特開 2024-9674 工具測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024009674

(43)【公開日】2024-01-23

(54)【発明の名称】工具測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 21/02 20060101AFI20240116BHJP

【ＦＩ】

G01B21/02 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022111372

(22)【出願日】2022-07-11

(71)【出願人】

【識別番号】514128917

【氏名又は名称】株式会社木山合金

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木山 太郎

(72)【発明者】

【氏名】田中 進

【テーマコード（参考）】

2F069

【Ｆターム（参考）】

2F069AA31

2F069AA51

2F069AA55

2F069AA71

2F069BB02

2F069DD15

2F069GG04

2F069GG07

2F069JJ17

2F069NN09

(57)【要約】

【課題】被測定工具の刃先に関する測定が簡単にかつ高精度に行えるようにする。
【解決手段】工具測定装置１は、被測定工具１００を回転させる被測定工具回転用モータ４と、制御部と、被測定工具１００の刃の数の入力を受け付ける入力部とを備えている。制御部は、被測定工具１００の軸芯周りの１周の回動角度を刃の数で除して算出された角度に基づく所定の角度範囲だけ被測定工具を回動させつつ、非接触測定器３による測定を実行させて最も高い部分を探索する。探索された最も高い部分を刃先として特定する。特定した刃先の位置から所定の角度範囲ごとに被測定工具１００を回動させて非接触測定器３により各刃先を測定する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定工具を軸芯周りに回転可能に支持した状態で非接触測定器によって測定する工具測定装置であって、
前記被測定工具を回転させる被測定工具回転用モータと、
前記被測定工具回転用モータ及び前記非接触測定器に接続され、前記被測定工具回転用モータ及び前記非接触測定器を制御する制御部と、
前記被測定工具の刃の数の入力を受け付ける入力部とを備え、
前記制御部は、前記入力部により前記刃の数の入力が受け付けられた場合、前記被測定工具の軸芯周りの１周の回動角度を前記刃の数で除して算出された角度に基づく所定の角度範囲だけ前記被測定工具を回動させつつ、前記非接触測定器による測定を実行させて最も高い部分を探索し、探索された最も高い部分を刃先として特定した後、特定した前記刃先の位置から前記所定の角度範囲ごとに前記被測定工具を回動させて前記非接触測定器により各刃先に関連する寸法を測定することを特徴とする工具測定装置。

【請求項2】

請求項１に記載の工具測定装置において、
前記被測定工具回転用モータの高さを調整する高さ調整部を備え、
前記入力部は、前記被測定工具の外径の入力を受け付け可能に構成され、
前記制御部は、前記入力部により受け付けられた前記外径に基づいて、前記被測定工具回転用モータの出力軸の高さが前記被測定工具の軸芯の高さと一致するように、前記高さ調整部を制御することを特徴とする工具測定装置。

【請求項3】

請求項１に記載の工具測定装置において、
前記所定の角度範囲は、前記被測定工具の軸芯周りの１周の回動角度を前記刃の数で除して算出された角度に、公差角度を加えた角度であることを特徴とする工具測定装置。

【請求項4】

請求項１に記載の工具測定装置において、
前記非接触測定器が固定される基台と、
前記被測定工具を前記非接触測定器に対して接離する方向に移動させる移動機構とを備え、
前記制御部は、前記移動機構により前記被測定工具を前記非接触測定器に対して接離する方向に移動させて、前記被測定工具の軸芯方向に離れた複数箇所の測定を前記非接触測定器に実行させることを特徴とする工具測定装置。

【請求項5】

請求項４に記載の工具測定装置において、
前記入力部は、前記被測定工具のネジレ角の入力を受け付け可能に構成され、
前記制御部は、前記入力部により受け付けられた前記ネジレ角に基づいて、前記非接触測定器による刃先の測定が可能になるように、前記被測定工具を前記被測定工具回転用モータにより回動させることを特徴とする工具測定装置。

【請求項6】

請求項４に記載の工具測定装置において、
前記入力部は、前記被測定工具のネジレ方向の入力を受け付け可能に構成され、
前記制御部は、前記入力部により受け付けられた前記ネジレ方向に基づいて、前記非接触測定器による刃先の測定が可能になるように、前記被測定工具の前記被測定工具回転用モータによる回転方向を決定することを特徴とする工具測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、例えばエンドミル、ツイストドリルなどの回転工具が持つ刃先に関連する寸法や円筒度などを非接触方式で測定する工具測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、エンドミル、ツイストドリルなどの回転工具は回転軸周りに回転する複数の刃を持っている。回転工具の刃先に関連する寸法や振れ、円筒度などは工作精度に直接的に影響することから正確に測定し、管理しておく必要がある。回転工具の刃を非接触式で測定する測定装置としては、例えば特許文献１に開示されているように、被測定工具をモータによって回転させつつ、レーザ測定器によって測定するように構成されたものが知られている。レーザ測定器は、被測定工具の刃が形成されている部分に対して、軸芯と直交する方向からレーザ光を照射し、照射したレーザ光を照射側と反対側で受光することにより、被測定工具の刃先に関連する寸法、振れ、円筒度、真直度、テーパー度、バックテーパ等の測定が可能に構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５６２１０７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、工具測定装置に被測定工具を取り付けただけでは、被測定工具の周面のどの位置に刃が位置しているのかが不明であり、特に刃先に関連する寸法の測定は困難である。従って、被測定工具の周面のどの位置に刃が位置しているのかをユーザが探索し、探索した位置でレーザ測定器による測定を実行する必要があり、測定作業が煩雑であった。また、ユーザが探索した位置が正確でない場合も考えられ、この場合は測定精度の低下の招くおそれがあった。

