TWI392984B - Workpiece measuring device, collision prevention device and working machine - Google Patents

Description

工件測量裝置，衝突防止裝置以及工作機械

本發明是有關於，工件測量裝置、衝突防止裝置及工作機械，特別是對於工件進行3次元加工時所使用的最佳的工件測量裝置、衝突防止裝置及工作機械。

一般藉由數值控制裝置(以下由「NC」表記)控制工作機械進行加工時，是會進行供記載工作機械的工具的移動用的NC程式(加工用NC資料)的除錯。即，在事前將加工對象也就是工件設置在工作機械的載置台，由操作者對於NC程式的每一步驟，進行NC程式的檢證。

此時，因為NC程式的不良、和操作者的誤操作等的人為的錯誤，可能會使工具和撞錘等的工作機械的一部分與工件接觸而破損(例如專利文獻1參照)。

特別是，在不進行工件的切削加工的工具的定位作業等中，為了提高作業效率而設定使動作速度加快。在這種狀態下進行NC程式的除錯的情況，當工作機械的一部分快與工件接觸時，由操作者的判斷瞬間將工作機械的主軸動作停止是困難的。

為了防止由如上述工件的接觸所產生的工作機械的破損，已被提案各式各樣的技術。

例如，已知如檢出工件及工具的接觸的感測器，利用此感測器進行工具及工件的接觸的有無的確認。

另一方面，為了回避工件及工具等的衝突，也已知有在工件的衝突前停止工具等的控制方法等。實施此控制方法的情況時，有需要事前把握工件的尺寸、形狀、及載置台上中的工件的位置等的工件形狀的3次元資料(3D-CAD資料)。

但是，加工前的工件形狀的3次元資料，多無法事前可以把握，而有需要藉由測量工件的等的方法進行把握。

把握工件形狀的3次元資料的方法，已知由非接觸測量的方法。例如，已知將立體物數位資料化的數位化轉換裝置(例如非專利文獻1參照)。

也已知利用非接觸變位計測量如加工條痕(切削痕)的微細的表面形狀的技術(例如專利文獻2及3參照)。可將此變位計取代工具安裝在如撞錘，藉由掃描工件，就可以將工件的形狀由較高的精度檢出。

如此獲得的3次元資料的表現方法，已知有3次元位元圖手法(例如專利文獻4參照)。

進一步，也已知將如上述工件的檢出裝置與工具同樣地自動交換的技術(例如專利文獻5參照)。

[專利文獻1]日本特開2007-048210號公報

[專利文獻2]日本特開2004-012430號公報

[專利文獻3]日本特開2004-012431號公報

[專利文獻4]國際公開第02/023408號小冊子

[專利文獻5]日本特開平4-089513號公報

[非專利文獻1]"對於3-D數位化轉換裝置「Danae系列」的製品強化"，從第15行至第16行為止，[online]，2005年6月20日，[平成20年3月7日檢索]，網際網路<URL：http：//www.nec-eng.co.jp/press/050620press.html>

在使用供檢出上述的工件及工具的接觸的感測器的方法中，會有因為接觸工具等使動作速度無法提高而效率差的問題。進一步，撞錘與工件接觸的情況等，依據與工件接觸的部位不同，而有無法檢出工件的接觸的問題。

在上述的非專利文獻1的技術中，設置工件時有需要配合座標系，而有在測量時費力費時的問題。進一步，會有無法藉由感測器測量工件的形狀的領域，即死角發生的問題。其他也有價格很高的問題。

在上述的專利文獻2及3的技術中，在使用於工件及工具等的衝突回避時，會有所獲得的3次元形狀的資料太過詳細的問題。利用工作機械的動作軸，因為將感測器對於工件的全部的面進行掃描，所以會有3次元資料取得的效率差的問題。因為有需要可配合工件形狀的掃描感測器，在取得3次元資料時，會有工件及工作機械的一部分、和感測器的纜線等的干渉發生的問題。

本發明，為了解決上述的課題，其目的是提供一種工件測量裝置、衝突防止裝置及工作機械，可以容易地取得供使用於防止工件及工作機械的一部分的衝突用的工件形狀的3次元資料。

為了達成上述目的，本發明是提供以下的手段。

本發明的工件測量裝置，其特徵為，設有：測量部，被安裝於安裝有將加工對象也就是工件加工的工具的主軸，由非接觸掃描測量直到前述工件為止的距離；及形狀認識部，生成將空間分割成多面體狀而形成的3次元網狀物構造，依據所測量的直到前述工件為止的距離資訊，將前述工件的測量點座標算出，也對於掃描與前述3次元網狀物構造的一單位對應的前述工件的位置的次數之前述算出的測量點被包含於前述一單位的次數的比率是預定的門檻值以上時，將前述一單位作為前述工件的形狀作成測量形狀圖。

