(57)【要約】【課題】近年極めて高精度の加工が要求されるようになって、この確認の作業が頻繁　　に行なわなければならなくなってきた。それはμｍの精度で加工を要求される　　製品の割合が従前に比べ非常に多いために刃物の取りつけの精度、チップの磨　　耗状態によって精度が保たれないことが多い。刃物の取りつけ誤差まで含めた　　実効的な切削寸法の計測器は実在していない。【解決手段】高密度の画素数が得られるＣＣＤカメラの入手が容易になり、チップの形　　　　状、寸法を写してコンピュータに取りこみ、画像処理の技術を駆使して刃物の　　先端部を動作中（回転中）に計測すると、刃物の持っている固有の精度に取り　　つけ時の誤差を含めた寸法を掴むことが可能になる。従って刃物の実効的な寸　　法を計測してＮＣ装置にその値を入力した上で加工することによって、高い精　　度の加工が可能になる。【選択図】　　　　　　　図１
2004066365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速で回転を続ける物体の最大回転径を非接触で計測する測定器において、回転の振れを含む測定値を画像データとして処理し計測することを特徴とする刃物等見かけ外径測定装置。
【請求項２】
高速で回転を続ける物体は工作機械の切削刃・研削砥石であることを特徴とする請求項１に記載の刃物等見かけ外径測定装置。
【請求項３】
高速で回転を続ける物体に平行光線を投射し、連続した回転投影像を受光器によって受け、デジタル信号に変換して画像データとすることを特徴とする請求項１に記載の刃物等見かけ外径測定装置。
【請求項４】
高速で回転を続ける物体に平行光線を投射し、連続した回転投影像を受光器によって受け、演算装置に取り込む画像データの中、必要な刃物の指定の回転角度はエンコーダの出力信号を利用して設定することを特徴とする請求項１に記載の刃物等見かけ外径測定装置。
【請求項５】
高速で回転を続ける物体に平行光線を投射し、連続した回転投影像を受光器によって受け、演算装置に取り込む画像データの中、必要な刃物の指定の回転角度はエンコーダの出力信号に同期する別途作成したトリガ回路信号によって、画像受光器のシャッター又は光源のフラッシュ動作することを特徴とする請求項１に記載の刃物等見かけ外径測定装置。
【請求項６】
高速で回転を続ける物体に平行光線を投射し、連続した回転投影像を受光器によって受け、演算装置に取り込む画像データの中、必要な刃物の指定の回転角度近傍における回転径の真の最大値を検出するために、エンコーダの指定出力信号の前後をスイープして探索し、最大値位置を示すシャッター信号を作成することを特徴とする請求項５に記載の刃物等見かけ外径測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
回転体の真の直径に回転体の取りつけの誤差や取りつけた装置の精度誤差を加えた総合的な回転部直径を計測する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転する刃物（バイト）のチップ（先端部）の形状及び材質は仕様で決まっており、加工機に取り付けられた状態で弛みが無ければ良しとして、加工されたワークの加工後の状態を計測して微調整を行ない結果を判断していた。
【０００３】
マシニングセンターにおいては工具の交換が自動で行なわれ、スタート時点で最初に加工されたワークでの精度が確認され、引き続き連続的な加工が実施される。しかし加工時間の経過と共に加工精度は変化するので、各部の加工寸法がワーク上でチェックされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年極めて高精度の加工が要求されるようになって、この確認の作業が頻繁に行なわなければならなくなってきた。それはμｍの精度で加工を要求される製品の割合が従前に比べ非常に多いために刃物の取りつけの精度、チップの磨耗状態によって精度が保たれないことが多くなったことが原因といえる。
一方、刃物の取りつけ誤差まで含めた実効的な切削寸法の計測器は実在していないので、加工されたワークを適当な時間間隔で確認の計測をするしか方法が無い。
【０００５】
【発明が解決するための手段】
高密度の画素数が得られるＣＣＤカメラの入手が容易になり、チップの形状、寸法を写してコンピュータに取りこみ、画像処理の技術を駆使して刃物の先端部を動作中（回転中）に計測すると、刃物の持っている固有の精度に取りつけ時の誤差を含めた寸法を掴むことが可能になる。従って刃物の実効的な寸法を計測してＮＣ装置に入力した上で加工することによって、逐一ワークの寸法計測を行なう頻度が少なくなり、場合により必要がなくなる。同時に高い精度の加工が可能になる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
