JP2004034278A - Tool measuring method and machine tool equipped with tool measurement function - Google Patents

Tool measuring method and machine tool equipped with tool measurement function Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To find an exact cutting edge position in the length direction or the radial direction of a tool attached to a main spindle. <P>SOLUTION: An optical non-contact sensor 13 capable of detecting the light-shielding position of a light beam 13a as a displacement amount from a preset standard position is provided on a table 7 of the NC machine tool 1. The tool T attached to the main spindle 3 is moved into a detection area of the optical non-contact sensor 13 and a light-shielding position detector 15 detects the light-shielding position of the light beam 13a, so that the cutting edge position in the length direction or in the radial direction of the tool T attached to the main spindle 3 is found according to a standard position preset in a standard position storage 21 and the light-shielding position of the light beam 13a detected by the light-shielding position detector 15. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具測定方法、及び工具測定機能を備えた工作機械に関し、工作機械の主軸に装着した工具の正確な刃先位置や工具長を求める工具測定方法、及びその工具測定方法で求めた工具の正確な刃先位置や工具長に基づいて、所望される加工を精度良くかつ確実に行うことができる工具測定機能を備えた工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フライス盤やマシニングセンタ等の工作機械においては、主軸に装着した工具とテーブルに固定したワークとを相対移動させて所望の形状にワークを加工する。従って主軸に装着した工具の刃先位置や工具長は、ワークの加工精度に大きな影響を与える。
【０００３】
特にＮＣ工作機械では、ワークと工具との相対移動を指令することによりワークの加工が行われるので、工具種類や工具の摩耗による長さまたは径の変化によって主軸と工具の刃先との相対位置関係、すなわち工具の刃先位置や工具長が変化すると、所望される加工を正確に行うことができなくなる。そこで、主軸と工具の刃先との相対位置関係を把握するために、水平方向に延びるスタイラスに工具の先端を接触させる接触式の工具先端位置検出方法が利用されている。また、特開平９−３００１７８号公報、特開平１０−１３８０９７号公報、及び特開平１１−１３８３９２号公報に記載されているように、糸状の一条光線や水平面内で工具の径方向に帯状に拡がる光線を工具の先端で遮光させる光学式の非接触センサを用いた非接触式の工具先端位置検出方法が利用されている。
【０００４】
これらの方法では、スタイラスの基準位置や光学式の非接触センサの光線の基準位置が予め定められているので、スタイラスまたは光学式の非接触センサが工具の先端を検出したときの主軸のＺ軸位置と、既知であるスタイラスまたは光学式の非接触センサの基準位置とから工具先端位置や工具長が求められる。また、スタイラスまたは光学式の非接触センサが工具の先端を検出したときの主軸のＺ軸位置と、既知のマスタ工具において同様に検出された主軸のＺ軸位置との差から、工具先端位置や工具長オフセット量が求められる。なお、非接触式の工具先端位置検出方法には特開平８−２２９７７６号公報に記載されているように静電容量式変位測定器を使用するものもある。
【０００５】
さらに、工具の使用により加工作用部、すなわち切刃部に異物が付着したり、欠損が発生したりすると、ワークを所望の形状に加工することができないばかりか、工具やワークを破損させることがある。そこで、ワークの加工前に、工作機械の外部で拡大投影機や顕微鏡を用いて工具を肉眼で検査し、または専用の形状測定装置を用いて工具の形状を測定して、工具の破損、欠損、異物付着等の異常を検出している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、工作機械で使用される工具の先端部の形状は、エンドミルのように平坦なものや、ドリルのように円錐形状のものなど様々な形状のものがある。一方、接触式の工具先端位置検出方法を行う場合、スタイラスが実際に信号を発するためには、工具を接触させてからさらに所定距離押し込まなくてはならない。従って工具先端が円錐形状である場合、スタイラスの先端が下方に旋回して円錐形状の側面に接触するようになり、信号を発する位置は工具の先端部の形状や寸法の影響を受ける。
【０００７】
また、非接触式の工具先端位置検出方法を行う場合、光線には所定の幅があることから、光線の幅よりも小さい工具の先端部を検出することができず、同様に、ボールエンドミルやドリル等の工具の先端部の形状や寸法の影響を受ける。従って工具の先端部の形状又は寸法を考慮しなくては、工具の刃先位置を正確に検出することはできない。
【０００８】
さらに、工具の破損、欠損、異物付着といった工具の異常の検出においては、肉眼では作業者の熟練に依存する問題や検出に長時間を要する問題が存在しており、工作機械の外部の専用の形状測定装置を使用した検出では、主軸に装着した状態の工具の検出を行うことができないという問題がある。
【０００９】
また、工具には形状や寸法の異なる様々な種類のものが存在するが、所望される種類の工具と異なる種類の工具が主軸に装着されていると、ワークを所望の形状に加工することができない。従って自動工具交換装置の工具マガジンの各収納位置に使用するべき工具、すなわち正しい種類の工具が収納されているか、または使用するべき工具が主軸に装着されているかを事前に確認する必要がある。
【００１０】
しかし、一般には、作業者が手作業で工具マガジンの各工具収納位置に所定の種類の工具を配置し、制御装置に各工具収納位置に収納された工具種類を登録しており、作業者が工具収納位置に誤った種類の工具を配置したり、登録を誤ったりする可能性があった。また、こうした人的ミスの発生を回避するために、工具にバーコード等を付与し、専用読取装置でバーコード等を読み取ることにより工具種類を確認する方法もあるが、高価な専用読取装置が必要となり、付加的費用を発生させてしまうという問題がある。
【００１１】
また、非接触式の工具先端位置検出方法を行う場合、光線を遮光したときの主軸のＺ軸位置と光学式の非接触センサの光線の基準位置とから工具先端位置を求め、既知長の工具で較正することにより補正量を求め、求めた工具先端位置を補正するようにしている。この場合、光線を遮光したときには、光線の回折、すなわち光線が障害物の端を通過するときに、その後方の影の部分に回り込み侵入する現象が原理的に発生するが、上記の方法では、光線の回折による測定誤差を含んだ状態での工具の刃先位置しか求めることができず、正確な工具の刃先位置を得ることができない。
【００１２】
よって、本発明の目的は、上記従来技術に存する問題を解消して、主軸に装着した工具の正確な刃先位置や工具長を求め、所望の加工を高精度に行うことができる工具測定方法、及び工具測定機能を備えた工作機械を提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、工具の先端部の形状や寸法の影響を受けず、主軸に装着した工具の正確な刃先位置や工具長を求め、所望の加工を高精度に行うことができる工具測定方法、及び工具測定機能を備えた工作機械を提供することである。
【００１４】
本発明の他の目的は、工具の破損、欠損、異物付着等の異常検出を行い、所望の加工を確実に行うことができる工具測定方法、及び工具測定機能を備えた工作機械を提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は、加工に使用するべき工具か否かの判断を行い、所望の加工を確実に行うことができる工具測定方法、及び工具測定機能を備えた工作機械を提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、光線の回折による誤差を考慮して、主軸に装着した工具の正確な刃先位置を求め、所望の加工を高精度に行うことができる工具測定方法、及び工具測定機能を備えた工作機械を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、工作機械の主軸に装着した工具を光学式の非接触センサにより測定する工具測定方法であって、光線の遮光位置をあらかじめ設定した基準位置からの変位量として検出できる前記光学式の非接触センサを前記主軸に対して相対移動可能な前記工作機械の構成部材に設け、前記主軸と前記構成部材とを相対移動させ、前記主軸に装着した工具を前記光学式の非接触センサの検出範囲内に移動させ、前記光線の遮光位置を検出するステップと、検出した前記光線の遮光位置と前記あらかじめ設定した基準位置とから前記主軸に装着した工具の長さ方向または径方向の刃先位置を求めるステップとを含む工具測定方法が提供される。
【００１８】
また本発明によれば、工作機械の主軸に装着した工具を光学式の非接触センサにより測定する工具測定方法であって、光線の遮光位置をあらかじめ設定した基準位置からの変位量として検出できる前記光学式の非接触センサを、変位量検出方向と前記工具の軸線とが平行になるよう前記主軸に対して相対移動可能な前記工作機械の構成部材に設け、前記主軸と前記構成部材とを相対移動させ、前記主軸に装着した工具を前記光学式の非接触センサの検出範囲内に移動させ、前記光線の遮光位置を検出するステップと、検出した前記光線の遮光位置と前記あらかじめ設定した基準位置とから前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を求めるステップとを含む工具測定方法が提供される。
【００１９】
さらに本発明によれば、工作機械の主軸に装着した工具を光学式の非接触センサにより測定する工具測定方法であって、光線の遮光位置をあらかじめ設定した基準位置からの変位量として検出できる前記光学式の非接触センサを、変位量検出方向と前記工具の軸線とが平行になるよう前記主軸に対して相対移動可能な前記工作機械の構成部材に設け、前記主軸と前記構成部材とを相対移動させ、前記主軸に装着した工具を前記光学式の非接触センサの検出範囲内を変位量検出方向に対して垂直方向に移動させ、前記光線の遮光位置を検出するステップと、検出した前記光線の遮光位置の最大値または最小値に基づいて前記工具の最突出位置を求めるステップと、求めた前記工具の最突出位置と前記あらかじめ設定した基準位置とから前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を求めるステップとを含む工具測定方法が提供される。
【００２０】
さらに本発明によれば、工作機械の主軸に装着した工具を光学式の非接触センサにより測定する工具測定方法であって、光線の遮光状態をあらかじめ設定した基準位置からの２次元の複数の遮光位置データとして検出できる前記光学式の非接触センサを前記主軸に対して相対移動可能な前記工作機械の構成部材に設け、前記主軸と前記構成部材とを相対移動させ、前記主軸に装着した工具を前記光学式の非接触センサの検出範囲内に移動させ、２次元の遮光位置データを検出するステップと、検出した前記２次元の遮光位置データの前記工具の軸線方向の前記光線の遮光位置の最大値または最小値に基づいて前記工具の最突出位置を求めるステップと、求めた前記工具の最突出位置と前記あらかじめ設定した基準位置とから前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を求めるステップとを含む工具測定方法が提供される。
【００２１】
前記光線の遮光位置を検出したときに前記工作機械の座標位置を検出するステップと、検出した前記光線の遮光位置、検出した前記工作機械の座標位置、前記あらかじめ設定した基準位置から前記主軸に装着した工具の工具長を求めるステップとをさらに含むようにしてもよい。
【００２２】
前記工具の先端部の輪郭形状に応じてあらかじめ定めた補正テーブルから補正量を求める、または演算により補正量を求めるステップと、求めた前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を前記補正量により補正するステップとをさらに含むようにしてもよい。
【００２３】
前記主軸に装着した工具を前記光学式の非接触センサの検出範囲内を変位量検出方向に対して垂直方向に移動させ、前記光線の遮光位置と前記工作機械の座標位置とを逐次検出して記憶し、記憶したデータに基づいて前記工具の先端部の輪郭形状を認識するステップと、認識した前記工具の先端部の輪郭形状に応じてあらかじめ定めた補正テーブルから補正量を求める、または演算により補正量を求めるステップと、求めた前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を前記補正量により補正するステップとをさらに含むようにしてもよい。
【００２４】
前記主軸に装着した工具を前記光学式の非接触センサの検出範囲内に移動させ、前記２次元の遮光位置データを検出し、検出したデータに基づいて前記工具の先端部の輪郭形状を認識するステップと、認識した前記工具の先端部の輪郭形状に応じてあらかじめ定めた補正テーブルから補正量を求める、または演算により補正量を求めるステップと、求めた前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を前記補正量により補正するステップとをさらに含むようにしてもよい。
【００２５】
前記主軸に装着した工具を前記光学式の非接触センサの検出範囲内を変位量検出方向に対して垂直方向に移動させ、前記光線の遮光位置と前記工作機械の座標位置とを逐次検出して記憶し、記憶したデータに基づいて前記工具の先端部の輪郭形状を認識するステップ、または前記主軸に装着した工具を前記光学式の非接触センサの検出範囲内に移動させ、前記２次元の遮光位置データを検出し、検出したデータに基づいて前記工具の先端部の輪郭形状を認識するステップは、前記主軸に装着した工具の刃先位置近傍の前記光学式の非接触センサの光線幅の範囲内のデータに基づいて前記工具の先端部の輪郭形状を認識するようにしてもよい。
【００２６】
前記工具の先端部のあらかじめ与えられた輪郭形状により当該工具の先端部の輪郭形状を認識するステップと、認識した前記工具の先端部の輪郭形状に応じてあらかじめ定めた補正テーブルから補正量を求める、または演算により補正量を求めるステップと、求めた前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を前記補正量により補正するステップとをさらに含むようにしてもよい。
【００２７】
認識した前記工具の先端部の輪郭形状とあらかじめ記憶した前記工具の先端部の輪郭形状とを比較することにより、前記主軸に装着した工具の異常を検出するステップをさらに含むようにしてもよい。
【００２８】
認識した前記工具の先端部の輪郭形状とあらかじめ記憶した前記工具の先端部の輪郭形状とを比較することにより、前記主軸に装着した工具が加工に使用するべき工具か否かを判定するステップをさらに含むようにしてもよい。
【００２９】
前記光学式の非接触センサの光軸上の少なくとも２つの位置で前記主軸に装着した工具の刃先位置を求めるステップと、各位置間の距離、及び求めた前記各位置における前記主軸に装着した工具の刃先位置の差に基づいて、前記光線の回折による補正量を求めるステップと、求めた前記主軸に装着した工具の刃先位置を前記補正量により補正するステップとをさらに含むようにしてもよい。
【００３０】
さらに本発明によれば、主軸に装着した工具とテーブルに載置したワークとを相対移動させて前記ワークを加工する工作機械において、前記主軸に装着した工具を、前記テーブルに設けられ光線の遮光位置をあらかじめ設定した基準位置からの変位量として検出できる光学式の非接触センサの検出範囲内に移動させ、前記光線の遮光位置を検出する遮光位置検出手段と、前記遮光位置検出手段で検出した前記光線の遮光位置と前記あらかじめ設定した基準位置とから前記主軸に装着した工具の長さ方向または径方向の刃先位置を求める工具刃先位置演算手段とを具備する工具測定機能を備えた工作機械が提供される。
【００３１】
さらに本発明によれば、主軸に装着した工具とテーブルに載置したワークとを相対移動させて前記ワークを加工する工作機械において、前記主軸に装着した工具を、前記テーブルに設けられ光線の遮光位置をあらかじめ設定した基準位置からの変位量として検出できる光学式の非接触センサの検出範囲内に移動させ、前記光線の遮光位置を検出する遮光位置検出手段と、前記遮光位置検出手段で検出した前記光線の遮光位置の最大値または最小値に基づいて前記工具の最突出位置を求める工具最突出位置演算手段と、前記工具最突出位置演算手段で求めた前記工具の最突出位置と前記あらかじめ設定した基準位置とから前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を求める工具刃先位置演算手段とを具備する工具測定機能を備えた工作機械が提供される。
【００３２】
さらに本発明によれば、主軸に装着した工具とテーブルに載置したワークとを相対移動させて前記ワークを加工する工作機械において、前記主軸に装着した工具を、前記テーブルに設けられ光線の遮光状態をあらかじめ設定した基準位置からの２次元の複数の遮光位置データとして検出できる光学式の非接触センサの検出範囲内に移動させ、前記光線の遮光位置を検出する遮光位置検出手段と、前記遮光位置検出手段で検出した前記２次元の遮光位置データの前記工具の軸線方向の前記光線の遮光位置の最大値または最小値に基づいて前記工具の最突出位置を求める工具最突出位置演算手段と、前記工具最突出位置演算手段で求めた前記工具の最突出位置と前記あらかじめ設定した基準位置とから前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を求める工具刃先位置演算手段とを具備する工具測定機能を備えた工作機械が提供される。
【００３３】
前記遮光位置検出手段で前記光線の遮光位置を検出したときに前記工作機械の座標位置を検出する機械座標位置検出手段と、前記遮光位置検出手段で検出した前記光線の遮光位置または前記工具最突出位置演算手段で求めた前記工具の最突出位置、前記機械座標位置検出手段で検出した前記工作機械の座標位置、前記あらかじめ設定した基準位置から前記主軸に装着した工具の工具長を求める工具長演算手段とをさらに具備するようにしてもよい。
【００３４】
前記工具の先端部の輪郭形状に応じてあらかじめ定めた補正テーブルから補正量を求める、または演算により補正量を求める工具補正量演算手段と、前記工具刃先位置演算手段で求めた前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を前記工具補正量演算手段で求めた補正量により補正する工具補正手段とをさらに具備するようにしてもよい。
【００３５】
前記遮光位置検出手段で前記光線の遮光位置を検出したときに前記工作機械の座標位置を検出する機械座標位置検出手段と、前記遮光位置検出手段で検出した前記光線の遮光位置を記憶する遮光位置記憶手段と、前記機械座標位置検出手段で検出した前記工作機械の座標位置を記憶する機械座標位置記憶手段と、前記遮光位置記憶手段で記憶した前記光線の遮光位置及び前記機械座標位置記憶手段で記憶した前記工作機械の座標位置に基づいて前記工具の先端部の輪郭形状を認識する工具輪郭形状認識手段と、前記工具輪郭形状認識手段で認識した前記工具の先端部の輪郭形状に応じてあらかじめ定めた補正テーブルから補正量を求める、または演算により補正量を求める工具補正量演算手段と、前記工具刃先位置演算手段で求めた前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を前記工具補正量演算手段で求めた補正量により補正する工具補正手段とをさらに具備するようにしてもよい。
【００３６】
前記遮光位置検出手段で検出した前記２次元の遮光位置データに基づいて前記工具の先端部の輪郭形状を認識する工具輪郭形状認識手段と、前記工具輪郭形状認識手段で認識した前記工具の先端部の輪郭形状に応じてあらかじめ定めた補正テーブルから補正量を求める、または演算により補正量を求める工具補正量演算手段と、前記工具刃先位置演算手段で求めた前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を前記工具補正量演算手段で求めた補正量により補正する工具補正手段とをさらに具備するようにしてもよい。
【００３７】
あらかじめ与えられた前記工具の先端部の輪郭形状データを記憶する工具輪郭形状記憶手段と、前記工具輪郭形状記憶手段で記憶した前記工具の先端部の輪郭形状データにより当該工具の先端部の輪郭形状を認識する工具輪郭形状認識手段と、前記工具輪郭形状認識手段で認識した前記工具の先端部の輪郭形状に応じてあらかじめ定めた補正テーブルから補正量を求める、または演算により補正量を求める工具補正量演算手段と、前記工具刃先位置演算手段で求めた前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を前記工具補正量演算手段で求めた補正量により補正する工具補正手段とをさらに具備するようにしてもよい。
【００３８】
前記工具輪郭形状認識手段で認識した前記工具の先端部の輪郭形状と前記工具輪郭形状記憶手段にあらかじめ記憶した前記工具の先端部の輪郭形状データとを比較することにより、前記主軸に装着した工具の異常を検出する工具異常検出手段をさらに具備するようにしてもよい。
【００３９】
前記工具輪郭形状認識手段で認識した前記工具の先端部の輪郭形状と前記工具輪郭形状記憶手段にあらかじめ記憶した前記工具の先端部の輪郭形状データとを比較することにより、前記主軸に装着した工具が加工に使用するべき工具か否かを判定する工具判定手段をさらに具備するようにしてもよい。
【００４０】
前記工具刃先位置演算手段は、前記光学式の非接触センサの光軸上の少なくとも２つの位置で前記主軸に装着した工具の刃先位置を求め、前記各位置間の距離及び前記工具刃先位置演算手段で求めた前記各位置における前記主軸に装着した工具の刃先位置の差に基づいて、前記光線の回折による補正量を求める工具補正量演算手段と、前記工具刃先位置演算手段で求めた前記主軸に装着した工具の刃先位置を前記工具補正量演算手段で求めた補正量により補正する工具補正手段とをさらに具備するようにしてもよい。
【００４１】
光線の遮光位置をあらかじめ設定した基準位置からの変位量として検出できる光学式の非接触センサを工作機械上に設け、主軸に装着した工具を光学式の非接触センサの検出範囲内に移動させ、光線の遮光位置を検出し、検出した光線の遮光位置とあらかじめ設定した基準位置とに基づいて主軸に装着した工具の刃先位置や工具長を求めるようにしている。
【００４２】
上記した方法で使用する非接触センサは、帯状の光線を投光する投光部と帯状の光線を受光する受光部とが対向配置されて成り、帯状の光線の遮光位置をあらかじめ設定した基準位置からの変位量として検出できる非接触センサであることが好ましい。
【００４３】
また、光線の遮光状態をあらかじめ設定した基準位置からの２次元座標における複数の遮光位置データとして検出できる光学式の非接触センサを工作機械上に設け、主軸に装着した工具を光学式の非接触センサの検出範囲内に移動させ、２次元の遮光位置データを検出し、検出した２次元の遮光位置データに基づいて工具の最突出位置を求め、工具の最突出位置とあらかじめ設定した基準位置とに基づいて主軸に装着した工具の刃先位置や工具長を求めるようにしている。
【００４４】
よって、光学式の非接触センサという比較的安価な手段を工作機械に付加するだけで、工作機械に既存の機能を用いて比較的簡単な方法で、主軸に装着した工具の正確な刃先位置や工具長を得ることができる。
【００４５】
主軸に装着した工具の刃先位置は、エンドミルやドリルといった各工具種類の先端部の形状の差や工具の径の差など工具の形状や寸法に影響を受ける。従って実際の工具の刃先位置からずれを生じることを考慮しなければならない。
【００４６】
この場合、上記のようにして検出した光線の遮光位置と工作機械の座標位置とを記憶し、記憶したデータに基づいて工具の先端部の輪郭形状を認識し、認識した工具の先端部の輪郭形状に応じてあらかじめ定めた補正テーブルから補正量を求める、または演算により補正量を求め、主軸に装着した工具の刃先位置や工具長を補正するようにしている。
【００４７】
上記のようにして認識した工具の先端部の輪郭形状データとあらかじめ記憶した工具の先端部の輪郭形状データとを比較することにより、主軸に装着した工具への異物付着、欠損、破損等の異常を検出する、または主軸に装着した工具が使用するべき工具が否かを判断するようにしている。
【００４８】
このように、主軸に装着した工具の異常を検出することができれば、工作機械による加工の途中で、適宜工具の異常を確認し、工具交換を最小限に抑え、加工効率及び消耗品コストを抑制することができる。異物の付着を解消させるために工具のクリーニングを指令することも可能となる。また、主軸に装着した工具が使用するべき工具であるか否かを確認できれば、工具マガジン内での工具の設置ミスなどにより誤った工具が主軸に装着されたまま加工を行うことを回避させることができる。
【００４９】
光学式の非接触センサの光軸上の少なくとも２つの位置で主軸に装着した工具の刃先位置を求め、各位置間の距離、及び求めた各位置における主軸に装着した工具の刃先位置の差に基づいて、光線の回折による補正量を求め、求めた主軸に装着した工具の刃先位置を補正量により補正するようにしている。よって、光線の回折による誤差を考慮して、主軸に装着した工具の正確な刃先位置を求めることができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
まず、本発明の実施形態を説明する前に、図２及び図３を参照して、特許請求の範囲における、あらかじめ設定した基準位置、光線の遮光位置、工作機械の座標位置、工具の長さ方向または径方向の刃先位置、工具長について定義しておく。
【００５１】
あらかじめ設定した基準位置とは、工具Ｔにより光学式の非接触センサ１３の光線１３ａを遮光したときに変位量ΔＺを求める基準となる光学式の非接触センサ１３の基準位置を指し、投光部１３ｂから受光部１３ｃに向けて照射される光線１３ａの検出範囲内にあらかじめ任意に設定される（図２及び図３のＯｓ）。
【００５２】
光線の遮光位置とは、工具Ｔを光学式の非接触センサ１３の検出範囲内に移動させ、工具Ｔにより光学式の非接触センサ１３の光線１３ａを遮光したときに生じる変位量ΔＺだけ上方または下方の位置を指す。
【００５３】
工作機械の座標位置とは、工具Ｔにより光学式の非接触センサ１３の光線１３ａを遮光したときに変位量ΔＺが生じたときのＮＣ工作機械１のＸ、Ｙ、Ｚの各送り軸の機械座標系の位置を指す（図２におけるＭｚ）。
【００５４】
工具の長さ方向の刃先位置とは、主軸３に工具Ｔを装着したときゲージラインと呼ばれる主軸３の基準位置から最も離れた工具Ｔの刃先位置を指す（図２におけるＴｓ１）。また、工具の径方向の刃先位置とは、主軸３に工具Ｔを装着したとき主軸３の回転軸線から最も離れた工具Ｔの刃先位置を指す（図３におけるＴｓ２）。
【００５５】
工具長とは、ゲージラインと呼ばれる主軸３の基準位置と工具Ｔの長さ方向の刃先位置との距離を指す（図２におけるＬ）。
【００５６】
図２に示すように、ＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚの各送り軸が機械座標系の基準位置にあるとき、主軸３の基準位置をＯｍとする。あらかじめ設定した光学式の非接触センサ１３の基準位置をＯｓとする。主軸３に既知長のマスタ工具を装着して、マスタ工具の先端部をあらかじめ設定した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓに移動すると、マスタ工具は既知長であるから、ＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚの各送り軸の機械座標系の基準位置Ｏｍに対する光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓ、すなわちＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚ軸の機械座標系の基準位置Ｏｍと光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓとの距離Ｈが求められる。
【００５７】
