特許 5791788 工具の測定方法および測定機能を有する工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5791788

(24)【登録日】2015年8月14日

(45)【発行日】2015年10月7日

(54)【発明の名称】工具の測定方法および測定機能を有する工作機械

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/008 20060101AFI20150917BHJP

   G01B 5/00 20060101ALI20150917BHJP

   B23Q 17/20 20060101ALI20150917BHJP

【ＦＩ】

   G01B5/008

   G01B5/00 A

   B23Q17/20 A

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-508986(P2014-508986)

(86)(22)【出願日】2012年4月6日

(86)【国際出願番号】JP2012059573

(87)【国際公開番号】WO2013150653

(87)【国際公開日】20131010

【審査請求日】2014年7月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000154990

【氏名又は名称】株式会社牧野フライス製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100102819

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100154380

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 隆一

(74)【代理人】

【識別番号】100112357

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 繁樹

(74)【代理人】

【識別番号】100157211

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 一夫

(72)【発明者】

【氏名】杉山 広祐

(72)【発明者】

【氏名】木村 正

(72)【発明者】

【氏名】中村 匡宏

【審査官】 ▲うし▼田 真悟

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−００３２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１７５９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２７７８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３３５０１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ５／００−５／３０

Ｇ０１Ｂ ２１／００−２１／３２

Ｂ２３Ｑ １７／００−１７／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

接触式の測定プローブを用いて、平面部の端部に刃部を有する工具の寸法を測定する工具の測定方法であって、
前記測定プローブの接触子を前記平面部上の複数の計測点に当接させて測定値を取得する測定手順と、
前記測定手順によって得られた測定値に基づき、前記平面部を含む測定平面の平面式を求める平面式導出手順と、
前記平面式導出手順によって求められた平面式で表される測定平面に沿って、前記測定プローブの接触子が前記刃部に当接するまで前記刃部の外側から前記刃部に向けて前記測定プローブを移動させる、プローブ移動手順と、
前記プローブ移動手順により前記測定プローブの接触子を前記刃部に当接させた際の前記測定プローブの位置に基づき、前記刃部の位置を求める刃部位置導出手順と、
を含むことを特徴とする工具の測定方法。

【請求項2】

請求項１に記載の工具の測定方法において、
前記測定手順では、前記複数の計測点における接触子の中心点の位置を測定し、
前記平面式導出手順では、前記複数の接触子の中心点を通る仮想平面に基づき、前記仮想平面に平行な前記測定平面の平面式を求める工具の測定方法。

【請求項3】

請求項１または２に記載の工具の測定方法において、
前記工具は、溝部に、前記刃部を有する平面状の板部材が取り付けられた回転工具であり、
前記刃部位置導出手順では、前記測定プローブの接触子を前記刃部に当接させた際の前記測定プローブの位置に基づき、前記刃部の外径を求める工具の測定方法。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項に記載の工具の測定方法において、
前記プローブ移動手順では、前記測定プローブの接触子を前記刃部の異なる２点に当接させ、
前記刃部位置導出手順では、その各々の前記測定プローブの位置に基づき、前記刃部の位置を求める工具の測定方法。

【請求項5】

接触式の測定プローブと、
平面部の端部に刃部を有する工具に対して前記測定プローブを相対移動させる移動部と、
前記測定プローブの位置を検出する検出部と、
前記測定プローブの接触子が前記平面部上の複数点に当接した際の前記検出部による検出値に基づき、前記平面部を含む測定平面の平面式を演算する平面式演算部と、
前記平面式演算部によって演算された平面式で表される測定平面に沿って、前記測定プローブの接触子が前記刃部に当接するまで前記刃部の外側から前記刃部に向けて前記測定プローブが移動するように、前記移動部を制御する移動制御部と、
前記測定プローブの接触子を前記刃部に当接させた際の前記検出部による検出値に基づき、前記刃部の位置を演算する位置演算部と、
を備えることを特徴とした測定機能を有する工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転工具の外径寸法等を測定する、工具の測定方法および測定機能を有する工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、接触子の変位量に応じた電気信号を出力する接触式ゲージを用いて、回転工具の工具径を求めるようにした測定方法が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の方法では、回転工具の近傍に接触式ゲージを配置し、回転工具の周面に接触子を接触させながら回転工具を回転させ、そのときの接触式ゲージの出力値に基づき工具径を求める。

