CN112388392A - 机上测量装置、机床以及机上测量方法 - Google Patents

机上测量装置、机床以及机上测量方法 Download PDF

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山本明
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Abstract

本发明涉及一种机上测量装置(14)，其确定设置于加工装置(12)的加工刀具(48)的刀刃(50)的顶端位置，该机上测量装置(14)具备：测量部(74)，其测量由加工刀具(48)加工了的加工工件(90)中的、未由加工刀具(48)加工的基准平面(92)的高度以及由加工刀具(48)加工了的加工面(94)的高度；以及确定部(82)，其基于在加工工件(90)的加工时指定的加工深度的信息以及由测量部(74)测量的基准平面(92)的高度以及加工面(94)的高度，确定加工刀具(48)的刀刃(50)的顶端位置。

Description

机上测量装置、机床以及机上测量方法
技术领域
本发明涉及一种确定设置于加工装置的加工刀具的刀刃的顶端位置的机上测量装置、机床以及机上测量方法。
背景技术
在用机床进行高精度的机械加工时，需要求出安装于机床的加工刀具的刀刃的顶端位置。作为测量刀刃的顶端位置的技术，有接触式的刀具长测量装置。但是，进行以纳米为单位的加工的机床的刀刃锐利，有因外力而破损之虞，所以不优选使用接触式的刀具长测量装置。
在日本专利特开2000－055628号公报中，公开了不使用接触式的刀具长测量装置地测量机床的刀刃的顶端位置的方法。在该方法中，将激光投射至安装于加工中心的主轴的球头铣刀的顶端，检测阴影，检测刀刃的顶端位置。
发明内容
发明要解决的课题
存在由透明的构件(例如单晶金刚石等)形成的加工刀具。当将激光投射至透明的加工刀具时，激光透射刀刃。这样，根据加工刀具的材料，有时无法通过投射激光的方法来检测顶端位置。
因而，本发明的目的在于提供不论加工刀具的材料如何都能够测量刀刃的顶端位置的机上测量装置、机床以及机上测量方法。
用于解决课题的技术手段
本发明的第1方案为一种机上测量装置，其确定设置于加工装置的加工刀具的刀刃的顶端位置，该机上测量装置具备：测量部，其测量由所述加工刀具加工了的加工工件中的、未由所述加工刀具加工的基准平面的高度以及由所述加工刀具加工了的加工面的高度；以及确定部，其基于在所述加工工件的加工时指定的加工深度的信息以及由所述测量部测量的所述基准平面的高度以及所述加工面的高度，确定所述加工刀具的所述刀刃的所述顶端位置。
本发明的第2方案为一种机床，其具备第1方案的机上测量装置。
本发明的第3方案为一种确定设置于加工装置的加工刀具的刀刃的顶端位置的机上测量方法，该机上测量方法具备：测量工序，测量由所述加工刀具加工了的加工工件中的、未由所述加工刀具加工的基准平面的高度以及由所述加工刀具加工了的加工面的高度；以及确定工序，基于在所述加工工件的加工时指定的加工深度的信息和在所述测量工序中测量的所述基准平面的高度以及所述加工面的高度，确定所述加工刀具的所述刀刃的所述顶端位置。
发明的效果
根据本发明，不论加工刀具的材料如何都能够测量刀刃的顶端位置。
上述目的、特征以及优点将从参考添加的附图说明的以下的实施方式的说明容易地了解。
附图说明
图1为表示机床的外观的示意图。
图2为表示机床的一部分构成的框图。
图3为表示机床的一部分构成的框图。
图4为表示测量基准平面的高度和凹部的底面的高度的状态的图。
图5为表示确定加工刀具的刀刃的顶端位置的处理的流程图。
图6为表示形成V槽的加工面的截面的图。
图7为表示利用加工刀具形成截面形状为等腰三角形的V槽的状态的图。
图8为表示利用加工刀具形成截面形状不为等腰三角形的V槽的状态的图。
图9为表示接触件进入至V槽的状态的图。
图10为表示第3实施方式中的接触件的动作的图。
图11为表示第4实施方式中的接触件的动作的图。
具体实施方式
关于本发明的机上测量装置、机床以及机上测量方法，举出优选的实施方式，参考附图，在以下详细地进行说明。
[1.机床的结构]
