JP5891087B2

JP5891087B2 - 工具位置測定装置およびそれを備えた加工装置

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Publication number: JP5891087B2
Application number: JP2012072893A
Authority: JP
Inventors: 統路下垣; 英二北岸; 美康榊原; 研二幸丸
Original assignee: Shin Nippon Koki KK; Toyota Motor Corp
Current assignee: Shin Nippon Koki KK; Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2016-03-22
Anticipated expiration: 2032-03-28
Also published as: JP2013202720A

Description

本発明は、工具の位置を測定するための測定装置およびそれを備えた加工装置に関する。

ワークの精密加工を行うための５軸加工機などの加工装置では、加工途中において工具やアタッチメントの交換を行う場合がある。

一般にワーク表面における平面や自由曲面の加工において加工を中断し、アタッチメントや工具の交換、あるいはアタッチメントや工具の姿勢を切り換えて加工を続行するときには、アタッチメントや工具の熱変位、アタッチメントの寸法誤差、工具の重力による変形、または工具刃先の磨耗などの様々な原因により、その加工中断前後のつなぎ部分での加工段差が発生するおそれがある。

とくに、加工装置の出力軸である主軸頭にアタッチメントを装着した場合には、アタッチメント等の発熱、アタッチメント本体の水平旋回、またはアタッチメント主軸（アタッチメントの出力軸）の旋回等により、アタッチメント主軸に取り付けられた工具の刃先の位置が微妙に変化し、つなぎ加工面に段差が生じる等の加工品質に影響する不具合が生じるおそれがある。

そこで、従来では、工具交換前後に生じる加工段差を解決する手段として、レーザーセンサを有する工具測定装置を用いて工具位置を３軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）について計測し、計測した工具位置データに基づき加工位置を補正し、補正後のデータを用いて加工を行っている。

例えば、特許文献１記載の測定装置では、回転テーブルによって水平旋回可能なレーザーセンサを用いて工具位置を計測している。この測定装置では、Ｘ軸方向に投射されたレーザー光線を用いてＹ軸方向およびＺ軸方向についての工具位置を測定し、その後、レーザーセンサを９０度水平旋回させ、Ｙ軸方向に投射されたレーザー光線を用いてＸ軸方向およびＺ軸方向についての工具位置を測定する。

特開平１０−１３８０９７号公報

しかし、上記の特許文献１記載の測定装置では、水平旋回可能なレーザーセンサによって工具位置を計測しているため、工具が基本姿勢から大きく離れた旋回角度まで旋回されている場合には、工具がレーザーセンサの発光部や受光部に干渉して工具位置を測定できないおそれがある。

例えば、５軸加工機などのように工具が垂直方向に延びる基本姿勢に対して当該基本姿勢と直交する軸回りに垂直旋回する場合では、加工途中の工具位置において工具の垂直旋回角度が大きいときには工具の基本姿勢となる垂直姿勢から離れるので、工具がレーザーセンサの発光部や受光部に干渉して工具位置を測定できないおそれがある。また、所定の垂直旋回角度で工具が取り付けられるアタッチメント（９０度アンギュラアタッチメントなど）を用いる場合であっても、工具の取付角度が垂直方向から大きく離れるので、上記のような水平旋回可能なレーザーセンサでは、工具がレーザーセンサの発光部や受光部に干渉して工具位置を測定できないおそれがある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、工具が基本姿勢から大きく離れた旋回角度まで旋回されている場合であっても、工具の位置を測定することが可能な工具位置測定装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る工具位置測定装置は、ワーク加工用の工具の位置を測定するための工具位置測定装置であって、旋回体と、前記旋回体を垂直方向に延びる第１軸回りに旋回させる第１旋回機構と、発光部と受光部とを有し、当該発光部と当該受光部との間の開口部が前記第１軸に対して３０〜６０度の範囲の傾斜角度で傾斜した第２軸の方向を向き、当該第２軸回りに旋回可能に前記旋回体に支持されたレーザーセンサと、前記レーザーセンサを前記第２軸回りに旋回させる第２旋回機構とを備えており、前記第２旋回機構は、前記レーザーセンサの位置を前記発光部と前記受光部とが水平方向に並ぶ第１の測定位置と当該第１の測定位置から９０度旋回した第２の測定位置とに切り換えることができるように、当該レーザーセンサを前記第２軸回りに旋回させる、ことを特徴とする。

本願の請求項１に係る発明では、垂直方向に延びる第１軸に対して３０〜６０度の範囲の傾斜角度で傾斜した第２軸の方向を向くようにレーザーセンサを配置し、当該第２軸回りにレーザーセンサを旋回可能にすることによって、工具を検出できる範囲を拡大し、工具がその基本姿勢から大きく離れた旋回角度まで旋回している場合でも工具の位置を測定できるようにしたものである。さらに、本発明では、レーザーセンサを第１軸に対して傾斜して配置した構成においても、レーザーセンサを第１軸に対して傾斜した状態で第１軸回りに旋回するようにしたことで、工具がその基本姿勢の周囲を旋回することに対応してレーザーセンサの向きを変えることができるようにしている。

例えば、上記の構成では、レーザーセンサは、旋回体の旋回軸である垂直方向に延びる第１軸に対して３０〜６０度の範囲の傾斜角度で傾斜した第２軸回りに旋回可能に当該旋回体に支持されているので、レーザーセンサの位置が発光部と受光部とが水平方向に並ぶ第１の測定位置であるときに、水平方向に発射されたレーザー光線を用いて、水平面を構成する２軸の方向であるＸ軸方向ならびにＹ軸方向、およびこれらＸ軸方向およびＹ軸方向に直交するＺ軸方向の３つの方向のうちの２つの方向（例えば、Ｘ方向とＺ方向）についての工具位置をそれぞれ測定することが可能である。さらに、レーザーセンサを第２旋回機構によってレーザーセンサを第２軸回りに旋回させて、当該第１の測定位置から９０度だけ旋回した第２の測定位置に切り換えた後、３つの方向のうち第１の測定位置で測定しなかった残りの方向（例えば、Ｙ方向）と他の２つの方向のうちの１つの方向（例えば、Ｚ方向）についての工具位置を測定することが可能である。

ここで、第２の測定位置におけるレーザー光線の向きは、第１の測定位置において水平方向に発射されたレーザー光線の向きに対して、垂直方向に延びる第１軸に対して３０〜６０度の範囲の傾斜角度で傾斜した第２軸回りに９０度だけ旋回させた角度で傾斜しているので、第２の測定位置におけるレーザー光線は、第１軸に直交する平面に対して上記の３０〜６０度の範囲の傾斜角度だけ立ち上がった向きにのびるので、基本姿勢から離れた大きい旋回角度になったときの工具に対して接触させることが可能である。そのため、第１の測定位置と同様に、第２の測定位置においても工具位置を測定することが可能になっている。

また、レーザーセンサは、旋回体の旋回軸である垂直方向に延びる第１軸に対して３０〜６０度の範囲の傾斜角度で傾斜した第２軸回りに旋回可能に、当該旋回体に支持されているため、第１旋回機構によって、旋回体を第１軸回りに旋回させ、レーザーセンサを第１軸に対して傾斜させた状態で工具へ向けることが可能である。それにより、工具がその基本姿勢の周囲を旋回することに対応してレーザーセンサの向きを変えることが可能である。そのため、レーザーセンサの開口部が第１軸に対して傾斜した第２軸方向を向いていても、工具の基本姿勢周囲の旋回（例えば、水平旋回）に対応して、レーザーセンサを第１軸回りに旋回させることにより、レーザーセンサの開口部を工具の先端へ向けることが可能である。

その結果、本発明では、第１軸および第２軸の２つの旋回軸回りでレーザーセンサを旋回させることによって、工具が基本姿勢から離れた大きい旋回角度になったときでも工具の位置を測定することが可能であり、しかも、工具がその基本姿勢の周囲を旋回することに対応しながらレーザーセンサの向きを変えることが可能である。

