JPH1190783A - 工具測定機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具の形状によらず精度よく工具補正量の測
定が可能なＮＣ工作機械の工具測定機を提供すること。 【解決手段】 数値制御工作機械に取り付ける工具ホル
ダー４を介して被検工具９を保持する工具保持手段工具
取り付け台２及び工具取り付け治具３と、被検工具４の
測定部位を観察する第１の顕微鏡ユニット１８と、第１
の顕微鏡ユニット１８を載置し、この第１の顕微鏡ユニ
ット１８の光軸に対して直交する２方向に上記測定部位
を相対移動するＸ軸テーブル及びＺ軸テーブルと、第１
の顕微鏡ユニット１８の光軸に対して平行な方向（Ｙ軸
方向）に移動可能であり、上記光軸に垂直な方向から上
記測定部位を観察する第２の顕微鏡ユニット２８と、上
記Ｘ軸テーブル及びＺ軸テーブルの変位量を計測する計
測手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は数値制御（以下、Ｎ
Ｃという）工作機械に取り付ける工具の測定機、更に詳
しくは、ＮＣ工作機械に入力する工具補正量を求める工
具測定機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＮＣ工作機械では、用いる工具に起因す
る補正量をあらかじめ求め、この補正量を考慮して工具
の正確な位置制御を行っている。この工具補正量とは、
ＮＣ工作機械に工具を取り付けたときの、上記工具の刃
先位置と基準工具（以下、マスター工具という）の基準
刃先位置とのずれ量として定義される。このずれ量は、
工具自体の製造誤差、摩耗、又は工具を保持する工具ホ
ルダーへの取り付け誤差によって生じるものである。

【０００３】例えば、ＮＣ旋盤における工具補正量につ
いて、図２を用いて説明すると、工作機械原点位置１０
１をＸ軸およびＺ軸の原点としたときに、マスター工具
１０２の基準位置を（Ｘ０，Ｚ０）とし、切削工具１０
３の刃先位置を（Ｘ，Ｚ）とすると、工具補正量（Δ
Ｘ，ΔＺ）は、 ΔＸ＝Ｘ−Ｘ０ ΔＺ＝Ｚ−Ｚ０ で定義される。ここでＸ０，Ｚ０を、基準のオフセット
量という。

【０００４】この工具補正量を求める従来の測定機につ
いて、図３を用いて説明する。この工具測定機は、測定
機本体１０４と表示器１０５とから概略構成される。測
定機本体１０４は、マスター工具１０２又は切削工具１
０３を取り付け可能な工具ホルダー１０６と、この工具
ホルダー１０６を装着するホルダー取り付け部１０７
と、工具１０２、１０３を照明する光源１０８と、この
光源１０８に対して上記工具１０２、１０３の反対側に
位置し、上記光源１０８から照射された光を受光して工
具１０２、１０３の外縁をスクリーン１０９に拡大表示
する投影機１１０と、光源１０８と投影機１１０を固定
したＵ字アーム１１１と、このＵ字アーム１１１を上下
（Ｘ軸）方向にスライドするＸ軸テーブル１１２及び駆
動ハンドル１１３と、上記Ｘ軸テーブル１１２を左右
（Ｚ軸）方向にスライドするＺ軸テーブル１１４及び駆
動ハンドル１１５とから構成されている。

【０００５】上記スクリーン１０９にはＸ軸及びＺ軸に
対応する方向に十字線１１６が刻設されている。また、
Ｘ軸テーブル１１２及びＺ軸テーブル１１４の変位量
は、リニアエンコーダ等の位置検出手段（不図示）によ
り検出される。

【０００６】上記工具ホルダー１０６は、切削工具１０
３を取り付けたまま、工具補正量測定後にホルダー受け
部１０７から取り外し、ＮＣ工作機械に取り付けて使用
するものである。

【０００７】一方、表示器１０５には、上記位置検出手
段の出力を表示する表示窓１１７と、位置検出手段の出
力をゼロリセットするリセットボタン１１８が配置され
ている。