使用图1～图3，说明机床10的结构。在以下的说明中，将与水平面平行并相互正交的两个轴设为x轴、y轴，将与铅垂面平行的轴设为z轴。另外，将x轴的一侧设为前方，将另一侧设为后方。另外，将y轴的一侧设为右方，将另一侧设为左方。另外，将z轴的一侧设为上方，将另一侧设为下方。但是，也可以是x轴、y轴、z轴中的任意一个为沿着前后方向、左右方向、上下方向。
机床10作为对加工工件90实施以纳米为单位的加工的加工装置12而发挥功能，另外，还作为进行加工后的加工工件90的机上测量的机上测量装置14而发挥功能。
如图1所示，机床10具有床身16、工作台驱动部18、工作台20、立柱22、旋转体驱动部24、旋转体26、旋转板28以及控制装置30。
床身16支承机床10的所有的构件。如图2所示，工作台驱动部18具有x轴伺服放大器32x、x轴伺服马达34x、x轴编码器36x、x轴移动机构38x、y轴伺服放大器32y、y轴伺服马达34y、y轴编码器36y以及y轴移动机构38y。x轴移动机构38x和y轴移动机构38y具有滚珠丝杠等动力传递机构。当x轴伺服放大器32x从控制装置30输入目标值，对x轴伺服马达34x输出动力信号时，x轴伺服马达34x旋转，x轴移动机构38x使工作台20沿着x轴动作。同样地，当y轴伺服放大器32y从控制装置30输入目标值，对y轴伺服马达34y输出动力信号时，y轴伺服马达34y旋转，y轴移动机构38y使工作台20沿着y轴动作。
返回至图1，立柱22支承旋转体驱动部24。如图2所示，旋转体驱动部24具有旋转体驱动器40、旋转马达42、旋转机构44、z轴伺服放大器32z、z轴伺服马达34z、z轴编码器36z以及z轴移动机构38z。旋转机构44具有齿轮等动力传递机构。z轴移动机构38z具有滚珠丝杠等动力传递机构。当旋转体驱动器40从控制装置30输入旋转指示，对旋转马达42输出动力信号时，旋转马达42旋转，旋转机构44使旋转体26以与x轴平行的轴为中心而旋转。通过旋转体26的旋转，加工刀具48和探针52中的任意方朝向下方。当z轴伺服放大器32z从控制装置30输入目标值，对z轴伺服马达34z输出动力信号时，z轴伺服马达34z旋转，z轴移动机构38z使旋转体26沿着z轴动作。
旋转体26沿着前后方向延伸，通过旋转体驱动部24的动作相对于立柱22在上下方向上移动。在旋转体26的前端安装旋转板28。在旋转板28的前表面固定1组刀具安装部46和探针52。刀具安装部46支承具有刀刃50的加工刀具48。自由进行加工刀具48向刀具安装部46的安装和加工刀具48从刀具安装部46的卸下。探针52的顶端具有曲面的接触件54。接触件54例如为球体。探针52安装于相对于刀具安装部46偏离90度的位置。如图2、图3所示，探针52具有压力传感器56。
如图3所示，控制装置30相对于工作台驱动部18、旋转体驱动部24以及探针52用信号线连接。控制装置30具有运算部60和存储部62。运算部60由CPU等处理器构成。运算部60通过执行存储于存储部62的程序，从而作为切换控制部64、加工控制部66以及测量控制部68发挥功能。在机床10被用作加工装置12的情况下，运算部60作为加工控制部66发挥功能。另一方面，在机床10被用作机上测量装置14的情况下，运算部60作为测量控制部68发挥功能。
切换控制部64与操作者使用操作装置(未图示)进行的切换操作相应地，或者与从加工处理向机上测量处理或者从机上测量处理向加工处理的转移相应地，控制旋转体26的旋转动作，使加工刀具48和探针52中的任意方朝向下方向。
加工控制部66还作为位置校正部70和加工动作指示部72发挥功能。位置校正部70在由机上测量装置14确定加工刀具48的刀刃50的顶端位置的情况下，校正存储于存储部62的加工刀具48的刀刃50的顶端位置的信息。加工动作指示部72在加工处理时，基于加工程序84将加工动作的目标值输出至x轴伺服放大器32x、y轴伺服放大器32y以及z轴伺服放大器32z。