【0003】

しかしながら、上記特許文献１記載の方法では、接触子の変位量を検出可能な接触式ゲージを用いており、高価なセンサが必要である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−２８４４４６号公報

【発明の概要】

【0005】

本発明は、接触式の測定プローブを用いて、平面部の端部に刃部を有する工具の寸法を測定する工具の測定方法であって、測定プローブの接触子を平面部上の複数点の計測点に当接させて測定値を取得する測定手順と、測定手順によって得られた測定値に基づき、平面部を含む測定平面の平面式を求める平面式導出手順と、平面式導出手順によって求められた平面式で表される測定平面に沿って、測定プローブの接触子が刃部に当接するまで刃部の外側から刃部に向けて測定プローブを移動させるプローブ移動手順と、プローブ移動手順により測定プローブの接触子を刃部に当接させた際の測定プローブの位置に基づき、刃部の位置を求める刃部位置導出手順と、を含むことを特徴とする。

【0006】

また、本発明の測定機能を有する工作機械は、接触式の測定プローブと、平面部の端部に刃部を有する工具に対して測定プローブを相対移動させる移動部と、測定プローブの位置を検出する検出部と、測定プローブの接触子が平面部上の複数点に当接した際の検出部による検出値に基づき、平面部を含む測定平面の平面式を演算する平面式演算部と、平面式演算部によって演算された平面式で表される測定平面に沿って、測定プローブの接触子が刃部に当接するまで刃部の外側から刃部に向けて測定プローブが移動するように、移動部を制御する移動制御部と、測定プローブの接触子を刃部に当接させた際の検出部による検出値に基づき、刃部の位置を演算する位置演算部と、を備えることを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本発明の実施の形態に係る工作機械の一例であるワイヤ放電加工機の正面図である。

【図2】図２は、本発明の実施の形態に係る測定方法の対象であるワークの一例を示す斜視図である。

【図3】図３は、図２の変形例を示す図である。

【図4】図４は、図１のワイヤ放電加工機へ測定プローブを取り付けた取付例を示す図である。

【図5】図５は、ワーク寸法の測定手順を説明する図である。

【図6】図６は、本実施の形態に係る測定方法の一手順である３点計測により求められた測定平面を示す図である。

【図7】図７は、接触子の複数の中心点を通る仮想平面を示す図である。

【図8】図８は、計測点に接触子を移動させた際の拡大図である。

【図9】図９は、図１のワイヤ放電加工機の制御構成の一部を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図１〜図９を参照して、本発明による測定機能を有する工作機械の実施の形態を説明する。なお、以下では、測定機能を有する工作機械としてワイヤ放電加工機を用いる場合について説明するが、他の工作機械を用いることもできる。

【0009】

図１は、本実施の形態に係るワイヤ放電加工機１００の正面図であり、ワークＷの加工状態を示している。以下では、図示のように左右方向（Ｘ軸方向）および上下方向（Ｚ軸方向）を定義するとともに、左右方向に垂直かつ上下方向に垂直な方向（紙面垂直方向）を前後方向（Ｙ軸方向）と定義する。前側は、紙面の手前側であり、後側は紙面の奥側である。

【0010】

図２は、図１のワークＷの一例を示す斜視図である。図２に示すように、ワークＷはエンドミルやリーマ等の棒状の回転工具１０である。この工具１０は、工具回転中心である工具軸線Ｌ１方向に沿って基端側と先端側とにそれぞれ略円柱状のシャンク部１１と工具部１２とを有する。工具部１２には工具軸線Ｌ１方向に沿って溝１３が形成され、溝１３の加工面に、ＰＣＤ（polycrystalline diamond）チップ等の薄板状の切刃１４がろう付け等によって取り付けられている。工具１０の径方向外側における切刃１４の端面は、上面から下面にかけて斜めに形成され（図４参照）、切刃１４の上面の端部には、鋭角なエッジ状の刃部１４ａが形成されている。刃部１４ａは、工具部１２の先端面よりも軸方向外側に突出し、かつ、工具部１２の外周面よりも径方向外側に突出しており、工具１０の最外部を規定している。

