(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
数値制御装置と機上計測装置を有し、工作機械の可動軸の位置を検出する位置検出装置から出力される軸位置検出信号と前記機上計測装置から出力される計測信号とを外部装置に転送する前記工作機械において、
前記数値制御装置は、前記軸位置検出信号と前記計測信号とをインタフェースを介して受けるように構成し、
前記インタフェースを介して前記軸位置検出信号と前記計測信号とを同じタイミングで取得したデータを保存する保存手段と、
前記保存手段に保存したデータを外部装置に転送する転送手段と、
を備え、
前記インタフェースは、工作機械の各可動軸のモータを駆動するアンプが有するインタフェースであり、
前記数値制御装置は、前記工作機械を駆動するモータが接続されていない前記アンプが有するインタフェースを介して前記機上計測装置からの計測信号を受けることを特徴とする数値制御装置と機上計測装置を有する工作機械。
【請求項２】
前記インタフェースは、
前記機上計測装置と前記位置検出装置から出力される元信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換装置と、
前記Ａ／Ｄ変換装置から出力されるデジタル信号から前記元信号の１周期内の位置データを算出しデジタルデータを出力する内挿分割装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置と機上計測装置を有する工作機械。
【請求項３】
前記外部装置はパーソナルコンピュータであって、
前記パーソナルコンピュータへの前記データの転送は、前記パーソナルコンピュータから前記数値制御装置に一定周期毎に要求し、前記保存手段に保存された前記データが一定周期毎に前記数値制御装置から前記パーソナルコンピュータに転送され、前記パーソナルコンピュータが備えた記憶装置へ格納されることを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載の数値制御装置と機上計測装置を有する工作機械。
【請求項４】
前記パーソナルコンピュータは、
前記デジタルデータを解析して前記工作機械に載置されているワークの形状を計算し、計算して得られたワークの形状とワークの基準形状との差である形状誤差データを算出する形状解析手段と、
前記数値制御装置は、前記形状解析手段から出力される形状誤差データが目標値以上の場合には、形状誤差を小さくするための補正加工制御を行い、前記形状誤差が目標値以内になるまで形状計測と補正加工を繰り返し実行することを特徴とする請求項３に記載の数値制御装置と機上計測装置を有する工作機械。
【請求項５】
前記機上計測装置は、機上計測装置内部にプローブと該プローブの移動変位を検出する位置検出装置を有し、該プローブの先端を計測対象物に接触させながら走査し、前記プローブの移動変位を検出することにより計測対象物の形状計測を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の数値制御装置と機上計測装置を有する工作機械。
【請求項６】
前記軸位置検出装置または前記位置検出装置は、リニアスケール、パルスコーダ、または、レーザ干渉計のうちのいずれかの検出装置であることを特徴とする請求項５に記載の数値制御装置と機上計測装置を有する工作機械。
【請求項７】
数値制御装置と機上計測装置を有する工作機械において、
前記数値制御装置は、前記工作機械の可動軸の位置を検出する位置検出装置から出力される軸位置検出信号と前記機上計測装置から出力される計測信号とをインタフェースを介して受けるよう構成し、
前記インタフェースは、工作機械の各可動軸のモータを駆動するアンプが有するインタフェースであり、
前記数値制御装置は、前記工作機械を駆動するモータが接続されていない前記アンプが有するインタフェースを介して前記機上計測装置からの計測信号を受け、
前記インタフェースを介して前記軸位置検出信号と前記計測信号とを同じタイミングで取得したデータを保存する保存手段と、
前記保存したデータに基づき、前記工作機械に載置されているワークの形状を計算し、計算して得られたワークの形状とワークの基準形状との差である形状誤差データを算出する形状解析手段と、
前記数値制御装置は、前記形状解析手段から出力される前記形状誤差データが目標値以上の場合には、形状誤差を小さくするための補正加工制御を行い、前記形状誤差が目標値以内になるまで形状計測と補正加工を繰り返し実行することを特徴とする数値制御装置と機上計測装置を有する工作機械。