测量控制部68还作为测量动作指示部76、接触检测部78、高度测量部80以及确定部82发挥功能。其中，将测量动作指示部76、接触检测部78以及高度测量部80统称为测量部74。测量动作指示部76在机上测量处理时，基于测量程序86将测量动作的目标值输出至x轴伺服放大器32x、y轴伺服放大器32y以及z轴伺服放大器32z。接触检测部78监视由压力传感器56检测的压力值，判断加工工件90与接触件54是否接触。高度测量部80将由z轴编码器36z检测的检测值作为高度的测量值而进行判定。进而，高度测量部80根据需要而校正测量值。关于测量值的校正，在第2实施方式以后进行说明。确定部82确定加工刀具48的刀刃50的顶端位置。
存储部62由RAM、ROM、硬盘等各种存储器构成。存储部62存储加工程序84、测量程序86以及刀具信息88。加工程序84为指定加工刀具48的动作的程序。测量程序86为指定探针52的动作的程序。刀具信息88为表示加工刀具48的种类、形状、尺寸以及安装角度等的信息。刀具信息88包含加工刀具48的刀刃50的顶端位置的信息。
[2.机上测量装置14的动作]
[2.1.第1实施方式]
当操作者在操作装置(未图示)中进行规定操作时，切换控制部64使旋转板28旋转而使加工刀具48朝向下方。此时，机床10作为加工装置12发挥功能。此时，操作者测量加工刀具48的轴线108(参考图7等)的角度，将该角度作为加工刀具48的刀刃50的安装角度而输入至存储部62。
如图4所示，加工动作指示部72执行加工程序84，在加工工件90中形成预定深度的凹部96。在本实施方式中，将加工工件90中的、未加工的非加工面设为基准平面92，将凹部96的底面98设为加工面94。
切换控制部64根据通过由操作者对操作装置(未图示)进行操作而输出的切换信号，或者将加工程序84的结束作为触发，使旋转板28旋转而使探针52朝向下方。此时，机床10作为机上测量装置14发挥功能。测量部74根据通过由操作者对操作装置(未图示)进行操作而输出的测量开始信号，或者将旋转板28的旋转结束作为触发，开始测量程序86的执行。
当执行测量程序86时，如图4所示，测量部74使探针52相对移动而测量基准平面92的高度和加工面94的高度，确定部82基于由测量部74得到的测量结果来确定加工刀具48的刀刃50的顶端位置。使用图5，说明具体的处理。
在步骤S1中，测量部74测量基准平面92的高度。在此，测量部74(测量动作指示部76、接触检测部78、高度测量部80)进行如下处理。测量动作指示部76使工作台20在x－y平面内相对移动，使基准平面92靠近探针52的接触件54的正下方。靠近接触件54的基准平面92的位置在测量程序86中预先确定。进而，测量动作指示部76使旋转体26沿着z轴移动，使探针52的接触件54靠近基准平面92。接触检测部78在由压力传感器56检测的压力值超过存储于存储部62的阈值的情况下，检测为接触件54与基准平面92接触。此时，高度测量部80使由z轴编码器36z检测的检测值作为基准平面92的高度而存储于存储部62。进而，测量动作指示部76使旋转体26沿着z轴移动，使探针52的接触件54远离基准平面92。
在步骤S2中，测量部74测量凹部96的底面98的高度。基本的处理与步骤S1相同。测量动作指示部76使工作台20在x－y平面内相对移动，使凹部96靠近探针52的接触件54的正下方。靠近接触件54的凹部96的位置在测量程序86中预先确定。进而，测量动作指示部76使旋转体26沿着z轴移动，使探针52的接触件54靠近凹部96的底面98。接触检测部78在由压力传感器56检测的压力值超过存储于存储部62的阈值的情况下，检测为接触件54与底面98接触。此时，高度测量部80使由z轴编码器36z检测的检测值作为底面98的高度而存储于存储部62。进而，测量动作指示部76使旋转体26沿着z轴移动，使探针52的接触件54远离凹部96的底面98。
在步骤S3中，高度测量部80计算加工面94的高度。在第1实施方式中，高度测量部80将在步骤S2中测量出的底面98的高度作为加工面94的高度。
在步骤S4中，确定部82确定刀刃50的顶端位置。确定部82基于在加工工件90的加工时在加工程序84中指定的加工深度的信息、测量出的基准平面92的高度以及测量出的加工面94的高度，确定加工刀具48的刀刃50的顶端位置。例如，在加工程序84中加工深度被设为D1，另一方面，在基准平面92的高度与加工面94的高度之差为D2(<D1)的情况下，刀刃50的顶端位置向上方向偏离(D1－D2)。确定部82确定这样的偏离。确定部82将偏离的信息、即偏离的方向和深度发送至加工控制部66的位置校正部70。接收到偏离的信息的位置校正部70校正存储于存储部62的加工刀具48的刀刃50的顶端位置的信息。