【0011】

なお、図では、周方向１箇所に切刃１４を設けているが（１枚刃）、周方向対称に複数の切刃１４を設けることもできる。例えば、周方向１８０度毎に２枚（２枚刃）、１２０度毎に３枚（３枚刃）、９０度毎に４枚（４枚刃）等、複数の切刃１４を設けて回転工具１０を形成することができる。また、図３に示すように、工具部１２を軸方向先端部にかけて先細となる段付き形状として、軸方向に複数の切刃１４を離間して設けることもできる。

【0012】

図１に示すように、ベッド１の上部には、ワーク取付台２が支持されている。ワーク取付台２は、ベース部２ａから上方に延設する左右一対の側壁部２ｂを有し、一方の側壁部２ｂの上面に、回転割出装置２０が設置されている。回転割出装置２０には、Ｘ軸と平行な水平軸線Ｌ０に沿ってワークＷを保持するチャック２１が設けられ、チャック２１には、工具１０の回転軸線Ｌ１（図２）と軸線Ｌ０とが一致した状態で、工具１０のシャンク部１１が取り付けられている。チャック２１は、例えば回転割出装置内のサーボモータによって軸線Ｌ０を中心に回転駆動され、これによりＸ軸と平行な水平軸線回り（以下、Ｃ軸回り）に工具１０を割出位置決め可能である。

【0013】

ベッド１上にはワーク取付台２と回転割出装置２０とを包囲するように加工槽３が設けられている。加工槽３の下方のベッド１内部には加工液タンク４が収容されている。加工液には、水や油が用いられる。

【0014】

ワーク取付台２の後方にはコラム５が立設され、コラム５の上部には、直線送り機構を介してＹ軸スライダ６がＹ軸方向（前後方向）にスライド可能に支持されている。Ｙ軸スライダ６上には、直線送り機構を介してＸ軸スライダ７がＸ軸方向（左右方向）にスライド可能に支持されている。Ｘ軸スライダ７上には、直線送り機構を介してＹ軸と平行なＶ軸方向に移動可能なＶ軸スライダ２２が支持されている。Ｖ軸スライダ２２の前面には、直線送り機構を介してＸ軸と平行なＵ軸方向に移動可能なＵ軸スライダ２３が支持されている。Ｕ軸スライダ２３の前面には、直線送り機構を介してクイル８がＺ軸方向（上下方向）に昇降可能に支持されている。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｕ軸、Ｖ軸の各直線送り機構は、例えばボールねじとボールねじを回転駆動するサーボモータ等により構成される。

【0015】

クイル８の下端には上ヘッド１５が取り付けられ、上ヘッド１５の下方、すなわち左右一対の側壁部２ｂの内側凹空間１７に、下ヘッド１６が配置されている。上ヘッド１５と下ヘッド１６の間には、鉛直方向にワイヤ電極９が延在し、ワイヤ電極９は上下のヘッド１５，１６により支持されている。ワイヤ電極９は図示しない送給手段によって上ヘッド１５と下ヘッド１６との間に送給される。

【0016】

Ｘ軸スライダ７には支持アーム１８が一体に取り付けられている。支持アーム１８は、ワーク取付台２の後方から凹空間１７内に延設されている。下ヘッド１６は、支持アーム１８の前端部に支持され、支持アーム１８を介してＸ軸スライダ７に一体に連結されている。

【0017】

これにより上ヘッド１５と下ヘッド１６とは前後左右方向に一体に移動可能となり、ワイヤ電極９は鉛直姿勢を維持したまま、ワークＷに対して直交２軸のＸ軸およびＹ軸方向に相対移動する。また、Ｕ軸スライダ２３およびＶ軸スライダ２２により上ヘッド１５は下ヘッド１６に対して前後左右方向に相対移動可能となり、ワイヤ電極９を鉛直線に対して所望の角度で傾斜させることができる。上ヘッド１５は、クイル８の昇降動作によりＺ軸方向に移動することもできる。

