(57)【要約】【課題】ワークの形状をより容易に測定することが可能であるとともに、測定困難な個所に対して適切な処置が可能なＮＣ加工装置を提供する。【解決手段】ワークに接触してワークの形状に関する信号を連続的に出力するタッチセンサと制御手段と記憶手段とを備え、ワークの形状を測定可能なＮＣ加工装置であって、前記記憶手段には、ワークの形状を測定する測定プログラムと、ワークの３次元形状モデルデータと、測定可能条件とが記憶されている。そして前記制御手段は、前記測定プログラムと前記３次元形状モデルデータに基づいて前記タッチセンサとワークとの接触位置における測定可能条件を判定し、判定結果に基づいて前記タッチセンサの動作を制御する。【選択図】        図３
2006252432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに接触してワークの形状に関する信号を連続的に出力するタッチセンサと制御手段と記憶手段とを備え、ワークの形状を測定可能なＮＣ加工装置であって、
前記記憶手段には、ワークの形状を測定する測定プログラムと、ワークの３次元形状モデルデータと、測定可能条件とが記憶されており、
前記制御手段は、前記測定プログラムと前記３次元形状モデルデータに基づいて前記タッチセンサとワークとの接触位置における測定可能条件を判定し、判定結果に基づいて前記タッチセンサの動作を制御する、
ことを特徴とするＮＣ加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＮＣ加工装置であって、
前記制御手段は、前記タッチセンサとワークとの接触位置におけるワークからの抗力が測定可能閾値以上である場合に前記測定可能条件を満足すると判定する、
ことを特徴とするＮＣ加工装置。
【請求項３】
請求項１に記載のＮＣ加工装置であって、
前記制御手段は、前記タッチセンサをワークに接触させる方向を示すセンサ接近方向と、前記タッチセンサとワークとの接触位置におけるワークの表面とのなす角度が測定可能閾値以上である場合に前記測定可能条件を満足すると判定する、
ことを特徴とするＮＣ加工装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のＮＣ加工装置であって、
前記制御手段は、前記測定可能条件を満足しないと判定した接触位置において、前記タッチセンサからの信号を破棄または前記タッチセンサをワークから離脱させる、
ことを特徴とするＮＣ加工装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載のＮＣ加工装置であって、
前記制御手段は、前記測定可能条件を満足しないと判定した接触位置において、前記タッチセンサの移動速度を低下させる、
ことを特徴とするＮＣ加工装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のＮＣ加工装置であって、
前記３次元形状モデルデータに基づいて３次元ワーク形状を表示する表示手段を備え、
前記表示手段は、表示している３次元ワーク形状において、前記測定可能条件を満足する位置と満足しない位置とを識別可能に表示する、
ことを特徴とするＮＣ加工装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のＮＣ加工装置であって、
前記タッチセンサまたは工具のいずれか一方を装着する主軸を備え、
前記記憶手段には、ワークを加工する加工プログラムが記憶されており、
前記制御手段は、前記加工プログラムによって導かれる前記工具を装着した前記主軸の軌跡を示す主軸加工軌跡に基づいて、前記測定プログラムによって導かれる前記タッチセンサを装着した前記主軸の軌跡を示す、主軸測定軌跡を決定する、
ことを特徴とするＮＣ加工装置。
【請求項８】
請求項７に記載のＮＣ加工装置であって、
前記制御手段は、前記３次元形状モデルデータによるワークの形状に基づいて、前記測定プログラムによって導かれる前記タッチセンサを装着した前記主軸の軌跡を示す主軸測定軌跡を決定する、
ことを特徴とするＮＣ加工装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載のＮＣ加工装置であって、
前記制御手段は、前記測定可能条件に基づいたワーク上の各位置の判定結果に基づいて、前記測定プログラムによって導かれる前記タッチセンサを装着した前記主軸の軌跡を示す主軸測定軌跡を決定する、
