(57)【要約】【課題】  工作機械の計測能力評価の信頼性を向上させる。【解決手段】  工作機械と前記工作機械に接続される端末とを含むシステムのうち、前記工作機械の計測能力評価を行うための方法であって、予め測定されるワークの測定結果を入力する工程と、公差を決定する工程と、前記ワークをマスターワークとして当該マスターワークの測定部位を所定回数繰り返し測定する工程と、前記所定回数繰り返し測定された結果を前記公差と比較する工程とを含み、前記比較する工程において前記工作機械の計測能力が良好か否かを判断するものであって、前記所定回数繰り返し測定する工程では、前記工作機械のワーク測定プローブによる測定が含まれ、前記ワーク測定プローブによる測定は、ベクトル情報（Ｉ，Ｊ，Ｋ）の入力により計測面に対して前記ワーク測定プローブの先端部が面直に接するように制御が行われることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械と前記工作機械に接続される端末とを含むシステムのうち、前記工作機械の計測能力評価を行うための方法であって、
予め測定されるワークの測定結果を入力する工程と、
公差を決定する工程と、
前記ワークをマスターワークとして当該マスターワークの測定部位を所定回数繰り返し測定する工程と、
前記所定回数繰り返し測定された結果を前記公差と比較する工程と
を含み、
前記比較する工程において前記工作機械の計測能力が良好か否かを判断するものであって、
前記所定回数繰り返し測定する工程では、前記工作機械のワーク測定プローブによる測定が含まれ、前記ワーク測定プローブによる測定は、ベクトル情報（Ｉ，Ｊ，Ｋ）の入力により計測面に対して前記ワーク測定プローブの先端部が面直に接するように制御が行われる
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記所定回数繰り返し測定する工程が開始されるまでの段階で、前記工作機械のワーク温度測定プローブによる測定がさらに含まれ、前記ワーク温度測定プローブによる測定では、前記マスターワークの測定温度に基づいたマスター寸法変換処理が行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記マスター寸法変換処理では、前記マスターワークの材質及び温度ごとの膨張率を記録したテーブルが参照され、前記マスターワークの元の寸法に対して前記温度に対する前記膨張率を乗じた値を新マスターワーク寸法とするように処理されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
工作機械と前記工作機械に接続される端末とを含むシステムのうち、前記工作機械の計測能力評価を行うために前記システム上で実行されるプログラムであって、
前記端末に、予め測定されるワークの測定結果を入力させるステップと、
前記端末に、公差を決定させるステップと、
前記工作機械に、前記ワークをマスターワークとして当該マスターワークの測定部位を所定回数繰り返し測定させるステップと、
前記端末に、前記所定回数繰り返し測定された結果を前記公差と比較させるステップと
を実行するものであって、
前記比較するステップにおいて前記工作機械の計測能力が良好か否かを判断するものであって、
前記所定回数繰り返し測定するステップでは、前記工作機械のワーク測定プローブによる測定が含まれ、前記ワーク測定プローブによる測定は、ベクトル情報（Ｉ，Ｊ，Ｋ）の入力により計測面に対して前記ワーク測定プローブの先端部が面直に接するように制御が行われる
ことを特徴とするプログラム。
【請求項５】
前記所定回数繰り返し測定させるステップが開始されるまでの段階で、前記工作機械のワーク温度測定プローブによる測定がさらに含まれ、前記ワーク温度測定プローブによる測定では、前記マスターワークの測定温度に基づいたマスター寸法変換処理が行われる
ことを特徴とする請求項４に記載のプログラム。
【請求項６】
