(57)【要約】  【課題】工作機械の熱変形によるワークの加工誤差の状況を容易に把握できるようにする。  【解決手段】加工されたワークの所定位置の座標と基準座標との差、または工作機械の所定位置の座標と基準座標との差を、あらかじめ決められたタイミングでタッチプローブにより測定し、この測定値を順次メモリに記憶する。メモリに記憶された測定値の履歴は、基準座標および許容値とともにＣＲＴの履歴表示画面５Ｄに表示される。この履歴により、工作機械の熱変形による加工誤差の状況を容易に把握することができる。【選択図】  図１２
2007007822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工されたワークの所定位置の座標と基準座標との差、または工作機械の所定位置の座標と基準座標との差を、あらかじめ決められたタイミングで測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された測定値を順次記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された測定値の履歴を表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする工作機械の測定履歴表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の工作機械の測定履歴表示装置において、
前記測定手段により測定された今回の測定値と前回の測定値との差に対する許容値を設定する設定手段と、
前記測定手段により測定された今回の測定値と前回の測定値との差が、前記設定手段で設定された許容値の範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により今回と前回の各測定値の差が前記許容値の範囲外と判定され場合に警報を出力する警報手段と、
を更に備えたことを特徴とする工作機械の測定履歴表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の工作機械の測定履歴表示装置において、
前記基準座標との差に対する許容値を第１許容値として設定する第１の設定手段と、
前記測定手段により測定された今回の測定値と前回の測定値との差に対する許容値を第２許容値として設定する第２の設定手段と、
前記測定手段により測定された今回の測定値が、前記第１の設定手段で設定された第１許容値の範囲内にあるか否かを判定する第１の判定手段と、
前記測定手段により測定された今回の測定値と前回の測定値との差が、前記第２の設定手段で設定された第２許容値の範囲内にあるか否かを判定する第２の判定手段と、
前記第１の判定手段により今回の測定値が第１許容値の範囲外と判定され、または、前記第２の判定手段により今回と前回の各測定値の差が第２許容値の範囲外と判定され場合に警報を出力する警報手段と、
を更に備えたことを特徴とする工作機械の測定履歴表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の工作機械の測定履歴表示装置において、
前記測定手段により測定された測定値の誤差の程度に応じて、測定のタイミングの間隔が自動的に変更されることを特徴とする工作機械の測定履歴表示装置。
【請求項５】
加工されたワークの所定位置の座標と基準座標との差、または工作機械の所定位置の座標と基準座標との差を、あらかじめ決められたタイミングで測定し、測定された測定値の判定処理を行う方法であって、
前記基準座標との差に対する許容値を第１許容値として設定し、
測定された今回の測定値と前回の測定値との差に対する許容値を第２許容値として設定し、
測定された今回の測定値が、前記第１許容値の範囲内にあるか否かを判定し、
測定された今回の測定値と前回の測定値との差が、前記第２許容値の範囲内にあるか否かを判定し、
今回の測定値が第１許容値の範囲外と判定され、または、今回と前回の各測定値の差が第２許容値の範囲外と判定され場合に警報を出力することを特徴とする工作機械の測定値判定処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マシニングセンタや旋盤等の工作機械における測定履歴表示装置および測定値判定処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マシニングセンタ等のＮＣ（Numerical Control）工作機械においては、加工したワークの寸法精度をチェックするために、主軸に装着した測定ヘッドによる寸法測定が行われる。測定ヘッドは、例えばタッチプローブからなり、このタッチプローブをワークの所定位置まで移動させ、プローブの先端がワークに接触した時点で制御部へスキップ信号を送り、タッチプローブの移動を停止させる。そして、そのときのプローブ位置の座標を読み込み、この座標と基準座標との差を演算することによって、ワークの寸法精度を測定する。このような測定ヘッドを用いたワークの寸法測定に関しては、例えば後掲の特許文献１に記載されている。
【０００３】
