JPH09243322A - レーザ測長器 - Google Patents
レーザ測長器Info
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- JPH09243322A JPH09243322A JP5608296A JP5608296A JPH09243322A JP H09243322 A JPH09243322 A JP H09243322A JP 5608296 A JP5608296 A JP 5608296A JP 5608296 A JP5608296 A JP 5608296A JP H09243322 A JPH09243322 A JP H09243322A
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- Japan
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- laser beam
- laser
- measurement
- beam splitter
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ測長器を使用してNC工作機械の精度
測定を行う場合の軸合わせ作業を容易にし、各軸方向の
精度測定が連続して行えるようにする。 【解決手段】 レーザ光源11と、レーザ光源11からのレ
ーザビームを目標反射ユニットに向かう目標レーザビー
ムと参照レーザビームに分割すると共に反射されて戻っ
てくる目標レーザビームと参照レーザビームを合成する
ビームスプリッタ142 と、参照レーザビームを逆方向に
反射する参照反射手段143 と、ビームスプリッタ142 で
合成された干渉光を受光する受光手段16と、受光手段16
の出力する電気信号の変化のサイクル数を計数するカウ
ント手段とを備え、干渉縞の本数を計数して目標反射ユ
ニットの移動距離を測定するレーザ測長器において、ビ
ームスプリッタ142 から出力される目標レーザビームの
方向を90°異なる方向に切り換える出力方向切り換え
手段144,145,146,147 を備える。
測定を行う場合の軸合わせ作業を容易にし、各軸方向の
精度測定が連続して行えるようにする。 【解決手段】 レーザ光源11と、レーザ光源11からのレ
ーザビームを目標反射ユニットに向かう目標レーザビー
ムと参照レーザビームに分割すると共に反射されて戻っ
てくる目標レーザビームと参照レーザビームを合成する
ビームスプリッタ142 と、参照レーザビームを逆方向に
反射する参照反射手段143 と、ビームスプリッタ142 で
合成された干渉光を受光する受光手段16と、受光手段16
の出力する電気信号の変化のサイクル数を計数するカウ
ント手段とを備え、干渉縞の本数を計数して目標反射ユ
ニットの移動距離を測定するレーザ測長器において、ビ
ームスプリッタ142 から出力される目標レーザビームの
方向を90°異なる方向に切り換える出力方向切り換え
手段144,145,146,147 を備える。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、2つに分割したレ
ーザ光の一方を測定物体に取り付けられる反射鏡(コー
ナーキューブ)で反射させ、もう一方を固定の参照用コ
ーナーキューブで反射させて戻ってきたレーザ光と干渉
させ、測定物体の移動に伴い変化する干渉縞の本数を計
数して移動距離を測定するレーザ測長器に関し、特に数
値制御(NC)工作機械において、ISO230−2や
JIS−B−6201-1990 等に規定されている各移動
軸方向の移動量誤差を測定するレーザ測長器に関する。
ーザ光の一方を測定物体に取り付けられる反射鏡(コー
ナーキューブ)で反射させ、もう一方を固定の参照用コ
ーナーキューブで反射させて戻ってきたレーザ光と干渉
させ、測定物体の移動に伴い変化する干渉縞の本数を計
数して移動距離を測定するレーザ測長器に関し、特に数
値制御(NC)工作機械において、ISO230−2や
JIS−B−6201-1990 等に規定されている各移動
軸方向の移動量誤差を測定するレーザ測長器に関する。
【0002】
【従来の技術】NC工作機械の精度については、ISO
230−2やJIS−B−6201-1990 等の規格に試
験項目や試験方法が規定されている。ここで規定されて
いる項目は、各移動軸方向の移動量誤差、バックラッシ
ュ、ヨーイング等である。また、例えば各移動軸方向の
移動量誤差の試験方法では、各移動軸方向毎に所定量づ
つ移動する動作を行った後、逆方向に同じように戻る動
作を所定量繰り返し、それぞれの移動点での誤差の最大
値や2乗平均値を算出する方法が規定されている。
230−2やJIS−B−6201-1990 等の規格に試
験項目や試験方法が規定されている。ここで規定されて
いる項目は、各移動軸方向の移動量誤差、バックラッシ
ュ、ヨーイング等である。また、例えば各移動軸方向の
移動量誤差の試験方法では、各移動軸方向毎に所定量づ
つ移動する動作を行った後、逆方向に同じように戻る動
作を所定量繰り返し、それぞれの移動点での誤差の最大
値や2乗平均値を算出する方法が規定されている。
【0003】上記のような試験項目の測定には、通常の
接触型のゲージや磁気スケール等も使用されるが、もっ
とも一般的にはレーザ測長器が使用される。図5は、レ
ーザ測長器を使用してNC工作機械(マシニングセン
タ)の精度を測定するための従来の配置例を示す図であ
る。図5に示すように、工作機械91は、加工ツールを
保持し駆動する加工ツール部92と、被加工物を載せる
載物台93と、それらの制御を行うNCコントローラ9
7を備える。加工ツール部92は上下方向(Z軸方向)
に移動可能であり、載物台93はZ軸方向に垂直な平面
内の相互に垂直な2方向に移動可能であり、NCコント
ローラ97により移動が制御される。上記のISO23
0−2やJIS−B−6201-1990 の移動量誤差とバ
ックラッシュの測定に関する規定では、これらのNCコ
ントローラ97から各軸方向に所定の移動量だけ移動す
るように指示した時に実際にどれだけ移動したかを測定
する。図示しているのは、矢印で示した方向(X軸方
向)の移動量誤差とバックラッシュを測定する場合であ
り、まずレーザ光源11から出射されるレーザ光の光軸
がX軸方向に一致するように光軸合わせしたレーザ光源
11を配置する。次に加工ツール部92の先端にレーザ
干渉測長器の干渉光学ユニット13をレーザ光が入射す
るように取り付け、載物台93の端に反射鏡(コーナー
キューブ)を配置する。
接触型のゲージや磁気スケール等も使用されるが、もっ
とも一般的にはレーザ測長器が使用される。図5は、レ
ーザ測長器を使用してNC工作機械(マシニングセン
タ)の精度を測定するための従来の配置例を示す図であ
る。図5に示すように、工作機械91は、加工ツールを
保持し駆動する加工ツール部92と、被加工物を載せる
載物台93と、それらの制御を行うNCコントローラ9
7を備える。加工ツール部92は上下方向(Z軸方向)
に移動可能であり、載物台93はZ軸方向に垂直な平面
内の相互に垂直な2方向に移動可能であり、NCコント
ローラ97により移動が制御される。上記のISO23
0−2やJIS−B−6201-1990 の移動量誤差とバ
ックラッシュの測定に関する規定では、これらのNCコ
ントローラ97から各軸方向に所定の移動量だけ移動す
るように指示した時に実際にどれだけ移動したかを測定
する。図示しているのは、矢印で示した方向(X軸方
向)の移動量誤差とバックラッシュを測定する場合であ
り、まずレーザ光源11から出射されるレーザ光の光軸
がX軸方向に一致するように光軸合わせしたレーザ光源
