JP2008045895A

JP2008045895A - Measurement method of punch shape

Info

Publication number: JP2008045895A
Application number: JP2006219348A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Maruyama; 祐一郎丸山; Akimichi Satake; 晶宙佐竹
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2008-02-28

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measurement method of punch shape capable of measuring the distance between the central axis of the tip part of the punch and the central axis of a main body (concentricity) with high precision. SOLUTION: A punch 6 comprises a pillar shape main body 61, a tip part 63 and a taper part 62 (c). The central axis 63a of the tip part 63 keeps distance Δd from the central axis 61a of the main body 61 and is parallel to the central axis 61a. Imaging of this punch 6 is performed from the orthogonal direction to the central axis 63a, and the distance ΔX between the closest point 60a and the farthest point 60b from the tip 63 is measured along the parallel coordinate axis to the central axis 61a in the connection part of the main body 61 and the taper part 62. And, the distance Δd is calculated from an apex angle θ, the measurement result of ΔX and a formula of Δd=ΔX×1/2×tan(θ/2). COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ポンチ形状の計測方法に関する。 The present invention relates to a punch shape measuring method.

インクジェットプリンタ等に用いられる液体噴射ヘッドのノズルプレートに、ポンチ（パンチ）を用いてノズル開口を形成する技術が知られている（特許文献１参照）。ここで用いられるポンチは、先端側に配置されたストレート部（本明細書では「先端部」とも呼ぶ）と、このストレート部に連続して形成されたテーパ部とを備えている。 A technique is known in which a nozzle opening is formed using a punch (punch) in a nozzle plate of a liquid jet head used in an inkjet printer or the like (see Patent Document 1). The punch used here includes a straight portion (also referred to as a “tip portion” in the present specification) arranged on the distal end side, and a tapered portion formed continuously with the straight portion.

このようなポンチは、ノズル開口の形成位置の精度を確保するため、円柱状の本体の中心軸と、同じく円柱状の先端部の中心軸とが一致していることが好ましい。よって、これらの中心軸が所定の値以上にずれているポンチは、検査工程において選別し、使用しないことが好ましい。ここで、上記検査工程は、ポンチを回転させながら、本体の中心軸に対する、先端部の中心軸のぶれ幅を計測することによって行われる。 In such a punch, it is preferable that the central axis of the cylindrical main body coincides with the central axis of the cylindrical tip portion in order to ensure the accuracy of the formation position of the nozzle opening. Therefore, it is preferable not to use punches whose center axes deviate by a predetermined value or more in the inspection process. Here, the inspection step is performed by measuring the fluctuation width of the central axis of the tip portion with respect to the central axis of the main body while rotating the punch.

特開２００４−３０６３７９号公報JP 2004-306379 A

しかしながら、ポンチの直径が極めて細い場合には上記ぶれ幅はサブミクロンオーダーともなり、高精度の計測が困難であるという問題点があった。 However, when the diameter of the punch is very thin, the blur width is on the order of submicrons, and there is a problem that high-precision measurement is difficult.

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の奏する効果の一つにより、ポンチの先端部の中心軸と本体の中心軸との距離（同芯度）を高精度に計測することが可能となる。 The present invention has been made in view of the above-described problems. By one of the effects exhibited by the present invention, the distance (concentricity) between the central axis of the tip of the punch and the central axis of the main body is highly accurate. It becomes possible to measure.

本発明のポンチ形状の計測方法は、円柱状の本体と、中心軸が前記本体の中心軸から距離Δｄだけ離れかつ前記本体の中心軸に平行であり、直径が前記本体より小さな円柱状の先端部と、前記本体と前記先端部とをつなぐテーパ部であって、回転軸が前記先端部の中心軸であり頂角がθである円錐の一部の形状を有するテーパ部と、を有するポンチにおいて前記距離Δｄを計測するポンチ形状の計測方法であって、前記本体と前記テーパ部との接続部のうち、前記先端部から最も近い点と最も遠い点との間の、前記本体の中心軸に沿った距離ΔＸを計測するステップと、前記頂角θ、前記距離ΔＸの計測結果と、式Δｄ＝ΔＸ×１／２×ｔａｎ（θ／２）とにより前記距離Δｄを算出するステップと、を有することを特徴とする。 The punch-shaped measuring method of the present invention includes a cylindrical main body, and a cylindrical tip whose central axis is separated from the central axis of the main body by a distance Δd and parallel to the central axis of the main body, and whose diameter is smaller than that of the main body. And a tapered portion that connects the main body and the distal end portion, and has a tapered portion having a shape of a part of a cone whose rotation axis is the central axis of the distal end portion and whose apex angle is θ. In the punch-shaped measuring method for measuring the distance Δd, the center axis of the main body between a point closest to the tip and a point farthest from the connecting portion of the main body and the tapered portion Measuring the distance ΔX along the vertical axis θ, calculating the distance Δd according to the measurement result of the apex angle θ and the distance ΔX, and the equation Δd = ΔX × 1/2 × tan (θ / 2); It is characterized by having.

このような方法によれば、距離ΔＸの計測結果から、Δｄ、すなわちポンチにおける本体と先端部との間の同芯度を算出することができる。ここで、距離ΔＸは距離Δｄより大きな値となることから、上記方法によれば、直接距離Δｄを計測する場合より高精度に距離Δｄを求めることができる。本発明において、距離ΔＸの計測に用いる「先端部から最も近い点」とは、上記接続部のうち、本体の中心軸に平行な座標軸上における先端部からの距離が最も短い点を指し、「先端部から最も遠い点」とは、上記接続部のうち、本体の中心軸に平行な座標軸上における先端部からの距離が最も長い点を指す。上記計測方法においては、距離Δｄを算出するステップの前に、前記頂角θを計測するステップをさらに有していてもよい。 According to such a method, Δd, that is, the concentricity between the main body and the tip of the punch can be calculated from the measurement result of the distance ΔX. Here, since the distance ΔX is larger than the distance Δd, according to the above method, the distance Δd can be obtained with higher accuracy than when the distance Δd is directly measured. In the present invention, the “point closest to the tip portion” used for measuring the distance ΔX refers to a point having the shortest distance from the tip portion on the coordinate axis parallel to the central axis of the main body among the connection portions. “The farthest point from the tip” refers to the point of the connecting portion that has the longest distance from the tip on the coordinate axis parallel to the central axis of the main body. The measurement method may further include a step of measuring the apex angle θ before the step of calculating the distance Δd.

本発明のポンチ形状の計測方法は、円柱状の本体と、中心軸が前記本体の中心軸から距離Δｄだけ離れかつ前記本体の中心軸に平行であり、直径が前記本体より小さな円柱状の先端部と、前記本体と前記先端部とをつなぐテーパ部であって、回転軸が前記先端部の中心軸であり頂角がθである円錐の一部の形状を有するテーパ部と、を有するポンチにおける前記距離Δｄを、クランプ機構、撮像装置、計測部、算出部を備えた計測装置によって計測するポンチ形状の計測方法であって、前記クランプ機構が前記ポンチを把持するステップＡと、前記撮像装置が前記本体の中心軸と直交する方向から前記ポンチの画像を撮像するステップＢと、前記計測部が、前記画像から、前記本体と前記テーパ部との接続部のうち、前記先端部から最も近い点と最も遠い点との間の、前記本体の中心軸に沿った距離ΔＸを計測するステップＣと、前記算出部が、前記頂角θと、前記距離ΔＸの計測結果と、式Δｄ＝ΔＸ×１／２×ｔａｎ（θ／２）と、に基づいて前記距離Δｄを算出するステップＤと、を有することを特徴とする。 The punch-shaped measuring method of the present invention includes a cylindrical main body, and a cylindrical tip whose central axis is separated from the central axis of the main body by a distance Δd and parallel to the central axis of the main body, and whose diameter is smaller than that of the main body. And a tapered portion that connects the main body and the distal end portion, and has a tapered portion having a shape of a part of a cone whose rotation axis is the central axis of the distal end portion and whose apex angle is θ. Is a punch-shaped measuring method for measuring the distance Δd by a measuring device including a clamp mechanism, an imaging device, a measuring unit, and a calculating unit, wherein the clamp mechanism grips the punch, and the imaging device Step B for picking up an image of the punch from a direction orthogonal to the central axis of the main body, and the measuring unit is closest to the tip of the connecting portion between the main body and the tapered portion from the image point Step C of measuring the distance ΔX along the central axis of the main body between the farthest point, and the calculation unit calculates the apex angle θ, the measurement result of the distance ΔX, and the formula Δd = ΔX × 1 / 2 × tan (θ / 2) and a step D for calculating the distance Δd based on:

このような方法によれば、距離ΔＸの計測結果から、Δｄ、すなわちポンチにおける本体と先端部との間の同芯度を算出することができる。ここで、距離ΔＸは距離Δｄより大きな値となることから、上記方法によれば、直接距離Δｄを計測する場合より高精度に距離Δｄを求めることができる。上記計測方法においては、前記ステップＢと前記ステップＤとの間に、前記計測部が、前記画像から前記頂角θを計測するステップをさらに有していてもよい。 According to such a method, Δd, that is, the concentricity between the main body and the tip of the punch can be calculated from the measurement result of the distance ΔX. Here, since the distance ΔX is larger than the distance Δd, according to the above method, the distance Δd can be obtained with higher accuracy than when the distance Δd is directly measured. In the measurement method, the measurement unit may further include a step of measuring the apex angle θ from the image between Step B and Step D.

上記ポンチ形状の計測方法においては、前記ステップＣの後に、前記クランプ機構が前記ポンチを回転させるステップＥを有し、前記ステップＣにおける前記距離ΔＸの計測値が最大となるまで前記ステップＥ、前記ステップＢ、前記ステップＣを繰り返し、前記距離ΔＸの計測値が最大となる状態で前記ステップＤを行うことが好ましい。 In the punch shape measuring method, after the step C, the clamp mechanism includes a step E in which the punch is rotated, and the step E, the measurement until the measured value of the distance ΔX in the step C reaches a maximum. Preferably, Step B and Step C are repeated, and Step D is performed in a state where the measured value of the distance ΔX is maximized.

ポンチの本体の中心軸と直交する方向からポンチを撮像して得られた画像においては、距離ΔＸが最大となるときに、本体の中心軸と先端部の中心軸との間の距離が上記距離Δｄ（同芯度）に一致する。上記のような方法によれば、あらかじめポンチを上記のような状態におかなくとも、ステップＥ、ステップＢ、ステップＣを繰り返すことによって、距離Δｄを算出するのに最適な画像、すなわち距離ΔＸが最大となる画像を撮像することができる。そして、その後のステップＤによって距離Δｄ、すなわちポンチにおける本体と先端部との間の同芯度を算出することができる。 In the image obtained by imaging the punch from the direction orthogonal to the central axis of the punch body, the distance between the central axis of the main body and the central axis of the tip is the above distance when the distance ΔX is maximum. It corresponds to Δd (concentricity). According to the method as described above, even if the punch is not in the above-described state in advance, by repeating Step E, Step B, and Step C, an optimum image for calculating the distance Δd, that is, the distance ΔX is obtained. The maximum image can be taken. Then, in the subsequent step D, the distance Δd, that is, the concentricity between the main body and the tip portion of the punch can be calculated.

上記ポンチ形状の計測方法において、前記頂角θは、０＜θ≦２×ｔａｎ^-1（１／５）を満たすことが好ましい。 In the punch shape measuring method, the apex angle θ preferably satisfies 0 <θ ≦ 2 × tan ⁻¹ (1/5).

頂角θが上記範囲にあると、式Δｄ＝ΔＸ×１／２×ｔａｎ（θ／２）より、ΔＸ／Δｄ≧１０となる。よって、距離Δｄを、これより一桁以上大きな距離ΔＸから算出することができることとなり、距離Δｄの計測制度を一桁以上向上させることができる。 When the apex angle θ is in the above range, ΔX / Δd ≧ 10 from the equation Δd = ΔX × 1/2 × tan (θ / 2). Therefore, the distance Δd can be calculated from the distance ΔX that is one digit or more larger than this, and the measurement system of the distance Δd can be improved by one digit or more.

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings shown below, the dimensions and ratios of the components are appropriately different from the actual ones in order to make the components large enough to be recognized on the drawings.

（計測装置）
図１は、本発明の実施形態に係る計測装置１００の構成を示す概略図である。計測装置１００は、極細の丸棒状のポンチ６の外形寸法を光学的に計測する装置であり、ポンチ６をＸ軸に平行に把持するクランプ機構３０と、クランプ機構３０が上面に配設されたテーブル３１と、把持されたポンチ６の中心軸６１ａに直交するＺ軸方向からポンチ６を撮像する撮像装置３５とを備えている。 (Measurement device)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a measurement apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. The measuring device 100 is a device that optically measures the external dimensions of a very thin round bar-like punch 6. A table 31 and an imaging device 35 that images the punch 6 from the Z-axis direction orthogonal to the central axis 61a of the gripped punch 6 are provided.

ここで、本実施形態で計測されるポンチ６について説明する。図１及び図３に示すように、ポンチ６は、基本的には細長い丸棒状の形状をしている。図５（ａ）は、ポンチ６の先端部分を拡大して示す側面図であり、図５（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ同一のポンチ６を図５（ａ）から所定の角度だけ回転させたときの側面図である。これらの図に示すように、ポンチ６は、円柱状の本体６１と、同じく円柱状の先端部６３と、本体６１と先端部６３とをつなぐテーパ部６２とを有するように先端部分が加工されている。 Here, the punch 6 measured in this embodiment will be described. As shown in FIGS. 1 and 3, the punch 6 basically has an elongated round bar shape. FIG. 5A is an enlarged side view showing the front end portion of the punch 6, and FIGS. 5B and 5C respectively rotate the same punch 6 by a predetermined angle from FIG. 5A. It is a side view when letting it be. As shown in these drawings, the punch 6 has a tip portion processed so as to have a cylindrical main body 61, a cylindrical tip portion 63, and a tapered portion 62 that connects the main body 61 and the tip portion 63. ing.

先端部６３の直径は、本体６１の直径より小さくなっている。本体６１の直径としては、例えば４００μｍ〜１５００μｍ程度とすることができる。先端部６３の直径は、ポンチ６によって開けられる孔の径に応じて設定し、例えば１０〜１００μｍ程度とする。本体６１及び先端部６３は「円柱状」であれば足り、厳密に「円柱」である必要はない。本発明における「円柱状」とは、円柱に含まれる曲面状の側面を有した形状をいい、上面や底面は必ずしも中心軸に垂直な平面でなくともよく、また平面ではなく例えば凹凸を有していてもよい。 The diameter of the tip portion 63 is smaller than the diameter of the main body 61. The diameter of the main body 61 can be about 400 μm to 1500 μm, for example. The diameter of the tip 63 is set according to the diameter of the hole opened by the punch 6 and is, for example, about 10 to 100 μm. The main body 61 and the tip 63 need only be “cylindrical” and need not be strictly “cylindrical”. The “cylindrical shape” in the present invention refers to a shape having a curved side surface included in a circular cylinder, and the upper surface and the bottom surface do not necessarily have to be a plane perpendicular to the central axis. It may be.