一方、後掲の特許文献２には、入出力信号やキー操作の履歴を表示するようにした数値制御装置が記載されている。本文献では、入出力信号やキー操作の履歴を時間データとともに履歴バッファに格納し、必要に応じてこれらを表示装置に表示することで、障害発生の要因を短時間で特定できるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２１０２２８号公報
【特許文献２】特許第３４７６４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したようなＮＣ工作機械においては、加工したワークの精度が常に基準を満たしていることが要求されるが、工作機械では熱の発生が不可避であることから、ベッド・コラム・主軸・冶具などのブロックが熱変形することに基因して、加工精度の低下を招くという問題がある。また、ワークにたまたま付着した切削粉などが原因で、測定結果に異常が生じる場合もある。このため、ワークの加工寸法を監視して、加工寸法が基準値よりズレている場合は、その測定結果を以後のワーク加工に反映させて誤差を是正するような対策や、突発的な異常を確実に検出するための対策が必要となるが、前掲の特許文献１は、このような対策について何も開示していない。また、特許文献２は、信号やキー操作の履歴を保存することで、いつ、どのような操作が行われたかが記録されるので、障害発生の要因を特定するという点では有効であるが、工作機械の熱変形によるワークの加工誤差に対する対策や、切削粉などによる突発的な異常に対する対策については開示がない。
【０００６】
そこで、本発明の第１の課題は、工作機械の熱変形によるワークの加工誤差の状況を容易に把握できるようにすることにある。本発明の第２の課題は、切削粉の付着などの突発的要因により測定データの異常が発生した場合でも、これを確実に検知して異常を報知することにある。本発明の第３の課題は、測定データの異常をより一層確実に検出できるようにすることにある。本発明の第４の課題は、測定を効率良く行うことで生産性の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記第１の課題を解決するために、本発明は、加工されたワークの所定位置の座標と基準座標との差、または工作機械の所定位置の座標と基準座標との差を、あらかじめ決められたタイミングで測定する測定手段と、この測定手段により測定された測定値を順次記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された測定値の履歴を表示する表示手段とを備える。
【０００８】
このように、ワークまたは工作機械の所定位置の座標と基準座標との差の測定結果を順次記憶して履歴として表示することにより、工作機械の熱変形による加工誤差の経時的な変化を容易に把握することができ、調整や保守がしやすくなる。
【０００９】
また、前記第２の課題を解決するために、本発明は、測定手段により測定された今回の測定値と前回の測定値との差に対する許容値を設定する設定手段と、測定手段により測定された今回の測定値と前回の測定値との差が、設定手段で設定された許容値の範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、この判定手段により今回と前回の各測定値の差が許容値の範囲外と判定され場合に警報を出力する警報手段とを更に備える。
【００１０】
このように、今回の測定値と前回の測定値との差を求めて、これを許容値と比較することにより、切削粉などが付着して測定データに突発的な異常が発生した場合に、これを確実に検知して異常を報知することができる。
【００１１】
また、前記第３の課題を解決するために、本発明に係る工作機械の測定履歴表示装置は、基準座標との差に対する許容値を第１許容値として設定する第１の設定手段と、測定手段により測定された今回の測定値と前回の測定値との差に対する許容値を第２許容値として設定する第２の設定手段と、測定手段により測定された今回の測定値が、第１の設定手段で設定された第１許容値の範囲内にあるか否かを判定する第１の判定手段と、測定手段により測定された今回の測定値と前回の測定値との差が、第２の設定手段で設定された第２許容値の範囲内にあるか否かを判定する第２の判定手段と、第１の判定手段により今回の測定値が第１許容値の範囲外と判定され、または、第２の判定手段により今回と前回の各測定値の差が第２許容値の範囲外と判定され場合に警報を出力する警報手段とを更に備える。
【００１２】
また、前記第３の課題を解決するために、本発明に係る工作機械の測定値判定処理方法では、基準座標との差に対する許容値を第１許容値として設定し、測定された今回の測定値と前回の測定値との差に対する許容値を第２許容値として設定し、測定された今回の測定値が第１許容値の範囲内にあるか否かを判定し、測定された今回の測定値と前回の測定値との差が、第２許容値の範囲内にあるか否かを判定し、今回の測定値が第１許容値の範囲外と判定され、または、今回と前回の各測定値の差が第２許容値の範囲外と判定され場合に警報を出力する。
【００１３】
このように、許容値として第１許容値と第２許容値とを用いることにより、第１許容値によっては検出できない異常を第２許容値により検出することが可能となり、逆に、第２許容値によっては検出できない異常を第１許容値により検出することが可能となるため、測定データの異常をより一層確実に検出することができる。