【0018】

ワーク加工時には、図示しないポンプを介して加工液タンク４から加工槽３内に加工液が供給される。さらに、ワークＷから微小間隔を隔ててワイヤ電極９が配置され、ワイヤ電極９とワークＷとの間に加工用電源からパルス電圧が印加される。これによりワークＷとワイヤ電極９との間に放電が発生し、ワークＷが加工される。

【0019】

上述の各送り機構は、各軸の位置を検出する位置検出器を有する。これら位置検出器からの信号により、上ヘッド１５と下ヘッド１６の初期位置からの移動量やワークＷの初期位置からの回転量を検出することができる。これによりワイヤ電極９の中心を通る軸線Ｌ２（図４）上の基準点（例えば上ヘッド１５の下端部の点Ｐ１）のＸＹＺ座標系（機械座標系）の原点Ｐ０に対する位置を求めることができる。基準点Ｐ１は、ワーク加工時の基準となる点であり、軸線Ｌ２上の他の位置に設定することもできる。原点Ｐ０は、例えば軸線Ｌ０上のチャック２１の端面に設定される。

【0020】

ワイヤ放電加工機の動作、すなわちＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，Ｕ軸およびＶ軸用のサーボモータやＣ軸用のサーボモータ等の駆動は、図１の制御装置３０により制御される。制御装置３０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成され、ワーク計測時の動作を制御する計測制御部３１と、ワーク加工時の動作を制御する加工制御部３２とを有する。

【0021】

計測制御部３１は、上ヘッド１５と一体に取り付けられた測定プローブ３４（図４）の動作を制御し、測定プローブ３４からの信号に基づき加工前または加工後の切刃１４の寸法を測定する。加工制御部３２は、予め定められた加工プログラムに従い各サーボモータに制御信号を出力し、ワークＷに対してワイヤ電極９を相対移動させて、切刃１４の刃部１４ａを所望の形状に加工する。

【0022】

図４は、測定プローブ３４の取付例を示す図である。図４に示すように、上ヘッド１５の側面にはベース体３６が取り付けられ、ベース体３６には支持アーム３７の基端部が固定されている。支持アーム３７の先端部には鉛直方向に向けて測定プローブ３４が支持されている。

【0023】

測定プローブ３４は、先端部（下端部）に球状の接触子３４ａを有する。ワーク計測時には、ワーク近傍からワイヤ電極９を除去した後、接触子３４ａの中心点Ｐａが上ヘッド１５の下方かつワイヤ電極９のほぼ軸線Ｌ２上に位置するように、測定プローブ３４が配置される。上ヘッド１５の下端部の基準点Ｐ１に対する中心点Ｐａのオフセット座標（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）、つまりＰ１からＰａまでのＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のずれ量と接触子３４ａの半径ｒは、予め実測され、メモリに記憶されている。

【0024】

測定プローブ３４は上ヘッド１５と一体に設けられているので、Ｘ軸用、Ｙ軸用およびＺ軸用のサーボモータの駆動により測定プローブ３４をワーク表面上の任意の計測点位置に移動できる。測定プローブ３４は、接触子３４ａがワーク表面に当接するとオン信号を出力し、ワーク表面から離間するとオフ信号を出力する。オン信号出力時のＸ軸用、Ｙ軸用およびＺ軸用の各送り機構に設けられた位置検出器からの信号により、ワークＷの表面に当接している接触子３４ａの中心点Ｐａの位置（ＸＹＺ座標）を検出できる。

【0025】

このようなワイヤ放電加工機１００によって加工された回転工具１０は、例えばマシニングセンタの主軸に取り付けられ、テーブル上に固定されたワークを加工する。この場合、テーブル上のワークを精度よく加工するためには、工具１０の最外径、つまり工具１０の回転中心Ｌ１から刃部１４ａまでの距離Ｒａ（図５）を把握しておく必要がある。本実施の形態では、図１のワイヤ放電加工機１００を用いて、以下のようにして刃部１４ａの寸法（工具１０の外径寸法Ｒａ）を測定する。

