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CN112987646A - 控制装置、测量系统、测量方法 - Google Patents

控制装置、测量系统、测量方法 Download PDF

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CN112987646A CN202011489555.9A CN202011489555A CN112987646A CN 112987646 A CN112987646 A CN 112987646A CN 202011489555 A CN202011489555 A CN 202011489555A CN 112987646 A CN112987646 A CN 112987646A
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Abstract

本发明涉及控制装置、测量系统、测量方法。用户手动操作机床(200)的探针(50)而向工件的方向移动。记录基于用户的手动操作的探针(50)的移动历史。以基于手动操作的探针(50)的移动历史为基础，推定工件(51)与探针(50)的位置关系。控制装置提示在工件的自动测量中使探针移动的方向的候补。用户参考提示内容来输入探针的移动方向。

Description

控制装置、测量系统、测量方法
技术领域
本发明涉及工业机械的控制装置、测量系统、测量方法。
背景技术
在制造现场，利用了机床、工业机器人等各种工业机械。机床是工业机械之一，执行加工程序来加工工件。为了执行加工程序，需要将工件的基准位置设定给机床的控制装置。为了检测工件的基准位置，能够在机床的主轴上安装探针。探针检测探针与工件的接触。控制装置根据探针与工件接触的位置来计算工件的位置、尺寸。
以往，为了选择“孔测量”、“点测量”、“角测量”、“工具长度测量”、“工具直径测量”等测量类别而准备了按钮。当选择测量类别之一时，调用与选择出的测量类别对应的测量程序和测量动作工序。在显示部上显示测量所需的操作按钮、测量结果，操作员按照显示画面来操作探针，由此能够设定工件坐标系。例如，参照日本特开2008-111770号公报。
如上所述，在操作探针时，用“+X”“-Y”等正负符号和轴的名称来表现探针的移动方向，因此，用户需要一边想象机床的坐标系、轴、方向一边操作探针。
也存在其他工件坐标系的设定方法。在该方法中，在数值控制装置中存储用于测量工件的模板，向该模板输入工件的预想大小、探针的移动方向。操作员使探针移动到由模板规定的位置，而执行程序，自动测量工件的基准点。基准点用于工件坐标系的构建。
在工件坐标系的基准点的自动测量过程中需要探针的最初的移动方向(从规定的始点起的探针的移动方向)。此时，如果探针的移动方向未被准确地输入，则探针有时向设想外的方向移动。
发明内容
为了应对这样的课题，需要用于容易识别工业机械中的探针的移动方向的机构。
本公开的一个方式中的控制装置是控制探针测量工件的位置的工业机械的控制装置，该控制装置具有：手动操作部，其接受来自用户的对探针的手动操作；移动历史记录部，其记录基于手动操作的探针的移动历史；测量程序制作部，其制作工件的测量程序；移动方向提示部，其根据基于手动操作的探针的移动历史，对用户提示用于制作测量程序的探针的移动方向的候补；以及输入部，其接受与提示的移动方向相关的用户的输入，测量程序制作部使用输入部所接受的用户的输入，制作工件的测量程序。
本公开的一个方式中的测量系统是控制探针测量工件的位置的测量系统，该测量系统具有：手动操作部，其接受来自用户的对探针的手动操作；移动历史记录部，其记录基于手动操作的探针的移动历史；测量程序制作部，其制作工件的测量程序；移动方向提示部，其根据基于手动操作的探针的移动历史，对用户提示用于制作测量程序的探针的移动方向的候补；以及输入部，其接受与所述提示的移动方向相关的用户的输入，测量程序制作部使用输入部所接受的用户的输入，制作所述工件的测量程序。
根据本发明的一个方式，容易识别工业机械中的探针的移动方向。
附图说明
图1是本公开中的数值控制装置的硬件结构图。
图2是本公开中的数值控制装置的框图。
图3A是表示对最后的移动进行记录的图。
图3B是对探针从开始移动到结束为止的所有移动进行记录的图。
图3C是对移动方向进行记录的图。
图4是表示提示探针的移动方向的候补的画面的一例的图。
图5A是表示手动移动探针的路径的图。
图5B是表示手动移动探针的路径的图。
图5C是表示手动移动探针的路径的图。
图6是表示本公开中的数值控制装置的工件测量次序的图。
具体实施方式
以下，对作为本公开的控制装置的数值控制装置100进行说明。图1中的数值控制装置100具有的CPU111是整体控制数值控制装置的处理器。CPU111经由总线122读出存储在ROM112中的系统程序，按照该系统程序来控制数值控制装置100的整体。
RAM113中暂时存储临时的计算数据、显示数据、用户经由输入部71输入的各种数据等。
显示部70是数值控制装置100附属的监视器等。显示部70显示后述的模板17的选择画面、工件数据输入画面等。
