JPH0278904A - 回転形工具の測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ボーリングバーやドリル、ボールエンドミル
、フライス等の回転形工具の刃先直径等をΔＰ１定する
ための方法に関する。

［従来の技術］ 回転形工具を用いた機械加工を高精度で行なうには、工
具の刃先回転径等が高精度に管理されている必要がある
。刃先回転径を知るための従来の手段として、いわゆる
ツールプリセツタと呼ばれる測定装置が実用に供されて
いる。この装置は、ｍ　Ａ１１ｌ定物（工具）を把持す
るためのスピンドルヘッドの上方に接触子を有しており
、この接触子は水平方向と垂直方向に移動可能なブラケ
ットに設けられている。接触子の位置は、水平方向と垂
直方向のマグネスケール等によって基準位置からの距離
を知ることができるようになっている。この種のツール
プリセツタは、スピンドルヘッドに保持された被測定物
（工具）を回転させながら接触子、が披ＪＦＪ定部に触
れるよう位置を調整することにより、基準位置からの寸
法を知ることによって回転径を知ることができるように
なっている。

また、工具の刃先回転直径を知るための別の手段として
、ａＦＩ定すべき工具を使って実際に試し切削をするこ
とにより加工孔をあけ、この孔の内径をシリンダゲージ
等で測定することにより刃先回転直径を間接的に知ると
いった測定方法も知られている。

［を明が解決しようとする課題］ 前述したツールプリセツタを使って高精度の測定を行な
うには熟練を必要とし、かつ熟練者であってもａｌｌｌ
定に時間がかかる。また、接触子を被Ａ１１ｌ定物辷接
触させる際の押圧力に個人差がある。しかもツールプリ
セツタは工作機械から被測定物を取外した状態でＡＰＩ
定を行なうため、スピンドルヘッドに取付けた際に芯ぶ
れによる誤差が出やすいばかりでなく、披ａｌＪ定物を
工作機械とツールプリセツタとに交互に脱着しなければ
ならないから測定作業に手間がかかる。

一方、試し切削によって加工孔をあける方法では、試し
切削用の試料と加工時間が必要であるから余分な工程と
費用を要する。

従って本発明の１］的は、作業者の個人差に左右される
ことなく正確かつ短時間にｄｔ１１定できるとともに、
披４ｐ１定工具を工作機械のスピンドルに取付けたまま
Ａｐｌ定できるような回転形工具の−Ｐ１定方法を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を果たすために第１の本発明方法では、所定の
スキャン幅Ｗをもちかつスピンドルの軸線と交差する方
向に移動自在に設けられるとともにスピンドルの回転中
心にある測定原点からの距離を検知可能な光学的ライン
センサを用い、上記スピンドルに保持された工具を回転
させながら上記ラインセンサの走査面が工具の刃先部を
横切るようにラインセンサをスピンドルの軸線と交差す
る方向に移動させ、上記走査面の一部が刃先部の回転軌
跡を横切った瞬間の位置から上記測定原点までの距離を
２倍した値を工具の刃先回転直径として求める。

また第２の本発明方法は、ラインセンサの走査面が工具
の刃先部回転軌跡を横切る瞬間の位置か、らこの走査面
が工具を横切り終わって正規のスキャン幅に戻った瞬間
の位置までの距離を工具の刃先回転直径として求める測
定方法である。

［作用］ ラインセンサの走査面が工具を横切る直前までは、正規
のスキャン幅が検出される。工具を回転させながらライ
ンセンサを移動させることにより走査面が工具の刃先部
回転軌跡を少しでも横切ると、ラインセンサが正規のス
キャン幅を出力できなくなる。本発明ではこのスキャン
幅が変化する瞬間の境界点を検出する。工具の回転中心
と１ｌｌｌｌ定原点とが完全に一致していれば、上記境
界点からＡ１１ｌ定原点までの距離を２倍すれば工具の
刃先回転直径が求まる。

Ｉｌｌ＋定精度を上げ、るためには第２の本発明方法を
採用するとよい。すなわち、走査面が工具の刃先部を横
切る瞬間から走査面が工具を横切り終わる瞬間までのラ
インセンサの移動量を検出することで、工具の刀先回転
直径をより正確に求めることができる。

