JP2009265023A - Workpiece measuring device, collision avoidance device, and machine tool - Google Patents

Workpiece measuring device, collision avoidance device, and machine tool Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a workpiece measuring device, collision avoidance device, and machine tool can obtain easily three-dimensional data of workpiece configuration used to avoid collision caused by a workpiece and part of machine tools. <P>SOLUTION: The workpiece measuring device includes a measuring section 15 attached at a principal shaft tools to process the workpiece as a subject for manufacturing so as to contactlessly scan and measure the range of the workpiece and a configuration recognition section 23 where a three-dimensional mesh structure formed by dividing a space into polyhedron-like is created, a measuring point coordinate of the workpiece is computed based on range information on the workpiece measured, and when the ratio of the frequency of the computed measuring points is contained in one unit to frequency scanning the positions of workpiece corresponding to one unit of three-dimensional mesh structure is more than a predetermined threshold, and a measured configuration map is created by assuming one unit to be the configuration of the workpiece. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ワーク計測装置、衝突防止装置および工作機械、特にワークに対して3次元加工を行う際に用いて好適なワーク計測装置、衝突防止装置および工作機械に関する。   The present invention relates to a workpiece measurement device, a collision prevention device, and a machine tool, and more particularly to a workpiece measurement device, a collision prevention device, and a machine tool that are suitable for use when performing three-dimensional machining on a workpiece.

一般に数値制御装置(以下、「NC」と表記する。)により工作機械を制御して加工を行うときには、工作機械の工具の移動を記述したNCプログラム(加工用NCデータ)のデバッグが行われている。つまり、事前に加工対象であるワークを、工作機械のテーブルに設置し、操作者がNCプログラムをステップごとに流して、NCプログラムの検証を行っている。   In general, when machining is performed by controlling a machine tool with a numerical controller (hereinafter referred to as “NC”), an NC program (NC data for machining) describing the movement of the tool of the machine tool is debugged. Yes. That is, a workpiece to be machined is set in advance on a table of a machine tool, and an operator runs the NC program step by step to verify the NC program.

この際、NCプログラムの不良や、操作者による誤操作など、といった人為的ミスにより、工具やラムなどの工作機械の一部がワークと接触して破損してしまう恐れがあった(例えば、特許文献1参照。)。   At this time, a part of a machine tool such as a tool or a ram may be damaged due to a human error such as an NC program failure or an erroneous operation by an operator (for example, patent document). 1).

特に、ワークの切削加工をしない工具の位置決め作業などでは、作業効率を上げるために動作速度を速く設定することが行われている。このような状態でNCプログラムのデバッグを行う場合、工作機械の一部がワークに接触しそうな時に、操作者の判断で瞬時に工作機械の主軸動作を停止することは困難であった。   In particular, in a positioning operation of a tool that does not cut a workpiece, the operation speed is set to be high in order to increase work efficiency. When debugging the NC program in such a state, it is difficult to stop the spindle operation of the machine tool instantaneously at the operator's judgment when a part of the machine tool is likely to come into contact with the workpiece.

上述のようなワークとの接触による工作機械の破損を防止するため、様々な技術が提案されている。
例えば、ワークと工具との接触を検出するセンサが知られており、このセンサを利用して工具と、ワークとの接触の有無を確認することが行われている。
Various techniques have been proposed to prevent damage to the machine tool due to contact with the workpiece as described above.
For example, a sensor that detects contact between a workpiece and a tool is known, and the presence or absence of contact between the tool and the workpiece is confirmed using this sensor.

一方、ワークと工具等との衝突を回避するために、ワークとの衝突前に工具等を停止させる制御方法等も知られている。この制御方法を実施する場合には、事前にワークのサイズ・寸法・形状と、テーブル上でのワークの位置などのワーク形状の3次元データ(3D−CADデータ)を把握する必要があった。
しかしながら、加工前のワーク形状の3次元データは、事前に把握できていないことが多く、ワークを計測するなどの方法により把握する必要があった。
On the other hand, in order to avoid the collision between the workpiece and the tool, a control method for stopping the tool or the like before the collision with the workpiece is also known. When implementing this control method, it is necessary to grasp in advance the three-dimensional data (3D-CAD data) of the workpiece shape such as the workpiece size / dimension / shape and the position of the workpiece on the table.
However, the three-dimensional data of the workpiece shape before machining is often not grasped in advance, and it is necessary to grasp the workpiece by a method such as measuring the workpiece.

ワーク形状の3次元データを把握する方法として、非接触で計測する方法が知られている。例えば、立体物をデジタルデータ化するデジタイザが知られている(例えば、非特許文献1参照。)。   As a method of grasping the three-dimensional data of the workpiece shape, a method of measuring without contact is known. For example, a digitizer that converts a three-dimensional object into digital data is known (see, for example, Non-Patent Document 1).

非接触変位計を利用して加工条痕(切削痕)のような微細な表面形状を計測する技術も知られている(例えば、特許文献2および3参照。)。この変位計を工具の代わりにラムに取り付け、ワークを走査することにより、ワークの形状を高い精度で検出することができる。   A technique for measuring a fine surface shape such as a machining mark (cutting mark) using a non-contact displacement meter is also known (see, for example, Patent Documents 2 and 3). By attaching this displacement meter to the ram instead of the tool and scanning the workpiece, the shape of the workpiece can be detected with high accuracy.

このようにして得られた3次元データの表現方法としては、3次元ビットマップ手法が知られている(例えば、特許文献4参照。)。
さらに、上述のようにワークの検出装置を工具と同様に自動交換する技術も知られている(例えば、特許文献5参照。)。
特開2007−048210号公報 特開2004−012430号公報 特開2004−012431号公報 国際公開第02/023408号パンフレット 特開平4−089513号公報 ”3−Dデジタイザ「Danaeシリーズ」の製品強化について”、15行目から16行目まで、[online]、2005年6月20日、[平成20年3月7日検索]、インターネット<URL:http://www.nec−eng.co.jp/press/050620press.html>
As a method for expressing the three-dimensional data obtained in this way, a three-dimensional bitmap technique is known (see, for example, Patent Document 4).
Furthermore, as described above, a technique for automatically exchanging a workpiece detection device in the same manner as a tool is also known (see, for example, Patent Document 5).
JP 2007-048210 A JP 2004-012430 A JP 2004-012431 A International Publication No. 02/023408 Pamphlet Japanese Patent Laid-Open No. 4-089513 "Product enhancement of 3-D digitizer" Danae series "", 15th to 16th lines, [online], June 20, 2005, [March 7, 2008 search], Internet <URL: http://www.nec-eng.co.jp/press/050620press.html>

上述のワークと工具との接触を検出するセンサを用いる方法では、接触を伴うため工具などの動作速度を上げられず効率が悪いという問題があった。さらに、ラムがワークに接触した場合など、ワークと接触する部位によっては、ワークとの接触が検出できないという問題があった。   The above-described method using a sensor that detects contact between a workpiece and a tool has a problem in that the operation speed of the tool or the like cannot be increased because of the contact, and the efficiency is poor. Furthermore, there has been a problem that contact with a workpiece cannot be detected depending on a portion in contact with the workpiece, such as when the ram contacts the workpiece.

上述の非特許文献1に記載の技術では、ワークを設置する際に座標系を合わせる必要があり、計測に手間がかかるという問題があった。さらに、センサによってワークの形状が計測できない領域、つまり死角が発生するという問題があった。その他にも、価格が高いという問題があった。   In the technique described in Non-Patent Document 1 described above, there is a problem that it is necessary to match the coordinate system when setting a workpiece, and it takes time and effort to measure. Furthermore, there is a problem that a region where the shape of the workpiece cannot be measured by the sensor, that is, a blind spot occurs. Another problem was the high price.

上述の特許文献2および3に記載の技術では、ワークと工具等との衝突回避に用いるには、得られる3次元形状のデータが詳細すぎるという問題があった。工作機械の動作軸を利用して、センサをワークの全ての面に対して走査させるため、3次元データを取得する効率が悪くなるという問題があった。ワークの形状に合わせてセンサを走査させる必要があるため、3次元データを取得する際に、ワークと工作機械の一部や、センサのケーブル等と、の干渉が発生するという問題があった。   In the techniques described in Patent Documents 2 and 3 described above, there is a problem that the obtained three-dimensional shape data is too detailed to be used for avoiding a collision between a workpiece and a tool. Since the sensor is scanned on all surfaces of the workpiece using the operation axis of the machine tool, there is a problem that the efficiency of acquiring the three-dimensional data is deteriorated. Since it is necessary to scan the sensor in accordance with the shape of the workpiece, there has been a problem that interference between the workpiece and a part of the machine tool, a sensor cable, or the like occurs when acquiring three-dimensional data.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ワークと工作機械の一部との衝突を防止する際に用いるワーク形状の3次元データを容易に取得することができるワーク計測装置、衝突防止装置および工作機械を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problem, and can easily acquire three-dimensional data of a workpiece shape used when preventing a workpiece and a part of a machine tool from colliding with each other. It aims at providing a measuring device, a collision prevention device, and a machine tool.

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のワーク計測装置は、加工対象であるワークを加工する工具が取り付けられる主軸に取り付けられ、非接触で前記ワークまでの距離を走査して測定する測定部と、空間を多面体状に分割して形成された3次元メッシュ構造を生成し、測定された前記ワークまでの距離情報に基づいて、前記ワークの測定点座標を算出し、前記3次元メッシュ構造の一単位と対応する前記ワークの位置を走査した回数に対する、前記算出した測定点が前記一単位に含まれる回数の比率が所定の閾値以上のときに、前記一単位は前記ワークの形状であるとして測定形状マップを作成する形状認識部と、が設けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The workpiece measuring device of the present invention is attached to a spindle to which a tool for machining a workpiece to be machined is attached, and measures a measurement unit that scans and measures the distance to the workpiece in a non-contact manner, and divides the space into a polyhedron shape. The three-dimensional mesh structure formed in this way is generated, the measurement point coordinates of the workpiece are calculated based on the measured distance information to the workpiece, and the position of the workpiece corresponding to one unit of the three-dimensional mesh structure When the ratio of the number of times the calculated measurement point is included in the unit to the number of times of scanning is equal to or greater than a predetermined threshold, the shape recognition unit creates a measurement shape map assuming that the unit is the shape of the workpiece And is provided.

