JPS63134150A - 切削工具の選ばれたパラメータを測定する装置 - 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、工作機械に使用するように意図された一点お
よび多点のカッタすなわち切削工具の選ばれた寸法を測
定する装置に係る。

（従来の技術）　　　　　　　　　　　　　　　　　１
コンピユータの数値制御がマシニングセンタまたは他の
工作機械を作動させるために使用される　　ｊとき、制
御は一般にいくつかのパートプログラムを備えている。

プログラムの実行は、一連の指令の発生となり、それら
は工作機械に、それによって係合されたカッタすなわち
切削工具を、部品を自動的に機械加工するために、部品
について指定　　１された距離を動かすように指示する
。

部分プログラムを設計するには、種々な距離は、　。

工具の長さまたは半径のような協働する工具の適切な寸
法が特殊の指定された値を有するという仮定のらとに典
型的に選ばれる。しかし、工作機械によって係合される
工具の実際の、すなわち真の寸法の値は、指定された、
すなわち公称値とは著しく異なる。工具の寸法の公称値
と実際値の間の違いは、工具位置オフセットと呼ばれる
。工具位　　装置オフセットの値は、部分プログラムを
実行するとき数値制御がオフセットを補正できるように
するために、決められて制御に結合されねばならなＴ）
ことは容易に明らかになるであろう。

「ディジタル数値で制御される点から点の工作幾械の工
具位置オフセット制御」に対して、１９７０年１月２７
日発行された米国特許第３．４９２．４６７号は、工作
機械のスピンドルの中に係きされた工具の実際の長さを
測定する装置を示しＣいる。スピンドルは最初にスピン
ドルの零の基層位置に置かれ、次に工具センサの方へ進
められ５゜スピンドルと係合された工具が動かされると
き、カウンタは連続するカウントを発生し、それらはレ
ジスタの中に蓄えられる。工具が工具センナに達すると
き、レジスタの内容は、係合されたＬ具位置オフセット
を示す。

「工具セット装置」に対して、１９７７年４月１２日発
行された米国特許第４，０１６，７８４号は、線形可変
変位変換器（ＬＶＤＴ）を使用すう装置を示している。

そのような特許によって教Ｒされるように、磁気材料の
コアは、コアの変位メ工具位置オフセットに相当するよ
うに、工具に辷って動かされるために機械的に結合され
ている。

コアは巻型の中に動き、−次コイルは型の中心の回りに
巻かれ、そして二次コイルは一次コイルの両側に巻かれ
ている。２つの二次コイルの出力電圧の間の違いは、巻
型の中のコアの位置について変わり、こうしてオフセッ
トを決めるのに使用される。

［特に、公称値と実際値の比較による、位置または進路
測定装置を備えた数値制御される機械の、工具長さと工
具半径を修正する方法と装置」に対して、１９８２年６
月８日発行された米国特許第４．３３４，１７８号は、
工作機械のスピンドルによって係合される工具が、工具
長さまたは工具半径を測定するためにビンを押して動か
される装置を示している。工具とビンの速度は基準速度
まで減らされ、それから誘導送信様の可動の部材は係合
されて、零の位置に動かされる。

（発明が解決しようとする問題点） 工具位置オフセットを測定する上記形式の先行技術の装
置は、過度の動く部品を必要とするか、またはコストを
増しそして測定の正確さを減らす傾向のある他の複雑さ
を有することを特徴としている。またそのような装置の
あるものは、６０９１を越える歯を有する多点工具のす
べての一つの歯の半径を測定することが必゛要なとき非
常に望ましいような、工具の寸法の急速な測定に容易に
適応されない。

（作用） カッタすなわち切削工具の選ばれたパラメータすなわち
寸法を測定する装置は、フレーム、切削工具に接触する
ために、およびプランジャと基準位置の間の間隔を工具
の選ばれたパラメータの値を表わす量に変えるために、
工具の接触に応じて動くために、フレームによって支え
られるプランジャまたは他の部材、プランジャと基準位
置の間の間隔を表わす信号を発生するために、基準位置
に匠かれた装置、および選ばれたパラメータを表わす信
号の特定の値を決めるために信号を処理づ”る装置を含
む。有用にも、工具は工作機械のスピンドルによって係
合され、そして数値制御器の指令のもとにスピンドルを
動かすことによって、プランジャまたは他の部材に接触
するために動かされる。

（発明の効果） 本発明の一つの利点は、工作機械のスピンドルの中に保
持されるカッタすなわち切削工具のような、工作機械に
使用される工具を測定するために使用される型式の装置
を簡単にする一方、測定の正確さを維持、または改良す
ることにある。

もう一つの利点は、工具位置オフセットすなわち誤差、
すなわち工具が動いている間でなく、工具が静止した位
置に置かれている間の、工具の寸法の実際値と公称値の
間の違いを測定することのできる装置を得ることにある
。

もう一つの利点は、工具長さ、工具半径、工具位置オフ
セット、および多点工具のランアウト（すなわちそのよ
うな工具の最も長い歯と、最も短い歯の半径の間の違い
）のような、一点工具と多点工具の両方の種々な寸法す
なわちパラメータを測定するための、唯一の装置を得る
ことにある。