[2.2.第2实施方式]
说明能够进一步提高第1实施方式的测量精度的第2实施方式。在此，设想加工装置12依照加工程序84而进行槽加工的实施方式。
机床10一边在与第1方向交叉的第2方向上使加工刀具48偏移预定间距，一边依次进行使加工刀具48的刀刃50抵接于加工工件90并使其在第1方向上相对移动的槽加工。例如，将第1方向设为后方向，将第2方向设为左方向。如图6所示，在加工工件90的凹部96的底面98形成剖面为V字形状的V槽100。由V槽100的两个壁面106形成的角度与刀刃50的顶端的开角相同。V槽100沿着槽加工的刀刃50的移动轨迹而形成。即，V槽100向第1方向延伸，向第2方向连续地排列。
在第1实施方式中，高度测量部80将在探针52的接触件54与底面98接触时由z轴编码器36z检测的检测值设为加工面94的高度(深度)，确定加工刀具48的刀刃50的顶端位置。在为该测量方法的情况下，为了准确地确定刀刃50的顶端位置，需要使探针52的接触件54与V槽100的最深部102接触。但是，在探针52的接触件54比V槽100的宽度(＝间距)大的情况下，接触件54不进入至V槽100。因此，探针52的接触件54与最深部102不接触。
因而，在第2实施方式中，高度测量部80校正由z轴编码器36z检测的检测值，从而计算加工面94的高度。具体而言，高度测量部80计算V槽100的深度(顶部104～最深部102的长度)，将该计算值与由z轴编码器36z检测的检测值相加。在此，由z轴编码器36z检测的检测值为V槽100的顶部104的高度。例如，高度测量部80进行如下计算。
[A.V槽100的截面形状为等腰三角形的情况]
使用图7，说明计算截面形状为等腰三角形的V槽100的深度的方法。例如，在加工刀具48的刀刃50以轴线108为中心而线对称，加工刀具48的轴线108相对于加工工件90垂直的情况下，V槽100的截面形状为等腰三角形。
高度测量部80从刀具信息88输入加工刀具48的刀刃50的顶端形状的信息和加工刀具48的轴线108的角度的信息，判定V槽100是否为等腰三角形。高度测量部80在V槽100为等腰三角形的情况下，通过下述(1)式来计算V槽100的深度。
D＝(P/2)×tan{90－(θ1/2)}…(1)
θ1：刀刃50的顶端的开角(根据刀具信息88而已知)
P：V槽100的间距(根据加工程序84而已知)
D：V槽100的深度
高度测量部80将在上述(1)式中计算出的V槽100的深度(D)与由z轴编码器36z检测的检测值相加，将其计算结果作为加工面94的高度。在此相加意味着在深度方向上将计算结果加到测量出的高度。
[B.V槽100的截面形状不为等腰三角形的情况]
使用图8，说明计算截面形状不为等腰三角形的V槽100的深度的方法。例如，在以即使加工刀具48的刀刃50以轴线108为中心而线对称，也使轴线108相对于加工工件90倾斜的方式，将加工刀具48安装于加工装置12的情况下，V槽100的截面形状为等腰三角形以外的三角形。
高度测量部80从刀具信息88输入加工刀具48的刀刃50的顶端形状的信息和加工刀具48的轴线108的角度的信息，判定V槽100是否为等腰三角形。在判定为V槽100不为等腰三角形的情况下，通过下述(2)式来计算V槽100的深度。
D＝P×tanθ2×tanθ3/(tanθ2+tanθ3)…(2)
θ2＝90－{(θ1/2)－θ0}…(3)
θ3＝90－{(θ1/2)+θ0}…(4)
θ0：轴线108的角度(根据刀具信息88而已知)
θ1：刀刃50的顶端的开角(根据刀具信息88而已知)
P：V槽100的间距(根据加工程序84而已知)
D：V槽100的深度
[(2)式的计算过程]
D按照下述2式表示。
D＝L×tanθ2
D＝(P－L)×tanθ3
根据上述2式，L按照下述式表示。
L＝(P×tanθ3)/(tanθ2+tanθ3)
因而，
D＝P×tanθ2×tanθ3/(tanθ2+tanθ3)
高度测量部80将在上述(2)式中计算出的V槽100的深度(D)与由z轴编码器36z检测的检测值相加，将其计算结果作为加工面94的高度。
