JP3540301B2

JP3540301B2 - レーザ光を用いた精密形状測定方法

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Publication number: JP3540301B2
Application number: JP2001317197A
Authority: JP
Inventors: 隆志三好; 哲高橋; 総一郎砂金; 孝原田
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2021-10-15
Also published as: JP2003121123A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばボールエンドミルやエンドミル、ツイストドリル等の回転工具を測定対象物として、その切刃部の形状を精密に測定したりするための、レーザ光を用いた精密形状測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような回転工具の切刃部の形状を測定するものとしては、例えば特開平６−１０９４４０号公報に、レーザ光を切刃部の被測定部位に走査して、遮蔽されたこのレーザ光の明暗を受光素子によって計測することにより、上記切刃部の寸法を測定するものが提案されており、また特開平６−１３７８４２号公報には、画像処理装置に接続されたＴＶカメラを有する工具顕微鏡を用いて、切刃部輪郭上の複数の被測定部位において、切刃の位置が上記工具顕微鏡の焦点位置に合致するように回転工具をその回転軸線回りに回転させ、その座標を計測することによって切刃部の寸法や形状を測定するものが提案されている。しかしながら、これらの測定方法や装置では、その測定精度が受光素子やＴＶカメラの解像度によって制限されるため、より精密な測定を行うことは困難である。
【０００３】
その一方で、例えば特開平５−２７２９２５号公報には、バイトの端縁（切刃）の形状を測定するものとして、このバイト端縁形状に略対応した形状の端縁を有する基準プレートを設けてこれらの端縁同士の間に幅の狭いスリットを形成し、このスリット上の被測定部位にレーザ光源からレーザ光を照射して回折させることにより、その回折パターンをＣＣＤ等の光センサによって計測して演算処理するものが提案されている。しかして、このような回折パターンにおいては、その明暗の光強度の分布が上記スリットの大きさによって決定されるので、当該公報記載の測定方法および測定装置では、予め１つの基準プレートでスリット幅を変えて回折パターンのスリット幅方向各位置における光強度とスリット幅とを計測して入力しておき、同じ基準プレートを用いて測定対象物となるバイトの端縁を測定することにより、この入力されたデータに基づいて基準プレートに対するバイト端縁の位置を算出するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この公報（特開平５−２７２９２５号）に記載された測定方法では、レーザ光源から発せられたレーザ光を上記スリットを通過させて回折させるに際し、このスリット上に円形の領域が形成されるように上記レーザ光を照射している。しかるに、このように円形の領域が形成されるようにレーザ光を照射する場合において、明瞭な回折パターンが得られるようにレーザ光が照射される円形領域を小さく限定すると、そのような照射領域の小さいレーザ光を幅の狭い上記スリットに正確に照射するには、高度の熟練を要するような微妙な調整が余儀なくされ、この調整作業に多くの時間と労力とを要したり、場合によってはレーザ光が所定に被測定部位からずれて回折パターンを得られなくなったりするおそれがある。その一方で、これとは逆に、このスリットを十分網羅する広い円形領域にレーザ光を照射するようにしたのでは、このスリットが延びる方向において該スリットを通過するレーザ光の範囲も広がってしまい、所定の被測定部位における回折パターンを正確に得ることが困難となってしまう。