【事件の表示】
　特許第３３３３６８１号「刃先位置計測装置」の請求項１ないし７に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３３３３６８１号の請求項１ないし６に係る特許を維持する。
【理　由】
第１　手続の経緯
　特許第３３３３６８１号の請求項１〜７に係る発明は、平成８年３月２５日に特許出願され、平成１４年７月２６日にその特許権の設定登録がされ、その後特許異議申立人三菱マテリアル神戸ツールズ株式会社により請求項１〜７に係る発明の特許に対して特許異議の申立てがなされ、取消しの理由が通知され、その指定期間内である平成１６年２月２４日に訂正請求がなされたものである。
　
第２ 　訂正の適否についての判断
１　訂正の内容
　特許権者が訂正請求で求める訂正の内容は、以下の訂正事項ａ〜ｅに示すとおりのものである。
（１）訂正事項ａ
　設定登録時の願書に添付した明細書又は図面（以下、「特許明細書」という。）の特許請求の範囲の請求項１の
「【請求項１】　主軸の軸線上に設けられて数値制御の基準となる加工基準点と、前記軸線を含む平面内で移動し、前記主軸に保持される素材を加工する工具の刃先との間で、加工基準点と刃先との相対位置を計測する刃先位置計測装置において、
　前記加工基準点に対して相対位置が決められ、既知の寸法を有する計測基準面と、計測基準面および前記刃先の輪郭を捕らえるイメージセンサと、捕らえられた輪郭を格子状に細分化して、細分化された格子ごとに電気的な画像情報として記憶する画像メモリと、前記画像情報に基づいて、計測基準面の既知の寸法を利用して、前記画像情報における格子当たりの距離を算出して計測基準面から刃先の相対位置を演算し、加工基準点および刃先間の相対距離を演算する相対距離演算回路とを備えることを特徴とする刃先位置計測装置。」を、
「【請求項１】　主軸の軸線上に設けられて数値制御の基準となる加工基準点と、前記軸線を含む平面内で移動し、前記主軸に保持される素材を加工する工具の刃先との間で、加工基準点と刃先との相対位置を計測する刃先位置計測装置において、
　前記加工基準点に対して相対位置が決められ、既知の寸法を有するとともに、前記主軸に保持された基準ピース、前記素材、前記主軸に設けられて素材を挟持するチャックおよび前記主軸のいずれかによって画成される計測基準面と、計測基準面および前記刃先の輪郭を捕らえるイメージセンサと、捕らえられた輪郭を格子状に細分化して、細分化された格子ごとに電気的な画像情報として記憶する画像メモリと、前記画像情報に基づいて、計測基準面の既知の寸法を利用して、前記画像情報における格子当たりの距離を算出して計測基準面から刃先の相対位置を演算し、加工基準点および刃先間の相対距離を演算する相対距離演算回路とを備えることを特徴とする刃先位置計測装置。」と訂正する。
（２）訂正事項ｂ
　特許明細書の特許請求の範囲の請求項２を削除する。
（３）訂正事項ｃ
　特許明細書の特許請求の範囲の請求項３〜７の
「【請求項３】　請求項１または２に記載の刃先位置計測装置において、前記画像情報に基づいて刃先の形状を検出する刃先形状演算回路をさらに備えることを特徴とする刃先位置計測装置。
【請求項４】　請求項１〜３のいずれかに記載の刃先位置計測装置において、加工前の前記形状と加工後の前記形状とを比較することによって、刃先の摩耗量を算出する摩耗量演算回路をさらに備えることを特徴とする刃先位置計測装置。
【請求項５】　請求項１〜４のいずれかに記載の刃先位置計測装置において、前記画像情報に基づいて、加工基準点および刃先間の前記相対距離と前記素材および刃先間の相対距離とから素材の寸法を算出する寸法演算回路をさらに備えることを特徴とする刃先位置計測装置。
【請求項６】　請求項１〜５のいずれかに記載の刃先位置計測装置において、前記画像情報に基づいて、前記刃先および主軸を駆動する機械の異常を検出する異常検出回路をさらに備えることを特徴とする刃先位置計測装置。
【請求項７】　請求項１〜６のいずれかに記載の刃先位置計測装置において、前記イメージセンサには、高分解能で狭視野な画像を送り込む高倍率な精密光学系と、精密光学系に比べ広視野な画像を送り込む低倍率な広角光学系とが接続されることを特徴とする刃先位置計測装置。」を、
「【請求項２】　請求項１に記載の刃先位置計測装置において、前記画像情報に基づいて刃先の形状を検出する刃先形状演算回路をさらに備えることを特徴とする刃先位置計測装置。
【請求項３】　請求項１または２のいずれかに記載の刃先位置計測装置において、加工前の前記形状と加工後の前記形状とを比較することによって、刃先の摩耗量を算出する摩耗量演算回路をさらに備えることを特徴とする刃先位置計測装置。
【請求項４】　請求項１〜３のいずれかに記載の刃先位置計測装置において、前記画像情報に基づいて、加工基準点および刃先間の前記相対距離と前記素材および刃先間の相対距離とから素材の寸法を算出する寸法演算回路をさらに備えることを特徴とする刃先位置計測装置。
【請求項５】　請求項１〜４のいずれかに記載の刃先位置計測装置において、前記画像情報に基づいて、前記刃先および主軸を駆動する機械の異常を検出する異常検出回路をさらに備えることを特徴とする刃先位置計測装置。
【請求項６】　請求項１〜５のいずれかに記載の刃先位置計測装置において、前記イメージセンサには、高分解能で狭視野な画像を送り込む高倍率な精密光学系と、精密光学系に比べ広視野な画像を送り込む低倍率な広角光学系とが接続されることを特徴とする刃先位置計測装置。」と訂正する。
（４）訂正事項ｄ
　特許明細書の段落【０００５】〜【００１０】の
「【０００５】
    【課題を解決するための手段】
