JP2003170335A - 転削工具の測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速回転している転削工具の振れ量および振
れを含んだ刃径などを測定できるようにする。 【解決手段】 振れ測定装置１０は、検出部２０と制御
・演算部３０とを有する。制御・演算部３０のＬＥＤ駆
動制御部３２は、適宜の間隔で検出部２０のＬＥＤ２１
にパルス状の光を放射させ、転削工具１２の影２７を光
センサ２５の上に投影する。制御・演算部３０の信号処
理部３４は、ＬＥＤ２１が光を放射するたびに光センサ
２５を構成している受光素子の出力信号を読み込み、回
転している転削工具１２のパルス状光が照射されたとき
の影２７の位置を求めて転削工具１２の振れ量を求め
る。転削工具１２は、送り制御装置１４によって軸方向
に移動するようになっていて、軸方向の複数箇所におい
て振れ量が検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ドリルやエンドミ
ルなどの回転切削工具の回転による振れ量および振れを
含んだ刃径など、回転時における切刃を直接測定する方
法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の技術革新に伴い、電化製品や情報
通信機器などの電気・電子機器の高性能化および小型化
が急激に進行し、これらの製品に使用される部品や金型
の小型化、高精度化が要求されている。そして、このよ
うな状況に対応するため、ドリルやエンドミル等の回転
切削工具（転削工具）の小径化、高精度化が図られ、非
常に精度の高い切削加工が要求されている。

【０００３】高い加工精度を得るためには、転削工具の
回転時における状態を把握することが重要である。特
に、転削工具の回転に伴う振れは、加工精度に大きな影
響を与える。しかも、転削工具の回転振れは、チャック
を介して転削工具を回転させるスピンドルの状態や製造
誤差、スピンドルのチャックへの転削工具の装着状態な
どによって変化する。しかも、転削工具は、刃が摩耗す
るためにある程度使用した段階で交換しなければならな
い。このため、一般に、精密加工の分野においては、転
削工具を交換するたびごとに回転振れを求めて所定の加
工精度が得られるようにしている。

【０００４】ところが、現在、マシニングセンタに代表
される転削工具を用いる工作機械においては、装着した
転削工具を高速回転させた使用状態での回転振れを求め
ることが困難であるため、通常、次のような方法によっ
て求めた値を、転削工具の使用時における回転振れの代
用としている。

【０００５】その第１の方法は、転削工具の代わりに丸
棒をチャックに装着し、丸棒を回転させて側方から丸棒
に光を照射し、その振れ量を光学的に求める。また、第
２の方法として、スピンドルのチャックに転削工具を装
着し、ダイヤルゲージを転削工具の周面に接触させると
ともに、スピンドルを手などによってゆっくり回転さ
せ、転削工具の各外周切刃位置におけるダイヤルゲージ
の指針が示す値の変化の最大値を目で読み取り、この値
を転削工具の振れの値としている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した第１の方法
は、丸棒を高速回転させた状態で振れを測定することが
可能である。しかし、この方法は、丸棒を転削工具の代
用としているため、得た振れの値が実際に転削工具を使
用している状態における振れと異なっているおそれがあ
る。しかも、転削工具の回転振れは、前記したように、
転削工具をスピンドルのチャックへ装着するごとに変化
するため、丸棒を回転させて得た振れ量を代用したので
は高精度な加工が困難である。

【０００７】また、第２のダイヤルゲージによる振れの
測定は、ダイヤルゲージを転削工具に接触させるため、
転削工具を高速回転させた状態での振れを測定すること
ができず、スピンドルを手によって回転させて測定する
いわゆる静的な振れしか得ることができない。また、第
２の方法は、ダイヤルゲージを転削工具に接触させるた
め、転削工具の切刃を損傷するおそれがあるばかりでな
く、直径が１ｍｍ以下のような小径の工具の場合、折損
させるおそれがあり、測定することができない。

【０００８】一方、特許第２５０５５３４号公報には、
回転している転削工具の側方から光を照射し、転削工具
の影を受光素子に投影し、投影された影から転削工具の
直径（刃径）と振れ量とを求める工具検出装置が提案さ
れている。

【０００９】ところが、特許第２５０５５３４号公報に
記載されている発明は、回転している転削工具に光を連
続的に照射し、工具の１回転する間における受光素子の
出力の変化から振れを測定するようにしているが、平均
的な振れしか得られず、本当の振れがどの程度のものか
を知ることができず、加工精度を充分に高めることが困
難である。

【００１０】本発明は、前記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、高速回転している転削工具の振
れ量および振れを含んだ刃径など、回転時の切刃を直接
測定できるようにすることを目的としている。また、本
発明は、転削工具による加工精度を向上できるようにす
ることを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、加工精度
の向上を図るために研究し、種々実験を行なった結果、
転削工具に回転振れが生じている場合、切刃が螺旋状に
形成してあると、転削工具の振れ量が転削工具の軸方向
に沿って正弦波状に周期的に変化する現象を見出した。
また、本発明者等は、転削工具の先端の振れ量が、転削
工具を回転させるスピンドルの不釣合い位置に対する、
転削工具先端の刃の位相と一定の関係があることを見出
した。本発明者等の研究によると、例えば２枚刃の場
合、スピンドルの不釣合い位置に対する工具先端の刃の
位相が０度であると、転削工具先端の振れ量が最大とな
り、前記位相が９０度であると、転削工具先端の振れ量
が最小（零）となる。本発明は、上記の知見に基づいて
なされたものである。

【００１２】すなわち、本発明に係る転削工具の測定方
法は、回転している転削工具の側方から光を照射して前
記転削工具の影を光センサ上に投影し、前記転削工具の
軸方向の複数位置において、前記光センサの出力信号に
基づいて投影された前記影の両端位置を検出し、これら
検出した前記影の両端位置に基づいて、前記転削工具の
刃径、前記転削工具の振れ量、前記転削工具の振れを含
んだ刃径の少なくとも１つを求めることを特徴としてい
る。

【００１３】また、本発明に係る転削工具の測定方法
は、回転している転削工具の側方から光を照射して前記
転削工具の影を光センサ上に投影し、前記転削工具の軸
方向の複数位置において、前記光センサの出力信号に基
づいて投影された前記影の一側端位置を検出し、これら
検出した前記影の一側端位置に基づいて、前記転削工具
の振れを含む刃径の片側位置を求めることを特徴として
いる。

【００１４】さらに、本発明に係る転削工具測定方法
は、回転している転削工具の側方から光を照射して前記
転削工具の影を光センサ上に投影し、前記転削工具の軸
方向の複数位置において、前記光センサの出力信号に基
づいて投影された前記影の位置を検出し、これら検出し
た前記影の位置から前記転削工具の軸方向に沿って振れ
成分を求め、この振れ成分に基づいて前記転削工具を回
転させるスピンドルの不釣合い位置に対する前記転削工
具の刃の位相と、前記スピンドルの振れ量との少なくと
もいずれか一方を求めることを特徴としている。

