WO2018047312A1 - ワーク測定方法 - Google Patents

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一成 石井
恒二 葛西
アレクサンドラ フロレンティナ スタンク
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株式会社牧野フライス製作所
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    • G05B2219/50252—Replace, change tool with tracer head, probe, feeler

Definitions

  • the present invention relates to a workpiece measurement method that enables a workpiece fixed to a table of a machine tool to be measured with a simple operation.
  • the NC device of Patent Document 1 manually operates the feed shaft device to bring a touch probe attached to the spindle into contact with one end surface of the workpiece, sets the origin as the centering position, and manually sets the feed shaft device. Measure the three inner surfaces of the cylindrical concave portion or the outer surface of the cylindrical convex portion on the workpiece with the touch probe or two opposite end surfaces, and determine the center position of the concave portion or convex portion. It is calculated, or an intermediate position between the two end faces is calculated, and the calculated center position or intermediate position is set as the origin for setting the origin.
  • the feed axis device is manually operated to bring the probe of the measurement head into contact with the workpiece, and at that time, the skip signal transmitted from the measurement head and the position reading means of the feed axis are read. From the current position data, the machine coordinates at the time of contact of the probe are acquired, and the machine coordinates are displayed on the screen of the display unit.
  • the measurement with the same Z-axis coordinates can avoid the influence of the straightness error of the Z-axis feed axis, and the measurement accuracy is improved.
  • the present invention has a technical problem to solve such problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a measurement method that allows an operator to measure a workpiece quickly, easily and accurately.
  • a measuring element and a workpiece are relatively moved by a plurality of feeding axes, and the workpiece is determined based on the coordinates of the feeding axis when the measuring element and the workpiece are in contact with each other.
  • one feed shaft is moved to a desired measurement position, and when the one feed shaft is at the desired measurement position, Coordinate values are stored, the measuring element and the workpiece are relatively moved by the one feed axis and the other feed axes, and when the stored coordinate values are reached, the movement by the one feed axis is performed.
  • a workpiece measuring method for measuring a workpiece at a plurality of measurement points by moving a probe using another feed axis in a state where one feed axis is stopped at the coordinate value.
  • the measuring element when the operator measures the workpiece on the machine at the time of setup before machining the workpiece by executing the machining program or after machining, the measuring element is quickly and easily and accurately fed to one feed axis. It is possible to stop at the same position with respect to the workpiece along the line, the time required for the measurement is shortened, and the reliability of the measurement result is increased.
  • 4 is a schematic diagram showing a relative position of a measurement probe with respect to a workpiece for explaining the method of the present invention.
  • 4 is a schematic diagram showing a relative position of a measurement probe with respect to a workpiece for explaining the method of the present invention.
  • 4 is a schematic diagram showing a relative position of a measurement probe with respect to a workpiece for explaining the method of the present invention.
  • 4 is a schematic diagram showing a relative position of a measurement probe with respect to a workpiece for explaining the method of the present invention.
  • 4 is a schematic diagram showing a relative position of a measurement probe with respect to a workpiece for explaining the method of the present invention.
  • 4 is a schematic diagram showing a relative position of a measurement probe with respect to a workpiece for explaining the method of the present invention.
  • 4 is a schematic diagram showing a relative position of a measurement probe with respect to a workpiece for explaining the method of the present invention.
  • 4 is a schematic diagram showing a relative position of a measurement probe
  • a machine tool 100 constitutes a vertical machining center, and includes a bed 102 as a base fixed to the floor of a factory, a front portion of the bed 102 (in FIG. 1).
  • the machine tool 100 also includes an operation panel 200 for an operator to operate the machine tool 100.
  • a tool (not shown) for processing the workpiece W fixed to the table 106 is attached to the tip of the spindle 112.
  • a measurement probe 114 is attached to the tip of the main shaft 112 as a probe for measuring the workpiece W instead of a tool.
  • the measurement probe 114 can be mounted manually by an operator of the machine tool 100 or can be automatically mounted by the NC device 150 of the machine tool 100.
  • the table 106 is provided on a top surface of the bed 102 so as to reciprocate along a pair of Y-axis guide rails (not shown) extending in the horizontal Y-axis direction (left-right direction in FIG. 1).
  • Reference numeral 102 denotes a Y-axis feeding device that reciprocates the table 106 along the Y-axis guide rail, and a ball screw (not shown) extending in the Y-axis direction, and a Y screw connected to one end of the ball screw.
  • a shaft servomotor (not shown) is provided, and a nut (not shown) that engages with the ball screw is attached to the table 106.
  • a Y-axis scale 120 that measures the coordinate position of the table 106 in the Y-axis direction is also attached to the table 106.
  • the X-axis slider 108 is provided so as to reciprocate along a pair of X-axis guide rails (not shown) extending in the X-axis direction on the front surface of the upper portion of the column 104.