依據本發明，因為依據在對於掃描次數的一單位中的測量點被包含的次數的比率作成工件的測量形狀圖，所以可以確保工件的3次元資料也就是測量形狀圖的精度。

即，藉由依據在對於掃描次數的一單位中的測量點被包含的次數的比率作成工件的測量形狀圖，與由1次的掃描所獲得的距離資訊等作成測量形狀圖的情況相比較，不易受到測量部的測量精度、和從測量部直到工件為止的距離等的影響，可容易確保測量形狀圖的精度。

進一步，與交換測量精度的不同的測量部的方法等相比較，藉由調整測量變更容易的直到工件為止的距離的掃描的次數和門檻值的值等，就可以容易地調整測量形狀圖的精度。

另一方面，因為將測量部安裝在主軸，所以與將測量部安裝在其他的部分的情況相比較，容易確保測量形狀圖的精度。

即，為了使用於工件的加工，而將測量部安裝於由較高的位置精度被控制的主軸，所以測量部的配置位置是由較高的精度被把握。其結果，對於具備上述主軸的工作機械等的工件的配置位置也由較高的精度被把握，對於工作機械等的測量形狀圖的位置精度就容易確保。

換言之，測量形狀圖的作成、及對於工作機械等的測量形狀圖的配置位置測量，因為是同時進行，所以與將工件的3次元設計資料作為測量形狀圖使用的方法相比較，不需要另外進行對於工作機械等的測量形狀圖的配置位置測量即校正，測量形狀圖的作成容易。

測量部因為可以複數設定供測量直到工件為止的距離的地點，所以工件中的未測量領域，即，可防止從測量部所見的工件中的死角的發生。

因為將如上述測量部安裝在主軸，將測量的地點複數設定，即使在複數地點之間將測量部移動也可確保測量形狀圖的精度。且，藉由在複數地點測量從測量部直到工件為止的距離，使工件中的未測量領域的發生被防止，就可以對於工件整體測量。

進一步，因為測量從安裝於主軸的測量部直到工件為止的距離，所以例如也包含將工件載置的載置台、和將工件固定於載置台的固定夾具等，與測量部的距離是同時被測量。因此，也包含載置台和固定夾具等的測量形狀圖被作成。此測量形狀圖，與將工件的3次元設計資料作為測量形狀圖使用的情況相比較，因為也包含載置台和固定夾具等，所以成為例如適合防止工件及工作機械的一部分的衝突的測量形狀圖。

在上述發明中，前述一單位中的一邊的尺寸，是依據前述工具及前述主軸接近前述工件且移行至前述工件的加工的地點、及前述工件之間的距離被設定較佳。

依據本發明，因為將3次元網狀物構造的一單位中的一邊的尺寸，依據接近工件的工具移行至工件的加工的地點、及工件之間的距離被設定，所以工具及主軸在高速移動的期間中的工件及工具等的接觸被防止。

即，藉由依據測量形狀圖控制工具及主軸的移動，使上述的加工移行地點及測量形狀圖之間的間隔被確保。

進一步，因為將測量形狀圖中的一單位中的一邊的尺寸，依據上述的加工移行地點及工件的距離被設定，所以在測量形狀圖及工件之間，上述的距離未滿的間隙是存在。因此，實際的加工移行地點及工件的距離是成為上述的間隔及上述的間隙的和、使工具及主軸在高速移動的期間中的工件及工具等的接觸被防止。

在上述發明中，在前述測量部中，設有：掃描直到前述工件為止的距離測量的感測器頭、及將由該感測器頭所測量的距離資訊發訊的發訊部、及朝前述感測器頭及前述發訊部供給電力的電池，進一步設有收訊部，收訊從前述發訊部所發訊前述距離資訊，輸出前述形狀認識部所收訊的前述距離資訊較佳。

依據本發明，測量部因了，是不使用供進行電力的供給和距離資訊的發訊等的配線等來進行直到工件為止的距離的測量，所以可以將測量的距離資訊朝形狀認識部輸出。即，因為感測器頭，是使用從電池被供給的電力來測量直到工件為止的距離，使發訊部透過收訊部將由測量所獲得的距離資訊朝形狀認識部發訊，所以不需要使用供進行電力的供給和距離資訊的發訊等的配線等。

因此，朝主軸的測量部的安裝和取下成為容易，可以藉由例如自動工具變換裝置等的自動交換裝置進行測量部的交換。

進一步，將測量部及形狀認識部之間連接的配線等因為不需要，所以可防止配線等及工件的干渉。

在上述發明中，在前述測量部中設有安裝部，可透過前述主軸接受電力的供給，並且透過前述主軸將前述測量資訊朝前述形狀認識部輸出較佳。

依據本發明，測量部，因為是不使用供進行電力的供給和距離資訊的發訊等的配線等來進行直到工件為止的距離的測量，所以可以將測量的距離資訊朝形狀認識部輸出。即，因為測量部，是透過主軸及安裝部接受電力的供給來測量直到工件為止的距離，由測量所獲得的距離資訊是透過主軸及安裝部朝形狀認識部被發訊，所以不需要另外設置供進行電力的供給和距離資訊的發訊等的配線等。