输入部71是键盘、触摸面板等。触摸面板与显示部70成为一体。用户对输入部71进行操作，进行向显示部70所显示的画面的输入等。
非易失性存储器114例如是通过未图示的电池进行备份等，即使数值控制装置100的电源断开也保持存储状态的存储器。在非易失性存储器114中存储有经由未图示的接口从外部设备读入的程序、经由输入部71输入的程序、从数值控制装置100的各部或机床200等取得的各种数据(例如，从机床200取得的设定参数等)。存储在非易失性存储器114中的程序、各种数据也可以在执行时/利用时在RAM113中展开。此外，在ROM112中预先写入有各种系统程序。
控制机床200的各轴的控制器40将来自CPU111的轴的移动指令变换为脉冲信号并输出给驱动器41。驱动器41将脉冲信号变换为电流来驱动电动机42。
在驱动部(主轴等)安装有探针50。电动机42使探针50与工件相对移动。在本公开中，探针50和工件51在XYZ这3轴方向上相对移动，但也可以在4轴、5轴上移动。
探针50是检测测量对象的位置的装置。本公开的探针50检测与工件51的接触。探针50也可以使用红外线等以非接触的方式进行位置检测。
手动操作部10接受电动机42的手动操作。在手动操作中，探针50沿着机床200的轴移动。用户操作探针50在测量开始位置MSTR配置探针。
参照图2对数值控制装置100进行说明。图2是数值控制装置100的框图。数值控制装置100具有：手动操作部10，其受理来自用户的手动操作；移动历史记录部11，其记录基于手动操作的探针的移动历史；测量程序制作部12，其制作工件51的测量程序；工件数据输入部13，其接受工件数据的输入；移动方向提示部14，其对用户提示探针50的移动方向的候补；以及工件测量部16，其按照测量程序来进行工件51的测量。
手动操作部10接受探针50的手动操作。手动操作部10也可以是按钮、方向盘、触摸面板、键盘、控制杆、拨盘等。手动操作部10的种类没有特别限定。在机床200的驱动部安装有探针50。在手动操作中，探针50沿着机床200的轴移动。在图2的机床200中，探针50在XYZ这3轴方向上移动。能够基于输入到控制器40的指令量来计算探针50的移动量。另外，手动操作部10也可以设置于机床200。
移动历史记录部11将手动操作的探针50的移动历史记录在存储部52中。优选的是，针对机床200的每个轴记录探针50的移动历史。作为探针50的移动历史，既可以如图3A的表那样仅对最后的移动进行记录，也可以如图3B的表那样对探针50从开始移动到结束为止的所有移动进行记录。还可以如图3C的表那样仅对移动方向进行记录。也可以将因手的抖动、错误输入等引起的意想不到的移动从所记录的历史数据中排除。在本公开中，移动方向提示部14进行数据的分选(后述)。
测量程序制作部12包含：多个模板17、工件数据输入部13、移动方向提示部14。按所测量的工件的形状、测量方法来准备模板17。
工件数据输入部13将与选择出的模板17对应的输入画面显示于显示部70。在该输入画面(以下，称为工件数据输入画面)中，接受工件51的尺寸、探针50的移动方向、探针50的移动量等输入。
在本公开中，对工件数据输入画面提示探针50的移动方向的候补。用户一边参考所提示的候补一边输入移动方向。
移动方向提示部14基于由用户移动到此的探针50的移动历史来推定探针50的下一个移动方向，并将推定出的移动方向作为移动方向的候补而提示给用户。以下，对移动方向的推定方法进行说明。在该示例中，测量形状为长方体的工件51，将Y轴方向的端面用作基准面来设定工件坐标系。
首先，用户选择模板。根据工件51的形状为长方体、测量对象设为Y轴方向的端面、测量内容为工件坐标系的设定这样的条件来决定模板。工件数据输入部13显示与模板对应的工件数据输入画面。
图4是工件数据输入画面的一例。在工件数据输入画面的右侧，显示探针50的基于手动的移动开始位置ISTR、探针50的当前位置ICRT。在该画面中，在右上显示“移动候补：↓(-Y方向)”这样的文字，提示探针50的移动方向的候补。
在测量数据输入画面的左侧存在探针50的移动方向的输入区域21和探针50的移动距离的输入区域22。在移动方向的输入区域21中重叠显示弹出画面23，在弹出画面23中提示“注意：在-Y轴方向上测量好吗？”这样的探针的移动方向的候补。用户能够参考该显示来指定探针50实际的移动方向。
如上所述，本公开的数值控制装置100提示移动方向的候补。通过提示移动方向，用户容易想象坐标系，能够防止探针50向错误方向的误操作。在机床200设置了工件51时，数值控制装置100不具有与工件51的位置有关的信息。因此，必须向数值控制装置100教示向哪个方向使探针50移动多少才能够测量工件51。输入工件51与探针50的位置关系的用户无法目视机械坐标系。因此，对于用户而言难以准确地想象机械坐标系，有可能选择错误的方向。本公开的数值控制装置100记录基于手动的探针50的移动历史，推定探针50与工件51的位置关系，并将结果提示给用户，由此，防止工件的自动测量开始时的误输入。
