(57)【要約】【課題】工作機械や測定機械の主軸に装着された工具や工具ホルダの回転方向の位置決めを、通常の工具測定手段を用いて、自動的に精度良く行う。【解決手段】工作機械１の主軸に工具ホルダを介してヘールバイトを装着し、工具ホルダは円柱形状部の一部を削り落した平取り部で成る基準面を有する。回転位置決め制御手段１３は、工具測定手段を用いて測定した主軸中心から工具ホルダの円柱面及び基準面までの複数箇所の半径の値の変化から、円柱面と基準面との境界点の回転位置を推定し、推定した回転位置を基にして工具ホルダの基準面を所望の方向に向ける概略位置決めを行う。その後基準面の２位置の位置測定を行って基準面の精密な回転位置決めを行う。【選択図】図１
2008087080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具又は工具ホルダを装着する主軸に対して相対移動する部位に設けられ、前記主軸に装着された工具又は工具ホルダの形状を測定する測定手段を具備し、前記工具又は工具ホルダに予め形成された基準面が所望の方向を向くように前記工具又は工具ホルダを回転方向に位置決めする工具の位置決め方法において、
前記測定手段で前記主軸の中心から前記主軸に装着された前記工具又は工具ホルダの前記基準面を含む部位の外周面及び基準面までの複数箇所の半径方向の寸法を測定し、
測定結果に基づいて前記工具又は工具ホルダの外周面と基準面との境界点の回転方向位置を推定し、
推定した境界点の回転方向位置から予め定めた回転角度だけ、前記主軸を回転駆動して、前記相対移動する部位を前記主軸の軸線と平行なＺ軸を中心に回転駆動して、又はＸ、Ｙ、Ｚ軸座標系をＺ軸まわりに回転して、前記工具又は工具ホルダを概略回転方向に位置決めし、
概略回転方向に位置決めした前記工具又は工具ホルダの基準面の複数箇所の座標値を前記測定手段で測定し、
その測定結果に基づいて前記工具又は工具ホルダの基準面が所望の方向を向くように、前記主軸を回転駆動して、前記相対移動する部位を前記主軸の軸線と平行なＺ軸を中心に回転駆動して、又はＸ、Ｙ、Ｚ軸座標系をＺ軸まわりに回転して、前記工具又は工具ホルダを回転方向に位置決めすることを特徴とした工具の位置決め方法。
【請求項２】
工具又は工具ホルダを装着する主軸に対して相対移動する部位に設けられ、前記主軸に装着された工具又は工具ホルダの形状を測定する測定手段を具備し、前記工具又は工具ホルダに予め形成された基準面が所望の方向を向くように前記工具又は工具ホルダを回転方向に位置決めする工具の位置決め方法において、
前記測定手段で前記主軸に装着された前記工具又は工具ホルダを撮影して画像データを入手し、
前記画像データから前記工具又は工具ホルダの前記基準面を含む断面形状の輪郭データを求め、
前記断面形状の輪郭データから前記基準面の箇所を特定し、
特定した基準面の形状データから前記基準面が所望の方向を向くための回転角度を演算し、
演算した回転角度だけ、前記主軸を回転駆動して、前記相対移動する部位を前記主軸の軸線と平行なＺ軸を中心に回転駆動して、又はＸ、Ｙ、Ｚ軸座標系をＺ軸まわりに回転して、前記工具又は工具ホルダを回転方向に位置決めすることを特徴とした工具の位置決め方法。
【請求項３】
主軸に装着した工具又は工具ホルダに予め形成した基準面が所望の方向を向くように前記工具又は工具ホルダを回転方向に位置決めする工具の位置決め装置において、
前記主軸に対して相対移動する部位に設けられた検出器及び相対移動する各送り軸の位置読取り器によって、前記主軸に装着された工具又は工具ホルダの形状を測定する測定手段と、
前記測定手段により前記主軸の中心から前記主軸に装着された工具又は工具ホルダの前記基準面を含む部位の外周面及び基準面までの複数箇所の半径方向の寸法を測定し、その測定結果に基づいて前記工具又は工具ホルダの外周面と基準面との境界点の回転方向位置を推定し、推定した境界点の回転方向位置から予め定められた回転角度だけ、前記主軸を回転駆動して、前記相対移動する部位を前記主軸の軸線と平行なＺ軸を中心に回転駆動して、又はＸ、Ｙ、Ｚ軸座標系をＺ軸まわりに回転して、前記工具又は工具ホルダを概略回転方向に位置決めし、概略回転方向に位置決めした前記工具又は工具ホルダの基準面の複数箇所の座標値を前記測定手段によって測定し、その測定結果に基づいて前記工具又は工具ホルダの基準面が所望の方向を向くように、前記主軸を回転駆動して、前記相対移動する部位を前記主軸の軸線と平行なＺ軸を中心に回転駆動して、又はＸ、Ｙ、Ｚ軸座標系をＺ軸まわりに回転して、前記工具又は工具ホルダを回転方向に位置決めする回転位置決め制御手段と、
