(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具を保持する工具保持部と、
該工具保持部の移動により工具が接触される工具受け部と、
該工具受け部に接触した際の工具位置情報を測定する測定部と、
該測定部が測定した工具位置情報から該工具の大きさを判定する判定部とを有する工具大きさ判定装置であって、
前記工具受け部は、柱状に形成され、その上面であり、工具の先端が接触される第１接触面と、その上面に説けた逆円錐状穴の内周面であり、工具の先端外周部が接触する第２接触面とを有し、
前記測定部は、工具の先端が前記第１接触面に接触した際の第１位置情報と、該工具の先端部が前記第２接触面に接触した際の第２位置情報とを測定し、
前記判定部は、前記第１位置情報と前記第２位置情報との差に基づく工具大きさ判定用情報を、予め工具大きさ毎に登録されている工具大きさ情報と比較し、該比較結果から工具の大きさを判定することを特徴とする工具大きさ判定装置。
【請求項２】
工具の先端外周部が前記第２接触面に接触した際、該工具の回転軸上の先端部と、該先端部に対向する前記工具受け部との間に間隙を有することを特徴とする請求項１に記載の工具大きさ判定装置。
【請求項３】
柱状の工具受け部の上面である第１接触面に工具の先端を接触させた際の第１位置情報と、前記工具受け部の上面に設けた逆円錐状穴の内周面である第２接触面に該工具の先端外周部を接触させた際の第２位置情報とを測定し、
前記第１位置情報と前記第２位置情報との差に基づく工具大きさ判定用情報を、予め工具大きさ毎に登録されている工具大きさ情報と比較し、該比較結果から工具の大きさを判定することを特徴とする工具大きさ判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具、特にボールエンドミル等の切削工具の大きさの判定に好適な工具大きさ判定装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては特許文献１に記載のものがある。
これは、切削工具の先端の位置情報について、接触式センサの円錐穴に触れるまで切削工具を移動させて同円錐穴に触れたときの位置とその切削工具の初期位置との相対関係で測定し、同工具の取り付け状態（工具の長さ方向のばらつき）を特定するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−０５５６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記の従来技術では、工具の長さの測定は可能であるが、大きさの判定（工具長と工具先端部の径とに基づいて特定される工具の大きさの判定）は不可能である。
上記のような所謂接触式の測定ではなく、レーザ等を用いた非接触式の測定によれば、工具の大きさの判定が可能であるが、低能率、高価格になる。そこで、高能率、低価格という利点を有する接触式の測定技術を用いながらも、工具の大きさの判定が可能な装置の開発が望まれている。
【０００５】
本発明の課題は、接触式の測定技術を用いて工具の大きさの判定が可能な工具大きさ判定装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題は、工具大きさ判定装置及び方法を下記各態様の構成とすることによって解決される。
各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴及びそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、１つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではなく、一部の事項のみを取り出して採用することも可能である。
【０００７】
以下の各項のうち、（１）項〜（３）項が請求項１〜３の発明に対応する。
【０００８】
