(57)【要約】【課題】極細のドリルなどの工具の刃先位置を確実且つ高精度に測定することができる刃先位置測定器を提供する。【解決手段】Ｌ字状の起歪部材２と変位検出センサ３とを備えてなる。起歪部材２は、台座２０上に固定された起立部２１と梁部２２とを有し、梁部２２の側面部２２ａには、長溝２４で連結された２つの肉技孔２３−１，２３−２が列設されている。肉技孔２３−１（２３−２）の上，下部に対向した一対の肉部２３ａ，２３ｂは、極薄に設定され、ダイアフラム状になっている。変位検出センサ３は、梁部２２の先端部の変位量を検出するためのものである。従って、肉部２３ａ（２３ｂ）が極薄のダイアフラム状であるので、ドリル２００が受ける付勢力は非常に小さく、極細のドリル２００であっても、梁部２２から受ける付勢力によって曲がったり、折れたりすることはない。【選択図】        図１
2004202654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台座上の起立部及びこの起立部から台座と略平行に延出した梁部を有する起歪部材と、
上記起歪部材の梁部の先端部に対向して上記台座側に配設され、工具の刃先を当該梁部の先端部に当てて上記台座側に付勢したときに生じる当該梁部の先端部の変位量を検出する変位検出センサと
を具備する刃先位置測定器であって、
上記起歪部材の梁部の側面部を円形，楕円形又は多角形のいずれかに刳り抜いてなる肉抜孔を梁部の延出方向に沿って複数列設すると共に、当該複数の肉抜孔間を溝状に切り欠いて当該複数の肉抜孔を連結し、
上記各肉抜孔の上及び下部に対向して残存する一対の肉部を、ダイアフラム状に形成した、
ことを特徴とする刃先位置測定器。
【請求項２】
請求項１に記載の刃先位置測定器において、
上記ダイアフラム状の肉部の厚さを、
上記肉抜孔の数に対応させて増加させる、
ことを特徴とする刃先位置測定器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の刃先位置測定器において、
上記ダイアフラム状の肉部の外面に歪ゲージを取り付けた、
ことを特徴とする刃先位置測定器。
【請求項４】
前端面に開口した前端部収納孔，幅広部収納孔及び後端部収納孔でなる断面略十字状のシャフト収納部を有するハウジングと、
上記ハウジングのシャフト収納部に対応した断面略十字状の軸体であって、その外周面とシャフト収納部の内周面との間に所定の間隙を持たせた状態で、前端部がシャフト収納部の上記前端部収納孔内に、幅広部が上記幅広部収納孔内に、後端部が上記後端部収納孔内にそれぞれ収納され、且つ上記幅広部が上記幅広部収納孔内で前後移動可能に収納されているシャフトと、
上記後端部収納孔の内面に設けられ、ハウジングの外部から供給された流体を後端部収納孔内に略均一に流出して、シャフトを径方向から支持する第１の流体軸受と、
上記幅広部収納孔の後面に設けられ、ハウジングの外部から供給された流体を幅広部収納孔内に略均一に供給して、幅広部を後方から支持する第２の流体軸受と、
上記ハウジング内に設けられ、上記シャフトの前後方向の変位量を検出する変位検出センサと
を具備することを特徴とする刃先位置測定器。
【請求項５】
請求項４に記載の刃先位置測定器において、
上記幅広部収納孔の前面に、渦巻状，同心円状，格子状又は放射状の溝を刻設した、
ことを特徴とする刃先位置測定器。
【請求項６】
請求項４に記載の刃先位置測定器において、
上記幅広部収納孔の前面に、
ハウジングの外部から供給された流体を幅広部収納孔内に略均一に供給して、当該幅広部収納孔の前面と上記幅広部の前面との間に所定の間隙を発生させる第３の流体軸受を設けた、
ことを特徴とする刃先位置測定器。
【請求項７】
請求項４に記載の刃先位置測定器において、
上記幅広部収納孔の前面と幅広部の前面とのそれぞれに、同極を対向させた磁石を設けて、当該幅広部収納孔の前面に幅広部の前面との間に所定の間隙を発生させる、
ことを特徴とする刃先位置測定器。
【請求項８】
請求項４ないし請求項７のいずれかに記載の刃先位置測定器において、
上記シャフトの後端部外周面に、軸方向に沿った長溝を複数本刻設した、
ことを特徴とする刃先位置測定器。
【請求項９】
請求項４ないし請求項８のいずれかに記載の刃先位置測定器において、
上記流体は、空気などの気体である、
ことを特徴とする刃先位置測定器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＮＣ（数値制御）工作機械で制御されるドリルなどの工具の刃先の位置を測定する刃先位置測定器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の技術として、特許文献１に記載の工具刃先位置検出装置がある。