本発明によれば、走査回数に対する一単位に測定点が含まれる回数の比率に基づいてワークの測定形状マップを作成するため、ワークの3次元データである測定形状マップの精度を確保することができる。
つまり、走査回数に対する一単位に測定点が含まれる回数の比率に基づいてワークの測定形状マップを作成することにより、1回の走査で得られた距離情報などで測定形状マップを作成する場合と比較して、測定部の測定精度や、測定部からワークまでの距離などの影響を受けにくく、測定形状マップの精度が確保しやすい。
According to the present invention, since the measurement shape map of the workpiece is created based on the ratio of the number of measurement points included in one unit with respect to the number of scans, the accuracy of the measurement shape map that is the three-dimensional data of the workpiece can be ensured. it can.
In other words, by creating a measurement shape map of a workpiece based on the ratio of the number of times a measurement point is included in one unit with respect to the number of scans, and creating a measurement shape map with distance information obtained by one scan and the like In comparison, the measurement accuracy of the measurement shape map is less likely to be affected by the measurement accuracy of the measurement unit and the distance from the measurement unit to the workpiece, and the accuracy of the measurement shape map is easily ensured.

さらに、測定精度の異なる測定部に交換する方法などと比較して、変更が容易なワークまでの距離を測定する走査の回数や閾値の値などを調整することにより、測定形状マップの精度を容易に調整することができる。   Furthermore, compared to methods such as exchanging with measurement units with different measurement accuracy, the accuracy of the measurement shape map is facilitated by adjusting the number of scans and threshold values that measure the distance to the workpiece that can be easily changed. Can be adjusted.

一方、測定部を主軸に取り付けるため、他の部分に測定部を取り付ける場合と比較して、測定形状マップの精度確保が容易となる。
つまり、測定部を、ワークの加工に用いられるため高い位置精度で制御される主軸に取り付けるため、測定部の配置位置が高い精度で把握される。その結果、上記主軸を備える工作機械などに対するワークの配置位置も高い精度で把握され、工作機械などに対する測定形状マップの位置精度の確保が容易となる。
On the other hand, since the measurement unit is attached to the main shaft, it is easy to ensure the accuracy of the measurement shape map as compared with the case where the measurement unit is attached to other parts.
That is, since the measurement unit is attached to the spindle controlled with high positional accuracy because it is used for workpiece processing, the arrangement position of the measurement unit can be grasped with high accuracy. As a result, the arrangement position of the workpiece with respect to the machine tool including the spindle is grasped with high accuracy, and it is easy to ensure the position accuracy of the measurement shape map with respect to the machine tool.

言い換えると、測定形状マップの作成と、工作機械などに対する測定形状マップの配置位置測定と、を同時に行うため、ワークの3次元設計データを測定形状マップとして使用する方法と比較して、工作機械などに対する測定形状マップの配置位置測定つまりキャリブレーションを別途行う必要がなく、測定形状マップの作成が容易となる。   In other words, since the creation of a measurement shape map and the measurement of the arrangement position of the measurement shape map with respect to a machine tool or the like are performed at the same time, compared to a method using 3D design data of a workpiece as a measurement shape map, a machine tool, etc. Therefore, it is not necessary to separately perform the measurement of the arrangement position of the measurement shape map, that is, calibration, and the measurement shape map can be easily created.

測定部がワークまでの距離を測定する地点を複数設定することができるため、ワークにおける未測定領域、つまり、測定部から見たワークにおける死角の発生を防止できる。
上述のように測定部を主軸に取り付けるため、測定する地点を複数設定して、複数の地点の間で測定部を移動させても測定形状マップの精度は確保される。その上で、複数の地点において測定部からワークまでの距離を測定することで、ワークにおける未測定領域の発生が防止され、ワーク全体について測定することができる。
Since a plurality of points where the measuring unit measures the distance to the workpiece can be set, it is possible to prevent the occurrence of a blind spot in the unmeasured area of the workpiece, that is, the workpiece as viewed from the measuring portion.
Since the measurement unit is attached to the spindle as described above, the accuracy of the measurement shape map is ensured even if a plurality of measurement points are set and the measurement unit is moved between the plurality of points. In addition, by measuring the distance from the measurement unit to the workpiece at a plurality of points, the occurrence of an unmeasured area in the workpiece can be prevented, and the entire workpiece can be measured.

さらに、主軸に取り付けた測定部からワークまでの距離を測定するため、例えば、ワークを載せるテーブルや、ワークをテーブルに固定する固定治具なども含めて、測定部からの距離が同時に測定される。そのため、テーブルや固定治具なども含まれた測定形状マップが作成される。この測定形状マップは、ワークの3次元設計データを測定形状マップとして使用する場合と比較して、テーブルや固定治具なども含まれているため、例えば、ワークと工作機械の一部との衝突の防止に適した測定形状マップとなる。   Furthermore, in order to measure the distance from the measuring unit attached to the spindle to the workpiece, for example, the distance from the measuring unit is measured at the same time, including a table on which the workpiece is placed and a fixing jig for fixing the workpiece to the table. . Therefore, a measurement shape map including a table and a fixing jig is created. The measurement shape map includes a table, a fixing jig, and the like as compared with the case where the three-dimensional design data of the workpiece is used as the measurement shape map. For example, the collision between the workpiece and a part of the machine tool is included. It becomes a measurement shape map suitable for prevention.

上記発明においては、前記一単位における一辺の寸法は、前記工具および前記主軸が前記ワークに接近して、前記ワークの加工に移行する地点と、前記ワークとの間の距離に基づいて設定されることが望ましい。   In the above invention, the dimension of one side in the unit is set based on the distance between the tool and the spindle approaching the workpiece and shifting to machining of the workpiece, and the workpiece. It is desirable.

本発明によれば、3次元メッシュ構造の一単位における一辺の寸法を、ワークに接近してきた工具がワークの加工に移行する地点と、ワークとの間の距離に基づいて設定するため、工具および主軸が高速で移動している期間におけるワークと工具等との接触が防止される。   According to the present invention, the dimension of one side in one unit of the three-dimensional mesh structure is set based on the distance between the workpiece and the point where the tool approaching the workpiece shifts to the machining of the workpiece, Contact between the workpiece and the tool during the period in which the spindle is moving at high speed is prevented.

つまり、測定形状マップに基づいて工具および主軸の移動を制御することにより、上述の加工移行地点と測定形状マップとの間隔が確保される。
さらに、測定形状マップにおける一単位における一辺の寸法を、上述の加工移行地点とワークとの距離に基づいて設定しているため、測定形状マップとワークとの間には、上述の距離未満の隙間が存在する。そのため、実際の加工移行地点とワークとの距離は、上述の間隔および上述の隙間の和となり、工具および主軸が高速で移動している期間におけるワークと工具等との接触が防止される。
That is, by controlling the movement of the tool and the spindle based on the measurement shape map, the interval between the machining transition point and the measurement shape map is ensured.
Furthermore, since the dimension of one side in one unit in the measurement shape map is set based on the distance between the above-described processing transition point and the workpiece, there is a gap less than the above-mentioned distance between the measurement shape map and the workpiece. Exists. Therefore, the distance between the actual machining transition point and the workpiece is the sum of the above-described interval and the above-described gap, and contact between the workpiece and the tool or the like during the period in which the tool and the spindle are moving at high speed is prevented.

上記発明においては、前記測定部には、前記ワークまでの距離を走査して測定するセンサヘッドと、該センサヘッドにより測定された距離情報を送信する送信部と、前記センサヘッドおよび前記送信部に電力を供給するバッテリと、が設けられ、さらに、前記送信部から送信された前記距離情報を受信し、前記形状認識部に受信した前記距離情報を出力する受信部と、が設けられていることが望ましい。   In the above invention, the measurement unit includes a sensor head that scans and measures the distance to the workpiece, a transmission unit that transmits distance information measured by the sensor head, and the sensor head and the transmission unit. A battery for supplying power, and a receiving unit for receiving the distance information transmitted from the transmitting unit and outputting the received distance information to the shape recognizing unit. Is desirable.

本発明によれば、測定部は、電力の供給や距離情報の送信などを行う配線などを用いることなくワークまでの距離の測定を行い、測定した距離情報を形状認識部に出力することができる。つまり、センサヘッドは、バッテリから供給される電力を用いてワークまでの距離を測定し、送信部は、受信部を介して測定により得られた距離情報を形状認識部に送信するため、電力の供給や距離情報の送信などを行う配線などを用いる必要がない。   According to the present invention, the measurement unit can measure the distance to the workpiece without using a wiring or the like for supplying power or transmitting distance information, and can output the measured distance information to the shape recognition unit. . That is, the sensor head measures the distance to the workpiece using the power supplied from the battery, and the transmission unit transmits the distance information obtained by the measurement to the shape recognition unit via the reception unit. There is no need to use wiring or the like for supplying or transmitting distance information.

そのため、主軸への測定部の取り付けや取り外しが容易となり、例えば、オートツールチェンジャなどの自動交換装置により測定部の交換を行うことができる。
さらに、測定部と形状認識部との間を接続する配線等が不要なため、配線等とワークとの干渉を防止できる。
For this reason, it is easy to attach and remove the measuring unit to / from the spindle, and the measuring unit can be replaced by an automatic exchange device such as an auto tool changer.
Furthermore, since the wiring etc. which connect between a measurement part and a shape recognition part are unnecessary, interference with wiring etc. and a workpiece | work can be prevented.

上記発明においては、前記測定部には、前記主軸を介して電力の供給を受けるとともに、前記主軸を介して前記測定情報を前記形状認識部に出力する取付部が設けられていることが望ましい。   In the above invention, it is preferable that the measurement unit is provided with an attachment unit that receives power supply through the main shaft and outputs the measurement information to the shape recognition unit through the main shaft.