（１）工具を保持する工具保持部と、該工具保持部の移動により工具が接触される工具受け部と、該工具受け部に接触した際の工具位置情報を測定する測定部と、該測定部が測定した工具位置情報から該工具の大きさを判定する判定部とを有する工具大きさ判定装置であって、前記工具受け部は、柱状に形成され、その上面であり、工具の先端が接触される第１接触面と、その上面に説けた逆円錐状穴の内周面であり、工具の先端外周部が接触する第２接触面とを有し、前記測定部は、工具の先端が前記第１接触面に接触した際の第１位置情報と、該工具の先端部が前記第２接触面に接触した際の第２位置情報とを測定し、前記判定部は、前記第１位置情報と前記第２位置情報との差に基づく工具大きさ判定用情報を、予め工具大きさ毎に登録されている工具大きさ情報と比較し、該比較結果から工具の大きさを判定することを特徴とする工具大きさ判定装置。
（２）工具の先端外周部が前記第２接触面に接触した際、該工具の回転軸上の先端部と、該先端部に対向する前記工具受け部との間に間隙を有することを特徴とする（１）項に記載の工具大きさ判定装置。
（３）柱状の工具受け部の上面である第１接触面に工具の先端を接触させた際の第１位置情報と、前記工具受け部の上面に設けた逆円錐状穴の内周面である第２接触面に該工具の先端外周部を接触させた際の第２位置情報とを測定し、前記第１位置情報と前記第２位置情報との差に基づく工具大きさ判定用情報を、予め工具大きさ毎に登録されている工具大きさ情報と比較し、該比較結果から工具の大きさを判定することを特徴とする工具大きさ判定方法。
【発明の効果】
【０００９】
（１）項に記載の発明によれば、高能率、低価格の接触式の測定技術を用いた工具大きさ判定装置を提供できる。また、工具受け部の第２接触面を容易に形成できる。さらに、工具先端部の第２接触面への接触が容易で、工具先端部の径測定を容易に行なうことができる。さらに、工具の第１接触面への接触から第２接触面ヘの接触（又はその逆の接触）ヘの移行が容易、迅速に行ない得る。
（２）項に記載の発明によれば、工具の先端位置情報だけでなく、先端以外の刃先の位置情報を得ることができ、その相対位置関係により工具形状（大きさ）を判定することができる。
（３）項に記載の発明によれば、高効率、低価格の接触式の測定技術を用いた工具大きさ判定方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による工具大きさ判定装置の一実施形態を示す全体構成図である。
【図２】図１中の工具受け部を取り出し拡大して示す斜視図である。
【図３】図１に示す工具大きさ判定装置における工具位置情報測定の説明図である。
【図４】同上装置による工具大きさ判定処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、各図間において、同一符号は同一又は相当部分を示す。
図１は、本発明による工具大きさ判定装置（工具大きさ判定方法を含む。）の一実施形態を示す全体構成図である。
この図１に示すように、本実施形態の工具大きさ判定装置は、工具１を保持する工具保持部２と、この工具保持部２の移動により工具１が接触される工具受け部３とを備える。また、この工具受け部３に接触した際の工具１の位置情報を測定する測定部４と、この測定部４が測定した工具１の位置情報から同工具１の大きさを判定する判定部５と、この判定部５による判定結果を出力する出力部６とを備える。
【００１２】
本実施形態において、工具１は、先端部（刃先）１ａがＲ形状（円弧）を有するボールエンドミル、テーパーボールエンドミル、ラジアスエンドミル等の切削工具を指す。工具１には、折損あるいは屈曲が生じて工具長が短縮する工具や、切削等に使用して先端部１ａの摩耗や側刃の欠け等が生じ先端部１ａの径（径寸法）が変化、主に減少する工具が含まれる。
工具保持部２は、工具１を保持したまま、ＮＣ（Numerical Control）装置１１等によって上下動（Ｚ軸方向、つまり、後述するＸＹテーブル１２の上面１２ａに対して垂直方向に移動）可能である。
【００１３】
工具受け部３は、ＮＣ装置１１によって左右動（Ｘ軸方向の移動）及び前後動（Ｙ軸方向の移動）可能なＸＹテーブル１２の上面１２ａに載置固定され、ＸＹテーブル１２の移動によってＸＹ平面に沿う方向に移動可能である。
図２に示すように、工具受け部３は、柱状等、ここでは円柱状に形成されていて、ＸＹテーブル１２の上面１２ａ（水平面）に平行な上面３ａと、同上面３ａに開口する断面逆三角形の円錐状の穴（逆円錐状穴）３ｂを有する。
