JP7075806B2 - Tool shape measuring device and measuring method in tool presetter - Google Patents

Tool shape measuring device and measuring method in tool presetter Download PDF

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特許法第３０条第２項適用 メカトロテックジャパン２０１７、平成２９年１０月１８日～２１日Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Law Mechatronics Japan 2017, October 18-21, 2017

本発明は、ツールプリセッタにおけるツール形状の測定装置及び測定方法に関し、更に詳しくは、ツールのＹ軸方向のオフセット量が大きい場合であっても、そのオフセット量を測定することを可能にしたツールプリセッタにおけるツール形状の測定装置及び測定方法に関する。 The present invention relates to a tool shape measuring device and a measuring method in a tool presetter, and more specifically, a tool capable of measuring the offset amount even when the offset amount in the Y-axis direction of the tool is large. The present invention relates to a tool shape measuring device and a measuring method in a presetter.

従来、工作機械用のツールの刃先の形状や寸法を予め調整する際に用いられるツールプリセッタにおいて、ツールの刃先の形状や寸法を測定するために、水平方向に移動可能なコラムに対して水平投影装置が搭載されている（例えば、特許文献１参照）。このようなツールプリセッタでは、水平投影装置の視野内にツールの測定点が収まるように、コラムの移動方向であるＸ軸方向やＸ軸方向に垂直なＺ軸方向に水平投影装置を移動させ、ツールの刃先の形状や寸法の自動測定を行うように構成されている。 In the tool presetter, which is conventionally used to adjust the shape and dimensions of the cutting edge of a tool for machine tools in advance, it is horizontal to a column that can be moved horizontally in order to measure the shape and dimensions of the cutting edge of the tool. A projection device is mounted (see, for example, Patent Document 1). In such a tool presetter, the horizontal projection device is moved in the X-axis direction, which is the movement direction of the column, or in the Z-axis direction perpendicular to the X-axis direction so that the measurement point of the tool fits within the field of view of the horizontal projection device. , It is configured to automatically measure the shape and dimensions of the cutting edge of the tool.

また、工作機械用のツールの中には、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に対して直交するＹ軸方向にずれたオフセット量が大きいツールがある。このようなツールの刃先の形状や寸法の自動測定を行う場合、工作機械内に設置されたツールプリセッタを利用して測定することも可能であるが、測定環境としては好ましくないため故障の原因となり易く、工作機械の稼働を停止させなければならないため生産性の観点で不利である。また、工作機械内のツールプリセッタを利用しない場合には、Ｙ軸方向の移動を可能にする駆動装置を従来のツールプリセッタに対して付加する必要があるため、コストの観点で不利である。 Further, among the tools for machine tools, there are tools having a large offset amount shifted in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction and the Z-axis direction. When automatically measuring the shape and dimensions of the cutting edge of such a tool, it is possible to measure using the tool presetter installed in the machine tool, but it is not preferable as a measurement environment and causes a failure. It is disadvantageous from the viewpoint of productivity because the operation of the machine tool must be stopped. Further, when the tool presetter in the machine tool is not used, it is necessary to add a drive device that enables movement in the Y-axis direction to the conventional tool presetter, which is disadvantageous in terms of cost. ..

特開２０１６－０８３７２３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-083723

本発明の目的は、ツールのＹ軸方向のオフセット量が大きい場合であっても、そのオフセット量を測定することを可能にしたツールプリセッタにおけるツール形状の測定装置及び測定方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a tool shape measuring device and a measuring method in a tool presetter capable of measuring the offset amount even when the offset amount in the Y-axis direction of the tool is large. be.

上記目的を達成するための本発明のツールプリセッタにおけるツール形状の測定装置は、旋削工具であるツールを着脱可能に保持する一方で回転可能に構成されたスピンドルと、該スピンドルの回転軸に対して垂直となるＸ軸方向に沿って進退可能に構成されたコラムと、該コラム上で前記スピンドルの回転軸に対して平行となるＺ軸方向に沿って昇降可能に構成されたガイド部材と、該ガイド部材に搭載されていて前記ツールの刃先を前記Ｚ軸方向の真上から撮影するカメラと、予め設定された基準回転位置からの前記スピンドルの回転角度、及び、前記カメラの画像から得られる前記ツールの刃先の座標に基づいて、前記基準回転位置において前記ツールの刃先が前記スピンドルの回転軸から前記Ｘ軸方向及び前記Ｚ軸方向に対して直交するＹ軸方向にずれたオフセット量を算出する演算手段とを備えることを特徴とするものである。 The tool shape measuring device in the tool presetter of the present invention for achieving the above object has a spindle configured to be rotatable while holding the tool, which is a turning tool, detachably, and the rotation axis of the spindle. A column configured to be able to move forward and backward along the vertical X-axis direction, and a guide member configured to be able to move up and down along the Z-axis direction parallel to the rotation axis of the spindle on the column. It is obtained from a camera mounted on the guide member and photographing the cutting edge of the tool from directly above in the Z-axis direction, a rotation angle of the spindle from a preset reference rotation position, and an image of the camera. Based on the coordinates of the cutting edge of the tool, the offset amount in which the cutting edge of the tool deviates from the rotation axis of the spindle in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction and the Z-axis direction is calculated at the reference rotation position. It is characterized in that it is provided with a calculation means for performing.