【請求項８】
前記数値制御装置は、前記工作機械を駆動するモータが接続されていない前記アンプが有するインタフェースを介して前記機上計測装置からの計測信号を受けることに替えて、
前記アンプが有するインタフェースとして認識可能なインタフェースを介して前記機上計測装置からの計測信号を受けることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の数値制御装置と機上計測装置を有する工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数値制御装置と機上計測装置とを有する工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
加工機上で被加工物の３次元形状を計測することは、高精度の加工を行う上で非常に重要である。被加工物の形状を計測する技術として、形状プローブの先端を被加工物の表面に接触させて、被加工物の３次元形状を計測する触針式形状計測センサが従来から知られている。
【０００３】
特許文献１には、加工機上で被加工物Ｗの機上計測を行う技術が開示されている。特許文献１に開示される技術（段落番号「００１６」、「００１７」、図２参照）では、ＮＣ制御装置は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸同時制御を行い、位置指令を各サーボモータに出力する。機上測定器のプローブは、被加工物表面に接触する接触子を有し、この接触子の変位を測定する計測手段を備えている。このプローブが出力する信号は、測定に必要な演算を行うパーソナルコンピュータに出力される。パーソナルコンピュータとＮＣ制御装置とは、光ケーブルを介して接続されており、パーソナルコンピュータは、ＮＣ制御装置から位置情報をリアルタイムで取得できるように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２１２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
背景技術で説明した従来技術である機上計測装置からの計測信号をパソコン（パーソナルコンピュータ）に接続して工作機械の可動軸の信号を数値制御装置に出力する構成では、機上計測装置からの信号を可動軸からの信号と同期して取り込むことは困難である。
【０００６】
また、機上計測装置からの信号と工作機械の可動軸からの信号を同期するためには、図９に示されるように、工作機械において可動軸の位置検出装置の信号を別途の信号分岐装置を用いて分岐しパソコンに入力する必要がある。そして、位置検出信号分岐装置１３は、機上計測に必要な可動軸の数と同数必要である。
【０００７】
位置検出信号分岐装置は、非常に高価な上に、信号を分岐するために専用の位置検出装置基板が必要であり、ケーブルの数が増加し、複雑な配線を行わなければならない。そして、位置検出信号分岐装置に電力を供給するための電源も必要となる。
【０００８】
また、機上計測装置と分岐された可動軸の信号を受取るために、パソコンに専用の信号処理基板を取り付ける必要があり、そのため、信号処理基板を取り付けるための十分な数のスロットを有し、信号処理基板とパソコンのマザーボードとの相性が合うパソコンを用意する必要がある。
【０００９】
さらに、工作機械の可動軸の信号は、位置検出装置の取り付け誤差などによるピッチ誤差を含んでおり、通常は数値制御装置（ＮＣ）でピッチ誤差補正を行い、誤差を最小化するが、位置検出信号分岐装置から分岐された信号は、ピッチ誤差が補正されていない生の信号であるために、パソコンに保存されたデータは別途のピッチ誤差補正を行う必要がある。
【００１０】
上述のように、機上計測装置を工作機械に装着し機上計測を行うようにすることは、装置の複雑化とともに費用もかかり、機上計測装置で得られた情報を処理するための時間も増大する。
【００１１】
超精密加工において、ナノメートルオーダの形状精度の加工を実現するためには、機上計測による補正加工が必要不可欠である。そのためには、機上計測装置からの計測信号と工作機械の可動軸の位置を検出する位置検出装置からの位置検出信号が完全に同期され（換言すると、同じ計測タイミングのデータとして）、パソコンなどの外部装置が有する記憶装置に保存される必要がある。また、計測の信頼性を向上させるため、および、コスト削減のため、機上計測装置のインタフェースをできるかぎり単純化する必要がある。