本発明によれば、測定部は、電力の供給や距離情報の送信などを行う配線などを用いることなくワークまでの距離の測定を行い、測定した距離情報を形状認識部に出力することができる。つまり、測定部は、主軸および取付部を介して電力の供給を受けてワークまでの距離を測定し、測定により得られた距離情報は主軸および取付部を介して形状認識部に送信されるため、電力の供給や距離情報の送信などを行う配線などを別途設ける必要がない。
そのため、測定部と形状認識部との間を接続する配線等が不要なため、配線等とワークとの干渉を防止できる。
According to the present invention, the measurement unit can measure the distance to the workpiece without using a wiring or the like for supplying power or transmitting distance information, and can output the measured distance information to the shape recognition unit. . In other words, the measuring unit receives power supplied through the main shaft and the mounting unit, measures the distance to the workpiece, and distance information obtained by the measurement is transmitted to the shape recognition unit through the main shaft and the mounting unit. In addition, it is not necessary to separately provide wiring for supplying power or transmitting distance information.
Therefore, since the wiring etc. which connect between a measurement part and a shape recognition part are unnecessary, interference with wiring etc. and a workpiece | work can be prevented.

本発明の衝突防止装置は、上記本発明のワーク計測装置と、少なくとも前記主軸または前記工具と前記測定形状マップとの間の干渉を判断する判断部と、該判断部の判断結果に基づいて、前記主軸の移動を制御する制御部と、が設けられていることを特徴とする。   The collision preventing apparatus of the present invention is based on the workpiece measuring apparatus of the present invention, a determination unit that determines at least interference between the spindle or the tool and the measurement shape map, and a determination result of the determination unit. And a control unit for controlling the movement of the spindle.

本発明によれば、上記本発明のワーク計測装置により作成された測定形状マップに基づいて、少なくとも主軸または工具とワークとの間の衝突を防止できる。
つまり、ワークよりも大きな測定形状マップと、主軸等との間の干渉を判断することにより、測定形状マップよりも小さなワークと主軸等との衝突が確実に防止される。
According to the present invention, it is possible to prevent at least a collision between the spindle or the tool and the workpiece based on the measurement shape map created by the workpiece measuring device of the present invention.
In other words, by determining the interference between the measurement shape map larger than the workpiece and the spindle or the like, the collision between the workpiece smaller than the measurement shape map and the spindle or the like is surely prevented.

本発明の工作機械は、加工対象であるワークが設置されるテーブルと、前記ワークを加工する工具が取り付けられる主軸と、上記本発明の衝突防止装置と、が設けられたことを特徴とする。   The machine tool according to the present invention is provided with a table on which a workpiece to be machined is installed, a spindle to which a tool for machining the workpiece is attached, and the collision preventing apparatus according to the present invention.

本発明によれば、上記本発明のワーク計測装置により作成された測定形状マップに基づいて、少なくとも主軸または工具と、ワークやテーブル等との間の衝突を防止できる。
つまり、ワークおよびテーブル等よりも大きな測定形状マップと、主軸等との間の干渉を判断することにより、測定形状マップよりも小さなワークおよびテーブル等と主軸等との衝突が確実に防止される。
According to the present invention, it is possible to prevent a collision between at least the spindle or the tool and the workpiece, the table, or the like based on the measurement shape map created by the workpiece measuring device of the present invention.
In other words, by judging the interference between the measurement shape map larger than the workpiece and the table and the spindle and the like, the collision between the workpiece and table etc. smaller than the measurement shape map and the spindle and the like is surely prevented.

本発明のワーク計測装置、衝突防止装置および工作機械によれば、走査回数に対する一単位に測定点が含まれる回数の比率に基づいてワークの測定形状マップを作成するため、ワークと工作機械の一部との衝突を防止する際に用いるワーク形状の3次元データを容易に取得することができるという効果を奏する。   According to the workpiece measuring device, the collision preventing device, and the machine tool of the present invention, since the measurement shape map of the workpiece is created based on the ratio of the number of measurement points included in one unit with respect to the number of scans, There is an effect that it is possible to easily acquire the three-dimensional data of the workpiece shape used when preventing the collision with the part.

〔第1の実施形態〕
以下、本発明の第1の実施形態に係る工作機械ついて図1から図5を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る工作機械の全体構成を説明する模式図である。図2は、図1の工作機械における制御部を説明するブロック図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, a machine tool according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the overall configuration of the machine tool according to the present embodiment. FIG. 2 is a block diagram illustrating a control unit in the machine tool of FIG.

本実施形態の工作機械1は、ワークW等に基づいて測定形状マップMPを作成するワーク計測装置2、および、工作機械1のラム13や工具等とワークW等との衝突を防止する衝突防止装置3を備えるとともに、加工対象であるワークWを5方向から加工する五面加工機であって、NCによって動作が制御されるものである。
工作機械1には、図1および図2に示すように、X軸方向に移動するテーブル11と、Y軸方向に移動するサドル12と、Z軸方向に移動するラム(主軸)13と、ラム13に取り付けられワークWまでの距離を測定する測定部15と、テーブル11,サドル12およびラム13の移動をNC制御する工作機械制御部16と、が設けられている。
The machine tool 1 according to the present embodiment includes a workpiece measuring device 2 that creates a measurement shape map MP based on a workpiece W and the like, and a collision prevention that prevents a collision between the ram 13 or the tool of the machine tool 1 and the workpiece W or the like. A five-face processing machine that includes the device 3 and that processes a workpiece W to be processed from five directions, the operation of which is controlled by the NC.
As shown in FIGS. 1 and 2, the machine tool 1 includes a table 11 that moves in the X-axis direction, a saddle 12 that moves in the Y-axis direction, a ram (main shaft) 13 that moves in the Z-axis direction, a ram 13, a measuring unit 15 that measures the distance to the workpiece W, and a machine tool control unit 16 that performs NC control of the movement of the table 11, the saddle 12, and the ram 13 are provided.

テーブル11はワークWが固定される台であって、図1に示すように、X軸方向に沿って移動可能に配置されたものである。テーブル11は、図2に示すように、工作機械制御部16の移動制御部26によりX軸方向への移動が制御されている。   The table 11 is a table to which the workpiece W is fixed, and is arranged so as to be movable along the X-axis direction as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the movement of the table 11 in the X-axis direction is controlled by the movement control unit 26 of the machine tool control unit 16.

サドル12は、図1に示すように、ラム13が配置されるものであって、門型に形成されテーブル11を跨いで配置された支持部14のY軸方向に沿って延びる梁部14Aに配置され、Y軸方向に沿って移動可能とされたものである。サドル12は、図2に示すように、移動制御部26によりY軸方向への移動が制御されている。   As shown in FIG. 1, the saddle 12 is provided with a beam portion 14 </ b> A in which a ram 13 is arranged and extends in the Y-axis direction of a support portion 14 that is formed in a gate shape and is disposed across the table 11. It is arranged and can be moved along the Y-axis direction. As shown in FIG. 2, the movement of the saddle 12 in the Y-axis direction is controlled by the movement control unit 26.

ラム13は、ワークWの形状測定時には、図1に示すように、テーブル11側の端部に測定部15が取り付けられ、ワークWの切削加工時には工具が取り付けられるものである。さらに、ラム13はサドル12に配置され、Z軸方向に沿って移動可能とされたものである。ラム13は、図2に示すように、移動制御部26によりZ軸方向への移動が制御されている。   As shown in FIG. 1, the ram 13 has a measuring unit 15 attached to the end on the table 11 side when measuring the shape of the workpiece W, and a tool attached when cutting the workpiece W. Further, the ram 13 is disposed on the saddle 12 and is movable along the Z-axis direction. As shown in FIG. 2, the movement of the ram 13 in the Z-axis direction is controlled by the movement control unit 26.

図3は、図1の測定部およびラムの構成を説明する部分拡大図である。
測定部15は、ワークWの測定形状マップMPを作成する際に使用されるレーザ距離センサであって、図1および図3に示すように、ラム13におけるテーブル11側の端部に取り付けられるものである。
測定部15は、図3に示すように、距離測定に用いるレーザ光の出射角θを変更して2次元スキャン(走査)を行うものである。さらに、上述のラム13を中心軸線Lまわりに回転させることにより、測定部15により3次元スキャンが行われる。
測定部15により計測されたワークWやテーブル11等から測定部15までの距離情報は、図2に示すように、形状認識部23に入力されている。
FIG. 3 is a partially enlarged view illustrating the configuration of the measurement unit and the ram in FIG.
The measurement unit 15 is a laser distance sensor used when creating the measurement shape map MP of the workpiece W, and is attached to the end of the ram 13 on the table 11 side as shown in FIGS. It is.
As shown in FIG. 3, the measurement unit 15 performs two-dimensional scanning (scanning) by changing the emission angle θ of the laser beam used for distance measurement. Further, by rotating the ram 13 around the central axis L, the measurement unit 15 performs a three-dimensional scan.
The distance information from the workpiece W, the table 11 and the like measured by the measurement unit 15 to the measurement unit 15 is input to the shape recognition unit 23 as shown in FIG.

工作機械制御部16は、ワークWの切削加工前にワークWの測定形状マップMPを作成し、ワークWを切削する工具の移動を記述したNCプログラムのデバッグ時には、作成した測定形状マップMPに基づいてラム13や工具とワークWとの衝突を防止し、ワークWの切削加工時には、テーブル11、サドル12およびラム13の移動を制御するものである。   The machine tool control unit 16 creates a measurement shape map MP of the workpiece W before cutting the workpiece W, and based on the created measurement shape map MP when debugging the NC program describing the movement of the tool for cutting the workpiece W Thus, the collision between the ram 13 and the tool and the workpiece W is prevented, and the movement of the table 11, the saddle 12 and the ram 13 is controlled when the workpiece W is cut.