もう一つの利点は、大きさと重さの大いに異なる工具を
測定する装置を得ることにある。

もう一つの利点は、２つの互いに直交する軸線のいずれ
にも沿って向けられることのできる工具を測定する装置
を得ることにある。

もう一つの利点は、工具を敏速に測定することのできる
工具測定装置を得ることにある。

もう一つの利点は、装置に向かって動かされる工具の実
質的動きすぎに対して装置を保護する機構を有する、工
具を測定する装置を得ることにある。

これらおよび他の利点は、図面と共に読まれる好ましい
実施例の次の詳細な説明から、より容易に明らかになる
。

（実施例） 第１図は、部品すなわち加工物（図示せず）に機械加工
作業を行なうために、数値、すなわち計算器数値制御装
置３０によって自動的に動かされるマシニングセンタ（
図示せず）のスピンドル１４の中に保持された工具のよ
うな、工具１２の実際の長さｄを測定するための、簡単
にされた形の装置１０を示す。周知のように、制御装置
３０は、スピンドル１４と工具１２を加工物について選
択的に置くように、マシニングセンタの中のアクシスド
ライブ（ａｘｊｓ　ｄｒｉｖｅ）　　（図示せず）を動
かすために結合される指令を発生する。他の指令は、ス
ピンドルと工具を回転させるために制御装置３０からス
ピンドル駆動電動機（図示せず）に結合される。上に述
べたように、工具１２の実際の長さｄと、部分プログラ
ムの中で指定されるその公称長さＮの間の誤差すなわち
オフセットｅは、正確に知られねばならない。こうして
、工具長さのオフセットｅは、数値制御が機械加工作業
を行なうのに工具１２を使用するために、パートプログ
ラムを実行するとき、それによって補正されることがで
きる。第１図は、スピンドル１４の先端１４ａから測定
した実際の工具長さｄと公称の工具長さＮを示す。

簡単にされた形の装置１０は、導電材料で作られたプラ
ンジャ１６、プランジャ１６を軸線２２に沿って動かす
ために支えるフレーム１８、フレーム１８によって支え
られ、そしてプランジャ１６と間隔を置いた関係に軸１
！Ｊ２２に沿って置かれたセンサー素子２６を有するセ
ンサー装Ｍ２４を含み、センサー２４は、プランジャと
センサー素子２６の間の間隔の関数として変化する電圧
信号Ｖ、を発生し、また、プランジャ１６とセンサー素
子２６の間の間隔が、プランジャに加えられる外力のな
いとき値Ｓ１になるように、プランジャをフレームにつ
いて変倚させるために、ばね２８のような装置を含む。

装置１０を使用して工具長さのオフセットを測定するた
めに、制御装置３０は、第１図に見られるようにスピン
ドル１４を動かして工具１２をプランジャ１６の左に置
くために、そしてスピンドル１４と工具１２の軸線２０
をプランジャの運動の軸１！２２に整合させるために、
指令を発生する。

スピンドルと工具は、次に右へ位置Ｍに動かされる。Ｍ
は、工具とスピンドルが右へ位置Ｍに動かされるとき、
工具１２がプランジャ１６に係合し、そしてそれをセン
サー素子２６に向かって動かすように、公称長さＮにつ
いて選ばれる。こうして、プランジャ１６とセンサー素
子２６の間の間隔は、もし工具のオフセットｅがｄ−Ｎ
であるように零になれば、値Ｓ２に減らされる。しかし
、工具位置オフセットの零でない値のために、間隔は値
Ｓ３を有し、ここではｅ−ｓ２−ｓ３である。こうして
オフセットｅは、間隔Ｓがそれぞれ値＄２と８３にある
とき起こる電圧レベル■、から、そして■、と間隔Ｓの
間の機能的関係の知識から決められることかできる。好
ましくもそのような関′　　係は直線的である。Ｖ、、
Ｓ２は、例えばスピンドル１４が位ＩＷＭに動かされ、
そして正確に長さＮであると知られた工具がスピンドル
の中に支えられるとき、電圧■　に注目することによっ
て決■ められる。信号プロセッサー３２は以下に述べるように
、間隔Ｓ３に相当する特殊の電圧レベル■　を！ｉ！ｌ
！識するために電圧信号■、を受ける。

装置Ａ１０が、ｄ＝Ｎ＋ｅであってＮが既知の値である
から、実際の工具長さならびにオフセットｅを測定する
ために容易に使用されることができることは理解される
であろう。

装置１０を使用して、工具長さのオフセットを非常に急
速に測定するために、スピンドル１４は位ＩＭに急速に
動かされ、次に直ちにそこから引っ込められる。こうし
て、プランジャ１６と装置２４の間の間隔は最初に８３
に減り、次に増す。

有用に、■、は、それぞれプランジャ１６とセンサー２
４の間の間隔が増減するにつれて増減する。

それゆえオフセットｅは、スピンドルの運動中に起こる
■、の最小値によって表わされる。こうして、工具を急
速に測定するのに装＠１０の効用を高めるために、プロ
セッサー３２は有用に、そのような■、の最小値をＩｌ
ｌまたは「捕捉」するように形成された、以下に説明す
る装置を含む。

第２図は、有用に誘導変位測定装置を含む検出装置２４
を示し、そしてさらに振動子３４と並列に結合された、
そのような装置の中の誘導コイルを含む検出素子２６を
示している。もし振動子３４が一定振幅のＮ流■でコイ
ル２６を励磁する装置を含むとすれば、コイルの電圧Ｖ
は、コイルのインピーダンスＺで直線に変化する。コイ
ル２６は励磁されるとき、プランジャ１６のような導電
材料の間隔を置いた本体の中に電磁界を投射し、その中
に渦電流を発生させる。渦電流は二次磁界を生じ、それ
はそのインピーダンスＺを変えるためにコイル２６に逆
に反射される。インピーダンスＺの変化は、コイル２６
と導電材料の間の距離すなわち間隔の関数である。こう
して、コイルの電圧Ｖも、分離する距離の関数として変
わる。もしコイル２６とプランジャ１６の間の間隔があ
る範囲内にあるとすれば測定装置によって与えられる出
力電圧は、そのような間隔とともに直線に変化する。そ
のような装置の非常に有用なタイプは、エレクトロコー
ホ０−ジョン（ＥＩｅＣｔｒＯＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
　）によって製作されるものであり、そしてそれによっ
て「エレクトロ−マイク（ＥＬＥＣＴＲＯ−旧にＥ）　
Ｊ変位変換器と呼ばれる。