【００１５】そして、上記転削工具の測定方法を実施す
る転削工具の測定装置は、時間間隔を変えてパルス状の
光を回転している転削工具に照射する光源と、この光源
の照射した光による前記転削工具の影が投射される光セ
ンサと、この光センサの出力信号に基づいて、光センサ
に投射された前記影の両端の少なくとも一方を検出する
投影位置検出部と、前記転削工具と前記光センサとを転
削工具の軸方向に相対的に移動させる送り部と、前記投
影位置検出部が出力した前記影の投影位置情報により、
前記転削工具の軸方向における振れ量の変動、前記転削
工具の刃径の変動、前記転削工具の振れを含む刃径の変
動の少なくともいずれか一方を求める変動検出部と、こ
の変動検出部の求めた前記転削工具の振れ量の変動、前
記転削工具の刃径または前記転削工具の振れを含んだ刃
径の変動に基づいて、前記転削工具を回転させるスピン
ドルの不釣合い位置に対する前記転削工具の刃の位相と
前記スピンドルの振れ量との少なくともいずれか一方を
求める位相検出部と、を有することを特徴としている。

【００１６】

【作用】上記のようになっている発明においては、回転
している転削工具に例えば時間間隔を変えてパルス状の
光を照射して転削工具の影を光センサの上に投影し、そ
の影の両端の位置を求める。また、この影の両端位置を
転削工具の軸方向に沿った複数位置で求める。これによ
り、回転している転削工具の軸線に直交した方向の影の
両端位置について、転削工具の軸方向における変動が得
られる。従って、転削工具の軸線に沿って得られた影の
投影位置の変動に基づいて、転削工具の刃径（直径）や
転削工具の実際の振れ量、転削工具の振れを含んだ実際
の刃径を求めることができる。

【００１７】すなわち、前記したように転削工具の振れ
は、転削工具の軸方向に沿って変動するため、従来のよ
うに、転削工具の軸方向のある点（１点）における振れ
量を測定できたとしても、その振れ量が最大の振れ量で
あるか、最小の振れ量であるかを判断することができな
いため、転削工具の使用する部分における実際の振れ
量、振れを含んだ実際の刃径がどのようなものであるか
を知ることができず、加工精度を充分に高めることがで
きない。

【００１８】これに対して、本発明では、実際に使用す
る回転数における転削工具の軸線に沿った振れ量、振れ
を含んだ刃径を求めているため、実際に使用する回転数
における転削工具の実際の振れ量が得られ、この振れ量
を加工の際の参考とし、振れ量が大きい場合に転削工具
を交換したり、スピンドルのメンテナンスや交換をする
などにより、加工精度を高めることができる。また、常
に大きな回転振れを発生させるチャックの把握などによ
ってチャックの良否を判定することができ、スピンドル
とチャックとを組み合せた状態での良否を判断すること
が可能となる。さらに、実際に使用する回転速度におけ
る転削工具の振れを含んだ実際の刃径が得られるため、
この刃径を考慮した補正を工作機械に与えることによ
り、加工精度を向上することができる。

【００１９】また、本発明においては、影の投影位置
を、基準位置に対する前記影の一側端を検出して行なう
ようにしているため、偶数の切刃を有する転削工具の場
合ばかりでなく、刃径を求めることができない切刃の数
が奇数の場合であっても、振れを含んだ刃径の片側位置
を求めることができるため、刃径の片側位置に変動に基
づいて実際の工具の振れ量を正確、確実に求めることが
できる。従って、奇数刃を有する転削工具による加工精
度を向上することが可能となる。

【００２０】転削工具の振れ量は、前記したように転削
工具の軸方向に正弦波状に周期的に変化する。そして、
例えば２枚刃の場合の転削工具の振れ量は、スピンドル
の不釣合い位置に対する転削工具の刃の位相が０度の位
置で最大となり、その位相が９０度の位置で最小とな
る。従って、転削工具の軸線に沿って振れ量や振れを含
んだ刃径の片側位置などの振れ成分を求め、この振れ成
分の値を最大の振れ成分の値と比較することにより、ス
ピンドルの不釣合い位置に対する転削工具の軸線に沿っ
た各位置における刃の位相を容易に求めることができ
る。そして、転削工具の軸線に沿った各位置における振
れ成分である振れ量は、スピンドルの不釣合い位置に対
する転削工具の刃の位相と一定の関係にあるため、チャ
ックに転削工具を装着する際に、刃の位相を調節するこ
とにより、転削工具の軸方向における使用位置の振れ量
を調節することが可能であり、加工精度を向上すること
ができる。

【００２１】例えば、ボールエンドミルによる金型加工
のように、転削工具の先端部のみを使用するような場
合、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具先端の
刃の位相を求め、転削工具の振れが大きいような場合
に、転削工具を回転させてチャッキングす直すことによ
り、転削工具先端の振れを小さくすることにより加工精
度を高めることができる。

【００２２】さらに、転削工具の軸線に沿って振れ量を
求めているため、実際に使用する回転速度における転削
工具の形状精度誤差による振れを含んだスピンドルの振
れ量が、転削工具の最大振れ量として求めることが可能
で、このスピンドル振れを監視することにより、スピン
ドルの良否、チャックの良否などの判定に利用すること
ができる。

【００２３】なお、この発明においては、スピンドルの
振れ量とは、スピンドル自体の振ればかりでなく、転削
工具の形状精度誤差による振れや、ツールホルダ、コレ
ットなどの形状誤差に基づく振れを含んだものをいう。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明に係る転削工具の測定方法
および装置の好ましい実施の形態を、添付図面に従って
詳細に説明する。図１は、本発明に係る転削工具の振れ
測定装置の概略ブロック図である。図１において、振れ
測定装置１０は、検出部２０と制御・演算部３０とを有
する。検出部２０は、光源であるＬＥＤ２１、コリメー
トレンズ２２、結像レンズ２４、光センサ２５などから
構成してある。

【００２５】回転振れを検出すべきドリルやエンドミル
などの転削工具１２は、コリメートレンズ２２と結像レ
ンズ２４との間に配置される。そして、ＬＥＤ２１は、
転削工具１２に照射するための光を放射する。ＬＥＤ２
１が放射した光は、ＬＥＤ２１の前方に配設しているコ
リメートレンズ２２によって平行光２６にされ、平行光
２６の光路に挿入された転削工具１２に側方から照射さ
れる。

【００２６】結像レンズ２４は、コリメートレンズ２２
の出射した平行光２６が入射し、転削工具１２による影
２７を拡大して光センサ２５に投影する。光センサ２５
は、例えば図１の上の方から下の方に、ＣＣＤなどの複
数の受光素子が直線状に配置してある。なお、転削工具
１２は、図示しない回転装置（スピンドル）によって軸
回りに回転するとともに、送り部である送り制御装置１
４によって軸方向に移動可能となっている。

【００２７】制御・演算部３０は、ＬＥＤ駆動制御部３
２、信号処理部３４、センサ出力読込み部３６、発振回
路３８、読込みパルス生成部４０などを有している。Ｌ
ＥＤ駆動制御部３２は、信号処理部３４からの命令によ
り、発振回路３８の出力する基準パルスに基づいてＬＥ
Ｄ２１の駆動信号を作成し、詳細を後述するように、Ｌ
ＥＤ２１を駆動してパルス状に光を放射させる。そし
て、ＬＥＤ駆動制御部３２は、ＬＥＤ２１を駆動したこ
とを示す信号を信号処理部３４に入力する。また、発振
回路３８の出力する基準パルスは、読込みパルス生成部
４０に入力するようになっている。