【0026】

（１）初期角度の調整
まず、切刃１４のＹＺ断面図である図５に示すように、ワーク表面の計測点位置、すなわち刃部１４ａの位置が回転割出装置の軸線Ｌ０とほぼ同一高さとなるように、ワークＷをＣ軸周りに回転し、ワークＷのＣ軸周りの初期角度を調整する。この調整作業では、刃部１４ａの位置を軸線Ｌ０の高さに厳密に一致させる必要はない。

【0027】

（２）オフセット座標と接触子半径の計測
さらに、リングゲージなどのマスターワークを用いて接触子３４ａの中心点Ｐａ（図４）のオフセット座標（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）と接触子３４ａの半径ｒを計測する。なお、予め半径ｒが既知である場合、半径ｒの計測を省略してもよい。

【0028】

（３）切刃上面の３点計測
切刃１４の上面の平面式を求めるために、測定プローブ３４を用いて切刃１４上面の３点を計測する。この場合、図２に示す切刃１４上の３点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を計測点として、これら計測点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に測定プローブ３４を順次当接させて、３点分の計測値を取得する。

【0029】

具体的には、予め１直線上にない計測点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のＸＹ座標を設定しておき、切刃１４の上方におけるそのＸＹ座標上に測定プローブ３４を移動する。次いで、測定プローブ３４が計測点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に当接してオン信号を出力するまで、図５の矢印Ｚに示すように測定プローブ３４を計測点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に向けて降下する。測定プローブ３４が計測点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に当接した際の接触子３４ａの中心点ＰａをそれぞれＰ１‘，Ｐ２’，Ｐ３‘とする。オン信号出力時の位置検出器からの信号により、中心点Ｐ１’，Ｐ２‘，Ｐ３’の位置（ＸＹＺ座標）を求めることができる。すなわち、中心点Ｐ１‘の位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、中心点Ｐ２’の位置（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）および中心点Ｐ３‘の位置（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）をそれぞれ求めることができる。

【0030】

（４）切刃上面の平面式の算出
次に、図６に示すような切刃１４の上面を含む測定平面ＰＬの式、すなわち次式（I）で表される平面式を算出する。
ＡＸ＋ＢＹ＋ＣＺ＋Ｄ＝０ ・・・（I）
この場合、まず、中心点Ｐ１’，Ｐ２’，Ｐ３’の計測位置座標を用いて、図７に示すように中心点Ｐ１’，Ｐ２’，Ｐ３’を通る３次元空間の仮想平面ＰＬ’の平面式を次式（II）で算出する。

【0031】

ＡＸ＋ＢＹ＋ＣＺ＋Ｄ’＝０
ただし、Ａ^２＋Ｂ^２＋Ｃ^２＝１かつＣ＞０ ・・・（II）
切刃１４の上面を含む測定平面ＰＬと仮想平面ＰＬ’とは平行であるため、算出した単位法線ベクトルのＸＹＺ成分は、上記（I）式の定数Ａ，Ｂ，Ｃとなる。

【0032】

さらに、上式（II）で表される仮想平面ＰＬ’の平面式の変数Ｘ，Ｙ，Ｚに、接触子３４ａの中心点Ｐａの計測位置座標（例えばＸ１，Ｙ１，Ｚ１）を代入し、定数Ｄ’を算出する。このとき、Ｄ’の絶対値は、機械座標系の原点から仮想平面ＰＬ’までの距離に相当する。測定平面ＰＬと仮想平面ＰＬ’との間の距離は、接触子３４ａの半径ｒに等しいため、距離Ｄ’にｒを加算することで、原点から測定平面ＰＬまでの距離、すなわち上式（I）の定数Ｄを求めることができる。

【0033】

（５）接触子の計測開始位置への移動
図６に示すように、工具１０の外径寸法を求める刃部１４ａの点を計測点Ｐｂとする。この計測点ＰｂのＸ座標をＥとすると、計測点Ｐｂを通る測定平面ＰＬ上に存在し、かつ、ＹＺ平面に平行な直線Ｌａの式は、上式（I）にＸ＝Ｅを代入することで求めることができる。切刃１４の外周寸法を測定する場合、まず、接触子３４ａの中心点Ｐａを計測開始位置Ｐｓに移動し、そこから直線Ｌａに沿って接触子３４ａの中心点Ｐａを移動させる。

