JPH0528483Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、平ドリルの刃部の直径を光学的に
測定して数値表示をする平ドリルの刃部径測定装
置に関するものである。

〔従来の技術およびその課題〕

一般に、プリント配線基板等に対する孔あけ
は、平ドリルを用いて行われているが、所定寸法
の孔を精密に形成するために、平ドリルの直径を
正確に計測して使用することが行われている。と
ころが、平ドリルは、第１図および第２図に示す
ように、上下一対の刃１が、180度の角度を保つ
て、ドリルの中心軸を中心にラセン状に設けられ
ているため、その刃部の直径（ドリルの最大径）
を正確に計測することは容易ではない。すなわ
ち、マイクロメータを用いて計測する場合には、
ドリルの最大径となる部分を捜して計測しなけれ
ばならないため、計測に時間がかかるとともに、
かなりの熟練度が必要となる。また、ドリルに側
方から光を当てその影をスクリーンに投影し、ス
クリーンにつけられた目盛を読むことにより計測
を行う投影法では、計測に際して、ドリルを中心
軸を中心に円周方向に回転させてその最大径とな
るところを目盛に合わさなければならない。した
がつて、計測に時間がかかるとともに、読み取り
誤差が生じ計測の精度が低くなるという問題も生
じる。

〔課題を解決するための手段〕

この考案は、このような事情に鑑みなされたも
ので、複数のセンサ素子が列状に設けられている
受光面で光を受光し光を受けたセンサ素子からの
み信号を出力するリニアイメージセンサと、この
リニアイメージセンサの受光面に平行でかつ受光
面のセンサ素子列に対して直角になるように平ド
リルを保持して軸を中心に回転させる平ドリル保
持回転手段と、光源からの光を絞り部材の絞り
孔、絞り孔からの光を平行光にする照明用レン
ズ、スリツト部材のスリツトを順次経由させ平ド
リルの刃部に側方から投光しその影を結像レンズ
で拡大して上記リニアイメージセンサの受光面上
に投影する投光手段と、上記リニアイメージセン
サの出力信号を入力してその反対符号の値を出力
信号とする正負変換手段と、平ドリル保持回転手
段に保持された平ドリルが少なくとも180度回転
する間の上記正負変換手段からの最大出力を選択
記憶し出力する信号出力回路と、この信号出力回
路の出力により相当する刃部径を表示する表示回
路を備えた平ドリルの刃部径測定装置をその要旨
とするものである。

すなわち、この装置は、平ドリルを回転させな
がら側方から平行光を投光してその刃部の影をリ
ニアイメージセンサの受光面に線状に投影し、そ
の線の太さに反比率したリニアイメージセンサの
出力信号を正負変換手段を通して線の太さに比例
する出力信号に変え、この出力信号のうちの最大
出力部分を平ドリルの刃部径として自動的に数値
表示するため、操作が極めて簡単であり計測に熟
練を要しない。また計測に時間もかからない。し
かも、刃部径が数値で表示されるため、読み取り
誤差が生じることもない。

