JP2023061684A - 工具測定装置および工具測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転中の工具において複数の突部を比較した場合の、突部の各々の外面と回転軸線との間の距離のずれの量を把握可能な工具測定装置および工具測定方法を提供する。【解決手段】工具測定装置１は、カメラ２２と、主軸回転角度センサ２３と、制御装置２０と、を備える。工具１２は、少なくとも第１突部４８１と第２突部４８２との２つの突部４８を含む作動部４６を有する。制御装置２０は、撮影指令制御部２５と、演算部２７と、を有する。撮影指令制御部２５は、主軸１１の回転角度が異なる複数の位相において、カメラ２２に撮影指令を出力する。演算部２７は、複数の位相の各々において撮影された複数の画像に基づいて、第１距離、およびこのときの第１位相と、第２距離、およびこのときの第２位相と、を求め、第１距離と前記第２距離との差に相当する作動部ずれ量を演算する。【選択図】図５

Description

本開示は、工具測定装置および工具測定方法に関する。

従来から、工作機械で使用する回転工具の測定装置が提供されている。該工具測定装置は、複数の突部を含む工具、例えば複数の刃を含む工具、具体的にはフライス盤のエンドミルの測定で使用される。

特開２００７－４９４８９号公報

複数の突部を含む工具、例えば複数の突部として複数の刃を含む工具について、突部の形状のばらつきや、工具に入力される回転の回転軸線に対する工具の中心軸線のずれなどに起因して、工具に含まれる複数の突部を比較した場合に、突部の各々の外面のうち加工の対象に接触する部分と回転軸線との間の距離に、ずれが生じることが考えられる。このようなずれが大きいと、工具による加工の精度が低下する。このため、工具に含まれる複数の突部を比較した場合の上述したずれの量を把握することが求められている。特に、回転中の工具は遠心力や熱変位等で変形していると考えられるため、回転中の工具において、上述したずれの量を把握することが求められている。

本開示はこのような点を考慮してなされたものであり、回転中の工具において複数の突部を比較した場合の、突部の各々の外面と回転軸線との間の距離のずれの量を把握可能な工具測定装置および工具測定方法を提供するものである。

本開示は、工作機械の主軸に設定された工具を測定する工具測定装置であって、前記工具を撮影するカメラと、前記主軸の回転角度を検出する主軸回転角度センサと、制御装置と、を備え、前記工具は、少なくとも第１突部と第２突部との２つの突部を含む作動部を有し、前記制御装置は、前記主軸回転角度センサが検出した前記主軸の回転角度に応じて前記カメラに撮影指令を出力する撮影指令制御部と、前記カメラが撮影した画像に基づき演算を行う演算部と、を有し、前記撮影指令制御部は、前記主軸の回転角度が異なる複数の位相において、前記カメラに撮影指令を出力し、前記演算部は、前記複数の位相の各々において撮影された複数の画像に基づいて、前記主軸の回転軸線と前記第１突部の外面との間の距離が最大となる第１距離、およびこのときの第１位相と、前記主軸の回転軸線と前記第２突部の外面との間の距離が最大となる第２距離、およびこのときの第２位相と、を求め、前記第１距離と前記第２距離との差に相当する作動部ずれ量を演算する、工具測定装置である。

本開示は、前記撮影指令制御部は、前記工具の異なる回転毎に前記撮影指令を順次０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡り出力する、工具測定装置である。

本開示は、前記作動部は、２つ以上の前記突部を含み、このうち、前記突部の外面と前記主軸の回転軸線との間の最大の距離が最も大きくなる突部を前記第１突部とし、前記突部の外面と前記主軸の回転軸線との間の最大の距離が最も小さくなる突部を前記第２突部とする、工具測定装置である。

本開示は、前記工具は、前記作動部から、前記主軸の回転軸線方向に延び、一端において前記主軸に固定され、他端において前記作動部と接続する、円柱状の軸部を有し、前記演算部は、前記第１位相における前記軸部の外面から前記主軸の回転軸線までの距離と、前記第２位相における前記軸部の外面から前記主軸の回転軸線までの距離との差である軸部ずれ量を演算し、更に前記作動部ずれ量と前記軸部ずれ量との差に基づいて、前記作動部の歪みを求める、工具測定装置である。

本開示は、工作機械の主軸に設定された工具を測定する工具測定方法であって、前記工具は、少なくとも第１突部と第２突部との２つの突部を含む作動部を有し、前記主軸の回転角度を検出し、検出した前記主軸の回転角度に応じて、前記主軸の回転角度が異なる複数の位相において前記工具を撮影する撮影工程と、前記撮影工程で前記複数の位相の各々において撮影された複数の画像に基づいて、前記主軸の回転軸線と前記第１突部の外面との間の距離が最大となる第１距離、およびこのときの第１位相と、前記主軸の回転軸線と前記第２突部の外面との間の距離が最大となる第２距離、およびこのときの第２位相と、を求め、前記第１距離と前記第２距離との差に相当する作動部ずれ量を演算する演算工程と、を備える、工具測定方法である。

本開示は、前記撮影工程において、前記工具の異なる回転毎に順次０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡り前記工具を撮影する、工具測定方法である。

本開示は、前記作動部は、２つ以上の前記突部を含み、このうち、前記突部の外面と前記主軸の回転軸線との間の最大の距離が最も大きくなる突部を前記第１突部とし、前記突部の外面と前記主軸の回転軸線との間の最大の距離が最も小さくなる突部を前記第２突部とする、工具測定方法である。

本開示は、前記工具は、前記作動部から、前記主軸の回転軸線方向に延び、一端において前記主軸に固定され、他端において前記作動部と接続する、円柱状の軸部を有し、前記演算工程は、前記第１位相における前記軸部の外面から前記主軸の回転軸線までの距離と、前記第２位相における前記軸部の外面から前記主軸の回転軸線までの距離との差である軸部ずれ量を演算する、軸部ずれ量演算工程と、前記作動部ずれ量と前記軸部ずれ量との差に基づいて、前記作動部の歪みを求める、歪み演算工程と、を含む、工具測定方法である。

以上のように、本開示によれば、回転中の工具において複数の突部を比較した場合の、突部の各々の外面と回転軸線との間の距離のずれの量を把握可能な工具測定装置および工具測定方法を提供できる。

図１は、本開示の実施形態に係る工具測定装置及び工作機械を示す概略図。 図２は、本開示の実施形態に係る工作機械の主軸ヘッドを示す概略断面図。 図３は、本開示の実施形態に係る工具の一例を示す断面図。 図４は、本開示の実施形態に係る工具の一例を示す断面図。 図５は、工具測定装置で工具を測定している様子を示す図。 図６は、工具、カメラ及び照明装置の位置関係を示す図。 図７Ａは、撮影工程において撮影される画像の一例を示す図。 図７Ｂは、撮影工程において撮影される画像の一例を示す図。 図８は、画像が撮影される位相の変化と、各位相において撮影される画像における主軸の回転軸線と作動部の外面との間の距離の変化と、の対応を示す図。 図９は、画像が撮影される位相の変化と、各位相において撮影される画像における主軸の回転軸線と軸部の外面との間の距離の変化と、の対応を示す図。 図１０Ａは、変形例に係る工作機械の主軸ヘッドを示す概略断面図。 図１０Ｂは、変形例に係る工作機械の主軸回転角度センサを示す概略図。 図１０Ｃは、変形例に係る工作機械の主軸回転角度センサから得られる連続パルス信号を示す図。

まず、本開示に係る工具測定装置１によって測定される工具１２が設定される工作機械２について説明する。図１は、本開示の実施形態に係る工具測定装置１及び工作機械２を示す概略図である。図１に示す工作機械２は、ベッド１８の上面に位置するテーブル１６及び門型のコラム１０を有し、コラム１０のクロスレール８にはサドル６を介して主軸ヘッド４が支持されている。主軸ヘッド４は主軸１１を有する。工具１２は、工作機械２の主軸１１に設定されている。

ここで、工作機械２の主軸ヘッド４について、図２を参照しつつより詳しく説明する。図２は、本開示の実施形態に係る工作機械２の主軸ヘッド４を示す概略断面図である。主軸ヘッド４は、ビルトインモータのタイプになっており、筐体３１と主軸（スピンドル）１１とを備えて構成されている。主軸１１は、円柱状に形成されており、空気軸受けによって、筐体３１に回転自在に支持されている。図２に示す符号Ｌ１を付した一点鎖線は、主軸１１が回転する中心となる軸線を示している。主軸１１が回転する中心となる軸線を、主軸１１の回転軸線Ｌ１と呼ぶ。主軸１１の回転軸線Ｌ１は、主軸１１から工具１２に入力される回転の回転軸線であるともいえる。主軸１１の回転軸線Ｌ１が延びる方向を軸線方向ｄ１と呼ぶ。図２に示す例において、軸線方向ｄ１は、Ｘ方向と平行となっている。

主軸１１の回転軸線Ｌ１が延びる軸線方向ｄ１の一方の端部（図２の下端部）には、工具保持部３３が設けられている。工具保持部３３は、工具１２を着脱自在に保持する。主軸１１のうち工具保持部３３に工具１２を保持させることによって、主軸１１に工具１２を設定できる。主軸１１の長手方向の他方の端部（図２の上端部）には、モータ３５のロータ３７が一体的に設けられている。ロータ３７の外側にはモータ３５のステータ３９が設けられている。ステータ３９は、ロータ３７から僅かに離れて筐体３１に一体的に設けられている。モータ３５のうちロータ３７がステータ３９に対して回転することによって、ロータ３７に一体化された主軸１１が回転する。主軸１１が回転することによって、主軸１１に設定された工具１２も回転する。

ここで、説明の便宜のために水平な所定の一方向をＸ方向（Ｘ軸方向）とし、Ｘ方向に対して直交する水平な所定の他の一方向をＹ方向（Ｙ軸方向）とし、Ｘ方向とＹ方向とに対して直交する上下方向をＺ方向（Ｚ軸方向）とする。