【0034】

計測開始位置Ｐｓは、予め軸線Ｌ０からＹ方向に所定量Ｆだけ離れた位置に設定されている。所定量Ｆは、工具半径の設計値Ｒ０よりも所定量βだけ大きい値（Ｒ０＋β）に設定される。定数Ａ〜ＦおよびΔＸ，ΔＹ，ΔＺを用いると、接触子３４ａの中心点Ｐａが計測開始位置Ｐｓにあるときの基準点Ｐ１のＸＹＺ座標（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ）は、次式（III）で表される。
（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ）＝（Ｅ−ΔＸ、Ｆ−ΔＹ、−（ＡＥ＋ＢＦ＋Ｄ）／Ｃ−ΔＺ） ・・・（III）
接触子３４ａの中心点Ｐａを上式（III）の計測開始位置Ｐｓへ移動させる場合、まず、計測開始位置Ｐａよりも所定量γだけ上方の第１の位置（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ＋γ）に、所定速度ｖ１で移動させる。所定量γは、例えば工具半径の設計値Ｒ０よりも大きな値である。次いで、所定速度ｖ２で第１の位置から所定量γだけ測定プローブ３４を降下し、接触子３４ａの中心点Ｐａを計測開始位置Ｐｓ（第２の位置）に移動させる。速度ｖ２は速度ｖ１よりも低速であり、これにより接触子３４ａの計測開始位置Ｐｓへの移動途中に、接触子３４ａが工具１０に高速で接触することを防止できる。

【0035】

（６）接触子の測定箇所へのアプローチ
次に、図５の矢印Ｓに示すように、測定プローブ３４を工具１０の径方向外側の計測開始位置Ｐｓから内側の計測点Ｐｂに向けて、直線Ｌａに沿って移動させる。ＹＺ方向の測定プローブ３４の移動指令は、例えばインクリメンタル指令により与えられる。測定プローブ３４の移動方向のベクトルＳは次式（IV）で表される。
Ｓ＝（０、−Ｆ、Ｆ×Ｂ／Ｃ） ・・・（IV）
接触子３４ａが刃部１４ａに当接してオン信号を出力すると、測定プローブ３４の移動を停止する。

【0036】

（７）外径寸法の算出
測定プローブ３４がオン信号を出力した際の位置検出器からの信号により、図８に示すように機械座標系の基準点Ｐ１の位置座標（ｉ，ｊ，ｋ）を求めることができる。この位置座標（ｉ，ｊ，ｋ）を用いて、次式（V）により計測点Ｐｂの位置座標（ｓ，ｔ，ｕ）を算出する。
Ｐｂ＝（ｓ、ｔ、ｕ）＝（ｉ−ΔＸ、ｊ−ｒ×cosθ−ΔＹ、ｋ−ｒ×sinθ−ΔＺ） ・・・（V）
但し、tanθ＝−Ｂ／Ｃである。したがって、刃部１４ａの位置によって定まる工具１０の外径寸法Ｒａは、上式（V）のｔ，ｕを用いて次式（VI）で求めることができる。
Ｒａ＝（ｔ^２＋ｕ^２）^１／２ ・・・（VI）

【0037】

以上の方法によれば、工具１０の外側から刃部１４ａに向けて、切刃上面と同一平面上を、測定プローブ３４の接触子３４の中心Ｐａが移動する。したがって、刃部１４ａに対して接触子３４を精度よく当接させることができ、刃部１４ａの位置の計測精度が向上する。

【0038】

上述の（１）〜（７）の手順のうち、例えば（３）〜（７）の手順は、制御装置３０の計測制御部３１（図１）での処理によって自動的に実行することができる。

【0039】

図９は、本実施の形態に係るワイヤ放電加工機のワーク寸法計測に係る制御構成を示すブロック図である。計測制御部３１には、入力装置４１と、ＸＹＺ軸用送り機構に設けられた位置検出器４２と、測定プローブ３４からの信号が入力される。計測制御部３１は、サーボモータ４３の移動を制御する移動制御部３１ａと、上述の平面式や外周刃寸法の演算等を実行する演算部３１ｂとを有する。演算部３１ｂによる演算結果は、表示装置４４に出力される。