11を配置する。次に加工ツール部92の先端にレーザ
干渉測長器の干渉光学ユニット13をレーザ光が入射す
るように取り付け、載物台93の端に反射鏡(コーナー
キューブ)を配置する。
【0004】図6は、干渉光学ユニット13の構成を示
す図である。レーザ光源11は、He−Neレーザ等の
可干渉性の良好な(干渉距離の長い)レーザ光を出力す
るレーザ光源であり、そこから出力されたレーザ光は、
偏光ビームスプリッタ131で2つのレーザビームに分
けられる。この時、偏光ビームスプリッタ131の光軸
は入射するレーザ光の偏光面に対して45°になるよう
に調整されている。この場合、偏光ビームスプリッタ1
31を透過するレーザ光はP偏光、偏光ビームスプリッ
タ131で反射するレーザ光はS偏光と呼ばれ、互いに
偏光方向が直交している。一方のレーザビーム(P偏
光)は載物台93の端に配置されたコーナーキューブ1
7に入射し、そこで逆方向に反射されて再び偏光ビーム
スプリッタ131に入射する。他方のレーザビーム(S
偏光)は干渉光学ユニット13に設けられた参照用コー
ナーキューブ132に入射し、そこで逆方向に反射され
て再び偏光ビームスプリッタ131に入射する。コーナ
ーキューブ17から偏光ビームスプリッタ131に入射
したレーザビームと参照用コーナーキューブ132から
偏光ビームスプリッタ131に入射したレーザビーム
は、偏光ビームスプリッタ131で重なり合い、偏光板
138を通過した後光検出器133に入射する。これら
の2つのレーザビームは相互に干渉し干渉縞を生じる
が、干渉縞の強度は2つのレーザビームの光路差がレー
ザビームの波長の整数倍の時にもっとも大きくなり、光
路差が波長の整数倍と1/2異なる時にもっとも小さく
なる。そのため、載物台93が移動し、その端に配置さ
れたコーナーキューブ17が移動すると光検出器133
の出力強度が周期的に変化する。具体的にはコーナーキ
ューブ17が1/2波長分移動すると、往復で波長分の
光路差が生じるため、光検出器133の出力強度が変化
するサイクル数に1/2波長を乗じた値がコーナーキュ
ーブ17、すなわち載物台93の移動距離である。
す図である。レーザ光源11は、He−Neレーザ等の
可干渉性の良好な(干渉距離の長い)レーザ光を出力す
るレーザ光源であり、そこから出力されたレーザ光は、
偏光ビームスプリッタ131で2つのレーザビームに分
けられる。この時、偏光ビームスプリッタ131の光軸
は入射するレーザ光の偏光面に対して45°になるよう
に調整されている。この場合、偏光ビームスプリッタ1
31を透過するレーザ光はP偏光、偏光ビームスプリッ
タ131で反射するレーザ光はS偏光と呼ばれ、互いに
偏光方向が直交している。一方のレーザビーム(P偏
光)は載物台93の端に配置されたコーナーキューブ1
7に入射し、そこで逆方向に反射されて再び偏光ビーム
スプリッタ131に入射する。他方のレーザビーム(S
偏光)は干渉光学ユニット13に設けられた参照用コー
ナーキューブ132に入射し、そこで逆方向に反射され
て再び偏光ビームスプリッタ131に入射する。コーナ
ーキューブ17から偏光ビームスプリッタ131に入射
したレーザビームと参照用コーナーキューブ132から
偏光ビームスプリッタ131に入射したレーザビーム
は、偏光ビームスプリッタ131で重なり合い、偏光板
138を通過した後光検出器133に入射する。これら
の2つのレーザビームは相互に干渉し干渉縞を生じる
が、干渉縞の強度は2つのレーザビームの光路差がレー
ザビームの波長の整数倍の時にもっとも大きくなり、光
路差が波長の整数倍と1/2異なる時にもっとも小さく
なる。そのため、載物台93が移動し、その端に配置さ
れたコーナーキューブ17が移動すると光検出器133
の出力強度が周期的に変化する。具体的にはコーナーキ
ューブ17が1/2波長分移動すると、往復で波長分の
光路差が生じるため、光検出器133の出力強度が変化
するサイクル数に1/2波長を乗じた値がコーナーキュ
ーブ17、すなわち載物台93の移動距離である。
【0005】光検出器133の出力信号は、増幅器13
4で増幅された後、比較器135で出力信号の中間レベ
ルと比較されて2値信号に変換され、それをカウンタ1
36で計数する。測長値算出部137は、カウンタ13
6の値から移動距離を算出する。図5及び図6に示した
従来の配置で、各軸方向の移動量を測定する手順につい
て説明する。
4で増幅された後、比較器135で出力信号の中間レベ
ルと比較されて2値信号に変換され、それをカウンタ1
36で計数する。測長値算出部137は、カウンタ13
6の値から移動距離を算出する。図5及び図6に示した
従来の配置で、各軸方向の移動量を測定する手順につい
て説明する。
【0006】作業者は、図5のようなX軸方向の移動量
誤差を測定する配置を完了した後、NCコントローラ9
7を操作して、ISO230−2やJIS−B−620
1-1990 等に規定された試験方法に対応する移動量分だ
け載物台93をX軸方向に移動させるように指示する。
そしてこの移動に対応するレーザ測長器の測定値を記録
する。このような測定を、規定された個数の目標位置へ
規定された回数分移動させて行う。具体的には、ISO
230−2とJIS−B−6201-1990 では、2mま
での移動距離ではメートル当たり5つの目標位置をとる
必要があり、更に各目標位置に5回以上各向きで移動さ
せる必要があり、測定を行う回数は膨大である。しか
も、各目標位置をどのような順番に測定するかで、直線
サイクルと折り返しサイクル等の複数のサイクルが規定
されており、対象となる工作機械毎にいずれかを選択し
て測定を行う必要がある。各目標位置のNCコントロー
ラ97への入力は、測定毎に行われる場合も、最初にま
とめて入力し、ボタン操作により順に移動させる場合も
ある。いずれにしろ、各目標位置を入力する必要があ
る。そのため、作業に時間がかかる上、作業が非常に煩
雑で誤り易いという問題があった。また、測定値には規
定された演算処理を施して、評価値を算出することも必
要である。
誤差を測定する配置を完了した後、NCコントローラ9
7を操作して、ISO230−2やJIS−B−620
1-1990 等に規定された試験方法に対応する移動量分だ
け載物台93をX軸方向に移動させるように指示する。
そしてこの移動に対応するレーザ測長器の測定値を記録
する。このような測定を、規定された個数の目標位置へ
規定された回数分移動させて行う。具体的には、ISO
230−2とJIS−B−6201-1990 では、2mま
での移動距離ではメートル当たり5つの目標位置をとる
必要があり、更に各目標位置に5回以上各向きで移動さ
せる必要があり、測定を行う回数は膨大である。しか
も、各目標位置をどのような順番に測定するかで、直線
サイクルと折り返しサイクル等の複数のサイクルが規定
されており、対象となる工作機械毎にいずれかを選択し
て測定を行う必要がある。各目標位置のNCコントロー
ラ97への入力は、測定毎に行われる場合も、最初にま
とめて入力し、ボタン操作により順に移動させる場合も
ある。いずれにしろ、各目標位置を入力する必要があ
る。そのため、作業に時間がかかる上、作業が非常に煩
雑で誤り易いという問題があった。また、測定値には規
定された演算処理を施して、評価値を算出することも必
要である。
【0007】更に、マシニングセンタやフライス盤等の
NC工作機械では移動軸は通常3軸あり、これらのすべ
ての移動軸方向について移動量誤差を測定する必要があ
る。そのため、X軸方向の測定が終了すると、レーザ光
源11、干渉光学ユニット13及びコーナーキューブ1
7の配置をY軸方向の移動量誤差を測定する配置に変更