  • the column 104 is connected to a ball screw (not shown) extending in the X-axis direction and one end of the ball screw as an X-axis feeding device that reciprocates the X-axis slider 108 along the X-axis guide rail.
  • An X-axis servomotor (not shown) is provided, and a nut (not shown) that engages with the ball screw is attached to the X-axis slider 108.
  • An X-axis scale 116 that measures the coordinate position of the X-axis slider 108 in the X-axis direction is also attached to the column 104.
  • the spindle head 110 is provided so as to reciprocate along a pair of Z-axis guide rails extending in the Z-axis direction (vertical direction in FIG. 1) on the front surface of the X-axis slider 108.
  • the X-axis slider 108 includes a ball screw (not shown) extending in the Z-axis direction as one Z-axis feeding device that reciprocates the spindle head 110 along the Z-axis guide rail, and one end of the ball screw.
  • a coupled Z-axis servomotor (not shown) is provided, and a nut (not shown) that engages with the ball screw is attached to the spindle head 110.
  • a Z-axis scale 118 for measuring the coordinate position of the spindle head 110 in the Z-axis direction is also attached to the X-axis slider 108.
  • the X-axis servo motor, Y-axis servo motor, Z-axis servo motor, X-axis scale 116, Y-axis scale 118, and Z-axis scale 120 are connected to an NC device 150 (FIG. 4) that controls the machine tool 100.
  • the measurement probe 114 transmits a signal to the NC device 150 when contacting the workpiece.
  • the NC device 150 controls the power (current value) supplied to the X-axis servo motor, Y-axis servo motor, and Z-axis servo motor.
  • the operation panel 200 includes a display panel 202 such as a touch panel capable of selecting a desired part by touching the screen, and a key input unit 204.
  • the key input unit 204 has a plurality of key switches. By pressing a key switch of the key input unit 204, a predetermined number or character can be input.
  • the operation panel 200 also includes an operation switch unit 206 for selecting a predetermined operation, an override setting unit 208 to 212 for setting an override value, and an emergency stop button 214.
  • the override setting units 208 to 212 can set, for example, an override value for the rotational speed of the spindle, an override value for the machining feed rate, and the like.
  • the operation panel 200 further includes a jog console 220 having a board 222 extending in a shelf shape from the lower end portion to the front.
  • a jog button 224 for individually jogging the feed axes of the X axis, the Y axis, and the Z axis, an override switch 226 for setting the jog feed speed, an automatic measurement start button 228, and a measurement A stop button 230 is arranged.
  • the measurement window includes a coordinate display area 10 of the feed axis, an icon 12 indicating the measurement type, a measurement probe movement direction display area 14 indicating the movement direction (arrow A X ⁇ , arrow A X + ) of the measurement probe 114 together with the workpiece W, measurement
  • a button 22 for setting a dangerous area in the Z-axis direction is included.
  • a coordinate setting button 24 for setting the measured coordinates in the workpiece coordinate system of the machine tool is provided.
  • the measurement window includes a Z ( ⁇ ) limit button 30.
  • Z ( ⁇ ) limit button 30 When the operator taps or clicks the Z ( ⁇ ) limit button 30, the Z coordinate value at that time is read from the Z axis scale 118, and the coordinate value is the Z axis stroke in the direction in which the spindle 112 approaches the table 106.
  • Set to limit L S When the Z-axis stroke limit L S is set, the spindle 112 cannot approach the table 106 beyond the Z coordinate value that is the stroke limit L S until the stroke limit L S is released.
  • the color of the Z ( ⁇ ) restriction button 30 changes depending on the state.
  • the Z ( ⁇ ) limit button 30 is gray, it indicates that the stroke limit L S has been released and it is possible to newly set the stroke limit L S.
  • the Z ( ⁇ ) limit button 30 is blue, the stroke limit L S is set, but the current Z-axis coordinate value does not reach the set value of the stroke limit L S.
  • the Z ( ⁇ ) limit button 30 is green, it indicates that the stroke limit L S has been set and the Z-axis coordinate value has reached the set value of the stroke limit L S.
  • the Z (-) limit button 30 is gray and the characters displayed on the button are light gray, the stroke limit L S is canceled and it is impossible to newly set the stroke limit L S. It represents a possible state. Thereby, the operator can confirm the present state at a glance.
  • step S10 When the operator starts the measurement of the workpiece W by operating the display panel 202 of the operation panel 200 of the machine tool 100 or the key switch of the key input unit 204 (step S10), the measurement window shown in FIG. 202 (step G10). At this time, the Z ( ⁇ ) limit button 30 in the measurement window is displayed in gray (step G12).
  • the spindle 112 is placed at the measurement start position.
  • This can be executed, for example, by the operator operating the jog button 224 of the jog console 220.
  • an NC program for providing a measurement start position button (not shown) in the operation panel 200, jog console 220 or measurement window and moving the spindle 112 to the measurement start position by pressing, tapping or clicking the measurement start position button. May be executed.