ことを特徴とするＮＣ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＣ加工装置（数値制御加工装置）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＮＣ加工装置（数値制御加工装置）では、樹脂成形品の金型等、種々の部品あるいは製品を加工している。例えば金型の場合、ＮＣ加工装置はワークの表面を加工して凹状または凸状の型を作成する。そして加工後のワーク（この場合、金型）の形状を検査する場合、一般的には検査作業者がノギス等の比較的精度の高い計測器を用いて、ワーク上の種々の位置の寸法を測定して検査している。
なお、ＮＣ加工装置を用いてワーク上の種々の位置を測定する方法としては、特許文献１に記載の従来の技術にて、ＮＣ加工装置の主軸に装着したタッチセンサを用いて加工後のワークの表面における座標を測定し、当該測定した座標からＮＣプログラムデータを自動的に作成するＮＣプログラム作成方法が提案されている。
【特許文献１】特開平５−１０８１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
加工後のワークの検査を、検査作業者がノギス等の計測器を用いて行う場合、非常に手間がかかる。また、検査作業者の熟練度に応じて検査結果の精度が変わる可能性がある。
また、特許文献１に記載の従来の技術を応用すれば、タッチセンサによる加工後のワーク上の種々の位置の座標を計測することで加工後のワークの検査をすることも考えられる。しかし、特許文献１に記載の方法では、ワークの表面上の１点における深さ方向の距離（図１におけるＺ軸方向）を測定することはできるが、水平方向（図１におけるＸ軸方向及びＹ軸方向）の距離を測定することはできない。また作業者の操作により、種々の位置を１点ずつ測定するため、非常に時間がかかる。このため、特許文献１に記載の技術では加工後のワークの形状を測定することは困難であった。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、タッチセンサを備えたＮＣ加工装置によって、ワークの形状をより容易に測定することが可能であるとともに、測定困難な個所に対して適切な処置が可能なＮＣ加工装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりのＮＣ加工装置である。
請求項１に記載のＮＣ加工装置は、ワークに接触してワークの形状に関する信号を連続的に出力するタッチセンサと制御手段と記憶手段とを備え、ワークの形状を測定可能なＮＣ加工装置である。
前記記憶手段には、ワークの形状を測定する測定プログラムと、ワークの３次元形状モデルデータと、測定可能条件とが記憶されている。
そして前記制御手段は、前記測定プログラムと前記３次元形状モデルデータに基づいて前記タッチセンサとワークとの接触位置における測定可能条件を判定し、判定結果に基づいて前記タッチセンサの動作を制御する。
【０００５】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりのＮＣ加工装置である。
請求項２に記載のＮＣ加工装置は、請求項１に記載のＮＣ加工装置であって、前記制御手段は、前記タッチセンサとワークとの接触位置におけるワークからの抗力が測定可能閾値以上である場合に前記測定可能条件を満足すると判定する。
【０００６】
また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりのＮＣ加工装置である。
請求項３に記載のＮＣ加工装置は、請求項１に記載のＮＣ加工装置であって、前記制御手段は、前記タッチセンサをワークに接触させる方向を示すセンサ接近方向と、前記タッチセンサとワークとの接触位置におけるワークの表面とのなす角度が測定可能閾値以上である場合に前記測定可能条件を満足すると判定する。
【０００７】
また、本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりのＮＣ加工装置である。
請求項４に記載のＮＣ加工装置は、請求項１〜３のいずれかに記載のＮＣ加工装置であって、前記制御手段は、前記測定可能条件を満足しないと判定した接触位置において、前記タッチセンサからの信号を破棄または前記タッチセンサをワークから離脱させる。
【０００８】
また、本発明の第５発明は、請求項５に記載されたとおりのＮＣ加工装置である。
請求項５に記載のＮＣ加工装置は、請求項１〜３のいずれかに記載のＮＣ加工装置であって、前記制御手段は、前記測定可能条件を満足しないと判定した接触位置において、前記タッチセンサの移動速度を低下させる。
【０００９】
また、本発明の第６発明は、請求項６に記載されたとおりのＮＣ加工装置である。
