特許 7178273 加工装置および加工装置におけるツール長の取得方法

(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】

(24)【登録日】2022-11-16

(45)【発行日】2022-11-25

(54)【発明の名称】加工装置および加工装置におけるツール長の取得方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/02 20060101AFI20221117BHJP

【ＦＩ】

G01B11/02 Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019005587

(22)【出願日】2019-01-16

(65)【公開番号】P2020112522

(43)【公開日】2020-07-27

【審査請求日】2022-01-13

(73)【特許権者】

【識別番号】317009525

【氏名又は名称】ＤＧＳＨＡＰＥ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087000

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 淳一

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 貴之

(72)【発明者】

【氏名】小川 環

(72)【発明者】

【氏名】冨室 俊和

【審査官】信田 昌男

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－０１８０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１３８０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０９９４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２３７０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２４４８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＸＹＺ直交座標系におけるＺ軸周りに回転するツールと被加工物との相対的な位置関係をＸＹＺ方向たる三次元方向で変化させながら、前記ツールにより前記被加工物を加工する加工装置において、
可視光を出射するとともに、Ｚ軸周りに回転する前記ツールのＺ軸方向への移動に追随して移動することなく予め設定されたＺ軸方向位置において固定的に配設され、かつ、前記ツールのＸＹ平面方向への移動に追随して移動可能に配設され、かつ、前記ツールのＺ軸周りの回転軸と出射する可視光とが交差する位置関係に配設された光源と、
前記光源から出射された可視光を検出可能であり、かつ、予め設定された位置に固定的に配設された光検出手段と、
前記光源のＸＹ平面方向への移動に伴い、前記光検出手段が前記光源から出射された可視光を検出したときの前記光源のＸＹ平面方向における位置と、前記光検手段が配設されたＸＹ平面方向における位置と、前記光源が配設されたＺ軸方向位置とに基づいて、前記光源から出射された可視光のＺ軸に対する傾きたる出射角度を取得する出射角度取得手段と、
前記出射角度取得手段が前記出射角度を取得したときの前記光源のＸＹ平面方向における位置において、前記ツールをＺ軸方向へ移動させたときの前記光検出手段が検出する可視光の検出結果に基づいて、前記ツールのツール長を取得するツール長取得手段と
を有することを特徴とする加工装置。

【請求項2】

請求項１に記載の加工装置において、さらに、
前記出射角度取得手段により取得された出射角度と、前記ツール長取得手段により取得されたツール長と、前記被加工物のＺ軸方向の高さ位置とに基づいて、前記被加工物上において前記光源から出射された可視光が照射された照射位置と前記ツールの先端部との位置関係を取得し、前記被加工物上における前記照射位置への前記ツールの移動を制御する制御手段と
を有することを特徴とする加工装置。

【請求項3】

請求項１または２のいずれか１項に記載の加工装置において、
前記制御手段は、前記ツール長取得手段により取得されたツール長と、前記被加工物のＺ軸方向の高さ位置とに基づいて、前記ツールにより前記被加工物を加工する加工深さを制御する
ことを特徴とする加工装置。

【請求項4】

請求項１、２または３のいずれか１項に記載の加工装置において、
前記出射角度取得手段は、原点位置に対する座標値から、前記光源のＸＹ平面方向における位置と、前記光検手段が配設されたＸＹ平面方向における位置とを取得する
ことを特徴とする加工装置。

【請求項5】

請求項１、２、３または４のいずれか１項に記載の加工装置において、
前記光源は、レーザー光源であり、
前記光検出手段は、フォトダイオードである
ことを特徴とする加工装置。

【請求項6】

請求項５に記載の加工装置において、
前記レーザー光源は、レーザーポインターである
ことを特徴とする加工装置。

【請求項7】

ＸＹＺ直交座標系におけるＺ軸周りに回転するツールと被加工物との相対的な位置関係をＸＹＺ方向たる三次元方向で変化させながら、前記ツールにより前記被加工物を加工する加工装置におけるツール長の取得方法において、
前記被加工物を加工する際の加工箇所を照射する可視光を出射する光源から出射された可視光が、前記ツールのＺ軸周りの回転軸と交差するようにして、
前記光源から出射された可視光を検出する光検出手段における、前記ツールをＺ軸方向へ移動させたときの検出結果に基づいて、前記ツールのツール長を取得する
ことを特徴とする加工装置におけるツール長の取得方法。

【請求項8】

請求項７に記載の加工装置におけるツール長の取得方法において、
前記光源は、レーザー光源であり、
前記光検出手段は、フォトダイオードである
ことを特徴とする加工装置におけるツール長の取得方法。

