(57)【要約】【課題】ポンチの先端部の中心軸と本体の中心軸との距離（同芯度）を高精度に計測することが可能なポンチ形状の計測方法を提供すること。【解決手段】ポンチ６は、円柱状の本体６１、先端部６３と、テーパ部６２とを有する（ｃ）。先端部６３の中心軸６３ａは、本体６１の中心軸６１ａから距離Δｄだけ離れ、かつ中心軸６１ａに平行である。このポンチ６の画像を中心軸６３ａと直交する方向から撮像し、本体６１とテーパ部６２との接続部のうち、先端部６３から最も近い点６０ａと最も遠い点６０ｂとの間の、中心軸６１ａに平行な座標軸に沿った距離ΔＸを計測する。そして、頂角θと、距離ΔＸの計測結果と、式Δｄ＝ΔＸ×１／２×ｔａｎ（θ／２）とから距離Δｄを算出する。【選択図】図５
2008045895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の本体と、
中心軸が前記本体の中心軸から距離Δｄだけ離れかつ前記本体の中心軸に平行であり、直径が前記本体より小さな円柱状の先端部と、
前記本体と前記先端部とをつなぐテーパ部であって、回転軸が前記先端部の中心軸であり頂角がθである円錐の一部の形状を有するテーパ部と、
を有するポンチにおいて前記距離Δｄを計測するポンチ形状の計測方法であって、
前記本体と前記テーパ部との接続部のうち、前記先端部から最も近い点と最も遠い点との間の、前記本体の中心軸に沿った距離ΔＸを計測するステップと、
前記頂角θ、前記距離ΔＸの計測結果と、式Δｄ＝ΔＸ×１／２×ｔａｎ（θ／２）とにより前記距離Δｄを算出するステップと、
を有することを特徴とするポンチ形状の計測方法。
【請求項２】
円柱状の本体と、
中心軸が前記本体の中心軸から距離Δｄだけ離れかつ前記本体の中心軸に平行であり、直径が前記本体より小さな円柱状の先端部と、
前記本体と前記先端部とをつなぐテーパ部であって、回転軸が前記先端部の中心軸であり頂角がθである円錐の一部の形状を有するテーパ部と、
を有するポンチにおける前記距離Δｄを、クランプ機構、撮像装置、計測部、算出部を備えた計測装置によって計測するポンチ形状の計測方法であって、
前記クランプ機構が前記ポンチを把持するステップＡと、
前記撮像装置が前記本体の中心軸と直交する方向から前記ポンチの画像を撮像するステップＢと、
前記計測部が、前記画像から、前記本体と前記テーパ部との接続部のうち、前記先端部から最も近い点と最も遠い点との間の、前記本体の中心軸に沿った距離ΔＸを計測するステップＣと、
前記算出部が、前記頂角θと、前記距離ΔＸの計測結果と、式Δｄ＝ΔＸ×１／２×ｔａｎ（θ／２）と、に基づいて前記距離Δｄを算出するステップＤと、
を有することを特徴とするポンチ形状の計測方法。
【請求項３】
請求項２に記載のポンチ形状の計測方法であって、
前記ステップＣの後に、前記クランプ機構が前記ポンチを回転させるステップＥを有し、
前記ステップＣにおける前記距離ΔＸの計測値が最大となるまで前記ステップＥ、前記ステップＢ、前記ステップＣを繰り返し、
前記距離ΔＸの計測値が最大となる状態で前記ステップＤを行うことを特徴とするポンチ形状の計測方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のポンチ形状の計測方法であって、
前記頂角θは、０＜θ≦２×ｔａｎ-1（１／５）を満たすことを特徴とするポンチ形状の計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンチ形状の計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタ等に用いられる液体噴射ヘッドのノズルプレートに、ポンチ（パンチ）を用いてノズル開口を形成する技術が知られている（特許文献１参照）。ここで用いられるポンチは、先端側に配置されたストレート部（本明細書では「先端部」とも呼ぶ）と、このストレート部に連続して形成されたテーパ部とを備えている。
【０００３】