【００１４】
工具受け部３には、工具１の先端１ｂが接触される第１接触面３ｃと、工具１の先端部１ａの径（径寸法）により同工具１の接触位置が変化する第２接触面３ｄとが形成されるが、本実施形態では、工具受け部上面３ａが第１接触面３ｃとされ、逆円錐状穴３ｂの内周面が第２接触面３ｄとして用いられる。
第１接触面３ｃは工具１の長さの測定に用いられ、第２接触面３ｄは工具１の先端部１ａの径の測定に用いられる。第１接触面３ｃと第２接触面３ｄとは同じ工具上面３ａ側に形成され、工具１の長さ測定から工具１の先端部１ａの径測定（又はその逆の測定）ヘの移行の容易化、迅速化が図られている。
工具１の長さと同工具１の先端部１ａの径（径寸法）は工具１の大きさの判定要素とされている。
【００１５】
逆円錐状穴３ｂの断面形状は、逆二等辺三角形状を有しているが、その頂角は直角であることが好ましい。その理由は以下の通りである。
すなわち図３（ｂ）に示すように、工具受け部上面３ａに対して工具回転軸（工具中心軸）を垂直方向に向けて工具１を逆円錐状穴３ｂ内に挿入し、その先端部１ａを断面逆二等辺三角形状の第２接触面（逆円錐状穴３ｂ内周面）３ｄに接触させることによれば、その第２接触面３ｄを用いた工具１の先端部１ａの径はより正確に測定できる。この際、逆円錐状穴３ｂの断面形状の頂角が直角（垂線に対して第２接触面３ｄが４５°）であれば、工具１はその工具回転軸を垂直方向に保った状態で第２接触面３ｄに接触させやすいからである。
なお、工具１の先端部１ａが第２接触面３ｄに接触した際、同工具１の回転軸上の先端部１ａと、同先端部１ａに対向する工具受け部３との間に間隙を有する。これによれば、第2接触面３ｄでは工具１の接触部は先端１ｂではなく、先端部１ａになる。工具１の大きさが大きくなるほど、先端１ｂと先端部１ａの差が小さくなり、その差を計測することにより、工具１の大きさを推定することができる。
【００１６】
上記測定部４は、図３（ａ）に示すように工具１の先端１ｂが第１接触面３ｃに接触した際の第１位置情報（工具Ｚ軸方向位置１）と、図３（ｂ）に示すように工具１の先端部１ａが逆円錐状穴３ｂ内の第２接触面３ｄに接触した際の第２位置情報（工具Ｚ軸方向位置２）とを測定する。
【００１７】
上記判定部５は、後述する工具大きさ判定用情報を、予め工具大きさ毎に登録されている工具大きさ情報と比較し、この比較結果から工具１の大きさを判定し、判定結果、つまり今回判定した工具１の大きさを出力部６に出力、例えばディスプレイに表示する。
工具大きさ判定用情報は、上記第１位置情報、換言すれば工具１の長さ（工具長）と、上記第２位置情報、換言すれば工具１の先端部１ａの径とに基づいて特定される工具１の大きさを表わす情報である。
【００１８】
工具１の先端部１ａが第２接触面３ｄに接触した際の第２位置情報でその工具１の先端部１ａの径が測定されるのは、第２接触面３ｄが傾斜面（図示例では逆円錐状穴３ｂ内周面がなす、対向する傾斜面）となっているからである。つまり、工具１の先端部１ａが傾斜面に接触した際の上下方向の位置（第２位置情報）は、工具１の先端部１ａの径（径寸法）に対応するからである。
図３（ｂ）中の破線で示す工具１′は実線で示す工具１よりも径小であり、この径小の破線で示す工具１′の上下方向位置は実線で示す工具１の上下方向位置とは異なる。すなわち図３（ｂ）は、工具１，１′の上下方向位置（第２位置情報）の相違は径寸法に対応することを示している。
【００１９】
したがって、例えば、或るフライス加工又はマシニングセンタに用いる工具（切削工具）１が大きさを異にして複数種類ある場合、判定対象の工具１の上記第１位置情報と第２位置情報とに基づく情報（工具大きさ判定用情報）を、上記の複数種類ある工具の中のどの工具であるか（ないか）の判定に用いることが可能である。
つまり、或る工具１の第１位置情報（工具Ｚ軸方向位置１）と第２位置情報（工具Ｚ軸方向位置２）とに基づく情報、ここでは、工具Ｚ軸方向位置２の値IIから工具Ｚ軸方向位置１の値Ｉを引算した値（＝II−Ｉ）を、特定の工具１の大きさ判定のための工具大きさ判定用情報として用いることが可能である。
【００２０】
