(57)【要約】【課題】ドリルの切刃外径を高精度に測定する。【解決手段】切刃部１１に軸線Ｏに対称に形成された一対の切屑排出溝の先端側に切刃１４が、外周側にマージン部が形成されたドリル１０の切刃１４の外径を、ドリル１０を軸線Ｏ回りに回転させつつ軸線Ｏ方向に送り出すとともに、切刃１４に向けてレーザ光Ｓを軸線Ｏに直交する平面Ｐに沿って走査し、切刃部１１による遮光幅の最大値により測定するに際して、切刃１４の基準外径をＤ（mm）、マージン部の幅をＭ（mm）、レーザ光Ｓが切刃部１１を１回走査するのに要する時間をｔ（sec）、ドリル１０が軸線Ｏ回りに半回転する間の基準送り量をＬ（mm）、ドリル１０の送り速度をＶ（mm/sec）としたとき、ドリル１０の回転数Ｒ（R.P.M）を次式で示される範囲（ただし、ｎ≧２）に設定する。【数１】2004205241.tif 000014【選択図】        図１
2004205241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切刃部に一対の切屑排出溝が軸線に対して対称に形成され、これらの切屑排出溝の先端側には切刃が、外周側にはマージン部がそれぞれ形成されたドリルの上記切刃の外径を測定するドリル外径の測定方法であって、上記ドリルを上記軸線回りに回転させつつ該軸線方向に送り出すとともに、上記切刃に向けてレーザ光を上記軸線に直交する平面に沿って走査し、上記切刃部による遮光幅の最大値により上記外径を測定するに際して、上記切刃の基準外径をＤ（mm）、上記マージン部の幅をＭ（mm）、上記レーザ光が上記切刃部を１回走査するのに要する時間をｔ（sec）、上記ドリルが上記軸線回りに半回転する間の基準送り量をＬ（mm）、上記ドリルの送り速度をＶ（mm/sec）としたとき、上記ドリルの回転数Ｒ（R.P.M）を次式（ただし、ｎ≧２）で示される範囲に設定することを特徴とするドリル外径の測定方法。
【数１】
2004205241.tif 000013
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の切屑排出溝が切刃部に形成されてその先端に切刃が形成された、いわゆる２枚刃のドリルの上記切刃の外径を、レーザ光を走査して測定する際のドリル外径の測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のドリルのような回転工具の外径測定においては、工具表面に各種のコーティングが施されていたりすることも多いため、非接触で測定を行うことが望ましく、例えば特許文献１等にレーザ光を用いて工具外径を測定するものが提案されている。すなわち、このようなレーザ光による測定は、工具をその軸線回りに回転しつつ該軸線方向に送り出すとともに、上記切刃に向けてレーザ光を照射して軸線に直交する平面に沿って走査し、このレーザ光が工具によって遮られた遮光幅の最大値を上記切刃の外径として測定するものであり、非接触であるためコーティング工具の被膜を傷つけたりすることがないのは勿論、例えば一般的な丸棒（円柱）の外径を繰り返し測定した場合には、測定結果のばらつきを１μｍ以下程度に抑えることができるなど、高精度の測定が可能である。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−８２９３２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような丸棒の外径を測定する場合に対し、上述のようなドリルの切刃の外径を測定する場合には、測定条件によっては結果に大きなばらつきが生じるおそれがある。すなわち、この切刃が形成されるドリルの切刃部の外周には上記切屑排出溝が形成されるとともに、この切屑排出溝の外周側にはマージン部を介して切刃外径よりも外径が小さくされた、いわゆる二番面が形成されており、従って切刃部外周に形成される一対の上記マージン部の双方をレーザ光が１回の走査の間で測定したときの遮光幅が得られなければ、実際の切刃外径よりも小さな測定結果が得られてしまう。また、このようなドリルにおいては、上記切刃部の外径がドリル後端側に向かうに従い漸次小さくなるように、いわゆるバックテーパが付されていることも多く、しかも上述のようなコーティングが施されたドリルではその被膜の厚さも均一ではなく、多くの場合は先端部で盛り上がる（厚肉となる）傾向がある。