そして、主軸３に装着した工具Ｔを光学式の非接触センサ１３の検出範囲内に移動させ、工具Ｔにより光学式の非接触センサ１３の基準位置ＯｍからΔＺだけ上方で光線１３ａを遮光したとすると、工具Ｔの長さ方向の刃先位置Ｔｓ１は、Ｔｓ１＝Ｈ−ΔＺで求められる。また、工具Ｔにより光線１３ａを遮光したときのＮＣ工作機械１の機械座標系のＺ軸位置をＭｚとすると、工具長Ｌは、Ｌ＝Ｈ−Ｍｚ−ΔＺで求められる。
【００５８】
主軸３に装着した工具Ｔの径方向の刃先位置を求める場合は、図３に示すように、光線１３ａの変位量検出方向と工具Ｔの軸線とが垂直になるよう光学式の非接触センサ１３を配置する。
【００５９】
図３に示すように、ＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚの各送り軸が機械座標系の基準位置にあるとき、主軸３の基準位置をＯｍとする。あらかじめ設定した光学式の非接触センサ１３の基準位置をＯｓとする。上述のようにして、ＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚの各送り軸の機械座標系の基準位置Ｏｍに対する光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓ、すなわちＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚ軸の機械座標系の基準位置Ｏｍと光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓとの距離Ｈを求める。
【００６０】
そして、主軸３に装着した工具Ｔを光学式の非接触センサ１３の検出範囲内に移動させ、工具Ｔにより光学式の非接触センサ１３の基準位置ＯｍからΔＺだけ光線１３ａを遮光したとすると、工具Ｔの径方向の刃先位置Ｔｓ２は、Ｔｓ２＝Ｈ−ΔＺで求められる。
【００６１】
図１を参照して、本発明による工具測定機能を備えたＮＣ工作機械１の要部構成を説明する。
【００６２】
ＮＣ工作機械１は、主軸３を回転支持する主軸頭５と、ワーク（図示せず）を載置するテーブル７とを備え、ＮＣ装置９からの移動指令に基づいて、Ｘ軸送りモータＭｘ、Ｙ軸送りモータＭｙ、Ｚ軸送りモータＭｚにより、主軸３とテーブル７とをＸ、Ｙ、Ｚの直交３軸方向に相対移動可能に構成されている。主軸３には工具Ｔが装着され、工具Ｔを回転させながら主軸３とテーブル７とを相対移動させることにより工具ＴとワークとをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に相対移動させて、ワークを所望形状に加工する。Ｘ、Ｙ軸は主軸３の回転軸線と垂直な平面内の直交する２つの方向を指し、Ｚ軸は主軸３の回転軸線と平行な軸方向を指す。Ｘ、Ｙ、Ｚの送り軸の構成はこれに限定されるものではない。
【００６３】
ＮＣ装置９は、加工プログラムや測定プログラム等の各種プログラムが入力、格納され、各種プログラムを解析し、解析したプログラムに従って逐次移動指令を生成し、生成した移動指令に従ってＸ軸送りモータＭｘ、Ｙ軸送りモータＭｙ、Ｚ軸送りモータＭｚを駆動する。測定プログラムは、ＮＣ工作機械１の主軸３に装着した工具Ｔの正確な刃先位置及び工具長を求めるのに際して、主軸３とテーブル７とを相対移動させ、主軸３に装着した工具Ｔを光学式の非接触センサ１３の検出範囲内に移動させるよう生成される。
【００６４】
また、ＮＣ工作機械１は、任意の瞬間のＸ、Ｙ、Ｚの各送り軸の座標位置を読み取る位置読取手段１１が設けられている。図１の実施形態では、位置読取手段１１として、デジタルスケールを使用しているが、Ｘ軸送りモータＭｘ、Ｙ軸送りモータＭｙ、Ｚ軸送りモータＭｚにそれぞれ取り付けられたエンコーダ等の手段（図示せず）を使用することも可能である。図１には、Ｚ軸の位置読取手段１１のみが示されている。
【００６５】
さらに、ＮＣ工作機械１は、テーブル７上の加工の妨げとならない位置に、光学式の非接触センサ１３が設けられており、工具Ｔの長さ方向または径方向の刃先位置や工具長を求める必要性が生じたときに、主軸３とテーブル７とを相対移動させて、主軸３に装着した工具Ｔを光学式の非接触センサ１３の検出範囲内に移動させる。
【００６６】
図１に示されている光学式の非接触センサ１３は、光線１３ａの変位量検出方向と工具Ｔの回転軸線とが水平になるよう主軸３に対して相対移動可能なテーブル７に設けられている。工具Ｔの径方向の刃先位置を求める場合は、光線１３ａの変位量検出方向と工具Ｔの軸線とが垂直になるよう主軸３に対して相対移動可能なテーブル７に設けられる。
【００６７】
光学式の非接触センサ１３は、光線１３ａを発する投光部１３ｂと、主軸３の回転軸線方向に互いに直列に配置された複数の受光素子を有し、投光部１３ｂと対向配置されている受光部１３ｃとを備え、投光部１３ｂと受光部１３ｃとの間には、主軸３の回転軸線に水平方向に帯状に広がる検出範囲が形成されている。工具Ｔの長さ方向または径方向の刃先位置や工具長を求める際には、投光部１３ｂと受光部１３ｃとが工具Ｔの回転軸線に対して互いに反対側に配置され、検出範囲が工具Ｔの回転軸線を含む平面に沿って投光部１３ｂと受光部１３ｃとの間に形成されるように、工具Ｔが配置される。そして、光線１３ａが工具Ｔによって遮光された検出範囲を受光部１３ｃで特定することにより、あらかじめ設定した基準位置に対する光線１３ａの遮光位置を検出する。
【００６８】
光学式の非接触センサ１３の検出範囲に直線状に配置された複数の受光素子のそれぞれについて、投光部１３ｂから発せられる光線１３ａを受光しているか否かに関する受光情報を収集し、各受光素子の受光情報をその位置と対応させることにより、あらかじめ設定した基準位置に対する光線１３ａの遮光位置を検出できる。
【００６９】
光学式の非接触センサ１３の投光部１３ｂは、帯状の検出範囲を有していれば任意の構造をとることができる。例えば投光部１３ｂの１つの光源から帯状の光線１３ａを発することにより帯状の検出範囲を形成してもよく、投光部１３ｂにおいて工具Ｔの回転軸線方向に併設された複数の光源からそれぞれ糸状の一条光線を発することにより帯状の検出範囲を形成してもよい。
【００７０】
光学式の非接触センサ１３は、工具Ｔの回転軸線を含む平面に沿って広がる帯状の検出範囲を有しているので、あらかじめ定められた位置に配置された主軸３に装着した工具Ｔの長さが変化しても、工具Ｔの先端部を検出できる。従って主軸３をあらかじめ定められた位置に配置したときに、工具Ｔの形状の差や欠損等による工具Ｔの長さの変化を検出範囲における工具Ｔの刃先位置の変化として認識することが可能である。
【００７１】
図１に示すように、帯状の検出範囲を有し、光線１３ａの遮光位置をあらかじめ設定した基準位置からの変位量として検出できる光学式の非接触センサ１３でなく、別の構造の光学式の非接触センサを採用してもよい。例えば光線１３ａの遮光状態をあらかじめ設定した基準位置からの２次元の複数の遮光位置データとして検出できる光学式の非接触センサ、すなわちマトリックス状に光線１３ａを投光部１３ｂから受光部１３ｃに向けて照射する光学式の非接触センサであってもよい。
【００７２】
ＮＣ工作機械１は、主軸３に装着した工具Ｔの長さ方向の刃先位置Ｔｓ１または径方向の刃先位置Ｔｓ２や工具長Ｌを演算する手段を具備している。上記手段は、遮光位置検出手段１５、工具最突出位置演算手段１７、工具刃先位置演算手段１９、基準位置記憶手段２１、機械座標位置検出手段２３、工具長演算手段２５、工具補正量演算手段２７、工具補正手段２９、遮光位置記憶手段３１、機械座標位置記憶手段３３、工具輪郭形状認識手段３５、工具輪郭形状記憶手段３７、工具異常検出手段３９、工具判定手段４１で成る。
【００７３】
基準位置記憶手段２１は、光学式の非接触センサ１３の投光部１３ｂから照射される光線１３ａの検出範囲内の上方または下方にあらかじめ任意に設定した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓを記憶する。このとき、ＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚの各送り軸の機械座標系の基準位置Ｏｍと光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓとの距離Ｈを求め、基準位置入力手段（図示せず）により基準位置記憶手段２１に入力すればよい。
【００７４】
遮光位置検出手段１５は、主軸３とテーブル７とを相対移動させ、主軸３に装着した工具Ｔを光学式の非接触センサ１３の検出範囲内に移動させ、工具Ｔにより非接触センサ１３の光線１３ａを遮光したときに、基準位置記憶手段２１にあらかじめ記憶した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓに対する光線１３ａの遮光位置ΔＺを検出する。
【００７５】
工具刃先位置演算手段１９は、遮光位置検出手段１５で検出した光線１３ａの遮光位置ΔＺと基準位置記憶手段２１にあらかじめ記憶した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓ、すなわちＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚの各送り軸の機械座標系の基準位置Ｏｍと光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓとの距離Ｈとから主軸３に装着した工具Ｔの長さ方向の刃先位置Ｔｓ１（図２参照）または径方向の刃先位置Ｔｓ２（図３参照）を求める。
【００７６】
機械座標位置検出手段２３は、遮光位置検出手段１５で工具Ｔにより光学式の非接触センサ１３の光線１３ａの遮光位置を検出したときに、ＮＣ工作機械１の座標位置Ｍｚを検出する。
【００７７】
ＮＣ工作機械１の座標位置Ｍｚは、ＮＣ工作機械１のＸ、Ｙ、Ｚの各送り軸の機械座標系の位置を指し、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸にそれぞれ設けられた位置読取手段１１で、任意の瞬間のＸ、Ｙ、Ｚの各送り軸の現在位置を読み取ることにより検出すればよい。また、ＮＣ装置９からＸ軸送りモータＭｘ、Ｙ軸送りモータＭｙ、Ｚ軸送りモータＭｚにそれぞれ指令されるＮＣ指令値を読み取り検出するようにしてもよい。また、ＮＣ指令値にＸ、Ｙ、Ｚの各送り軸の位置偏差を加味した位置を検出するようにしてもよい。
【００７８】
光線１３ａの遮光位置をあらかじめ設定した基準位置からの変位量として検出する光学式の非接触センサ１３を使用する場合は、工具最突出位置演算手段１７は、遮光位置検出手段１５で検出した光線１３ａの遮光位置ΔＺの最大値ΔＺｍａｘまたは最小値Δｚｍｉｎに基づいて工具Ｔの最突出位置ΔＺｍａｘまたはΔＺｍｉｎを求める（図５及び図６参照）。
【００７９】
工具刃先位置演算手段１９は、工具最突出位置演算手段１７で求めた工具Ｔの最突出位置ΔＺｍａｘまたはΔＺｍｉｎと基準位置記憶手段２１にあらかじめ記憶した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓ、すなわちＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚ軸の各送り軸の機械座標系の基準位置Ｏｍと光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓとの距離Ｈとから主軸３に装着した工具Ｔの長さ方向の刃先位置Ｔｓ１（図２参照）または径方向の刃先位置Ｔｓ２（図３参照）を求める。
【００８０】
工具長演算手段２５は、工具最突出位置演算手段１７で求めた工具Ｔの最突出位置ΔＺｍａｘまたはΔＺｍｉｎ、機械座標位置検出手段２３で検出したＮＣ工作機械１の座標位置Ｍｚ、基準位置記憶手段２１にあらかじめ記憶した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓ、すなわちＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚ軸の各送り軸の機械座標系の基準位置Ｏｍと光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓとの距離Ｈとから主軸３に装着した工具Ｔの工具長Ｌを求める（図２参照）。
【００８１】
光線１３ａの遮光状態をあらかじめ設定した基準位置からの２次元の複数の遮光位置データとして検出する光学式の非接触センサを使用する場合は、工具最突出位置演算手段１７は、遮光位置検出手段１５で検出した２次元の遮光位置データの基準位置記憶手段２１にあらかじめ記憶した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｍに対する工具Ｔの軸線方向の光線１３ａの遮光位置ΔＺの最大値ΔＺｍａｘまたは最小値ΔＺｍｉｎに基づいて工具Ｔの最突出位置ΔＺｍａｘまたはΔＺｍｉｎを求める。
【００８２】
工具刃先位置演算手段１９は、工具最突出位置演算手段１７で求めた工具Ｔの最突出位置ΔＺｍａｘまたはΔＺｍｉｎと基準位置記憶手段２１にあらかじめ記憶した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｍ、すなわちＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚの各送り軸の機械座標系の基準位置Ｏｍと光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓとの距離Ｈとから主軸３に装着した工具Ｔの長さ方向の刃先位置Ｔｓ１（図２参照）または径方向の刃先位置Ｔｓ２（図３参照）を求める。
【００８３】
工具長演算手段２５は、工具最突出位置演算手段１７で求めた工具Ｔの最突出位置ΔＺｍａｘまたはΔＺｍｉｎ、機械座標位置検出手段３３で検出したＮＣ工作機械１の座標位置Ｍｚ、基準位置記憶手段２１にあらかじめ記憶した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｍ、すなわちＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚの各送り軸の機械座標系の基準位置Ｏｍと光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓとの距離Ｈとから主軸３に装着した工具Ｔの工具長Ｌ（図２参照）を求める。
【００８４】
工具補正量演算手段２７は、工具Ｔの先端部の輪郭形状に応じてあらかじめ定めた補正テーブルから補正量を求めるまたは演算により補正量を求める、すなわち主軸３に装着した工具Ｔの長さ方向の刃先位置Ｔｓ１の工具Ｔの先端部の輪郭形状に応じた補正量を求める。
【００８５】
工具補正手段２９は、工具刃先位置演算手段１９で求めた主軸３に装着した工具Ｔの長さ方向の刃先位置Ｔｓ１を、工具補正量演算手段２７で求めた補正量により補正するようＮＣ装置１９に指令する。このとき、補正後の工具長ＬをＮＣ装置９の工具オフセットメモリに記憶するのが望ましい。
【００８６】
遮光位置記憶手段３１は、遮光位置検出手段１５で検出した基準位置記憶手段２１にあらかじめ記憶した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｍ、すなわちＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚの各送り軸の機械座標系の基準位置Ｏｍと光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓとの距離Ｈに対する光線１３ａの遮光位置ΔＺを記憶する。
【００８７】
機械座標位置記憶手段３３は、遮光位置検出手段１５で工具Ｔにより光学式の非接触センサ１３の光線１３ａの遮光位置を検出したときに、機械座標位置検出手段２３で検出したＮＣ工作機械１の座標位置Ｍｚを記憶する。
【００８８】
光線１３ａの遮光位置をあらかじめ設定した基準位置からの変位量として検出する光学式の非接触センサ１３を使用する場合は、工具輪郭形状認識手段３５は、遮光位置記憶手段３１で記憶した光線１３ａの遮光位置ΔＺ及び機械座標位置記憶手段３３で記憶したＮＣ工作機械１の座標位置Ｍｚに基づいて工具Ｔの先端部の輪郭形状を認識する。このとき、主軸３に装着した工具Ｔの刃先位置近傍の光学式の非接触センサ１３の光線幅の範囲内のデータに基づいて工具Ｔの先端部の輪郭形状を認識するようにしてもよい。
【００８９】
光線１３ａの遮光状態をあらかじめ設定した基準位置からの２次元の複数の遮光位置データとして検出する光学式の非接触センサを使用する場合は、工具輪郭形状認識手段３５は、遮光位置検出手段１５で検出したあらかじめ設定した基準位置Ｏｍ、すなわちＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚの各送り軸の機械座標系の基準位置Ｏｍと光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓとの距離Ｈからの２次元の遮光位置データに基づいて工具Ｔの先端部の輪郭形状を認識する。このとき、主軸３に装着した工具Ｔの刃先位置近傍の光学式の非接触センサ１３の光線幅の範囲のデータに基づいて工具Ｔの先端部の輪郭形状を認識するようにしてもよい。
【００９０】
工具輪郭形状認識手段３５は、工具輪郭形状記憶手段３７で記憶した工具Ｔの先端部の輪郭形状データにより当該工具Ｔの先端部の輪郭形状を認識することもできる。あらかじめ与えられた工具Ｔの先端部の輪郭形状データを入力する工具輪郭形状入力手段（図示せず）を設け、入力した工具Ｔの先端部の輪郭形状データを工具輪郭形状記憶手段３７に記憶するようにしてもよい。
【００９１】
工具異常検出手段３９は、工具輪郭形状認識手段３５で認識した工具Ｔの先端部の輪郭形状と工具輪郭形状記憶手段３７にあらかじめ記憶した工具Ｔの先端部の輪郭形状データとを比較することにより、主軸３に装着した工具Ｔの破損、欠損、異物付着等の異常を検出する。
【００９２】
工具判定手段４１は、工具輪郭形状認識手段３５で認識した工具Ｔの先端部の輪郭形状と工具輪郭形状記憶手段３７にあらかじめ記憶した工具Ｔの先端部の輪郭形状データとを比較することにより、主軸３に装着した工具Ｔが加工に使用するべき工具Ｔが否かを判定する。
【００９３】
光学式の非接触センサ１３の光線１３ａの回折による誤差を考慮して、主軸３に装着した工具Ｔの正確な長さ方向の刃先位置を求める場合は、工具刃先位置演算手段１９は、光学式の非接触センサ１３の光軸上の少なくとも２つの位置で主軸３に装着した工具Ｔの刃先位置を求める。工具補正量演算手段２７は、各測定位置間の距離及び工具刃先位置演算手段１９で求めた各位置における主軸３に装着した工具Ｔの刃先位置の差に基づいて、光線１３ａの回折による補正量を求める。工具補正手段２９は、工具刃先位置演算手段１９で求めた主軸３に装着した工具Ｔの刃先位置を工具補正量演算手段２７で求めた補正量により補正する。
【００９４】
図３を参照して、本発明の第１の実施形態の工具測定方法を説明する。
まず、ＮＣ工作機械１の主軸３に装着した工具Ｔの長さ方向の刃先位置Ｔｓ１を求める場合について説明する。
【００９５】
測定プログラムに従ってＸ軸送りモータＭｘ及びＹ軸送りモータＭｙを駆動して、主軸３とテーブル７とを相対移動させ、主軸３に装着した工具Ｔを光学式の非接触センサ１３の検出範囲の上方に移動させ、測定開始位置に位置決めする（ステップＳ１）。
【００９６】
主軸３に装着した工具Ｔを下方へ移動させ光学式の非接触センサ１３の検出範囲内に移動させる（ステップＳ２）。工具Ｔにより非接触センサ１３の光線１３ａを遮光したときに、基準位置記憶手段２１にあらかじめ記憶した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｍに対する光線１３ａの遮光位置ΔＺ、すなわち基準位置Ｏｍからの変位量ΔＺを遮光位置検出手段１５により検出する（ステップＳ３）。
【００９７】
基準位置記憶手段２１にあらかじめ記憶した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｍ、すなわちＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚの各送り軸の機械座標系の基準位置Ｏｍと光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓとの距離Ｈを読み込む（ステップＳ４）。光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｍは、投光部１３ｂから照射される光線１３ａの上方または下方にあらかじめ任意に設定し、基準位置記憶手段２１に記憶しておく。
【００９８】
主軸３に装着した工具Ｔを光学式の非接触センサ１３の検出範囲の上方に移動させる動作と主軸３に装着した工具Ｔを下方へ移動させ光学式の非接触センサ１３の検出範囲内に移動させる動作とを同時に行わせるようにしてもよい。要は、非接触センサ１３の光線１３ａを主軸３に装着した工具Ｔで上方から遮光できればよい。
【００９９】
光学式の非接触センサ１３は、工具Ｔの回転軸線を含む平面に沿って広がる帯状の検出範囲を有し、光線１３ａの遮光位置をあらかじめ設定した基準位置からの変位量として検出できるものが望ましい。
【０１００】
遮光位置検出手段１５で検出した光線１３ａの遮光位置ΔＺと、基準位置記憶手段２１にあらかじめ記憶した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓ、すなわちＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚの各送り軸の機械座標系の基準位置Ｏｍと光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓとの距離Ｈとから、工具刃先位置演算手段１９で主軸３に装着した工具Ｔの長さ方向の刃先位置Ｔｓ１をＴｓ１＝Ｈ−ΔＺにより求める（ステップＳ５）。
【０１０１】
主軸３に装着した工具Ｔを使用する回転速度で回転させ、光学式の非接触センサ１３の検出範囲内に向けて移動して光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｍに対する光線１３ａの遮光位置ΔＺを検出するようにすれば、主軸３に装着した工具Ｔの実際の使用条件下における工具Ｔの長さ方向の刃先位置Ｔｓ１を求めることができる。もちろん、主軸３に装着した工具Ｔを回転させずに、光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｍに対する光線１３ａの遮光位置ΔＺを検出してもよいことは言うまでもない。
【０１０２】
主軸３に装着した工具Ｔの径方向の刃先位置Ｔｓ２を求める場合は、図３に示すように、光線１３ａの変位量検出方向と工具Ｔの軸線とが垂直になるよう光学式の非接触センサ１３を配置する。
【０１０３】
Ｘ軸送りモータＭｘまたはＹ軸送りモータＭｙを駆動して、主軸３に装着した工具Ｔを光学式の非接触センサ１３の検出範囲内に移動させ、工具Ｔにより非接触センサ１３の光線１３ａを遮光したときに、基準位置記憶手段２１にあらかじめ記憶した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓに対する光線１３ａの遮光位置ΔＺ、すなわち基準位置Ｏｓからの変位量ΔＺを遮光位置検出手段１５により検出する。
【０１０４】
そして、遮光位置検出手段１５で検出した光線１３ａの遮光位置ΔＺと、基準位置記憶手段２１にあらかじめ記憶した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓ、すなわちＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚの各送り軸の機械座標系の基準位置Ｏｍと光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓとの距離Ｈとから、工具刃先位置演算手段１９で主軸３に装着した工具Ｔの径方向の刃先位置Ｔｓ２をＴｓ２＝Ｈ−ΔＺにより求める。
【０１０５】
また、主軸３に装着した工具Ｔの工具長Ｌを求める場合には、遮光位置検出手段１５で光線１３ａの遮光位置を検出したときに、機械座標位置検出手段２３によりＮＣ工作機械１の座標位置Ｍｚを検出する（ステップＳ６）。
【０１０６】
遮光位置検出手段１５により検出した光線１３ａの遮光位置ΔＺと、機械座標位置検出手段２３により検出したＮＣ工作機械１の座標位置Ｍｚと、基準位置記憶手段２１にあらかじめ記憶した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓ、すなわちＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚの各送り軸の機械座標系の基準位置Ｏｍと光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓとの距離Ｈとから、工具長演算手段２５で主軸３に装着した工具Ｔの工具長ＬをＬ＝Ｈ−Ｍｚ−ΔＺにより求める（ステップＳ７）。求めた工具長ＬはＮＣ装置９に送出され、工具オフセットメモリに記憶される。
【０１０７】
図５、図６、図７を参照して、本発明の第２の実施形態の工具測定方法を説明する。
第１の実施形態の工具測定方法は、主軸３に装着した工具Ｔを光学式の非接触センサ１３の検出範囲内に上方から移動させるものであるが、第２の実施形態の工具測定方法は、図５，６に示すように、主軸３に装着した工具Ｔを光学式の非接触センサ１３の検出範囲内を垂直に横切るように移動させて、遮光位置検出手段１５により基準位置Ｏｓからの遮光位置ΔＺの最小値ΔＺｍｉｎまたは最大値ΔＺｍａｘを検出し、工具Ｔの最突出位置とするものである。
【０１０８】
このとき、図６に示すように、主軸３に装着した工具Ｔを光学式の非接触センサ１３の検出範囲内を横切ったときに、遮光位置検出手段１５により基準位置Ｏｓからの遮光位置ΔＺをΔＺ１、ΔＺ２、…、ΔＺｎのように逐次検出し、そのうちの最小値ΔＺｍｉｎまたは最大値ΔＺｍａｘを読み取るようにすればよい。また、遮光位置検出手段１５により遮光位置ΔＺ１、ΔＺ２、…ΔＺｎを検出したときの工作機械の座標位置Ｍｚは測定開始時のＺ軸位置として検出され、機械座標位置記憶手段３３に記憶される。
【０１０９】
ここで、光線１３ａの遮光位置ΔＺの最大値ΔＺｍａｘまたは最小値ΔＺｍｉｎに基づいて工具Ｔの最突出位置を求めるのは、あらかじめ設定した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓが光線１３ａのどの位置にあるか、すなわち光学式の非接触センサ１３の検出範囲内の上方にあるか下方にあるかにより、遮光位置検出手段１５により検出される光線１３ａの遮光位置ΔＺが最大値ΔＺｍａｘまたは最小値ΔＺｍｉｎを採るためである。
【０１１０】
以下、図７を参照して、光線１３ａの遮光位置ΔＺが最小値ΔＺｍｉｎを取る場合について説明する。
【０１１１】
測定プログラムに従ってＸ軸送りモータＭｘ、Ｙ軸送りモータＭｙ、Ｚ軸送りモータＭｚを駆動して、主軸３とテーブル７とを相対移動させ、主軸３に装着した工具Ｔを光学式の非接触センサ１３の検出範囲の側方に移動させ、測定開始位置に位置決めする（ステップＳ１０１）。このときのＺ軸位置が工作機械の座標位置Ｍｚとなる。
【０１１２】
Ｘ軸送りモータＭｘまたはＹ軸送りモータＭｙを駆動して主軸３に装着した工具Ｔを水平方向へ移動させ、工具Ｔにより光学式の非接触センサ１３の光線１３ａの検出範囲内を横切らせる（ステップＳ１０２）。このとき、光学式の非接触センサ１３の帯状の検出範囲内を横断するように、検出範囲のなす面に対して直角方向に工具ＴをＸ、Ｙ軸方向に微少量ずつ移動させる。
【０１１３】
工具Ｔにより非接触センサ１３の光線１３ａを遮光したときに、光学式の非接触センサ１３のあらかじめ設定した基準位置Ｏｓに対する光線１３ａの遮光位置ΔＺ、すなわちあらかじめ設定した基準位置Ｏｓからの変位量ΔＺを遮光位置検出手段１５により検出する（ステップＳ１０３）。
【０１１４】
主軸３に装着した工具Ｔを光学式の非接触センサ１３の検出範囲の側方に移動させる動作と主軸３に装着した工具Ｔを水平方向へ移動させ光学式の非接触センサ１３の光線１３ａの検出範囲内を横切らせる動作とを同時に行わせるようにしてもよい。要は、非接触センサ１３の光線１３ａを主軸３に装着した工具Ｔで横切って遮光できればよい。
【０１１５】
工具最突出位置演算手段１７は、遮光位置検出手段１５により今回検出した光線１３ａの遮光位置ΔＺと前回検出した光線１３ａの遮光位置ΔＺとを比較し（ステップＳ１０４）、今回検出した光線１３ａの遮光位置ΔＺの方が小さい場合（ステップＳ１０４のＹＥＳ）、その遮光位置ΔＺを最小値ΔＺｍｉｎ、すなわち工具Ｔの最突出位置として求め、遮光位置記憶手段３１記憶する（ステップＳ１０５）。今回検出した光線１３ａの遮光位置ΔＺの方が大きい場合（ステップＳ１０４のＮＯ）、光線１３ａの遮光位置ΔＺの最小値ΔＺｍｉｎが検出されていないとして、光線１３ａの検出範囲内に対する工具Ｔの横切り動作が完了しているかどうか判断する（ステップＳ１０６）。横切り動作が完了していない場合（ステップＳ１０６）、光線１３ａの遮光位置ΔＺの最小値ΔＺｍｉｎが見つかるよう光線１３ａの遮光位置ΔＺの検出を繰り返す。
【０１１６】
横切り動作が完了し、工具最突出位置演算手段１７が、光線１３ａの遮光位置ΔＺの最小値ΔＺｍｉｎを求め、工具Ｔの最突出位置として遮光位置記憶手段３１に記憶した場合（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、遮光位置記憶手段３１から光線１３ａの遮光位置ΔＺの最小値ΔＺｍｉｎ、すなわち工具Ｔの最突出位置を読み取る（ステップＳ１０７）。
【０１１７】
基準位置記憶手段２１にあらかじめ記憶した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｍ、すなわちＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚの各送り軸の機械座標系の基準位置Ｏｍと光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓとの距離Ｈを読み込む（ステップＳ１０８）。