【請求項9】

請求項８に記載の加工装置におけるツール長の取得方法において、
前記レーザー光源は、レーザーポインターである
ことを特徴とする加工装置におけるツール長の取得方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加工装置および加工装置におけるツール長の取得方法に関する。さらに詳細には、本発明は、加工箇所を視覚的に明示するためのレーザーポインターなどのような可視光を出射する光源を搭載した加工装置および加工装置におけるツール長の取得方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、加工装置として、エンドミルやカッターなどのように被加工物を切削加工したり切断加工したりするための被加工物加工用のツールを搭載した加工装置が種々知られている。

【0003】

こうした加工装置では、ツールと被加工物との相対的な位置関係を三次元方向（ＸＹＺ直交座標系においてはＸＹＺ方向）で変化することのできる可変機構を備えており、この可変機構によりツールと被加工物との相対的な位置関係を三次元方向で変化させながらツールにより被加工物を加工して、所望の形状の成果物を得るようにしている。

【0004】

ここで、上記したような加工装置においては、ツールにより被加工物を加工する際の加工箇所を可視光の照射による光点により視覚的に明示するため、所謂、レーザーポインターと称される機器のような可視光を出射する光源を備えたものが知られている。

【0005】

また、上記したような従来の加工装置においては、高精度な加工精度を得るために、加工装置に搭載された状態でのツールの長さ（本明細書および本特許請求の範囲において、「加工装置に搭載された状態でのツールの長さ」を「ツール長」と適宜に称する。）を光を用いて測定する機能を備え、測定したツール長を用いて加工処理する技術も知られている。

【0006】

ところで、従来、加工箇所を視覚的に明示するためのレーザーポインターなどの可視光を出射する光源を備えるとともに、光を用いてツール長を測定する機能を備えた加工装置においては、光源として、加工箇所を視覚的に明示するためのレーザーポインターなどの可視光を出射する光源とツール長を測定のための光を出射する光源との２つの光源を搭載する必要があり、製造コスト高を招来するという問題点があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、従来の技術の有する上記したような問題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、加工箇所を視覚的に明示する機能とツール長を測定する機能とを実現する光源を搭載するに際して、光源の搭載に伴う製造コスト高を抑制するようにした加工装置および加工装置におけるツール長の取得方法を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明による加工装置および加工装置におけるツール長の取得方法は、可視光を出射する単一の光源により、加工箇所を視覚的に明示する機能とツール長を測定する機能とを実現するようにしたものである。

【0009】

従って、本発明による加工装置および加工装置におけるツール長の取得方法によれば、加工箇所を視覚的に明示する機能とツール長を測定する機能とを実現する際に、従来は２つ必要であった光源の数を半減することができるので、光源の搭載に伴う製造コスト高を抑制することができる。

【0010】

即ち、本発明による加工装置は、ＸＹＺ直交座標系におけるＺ軸周りに回転するツールと被加工物との相対的な位置関係をＸＹＺ方向たる三次元方向で変化させながら、上記ツールにより上記被加工物を加工する加工装置において、可視光を出射するとともに、Ｚ軸周りに回転する上記ツールのＺ軸方向への移動に追随して移動することなく予め設定されたＺ軸方向位置において固定的に配設され、かつ、上記ツールのＸＹ平面方向への移動に追随して移動可能に配設され、かつ、上記ツールのＺ軸周りの回転軸と出射する可視光とが交差する位置関係に配設された光源と、上記光源から出射された可視光を検出可能であり、かつ、予め設定された位置に固定的に配設された光検出手段と、上記光源のＸＹ平面方向への移動に伴い、上記光検出手段が上記光源から出射された可視光を検出したときの上記光源のＸＹ平面方向における位置と、上記光検手段が配設されたＸＹ平面方向における位置と、上記光源が配設されたＺ軸方向位置とに基づいて、上記光源から出射された可視光のＺ軸に対する傾きたる出射角度を取得する出射角度取得手段と、上記出射角度取得手段が上記出射角度を取得したときの上記光源のＸＹ平面方向における位置において、上記ツールをＺ軸方向へ移動させたときの上記光検出手段が検出する可視光の検出結果に基づいて、上記ツールのツール長を取得するツール長取得手段とを有するようにしたものである。

【0011】

また、本発明による加工装置は、上記した本発明による加工装置において、さらに、上記出射角度取得手段により取得された出射角度と、上記ツール長取得手段により取得されたツール長と、上記被加工物のＺ軸方向の高さ位置とに基づいて、上記被加工物上において上記光源から出射された可視光が照射された照射位置と上記ツールの先端部との位置関係を取得し、上記被加工物上における上記照射位置への上記ツールの移動を制御する制御手段とを有するようにしたものである。

【0012】

また、本発明による加工装置は、上記した本発明による加工装置において、上記制御手段は、上記ツール長取得手段により取得されたツール長と、上記被加工物のＺ軸方向の高さ位置とに基づいて、上記ツールにより上記被加工物を加工する加工深さを制御するようにしたものである。

【0013】

また、本発明による加工装置は、上記した本発明による加工装置において、上記出射角度取得手段は、原点位置に対する座標値から、上記光源のＸＹ平面方向における位置と、上記光検手段が配設されたＸＹ平面方向における位置とを取得するようにしたものである。