また、上記の構成によれば、第２の測定位置におけるレーザー光線の向きは、第１の測定位置において水平方向に発射されたレーザー光線の向きに対して、第２軸回りに９０度旋回させた角度で傾斜、すなわち直交しているので、第１の測定位置におけるレーザー光線の向きおよび第２の測定位置におけるレーザー光線の向きをそれぞれＸ軸方向およびＹ軸方向に一致させることが可能になり、測定精度の向上ならびに測定データの座標変換が不要になる。

また、上記の構成によれば、第２軸が垂直方向に延びる第１軸に対して４５度近傍の３０〜６０度に傾斜しているので、レーザーセンサが第２位置で発射されるレーザー光線の向きは、第１位置におけるレーザー光線の向きに対して９０度旋回することにより、第１軸に対して４５度近傍の３０〜６０度に傾斜する向きになる。それにより、第２位置において第１軸に対して４５度近傍の３０〜６０度に傾斜するレーザー光線は、工具の垂直旋回角度が０度〜９０度の範囲内で工具と確実に接触することが可能になり、しかも、工具およびそれを装着するアタッチメントなどの工具周辺の部材がレーザーセンサに接触するおそれを回避できるので、広範囲の工具の垂直旋回角度に対応して工具位置の測定が可能になる。

本発明の請求項２に係る工具位置測定装置は、ワーク加工用の工具の位置を測定するための工具位置測定装置であって、旋回体と、前記旋回体を第１軸回りに旋回させる第１旋回機構と、発光部と受光部とを有し、当該発光部と当該受光部との間の開口部が前記第１軸に対して所定の傾斜角度で傾斜した第２軸の方向を向き、当該第２軸回りに旋回可能に前記旋回体に支持されたレーザーセンサと、前記レーザーセンサを前記第２軸回りに旋回させる第２旋回機構とを備えており、前記第２旋回機構は、前記レーザーセンサの位置を前記発光部と前記受光部とが所定の基準方向に並ぶ第１の測定位置と当該第１の測定位置から所定の旋回角度だけ旋回した第２の測定位置とに切り換えることができるように、当該レーザーセンサを前記第２軸回りに旋回させ、前記レーザーセンサは、前記第１軸から当該第１軸の遠心方向へ離間した位置に配置され、前記第１軸と前記第２軸とは、前記レーザーセンサの開口部の前方で交差しており、前記レーザーセンサは、前記発光部と前記受光部との間の前記開口部が前記第１軸と前記第２軸との交点を向くように、配置されている、ことを特徴とする。

本願の請求項２に係る発明では、上記の請求項１に係る発明と同様に、第１軸に対して所定の傾斜角度で傾斜した第２軸の方向を向くようにレーザーセンサを配置し、当該第２軸回りにレーザーセンサを旋回可能にすることによって、工具を検出できる範囲を拡大し、工具がその基本姿勢から大きく離れた旋回角度まで旋回している場合でも工具の位置を測定できるようにしたものである。しかも、レーザーセンサを第１軸に対して傾斜して配置した構成においても、レーザーセンサを第１軸に対して傾斜した状態で第１軸回りに旋回するようにしたことで、工具がその基本姿勢の周囲を旋回することに対応してレーザーセンサの向きを変えることができるようにしている。その結果、第１軸および第２軸の２つの旋回軸回りでレーザーセンサを旋回させることによって、工具が基本姿勢から離れた大きい旋回角度になったときでも工具の位置を測定することが可能であり、しかも、工具がその基本姿勢の周囲を旋回することに対応しながらレーザーセンサの向きを変えることが可能である。
また、上記の請求項２に係る発明の構成によれば、レーザーセンサを第１軸からその遠心方向へ離間した位置に配置することが可能になり、ワーク加工中に工具およびそれを装着するアタッチメントなどの工具周辺の部材が第１軸の延長線上へ来るときでも、工具等がレーザーセンサに接触するおそれを低減することが可能である。

また、長い工具を用いたときに工具の旋回角度が大きくなって工具が装着されたアタッチメントとレーザーセンサとの距離が遠くなるおそれがある場合でも、レーザーセンサを第１軸から離れた位置で第１軸回りに旋回させることにより、レーザーセンサを第１軸に対して傾斜させた状態で工具へ近づけることが可能になる。そのため、従来の水平旋回のみ可能なレーザーセンサを備えた構造と比較して、加工機械の主軸の規定のストロークの範囲内で工具位置の測定可能な工具の長さの範囲および工具の旋回角度の範囲が拡大する。

さらに、上記の請求項２に係る発明の構成によれば、レーザーセンサを第１軸から離れた位置で第１軸回りに旋回させる構成において、レーザーセンサの測定部分である発光部と受光部との間の開口部が第１軸と第２軸との交点を向くように当該レーザーセンサが配置されている。そのため、レーザーセンサを第１軸に近づけて配置することが可能になり、レーザーセンサの旋回時の変位量を低減することが可能になる。これによって、レーザーセンサの移動に要する時間を短縮できる。また、工具をレーザーセンサに近づけるときの工具の移動量を短縮することが可能である。

本発明の請求項３に係る工具位置測定装置は、ワーク加工用の工具の位置を測定するための工具位置測定装置であって、旋回体と、前記旋回体を第１軸回りに旋回させる第１旋回機構と、発光部と受光部とを有し、当該発光部と当該受光部との間の開口部が前記第１軸に対して所定の傾斜角度で傾斜した第２軸の方向を向き、当該第２軸回りに旋回可能に前記旋回体に支持されたレーザーセンサと、前記レーザーセンサを前記第２軸回りに旋回させる第２旋回機構とを備えており、前記第２旋回機構は、前記レーザーセンサの位置を前記発光部と前記受光部とが所定の基準方向に並ぶ第１の測定位置と当該第１の測定位置から所定の旋回角度だけ旋回した第２の測定位置とに切り換えることができるように、当該レーザーセンサを前記第２軸回りに旋回させ、前記第２軸は、前記レーザーセンサが前記第１の測定位置および前記第２の測定位置にあるときのいずれにおいても前記レーザー光線と交差するような位置に、設定されている、ことを特徴とする。

本願の請求項３に係る発明では、上記の請求項１に係る発明と同様に、第１軸に対して所定の傾斜角度で傾斜した第２軸の方向を向くようにレーザーセンサを配置し、当該第２軸回りにレーザーセンサを旋回可能にすることによって、工具を検出できる範囲を拡大し、工具がその基本姿勢から大きく離れた旋回角度まで旋回している場合でも工具の位置を測定できるようにしたものである。しかも、レーザーセンサを第１軸に対して傾斜して配置した構成においても、レーザーセンサを第１軸に対して傾斜した状態で第１軸回りに旋回するようにしたことで、工具がその基本姿勢の周囲を旋回することに対応してレーザーセンサの向きを変えることができるようにしている。その結果、第１軸および第２軸の２つの旋回軸回りでレーザーセンサを旋回させることによって、工具が基本姿勢から離れた大きい旋回角度になったときでも工具の位置を測定することが可能であり、しかも、工具がその基本姿勢の周囲を旋回することに対応しながらレーザーセンサの向きを変えることが可能である。
また、上記の請求項３に係る発明の構成によれば、第２軸が第１の測定位置および第２の測定位置のいずれにおいてもレーザー光線と交差するので、第２軸とレーザー光線が交差する位置に工具を配置することにより、レーザーセンサは第１位置および第２位置のいずれの位置のときでも工具位置を正確に測定することができる。

本発明の加工装置は、前記工具が装着されたアタッチメントと、上記の測定装置とを備えていることを特徴とする。

かかる構成によれば、上記の測定装置を備えているので、アタッチメントに装着された工具が基本姿勢から大きく離れた旋回角度まで旋回されている場合であっても、工具の位置を測定することが可能である。