を具備することを特徴とした工具の位置決め装置。
【請求項４】
主軸に装着した工具又は工具ホルダに予め形成した基準面が所望の方向を向くように前記工具又は工具ホルダを回転方向に位置決めする工具の位置決め装置において、
前記主軸に対して相対移動する部位に設けられ、前記主軸に装着された工具又は工具ホルダを撮影し、画像データを得る測定手段と、
前記測定手段で得た画像データから前記工具又は工具ホルダの前記基準面を含む断面形状の輪郭データを求め、前記輪郭データから前記基準面の箇所を特定し、特定した基準面の形状データから前記基準面が所望の方向を向くための回転角度を演算し、演算した回転角度だけ、前記主軸を回転駆動して、前記相対移動する部位を前記主軸の軸線と平行なＺ軸を中心に回転駆動して、又はＸ、Ｙ、Ｚ軸座標系をＺ軸まわりに回転して、前記工具又は工具ホルダを回転方向に位置決めする回転位置決め制御手段と、
を具備することを特徴とした工具の位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械や測定機械の主軸に装着された工具又は工具ホルダが所望の方向を向くようにワークに対して回転方向に位置決めする工具の位置決め方法及び装置に関する。いわゆる工具の通り出しの方法及び装置に関する。ここで工具とは工作機械でワークを加工する加工工具、及び工作機械や測定機械でワークの位置や寸法を測定する接触式又は非接触式のプローブ、測定ヘッド等の測定工具のことである。
【背景技術】
【０００２】
ヘールバイトや中ぐりバイトを工作機械の主軸に装着してワークにヘール加工や中ぐり加工を行う場合等は、加工工具をワークに対して回転方向に位置決めしてから加工を開始する必要がある。また、測定工具をキャリブレーションしたときと同じ方向に向けて測定したり、方向性のあるフィーラを用いたりする場合は、測定工具をワークに対して回転方向に位置決めしてから測定を開始する必要がある。このような加工や測定を行う場合、従来は、機械上でオペレータがマイクロインジケータ等の測定具を用いて、手作業で工具の回転方向位置決めを行うことがあった。自動工具交換装置付きの工作機械の場合は、主軸のオリエンテーション機能（主軸定位置割出し機能）によって割出した主軸の回転位置において、工具が丁度所望の回転位置に位置決めされるように、予め工具プリセッタによって工具を工具ホルダに手作業で調整して組付けていた。
【０００３】
一方、特許文献１に平取り部を有する雌ねじワークの位置決め方法が開示されている。前加工された雌ねじワークを前加工時と同じ位相位置に正確に位置決めし、高精度な仕上げ研削加工を行うために、雌ねじワークをねじ研削盤の主軸に固定し、雌ねじワークの外周側に形成された平取り部に外径測定用自動定寸装置の一対のフィーラを当接し、外径の変化から平取り部の両端のコーナの位置を検出する。この両コーナの中間位置に平取り部をセットすることにより、平取り部を例えば水平方向に沿って配置することができる。こうして、ねじ研削盤の研削用砥石と雌ねじワークとの位相合わせが行われるというものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２４６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の手作業による工具の回転方向位置決めは、時間がかかり、オペレータのスキルに依存するため高精度な回転方向位置決めが行えない場合があった。また、高速回転する工具ホルダには、アンバランスの原因となるドライブキーをなくしたタイプが出現しており、このタイプの場合は、いくら工具プリセッタによる組付けを正確に行っても、ドライブキーによる規制がないので、工具主軸への自動工具交換の度に工具主軸に対する工具ホルダの回転方向位置がずれるものである。従って、工具又は工具ホルダを工具主軸に装着後に、自動的に工具又は工具ホルダの回転方向位置決めが行われることが要求されている。
【０００６】