【００２８】読込みパルス生成部４０は、発振回路３８
から入力する基準パルスに基づいて、光センサ２５の各
受光素子を順次切り替えてその出力信号を読み込むため
のパルスを生成し、センサ出力読込み部３６と信号処理
部３４とに入力する。そして、センサ出力読込み部３６
は、例えばマルチプレクサなどから構成してあって、読
込みパルス生成部４０の出力するパルスに同期して光セ
ンサ２５の各受光素子を順次切り替え、その出力信号を
信号処理部３４に入力する。一方、信号処理部３４は、
ＬＥＤ駆動制御部３２からＬＥＤ駆動信号が入力する
と、読込みパルス生成部４０にパルス命令を与えて読込
みパルスを出力させるとともに、読込みパルス生成部４
０の出力する読込みパルスに同期してセンサ出力読込み
部３６の出力信号を読み込み、後述するように、転削工
具１２の直径（刃径）と振れ量、振れを含んだ刃径と、
スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具１２の刃の
位相、転削工具１２の形状精度誤差による振れを含んだ
スピンドルの振れ量を演算する。

【００２９】信号処理部３４は、図２に示したようにな
っていて、２値化回路５２を有する。この２値化回路５
２は、センサ出力読込み部３６の出力、すなわち光セン
サ２５の各受光素子の出力を増幅して２値化する。実施
形態の場合、２値化回路５２は、反転出力するようにな
っていて、光の当たっている受光素子の出力を「Ｌ」、
光の当たっていない影２７の部分にある受光素子の出力
を「Ｈ」として出力する。

【００３０】信号処理部３４は、２値化回路５２の出力
側に投影位置検出部５３を構成している第１エッジ点検
出回路５４、第２エッジ点検出回路５６が設けてある。
第１エッジ点検出回路５４は、実施形態の場合、図１に
示した光センサ２５の最も上側の影になった受光素子
（第１エッジ点Ｅ₁ ）を検出する。また、第２エッジ点
検出回路５６は、光センサ２５の最も下側の影になって
受光素子（第２エッジ点Ｅ₂ ）を検出する。そして、第
１エッジ点検出回路５４の出力と、第２エッジ点検出回
路５６との出力は、変動検出部５７の一部をなす工具幅
算出回路５８に入力するようになっている。この工具幅
算出回路５８が求めた工具幅は、最大幅ホールド回路６
０に入力する。最大幅ホールド回路６０は、工具幅算出
回路５８が求めた値の最大値を記憶保持し、転削工具１
２の直径（刃径）として出力する。

【００３１】また、第１エッジ点検出回路５４の出力
は、変動検出部５７を構成する最小値ホールド回路６２
に入力し、第１エッジ点Ｅ₁ を複数回検出したときに、
図１において光センサ２５の最も上側となって受光素子
の位置が最小値ホールド回路６２によって記憶、保持さ
れる。さらに、第２エッジ点検出回路５６の出力は、最
大値ホールド回路６４の入力し、第２エッジ点Ｅ₂ を複
数回検出したときに、光センサ２５の図１における最も
下側となった受光素子の位置が最大値ホールド回路６４
によって記憶、保持される。

【００３２】最小値ホールド回路６２と最大値ホールド
回路６４との出力側には、振れ幅演算回路６６が接続し
てある。振れ幅演算回路６６は、最小値ホールド回路６
２と最大値ホールド回路６４とが保持していた値に基づ
いて、転削工具１２の振れを含んだ最大刃径（直径）を
算出し、出力する。そして、振れ幅演算回路６６の求め
た値は、振れ幅演算回路６６の出力側に設けた振れ量算
出回路６８に入力する。振れ量算出回路６８は、最大幅
ホールド回路６０が記憶保持していた転削工具１２の刃
径である最大幅と、振れ幅演算回路６６が求めた振れを
含んだ最大刃径とから、回転している転削工具１２の振
れ量を演算して出力する。

【００３３】この実施形態に係る振れ測定装置１０の作
用は、次の通りである。ドリルやエンドミルなどの転削
工具１２は、図示しないスピンドルのチャックに装着さ
れ、所定の回転速度で回転される。そして、転削工具１
２は、送り制御装置１４によって軸方向に移動させら
れ、先端部が回転した状態で所定の測定位置に配置され
る。すなわち、転削工具１２の先端部は、光センサ２５
と対応した位置の平行光２６の光路中に挿入される。こ
の転削工具１２の先端部の位置は、図示しない位置セン
サによって検出され、送り制御装置１４に入力される。
送り制御装置１４は、位置センサからの先端位置検出信
号の入力により転削工具１２の送りを停止する。そし
て、制御・演算部３０は、送り制御装置１４からの信号
により測定プログラムを起動する。

【００３４】図３は、実施形態に係る制御・演算部３０
の作用を説明するフローチャートである。制御・演算部
３０は、振れ量測定プログラムが起動されると、まず、
信号処理部３４がＬＥＤ駆動制御部３２にＬＥＤ２１の
駆動命令を与える。そして、ＬＥＤ駆動制御部３２は、
発振回路３８の出力する基準パルスに基づいて、ＬＥＤ
２１を駆動するパルスを生成し、ＬＥＤ２１を駆動しパ
ルス状の光を放射させる。このＬＥＤ２１によるパルス
状の光の放射時間は、放射時間中における転削工具外周
刃先端位置の周方向移動量が測定分解能未満となるよう
に設定してある。また、ＬＥＤ駆動制御部３２は、ＬＥ
Ｄ２１の駆動信号を信号処理部３４に入力する。

【００３５】ＬＥＤ２１が放射したパルス状の光は、コ
リメートレンズ２２によって平行光２６にされたのち、
転削工具１２に、その軸方向に直交した側方から照射さ
れ、結像レンズ２４に入射する。結像レンズ２４は、転
削工具１２の影２７を光センサ２５の上に拡大して投影
する。

【００３６】一方、制御・演算部３０の信号処理部３４
は、ＬＥＤ駆動制御部３２からＬＥＤ駆動信号が入力す
ると、読込みパルス生成部４０にパルス出力命令を与え
る。読込みパルス生成部４０は、発振回路３８が出力す
る基準パルスを取り込んで読込みパルスを生成し、セン
サ出力読込み部３６と信号処理部３４とに入力する。そ
して、センサ出力読込み部３６は、読込みパルス生成部
４０から読込みパルスが入力すと、光センサ２５を構成
している各受光素子を、図１の上の方から順次切り替え
てその出力信号を読み込み、信号処理部３４に入力す
る。なお、読込みパルス生成部４０は、光センサ２５を
構成しているすべての受光素子の出力信号が得られるよ
うに読込みパルスを生成してセンサ出力読込み部３６に
与える。