【0005】

本開示は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被測定工具の刃先に関する測定が簡単にかつ高精度に行えるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本開示の一態様では、被測定工具を軸芯周りに回転可能に支持した状態で非接触測定器によって測定する工具測定装置を前提とすることができる。工具測定装置は、前記被測定工具を回転させる被測定工具回転用モータと、前記被測定工具回転用モータ及び前記非接触測定器に接続され、前記被測定工具回転用モータ及び前記非接触測定器を制御する制御部と、前記被測定工具の刃の数の入力を受け付ける入力部とを備えている。前記制御部は、前記入力部により前記刃の数の入力が受け付けられた場合、前記被測定工具の軸芯周りの１周の回動角度を前記刃の数で除して算出された角度に基づく所定の角度範囲だけ前記被測定工具を回動させつつ、前記非接触測定器による測定を実行させて最も高い部分を探索し、探索された最も高い部分を刃先として特定した後、特定した前記刃先の位置から前記所定の角度範囲ごとに前記被測定工具を回動させて前記非接触測定器により各刃先に関連する寸法を測定するように構成されている。

【0007】

この構成によれば、ユーザが被測定工具を工具測定装置に取り付けるとともに、取り付けた被測定工具の刃の数を入力すると、入力された刃の数が入力部により受け付けられる。入力部により刃の数の入力が受け付けられると、制御部は、被測定工具の軸芯周りの１周の回動角度を刃の数で除した角度に基づく所定の角度範囲だけ被測定工具を回動させる。例えば４つの刃を持っている被測定工具であれば、９０°を前記角度範囲とすることができる。この角度範囲で被測定工具を回動させる間、非接触測定器に測定を実行させて最も高い部分を探索し、最も高い部分を刃先として特定する。従って、被測定工具の周面のどの位置に刃が位置しているのかをユーザが探索することなく、工具測定装置が自動で探索するので、ユーザの負担が少なくなる。そして、刃先が特定されると、例えば４つの刃を持っている被測定工具であれば、９０°ごとに被測定工具を回動させることで、９０°ごとに１つの刃が現れることになり、これを繰り返すことで、各刃先に関連する寸法を測定することが可能になる。

【0008】

別の態様では、被測定工具回転用モータの高さを調整する高さ調整部を備えていてもよい。この場合、入力部は、被測定工具の外径の入力を受け付け可能に構成され、制御部は、前記入力部により受け付けられた前記外径に基づいて、前記被測定工具回転用モータの出力軸の高さが前記被測定工具の軸芯の高さと一致するように、前記高さ調整部を制御する。これにより、外径が異なる複数種の被測定工具を高精度に測定できる。

【0009】

別の態様では、前記所定の角度範囲は、被測定工具の軸芯周りの１周の回動角度を刃の数で除して算出された角度に、公差角度を加えた角度とすることができる。これにより、被測定工具の公差を考慮した測定が可能になる。

【0010】

別の態様では、非接触測定器が固定される基台と、前記被測定工具を前記非接触測定器に対して接離する方向に移動させる移動機構とを備えていてもよい。この場合、前記制御部は、前記移動機構により前記被測定工具を前記非接触測定器に対して接離する方向に移動させて、前記被測定工具の軸芯方向に離れた複数箇所の測定を前記非接触測定器に実行させることができる。

【0011】

また、入力部は、前記被測定工具のネジレ角の入力を受け付け可能に構成されていてもよい。この場合、前記制御部は、前記入力部により受け付けられた前記ネジレ角に基づいて、前記非接触測定器による刃先の測定が可能になるように、前記被測定工具を前記被測定工具回転用モータにより回動させることができる。

【0012】

また、入力部は、前記被測定工具のネジレ方向の入力を受け付け可能に構成されていてもよい。この場合、前記制御部は、前記入力部により受け付けられた前記ネジレ方向に基づいて、前記非接触測定器による刃先の測定が可能になるように、前記被測定工具の前記被測定工具回転用モータによる回転方向を決定することができる。

【発明の効果】

【0013】

以上説明したように、入力された刃の数に基づいて被測定工具の回動角度範囲を設定し、その角度範囲内で最も高い部分を刃先として特定するとともに、特定した刃先の位置から角度範囲ごとに被測定工具を回動させて各刃先に関連する寸法を測定することができるので、測定を簡単にかつ高精度に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態に係る工具測定装置を前方から見た斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に係る工具測定装置を前方から見た斜視図である。

【図3】本発明の実施形態に係る工具測定装置の正面図である。

【図4】本発明の実施形態に係る工具測定装置の平面図である。

【図5】図４におけるV－V線断面図である。

【図6】被測定工具回転用モータ、被測定工具の押圧機構近傍の拡大図である。

【図7】変形例に係る継手構造の側面図である。

【図8】図７におけるVIII－VIII線断面図である。

【図9】押圧位置にある押圧ローラの拡大図である。

【図10】工具測定装置のブロック図である。

【図11】測定メニュー画面の一例を示す図である。

【図12】測定プログラム作成画面の一例を示す図である。

【図13】検索画面の一例を示す図である。

【図14】測定画面の一例を示す図である。

【図15】測定時の被測定工具を先端側から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

【0016】

図１～図５は、本発明の実施形態に係る工具測定装置１を示すものである。工具測定装置１は、例えばエンドミル、ボールエンドミル、ツイストドリルなどの回転工具の刃先に関連する寸法、外径、振れ、円筒度、真直度、テーパー度、バックテーパーなどを測定するための装置である。本明細書では、上記回転工具を被測定工具と呼び、各図には符号１００で示している。被測定工具１００の形状は、各図において単純な円柱状で示しているが、その形状は工具によって様々である。また、被測定工具１００は、当該被測定工具１００の基端側にあるシャンク部の外径が互いに異なる複数の種類が存在している。