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたもので、このようなレーザ光を用いた精密形状測定方法において、レーザ光を所定の被測定部位に極小さな範囲で確実に、しかも容易に照射することを可能として、測定精度のより一層の向上を図ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、測定対象物に隣接して基準プレートを設けて、この基準プレートと上記測定対象物との間に延びるスリットを形成し、このスリット上における上記測定対象物の被測定部位に向けて、該スリットが延びる方向に薄くしたシート状のレーザ光を照射することにより、上記被測定部位においてスリットを通過した上記レーザ光がなす回折パターンを、上記シート状のレーザ光の幅方向に延びるラインセンサによって計測するとともに、上記スリット上の複数の被測定部位において上記回折パターンを測定するに際し、このラインセンサを初め、上記レーザ光を発するレーザ光源、レンズ、および遮蔽板を上記スリットに沿うようにして一体に移動させることを特徴とする。すなわち、本発明では、測定対象物と基準プレートとの間に形成される上記スリットに、このスリットが延びる方向に潰れるように薄く偏平したシート状のレーザ光を照射してその回折パターンを計測しているので、このシート状のレーザ光をスリットに交差させるように照射することにより、狭い幅のスリットにも確実にレーザ光を照射して確実に回折パターンを計測することができる一方、レーザ光の照射範囲がスリットの延びる方向に広がることはなく、所定の被測定部位において明瞭な回折パターンを得ることができる。
【０００７】
さらに、上記測定対象物が、特開平５−２７２９２５号公報のバイトのように被測定部位となる切刃が平面上に位置する単純な形状のものではなく、上記特開平６−１０９４４０号公報や特開平６−１３７８４２号公報のように切刃が立体的に複雑な形状をなすボールエンドミルやエンドミル、ツイストドリル等の回転工具である場合でも、本発明では、この回転工具の切刃部に隣接して上記基準プレートを設けて、切刃部の外周側部分の形状を測定するに際しては、上記スリットを該回転工具の回転軸線方向に向けて延びるように形成し、切刃部の先端側部分の形状を測定する際には、この先端側部分に応じた形状の基準プレートを用いて、この基準プレートと切刃部先端側部分との間に延びるスリットを形成し、このスリット上の複数の上記被測定部位において、上記回転工具を上記回転軸線回りに回転しつつ該被測定部位に向けて上記レーザ光を照射して、上記回転工具の回転位置に応じた上記回折パターンを計測することにより、かかる複雑な立体形状をなす測定対象物に対しても精密な形状測定を図ることが可能となる。すなわち、このように回転工具を回転しつつスリット上の複数の被測定部位においてその回転位置における回折パターンを計測することにより、各被測定部位ごとに上記回転軸線に直交する測定対象物の断面形状を把握することができるので、これらの測定結果を回転軸線方向に連続させることによって測定対象物たる回転工具の切刃部全体の形状を正確に測定することができるのである。
【０００８】
そして、本発明では、上記回折パターンを計測するのに、このシート状のレーザ光の幅方向に延びるラインセンサを用いている。しかるに、例えば上記特開平５−２７２９２５号公報では、この回折パターンを計測する光センサとして平面状のＣＣＤエリアセンサを用いているが、かかるエリアセンサは高価な割にはその計測可能な範囲が小さく、例えばレンズを介してこの小さな計測範囲内に回折パターンを納めようとしても、レンズとセンサとを高精度に配置しなければ計測範囲からずれて測定が不可能となってしまうのに対し、ＣＣＤ等のラインセンサは計測範囲の大きなものが比較的安価に入手することができ、これによってより高精度の測定を簡便かつ低廉に可能とすることができる。なお、上記基準プレートの上記被測定部位側を向いて上記スリットを形成する端縁は、この被測定部位側に向けて断面先細りとなるナイフエッジ状に形成するのが望ましく、これによって一層明瞭な回折パターンを得ることが可能となる。
【０００９】