また、本発明のツールプリセッタにおけるツール形状の測定方法は、旋削工具であるツールを着脱可能に保持する一方で回転可能に構成されたスピンドルと、該スピンドルの回転軸に対して垂直となるＸ軸方向に沿って進退可能に構成されたコラムと、該コラム上で前記スピンドルの回転軸に対して平行となるＺ軸方向に沿って昇降可能に構成されたガイド部材と、該ガイド部材に搭載されていて前記ツールの刃先を前記Ｚ軸方向の真上から撮影するカメラと、予め設定された基準回転位置からの前記スピンドルの回転角度、及び、前記カメラの画像から得られる前記ツールの刃先の座標に基づいて、前記基準回転位置において前記ツールの刃先が前記スピンドルの回転軸から前記Ｘ軸方向及び前記Ｚ軸方向に対して直交するＹ軸方向にずれたオフセット量を算出する演算手段とを備えた測定装置を使用し、前記基準回転位置において前記ツールの刃先が前記カメラの視野から外れる場合、前記ツールの刃先が前記カメラの視野内に入るように前記スピンドルを回転させ、その状態で前記カメラの画像に基づいて前記ツールの刃先の座標を取得し、前記スピンドルの回転角度及び前記ツールの刃先の座標に基づいて前記基準回転位置における前記ツールの刃先のオフセット量を算出することを特徴とするものである。 Further, in the method for measuring the tool shape in the tool presetter of the present invention, a spindle configured to be rotatable while holding the tool, which is a turning tool, detachably, and an X perpendicular to the rotation axis of the spindle. A column configured to be able to move forward and backward along the axial direction, a guide member configured to be able to move up and down along the Z-axis direction parallel to the rotation axis of the spindle on the column, and mounted on the guide member. A camera that captures the cutting edge of the tool from directly above the Z-axis direction, the rotation angle of the spindle from a preset reference rotation position, and the cutting edge of the tool obtained from the image of the camera. A calculation means for calculating an offset amount in which the cutting edge of the tool deviates from the rotation axis of the spindle in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction and the Z-axis direction at the reference rotation position based on the coordinates. When the cutting edge of the tool is out of the field of view of the camera at the reference rotation position, the spindle is rotated so that the cutting edge of the tool is in the field of view of the camera, and the spindle is rotated in that state. The feature is that the coordinates of the cutting edge of the tool are acquired based on the image of the camera, and the offset amount of the cutting edge of the tool at the reference rotation position is calculated based on the rotation angle of the spindle and the coordinates of the cutting edge of the tool. It is something to do.

本発明では、旋削工具であるツールを着脱可能に保持する一方で回転可能に構成されたスピンドルと、このスピンドルの回転軸に対して垂直となるＸ軸方向に沿って進退可能に構成されたコラムと、このコラム上でスピンドルの回転軸に対して平行となるＺ軸方向に沿って昇降可能に構成されたガイド部材と、このガイド部材に搭載されていてツールの刃先をＺ軸方向の真上から撮影するカメラと、予め設定された基準回転位置からのスピンドルの回転角度、及び、カメラの画像から得られるツールの刃先の座標に基づいて、基準回転位置においてツールの刃先がスピンドルの回転軸からＸ軸方向及びＺ軸方向に対して直交するＹ軸方向にずれたオフセット量を算出する演算手段とを備えているので、ツールのＹ軸方向のオフセット量が大きい場合であっても、ツールプリセッタにＹ軸方向の移動を可能にする別の駆動装置を付加せずに、そのＹ軸方向のオフセット量を測定することができる。これにより、工作機械の外部で（ツールプリセッタ内で）高精度な測定を行うことができると共に、工作機械を停止せずに済むため生産性の向上を図ることができる。更には、ツールプリセッタにＹ軸方向の移動を可能にする装置を付加する必要がないので、コストや精度、耐久性の観点から有利である。 In the present invention, a spindle configured to be rotatable while holding the tool, which is a turning tool, detachably, and a column configured to be rotatable along the X-axis direction perpendicular to the rotation axis of the spindle. And, a guide member configured to be able to move up and down along the Z-axis direction parallel to the rotation axis of the spindle on this column, and the cutting edge of the tool mounted on this guide member is directly above the Z-axis direction. Based on the camera to shoot from, the rotation angle of the spindle from the preset reference rotation position, and the coordinates of the tool edge obtained from the camera image, the tool edge is from the spindle rotation axis at the reference rotation position. Since it is equipped with a calculation means for calculating the offset amount shifted in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction and the Z-axis direction, the tool pre is provided even when the offset amount in the Y-axis direction of the tool is large. The offset amount in the Y-axis direction can be measured without adding another drive device that enables movement in the Y-axis direction to the setter. As a result, high-precision measurement can be performed outside the machine tool (inside the tool presetter), and productivity can be improved because the machine tool does not have to be stopped. Furthermore, since it is not necessary to add a device that enables movement in the Y-axis direction to the tool presetter, it is advantageous from the viewpoint of cost, accuracy, and durability.

