(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを切削するための切削工具を取付けるための工具取付け部を先端に有し、当該切削工具を回転させる主軸、
ワークを取付ける取付け面を有するテーブル、及び
前記主軸と前記テーブルとの相対位置を制御信号に基づいて当該主軸又は当該テーブルを移動させることにより変化させる駆動機構、を有するマシニングセンタであって、
当該マシニングセンタは、
前記ワークの位置の基準となるワーク原点を取得するワーク原点取得機構を有し、
当該ワーク原点取得機構は、
前記ワークに音響的に接触させられ、前記ワークからの音を取得してその強さを表わす電気信号を出力するＡＥセンサと、
前記ＡＥセンサからの前記電気信号をモニタしており、当該電気信号が表わす前記ワークからの音が所定の強さ以上になると前記ワークへ回転している切削工具が接触して発生した接触音を検出したと判定して接触検出信号を出力する接触判定部と、
前記接触判定部の出力が接続され、前記ワークに対する所定の方向軸である走査軸に沿って前記主軸と前記ワークとの相対位置を前記主軸又は前記テーブルの移動により変化させるように前記駆動機構に制御信号を送る制御部と、を含み、
前記ワーク原点取得機構の前記制御部は、
前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記ワークと接触することになる位置から所定距離だけ離れた位置である第１開始位置に来るように、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させる第１接触検出走査準備手段と、
前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記第１開始位置から前記ワークに向けて前記走査軸に沿った走査方向に所定の速度である第１走査速度で、前記切削工具を少なくとも接触時には回転させた状態で、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させる第１接触検出走査を開始させる第１接触検出走査開始手段と、
前記第１接触検出走査の開始後、前記接触判定部から前記接触検出信号が入力されると、その時の前記主軸と前記ワークの相対位置を第１接触検出位置としてメモリに記憶させ、そこで前記駆動機構により前記移動を停止させる第１接触検出走査停止手段と、
前記第１接触検出位置での前記移動の停止後、前記第１接触検出走査の走査方向と反対の方向に向けて、前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記ワークから所定距離だけ離れた位置である第２開始位置に来るように、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させ、かつ、前記切削工具が前記ワークに第１接触検出走査とは異なる位置において次に接触するように前記主軸と前記ワークとの相対位置を前記第１接触検出走査の走査方向と直交する方向への移動により変化させる第２接触検出走査準備手段と、
前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記第２開始位置から前記ワークに向けて前記第１接触検出走査の走査方向と同じ方向に、前記第１走査速度より遅い所定の速度である第２走査速度で、前記切削工具を少なくとも接触時には回転させた状態で、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させる第２接触検出走査を開始させる第２接触検出走査開始手段と、
前記第２接触検出走査の開始後、前記接触判定部から前記接触検出信号が入力されると、その時の前記主軸と前記ワークの相対位置を第２接触検出位置としてメモリに記憶させ、そこで前記駆動機構により前記移動を停止させる第２接触検出走査停止手段と、
メモリに記憶された前記第１接触検出位置と前記第２接触検出位置との間の差である粗走査接触検出位置差を求め、それが所定の値である粗走査許容誤差以内であることを確認する粗走査許容誤差確認手段と、
前記第２接触検出位置での前記移動の停止後、前記粗走査接触検出位置差が前記粗走査許容誤差以内である場合に、前記第１接触検出走査と走査方向と反対の方向に向けて、前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記ワークから所定距離だけ離れた位置である第３開始位置に来るように、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させる第３接触検出走査準備手段と、
前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記第３開始位置から前記ワークに向けて前記第１接触検出走査の走査方向と同じ方向に、前記第１走査速度より遅い所定の速度である第３走査速度で、前記切削工具を少なくとも接触時には回転させた状態で、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させる第３接触検出走査を開始させる第３接触検出走査開始手段と、
前記第３接触検出走査の開始後、前記接触判定部から前記接触検出信号が入力されると、その時の前記主軸の位置を第３接触検出位置としてメモリに記憶させ、そこで前記駆動機構により前記移動を停止させる第３接触検出走査停止手段と、を含み、
前記ワーク原点取得機構は、さらに、
メモリに記憶された前記第２接触検出位置と前記第３接触検出位置との間の差である精密走査接触検出位置差を求め、それが前記粗走査許容誤差より小さい所定の値である精密走査許容誤差以内であることを確認する精密走査許容誤差確認手段と、
前記第３接触検出位置での前記移動の停止後、前記精密走査接触検出位置差が前記精密走査許容誤差以内である場合に、前記第２接触検出位置から前記第３接触検出位置の間の適切な位置を前記切削工具が前記ワークに接触した切削工具接触位置とし、当該切削工具接触位置に対して前記切削工具の前記主軸からの出っ張り量を補償値として補償した位置を前記ワーク原点として決定するワーク原点決定手段と、を含むことを特徴とするマシニングセンタ。
【請求項２】
請求項１に記載のマシニングセンタにおいて、
前記ＡＥセンサの前記ワークへの接触及び非接触を切り替えるために前記ＡＥセンサを移動させるＡＥセンサ移動手段を更に有するマシニングセンタ。
【請求項３】
請求項１に記載のマシニングセンタにおいて、
前記第２走査速度と前記第３走査速度とは同じ速度であるマシニングセンタ。
【請求項４】
請求項２に記載のマシニングセンタにおいて、
前記第１走査速度は、前記第２走査速度の５０倍から２００倍の速度であるマシニングセンタ。
【請求項５】
請求項１に記載のマシニングセンタにおいて、
前記接触判定部は、前記第１接触検出走査においては、前記ＡＥセンサからの前記電気信号を近傍の時間の区間で平均化するスムージング処理を行った上で、当該スムージング処理を行った電気信号をモニタしており、当該スムージング処理を行った電気信号が表わす前記ワークからの音が所定の強さ以上になると前記ワークへ物体が接触して発生した接触音を検出したと判定して接触検出信号を発生するマシニングセンタ。
【請求項６】
請求項１に記載のマシニングセンタにおいて、
前記精密走査許容誤差は、前記ワークに要求される精度とほぼ等しい値であるマシニングセンタ。
【請求項７】
請求項６に記載のマシニングセンタにおいて、
前記粗走査許容誤差は、前記精密走査許容誤差の５倍から２０倍の大きさであるマシニングセンタ。
【請求項８】
請求項１に記載のマシニングセンタにおいて、
前記ＡＥセンサは、前記ワークを前記取付け面に取付けるためのジグを介して前記ワークに音響的に接触させられているマシニングセンタ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載のマシニングセンタにおいて、
前記駆動機構は、前記ワークに対して少なくともＸ軸及びＹ軸を含む走査軸に沿って前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させるものであり、
前記制御部が前記主軸または前記ワークのいずれかを移動させる方向軸である前記走査軸は、Ｘ軸及びＹ軸を含む少なくとも２軸であり、
前記切削工具の前記主軸からの出っ張り量としての補償値は、当該切削工具の半径であるマシニングセンタ。
【請求項１０】
請求項９に記載のマシニングセンタにおいて、
前記ワーク原点取得機構は、１つの前記走査軸に関して、前記ワークのそれぞれ反対側にある２つの部分の位置を取得し、それらの平均に基づいて前記ワーク原点を取得するマシニングセンタ。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載のマシニングセンタにおいて、
前記駆動機構は、前記ワークに対して少なくともＺ軸を含む走査軸に沿って前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させるものであり、
前記制御部が前記主軸または前記ワークのいずれかを移動させる方向軸である前記走査軸は、Ｚ軸を含む少なくとも１軸であり、
前記走査軸がＺ軸である場合の前記ワークに接触させられる前記切削工具は、フラットエンドミルの形状であり、
前記走査軸がＺ軸である場合の前記切削工具の前記主軸からの出っ張り量としての補償値は、前記主軸の先端から計測した前記切削工具の長さであるマシニングセンタ。
【請求項１２】
ワークを切削するための切削工具を取付けるための工具取付け部を先端に有し、当該切削工具を回転させる主軸、
ワークを取付ける取付け面を有するテーブル、
前記主軸と前記テーブルとの相対位置を当該主軸又は当該テーブルを移動させることにより変化させる駆動機構、
前記ワークに音響的に接触させられ、前記ワークからの音を取得してその強さを表わす電気信号を出力するＡＥセンサ、及び