テーブル１６はベッド１８に対してＸ軸方向に移動可能である。サドル６はクロスレール８に沿ってＹ軸方向に移動可能である。主軸ヘッド４はサドル６に対してＺ軸方向に移動可能である。これらの３軸を移動させることにより、テーブル１６に載置された工作機械２による加工の対象となるワーク１４に対して、工具１２を３次元で移動させることができる。主軸１１を回転させることによって工具１２を回転させた状態で、工具１２をワーク１４に接触させることで、ワーク１４を加工することが可能である。

次に、工作機械２に設定される工具１２について説明する。図２に示すように、工具１２は、作動部４６と軸部４９とを有する。作動部４６は、後述する複数の突部４８を有する部分である。図２に示す例において、作動部４６は、複数の突部４８の一例として、複数の刃４８ｃを有している。なお、図２においては、作動部４６が有する複数の突部４８の具体的な形状については図示を省略して、作動部４６の概形のみを示している。軸部４９は、作動部４６から、主軸１１の回転軸線Ｌ１が延びる回転軸線方向（図２に示す軸線方向ｄ１）に延び、一端において主軸１１に固定され、他端において作動部４６と接続する、円柱状の部分である。図２に示す例においては、軸部４９の軸線方向ｄ１における一端（図２における上方の一端）が、主軸１１のうち工具保持部３３に保持されることによって、軸部４９が主軸１１に固定される。

図３は、工作機械２の主軸１１に設定される工具１２の一例を示す図である。図３は、特に、工具１２を工作機械２の主軸１１に設定された状態で、主軸１１の回転軸線Ｌ１に垂直な断面において切断した断面図である。図３に示す符号Ｌ１を付した点は、主軸１１の回転軸線Ｌ１の位置を示している。図３に示すように、工具１２は、少なくとも第１突部４８１と第２突部４８２とを含む作動部４６を有する。すなわち、図３に示す例において、作動部４６は、第１突部４８１と第２突部４８２との２つの突部４８を含む。

図４は、工作機械２の主軸１１に設定される工具１２の、図３に示した例とは異なる一例を示す図である。図４は、特に、工具１２を工作機械２の主軸１１に設定された状態で、主軸１１の回転軸線Ｌ１に垂直な断面において切断した断面図である。図４は、後述する基準位置Ｌ５における工具１２の断面に相当する。図４に示す符号Ｌ１を付した点は、主軸１１の回転軸線Ｌ１の位置を示している。図４に示すように、作動部４６は、３つ以上の突部４８を含んでもよい。図４に示す例において、作動部４６は、第１突部４８１と第２突部４８２と第３突部４８３との３つの突部４８を含む。

図３及び図４に示す例において、作動部４６は、円柱状の基部４５を有する。図３及び図４に示す例においては、作動部４６のうち突部４８と基部４５との境界を、便宜的に符号４５ａを付した破線によって示している。本明細書中、「突部」とは、工具１２のうち、回転軸線Ｌ１を中心とする円柱状の基部４５に対して半径方向に突出する部分をいう。そして、複数の突部４８は、円柱状の基部４５を螺旋状に周回するように設けられている。このため、図３及び図４に示すような、工具１２を主軸１１の回転軸線Ｌ１に垂直な断面において切断した断面図において、複数の突部４８は、主軸１１の回転軸線Ｌ１を周回する周回方向ｄ２に並ぶ。

工具１２は、例えば、金型のコアやキャビティの表面を切削加工で形成するときに使用されるものである。上記切削加工は、例えば金型のコアやキャビティの表面を最終仕上げ加工するためにされるものである。上記切削加工によって、金型のコアやキャビティの表面が鏡面のようになる。

図３及び図４に示す工具１２は、切削加工用の、作動部４６が複数の突部４８として複数の刃４８ｃを有する工具１２である。図示はしないが、工具１２は、作動部４６が複数の突部４８として複数の突起を有する、ワーク１４の研磨用の工具１２であってもよい。

工具１２として、例えばエンドミルを掲げることができる。工具１２として用いられるエンドミルの外径は、例えば１ｍｍ程度である。

なお、工具１２としてエンドミルが用いられる場合、エンドミルとしては、ボールエンドミル、スクエアエンドミル、又はラジアスエンドミル等が用いられてもよい。またエンドミルは、ＰＣＤ工具等の砥石型のエンドミルであっても良い。

なお、工具１２の回転数は、例えば６万回転／分程度である。工具１２の最大回転数は、１２万回転／分程度に設定できる。

図３及び図４に示す距離ｗ１は、第１突部４８１における、主軸１１の回転軸線Ｌ１と突部４８の外面４８ａとの間の最大の距離である。本開示の実施形態において、主軸１１の回転軸線Ｌ１と第１突部４８１の外面４８ａとの間の距離のうち最大の距離ｗ１を、第１距離ｗ１と呼ぶ。図３及び図４に示す例において、第１距離ｗ１は、主軸１１の回転軸線Ｌ１と第１突部４８１の先端４８ｂとの間の距離に相当する。図３及び図４に示す距離ｗ２は、第２突部４８２における、主軸１１の回転軸線Ｌ１と突部４８の外面４８ａとの間の最大の距離である。本開示の実施形態において、主軸１１の回転軸線Ｌ１と第２突部４８２の外面４８ａとの間の距離のうち最大の距離ｗ２を、第２距離ｗ２と呼ぶ。図３及び図４に示す例において、第２距離ｗ２は、主軸１１の回転軸線Ｌ１と第２突部４８２の先端４８ｂとの間の距離に相当する。なお、後述するように、工作機械２の主軸１１以外の部分に対する主軸１１の回転軸線Ｌ１の位置が、正規の位置からずれていることが想定される場合には、以下のように第１距離ｗ１及び第２距離ｗ２を定めてもよい。第１距離ｗ１を、第１突部４８１における、正規の位置にある仮想の主軸１１の回転軸線Ｌ１と突部４８の外面４８ａとの間の最大の距離としてもよい。また、第２距離ｗ２を、第２突部４８２における、正規の位置にある仮想の主軸１１の回転軸線Ｌ１と突部４８の外面４８ａとの間の最大の距離としてもよい。

理想的な形状の工具１２において、複数の突部４８の各々における主軸１１の回転軸線Ｌ１と突部４８の外面４８ａとの間の最大の距離は等しくなる。例えば、第１突部４８１における、主軸１１の回転軸線Ｌ１と突部４８の外面４８ａとの間の最大の距離である第１距離ｗ１と、第２突部４８２における、主軸１１の回転軸線Ｌ１と突部４８の外面４８ａとの間の最大の距離である第２距離ｗ２とは等しくなる。しかしながら、実際の工具においては、図３及び図４に示すように、複数の突部４８の各々における主軸１１の回転軸線Ｌ１と突部４８の外面４８ａとの間の最大の距離は等しくならない場合がある。図３及び図４に示す例において、第１距離ｗ１と第２距離ｗ２とは、等しくなっていない。

工具１２を回転させてワーク１４を加工しているときに、複数の突部４８の各々における主軸１１の回転軸線Ｌ１と突部４８の外面４８ａとの間の最大の距離が等しくならない理由としては、以下の理由が考えられる。工具１２の製造時の誤差、工具１２を回転させてワーク１４を加工する際の、工具１２に生じる熱による工具１２の変形、遠心力による工具１２の変形、及び摩耗による工具１２の形状の変化などのために、作動部４６の形状が歪んでいることが考えられる。図３及び図４に示す例においては、作動部４６の形状が歪んでいるために、第１突部４８１と第２突部４８２との形状が異なっており、このために第１距離ｗ１と第２距離ｗ２とが等しくなっていない。

工具１２を回転させてワーク１４を加工しているときに、複数の突部４８の各々における主軸１１の回転軸線Ｌ１と突部４８の外面４８ａとの間の最大の距離が等しくならない理由として、以下の理由も考えられる。主軸１１に対する工具１２の位置が、理想的な位置からずれていることも考えられる。例えば、主軸１１の回転軸線Ｌ１に対して、後述する工具１２の中心軸線Ｌ２がずれていることが考えられる。具体的には、主軸１１の回転軸線Ｌ１に対して工具１２の中心軸線Ｌ２が傾いていることが考えられる。また、工具１２のうち主軸１１に設定されている部分、具体的には工具１２のうち軸部４９が、主軸１１のうち工具保持部３３に保持されている部分において、主軸１１の回転軸線Ｌ１に対して工具１２の中心軸線Ｌ２が偏心していることも考えられる。また、工作機械２の主軸１１以外の部分に対する主軸１１の回転軸線Ｌ１の位置が、正規の位置からずれていることによって、複数の突部４８の各々における、正規の位置にある仮想の主軸１１の回転軸線Ｌ１と突部４８の外面４８ａとの間の最大の距離が等しくならないことも考えられる。

図３及び図４に示す例においては、複数の突部４８のうち、突部４８の外面４８ａと主軸１１の回転軸線Ｌ１との間の最大の距離が最も大きくなる突部４８が、第１突部４８１となる。また、複数の突部４８のうち、突部４８の外面４８ａと主軸１１の回転軸線Ｌ１との間の最大の距離が最も小さくなる突部４８が、第２突部４８２となる。換言すれば、主軸１１の回転軸線Ｌ１と突部４８の外面４８ａとの間の最大の距離は、作動部４６に含まれる複数の突部４８のうち第１突部４８１において最大となり、第２突部４８２において最小となっている。

続いて、本開示に係る工具測定装置１について説明する。工具測定装置１は、上述の通りに工作機械２の主軸１１に設定された工具１２を測定する。図１において、工具測定装置１はテーブル１６の端に設置されている。