ここで、本体６１の中心軸６１ａと先端部６３の中心軸６３ａとは互いに平行である。中心軸６１ａと中心軸６３ａとは、ポンチ６による穿孔位置精度を確保するために一致していることが好ましいが、本実施形態では、中心軸６１ａと中心軸６３ａとが距離Δｄだけ離れて（ずれて）いるものとし（図５（ｃ）参照）、当該距離Δｄを計測装置１００によって計測するものとする。上記距離Δｄは、同芯度とも呼ばれる。また、テーパ部６２は、中心軸６３ａを回転軸とし、頂角がθであるような円錐の一部の形状をもつ。テーパ部６２と本体６１との接続部がつくる面は、先端部６３の中心軸６３ａが本体６１の中心軸６１ａとずれていることに起因して、回転軸（中心軸６３ａ）と垂直とはならず、その形状は楕円をなす。本実施形態における頂角θは、約２０°である。 Here, the central axis 61a of the main body 61 and the central axis 63a of the distal end portion 63 are parallel to each other. The center axis 61a and the center axis 63a preferably coincide with each other in order to ensure the accuracy of the drilling position by the punch 6, but in this embodiment, the center axis 61a and the center axis 63a are separated by a distance Δd ( The distance Δd is measured by the measuring device 100 (see FIG. 5C). The distance Δd is also called concentricity. Further, the taper portion 62 has a part of a cone having a central axis 63a as a rotation axis and an apex angle of θ. The surface formed by the connecting portion between the tapered portion 62 and the main body 61 is perpendicular to the rotation axis (the central axis 63a) because the central axis 63a of the tip portion 63 is displaced from the central axis 61a of the main body 61. Rather, its shape is an ellipse. The apex angle θ in the present embodiment is about 20 °.

図１に戻り、撮像装置３５は、Ｚ軸に略平行な面を持つ支持台５１と、この面に設けられたステッピングモータ５２（図２参照）を介してＺ軸方向に平行移動可能に取り付けられたテーブル３２と、テーブル３２に固定された撮像手段としての２つのカメラユニット３６，３７とを備えている。テーブル３２には、カメラユニット３６，３７にそれぞれ対向して配置された２つの光源３３，３４が固定されている。 Returning to FIG. 1, the imaging device 35 is attached to be movable in the Z-axis direction via a support base 51 having a surface substantially parallel to the Z-axis and a stepping motor 52 (see FIG. 2) provided on this surface. The table 32 and two camera units 36 and 37 as imaging means fixed to the table 32 are provided. Two light sources 33 and 34 are fixed to the table 32 so as to face the camera units 36 and 37, respectively.

上記構成を、図２を用いて詳述する。図２は、撮像装置３５及びクランプ機構３０の一部を示す側面図である。この図の視点からは、カメラユニット３６及び光源３３が隠れて見えないため描かれていないが、これらの構成及び相対位置関係は、カメラユニット３７及び光源３４のそれと同様である。 The above configuration will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a side view showing a part of the imaging device 35 and the clamp mechanism 30. From the viewpoint of this figure, the camera unit 36 and the light source 33 are not drawn because they are hidden, but their configuration and relative positional relationship are the same as those of the camera unit 37 and the light source 34.

カメラユニット３６，３７は、例えば、撮像素子としてのＣＣＤと、ポンチ６の計測箇所を拡大する対物レンズ３９とを用いて構成される。カメラユニット３６とカメラユニット３７とは、撮像時の倍率が異なるように構成されている。対物レンズ３９は、カメラユニット３７（３６）の先端部に配置されており、計測時にはポンチ６に対向する。ポンチ６を挟んで対物レンズ３９の反対側には、ポンチ６に光を照射する光源３４（３３）が配置されている。光源３３，３４には、例えば、高輝度が得られるハロゲンランプなどが用いられ、カメラユニット３６，３７の撮像倍率に応じてそれぞれ照明輝度が設定されている。 The camera units 36 and 37 are configured using, for example, a CCD as an image sensor and an objective lens 39 that enlarges the measurement location of the punch 6. The camera unit 36 and the camera unit 37 are configured to have different magnifications during imaging. The objective lens 39 is disposed at the tip of the camera unit 37 (36) and faces the punch 6 at the time of measurement. A light source 34 (33) for irradiating the punch 6 with light is disposed on the opposite side of the objective lens 39 across the punch 6. As the light sources 33 and 34, for example, a halogen lamp capable of obtaining high brightness is used, and the illumination brightness is set according to the imaging magnification of the camera units 36 and 37, respectively.

ここで、カメラユニット３６のＣＣＤとしては、例えば２３０万画素、画素ピッチ４．４μｍ、分解能０．１μｍのものを用いることができ、対物レンズ３９を含む光学系と組み合わせて、拡大倍率５０倍、撮像視野１００μｍ角、焦点深度１μｍに設定されている。また、カメラユニット３７のＣＣＤとしては、例えば４００万画素、画素ピッチ６μｍ、分解能０．６μｍのものを用いることができ、対物レンズ３９を含む光学系と組み合わせて、拡大倍率１０倍、撮像視野１．２ｍｍ角、焦点深度１７μｍに設定されている。 Here, as the CCD of the camera unit 36, for example, a CCD having 2.3 million pixels, a pixel pitch of 4.4 μm, and a resolution of 0.1 μm can be used, and in combination with an optical system including the objective lens 39, an enlargement magnification of 50 times, The imaging field of view is set to 100 μm square and the focal depth is 1 μm. As the CCD of the camera unit 37, for example, a CCD having 4 million pixels, a pixel pitch of 6 μm, and a resolution of 0.6 μm can be used. In combination with an optical system including the objective lens 39, the magnification is 10 times and the imaging field of view 1 .2 mm square and depth of focus of 17 μm.

カメラユニット３６，３７の焦点調整は、撮像装置３５が備えるオートフォーカス機構３８によって行う。オートフォーカス機構３８は、図２に示すステッピングモータ５２を有している。そして、オートフォーカス機構３８は、このステッピングモータ５２を用いてテーブル３２をＺ軸方向に移動させ、ポンチ６と対物レンズ３９との距離を変化させることにより、カメラユニット３６，３７の焦点を調整する。ステッピングモータ５２に代えて、リニアモータ、エアシリンダ、マイクロメータ等を利用したモータを用いてもよい。また、オートフォーカス機構３８は、対物レンズ３９の位置を微調整するために、対物レンズ３９の近傍に、ステッピングモータとギヤを組み合わせたモータ、ボイスコイルモータとバネを組み合わせたモータ、ピエゾアクチュエータ等をさらに備えていてもよい。 The focus adjustment of the camera units 36 and 37 is performed by an autofocus mechanism 38 provided in the imaging device 35. The autofocus mechanism 38 has a stepping motor 52 shown in FIG. The autofocus mechanism 38 adjusts the focus of the camera units 36 and 37 by moving the table 32 in the Z-axis direction using the stepping motor 52 and changing the distance between the punch 6 and the objective lens 39. . Instead of the stepping motor 52, a motor using a linear motor, an air cylinder, a micrometer, or the like may be used. The autofocus mechanism 38 is provided with a motor combining a stepping motor and gear, a motor combining a voice coil motor and a spring, a piezo actuator, etc. in the vicinity of the objective lens 39 in order to finely adjust the position of the objective lens 39. Furthermore, you may provide.