【0040】

入力装置４１は、例えばユーザによって操作されるタッチパネル等の入力モニタによって構成される。入力装置４１による入力情報には、測定プローブ３４の接触子３４ａのオフセット座標（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）、半径ｒ、計測開始位置Ｐｓを設定するための定数Ｒ０，β，γ、切刃上面の計測点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のＸＹ座標、外周刃寸法を求める際のＸ座標Ｅ、計測開始指令等が含まれる。

【0041】

移動制御部３１ａは、計測開始指令が入力されると、測定プローブ３４の接触子３４ａが切刃上面の計測点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に当接するようにサーボモータ４３を制御する。これにより、計測点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に対応する接触子３４ａの中心点Ｐ１’，Ｐ２’，Ｐ３’のＸＹＺ座標を取得する。演算部３１ｂは、その３点を通る仮想平面ＰＬ’の法線ベクトルＶおよび単位法線ベクトルを演算し、切刃上面を通る測定平面ＰＬの平面式（I）を算出する。さらに測定平面ＰＬ上を通り、かつ、外径寸法を求めるための計測点Ｐｂを通るＸ座標一定の直線Ｌａの式を演算する。

【0042】

次に、移動制御部３１ａは、上式（III）によって表される直線Ｌａ上の計測開始位置Ｐｓに、接触子３４ａの中心点Ｐａを移動させる。そして、直線Ｌａに沿って計測開始点Ｐｓから切刃上面端部の計測点Ｐｂに向けて接触子３４ａの中心点Ｐａが移動するようにサーボモータ４３を制御する。接触子３４ａのＹＺ方向の移動指令は、インクリメンタル指令によって与えられ、この場合の接触子３４ａの方向は、上式（IV）のベクトルＳによって表される。

【0043】

演算部３１ｂは、接触子３４ａが計測点Ｐｂに当接したときの接触子３４ａの位置に基づき、刃部１４ａの外周刃寸法Ｒａを演算する。より詳しくは、基準点Ｐ１の位置座標（ｉ，ｊ，ｋ）、基準点Ｐ１と接触子３４ａの中心点Ｐａとのオフセット量ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ、および測定平面ＰＬの傾きθに基づき、上式（V）により計測点Ｐｂの位置座標（ｓ，ｔ，ｕ）を算出する。さらに、上式（VI）により、工具１０の外径寸法Ｒａを算出し、外径寸法Ｒａを表示部４４（入力装置４１のタッチパネル等）に表示させる。

【0044】

なお、刃部１４ａが軸線Ｌ０に平行であれば、刃部１４ａの外周刃寸法（工具外径）は軸線Ｌ０に沿って一定である。このため、上述したように１点の計測点Ｐｂの座標を求めることにより、その刃部１４ａ全体にわたる工具１０の外径寸法を求めることができる。一方、刃部１４ａが軸線Ｌ０に対して傾斜している場合には、２点の計測点Ｐｂの座標を求め、２点を直線で結ぶことにより工具１０の外径寸法を求めることができる。

【0045】

本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。

【0046】

（１）測定プローブ３４を切刃上の３点の計測点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に当接させ、これら計測点の位置に対応する接触子３４ａの中心点Ｐ１’，Ｐ２’，Ｐ３’の位置、すなわち各計測点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３から所定距離ｒだけ離れた中心点Ｐ１’，Ｐ２’，Ｐ３’の位置を取得した（測定手順）。そして、中心点Ｐ１’，Ｐ２’，Ｐ３’を通る仮想平面ＰＬ’に平行な切刃上面の測定平面ＰＬの平面式を求めた（平面式導出手順）。さらに、その測定平面ＰＬ上の直線Ｌａを測定プローブ３４の移動経路として、直線Ｌａに沿って刃部１４ａの外側から刃部１４ａに向けて測定プローブ３４を移動させて、測定プローブ３４を刃部１４ａに当接させた（プローブ移動手順）。この測定プローブ３４が刃部１４ａに当接した際の測定プローブ３４の位置に基づき、刃部１４ａの位置を求めるようにした（刃部位置導出手順）。これにより、刃部１４ａの位置（高さ）が軸線Ｌ０からずれている場合であっても、測定プローブ３４の中心点Ｐａを切刃上面と同一平面上に位置させて、刃部１４ａに当接させることができ、測定プローブ３４を用いて工具１０の外径寸法を精度よく測定することができる。