【0017】

工具測定装置１は、被測定工具１００を軸芯３００（図２、図５に示す）周りに回転可能に支持した状態で非接触測定器３によって測定可能に構成されている。この実施形態の説明では、各図に示すように軸芯３００の延びる方向を前後方向とし、非接触測定器３が配置される側を「前」とし、その反対側を「後」とする。また、後から前に向かったときの右側を「右」とし、後から前に向かったときの左側を「左」と定義する。この方向の定義は実施形態の説明の便宜を図るためであり、工具測定装置１の方向を限定するものではない。また、工具測定装置１の前後方向は、工具測定装置１の奥行方向と呼ぶこともでき、また、工具測定装置１の左右方向は、工具測定装置１の幅方向と呼ぶこともできる。

【0018】

工具測定装置１は、鋼材等の高剛性な板材からなる基台２と、非接触測定器３と、被測定工具回転用モータ４とを備えている。基台２の下面には脚部２ａが設けられており、基台２の下面は工具測定装置１が設置される設置面２００（図５に示す）から上方に離れている。基台２は、前後方向に長い矩形に近い形状とされている。図２、図４及び図５に示すように、基台２の中央部には、前後方向に長い開口部２ｂが形成されている。

【0019】

非接触測定器３は、従来から周知のレーザ光を測定光として用いた測定器であり、基台２の前側部分において当該基台２の上面から上方に離れた位置に固定されている。すなわち、非接触測定器３は、上下方向に所定の幅を持った帯状のレーザ光を測定対象物である被測定工具１００に対して投光する投光側機器３ａと、投光側機器３ａから投光されたレーザ光を受光する受光側機器３ｂとを備えている。投光側機器３ａは、被測定工具１００に対して当該被測定工具１００の軸芯３００（図３や図５等に示す）に直交する水平方向にレーザ光を照射するように配置されている。一方、受光側機器３ｂは、投光側機器３ａと対向するように配置されている。つまり、投光側機器３ａと受光側機器３ｂとは、被測定工具１００を水平方向に挟むように配置される。

【0020】

基台２には、被測定工具回転用モータ４及び被測定工具１００を前後方向、即ち非接触測定器３に対して接離する方向に移動させるための移動機構５と、案内レール６とが設けられている。移動機構５は、基台２の上面において開口部２ｂの右側に設けられており、前後方向に延びる固定側部材５ａと、固定側部材５ａに対して前後方向に摺動可能に設けられる可動側部材５ｂと、可動側部材５ｂを前後方向に駆動する送りモータ５ｃとを有している。固定側部材５ａは基台２に固定されている。可動側部材５ｂは、固定側部材５ａによって前後方向のみ移動可能になっており、左右方向や上下方向に移動不能になっている。送りモータ５ｃは、例えば図示しない送りネジを回転させるためのものである。可動側部材５ｂは送りネジに螺合するナット（図示せず）を有しており、送りネジの回転によって可動側部材５ｂが前後方向に移動する。可動側部材５ｂの移動方向、移動速度、移動量は、送りモータ５ｃによって制御される。移動量は、公知のリニアエンコーダ等によって取得可能である。

【0021】

案内レール６は、基台２の上面において開口部２ｂの左側に設けられており、前後方向に延びる固定側レール６ａと、固定側レール６ａに対して前後方向に摺動可能に設けられる可動側レール６ｂとを有している。固定側レール６ａは基台２に固定されている。可動側レール６ｂは、固定側レール６ａによって前後方向のみ移動可能になっており、左右方向や上下方向に移動不能になっている。

【0022】

移動機構５の可動側部材５ｂと、案内レール６の可動側レール６ｂとには、可動板７が固定されている。可動板７は、基台２の開口部２ｂの上方に位置するとともに左右方向に延びている。可動板７の右側部分が可動側部材５ｂに固定され、可動板７の左側部分が可動側レール６ｂに固定されている。従って、可動板７は、移動機構５によって前後方向に駆動されるとともに、案内レール６によって前後方向にのみ案内される。

【0023】

図１や図５等に示すように、可動板７の前側部分には、金属製の被測定工具保持用ブロック８が取付部材９を介して固定されており、従って、被測定工具保持用ブロック８は、取付部材９、可動板７、移動機構５及び案内レール６を介して基台２に取り付けられることになる。この被測定工具保持用ブロック８には、被測定工具１００を保持するＶ字溝８ａが上方に開口するように形成されている。つまり、いわゆるＶブロックで被測定工具保持用ブロック８を構成することができる。尚、被測定工具保持用ブロック８は、可動板７に対して着脱可能になっている。

【0024】

図５に示すように、可動板７には上下方向及び左右方向に延びる縦板１１が固定されている。縦板１１の上部は、可動板７における被測定工具保持用ブロック８よりも後側部分に締結されている。縦板１１は、可動板７の下面から下方へ突出している。縦板１１と可動板７における前側部分とは連結部材１２によって連結されており、縦板１１の剛性が高められている。

【0025】

縦板１１の後面には、被測定工具回転用モータ４の高さを調整する高さ調整部２０が設けられている。すなわち、高さ調整部２０は、被測定工具回転用モータ４を上下動させる直動式のアクチュエータで構成されており、このアクチュエータは、被測定工具回転用モータ４が固定されるとともに上下方向に延びる姿勢となるように配置されたロッド２０ａと、ロッド２０ａを上下方向に駆動する本体部２０ｂとを有している。本体部２０ｂには、図示しないモータが設けられており、このモータによって駆動される送りネジ機構を利用してロッド２０ａを上下方向に駆動させることができる。高さ調整部２０の構成は上述した構成に限られるものではなく、被測定工具回転用モータ４を昇降させて所定の高さで保持することが可能に構成されたものであればよい。被測定工具回転用モータ４の高さは、周知のリニアエンコーダ（図示せず）によって高精度に取得できる。