従って、これらの点を考慮すると、ドリルの切刃の外径を正確に測定するには、ドリルを回転しながら送り出す際に、切刃とマージン部とが交差する切刃の外周端から周方向（マージン部の幅方向）に沿って延びる極短い部分（以下、刃先マージン部と称する。）をレーザ光によって確実に走査して測定を行わなければならない。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のようにレーザ光を用いてドリルの切刃の外径を測定するに際し、上記刃先マージン部を確実にレーザ光によって走査することにより、測定結果のばらつきを抑えて高精度の測定を行うことの可能なドリル外径の測定方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ここで、上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の発明者は鋭意研究を重ねた結果、以下のような知見を得るに至った。すなわち、まず第１には、レーザ光によって上記刃先マージン部を確実に走査するためには、このレーザ光が刃先マージン部を走査する測定時間が、該レーザ光が切刃部を横切って１回走査するのに要する時間の２倍よりも長くなければならず、この測定時間が長いほど高精度の測定結果が得られるという知見である。
【０００７】
ここで、基準外径（いわゆる呼び径）がＤ（mm）とされるドリルをその軸線回りに回転数Ｒ（R.P.M）で回転させるときの刃先マージン部の周速ｖ（mm/s）は、次式で与えられる。
【０００８】
【数２】
2004205241.tif 000003
【０００９】
一方、マージン部の周方向の幅をＭ（mm）、レーザ光が１回走査するのに要する時間をｔ（sec）としたとき、この１回の操作時間ｔの間で回転するドリルの一対の刃先マージン部の双方が必ず走査されるようにするためには、次式の条件が満たされなければならず、上式より、測定時のドリルの回転数Ｒについてさらに以下の条件が得られる。ただし、次式においてｎ≧２であり、このｎが大きくなるほどレーザ光が刃先マージン部を走査する回数が増えるため、測定精度が向上する。ちなみに、実験によれば、ｎは９以上であることが望ましい。
【００１０】
【数３】
2004205241.tif 000004
【００１１】
【数４】
2004205241.tif 000005
【００１２】
【数５】
2004205241.tif 000006
【００１３】
また、第２の知見は、ドリルの切刃部に与えられた上記バックテーパやコーティング被膜の膜厚の不均一などによるドリルの軸線方向すなわち送り方向の外径の変化に基づく誤差を抑制するには、測定時のドリルの回転数Ｒは上記の結果とは逆に速いほうが望ましいというものである。すなわち、刃先マージン部周辺において軸線方向に単位長さ（１mm）の範囲におけるドリル外径変化の最大値をｄとし、ドリルを軸線方向に送り出すことによる外径変化の許容値をｓとしたとき、一対の刃先マージン部はドリルの半回転毎にレーザ光によって走査されるため、この許容値以内に外径変化を抑えるためのドリルが半回転する間の送り量を基準送り量Ｌ（mm）とすると、この基準送り量Ｌは次式で与えられる。
【００１４】
【数６】
2004205241.tif 000007
【００１５】
一般的には、上述のコーティング被膜の膜厚の不均一によるドリル外径の変化は６〜７μｍであり、許容値ｓを上記レーザ光による測定における測定結果のばらつきの大きさに合わせて１μｍとすると、基準送り量Ｌは１／７＝０．１４３（mm）となる。従って、測定時のドリルの送り量がこの基準送り量Ｌの１／２よりも小さければ、ドリルの送りによる外径変化に基づく誤差を上記許容値ｓより小さく抑えることができるので、これにより測定時のドリルの回転数Ｒは、送り速度をＶ（mm/sec）とすると次式の条件を満たすことが要求され、結果的に以下の式が得られる。
【００１６】
【数７】
2004205241.tif 000008
【００１７】
【数８】
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【００１８】