【０１１８】
工具最突出位置演算手段１７により求めた工具Ｔの最突出位置、すなわち光線１３ａの遮光位置ΔＺの最小値ΔＺｍｉｎと、あらかじめ設定した基準位置Ｏｓ、すなわちＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚの各送り軸の機械座標系の基準位置Ｏｍと光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓとの距離Ｈとから、工具刃先位置演算手段１９で主軸３に装着した工具Ｔの長さ方向の刃先位置Ｔｓ１をＴｓ１＝Ｈ−ΔＺｍｉｎにより求める（ステップＳ１０９）。
【０１１９】
なお、第２の実施形態において、主軸３に装着した工具Ｔの径方向の刃先位置Ｔｓ２を求める方法は、第１の実施形態と同じであるので、ここでは説明を省略する。
【０１２０】
また、主軸３に装着した工具Ｔの工具長Ｌを求める場合には、測定開始時のＺ軸位置をＮＣ工作機械１の座標位置Ｍｚとして検出する（ステップＳ１１０）。
【０１２１】
工具最突出位置演算手段１７により求めた工具Ｔの最突出位置、すなわち光線１３ａの遮光位置ΔＺの最小値ΔＺｍｉｎと、機械座標位置検出手段２３により検出したＮＣ工作機械１の座標位置Ｍｚ、あらかじめ設定した基準位置Ｏｍ、すなわちＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚの各送り軸の機械座標系の基準位置Ｏｍと光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓとの距離Ｈとから、工具長演算手段２５で主軸３に装着した工具Ｔの工具長ＬをＬ＝Ｈ−Ｍｚ−ΔＺｍｉｎにより求める（ステップＳ１１１）。
【０１２２】
図８，図９、図１０を参照して、本発明の第３の実施形態の工具測定方法を説明する。
第３の実施形態の工具測定方法では、光線１３ａの遮光状態をあらかじめ設定した基準位置からの２次元の複数の遮光位置データとして検出する光学式の非接触センサを使用する。
【０１２３】
図８、図９に示すように、主軸３に装着した工具Ｔを光学式の非接触センサ１３の検出範囲内に移動したときに、遮光位置検出手段１５により基準位置Ｏｓからの遮光位置ΔＺをΔＺ１、ΔＺ２、ΔＺ３、…、ΔＺｎのように検出し、そのうちの最小値ΔＺｍｉｎまたは最大値ΔＺｍａｘを読み取るようにすればよい。また、遮光位置検出手段１５により遮光位置ΔＺ１、ΔＺ２、ΔＺ３、…ΔＺｎを検出したときの工作機械の座標位置Ｍｚは検出範囲内に移動したときのＺ軸位置として検出され、機械座標位置記憶手段３３に記憶される。
【０１２４】
ここで、光線１３ａの遮光位置ΔＺの最大値ΔＺｍａｘまたは最小値ΔＺｍｉｎに基づいて工具Ｔの最突出位置を求めるのは、あらかじめ設定した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓが光線１３ａのどの位置にあるか、すなわち光学式の非接触センサ１３の検出範囲内の上方にあるか下方にあるかにより、遮光位置検出手段１５により検出される光線１３ａの遮光位置ΔＺが最大値ΔＺｍａｘまたは最小値ΔＺｍｉｎを採るためである。
【０１２５】
以下、図１０を参照して、光線１３ａの遮光位置ΔＺが最小値ΔＺｍｉｎを取る場合について説明する。
【０１２６】
測定プログラムに従ってＸ軸送りモータＭｘ、Ｙ軸送りモータＭｙ、Ｚ軸送りモータＭｚを駆動して、主軸３とテーブル７とを相対移動させ、主軸３に装着した工具Ｔを光学式の非接触センサ１３の検出範囲の上方または側方に移動させる（ステップＳ２０１）。
【０１２７】
ここで、主軸３に装着した工具Ｔを光学式の非接触センサ１３の検出範囲の上方に移動させる動作と主軸３に装着した工具Ｔを下方へ移動させ光学式の非接触センサ１３の検出範囲内に移動させる動作とを同時に行わせるようにしてもよい。また、主軸３に装着した工具Ｔを光学式の非接触センサ１３の検出範囲の側方に移動させる動作と主軸３に装着した工具Ｔを水平方向へ移動させ光学式の非接触センサ１３の検出範囲内に移動させる動作とを同時に行わせるようにしてもよい。
【０１２８】
主軸３に装着した工具Ｔを下方または水平方向へ移動させ光学式の非接触センサ１３の検出範囲内に移動させ（ステップＳ２０２）、工具Ｔにより光線１３ａを遮光したときに、遮光位置検出手段１５により２次元の遮光位置データＰ１、Ｐ２、Ｐ３、…、Ｐｎを検出し、工具最突出位置演算手段１７に読み込み、記憶する（ステップＳ２０３）。
【０１２９】
工具最突出位置演算手段１７は、記憶した２次元の遮光位置データＰ１、Ｐ２、Ｐ３、…、Ｐｎから、あらかじめ設定した基準位置Ｏｓに対する工具Ｔの軸線方向の光線１３ａの遮光位置ΔＺに基づいて工具Ｔの最突出位置、すなわち光線１３ａの遮光位置ΔＺの最小値ΔＺｍｉｎを求める（ステップＳ２０４）。
【０１３０】
基準位置記憶手段２１にあらかじめ記憶した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｍ、すなわちＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚの各送り軸の機械座標系の基準位置Ｏｍと光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓとの距離Ｈを読み込む（ステップＳ２０５）。
【０１３１】
工具最突出位置演算手段１７により求めた工具Ｔの最突出位置、すなわち光線１３ａの遮光位置ΔＺの最小値ΔＺｍｉｎと、あらかじめ設定した基準位置Ｏｓ、すなわちＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚの各送り軸の機械座標系の基準位置Ｏｍと光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓとの距離Ｈとから、工具刃先位置演算手段１９で主軸３に装着した工具Ｔの長さ方向の刃先位置Ｔｓ１をＴｓ１＝Ｈ−ΔＺｍｉｎにより求める（ステップＳ２０６）。
【０１３２】
なお、第３の実施形態において、主軸３に装着した工具Ｔの径方向の刃先位置Ｔｓ２を求めるようにしてもよい。
【０１３３】
また、主軸３に装着した工具Ｔの工具長Ｌを求める場合には、測定開始時のＺ軸位置をＮＣ工作機械１の座標位置Ｍｚとして検出する（ステップＳ２０７）。
【０１３４】
工具最突出位置演算手段１７により求めた工具Ｔの最突出位置、すなわち光線１３ａの遮光位置ΔＺの最小値ΔＺｍｉｎと、機械座標位置検出手段２３により検出したＮＣ工作機械１の座標位置Ｍｚ、あらかじめ設定した基準位置Ｏｍ、すなわちＮＣ工作機械１のＸ，Ｙ，Ｚの各送り軸の機械座標系の基準位置Ｏｍと光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓとの距離Ｈとから、工具長演算手段２５で主軸３に装着した工具Ｔの工具長ＬをＬ＝Ｈ−Ｍｚ−ΔＺｍｉｎにより求める（ステップＳ２０８）。
【０１３５】
ところで、遮光位置検出手段１５により検出された光学式の非接触センサ１３のあらかじめ設定した基準位置Ｏｓに対する光線１３ａの遮光位置ΔＺ、すなわち基準位置記憶手段２１にあらかじめ記憶した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓからの変位量ΔＺは、従来の技術で述べたように、ボールエンドミルやドリル等の工具種類や工具径等の工具Ｔの先端部の形状や寸法によりその検出結果に悪影響を及ぼしてしまう。
【０１３６】
そこで、工具種類や工具径等が工具Ｔの先端部の形状や寸法により特定されることに着目して、基準位置記憶手段２１にあらかじめ記憶した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓに対する光線１３ａの遮光位置ΔＺの検出とは別に、工具Ｔの先端部の形状または寸法を表すデータに基づいて工具刃先位置演算手段１９で求めた主軸３に装着した工具Ｔの長さ方向の刃先位置Ｔｓ１と工具Ｔの実際の長さ方向の刃先位置とのずれ量を求め、主軸３に装着した工具Ｔの長さ方向の刃先位置Ｔｓ１を補正することが望ましい。
【０１３７】
図１１を参照して、本発明の第４実施形態として、工具Ｔの先端部の形状または寸法等の輪郭形状に基づいて、主軸３に装着した工具Ｔの長さ方向の刃先位置Ｔｓ１を補正する方法を説明する。
【０１３８】
前もって、工具Ｔの先端部の形状や寸法等の輪郭形状に応じてあらかじめ定めた補正値テーブルを用意して工具補正量演算手段２７に登録しておく。補正値テーブルは、あらかじめ各種工具Ｔの刃先位置及び補正量を実際に求めることにより、工具Ｔの種類や工具径等の輪郭形状に対応させて補正量を記憶すればよい。
【０１３９】
また、工具刃先位置演算手段１９により求めた工具Ｔの刃先位置と工具Ｔの実際の刃先位置とのずれ量、すなわち補正量をコンピュータ等を使用して演算することもできる。
【０１４０】
まず、主軸３に装着した工具Ｔの刃先部の輪郭形状を求める（ステップＳ３０１）。
光線１３ａの遮光位置をあらかじめ設定した基準位置からの変位量として検出する光学式の非接触センサ１３を使用する場合は、例えば遮光位置検出手段１５で検出したあらかじめ設定した基準位置Ｏｓに対する光線１３ａの遮光位置ΔＺをΔＺ１、ΔＺ２、…、ΔＺｎのように逐次検出して、遮光位置記憶手段３１に記憶する。
【０１４１】
そして、遮光位置検出手段１５により遮光位置ΔＺ１、ΔＺ２、…ΔＺｎを検出したときの機械座標位置検出手段２３で検出した工作機械の座標位置ＭｚをＰ１、Ｐ２、…、Ｐｎのように逐次検出して、機械座標位置記憶手段３３に記憶する。
【０１４２】
遮光位置記憶手段３１で記憶した光線１３ａの遮光位置ΔＺ１、ΔＺ２、…ΔＺｎ及び機械座標位置記憶手段３３で記憶したＮＣ工作機械１の座標位置Ｐ１、Ｐ２、…、Ｐｎに基づいて工具Ｔの先端部の輪郭形状を工具輪郭形状認識手段３５により認識すればよい。
【０１４３】
光学式の非接触センサ１３の光線１３ａの検出範囲内を通過させることにより、工具Ｔの回転軸線を挟んで工具Ｔの一方の側から他方の側まで、その一方の側からの距離情報と共に工具Ｔの最下点の位置の情報を取得するので、工具Ｔの先端部の輪郭を求めるために必要なデータを取得したことになる。各位置において取得した位置に関する情報に基づいて、工具Ｔの先端部の輪郭形状を求める。
【０１４４】
このように、帯状の検出範囲を有した光学式の非接触センサ１３を用いて、工具Ｔを工具Ｔの回転軸線と垂直な方向に移動させていくことにより、工具Ｔの先端部の形状又は寸法を求めることができる。また、光学式の非接触センサ１３の帯状の検出範囲を工具Ｔの回転軸線と垂直に配置し、光学式の非接触センサ１３と工具ＴとをＺ軸方向にのみ移動させるようにしてもよい。
【０１４５】
図１２に示すように、主軸３に装着した工具Ｔの先端部の全体的な輪郭形状を認識するのではなく、主軸３に装着した工具Ｔの刃先位置近傍の光学式の非接触センサ１３の光線幅の範囲内のデータに基づいて、主軸３に装着した工具Ｔの先端部の部分的な輪郭形状を工具輪郭形状認識手段３５により認識するようにしてもよい。
【０１４６】
また、光線１３ａの遮光状態をあらかじめ設定した基準位置からの２次元の複数の遮光位置データとして検出する光学式の非接触センサを使用する場合は、遮光位置検出手段１５で検出した基準位置記憶手段２１にあらかじめ記憶した光学式の非接触センサ１３の基準位置Ｏｓからの２次元の遮光位置データＰ１、Ｐ２、Ｐ３、…、Ｐｎに基づいて工具Ｔの先端部の輪郭形状を工具輪郭形状認識手段３５により認識すればよい。この場合は、工具Ｔを光線１３ａの検出範囲に移動するだけで、工具Ｔの先端部の輪郭形状を認識するデータが得られる。
【０１４７】
さらに、あらかじめ与えられた工具Ｔの先端部の輪郭形状データを工具輪郭形状記憶手段３７に記憶しておき、工具輪郭形状記憶手段３７で記憶した工具Ｔの先端部の輪郭形状データにより当該工具Ｔの先端部の輪郭形状を工具輪郭形状認識手段３５により認識することもできる。
【０１４８】
上述のいずれかの方法で、主軸３装着した工具Ｔの先端部の輪郭形状を求め、その輪郭形状に対応する補正量を工具補正量演算手段２７の補正テーブルから求める、または演算により求める（ステップＳ３０２）。
【０１４９】
工具補正手段２９により工具刃先位置演算手段１９により求めた主軸３に装着した工具Ｔの長さ方向の刃先位置Ｔｓ１を補正する（ステップＳ３０３）。このとき、補正量は工具補正手段２９からＮＣ装置９に送出される。このようにすれば正確な工具Ｔの長さ方向の刃先位置を得ることができる。
【０１５０】
工具Ｔの実際の刃先位置を求めるために認識された工具Ｔの先端部の形状または寸法等の輪郭形状データは、他の用途に利用することができる。
【０１５１】
例えば工具輪郭形状認識手段３５で認識した工具Ｔの先端部の輪郭形状と工具輪郭形状記憶手段３７にあらかじめ記憶した工具Ｔの先端部の輪郭形状データとを比較することにより、主軸３に装着した工具Ｔが加工に使用するべき工具Ｔが否かを判定することができる。また、工具輪郭形状認識手段３５で認識した工具Ｔの先端部の輪郭形状と工具輪郭形状記憶手段３７にあらかじめ記憶した工具Ｔの先端部の輪郭形状データとを比較することにより、主軸３に装着した工具Ｔの破損、欠損、異物付着等の異常を検出することができる。
【０１５２】
図１３を参照して、上記内容を具体的に、本発明の第５実施形態の工具測定方法として説明する。
【０１５３】
図１１のステップＳ３０１と同様にして、工具輪郭形状認識手段３５により主軸３に装着した工具Ｔの先端部の輪郭形状を認識する（ステップＳ４０１）。
【０１５４】
工具輪郭形状記憶手段３７にあらかじめ記憶した工具Ｔの先端部の輪郭形状データ、すなわち工具Ｔの先端部の寸法や形状を読み込む（ステップＳ４０２）。
【０１５５】
工具判定手段４１により、工具輪郭形状認識手段３５で認識した工具Ｔの先端部の輪郭形状と工具輪郭形状記憶手段３７にあらかじめ記憶した工具Ｔの先端部の輪郭形状データとを比較し（ステップＳ４０３）、主軸３に装着した工具Ｔが加工に使用するべき工具Ｔか否かを判定する（ステップＳ４０４）。両者が一致していなければ（ステップＳ４０４でＮＯ）、使用するべき工具Ｔではないとして、アラームを発するか判定する（ステップＳ４０５）。アラームを発する場合は（ステップＳ４０５のＹＥＳ）、ＮＣ装置９に加工停止指令を発する。そのときにアラーム表示するようにしてもよい。アラームを発しない場合は（ステップＳ４０５のＮＯ）、工具マガジンから加工に使用するべき工具Ｔをサーチして（ステップＳ４０６）、再度工具Ｔの先端部の輪郭形状を認識する。
【０１５６】
工具判定手段４１により、主軸３に装着した工具Ｔが加工に使用するべき工具Ｔと判定した場合（ステップＳ４０４でＹＥＳ）には、工具異常検出手段３９により工具輪郭形状認識手段３５で認識した工具Ｔの先端部の輪郭形状と工具輪郭形状記憶手段３７にあらかじめ記憶した工具Ｔの先端部の輪郭形状データとを比較することにより、主軸３に装着した工具Ｔの破損、欠損、異物付着等の異常を検出する（ステップＳ４０７）。
【０１５７】
両者が一致していれば（ステップＳ４０７でＮＯ）、工具Ｔは使用するべき工具Ｔであり、異常もないと判定され、加工が続行される。
【０１５８】
両者が一致せず、あらかじめ定められた許容範囲を越える差異が検出されると、主軸３に装着した工具Ｔに異常があると判定する（ステップＳ４０７のＹＥＳ）。工具Ｔのクリーニングの可否を判定し（ステップＳ４０８）、クリーニングが行われていなければ（ステップＳ４０８のＮＯ）、異物付着が考えられるとして、工具Ｔのクリーニング指令を発し（ステップＳ４０９）、クリーニング後に再度工具Ｔの先端部の輪郭形状の認識を行う。工具Ｔのクリーニングが行われていれば（ステップＳ４０８のＹＥＳ）、工具Ｔの欠損、またはクリーニング等で回復できない異常と判定され、ＮＣ装置９に予備工具交換指令を発する（ステップＳ４１０）。
【０１５９】
このようにして、工具Ｔを主軸に装着した状態で、工具Ｔの異常の検出や、指定された工具Ｔと主軸３に装着した工具Ｔとの一致、不一致の検出を行うことができる。
【０１６０】
ここでは、主軸３に装着した工具Ｔの異常検出や加工に使用するべき工具Ｔか否かの判定を行うものとして説明したが、工具マガジンの各収納位置に収納された工具Ｔがその位置に収納されているはずの工具Ｔ、すなわち使用するべき工具Ｔが各収納位置に収納されているか否か、工具マガジンの各収納位置に収納された工具Ｔの異常を検査することもできる。
【０１６１】
ここで、工具Ｔの異常を検出するのみで、工具Ｔが使用するべき工具Ｔか否かの判断を行う必要がなければ、省略することも可能である。もちろん工具Ｔの異常を検出することを省略することもできる。
【０１６２】
図１４に示すように、非接触式の工具先端位置検出方法を行う場合、光線１３ａを遮光したときには、光線１３ａの回折、すなわち光線１３ａが障害物である工具Ｔの先端部を通過するときに、工具Ｔの後方の影の部分に回り込み侵入する現象が原理的に発生する。この現象により、工具Ｔの長さ方向の刃先位置Ｔｓ１に誤差が発生してしまう。
【０１６３】
図１４、図１５を参照して、非接触センサ１３の光線１３ａの回折による誤差を考慮して、主軸３に装着した工具Ｔの長さ方向の刃先位置Ｔｓ１を求める方法として、本発明の第６実施形態の工具測定方法について説明する。
【０１６４】
測定プログラムに従ってＸ軸送りモータＭｘ、Ｙ軸送りモータＭｙ、Ｚ軸送りモータＭｚを駆動して、主軸３とテーブル７とを相対移動させ、主軸３に装着した工具Ｔを非接触センサ１３の光軸上の受光部１３ｃから距離Ｄだけ離れた第１の位置Ｐ１の上方または側方に移動させる（ステップＳ５０１）。
【０１６５】
図４のステップＳ１〜ステップＳ５、図７のステップＳ１０１〜１０９のようにして、主軸３に装着した工具Ｔの第１の位置Ｐ１における長さ方向の刃先位置Ｔｓ１１を求める（ステップＳ５０２）。
【０１６６】
測定プログラムに従ってＸ軸送りモータＭｘ、Ｙ軸送りモータＭｙ、Ｚ軸送りモータＭｚを駆動して、主軸３とテーブル７とを相対移動させ、主軸３に装着した工具Ｔを非接触センサ１３の光軸上の第２の位置Ｐ２の上方または側方に移動させる（ステップＳ５０３）。
【０１６７】
図４のステップＳ１〜ステップＳ５、図７のステップＳ１０１〜１０９のようにして、主軸３に装着した工具Ｔの第２の位置Ｐ２における長さ方向の刃先位置Ｔｓ１２を求める（ステップＳ５０４）。
【０１６８】
第１の位置Ｐ１における主軸３に装着した工具Ｔの長さ方向の刃先位置Ｔｓ１１と第２の位置Ｐ２における主軸３に装着した工具Ｔの長さ方向の刃先位置Ｔｓ１２との差ΔＴｓを求める（ステップＳ５０５）。
【０１６９】
第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２との距離ΔＤを求める（ステップＳ５０６）。
第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２との距離ΔＤ、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２における主軸３に装着した工具Ｔの長さ方向の刃先位置の差ΔＴｓに基づいて、非接触センサ１３の光線１３ａの回折角θを求め、光線１３ａの回折による主軸３に装着した工具Ｔの長さ方向の刃先位置の補正量ＺｃをＺｃ＝Ｄ・ｔａｎθ＝Ｄ・ｔａｎ（ΔＴｓ／ΔＤ）により求める（ステップＳ３０７）。ステップＳ５０５〜ステップＳ５０７は工具補正量演算手段２７で行われる。
【０１７０】
工具補正手段２９により第１の位置Ｐ１における主軸３に装着した工具Ｔの長さ方向の刃先位置Ｔｓ１１を補正量Ｚｃで補正することにより、主軸３に装着した工具Ｔの正確な長さ方向の刃先位置を得ることができる（ステップＳ５０８）。
【０１７１】
上記説明は、非接触センサ１３の検出範囲の２つの位置における工具Ｔの長さ方向の刃先位置に基づいて、非接触センサ１３の光線１３ａの回折による誤差を考慮した主軸３に装着した工具Ｔの正確な長さ方向の刃先位置を求めるようにしているが、非接触センサ１３の検出範囲の３つ以上の位置における工具Ｔの長さ方向の刃先位置に基づいて、主軸３に装着した工具Ｔの正確な長さ方向の刃先位置を求めることも可能である。
【０１７２】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、光線の遮光位置をあらかじめ設定した基準位置からの変位量として検出できる光学式の非接触センサを工作機械上に設け、主軸に装着した工具を光学式の非接触センサの検出範囲内に移動させ、光線の遮光位置を検出し、あらかじめ設定した基準位置と検出した光線の遮光位置に基づいて主軸に装着した工具の先端位置を求めるようにしている。
【０１７３】
また、光線の遮光状態をあらかじめ設定した基準位置からの２次元座標における複数の遮光位置データとして検出できる光学式の非接触センサを工作機械上に設け、主軸に装着した工具を光学式の非接触センサの検出範囲内に移動させ、２次元の遮光位置データを検出し、検出した２次元の遮光位置データに基づいて工具の最突出位置を求め、工具の最突出位置とあらかじめ設定した基準位置とに基づいて主軸に装着した工具の刃先位置を求めるようにしている。
【０１７４】
よって、光学式の非接触センサという比較的安価な手段を工作機械に付加するだけで、工作機械に既存の機能を用いて比較的簡単な方法で、主軸に装着した工具の正確な長さ方向または径方向の刃先位置や工具長を得ることができ、所望の加工を高精度に行うことができる。
【０１７５】
上記のようにして検出した光線の遮光位置と工作機械の座標位置とを記憶し、記憶したデータに基づいて工具の先端部の輪郭形状を認識し、認識した工具の先端部の輪郭形状に応じてあらかじめ定めた補正テーブルから補正量を求める、または演算により補正量を求め、主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を補正するようにしている。これにより、主軸に装着した工具のより正確な長さ方向の刃先位置を得ることができる。
【０１７６】
上記のようにして認識した工具の先端部の輪郭形状データとあらかじめ記憶した工具の先端部の輪郭形状データとを比較することにより、主軸に装着した工具への異物付着、欠損、破損等の異常を検出する、または主軸に装着した工具が使用されるべき工具が否かを判断するようにしている。よって、欠損や異物付着等の異常のある工具で加工したり、誤った工具で加工を行うことを回避でき、工作機械における所望の加工を確実に遂行させることができる。
【０１７７】
光学式の非接触センサの光軸上の少なくとも２つの位置で主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を求め、各位置間の距離、及び求めた各位置における主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置の差に基づいて、光線の回折による補正量を求め、求めた主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を補正量により補正するようにしている。よって、光学式の非接触センサによる工具測定の際に発生する光線の回折による誤差を考慮して、主軸に装着した工具の正確な長さ方向の刃先位置を求めることができ、ひいては所望の加工を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の工具測定機能を備えたＮＣ工作機械の実施形態を示す要部構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態の工具測定方法において、あらかじめ設定した基準位置Ｏｓ、光線の遮光位置ΔＺ、工作機械の座標位置Ｍｚ、工具の長さ方向の刃先位置Ｔｓ１、工具長Ｌを示した模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態の工具測定方法において、あらかじめ設定した基準位置Ｏｓ、光線の遮光位置ΔＺ、工具の径方向の刃先位置Ｔｓ２示した模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態の工具測定方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態の工具測定方法において、あらかじめ設定した基準位置Ｏｓ、光線の遮光位置ΔＺ、工作機械の座標位置Ｍｚ、工具の長さ方向の刃先位置Ｔｓ１、工具長Ｌを示した模式図である。
【図６】本発明の第２実施形態の工具測定方法の原理図である。
【図７】本発明の第２実施形態の工具測定方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３実施形態の工具測定方法において、あらかじめ設定した基準位置Ｏｓ、光線の遮光位置ΔＺ、工作機械の座標位置Ｍｚ、工具の長さ方向の刃先位置Ｔｓ１、工具長Ｌを示した模式図である。
【図９】本発明の第３実施形態の工具測定方法の原理図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の工具測定方法を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第４実施形態の工具測定方法を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第４実施形態の工具測定方法における工具先端形状の認識範囲を示す模式図である。
【図１３】本発明の第５実施形態の工具測定方法を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第６実施形態の工具測定方法の原理図である。
【図１５】本発明の第６実施形態の工具測定方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…ＮＣ工作機械
３…主軸
７…テーブル
９…ＮＣ装置
１３…光学式の非接触センサ
１５…遮光位置検出手段
１７…工具最突出位置演算手段
１９…工具刃先位置演算手段
２１…基準位置記憶手段
２３…機械座標位置検出手段
２５…工具長演算手段
２７…工具補正量演算手段
２９…工具補正手段
３１…遮光位置記憶手段
３３…機械座標位置記憶手段
３５…工具輪郭形状認識手段
３７…工具輪郭形状記憶手段
３９…工具異常検出手段
４１…工具判定手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a tool measuring method and a machine tool having a tool measuring function, a tool measuring method for obtaining an accurate cutting edge position and a tool length of a tool mounted on a main shaft of a machine tool, and a tool obtained by the tool measuring method. The present invention relates to a machine tool having a tool measuring function capable of performing desired machining with high accuracy and reliability based on an accurate position of a cutting edge and a tool length.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In a machine tool such as a milling machine or a machining center, a tool mounted on a spindle and a work fixed to a table are relatively moved to process a work into a desired shape. Therefore, the position of the cutting edge and the length of the tool mounted on the spindle have a great influence on the machining accuracy of the work.
[0003]
Particularly, in NC machine tools, work is performed by instructing the relative movement between the work and the tool. Therefore, the relative positional relationship between the main spindle and the cutting edge of the tool due to the change in length or diameter due to the type of tool or tool wear. That is, if the position of the cutting edge of the tool or the tool length changes, the desired machining cannot be performed accurately. Therefore, in order to grasp the relative positional relationship between the spindle and the cutting edge of the tool, a contact-type tool tip position detecting method of contacting the tip of the tool with a stylus extending in the horizontal direction has been used. Further, as described in JP-A-9-300178, JP-A-10-138097, and JP-A-11-138392, the filament spreads in a band shape in the radial direction of the tool in a thread-like single beam or a horizontal plane. A non-contact type tool tip position detection method using an optical non-contact sensor that blocks a light beam at the tip of the tool is used.