【００１２】
そこで本発明は、機上計測装置からの計測信号と工作機械の可動軸からの位置信号とを位置検出信号分岐装置による信号分岐を行う必要のない、数値制御装置と機上計測装置を有する工作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】
【００１３】
本願の請求項１に係る発明は、
数値制御装置と機上計測装置を有し、工作機械の可動軸の位置を検出する位置検出装置から出力される軸位置検出信号と前記機上計測装置から出力される計測信号とを外部装置に転送する前記工作機械において、前記数値制御装置は、前記軸位置検出信号と前記計測信号とをインタフェースを介して受けるように構成し、前記インタフェースを介して前記軸位置検出信号と前記計測信号とを同じタイミングで取得したデータを保存する保存手段と、前記保存手段に保存したデータを外部装置に転送する転送手段と、を備え、前記インタフェースは、工作機械の各可動軸のモータを駆動するアンプが有するインタフェースであり、前記数値制御装置は、前記工作機械を駆動するモータが接続されていない前記アンプが有するインタフェースを介して前記機上計測装置からの計測信号を受けることを特徴とする数値制御装置と機上計測装置を有する工作機械である。
【００１４】
請求項２に係る発明は、前記インタフェースは、機上計測装置と前記位置検出装置から出力される元信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換装置と、前記Ａ／Ｄ変換装置から出力されるデジタル信号から前記元信号の１周期内の位置データを算出しデジタルデータを出力する内挿分割装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置と機上計測装置を有する工作機械である。
【００１５】
請求項３に係る発明は、前記外部装置はパーソナルコンピュータであって、前記パーソナルコンピュータへの前記データの転送は、前記パーソナルコンピュータから前記数値制御装置に一定周期毎に要求し、前記保存手段に保存された前記データが一定周期毎に前記数値制御装置から前記パーソナルコンピュータに転送され、前記パーソナルコンピュータが備えた記憶装置へ格納されることを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載の数値制御装置と機上計測装置を有する工作機械である。
【００１６】
請求項４に係る発明は、前記パーソナルコンピュータは、前記デジタルデータを解析して前記工作機械に載置されているワークの形状を計算し、計算して得られたワークの形状とワークの基準形状との差である形状誤差データを算出する形状解析手段と、前記数値制御装置は、前記形状解析手段から出力される形状誤差データが目標値以上の場合には、形状誤差を小さくするための補正加工制御を行い、前記形状誤差が目標値以内になるまで形状計測と補正加工を繰り返し実行することを特徴とする請求項３に記載の数値制御装置と機上計測装置を有する工作機械である。
【００１７】
請求項５に係る発明は、前記機上計測装置は、機上計測装置内部にプローブと該プローブの移動変位を検出する位置検出装置を有し、該プローブの先端を計測対象物に接触させながら走査し、前記プローブの移動変位を検出することにより計測対象物の形状計測を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の数値制御装置と機上計測装置を有する工作機械である。
【００１８】
請求項６に係る発明は、前記軸位置検出装置または前記位置検出装置は、リニアスケール、パルスコーダ、または、レーザ干渉計のうちのいずれかの検出装置であることを特徴とする請求項５に記載の数値制御装置と機上計測装置を有する工作機械である。
【００１９】