【0014】

また、本発明による加工装置は、上記した本発明による加工装置において、上記光源は、レーザー光源であり、上記光検出手段は、フォトダイオードであるようにしたものである。

【0015】

また、本発明による加工装置は、上記した本発明による加工装置において、上記レーザー光源は、レーザーポインターであるようにしたものである。

【0016】

また、本発明による加工装置におけるツール長の取得方法は、ＸＹＺ直交座標系におけるＺ軸周りに回転するツールと被加工物との相対的な位置関係をＸＹＺ方向たる三次元方向で変化させながら、上記ツールにより上記被加工物を加工する加工装置におけるツール長の取得方法において、上記被加工物を加工する際の加工箇所を照射する可視光を出射する光源から出射された可視光が、上記ツールのＺ軸周りの回転軸と交差するようにして、上記光源から出射された可視光を検出する光検出手段における、上記ツールをＺ軸方向へ移動させたときの検出結果に基づいて、上記ツールのツール長を取得するようにしたものである。

【0017】

また、本発明による加工装置におけるツール長の取得方法は、上記した本発明による加工装置におけるツール長の取得方法において、上記光源は、レーザー光源であり、上記光検出手段は、フォトダイオードであるようにしたものである。

【0018】

また、本発明による加工装置におけるツール長の取得方法は、上記した本発明による加工装置におけるツール長の取得方法において、上記レーザー光源は、レーザーポインターであるようにしたものである。

【発明の効果】

【0019】

本発明は、以上説明したように構成されているので、加工箇所を視覚的に明示する機能とツール長を測定する機能とを実現する光源を搭載するに際して、光源の搭載に伴う製造コスト高を抑制することができるようになるという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、本発明の実施の形態の一例による加工装置の構成を模式的に示す概略構成斜視説明図である。

【図2】図２は、図１に示す加工装置のフロントカバー部材を開けた状態における構成を模式的に示すＡ矢視概略構成説明図である。

【図3】図３は、図１ならびに図２に示す加工装置に搭載された可視光源たるレーザーポンターなど各構成部材の配置を示す模式的な説明図である。

【図4】図４は、本発明の実施に関連するマイクロコンピューターの機能的構成をあらわすブロック構成説明図である。

【図5】図５は、本発明の実施に関連してマイクロコンピューターが実行するメインルーチンの処理ルーチンを示すフローチャートである。

【図6】図６は、本発明の実施に関連してマイクロコンピューターが実行するメインルーチンの処理ルーチンのサブルーチンであるツール長測定モード処理ルーチンを示すフローチャートである。

【図7】図７は、可視光であるレーザーポインターから出射される光（可視レーザー光）の出射角度を取得する手法の説明図である。

【図8】図８は、ツールのツール長を取得する手法の説明図である。

【図9】図９は、レーザーポインターから出射されるワーク上の光点の位置とツール先端部との位置関係を取得する手法を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、添付の図面を参照しながら、本発明による加工装置および加工装置におけるツール長の取得方法の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。

【0022】

ここで、図１には、本発明の実施の形態の一例による加工装置の構成を模式的に示す概略構成斜視説明図があらわされている。

【0023】

また、図２には、図１に示す加工装置のフロントカバー部材を開けた状態における構成を模式的に示すＡ矢視概略構成説明図があらわされている。

【0024】

この図１ならびに図２に示す本発明の実施の形態の一例による加工装置１０は、底板１２（後述する筐体２６の底板である。）上に固定された基準面となるテーブル１４上に載置された被加工物（ワーク）１６に対して、マイクロコンピュータ１８の加工動作モード処理部１８ｃ（後述する。）の制御により、パーソナルコンピューターなどのホストコンピューター（図示せず。）から出力された加工範囲明示用の信号に応じて、レーザーポインター３２（後述する。）により、ワーク１６上に光（可視光）として可視レーザー光を照射することで加工範囲を示す動作や、パーソナルコンピューターなどのホストコンピューター（図示せず。）から出力された加工データの信号に応じて、スピンドル２０に取り付けられたツール２２により、ツール２２の加工機能（切削機能や切断機能である。）に応じてワーク１６を加工する。

【0025】

こうした加工装置１０は、前面に開閉自在なフロントカバー部材２４を備えた筐体２６のワークエリア２６ａ内に、上記したテーブル１４を含む各種の機構よりなる本体部２８を配設している。

【0026】

また、加工装置１０における筐体２６の一方の端部には、操作パネル３０が設けられている。

【0027】

本体部２８は、ツール２２を取り付けるスピンドル２０を上下方向（図１ならびに図２において矢印Ｚで示すＸＹＺ直交座標系におけるＺ軸方向たる上下方向である。）に移動可能に配設するとともに、レーザーポインター３２をＸＹＺ直交座標系において固定的に配設したヘッドユニット３４を、第１の方向である主走査方向（図１ならびに図２において矢印Ｘで示すＸＹＺ直交座標系におけるＸ軸方向たる左右方向である。）に移動させる際のガイドとなるガイドレール３６を備えている。