此外，还能够不通过上述(2)式，而通过下述(5)式、(6)式来计算V槽100的深度(D)。
D＝P×sinθ3×cos(θ1+θ3)/sinθ1…(5)
D＝P×(1+tanθ1/2)×tanθ0/2tan(θ1/2)…(6)
[2.3.第3实施方式]
说明能够进一步提高第2实施方式的测量精度的第3实施方式。
上述第2实施方式为计算将由z轴编码器36z检测的检测值假定为V槽100的顶部104的高度的情况下的加工面94的高度的方法。但是，如图9所示，探针52的接触件54的一部分有时进入至V槽100。在该情况下，由z轴编码器36z检测的检测值被检测为比V槽100的顶部104的高度稍微深的高度。这样，在第2实施方式中，有可能会包含些微的误差。在第3实施方式中，测量部74为了减少该误差而进行以下的处理。
如图10所示，测量动作指示部76控制y轴伺服马达34y，每隔预定距离而重复进行探针52在第2方向上的相对移动以及停止。测量动作指示部76在使y轴伺服马达34y停止的各位置处，控制z轴伺服马达34z，使接触件54与加工面94接触。高度测量部80使由z轴编码器36z检测的检测值存储于存储部62。在相互邻接的两个测量位置的间隔为V槽100的间距以外的情况下，存储多个不同的检测值。高度测量部80选择存储的检测值中的表示最浅的高度的检测值，将其设为V槽100的顶部104的高度。高度测量部80将利用在第2实施方式中说明的方法计算出的V槽100的深度(D)与选择出的V槽100的顶部104的高度相加，将其计算结果作为加工面94的高度。
[2.4.第4实施方式]
说明能够进一步提高第3实施方式的测量精度的第4实施方式。
如图11所示，测量动作指示部76控制y轴伺服马达34y以及z轴伺服马达34z，使探针52的接触件54与加工面94接触，并使其向第2方向相对移动。为了提高精度，需要使移动量成为至少V槽100的间距以上。在探针52的相对移动时，高度测量部80使由z轴编码器36z检测的检测值存储于存储部62。检测值为连续地增减的值。高度测量部80选择存储的检测值中的表示最浅的高度的检测值，将其设为V槽100的顶部104的高度。
[3.变形例]
在上述实施方式中，机床10使工作台20沿着x－y平面移动，使旋转体26沿着z轴移动。但是，机床10也可以使工作台20和旋转体26中的任意方沿着x轴、y轴、z轴移动。
机床10在旋转板28上具有1组刀具安装部46，支承1个加工刀具48。但是，机床10也可以在旋转板28上具有多组刀具安装部46，支承两个以上的加工刀具48。另外，也可以设置刀具更换装置，其接近机床10，从刀具收纳部取出加工刀具48，安装于刀具安装部46。
也可以不使用加工工件90，而使用伪工件。另外，机上测量装置14也可以对由其它装置加工的加工工件90进行机上测量，确定该装置中的加工刀具48的刀刃50的顶端位置。另外，基准平面92也可以为由其它加工刀具48加工了的面。
[4.从实施方式得到的发明]
以下，对能够从上述实施方式以及变形例掌握的发明进行记载。
本发明的第1方案为一种机上测量装置14，其确定设置于加工装置12的加工刀具48的刀刃50的顶端位置，该机上测量装置14具备：测量部74，其测量由所述加工刀具48加工了的加工工件90中的、未由所述加工刀具48加工的基准平面92的高度以及由所述加工刀具48加工了的加工面94的高度；以及确定部82，其基于在所述加工工件90的加工时指定的加工深度的信息和由所述测量部74测量的所述基准平面92的高度以及所述加工面94的高度，确定所述加工刀具48的所述刀刃50的所述顶端位置。
根据上述结构，通过计算基准平面92的高度与加工面94的高度之差，从而测量实际加工的加工深度，通过比较该加工深度和在加工时指定的加工深度，从而确定加工装置12中的加工刀具48的刀刃50的顶端位置。实际加工的加工深度能够用探针52等测量。因而，不论加工刀具48的材料如何，都能够测量刀刃50的顶端位置。