因此，因為不需要將測量部及形狀認識部之間連接的配線等，所以可防止配線等與工件的干渉。

本發明的衝突防止裝置，其特徵為，設有：如申請專利範圍第1至4項的工件測量裝置、及判斷至少前述主軸或前述工具及前述測量形狀圖之間的干渉的判斷部、及依據該判斷部的判斷結果將前述主軸的移動控制的控制部。

依據本發明，依據藉由上述本發明的工件測量裝置被作成的測量形狀圖，可防止至少主軸或是工具及工件之間的衝突。

即，藉由判斷比工件更大的測量形狀圖、及主軸等之間的干渉，就可使比測量形狀圖更小的工件及主軸等的衝突確實地被防止。

本發明的工作機械，其特徵為，設有：加工對象也就是工件可被設置的載置台、及安裝有將前述工件加工用工具的主軸、及如申請專利範圍第5項的衝突防止裝置。

依據本發明，依據藉由上述本發明的工件測量裝置被作成的測量形狀圖，可防止就至少主軸或是工具、及工件和載置台等之間的衝突。

即，藉由判斷比工件及載置台等更大的測量形狀圖、及主軸等之間的干渉，就可使比測量形狀圖更小的工件及載置台等及主軸等的衝突確實地被防止。

依據本發明的工件測量裝置、衝突防止裝置及工作機械，因為依據在對於掃描次數的一單位中測量點被包含的次數的比率作成工件的測量形狀圖，所以可以達成容易地取得供防止工件及工作機械的一部分的衝突時所使用的工件形狀的3次元資料的效果。

[第1實施例]

以下，參照第1圖至第5圖說明本發明的第1實施例的工作機械。

第1圖，是說明本實施例的工作機械的整體構成的意示圖。第2圖，是說明第1圖的工作機械中的控制部的方塊圖。

本實施例的工作機械1，是具備：依據工件W等作成測量形狀圖MP的工件測量裝置2、及防止工作機械1的撞錘13和工具等及工件W等的衝突的衝突防止裝置3，並且將加工對象也就是工件W從5方向加工的五面加工機，且藉由NC控制動作。

在工作機械1中，如第1圖及第2圖所示，設有：在X軸方向移動的載置台11、及朝Y軸方向移動的鞍座12、及朝Z軸方向移動的撞錘(主軸)13、及被安裝於撞錘13將直到工件W為止的距離測量用的測量部15、及將載置台11、鞍座12及撞錘13的移動NC控制的工作機械控制部16。

載置台11是使工件W被固定的台，如第1圖所示，沿著X軸方向可移動地被配置。載置台11，是如第2圖所示，藉由工作機械控制部16的移動控制部26被控制朝X軸方向的移動。

鞍座12，是如第1圖所示，配置有撞錘13，形成於門型且被配置於沿著橫跨載置台11配置的支撐部14的Y軸方向延伸的樑部14A，被作成可沿著Y軸方向移動。鞍座12，是如第2圖所示，藉由移動控制部26被控制朝Y軸方向的移動。

撞錘13，是在工件W的形狀測量時中，如第1圖所示，在載置台11側的端部安裝測量部15，在工件W的切削加工時安裝有工具。進一步，撞錘13是被配置於鞍座12，被作成可沿著Z軸方向移動。撞錘13，是如第2圖所示，藉由移動控制部26被控制朝Z軸方向的移動。

第3圖，是說明第1圖的測量部及撞錘的結構的部分擴大圖。

測量部15，是將工件W的測量形狀圖MP作成時所使用的雷射距離感測器，如第1圖及第3圖所示，被安裝於撞錘13中的載置台11側的端部。

測量部15，是如第3圖所示，變更在距離測量所使用的雷射光的射出角θ進行2次元掃描。進一步，藉由將上述的撞錘13朝中心軸線L周圍旋轉，藉由測量部15進行3次元掃描。

從藉由測量部15所測量的工件W和載置台11等直到測量部15為止的距離資訊，是如第2圖所示，被輸入形狀認識部23。

工作機械控制部16，是在工件W的切削加工前作成工件W的測量形狀圖MP，在進行記載將工件W切削的工具的移動的NC程式的除錯時中，依據作成的測量形狀圖MP防止撞錘13和工具及工件W的衝突，在工件W的切削加工時，控制載置台11、鞍座12及撞錘13的移動。

在工作機械控制部16中，如第2圖所示，設有：將控制進行工件W的加工時的工具的移動的訊號生成的程式記憶部21及程式解釋部22、及將工件W的測量形狀圖MP作成的形狀認識部23、及將被安裝於主軸的工具的形狀記憶的形狀記憶部24、及干渉判斷部(判斷部)25、及控制載置台11和鞍座12和撞錘13的移動的移動控制部(控制部)26。