前記ＡＥセンサからの前記電気信号をモニタしており、当該電気信号が表わす前記ワークからの音が所定の強さ以上になると前記ワークへ物体が接触して発生した接触音を検出したと判定して接触検出信号を出力する接触判定部を有するマシニングセンタにおける前記ワークの位置の基準となるワーク原点を取得するワーク原点自動取得方法であって、
前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記ワークから所定距離だけ離れた位置である第１開始位置まで、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させる第１接触検出走査準備ステップと、
前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記第１開始位置から前記ワークに向けて所定の方向軸である走査軸に沿った走査方向に所定の速度である第１走査速度で、前記切削工具を少なくとも接触時には回転させた状態で、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させる第１接触検出走査を開始させる第１接触検出走査開始ステップと、
前記第１接触検出走査の開始後、前記接触判定部から前記接触検出信号が入力されると、その時の前記主軸と前記ワークの相対位置を第１接触検出位置としてメモリに記憶させ、そこで前記駆動機構により前記移動を停止させる第１接触検出走査停止ステップと、
前記第１接触検出位置での前記移動の停止後、前記第１接触検出走査の走査方向と反対の方向に向けて、前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記ワークから所定距離だけ離れた位置である第２開始位置まで、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させ、かつ、前記切削工具が前記ワークに第１接触検出走査とは異なる位置において次に接触するように前記主軸と前記ワークとの相対位置を前記第１接触検出走査の走査方向と直交する方向への移動により変化させる第２接触検出走査準備ステップと、
前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記第２開始位置から前記ワークに向けて前記第１接触検出走査の走査方向と同じ方向に、前記第１走査速度より遅い所定の速度である第２走査速度で、前記切削工具を少なくとも接触時には回転させた状態で、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させる第２接触検出走査を開始させる第２接触検出走査開始ステップと、
前記第２接触検出走査の開始後、前記接触判定部から前記接触検出信号が入力されると、その時の前記主軸と前記ワークの相対位置を第２接触検出位置としてメモリに記憶させ、そこで前記駆動機構により前記移動を停止させる第２接触検出走査停止ステップと、
メモリに記憶された前記第１接触検出位置と前記第２接触検出位置との間の差である粗走査接触検出位置差を求め、それが所定の値である粗走査許容誤差以内であることを確認する粗走査許容誤差確認ステップと、
前記第２接触検出位置での前記移動の停止後、前記粗走査接触検出位置差が前記粗走査許容誤差以内である場合に、前記第１接触検出走査と走査方向と反対の方向に向けて、前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記ワークから所定距離だけ離れた位置である第３開始位置まで、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させる第３接触検出走査準備ステップと、
前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記第３開始位置から前記ワークに向けて前記第１接触検出走査の走査方向と同じ方向に、前記第１走査速度より遅い所定の速度である第３走査速度で、前記切削工具を少なくとも接触時には回転させた状態で、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させる第３接触検出走査を開始させる第３接触検出走査開始ステップと、
前記第３接触検出走査の開始後、前記接触判定部から前記接触検出信号が入力されると、その時の前記主軸の位置を第３接触検出位置としてメモリに記憶させ、そこで前記駆動機構により前記移動を停止させる第３接触検出走査停止ステップと、
メモリに記憶された前記第２接触検出位置と前記第３接触検出位置との間の差である精密走査接触検出位置差を求め、それが前記粗走査許容誤差より小さい所定の値である精密走査許容誤差以内であることを確認する精密走査許容誤差確認ステップと、
前記第３接触検出位置での前記移動の停止後、前記精密走査接触検出位置差が前記精密走査許容誤差以内である場合に、前記第２接触検出位置を前記切削工具が前記ワークに接触した切削工具接触位置とし、当該切削工具接触位置に対して前記切削工具の前記主軸からの出っ張り量を補償値として補償した位置を前記ワーク原点として決定するワーク原点決定ステップと、を含むことを特徴とするマシニングセンタにおけるワーク原点自動取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマシニングセンタ及びそれの動作方法に関し、より詳しくは、ワークの位置の基準となる原点を自動的に取得するマシニングセンタ及びワーク原点自動取得方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マシニングセンタでワークを加工する際には、主軸に取付けられたミリング用の切削工具を当該ワークの所定の位置に正確に動かすために、基準となるワーク原点を取得する必要がある。
【０００３】
従来のワーク原点の取得方法を図面を参照して説明する。図９は、従来のワーク原点取得方法を説明する概念図である。図９の上側の（Ａ）開始時の図に示すように、ワーク１１に接触させるための、所定の精度が保証されたピンゲージ１３を主軸１２の工具取付け部に取付ける。ワーク１１とピンゲージ１３の間には、ゲージブロック１４を手などでワーク１１に接触するように挿入する。そして、ワーク１１に向けて主軸１２を移動させ、ピンゲージ１３をワーク１１に、すなわちゲージブロック１４に近づける。そしてピンゲージ１３がゲージブロック１４と接触したことを目視で確認し、そこで主軸を停止させる。接触の際には、ゲージブロック１４がピンゲージ１３とワーク１１に挟まれるが、接触の確認の際には、ゲージブロック１４を手で動かし、それを挟むピンゲージ１３とワーク１１との間で適切な摩擦が生じる程度の圧力で接触していることを確認する。ゲージブロック１４の長さとピンゲージ１３の半径とを足したものを、その位置の主軸１２の中心とワーク１１との距離Ｌとして決定することができる。図９の下側の（Ｂ）接触時の図は、ピンゲージ１３とワーク１１の接触時を表わす。そこで破線で描画した部分は開始時の位置を示している。
【０００４】
ワーク原点を取得するためには、同様の操作をワーク１１の反対側（図９では右側）からも実施して、ワークの両側について主軸との間の距離を決定する。図１０は、従来のワーク原点取得方法を説明する概念図である。このように、ワーク１１の両側において、それぞれの位置の主軸１２の中心との間の距離を測定することによって、ワーク１１の、例えば図１０で左右方向の中心点を基準として、それをワーク原点Ｏと決定することができる。
【０００５】
しかし、従来のワーク原点取得方法には種々の問題があった。まず、実際に使用する工具ではなく、ピンゲージを主軸に取付けて測定するため、その測定の精度はピンゲージの取付精度に大きく影響される。従って、不正確な測定結果となることが多い。また、ピンゲージとゲージブロックの接触の判定を人の手によって行うため、接触の判定が不正確となり、そのため測定結果も不正確となることが多い。また、ピンゲージに代えて工具を用いてワーク原点を取得場合もあるが、その時に、直径０．２ｍｍ程度以下の細い工具を主軸に取付けて測定した場合には、それのたわみによって接触判定に誤差が生じ、不正確な測定結果となることが多い。また、ワーク原点測定後の実際の加工時には、ピンゲージから工具に持ち替えるため、ピンゲージの取付精度と工具の取付精度の範囲内の誤差により、ピンゲージを用いた測定時とはワーク原点が異なってくることがある。また、ピンゲージによる測定時には、実際の工具を用いるのではないため、ピンゲージ個体の製造精度の範囲内の誤差により、実際に加工するときに必要な原点と異なる値を原点として取得してしまうことがある。また、手作業によってワーク原点を取得するため、例えば加工の済んだワークを次々に自動的に取り替えることによって無人運転を行うことができなかった。
【０００６】
従って、ワーク原点の精度を高めるためには、ピンゲージではなく実際に使用する工具を用いてワーク原点を取得する必要がある。そして、自動的にワーク原点を取得するためには、工具とワークとの接触判定に関して、手作業によるゲージブロックを用いた接触判定ではなく、接触音などの客観的な現象を用いた他の接触判定方法を使用する必要がある。
【０００７】