した上で、Y軸方向の測定を行い、その後更にZ軸方向
の測定を行う必要がある。そのため、図5に示したレー
ザ光源11からのレーザービームがX軸方向に出力され
る配置からY軸方向及びZ軸方向に出力される配置に変
える必要があるが、レーザービームをZ軸方向に、しか
も加工ツール部92を通過するように配置するのは容易
でない。そのため反射鏡(ミラー)等を組み合わせてレ
ーザービームの方向を変えるようにしているが、配置を
調整する要素が増加するために調整作業は更に煩雑にな
る。
NC工作機械では移動軸は通常3軸あり、これらのすべ
ての移動軸方向について移動量誤差を測定する必要があ
る。そのため、X軸方向の測定が終了すると、レーザ光
源11、干渉光学ユニット13及びコーナーキューブ1
7の配置をY軸方向の移動量誤差を測定する配置に変更
した上で、Y軸方向の測定を行い、その後更にZ軸方向
の測定を行う必要がある。そのため、図5に示したレー
ザ光源11からのレーザービームがX軸方向に出力され
る配置からY軸方向及びZ軸方向に出力される配置に変
える必要があるが、レーザービームをZ軸方向に、しか
も加工ツール部92を通過するように配置するのは容易
でない。そのため反射鏡(ミラー)等を組み合わせてレ
ーザービームの方向を変えるようにしているが、配置を
調整する要素が増加するために調整作業は更に煩雑にな
る。
【0008】あるいは、図7のように傾斜した移動軸を
測定する場合は、レーザ光源11をその移動軸に合わせ
て傾けねばならず、更に多くの煩雑さを考慮しなければ
ならない。このような問題を解決するため、実願昭62
−52869号にはレーザ光源から干渉光学ユニットへ
のレーザビームの伝達を光ファイバで行うことにより配
置の自由度を大幅に向上させた分離型レーザ干渉計が提
案されている。この分離型ーザ干渉計を使用すれば各軸
へのセッティングは容易に行えるものの、このような分
離型レーザ干渉計を使用しても、方向の切り換えは自動
的に行えず、作業者が各軸にセッティングする必要があ
るのが現状である。
測定する場合は、レーザ光源11をその移動軸に合わせ
て傾けねばならず、更に多くの煩雑さを考慮しなければ
ならない。このような問題を解決するため、実願昭62
−52869号にはレーザ光源から干渉光学ユニットへ
のレーザビームの伝達を光ファイバで行うことにより配
置の自由度を大幅に向上させた分離型レーザ干渉計が提
案されている。この分離型ーザ干渉計を使用すれば各軸
へのセッティングは容易に行えるものの、このような分
離型レーザ干渉計を使用しても、方向の切り換えは自動
的に行えず、作業者が各軸にセッティングする必要があ
るのが現状である。
【0009】つまり、レーザビームの出力方向を変える
場合には、作業者が取り付けを変更して行う必要があ
り、レーザビームの出射方向はそれぞれの軸毎に合わせ
る必要がある。
場合には、作業者が取り付けを変更して行う必要があ
り、レーザビームの出射方向はそれぞれの軸毎に合わせ
る必要がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記のレーザ光源1
1、干渉光学ユニット13及びコーナーキューブ17の
配置においては、レーザビームが測定しようとする移動
軸の方向に平行に出力されることが必要であり、もし平
行でないと測定した値は、平行との角度差の余弦(co
s)値になり誤差を生じる。角度差が小さければ誤差は
小さいが、レーザ測長器を使用して測定する測定値は非
常な高精度を要求されるため、角度差が十分に小さくな
るように、レーザビームと移動軸の平行度を十分に合わ
せる必要があり、熟練した作業者が行う必要がある上、
熟練した作業者が行うにしても煩雑な作業であるという
問題があった。
1、干渉光学ユニット13及びコーナーキューブ17の
配置においては、レーザビームが測定しようとする移動
軸の方向に平行に出力されることが必要であり、もし平
行でないと測定した値は、平行との角度差の余弦(co
s)値になり誤差を生じる。角度差が小さければ誤差は
小さいが、レーザ測長器を使用して測定する測定値は非
常な高精度を要求されるため、角度差が十分に小さくな
るように、レーザビームと移動軸の平行度を十分に合わ
せる必要があり、熟練した作業者が行う必要がある上、
熟練した作業者が行うにしても煩雑な作業であるという
問題があった。
【0011】また、NC工作機械の移動量誤差の測定作
業は、上記のように煩雑な作業であり、多くの工数を必
要としていた。そのため、測定の自動化の必要がある
が、たとえ測定を自動化しても、1つの移動軸方向の移
動量誤差の測定が終了した後には、レーザビームの方向
を次に測定する移動軸方向に合わせるという作業を作業
者が行う必要があり、作業者が測定動作を頻繁に監視し
ていなければならない。そのため、十分な省人化が難し
かった。
業は、上記のように煩雑な作業であり、多くの工数を必
要としていた。そのため、測定の自動化の必要がある
が、たとえ測定を自動化しても、1つの移動軸方向の移
動量誤差の測定が終了した後には、レーザビームの方向
を次に測定する移動軸方向に合わせるという作業を作業
者が行う必要があり、作業者が測定動作を頻繁に監視し
ていなければならない。そのため、十分な省人化が難し
かった。
【0012】本発明は、このような問題点を解決するた
めのものであり、NC工作機械の移動誤差を測定する場
合に、レーザビームの方向合わせが容易に行え、特に1
つの移動軸方向の移動量誤差の測定が終了した後連続し
て別の移動軸方向の移動量誤差の測定が行えるレーザ測
長器の実現を目的とする
めのものであり、NC工作機械の移動誤差を測定する場
合に、レーザビームの方向合わせが容易に行え、特に1
つの移動軸方向の移動量誤差の測定が終了した後連続し
て別の移動軸方向の移動量誤差の測定が行えるレーザ測
長器の実現を目的とする
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を実現するた
め、本発明の第1の態様のレーザ測長器は、レーザ光源
と、このレーザ光源からのレーザビームを、測定反射ユ
ニットに向かう測定レーザビームと参照レーザビームに
分割すると共に、逆方向に反射されて戻ってくる測定レ
ーザビームと参照レーザビームを干渉するように合成す
るビームスプリッタと、参照レーザビームを逆方向に反
射する参照反射手段と、反射された測定レーザビームと
参照レーザビームのビームスプリッタで合成された干渉
光を受光し、干渉縞に応じた電気信号を生成する受光手
段と、受光手段の出力する電気信号の変化のサイクル数
を計数するカウント手段とを備え、測定反射ユニットの
移動に伴って変化する干渉縞の本数を計数して測定反射
ユニットの取り付けられた物体の移動距離を測定するレ
ーザ測長器において、ビームスプリッタから出力される
測定レーザビームの方向を90°異なる方向に切り換え
る出力方向切り換え手段を備えることを特徴とする。
め、本発明の第1の態様のレーザ測長器は、レーザ光源
と、このレーザ光源からのレーザビームを、測定反射ユ
ニットに向かう測定レーザビームと参照レーザビームに
分割すると共に、逆方向に反射されて戻ってくる測定レ
ーザビームと参照レーザビームを干渉するように合成す
るビームスプリッタと、参照レーザビームを逆方向に反
射する参照反射手段と、反射された測定レーザビームと
参照レーザビームのビームスプリッタで合成された干渉
光を受光し、干渉縞に応じた電気信号を生成する受光手
段と、受光手段の出力する電気信号の変化のサイクル数
を計数するカウント手段とを備え、測定反射ユニットの
移動に伴って変化する干渉縞の本数を計数して測定反射
ユニットの取り付けられた物体の移動距離を測定するレ