【００１４】
また、前記第４の課題を解決するために、本発明では、測定手段により測定された測定値の誤差の程度に応じて、測定のタイミングの間隔が自動的に変更されるようにしている。
【００１５】
このように、測定値の誤差の程度に応じて測定間隔を変更することにより、誤差が大きい傾向にある場合は、測定間隔を短くして精度良く測定を行い、誤差が小さい傾向にある場合は、測定間隔を長くすることでワーク加工における測定の頻度を少なくして、生産効率を上げることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ワーク等の所定位置の座標と基準座標との差の測定結果を順次記憶して履歴として表示することにより、工作機械の熱変形による加工誤差の経時的な変化を容易に把握することができる。
【００１７】
また、本発明によれば、今回の測定値と前回の測定値との差を許容値と比較することによって、切削粉の付着などの突発的要因により測定データの異常が発生した場合に、これを確実に検知して異常を報知することができる。
【００１８】
また、本発明によれば、許容値として第１許容値と第２許容値とを用いることにより、測定データの異常をより一層確実に検出することが可能となる。
【００１９】
さらに、本発明によれば、測定値の誤差の程度に応じて測定間隔を変更することにより、測定を効率良く行って生産性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明を適用した工作機械の制御システムを表すブロック図である。図１において、１００はＮＣ（Numerical Control）制御ブロックを示しており、以下の構成を備えている。１は制御手段としてのＣＰＵであって、ＮＣ制御ブロック１００の動作を統括的に制御する。２はメモリであって、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等からなる。３は、後述する測定周期を計数する測定周期カウンターである。４は操作盤であって、ＣＲＴ（陰極線管）５と、このＣＲＴ５を制御するＣＲＴ制御回路６と、操作部７とを備えている。操作部７には、選択キー８とキーボード９とが含まれている。また、ＣＲＴ５の画面上にはソフトウェアキー（以下「ソフトキー」と表記）１４が表示される。１０は工作機械を制御するための信号を入出力する入出力ポート（Ｉ／Ｏ）、１１は異常があった場合に警報を出力する警報部、１２は前回の測定が終了してからの経過時間を計測する前回比較タイマー、１３は管理室に設置されたパーソナルコンピュータ（以下「ＰＣ」と表記）３００を接続するためのインターフェイスである。
【００２１】
２００は工作機械（ここではマシニングセンタ）の本機であって、図示は省略するが、多種の工具を収納したツールマガジン、工具を回転させてワークに加工を行う主軸、ワークを固定する冶具、工作機械本体を支持する基台などの公知の構成を備えている。工作機械２００とＮＣ制御ブロック１００とは、入出力ポート１０を介して信号やデータの授受を行うようになっている。２０は加工したワークの寸法精度を測定するためのタッチプローブ、２１はタッチプローブ２０の先端部２０ａがワークの所定位置に接触したときに、これを検出してＮＣ制御ブロック１００の入出力ポート１０へスキップ信号を送出する接触検出部である。タッチプローブ２０は工具とともにツールマガジンに保持されていて、測定時にツールマガジンから搬送機構により搬送され、工作機械２００の主軸に装着される。その後、タッチプローブ２０の装着された主軸は、工作機械２００の作動によりワークの場所まで搬送される。
【００２２】
以上において、ＣＰＵ１は本発明における判定手段を構成し、メモリ２は本発明における設定手段および記憶手段を構成し、ＣＲＴ５は本発明における表示手段を構成し、警報部１１は本発明における警報手段を構成し、タッチプローブ２０および接触検出部２１は本発明における測定手段を構成している。また、これらの各部によって本発明の測定履歴表示装置が構成される。
【００２３】
図２は、操作盤４の正面図を示している。操作盤４は、図１でも示したＣＲＴ５および操作部７を備えており、さらに上部に表示ランプ９０を備えている。表示ランプ９０の一部には、警報用ランプ９０ａが備わっている。この警報用ランプ９０ａは、図１の警報部１１の一部を構成している。また、操作部７には、図１に示した選択キー８とキーボード９のほか、操作モード切替スイッチ７ａ、送り速度調整スイッチ７ｂ、電源スイッチ７ｃ、手動操作スイッチ７ｄ、非常停止スイッチ７ｅ、原点復帰スイッチ７ｆ、メモリ書込みスイッチ７ｇなどの各種のスイッチが設けられている。
【００２４】
図３は、操作部７におけるキーボード９のキー配置を示した図である。キーボード９には、テンキー９ａ、カスタムキー９ｂ、カーソルキー９ｃ、ページ送りキー９ｄ，９ｅが含まれている。また、これら以外にも各種のキーが設けられているが、本発明とは直接関係がないため説明は省略する。
【００２５】