従来、砥石を主軸に用いて研削加工を行う際には、実際に研削を行う砥石を主軸に付けた状態で砥石を回転させながらワークに近づけ、接触判定をＡＥセンサを用いた接触音の検出により行っていたものがある（例えば、特許文献１参照）。また砥石を主軸に用いて研削加工を行う場合には、実際に作業を行う前にドレッシングにより回転中の砥石外周との距離をあらかじめ所定の値に削り出すため、その外周径は、面粗さが２〜３μｍ程度の所定の値に確定させることができた。これにより、回転させた状態の砥石をワークに接触しない範囲でできるだけワークに自動的に近づける際に、主軸をワークにより近い位置まで送ることができた。そのような非接触の位置から開始してワークまで接触させるような走査を行った場合には、例えば送りＦ＝０．１（０．１ｍｍ／分）の速さで走査を行ったときは、２〜３秒程度の短い時間の走査でワークに接触させることができた。このため、接触音以外のノイズをＡＥセンサが拾うことによって誤動作する可能性が低かった。また、砥石の外周径は、一般的にミリング用の工具よりかなり大きいため、ワークと接触したときの接触面積が大きく、接触時に大きい接触音が得られた。そのため、ＡＥセンサによる接触の検出が容易であった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１０３２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の砥石の場合と同様に、ミリング用の研削工具の場合にも、工具とワークとの接触をＡＥセンサを使用した接触音の検知により行うことが考えられる。そして、そのような接触の検出に基づいてワークの位置を自動的に取得することができれば、人手を介さずに自動的にワークの原点を取得することも可能であっただろう。しかし、ミリング用の工具を用いた場合には、以下のような問題があるため、ＡＥセンサによる接触の検出は行われていなかった。まず、研削工具においては、工具径の精度は２０μｍ程度であるため、回転させた状態の工具をワークに接触しない範囲でできるだけワークに近づけたとしても、砥石の場合ほど主軸をワークにより近い位置まで自動的に送ることができない。そのため、そのような非接触の位置から開始してワークまで接触させるような走査を行った場合には、例えば送りＦ＝０．１（０．１ｍｍ／分）の速さで走査を行ったときは、工具が接触するまで２０秒程度の長い時間がかかることになる。このため、接触音以外のノイズをＡＥセンサが拾うことによって誤動作する可能性が高かった。また、ミリング用の工具の外径は、一般的に砥石よりかなり小さいため、ワークと接触したときの接触面積が小さく、接触時に小さい接触音しか得られない。そのため、ＡＥセンサによる接触の検出が難しかった。
【００１０】
このように、従来においてはミリング用の研削工具を主軸に取付けた状態で、ＡＥセンサを用いてワークとの接触判定を行うことは技術的に極めて困難であり、接触の検出に基づいて自動的にワーク原点を取得することは実際上できなかった。本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、工具とワークとの接触をＡＥセンサによって検出することを可能とすることにより、ワークの位置の基準となる原点を自動的に取得するマシニングセンタ及びワーク原点自動取得方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は以下の特徴を有しており、それによって上記の課題を解決するものである。すなわち、第１の観点に係る本発明は、ワークを切削するための切削工具を取付けるための工具取付け部を先端に有し、当該切削工具を回転させる主軸、ワークを取付ける取付け面を有するテーブル、及び前記主軸と前記テーブルとの相対位置を制御信号に基づいて当該主軸又は当該テーブルを移動させることにより変化させる駆動機構、を有するマシニングセンタであって、
当該マシニングセンタは、前記ワークの位置の基準となるワーク原点を取得するワーク原点取得機構を有し、
当該ワーク原点取得機構は、前記ワークに音響的に接触させられ、前記ワークからの音を取得してその強さを表わす電気信号を出力するＡＥセンサと、前記ＡＥセンサからの前記電気信号をモニタしており、当該電気信号が表わす前記ワークからの音が所定の強さ以上になると前記ワークへ回転している切削工具が接触して発生した接触音を検出したと判定して接触検出信号を出力する接触判定部と、前記接触判定部の出力が接続され、前記ワークに対する所定の方向軸である走査軸に沿って前記主軸と前記ワークとの相対位置を前記主軸又は前記テーブルの移動により変化させるように前記駆動機構に制御信号を送る制御部と、を含み、
前記ワーク原点取得機構の前記制御部は、前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記ワークと接触することになる位置から所定距離だけ離れた位置である第１開始位置に来るように、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させる第１接触検出走査準備手段と、前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記第１開始位置から前記ワークに向けて前記走査軸に沿った走査方向に所定の速度である第１走査速度で、前記切削工具を少なくとも接触時には回転させた状態で、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させる第１接触検出走査を開始させる第１接触検出走査開始手段と、前記第１接触検出走査の開始後、前記接触判定部から前記接触検出信号が入力されると、その時の前記主軸と前記ワークの相対位置を第１接触検出位置としてメモリに記憶させ、そこで前記駆動機構により前記移動を停止させる第１接触検出走査停止手段と、前記第１接触検出位置での前記移動の停止後、前記第１接触検出走査の走査方向と反対の方向に向けて、前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記ワークから所定距離だけ離れた位置である第２開始位置に来るように、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させ、かつ、前記切削工具が前記ワークに第１接触検出走査とは異なる位置において次に接触するように前記主軸と前記ワークとの相対位置を前記第１接触検出走査の走査方向と直交する方向への移動により変化させる第２接触検出走査準備手段と、前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記第２開始位置から前記ワークに向けて前記第１接触検出走査の走査方向と同じ方向に、前記第１走査速度より遅い所定の速度である第２走査速度で、前記切削工具を少なくとも接触時には回転させた状態で、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させる第２接触検出走査を開始させる第２接触検出走査開始手段と、前記第２接触検出走査の開始後、前記接触判定部から前記接触検出信号が入力されると、その時の前記主軸と前記ワークの相対位置を第２接触検出位置としてメモリに記憶させ、そこで前記駆動機構により前記移動を停止させる第２接触検出走査停止手段と、メモリに記憶された前記第１接触検出位置と前記第２接触検出位置との間の差である粗走査接触検出位置差を求め、それが所定の値である粗走査許容誤差以内であることを確認する粗走査許容誤差確認手段と、前記第２接触検出位置での前記移動の停止後、前記粗走査接触検出位置差が前記粗走査許容誤差以内である場合に、前記第１接触検出走査と走査方向と反対の方向に向けて、前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記ワークから所定距離だけ離れた位置である第３開始位置に来るように、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させる第３接触検出走査準備手段と、前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記第３開始位置から前記ワークに向けて前記第１接触検出走査の走査方向と同じ方向に、前記第１走査速度より遅い所定の速度である第３走査速度で、前記切削工具を少なくとも接触時には回転させた状態で、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させる第３接触検出走査を開始させる第３接触検出走査開始手段と、前記第３接触検出走査の開始後、前記接触判定部から前記接触検出信号が入力されると、その時の前記主軸の位置を第３接触検出位置としてメモリに記憶させ、そこで前記駆動機構により前記移動を停止させる第３接触検出走査停止手段と、を含み、
前記ワーク原点取得機構は、さらに、メモリに記憶された前記第２接触検出位置と前記第３接触検出位置との間の差である精密走査接触検出位置差を求め、それが前記粗走査許容誤差より小さい所定の値である精密走査許容誤差以内であることを確認する精密走査許容誤差確認手段と、前記第３接触検出位置での前記移動の停止後、前記精密走査接触検出位置差が前記精密走査許容誤差以内である場合に、前記第２接触検出位置から前記第３接触検出位置の間の適切な位置を前記切削工具が前記ワークに接触した切削工具接触位置とし、当該切削工具接触位置に対して前記切削工具の前記主軸からの出っ張り量を補償値として補償した位置を前記ワーク原点として決定するワーク原点決定手段と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明は他の観点によれば、前記ＡＥセンサの前記ワークへの接触及び非接触を切り替えるために前記ＡＥセンサを移動させるＡＥセンサ移動手段を更に有することを特徴とする。
【００１３】
本発明はさらに他の観点によれば、前記第２走査速度と前記第３走査速度とは同じ速度であることを特徴とする。
【００１４】
本発明はさらに他の観点によれば、前記第１走査速度は、前記第２走査速度の５０倍から２００倍の速度であることを特徴とする。
【００１５】
本発明はさらに他の観点によれば、前記接触判定部は、前記第１接触検出走査においては、前記ＡＥセンサからの前記電気信号を近傍の時間の区間で平均化するスムージング処理を行った上で、当該スムージング処理を行った電気信号をモニタしており、当該スムージング処理を行った電気信号が表わす前記ワークからの音が所定の強さ以上になると前記ワークへ物体が接触して発生した接触音を検出したと判定して接触検出信号を発生することを特徴とする。
【００１６】
本発明はさらに他の観点によれば、前記精密走査許容誤差は、前記ワークに要求される精度とほぼ等しい値であることを特徴とする。
【００１７】
本発明はさらに他の観点によれば、前記粗走査許容誤差は、前記精密走査許容誤差の５倍から２０倍の大きさであることを特徴とする。