【0026】

高さ調整部２０の本体部２０ｂは、高さ調整部用ブラケット２１を介して縦板１１に固定されている。従って、本体部２０ｂは、高さ調整部用ブラケット２１、縦板１１、可動板７、移動機構５及び案内レール６を介して基台２に取り付けられることになるので、高さ調整部２０も移動機構５によって前後方向に移動可能である。

【0027】

高さ調整部２０のロッド２０ａの上部には、モータ支持台２３が固定されている。モータ支持台２３は、左右方向及び前後方向に延びている。モータ支持台２３の上面に被測定工具回転用モータ４が固定されている。よって、高さ調整部２０のロッド２０ａを上下方向に駆動することで、被測定工具回転用モータ４がモータ支持台２３と共に昇降動作する。高さ調整部２０のロッド２０ａを停止させると、被測定工具回転用モータ４が所定の高さで保持される。被測定工具回転用モータ４の高さ調整の詳細については後述する。

【0028】

被測定工具回転用モータ４は、その出力軸４ａが前後方向に向けて水平に延びる姿勢となるように、かつ、出力軸４ａが前方へ向けて突出するように位置決めされている。出力軸４ａには、ユニバーサルジョイント４ｂの一方側が固定されている。ユニバーサルジョイント４ｂの他方側には、被測定工具１００のシャンク部が固定されるようになっている。従って、被測定工具回転用モータ４の出力軸４ａの回転力は、ユニバーサルジョイント４ｂを介して被測定工具１００に伝達される。ユニバーサルジョイント４ｂを設けることで、出力軸４ａと被測定工具１００との僅かな芯ズレを吸収することができる。

【0029】

ユニバーサルジョイント４ｂの代わりに、図７及び図８に変形例として示す弾性継手２５を、被測定工具回転用モータ４の出力軸４ａと、被測定工具１００との間に介在させてもよい。弾性継手２５は、例えばゴムやエラストマー等の弾性変形可能な部材からなり、筒状に形成されている。弾性継手２５の後側（一端側）には、被測定工具回転用モータ４の出力軸４ａが固定される筒状の後側固定部２５ａが設けられている。出力軸４ａは、後側固定部２５ａに嵌入された状態で固定されており、出力軸４ａと弾性継手２５とは相対回転不能になっている。

【0030】

弾性継手２５の前側（他端側）には、被測定工具１００のシャンク部が差し込まれる筒状の前側固定部２５ｂが設けられている。弾性継手２５の前側の外周部には、硬質部材からなるベースリング２６が設けられている。ベースリング２６の外周面には、ネジ山２６ａが形成されている。さらに、弾性継手２５の前側の外周部には、硬質部材からなる筒状のキャップ２７が設けられている。キャップ２７の内周面には、ベースリング２６のネジ山２６ａが螺合するネジ溝２７ａが形成されている。ベースリング２６のネジ山２６ａをキャップ２７のネジ溝２７ａに螺合させて締め込んでいくことで、前側固定部２５ｂが被測定工具１００のシャンク部に締め付けられるようになっている。これにより、被測定工具１００と弾性継手２５とが相対回転不能になる。ベースリング２６及びキャップ２７は、差し込まれた被測定工具１００のシャンク部を締め付けるための締め付け部材である。

【0031】

弾性継手２５における後側固定部２５ａと前側固定部２５ｂとの間の部分は、弾性変形可能な変形部２５ｃとされている。出力軸４ａの回転中に変形部２５ｃが弾性変形することで、出力軸４ａと被測定工具１００との僅かな芯ズレを吸収できる。

【0032】

図６等に示すように、工具測定装置１は、被測定工具保持用ブロック８のＶ字溝８ａに保持された被測定工具１００を上方から押圧する押圧ローラ（押圧部材）３０と、押圧ローラ３０を、被測定工具１００から離間した退避位置（図６に実線で示す）と、被測定工具１００を押圧する押圧位置（図６に仮想線で示す）とに切り替える切替機構４０を備えている。押圧ローラ３０は、例えば金属や硬質樹脂等の高剛性な部材で構成されている。

【0033】

図９に拡大して示すように、押圧ローラ３０は、押圧位置にあるときに被測定工具１００の外面に接触する。被測定工具１００が被測定工具回転用モータ４によって駆動されると、その駆動力によって押圧ローラ３０が被測定工具１００の外面を転動するので、被測定工具１００に対して上方から押圧力を作用させた測定する間に、押圧ローラ３０が摩耗することは殆どない。また、被測定工具１００に加わる負荷も軽減できるとともに、被測定工具１００の摩耗も抑制できる。

【0034】

押圧ローラ３０の外面は、当該押圧ローラ３０の幅方向の縁部に近づけば近づくほど外径が小さくなるように形成されている。すなわち、押圧位置にあるときの押圧ローラ３０の回転軸Ｂは前後方向に延びる姿勢となり、回転軸Ｂ方向が押圧ローラ３０の幅方向になる。押圧ローラ３０の外径は、幅方向中央部が最も大径であり、幅方向一縁部（前側の縁部）及び他縁部（後側の縁部）が中央部に比べて小径となっている。このような外径の変化により、押圧ローラ３０の外周面は、湾曲した形状になる。これにより、図９に仮想線で示すように、例えば被測定工具１００の外径が大きくなった場合には、押圧ローラ３０の外周面のうち、後側の縁部寄りの部分を測定用工具１００に接触させて測定用工具１００を確実に押圧できるとともに、押圧ローラ３０をスムーズに転動させることができる。つまり、被測定工具１００の外径が異なると、押圧位置にある押圧ローラ３０の被測定工具１００に対する接触角度が変化することになるが、押圧ローラ３０の幅方向の縁部が小径となるように当該押圧ローラ３０の外面が形成されていることで、接触角度が異なっていても、被測定工具１００を同様に押圧できる。