請求項６に記載のＮＣ加工装置は、請求項１〜５のいずれかに記載のＮＣ加工装置であって、前記３次元形状モデルデータに基づいて３次元ワーク形状を表示する表示手段を備え、前記表示手段は、表示している３次元ワーク形状において、前記測定可能条件を満足する位置と満足しない位置とを識別可能に表示する。
【００１０】
また、本発明の第７発明は、請求項７に記載されたとおりのＮＣ加工装置である。
請求項７に記載のＮＣ加工装置は、請求項１〜６のいずれかに記載のＮＣ加工装置であって、前記タッチセンサまたは工具のいずれか一方を装着する主軸を備え、前記記憶手段には、ワークを加工する加工プログラムが記憶されている。
そして前記制御手段は、前記加工プログラムによって導かれる前記工具を装着した前記主軸の軌跡を示す主軸加工軌跡に基づいて、前記測定プログラムによって導かれる前記タッチセンサを装着した前記主軸の軌跡を示す主軸測定軌跡を決定する。
【００１１】
また、本発明の第８発明は、請求項８に記載されたとおりのＮＣ加工装置である。
請求項８に記載のＮＣ加工装置は、請求項７に記載のＮＣ加工装置であって、前記制御手段は、前記３次元形状モデルデータによるワークの形状に基づいて、前記測定プログラムによって導かれる前記タッチセンサを装着した前記主軸の軌跡を示す主軸測定軌跡を決定する。
【００１２】
また、本発明の第９発明は、請求項９に記載されたとおりのＮＣ加工装置である。
請求項９に記載のＮＣ加工装置は、請求項７または８に記載のＮＣ加工装置であって、前記制御手段は、前記測定可能条件に基づいたワーク上の各位置の判定結果に基づいて、前記測定プログラムによって導かれる前記タッチセンサを装着した前記主軸の軌跡を示す主軸測定軌跡を決定する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載のＮＣ加工装置を用いれば、タッチセンサをワークに接触させながら移動させ、タッチセンサから連続的に出力される信号を用いて、ワークの形状を連続的に測定することができる（１点ずつの位置を測定するのでなく、連続した形状として測定形状データを作成することができる）。これにより、多数の点を１点ずつ測定する方法と比較して、非常に短時間に測定することができる。
なお、ワーク上でタッチセンサにて測定が困難な個所については、記憶手段に記憶されている３次元形状モデルデータと測定プログラムに基づいて、タッチセンサの先端部とワークとが接触する部分において測定可能条件を判定し、判定結果に応じて適切な処置（例えば測定が困難な個所は測定を行わない等）を施すことができる。
これにより、ワークの形状をより容易に測定することができる。
【００１４】
また、請求項２に記載のＮＣ加工装置によれば、例えばタッチセンサの押圧力と、角度（タッチセンサをワークに接触させる方向と、接触位置におけるワーク表面とのなす角度）に基づいて、タッチセンサに発生（接触位置におけるワーク表面の法線方向に発生）する抗力の大きさを求める。そして求めた抗力の大きさが測定可能閾値以上の場合に、当該ワーク上の部位は測定可能条件を満足していると判定する。
これにより、測定困難な個所を適切に判定することができる。
【００１５】
また、請求項３に記載のＮＣ加工装置によれば、測定可能条件の判定を行う際、抗力の代わりに、センサ接近方向（タッチセンサをワークに接触させる方向）と、タッチセンサとワークとの接触位置におけるワーク表面とのなす角度を用いて判定する。そして前記角度が測定可能閾値以上の場合に、当該ワーク上の部位は測定可能条件を満足していると判定する。
これにより、測定困難な個所を適切に判定することができる。
【００１６】
また、請求項４に記載のＮＣ加工装置によれば、例えば測定可能条件を満足しない位置（ワーク上の位置）については、タッチセンサからの信号を破棄（データを取り込むが使用しない）、またはタッチセンサをワークから離す（データも取り込まない）。この場合、測定可能条件を満足しない部分については測定形状データを作成できないため、その部分については３次元形状モデルデータを使用する。
【００１７】
また、請求項５に記載のＮＣ加工装置によれば、測定可能条件が満足されない位置（ワーク上の位置）については、タッチセンサを移動させる速度を低下させる。測定可能条件を満足しない個所についてはタッチセンサを低い速度で移動させることで、タッチセンサからの信号の信頼性を向上させることができる。
【００１８】
また、請求項６に記載のＮＣ加工装置によれば、作業者は、表示手段に表示されている３次元形状のワークにおいて、測定可能条件を満足する位置と満足しない位置とを確認できるので便利である。
【００１９】