【0028】

ヘッドユニット３４は、主走査方向に延長するガイドレール３６に沿って、モーター（図示せず。）の駆動によってワイヤー（図示せず。）を介して移動される。

【0029】

レーザーポインター３２は、加工装置１０に搭載された可視光を出射する唯一の光源であって、ツール２２によりワーク１６を加工する際の加工箇所を可視光（可視レーザー光）の照射による光点により視覚的に明示するレーザー光源である。

【0030】

即ち、加工装置１０は、可視光を出射する単一の光源として、ワーク１６を加工する際の加工箇所を光点により視覚的に明示する可視レーザー光を出射するレーザーポインター３２を備えており、本実施の形態においては、レーザーポインター３２はスピンドル２０の左方側に配置されている。

【0031】

ガイドレール３６は、筐体２６の左方側の側壁部２６Ｌと右方側の境界壁部２６Ｒとに対し、主走査方向と直交する第２の方向である副走査方向（図１において矢印Ｙで示すＸＹＺ直交座標系におけるＹ軸方向たる前後方向である。）に移動自在に配設されており、ガイドレール３６はモーター（図示せず。）の駆動により副走査方向に移動される。

【0032】

加工装置１０においては、基準面となるテーブル１４上に、レーザーポインター３２から出射された可視光（可視レーザー光）を検出するためのフォトダイオードなどの光検出器３８が配設されている。本実施の形態においては、光検出器３８は、テーブル１４の右端部に配置されている。

【0033】

本体部２８においては、ヘッドユニット３４が主走査方向（Ｘ軸方向）に移動し、かつ、ガイドレール３６が副走査方向（Ｙ軸方向）に移動し、かつ、ツール２２を取り付けたスピンドル２０が上下方向（Ｚ軸方向）に移動する機構により、ツール２２とワーク１６との相対的な位置関係を三次元方向（ＸＹＺ方向）で変化することのできる可変機構が構築されている。

【0034】

また、この可変機構においては、ツール２２を取り付けたスピンドル２０が上下方向（Ｘ軸方向）に移動することにより、ツール２２が上下方向（Ｘ軸方向）に移動して、Ｚ軸方向位置に固定的に配設されたレーザーポインター３２から出射された可視レーザー光Ｌとツール２２との位置関係が上下方向（Ｚ軸方向）で変化する（図３ならびに図８を参照する。）。

【0035】

さらに、この可変機構においては、ヘッドユニット３４が主走査方向（Ｘ軸方向）に移動し、ガイドレール３６が副走査方向（Ｙ軸方向）に移動することにより、レーザーポインター３２から出射された可視光（可視レーザー光）Ｌと光検出器３８との位置関係が基準面と平行な２次元方向であるＸＹ平面方向で変化する（図３ならびに図７を参照する。）。

【0036】

操作パネル３０には、操作状態を表示する表示部３０ａの他に、動作モードとしてツール長測定モードを選択して開始するためのツール長測定モード選択操作子３０ｂや、動作モードとしてレーザーポインター３２によるワーク１６に対する加工範囲を示す動作や、ツール２２によるワーク１６に対する加工動作を行う加工動作モードを選択して開始するための加工動作モード選択操作子３０ｃを含む、各種の動作の指示を行うための操作子などが設けられている。

【0037】

こうした加工装置１０には、ツール長測定モード選択操作子３０ｂや加工動作モード選択操作子３０ｃなどの各種の操作子による指示に応じた動作を行なうために、加工装置１０の全体の動作を制御するマイクロコンピューター１８が搭載されている。

【0038】

図３には、図１ならびに図２に示す加工装置１０に搭載されたレーザー光源たるレーザーポインター３２など各構成部材の配置を示す模式的な説明図があらわされている。この図３を参照しながら、上記した各構成部材の配置関係について詳細に説明する。

【0039】

まず、レーザーポインター３２と光検出器３８とは、ツール長測定モード処理（後述する。）によりレーザーポインター３２から出射された可視レーザー光Ｌの出射角度（Ｚ軸方向における傾き）αを演算により取得することができるように、レーザーポインター３２がヘッドユニット３４における予め設定された設計値に示す位置に固定され、光検出器３８が基準面たるテーブル１４上の予め設定された設計値に示す位置に固定されている。

【0040】

また、レーザーポインター３２とツール２２とは、ツール長測定モード処理（後述する。）によりツール２２の先端部（Ｚ軸方向における下端部）２２ａの位置を検知するために、レーザーポインター３２から出射された可視レーザー光Ｌがワークエリア２６ａにおけるワーク１６の上方側においてツール２２の回転軸（ツール回転軸）Ｂと交差する位置関係となるように、予め設定された設計値に示す位置に固定されている。