第３Ａ図は、ｍ３８ａ−３８６を有する多点工具３８に
係合し、そして工具３８を測定装置１０ａのすぐ近くに
置くスピンドル１４を示す。装置１０ａは、装置１０と
全く同じであり、そしてプランジャ１６と全く同じプラ
ンジャ１６ａを有している。しかしプランジャ１６ａは
、スピンドル１４の軸線に平行の、または整合された関
係でなく、直角の関係にある軸線に沿って動くために支
えられている。装＠１０ａは、接触する工具の作用によ
っていっばい偏倚された位置から、プランジャ１６ａの
変位とともに変わる電圧信号■８を発生するために装置
１０と同じように作動し、こうしてそのような工具のパ
ラメータを表わす。

プランジャ１６ａの運動の軸線が、スピンドル１４と工
具３８の共通の軸線に直角になるように装置１０ａを置
くことによって、そのような装置は、工具３８の各歯３
８ａ−３８ｄの半径の、指定された公称半径からのオフ
セットすなわち誤差を決めるために使用されることがで
きる。第３Ａ図は、歯の半径を、歯の先端３８ｇと工具
３８の軸線Ａの間の距離として示している。半径のオフ
セットを測定中、スピンドルと工具は、プランジャ１６
ａがそのいっばい偏倚された位置にあるとき、それらの
共通の軸線をプランジャ１６ａの端から距ｍｃに置くた
めに動かされる。工具３８は次に、機械加工作業を行な
うための回転の方向と反対の方向に回される。こうして
、第３Ａ図に示すように、歯３８ａの湾曲した、すなわ
ち切削しない側３８ｅは、その平らな、すなわち切削す
る側３８ｆを近づくプランジャ１６ａの中に導く。

第３Ａ図は、さらにプランジャ１６ａがその完全に偏倚
された位置にあるように、それが工具３８の隣接する歯
３８ａと３８ｄの間に置かれていることを示す。有用に
、信’４　Ｖ　ｙ、は、プランジャ１６ａが完全に偏倚
されるとき７．５ボルトの値を有する。

第３Ｂ図は、プランジャ１６ａに接触する歯３８ａの湾
曲した側３８ｅを示す。工具３８が回り続けるとき、プ
ランジャ１６ａはしだいに装置１０ａの中に変位され、
そして電圧■８は、その完全に偏倚された７、５ボルト
の値から減る。

第３Ｃ図は、歯３８ａの先端３８Ｇによって接触され、
したがってそのような歯の変位の最大限度にあるプラン
ジャ１６ａを示す。そのような最大変位に相当する信号
Ｖｘの値は、こうして歯３８ａの半径ｒ　と、半径ｒ８
と公称半径の間のオフセットの両方を表わす。

第３Ｄ図は、歯３８ａがプランジャ１６との接触から離
れた後、そして歯３８ｂがそれと接触する前の、完全に
偏倚された位置に戻されたプランジャ１６ａを示す。装
置１０ａの偏倚ばね（図示せず）は、工具の歯の先端が
プランジャとの接触から離れるやいなや、直ちにプラン
ジャ１６ａをその完全に偏倚された位置に戻すと考えら
れる。

装置１０ａは、工具３８を第３Ａ図から第３Ｄ図までに
示すように置ぎ、次に工具を完全に一回転させることに
よって、歯３８ａ−３８６のすべての半径のオフセット
を急速に測定するために使用される。回転中発生される
信号■８は、おのおのが半径ｒａ−ｒｄの一つと、それ
らのそれぞれのオフセットを表わす四つの最低レベルを
持っている。■　は、最低レベルを認識するために、以
下に説明するように形成された処理装置３２に結合され
ている。工具３８のランアウト、すなわちｍ３８ａ−３
８ｄの最大と最小の半径の間の違いは、半径のオフセッ
トから容易に決めることができる。

装置１０ａが多点工具の中の歯の半径のオフセットを測
定するために使用されるとき、必要な測定時間を最小に
するために工具を急速に回すことが一般に望まれる。し
かし、装置１０ａが、増加する数の歯を有する工具を測
定するために使用されるとき、信号■８の中の工具の半
径を表わす最低電圧レベルの間の時間間隔は、工具の回
転の速度が相当して減らされなければ、次第に小さくな
る。しかし、時間間隔が減るにつれて、信号■８を受け
る処理回路にとって、歯の半径を表わす最低電圧レベル
と、振動または他の影響から生じるレベルとを見分ける
ことがますます困難になる。

第４図は、工具３８のような切削工具がプランジャ１６
ａを押して回されるとき、装置１１０ａによって発生さ
れる信号■８の中の歯の半径のオフセットを表わす、最
低電圧レベルを認識して保持するように形成された、信
号プロセッサー３２を示す。そのようなプロセッサーは
、マルチプレクサ４０、コンパレータ４２、クロック４
４、カウンター４６、ディジタル−アナログＤ／Ａ変換
器４８、およびワンショット５０と５２を含む。そのよ
うな装置のすべてはその技術に周知であり、そして種々
な形で容易に利用される。ワンショット５ｏと５２はレ
ベル保持回路５４を作るために″　いっしょに結合され
、ワンショット５０は再トリガー可能であり、そしてワ
ンショット５０は再トリガー不可能である。