  • the measurement start position is, for example, a position where the tip of the measurement probe 114 is above the workpiece W and does not hit the workpiece W when the measurement probe 114 is moved down along the Z axis, and
  • the measurement probe 114 can be set to a position where the tip of the measurement probe 114 can be moved to the measurement point of the workpiece W using only the X axis and the Z axis (see FIG. 7).
  • the operator operates the jog button 224 so that the tip of the measurement probe 114 is disposed at the height of the measurement point on the side surface of the workpiece W, as indicated by an arrow A Z ⁇ in FIG.
  • the main shaft 112 is moved down in the Z-axis direction (step S12).
  • the spindle 112 is positioned at the height of the measurement point (see FIG. 8)
  • the operator taps or clicks the Z ( ⁇ ) limit button 30 in the measurement window (see FIG. 9)
  • the current Z coordinate value is the stroke.
  • the limit L S is set (step C10) (see FIG. 10), and the color of the Z ( ⁇ ) limit button 30 changes from gray to green (step G14), and the stroke limit L S is set on the Z axis. Is shown.
  • the main shaft 112 is moved in the negative direction along the X axis, and the X coordinate of the side surface of the workpiece W is measured.
  • the operator operates the jog button 224 of the jog console 220 (jog feed operation) to bring the measurement probe 114 closer to the workpiece W in the direction of the arrow A x ⁇ along the X axis.
  • the NC device 150 determines from the X-axis operation command that the measurement probe 114 is sent in a direction in which the X coordinate value decreases.
  • the measurement probe moving direction display area 14 shows a state in which the measurement probe 114 is moving in the negative direction along the X axis by the arrow A x ⁇ .
  • a skip signal is output from the measurement probe 114 to the NC device 150.
  • the NC device 150 stores the coordinates of the feed axes of the X axis, the Y axis, and the Z axis at that time according to the skip signal from the measurement probe 114.
  • the NC device 150 reverses the X-axis feed to move the measurement probe 114 away from the workpiece W, as indicated by an arrow A x + in FIG.
  • the measurement probe 114 moves a predetermined distance and immediately below the measurement start position, the reversing operation of the measurement probe 114 stops.
  • the workpiece W is measured at the first measurement point (step S16).
  • the operator drives the feed axes of the X axis, the Y axis, and the Z axis to move the measurement probe 114 to the opposite side of the workpiece W (step S18).
  • the measuring probe 114 can be moved to the opposite side of the workpiece W by moving in the XY plane.
  • the measuring probe 114 is indicated by an arcuate arrow A in FIG. It may be preferable to move 114 to the opposite side of the workpiece W while moving up and down along the Z-axis.
  • the NC device 150 is green until the Z-axis feeding device moves away from the table 106, or in the present embodiment, moves upward along the Z-axis or moves in the positive direction of the Z-axis.
  • the Z ( ⁇ ) limit button 30 turns blue (step G16), indicating that the Z axis is above the stroke limit L S.
  • Step S20 As shown in FIG. 13, when reaching the Z-axis stroke limit L S which is the Z-coordinate previously measured, the NC device 150 stops the Z-axis feeding device (Step C12). At that time, the Z ( ⁇ ) control button 30 changes from blue to green again (step G18).
  • the main shaft 112 is moved in the positive direction along the X axis, and the X coordinate of the side surface of the workpiece W is measured.
  • the operator operates the jog button 224 of the jog console 220 (jog feed operation) to bring the measurement probe 114 closer to the workpiece W in the direction of arrow A x + along the X axis.
  • the NC device 150 determines from the X-axis operation command that the measurement probe 114 is sent in the direction in which the X coordinate value increases.
  • the measurement probe moving direction display area 14 shows a state in which the measurement probe 114 is moved in the positive direction along the X axis by the arrow A x + .
  • a skip signal is output from the measurement probe 114 to the NC device 150.
  • the NC device 150 stores the coordinates of the feed axes of the X axis, the Y axis, and the Z axis at that time according to the skip signal from the measurement probe 114.
  • the NC apparatus 150 reverses the X-axis feed to move the measurement probe 114 away from the workpiece W as indicated by an arrow A x ⁇ in FIG.
  • the workpiece W is measured at the second measurement point (step S22).
  • the operator taps or clicks the Z ( ⁇ ) limit button 30, the Z-axis stroke limit L S is released (step C14), and the color of the Z ( ⁇ ) limit button 30 changes from green to gray (step). G20).
  • the workpiece W is measured by a manual operation in which the operator operates all jog buttons.
  • the measurement probe 114 is moved in the X-axis direction by the operator's jog operation. It may be stored in the NC apparatus 150 as a teaching operation, and automatic measurement may be performed along the stored teaching operation as follows.
  • the automatic measurement program stored in the NC device 150 is executed, and the coordinates of the measurement points (measurement) stored in the NC device 150 are executed.
  • the measurement probe 114 is fed along the X axis in the negative direction indicated by the arrow A X ⁇ toward the X axis, the Y axis, and the Z axis when the probe 114 contacts the workpiece W. .