図１８は、この従来の装置を示す縦断面図である。
図１８に示すように、この装置は、ワークＷの被加工面Ｗ１からドリル２００の刃先までの高さを検出する装置である。
具体的には、ケーシング１００をワークＷの被加工面Ｗ１に載置する。このケーシング１００には、ケーシング１００に昇降自在に支持されると共にバネ１０１により上方へ付勢されてその上面１０２ａが所定の高さ位置に保持されている測定子１０２が装着されている。これにより、ドリル２００の刃先を測定子１０２の上面１０２ａに当接し、測定子１０２をドリル２００でバネ１０１の付勢力に抗して下降させると、そのときのドリル２００の刃先の高さＨが高さ読取装置１０３によって読み取られる。そして、高さ読取装置１０３で読み取られた値がデジタル表示部１０４にデジタル表示されるようになっている。
また、刃先位置測定の技術として、図１８に示した技術の他、特許文献２に示す技術も開示されている。
特許文献２に開示された技術は、レーザ光を用いてドリルなどの刃先位置を測定する技術である。具体的には、ドリルの刃先がレーザ発振器からのレーザ光を遮ると、フォトダイオードでの受光量が周期的変動を検出する。受光器は、フォトダイオード側からの入力信号と、ドリルの回転と同期した基準信号とを乗算し、高調波成分を除去することにより、受光量の周期的変動（ドリル刃先のレーザ光到達）を検出する。
【０００３】
【特許文献１】
実開平０３−６５６４７号公報
【特許文献２】
特開平１０−１３８０９９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来の技術では、次のような問題がある。
近年、電子機器等の小型化に伴い、その部品の高密度化が図られている。このため、これらの部品製造に用いられるドリルなども極細化が進み、例えば直径０．５ｍｍ以下のドリルが使用されるようになってきている。
しかしながら、このような極細のドリルの刃先位置を上記従来の装置で測定しようとすると、ドリルが曲がったり、折れたりするおそれがある。
すなわち、測定作業時には、ドリル２００で測定子１０２を押し下げて、ドリル２００の刃先位置を測定するが、測定後は、次の測定作業のために、バネ１０１の復旧力を用いてシャフト状の測定子１０２を確実に初期位置に戻す必要がある。
したがって、測定子１０２を初期位置に確実に戻す復旧力と長期の繰り返し測定作業に対する耐久性とが、バネ１０１に要求されることから、バネ定数が大きなバネ１０１を装置に装着しなけらばならない。例えば、測定子１０２を０．１μｍ下降させる際に、２００ｇ重〜３００ｇ重の付勢力が生じるバネ１０１が適用される。
このようなバネ１０１を装着した装置を用いて、ドリル２００の刃先位置を測定する場合には、ドリル２００に２００ｇ重〜３００ｇ重という大きな力を加えて測定子１０２を下降させなければならず、直径が０．５ｍｍ以下の極細のドリル２００では、力を加えた際に曲がったり折れたりするおそれがある。
したがって、上記従来の装置では、極細のドリル２００の刃先位置を測定するに際し、大きな測定誤差が生じたり、測定自体が不可能な状態におちいるおそれがある。
これに対して、特許文献２に開示された刃先位置測定技術は、測定時に、ドリル２００に外力が加わらないので、ドリル２００が曲がるおそれはない。しかしながら、その構造が複雑なため、図１８に示した装置に比べて製造コストが著しく高くなるという問題がある。
【０００５】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、極細のドリルなどの工具の刃先位置を確実且つ高精度に測定することができる刃先位置測定器を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る第１の発明は、台座上の起立部及びこの起立部から台座と略平行に延出した梁部を有する起歪部材と、起歪部材の梁部の先端部に対向して台座側に配設され、工具の刃先を当該梁部の先端部に当てて台座側に付勢したときに生じる当該梁部の先端部の変位量を検出する変位検出センサとを具備する刃先位置測定器であって、起歪部材の梁部の側面部を円形，楕円形又は多角形のいずれかに刳り抜いてなる肉抜孔を梁部の延出方向に沿って複数列設すると共に、当該複数の肉抜孔間を溝状に切り欠いて当該複数の肉抜孔を連結し、各肉抜孔の上及び下部に対向して残存する一対の肉部を、ダイアフラム状に形成した構成としてある。
かかる構成により、工具の刃先を当該梁部の先端部に当てて台座側に付勢すると、複数の肉抜孔の上及び下部に存在するダイアフラム状の肉部が歪み、梁部の先端部が容易に変位する。そして、この変位量が変位検出センサによって検出される。また、複数の肉抜孔間が溝状に切り欠かれて連結されているので、梁部の先端部への付勢力を解放すると、梁部の先端部が元の位置に正確に戻る。