以上説明したように、本発明によれば、工具が基本姿勢から大きく離れた旋回角度まで旋回されている場合であっても、工具の位置を測定することができる。

本発明の実施形態に係わる工具位置測定装置を備えた工作機械の側面図である。図１の工作機械の矢視Ａ図である。図１の工具位置測定装置の断面説明図である。図１の工具位置測定装置の平面図である。図３のレーザーセンサおよび第２旋回機構の拡大正面図である。図５の第２旋回機構の縦断面図である。図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。図１の工具位置測定装置を用いた工具位置測定方法を説明するための図であって、水平方向を向いた状態のエンドミルの位置を測定する状態を示す図である。図８のエンドミルのＸ軸方向またはＹ軸方向についての位置を、第１位置におけるレーザーセンサから水平方向に発射されたレーザー光線によって測定する状態を示す図である。図８のエンドミルのＺ軸方向についての位置を、第１位置におけるレーザーセンサから水平方向に発射されたレーザー光線によって測定する状態を示す図である。図８のエンドミルのＸ軸方向（またはＹ軸方向）についての位置およびＺ軸方向についての位置を、第２位置におけるレーザーセンサから４５度傾斜した方向に発射されたレーザー光線によって測定する状態を示す図である。図１１の矢視Ｂ図である。図１２のエンドミルのＹ軸方向またはＸ軸方向についての位置を、第２位置におけるレーザーセンサから４５度傾斜した方向に発射されたレーザー光線によって測定する状態を示す図である。図１の工具位置測定装置を用いた工具位置測定方法を説明するための図であって、垂直姿勢から４５度方向傾斜した状態のエンドミルの位置を測定する状態を示す図である。図１４のエンドミルのＸ軸方向（またはＹ軸方向）についての位置およびＺ軸方向についての位置を、第１位置におけるレーザーセンサから水平方向に発射されたレーザー光線によって測定する状態を示す図である。図１４のエンドミルのＸ軸方向（またはＹ軸方向）についての位置およびＺ軸方向についての位置を、第１位置におけるレーザーセンサから水平方向に発射されたレーザー光線によって測定する状態を示す図である。図１４のエンドミルのＸ軸方向（またはＹ軸方向）についての位置およびＺ軸方向についての位置を、第２位置におけるレーザーセンサから４５度傾斜した方向に発射されたレーザー光線によって測定する状態を示す図である。図１７の矢視Ｃ図である。図１８のエンドミルのＹ軸方向またはＸ軸方向についての位置を、第２位置におけるレーザーセンサから４５度傾斜した方向に発射されたレーザー光線によって測定する状態を示す図である。図１の工具位置測定装置を備えた工作機械におけるワークの加工方法についてのフローチャートの前半部分である。図１の工具位置測定装置を備えた工作機械におけるワークの加工方法についてのフローチャートの後半部分である。本発明の他の実施形態に係わる工具位置測定装置の全体構成図である。

つぎに図面を参照しながら本発明の工具位置測定装置についてさらに詳細に説明する。

図１〜２には、本実施形態に係わる工具位置測定装置６を備えた工作機械１が示されている。

この工作機械１は、加工対象物であるワークＷに対してエンドミルなどの工具５によって切削等の機械加工を施す機械であり、ワークＷをテーブル２ｂに載せた状態で図示しない制御用コンピュータからの加工指令に従ってＸ軸方向に移動させ、それとともに工具５をＹ軸方向およびＺ軸方向に移動させることにより、工具５とワークＷとの位置決めを行い、その状態で工具５によってワークＷの加工を行う。

具体的には、工作機械１は、ワーク駆動装置２と、工具駆動装置３と、工具５が装着されたアタッチメント４と、工具５の位置を測定する工具位置測定装置６とを備えている。

ワーク駆動装置２は、加工指令に従ってワークＷを水平方向であるＸ軸方向（図１の矢印Ｘの方向）に移動させる装置である。このワーク駆動装置２は、水平に設置されたベッド２ａと、そのベッド２ａ上においてＸ軸方向に移動可能に取り付けられたテーブル２ｂとを有する。テーブル２ｂを移動させることにより、そのテーブル２ｂ上に載置されたワークＷをＸ軸方向に移動させることが可能である。このワーク駆動装置２は、テーブル２ｂをＸ軸方向に移動させるための駆動源として図示されないサーボモータを備えている。

工具駆動装置３は、加工指令に従って、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向（図２の矢印Ｙの方向）と、Ｘ軸及びＹ軸の両方に直交する鉛直方向であるＺ軸方向（図１〜２の矢印Ｚの方向）とに工具５を装着したアタッチメント４を移動させるものである。

具体的には、工具駆動装置３は、一対のコラム８と、クロスレール９と、水平移動装置１０と、垂直移動装置１１とを備えている。

一対のコラム８は、ベッド２ａの幅方向（Ｙ軸方向）においてそのベッド２ａの両側に分かれて立設されている。

クロスレール９は、ベッド２ａの上方においてＹ軸方向に延びるように配置されており、一対のコラム８によって上下方向に移動可能に支持されている。そして、このクロスレール９は、図示されない駆動機構によりコラム８に沿ってＺ軸方向（鉛直方向）に移動することが可能な構成を有している。

水平移動装置１０は、クロスレール９によってＹ軸方向（すなわち、クロスレール９の長手方向）に移動可能に支持されている。水平移動装置１０は、図示されないサーボモータを備えており、そのサーボモータの駆動力によってクロスレール９に沿ってＹ軸方向に移動するようになっている。

垂直移動装置１１は、水平移動装置１０に搭載されている。この垂直移動装置１１は、図示されないサーボモータを備えており、そのサーボモータの駆動力によって水平移動装置１０に対してＺ軸方向に移動するようになっている。

垂直移動装置１１は、具体的には、主軸頭１２と、当該主軸頭１２を垂直方向へ駆動するための垂直駆動機構（図示せず）とを備えている。垂直駆動機構は、水平移動装置１０のケース内に収納されている。主軸頭１２は、工作機械１によって発生される回転駆動力を伝達する機械主軸１２ａと、当該機械主軸１２ａの外周を覆い、当該機械主軸１２ａを回転自在に支持する支持部１２ｂ（例えば、ラムやクイルなど）とを備えている。主軸頭１２の下端部は、ワークＷを切削加工するための工具５を備えたアタッチメント４を装着することが可能な構造を有している。主軸頭１２には、種々のアタッチメントが装着可能である。例えば、図１〜２に示されるような工具５が水平方向に取り付けられた９０度アンギュラアタッチメント、または図８に示されるように工具５が垂直旋回可能なユニバーサルアタッチメントなどが主軸頭１２に装着可能である。

図１〜２に示される９０度アンギュラアタッチメントからなるアタッチメント４は、出力軸であるアタッチメント主軸４ａと、支持部４ｂと、連結部４ｃとを備えている。アタッチメント主軸４ａには、工具５が水平方向（Ｘ軸方向）を向くように取り付けられている。支持部４ｂは、アタッチメント主軸４ａを回転自在に支持する。支持部４ｂは、連結部４ｃの下端部に固定されている。連結部４ｃは、主軸頭１２の支持部１２ｂの下端部に着脱自在に連結可能な形状を有する。また、アタッチメント４は、連結部４ｃと主軸頭１２の支持部１２ｂとの連結が解除された状態で、主軸頭１２の機械主軸１２ａと連結部４ｃ内部のアダプタ（図示せず）との連結を維持しながら水平旋回（すなわち、図１の垂直軸Ｓ１１回りに旋回）（いわゆる割出し旋回）をすることが可能な構成を有している。