このようなポンチは、ノズル開口の形成位置の精度を確保するため、円柱状の本体の中心軸と、同じく円柱状の先端部の中心軸とが一致していることが好ましい。よって、これらの中心軸が所定の値以上にずれているポンチは、検査工程において選別し、使用しないことが好ましい。ここで、上記検査工程は、ポンチを回転させながら、本体の中心軸に対する、先端部の中心軸のぶれ幅を計測することによって行われる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０６３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ポンチの直径が極めて細い場合には上記ぶれ幅はサブミクロンオーダーともなり、高精度の計測が困難であるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の奏する効果の一つにより、ポンチの先端部の中心軸と本体の中心軸との距離（同芯度）を高精度に計測することが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のポンチ形状の計測方法は、円柱状の本体と、中心軸が前記本体の中心軸から距離Δｄだけ離れかつ前記本体の中心軸に平行であり、直径が前記本体より小さな円柱状の先端部と、前記本体と前記先端部とをつなぐテーパ部であって、回転軸が前記先端部の中心軸であり頂角がθである円錐の一部の形状を有するテーパ部と、を有するポンチにおいて前記距離Δｄを計測するポンチ形状の計測方法であって、前記本体と前記テーパ部との接続部のうち、前記先端部から最も近い点と最も遠い点との間の、前記本体の中心軸に沿った距離ΔＸを計測するステップと、前記頂角θ、前記距離ΔＸの計測結果と、式Δｄ＝ΔＸ×１／２×ｔａｎ（θ／２）とにより前記距離Δｄを算出するステップと、を有することを特徴とする。
【０００８】
このような方法によれば、距離ΔＸの計測結果から、Δｄ、すなわちポンチにおける本体と先端部との間の同芯度を算出することができる。ここで、距離ΔＸは距離Δｄより大きな値となることから、上記方法によれば、直接距離Δｄを計測する場合より高精度に距離Δｄを求めることができる。本発明において、距離ΔＸの計測に用いる「先端部から最も近い点」とは、上記接続部のうち、本体の中心軸に平行な座標軸上における先端部からの距離が最も短い点を指し、「先端部から最も遠い点」とは、上記接続部のうち、本体の中心軸に平行な座標軸上における先端部からの距離が最も長い点を指す。上記計測方法においては、距離Δｄを算出するステップの前に、前記頂角θを計測するステップをさらに有していてもよい。
【０００９】
本発明のポンチ形状の計測方法は、円柱状の本体と、中心軸が前記本体の中心軸から距離Δｄだけ離れかつ前記本体の中心軸に平行であり、直径が前記本体より小さな円柱状の先端部と、前記本体と前記先端部とをつなぐテーパ部であって、回転軸が前記先端部の中心軸であり頂角がθである円錐の一部の形状を有するテーパ部と、を有するポンチにおける前記距離Δｄを、クランプ機構、撮像装置、計測部、算出部を備えた計測装置によって計測するポンチ形状の計測方法であって、前記クランプ機構が前記ポンチを把持するステップＡと、前記撮像装置が前記本体の中心軸と直交する方向から前記ポンチの画像を撮像するステップＢと、前記計測部が、前記画像から、前記本体と前記テーパ部との接続部のうち、前記先端部から最も近い点と最も遠い点との間の、前記本体の中心軸に沿った距離ΔＸを計測するステップＣと、前記算出部が、前記頂角θと、前記距離ΔＸの計測結果と、式Δｄ＝ΔＸ×１／２×ｔａｎ（θ／２）と、に基づいて前記距離Δｄを算出するステップＤと、を有することを特徴とする。
【００１０】
このような方法によれば、距離ΔＸの計測結果から、Δｄ、すなわちポンチにおける本体と先端部との間の同芯度を算出することができる。ここで、距離ΔＸは距離Δｄより大きな値となることから、上記方法によれば、直接距離Δｄを計測する場合より高精度に距離Δｄを求めることができる。上記計測方法においては、前記ステップＢと前記ステップＤとの間に、前記計測部が、前記画像から前記頂角θを計測するステップをさらに有していてもよい。
【００１１】
上記ポンチ形状の計測方法においては、前記ステップＣの後に、前記クランプ機構が前記ポンチを回転させるステップＥを有し、前記ステップＣにおける前記距離ΔＸの計測値が最大となるまで前記ステップＥ、前記ステップＢ、前記ステップＣを繰り返し、前記距離ΔＸの計測値が最大となる状態で前記ステップＤを行うことが好ましい。