マシニングセンターを例として説明すると、従来人手によって入力されていた工具径及び工具長を、工具交換時に本発明の工具計測装置によって計測し、補正値データをＮＣ装置に転送することによって代替できる。図１のように構成されたシステムによって実施され、工具取りつけ時の夾雑物の影響、工具自体の振　　れ、工具先端のチップ最大径等の合計回転径と公称値（工具径）に対する差分を含めた値が補正値データとなる。
【０００７】
補正値データにはこのような工具の公称値ではない値が入れられ、実際に加工されるワークの加工部分に正確に反映される。特に１／１０００ｍｍ台の誤差指定部分では微妙に効いてくる。本発明の工具計測では工具の動作状態でのチップの最大値即ち切削最大径をデータとすることに特徴があり、工具側に存在する誤差分を補正することによって、工具取替え時に都度計測することによって誤差の発生は減り、実際の加工精度を向上する利点がある。
【０００８】
本発明の動作手順は図２に示すようにＮＣ装置側と計測装置側のデータの転送利用が行なわれる。最初ＮＣ装置のツール変更に従って計測装置側で主軸での刃物の形状・サイズの認識をし、刃物径最大値を静止に近い状態で測定するための移動量・回転スピード等を指示する。指示された最適位置に移動して設定を完了する。
【０００９】
計測制御装置から静的最大値測定用となる動作開始指示によって、主軸を低速回転し、最大径を測定して画像データを取り刃物の最大径を示す位置（角度）を主軸のエンコーダから角度データを取り込み記憶する。さらに刃物の取りつけ長さの最大値も同時に測定し画像データとして取り込む。ＮＣ装置側へこれらの演算結果を転送して加工の準備が完了する。
【００１０】
動的最大値を測定する動作の指示に従って、主軸を実用速度（高速）で回転して計測を開始する。この時高速の画像をそのままＣＣＤカメラで全周データを取りこむことは追従できず必要も無い。低速回転時設定したエンコーダの指定最大径位置を示す角度の前後をスイープして画像受光器のシャッターを動作するか光源のフラッシュ動作によって、真の最大値データを得るよう演算する。高速度で回転した刃物の回転径の最大値を捕らえることが可能となる。
このようにして工具交換時必ず計測することによって刃物の最大削り代をＮＣ装置側にデータ伝送し誤差の少ない加工を行なうことが合理的にできる。
【００１１】
図３は刃物と計測装置のカメラ及び光源の位置関係を示した。同時に画像処理での刃物先端部即ちチップの位置を図示したもので、データとしてはＸＭ、Ｙ　　Ｍ、ＺＭをパラメータとして計測装置からＮＣ装置側へ転送する。
【００１２】
図４及び図５は測定対象の刃物と測定の際のモニター図とを例示したもので、図４はドリルの錐を示し座標情報は数１に示す。
図５ではフライスのチップ部の拡大図を示しており座標情報は数２に示す。
【００１３】
【数１】Ｘ軸＝ＸＭ−＆ｆｒａｃ１２；Ｄ，　Ｙ軸＝ＹＭ−＆ｆｒａｃ１２；Ｄ，
【００１４】
【数２】Ｘ軸＝ＸＭ−（Ｄ＋Ｄ１）／２，　Ｙ軸＝ＹＭ−（Ｄ＋Ｄ１）／２，
Ｚ軸＝ＺＭ−Ｔｏｆｆｓｅｔ　　　
−Ｌ
【００１５】
【発明の効果】
近年μｍの精度で加工を要求される製品の割合が従前に比べ非常に多くなり、　　　　　　　刃物の取りつけの精度、チップの磨耗状態を常に監視して加工精度を保持する必要がある。また高密度の画素数が得られるＣＣＤカメラの入手が容易になり、チップの形状、寸法を写してコンピュータに取りこみ、画像処理の技術を駆使して刃物の先端部を動作中（回転中）に計測すると、刃物の持っている固有の精度に取りつけ時の誤差を含めた実効的な寸法を計測して、ＮＣ装置に入力した上で加工することによって高い精度の加工が可能になる。
【００１４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の計測器が実施されるシステムの概要
【図２】本発明のシステム動作手順
【図３】機械の原点と計測システム位置関係
【図４】刃物移動位置とモニター画面の例１
【図５】刃物移動位置とモニター画面の例２
【符号の説明】
１　刃物
２　主軸
３　ＣＣＤカメラ
４　光源（ランプ又はレーザ＋光学系）
５　テレセントリック　レンズ等の光学レンズ
６　プログレッシブ　スキャン　カメラ
７　画像処理コントロール
ボード
８　パーソナル　コンピュータ
９　モニター
１０　光源用インバータ電源
１１　ＡＣ１００Ｖライン
１２　通信ライン（対ＮＣコントローラ）
１３　刃物センターライン
１４　カメラ・画像センターライン
【図１】
2004066365.tif 000003
【図２】
2004066365.tif 000004
【図３】
2004066365.tif 000005
【図４】
2004066365.tif 000006
【図５】
2004066365.tif 000007