CN102472617B - 工件测量装置、防止碰撞装置和机床 - Google Patents

工件测量装置、防止碰撞装置和机床 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种工件测量装置、防止碰撞装置和机床，能够容易取得在防止工件与机床的一部分产生碰撞时所使用的工件形状的三维数据。工件测量装置设置有：测定部(15)，其被安装在安装有加工加工对象物即工件的工具的主轴，以非接触来扫描测定到所述工件的距离；形状识别部(23)，其生成把空间分割成多面体状而形成的三维网格结构，根据测定的到所述工件的距离信息来计算工件的测定点坐标，在计算的测定点被一单位包含的次数相对与三维网格结构一单位对应的工件位置进行扫描的次数的比率是规定的界限值以上时，把一单位作为是所述工件的形状而制作测定形状图。

Description

工件测量装置、防止碰撞装置和机床
技术领域
本发明涉及工件测量装置、防止碰撞装置和机床，特别是涉及对工件进行三维加工时所使用的合适的工件测量装置、防止碰撞装置和机床。
背景技术
一般地在由数控装置（以下表记为“NC”）控制机床进行加工时，要进行记述有机床工具移动的NC程序（加工用NC数据）的调试。即，事前把加工对象物即工件设置在机床的工作台，操作者按每个步骤来进行NC程序以进行NC程序的验证。
这时，由于NC程序不良和操作者的误操作等人为失误则有可能使工具和滑块等机床的一部分与工件接触而破损（例如参照专利文献1）。
特别是在没进行工件切削加工的工具定位作业等时，为了提高作业效率而进行加快动作速度的设定。在这种状态下进行NC程序的调试时，当机床的一部分要与工件接触时，通过操作者的判断而瞬时使机床的主轴动作停止是困难的。
为了防止上述由与工件接触而引起的机床破损，提出各种技术方案。
例如知道有检测工件与工具接触的传感器，利用该传感器来进行确认工具与工件有无接触。
另一方面，还知道有为了避免工件与工具等的碰撞而在与工件碰撞前使工具等停止的控制方法。在实施该控制方法时，必须要事前掌握工件的大小、尺寸、形状和工件在工作台上的位置等工件形状的三维数据（3D-CAD数据）。
但加工前的工件形状三维数据多不能在事前掌握，需要通过测量工件等方法来掌握。
作为掌握工件形状三维数据的方法知道有非接触测量的方法。例如知道有把立体物数字数据化的数字化仪（例如参照非专利文献1）。
还知道有利用非接触位移计来测量像加工条痕（切削痕）那样的微细表面形状的技术（例如参照专利文献2和3）。通过代替工具而把该位移计安装在滑块以扫描工件，则能够高精度检测工件的形状。
作为这样得到的三维数据的表现方法知道有三维位图的方法（例如参照专利文献4）。
且还知道有把上述工件检测装置与工具同样地进行自动更换的技术（例如参照专利文献5）。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：（日本）特开2007-048210号公报
专利文献2：（日本）特开2004-012430号公报
专利文献3：（日本）特开2004-012431号公报
专利文献4：国际公开第02／023408号手册
专利文献5：（日本）特开平4-089513号公报
非专利文献
非专利文献1：“关于3-D数字化仪（Danae系列）的制品强化”从第15行到第16行，“online”2005年6月20日，[平成20年3月7日检索]，英特网＜URL：http／www.nec-eng.cc.jp／press／050620press.html＞
发明内容
发明要解决的技术问题
在使用上述检测工件与工具接触的传感器的方法中，由于伴随有接触而不能提高工具等的动作速度，所以有效率不好的问题。且在滑块与工件接触的情况下等，由于是与工件接触的部位，而有不能检测与工件接触的部位的问题。
在上述非专利文献1记载的技术中，在设置工件时需要与坐标系一致，有测量麻烦的问题。且有传感器不能测量到工件形状的区域即产生死角的问题。另外还有价格高的问题。