図４は、メモリ２の内容の一部を示したテーブルである。図４（ａ）は測定プログラムが格納された領域を示している。このプログラム領域は、メモリ２のＲＯＭまたは不揮発性メモリに確保される。ここでは、一例として、４点測定による穴中心測定プログラム、４点測定によるボス中心測定プログラム、Ｘ，Ｙ方向端面測定プログラム、およびＺ方向端面測定プログラムの４種類の測定プログラムが格納されている。そして、選択された測定プログラムをＣＰＵ１が実行することによって、タッチプローブ２０による測定作業が行なわれる。なお、プログラム領域には、測定プログラム以外にも、ワークを加工するための加工プログラムや、画面表示を行なうための表示プログラムなどの各種プログラムが格納されているが、図示は省略してある。図４（ｂ）は、ＣＲＴ５の画面に表示されるデータ（詳細は後述）の格納領域を示している。これらの格納領域は、メモリ２の不揮発性メモリに確保される。
【００２６】
図５は、工作機械２００により加工されるワーク５０の例であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は正面図をそれぞれ示している。このワーク５０は、別の工作機械で加工されたもので、工作機械２００ではこのワーク５０に対して、更に所定の加工（例えば、切削や穴加工など）が施される。Ｘ，Ｙ，Ｚはワーク座標系、５１は加工された穴、５２はワーク５０の加工された左側面、５３はワーク５０の加工された上面を表している。以下の説明では、穴５１における位置１（穴中心）を「４点測定による穴中心測定プログラム」により測定し、左側面５２における位置２を「Ｘ，Ｙ方向端面測定プログラム」により測定し、上面５３における位置３を「Ｚ方向端面測定プログラム」により測定するものと想定する。
【００２７】
図６は、ワーク座標系を説明する図である。図６（ａ）において、ワークのＸ座標およびＹ座標の原点は、ワークの形状や寸法に応じて、工作機械の機械原点３０からＸ方向およびＹ方向に所定距離だけオフセットした位置に設定され、この位置がワーク座標系原点３１となる。図示は省略するが、Ｚ座標についても同様である。そして、例えばワークに穴加工を施す場合、穴５１の中心位置Ｑは、ワーク座標系原点３１からのＸ方向の距離を表すＸ基準座標と、ワーク座標系原点３１からのＹ方向の距離を表すＹ基準座標とによって設定され、これらの基準座標に基づいて、工具による穴加工が行なわれる。加工された穴５１の中心位置は、４点測定による穴中心測定プログラムに従って測定される。すなわち、図６（ｂ）に示すように、穴５１内周のＡ〜Ｄの位置へタッチプローブ２０を順次移動させ、これらの位置でタッチプローブ２０が穴内壁に接触した時点での各位置の座標を測定し、これら４つの位置Ａ〜Ｄの座標から穴５１の中心位置Ｑ’の座標を求める。この中心位置Ｑ’と設定した中心位置Ｑとの差が測定値となり、この値が小さいほど機械の熱変位が小さいことを表している。４点測定による穴中心測定プログラムの詳細については後述する。なお、穴中心の測定は、４点測定に限らず３点測定による方法で行ってもよい。
【００２８】
図７は、ＣＲＴ５に表示されるカスタム画面５Ａを示している。このカスタム画面５Ａは、操作部７のキーボード９（図３）においてカスタムキー９ｂを押すことにより表示される。この画面には種々のメニューが表示され、カーソル６０でメニューを選択するようになっている。カーソル６０は、図３に示したカーソルキー９ｃの操作によって上下左右に移動可能となっている。また、画面５Ａの下部には、選択キー６１を含むキー列が表示されている。これらのキー列は、図１のソフトキー１４を構成している。図２に示した選択キー８のうち、両端を除く５個の選択キーは上記キー列の各キーに対応しており、例えば、図２で右から２番目の選択キー８を押すと、図７の選択キー６１が操作されたことになる（後述する図８以降の画面においても同様）。
【００２９】
上記のカスタム画面５Ａにおいて、カーソル６０で「プローブ」を選択し、選択キー６１を操作すると、ＣＲＴ５の画面は、図８に示すタッチプローブ設定画面５Ｂに切り替わる。この画面５Ｂを、以下では「第１設定画面」という。第１設定画面５Ｂでは、スタイラス・オフセット、測定周期カウンターの設定値および現在値、許容値などが表示される。また、画面下部には、履歴キー６２とカード出キー６３を含むキー列が表示される。履歴キー６２は後述する履歴表示画面５Ｄを表示させるためのキーであり、カード出キー６３は第１設定画面５Ｂに表示されている設定データをメモリカード（図示省略）に出力するためのキーである。
【００３０】
「スタイラス・オフセット」は、タッチプローブ２０の軸芯と主軸の軸芯とのずれ量である。測定周期カウンターの「設定値」には、加工されたワークに対してタッチプローブ２０による測定を行なう周期が設定される。図の例では、設定値が４５となっており、これはワークの加工を４５回行なうごとに、１回測定が行なわれることを意味している。図１０は、これを示したタイムチャートである。ワーク加工回数が４５回になるまでは加工プログラムのみが実行され、ワーク加工回数が４５回になると、加工プログラムから測定プログラムが呼び出されて、タッチプローブ２０による測定が行われる。そして、この測定結果は、測定プログラムの終了後に引き続いて実行される加工プログラムによるワークの加工、およびそれ以後のワークの加工に反映される。すなわち、測定結果から得られた寸法誤差を補正するような加工が行なわれる。図８の「現在値」は、測定周期カウンター３の現在の計数値であり、図の例では、前回の測定以後にワークの加工が１０回行われたことを表している。「許容値」は、ワークの各位置における許容誤差である。図５のワーク５０の場合、位置１（穴中心）のＸ方向とＹ方向の許容誤差は、ともに±０．０２０ｍｍであり、位置２（左側面）のＸ方向＋側の許容誤差は−０．０２０ｍｍ、Ｘ方向−側の許容誤差は−０．０５０ｍｍであり、位置３（上面）のＺ方向＋側の許容誤差は０．０２０ｍｍ、Ｚ方向−側の許容誤差は−０．０５０ｍｍとなっている。なお、図５では位置４がないので、位置４のデータは全て０となっている。以下では、この第１設定画面５Ｂにおける許容値を「第１許容値」という。
