形状測定方法及び測定機能を有する機械
【課題】テーブルに固定されているワークの測定基準面が傾いている場合でもワークの形状を精度良く測定することができ、測定作業を簡単に行うことができる形状測定方法及び測定機能を有する機械を提供する。
【解決手段】測定ヘッド９がワーク７に対してアプローチする複数の測定動作方向を画面に表示するステップと、複数の測定動作方向のうちからワーク７の測定基準面２にアプローチするいずれか一つの測定動作方向を選択するステップと、ワーク７の測定基準面２上の３点の座標値を選択された測定動作方向へアプローチさせて測定するステップと、測定した３点の座標値に基づき測定基準面２を装置１の主軸３の軸線ＣＬに対して垂直に向けるのに必要とされる回転送り軸の割出し角度を演算するステップとを含み、ワーク７の形状を測定する。
【解決手段】測定ヘッド９がワーク７に対してアプローチする複数の測定動作方向を画面に表示するステップと、複数の測定動作方向のうちからワーク７の測定基準面２にアプローチするいずれか一つの測定動作方向を選択するステップと、ワーク７の測定基準面２上の３点の座標値を選択された測定動作方向へアプローチさせて測定するステップと、測定した３点の座標値に基づき測定基準面２を装置１の主軸３の軸線ＣＬに対して垂直に向けるのに必要とされる回転送り軸の割出し角度を演算するステップとを含み、ワーク７の形状を測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転送り軸を有する工作機械や三次元測定機の主軸に装着された測定ヘッドによりワークの形状を測定する形状測定方法及び測定機能を有する機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
測定ヘッドによりワークの形状を測定する形状測定方法に関連する従来の例として、特許文献１及び２が開示されている。特許文献１はワークの位置座標や寸法を測定する際に測定動作を案内する方法及び装置を開示し、特許文献２は、テーブルに固定されたワークの取り付け姿勢の制御を行う方法及び装置を開示する。
【０００３】
特許文献１は、ワークの位置座標や寸法を測定する際、測定種別毎に測定動作工程を図形又は数値で表示して、測定手順を案内し、どの段階まで測定動作が進んでいるかの経過も表示できるようにしたものである。
【０００４】
ワークの測定基準面が主軸の軸線に対して垂直でない場合、例えば、斜め穴が形成されている場合には、測定誤差を生じることとなり、斜め穴などを正確に測定することができなくなる。特許文献２には、ワークの測定基準面を主軸の軸線に対して垂直にする方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１１１７７０号公報
【特許文献２】特開２００７−２１９９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、前述の通り、ワークの測定基準面が主軸の軸線に対して垂直でない場合、例えば、斜め穴が形成されている場合には、測定誤差を生じることとなり、斜め穴などを正確に測定することができなくなるという問題点がある。特許文献２の技術は、作業員が入力装置を操作してＮＣ装置の測定指示手段を起動させることなどを除いて、ＮＣ装置の測定プログラムを起動してワークの姿勢を制御するものであるため、ワークの形状などが変更されるたびに、測定プログラムを編集する必要がある。このため、頻繁にワークの形状などが変更される場合には、形状測定の作業性が悪いという問題がある。
【０００７】
本発明は、テーブルに固定されているワークの測定基準面が傾いている場合でもワークの形状を精度良く測定することができ、測定作業の作業性が良い形状測定方法及び測定機能を有する機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明によれば、直線送り軸及び回転送り軸を有する機械の主軸に装着された測定ヘッドにより、テーブルに固定されたワークの形状を測定する形状測定方法において、前記測定ヘッドが前記ワークに対してアプローチする複数の測定動作方向を画面に表示する工程と、前記複数の測定動作方向のうちから前記ワークの測定基準面にアプローチするいずれか一つの測定動作方向を選択する工程と、前記ワークの測定基準面上の少なくとも１点の座標値を前記選択された測定動作方向にアプローチさせて測定する工程と、測定した座標値に基づき、前記測定基準面を前記機械の主軸の軸線に対して垂直に向けるのに必要とされる前記回転送り軸の割出し角度を演算する工程と、演算した前記割出し角度だけ前記回転送り軸を回転させて、前記測定基準面が前記主軸の軸線に対して垂直に位置決めする工程と、を含み、前記ワークの形状を測定する形状測定方法が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、前記測定基準面を前記主軸の軸線に対して垂直に向けて前記ワークの形状を測定した後、測定結果を他の座標系に変換して表示する工程を更に含む形状測定方法が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、前記測定基準面を前記主軸の軸線に対して垂直に位置決めする工程では、前記回転送り軸を前記割出し角度だけ回転させると、それ以上の回転送り指令が入力されても無視する機能が働いて、所定の位置で前記回転送り軸の回転を停止する工程を含む形状測定方法が提供される。
【００１１】
また、本発明によれば、直線送り軸及び回転送り軸と、ワークを保持するテーブルと、該テーブルに対して相対的に移動する主軸に装着された測定ヘッドとを備え、前記測定ヘッドにより前記ワークの形状測定を行う測定機能を有する機械において、前記測定ヘッドが前記ワークに対してアプローチする複数の測定動作方向を画面に表示する表示部と、前記画面上に表示された前記複数の測定動作方向のうちから、前記ワークの測定基準面にアプローチするいずれか一つの測定動作方向を入力する入力部と、該入力部に入力された前記測定動作方向に前記測定ヘッドが前記ワークに対してアプローチして測定された前記ワークの測定基準面の少なくとも１点の座標値に基づいて、前記測定基準面を前記主軸の軸線に対して垂直に向けるのに必要な前記回転送り軸の割出し角度を演算する演算部と、を具備した測定機能を有する機械が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
以上の如く、本発明の形状測定方法及び測定機能を有する機械によれば、測定基準面が主軸の軸線に対して垂直となる姿勢にワークを位置決めすることができるから、測定基準面が傾いているワークの形状を精度良く測定することができる。形状測定を行う際に、測定ヘッドがワークに対してアプローチする複数の測定動作方向が画面に表示されるため、作業者が手動により形状測定するときの案内となり、形状測定の作業性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】ワークがテーブルに固定されている状態を示す説明図である。
【図３】測定基準面が主軸の軸線に対して垂直になる姿勢にワークを位置決めする場合の画面を示す図である。