接着，对探针移动方向的推定方法进行说明。在该示例中，测量工件的Y轴的端面，因此，仅将Y轴方向的移动提示给用户。MSTR是自动测量开始位置。为了使探针50到达测量开始位置MSTR，用户手动移动探针50。图5A～图5C示出了一些路径。在图5A的路径中，首先，使探针50向[1]X轴正方向、[2]Y轴负方向、[3]X轴正方向、[4]Y轴负方向、[5]X轴正方向、[6]Y轴负方向、[7]X轴负方向、[8]Y轴负方向移动而在测量开始位置MSTR配置探针50。在图5B的路径中，使探针50向[1]Y轴正方向、[2]X轴正方向、[3]Y轴负方向、[4]X轴负方向、[5]Y轴负方向移动而在测量开始位置MSTR配置探针50。在图5C的路径中，使探针50向[1]X轴正方向、[2]Y轴正方向、[3]X轴负方向、[4]Y轴正方向移动而在测量开始位置MSTR配置探针50。
在图5A的示例中，通过Y轴方向的所有手动移动[2]、[4]、[6]、[8]而向负方向移动，因此，能够推定工件51相对于探针50位于Y轴负方向。在图5B的示例中，在[1]中向Y轴正方向大幅移动，之后，在[3]、[5]中向Y轴负方向移动。由于通过最后的移动或最后阶段的移动而向Y轴负方向移动，因此能够推定工件51的位置相对于探针50是Y轴负方向。在图5C的示例中，在[2]中向Y轴负方向移动后，在[4]中向Y轴正方向移动。最后的移动是Y轴正方向，但其移动量小，若求得[2]与[4]的移动量之和，则探针50向Y轴负方向移动，认为修正了[2]中的移动量。
这样，能够推定工件51相对于探针50位于Y轴负方向还是Y轴正方向。在图5A的情况下，能够以整体的移动方向为推定的基准。在图5B的情况下，能够以最后或最后阶段的移动方向为推定的基准。在图5C的情况下，能够以最后阶段的移动方向和移动量为推定的基准。
移动方向提示部14根据所述那样的、整体的移动方向、最后或最后阶段的移动方向、移动方向与移动量之和等，推定探针50的移动方向，即工件51相对于探针50的方向。如上所述，推定出的移动方向的候补显示于工件数据输入画面、弹出画面23。
此外，在进行移动方向的推定时，移动方向提示部14将移动量小的数据从推定的对象数据中去除。在手动使探针50移动的情况下，因手的抖动、反应的延迟等，有时探针50的操作发生变动。移动方向提示部14也可以进行与规定阈值的比较，作为用户的有意识的操作仅采用移动量足够大的操作。
测量程序制作部12基于用户选择出的模板17和输入到工件数据输入画面中的信息，制作工件51的测量程序。工件测量部16按照工件测量程序来进行工件51的测量。在上述的工件坐标系的设定的示例中，以端面为基准面进行测量，测量工件51的基准线，修正机械坐标系与工件51的偏移，设定工件坐标系的原点。
接着，参照图6的流程图，对工件51的测量方法进行说明。
首先，将想要测量的工件51安装于机床(步骤S11)。在将工件51安装于机床200之后，指定工件51的测量开始。测量开始的指定也可以通过向手动模式的切换来代替(步骤S12)。
接着，用户对手动操作部10进行操作，以手动的方式使探针50移动到工件51的附近位置(步骤S13)。在此期间，移动历史记录部11计算手动操作部10的移动量，并将探针50的移动历史记录在存储部52中(步骤S14)。
通过手动操作使探针50到达测量开始位置MSTR(步骤S15)。用户选择模板17。测量程序制作部12显示与用户选择出的模板17对应的工件数据输入画面(步骤S16)。移动方向提示部14推定探针50的移动方向的候补(步骤S17)。移动方向提示部14将用于自动测量的移动方向的候补提示给工件数据输入画面(步骤S18)。在图4的示例中，在工件数据输入画面的右侧，提示探针50的移动开始位置ISTR与探针50的当前位置ICRT，在画面右上通过“移动候补：↓(-Y方向)”来提示移动方向提示部14推测出的移动方向的候补。另一方面，在工件数据输入画面的左侧存在输入探针50的移动方向的输入区域21、和输入工件51与探针50的距离的输入区域22。在输入探针50的移动方向的输入区域21重叠显示弹出画面23，在弹出画面23中提示“提示内容：在-Y轴方向上移动好吗？”这样的探针50的移动方向的候补。
用户一边确认工件数据输入画面的显示、实际的机床200的配置等，一边输入探针50的移动方向和探针50的移动量(步骤S19)。测量程序制作部12基于输入到工件数据输入画面的工件尺寸、探针50的移动方向等来制作测量程序(步骤S20)。工件测量部16按照测量程序制作部12制作出的测量程序来进行工件51的测量(步骤S21)。
以上，目前为止，对进行工件51的测量的数值控制装置100以及工件51的测量方法进行了说明，但本公开并不限定于上述的示例，能够通过施加适当的变更而以各种方式来进行实施。
例如，在上述的公开中，进行了以Y轴方向的端面为基准面的工件坐标系的设定，但并不限定于工件的形状，也能够应用于球、圆筒、孔、倾斜面等其他形状的工件51。此外，工件51的测量的部位也不限定于端面，也能够应用于圆筒或孔的内周面的测量。探针50的移动方向的提示方法也不限定于上述的方法。此外，本公开的机床记载了控制轴数为3轴以上的加工中心的示例，但控制轴数、机械种类也没有限定，例如也能够是2轴控制的车床。
此外，在上述的公开中，以手动操作探针50、选择模板17、输入工件数据、开始自动测量这样的顺序来执行测量处理。但是，处理的顺序并不限定于此，也可以在手动操作探针50之前选择模板17，或与选择模板17同时输入工件尺寸。本公开的第1主旨是以基于手动操作的工件51的移动历史为基础来推定工件51与探针50的位置关系，并提示给用户，其他次序可以适当变更。