在上述专利文献2和3记载的技术中，为了在避免工件与工具等碰撞中使用而有得到的三维形状数据过于详细的问题。由于是利用机床的动作轴来使传感器对工件的所有面进行扫描，所以有取得三维数据的效率不好的问题。由于需要与工件形状一致而使传感器扫描，所以在取得三维数据时，有工件和机床的一部分与传感器的电线等产生干涉的问题。
本发明是为了解决上述课题而开发的，目的在于提供一种工件测量装置、防止碰撞装置和机床，能够容易取得在防止工件与机床的一部分产生碰撞时所使用的工件形状的三维数据。
解决技术问题的技术方案
为了达到上述目的，本发明提供以下机构。
本发明第一形态的工件测量装置设置有：测定部，其被安装在安装有加工加工对象物即工件的工具的主轴，以非接触来扫描测定到所述工件的距离；形状识别部，其生成把空间分割成多面体状而形成的三维网格结构，根据测定的到所述工件的距离信息来计算所述工件的测定点坐标，在被所述三维网格结构的一单位包含的次数相对与所述一单位对应的所述工件位置进行扫描的次数的比率是规定的界限值以上时，所述计算的测定点把所述一单位作为所述工件的形状而制作测定形状图。
根据上述第一形态，由于根据被一单位所包含的测定点次数相对扫描次数的比率来制作工件的测定形状图，所以能够确保工件的三维数据即测定形状图的精度。
即，根据被一单位所包含的测定点次数相对扫描次数的比率来制作工件的测定形状图，与根据由一次扫描得到的距离信息等来制作测定形状图的情况相比，难于受到测定部的测定精度和从测定部到工件的距离等的影响，容易确保测定形状图的精度。
且与更换成测定精度不同的测定部的方法等相比，通过调整测定到容易变更的工件的距离的扫描次数和界限值的值等，就能够容易调整测定形状图的精度。
另一方面，由于把测定部安装在主轴，所以与把测定部安装在其他部分相比，而容易确保测定形状图的精度。
即，由于把测定部安装在为了在工件加工中使用而以高位置精度控制的主轴，所以能够以高精度掌握测定部的配置位置。其结果是也能够以高精度掌握相对具备上述主轴的机床等的工件的配置位置，容易确保相对机床等的测定形状图的位置精度。
换言之，由于把测定形状图的制作和相对机床等的测定形状图的配置位置测定同时进行，所以与把工件的三维设计数据作为测定形状图来使用的方法相比，不需要另外进行相对机床等的测定形状图的配置位置测定即校准，测定形状图的制作容易。
由于测定部能够把测定到工件距离的地点设定多个，所以能够防止产生工件有未测定区域，即，从测定部看到的工件的死角。
如上所述，由于把测定部安装在主轴，把测定地点设定多个，所以即使使测定部在多个地点之间移动，也能够确保测定形状图的精度。而且通过在多个地点来测定从测定部到工件的距离，能够防止产生工件有未测定区域而对工件整体进行测定。
且由于是测定从被安装在主轴的测定部到工件的距离，所以例如包括放置工件的工作台和把工件向工作台固定的固定夹具等也能够同时测定从测定部开始的距离。因此，能够制作还包含工作台、固定夹具等的测定形状图。该测定形状图与把工件的三维设计数据作为测定形状图来使用的情况相比，由于还包含有工作台和固定夹具等，所以例如成为防止工件与机床的一部分碰撞的合适的测定形状图。
上述第一形态中，所述一单位的一边的尺寸优选根据所述工具和所述主轴向所述工件接近而转移到所述工件的加工地点与所述工件之间的距离来设定。
根据上述第一形态，由于把三维网格结构一单位的一边的尺寸根据向工件接近的工具转移到工件的加工地点与工件之间的距离来设定，所以在工具和主轴高速移动期间，能够防止工件与工具等接触。
即，通过根据测定形状图来控制工具和主轴的移动而能够确保上述加工转移地点与测定形状图的间隔。
且由于把测定形状图中一单位的一边的尺寸根据上述加工转移地点与工件的距离来设定，所以在测定形状图与工件之间存在有不到上述距离的间隙。因此，实际的加工转移地点与工件的距离是上述间隔和上述间隙的和，在工具和主轴高速移动期间能够防止工件与工具等接触。
上述第一形态中，所述测定部设置有：扫描测定到所述工件距离的传感器头、发送该传感器头测定的距离信息的发送部、向所述传感器头和所述发送部供给电力的电池，而且优选设置有接收从所述发送部发送的所述距离信息并把接收的所述距离信息向所述形状识别部输出的接收部。