【００３７】信号処理部３４は、２値化回路５２が読込
みパルス生成部４０の出力するパルスに同期してセンサ
出力読込み部３６の出力、すなわち受光素子の出力信号
を順次読み込み、２値化して第１エッジ点検出回路５４
と第２エッジ点検出回路５６とに入力する。２値化回路
５２は、受光素子の出力信号を増幅し、２値化して出力
するようになっていて、光を受けている受光素子の出力
信号が入力すると「Ｌ」を出力し、転削工具１２の投影
された影２７の中に位置して光を受けていない受光素子
の出力信号が入力すると「Ｈ」を出力するようになって
いる（図３ステップ８１）。

【００３８】信号処理部３４の第１エッジ点検出回路５
４は、２値化回路５２の出力信号を順次読み込み、２値
化回路５２の出力信号が「Ｌ」から「Ｈ」に変わったと
きの受光素子の位置、第１エッジ点Ｅ₁ を求め、工具幅
算出回路５８と最小値ホールド回路６２とに送出する。
最小値ホールド回路６２は、その値Ｅ₁ を記憶保持する
（ステップ８２）。

【００３９】一方、第２エッジ点検出回路５６は、２値
化回路５２の出力信号を順次読み込み、２値化回路５２
の出力信号が「Ｈ」から「Ｌ」に変わったときに、その
「Ｌ」を出力した受光素子の１つ前の受光素子の位置、
第２エッジ点Ｅ₂を求め、その値Ｅ₂を工具幅算出回路５
８と最大値ホールド回路６４とに出力する。最大値ホー
ルド回路６４は、第２エッジ点検出回路５６の出力した
値Ｅ₂を記憶保持する（ステップ８２）。

【００４０】工具幅算出回路５８は、第１エッジ点検出
回路５４が求めたＥ₁と、第２エッジ点検出回路５６が
求めたＥ₂とに基づいて、

【数１】 を演算し、この求めたＤを転削工具１２の工具幅として
最大幅ホールド回路６０に送出する。最大幅ホールド回
路６０は、工具幅算出回路５８が求めた工具幅を記憶保
持する（ステップ８３）。

【００４１】その後、制御・演算部３０の信号処理部３
４は、ＬＥＤ駆動制御部３２が予め設定されている回数
ＬＥＤ２１を点灯させたか否か判断する（ステップ８
４）。信号処理部３４は、ＬＥＤ２１の駆動が所定回数
になっていない場合、ステップ８５に進み、ＬＥＤ２１
の駆動時刻になったか否かを判断し、駆動時刻になって
いないときには駆動時刻になるのを待つ。そして、信号
処理部３４は、ＬＥＤ２１の駆動時刻になったと判断す
ると、ステップ８１に戻ってＬＥＤ駆動制御部３２にＬ
ＥＤ２１を駆動する指令を与え、ＬＥＤ２１を点灯させ
て転削工具１２に平行光２６を照射し、ステップ８１〜
ステップ８４の処理を行なう。

【００４２】この実施形態の場合、ＬＥＤ２１の駆動間
隔、すなわち、ＬＥＤ２１を点灯してから次の点灯まで
の時間を相互に異ならせてある。例えば、ＬＥＤ駆動制
御部３２は、最初のＬＥＤ２１の駆動（点灯）を終了し
てから１０００パルス後に２回目の駆動を行なったとす
ると、３回目の駆動は、２回目の駆動が終了してから１
００５パルス後に駆動し、４回目は３回目の駆動が終了
してから１０１０パルス後に駆動するなど、以下同様に
ＬＥＤ２１駆動間隔を異ならせている。これは、一定間
隔でＬＥＤ２１を点灯させた場合、ＬＥＤ２１の点灯周
期と転削工具１２の回転周期とが同期し、常に同じ回転
位相のところを測定するのを避けるためである。従っ
て、ＬＥＤ２１の点灯周期を変えて複数回検出すること
により、測定される転削工具１２の位相が測定ごとに異
なることとなり、転削工具１２の真の刃径を確実に求め
ることができる。しかも、実施形態においては、パルス
状の光を転削工具１２に照射し、転削工具１２の瞬間的
な影２７の位置を検出するとともに、適宜の間隔で複数
回検出するため、転削工具１２の瞬間、瞬間の位置を正
確に求めることができ、振れ量の正確な値を得ることが
できる。

【００４３】２回目以降におけるＬＥＤ２１の光の放射
に同期した測定で、第１エッジ点検出回路５４が求めた
第１エッジ点Ｅ₁ の値が前回求めた値よりも小さな値で
ある場合、最小値ホールド回路６２は、今まで記憶保持
していた値に代えて、第１エッジ点検出回路５４から新
たに入力されたＥ₁ の値を記憶保持する。第１エッジ点
検出回路５４が新たに求めたＥ₁ が今まで最小値ホール
ド回路６２の保持していたＥ₁の値以上である場合に
は、最小値ホールド回路６２は、記憶保持しているＥ₁
の値を更新しない。また、最大値ホールド回路６４は、
第２エッジ点検出回路５６が新たに求めたＥ₂ の値が今
まで保持していた値よりも大きい場合、それを更新して
記憶保持し、第２エッジ点検出回路５６が新たに求めた
Ｅ₂の値が前に求めたＥ₂の値以下である場合、既に記憶
保持している値をそのまま記憶保持し続ける。

【００４４】一方、２回目以降の測定においても、工具
幅算出回路５８は、第１エッジ点検出回路５４と第２エ
ッジ点検出回路５６とが求めた第１エッジ点Ｅ₁と第２
エッジ点Ｅ₂とから

【数２】 を演算し、求めたＤの値を最大幅ホールド回路６０に送
出する。最大幅ホールド回路６０は、新たに入力した工
具幅Ｄの値が記憶保持している値より大きい場合に更新
して記憶保持し、新たに入力したＤの値が記憶保持して
いる値以下である場合、今までの値をそのまま記憶保持
する。

【００４５】制御・演算部３０は、信号処理部３４が図
３のステップ８４においてＬＥＤ制御駆動部３２による
ＬＥＤ２１の駆動、点灯回数が所定値に達したと判断す
ると、ステップ８６に進んで転削工具１２の刃径と振れ
量とを出力する。すなわち、信号処理部３４の最大幅ホ
ールド回路６０は、記憶保持しているＤ（Ｄ_MAX）を転
削工具１２の刃径（直径）として表示装置などに出力す
る。また、信号処理部３４の振れ幅算出回路６６は、最
小値ホールド回路６２が記憶保持しているＥ₁の最小値
Ｅ_1MINと、最大値ホールド回路６４が記憶保持している
Ｅ₂の最大値Ｅ_{2 MAX}とを読み出し、転削工具１２の振れ
成分の一種である振れを含んだ刃径Ｄ′を、

【数３】 のように演算して求め、表示装置などに出力する。

【００４６】また、振れ幅算出回路６６が求めたＤ′の
値は、最大幅ホールド回路６０の出力したＤ_MAXととも
に振れ量算出回路６８に入力される。振れ量算出回路６
８は、入力された刃径Ｄ_MAXと振れを含んだ刃径Ｄ′と
から、転削工具１２の刃径の寸法を除去したスピンドル
の振れによる転削工具１２の振れ成分である振れ量２Ｂ
を次式により算出し、表示装置等に出力する。