在此，工件測量裝置2是由測量部15及形狀認識部23所構成，衝突防止裝置3是由工件測量裝置2、干渉判斷部25及移動控制部26所構成。

程式記憶部21，是將記載進行工件W的切削加工的工具的移動路徑的NC程式記憶。

程式記憶部21，是如第2圖所示，與程式解釋部22連接，使被記憶在程式記憶部21的NC程式朝程式解釋部22被輸出。

程式解釋部22，是依據NC程式作成有關於工具的移動量及移動速度的資訊。

程式解釋部22，是如第2圖所示，與干渉判斷部25及移動控制部26連接，使有關於藉由程式解釋部22被作成的工具等的移動量等的資訊朝干渉判斷部25及移動控制部26被輸出。

形狀認識部23，是作成在進行NC程式的除錯時供撞錘13和工具等及工件W的衝突防止所使用的測量形狀圖MP。

形狀認識部23，是如第2圖所示，與測量部15及干渉判斷部25連接。在形狀認識部23中，藉由測量部15所測量的距離資訊被輸入，從形狀認識部23朝干渉判斷部25使測量形狀圖MP的資訊被輸出。

又，對於形狀認識部23中的測量形狀圖MP的作成方法如後述。

形狀記憶部24，是記憶：當接近工件W時有衝突的可能性的撞錘13、和被安裝於撞錘13的工具的形狀等。

形狀記憶部24，是如第2圖所示，與干渉判斷部25連接。被記憶在形狀記憶部24的撞錘13等的形狀是朝干渉判斷部25被輸出。

干渉判斷部25，是在NC程式的除錯時，藉由判斷測量形狀圖MP及撞錘13等的干渉，防止撞錘13和工具等與工件W的衝突。

干渉判斷部25，是如第2圖所示，與形狀認識部23、形狀記憶部24、程式解釋部22及移動控制部26連接。在干渉判斷部25中，測量形狀圖MP是從形狀認識部23被輸入，撞錘13等的形狀是從形狀記憶部24被輸入，有關於工具等的移動量等的資訊是從程式解釋部22被輸入。另一方面，干渉判斷部25中的干渉的有無的判斷結果，是朝移動控制部26被輸出。

移動控制部26，是藉由控制載置台11、鞍座12及撞錘13的移動來控制被安裝於撞錘13的端部的工具等的移動量和移動速度。

進一步，在NC程式的除錯時，被判斷出測量形狀圖MP及撞錘13等會干渉的情況時，停止載置台11、鞍座12及撞錘13的移動。

移動控制部26，是如第2圖所示，與程式解釋部22及干渉判斷部25連接。在移動控制部26中，工具等的移動量等的資訊是從程式解釋部22被輸入，測量形狀圖MP及撞錘13等的干渉的有無的判斷結果是從干渉判斷部25被輸入。另一方面，供將在移動控制部26被作成的載置台11、鞍座12及撞錘13的移動控制的控制訊號，是各別朝載置台11、鞍座12及撞錘13被輸出。

接著，說明由上述的結構所構成的工作機械1中的工件W的加工方法。

藉由工作機械1將工件W加工的情況時，首先，在載置台11的上使用固定夾具J使工件W被固定(第5圖參照)。

其後，如第2圖所示，從程式記憶部21使NC程式是1區段(1個移動單位，例如1線分)單位朝程式解釋部22被輸出。

程式解釋部22，是從NC程式將有關於工具等的移動量及移動速度的資訊作成，朝移動控制部26輸出。移動控制部26，是將被輸入的資訊分解成載置台11、鞍座12及撞錘13的移動量及移動速度，各別輸出供控制載置台11、鞍座12及撞錘13的移動量及移動速度用的控制訊號。

控制訊號是從移動控制部26被輸入的載置台11、鞍座12及撞錘13，是藉由各別具備的馬達依據被輸入控制訊號被驅動，進行工件W的加工。

接著，說明：本實施例的特長也就是工件W的測量形狀圖MP的作成方法、及使用被作成的測量形狀圖MP的工件W、及工作機械1的一部分的衝突的防止方法。

在此說明的工件W的測量形狀圖MP的作成、及衝突防止控制，是例如在進行上述的工件W的加工的前階段中的NC程式的除錯，即，工件W及撞錘13和工具的干渉的有無的檢查時進行。

第4圖，是說明測量形狀圖的作成方法的流程圖。第5圖，是說明從測量部直到工件為止的距離測量的意示圖。

首先，如第5圖所示，在載置台11上設置工件W(步驟S1)。此時，工件W是藉由固定夾具J被固定於載置台11。

其後，如第3圖所示，在撞錘13的端部安裝測量部15(步驟S2)。測量部15及工作機械控制部16的形狀認識部23，是藉由例如纜線等，可進行朝測量部15的電力的供給，且將由測量部15所測量的距離資訊朝形狀認識部23可輸入地被連接(第2圖參照)。