[0004]
In these methods, since the reference position of the stylus and the reference position of the light beam of the optical non-contact sensor are predetermined, the Z axis of the main axis when the stylus or the optical non-contact sensor detects the tip of the tool is determined. A tool tip position and a tool length are obtained from the position and a known reference position of a stylus or an optical non-contact sensor. The difference between the Z-axis position of the spindle when the stylus or the optical non-contact sensor detects the tip of the tool and the Z-axis position of the spindle similarly detected in a known master tool, The tool length offset amount is obtained. In addition, as a non-contact type tool tip position detecting method, there is a method using an electrostatic capacitance type displacement measuring device as described in JP-A-8-229776.
[0005]
Further, when foreign matter adheres to the working portion, that is, the cutting edge portion or the chip is generated due to the use of the tool, not only the work cannot be machined into a desired shape, but also the tool or the work may be damaged. is there. Therefore, before machining the workpiece, the tool is inspected with the naked eye using a magnifying projector or microscope outside the machine tool, or the shape of the tool is measured using a special shape measuring device, and the tool is damaged or missing. And abnormalities such as adhesion of foreign matter are detected.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the shape of the tip portion of a tool used in a machine tool includes various shapes such as a flat shape like an end mill and a conical shape like a drill. On the other hand, in the case of performing the contact-type tool tip position detecting method, in order for the stylus to actually emit a signal, the stylus must be further contacted with the tool and then depressed a predetermined distance. Therefore, when the tip of the tool has a conical shape, the tip of the stylus turns downward and comes into contact with the side surface of the conical shape, and the position at which the signal is emitted is affected by the shape and size of the tip of the tool.
[0007]
Also, when performing the non-contact type tool tip position detection method, since the light beam has a predetermined width, it is not possible to detect a tool tip portion smaller than the light beam width. It is affected by the shape and dimensions of the tip of a tool such as a drill. Therefore, the position of the cutting edge of the tool cannot be accurately detected without considering the shape or size of the tip of the tool.
[0008]
Furthermore, in detecting tool abnormalities such as tool breakage, chipping, and foreign matter attachment, there are problems that depend on the skill of the operator and problems that require a long time to detect with the naked eye. In the detection using the shape measuring device, there is a problem that the tool mounted on the spindle cannot be detected.
[0009]
In addition, there are various types of tools having different shapes and dimensions, but when a different type of tool from the desired type is mounted on the spindle, the workpiece can be machined into a desired shape. Can not. Therefore, it is necessary to confirm in advance whether a tool to be used in each storage position of the tool magazine of the automatic tool changer, that is, whether a correct type of tool is stored or a tool to be used is mounted on the spindle.
[0010]
However, in general, an operator manually places a predetermined type of tool at each tool storage position of the tool magazine and registers the type of tool stored at each tool storage position in the control device. There was a possibility that an incorrect type of tool was placed in the tool storage position, or registration was incorrect. In order to avoid such human error, there is a method in which a tool is provided with a barcode or the like, and the type of the tool is confirmed by reading the barcode or the like with a dedicated reading device. This is necessary and causes an additional cost.
[0011]
When performing a non-contact type tool tip position detection method, a tool tip position is obtained from a Z-axis position of a main shaft when light is shielded and a reference position of a light beam of an optical non-contact sensor, and a tool of a known length is obtained. The correction amount is obtained by calibrating the tool, and the obtained tool tip position is corrected. In this case, when the light beam is shielded, the diffraction of the light beam, that is, when the light beam passes through the edge of the obstacle, a phenomenon in which the light goes around and penetrates into the shadow portion behind the light beam occurs in principle, but in the above method, Only the position of the cutting edge of the tool including a measurement error due to the diffraction of light rays can be obtained, and an accurate position of the cutting edge of the tool cannot be obtained.
[0012]
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-described problems in the prior art, to obtain an accurate cutting edge position and tool length of a tool mounted on a spindle, a tool measuring method capable of performing desired machining with high accuracy, And a machine tool having a tool measuring function.
[0013]
Another object of the present invention is to provide a tool capable of performing a desired machining with high accuracy, without being affected by the shape and dimensions of the tip of the tool, determining the exact cutting edge position and tool length of the tool mounted on the spindle. An object of the present invention is to provide a measuring method and a machine tool having a tool measuring function.
[0014]
Another object of the present invention is to provide a tool measuring method capable of detecting abnormalities such as breakage, chipping, and adhesion of foreign matter of a tool, and reliably performing desired machining, and a machine tool having a tool measuring function. It is.
[0015]
Another object of the present invention is to provide a tool measuring method capable of determining whether or not a tool is to be used for machining and reliably performing desired machining, and a machine tool having a tool measuring function. is there.
[0016]
Another object of the present invention is to provide a tool measuring method and a tool measuring function capable of obtaining an accurate cutting edge position of a tool mounted on a main shaft in consideration of an error due to diffraction of a light beam and performing desired machining with high accuracy. To provide a machine tool provided with
[0017]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, there is provided a tool measuring method for measuring a tool mounted on a main shaft of a machine tool by an optical non-contact sensor, wherein the optical device can detect a light shielding position as a displacement amount from a preset reference position. An optical non-contact sensor is provided on a component of the machine tool that is relatively movable with respect to the main spindle, the main spindle and the component are relatively moved, and a tool mounted on the main spindle is attached to the optical non-contact sensor. Detecting the light-shielding position of the light beam, and detecting the light-shielding position of the light beam and the preset reference position from the detected light-shielding position and the preset reference position. Determining a position.
[0018]
Further, according to the present invention, there is provided a tool measuring method for measuring a tool mounted on a spindle of a machine tool by an optical non-contact sensor, wherein the light shielding position can be detected as a displacement amount from a preset reference position. An optical non-contact sensor is provided on a component of the machine tool that is relatively movable with respect to the spindle so that a displacement detection direction and the axis of the tool are parallel to each other, and the spindle and the component are relatively positioned. Moving the tool attached to the main shaft within the detection range of the optical non-contact sensor, detecting the light shielding position of the light beam, and detecting the light shielding position of the light beam and the preset reference position. Determining the position of the cutting edge in the longitudinal direction of the tool mounted on the spindle from the above.
[0019]
Further, according to the present invention, there is provided a tool measuring method for measuring a tool mounted on a main shaft of a machine tool by an optical non-contact sensor, wherein the light shielding position can be detected as a displacement amount from a preset reference position. An optical non-contact sensor is provided on a component of the machine tool that is relatively movable with respect to the spindle so that a displacement detection direction and the axis of the tool are parallel to each other, and the spindle and the component are relatively positioned. Moving the tool mounted on the main shaft in the detection range of the optical non-contact sensor in a direction perpendicular to the direction of detecting the amount of displacement, and detecting the light-shielded position of the light beam; Determining the most protruding position of the tool based on the maximum value or the minimum value of the light shielding position; and Tool measuring method comprising the steps of obtaining a cutting edge position in the longitudinal direction of the mounting the tool is provided.
[0020]
Further, according to the present invention, there is provided a tool measuring method for measuring a tool mounted on a main shaft of a machine tool by an optical non-contact sensor, wherein a light shielding state is defined by a plurality of two-dimensional light shielding from a preset reference position. The optical non-contact sensor that can be detected as position data is provided on a component of the machine tool that is relatively movable with respect to the main spindle, the main spindle and the component are relatively moved, and a tool mounted on the main spindle is provided. Moving the optical type non-contact sensor into the detection range and detecting two-dimensional light-shielding position data; and detecting the maximum of the light-shielding position of the light beam in the axial direction of the tool in the detected two-dimensional light-shielding position data. Obtaining the most protruding position of the tool based on the value or the minimum value, and mounting the tool on the spindle from the obtained most protruding position of the tool and the preset reference position. Tool measuring method comprising the steps of obtaining a cutting edge position in the longitudinal direction of the tool is provided.
[0021]
Detecting the coordinate position of the machine tool when detecting the light-shielding position of the light beam; and mounting the light-shielding position of the light beam, the detected coordinate position of the machine tool, and the preset reference position on the spindle. Obtaining the tool length of the tool that has been set.
[0022]
Obtaining a correction amount from a correction table predetermined according to the contour shape of the tip of the tool, or obtaining a correction amount by calculation, and correcting the calculated cutting edge position in the length direction of the tool mounted on the spindle. Correcting by the amount.
[0023]
The tool mounted on the main shaft is moved in the detection range of the optical non-contact sensor in a direction perpendicular to the displacement detection direction, and sequentially detects the light shielding position and the coordinate position of the machine tool. Storing and recognizing the contour shape of the tip of the tool based on the stored data; and obtaining a correction amount from a correction table predetermined according to the recognized contour shape of the tip of the tool, or by calculation. The method may further include a step of obtaining a correction amount, and a step of correcting the obtained cutting edge position in the longitudinal direction of the tool mounted on the spindle with the correction amount.
[0024]
The tool mounted on the main shaft is moved within the detection range of the optical non-contact sensor, the two-dimensional light shielding position data is detected, and the contour shape of the tip of the tool is recognized based on the detected data. A step of obtaining a correction amount from a correction table determined in advance in accordance with the recognized contour shape of the tip of the tool, or a step of obtaining a correction amount by calculation; and obtaining the correction amount in the length direction of the tool attached to the spindle. Correcting the cutting edge position with the correction amount.