【0047】

（２）ワークＷとの接触、非接触に応じてオンオフ信号を出力する測定プローブ３４を用いて工具１０の外径寸法を計測するので、ワーク測定機能を有するワイヤ放電加工機を安価に構成することができる。

【0048】

（３）測定プローブ３４をワークＷに当接させた際に、ワークＷを回転させる必要がないため、工具１０の外径寸法を迅速に計測することができる。

【0049】

（４）計測制御部３１での処理により、切刃上面の計測点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３への測定プローブ３４の移動、刃部１４ａの計測点Ｐｂへの測定プローブ１４の移動、切刃上面の平面式の演算、刃部１４ａの外側の計測開始点Ｐｓから計測点Ｐｂに向かう測定プローブ３４の移動経路（直線Ｌａ）の演算、および工具１０の外周刃寸法の演算等を自動的に行うようにしたので、ワーク寸法の測定を容易かつ正確に行うことができる。

【0050】

なお、上記実施の形態では、ＸＹＺ軸用のサーボモータ４３により測定プローブ３４を移動するようにしたが、移動部の構成はこれに限らない。測定プローブ３４を切刃上面の３点の計測点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に当接させて測定平面ＰＬの平面式を演算するようにしたが、切刃上面が軸線Ｌ０と平行である場合には、径方向に異なる２点の切刃上面位置を計測することによって平面式を演算することができる。接触子３４ａを複数の計測点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に当接させた際の接触子３４ａの中心点Ｐ１’、Ｐ２’，Ｐ３’の位置を測定値として取得し、この測定値によって得られる仮想平面ＰＬ’に基づき、仮想平面ＰＬ’に平行な測定平面ＰＬの平面式を演算するようにしたが、平面式の演算手順はこれに限らない。例えば、接触子３４ａを複数の計測点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に当接させた際の接触子３４ａの中心点Ｐａの位置を測定値として取得し、測定平面ＰＬの平面式を直接求めるようにしてもよい。したがって、平面式演算部としての演算部３１ｂの構成は上述したものに限らない。

【0051】

演算された平面式で定義される測定平面ＰＬに沿って、刃部１４ａの外側から刃部１４ａに向けて測定プローブ３４を移動させるのであれば、移動制御部３１ａの構成は上述したものに限らない。測定プローブ３４を刃部１４ａ（計測点Ｐｂ）に当接させた際の位置検出値に基づき、刃部１４ａの位置を演算するのであれば、位置演算部としての演算部３１ｂの構成も上述したものに限らない。

【0052】

上記実施の形態では、平面状の板部材である切刃１４の端部に刃部１４ａを有する回転工具１０の測定方法を説明したが、平面部の端部に刃部を有するのであれは、切刃１４を有する工具だけでなく、あるいは回転工具だけでなく、いかなる工具に対しても本発明を適用できる。また、マシニングセンタ等、ワイヤ放電加工機以外の工作機械にも本発明を同様に適用できる。

【0053】

本発明によれば、接触、非接触に応じてオンオフ信号を出力する測定プローブを用いて、平面部の端部に刃部を有する工具の寸法を精度よく測定することができ、かつ、測定機能を有する工作機械を安価に構成することができる。

【符号の説明】

【0054】

１０ 工具
１４ 切刃
１４ａ 刃部
３１ 計測制御部
３１ａ 移動制御部
３１ｂ 演算部
３４ 測定プローブ
４２ 位置検出器
４３ サーボモータ
１００ ワイヤ放電加工機
Ｐ１〜Ｐ３，Ｐα 計測点
ＰＬ 測定平面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】