  上記目的を達成するために、第１発明によれば、主軸の軸線上に設けられて数値制御の基準となる加工基準点と、軸線を含む平面内で移動し、主軸に保持される素材を加工する工具の刃先との間で、加工基準点と刃先との相対位置を計測する刃先位置計測装置において、加工基準点に対して相対位置が決められ、既知の寸法を有する計測基準面と、計測基準面および刃先の輪郭を捕らえるイメージセンサと、捕らえられた輪郭を格子状に細分化して、細分化された格子ごとに電気的な画像情報として記憶する画像メモリと、画像情報に基づいて、計測基準面の既知の寸法を利用して、前記画像情報における格子当たりの距離を算出して計測基準面から刃先の相対位置を演算し、加工基準点および刃先間の相対距離を演算する相対距離演算回路とを備えることを特徴とする刃先位置計測装置が提供される。
　【０００６】
  また、第２発明によれば、第１発明に係る刃先位置計測装置において、前記計測基準面は、前記主軸に保持された基準ピース、前記素材、前記主軸に設けられて素材を挟持するチャックおよび前記主軸のいずれかによって画成されることを特徴とする。
　【０００７】
  さらに、第３発明によれば、第１または第２発明に係る刃先位置計測装置において、前記画像情報に基づいて刃先の形状を検出する刃先形状演算回路をさらに備えることを特徴とする。
　【０００８】
  さらにまた、第４発明によれば、第１〜第３発明のいずれかに係る刃先位置計測装置において、加工前の前記形状と加工後の前記形状とを比較することによって、刃先の摩耗量を算出する摩耗量演算回路をさらに備えることを特徴とする。
  さらにまた、第５発明によれば、第１〜第４発明のいずれかに係る刃先位置計測装置において、前記画像情報に基づいて、加工基準点および刃先間の前記相対距離と前記素材および刃先間の相対距離とから素材の寸法を算出する寸法演算回路をさらに備えることを特徴とする。
　【０００９】
  さらにまた、第６発明によれば、第１〜第５発明のいずれかに係る刃先位置計測装置において、前記画像情報に基づいて、前記刃先および主軸を駆動する機械の異常を検出する異常検出回路をさらに備えることを特徴とする。
　【００１０】
  さらにまた、第７発明によれば、第１〜第６発明のいずれかに係る刃先位置計測装置において、前記イメージセンサには、高分解能で狭視野な画像を送り込む高倍率な精密光学系と、精密光学系に比べ広視野な画像を送り込む低倍率な広角光学系とが接続されることを特徴とする。」を、
「【０００５】
    【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１発明によれば、主軸の軸線上に設けられて数値制御の基準となる加工基準点と、軸線を含む平面内で移動し、主軸に保持される素材を加工する工具の刃先との間で、加工基準点と刃先との相対位置を計測する刃先位置計測装置において、加工基準点に対して相対位置が決められ、既知の寸法を有するとともに、前記主軸に保持された基準ピース、前記素材、前記主軸に設けられて素材を挟持するチャックおよび前記主軸のいずれかによって画成される計測基準面と、計測基準面および刃先の輪郭を捕らえるイメージセンサと、捕らえられた輪郭を格子状に細分化して、細分化された格子ごとに電気的な画像情報として記憶する画像メモリと、画像情報に基づいて、計測基準面の既知の寸法を利用して、前記画像情報における格子当たりの距離を算出して計測基準面から刃先の相対位置を演算し、加工基準点および刃先間の相対距離を演算する相対距離演算回路とを備えることを特徴とする刃先位置計測装置が提供される。
　【０００６】
  さらに、第２発明によれば、第１発明に係る刃先位置計測装置において、前記画像情報に基づいて刃先の形状を検出する刃先形状演算回路をさらに備えることを特徴とする。
　【０００７】
  さらにまた、第３発明によれば、第１または第２発明に係る刃先位置計測装置において、加工前の前記形状と加工後の前記形状とを比較することによって、刃先の摩耗量を算出する摩耗量演算回路をさらに備えることを特徴とする。
　【０００８】
  さらにまた、第４発明によれば、第１〜第３発明のいずれかに係る刃先位置計測装置において、前記画像情報に基づいて、加工基準点および刃先間の前記相対距離と前記素材および刃先間の相対距離とから素材の寸法を算出する寸法演算回路をさらに備えることを特徴とする。さらにまた、第５発明によれば、第１〜第４発明のいずれかに係る刃先位置計測装置において、前記画像情報に基づいて、前記刃先および主軸を駆動する機械の異常を検出する異常検出回路をさらに備えることを特徴とする。
　【０００９】
  さらにまた、第６発明によれば、第１〜第５発明のいずれかに係る刃先位置計測装置において、前記イメージセンサには、高分解能で狭視野な画像を送り込む高倍率な精密光学系と、精密光学系に比べ広視野な画像を送り込む低倍率な広角光学系とが接続されることを特徴とする。」と訂正し、段落【００１１】〜【００２８】を段落【００１０】〜【００２７】に繰り上げる。
（５）訂正事項ｅ
　特許明細書の段落【００２９】〜【００３５】の
「【００２９】
    【発明の効果】
  以上のように第１発明によれば、熱やその他の環境の温度変化等に対して影響を受けない正確な相対位置を計測することができる刃先位置計測装置を提供することができる。
　【００３０】
  また、第２発明によれば、簡単な構成によって計測基準面を構成することができる。
　【００３１】
  さらに、第３発明によれば、第１発明の効果に加え、刃先形状を求めることによって、工具の種類を特定したり、工具の破損状態を観察したりすることができる。
　【００３２】
  さらにまた、第４発明によれば、第１発明の効果に加え、工具の摩耗量を求めることができる。
　【００３３】
  さらにまた、第５発明によれば、第１発明に効果に加え、素材の寸法を測定することができる。
　【００３４】
  さらにまた、第６発明によれば、第１発明の効果に加え、刃先位置計測装置が適用される機械の異常をも知ることができる。
　【００３５】
  さらにまた、第７発明によれば、精密光学系の画像に対する刃先の位置決めを簡単に行うことが可能となる。」を、
「【００２８】
    【発明の効果】