前記マスター寸法変換処理では、前記マスターワークの材質及び温度ごとの膨張率を記録したテーブルが参照され、前記マスターワークの元の寸法に対して前記温度に対する前記膨張率を乗じた値を新マスターワーク寸法とするように処理されることを特徴とする請求項５に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広く工作機械の測定誤差や計測能力を評価する方法等に関し、より詳細には、多軸制御可能な数値制御機械（ＮＣあるいはＣＮＣ工作機械）の測定誤差や計測能力を評価したり、機上計測の信頼性を確認したりするための方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、機械部品の寸法測定や工作に際しては、例えば測定／工作テーブル上にセッティングされた被測定物に対して３次元方向に移動制御可能なプローブ（測定子）の先端を接触させて所定箇所の測定を行うなどして、その誤差や精度を評価することが行われてきたが、これらの誤差や精度を高めるために様々な工夫がなされてきた。
【０００３】
例えば、３次元測定機の各機械軸の真直度や機械軸間の直角度の誤差評価を容易且つ高精度に行うことができる測定誤差評価方法が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
すわなち、特許文献１には、プローブ先端が３つの互いに直交する機械軸に沿って被測定物に対して相対移動するように構成された３次元測定機の測定誤差評価方法であって、仮想基準平面内に設定される基準軸に対して、前記仮想基準平面内で傾斜した直線上に中心を並べて配列された複数個の球体を有する３次元測定機用ゲージを、前記基準軸が３次元測定機の一つ機械軸方向に平行で、且つ、前記仮想基準平面が残りの２つの機械軸の何れかと平行になるように３次元測定機の測定テーブル上にセッティングする第１の手順と、前記基準軸の方向を一つの座標軸の方向とした直角座標系を前記仮想基準平面上に設定し、この座標系に対する各球体の中心位置を３次元測定機により測定する第２の手順と、３次元測定機用ゲージを前記基準軸回りに１８０度反転させて３次元測定機の測定テーブル上に再度セッティングする第３の手順と、前記基準軸の方向を一つの座標軸の方向とする直角座標系を前記仮想基準平面上に設定し、この座標系に対する各球体の中心位置を３次元測定機により測定する第４の手順とを順次行うことを特徴とする３次元測定機の誤差評価方法が開示されている。
【０００５】
また、従来、表面性状測定機の校正では、時間と手間と熟練を要するものであったことに鑑み、簡便に、かつ、精密に表面性状測定機を校正する表面性状測定機の校正方法も提案されている（特許文献２）。
【０００６】
すなわち、特許文献２には、基点を支点として揺動可能に支持されたアームと、前記アームの他端側に設けられ前記揺動により測定子の先端が描く円弧の略接線方向から被測定物に接触または近接する該測定子を先端に有するスタイラスと、前記測定子が前記被測定物の表面に当接あるいは近接した状態で前記アームをｘ方向に移動させる移動手段と、前記基点のｘ方向の変位を検出する第１検出手段と、前記アームの揺動によるｚ方向への変位を前記アーム上の点のｚ方向への変位量に基づいて検出する第２検出手段と、前記第１検出手段および前記第２検出手段の検出結果に対して前記揺動に起因するずれ量を補正して前記被測定物表面の測定データを得る補正演算手段とを備え、前記被測定物の表面を測定する表面性状測定機の校正方法において、断面形状に略真円の一部を含む校正用ゲージを測定する測定工程と、前記校正用ゲージの中心座標を（ｘｃ、ｚｃ）とし半径をｒとした円の式に基づく評価式に前記測定工程にて得られた前記第１検出手段および前記第２検出手段の検出結果を代入する代入工程と、前記代入工程にて得られた結果に基づいて前記第２検出手段の検出結果に対する前記測定子の先端のｚ座標のゲインと共に前記ずれ量に含まれる各パラメータを校正する校正工程と、を備えることを特徴とした表面性状測定機の校正方法が開示されている。
【０００７】
また、より高精度、より簡便に構成可能な三次元座標測定機ゲージを提供するとともに、当該三次元座標測定機ゲージを用いた精度評価方法も提案されている（特許文献３）。
【０００８】
すなわち、特許文献３には、三次元座標測定機の精度を評価するためのゲージであって、上面が平坦な基板と前記基板の上面に配置される第１の球体列と、前記基板の上面に対して傾斜して配置される第２の球体列と、を備えることを特徴とする三次元座標測定機ゲージが開示されている。そして、この具体的構成例として、基板３の表面に固定された第１の球体４及び第２の球体５と、前記基板３の表面から突出して設けられた第１の柱７上に固定された第３の球体６とを備えることにより、三次元座標測定機を精度評価するための三次元座標測定機ゲージ１が開示されている。
【０００９】
また、アームの長さ、及び触針高さの最適な校正値を同時に求めることができる測定機の校正方法等も提案されている（特許文献４）。
