(57)【要約】【課題】キャリブレーション実施後にプローブの主軸に対する状態が変化しても、計測内容に合わせて誤差が抑制された状態で工作機械の機内対象物の位置が計測される計測方法及び計測システムを提供する。【解決手段】プローブ７によりテーブル３上に固定された対象物の位置を計測する方法は、予め、プローブ７における径方向の接触位置の補正値を、主軸６の回転角度が１８０°異なる２方向において取得する補正値取得ステップＳ１と、計測内容に応じて対象物の計測面と接触するときの主軸６の回転角度を判定する主軸回転角度判定ステップＳ３，Ｓ５と、主軸回転角度判定ステップＳ３，Ｓ５において判定された主軸６の回転角度に従い、計測面に接触させたときのプローブ７の位置と補正値とから、対象物の位置の計測値を演算する演算ステップＳ８と、を有している。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３軸以上の並進軸と、工具を装着して回転可能な主軸と、テーブルと、を有する工作機械を用いて、前記主軸に装着可能な位置計測センサであるプローブにより、前記テーブル上に固定された対象物の位置を計測する方法であって、
計測内容が、前記対象物に係る、穴の径、円筒物の径、２面間の距離、穴の中心座標、円筒物の中心座標、２面間の中間座標、及び任意面の座標のうちの少なくとも何れかであり、
予め、前記プローブにおける径方向の接触位置の補正値を、少なくとも前記主軸の回転角度である主軸回転角度が１８０°異なる２方向において取得する補正値取得ステップと、
前記計測内容に応じて前記対象物の計測面と接触するときの前記主軸回転角度を判定する主軸回転角度判定ステップと、
前記主軸回転角度判定ステップにおいて判定された前記主軸回転角度に従い、前記計測面に接触させたときの前記プローブの位置と前記補正値とから、前記対象物の位置の計測値を演算する演算ステップと、
を有する
ことを特徴とする工作機械対象物の位置計測方法。
【請求項２】
前記主軸回転角度判定ステップでは、
前記計測内容が穴の中心座標、円筒物の中心座標、及び２面間の中間座標の少なくとも何れかである場合、前記対象物に係る第１の計測面及びその対称位置にある第２の計測面に対し、前記主軸回転角度が変更されて前記プローブが同一の接触位置において接触されるように判定され、
前記計測内容が穴の径、円筒物の径、及び２面間の距離の少なくとも何れかである場合、前記対象物に係る第１の計測面及びその対称位置にある第２の計測面に対し、前記主軸回転角度が一定である状態で前記プローブが接触されるように判定され、
前記計測内容が任意面の座標である場合、前記対象物に係る計測面に対する接触後、同一の計測面に対し前記主軸回転角度を変更して前記プローブが接触されるように判定される
ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械対象物の位置計測方法。
【請求項３】
３軸以上の並進軸と、工具を装着して回転可能な主軸と、テーブルと、前記主軸に装着可能である位置計測センサとしてのプローブと、前記並進軸及び前記主軸を制御する制御装置と、を有する工作機械において、前記プローブにより、前記テーブル上に固定された対象物の位置を計測するシステムであって、
計測内容が、前記対象物に係る、穴の径、円筒物の径、２面間の距離、穴の中心座標、円筒物の中心座標、２面間の中間座標、及び任意面の座標のうちの少なくとも何れかであり、
前記プローブにおける径方向の接触位置の補正値を、少なくとも前記主軸の回転角度である主軸回転角度が１８０°異なる２方向において設定する補正値設定部と、
前記計測内容に応じて前記対象物の計測面と接触するときの前記主軸回転角度を制御する主軸回転角度制御部と、
前記計測面に接触させたときの前記プローブの位置と前記補正値とから、前記対象物の位置の計測値を演算する演算部と、
を有する
ことを特徴とする工作機械対象物の位置計測システム。
【請求項４】
前記主軸回転角度制御部は、