図５は、工具測定装置１で工具１２を測定している図を示している。図２及び図５に示すように、工具測定装置１は、工具１２を撮影するカメラ２２と、主軸１１の回転角度を検出する主軸回転角度センサ２３と、制御装置２０と、を備える。工具測定装置１は、照明装置２４を更に備える。先に示した３軸により図５に示す位置まで工具１２を移動させることによって、工具測定装置１を用いて工具１２を測定することができる。図５に示すように、工具測定装置１は、カメラ２２と照明装置２４の間に位置した状態の工具１２を測定する。

主軸回転角度センサ２３は、主軸１１の回転角度を検出するセンサである。一例として、主軸回転角度センサ２３は、主軸１１の回転の位相のうち１つの位相を基準位相と定めて、基準位相からの主軸１１の回転角度を検出する。主軸回転角度センサ２３は、主軸１１に設けられている。

主軸回転角度センサ２３は、例えば主軸１１の回転角度を検出するように設けられたロータリエンコーダである。ロータリエンコーダの分解能は、例えば０．１°以上５°以下であってもよく、０．１°未満であってもよい。ロータリエンコーダの分解能は、例えば１°である。主軸回転角度センサ２３としてロータリエンコーダを用いることによって、ロータリエンコーダが検出した主軸１１の回転角度に応じて制御装置２０の後述する撮影指令制御部２５が撮影指令を出力することで、工具１２の適切な画像が撮影される。

制御装置２０は、工具測定装置１を制御するが、この制御装置２０は、工具測定装置１を制御するとともに、工作機械２に接続されて工作機械２を制御してもよい。この場合、制御装置２０は、主軸１１の回転数や回転角度の位置決め等の制御を行ってもよい。制御装置２０は、例えば図示しないＣＰＵとメモリとを備えて構成されている。

制御装置２０は、主軸回転角度センサ２３が検出した主軸１１の回転角度に応じてカメラ２２に撮影指令を出力する撮影指令制御部２５と、カメラ２２が撮影した画像に基づき演算を行う演算部２７と、を有する。撮影指令制御部２５は、主軸１１の回転角度が異なる複数の位相において、カメラ２２に撮影指令を出力する。演算部２７は、撮影指令制御部２５の撮影指令に応じて、複数の位相の各々においてカメラ２２によって撮影された複数の画像に基づいて、後述する作動部ずれ量ｗ６を演算する。撮影指令制御部２５が撮影指令を出力する具体的な方法については、工具測定装置１を用いた工具測定方法の説明において後述する。演算部２７が作動部ずれ量ｗ６を演算する具体的な方法についても、工具測定装置１を用いた工具測定方法の説明において後述する。

カメラ２２は、図５に示すようにカメラ２２と照明装置２４の間に位置した状態の工具１２を撮影する。特に、カメラ２２は、回転している工具１２を撮影して、工具１２の画像（静止画像）を得るものである。カメラ２２は、例えば、デジタルカメラであり、グローバルシャッターによって工具１２を撮影するようになっている。一例として、カメラ２２は高速シャッターを備えていて、工具１２が数千回転／分で回転中でも静止画のような撮影が可能であってもよい。この場合、工具１２を撮影するときのカメラ２２のシャッタースピードは、回転している工具１２の画像がほぼ静止画となる程度の短い時間になっている。またカメラ２２にはズームレンズが取り付けられていて、制御装置２０で拡大率の制御が行うことができるようになっていてもよい。図５に示すように照明装置２４からの光を工具１２の後ろから当てて画像を撮影することによって、工具１２が影として撮影される。

次に、照明装置２４について説明する。図６は、本開示の実施形態に係る、工具１２、カメラ２２及び照明装置２４の位置関係を示す図である。図６は、軸線方向ｄ１に平行な視線から見た、工具１２、カメラ２２及び照明装置２４の位置を示している。図６に示す例において、照明装置２４はストロボ６１を有し、回転している工具１２がカメラ２２と照明装置２４との間に挟まれるように、カメラ２２及び照明装置２４が設置されている。この場合、ストロボ６１に工具１２とカメラ２２とに向けて光を発させた上で、カメラ２２での工具１２の撮影を行うことができる。このとき、ストロボ６１は、工具１２に向けて平行光７９を発するように構成されている。

カメラ２２で工具１２を撮影する際に、ストロボ６１はバックライトとして機能し、これによって、カメラ２２を用いて工具１２のシルエットを撮影できる。

次に、カメラ２２とストロボ６１の構成についてさらに説明する。ストロボ６１が発する平行光７９の進行方向は、例えばＸ方向になっている。ストロボ６１が発する平行光７９の進行方向は、主軸１１の回転軸線Ｌ１に対して直交している。カメラ２２のレンズ６９の光軸７１は、ストロボ６１が発する平行光７９の進行方向に平行に延びている。

上述したように、カメラ２２と照明装置２４とは、カメラ２２と照明装置２４との間で回転している工具１２を挟むよう配置される。そして、ストロボ６１が工具１２とカメラ２２とに向けて平行光７９を発させた上で、カメラ２２での工具１２の撮影をすることによって、実際の工具１２の外形と差異が無い、工具１２のシルエットを撮影することができる。

工具１２のシルエットを静止画像として撮影することで、工具１２の外形が鮮明に表れる画像を容易に撮影することができる。

上述したように、照明装置２４はストロボ６１を有する。ストロボ６１を有する照明装置２４は、工具１２が高速で回転する場合、特に工具１２が１万回転／分以上の回転数で回転する場合に、好適に用いられる。照明装置２４がストロボ６１を有する場合、ストロボ６１の発光は、カメラ２２の撮影によって、より鮮明な工具１２の静止画像が得られるように、また、より短時間で工具１２を撮影できるように、調整されてもよい。例えば、カメラ２２のシャッターが開いている時間よりもストロボ６１が発光している時間のほうが短くなり、且つカメラ２２のシャッターが開いている時間内にストロボ６１が発光するように、ストロボ６１の発光が調整されてもよい。

すなわち、制御装置２０によるカメラ２２への撮影指令の出力によってカメラ２２のシャッターが開いている時間内（カメラ２２のシャッターが全開している時間内）にストロボ６１が発光するように、ストロボ６１の発光が調整されていてもよい。

ストロボ６１は、カメラ２２がシャッターを開く動作を開始した時刻よりもわずかな時間が経過した時刻であって、カメラ２２がシャッターを閉じる動作を開始する前の時刻に、発光するように調整されていてもよい。

一例として、カメラ２２が、制御装置２０によるカメラ２２への撮影指令の出力がされたときに直ちにシャッターを開く動作を開始するように設定されている場合について考える。この場合、制御装置２０が、主軸回転角度センサ２３の測定結果をトリガーとして、カメラ２２のシャッターに撮影指令を出力すると同時にストロボ６１に発光すべき旨の指示を出力することも考えられる。ただし、この場合、カメラ２２に撮影指令が出力されてからカメラ２２のシャッターが開ききるまでには時間差があるため、カメラ２２のシャッターが開ききらないうちにストロボ６１が発光してしまうことも考えられる。これを回避するために、ストロボ６１の発光のタイミングが、カメラ２２がシャッターを開く動作を開始するタイミングよりも遅れるように、カメラ２２への撮影指令及びストロボ６１への発光すべき旨の指示が出力されるタイミングが調整されてもよい。この場合、十分にシャッターが開ききったタイミングでストロボ６１を発光させることができる。

特に、カメラ２２のシャッターが開ききらないうちにストロボ６１が発光しないように、カメラ２２への撮影指令及びストロボ６１への発光すべき旨の指示が出力されるタイミングが調整されてもよい。また、カメラ２２のシャッターが閉じてしまっている状態、もしくは、閉じている途中の状態で、ストロボ６１が発光しないように、カメラ２２への撮影指令及びストロボ６１への発光すべき旨の指示が出力されるタイミングが調整されてもよい。

ストロボ６１を使用して（ストロボ６１の瞬間的な発光によって）工具１２の静止画を撮影する場合には、上述したように、カメラ２２のシャッタースピードを比較的遅くしたとしても、工具１２を撮影することができる。なお、ストロボ６１の発光体としてＬＥＤが採用されている場合においては、ＬＥＤの輝度が高く非常に明るいために、撮影環境を特に暗くしなくても、工具１２のシルエットが明確に観察できる画像を撮影し得る。

図６に示すように、工具測定装置１は、工具１２に対するストロボ６１のアライメントを調整するためのアライメント調整装置７３を備えてもよい。図６で示すアライメント調整装置７３は、Ｚ方向に延びている所定の回転軸線を中心としたストロボ６１の回転角度と、Ｙ方向に延びている所定の回転軸線を中心としたストロボ６１の回転角度とを調整することによって、ストロボ６１を回転位置決めする。また、図示はしないが、工具測定装置１は、工具１２に対するカメラ２２のアライメントを調整するための、カメラ２２用のアライメント調整装置を備えていてもよい。カメラ２２用のアライメント調整装置は、Ｚ方向に延びている所定の回転軸線を中心としたカメラ２２の回転角度と、Ｙ方向に延びている所定の回転軸線を中心としたカメラ２２の回転角度とを調整することによって、カメラ２２を回転位置決めしてもよい。

工具測定装置１が、ストロボ６１用のアライメント調整装置７３及びカメラ２２用のアライメント調整装置を備えることによって、ストロボ６１が発する平行光７９の進行方向とカメラ２２のレンズ６９の光軸７１とをお互いが平行になるように調整することが容易になる。

カメラ２２が高速シャッターを備え、且つ照明装置２４がストロボ６１を有する場合には、数μｓｅｃの短い発光時間のストロボ６１を用いることによって、工具１２が特に高速で回転する場合であっても、回転中の工具１２の測定が可能である。ストロボ６１に用いられる発光体（発光源）として、たとえばＬＥＤを採用することができる。

本開示の実施形態に係る照明装置２４の効果について説明する。本開示の実施形態に係る照明装置２４はストロボ６１を有し、ストロボ６１は、工具１２に向けて光を発するように構成されている。このため、カメラ２２のシャッターが開いている時間内にストロボ６１が発光するようにストロボ６１の発光を調整することによって、カメラ２２のシャッターの開閉によって画像を撮影する場合に比べて、より短時間で工具１２を撮影することができる。これによって、回転している工具１２の鮮明な画像を安価にしかも容易に得ることができる。