本発明の実施形態からなるツール形状の測定装置を備えたツールプリセッタを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the tool presetter provided with the measuring apparatus of the tool shape which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態からなるツール形状の測定装置を備えたツールプリセッタを示す正面図である。It is a front view which shows the tool presetter provided with the measuring apparatus of the tool shape which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態からなるツール形状の測定装置を備えたツールプリセッタを示す側面図である。It is a side view which shows the tool presetter provided with the measuring apparatus of the tool shape which concerns on embodiment of this invention. 本発明のツール形状の測定装置におけるスピンドルの周辺を拡大して示す平面図であり、ツールの刃先をＺ軸方向の真上からカメラで撮影した際にスピンドルの基準回転位置においてカメラの視野内にツールＴの刃先が収まる状態を示すものである。It is a top view which enlarges and shows the periphery of the spindle in the tool shape measuring apparatus of this invention, and is in the field of view of a camera at the reference rotation position of a spindle when the cutting edge of a tool is photographed by the camera from directly above in the Z axis direction. It indicates a state in which the cutting edge of the tool T fits. （ａ），（ｂ）は本発明のツール形状の測定装置におけるスピンドルの周辺を拡大して示す平面図であり、ツールの刃先をＺ軸方向の真上からカメラで撮影した際に、（ａ）はスピンドルの基準回転位置においてカメラの視野からツールＴの刃先が外れた状態を示し、（ｂ）はスピンドルを基準回転位置から回転してカメラの視野内にツールＴの刃先を収めた状態を示すものである。(A) and (b) are plan views showing the periphery of the spindle in the tool shape measuring apparatus of the present invention in an enlarged manner, and when the cutting edge of the tool is photographed by a camera from directly above in the Z-axis direction, (a). ) Indicates a state in which the cutting edge of the tool T is out of the camera's field of view at the reference rotation position of the spindle, and (b) indicates a state in which the spindle is rotated from the reference rotation position and the cutting edge of the tool T is contained in the camera's field of view. It shows. スピンドルの基準回転位置からの回転前後の状態におけるツールの刃先の位置をＸＹ座標に投影して示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the position of the cutting edge of a tool in the state before and after rotation from the reference rotation position of a spindle by projecting to XY coordinates.

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１～図３は本発明の実施形態からなるツール形状の測定装置を備えたツールプリセッタを示すものである。なお、図１～図３において、スピンドルの回転軸に対して垂直となる方向をＸ軸方向とし、スピンドルの回転軸に対して平行となる方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に対して直交する方向をＹ軸方向とする。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 to 3 show a tool presetter provided with a tool-shaped measuring device according to an embodiment of the present invention. In FIGS. 1 to 3, the direction perpendicular to the rotation axis of the spindle is the X-axis direction, the direction parallel to the rotation axis of the spindle is the Z-axis direction, and the X-axis direction and the Z-axis direction. The direction orthogonal to the Y-axis direction is defined as the Y-axis direction.

本実施形態のツールプリセッタは、ツール形状を測定する機能を有し、ドリルやエンドミル、サイドカッタ等の標準的な切削ツールを含め、刃先の先端部が階段状に形成された段付刃物や被加工物に対して内径旋削するボーリングバー、先端が球状に形成されたボールエンドミル、多数刃を有するフライスカッタ等の特殊な切削ツールについてもその刃先の形状や寸法を測定することが可能である。 The tool presetter of the present embodiment has a function of measuring the tool shape, and includes a standard cutting tool such as a drill, an end mill, and a side cutter, and a stepped blade having a stepped tip of a cutting edge. It is also possible to measure the shape and dimensions of the cutting edge of special cutting tools such as a boring bar that turns the inner diameter of the work piece, a ball end mill with a spherical tip, and a milling cutter with a large number of blades. ..