【0035】

図６等に示すように、切替機構４０は、押圧ローラ３０を回転可能に支持するアーム４１と、アーム４１を駆動するアーム駆動部４２とを備えている。アーム駆動部４２は、直動式アクチュエータで構成されており、前後方向に延びる姿勢となるように配置されたロッド４２ａと、ロッド４２ａを前後方向に駆動する本体部４２ｂとを有している。本体部４２ｂには、図示しないモータが設けられており、このモータによって駆動される送りネジ機構を利用してロッド４２ａを前後方向に駆動させることができる。尚、アーム駆動部４２は、例えば流体圧シリンダ装置等で構成されていてもよい。

【0036】

図２に示すように、可動板７の後側部分には、被測定工具回転用モータ４よりも左側に、アーム駆動部用ブラケット４３が固定されている。アーム駆動部用ブラケット４３には、アーム駆動部４２の本体部４２ｂが左右方向に延びる回動軸４２ｃを介して取り付けられている。本体部４２ｂは、回動軸４２ｃ周りに回動可能となっている。

【0037】

一方、図４に示すように、可動板７におけるアーム駆動部用ブラケット４３よりも前側部分には、左右両側にそれぞれ軸受部４４が固定されている。左右の軸受部４４の間に、被測定工具回転用モータ４が配置されている。各軸受部４４には、それぞれ、左右方向に延びる支軸４５が挿通されている。各支軸４５は各軸受部４４に対して回転可能に支持されている。

【0038】

各支軸４５には、それぞれ、揺動部材４６が固定されている。揺動部材４６は、所定方向に長い板材で構成されており、長手方向一端部が支軸４５に固定され、支軸４５周りに揺動自在となっている。揺動部材４６は、長手方向他端部が一端部よりも上に位置する姿勢となっている。左右の揺動部材４６は、被測定工具回転用モータ４の側方に配置されている。

【0039】

工具測定装置１には、左右の揺動部材４６の長手方向他端部同士（上端部同士）を連結する連結部材４７が設けられている。連結部材４７は、被測定工具回転用モータ４から上方に離れた箇所に配置され、左右方向に延びている。連結部材４７の左側部分が、左側の揺動部材４６の上端部に固定され、また、連結部材４７の右側部分が、右側の揺動部材４６の上端部に固定されている。

【0040】

工具測定装置１には、アーム駆動部４２の力を左側の支軸４５に伝達する伝達部材４８が設けられている。伝達部材４８は、揺動部材４６と同様に上下方向に延びている。伝達部材４８の下端部が左側の支軸４５に固定されている。伝達部材４８の上端部には、アーム駆動部４２のロッド４２ａの先端部が左右方向に延びる連結軸（図示せず）により回動可能に連結されている。

【0041】

押圧ローラ３０を支持するアーム４１の基端部は、連結部材４７の左右方向中央部に固定されている。アーム４１は、連結部材４７の左右方向中央部から前方へ向かって延びた後、下方へ屈曲し、下方へ向かって延びている。図９に示すように、アーム４１の先端部には、ローラ支軸４１ａが設けられている。このローラ支軸４１ａにより、押圧ローラ３０が被測定工具１００の回転に伴って回転可能に支持される。

【0042】

したがって、アーム駆動部４２のロッド４２ａを後退させると、ロッド４２ａに連結されている伝達部材４８の上端部が後方へ向けて移動するように当該伝達部材４８が左側の支軸４５周りに揺動する。左側の支軸４５には、左側の揺動部材４６が固定されているので、左側の揺動部材４６が左側の支軸４５周りに後方へ揺動する。左側の揺動部材４６が連結部材４７を介して右側の揺動部材４６と連結されているので、右側の揺動部材４６にアーム駆動部４２の力が伝達され、右側の揺動部材４６が右側の支軸４５周りに後方へ揺動する。これにより、アーム４１が支軸４５を中心とした円弧状の軌跡を描くように上方かつ後方へ移動するので、図６に実線で示すように、押圧ローラ３０が被測定工具１００から離間した退避位置になる。

【0043】

一方、押圧ローラ３０が退避位置にある状態で、アーム駆動部４２のロッド４２ａを前進させると、ロッド４２ａに連結されている伝達部材４８の上端部が前方へ向けて移動するように当該伝達部材４８が左側の支軸４５周りに揺動する。これにより、左右の揺動部材４６が支軸４５周りに前方へ揺動するので、アーム４１が支軸４５を中心とした円弧状の軌跡を描くように下方かつ前方へ移動し、図６に仮想線で示すように、押圧ローラ３０が被測定工具１００を押圧する押圧位置に切り替わる。

【0044】

（制御部の構成）
図１０に示すように、工具測定装置１は、制御部５０、入力部５１及び表示部５２を備えている。制御部５０は、例えばパーソナルコンピュータやマイクロコンピュータ、電源供給部等を含んでおり、被測定工具回転用モータ４、送りモータ５ｃ、高さ調整部２０及びアーム駆動部４２に接続され、被測定工具回転用モータ４、送りモータ５ｃ、高さ調整部２０及びアーム駆動部４２を制御する部分である。

【0045】

入力部５１は、例えば上記パーソナルコンピュータを操作するためのキーボードやマウス、タッチ式操作パネル等の操作機器で構成されており、制御部５０に接続されている。工具測定装置１を使用する際のユーザによる各種操作は、入力部５１によって受け付けられる。入力部５１は、入力インターフェース部等を含めてもよい。