一方、特許文献１は、一対のフィーラを有する自動定寸装置を備えたねじ研削盤におけるワークの平取り部の回転方向位置決め方法については開示しているが、工具又は工具ホルダの回転方向位置決め方法については開示していない。また、工具又は工具ホルダの任意の箇所の位置や寸法を測定可能な接触式又は非接触式の汎用の工具測定手段を用いて、工具又は工具ホルダの回転方向位置決めを自動的に行う方法については開示していない。
そこで本発明の目的は、工作機械や測定機械の主軸に装着された工具や工具ホルダの回転方向位置決めを、通常の工具測定手段又は画像処理式の工具測定手段を用いて自動的に精度良く行える工具の位置決め方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の目的を達成するために、本発明によれば、工具又は工具ホルダを装着する主軸に対して相対移動する部位に設けられ、前記主軸に装着された工具又は工具ホルダの形状を測定する測定手段を具備し、前記工具又は工具ホルダに予め形成された基準面が所望の方向を向くように前記工具又は工具ホルダを回転方向に位置決めする工具の位置決め方法において、前記測定手段で前記主軸の中心から前記主軸に装着された前記工具又は工具ホルダの前記基準面を含む部位の外周面及び基準面までの複数箇所の半径方向の寸法を測定し、測定結果に基づいて前記工具又は工具ホルダの外周面と基準面との境界点の回転方向位置を推定し、推定した境界点の回転方向位置から予め定めた回転角度だけ、前記主軸を回転駆動して、前記相対移動する部位を前記主軸の軸線と平行なＺ軸を中心に回転駆動して、又はＸ、Ｙ、Ｚ軸座標系をＺ軸まわりに回転して、前記工具又は工具ホルダを概略回転方向に位置決めし、概略回転方向に位置決めした前記工具又は工具ホルダの基準面の複数箇所の座標値を前記測定手段で測定し、その測定結果に基づいて前記工具又は工具ホルダの基準面が所望の方向を向くように、前記主軸を回転駆動して、前記相対移動する部位を前記主軸の軸線と平行なＺ軸を中心に回転駆動して、又はＸ、Ｙ、Ｚ軸座標系をＺ軸まわりに回転して、前記工具又は工具ホルダを回転方向に位置決めする工具の位置決め方法が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、工具又は工具ホルダを装着する主軸に対して相対移動する部位に設けられ、前記主軸に装着された工具又は工具ホルダの形状を測定する測定手段を具備し、前記工具又は工具ホルダに予め形成された基準面が所望の方向を向くように前記工具又は工具ホルダを回転方向に位置決めする工具の位置決め方法において、前記測定手段で前記主軸に装着された前記工具又は工具ホルダを撮影して画像データを入手し、前記画像データから前記工具又は工具ホルダの前記基準面を含む断面形状の輪郭データを求め、前記断面形状の輪郭データから前記基準面の箇所を特定し、特定した基準面の形状データから前記基準面が所望の方向を向くための回転角度を演算し、演算した回転角度だけ、前記主軸を回転駆動して、前記相対移動する部位を前記主軸の軸線と平行なＺ軸を中心に回転駆動して、又はＸ、Ｙ、Ｚ軸座標系をＺ軸まわりに回転して、前記工具又は工具ホルダを回転方向に位置決めする工具の位置決め方法が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、主軸に装着した工具又は工具ホルダに予め形成した基準面が所望の方向を向くように前記工具又は工具ホルダを回転方向に位置決めする工具の位置決め装置において、前記主軸に対して相対移動する部位に設けられた検出器及び相対移動する各送り軸の位置読取り器によって、前記主軸に装着された工具又は工具ホルダの形状を測定する測定手段と、前記測定手段により前記主軸の中心から前記主軸に装着された工具又は工具ホルダの前記基準面を含む部位の外周面及び基準面までの複数箇所の半径方向の寸法を測定し、その測定結果に基づいて前記工具又は工具ホルダの外周面と基準面との境界点の回転方向位置を推定し、推定した境界点の回転方向位置から予め定められた回転角度だけ、前記主軸を回転駆動して、前記相対移動する部位を前記主軸の軸線と平行なＺ軸を中心に回転駆動して、又はＸ、Ｙ、Ｚ軸座標系をＺ軸まわりに回転して、前記工具又は工具ホルダを概略回転方向に位置決めし、概略回転方向に位置決めした前記工具又は工具ホルダの基準面の複数箇所の座標値を前記測定手段によって測定し、その測定結果に基