【００３１】
上述したスタイラス・オフセット、測定周期カウンターの設定値、および第１許容値は、ワークの測定に先だって、図４（ｂ）で示したように、あらかじめメモリ２に設定される。この設定はＰＣ３００（図１）により行なう。すなわち、ＰＣ３００の入力画面において数値を順次入力し、入力が完了すると、ＰＣ３００からメモリ２へ設定データが転送され保存される。なお、これに代えて、ＰＣ３００で設定したデータを一旦メモリカードへ格納し、メモリカードを操作盤４の適所に設けられたカード挿入口へ挿入して、設定データをメモリ２へ移すようにしてもよい。また、現場で操作盤４のテンキー９ａ（図３）を操作することによって、設定が行なえるようにしてもよい。
【００３２】
図８の第１設定画面５Ｂが表示されている状態で、キーボード９のページ送りキー９ｅ（図３）を押すと、ＣＲＴ５の画面は、図９に示すタッチプローブ設定画面５Ｃに切り替わる。この画面５Ｃを、以下では「第２設定画面」という。第２設定画面５Ｃでは、前回比較タイマーの設定値および残時間、前回比較許容値などが表示される。また、画面下部には、履歴キー６２とカード出キー６３を含むキー列が表示される。履歴キー６２は後述する履歴表示画面５Ｄを表示させるためのキーであり、カード出キー６３は第２設定画面５Ｃに表示されている設定データをメモリカードに出力するためのキーである。
【００３３】
前回比較タイマーは、前回の測定からの経過時間を計測するタイマーであって、この経過時間が「設定値」に至ると、今回の測定値と前回の測定値との比較（以下、「前回比較」という。）が停止される。図の例では、設定値が６００秒となっており、これは前回の測定から６００秒が経過した時点で、前回比較が行われなくなることを意味している。「残時間」は、上記設定値から前回比較タイマー１２が計測した経過時間を減算した値であり、図の例では、現在から１３０秒が経過すると前回比較が行われなくなることを表している。このように、一定時間が経過した時点で前回比較を停止するのは、機械の故障や作業の中断などによって前回測定時からの経過時間が長くなると、その間に機械の熱変形の状態も変化するので、前回比較を行ってもそのデータは参考にならないためである。
【００３４】
「前回比較許容値」は、ワークの各位置における今回の測定値と前回の測定値との差に対する許容誤差である。図５のワーク５０の場合、位置１（穴中心）のＸ方向とＹ方向の許容誤差は、ともに±０．０１０ｍｍであり、位置２（左側面）のＸ方向＋側の許容誤差は−０．０１０ｍｍ、Ｘ方向−側の許容誤差は−０．０２５ｍｍであり、位置３（上面）のＺ方向＋側の許容誤差は０．０１０ｍｍ、Ｚ方向−側の許容誤差は−０．０２５ｍｍとなっている。なお、図５では位置４がないので、位置４のデータは全て０となっている。以下では、この第２設定画面５Ｃにおける前回比較許容値を「第２許容値」という。
【００３５】
上述した前回比較タイマーの設定値および第２許容値は、ワークの測定に先だって、図４（ｂ）で示したように、あらかじめメモリ２に設定される。この設定はＰＣ３００により行なうが、前述のように、メモリカードを介して設定データをメモリ２へ格納してもよく、また、操作盤４のキーボード９を操作して設定できるようにしてもよい。
【００３６】
図１１は、各回ごとの測定値の変化と、第１許容値および第２許容値を説明する図である。この図は、ワーク５０の所定位置（例えば位置１）における所定方向（例えば、Ｘ軸＋側、Ｘ軸−側）についての測定値や許容値を示している。Ｋ１，Ｋ２は第１許容値であって、図８の位置１におけるＸ軸＋側、Ｘ軸−側の例では、Ｋ１＝０．０２０、Ｋ２＝−０．０２０となる。α，βは第２許容値であって、図９の位置１におけるＸ軸＋側、Ｘ軸−側の例では、α＝０．０１０、β＝−０．０１０となる。丸で囲んだ×印は、各回ごとにタッチプローブ２０で測定された所定位置（位置１の場合は穴５１の中心）の測定値を表している。
【００３７】
タッチプローブ２０による測定値が、図１１のように変化する要因の代表的なものとしては、例えば主軸・ベッド・コラム・冶具等の熱変位が考えられる。また、測定値がＭ１やＭ２のように、突発的に極端な値となることがある。この要因としては、ワークや冶具への切削粉の付着や、ホルダーのクランプ面へのゴミの付着などが考えられる。そこで、このような測定値の変動を考慮し、変動に異常があった場合にこれを確実に検知できるようにするために、本発明では第１許容値Ｋ１，Ｋ２に加えて、第２許容値α、βを用いる。第１許容値Ｋ１，Ｋ２が今回の測定値に対する許容値であるのに対し、第２許容値α、βは今回の測定値と前回の測定値との差に対する許容値である点で、両者は異なっている。図１１の一点鎖線は、第２許容値に基づく測定値の正常範囲の上限および下限を表している。