【図４】穴の中心位置を測定する場合の画面を示す図である。
【図５】コーナの位置座標を測定する場合の画面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１には、ワークの形状測定を実施する機械の一形態として、立形マシニングセンタの全体構成を示すブロック図が示されている。本発明の機械は、本実施形態のマシニングセンタ１に限定されるものではなく、制御装置を備えた他の工作機械や、三次元測定機も本発明の機械に含まれるものとする。ワークの形状測定の具体例としては、ワークの穴の中心位置の測定、コーナ部の２辺の交点の位置の測定、コーナ部のコーナ半径の測定、ワークの穴の直径の測定、溝幅の測定、２面幅の測定などを挙げることができる。また、機械の主軸に装着された「測定ヘッド」には、タッチプローブなどの接触式センサやレーザ計測器などの非接触式センサが含まれるものとし、本実施形態のタッチプローブに限定されるものではない。
【００１５】
本発明の測定機能を有する機械は、主軸３に装着された測定ヘッド９により、主軸３の軸線ＣＬに対して測定基準面２が斜めに傾いている状態でテーブル６に固定されたワーク７の形状測定を行う装置であって、測定ヘッド９がワーク７に対してアプローチする複数の測定動作方向を画面６１に表示する表示部４５と、画面６１上に表示された複数の測定動作方向２００のうちから、ワーク７の測定基準面２にアプローチするいずれか一つの測定動作方向２００が入力される入力部５６とを備えている。ここで、測定基準面とは、測定対象物である穴の中心位置や直径、ボスの高さや幅などを測定するときの基準となる面のことで、例えば図３の傾斜面２のことである。機械は、入力部５６に一つの測定動作方向２００が入力されることで、その測定動作方向２００にアプローチして測定ヘッド９によりワーク７の測定基準面２の３点の座標値を測定する。機械は、さらに、測定されたワーク７の３点の座標値に基づいて測定基準面２の傾きを求め、測定基準面２を主軸３の軸線ＣＬに対して垂直に向けるのに必要な回転送り軸の割出し角度を演算する演算部４１を備えている。演算部４１で演算された割出し角度だけ回転送り軸を回転させることにより、ワーク７の測定基準面２が主軸３の軸線ＣＬに対して垂直になる姿勢に位置決めされ、測定基準面２に形成された穴の内径などの形状測定を行うものである。
【００１６】
また、本発明のワークの形状測定方法は、ワーク７の測定基準面２を主軸３の軸線ＣＬに対して垂直に割り出す割出し工程と、ワーク７の形状測定を行う測定工程とを含んでいる。割出し工程では、測定ヘッド９がワーク７に対してアプローチする複数の測定動作方向２００を画面６１に表示するステップと、画面上で複数の測定動作方向２００のうちからワーク７の測定基準面２にアプローチするいずれか一つの測定動作方向２００を選択するステップとを含んでいる。さらに、割出し工程は、ワーク７の測定基準面２上の３点の座標値を選択された測定動作方向にアプローチして測定するステップと、測定した３点の座標値に基づき測定基準面２を機械の主軸３の軸線ＣＬに対して垂直に向けるのに必要とされる回転送り軸の割出し角度を演算するステップと、演算した割出し角度だけ回転送り軸を回転させて、測定基準面２が主軸３の軸線ＣＬに対して垂直となる姿勢にワーク７を位置決めするステップと、を含んでいる。
【００１７】
割出し工程に続く測定工程は、ワーク７の位置座標又は寸法の測定種別毎にワーク７に対する測定ヘッド９の測定動作工程を図形又は数値で表示するステップと、測定ヘッド９の検出信号と相対移動する主軸３又はテーブル６の位置信号とから、１つの測定種別における１つの測定動作工程が終了する毎に１つの測定動作工程による位置座標又は寸法の測定結果を取得して表示するステップと、終了した測定動作工程の表示を、終了していない測定動作工程の表示と異なる表示に変えるステップと、１つの測定種別における全測定動作工程を終了した後に、ワーク７の所望の位置座標又は寸法を表示するステップと、を含んでいる。
【００１８】
以下において、図１などを参照しながら、本発明の測定機能を有する機械の一実施形態として、立形マシニングセンタ１の全体構成について説明する。図示するように、本実施形態のマシニングセンタ１は、機上でワーク７の計測を行うことができるように構成されており、機械本体１０と、制御装置１３と、表示装置６０とを備えている。機械本体１０は、フロア上に設置されているベッド４と、主軸３との間で直交する３軸方向に相対的に直線移動自在にベッド４上に保持されているテーブルベース５と、テーブルベース５上で２つの回転送り軸方向に回転自在に保持され、ワーク７が固定されるテーブル６と、測定ヘッド９を保持する主軸３とを備えている。直交する３つの直線送り軸はＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸であり、２つの回転送り軸はＸ軸回りで回転するＡ軸とＺ軸回りで回転するＣ軸である。回転送り軸はＡ軸及びＣ軸に制限されるものではない。機械に応じてＡ軸及びＢ軸を有するものや、Ａ軸、Ｂ軸及びＣ軸を有するものであってもよい。また、Ａ軸、Ｂ軸又はＣ軸が主軸側に設けられている構成であってもよい。複数の直線送り軸及び回転送り軸は、サーボモータにより駆動されるようになっている。主軸３は、ベッド４上に立設されたコラム８上をＺ軸方向に直動可能に設けられている。ワーク７はテーブル６に直接固定されているが、取付具を介してワーク７をテーブル６に固定することもできる。図３には、テーブル６に固定されているワーク７の一例が示されている。測定対象となるワークは本実施形態のワーク７に制限されるものではない。テーブル６に固定されているワーク７の下側の固定面は平面となっているが、ワーク７の上側は４つの傾斜した傾斜面を有している。傾斜面には、丸穴３００や角ボス３０１がそれぞれの面に対して面直に形成されている。４つの傾斜面は丸穴３００や角ボス３０１の位置座標や寸法を測定する際の測定基準面２となる。個々の測定基準面２が主軸３の軸線ＣＬに対して垂直に割り出されることで、その測定基準面２に形成された穴３００などの寸法を正確に測定することができる。
【００１９】
制御装置１３は、ＮＣ装置１４と、測定動作工程制御部２１と、測定結果制御部３１と、演算部４１とを有している。ＮＣ装置１４は、ＮＣプログラム読取解釈部１５で読取り解釈されたＮＣプログラムにより補間部１７、サーボ部１９を介して装置本体１０の相対送り動作を制御する。ＮＣ装置１４のＮＣプログラム読取解釈部１５で読取り解釈されたＮＣプログラムが測定プログラムの場合には、マシニングセンタ１でワークの測定動作が行われ、ＮＣプログラムが加工プログラムの場合には、ワーク７の加工動作が行われる。測定動作工程制御部２１は、ＮＣ装置１４に対して作業プログラムの提供などを行う部分であり、測定種別の選択（判別）をする測定種別選択手段２３と、形状測定を実施する測定プログラムを記憶する測定プログラム記憶手段２５と、種々の測定動作工程を表示装置６０の画面６１に表示する測定動作工程表示プログラム記憶手段２７とを有している。測定プログラム記憶手段２５には、ワーク７の測定基準面２の傾きを求めるための測定基準面２の測定動作方向を表示したり、測定基準面２の３点測定を行ったりするプログラムも記憶されている。