づいて前記工具又は工具ホルダの基準面が所望の方向を向くように、前記主軸を回転駆動して、前記相対移動する部位を前記主軸の軸線と平行なＺ軸を中心に回転駆動して、又はＸ、Ｙ、Ｚ軸座標系をＺ軸まわりに回転して、前記工具又は工具ホルダを回転方向に位置決めする回転位置決め制御手段と、を具備する工具の位置決め装置が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、主軸に装着した工具又は工具ホルダに予め形成した基準面が所望の方向を向くように前記工具又は工具ホルダを回転方向に位置決めする工具の位置決め装置において、前記主軸に対して相対移動する部位に設けられ、前記主軸に装着された工具又は工具ホルダを撮影し、画像データを得る測定手段と、前記測定手段で得た画像データから前記工具又は工具ホルダの前記基準面を含む断面形状の輪郭データを求め、前記輪郭データから前記基準面の箇所を特定し、特定した基準面の形状データから前記基準面が所望の方向を向くための回転角度を演算し、演算した回転角度だけ、前記主軸を回転駆動して、前記相対移動する部位を前記主軸の軸線と平行なＺ軸を中心に回転駆動して、又はＸ、Ｙ、Ｚ軸座標系をＺ軸まわりに回転して、前記工具又は工具ホルダを回転方向に位置決めする回転位置決め制御手段と、を具備する工具の位置決め装置が提供される。
【００１１】
工具又は工具ホルダの外周面及び基準面までの複数箇所の半径方向の寸法を測定する工具の位置決め方法及び装置は、工具又は工具ホルダの外周面と基準面との境界点の回転位置を推定することによって、主軸に装着された工具又は工具ホルダを一旦概略回転方向に位置決めし、その後工具又は工具ホルダの基準面の複数箇所の座標値を測定することによって、工具又は工具ホルダを正確に回転方向に位置決めする。
また、工具又は工具ホルダを撮影し、画像データを入手する工具の位置決め方法及び装置は、工具又は工具ホルダの基準面を含む断面形状の輪郭データから基準面の箇所を特定でき、基準面の形状データから基準面が所望の方向を向くための回転角度が演算される。この回転角度を用いて工具又は工具ホルダを正確に回転方向に位置決めする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、工具又は工具ホルダの外周面及び基準面までの複数箇所の半径方向の寸法を測定する場合は、主軸に装着された工具又は工具ホルダを一旦概略回転方向に位置決めし、その後正確に回転方向位置決めするという二段階方式の回転方向位置決めを行っているので、回転方向位置決めすべき工具又は工具ホルダの円柱形状部に平取り部でなる基準面を形成するだけで、工具長や工具径を測定する通常の工具測定手段を用いて、工具又は工具ホルダの回転方向位置決めを自動的に精度良く行うことができる。回転方向位置決めは、主軸を回転駆動する、相対移動する部位を主軸の軸線と平行なＺ軸を中心に回転駆動する、又はＸ、Ｙ、Ｚ軸座標系をＺ軸まわりに回転するの３つの方法のうちいずれか１つの方法を用いることができる。
【００１３】
また、本発明によれば、工具又は工具ホルダを撮影し、画像データを入手する場合は、１回の撮影で基準面を所望の方向に向かせるための回転角度が演算され、迅速に、自動的に工具又は工具ホルダを回転方向に位置決めできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態を示す構成ブロック図である。ＮＣフライス盤、マシニングセンタなどの工作機械１を数値制御装置により駆動制御する構成を示している。ＮＣプログラム３を数値制御装置の読取解釈手段５で読み取って解釈し、補間手段７にプログラムデータを送出する。補間手段７は受け取ったプログラムデータを補間演算し、サーボ手段９に位置指令データを送出する。サーボ手段９は受け取った位置指令データに基づいて工作機械１の各送り軸を駆動するための動作指令を送出する。
【００１５】