【００３８】
図１１において、例えば、今回の測定値と前回の測定値との差をδとする。そして、この差δと第２許容値α、βとを比較し、δがαおよびβを超えてなければ測定値が正常であると判定する。また、今回の測定値については第１許容値Ｋ１，Ｋ２との比較も行い、今回の測定値がＫ１およびＫ２を超えてなければ測定値が正常であると判定する。一方、今回の測定値がＭ１のように極端に変動した場合は、測定値Ｍ１は第１許容値Ｋ２を超えているとともに、前回の測定値との差も第２許容値βを超えているので、測定値は異常と判定される。
【００３９】
また、今回の測定値がＭ２のように変動した場合も、前回の測定値との差γが第２許容値αを超えているので、測定値は異常と判定される。しかし、この測定値Ｍ２は第１許容値Ｋ１を超えていないので、第１許容値に関しては測定値Ｍ２は異常と判定されない。したがって、仮に第１許容値だけで測定値の異常を判定した場合は、測定値Ｍ２のような異常測定値を検出することができないが、第２許容値を導入することにより、測定値Ｍ２のような異常測定値の検出が可能となる。一方、第２許容値だけで測定値の異常を検出しようとすると、測定値が時間とともに上昇し続けても、今回と前回の測定値の差が第２許容値を超えない限り、異常を検出できなくなるが、第１許容値を設定することにより、測定値が上昇し続けた場合は、今回の測定値が第１許容値を超えた時点で異常測定値の検出が可能となる。このようにして、第１許容値と第２許容値とを併用することで、熱変位に基因する測定値の変動や、切削粉の付着等に基因する突発的な異常があった場合に、これを確実に検知して警報を発することができる。
【００４０】
図１２は、図８の第１設定画面５Ｂで設定されている条件下で測定を行なった場合の測定履歴を表示した履歴表示画面５Ｄである。この画面５Ｄは、第１設定画面５Ｂの履歴キー６２を操作することにより表示される。履歴表示画面５Ｄは、位置１〜４ごとに独立して表示され、図１２は位置１についての測定履歴を表している。この状態でページ送りキー９ｅ（図３）を１回押すと、位置２についての履歴表示画面に切り替わり、ページ送りキー９ｅをもう１回押すと、位置３についての履歴表示画面に切り替わる（図示は省略）。
【００４１】
履歴表示画面５Ｄでは、基準座標、許容値および測定値などが表示される。また、画面下部には、設定キー６４とカード出キー６３とを含むキー列が表示される。設定キー６４は第１設定画面５Ｂを表示させるためのキーであり、カード出キー６３は履歴表示画面５Ｄに表示されている履歴データをメモリカードに出力するためのキーである。
【００４２】
「基準座標」は、図６（ａ）で説明したワーク座標系原点３１を原点とするＸ，Ｙ，Ｚ座標であり、位置１の座標（穴の中心位置Ｑ）の設計上の値である。この基準座標は、図４（ｂ）に示したように、あらかじめメモリ２に設定されている。「許容値設定１」の欄には、図８における位置１の許容値（第１許容値）と同じ数値が表示されている。「測定値」は、タッチプローブ２０で測定した位置１の座標と上記基準座標との差を表しており、以下では、この測定値を「第１測定値」という。第１測定値は、図４（ｂ）に示したように、メモリ２に履歴として記憶され、ここでは５回前から現在までの第１測定値の履歴が各軸ごとに表示されている。第１測定値のうち、点線で囲った測定値０．０２５は、Ｙ軸＋側の許容値（第１許容値）の０．０２０を超えているため異常と判定される。この場合、０．０２５の部分をハイライト表示もしくは点滅表示させ、あるいは色を異ならせて表示させることにより、異常な測定値を容易に確認することができる。なお、ここでは５回前からの測定値を表示したが、６回以上前の測定値から表示してもよいことはいうまでもない。この場合、履歴表示画面５Ｄに全ての測定値を一度に表示できなければ、カーソルキー９ｃ（図３）の操作により履歴表示画面５Ｄを切り替えて表示するようにすればよい。
【００４３】
なお、第１測定値が第１許容値を超えて異常が発生した場合は、その時点で警報部１１に信号が送られ、警報用ランプ９０ａ（図２）が点灯して作業者に異常を知らせるようになっている。また、これに加えて、操作盤４の上部に図示しない信号塔を配備し、この信号塔を点灯させることで遠方の作業者に異常を知らせるようにしてもよい。さらに、警報部１１にブザーを設けて、異常発生時に警報音を発するようにしてもよい。
【００４４】
以上のようにして、タッチプローブ２０による測定結果の履歴を各位置ごとに表示することで、工作機械の熱変形による加工誤差の経時的な変化を容易に把握することができ、調整や保守がしやすくなる。
【００４５】
次に、加工されたワークの所定位置の座標をタッチプローブ２０で測定する場合の手順について説明する。以下では、「４点測定による穴中心測定プログラム」により、ワーク５０の位置１（穴５１の中心）を測定する場合を例に挙げる。図１３は、このプログラムによる測定手順を示したフローチャートである。なお、測定プログラムは、引数によって測定条件を指定するマクロプログラムであり、また、メインプログラムから呼び出されるサブプログラムとなっている。図１３はサブプログラムによる手順を示している。
【００４６】