【００２０】
測定結果制御部３１は、測定動作工程制御部２１との間で機械座標を取得したり、取得した機械座標データを表示部４５や演算部４１に送出したりする部分であり、測定動作を解析する測定動作解析手段３３と、同一方向から３カ所の位置で測定した測定基準面２の機械座標などの測定結果を取得する測定結果取得手段３５と、測定動作の状態を判別する状態判別手段３７と、表示変更手段３９とを有している。測定結果取得手段３５は、主制御部１４を介して、測定ヘッド９の測定子がワーク７に接触したときのスキップ信号とマシニングセンタ１の送り軸の位置読取り手段１１が読み取った現在位置データとから、接触したときの機械座標を取得する。
【００２１】
演算部４１は、位置座標や寸法などを演算する各種測定演算手段４３と、測定結果制御部３１から送出された機械座標データから測定基準面２の割出し角度を算出する割り出し角度演算手段４２と、測定結果を選択された座標系に変換する座標系変換演算手段４４を有する。
【００２２】
本実施形態の表示装置６０は、表示部４５と、入力部５６とを有している。すなわち、本実施形態では、表示装置６０をタッチパネルで構成し、情報の入力と出力とを同一のデバイスで実現できるものである。
【００２３】
図２に画面６１が示されているように、表示装置６０の表示部４５は、測定結果制御部３１などから送出されたデータを、画面６１に表示する部分であり、測定種別（測定項目）を表示する測定種別表示手段４７と、測定動作工程を表示する測定動作工程表示手段４９と、現在位置などを表示する測定結果表示手段５１と、割り出し角度などを表示する演算結果表示手段５３とアラーム表示手段５５を有している。測定結果表示手段５１は、測定結果制御部３１から測定ヘッド９とワーク７との接触時の機械座標が送出されると、その機械座標を画面６１に表示する。
【００２４】
図２では、測定動作工程表示手段４９により、測定ヘッド９がワーク７の測定基準面２に対してアプローチする複数の測定動作方向２００が矢印で画面６１に表示される。図示例では直方体のワークの図が示されているが、測定対象となるワーク７の図が表示されてもよい。作業者は、この画面６１の表示に案内されて、主軸３の軸線ＣＬに対して傾いているワーク７の測定基準面２を割り出す際に、所望の測定動作方向２００を選択することができる。作業者が、複数の測定動作方向２００のうち何れかの測定動作方向２００に触れると、その測定動作方向２００だけがハイライト表示（点滅表示などを含む）される。機械本体１０のＮＣプログラム起動ボタン（図示せず）を押すと、機械本体１０が動作してワーク７に対する測定ヘッド９の相対的な位置を予め決められた距離だけずらしながら、ワーク７の測定基準面２上に存在する３点の座標値を選択された測定動作方向２００へアプローチして測定し、演算部４１において、測定した３点の座標値に基づき測定基準面２の傾きを求めて、測定基準面２を機械本体１０の主軸３の軸線ＣＬに対して垂直に向けるのに必要とされるＡ軸及びＣ軸（本実施形態ではＢ軸は存在しない）の割出し角度を演算する。こうして演算された割出し角度は、画面６１上に測定動作方向２００と共に表示される。画面６１には、機械本体１０の２つの回転送り軸であるＡ軸及びＣ軸の回転角度の現在機械座標も表示される。
【００２５】
作業者が表示された割出し角度だけ、手動パルス発生器又はジョグ送りなどでＡ軸及びＣ軸を回転させることで測定基準面２を主軸３の軸線ＣＬに対して垂直に向けることができる。本発明に係る装置（制御装置１３）は、プログラムによるクリップ機能を備えているため、割出し角度に相当する位置で回転送り軸の回転正確に止めることが可能になっている。ここで、クリップ機能とは、Ａ軸及びＣ軸が表示された割出し角度に達すると、プログラム指令又は手動でそれ以上の送り指令が与えられても無視する機能のことである。これにより、測定基準面２を主軸３の軸線ＣＬに対して垂直に位置決めできると共に、作業性が高められている。画面６１にワーク７の図を表示する場合には、測定基準面を主軸の軸線に対して垂直に位置決めすると同時に、ワーク７の図形も同じ姿勢に合わせて表示する。画面６１の下部には、面割出しボタン２１０と、測定ボタン２１１とがファンクションキーに関連付けされており、測定基準面２を割り出した後に測定ボタン２１１に触れることにより、図４及び図５に示す測定画面６２に切り換えることができる。
【００２６】
表示装置６０の入力部５６は、測定に先立ち測定基準面２の割り出しを行うか、測定を行うかを入力する作業項目入力ボタン５７（作業項目入力手段）と、ワーク７の測定基準面２の割り出し後に測定種別を入力する測定種別ボタン５８（測定種別入力手段）と、ワーク７の測定基準面２の割り出し作業において測定動作方向２００を入力する測定動作方向入力ボタン５９（測定動作方向入力手段）とを有している。作業項目入力ボタン５７と測定種別入力ボタン５８は画面下部のファンクションキーで構成され、測定動作方向入力ボタン５９は画面６１の矢印で構成されている。本実施形態の表示装置６０は、タッチパネルで構成されているため、画面６１に触れることで入力を行うことができる。作業項目入力ボタン５７を操作すると選択された作業項目に対応する作業プログラムが測定動作工程制御部２１から読み出される。測定種別を入力すると、測定種別に対応する測定プログラムが測定動作工程制御部２１から読み出される。
【００２７】
次に、ワーク７の穴３００の中心位置を求める場合の手順を、画面６２を図示した図４を参照して説明する。画面６２の下部には測定種別表示手段４７によって「穴測定」、「点測定」、「コーナ測定」、「工具長測定」、「工具径測定」等の測定種別ボタン６３が表示されている。「穴測定」ボタンを押すとその信号は測定動作工程制御部２１の測定種別選択手段２３へ送出され、穴測定用の測定プログラムが測定プログラム記憶手段２５から選択される。選択された穴測定用の測定プログラムはＮＣ装置１４へ送出される。また、測定動作工程表示プログラム記憶手段２７から穴測定用の測定動作工程が呼び出され、表示部４５に送出される。測定動作工程表示手段４９により画面６２には穴測定に必要な操作ボタンや測定結果等を表示する領域が現れ、穴の中心位置を求めるので「内円」ボタン６５を押すと、画面左方に、矢印が上下左右に４つ示された測定動作工程６９が表示される。この矢印が測定ヘッド９をワーク７に接触させる１つ１つの測定動作を表わしている。
【００２８】
まず、マシニングセンタ１の手動パルス発生器又はジョグスイッチ（図示せず）による軸送りを用いて、測定ヘッド９を第１測定点７１の近傍に位置決めする。次いで「−Ｘ」ボタン７９を押すと測定ヘッド９は自動的に所定の送り速度でＸ軸に沿ってワーク７にアプローチし、第１測定点７１に接触すると元の位置へ戻る。すると矢印８７の色が黒から緑へ変わる。これは測定結果制御部３１の測定動作解析手段３３が動作を解析し、１つの測定動作が終了したと認識することにより表示変更手段３９を介して行われる。矢印の色を変える代わりに矢印を消去したり、矢印を点滅表示に変えたりするなど、種々表示変更の方法を採り得る。更に、測定結果表示領域９５には、その測定結果の位置座標が測定結果取得手段３５及び測定結果表示手段５１の働きで表示される。
【００２９】