【００１８】
本発明はさらに他の観点によれば、前記ＡＥセンサは、前記ワークを前記取付け面に取付けるためのジグを介して前記ワークに音響的に接触させられていることを特徴とする。
【００１９】
本発明はさらに他の観点によれば、前記駆動機構は、前記ワークに対して少なくともＸ軸及びＹ軸を含む走査軸に沿って前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させるものであり、前記制御部が前記主軸または前記ワークのいずれかを移動させる方向軸である前記走査軸は、Ｘ軸及びＹ軸を含む少なくとも２軸であり、前記切削工具の前記主軸からの出っ張り量としての補償値は、当該切削工具の半径であることを特徴とする。
【００２０】
本発明はさらに他の観点によれば、前記ワーク原点取得機構は、１つの前記走査軸に関して、前記ワークのそれぞれ反対側にある２つの部分の位置を取得し、それらの平均に基づいて前記ワーク原点を取得することを特徴とする。
【００２１】
本発明はさらに他の観点によれば、前記駆動機構は、前記ワークに対して少なくともＺ軸を含む走査軸に沿って前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させるものであり、前記制御部が前記主軸または前記ワークのいずれかを移動させる方向軸である前記走査軸は、Ｚ軸を含む少なくとも１軸であり、前記走査軸がＺ軸である場合の前記ワークに接触させられる前記切削工具は、フラットエンドミルの形状であり、前記走査軸がＺ軸である場合の前記切削工具の前記主軸からの出っ張り量としての補償値は、前記主軸の先端から計測した前記切削工具の長さであることを特徴とする。
【００２２】
本発明は他の態様によれば、ワークを切削するための切削工具を取付けるための工具取付け部を先端に有し、当該切削工具を回転させる主軸、ワークを取付ける取付け面を有するテーブル、前記主軸と前記テーブルとの相対位置を当該主軸又は当該テーブルを移動させることにより変化させる駆動機構、前記ワークに音響的に接触させられ、前記ワークからの音を取得してその強さを表わす電気信号を出力するＡＥセンサ、及び前記ＡＥセンサからの前記電気信号をモニタしており、当該電気信号が表わす前記ワークからの音が所定の強さ以上になると前記ワークへ物体が接触して発生した接触音を検出したと判定して接触検出信号を出力する接触判定部を有するマシニングセンタにおける前記ワークの位置の基準となるワーク原点を取得するワーク原点自動取得方法であって、
前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記ワークから所定距離だけ離れた位置である第１開始位置まで、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させる第１接触検出走査準備ステップと、前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記第１開始位置から前記ワークに向けて所定の方向軸である走査軸に沿った走査方向に所定の速度である第１走査速度で、前記切削工具を少なくとも接触時には回転させた状態で、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させる第１接触検出走査を開始させる第１接触検出走査開始ステップと、前記第１接触検出走査の開始後、前記接触判定部から前記接触検出信号が入力されると、その時の前記主軸と前記ワークの相対位置を第１接触検出位置としてメモリに記憶させ、そこで前記駆動機構により前記移動を停止させる第１接触検出走査停止ステップと、前記第１接触検出位置での前記移動の停止後、前記第１接触検出走査の走査方向と反対の方向に向けて、前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記ワークから所定距離だけ離れた位置である第２開始位置まで、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させ、かつ、前記切削工具が前記ワークに第１接触検出走査とは異なる位置において次に接触するように前記主軸と前記ワークとの相対位置を前記第１接触検出走査の走査方向と直交する方向への移動により変化させる第２接触検出走査準備ステップと、前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記第２開始位置から前記ワークに向けて前記第１接触検出走査の走査方向と同じ方向に、前記第１走査速度より遅い所定の速度である第２走査速度で、前記切削工具を少なくとも接触時には回転させた状態で、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させる第２接触検出走査を開始させる第２接触検出走査開始ステップと、前記第２接触検出走査の開始後、前記接触判定部から前記接触検出信号が入力されると、その時の前記主軸と前記ワークの相対位置を第２接触検出位置としてメモリに記憶させ、そこで前記駆動機構により前記移動を停止させる第２接触検出走査停止ステップと、メモリに記憶された前記第１接触検出位置と前記第２接触検出位置との間の差である粗走査接触検出位置差を求め、それが所定の値である粗走査許容誤差以内であることを確認する粗走査許容誤差確認ステップと、前記第２接触検出位置での前記移動の停止後、前記粗走査接触検出位置差が前記粗走査許容誤差以内である場合に、前記第１接触検出走査と走査方向と反対の方向に向けて、前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記ワークから所定距離だけ離れた位置である第３開始位置まで、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させる第３接触検出走査準備ステップと、前記主軸に取付けられた前記切削工具が前記第３開始位置から前記ワークに向けて前記第１接触検出走査の走査方向と同じ方向に、前記第１走査速度より遅い所定の速度である第３走査速度で、前記切削工具を少なくとも接触時には回転させた状態で、前記駆動機構により前記主軸と前記ワークとの相対位置を移動により変化させる第３接触検出走査を開始させる第３接触検出走査開始ステップと、前記第３接触検出走査の開始後、前記接触判定部から前記接触検出信号が入力されると、その時の前記主軸の位置を第３接触検出位置としてメモリに記憶させ、そこで前記駆動機構により前記移動を停止させる第３接触検出走査停止ステップと、メモリに記憶された前記第２接触検出位置と前記第３接触検出位置との間の差である精密走査接触検出位置差を求め、それが前記粗走査許容誤差より小さい所定の値である精密走査許容誤差以内であることを確認する精密走査許容誤差確認ステップと、前記第３接触検出位置での前記移動の停止後、前記精密走査接触検出位置差が前記精密走査許容誤差以内である場合に、前記第２接触検出位置を前記切削工具が前記ワークに接触した切削工具接触位置とし、当該切削工具接触位置に対して前記切削工具の前記主軸からの出っ張り量を補償値として補償した位置を前記ワーク原点として決定するワーク原点決定ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るマシニングセンタでは、ワークの原点を取得するために、ワークの音響的に接触させられたＡＥセンサからの電気信号を接触判定部でモニタして切削工具のワークへの接触を検出できるようにし、本発明に係るマシニングセンタでは、主軸とテーブルの相対位置を主軸又はテーブルの移動により変化させる駆動機構と、ワークの位置の基準となるワーク原点を取得するワーク原点取得機構を有し、当該機構は、切削工具を回転させた状態で、ワークに音響的に接触させられたＡＥセンサを有し、ＡＥセンサからの信号に基づき接触検出信号を出力し、第１開始位置へと主軸等を移動させ、切削工具を第１開始位置からワークに向けて第１走査速度での第１接触検出走査を開始させ、切削工具がワークに接触するとその位置を第１接触検出位置として記憶させて移動を停止させ、第１開始位置よりワークに近くかつ走査方向と直交する方向にずらされた位置である第２開始位置へと主軸等を移動させ、切削工具を第２開始位置からワークに向けて第１走査速度より遅い第２走査速度での第２接触検出走査を開始させ、切削工具がワークに接触するとその位置を第２接触検出位置として記憶させて移動を停止させ、第１接触検出位置と第２接触検出位置との間の差である粗走査接触検出位置差が所定の値である粗走査許容誤差以内であることを確認し、第１開始位置よりワークに近い位置である第３開始位置へと主軸等を移動させ、切削工具を第３開始位置からワークに向けて第１走査速度より遅い第３走査速度での第３接触検出走査を開始させ、切削工具がワークに接触するとその位置を第３接触検出位置として記憶させて移動を停止させ、第２接触検出位置と第３接触検出位置との間の差である精密走査接触検出位置差が所定の値である精密走査許容誤差以内であることを確認し、第２接触検出位置から第３接触検出位置の間の適切な位置を切削工具がワークに接触した切削工具接触位置とし、切削工具接触位置に対して切削工具の主軸からの出っ張り量を補償値として補償した位置をワーク原点として決定する。すなわち本発明に係るマシニングセンタでは、ワークの原点を自動的に取得するために、切削工具を回転させた状態で、切削工具すなわち主軸をワークから離れた位置から３回ワークに向けて走査し、接触したことをＡＥセンサにより接触音を検出することによって判断してその位置を記憶させるとともに切削工具を停止させ、２回目と３回目の走査は、１回目の走査より遅い走査速度で精密に実施し、かつ１回目の走査よりワークに近い位置から開始させ、１回目と２回目の走査による接触検出位置及び２回目と３回目の走査による接触検出位置がそれぞれ所定の走査許容誤差以内であれば、２回目と３回目の走査による接触検出位置に基づいてワークの位置の基準となるワーク原点を取得するため、従来はワークへの接触を自動的に検出することが困難であった切削工具を使用してワークを切削加工（ミリング）する前のワーク原点取得において、切削工具のワークへの接触を接触音により自動的に判定でき、粗い測定と精密な測定に分けることによって、信頼度が高く測定時間の短いワークの原点取得ができる。