しかして、本発明は、これらの知見に基づいてなされたものであって、切刃部に一対の切屑排出溝が軸線に対して対称に形成され、これらの切屑排出溝の先端側には切刃が、外周側にはマージン部がそれぞれ形成されたドリルの上記切刃の外径を測定するドリル外径の測定方法であって、上記ドリルを上記軸線回りに回転させつつ該軸線方向に送り出すとともに、上記切刃に向けてレーザ光を上記軸線に直交する平面に沿って走査し、上記切刃部による遮光幅の最大値により上記外径を測定するに際して、上記切刃の基準外径をＤ（mm）、上記マージン部の幅をＭ（mm）、上記レーザ光が上記切刃部を１回走査するのに要する時間をｔ（sec）、上記ドリルが上記軸線回りに半回転する間の基準送り量をＬ（mm）、上記ドリルの送り速度をＶ（mm/sec）としたとき、上記ドリルの回転数Ｒ（R.P.M）を次式で示される範囲（ただし、ｎ≧２）に設定することを特徴とする。従って、このような測定方法によれば、レーザ光により非接触で測定が行われるためドリル表面にコーティング等が施されていてもその被膜を傷つけたりすることがないのは勿論、極短い刃先マージン部をレーザ光によって確実に走査するとともに上記コーティング等による誤差をも十分に抑えることができ、これにより極めて正確なドリル外径の測定を図ることが可能となる。
【００１９】
【数９】
2004205241.tif 000010
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１および図２は、本実施形態の測定方法に係わるドリル外径の測定装置を示すものであり、この測定装置においては図１に示すように基台１上に取り付けられたスライド台座２が、ステッピングモータ３に連結されたボールネジ４によって送り方向Ｆにスライド可能とされ、このスライド台座２上にドリル１０が載置されてその軸線Ｏ回りに回転されつつ上記送り方向Ｆに所定の送り速度Ｖ（mm/sec）で送り出され、この送り方向Ｆ側の基台１上に設けられたレーザ測定器５によって測定が行われるようになされている。
【００２１】
ここで、上記スライド台座２上には偏心ゲージ６が取り付けられており、この偏心ゲージ６には、上記送り方向Ｆに平行に延びる回転軸線を有する一対の支持ローラ６Ａ，６Ａが水平方向に僅かな間隔をあけて並列に設けられており、これらの支持ローラ６Ａ，６Ａは、同じくスライド台座２上に取り付けられたスピードコントロールモータ７に連結されて回転可能とされている。そして、これらの支持ローラ６Ａ，６Ａの間の上に、切刃部１１を上記送り方向Ｆ側に向けて突出させるようにドリル１０を載置して支持し、上記スピードコントロールモータ７によって支持ローラ６Ａ，６Ａを回転することにより、ドリル１０もその軸線Ｏ回りに所定の回転数Ｒ（R.P.M）で回転可能とされている。
【００２２】
一方、上記レーザ測定器５は、図２に示すように偏心ゲージ６の送り方向Ｆ側に発光部５Ａと受光部５Ｂとがこの送り方向Ｆに直交する水平方向（図２における左右方向）に支持ローラ６Ａ，６Ａが通過可能な間隔をあけて対向するように設けられたものであり、発光部５Ａからレーザ光Ｓをドリル１０の軸線Ｏに垂直な仮想平面Ｐ（図１参照）に沿って受光部５Ｂに向け水平に発光し、かつ垂直方向に切刃部１１の外径よりも十分大きな範囲で走査することにより、これら発光部５Ａと受光部５Ｂとの間に送り出されたドリル１０の上記切刃部１１がレーザ光Ｓを遮る遮光幅を測定し、その最大値を当該部分における切刃部１１の外径として測定する。なお、この発光部５Ａからのレーザ光Ｓが受光部５Ｂとの間を垂直方向に１回走査する時間、すなわちこのレーザ光Ｓが上記切刃部１１を１回走査するのに要する時間ｔ（sec）は、調整可能とされている。
【００２３】
このような測定装置によって切刃外径が測定される上記ドリル１０は、その切刃部１１が図３および図４に示すように軸線Ｏを中心とした概略円柱状をなし、その外周には一対の切屑排出溝１２，１２が軸線Ｏに関して対称に、かつドリル１０の後端側に向けて螺旋状をなすように形成されている。また、これらの切屑排出溝１２，１２の先端側には、該ドリル１０の先端逃げ面１３との交差稜線部に上記切刃１４，１４がそれぞれ形成されるとともに、切屑排出溝１２，１２の外周側には切刃部１１の外周面１５との交差稜線部にマージン部１６，１６が形成され、さらにこの外周面１５のマージン部１６以外の部分は該マージン部１６に対して外径が僅かに小さくなるようにされた二番面１７とされている。従って、切刃部１１の外周においてはこのマージン部１６が最も外径が大きくなり、このマージン部１６先端の切刃１４に連なる一対の刃先マージン部１８，１８が垂直方向に位置して上記レーザ光Ｓを遮るときの遮光幅が、当該ドリル１０の切刃１４の外径とされる。