【０００７】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の刃先位置測定器において、ダイアフラム状の肉部の厚さを、肉抜孔の数に対応させて増加させる構成とし、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の刃先位置測定器において、ダイアフラム状の肉部の外面に歪ゲージを取り付けた構成としてある。
【０００８】
請求項４に係る第２の発明は、前端面に開口した前端部収納孔，幅広部収納孔及び後端部収納孔でなる断面略十字状のシャフト収納部を有するハウジングと、ハウジングのシャフト収納部に対応した断面略十字状の軸体であって、その外周面とシャフト収納部の内周面との間に所定の間隙を持たせた状態で、前端部がシャフト収納部の前端部収納孔内に、幅広部が幅広部収納孔内に、後端部が後端部収納孔内にそれぞれ収納され、且つ幅広部が幅広部収納孔内で前後移動可能に収納されているシャフトと、後端部収納孔の内面に設けられ、ハウジングの外部から供給された流体を後端部収納孔内に略均一に流出して、シャフトを径方向から支持する第１の流体軸受と、幅広部収納孔の後面に設けられ、ハウジングの外部から供給された流体を幅広部収納孔内に略均一に供給して、幅広部を後方から支持する第２の流体軸受と、ハウジング内に設けられ、シャフトの前後方向の変位量を検出する変位検出センサとを具備する構成とした。
かかる構成により、シャフトの幅広部が第２の流体軸受から幅広部収納孔内に略均一に供給された流体によって後方から支持されるので、工具の刃先によってシャフトを後方に押圧すると、シャフトが後方に変位し、その変位量が変位検出センサによって検出される。このとき、幅広部収納孔内に供給される流体の圧力を変化させることで、工具がシャフトから受ける付勢力を微調整することができる。
【０００９】
また、請求項５の発明は、請求項４に記載の刃先位置測定器において、幅広部収納孔の前面に、渦巻状，同心円状，格子状又は放射状の溝を刻設した構成としてある。
【００１０】
また、請求項６の発明は、請求項４に記載の刃先位置測定器において、幅広部収納孔の前面に、ハウジングの外部から供給された流体を幅広部収納孔内に略均一に供給して、当該幅広部収納孔の前面と幅広部の前面との間に所定の間隙を発生させる第３の流体軸受を設けた構成としてある。
かかる構成により、シャフトがシャフト収納部内で非接触状態で支持される。
【００１１】
また、幅広部収納孔の前面と幅広部の前面との間に所定の間隙を発生させる他の態様として、請求項７の発明は、請求項４に記載の刃先位置測定器において、幅広部収納孔の前面と幅広部の前面とのそれぞれに、同極を対向させた磁石を設けた構成を開示する。
【００１２】
また、請求項８の発明は、請求項４ないし請求項７のいずれかに記載の刃先位置測定器において、シャフトの後端部外周面に、軸方向に沿った長溝を複数本刻設した構成としてある。
かかる構成により、後端部収納孔内に流出した流体によって、シャフトが回転する。
【００１３】
流体は、発明の目的を達成するために最適なものを用いることが好ましい。そこで、請求項９の発明は、請求項４ないし請求項８のいずれかに記載の刃先位置測定器において、流体は、空気などの気体である構成とした。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態に係る刃先位置測定器を示す斜視図であり、図２はその側面図である。
図１及び図２に示すように、この刃先位置測定器１は、アルミ等の導電性金属で形成されたＬ字状の起歪部材２と変位検出センサ３とを備えてなる。
【００１５】
起歪部材２は、台座２０上に固定された起立部２１と梁部２２とを有している。梁部２２は、起立部２１の上端から台座２０と平行に延出しており、その側面部２２ａには、２つの肉技孔２３−１，２３−２が列設されている。
肉技孔２３−１，２３−２は、側面部２２ａを同径の円形に刳り抜いて形成したものであり、梁部２２の延出方向に沿って並んでいる。
また、これらの肉技孔２３−１，２３−２の間の肉部が、切り欠かれて長溝２４が形成され、肉技孔２３−１，２３−２が長溝２４を介して連結されている。
このような肉技孔２３−１，２３−２が梁部２２に形成されることで、肉技孔２３−１（２３−２）の上，下部に対向した一対の肉部２３ａ，２３ｂが残存し、これら肉部２３ａ，２３ｂが梁部２２の撓みに寄与することになる。
すなわち、肉部２３ａ，２３ｂの厚さが極薄に設定され、自体がダイアフラム状になっている。具体的には、肉部２３ａ，２３ｂの厚さが０．５ｍｍ〜０．０５ｍｍの値に設定され、梁部２２の先端部に０．１ｇ重〜０．０１ｇ重の下降力が加わった場合においても、肉部２３ａ，２３ｂが容易に歪むようになっている。