【００２４】
また、ＡＥセンサの接触及び非接触を切り替えるためにＡＥセンサを移動させることにより、ワークを交換しても、ＡＥを取り替える必要がなくなる。また、第１接触検出走査ではＡＥセンサからの電気信号にスムージング処理を行うことにより、比較的時間がかかる１回目の走査においてノイズの影響を抑えることができる。また、精密走査許容誤差をワークに要求される精度とほぼ等しい値にすることにより、短時間の走査で必要かつ十分な精度が得られる。また、ＡＥセンサをワークをテーブル上の取付け面に取付けるためのジグに接触させることにより、毎回の測定において条件が変わることなく（一定の条件で）安定的に接触音のセンシングを行うことができるようになり、接触の検出の精度を高めることができる。また、ＡＥセンサの接触点を絶縁することで、ＡＥセンサに入る電気的ノイズの混入を防止することができる。また、ＡＥセンサの移動工程が不要となるため、長時間の無人運転も容易に可能となる。また、ワークのそれぞれ反対側にある２つの部分の位置を取得することにより、ワーク自体の誤差やツールの振れの影響を軽減した精密なワーク原点の取得ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（マシニングセンタの構成）
これから図面を参照して本発明の実施形態に係るマシニングセンタの説明を行う。図１は、本発明の一実施形態に係るマシニングセンタ１００の概略構成を表わす正面図と略ブロック図とを組合わせた図である。図５は、マシニングセンタ１００の回路構成を表わすブロック図である。まず、マシニングセンタ１００の構成の説明を行う。マシニングセンタ１００は、主軸１０１、テーブル１０２、駆動機構１０３（Ｘ軸駆動機構１０３Ｘ、Ｙ軸駆動機構１０３Ｙ、Ｚ軸駆動機構１０３Ｚ）、Ｘ軸ベッド１０４Ｘ、Ｙ軸ベッド１０４Ｙ、Ｚ軸構造１０５Ｚ、ＡＥセンサ１１１、ＡＥセンサ駆動機構１１２、接触判定部１１３、及び制御部１２１から構成される。また、マシニングセンタ１００は、主軸１０１にツール１５２を取付けて、それによってテーブル１０２に取付けられたワーク１５１を切削加工することができる。
【００２６】
主軸１０１は、その先端にミリング用の切削工具であるツール１５２を取付けるための工具取付け部を有し、取付けられたツールに主軸モータからの回転力を伝達し、ワークを加工する際の軸受部の熱を排出しながら、切削力に対して軸心を保持するための構成要素である。主軸１０１は、制御部１２１から駆動回路インターフェース１２１ｅを通して回転のオン・オフや回転スピードを制御する指令を受け、それに従って動作する。
【００２７】
テーブル１０２は、主軸に対向した位置にあってワークを固定するための台である。テーブル１０２と主軸１０２とは、駆動機構１０３によってそれらの相対位置が変化させられ、それによってワーク１５１を加工することができる。
【００２８】
駆動機構１０３は、テーブル１０２と主軸１０２との相対位置を、制御部１２１からの指令に基づいて変化させるための構成要素である。駆動機構１０３は、Ｘ軸駆動機構１０３Ｘ、Ｙ軸駆動機構１０３Ｙ、及びＺ軸駆動機構１０３Ｚをまとめて称したものである。Ｘ軸駆動機構１０３Ｘは、Ｘ軸ベッド１０４ＸをＸ軸方向に駆動し、Ｙ軸駆動機構１０３Ｙは、Ｙ軸ベッド１０４ＹをＹ軸方向に駆動し、Ｚ軸駆動機構１０３Ｚは、Ｚ軸構造部１０４ＺをＺ軸方向に駆動する。駆動機構１０３は、回路的には、モータ１０３ａを含み、機構的には、モータ１０３ａの駆動力をそれぞれの軸方向の直線運動に変換するためのボールねじなどの機械要素を含む。モータ１０３ａは、好適には回転速度や位置を制御できるサーボモータである。
【００２９】
Ｘ軸ベッド１０４Ｘ、Ｙ軸ベッド１０４Ｙ、及びＺ軸構造部１０４Ｚは、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に直線的に移動可能な構造物である。この実施例では、Ｘ軸ベッド１０４Ｘ及びＹ軸ベッド１０４Ｙを組合わせてそれの上に主軸１０１が配置されており、Ｚ軸構造部１０４Ａにテーブル１０２が取付けられている。しかし、Ｘ軸ベッド１０４Ｘ、Ｙ軸ベッド１０４Ｙ、及びＺ軸構造部１０４Ｚをどのように組合わせるのかは自由に決定することができ、主軸１０１及びテーブル１０２をどの部分に配置するのかも自由に決定することができる。
【００３０】
ＡＥセンサ１１１は、超音波領域の周波数の振動（ＡＥ信号）を検出して、それの強さを表わす電気信号を出力するための構成要素である。ＡＥセンサは、具体的には、例えば圧電素子等を用いたセンサであり、対象の周波数が超音波領域であるため、振動などの外乱の影響を受けずに接触音を検出することが可能である。ＡＥセンサ１１１は、ワーク１５１にツール１５２が接触したことを検出させるために、ＡＥセンサ駆動機構１１２によって移動させられてワーク１５１の一部に接触させられる。これによって、ＡＥセンサ１１１がワーク１５１と音響的に接触させられることになる。図１では、ＡＥセンサ１１１はワーク１５１の左側に接触するように配置されているが、ワーク１５１を伝わる接触音の速度は十分に速いので、ワーク１５１のどの部分に接触するように配置されていても、同様に接触音を検出することができる。なお、図示していないが、ワーク１５１をジグを用いてテーブル１０２に取付けることもできる。この場合、ＡＥセンサ１１１をジグに接触させることによって、それを介してワーク１５１と音響的に接触させることもできる。
【００３１】
ＡＥセンサ駆動機構１１２は、制御部１２１からの指令に基づいて、ＡＥセンサ１１１を移動させるための機構である。ＡＥセンサ駆動機構１１２は、ＡＥセンサ１１１を図１においてＺ軸方向及びＹ軸方向に駆動させる。センサ駆動機構１１２は、電気的に位置が制御されるエアシリンダーやモータなどの動力発生手段と、そこからの駆動力を直線運動として取り出す為の機械要素を含む。
【００３２】
接触判定部１１３は、ＡＥセンサ１１１からの電気信号が入力され、その電気信号が表わす音が所定の強さ以上になると、ＡＥセンサが接触しているワーク１５１へ物体が接触して発生した接触音を検出したと判定して接触検出信号を発生する構成要素である。接触判定部１１３は、具体的には例えば比較回路などを用いた電子回路から構成される。しかし、後述の制御部１２１を構成するＣＰＵによって所定の計算処理が実施されることによって具体化されるものであってもいい。接触判定部１１３は、さらに、スムージング回路１１３ａ、スイッチ１１３ｂ及びしきい値回路１１３ｃを含む。スムージング回路１１３ａは、ＡＥセンサ１１１からの電気信号を近傍の区間で平均化する回路である。平均化は、平均値からの誤差の平方和が最小となるような最小自乗法を用いた平均とすると好適な推定値を平均として得ることができる。このように電気信号を平均化することによって、ノイズの影響を抑えた方がいい場合に対して、スクラッチノイズ等のノイズを低減させることができる。スイッチ１１３ｂは、電気信号をスムージング回路１１３ａを通過させるか、それともそれを迂回させるかを決定するスイッチである。図示していないが、スイッチ１１３ｂは、制御部１２１からの指示に基づいてスイッチのオンオフ動作を行う。しきい値回路１１３ｃは、そこに入力された電気信号が所定のしきい値を超えているかどうかを判断し、しきい値を超えているときには、音声信号が表わす音が所定の音の強さ以上であると判定して、回転しているツール１５２のワーク１５１への接触を検出したことを表わす接触検出信号を発生する。
【００３３】
制御部１２１は、入力された情報等に基づいて所定の情報処理を実施し、所定の動作を起こさせるための指令を出力する構成要素である。制御部１２１は、具体的には、所定のプログラムを実行するコンピュータである。制御部１２１は、本発明の各種の手段が行う動作を実現する。制御部１２１は、ＣＰＵ１２１ａ、メモリ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、ＡＥセンサインターフェース（Ｉ／Ｆ）１２１ｄ、駆動回路インターフェース１２１ｅを含む。記憶装置１２１ｃは制御プログラム１２１ｐを記憶している。ＣＰＵ１２１ａは、プログラムを実行するプロセッサである。メモリ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａの作業用ワークメモリである。記憶装置１２１ｃは、制御プログラム１２１ｐを記憶させるためのもので、ＲＯＭなどの不揮発性メモリ、あるいはハードディスクドライブなどとすることができる。
【００３４】
ＡＥセンサインターフェース１２１ｄは、ＡＥセンサ１１１に由来する電気信号が入力される入力インターフェース回路であり、さらに、接触判定部１１３に含まれるスイッチ１１３ｂを制御する信号を出力する出力インターフェース回路をさらに含むこともできる。
【００３５】
駆動回路インターフェース１２１ｅは、主軸１０１、駆動機構１０３、及びＡＥセンサ駆動機構１１２の制御信号を出力する出力インターフェース回路であり、さらに、それらが位置フィードバック信号を出力する場合には、その位置フィードバック信号が入力される入力インターフェース回路をさらに含むこともできる。
【００３６】
制御プログラム１２１ｐは、それが記憶装置１２１ｃからＣＰＵによってメモリ上に読み込まれて実行されることにより、本発明の各種の手段が行う動作を実現するプログラムである。制御プログラム１２１ｐは、それが実行する機能に対応する命令群を含んでいる。すなわち制御プログラム１２１ｐは、請求項に記載の各種手段及び各種ステップを実現する、当該手段及びステップと同じ名称の命令群である、ＡＥセンサ移動命令１２１ｐ１、第１接触検出走査準備命令１２１ｐ２、第１接触検出走査開始命令１２１ｐ３、第１接触検出走査停止命令１２１ｐ４、第２接触検出走査準備命令１２１ｐ５、第２接触検出走査開始命令１２１ｐ６、第２接触検出走査停止命令１２１ｐ７、粗走査許容誤差確認命令１２１ｐ８、第３接触検出走査準備命令１２１ｐ９、第３接触検出走査開始命令１２１ｐ１０、第３接触検出走査停止命令１２１ｐ１１、精密走査許容誤差確認命令１２１ｐ１２、及びワーク原点決定命令１２１ｐ１３を含む。なお、記憶装置１２１ｃは、通常のマシニングセンタの機能を実現する制御プログラム１２１ｐ以外のプログラムも含んでおり、通常のマシニングセンタの機能を実行することが可能である。