在本发明的第1方案中，也可以是所述加工装置12一边在与所述第1方向交叉的第2方向(例如左方向)上使所述加工刀具48偏移预定间距，一边进行使所述加工刀具48的所述刀刃50抵接于所述加工工件90并使其在第1方向(例如后方向)上相对移动的槽加工，从而在所述加工工件90中形成所述加工深度的凹部96，所述凹部96的底面98具有与所述刀刃50的顶端形状一致的截面形状的多个V槽100在所述第1方向上延伸并且在所述第2方向上连续地排列的所述加工面94。
在本发明的第1方案中，也可以具备：探针52，其具有比所述V槽100的宽度大的接触件54；第1马达(z轴伺服马达34z)，其使所述探针52向靠近所述加工工件90的方向和远离所述加工工件90的方向相对移动；以及第1旋转位置传感器(z轴编码器36z)，其检测所述第1马达的旋转位置，所述测量部74在控制所述第1马达而使所述探针52与所述基准平面92靠近从而使所述接触件54与所述基准平面92接触时，基于由所述第1旋转位置传感器检测的检测值，计算所述基准平面92的高度，在控制所述第1马达而使所述探针52与所述加工面94靠近从而使所述接触件54与所述加工面94接触时，基于由所述第1旋转位置传感器检测的检测值、所述预定间距的信息以及所述刀刃50的所述顶端形状的信息，计算所述加工面94的高度。
在本发明的第1方案中，也可以具备：第2马达(y轴伺服马达34y)，其使所述探针52在所述第2方向(例如左方向)上相对移动；以及第2旋转位置传感器(y轴编码器36y)，其检测所述第2马达的旋转位置，所述测量部74控制所述第2马达而使所述探针52在所述第2方向上相对移动，基于在多个位置处由所述第2旋转位置传感器检测的检测值中的表示最浅的高度的检测值、所述预定间距的信息以及所述刀刃50的所述顶端形状的信息，计算所述加工面94的高度。
根据上述结构，在加工面94形成有刀刃50的顶端形状所引起的微细的V槽100，即使探针52的接触件54无法与V槽100的最深部102接触，也能够通过计算来求出最深部102的高度。因此，能够准确地求出加工面94的高度。作为结果，能够准确地确定加工刀具48的刀刃50的顶端位置。
在本发明的第1方案中，也可以具备：第2马达(y轴伺服马达34y)，其使所述探针52在所述第2方向(例如左方向)上相对移动；以及第2旋转位置传感器(y轴编码器36y)，其检测所述第2马达的旋转位置，所述测量部74控制所述第2马达而使所述探针52的所述接触件54与所述加工面94接触，并使其在所述第2方向上相对移动，基于由所述第2旋转位置传感器检测的检测值中的表示最浅的高度的检测值、所述预定间距的信息以及所述刀刃50的所述顶端形状的信息，计算所述加工面94的高度。
根据上述结构，在加工面94形成有刀刃50的顶端形状所引起的微细的V槽100，即使探针52的接触件54无法与V槽100的最深部102接触，也能够通过计算来求出最深部102的高度。尤其是，能够准确地计算从V槽100的顶部104至最深部102为止的深度。因此，能够更准确地求出加工面94的高度。作为结果，能够更准确地确定加工刀具48的刀刃50的顶端位置。
本发明的第2方案为一种机床10，其具备第1方案的机上测量装置14。
本发明的第3方案为一种机上测量方法，其确定设置于加工装置12的加工刀具48的刀刃50的顶端位置，该机上测量方法具备：测量工序，测量由所述加工刀具48加工了的加工工件90中的、未由所述加工刀具48加工的基准平面92的高度以及由所述加工刀具48加工了的加工面94的高度；以及确定工序，基于在所述加工工件90的加工时指定的加工深度的信息和在所述测量工序中测量的所述基准平面92的高度以及所述加工面94的高度，确定所述加工刀具48的所述刀刃50的所述顶端位置。
根据上述结构，通过计算基准平面92的高度与加工面94的高度之差，从而测量实际加工的加工深度，通过比较该加工深度和在加工时指定的加工深度，从而确定加工装置12中的加工刀具48的刀刃50的顶端位置。实际加工的加工深度能够用探针52等测量。因而，不论加工刀具48的材料如何，都能够测量刀刃50的顶端位置。
在本发明的第3方案中，也可以是所述加工装置12一边在与第1方向交叉的第2方向(例如左方向)上使所述加工刀具48偏移预定间距，一边依次进行使所述加工刀具48的所述刀刃50抵接于所述加工工件90而在所述第1方向(例如后方向)上相对移动的槽加工，从而在所述加工工件90中形成所述加工深度的凹部96，所述凹部96的底面98具有与所述刀刃50的顶端形状一致的截面形状的多个V槽100在所述第1方向上延伸并且在所述第2方向上连续地排列的所述加工面94。