図１に戻り、計測装置１００は、把持されたポンチ６の少なくとも一部が各カメラユニット３６，３７と各光源３３，３４との間の各光軸３３ａ，３４ａ上に位置するように、テーブル３１をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる駆動部（図示省略）を備えている。駆動部は、Ｘ軸モータとＹ軸モータとから構成される。Ｘ軸モータ及びＹ軸モータには、例えば、サーボモータやパルスモータが用いられる。 Returning to FIG. 1, the measuring apparatus 100 is arranged so that at least a part of the gripped punch 6 is positioned on the optical axes 33 a and 34 a between the camera units 36 and 37 and the light sources 33 and 34. A drive unit (not shown) for moving 31 in the X-axis direction and the Y-axis direction is provided. The drive unit includes an X-axis motor and a Y-axis motor. For example, a servo motor or a pulse motor is used as the X-axis motor and the Y-axis motor.

さらに、計測装置１００は、計測装置１００の各部を制御する制御装置４０を備えている。制御装置４０は、本発明の計測部及び算出部に対応するＣＰＵ４１と、ＥＰＲＯＭなどからなるメモリ４２と、画像処理部４３と、Ｘ軸モータ制御部４４と、Ｙ軸モータ制御部４５と、クランプ機構３０のモータ２９の制御を行うモータ制御部４６と、を備えている。制御装置４０は、例えばパーソナルコンピュータ等を活用して構成する。 Furthermore, the measurement device 100 includes a control device 40 that controls each unit of the measurement device 100. The control device 40 includes a CPU 41 corresponding to the measurement unit and the calculation unit of the present invention, a memory 42 such as an EPROM, an image processing unit 43, an X-axis motor control unit 44, a Y-axis motor control unit 45, and a clamp. And a motor control unit 46 that controls the motor 29 of the mechanism 30. The control device 40 is configured using a personal computer or the like, for example.

次に、クランプ機構３０について、図３を用いて説明する。図３は、クランプ機構３０の構造を示す概略斜視図である。クランプ機構３０は、ポンチ６を把持する把持部１０と、把持されたポンチ６の姿勢を調整する姿勢調整部２０と、把持部１０と姿勢調整部２０とを一体として軸支する軸受け２７と、把持部１０と姿勢調整部２０とを一体として回転させる回転駆動部としてのモータ２９とを備えている。モータ２９には、例えば、サーボモータやパルスモータを用いることができる。 Next, the clamp mechanism 30 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic perspective view showing the structure of the clamp mechanism 30. The clamp mechanism 30 includes a gripping unit 10 that grips the punch 6, a posture adjusting unit 20 that adjusts the posture of the gripped punch 6, a bearing 27 that pivotally supports the gripping unit 10 and the posture adjusting unit 20, and A motor 29 is provided as a rotation drive unit that rotates the gripping unit 10 and the posture adjustment unit 20 together. As the motor 29, for example, a servo motor or a pulse motor can be used.

軸受け２７とモータ２９との間には、姿勢調整部２０の原点位置を検出する位置検出機構２８と、モータ２９の回転軸と姿勢調整部２０とを軸受け２７を介して連結するスリーブ状の連結部２９ａとが設けられている。上記の各構成は、支持プレート２５の表面にそれぞれ配設されている。 Between the bearing 27 and the motor 29, a position detection mechanism 28 that detects the origin position of the posture adjustment unit 20, and a sleeve-like connection that connects the rotation shaft of the motor 29 and the posture adjustment unit 20 via the bearing 27. A portion 29a is provided. Each of the above components is disposed on the surface of the support plate 25.

位置検出機構２８は、位置検出用のプレート（ドグ板）２８ａと、ドグ板２８ａの取り付け部２８ｂと、原点センサ２８ｃとから構成されている。軸受け２７により回転可能に軸支された姿勢調整部２０の一方の軸（不図示）に取り付け部２８ｂが固定されている。原点センサ２８ｃは、例えば、発光部（不図示）と受光部（不図示）とが対向配置されたフォトマイクロセンサを用い、取り付け部２８ｂに取り付けられたドグ板２８ａが上記発光部と上記受光部との間を横切るように支持プレート２５の表面に配設されている。上記発光部と上記受光部との間の光軸をドグ板２８ａが遮蔽することにより、原点位置が検出される。本実施形態では検出位置精度３０μｍのフォトマイクロセンサを用いた。回転角度に直すと０．１°の精度で原点を検出可能である。 The position detection mechanism 28 includes a position detection plate (dog plate) 28a, an attachment portion 28b of the dog plate 28a, and an origin sensor 28c. An attachment portion 28b is fixed to one shaft (not shown) of the posture adjusting portion 20 that is rotatably supported by the bearing 27. The origin sensor 28c uses, for example, a photomicrosensor in which a light emitting unit (not shown) and a light receiving unit (not shown) are arranged to face each other. Is disposed on the surface of the support plate 25 so as to cross between the two. The origin position is detected by the dog plate 28a shielding the optical axis between the light emitting unit and the light receiving unit. In this embodiment, a photomicrosensor having a detection position accuracy of 30 μm is used. When the rotation angle is converted, the origin can be detected with an accuracy of 0.1 °.

把持部１０は、受け台アーム１１と、受け台アーム１１の一方の端部１１ａに取り付けられた受け台１と、Ｔ字形状の押さえ部アーム１２と、その端部１２ａに取り付けられた押さえ部５と、を備えている。受け台１は、ポンチ６を導くためのＶ字形状の溝を有している。これに対向する押さえ部５は、受け台１の上記溝に配置されたポンチ６に上から当接するよう、受け台１の溝に対応するような下に凸のＶ字形状をなしている。当該下に凸のＶ字形状は、先端部が平らに潰れており、この平らな部位がポンチ６に当接する。従って、ポンチ６は、受け台１の溝と、押さえ部５の平らな先端部とによって把持される。 The grip 10 includes a cradle arm 11, a cradle 1 attached to one end 11a of the cradle arm 11, a T-shaped presser arm 12, and a presser attached to the end 12a. 5 is provided. The cradle 1 has a V-shaped groove for guiding the punch 6. The pressing portion 5 facing this has a V-shape that protrudes downward so as to correspond to the groove of the cradle 1 so as to abut on the punch 6 disposed in the groove of the cradle 1 from above. In the downwardly convex V-shape, the tip portion is flattened, and the flat portion abuts on the punch 6. Accordingly, the punch 6 is gripped by the groove of the cradle 1 and the flat tip portion of the pressing portion 5.

ここで、押さえ部アーム１２は、図示しないばねによって、Ｔ字形状の支柱の根元を支点として、押さえ部５が受け台１に当接する方向に付勢されている。この弾性力を利用して、ポンチ６は、受け台１と押さえ部５とにより把持される。 Here, the pressing portion arm 12 is urged by a spring (not shown) in a direction in which the pressing portion 5 comes into contact with the cradle 1 with the base of the T-shaped support column as a fulcrum. The punch 6 is gripped by the cradle 1 and the pressing portion 5 using this elastic force.

姿勢調整部２０は、受け台アーム１１をガイドするアームガイド１６と、受け台アーム１１の他方の端部１１ｂを支持する位置調整部としての中空のブロック２１と、を備えている。また、アームガイド１６とブロック２１とが配設された回転テーブル１８と、軸受け２７に軸支されると共にブロック２１が取り付けられる回転プレート２４と、を備えている。 The posture adjustment unit 20 includes an arm guide 16 that guides the cradle arm 11 and a hollow block 21 that serves as a position adjustment unit that supports the other end 11 b of the cradle arm 11. Further, the rotary table 18 in which the arm guide 16 and the block 21 are disposed, and the rotary plate 24 that is supported by the bearing 27 and to which the block 21 is attached are provided.