【０００８】この従来の工具測定機により工具補正量を
測定するには、はじめにホルダー取り付け部１０７に取
り付けた工具ホルダー１０６にマスター工具１０２を取
り付け、駆動ハンドル１１３、１１５を回して、上記マ
スター工具１０２の基準刃先位置（例えば、工具先端の
投影像）がスクリーン１０９上の十字線１１６の中心に
位置するように、Ｘ軸テーブル１１２及びＺ軸テーブル
１１４を移動する。そして、リセットボタン１１８を押
して、テーブル１１２、１１４の原点出しを行う。

【０００９】次に、工具ホルダー１０６からマスター工
具１０２を取り外し、切削工具１０３に付け替え、この
工具１０３の刃先位置（工具先端の投影像）がスクリー
ン１０９上の十字線１１６の中心に位置するように、駆
動ハンドル１１３、１１５を回して、Ｘ軸テーブル１１
２及びＺ軸テーブル１１４を移動する。そのときの表示
窓１１７に表示された数値が工具補正量（ΔＸ、ΔＺ）
となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の工具測定機では次のような問題点があった。 （イ） 測定可能な工具の形状が限定される。

【００１１】図４には、従来の工具測定機では測定でき
ない工具の例を示す。図４（ａ）は、端面溝バイト１１
９の斜視図であり、図４（ｂ）は、このバイト１１９に
光源１０８の光を照射したときの先端部分の投影像であ
る。測定点である刃先１２０に相当する点１２１は、バ
イト外周部分の投影像１２２に含まれてしまい測定でき
ない。

【００１２】また、図４（ｃ）は、工具ホルダー１２３
に取り付けられた状態のメタルソー１２４の斜視図であ
り、図４（ｄ）は、このメタルソー１２４に光源１０８
の光を照射したときの先端部分の投影像である。この場
合もメタルソー１２４の測定点１２５に相当する点１２
６は、工具ホルダー１２３の投影像１２７に含まれてし
まい測定できない。

【００１３】このような工具であっても、別の手段で上
記先端部分の投影像１２２、１２７と上記測定点に相当
する点１２１、１２６との位置関係を計測して、工具補
正量を推定することも可能ではあるが、工具内の相対誤
差を内包した値となるので正確な工具補正量とはならな
い。

【００１４】さらに、刃先にすくい角やねじれを有する
工具は測定できない。 （ロ） 測定精度が低い。工具の形状を投影像として観
察しているので、投影機１１０での拡大倍率を高くする
と外輪がぼけてしまい正確な輪郭が得られない。そのた
め解像度が６μｍ程度と低く、十分な測定精度が得られ
ない。また、チャンファーリング状態の観察も不可能で
ある。 （ハ） Ｙ軸（図３参照）方向の補正ができない。

【００１５】ＮＣ工作機械では、上記Ｘ軸及びＺ軸に直
交するＹ軸の補正が不可能なので、工具測定器におい
て、工具を工具ホルダーに取り付ける際に、その間にス
ペーサーを挟み込んで補正している。しかし、上記従来
の工具測定機では、このような方法によるＹ軸方向の補
正は不可能である。

【００１６】また、ダイヤルゲージのような接触式の測
定器で測定して補正しようとすると、工具測定機におい
て、工具刃先にダイヤルゲージを接触させながらの作業
となるため、十分な測定精度が得られないばかりか、作
業性が悪い。

【００１７】そこで、本発明の第１の目的は、工具の形
状によらず精度よく工具補正量の測定が可能なＮＣ工作
機械の工具測定機を提供することにある。また、本発明
の第２の目的は、上記第１の目的に加えて、Ｙ軸方向の
補正が可能なＮＣ工作機械の工具測定機を提供すること
にある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明の請求項１に記載の工具測定機は、数
値制御工作機械に取り付ける工具ホルダーを介して工具
を保持する工具保持手段と、上記工具の測定部位を観察
する顕微鏡ユニットと、上記工具保持手段又は顕微鏡ユ
ニットを載置し、上記顕微鏡ユニットの光軸に対して直
交する２方向に上記測定部位を相対移動するテーブル手
段と、このテーブル手段の変位量を計測する計測手段と
を有するものである。

【００１９】上記テーブル手段の移動は、従来のように
手動でハンドルを回して行ってもよいが、電気的な駆動
装置、例えばリニアモータを利用した駆動装置により行
うと操作が簡単になる。また、顕微鏡ユニットには同軸
落射型やバックライト用の照明手段を具備するものであ
ってもよい。そうすると、工具の輪郭や測定部位の細か
い観察が容易となる。