前記計測内容が穴の中心座標、円筒物の中心座標、及び２面間の中間座標の少なくとも何れかである場合、前記対象物に係る第１の計測面及びその対称位置にある第２の計測面に対し、前記プローブが同一の接触位置において接触されるように前記主軸回転角度を変更し、
前記計測内容が穴の径、円筒物の径、及び２面間の距離の少なくとも何れかである場合、前記対象物に係る第１の計測面及びその対称位置にある第２の計測面に対し、前記主軸回転角度を一定に保持し、
前記計測内容が任意面の座標である場合、前記対象物に係る計測面に対する接触後、同一の計測面に対し前記プローブが接触される際に前記主軸回転角度を変更する
ことを特徴とする請求項３に記載の工作機械対象物の位置計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の機内において、工具あるいは工作物といった対象物の位置を計測するための位置計測方法及び位置計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
主軸に装着されて回転される工具によってテーブルに取り付けられた工作物が加工される工作機械において、高精度な加工を行うために、工作物の位置及び寸法を、工作物に接触可能であるスタイラス球を有しており主軸に装着されるタッチプローブ（プローブ）により自動的に計測することが知られている。プローブによる位置及び寸法の計測においては、スタイラス球の径オフセット、スタイラス長のオフセット、及び主軸中心とプローブの芯ズレ等を補正する補正値を取得するキャリブレーションが行われている。
例えば、特公平５−４７３４５号公報（特許文献１）のものでは、プローブ２５が、加工物１４の基準ボア２４の内径の一方向に接触されると共に、その逆方向においては主軸（スピンドル１６）を１８０°回転させて接触され、以て同一のプローブオフセットを対向表面に与える状態で第１，第２相対位置ＡＸ１，ＡＸ２が得られ、これらを平均して基準ボア２４の中心位置が得られる。
又、特開２０１７−１９３０４３号公報（特許文献２）のものでは、基準球４４に対するタッチプローブ３０の複数回の接触により、プローブ径及びプローブ長の各補正値のキャリブレーションが同時に行われる。
更に、特開平４−６３６６４号公報（特許文献３）の方法では、ある一方向のプローブ径の補正値である基準補正値が予め求められて記憶され（補正値記憶部１２）、工作物の計測時には、基準補正値に係る方向に計測方向が一致するように主軸回転角度が変更されてプローブの接触位置が同一とされ、基準補正値から計測方向に対応する補正値が求められる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平５−４７３４５号公報
【特許文献２】特開２０１７−１９３０４３号公報
【特許文献３】特開平４−６３６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらのものでは、プローブのキャリブレーションが実施されてプローブに関する各補正値が得られた後で、室温変化等によりプローブが熱変形したり、手の接触等により外力が作用してプローブの取付角度が変化したりした場合、主軸に対するプローブの位置及び姿勢が変化して、プローブによる工作物の計測に誤差が発生する。かような計測誤差の影響は、キャリブレーションの頻度を高くすることで抑制可能であるが、手間がかかる。
又、プローブによる工作物の計測内容は、上述のものの他にも、例えば、工作物における任意の面のＸＹ座標（プローブの径方向に広がる平面上の座標）、任意の穴の内径、円筒物の外径、中間座標、任意の２面間の距離、及び任意の部分の中心座標のうちの少なくとも何れかが挙げられる。