  • a skip signal is output from the measurement probe 114 to the NC device 150.
  • the NC device 150 When the skip signal is received, the coordinates of the feed axes of the X axis, the Y axis, and the Z axis at that time are stored in the NC device 150. Further, when receiving the skip signal, the NC device 150 reverses the X-axis feed in the positive direction indicated by the arrow A X + , moves the measurement probe 114 away from the workpiece W, and moves the measurement probe 114 by a predetermined distance. Stops reverse operation. When the automatic measurement is completed, the X coordinate of the side surface of the workpiece W is displayed. When measuring the second measurement point on the opposite side surface of the workpiece W, the opposite process is performed.
  • the approach speed of the measurement probe 114 to the workpiece W can be optimized, and the measurement error due to the measurement probe 114 can be reduced. Can do.
  • the Z axis that is one of the three orthogonal feed axes of the X, Y, and Z axes is moved to a desired measurement position as a plurality of feed axes.
  • the present invention is not limited to this, and the X axis or the Y axis may be moved to a desired measurement position.

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Abstract

複数の送り軸で測定子（１１４）とワーク（Ｗ）とを相対移動させ、測定子とワークが接触したときの送り軸の座標に基づいて、ワークの位置を求める工作機械（１００）上でワークを測定する方法が開示される。該方法は、複数の送り軸のうち１つの送り軸を所望の測定位置に移動させ、所望の測定位置にあるときに１つの送り軸の座標値を記憶し、１つの送り軸と他の送り軸とにより測定子とワークとを相対的に移動し、記憶した前記座標値に達したときに、１つの送り軸による移動を停止し、１つの送り軸を前記座標値に停止させた状態で、他の送り軸を用いて測定子を移動させて複数の測定点においてワークを測定する。

Description

ワーク測定方法
　本発明は、工作機械のテーブルに固定したワークを簡単な操作で測定可能にしたワーク測定方法に関する。
　工作機械では、加工プログラムを実行してワークを加工する前に、ワークの基準位置を工作機械に設定するために機上においてワークを測定したり、加工済ワークの寸法を機上において測定することがある。そうした場合、主軸先端に測定プローブを装着して工作機械の送り軸装置を用いてワークを測定している。こうした機上においてワーク測定する方法が、特許文献１、２に記載されている。
　特許文献１のＮＣ装置は、手動で送り軸装置を操作して主軸に装着したタッチプローブをワークの一端面に接触させて、該端面位置を芯出し位置として原点設定し、手動で送り軸装置を操作してタッチプローブでワーク上にある円柱状の凹部の内面または円柱状の凸部の外面を３箇所または対向している２つの端面を測定して、該凹部または凸部の中心位置を演算し、或いは、該２つの端面の中間位置を演算し、演算した中心位置または中間位置を前記芯出し位置として原点設定するようになっている。
　特許文献２の工作機械では、手動で送り軸装置を操作して、測定ヘッドの測定子をワークに接触させ、そのとき測定ヘッドから送信されるスキップ信号と、送り軸の位置読取り手段が読み取った現在位置データとから、測定子が接触したときの機械座標を取得し、その機械座標を表示部の画面に表示するようになっている。
特開平０１－３０１０４２号公報 特開２００８－１１１７７０号公報