【００１２】
ポンチの本体の中心軸と直交する方向からポンチを撮像して得られた画像においては、距離ΔＸが最大となるときに、本体の中心軸と先端部の中心軸との間の距離が上記距離Δｄ（同芯度）に一致する。上記のような方法によれば、あらかじめポンチを上記のような状態におかなくとも、ステップＥ、ステップＢ、ステップＣを繰り返すことによって、距離Δｄを算出するのに最適な画像、すなわち距離ΔＸが最大となる画像を撮像することができる。そして、その後のステップＤによって距離Δｄ、すなわちポンチにおける本体と先端部との間の同芯度を算出することができる。
【００１３】
上記ポンチ形状の計測方法において、前記頂角θは、０＜θ≦２×ｔａｎ-1（１／５）を満たすことが好ましい。
【００１４】
頂角θが上記範囲にあると、式Δｄ＝ΔＸ×１／２×ｔａｎ（θ／２）より、ΔＸ／Δｄ≧１０となる。よって、距離Δｄを、これより一桁以上大きな距離ΔＸから算出することができることとなり、距離Δｄの計測制度を一桁以上向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。
【００１６】
（計測装置）
図１は、本発明の実施形態に係る計測装置１００の構成を示す概略図である。計測装置１００は、極細の丸棒状のポンチ６の外形寸法を光学的に計測する装置であり、ポンチ６をＸ軸に平行に把持するクランプ機構３０と、クランプ機構３０が上面に配設されたテーブル３１と、把持されたポンチ６の中心軸６１ａに直交するＺ軸方向からポンチ６を撮像する撮像装置３５とを備えている。
【００１７】
ここで、本実施形態で計測されるポンチ６について説明する。図１及び図３に示すように、ポンチ６は、基本的には細長い丸棒状の形状をしている。図５（ａ）は、ポンチ６の先端部分を拡大して示す側面図であり、図５（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ同一のポンチ６を図５（ａ）から所定の角度だけ回転させたときの側面図である。これらの図に示すように、ポンチ６は、円柱状の本体６１と、同じく円柱状の先端部６３と、本体６１と先端部６３とをつなぐテーパ部６２とを有するように先端部分が加工されている。
【００１８】
先端部６３の直径は、本体６１の直径より小さくなっている。本体６１の直径としては、例えば４００μｍ〜１５００μｍ程度とすることができる。先端部６３の直径は、ポンチ６によって開けられる孔の径に応じて設定し、例えば１０〜１００μｍ程度とする。本体６１及び先端部６３は「円柱状」であれば足り、厳密に「円柱」である必要はない。本発明における「円柱状」とは、円柱に含まれる曲面状の側面を有した形状をいい、上面や底面は必ずしも中心軸に垂直な平面でなくともよく、また平面ではなく例えば凹凸を有していてもよい。
【００１９】
ここで、本体６１の中心軸６１ａと先端部６３の中心軸６３ａとは互いに平行である。中心軸６１ａと中心軸６３ａとは、ポンチ６による穿孔位置精度を確保するために一致していることが好ましいが、本実施形態では、中心軸６１ａと中心軸６３ａとが距離Δｄだけ離れて（ずれて）いるものとし（図５（ｃ）参照）、当該距離Δｄを計測装置１００によって計測するものとする。上記距離Δｄは、同芯度とも呼ばれる。また、テーパ部６２は、中心軸６３ａを回転軸とし、頂角がθであるような円錐の一部の形状をもつ。テーパ部６２と本体６１との接続部がつくる面は、先端部６３の中心軸６３ａが本体６１の中心軸６１ａとずれていることに起因して、回転軸（中心軸６３ａ）と垂直とはならず、その形状は楕円をなす。本実施形態における頂角θは、約２０°である。
【００２０】
図１に戻り、撮像装置３５は、Ｚ軸に略平行な面を持つ支持台５１と、この面に設けられたステッピングモータ５２（図２参照）を介してＺ軸方向に平行移動可能に取り付けられたテーブル３２と、テーブル３２に固定された撮像手段としての２つのカメラユニット３６，３７とを備えている。テーブル３２には、カメラユニット３６，３７にそれぞれ対向して配置された２つの光源３３，３４が固定されている。