工作機械制御部16には、図2に示すように、ワークWの加工を行う際の工具の移動を制御する信号を生成するプログラム記憶部21およびプログラム解釈部22と、ワークWの測定形状マップMPを作成する形状認識部23と、主軸に取り付けられた工具の形状を記憶する形状記憶部24と、干渉判断部(判断部)25と、テーブル11,サドル12およびラム13の移動を制御する移動制御部(制御部)26と、が設けられている。   As shown in FIG. 2, the machine tool control unit 16 includes a program storage unit 21 and a program interpretation unit 22 that generate a signal for controlling the movement of the tool when machining the workpiece W, and a measurement shape map of the workpiece W. Controls the movement of the shape recognition unit 23 that creates the MP, the shape storage unit 24 that stores the shape of the tool attached to the spindle, the interference determination unit (determination unit) 25, the table 11, the saddle 12, and the ram 13. A movement control unit (control unit) 26 is provided.

ここで、ワーク計測装置2は測定部15および形状認識部23から構成され、衝突防止装置3はワーク計測装置2、干渉判断部25および移動制御部26から構成されている。   Here, the workpiece measuring device 2 includes a measuring unit 15 and a shape recognizing unit 23, and the collision prevention device 3 includes a workpiece measuring device 2, an interference determining unit 25, and a movement control unit 26.

プログラム記憶部21は、ワークWの切削加工を行う工具の移動経路を記述したNCプログラムを記憶するものである。
プログラム記憶部21は、図2に示すように、プログラム解釈部22と接続され、プログラム記憶部21に記憶されたNCプログラムはプログラム解釈部22に出力されている。
The program storage unit 21 stores an NC program describing a moving path of a tool for cutting the workpiece W.
As shown in FIG. 2, the program storage unit 21 is connected to the program interpretation unit 22, and the NC program stored in the program storage unit 21 is output to the program interpretation unit 22.

プログラム解釈部22は、NCプログラムに基づいて工具の移動量および移動速度に関する情報を作成するものである。
プログラム解釈部22は、図2に示すように、干渉判断部25および移動制御部26と接続され、プログラム解釈部22により作成された工具等の移動量等に関する情報は干渉判断部25および移動制御部26に出力されている。
The program interpretation unit 22 creates information related to the moving amount and moving speed of the tool based on the NC program.
As shown in FIG. 2, the program interpretation unit 22 is connected to the interference determination unit 25 and the movement control unit 26, and information on the amount of movement of the tool and the like created by the program interpretation unit 22 is the interference determination unit 25 and the movement control. Is output to the unit 26.

形状認識部23は、NCプログラムのデバッグを行う際に、ラム13や工具等と、ワークWとの衝突防止に用いられる測定形状マップMPを作成するものである。
形状認識部23は、図2に示すように、測定部15および干渉判断部25と接続されている。形状認識部23には、測定部15により測定された距離情報が入力され、形状認識部23から干渉判断部25に測定形状マップMPの情報が出力されている。
なお、形状認識部23における測定形状マップMPの作成方法については後述する。
The shape recognizing unit 23 creates a measurement shape map MP used for preventing the collision between the ram 13, the tool, and the work W when debugging the NC program.
As shown in FIG. 2, the shape recognition unit 23 is connected to the measurement unit 15 and the interference determination unit 25. The distance information measured by the measuring unit 15 is input to the shape recognizing unit 23, and the information of the measured shape map MP is output from the shape recognizing unit 23 to the interference determining unit 25.
A method for creating the measurement shape map MP in the shape recognition unit 23 will be described later.

形状記憶部24は、ワークWに接近した際に衝突する可能性のあるラム13や、ラム13に取り付けられる工具の形状等を記憶するものである。
形状記憶部24は、図2に示すように、干渉判断部25と接続されている。形状記憶部24に記憶されたラム13等の形状は干渉判断部25に出力されている。
The shape storage unit 24 stores the ram 13 that may collide when approaching the workpiece W, the shape of a tool attached to the ram 13, and the like.
As shown in FIG. 2, the shape storage unit 24 is connected to the interference determination unit 25. The shape of the ram 13 or the like stored in the shape storage unit 24 is output to the interference determination unit 25.

干渉判断部25は、NCプログラムのデバッグ時に、測定形状マップMPとラム13等との干渉を判断することにより、ラム13や工具等とワークWとの衝突を防止するものである。
干渉判断部25は、図2に示すように、形状認識部23、形状記憶部24、プログラム解釈部22および移動制御部26と接続されている。干渉判断部25には、形状認識部23から測定形状マップMPが入力され、形状記憶部24からラム13等の形状が入力され、プログラム解釈部22から工具等の移動量等に関する情報が入力されている。一方、干渉判断部25における干渉の有無の判断結果は、移動制御部26に出力されている。
The interference determination unit 25 prevents collision between the ram 13 or the tool and the workpiece W by determining interference between the measurement shape map MP and the ram 13 or the like when debugging the NC program.
As shown in FIG. 2, the interference determination unit 25 is connected to a shape recognition unit 23, a shape storage unit 24, a program interpretation unit 22, and a movement control unit 26. The interference determination unit 25 receives the measurement shape map MP from the shape recognition unit 23, the shape such as the ram 13 from the shape storage unit 24, and the information related to the amount of movement of the tool and the like from the program interpretation unit 22. ing. On the other hand, the determination result of the presence or absence of interference in the interference determination unit 25 is output to the movement control unit 26.

移動制御部26は、テーブル11、サドル12およびラム13の移動を制御することによりラム13の端部に取り付けられた工具等の移動量や移動速度を制御するものである。さらに、NCプログラムのデバッグ時に、測定形状マップMPとラム13等とが干渉すると判断された場合には、テーブル11、サドル12およびラム13の移動を停止させるものである。
移動制御部26は、図2に示すように、プログラム解釈部22および干渉判断部25と接続されている。移動制御部26には、プログラム解釈部22から工具等の移動量等の情報が入力され、干渉判断部25から測定形状マップMPとラム13等との干渉の有無の判断結果が入力されている。一方、移動制御部26において作成されたテーブル11、サドル12およびラム13の移動を制御する制御信号は、それぞれテーブル11、サドル12およびラム13に出力されている。
The movement control unit 26 controls the movement amount and movement speed of a tool or the like attached to the end of the ram 13 by controlling the movement of the table 11, the saddle 12 and the ram 13. Further, when it is determined that the measurement shape map MP interferes with the ram 13 or the like during NC program debugging, the movement of the table 11, the saddle 12 and the ram 13 is stopped.
As shown in FIG. 2, the movement control unit 26 is connected to the program interpretation unit 22 and the interference determination unit 25. Information such as the amount of movement of the tool or the like is input from the program interpretation unit 22 to the movement control unit 26, and a determination result of the presence or absence of interference between the measurement shape map MP and the ram 13 is input from the interference determination unit 25. . On the other hand, control signals for controlling the movement of the table 11, the saddle 12 and the ram 13 created in the movement control unit 26 are output to the table 11, the saddle 12 and the ram 13, respectively.

次に、上記の構成からなる工作機械1におけるワークWの加工方法について説明する。
工作機械1によりワークWを加工する場合には、まず、テーブル11の上に固定治具Jを用いてワークWが固定される(図5参照。)。
その後、図2に示すように、プログラム記憶部21からNCプログラムが1ブロック(1つの移動単位、例えば1線分)単位でプログラム解釈部22に出力される。
Next, the processing method of the workpiece | work W in the machine tool 1 which consists of said structure is demonstrated.
When processing the workpiece W by the machine tool 1, first, the workpiece W is fixed on the table 11 using the fixing jig J (see FIG. 5).
Thereafter, as shown in FIG. 2, the NC program is output from the program storage unit 21 to the program interpretation unit 22 in units of one block (one movement unit, for example, one line segment).

プログラム解釈部22は、NCプログラムから工具等の移動量および移動速度に関する情報を作成し、移動制御部26に出力する。移動制御部26は、入力された情報をテーブル11、サドル12およびラム13の移動量および移動速度に分解し、それぞれテーブル11、サドル12およびラム13の移動量および移動速度を制御する制御信号を出力する。   The program interpretation unit 22 creates information related to the movement amount and movement speed of the tool or the like from the NC program and outputs the information to the movement control unit 26. The movement control unit 26 decomposes the input information into the movement amounts and movement speeds of the table 11, the saddle 12 and the ram 13, and sends control signals for controlling the movement amounts and movement speeds of the table 11, the saddle 12 and the ram 13, respectively. Output.

移動制御部26から制御信号が入力されたテーブル11、サドル12およびラム13は、それぞれが備えるモータにより入力された制御信号に基づいて駆動され、ワークWの加工が行われる。   The table 11, the saddle 12 and the ram 13 to which the control signal is input from the movement control unit 26 are driven based on the control signal input by the motor provided therein, and the workpiece W is processed.

次に、本実施形態の特長であるワークWの測定形状マップMPの作成方法、および、作成された測定形状マップMPを用いたワークWと、工作機械1の一部との衝突の防止方法について説明する。
ここで説明するワークWの測定形状マップMPの作成、および、衝突防止制御は、例えば、上述のワークWの加工を行う前段階におけるNCプログラムのデバッグ、つまり、ワークWとラム13や工具との干渉の有無のチェックの際に行われている。
Next, a method of creating the measurement shape map MP of the workpiece W, which is a feature of the present embodiment, and a method of preventing a collision between the workpiece W using the created measurement shape map MP and a part of the machine tool 1 explain.
The creation of the measurement shape map MP of the workpiece W and the collision prevention control described here are, for example, the debugging of the NC program in the previous stage of machining the workpiece W, that is, the workpiece W and the ram 13 or tool. This is done when checking for interference.