根据上述第一形态，测定部不使用进行电力供给、距离信息发送等的配线等就能够进行到工件距离的测定，并把测定的距离信息向形状识别部输出。即，传感器头使用从电池供给的电力来测定到工件的距离，发送部经由接收部而把测定得到的距离信息向形状识别部发送，都不需要使用进行电力供给和距离信息发送等的配线等。
因此，测定部向主轴的安装和拆卸容易，例如能够由自动工具变换等自动更换装置来进行测定部的更换。
且由于不需要连接测定部与形状识别部之间的配线等，所以能够防止配线等与工件产生干涉。
上述第一形态中，所述测定部优选设置有安装部，该安装部经由所述主轴而接受电力供给并经由所述主轴把所述测定信息向所述形状识别部输出。
根据上述第一形态，测定部不使用进行电力供给、距离信息发送等的配线等就能够进行到工件的距离测定，并把测定的距离信息向形状识别部输出。即测定部经由主轴和安装部而接受电力供给来测定到工件的距离，并把测定得到的距离信息经由主轴和安装部向形状识别部发送，因此，不需要另外设置进行电力供给和距离信息发送等的配线等。
因此，由于不需要连接测定部与形状识别部之间的配线等，所以能够防止配线等与工件产生干涉。
本发明第二形态的防止碰撞装置设置有：所述本发明的工件测量装置、至少判断所述主轴或所述工具与所述测定形状图之间的干涉的判断部、根据该判断部的判断结果来控制所述主轴移动的控制部。
根据本发明的第二形态，依据由上述本发明工件测量装置制作的测定形状图而至少能够防止主轴或工具与工件之间的碰撞。
即，通过判断比工件大的测定形状图与主轴等之间的干涉而能够可靠地防止比测定形状图小的工件与主轴等的碰撞。
本发明第三形态的机床配置有：设置加工对象物即工件的工作台、安装有加工所述工件的工具的主轴和所述本发明的防止碰撞装置。
根据上述第三形态，依据由上述本发明工件测量装置制作的测定形状图而至少能够防止主轴或工具与工件和工作台等之间的碰撞。
即，通过判断比工件和工作台等大的测定形状图与主轴等之间的干涉而能够可靠地防止比测定形状图小的工件和工作台等与主轴等的碰撞。
根据本发明的工件测量装置、防止碰撞装置和机床，能够具有如下的效果：由于根据被一单位所包含的测定点次数相对扫描次数的比率来制作工件的测定形状图，所以能够容易取得在防止工件与机床的一部分产生碰撞时所使用的工件形状三维数据。
附图说明
图1是说明本发明第一实施例机床整体结构的模式图；
图2是说明图1机床中控制部的方块图；
图3是说明图1测定部和滑块结构的局部放大图；
图4是说明测定形状图制作方法的流程图；
图5是说明从测定部到工件的距离测定的模式图；
图6是说明被形状识别部定义的测定形状图的形状的图；
图7是说明本发明第二实施例机床结构的整体图；
图8是说明图7测定部结构的方块图；
图9是说明图8机床控制部结构的方块图；
图10是说明本发明第三实施例机床结构的整体图。
具体实施方式
[第一实施例]
以下参照图1到图5说明本发明第一实施例的机床。
图1是说明本实施例机床整体结构的模式图。图2是说明图1机床中控制部的方块图。
本实施例的机床1具备：根据工件W等来制作测定形状图MP的工件测量装置2和防止机床1的滑块13和工具等与工件W等碰撞的防止碰撞装置3，并且是把加工对象物即工件W从五个方向进行加工的五面加工机，由NC来控制动作。
如图1和图2所示，机床1设置有：向X轴方向移动的工作台11、向Y轴方向移动的鞍座12、向Z轴方向移动的滑块（主轴）13、被安装在滑块13来测定到工件W距离的测定部15、对工作台11、鞍座12和滑块13的移动进行NC控制的机床控制部16。
如图1所示，工作台11是固定工件W的台，被配置成能够沿X轴方向移动。如图2所示，工作台11被机床控制部16的移动控制部26控制向X轴方向的移动。
如图1所示，鞍座12配置有滑块13，且被配置在沿形成门形而跨越工作台11设置的支承部14的Y轴方向延伸的梁部14A，能够沿Y轴方向移动。如图2所示，鞍座12被移动控制部26控制向Y轴方向的移动。
如图1所示，在测定工件W的形状时，滑块13在工作台11侧的端部安装有测定部15，在对工件W进行切削加工时，安装有工具。且把滑块13配置在鞍座12并能够沿Z轴方向移动。如图2所示，滑块13被移动控制部26控制向Z轴方向的移动。
图3是说明图1测定部和滑块结构的局部放大图。
如图1和图3所示，测定部15是在制作工件W的测定形状图MP时使用的激光距离传感器，被安装在滑块13的工作台11侧的端部。