さらに、上記スリットの幅ｂxは、これが大きすぎると明瞭な回折パターンが得られなくなるので、小さ目に設定するのが望ましいが、小さくしすぎるとＳ／Ｎ比が悪くなり、また基準プレートと測定対象物とが接触しないように間隙調整をするのが難しくなる。このため、上記スリットの幅ｂxは０．０１〜０．１mmの範囲に設定されるのが望ましい。すると図６の説明で後述するが、スリット幅ｂxの変化に対する回折パターンの１次明輪までの距離Ｒ1の変化率が大きく、すなわち測定分解能が高く、かつスリット幅の間隙調整も容易である。
また、上記シート状のレーザ光の幅Ｗは、上記スリット幅ｂxを上回ってその幅方向両端部が基準プレートと測定対象物とに遮られる状態となっていれば良く、すなわちこのレーザ光の幅が小さすぎると、その幅方向の一端が基準プレートや測定対象物に当たらずに回折パターンが不明瞭となるおそれが生じるが、その一方でこのレーザ光の幅が大きすぎても、測定には不要なレーザ光を照射しなければならなくなるため、好ましくない。このため、レーザ光幅Ｗは上記スリット幅ｂxの２倍以上で測定対象物の被測定部位の幅寸法以下の範囲内に設定されるのが望ましい。これによりレーザ光の照射位置を決める作業が容易となる。
更に、上記シート状のレーザ光の厚みｂyは、小さい程測定対象物の形状を正確に測定でき、実用上は０．００５〜０．１mmの範囲内に設定されるのが望ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１ないし図７は、本発明の一実施形態に係わるレーザ光を用いた精密形状測定装置の概略を示すものであり、以下、これらの図を用いて本発明の実施の形態について説明する。本実施形態では、測定対象物として、ボールエンドミルやエンドミル、あるいはツイストドリルなど、その切刃部の外周に切屑排出用の螺旋溝が形成された回転工具Ｔを用いて、この切刃部の形状を測定している。すなわち、図１ないし図３に示すように、この回転工具Ｔは、その回転軸線Ｏを固定した状態で該回転軸線Ｏ回りに回転可能に支持され、かつ、その回転位置がロータリエンコーダ等の回転位置検出手段によって検出可能とされる一方、この回転工具Ｔの外周に隣接して薄肉の長方形平板状の基準プレート１が、上記回転軸線Ｏを含む平面Ｐ上に位置するように、かつその回転工具Ｔ側を向く端縁１ａが回転軸線Ｏと平行になるようにして固定されて設けられていて、この端縁１ａと回転工具Ｔの外周面との間に、上記回転軸線Ｏに平行に延びるスリットＳが形成されている。ただし、図２および図３において上記回転工具Ｔは円柱状に簡略化されて示されている。また、基準プレート１の上記端縁１ａは、その先端、すなわち回転工具Ｔ側に向かうに従い、図４に示すようにその一方の側面１ｂが他方の側面１ｃに向けて傾斜して漸次薄肉となるように形成され、回転軸線Ｏに直交する断面が先細りとなるナイフエッジ状とされている。
【００１１】
さらに、この回転工具Ｔおよび基準プレート１を間にしてその両側には、基準プレート１の上記一方の側面１ｂ側にフーリエ変換レンズ２を介してＣＣＤラインセンサ３が、また基準プレート１の他方の側面１ｃ側には測定領域限定用の結像レンズ４を介して測定領域限定用の遮蔽板５が、それぞれ上記平面Ｐに平行となるように配設されており、この遮蔽板５のさらに外側には該平面Ｐに垂直にレーザ光Ｌを発する図示されないレーザ光源が設けられている。そして、上記遮蔽板５には、上記スリットＳが延びる方向に潰れるようにして薄く偏平した極細長い方形あるいは略直線状の開口部５ａが、上記回転軸線Ｏに直交する平面に沿って延びるように形成されており、この開口部５ａを通過することにより、上記レーザ光Ｌもまた、スリットＳが延びる方向に偏平した極薄い平坦なシート状となって、図３に示すようにスリットＳ上の回転工具Ｔの被測定部位Ｑに、該スリットＳに直交するように、かつこのスリットＳをまたいでその両端部が上記基準プレート１と回転工具Ｔとに遮られるように、上記結像レンズ４を介して幅Ｗで照射される。
【００１２】