マルチプレクサ４０は、装置１０のセンサー２４から信
号■、を、そして装置１０ａの中の、装置２４と全く同
じセンサー装置（図示せず）から信号■、を受ける。マ
ルチプレクサ４ｏは、装置１ｏまたは１０ａのどれが、
スピンドル１４によって係合される工具を測定するため
に使用されるかによって、信号■　または■８のいずれ
かをコンパレータ４２の入力４２ａに加えるために、選
択線５６を経て数値制御装置３０から受けられる信号に
よって作動させられる。コンパレータ４２の第２の入力
４２ｂは、Ｄ／Ａ変換器４８の出力を含む。こうして、
コンパレータ４２の出力４２Ｃは、Ｄ／Ａ変換器４８の
出力と選ばれたセンサーの出力の間の違いを含むアナロ
グ信号である。

第４図はさらに、クロック４４に結合されたコンパレー
タの出力４２Ｃを示し、りＯツクは、コンパレータの出
力が、正または負の極性の零、でない値であるとき、連
続するクロックパルスを発生するためにトリガーされる
。しかし、クロックの作動は、コンパレータの出力が零
になるとき止められる。発生されたクロックパルスはカ
ウンター４６に、そしてまたワンショット５０の入力に
結合される。カウンター４６は、クロック４４から受け
た各クロックパルスによって１カウントだけ減らされる
。再トリガー可能のワンショット５０は、連続する各ク
ロックパルスによってトリガーされ、こうして、クロッ
クがワンショット５０の時間のあいだ、有効に２５ミリ
セカンドのあいだ止められるまで、ディジタル１、また
は高レベルを送り出す。そのような時間の終わりに、ワ
ンショット５ｏの出力はディジタル０１または低レベル
になり、そしてただ３マイクロセカンドの時間を有する
ワンショット５２をトリガーする。短い３マイクロセカ
ンドの時間の終わりに、ワンショット５２は状態を変え
る、すなわち高レベルから低レベルになる。そのような
変化は、カウンター４６をその最大カウントレベルにリ
セットするためにカウンターに結合される。ディジタル
ナンバーＳｘを含むカウンター４６の出力が、数値制御
装置３０、ならびにＤ／Ａ変換器４８の入力に結合され
ていることがわかるであろう。

第５図は、時間Ｔのあいだの測定袋＠１０ａ。

Ｄ／Ａ変換器４８、コンパレータ４２、およびりＯツク
４４の出力をそれぞれ示す、一連の波形５Ａ−５０を示
す。そのような時間中、装置１０ａは、前に説明したよ
うに工具３８の歯３８ａの半径のオフセットを決めるた
めに使用される。時間■は、連続する時間Ｔ、Ｔ、２．
およびＴ３を含む。

時間Ｔは、工具３８がスピンドル１４によって回される
とき、装Ｈ１０ａのプランジャ１６ａが工具３８の歯３
８ａと３８６の間にあるときに始まる。こうしてプラン
ジャ１６ａは、センサー２４の出力Ｖｘが７．５ボルト
になるように、そのいっばい偏倚された位置にある。Ｔ
１はまた、Ｄ／Ａ変換器４８の出力がカウンター４６の
最大ディジタルカウントに等しいアナログ電圧になるよ
うに、前に説明したように、力・クンター４６がワンシ
ョット５２によって再ロードされるときに始まるように
取られる。有用に、そのようなカウントは、コンパレー
タ４２の出力４２Ｇが時間Ｔ１の始めに零でなくなるよ
うに、１０ボルトの変換器出力を与えるように選ばれる
。クロック４４はそれによって連続するパルスを発生す
るためにトリガーされて、カウンター４６に変換器４８
の出力が、装Ｈ１０ａの出力に等しい７．５ボルトにな
るまで、その最初の最大値からカウントダウンさせる。

そこで、直ちにコンパレータ４２の出力は零になり、そ
してクロックの作動は止められる。

時間Ｔ１のあいだ、１０ボルトから７．５ボルトになる
ために変換器４８の出力に必要な時間は、クロック４４
の周波数によって決められ、そして有用に４ミリセカン
ドの程度にある。クロックが止まった後レベル保持回路
５４は、前に説明したように２５ミリセカンド（プラス
３マイクロセカンド）の時間を決め始め、そしてそのよ
うな時間の終わりにカウンター４６をリセットして、変
換器４８の出力を１０ボルトの値に戻させる。

時間Ｔ２は、プランジャ１６が、プランジャと装置１０
ａのセンサーの間の間隔を減らすために動かされるよう
に、工具３８の歯３８ａが装置１０ａのプランジャ１６
ａの接触するときに始まる。

こうして、信号■８は７．５ボルトから電圧レベル、に
減り、それは第３Ｃ図に示すように、プランジャ１６ａ
が１３８ａの先端によって接触されるときに起こる。こ
うして■、は、測定される工具の大きさにより、歯３８
ａの半径を表わし、そして４．５ボルトから７．０ボル
トまでの程度である。歯３８ａの先端がプランジャ１６
ａとの接触から離れるとき、プランジャはその完全に偏
倚された位置に急速に戻され、そして装置２４の出力ｖ
ｘは７．５ボルトの相当するレベルに戻る。

出力Ｖ８が７．５ボルトからＶｒに下がっている時間の
間変換器４８の出力は、おそら＜２０−２００マイクロ
セ力ンド程度の非常に短い時間を除き、それと等しくな
いであろう。こうしてクロック４４は、力・クンター４
６がカウントダウンし°続け、そして変換器４８の出力
が減り続けるように、そのような時間のあいだクロック
パルスを発生し続ける。しかし、カウンターがＶ、（デ
ィジタルの形で）に達するとき、Ｄ／Ａ変換器４８の出
力は装置１０の出力に等しくなる。コンパレータ４２の
出力は、こうして零になり、そしてクロック４４ははめ
られる。電圧レベル■、のディジタルの形は、１３８ａ
の半径を示すためにカウンター４６から数値制御装置に
結合された信号Ｓｘを含む。歯の半径の既知の、すなわ
ら公称値のだめに起こる所定の電圧レベルとともに、Ｓ
　から半径のオフセットは制御によって決められること
ができる。