仮にストロボ６１を有しない照明装置２４を用いた場合、カメラ２２として、短いシャッタースピードで十分に鮮明な画像を連続して撮影できるカメラ２２を用いる必要が生じる。このため、非常に高価なカメラ２２が必要となり得る。これに対して、ストロボ６１は立ち上がり時間が早く且つ短い時間の発光が可能であるため、ストロボ６１を有する照明装置２４を使用することによって、回転している工具１２の鮮明な画像を撮影することができる。

次に、工作機械２の主軸１１に設定された工具１２を測定する工具測定方法について説明する。特に、図１に示すようにテーブル１６にワーク１４を載置して、工具１２を回転させることによってワーク１４を加工しているときに、ワーク１４を加工するための工具１２の回転を継続したままで工具１２を測定する方法について説明する。

工具測定方法は、主軸１１の回転角度を検出し、検出した主軸１１の回転角度に応じて、主軸１１の回転角度が異なる複数の位相において工具１２を撮影する撮影工程と、撮影工程で複数の位相の各々において撮影された複数の画像に基づいて、主軸１１の回転軸線Ｌ１と第１突部４８１の外面４８ａとの間の距離が最大となる第１距離ｗ１、およびこのときの第１位相と、主軸１１の回転軸線Ｌ１と第２突部４８２の外面４８ａとの間の距離が最大となる第２距離ｗ２、およびこのときの第２位相と、を求め、第１距離ｗ１と第２距離ｗ２との差に相当する作動部ずれ量ｗ６を演算する演算工程と、を備える。本開示の実施形態において、工具測定方法は、工具１２の少なくとも作動部４６がカメラ２２と照明装置２４の間に位置するように、工具１２を移動させる移動工程を更に備える。

工具測定方法においては、まず、移動工程において、工具１２の少なくとも作動部４６がカメラ２２と照明装置２４の間に位置するように、工具１２を移動させる。移動工程は、例えば工作機械２でワーク１４を加工しているときに、制御装置２０に設定してある指定した時間が経過することで開始される。移動工程においては、主軸１１の回転に伴って回転し、テーブル１６に載置されたワーク１４を加工している工具１２を、回転を維持したままで、工具１２の少なくとも作動部４６がカメラ２２と照明装置２４の間に位置するように移動させる。テーブル１６のベッド１８に対する移動、サドル６のクロスレール８に沿っての移動、主軸ヘッド４のサドル６に対する移動によって、工具１２を主軸ヘッド４とともに移動させることができる。

撮影工程においては、主軸１１の回転角度を検出し、検出した主軸１１の回転角度に応じて、主軸１１の回転角度が異なる複数の位相において工具１２を撮影する。複数の位相における工具１２の撮影は、上述した撮影指令制御部２５が主軸１１の回転角度が異なる複数の位相においてカメラ２２に撮影指令を出力することによって、行われる。一例として、工具１２の撮影は、０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡って行われる。主軸１１の回転角度の検出は上述した主軸回転角度センサ２３によって行われる。

撮影工程について、より具体的に説明する。撮影工程においては、まず、主軸１１の回転の位相のうち１つの位相を基準位相と定めて、基準位相において撮影指令制御部２５に撮影指令を出力させて、工具１２を撮影する。また、主軸回転角度センサ２３によって、基準位相にある主軸１１の位置を把握する。次に、基準位相から角度θだけずれた位相において、撮影指令制御部２５に撮影指令を出力させて、工具１２を撮影する。この後、先の画像が撮影された位相から、更に角度θだけずれた位相において撮影指令制御部２５に撮影指令を出力させて工具１２を撮影する操作を繰り返す。これによって、工具１２の撮影を、角度θだけずれた位相毎に、０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡って行うことができる。この場合の角度θは、例えば１°である。角度θが１°のときは、工具１２の撮影を、１°だけずれた位相毎に３６０回繰り返すことによって、工具１２の撮影を０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡って行うことができる。角度θは、５°であってもよい。角度θが５°のときは、工具１２の撮影を、５°だけずれた位相毎に７２回繰り返すことによって、工具１２の撮影を０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡って行うことができる。

ここで、撮影工程においては、工具１２の異なる回転毎に工具１２を撮影する。言い換えると、撮影工程において、工具１２が一回転する間には、２回以上の撮影を行わない。例えば、撮影工程において、第ｎの位相（ｎは正の整数とする）においてｎ回目の工具１２の撮影を行った後、第ｎの位相から角度θだけずれた第ｎ＋１の位相においてｎ＋１回目の工具１２の撮影を行う場合には、以下のように撮影を行う。ｎ＋１回目の工具１２の撮影を、ｎ回目の工具１２の撮影を行ってから工具１２が角度θだけ回転したときに行うのではなく、工具１２がｍ回転した上で更に角度θだけ回転したときに行う（ｍは正の整数、例えば１０回転とする）。ｎ＋１回目の工具１２の撮影は、例えば、ｎ回目の工具１２の撮影を行ってから、工具１２が１０回転した上で更に角度θだけ回転したときに行うことができる。ｎ＋１回目の工具１２の撮影は、ｎ回目の工具１２の撮影を行ってから、工具１２が５回転した上で更に角度θだけ回転したときに行ってもよい。

一例として、撮影工程においては、工具１２の異なる回転毎に順次０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡り工具１２を撮影する。この場合、撮影指令制御部２５は、工具１２の異なる回転毎に撮影指令を順次０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡り出力する。

なお、工具１２の異なる回転毎に順次０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡り工具１２を撮影する操作には、基準位相において工具１２を撮影した後に、主軸１１の回転角度の小さな位相から大きな位相に向かって順に工具１２を撮影することが含まれる。また、工具１２の異なる回転毎に順次０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡り工具１２を撮影する操作には、主軸１１の回転角度の大小とは無関係な順序で工具１２を撮影することも含まれる。また、工具１２の異なる回転毎に撮影指令を順次０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡り出力する撮影指令制御部２５には、基準位相において工具１２を撮影する撮影指令を出力した後に、主軸１１の回転角度の小さな位相から大きな位相に向かって順に撮影指令を出力する撮影指令制御部２５が含まれる。また、工具１２の異なる回転毎に撮影指令を順次０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡り出力する撮影指令制御部２５には、主軸１１の回転角度の大小とは無関係な順序で撮影指令を出力する撮影指令制御部２５も含まれる。

撮影工程において、工具１２の異なる回転毎に工具１２を撮影することの効果について説明する。ｎ回目の工具１２の撮影を行ってから工具１２が角度θだけ回転したときにｎ＋１回目の工具１２の撮影を行う場合について考える。この場合、ｎ回目の撮影とｎ＋１回目の撮影とを行うためには、工具１２が角度θだけ回転する短時間の間に、ｎ回目の撮影とｎ＋１回目の撮影とを続けて行う必要が生じる。特に、上述したように工具１２が高速回転している場合には、工具１２が角度θだけ回転する時間は、極めて短時間となってしまう。

これに対して、工具１２の異なる回転毎に工具１２を撮影するものとし、ｎ回目の工具１２の撮影を行ってから工具１２がｍ回転、例えば１０回転した上で更に角度θだけ回転したときにｎ＋１回目の工具１２の撮影を行うことによって、以下の効果が得られる。すなわち、工具１２がｍ回転、例えば１０回転した上で更に角度θだけ回転するまでの間にｎ回目の撮影とｎ＋１回目の撮影とを行うことで、第ｎの位相と、第ｎの位相から角度θだけずれた第ｎ＋１の位相とにおいて工具１２の画像を撮影できる。このために、ｍの値を大きくすることによって、高速回転する工具１２を撮影する場合であっても、カメラ２２のシャッタースピードが追い付かなくなる懸念なく、画像を撮影できる。

本開示の実施形態に係る工具測定方法は、本開示の実施形態に係る工具測定装置１を用いて行われる。そして、工具測定装置１は、主軸１１の回転角度を検出する主軸回転角度センサ２３と、主軸回転角度センサ２３が検出した主軸１１の回転角度に応じてカメラ２２に撮影指令を出力する撮影指令制御部２５を有する制御装置２０と、を備える。このために、上述したように、ｎ回目の工具１２の撮影を行ってから、工具１２がｍ回転した上で更に角度θだけ回転したときに、ｎ＋１回目の工具１２の撮影を行うことができる。これによって、工具１２が一回転する間に複数回の撮影を行わなくとも、０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡って、角度θずつずれた位相における工具１２の画像を撮影できる。

なお、特定の位相における工具１２を撮影することが求められた場合に、主軸１１が該特定の位相まで回転したときに撮影指令制御部２５が撮影指令を出力していると、実際の撮影タイミングが遅れる場合がある。撮影タイミングの遅れは、例えば撮影指令制御部２５が撮影指令を出力してからカメラ２２が撮影を行うまでのタイムラグ、主軸回転角度センサ２３に起因して発生するタイムラグ、又は制御装置２０に起因して発生するタイムラグ等のために生じる。撮影タイミングの遅れの影響は、特に主軸１１が高速回転している場合に顕著に表れると考えられる。これを防止するために、撮影指令制御部２５は、主軸１１が該特定の位相まで回転する少し前に撮影指令を出力してもよい。この場合、主軸１１が該特定の位相にどの程度近づいたら撮影指令を出力するのかを事前に実験で測定しておいてもよい。また、照明装置２４は、上述した撮影タイミングの遅れを考慮して、実際の撮影タイミングにおいて発光するように設定されていてもよい。一例として、撮影指令の出力から照明装置２４が発光するまでの時間は、μｓｅｃ単位で調整できる。