請求項７に係る発明は、数値制御装置と機上計測装置を有する工作機械において、前記数値制御装置は、前記工作機械の可動軸の位置を検出する位置検出装置から出力される軸位置検出信号と前記機上計測装置から出力される計測信号とをインタフェースを介して受けるよう構成し、前記インタフェースは、工作機械の各可動軸のモータを駆動するアンプが有するインタフェースであり、前記数値制御装置は、前記工作機械を駆動するモータが接続されていない前記アンプが有するインタフェースを介して前記機上計測装置からの計測信号を受けて、さらに、前記インタフェースを介して前記軸位置検出信号と前記計測信号とを同じタイミングで取得したデータを保存する保存手段と、前記保存したデータに基づき、前記工作機械に載置されているワークの形状を計算し、計算して得られたワークの形状とワークの基準形状との差である形状誤差データを算出する形状解析手段と、前記数値制御装置は、前記形状解析手段から出力される前記形状誤差データが目標値以上の場合には、形状誤差を小さくするための補正加工制御を行い、前記形状誤差が目標値以内になるまで形状計測と補正加工を繰り返し実行することを特徴とする数値制御装置と機上計測装置を有する工作機械である。
【００２０】
請求項８に係る発明は、前記数値制御装置は、前記工作機械を駆動するモータが接続されていない前記アンプが有するインタフェースを介して前記機上計測装置からの計測信号を受けることに替えて、前記アンプが有するインタフェースとして認識可能なインタフェースを介して前記機上計測装置からの計測信号を受けることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の数値制御装置と機上計測装置を有する工作機械である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、機上計測装置の信号と同期するための別途の位置検出信号分岐装置による可動軸の信号分岐を行う必要のない数値制御装置と機上計測装置を有する工作機械を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面とともに説明する。なお、従来技術と類似ないし同じ機能を有する構成要素は同じ符号を用いて説明している。  
図１に数値制御装置により制御され、各可動軸が直動軸、または回転軸で構成されている工作機械の一例を示す。図１は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の直動軸を有し、Ｘ軸上に回転軸であるＢ軸と、Ｙ軸上にあるＣ軸を有する工作機械の要部斜視図である。
【００２３】
図２は、本発明の実施形態を示す概略図である。図２では図１に示される５軸工作機械の概略ブロック図が示されており、この工作機械の機上で計測を行なう機上計測装置１が取り付けられていることを示している。機上計測装置１については図５を用いて後述する。数値制御装置８のサーボ制御部８ｂには、工作機械の各軸（Ｘ軸３、Ｙ軸４、Ｚ軸５、Ｂ軸６、Ｃ軸７）を駆動するサーボモータに内蔵される位置検出装置（図示を省略）から出力される軸位置検出信号ｉｐｘ，ｉｐｙ，ｉｐｚ，ｉｐｂ，ｉｐｃがフィードバックされて入力する。同様に、サーボ制御部８ｂには、被加工物Ｗの表面形状を測定する機上計測装置１からプローブ１ｂの移動変位に関する位置検出信号ｉｐｆがインタフェース２を介して入力する。
【００２４】
工作機械の各可動軸の位置検出装置から出力される軸位置検出信号も図示を省略したインタフェースを介してサーボ制御部８ｂに入力する。このインタフェースは、サーボモータに内蔵される位置検出装置から出力される軸位置検出信号と機上計測装置１から出力される計測信号とが、数値制御装置８のサーボ制御部８ｂに同期して入力するように構成される。インタフェースについては、図４を用いて後述する。
【００２５】
また、数値制御装置８は、工作機械の各可動軸の位置情報と機上計測装置１からの計測情報（例えば位置情報）を格納する記憶手段、この記憶手段に格納された位置情報を外部装置のパーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」という）１１に送り出すインタフェースを備えている。
【００２６】
工作機械の各可動軸からのフィードバック信号である軸位置検出信号と機上計測装置１からの計測信号とが同じ回路構成のインタフェース２を介して数値制御装置８のサーボ制御部８ｂに取得されることから、各軸の位置検出装置と機上計測装置１とからの計測信号（つまり、各軸の軸位置検出信号と機上計測装置１の位置検出信号）が、数値制御装置８に簡単に同期して入力される。そして、読み込まれた計測信号は、位置情報として数値制御装置８の記憶手段（図示省略）に格納される。
【００２７】
また、数値制御装置８は、外部装置である例えばパソコン１１に、イーサネット（登録商標）１２経由でＬＡＮ通信を行い、パソコン１１に接続あるいは内蔵される記憶装置１１ａに、各軸からの位置情報と機上計測装置１からの位置情報とをパソコン１１に送る。パソコン１１は、サンプリング周期毎に各軸３〜７からの位置情報と機上計測装置１からの位置情報を記憶装置１１ａに同期して格納する。