【００１６】
変位検出センサ３は、梁部２２の先端部の変位量を検出するためのセンサであり、台座２０上、梁部２２の先端部の真下位置に取り付けられている。
すなわち、ドリル２００の刃先を梁部２２の当接部２５に当てて、台座２０側に付勢したときに生じる梁部２２先端部の変位量を検出するものである。
この変位検出センサ３は、周知のセンサであり（例えば、日本システム開発株式会社製の「超小型変位センサー」）、変位検出センサ３から発振された高周波と梁部２２先端部との相互作用を検知してデジタル信号を出力し、このデジタル信号を図示しない信号処理部で処理することで、梁部２２先端部の変位量を演算する。
【００１７】
上記の如き構成の刃先位置測定器１には、さらに歪ゲージ４が取り付けられている。
具体的には、歪ゲージ４が各肉部２３ａ（２３ｂ）の外面に取り付けられ、ダイアフラム状の肉部２３ａ（２３ｂ）が歪んだときに、当該肉部２３ａ（２３ｂ）に加わった圧力を検知するようになっている。
【００１８】
次に、この実施形態の刃先位置測定器１が示す動作について説明する。
図３は、刃先位置測定器１をＮＣ工作機械３００上に載置した状態を示す側面図である。
図３に示すように、ＮＣ工作機械３００のドリル２００を用いて厚さＴのワークＷに深さＤの穴Ｗ２を切削するには、ドリル２００の刃先を現時点の位置からどれだけ下降させるかをＮＣ工作機械３００に記憶させる必要がある。
かかる場合には、刃先位置測定器１をＮＣ工作機械３００のテーブル３０１上に載置し、当接部２５をドリル２００の刃先の直下に位置決めする。しかる後、ドリル２００を下降させていくとドリル２００が当接部２５に接触した後、梁部２２の先端部が下方に変位し、その変位量が変位検出センサ３によって検出される。
したがって、刃先位置測定器１の当接部２５の表面からテーブル３０１迄の高さが既知値Ｈで、刃先位置測定器１で検出した変位量がΔｈであったとすると、下記（１）式で表される距離Ｚだけドリル２００を下降させるように、ＮＣ工作機械３００に記憶させる。
Ｚ＝Ｈ−Δｈ−Ｔ＋Ｄ          …（１）
以後、ドリル２００を現時点の高さ位置を保持したまま、ワークＷ上迄水平に移動させて、ＮＣ工作機械３００を駆動することにより、ドリル２００が上記（１）式に示す距離Ｚだけ自動的に下降し、深さＤの穴Ｗ２がワークＷに穿設される。
【００１９】
上記のように、変位量Δｈを検出するために、ドリル２００の刃先を刃先位置測定器１の当接部２５に接触させた状態で、ドリル２００を下降させていくと、ドリル２００が梁部２２による上方への付勢力を受けることになる。
したがって、ドリル２００が直径０．５ｍｍ〜０，０１ｍｍの極細のドリルである場合には、梁部２２による付勢力によって、ドリル２００が曲がったり、折れたりするおそれがある。
【００２０】
しかしながら、この実施形態の刃先位置測定器１では、上記したように、肉部２３ａ（２３ｂ）を厚さ０．５ｍｍ〜０．０５ｍｍという極薄のダイアフラム状にしているので、ドリル２００が受ける付勢力は非常に小さい。
図４は、刃先位置測定器１の動作を示す模式図である。
図４に示すように、肉部２３ａ，２３ｂが極薄のダイアフラム状になっているので、ドリル２００を力Ｆで下降させると、肉部２３ａ，２３ｂが容易に歪む。具体的には、肉技孔２３−１の上，下の肉部２３ａ，２３ｂの歪みによって、梁部２２の先端部がｈ１だけ下方に変位し、肉技孔２３−２の上，下の肉部２３ａ，２３ｂの歪みによって、梁部２２の先端部が同じくｈ１だけ下方に変位するので、力Ｆによる梁部２２先端部の変位量Δｈは２ｈ１となる。
例えば、肉部２３ａ（２３ｂ）の厚さ０．１ｍｍに設定すると、０．１ｇ重の力Ｆで１μｍの変位量Δｈを得る。このことは、梁部２２の先端部を１μｍ変位させても、ドリル２００の受ける付勢力は僅か０．１ｇ重に過ぎないことを意味する。したがって、直径が０．５ｍｍ〜０．０１ｍｍの極細のドリル２００であっても、梁部２２から受ける付勢力によって曲がったり、折れたりすることはない。
【００２１】
上記の如く、梁部２２の先端部の変位量Δｈを測定した後は、ドリル２００がワークＷ側に水平に移動するので、梁部２２が元の状態に復旧する。
ところで、肉部２３ａ，２３ｂが極薄に設定されていると、繰り返し測定の結果、梁部２２の先端部が垂れ、当接部２５が上記Ｈの高さ迄戻らず、上記（１）式で示すドリル２００の下降距離Ｚに誤差が生じるおそれがある。
しかし、この実施形態の刃先位置測定器１では、肉技孔２３−１，２３−２を連結する長溝２４が形成されているため、梁部２２全体が起立部２１で支持されたバネ構造になっており、梁部２２はその弾性によって確実に元の状態に正確に復旧する。この結果、繰り返し測定後においても、当接部２５が高さＨに常に戻され、測定誤差が生じるおそれはない。