図4は、測定形状マップの作成方法を説明するフローチャートである。図5は、測定部からワークまでの距離測定を説明する模式図である。
まず、図5に示すように、テーブル11の上にワークWが設置される(ステップS1)。このとき、ワークWは固定治具Jによりテーブル11に固定される。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for creating a measurement shape map. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the distance measurement from the measurement unit to the workpiece.
First, as shown in FIG. 5, the workpiece W is set on the table 11 (step S1). At this time, the workpiece W is fixed to the table 11 by the fixing jig J.

その後、図3に示すように、ラム13の端部に測定部15が取り付けられる(ステップS2)。測定部15と工作機制御部16の形状認識部23とは、例えばケーブルなどにより、測定部15への電力の供給や、測定部15により測定された距離情報を形状認識部23へ入力可能に接続されている(図2参照。)。   Thereafter, as shown in FIG. 3, the measurement unit 15 is attached to the end of the ram 13 (step S2). The measurement unit 15 and the shape recognition unit 23 of the machine tool control unit 16 can supply power to the measurement unit 15 and input distance information measured by the measurement unit 15 to the shape recognition unit 23 using, for example, a cable. Connected (see FIG. 2).

測定部15がラム13に取り付けられると、図5に示すように、測定部15は第1の測定位置P1に移動し、測定部15からワークWまでの距離が測定される(ステップS3)。
測定部15は、図3に示すように、スキャン角度θを変えながらレーザ光を出射し、測定部15からワークWまでの距離rを測定する。言い換えると2次元スキャンを行う。このとき同時に、測定部15からテーブル11までの距離、および、測定部15から固定治具Jまでの距離も測定される。さらに、ラム13を中心軸線L周りに回転させて、測定部15によるレーザ光のスキャン方向を変えて再び2次元スキャンを行う。これにより、ワークWの3次元スキャンが行われる。
When the measurement unit 15 is attached to the ram 13, as shown in FIG. 5, the measurement unit 15 moves to the first measurement position P1, and the distance from the measurement unit 15 to the workpiece W is measured (step S3).
As shown in FIG. 3, the measurement unit 15 emits laser light while changing the scan angle θ, and measures the distance r from the measurement unit 15 to the workpiece W. In other words, a two-dimensional scan is performed. At the same time, the distance from the measurement unit 15 to the table 11 and the distance from the measurement unit 15 to the fixing jig J are also measured. Further, the ram 13 is rotated around the central axis L, and the two-dimensional scanning is performed again by changing the scanning direction of the laser beam by the measuring unit 15. Thereby, a three-dimensional scan of the workpiece W is performed.

第1の測定位置P1における3次元スキャンが終了すると、次に、測定部15を第2の測定位置P2に移動させて、再びワークWの3次元スキャンを行う。この第2の測定位置P2は、測定部15が第1の測定位置P1からワークWを3次元スキャンした際に発生した死角BA、言い換えると未計測領域を測定できる位置である。   When the three-dimensional scan at the first measurement position P1 is completed, the measurement unit 15 is then moved to the second measurement position P2, and the workpiece W is again three-dimensionally scanned. The second measurement position P2 is a position at which a blind spot BA generated when the measuring unit 15 performs a three-dimensional scan of the workpiece W from the first measurement position P1, in other words, a non-measurement area can be measured.

これらの測定位置としては、例えば、ワークWの上方(Z軸正方向)、前方(X軸正方向)、後方(X軸負方向)、両側方(Y軸正方向および負方向)の5箇所を挙げることができる。なお、測定位置の数および場所は、ワークWの配置位置や形状、測定部15から出射されるレーザ光の反射率などにより変わるものであるため、特に限定するものではない。   As these measurement positions, for example, five locations above the workpiece W (Z-axis positive direction), front (X-axis positive direction), rear (X-axis negative direction), and both sides (Y-axis positive direction and negative direction). Can be mentioned. Note that the number and location of measurement positions are not particularly limited because they vary depending on the arrangement position and shape of the workpiece W, the reflectance of the laser light emitted from the measurement unit 15, and the like.

測定部15により測定された距離r、および、スキャン角度θは、図2に示すように、形状認識部23に入力される。さらに、距離rを測定した時点でのラム13の位置(Xr,Yr,Zr)、および、ラム13の回転角度φも形状認識部23に入力される。
形状認識部23では、これら入力された情報に基づき、距離rが測定されたワークWの測定点の座標(Xm,Ym,Zm)が以下の計算式に基づいて算出される(ステップS4)。
Xm=Xr+r・sinθ
Ym=Yr+r・sinφ
Zm=Zr−r・cosφ・cosθ
The distance r and the scan angle θ measured by the measurement unit 15 are input to the shape recognition unit 23 as shown in FIG. Further, the position (Xr, Yr, Zr) of the ram 13 at the time when the distance r is measured and the rotation angle φ of the ram 13 are also input to the shape recognition unit 23.
Based on the input information, the shape recognition unit 23 calculates the coordinates (Xm, Ym, Zm) of the measurement point of the workpiece W at which the distance r is measured based on the following calculation formula (step S4).
Xm = Xr + r · sin θ
Ym = Yr + r · sinφ
Zm = Zr-r · cosφ · cosθ

図6は、形状認識部により定義された測定形状マップの形状を説明する図である。
形状認識部23は計測空間を六面体状の3次元メッシュ領域に分割し、つまり、3次元メッシュ構造を生成し、上述の測定点の座標(Xm,Ym,Zm)が含まれる3次元メッシュ構造の一単位(以下、「ボクセル」と表記する。)に投票し、計測形状マップMPを定義する(ステップS5)。
FIG. 6 is a diagram for explaining the shape of the measurement shape map defined by the shape recognition unit.
The shape recognition unit 23 divides the measurement space into hexahedral three-dimensional mesh regions, that is, generates a three-dimensional mesh structure, and the three-dimensional mesh structure including the coordinates (Xm, Ym, Zm) of the measurement points described above. Vote for one unit (hereinafter referred to as “voxel”) and define the measurement shape map MP (step S5).

具体的には、測定部15による2次元スキャンが行われるごとに、測定点の座標が含まれるボクセルに投票、例えば「1」が登録される。この処理を全ての2次スキャンについて行う。
その結果、各ボクセルには、最も多くて2次元スキャンを行った回数だけ投票され、最も少ない場合には1回も投票されない。
Specifically, each time a two-dimensional scan is performed by the measurement unit 15, a vote, for example, “1” is registered in the voxel including the coordinates of the measurement point. This process is performed for all secondary scans.
As a result, each voxel is voted as many times as the number of two-dimensional scans is performed, and when it is the smallest, it is not voted once.

形状認識部23は、2次スキャンを行った総数に対する投票回数に応じて、各ボクセル内にワークWが含まれるか否かを判断する。つまり、2次スキャンを行った総数に対する投票回数の比率が所定の閾値よりも高い場合には、そのボクセル内にワークWが含まれ、所定の閾値よりも低い場合には、そのボクセル内にワークWが含まれていないと判断する。   The shape recognition unit 23 determines whether or not the work W is included in each voxel according to the number of votes for the total number of secondary scans. That is, when the ratio of the number of votes to the total number of secondary scans is higher than a predetermined threshold, the work W is included in the voxel, and when the ratio is lower than the predetermined threshold, the work is included in the voxel. It is determined that W is not included.

なお、所定の閾値の値は、測定部15の測定精度や、ワークWの反射率などに応じて変化するものであり、特に限定するものではない。   Note that the predetermined threshold value varies depending on the measurement accuracy of the measurement unit 15, the reflectance of the workpiece W, and the like, and is not particularly limited.

一方、上述のボクセルの一辺の寸法は、工作機械1の加工時に、工具をワークWに接近させる接近モードから、工具によるワークWの切削加工を行う加工モードに切り替わるときの工具やラム13など工作機械1の部位と、ワークWとの距離に基づいて設定される。
この距離は、工作機械1の性能や用途や、ワークの仕様や、操作者の作業性や、計測の処理速度等の項目を総合的に勘案して設定される。このため、ボクセルの一辺の寸法としては、1mm程度から40mm程度の値を例示することができるが、上記項目を考慮することにより変動する値であるため、特に限定するものではない。
On the other hand, the dimension of one side of the above-described voxel is such as a tool or a ram 13 when switching from the approach mode in which the tool approaches the workpiece W to the machining mode in which the workpiece W is cut by the tool when the machine tool 1 is machined. It is set based on the distance between the part of the machine 1 and the workpiece W.
This distance is set in consideration of items such as the performance and application of the machine tool 1, workpiece specifications, operator workability, and measurement processing speed. For this reason, the dimension of one side of the voxel can be exemplified by a value of about 1 mm to about 40 mm, but is not particularly limited because it is a value that varies depending on the above items.

形状認識部23により測定形状マップMPが作成されると、次に、NCプログラムのデバッグ作業が行われる。
まず、ラム13の端部にワークWの加工に用いられるエンドミルなどの工具が取り付けられる。
When the measurement shape map MP is created by the shape recognition unit 23, the NC program is debugged.
First, a tool such as an end mill used for machining the workpiece W is attached to the end of the ram 13.

そして、図2に示すように、操作者の指示によりプログラム記憶部21から1ブロックずつNCプログラムがプログラム解釈部22に出力され、プログラム解釈部22から工具等の移動量等に情報が干渉判断部25に出力される。   Then, as shown in FIG. 2, the NC program is output from the program storage unit 21 to the program interpretation unit 22 block by block according to an operator's instruction, and information from the program interpretation unit 22 on the amount of movement of the tool etc. 25 is output.

干渉判断部25では、入力された工具等の移動量等に関する情報と、形状認識部23から入力された測定形状マップMPと、形状記憶部24から入力された工具およびラム13の形状に基づいて、干渉の有無が判断される。
干渉判断部25に入力される工具およびラム13の形状は、予め形状記憶部24に記憶されたものであって、デバッグ作業等を行う際に工作機械1に取り付けられている工具およびラム13の形状である。
The interference determination unit 25 is based on the input information on the movement amount of the tool, the measurement shape map MP input from the shape recognition unit 23, and the tool and the shape of the ram 13 input from the shape storage unit 24. The presence or absence of interference is determined.
The shape of the tool and the ram 13 input to the interference determination unit 25 is stored in the shape storage unit 24 in advance, and the tool and the ram 13 attached to the machine tool 1 when performing a debugging operation or the like. Shape.