上記のように構成された９０度アンギュラアタッチメントからなるアタッチメント４では、主軸頭１２の機械主軸１２ａからの回転駆動力を受け、その回転駆動力が図示しない歯車伝達機構を介してアタッチメント主軸４ａに伝達され、工具５を回転させてワークＷの切削加工を行うことが可能である。また、連結部４ｃと主軸頭１２の支持部１２ｂとの連結を解除した状態で、連結部４ｃ内部のアダプタと主軸頭１２の機械主軸１２ａとの連結を維持しながら工具５およびアタッチメント４を水平旋回（割出し旋回）させることが可能である。なお、連結部４ｃは、加工動作時には図示しない固定機構（例えば、カービックカップリングなど）によって主軸頭１２の支持部１２ｂに対して水平旋回できないように固定される。

また、図８に示されるアタッチメント１４は、工具５を垂直旋回および水平旋回させることが可能なユニバーサルアタッチメントである。アタッチメント１４は、出力軸であるアタッチメント主軸１４ａと、アタッチメント主軸１４ａを回転自在に支持する第１支持部１４ｂと、当該第１支持部１４ｂを支持する第２支持部１４ｃと、主軸頭１２の支持部の下端部に着脱自在に連結可能な形状を有する連結部１４ｄとを備えている。

第２支持部１４ｃは、第１支持部１４ｂを垂直旋回（すなわち、図８の紙面に直交する方向に延びる水平軸Ｓ１２回りに矢印Ｒ方向に旋回）可能に支持する。第２支持部１４ｃは、連結部１４ｄの下端部に固定されている。

アタッチメント１４は、連結部１４ｄと主軸頭１２の支持部１２ｂとの連結が解除された状態で、連結部１４ｄ内部のアダプタ（図示せず）と主軸頭１２の機械主軸１２ａとの連結を維持しながら水平旋回（すなわち、図８の垂直軸Ｓ１３回りに旋回）（いわゆる割出し旋回）をすることが可能な構成を有している。

上記のように構成されたユニバーサルアタッチメントからなるアタッチメント１４についても、主軸頭１２の機械主軸１２ａからの回転駆動力を受け、その回転駆動力が図示しない歯車伝達機構を介してアタッチメント主軸１４ａに伝達され、工具５を回転させてワークＷの切削加工を行うことが可能である。また、第１支持部１４ｂは、図示しない駆動機構によって第２支持部１４ｃに対して垂直旋回させることが可能であるので、工具５を任意の垂直旋回角度に向けることが可能である。さらに、連結部１４ｄと主軸頭１２の支持部１２ｂとの連結が解除された状態で、連結部１４ｄ内部のアダプタ（図示せず）と主軸頭１２の機械主軸１２ａとの連結を維持しながら工具５およびアタッチメント１４を水平旋回（割出し旋回）させることが可能である。

図３〜５に示される工具位置測定装置６は、工具５の位置（例えば、ボールエンドミルのボール部分の中心位置など）を測定するための装置である。工具位置測定装置６は、台座部２１と、垂直旋回軸２２と、当該垂直旋回軸２２の上端に取り付けられたアーム２３と、当該アーム２３の先端に取り付けられたレーザーセンサ２４と、第１旋回機構２５と、第２旋回機構２６とを備えている。本実施形態では、垂直旋回軸２２およびアーム２３が組み合わされたものが、本発明の旋回体に対応する。

台座部２１は、ワーク駆動装置２のテーブル２ｂのＸ軸方向における端部２ｂ１に固定されている。台座部２１は、中空の筐体からなる。

垂直旋回軸２２は、垂直方向（図１〜２のＺ軸方向）に延びる軸である。垂直旋回軸２２は、台座部２１の上面に垂直方向に延びる第１軸Ｓ１回りに旋回可能に取り付けられている。具体的には、台座部２１の上面には、筒状の支持部３１が設けられており、支持部３１の内部には、垂直旋回軸２２が軸受を介して第１軸Ｓ１回りに回転自在に取り付けられている。

第１旋回機構２５は、垂直旋回軸２２を垂直方向に延びる第１軸Ｓ１回りに水平旋回させる機構である。具体的には、サーボモータ３３と、減速機３４と、第１出力ギヤ３５と、第２出力ギヤ３６とを備えている。サーボモータ３３は、垂直旋回軸２２の回転角を±１８０度の範囲で所定の角度ごとに設定できるように、垂直旋回軸２２の回転を制御することが可能である。減速機３４は、サーボモータ３３の回転駆動力を所定の減速比で減速させる。第１出力ギヤ３５は、減速機３４の出力部に連結され、減速後の回転駆動力を受けて回転する。第２出力ギヤ３６は、垂直旋回軸２２の下端部に同軸状に固定されている。第２出力ギヤ３６は、第１出力ギヤ３５と噛み合っており、第１出力ギヤ３５から伝達された回転駆動力を受けて、垂直旋回軸２２とともに回転する。

上記のように構成された第１旋回機構２５は、垂直旋回軸２２およびその先端に取り付けられたアーム２３を±１８０度の範囲で水平旋回させることが可能である。その結果、アーム２３先端に取り付けられたレーザーセンサ２４を第１軸Ｓ１に対して傾斜した状態で第１軸Ｓ１回りに水平旋回することが可能になり、工具５が図１の垂直軸Ｓ１１回りに水平旋回することに対応してレーザーセンサ２４の向きを変えることが可能である。

アーム２３は、水平方向に延びる水平部分２３ａと、当該水平部分の一方の端部２３ａ１から４５度の角度で立ち上がって斜め上方に延びる立ち上がり部分２３ｂとを備えている。水平部分２３ａと立ち上がり部分２３ｂとは、スチールなどの金属からなる中空の筐体で一体形成されている。

水平部分２３ａの他方の端部の２３ａ２近傍の下面には、固定部材３７が設けられている。固定部材３７は、水平部分２３ａを垂直旋回軸２２の上端に固定されている。これにより、アーム２３は、垂直旋回軸２２とともに第１軸Ｓ１回りに水平旋回することが可能である。

アーム２３の立ち上がり部分２３ｂの先端部２３ｂ１近傍には、第１軸Ｓ１に対して所定の傾斜角度θ１（本実施形態では４５度またはその近傍の３０〜６０度）で傾斜した第２軸Ｓ２の方向を向く取付部２３ｂ２が形成されている。取付部２３ｂ２の上面には、レーザーセンサ２４を旋回させる第２旋回機構２６が取り付けられている。

レーザーセンサ２４は、図３〜５に示されるように、本体部２４ａと、発光部２４ｂと、受光部２４ｃとを有している。本体部２４ａは、長尺の胴部の両端に互いに対向する発光部取付部分２４ａ１および受光部取付部分２４ａ２を有している。発光部２４ｂは、発光部取付部分２４ａ１に取り付けられ、レーザー光線ＬＢを本体部２４ａの胴部の延びる方向と平行に発射する。受光部２４ｃは、受光部取付部分２４ａ２に取り付けられ、レーザー光線ＬＢを受光することが可能である。発光部２４ｂと受光部２４ｃとの間には、開口部２４ｄが開口している。レーザーセンサ２４は、発光部２４ｂから発射されたレーザー光線ＬＢが工具５によって遮られたときに当該レーザー光線が受光部２４ｃによって検出されなくなることを利用して、工具５の位置（例えば、ボールエンドミルのボール部分の中心位置など）を検出する。

本実施形態では、レーザー光線ＬＢとレーザーセンサ２４の旋回軸である第２軸Ｓ２との交点Ｐを測定位置としている。図９〜１３に示されるように、工具５が交点Ｐでレーザー光線ＬＢを遮ったことをレーザーセンサ２４が検出したときには、工具５の位置を測定することが可能である。この測定をレーザーセンサ２４の向きを水平方向と当該水平方向から第２軸Ｓ２回りに９０度旋回した方向とに設定した状態でそれぞれ測定することにより、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向における工具５の位置を測定することが可能である。