一方、この遮蔽板５とは反対側に設けられる上記ラインセンサ３は、上記レーザ光Ｌの光軸Ｃ上にあって、シート状とされた該レーザ光Ｌの幅方向（図１および図４にあっては上下方向、図２にあっては図面に直交する方向、図３にあっては左右方向）に延びるように配設され、また上記フーリエ変換レンズ２は光軸Ｃ方向にあってこのラインセンサ３と基準プレート１との中央に配設されており、上記スリットＳを通過して回折したレーザ光Ｌの回折パターンは、図１および図４に示すようにこのフーリエ変換レンズ２を介して上記ラインセンサ３上に沿って延びるように形成されることとなる。なお、これらラインセンサ３およびフーリエ変換レンズ２と上記レーザ光源、遮蔽板５、および結像レンズ４とは、光軸Ｃに沿って直線状とされた上述の位置関係を維持したまま、スリットＳが延びる方向に沿って一体に移動可能とされており、その移動位置もまたリニアエンコーダ等の検出手段によって検出可能とされている。
【００１３】
しかして、図４に示すようにこのラインセンサ３が延びる方向をｘ方向としたときの該ｘ方向における上記回折パターンの強度分布Ｉ(ｘ)は、上記被測定部位ＱにおけるスリットＳの幅（基準プレート１の端縁１ａの先端と平面Ｐ上における回転工具Ｔとの間隔）をｂxとし、また被測定部位Ｑにおけるシート状のレーザ光Ｌの厚さ（レーザ光Ｌの回転軸線Ｏ方向の厚さ）をｂyとし、フーリエ変換レンズ２とラインセンサ３および基準プレート１との間隔をｆとし、レーザ光Ｌの波長をλとすると、次式数１によって与えられる。また、例えば被測定部位Ｑにおけるレーザ光Ｌの厚さｂyが８０μｍ、レーザ光Ｌの波長λが０．６３２８μｍ、フーリエ変換レンズ２とラインセンサ３および基準プレート１との間隔ｆが１００．０mmのとき、上記光軸Ｃ、すなわち回折パターンの０次明輪のピークから、該回折パターンの１次明輪のピークまでの距離Ｒ1と上記スリットＳの幅ｂxとの関係は図５に示すとおりとなり、この距離Ｒ1の幅ｂxに対する変化率と幅ｂxとの関係は図６に示すとおりとなる。
【００１４】
【数１】

【００１５】
従って、このようにレーザ光Ｌの回折パターンを用いた本実施形態の測定方法においては、これら図５および図６に示されるように上記スリット幅ｂxが小さくなるほど、このスリット幅ｂxの変化に対する上記１次明輪までの距離Ｒ1の変化および変化率がともに大きくなり、例えばスリット幅ｂxが３０μｍのとき、該スリット幅ｂxの変化に対して距離Ｒ1は約１００倍の変化率となる。このため、ＣＣＤラインセンサとしては一般的な７μｍ画素のものを上記ラインセンサ３として用いたとしても、この１次明輪のピーク位置を正確に検出できれば、サブミクロン（０．０７μｍ）オーダーの測定分解能を得ることができ、より高精度の測定を図ることが可能となる。スリット幅ｂxが更に小さくなるとレーザ光量が小さくなり、好ましくない。スリット幅ｂxが０．１mmのときＲ1は約１０倍の変化率となり、これより大きいスリット幅では測定分解能が悪くなり、スリット幅は実用上０．０１〜０．１mmが望ましい。
【００１６】
そして、本発明の測定方法では、この回折パターンを得るために上記スリットＳの被測定部位Ｑに照射されるレーザ光Ｌが、該スリットＳが延びる方向に偏平したシート状のレーザ光Ｌであるので、被測定部位Ｑの周辺でスリットＳが延びる方向に幅広くレーザ光Ｌが照射されたりすることはなく、このスリットＳが延びる方向に関しては、当該シート状のレーザ光Ｌの上記厚さｂyに基づく極微少な範囲内にのみ該レーザ光Ｌを照射することができる。その一方で、このスリットＳが延びる方向に直交する方向、すなわち上記シート状のレーザ光Ｌの幅方向に関しては、このレーザ光Ｌの両端部が上述のように基準プレート１と測定対象物である回転工具Ｔとに当たって遮られてさえいれば、該レーザ光Ｌがこの幅方向に多少ずれて照射されていても明瞭な回折パターンを得ることができるので、本発明によれば、所定の被測定部位Ｑにおける上記スリットＳの幅ｂxを極めて正確に計測して、より高精度の測定を確実に可能としながらも、測定に際しての微調整等に要する熟練度や時間、労力は大幅に軽減することができ、効率的な測定を容易に行うことが可能となる。
【００１７】