如图3所示，测定部15变更在距离测定中使用的激光射出角θ来进行二维扫描（扫描）。且通过使上述的滑块13围绕中心轴线L旋转来由测定部15进行三维扫描。
如图2所示，由测定部15测量的从工件W和工作台11等到测定部15的距离信息被向形状识别部23输入。
机床控制部16在工件W切削加工前制作工件W的测定形状图MP，在记述切削工件W的工具移动的NC程序调试时，根据制作的测定形状图MP来防止滑块13和工具与工件W碰撞，在工件W切削加工时，控制工作台11、鞍座12和滑块13的移动。
如图2所示，机床控制部16包括有：在进行工件W加工时生成控制工具移动信号的程序存储部21和程序解释部22、制作工件W的测定形状图MP的形状识别部23、存储安装在主轴的工具形状的形状存储部24、干涉判断部（判断部）25和控制工作台11、鞍座12和滑块13移动的移动控制部（控制部）26。
在此，工件测量装置2包括测定部15和形状识别部23，防止碰撞装置3包括工件测量装置2、干涉判断部25和移动控制部26。
程序存储部21存储有记述进行工件W切削加工的工具移动路径的NC程序。
如图2所示，程序存储部21与程序解释部22连接，把存储在程序存储部21的NC程序向程序解释部22输出。
程序解释部22根据NC程序来制作关于工具移动量和移动速度的信息。
如图2所示，程序解释部22与干涉判断部25和移动控制部26连接，把程序解释部22制作的关于工具等移动量的信息向干涉判断部25和移动控制部26输出。
形状识别部23在进行NC程序的调试时制作防止滑块13、工具等与工件W碰撞所使用的测定形状图MP。
如图2所示，形状识别部23与测定部15和干涉判断部25连接。形状识别部23输入测定部15测定的距离信息，并从形状识别部23向干涉判断部25输出测定形状图MP的信息。
关于形状识别部23的测定形状图MP制作方法则后述。
形状存储部24存储在向工件W接近时有可能碰撞的滑块13和安装在滑块13的工具的形状等。
如图2所示，形状存储部24与干涉判断部25连接。把存储在形状存储部24的滑块13等的形状向干涉判断部25输出。
干涉判断部25在NC程序调试时，通过判断测定形状图MP与滑块13等的干涉而来防止滑块13和工具等与工件W碰撞。
如图2所示，干涉判断部25与形状识别部23、形状存储部24、程序解释部22和移动控制部26连接。干涉判断部25从形状识别部23输入有测定形状图MP，从形状存储部24输入有滑块13等的形状，从程序解释部22输入有关于工具等的移动量等的信息。另一方面，把干涉判断部25中的有无干涉的判断结果向移动控制部26输出。
移动控制部26通过控制工作台11、鞍座12和滑块13的移动而来控制安装在滑块13端部的工具等的移动量和移动速度。且在NC程序调试时，判断测定形状图MP与滑块13等产生干涉的情况下，使工作台11、鞍座12和滑块13的移动停止。
如图2所示，移动控制部26与程序解释部22和干涉判断部25连接。移动控制部26从程序解释部22输入有工具等的移动量等的信息，从干涉判断部25输入有测定形状图MP与滑块13等有无干涉的判断结果。另一方面，把在移动控制部26制作的控制工作台11、鞍座12和滑块13移动的控制信号分别向工作台11、鞍座12和滑块13输出。
接着说明由上述结构构成的机床1的工件W加工方法。
在利用机床1加工工件W时，首先使用固定夹具J把工件W固定在工作台11上（参照图5）。
然后如图2所示，从程序存储部21把NC程序以一数据组（一个移动单位，例如一线段）单位向程序解释部22输出。
程序解释部22根据NC程序来制作关于工具等的移动量和移动速度的信息，并向移动控制部26输出。移动控制部26把输入的信息分解成工作台11、鞍座12和滑块13的移动量和移动速度，并分别输出控制工作台11、鞍座12和滑块13的移动量和移动速度的控制信号。
被从移动控制部26输入了控制信号的工作台11、鞍座12和滑块13被各自具备的电动机基于输入的控制信号所驱动，进行工件W的加工。
接着，说明本实施例特长的工件W的测定形状图MP制作方法和使用制作的测定形状图MP来防止工件W与机床1的一部分碰撞的方法。