【００１０】
すなわち、特許文献４には、Ｘ方向移動自在に設けられた検出器と、前記検出器に設けられた支点にＸＺ面内に揺動自在に支持された触針とが備えられ、前記触針でワークの表面をトレースしたときの前記検出器のＸ方向移動量及び前記触針のＺ方向変化量に基づき、ワークの表面粗さ及び輪郭形状を求める測定機において、前記支点からの前記触針の先端のＺ方向距離である触針高さの設計値、前記支点からの前記触針の先端のＸ方向距離であるアーム長さの設計値及び前記触針の先端半径の設計値を入力し、半径寸法が既知の第１のボールゲージに対し、測定範囲を高さ方向に複数段階に分割して、前記第１のボールゲージを触針でトレースし、高さ方向に測定範囲の異なる前記第１のボールゲージの複数の測定データを求め、互いに平行で段差寸法が既知の２面を有する段差ゲージの、前記２面をＸ方向に平行に置き、前記触針で前記２面をトレースして段差測定データを求め、前記第１のボールゲージと比較して小径で、かつ半径寸法が既知の第２のボールゲージを触針でトレースし、前記第２のボールゲージの測定データを求めるとともに、前記第２のボールゲージの測定データに基づき触針の先端半径値を仮校正し、前記第１のボールゲージの複数の測定データ、前記段差ゲージの測定データ、及び前記仮校正された触針の先端半径値に基づき、予め定義した評価関数を計算し、算出された値が収束するまで最適化計算を行うことにより、前記触針高さ、及び前記アーム長さを同時に校正することを特徴とする測定機の校正方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−３３０４２８号公報
【特許文献２】特開２００４−３３３３１２号公報
【特許文献３】特開２０１２−５８０５７号公報
【特許文献４】特開２０１５−１７５７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の状況を総括すると、工作機械の機上でワークを測定した場合、その測定値の信頼性を判断することは困難であった。その原因には、機械的な誤差、熱膨張の影響、切り粉などのコンタミの影響等が挙げられる。そこで、工作機械の機上でワークを測定した場合の測定結果の評価については、予めノギスやマイクロメータ、三次元測定機でワークを測定しておき、その測定結果を正しいものとして、工作機械上で測定した結果がどの程度ずれているかといった観点からあくまで目安として判断されていた。この場合、工作機械上での測定結果がワークの要求公差範囲内であれば一応良好と判断されてきたが、その値が真に正しいかどうかの定量的な判断基準は知られていなかった。そのため、工作機械上で測定した測定結果を正式な測定レポートとして取り扱うことは困難であった。
【００１３】
一方で、近年は工作機械の複合機化と自動化とが進み、一旦ワークを工作機械にセットし、全自動により、粗加工から仕上げ加工、そして５軸等の側面加工等までの一連の加工が実施される傾向にある。そこで、加工後のワークが要求仕様通りの精度に仕上がっているかどうかを判断するための計測工程が改めて重要な工程となり、かかる意味での新たな計測能力評価方法が求められている。
なお、この工程を機上で行うことができれば作業効率を向上させることが期待できる。また、工作機械は経年変化をするので、計測能力評価を定期的に行い、そのトレンドをモニタリングして判断基準の要素に加えていくことも望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで、本発明の一実施形態にかかる計測能力評価方法は、工作機械と前記工作機械に接続される端末とを含むシステムのうち、前記工作機械の計測能力評価を行うための方法であって、予め測定されるワークの測定結果を入力する工程と、公差を決定する工程と、前記ワークをマスターワークとして当該マスターワークの測定部位を所定回数繰り返し測定する工程と、前記所定回数繰り返し測定された結果を前記公差と比較する工程とを含み、前記比較する工程において前記工作機械の計測能力が良好か否かを判断するものであって、前記所定回数繰り返し測定する工程では、前記工作機械のワーク測定プローブによる測定が含まれ、前記ワーク測定プローブによる測定は、ベクトル情報（Ｉ，Ｊ，Ｋ）の入力により前記ワーク測定プローブの先端部が計測面に対して面直に接するように制御が行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一実施形態にかかる計測能力評価方法等によれば、工作機械上での計測結果が真に正しいかどうかを定量的に判断でき、これにより、計測能力評価の信頼性を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態にかかる計測能力評価方法を実施するシステムモジュール等の構成概念を説明する説明図である。