【００２２】
このように、この実施形態の刃先位置測定器１によれば、ドリル２００に対する梁部２２の付勢力が非常に小さいので、極細のドリル２００を使用した場合においても曲がりや折れが生じることはない。
さらに、梁部２２全体がバネ構造になっているので、梁部２２が確実且つ正確に復旧し、高精度な測定を繰り返し行うことができる。
【００２３】
（第２実施形態）
図５は、この発明の第２実施形態に係る刃先位置測定器の外観図であり、図６は、その分解斜視図であり、図７は、縦断面図である。
図６及び図７に示すように、この実施形態の刃先位置測定器５は、ハウジング６と、シャフト７と、第１の流体軸受としてのラジアルエアベアリング８と、第２の流体軸受としてのスラストエアベアリング９と、上記第１の実施形態で用いられたセンサと同じ変位検出センサ３とを備えてなる。
【００２４】
ハウジング６は、図７に示すように、断面略十字状のシャフト収納部６０を有した組立体である。
具体的には、図６にも示すように、ハウジング６は、２つのリング状ブロック６１，６２と１つの筒状ブロック６３とを順次重ねてケースブロック６４内に収納した構造になっており、ブロック６１〜６３の中心孔が、図７に示すように、前端部収納孔６１ａ，幅広部収納孔６２ａ及び後端部収納孔６３ａとされる。即ち、連通した前端部収納孔６１ａと幅広部収納孔６２ａと後端部収納孔６３ａとにより、ハウジング６の前端面で開口したシャフト収納部６０が画成されている。
【００２５】
シャフト７は、ハウジング６のシャフト収納部６０に対応した断面略十字状の軸体であり、シャフト７の外周面とシャフト収納部６０の内周面との間に所定の間隙を持たせた状態でシャフト収納部６０内に収納されている。
具体的には、シャフト７は、太軸の前端部７１と円盤状の幅広部７２と長軸の後端部７３とで構成されている。前端部７１は、シャフト収納部６０の前端部収納孔６１ａよりも長く設定され、前端部収納孔６１ａ内に収納された状態で、その先端７１ａがハウジング６の前面（図の上方の面）から突出する。また、幅広部７２は、その厚さが幅広部収納孔６２ａの長さよりも小さく設定され、幅広部収納孔６２ａ内に収納された状態で前後方向（図の上下方向）に移動することができるようになっている。したがって、幅広部７２が前方に移動すると、幅広部７２の前面７２ａがブロック６１の後面６１ｂに当接して、幅広部７２がブロック６１に密着するおそれがある。
このため、この実施形態では、ブロック６１の後面６１ｂ、即ち幅広部収納孔６２ａの前面に、図８に示すように、渦巻状の溝６１ｃが刻設され、幅広部７２との接触面積の減少化が図られている。
【００２６】
ラジアルエアベアリング８は、シャフト７の後端部７３を径方向から支持するための周知の静圧気体軸受である。
静圧気体軸受としては各種存在するが、この実施形態では、図６に示すように通気性のある多孔質材料を円筒形にして形成した軸受を、ラジアルエアベアリング８として用いた。
このラジアルエアベアリング８は、図７に示すように、シャフト収納部６０の後端部収納孔６３ａの内面に装着されている。その内径は、シャフト７の後端部７３の外径よりも若干大きめに設定されており、所定の間隙がラジアルエアベアリング８に挿入された後端部７３とラジアルエアベアリング８の内面との間に生じるようになっている。
符号８０は、このラジアルエアベアリング８に空気を供給するための給気路であり、ケースブロック６４に設けられた基路６５に連通している。基路６５には、後述するように、チューブ８１が連結され、空気を外部のエアポンプ８２から基路６５及び給気路８０を介してラジアルエアベアリング８に供給するようになっている。
これにより、給気路８０に供給された空気がラジアルエアベアリング８の機能によって、後端部収納孔６３ａ内に均一に流出され、シャフト７の後端部７３全体がこの空気の圧力によって径方向から支持されることとなる。
なお、後端部収納孔６３ａ内の空気圧の調整は、後述する流量調整器８３によって行う。
また、符号８４は、後端部収納孔６３ａ内の空気を外部に排出するための排気路である。
【００２７】
一方、スラストエアベアリング９は、シャフト７の幅広部７２の後方（図の下方）から支持するための周知の静圧気体軸受であり、ラジアルエアベアリング８と同様に、通気性のある多孔質材料を、図６に示すように、リング状にして形成したものである。
このスラストエアベアリング９は、シャフト収納部６０の幅広部収納孔６２ａの後面に装着されている。具体的には、ハウジング６のブロック６３の前面６３ｂに装着されており、ブロック６３に設けられた給気路９０からの空気を幅広部収納孔６２ａ内に均一に流出するようになっている。