[0025]
The tool mounted on the main shaft is moved in the detection range of the optical non-contact sensor in a direction perpendicular to the displacement detection direction, and sequentially detects the light shielding position and the coordinate position of the machine tool. Storing and recognizing the contour shape of the tip of the tool based on the stored data, or moving the tool mounted on the main spindle into the detection range of the optical non-contact sensor to perform the two-dimensional light shielding. Detecting the position data and recognizing the contour shape of the tip of the tool based on the detected data is performed within a range of the optical width of the optical non-contact sensor near the cutting edge position of the tool mounted on the spindle. The shape of the contour of the tip of the tool may be recognized based on the above data.
[0026]
Recognizing the contour of the tip of the tool based on a given contour of the tip of the tool, and obtaining a correction amount from a correction table predetermined according to the recognized contour of the tip of the tool. Alternatively, the method may further include a step of calculating a correction amount by calculation, and a step of correcting the obtained cutting edge position in the length direction of the tool mounted on the spindle with the correction amount.
[0027]
The method may further include detecting an abnormality of the tool mounted on the spindle by comparing the recognized contour shape of the tool tip with the contour shape of the tool tip stored in advance.
[0028]
By comparing the recognized contour shape of the tip of the tool with the contour shape of the tip portion of the tool stored in advance, determining whether the tool mounted on the spindle is a tool to be used for machining. It may be further included.
[0029]
Determining the cutting edge position of the tool mounted on the main spindle at at least two positions on the optical axis of the optical non-contact sensor, the distance between the positions, and the determined tool mounted on the main spindle at each of the positions; The method may further include a step of calculating a correction amount due to the diffraction of the light beam based on the difference between the positions of the cutting edges, and a step of correcting the calculated cutting edge position of the tool mounted on the spindle with the correction amount.
[0030]
Further, according to the present invention, in a machine tool for processing the work by relatively moving a tool mounted on a main spindle and a work mounted on a table, the tool mounted on the main shaft is provided on the table to block light rays. The position is moved within a detection range of an optical non-contact sensor capable of detecting the position as a displacement amount from a preset reference position, and the light shielding position detecting means for detecting the light shielding position of the light beam and the light shielding position detecting means detect the light shielding position. A machine tool having a tool measuring function including a tool cutting edge position calculating means for obtaining a cutting edge position in a length direction or a radial direction of a tool mounted on the spindle from the light blocking position of the light beam and the preset reference position. Provided.
[0031]
Further, according to the present invention, in a machine tool for processing the work by relatively moving a tool mounted on a main spindle and a work mounted on a table, the tool mounted on the main shaft is provided on the table to block light rays. The position is moved within a detection range of an optical non-contact sensor capable of detecting the position as a displacement amount from a preset reference position, and the light shielding position detecting means for detecting the light shielding position of the light beam and the light shielding position detecting means detect the light shielding position. Tool most protruding position calculating means for calculating the most protruding position of the tool based on the maximum or minimum value of the light blocking position of the light beam, and the tool's most protruding position calculated by the tool most protruding position calculating means and the preset value Machine tool provided with a tool measuring function, comprising: a tool edge position calculating means for determining a longitudinal edge position of a tool mounted on the spindle from the reference position thus set. It is provided.
[0032]
Further, according to the present invention, in a machine tool for processing the work by relatively moving a tool mounted on a main spindle and a work mounted on a table, the tool mounted on the main shaft is provided on the table to block light rays. Light-shielding position detecting means for detecting the light-shielding position of the light beam by moving the state into a detection range of an optical non-contact sensor capable of detecting a state as a plurality of two-dimensional light-shielding position data from a preset reference position; Tool most protruding position calculating means for obtaining the most protruding position of the tool based on the maximum value or the minimum value of the light shielding position of the light beam in the axial direction of the tool of the two-dimensional light shielding position data detected by the position detecting means, From the most protruding position of the tool determined by the tool most protruding position calculating means and the preset reference position, the cutting edge position in the longitudinal direction of the tool mounted on the spindle. Machine tool having a tool measuring function; and a tool edge position calculating means for calculating a are provided.
[0033]
A mechanical coordinate position detecting means for detecting a coordinate position of the machine tool when the light shielding position detecting means detects a light shielding position of the light beam; and a light shielding position of the light beam detected by the light shielding position detecting means or the tool most protruding. A tool length calculation for obtaining a tool length of a tool mounted on the main spindle from the most protruding position of the tool obtained by position calculation means, the coordinate position of the machine tool detected by the machine coordinate position detection means, and the preset reference position. Means may be further provided.
[0034]
A correction amount is obtained from a correction table determined in advance according to the contour shape of the tip of the tool, or a tool correction amount calculating means for calculating the correction amount by calculation, and the tool is mounted on the spindle determined by the tool edge position calculating means. Tool correction means for correcting the position of the cutting edge in the length direction of the tool with the correction amount obtained by the tool correction amount calculation means may be further provided.
[0035]
Mechanical coordinate position detecting means for detecting the coordinate position of the machine tool when the light shielding position detecting means detects the light shielding position of the light beam, and light shielding position for storing the light shielding position of the light beam detected by the light shielding position detecting means A storage unit, a machine coordinate position storage unit that stores the coordinate position of the machine tool detected by the machine coordinate position detection unit, and a light shielding position and the machine coordinate position storage unit of the light beam stored by the light shielding position storage unit. A tool contour shape recognizing means for recognizing a contour shape of the tip of the tool based on the stored coordinate position of the machine tool; and a contour shape of the tip of the tool recognized by the tool contour shape recognizing means. A tool correction amount calculating means for obtaining a correction amount from a determined correction table, or a correction amount for calculating the correction amount, and the spindle obtained by the tool edge position calculating means. The edge position in the longitudinal direction of the mounting and the tool may further comprise a tool correction means for correcting by the correction amount obtained by the tool offset amount calculation means.
[0036]
Tool contour shape recognizing means for recognizing the contour shape of the tip of the tool based on the two-dimensional light blocking position data detected by the light blocking position detecting means; and a tip of the tool recognized by the tool contour shape recognizing means. Tool correction amount calculating means for obtaining a correction amount from a correction table determined in advance according to the contour shape of the tool, or calculating the correction amount by calculation, and a longitudinal direction of the tool mounted on the main spindle obtained by the tool edge position calculating means. Tool correction means for correcting the position of the cutting edge by the correction amount obtained by the tool correction amount calculation means.
[0037]
Tool contour shape storage means for storing the contour shape data of the tip of the tool given in advance; and contour shape of the tip of the tool by contour data of the tip of the tool stored in the tool contour shape storage means. A tool contour shape recognizing means for recognizing a tool, and a tool correction for obtaining a correction quantity from a correction table predetermined according to a contour shape of the tip end of the tool recognized by the tool contour shape recognizing means, or calculating a correction quantity by calculation The apparatus further comprises an amount calculating means, and a tool correcting means for correcting the lengthwise cutting edge position of the tool mounted on the spindle determined by the tool cutting edge position calculating means by a correction amount obtained by the tool correction amount calculating means. You may do so.
[0038]
By comparing the contour shape of the tip end of the tool recognized by the tool contour shape recognition means with the contour shape data of the tip end of the tool stored in advance in the tool contour shape storage means, the tool mounted on the main spindle is compared. May be further provided with a tool abnormality detecting means for detecting the abnormality of the tool.
[0039]
By comparing the contour shape of the tip end of the tool recognized by the tool contour shape recognition means with the contour shape data of the tip end of the tool stored in advance in the tool contour shape storage means, the tool mounted on the main spindle is compared. May be further provided with a tool determining means for determining whether is a tool to be used for machining.
[0040]
The tool edge position calculating means obtains the edge positions of the tool mounted on the main spindle at at least two positions on the optical axis of the optical non-contact sensor, and calculates the distance between the positions and the tool edge position calculating means. Tool correction amount calculating means for calculating a correction amount by diffraction of the light beam based on the difference between the positions of the cutting edges of the tool mounted on the main spindle at the respective positions obtained in the respective positions, and the main spindle obtained by the tool cutting edge position calculating means. Tool correction means for correcting the cutting edge position of the mounted tool by the correction amount obtained by the tool correction amount calculation means may be further provided.
[0041]
An optical non-contact sensor that can detect the light shielding position as a displacement amount from a preset reference position is provided on the machine tool, and the tool mounted on the main shaft is moved within the detection range of the optical non-contact sensor, A light shielding position of a light beam is detected, and a cutting edge position and a tool length of a tool mounted on a main shaft are obtained based on the detected light shielding position and a preset reference position.
[0042]
The non-contact sensor used in the above-described method has a light-emitting unit that emits a band-shaped light beam and a light-receiving unit that receives the band-shaped light beam, which are arranged opposite to each other, and a light-blocking position of the band-shaped light beam is set at a reference position. It is preferable that the sensor is a non-contact sensor that can detect the amount of displacement from the sensor.
[0043]
Also, an optical non-contact sensor is provided on the machine tool that can detect the light-shielding state as a plurality of light-shielding position data in two-dimensional coordinates from a preset reference position. It moves within the detection range of the sensor, detects the two-dimensional light shielding position data, determines the most protruding position of the tool based on the detected two-dimensional light shielding position data, and determines the most protruding position of the tool and a preset reference position. The position of the blade edge and the tool length of the tool mounted on the main shaft are obtained based on the above.
[0044]
Therefore, by simply adding a relatively inexpensive means such as an optical non-contact sensor to the machine tool, it is possible to use the existing functions of the machine tool in a relatively simple manner and to accurately determine the position of the cutting edge of the tool mounted on the spindle. Tool length can be obtained.
[0045]
The position of the cutting edge of the tool mounted on the spindle is affected by the shape and dimensions of the tool, such as the difference in the shape of the tip of each tool type such as an end mill and a drill, and the difference in the diameter of the tool. Therefore, it is necessary to consider the occurrence of deviation from the actual cutting edge position of the tool.
[0046]
In this case, the light-shielded position of the light beam detected as described above and the coordinate position of the machine tool are stored, and the contour shape of the tip of the tool is recognized based on the stored data. The correction amount is obtained from a correction table determined in advance according to the shape, or the correction amount is obtained by calculation, and the cutting edge position and the tool length of the tool mounted on the spindle are corrected.
[0047]
By comparing the profile data of the tip of the tool recognized as described above with the profile data of the tip of the tool stored in advance, abnormalities such as adhesion of foreign matter to the tool mounted on the spindle, loss, breakage, etc. Is detected, or it is determined whether there is a tool to be used by a tool mounted on the spindle.
[0048]
In this way, if the abnormality of the tool mounted on the spindle can be detected, during the machining by the machine tool, the abnormality of the tool is confirmed as appropriate, tool exchange is minimized, and machining efficiency and consumable cost are suppressed. can do. It is also possible to issue a command for cleaning the tool in order to eliminate the adhesion of foreign matter. In addition, if it is possible to confirm whether the tool attached to the spindle is the tool to be used, it is possible to avoid machining with the wrong tool attached to the spindle due to a mistake in tool installation in the tool magazine. Can be.
[0049]
At least two positions on the optical axis of the optical non-contact sensor determine the cutting edge position of the tool mounted on the main shaft, the distance between each position, and the difference between the calculated cutting edge position of the tool mounted on the main shaft at each position. On the basis of this, the correction amount due to the diffraction of the light beam is obtained, and the obtained cutting edge position of the tool mounted on the spindle is corrected by the correction amount. Therefore, an accurate cutting edge position of the tool mounted on the main spindle can be obtained in consideration of an error due to light beam diffraction.
[0050]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, before describing an embodiment of the present invention, referring to FIGS. 2 and 3, a reference position, a light shielding position, a coordinate position of a machine tool, and a length of a tool in the claims will be described. Define the cutting edge position and tool length in the direction or radial direction.
[0051]
The preset reference position refers to a reference position of the optical non-contact sensor 13 which is a reference for obtaining the displacement amount ΔZ when the light beam 13a of the optical non-contact sensor 13 is shielded by the tool T. It is arbitrarily set in advance within the detection range of the light beam 13a irradiated from 13b toward the light receiving unit 13c (Os in FIGS. 2 and 3).
[0052]
The light-shielding position means that the tool T is moved within the detection range of the optical non-contact sensor 13 and the tool T is moved upward or downward by a displacement amount ΔZ generated when the light T of the optical non-contact sensor 13 is shielded by the tool T. Refers to the lower position.
[0053]
The coordinate position of the machine tool refers to the machine of each of the X, Y, and Z feed axes of the NC machine tool 1 when the displacement amount ΔZ occurs when the light beam 13a of the optical non-contact sensor 13 is shielded by the tool T. It indicates the position of the coordinate system (Mz in FIG. 2).
[0054]
The cutting edge position in the length direction of the tool refers to a cutting edge position of the tool T farthest from a reference position of the main shaft 3 called a gauge line when the tool T is mounted on the main shaft 3 (Ts1 in FIG. 2). Further, the radial cutting edge position of the tool refers to the cutting edge position of the tool T farthest from the rotation axis of the main shaft 3 when the tool T is mounted on the main shaft 3 (Ts2 in FIG. 3).
[0055]
The tool length indicates a distance between a reference position of the spindle 3 called a gauge line and a cutting edge position in a length direction of the tool T (L in FIG. 2).
[0056]
As shown in FIG. 2, when the X, Y, and Z feed axes of the NC machine tool 1 are at the reference positions in the machine coordinate system, the reference position of the spindle 3 is set to Om. The reference position of the optical non-contact sensor 13 set in advance is Os. When a master tool of a known length is mounted on the spindle 3 and the tip of the master tool is moved to a preset reference position Os of the optical non-contact sensor 13, the NC machine tool 1 has a known length. The reference position Os of the optical non-contact sensor 13 with respect to the reference position Om of the machine coordinate system of each of the X, Y, and Z feed axes, that is, the reference position of the machine coordinate system of the X, Y, and Z axes of the NC machine tool 1 The distance H between Om and the reference position Os of the optical non-contact sensor 13 is obtained.
[0057]
Then, it is assumed that the tool T mounted on the main shaft 3 is moved within the detection range of the optical non-contact sensor 13, and the light beam 13a is shielded by the tool T above the reference position Om of the optical non-contact sensor 13 by ΔZ. Then, the cutting edge position Ts1 in the length direction of the tool T is obtained by Ts1 = H−ΔZ. If the Z-axis position in the machine coordinate system of the NC machine tool 1 when the light beam 13a is shielded by the tool T is Mz, the tool length L is obtained by L = H−Mz−ΔZ.
[0058]
In order to determine the radial cutting edge position of the tool T mounted on the main shaft 3, as shown in FIG. 3, the optical non-contact sensor 13 is set so that the displacement detection direction of the light beam 13a is perpendicular to the axis of the tool T. Place.
[0059]
As shown in FIG. 3, when the X, Y, and Z feed axes of the NC machine tool 1 are at the reference positions in the machine coordinate system, the reference position of the spindle 3 is set to Om. The reference position of the optical non-contact sensor 13 set in advance is Os. As described above, the reference position Os of the optical non-contact sensor 13 with respect to the reference position Om in the machine coordinate system of each of the feed axes X, Y, and Z of the NC machine tool 1, that is, X, Y of the NC machine tool 1. , The distance H between the reference position Om of the mechanical coordinate system of the Z axis and the reference position Os of the optical non-contact sensor 13 is determined.
[0060]
Then, assuming that the tool T mounted on the main shaft 3 is moved within the detection range of the optical non-contact sensor 13 and the light beam 13a is blocked by the tool T by ΔZ from the reference position Om of the optical non-contact sensor 13. The radial cutting edge position Ts2 of the tool T is obtained by Ts2 = H−ΔZ.
[0061]
With reference to FIG. 1, a configuration of a main part of an NC machine tool 1 having a tool measuring function according to the present invention will be described.
[0062]
The NC machine tool 1 includes a spindle head 5 that rotatably supports the spindle 3 and a table 7 on which a work (not shown) is placed. Based on a movement command from the NC device 9, an X-axis feed motor Mx, The main shaft 3 and the table 7 can be relatively moved in the X, Y, and Z orthogonal three-axis directions by a Y-axis feed motor My and a Z-axis feed motor Mz. A tool T is mounted on the main shaft 3, and the main shaft 3 and the table 7 are relatively moved while rotating the tool T, so that the tool T and the work are relatively moved in the X, Y, and Z axis directions, and the desired work is obtained. Process into shape. The X and Y axes indicate two orthogonal directions in a plane perpendicular to the rotation axis of the main shaft 3, and the Z axis indicates an axis direction parallel to the rotation axis of the main shaft 3. The configuration of the X, Y and Z feed axes is not limited to this.
[0063]
The NC device 9 receives and stores various programs such as a machining program and a measurement program, analyzes the various programs, generates a sequential movement command according to the analyzed program, and generates an X-axis feed motor Mx and a Y-axis according to the generated movement command. The feed motor My and the Z-axis feed motor Mz are driven. The measurement program moves the main spindle 3 and the table 7 relative to each other when the tool T mounted on the main spindle 3 of the NC machine tool 1 determines the correct cutting edge position and tool length. Is generated so as to be moved within the detection range of the non-contact sensor 13.
[0064]
Further, the NC machine tool 1 is provided with position reading means 11 for reading the coordinate positions of the X, Y, and Z feed axes at an arbitrary moment. In the embodiment of FIG. 1, a digital scale is used as the position reading means 11, but means such as an encoder attached to the X-axis feed motor Mx, the Y-axis feed motor My, and the Z-axis feed motor Mz (FIG. (Not shown) can also be used. FIG. 1 shows only the Z-axis position reading means 11.
[0065]
Further, the NC machine tool 1 is provided with an optical non-contact sensor 13 at a position on the table 7 which does not hinder the processing, and obtains the cutting edge position and the tool length in the length direction or the radial direction of the tool T. When the necessity arises, the main spindle 3 and the table 7 are relatively moved to move the tool T mounted on the main spindle 3 within the detection range of the optical non-contact sensor 13.
[0066]
The optical non-contact sensor 13 shown in FIG. 1 is provided on a table 7 which can be relatively moved with respect to the main shaft 3 so that the direction of detecting the amount of displacement of the light beam 13a and the axis of rotation of the tool T are horizontal. I have. When determining the position of the cutting edge in the radial direction of the tool T, the tool T is provided on a table 7 which can be relatively moved with respect to the main shaft 3 so that the direction of detecting the displacement of the light beam 13a is perpendicular to the axis of the tool T.
[0067]
The optical non-contact sensor 13 has a light projecting unit 13b that emits a light beam 13a, and a plurality of light receiving elements arranged in series with each other in the rotation axis direction of the main shaft 3, and is arranged to face the light projecting unit 13b. A light-receiving unit 13c is provided, and a detection range is formed between the light-projecting unit 13b and the light-receiving unit 13c. When determining the position of the cutting edge or the tool length in the length direction or the radial direction of the tool T, the light projecting unit 13b and the light receiving unit 13c are arranged on opposite sides with respect to the rotation axis of the tool T, and the detection range is determined by the tool. The tool T is arranged so as to be formed between the light projecting unit 13b and the light receiving unit 13c along a plane including the rotation axis of T. Then, the light receiving portion 13c specifies the detection range in which the light beam 13a is shielded by the tool T, thereby detecting the light shielding position of the light beam 13a with respect to a preset reference position.
[0068]
For each of the plurality of light receiving elements arranged linearly in the detection range of the optical non-contact sensor 13, light receiving information on whether or not the light beam 13a emitted from the light projecting unit 13b is received is collected. By associating the light receiving information of the element with the position, the light shielding position of the light beam 13a with respect to a preset reference position can be detected.
[0069]
The light projecting part 13b of the optical non-contact sensor 13 can have any structure as long as it has a band-like detection range. For example, a band-like detection range may be formed by emitting a band-like light beam 13a from one light source of the light-projecting unit 13b, and a thread-like detection range may be formed from a plurality of light sources provided in the light-projecting unit 13b in the rotation axis direction of the tool T. A band-like detection range may be formed by emitting a single light beam.
[0070]
Since the optical non-contact sensor 13 has a band-shaped detection range extending along a plane including the rotation axis of the tool T, the length of the tool T mounted on the main shaft 3 disposed at a predetermined position is determined. The tip of the tool T can be detected even if it changes. Therefore, when the spindle 3 is arranged at a predetermined position, it is possible to recognize a change in the length of the tool T due to a difference in the shape of the tool T, a defect, or the like as a change in the position of the cutting edge of the tool T in the detection range. is there.
[0071]
As shown in FIG. 1, an optical non-contact sensor 13 having a band-like detection range and capable of detecting a light shielding position of a light beam 13 a as a displacement amount from a preset reference position is used instead of an optical non-contact sensor 13 having another structure. A non-contact sensor may be employed. For example, an optical non-contact sensor capable of detecting the light blocking state of the light beam 13a as a plurality of two-dimensional light blocking position data from a preset reference position, that is, directing the light beam 13a in a matrix from the light projecting unit 13b to the light receiving unit 13c. An optical non-contact sensor that emits light may be used.
[0072]
The NC machine tool 1 is provided with means for calculating a longitudinal edge position Ts1 or a radial edge position Ts2 and a tool length L of the tool T mounted on the spindle 3. The above means includes a light shielding position detecting means 15, a tool most protruding position calculating means 17, a tool edge position calculating means 19, a reference position storing means 21, a machine coordinate position detecting means 23, a tool length calculating means 25, and a tool correction amount calculating means 27. , Tool correction means 29, light shielding position storage means 31, machine coordinate position storage means 33, tool contour shape recognition means 35, tool contour shape storage means 37, tool abnormality detection means 39, and tool determination means 41.
[0073]
The reference position storage means 21 stores the reference position Os of the optical non-contact sensor 13 arbitrarily set in advance above or below the detection range of the light beam 13a emitted from the light projecting portion 13b of the optical non-contact sensor 13. Is stored. At this time, the distance H between the reference position Om of the machine coordinate system of each of the X, Y, and Z feed axes of the NC machine tool 1 and the reference position Os of the optical non-contact sensor 13 is obtained, and reference position input means (FIG. (Not shown) may be input to the reference position storage means 21.
[0074]
The light shielding position detecting means 15 relatively moves the main shaft 3 and the table 7 to move the tool T mounted on the main shaft 3 within the detection range of the optical non-contact sensor 13, and the light of the non-contact sensor 13 is moved by the tool T. When the light 13a is shielded, the light shielding position ΔZ of the light beam 13a with respect to the reference position Os of the optical non-contact sensor 13 stored in the reference position storage means 21 in advance is detected.
[0075]
The tool edge position calculating means 19 calculates the light shielding position ΔZ of the light beam 13 a detected by the light shielding position detecting means 15 and the reference position Os of the optical non-contact sensor 13 previously stored in the reference position storage means 21, that is, the NC machine tool 1. From the distance H between the reference position Om in the machine coordinate system of each of the feed axes X, Y, and Z and the reference position Os of the optical non-contact sensor 13, a cutting edge position Ts1 in the length direction of the tool T mounted on the main shaft 3 (See FIG. 2) or the radial edge position Ts2 (see FIG. 3).