図１～図３に示すように、機台１上には、工作機械において使用するツールＴを着脱可能に保持すると共に、回転可能に構成されたスピンドル３と、このスピンドル３に対してＸ軸方向に沿って進退可能に構成されたコラム４とが設置されている。ツールＴは、スピンドル３に対して直接装着されていても良いが、図２に示すようにテーパーアダプタ２を介してスピンドル３に装着されていても良い。テーパーアダプタ２を使用することで、多種のツールＴのシャンクサイズに素早く対応することができるため有利である。 As shown in FIGS. 1 to 3, on the machine tool 1, the tool T used in the machine tool is detachably held, and the spindle 3 is rotatably configured, and the X-axis with respect to the spindle 3. A column 4 configured to be able to move forward and backward along the direction is installed. The tool T may be mounted directly on the spindle 3, but may be mounted on the spindle 3 via the taper adapter 2 as shown in FIG. It is advantageous to use the taper adapter 2 because it can quickly correspond to the shank sizes of various tools T.

コラム４には、ガイド部材５がＺ軸方向に沿って昇降可能に設置され、このガイド部材５には、水平方向に延びる一対の支持部材６，７が配設されている。支持部材６には、ツールＴを前方から撮影するためのカメラ８（第一カメラ）が搭載されている。このカメラ８は、ツールＴをＹ軸方向に向かって撮影し、ツールＴの高さや外径を測定可能に構成されている。一方、支持部材７には、Ｙ軸方向と平行な回転軸を有する回転駆動装置９と、回転駆動装置９により回転駆動される旋回アーム１０が配設され、旋回アーム１０にはツールＴを側方又は上方から撮影するためのカメラ１１（第二カメラ）が搭載されている。このカメラ１１は、ツールＴをＸ軸方向又はＺ軸方向から撮影可能に構成されている。図１～３の実施形態において、カメラ１１は、通常時にはＸ軸方向に向かって配置されているが、ツールＴのＹ軸方向のオフセット量を測定する際には旋回アーム１０が軸回りに旋回し、ツールＴのＺ軸方向の真上に移動して撮影を行う。 A guide member 5 is installed in the column 4 so as to be able to move up and down along the Z-axis direction, and the guide member 5 is provided with a pair of support members 6 and 7 extending in the horizontal direction. A camera 8 (first camera) for photographing the tool T from the front is mounted on the support member 6. The camera 8 is configured to be capable of measuring the height and outer diameter of the tool T by photographing the tool T in the Y-axis direction. On the other hand, the support member 7 is provided with a rotation drive device 9 having a rotation axis parallel to the Y-axis direction and a rotation arm 10 rotationally driven by the rotation drive device 9, and the tool T is sided to the rotation arm 10. A camera 11 (second camera) for shooting from one side or above is mounted. The camera 11 is configured so that the tool T can be photographed from the X-axis direction or the Z-axis direction. In the embodiments of FIGS. 1 to 3, the camera 11 is normally arranged toward the X-axis direction, but when measuring the offset amount in the Y-axis direction of the tool T, the swivel arm 10 swivels around the axis. Then, move directly above the Z-axis direction of the tool T to take a picture.

上述したツールプリセッタにおいて、機台１には、スピンドル３の回転やコラム４又はガイド部材５の移動を操作するための操作ボックス１２が配設されている。また、機台１には、その側面側に設けられた載置台１６に、カメラ８又はカメラ１１により撮影された画像や操作画面等を表示するためのタッチパネルモニター１３と、入力操作を行うためのキーボード１４と、測定結果等を印刷する印刷機１５とが設置されている。なお、図３では、スピンドル３とカメラ１１の関係を示すため、タッチパネルモニター１３、キーボード１４、印刷機１５及び載置台１６の描写を省略した。 In the tool presetter described above, the machine base 1 is provided with an operation box 12 for operating the rotation of the spindle 3 and the movement of the column 4 or the guide member 5. Further, the machine base 1 has a touch panel monitor 13 for displaying an image taken by the camera 8 or the camera 11, an operation screen, and the like on a mounting table 16 provided on the side surface side thereof, and a touch panel monitor 13 for performing an input operation. A keyboard 14 and a printing machine 15 for printing measurement results and the like are installed. In FIG. 3, in order to show the relationship between the spindle 3 and the camera 11, the depiction of the touch panel monitor 13, the keyboard 14, the printing machine 15, and the mounting table 16 is omitted.