在此说明的工件W的测定形状图MP制作和防止碰撞控制例如在进行上述的工件W加工前阶段的NC程序调试，即，检查工件W与滑块13和工具有无干涉时进行。
图4是说明测定形状图制作方法的流程图。图5是说明从测定部到工件的距离测定的模式图。
首先，如图5所示，在工作台11上设置工件W（步骤S1）。这时，工件W被固定夹具J固定在工作台11。
然后如图3所示，在滑块13的端部安装测定部15（步骤S2）。测定部15和机床控制部16的形状识别部23例如通过电线等被连接成能够向测定部15供给电力和把测定部15测定的距离信息向形状识别部23输入（参照图2）。
如图5所示，若把测定部15安装到滑块13，则测定部15向第一测定位置P1移动，测定从测定部15到工件W的距离（步骤S3）。
如图3所示，测定部15一边改变扫描角度θ一边射出激光，测定从测定部15到工件W的距离r。换言之，进行二维扫描。这时，同时还测定从测定部15到工作台11的距离和从测定部15到固定夹具J的距离。进而使滑块13围绕中心轴线L旋转，测定部15改变激光的扫描方向并再次进行二维扫描。由此来进行工件W的三维扫描。
若第一测定位置P1的三维扫描完成，则接着使测定部15向第二测定位置P2移动，再次进行工件W的三维扫描。该第二测定位置P2是能够测定测定部15从第一测定位置P1三维扫描工件W时出现的死角BA，换言之，未测量区域的位置。
作为这些测定位置例如能够举出：工件W的上方（Z轴正方向）、前方（X轴正方向）、后方（X轴负方向）、两侧方（Y轴正方向和负方向）这五个部位。由于测定位置的数量和场所随工件W的配置位置和形状以及从测定部15射出的激光的反射率等而变化，所以没有特别的限定。
如图2所示，测定部15测定的距离r和扫描角度θ被输入到形状识别部23。且测定距离r时的滑块13的位置（Xr、Yr、Zr）以及滑块13的旋转角度φ也被输入到形状识别部23。
形状识别部23根据这些被输入的信息而依据以下的计算式来计算被测定了距离r的工件W的测定点坐标（Xm、Ym、Zm）（步骤S4）。
Xm=Xr+r·sinθ
Ym=Yr+r·sinφ
Zm=Zr－r·cosφ·cosθ
图6是说明被形状识别部定义的测定形状图的形状的图。
形状识别部23把测量空间分割成六面体状的三维网格区域，即，生成三维网格结构，对包含有上述测定点坐标（Xm、Ym、Zm）的三维网格结构一单位（以下表记为“体积元素（ボクセル）”）进行投票，定义测定形状图MP（步骤S5）。
具体说就是，每进行测定部15的二维扫描就对包含测定点坐标的体积元素进行投票，例如登录为“1”。把该处理对所有的二维扫描进行。
其结果是，对于各体积元素最多地与进行的二维扫描的次数相应地被投票，最少的情况是一次投票也没有。
形状识别部23根据相对进行了二维扫描的总数的投票次数来判断各体积元素内是否包含有工件W。即，在投票次数相对进行了二维扫描的总数的比率比规定界限值高的情况下，则判断该体积元素内包含有工件W，在比规定界限值低的情况下，则判断该体积元素内不包含有工件W。
规定的界限值随测定部15的测定精度、工件W的反射率等而变化，没有特别的限定。
另一方面，上述体积元素一边的尺寸要根据机床1加工时从使工具向工件W接近的接近模式向由工具进行工件W切削加工的加工模式切换时，工具和滑块13等机床1的部位与工件W的距离来设定。
该距离要综合考虑机床1的性能和用途、工件的规格、操作者的操作性、测量的处理速度等项目来设定。因此，作为体积元素一边的尺寸能够例示从1mm左右到40mm左右的值，但由于是考虑上述项目而变动的值，所以没有特别的限定。
若形状识别部23制作测定形状图MP，则接着进行NC程序的调试作业。
首先，在滑块13的端部安装工件W加工所使用的端铣刀等工具。
且如图2所示，按照操作者的指示把每一数据组的NC程序从程序存储部21向程序解释部22输出，并从程序解释部22把关于工具等的移动量等的信息向干涉判断部25输入。
干涉判断部25根据输入的工具等的移动量等信息、从形状识别部23输入的测定形状图MP、从形状存储部24输入的工具和滑块13的形状来判断有无干涉。
向干涉判断部25输入的工具和滑块13的形状被预先存储在形状存储部24，是进行调试作业等时被安装在机床1的工具和滑块13的形状。