【００２１】
上記構成を、図２を用いて詳述する。図２は、撮像装置３５及びクランプ機構３０の一部を示す側面図である。この図の視点からは、カメラユニット３６及び光源３３が隠れて見えないため描かれていないが、これらの構成及び相対位置関係は、カメラユニット３７及び光源３４のそれと同様である。
【００２２】
カメラユニット３６，３７は、例えば、撮像素子としてのＣＣＤと、ポンチ６の計測箇所を拡大する対物レンズ３９とを用いて構成される。カメラユニット３６とカメラユニット３７とは、撮像時の倍率が異なるように構成されている。対物レンズ３９は、カメラユニット３７（３６）の先端部に配置されており、計測時にはポンチ６に対向する。ポンチ６を挟んで対物レンズ３９の反対側には、ポンチ６に光を照射する光源３４（３３）が配置されている。光源３３，３４には、例えば、高輝度が得られるハロゲンランプなどが用いられ、カメラユニット３６，３７の撮像倍率に応じてそれぞれ照明輝度が設定されている。
【００２３】
ここで、カメラユニット３６のＣＣＤとしては、例えば２３０万画素、画素ピッチ４．４μｍ、分解能０．１μｍのものを用いることができ、対物レンズ３９を含む光学系と組み合わせて、拡大倍率５０倍、撮像視野１００μｍ角、焦点深度１μｍに設定されている。また、カメラユニット３７のＣＣＤとしては、例えば４００万画素、画素ピッチ６μｍ、分解能０．６μｍのものを用いることができ、対物レンズ３９を含む光学系と組み合わせて、拡大倍率１０倍、撮像視野１．２ｍｍ角、焦点深度１７μｍに設定されている。
【００２４】
カメラユニット３６，３７の焦点調整は、撮像装置３５が備えるオートフォーカス機構３８によって行う。オートフォーカス機構３８は、図２に示すステッピングモータ５２を有している。そして、オートフォーカス機構３８は、このステッピングモータ５２を用いてテーブル３２をＺ軸方向に移動させ、ポンチ６と対物レンズ３９との距離を変化させることにより、カメラユニット３６，３７の焦点を調整する。ステッピングモータ５２に代えて、リニアモータ、エアシリンダ、マイクロメータ等を利用したモータを用いてもよい。また、オートフォーカス機構３８は、対物レンズ３９の位置を微調整するために、対物レンズ３９の近傍に、ステッピングモータとギヤを組み合わせたモータ、ボイスコイルモータとバネを組み合わせたモータ、ピエゾアクチュエータ等をさらに備えていてもよい。
【００２５】
図１に戻り、計測装置１００は、把持されたポンチ６の少なくとも一部が各カメラユニット３６，３７と各光源３３，３４との間の各光軸３３ａ，３４ａ上に位置するように、テーブル３１をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる駆動部（図示省略）を備えている。駆動部は、Ｘ軸モータとＹ軸モータとから構成される。Ｘ軸モータ及びＹ軸モータには、例えば、サーボモータやパルスモータが用いられる。
【００２６】
さらに、計測装置１００は、計測装置１００の各部を制御する制御装置４０を備えている。制御装置４０は、本発明の計測部及び算出部に対応するＣＰＵ４１と、ＥＰＲＯＭなどからなるメモリ４２と、画像処理部４３と、Ｘ軸モータ制御部４４と、Ｙ軸モータ制御部４５と、クランプ機構３０のモータ２９の制御を行うモータ制御部４６と、を備えている。制御装置４０は、例えばパーソナルコンピュータ等を活用して構成する。
【００２７】
次に、クランプ機構３０について、図３を用いて説明する。図３は、クランプ機構３０の構造を示す概略斜視図である。クランプ機構３０は、ポンチ６を把持する把持部１０と、把持されたポンチ６の姿勢を調整する姿勢調整部２０と、把持部１０と姿勢調整部２０とを一体として軸支する軸受け２７と、把持部１０と姿勢調整部２０とを一体として回転させる回転駆動部としてのモータ２９とを備えている。モータ２９には、例えば、サーボモータやパルスモータを用いることができる。
【００２８】
軸受け２７とモータ２９との間には、姿勢調整部２０の原点位置を検出する位置検出機構２８と、モータ２９の回転軸と姿勢調整部２０とを軸受け２７を介して連結するスリーブ状の連結部２９ａとが設けられている。上記の各構成は、支持プレート２５の表面にそれぞれ配設されている。