[0076]
The machine coordinate position detecting means 23 detects the coordinate position Mz of the NC machine tool 1 when the light shielding position detecting means 15 detects the light shielding position of the light beam 13a of the optical non-contact sensor 13 with the tool T.
[0077]
The coordinate position Mz of the NC machine tool 1 indicates a position in the machine coordinate system of each of the X, Y, and Z feed axes of the NC machine tool 1, and is read by position reading means 11 provided on the X, Y, and Z axes, respectively. What is necessary is just to detect by reading the present position of each feed axis of X, Y, and Z at an arbitrary moment. Further, an NC command value commanded from the NC device 9 to each of the X-axis feed motor Mx, the Y-axis feed motor My, and the Z-axis feed motor Mz may be read and detected. Further, a position in which the position deviation of each of the X, Y, and Z feed axes is added to the NC command value may be detected.
[0078]
When using the optical non-contact sensor 13 for detecting the light shielding position of the light beam 13a as a displacement amount from a preset reference position, the tool most protruding position calculating means 17 detects the light 13a detected by the light shielding position detecting means 15. The most protruding position ΔZmax or ΔZmin of the tool T is obtained based on the maximum value ΔZmax or the minimum value Δzmin of the light shielding position ΔZ (see FIGS. 5 and 6).
[0079]
The tool edge position calculating means 19 calculates the maximum projecting position ΔZmax or ΔZmin of the tool T obtained by the tool maximum projecting position calculating means 17 and the reference position Os of the optical non-contact sensor 13 previously stored in the reference position storage means 21, The length of the tool T mounted on the spindle 3 is determined from the distance H between the reference position Om of the machine coordinate system of each of the X, Y, and Z axes of the NC machine tool 1 and the reference position Os of the optical non-contact sensor 13. The cutting edge position Ts1 in the vertical direction (see FIG. 2) or the cutting edge position Ts2 in the radial direction (see FIG. 3) is obtained.
[0080]
The tool length calculating means 25 includes: the most protruding position ΔZmax or ΔZmin of the tool T obtained by the tool most protruding position calculating means 17; the coordinate position Mz of the NC machine tool 1 detected by the machine coordinate position detecting means 23; , The reference position Os of the optical non-contact sensor 13 stored in advance, ie, the reference position Om of the machine coordinate system of each feed axis of the X, Y, and Z axes of the NC machine tool 1 and the reference of the optical non-contact sensor 13 The tool length L of the tool T mounted on the spindle 3 is obtained from the distance H to the position Os (see FIG. 2).
[0081]
When using an optical non-contact sensor that detects the light-shielding state of the light beam 13a as a plurality of two-dimensional light-shielding position data from a preset reference position, the tool most protruding position calculating means 17 includes the light-shielding position detecting means 15 The maximum value ΔZmax or the minimum value of the light shielding position ΔZ of the light beam 13a in the axial direction of the tool T with respect to the reference position Om of the optical non-contact sensor 13 stored in advance in the reference position storage means 21 of the two-dimensional light shielding position data detected in The most protruding position ΔZmax or ΔZmin of the tool T is obtained based on ΔZmin.
[0082]
The tool edge position calculating means 19 calculates the maximum projecting position ΔZmax or ΔZmin of the tool T obtained by the tool maximum projecting position calculating means 17 and the reference position Om of the optical non-contact sensor 13 previously stored in the reference position storage means 21, The length of the tool T mounted on the spindle 3 from the distance H between the reference position Om of the machine coordinate system of each of the X, Y, and Z feed axes of the NC machine tool 1 and the reference position Os of the optical non-contact sensor 13 The cutting edge position Ts1 in the direction (see FIG. 2) or the cutting edge position Ts2 in the radial direction (see FIG. 3) is obtained.
[0083]
The tool length calculating means 25 includes: the most protruding position ΔZmax or ΔZmin of the tool T obtained by the tool most protruding position calculating means 17; the coordinate position Mz of the NC machine tool 1 detected by the machine coordinate position detecting means 33; The reference position Om of the optical non-contact sensor 13 stored in advance, ie, the reference position Om of the machine coordinate system of each of the X, Y, and Z feed axes of the NC machine tool 1 and the reference position of the optical non-contact sensor 13 The tool length L (see FIG. 2) of the tool T mounted on the spindle 3 is obtained from the distance H to Os.
[0084]
The tool correction amount calculating means 27 calculates the correction amount from a predetermined correction table according to the contour shape of the tip portion of the tool T or obtains the correction amount by calculation, that is, in the length direction of the tool T mounted on the spindle 3. A correction amount according to the contour shape of the tip of the tool T at the cutting edge position Ts1 is obtained.
[0085]
The tool correction means 29 corrects the tool edge position Ts1 in the longitudinal direction of the tool T mounted on the spindle 3 obtained by the tool edge position calculation means 19 by the correction amount obtained by the tool correction amount calculation means 27. Command. At this time, it is desirable to store the corrected tool length L in the tool offset memory of the NC device 9.
[0086]
The light shielding position storage means 31 stores the reference position Om of the optical non-contact sensor 13 previously stored in the reference position storage means 21 detected by the light shielding position detecting means 15, ie, each feed of X, Y, Z of the NC machine tool 1. The light shielding position ΔZ of the light beam 13a with respect to the distance H between the reference position Om of the axis mechanical coordinate system and the reference position Os of the optical non-contact sensor 13 is stored.
[0087]
The machine coordinate position storage unit 33 detects the light shielding position of the light beam 13 a of the optical non-contact sensor 13 with the tool T by the light shielding position detecting unit 15, and detects the position of the NC machine tool 1 detected by the machine coordinate position detecting unit 23. The coordinate position Mz is stored.
[0088]
When using the optical non-contact sensor 13 for detecting the light shielding position of the light beam 13a as a displacement amount from a preset reference position, the tool contour shape recognizing unit 35 detects the light beam 13a stored in the light shielding position storage unit 31. The contour shape of the tip of the tool T is recognized based on the light shielding position ΔZ and the coordinate position Mz of the NC machine tool 1 stored in the machine coordinate position storage means 33. At this time, the contour shape of the tip of the tool T may be recognized based on data within the range of the light beam width of the optical non-contact sensor 13 near the cutting edge position of the tool T mounted on the main shaft 3.
[0089]
When using an optical non-contact sensor that detects the light shielding state of the light beam 13a as a plurality of two-dimensional light shielding position data from a preset reference position, the tool contour shape recognizing means 35 uses the light shielding position detecting means 15 From the detected reference position Om, that is, the distance H between the reference position Om of the machine coordinate system of the X, Y, and Z feed axes of the NC machine tool 1 and the reference position Os of the optical non-contact sensor 13. The contour shape of the tip of the tool T is recognized based on the two-dimensional light shielding position data. At this time, the contour shape of the tip of the tool T may be recognized based on the data of the range of the light beam width of the optical non-contact sensor 13 near the cutting edge position of the tool T mounted on the main shaft 3.
[0090]
The tool contour shape recognizing means 35 can also recognize the contour shape of the tip part of the tool T based on the contour shape data of the tip part of the tool T stored in the tool contour shape storage means 37. Tool contour shape input means (not shown) for inputting contour data of the tip of the tool T given in advance is provided, and the inputted contour data of the tip of the tool T is stored in the tool contour storage means 37. You may do so.
[0091]
The tool abnormality detection means 39 compares the contour shape of the tip of the tool T recognized by the tool contour shape recognition means 35 with the contour shape data of the tip of the tool T stored in the tool contour shape storage means 37 in advance. In addition, abnormalities such as breakage, loss, and adhesion of foreign matter of the tool T mounted on the spindle 3 are detected.
[0092]
The tool determination means 41 compares the contour shape of the tip of the tool T recognized by the tool contour shape recognition means 35 with the contour shape data of the tip of the tool T stored in the tool contour shape storage means 37 in advance. It is determined whether the tool T mounted on the spindle 3 is a tool T to be used for machining.
[0093]
In order to obtain an accurate longitudinal edge position of the tool T mounted on the spindle 3 in consideration of an error caused by the diffraction of the light beam 13a of the optical non-contact sensor 13, the tool edge position calculating means 19 uses an optical type. The cutting edge position of the tool T mounted on the spindle 3 is obtained at least at two positions on the optical axis of the non-contact sensor 13. The tool correction amount calculating means 27 calculates the correction amount by the diffraction of the light beam 13a based on the distance between the measurement positions and the difference between the cutting edge positions of the tool T mounted on the main shaft 3 at the respective positions obtained by the tool cutting edge position calculating means 19. Ask for. The tool correcting means 29 corrects the cutting edge position of the tool T mounted on the spindle 3 obtained by the tool cutting edge position calculating means 19 by the correction amount obtained by the tool correcting amount calculating means 27.
[0094]
The tool measuring method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
First, the case where the cutting edge position Ts1 in the length direction of the tool T mounted on the main shaft 3 of the NC machine tool 1 is obtained will be described.
[0095]
By driving the X-axis feed motor Mx and the Y-axis feed motor My in accordance with the measurement program, the main shaft 3 and the table 7 are relatively moved, and the tool T mounted on the main shaft 3 is located above the detection range of the optical non-contact sensor 13. And position it at the measurement start position (step S1).
[0096]
The tool T mounted on the main shaft 3 is moved downward to move within the detection range of the optical non-contact sensor 13 (Step S2). When the light beam 13a of the non-contact sensor 13 is shielded by the tool T, the light-shielding position ΔZ of the light beam 13a with respect to the reference position Om of the optical non-contact sensor 13 stored in advance in the reference position storage means 21, ie, from the reference position Om. The displacement amount ΔZ is detected by the light shielding position detecting means 15 (Step S3).
[0097]
Optical non-contact with the reference position Om of the optical non-contact sensor 13 previously stored in the reference position storage means 21, that is, the reference position Om of the machine coordinate system of each of the feed axes X, Y, and Z of the NC machine tool 1. The distance H between the sensor 13 and the reference position Os is read (step S4). The reference position Om of the optical non-contact sensor 13 is arbitrarily set above or below the light beam 13a emitted from the light projecting unit 13b, and stored in the reference position storage unit 21 in advance.
[0098]
The operation of moving the tool T mounted on the spindle 3 above the detection range of the optical non-contact sensor 13 and the movement of the tool T mounted on the spindle 3 downward to move within the detection range of the optical non-contact sensor 13 May be performed at the same time. The point is that the light beam 13a of the non-contact sensor 13 can be shielded from above by the tool T mounted on the main shaft 3.
[0099]
The optical non-contact sensor 13 preferably has a band-like detection range extending along a plane including the rotation axis of the tool T, and can detect a light shielding position of the light beam 13a as a displacement amount from a preset reference position. .
[0100]
Each of the light shielding position ΔZ of the light beam 13a detected by the light shielding position detecting means 15 and the reference position Os of the optical non-contact sensor 13 previously stored in the reference position storing means 21, ie, X, Y, Z of the NC machine tool 1. From the distance H between the reference position Om in the machine coordinate system of the feed shaft and the reference position Os of the optical non-contact sensor 13, the cutting edge position in the longitudinal direction of the tool T mounted on the main shaft 3 by the tool cutting edge position calculating means 19 Ts1 is obtained by Ts1 = H−ΔZ (step S5).
[0101]
The tool T mounted on the main shaft 3 is rotated at the rotation speed used, moved toward the detection range of the optical non-contact sensor 13, and the light shielding position of the light beam 13 a with respect to the reference position Om of the optical non-contact sensor 13. If ΔZ is detected, the cutting edge position Ts1 in the length direction of the tool T under the actual use condition of the tool T mounted on the spindle 3 can be obtained. Needless to say, the light shielding position ΔZ of the light beam 13a with respect to the reference position Om of the optical non-contact sensor 13 may be detected without rotating the tool T mounted on the main shaft 3.
[0102]
When determining the radial edge position Ts2 of the tool T mounted on the spindle 3, as shown in FIG. 3, an optical non-contact sensor such that the direction of detection of the displacement of the light beam 13a is perpendicular to the axis of the tool T. 13 is arranged.
[0103]
By driving the X-axis feed motor Mx or the Y-axis feed motor My, the tool T mounted on the main shaft 3 is moved within the detection range of the optical non-contact sensor 13, and the tool T causes the light beam 13a of the non-contact sensor 13 to move. When the light is shielded, the light-shielded position detector 15 detects the light-shielded position ΔZ of the light beam 13a with respect to the reference position Os of the optical non-contact sensor 13 stored in the reference position storage 21 in advance, that is, the displacement amount ΔZ from the reference position Os. I do.
[0104]
Then, the light shielding position ΔZ of the light beam 13a detected by the light shielding position detecting means 15 and the reference position Os of the optical non-contact sensor 13 previously stored in the reference position storing means 21, ie, X, Y, Z of the NC machine tool 1. From the distance H between the reference position Om of the mechanical coordinate system of each feed shaft and the reference position Os of the optical non-contact sensor 13, the radial cutting edge of the tool T mounted on the spindle 3 by the tool cutting edge position calculating means 19. The position Ts2 is obtained by Ts2 = H−ΔZ.
[0105]
When the tool length L of the tool T mounted on the spindle 3 is determined, when the light shielding position of the light beam 13a is detected by the light shielding position detecting means 15, the coordinate position of the NC machine tool 1 is detected by the machine coordinate position detecting means 23. Mz is detected (step S6).
[0106]
The light shielding position ΔZ of the light beam 13 a detected by the light shielding position detecting means 15, the coordinate position Mz of the NC machine tool 1 detected by the machine coordinate position detecting means 23, and an optical non-contact sensor previously stored in the reference position storing means 21. 13, ie, the distance H between the reference position Om of the machine coordinate system of each of the X, Y, and Z feed axes of the NC machine tool 1 and the reference position Os of the optical non-contact sensor 13, the tool length. The tool length L of the tool T mounted on the spindle 3 is calculated by the arithmetic means 25 from L = H−Mz−ΔZ (step S7). The obtained tool length L is sent to the NC device 9 and stored in the tool offset memory.
[0107]
A tool measuring method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The tool measuring method according to the first embodiment moves the tool T mounted on the main spindle 3 from above into the detection range of the optical non-contact sensor 13, but the tool measuring method according to the second embodiment is different from the tool measuring method according to the second embodiment. As shown in FIGS. 5 and 6, the tool T mounted on the main shaft 3 is moved vertically across the detection range of the optical non-contact sensor 13, and the light-blocking position detection unit 15 moves the tool T from the reference position Os. The minimum value ΔZmin or the maximum value ΔZmax of the light shielding position ΔZ is detected, and is set as the most protruding position of the tool T.
[0108]
At this time, as shown in FIG. 6, when the tool T mounted on the main shaft 3 crosses the detection range of the optical non-contact sensor 13, the light shielding position ΔZ from the reference position Os is determined by the light shielding position detecting means 15. ..., Zn, and the minimum value ΔZmin or the maximum value ΔZmax may be read out. Further, the coordinate position Mz of the machine tool when the light shielding position detecting means 15 detects the light shielding positions ΔZ1, ΔZ2,... ΔZn is detected as the Z-axis position at the start of the measurement, and is stored in the machine coordinate position storing means 33.
[0109]
Here, the most protruding position of the tool T is obtained based on the maximum value ΔZmax or the minimum value ΔZmin of the light shielding position ΔZ of the light beam 13a, because the preset reference position Os of the optical non-contact sensor 13 is Position, that is, above or below the detection range of the optical non-contact sensor 13, the light-shielding position ΔZ of the light beam 13a detected by the light-shielding position detecting means 15 becomes the maximum value ΔZmax or the minimum value. This is for taking ΔZmin.
[0110]
Hereinafter, a case where the light shielding position ΔZ of the light beam 13a takes the minimum value ΔZmin will be described with reference to FIG.
[0111]
An X-axis feed motor Mx, a Y-axis feed motor My, and a Z-axis feed motor Mz are driven in accordance with the measurement program to relatively move the spindle 3 and the table 7, and the tool T mounted on the spindle 3 is an optical non-contact sensor. 13 and is positioned at the measurement start position (step S101). The Z-axis position at this time is the coordinate position Mz of the machine tool.
[0112]
The X-axis feed motor Mx or the Y-axis feed motor My is driven to move the tool T mounted on the main shaft 3 in the horizontal direction, and the tool T crosses the detection range of the light beam 13a of the optical non-contact sensor 13 ( Step S102). At this time, the tool T is moved by a small amount in the X and Y-axis directions at right angles to the plane formed by the detection range so as to cross the band-like detection range of the optical non-contact sensor 13.
[0113]
When the light beam 13a of the non-contact sensor 13 is shielded by the tool T, the light-shielding position ΔZ of the light beam 13a with respect to the preset reference position Os of the optical non-contact sensor 13, that is, the displacement ΔZ from the preset reference position Os. Is detected by the light shielding position detecting means 15 (step S103).
[0114]
The operation of moving the tool T mounted on the main shaft 3 to the side of the detection range of the optical non-contact sensor 13 and the movement of the tool T mounted on the main shaft 3 in the horizontal direction to generate the light 13a of the optical non-contact sensor 13 The operation of traversing the detection range may be performed at the same time. In short, it is only necessary that the light beam 13a of the non-contact sensor 13 can be shielded from light by the tool T mounted on the main shaft 3.
[0115]
The tool most protruding position calculating means 17 compares the light shielding position ΔZ of the light beam 13a detected this time by the light shielding position detecting means 15 with the light shielding position ΔZ of the light beam 13a detected last time (step S104), and shields the light beam 13a detected this time. If the position ΔZ is smaller (YES in step S104), the light shielding position ΔZ is determined as the minimum value ΔZmin, that is, the most protruding position of the tool T, and is stored in the light shielding position storage means 31 (step S105). If the light-shielding position ΔZ of the light beam 13a detected this time is larger (NO in step S104), it is determined that the minimum value ΔZmin of the light-shielding position ΔZ of the light beam 13a has not been detected, and the transverse movement of the tool T within the detection range of the light beam 13a. It is determined whether or not has been completed (step S106). If the crossing operation has not been completed (step S106), the detection of the light shielding position ΔZ of the light beam 13a is repeated so that the minimum value ΔZmin of the light shielding position ΔZ of the light beam 13a is found.
[0116]
When the traversing operation is completed, the tool most protruding position calculating means 17 obtains the minimum value ΔZmin of the light shielding position ΔZ of the light beam 13a and stores the minimum value ΔZmin in the light shielding position storage means 31 as the tool T most protruding position (YES in step S106). The minimum value ΔZmin of the light shielding position ΔZ of the light beam 13a, that is, the most protruding position of the tool T is read from the light shielding position storage means 31 (step S107).
[0117]
Optical non-contact with the reference position Om of the optical non-contact sensor 13 previously stored in the reference position storage means 21, that is, the reference position Om of the machine coordinate system of each of the feed axes X, Y, and Z of the NC machine tool 1. The distance H between the sensor 13 and the reference position Os is read (step S108).
[0118]
The most protruding position of the tool T obtained by the tool most protruding position calculating means 17, ie, the minimum value ΔZmin of the light shielding position ΔZ of the light beam 13a, and the preset reference position Os, ie, each of X, Y, Z of the NC machine tool 1. From the distance H between the reference position Om in the machine coordinate system of the feed shaft and the reference position Os of the optical non-contact sensor 13, the cutting edge position in the longitudinal direction of the tool T mounted on the main shaft 3 by the tool cutting edge position calculating means 19 Ts1 is obtained by Ts1 = H−ΔZmin (step S109).
[0119]
In the second embodiment, the method of determining the radial cutting edge position Ts2 of the tool T mounted on the main shaft 3 is the same as that of the first embodiment, and therefore, the description is omitted here.
[0120]
When the tool length L of the tool T mounted on the spindle 3 is determined, the Z-axis position at the start of the measurement is detected as the coordinate position Mz of the NC machine tool 1 (step S110).
[0121]
The most protruding position of the tool T obtained by the tool protruding position calculating means 17, that is, the minimum value ΔZmin of the light shielding position ΔZ of the light beam 13a and the coordinate position Mz of the NC machine tool 1 detected by the machine coordinate position detecting means 23, are set in advance. The tool length is calculated from the reference position Om, ie, the distance H between the reference position Om of the machine coordinate system of each of the feed axes X, Y, and Z of the NC machine tool 1 and the reference position Os of the optical non-contact sensor 13. The tool length L of the tool T mounted on the main shaft 3 by the means 25 is determined by L = H−Mz−ΔZmin (step S111).
[0122]
A tool measuring method according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the tool measuring method according to the third embodiment, an optical non-contact sensor that detects the light blocking state of the light beam 13a as a plurality of two-dimensional light blocking position data from a preset reference position is used.
[0123]
As shown in FIGS. 8 and 9, when the tool T mounted on the main shaft 3 is moved within the detection range of the optical non-contact sensor 13, the light shielding position detecting unit 15 determines the light shielding position ΔZ from the reference position Os. .., ΔZn, and the minimum value ΔZmin or the maximum value ΔZmax may be read. Further, the coordinate position Mz of the machine tool when the light shielding position detecting means 15 detects the light shielding positions ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3,... ΔZn is detected as the Z-axis position when moving within the detection range. 33.
[0124]
Here, the most protruding position of the tool T is obtained based on the maximum value ΔZmax or the minimum value ΔZmin of the light shielding position ΔZ of the light beam 13a, because the preset reference position Os of the optical non-contact sensor 13 is Position, that is, above or below the detection range of the optical non-contact sensor 13, the light-shielding position ΔZ of the light beam 13a detected by the light-shielding position detecting means 15 becomes the maximum value ΔZmax or the minimum value. This is for taking ΔZmin.
[0125]
Hereinafter, a case where the light shielding position ΔZ of the light beam 13a takes the minimum value ΔZmin will be described with reference to FIG.
[0126]
An X-axis feed motor Mx, a Y-axis feed motor My, and a Z-axis feed motor Mz are driven in accordance with the measurement program to relatively move the spindle 3 and the table 7, and the tool T mounted on the spindle 3 is an optical non-contact sensor. 13 is moved above or to the side of the detection range (step S201).
[0127]
Here, the operation of moving the tool T mounted on the main shaft 3 above the detection range of the optical non-contact sensor 13 and the operation of moving the tool T mounted on the main shaft 3 downward to detect the detection range of the optical non-contact sensor 13 May be performed at the same time. The operation of moving the tool T mounted on the main shaft 3 to the side of the detection range of the optical non-contact sensor 13 and the movement of the tool T mounted on the main shaft 3 in the horizontal direction to detect the optical non-contact sensor 13 The operation of moving the object within the range may be performed at the same time.
[0128]
The tool T mounted on the main shaft 3 is moved downward or horizontally to move within the detection range of the optical non-contact sensor 13 (step S202). , Pn are detected, read and stored in the tool most protruding position calculating means 17 (step S203).