【0046】

表示部５２は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等で構成されており、制御部５０に接続されて制御部５０によって制御される。制御部５０は、各種ユーザインタフェース画面を生成して表示部５２に表示させる。

【0047】

工具測定装置１は、記憶部５３を備えていてもよい。記憶部５３は、例えばハードディスクドライブ装置や、ソリッドステートドライブ装置等で構成されており、制御部５０に接続されている。制御部５０を動作させるための動作プログラムや、後述する測定プログラム、測定データ等は記憶部５３に記憶されており、制御部５０は、任意のデータを記憶部５３に記憶させることや、記憶部５３に記憶された各種データを読み込み可能に構成されている。記憶部５３は、例えばユーザのサーバで構成されていてもよいし、クラウド型サーバで構成されていてもよい。

【0048】

制御部５０には、非接触測定器３も接続されている。制御部５０には、非接触測定器３で測定された寸法が当該非接触測定器３から入力される。また、制御部５０は、所定のタイミングで非接触測定器３による測定を実行させる測定開始信号を送信可能に構成されており、非接触測定器３は測定開始信号に従って測定を実行する。また、非接触測定器３の測定終了タイミングも制御部５０によって決定できる。

【0049】

（測定の具体例）
制御部５０について具体的に説明する。制御部５０は、例えば中央演算処理装置、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成することができ、動作プログラムに従って動作することで、以下に説明する動作を実行する。まず、制御部５０は、図１１に示す測定メニュー画面４００を生成して表示部５２に表示させる。測定メニュー画面４００には、「単品測定」、「プログラム測定」、「新規プログラム作成」、「キャリブレーション」、「データ検索」、「設定」の各メニューボタン４０１～４０６が設けられている。

【0050】

単品測定は、所定の計測プログラムを読み込まずに測定する場合に選択されるメニューであり、単品測定には、挟み込み測定や振回測定等がある。プログラム測定は、所定の測定プログラムを読み込んで測定する場合に選択されるメニューであり、現場のラインでの使用頻度が高い。新規プログラム作成は、所定の測定プログラムを作成する場合に選択されるメニューである。キャリブレーションは、工具測定装置１のキャリブレーションを実行する場合に選択されるメニューであり、補正値の入力等を行う。データ検索は、これまでに蓄積された測定データの中から所望の測定データを検索する場合に選択されるメニューである。設定は、工具測定装置１の各種設定を行う場合に選択されるメニューである。

【0051】

制御部５０は、新規プログラム作成のメニューボタン４０３が入力部５１によって操作されたことを検出すると、図１２に示す測定プログラム作成画面４１０を生成して表示部５２に表示させる。測定プログラム作成画面４１０には、登録日及び登録者の入力欄４１１、登録項目の入力欄４１２、図面番号や品番、型式等の入力欄４１３、被測定工具の属性の入力欄４１４、被測定工具の測定位置における測定値が表示される表示欄４１５等が設けられている。各入力欄４１１～４１４には、ユーザが入力部５１を操作することによって必要な情報が入力され、その入力が受け付けられるようになっている。尚、全ての欄に入力しなくてもよく、必要な欄にのみ入力すればよい。

【0052】

例えば被測定工具の属性の入力欄４１４には、被測定工具１００の属性として、被測定工具１００の刃の数である刃数、被測定工具１００の外径、外径公差、振れ公差、シャンク径、ネジレ方向、ネジレ角、製品形状、テーパー角、テーパー角公差等の入力が可能になっている。入力部５１によって入力欄４１４に入力された各情報は、制御部５０で処理される。このようにして、入力された各情報が反映された測定プログラムが生成され、読み出し可能な状態で記憶部５３に記憶される。

【0053】

制御部５０は、図１１に示す測定メニュー画面４００でデータ検索ボタン４０５が入力部５１によって操作されたことを検出すると、図１３に示す検索画面４２０を生成して表示部５２に表示させる。検索画面４２０は、例えば、プログラム、図面番号、受注先、品名、型番、社内規格、被測定工具の属性等を検索条件として、これまでに蓄積された測定データの中から所望の測定データを検索可能にする画面である。ユーザが入力部５１を操作することにより、条件入力欄４２１に各種条件を入力することができる。制御部５０は、入力された検索条件に基づいて、過去の測定データを検索し、該当する測定データがヒットした場合には、当該測定データを表示部５２に表示させる。

【0054】

制御部５０は、図１１に示す測定メニュー画面４００でプログラム測定ボタン４０２が入力部５１によって操作されたことを検出すると、図１４に示す測定画面４３０を生成して表示部５２に表示させる。測定画面４３０には、測定プログラムの番号を表示するプログラム番号表示領域４３１と、測定日、測定者等を表示する表示領域４３２と、被測定工具１００の属性を表示する属性表示領域４３３と、測定値表示領域４３４と、測定結果表示領域４３５とが設けられている。属性表示領域４３３には、図１２に示す測定プログラム作成画面４１０で入力された被測定工具１００の属性が表示される。

【0055】

図１４に示す測定画面４３０には、測定を開始するための測定開始ボタン４３６、測定項目を保存するための測定項目保存ボタン４３７、測定結果を保存するための測定結果保存ボタン４３８、測定結果を印刷するための測定結果印刷ボタン４３９が設けられている。測定開始ボタン４３６、測定項目保存ボタン４３７、測定結果保存ボタン４３８、測定結果印刷ボタン４３９は、ユーザが入力部５１によって操作可能になっている。