【００２９】
位置検出機構２８は、位置検出用のプレート（ドグ板）２８ａと、ドグ板２８ａの取り付け部２８ｂと、原点センサ２８ｃとから構成されている。軸受け２７により回転可能に軸支された姿勢調整部２０の一方の軸（不図示）に取り付け部２８ｂが固定されている。原点センサ２８ｃは、例えば、発光部（不図示）と受光部（不図示）とが対向配置されたフォトマイクロセンサを用い、取り付け部２８ｂに取り付けられたドグ板２８ａが上記発光部と上記受光部との間を横切るように支持プレート２５の表面に配設されている。上記発光部と上記受光部との間の光軸をドグ板２８ａが遮蔽することにより、原点位置が検出される。本実施形態では検出位置精度３０μｍのフォトマイクロセンサを用いた。回転角度に直すと０．１°の精度で原点を検出可能である。
【００３０】
把持部１０は、受け台アーム１１と、受け台アーム１１の一方の端部１１ａに取り付けられた受け台１と、Ｔ字形状の押さえ部アーム１２と、その端部１２ａに取り付けられた押さえ部５と、を備えている。受け台１は、ポンチ６を導くためのＶ字形状の溝を有している。これに対向する押さえ部５は、受け台１の上記溝に配置されたポンチ６に上から当接するよう、受け台１の溝に対応するような下に凸のＶ字形状をなしている。当該下に凸のＶ字形状は、先端部が平らに潰れており、この平らな部位がポンチ６に当接する。従って、ポンチ６は、受け台１の溝と、押さえ部５の平らな先端部とによって把持される。
【００３１】
ここで、押さえ部アーム１２は、図示しないばねによって、Ｔ字形状の支柱の根元を支点として、押さえ部５が受け台１に当接する方向に付勢されている。この弾性力を利用して、ポンチ６は、受け台１と押さえ部５とにより把持される。
【００３２】
姿勢調整部２０は、受け台アーム１１をガイドするアームガイド１６と、受け台アーム１１の他方の端部１１ｂを支持する位置調整部としての中空のブロック２１と、を備えている。また、アームガイド１６とブロック２１とが配設された回転テーブル１８と、軸受け２７に軸支されると共にブロック２１が取り付けられる回転プレート２４と、を備えている。
【００３３】
従って、モータ２９を駆動すれば、軸受け２７に軸支された回転プレート２４が回転する。回転プレート２４には、ブロック２１を介して回転テーブル１８が固定されているので、ブロック２１とアームガイド１６とに支持された受け台アーム１１が回転する。すなわち、ポンチ６を把持部１０に把持した状態でモータ２９の回転軸を中心として回転可能な構成となっている。
【００３４】
（計測方法）
次に、計測装置１００を用いた計測方法について説明する。図４は、計測装置１００を用いてポンチ６における距離Δｄ（同芯度）を計測する際の工程図である。以下、図４の工程図に沿って説明する。
【００３５】
ステップＳ１では、クランプ機構３０にポンチ６を取り付ける。まず、クランプ機構３０に、上記した機構により把持部１０においてポンチ６を把持させ、ポンチ６の中心軸６１ａとモータ２９の回転軸とが合致するように姿勢調整部２０を調整する。実際の調整方法としては、クランプ機構３０にポンチ６を把持させた上で回転させ、その状態を撮像装置３５により撮像して中心軸６１ａのぶれがないかチェックする作業を繰り返して行う。このステップＳ１は、本発明におけるステップＡに対応する。
【００３６】
なお、ポンチの取り付けに際しては、あらかじめ先端部６３の中心軸６３ａが本体６１の中心軸６１ａに対してどの方向にずれているのかを把握して取り付ける必要はない。
【００３７】
続くステップＳ２では、クランプ機構３０を所定位置へ移動させる。このステップは、制御装置４０を操作して計測装置１００を動作させることによって行われる。まず、ＣＰＵ４１は、メモリ４２に入力された測定プログラムに基づいてＸ軸モータ制御部４４とＹ軸モータ制御部４５とに制御信号を送る。Ｘ軸モータ制御部４４とＹ軸モータ制御部４５は、制御信号に基づいてＸ軸モータ、Ｙ軸モータを駆動して例えば光軸３３ａ上にポンチ６の測定箇所が位置するように、テーブル３１を移動させる。
【００３８】