また、本実施形態では、測定対象物である回転工具Ｔがその回転軸線Ｏ回りに回転可能、かつその回転位置が検出可能とされていて、この回転位置に応じて形成されるスリットＳを通過したレーザ光Ｌの回折パターンが計測可能とされるとともに、レーザ光源やレンズ２，４、および遮蔽板５やラインセンサ３がスリットＳの延びる方向に移動可能とされ、かつその移動位置も検出可能とされていて、このスリットＳが延びる方向において複数の被測定部位Ｑ…で回折パターンの計測が可能とされている。従って、測定対象物が上述のように複雑な立体形状を有する回転工具Ｔである場合でも、まず回転位置を検出しながら回転工具Ｔを回転させて、スリットＳ上の所定の被測定部位Ｑにおける該スリットＳの幅ｂxを全周に亙って測定することにより、基準プレート１の端縁１ａからこの被測定部位Ｑを通って回転軸線Ｏに直交する当該回転工具Ｔの断面の形状を測定することができ、このような断面を、その移動位置を検出しながら上記レーザ光源、レンズ２，４、遮蔽板５、およびラインセンサ３を移動させて、スリットＳが延びる方向に沿って複数の被測定部位Ｑ…において測定することにより、例えばコンピュータ等の演算装置を用いて、かかる回転工具Ｔの形状、寸法を三次元的に、しかも上述のように高精度で容易に測定することが可能となる。
【００１８】
なお、図１ないし図３では、このようなボールエンドミルやエンドミル、あるいはドリル等の回転工具Ｔの切刃部の外周側部分の形状を測定するに際して、長方形平板状の基準プレート１を、その直線状の端縁１ａが回転工具Ｔの回転軸線Ｏに平行となるように該切刃部外周に隣接させて配設した場合を示しているが、これらの回転工具Ｔの切刃部の先端側部分の形状を測定する際には、例えば図７に示すように、この先端側部分に応じた形状の基準プレート１１を用いて、この基準プレート１１と測定対象物としての回転工具Ｔの切刃部先端側部分との間に延びるスリットＳを形成し、このスリットＳ上の被測定部位Ｑに向けて、スリットＳが延びる方向に偏平したシート状のレーザ光Ｌを照射することにより、その回折パターンを計測すればよい。
【００１９】
ここで、この図７では、測定対象物としてのボールエンドミルの略半球状をなす切刃部先端側部分の形状を測定する場合を示しており、平板状をなす基準プレート１１の端縁１１ａは、このボールエンドミルの先端側部分がなす半球よりも上記スリット幅ｂx分だけ半径の大きい凹半円弧状に形成されていて、これによりスリットＳも上記半球の中心と同心な半円弧状に形成されることとなる。また、上記シート状のレーザ光Ｌは、このように形成されたスリットＳ上の複数の被測定部位Ｑにおいて、それぞれ該スリットＳが延びる方向に直交するように、すなわち上記半球の中心から放射状に延びるように照射される。従って、このように複数の被測定部位Ｑ…において、回転工具Ｔをその回転軸線Ｏ回りに回転させつつ上記レーザ光Ｌの回折パターンを計測することにより、上述の切刃部外周側部分の測定結果と合わせて回転工具Ｔの切刃部全体の形状を精密に測定することが可能となる。
【００２０】
なお、例えば測定対象物としての回転工具Ｔが一般的なツイストドリルである場合には、基準プレート１１の端縁１１ａはその切刃の先端角に応じた狭角の凹Ｖ字状とされ、回転工具Ｔがスクエアエンドミルな場合は端縁１１ａは「コ」字状とされる。また、図７においては半円弧状に形成されたスリットＳの全長に亙って複数の被測定部位Ｑ…にレーザ光Ｌを照射して回折パターンを測定しているが、回転工具Ｔを回転軸線Ｏ回りに回転させて計測する場合には、この回転軸線Ｏの片側の１／４円弧部分のスリットＳでのみ測定を行うようにしてもよい。
【００２１】
一方、本実施形態では、この回折パターンを計測するのに、上記シート状のレーザ光Ｌの幅方向に延びるラインセンサ３を用いており、従来の特開平５−２７２９２５号公報記載の測定方法のようにエリアセンサを用いるのに比べ、安価でありながら回折パターンが延びる方向には大きな計測範囲を確保することができる。このため、本実施形態においては、このラインセンサ３についても、上記スリットＳが延びる方向にさえレーザ光Ｌの光軸Ｃ上に位置して該レーザ光Ｌの幅方向に延びるように正確に配置されていれば、このスリットＳが延びる方向に直交する方向、すなわち上記シート状のレーザ光Ｌの幅方向に関しては、その位置がこの幅方向に多少ずれて配置されていても確実に回折パターンを計測することができ、やはり測定に際しての微調整作業を軽減しながらも測定精度の確保を図ることが可能となる。