次に、Ｙ軸方向に移動させないように測定ヘッド９をＸ軸方向左側へ手動パルス発生器を用いて移動し、第２測定点７３の近傍に位置決めする。そして「＋Ｘ」ボタン８１を押して第２測定点７３の位置座標を測定する。すると同様に矢印８９の色が黒から緑へ変わる。この手動による動作の際、誤ってＹ軸方向に移動させた場合は、状態判別手段３７が異常と判断して、アラーム表示領域９７に「測定位置が違います」というメッセージがアラーム表示手段５５の働きで表示される。次に第３測定点７５の測定を「−Ｙ」ボタン８３を押して行い、矢印９１の色が黒から緑へ変わる。図４は丁度この測定段階を示している。
【００３０】
作業者は、次に第４測定点７７の測定動作を行うことを記憶していなくても、画面６２の測定動作工程６９の図形表示の色の変化状態を見ることにより、即座に次の測定動作は何かがわかる。同様に、第４測定点７７の測定を「＋Ｙ」ボタン８５を押して行い、その測定動作が終了したら、矢印７７の色が黒から緑へ変わり、状態判別手段３７は１つの測定種別の全測定動作工程が完了したと判断し、全測定結果データを演算部４１へ送出する。すると演算部４１は円の中心位置を演算手段４３を用いて演算し、演算結果が画面６２の中心位置表示領域９９に表示される。その中心座標を他のワーク座標系で表示する場合は、ワーク座標系表示領域１０１にワーク座標系の記号を入力し、「座標系選択」ボタン１０３を押せばよい。
【００３１】
ワーク７の円形ボス（図示せず）の中心位置を求める場合は、「外円」ボタン６７を押すと、測定動作工程の図形は円の外側から中心に向かう４つの矢印に変わる。また、測定結果表示領域９５のある行を押し、「選択データクリア」ボタン１０５を押すと、その測定結果に対応した矢印が緑から黒に変わると同時に測定結果が消去される。そして、その測定動作をやり直すことができる。「全データクリア」ボタン１０７を押して、測定動作をすべてやり直すこともできる。
【００３２】
次に、手動によりワーク７のコーナの位置座標を求める場合の手順を、画面６４を図示した図５を参照して説明する。画面６４の下部の測定種別ボタン６３のうち「コーナ測定」ボタンを押すと、測定動作工程制御部２１の測定種別選択手段２３は、コーナ測定用の測定プログラムを測定プログラム記憶手段２５から選択してＮＣ装置１４に送出する。また測定動作工程表示プログラム記憶手段２７からコーナ測定用の測定動作工程を呼び出して表示部４５に送出することにより、画面６４にはコーナ測定用の測定動作工程１１１が表示される。この場合の「−Ｘ」ボタン１２９、「−Ｙ」ボタン１３１、「＋Ｘ」ボタン１３３、「＋Ｙ」ボタン１３５の配置は、穴中心位置測定の場合と異なる。作業者は、左下コーナの位置座標を測定する場合、まず矢印１１３の位置近傍に測定ヘッド９を位置決めし、「−Ｘ」ボタン１２９を押す。すると測定ヘッド９はワーク７にアプローチし、接触すると元の位置へ戻り、画面６４の矢印１１３の色は黒から緑に変わり、測定結果表示領域９５には、接触したときの位置座標が表示される。
【００３３】
同様に矢印１１５、１１７、１１９に従って各位置座標を測定する。状態判別手段３７により４点の測定動作が終了したと判断されると、４点の測定結果データは演算部４１へ送出され、演算手段４３によりコーナの位置座標が演算され、演算結果が画面６４のコーナ位置表示領域１３７に表示されるとともに、測定動作工程１１１の左下コーナに原点マーク１３９が表示される。このコーナ位置を他のワーク座標系で表示する場合はワーク座標系表示領域１０１にワーク座標系の記号を入力し、「座標系選択」ボタン１０３を押せばよい。矢印１２１、１２３に従って測定を継続すると右下コーナの位置座標が、更に、矢印１２５、１２７に従って測定を継続すると右上及び左上コーナの位置座標がそれぞれ求まる。
【００３４】
ワーク７の２面間（図示せず）の幅寸法、段差寸法、中点を測定する場合は、測定種別ボタン６３の「点測定」ボタンを押す。すると画面６４には、対応する測定動作工程が矢印とともに表示され、その指示に従って測定を行う。また、円の直径、コーナの角度、コーナ位置のＸ、Ｙ、Ｚ軸座標を求める等の測定も同様に行える。
【００３５】
なお、上記実施形態では、測定ヘッドのタッチプローブを用いた場合を記載したため、測定基準面の３点の座標値を測定して、測定基準面の傾きを求めたが、測定ヘッドに、本出願人の特許第１００９４０１号及び特許第１００９４０３号に開示の変位測定型プローブを用いると、測定基準面は１点だけ測定すればよい。何故なら、本プローブは変位検出軸が測定基準面に接触したとき平行移動して測定基準面の法線方向に変位する。その１点におけるＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の変位を検出することにより、測定基準面の傾きを求めることができるからである。
【符号の説明】
【００３６】
１ マシニングセンタ
２ 測定基準面
３ 主軸
６ テーブル
７ ワーク
９ 測定ヘッド
１３ 制御装置
１４ ＮＣ装置
２１ 測定動作工程制御部
３１ 測定結果制御部
４１ 演算部
４５ 表示部
５６ 入力部
６０ 表示装置
６１，６２，６４ 画面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転送り軸を有する工作機械や三次元測定機の主軸に装着された測定ヘッドによりワークの形状を測定する形状測定方法及び測定機能を有する機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
測定ヘッドによりワークの形状を測定する形状測定方法に関連する従来の例として、特許文献１及び２が開示されている。特許文献１はワークの位置座標や寸法を測定する際に測定動作を案内する方法及び装置を開示し、特許文献２は、テーブルに固定されたワークの取り付け姿勢の制御を行う方法及び装置を開示する。
【０００３】
特許文献１は、ワークの位置座標や寸法を測定する際、測定種別毎に測定動作工程を図形又は数値で表示して、測定手順を案内し、どの段階まで測定動作が進んでいるかの経過も表示できるようにしたものである。
【０００４】
ワークの測定基準面が主軸の軸線に対して垂直でない場合、例えば、斜め穴が形成されている場合には、測定誤差を生じることとなり、斜め穴などを正確に測定することができなくなる。特許文献２には、ワークの測定基準面を主軸の軸線に対して垂直にする方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１１１７７０号公報
【特許文献２】特開２００７−２１９９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、前述の通り、ワークの測定基準面が主軸の軸線に対して垂直でない場合、例えば、斜め穴が形成されている場合には、測定誤差を生じることとなり、斜め穴などを正確に測定することができなくなるという問題点がある。特許文献２の技術は、作業員が入力装置を操作してＮＣ装置の測定指示手段を起動させることなどを除いて、ＮＣ装置の測定プログラムを起動してワークの姿勢を制御するものであるため、ワークの形状などが変更されるたびに、測定プログラムを編集する必要がある。このため、頻繁にワークの形状などが変更される場合には、形状測定の作業性が悪いという問題がある。