レーザーセンサ２４は、第２旋回機構２６を介してアーム２３の立ち上がり部分２３ｂの先端部２３ｂ１近傍の取付部２３ｂ２に取り付けられている。取付部２３ｂ２は、第１軸Ｓ１に対して所定の傾斜角度θ１（本実施形態では４５度）で傾斜した第２軸Ｓ２の方向を向いているので、レーザーセンサ２４は、発光部２４ｂと受光部２４ｃとの間の開口部２４ｄが第２軸Ｓ２の方向を向くことが可能である。レーザーセンサ２４は、開口部２４ｄを第２軸Ｓ２に向けた状態で、第２旋回機構２６によって第２軸Ｓ２回りに旋回される。

本実施形態では、図３に示されるように、レーザーセンサ２４は、垂直旋回軸２２の上端に連結された斜め上方に延びるアーム２３の先端近傍に取り付けられているので、垂直旋回軸２２の旋回軸である第１軸Ｓ１から遠心方向へ離間した位置に配置されている。

第２旋回機構２６は、レーザーセンサ２４を第２軸Ｓ２回りに旋回させる機構である。

第２旋回機構２６の旋回軸である第２軸Ｓ２は、その傾斜角度θ１が４５度近傍の３０〜６０度に設定されているので、図３および図８に示されるようにレーザーセンサ２４が水平方向の第１位置Ｉから第２位置ＩＩに旋回したときに、レーザー光線ＬＢは、第１軸Ｓ１に対して４５度近傍の３０〜６０度に傾斜するので、工具５の垂直旋回角度が０度〜９０度の範囲内で工具５と確実に接触することが可能になる。

第２旋回機構２６は、レーザーセンサ２４の位置を発光部２４ｂと受光部２４ｃとが所定の基準方向である水平方向に並ぶ第１の測定位置Ｉ（図９〜１０参照）と当該第１の測定位置Ｉから所定の旋回角度である９０度だけ旋回した第２の測定位置ＩＩ（図３および図１１〜１３参照）とに切り換えることができるように、当該レーザーセンサ２４を第２軸Ｓ２回りに旋回させる。

第２旋回機構２６は、具体的には、図５〜７に示されるように、本体ケース２６ａと、回転テーブル２６ｂと、ピニオンギヤ２６ｃと、当該ピニオンギヤ２６ｃに噛み合う一対のラック２６ｄとを備えている。

回転テーブル２６ｂは、本体ケース２６ａの上面に回転自在に取り付けられている。回転テーブル２６ｂの上面には、レーザーセンサ２４がボルトなどによって連結されている。本実施形態では、図５に示されるように、回転テーブル２６ｂとレーザーセンサ２４との間には、マウントブロック２６ｉが介在しているが、省略してもよい。レーザーセンサ２４は、その中間位置Ｍに第２軸Ｓ２が通過するように、回転テーブル２６ｂの上に位置決めされている。

本体ケース２６ａの内部には、図７に示されるように、平行に延びる一対の収納室２６ｅが形成されている。一対の収納室２６ｅの間は、仕切り板２６ｆで仕切られている。本体ケース２６ａの端面には、各収納室２６ｅに連通する空気導入口２６ｇが形成されている。

ピニオンギヤ２６ｃは、本体ケース２６ａに収納され、仕切り板２６ｆの中間の切欠部分においてベアリング２６ｈを介して回転自在に取り付けられている。ピニオンギヤ２６ｃは、回転テーブル２６ｂの下面に連結されている。

ラック２６ｄは、本体ケース２６ａのそれぞれの収納室２６ｅに直線移動できるように収納されている。ラック２６ｄの歯２６ｄ１は、ピニオンギヤ２６ｃの歯２６ｃ１に噛み合っている。一対のラック２６ｄは、第２軸Ｓ２を中心として対称の位置になるように、ピニオンギヤ２６ｃの歯２６ｃ１に噛み合った状態で収納室２６ｅの内部に配置されている。

上記のように構成された第２旋回機構２６では、外部のエアコンプレッサなどの圧力源から圧縮空気が空気導入口２６ｇを介して一対の収納室２６ｅのいずれか一方、例えば図７における上側の収納室２６ｅに送り込まれたとき、図７における上側のラック２６ｄが空気の圧力を受けて収納室２６ｅ内部を収納室２６ｅの右端まで移動して収納室２６ｅの内壁に突き当たって止まる。このとき、上側のラック２６ｄに噛み合うピニオンギヤ２６ｃが所定の旋回角度である９０度だけ旋回する。また、それとともにピニオンギヤ２６ｃに噛み合う下側のラック２６ｄがピニオンギヤ２６ｃからの駆動力を受けて収納室２６ｅ内部を収納室２６ｅの左端まで移動する。つぎに、下側の収納室２６ｅに圧縮空気を送り込むことにより、ピニオンギヤ２６ｃが９０度だけ逆方向に旋回することが可能である。これにより、ピニオンギヤ２６ｃと連結されている回転テーブル２６ｂおよびその上に連結されているレーザーセンサ２４を正逆両方向について９０度だけ正確に旋回させることが可能である。

本実施形態では、図３に示されるように、第１軸Ｓ１と第２軸Ｓ２とは、レーザーセンサ２４の開口部２４ｄの前方で交差しており、レーザーセンサ２４は、発光部２４ｂと受光部２４ｃとの間の開口部２４ｄが第１軸Ｓ１と第２軸Ｓ２との交点Ｑを向くように配置されている。

また、第２軸Ｓ２は、レーザーセンサ２４が第１の測定位置Ｉおよび第２の測定位置ＩＩにあるときのいずれにおいてもレーザー光線ＬＢと交差するような位置に、設定されている。具体的には、レーザーセンサ２４は、発光部２４ｂと受光部２４ｃとの中間の位置に第２軸Ｓ２が通るように配置されている。

（工具位置の測定方法）
つぎに、本実施形態の工具位置測定装置６を用いた加工途中の工具５の位置の測定方法について説明する。

図８に示されるように、測定対象であるボールエンドミルからなる工具５は、ユニバーサルアタッチメントからなるアタッチメント１４に取り付けられている。そして、図８に示される加工途中の工具５は、基本姿勢である垂直姿勢Ｖの状態から９０度垂直旋回（すなわち、水平軸Ｓ１２回りに時計方向に９０度旋回）した状態、すなわち、水平方向を向いた状態になっている。

この状態において、まず、加工機械１のワーク駆動装置２および工具駆動装置３を作動させ、工具５の先端部分（例えば、ボールエンドミルのボール部分）をレーザー光線ＬＢとレーザーセンサ２４の旋回軸である第２軸Ｓ２との交点Ｐの近傍まで移動させる。

ついで、図３および８に示されるように、第１旋回機構２５を駆動させてレーザーセンサ２４の開口部２４ｄを工具５の先端部分に向ける。その後、図９に示されるように、第２旋回機構２６を駆動させてレーザーセンサ２４を発光部２４ｂと受光部２４ｃとが水平方向に並ぶ第１の測定位置Ｉに位置決めする。このとき、レーザー光線ＬＢは水平方向に発射されている。この状態で、ワーク駆動装置２を作動させて工具５をレーザー光線ＬＢに対してＸ軸方向（図９の矢印Ｘの方向）から当てることにより、Ｘ軸方向における工具５の先端部分の位置を測定することが可能である。

ついで、工具移動装置３を作動させて、図１０に示されるように、工具５をレーザー光線ＬＢに対してＺ軸方向（図１０の矢印Ｚの方向）から当てることにより、Ｚ軸方向における工具５の先端部分の位置を測定することが可能である。

そののち、図８および図１１に示されるように、第２旋回機構２６を駆動させてレーザーセンサ２４を第１位置Ｉから第２軸Ｓ２回りに９０度旋回させることにより、発光部２４ｂと受光部２４ｃとが水平方向に対して４５度に傾斜した方向に並ぶ第２の測定位置ＩＩに位置決めする。このとき、レーザー光線ＬＢは水平方向に対して４５度傾斜した方向に発射されている。この状態で、図１１〜１２に示されるように、ワーク駆動装置２および工具移動装置３を移動させて、工具５をレーザー光線ＬＢに対して直交する方向、すなわち第２軸Ｓ２に沿って斜め上方から矢印Ｄ１方向に向けて当てることにより、Ｘ軸方向およびＺ軸方向における工具５の先端部分の位置を測定することが可能である。