カウンター４６の出力は、レベル保持回路５４の時間、
２５ミリセカンドのあいだＳ８に保持される。そのよう
な時間の終わりに、カウンター４６はその最大カウント
レベルで再ロードされ、そして再びカウントを登録でき
るようにされる。レベル保持回路５４を備えることによ
って、波形５Ａの中に示されそして振動または似た影響
から生しる信号■　の中に起こる■□のような最小電圧
は、電圧レベル■、と誤まられることはない。

時間Ｔ３は、カウンター４６がリセットされるときに始
まる。Ｔ３のあいだ波形５Ａ−５Ｄに示されるそれぞれ
の出力は、時間Ｔ１のあいだと同じである。時間Ｔ３は
、もう一つの歯が装置１゜ａのプランジャ１６ａに接触
する前に終わる。

第５図は、プロセッサー３２の種々の構成要素の作動に
協動りるある特定の時間を示すが、時間を決める必要は
、工具の大きさ、工具の回転の速度、工具の上の歯すな
わち点の数、および協商する数値制御器の作動の速度の
ような、多くの要因によるものと理解されたい。したが
って、プロセッサー３２に示したものと異なる時間を決
めるパラメータを与えることが必要である。時間を決め
るパラメータの賢明な選択により、プロセッサー３２は
、工具が装置１０ａについて回されるとき、６０個程度
の歯、フルート、または他の切削機素を有する切削工具
の、それぞれの半径を検出するように形成されることが
できるものと考えられる。

プロセッサー３２は、前に説明したように装置１０を押
して急速に動かされる工具１２の長さを表わす信号■、
の最小値を認識するために、容易に形成されることがで
きることがさらに考えられる。

第６図は、プランジャ６２、センサー６４、フレーム６
６、および偏倚ばね６８を有する、侮正された工具測定
装置６０を示す。そのような機素は、工具１２と３８の
ような工具の選ばれたパラメータの値を与えるために、
装置１ｏと１０ａの相当する機素と同じように相互に作
用する。センサー６４は、センサー２４に似た、または
全く同じ装置であり、ねじ山５８は、あとで説明するよ
うに、センサー６４をフレームに取り付けるのに使用す
るためにセンサー６４の回りに形成されている。フレー
ム６６はハウジング７０、端部キャップ７２、およびワ
イパー支持板７４を含む。ハウジング７０は、軸線７６
ａの上に向けられ、そして部分７６ｂ、７６ｃ１および
７６ｄを有する穴７６を備えている。穴の部分７６ｃの
直径は、それぞれ肩７６ｅと７６ｆを作るために、穴の
部分７６ｂと７６６の直径より小さくなっている。

プランジャ６２は、その軸線に沿って穴７６の中に動く
ために、軸受７８によって支えられている。軸受７８は
、プランジャ６２の前方部分６２ａの回りにはめられた
スリーブ８０を滑動可能に支えるために穴の部分７６ｂ
の中にはめられ、部分６２ａは有用に、円形横断面であ
る。プランジャ６２を穴の軸線に沿って動くようにさら
に支えるために、プランジャの部分６２ａの直径に大き
さを決められた軸受８２は、穴の部分７６Ｇの中にはめ
られている。プランジャ６２が穴の軸線７６ａに沿って
動くとき、プランジャの後方部分６２ｂは、肩７６ｆに
当接するスペーサ８６を通してつくられたスロット８４
を通って、センサー６４に向かって前後に動く。ばね６
８は、プランジャが完全に偏倚された位置にあるとき、
プランジャとセンサー６４の間にＳインチの間隔を維持
するために、１７６ｅと、プランジャ６２の回りにはめ
られたスリーブ８ｏの間に置かれている。

第６図は、ワイパー支持板７４の位置によって制限され
る、スリーブ８ｏの動きすなわち運動を示す。しかし板
７４は、ワイパー支持板７４とハウジング７０の間の間
隔を変えるために選択的に回されることのできるボルト
８８によって、ハウジング７０に結合されている。こう
してボルト８８は、間隔Ｓインチの値を選択的に調節す
るために使用されることができる。止めねじ９０は、Ｓ
インチの特殊の調節がなされたのち、板７４をハウジン
グ７０について固定するために備えられている。Ｏリン
グ９２は、ワイパー支持板７４とハウジング７０の間の
継ぎ目を冷却剤または他の汚染物に対して密閉するため
に、板７４の周囲に作られた溝９４の中に受けられてい
る。板７４によって支えられるワイパー９６は、同様に
冷却剤または他の汚染物がハウジングにはいるのを防ぐ
ために、プランジャ６２の回りにはめられている。

第６図は°、センサー取り付はブロック９８によって穴
の部分７６ｄの中に支えられたセンサー６４を示し、ブ
ロック９８は、センサー６４を受けるように大きさを決
められた穴９８ａを有している。穴９８ａは、センサー
６４のねじ山５８に螺合するねじ山を備え、センサー６
４は、止めナツト１００によって取り付はブロック９８
に固く取り付けられている。穴の部分７６ｄの回りには
められた軸受１０２は、取り付はブロック９８を穴の軸
線７６ａに沿って滑動可能に動くことができるようにす
る。しかし、偏倚ばね１０４は、取付はブロック９８を
スペーサー８６に向かって押し進めるために、止めナツ
ト１００と、ボルト１０６によってハウジング７ｏに接
合された端部キャップ７２の間に置かれている。