【0041】

換言すれば、予め設定された原点位置を基準として、レーザーポインター３２のレーザー光出射位置（発光点）３２ａとツール回転軸Ｂとの距離Ｌ１（Ｘ軸方向における長さ）が予め設定された設計値に示す一定値となるように、レーザーポインター３２とツール２２を取り付けるスピンドル２０とは、ヘッドユニット３４における予め設定された設計値に示す位置に固定されている。従って、距離Ｌ１は既知の距離（設計値）である。

【0042】

ここで、レーザーポインター３２はヘッドユニット３４に固定されているので、レーザーポインター３２は、上下方向（Ｚ軸方向）に移動するスピンドル２０に取り付けられたツール２２の移動には追従せず、ツール２２のＸＹ平面方向への移動にのみ追従する。

【0043】

さらに、光検出器３８は、光検出部３８ａとレーザーポインター３２の発光点３２ａとのＸＹ平面における距離Ｌ２が、予め設定された原点位置を基準として、予め設定された設計値に示す一定値となるように、基準面たるテーブル１４上における予め設定された設計値に示す位置に固定されている。また、光検出部３８ａと基準面たるテーブル１４との間のＺ軸方向の距離Ｌ７は、光検出器３８のテーブル１４との接地面から光検出部３８ａまでの距離と同じであるため、予め設定された設計値である。従って、距離Ｌ２ならびに距離Ｌ７は既知の距離（設計値）である。

【0044】

また、上記したことから、光検出器３８の光検出部３８ａとレーザーポインター３２の発光点３２ａとの間のＺ軸方向の距離Ｌ３と、レーザーポインター３２の発光点３２ａとツール２２の上端部（Ｚ軸方向における上端部であり、スピンドル２０の下端部との境界位置である。）２２ｂとの間の距離Ｌ４とは、予め設定された原点位置を基準として、上記したレーザーポインター３２とスピンドル２０とが固定された位置に応じて予め設定されている設計値である。従って、距離Ｌ３ならびに距離Ｌ４は既知の距離（設計値）である。

【0045】

次に、図４には、本発明の実施に関連するマイクロコンピューター１８の機能的構成をあらわすブロック構成説明図があらわされている。

【0046】

マイクロコンピューター１８は、本発明の実施に関連する機能的構成として、動作モード監視判定部１８ａと、ツール長測定モード処理部１８ｂと、加工動作モード処理部１８ｃとを有して構築されている。

【0047】

動作モード監視判定部１８ａは、ツール長測定モード選択操作子３０ｂと加工動作モード選択操作子３０ｃとのいずれが操作されたかを監視して、動作モードとしてツール長測定モードと加工動作モードとのいずれが選択されたかを判定する。

【0048】

ツール長測定モード処理部１８ｂは、出射角度取得部１８ｂ－１とツール長取得部１８ｂ－２とを有して構築されており、図６に示すフローチャートを参照しながら後述するツール長測定モード処理ルーチンにより、出射角度取得部１８ｂ－１の制御により出射角度αを取得し、ツール長取得部１８ｂ－２の制御によりツール長β（図３を参照する。）を取得する処理を行うように、加工装置１０全体の動作を制御する。

【0049】

加工動作モード処理部１８ｃは、レーザーポインター３２から可視レーザー光を照射してワーク１６に対する加工範囲を示す動作や、上記処理にて取得した出射角度αとワーク１６の上下方向の高さたるＺ軸方向の距離（ワーク高さ）Ｌ５（測定値）により、ツール回転軸Ｂとワーク１６上にレーザーポインター３２より光が照射される光点Ｃ（ワーク１６上のレーザーポインター３２の照射点）との距離γを取得する処理を行い、ツール２２によりワーク１６に対するレーザーポインター３２より光が照射される光点Ｃ上で加工動作を行うように、加工装置１０全体の動作を制御する。

【0050】

以上の構成において、図５に示すフローチャートを参照しながら、本発明の実施に関連する加工装置１０の動作について説明する。

【0051】

ここで、図５には、本発明の実施に関連してマイクロコンピューターが実行するメインルーチンの処理ルーチンを示すフローチャートがあらわされている。

【0052】

加工装置１０に電源が投入されると、図５のフローチャートに示す処理ルーチンが起動し、ステップＳ５０２の処理において、動作モード監視判定部１８ａの制御により、ツール長測定モード選択操作子３０ｂと加工動作モード選択操作子３０ｃとのいずれが操作されたかを監視して、動作モードとしてツール長測定モードと加工動作モードとのいずれが選択されたかを判定する。

【0053】

ステップＳ５０２の処理において、動作モードとしてツール長測定モードが選択されたと判定された場合には、ステップＳ５０４の処理へ進み、ツール長測定モード処理部１８ｂの制御によりツール長測定モード処理を行い、このステップＳ５０４のツール長測定モード処理を終了すると、メインルーチンの動作を終了する。