[0129]
The tool most protruding position calculating means 17 calculates the light shielding position ΔZ of the light ray 13a in the axial direction of the tool T with respect to the preset reference position Os from the stored two-dimensional light shielding position data P1, P2, P3,. The most protruding position of the tool T, that is, the minimum value ΔZmin of the light shielding position ΔZ of the light beam 13a is obtained (step S204).
[0130]
Optical non-contact with the reference position Om of the optical non-contact sensor 13 previously stored in the reference position storage means 21, that is, the reference position Om of the machine coordinate system of each of the feed axes X, Y, and Z of the NC machine tool 1. The distance H between the sensor 13 and the reference position Os is read (step S205).
[0131]
The most protruding position of the tool T obtained by the tool most protruding position calculating means 17, ie, the minimum value ΔZmin of the light shielding position ΔZ of the light beam 13a, and the preset reference position Os, ie, each of X, Y, Z of the NC machine tool 1. From the distance H between the reference position Om in the machine coordinate system of the feed shaft and the reference position Os of the optical non-contact sensor 13, the cutting edge position in the longitudinal direction of the tool T mounted on the main shaft 3 by the tool cutting edge position calculating means 19 Ts1 is obtained by Ts1 = H−ΔZmin (step S206).
[0132]
In the third embodiment, the radial cutting edge position Ts2 of the tool T mounted on the spindle 3 may be obtained.
[0133]
When the tool length L of the tool T mounted on the spindle 3 is determined, the Z-axis position at the start of the measurement is detected as the coordinate position Mz of the NC machine tool 1 (step S207).
[0134]
The most protruding position of the tool T obtained by the tool most protruding position calculating means 17, that is, the minimum value ΔZmin of the light shielding position ΔZ of the light beam 13a and the coordinate position Mz of the NC machine tool 1 detected by the machine coordinate position detecting means 23, are set in advance. The tool length calculation is performed on the basis of the reference position Om, ie, the distance H between the reference position Om of the machine coordinate system of the X, Y, and Z feed axes of the NC machine tool 1 and the reference position Os of the optical non-contact sensor 13. The tool length L of the tool T mounted on the main shaft 3 by the means 25 is obtained by L = H−Mz−ΔZmin (step S208).
[0135]
By the way, the light shielding position ΔZ of the light beam 13 a with respect to the preset reference position Os of the optical non-contact sensor 13 detected by the light shielding position detecting means 15, that is, the optical non-contact sensor 13 previously stored in the reference position storing means 21. The displacement amount ΔZ from the reference position Os has an adverse effect on the detection result depending on the shape and size of the tip of the tool T such as the type of tool such as a ball end mill and a drill and the tool diameter, as described in the related art. Would.
[0136]
Therefore, paying attention to the fact that the tool type, the tool diameter, and the like are specified by the shape and size of the tip of the tool T, the light beam with respect to the reference position Os of the optical non-contact sensor 13 stored in the reference position storage means 21 in advance. Apart from the detection of the light-shielding position ΔZ of 13a, a cutting edge position Ts1 in the longitudinal direction of the tool T mounted on the main spindle 3 obtained by the tool cutting edge position calculating means 19 based on data representing the shape or size of the tip of the tool T based on the data. It is desirable to determine the amount of deviation between the tool T and the actual cutting edge position in the longitudinal direction of the tool T, and to correct the cutting edge position Ts1 in the longitudinal direction of the tool T mounted on the spindle 3.
[0137]
Referring to FIG. 11, as a fourth embodiment of the present invention, a blade edge position Ts1 in a longitudinal direction of tool T mounted on main shaft 3 is corrected based on a contour shape such as a shape or a size of a tip portion of tool T. How to do it.
[0138]
In advance, a correction value table predetermined according to the contour shape such as the shape and size of the tip of the tool T is prepared and registered in the tool correction amount calculating means 27. The correction value table may store the correction amount in accordance with the contour shape such as the type of the tool T and the tool diameter by actually obtaining the cutting edge position and the correction amount of the various tools T in advance.
[0139]
Further, the amount of deviation between the cutting edge position of the tool T obtained by the tool cutting edge position calculating means 19 and the actual cutting edge position of the tool T, that is, the correction amount can be calculated using a computer or the like.
[0140]
First, the contour shape of the cutting edge of the tool T mounted on the spindle 3 is determined (step S301).
When an optical non-contact sensor 13 that detects the light shielding position of the light beam 13a as a displacement amount from a preset reference position is used, for example, the light 13a of the light beam 13a with respect to the preset reference position Os detected by the light shielding position detecting means 15 is used. The light shielding position ΔZ is sequentially detected as ΔZ1, ΔZ2,..., ΔZn and stored in the light shielding position storage means 31.
[0141]
.., Pn are sequentially detected as P1, P2,..., Pn by the machine coordinate position detector 23 when the light shield positions ΔZ1, ΔZ2,. Then, it is stored in the machine coordinate position storage means 33.
[0142]
, .DELTA.Zn of the light beam 13a stored in the light shielding position storage means 31, and the coordinate positions P1, P2,..., Pn of the NC machine tool 1 stored in the mechanical coordinate position storage means 33. The contour shape of the part may be recognized by the tool contour shape recognition means 35.
[0143]
By passing the optical beam through the detection range of the light beam 13a of the non-contact sensor 13, from one side of the tool T to the other side across the rotation axis of the tool T, the tool together with the distance information from the one side is provided. Since the information on the position of the lowest point of T is obtained, it means that data necessary for obtaining the contour of the tip of the tool T has been obtained. The contour shape of the tip of the tool T is obtained based on the information on the position acquired at each position.
[0144]
As described above, by moving the tool T in the direction perpendicular to the rotation axis of the tool T using the optical non-contact sensor 13 having the band-shaped detection range, the shape of the tip portion of the tool T or The dimensions can be determined. Further, the band-shaped detection range of the optical non-contact sensor 13 may be arranged perpendicular to the rotation axis of the tool T, and the optical non-contact sensor 13 and the tool T may be moved only in the Z-axis direction. .
[0145]
As shown in FIG. 12, instead of recognizing the overall contour of the tip of the tool T mounted on the main shaft 3, the optical non-contact sensor 13 near the cutting edge position of the tool T mounted on the main shaft 3 is used. The partial contour shape of the tip of the tool T mounted on the spindle 3 may be recognized by the tool contour shape recognition means 35 based on the data within the range of the light beam width.
[0146]
When using an optical non-contact sensor that detects the light-shielded state of the light beam 13a as a plurality of two-dimensional light-shielded position data from a preset reference position, the reference position storage means detected by the light-shielded position detection means 15 The contour shape of the tip of the tool T is recognized based on two-dimensional light-shielded position data P1, P2, P3,..., Pn from the reference position Os of the optical non-contact sensor 13 stored in advance in the tool contour recognition means 21. 35. In this case, data for recognizing the contour shape of the tip of the tool T can be obtained only by moving the tool T to the detection range of the light beam 13a.
[0147]
Furthermore, the contour shape data of the tip of the tool T given in advance is stored in the tool contour shape storage means 37, and the tool T is stored in the tool contour shape storage means 37 according to the contour shape data of the tip of the tool T. Can be recognized by the tool contour shape recognizing means 35.
[0148]
In any one of the above-described methods, the contour shape of the tip of the tool T mounted on the spindle 3 is obtained, and the correction amount corresponding to the contour shape is obtained from the correction table of the tool correction amount calculation means 27 or is obtained by calculation (step). S302).
[0149]
The tool correcting means 29 corrects the cutting edge position Ts1 in the length direction of the tool T mounted on the spindle 3 calculated by the tool cutting edge position calculating means 19 (step S303). At this time, the correction amount is sent from the tool correction means 29 to the NC device 9. In this manner, an accurate blade position in the length direction of the tool T can be obtained.
[0150]
The contour shape data such as the shape or size of the tip of the tool T recognized for obtaining the actual cutting edge position of the tool T can be used for other purposes.
[0151]
For example, by comparing the contour shape of the tip of the tool T recognized by the tool contour shape recognizing means 35 with the contour shape data of the tip of the tool T stored in the tool contour shape storage means 37 in advance, the tool T is mounted on the spindle 3. It can be determined whether or not the tool T should be used for machining. In addition, the contour shape of the tip of the tool T recognized by the tool contour shape recognizing means 35 is compared with the contour shape data of the tip of the tool T stored in the tool contour shape storage means 37 in advance, so that the tool T is mounted on the spindle 3. It is possible to detect abnormalities such as breakage, chipping, and foreign matter adhesion of the tool T.
[0152]
With reference to FIG. 13, the above content will be specifically described as a tool measuring method according to a fifth embodiment of the present invention.
[0153]
Similar to step S301 in FIG. 11, the contour shape of the tip of the tool T mounted on the spindle 3 is recognized by the tool contour shape recognition means 35 (step S401).
[0154]
The contour shape data of the tip of the tool T stored in advance in the tool contour shape storage means 37, that is, the size and shape of the tip of the tool T are read (step S402).
[0155]
The tool determining means 41 compares the contour shape of the tip of the tool T recognized by the tool contour shape recognizing means 35 with the contour shape data of the tip of the tool T stored in the tool contour shape storing means 37 in advance (step S403). ), It is determined whether the tool T mounted on the spindle 3 is a tool T to be used for machining (step S404). If they do not match (NO in step S404), it is determined that the tool T is not to be used and an alarm is issued (step S405). When an alarm is issued (YES in step S405), a machining stop command is issued to the NC device 9. At that time, an alarm may be displayed. If no alarm is issued (NO in step S405), the tool T to be used for machining is searched from the tool magazine (step S406), and the contour shape of the tip of the tool T is recognized again.
[0156]
If the tool determination unit 41 determines that the tool T mounted on the spindle 3 is a tool T to be used for machining (YES in step S404), the tool recognized by the tool abnormality detection unit 39 by the tool contour shape recognition unit 35 is used. By comparing the contour shape of the tip of T with the contour shape data of the tip of the tool T stored in the tool contour shape storage means 37 in advance, it is possible to prevent the tool T mounted on the main spindle 3 from being damaged, chipped, or adhered with foreign matter. An abnormality is detected (step S407).
[0157]
If they match (NO in step S407), the tool T is the tool T to be used, and it is determined that there is no abnormality, and the machining is continued.
[0158]
If the two do not match and a difference exceeding a predetermined allowable range is detected, it is determined that the tool T mounted on the spindle 3 has an abnormality (YES in step S407). It is determined whether or not cleaning of the tool T is possible (step S408). If cleaning is not performed (NO in step S408), it is determined that foreign matter is considered to be present, and a cleaning command for the tool T is issued (step S409). The contour shape of the tip of the tool T is recognized. If the cleaning of the tool T has been performed (YES in step S408), it is determined that the tool T is missing or an abnormality that cannot be recovered by cleaning or the like, and a spare tool replacement command is issued to the NC device 9 (step S410).
[0159]
In this manner, with the tool T mounted on the main spindle, it is possible to detect an abnormality of the tool T, and detect coincidence or mismatch between the specified tool T and the tool T mounted on the main spindle 3.
[0160]
Here, the description has been given assuming that the tool T mounted on the spindle 3 is used for abnormality detection and for determining whether or not the tool T is to be used for machining. However, the tool T stored in each storage position of the tool magazine is located at that position. It is also possible to check whether or not the tool T to be stored, that is, the tool T to be used is stored in each storage position, and whether the tool T stored in each storage position of the tool magazine is abnormal.
[0161]
Here, if it is only necessary to detect an abnormality of the tool T and it is not necessary to determine whether or not the tool T is a tool T to be used, the tool T can be omitted. Of course, detecting the abnormality of the tool T may be omitted.
[0162]
As shown in FIG. 14, when performing the non-contact type tool tip position detection method, when the light ray 13a is shielded, when the light ray 13a is diffracted, that is, when the light ray 13a passes through the tip of the tool T which is an obstacle, In principle, a phenomenon of sneaking into and penetrating the shadow portion behind the tool T occurs. Due to this phenomenon, an error occurs in the cutting edge position Ts1 in the length direction of the tool T.
[0163]
Referring to FIG. 14 and FIG. 15, as a method of obtaining the cutting edge position Ts1 in the length direction of the tool T mounted on the main shaft 3 in consideration of an error due to the diffraction of the light beam 13a of the non-contact sensor 13, the present invention A tool measuring method according to the sixth embodiment will be described.
[0164]
In accordance with the measurement program, the X-axis feed motor Mx, the Y-axis feed motor My, and the Z-axis feed motor Mz are driven to relatively move the main shaft 3 and the table 7, and the tool T mounted on the main shaft 3 is scanned by the non-contact sensor 13. It is moved above or to the side of the first position P1 separated by the distance D from the light receiving portion 13c on the axis (step S501).
[0165]
As in steps S1 to S5 in FIG. 4 and steps S101 to S109 in FIG. 7, the blade edge position Ts11 in the longitudinal direction at the first position P1 of the tool T mounted on the spindle 3 is obtained (step S502).
[0166]
In accordance with the measurement program, the X-axis feed motor Mx, the Y-axis feed motor My, and the Z-axis feed motor Mz are driven to relatively move the main shaft 3 and the table 7, and the tool T mounted on the main shaft 3 is scanned by the non-contact sensor 13. It is moved above or to the side of the second position P2 on the axis (step S503).
[0167]
As in steps S1 to S5 in FIG. 4 and steps S101 to S109 in FIG. 7, the blade edge position Ts12 in the longitudinal direction at the second position P2 of the tool T mounted on the spindle 3 is obtained (step S504).
[0168]
The difference ΔTs between the longitudinal edge position Ts11 of the tool T mounted on the main shaft 3 at the first position P1 and the longitudinal edge position Ts12 of the tool T mounted on the main shaft 3 at the second position P2 is obtained ( Step S505).
[0169]
The distance ΔD between the first position P1 and the second position P2 is obtained (Step S506).
Based on the distance ΔD between the first position P1 and the second position P2, and the difference ΔTs between the edge positions of the tool T mounted on the main shaft 3 in the longitudinal direction at the first position P1 and the second position P2, The diffraction angle θ of the light beam 13a of the contact sensor 13 is obtained, and the correction amount Zc of the cutting edge position in the length direction of the tool T mounted on the main shaft 3 by the diffraction of the light beam 13a is calculated as Zc = Dtan tan = Dtan (ΔTs / ΔD) ) (Step S307). Steps S505 to S507 are performed by the tool correction amount calculating means 27.
[0170]
By correcting the lengthwise cutting edge position Ts11 of the tool T mounted on the main spindle 3 at the first position P1 with the correction amount Zc by the tool correcting means 29, the accurate lengthwise direction of the tool T mounted on the main spindle 3 is corrected. The blade position can be obtained (step S508).
[0171]
The above description is based on the fact that the tool T mounted on the main shaft 3 in consideration of the error caused by the diffraction of the light beam 13a of the non-contact sensor 13 based on the cutting edge position in the length direction of the tool T at two positions in the detection range of the non-contact sensor 13 Of the tool T attached to the main shaft 3 based on the position of the tool edge in the length direction of the tool T at three or more positions in the detection range of the non-contact sensor 13. It is also possible to find the exact longitudinal edge position of T.
[0172]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an optical non-contact sensor that can detect a light shielding position as a displacement amount from a preset reference position is provided on a machine tool, and a tool mounted on a main shaft is an optical non-contact sensor. It is moved within the detection range of the non-contact sensor to detect the light blocking position of the light beam, and the tip position of the tool mounted on the main shaft is obtained based on a preset reference position and the detected light blocking position of the light beam.
[0173]
Also, an optical non-contact sensor is provided on the machine tool that can detect the light-shielding state as a plurality of light-shielding position data in two-dimensional coordinates from a preset reference position. It moves within the detection range of the sensor, detects the two-dimensional light shielding position data, determines the most protruding position of the tool based on the detected two-dimensional light shielding position data, and determines the most protruding position of the tool and a preset reference position. The position of the cutting edge of the tool mounted on the main shaft is obtained based on the above.
[0174]
Therefore, by simply adding a relatively inexpensive means of an optical non-contact sensor to the machine tool, using the existing functions of the machine tool in a relatively simple manner, the exact length direction of the tool mounted on the spindle is Alternatively, the position of the cutting edge in the radial direction and the tool length can be obtained, and desired machining can be performed with high accuracy.
[0175]
The light-shielding position of the light beam detected as described above and the coordinate position of the machine tool are stored, and the contour shape of the tip of the tool is recognized based on the stored data, and according to the recognized contour shape of the tip of the tool. The correction amount is obtained from a predetermined correction table, or the correction amount is obtained by calculation, and the cutting edge position in the length direction of the tool mounted on the main spindle is corrected. Thus, a more accurate blade position in the length direction of the tool mounted on the spindle can be obtained.
[0176]
By comparing the profile data of the tip of the tool recognized as described above with the profile data of the tip of the tool stored in advance, abnormalities such as adhesion of foreign matter to the tool mounted on the spindle, loss, breakage, etc. Is detected, or it is determined whether or not the tool mounted on the spindle should be used. Therefore, it is possible to avoid processing with a tool having an abnormality such as loss or adhesion of foreign matter, or to perform processing with an erroneous tool, and to reliably perform desired processing in a machine tool.
[0177]
At least two positions on the optical axis of the optical non-contact sensor are used to determine the position of the cutting edge in the longitudinal direction of the tool mounted on the main shaft, the distance between the positions, and the length of the tool mounted on the main shaft at each obtained position. Based on the difference in the position of the cutting edge in the vertical direction, a correction amount due to the diffraction of the light beam is obtained, and the obtained cutting position in the longitudinal direction of the tool mounted on the main spindle is corrected by the correction amount. Therefore, it is possible to obtain an accurate position of the cutting edge in the longitudinal direction of the tool mounted on the main spindle in consideration of an error due to diffraction of a light beam generated at the time of tool measurement by an optical non-contact sensor, and thus a desired machining. Can be performed with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a main part configuration diagram showing an embodiment of an NC machine tool having a tool measuring function of the present invention.
FIG. 2 shows a reference position Os, a light shielding position ΔZ, a coordinate position Mz of a machine tool, a cutting edge position Ts1 in a tool length direction, and a tool length L in a tool measuring method according to a first embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 3 is a schematic view showing a preset reference position Os, a light shielding position ΔZ, and a radial cutting edge position Ts2 of the tool in the tool measuring method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a tool measuring method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view showing a reference position Os, a light shielding position ΔZ, a coordinate position Mz of a machine tool, a cutting edge position Ts1 in a tool length direction, and a tool length L in a tool measuring method according to a second embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 6 is a principle diagram of a tool measuring method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a tool measuring method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view showing a reference position Os, a light shielding position ΔZ, a coordinate position Mz of a machine tool, a cutting edge position Ts1 in a tool length direction, and a tool length L in a tool measuring method according to a third embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 9 is a principle diagram of a tool measuring method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart illustrating a tool measuring method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart illustrating a tool measuring method according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a recognition range of a tool tip shape in a tool measuring method according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a flowchart illustrating a tool measuring method according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a principle view of a tool measuring method according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a flowchart illustrating a tool measuring method according to a sixth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1. NC machine tools
3 ... Spindle
7 ... Table
9 NC equipment
13. Optical non-contact sensor
15. Shielding position detecting means
17 ... Tool maximum projecting position calculating means
19 Tool edge position calculating means
21: Reference position storage means
23 ... Mechanical coordinate position detecting means
25 ... Tool length calculation means
27 ... Tool compensation amount calculation means
29 ... Tool compensation means
31: Light shielding position storage means
33 ... Mechanical coordinate position storage means
35 ... Tool contour shape recognition means
37: Tool contour shape storage means
39 ... Tool abnormality detection means
41 ... Tool determination means

Claims (24)

工作機械の主軸に装着した工具を光学式の非接触センサにより測定する工具測定方法であって、
光線の遮光位置をあらかじめ設定した基準位置からの変位量として検出できる前記光学式の非接触センサを前記主軸に対して相対移動可能な前記工作機械の構成部材に設け、
前記主軸と前記構成部材とを相対移動させ、前記主軸に装着した工具を前記光学式の非接触センサの検出範囲内に移動させ、前記光線の遮光位置を検出するステップと、
検出した前記光線の遮光位置と前記あらかじめ設定した基準位置とから前記主軸に装着した工具の長さ方向または径方向の刃先位置を求めるステップと、
を含むことを特徴とした工具測定方法。A tool measuring method for measuring a tool mounted on a main shaft of a machine tool by an optical non-contact sensor,
The optical non-contact sensor capable of detecting the light shielding position as a displacement amount from a preset reference position is provided on a component of the machine tool that is relatively movable with respect to the main shaft,
Relative moving the main shaft and the component members, moving the tool mounted on the main shaft within the detection range of the optical non-contact sensor, detecting the light shielding position of the light beam,
A step of determining a blade edge position in a length direction or a radial direction of a tool mounted on the spindle from the detected light shielding position of the light beam and the preset reference position,
A tool measuring method comprising: 工作機械の主軸に装着した工具を光学式の非接触センサにより測定する工具測定方法であって、
光線の遮光位置をあらかじめ設定した基準位置からの変位量として検出できる前記光学式の非接触センサを、変位量検出方向と前記工具の軸線とが平行になるよう前記主軸に対して相対移動可能な前記工作機械の構成部材に設け、
前記主軸と前記構成部材とを相対移動させ、前記主軸に装着した工具を前記光学式の非接触センサの検出範囲内に移動させ、前記光線の遮光位置を検出するステップと、
検出した前記光線の遮光位置と前記あらかじめ設定した基準位置とから前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を求めるステップと、
を含むことを特徴とした工具測定方法。A tool measuring method for measuring a tool mounted on a main shaft of a machine tool by an optical non-contact sensor,
The optical non-contact sensor, which can detect a light shielding position as a displacement from a preset reference position, can be relatively moved with respect to the main axis such that a displacement detection direction and the axis of the tool are parallel to each other. Provided on a component of the machine tool,
Relative moving the main shaft and the component members, moving the tool mounted on the main shaft within the detection range of the optical non-contact sensor, detecting the light shielding position of the light beam,
Obtaining a blade edge position in the longitudinal direction of the tool mounted on the spindle from the detected light shielding position and the preset reference position,
A tool measuring method comprising: 工作機械の主軸に装着した工具を光学式の非接触センサにより測定する工具測定方法であって、
光線の遮光位置をあらかじめ設定した基準位置からの変位量として検出できる前記光学式の非接触センサを、変位量検出方向と前記工具の軸線とが平行になるよう前記主軸に対して相対移動可能な前記工作機械の構成部材に設け、
前記主軸と前記構成部材とを相対移動させ、前記主軸に装着した工具を前記光学式の非接触センサの検出範囲内を変位量検出方向に対して垂直方向に移動させ、前記光線の遮光位置を検出するステップと、
検出した前記光線の遮光位置の最大値または最小値に基づいて前記工具の最突出位置を求めるステップと、
求めた前記工具の最突出位置と前記あらかじめ設定した基準位置とから前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を求めるステップと、
を含むことを特徴とした工具測定方法。A tool measuring method for measuring a tool mounted on a main shaft of a machine tool by an optical non-contact sensor,
The optical non-contact sensor, which can detect a light shielding position as a displacement from a preset reference position, can be relatively moved with respect to the main axis such that a displacement detection direction and the axis of the tool are parallel to each other. Provided on a component of the machine tool,
The main shaft and the component members are relatively moved, and a tool mounted on the main shaft is moved in a direction perpendicular to a displacement detection direction within a detection range of the optical non-contact sensor, and a light shielding position of the light beam is set. Detecting,
Obtaining the most protruding position of the tool based on the maximum value or the minimum value of the detected light shielding position of the light beam;
A step of obtaining a cutting edge position in a longitudinal direction of the tool mounted on the spindle from the obtained most protruding position of the tool and the preset reference position,
A tool measuring method comprising: 工作機械の主軸に装着した工具を光学式の非接触センサにより測定する工具測定方法であって、
光線の遮光状態をあらかじめ設定した基準位置からの２次元の複数の遮光位置データとして検出できる前記光学式の非接触センサを前記主軸に対して相対移動可能な前記工作機械の構成部材に設け、
前記主軸と前記構成部材とを相対移動させ、前記主軸に装着した工具を前記光学式の非接触センサの検出範囲内に移動させ、２次元の遮光位置データを検出するステップと、
検出した前記２次元の遮光位置データの前記工具の軸線方向の前記光線の遮光位置の最大値または最小値に基づいて前記工具の最突出位置を求めるステップと、
求めた前記工具の最突出位置と前記あらかじめ設定した基準位置とから前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を求めるステップと、
を含むことを特徴とした工具測定方法。A tool measuring method for measuring a tool mounted on a main shaft of a machine tool by an optical non-contact sensor,
The optical non-contact sensor capable of detecting the light shielding state as a plurality of two-dimensional light shielding position data from a preset reference position is provided on a component of the machine tool that is relatively movable with respect to the spindle.