【図２】図１に示したモジュールのうち、測定プログラム生成モジュール内のサブモジュール等の構成概念を説明する説明図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる計測能力評価方法における自由曲面計測処理フローを説明するフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態にかかる計測能力評価方法において実施される計測が対象とする自由曲面例を説明する説明図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる計測能力評価方法において実施される計測が対象とする他の自由曲面例を説明する説明図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる計測能力評価方法における処理フローを説明するフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態にかかる計測能力評価方法における処理フローを説明するフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態にかかる計測能力評価方法において出力される出力例を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施形態にかかる計測能力評価方法及びプログラムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
図１に、本発明の一実施形態にかかる計測能力評価方法を実施するシステムモジュール等の構成概念を示す。これらのシステムモジュール等は、一実施形態において以下のハードウェア（図１において不図示）を前提としている。
［ハードウェア構成例］
（１）ＮＣ等の工作機械（３〜６軸のマシニングセンタ、あるいは、複合加工機）
（２）外付け端末（ＰＣ等）
工作機械には、測定プログラム生成モジュール（一実施形態において、商品名：ＮＣゲージを採用することができる）や統計分析ソフトウェア（一実施形態において、商品名：O-QIS, SolaraMPを採用することができる）が実装されている。あるいは、これらのソフトウェアはＰＣ等の外付け端末に実装されてもよい（この場合には、工作機械から外付け端末へ測定データが逐次送信されることとなる）。
なお、以下の実施例では、工作機械については、プローブがＢ軸回転可能な複合加工機を例にとって説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｂ軸回転可動部を備えるマシニングセンタにも適用可能である。
【００１９】
ここで、測定プログラム生成モジュールは、工作機械側のＡＰＩ（Application Programing Interface）を介して通信する。また、統計分析ソフトウェアは、測定プログラム生成モジュールで測定された結果を分析するための種々の処理を実施する。
【００２０】
図１において、システムモジュール１００は、ＮＣ等の工作機械側に実装される工作機械制御モジュール１１０とＰＣ等の端末側に実装される端末側モジュール１２０とを含む。工作機械制御モジュール１１０は、ＮＣ等の工作機械（不図示）に接続される少なくとも２種類のプローブからの測定信号を受信する。
【００２１】
少なくとも２種類のプローブのうちの１つは、ワーク形状測定用のプローブ１９１である。他の１つは、ワーク温度測定用のプローブ１９２である。
本発明の一実施形態におけるシステムモジュール１００の特徴は、ワーク形状測定用のプローブからの測定データのみならず、ワーク温度測定用のプローブからの測定データも考慮して処理されることにある（詳細については後述）。
【００２２】
なお、プローブのキャリブレーション等にあたっては、一例として、マスターゲージ１９９が使用される。具体的には、測定に使用されるプローブは測定プログラム生成モジュールに登録され、プローブのキャリブレーションが行われる。キャリブレーションの結果は、測定プログラム生成モジュールの測定結果の補正に使用される。なお、５軸制御マシニングセンタの場合には回転軸（第５軸であるＣ軸と、第４軸であるＡ軸またはＢ軸）のキャリブレーションも必要とされる。