  以上のように第１発明によれば、熱やその他の環境の温度変化等に対して影響を受けない正確な相対位置を計測することができる刃先位置計測装置を提供することができる。
　【００２９】
  特に、簡単な構成によって計測基準面を構成することができる。
　【００３０】
  さらに、第２発明によれば、第１発明の効果に加え、刃先形状を求めることによって、工具の種類を特定したり、工具の破損状態を観察したりすることができる。
　【００３１】
  さらにまた、第３発明によれば、第１発明の効果に加え、工具の摩耗量を求めることができる。
　【００３２】
  さらにまた、第４発明によれば、第１発明に効果に加え、素材の寸法を測定することができる。
　【００３３】
  さらにまた、第５発明によれば、第１発明の効果に加え、刃先位置計測装置が適用される機械の異常をも知ることができる。
　【００３４】
  さらにまた、第６発明によれば、精密光学系の画像に対する刃先の位置決めを簡単に行うことが可能となる。」と訂正する。
　
２　訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
（１）訂正事項ａについて
　上記訂正事項ａは、訂正前の請求項１に係る発明における計測基準面について、訂正前の請求項２に記載のとおり、主軸に保持された基準ピース、素材、主軸に設けられて素材を挟持するチャックおよび主軸のいずれかによって画成されるものに限定することを求めるものであるから、特許請求の範囲の減縮を目的とするものであって、新規事項の追加に該当せず、かつ、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。
（２）訂正事項ｂについて
　訂正事項ｂは、訂正前の請求項２を削除するものであるから、特許請求の範囲の減縮を目的とするものであって、新規事項の追加に該当せず、かつ、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。
（３）訂正事項ｃについて
　訂正事項ｃは、訂正前の請求項３〜７を請求項２〜６に繰り上げ、上記訂正事項ｂと整合を図るものであるから、明りょうでない記載の釈明を目的とするものであって、新規事項の追加に該当せず、かつ、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。
（４）訂正事項ｄ，ｅについて
　訂正事項ｄ，ｅは、発明の詳細な説明における課題を解決するための手段及び発明の効果の記載について、上記訂正事項ａ〜ｃと整合を図るものであるから、明りょうでない記載の釈明を目的とするものであって、新規事項の追加に該当せず、かつ、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。
　
３　むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項並びに同条第３項において準用する同法第１２６条第２項及び第３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
第３　特許異議申立てについての判断
１　特許異議申立ての理由の概要（特許法第２９条第２項違反について）
　特許異議申立人三菱マテリアル神戸ツールズ株式会社は、証拠として甲第１号証（特開平５−２６９６５１号公報）、甲第２号証（特開平５−２４５７４３号公報）、甲第３号証（特開平４−２５６５５０号公報）及び甲第４号証（特開平７−１５９１２７号公報）を提出し、請求項１〜７に係る発明の特許は特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものであるから、請求項１〜７に係る発明の特許を取り消すべき旨主張している。
　
２　取消しの理由の概要（特許法第３６条第６項第２号違反について）
　取消しの理由の概要は、特許請求の範囲の請求項１における「主軸の軸線上に設けられて数値制御の基準点となる加工基準点」および「加工基準点に対して相対位置が決められ、既知の寸法を有する計測基準面」という記載のみでは、加工基準点及び計測基準点が、素材または主軸との関係でどのような位置に設けられたものなのか特定することができず、したがって、発明特定事項が不明りょうである。よって、特許請求の範囲の記載に上記不備があるから、請求項１〜７に係る特許は、特許法第３６条第６項第２号に規定する要件を満たしていない出願に対してされたものである、というにある。
　
３　本件発明
　上記第２で示したとおり上記訂正が認められるから、本件の請求項１〜６に係る発明（以下「本件発明１」等という。）は、上記訂正請求に係る訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１〜６に記載された事項により特定されるとおりのものである。
　そして、本件特許請求の範囲の請求項１の記載は、上記訂正によって、計測基準面が、主軸に保持された基準ピース、素材、主軸に設けられて素材を挟持するチャックおよび主軸のいずれかによって画成されるものとされ、加工基準面及び計測基準面と素材または主軸との関係が明確となったから、特許法第３６条第６項第２号違反との取消しの理由は解消している。
　
４　甲第１〜４号証記載の発明（事項）
　特許異議申立人三菱マテリアル神戸ツールズ株式会社が提出した甲第１〜４号証には、以下の事項が記載されていると認める。
（１）甲第１号証
ア　公報第２頁左欄第２６〜３１行
「・・この発明は、ＮＣ旋盤等の数値情報で制御されるＮＣ工作機械に適用される切削工具の刃先の位置補正を行うものであり、特に、主軸台の熱等による位置変位に起因する刃物台からの経時的位置変位分を検出して座標補正を行うＮＣ工作機械における刃先の経時変位補正装置に関する。」
イ　公報第３頁左欄第４７〜同頁右欄第２行
「このＮＣ工作機械における刃先の経時変位補正装置は、ＮＣ工作機械の機内に切削工具の刃先の座標と工作物を取り付けた主軸台の座標の位置関係を光学的に非接触の状態で検出する検出装置を設けたので、主軸台と刃物台間の経時変位を正確に高精度で測定することができる。」