また、請求項７に記載のＮＣ加工装置によれば、例えば加工プログラムにて主軸を移動させた主軸加工軌跡における水平方向（ワークに工具を押し付ける方向に対して垂直な方向）の軌跡を主軸測定軌跡とする。これにより、主軸測定軌跡を自動的に決定することが可能であり、便利である。また、主軸測定軌跡にて主軸加工軌跡をトレースすることも可能であり、ワークの形状をより容易に、且つより適切に測定することが可能である。
【００２０】
また、請求項８に記載のＮＣ加工装置によれば、３次元形状モデルデータに基づいてワークの形状を推定し、例えばワーク表面のうねり等を測定するために凹凸部を回避した主軸測定軌跡を自動的に決定させたり、ワーク表面の凹凸位置等を測定するためにあえて凹凸部を選定した主軸測定軌跡を自動的に決定させたりすることができる。
【００２１】
また、請求項９に記載のＮＣ加工装置によれば、例えば測定可能条件を満足する主軸測定軌跡を制御手段が自動的に求めてタッチセンサ（主軸）を移動させる。
これにより、ワークの形状をより容易に測定することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。
●［ＮＣ加工装置の外観とタッチセンサの特性等（図１、図２）］
図１は本発明のＮＣ加工装置１０の一実施の形態の概略外観図を示している。また図２（Ａ）はタッチセンサＴＳの概略外観図と概略特性図を示しており、図２（Ｂ）は図１に示すＮＣ加工装置１０の概略構成を示している。
本発明のＮＣ加工装置１０は、直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向に移動させることが可能な主軸２０と、主軸２０の移動及び主軸２０に備えた工具Ｋ（加工手段に相当）の駆動を制御する制御手段３０とを備えている。なお、移動可能な方向は、主軸２０からワークＷに向かう方向（図１の場合、Ｚ軸方向）と、前記方向に対して垂直な方向（図１の場合、Ｘ軸方向またはＹ軸方向）との、少なくとも２つの方向に移動させることができればよい。
【００２３】
主軸２０には、少なくとも工具ＫとタッチセンサＴＳとのどちらかを選択して備える（取り付ける）ことが可能である。なお図１の例に示すように、主軸２０は工具ＫまたはタッチセンサＴＳを取り付けるヘッド部が１つのものを用いて、工具ＫからタッチセンサＴＳへと交換するタイプの主軸２０を含むとともに、予めヘッド部を複数有する主軸２０に工具Ｋ及びタッチセンサＴＳを各ヘッド部に取り付けておき、ワークＷに対向するヘッド部を自由に変更できるタイプの主軸２０をも含む。どちらのタイプの主軸２０も、「少なくとも工具ＫとタッチセンサＴＳとのどちらかを選択して備える（取り付ける）ことが可能」である。
【００２４】
制御手段３０は、作業者からの指示等を入力する入力手段３０ａと、入力状態や加工状態等を表示する表示手段３０ｂと、ワークＷを加工するための加工プログラム（ＮＣプログラム）やワークＷの形状を測定するための測定プログラムや加工後のワークの３次元形状モデルデータ（例えば加工後のワークの理想的な形状を示す３次元形状データ）等が記憶された記憶手段３０ｄ（図２（Ｂ）参照）を備えている。なお、図２（Ｂ）に示す概略構成では、各種のインターフェースを（タッチセンサＴＳとＣＰＵ３０ｃの間、入力手段３０ａとＣＰＵ３０ｃの間等）省略している。
なお測定プログラムには、タッチセンサＴＳをワークＷ上で押し付け方向に対して垂直の方向に移動させる主軸の軌跡を示す主軸測定軌跡、主軸測定軌跡を決定するプログラム、タッチセンサＴＳの移動位置とタッチセンサＴＳからの信号に基づいて測定形状データを作成するプログラム、作成した測定形状データを補正するプログラム等がある。
【００２５】
主軸２０に工具Ｋを備えた場合、制御手段３０（制御手段３０のＣＰＵ３０ｃ）は記憶手段３０ｄに記憶されている加工プログラムに基づいて、テーブルＴＢに固定されたワークＷを加工することが可能である。
ワークＷの表面の形状を測定する場合、タッチセンサＴＳは、主軸２０からワークＷに向かう方向（図１及び図２の場合、Ｚ軸方向）にワークＷに対して押し付けられる。タッチセンサＴＳの先端部ＴＳＳは、スプリング等の弾性部材にて前記押し付け方向（図１及び図２の場合、Ｚ軸方向）に付勢されており、押し付け方向にスライド可能である。そしてワークＷに押し付けたタッチセンサＴＳを、押し付け方向に対して垂直の方向（図１の場合、Ｘ軸方向またはＹ軸方向）に、所定の速度で移動させると、先端部ＴＳＳはワークＷの凹凸に応じて押し付け方向に平行に移動する。そしてタッチセンサＴＳは、先端部ＴＳＳが凹凸に応じて移動した距離（ストローク量またはスライド量）に関する信号を出力する（図２（Ａ）参照）。
【００２６】