そこで、本開示の主な目的は、キャリブレーション実施後にプローブの主軸に対する状態が変化しても、計測内容に合わせて誤差が抑制された状態で工作機械の機内対象物の位置が計測される計測方法及び計測システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本開示は、３軸以上の並進軸と、工具を装着して回転可能な主軸と、テーブルと、を有する工作機械を用いて、前記主軸に装着可能な位置計測センサであるプローブにより、前記テーブル上に固定された対象物の位置を計測する方法であって、計測内容が、前記対象物に係る、穴の径、円筒物の径、２面間の距離、穴の中心座標、円筒物の中心座標、２面間の中間座標、及び任意面の座標のうちの少なくとも何れかであり、予め、前記プローブにおける径方向の接触位置の補正値を、少なくとも前記主軸の回転角度である主軸回転角度が１８０°異なる２方向において取得する補正値取得ステップと、前記計測内容に応じて前記対象物の計測面と接触するときの前記主軸回転角度を判定する主軸回転角度判定ステップと、前記主軸回転角度判定ステップにおいて判定された前記主軸回転角度に従い、前記計測面に接触させたときの前記プローブの位置と前記補正値とから、前記対象物の位置の計測値を演算する演算ステップと、を有することが望ましい。
又、上記目的を達成するために、本開示は、３軸以上の並進軸と、工具を装着して回転可能な主軸と、テーブルと、前記主軸に装着可能である位置計測センサとしてのプローブと、前記並進軸及び前記主軸を制御する制御装置と、を有する工作機械において、前記プローブにより、前記テーブル上に固定された対象物の位置を計測するシステムであって、計測内容が、前記対象物に係る、穴の径、円筒物の径、２面間の距離、穴の中心座標、円筒物の中心座標、２面間の中間座標、及び任意面の座標のうちの少なくとも何れかであり、前記プローブにおける径方向の接触位置の補正値を、少なくとも前記主軸の回転角度である主軸回転角度が１８０°異なる２方向において設定する補正値設定部と、前記計測内容に応じて前記対象物の計測面と接触するときの前記主軸回転角度を制御する主軸回転角度制御部と、前記計測面に接触させたときの前記プローブの位置と前記補正値とから、前記対象物の位置の計測値を演算する演算部と、を有することが望ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の主な効果は、キャリブレーション実施後にプローブの主軸に対する状態が変化しても、計測内容に合わせて誤差が抑制された状態で工作機械の機内対象物の位置が計測される計測方法及び計測システムが提供されることである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係るマシニングセンタの模式的な斜視図である。
【図２】図１のマシニングセンタに係る対象物の位置計測システムのブロック図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は、Ｘ軸上の座標Ｘａ，Ｘｂにおいて穴の内面における２箇所の計測面が設定され、主軸回転角度が基準位置にある状態でプローブのスタイラス球が計測面に対し接触する場合における主軸中心座標Ｘａ１’，Ｘｂ１’の関係を示す模式図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ）は、Ｘ軸上の座標Ｘａ，Ｘｂにおいて穴の内面における２箇所の計測面が設定され、主軸回転角度が互いに１８０°回転された状態でプローブのスタイラス球が計測面に対し接触する場合における主軸中心座標Ｘａ２’，Ｘｂ２’の関係を示す模式図である。
【図５】本発明に係る対象物の穴の中心座標、及び径のＸ軸方向の計測を示す模式図であって、（Ａ）は主軸回転角度が変更されることでプローブの計測面に対する接触位置が同一となるようにプローブが接触される場合に係り、（Ｂ）は主軸回転角度が所定位置である状態で計測面にプローブが接触される場合に係る。
【図６】本発明に係る対象物における任意の面の座標に係るＸ軸方向の計測を示す模式図であって、（Ａ）は主軸回転角度が所定位置である状態で計測面にプローブが接触される場合に係り、（Ｂ）は主軸回転角度が基準位置に対して１８０°回転された場合に係る。