ウ　公報第３頁右欄第３１〜第４頁左欄第３０行
「・・この発明によるＮＣ工作機械における刃先の経時変位補正装置の一実施例について説明する。・・主軸台１１には、工作物Ｗを把持する工作物把持装置であるスクロールチャック１３が設けられ、工作物Ｗが回転可能に支持されている。刃物台テーブル１２はＸ軸スライドテーブル１４に組み付けられ、更に、Ｘ軸スライドテーブル１４はＺ軸スライドテーブル１５に組み付けられている。
・・固定部材としてのカバー２０には刃先検出装置としてのＣＣＤカメラ３が取り付けられ、機外２５から覗き窓２２を通して機内２３に向けられている。・・該ＣＣＤカメラ３の作動距離Ｆが、工作物Ｗに対向して設置される切削工具の一種であるバイトＴの刃先の位置にくるような部位に設置する。また、ＣＣＤカメラ３は、ＣＣＤカメラ３の直交座標軸の面をＮＣ工作機械のバイトＴの切削移動軸（Ｘ−Ｚ軸）の面に平行になるように固定する。・・一方、ＰＳＤ光スポット位置検出装置１は、ＣＣＤカメラ３に隣接してカバー２０に設置され、ＰＳＤ直交座標軸の面がＮＣ工作機械のバイトＴの切削移動軸（Ｘ−Ｚ軸）の面に平行になるように固定されている。・・また、ＮＣ工作機械の機内においては、主軸台１１上面に発光ダイオードまたはレーザ等の発光体２が取り付けられている。発光体２は、発光体２から発せられる光ビームがＰＳＤ光スポット位置検出装置１のＰＳＤ面上に光スポットを結像するような方向に向けて固定されている。」
エ　公報第４頁右欄第２３行〜第５頁左欄第８行
「この経時変位補正装置は、熱等に起因して生じた主軸台１１と刃物台テーブル１２との位置関係の経時変位を変位情報として非接触状態で検出する位置検出装置４と、前記変位情報に基づいて座標設定と切削工具の刃先位置の補正を行うＮＣ装置５とから構成されている。即ち、この位置検出装置４は、主軸台１１に設置され光ビームを発する発光体２と、主軸台１１及び刃物台テーブル１２から離れた熱影響の少ない固定部であるカバー２０に設置され且つ発光体２から発せられた光ビームを受光して光スポット位置８を計測するＰＳＤ光スポット位置検出装置１とを有している。更に、位置検出装置４は、切削工具の刃先形状と刃先位置を画像情報として非接触状態で検出する刃先検出装置即ちＣＣＤカメラ３を有している。・・また、ＮＣ装置５は、本来の機能の外に、ＣＣＤカメラ３がとらえた切削工具の刃先形状及び刃先位置を画像情報として記憶する第一メモリ３０、第一メモリ３０に記憶した画像情報とＣＣＤカメラ３で写し出した切削工具の映像とを比較し、両者が合致しない場合に信号を発する画像比較手段３１、画像比較手段３１からの信号を入力して切削工具刃先位置の補正値を算出する刃先位置補正値算出手段３２、ＰＳＤ光スポット位置検出装置１が受光した光ビームの光スポット位置を基準光スポット位置として記憶する第二メモリ３３、第二メモリ３３に記憶した基準光スポット位置とＰＳＤ光スポット位置検出装置１が受光した光ビームの光スポット位置とを比較し、両者が合致しない場合に信号を発する光スポット位置比較手段３４、・・光スポット位置比較手段３４からの信号を入力して座標軸の補正値を算出し且つ座標軸を補正する座標補正値算出手段３５、・・を有している。」
オ　公報第５頁左欄第１１行〜第５頁右欄第２９行
「・・この経時変位補正のステップは、刃物台テーブル１２に固定した切削工具の初期位置と主軸台１１の初期位置を記憶するステップと、座標補正を行うステップ（刃物台テーブル１２のズレを補正すると共に主軸台１１のずれを補正するステップ）とから成る。・・まず、刃物台テーブル１２に固定した切削工具の初期位置を記憶するステップ、即ちバイトＴの刃先形状記憶のステップから説明する。・・記憶しようとするバイトＴを一つ選択して、刃先検出位置（基準刃先位置）に移動させる（ステップ４１）。選択したバイトＴの形状をＣＣＤカメラで写し出す（ステップ４２）。写し出した映像を画像情報として第一メモリ３０に記憶する（ステップ４３）。この第一メモリ３０に記憶した画像情報がそのバイトＴの原点となる。・・次に、主軸台１１の初期位置を記憶するステップについて説明する。・・発光体２から光ビームをＰＳＤ７面に向けて発する（ステップ４４）。ＰＳＤ７面上に結像された光スポット位置８の位置を基準光スポット位置として第二メモリ３０に記憶する（ステップ４５）。・・
・・次に座標補正を行うステップについて、図９のフローチャートを参照して説明する。まず、検出しようとするバイトＴを選択し、そのバイトＴをＣＣＤカメラ３によって写す（ステップ４７）。第一メモリ３０に記憶しているバイトＴの画像情報とＣＣＤカメラ３によって写した映像を比較する（ステップ４８）。・・画像情報とＣＣＤカメラ３で写した映像が合致する場合には、バイトＴの刃先位置は依然として基準刃先位置にあるので何も処理する必要はない。画像情報とＣＣＤカメラ３で写した映像がずれている場合には、ずれの分だけ補正値を算出する（ステップ４９）。即ち、ＣＣＤカメラ３が画面内にきた時、ＮＣ装置はＮＣ工作機械の座標軸を取り込み、その合成によりバイト刃先位置の数値を演算し、補正値を算出する。そして、ＮＣ装置はその補正値に相当する距離だけ刃物台テーブル１２を移動させるため、Ｘ軸送りサーボモータ１８及びＺ軸送りサーボモータを駆動する（ステップ５０）。その結果、バイトＴの刃先位置が基準刃先位置に一致する。・・
・・次いで、発光体２から光ビームをＰＳＤ７面に向けて発する（ステップ５１）。ＰＳＤ７面上に結像された光スポット位置を、図５で説明した光スポット位置検出回路で検出する（ステップ５２）。検出された光スポット位置はＮＣ装置５に入力され、第二メモリ３３に予め記憶しておいた基準光スポット位置と合致するか否か比較される（ステップ５３）。両者が合致する場合には補正の必要がないので処理を終了する。両者が合致しない場合には、ズレの分だけ補正値を算出する（ステップ５４）。そして、補正値だけ座標軸をずらす（ステップ５５）と共に、補正値分だけＸ軸送りサーボモータ１８及びＺ軸送りサーボモータを駆動して刃物台テーブル１２を移動させる（ステップ５６）。・・このようにして切削工具刃先位置の座標補正が終了する。」