【0054】

ここで、図６には、本発明の実施に関連してマイクロコンピューターが実行するメインルーチンの処理ルーチンのサブルーチンであるツール長測定モード処理ルーチンを示すフローチャートがあらわされている。

【0055】

また、図７には、レーザーポインター３２から出射される可視レーザー光Ｌの出射角度αを取得する手法の説明図があらわされている。

【0056】

さらに、図８には、ツール２２のツール長βを取得する手法の説明図があらわされている。

【0057】

さらにまた、図９には、ワーク１６上にレーザーポンター３２から光が照射された光点Ｃとツール回転軸ＢとのＸＹ平面方向における距離（ＸＹ距離）である距離γおよびツール２２の先端部２２ａとワーク１６の上面とのＺ軸方向における距離（Ｚ距離）である距離δを取得する手法の説明図があらわされている。

【0058】

このツール長測定モード処理ルーチンにおいては、出射角度取得部１８ｂ－１の制御により、ヘッドユニット３４をＸＹ平面上で移動させて、光検出器３８の光検出部３８ａで検出できる光の強度が最も大きくなる箇所（検出位置）におけるレーザーポインター３２の発光点３２ａの位置（座標値）と、光検出器３８における光検出部３８ａの位置（座標値）と、距離Ｌ３とを用いて、レーザーポインター３２から出射された可視レーザー光の出射角度αを演算により取得する。

【0059】

また、ツール長測定モード処理ルーチンにおいては、ツール長取得部１８ｂ－２の制御により、上記した検出位置におけるツール２２のＺ軸方向の移動に伴う光検出器３８の光検出部３８ａで検出できる光の光量の変化を検出できる距離Ｌ８と距離Ｌ１、距離Ｌ４および出射角度αとを用いて、ツール２２のツール長βを演算により取得する。

【0060】

なお、ワーク１６の上下方向の高さたるＺ軸方向の距離Ｌ５は、作業者がノギスなどを用いて実測して測定したり、基準面であるテーブル１４上にワーク１６をセットした後に、従来の加工装置に搭載されているワーク１６の上下方向の高さたるＺ軸方向の距離Ｌ５を測定する公知の技術などを用いて測定した測定値であって、既知の距離である。

【0061】

このツール長測定モード処理ルーチンにおいては、距離Ｌ１と距離Ｌ３、距離Ｌ５、距離Ｌ７および出射角度αとを用いて、ワーク１６上にレーザーポインター３２から光が照射された光点Ｃとツール回転軸ＢとのＸＹ距離である距離γを演算により取得する。

【0062】

なお、ツール２２の先端部２２ａワーク１６の上面までの距離δは、距離Ｌ３と距離Ｌ４、距離Ｌ５、距離Ｌ７およびツール長βとを用いて演算により取得する。

【0063】

また、ツール２２の移動にともなう位置（座標値）の取得にあたっては、従来の加工装置に搭載されている公知の技術により、基準面たるテーブル１４のＸＹ平面上における原点位置を設定しておき（例えば、原点位置としてＸＹＺ直交座標系における座標値（０，０，０）を設定する。）、当該原点位置を基準として位置（座標値）を取得するようにすればよい。

【0064】

ここで、上記において説明したように、レーザーポインター３２は、上下方向（Ｚ軸方向）に移動するスピンドル２０に取り付けられたツール２２の上下方向（Ｚ軸方向）への移動には追従せず、ツール２２のＸＹ平面方向への移動にのみ追従するので、ツール２２が原点位置に存在するとき、レーザーポインター３２の発光点３２ａと光検出器３８の光検出部３８ａとのＸＹＺ空間位置は一意に決まっている。

【0065】

また、上記において説明したように、レーザーポインター３２から出射されたレーザー光はツール回転軸Ｂと交差する位置関係となるように設定されており、レーザーポインター３２の発光点３２ａとツール回転軸Ｂとの距離Ｌ１は一意に決まっている。

【0066】

上記した前提において、ツール長測定モード処理ルーチンでは、まず、ステップＳ６０２の処理として、出射角度取得部１８ｂ－１の制御により、レーザーポインター３２から出射されたレーザー光の出射角度αを取得する。

【0067】

より詳細には、ヘッドユニット３４をＸＹ平面上で移動させて、図７に示すように、光検出器３８の光検出部３８ａで検出できるレーザーポインター３２から出射された可視レーザー光Ｌの強度が最も大きくなる箇所（検出位置）における、レーザーポインター３２の発光点３２ａの座標値Ｘ１と光検出部３８ａの座標値Ｘ２とを取得し、それから座標値Ｘ１と座標値Ｘ２との間の距離Ｌ６を取得する（距離Ｌ６＝座標値Ｘ２－座標値Ｘ１）。