つぎに、この考案を実施例にもとづいて説明す
る。

〔実施例〕

第３図はこの考案の一実施例の構成図である。
図において、２は一定光度の光源、３は絞り板
で、中央に直径約２mmの微細な絞り孔４が形成さ
れており、光源２から投光される光を微細な絞り
孔４を通して直径の小さな光束に絞る作用をす
る。５は、照明用レンズで、微細孔４を通過した
光を拡大して平行光からなる円柱状の光束とす
る。６は、幅約0.5mmのスリツト６ａをもつスリ
ツト板で、照明用レンズ５から出る光束中に上記
スリツト６ａを位置決めしてその円柱状光束を厚
み約0.5mmの板状の光束に絞り、平ドリル保持回
転ローラ７，８に保持回転される平ドリル９の刃
部に投光する。この場合、平ドリル９の刃部に投
光される光束が板状に絞られているため、平ドリ
ル９のどの部分に光が当たつているかよくわか
る。したがつて、測定対象部分の正確な位置決め
が可能になる。また、上記平ドリル保持回転ロー
ラ７，８は、それぞれ軸方向を後記のリニアイメ
ージセンサ（自己走査形影像素子）１０の受光面
１０ａに平行にした状態で相互に所定間隔を保つ
て設けられ、相互に逆方向に回転する。そして、
平ドリル９は、このローラ７，８間の部分に載置
され、リニアイメージセンサ１０の受光面１０ａ
に平行で、かつその素子列１０ｂに直交した状態
で矢印のように（１回転）／（１秒）で回転駆動
される。１１は平ドリル保持回転ローラ７，８に
当接してローラ７，８を回転付勢するゴムロー
ラ、１２はその駆動モータ、１３は結像レンズで
ある。すなわち、結像レンズ１３は、平ドリル９
の刃部の影を拡大（５倍）してリニアイメージセ
ンサ１０の受光面１０ａに太線状に投影するよう
になつている。この場合、受光面１０ａには複数
のホトダイオード（素子）が25μ間隔で縦１列に
設けられており、上記太線状の影は、その素子列
１０ｂに対して直交した状態で投影される。そし
て、上記太線状の影の太さが１個の素子の高さと
同じであつて、影（倍率５倍）が丁度１個の素子
を覆うようなときは、平ドリル９の刃部の影の真
正の値は5μである。リニアイメージセンサ１０
の受光面１０ａに太線状に投影される影は、平ド
リル９の刃部が溝と刃からなつているため、スリ
ツト６ａから出た光が第４図に示すように、平ド
リル９の刃部の溝と刃に投光するときはその太さ
が小さくなり、第５図に示すように刃と刃の双方
に投光するときは太さが最大になる。一般に、平
ドリル９の上下一対の刃は、180度の角度を保つ
て設けられているため、平ドリル９を半回転させ
るごとに必ず１回は影の太さが最大（刃部の直
径）になる。したがつて、平ドリル９を少なくと
も半回転させる間（0.5秒）の最大の影の太さを
電気的に処理して刃部の直径として表示すること
により、刃部の正確な直径が得られるようにな
る。

この平ドリルの刃部径測定装置の電気回路ブロ
ツク図を第６図に示す。第６図において、２は光
源、３は絞り板、５は照明用レンズ、６はスリツ
ト板、９は測定対象の平ドリル、１３は結像レン
ズ、１０はリニアイメージセンサ、１４はアン
プ、１５はコンパレータ、１６はインバータ回路
を含む頭合わせ回路、１７はオアゲート、１８は
アンドゲート、１９はシフトレジスタである。こ
のシフトレジスタ１９は、リニアイメージセンサ
１０と同ビツトに設定され、リニアイメージセン
サ１０の対応する番地の信号とそれ自身の番地の
信号との間のオアをとつて記憶するようになつて
いる。２０は計数回路、２１は数表示回路、２２
は発振器で平ドリル９が半回転以上回転しうる時
間のタイミング信号を出力する。２３はタイミン
グ回路である。ここで、上記インバータ回路を含
む頭合わせ回路１６の作用についてより詳しく説
明する。すなわち、リニアイメージセンサ１０か
らの出力は、スリツト板６を出た光が当たる部分
からのみなされ、平ドリル９の刃部の影が投影さ
れる部分からは出力されないため、光が当たる部
分の信号のみが立ち上がつた状態となり、肝心の
影の部分の信号は無変化状態である。したがつ
て、上記頭合わせ回路１６に含まれているインバ
ータ回路が上記信号の正負を変換し、影の部分の
信号を立ち上がらせるようにする。そして、リニ
アイメージセンサ１０の受光面１０ａに太線状に
投影される平ドリル９の刃部の影の太さ（斜線
部）の経時的な変化は、第７図に示すように、平
ドリル９が180度回転する間（0.5秒）のどこかで
最大（刃部の直径）となる。したがつて、この装
置は、計測時間を、0.5秒を少し超えた値に設定
している。しかしながら、このようにすると、計
測時間内に最大値が２個現れることがある。この
場合、最大値が最初に現れたときと、２回目に現
れたときとで、平ドリル９の回転中心軸のぶれが
生じていなければよいが、平ドリル保持回転ロー
ラ７，８に、例えば汚れがついて最初に現れたと
きと、２回目に現れたときとでぶれが生じ、第８
図に示すように、回転中心軸の位置が変わると、
最初に現れたときの影αの上部と２回目の影βの
下部との距離Ｃが影の最大値として記憶されてし
まう（なお、影αの大きさＡと影βの大きさＢと
は等しい）。これは、前記のようにシフトレジス
タ１９がそれ自身の番地の信号と、リニアイメー
ジセンサ１０の対応する番地との間の信号のオア
をとつて記憶するため生じる現象である。なお、
平ドリル９が回転中心軸に対して上下対象でない
ときにも上記と同様の問題が生じる。このような
場合、影αとβの大きさは等しいのであるから、
それらの頭（影の上部）を揃えれば問題は解消す
る。頭合わせ回路１６は、タイミング回路２３と
相まつてこのような影αとβの頭を揃える作用を
する。すなわち、平ドリル９の刃部の影のコンパ
レータ１５からの経時的な信号は、第９図の斜線
部のようになる（コンパレータ１５からの影の部
分の信号は、本来は下にへこんだ状態になるが説
明の都合上、立ち上がつた状態に描いている）の
であるが、これを直接オアゲート１７に送らず、
一旦頭合わせ回路１６に送り、そこでタイミング
回路２３との同期をとつて頭合わせ回路１６から
第１０図に示すように出力信号の頭を揃えた状態
で出力させる。このように、頭合わせ回路１６
は、タイミング回路２３と相まつて、コンパレー
タ１５からの出力信号が立ち上がるまでの時間
（第１０図において点線で示す部分）だけシフト
レジスタ１９に出力信号を送らないようにする。
その結果、頭合わせ回路１６を出た各信号の頭の
部分は、常にシフトレジスタ１９の一定の番地に
入力されることとなり、そこから順次信号の残り
の部分が上記番地に続く番地に入力されることと
なる。したがつて、シフトレジスタ１９の出力は
第１１図のようになり、計測時間内に影の最大値
が２回現れ、かつ平ドリル９の回転中心軸のぶれ
が生じているようなときでも正しい表示がなされ
るようになる。