　したがって、上記記載事項ア〜オ、およびＮＣ工作機械の座標軸が主軸の軸線上に設けられており、バイトＴの刃先が主軸の軸線を含む平面内を移動していることが図３，４及び５から看取できることからみて、甲第１号証には、以下の発明（以下「甲第１号証記載の発明」という。）が記載されているものと認める。
　主軸の軸線上に設けられて数値制御の基準となるＮＣ工作機械の座標軸と、前記軸線を含む平面内で移動し、前記主軸に保持される工作物Ｗを加工するバイトＴの刃先との間で、ＮＣ工作機械の座標軸と刃先との相対位置を計測する経時変位補正装置において、
　前記ＮＣ工作機械の座標軸上の基準刃先位置と、基準刃先位置および前記刃先の輪郭を捕らえるＣＣＤカメラ３と、捕らえられた輪郭を画像情報として記憶する第一メモリ１１と、前記画像情報に基づいて、基準刃先位置から刃先の相対位置を算出する刃先位置補正値算出手段３２、さらに、ＮＣ工作機械の座標軸の補正値を算出する座標補正値算出手段３５により、ＮＣ工作機械の座標軸および刃先間の相対距離を演算する経時変位補正装置。
（２）甲第２号証
カ　公報第２頁左欄第１１〜１２行
「【産業上の利用分野】
　本発明は、研削加工に使用される砥石車の刃先位置検出装置に関する。」
キ　公報第２頁左欄第４６行〜同頁右欄第４行
「【課題を解決するための手段】
　クレーム対応図である図１にしたがって本発明を説明すると、本発明は、移動体１００上のワークＷに対し切り込み方向に移動する加工具１１０と、移動体１００上に設置され、加工具１１０に対し光を照射することにより基準点１２０ａから加工具１１０の刃先までの距離ｘを計測する非接触の計測手段１２０と、非接触の計測手段１２０に計測された距離ｘが最小になるように移動体１００を移動制御する制御手段１３０とを備えてなるものである。」
ク　公報第２頁右欄第１６〜２３行
「同図において、研削盤１０は、Ｙ軸テーブル１１およびＹ軸テーブル１１をＹ軸方向に移動するサーボモータ１２と、Ｙ軸テーブル１１上に設置されたＸ軸テーブル１３およびＸ軸テーブル１３をＸ軸方向に移動するサーボモータ１４と、砥石車１５を軸承する砥石台１６および砥石台１６をＺ軸方向に移動するサーボモータ１７を備える。そして、Ｘ軸テーブル１３上にはワーク取付治具１８を介してワーク１９が載置されている。」
（３）甲第３号証
ケ　公報第２頁左欄第２２〜２６行
「【産業上の利用分野】
　この発明は、ＮＣ旋盤等の数値情報で制御されるＮＣ工作機械に適用される切削工具刃先検出装置に関し、特に、バイト、ドリル、リーマ等の切削工具の刃先形状確認と刃先位置検出を行うＮＣ工作機械における切削工具刃先検出装置に関する。」
コ　公報第５頁左欄第３６〜４２行
「【００２５】
　ＣＣＤカメラ１の拡大率は、その分解能をＮＣ工作機械の分解能と同程度にするので、その正確度は高められる。また、バイトＴの刃先にＲがある場合、もっとも、ほとんどの場合、刃先には大なり小なりＲが形成されているが、ＣＣＤカメラを用いると、そのＲの値や、仮想刃先位置（Ｒ＝０）を正確に算出することができる。」
（４）甲第４号証
サ　公報第２頁右欄第４〜６行
「【産業上の利用分野】
　本発明は、被検査物の寸法を検査する寸法検査方法および寸法検査装置に関するものである。」
シ　公報第３頁左欄第３〜８行
「【０００９】
　ハンドラ２は、被検査物１をつかむものである。このハンドラ２の一部にゲージ３となる所定寸法の部分が設けられている。ゲージ３は、被検査物１の寸法を測定する際の基準となる寸法を持ったゲージであって、ここでは、ハンドラ２の一部を所定寸法に予め加工したものである。」
ス　公報第３頁左欄第９〜１６行
「【００１０】
　カメラ４は、被検査物１およびゲージ３を一緒に撮影して画像を生成するものである。検査手段５は、カメラ４からの画像中のケージ３の画素数をもとに被検査物１の画像数から寸法を算出して規定内のときに合格、規定外のときに不合格と判定したり、上限値および下限値のゲージ３の画素数内に被検査物１の画素数があったときに合格、無かったときに不合格と判定したりなどするものである。」
　
５ 対比・判断
（１）本件発明１について
　本件発明１と、甲第１号証記載の発明とを対比すると、後者の「工作物Ｗ」は前者の「素材」に相当し、同様にして、「バイトＴ」は「工具」に、「ＣＣＤカメラ３」は「イメージセンサ」に、「第一メモリ１１」は「画像メモリ」に、「ＮＣ工作機械の座標軸」は「加工基準点」にそれぞれ相当することは明らかであり、また、後者の「経時変位補正装置」は、加工基準点および刃先間の相対距離を演算している点で、前者の「刃先位置計測装置」に相当しており、後者の「基準刃先位置」は、加工基準点に対して相対位置が決められた基準点である限りにおいて、前者の「計測基準面」と共通している。
　してみると、両者の一致点及び相違点は、以下のとおりである。
＜一致点＞
　主軸の軸線上に設けられて数値制御の基準となる加工基準点と、前記軸線を含む平面内で移動し、前記主軸に保持される素材を加工する工具の刃先との間で、加工基準点と刃先との相対位置を計測する刃先位置計測装置において、
　前記加工基準点に対して相対位置が決められた基準点と、基準点および前記刃先の輪郭を捕らえるイメージセンサと、捕らえられた輪郭を画像情報として記憶する画像メモリと、前記画像情報に基づいて、基準点から刃先の相対位置を演算し、加工基準点および刃先間の相対距離を演算する手段とを備える刃先位置計測装置。
＜相違点１＞
　加工基準点に対して相対位置が決められた基準点が、本件発明１では、「主軸に保持された基準ピース、素材、主軸に設けられて素材を挟持するチャックおよび主軸のいずれかによって画成される計測基準面」であるのに対し、甲第１号証記載の発明では、ＮＣ工作機械の座標軸上の基準刃先位置である点。