上記判定部５には、大きさを異にした複数種類の工具１について、各々第１位置情報と第２位置情報とに基づく情報（II−Ｉの値）を工具大きさ情報として予め登録（記憶）されている。
大きさを判定したい工具１について、第１位置情報及び第２位置情報が測定部４から入力されると、判定部５は、その工具１について、第１位置情報と第２位置情報とに基づく情報（II−Ｉの値）を求める。そして、その値（＝II−Ｉ）を工具大きさ判定用情報として、予め登録されている複数種類の工具１の工具大きさ情報と比較し、合致する工具大きさ情報があればその種類の工具１（工具大きさ）であることを出力部６に表示する。
【００２１】
次に、上記の工具大きさ判定装置における工具大きさ判定処理の手順について、図４を併用して説明する。
始めにステップ４０１において、工具受け部３の第１接触面３ｃに工具１の先端１ｂを接触させて第１位置情報（工具Ｚ軸方向位置１：工具長）を測定する。
次にステップ４０２において、工具受け部３の第２接触面３ｄに工具１の先端部（円弧部）１ａを接触させて第２位置情報（工具Ｚ軸方向位置２：工具径）を測定する。
ステップ４０３では、ステップ４０２で測定された工具Ｚ軸方向位置２の値IIからステップ４０１で測定された工具Ｚ軸方向位置１の値Ｉを引算し、差（II−Ｉの値：工具大きさ判定用情報）を求める。
ステップ４０４では、ステップ４０３で得られた工具大きさ判定用情報（II−Ｉの値）を、予め工具大きさ毎に登録されている複数の工具大きさ情報と比較する。
ステップ４０５では、ステップ４０４における比較処理の結果、合致する工具大きさ情報があればその種類の工具１（工具大きさ）であることを出力部６に表示して本判定処理を終了する。合致する工具大きさ情報がなければ、その旨を出力部６に表示して本判定処理を終了する。
なお、ステップ４０４において、得られた工具大きさ判定用情報（II−Ｉの値）を複数の工具大きさ情報（登録されているII−Ｉの値）と比較する際、各工具大きさ情報に許容値を設定してもよい。これによれば、第１位置情報や第２位置情報の測定誤差を吸収して、工具大きさを判定できる。
【００２２】
上述した実施形態では、工具受け部３に形成された第１接触面３ｃに工具１の先端１ｂを接触させた際の第１位置情報と、工具１の先端部１ａの径により工具１の接触位置が変化するように工具受け部３に形成された第２接触面３ｄに工具１の先端部１ａを接触させた際の第２位置情報とを測定する。そして、この第１位置情報と第２位置情報とで求められる工具大きさ判定用情報を、予め工具大きさ毎に登録されている工具大きさ情報と比較し、比較結果から工具１の大きさを判定するようにした。
すなわち、工具大きさ判定をするための工具長及び工具先端部径の測定を、共に接触面への接触によって行なうようにしたもので、これによれば、高効率、低価格の接触式の測定技術を用いた工具大きさ判定装置を実現できるという効果を奏する。
なお、上述した実施形態は、加工前の工具１の大きさ判定だけでなく、同工具１を使用して加工を行なった後の同工具１の刃先や刃先以外の折損の判定にも利用できる。例えば、加工に使用する工具１について、加工前の第１位置情報（又は第２位置情報）と加工後の第１位置情報（又は第２位置情報）とを測定し、両第１位置情報（又は第２位置情報）の測定値の差を求めること等によって、工具１の刃先や刃先以外の折損の判定をすることができる。マシニングセンタ等において、ＡＴＣ（工具自動交換装置）を用いて工具自動交換を行なう場合には、その工具交換時に上述した実施形態による工具大きさ判定を行なうと共に、上記の加工前後の第１位置情報（又は第２位置情報）の測定値を用いて工具１の折損判定を効率よく行なえる。加工前後の第１位置情報や第２位置情報を用いれば、ＡＴＣへの工具１の手作業セットミスも判定できる。
【符号の説明】
【００２３】
１：工具、１ａ：工具先端部、１ｂ：工具先端、２：工具保持部、３：工具受け部、３ａ：工具受け部上面、３ｂ：逆円錐状穴、３ｃ：第１接触面、３ｄ：第２接触面、４：測定部、５：判定部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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