また主軸２０にタッチセンサＴＳを備えた場合、制御手段３０（制御手段３０のＣＰＵ３０ｃ）は記憶手段３０ｄに記憶されている測定プログラムに基づいて主軸移動手段２２を制御して、工具Ｋで加工したワークＷの表面に対してタッチセンサＴＳの先端部ＴＳＳを押し付け（スライド可能な方向から押し付け）、押し付け方向に対して垂直方向にタッチセンサＴＳを移動させる。そして制御手段３０（制御手段３０のＣＰＵ３０ｃ）は、タッチセンサＴＳを移動させた方向及び速度と、ワークＷの凹凸に応じて出力されるタッチセンサからの信号とに基づいて、ワークＷの形状を連続的に測定した測定形状データを作成することができる。
【００２７】
●［測定形状データを作成する方法の例（図３、図４）］
次に図３を用いて、加工後のワークＷの表面を測定して作成した測定形状データの例を示す。図３（Ａ）の例では、加工後のワークＷの表面には、ほぼ中央に略直方体（この例では末広がり状の台形形状）の部分を残し、その周囲を凹状に削り取った形状に形成されている。
例えば制御手段３０は、タッチセンサＴＳの先端部ＴＳＳを図３（Ａ）におけるＡ点に押し付け、速度ＶでＸ軸方向に沿ってＢ点まで移動させ、移動させた速度及び方向とタッチセンサＴＳからの信号とに基づいて、図３（Ｂ）の例に示すような測定形状データを作成する。制御手段３０は、移動中における主軸２０のＸ座標及びＹ座標については、主軸２０を移動させている自分自身で判っている。またタッチセンサＴＳの先端部ＴＳＳのＺ座標については、主軸２０のＺ座標とタッチセンサＴＳからの信号とに基づいて換算することができる。
【００２８】
また同様に制御手段３０は、タッチセンサＴＳの先端部ＴＳＳを図３（Ａ）におけるＣ点に押し付け、速度ＶでＹ軸方向に沿ってＤ点まで移動させ、移動させた速度及び方向とタッチセンサＴＳからの信号とに基づいて、図３（Ｃ）の例に示すような測定形状データを作成することが可能である。
これらの「ワークＷの表面形状を連続的に測定した測定形状データ」を、ワークＷの複数の個所で、複数の方向に対して作成し、作成した複数の測定形状データを、測定した位置及び方向に応じて配置すれば、図３（Ｄ）に示すようにワークＷの形状を３次元的に表すことも可能である。
【００２９】
しかし、タッチセンサＴＳをワークＷの表面に接触させた状態で、ＸＹ平面上において移動させた場合、ワークＷの凹凸形状によっては、先端部ＴＳＳによるＺ軸方向の測定が困難な場合がある。例えば図４（Ａ）に示すように、タッチセンサＴＳをＸ軸方向に平行に移動させるとき、タッチセンサＴＳの移動方向に対してワークＷの表面の傾斜角度が極端に変化する場合や大きい下り傾斜の場合（図４（Ａ）の例では角度９０°）、タッチセンサＴＳの先端部ＴＳＳがワークＷの一部において「飛び越し」や「振動」を発生させる場合がある。また図４（Ｂ）に示すように、タッチセンサＴＳの移動方向に対してワークＷの表面の傾斜角度が大きい上り傾斜の場合（図４（Ｂ）の例では角度９０°）、先端部ＴＳＳがワークＷの表面を追従していくことができない場合がある。
そこで、ワークの凹凸形状に応じて測定が可能であるか否か（測定可能条件を満足するか否か）を判定し、測定可能条件を満足する場合と満足しない場合に応じて、タッチセンサＴＳの動作を制御（移動に関する制御方法を変更）する。また、タッチセンサＴＳの移動に関する制御方法を変更すると、タッチセンサＴＳからの信号に基づいて作成する測定形状データに影響を及ぼす場合があるため、測定形状データの作成方法も変更する。
【００３０】
●［測定可能条件の判定と、測定可能条件を満足しない場合の処理（図５、図６）］
次に図５（Ａ）及び（Ｂ）、図６を用いて測定可能条件の判定方法について説明する。
記憶手段３０ｄには、ワークＷの３次元形状モデルデータが記憶されている。そして制御手段３０は、ワークＷに対して押し付け方向から押し付けたタッチセンサＴＳの先端部ＴＳＳが接触するワークＷ上の表面と、先端部ＴＳＳの押し付け方向とのなす角度（角度θ１）を、３次元形状モデルデータに基づいたワークＷの形状から推定する。
すなわち制御手段３０は、３次元形状モデルデータからワークＷの形状を推定し、推定したワークＷ上の「どの位置に」「どの方向から」タッチセンサＴＳの先端部ＴＳＳを押し付けるのか推定することができる。また先端部ＴＳＳがワークＷに対して押し付け方向に押し付けている押圧力Ｆｓは、タッチセンサＴＳＳからの信号に基づいて認識することが可能である（先端部ＴＳＳのスライド量に応じて、先端部ＴＳＳを付勢しているスプリング等の弾性部材の復元力が変化するため）。
【００３１】