干渉判断部25は、工具等の移動量等に関する情報に基づいて工具およびラム13を移動させた際に、工具またはラム13が測定形状マップMPと干渉するか否かを判断し、判断結果を移動制御部26に出力する。   The interference determination unit 25 determines whether the tool or the ram 13 interferes with the measurement shape map MP when the tool and the ram 13 are moved based on the information on the movement amount of the tool or the like, and the determination result is determined. Output to the movement control unit 26.

干渉判断部25において干渉が発生すると判断された場合には、移動制御部26は、干渉が発生するNCプログラムの実行を中止し、工具またはラム13とワークWとの衝突が防止される。   When the interference determination unit 25 determines that interference occurs, the movement control unit 26 stops the execution of the NC program in which interference occurs, and the collision between the tool or ram 13 and the workpiece W is prevented.

一方、干渉判断部25において干渉が発生しないと判断された場合には、移動制御部26は、入力された工具等の移動量等に関する情報に基づいてテーブル11、サドル12およびラム13に制御信号を出力する。   On the other hand, when it is determined by the interference determination unit 25 that no interference occurs, the movement control unit 26 controls the table 11, the saddle 12 and the ram 13 based on the input information on the movement amount of the tool and the like. Is output.

上記の構成によれば、2次元スキャン回数に対するボクセルに測定点が含まれる回数の比率に基づいてワークWの測定形状マップMPを作成するため、ワークWの3次元データである測定形状マップMPの精度を確保することができる。そのため、ワークWと工作機械1のラム13等との衝突を防止する際に用いるワークW形状の3次元データを容易に取得することができる。   According to the above configuration, since the measurement shape map MP of the workpiece W is created based on the ratio of the number of times the measurement point is included in the voxel with respect to the number of two-dimensional scans, the measurement shape map MP that is the three-dimensional data of the workpiece W Accuracy can be ensured. Therefore, the three-dimensional data of the workpiece W shape used when preventing the workpiece W from colliding with the ram 13 or the like of the machine tool 1 can be easily acquired.

つまり、2次元スキャン回数に対するボクセルに測定点が含まれる回数の比率に基づいてワークWの測定形状マップMPを作成することにより、1回の走査で得られた距離情報などで測定形状マップMPを作成する場合と比較して、測定部15の測定精度や、測定部15からワークWまでの距離rなどの影響を受けにくく、測定形状マップMPの精度を確保できる。   In other words, by creating the measurement shape map MP of the workpiece W based on the ratio of the number of times the measurement point is included in the voxel with respect to the number of two-dimensional scans, the measurement shape map MP is obtained using distance information obtained by one scan. Compared with the case of creating, it is less affected by the measurement accuracy of the measurement unit 15 and the distance r from the measurement unit 15 to the workpiece W, and the accuracy of the measurement shape map MP can be ensured.

さらに、測定精度の異なる測定部15に交換する方法などと比較して、変更が容易な2次元スキャンの回数や閾値の値などを調整することにより、測定形状マップMPの精度を容易に調整できる。   Furthermore, the accuracy of the measurement shape map MP can be easily adjusted by adjusting the number of two-dimensional scans, threshold values, and the like that can be easily changed, compared to a method of replacing the measurement unit 15 with a different measurement accuracy. .

一方、測定部15をラム13に取り付けるため、他の部分に測定部15を取り付ける場合と比較して、測定形状マップMPの精度を容易に確保できる。
つまり、測定部15を、ワークWの加工に用いられるため高い位置精度で制御されるラム13に取り付けるため、測定部15の配置位置が高い精度で把握される。その結果、ラム13を備える工作機械1に対するワークWの配置位置も高い精度で把握され、工作機械1に対する測定形状マップMPの位置精度を容易に確保できる。
On the other hand, since the measurement unit 15 is attached to the ram 13, the accuracy of the measurement shape map MP can be easily ensured as compared with the case where the measurement unit 15 is attached to other parts.
That is, since the measurement unit 15 is attached to the ram 13 that is controlled with high positional accuracy because it is used for machining the workpiece W, the arrangement position of the measurement unit 15 is grasped with high accuracy. As a result, the arrangement position of the workpiece W with respect to the machine tool 1 including the ram 13 is also grasped with high accuracy, and the position accuracy of the measurement shape map MP with respect to the machine tool 1 can be easily ensured.

言い換えると、測定形状マップMPの作成と、工作機械1に対する測定形状マップMPの配置位置測定と、を同時に行うため、ワークWの3次元設計データを測定形状マップMPとして使用する方法と比較して、工作機械1に対する測定形状マップMPの配置位置測定つまりキャリブレーションを別途行う必要がなく、測定形状マップMPを容易に作成できる。   In other words, in order to simultaneously perform the creation of the measurement shape map MP and the measurement of the arrangement position of the measurement shape map MP with respect to the machine tool 1, it is compared with the method of using the three-dimensional design data of the workpiece W as the measurement shape map MP. Therefore, there is no need to separately measure the arrangement position of the measurement shape map MP with respect to the machine tool 1, that is, calibration, and the measurement shape map MP can be easily created.

測定部15がワークWまでの距離rを測定する地点を複数設定することにより、ワークWにおける未測定領域、つまり、測定部から見たワークWにおける死角BAの発生を防止できる。
測定部15をラム13に取り付けるため、測定する地点を複数設定して、複数の地点の間で測定部15を移動させても測定形状マップMPの精度は確保される。その上で、複数の地点P1,P2において測定部15からワークWまでの距離rを測定することで、ワークWにおける死角BAの発生が防止され、ワークWの全体について測定することができる。
By setting a plurality of points where the measuring unit 15 measures the distance r to the workpiece W, it is possible to prevent the occurrence of a blind spot BA in the unmeasured area in the workpiece W, that is, the workpiece W viewed from the measuring unit.
Since the measurement unit 15 is attached to the ram 13, the accuracy of the measurement shape map MP is ensured even if a plurality of measurement points are set and the measurement unit 15 is moved between the plurality of points. In addition, by measuring the distance r from the measurement unit 15 to the workpiece W at a plurality of points P1 and P2, the occurrence of a blind spot BA in the workpiece W is prevented, and the entire workpiece W can be measured.

さらに、ラム13に取り付けた測定部15からワークWまでの距離rを測定するため、ワークWを載せるテーブル11や、ワークWをテーブルに固定する固定治具Jなども含めて、測定部15からの距離が同時に測定される。そのため、テーブル11や固定治具Jなども含まれた測定形状マップMPが作成される。この測定形状マップMPは、ワークWの3次元設計データを測定形状マップMPとして使用する場合と比較して、テーブル11や固定治具Jなども含まれているため、ワークWと工作機械1のラム13等との衝突の防止に適した測定形状マップMPとなる。   Further, in order to measure the distance r from the measurement unit 15 attached to the ram 13 to the workpiece W, including the table 11 on which the workpiece W is mounted and the fixing jig J that fixes the workpiece W to the table, the measurement unit 15 includes Are measured simultaneously. Therefore, a measurement shape map MP including the table 11 and the fixing jig J is created. The measurement shape map MP includes the table 11 and the fixing jig J as compared with the case where the three-dimensional design data of the workpiece W is used as the measurement shape map MP. The measurement shape map MP is suitable for preventing the collision with the ram 13 and the like.

ボクセルにおける一辺の寸法を、ワークWに接近してきた工具がワークWの加工に移行する地点と、ワークWとの間の距離に基づいて設定するため、工具およびラム13が高速で移動している期間におけるワークWと工具等との接触を防止できる。   Since the dimension of one side in the voxel is set based on the distance between the point where the tool approaching the workpiece W shifts to the machining of the workpiece W and the workpiece W, the tool and the ram 13 are moving at high speed. The contact between the workpiece W and the tool or the like during the period can be prevented.

つまり、測定形状マップMPに基づいて工具およびラム13の移動を制御することにより、上述の加工移行地点と測定形状マップMPとの間隔が確保される。
さらに、測定形状マップMPのボクセルにおける一辺の寸法を、上述の加工移行地点とワークWとの距離に基づいて設定しているため、測定形状マップMPとワークWとの間には、上述の距離未満の隙間が存在する。そのため、実際の加工移行地点とワークWとの距離は、上述の間隔および上述の隙間の和となり、工具およびラム13が高速で移動している期間におけるワークWと工具等との接触を防止できる。
That is, by controlling the movement of the tool and the ram 13 based on the measurement shape map MP, the interval between the machining transition point and the measurement shape map MP is ensured.
Furthermore, since the dimension of one side in the voxel of the measurement shape map MP is set based on the distance between the processing transition point and the workpiece W, the distance between the measurement shape map MP and the workpiece W is set as described above. There are less than gaps. Therefore, the distance between the actual processing transition point and the workpiece W is the sum of the above-described interval and the above-described gap, and the contact between the workpiece W and the tool or the like during the period in which the tool and the ram 13 are moving at high speed can be prevented. .

〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態について図7から図9を参照して説明する。
本実施形態の工作機械の基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、測定部および工作機械制御部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図7から図9を用いて測定部および工作機械制御部の周辺のみを説明し、同一の構成要素等の説明を省略する。
図7は、本実施形態の工作機械の構成を説明する全体図である。図8は、図7の測定部の構成を説明するブロック図である。
なお、第1の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The basic configuration of the machine tool of this embodiment is the same as that of the first embodiment, but the configuration of the measurement unit and the machine tool control unit is different from that of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, only the periphery of the measurement unit and the machine tool control unit will be described with reference to FIGS. 7 to 9, and the description of the same components and the like will be omitted.
FIG. 7 is an overall view illustrating the configuration of the machine tool of the present embodiment. FIG. 8 is a block diagram illustrating the configuration of the measurement unit in FIG.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

工作機械101には、図7および図8に示すように、X軸方向に移動するテーブル11と、Y軸方向に移動するサドル12と、Z軸方向に移動するラム13と、ラム13に取り付けられワークWまでの距離を測定する測定部115と、テーブル11,サドル12およびラム13の移動をNC制御する工作機械制御部116と、が設けられている。   As shown in FIGS. 7 and 8, the machine tool 101 is attached to a table 11 that moves in the X-axis direction, a saddle 12 that moves in the Y-axis direction, a ram 13 that moves in the Z-axis direction, and a ram 13. A measuring unit 115 that measures the distance to the workpiece W and a machine tool control unit 116 that performs NC control of the movement of the table 11, the saddle 12 and the ram 13 are provided.