【００２４】
そして、上記構成の測定装置を用いて、このようなドリル１０の切刃１４の外径を測定するに際し、本実施形態では、当該ドリル１０の基準外径（呼び径）をＤ（mm）とし、上記マージン部１８の幅（図４参照）をＭ（mm）とし、さらに上述のようにドリル１０が軸線Ｏ回りに半回転する間の送り量を基準送り量Ｌ（mm）としたとき、偏心ゲージ６およびスピードコントロールモータ７によるドリル１０の回転数Ｒ（R.P.M）を、次式で示される範囲に設定している。ただし、ｎ≧２であり、望ましくはｎ≧９である。
【００２５】
【数１０】
2004205241.tif 000011
【００２６】
例えば、基準外径Ｄ＝２．０（mm）、マージン部１８の幅Ｍ＝０．１９（mm）のドリル１０に対し、レーザ光Ｓが切刃部１１を１回走査するのに要する時間ｔ＝０．０１（sec）とし、ｎ＝９．０７とし、上述の結果に基づいて基準送り量Ｌ＝０．１４３（mm）とし、さらにドリル１０の送り速度Ｖ＝０．０２（mm/sec）としたとき、上記ドリル１０の回転数Ｒ（R.P.M）は、４．２（R.P.M）＜Ｒ＜２０．０１（R.P.M）の範囲に設定される。しかして、本実施形態の測定方法によれば、このようにドリル１０の回転数Ｒが上記式で示される範囲内に設定されることにより、上記知見に基づいて、刃先マージン部１８，１８における切刃１４の外径を確実に測定することができて測定結果のばらつきを抑えることが可能となるとともに、コーティング等による軸線Ｏ方向の外径の変化に伴う誤差も１μｍ以下に抑制して高精度の測定を図ることができる。
【００２７】
ここで、上記の条件（基準外径Ｄ＝２．０（mm）、マージン部１８の幅Ｍ＝０．１９（mm）、レーザ光Ｓが切刃部１１を１回走査するのに要する時間ｔ＝０．０１（sec）、ｎ＝９．０７、基準送り量Ｌ＝０．１４３（mm）、送り速度Ｖ＝０．０２（mm/sec））としたときに、上記結果に基づいてドリル１０の回転数Ｒ＝２０（R.P.M）として、当該ドリル１０の切刃１４の外径を５０回にわたって測定した結果を次表１に示す。しかして、これより、測定結果のばらつきは１．９９９９（mm）〜２．００１２（mm）の１．３μｍの幅に収まっており、すなわち基準外径Ｄ＝２．０（mm）に対して０．１％の測定誤差しか発生していないことが分かる。
【００２８】
【表１】
2004205241.tif 000012
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ドリルを回転させながら送り出してレーザ光によりドリルの切刃の外径を測定するに際し、上述のような範囲にドリルの回転数を設定することにより、切刃の刃先マージン部における外径を確実にすることができるとともに、コーティング等による軸線方向での外径変化による誤差も抑えることができ、測定結果のばらつきの少ない高精度の測定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる測定装置を示す側面図である。
【図２】図１に示す測定装置を送り方向Ｆ側から見た正面図である。
【図３】本発明の一実施形態によって測定が行われるドリル１０の正面図である。
【図４】図３に示すドリルの切刃部１１の斜視図である。
【符号の説明】
２  スライド台座
３  ステッピングモータ
４  ボールネジ
５  レーザ測定器
６  偏心ゲージ
７  スピードコントロールモータ
１０  ドリル
１１  切刃部
１２  切屑排出溝
１４  切刃
１６  マージン部
１８  刃先マージン部
Ｏ  ドリル１１の軸線
Ｍ  マージン部１８の幅
Ｓ  レーザ光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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