測量部15是被安裝於撞錘13的話，如第5圖所示，測量部15是朝第1測量位置P1移動，使從測量部15直到工件W為止的距離被測量(步驟S3)。

測量部15，是如第3圖所示，一邊改變掃描角度θ一邊將雷射光射出，測量從測量部15直到工件W為止的距離r。換言之進行2次元掃描。此時也同時測量從測量部15直到載置台11為止的距離，及從測量部15直到固定夾具J為止的距離。進一步，將撞錘13朝中心軸線L周圍旋轉，改變由測量部15所產生的雷射光的掃描方向再度進行2次元掃描。由此，進行工件W的3次元掃描。

第1測量位置P1中的3次元掃描終了的話，接著，將測量部15朝第2測量位置P2移動，再度進行工件W的3次元掃描。此第2測量位置P2，是測量部15可以測量從第1測量位置P1將工件W3次元掃描時發生的死角BA，換言之可以測量未測量領域的位置。

這些的測量位置可以舉例：工件W的上方(Z軸正方向)、前方(X軸正方向)、後方(X軸負方向)、兩側方(Y軸正方向及負方向)的5處。又，測量位置的數量及場所，可依據工件W的配置位置和形狀、從測量部15被射出的雷射光的反射率等改變，不特別限定。

藉由測量部15所測量的距離r、及掃描角度θ，是如第2圖所示，被輸入至形狀認識部23。進一步，當測量距離r時點中的撞錘13的位置(Xr、Yr、Zr)、及撞錘13的旋轉角度Φ 也被輸入至形狀認識部23。

在形狀認識部23中，依據這些被輸入的資訊，使距離r由所測量到的工件W的測量點的座標(Xm、Ym、Zm)依據以下的計算式被算出(步驟S4)。

Xm=Xr+r‧sinθ

Ym=Yr+r‧sinΦ

Zm=Zr-r‧cosΦ ‧cosθ

第6圖，是說明藉由形狀認識部被定義的測量形狀圖的形狀的圖。

形狀認識部23是將測量空間分割成六面體狀的3次元網狀物領域，即，生成3次元網狀物構造，對於上述的測量點的座標(Xm、Ym、Zm)所包含的3次元網狀物構造的一單位(以下表記為「立體像素」)進行投票，定義測量形狀圖MP(步驟S5)。

具體而言，進行測量部15的2次元掃描，並且對於測量點的座標被包含的立體像素進行投票，例如「1」是被登錄。對於全部的2次掃描皆進行此處理。

其結果，在各立體像素中，只有進行最多被投票2次元掃描的次數，最少情況時1次也沒有被投票。

形狀認識部23，是依據對於進行2次掃描的總數的投票次數，判斷工件W是否被包含在各立體像素內。即，對於進行2次掃描的總數的投票次數的比率是比預定的門檻值更高的情況時，判斷工件W是被包含在該立體像素內，若比預定的門檻值更低的情況時，判斷工件W未被包含在該立體像素內。

又，預定的門檻值的值，可依據測量部15的測量精度、和工件W的反射率等而變化，並無特別限定。

另一方面，上述的立體像素的一邊的尺寸，是依據：在工作機械1的加工時，將工具接近工件W的接近模式，切換至進行工具的工件W的切削加工的加工模式時的工具和撞錘13等工作機械1的部位、及工件W的距離而被設定。

此距離，是總合地考慮：工作機械1的性能和用途、和工件的規格、和操作者的作業性、和測量的處理速度等的項目而被設定。因此，立體像素的一邊的尺寸雖可以例示1mm程度至40mm程度的值，但是因為會考慮上述項目而變動，並無特別限定。

藉由形狀認識部23作成測量形狀圖MP的話，接著，進行NC程式的除錯作業。

首先，在撞錘13的端部安裝有供工件W的加工所使用的立銑刀等的工具。

且，如第2圖所示，藉由操作者的指示從程式記憶部21每次1區段的方式使NC程式被輸出至程式解釋部22，並從程式解釋部22將工具等的移動量等資訊輸出至干渉判斷部25。

在干渉判斷部25中，依據：有關於被輸入工具等的移動量等的資訊、及從形狀認識部23被輸入的測量形狀圖MP、及從形狀記憶部24被輸入的工具及撞錘13的形狀，來判斷干渉的有無。

被輸入至干渉判斷部25的工具及撞錘13的形狀，是預先被記憶在形狀記憶部24，也就是進行除錯作業等時被安裝於工作機械1的工具及撞錘13的形狀。

干渉判斷部25，是依據有關於工具等的移動量等的資訊在將工具及撞錘13移動時，判斷工具或是撞錘13是否與測量形狀圖MP干渉，將判斷結果朝移動控制部26輸出。

在干渉判斷部25判斷干渉發生的情況時，移動控制部26，是中止實行發生干渉的NC程式，使工具或是撞錘13及工件W的衝突被防止。

另一方面，在干渉判斷部25判斷干渉不會發生的情況時，移動控制部26，是依據有關於被輸入的工具等的移動量等的資訊朝載置台11、鞍座12及撞錘13輸出控制訊號。

依據上述的結構，因為依據測量點被包含在對於2次元掃描次數的立體像素的次數的比率作成工件W的測量形狀圖MP，所以可以確保工件W的3次元資料也就是測量形狀圖MP的精度。因此，可以容易地取得供防止工件W及工作機械1的撞錘13等的衝突時使用的工件W形狀的3次元資料。