撮影工程で複数の位相の各々において撮影された複数の画像には、例えば図７Ａ及び図７Ｂに示すような画像が含まれる。図７Ａは、図４に示す、作動部４６が３つの突部４８を含む工具１２を、図４の矢印２６Ａで示した方向から撮影した画像を示す図である。矢印２６Ａで示した方向は、主軸１１の回転軸線Ｌ１に垂直な方向である。図７Ｂは、図４に示す工具１２を、図４の矢印２６Ｂで示した方向から撮影した画像を示す図である。矢印２６Ｂで示した方向は、矢印２６Ａで示した方向とは異なり、且つ主軸１１の回転軸線Ｌ１に垂直な方向である。なお、図７Ａ及び図７Ｂにおいては、作動部４６が有する複数の突部４８の具体的な形状については図示を省略して、作動部４６の概形を矩形として示している。

本開示の実施形態においては、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、工具１２の作動部４６が写るように、画像が撮影されている。図７Ａ及び図７Ｂに示す例においては、作動部４６とともに軸部４９が写るように、画像が撮影されている。図７Ａ及び図７Ｂに示す例においては、工具１２のうち作動部４６の全体と軸部４９の一部とのシルエットの画像が撮影されている。

演算工程においては、撮影工程で複数の位相の各々において撮影された複数の画像に基づいて、作動部ずれ量を演算する。具体的には、主軸１１の回転軸線Ｌ１と第１突部４８１の外面４８ａとの間の距離が最大となる第１距離ｗ１、およびこのときの第１位相を求める。また、主軸１１の回転軸線Ｌ１と第２突部４８２の外面４８ａとの間の距離が最大となる第２距離ｗ２、およびこのときの第２位相を求める。そして、第１距離ｗ１と第２距離ｗ２との差に相当する作動部ずれ量ｗ６を演算する。本開示の実施形態に係る工具測定方法において、演算工程は、第１位相における軸部４９の外面４９ａから主軸１１の回転軸線Ｌ１までの距離ｗ７と、第２位相における軸部４９の外面４９ａから主軸１１の回転軸線Ｌ１までの距離ｗ７との差である軸部ずれ量ｗ８を演算する、軸部ずれ量演算工程と、作動部ずれ量ｗ６と軸部ずれ量ｗ８との差に基づいて、作動部４６の歪みを求める、歪み演算工程と、を含む。

演算工程は、上述した演算部２７によって行われる。すなわち、演算部２７は、主軸１１の回転軸線Ｌ１と第１突部４８１の外面４８ａとの間の距離が最大となる第１距離ｗ１、およびこのときの第１位相を求める。また、主軸１１の回転軸線Ｌ１と第２突部４８２の外面４８ａとの間の距離が最大となる第２距離ｗ２、およびこのときの第２位相を求める。また、本開示の実施形態に係る演算部２７は、第１位相における軸部４９の外面４９ａから主軸１１の回転軸線Ｌ１までの距離ｗ７と、第２位相における軸部４９の外面４９ａから主軸１１の回転軸線Ｌ１までの距離ｗ７との差である軸部ずれ量ｗ８を演算し、更に作動部ずれ量ｗ６と軸部ずれ量ｗ８との差に基づいて、作動部４６の歪みを求める。

演算工程においては、まず、撮影工程で撮影された複数の画像の各々において、主軸１１の回転軸線Ｌ１と作動部４６の外面４６ａとの間の距離を求める。具体的には、撮影工程で撮影された複数の画像の各々には工具１２のシルエットが表れるところ、複数の画像の各々において工具１２のうち作動部４６のシルエットの輪郭をなす外面４６ａと、主軸１１の回転軸線Ｌ１と、の間の距離を求める。特に、複数の画像の各々において、作動部４６のシルエットの輪郭をなす外面４６ａのうち、主軸１１の回転軸線Ｌ１を境界として一方の側（図７Ａ及び図７Ｂに示す例においては図の左側）に位置する外面４６ａと、主軸１１の回転軸線Ｌ１と、の間の距離を求める。

なお、画像における主軸１１の回転軸線Ｌ１と作動部４６の外面４６ａとの間の距離は、例えばデジタル画像の画素数を数えることによって求められる。また、画像における主軸１１の回転軸線Ｌ１と作動部４６の外面４６ａとの間の距離を求めるに際して、例えば以下の方法によって、演算部２７に主軸１１の回転軸線Ｌ１の位置を特定させることができる。制御装置２０に、カメラ２２が撮影する画像における主軸１１の回転軸線Ｌ１の位置を記憶させておく。そして、記憶された主軸１１の回転軸線Ｌ１の位置を、演算部２７に参照させる。これによって、演算部２７に、画像における主軸１１の回転軸線Ｌ１の位置を特定させることができる。

ここで、撮影された画像において、主軸１１の回転軸線Ｌ１と作動部４６の外面４６ａとの間の距離は、軸線方向ｄ１における異なる位置で比較して、一定ではない場合がある。図７Ａ及び図７Ｂに示す符号Ｌ２を付した二点鎖線は、工具１２の中心を通る軸線を示している。工具１２の中心を通る軸線を、工具１２の中心軸線Ｌ２と呼ぶ。工具１２が歪みのない理想的な形状を有する場合において、工具１２の形状は、中心軸線Ｌ２を中心として回転対称となる。図７Ａ及び図７Ｂに示す例においては、工具１２の中心軸線Ｌ２が、主軸１１の回転軸線Ｌ１に対してずれているために、画像における主軸１１の回転軸線Ｌ１と作動部４６の外面４６ａとの間の距離が、軸線方向ｄ１における異なる位置で比較して、一定ではない。例えば、図７Ａ及び図７Ｂの各々において、軸線方向ｄ１の第１の位置Ｌ３における作動部４６の外面４６ａと主軸１１の回転軸線Ｌ１との間の距離ｗ３と、軸線方向ｄ１の第２の位置Ｌ４における作動部４６の外面４６ａと主軸１１の回転軸線Ｌ１との間の距離ｗ４とは、等しくない。また、上述したように突部４８が基部４５を螺旋状に周回するように設けられているために、撮影された画像における作動部４６の外面４６ａと主軸１１の回転軸線Ｌ１との間の距離が一定とならないことも考えられる。

この場合、主軸１１の回転軸線Ｌ１と作動部４６の外面４６ａとの間の距離として、軸線方向ｄ１の特定の位置である基準位置Ｌ５における主軸１１の回転軸線Ｌ１と作動部４６の外面４６ａとの間の距離を求めてもよい。基準位置Ｌ５は、例えば、工具１２のワーク１４に接触し得る位置に定められる。具体的には、基準位置Ｌ５は、工具１２のワーク１４に接触し得る位置のうち、最も主軸１１から離れた位置に定められてもよい。本開示の実施形態においては、第１の位置Ｌ３を基準位置Ｌ５とする。この場合、演算工程において、基準位置Ｌ５における主軸１１の回転軸線Ｌ１と作動部４６の外面４６ａとの間の距離として、図７Ａ及び図７Ｂに示す画像の距離ｗ３が求められる。

図８は、図４に示す、作動部４６が３つの突部４８を含む工具１２における、画像が撮影される位相の変化と、各位相において撮影される画像の基準位置Ｌ５における主軸１１の回転軸線Ｌ１と作動部４６の外面４６ａとの間の距離ｗ３の変化との対応を示すグラフである。なお、図８においては、画像が撮影される位相の変化と距離ｗ３との対応を、曲線によって表している。当該曲線は、例えば、グラフ上に画像が撮影された各位相と距離ｗ３との対応を示す複数の点をプロットし、プロットされた複数の点を結ぶことで得られる。また、図８においては、図４の矢印２６Ｂで示した方向から画像が撮影される位相を基準位相、すなわち主軸１１の回転角度が０°の位相と定めて、工具１２が周回方向ｄ２を第１側ｓ１に向かって回転する場合の、０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡る位相の変化を横軸に示している。図８に示す符号Ｌ６を付した破線は、図４の矢印２６Ａで示した方向から画像が撮影される位相における主軸１１の回転角度の位置を示している。また、図８に示すグラフには、作動部４６のうち基部４５の断面形状には歪みがなく、主軸１１の回転軸線Ｌ１に対する工具１２の中心軸線Ｌ２のずれが特に小さい場合の、画像が撮影される位相の変化と距離ｗ３の変化との対応が示されている。

図８に示す例において、距離ｗ３は、画像が撮影される位相の変化に応じて、複数の極大値９３を示すように変化している。図８に示す位相範囲には、距離ｗ３の複数回の山型の変化が表れている。

距離ｗ３は、画像が撮影される位相の０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡る変化に応じて、作動部４６に含まれる突部４８の数だけ山型の変化が表れるように変化する。また、距離ｗ３は、画像が撮影される位相の０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡る変化に応じて、作動部４６に含まれる突部４８の数の極大値９３が表れるように変化する。図４に示す工具１２の作動部４６には３つの突部４８が含まれる。このため、図８に示すグラフには、３つの山型の変化が表れている。また、距離ｗ３は、極大値９３ａ、極大値９３ｂ、極大値９３ｃの３つの極大値９３が表れるように変化している。

図８に示すような、画像が撮影される位相の０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡る変化と距離ｗ３との対応を示すグラフから、基準位置Ｌ５における主軸１１の回転軸線Ｌ１と第１突部４８１の外面４８ａとの間の距離が最大となる第１距離ｗ１、およびこのときの第１位相を求めることができる。また、図８に示すようなグラフから、基準位置Ｌ５における主軸１１の回転軸線Ｌ１と第２突部４８２の外面４８ａとの間の距離が最大となる第２距離ｗ２、およびこのときの第２位相を求めることができる。以下、第１距離ｗ１、第１位相、第２距離ｗ２及び第２位相を求める方法の一例として、図８に示すグラフから第１距離ｗ１、第１位相、第２距離ｗ２及び第２位相を求める方法について説明する。

まず、画像が撮影される位相の０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡る変化と、距離ｗ３と、の対応を示すグラフに表れる複数の極大値９３を特定する。特定された複数の極大値９３の各々は、基準位置Ｌ５における主軸１１の回転軸線Ｌ１と複数の突部４８の各々の外面４８ａとの間の最大の距離に相当する。