【００２８】
パソコン１１内には計測用ソフトウェアが格納されており、数値制御装置８を介して読み込まれた前記位置情報に基づき、被加工物の形状計測など所用の演算処理を実行する。この形状計測などの所要の演算処理は従来技術と同様である。  
なお、図２の本発明の実施形態では、パソコン１１に位置情報を転送している。これに対し、数値制御装置８内に、内部記憶装置の容量を十分に大きく内蔵し、そして、ＣＡＤ／ＣＡＭソフトも格納すれば、後述する加工、形状計測、形状解析の処理が一元化して、全て数値制御装置８内で実行できる。
【００２９】
図３は、図２に示される工作機械の可動軸Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｂ，Ｃが、数値制御装置８のサーボ制御部８ｂＸ，８ｂＹ，８ｂＺ，８ｂＢ，８ｂＣにより、位置・速度・電流のフィードバック制御されていることを示す図である。このフィードバック制御は、工作機械を制御する数値制御装置で通常行われている制御である。Ｘ軸サーボ制御部８ｂＸを例として説明する。図３では、同様な機能を有する部分は同じ符号を付与して説明している。Ｘ軸サーボ制御部８ｂＸは、位置ループ制御する位置制御部９１、速度ループ制御する速度制御部９２、電流ループ制御する電流制御部９３から構成される。
【００３０】
位置制御部９１はエラーレジスタ９１ａと位置ループゲインＫの増幅器９１ｂを有する。位置制御部９１は数値制御部８ａからの移動指令を受取り、位置フィードバック量（位置ＦＢ）を差し引いて得た位置偏差量を処理して速度指令を速度制御部９２に出力する。この位置偏差量は図３に示されるように、エラーレジスタ９１ａで算出される。エラーレジスタ９１ａで算出される位置偏差量は、数値制御部８ａにも出力される。
【００３１】
速度制御部９２は、この速度指令から速度フィードバック量（速度ＦＢ）を差し引いて得た速度偏差量に基づいて、速度制御部９２で速度ループ制御を行い、電流指令を電流制御部９３に出力する。
【００３２】
電流制御部９３は、この電流指令から、サーボモータ９５を駆動するアンプ９４に内蔵される、サーボモータ９５を流れる電流を検出する電流センサ（図示省略）からの電流フィードバック（電流ＦＢ）を差し引いて得た電流偏差量に基づいて電流ループ制御を行う。サーボモータ９５はＸ軸を駆動する駆動手段であり、サーボモータ９５にはその位置・速度を検出する検出器（以下、「位置検出装置」という）９６が取り付けられている。位置検出装置９６からの位置フィードバック量（位置ＦＢ）は位置制御部９１にフィードバックされ、速度フィードバック量（速度ＦＢ）は速度制御部９２にフィードバックされる。
【００３３】
以上がＸ軸サーボ制御部８ｂＸの構成の説明であるが、他の可動軸サーボ制御部８ｂＹ，８ｂＺ，８ｂＢ，８ｂＣに関しても、Ｘ軸サーボ制御部８ｂＸと同様の構成であることから、説明を省略する。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸は直動軸であり、Ｂ軸及びＣ軸は回転軸である。
【００３４】
そして、本発明の実施形態においては、更に、工作機械の可動軸を駆動するモータおよびその位置・速度検出手段を接続しないサーボ制御部８ｂＦを設ける。なお、符号８ｂＦの「Ｆ」は、工作機械の可動軸を制御しないという意味での「自由」（ｆｒｅｅ）を意味しており、工作機械のいずれかの可動軸を示すものではない。
【００３５】
数値制御装置８は、サーボ制御部８ｂＦを単に制御軸が１つ増加したと認識する。そしてこの増加したサーボ制御部８ｂＦには、工作機械の可動軸を制御する他のサーボ制御部８ｂＸ〜８ｂＣと同様にアンプ９４が設けられている。このサーボ制御部８ｂＦにはサーボモータが接続されていないことから、数値制御装置８は、サーボ制御部８ｂＦをサーボオフにしつつ、フォローアップ機能を用いて位置検出信号のカウントは通常通り行われるように、パラメータおよび制御ソフトが変更される。
【００３６】
そして、サーボ制御部８ｂＦにはサーボモータの代わりに機上計測装置１が接続される。本実施形態では、サーボ制御部８ｂＦには、サーボ制御部８ｂＦに接続されるアンプ９４が有する制御用のデータ送受信用の伝送手段（図示省略）を介して、サーボモータ９５に内蔵される位置検出装置９６からの軸位置検出信号に換えて、機上計測装置１からの計測信号が入力する。データ送受信用の伝送手段はアンプに備えられるものであり、従来技術と相違するものではない。