装置６０の普通の作動中、偏倚ばね１０４は取付はブロ
ック９８をスペーサー８６に対して適所に保持する。穴
１０８は、装置６０の作動のためにプランジャ６２とセ
ンサー６４の間に必要な間隔を与えるために、ブロック
９８の中に作られている。しかし、スピンドルが工具測
定中、工具をプランジャ６２に当てて動かすとき、工具
は不注意によって動きすぎるかもしれない。工具はそこ
で、プランジャ６２に比較的大きな力でセンサー６４に
衝撃を与えさせることができる。取付はブロック９８と
偏倚ばね１０４を備えることによって、センサー６４は
、そのような力に応じてばねに抗して後方へ動くことが
できて、センサーへの重大な損傷を避ける。

第６図は、さらにプランジャ６２とセンサー６４の間の
間隔を表わす信号を、前に説明したプロセッサー３２の
ような電子プロセッサーに運ぶために、センサー６４に
結合されたケーブル１１０を示している。ケーブル１１
０は、端部キャップ７２を貫通して作られた穴を通り、
そしてそのような穴の中に挿入された、ねじを切られだ
せん１１２によって支えられている。

第６図はさらに、装置６０によって測定される工具に物
理的接触をするためにプランジャ６２の端に取り付けら
れたターゲットすなわちｆ具接触部材１１４を示してい
る。ターゲット１１４とその利点は、以下に説明する。

第７図は、向かい合った平らな側８４ａと８４ｂを備え
たスペーサ８６を通るスロット８４を示す。プランジャ
の部分６２ｂは、スロット８４と補足し合う横断面を有
し、そしてプランジャの部分６２ｂとスロット８４との
はめ合いは、プランジャ６２を穴の軸＄！１１７６ａに
沿って動かすために十分にゆるい。同時に、スロット８
４の平らな側を有する形状は、プランジャの部分６２ｂ
と、したがってプランジャ６２を、スペーサー８６につ
いて回転させることを防ぐ。スペーサー８６は、止めね
じ１１６をゆるめたのち、ハウジング７０について角度
を持って置かれる。スペーサー、プランジャ、およびタ
ーゲットの選ばれた位置は、そこで止めねじ１１６を締
めることによって維持される。

第８図は、測定装置１２０と１２２を含む多軸線測定装
置１１８を示し、それらの両方は、装置１２０と１２２
が共通のハウジング１２４を有することを除き、前に説
明した装置６０と全（同じである。ハウジング１２４は
、軸線１２８に沿って動くために装置１２０のプランジ
ャ１２６を支え、そして軸線１２８と直角の軸線１３２
に沿って動くために装置１２２のプランジｉ７１３０を
支えている。ねじ穴１３６を有する取り付は板１３４は
、ハウジング１２４と一体であるように示されている。

取り付は板１３４は、マシニングセンタのＸ−軸線が軸
線１３２と平行の関係にあるように、そしてマシニング
センタのＹ−軸線が軸線１２８と平行の関係にあるよう
に、装置１１８をマシニングセンタのような工作機械に
堅固に取り付けるために使用されることができる。

第８図はさらに、プランジャ１２６と１３０の端に取り
付けられた、それぞれターゲット１３８と１４０を示し
ている。測定装置１２０　ト１２２の両方は、装置６０
のせん１２２と全く同じねじを切られだせん１４４を備
え、そしてケーブル１４６は、信号Ｖ　と■８をプロセ
ッサー３２にそれぞれ結合するために、それによって支
えられている。

第９図は、スピンドル１５０を有するマシニングセンタ
１４８に堅固に取り付けられた多軸線測定装置１１８を
示す。装置１１８は、・装置１２０の軸４ｆＪ１２８が
マシニングセンタ１４８のＹ−軸線と平行の関係になる
ように、そして装置１２２の４ｄａ１３２にがマシニン
グセンタのＸ−軸線と平行の関係になるように、マシニ
ングセンタ１４８に取り付けられている。したがって、
スピンドル１５０は、例えば装置１２０を工具１５２の
艮ざを測定するために使用するために、その中に挿入さ
れた工具１５２の軸線を軸線１２８に整合させるために
容易に動かされることができる。その代わりに、スピン
ドル１５０は、工具１５２の半１￥を測定するために、
またはそのような工具の性質によって、工具１５２の歯
またはフルートのそれぞれの半径を測定するために、工
具１５２の側面を測定装置１２２のプランジャ１３０の
端に隣接して買くために動かすことができる。

測定装置１１８は、水平のスピンドルまたは垂直のスピ
ンドルのマシニングセンタまたは他の工作機械のいずれ
の中に挿入されても、多種多様の大きさと型式の工具の
寸法を測定するために容易に使用されることができるこ
とが強調されるべきである。

第１０図は、ダイアモンド形の工具接触表面１５４を有
する、プランジャ１２６に接合されたターゲット１３８
を示す。表面１５４は一体の平らな表面であるが、それ
は機素１５４ａと１５４ｂのような可変の寸法のいくつ
かの表面機素を含むと考えられることができる。第１０
図に、多点工具１５６は、工具１５６の回転がそのそれ
ぞれの歯１５６ａを連続して表面機素１５４ａに係合さ
せるように、工具接触表面１５４について置かれている
のが示されている。ターゲット１３８とプランジャ１２
６は、それによって、前に説明したように半径を決める
ために、歯１５６ａの半径にそれぞれ相当する量だけ変
位させられ゛る。