また、機台１の内部にはコンピュータ１７が内蔵されている。コンピュータ１７は、操作ボックス１２、タッチパネルモニター１３又はキーボード１４により与えられた指示に基づいて、コラム４のＸ軸方向の移動量、ガイド部材５のＺ軸方向の移動量、スピンドル３の回転量、回転駆動装置９の回転量を制御する制御装置として機能すると共に、カメラ８，１１から得られた画像により各種の寸法を演算する演算装置として機能するように構成されている。特に、ツールＴのＹ軸方向のオフセット量を算出する場合、予め設定された基準回転位置からのスピンドル３の回転角度θ１、及び、カメラ１１の画像から得られるツールＴの刃先Ｔａの座標に基づいて、Ｙ軸方向のオフセット量を算出する。このようなコンピュータ１７（演算手段）は、例えば、上述した処理を実行可能なプログラムとして構成することができる。 Further, a computer 17 is built in the machine base 1. Based on the instructions given by the operation box 12, the touch panel monitor 13 or the keyboard 14, the computer 17 has a movement amount in the X-axis direction of the column 4, a movement amount in the Z-axis direction of the guide member 5, and a rotation amount of the spindle 3. It is configured to function as a control device for controlling the amount of rotation of the rotation drive device 9, and also to function as an arithmetic unit for calculating various dimensions from images obtained from the cameras 8 and 11. In particular, when calculating the offset amount in the Y-axis direction of the tool T, it is based on the rotation angle θ1 of the spindle 3 from the preset reference rotation position and the coordinates of the cutting edge Ta of the tool T obtained from the image of the camera 11. Then, the offset amount in the Y-axis direction is calculated. Such a computer 17 (calculation means) can be configured as, for example, a program capable of executing the above-mentioned processing.

なお、基準回転位置は、工作機械上で基準となるスピンドル３の回転位置をツールプリセッタ上において再現したものである。Ｙ軸方向のオフセット量は、ツールＴの刃先Ｔａがスピンドル３の回転軸ＥからＹ軸方向にずれたオフセット量であり、スピンドル３の中心を原点としたＸＹ座標におけるＹ座標に相当する。ツールＴの刃先Ｔａは、加工時においてツールＴが被加工物に直接に接触する部分である。 The reference rotation position is a reproduction of the rotation position of the spindle 3, which is a reference on the machine tool, on the tool presetter. The offset amount in the Y-axis direction is an offset amount in which the cutting edge Ta of the tool T is deviated from the rotation axis E of the spindle 3 in the Y-axis direction, and corresponds to the Y coordinate in the XY coordinates with the center of the spindle 3 as the origin. The cutting edge Ta of the tool T is a portion where the tool T comes into direct contact with the workpiece during machining.

上述したツール形状の測定装置を備えたツールプリセッタを用いて、ツールＴの刃先Ｔａの形状や寸法を測定するにあたって、予め、テーパーアダプタ２を取り付けたスピンドル３の基準回転位置を求め、スピンドル３をその基準回転位置に設定しておく。そして、スピンドル３に取り付けられたテーパーアダプタ２にツールＴを装着する。 When measuring the shape and dimensions of the cutting edge Ta of the tool T using the tool presetter equipped with the tool shape measuring device described above, the reference rotation position of the spindle 3 to which the taper adapter 2 is attached is obtained in advance, and the spindle 3 is used. Is set to the reference rotation position. Then, the tool T is attached to the taper adapter 2 attached to the spindle 3.

ここで、ツールＴの高さを測定する場合は、カメラ８（第一カメラ）によりツールＴを撮影し、その画像を処理することにより、必要な寸法を正確に測定することができる。 Here, when measuring the height of the tool T, the required dimensions can be accurately measured by photographing the tool T with the camera 8 (first camera) and processing the image.

一方、ツールＴのＹ軸方向のオフセット量を測定する場合は、カメラ１１（第二カメラ）を使用する。カメラ１１によりツールＴの刃先ＴａをＺ軸方向の真上から撮影した際、図４に示すように、カメラ１１の視野１１Ａ内にツールＴの刃先Ｔａが収まる場合、そのカメラ１１の画像に基づいて、ツールＴの刃先ＴａのＸＹ座標を取得する。この場合、基準回転位置からスピンドル３を回転させる必要がないためスピンドル３の回転角度θ１は０°とし、カメラ１１の画像から得られるツールＴの刃先ＴａのＸＹ座標に基づいてＹ軸方向のオフセット量を算出する。即ち、スピンドル３の中心を原点とするＸＹ座標におけるＹ座標が、基準回転位置におけるＹ軸方向のオフセット量となる。 On the other hand, when measuring the offset amount of the tool T in the Y-axis direction, the camera 11 (second camera) is used. When the cutting edge Ta of the tool T is photographed by the camera 11 from directly above in the Z-axis direction, as shown in FIG. 4, when the cutting edge Ta of the tool T fits within the field of view 11A of the camera 11, it is based on the image of the camera 11. Then, the XY coordinates of the cutting edge Ta of the tool T are acquired. In this case, since it is not necessary to rotate the spindle 3 from the reference rotation position, the rotation angle θ1 of the spindle 3 is set to 0 °, and the offset in the Y-axis direction is based on the XY coordinates of the cutting edge Ta of the tool T obtained from the image of the camera 11. Calculate the amount. That is, the Y coordinate in the XY coordinates with the center of the spindle 3 as the origin is the offset amount in the Y axis direction at the reference rotation position.