Relative moving the main shaft and the component members, moving a tool mounted on the main shaft within the detection range of the optical non-contact sensor, detecting two-dimensional light shielding position data,
Obtaining the most protruding position of the tool based on the maximum or minimum value of the light-shielding position of the light beam in the axial direction of the tool in the detected two-dimensional light-shielding position data;
A step of obtaining a cutting edge position in a longitudinal direction of the tool mounted on the spindle from the obtained most protruding position of the tool and the preset reference position,
A tool measuring method comprising: 前記光線の遮光位置を検出したときに前記工作機械の座標位置を検出するステップと、
検出した前記光線の遮光位置、検出した前記工作機械の座標位置、前記あらかじめ設定した基準位置から前記主軸に装着した工具の工具長を求めるステップとをさらに含む請求項１から４のいずれか１項に記載の工具測定方法。Detecting the coordinate position of the machine tool when detecting the light shielding position of the light beam,
5. The method according to claim 1, further comprising: determining a tool length of a tool mounted on the spindle from the detected light shielding position of the light beam, the detected coordinate position of the machine tool, and the preset reference position. Tool measurement method described in 1. 前記工具の先端部の輪郭形状に応じてあらかじめ定めた補正テーブルから補正量を求める、または演算により補正量を求めるステップと、
求めた前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を前記補正量により補正するステップとをさらに含む請求項２から４のいずれか１項に記載の工具測定方法。Obtaining a correction amount from a correction table predetermined according to the contour shape of the tip of the tool, or obtaining a correction amount by calculation,
The tool measuring method according to any one of claims 2 to 4, further comprising: correcting the obtained cutting edge position in the length direction of the tool mounted on the spindle with the correction amount. 前記主軸に装着した工具を前記光学式の非接触センサの検出範囲内を変位量検出方向に対して垂直方向に移動させ、前記光線の遮光位置と前記工作機械の座標位置とを逐次検出して記憶し、記憶したデータに基づいて前記工具の先端部の輪郭形状を認識するステップと、
認識した前記工具の先端部の輪郭形状に応じてあらかじめ定めた補正テーブルから補正量を求める、または演算により補正量を求めるステップと、
求めた前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を前記補正量により補正するステップとをさらに含む請求項２または３に記載の工具測定方法。The tool mounted on the spindle is moved in the detection range of the optical non-contact sensor in a direction perpendicular to the displacement detection direction, and sequentially detects the light shielding position and the coordinate position of the machine tool. Storing and recognizing the contour shape of the tip of the tool based on the stored data;
Obtaining a correction amount from a correction table predetermined according to the contour shape of the recognized tip of the tool, or obtaining a correction amount by calculation,
4. The tool measuring method according to claim 2, further comprising: correcting the determined cutting edge position in the length direction of the tool mounted on the spindle with the correction amount. 前記主軸に装着した工具を前記光学式の非接触センサの検出範囲内に移動させ、前記２次元の遮光位置データを検出し、検出したデータに基づいて前記工具の先端部の輪郭形状を認識するステップと、
認識した前記工具の先端部の輪郭形状に応じてあらかじめ定めた補正テーブルから補正量を求める、または演算により補正量を求めるステップと、
求めた前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を前記補正量により補正するステップとをさらに含む請求項４に記載の工具測定方法。The tool mounted on the spindle is moved within the detection range of the optical non-contact sensor, the two-dimensional light shielding position data is detected, and the contour shape of the tip of the tool is recognized based on the detected data. Steps and
Obtaining a correction amount from a correction table predetermined according to the contour shape of the recognized tip of the tool, or obtaining a correction amount by calculation,
5. The tool measuring method according to claim 4, further comprising: correcting the determined cutting edge position in the length direction of the tool mounted on the spindle with the correction amount. 前記主軸に装着した工具を前記光学式の非接触センサの検出範囲内を変位量検出方向に対して垂直方向に移動させ、前記光線の遮光位置と前記工作機械の座標位置とを逐次検出して記憶し、記憶したデータに基づいて前記工具の先端部の輪郭形状を認識するステップ、または前記主軸に装着した工具を前記光学式の非接触センサの検出範囲内に移動させ、前記２次元の遮光位置データを検出し、検出したデータに基づいて前記工具の先端部の輪郭形状を認識するステップは、前記主軸に装着した工具の刃先位置近傍の前記光学式の非接触センサの光線幅の範囲内のデータに基づいて前記工具の先端部の輪郭形状を認識する請求項７または８に記載の工具測定方法。The tool mounted on the main shaft is moved in the detection range of the optical non-contact sensor in a direction perpendicular to the displacement detection direction, and sequentially detects the light shielding position and the coordinate position of the machine tool. Storing and recognizing the contour shape of the tip of the tool based on the stored data, or moving the tool mounted on the main spindle into the detection range of the optical non-contact sensor to perform the two-dimensional light shielding. Detecting the position data and recognizing the contour shape of the tip of the tool based on the detected data is performed within a range of the optical width of the optical non-contact sensor near the cutting edge position of the tool mounted on the spindle. 9. The tool measuring method according to claim 7, wherein a contour shape of a tip portion of the tool is recognized based on the data of the tool. 前記工具の先端部のあらかじめ与えられた輪郭形状により当該工具の先端部の輪郭形状を認識するステップと、
認識した前記工具の先端部の輪郭形状に応じてあらかじめ定めた補正テーブルから補正量を求める、または演算により補正量を求めるステップと、
求めた前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を前記補正量により補正するステップとをさらに含む請求項２から４のいずれか１項に記載の工具測定方法。Recognizing the contour shape of the tip of the tool by a given contour shape of the tip of the tool,
Obtaining a correction amount from a correction table predetermined according to the contour shape of the recognized tip of the tool, or obtaining a correction amount by calculation,
The tool measuring method according to any one of claims 2 to 4, further comprising: correcting the obtained cutting edge position in the length direction of the tool mounted on the spindle with the correction amount. 認識した前記工具の先端部の輪郭形状とあらかじめ記憶した前記工具の先端部の輪郭形状とを比較することにより、前記主軸に装着した工具の異常を検出するステップをさらに含む請求項７から１０のいずれか１項に記載の工具測定方法。11. The method according to claim 7, further comprising detecting an abnormality of the tool mounted on the spindle by comparing the recognized contour shape of the tool tip with a previously stored contour shape of the tool tip. 12. The method for measuring a tool according to claim 1. 認識した前記工具の先端部の輪郭形状とあらかじめ記憶した前記工具の先端部の輪郭形状とを比較することにより、前記主軸に装着した工具が加工に使用するべき工具か否かを判定するステップをさらに含む請求項７から１０のいずれか１項に記載の工具測定方法。By comparing the recognized contour shape of the tip of the tool with the contour shape of the tip portion of the tool stored in advance, determining whether the tool mounted on the spindle is a tool to be used for machining. The tool measuring method according to any one of claims 7 to 10, further comprising: 前記光学式の非接触センサの光軸上の少なくとも２つの位置で前記主軸に装着した工具の刃先位置を求めるステップと、
各位置間の距離、及び求めた前記各位置における前記主軸に装着した工具の刃先位置の差に基づいて、前記光線の回折による補正量を求めるステップと、
求めた前記主軸に装着した工具の刃先位置を前記補正量により補正するステップとをさらに含む請求項１から４のいずれか１項に記載の工具測定方法。Determining a cutting edge position of a tool mounted on the main spindle at at least two positions on the optical axis of the optical non-contact sensor;
A step of obtaining a correction amount by diffraction of the light beam, based on a distance between the respective positions, and a difference in a cutting edge position of a tool mounted on the main spindle at the obtained respective positions,
The tool measuring method according to any one of claims 1 to 4, further comprising: correcting the obtained cutting edge position of the tool mounted on the spindle with the correction amount. 主軸に装着した工具とテーブルに載置したワークとを相対移動させて前記ワークを加工する工作機械において、
前記主軸に装着した工具を、前記テーブルに設けられ光線の遮光位置をあらかじめ設定した基準位置からの変位量として検出できる光学式の非接触センサの検出範囲内に移動させ、前記光線の遮光位置を検出する遮光位置検出手段と、
前記遮光位置検出手段で検出した前記光線の遮光位置と前記あらかじめ設定した基準位置とから前記主軸に装着した工具の長さ方向または径方向の刃先位置を求める工具刃先位置演算手段と、
を具備することを特徴とした工具測定機能を備えた工作機械。In a machine tool for processing the workpiece by relatively moving a tool mounted on a spindle and a workpiece mounted on a table,
The tool attached to the main shaft is moved within the detection range of an optical non-contact sensor that can detect a light shielding position of the light beam provided on the table as a displacement from a preset reference position, and moves the light shielding position of the light beam. Light-shielding position detecting means for detecting,
Tool cutting edge position calculating means for obtaining a cutting edge position in a length direction or a radial direction of a tool mounted on the spindle from the light blocking position of the light beam detected by the light blocking position detecting means and the preset reference position,
A machine tool having a tool measuring function, comprising: 主軸に装着した工具とテーブルに載置したワークとを相対移動させて前記ワークを加工する工作機械において、
前記主軸に装着した工具を、前記テーブルに設けられ光線の遮光位置をあらかじめ設定した基準位置からの変位量として検出できる光学式の非接触センサの検出範囲内に移動させ、前記光線の遮光位置を検出する遮光位置検出手段と、
前記遮光位置検出手段で検出した前記光線の遮光位置の最大値または最小値に基づいて前記工具の最突出位置を求める工具最突出位置演算手段と、
前記工具最突出位置演算手段で求めた前記工具の最突出位置と前記あらかじめ設定した基準位置とから前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を求める工具刃先位置演算手段と、
を具備することを特徴とした工具測定機能を備えた工作機械。In a machine tool for processing the workpiece by relatively moving a tool mounted on a spindle and a workpiece mounted on a table,
The tool attached to the main shaft is moved within the detection range of an optical non-contact sensor that can detect a light shielding position of the light beam provided on the table as a displacement from a preset reference position, and moves the light shielding position of the light beam. Light-shielding position detecting means for detecting,
Tool most protruding position calculating means for calculating the most protruding position of the tool based on the maximum value or the minimum value of the light shielding position of the light beam detected by the light shielding position detecting means,
Tool cutting edge position calculating means for obtaining a cutting edge position in the longitudinal direction of the tool mounted on the spindle from the tool most protruding position calculated by the tool most protruding position calculating means and the preset reference position,
A machine tool having a tool measuring function, comprising: 主軸に装着した工具とテーブルに載置したワークとを相対移動させて前記ワークを加工する工作機械において、
前記主軸に装着した工具を、前記テーブルに設けられ光線の遮光状態をあらかじめ設定した基準位置からの２次元の複数の遮光位置データとして検出できる光学式の非接触センサの検出範囲内に移動させ、前記光線の遮光位置を検出する遮光位置検出手段と、
前記遮光位置検出手段で検出した前記２次元の遮光位置データの前記工具の軸線方向の前記光線の遮光位置の最大値または最小値に基づいて前記工具の最突出位置を求める工具最突出位置演算手段と、
前記工具最突出位置演算手段で求めた前記工具の最突出位置と前記あらかじめ設定した基準位置とから前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を求める工具刃先位置演算手段と、
を具備することを特徴とした工具測定機能を備えた工作機械。In a machine tool for processing the workpiece by relatively moving a tool mounted on a spindle and a workpiece mounted on a table,
Moving the tool mounted on the main shaft within the detection range of the optical non-contact sensor capable of detecting the light shielding state provided on the table as a plurality of two-dimensional light shielding position data from a preset reference position, Light shielding position detecting means for detecting a light shielding position of the light beam;
Tool most protruding position calculating means for obtaining the most protruding position of the tool based on the maximum value or the minimum value of the light shielding position of the light beam in the axial direction of the tool in the two-dimensional light shielding position data detected by the light shielding position detecting means When,
Tool cutting edge position calculating means for obtaining a cutting edge position in the longitudinal direction of the tool mounted on the spindle from the tool most protruding position calculated by the tool most protruding position calculating means and the preset reference position,
A machine tool having a tool measuring function, comprising: 前記遮光位置検出手段で前記光線の遮光位置を検出したときに前記工作機械の座標位置を検出する機械座標位置検出手段と、
前記遮光位置検出手段で検出した前記光線の遮光位置または前記工具最突出位置演算手段で求めた前記工具の最突出位置、前記機械座標位置検出手段で検出した前記工作機械の座標位置、前記あらかじめ設定した基準位置から前記主軸に装着した工具の工具長を求める工具長演算手段とをさらに具備した請求項１４から１６のいずれか１項に記載の工具測定機能を備えた工作機械。Machine coordinate position detecting means for detecting the coordinate position of the machine tool when the light shielding position detecting means detects the light shielding position,
The light-shielding position of the light beam detected by the light-shielding position detecting means, or the most protruding position of the tool obtained by the tool most protruding position calculating means, the coordinate position of the machine tool detected by the machine coordinate position detecting means, The machine tool having a tool measuring function according to any one of claims 14 to 16, further comprising tool length calculating means for obtaining a tool length of a tool mounted on the spindle from the determined reference position. 前記工具の先端部の輪郭形状に応じてあらかじめ定めた補正テーブルから補正量を求める、または演算により補正量を求める工具補正量演算手段と、
前記工具刃先位置演算手段で求めた前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を前記工具補正量演算手段で求めた補正量により補正する工具補正手段とをさらに具備した請求項１４から１６のいずれか１項に記載の工具測定機能を備えた工作機械。A tool correction amount calculating means for obtaining a correction amount from a correction table predetermined according to the contour shape of the tip of the tool, or for obtaining a correction amount by calculation,
17. A tool correcting means for correcting a longitudinal edge position of a tool mounted on the main spindle obtained by the tool edge position calculating means by a correction amount obtained by the tool correction amount calculating means. A machine tool having the tool measuring function according to any one of the above. 前記遮光位置検出手段で前記光線の遮光位置を検出したときに前記工作機械の座標位置を検出する機械座標位置検出手段と、
前記遮光位置検出手段で検出した前記光線の遮光位置を記憶する遮光位置記憶手段と、
前記機械座標位置検出手段で検出した前記工作機械の座標位置を記憶する機械座標位置記憶手段と、
前記遮光位置記憶手段で記憶した前記光線の遮光位置及び前記機械座標位置記憶手段で記憶した前記工作機械の座標位置に基づいて前記工具の先端部の輪郭形状を認識する工具輪郭形状認識手段と、
前記工具輪郭形状認識手段で認識した前記工具の先端部の輪郭形状に応じてあらかじめ定めた補正テーブルから補正量を求める、または演算により補正量を求める工具補正量演算手段と、
前記工具刃先位置演算手段で求めた前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を前記工具補正量演算手段で求めた補正量により補正する工具補正手段とをさらに具備した請求項１５に記載の工具測定機能を備えた工作機械。Machine coordinate position detecting means for detecting the coordinate position of the machine tool when the light shielding position detecting means detects the light shielding position,
Light shielding position storage means for storing the light shielding position of the light beam detected by the light shielding position detecting means,
Machine coordinate position storage means for storing the coordinate position of the machine tool detected by the machine coordinate position detection means,
Tool contour shape recognizing means for recognizing the contour shape of the tip of the tool based on the light shielding position stored in the light shielding position storage means and the coordinate position of the machine tool stored in the machine coordinate position storage means,
Tool correction amount calculating means for obtaining a correction amount from a correction table predetermined according to the contour shape of the tip of the tool recognized by the tool contour shape recognizing means, or calculating the correction amount by calculation,
16. The tool correction means according to claim 15, further comprising tool correction means for correcting the lengthwise edge position of the tool mounted on said spindle determined by said tool edge position calculation means by a correction amount obtained by said tool correction amount calculation means. Machine tool with tool measurement function. 前記遮光位置検出手段で検出した前記２次元の遮光位置データに基づいて前記工具の先端部の輪郭形状を認識する工具輪郭形状認識手段と、
前記工具輪郭形状認識手段で認識した前記工具の先端部の輪郭形状に応じてあらかじめ定めた補正テーブルから補正量を求める、または演算により補正量を求める工具補正量演算手段と、
前記工具刃先位置演算手段で求めた前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を前記工具補正量演算手段で求めた補正量により補正する工具補正手段とをさらに具備した請求項１６に記載の工具測定機能を備えた工作機械。Tool contour shape recognizing means for recognizing a contour shape of a tip portion of the tool based on the two-dimensional light blocking position data detected by the light blocking position detecting means;
Tool correction amount calculating means for obtaining a correction amount from a correction table predetermined according to the contour shape of the tip of the tool recognized by the tool contour shape recognizing means, or calculating the correction amount by calculation,
17. The tool correction means according to claim 16, further comprising tool correction means for correcting the lengthwise cutting edge position of the tool mounted on said spindle determined by said tool cutting edge position calculation means by a correction amount obtained by said tool correction amount calculation means. Machine tool with tool measurement function. あらかじめ与えられた前記工具の先端部の輪郭形状データを記憶する工具輪郭形状記憶手段と、
前記工具輪郭形状記憶手段で記憶した前記工具の先端部の輪郭形状データにより当該工具の先端部の輪郭形状を認識する工具輪郭形状認識手段と、
前記工具輪郭形状認識手段で認識した前記工具の先端部の輪郭形状に応じてあらかじめ定めた補正テーブルから補正量を求める、または演算により補正量を求める工具補正量演算手段と、
前記工具刃先位置演算手段で求めた前記主軸に装着した工具の長さ方向の刃先位置を前記工具補正量演算手段で求めた補正量により補正する工具補正手段とをさらに具備した請求項１４から１６のいずれか１項に記載の工具測定機能を備えた工作機械。Tool contour shape storage means for storing contour shape data of the tip portion of the tool given in advance,
Tool contour shape recognizing means for recognizing the contour shape of the tip of the tool based on the contour shape data of the tip of the tool stored in the tool contour shape storage means,
Tool correction amount calculating means for obtaining a correction amount from a correction table predetermined according to the contour shape of the tip of the tool recognized by the tool contour shape recognizing means, or calculating the correction amount by calculation,
17. A tool correcting means for correcting a longitudinal edge position of a tool mounted on the main spindle obtained by the tool edge position calculating means by a correction amount obtained by the tool correction amount calculating means. A machine tool having the tool measuring function according to any one of the above. 前記工具輪郭形状認識手段で認識した前記工具の先端部の輪郭形状と前記工具輪郭形状記憶手段にあらかじめ記憶した前記工具の先端部の輪郭形状データとを比較することにより、前記主軸に装着した工具の異常を検出する工具異常検出手段をさらに具備した請求項１９から２１のいずれか１項に記載の工具測定機能を備えた工作機械。By comparing the contour shape of the tip end of the tool recognized by the tool contour shape recognition means with the contour shape data of the tip end of the tool stored in advance in the tool contour shape storage means, the tool mounted on the main spindle is compared. The machine tool having a tool measuring function according to any one of claims 19 to 21, further comprising a tool abnormality detecting means for detecting abnormality of the tool. 前記工具輪郭形状認識手段で認識した前記工具の先端部の輪郭形状と前記工具輪郭形状記憶手段にあらかじめ記憶した前記工具の先端部の輪郭形状データとを比較することにより、前記主軸に装着した工具が加工に使用するべき工具か否かを判定する工具判定手段をさらに具備した請求項１９から２１のいずれか１項に記載の工具測定機能を備えた工作機械。By comparing the contour shape of the tip end of the tool recognized by the tool contour shape recognition means with the contour shape data of the tip end of the tool stored in advance in the tool contour shape storage means, the tool mounted on the main spindle is compared. 22. The machine tool having a tool measuring function according to claim 19, further comprising tool determination means for determining whether the tool is a tool to be used for machining. 前記工具刃先位置演算手段は、前記光学式の非接触センサの光軸上の少なくとも２つの位置で前記主軸に装着した工具の刃先位置を求め、前記各位置間の距離及び前記工具刃先位置演算手段で求めた前記各位置における前記主軸に装着した工具の刃先位置の差に基づいて、前記光線の回折による補正量を求める工具補正量演算手段と、
前記工具刃先位置演算手段で求めた前記主軸に装着した工具の刃先位置を前記工具補正量演算手段で求めた補正量により補正する工具補正手段とをさらに具備した請求項１４から１６のいずれか１項に記載の工具測定機能を備えた工作機械。The tool edge position calculating means obtains the edge positions of the tool mounted on the spindle at at least two positions on the optical axis of the optical non-contact sensor, and calculates the distance between the positions and the tool edge position calculating means. Tool correction amount calculating means for calculating a correction amount by diffraction of the light beam based on a difference between the positions of the cutting edges of the tool mounted on the main spindle at the respective positions obtained in the above,
17. The tool according to claim 14, further comprising tool correction means for correcting the cutting edge position of the tool mounted on the spindle obtained by the tool cutting edge position calculation means by the correction amount obtained by the tool correction amount calculation means. A machine tool provided with the tool measuring function according to the paragraph.
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