本開示の実施形態においては、上述したように、図４に示す基準位置Ｌ５における工具１２の断面図において、複数の突部４８のうち、突部４８の外面４８ａと主軸１１の回転軸線Ｌ１との間の最大の距離が最も大きくなる突部４８を、第１突部４８１とする。また、複数の突部４８のうち、突部４８の外面４８ａと主軸１１の回転軸線Ｌ１との間の最大の距離が最も小さくなる突部４８を、第２突部４８２とする。このため、特定された極大値９３のうち最も大きな極大値９３ａは、基準位置Ｌ５における主軸１１の回転軸線Ｌ１と第１突部４８１の外面４８ａとの間の距離が最大となる第１距離ｗ１に相当する。また、特定された極大値９３のうち最も小さな極大値９３ｂは、基準位置Ｌ５における主軸１１の回転軸線Ｌ１と第２突部４８２の外面４８ａとの間の距離が最大となる第２距離ｗ２に相当する。このため、特定された極大値９３から最も大きな極大値９３ａを特定することによって、第１距離ｗ１を求めることができる。また、特定された極大値９３から最も小さな極大値９３ｂを特定することによって、第２距離ｗ２を求めることができる。なお、図８に示す極大値９３ｃは、図４に示す第３突部４８３の外面４８ａと主軸１１の回転軸線Ｌ１との間の最大の距離に相当する。

第１位相は、図７Ａ及び図７Ｂに示すような撮影工程で撮影された複数の画像のうち、距離ｗ３が第１距離ｗ１となる画像が撮影された位相である。第１位相は、図８に示すような画像が撮影される位相の変化と距離ｗ３との対応を示すグラフの、距離ｗ３が最も大きな極大値９３ａをとるときの位相として求められる。図８に示す例において、第１位相は、主軸１１の回転角度が符号Ｌ６に位置を示す回転角度となる位相である。第２位相は、図７Ａ及び図７Ｂに示すような撮影工程で撮影された複数の画像のうち、距離ｗ３が第２距離ｗ２となる画像が撮影された位相である。第２位相は、図８に示すような画像が撮影される位相の変化と距離ｗ３との対応を示すグラフの、距離ｗ３が最も小さな極大値９３ｂをとるときの位相として求められる。図８に示す例において、第２位相は、主軸１１の回転角度が符号Ｌ７を付した破線によって位置を示す回転角度となる位相である。

第１距離ｗ１、第１位相、第２距離ｗ２及び第２位相を求めた後に、第１距離ｗ１と第２距離ｗ２との差に相当する、図８に示す作動部ずれ量ｗ６を演算する。作動部ずれ量ｗ６は、第１距離ｗ１から第２距離ｗ２を引くことによって求められる。

なお、複数の位相の各々において撮影された複数の画像に基づいて、第１距離ｗ１、第１位相、第２距離ｗ２及び第２位相を求め、第１距離ｗ１と第２距離ｗ２との差に相当する作動部ずれ量ｗ６を演算する演算工程は、上述した例に限られない。本開示の実施形態に係る演算部２７には、複数の位相の各々において撮影された複数の画像に基づいて、実質的に第１距離ｗ１と第２距離ｗ２との差に相当する作動部ずれ量ｗ６を演算する演算工程が含まれる。

また、複数の位相の各々において撮影された複数の画像に基づいて、第１距離ｗ１、第１位相、第２距離ｗ２及び第２位相を求め、第１距離ｗ１と第２距離ｗ２との差に相当する作動部ずれ量ｗ６を演算する演算部２７は、上述した例に限られない。本開示の実施形態に係る演算部２７には、複数の位相の各々において撮影された複数の画像に基づいて、実質的に第１距離ｗ１と第２距離ｗ２との差に相当する作動部ずれ量ｗ６を演算する演算部２７が含まれる。

例えば、演算工程においては、以下の方法によって作動部ずれ量ｗ６を演算してもよい。まず、第１位相において撮影された画像と第２位相において撮影された画像とを、主軸１１の回転軸線Ｌ１及び基準位置Ｌ５が重なるように重ねる。そして、第１位相において撮影された画像に表れている第１突部４８１の外面４８ａと、第２位相において撮影された画像に表れている第２突部４８２の外面４８ａと、の距離を求め、作動部ずれ量ｗ６とする。この方法によっても、実質的に第１距離ｗ１と第２距離ｗ２との差に相当する作動部ずれ量ｗ６を演算できる。上述した方法は、演算部２７によって行うことができる。

演算により作動部ずれ量ｗ６を求めることの効果について説明する。作動部ずれ量ｗ６が大きいほど、工具１２を用いてワーク１４を加工する際に、作動部４６の複数の突部４８の各々のワーク１４への接触が不均等になる。このため、作動部ずれ量ｗ６が大きいほど、工具１２による加工の精度が低下すると考えられる。演算により作動部ずれ量ｗ６を求めることによって、求められた作動部ずれ量ｗ６に基づいて、作動部４６の複数の突部４８の各々のワーク１４への接触の不均等さの度合いを把握できる。更に、作動部ずれ量ｗ６を、工具１２の交換や主軸１１に対して工具１２が設定される位置の調整を行う指標とすることによって、工具１２による加工の精度を確保できる。

また、上述したように、本開示の実施形態に係る演算工程は、軸部ずれ量演算工程と、歪み演算工程と、を含む。

軸部ずれ量演算工程においては、撮影工程で撮影された複数の画像に基づいて、第１位相における軸部４９の外面４９ａから主軸１１の回転軸線Ｌ１までの距離ｗ７と、第２位相における軸部４９の外面４９ａから主軸１１の回転軸線Ｌ１までの距離ｗ７との差である軸部ずれ量ｗ８を演算する。

軸部ずれ量演算工程の一例について説明する。軸部ずれ量演算工程においては、まず、撮影工程で撮影された複数の画像の各々において、主軸１１の回転軸線Ｌ１と軸部４９の外面４９ａとの間の距離を求める。具体的には、撮影工程で撮影された複数の画像の各々には工具１２のシルエットが表れるところ、複数の画像の各々において工具１２のうち軸部４９のシルエットの輪郭をなす外面４９ａと、主軸１１の回転軸線Ｌ１と、の間の距離を求める。特に、複数の画像の各々において、軸部４９のシルエットの輪郭をなす外面４９ａのうち、主軸１１の回転軸線Ｌ１を境界として一方の側（図７Ａ及び図７Ｂに示す例においては図の左側）に位置する外面４９ａと、主軸１１の回転軸線Ｌ１と、の間の距離を求める。撮影された画像における主軸１１の回転軸線Ｌ１と軸部４９の外面４９ａとの間の距離を求める方法の詳細は、上述した、演算工程において画像における主軸１１の回転軸線Ｌ１と作動部４６の外面４６ａとの間の距離を求める方法の詳細と同様である。

ここで、撮影された画像において、主軸１１の回転軸線Ｌ１と軸部４９の外面４９ａとの間の距離は、軸線方向ｄ１における異なる位置で比較して、一定ではない場合がある。図７Ａ及び図７Ｂに示す例においては、工具１２の中心軸線Ｌ２が、主軸１１の回転軸線Ｌ１に対してずれているために、画像における主軸１１の回転軸線Ｌ１と作動部４６の外面４６ａとの間の距離が、軸線方向ｄ１における異なる位置で比較して、一定ではない。

この場合、主軸１１の回転軸線Ｌ１と軸部４９の外面４９ａとの間の距離として、軸線方向ｄ１の特定の位置である軸部基準位置Ｌ８における主軸１１の回転軸線Ｌ１と軸部４９の外面４９ａとの間の距離を求めてもよい。軸部基準位置Ｌ８は、例えば図７Ａ及び図７Ｂに示すように、軸部４９と作動部４６との境界の位置に定められる。この場合、軸部ずれ量演算工程において、軸部基準位置Ｌ８における主軸１１の回転軸線Ｌ１と軸部４９の外面４９ａとの間の距離として、図７Ａ及び図７Ｂに示す画像の距離ｗ７が求められる。なお、後述するように、工作機械２の主軸１１以外の部分に対する主軸１１の回転軸線Ｌ１の位置が、正規の位置からずれていることが想定される場合には、以下のように距離ｗ７を定めてもよい。距離ｗ７を、正規の位置にある仮想の主軸１１の回転軸線Ｌ１と軸部４９の外面４９ａとの間の距離としてもよい。

図９は、図４に示す工具１２における、画像が撮影される位相の変化と、各位相において撮影される画像の軸部基準位置Ｌ８における主軸１１の回転軸線Ｌ１と軸部４９の外面４９ａとの間の距離ｗ７の変化との対応を示すグラフである。なお、図９においては、画像が撮影される位相の変化と距離ｗ７との対応を、曲線によって表している。当該曲線は、例えば、グラフ上に画像が撮影された各位相と距離ｗ７との対応を示す複数の点をプロットし、プロットされた複数の点を結ぶことで得られる。また、図９においては、図４の矢印２６Ｂで示した方向から画像が撮影される位相を基準位相、すなわち主軸１１の回転角度が０°の位相と定めて、工具１２が図４に示す周回方向ｄ２を第１側ｓ１に向かって回転する場合の、０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡る位相の変化を横軸に示している。図９に示す符号Ｌ９を付した破線は、図４の矢印２６Ａで示した方向から画像が撮影される位相における主軸１１の回転角度の位置を示している。図９に示す例において、第１位相は、主軸１１の回転角度が符号Ｌ９に位置を示す回転角度となる位相である。また、図９に示す例において、第２位相は、主軸１１の回転角度が符号Ｌ１０を付した破線によって位置を示す回転角度となる位相である。また、図９に示すグラフには、軸部４９の断面形状には歪みがない場合の、画像が撮影される位相の変化と距離ｗ７の変化との対応が示されている。