ーザ測長器において、ビームスプリッタから出力される
測定レーザビームの方向を90°異なる方向に切り換え
る出力方向切り換え手段を備えることを特徴とする。
【0014】上記の実願昭62−52869号に記載さ
れている分離型レーザ干渉計のように、レーザ光源から
干渉光学ユニットの間のレーザビームの伝達を光ファイ
バで行う場合には、ビームスプリッタと参照反射手段と
出力方向切り換え手段を1つの筐体内に収容し、レーザ
光源から筐体までレーザビームを伝達する光ファイバを
設けるようにする。
れている分離型レーザ干渉計のように、レーザ光源から
干渉光学ユニットの間のレーザビームの伝達を光ファイ
バで行う場合には、ビームスプリッタと参照反射手段と
出力方向切り換え手段を1つの筐体内に収容し、レーザ
光源から筐体までレーザビームを伝達する光ファイバを
設けるようにする。
【0015】更に、受光手段も筐体と離れた位置に設け
る場合には、筐体から受光手段までレーザビームを伝達
する光ファイバを設ける。本発明の第2の態様のレーザ
測長器は、レーザ光源と、レーザ光源からのレーザビー
ムを、測定反射ユニットに向かう測定レーザビームと参
照レーザビームに分割すると共に、逆方向に反射されて
戻ってくる測定レーザビームと参照レーザビームを干渉
するように合成する干渉用ビームスプリッタと、参照レ
ーザビームを逆方向に反射する参照反射手段と、干渉用
ビームスプリッタで合成された前記測定レーザビームと
参照レーザビームを受光し、干渉縞に応じた電気信号を
生成する受光手段と、受光手段の出力する電気信号の変
化のサイクル数を計数するカウント手段とを備え、測定
反射ユニットの移動に伴って変化する干渉縞の本数を計
数して測定反射ユニットの取り付けられた物体の移動距
離を測定するレーザ測長器において、干渉用ビームスプ
リッタからの測定レーザビームを複数のレーザ光に分割
する分割手段を備えており、分割手段から出射される測
定レーザビームは、出力方向が90°異なることを特徴
とする。
る場合には、筐体から受光手段までレーザビームを伝達
する光ファイバを設ける。本発明の第2の態様のレーザ
測長器は、レーザ光源と、レーザ光源からのレーザビー
ムを、測定反射ユニットに向かう測定レーザビームと参
照レーザビームに分割すると共に、逆方向に反射されて
戻ってくる測定レーザビームと参照レーザビームを干渉
するように合成する干渉用ビームスプリッタと、参照レ
ーザビームを逆方向に反射する参照反射手段と、干渉用
ビームスプリッタで合成された前記測定レーザビームと
参照レーザビームを受光し、干渉縞に応じた電気信号を
生成する受光手段と、受光手段の出力する電気信号の変
化のサイクル数を計数するカウント手段とを備え、測定
反射ユニットの移動に伴って変化する干渉縞の本数を計
数して測定反射ユニットの取り付けられた物体の移動距
離を測定するレーザ測長器において、干渉用ビームスプ
リッタからの測定レーザビームを複数のレーザ光に分割
する分割手段を備えており、分割手段から出射される測
定レーザビームは、出力方向が90°異なることを特徴
とする。
【0016】また、上記の実願昭62−52869号に
記載されている分離型レーザ干渉計のように、レーザ光
源から干渉光学ユニットの間のレーザビームの伝達を光
ファイバで行う場合には、分割手段と複数のビームスプ
リッタと参照反射手段は、1つの筐体内に収容し、レー
ザ光源から筐体までレーザビームを伝達する光ファイバ
を備える。
記載されている分離型レーザ干渉計のように、レーザ光
源から干渉光学ユニットの間のレーザビームの伝達を光
ファイバで行う場合には、分割手段と複数のビームスプ
リッタと参照反射手段は、1つの筐体内に収容し、レー
ザ光源から筐体までレーザビームを伝達する光ファイバ
を備える。
【0017】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1実施例の縦
型のマシニングセンタの全自動測定システムの構成を示
す図である。図1に示すように、NC工作機械は従来の
ものと同じであり、加工ツール部92、載物台93、N
Cコントローラ97等を備える。従来のNC工作機械の
NCコントローラ97は、一般にRS−232C用ター
ミナル等のデータ入出力ポートを備えている。本発明が
適用されるNC工作機械のNCコントローラ97もこの
ようなデータ入出力ポートを備えていることが要求され
る。
型のマシニングセンタの全自動測定システムの構成を示
す図である。図1に示すように、NC工作機械は従来の
ものと同じであり、加工ツール部92、載物台93、N
Cコントローラ97等を備える。従来のNC工作機械の
NCコントローラ97は、一般にRS−232C用ター
ミナル等のデータ入出力ポートを備えている。本発明が
適用されるNC工作機械のNCコントローラ97もこの
ようなデータ入出力ポートを備えていることが要求され
る。
【0018】本実施例で使用されるレーザ測長器は実願
昭62−52869号に記載されている分離型レーザ干
渉計である。この分離型レーザ干渉計は、レーザ光源と
干渉光学ユニットの間を単一モードファイバ又は偏波面
保存ファイバ等の光ファイバで接続することにより、レ
ーザ光源と干渉光学ユニットの間のアラインメント調整
を不要にすると共にその間の配置の自由度を高めたレー
ザ測長器である。更に、信号処理部を干渉光学ユニット
から分離することも可能であり、干渉光学ユニットに光
検出器を設けて干渉縞の信号を電気信号に変換し、電気
信号用ケーブルで信号処理部に送ることも可能である
が、ここでは信号処理部に光検出器を設けて干渉縞の光
信号を光ファイバを介して信号処理部の光検出器に送信
する形式のものを使用する。これにより、干渉光学ユニ
ットをより小型にできる。
昭62−52869号に記載されている分離型レーザ干
渉計である。この分離型レーザ干渉計は、レーザ光源と
干渉光学ユニットの間を単一モードファイバ又は偏波面
保存ファイバ等の光ファイバで接続することにより、レ
ーザ光源と干渉光学ユニットの間のアラインメント調整
を不要にすると共にその間の配置の自由度を高めたレー
ザ測長器である。更に、信号処理部を干渉光学ユニット
から分離することも可能であり、干渉光学ユニットに光
検出器を設けて干渉縞の信号を電気信号に変換し、電気
信号用ケーブルで信号処理部に送ることも可能である
が、ここでは信号処理部に光検出器を設けて干渉縞の光
信号を光ファイバを介して信号処理部の光検出器に送信
する形式のものを使用する。これにより、干渉光学ユニ
ットをより小型にできる。
【0019】図1において、参照番号11はHe−Ne
レーザ等の可干渉距離の長いレーザ光を出力するレーザ
光源であり、14は干渉光学ユニットであり、16は信
号処理ユニットであり、32は干渉光学ユニット14内
の光路切り換えユニットを駆動する光路切り換えコント
ローラであり、31は測定制御部に相当するノート型パ
ーソナルコンピュータ(PC)である。レーザ光源11
と干渉光学ユニット14の間は単一モードファイバ又は
偏波面保存ファイバ等の光ファイバ121で接続され、
干渉光学ユニット14と信号処理ユニット16の間は光
ファイバ122で接続されている。干渉光学ユニット1
4内と光路切り換えコントローラ32の間は電気ケーブ
ル35で接続されている。また、ノート型PC31とN
Cコントローラ97、信号処理ユニット16、及び光路
切り換えコントローラ32の間はデータ通信ケーブルで
接続されており、制御信号やデータの送受信が可能であ
る。信号処理ユニット16は光検出器とその出力の変化
から干渉縞の本数を計数するカウンタを備えている。
レーザ等の可干渉距離の長いレーザ光を出力するレーザ
光源であり、14は干渉光学ユニットであり、16は信