測定部115は、ワークWの測定形状マップMPを作成する際に使用されるレーザ距離センサであって、図7に示すように、ラム13におけるテーブル11側の端部に取り付けられるものである。
さらに、測定部115は、ワークWを加工する工具等と同様に、工作機械101のオートツールチェンジャによりラム13の端部に着脱されるものである。
測定部115には、図8に示すように、センサヘッド121と、センサ制御部122と、送信部123と、バッテリ124と、が設けられている。
The measurement unit 115 is a laser distance sensor used when creating the measurement shape map MP of the workpiece W, and is attached to the end of the ram 13 on the table 11 side as shown in FIG.
Further, the measuring unit 115 is attached to and detached from the end of the ram 13 by an auto tool changer of the machine tool 101, like a tool for machining the workpiece W.
As shown in FIG. 8, the measurement unit 115 is provided with a sensor head 121, a sensor control unit 122, a transmission unit 123, and a battery 124.

センサヘッド121は、距離測定に用いるレーザ光の出射角θを変更して2次元スキャン(走査)を行うものである。
センサヘッド121は、図8に示すように、センサ制御部122およびバッテリ124と接続されている。センサヘッド121には、センサ制御部122から制御信号が入力されているとともに、バッテリ124から電力が供給されている。一方、センサヘッド121により計測された距離情報は、センサ制御部122に出力されている。
The sensor head 121 performs two-dimensional scanning (scanning) by changing the emission angle θ of the laser beam used for distance measurement.
As shown in FIG. 8, the sensor head 121 is connected to the sensor control unit 122 and the battery 124. A control signal is input to the sensor head 121 from the sensor control unit 122 and power is supplied from the battery 124. On the other hand, the distance information measured by the sensor head 121 is output to the sensor control unit 122.

センサ制御部122は、センサヘッド121からレーザ光の出射およびスキャン角度θを制御するものである。
センサ制御部122は、図8に示すように、センサヘッド121,送信部123およびバッテリ124と接続されている。センサ制御部122には、センサヘッド121から測定された距離情報が入力され、バッテリ124から電力が供給されている。一方、センサ制御部122からセンサヘッド121に制御信号が出力され、送信部123に距離情報が出力されている。
The sensor control unit 122 controls the emission of the laser light from the sensor head 121 and the scan angle θ.
As shown in FIG. 8, the sensor control unit 122 is connected to the sensor head 121, the transmission unit 123, and the battery 124. Distance information measured from the sensor head 121 is input to the sensor control unit 122, and power is supplied from the battery 124. On the other hand, a control signal is output from the sensor control unit 122 to the sensor head 121, and distance information is output to the transmission unit 123.

送信部123は、センサヘッド121により測定された距離情報を工作機械制御部116の受信部131に無線送信するものである。
送信部123は、図8に示すように、センサ制御部122およびバッテリ124と接続されている。送信部123には、センサ制御部122から距離情報が入力され、バッテリ124から電力が供給されている。送信部123に入力された距離情報は、無線により受信部131に送信されている。
The transmission unit 123 wirelessly transmits the distance information measured by the sensor head 121 to the reception unit 131 of the machine tool control unit 116.
As shown in FIG. 8, the transmission unit 123 is connected to the sensor control unit 122 and the battery 124. The transmission unit 123 receives distance information from the sensor control unit 122 and is supplied with power from the battery 124. The distance information input to the transmission unit 123 is transmitted to the reception unit 131 by radio.

バッテリ124は、センサヘッド121、センサ制御部122および送信部123に電力を供給するものである。バッテリ124は、図8に示すように、センサヘッド121、センサ制御部122および送信部123と電力が供給可能に接続されている。   The battery 124 supplies power to the sensor head 121, the sensor control unit 122, and the transmission unit 123. As shown in FIG. 8, the battery 124 is connected to the sensor head 121, the sensor control unit 122, and the transmission unit 123 so that power can be supplied.

工作機械制御部116は、ワークWの切削加工前にワークWの測定形状マップMPを作成し、ワークWを切削する工具の移動を記述したNCプログラムのデバッグ時には、作成した測定形状マップMPに基づいてラム13や工具とワークWとの衝突を防止し、ワークWの切削加工時には、テーブル11、サドル12およびラム13の移動を制御するものである。   The machine tool control unit 116 creates a measurement shape map MP of the workpiece W before cutting the workpiece W, and based on the created measurement shape map MP when debugging the NC program describing the movement of the tool for cutting the workpiece W Thus, the collision between the ram 13 and the tool and the workpiece W is prevented, and the movement of the table 11, the saddle 12 and the ram 13 is controlled when the workpiece W is cut.

図9は、図8の工作機械制御部の構成を説明するブロック図である。
工作機械制御部16には、図9に示すように、測定部115から送信された距離情報を受信する受信部131と、プログラム記憶部21およびプログラム解釈部22と、形状認識部23と、形状記憶部24と、干渉判断部25と、移動制御部26と、が設けられている。
FIG. 9 is a block diagram illustrating the configuration of the machine tool control unit of FIG.
As shown in FIG. 9, the machine tool control unit 16 includes a receiving unit 131 that receives distance information transmitted from the measuring unit 115, a program storage unit 21 and a program interpreting unit 22, a shape recognition unit 23, and a shape A storage unit 24, an interference determination unit 25, and a movement control unit 26 are provided.

受信部131は、測定部115の送信部123から無線送信された距離情報を受信するものである。
受信部131は、図9に示すように、形状認識部23と接続され、受信した距離情報を形状認識部23に出力するものである。
The reception unit 131 receives distance information wirelessly transmitted from the transmission unit 123 of the measurement unit 115.
As shown in FIG. 9, the reception unit 131 is connected to the shape recognition unit 23, and outputs the received distance information to the shape recognition unit 23.

次に、本実施形態の特徴である送信部123および工作機械制御部116の作用について説明する。
本実施形態に係る測定部115は、ワークWを加工する工具と同様にオートツールチェンジャによりラム13に自動的に着脱される。
Next, operations of the transmission unit 123 and the machine tool control unit 116, which are features of the present embodiment, will be described.
The measuring unit 115 according to the present embodiment is automatically attached to and detached from the ram 13 by an auto tool changer in the same manner as a tool for processing the workpiece W.

測定部115からワークWまでの距離を測定する際には、センサ制御部122からセンサヘッド121に制御信号が出力され、センサヘッド121から測定用レーザが出力される。センサヘッド121により測定された距離情報は、センサヘッド121からセンサ制御部122に出力され、センサ制御部122から送信部123に出力される。   When measuring the distance from the measurement unit 115 to the workpiece W, a control signal is output from the sensor control unit 122 to the sensor head 121, and a measurement laser is output from the sensor head 121. The distance information measured by the sensor head 121 is output from the sensor head 121 to the sensor control unit 122 and is output from the sensor control unit 122 to the transmission unit 123.

送信部123は、図8および図9に示すように、入力された距離情報を無線により工作機械制御部116に送信する。無線で送信された距離情報は受信部131に受信され、受信部131から形状認識部23に出力される。
以後の作用は第1の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
As shown in FIGS. 8 and 9, the transmission unit 123 wirelessly transmits the input distance information to the machine tool control unit 116. The distance information transmitted wirelessly is received by the reception unit 131 and is output from the reception unit 131 to the shape recognition unit 23.
Since the subsequent operation is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.

上記の構成によれば、測定部115は、電力の供給や距離情報の送信などを行う配線などを用いることなくワークWまでの距離の測定を行い、測定した距離情報を形状認識部23に出力することができる。つまり、センサヘッド121は、バッテリ124から供給される電力を用いてワークWまでの距離を測定し、送信部123は、受信部131を介して測定により得られた距離情報を形状認識部に送信するため、電力の供給や距離情報の送信などを行う配線などを用いる必要がない。   According to the above configuration, the measurement unit 115 measures the distance to the workpiece W without using a wiring for supplying power or transmitting distance information, and outputs the measured distance information to the shape recognition unit 23. can do. That is, the sensor head 121 measures the distance to the workpiece W using the power supplied from the battery 124, and the transmission unit 123 transmits the distance information obtained by the measurement to the shape recognition unit via the reception unit 131. Therefore, it is not necessary to use wiring for supplying power or transmitting distance information.

そのため、ラム13への測定部115の取り付けや取り外しが容易となり、例えば、オートツールチェンジャなどの自動交換装置により測定部115の交換を行うことができる。
さらに、測定部115と形状認識部23との間を接続する配線等が不要なため、配線等とワークWとの干渉を防止できる。
Therefore, it becomes easy to attach and remove the measuring unit 115 to and from the ram 13, and the measuring unit 115 can be exchanged by an automatic exchange device such as an auto tool changer.
Furthermore, since the wiring etc. which connect between the measurement part 115 and the shape recognition part 23 are unnecessary, interference with wiring etc. and the workpiece | work W can be prevented.