【0056】

被測定工具１００の測定処理を実行する際には、ユーザが測定開始ボタン４３６を操作するが、その前に、ユーザは被測定工具１００を工具測定装置１にセットする。具体的には、制御部５０は、移動機構５の送りモータ５ｃを作動させて可動板７を後方へ移動させ、後退した状態にしておく。これにより、被測定工具保持用ブロック８や、被測定工具回転用モータ４、押圧ローラ３０、切替機構４０等が後退する。また、制御部５０は、アーム駆動部４２を制御してロッド４２ａを後退させ、押圧ローラ３０を退避位置にする。

【0057】

その後、ユーザは、被測定工具１００のシャンク部を被測定工具回転用モータ４の出力軸４ａに連結するとともに、被測定工具１００の軸芯方向方向中間部を被測定工具保持用ブロック８のＶ字溝８ａに入れる。次いで、ユーザが入力部５１によって所定のセット完了操作を行うと、制御部５０は、アーム駆動部４２を制御してロッド４２ａを前進させ、押圧ローラ３０を押圧位置に切り替える。これにより、被測定工具１００が被測定工具保持用ブロック８のＶ字溝８ａと、押圧ローラ３０とによって上下方向に挟持される。

【0058】

また、制御部５０は、入力部５１により受け付けられた被測定工具１００の外径に基づいて、被測定工具回転用モータ４の出力軸４ａの高さが被測定工具１００の軸芯の高さと一致するように、高さ調整部２０を制御する。具体的には、例えば被測定工具１００の外径が３ｍｍ以上１２ｍｍ以下の範囲での測定に対応することができ、この場合、被測定工具１００の外径が３ｍｍのときに、被測定工具回転用モータ４の出力軸４ａの高さが被測定工具１００の軸芯の高さと一致する被測定工具回転用モータ４の高さを予め求めておき、記憶部５２に記憶させておく。また、被測定工具１００の外径が１２ｍｍのときに、被測定工具回転用モータ４の出力軸４ａの高さが被測定工具１００の軸芯の高さと一致する被測定工具回転用モータ４の高さを予め求めておき、記憶部５２に記憶させておく。つまり、外径が小さな被測定工具１００では外径が大きな被測定工具１００に比べて軸芯が下に位置し、一方、外径が大きな被測定工具１００では外径が小さな被測定工具１００に比べて軸芯が上に位置することになる。被測定工具１００の外径が３ｍｍを超え、１２ｍｍ未満の範囲である場合には、比例計算によって被測定工具回転用モータ４の高さを算出できる。また、被測定工具回転用モータ４の高さは、リニアエンコーダの出力に基づいて制御部５０が把握可能である。このようにして、被測定工具回転用モータ４の出力軸４ａの高さと、被測定工具１００の軸芯の高さとを一致させることができる。

【0059】

また、制御部５０は送りモータ５ｃを作動させて可動板７を所定距離だけ前進させる。これにより、被測定工具１００の測定箇所（例えば原点）が非接触測定器３の測定可能領域に入る。送りモータ５ｃによる可動板７の前進距離は、予め設定されていてもよいし、ユーザがマニュアル操作で設定してもよい。

【0060】

また、測定開始ボタン４３６が操作される前には、入力部５１により被測定工具１００の刃の数の入力が受け付けられている。制御部５０は、入力部５１により被測定工具１００の刃の数の入力が受け付けられた状態で、測定開始ボタン４３６が操作されたことを検出すると、被測定工具１９９の軸芯周りの１周の回動角度を前記刃の数で除して算出された角度に基づく所定の角度範囲を算出する。軸芯周りの１周の回動角度は、３６０°であり、刃の数が例えば４つであれば、３６０°を４で除して９０°を算出する。そして、算出された９０°に公差角度を加えた角度を算出し、そのようにして算出された角度を上記所定の角度範囲とする。

【0061】

例えば、被測定工具１００には製造時の公差が規定されており、その公差範囲内で、複数の刃の形成位置にずれが生じる場合がある。このずれ量を見込んで上記所定の角度範囲を決定する。公差角度は、例えば１°以上５°以下に設定することができ、公差角度の上限は３°以下であってもよい。また、上記所定の角度範囲は、被測定工具１９９の軸芯周りの１周の回動角度を刃の数で除して算出された角度であってもよい。

【0062】

上記所定の角度範囲を算出した後、制御部５０は、被測定工具回転用モータ４を上記所定の角度範囲内で回転させつつ、非接触測定器３による測定を実行させる。制御部５０は、非接触測定器３による測定結果に基づいて被測定工具１００の最も高い部分を探索する。例えば、図１５に示すように、４つの刃１０１～１０４を有する被測定工具１００を先端部から見たとき、各刃１０１～１０４の刃先は被測定工具１００の径方向について最も外側に位置する部分なので、非接触測定器３による測定結果では最も高い部分になる。よって、制御部５０は、探索された最も高い部分を刃先として特定する。図１５における符号１５０は、非接触測定器３から照射された測定光を示している。測定光１５０の幅Ｗ１は既知であるため、刃１０１の刃先から測定光１５０の上縁部までの幅Ｗ１と、刃１０３の刃先から測定光１５０の下縁部までの幅Ｗ２を測定することで、被測定工具１００の外径を取得できる。

【0063】

１番目の刃１０１の刃先を特定した後、その特定した１番目の刃１０１の刃先の位置から上記所定の角度範囲ごとに被測定工具１００を回動させて非接触測定器３により各刃１０２～１０４の刃先を特定する。要するに、４つの刃１０１～１０４を有する場合には、１番目の刃１０１の刃先の位置を特定した後、２番目の刃１０２の刃先は、上記所定の角度範囲内に存在することになるので、上記所定の角度範囲だけ被測定工具１００を回動させることで、１番目の刃１０１の刃先の位置を特定した場合と同様に、２番目の刃１０２の刃先の位置を特定できる。同様にして、３番目の刃１０３の刃先の位置、４番目の刃１０４の刃先の位置も特定できる。４つの刃１０１～１０４の刃先を特定することで、刃先に関連する寸法を図１４に示す測定値表示領域４３４に表示できる。