【数４】

【００４７】このように実施形態においては、転削工具
１２を実際に使用する回転状態における転削工具の振れ
量２Ｂを求められるようになっているため、振れ量の経
時的変化を観察したり、チャックごとの振れ量の大きさ
を比較するなどして、スピンドルの良否やチャックの良
否などを判別することができる。また、実施形態におい
ては、転削工具の実際に使用する回転速度における転削
工具の振れを含んだ刃径Ｄ′が求められるようになって
いるため、この刃径Ｄ′に基づいて補正を工作機械に与
えることにより、加工精度を向上することができる。

【００４８】ところで、発明者等は、加工精度の向上を
図るために研究し、種々実験を行なったところ、転削工
具、特に切刃が螺旋状に形成してある転削工具において
は、スピンドルに振れが存在する場合、転削工具１２の
軸線に沿った方向で回転振れ量が周期的に変化する現象
を見出した。そこで、この実施形態においては、転削工
具１２に対して軸方向の振れの変化も測定するようにな
っている。このため、最大幅ホールド回路６０が出力し
た刃径であるＤ_MAX、振れ幅算出回路６６が出力した転
削工具１２の振れを含んだ刃径Ｄ′、振れ量算出回路６
８が求めた振れ量２Ｂの値は、図示しない記憶部に、転
削工具１２の軸方向位置に対応して記憶される（図３ス
テップ８６）。そして、制御・演算部３４の信号処理部
３４は、転削工具１２の軸方向の予め設定されている測
定範囲のすべてについて測定を終了したか否かを判断す
る（ステップ８７）。

【００４９】制御・演算部３０の信号処理部３４は、測
定範囲のすべてについての測定が終了していない場合、
送り制御装置１４に送り指令を出力し（ステップ８
８）、ステップ８０に戻る。送り制御装置１４は、制御
・演算部３０からの指令に基づいて、転削工具１２を軸
方向に所定量移動させる。そして、信号処理部３４は、
送り制御装置１４から転削工具１２を軸方向に所定量
（例えば、０．１ｍｍ）移動させた旨の信号が入力する
と、ステップ８０〜ステップ８７の処理を繰り返す。そ
して、信号処理部３４は、ステップ８７において測定範
囲のすべてについて振れの測定が終了すると、ステップ
８９において転削工具１２を軸線方向に移動させて測定
したときの最大振れ量２Ｂ_MAXや、振れ量を含んだ転削
工具の刃径の最大値Ｄ′_MAXなどを出力する。

【００５０】図９は、信号処理部３４による転削工具１
２の軸方向における振れ量の変動を求める処理の概略を
示したものである。信号処理部３４は、送り制御部１４
によって転削工具１２が所定量ずつ軸方向に送られる
と、転削工具１２の軸方向における各測定位置Ｚ（Ｚ₁
〜Ｚ_n）に対応して、前記したように刃径Ｄ_MAX（Ｄ_MAX1
〜Ｄ_MAXn）と振れを含んだ刃径Ｄ′（Ｄ′₁〜Ｄ′_n）と
を求める。振れを含んだ刃径Ｄ′は、測定位置の情報Ｚ
とともに出力され、振れ量２Ｂの演算に供されるととも
に、位相検出部における振れ量の転削工具の軸方向にお
ける変動を表す関数を求めるのに供される。また、振れ
を含まない刃径Ｄ_MAX は、振れを含んだ刃径Ｄ′ととも
に振れ量の演算とその変動を表す関数の演算とに供され
る。

【００５１】振れ量２Ｂの演算は、転削工具１２の軸方
向における各測定点Ｚにおける測定ごとに行なわれる。
例えば、転削工具１２が２枚刃の場合、振れ量２Ｂの演
算は、前記したようにＤ′−Ｄ_MAXによって求められ
る。そして、この求めた振れ量２Ｂは、最大値ホールド
され、振れ量の測定が転削工具１２の軸方向における振
れの変動の１周期以上にわたって行なわれた場合、その
最大値２Ｂ_MAXを、転削工具１２の精度誤差による振れ
や、ツールホルダ、コレットなどの形状誤差を含んだス
ピンドルの振れ量（以下、単にスピンドル振れ量とい
う）Ｒ₀ として出力される。また、このスピンドルの振
れ量Ｒ₀ を含んだ最大刃径Ｄ′_MAX（Ｄ_MAX＋Ｒ₀）が求
められて出力される。

【００５２】一方、エンドミルのように転削工具１２の
長さが刃の捩じれの１周期より短い場合、信号処理部３
４は、測定した転削工具の軸方向長さにおける振れ量２
Ｂの最大値を出力と、振れを含んだ刃径の最大値Ｄ′
（＝Ｄ_MAX＋２Ｂ）とを出力する。

【００５３】転削工具１２の軸方向における振れの変
動、および振れを含んだ刃径Ｄ′の変動は、発明者等の
研究によると、正弦波状となっている。そして、変動す
る振れ量の周期は、刃径Ｄと切刃の捩じれ角θと刃数Ｎ
との関数として表すことができる。このため、振れの変
動を表す関数を求めるためには、予め刃の捩じれ角θと
刃数Ｎとを与えておく。

【００５４】関数の演算は、転削工具１２の軸方向にお
ける測定位置Ｚと、その測定位置Ｚに対応した刃径Ｄ
_MAXと、振れを含んだ刃径Ｄ′、および予め与えられた
刃の捩じれ角、刃数とを用いてＤ′の関数近似により、

【数５】 として求められる。また、この関数演算においては、振
れの周期Ｔ（振れの変動の工具軸方向における１周期）
が求められる。振れの変動の周期Ｔは、刃径をＤ、刃の
捩じれ角をθ、刃数をＮとした場合、これらの関数であ
って、

【数６】 と表すことができる。

【００５５】このようにして求めた振れを含んだ刃径
Ｄ′の変動を示す関数と周期Ｔとは、最大振れ量（スピ
ンドル振れ量Ｒ₀）と、スピンドルの不釣合い位置に対
する転削工具１２の軸方向に沿った刃の位相αの算出に
供される。

【００５６】すなわち、発明者等の研究によると、スピ
ンドルに振れがある場合、スピンドルの不釣合い位置に
対する工具の刃の位相αと、工具の振れ量との間には一
定の関係が存在する。この関係は、例えば転削工具１２
の先端位置の場合、スピンドルの不釣合い位置に対し
て、転削工具１２の先端における刃の位相αが０度であ
ると、転削工具１２の先端の振れ量が最大となる。すな
わち、転削工具の軸方向に沿って正弦波状に変化する振
れ量の腹の部分が工具の刃先位置となる。これに対し
て、スピンドルの不釣合い位置に対する工具先端の刃の
位相αが９０度である場合、正弦波状に変動する振れ量
の節の部分が転削工具１２の先端位置となり、ほとんど
振れない。このことは、スピンドルの不釣合い位置に対
する転削工具１２の軸方向における刃の位相との関係に
おいても同様である。