【図７】本発明に係る位置計測の動作例（位置計測方法の例）に係るフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明に係る実施の形態及びその変更例が、適宜図面に基づいて説明される。
尚、本発明は、下記の実施の形態及び変更例に限定されない。又、前後上下左右の各方向は、説明の便宜上定められたものであり、プローブ７の保持の態様、プローブ７と位置計測の対象物Ｗとの相対的な位置関係、及び回転等の動作の少なくとも何れかにより変化することがある。
【０００９】
図１は、本発明に係る工作機械の一形態であるマシニングセンタＭの模式的な斜視図である。
マシニングセンタＭは、３つの互いに直交する並進軸であるＸ軸（左右方向の軸），Ｙ軸（前後方向の軸），Ｚ軸（上下方向の軸）を有している。
マシニングセンタＭは、Ｘ軸，Ｚ軸においてベッド１に対して並進２自由度の運動が可能である主軸頭２を有している。主軸頭２は、ベッド１から立設されるコラム４に対してＸ軸方向で移動可能に設置されたサドル５に対し、Ｚ軸方向で移動可能に取り付けられている。
又、マシニングセンタＭは、加工の対象としての工作物及び位置計測の対象物Ｗを固定可能なテーブル３を有している。テーブル３は、Ｘ軸及びＺ軸に直交するＹ軸においてベッド１に対して並進１自由度の運動が可能である。
よって、主軸頭２は、テーブル３に対して並進３自由度の運動が可能である。
【００１０】
主軸頭２には、円柱状の主軸６が、Ｚ軸方向の中心軸の周りで回転可能に支持されている。
マシニングセンタＭによるテーブル３上の工作物の加工時、工具（図示略）を装着した主軸６が、図示されない数値制御装置（制御装置）による制御のもとで回転され、主軸頭２及びテーブル３における各並進軸に沿った適宜の運動が、数値制御装置による制御のもと、図示されないサーボモータを介して実行される。かように、数値制御装置により、工作物と工具との相対位置及び相対姿勢が制御され、工作物に対し工具により所望の加工が施される。
他方、精度向上等を目的としたテーブル３上の対象物Ｗの位置計測時、主軸６には、タッチプローブとしてのプローブ７が、装着により固定されている。プローブ７は、Ｚ軸方向に延びるように装着され、下端にスタイラス球を有しており、位置を検知可能な位置計測センサとなっている。
尚、本発明に係る工作機械は、旋盤、複合加工機、研削盤等であっても良い。又、並進軸は、２軸以下、あるいは４軸以上であっても良い。更に、主軸頭２及びテーブル３が回転軸を有すること等により、工作機械が回転１自由度以上を有していても良い。
【００１１】
図２は、マシニングセンタＭに係る対象物Ｗの位置計測システムＰのブロック図である。
位置計測システムＰは、プローブ７の接触位置と主軸６の中心とのオフセットを補正する補正値ΔＸｍ，ΔＸｐを設定する補正値設定部８と、当該補正値ΔＸｍ，ΔＸｐを記憶する補正値記憶部１２と、計測指令時に計測開始座標を読み込む計測座標値読込部９と、計測指令から対象物Ｗ（ここでは工作物）の計測内容を読み込む計測内容読込部１０と、読み込んだ計測内容に基づいて予め設定された動作で主軸６の回転角度を制御する主軸回転角度制御部１１と、読み込んだ計測開始座標と計測内容とから予め設定された動作で計測時の送り軸（並進軸）を制御する計測サイクル制御部１３と、計測サイクル制御部１３で得られた計測面の主軸６の中心座標と補正値記憶部１２におけるプローブ７の接触位置と主軸６の中心とのオフセットの補正値に基づいて計測内容の値を算出する演算部１４と、演算部１４で得られた計測内容の値を出力する出力部１５と、を有する。
対象物Ｗの計測内容は、ここでは、（１）穴の中心座標，円筒物の中心座標，２面間の中間座標、（２）穴の内径，円筒物の外径，２面間の距離、（３）任意の面のＸＹ座標である。
出力部１５は、計測内容の値を、例えば図示されないモニタの画面に表示したり、データファイルとして出力したりする。