【００２２】
また、本実施形態では、上述のようにスリットＳ上の複数の被測定部位Ｑ…において回折パターンを計測するに際し、このラインセンサ３を初め、上記レーザ光源、レンズ２，４、および遮蔽板５をスリットＳに沿うようにして一体に移動可能としており、これとは逆にこれらラインセンサ３、レーザ光源、レンズ２，４、および遮蔽板５は固定したまま、測定対象物としての回転工具Ｔと基準プレート１，１１を一体に移動させる場合のように、上述のように極狭いスリット幅ｂxを維持したまま回転工具Ｔと基準プレート１，１１とを一体に移動させるよりは、本実施形態のようにラインセンサ３、レーザ光源、レンズ２，４、遮蔽板５を移動させる構成とするのが容易である。特に、本実施形態のように回転工具Ｔをその回転軸線Ｏ回りに回転しつつ測定を行う場合においては、こうして回転工具Ｔを回転可能に支持しながらさらに基準プレート１，１１とともに上記スリット幅ｂxを維持しつつ該回転工具Ｔを移動させるのは極めて困難となるため、上述のような構成とすることは一層望ましい。
【００２３】
さらに、本実施形態では、測定対象物である回転工具Ｔの被測定部位Ｑ側を向いて上記スリットＳを形成する基準プレート１の端縁１ａが、この測定部位Ｑ側に向けて断面先細りとなるナイフエッジ状に形成されているので、この端縁１ａにより形成される上記レーザ光Ｌの回折パターンをより明瞭なものとすることができ、一層の測定精度の向上を図ることが可能となる。しかも、本実施形態ではこのように測定対象物が回転工具Ｔであって、すなわちその測定すべき切刃部外周に、この回転工具Ｔがボールエンドミルやエンドミルの場合には切刃が、また当該回転工具Ｔがドリルの場合には切屑排出溝の外周側稜線部が、いずれも図４に示すように基準プレート１側に向けてやはり断面先細りとなるナイフエッジ状に形成されることとなるので、この測定対象物の被測定部位Ｑ側でもレーザ光Ｌの回折パターンをより明瞭なものとすることができ、さらに一層高精度の測定を可能とすることができる。
【００２４】
ところで、このような基準プレート１，１１の端縁１ａ，１１ａと測定対象物との間に形成されるスリットＳの幅ｂxは、図５および図６に示したように小さいほど測定分解能が高く、より高精度の測定が可能となるのであるが、このスリット幅ｂxがあまりに小さすぎると、レーザ光量が小さくなり、基準プレート１，１１の端縁１ａ，１１ａが測定対象物に接触しないように調整するのが却って困難となるおそれが生じる。特に、本実施形態のように測定対象物が回転工具Ｔであって、その回転軸線Ｏ回りに回転可能に支持される場合にあっては、上記スリット幅ｂxが小さすぎると、回転時に回転工具Ｔに僅かな振れが生じただけでも基準プレート１，１１に接触してしまうおそれがある。従って、このような問題が生じるのを避けながらも上述のような高精度の測定を可能とするには、このスリット幅ｂxは実用上０．０１〜０．１mmの範囲内に設定されるのが望ましい。なお、ちなみに被測定部位Ｑにおけるシート状のレーザ光Ｌの厚さｂyは、実用上０．００５〜０．１mmの範囲内とされるのが望ましい。
【００２５】
一方、この被測定部位Ｑに照射されるシート状のレーザ光Ｌの幅Ｗは、上記スリット幅ｂxよりも大きくされて、上述のように該レーザ光Ｌの幅方向の両端部が基準プレート１，１１と回転工具Ｔとに遮られ、その間のスリットＳを通過したレーザ光Ｌが回折可能とされていればよいのであるが、このレーザ光Ｌの幅Ｗが小さ過ぎて例えば上記スリット幅ｂxの大きさと同じ程度であると、こうして幅方向の両端部が基準プレート１，１１と回転工具Ｔとに遮られるようにレーザ光Ｌを照射するのに微調整が必要となってしまうため、望ましくはない。また、これとは逆に、このシート状のレーザ光Ｌの幅Ｗがあまり大きすぎても、測定とは関係のない箇所にまでレーザ光Ｌを照射しなければならなくなるため、非効率的である。