【００５７】従って、測定可能な転削工具１２の長さが
刃の捩じれの１周期以上の長さを有していない場合であ
っても、前記のようにして求めた振れを含んだ刃径Ｄ′
の変動を示す関数と、この関数の工具軸方向における周
期Ｔとにより、転削工具１２の振れの最大値であるスピ
ンドルの振れ量Ｒ₀と、転削工具１２の先端の振れ量と
を求めることができる。そして、転削工具１２の先端の
振れ量が求められれば、この先端振れ量のスピンドルの
振れ量Ｒ₀に対する割合から、スピンドルの不釣合い位
置に対する転削工具１２の先端における刃の位相αを求
めることができ、工具軸方向に沿ったスピンドルの不釣
合い位置に対する刃の位相もどうように求められる。そ
して、転削工具１２の装着状態からスピンドルの不釣合
い位置も容易に求めることができる。

【００５８】このように実施形態においては、転削工具
１２を実際に使用する回転速度における転削工具１２の
軸方向における振れの変動、振れを含んだ刃径の変動を
求めることができるため、転削工具１２の使用時におけ
る実際の振れ量、実際の振れを含んだ刃径が得られ、こ
れに基づいて補正を行なうことにより、加工精度を向上
することができる。また、スピンドルの不釣合い位置に
対する工具先端の刃の位相を求めることができるため、
例えば、ボールエンドミルによる金型加工のように、転
削工具の先端部のみを使用するような場合、スピンドル
の不釣合い位置に対する転削工具先端の刃の位相を求
め、転削工具の振れが大きいような場合に、転削工具を
回転させてチャッキングし直すことにより、転削工具先
端の振れを小さくすることにより加工精度を高めること
ができる。

【００５９】また、前記実施形態においては、転削工具
１２の軸方向に工具幅Ｄを求めているため、転削工具１
２の加工誤差に基づく刃径の変動、すなわち転削工具１
２の加工精度をも求めることができる。

【００６０】図４は、２枚刃の転削工具１２を軸方向に
移動させて測定した振れ量を模式的に示したものであ
る。図４に示したように、転削工具１２の振れは、破線
に示したように、転削工具の軸線に沿ってほぼ正弦波状
に変化する。また、転削工具のチャックへの装着状態に
よっては、同図（１）と同図（２）とに示したように、
転削工具１２の先端部における振れが最小になる場合が
ある。これは、前記したように、スピンドルの不釣合い
位置に対する転削工具１２の先端における刃の位相によ
るものである。図４（１）に示したように、転削工具１
２の先端において振れ量変動の節となる場合、スピンド
ルの不釣合い位置に対する先端の刃の位相が９０度のと
きである。また、同図（２）に示したように、転削工具
１２の先端における振れの変動が最大となる場合は、ス
ピンドルの不釣合い位置に対する工具先端の刃の位相が
０度のときである。なお、振れ量の変化の周期Ｔは、転
削工具１２の刃径をＤ、切刃のねじれ角をθ、刃数をＮ
とした場合、発明者等の解析によると、

【数７】 と表すことができる。

【００６１】このように、実施形態においては、転削工
具１２を軸方向に移動させて軸方向の複数箇所において
振れ量を求めるようにしているため、転削工具１２の回
転による振れ量の最大値、すなわち本当の振れ量と、振
れを含んだ刃径の最大値とを確実に求めることができ
る。従って、これらの値を考慮した切削加工を行なうこ
とにより、加工精度を向上することができる。

【００６２】ところで、任意の基準点に対するエッジ点
Ｅ₁またはエッジ点Ｅ₂のいずれか一方を求めることによ
り、偶数刃ばかりでなく、奇数刃の転削工具１２に対し
ても振れ成分である振れ量や振れを含んだ刃径の片側位
置などを求めることができる。すなわち、図５に示した
ように、ある基準点、例えば図１の光センサ２５の上端
を基準点とし、その点から影２７の上端（第１エッジ点
Ｅ₁）までの距離ｘを、転削工具１２を軸線方向に移動
させつつ、上記のようにして求める。そして、求めたｘ
の最大値ｘ_MAXと最小値ｘ_MINとの差から、転削工具１２
の中心に対する半径方向片側の振れ量を算出することが
できる。

【００６３】これにより、影２７の両端位置を検出して
測定した２Ｂの値の半分に相当する値、すなわち転削工
具１２の中心に対する片側の振れ量Ｂがｘ_MAX−ｘ_MINと
して得られ、これを２倍することによって全体の振れ量
２Ｂを得ることができる。また、前記した影２７の両端
の位置を求める方法では、求めることができなかった刃
数が奇数の場合においても、後述するように、振れ量２
Ｂを求めることができる。

【００６４】また、この影２７の片側の位置だけを検出
する方法によって振れ量２Ｂを求める方法においても、
転削工具１２の軸方向における振れの変動、スピンドル
の振れ量、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具
の刃の位相を求めることができる。図１０は、光センサ
２５に投影された影２７の片側端位置を検出して軸方向
の振れの変動を求める処理の概略を説明する図である。
この場合、図２に示したように、影２７の片側端位置
（第１エッジ点Ｅ₁）の値をｅとして出力させる。

【００６５】すなわち、信号処理部３４は、転削工具１
２の軸方向における各測定位置Ｚに対応して第１エッジ
点の情報ｅ（ｅ₁〜ｅ_n）を求める。この求めた値ｅは、
最大値ホールド回路と最小値ホールド回路とにおいて最
大値ｅ_MAXと最小値ｅ_MINとが選択される。このｅ_MAXと
ｅ_MINとは、図５の説明におけるｘ_MAXとｘ_MINとに相当
する。

【００６６】次に、信号処理部３４は、これらの最大値
と最小値との偏差ｇ_N（＝ｅ_MAX−ｅ _MIN）を求める（図
６（４）参照）。このようにして求めた偏差ｇ_Nは、転
削工具１２の軸方向における測定範囲が刃の捩じれの１
周期より短い場合、その測定範囲における振れ量の変動
値として出力される。また、測定範囲が転削工具の刃の
捩じれの１周期以上である場合、予め与えられている刃
数Ｎを用いてスピンドルの振れ量Ｒ₀が次式により求め
られる。

【数８】 ここにｋ_N は、刃数Ｎによって定まる定数である。発明
者等の研究によると、

【数９】 として求められる。なお、数式９においてＮは刃数であ
って、Ｎ≧２である。ただし、１枚刃（Ｎ＝１）の場合
は、Ｎ＝２とする。

【００６７】また、信号処理部３４は、前記と同様にし
て刃の捩じれ角と刃数とが与えられてｅの変動に基づく
関数近似により転削工具１２の軸方向における変動の状
態を表す関数ｅ＝ｆ（Ｚ）と、その周期Ｔとを求める。
そして、前記したと同様に、これらからスピンドルの振
れ量Ｒ₀と、スピンドルの不釣合い位置に対する工具の
軸方向に沿った各点における刃の位相αとを演算する。

【００６８】なお、転削工具１２を軸方向に沿って移動
させて振れ量を測定した場合、切刃の数によって検出さ
れる振れの軸方向変化のパターンが異なる。図６は、そ
の状態を模式的に示したものである。同図（１）は１枚
刃の振れの軸方向変化を示したものであり、同図（２）
は直径方向のそれぞれに切刃を有する２枚刃の場合を示
したものである。これらは、いずれも正弦波状に変化す
る曲線のピークの高さが転削工具１２の使用状態におけ
る実際の片側の振れ量と見なすことができ、工具の形状
精度誤差による振れを含んだスピンドルの片側の振れ量
（Ｒ₀／２＝Ｂ）となる。従って、振れを含んだ刃径
Ｄ′は、転削工具１２の刃径Ｄに２Ｂを加えた値（Ｄ＋
２Ｂ）となる。