【００２０】また、上記バックライト用照明手段を具備
した場合には、光源の前面に緑色のフィルタを配置する
と、工具の輪郭をより明確に捉えることができる。さら
に、同軸落射型の照明手段とバックライト用照明手段を
共に具備した顕微鏡ユニットにあっては、それらの光源
の光量を調整可能な構成であることが好ましい。バック
ライト照明によって工具の輪郭を明瞭にしつつ同軸落射
照明によって工具を観察した場合に、光量を調整するこ
とにより、工具の測定部位をより正確に捉えることが可
能となるからである。

【００２１】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明の請求項２に記載の工具測定機は、数値制御工作
機械に取り付ける工具ホルダーを介して工具を保持する
工具保持手段と、上記工具の測定部位を観察する第１の
顕微鏡ユニットと、上記工具保持手段又は第１の顕微鏡
ユニットを載置し、上記第１の顕微鏡ユニットの光軸に
対して直交する２方向に上記測定部位を相対移動するテ
ーブル手段と、上記第１の顕微鏡ユニットの光軸に対し
て平行な方向（Ｙ軸方向）に移動可能であり、上記光軸
に垂直な方向から上記測定部位を観察する第２の顕微鏡
ユニットと、上記テーブル手段の変位量を計測する計測
手段とを有するものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しつつ本発明
の具体的な実施の形態を説明する。図１は、本実施の形
態に係る工具測定機の構成を示す正面図である。

【００２３】図１において、架台１には工具取り付け台
２が一体的に固設され、この工具取り付け台２の上部に
工具取り付け治具３が着脱自在に固定されている。この
工具取り付け治具３は、上記工具取り付け台２の一部と
して構成することも可能であるが、後述する工具ホルダ
ー４の形状がＮＣ工作機械の種類により異なるため、工
具取り付け治具３を交換するだけで種々の形状の工具ホ
ルダーを取り付け可能にするため別体に構成している。
工具取り付け台２と工具取り付け治具３が、工具保持手
段に該当する。

【００２４】上記工具取り付け治具３の側部には、工具
ホルダー４を装着するための貫通孔５と当て付け面６が
形成されており、上記貫通孔５に工具ホルダー４の突起
部７を挿入して締めレバー８で固定可能に構成されてい
る。

【００２５】工具ホルダー４は、被検工具９を取り付け
たまま、工具補正量測定後に工具取り付け治具３から取
り外し、ＮＣ工作機械に取り付けて使用するものであ
り、ＮＣ工作機械の種類によって異なる形状となってい
る。そして、上記突起部７とは反対側に上記被検工具９
の取り付け穴１０が形成されている。この取り付け穴１
０の形状については、公知の構成でよいので、詳細な説
明を省略する。

【００２６】架台１の上部には、後述する顕微鏡ユニッ
ト等をＸ軸方向（図１において、被検工具９に接離する
方向）にスライドするＸ軸テーブル１１が設けられ、Ｘ
軸駆動ハンドル１２により移動可能に構成されている。
このＸ軸テーブル１１の上には、顕微鏡ユニット等をＺ
軸方向（上記Ｘ軸と直交する方向であり、図１におい
て、紙面と垂直な方向）にスライドするＺ軸テーブル１
３が設けられ、Ｚ軸駆動ハンドル１４により移動可能に
構成されている。さらに、Ｚ軸テーブル１３の上には、
顕微鏡ユニットをＹ軸方向（上記Ｘ軸及びＺ軸に対して
垂直な方向であり、図１において上下の方向）にスライ
ドするＹ軸テーブル１５が設けられ、Ｙ軸駆動ハンドル
１６により顕微鏡ユニットを移動可能に構成されてい
る。

【００２７】上記Ｘ軸テーブル１１とＺ軸テーブル１３
とは、工具補正量を測定するときに移動させるテーブル
であり、これらのテーブルの変位量は、リニアエンコー
ダ等の計測手段で計測する。そして計測結果を表示器１
７に出力しうる構成となっている。一方、上記Ｙ軸テー
ブル１５は、顕微鏡ユニット１８を被検工具９に対して
上下動させることにより被検工具９の測定部位に焦点を
合わせるためのものである。