従って、モータ２９を駆動すれば、軸受け２７に軸支された回転プレート２４が回転する。回転プレート２４には、ブロック２１を介して回転テーブル１８が固定されているので、ブロック２１とアームガイド１６とに支持された受け台アーム１１が回転する。すなわち、ポンチ６を把持部１０に把持した状態でモータ２９の回転軸を中心として回転可能な構成となっている。 Therefore, when the motor 29 is driven, the rotating plate 24 supported by the bearing 27 rotates. Since the rotary table 18 is fixed to the rotary plate 24 via the block 21, the cradle arm 11 supported by the block 21 and the arm guide 16 rotates. That is, the punch 6 can be rotated around the rotation axis of the motor 29 in a state where the punch 6 is held by the holding unit 10.

（計測方法）
次に、計測装置１００を用いた計測方法について説明する。図４は、計測装置１００を用いてポンチ６における距離Δｄ（同芯度）を計測する際の工程図である。以下、図４の工程図に沿って説明する。 (Measurement method)
Next, a measurement method using the measurement apparatus 100 will be described. FIG. 4 is a process diagram when measuring the distance Δd (concentricity) in the punch 6 using the measuring device 100. Hereinafter, it demonstrates along the process drawing of FIG.

ステップＳ１では、クランプ機構３０にポンチ６を取り付ける。まず、クランプ機構３０に、上記した機構により把持部１０においてポンチ６を把持させ、ポンチ６の中心軸６１ａとモータ２９の回転軸とが合致するように姿勢調整部２０を調整する。実際の調整方法としては、クランプ機構３０にポンチ６を把持させた上で回転させ、その状態を撮像装置３５により撮像して中心軸６１ａのぶれがないかチェックする作業を繰り返して行う。このステップＳ１は、本発明におけるステップＡに対応する。 In step S 1, the punch 6 is attached to the clamp mechanism 30. First, the punch mechanism 6 is gripped by the clamp mechanism 30 by the above-described mechanism by the clamp mechanism 30, and the posture adjusting section 20 is adjusted so that the central axis 61 a of the punch 6 and the rotation axis of the motor 29 are matched. As an actual adjustment method, the punch mechanism 6 is gripped by the clamp mechanism 30 and rotated, and the state of taking an image of the state by the imaging device 35 and checking whether the center axis 61a is shaken is repeatedly performed. This step S1 corresponds to step A in the present invention.

なお、ポンチの取り付けに際しては、あらかじめ先端部６３の中心軸６３ａが本体６１の中心軸６１ａに対してどの方向にずれているのかを把握して取り付ける必要はない。 When attaching the punch, it is not necessary to grasp in advance in which direction the center axis 63a of the tip 63 is displaced from the center axis 61a of the main body 61.

続くステップＳ２では、クランプ機構３０を所定位置へ移動させる。このステップは、制御装置４０を操作して計測装置１００を動作させることによって行われる。まず、ＣＰＵ４１は、メモリ４２に入力された測定プログラムに基づいてＸ軸モータ制御部４４とＹ軸モータ制御部４５とに制御信号を送る。Ｘ軸モータ制御部４４とＹ軸モータ制御部４５は、制御信号に基づいてＸ軸モータ、Ｙ軸モータを駆動して例えば光軸３３ａ上にポンチ６の測定箇所が位置するように、テーブル３１を移動させる。 In subsequent step S2, the clamp mechanism 30 is moved to a predetermined position. This step is performed by operating the measuring device 100 by operating the control device 40. First, the CPU 41 sends control signals to the X-axis motor control unit 44 and the Y-axis motor control unit 45 based on the measurement program input to the memory 42. The X-axis motor control unit 44 and the Y-axis motor control unit 45 drive the X-axis motor and the Y-axis motor based on the control signal so that, for example, the measurement location of the punch 6 is positioned on the optical axis 33a. Move.

ここで、Ｘ軸モータ制御部４４とＹ軸モータ制御部４５は、光軸３４ａ上にポンチ６の測定箇所が位置するように、テーブル３１を移動させてもよい。ポンチ６を光軸３３ａ上に位置させるか、光軸３４ａ上に位置させるかは、計測する部位の範囲によって決定される。すなわち、例えば極めて狭い範囲の微細な加工部位の形状を計測する場合は、５０倍の倍率をもつカメラユニット３６によって撮像を行うために光軸３３ａ上に位置させ、より広い範囲の形状を計測するような場合は、１０倍の倍率をもつカメラユニット３７によって撮像を行うために光軸３４ａ上に位置させる。 Here, the X-axis motor control unit 44 and the Y-axis motor control unit 45 may move the table 31 so that the measurement location of the punch 6 is positioned on the optical axis 34a. Whether the punch 6 is positioned on the optical axis 33a or the optical axis 34a is determined by the range of the part to be measured. That is, for example, when measuring the shape of a very small processing region in a very narrow range, it is positioned on the optical axis 33a in order to capture an image with the camera unit 36 having a magnification of 50 times, and the shape in a wider range is measured. In such a case, the camera unit 37 having a magnification of 10 times is positioned on the optical axis 34a for imaging.

次に、ステップＳ３では、撮像装置３５により、ポンチ６の中心軸６１ａと直交する方向からポンチ６の画像を撮像する。このステップＳ３は、本発明におけるステップＢに対応する。このステップでは、まずオートフォーカス機構３８によりオートフォーカスが実行される。すなわち、ＣＰＵ４１が、オートフォーカス機構３８に制御信号を送り、光源３３によって照明されたポンチ６にカメラユニット３６の焦点が合うようにオートフォーカス機構３８を駆動する。より詳しくは、カメラユニット３６によって撮像された画像情報に基づいて画像処理部４３がポンチ６の外形を特定し、外形線が所定のシャープネスを得られるようにオートフォーカス機構３８に含まれるステッピングモータ５２を駆動して焦点合わせを行う。 Next, in step S 3, the image of the punch 6 is captured by the imaging device 35 from the direction orthogonal to the central axis 61 a of the punch 6. This step S3 corresponds to step B in the present invention. In this step, first, autofocus is executed by the autofocus mechanism 38. That is, the CPU 41 sends a control signal to the autofocus mechanism 38 and drives the autofocus mechanism 38 so that the punch 6 illuminated by the light source 33 is focused on the camera unit 36. More specifically, the image processing unit 43 specifies the outer shape of the punch 6 based on the image information captured by the camera unit 36, and the stepping motor 52 included in the autofocus mechanism 38 so that the outer line can obtain a predetermined sharpness. To focus.

焦点合わせの際には、対物レンズ３９の近傍に組み込まれたモータによって対物レンズ３９を同時に駆動してさらに微調整してもよい。なお、焦点が規格範囲以上にずれていてオートフォーカス機構３８が機能しない場合や、計測装置１００がオートフォーカス機構３８をもたない場合は、手動で焦点を合わせてもよい。 At the time of focusing, the objective lens 39 may be simultaneously driven by a motor incorporated in the vicinity of the objective lens 39 for further fine adjustment. In addition, when the focus is shifted beyond the standard range and the autofocus mechanism 38 does not function, or when the measuring apparatus 100 does not have the autofocus mechanism 38, the focus may be manually adjusted.