　特許文献１、２に記載されているように、手動で送り軸を操作して主軸に装着した測定プローブをワーク側面の複数の測定点に接触させる場合、１つの測定点から他の測定点へ測定プローブを移動させるときに、Ｚ軸方向の高さが個々の測定点で異なることがある。測定すべきワークの側面がＺ軸に平行な形状のワークでは、実際の測定点の高さが異なっていても、Ｘ軸、Ｙ軸方向に正確にワークを測定できるが、そうでない場合、測定点の高さは一定であることが必要である。また、Ｚ軸の送り軸の真直度誤差を考慮する場合、同じＺ軸座標で測定した方がＺ軸送り軸の真直度誤差の影響を避けることができ、測定精度が向上する。然しながら、ジョグダイヤルやハンドルによる手動操作でＺ軸の位置を正確に停止させることは非常に難しく、時間の要する作業である。また、その位置に送り軸が到達したことを座標値で確認する必要がある。
　本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、オペレータが迅速、容易かつ正確にワークの測定を行うことができるようにした測定方法を提供することを目的としている。
　上述の目的を達成するために、本発明によれば、複数の送り軸で測定子とワークとを相対移動させ、前記測定子と前記ワークが接触したときの送り軸の座標に基づいて、ワークの位置を求める工作機械上でワークを測定する方法において、前記複数の送り軸のうち１つの送り軸を所望の測定位置に移動させ、前記所望の測定位置にあるときに前記１つの送り軸の座標値を記憶し、前記１つの送り軸と他の送り軸とにより前記測定子と前記ワークとを相対的に移動し、記憶した前記座標値に達したときに、前記１つの送り軸による移動を停止し、１つの送り軸を前記座標値に停止させた状態で、他の送り軸を用いて測定子を移動させて複数の測定点においてワークを測定するワーク測定方法が提供される。
　本発明によれば、加工プログラムを実行してワークを加工する前の段取り時に、或いは、加工後に、オペレータが機上においてワークを測定する際、迅速、容易かつ正確に測定子を１つの送り軸に沿ってワークに対して同じ位置に停止させることが可能となり、測定に要する時間が短縮され、かつ、測定結果の信頼性が高くなる。
本発明を適用する工作機械の一例を示す側面図である。 制御盤の斜視図である。 ジョグコンソールの平面図である。 図２の制御盤の表示部に表示される本発明の測定方法を実施するための測定ウィンドウの一例を示す図である。 図２の制御盤の表示部に表示される本発明の測定方法を実施するための測定ウィンドウの一例を示す図である。 本発明の方法を説明するフローチャートである。 本発明の方法を説明するためのワークに対する測定プローブの相対的な位置を示す略図である。 本発明の方法を説明するためのワークに対する測定プローブの相対的な位置を示す略図である。 本発明の方法を説明するためのワークに対する測定プローブの相対的な位置を示す略図である。 本発明の方法を説明するためのワークに対する測定プローブの相対的な位置を示す略図である。 本発明の方法を説明するためのワークに対する測定プローブの相対的な位置を示す略図である。 本発明の方法を説明するためのワークに対する測定プローブの相対的な位置を示す略図である。 本発明の方法を説明するためのワークに対する測定プローブの相対的な位置を示す略図である。 本発明の方法を説明するためのワークに対する測定プローブの相対的な位置を示す略図である。
　以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態を説明する。
　図１を参照すると、本発明を適用する工作機械の一例が示されている。図１において、本発明の好ましい実施の形態による工作機械１００は、立形マシニングセンタを構成しており、工場の床面に固定された基台としてのベッド１０２、ベッド１０２の前方部分（図１では左側）の上面で前後方向またはＹ軸方向（図１では左右方向）に移動可能に設けられワークＷが固定されるテーブル１０６、ベッド１０２の後端側（図１では右側）で同ベッド１０２の上面に立設、固定されたコラム１０４、該コラム１０４の前面で左右方向またはＸ軸方向（図１では紙面に垂直な方向）に移動可能に設けられたＸ軸スライダ１０８、Ｘ軸スライダ１０８の前面で上下方向またはＺ軸方向に移動可能に取り付けられ主軸１１２を回転可能に支持する主軸頭１１０を具備している。工作機械１００は、また、オペレータが工作機械１００を操作するための操作盤２００を備えている。
　主軸１１２の先端には、テーブル１０６に固定されたワークＷを加工する工具（図示せず）が装着される。図１では、主軸１１２の先端には、工具に代えて、ワークＷを測定するための測定子として測定プローブ１１４が装着されている。測定プローブ１１４は、工作機械１００のオペレータが手動操作によって装着したり、或いは、工作機械１００のＮＣ装置１５０によって自動的に装着するようにできる。
　テーブル１０６は、ベッド１０２の上面において水平なＹ軸方向（図１の左右方向）に延設された一対のＹ軸案内レール（図示せず）に沿って往復動可能に設けられており、ベッド１０２には、テーブル１０６をＹ軸案内レールに沿って往復駆動するＹ軸送り装置として、Ｙ軸方向に延設されたボールねじ（図示せず）と、該ボールねじの一端に連結されたＹ軸サーボモータ（図示せず）が設けられており、テーブル１０６には、前記ボールねじに係合するナット（図示せず）が取り付けられている。テーブル１０６には、また、テーブル１０６のＹ軸方向の座標位置を測定するＹ軸スケール１２０が取り付けられている。