最初に、測定周期カウンター３がカウントアップしたか否か、すなわちカウンターの現在値が設定値に達したか否かを判定する（ステップＳ１１）。測定周期カウンター３がカウントアップしてなければ（ステップＳ１１：ＮＯ）メインプログラムへ戻り、カウントアップしておれば（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、マクロ変数に測定条件をセットする（ステップＳ１２）。その後、主軸に装着されたタッチプローブ２０をワーク５０の穴５１の位置まで移動させ、穴５１にタッチプローブ２０を挿入する（ステップＳ１３）。次に、図６（ｂ）で示したＡ位置（Ｙ軸−方向）へタッチプローブ２０を移動させ、この位置の座標を測定する（ステップＳ１４）。この場合、タッチプローブ２０の先端部２０ａが穴５１の内壁に接触すると、図１の接触検出部２１がこれを検出してスキップ信号をＮＣ制御ブロック１００へ送出し、ＣＰＵ１はこのスキップ信号を受け取った時点のタッチプローブ２０の座標をＡ位置の座標とする。続いて、Ａ位置の測定が正常に行なわれたか否かを判定する（ステップＳ１５）。タッチプローブ２０の先端部２０ａが穴５１の内壁に接触すると、タッチプローブ２０の出力状態はＯＦＦからＯＮへ変化するので、この場合は測定が正常に行なわれたと判定し（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１６へ進む。一方、タッチプローブ２０の出力状態が変化しない場合は、タッチプローブ２０に何らかの異常があると考えられるので、測定が正常に行なわれなかったと判定し（ステップＳ１５：ＮＯ）、タッチプローブ異常を警報して（ステップＳ２９）、機械の運転を停止する。
【００４７】
ステップＳ１６では、図６（ｂ）のＢ位置（Ｘ軸−方向）へタッチプローブ２０を移動させ、前述の要領に従って測定を行い、スキップ信号を受け取った時点のタッチプローブ２０の座標をＢ位置の座標とする。続いて、Ｂ位置の測定が正常に行なわれたか否かを判定し（ステップＳ１７）、測定が正常に行なわれた場合は（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、ステップＳ１８へ進み、測定が正常に行なわれなかった場合は（ステップＳ１７：ＮＯ）、タッチプローブ異常を警報して（ステップＳ２９）、機械の運転を停止する。
【００４８】
ステップＳ１８では、図６（ｂ）のＣ位置（Ｙ軸＋方向）へタッチプローブ２０を移動させ、前述の要領に従って測定を行い、スキップ信号を受け取った時点のタッチプローブ２０の座標をＣ位置の座標とする。続いて、Ｃ位置の測定が正常に行なわれたか否かを判定し（ステップＳ１９）、測定が正常に行なわれた場合は（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、ステップＳ２０へ進み、測定が正常に行なわれなかった場合は（ステップＳ１９：ＮＯ）、タッチプローブ異常を警報して（ステップＳ２９）、機械の運転を停止する。
【００４９】
ステップＳ２０では、図６（ｂ）のＤ位置（Ｘ軸＋方向）へタッチプローブ２０を移動させ、前述の要領に従って測定を行い、スキップ信号を受け取った時点のタッチプローブ２０の座標をＤ位置の座標とする。続いて、Ｄ位置の測定が正常に行なわれたか否かを判定し（ステップＳ２１）、測定が正常に行なわれた場合は（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、ステップＳ２２へ進み、測定が正常に行なわれなかった場合は（ステップＳ２１：ＮＯ）、タッチプローブ異常を警報して（ステップＳ２９）、機械の運転を停止する。
【００５０】
ステップＳ２２では、ステップＳ１４、Ｓ１６、Ｓ１８およびＳ２０において測定したＡ〜Ｄの４点の座標から穴５１の中心座標を計算し、この中心座標と基準座標との差、すなわち第１測定値を算出する。これが今回の測定値となる。続いて、メモリ２における第１測定値の履歴データを１つシフトさせ、空いた領域に今回算出した第１測定値を記憶する（ステップＳ２４）。次に、この第１測定値が第１許容値の範囲内か否かを判定する（ステップＳ２５）。第１測定値が第１許容値の範囲内でなければ（ステップＳ２５：ＮＯ）、第１測定値は異常と判断して、第１許容値外異常を警報し（ステップＳ３０）、機械の運転を停止する。第１測定値が第１許容値の範囲内であれば（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、第１測定値は正常と判断して、前回比較タイマー１２がタイムアップしたか否か、すなわちタイマーの現在値が設定値に達したか否かを判定する（ステップＳ２６）。前回比較タイマーがタイムアップしてなければ（ステップＳ２６：ＮＯ）、今回の測定値と前回の測定値との差、すなわち第２測定値を算出する（ステップＳ２７）。前回比較タイマーがタイムアップしておれば（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、第２測定値の算出を行わずに、メインプログラムへ戻る。ステップＳ２７で第２測定値が算出されると、続いて、この第２測定値が第２許容値の範囲内か否かを判定する（ステップＳ２８）。第２測定値が第２許容値の範囲内でなければ（ステップＳ２８：ＮＯ）、第２測定値は異常と判断して、第２許容値外異常を警報し（ステップＳ３１）、機械の運転を停止する。第２測定値が第２許容値の範囲内であれば（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、第２測定値は正常と判断して、メインプログラムへ戻る。この後は、図１０で示したように、加工プログラムに従ってワーク５０に対し所定の加工が行われる。