図９に示す例において、距離ｗ７は、画像が撮影される位相の変化に応じて、正弦曲線と同様の形状の波形を描くように変化している。図９に示す例において、距離ｗ７は、最大値９４と、最小値９５とが表れるように変化している。

一例として、図９に示すような、画像が撮影される位相の０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡る変化と距離ｗ７との対応を示すグラフから、軸部基準位置Ｌ８における、第１位相における軸部４９の外面４９ａから主軸１１の回転軸線Ｌ１までの距離ｗ７と、第２位相における軸部４９の外面４９ａから主軸１１の回転軸線Ｌ１までの距離ｗ７との差である軸部ずれ量ｗ８を演算することができる。以下、軸部ずれ量ｗ８を求める方法の一例として、図９に示すグラフから軸部ずれ量ｗ８を求める方法について説明する。

まず、画像が撮影される位相の０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡る変化と、距離ｗ７と、の対応を示すグラフから、軸部基準位置Ｌ８における、第１位相における軸部４９の外面４９ａから主軸１１の回転軸線Ｌ１までの距離ｗ７を特定する。また、軸部基準位置Ｌ８における、第２位相における軸部４９の外面４９ａから主軸１１の回転軸線Ｌ１までの距離ｗ７を特定する。そして、特定された第１位相における軸部４９の外面４９ａから主軸１１の回転軸線Ｌ１までの距離ｗ７から、特定された第２位相における軸部４９の外面４９ａから主軸１１の回転軸線Ｌ１までの距離ｗ７を引く。これによって、軸部基準位置Ｌ８における、第１位相における軸部４９の外面４９ａから主軸１１の回転軸線Ｌ１までの距離ｗ７と、第２位相における軸部４９の外面４９ａから主軸１１の回転軸線Ｌ１までの距離ｗ７との差である軸部ずれ量ｗ８を演算できる。なお、第１位相における軸部４９の外面４９ａから主軸１１の回転軸線Ｌ１までの距離ｗ７のほうが、第２位相における軸部４９の外面４９ａから主軸１１の回転軸線Ｌ１までの距離ｗ７よりも大きい場合には、距離ｗ７は負の値となる。

歪み演算工程においては、作動部ずれ量ｗ６と軸部ずれ量ｗ８との差に基づいて、作動部４６の歪みを求める。すなわち、作動部ずれ量ｗ６と軸部ずれ量ｗ８との差に基づいて、作動部４６の歪みの度合いを評価する。具体的には、作動部ずれ量ｗ６と軸部ずれ量ｗ８との差に基づいて、作動部４６の歪みの度合いを表す歪み度αを計算して、歪み度αの大きさに基づいて、作動部４６の歪みの度合いを評価する。なお、軸部ずれ量ｗ７が負の値である場合には、歪み度αは、作動部ずれ量ｗ６に軸部ずれ量ｗ８の絶対値を足した値となる。

作動部ずれ量ｗ６と軸部ずれ量ｗ８との差に基づいて作動部４６の歪みを求めることの効果について説明する。上述したように、作動部ずれ量ｗ６に基づいて、作動部４６の複数の突部４８の各々のワーク１４への接触の不均等さの度合いを把握できる。しかしながら、作動部ずれ量ｗ６の大きさは、主軸１１の回転軸線Ｌ１に対する工具１２の中心軸線Ｌ２のずれと、複数の突部４８の各々の大きさが異なる等の作動部４６の歪みとの、両方の影響によって決まる。また、工作機械２の主軸１１以外の部分に対する主軸１１の回転軸線Ｌ１の位置が正規の位置からずれていることが想定される場合には、主軸１１の回転軸線Ｌ１の位置の正規の位置からのずれも、作動部ずれ量ｗ６の大きさに影響する。そして、作動部ずれ量ｗ６を求めるだけでは、作動部ずれ量ｗ６が、主軸１１の回転軸線Ｌ１に対する工具１２の中心軸線Ｌ２のずれや主軸１１の回転軸線Ｌ１の位置の正規の位置からのずれが大きいために大きくなっているのか、作動部４６の歪みが大きいために大きくなっているのかは把握できない。

これに対して、作動部ずれ量ｗ６と軸部ずれ量ｗ８との差に基づいて作動部４６の歪みを求めることによって、作動部ずれ量ｗ６に対する作動部４６の歪みの影響の大きさを把握できる。例えば、求められた作動部ずれ量ｗ６が大きい場合に、作動部４６の歪み度αが大きければ、作動部４６の歪みが大きいために作動部ずれ量ｗ６が大きくなっていると判断できる。また、求められた作動部ずれ量ｗ６が大きい場合に、作動部４６の歪み度αが小さければ、主軸１１の回転軸線Ｌ１に対する工具１２の中心軸線Ｌ２のずれや主軸１１の回転軸線Ｌ１の位置の正規の位置からのずれが大きいために作動部ずれ量ｗ６が大きくなっていると判断できる。

なお、作動部ずれ量ｗ６と軸部ずれ量ｗ８との差に基づいて作動部４６の歪みを求めることには、軸部ずれ量ｗ８に基づいて軸部ずれ量ｗ８の補正値を計算し、作動部ずれ量ｗ６と軸部ずれ量ｗ８の補正値との差に基づいて作動部４６の歪みを求めることも含まれる。

軸部ずれ量ｗ８の補正値を計算する方法の一例について説明する。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、主軸１１の回転軸線Ｌ１に対して工具１２の中心軸線Ｌ２が傾いていることが考えられる。この場合、工具１２の中心軸線Ｌ２の傾きによる影響は、基準位置Ｌ５において求められる作動部ずれ量ｗ６よりも、基準位置Ｌ５よりも主軸１１側に位置する軸部基準位置Ｌ８において求められる軸部ずれ量ｗ８において、大きくなると考えられる。このような場合、以下のようにして軸部ずれ量ｗ８の補正値を計算してもよい。工具１２の主軸１１側の端部から基準位置Ｌ５までの距離をｗ９とする。また、工具１２の主軸１１側の端部から軸部基準位置Ｌ８までの距離をｗ１０とする。このときに、軸部ずれ量ｗ８に（ｗ９／ｗ１０）を乗じて軸部ずれ量ｗ８の補正値を算出し、この軸部ずれ量ｗ８と作動部ずれ量ｗ６との差に基づいて作動部４６の歪みを求めてもよい。言い換えると、作動部４６の歪みの度合いを表す歪み度αを、以下の式（１）によって求めてもよい。

演算工程の後に、演算工程の結果に基づいて、工作機械２及び工具１２を調整してもよい。工作機械２及び工具１２の調整は、例えば作動部ずれ量ｗ６、軸部ずれ量ｗ８又は歪み度αが小さくなるように行う。

工作機械２及び工具１２の調整は、例えば以下のように行う。作動部ずれ量ｗ６、軸部ずれ量ｗ８及び歪み度αについて、許容できる最大の数値である基準値を定めておく。基準値は、例えば工作機械２及び工具１２を用いた加工に求められる精度に応じて定められる。演算工程において求められた作動部ずれ量ｗ６、軸部ずれ量ｗ８及び歪み度αのいずれかが基準値を超えた場合には、当該数値が基準値以下となるように工作機械２及び工具１２を調整する。演算工程において求められた作動部ずれ量ｗ６、軸部ずれ量ｗ８及び歪み度αのいずれもが基準値以下であった場合には、工作機械２及び工具１２の調整を行わない。工作機械２及び工具１２の調整としては、工具１２の交換や、主軸１１に対する工具１２の位置の調整を行うことができる。

特に、作動部ずれ量ｗ６が基準値を超え、且つ歪み度αが基準値を超えた場合には、摩耗などによって作動部４６の歪みが大きくなっていると判断してもよい。この場合には、工具１２の交換を行ってもよい。また、作動部ずれ量ｗ６が基準値を超え、且つ歪み度αが基準値以下であった場合には、作動部４６の歪みは許容できる程度に小さいが、主軸１１の回転軸線Ｌ１に対する工具１２の中心軸線Ｌ２のずれが大きいために作動部ずれ量ｗ６が大きくなっていると判断してもよい。この場合には、主軸１１の回転軸線Ｌ１に対する工具１２の中心軸線Ｌ２のずれが小さくなるように、主軸１１に対して工具１２が設定される位置を調整してもよい。

なお、工具測定装置１は、演算部２７によって求められた作動部ずれ量ｗ６、軸部ずれ量ｗ８又は歪み度αが基準値を超えていた場合には、アラームを発して使用者に工作機械２及び工具１２の調整を促してもよい。

演算工程の結果に基づいて、工作機械２及び工具１２を調整するか、又は工作機械２及び工具１２の調整は不要と判断した後に、工作機械２及び工具１２を用いたワーク１４の加工を再開してもよい。工作機械２を用いて工具１２を図５に示す位置から３次元で移動させることによって、工具１２をワーク１４に接触させて、ワーク１４の加工を再開することができる。

本開示の実施形態に係る工具測定装置１及び工具測定方法の作用効果について説明する。本開示の実施形態に係る工具測定装置１において、演算部２７は、複数の位相の各々において撮影された複数の画像に基づいて第１距離ｗ１および第２距離ｗ２を求め、第１距離ｗ１と第２距離ｗ２との差に相当する作動部ずれ量ｗ６を演算する。また、本開示の実施形態に係る工具測定方法は、複数の位相の各々において撮影された複数の画像に基づいて第１距離ｗ１および第２距離ｗ２を求め、第１距離ｗ１と第２距離ｗ２との差に相当する作動部ずれ量ｗ６を演算する、演算工程を備える。これによって、複数の突部４８を比較した場合の、突部４８の各々の外面４８ａと主軸１１の回転軸線Ｌ１との間の距離のずれの最大値に相当する、作動部ずれ量ｗ６を求めることができる。このため、作動部ずれ量ｗ６を、工具１２の交換や主軸１１に対して工具１２が設定される位置の調整を行う指標とすることによって、工具１２による加工の精度を確保できる。