【0068】

次に、距離Ｌ６と距離Ｌ３とを用いて、
出射角度α＝ｔａｎ^－１（距離Ｌ６／距離Ｌ３） ・・・ 式１
により、出射角度αを取得する。

【0069】

ステップＳ６０２の処理を終了すると、ステップＳ６０４の処理へ進み、ツール長取得部１８ｂ－２の制御により、ステップＳ６０２の処理で取得した検出位置においてツール２２をＺ軸方向に移動させ、その移動に伴う光検出部３８ａで検出できる光の光量の変化を検出することにより、ツール２２のツール長βを演算により取得する。

【0070】

より詳細には、図８に示すように、上記した検出位置において、スピンドル２０をＺ軸方向下方へ移動させると、スピンドル２０のＺ軸方向下方へ移動に伴いツール２２の先端部２２ａも下方移動へ移動して、ツール２２の先端部２２ａが可視レーザー光Ｌを遮るようになる。

【0071】

ツール２２の先端部２２ａが可視レーザー光Ｌを遮ることにより、光検出部３８ａで検出できる光の光量が変化し、この光量の変化に基づき、ツール２２の先端部２２ａが可視レーザー光Ｌを遮ったときのＺ軸方向における位置座標Ｚ２と移動開始時の位置座標Ｚ１との距離Ｌ８を取得する（距離Ｌ８＝位置座標Ｚ２－位置座標Ｚ１）。

【0072】

次に、距離Ｌ１、距離Ｌ４、距離Ｌ８と出射角度αとを用いて、
ツール長β＝（Ｌ１／ｔａｎα）－（Ｌ４＋Ｌ８） ・・・ 式２
により、ツール２２のツール長βを演算により取得する

【0073】

ステップＳ６０４の処理を終了すると、このツール長測定モード処理ルーチンを終了して、メインルーチンへリターンする。

【0074】

上記したように、ツール長測定モード処理により、出射角度αとツール長βとが取得されるので、ステップＳ５０６の処理において後述するように、出射角度αとワークの高さである距離Ｌ５とから、レーザーポインター３２により照射されているワーク１６上の光点Ｃの位置とツール２２のツール回転軸ＢとのＸＹ距離である距離γおよびツール２２の先端部２２ａとワーク１６の上面との距離δを演算により取得する。

【0075】

より詳細には、図９に示すように、距離Ｌ１、距離Ｌ３、距離Ｌ５、距離Ｌ７と出射角度αを用いて、
距離γ＝ｔａｎα×（Ｌ３－（Ｌ５＋Ｌ７））－Ｌ１ ・・・ 式３
により、レーザーポインター３２により照射されているワーク１６上の光点Ｃとツール２２のツール回転軸ＢとのＸＹ距離である距離γを演算により取得する。

【0076】

距離γにより、どの座標値にレーザーポインター３２よりワーク１６上の光点Ｃがあるか取得できるため、レーザーポインター３２によりワーク１６上に加工範囲を明示することができる。

【0077】

また、距離Ｌ３、距離Ｌ４、距離Ｌ５、距離Ｌ７とツール長βを用いて、
距離δ＝Ｌ３＋Ｌ７－（Ｌ４＋Ｌ５＋β） ・・・ 式４
により、ツール２２の先端部２２ａとワーク１６の上面までのＺ距離である距離δを演算により取得することができる。

【0078】

距離δにより、ワーク１６への加工深さを設定して加工することができる。

【0079】

ステップＳ５０２の処理において、動作モードとして加工動作モードが選択されたと判定された場合には、ステップＳ５０６の処理へ進み、加工動作モード処理部１８ｃの制御により、レーザーポインター３２から可視レーザー光を照射してワーク１６に対する加工範囲を示す動作や、ツール２２によるワーク１６に対する加工を行う加工動作モード処理を行い、このステップＳ５０６の加工動作モード処理を終了すると、メインルーチンの動作を終了する。

【0080】

ここで、加工動作モード処理においては、上記した処理によりワーク１６の上下方向の高さたるＺ軸方向の距離Ｌ５が取得され、ツール長測定モード処理ルーチンにより出射角度αおよびツール２２のツール長βが取得されるので、ワーク１６へのツール２２の加工深さを予め設定しておけば、ツール２２のＺ軸方向へ移動距離をマイクロコンピューター１８により自動的に演算して取得することができる。

【0081】

また、レーザーポインター３２の発光点３２ａのＸＹ平面における座標値は上記した設計値から取得される既知の値であり、かつ、ツール長測定モード処理ルーチンによりレーザーポインターの出射角度αが取得されているので、ワーク１６上のどこにレーザーポインター３２から出射されたレーザー光が照射されているか、即ち、ワーク１６上におけるレーザーポインター３２から出射されたレーザー光の光点の座標値を、マイクロコンピューター１８により自動的に演算して取得することができる。