なお符号９４は、幅広部収納孔６２ａ内の空気を外部に排出するための排気路である。
【００２８】
変位検出センサ３は、ケースブロック６４の中心穴６４ａ内に装着され、シャフト７の後端部７３の後端の変位置を検出するものである。
【００２９】
次に、この実施形態の刃先位置測定器５が示す動作について説明する。
ＮＣ工作機械３００のドリル２００の刃先位置を測定する場合には、図９に示すように、刃先位置測定器５をその前面を上向きにしてテーブル３０１上に載置した後、シャフト７の先端７１ａをドリル２００の刃先真下に位置させる。
これと並行して、チューブ８１を基路６５（図７参照）に連結し、エアポンプ８２を用いて、空気を基路６５内に供給する。このとき、流量調整器８３により、空気の流量を所望値に設定する。
【００３０】
基路６５から刃先位置測定器５内に供給された空気は、シャフト７を所望圧力で上昇させ、刃先位置測定器５をスタンバイ状態にする。
ここで、かかる動作について詳しく述べる。
【００３１】
図１０は、ラジアルエアベアリング８によるシャフト７の支持作用を示す部分拡大断面図である。
図１０に示すように、基路６５を介して給気路８０に流入した空気Ａは、ラジアルエアベアリング８内に供給される。
このとき、ラジアルエアベアリング８が多孔質材料で形成されているので、空気Ａは、破線で示すように、ラジアルエアベアリング８内の多数の孔を通じて分散され、シャフト収納部６０の後端部収納孔６３ａ内に均一に流出する。
この結果、シャフト７の後端部７３全面が、周囲の空気Ａによって均一に押圧されるので、後端部７３が径方向から支持された状態となり、後端部収納孔６３ａ内で傾くことなく、その垂直状態を維持する。
そして、後端部収納孔６３ａ内に供給された空気Ａは、後端部収納孔６３ａ内を上昇して、排気路８４から刃先位置測定器５の外部に排出される。
【００３２】
図１１は、スラストエアベアリング９によるシャフト７の支持作用を示す部分拡大断面図である。
上記と並行して、基路６５に流入した空気Ａは、給気路９０にも流入し、スラストエアベアリング９内に供給される。
スラストエアベアリング９もラジアルエアベアリング８と同様に多孔質材料で形成されているので、空気Ａは、破線で示すように、スラストエアベアリング９内で分散され、幅広部収納孔６２ａ内に均一に流出する。
この結果、シャフト７の幅広部７２の後面（図の下面）が空気Ａによって均一に押圧されるので、幅広部７２がシャフト７と一体にブロック６１の後面６１ｂ側に移動する。このため、幅広部７２がブロック６１に所望圧力で当接した状態になるので、幅広部７２が空気Ａによって後方から支持された状態になる。
そして、幅広部収納孔６２ａに供給された空気Ａは、符号排気路９４から刃先位置測定器５の外部に排出される。
【００３３】
かかるスタンバイ状態で、図９に示すドリル２００を下降させ、シャフト７の先端７１ａに当てた状態で若干の距離だけ下降させると、後端部７３が下方に押し下げられて変位する。
この変位量は、変位検出センサ３（図７参照）によって検出され、前述したドリル２００の下降量ＺがＮＣ工作機械３００に記憶される。
【００３４】
上記測定作業の際、図１２に示すように、シャフト７の前端部７１をドリル２００によって押圧すると、幅広部収納孔６２ａ内の空気Ａが圧縮されて、ドリル２００が付勢力を受ける。したがって、この付勢力によるドリル２００の曲げなどを防止するために、図９に示した流量調整器８３を用いて、空気Ａの流量を変化させることで、幅広部収納孔６２ａ内の空気圧を調整しておく。
かかる調整空気圧によるドリル２００への付勢力は、上記図１８に示した従来の装置のバネ１０１が発生する付勢力に比べて非常に小さくすることができるので、直径０．５ｍｍ〜０，０１ｍｍという極細のドリル２００を用いた場合においても、ドリル２００が空気圧の付勢力によって折れたり曲がったりすることはない。
【００３５】
ところで、刃先位置測定器５のスタンバイ状態では、図１１に示すように、幅広部７２の前面７２ａがブロック６１の後面６１ｂに圧接した状態になっている。
このため、前面７２ａと後面６１ｂとが密着して、ドリル２００への大きな抵抗力を発生させるおそれがある。
しかし、この実施形態では、上記したように、ブロック６１の後面６１ｂに渦巻状の溝６１ｃを刻設して、前面７２ａと後面６１ｂとの接触面積を可能な限り小さくしているので、ドリル２００への上記抵抗力はほとんど生じないと考えられる。
【００３６】
（第３実施形態）
図１３は、この発明の第３実施形態に係る刃先位置測定器の縦断面図である。
この実施形態の刃先位置測定器は、上記第２実施形態のブロック６１に設けられた溝６１ｃの代わりに、第３の流体軸受としてのスラストエアベアリング１０を採用した点が上記第２実施形態の刃先位置測定器と異なる。