第１１図は、接触表面１５４の表面機素１５４ａが、工
具１５６の歯１５６ａの間の間隔に比べて全く小さいこ
とを示す。したがって、工具１５６の唯一の歯は、ター
ゲット１３８とプランジャ１２６が一時に唯一の歯によ
って変位されるだけであるように、いかなる与えられた
時間にも表面機素１５４ａに接触していることができる
。こうして、プランジャ１２６に協働する装Ｈ１２０に
よって発生される信号■８は、個々の歯１５６ａのそれ
ぞれの半径を表わす。また、表面機素１５４ａは、ター
ゲット１３８とプランジャ１２６を、一つの歯がターゲ
ット表面機素１５４ａとの接触から離れるたびに、そし
て次の続く歯がそのような表面機素に接触する前に、そ
れらのいっばい偏倚された位置に戻すためには、歯の間
の間隔に比べて十分に小さい。

第１２図は、工具１５６が回されるとき１．表面機素１
５４ａでなく、表面機素１５４ｂに接触するように置か
れた工具１５６を示す。

第１３図は、工具１５６のかなり大きな大きさにより、
与えられた時間に表面機素１５４ｂに接触する、ただ一
つだけでなく、複数個の歯１５６ａを示す。こうして、
工具１５６が回されるときターゲット１３８とプランジ
ャ１２６の変位プランジャによって発生される信号は、
個々の歯１５６ａのそれぞれの半径を決めるために役立
たないであろう。しかし、プランジャ１２６とターゲッ
ト１３８と協働する測定装Ｎ１２０が、工具１５６より
大きい工具を測定するために、または唯一の工具の長さ
を測定するために使用されるとすれば、そのような工具
を、より小さい大きさの表面機素１５４ａでなく、ター
ゲット１３８のより大きい大きさの表面機素１５４ｂに
接触するように持ってくることが好ましい。

プランジャ１２６に取り付けられるターゲットは、三角
形、またはダイアモンド形のほか多くの他の形のどれで
もよく、しかも異なる大きさの多くのターゲットの表面
機素を与えることが理解されるであろう。

第１４図は、互いに異なる大きさのいくつかのターゲッ
トの表面機素１５８ａ−ｄを含み、そして連続する平ら
な表面と一体、またはその一部でない、プランジャ１２
６に取り付けられたターゲット１５８を示す。