＜相違点２＞
　画像メモリが、本件発明１では、「捕らえられた輪郭を格子状に細分化して、細分化された格子ごとに電気的な画像情報として記憶する」のに対し、甲第１号証記載の発明では、どのように画像情報として記憶するのか不明である点。
＜相違点３＞
　基準点から刃先の相対位置を演算するのに、本件発明１では、「計測基準面の既知の寸法を利用して、前記画像処理における格子当たりの距離を算出して計測基準面から刃先の相対位置を演算」しているのに対し、甲第１号証記載の発明では、基準点から刃先の相対位置をどのように演算するのか不明である点。
＜相違点４＞
　加工基準点および刃先間の相対距離を演算する手段が、本件発明１では、「加工基準点に対して相対位置が決められた計測基準面」と、「計測基準面および刃先の輪郭を捕らえるイメージセンサ」とにより、加工基準点および刃先間の相対距離を演算する相対距離演算回路であるのに対し、甲第１号証記載の発明では、刃先の輪郭を捕らえるイメージセンサと、ＮＣ工作機械の座標軸上の基準刃先位置、およびＮＣ工作機械の座標軸の補正値とにより、加工基準点および刃先間の相対距離を演算するものである点。
　上記相違点１について、以下検討する。
＜相違点１について＞
　上記相違点１に係る構成、すなわち「主軸に保持された基準ピース、素材、主軸に設けられて素材を挟持するチャックおよび主軸」のいずれかによって画成される「計測基準面」は、いずれの甲各号証にも記載されていない。
　そして、本件発明１は、上記相違点１に係る構成により、本件特許明細書段落【００２０】記載の「したがって、加工基準点２４から基準ピース２５の基準面３１までの距離が予め分かっていれば、加工基準点２４に対する工具１１の刃先１１ａの相対位置を簡単に割り出すことができる。しかも、刃先１１ａの相対位置を非接触で特定するので、従来の刃先位置計測装置に比べ、熱による影響やその他の外部影響をできる限り排除することができる。」といういずれの甲各号証にも記載のない、格別な作用効果を奏するものと認められる。
　したがって、本件発明１は、他の相違点について検討するまでもなく、上記甲第１〜４号証記載の発明及び事項に基いて当業者が容易に発明をすることができたものであるということができない。
（２）本件発明２〜６について
　本件発明２〜６は、本件発明１を更に限定したものであるから、上記本件発明１についての判断と同様の理由により、上記甲第１〜４号証記載の発明及び事項に基いて当業者が容易に発明をすることができたものであるということができない。
　
６　むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申立の理由及び証拠によっては、本件発明１〜６についての特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件発明１〜６についての特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１６年３月８日（２００４．３．８）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
刃先位置計測装置
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　主軸の軸線上に設けられて数値制御の基準となる加工基準点と、前記軸線を含む平面内で移動し、前記主軸に保持される素材を加工する工具の刃先との間で、加工基準点と刃先との相対位置を計測する刃先位置計測装置において、
　前記加工基準点に対して相対位置が決められ、既知の寸法を有する
とともに、前記主軸に保持された基準ピース、前記素材、前記主軸に設けられて素材を挟持するチャックおよび前記主軸のいずれかによって画成される
　【請求項２】　請求項１
に
　【請求項３】　請求項１
または２
　【請求項４】　請求項１〜
３
　【請求項５】　請求項１〜
４
　【請求項６】　請求項１〜
５
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　本発明は、ＮＣ（数値制御）旋盤等の工作機械に使用される計測装置に関し、特に、主軸の軸線上に設けられて数値制御の基準となる加工基準点と、前記軸線を含む平面内で移動し、前記主軸に保持される素材を加工する工具の刃先との間で、加工基準点と刃先との相対位置を計測する刃先位置計測装置に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　従来、この種の刃先位置計測装置では、主軸が設置される主軸台にＬ字型の旋回アームが軸支され、この旋回アームの先端にタッチセンサが取り付けられる。刃先位置計測装置の作動時には、主軸の軸線を含む平面内にタッチセンサを回動させ、工具の刃先がこのタッチセンサに接触するまで工具が軸移動される。工具が接触した時点での座標値と、予め測定されているタッチセンサの機械原点からの座標値とが比較され、それら座標値のずれが求められる。その結果を利用して主軸軸線上の加工基準点と工具刃先との相対距離が算出され、算出された相対距離によって数値制御時の工具位置補正量が得られる。
　【０００３】
　【発明が解決しようとする課題】
　前述した従来の刃先位置計測装置では、切削加工熱や機械周囲環境の温度変化に基づく主軸台や旋回アームの熱変位に起因して、予め記憶されたタッチセンサの機械原点からの座標値と熱変位後の実際の座標値との間にずれが生じ、その結果、計測された工具位置補正量に誤差が生じてしまうことがある。
　【０００４】
　本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、加工熱や環境の温度変化によっても計測誤差が生じなく、しかも、工具の刃先形状や摩耗量、加工物の寸法等をも計測することができる刃先位置計測装置を提供することを目的とする。
　【０００５】
　【課題を解決するための手段】