在本发明的第3方案中，也可以具备：探针52，其具有比所述V槽100的宽度大的接触件54；第1马达(z轴伺服马达34z)，其使所述探针52向靠近所述加工工件90的方向和远离所述加工工件90的方向相对移动；以及第1旋转位置传感器(z轴编码器36z)，其检测所述第1马达的旋转位置，所述测量工序具备以下工序：在控制所述第1马达而使所述探针52与所述基准平面92靠近从而使所述接触件54与所述基准平面92接触时，基于由所述第1旋转位置传感器检测的检测值来计算所述基准平面92的高度；以及在控制所述第1马达而使所述探针52与所述加工面94靠近从而使所述接触件54与所述加工面94接触时，基于由所述第1旋转位置传感器检测的检测值、所述预定间距的信息以及所述刀刃50的所述顶端形状的信息来计算所述加工面94的高度。
在本发明的第3方案中，也可以具备：第2马达(y轴伺服马达34y)，其使所述探针52在所述第2方向(例如左方向)上相对移动；以及第2旋转位置传感器(y轴编码器36y)，其检测所述第2马达的旋转位置，所述测量工序具备以下工序：控制所述第2马达而使所述探针52在所述第2方向上相对移动，基于在多个位置处由所述第2旋转位置传感器检测的检测值中的表示最浅的高度的检测值、所述预定间距的信息以及所述刀刃的所述顶端形状的信息，计算所述加工面94的高度。
根据上述结构，在加工面94形成有刀刃50的顶端形状所引起的微细的V槽100，即使探针52的接触件54无法与V槽100的最深部102接触，也能够通过计算来求出最深部102的高度。因此，能够准确地求出加工面94的高度。作为结果，能够准确地确定加工刀具48的刀刃50的顶端位置。
在本发明的第3方案中，也可以具备：第2马达(y轴伺服马达34y)，其使所述探针52在所述第2方向(例如左方向)上相对移动；以及第2旋转位置传感器(y轴编码器36y)，其检测所述第2马达的旋转位置，所述测量工序具备以下工序：控制所述第2马达而使所述探针52的所述接触件54与所述加工面94接触，并使其在所述第2方向上相对移动，基于由所述第2旋转位置传感器检测的检测值中的表示最浅的高度的检测值、所述预定间距的信息以及所述刀刃50的所述顶端形状的信息，计算所述加工面94的高度的工序。
根据上述结构，在加工面94形成有刀刃50的顶端形状所引起的微细的V槽100，即使探针52的接触件54无法与V槽100的最深部102接触，也能够通过计算来求出最深部102的高度。尤其是，能够准确地计算从V槽100的顶部104至最深部102为止的深度。因此，能够更准确地求出加工面94的高度。作为结果，能够更准确地确定加工刀具48的刀刃50的顶端位置。
此外，本发明的机上测量装置、机床以及机上测量方法不限于上述实施方式以及变形例，能够不脱离本发明的要旨，而采用各种结构，这是当然的。

Claims (11)

1.一种机上测量装置，其确定设置于加工装置的加工刀具的刀刃的顶端位置，该机上测量装置的特征在于，具备：
测量部，其测量由所述加工刀具加工了的加工工件中的、未由所述加工刀具加工的基准平面的高度以及由所述加工刀具加工了的加工面的高度；以及
确定部，其基于在所述加工工件的加工时指定的加工深度的信息以及由所述测量部测量的所述基准平面的高度以及所述加工面的高度，确定所述加工刀具的所述刀刃的所述顶端位置。
2.根据权利要求1所述的机上测量装置，其特征在于，
所述加工装置一边在与第1方向交叉的第2方向使所述加工刀具偏移预定间距，一边依次进行使所述加工刀具的所述刀刃抵接于所述加工工件并使其在所述第1方向上相对移动的槽加工，从而在所述加工工件中形成所述加工深度的凹部，
所述凹部的底面具有与所述刀刃的顶端形状一致的截面形状的多个V槽在所述第1方向上延伸并且在所述第2方向上连续地排列的所述加工面。
3.根据权利要求2所述的机上测量装置，其特征在于，具备：
探针，其具有比所述V槽的宽度大的接触件；
第1马达，其使所述探针向靠近所述加工工件的方向和远离所述加工工件的方向相对移动；以及
第1旋转位置传感器，其检测所述第1马达的旋转位置，
所述测量部