工作機械１は、Ｘ、Ｙ、Ｚの直交３軸の直線送り軸を有しており、更に主軸を任意の回転位置に位置決めする回転送り軸又は回転位置決め装置を有している。これらの送り軸又は回転位置決め装置には位置読取り装置が設けられ、必要に応じてＸ、Ｙ、Ｚの位置データ及び主軸回転位置データを読み取ることができる。工作機械１の主軸２１には、ワーク加工用の加工工具が工具交換装置によって着脱可能に装着される。工作機械１のテーブルに取付けたワークと主軸２１に装着した加工工具とを相対移動させてワークの加工を行うものである。主軸２１に装着した加工工具の刃先位置や寸法又は工具ホルダの基準面を測定するための検出器２３が例えばテーブル２４上の加工の支障にならない部位に設けられる。本実施の形態では、検出器２３は測定子２５を有したタッチプローブである。測定手段１１は検出器２３の測定子２５を加工工具又は工具ホルダに接触させて、その接触信号に基づいて工作機械１の位置読取り装置から位置データを読み取って測定データを演算する。検出器は複数個設けてもよいし、また、非接触式のものでもよい。
【００１６】
読取解釈手段５は、読み取り解釈したＮＣプログラムが加工のプログラムデータであれば、補間手段７へ送出する。工具又は工具ホルダの回転方向位置決めプログラムデータであれば、回転位置決め制御手段１３へ送出する。回転位置決め制御手段１３は、回転位置推定部１５、概略回転位置決め制御部１７、回転位置決め制御部１９を有し、工具又は工具ホルダの回転方向位置決めに必要な工作機械１の動作を制御する。そのため、回転位置決め制御手段１３は、測定プログラムデータを読取解釈部５へ送出し、補間手段５、サーボ手段９を経て工作機械１に適宜測定動作を行わせる。そうして測定手段１１によって得た測定データを回転位置決め制御手段１３は受け取り、後述する概略回転位置決めデータや回転位置決めデータを生成し、読取り解釈部５へ送出し、工作機械１を動作させる。工具又は工具ホルダの回転方向位置決め動作が終了すると、回転位置決め制御手段１３は回転位置決め終了信号を読取解釈手段５へ送出し、読取解釈手段５は次の処理を行う。
【００１７】
本発明の第１の実施の形態では、図３に示すように、工作機械１の主軸２１には、工具ホルダ２７を介してヘールバイト２９が装着されている。工具ホルダ２７には円柱形状の３方向に平取り部を形成し（図４参照）、その一面を基準面３１とし、他の二面を便宜上平面Ａ、平面Ｂとする。残りの一方向は、円柱面３３のままである。ヘールバイト２９の正面３０が基準面３１の向いている方向と一致するようにヘールバイト２９は工具ホルダ２７に取り付けられている。検出器２３の測定子２５を工具ホルダ２７の外周面（円柱面３３、平面Ａ、平面Ｂ）又は基準面３１に当接させ、当接した位置の機械座標値を測定手段１１で求めて測定データを得る。
【００１８】
次に図２、図４及び図５を参照して、第１の実施の形態における工具ホルダ２７の基準面３１を所望の方向に向ける回転方向位置決め制御の手順を説明する。回転位置推定部１５は、測定手段１１から得た測定データを用いて、図４に示す主軸中心３５から測定子２５の当接した位置ｎまでの半径Ｒ（ｎ）を演算する。図４において位置ｎから所定角度α（０＜α＜３０°）半時計回り方向の位置ｎ−１の半径をＲ（ｎ−１）、位置ｎから所定角度α時計回り方向の位置ｎ＋１の半径をＲ（ｎ＋１）とする。まず、Ｒ（ｎ−１）とＲ（ｎ）とを求めた後、Ｒ（ｎ）とＲ（ｎ−１）とが等しいか否かを判断し（ステップＳ１）、ＮＯなら主軸２１を所定角度α回転してＲ（ｎ−１）をＲ（ｎ）とし（ステップＳ２）、ステップ１を繰返す。ステップ１でＹＥＳなら主軸を所定角度α回転させて半径を測定、演算し（ステップＳ３）、Ｒ（ｎ＋１）を求める。Ｒ（ｎ）とＲ（ｎ＋１）とが等しいか否かを判断し（ステップＳ４）、ＹＥＳなら主軸２１を所定角度α回転してＲ（ｎ）をＲ（ｎ＋１）とし（ステップＳ５）、ステップＳ３を繰返す。ステップＳ４でＮＯならＲ（ｎ＋１）＜Ｒ（ｎ）を判断し（ステップＳ６）、ＮＯならステップＳ２へ戻る。ステップＳ６でＹＥＳなら位置ｎが円柱面３３と基準面３１との境界点３７と推定する（ステップＳ７）。
【００１９】