ここで、Ｘ軸モータ制御部４４とＹ軸モータ制御部４５は、光軸３４ａ上にポンチ６の測定箇所が位置するように、テーブル３１を移動させてもよい。ポンチ６を光軸３３ａ上に位置させるか、光軸３４ａ上に位置させるかは、計測する部位の範囲によって決定される。すなわち、例えば極めて狭い範囲の微細な加工部位の形状を計測する場合は、５０倍の倍率をもつカメラユニット３６によって撮像を行うために光軸３３ａ上に位置させ、より広い範囲の形状を計測するような場合は、１０倍の倍率をもつカメラユニット３７によって撮像を行うために光軸３４ａ上に位置させる。
【００３９】
次に、ステップＳ３では、撮像装置３５により、ポンチ６の中心軸６１ａと直交する方向からポンチ６の画像を撮像する。このステップＳ３は、本発明におけるステップＢに対応する。このステップでは、まずオートフォーカス機構３８によりオートフォーカスが実行される。すなわち、ＣＰＵ４１が、オートフォーカス機構３８に制御信号を送り、光源３３によって照明されたポンチ６にカメラユニット３６の焦点が合うようにオートフォーカス機構３８を駆動する。より詳しくは、カメラユニット３６によって撮像された画像情報に基づいて画像処理部４３がポンチ６の外形を特定し、外形線が所定のシャープネスを得られるようにオートフォーカス機構３８に含まれるステッピングモータ５２を駆動して焦点合わせを行う。
【００４０】
焦点合わせの際には、対物レンズ３９の近傍に組み込まれたモータによって対物レンズ３９を同時に駆動してさらに微調整してもよい。なお、焦点が規格範囲以上にずれていてオートフォーカス機構３８が機能しない場合や、計測装置１００がオートフォーカス機構３８をもたない場合は、手動で焦点を合わせてもよい。
【００４１】
この状態で、撮像装置３５に含まれるカメラユニット３６によるポンチ６の撮像が行われる。本実施形態では、ポンチ６のうち、図５（ａ）に示すような先端部分を撮像する。今、この撮像機会においては、図５（ａ）のように、本体６１の中心軸６１ａと先端部６３の中心軸６３ａとが重なった状態の画像が撮像されたものとする。すなわち、ポンチ６が、撮像装置３５からは同芯ずれが認識されないような向きでクランプ機構３０に把持されていたものとする。これは、対物レンズ３９と本体６１の中心軸６１ａとを結ぶ線上に先端部６３の中心軸６３ａが位置するような場合である。
【００４２】
次に、ステップＳ４では、ステップＳ３で得られた画像をもとに、頂角θを計測する。このステップは次のように行われる。まず、画像処理部４３は、撮像された画像情報をビットマップデータに変換して計測部としてのＣＰＵ４１に送る。ＣＰＵ４１は、このビットマップデータからテーパ部６２の外形線を抽出し、その傾きから頂角θを演算する。こうして得られた頂角θのデータは、メモリ４２に格納される。なお、ポンチ６の加工過程や事前の検査工程などからあらかじめ頂角θが明らかとなっている場合には、このステップは省略することができる。
【００４３】
次に、ステップＳ５では、ステップＳ３で得られた画像をもとに、距離ΔＸを計測する。距離ΔＸは、本体６１とテーパ部６２との接続部のうち、先端部６３から最も近い点６０ａと最も遠い点６０ｂとの間の、本体６１の中心軸６１ａに平行な座標軸に沿った距離である。ここで、接続部とは、本体６１とテーパ部６２とを区画する、ポンチ６を一周する線状の部分である。本体６１と先端部６３との間に同芯ずれがある場合は、この接続部は楕円となる。このステップＳ５は、本発明におけるステップＣに対応する。
【００４４】
このステップは次のように行われる。まず、画像処理部４３は、撮像された画像情報をビットマップデータに変換して計測部としてのＣＰＵ４１に送る。ＣＰＵ４１は、画像処理部４３から送られたビットマップデータから上記最も近い点６０ａ及び最も遠い点６０ｂを抽出し、その位置情報から距離ΔＸを演算する。こうして得られた距離ΔＸのデータは、メモリ４２に格納される。今得られている図５（ａ）の画像においては、上記最も近い点６０ａは、上述した接続部と本体６１の中心軸６１ａとの交点である。また、上記最も遠い点６０ｂは、上述した接続部のうち、ポンチ６の外形線にかかる位置の点である。
【００４５】
次に、ステップＳ６では、ステップＳ５で得られた距離ΔＸが最大値であるか否かを判断し、最大値である場合にはステップＳ８へ進み、それ以外の場合にはステップＳ７へ進む。今、図５（ａ）の画像からはΔＸが最大値であるか否かを判断できないのでステップＳ７へ進む。