【００２８】上記顕微鏡ユニット１８は、対物レンズ１
９、接眼レンズ２０、同軸落射型の照明手段２１等の、
公知の顕微鏡部材にて構成され、第１の顕微鏡ユニット
として機能している。上記接眼レンズ２０には十字線
（不図示）が刻設してあり、測定時には、この十字線の
交点に被検工具９の測定部位が位置するように、上記Ｘ
軸駆動ハンドル１２及びＺ軸駆動ハンドル１４を操作す
る。

【００２９】上記被検工具９を挟んで上記対物レンズ１
９と反対側には、上記被検工具９の輪郭を明確にするた
めのバックライト用の照明手段２２が、上記Ｚ軸テーブ
ル１３に一体的に固設されている。このバックライト照
明手段２２は、光源となるランプ、このランプの光を上
記被検工具９に向けて照射するレンズ、この照射光を緑
色系の光とすべく設けた緑色のフィルタ２３等で構成さ
れている。

【００３０】架台１の側面には、上記同軸落射型の照明
手段２１およびバックライト照明手段２２の照射光量を
調整するための２つの光量調整ダイヤル２４、２５およ
び、各照明手段２１、２２の電源のオン／オフスイッチ
２６が設けられ、また、上面にはＸ軸テーブル１１の摺
動面を保護する蛇腹部材２７が設けられている。

【００３１】Ｚ軸テーブル１３の上には、上記（第１
の）顕微鏡ユニット１８の光軸に垂直な方向から被検工
具９の測定部位を観察可能な第２の顕微鏡ユニット２８
を保持し、この顕微鏡ユニット２８をＹ軸方向（顕微鏡
ユニット１８の光軸に対して平行な方向）にスライド可
能に構成した顕微鏡スタンド２９が一体的に固設されて
いる。３０は、この顕微鏡ユニット２８を昇降するため
の駆動ハンドルである。この顕微鏡ユニット２８は、対
物レンズ、十字線を刻設した接眼レンズを有し、この十
字線の交点が被検工具９の測定部位の近傍になるように
配置している。

【００３２】表示器１７には、上記Ｘ軸テーブル１１及
びＺ軸テーブル１３からなるテーブル手段の変位量を測
定する不図示の測定手段からの出力を表示する表示窓３
１と、この表示をゼロリセットするリセットボタン３２
が、Ｘ軸テーブル１１用とＺ軸テーブル１３用にそれぞ
れ設けられている。上記架台１と表示器１７とは、通信
線３３で接続されている。

【００３３】次に、このように構成された工具測定機に
より、ＮＣ工作機械の工具補正量を測定する方法につい
て説明する。被検工具９に対応した工具取り付け治具３
を工具取り付け台２に取り付け、この工具取り付け治具
３に、マスター工具（図示しないが、被検工具９と工具
ホルダー４とを一体とした形状となっている原器）を取
り付け、締めレバー８を回して固定する。オン／オフス
イッチ２６を操作して、照明手段２１、２２に電源を供
給するとともに、光量調節ダイヤル２４、２５を回して
光量調節を行う。

【００３４】次に、マスター工具の基準位置（例えば、
先端）に顕微鏡ユニット１８の焦点が合うようにＹ軸駆
動ハンドル１６を操作する。そして、上記基準位置が顕
微鏡ユニット１８の接眼レンズに刻設された十字線の交
点に位置するように、Ｘ軸テーブル１１及びＺ軸テーブ
ル１３を移動させる。その状態で表示器１７のリセット
ボタン３２を押し、テーブル手段の原点出しを完了す
る。

【００３５】その後、駆動ハンドル３０を操作して第２
の顕微鏡ユニット２８をＹ軸方向に上下させ、この顕微
鏡ユニットの接眼レンズに刻設された十字線の水平線上
に、上記マスター工具の基準刃先位置を合わせ、その状
態で第２の顕微鏡ユニット２８が動かないようにロック
する。

【００３６】以上の操作の後、マスター工具を工具取り
付け治具３から取り外し、被検工具９を固定した工具ホ
ルダー４に付け替える。第２の顕微鏡ユニット２８を覗
き、十字線の水平線上に被検工具９の刃先が位置してい
るか否かを確認し、ずれている場合には被検工具９と工
具ホルダー４との相対位置を、スペーサをこの間に挟み
込む等して調整する。このようにして、被検工具刃先位
置のＹ軸方向の位置補正を行うことにより、ＮＣ工作機
械による加工精度を向上することが可能となる。