つぎに、第３図および第６図を参照してこの装
置の動作説明を行う。すなわち、装置をスイツチ
オンして平ドリル保持回転ローラ７，８を回転さ
せ、そのローラ７，８間に平ドリル９を載せて平
ドリル９の刃部を、スリツト板６のスリツト６ａ
から投光される光束内に位置決めする。その結
果、リニアイメージセンサ１０の受光面１０ａに
平ドリル９の刃部の影が平ドリル９の回転に伴つ
てその太さを変化させながら結像レンズ１３によ
り５倍に拡大されて投影され、それによつてリニ
アイメージセンサ１０から影の太さの変化に応じ
た信号が出力される。このリニアイメージセンサ
１０の出力信号は、アンプ１４およびコンパレー
タ１５を経て一部はタイミング回路２３に入り、
残部が頭合わせ回路１６に入つて内蔵するインバ
ータ回路により信号の正負を変換されオアゲート
１７に入る。そして、アンドゲート１８を通つて
シフトレジスタ１９に入る。この場合、リニアイ
メージセンサ１０から相前後して出力され、アン
プ１４、コンパレータ１５、頭合わせ回路１６を
経た２つの信号が、オアゲート１７，アンドゲー
ト１８、シフトレジスタ１９により対比され、値
の大きい方の信号が計数回路２０を経て数表示回
路２１に表示（直径表示）される。このように、
常に値の大きい方の信号が表示されるため、頭合
わせ回路１６から、第１０図に示すような、最小
値から値が大きくなつて最大値になり、ついで再
び小さくなるというような影の信号が出されて
も、シフトレジスタ１９の出力は、最小値から最
大値に達したあとは計測時間終了までその最大値
を示したままとなる。計測終了後、アンドゲート
１８に入るタイミング回路２３からの信号を無く
し、シフトレジスタ１９に計測信号が入らない状
態で１サイクル動作させると、シフトレジスタ１
９は次の計測に備えて内容をクリヤするととも
に、計測終了後最大値を記憶した内容を１通り出
力する。これを計数回路２０がカウントし、その
カウント値を記憶する。そのカウント値は数表示
回路２１で表示される。この動作は計測時間終了
ごとに１回づつくりかえされ、計測時間終了ごと
に新しい計測値が表示される。なお、１回の計測
時間内に信号の最大値が２回現れ、かつ平ドリル
９の回転中心軸のぶれ等が生じることによる誤表
示は、前記のように、頭合わせ回路１６およびタ
イミング回路２３によつて回避される。なお、こ
の装置の測定対象となる平ドリル９（キリも含
む）は、上下一対の刃の先端の回転軌跡によつて
つくられる円の直径が刃部の直径と等しいもので
あればよい。したがつて、上下一対の刃が第１２
図に示すように左右に少しずれていてもそれらの
刃の先端の回転軌跡によつてつくられる円の直径
が刃部の直径と等しい限り測定対象となる。ま
た、刃先の形状は問わない。第１３図のようなス
トレートタイプでもよいし、第１４図に示すよう
なパンチタイプでもよい。さらに、上記の実施例
では、頭合わせ回路１６を設けているが、１回の
計測時間内に信号の最大値が１回しか現れないよ
うに計測時間を厳密に設定すれば、頭合わせ回路
１６を除くことができる。また、第３図の光源２
に代えて平行光を投光しうるレーザ光を用いるよ
うにしてもよい。この場合には照明用レンズ５お
よびスリツト板６を除くことができ構造の簡素化
を実現しうる。また、リニアイメージサンセとし
てはCCD（チヤージカツプルドデバイス）をセン
サ素子として用いたものを使用してもよい。