　Ｘ軸スライダ１０８は、コラム１０４の上方部分の前面においてＸ軸方向に延設された一対のＸ軸案内レール（図示せず）に沿って往復動可能に設けられている。コラム１０４には、Ｘ軸スライダ１０８をＸ軸案内レールに沿って往復駆動するＸ軸送り装置として、Ｘ軸方向に延設されたボールねじ（図示せず）と、該ボールねじの一端に連結されたＸ軸サーボモータ（図示せず）が設けられており、Ｘ軸スライダ１０８には、前記ボールねじに係合するナット（図示せず）が取り付けられている。コラム１０４には、また、Ｘ軸スライダ１０８のＸ軸方向の座標位置を測定するＸ軸スケール１１６が取り付けられている。
　主軸頭１１０は、Ｘ軸スライダ１０８の前面においてＺ軸方向（図１では上下方向）に延設された一対のＺ軸案内レールに沿って往復動可能に設けられている。Ｘ軸スライダ１０８には、主軸頭１１０をＺ軸案内レールに沿って往復駆動するＺ軸送り装置として、Ｚ軸方向に延設されたボールねじ（図示せず）と、該ボールねじの一端に連結されたＺ軸サーボモータ（図示せず）が設けられており、主軸頭１１０には、前記ボールねじに係合するナット（図示せず）が取り付けられている。Ｘ軸スライダ１０８には、また、主軸頭１１０のＺ軸方向の座標位置を測定するＺ軸スケール１１８が取り付けられている。
　Ｘ軸サーボモータ、Ｙ軸サーボモータ、Ｚ軸サーボモータおよびＸ軸スケール１１６、Ｙ軸スケール１１８、Ｚ軸スケール１２０は、工作機械１００を制御するＮＣ装置１５０（図４）に接続されている。測定プローブ１１４は、ワークと接触したときに、ＮＣ装置１５０に信号を送信する。ＮＣ装置１５０によって、Ｘ軸サーボモータ、Ｙ軸サーボモータ、Ｚ軸サーボモータへ供給される電力（電流値）が制御される。
　図２、３を参照して、操作盤２００を説明する。操作盤２００は、画面を接触することにより所望の部分の選択が可能なタッチパネルのような表示パネル２０２と、キー入力部２０４を含む。キー入力部２０４には、複数のキースイッチが配置されている。キー入力部２０４のキースイッチを押すことにより、所定の数字や文字を入力することができる。また、操作盤２００は、所定の操作の選択を行う操作スイッチ部２０６、オーバライド値の設定を行うオーバライド設定部２０８～２１２および非常停止ボタン２１４を含む。オーバライド設定部２０８～２１２は、例えば、主軸の回転速度のオーバライド値や加工の送り速度のオーバライド値等を設定することができる。
　操作盤２００は、更に、下端部分から前方へ棚状に伸びるボード２２２を有したジョグコンソール２２０を備えている。ジョグコンソール２２０のボード２２２には、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各送り軸を個別にジョグ送り操作するジョグボタン２２４、ジョグ送りの速度を設定するオーバーライドスイッチ２２６、自動測定開始ボタン２２８および測定停止ボタン２３０が配置されている。
　図４、５は表示部２０２に表示される本発明の測定方法を実施するための測定ウィンドウの一例を示している。該測定ウィンドウは、送り軸の座標表示領域１０、測定タイプを示すアイコン１２、測定プローブ１１４の移動方向（矢印ＡX-、矢印ＡX+）をワークＷと共に示す測定プローブ移動方向表示領域1４、測定結果としての座標値を表示する座標表示領域１６、測定結果としての寸法値を表示する寸法表示領域１８、Ｘ軸に対するワークＷの傾斜角を表示する傾斜角表示領域２０、および、測定プローブ１１４のＺ軸方向の危険領域を設定するボタン２２を含んでいる。また、測定した座標を工作機械のワーク座標系に設定するための座標設定ボタン２４を備える。
　更に、該測定ウィンドウは、Ｚ(-)制限ボタン３０を含んでいる。オペレータがＺ(-)制限ボタン３０をタップまたはクリックすると、そのときのＺ座標値がＺ軸スケール１１８から読取られ、その座標値が、主軸１１２がテーブル１０６へ接近する方向へのＺ軸のストロークリミットＬSに設定される。Ｚ軸のストロークリミットＬSが設定されると、該ストロークリミットＬSが解除されるまで、主軸１１２は該ストロークリミットＬSであるＺ座標値を超えてテーブル１０６へ接近することができなくなる。
　また、Ｚ(-)制限ボタン３０は、状態に応じて色が変化する。Ｚ(-)制限ボタン３０がグレーのときは、ストロークリミットＬSが解除されており、新たにストロークリミットＬSを設定することが可能な状態であることを表している。Ｚ(-)制限ボタン３０が青色のときは、ストロークリミットＬSが設定されているが、現在のＺ軸の座標値がストロークリミットＬSの設定値に達していないことを表している。Ｚ(-)制限ボタン３０が緑色のときは、ストロークリミットＬSが設定されており、かつＺ軸の座標値がストロークリミットＬSの設定値に達していることを表している。Ｚ(-)制限ボタン３０がグレーで、かつボタンに表示される文字が薄いグレーになっているときは、ストロークリミットＬSが解除されており、新たにストロークリミットＬSを設定することが不可能な状態を表している。これにより、オペレータは、現在の状態を一目で確認することができる。
　図５、６を参照して、本実施形態によるワークＷの測定方法を説明する。