号処理ユニットであり、32は干渉光学ユニット14内
の光路切り換えユニットを駆動する光路切り換えコント
ローラであり、31は測定制御部に相当するノート型パ
ーソナルコンピュータ(PC)である。レーザ光源11
と干渉光学ユニット14の間は単一モードファイバ又は
偏波面保存ファイバ等の光ファイバ121で接続され、
干渉光学ユニット14と信号処理ユニット16の間は光
ファイバ122で接続されている。干渉光学ユニット1
4内と光路切り換えコントローラ32の間は電気ケーブ
ル35で接続されている。また、ノート型PC31とN
Cコントローラ97、信号処理ユニット16、及び光路
切り換えコントローラ32の間はデータ通信ケーブルで
接続されており、制御信号やデータの送受信が可能であ
る。信号処理ユニット16は光検出器とその出力の変化
から干渉縞の本数を計数するカウンタを備えている。
【0020】図2は、干渉光学ユニット14の内部の構
成を示す図である。図3に示すように、光ファイバ12
1から出力されるレーザ光源111からのレーザ光はコ
リメータレンズ141で平行ビームにされた後、偏光ビ
ームスプリッタ142で2ビームに分割され、一方(S
偏光)は1/4波長板153を通って参照用コーナーキ
ューブ143に向かう。もう一方(P偏光)は1/4波
長板154を通って下方に向かい、図示の状態では反射
鏡144に45°で入射し、90°異なる方向に反射さ
れる。反射鏡144は基体146に取り付けられてお
り、この基体146にはもう1つ反射鏡145が取り付
けられている。基体146は、2個の側板148と14
9の間に設けられた送りねじ150とガイド151によ
り支持されており、光路切り換えユニット32からの信
号により駆動される送りモータ147を動作させること
により送りねじ150が回転するように構成されてい
る。従って、送りモータ147が駆動されると基体14
6が移動し、偏光ビームスプリッタ142の下方には、
図示の反射鏡144が位置する状態から、なにもない状
態になり、そして反射鏡145が位置する状態に変化す
る。偏光ビームスプリッタ142から下方に向かうレー
ザビームは、反射鏡144が位置する場合には反射鏡1
44に45°で入射して90°異なる水平方向に反射さ
れ、なにもない状態ではそのまま下方に向かい、反射鏡
145が位置する場合には反射鏡145に45°で入射
して反射鏡144で反射された場合と90°異なる水平
方向に向かう。すなわち、レーザビームの出力する方向
を3軸方向に切り換える 図2に示すように、光ファイ
バ121から出力されるレーザ光源11からのレーザ光
はコリメータレンズで平行ビームにされた後、ビームス
プリッタ142で2ビームに分割され、一方は参照用コ
ーナーキューブ143に向かう。もう一方は下方に向か
い、図示の状態では反射鏡144の反射面に45°で入
射し、90°異なる方向に反射される。反射鏡144は
基体146に取り付けられており、この基体146には
もう1つ反射鏡145が取り付けられている。基体14
6は、2個の側板148と149の間に設けられた送り
ねじ150とガイド151により支持されており、光路
切り換えユニット32からの信号により駆動される送り
モータ147を動作させることにより送りねじ150が
回転するように構成されている。従って、送りモータ1
47が駆動されると基体146が移動し、ビームスプリ
ッタ142の下方には、図示の反射鏡144が位置する
状態から、なにもない状態になり、そして反射鏡145
が位置する状態に変化する。ビームスプリッタ142か
ら下方に向かうレーザビームは、反射鏡144が位置す
る場合には反射鏡144の反射面に対して45°で入射
して90°異なる水平方向に反射され、なにもない状態
ではそのまま下方に向かい、反射鏡145が位置する場
合には反射鏡145の反射面に対して45°で入射して
反射鏡144で反射された場合と90°異なる水平方向
に向かう。すなわち、レーザビームの出力する方向を3
軸方向に切り換えることができる。
成を示す図である。図3に示すように、光ファイバ12
1から出力されるレーザ光源111からのレーザ光はコ
リメータレンズ141で平行ビームにされた後、偏光ビ
ームスプリッタ142で2ビームに分割され、一方(S
偏光)は1/4波長板153を通って参照用コーナーキ
ューブ143に向かう。もう一方(P偏光)は1/4波
長板154を通って下方に向かい、図示の状態では反射
鏡144に45°で入射し、90°異なる方向に反射さ
れる。反射鏡144は基体146に取り付けられてお
り、この基体146にはもう1つ反射鏡145が取り付
けられている。基体146は、2個の側板148と14
9の間に設けられた送りねじ150とガイド151によ
り支持されており、光路切り換えユニット32からの信
号により駆動される送りモータ147を動作させること
により送りねじ150が回転するように構成されてい
る。従って、送りモータ147が駆動されると基体14
6が移動し、偏光ビームスプリッタ142の下方には、
図示の反射鏡144が位置する状態から、なにもない状
態になり、そして反射鏡145が位置する状態に変化す
る。偏光ビームスプリッタ142から下方に向かうレー
ザビームは、反射鏡144が位置する場合には反射鏡1
44に45°で入射して90°異なる水平方向に反射さ
れ、なにもない状態ではそのまま下方に向かい、反射鏡
145が位置する場合には反射鏡145に45°で入射
して反射鏡144で反射された場合と90°異なる水平
方向に向かう。すなわち、レーザビームの出力する方向
を3軸方向に切り換える 図2に示すように、光ファイ
バ121から出力されるレーザ光源11からのレーザ光
はコリメータレンズで平行ビームにされた後、ビームス
プリッタ142で2ビームに分割され、一方は参照用コ
ーナーキューブ143に向かう。もう一方は下方に向か
い、図示の状態では反射鏡144の反射面に45°で入
射し、90°異なる方向に反射される。反射鏡144は
基体146に取り付けられており、この基体146には
もう1つ反射鏡145が取り付けられている。基体14
6は、2個の側板148と149の間に設けられた送り
ねじ150とガイド151により支持されており、光路
切り換えユニット32からの信号により駆動される送り
モータ147を動作させることにより送りねじ150が
回転するように構成されている。従って、送りモータ1
47が駆動されると基体146が移動し、ビームスプリ
ッタ142の下方には、図示の反射鏡144が位置する
状態から、なにもない状態になり、そして反射鏡145
が位置する状態に変化する。ビームスプリッタ142か
ら下方に向かうレーザビームは、反射鏡144が位置す
る場合には反射鏡144の反射面に対して45°で入射
して90°異なる水平方向に反射され、なにもない状態
ではそのまま下方に向かい、反射鏡145が位置する場
合には反射鏡145の反射面に対して45°で入射して
反射鏡144で反射された場合と90°異なる水平方向
に向かう。すなわち、レーザビームの出力する方向を3
軸方向に切り換えることができる。
【0021】レーザビームの出力される方向にはコーナ
ーキューブ171が配置されているので、レーザビーム
は逆方向に戻ってくる。従って、図示の状態であれば、
再び反射鏡144で反射されて上方に向かいビームスプ
リッタ142に入射し、集光レンズ152に向かう。参
照用ビームスプリッタ143に向かったレーザビームは
そこで反射され再びビームスプリッタ142に入射し、
透過したビームが上記の工作機械91に配置されたコー
ナーキューブから戻ったビームと干渉する。これらの干
渉するビームは集光レンズ152で光ファイバ122の
端面に集光され、光ファイバ122を介して信号処理ユ