また、テーパーアダプタ２にツールＴを装着した状態で、カメラ１１によりツールＴの刃先ＴａをＺ軸方向の真上から撮影した際、図５（ａ）に示すように、カメラ１１の視野１１ＡからツールＴの刃先Ｔａが外れる場合、基準回転位置からスピンドル３を回転し、図５（ｂ）に示すように、カメラ１１の視野１１Ａ内にツールＴの刃先Ｔａが収まるようにする。その際、スピンドル３を回転すると共に、コラム４をＸ軸方向に沿って移動し、カメラ１１の視野１１Ａ内とする。図６に示すように、基準回転位置からスピンドル３を回転させた角度を回転角度θ１とする。そして、カメラ１１の画像に基づいて、ツールＴの刃先Ｔａの座標（Ｘ２，Ｙ２）を取得する。なお、図６に示すＸＹ座標において、基準回転位置からスピンドル３を回転する前のツールＴの刃先Ｔａを点Ｐ１とし、基準回転位置からスピンドル３を回転した後のツールＴの刃先Ｔａを点Ｐ２とする。 Further, when the tool T is attached to the taper adapter 2 and the cutting edge Ta of the tool T is photographed from directly above in the Z-axis direction by the camera 11, as shown in FIG. 5A, from the field of view 11A of the camera 11. When the cutting edge Ta of the tool T comes off, the spindle 3 is rotated from the reference rotation position so that the cutting edge Ta of the tool T fits within the field of view 11A of the camera 11 as shown in FIG. 5 (b). At that time, the spindle 3 is rotated and the column 4 is moved along the X-axis direction so as to be within the field of view 11A of the camera 11. As shown in FIG. 6, the angle obtained by rotating the spindle 3 from the reference rotation position is defined as the rotation angle θ1. Then, the coordinates (X2, Y2) of the cutting edge Ta of the tool T are acquired based on the image of the camera 11. In the XY coordinates shown in FIG. 6, the cutting edge Ta of the tool T before rotating the spindle 3 from the reference rotation position is set as the point P1, and the cutting edge Ta of the tool T after rotating the spindle 3 from the reference rotation position is set as the point P2. And.

取得した点Ｐ２の座標（Ｘ２，Ｙ２）に基づいて、下記の数式１により、原点から点Ｐ２までを結ぶ線分Ｔ２の長さＬを求める。そして、下記の数式２により、長さＬ及び点Ｐ２のＹ座標（Ｙ２）に基づいて角度θ２を算出する。この角度θ２は、線分Ｔ２とＸ軸との間の角度である。数式２において、点Ｐ２のＹ座標（Ｙ２）が正の場合はθ２が正の数値となり、点Ｐ２のＹ座標（Ｙ２）が負の場合はθ２が負の数値となる。 Based on the acquired coordinates (X2, Y2) of the point P2, the length L of the line segment T2 connecting the origin to the point P2 is obtained by the following mathematical formula 1. Then, the angle θ2 is calculated based on the Y coordinate (Y2) of the length L and the point P2 by the following mathematical formula 2. This angle θ2 is an angle between the line segment T2 and the X axis. In Equation 2, if the Y coordinate (Y2) of the point P2 is positive, θ2 is a positive value, and if the Y coordinate (Y2) of the point P2 is negative, θ2 is a negative value.

Figure 0007075806000001
Figure 0007075806000001

Figure 0007075806000002
Figure 0007075806000002

次に、スピンドル３の回転角度θ１及び算出した角度θ２に基づいて、原点から点Ｐ１までを結ぶ線分Ｔ１とＸ軸との間の角度θ３を算出する。この角度θ３は、回転角度θ１から角度θ２を引いて求められる角度（θ１－θ２）である。なお、線分Ｔ１の長さは、線分Ｔ２の長さと同等であるため、上記数式１で求めた長さＬとなる。 Next, the angle θ3 between the line segment T1 connecting the origin to the point P1 and the X axis is calculated based on the rotation angle θ1 of the spindle 3 and the calculated angle θ2. This angle θ3 is an angle (θ1-θ2) obtained by subtracting the angle θ2 from the rotation angle θ1. Since the length of the line segment T1 is the same as the length of the line segment T2, it is the length L obtained by the above formula 1.