【００３７】
ツール１５２は、ワーク１５１を切削するための工具である。ツール１５２のエンドミルの形状は様々な形状とすることができる。Ｚ軸方向のワーク原点を取得する場合は、ツール１５２はフラットエンドミルの形状である。
【００３８】
（マシニングセンタの動作）
次に、マシニングセンタ１００の動作について図面を参照して説明する。図１〜４は、本発明の一実施形態に係るマシニングセンタ１００の概略構成を表わす正面図と略ブロック図とを組合わせた図である。これらの図における正面図は、それぞれの動作状態のときに構成要素がどのような位置関係にあるのかも示す。図１はＡＥセンサ１１１がワーク１５１に接触させられていない状態を示し、図２はＡＥセンサ１１１がワーク１５１に接触させられている状態を示し、図３はＡＥセンサ１１１がワーク１５１に接触させられており、ツール１５２がワーク１５１と対向しているが非接触である状態を示し、図４はＡＥセンサ１１１がワーク１５１に接触させられており、ツール１５２がワーク１５１と接触している状態を示す。図６は、マシニングセンタ１００の動作フローを表わすフロー図である。図７及び８は、ワーク１５１とツール１５２の各状態における位置関係の概念を表わす概念図であり、各状態のときの位置関係を示すものである。
【００３９】
（マシニングセンタの動作の概要）
マシニングセンタ１００の動作の概要は以下のとおりである。ＡＥセンサ１１１をワーク１５１に接触させた状態で、ツール１５２をワーク１５１から離れた位置からワーク１５１の端面に向かって直線移動すなわち走査（接触検出走査）させ、ツール１５２がワーク１５１に接触したことをＡＥセンサ１１１による接触音の検知により判定し、そこで走査を停止させて位置を記憶する。この接触検出走査を３回行う。１回目の接触検出走査でワーク１５１の端面の大まかな位置を確定できるため、２回目と３回目の接触検出走査は１回目よりワーク１５１に近い位置から開始させ、走査速度を１回目より遅い速度とする。それぞれの接触検出走査で検出された位置の差を計算し、それが所定の許容誤差以内であれば２回目と３回目の接触検出走査で検出された位置に基づいてワーク１５１の端面の位置を求める。
【００４０】
（初期状態）
ツール１５２が、測定しようとするワーク１５１に対向する主軸１０１の工具取付け部に取付けられる。ツール１５２の大きさ（半径、長さなど）を、適切なユーザインターフェースを使用して制御部１２１に入力する。これらの数値は原点の位置を計算する際に、主軸１０１の基準位置からのオフセット値を定めるものなどとして参照されることになる。また、ワーク１５１の寸法（形状データ）や、ワーク１５１をテーブル１０２上に配置したときの、テーブル１０２を基準としたワーク１５１の位置データを、適切なユーザインターフェースを使用して制御部１２１に入力する。これらのデータは、原点を取得する際に、ツール１５２をどの位置から走査を開始させるのかを決定する際に参照されることになる。初期状態では、構成要素の位置関係は図１に示すような状態にある。すなわち、ＡＥセンサ１１１はワーク１５１に接触させられておらず、ワーク１５１とツール１５２とは特定の位置関係にはない。この状態では、加工済のワーク１５１を未加工のワーク１５１と交換して、次の切削作業に備えさせることが可能である。ワーク１５１の交換は、図示していないが、ワーク交換用のアームなどでワーク１５１を移送することによって行うことができる。ワークの交換を自動的に行うことによって、連続的に無人運転を行わせることが可能である。図１を正面から見て、前後方向はＸ軸方向、左右方向はＹ軸方向、上下方向はＺ軸方向である。スイッチ１１３ｂはＯＮ側になっており、ＡＥセンサ１１１からの信号は、スムージング回路１１３ａを経由してしきい値回路１１３ｃに送られる。
【００４１】
（ＡＥセンサの移動・接触）
制御部１２１において、ＣＰＵ１２１ａがＡＥセンサ移動命令１２１ｐ１に従って、駆動回路インターフェース１２１ｅを通じてＡＥセンサ駆動機構１１２に、ＡＥセンサ１１１をワーク１５１に接触させる制御信号を送り、ＡＥセンサ１１１をワーク１５１に接触させる（ステップＳ１０１）。これによって、構成要素の位置関係は図２に示すような状態になる。その際、ＣＰＵ１２１ａは、あらかじめ入力されたワーク１５１の寸法（形状データ）とそれのテーブル１０２上への取付位置に基づいて、ワーク１５１の適切な端面、好適にはＡＥセンサ１１１に垂直な端面に対して、ＡＥセンサ１１１を移動させる。ＡＥセンサ１１１は適切な圧力でワーク１５１に押し付けられ、ワーク１５１を傷つけることなく、確実に接触させられる。ＡＥセンサ駆動機構１１２の動力発生手段は滑らかに所定の力を発生するエアシリンダーであると好適である。ＡＥセンサ駆動機構１１２は、ＡＥセンサ１１１をＺ軸方向において下方に移動させ、Ｙ軸方向において右側に移動させて、ＡＥセンサ１１１をワーク１５１に接触させる。
【００４２】
なお、ワーク１５１をジグを介してテーブル１０２に取付けている場合には、当該ジグはワーク１５１に音響的に接触していると考えられるため、ＡＥセンサ１１１を当該ジグに接触させてもよい。また、ジグをテーブル１０２に固定したまま、加工済のワーク１５１を交換する場合は、ＡＥセンサ１１１をジグに接触させたままでワーク１５１の切削加工及び交換動作を行わせることができる。このようにすることによって、毎回の測定において条件が変わることなく安定的に接触音のセンシングを行うことが可能になる。ＡＥセンサに入る電気的ノイズの混入を防止するために、ＡＥセンサの接触点を絶縁すると好適である。
【００４３】
（第１接触検出走査準備）
制御部１２１において、ＣＰＵ１２１ａは、第１接触検出走査準備命令１２１ｐ２に従って、駆動回路インターフェース１２１ｅを通じて駆動機構１０３に、主軸１０１に取付けられたツール１５２が、ワーク１５１の端面（走査によってツール１５２が接触することになる位置）から所定距離だけ離れた位置である第１開始位置１６１Ａに来るように、駆動機構１０３により主軸１０１とワーク１５１との相対位置を、主軸１０１またはテーブル１０２（両方同時を含む。以下同じ）を移動させることにより変化させる指令を送る（ステップＳ１０３）。これによって、構成要素の位置関係は図３に示すような状態になる。そして、ツール１５２とワーク１５１の位置関係は、図７の（Ａ）第１接触検出走査開始時の図に示すような状態になる。第１開始位置１６１Ａは、ワーク１５１に向けてツール１５２を直線的に走査したときに、ツール１５２の部分がワーク１５１に接触するような位置であって、ツール１５２がワーク１５１に接触しない範囲でできるだけツール１５２がワーク１５１に近接した位置だと好適である。この例においては、Ｘ軸方向及びＺ軸方向にはツール１５２がＸ軸方向から見てワーク１５１と重なり、かつ、主軸１０１がワーク１５１と重ならない位置であって、Ｙ軸方向にはワーク１５１から右側に離れた位置である。そのような近接した位置にツール１５２を移動させるためには、テーブル１０２上のワーク１５１の位置のデータとワーク１５１の寸法（形状データ）から、現在の主軸１０１の位置からワーク１５１の端面の位置を求め、ワーク１５１の当該端面の近傍であって、安全のため確実に当該ワーク１５１に接触しないようなマージンである走査距離だけワーク１５１の当該端面から離れた位置を次に求め、そこに主軸１０１を移動させるような指令を駆動機構１０３に送る。この例のように、ツール１５２がＹ軸方向にワーク１５１から離れた位置にある場合には、その走査距離はＹ軸方向の距離となるが、それをここでは第１開始位置Ｙ軸オフセット１７１Ｙと呼ぶ。
【００４４】
（第１接触検出走査開始）
制御部１２１において、ＣＰＵ１２１ａは、第１接触検出走査開始命令１２１ｐ３に従って、駆動回路インターフェース１２１ｅを通じて駆動機構１０３に、主軸１０１に取付けられたツール１５２が第１開始位置１６１Ａからワーク１５１に向けて走査軸に沿った走査方向に所定の速度である第１走査速度で、駆動機構１０３により主軸１０１とワーク１５１との相対位置を移動により変化させる指令を送り、第１接触検出走査を開始させる（ステップＳ１０５）。接触走査開始時のツール１５２とワーク１５１の位置関係は、図７の（Ａ）第１接触検出走査開始時の図に示すような状態である。この場合、Ｙ軸方向の走査なので、Ｙ軸駆動機構１０３Ｙが主軸１０１を移動させる。その際、ＣＰＵ１２１ａは、駆動回路インターフェース１２１ｅを通じて主軸１０１に、ツール１５２が少なくとも接触時には所定の回転速度で回転している状態となるように指令を送る。好適には、ツール１５２は、第１接触検出走査の開始時において既に回転させられている。
【００４５】
（第１接触検出走査停止）
第１接触検出走査開始の指令がＹ軸駆動機構１０３Ｙに送られることによって、主軸１０１がＹ軸駆動機構１０３Ｙによってワーク１５１に向けてＹ軸に沿って第１走査速度で移動させられる。ワーク１５１に接触させられたＡＥセンサ１１１はワーク１５１からの音を取得し、その強さを表わす電気信号を出力することによって、接触音の有無のモニターのための信号を出力している。その電気信号に対して接触判定部１１３でそれが接触音であるかどうかの判定が行われる。その判定においては、ＡＥセンサ１１１からの電気信号は、接触判定部１１３内でスイッチ１１３ｂのＯＮ端子を経由してスムージング回路１１３ａで過去の近傍の時間の区間において平均化される。これによってスクラッチノイズ等のノイズが除去される。平均化される時間の区間は、ノイズを効率的に除去しつつも接触音は確実に検出できるように適切な値とされている。スムージング回路１１３ａを経由した電気信号はしきい値回路１１３ｃで所定のしきい値を超えているかどうかが判断され、これによってツール１５２のワーク１５１への接触の有無が判断される。