ついで、工具移動装置３を作動させて、図１３に示されるように、工具５をレーザー光線ＬＢに対してＹ軸方向（図１３の矢印Ｙの方向）から当てることにより、Ｙ軸方向における工具５の先端部分の位置を測定することが可能である。

また、上記のように工具５の垂直旋回角度が９０度である場合と同様に、図１４〜１９に示されるように、工具５の垂直旋回角度が４５度である場合も同様に、工具５の位置を測定することが可能である。

すなわち、図１５に示されるように、第２旋回機構２６を駆動させてレーザーセンサ２４を発光部２４ｂと受光部２４ｃとが水平方向に並ぶ第１の測定位置Ｉに位置決めし、レーザー光線ＬＢが水平方向に発射された状態にし、ワーク駆動装置２を作動させて工具５をレーザー光線ＬＢに対して、第２軸Ｓ２に沿って斜め上方から矢印Ｄ１方向に向けて当てることにより、Ｘ軸方向およびＺ軸方向における工具５の先端部分の位置を測定することが可能である。

ついで、工具移動装置３を作動させて、図１６に示されるように、工具５をレーザー光線ＬＢに対して第２軸Ｓ２と直交する矢印Ｄ２方向に向けて当てることにより、Ｘ軸方向およびＺ軸方向における工具５の先端部分の位置を測定することが可能である。

そののち、図１４および図１７に示されるように、第２旋回機構２６を駆動させてレーザーセンサ２４を第１位置Ｉから第２軸Ｓ２回りに９０度旋回させることにより、発光部２４ｂと受光部２４ｃとが水平方向に対して４５度に傾斜した方向に並ぶ第２の測定位置ＩＩに位置決めする。このとき、レーザー光線ＬＢは水平方向に対して４５度傾斜した方向に発射されている。この状態で、図１７〜１８に示されるように、ワーク駆動装置２および工具移動装置３を移動させて工具５をレーザー光線ＬＢに対して第２軸Ｓ２に沿って斜め上方から矢印Ｄ１方向に向けて当てることにより、Ｘ軸方向およびＺ軸方向における工具５の先端部分の位置を測定することが可能である。

ついで、工具移動装置３を作動させて、図１９に示されるように、工具５をレーザー光線ＬＢに対してＹ軸方向（図１９の矢印Ｙの方向）から当てることにより、Ｙ軸方向における工具５の先端部分の位置を測定することが可能である。

（ワークの加工方法）
つぎに、上記の加工機械１を用いたワークＷの加工方法について説明する。上記の加工機械１は、工具位置測定装置６を備えており、かかる工具位置測定装置６を用いて、加工途中の工具位置を工具５またはアタッチメント４の交換前後でそれぞれ測定することにより、加工継続時のつなぎ部の加工段差のない高品位な加工を行うことが可能である。

このようなワークＷの加工方法は、大きく分けて、
（１）図１〜２に示されるような９０度アンギュラアタッチメントからなるアタッチメント４（または図８に示されるユニバーサルアタッチメントからなるアタッチメント１４）を、ワークＷの加工時の姿勢を維持した状態で、工具位置測定装置６による測定位置へ相対的に移動させる工程と、
（２）アタッチメント４がワーク加工時の姿勢を維持した状態で、ワーク加工後の工具５の位置を工具位置測定装置６によって測定する交換前測定工程と、
（３）ワーク加工後の工具５を新しい工具５に交換してアタッチメント４に装着する工具交換工程と、
（４）アタッチメント４がワーク加工時の姿勢を維持した状態で、新しい工具５の位置を工具位置測定装置６によって測定する交換後測定工程と、
（５）ワーク加工後の工具５の位置と新しい工具５の位置とのずれ量に基づいて加工プログラムを補正する加工プログラム補正工程と、
（６）補正後の加工プログラムに基づいて新しい工具５を用いてワークの加工を行うワーク加工工程と、
を含む。

具体的には、図２０〜２１に示されるフローチャートのように、例えば９０度アタッチメントによる加工中に、加工機械１の制御部が工具５やアタッチメント４の交換指令を受けたときに、加工動作を停止する（ステップＳ１）。

ついで、工具５およびアタッチメント４を加工時の姿勢のまま工具位置測定装置６によるレーザー測定位置に移動させる（ステップＳ２）。

ついで、工具位置測定装置６によって、まず、レーザーセンサ２４が水平を向く第１位置Ｉにある場合における工具位置（例えば、Ｘ軸方向およびＺ軸方向についての工具位置）を測定する（ステップＳ３）。

ついで、レーザーセンサ２４を第２軸Ｓ２回りに９０度旋回させて、レーザーセンサ２４が４５度に傾斜した第２位置ＩＩにある場合における工具位置（例えば、Ｙ軸方向およびＺ軸方向についての工具位置）を測定する（ステップＳ４）。

ついで、アタッチメント４を水平旋回させ、アタッチメント４や工具５の交換動作を開始する（ステップＳ５）。

ついで、アタッチメント４や工具５を所定の交換位置に移動する（ステップＳ６）。

ついで、アタッチメント４や工具５を交換用の機械を用いて交換する（ステップＳ７）。このステップＳ７では、例えば、工具５をＡＴＣ（Auto Tool Changer）を用いて交換し、またはアタッチメント４をＡＡＣ（Auto Attachment Changer）を用いて交換する。

ついで、アタッチメント４および工具５を加工停止前の姿勢に復帰させる（ステップＳ８）。このとき、アタッチメント４の水平旋回位置、アタッチメント主軸４ａの角度、工具５の回転などが加工時の姿勢に戻る。

ついで、上記のステップＳ８によって加工時の姿勢に復帰した状態で、工具５およびアタッチメント４を工具位置測定装置６によるレーザー測定位置に移動させる（ステップＳ９）。

ついで、工具位置測定装置６によって、交換後の工具５について、レーザーセンサ２４が水平を向く第１位置Ｉにある場合における工具位置（例えば、Ｘ軸方向およびＺ軸方向についての工具位置）を測定する（ステップＳ１０）。

ついで、レーザーセンサ２４を第２軸Ｓ２回りに９０度旋回させて、交換後の工具５について、レーザーセンサ２４が４５度に傾斜した第２位置ＩＩにある場合における工具位置（例えば、Ｙ軸方向およびＺ軸方向についての工具位置）を測定する（ステップＳ１１）。

ついで、交換前後の工具５の位置のズレを補正する（ステップＳ１２）。具体的には、ステップＳ３〜４においてあらかじめ測定された交換前の工具５の位置とステップＳ１０〜１１において測定された交換後の工具５の位置とを比較して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれについてのズレ量を求め、交換後の工具５の位置を交換前の工具５の位置に一致させてズレ量をゼロにするように加工プログラムを補正する。

その後、補正された加工プログラムを用いて、交換後の工具５により加工を再開する（ステップＳ１３）。

上記のような手順でワークＷの加工方法では、補正後の加工プログラムに基づいて新しい工具５を用いてワークＷの加工を行うことによって、工具交換前後におけるつなぎ段差のない高品位の加工をすることが可能になる。