【００３７】
図４（ａ）は、本発明の実施形態に用いられるインタフェースを説明するブロック図である。アンプユニット９は、サーボモータ９５を駆動するアンプ９４とともに図示省略したデータ送受信用の伝送手段が設けられている。このデータ送受信用の伝送手段は、サーボ制御部８ｂが制御するサーボモータ９５に内蔵される位置検出装置９６からの軸位置検出信号を数値制御装置８に伝送する手段として用いられる。
【００３８】
またアンプユニット９には、Ａ／Ｄ変換装置と内挿分割装置が設けられている。サーボモータ９５の位置情報を検出する位置検出装置９６から出力される元信号は、Ａ／Ｄ変換装置に入力する。Ａ／Ｄ変換装置は、位置検出装置９６からのアナログ信号である元信号をデジタル信号に変換し、このデジタル信号を内挿分割装置に出力する。例えば、Ａ／Ｄ変換装置の処理は、位置検出装置９６から出力される正弦波、余弦波のアナログ信号をデジタル信号に変換する。内挿分割装置は、デジタル信号から元信号１周期（正弦波１周期）内の位置を計算する処理である。Ａ／Ｄ変換装置と内挿分割装置とによる処理は従来公知の技術である。なお、位置検出装置９６から出力される信号がデジタル信号であれば、Ａ／Ｄ変換装置を用いる必要はない。また、内挿分割装置も必要に応じて設けてよい。
【００３９】
図４（ｂ）では、図４（ａ）と同じ構成ではあるがサーボモータ９５を接続しないアンプユニット９を示している。図４（ｂ）に示されるアンプユニット９のＡ／Ｄ変換装置には、工作機械の機上で計測する機上計測装置１を接続し、機上計測装置１からの計測信号を入力する。
【００４０】
図４（ａ）に示されるように、サーボモータ９５の回転位置を検出する位置検出装置９６から出力されるサーボモータ９５に関する位置情報は、アンプユニット９の前記データ送受信用の伝送手段を介して数値制御装置８に入力する。一方、図４（ｂ）に示されるように、機上計測装置１から出力される元信号は、Ａ／Ｄ変換装置に入力する。Ａ／Ｄ変換装置は、機上計測装置１からのアナログ信号である元信号をデジタル信号に変換し、このデジタル信号を内挿分割装置に出力する。機上計測装置１からのアナログ信号である元信号も図４（ａ）の説明と同様に元信号１周期内の位置を演算する処理を行なう。
【００４１】
図４（ａ），（ｂ）に示されるように、工作機械の可動軸の位置を検出する位置検出装置９６からのフィードバック情報を数値制御装置８に伝送するインタフェースと、機上計測装置１からの計測情報を数値制御装置８に入力するインタフェースとは、同じ回路構成を備えているといえる。
【００４２】
従って、工作機械の各可動軸のフィードバック信号である軸位置検出信号と機上計測装置１の計測信号とが、同じ構成のインタフェースを介して数値制御装置８に入力されることになる。これにより、各可動軸の位置情報と機上計測装置１の計測した情報とを容易に同期して入力することができる。
【００４３】
そして、本発明の実施形態では、工作機械が有する可動軸の数より少なくとも１つ多い、サーボ制御する手段を備える。そして、工作機械が有する可動軸を制御しない余分のサーボ制御部を、機上計測装置１からの計測信号の処理部として用いる。この構成により、数値制御装置８の表示装置に表示することができ、機上計測の様子をリアルタイムでモニタリングすることが可能となる。計測した形状を目視で、把握、監視することができる。また、機上計測装置１の変位、速度などを数値制御シーケンス制御プログラムに取り入れ監視することにより、異常な変位が発生したりすると、数値制御シーケンス制御プログラムですぐ指令して、迅速に計測を中断し、オペレータに異常を知らせることができる。
【００４４】
本実施形態のように、機上計測装置１からの計測信号を数値制御装置８に入力する手段として、工作機械の可動軸を駆動制御するアンプユニットを１つ余分に用いることによる
コストアップは、背景技術で説明した分岐装置を用いることに比較して少ない。
【００４５】
同種類のインタフェースを用いることにより、数値制御装置、機上計測装置、及び、数値制御装置が制御する工作機械からなるシステム全体の故障診断を行うためのソフトウェアを大幅に変更する必要がないといった効果もある。また、同じ構成のインタフェースであるから、機上計測装置を他の工作機械に取り付けるための着脱作業が容易に行える。
【００４６】