Claims (8)

1.一种控制探针测量工件的位置的工业机械的控制装置，其特征在于，该控制装置具有：
手动操作部，其接受来自用户的对所述探针的手动操作；
移动历史记录部，其记录基于所述手动操作的所述探针的移动历史；
测量程序制作部，其制作所述工件的测量程序；
移动方向提示部，其根据基于所述手动操作的所述探针的移动历史，推测所述探针的移动方向的候补，对用户提示用于制作所述测量程序的所述探针的移动方向的候补；以及
输入部，其接受包含所述移动方向的用户的输入，
所述测量程序制作部使用包含所述移动方向的用户的输入来制作所述工件的测量程序。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述移动历史记录部记录将所述探针移动到所述工件的测量开始位置时的手动操作的移动历史。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述工业机械具有多个轴，
所述移动历史记录部记录每个所述轴的移动历史，
所述移动方向提示部对用户提示每个轴的移动方向的候补。
4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述移动方向提示部根据所述移动历史的最后或最后阶段的移动方向，对用户提示所述探针的移动方向的候补。
5.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述移动方向提示部基于所述移动历史中的所述探针的移动量，对用户提示所述探针的移动方向的候补。
6.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述移动历史记录部记录所述探针的移动量，
所述移动方向提示部仅将移动量足够大的移动历史用于移动方向的推定。
7.一种控制探针测量工件的测量系统，其特征在于，该测量系统具有：
手动操作部，其接受来自用户的对所述探针的手动操作；
移动历史记录部，其记录基于所述手动操作的所述探针的移动历史；
测量程序制作部，其制作所述工件的测量程序；
移动方向提示部，其根据基于所述手动操作的所述探针的移动历史，推测所述探针的移动方向的候补，对用户提示用于制作所述计测程序的所述探针的移动方向的候补；以及
输入部，其接受包含所述移动方向的用户的输入，
所述测量程序制作部使用包含所述移动方向的用户的输入来制作所述工件的测量程序。
8.一种控制探针测量工件的测量方法，其特征在于，
接受来自用户的对所述探针的手动操作，
记录基于所述手动操作的所述探针的移动历史，
根据所述探针的移动历史来推定所述探针的移动方向，
对用户提示用于制造所述测量程序的所述探针的移动方向的候补，
接受包含所述提示的移动方向的用户的输入，
使用包含所述提示的移动方向的用户的输入，制作所述工件的测量程序。
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