【００６９】図６（３）は、中心に対して９０度間隔で
４枚の切刃を有する転削工具の軸方向における振れの変
化を模式的に示したものである。この４枚刃の場合、図
６（３）の左側に示したように、実線で示した１番目の
刃による振れ量のピークと３番目の刃による振れ量のピ
ークとの間に、破線で示した２番目の刃による振れ量の
ピークが現われ、３番目の刃によるピークと１番目の刃
によるピークとの間に４番目の刃によるピークがくる。
このため、実際に測定される振れ量の軸方向の変化は、
図６（３）の右側のようになる。

【００７０】また、同図（４）は、中心に対して１２０
度間隔で３枚の切刃を有する転削工具の軸方向における
振れの変化を示している。この場合にも、４枚刃の場合
と同様に、各刃による振れ量の変化が図６（４）の左側
に示したように相互に重なるため、実際に測定される振
れ量の軸方向に沿った変化は、図６（４）の右側に示し
たようになる。

【００７１】図６（３）、（４）のように、４枚刃また
は３枚刃の場合、図５に示したように、影の片側の位置
を検出しただけでは振れ量を求めることができない。し
かし、各刃による振れ量の軸方向の変化は、正弦波状に
変化するため、前記したように、切刃の捩じれ角と刃数
とがわかれば振れ量を容易に求めることができる。

【００７２】なお、前記実施形態は、本発明の一態様の
説明であって、これに限定されるものではない。例え
ば、前記実施形態においては、軸方向の振れの変化を求
める場合に、転削工具１２を軸方向に所定量ずつ送り、
送りを停止した状態で振れ量を求める場合について説明
したが、転削工具１２の軸方向への移動をゆっくり連続
しておこない、転削工具１２を移動させつつ振れを測定
してその最大値を実際の振れ量としてもよい。すなわ
ち、例えば転削工具１２が２枚刃の場合、転削工具１２
を軸方向に移動させつつ図５に示したｘの値を求め、求
めたｘの最大値と最小値とから得た振れ量を２倍して実
際の振れ量としてもよい。また、刃数が偶数の場合、第
１エッジ点Ｅ₁と第２エッジ点Ｅ₂とから振れ量を求める
場合にも、転削工具１２を軸方向に移動させつつ第１エ
ッジ点Ｅ₁の最小値と、第２エッジ点Ｅ₂の最大値とを求
めることによって、同様に振れ量を求めることができ
る。

【００７３】また、前記実施形態においては、転削工具
１２の軸方向における振れ量の変動を求める場合に、転
削工具１２を軸方向に移動させる場合について説明した
が、光センサ２５側を移動させるようにしてもよい。ま
た、前記実施形態においては、光源がＬＥＤ２１である
場合について説明したが、光源はレーザダイオードなど
であってもよい。

【００７４】さらに、前記実施形態においては、ＬＥＤ
２１によってパルス状の光を転削工具１２に照射し、光
センサ２５の受光素子を順次切り替えて受光素子の出力
信号を読み込む場合について説明したが、転削工具１２
に光を連続的に照射するとともに、光センサ２５の各受
光素子に対応してバッファを設け、任意のタイミングで
各受光素子の出力を対応するバッファに同時に読み込
み、これに基づいて振れを求めるようにしてもよい。

【００７５】図７と図８は、実施例に係る振れ測定装置
１０によって転削工具の回転振れを実測した結果を示し
たものである。図７は、エンドミルに対する軸方向にお
ける振れを含んだ刃径Ｄ′の変化の状態を示したもの
で、横軸がエンドミルの回転軸方向の移動距離（軸方向
移動量）をｍｍ単位で示してあり、縦軸がエンドミルの
刃径（直径）をｍｍで示してある。使用したエンドミル
は、外径（刃径）が０．９９０ｍｍの２枚刃であって、
切刃の捩じれ角は３０度である。そして、エンドミルの
回転速度は、２０００ｒｐｍである。また、図中実線の
曲線は同じ条件下における解析による値であり、■が振
れを含んだ刃径の実測値、すなわち図２に示した振れ幅
演算回路６６の出力による値を示したものである。さら
に、図７の破線は、エンドミルの外径の実測値、すなわ
ち図２に示した最大幅ホールド回路６０の出力による値
である。

【００７６】図７に示されているように、振れを含んだ
刃径、すなわち振れ量がエンドミルの軸線に沿って変化
していることがわかる。そして、図７から得られたスピ
ンドルの最大振れ量は、約１０μｍ（１．０００〜０．
９９０＝０．０１［ｍｍ］）であった。

【００７７】図８は、２枚刃のドリルの軸方向における
振れを含んだ刃径の変化の状態を示したものであり、横
軸がドリルの回転軸方向の移動距離（単位：ｍｍ）、縦
軸が刃径（単位：ｍｍ）である。そして、使用したドリ
ルは、外径が０．４０３ｍｍ、切刃の捩じれ角が３０度
であり、ドリルの回転速度が１２０００ｒｐｍである。
また、図中の実線はシミュレーションによる値、■は振
れを含んだ刃径の実測値、破線がドリルの刃径の実測値
である。

【００７８】図８に示されているように、ドリルにおい
ても軸方向で振れを含んだ刃径（振れ量）が変化する。
しかも、振れを含んだ刃径（振れ量）は、軸方向におい
て周期的に変化する。

【００７９】図１１は、スピンドルの不釣合い位置に対
する転削工具１２の先端における切刃の位相と、振れを
含む刃径（振れ量）との関係を示したものであって、横
軸が工具先端からの距離（単位：ｍｍ）であり、縦軸が
刃径（単位：ｍｍ）である。また、図中破線で示した曲
線は、スピンドルの不釣合い位置に対する工具先端の刃
の位相が０度の場合の解析値を示し、二点鎖線は同じく
位相が４５度の場合、実線は位相が９０度の場合を示し
ている。そして、図中の▲は同じく位相が０度の場合の
実測値、×は位相が４５度の場合の実測値、●は位相が
９０度の場合の実測値である。

【００８０】図から明らかなように、２枚刃の転削工具
の場合、転削工具の先端における振れは、スピンドルの
不釣合い位置に対する工具先端の刃の位相が０度の場合
に最大となり、位相が９０度のときに最小となる。そし
て、位相が４５度のときには、両者の中間となる。

【００８１】このように、スピンドルに振れが存在する
と、転削工具１２の振れが軸方向に周期的に変動し、ス
ピンドルの不釣合い位置に対する転削工具１２の刃の位
相と振れ量との間に一定の関係が存在する。このため、
例えばエンドミルによる側面切削加工をすると、エンド
ミルの振れのパターンが加工した切削面に転写される。
そこで、例えばエンドミル先端の振れ量を最大となるよ
うに刃の位相を調整してチャックに装着し、最初にエン
ドミルの挿入量を最大にして切削加工したのち、エンド
ミルを挿入位置が浅くなるように軸方向に少しずらし、
エンドミルから切削面に転写された凸部を削るように再
度切削し、このような切削工程を複数回繰り返すことに
よって、加工した切削面の平坦化がはかれ、加工精度を
向上することができる。