干涉判断部25根据关于工具等的移动量等的信息来判断在工具和滑块13移动时，工具或滑块13是否与测定形状图MP产生干涉，把判断结果向移动控制部26输出。
在干涉判断部25判断产生干涉的情况下，移动控制部26终止实行产生干涉的NC程序，防止工具或滑块13与工件W碰撞。
另一方面，在干涉判断部25判断不产生干涉的情况下，移动控制部26根据被输入的工具等的移动量等的信息而向工作台11、鞍座12和滑块13输出控制信号。
根据上述结构，由于根据被体积元素所包含的测定点次数相对二维扫描次数的比率来制作工件W的测定形状图MP，所以能够确保工件W的三维数据即测定形状图MP的精度。因此，能够容易取得防止工件W与机床1的滑块13等碰撞时所使用的工件W形状的三维数据。
即，根据被体积元素所包含的测定点次数相对二维扫描次数的比率来制作工件W的测定形状图MP，与根据由一次扫描得到的距离信息等来制作测定形状图MP的情况相比，难于受到测定部15的测定精度和从测定部15到工件W的距离r等的影响，容易确保测定形状图MP的精度。
且与更换成测定精度不同的测定部15的方法等相比，通过调整容易变更的二维扫描的次数、界限值的值等就能够容易调整测定形状图MP的精度。
另一方面，由于把测定部15安装在滑块13，所以与把测定部15安装在其他部分相比而能够容易确保测定形状图MP的精度。
即，由于把测定部15安装在为了加工工件W使用而以高位置精度控制的滑块13，所以能够以高精度掌握测定部15的配置位置。其结果是也能够以高精度掌握相对具备滑块13的机床1的工件W的配置位置，能够容易确保相对机床1的测定形状图MP的位置精度。
换言之，由于把测定形状图MP的制作和相对机床1的测定形状图MP的配置位置测定同时进行，所以与把工件W的三维设计数据作为测定形状图MP来使用的方法相比，不需要另外进行相对机床1的测定形状图MP的配置位置测定即校准，能够容易制作测定形状图MP。
通过测定部15能够把测定到工件W距离r的地点设定多个，就能够防止产生工件W有未测定区域，即防止产生从测定部看的工件W的死角BA。
由于把测定部15安装在滑块13，把测定地点设定多个，所以即使使测定部15在多个地点之间移动，也能够确保测定形状图MP的精度。而且通过在多个地点P1、P2来测定从测定部15到工件W的距离r，能够防止产生工件W有死角BA而对工件W整体进行测定。
且由于是测定从被安装在滑块13的测定部15到工件W的距离r，所以例如也包含放置工件W的工作台11和把工件W向工作台固定的固定夹具J等，能够同时测定从测定部15开始的距离。因此，能够制作还包含工作台11、固定夹具J等的测定形状图MP。该测定形状图MP与把工件W的三维设计数据作为测定形状图MP来使用的情况相比，由于还包含有工作台11和固定夹具J等，所以成为防止工件W与机床1的滑块13等碰撞的合适的测定形状图MP。
由于把体积元素的一边的尺寸根据向工件W接近的工具转移到工件W的加工地点与工件W之间的距离来设定，所以在工具和滑块13高速移动期间，能够防止工件W与工具等接触。
即，通过根据测定形状图MP来控制工具和滑块13的移动而能够确保上述加工转移地点与测定形状图MP的间隔。
且由于把测定形状图MP中体积元素的一边的尺寸根据上述加工转移地点与工件W的距离来设定，所以在测定形状图MP与工件W之间存在有不到上述距离的间隙。因此，实际的加工转移地点与工件W的距离是上述间隔和上述间隙的和，在工具和滑块13高速移动期间能够防止工件W与工具等接触。
[第二实施例]
下面参照图7到图9来说明本发明的第二实施例。
本实施例机床的基本结构与第一实施例相同，但测定部和机床控制部的结构与第一实施例不同。因此，使用图7到图9仅说明本实施例的测定部和机床控制部的周边，省略相同结构元件等的说明。
图7是说明本实施例机床结构的整体图。图8是说明图7测定部结构的方块图。
对于与第一实施例相同的结构元件则付与相同的符号而省略其说明。
如图7和图8所示，机床101设置有：向X轴方向移动的工作台11、向Y轴方向移动的鞍座12、向Z轴方向移动的滑块13、被安装在滑块13并且测定到工件W距离的测定部115和对工作台11、鞍座12和滑块13的移动进行NC控制的机床控制部116。