【００５１】
以上は、ワーク５０における位置１（穴５１の中心）を４点測定による穴中心測定プログラムによって測定する場合の手順であったが、位置２（左側面５２）をＸ，Ｙ方向端面測定プログラムによって測定する場合は、当該プログラムに基づく所定の手順（図示省略）が実行され、また、位置３（上面５３）をＺ方向端面測定プログラムによって測定する場合は、当該プログラムに基づく所定の手順（図示省略）が実行されて、測定が行なわれる。
【００５２】
図１４は、ＣＲＴ５に表示される警報画面５Ｅの例を示している。ここでは、前述のステップＳ３１における異常のメッセージが表示されている。この警報画面５Ｅは、異常が発生した時点で自動的に表示されるようにしてもよいし、ＣＲＴ５の画面上のメッセージキー６５、あるいは操作盤４のキーボード９にあるメッセージキーを操作することによって表示されるようにしてもよい。
【００５３】
本発明は、上述した実施形態の他にも種々の形態を採用することができる。例えば、測定周期を、測定値（第１測定値または第２測定値）の誤差の程度に応じて、自動的に変更するようにしてもよい。図１５はこれを説明するタイムチャートである。図１５（ａ）は、通常の測定周期Ｎ１を示しており、図１５（ｂ）は、測定値の誤差が大きい場合の測定周期Ｎ２を示している。例えば、一定期間における測定値の誤差の平均値が所定の閾値を超える場合は、誤差が大きい傾向にあるので、誤差を精度良く測定するために、図１５（ｂ）のような短い周期Ｎ２で測定を行なう。これに対して、一定期間における測定値の誤差の平均値が所定の閾値を超えない場合は、誤差をそれほど気にしなくてよいので、図１５（ａ）のような長い周期Ｎ１で測定を行なうことにより、ワーク加工における測定の頻度を減らし、生産効率を上げることができる。なお、ここでは、周期を２段階に変えているが、誤差の程度に応じて３段階以上に変えるようにしてもよい。この場合は、閾値を２つ以上設定すればよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、加工されたワーク５０の所定位置の座標と基準座標との差をタッチプローブ２０で測定したが、本発明は、工作機械２００の例えば冶具における所定位置の座標と基準座標との差をタッチプローブ２０で測定する場合にも適用することができる。
【００５５】
また、上記実施形態では、測定手段としてタッチプローブを用いたが、測定手段はワークに接触したときに信号を出力するものであればよく、タッチプローブに限定されない。例えば、差動変圧器もしくは変位センサを用いた変位検出型の測定ヘッドを用いてもよい。また、測定ヘッドは冶具側に設けてもよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、表示手段をＣＲＴ５で構成しているが、表示手段はタッチパネルで構成してもよい。この場合は、タッチパネルの画面で直接キー操作ができるので、図２の選択キー８は不要となる。また、表示手段としてはＣＲＴに代えてＬＣＤ（液晶ディスプレイ）を採用してもよい。
【００５７】
さらに、上記実施形態においては、工作機械としてマシニングセンタを例に挙げたが、本発明はマシニングセンタ以外の旋盤のような工作機械にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明を適用した工作機械の制御システムを表すブロック図である。
【図２】操作盤の正面図である。
【図３】操作部におけるキーボードのキー配置を示した図である。
【図４】メモリの内容の一部を示したテーブルである。
【図５】工作機械により加工されたワークの例である。
【図６】ワーク座標系を説明する図である。
【図７】カスタム画面を示す図である。
【図８】第１設定画面を示す図である。
【図９】第２設定画面を示す図である。
【図１０】測定周期を説明するタイムチャートである。
【図１１】測定値の時間的変化と、第１許容値および第２許容値を説明する図である。
【図１２】履歴表示画面を示す図である。
【図１３】４点測定による穴中心測定プログラムによる測定手順を示したフローチャートである。
【図１４】警報画面を示す図である。
【図１５】他の実施形態を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１    ＣＰＵ
２    メモリ
３    測定周期カウンター
４    操作盤
５    ＣＲＴ
１１  警報部
１２  前回比較タイマー
２０  タッチプローブ
２１  接触検出部
５０  ワーク
５１  穴
２００  工作機械  
Ｋ１，Ｋ２  第１許容値
α，β  第２許容値
【図１】
2007007822.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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