　上記目的を達成するために、第１発明によれば、主軸の軸線上に設けられて数値制御の基準となる加工基準点と、前記軸線を含む平面内で移動し、前記主軸に保持される素材を加工する工具の刃先との間で、加工基準点と刃先との相対位置を計測する刃先位置計測装置において、加工基準点に対して相対位置が決められ、既知の寸法を有する
とともに、前記主軸に保持された基準ピース、前記素材、前記主軸に設けられて素材を挟持するチャックおよび前記主軸のいずれかによって画成される
　【０００６】
　また、第
２
１
　【０００７】
　さらに、第
３
または第２
　【０００８】
　さらにまた、第
４
３
５
４
　【０００９】
　さらにまた、第
６
５
　【００１０】
　【発明の実施の形態】
　以下、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態を説明する。
　【００１１】
　図１は、本発明に係る刃先位置計測装置が適用されたＮＣ旋盤の構成を示す。このＮＣ旋盤は、旋盤加工を施したい素材を保持する主軸１０と、この主軸１０が保持する素材に接触して主軸１０の回転に応じて素材に加工を施す工具１１とを備える。主軸１０は、その軸線回りで回転すべく主軸台１２に支持される。主軸１０の先端には、素材を挟持するチャック１３が装着されている。
　【００１２】
　工具１１は、タレット刃物台１４に着脱自在に取り付けられ、主軸１０の軸線を含む平面内で移動する。すなわち、第１ボールネジ１５を回転させれば、主軸１０の軸線に対して近接／離隔する方向すなわちＺ軸方向に、サドル１６に対してタレット刃物台５を相対移動させることができる。第２ボールネジ１７を回転させれば、主軸１０の軸線に平行な方向すなわちＸ軸方向に、ベッド１８に対してサドル１６を相対移動させることができる。第１および第２ボールネジ１５、１７の回転は、第１および第２サーボモータ１９、２０によって駆動されることとなる。
　【００１３】
　数値制御装置２１は、第１および第２サーボモータ１９、２０に駆動電力を供給するパワー増幅器２２と、パワー増幅器２２の作動を管理して、第１および第２サーボモータ１９、２０をサーボ制御するサーボプロセッサ２３とを備える。したがって、数値制御装置２１は、第１および第２サーボモータ１９、２０の作動を制御することによって、主軸１０の軸線上に設けられて数値制御の基準となる加工基準点２４に対する工具１１の相対位置を決定する。加工基準点２４として、例えば、チャック１３によって挟持された素材の最後尾が位置する点が設定される。
　【００１４】
　数値制御装置２１には、加工基準点２４と工具１１の刃先との間でそれらの相対距離を計測する刃先位置計測装置が設けられる。この刃先位置計測装置は、加工基準点２４に対する相対位置が予め決められている計測基準面を持つ基準ピース２５と、計測基準面および刃先１１の輪郭を画像として捕らえるイメージセンサとしての例えばＣＣＤ（電荷結合素子）が組み込まれたカメラ２６と、数値制御装置２１内に設けられて加工基準点２４と工具１１の刃先との相対距離を算出し、算出された相対距離をサーボプロセッサ２３に供給するメインプロセッサ２７とを備える。基準ピース２５は主軸１０のチャック１３に保持される。
　【００１５】
　メインプロセッサ２７には、ＣＣＤで捕らえられた輪郭を電気的な画像情報として画像メモリ２８に記憶させる画像情報記憶回路２９と、記憶された画像情報に基づいて加工基準点２４と工具１１の刃先との相対距離を演算する相対距離演算回路としての相対位置演算回路３０とが設けられる。画像情報記憶回路２９は、ＣＣＤの画像を格子状に細分化して、細分化された格子ごとにデータを画像メモリ２８に記憶する。この細分化にあたっては、１個のＣＣＤドットを格子に対応させてもよく、複数個のドットで格子を構成してもよい。
　【００１６】
　次に本実施形態の作用を説明する。まず、素材の加工にあたっては、加工基準点２４と工具１１の刃先との相対位置が刃先位置計測装置によって計測される。相対位置が計測されると、工具１１の移動平面内で、加工基準点２４を基準として所望の加工に必要とされる工具１１のＸ軸方向およびＺ軸方向の移動量が算出される。実際の素材の加工にあたっては、第１および第２サーボモータ１９、２０の作動を通じて、算出された移動量に従って工具１１が移動させられる。その結果、精度の高い加工完成品を得ることができる。
　【００１７】
　図２に示すフローチャートを参照して刃先位置計測装置の作動を説明する。第１ステップＳ１で、主軸１０のチャック１３に基準ピース２５を挟持させる。基準ピース２５は、例えば先端にフランジを有する円筒状に形成される。しかも、その円筒の中心線（回転軸）は主軸１０の軸線と重なり合っている（図１参照）。第２ステップＳ２では、図３に示すように、基準ピース２５の計測基準面３１を含んでいる画像３２に工具１１の刃先１１ａを進入させる。刃先１１ａの進入は、第１および第２サーボモータ１９、２０の駆動を通じた工具１１の移動によって達成される。第３ステップＳ３では、ＣＣＤの働きを通じて画像３２を画像メモリ２８に取り込む。このとき、ＣＣＤは、画像３２の色や明暗を通じて計測基準面３１の輪郭および刃先１１ａの輪郭を特定することができる画像情報を作成する。画像３２は、画像情報記憶回路２９によって、複数個の格子に細分化された後、格子ごとに画像メモリ２８に記憶される。連続する複数の格子によって輪郭線は画成される。
　【００１８】
　相対位置演算回路３０は、第４ステップＳ４で、基準ピース２５の既知の寸法に基づいて、画像３２上での１格子が表す距離を算出する。例えば、フランジのの軸方向長さＢやフランジの直径Ｄ１、円筒の直径Ｄ２、フランジの段差の高さＡの寸法が分かっていれば、容易に格子当たりの距離を知ることができる。この場合、画像を工具１１の移動平面に直交する方向から撮像すれば、相対位置演算回路３０での計算が単純化される。
　【００１９】