在控制所述第1马达而使所述探针与所述基准平面靠近从而使所述接触件与所述基准平面接触时，基于由所述第1旋转位置传感器检测的检测值，计算所述基准平面的高度，
在控制所述第1马达而使所述探针与所述加工面靠近从而使所述接触件与所述加工面接触时，基于由所述第1旋转位置传感器检测的检测值、所述预定间距的信息以及所述刀刃的所述顶端形状的信息，计算所述加工面的高度。
4.根据权利要求3所述的机上测量装置，其特征在于，具备：
第2马达，其使所述探针在所述第2方向上相对移动；以及
第2旋转位置传感器，其检测所述第2马达的旋转位置，
所述测量部控制所述第2马达而使所述探针在所述第2方向上相对移动，基于在多个位置处由所述第2旋转位置传感器检测的检测值中的表示最浅的高度的检测值、所述预定间距的信息以及所述刀刃的所述顶端形状的信息，计算所述加工面的高度。
5.根据权利要求3所述的机上测量装置，其特征在于，具备：
第2马达，其使所述探针在所述第2方向上相对移动；以及
第2旋转位置传感器，其检测所述第2马达的旋转位置，
所述测量部控制所述第2马达而使所述探针的所述接触件与所述加工面接触，并使其在所述第2方向上相对移动，基于由所述第2旋转位置传感器检测的检测值中的表示最浅的高度的检测值、所述预定间距的信息以及所述刀刃的所述顶端形状的信息，计算所述加工面的高度。
6.一种机床，该机床的特征在于，
所述机床具备权利要求1～5中的任意一项所述的机上测量装置。
7.一种机上测量方法，其确定设置于加工装置的加工刀具的刀刃的顶端位置，该机上测量方法的特征在于，具备：
测量工序，测量由所述加工刀具加工了的加工工件中的、未由所述加工刀具加工的基准平面的高度以及由所述加工刀具加工了的加工面的高度；以及
确定工序，基于在所述加工工件的加工时指定的加工深度的信息和在所述测量工序中测量的所述基准平面的高度以及所述加工面的高度，确定所述加工刀具的所述刀刃的所述顶端位置。
8.根据权利要求7所述的机上测量方法，其特征在于，
所述加工装置一边在与第1方向交叉的第2方向上使所述加工刀具偏移预定间距，一边依次进行使所述加工刀具的所述刀刃抵接于所述加工工件并使其在第1方向上相对移动的槽加工，从而在所述加工工件中形成所述加工深度的凹部，
所述凹部的底面具有与所述刀刃的顶端形状一致的截面形状的多个V槽在所述第1方向上延伸并且在所述第2方向上连续地排列的所述加工面。
9.根据权利要求8所述的机上测量方法，其特征在于，具备：
探针，其具有比所述V槽的宽度大的接触件；
第1马达，其使所述探针向靠近所述加工工件的方向和远离所述加工工件的方向相对移动；以及
第1旋转位置传感器，其检测所述第1马达的旋转位置，
所述测量工序具备以下工序：
在控制所述第1马达而使所述探针与所述基准平面靠近从而使所述接触件与所述基准平面接触时，基于由所述第1旋转位置传感器检测的检测值来计算所述基准平面的高度；以及
在控制所述第1马达而使所述探针与所述加工面靠近从而使所述接触件与所述加工面接触时，基于由所述第1旋转位置传感器检测的检测值、所述预定间距的信息以及所述刀刃的所述顶端形状的信息来计算所述加工面的高度。
10.根据权利要求9所述的机上测量方法，其特征在于，具备：
第2马达，其使所述探针在所述第2方向上相对移动；以及
第2旋转位置传感器，其检测所述第2马达的旋转位置，
所述测量工序具备以下工序：控制所述第2马达而使所述探针在所述第2方向上相对移动，基于在多个位置处由所述第2旋转位置传感器检测的检测值中的表示最浅的高度的检测值、所述预定间距的信息以及所述刀刃的所述顶端形状的信息，计算所述加工面的高度。
11.根据权利要求9所述的机上测量方法，其特征在于，具备：
第2马达，其使所述探针在所述第2方向上相对移动；以及
第2旋转位置传感器，其检测所述第2马达的旋转位置，
所述测量工序具备以下工序：控制所述第2马达而使所述探针的所述接触件与所述加工面接触，并使其在所述第2方向上相对移动，基于由所述第2旋转位置传感器检测的检测值中的表示最浅的高度的检测值、所述预定间距的信息以及所述刀刃的所述顶端形状的信息来计算所述加工面的高度的工序。
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