ニット16に設けられた光検出器に入射する。信号処理
ユニット16では光検出器の出力する電気信号を処理し
て、移動に伴って変化する干渉縞の本数を検出し、移動
距離を算出する。
ーキューブ171が配置されているので、レーザビーム
は逆方向に戻ってくる。従って、図示の状態であれば、
再び反射鏡144で反射されて上方に向かいビームスプ
リッタ142に入射し、集光レンズ152に向かう。参
照用ビームスプリッタ143に向かったレーザビームは
そこで反射され再びビームスプリッタ142に入射し、
透過したビームが上記の工作機械91に配置されたコー
ナーキューブから戻ったビームと干渉する。これらの干
渉するビームは集光レンズ152で光ファイバ122の
端面に集光され、光ファイバ122を介して信号処理ユ
ニット16に設けられた光検出器に入射する。信号処理
ユニット16では光検出器の出力する電気信号を処理し
て、移動に伴って変化する干渉縞の本数を検出し、移動
距離を算出する。
【0022】図1に示した構成で、前述のISO230
−2やJIS−B−6201-1990等の規格に従った測
定が行われる。ここでは、ISO230−2やJIS−
B−6201-1990 等の規格に沿った形で測定が自動的
に行えるように、ノート型PC31にそのためのプログ
ラムが格納されており、ノート型PC31はこのプログ
ラムに基づいてNCコントローラ97、信号処理ユニッ
ト16、及び光路切り換えコントローラ32を制御し、
自動的に測定を行う。
−2やJIS−B−6201-1990等の規格に従った測
定が行われる。ここでは、ISO230−2やJIS−
B−6201-1990 等の規格に沿った形で測定が自動的
に行えるように、ノート型PC31にそのためのプログ
ラムが格納されており、ノート型PC31はこのプログ
ラムに基づいてNCコントローラ97、信号処理ユニッ
ト16、及び光路切り換えコントローラ32を制御し、
自動的に測定を行う。
【0023】作業者は、まず、図1に示すような配置を
行う。すなわち、干渉光学ユニット14を加工ツール部
92のツール軸に取り付ける。そしてZ軸方向に平行に
レーザビームが出力されるように調整を行ってZ軸用の
コーナーキューブ171を配置する。更に、ツール軸を
所定位置まで降下させ、光路切り換えコントローラ32
を介してモータ147を駆動し、ビームスプリッタ14
2から出力されたレーザビームがそのまま出力されるよ
うに切り換え、レーザビームがX軸方向に出力されるよ
うにする。この状態でレーザビームの出射方向がX軸方
向に平行になるようにツール軸を回転して調整する。図
1の状態でZ軸方向に平行にレーザビームが出力される
ように調整されているので、出射されるレーザビームは
かならずXY平面に平行に出力されるので、単にツール
軸を回転するだけで調整可能である。レーザビームがX
軸方向に平行なツール軸の回転位置が測定における回転
基準になる。この状態で、光路切り換えコントローラ3
2を介してモータ147を更に駆動し、ビームスプリッ
タ142から出力されたレーザビームが反射鏡145で
反射されるように切り換えると、レーザビームがY軸方
向に出力され、その方向はY軸に平行である。従って、
レーザビームの出射方向をY軸方向に合わせる調整は必
要ない。
行う。すなわち、干渉光学ユニット14を加工ツール部
92のツール軸に取り付ける。そしてZ軸方向に平行に
レーザビームが出力されるように調整を行ってZ軸用の
コーナーキューブ171を配置する。更に、ツール軸を
所定位置まで降下させ、光路切り換えコントローラ32
を介してモータ147を駆動し、ビームスプリッタ14
2から出力されたレーザビームがそのまま出力されるよ
うに切り換え、レーザビームがX軸方向に出力されるよ
うにする。この状態でレーザビームの出射方向がX軸方
向に平行になるようにツール軸を回転して調整する。図
1の状態でZ軸方向に平行にレーザビームが出力される
ように調整されているので、出射されるレーザビームは
かならずXY平面に平行に出力されるので、単にツール
軸を回転するだけで調整可能である。レーザビームがX
軸方向に平行なツール軸の回転位置が測定における回転
基準になる。この状態で、光路切り換えコントローラ3
2を介してモータ147を更に駆動し、ビームスプリッ
タ142から出力されたレーザビームが反射鏡145で
反射されるように切り換えると、レーザビームがY軸方
向に出力され、その方向はY軸に平行である。従って、
レーザビームの出射方向をY軸方向に合わせる調整は必
要ない。
【0024】以上のような設定が完了すると、ノート型
PC31が自動的に測定動作を実行する。まず、光路切
り換えコントローラ32を介してレーザビームがZ軸方
向に出力されるように戻し、Z軸方向の移動量誤差の測
定を行う。Z軸方向の移動量誤差の測定が終了すると、
レーザビームがX軸方向に出力されるように切り換えて
X軸方向の移動量誤差の測定を行い、更にレーザビーム
がY軸方向に出力されるように切り換えてX軸方向の移
動量誤差の測定を行う。
PC31が自動的に測定動作を実行する。まず、光路切
り換えコントローラ32を介してレーザビームがZ軸方
向に出力されるように戻し、Z軸方向の移動量誤差の測
定を行う。Z軸方向の移動量誤差の測定が終了すると、
レーザビームがX軸方向に出力されるように切り換えて
X軸方向の移動量誤差の測定を行い、更にレーザビーム
がY軸方向に出力されるように切り換えてX軸方向の移
動量誤差の測定を行う。
【0025】このように、本発明のレーザ測長器をNC
工作機械の移動量誤差を自動的に行う測定システムと組
み合わせれば、3軸方向の移動量誤差がすべて自動的に
行え、特に工数の大幅な削減が可能である。図3は、本
発明を横型のマシニングセンタに適用した第2実施例の
NC工作機械の移動量誤差測定システムの構成を示す図
である。第2実施例は、横型のマシニングセンタである
点及び干渉光学ユニットの構成が異なる点以外は第1実
施例とほぼ同様の構成を有するので、ここでは干渉光学
ユニットについてのみ説明する。
工作機械の移動量誤差を自動的に行う測定システムと組
み合わせれば、3軸方向の移動量誤差がすべて自動的に
行え、特に工数の大幅な削減が可能である。図3は、本
発明を横型のマシニングセンタに適用した第2実施例の
NC工作機械の移動量誤差測定システムの構成を示す図
である。第2実施例は、横型のマシニングセンタである
点及び干渉光学ユニットの構成が異なる点以外は第1実
施例とほぼ同様の構成を有するので、ここでは干渉光学
ユニットについてのみ説明する。
【0026】図4は、第2実施例の干渉光学ユニットの
構成を示す図である。図4に示すように、レーザ光源1
1から光ファイバ121で伝達されたレーザビームは光
ファイバ121の端部から出射され、コリメータレンズ
241で平行レーザビームにされる。この平行レーザビ
ームは、干渉用のビームスプリッタに相当する偏光ビー
ムスプリッタ242に入射し、測定レーザビームと参照
レーザビームの2つのレーザビームに分割される。測定
レーザビームは分割手段に相当する無偏光ビームスプリ
ッタ244に入射し、2つのレーザビームに分割され
る。分割された一方のレーザビームは分割手段に相当す
る無偏光ビームスプリッタ245に入射し、更に2つの
レーザビームに分割される。すなわち、レーザビームは
分割手段に相当する無偏光ビームスプリッタ244と2
45により3つのレーザビームに分割される。無偏光ビ
ームスプリッタ244に入射したレーザビームは90°
異なる方向に出射されるように構成及び配置されてお
り、無偏光ビームスプリッタ245に入射したレーザビ
ームも90°異なる方向に出射されるように構成及び配