図５（Ａ）は先端部ＴＳＳが接触しているワークＷの表面と先端部ＴＳＳの押し付け方向とのなす角度（θ１）が比較的大きい場合の例を示しており、図５（Ｂ）は角度（θ１）が比較的小さい場合の例を示している。また、図６は、ワークＷの表面を移動させるタッチセンサＴＳの様子を３次元形状で表した例を示している。
図５（Ａ）及び（Ｂ）の例では、先端部ＴＳＳの押し付け方向と先端部ＴＳＳが接触しているワークＷの部位との角度がθ１である。先端部ＴＳＳが押し付け方向に押し付ける押圧力Ｆｓは、ワークＷの面に沿う方向の力Ｆａと、ワークＷの面に垂直な方向の力Ｆｂとに分解可能である。そして力Ｆｂと逆方向（法線方向）に向かい、Ｆｂと同じ大きさの力である力Ｆｒが、ワークＷの面から先端部ＴＳＳが受ける抗力Ｆｒである。
（抗力Ｆｒの大きさ）＝（押圧力Ｆｓの大きさ）＊sin（θ１）で表すことができる。
抗力Ｆｒの大きさが小さい場合、図５（Ｂ）に示すようにワークＷの表面と先端部ＴＳＳの押し付け方向とのなす角度（θ１）が小さい面（移動方向に対する傾斜角度が大きい面）に先端部ＴＳＳが接触していることになる。なお制御手段３０は、押圧力Ｆｓが所定値以上の大きさになるように、先端部ＴＳＳのＺ軸方向の位置を制御することが好ましい。
【００３２】
抗力Ｆｒの大きさが小さい場合（図５（Ｂ）に示すように角度θ１が小さい場合）、先端部ＴＳＳが接触しているワークＷ上の部位が、ワークＷの表面における期待する部位でない可能性がある。このような部位では、抗力Ｆｒを大きくすることが困難な場合がある（例えば角度（θ１）が０（ゼロ）の場合）。
このような部位の判定を行うには、抗力Ｆｒの大きさが測定可能閾値以上であるか否かを判定すればよい。
制御手段３０は、タッチセンサＴＳの先端部ＴＳＳが接触するワークＷの部位において、（３次元形状モデルデータに基づいてワークＷの形状を推定して）前記部位と押し付け方向との角度（θ１）と、押圧力Ｆｓとに応じた抗力Ｆｒの大きさを求め、抗力Ｆｒの大きさが測定可能閾値以上である場合は測定可能条件を満足すると判定し、抗力Ｆｒの大きさが測定可能閾値未満である場合は測定可能条件を満足しないと判定する。
【００３３】
そして測定可能条件を満足しない部位では、タッチセンサＴＳからの信号を破棄（例えば図４（Ａ）に示す「飛び越し」や「振動」に相当する信号を無視）、またはタッチセンサＴＳをワークＷから離脱させる（例えば図４（Ｂ）に示す「追従不能」部位を離脱させて通過させる（押し付け方向の反対方向に移動させて先端部ＴＳＳがワークＷに接触しないようにして通過させる））。
この場合、測定可能条件を満足しない部位については、測定形状データを作成できないため、例えば３次元形状モデルデータに基づいて測定可能条件を満足しない部位の測定形状データを作成してもよい（この場合、当該部位の形状は、実際の測定に基づいた形状でなく、３次元形状モデルデータに基づいた形状であるということを識別可能にする）。
【００３４】
上記の説明では測定可能条件を抗力Ｆｒの大きさで判定したが、測定可能条件の判定は、３次元形状モデルデータに基づいてワークＷの形状を推定し、先端部ＴＳＳと接触するワークＷの部位と押し付け方向とのなす角度（θ１）が測定可能閾値以上であるか否かを判定するようにしてもよい。この場合、角度（θ１）が測定可能閾値以上である場合は測定可能条件を満足し、角度（θ１）が測定可能閾値未満である場合は測定可能条件を満足しないと判定する。
なお、測定可能条件を判定する場合、制御手段３０は、先端部ＴＳＳが現在接触しているワークＷ上の部位を判定可能であるのはもちろんのこと、現在先端部ＴＳＳが接触していないワークＷ上の部位（例えば移動先の部位を予測して）についても判定可能である。（３次元形状モデルデータに基づいてワークＷの３次元形状を推定できるため）
【００３５】
なお、抗力Ｆｒの大きさや角度（θ１）が測定可能閾値未満であっても、タッチセンサＴＳを低い速度（例えば数［ｍｍ／ｓｅｃ程度］で移動させれば、タッチセンサＴＳからの信号を用いて測定形状データを作成可能なワーク上の部位も有り得る。例えば角度θ１が小さいが、対象部位が下り傾斜の場合、低速でタッチセンサＴＳを移動させれば、「飛び越し」や「振動」を抑制できる場合がある。
例えば測定可能閾値よりも小さい低速用閾値を設定し、測定可能閾値＞（抗力Ｆｒの大きさ、または角度（θ１））≧低速用閾値、を満足する場合、タッチセンサＴＳからの信号の破棄や離脱を行わずに、移動速度を低下させて、タッチセンサＴＳからの信号を取り込んで測定形状データの作成に使用することも可能である。
図５（Ａ）及び（Ｂ）に示す例の場合、区間Ａ２でおいてはタッチセンサＴＳを移動させる速度を、区間Ａ１または区間Ａ３における移動速度よりも低下させる。
