段から読み出すと共
   に、測定位置座標記憶手段からそのときの参照点の測定
   位置座標を読み出し、位置測定値と測定位置座標とか
   ら、被測定物の形状の温度変化の係数を推定し、かつ、
   被測定物の各測定点についての位置の測定値を測定値記
   憶手段から読み出すと共に、各測定点について、測定位
   置座標記憶手段からその測定位置座標を読み出し、位置
   測定値と測定位置座標との比例関係から、各測定点の測
   定値の補正値を求めることを特徴とする形状測定装置。