特に、本開示の実施形態に係る工具測定装置１及び工具測定方法によれば、回転中の工具の作動部ずれ量ｗ６を演算することができる。このため、回転中に工具１２に生じる遠心力や熱等の影響を受けた状態で、作動部ずれ量ｗ６を演算できる。

また、本開示の実施形態に係る工具測定装置１によれば、撮影指令制御部２５が、工具１２の異なる回転毎に撮影指令を出力する。また、本開示の実施形態に係る工具測定方法によれば、撮影工程において、工具１２の異なる回転毎に工具１２を撮影する。これによって、高速回転する工具１２を撮影する場合であっても、カメラ２２のシャッタースピードが追い付かなくなる懸念なく、画像を撮影できる。

また、本開示の実施形態に係る工具測定装置１によれば、演算部２７が、作動部ずれ量ｗ６と軸部ずれ量ｗ８との差に基づいて、作動部４６の歪みを求める。また、本開示の実施形態に係る工具測定方法によれば、演算工程が、作動部ずれ量ｗ６と軸部ずれ量ｗ８との差に基づいて作動部４６の歪みを求める、歪み演算工程を含む。これによって、作動部ずれ量ｗ６に対する作動部４６の歪みの影響の大きさを把握できる。

以上の通り、具体例を参照しながら一実施の形態を説明してきたが、上述した具体例が一実施の形態を限定することを意図していない。上述した一実施の形態は、その他の様々な具体例で実施されることが可能であり、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明及び以下の説明で用いる図面では、上述した具体例と同様に構成され得る部分について、上述の具体例における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。

（変形例）
変形例に係る工具測定装置１は、上述した実施形態に係る工具測定装置１と同様にして、工作機械２の主軸１１に設定された工具１２の形状を測定する装置であり、カメラ２２と主軸回転角度センサ２３と制御装置２０とを備えている。

図１０Ａは、変形例に係る工作機械２の主軸ヘッド４を示す概略断面図である。図１０Ａには、工作機械２の主軸ヘッド４とともに、主軸１１の回転角度を検出する主軸回転角度センサ２３が示されている。変形例に係る工具測定装置１において、主軸回転角度センサ２３は、主軸１１（主軸１１に設置されている工具１２）の回転角度を検出するものである。また、主軸回転角度センサ２３は、主軸１１が回転しているときに連続パルス信号（図１０Ｃを参照）を出力するとともに、主軸１１が一回転する毎に一周期のパルス信号を発するように構成されている。なお、主軸１１が一定速度で回転していることで、連続パルス信号の周期は一定値になっている。

主軸回転角度センサ２３について、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照してさらに詳しく説明する。図１０Ｂは、変形例に係る工作機械の主軸回転角度センサ２３を、図１０Ａに示す方向ＶＢから見た様子を示す図である。主軸回転角度センサ２３は、たとえば、反射式の光電センサ４３とマーク４７とを備えて構成されている。

光電センサ４３は主軸１１に一体的に設けられている。マーク４７は、主軸１１にたとえばこの半周にわたって一体的に設けられている（図１０Ｂの破線を付した部位を参照）。そして、主軸１１が回転すると、光電センサ４３がマーク４７を検出している状態と検出していない状態とを繰り返し、光電センサ４３が図１０Ｃで示すような連続パルス信号を発するようになっている。光電センサ４３は筐体３１に一体的に設けられていてもよい。

すでに理解されるように、主軸回転角度センサ２３による主軸１１の回転角度の分解能は、極めて大きく１８０°になっている。

主軸回転角度センサ２３は、主軸１１の回転数（回転角速度）も検出するように構成されている。主軸回転角度センサ２３は、上述したように、一定の回転数で回転している主軸１１によってたとえば図１０Ｃで示すような矩形波状の連続パルス信号を発するように構成されている。

制御装置２０が、主軸回転角度センサ２３が発した連続パルス信号を受信し、所定の時間あたりの、オン・オフされる連続パルス信号の時間間隔（連続パルス信号の周期）を測定することで、主軸１１の回転数を検出することができる。また、制御装置２０の代わりに主軸回転角度センサ２３がオン・オフされる連続パルス信号の時間間隔を測定することで、主軸回転角度センサ２３によって主軸１１の回転数が検出されてもよい。

変形例に係る主軸回転角度センサ２３によれば、以下の方法によって、０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡って、角度θずつずれた位相における工具１２の画像を撮影できる。まず、制御装置２０または主軸回転角度センサ２３によって検出された回転数から、主軸１１が一回転する時間、及び主軸１１が角度θだけ回転する時間を算出する。次に主軸１１の回転の位相のうち１つの位相を基準位相と定めて、基準位相において撮影指令制御部２５に撮影指令を出力させて、工具１２を撮影する。次に、主軸１１がｍ回転（ｍは正の整数、例えば１０回転とする）した上で更に角度θだけ回転する時間を空けて、撮影指令制御部２５に撮影指令を出力させる。これによって、基準位相から角度θだけずれた位相において工具１２の撮影を行うことができる。更に、同様の方法によって、第ｎの位相（ｎは正の整数とする）においてｎ回目の工具１２の撮影を行った後、第ｎの位相から角度θだけずれた第ｎ＋１の位相においてｎ＋１回目の工具１２の撮影を行う操作を繰り返す。これによって、０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡って、角度θずつずれた位相における工具１２の画像を撮影できる。

上記実施形態及び変形例に開示されている複数の構成要素を必要に応じて適宜組み合わせることも可能である。あるいは、上記実施形態及び変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

１ 工具測定装置
２ 工作機械
１１ 主軸
１２ 工具
２０ 制御装置
２２ カメラ
２３ 主軸回転角度センサ
２４ 照明装置
２５ 撮影指令制御部
２７ 演算部
４６ 作動部
４８ 突部
４８１ 第１突部
４８２ 第２突部
４９ 軸部

Claims (8)

1. 工作機械の主軸に設定された工具を測定する工具測定装置であって、
   前記工具を撮影するカメラと、
   前記主軸の回転角度を検出する主軸回転角度センサと、
   制御装置と、を備え、
   前記工具は、少なくとも第１突部と第２突部との２つの突部を含む作動部を有し、
   前記制御装置は、前記主軸回転角度センサが検出した前記主軸の回転角度に応じて前記カメラに撮影指令を出力する撮影指令制御部と、前記カメラが撮影した画像に基づき演算を行う演算部と、を有し、
   前記撮影指令制御部は、前記主軸の回転角度が異なる複数の位相において、前記カメラに撮影指令を出力し、
   前記演算部は、前記複数の位相の各々において撮影された複数の画像に基づいて、前記主軸の回転軸線と前記第１突部の外面との間の距離が最大となる第１距離、およびこのときの第１位相と、前記主軸の回転軸線と前記第２突部の外面との間の距離が最大となる第２距離、およびこのときの第２位相と、を求め、前記第１距離と前記第２距離との差に相当する作動部ずれ量を演算する、工具測定装置。
2. 前記撮影指令制御部は、前記工具の異なる回転毎に前記撮影指令を順次０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡り出力する、請求項１に記載の工具測定装置。
3. 前記作動部は、２つ以上の前記突部を含み、このうち、前記突部の外面と前記主軸の回転軸線との間の最大の距離が最も大きくなる突部を前記第１突部とし、前記突部の外面と前記主軸の回転軸線との間の最大の距離が最も小さくなる突部を前記第２突部とする、請求項１又は２に記載の工具測定装置。
4. 前記工具は、前記作動部から、前記主軸の回転軸線方向に延び、一端において前記主軸に固定され、他端において前記作動部と接続する、円柱状の軸部を有し、
   前記演算部は、前記第１位相における前記軸部の外面から前記主軸の回転軸線までの距離と、前記第２位相における前記軸部の外面から前記主軸の回転軸線までの距離との差である軸部ずれ量を演算し、更に前記作動部ずれ量と前記軸部ずれ量との差に基づいて、前記作動部の歪みを求める、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の工具測定装置。
5. 工作機械の主軸に設定された工具を測定する工具測定方法であって、
   前記工具は、少なくとも第１突部と第２突部との２つの突部を含む作動部を有し、
   前記主軸の回転角度を検出し、検出した前記主軸の回転角度に応じて、前記主軸の回転角度が異なる複数の位相において前記工具を撮影する撮影工程と、
   前記撮影工程で前記複数の位相の各々において撮影された複数の画像に基づいて、前記主軸の回転軸線と前記第１突部の外面との間の距離が最大となる第１距離、およびこのときの第１位相と、前記主軸の回転軸線と前記第２突部の外面との間の距離が最大となる第２距離、およびこのときの第２位相と、を求め、前記第１距離と前記第２距離との差に相当する作動部ずれ量を演算する演算工程と、を備える、工具測定方法。
6. 前記撮影工程において、前記工具の異なる回転毎に順次０°以上３６０°未満の全位相範囲に渡り前記工具を撮影する、請求項５に記載の工具測定方法。
7. 前記作動部は、２つ以上の前記突部を含み、このうち、前記突部の外面と前記主軸の回転軸線との間の最大の距離が最も大きくなる突部を前記第１突部とし、前記突部の外面と前記主軸の回転軸線との間の最大の距離が最も小さくなる突部を前記第２突部とする、請求項５又は６に記載の工具測定方法。
8. 前記工具は、前記作動部から、前記主軸の回転軸線方向に延び、一端において前記主軸に固定され、他端において前記作動部と接続する、円柱状の軸部を有し、
   前記演算工程は、前記第１位相における前記軸部の外面から前記主軸の回転軸線までの距離と、前記第２位相における前記軸部の外面から前記主軸の回転軸線までの距離との差である軸部ずれ量を演算する、軸部ずれ量演算工程と、前記作動部ずれ量と前記軸部ずれ量との差に基づいて、前記作動部の歪みを求める、歪み演算工程と、を含む、請求項５乃至７のいずれか一項に記載の工具測定方法。

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