【００１２】
次いで、位置計測システムＰによる対象物Ｗの位置計測の演算等が説明される。
図３（Ａ），（Ｂ）及び図４（Ａ），（Ｂ）は、Ｘ軸上の座標Ｘａ，Ｘｂにおいて対象物Ｗの穴の内面における２箇所の計測面が設定され、主軸６の回転角度が互いに１８０°異なる状態でプローブ７のスタイラス球が計測面に対し接触する場合における主軸６の中心座標Ｘａ１’，Ｘａ２’，Ｘｂ１’，Ｘｂ２’の関係を示す模式図である。
図３（Ａ），（Ｂ）は、主軸６の回転角度が基準位置にある場合であり、図４（Ａ），（Ｂ）は、主軸６の回転角度が基準位置から１８０°回転されたものである場合である。
主軸６の回転角度が基準位置にある場合における、Ｘ＋方向のスタイラス球の径オフセットはｄＸｐであり、Ｘ−方向のスタイラス球の径オフセットはｄＸｍであり、主軸６の中心とプローブ７との芯ズレ量はｄＬである。
【００１３】
図３（Ａ）において、計測面の座標Ｘａと主軸６の中心座標Ｘａ１’との関係は、次の式１で表される。
Ｘａ＝Ｘａ１’＋（ｄＬ＋ｄＸｍ）    ・・式１
実際のキャリブレーションにおいては、主軸６の中心とプローブ７との芯ズレ量ｄＬと、スタイラス球の径オフセットｄＸｍとを分けて計測することは困難であり、式１の（ｄＬ＋ｄＸｍ）が、プローブ７の接触位置と主軸６の中心とのオフセットΔＸｍとして求められる（下記式２）。
ΔＸｍ＝（ｄＬ＋ｄＸｍ）    ・・式２
よって、式１は、式２を用いて、次の式１’で表される。
Ｘａ＝Ｘａ１’＋ΔＸｍ    ・・式１’
【００１４】
同様に、図３（Ｂ）において、計測面の座標Ｘｂと主軸６の中心座標Ｘｂ１’との関係は、次の式３で表される。
Ｘｂ＝Ｘｂ１’＋（ｄＬ＋ｄＸｐ）    ・・式３
又、プローブ７の接触位置と主軸６の中心とのオフセットΔＸｐは、次の式４で表される。
ΔＸｐ＝（ｄＬ＋ｄＸｐ）    ・・式４
よって、式３は、式４を用いて、次の式３’で表される。
Ｘｂ＝Ｘｂ１’＋ΔＸｐ    ・・式３’
【００１５】
主軸６の回転角度が基準位置から１８０°回転されたものである場合に係る図４（Ａ）において、計測面の座標Ｘａと主軸６の中心座標Ｘａ２’との関係は、次の式５で表される。
Ｘａ＝Ｘａ２’＋（−ｄＬ−ｄＸｐ）    ・・式５
式５は、式４を用いて、次の式５’で表される。
Ｘａ＝Ｘａ２’−ΔＸｐ    ・・式５’
【００１６】
同様に、図４（Ｂ）において、計測面の座標Ｘｂと主軸６の中心座標Ｘｂ２’との関係は、次の式６で表される。
Ｘｂ＝Ｘｂ２’＋（−ｄＬ−ｄＸｍ）    ・・式６
式５は、式４を用いて、次の式６’で表される。
Ｘｂ＝Ｘｂ２’−ΔＸｍ    ・・式６’
【００１７】
そして、ＸａとＸｂとの差である穴の内径Ｄは、Ｘａ１’とＸｂ１’とを用いて次の式７，式７’で表される。
Ｄ＝Ｘｂ−Ｘａ
＝（Ｘｂ１’＋ΔＸｐ）−（Ｘａ１’＋ΔＸｍ）    ・・式７
＝（Ｘｂ１’−Ｘａ１’）＋（ΔＸｐ−ΔＸｍ）
＝（Ｘｂ１’−Ｘａ１’）＋｛（ｄＬ＋ｄＸｐ）−（ｄＬ＋ｄＸｍ）｝
＝（Ｘｂ１’−Ｘａ１’）＋（ｄＸｐ−ｄＸｍ）    ・・式７’
よって、内径Ｄは、プローブ７の接触位置と主軸６の中心とのオフセットΔＸｐ，ΔＸｍを用いて、主軸６の中心とプローブ７との芯ズレ量ｄＬの影響を受けずに算出される。
かような内径Ｄの算出と同様にして、円筒物の外径、及び２面間の距離が算出可能である（上述の計測内容（２）参照）。
【００１８】
又、ＸａとＸｂの中間値である穴の中心座標ＣＸは、Ｘａ１’とＸｂ２’とを用いて次の式８，式８’で表される。
ＣＸ＝（Ｘｂ＋Ｘａ）／２
＝｛（Ｘｂ２’−ΔＸｍ）＋（Ｘａ１’＋ΔＸｍ）｝／２    ・・式８
＝（Ｘｂ２’＋Ｘａ１’）／２    ・・式８’
よって、中心座標ＣＸは、プローブ７の接触位置と主軸６の中心とのオフセットΔＸｐ，ΔＸｍを用いて、主軸６の中心とプローブ７との芯ズレ量ｄＬの影響を受けずに算出される。
かような中心座標ＣＸの算出と同様にして、円筒物の中心座標、及び２面間の中間座標が算出可能である（上述の計測内容（１）参照）。