上記長さＬと算出した角度θ３に基づいて、下記の数式３及び数式４により、点Ｐ１のＸ座標（Ｘ１）及びＹ座標（Ｙ１）をそれぞれ求める。 Based on the length L and the calculated angle θ3, the X coordinate (X1) and the Y coordinate (Y1) of the point P1 are obtained by the following mathematical formulas 3 and 4, respectively.

Figure 0007075806000003
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カメラ１１の視野１１ＡからツールＴの刃先Ｔａが外れる場合、上述のようにスピンドル３の回転角度θ１及び点Ｐ２の座標（Ｘ２，Ｙ２）から逆算して、基準回転位置におけるＹ軸方向のオフセット量である点Ｐ１のＹ座標（Ｙ１）を算出することができる。 When the cutting edge Ta of the tool T deviates from the field of view 11A of the camera 11, the amount of offset in the Y-axis direction at the reference rotation position is calculated back from the coordinates (X2, Y2) of the rotation angle θ1 of the spindle 3 and the point P2 as described above. The Y coordinate (Y1) of the point P1 can be calculated.

上述したツール形状の測定装置及び測定方法では、ツールＴを着脱可能に保持する一方で回転可能に構成されたスピンドル３と、Ｘ軸方向に沿って進退可能に構成されたコラム４と、このコラム４上でＺ軸方向に沿って昇降可能に構成されたガイド部材５と、このガイド部材５に搭載されていてツールＴの刃先ＴａをＺ軸方向の真上から撮影するカメラ１１と、予め設定された基準回転位置からのスピンドル３の回転角度θ１、及び、カメラ１１の画像から得られるツールＴの刃先Ｔａの座標に基づいて、基準回転位置においてツールＴの刃先Ｔａがスピンドル３の回転軸ＥからＹ軸方向にずれたオフセット量を算出する演算手段とを備えているので、ツールのＹ軸方向のオフセット量が大きい場合であっても、ツールプリセッタにＹ軸方向の移動を可能にする別の駆動装置を付加せずに、そのＹ軸方向のオフセット量を測定することができる。これにより、工作機械の外部で（ツールプリセッタ内で）高精度な測定を行うことができると共に、工作機械を停止せずに済むため生産性の向上を図ることができる。更には、ツールプリセッタにＹ軸方向の移動を可能にする装置を付加する必要がないので、コストや精度、耐久性の観点から有利である。 In the tool shape measuring device and measuring method described above, the spindle 3 configured to be rotatable while holding the tool T detachably, the column 4 configured to move forward and backward along the X-axis direction, and this column. A guide member 5 configured to be able to move up and down along the Z-axis direction on the 4 and a camera 11 mounted on the guide member 5 for photographing the cutting edge Ta of the tool T from directly above in the Z-axis direction are set in advance. Based on the rotation angle θ1 of the spindle 3 from the reference rotation position and the coordinates of the cutting edge Ta of the tool T obtained from the image of the camera 11, the cutting edge Ta of the tool T is the rotation axis E of the spindle 3 at the reference rotation position. Since it is equipped with a calculation means for calculating the offset amount deviated from the Y-axis direction, the tool presetter can be moved in the Y-axis direction even when the offset amount in the Y-axis direction of the tool is large. The amount of offset in the Y-axis direction can be measured without adding another drive device. As a result, high-precision measurement can be performed outside the machine tool (inside the tool presetter), and productivity can be improved because the machine tool does not have to be stopped. Furthermore, since it is not necessary to add a device that enables movement in the Y-axis direction to the tool presetter, it is advantageous from the viewpoint of cost, accuracy, and durability.

上述したツール形状の測定装置を含むツールプリセッタによれば、カメラ８，１１により得られる画像を使用することにより、形状の異なる様々な工作機械用のツールＴに対して、そのツールＴの形状や寸法を高精度に測定することができる。また、カメラ１１は旋回可能に設置されているので、ツールＴの欠陥検出にも利用可能である。 According to the tool presetter including the above-mentioned tool shape measuring device, the shape of the tool T can be compared with the tool T for various machine tools having different shapes by using the images obtained by the cameras 8 and 11. And dimensions can be measured with high accuracy. Further, since the camera 11 is installed so as to be rotatable, it can also be used for defect detection of the tool T.