（本実施形態の特徴）
（１）
本実施形態の工具位置測定装置６では、垂直方向に延びる第１軸Ｓ１に対して所定の傾斜角度である４５度に傾斜した第２軸Ｓ２の方向を向くようにレーザーセンサ２４を配置し、当該第２軸Ｓ２回りにレーザーセンサ２４を旋回可能にすることによって、工具５を検出できる範囲を拡大し、工具５がその基本姿勢（例えば、図８の垂直姿勢Ｖ）から大きく離れた垂直旋回角度まで旋回している場合でも工具５の位置を測定することが可能である。しかも、本実施形態では、レーザーセンサ２４を第１軸Ｓ１に対して傾斜して配置した構成においても、レーザーセンサ２４を第１軸Ｓ１に対して傾斜した状態で第１軸Ｓ１回りに水平旋回するようにしたことで、工具５が水平旋回することに対応してレーザーセンサ２４の開口部２４ｄの向きを工具５の先端位置へ変えることができるようにしている。

具体的には、レーザーセンサ２４は、垂直旋回軸２２の旋回軸である第１軸Ｓ１に対して所定の傾斜角度である４５度に傾斜した第２軸Ｓ２回りに旋回可能に当該垂直旋回軸２２に支持されているので、レーザーセンサ２４の位置が発光部２４ｂと受光部２４ｃとが所定の基準方向である水平方向に並ぶ第１の測定位置Ｉであるときに、水平方向に発射されたレーザー光線ＬＢを用いて、水平面を構成する２軸の方向であるＸ軸方向ならびにＹ軸方向、およびこれらＸ軸方向およびＹ軸方向に直交するＺ軸方向の３つの方向のうちの２つの方向（例えば、Ｘ方向とＺ方向）についての工具位置をそれぞれ測定することが可能である。さらに、レーザーセンサ２４を第２旋回機構２６によってレーザーセンサ２４を第２軸Ｓ２回りに旋回させて、当該第１の測定位置Ｉから所定の旋回角度である９０度だけ旋回した第２の測定位置ＩＩに切り換えた後、３つの方向のうち第１の測定位置Ｉで測定しなかった残りの方向（例えば、Ｙ方向）と他の２つの方向のうちの１つの方向（例えば、Ｚ方向）についての工具位置を測定することが可能である。

ここで、第２の測定位置ＩＩにおけるレーザー光線ＬＢの向きは、第１の測定位置Ｉにおいて水平方向に発射されたレーザー光線ＬＢの向きに対して、第１軸Ｓ１に対して４５度で傾斜した第２軸Ｓ２回りに９０度だけ旋回させた角度で傾斜しているので、第２の測定位置ＩＩにおけるレーザー光線ＬＢは、第１軸Ｓ１に直交する水平面に対して上記の所定の傾斜角度（４５度）だけ立ち上がった向きにのびるので、基本姿勢である垂直姿勢Ｖ（図８および図１４参照）から離れた大きい垂直旋回角度になったときの工具５に対して接触させることが可能である。そのため、第１の測定位置Ｉと同様に、第２の測定位置ＩＩにおいても工具位置を測定することが可能になっている。

また、レーザーセンサ２４は、垂直旋回軸２２の旋回軸である第１軸Ｓ１に対して４５度で傾斜した第２軸Ｓ２回りに旋回可能に、当該垂直旋回軸２２に支持されているため、第１旋回機構２５によって、垂直旋回軸２２を第１軸Ｓ１回りに旋回させ、レーザーセンサ２４を第１軸Ｓ１に対して傾斜させた状態で工具５へ向けることにより、工具５がその垂直姿勢Ｖの周囲を水平旋回することに対応してレーザーセンサ２４の向きを変えることが可能である。

その結果、第１軸Ｓ１および第２軸Ｓ２の２つの旋回軸回りでレーザーセンサ２４を旋回させることによって、工具５が垂直姿勢Ｖから離れた大きい垂直旋回角度になったときでも工具５の位置を測定することが可能であり、しかも、工具５がその垂直姿勢Ｖの周囲を旋回することに対応しながらレーザーセンサ２４の向きを変えることが可能である。

（２）
本実施形態の工具位置測定装置６では、第２の測定位置ＩＩにおけるレーザー光線ＬＢの向きは、第１の測定位置Ｉにおいて所定の基準方向となる水平方向に発射されたレーザー光線ＬＢの向きに対して、第２軸Ｓ２回りに９０度旋回させた角度で傾斜、すなわち直交しているので、第１の測定位置Ｉにおけるレーザー光線ＬＢの向きおよび第２の測定位置ＩＩにおけるレーザー光線ＬＢの向きをそれぞれＸ軸方向およびＹ軸方向に一致させることが可能になり、測定精度の向上ならびに測定データの座標変換が不要になる。

（３）
本実施形態の工具位置測定装置６では、第２軸Ｓ２が垂直方向に延びる第１軸Ｓ１に対して４５度近傍の３０〜６０度に傾斜しているので、レーザーセンサ２４が第２位置で発射されるレーザー光線ＬＢの向きは、第１位置におけるレーザー光線ＬＢの向きに対して９０度旋回することにより、第１軸Ｓ１に対して４５度近傍の３０〜６０度に傾斜する向きになる。それにより、第２位置において第１軸Ｓ１に対して４５度近傍の３０〜６０度に傾斜するレーザー光線ＬＢは、工具５の垂直旋回角度が０度〜９０度の範囲内で工具５と確実に接触することが可能になり、しかも、工具５およびそれを装着するアタッチメント４などの工具５周辺の部材がレーザーセンサ２４に接触するおそれを回避できるので、広範囲の工具５の垂直旋回角度に対応して工具位置の測定が可能になる。

（４）
本実施形態の工具位置測定装置６では、レーザーセンサ２４は、第１軸Ｓ１から当該第１軸Ｓ１の遠心方向へ離間した位置に配置されているので、レーザーセンサ２４を第１軸Ｓ１からその遠心方向へ離間した位置に配置することが可能になり、ワーク加工中に工具５およびそれを装着するアタッチメント４などの工具５周辺の部材が第１軸Ｓ１の延長線上へ来るときでも、工具５等がレーザーセンサ２４に接触するおそれを低減することが可能である。

また、長い工具５を用いたときに工具５の垂直旋回角度が大きくなって工具５が装着されたアタッチメント４とレーザーセンサ２４との水平距離が遠くなるおそれがある場合でも、レーザーセンサ２４を第１軸Ｓ１から離れた位置で第１軸Ｓ１回りに水平旋回させることにより、レーザーセンサ２４を第１軸Ｓ１に対して傾斜させた状態で工具５へ近づけることが可能になる。そのため、従来の水平旋回のみ可能なレーザーセンサを備えた構造と比較して、加工機械１の主軸の規定のストロークの範囲内で工具位置の測定可能な工具５の長さの範囲および工具５の旋回角度の範囲が拡大する。

（５）
本実施形態の工具位置測定装置６では、レーザーセンサ２４を第１軸Ｓ１から離れた位置で第１軸Ｓ１回りに旋回させる構成において、レーザーセンサ２４の測定部分である発光部２４ｂと受光部２４ｃとの間の開口部２４ｄが第１軸Ｓ１と第２軸Ｓ２との交点Ｑを向くように当該レーザーセンサ２４が配置されている。そのため、レーザーセンサ２４を第１軸Ｓ１に近づけて配置することが可能になり、レーザーセンサ２４の旋回時の変位量を低減することが可能になる。これによって、レーザーセンサ２４の移動に要する時間を短縮できる。また、工具５をレーザーセンサ２４に近づけるときの工具５の移動量を短縮することが可能である。

（６）
本実施形態の工具位置測定装置６では、第２軸Ｓ２は、レーザーセンサ２４が第１の測定位置Ｉおよび前記第２の測定位置ＩＩにあるときのいずれにおいてもレーザー光線ＬＢと交差するような位置に、設定されている。そのため、第２軸Ｓ２が第１の測定位置Ｉおよび第２の測定位置ＩＩのいずれにおいてもレーザー光線ＬＢと交差するので、第２軸Ｓ２とレーザー光線ＬＢが交差する位置に工具５を配置することにより、レーザーセンサ２４は第１位置Ｉおよび第２位置ＩＩのいずれの位置のときでも工具位置を正確に測定することができる。