なお、抗力Ｆｒにおける測定可能閾値や低速用閾値等は、タッチセンサＴＳを移動させる速度、加工時におけるワークＷの表面仕上げ精度、押圧力Ｆｓ等に応じて適切な値を実験的に求めればよい。
【００３６】
●［作業者への表示］
本実施の形態にて説明するＮＣ加工装置１０は、ワークの形状をより容易に測定することが可能であるとともに、測定困難な個所に対して適切な処置を可能とするものである。従来では作業者がノギス等の計測器を用いて行っていた、ワーク形状の測定を、ＮＣ加工装置１０に備えたタッチセンサＴＳにて行わせるため、より容易に測定することが可能である。
例えばタッチセンサＴＳを用いて測定形状データを作成する場合、制御手段３０は、記憶手段３０ｄに記憶されている３次元形状モデルデータに基づいて、表示手段３０ｂに３次元形状のワークＷを表示する。そして表示しているワークＷ上に先端部測定軌跡（押し付け方向に対して垂直の方向にタッチセンサＴＳを移動させて先端部ＴＳＳがワーク表面と接触する軌跡を示しており、図７（Ａ）〜（Ｃ）中の点線にて示す軌跡）を表示し、ワークＷ上に表示している先端部測定軌跡において測定可能条件を満足しない部分を識別可能に表示する。なお、先端部測定軌跡の表示を省略して、３次元形状のワークＷを表示して、ワークＷの表面を「測定可能条件を満足する位置」と「測定可能条件を満足しない位置」のいずれかに識別可能となるように表示してもよい。
これにより作業者は、制御手段３０による測定可能条件の判定にて「満足する」と判定されて実際に測定している先端部測定軌跡上の個所と、「満足しない」と判定されて実際には測定されていない個所とを明確に把握することができるため、便利である。
【００３７】
●［測定軌跡（先端部測定軌跡及び主軸測定軌跡）の決定方法（図７）］
測定軌跡（先端部測定軌跡及び主軸測定軌跡）の決定方法については種々の方法があり、以下に測定軌跡の決定方法の例について順に説明する。
なお、説明における「先端部測定軌跡」は、タッチセンサＴＳの先端部ＴＳＳが接触するワーク表面上の軌跡であり、「主軸測定軌跡」は、先端部ＴＳＳに「先端部測定軌跡」をトレースさせるための主軸の軌跡でありワークＷからやや離れた（押し付け方向と反対方向にやや離れた）位置の軌跡である。
【００３８】
［１．作業者が指示する方法］
この方法では、作業者がワーク表面に接触させる先端部ＴＳＳの先端部測定軌跡を指示し、制御手段３０は指示された先端部測定軌跡から主軸を移動させる主軸測定軌跡を自動的に決定する。
記憶手段３０ｄに記憶されている３次元形状モデルデータでは、ワークＷの各位置は固有の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を有している。作業者は表示手段３０ｂに３次元形状のワークＷを表示させて、表示したワークＷの任意の位置をマウス等の入力手段で指示することで、測定開始位置と測定終了位置とを指示することが可能である。そして作業者は「測定開始位置と測定終了位置」の組み合わせを複数指示することで、複数の測定軌跡（先端部測定軌跡）を指示することができる。
【００３９】
制御手段３０は、表示手段３０ｂに表示しているワークＷ上で指示された測定開始位置の座標と、指示された測定終了位置の座標とを読み取り、読み取った座標を結ぶ直線を先端部測定軌跡として認識して記憶手段３０ｄに記憶し、この先端部測定軌跡を先端部が通過するように主軸２０を移動させる主軸測定軌跡を決定して記憶手段３０ｄに記憶する。
そして制御手段３０は、測定形状データを作成する場合、記憶手段３０ｄに記憶されている主軸測定軌跡に基づいてタッチセンサＴＳ（主軸２０）を移動させる。
【００４０】
［２．制御手段が加工プログラムに基づいて決定する方法］
この方法では、制御手段３０が加工プログラムから先端部測定軌跡を自動的に決定し、当該先端部測定軌跡から主軸測定軌跡を自動的に決定する。
主軸２０に工具K（加工手段）を備えた場合、制御手段３０は記憶手段３０ｄに記憶されている加工プログラムに基づいて主軸２０の位置を移動させ、主軸２０に備えた工具KにてワークＷを加工することが可能である。従って制御手段３０は、ワークＷを加工する際にワークＷ上を移動させる工具Ｋ（すなわち主軸２０）の軌跡を示す主軸加工軌跡を認識することが可能である。加工の結果を測定するには、主軸加工軌跡をトレースして測定すればよい場合もある。
【００４１】
例えば主軸加工軌跡は工具Ｋを押し付ける押し付け方向（Ｚ軸方向）や、押し付け方向に垂直な方向（Ｘ軸方向またはＹ軸方向）の成分を有している。この主軸加工軌跡に基づいた主軸測定軌跡を決定する場合、例えば主軸加工軌跡の成分から押し付け方向に垂直な方向（Ｘ軸方向またはＹ軸方向）の成分を抽出して主軸測定軌跡を決定してもよいし、主軸加工軌跡をワーク表面上に投影（押し付け方向に投影）して先端部測定軌跡を求めて（この場合の先端部測定軌跡を図７（Ａ）中に点線にて例示）を決定し、当該先端部測定軌跡から主軸測定軌跡を決定することが可能である。