【００３７】次に、第１の顕微鏡ユニット１８を覗き、
接眼レンズ２０に刻設された十字線の交点に被検工具９
の刃先が位置するように、Ｘ軸テーブル１１及びＺ軸テ
ーブル１３を移動させる。その状態での表示器１７の表
示窓３１に表示された数値を読み取り工具補正量とす
る。

【００３８】本実施の形態に係る工具測定機によれば、
測定可能な工具の形状が制限されることがなく、測定精
度も向上する。また、チャンファーリング状態の観察も
可能となる。

【００３９】このような形態により実施される本発明
は、その他にも本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の
変形実施が可能である。以上、本発明の実施形態に基づ
いて説明したが本明細書中には以下の発明が含まれる。
すなわち、 （１） ＮＣ工作機械で使用する工具の工具補正量を測
定する工具測定機において、測定点を有する工具を、工
具補正量を測定される工具として取り付ける工具取り付
け台と、工具取り付け台に取り付けられた前記工具に接
近する方向及びその方向に直交する方向の２方向に移動
可能なテーブルと、前記工具の測定点を前記２方向に直
交する軸の上方から直視するように前記テーブルに設置
された第１の顕微鏡とを有することを特徴とする工具測
定機。 （２） 上記工具を挟んで上記顕微鏡と反対側に位置
し、前記工具を照射するように前記テーブルに設けられ
た光源を有し、上記光源が、ランプと、このランプの光
を上記工具のバックライトとして照射するレンズと、上
記バックライトが緑色系の光となるように設けた緑色の
フィルタとを有する上記（１）の工具測定機。 （３） 上記２方向に直交する軸方向に移動可能で、上
記工具を直視する第２の顕微鏡を有する上記（１）又は
（２）の工具測定機。

【００４０】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載の工具測定機に
よれば、工具の形状によらず精度よく工具補正量の測定
が可能なＮＣ工作機械の工具測定機を提供することがで
きる。

【００４１】また、請求項２に記載の工具測定機によれ
ば、上記効果に加えて、Ｙ軸方向の補正が可能なＮＣ工
作機械の工具測定機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係る工具測定機の構成
を示す正面図である。

【図２】 工具補正量の測定に関する説明図である。

【図３】 従来の工具測定機の斜視図である。

【図４】 従来の工具測定機では測定できない工具例を
示す説明図。

【符号の説明】

４ 工具ホルダー ９ 被検工具 １１ Ｘ軸テーブル １３ Ｚ軸テーブル １８（第１の）顕微鏡ユニット ２１ 同軸落射型の照明手段 ２２ バックライト用照明手段 ２３ フィルタ ２８（第２の）顕微鏡ユニット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 数値制御工作機械で使用する工具の工具
   補正量を測定する工具測定機において、 上記数値制御工作機械に取り付ける工具ホルダーを介し
   て上記工具を保持する工具保持手段と、 上記工具の測定部位を観察する顕微鏡ユニットと、 上記工具保持手段又は顕微鏡ユニットを載置し、上記顕
   微鏡ユニットの光軸に対して直交する２方向に上記測定
   部位を相対移動するテーブル手段と、 このテーブル手段の変位量を計測する計測手段と、 を有することを特徴とする工具測定機。
2. 【請求項２】 数値制御工作機械で使用する工具の工具
   補正量を測定する工具測定機において、 上記数値制御工作機械に取り付ける工具ホルダーを介し
   て上記工具を保持する工具保持手段と、 上記工具の測定部位を観察する第１の顕微鏡ユニット
   と、 上記工具保持手段又は第１の顕微鏡ユニットを載置し、
   上記第１の顕微鏡ユニットの光軸に対して直交する２方
   向に上記測定部位を相対移動するテーブル手段と、 上記第１の顕微鏡ユニットの光軸に対して平行な方向に
   移動可能であり、上記光軸に垂直な方向から上記測定部
   位を観察する第２の顕微鏡ユニットと、 上記テーブル手段の変位量を計測する計測手段と、 を有することを特徴とする工具測定機。