　続いて、第５ステップＳ５で、相対位置演算回路３０は、求められた格子当たりの距離に基づいて、基準ピース２５と工具１１の刃先１１ａとの相対位置ｄＸおよびｄＺを演算する。したがって、加工基準点２４から基準ピース２５の基準面３１までの距離が予め分かっていれば、加工基準点２４に対する工具１１の刃先１１ａの相対位置を簡単に割り出すことができる。しかも、刃先１１ａの相対位置を非接触で特定するので、従来の刃先位置計測装置に比べ、熱による影響やその他の外部影響をできる限り排除することができる。この刃先位置の計測は、加工に先立って行うだけでなく、加工が一区切り終了した段階で随時行うことができる。
　【００２０】
　なお、場合により、チャック１３に把持された基準ピース２５が把持姿勢不良によって振れ回りをすることが考えられるが、その場合には、主軸１０回転により基準ピース２５を回転させ、その振れ幅を画像情報にて演算することによって主軸１０の軸線を求めることができる。
　【００２１】
　また、この実施形態では、基準ピース２５を用いて計測基準面３１を画成したが、その他、主軸１０に保持される加工素材の一部に計測基準面を設けたり、主軸１０自体の一部に計測基準面を設けたり、主軸１０先端に取り付けられるチャック１３の一部に計測基準面を設けたりすることもできる（図４参照）。
　【００２２】
　さらに、前述の実施形態に係る刃先位置計測装置に、画像メモリ２８に記憶された画像情報を用いて刃先の形状を検出する刃先形状演算回路（図示せず）を付加することもできる。この刃先形状演算回路での計算処理は、前述の相対位置演算回路３０に負担させてもよい。すなわち、刃先形状演算回路は、画像３２上で表現される工具１１の輪郭を得ることによって刃先１１ａの形状を知ることができる。この刃先１１ａの形状を知ることによって、工具１１の種類を識別したり、工具１１の破損を知ったりすることができる。
　【００２３】
　さらにまた、前述の実施形態に係る刃先位置計測装置に、画像メモリ２８に記憶された画像情報を用いて刃先１１ａの摩耗量を算出する摩耗量演算回路（図示せず）を付加することもできる。この刃先形状演算回路での計算処理は、前述の相対位置演算回路３０に負担させてもよい。すなわち、摩耗量演算回路は、画像３２上で表現される加工前および加工後の工具１１の輪郭を比較することによって、形状の変化から刃先１１ａの摩耗量を検出することができる。加工前の輪郭は画像情報として画像メモリ２８に記憶される。この場合、前述した１格子当たりの距離に基づいて正確な摩耗量を知ることができるだけでなく、形状変化による摩耗状況、摩耗の領域別分布等を知ることもできよう。
　【００２４】
　さらにまた、前述の実施形態に係る刃先位置計測装置に、画像メモリ２８に記憶された画像情報を用いて素材の寸法を算出する寸法演算回路（図示せず）を付加することもできる。この刃先形状演算回路での計算処理は、前述の相対位置演算回路３０に負担させてもよい。
　【００２５】
　この素材寸法の検出には、前述した加工基準点２４および刃先間の相対距離が利用される。図５に示すように、再度、工具１１の刃先１１ａを画像３２内に進入させ、刃先１１ａと素材３５との相対位置ｄＸおよびｄＺを前述と同様の方法によって求める。前述のように、刃先１１ａと加工基準点２４との相対位置は既知であるため、素材３５の中心からの素材３５の寸法Ｄｗが求められる。
　【００２６】
　さらにまた、前述の実施形態では、イメージセンサとしてのＣＣＤに、高い分解能で狭視野な画像３２を送り込む高倍率な精密光学系が組み込まれたカメラ２６が用いられている。この場合、作業者が工具１１の刃先１１ａをカメラ２６の画像３２内に進入させることが困難な場合が考えられる。したがって、図６に示すように、精密光学系カメラ２６ａに並列に、広視野な画像３７を送り込む低倍率な広角光学系を用いた位置決め用カメラ３６を設けることができる。この位置決め用カメラ３６を用いれば、刃先１１ａを簡単に画像３２内に誘導することができるだけでなく、工具１１の移動を自動制御することも可能である。図６に示すように２つのカメラ２６ａ、３６を用いる他、１つカメラ２６で２つの光学系を切り替えるようにしてもよい。
　【００２７】
　さらにまた、前述の実施形態に係る刃先位置計測装置に、画像メモリ２８に記憶された画像情報を用いてＮＣ旋盤の異常を検出する異常検出回路（図示せず）を付加することもできる。すなわち、異常検出回路の採用によって、前述した広い視野の位置決め用カメラ３６からの画像情報を用いて、チャック把持時の姿勢不良による素材の振れ回りや、素材や工具等への切粉の絡み付き、切削液の吐出不良等、視覚的に判別できる異常を画像情報から検出することができる。
　【００２８】
　【発明の効果】
　以上のように第１発明によれば、熱やその他の環境の温度変化等に対して影響を受けない正確な相対位置を計測することができ、る刃先位置計測装置を提供することができる。
　【００２９】
　
特に
　【００３０】
　さらに、第
２
　【００３１】
　さらにまた、第
３
　【００３２】
　さらにまた、第
４
　【００３３】
　さらにまた、第
５
　【００３４】
　さらにまた、第
６
【図面の簡単な説明】
　【図１】　本発明に係る刃先位置計測装置が適用されたＮＣ旋盤の概略構成図である。
　【図２】　刃先および加工基準点間の相対距離を測定する手順を示すフローチャートである。
　【図３】　相対位置に関する画像情報を説明する画像の拡大図である。
　【図４】　基準ピースの代わりにチャックの一部を用いた刃先位置計測装置を示す図である。
　【図５】　素材寸法に関する画像情報を説明する画像の拡大図である。
　【図６】　位置決め用カメラ追加された刃先位置計測装置を示す図である。
　【符号の説明】
　１０　主軸、１１　工具、１１ａ　刃先、１３　チャック、２４　加工基準点、２５　基準ピース、２６　イメージセンサおよび精密光学系が組み込まれたカメラ、２８　画像メモリ、３０　相対距離演算回路としての相対位置演算回路、３２　画像、３５　素材、３６　広角光学系が組み込まれたカメラ。