【００２３】
工作機械制御モジュール１１０は、ワーク形状測定プローブ１９１からの測定データを受信して処理するための測定プログラム生成モジュール１１１と、ワーク温度測定プローブ１９２からの測定データを受信して処理するための専用マクロプログラム１１２と、マクロ変数に温度情報等を書き込むマクロ変数生成等モジュール１１３とを含む。
【００２４】
本発明の一実施形態において、マクロ変数生成等モジュール１１３で生成された温度に関するマクロ変数は端末側モジュール１２０内の温度補正モジュール１１２へ送信され、温度補正処理（後述）されたうえで測定プログラム生成モジュール１１１へフィードバックされることにより、計測能力評価の信頼性を向上させることができる。
【００２５】
本発明の一実施形態において、測定プログラム生成モジュール１１１で処理されたデータは端末側モジュール１２０内のゲージ能力評価モジュール１２１へ送信され、ゲージ能力評価（後述）が行われる。
【００２６】
図２に、図１に示したモジュールのうち、測定プログラム生成モジュール内のサブモジュール等の構成概念を示す。図２において、サブモジュール２００は、工作機側コントローラ２０１が、マクロ２０２、測定プログラム生成モジュール２０３、３次元計測モジュール（ＣＡＤデータからオフラインで測定プログラムを生成可能なソフトウェアモジュールであり、一実施形態において、商品名：PC-DMIS NCなどを採用することができる）２０４を制御するように構成されており、これらのモジュールにより計測等されたデータは変換部２０５において所定のデータ形式に変換されてレポートモジュール（一実施形態において、商品名：O-QISを採用することができる）２０６へ送信され測定結果データが処理され報告データが生成される。そして、必要に応じてグラフィック解析モジュール２０７へ送信され、報告情報が視覚的に表示される。このとき、報告情報の変化に応じてリアルタイムに処理されてもよい。
【００２７】
図３に、本発明の一実施形態にかかる計測能力評価方法における自由曲面計測処理フローを示す。本フローは例示的に測定プログラム生成モジュールにて実施されるが、測定プログラム生成モジュールでは一般的に次のような動作及び処理が実行される。
（１）ワークオフセットの選択
（２）回転軸の移動
（３）安全高さの設定
（４）測定コマンドの作成
（５）測定コマンドの保存
（６）上記（４）〜（５）で作成・保存されたコマンドの任意実行（全部実行可）
（７）上記（６）に替えた、コマンドの自動実行
【００２８】
そして、本発明の特徴の１つとして、測定プログラム生成モジュールにおける自由曲面（本発明の一実施形態において効果を発揮するのは自由曲面に対してであるが、本発明はこれに限定されず、斜面等の平面に対しても同等の効果を発揮することは言うまでもない）の計測に際してベクトル情報（Ｉ，Ｊ，Ｋ）の入力を受付け、設計値に対する正確な計測点を求めさせるという機能がある。以下に、具体的な処理手順を説明する。
【００２９】
図３のステップＳ３０１において測定を開始すると、ステップＳ３０２へ進み、測定面の選択（例えば、点の測定における測定面の選択）につき、ベクトル計測モードに切り替える。次に、ステップＳ３０３へ進み、ベクトル情報（Ｉ，Ｊ，Ｋ）の入力を受付ける。このベクトル情報の受付けは、例えば、測定プログラム生成モジュールの測定条件における測定面の向きの指定の１つとして受付けされる（本発明は、これに限定されるものではないが、測定面の向きの他の指定として、角度による指定も可能である）。
そして、本発明の一実施形態においては、このベクトル情報（Ｉ，Ｊ，Ｋ）を取得することにより、ワークの計測面（かならずしも、自由曲面に限定されないが、自由曲面においては特に効果を奏する）あるいは、計測点を含む平面に対して、ワーク測定プローブの先端部（例えば、先端球）が面直にプローブが接するように制御できるようになる。
【００３０】
次に、ステップＳ３０４へ進み、計測点の設計値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の入力を受付ける。この設計値は、測定プログラム生成モジュールで測定される実測値（ｘ，ｙ，ｚ）と対比されるものである（この対比には種々の評価処理を採用でき、さらに統計的な判断処理を加えても良い）。