【００８２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、回転している転削工具に光を照射して転削工具の影
を光センサの上に投影し、その影の両端の位置を求める
とともに、この影の両端位置を転削工具の軸方向に沿っ
た複数位置で求めることにより、回転している転削工具
の軸線に直交した方向の影の両端位置ついて、転削工具
の軸方向における変動が得られる。従って、転削工具の
軸線に沿って得られた影の投影位置の変動に基づいて、
転削工具の刃径（直径）や転削工具の実際の振れ量、転
削工具の振れを含んだ実際の刃径を求めることができ
る。このため、実際に使用する回転数における転削工具
の軸線に沿った振れ量、振れを含んだ刃径を求めている
ため、実際に使用する回転数における転削工具の実際の
振れ量が得られ、この振れ量を加工の際の参考とし、振
れ量が大きい場合に転削工具を交換したり、スピンドル
のメンテナンスや交換をするなどにより、加工精度を高
めることができる。また、常に大きな回転振れを発生さ
せるチャックの把握などによってチャックの良否を判定
することができ、スピンドルとチャックとを組み合せた
状態での良否を判断することが可能となる。さらに、実
際に使用する回転速度における転削工具の振れを含んだ
実際の刃径が得られるため、この刃径を考慮した補正を
工作機械に与えることにより、加工精度を向上すること
ができる。

【００８３】また、本発明においては、影の投影位置
を、基準位置に対する前記影の一側端を検出して行なう
ようにしているため、偶数の切刃を有する転削工具の場
合ばかりでなく、刃径を求めることができない切刃の数
が奇数の場合であっても、その実際の振れ量を正確、確
実に求めることができる。従って、奇数刃を有する転削
工具による加工精度を向上することが可能となる。

【００８４】そして、転削工具の軸方向に沿って振れ量
求めているため、この振れ量を最大の振れ量と比較する
ことにより、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工
具の軸線に沿った各位置における刃の位相を容易に求め
ることができ、チャックに転削工具を装着する際に、刃
の位相を調節することにより、転削工具の軸方向におけ
る使用位置の振れ量を調節することが可能であり、加工
精度を向上することができる。

【００８５】さらに、転削工具の軸線に沿って振れ量を
求めているため、実際に使用する回転速度における転削
工具の形状精度誤差による振れを含んだスピンドルの振
れ量が、転削工具の最大振れ量として求めることが可能
で、このスピンドル振れを監視することにより、スピン
ドルの良否、チャックの良否などの判定に利用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係る転削工具の測定装
置の概略ブロック図である。

【図２】 本発明の実施の形態に係る信号処理部のブロ
ック図である。

【図３】 本発明の実施の形態に係る転削工具の振れ測
定方法を説明するフローチャートである。

【図４】 転削工具の軸方向における振れ量の変化を模
式的に示した説明図である。

【図５】 本発明の第２実施形態の係る転削工具の振れ
測定方法を説明する図である。

【図６】 転削工具の軸方向における振れ量の変化の刃
数による相違を説明する図である。

【図７】 実施の形態により測定したエンドミルの軸方
向における振れを含んだ刃径の変化を示す図である。

【図８】 実施の形態により測定したドリルの軸方向に
おける振れを含んだ刃径の変化を示す図である。

【図９】 実施の形態に係る影の両端位置に基づいて転
削工具の軸方向における振れの変動を求める方法の説明
図である。

【図１０】 実施の形態に係る影の片側端位置に基づい
て転削工具の軸方向における振れの変動を求める方法の
説明図である。

【図１１】 スピンドルの不釣合い位置に対する２枚刃
の工具先端における刃の位相と転削工具の振れを含んだ
刃径との関係を示す図である。

【符号の説明】

１０………転削工具測定装置、１２………転削工具、１
４………送り制御装置、２０………検出部、２１………
ＬＥＤ、２２………コリメートレンズ、２４………結像
レンズ、２５………光センサ、３０………制御・演算
部、３４………信号処理部、５３………投影位置検出
部、５４………第１エッジ点検出回路、５６………第２
エッジ点検出回路、５７………変動検出部、５８………
工具幅算出回路、６０………最大幅ホールド回路、６６
………振れ幅演算回路、６８………振れ量算出回路。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転している転削工具の側方から光を照
   射して前記転削工具の影を光センサ上に投影し、前記転
   削工具の軸方向の複数位置において、前記光センサの出
   力信号に基づいて投影された前記影の両端位置を検出
   し、これら検出した前記影の両端位置に基づいて、前記
   転削工具の刃径、前記転削工具の振れ量、前記転削工具
   の振れを含んだ刃径の少なくとも１つを求めることを特
   徴とする転削工具の測定方法。
2. 【請求項２】 回転している転削工具の側方から光を照
   射して前記転削工具の影を光センサ上に投影し、前記転
   削工具の軸方向の複数位置において、前記光センサの出
   力信号に基づいて投影された前記影の一側端位置を検出
   し、これら検出した前記影の一側端位置に基づいて、前
   記転削工具の振れを含む刃径の片側位置を求めることを
   特徴とする転削工具の測定方法。
3. 【請求項３】 回転している転削工具の側方から光を照
   射して前記転削工具の影を光センサ上に投影し、前記転
   削工具の軸方向の複数位置において、前記光センサの出
   力信号に基づいて投影された前記影の位置を検出し、こ
   れら検出した前記影の位置から前記転削工具の軸方向に
   沿って振れ成分を求め、この振れ成分に基づいて前記転
   削工具を回転させるスピンドルの不釣合い位置に対する
   前記転削工具の刃の位相と、前記スピンドルの振れ量と
   の少なくともいずれか一方を求めることを特徴とする転
   削工具の測定方法。
4. 【請求項４】 時間間隔を変えてパルス状の光を回転し
   ている転削工具に照射する光源と、 この光源の照射した光による前記転削工具の影が投射さ
   れる光センサと、 この光センサの出力信号に基づいて、光センサに投射さ
   れた前記影の両端の少なくとも一方を検出する投影位置
   検出部と、 前記転削工具と前記光センサとを転削工具の軸方向に相
   対的に移動させる送り部と、 前記投影位置検出部が出力した前記影の投影位置情報に
   より、前記転削工具の軸方向における振れ量の変動、前
   記転削工具の刃径の変動、前記転削工具の振れを含む刃
   径の変動の少なくともいずれか一方を求める変動検出部
   と、 この変動検出部の求めた前記転削工具の振れ量の変動、
   前記転削工具の刃径または前記転削工具の振れを含んだ
   刃径の変動に基づいて、前記転削工具を回転させるスピ
   ンドルの不釣合い位置に対する前記転削工具の刃の位相
   と前記スピンドルの振れ量との少なくともいずれか一方
   を求める位相検出部と、 を有することを特徴とする転削工具の測定装置。