１ 機台
２ テーパーアダプタ
３ スピンドル
４ コラム
５ ガイド部材
６，７ 支持部材
８ カメラ（第一カメラ）
９ 回転駆動装置
１０ 旋回アーム
１１ カメラ（第二カメラ）
１２ 操作ボックス
１３ タッチパネルモニター
１４ キーボード
１５ 印刷機
１６ 載置台
１７ コンピュータ（演算手段） 1 Machine stand 2 Taper adapter 3 Spindle 4 Column 5 Guide member 6, 7 Support member 8 Camera (first camera)
9 Rotation drive device 10 Swing arm 11 Camera (second camera)
12 Operation box 13 Touch panel monitor 14 Keyboard 15 Printing machine 16 Mounting table 17 Computer (calculation means)

Claims (2)

旋削工具であるツールを着脱可能に保持する一方で回転可能に構成されたスピンドルと、該スピンドルの回転軸に対して垂直となるＸ軸方向に沿って進退可能に構成されたコラムと、該コラム上で前記スピンドルの回転軸に対して平行となるＺ軸方向に沿って昇降可能に構成されたガイド部材と、該ガイド部材に搭載されていて前記ツールの刃先を前記Ｚ軸方向の真上から撮影するカメラと、予め設定された基準回転位置からの前記スピンドルの回転角度、及び、前記カメラの画像から得られる前記ツールの刃先の座標に基づいて、前記基準回転位置において前記ツールの刃先が前記スピンドルの回転軸から前記Ｘ軸方向及び前記Ｚ軸方向に対して直交するＹ軸方向にずれたオフセット量を算出する演算手段とを備えることを特徴とするツールプリセッタにおけるツール形状の測定装置。 A spindle configured to be rotatable while holding the tool, which is a turning tool, detachably, a column configured to be rotatable along the X-axis direction perpendicular to the rotation axis of the spindle, and the column. A guide member configured above so as to be able to move up and down along the Z-axis direction parallel to the rotation axis of the spindle, and the cutting edge of the tool mounted on the guide member from directly above the Z-axis direction. Based on the camera to be photographed, the rotation angle of the spindle from a preset reference rotation position, and the coordinates of the cutting edge of the tool obtained from the image of the camera, the cutting edge of the tool is said to be at the reference rotation position. A tool shape measuring device in a tool presetter, comprising a calculation means for calculating an offset amount deviated from the rotation axis of the spindle in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction and the Z-axis direction. 旋削工具であるツールを着脱可能に保持する一方で回転可能に構成されたスピンドルと、該スピンドルの回転軸に対して垂直となるＸ軸方向に沿って進退可能に構成されたコラムと、該コラム上で前記スピンドルの回転軸に対して平行となるＺ軸方向に沿って昇降可能に構成されたガイド部材と、該ガイド部材に搭載されていて前記ツールの刃先を前記Ｚ軸方向の真上から撮影するカメラと、予め設定された基準回転位置からの前記スピンドルの回転角度、及び、前記カメラの画像から得られる前記ツールの刃先の座標に基づいて、前記基準回転位置において前記ツールの刃先が前記スピンドルの回転軸から前記Ｘ軸方向及び前記Ｚ軸方向に対して直交するＹ軸方向にずれたオフセット量を算出する演算手段とを備えた測定装置を使用し、前記基準回転位置において前記ツールの刃先が前記カメラの視野から外れる場合、前記ツールの刃先が前記カメラの視野内に入るように前記スピンドルを回転させ、その状態で前記カメラの画像に基づいて前記ツールの刃先の座標を取得し、前記スピンドルの回転角度及び前記ツールの刃先の座標に基づいて前記基準回転位置における前記ツールの刃先のオフセット量を算出することを特徴とするツールプリセッタにおけるツール形状の測定方法。 A spindle configured to be rotatable while holding the tool, which is a turning tool, detachably, a column configured to be rotatable along the X-axis direction perpendicular to the rotation axis of the spindle, and the column. A guide member configured above so as to be able to move up and down along the Z-axis direction parallel to the rotation axis of the spindle, and the cutting edge of the tool mounted on the guide member from directly above the Z-axis direction. Based on the camera to be photographed, the rotation angle of the spindle from a preset reference rotation position, and the coordinates of the cutting edge of the tool obtained from the image of the camera, the cutting edge of the tool is said to be at the reference rotation position. Using a measuring device equipped with a calculation means for calculating an offset amount deviated from the rotation axis of the spindle in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction and the Z-axis direction, the tool of the tool is used at the reference rotation position. When the cutting edge is out of the field of view of the camera, the spindle is rotated so that the cutting edge of the tool is within the field of view of the camera, and in that state, the coordinates of the cutting edge of the tool are acquired based on the image of the camera. A method for measuring a tool shape in a tool presetter, which comprises calculating an offset amount of the cutting edge of the tool at the reference rotation position based on the rotation angle of the spindle and the coordinates of the cutting edge of the tool.
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