〔考案の効果〕

この考案の平ドリルの刃部経測定装置は、以上
のように構成されているため、平ドリル保持回転
手段に平ドリルを保持させて回転させ、その刃部
に投光手段の平行光を投光するだけで刃部の直径
が自動的に数値表示される。したがつて、操作が
極めて簡単であり、かつ測定に熟練を要しない。
そのうえ、刃部の直径が数値で表示されるため、
読み取り誤差が全く生じない。また、計測に時間
も要しないのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は平ドリルの正面図、第２図はその側面
図、第３図はこの考案の一実施例の構成図、第４
図および第５図は平ドリルの刃部の影の太さを説
明する説明図、第６図は第３図の電気回路ブロツ
ク図、第７図はリニアイメージセンサ上に投影さ
れる影の経時的変化説明図、第８図は回転中心軸
がぶれた状態の影の経時的変化説明図、第９図は
コンパレータの出力信号図、第１０図は頭合わせ
回路の出力信号図、第１１図はシフトレジスタの
出力信号図、第１２図、第１３図および第１４図
は測定対象となる平ドリルの説明図である。 ７，８……回転ローラ、９……平ドリル、１０
……リニアイメージセンサ、１０ａ……受光面、
１０ｂ……イメージセンサ素子列、１４……アン
プ、１５……コンパレータ、１６……頭合わせ回
路、１７……オアゲート、１８……アンドゲー
ト、１９……シフトレジスタ、２０……計数回
路、２１……数表示回路、２３……タイミング回
路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 複数のセンサ素子が列状に設けられている受光
   面で光を受光し光を受けたセンサ素子からのみ信
   号を出力するリニアイメージセンサと、このリニ
   アイメージセンサの受光面に平行でかつ受光面の
   センサ素子列に対して直角になるように平ドリル
   を保持して軸を中心に回転させる平ドリル保持回
   転手段と、光源からの光を絞り部材の絞り孔、絞
   り孔からの光を平行光にする照明用レンズ、スリ
   ツト部材のスリツトを順次経由させ平ドリルの刃
   部に側方から投光しその影を結像レンズで拡大し
   て上記リニアイメージセンサの受光面上に投影す
   る投光手段と、上記リニアイメージセンサの出力
   信号を入力してその反対符号の値を出力信号とす
   る正負変換手段と、平ドリル保持回転手段に保持
   された平ドリルが少なくとも180度回転する間の
   上記正負変換手段からの最大出力を選択記憶し出
   力する信号出力回路と、この信号出力回路の出力
   により相当する刃部径を表示する表示回路を備え
   たことを特徴とする平ドリルの刃部径測定装置。