【０００７】
本発明は、テーブルに固定されているワークの測定基準面が傾いている場合でもワークの形状を精度良く測定することができ、測定作業の作業性が良い形状測定方法及び測定機能を有する機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明によれば、直線送り軸及び回転送り軸を有する機械の主軸に装着された測定ヘッドにより、テーブルに固定されたワークの形状を測定する形状測定方法において、前記測定ヘッドが前記ワークに対してアプローチする複数の測定動作方向を画面に表示する工程と、前記複数の測定動作方向のうちから前記ワークの測定基準面にアプローチするいずれか一つの測定動作方向を選択する工程と、前記ワークの測定基準面上の少なくとも１点の座標値を前記選択された測定動作方向にアプローチさせて測定する工程と、測定した座標値に基づき、前記測定基準面を前記機械の主軸の軸線に対して垂直に向けるのに必要とされる前記回転送り軸の割出し角度を演算する工程と、演算した前記割出し角度だけ前記回転送り軸を回転させて、前記測定基準面が前記主軸の軸線に対して垂直に位置決めする工程と、を含み、前記ワークの形状を測定する形状測定方法が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、前記測定基準面を前記主軸の軸線に対して垂直に向けて前記ワークの形状を測定した後、測定結果を他の座標系に変換して表示する工程を更に含む形状測定方法が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、前記測定基準面を前記主軸の軸線に対して垂直に位置決めする工程では、前記回転送り軸を前記割出し角度だけ回転させると、それ以上の回転送り指令が入力されても無視する機能が働いて、所定の位置で前記回転送り軸の回転を停止する工程を含む形状測定方法が提供される。
【００１１】
また、本発明によれば、直線送り軸及び回転送り軸と、ワークを保持するテーブルと、該テーブルに対して相対的に移動する主軸に装着された測定ヘッドとを備え、前記測定ヘッドにより前記ワークの形状測定を行う測定機能を有する機械において、前記測定ヘッドが前記ワークに対してアプローチする複数の測定動作方向を画面に表示する表示部と、前記画面上に表示された前記複数の測定動作方向のうちから、前記ワークの測定基準面にアプローチするいずれか一つの測定動作方向を入力する入力部と、該入力部に入力された前記測定動作方向に前記測定ヘッドが前記ワークに対してアプローチして測定された前記ワークの測定基準面の少なくとも１点の座標値に基づいて、前記測定基準面を前記主軸の軸線に対して垂直に向けるのに必要な前記回転送り軸の割出し角度を演算する演算部と、を具備した測定機能を有する機械が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
以上の如く、本発明の形状測定方法及び測定機能を有する機械によれば、測定基準面が主軸の軸線に対して垂直となる姿勢にワークを位置決めすることができるから、測定基準面が傾いているワークの形状を精度良く測定することができる。形状測定を行う際に、測定ヘッドがワークに対してアプローチする複数の測定動作方向が画面に表示されるため、作業者が手動により形状測定するときの案内となり、形状測定の作業性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】ワークがテーブルに固定されている状態を示す説明図である。
【図３】測定基準面が主軸の軸線に対して垂直になる姿勢にワークを位置決めする場合の画面を示す図である。
【図４】穴の中心位置を測定する場合の画面を示す図である。
【図５】コーナの位置座標を測定する場合の画面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１には、ワークの形状測定を実施する機械の一形態として、立形マシニングセンタの全体構成を示すブロック図が示されている。本発明の機械は、本実施形態のマシニングセンタ１に限定されるものではなく、制御装置を備えた他の工作機械や、三次元測定機も本発明の機械に含まれるものとする。ワークの形状測定の具体例としては、ワークの穴の中心位置の測定、コーナ部の２辺の交点の位置の測定、コーナ部のコーナ半径の測定、ワークの穴の直径の測定、溝幅の測定、２面幅の測定などを挙げることができる。また、機械の主軸に装着された「測定ヘッド」には、タッチプローブなどの接触式センサやレーザ計測器などの非接触式センサが含まれるものとし、本実施形態のタッチプローブに限定されるものではない。
【００１５】
本発明の測定機能を有する機械は、主軸３に装着された測定ヘッド９により、主軸３の軸線ＣＬに対して測定基準面２が斜めに傾いている状態でテーブル６に固定されたワーク７の形状測定を行う装置であって、測定ヘッド９がワーク７に対してアプローチする複数の測定動作方向を画面６１に表示する表示部４５と、画面６１上に表示された複数の測定動作方向２００のうちから、ワーク７の測定基準面２にアプローチするいずれか一つの測定動作方向２００が入力される入力部５６とを備えている。ここで、測定基準面とは、測定対象物である穴の中心位置や直径、ボスの高さや幅などを測定するときの基準となる面のことで、例えば図３の傾斜面２のことである。機械は、入力部５６に一つの測定動作方向２００が入力されることで、その測定動作方向２００にアプローチして測定ヘッド９によりワーク７の測定基準面２の３点の座標値を測定する。機械は、さらに、測定されたワーク７の３点の座標値に基づいて測定基準面２の傾きを求め、測定基準面２を主軸３の軸線ＣＬに対して垂直に向けるのに必要な回転送り軸の割出し角度を演算する演算部４１を備えている。演算部４１で演算された割出し角度だけ回転送り軸を回転させることにより、ワーク７の測定基準面２が主軸３の軸線ＣＬに対して垂直になる姿勢に位置決めされ、測定基準面２に形成された穴の内径などの形状測定を行うものである。
【００１６】
また、本発明のワークの形状測定方法は、ワーク７の測定基準面２を主軸３の軸線ＣＬに対して垂直に割り出す割出し工程と、ワーク７の形状測定を行う測定工程とを含んでいる。割出し工程では、測定ヘッド９がワーク７に対してアプローチする複数の測定動作方向２００を画面６１に表示するステップと、画面上で複数の測定動作方向２００のうちからワーク７の測定基準面２にアプローチするいずれか一つの測定動作方向２００を選択するステップとを含んでいる。さらに、割出し工程は、ワーク７の測定基準面２上の３点の座標値を選択された測定動作方向にアプローチして測定するステップと、測定した３点の座標値に基づき測定基準面２を機械の主軸３の軸線ＣＬに対して垂直に向けるのに必要とされる回転送り軸の割出し角度を演算するステップと、演算した割出し角度だけ回転送り軸を回転させて、測定基準面２が主軸３の軸線ＣＬに対して垂直となる姿勢にワーク７を位置決めするステップと、を含んでいる。
【００１７】