即，藉由依據測量點被包含在對於2次元掃描次數的立體像素的次數的比率作成工件W的測量形狀圖MP，與由1次的掃描和所獲得的距離資訊等將測量形狀圖MP作成的情況相比較，不易受到：測量部15的測量精度、和從測量部15直到工件W為止的距離r等的影響，可以確保測量形狀圖MP的精度。

進一步，與交換測量精度不同的測量部15的方法等相比較，藉由變更調整容易的2次元掃描的次數和門檻值的值等，就可以容易地調整測量形狀圖MP的精度。

另一方面，因為將測量部15安裝在撞錘13，所以與將測量部15安裝在其他的部分的情況相比較，可以容易地確保測量形狀圖MP的精度。

即，為了將測量部15安裝於在工件W的加工中所使用的由較高的位置精度控制的撞錘13，測量部15的配置位置是由較高的精度被把握。其結果，對於具備撞錘13的工作機械1的工件W的配置位置也由較高的精度被把握，就可以容易地確保對於工作機械1的測量形狀圖MP的位置精度。

換言之，因為同時進行：測量形狀圖MP的作成、及對於工作機械1的測量形狀圖MP的配置位置測量，所以與將工件W的3次元設計資料作為測量形狀圖MP使用的方法相比較，不需要另外進行對於工作機械1的測量形狀圖MP的配置位置測量即校正，可以容易地作成測量形狀圖MP。

測量部15是藉由複數設定供測量直到工件W為止的距離r的地點，就可防止工件W中的未測量領域，即，從測量部所見的工件W中的死角BA的發生。

因為將測量部15安裝在撞錘13，將測量的地點複數設定，即使在複數地點之間將測量部15移動也可確保測量形狀圖MP的精度。且，藉由在複數地點P1、P2測量從測量部15直到工件W為止的距離r，防止工件W中的死角BA的發生，就可以對於工件W的整體測量。

進一步，因為測量從安裝於撞錘13的測量部15直到工件W為止的距離r，所以也包含：將工件W載置的載置台11、和將工件W固定於載置台的固定給具J等，使從測量部15的距離是同時被測量。因此，載置台11和固定給具J等也被包含的測量形狀圖MP被作成。此測量形狀圖MP，是與將工件W的3次元設計資料作為測量形狀圖MP使用的情況相比較，因為也包含載置台11和固定給具J等，所以成為適於供防止工件W及工作機械1的撞錘13等的衝突用的測量形狀圖MP。

立體像素中的一邊的尺寸，因為是依據：接近工件W的工具移行至工件W的加工的地點、及工件W之間的距離而設定，所以可防止工具及撞錘13在高速移動的期間中的工件W及工具等的接觸。

即，藉由依據測量形狀圖MP控制工具及撞錘13的移動，使與上述的加工移行地點及測量形狀圖MP之間的間隔被確保。

進一步，測量形狀圖MP的立體像素中的一邊的尺寸，因為依據上述的加工移行地點及工件W的距離而設定，在測量形狀圖MP及工件W之間，上述的距離未滿的間隙存在。因此，實際的加工移行地點及工件W的距離，是成為上述的間隔及上述的間隙的和，可防止工具及撞錘13在高速移動的期間中的工件W及工具等的接觸。

[第2實施例]

接著，參照第7圖至第9圖說明本發明的第2實施例。

本實施例的工作機械的基本構成雖與第1實施例同樣，但是與第1實施例是在測量部及工作機械控制部的結構相異。因此，在本實施例中，只有使用第7圖至第9圖說明測量部及工作機械控制部的周邊，並省略同一的結構要素等的說明。

第7圖，是說明本實施例的工作機械的結構的整體圖。第8圖，是說明第7圖的測量部的結構的方塊圖。

又，與第1實施例相同的結構要素是附加同相的符號，並省略其說明。

在工作機械101中，如第7圖及第8圖所示，設有：朝X軸方向移動的載置台11、及朝Y軸方向移動的鞍座12；及朝Z軸方向移動的撞錘13；及被安裝於撞錘13並測量直到工件W為止的距離的測量部115；及將載置台11、鞍座12、撞錘13的移動由NC控制的工作機械控制部116。

測量部115，是將工件W的測量形狀圖MP作成時所使用的雷射距離感測器，如第7圖所示，被安裝於撞錘13中的載置台11側的端部。

進一步，測量部115，是與將工件W加工的工具等同樣地，藉由工作機械101的自動工具變換裝置被裝卸在撞錘13的端部。

在測量部115中，如第8圖所示，設有：感測器頭121、及感測器控制部122、及發訊部123、及電池124。

感測器頭121，是將使用在距離測量的雷射光的射出角θ變更來進行2次元掃描。

感測器頭121，是如第8圖所示，與感測器控制部122及電池124連接。在感測器頭121中，控制訊號是從感測器控制部122被輸入，並且電力是從電池124被供給。另一方面，藉由感測器頭121所測量的距離資訊，是朝感測器控制部122被輸出。