（７）
本実施形態の加工機械１では、上記の工具位置測定装置６を備えているので、アタッチメント４に装着された工具５が基本姿勢である垂直姿勢Ｖから大きく離れた垂直旋回角度まで旋回されている場合であっても、工具５の位置を測定することが可能である。

（８）
本実施形態のワークの加工方法では、測定装置６がアタッチメント４に装着された工具５の垂直旋回角度が基本姿勢である垂直姿勢Ｖから大きく離れた垂直旋回角度まで旋回されている場合であっても、工具５の位置を測定することが可能であるので、アタッチメント４がワーク加工時の姿勢を維持した状態で、ワーク加工後の工具５の位置および交換後の新しい工具５の位置を測定装置６によってそれぞれ測定することができる。それにより、ワーク加工後の工具５の位置と新しい工具５の位置とのずれ量に基づいて加工プログラムを補正し、補正後の加工プログラムに基づいて新しい工具５を用いてワークＷの加工を行うことによって、工具５交換前後におけるつなぎ段差のない高品位の加工をすることが可能になる。

（変形例）
（Ａ）
上記の実施形態では、レーザーセンサ２４の旋回軸の一つである第１軸Ｓ１が垂直方向にのびる例が示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１軸Ｓ１が垂直方向以外の他の方向（例えば、水平方向）にのびてもよい。その場合も、上記の実施形態と同様に、第１軸Ｓ１および第２軸Ｓ２の２つの旋回軸回りでレーザーセンサ２４を旋回させることによって、工具５が基本姿勢（例えば、水平姿勢）から離れた大きい旋回角度になったときでも工具５の位置を測定することが可能であり、しかも、工具５がその基本姿勢の周囲を旋回することに対応しながらレーザーセンサ２４の向きを変えることが可能である。

（Ｂ）
また、上記の実施形態では、レーザーセンサ２４の第１位置Ｉのときに発光部２４ｂと受光部２４ｃが並ぶ所定の基準方向が水平方向であり、レーザーセンサ２４の第２軸Ｓ２回りの旋回角度が９０度に設定されている例が示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１位置Ｉにおいて発光部２４ｂと受光部２４ｃが水平方向以外の他の方向に並んでいてもよく、また、旋回角度も９０度以外の角度に設定してもよい。その場合も、工具５が基本姿勢から離れた大きい旋回角度になったときでも工具５の位置を測定することが可能であり、しかも、工具５がその基本姿勢の周囲を旋回することに対応しながらレーザーセンサ２４の向きを変えることが可能である。

（Ｃ）
また、上記の実施形態では、第１軸Ｓ１が垂直方向に延び、かつ、第１軸Ｓ１に対する第２軸Ｓ２の傾斜角度が４５度近傍の３０〜６０度に設定されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第２軸Ｓ２の傾斜角度を４５度から離れた角度（例えば、１５度近傍や７５度近傍など）に設定してもよい。その場合も、工具５が基本姿勢から離れた旋回角度になったときでも工具５の位置を測定することが可能であり、しかも、工具５がその基本姿勢の周囲を旋回することに対応しながらレーザーセンサ２４の向きを変えることが可能である。

（Ｄ）
また、上記の実施形態では、レーザーセンサ２４が垂直旋回軸２２に対してアーム２３を介して連結されており、第１軸Ｓ１から当該第１軸Ｓ１の遠心方向へ離間した位置に配置されているが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明の変形例として、図２２に示されるように、レーザーセンサ２４が垂直旋回軸２２の直上に設置された取付台１２３を介して連結され、第１軸Ｓ１の延長線上またはその近傍の位置に配置されている構成であってもよい。取付台１２３は、所定の傾斜方向（例えば、４５度）に傾斜した斜面１２３ａを有している。斜面１２３ａの上に第２旋回機構２６を配置することにより、レーザーセンサ２４を、第１軸Ｓ１とそれに対して傾斜する第２軸Ｓ２回りに旋回させることが可能になる。このような構成であっても、上記の実施形態と同様に、工具５が基本姿勢（例えば、垂直姿勢）から離れた大きい旋回角度になったときでも工具５の位置を測定することが可能であり、しかも、工具５がその基本姿勢の周囲を旋回（例えば、水平旋回）することに対応しながらレーザーセンサ２４の向きを変えることが可能である。

１加工装置
４アタッチメント
５工具
６工具位置測定装置
２２垂直旋回軸
２３アーム
２４レーザーセンサ
２４ｂ発光部
２４ｃ受光部
２４ｄ開口部
２５第１旋回機構
２６第２旋回機構
Ｓ１第１軸
Ｓ２第２軸
Ｗワーク

Claims

ワーク加工用の工具の位置を測定するための工具位置測定装置であって、
旋回体と、
前記旋回体を垂直方向に延びる第１軸回りに旋回させる第１旋回機構と、
発光部と受光部とを有し、当該発光部と当該受光部との間の開口部が前記第１軸に対して３０〜６０度の範囲の傾斜角度で傾斜した第２軸の方向を向き、当該第２軸回りに旋回可能に前記旋回体に支持されたレーザーセンサと、
前記レーザーセンサを前記第２軸回りに旋回させる第２旋回機構と
を備えており、
前記第２旋回機構は、前記レーザーセンサの位置を前記発光部と前記受光部とが水平方向に並ぶ第１の測定位置と当該第１の測定位置から９０度旋回した第２の測定位置とに切り換えることができるように、当該レーザーセンサを前記第２軸回りに旋回させる、
ことを特徴とする工具位置測定装置。
ワーク加工用の工具の位置を測定するための工具位置測定装置であって、
旋回体と、
前記旋回体を第１軸回りに旋回させる第１旋回機構と、
発光部と受光部とを有し、当該発光部と当該受光部との間の開口部が前記第１軸に対して所定の傾斜角度で傾斜した第２軸の方向を向き、当該第２軸回りに旋回可能に前記旋回体に支持されたレーザーセンサと、
前記レーザーセンサを前記第２軸回りに旋回させる第２旋回機構と
を備えており、
前記第２旋回機構は、前記レーザーセンサの位置を前記発光部と前記受光部とが所定の基準方向に並ぶ第１の測定位置と当該第１の測定位置から所定の旋回角度だけ旋回した第２の測定位置とに切り換えることができるように、当該レーザーセンサを前記第２軸回りに旋回させ、
前記レーザーセンサは、前記第１軸から当該第１軸の遠心方向へ離間した位置に配置され、
前記第１軸と前記第２軸とは、前記レーザーセンサの開口部の前方で交差しており、
前記レーザーセンサは、前記発光部と前記受光部との間の前記開口部が前記第１軸と前記第２軸との交点を向くように、配置されている、
ことを特徴とする工具位置測定装置。
ワーク加工用の工具の位置を測定するための工具位置測定装置であって、
旋回体と、
前記旋回体を第１軸回りに旋回させる第１旋回機構と、
発光部と受光部とを有し、当該発光部と当該受光部との間の開口部が前記第１軸に対して所定の傾斜角度で傾斜した第２軸の方向を向き、当該第２軸回りに旋回可能に前記旋回体に支持されたレーザーセンサと、
前記レーザーセンサを前記第２軸回りに旋回させる第２旋回機構と
を備えており、
前記第２旋回機構は、前記レーザーセンサの位置を前記発光部と前記受光部とが所定の基準方向に並ぶ第１の測定位置と当該第１の測定位置から所定の旋回角度だけ旋回した第２の測定位置とに切り換えることができるように、当該レーザーセンサを前記第２軸回りに旋回させ、
前記第２軸は、前記レーザーセンサが前記第１の測定位置および前記第２の測定位置にあるときのいずれにおいても前記レーザー光線と交差するような位置に、設定されている
ことを特徴とする工具位置測定装置。
前記工具が装着されたアタッチメントと、
請求項１〜３いずれか１項に記載の測定装置と
を備えていることを特徴とする加工装置。