［実施例］ 以下に本を明の一実宿例について、第１図ないし第３図
を９　：ＩＩＩＬ、て説明する。

第１図において、被測定物としての回転形工具１は、例
えばＮＣマシン等の工作機械のスピンドル２に保持され
ている。図示例の工具１はボーリングバーであるが、こ
れ以外の回転形工具であっても勿論差支゛えない。

この工作機械には、ワークを固定するためのベツド３上
に測定装置５が設けられている。この測定装置５は、投
光部６と受光部７とを備えたラインセンサとしてのレー
ザ式測定器本体８と、この７Ｉｌｌｌ定器本体８をガイ
ド手段１０に沿ってスピンドル２の軸線と直交する方向
（スピンドル２の径方向）に往復移動させるための駆動
手段１２と、測定原点Ｏから測定器本体８までの移動距
離を検出するための周知のセンサを用いた位置検出手段
（図示せず）と、マイクロコンピュータ等を用いたコン
トローラ１３等を備えて構成されている。

ｆｌｌｌ＋定原点Ｏは、理想的にはスピンドル２の回転
中心Ｏ′と一致する位置にある。

投光部６には周知の半導体レーザやポリゴンミラー、コ
リメータレンズ等の光学系部材が内蔵されており、所定
のスキャン幅Ｗの走査面１４にて平行レーザビームを受
光部７に向ってスキャン幅Ｗの一端側から他端側に連続
的に送出するようになっている。受光部７には集光レン
ズや受光素子が内蔵されており、受光した光を明暗に応
じた電気信号に変換してコントローラ１３に入力する。

この７１ＦＩ定器本体８は走査面１４がスピンドル２の
軸線と平行になるようにベツド３上に設置される。

駆動手段１２は、例えばモータ１７とこのモータ１７の
回転力を直線運動に変換するための機構１８などからな
る。

本実施例の測定装置５を用いて工具１の刃先回転直径を
求めるには、次の２通りの方法がある。

まず第１のｉ’ｌｌ定方法について述べる。工具１をス
ピンドル２に取付けるとともに、走査面１４を工具１の
刃先部ｌａ付近にもってくる。そしてスピンドル２を回
転させることによって工具１を軸回りに回転させる。測
定器本体８はレーザ走査面１４が刃先部１ａの側面方向
に対向するような位置関係でセットされている。そして
投光部６から受光部７に向けて平行レーザビームを照射
することにより、正規のスキャン幅Ｗの走査面１４をつ
くりだすとともに、モータ１７を回転させることによっ
て走査面１４が刃先部１ａの回転軌跡を横切る方向に測
定器本体８を微小量ずつ移動させる。

走査面１４が刃先部１ａを横切る直前までは、正規のス
キャン幅Ｗを示す電気信号がコントローラ１３に出力さ
れ続ける。

測定器本体８の移動によって走査面１４が刃先部１ａの
回転軌跡を横切ると、スキャン幅Ｗの一部が刃先部１ａ
によって遮られるから、正規のスキャン幅Ｗを出力でき
なくなる。この時のスキャン幅変化と走査面１４からΔ
ＩＩＩ定原点Ｏまでの距離がコントローラ１３によって
識別されることによって、走査面１４が刃先部１ａの回
転軌跡を横切る瞬間の境界点Ａ（第２図参照）の位置が
わかる。

ここで工具１の回転中心Ｏ′とｎ１定原点Ｏとが完全に
一致していれば、Ａ点から１１？１定原点Ｏまでの距離
が工具１の刃先回転半径である。従ってこの値を２倍す
ることにより工具１の刃先回転直径が求まる。

工具１の回転中心Ｏ′と測定原点０との間の距離Δｄが
孔加工精度の公差の１／２以上ずれている場合、Ａ点か
ら測定原点Ｏまでの距離を２倍してしまうと、測定結果
が孔加工精度の公差を越える可能性がある。従って測定
精度を増すために、次に説明する第２の測定方法を行な
うとよい。作業段取りとして、走査面１４が刃先部１ａ
の回転軌跡を横切る瞬間の境界点Ａを検出するまでは第
１の測定方法と同じであるが、第２の測定方法において
は、第３図に示されるように、走査面１４が刃先部１ａ
を横切った瞬間の境界点Ａと、走査面１４が工具１を横
切り終わって反対側の位置にて元の正規のスキャン幅Ｗ
に戻った瞬間の境界点Ｂを検出し、ＡＢ間の距離りを工
具１の刃先回転直径として求める。なお、境界点Ｂを検
出するにあたって、第１のＡ−１定方法により測定した
刃先回転直径よりほんの住かだけ大きな距離だけ走査面
１４を移動させ、反対側の位置で走査面１４が刃先部１
ａを横切った瞬間の境界点Ｂを検出するようにしてもよ
い。