【００１９】
更に、Ｘａ座標は、Ｘａ１’とＸａ２’とを用いて次の式９，式９’で表される。
Ｘａ＝｛（Ｘａ１’＋ΔＸｍ）＋（Ｘａ２’−ΔＸｐ）｝／２    ・・式９
＝［（Ｘａ１’＋Ｘａ２’）＋｛（ｄＬ＋ｄＸｍ）−（ｄＬ＋ｄＸｐ）｝］／２
＝｛（Ｘａ１’＋Ｘａ２’）＋（ｄＸｍ−ｄＸｐ）｝／２    ・・式９’
よって、Ｘａ座標は、プローブ７の接触位置と主軸６の中心とのオフセットΔＸｐ，ΔＸｍを用いて、主軸６の中心とプローブ７との芯ズレ量ｄＬの影響を受けずに算出される。
かようなＸａ座標の算出と同様にして、Ｘｂ座標が算出可能である（上述の計測内容（３）参照）。
【００２０】
続いて、かような演算等を適宜用いた対象物Ｗ（工作物）の位置計測の動作例（位置計測方法の例）が説明される。
図５は、対象物Ｗの穴の中心座標、及び径のＸ軸方向の計測を示す模式図であり、（Ａ）は、主軸６の回転角度が変更されることでプローブ７の計測面に対する接触位置が同一となるようにプローブ７が接触される場合に係り、（Ｂ）は、主軸６の回転角度が所定位置である状態で計測面にプローブ７が接触される場合に係る。
図５において、ＸａはＸ−側の接触面のＸ座標であり、ＸｂはＸ＋側の接触面のＸ座標である。又、Ｘａ１’，Ｘｂ１’は、主軸６の回転角度が基準位置であるときの主軸６の中心座標であり、Ｘｂ２’は、主軸６の回転角度が基準位置から１８０°回転された位置であるときの主軸６の中心座標である。
図６は、対象物Ｗにおける任意の面の座標に係るＸ軸方向の計測を示す模式図であり、（Ａ）は、主軸６の回転角度が所定位置である状態で計測面にプローブ７が接触される場合に係り、（Ｂ）は、主軸６の回転角度が基準位置に対して１８０°回転された場合に係る。
図６において、ＸａはＸ−側の接触面のＸ座標である。又、Ｘａ１’は、主軸６の回転角度が基準位置であるときの主軸６の中心座標であり、Ｘａ２’は、主軸６の回転角度が基準位置から１８０°回転された位置であるときの主軸６の中心座標である。
【００２１】
図７は、位置計測の動作例（位置計測方法の例）に係るフローチャートである。
ステップＳ１において、プローブ７の接触位置と主軸６の中心とのオフセット量が公知の手法（例えば特許文献１参照）で計測される。
そして、かような計測の結果に基づいて、補正値設定部８において、主軸６の回転角度が互いに１８０°異なる２方向でのプローブ７の径方向（ここではＸ軸方向）の接触位置のオフセット量ΔＸｍ，ΔＸｐが設定され、補正値記憶部１２に記憶される（補正値取得ステップ）。尚、補正値は、互いに異なる３方向以上でのプローブ７の径方向の接触位置のオフセット量により、３種以上取得されて記憶されても良い。
【００２２】
次いで、ステップＳ２において、計測指令値の入力があり、計測指令が受け付けられると、計測座標値読込部９は、計測開始座標を読み込む。その後、計測内容読込部１０は、計測内容が、上述の（１）に係る中心・中間座標であるか（ステップＳ３でＹｅｓ）、（２）に係る径・距離か（ステップＳ３でＮｏ，ステップＳ５でＹｅｓ）、あるいは（２）に係る任意面の座標か（ステップＳ３でＮｏ，ステップＳ５でＮｏ）、を判断する（主軸回転角度判定ステップ）。
【００２３】
計測内容が（１）中心・中間座標である場合（ステップＳ４）、図５（Ａ）のように主軸回転角度制御部１１及び計測サイクル制御部１３は、主軸６の回転角度を変更し、プローブ７の接触位置を一定にした状態で対象物Ｗにおける２箇所の面（第１の計測面及びその対称位置にある第２の計測面）にプローブ７を接触させることで、接触座標Ｘａ１’，Ｘｂ２’を求める。即ち、プローブ７が、第１の計測面及びその対称位置にある第２の計測面の双方に対し、同一の接触位置において接触されるように、主軸回転角度制御部１１及び計測サイクル制御部１３は、主軸６の回転角度を変更する。
計測内容が（２）径・距離である場合（ステップＳ６）、図５（Ｂ）のように主軸回転角度制御部１１及び計測サイクル制御部１３は、主軸６の回転角度を変えず一定に保持して、プローブ７を対象物Ｗの２箇所の面（第１の計測面及びその対称位置にある第２の計測面）に接触させることで接触座標Ｘａ１’，Ｘｂ１’を求める。