割出し工程に続く測定工程は、ワーク７の位置座標又は寸法の測定種別毎にワーク７に対する測定ヘッド９の測定動作工程を図形又は数値で表示するステップと、測定ヘッド９の検出信号と相対移動する主軸３又はテーブル６の位置信号とから、１つの測定種別における１つの測定動作工程が終了する毎に１つの測定動作工程による位置座標又は寸法の測定結果を取得して表示するステップと、終了した測定動作工程の表示を、終了していない測定動作工程の表示と異なる表示に変えるステップと、１つの測定種別における全測定動作工程を終了した後に、ワーク７の所望の位置座標又は寸法を表示するステップと、を含んでいる。
【００１８】
以下において、図１などを参照しながら、本発明の測定機能を有する機械の一実施形態として、立形マシニングセンタ１の全体構成について説明する。図示するように、本実施形態のマシニングセンタ１は、機上でワーク７の計測を行うことができるように構成されており、機械本体１０と、制御装置１３と、表示装置６０とを備えている。機械本体１０は、フロア上に設置されているベッド４と、主軸３との間で直交する３軸方向に相対的に直線移動自在にベッド４上に保持されているテーブルベース５と、テーブルベース５上で２つの回転送り軸方向に回転自在に保持され、ワーク７が固定されるテーブル６と、測定ヘッド９を保持する主軸３とを備えている。直交する３つの直線送り軸はＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸であり、２つの回転送り軸はＸ軸回りで回転するＡ軸とＺ軸回りで回転するＣ軸である。回転送り軸はＡ軸及びＣ軸に制限されるものではない。機械に応じてＡ軸及びＢ軸を有するものや、Ａ軸、Ｂ軸及びＣ軸を有するものであってもよい。また、Ａ軸、Ｂ軸又はＣ軸が主軸側に設けられている構成であってもよい。複数の直線送り軸及び回転送り軸は、サーボモータにより駆動されるようになっている。主軸３は、ベッド４上に立設されたコラム８上をＺ軸方向に直動可能に設けられている。ワーク７はテーブル６に直接固定されているが、取付具を介してワーク７をテーブル６に固定することもできる。図３には、テーブル６に固定されているワーク７の一例が示されている。測定対象となるワークは本実施形態のワーク７に制限されるものではない。テーブル６に固定されているワーク７の下側の固定面は平面となっているが、ワーク７の上側は４つの傾斜した傾斜面を有している。傾斜面には、丸穴３００や角ボス３０１がそれぞれの面に対して面直に形成されている。４つの傾斜面は丸穴３００や角ボス３０１の位置座標や寸法を測定する際の測定基準面２となる。個々の測定基準面２が主軸３の軸線ＣＬに対して垂直に割り出されることで、その測定基準面２に形成された穴３００などの寸法を正確に測定することができる。
【００１９】
制御装置１３は、ＮＣ装置１４と、測定動作工程制御部２１と、測定結果制御部３１と、演算部４１とを有している。ＮＣ装置１４は、ＮＣプログラム読取解釈部１５で読取り解釈されたＮＣプログラムにより補間部１７、サーボ部１９を介して装置本体１０の相対送り動作を制御する。ＮＣ装置１４のＮＣプログラム読取解釈部１５で読取り解釈されたＮＣプログラムが測定プログラムの場合には、マシニングセンタ１でワークの測定動作が行われ、ＮＣプログラムが加工プログラムの場合には、ワーク７の加工動作が行われる。測定動作工程制御部２１は、ＮＣ装置１４に対して作業プログラムの提供などを行う部分であり、測定種別の選択（判別）をする測定種別選択手段２３と、形状測定を実施する測定プログラムを記憶する測定プログラム記憶手段２５と、種々の測定動作工程を表示装置６０の画面６１に表示する測定動作工程表示プログラム記憶手段２７とを有している。測定プログラム記憶手段２５には、ワーク７の測定基準面２の傾きを求めるための測定基準面２の測定動作方向を表示したり、測定基準面２の３点測定を行ったりするプログラムも記憶されている。
【００２０】
測定結果制御部３１は、測定動作工程制御部２１との間で機械座標を取得したり、取得した機械座標データを表示部４５や演算部４１に送出したりする部分であり、測定動作を解析する測定動作解析手段３３と、同一方向から３カ所の位置で測定した測定基準面２の機械座標などの測定結果を取得する測定結果取得手段３５と、測定動作の状態を判別する状態判別手段３７と、表示変更手段３９とを有している。測定結果取得手段３５は、主制御部１４を介して、測定ヘッド９の測定子がワーク７に接触したときのスキップ信号とマシニングセンタ１の送り軸の位置読取り手段１１が読み取った現在位置データとから、接触したときの機械座標を取得する。
【００２１】
演算部４１は、位置座標や寸法などを演算する各種測定演算手段４３と、測定結果制御部３１から送出された機械座標データから測定基準面２の割出し角度を算出する割り出し角度演算手段４２と、測定結果を選択された座標系に変換する座標系変換演算手段４４を有する。
【００２２】
本実施形態の表示装置６０は、表示部４５と、入力部５６とを有している。すなわち、本実施形態では、表示装置６０をタッチパネルで構成し、情報の入力と出力とを同一のデバイスで実現できるものである。
【００２３】
図２に画面６１が示されているように、表示装置６０の表示部４５は、測定結果制御部３１などから送出されたデータを、画面６１に表示する部分であり、測定種別（測定項目）を表示する測定種別表示手段４７と、測定動作工程を表示する測定動作工程表示手段４９と、現在位置などを表示する測定結果表示手段５１と、割り出し角度などを表示する演算結果表示手段５３とアラーム表示手段５５を有している。測定結果表示手段５１は、測定結果制御部３１から測定ヘッド９とワーク７との接触時の機械座標が送出されると、その機械座標を画面６１に表示する。
【００２４】
図２では、測定動作工程表示手段４９により、測定ヘッド９がワーク７の測定基準面２に対してアプローチする複数の測定動作方向２００が矢印で画面６１に表示される。図示例では直方体のワークの図が示されているが、測定対象となるワーク７の図が表示されてもよい。作業者は、この画面６１の表示に案内されて、主軸３の軸線ＣＬに対して傾いているワーク７の測定基準面２を割り出す際に、所望の測定動作方向２００を選択することができる。作業者が、複数の測定動作方向２００のうち何れかの測定動作方向２００に触れると、その測定動作方向２００だけがハイライト表示（点滅表示などを含む）される。機械本体１０のＮＣプログラム起動ボタン（図示せず）を押すと、機械本体１０が動作してワーク７に対する測定ヘッド９の相対的な位置を予め決められた距離だけずらしながら、ワーク７の測定基準面２上に存在する３点の座標値を選択された測定動作方向２００へアプローチして測定し、演算部４１において、測定した３点の座標値に基づき測定基準面２の傾きを求めて、測定基準面２を機械本体１０の主軸３の軸線ＣＬに対して垂直に向けるのに必要とされるＡ軸及びＣ軸（本実施形態ではＢ軸は存在しない）の割出し角度を演算する。こうして演算された割出し角度は、画面６１上に測定動作方向２００と共に表示される。画面６１には、機械本体１０の２つの回転送り軸であるＡ軸及びＣ軸の回転角度の現在機械座標も表示される。
【００２５】