このスラストエアベアリング１０もスラストエアベアリング９と同様に多孔質材料をリング状にして形成したもので、溝６１ｃと同じ位置、即ちブロック６１の後面６１ｂ（幅広部収納孔６２ａの前面）に装着されている。
これにより、ハウジング６の給気路９０から分岐した給気路９５からの空気をスラストエアベアリング１０を通じて幅広部収納孔６２ａ内に均一に流出させ、幅広部収納孔６２ａの前面と幅広部７２の前面７２ａとの間に所定の間隙を発生させる。
【００３７】
かかる構成により、幅広部７２の前面７２ａとブロック６１の後面６１ｂとの接触が防止され、シャフト７がスラストエアベアリング９からの空気圧とスラストエアベアリング１０からの空気圧とのバランスにより、非接触状態の浮いた状態になっている。このため、シャフト７の前端部７１をドリル２００で押圧すると、シャフト７が付勢力をドリル２００にほとんど与えることなく変位する。このため、ドリル２００がシャフト７からの抵抗を受けないので、上記第１及び第２実施形態の刃先位置測定器に適用可能なドリル２００よりもさらに極細のドリル２００を使用した場合においても、曲がったり、折れたりすることはない。
その他の構成，作用及び効果は上記第２実施形態と同様であるので、その記載は省略する。
【００３８】
なお、この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記第１実施形態では、肉技孔２３−１，２３−２を、円形に設定したが、楕円形や多角形に設定して、ダイヤフラム状の肉部２３ａ，２３ｂを形成するようにしても良いことは勿論である。
また、上記第１実施形態では、起歪部材２をアルミなどの導電性金属で形成したが、これに限らず、セラミック，プラスチックなどの素材で形成しても良い。かかる場合には、梁部２２の下面に導電性材を取り付けることが好ましい。
【００３９】
また、上記第１実施形態では、２つの肉技孔２３−１，２３−２を設け、これら肉部２３ａ，２３ｂの厚さを０．５ｍｍ〜０．０５ｍｍという極薄に設定して、梁部２２の先端部がドリル２００に与える付勢力を抑制している。しかし、肉部２３ａ，２３ｂをこのような極薄な状態に残すように、肉技孔２３−，２３−２を刳り抜くには、高度な切削作業が必要となる。かといって、肉部２３ａ，２３ｂを厚く残すと、ドリル２００に対する付勢力が大きくなり、極細のドリル２００を使用することができない。
そこで、肉技孔２３の数を増加させることで、肉技孔２３の刳り抜き作業の容易化を図ることができる。
図１４は、第１変形例を示す刃先位置測定器の模式図である。
図１４に示すように、肉技孔２３の数を多くして、肉部２３ａ，２３ｂの厚さを肉技孔２３の数に対応させて増加させた構造とすることができる。
かかる構造の場合、ドリル２００に加える下降力を小さくすると、肉部２３ａ，２３ｂの１つ１つの歪み量が小さいが、全肉部２３ａ，２３ｂの歪み量の総和ｈ１＋ｈ２＋…＋ｈｎが所望の変位量Δｈになるので、僅かな力でドリル２００を所望変位量だけ変位させることができる。この結果、梁部２２から受ける付勢力が小さいので、極細のドリル２００を使用することができる。しかも、肉部２３ａ，２３ｂを厚くすることができるので、肉技孔２３の刳り抜き作業を容易に行うことができる。
【００４０】
また、上記第２実施形態では、ハウジング６のブロック６１に渦巻状の溝６１ｃを刻設したが、溝の形状は、これに限定されるものではなく、図１５の（ａ）に示す同心円状の溝６１ｃ−１、同図の（ｂ）に示す格子状の溝６１ｃ−２、同図の（ｃ）に示す放射状の溝６１ｃ−３のいずれを用いても、同様の作用効果を奏することは勿論である。
【００４１】
また、上記第２及び第３の実施形態では、滑らかな表面を有したシャフト７の後端部７３をラジアルエアベアリング８で径方向から支持する構造としたが、図１６に示すように、シャフト７の後端部７３の外周面に、軸方向に沿った複数の長溝７３ｂを刻設しても良い。
これにより、ラジアルエアベアリング８から流出された空気が長溝７３ｂに入り、シャフト７が回転するので、シャフト７が傾斜する事態を防止することができる。
【００４２】
さらに、上記第３実施形態では、スラストエアベアリング１０をブロック６１の後面６１ｂに装着させて、ブロック６１の後面６１ｂと幅広部７２の前面７２ａとの間に所定の間隙を発生させる構造としたが、図１７に示すように、ブロック６１の後面６１ｂと幅広部７２の前面７２ａとに、それぞれ同極を対向させた磁石１１，１２を取り付けた場合においても、磁力の反撥によって、同様の間隙を発生させることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、請求項１ないし請求項３の発明に係る刃先位置測定器によれば、工具の刃先を当該梁部の先端部に当てて台座側に付勢すると、梁部の先端部が容易に変位するので、工具が梁部から受ける付勢力は非常に小さい。したがって、極細のドリルなどの工具を使用した場合においても、曲がったり折れたりすることなく、その刃先位置を測定することができるという効果がある。また、梁部の先端部への付勢力を解放すると、梁部の先端部が元の位置に正確に戻るので、その刃先位置を繰り返し確実且つ高精度に測定することができる。