上記第２の測定方法によれば、第１の測定方法に比べて
ａｌ定時間が多少長くなるが、測定原点の位置とは無関
係に工具１の刃先回転直径りを計測できるから、工具１
の回転中心０′と測定原点の位置ずれを気にすることな
く正確なａｌｌｌ定が可能である。

なお上記測定装置５を用いて工具１の長さを測定するこ
ともできる。すなわち第４図に示されるように、工具１
をスピンドル２によって回転させつつスピンドル２の軸
線方向（図面では上下方向）にＡ１１ｌ定器本体８とス
ピンドル２とを相対移動させることにより、正規のスキ
ャン幅Ｗをもつ走査面１４の一端が刃先部１ａの回転軌
跡を感知させる。

スピンドル２の端面２ａの位置は工作機械ごとに決まっ
ている。従って走査面１４が刃先部１ａの回転軌跡によ
って遮られた瞬間の刃先感知点Ｃを検出することにより
、スピンドル端面２ａから刃先部先端までの工具長さし
を求めることができる。

［発明の効果］ 本発明によれば、披４ｔ１定工具に対し光学的すなわち
非接触状態で測定を行なえるから、従来のツールプリセ
ツタのような接触圧のばらつきや接触に伴う弾性変形等
による影響がなく、従って作業者の熟練度や個人差に左
右されることもない。また、コンピュータによる完全自
動ａｌｌ＋定が可能であり、人手に頼ることなく短時間
に正確に測定できる。

またＮＣマシン等の工作機械自体のスピンドルに工具を
取付けた状態のまま刃先径を測定できるので、工具のセ
ット状態に左右されない正確な測定が可能であり、ａｌ
ｌ＋定にあたって工具を脱着する手間も不要であるし、
予めツールプリセツタ等によって刃先径を測定しておく
ことも不要である。

また、工具による波加工物の切削途中でも適宜の時機に
刃先部を７１１１１定できることにより、刃先の摩耗管
理や寿命管理、刃先の破損の判別も容易に行なえ、ＦＭ
Ｓや長時間の無人加工が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための装置の一例を示す
斜視図、第２図は刃先検出時の状態を示す略平面図、第
３図は走査面が工具を横切った時の移動量を示す略平面
図、第４図は工具の長さΔＩＩＩ定時の状態を示す側面
図である。 １・・・回転形工具、１ａ・・・刃先部、２・・・工作
機械のスピンドル、５・・・ａｐｌ定装置、６・・・投
光部、７・・・受光部、８・・・ｉｐｊ定器本体（ライ
ンセンサ）、１２・・・駆動手段、１４・・・走査面、
Ｗ・・・スキャン幅、０・・・測定原点。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 第３図 ０′ 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定のスキャン幅の走査面をもちかつスピンドル
   の軸線と交差する方向に移動自在に設けられるとともに
   スピンドルの回転中心にある測定原点からの距離を検知
   可能な光学的ラインセンサを用い、 上記スピンドルに保持された工具を軸回りに回転させな
   がら上記ラインセンサの走査面が上記工具の刃先部を横
   切るようにラインセンサをスピンドルの軸線と交差する
   方向に移動させ、上記走査面の一部が刃先部の回転軌跡
   を横切る瞬間の位置から上記測定原点までの距離を２倍
   した値を工具の刃先回転直径として求めることを特徴と
   する回転形工具の測定方法。
2. （２）所定のスキャン幅の走査面をもちかつスピンドル
   の軸線と交差する方向に移動自在に設けられるとともに
   その移動距離を検知可能な光学的ラインセンサを用い、 上記スピンドルに保持された工具を軸回りに回転させな
   がら上記ラインセンサの走査面が上記工具の刃先部を横
   切るようにラインセンサをスピンドルの軸線と交差する
   方向に移動させ、上記走査面の一部が刃先部の回転軌跡
   を横切る瞬間の位置からこの走査面が工具を径方向に横
   切り終わって反対側の位置にて正規のスキャン幅に戻っ
   た瞬間の位置までの距離を工具の刃先回転直径として求
   めることを特徴とする回転形工具の測定方法。