工具１５６のような工具を、ターゲット１３８のような
ターゲットの望みの表面機素に接触させるために自動的
に位置決めするために、プランジャ１２６とターゲット
１３８は、特定の角度を持った位置にある必要があるこ
とが認めら神る。前に述べたように、円形スペーサー８
６と止めねじ１１６を備えることは、そのような特定の
位置決めを可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の簡単化された実施例を示す断面図、 第２図は第１図の実施例用の変位測定装置を示す、簡単
化された概略図、 第３Ａ図から第３Ｄ図は、多点切削工具の歯の半径を測
定するに使用される、本発明の一実施例をそれぞれ示す
図、 第４図は第３図の実施例のための電子信号処理装置を示
すブロック線図、 第５図は多点工具の歯の半径を測定中、第４図の装置に
よって発生される信号を表わす一連の波形を示す図、 第６図は第１図の実施例の修正例を示す断面図、第７図
は第６図のｎ７−７における断面図、第８図は２つの直
交軸線に沿って切削工具を測定するための、第６図の修
正例によって示す装置の２つを組み入れた装置を示す図
、 第９図はマシニングセンタによって使用される工具の寸
法を測定するために取り付けられた、第８図の装置を示
す図、 第１０図は第６図に示すプランジャの端に取り付けられ
たターゲットに関して第１の位置にある切削工具を示す
図、 第１１図は第１０図の線１１−１１における断面図、 第１２図は第６図のターゲットに関して第２の位置に置
かれた切削工具を示す図、 第１３図は第１２図の線１３−１３における断面図、 第１４図は第６図に示すプランジャの端に接合された晦
工されたターゲットを示す図である。 図において、１０．１０ａ、６０，１２０．１２２・・
・測定装置、１２，１５２，１５６・・・切削工具すな
わち一点工具、１４，１５０・・・工具係合装置すなわ
ち回転スピンドル、１６．１６ａ、６２゜１２６．１３
０・・・部材すなわちプランジャ、１８゜６６・・・フ
レーム、２０・・・スピンドルの＠線、２２・・・プラ
ンジャの軸線、２４．６４・・・信号発生装置すなわち
センサー装置、２６・・・センサー素子、２８．６８．
１０４・・・偏倚ばね、３２・・・信号処理装置すなわ
ちプロセッサー、３８，１５６・・・多点工具、３８ａ
−３８ｄ、　１５６ａ・・・複数個の歯、９８・・・セ
ンサー取付はブロック、１１８・・・多軸線測定装置、
１２８．１３２・・・プランジャの軸線。 渉〜 ； ）ＭｆＪ′ｓｒ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の基準位置に置かれることのできる工作機械
   の工具係合装置によつて係合される、切削工具の選ばれ
   たパラメータを測定する装置にして前記装置は、 前記第１の基準位置と第２の基準位置の間に置かれた部
   材、 前記工具係合装置が前記第１の基準位置にあるとき、前
   記切削工具に接触するために、および前記選ばれたパラ
   メータを表わす値を有する、前記部材と前記第２の基準
   位置の間の間隔を決めるために、前記工具の接触に応じ
   て選択的に変位させるために、前記部材を取り付ける装
   置、 前記部材と前記第１の基準位置の間の間隔の既知の関数
   として変化する信号を発生する装置、前記信号発生装置
   を前記第２の基準位置に位置決めする装置、および 前記パラメータを決めるために前記信号を処理する装置
   、 を含むことを特徴とする、切削工具の選ばれたパラメー
   タを測定する装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載の装置において、 前記部材は、導電材料の本体を含み、そして前記信号発
   生装置は、誘導装置を含む、 ことを特徴とする、切削工具の選ばれたパラメータを測
   定する装置。
3. （３）特許請求の範囲第１項に記載の装置において、 前記部材はプランジャを含み、 前記取付け装置は、前記プランジャを軸線に沿つて動か
   すために支えるフレームを含み、そして偏倚ばねは、前
   記プランジャと前記切削工具との接触がないとき、前記
   第１と第２の基準位置に関して前記プランジャを既知の
   位置に押し進めるために、前記プランジャと前記フレー
   ムの間に置かれる、 ことを特徴とする、切削工具の選ばれたパラメータを測
   定する装置。
4. （４）特許請求の範囲第３項に記載の装置において、前
   記信号発生装置を前記第２の基準位置に置く前記装置は
   、 前記フレームによつて支えられる、前記信号発生装置を
   支える取付けブロック、および 前記装置の通常の作動中、前記信号発生装置を前記第２
   の基準位置に維持するため、および前記切削工具の動き
   すぎの場合に前記信号発生装置を前記第２の基準位置か
   ら変位されるようにするために、前記フレームと前記取
   付けブロックの間に結合された装置、 を含むことを特徴とする、切削工具の選ばれたパラメー
   タを測定する装置。
5. （５）特許請求の範囲第１項に記載の装置において、 前記信号発生装置は可変の信号を与え、そして前記処理
   装置は、前記選ばれたパラメータを表わす前記間隔の値
   に対応する前記信号のレベルを検出する装置を含む、 ことを特徴とする、切削工具の選ばれたパラメータを測
   定する装置。
6. （６）特許請求の範囲第５項に記載の装置において、 前記処理装置は、前記信号の最低レベルを感知する装置
   を含み、前記最低レベルは、前記切削工具の寸法の実際
   値と公称値の間の違いを表わす、ことを特徴とする、切
   削工具の選ばれたパラメータを測定する装置。
7. （７）特許請求の範囲第１項に記載の装置において、 前記工具係合装置は、前記第１の基準位置と同様に第３
   の基準位置に置かれることのできる回転スピンドルを含
   み、 前記部材は第１の部材を含み、そして前記装置は、前記
   第３の基準位置と第４の基準位置の間に置かれた、前記
   第１の部材と全く同じ第２の部材を含み、 前記信号発生装置は、第１の信号発生装置を含み、そし
   て前記装置は、前記第１の信号発生装置と全く同じ第２
   の信号発生装置を含み、 前記位置決め装置は第１の位置決め装置を含み、そして
   前記装置は、前記第１の位置決め装置と全く同じ第２の
   位置決め装置を含み、さらに前記第２の信号発生装置を
   前記第４の基準位置に位置決めする装置を含み、そして 前記取付け装置は、前記第１の部材と前記第１の信号発
   生装置の間の間隔を変えるために、前記スピンドルの軸
   線と平行の関係に一つの軸線に沿つて動かすように前記
   第１の部材を取付けるための、および前記第２の部材と
   前記第２の信号発生装置の間の間隔を変えるために、前
   記スピンドルの軸線と直角の関係に一つの軸線に沿つて
   動かすように前記第２の部材を取付けるための装置を含
   む、ことを特徴とする、切削工具の選ばれたパラメータ
   を測定する装置。
8. （８）工具係合装置によつて係合される切削工具の選ば
   れたパラメータを測定する方法にして、前記工具係合装
   置を第１の基準位置に動かす段階、 前記選ばれたパラメータを表わす値を有する、前記変位
   可能の部材と第２の基準位置の間の間隔を決めるために
   、前記工具を前記第２の基準位置から間隔を置いた前記
   部材に接触するように動かす段階、 前記変位可能の部材と前記第２の基準位置の間の前記間
   隔の関数として信号を発生する段階、そして 前記選ばれたパラメータを決めるために前記信号を処理
   する段階を 含むことを特徴とする、切削工具の選ばれたパラメータ
   を測定する方法。
9. （９）特許請求の範囲第８項に記載の方法において、 前記信号発生段階は、前記変位可能の部材と前記第２の
   基準位置の間の前記間隔が、前記表わす値に決められた
   後に始まる、 ことを特徴とする、切削工具の選ばれたパラメータを測
   定する方法。
10. （１０）特許請求の範囲第８項に記載の方法において、 前記処理段階は、前記パラメータを表わす前記間隔の値
    に相当する複数個の信号レベルから、前記発生された信
    号のレベルを見分けることを含む、ことを特徴とする、
    切削工具の選ばれたパラメータを測定する方法。
11. （１１）前記切削工具が工作機械の回転スピンドルによ
    つて係合される一点工具を含む、特許請求の範囲第８項
    に記載の方法において、 前記工具は、前記スピンドルが前記第１の基準位置に動
    かされるとき前記変位可能の部材に接触するように動か
    され、そして 前記方法は、前記スピンドルと前記工具の軸線を、前記
    第１と第２の基準位置の間に延びそして前記変位可能の
    部材の運動の進路に沿つて横たわる軸線に沿つて整合さ
    せることを含む、 ことを特徴とする、切削工具の選ばれたパラメータを測
    定する方法。
12. （１２）前記工具係合装置が工作機械の回転スピンドル
    を含み、前記切削工具が、前記スピンドルによつて係合
    される複数個の歯を有する多点工具を含む特許請求の範
    囲第８項に記載の方法において、前記スピンドルは、そ
    の軸線を、前記第１と第２の基準位置の間に延び、そし
    て前記変位可能の部材の運動の進路に沿つて横たわる軸
    線と直角の関係に向けるために、前記第１の基準位置に
    置かれ、そして 前記工具を動かす段階は、前記スピンドルが、前記工具
    の前記歯の各を前記変位可能の部材と連続的に接触させ
    るために、前記第１の基準位置に動かされたのち、前記
    工具を回転させることを含む、 ことを特徴とする、切削工具の選ばれたパラメータを測
    定する方法。