機上計測装置からの計測信号を数値制御装置に入力するインタフェースの数について説明すると、増加する数を１個に限定する理由はない。工作機械の機上に配置する機上計測装置の数に合わせて増加する数を設定してもよい。また、工作機械の可動軸と機上計測装置の総数以上にインタフェースを取り付けることを排除するものではない。総数以上に設けた場合には、何も接続しない、遊びの駆動制御手段が存在することになる。なお、１つのインタフェースを複数の機上計測装置のインタフェースとして用いることができるように切替え装置を介在させることも、通常の知識を有する技術者が行なう設計変更の範囲内である。
【００４７】
上述の本発明の実施形態では、機上計測装置１からの計測信号の伝送手段として、サーボモータ９５を駆動するアンプが有するデータ伝送手段を使用した。機上計測装置１の計測信号を数値制御装置８に入力することにサーボモータ９５を駆動する駆動手段としてのアンプの機能は関係ないので、サーボモータ９５を駆動するアンプ９４が有するデータ伝送手段の構成のみを採用し、機上計測装置１からの計測信号を伝送する伝送手段のみで構成したものを、インタフェースとして用いることも可能である。なお、その際には、サーボアラームが発生しないように、インタフェースにアンプとして擬似的に認識させる手段、あるいは、数値制御装置８で、機上計測装置のためのインタフェースをアンプとして認識するようにパラメータを設定する。
【００４８】
図５は、本発明の実施形態に用いられる、機上計測装置１のケース１ａに内蔵されるプローブ１ｂの移動変化を検出するレーザヘッド１ｃとリニアスケール１ｄを備えた機上計測装置１が、計測対象面１００ａに沿って移動しプローブ１ｂの変位により計測対象面１００ａの形状計測を行うことを説明する図である。プローブ１ｂは機上計測装置１内に流体軸受（図示を省略）により支持されており、図５に示されるプローブの移動方向に移動可能である。なお、プローブ１ｂの移動変化を計測する位置検出装置としては、レーザ干渉計など高精度な計測装置を用いてもよい。  
機上計測装置１が取り付けられる工作機械と同精度の形状計測を実現するため、機上計測装置１に用いられる位置検出装置のみでなく、機上計測装置１の軸受構造などの機構部に関しても、工作機械の可動軸と同様の構成がなされることが好ましい。
【００４９】
プローブ１ｂの先端が計測対象面１００ａに沿って計測方向に移動するに従い、プローブ１ｂは図５に示されるプローブ１ｂの移動方向に移動する。なお、計測方向の移動は、機上計測装置１を移動させるか、計測対象物１００を移動させるかにより実行できる。
【００５０】
なお、プローブ１ｂの先端（接触部）には、従来の接触式計測装置で行われているように、例えば、球形のサファイアボールが取り付けられ、計測対象面１００ａとの摩擦係数を低減し、かつ、磨耗を防止する。
【００５１】
図６は、数値制御装置８がパソコン１１に軸座標を転送することについて説明する図である。工作機械の各可動軸及び機上計測装置１から入力した位置情報は、数値制御装置８の図示しない記憶手段に格納される。記憶手段に格納される位置情報は、各可動軸からの位置情報と機上計測装置１からの位置情報とは同じタイミングで取得した位置情報である。
【００５２】
図６に示される記憶装置１１ａ（図２参照）を備えたパソコン１１は、数値制御装置８に対して軸座標の転送を要求する。軸座標は、工作機械の可動軸の位置情報と機上計測装置１から出力された位置情報とである。数値制御装置８はパソコン１１からの要求に応じて軸座標の読込みと、軸座標の転送を行う。パソコン１１が取得した位置情報は、パソコン１１に備えられた記憶装置１１ａに格納される。記憶装置１１ａは例えばパソコンに内蔵されるハードディスク、フラッシュメモリなどである。
【００５３】
数値制御装置８について補足して説明すると、数値制御装置８は、ＣＰＵ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）、コモンＲＡＭ、サーボアンプとの間で通信を行なうための通信用ＬＳＩ、光モジュール、外部装置との間で情報の授受を行なうイーサネット（登録商標）ボードを搭載している。ＣＰＵは、バスを経由して、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、コモンＲＡＭにアクセス可能である。コモンＲＡＭを経由して、ＣＰＵとＤＳＰの間でデータの授受が行なわれる。ＣＰＵがコモンＲＡＭに一定周期毎に移動量を書き込むと、ＤＳＰはコモンＲＡＭから移動量を読み取り、各モータに対する電流指令値を計算し、通信用ＬＳＩ、光モジュールを介してサーボアンプに送信する。