【００４４】
特に、請求項２の発明によれば、ダイアフラム状の肉部の厚さを、肉抜孔の数に対応させて増加させる構成としたので、肉抜孔の刳り抜き作業を容器且つ正確に行うことができる。
【００４５】
また、請求項４ないし請求項９の発明によれば、幅広部収納孔内に供給される流体の圧力を変化させることで、工具がシャフトから受ける付勢力を微調整することができるので、さらに極細の工具を使用することができるという効果がある。
特に、請求項５の発明によれば、幅広部収納孔の前面に、渦巻状，同心円状，格子状又は放射状の溝を刻設したので、シャフトの幅広部と幅広部収納孔の前面との接触面積を小さくすることができ、この結果、幅広部と幅広部収納孔の前面との密着を防止することができる。
さらに、請求項６及び請求項７の発明によれば、幅広部収納孔の前面と幅広部の前面との間に所定の間隙が発生するので、シャフトがハウジングと非接触状態になり、僅かな押圧力でシャフトを変位させることができる。この結果、どの様な極細の工具を使用しても、曲がったり折れたりすることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態に係る刃先位置測定器を示す斜視図である。
【図２】図１の刃先位置測定器の側面図である。
【図３】図１の刃先位置測定器をＮＣ工作機械上に載置した状態を示す側面図である。
【図４】図１の刃先位置測定器の動作を示す模式図である。
【図５】この発明の第２実施形態に係る刃先位置測定器の外観図である。
【図６】図５の刃先位置測定器の分解斜視図である。
【図７】図５の刃先位置測定器の縦断面図である。
【図８】渦巻状の溝を示す平面図である。
【図９】図５の刃先位置測定器をＮＣ工作機械上に載置した状態を示す側面図である。
【図１０】ラジアルエアベアリングによるシャフトの支持作用を示す部分拡大断面図である。
【図１１】スラストエアベアリングによるシャフトの支持作用を示す部分拡大断面図である。
【図１２】ドリルによりシャフトを変位させた状態を示す部分拡大断面図である。
【図１３】この発明の第３実施形態に係る刃先位置測定器の縦断面図である。
【図１４】変形例を示す刃先位置測定器の模式図である。
【図１５】溝の変形例を示す平面図であり、図１４の（ａ）は同心円状の溝を示し、同図の（ｂ）は格子状の溝を示し、同図の（ｃ）は放射状の溝を示す。
【図１６】シャフトの変形例を示す正面図である。
【図１７】他の変形例を示す部分拡大断面図である。
【図１８】この従来の装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１，５…刃先位置測定器、  ２…起歪部材、  ３…変位検出センサ、  ６…ハウジング、  ７…シャフト、  ８…ラジアルエアベアリング、  ９，１０…スラストエアベアリング、  ２０…台座、  ２１…起立部、  ２２…梁部、  ２２ａ…側面部、  ２３−１，２３−２…肉技孔、  ２４…長溝、  ２３ａ，２３ｂ…肉部、  ６０…シャフト収納部、  ６１ａ…前端部収納孔、  ６１ｃ…溝、  ６２ａ…幅広部収納孔、  ６３ａ…後端部収納孔、  ７１…前端部、  ７２…幅広部、  ７３…後端部、  ２００…ドリル。
【図１】
2004202654.tif 000003
【図２】
2004202654.tif 000004
【図３】
2004202654.tif 000005
【図４】
2004202654.tif 000006
【図５】
2004202654.tif 000007
【図６】
2004202654.tif 000008
【図７】
2004202654.tif 000009
【図８】
2004202654.tif 000010
【図９】
2004202654.tif 000011
【図１０】
2004202654.tif 000012
【図１１】
2004202654.tif 000013
【図１２】
2004202654.tif 000014
【図１３】
2004202654.tif 000015
【図１４】
2004202654.tif 000016
【図１５】
2004202654.tif 000017
【図１６】
2004202654.tif 000018
【図１７】
2004202654.tif 000019
【図１８】
2004202654.tif 000020