　オペレータが工作機械１００の操作盤２００の表示パネル２０２や、キー入力部２０４のキースイッチを操作することによって、ワークＷの測定を開始する（ステップＳ１０）と、図５に示す測定ウィンドウが表示パネル２０２に表示される（ステップＧ１０）。このとき測定ウィンドウのＺ(-)制限ボタン３０はグレー表示されている（ステップＧ１２）。
　次いで、主軸１１２を測定開始位置に配置する。これは、例えばオペレータが、ジョグコンソール２２０のジョグボタン２２４を操作することによって実行することができる。或いは、操作盤２００、ジョグコンソール２２０或いは測定ウィンドウ内に測定開始位置ボタン（図示せず）設け、該測定開始位置ボタンを押下、タップまたはクリックすることによって主軸１１２を測定開始位置へ移動させるＮＣプログラムを実行するようにしてもよい。この測定開始位置は、例えば、測定プローブ１１４の先端がワークＷよりも上方で、かつ、測定プローブ１１４をＺ軸に沿って下動させたときに、ワークＷに衝接しない位置で、かつ、測定プローブ１１４をＸ軸とＺ軸のみを使ってその先端をワークＷの測定点へ移動させることが可能な位置とすることができる（図７参照）。
　次いで、オペレータが、ジョグボタン２２４を操作することによって、測定プローブ１１４の先端が、ワークＷの側面の測定点の高さに配置されるように、図７において矢印ＡZ-で示すように、主軸１１２をＺ軸方向に下動させる（ステップＳ１２）。主軸１１２が測定点の高さに位置決めされた（図８参照）とき、オペレータが測定ウィンドウのＺ(-)制限ボタン３０をタップまたはクリックする（図９参照）と、現在のＺ座標値がストロークリミットＬSに設定される（ステップＣ１０）（図１０参照）と共に、Ｚ(-)制限ボタン３０の色がグレーから緑色に変化して（ステップＧ１４）、Ｚ軸にストロークリミットＬSが設定されていることが示される。
　次に、主軸１１２をＸ軸に沿って負の方向に移動させワークＷの側面のＸ座標が測定される。図１１を参照すると、オペレータがジョグコンソール２２０のジョグボタン２２４操作して（ジョグ送り操作）、測定プローブ１１４をＸ軸に沿って矢印Ａx-の方向にワークＷへ接近させる。ＮＣ装置１５０は、Ｘ軸の動作指令から、測定プローブ１１４がＸ座標値が減少する方向に送られていることを判定する。これによって、測定プローブ移動方向表示領域１４には、矢印Ａx-によって測定プローブ１１４がＸ軸に沿って負の方向に移動している状態が示される。
　測定プローブ１１４がワークＷの側面に接触すると、測定プローブ１１４からスキップ信号がＮＣ装置１５０へ出力される。ＮＣ装置１５０は、測定プローブ１１４からのスキップ信号によって、その時のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各送り軸の座標が記憶される。ＮＣ装置１５０は、またスキップ信号を受信したときに、図１１において矢印Ａx+で示すように、Ｘ軸の送りを反転して測定プローブ１１４をワークＷから離反させる。測定プローブ１１４が、所定距離移動して測定開始位置の直下に移動すると、測定プローブ１１４の反転動作が停止する。こうして第１の測定点においてワークＷが測定される（ステップＳ１６）。
　次いで、反対側の側面を測定するために、オペレータは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の送り軸を駆動して、測定プローブ１１４をワークＷの反対側に移動させる（ステップＳ１８）。そのとき、Ｘ－Ｙ平面内で移動させて測定プローブ１１４をワークＷの反対側へ移動させることもできるが、移動経路が長くなるので、図１２において弧状の矢印Ａで示すように、測定プローブ１１４をＺ軸に沿って上下動させつつワークＷの反対側に移動させることが好ましい場合がある。本実施形態では、ＮＣ装置１５０は、Ｚ軸送り装置がテーブル１０６から離反する方向、本実施形態ではＺ軸に沿って上動またはＺ軸の正の方向に移動すると、それまで緑色を呈していたＺ(-)制限ボタン３０が青色に変化して（ステップＧ１６）、Ｚ軸がストロークリミットＬSの上方にあることが示される。
　次いで、主軸１１２をＸ軸に沿って負の方向に送る間、Ｚ軸送り装置がテーブル１０６に接近する方向、本実施形態ではＺ軸に沿って下動またはＺ軸の負の方向に移動し（ステップＳ２０）、図１３に示すように、従前に測定を行ったＺ座標であるＺ軸のストロークリミットＬSに到達すると、ＮＣ装置１５０はＺ軸送り装置を停止する（ステップＣ１２）。そのとき、Ｚ(-)制御ボタン３０が青色から再び緑色に変化する（ステップＧ１８）。
　次に、主軸１１２をＸ軸に沿って正の方向に移動させワークＷの側面のＸ座標が測定される。図１４において、オペレータがジョグコンソール２２０のジョグボタン２２４操作して（ジョグ送り操作）、測定プローブ１１４をＸ軸に沿って矢印Ａx+の方向にワークＷへ接近させる。ＮＣ装置１５０は、Ｘ軸の動作指令から、測定プローブ１１４がＸ座標値が増加する方向に送られていることを判定する。これによって、測定プローブ移動方向表示領域１４には、矢印Ａx+によって測定プローブ１１４がＸ軸に沿って正の方向に移動している状態が示される。