作業者が表示された割出し角度だけ、手動パルス発生器又はジョグ送りなどでＡ軸及びＣ軸を回転させることで測定基準面２を主軸３の軸線ＣＬに対して垂直に向けることができる。本発明に係る装置（制御装置１３）は、プログラムによるクリップ機能を備えているため、割出し角度に相当する位置で回転送り軸の回転正確に止めることが可能になっている。ここで、クリップ機能とは、Ａ軸及びＣ軸が表示された割出し角度に達すると、プログラム指令又は手動でそれ以上の送り指令が与えられても無視する機能のことである。これにより、測定基準面２を主軸３の軸線ＣＬに対して垂直に位置決めできると共に、作業性が高められている。画面６１にワーク７の図を表示する場合には、測定基準面を主軸の軸線に対して垂直に位置決めすると同時に、ワーク７の図形も同じ姿勢に合わせて表示する。画面６１の下部には、面割出しボタン２１０と、測定ボタン２１１とがファンクションキーに関連付けされており、測定基準面２を割り出した後に測定ボタン２１１に触れることにより、図４及び図５に示す測定画面６２に切り換えることができる。
【００２６】
表示装置６０の入力部５６は、測定に先立ち測定基準面２の割り出しを行うか、測定を行うかを入力する作業項目入力ボタン５７（作業項目入力手段）と、ワーク７の測定基準面２の割り出し後に測定種別を入力する測定種別ボタン５８（測定種別入力手段）と、ワーク７の測定基準面２の割り出し作業において測定動作方向２００を入力する測定動作方向入力ボタン５９（測定動作方向入力手段）とを有している。作業項目入力ボタン５７と測定種別入力ボタン５８は画面下部のファンクションキーで構成され、測定動作方向入力ボタン５９は画面６１の矢印で構成されている。本実施形態の表示装置６０は、タッチパネルで構成されているため、画面６１に触れることで入力を行うことができる。作業項目入力ボタン５７を操作すると選択された作業項目に対応する作業プログラムが測定動作工程制御部２１から読み出される。測定種別を入力すると、測定種別に対応する測定プログラムが測定動作工程制御部２１から読み出される。
【００２７】
次に、ワーク７の穴３００の中心位置を求める場合の手順を、画面６２を図示した図４を参照して説明する。画面６２の下部には測定種別表示手段４７によって「穴測定」、「点測定」、「コーナ測定」、「工具長測定」、「工具径測定」等の測定種別ボタン６３が表示されている。「穴測定」ボタンを押すとその信号は測定動作工程制御部２１の測定種別選択手段２３へ送出され、穴測定用の測定プログラムが測定プログラム記憶手段２５から選択される。選択された穴測定用の測定プログラムはＮＣ装置１４へ送出される。また、測定動作工程表示プログラム記憶手段２７から穴測定用の測定動作工程が呼び出され、表示部４５に送出される。測定動作工程表示手段４９により画面６２には穴測定に必要な操作ボタンや測定結果等を表示する領域が現れ、穴の中心位置を求めるので「内円」ボタン６５を押すと、画面左方に、矢印が上下左右に４つ示された測定動作工程６９が表示される。この矢印が測定ヘッド９をワーク７に接触させる１つ１つの測定動作を表わしている。
【００２８】
まず、マシニングセンタ１の手動パルス発生器又はジョグスイッチ（図示せず）による軸送りを用いて、測定ヘッド９を第１測定点７１の近傍に位置決めする。次いで「−Ｘ」ボタン７９を押すと測定ヘッド９は自動的に所定の送り速度でＸ軸に沿ってワーク７にアプローチし、第１測定点７１に接触すると元の位置へ戻る。すると矢印８７の色が黒から緑へ変わる。これは測定結果制御部３１の測定動作解析手段３３が動作を解析し、１つの測定動作が終了したと認識することにより表示変更手段３９を介して行われる。矢印の色を変える代わりに矢印を消去したり、矢印を点滅表示に変えたりするなど、種々表示変更の方法を採り得る。更に、測定結果表示領域９５には、その測定結果の位置座標が測定結果取得手段３５及び測定結果表示手段５１の働きで表示される。
【００２９】
次に、Ｙ軸方向に移動させないように測定ヘッド９をＸ軸方向左側へ手動パルス発生器を用いて移動し、第２測定点７３の近傍に位置決めする。そして「＋Ｘ」ボタン８１を押して第２測定点７３の位置座標を測定する。すると同様に矢印８９の色が黒から緑へ変わる。この手動による動作の際、誤ってＹ軸方向に移動させた場合は、状態判別手段３７が異常と判断して、アラーム表示領域９７に「測定位置が違います」というメッセージがアラーム表示手段５５の働きで表示される。次に第３測定点７５の測定を「−Ｙ」ボタン８３を押して行い、矢印９１の色が黒から緑へ変わる。図４は丁度この測定段階を示している。
【００３０】
作業者は、次に第４測定点７７の測定動作を行うことを記憶していなくても、画面６２の測定動作工程６９の図形表示の色の変化状態を見ることにより、即座に次の測定動作は何かがわかる。同様に、第４測定点７７の測定を「＋Ｙ」ボタン８５を押して行い、その測定動作が終了したら、矢印７７の色が黒から緑へ変わり、状態判別手段３７は１つの測定種別の全測定動作工程が完了したと判断し、全測定結果データを演算部４１へ送出する。すると演算部４１は円の中心位置を演算手段４３を用いて演算し、演算結果が画面６２の中心位置表示領域９９に表示される。その中心座標を他のワーク座標系で表示する場合は、ワーク座標系表示領域１０１にワーク座標系の記号を入力し、「座標系選択」ボタン１０３を押せばよい。
【００３１】
ワーク７の円形ボス（図示せず）の中心位置を求める場合は、「外円」ボタン６７を押すと、測定動作工程の図形は円の外側から中心に向かう４つの矢印に変わる。また、測定結果表示領域９５のある行を押し、「選択データクリア」ボタン１０５を押すと、その測定結果に対応した矢印が緑から黒に変わると同時に測定結果が消去される。そして、その測定動作をやり直すことができる。「全データクリア」ボタン１０７を押して、測定動作をすべてやり直すこともできる。
【００３２】
次に、手動によりワーク７のコーナの位置座標を求める場合の手順を、画面６４を図示した図５を参照して説明する。画面６４の下部の測定種別ボタン６３のうち「コーナ測定」ボタンを押すと、測定動作工程制御部２１の測定種別選択手段２３は、コーナ測定用の測定プログラムを測定プログラム記憶手段２５から選択してＮＣ装置１４に送出する。また測定動作工程表示プログラム記憶手段２７からコーナ測定用の測定動作工程を呼び出して表示部４５に送出することにより、画面６４にはコーナ測定用の測定動作工程１１１が表示される。この場合の「−Ｘ」ボタン１２９、「−Ｙ」ボタン１３１、「＋Ｘ」ボタン１３３、「＋Ｙ」ボタン１３５の配置は、穴中心位置測定の場合と異なる。作業者は、左下コーナの位置座標を測定する場合、まず矢印１１３の位置近傍に測定ヘッド９を位置決めし、「−Ｘ」ボタン１２９を押す。すると測定ヘッド９はワーク７にアプローチし、接触すると元の位置へ戻り、画面６４の矢印１１３の色は黒から緑に変わり、測定結果表示領域９５には、接触したときの位置座標が表示される。
【００３３】
同様に矢印１１５、１１７、１１９に従って各位置座標を測定する。状態判別手段３７により４点の測定動作が終了したと判断されると、４点の測定結果データは演算部４１へ送出され、演算手段４３によりコーナの位置座標が演算され、演算結果が画面６４のコーナ位置表示領域１３７に表示されるとともに、測定動作工程１１１の左下コーナに原点マーク１３９が表示される。このコーナ位置を他のワーク座標系で表示する場合はワーク座標系表示領域１０１にワーク座標系の記号を入力し、「座標系選択」ボタン１０３を押せばよい。矢印１２１、１２３に従って測定を継続すると右下コーナの位置座標が、更に、矢印１２５、１２７に従って測定を継続すると右上及び左上コーナの位置座標がそれぞれ求まる。