〔第3の実施形態〕
次に、本発明の第3の実施形態について図10を参照して説明する。
本実施形態の加工機械の基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、ラムと測定部と取り付け方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図10を用いてラムおよび測定部周辺のみを説明し、同一の構成要素等の説明を省略する。
図10は、本実施形態の工作機械の構成を説明する全体図である。
なお、第1の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the processing machine of this embodiment is the same as that of the first embodiment, but differs from the first embodiment in the ram, the measurement unit, and the attachment method. Therefore, in the present embodiment, only the periphery of the ram and the measurement unit will be described using FIG. 10, and the description of the same components and the like will be omitted.
FIG. 10 is an overall view illustrating the configuration of the machine tool of the present embodiment.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

工作機械201には、図10に示すように、X軸方向に移動するテーブル11と、Y軸方向に移動するサドル12と、Z軸方向に移動するラム13と、ラム13に取り付けられる測定ユニット215と、が設けられている。
測定ユニット215は、ワークWまでの距離を測定する測定部15と、ラム13に取り付けられる取付部216と、が設けられている。
As shown in FIG. 10, the machine tool 201 includes a table 11 that moves in the X-axis direction, a saddle 12 that moves in the Y-axis direction, a ram 13 that moves in the Z-axis direction, and a measurement unit attached to the ram 13. 215 are provided.
The measurement unit 215 is provided with a measurement unit 15 that measures the distance to the workpiece W and an attachment unit 216 that is attached to the ram 13.

取付部215は測定部15が設けられ、ラム13に着脱可能に構成されたアタッチメントである。
取付部216には、ラム13との間で電力の供給や、制御信号や距離情報などの信号が伝送されるインターフェイス(図示せず)が設けられている。
The attachment portion 215 is an attachment provided with the measurement portion 15 and configured to be detachable from the ram 13.
The mounting portion 216 is provided with an interface (not shown) through which electric power is supplied to the ram 13 and signals such as control signals and distance information are transmitted.

本実施形態では、ラム13の端部からZ軸方向に延びるとともに、中心軸線がZ軸に沿う方向に測定部13を支持する構成の取付部215に適用し説明するが、この構成に限られることなく、例えば、中心軸線がX−Y平面と平行となるように測定部13を支持する構成や、測定部13の中心軸線の方向を任意に制御できる構成であってもよく、特に限定するものではない。   In the present embodiment, the description is applied to the mounting portion 215 configured to extend from the end portion of the ram 13 in the Z-axis direction and support the measuring unit 13 in the direction in which the central axis extends along the Z-axis, but is limited to this configuration. Without limitation, for example, a configuration in which the measurement unit 13 is supported so that the central axis is parallel to the XY plane, or a configuration in which the direction of the central axis of the measurement unit 13 can be arbitrarily controlled may be used. It is not a thing.

測定ユニット215は、第1および第2の実施形態と同様に、NCプログラムのデバッグなどを行う際に、ラム13に取り付けられる。
取り付け作業は、ワークWの加工に用いられるアタッチメントの交換作業に用いられる交換装置(図示せず)を用いて、加工用アタッチメントと同様に自動的に行われる。ワークWの加工時などのように、測定ユニット215が使用されない場合には、加工用アタッチメントと同様に、工作機械201に設けられた自動交換用収納箱(図示せず)に収納されている。
Similar to the first and second embodiments, the measurement unit 215 is attached to the ram 13 when debugging an NC program or the like.
The attaching operation is automatically performed in the same manner as the attachment for processing, using an exchange device (not shown) used for replacing the attachment used for processing the workpiece W. When the measuring unit 215 is not used, such as when processing the workpiece W, it is stored in an automatic replacement storage box (not shown) provided in the machine tool 201, similarly to the processing attachment.

上記の構成によれば、測定部15は、電力の供給や距離情報の送信などを行う配線などを用いることなくワークWまでの距離の測定を行い、測定した距離情報を形状認識部23に出力することができる。つまり、測定部15は、ラム13および取付部215を介して電力の供給を受けてワークWまでの距離を測定し、測定により得られた距離情報はラム13および取付部215を介して形状認識部23に送信されるため、電力の供給や距離情報の送信などを行う配線などを別途設ける必要がない。
そのため、測定部15と形状認識部23との間を接続する配線等が不要なため、配線等とワークWとの干渉を防止できる。
According to the above configuration, the measurement unit 15 measures the distance to the workpiece W without using a wiring for supplying power, transmitting distance information, and the like, and outputs the measured distance information to the shape recognition unit 23. can do. In other words, the measurement unit 15 receives the supply of power through the ram 13 and the mounting unit 215 and measures the distance to the workpiece W, and the distance information obtained by the measurement is recognized by the shape through the ram 13 and the mounting unit 215. Since it is transmitted to the unit 23, it is not necessary to separately provide wiring or the like for supplying power or transmitting distance information.
Therefore, since the wiring etc. which connect between the measurement part 15 and the shape recognition part 23 are unnecessary, interference with wiring etc. and the workpiece | work W can be prevented.

本発明の第1の実施形態に係る工作機械の全体構成を説明する模式図である。It is a mimetic diagram explaining the whole machine tool composition concerning a 1st embodiment of the present invention. 図1の工作機械における制御部を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the control part in the machine tool of FIG. 図1の測定部およびラムの構成を説明する部分拡大図である。It is the elements on larger scale explaining the structure of the measurement part of FIG. 1, and a ram. 測定形状マップの作成方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the production method of a measurement shape map. 測定部からワークまでの距離測定を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the distance measurement from a measurement part to a workpiece | work. 形状認識部により定義された測定形状マップの形状を説明する図である。It is a figure explaining the shape of the measurement shape map defined by the shape recognition part. 本発明の第2の実施形態の工作機械の構成を説明する全体図である。It is a whole view explaining the structure of the machine tool of the 2nd Embodiment of this invention. 図7の測定部の構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the structure of the measurement part of FIG. 図8の工作機械制御部の構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the structure of the machine tool control part of FIG. 本発明の第3の実施形態の工作機械の構成を説明する全体図である。It is a whole view explaining the structure of the machine tool of the 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,101 工作機械
2,102 ワーク計測装置
3,103 衝突防止装置
13 ラム(主軸)
15,115 測定部
23 形状認識部
25 干渉判断部(判断部)
26 移動制御部(制御部)
121 センサヘッド
123 送信部
124 バッテリ
216 取付部
W ワーク
MP 測定形状マップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Machine tool 2,102 Work measuring device 3,103 Collision prevention device 13 Ram (spindle)
15, 115 Measurement unit 23 Shape recognition unit 25 Interference determination unit (determination unit)
26 Movement control unit (control unit)
121 Sensor head 123 Transmitter 124 Battery 216 Mounting part W Work MP Measurement shape map

Claims (6)

加工対象であるワークを加工する工具が取り付けられる主軸に取り付けられ、非接触で前記ワークまでの距離を走査して測定する測定部と、
空間を多面体状に分割して形成された3次元メッシュ構造を生成し、
測定された前記ワークまでの距離情報に基づいて、前記ワークの測定点座標を算出し、
前記3次元メッシュ構造の一単位と対応する前記ワークの位置を走査した回数に対する、前記算出した測定点が前記一単位に含まれる回数の比率が所定の閾値以上のときに、前記一単位は前記ワークの形状であるとして測定形状マップを作成する形状認識部と、
が設けられていることを特徴とするワーク計測装置。
A measuring unit that is attached to a spindle to which a tool for processing a workpiece to be processed is attached and that measures by scanning a distance to the workpiece in a non-contact manner;
Generate a three-dimensional mesh structure formed by dividing the space into polyhedrons,
Based on the measured distance information to the workpiece, to calculate the measurement point coordinates of the workpiece,
When the ratio of the number of times the calculated measurement point is included in the unit to the number of times the position of the workpiece corresponding to the unit of the three-dimensional mesh structure is scanned is equal to or greater than a predetermined threshold, the unit is A shape recognition unit that creates a measurement shape map as the shape of the workpiece;
Is provided with a workpiece measuring device.
前記一単位における一辺の寸法は、前記工具および前記主軸が前記ワークに接近して、前記ワークの加工に移行する地点と、前記ワークとの間の距離に基づいて設定されることを特徴とする請求項1記載のワーク計測装置。   The dimension of one side in the unit is set based on a distance between the tool and the spindle approaching the workpiece and shifting to machining of the workpiece, and the workpiece. The workpiece measuring apparatus according to claim 1. 前記測定部には、前記ワークまでの距離を走査して測定するセンサヘッドと、該センサヘッドにより測定された距離情報を送信する送信部と、前記センサヘッドおよび前記送信部に電力を供給するバッテリと、が設けられ、
さらに、前記送信部から送信された前記距離情報を受信し、前記形状認識部に受信した前記距離情報を出力する受信部と、が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のワーク計測装置。
The measurement unit includes a sensor head that scans and measures the distance to the workpiece, a transmission unit that transmits distance information measured by the sensor head, and a battery that supplies power to the sensor head and the transmission unit And provided,
Furthermore, the receiving part which receives the said distance information transmitted from the said transmission part, and outputs the said distance information received to the said shape recognition part is provided. Workpiece measuring device.
前記測定部には、前記主軸を介して電力の供給を受けるとともに、前記主軸を介して前記測定情報を前記形状認識部に出力する取付部が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のワーク計測装置。   2. The measuring unit is provided with an attachment unit that receives power supply through the main shaft and outputs the measurement information to the shape recognition unit through the main shaft. 2. The workpiece measuring apparatus according to 2. 請求項1から請求項4に記載のワーク計測装置と、
少なくとも前記主軸または前記工具と前記測定形状マップとの間の干渉を判断する判断部と、
該判断部の判断結果に基づいて、前記主軸の移動を制御する制御部と、
が設けられていることを特徴とする衝突防止装置。
The workpiece measuring device according to claim 1, and
A determination unit that determines at least interference between the spindle or the tool and the measurement shape map;
A control unit for controlling movement of the spindle based on a determination result of the determination unit;
An anti-collision device characterized by that.
加工対象であるワークが設置されるテーブルと、
前記ワークを加工する工具が取り付けられる主軸と、
請求項5に記載の衝突防止装置と、
が設けられたことを特徴とする工作機械。
A table on which a workpiece to be machined is placed;
A spindle to which a tool for machining the workpiece is attached;
A collision preventing device according to claim 5;
A machine tool characterized in that is provided.
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