この状態で、撮像装置３５に含まれるカメラユニット３６によるポンチ６の撮像が行われる。本実施形態では、ポンチ６のうち、図５（ａ）に示すような先端部分を撮像する。今、この撮像機会においては、図５（ａ）のように、本体６１の中心軸６１ａと先端部６３の中心軸６３ａとが重なった状態の画像が撮像されたものとする。すなわち、ポンチ６が、撮像装置３５からは同芯ずれが認識されないような向きでクランプ機構３０に把持されていたものとする。これは、対物レンズ３９と本体６１の中心軸６１ａとを結ぶ線上に先端部６３の中心軸６３ａが位置するような場合である。 In this state, the punch 6 is imaged by the camera unit 36 included in the imaging device 35. In the present embodiment, an image of the tip portion of the punch 6 as shown in FIG. Now, at this imaging opportunity, as shown in FIG. 5A, it is assumed that an image in which the central axis 61a of the main body 61 and the central axis 63a of the tip 63 overlap is captured. That is, it is assumed that the punch 6 is gripped by the clamp mechanism 30 in such a direction that the concentric deviation is not recognized from the imaging device 35. This is a case where the central axis 63a of the tip 63 is positioned on a line connecting the objective lens 39 and the central axis 61a of the main body 61.

次に、ステップＳ４では、ステップＳ３で得られた画像をもとに、頂角θを計測する。このステップは次のように行われる。まず、画像処理部４３は、撮像された画像情報をビットマップデータに変換して計測部としてのＣＰＵ４１に送る。ＣＰＵ４１は、このビットマップデータからテーパ部６２の外形線を抽出し、その傾きから頂角θを演算する。こうして得られた頂角θのデータは、メモリ４２に格納される。なお、ポンチ６の加工過程や事前の検査工程などからあらかじめ頂角θが明らかとなっている場合には、このステップは省略することができる。 Next, in step S4, the apex angle θ is measured based on the image obtained in step S3. This step is performed as follows. First, the image processing unit 43 converts the captured image information into bitmap data and sends it to the CPU 41 as a measurement unit. The CPU 41 extracts the outline of the taper portion 62 from this bitmap data, and calculates the apex angle θ from the inclination. The data of the vertex angle θ thus obtained is stored in the memory 42. It should be noted that this step can be omitted when the apex angle θ is previously known from the punching process or the prior inspection process.

次に、ステップＳ５では、ステップＳ３で得られた画像をもとに、距離ΔＸを計測する。距離ΔＸは、本体６１とテーパ部６２との接続部のうち、先端部６３から最も近い点６０ａと最も遠い点６０ｂとの間の、本体６１の中心軸６１ａに平行な座標軸に沿った距離である。ここで、接続部とは、本体６１とテーパ部６２とを区画する、ポンチ６を一周する線状の部分である。本体６１と先端部６３との間に同芯ずれがある場合は、この接続部は楕円となる。このステップＳ５は、本発明におけるステップＣに対応する。 Next, in step S5, the distance ΔX is measured based on the image obtained in step S3. The distance ΔX is a distance along the coordinate axis parallel to the central axis 61a of the main body 61 between the point 60a closest to the tip end portion 63 and the point 60b farthest from the connecting portion between the main body 61 and the tapered portion 62. is there. Here, the connecting portion is a linear portion that divides the main body 61 and the tapered portion 62 and makes a round around the punch 6. When there is a misalignment between the main body 61 and the distal end portion 63, the connection portion is an ellipse. This step S5 corresponds to step C in the present invention.

このステップは次のように行われる。まず、画像処理部４３は、撮像された画像情報をビットマップデータに変換して計測部としてのＣＰＵ４１に送る。ＣＰＵ４１は、画像処理部４３から送られたビットマップデータから上記最も近い点６０ａ及び最も遠い点６０ｂを抽出し、その位置情報から距離ΔＸを演算する。こうして得られた距離ΔＸのデータは、メモリ４２に格納される。今得られている図５（ａ）の画像においては、上記最も近い点６０ａは、上述した接続部と本体６１の中心軸６１ａとの交点である。また、上記最も遠い点６０ｂは、上述した接続部のうち、ポンチ６の外形線にかかる位置の点である。 This step is performed as follows. First, the image processing unit 43 converts the captured image information into bitmap data and sends it to the CPU 41 as a measurement unit. The CPU 41 extracts the nearest point 60a and the farthest point 60b from the bitmap data sent from the image processing unit 43, and calculates the distance ΔX from the position information. The data of the distance ΔX obtained in this way is stored in the memory 42. In the image of FIG. 5A obtained now, the closest point 60 a is the intersection of the connecting portion described above and the central axis 61 a of the main body 61. Further, the farthest point 60b is a point at a position on the outline of the punch 6 in the connecting portion described above.

次に、ステップＳ６では、ステップＳ５で得られた距離ΔＸが最大値であるか否かを判断し、最大値である場合にはステップＳ８へ進み、それ以外の場合にはステップＳ７へ進む。今、図５（ａ）の画像からはΔＸが最大値であるか否かを判断できないのでステップＳ７へ進む。 Next, in step S6, it is determined whether or not the distance ΔX obtained in step S5 is the maximum value. If it is the maximum value, the process proceeds to step S8. Otherwise, the process proceeds to step S7. Since it cannot be determined from the image in FIG. 5A whether ΔX is the maximum value, the process proceeds to step S7.

ステップＳ７では、ポンチ６を所定の角度だけ回転させる。このステップは、制御装置４０が、モータ制御部４６に制御信号を送り、ポンチ６を所定の角度だけ回転させるようにモータ２９を駆動することによって行われる。ポンチ６の回転角度は任意に決めることができ、例えば１０°とすることができる。このステップＳ７は、本発明におけるステップＥに対応する。 In step S7, the punch 6 is rotated by a predetermined angle. This step is performed by the control device 40 sending a control signal to the motor control unit 46 and driving the motor 29 so as to rotate the punch 6 by a predetermined angle. The rotation angle of the punch 6 can be arbitrarily determined, for example, 10 °. This step S7 corresponds to step E in the present invention.

こうしてポンチ６を回転させ、撮像装置３５に対する姿勢を変えた後、再び撮像（ステップＳ３）、頂角θの計測（ステップＳ４）、距離ΔＸの計測（ステップＳ５）を行う。この撮像機会においては、図５（ｂ）のように、本体６１の中心軸６１ａと先端部６３の中心軸６３ａとがずれた状態の画像が撮像される。このように中心軸６１ａと中心軸６３ａとがずれるのは、図５（ａ）の状態からポンチ６を回転させていることによる。また、この回転の結果、図５（ｂ）における距離ΔＸは、図５（ａ）における距離ΔＸより大きくなる。 After rotating the punch 6 and changing the posture with respect to the imaging device 35, the imaging is performed again (step S3), the apex angle θ is measured (step S4), and the distance ΔX is measured (step S5). In this imaging opportunity, as shown in FIG. 5B, an image in a state where the central axis 61a of the main body 61 and the central axis 63a of the distal end portion 63 are shifted is captured. The reason why the central axis 61a and the central axis 63a are displaced in this way is that the punch 6 is rotated from the state shown in FIG. As a result of this rotation, the distance ΔX in FIG. 5B becomes larger than the distance ΔX in FIG.

次に、再びステップＳ６においてステップＳ５で得られた距離ΔＸが最大値であるか否かを判断する。距離ΔＸが最大値でなければ、再びポンチ６の回転（ステップＳ７）、撮像（ステップＳ３）、頂角θの計測（ステップＳ４）、距離ΔＸの計測（ステップＳ５）という一連のステップを行う。 Next, it is determined again in step S6 whether or not the distance ΔX obtained in step S5 is the maximum value. If the distance ΔX is not the maximum value, a series of steps of rotating the punch 6 (step S7), imaging (step S3), measuring the apex angle θ (step S4), and measuring the distance ΔX (step S5) are performed again.