ステップＳ７で推定した位置ｎから−α、−２α、−３α戻した半径Ｒ（ｎ−１）、Ｒ（ｎ−２）、Ｒ（ｎ−３）を測定、演算し（ステップＳ８）、これら３位置における半径がすべて等しいか否かを判断し（ステップＳ９）、ＮＯならステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０では、ステップＳ１においてＲ（ｎ）＝Ｒ（ｎ−１）の判定をするとき、Ｒ（ｎ）−Ｒ（ｎ−１）が０に近い許容値内ならＲ（ｎ）＝Ｒ（ｎ−１）と見なす、ステップＳ４においてＲ（ｎ＋１）＝Ｒ（ｎ）の判定をするとき、Ｒ（ｎ＋１）−Ｒ（ｎ）が上記０に近い許容値内ならＲ（ｎ＋１）＝Ｒ（ｎ）と見なす、ステップＳ９において、３位置の半径の相互差が上記０に近い許容値なら３位置の半径が等しいと見なすとした許容値を所定量大きくして再度ステップＳ１からやり直すことを意味している。こうして工具ホルダ２７の円柱面３３に多少の凹凸があっても、収斂して合理的に境界位置を推定できる。ステップ９でＹＥＳなら、つまり位置ｎは円柱面３３と基準面３１との境界位置であることが確認できたので、概略回転位置決め制御部１７は、主軸２１を推定した境界点位置ｎから予め決めた角度β、本実施の形態では４５°回して基準面３１をほぼ所望の方向に向ける概略位置決めを行う（ステップＳ１１）。尚、主軸中心３５から工具ホルダ２７の外周の各位置までの半径の値の変化は、図５のグラフの通りである。
【００２０】
次に回転位置決め制御部１９は、基準面３１の２箇所の位置３９及び４１の機械座標値を測定手段１１で測定し、演算させ（ステップＳ１２）、受け取った位置３９及び４１の機械座標値が丁度所望の座標値になるような主軸２１の回転角度を演算し、主軸２１を割出し（回転位置決め）動作する（ステップＳ１３）。主軸２１の割出し後、回転位置決め制御手段１３は読取解釈手段５に回転位置決め終了信号を送出し（ステップＳ１４）、一連の工具ホルダ２７の回転方向位置決め動作を終了する。
【００２１】
図６ないし図９を参照して、本発明の第２の実施の形態を説明する。図６において、図１と同じ構成要素には同一符号を付してあり、その説明は省略する。測定手段５１は、テーブル２４の加工の支障にならない部位に上向きに設けられたＣＣＤカメラ等の画像認識手段７１でなる。測定手段５１は、基準面７３を含む工具ホルダ７５の断面形状を撮影し、その画像データを回転位置決め制御手段５３へ送出する。回転位置決め制御手段５３は、入手した画像データから工具ホルダ７５の断面形状の輪郭を抽出する輪郭抽出部５５、工具ホルダ７５の断面形状の輪郭データをマスターとして予め記憶してある輪郭データ記憶部５７、輪郭データ記憶部５７内の輪郭データを利用して、抽出した輪郭データから基準面７３の箇所を特定する基準面決定部５９と、基準面７３の形状データから基準面７３が所望の方向を向くための回転角度を演算し、回転方向の位置決めを行う回転位置決め制御部６１とで構成される。回転位置決め制御部６１は回転方向位置決めデータを生成し、読取解釈手段５へ送出し、工作機械１を動作させる。
【００２２】
本発明の第２の実施の形態では、図８に示すように、工作機械１の主軸２１に工具ホルダ７５を介してヘールバイト７７が装着されている。工具ホルダ７５には、四角形状部７９があり、四角形状部７９の一面は基準面７３になっている。ヘールバイト７７の正面８１が基準面７３の向いている方向と一致するようにヘールバイト７７は工具ホルダ７５に取り付けられている。画像認識手段７１は、主軸２１の軸線に沿ってヘールバイト７７の先端側から基端側に向けて撮影し、工具ホルダ７５の四角形状部７９を含めて主軸２１の軸線に垂直な工具ホルダ７５の断面形状の画像を認識する。
【００２３】
次に図７を参照して、第２の実施の形態における工具ホルダ７５の基準面７３を所望の方向に向ける回転方向位置決め制御の手順を説明する。回転位置決め制御手段５３は、測定プログラムデータを読取解釈手段５へ送出し、測定箇所を撮影範囲内に位置決めして（ステップＳ２１）、撮影する（ステップＳ２２）。輪郭抽出部５５は撮影した工具ホルダ７５の四角形状部７９の断面形状の画像データを入手し、所定のアルゴリズムに従って断面形状の輪郭を抽出する（ステップＳ２３）。輪郭が写し出されている画面８３の工作機械１の機械座標系における位置は既知であるので、輪郭を表わす図形は数値データ化できる。工具ホルダ７５の四角形状部７９の断面形状データは予め輪郭データ記憶部５７に記憶されており、基準面決定部５９は抽出した輪郭形状データと記憶されている断面形状データとを照合して抽出した輪郭の線群から基準面７３の箇所を特定する（ステップＳ２４）。
【００２４】