このため、このシート状のレーザ光Ｌの幅Ｗは、上記スリット幅ｂxの２倍以上で測定対象物の被測定部位の幅寸法以下の範囲内に設定されるのが望ましい。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、測定対象物とこれに隣接して設けた基準プレートとの間に延びるスリットに対し、このスリットが延びる方向に薄く偏平したシート状のレーザ光を被測定部位に照射して、その回折パターンを計測することにより、該測定対象物の被測定部位の形状を測定するものであるから、高度の熟練を要する微調整などを必要とせずとも、確実かつ容易に所定の被測定部位に上記レーザ光を照射して、より高精度の精密な測定を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わるレーザ光を用いた精密形状測定装置の概略を示す平面図である。
【図２】図１に示すレーザ光を用いた精密形状測定装置の側面図である。
【図３】図１におけるＺＺ方向視の図である。
【図４】図１におけるスリット１部分からラインセンサ３までの部分の拡大平面図である。
【図５】レーザ光Ｌの光軸Ｃから回折パターンの１次明輪のピークまでの距離Ｒ1とスリット幅ｂxとの関係を示す図である。
【図６】レーザ光Ｌの光軸Ｃから回折パターンの１次明輪のピークまでの距離Ｒ1のスリット幅ｂxに対する変化率と幅ｂxとの関係を示す図である。
【図７】回転工具Ｔがボールエンドミルである場合において、その切刃部の先端側部分の形状を測定する際の、図３に相当する図である。
【符号の説明】
１，１１基準プレート
１ａ，１１ａ基準プレートの端縁
３ラインセンサ
５遮蔽板
Ｔ回転工具（測定対象物）
Ｏ回転工具Ｔの回転軸線
Ｌレーザ光
Ｓスリット
Ｑ被測定部位
Ｗ被測定部位Ｑに照射されるレーザ光Ｌの幅
ｂx スリット幅
ｂy レーザ光Ｌの厚さ

Claims

測定対象物に隣接して基準プレートを設けて、この基準プレートと上記測定対象物との間に延びるスリットを形成し、このスリット上における上記測定対象物の被測定部位に向けて、該スリットが延びる方向に薄くしたシート状のレーザ光を照射することにより、上記被測定部位においてスリットを通過した上記レーザ光がなす回折パターンを、上記シート状のレーザ光の幅方向に延びるラインセンサによって計測するとともに、上記スリット上の複数の被測定部位において上記回折パターンを測定するに際し、このラインセンサを初め、上記レーザ光を発するレーザ光源、レンズ、および遮蔽板を上記スリットに沿うようにして一体に移動させることを特徴とするレーザ光を用いた精密形状測定方法。
上記測定対象物が回転工具であって、この回転工具の切刃部に隣接して上記基準プレートを設けて、上記切刃部の外周側部分の形状を測定するに際しては、上記スリットを該回転工具の回転軸線方向に延びるように形成し、上記切刃部の先端側部分の形状を測定する際には、この先端側部分に応じた形状の基準プレートを用いて、この基準プレートと上記切刃部先端側部分との間に延びるスリットを形成し、このスリット上の複数の上記被測定部位において、上記回転工具を上記回転軸線回りに回転しつつ該被測定部位に向けて上記レーザ光を照射することにより、上記回転工具の回転位置に応じた上記回折パターンを計測する請求項１に記載のレーザ光を用いた精密形状測定方法。
上記基準プレートの上記被測定部位側を向いて上記スリットを形成する端縁を、この被測定部位側に向けて断面先細りとなるナイフエッジ状に形成する請求項１または請求項２に記載のレーザ光を用いた精密形状測定方法。
上記スリットの幅ｂxを０．０１〜０．１mmの範囲内に設定する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレーザ光を用いた精密形状測定方法。
上記シート状のレーザ光の幅Ｗを上記スリットの幅ｂxの２倍以上で上記測定対象物の被測定部位の幅寸法以下の範囲内に設定し、上記シート状のレーザ光の厚みｂyを０．００５〜０．１mmの範囲内に設定する請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のレーザ光を用いた精密形状測定方法。