【００３１】
次に、ステップＳ３０５へ進み、一実施形態として、工作機械の上刃物台（ワーク測定プローブが取り付けられている）がＢ軸１１０°の姿勢（角度）でワークの自由曲面を計測する。ここで、「上刃物台がＢ軸１１０°となる姿勢」とは、本発明の一実施形態において計測しようとするワークの自由曲面に対して進入するＢ軸の角度をいい、従来、プローブの姿勢位置として、０°や９０°に固定されていたものが任意に設定できるようになっている。つまり、本発明にかかる工作機械では、Ｂ軸任意角度での自由曲面計測も可能である。
【００３２】
次に、ステップＳ３０６へ進み、上述の上刃物台に取り付けられたワーク測定プローブによって実際に計測された値が出力される。本発明の一実施形態においては、次表に示されるように、設計上の計測点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と対比されるように、図示しない工作機械あるいは端末（ＰＣ）上の表示部に表示される。
【表１】
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一例として、上表のような出力を終えると、本フローとしては処理を終了する（ステップＳ３０７）。
【００３３】
［Ｂ軸任意角度での自由曲面計測における利点］
図３に示した計測処理フローの利点は、次のとおりである。
（１）設計上の計測点を、工作機械の中でワークを加工した後に計測することができる。
従来は、工作機械で自由曲面を計測するためには、例えば、ＣＡＤデータを取り込むソフトウェアを使用することが必須であった。つまり、加工後に３次元測定機で計測して比較する必要があったが、図３を参照して説明した計測処理フローによれば、これらの問題点は解決される。
（２）軸の可動範囲における任意のＢ軸角度で自由曲面を測定可能となる。
本発明の一実施形態にかかる工作機械においては、第１主軸及び第２主軸に装着されたワークに対して、Ｂ軸９０〜１８０°の範囲の姿勢で自由曲面を計測することが可能となった。
（３）スタイラスを変えることにより、計測が困難な箇所の自由曲面も測定可能となる。
例えば、プローブに装着するスタイラスを１００ｍｍタイプ（標準は５０ｍｍ）に変更することで、深溝の中も計測が可能となる。また、他の例として、スタイラス球をφ２タイプ（標準はφ６）に変更することで、狭いエリアの計測も可能となる。さらに、３次元計測モジュール（一実施形態において、商品名：PC-DMIS NC）を採用した場合には、スタイラス球の代わりに十字形スタイラスを使用することも可能となる。
【００３４】
これらの利点を、図４及び図５を参照してさらに詳細に説明する。
【００３５】
図４に、本発明の一実施形態にかかる計測能力評価方法において実施される計測が対象とする自由曲面例を示す。図４において、工作機械の主軸４１０には、特殊形状のワーク４２０が把持されている。ここで、ワーク４２０の凸曲面４２１の所定の点を計測するものとすると、プローブ４３１の先端に取り付けられるスタイラスは標準（５０ｍｍ）のものからより長いスタイラス（１００ｍｍ）４３２に変更され、Ｂ軸１１０°の姿勢でワーク上の目的の自由曲面に対して、ワーク測定プローブの先端部（先端球）が面直に近づいて（接して）計測を行う。
【００３６】
また、図５に、本発明の一実施形態にかかる計測能力評価方法において実施される計測が対象とする他の自由曲面例を示す。図５において、工作機械の主軸５１０には、特殊形状のワーク５２０が把持されている。ここで、ワーク５２０の凹曲面５２１の所定の点を計測するものとすると、プローブ５３１の先端に取り付けられるスタイラスは、その先端球が標準（φ６）のものからより小さい球（φ２）を備えたスタイラス５３２に変更され、Ｂ軸１４０°の姿勢でワーク上の目的の自由曲面に対して、ワーク測定プローブの先端部（先端球）が面直に近づいて（接して）計測を行う。
【００３７】
このように、本発明の一実施形態にかかる工作機械の計測能力評価方法等においては、Ｂ軸を任意の角度に変更することにより、様々な自由曲面形状の計測が可能なため、多点計測を行えば工作機械上で曲面形状の全体の傾向値を把握することも可能となる。
また、３次元測定機に載せることができないような大型ワークの場合にも、本発明の一実施形態にかかる工作機械上で自由曲面の評価ができるという利点がある。
【００３８】