基準面７３を表わす直線又は曲線が特定できたら、回転位置決め制御手段５３は、基準面７３を拡大して撮影する指令を読取解釈手段５へ発し、測定手段５１は基準面７３を拡大撮影する（ステップＳ２５）。その画像データを輪郭抽出部５５が受け、基準面７３を表わす直線データ又は曲線データに変換し、回転位置決め制御部６１は基準面７３を所望の方向に向けるための回転角度を演算し、演算結果を読取解釈手段５へ送出する。こうして基準面７３の傾きを補正する主軸回転位置決め動作が行われる（ステップＳ２６）。主軸２１の割出し後、回転位置決め制御手段５３は読取解釈手段５に回転位置決め終了信号を送出し（ステップＳ２７）、一連の工具ホルダ７５の回転方向位置決め動作を終了する。ステップＳ２５の拡大撮影は、より高精度に基準面７３の回転位置決め角度を求めるためであり、省略することもできる。
【００２５】
ステップＳ２３で抽出した工具ホルダ７５の四角形状部７９の断面形状の一例を図９に示す。ステップＳ２４の基準面７３の箇所を特定するアルゴリズムは、基準面７３の反対側の面８５にはボルトの頭８７が２つあり、また基準面７３と直交する２つの面８９、９１は長さが基準面７３より短い等の情報から、一番長い直線部分が基準面７３と判定する。基準面７３は曲線で表わされる場合もある。
第１の実施の形態で説明した円柱形状部に平取り部でなる基準面を形成した工具又は工具ホルダに、第２の実施の形態で説明した画像処理方式の回転方向位置決め方法を採用してもよいし、その逆のケースも成り立つ。また、第２の実施の形態のステップＳ２５以降のステップを第１の実施の形態のステップ１１以降のステップと置き換えてもよい。
【００２６】
本実施の形態で主軸２１を回転させる動作に代えて、検出器２３や画像認識手段が取り付けられているテーブル側を主軸２１の軸線と平行なＺ軸を中心に回転駆動してもよいし、機械座標系のＺ軸まわりにワーク座標系を回転させてもよい。本実施の形態では、基準面を有する工具ホルダの回転位置決めの場合を述べたが、工具のシャンク部が円柱形状をし、平取りした基準面を有している、又は四角形状部を有している場合であってもよい。また、本実施の形態では、工作機械を例にしたが、三次元測定機等の測定機械の主軸に装着した測定ヘッドの回転位置決めについても同様に考えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の工具の位置決め装置を備えたＮＣ工作機械の第１の実施の形態を示す構成ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における工具の位置決め方法を説明するフロー図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における工具ホルダ、ヘールバイト、検出器を示す斜視図である。
【図４】図３の工具ホルダの測定位置における横断面図である。
【図５】主軸中心から工具ホルダ外周の各位置までの半径の値の変化を示すグラフである。
【図６】本発明の工具の位置決め装置を備えたＮＣ工作機械の第２の実施の形態を示す構成ブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における工具の位置決め方法を説明するフロー図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態における工具ホルダ、ヘールバイト、画像認識手段を示す斜視図である。
【図９】工具ホルダの基準面を含む断面形状の輪郭データを示す画面の模式図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    工作機械
１１、５１    測定手段
１３、５３    回転位置決め制御手段
２１    主軸
２３    検出器
２７、７５    工具ホルダ
２９、７７    ヘールバイト
３１、７３    基準面
３３    円柱面
３５    主軸中心
３７    境界点
７１    画像認識手段
【図１】
2008087080.tif 000003
【図２】
2008087080.tif 000004
【図３】
2008087080.tif 000005
【図４】
2008087080.tif 000006
【図５】
2008087080.tif 000007
【図６】
2008087080.tif 000008
【図７】
2008087080.tif 000009
【図８】
2008087080.tif 000010
【図９】
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