例えば図７（Ａ）の例に示すように、加工の際、制御手段３０は工具Ｋの先端を「Ｉｎ」の位置から点線で示す軌跡に沿って移動させ、所々で工具ＫをワークＷに押し付け等することで加工を行い、「Ｏｕｔ」の位置にて加工を終了する。この所々で工具ＫをワークＷに押し付ける方向の軌跡は無視して、この押し付け方向に垂直な方向の成分の先端部測定軌跡に決定し、この先端部測定軌跡から主軸測定軌跡を決定する。
【００４２】
［３．制御手段がワーク形状の凹凸部に基づいて決定する方法］
この方法では、制御手段３０が目標３次元データから先端部測定軌跡を自動的に決定し、当該先端部測定軌跡から主軸測定軌跡を自動的に決定する。
制御手段３０は、記憶手段３０ｄに記憶されている３次元形状モデルデータに基づいて、ワークＷの形状の凹凸部を認識し、凹凸部に基づいて先端部測定軌跡を決定する。
【００４３】
例えばワークＷの表面のうねり形状を測定したい場合は、ワークＷの凹凸部を回避した先端部測定軌跡を決定する。制御手段３０は、推定したワークＷの３次元形状からワークＷの各面（図７（Ｂ）の例では面１〜面１１）を認識し、各面において先端部測定軌跡を決定して主軸測定軌跡を決定する。
図７（Ｂ）に示す例の場合、制御手段３０は、面Ｍ１を測定する先端部測定軌跡、面Ｍ２を測定する先端部測定軌跡、面Ｍ１１を測定する先端部測定軌跡等、ワークＷの凹凸部を回避した先端部測定軌跡（図７（Ｂ）中に点線にて例示）を決定し、これらから各主軸測定軌跡を決定する。
【００４４】
また例えばワークＷの表面の凹凸部の位置や形状等を測定したい場合は、ワークＷの凹凸部を通る先端部測定軌跡を決定する。制御手段３０は、推定したワークＷの３次元形状からワークＷの各面（図７（Ｂ）の例では面１〜面１１）を認識し、複数の面を通過する先端部測定軌跡を決定して主軸測定軌跡を決定する。
図７（Ｃ）に示す例の場合、制御手段３０は、複数の面を通る先端部測定軌跡（図７（Ｃ）中に点線にて例示）を決定し、これらから各主軸測定軌跡を決定する。
【００４５】
［４．制御手段が測定可能条件の判定結果に基づいて決定する方法］
この方法では、制御手段３０が、目標３次元データから推定したワーク形状と、推定したワーク形状の各部位の測定可能条件の判定結果とから先端部測定軌跡を自動的に決定し、当該先端部測定軌跡から主軸測定軌跡を自動的に決定する。
制御手段３０は、記憶手段３０ｄに記憶されている３次元形状モデルデータに基づいてワークＷの形状を推定することが可能である。そして制御手段３０は、推定したワークＷの各部位において測定可能条件を満足するか否かを判定することが可能であり、測定可能条件を満足する先端部測定軌跡を自動的に決定し、当該先端部測定軌跡から主軸測定軌跡を自動的に決定することが可能である。
【００４６】
本発明のＮＣ加工装置１０は、本実施の形態で説明した外観、構成、判定方法、制御方法等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のＮＣ加工装置１０の一実施の形態の概略外観図である。
【図２】タッチセンサＴＳの概略外観、概略特性と、ＮＣ加工装置１０の概略構成を示す図である。
【図３】測定形状データを作成する方法の例を説明する図である。
【図４】タッチセンサＴＳの先端部ＴＳＳにて測定が困難な場合の例を説明する図である。
【図５】測定可能条件の判定方法について説明する図である。
【図６】ワークＷの表面を移動させるタッチセンサＴＳの様子を３次元形状で表した例を示す図である。
【図７】測定軌跡（先端部測定軌跡及び主軸測定軌跡）の決定方法の例について説明する図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０      ＮＣ加工装置
２０      主軸
２２      主軸移動手段
３０      制御手段
３０ａ    入力手段
３０ｂ    表示手段
３０ｃ    ＣＰＵ
３０ｄ    記憶手段
Ｆｓ      押圧力
Ｆｒ      抗力
Ｋ        工具（加工手段）
ＴＢ      テーブル
ＴＳ      タッチセンサ
ＴＳＳ    先端部
Ｗ        ワーク
【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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