置されており、分割された3つのレーザビームは相互に
90°異なる方向に出射される。ここで、無偏光ビーム
スプリッタ244で分割されるレーザビームの強度を2
対1となるように設定し、無偏光ビームスプリッタ24
5に向かうレーザビームの強度をもう一方のレーザビー
ムの強度の2倍に設定し、無偏光ビームスプリッタ24
5で分割されるレーザビームの強度を1対1となるよう
に設定すれば、無偏光ビームスプリッタ244と245
により分割された3つのレーザビームの強度は等しくな
る。
構成を示す図である。図4に示すように、レーザ光源1
1から光ファイバ121で伝達されたレーザビームは光
ファイバ121の端部から出射され、コリメータレンズ
241で平行レーザビームにされる。この平行レーザビ
ームは、干渉用のビームスプリッタに相当する偏光ビー
ムスプリッタ242に入射し、測定レーザビームと参照
レーザビームの2つのレーザビームに分割される。測定
レーザビームは分割手段に相当する無偏光ビームスプリ
ッタ244に入射し、2つのレーザビームに分割され
る。分割された一方のレーザビームは分割手段に相当す
る無偏光ビームスプリッタ245に入射し、更に2つの
レーザビームに分割される。すなわち、レーザビームは
分割手段に相当する無偏光ビームスプリッタ244と2
45により3つのレーザビームに分割される。無偏光ビ
ームスプリッタ244に入射したレーザビームは90°
異なる方向に出射されるように構成及び配置されてお
り、無偏光ビームスプリッタ245に入射したレーザビ
ームも90°異なる方向に出射されるように構成及び配
置されており、分割された3つのレーザビームは相互に
90°異なる方向に出射される。ここで、無偏光ビーム
スプリッタ244で分割されるレーザビームの強度を2
対1となるように設定し、無偏光ビームスプリッタ24
5に向かうレーザビームの強度をもう一方のレーザビー
ムの強度の2倍に設定し、無偏光ビームスプリッタ24
5で分割されるレーザビームの強度を1対1となるよう
に設定すれば、無偏光ビームスプリッタ244と245
により分割された3つのレーザビームの強度は等しくな
る。
【0027】分割された3本のレーザビームは、それぞ
れNC工作機械のX、Y、Z軸方向に出力され、NC工
作機械の載物台93に配置されたコーナーキューブ17
1、172、247で反射されて逆方向に戻ってくる。
そして、分割されたのと同じ経路を通って干渉用の偏光
ビームスプリッタ242に戻る。偏光ビームスプリッタ
242で分割されたもう一方のレーザビームは参照用コ
ーナーキューブ243で反射され、コーナーキューブ1
71、172等で反射されて戻ってきたレーザビームと
偏光ビームスプリッタ242で合成される。この合成さ
れたレーザビームは、偏光板252を通過して干渉す
る。これらの干渉するレーザビームを受光素子253で
受ける。受光素子253は、光強度に応じた電気信号を
出力するので、レーザビームの干渉状態、すなわち干渉
縞が変化するとそれに応じて変化する信号を出力する。
れNC工作機械のX、Y、Z軸方向に出力され、NC工
作機械の載物台93に配置されたコーナーキューブ17
1、172、247で反射されて逆方向に戻ってくる。
そして、分割されたのと同じ経路を通って干渉用の偏光
ビームスプリッタ242に戻る。偏光ビームスプリッタ
242で分割されたもう一方のレーザビームは参照用コ
ーナーキューブ243で反射され、コーナーキューブ1
71、172等で反射されて戻ってきたレーザビームと
偏光ビームスプリッタ242で合成される。この合成さ
れたレーザビームは、偏光板252を通過して干渉す
る。これらの干渉するレーザビームを受光素子253で
受ける。受光素子253は、光強度に応じた電気信号を
出力するので、レーザビームの干渉状態、すなわち干渉
縞が変化するとそれに応じて変化する信号を出力する。
【0028】図4では、分割されてX軸、Y軸、Z軸方
向にそれぞれ出射されたレーザビームが、同時にNC工
作機械の載物台93に配置されたコーナーキューブ17
1、172、247で反射されて逆方向に戻ってくるよ
うに示しているが、実際の測定では、1つの移動軸方向
についての測定を行う場合には、他の2つの方向につい
ては出射されるレーザビームが載物台93に配置された
コーナーキューブに入射しないようにコーナーキューブ
を移動しており、偏光ビームスプリッタ242に戻って
くるのはコーナーキューブ171、172、247のう
ちの1つで反射されたレーザビームである。
向にそれぞれ出射されたレーザビームが、同時にNC工
作機械の載物台93に配置されたコーナーキューブ17
1、172、247で反射されて逆方向に戻ってくるよ
うに示しているが、実際の測定では、1つの移動軸方向
についての測定を行う場合には、他の2つの方向につい
ては出射されるレーザビームが載物台93に配置された
コーナーキューブに入射しないようにコーナーキューブ
を移動しており、偏光ビームスプリッタ242に戻って
くるのはコーナーキューブ171、172、247のう
ちの1つで反射されたレーザビームである。
【0029】しかし、測定時にたまたま3軸方向に出射
されたレーザビームが、NC工作機械の載物台93に配
置されたコーナーキューブ171、172、247の内
の複数のコーナーキューブに入射した場合の問題や、使
用していないレーザビームを作業者が観察することのな
いように、図4に示すように、干渉光学ユニットの各レ
ーザビームの出力口に、シャッタ249、250、25
1を設け、使用していない方向のレーザビームを遮断す
ることが望ましい。
されたレーザビームが、NC工作機械の載物台93に配
置されたコーナーキューブ171、172、247の内
の複数のコーナーキューブに入射した場合の問題や、使
用していないレーザビームを作業者が観察することのな
いように、図4に示すように、干渉光学ユニットの各レ
ーザビームの出力口に、シャッタ249、250、25
1を設け、使用していない方向のレーザビームを遮断す
ることが望ましい。
【0030】以上のように、第2実施例の干渉光学ユニ
ットでは、同時に3軸方向にレーザビームが出力され
る。第1実施例と同様に、干渉光学ユニット14から出
射される2本のレーザビームの方向を2つの軸方向に一
致させれば、もう一方は自動的に一致する。各軸方向の
移動量誤差は、各軸毎に行われる。1つの軸方向の移動
量誤差の測定が終了すると、ツール軸及び載物台93を
所定の位置に移動させた後、次の軸方向の移動量誤差を
測定する。
ットでは、同時に3軸方向にレーザビームが出力され
る。第1実施例と同様に、干渉光学ユニット14から出
射される2本のレーザビームの方向を2つの軸方向に一
致させれば、もう一方は自動的に一致する。各軸方向の
移動量誤差は、各軸毎に行われる。1つの軸方向の移動
量誤差の測定が終了すると、ツール軸及び載物台93を
所定の位置に移動させた後、次の軸方向の移動量誤差を
測定する。
【0031】以上、分離型レーザ干渉計を使用するレー
ザ測長器を例として説明したが、本発明は図5に示した
レーザ光源11から出射されるレーザビームを干渉光学
ユニットに直接入射させる形式にも適用可能である。図
5のレーザ測長器は分離型に比べて配置の自由度が少な
いが、本発明の出射方向が3軸方向に切り換え可能な干
渉光学ユニットや同時に3軸方向にレーザビームが出射
される干渉光学ユニットを使用すれば、配置の自由度が
少ないことによる問題は大幅に低減される。
ザ測長器を例として説明したが、本発明は図5に示した
レーザ光源11から出射されるレーザビームを干渉光学
ユニットに直接入射させる形式にも適用可能である。図
5のレーザ測長器は分離型に比べて配置の自由度が少な