【００３４】
ワーク７の２面間（図示せず）の幅寸法、段差寸法、中点を測定する場合は、測定種別ボタン６３の「点測定」ボタンを押す。すると画面６４には、対応する測定動作工程が矢印とともに表示され、その指示に従って測定を行う。また、円の直径、コーナの角度、コーナ位置のＸ、Ｙ、Ｚ軸座標を求める等の測定も同様に行える。
【００３５】
なお、上記実施形態では、測定ヘッドのタッチプローブを用いた場合を記載したため、測定基準面の３点の座標値を測定して、測定基準面の傾きを求めたが、測定ヘッドに、本出願人の特許第１００９４０１号及び特許第１００９４０３号に開示の変位測定型プローブを用いると、測定基準面は１点だけ測定すればよい。何故なら、本プローブは変位検出軸が測定基準面に接触したとき平行移動して測定基準面の法線方向に変位する。その１点におけるＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の変位を検出することにより、測定基準面の傾きを求めることができるからである。
【符号の説明】
【００３６】
１ マシニングセンタ
２ 測定基準面
３ 主軸
６ テーブル
７ ワーク
９ 測定ヘッド
１３ 制御装置
１４ ＮＣ装置
２１ 測定動作工程制御部
３１ 測定結果制御部
４１ 演算部
４５ 表示部
５６ 入力部
６０ 表示装置
６１，６２，６４ 画面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線送り軸及び回転送り軸を有する機械の主軸に装着された測定ヘッドにより、テーブルに固定されたワークの形状を測定する形状測定方法において、
前記測定ヘッドが前記ワークに対してアプローチする複数の測定動作方向を画面に表示する工程と、
前記複数の測定動作方向のうちから前記ワークの測定基準面にアプローチするいずれか一つの測定動作方向を選択する工程と、
前記ワークの測定基準面上の少なくとも１点の座標値を前記選択された測定動作方向にアプローチさせて測定する工程と、
測定した座標値に基づき、前記測定基準面を前記機械の主軸の軸線に対して垂直に向けるのに必要とされる前記回転送り軸の割出し角度を演算する工程と、
演算した前記割出し角度だけ前記回転送り軸を回転させて、前記測定基準面が前記主軸の軸線に対して垂直に位置決めする工程と、
を含み、前記ワークの形状を測定することを特徴とした形状測定方法。
【請求項２】
前記測定基準面を前記主軸の軸線に対して垂直に向けて前記ワークの形状を測定した後、測定結果を他の座標系に変換して表示する工程を更に含む請求項１に記載の形状測定方法。
【請求項３】
前記測定基準面を前記主軸の軸線に対して垂直に位置決めする工程では、前記回転送り軸を前記割出し角度だけ回転させると、それ以上の回転送り指令が入力されても無視する機能が働いて、所定の位置で前記回転送り軸の回転を停止する請求項１又は２に記載の形状測定方法。
【請求項４】
直線送り軸及び回転送り軸と、ワークを保持するテーブルと、該テーブルに対して相対的に移動する主軸に装着された測定ヘッドとを備え、前記測定ヘッドにより前記ワークの形状測定を行う測定機能を有する機械において、
前記測定ヘッドが前記ワークに対してアプローチする複数の測定動作方向を画面に表示する表示部と、
前記画面上に表示された前記複数の測定動作方向のうちから、前記ワークの測定基準面にアプローチするいずれか一つの測定動作方向を入力する入力部と、
該入力部に入力された前記測定動作方向に前記測定ヘッドが前記ワークに対してアプローチして測定された前記ワークの測定基準面の少なくとも１点の座標値に基づいて、前記測定基準面を前記主軸の軸線に対して垂直に向けるのに必要な前記回転送り軸の割出し角度を演算する演算部と、
を具備することを特徴とした測定機能を有する機械。
【請求項１】
直線送り軸及び回転送り軸を有する機械の主軸に装着された測定ヘッドにより、テーブルに固定されたワークの形状を測定する形状測定方法において、
前記測定ヘッドが前記ワークに対してアプローチする複数の測定動作方向を画面に表示する工程と、
前記複数の測定動作方向のうちから前記ワークの測定基準面にアプローチするいずれか一つの測定動作方向を選択する工程と、
前記ワークの測定基準面上の少なくとも１点の座標値を前記選択された測定動作方向にアプローチさせて測定する工程と、
測定した座標値に基づき、前記測定基準面を前記機械の主軸の軸線に対して垂直に向けるのに必要とされる前記回転送り軸の割出し角度を演算する工程と、
演算した前記割出し角度だけ前記回転送り軸を回転させて、前記測定基準面が前記主軸の軸線に対して垂直に位置決めする工程と、
を含み、前記ワークの形状を測定することを特徴とした形状測定方法。
【請求項２】
前記測定基準面を前記主軸の軸線に対して垂直に向けて前記ワークの形状を測定した後、測定結果を他の座標系に変換して表示する工程を更に含む請求項１に記載の形状測定方法。
【請求項３】
前記測定基準面を前記主軸の軸線に対して垂直に位置決めする工程では、前記回転送り軸を前記割出し角度だけ回転させると、それ以上の回転送り指令が入力されても無視する機能が働いて、所定の位置で前記回転送り軸の回転を停止する請求項１又は２に記載の形状測定方法。
【請求項４】
直線送り軸及び回転送り軸と、ワークを保持するテーブルと、該テーブルに対して相対的に移動する主軸に装着された測定ヘッドとを備え、前記測定ヘッドにより前記ワークの形状測定を行う測定機能を有する機械において、
前記測定ヘッドが前記ワークに対してアプローチする複数の測定動作方向を画面に表示する表示部と、
前記画面上に表示された前記複数の測定動作方向のうちから、前記ワークの測定基準面にアプローチするいずれか一つの測定動作方向を入力する入力部と、
該入力部に入力された前記測定動作方向に前記測定ヘッドが前記ワークに対してアプローチして測定された前記ワークの測定基準面の少なくとも１点の座標値に基づいて、前記測定基準面を前記主軸の軸線に対して垂直に向けるのに必要な前記回転送り軸の割出し角度を演算する演算部と、
を具備することを特徴とした測定機能を有する機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１７５４８０（Ｐ２０１０−１７５４８０Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０８７０（Ｐ２００９−２０８７０）
【出願日】平成２１年１月３０日（２００９．１．３０）
【出願人】（０００１５４９９０）株式会社牧野フライス製作所 (116)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月３０日（２００９．１．３０）
【出願人】（０００１５４９９０）株式会社牧野フライス製作所 (116)
【Ｆターム（参考）】
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