【００５４】
一方、サーボアンプからは、モータに対する電流値やモータの位置情報等が、光モジュール、通信用ＬＳＩを介してＤＳＰに送信される。ＤＳＰに送信されたモータの位置情報をＳＲＡＭに格納する。そして、この格納された位置情報をイーサネット（登録商標）を経由して、外部装置に出力する。本発明の実施形態においては、ＤＳＰにはモータの位置検出装置からの位置情報と機上計測装置からの位置情報とがＳＲＡＭに格納される。ＳＲＡＭに格納された両位置情報が、イーサネット（登録商標）を経由してパソコンに転送される。
【００５５】
図７は、本発明における一定のサンプリング周期をもつ軸座標の転送要求により転送が行われるまでのタイムチャートを示す図である。図６におけるパソコン１１から数値制御装置８への軸座標の転送要求は、所定のサンプリング周期でなされており、転送要求に従って、軸座標の読込みと転送がなされる。
【００５６】
図８は、本発明における、工作機械上での加工物の加工から、工作機械上に取り付けられた計測装置による機上計測、そして計測結果に基づいた補正加工までに関するフローチャートを示す図である。以下、各ステップに従って説明する。ワークを加工し（ステップＳＴ１）、機上計測装置１により加工したワークの機上計測を実行し（ステップＳＴ２）、形状解析を実行し（ステップＳＴ３）、形状解析の結果、形状誤差が目標値以下であるか否か判断し、形状誤差が目標値以下でない場合には、ステップＳＴ１に戻り再度加工を実行し、形状誤差が目標値以下である場合には、処理を終了する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の直動軸を有し、Ｘ軸上に回転軸であるＢ軸と、Ｙ軸上にあるＣ軸を有する工作機械の要部斜視図である。
【図２】本発明である工作機械の各軸と機上計測装置が同じインタフェースを持つ実施形態を示す図である。
【図３】図２の工作機械の各軸が数値制御装置によりフィードバック制御されていること、及び、機上計測装置を数値制御装置に接続したことを示す図である。
【図４】本発明の実施形態に用いられるインタフェースを示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に用いられる、プローブの移動変化を検出するリニアスケールとレーザヘッドを備えた計測装置が、計測対象面に沿って移動しプローブの変位により計測対象面の形状計測を行うことを説明する図である。
【図６】数値制御装置がパソコンに軸座標を転送することについて説明する図である。
【図７】本発明における一定のサンプリング周期をもつ軸座標の転送要求により転送が行われるまでのタイムチャートを示す図である。
【図８】本発明における、工作機械上での加工物の加工から、工作機械上に取り付けられた計測装置による機上計測、そして計測結果に基づいた補正加工までに関するフローチャートを示す図である。
【図９】位置検出信号分岐装置を用いる従来技術の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  機上計測装置
１ａ  ケース
１ｂ  プローブ
１ｃ  レーザヘッド
１ｄ  リニアスケール
２  インタフェース
３  Ｘ軸
４  Ｙ軸
５  Ｚ軸
６  Ｂ軸
７  Ｃ軸
８  数値制御装置
８ａ  数値制御部
８ｂ  サーボ制御部
８ｂＸ，８ｂＹ，８ｂＺ，８ｂＢ，８ｂＣ  サーボ制御部
８ｂＦ  サーボ制御部（計測信号用）
９  アンプユニット
１０  基台
１１  パーソナルコンピュータ（パソコン）
１１ａ  記憶装置
１２  イーサネット（登録商標）
１３  位置検出信号分岐装置
９１  位置制御部
９２  速度制御部
９３  電流制御部
９４  アンプ
９５  サーボモータ
９６  位置検出装置
１００  計測対象物
１００ａ  計測対象面
Ｗ  被加工物
【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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【図８】
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【図９】
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