計測内容が（３）任意面の座標である場合（ステップＳ７）、図６のように主軸回転角度制御部１１及び計測サイクル制御部１３は、主軸６の回転角度を１８０°変えて、プローブ７を対象物Ｗの同じ面に２回接触させることで接触座標Ｘａ１’，Ｘａ２’を求める。
【００２４】
何れかのステップＳ４，Ｓ６，Ｓ７の実行後、演算部１４は、計測値を演算する（ステップＳ８；演算ステップ）。
即ち、計測内容が（１）中心・中間座標である場合、演算部１４は、上述の式８により計測値を算出する。
又、計測内容が（２）径・距離である場合、演算部１４は、上述の式７により計測値を算出する。
更に、計測内容が（３）任意面の座標である場合、演算部１４は、上述の式９により計測値を算出する。
そして、かように算出された計測値は、出力部１５によって出力される（ステップＳ９）。
【００２５】
かような対象物の位置計測によれば、計測内容に応じ、主軸６の中心とプローブ７との芯ズレ量ｄＬの影響を受けないように位置を算出するため、キャリブレーション実施後にプローブ７の主軸６に対する状態が変化しても、誤差が抑制された状態でマシニングセンタＭの機内対象物の位置が計測されることとなる。
【００２６】
尚、上記形態は、上述の変更例の他、次に示されるような更なる変更例を適宜有する。
上記形態では、Ｘ軸での例が示されているところ、他の１軸でも同様に計測可能であるし、Ｘ，Ｙ軸を始めとする２軸の場合でも同様に計測可能である。２軸の場合に使用するプローブ７の接触位置と主軸６の中心とのオフセット補正値は、所定の１軸方向で求めた２方向（＋−方向）の補正値が他軸で使用されても良いし、各軸で合計４方向分求められ、対応する軸の補正値が使用されても良い。
計測内容は、（１）中心・中間座標，（２）径・距離，（３）任意面の座標の何れかが選択されず、これらが連続して計測されるものであっても良い。この場合、接触座標は、Ｘａ１’，Ｘｂ１’，Ｘｂ２’の３箇所が計測されれば良い。
又、本発明は、図３〜図５のような内径の計測に限られず、図６のような任意の面の計測、２面間の距離の計測、及び２面間の中心の計測の少なくとも何れか等に関し、様々に変更可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１・・ベッド、２・・主軸頭、３・・テーブル、４・・コラム、５・・サドル、６・・主軸、７・・プローブ（タッチプローブ）、８・・補正値設定部、９・・計測座標値読込部、１０・・計測内容読込部、１１・・主軸回転角度制御部、１２・・補正値記憶部、１３・・計測サイクル制御部、１４・・演算部、１５・・出力部、Ｍ・・マシニングセンタ（工作機械）、Ｐ・・位置計測システム、Ｗ・・（位置計測の）対象物。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年8月5日(2020.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
【図１】本発明に係るマシニングセンタの模式的な斜視図である。
【図２】図１のマシニングセンタに係る対象物の位置計測システムのブロック図である。
【図３】（Ａ）は、Ｘ軸上の座標Ｘａにおいて穴の内面における計測面が設定され、主軸回転角度が基準位置にある状態でプローブのスタイラス球が計測面に対し接触する場合における主軸中心座標Ｘａ１’を示す模式図であり、（Ｂ）は、Ｘ軸上の座標Ｘｂにおいて穴の内面における計測面が設定され、主軸回転角度が基準位置にある状態でプローブのスタイラス球が計測面に対し接触する場合における主軸中心座標Ｘｂ１’を示す模式図である。