【００４６】
ステップＳ７では、ポンチ６を所定の角度だけ回転させる。このステップは、制御装置４０が、モータ制御部４６に制御信号を送り、ポンチ６を所定の角度だけ回転させるようにモータ２９を駆動することによって行われる。ポンチ６の回転角度は任意に決めることができ、例えば１０°とすることができる。このステップＳ７は、本発明におけるステップＥに対応する。
【００４７】
こうしてポンチ６を回転させ、撮像装置３５に対する姿勢を変えた後、再び撮像（ステップＳ３）、頂角θの計測（ステップＳ４）、距離ΔＸの計測（ステップＳ５）を行う。この撮像機会においては、図５（ｂ）のように、本体６１の中心軸６１ａと先端部６３の中心軸６３ａとがずれた状態の画像が撮像される。このように中心軸６１ａと中心軸６３ａとがずれるのは、図５（ａ）の状態からポンチ６を回転させていることによる。また、この回転の結果、図５（ｂ）における距離ΔＸは、図５（ａ）における距離ΔＸより大きくなる。
【００４８】
次に、再びステップＳ６においてステップＳ５で得られた距離ΔＸが最大値であるか否かを判断する。距離ΔＸが最大値でなければ、再びポンチ６の回転（ステップＳ７）、撮像（ステップＳ３）、頂角θの計測（ステップＳ４）、距離ΔＸの計測（ステップＳ５）という一連のステップを行う。
【００４９】
距離ΔＸが最大となる場合には、図５（ｃ）に示すような画像が撮像される。すなわち、本体６１とテーパ部６２との接続部がなす楕円と撮像方向とが平行となる場合であり、このときの接続部は、先端部６３から最も近い点６０ａと最も遠い点６０ｂとを結ぶ直線として観察される。そして、本体６１の中心軸６１ａから先端部６３の中心軸６３ａに向かう方向は、撮像方向に直交するので、このとき撮像された画像における中心軸６１ａと中心軸６３ａとのずれ量が、距離Δｄ、すなわち同芯度に相当する。
【００５０】
距離ΔＸが最大であるか否かの判断は、上記のように接続部が直線状となっているか否かで行うこともできるし、あるいは、距離ΔＸが最大となる位置をまたいでポンチ６を回転させ、距離ΔＸが増加から減少に転じる位置とすることもできる。
【００５１】
こうしてステップＳ６において距離ΔＸが最大である場合には、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、頂角θ及び距離ΔＸの計測結果を用いて距離Δｄを算出する。このステップが、本発明におけるステップＤに対応する。このステップは、ＣＰＵ４１が、メモリ４２に格納された頂角θ及び距離ΔＸのデータと、あらかじめプログラムされた式Δｄ＝ΔＸ×１／２×ｔａｎ（θ／２）と、によって距離Δｄを算出する。得られた距離Δｄのデータは、メモリ４２に格納される。
【００５２】
ここで、図６の模式図を用いて上記式を導く。この図において、図形ＦＣＡＥＧはポンチ６の外形に相当し、三角形ＡＣＥはテーパ部６２に相当する。線分ＦＣと線分ＧＥのいずれからも等距離な位置に中心軸６１ａがあり、線分ＦＣと中心軸６１ａとの距離、及び線分ＧＥと中心軸６１ａとの距離は、いずれもＲである。点Ａを通り、中心軸６１ａに平行な線分が中心軸６３ａであり、中心軸６１ａと中心軸６３ａとの距離はΔｄである。点Ｃと点Ｅの、中心軸６１ａに平行な座標軸に沿った相対距離はΔＸであり、点Ａと点Ｅの、中心軸６１ａに平行な座標軸に沿った相対距離をＴとする。∠ＣＡＢと∠ＥＡＤは、ともに等しくθ／２である。
【００５３】
この図において、直角三角形ＡＢＣに着目すると、式ｔａｎ（θ／２）＝（Ｒ−Δｄ）／（Ｔ−ΔＸ）が導かれる。また、直角三角形ＡＤＥに着目すると、式ｔａｎ（θ／２）＝（Ｒ＋Δｄ）／Ｔが導かれる。これらの式からＲ及びＴを消去することにより、上記式Δｄ＝ΔＸ×１／２×ｔａｎ（θ／２）が導かれる。このように、距離Δｄは、頂角θ及び距離ΔＸによって表すことができる。
【００５４】
本実施形態では、頂角θは２０°である。今、ステップＳ５における距離ΔＸの計測結果が１０μｍであったとすると、距離Δｄは０．８８μｍと求まる。このように、本実施形態の計測方法によれば、より大きな値の距離ΔＸの計測データから距離Δｄを求めることができるため、距離Δｄ、すなわち同芯度を高精度に計測することができる。