【0064】

制御部５０は、測定によって取得された寸法が公差範囲に入っているか否かを判定する。公差範囲外である場合には、ユーザにそのことを報知可能な形態で表示部５２に表示する。報知可能な形態とは、例えば、赤色等の目立つ色で測定値を示す等の形態である。

【0065】

図１４に示す測定値表示領域４３４には、刃数Ａ～Ｈまで存在しており、これは入力部５１で入力した刃数に対応している。また、測定値表示領域４３４には、測定位置が１～５まで存在している。測定位置１は、例えば被測定工具１００の先端部（原点）の寸法であり、測定位置２は、測定位置１から基端側へ所定寸法だけ離れた箇所の寸法であり、以下、同様に、測定位置３～５は被測定工具１００の軸芯方向に離れた箇所の寸法である。

【0066】

軸芯方向に互いに離れた測定位置の測定を行う場合には、測定位置１の測定が終了した後、制御部５０が送りモータ５ｃを作動させて可動板７を所定寸法だけ前進させる。これにより、測定位置２が非接触測定器３の測定可能領域に入る。その後、上述したように、非接触測定器３によって寸法を測定し、図１４に示す測定値表示領域４３４に測定位置２の測定値が表示される。このようにして測定位置３～５についても測定値を表示できる。つまり、制御部５０は、移動機構５により被測定工具回転用モータ４を非接触測定器３に対して接離する方向に移動させて、被測定工具１００の軸芯方向に離れた複数箇所の測定を非接触測定器３に実行させることができる。

【0067】

被測定工具１００の軸芯方向に離れた複数箇所の測定を行う際、制御部５０は、入力部５１により受け付けられたネジレ角に基づいて、非接触測定器３による刃先の測定が可能になるように、被測定工具１００を被測定工具回転用モータ４により回動させる。具体的には、刃はネジレ角に基づいて螺旋状に形成されているので、被測定工具１００を軸芯方向に移動させると、非接触測定器３の固定位置では、特定の刃先の位置がネジレ角に対応して周方向に移動することになる。被測定工具１００の軸芯方向の送り量と、非接触測定器３の固定位置での特定の刃先の周方向の位置との関係は、ネジレ角に基づいて事前に算出することができる。制御部５０は、被測定工具１００を軸芯方向に送るとともに、非接触測定器３の固定位置で最も高い部分が測定されるように、被測定工具１００を被測定工具回転用モータ４によって回動させる。

【0068】

また、制御部５０は、入力部５１により受け付けられた被測定工具１００のネジレ方向に基づいて、非接触測定器３による刃先の測定が可能になるように、被測定工具１００の被測定工具回転用モータ４による回転方向を決定する。具体的には、被測定工具１００を先端から見た時、刃が時計回りに形成されているものと、反時計回りに形成されているものとがある。この刃の形成方向はネジレ方向である。被測定工具１００を軸芯方向に移動させた際に、上述したように被測定工具１００を被測定工具回転用モータ４によって回動させる方向は、時計回りに刃が形成されているものと、反時計周りに刃が形成されているものとで反対になる。制御部５０は、軸芯方向に離れた複数箇所の測定を行う際、非接触測定器３の固定位置で最も高い部分が測定されるように、ネジレ方向に対応した回転方向で被測定工具１００を回転させる。

【0069】

（実施形態の作用効果）
以上説明したように、本実施形態によれば、押圧ローラ３０を切替機構４０によって退避位置にした状態で、被測定工具１００を被測定工具保持用ブロック８のＶ字溝８ａで保持し、その後、押圧ローラ３０を切替機構４０によって押圧位置にすることで、被測定工具１００をＶ字溝８ａの内面と押圧ローラ３０とで径方向に挟持できる。被測定工具１００を挟持する際、被測定工具回転用モータ４の高さ調整が可能であるため、外径が小さな被測定工具１００では被測定工具回転用モータ４を下げ、反対に外径が大きな被測定工具１００では被測定工具回転用モータ４を上げることで、被測定工具回転用モータ４の出力軸４ａが被測定工具１００の軸芯と一致する。これにより、外径が異なる被測定工具１００の測定が容易に行える。そして、被測定工具保持用ブロック８は基台２に固定したままなので、測定の基準位置がずれにくくなり、測定精度が高まる。

【0070】

また、入力部５１によって被測定工具１００の刃の数の入力が受け付けられると、制御部５０は、被測定工具１００の軸芯周りの１周の回動角度を刃の数で除して算出された角度に基づく所定の角度範囲だけ被測定工具１００を回動させる。この角度範囲で被測定工具１００を回動させる間、非接触測定器３に測定を実行させて最も高い部分を探索し、最も高い部分を刃先として特定できる。従って、被測定工具１００の周面のどの位置に刃が位置しているのかをユーザが探索することなく、工具測定装置１が自動で探索するので、ユーザの負担が少なくなる。そして、１番目の刃先が特定されると、２番目以降の刃先も測定できる。

【0071】

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

【産業上の利用可能性】

【0072】

以上説明したように、本発明に係る工具測定装置は、例えばエンドミル、ツイストドリルなどの回転工具が持つ刃先に関連する寸法や円筒度などを非接触方式で測定する場合に利用できる。

【符号の説明】

【0073】

１ 工具測定装置
２ 基台
３ 非接触測定器
４ 被測定工具回転用モータ
２０ 高さ調整部
５０ 制御部
５１ 入力部
１００ 被測定工具

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】