如图7所示，测定部115是在制作工件W的测定形状图MP时使用的激光距离传感器，被安装在滑块13的工作台11侧的端部。
且测定部115与加工工件W的工具等同样地能够利用机床101的自动工具变换而向滑块13的端部装卸。
如图8所示，在测定部115设置有：传感器头121、传感器控制部122、发送部123和电池124。
传感器头121变更在距离测定中使用的激光的射出角θ来进行二维扫描（扫描）。
如图8所示，传感器头121与传感器控制部122和电池124连接。传感器头121从传感器控制部122输入控制信号，且电力由电池124供给。另一方面，由传感器头121测量的距离信息向传感器控制部122输出。
传感器控制部122控制从传感器头121激光的射出和扫描角度θ。
如图8所示，传感器控制部122与传感器头121、发送部123和电池124连接。传感器控制部122从传感器头121输入测定的距离信息，电力由电池124供给。另一方面，从传感器控制部122向传感器头121输出控制信号，向发送部123输出距离信息。
发送部123把传感器头121测定的距离信息向机床控制部116的接收部131无线发送。
如图8所示，发送部123与传感器控制部122和电池124连接。发送部123从传感器控制部122输入距离信息，电力由电池124供给。向发送部123输入的距离信息被无线向接收部131发送。
电池124向传感器头121、传感器控制部122和发送部123供给电力。如图8所示，电池124与传感器头121、传感器控制部122和发送部123能够供给电力地连接。
机床控制部116在工件W切削加工前制作工件W的测定形状图MP，在记述切削工件W的工具移动的NC程序调试时，根据制作的测定形状图MP来防止滑块13和工具与工件W碰撞，在工件W切削加工时，控制工作台11、鞍座12和滑块13的移动。
图9是说明图8机床控制部结构的方块图。
如图9所示，在机床控制部116设置有：接收从测定部115发送的距离信息的接收部131、程序存储部21和程序解释部22、形状识别部23、形状存储部24、干涉判断部25和移动控制部26。
接收部131接收从测定部115的发送部123无线发送的距离信息。
如图9所示，接收部131与形状识别部23连接，把接收的距离信息向形状识别部23输出。
下面说明本实施例的发送部123和机床控制部116的作用。
本实施例的测定部115与加工工件W的工具同样地能够利用自动工具变换而向滑块13自动装卸。
在测定从测定部115到工件W的距离时，从传感器控制部122向传感器头121输出控制信号，从传感器头121输出测定用激光。把传感器头121测定的距离信息从传感器头121向传感器控制部122输出，并从传感器控制部122向发送部123输出。
如图8和图9所示，发送部123把输入的距离信息利用无线向机床控制部116发送。由无线发送的距离信息被接收部131接收，并从接收部131向形状识别部23输出。
由于以后的作用与第一实施例相同，所以省略其说明。
根据上述结构，测定部115不使用进行电力供给和距离信息发送等的配线等就能够进行到工件W的距离测定，并把测定的距离信息向形状识别部23输出。即，传感器头121使用从电池124供给的电力来测定到工件W的距离，发送部123经由接收部131而把测定得到的距离信息向形状识别部发送，因此，不需要使用进行电力供给和距离信息发送等的配线等。
因此，测定部115向滑块13的安装和拆卸容易，例如能够由自动工具变换等自动更换装置来进行测定部115的更换。
且由于不需要连接测定部115与形状识别部23之间的配线等，所以能够防止配线等与工件W的干涉。
[第三实施例]
下面参照图10来说明本发明的第三实施例。
本实施例机床的基本结构与第一实施例相同，但滑块和测定部的安装方法与第一实施例不同。因此，使用图10仅说明本实施例的滑块和测定部的周边，省略相同结构元件等的说明。
图10是说明本实施例机床结构的整体图。
对于与第一实施例相同的结构元件则付与相同的符号而省略其说明。
如图10所示，机床201设置有：向X轴方向移动的工作台11、向Y轴方向移动的鞍座12、向Z轴方向移动的滑块13和被安装在滑块13的测定单元215。