距離ΔＸが最大となる場合には、図５（ｃ）に示すような画像が撮像される。すなわち、本体６１とテーパ部６２との接続部がなす楕円と撮像方向とが平行となる場合であり、このときの接続部は、先端部６３から最も近い点６０ａと最も遠い点６０ｂとを結ぶ直線として観察される。そして、本体６１の中心軸６１ａから先端部６３の中心軸６３ａに向かう方向は、撮像方向に直交するので、このとき撮像された画像における中心軸６１ａと中心軸６３ａとのずれ量が、距離Δｄ、すなわち同芯度に相当する。 When the distance ΔX is maximum, an image as shown in FIG. 5C is captured. That is, this is a case where the ellipse formed by the connecting portion between the main body 61 and the tapered portion 62 is parallel to the imaging direction, and the connecting portion at this time connects the point 60a closest to the tip 63 and the point 60b farthest from the tip 63. Observed as a straight line. Since the direction from the central axis 61a of the main body 61 to the central axis 63a of the tip 63 is orthogonal to the imaging direction, the amount of deviation between the central axis 61a and the central axis 63a in the image captured at this time is the distance Δd. That is, it corresponds to concentricity.

距離ΔＸが最大であるか否かの判断は、上記のように接続部が直線状となっているか否かで行うこともできるし、あるいは、距離ΔＸが最大となる位置をまたいでポンチ６を回転させ、距離ΔＸが増加から減少に転じる位置とすることもできる。 The determination as to whether or not the distance ΔX is maximum can be made based on whether or not the connecting portion is linear as described above, or the punch 6 is moved across the position where the distance ΔX is maximum. It can also be made a position where the distance ΔX turns from increasing to decreasing.

こうしてステップＳ６において距離ΔＸが最大である場合には、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、頂角θ及び距離ΔＸの計測結果を用いて距離Δｄを算出する。このステップが、本発明におけるステップＤに対応する。このステップは、ＣＰＵ４１が、メモリ４２に格納された頂角θ及び距離ΔＸのデータと、あらかじめプログラムされた式Δｄ＝ΔＸ×１／２×ｔａｎ（θ／２）と、によって距離Δｄを算出する。得られた距離Δｄのデータは、メモリ４２に格納される。 When the distance ΔX is maximum in step S6, the process proceeds to step S8. In step S8, the distance Δd is calculated using the measurement results of the apex angle θ and the distance ΔX. This step corresponds to step D in the present invention. In this step, the CPU 41 calculates the distance Δd from the data of the apex angle θ and the distance ΔX stored in the memory 42 and the pre-programmed expression Δd = ΔX × 1/2 × tan (θ / 2). . The obtained distance Δd data is stored in the memory 42.

ここで、図６の模式図を用いて上記式を導く。この図において、図形ＦＣＡＥＧはポンチ６の外形に相当し、三角形ＡＣＥはテーパ部６２に相当する。線分ＦＣと線分ＧＥのいずれからも等距離な位置に中心軸６１ａがあり、線分ＦＣと中心軸６１ａとの距離、及び線分ＧＥと中心軸６１ａとの距離は、いずれもＲである。点Ａを通り、中心軸６１ａに平行な線分が中心軸６３ａであり、中心軸６１ａと中心軸６３ａとの距離はΔｄである。点Ｃと点Ｅの、中心軸６１ａに平行な座標軸に沿った相対距離はΔＸであり、点Ａと点Ｅの、中心軸６１ａに平行な座標軸に沿った相対距離をＴとする。∠ＣＡＢと∠ＥＡＤは、ともに等しくθ／２である。 Here, the above equation is derived using the schematic diagram of FIG. In this figure, the figure FCAEG corresponds to the outer shape of the punch 6, and the triangle ACE corresponds to the tapered portion 62. There is a central axis 61a at a position equidistant from both the line segment FC and the line segment GE, and the distance between the line segment FC and the central axis 61a and the distance between the line segment GE and the central axis 61a are both R. is there. A line segment passing through the point A and parallel to the central axis 61a is the central axis 63a, and the distance between the central axis 61a and the central axis 63a is Δd. The relative distance between the point C and the point E along the coordinate axis parallel to the central axis 61a is ΔX, and the relative distance between the point A and the point E along the coordinate axis parallel to the central axis 61a is T. ∠CAB and ∠EAD are both equal to θ / 2.

この図において、直角三角形ＡＢＣに着目すると、式ｔａｎ（θ／２）＝（Ｒ−Δｄ）／（Ｔ−ΔＸ）が導かれる。また、直角三角形ＡＤＥに着目すると、式ｔａｎ（θ／２）＝（Ｒ＋Δｄ）／Ｔが導かれる。これらの式からＲ及びＴを消去することにより、上記式Δｄ＝ΔＸ×１／２×ｔａｎ（θ／２）が導かれる。このように、距離Δｄは、頂角θ及び距離ΔＸによって表すことができる。 In this figure, when attention is paid to the right triangle ABC, the equation tan (θ / 2) = (R−Δd) / (T−ΔX) is derived. When attention is paid to the right triangle ADE, the equation tan (θ / 2) = (R + Δd) / T is derived. By eliminating R and T from these equations, the above equation Δd = ΔX × 1/2 × tan (θ / 2) is derived. Thus, the distance Δd can be expressed by the apex angle θ and the distance ΔX.

本実施形態では、頂角θは２０°である。今、ステップＳ５における距離ΔＸの計測結果が１０μｍであったとすると、距離Δｄは０．８８μｍと求まる。このように、本実施形態の計測方法によれば、より大きな値の距離ΔＸの計測データから距離Δｄを求めることができるため、距離Δｄ、すなわち同芯度を高精度に計測することができる。 In the present embodiment, the apex angle θ is 20 °. Now, assuming that the measurement result of the distance ΔX in step S5 is 10 μm, the distance Δd is obtained as 0.88 μm. As described above, according to the measurement method of the present embodiment, the distance Δd can be obtained from the measurement data of the larger distance ΔX, and therefore the distance Δd, that is, the concentricity can be measured with high accuracy.

以上のステップを経て、ポンチ６の形状の計測が終了する。 Through the above steps, the measurement of the shape of the punch 6 is completed.

ところで、本実施形態の計測方法によれば、頂角θが０＜θ≦２×ｔａｎ^-1（１／５）を満たす場合に特に高精度の計測を行うことができる。頂角θが上記範囲にあると、式Δｄ＝ΔＸ×１／２×ｔａｎ（θ／２）から、ΔＸ／Δｄ≧１０となる。すなわち、距離Δｄを、これより一桁以上大きな距離ΔＸから算出することができることとなり、距離Δｄの計測制度を一桁以上向上させることができる。頂角θの上記範囲は、０°より大きく、約２２°以下であるような角度範囲に相当する。 By the way, according to the measurement method of the present embodiment, it is possible to perform particularly high-precision measurement when the apex angle θ satisfies 0 <θ ≦ 2 × tan ⁻¹ (1/5). When the apex angle θ is in the above range, ΔX / Δd ≧ 10 from the formula Δd = ΔX × 1/2 × tan (θ / 2). That is, the distance Δd can be calculated from the distance ΔX that is one digit or more larger than this, and the measurement system of the distance Δd can be improved by one digit or more. The above range of the apex angle θ corresponds to an angle range that is greater than 0 ° and not greater than about 22 °.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。例えば上記実施形態以外の変形例は、以下の通りである。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, various deformation | transformation can be added with respect to the said embodiment in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, modifications other than the above embodiment are as follows.