【００５５】
以上のステップを経て、ポンチ６の形状の計測が終了する。
【００５６】
ところで、本実施形態の計測方法によれば、頂角θが０＜θ≦２×ｔａｎ-1（１／５）を満たす場合に特に高精度の計測を行うことができる。頂角θが上記範囲にあると、式Δｄ＝ΔＸ×１／２×ｔａｎ（θ／２）から、ΔＸ／Δｄ≧１０となる。すなわち、距離Δｄを、これより一桁以上大きな距離ΔＸから算出することができることとなり、距離Δｄの計測制度を一桁以上向上させることができる。頂角θの上記範囲は、０°より大きく、約２２°以下であるような角度範囲に相当する。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。例えば上記実施形態以外の変形例は、以下の通りである。
【００５８】
（変形例１）
上記実施形態では、距離ΔＸの最大値が確定した後に距離Δｄの算出を行ったが、ポンチ６を回転させて距離ΔＸを計測するたびに距離Δｄを算出してもよい。すなわち、ステップＳ５とステップＳ６との間にステップＳ８を行ってもよい。そうすると、各々の距離ΔＸに対応して距離Δｄが算出されるが、この場合、最大の距離ΔＸに対応する距離Δｄが本体６１と先端部６３との間の同芯度を表す値となる。
【００５９】
（変形例２）
上記実施形態において示した頂角θやポンチ６の直径等は適宜変更することができる。例えば、ポンチ６の直径は４００μｍより細くてもよいし、数ｍｍないし数ｃｍ程度の太いポンチに対して適用することもできる。また、頂角θは、距離ΔＸが距離Δｄより大きくなる範囲であれば、どのような角度であってもよい。
【００６０】
（変形例３）
上記実施形態は、ＣＰＵ４１が本発明における計測部と算出部を兼ねる構成であるが、これに限定する趣旨ではなく、計測部、算出部に対応する別々の構成要素を備える構成であってもよい。
【００６１】
（変形例４）
上記実施形態の計測装置１００において、クランプ機構３０、テーブル３１、撮像装置３５などの各部の配置は、これに限定されない。例えば、図１において、ポンチ６の中心軸６１ａとＺ軸方向とが合致するようにクランプ機構３０をテーブル３１に配置して、ポンチ６の中心軸６１ａに対して垂直な方向に光軸３３ａが来るように、カメラユニット３６と光源３３とを対向配置してもよい。これによれば、ポンチ６をＺ軸方向から受け台１の溝に挿入することとなり、比較的に作業がし易い。
【００６２】
（変形例５）
クランプ機構３０の構成は、上記実施形態のようにＶ字形状の溝を有する受け台１を備えたものに限定されず、ポンチ６を把持可能なものであればどのような構成であってもよい。例えば、ポンチ６を３方向から支持する挟持部と、当該挟持部を締め付けてポンチ６を固定する締め付け部とを有するチャックや、万力のように２方向からポンチ６を支持する構成のものを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態に係る計測装置の構成を示す概略図。
【図２】撮像装置及びクランプ機構の一部を示す側面図。
【図３】クランプ機構の構造を示す概略斜視図。
【図４】計測装置を用いてポンチにおける距離Δｄ（同芯度）を計測する際の工程図。
【図５】（ａ）から（ｃ）は、ポンチを異なる角度に回転させた場合のポンチの先端部分を示す側面図。
【図６】本発明の式を導くための模式図。
【符号の説明】
【００６４】
６…ポンチ、１０…把持部、２０…姿勢調整部、２９…モータ、３０…クランプ機構、３３，３４…光源、３５…撮像装置、３６，３７…カメラユニット、３８…オートフォーカス機構、４０…制御装置、４１…計測部及び算出部としてのＣＰＵ、６１…本体、６１ａ…本体の中心軸、６２…テーパ部、６３…先端部、６３ａ…先端部の中心軸、１００…計測装置。
【図１】
2008045895.tif 000003
【図２】
2008045895.tif 000004
【図３】
2008045895.tif 000005
【図４】
2008045895.tif 000006
【図５】
2008045895.tif 000007
【図６】
2008045895.tif 000008