いが、本発明の出射方向が3軸方向に切り換え可能な干
渉光学ユニットや同時に3軸方向にレーザビームが出射
される干渉光学ユニットを使用すれば、配置の自由度が
少ないことによる問題は大幅に低減される。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ測長器を使用してNC工作機械の精度測定を行う
場合の軸合わせ(アラインメント)作業が容易になり、
各軸方向の精度測定が連続して行えるようになるので、
測定に要する工数が低減される。
レーザ測長器を使用してNC工作機械の精度測定を行う
場合の軸合わせ(アラインメント)作業が容易になり、
各軸方向の精度測定が連続して行えるようになるので、
測定に要する工数が低減される。
【図1】本発明の第1実施例の縦型マシニングセンタの
全自動測定システムの構成を示す図である。
全自動測定システムの構成を示す図である。
【図2】第1実施例の干渉光学ユニットの構成を示す図
である。
である。
【図3】本発明の第2実施例の縦型マシニングセンタの
全自動測定システムの構成を示す図である。
全自動測定システムの構成を示す図である。
【図4】第2実施例の干渉光学ユニットの構成を示す図
である。
である。
【図5】NC工作機械の移動軸方向の移動誤差を測定す
る従来の配置例を示す図である。
る従来の配置例を示す図である。
【図6】従来の干渉光学ユニットの構成を示す図であ
る。
る。
【図7】NC旋盤の傾斜した移動軸方向の移動誤差を測
定する従来の配置例を示す図である。
定する従来の配置例を示す図である。
11、111…レーザ光源 13、14…干渉光学ユニット 16…信号処理ユニット 17、171、172…コーナーキューブ 30、31…測定制御手段(ノート型パーソナルコンピ
ュータ) 91…工作機械 92…加工ツール部 93…載置台 97…NCコントローラ
ュータ) 91…工作機械 92…加工ツール部 93…載置台 97…NCコントローラ
Claims (5)
- 【請求項1】 レーザ光源(11)と、 該レーザ光源(11)からのレーザビームを、測定反射
ユニットに向かう測定レーザビームと参照レーザビーム
に分割すると共に、逆方向に反射されて戻ってくる前記
測定レーザビームと前記参照レーザビームを干渉するよ
うに合成するビームスプリッタ(142)と、 前記参照レーザビームを逆方向に反射する参照反射手段
(143)と、 反射された前記測定レーザビームと前記参照レーザビー
ムの前記ビームスプリッタ(142)で合成された干渉
光を受光し、干渉縞に応じた電気信号を生成する受光手
段(16)と、 前記受光手段(16)の出力する前記電気信号の変化の
サイクル数を計数するカウント手段とを備え、前記測定
反射ユニットの移動に伴って変化する前記干渉縞の本数
を計数して前記測定反射ユニットの取り付けられた物体
の移動距離を測定するレーザ測長器において、 前記ビームスプリッタ(142)から出力される前記測
定レーザビームの方向を90°異なる方向に切り換える
出力方向切り換え手段(144、145、146、14
7)を備えることを特徴とするレーザ測長器。 - 【請求項2】 前記ビームスプリッタ(142)と前記
参照反射手段(143)と前記出力方向切り換え手段
(144、145、146、147)は、1つの筐体
(14)内に収容されており、 前記レーザ光源(11)から前記筐体(14)まで前記
レーザビームを伝達する光ファイバ(121)を備える
請求項1に記載のレーザ測長器。 - 【請求項3】 前記受光手段(16)は、前記筐体(1
4)と離れた位置に設けられており、 前記筐体(14)から前記受光手段(16)まで前記レ
ーザビームを伝達する光ファイバ(122)を備える請
求項2に記載のレーザ測長器。 - 【請求項4】 レーザ光源(11)と、 該レーザ光源(11)からのレーザビームを、測定反射
ユニットに向かう測定レーザビームと参照レーザビーム
に分割すると共に、逆方向に反射されて戻ってくる前記
測定レーザビームと前記参照レーザビームを干渉するよ
うに合成する干渉用ビームスプリッタ(242)と、 前記参照レーザビームを逆方向に反射する参照反射手段
(243)と、 前記干渉用ビームスプリッタで合成された前記測定レー
ザビームと前記参照レーザビームを受光し、干渉縞に応
じた電気信号を生成する受光手段(253)と、 前記受光手段の出力する前記電気信号の変化のサイクル
数を計数するカウント手段とを備え、前記測定反射ユニ
ットの移動に伴って変化する前記干渉縞の本数を計数し
て前記測定反射ユニットの取り付けられた物体の移動距
離を測定するレーザ測長器において、 前記干渉用ビームスプリッタ(242)からの前記測定
レーザビームを複数のレーザ光に分割する分割手段(2
44、245)を備えており、 前記分割手段(244、245)から出射される前記測
定レーザビームは、出力方向が90°異なることを特徴
とするレーザ測長器。 - 【請求項5】 前記干渉用ビームスプリッタ(242)
と前記分割手段(244、245)と前記参照反射手段
(243)は、1つの筐体(14)内に収容されてお
り、 前記レーザ光源(11)から前記筐体(14)まで前記
レーザビームを伝達する光ファイバ(121)を備える
請求項4に記載のレーザ測長器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5608296A JPH09243322A (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | レーザ測長器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5608296A JPH09243322A (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | レーザ測長器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09243322A true JPH09243322A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=13017173
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5608296A Pending JPH09243322A (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | レーザ測長器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09243322A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8643844B2 (en) | 2005-08-16 | 2014-02-04 | Tokyo Seimitsu Co., Ltd | Laser distance measuring apparatus with beam switch |
-
1996
- 1996-03-13 JP JP5608296A patent/JPH09243322A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8643844B2 (en) | 2005-08-16 | 2014-02-04 | Tokyo Seimitsu Co., Ltd | Laser distance measuring apparatus with beam switch |
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