（変形例１）
上記実施形態では、距離ΔＸの最大値が確定した後に距離Δｄの算出を行ったが、ポンチ６を回転させて距離ΔＸを計測するたびに距離Δｄを算出してもよい。すなわち、ステップＳ５とステップＳ６との間にステップＳ８を行ってもよい。そうすると、各々の距離ΔＸに対応して距離Δｄが算出されるが、この場合、最大の距離ΔＸに対応する距離Δｄが本体６１と先端部６３との間の同芯度を表す値となる。 (Modification 1)
In the above embodiment, the distance Δd is calculated after the maximum value of the distance ΔX is determined, but the distance Δd may be calculated every time the punch 6 is rotated and the distance ΔX is measured. That is, step S8 may be performed between step S5 and step S6. Then, the distance Δd is calculated corresponding to each distance ΔX. In this case, the distance Δd corresponding to the maximum distance ΔX is a value representing the concentricity between the main body 61 and the distal end portion 63.

（変形例２）
上記実施形態において示した頂角θやポンチ６の直径等は適宜変更することができる。例えば、ポンチ６の直径は４００μｍより細くてもよいし、数ｍｍないし数ｃｍ程度の太いポンチに対して適用することもできる。また、頂角θは、距離ΔＸが距離Δｄより大きくなる範囲であれば、どのような角度であってもよい。 (Modification 2)
The apex angle θ and the diameter of the punch 6 shown in the above embodiment can be changed as appropriate. For example, the diameter of the punch 6 may be smaller than 400 μm, or the punch 6 can be applied to a thick punch of several mm to several cm. Further, the apex angle θ may be any angle as long as the distance ΔX is larger than the distance Δd.

（変形例３）
上記実施形態は、ＣＰＵ４１が本発明における計測部と算出部を兼ねる構成であるが、これに限定する趣旨ではなく、計測部、算出部に対応する別々の構成要素を備える構成であってもよい。 (Modification 3)
The above embodiment is a configuration in which the CPU 41 serves as both the measurement unit and the calculation unit in the present invention. However, the present invention is not limited to this, and may be configured to include separate components corresponding to the measurement unit and the calculation unit. .

（変形例４）
上記実施形態の計測装置１００において、クランプ機構３０、テーブル３１、撮像装置３５などの各部の配置は、これに限定されない。例えば、図１において、ポンチ６の中心軸６１ａとＺ軸方向とが合致するようにクランプ機構３０をテーブル３１に配置して、ポンチ６の中心軸６１ａに対して垂直な方向に光軸３３ａが来るように、カメラユニット３６と光源３３とを対向配置してもよい。これによれば、ポンチ６をＺ軸方向から受け台１の溝に挿入することとなり、比較的に作業がし易い。 (Modification 4)
In the measurement apparatus 100 of the above-described embodiment, the arrangement of each part such as the clamp mechanism 30, the table 31, and the imaging device 35 is not limited to this. For example, in FIG. 1, the clamp mechanism 30 is arranged on the table 31 so that the central axis 61 a of the punch 6 and the Z-axis direction coincide with each other, and the optical axis 33 a is perpendicular to the central axis 61 a of the punch 6. You may arrange | position the camera unit 36 and the light source 33 so that it may come. According to this, the punch 6 is inserted into the groove of the cradle 1 from the Z-axis direction, and the operation is relatively easy.

（変形例５）
クランプ機構３０の構成は、上記実施形態のようにＶ字形状の溝を有する受け台１を備えたものに限定されず、ポンチ６を把持可能なものであればどのような構成であってもよい。例えば、ポンチ６を３方向から支持する挟持部と、当該挟持部を締め付けてポンチ６を固定する締め付け部とを有するチャックや、万力のように２方向からポンチ６を支持する構成のものを用いることができる。 (Modification 5)
The configuration of the clamp mechanism 30 is not limited to the one having the cradle 1 having the V-shaped groove as in the above embodiment, and any configuration can be used as long as the punch 6 can be gripped. Good. For example, a chuck having a clamping part that supports the punch 6 from three directions and a clamping part that fixes the punch 6 by clamping the clamping part, or a structure that supports the punch 6 from two directions like a vise. Can be used.

本発明の実施形態に係る計測装置の構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of the measuring device which concerns on embodiment of this invention. 撮像装置及びクランプ機構の一部を示す側面図。The side view which shows a part of imaging device and a clamp mechanism. クランプ機構の構造を示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows the structure of a clamp mechanism. 計測装置を用いてポンチにおける距離Δｄ（同芯度）を計測する際の工程図。The process figure at the time of measuring distance (DELTA) d (concentricity) in a punch using a measuring device. （ａ）から（ｃ）は、ポンチを異なる角度に回転させた場合のポンチの先端部分を示す側面図。(A) to (c) is a side view showing a tip portion of a punch when the punch is rotated at a different angle. 本発明の式を導くための模式図。The schematic diagram for guide | inducing the formula of this invention.

Explanation of symbols

６…ポンチ、１０…把持部、２０…姿勢調整部、２９…モータ、３０…クランプ機構、３３，３４…光源、３５…撮像装置、３６，３７…カメラユニット、３８…オートフォーカス機構、４０…制御装置、４１…計測部及び算出部としてのＣＰＵ、６１…本体、６１ａ…本体の中心軸、６２…テーパ部、６３…先端部、６３ａ…先端部の中心軸、１００…計測装置。
6 ... punch, 10 ... gripping part, 20 ... posture adjusting part, 29 ... motor, 30 ... clamp mechanism, 33, 34 ... light source, 35 ... imaging device, 36, 37 ... camera unit, 38 ... autofocus mechanism, 40 ... Control device, 41 ... CPU as measurement unit and calculation unit, 61 ... main body, 61a ... center axis of main body, 62 ... tapered portion, 63 ... tip portion, 63a ... center axis of tip portion, 100 ... measurement device.

Claims

A cylindrical body;
A cylindrical tip having a central axis separated from the central axis of the main body by a distance Δd and parallel to the central axis of the main body, and having a smaller diameter than the main body;
A tapered portion connecting the main body and the distal end portion, the tapered portion having a shape of a part of a cone whose rotation axis is the central axis of the distal end portion and whose apex angle is θ;
A punch-shaped measuring method for measuring the distance Δd in a punch having
Measuring a distance ΔX along the central axis of the main body between a point closest to the tip of the connecting portion between the main body and the tapered portion and a point farthest from the tip; and
Calculating the distance Δd by the measurement result of the apex angle θ and the distance ΔX and the equation Δd = ΔX × 1/2 × tan (θ / 2);
A punch shape measuring method characterized by comprising:

A cylindrical body;
A cylindrical tip having a central axis separated from the central axis of the main body by a distance Δd and parallel to the central axis of the main body, and having a smaller diameter than the main body;
A tapered portion connecting the main body and the distal end portion, the tapered portion having a shape of a part of a cone whose rotation axis is the central axis of the distal end portion and whose apex angle is θ;
A punch-shaped measurement method for measuring the distance Δd in a punch having a clamp mechanism, an imaging device, a measurement unit, and a measurement device including a calculation unit;
Step A in which the clamp mechanism grips the punch;
Step B in which the imaging device captures an image of the punch from a direction orthogonal to the central axis of the main body;
The measurement unit measures, from the image, a distance ΔX along the central axis of the main body between a point closest to the tip and a point farthest from the connection portion between the main body and the tapered portion. Step C to
A step D in which the calculation unit calculates the distance Δd based on the apex angle θ, the measurement result of the distance ΔX, and the equation Δd = ΔX × 1/2 × tan (θ / 2);
A punch shape measuring method characterized by comprising:

The punch shape measuring method according to claim 2,
After the step C, the clamping mechanism has a step E of rotating the punch,
Repeat step E, step B, and step C until the measured value of the distance ΔX in step C is maximized,
The punch shape measuring method, wherein the step D is performed in a state where the measured value of the distance ΔX is maximized.

A punch shape measuring method according to any one of claims 1 to 3,
The apex angle θ satisfies the following condition: 0 <θ ≦ 2 × tan ⁻¹ (1/5).