図１１は、接触時を含む走査期間におけるＡＥセンサからの電気信号の波形図である。図１１においては、ＡＥセンサ１１１からの電気信号をＡＥ信号１９２と表記している。しきい値１９１はしきい値回路１１３ｃに設定されたしきい値である。ＡＥ信号１９２は、波形図において円で囲んだ部分において、しきい値を超えたＡＥ信号１９３となっており、この部分でツール１５２がワーク１５１に接触したと判断されることになる。
【００４６】
ツール１５２がワーク１５１に接触すると、所定の強さ以上の超音波の接触音が発生し、ＡＥセンサ１１１がそれの強さを表わす電気信号を発生する。その電気信号が接触判定部１１３に入力され、その内部のしきい値回路１１３ｃで所定のしきい値を超えていると判断され、回転しているツール１５２がワーク１５１へ接触したことを表わす接触検出信号を発生する。接触検出信号は、例えば、非接触状態を表わすローレベルの電圧が、ハイレベルの電圧に変化するなどの方法で接触を検出したことを表現する。
【００４７】
制御部１２１において、ＣＰＵ１２１ａは、第１接触検出走査停止命令１２１ｐ４に従って、接触判定部１１３から接触検出信号がＡＥセンサインターフェース１２１ｄを通じて入力されると、その時の主軸１０１とワーク１５１の相対位置を第１接触検出位置１６１Ｂとしてメモリに記憶させ、駆動回路インターフェース１２１ｅを通じてＹ軸駆動機構１０３Ｙに、そこでＹ軸駆動機構１０３Ｙにより移動を停止させる指令を送る（ステップＳ１０７）。これによって、ツール１５２がワーク１５１に接触した瞬間にツール１５２が停止させられる。接触停止時のツール１５２とワーク１５１の位置関係は、図７の（Ｂ）第１接触検出走査停止時の図に示すような状態である。
【００４８】
（第２接触検出走査準備）
制御部１２１において、ＣＰＵ１２１ａは、第２接触検出走査準備命令１２１ｐ５に従って、駆動回路インターフェース１２１ｅを通じてＸ軸駆動機構１０３Ｘ及びＹ軸駆動機構１０３Ｙに、主軸１０１に取付けられたツール１５２が、第２開始位置１６２Ａに来るように、Ｘ軸駆動機構１０３Ｘ及びＹ軸駆動機構１０３Ｙにより主軸１０１とワーク１５１との相対位置を、主軸１０１またはテーブル１０２を移動させることにより変化させる指令を送る（ステップＳ１０９）。第２開始位置１６２Ａは、Ｙ軸方向にはワーク１５１から第１開始位置１６１Ａより近い位置であるような所定距離の位置であり、かつ、第１接触検出走査の走査方向であるＹ軸方向と直交するＸ軸方向に所定距離だけ移動させられ、ツール１５２がワーク１５１と第１接触検出走査とは異なる位置（第１接触検出走査接触痕１８１とは異なる位置）において次に接触するような位置である。ここでのＹ軸方向の走査距離は、第１開始位置Ｙ軸オフセット１７１Ｙより小さい値である第２開始位置Ｙ軸オフセット１７２Ｙとなる。第２開始位置１６２Ａを定める際には、メモリに記憶されている第１接触検出位置１６１Ｂを基準として、第２開始位置Ｙ軸オフセット１７２Ｙだけ主軸１０１をワーク１５１の反対側に移動させた位置とすればよい。第１接触検出位置１６１Ｂにおいてツール１５２がワーク１５１に接触したことが分かっているため、第２開始位置Ｙ軸オフセット１７２Ｙは非常に小さい値とすることができ、例えば、５０μｍとすることができる。このように走査距離をより小さくすることによって、走査速度を小さくしても走査時間が長くならないため、より精密な走査を短時間に行うことができる。これによってツール１５２とワーク１５１の位置関係は、図７の（Ｃ）第２接触検出走査開始時の図に示すような状態になる。
【００４９】
（第２接触検出走査開始）
制御部１２１において、ＣＰＵ１２１ａは、第２接触検出走査開始命令１２１ｐ６に従って、駆動回路インターフェース１２１ｅを通じてＹ軸駆動機構１０３Ｙに、主軸１０１に取付けられたツール１５２が第２開始位置１６２Ａからワーク１５１に向けてＹ軸に沿って所定の速度である第２走査速度で、Ｙ軸駆動機構１０３Ｙにより主軸１０１とワーク１５１との相対位置を移動により変化させる指令を送り、第２接触検出走査を開始させる（ステップＳ１１１）。接触走査開始時のツール１５２とワーク１５１の位置関係は、図７の（Ｃ）第２接触検出走査開始時の図に示すような状態である。その際、ＣＰＵ１２１ａは、駆動回路インターフェース１２１ｅを通じて主軸１０１に、ツール１５２が少なくとも接触時には所定の回転速度で回転している状態となるように指令を送る。ここで、第２走査速度は、第１走査速度より小さい速度である。このようにすることによって、接触の瞬間におけるツール１５２の移動速度を小さくすることができるため、精密な走査を行うことができる。第２走査速度を遅くすればするほど走査の精度は高くなるが、時間も長くかかるようになるため、第１走査速度が第２走査速度の５０倍から２００倍の速度であるような比率とするとより好適である。
【００５０】
（第２接触検出走査停止）
第２接触検出走査開始の指令がＹ軸駆動機構１０３Ｙに送られることによって、主軸１０１がＹ軸駆動機構１０３Ｙによってワーク１５１に向けてＹ軸に沿って第２走査速度で移動させられる。ワーク１５１に接触させられたＡＥセンサ１１１からの電気信号をモニタしている接触判定部１１３により、接触したがどうかの判定が行われる。第２接触検出走査においては、より感度の高い接触の検出を行った方が、精密な接触の検出を行うことができるため、接触判定部１１３内においてスムージング回路１１３ａを使用しない。すなわち、制御部１２１はスイッチ１１３ｂをＯＦＦ端子側に切り替え、ＡＥセンサ１１１からの電気信号がスムージング回路１１３ａを通過しないようにする。これによって、高感度の接触の検出を行うことができるようになる。
【００５１】
ツール１５２がワーク１５１に接触すると、所定の強さ以上の超音波の接触音が発生し、ＡＥセンサ１１１がそれの強さを表わす電気信号を発生する。その電気信号が接触判定部１１３に入力され、その内部のしきい値回路１１３ｃで所定のしきい値を超えていると判断され、回転しているツール１５２がワーク１５１へ接触したことを表わす接触検出信号を発生する。
【００５２】
制御部１２１において、ＣＰＵ１２１ａは、第２接触検出走査停止命令１２１ｐ７に従って、接触判定部１１３から接触検出信号がＡＥセンサインターフェース１２１ｄを通じて入力されると、その時の主軸１０１とワーク１５１の相対位置を第２接触検出位置１６２Ｂとしてメモリに記憶させ、駆動回路インターフェース１２１ｅを通じてＹ軸駆動機構１０３Ｙに、そこでＹ軸駆動機構１０３Ｙにより移動を停止させる指令を送る（ステップＳ１１３）。これによって、ツール１５２がワーク１５１に接触した瞬間にツール１５２が停止させられる。接触停止時のツール１５２とワーク１５１の位置関係は、図８の（Ａ）第２接触検出走査停止時の図に示すような状態である。
【００５３】
（粗走査許容誤差確認）
制御部１２１において、ＣＰＵ１２１ａは、粗走査許容誤差確認命令１２１ｐ８に従って、メモリに記憶された第１接触検出位置１６１Ｂと第２接触検出位置１６１Ｂとの間の差である粗走査接触検出位置差を求め、それが所定の値である粗走査許容誤差以内であることを確認する（ステップＳ１１５）。ここでの粗走査接触検出位置差は、Ｙ軸方向の位置の差である。このような確認を行うことによって、第１接触検出走査または第２接触検出走査のいずれかがノイズなどの影響によって実際に接触する前に接触したと判定されていたような誤動作を排除することができる。粗走査接触検出位置差が粗走査許容誤差より大きい場合は、第２接触走査準備（ステップＳ１０９）あるいは第１接触検出走査（ステップＳ１０３）に手順が戻され、再び走査が実行される。粗走査許容誤差は、例えば３０μｍとすることができる。
【００５４】
（第３接触検出走査準備）
制御部１２１において、ＣＰＵ１２１ａは、第３接触検出走査準備命令１２１ｐ９に従って、駆動回路インターフェース１２１ｅを通じてＹ軸駆動機構１０３Ｙに、主軸１０１に取付けられたツール１５２が、第３開始位置１６３Ａに来るように、Ｙ軸駆動機構１０３Ｙにより主軸１０１とワーク１５１との相対位置を、主軸１０１またはテーブル１０２を移動させることにより変化させる指令を送る（ステップＳ１１７）。第３開始位置１６３Ａは、Ｙ軸方向にはワーク１５１から第１開始位置１６１Ａより近い位置であるような所定距離の位置である。第３開始位置１６３Ａは、好適には第２開始位置１６２Ａと同じ位置である。今回は、第３開始位置１６３Ａを第２開始位置１６２ＡからＸ軸方向に移動させる必要はない。なぜなら、第２接触検出走査は遅い速度で行われたため、第２接触検出走査接触痕１８２はほとんどＹ方向の削れがないためである。ここでのＹ軸方向の走査距離は、第３開始位置Ｙ軸オフセット１７３Ｙであるが、それは好適には第２開始位置Ｙ軸オフセット１７２Ｙと同じ値として定められる。これによってツール１５２とワーク１５１の位置関係は、図８の（Ｂ）第３接触検出走査開始時の図に示すような状態になる。
【００５５】
（第３接触検出走査開始）
制御部１２１において、ＣＰＵ１２１ａは、第３接触検出走査開始命令１２１ｐ１０に従って、駆動回路インターフェース１２１ｅを通じてＹ軸駆動機構１０３Ｙに、主軸１０１に取付けられたツール１５２が第３開始位置１６３Ａからワーク１５１に向けてＹ軸に沿って所定の速度である第３走査速度で、Ｙ軸駆動機構１０３Ｙにより主軸１０１とワーク１５１との相対位置を移動により変化させる指令を送り、第３接触検出走査を開始させる（ステップＳ１１９）。接触走査開始時のツール１５２とワーク１５１の位置関係は、図８の（Ｂ）第３接触検出走査開始時の図に示すような状態である。その際、ＣＰＵ１２１ａは、駆動回路インターフェース１２１ｅを通じて主軸１０１に、ツール１５２が少なくとも接触時には所定の回転速度で回転している状態となるように指令を送る。ここで、第３走査速度は、第１走査速度より小さい速度である。第３走査速度は、好適には第２走査速度と同じ速度である。このようにすることによって、接触の瞬間におけるツール１５２の移動速度を小さくすることができるため、精密な走査を行うことができる。