测定单元215设置有：测定到工件W的距离的测定部15和被安装在滑块13的安装部216。
安装部216设置有测定部15，是能够向滑块13装卸的配件。
在安装部216设置有与滑块13之间供给电力和传送控制信号与距离信息等信号的接口（未图示）。
本实施例适当地说明了从滑块13的端部向Z轴方向延伸且把测定部15支承在中心轴线沿Z轴的方向的安装部216，但并不限定于该结构，例如也可以是中心轴线与X-Y平面平行地支承测定部15的结构和能够任意控制测定部15中心轴线的方向的结构，没有特别的限定。
测定单元215与第一和第二实施例同样地在进行NC程序调试等时被安装在滑块13。
安装作业使用在工件W加工时所使用的配件更换作业用更换装置（未图示），与加工用配件同样地自动进行。如工件W加工时等那样，在不使用测定单元215的情况下，与加工用配件同样地被收存在机床201所设置的自动更换用收存箱（未图示）内。
根据上述结构，测定部15不使用进行电力供给和距离信息发送等的配线等就能够进行到工件W的距离测定，并把测定的距离信息向形状识别部23输出。即，测定部15经由滑块13和安装部216来接受电力的供给并测定到工件W的距离，把测定得到的距离信息经由滑块13和安装部216向形状识别部23发送，因此，不需要另外设置进行电力供给和距离信息发送等的配线等。
因此，由于不需要连接测定部15与形状识别部23之间的配线等，所以能够防止配线等与工件W的干涉。
符号说明
1、101机床  2、102工件测量装置  3、103防止碰撞装置
13滑块（主轴）  15、115测定部  23形状识别部
25干涉判断部（判断部）  26移动控制部（控制部）
121传感器头  123发送部  124电池  216安装部
W工件  MP测定形状图

Claims (10)

1.一种工件测量装置，其中，设置有：
测定部，其被安装在安装有加工加工对象物即工件的工具的主轴，以非接触来扫描测定到所述工件的距离；
形状识别部，其生成把空间分割成多面体状而形成的三维网格结构，根据测定的到所述工件的距离信息来计算所述工件的测定点坐标，在被所述三维网格结构的一单位包含的次数相对与所述一单位对应的所述工件位置进行扫描的次数的比率是规定的界限值以上时，所述计算的测定点把所述一单位作为所述工件的形状而制作测定形状图。
2.如权利要求1所述的工件测量装置，其中，所述一单位的一边的尺寸根据所述工具和所述主轴向所述工件接近而转移到所述工件的加工地点与所述工件之间的距离来设定。
3.如权利要求1或2所述的工件测量装置，其中，所述测定部设置有：扫描测定到所述工件距离的传感器头、发送该传感器头测定的距离信息的发送部、向所述传感器头和所述发送部供给电力的电池，
而且设置有接收从所述发送部发送的所述距离信息并把接收的所述距离信息向所述形状识别部输出的接收部。
4.如权利要求1或2所述的工件测量装置，其中，所述测定部设置有经由所述主轴而接受电力供给并经由所述主轴把所述测定信息向所述形状识别部输出的安装部。
5.一种防止碰撞装置，其中，设置有：
权利要求1或2所述的工件测量装置、
至少判断所述主轴或所述工具与所述测定形状图之间的干涉的判断部、
根据该判断部的判断结果来控制所述主轴移动的控制部。
6.一种机床，其中，配置有：
设置加工对象物即工件的工作台、安装有加工所述工件的工具的主轴和权利要求5所述的防止碰撞装置。
7.一种防止碰撞装置，其中，设置有：
权利要求3所述的工件测量装置、
至少判断所述主轴或所述工具与所述测定形状图之间的干涉的判断部、
根据该判断部的判断结果来控制所述主轴移动的控制部。
8.一种防止碰撞装置，其中，设置有：
权利要求4所述的工件测量装置，
至少判断所述主轴或所述工具与所述测定形状图之间的干涉的判断部、
根据该判断部的判断结果来控制所述主轴移动的控制部。
9.一种机床，其中，配置有：
设置加工对象物即工件的工作台、安装有加工所述工件的工具的主轴和权利要求7所述的防止碰撞装置。
10.一种机床，其中，配置有：
设置加工对象物即工件的工作台、安装有加工所述工件的工具的主轴和权利要求8所述的防止碰撞装置。
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