感測器控制部122，是控制從感測器頭121射出的雷射光的射出及掃描角度θ。

感測器控制部122，是如第8圖所示，與感測器頭121、發訊部123及電池124連接。在感測器控制部122中，從感測器頭121所測量的距離資訊被輸入，電力是從電池124被供給。另一方面，控制訊號是從感測器控制部122朝感測器頭121被輸出，距離資訊是被輸出至發訊部123。

發訊部123，是將由感測器頭121所測量的距離資訊朝工作機械控制部116的收訊部131無線發訊。

發訊部123，是如第8圖所示，與感測器控制部122及電池124連接。在發訊部123中，距離資訊是從感測器控制部122被輸入，電力是從電池124被供給。朝發訊部123被輸入的距離資訊，是藉由無線朝收訊部131被發訊。

電池124，是朝感測器頭121、感測器控制部122及發訊部123供給電力。電池124，是如第8圖所示，與感測器頭121、感測器控制部122及發訊部123可電力是供給地被連接。

工作機械控制部116，是在工件W的切削加工前作成工件W的測量形狀圖MP，在記載將工件W切削的工具的移動的NC程式的除錯時，依據作成的測量形狀圖MP防止撞錘13和工具及工件W的衝突，在工件W的切削加工時，控制載置台11、鞍座12及撞錘13的移動。

第9圖，是說明第8圖的工作機械控制部的結構的方塊圖。

在工作機械控制部16中，如第9圖所示，設有：收訊從測量部115被發訊的距離資訊用的收訊部131、及程式記憶部21及程式解釋部22、及形狀認識部23、及形狀記憶部24、及干渉判斷部25、及移動控制部26。

收訊部131，是收訊從測量部115的發訊部123被無線發訊的距離資訊。

收訊部131，是如第9圖所示，與形狀認識部23連接，將收訊的距離資訊朝形狀認識部23輸出。

接著，說明本實施例的特徵也就是發訊部123及工作機械控制部116的作用。

本實施例的測量部115，是與將工件W加工的工具同樣地藉由自動工具變換裝置自動地被裝卸在撞錘13。

從測量部115測量直到工件W為止的距離時，控制訊號是從感測器控制部122朝感測器頭121被輸出，測量用雷射是從感測器頭121被輸出。藉由感測器頭121所測量的距離資訊，是從感測器頭121朝感測器控制部122被輸出，從感測器控制部122朝發訊部123被輸出。

發訊部123，是如第8圖及第9圖所示，將被輸入的距離資訊藉由無線朝工作機械控制部116發訊。由無線被發訊的距離資訊是在收訊部131被收訊，從收訊部131朝形狀認識部23被輸出。

以後的作用因為是與第1實施例同樣，所以省略其說明。

依據上述的結構，測量部115，是可以不使用進行電力的供給和距離資訊的發訊等的配線等來進行直到工件W為止的距離的測量，將測量的距離資訊朝形狀認識部23輸出。即，感測器頭121，是使用從電池124被供給的電力來測量直到工件W為止的距離，發訊部123，因為是透過收訊部131將藉由測量所獲得的距離資訊朝形狀認識部發訊，就不需要使用供進行電力的供給和距離資訊的發訊等用的配線等。

因此，朝撞錘13的測量部115的安裝和取下成為容易，就例如可以藉由自動工具變換裝置等的自動交換裝置進行測量部115的交換。

進一步，因為不需要將測量部115及形狀認識部23之間連接的配線等，所以可防止配線等及工件W的干渉。

[第3實施例]

接著，參照第10圖說明本發明的第3實施例。

本實施例的加工機械的基本構成雖與第1實施例同樣，但是與第1實施例是在撞錘及測量部及安裝方法相異。因此，在本實施例中，只有使用第10圖說明撞錘及測量部周邊，對於同一的結構要素等省略說明。

第10圖，是說明本實施例的工作機械的結構的整體圖。

又，與第1實施例相同的結構要素是附加同相的符號，並省略其說明。

在工作機械201中，如第10圖所示，設有：朝X軸方向移動的載置台11、及朝Y軸方向移動的鞍座12、及朝Z軸方向移動的撞錘13、及被安裝於撞錘13的測量組件215。

測量組件215，是設有：測量直到工件W為止的距離的測量部15、及被安裝於撞錘13的安裝部216。

安裝部215是設有測量部15且可裝卸在撞錘13地構成的附件。

在安裝部216中，設有在撞錘13之間電力的供給、和控制訊號和距離資訊等的訊號被傳送的介面(無圖示)。

在本實施例中，說明適用於從撞錘13的端部朝Z軸方向延伸，並且中心軸線是在沿著Z軸的方向將測量部13支撐的構成的安裝部215，但是不限定於此構成，例如，中心軸線是與X-Y平面成為平行的方式將測量部13支撐的構成、和可以將測量部13的中心軸線的方向任意控制的構成也可以，並無特別限定。