【図４】（Ａ）は、Ｘ軸上の座標Ｘａにおいて穴の内面における計測面が設定され、主軸回転角度が基準位置から１８０°回転された状態でプローブのスタイラス球が計測面に対し接触する場合における主軸中心座標Ｘａ２’を示す模式図であり、（Ｂ）は、Ｘ軸上の座標Ｘｂにおいて穴の内面における２箇所の計測面が設定され、主軸回転角度が基準位置から１８０°回転された状態でプローブのスタイラス球が計測面に対し接触する場合における主軸中心座標Ｘｂ２’を示す模式図である。
【図５】本発明に係る対象物の穴の中心座標、及び径のＸ軸方向の計測を示す模式図であって、（Ａ）は主軸回転角度が変更されることでプローブの計測面に対する接触位置が同一となるようにプローブが計測面に接触される場合に係り、（Ｂ）は主軸回転角度が所定位置である状態で計測面にプローブが接触される場合に係る。
【図６】本発明に係る対象物における任意の面の座標に係るＸ軸方向の計測を示す模式図であって、（Ａ）は主軸回転角度が所定位置である状態で計測面にプローブが接触される場合に係り、（Ｂ）は主軸回転角度が基準位置に対して１８０°回転された場合に係る。
【図７】本発明に係る位置計測の動作例（位置計測方法の例）に係るフローチャートである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
次いで、位置計測システムＰによる対象物Ｗの位置計測の演算等が説明される。
図３（Ａ），（Ｂ）及び図４（Ａ），（Ｂ）は、Ｘ軸上の座標Ｘａ，Ｘｂにおいて対象物Ｗの穴の内面における２箇所の計測面が設定され、主軸６の回転角度が互いに１８０°異なる状態でプローブ７のスタイラス球が計測面に対し接触する場合における主軸６の中心座標Ｘａ１’，Ｘａ２’，Ｘｂ１’，Ｘｂ２’の関係を示す模式図である。
図３（Ａ），（Ｂ）は、主軸６の回転角度が基準位置にある場合であり、図４（Ａ），（Ｂ）は、主軸６の回転角度が基準位置から１８０°回転されたものである場合である。
即ち、図３（Ａ）は、Ｘ軸上の座標Ｘａにおいて穴の内面における計測面が設定され、主軸回転角度が基準位置にある状態でプローブのスタイラス球が計測面に対し接触する場合における主軸中心座標Ｘａ１’を示す模式図であり、図３（Ｂ）は、Ｘ軸上の座標Ｘｂにおいて穴の内面における計測面が設定され、主軸回転角度が基準位置にある状態でプローブのスタイラス球が計測面に対し接触する場合における主軸中心座標Ｘｂ１’を示す模式図である。又、図４（Ａ）は、Ｘ軸上の座標Ｘａにおいて穴の内面における計測面が設定され、主軸回転角度が基準位置から１８０°回転された状態でプローブのスタイラス球が計測面に対し接触する場合における主軸中心座標Ｘａ２’を示す模式図であり、図４（Ｂ）は、Ｘ軸上の座標Ｘｂにおいて穴の内面における２箇所の計測面が設定され、主軸回転角度が基準位置から１８０°回転された状態でプローブのスタイラス球が計測面に対し接触する場合における主軸中心座標Ｘｂ２’を示す模式図である。
主軸６の回転角度が基準位置にある場合における、Ｘ＋方向のスタイラス球の径オフセットはｄＸｐであり、Ｘ−方向のスタイラス球の径オフセットはｄＸｍであり、主軸６の中心とプローブ７との芯ズレ量はｄＬである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
同様に、図４（Ｂ）において、計測面の座標Ｘｂと主軸６の中心座標Ｘｂ２’との関係は、次の式６で表される。
Ｘｂ＝Ｘｂ２’＋（−ｄＬ−ｄＸｍ）    ・・式６
式６は、式２を用いて、次の式６’で表される。
Ｘｂ＝Ｘｂ２’−ΔＸｍ    ・・式６’
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
次いで、ステップＳ２において、計測指令値の入力があり、計測指令が受け付けられると、計測座標値読込部９は、計測開始座標を読み込む。その後、計測内容読込部１０は、計測内容が、上述の（１）に係る中心・中間座標であるか（ステップＳ３でＹｅｓ）、（２）に係る径・距離か（ステップＳ３でＮｏ，ステップＳ５でＹｅｓ）、あるいは（３）に係る任意面の座標か（ステップＳ３でＮｏ，ステップＳ５でＮｏ）、を判断する（主軸回転角度判定ステップ）。