【００５６】
（第３接触検出走査停止）
第３接触検出走査開始の指令がＹ軸駆動機構１０３Ｙに送られることによって、主軸１０１がＹ軸駆動機構１０３Ｙによってワーク１５１に向けてＹ軸に沿って第３走査速度で移動させられる。ワーク１５１に接触させられたＡＥセンサ１１１からの電気信号をモニタしている接触判定部１１３により、接触したがどうかの判定が行われる。第３接触検出走査においては、より感度の高い接触の検出を行った方が、精密な接触の検出を行うことができるため、第２接触検出走査と同じく、接触判定部１１３内においてスムージング回路１１３ａを使用しない。すなわち、制御部１２１はスイッチ１１３ｂをＯＦＦ端子側に切り替え、ＡＥセンサ１１１からの電気信号がスムージング回路１１３ａを通過しないようにしている。これによって、高感度の接触の検出を行うことができるようになる。
【００５７】
ツール１５２がワーク１５１に接触すると、所定の強さ以上の超音波の接触音が発生し、ＡＥセンサ１１１がそれの強さを表わす電気信号を発生する。その電気信号が接触判定部１１３に入力され、その内部のしきい値回路１１３ｃで所定のしきい値を超えていると判断され、回転しているツール１５２がワーク１５１へ接触したことを表わす接触検出信号を発生する。
【００５８】
制御部１２１において、ＣＰＵ１２１ａは、第３接触検出走査停止命令１２１ｐ１１に従って、接触判定部１１３から接触検出信号がＡＥセンサインターフェース１２１ｄを通じて入力されると、その時の主軸１０１とワーク１５１の相対位置を第３接触検出位置１６３Ｂとしてメモリに記憶させ、駆動回路インターフェース１２１ｅを通じてＹ軸駆動機構１０３Ｙに、そこでＹ軸駆動機構１０３Ｙにより移動を停止させる指令を送る（ステップＳ１２１）。これによって、ツール１５２がワーク１５１に接触した瞬間にツール１５２が停止させられる。接触停止時のツール１５２とワーク１５１の位置関係は、図８の（Ｃ）第３接触検出走査停止時の図に示すような状態である。
【００５９】
（精密走査許容誤差確認）
制御部１２１において、ＣＰＵ１２１ａは、精密走査許容誤差確認命令１２１ｐ１２に従って、メモリに記憶された第２接触検出位置１６２Ｂと第３接触検出位置１６３Ｂとの間の差である精密走査接触検出位置差を求め、それが所定の値である精密走査許容誤差以内であることを確認する（ステップＳ１２３）。精密走査許容誤差は粗走査許容誤差より小さい所定の値である。これは、精密走査接触検出位置差は、小さい走査速度で取得されたものであるため、精密な走査が行われるからである。また、ここでの精密走査接触検出位置差は、Ｙ軸方向の位置の差である。精密走査許容誤差をより小さい値とすれば、より高い精度で接触の判定を行うことができる。しかし、精密走査許容誤差は、ワークに要求される精度とほぼ等しい値で十分である。具体的には、粗走査許容誤差が精密走査許容誤差の５倍から２０倍の大きさとなると好適である。このような確認を行うことによって、第２接触検出走査または第３接触検出走査のいずれかがノイズなどの影響によって実際に接触する前に接触したと判定されていたような誤動作を排除することができる。精密走査接触検出位置差が精密走査許容誤差より大きい場合は、第３接触走査準備（ステップＳ１１７）などに手順が戻され、再び走査が実行される。精密走査許容誤差は、例えば５μｍとすることができる。
【００６０】
（ワーク原点決定）
制御部１２１において、ＣＰＵ１２１ａは、第３接触検出位置１６３Ｂでの移動の停止後、精密走査接触検出位置差が精密走査許容誤差以内である場合に、第２接触検出位置１６２Ｂから第３接触検出位置１６３Ｂの間の適切な位置を、ツール１５２がワーク１５１に接触したツール接触位置と判断する。ＣＰＵ１２１ａは、あらかじめ入力されたツール１５２の大きさ（半径、長さなど）に基づいて、ツール１５２の主軸１０１からの出っ張り量を求め、それを補償値としてツール接触位置を補償した位置をワーク１５１の端面の基準位置とする。
【００６１】
（挟み込みでワーク原点取得）
なお、上述した３回の走査によるワーク１５１の端面の基準位置の決定方法を、同じワーク１５１の反対側の端面に対して行うと好適である。この場合、ワーク１５１の両側からワーク１５１の端面の基準位置を取得し、それの平均に基づいてワーク１５１を決定する。このようにすると、ワーク１５１そのものの大きさの誤差を平均化することによって軽減することができる。本発明によるワーク原点の取得においては、回転するツール１５２でワーク１５１を挟み込んで原点を取得するため、従来のような回転しないピンゲージを使用していた場合と比較すると、ツール１５２の倒れを回転により相殺できるため、正確なワーク原点を取得することができる。
【００６２】
（Ｙ軸以外の走査）
上述した例は、Ｙ軸方向のワーク１５１の原点を取得するものであるが、Ｘ軸方向に走査を行うことによって、同様にＸ軸方向の原点を取得することが可能である。また、Ｚ軸方向の原点を取得することも可能である。この場合、Ｚ軸駆動機構１０３Ｚが、ワーク１５１に対して少なくともＺ軸を含む走査軸に沿って主軸１０１とワーク１５１との相対位置を移動により変化させる。そして、制御部１２１が主軸１０１またはワーク１５１のいずれかを移動させる方向軸である走査軸は、Ｚ軸を含む少なくとも１軸であり、走査軸がＺ軸である場合のワークに接触させられるツール１５２は、フラットエンドミルの形状である。Ｚ軸方向に走査する場合には、ツール１５２の先端がワーク１５１に接触することになるが、その場合、フラットエンドミルであればワーク１５１と面接触するため、確実に接触を検出できるような大きい接触音を発生させることができるからである。走査軸がＺ軸である場合のツール１５２の主軸１０１からの出っ張り量としての補償値は、主軸の先端から計測したツール１５２の長さとする。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態に係るマシニングセンタ１００の概略構成とＡＥセンサ非接触状態における構成要素の位置関係を表わす正面図と略ブロック図とを組合わせた図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るマシニングセンタ１００の概略構成とＡＥセンサ接触状態における構成要素の位置関係を表わす正面図と略ブロック図とを組合わせた図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るマシニングセンタ１００の概略構成とＡＥセンサ接触・ツール非接触状態における構成要素の位置関係を表わす正面図と略ブロック図とを組合わせた図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るマシニングセンタ１００の概略構成とツール接触状態における構成要素の位置関係を表わす正面図と略ブロック図とを組合わせた図である。
【図５】マシニングセンタ１００の回路構成を表わすブロック図である。
【図６】マシニングセンタ１００の動作フローを表わすフロー図である。
【図７】ワーク１５１とツール１５２の各状態における位置関係の概念を表わす概念図である。
【図８】ワーク１５１とツール１５２の各状態における位置関係の概念を表わす概念図である。
【図９】従来のワーク原点取得方法を説明する概念図である。
【図１０】従来のワーク原点取得方法を説明する概念図である。
【図１１】接触時を含む走査期間におけるＡＥセンサからの電気信号の波形図である。
【符号の説明】
【００６４】
１１  ワーク
１２  主軸
１３  ピンゲージ
１４  ゲージブロック
１００  マシニングセンタ
１０１  主軸
１０２  テーブル
１０３  駆動機構
１０３Ｘ  Ｘ軸駆動機構
１０３Ｙ  Ｙ軸駆動機構
１０３Ｚ  Ｚ軸駆動機構
１０４Ｘ  Ｘ軸ベッド
１０４Ｙ  Ｙ軸ベッド
１０５Ｚ  Ｚ軸構造
１１１  ＡＥセンサ
１１２  ＡＥセンサ駆動機構
１１３  接触判定部
１１３ａ  スムージング回路
１１３ｂ  スイッチ
１１３ｃ  しきい値回路
１２１  制御部
１２１ａ  ＣＰＵ
１２１ｂ  メモリ
１２１ｃ  記憶装置
１２１ｄ  ＡＥセンサインターフェース
１２１ｅ  駆動回路インターフェース
１２１ｐ  制御プログラム
１２１ｐ１  ＡＥセンサ移動命令
１２１ｐ２  第１接触検出走査準備命令
１２１ｐ３  第１接触検出走査開始命令
１２１ｐ４  第１接触検出走査停止命令
１２１ｐ５  第２接触検出走査準備命令
１２１ｐ６  第２接触検出走査開始命令
１２１ｐ７  第２接触検出走査停止命令
１２１ｐ８  粗走査許容誤差確認命令
１２１ｐ９  第３接触検出走査準備命令
１２１ｐ１０  第３接触検出走査開始命令
１２１ｐ１１  第３接触検出走査停止命令
１２１ｐ１２  精密走査許容誤差確認命令
１２１ｐ１３  ワーク原点決定命令
１５１  ワーク
１５２  ツール
１６１Ａ  第１開始位置
１６１Ｂ  第１接触検出位置
１６２Ａ  第２開始位置
１６３Ｂ  第２接触検出位置
１６３Ａ  第３開始位置
１６３Ｂ  第３接触検出位置
１７１Ｙ  第１開始位置Ｙ軸オフセット
１７２Ｘ  第２開始位置Ｘ軸オフセット
１７２Ｙ  第２開始位置Ｙ軸オフセット
１７３Ｘ  第３開始位置Ｘ軸オフセット
１７３Ｙ  第３開始位置Ｙ軸オフセット
１８１  第１接触検出走査接触痕
１８２  第２接触検出走査接触痕
１８１  第１接触検出走査接触痕
１９１  しきい値
１９２  ＡＥ信号
１９３  しきい値を超えたＡＥ信号
【図１】
0004542014.tif 000002
【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】
0004542014.tif 000009
【図９】
0004542014.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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