さらに、本発明の一実施形態にかかる工作機械の計測能力評価方法等においては、ワークの温度補正を加えることで計測結果の信頼性が更に向上するので、この点について図６を参照して詳述する。
【００３９】
図６に、本発明の一実施形態にかかる計測能力評価方法における温度補正を加えた処理フローを示す。本フローは、後述するゲージ能力評価処理におけるマスターワークの測定処理前の任意のタイミングで実施される（もちろん、ゲージ能力評価処理それ自体の開始前に予め実施されても良い）。
ステップＳ６０１において処理を開始すると、ステップＳ６０２へ進み、測定プログラム生成モジュールによるワーク計測が行われる（一実施形態として、ワーク形状測定プローブ１９１によって取得された位置・形状データが採取される）。この計測結果は、マスター寸法計測結果として工作機械または端末の図示しない記憶装置に保存される。
【００４０】
次に、ステップＳ６０３へ進み、温度プローブ（一例として、ワーク温度測定プローブ１９２）によるワーク温度測定が行われる。この測定結果は、温度パラメータとしてマクロ変数に記録される。
【００４１】
次に、ステップＳ６０４へ進み、温度に基づいたマスター寸法変換による変換処理が行われる。本ステップでの変換処理では、上述のマクロ変数（温度パラメータが書き込まれている）と、温度及び材質に基づく変換テーブルとが参照される。本発明の一実施形態においては、次表のような膨張率テーブルが採用される。
【表２】
2019190941.tif 000004
上表によれば、例えば、材質Ｓ４５Ｃの温度１０℃のときの膨張率は、１．００２である（その他、特定材質の特定温度の場合の膨張率の見方についても同じである）。
【００４２】
そして、ステップＳ６０４における変換処理では、一実施形態として、
（新マスターワーク寸法）＝（元のマスターワーク寸法）×（膨張率）
といった変換により、マスター寸法に対する温度補正処理を行う。
【００４３】
［ゲージ能力評価処理］
図７に、本発明の一実施形態にかかる計測能力評価方法におけるゲージ能力評価処理フローを示す。本処理フローの大きな流れ（上位概念上のフローの概略）は従前の処理フローに沿ったものであるが、図１〜図６を参照して説明したとおり、本発明の一実施形態においては、（１）ワーク形状測定プローブからのみならず、ワーク温度測定プローブからの測定データも参照する、（２）自由曲面計測においては、ベクトル情報（Ｉ，Ｊ，Ｋ）も活用したＢ軸任意角度での計測を行う、（３）マスターワークの温度に基づいたマスターワーク寸法変換処理による温度補正処理を行うといった独自の構成及び処理により、精度評価の信頼性を向上させている。
以下、図７を参照して、本発明の一実施形態にかかる計測能力評価方法におけるゲージ能力評価処理を説明する。
【００４４】
ステップＳ７０１にて処理を開始すると、ステップＳ７０２へ進み、予め測定されるワークを三次元測定機にて測定する。測定された結果は、工作機械または端末に入力される。
このことの趣旨は、次のとおりである。まず、ゲージ能力評価は、工作機械の測定能力を評価するものであるが、この評価基準はＭＳＡ(Measurement System Analysis )の手法の一つであるＶＤＡ５に定義されている、Ｇａｕｇｅ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ
Ｃｇ／Ｃｇｋ
を採用している。そこで、予め測定されるワークを三次元測定機で測定し、測定する部位の寸法を確認しておくものである。このワークはマスターワークと呼ばれる。マスターワークが無い場合は、測定物の測定寸法に近いマスターゲージ（予め原器として寸法が定められているもの）を使用しても構わない。
【００４５】
ここで、本発明の一実施形態においては、工作機械の分解能を確認することができる。例えば、分解能はワーク要求公差の５％以内でなければならないので、この時点で確認した工作機械の分解能が許容範囲を超えている場合には、ゲージ能力評価を中止させることもできる（以下、分解能は許容範囲内にあることを前提に説明を進める）。
次に、ステップＳ７０４へ進み、ゲージ能力評価で使用する公差を決める。この公差はワーク要求公差の２０％とされる。従ってワークの幅が２０．３０２ｍｍであり、ワーク要求公差Ｔが０．２４ｍｍであった場合、ゲージ能力評価では０．２Ｔ＝０．０４８ｍｍを公差として、２０．３０２ｍｍのマスターワーク寸法と比較される。
これらの公差の決定は、図示しない基準テーブル等を参照して自動的に判断され決定されてもよいし、ユーザ等により手動により決定されてもよい。後者の場合は決定された公差が工作機械または端末に入力される。