測量組件215，是與第1及第2實施例同樣地，在進行NC程式的除錯等時被安裝於撞錘13。

安裝作業，是使用被使用在工件W的加工所使用的附件的交操作業的交換裝置(無圖示)，與加工用附件同樣是自動地進行。如工件W的加工時等，未使用測量組件215的情況時，與加工用附件同樣地，被收納於在設在工作機械201的自動交換用收納箱(無圖示)。

依據上述的結構，測量部15，是可以不使用進行電力的供給和距離資訊的發訊等的配線等來進行直到工件W為止的距離的測量，將測量的距離資訊朝形狀認識部23輸出。即，因為測量部15，是透過撞錘13及安裝部215接受電力的供給並測量直到工件W為止的距離，藉由測量所獲得的距離資訊是透過撞錘13及安裝部215朝形狀認識部23被發訊，所以不需要另外設置供進行電力的供給和距離資訊的發訊等用的配線等。

因此，因為不需要將測量部15及形狀認識部23之間連接的配線等，所以可防止配線等及工件W的干渉。

1．．．工作機械

2．．．工件測量裝置

3．．．衝突防止裝置

11．．．載置台

12．．．鞍座

13．．．撞錘

14．．．支撐部

14A．．．樑部

15．．．測量部

16．．．工作機械控制部

21．．．NC程式記憶部

22．．．NC程式解釋部

23．．．形狀認識部

24．．．形狀記憶部

25．．．干渉判斷部

26．．．移動控制部

101．．．工作機械

115．．．測量部

116．．．工作機械控制部

121．．．感測器頭

122．．．感測器控制部

123．．．發訊部

124．．．電池

131．．．收訊部

201．．．工作機械

215．．．測量組件

216．．．安裝部

[第1圖]說明本發明的第1實施例的工作機械的整體構成的意示圖。

[第2圖]說明第1圖的工作機械中的控制部的方塊圖。

[第3圖]說明第1圖的測量部及撞錘的結構的部分擴大圖。

[第4圖]說明測量形狀圖的作成方法的流程圖。

[第5圖]說明從測量部直到工件為止的距離測量的意示圖。

[第6圖]說明藉由形狀認識部被定義的測量形狀圖的形狀的圖。

[第7圖]說明本發明的第2實施例的工作機械的結構的整體圖。

[第8圖]說明第7圖的測量部的結構的方塊圖。

[第9圖]說明第8圖的工作機械控制部的結構的方塊圖。

[第10圖]說明本發明的第3實施例的工作機械的結構的整體圖。

2．．．工件測量裝置

3．．．衝突防止裝置

11．．．載置台

12．．．鞍座

13．．．撞錘

15．．．測量部

16．．．工作機械控制部

21．．．NC程式記憶部

22．．．NC程式解釋部

23．．．形狀認識部

24．．．形狀記憶部

25．．．干渉判斷部

26．．．移動控制部

Claims (6)

1. 一種工件測量裝置，其特徵為，設有：測量部，被安裝於安裝有將加工對象也就是工件加工的工具的主軸，由非接觸掃描測量直到前述工件為止的距離；及形狀認識部，生成將空間分割成多面體狀而形成的3次元網狀物構造，依據所測量的直到前述工件為止的距離資訊，將前述工件的測量點座標算出，也對於掃描與前述3次元網狀物構造的一單位對應的前述工件的位置的次數之前述算出的測量點被包含於前述一單位的次數的比率是預定的門檻值以上時，將前述一單位作為前述工件的形狀作成測量形狀圖。
2. 如申請專利範圍第1項的工件測量裝置，其中，前述一單位中的一邊的尺寸，是依據前述工具及前述主軸接近前述工件且移行至前述工件的加工的地點及前述工件之間的距離被設定。
3. 如申請專利範圍第1或2項的工件測量裝置，其中，在前述測量部中，設有：掃描直到前述工件為止的距離測量的感測器頭、及將由該感測器頭所測量的距離資訊發訊的發訊部、及朝前述感測器頭及前述發訊部供給電力的電池，進一步設有收訊部，收訊從前述發訊部所發訊前述距離資訊，輸出前述形狀認識部所收訊的前述距離資訊。
4. 如申請專利範圍第1或2項的工件測量裝置，其中，在前述測量部中設有安裝部，可透過前述主軸接受電力的供給，並且透過前述主軸將前述測量資訊朝前述形狀認識部輸出。
5. 一種衝突防止裝置，其特徵為，設有：如申請專利範圍第1至4項的工件測量裝置、及判斷至少前述主軸或前述工具及前述測量形狀圖之間的干渉的判斷部、及依據該判斷部的判斷結果將前述主軸的移動控制的控制部。
6. 一種工作機械，其特徵為，設有：加工對象也就是工件可被設置的載置台、及安裝有將前述工件加工用工具的主軸、及如申請專利範圍第5項的衝突防止裝置。