　測定プローブ１１４がワークＷの側面に接触すると、測定プローブ１１４からスキップ信号がＮＣ装置１５０へ出力される。ＮＣ装置１５０は、測定プローブ１１４からのスキップ信号によって、その時のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各送り軸の座標が記憶される。ＮＣ装置１５０は、またスキップ信号を受信したときに、図１４において矢印Ａx-で示すように、Ｘ軸の送りを反転して測定プローブ１１４をワークＷから離反させる。こうして第２の測定点においてワークＷが測定される（ステップＳ２２）。次いで、オペレータが、Ｚ(-)制限ボタン３０をタップまたはクリックすると、Ｚ軸ストロークリミットＬSが解除され（ステップＣ１４）、Ｚ(-)制限ボタン３０の色が緑からグレーに変化する（ステップＧ２０）。
　既述の実施形態では、ワークＷの測定は、オペレータが全てジョグボタンを操作する手動操作によって行われていたが、オペレータのジョグ操作による上記のＸ軸方向への測定プローブ１１４の送り操作を測定教示操作としてＮＣ装置１５０に記憶させ、以下のように、記憶した教示操作に沿って自動測定を行うようにしてもよい。
　オペレータが、教示操作の後に、ジョグコンソール２２０の自動測定開始ボタン２２８を押下すると、ＮＣ装置１５０に格納されている自動測定プログラムが実行され、ＮＣ装置１５０に記憶されている測定点の座標（測定プローブ１１４がワークＷに接触したときのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各送り軸の座標）へ向けて、測定プローブ１１４がＸ軸に沿って矢印ＡX-で示す負の方向に送られる。測定プローブ１１４の先端がワークＷの側面に接触すると、スキップ信号が測定プローブ１１４からＮＣ装置１５０へ出力される。スキップ信号を受信すると、その時のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各送り軸の座標がＮＣ装置１５０に記憶される。また、ＮＣ装置１５０は、スキップ信号を受信すると、矢印ＡX+で示す正の方向にＸ軸の送りを反転し、測定プローブ１１４をワークＷから離反させ、所定距離移動したところで、測定プローブ１１４の反転動作を停止する。自動測定が完了すると、ワークＷの側面のＸ座標が表示される。ワークＷの反対側の側面の第２の測定点を測定する際には、これと反対のプロセスが実行される。
　このように、ＮＣ装置１５０に格納されている測定プログラムに従って測定を行うことにより、ワークＷへの測定プローブ１１４の接近速度を最適化することが可能となり、測定プローブ１１４による測定誤差を小さくすることができる。
　既述の実施形態では、複数の送り軸としてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直交３軸の送り軸のうち１つの送り軸であるＺ軸を所望の測定位置に移動させるようにしたが、本発明はこれに限定されず、Ｘ軸またはＹ軸を所望の測定位置に移動させるようにしてもよい。
　１０　　座標表示領域
　１２　　アイコン
　１４　　測定プローブ移動方向表示領域
　１６　　座標表示領域
　１８　　寸法表示領域
　２０　　傾斜角表示領域
　２４　　座標設定ボタン
　３０　　Ｚ(-)制限ボタン
　１００　　工作機械
　１１０　　主軸頭
　１１４　　測定プローブ
　１５０　　ＮＣ装置
　２００　　操作盤

Claims (4)

  1. 　複数の送り軸で測定子とワークとを相対移動させ、前記測定子と前記ワークが接触したときの送り軸の座標に基づいて、ワークの位置を求める工作機械上でワークを測定する方法において、
    　前記複数の送り軸のうち１つの送り軸を所望の測定位置に移動させ、
    　前記所望の測定位置にあるときに前記１つの送り軸の座標値を記憶し、
    　前記１つの送り軸と他の送り軸とにより前記測定子と前記ワークとを相対的に移動し、
    　記憶した前記座標値に達したときに、前記１つの送り軸による移動を停止し、
    　１つの送り軸を前記座標値に停止させた状態で、他の送り軸を用いて測定子を移動させて複数の測定点においてワークを測定することを特徴としたワーク測定方法。
  2. 　前記工作機械は、所定の軸線を中心として回転可能に支持された主軸と、該主軸に対面するように配置され前記ワークを取付けるワーク取付面を有したテーブルと、前記主軸と前記テーブルとをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直交３軸方向に相対移動する送り軸とを有し、
    　前記測定子は前記主軸の先端に装着され、前記１つの送り軸が前記主軸の軸線に平行なＺ軸である請求項１に記載のワーク測定方法。
  3. 　前記直交３軸の送り軸および主軸を制御するＮＣ装置が、オペレータにより前記直交３軸を手動操作可能とする請求項２に記載のワーク測定方法。
  4. 　前記測定子が前記テーブルへ接近する方向にオペレータが前記Ｚ軸送り装置を手動操作するとき、前記Ｚ軸送り装置が記憶された座標値に到達すると、前記ＮＣ装置は、前記Ｚ軸送り装置が前記座標値を超えて前記テーブルへ接近できないようにする請求項３に記載のワーク測定方法。
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