【００４６】
次に、ステップＳ７０５へ進み、マスターワークの測定部位が２５回以上繰り返して測定される。その測定結果は、正規分布の値をゲージ能力評価で設定した公差と比較して判断される（ステップＳ７０６）。この場合、種々のグラフ化処理が採用され、図８にその一例を示す。
【００４７】
また、ステップＳ７０６で求められる指標Ｃｇは、繰り返し精度と呼ばれ、以下の式であらわされる。
2019190941.tif 000005
【００４８】
また、Ｃｇｋは、偏りを含む精度評価であり、以下の式であらわされる。
2019190941.tif 000006
2019190941.tif 000007
2019190941.tif 000008
【００４９】
そして、ステップＳ７０７では、上述のＣｇとＣｇｋとの関係が判断され、
Ｃｇ／Ｃｇｋが１．３３以上の場合には、測定能力は良好と診断され（ステップＳ７０８）、１．３３未満の場合には測定能力は不良と診断される（ステップＳ７０９）。
また、図７には図示していないが、本発明の一実施形態において、測定できる最小公差を提示することもできる。例えば、Ｃｇ／Ｃｇｋが１．８８（１．３３よりも有意に大きい）場合には、かなり余裕があるので、実際の公差がどの程度までなっても許容されるかを算出したうえで提示させることができる。
【００５０】
そして、ステップＳ７１０へ進み、本処理フローとしては終了する。
【００５１】
以上、具体例に基づき、本発明の一実施形態にかかる工作機械の計測能力評価方法等の実施形態を説明したが、本発明の実施形態としては、当該評価を実施するための方法又はプログラムの他、プログラムが記録された記憶媒体（一例として、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、ハードディスク、メモリカード）等としての実施態様をとることも可能である。
【００５２】
また、プログラムの実装形態としては、コンパイラによってコンパイルされるオブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード等のアプリケーションプログラムに限定されることはなく、オペレーティングシステムに組み込まれるプログラムモジュール等の形態であっても良い。
【００５３】
さらに、プログラムは、必ずしも制御基板上のＣＰＵにおいてのみ、全ての処理が実施される必要はなく、必要に応じて基板に付加された拡張ボードや拡張ユニットに実装された別の処理ユニット（ＤＳＰ等）によってその一部又は全部が実施される構成とすることもできる。
【００５４】
本明細書（特許請求の範囲、要約、及び図面を含む）に記載された構成要件の全て及び／又は開示された全ての方法又は処理の全てのステップについては、これらの特徴が相互に排他的である組合せを除き、任意の組合せで組み合わせることができる。
【００５５】
また、本明細書（特許請求の範囲、要約、及び図面を含む）に記載された特徴の各々は、明示的に否定されない限り、同一の目的、同等の目的、または類似する目的のために働く代替の特徴に置換することができる。したがって、明示的に否定されない限り、開示された特徴の各々は、包括的な一連の同一又は均等となる特徴の一例にすぎない。
【００５６】
さらに、本発明は、上述した実施形態のいずれの具体的構成にも制限されるものではない。本発明は、本明細書（特許請求の範囲、要約、及び図面を含む）に記載された全ての新規な特徴又はそれらの組合せ、あるいは記載された全ての新規な方法又は処理のステップ、又はそれらの組合せに拡張することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１００  計測能力評価システムモジュール
１１０  ＮＣ工作機械制御モジュール（ＮＣ内）
１１１  測定プログラム生成モジュール
１１２  専用マクロプログラム
１１３  マクロ変数生成等モジュール
１２０  端末（ＰＣ等）側モジュール
１２１  ゲージ能力評価モジュール
１２２  温度補正モジュール
【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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【図８】
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