【0082】

従って、上記のように取得されたレーザー光の光点Ｃの座標値へツール２２の先端部２２ａを移動すればよく、ツール２２によりワーク１６を加工する際の加工箇所を、レーザーポインター３２からのレーザー光の照射による光点Ｃにより視覚的に明示することができる。

【0083】

なお、上記した処理以外の加工データの信号に応じてワーク１６を加工する処理などについては、従来より公知の技術を適用してツール２２を移動させればよいので、その詳細な説明は省略する。

【0084】

以上において説明したように、本発明による加工装置１０によれば、ツール長を測定するために使用する光源の機能と加工箇所を視覚的に確認するために使用する光源の機能とを、可視光を出射する単一の光源であるレーザーポインター３２で実現することができるので、従来の技術と比較すると光源の搭載に伴う製造コスト高を大幅に抑制することができる。

【0085】

なお、上記した実施の形態は例示に過ぎないものであり、本発明は他の種々の形態で実施することができる。即ち、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

【0086】

例えば、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（５）に示すように変形するようにしてもよい。

【0087】

（１）上記した実施の形態においては、可視光を出射する光源としてレーザーポインター３２を用いた場合について説明したが、可視光を出射する光源はレーザーポインターと称されるものに限られるものではなく、可視光を出射可能な機器であるならば、設計条件などに応じて適宜の機器による光源を用いるようにしてもよい。また、光源は、レーザー光源に限られるものではないことは勿論であり、設計条件などに応じて、ランプや発光ダイオードなどの各種の光源を適宜に用いることができる。

【0088】

（２）上記した実施の形態においては、レーザーポインター３２から出射される可視レーザー光（可視光）の発光色については詳細な説明を省略したが、発光色は赤色でも青色でも設計条件などに応じて適宜の発光色を選択すればよい。レーザーポインター３２などの可視光を出射する光源としては、選択した発光色の光を出射可能ものを適宜に選択すればよい。

【0089】

（３）上記した実施の形態においては、ツール２２についての詳細な説明は省略したが、ツール２２としてはエンドミルやカッターなど種々のツールを交換可能に用いることができる。従って、本発明は、複数のツールを利用可能なオートツールチェンジャー機能を備えた加工装置に対しても適用できるものである。

【0090】

（４）上記した実施の形態においては、ヘッドユニット３４が主走査方向（Ｘ軸方向）に移動し、ガイドレール３６が副走査方向（Ｙ軸方向）に移動し、ツール２２を取り付けたスピンドル２０が上下方向（Ｚ軸方向）に移動する機構により、ツール２２とワーク１６との相対的な位置関係を三次元方向で変化することのできる可変機構が構築するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。例えば、ヘッドユニット３４が主走査方向（Ｘ軸方向）に移動し、テーブル１４が副走査方向（Ｙ軸方向）に移動し、ツール２２を取り付けたスピンドル２０が上下方向（Ｚ軸方向）に移動する機構により、ツール２２とワーク１６との相対的な位置関係を三次元方向で変化することのできる可変機構が構築するようにしてもよい。要するに、ツール２２とワーク１６との相対的な位置関係を三次元方向で変化することのできる構成であれば、可動部材はどの部材でもよい。

【0091】

（５）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（４）に示す各種の変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよいことは勿論である。

【産業上の利用可能性】

【0092】

本発明は、エンドミルやカッターなどのように被加工物を切削加工したり切断加工したりするための被加工物加工用のツールを搭載した加工装置に利用することができる。

【符号の説明】

【0093】

１０ 加工装置
１２ 底板
１４ テーブル（基準面）
１６ 被加工物（ワーク）
１８ マイクロコンピュータ（制御手段）
１８ａ 動作モード監視判定部
１８ｂ ツール長測定モード処理部（出射角度取得手段、出射角度取得手段）
１８ｂ－１ 出射角度取得部（出射角度取得手段）
１８－ｂ２ ツール長取得部（ツール長取得手段）
１８ｃ 加工動作モード処理部（制御手段）
２０ スピンドル（制御手段）
２２ ツール
２２ａ 先端部
２２ｂ 上端部
２４ フロントカバー部材
２６ 筐体
２６ａ ワークエリア
２６Ｌ 側壁部
２６Ｒ 境界壁部
２８ 本体部
３０ 操作パネル
３０ａ 表示部
３０ｂ ツール長測定モード選択操作子
３０ｃ 加工動作モード選択操作子
３２ レーザーポインター（光源）
３２ａ 発光点（光源）
３４ ヘッドユニット（制御手段）
３６ ガイドレール（制御手段）
３８ 光検出器（光検出手段）
３８ａ 光検出部（光検出手段）
α 出射角度
β ツール長
γ ワーク上のレーザーポインター照射点（光点Ｃ）とツール回転軸との間のＸＹ距離
δ ツールの先端部とワーク上面とのＺ距離
Ｌ 可視レーザー光（可視光）
Ｂ ツール回転軸
Ｃ 光点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】