(57)【要約】【課題】従来のＮＣ工作機械とレーザー距離計を使用し、工具の切削形状、工具の径及び長さを測定する工具の自動測定方法及び装置を提供する。【解決手段】ＮＣ工作機械１１によって工具１５を回転させながら、工具１５をその軸心と実質的に直交する方向に移動させて、レーザー距離計１３の最小距離値からレーザー距離計１３からみた工具１５の中心線位置を検知する第１工程と、工具１５の中心線位置にレーザー距離計１３の測定中心位置を合わせて、次に工具１５を回転させながら、軸心方向に移動させ、その移動位置とレーザー距離計１３との関係から、工具１５の切削外形を求める第２工程とを有する。【選択図】　　　　図１
2004069511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＣ工作機械の主軸ヘッドに装着された工具の切削外形を、該工具を指向して固定配置されたレーザー距離計を用いて測定する工具の自動測定方法であって、
前記ＮＣ工作機械によって前記工具を回転させながら、該工具をその軸心と実質的に直交する方向に移動させて、前記レーザー距離計の最小距離値から前記レーザー距離計からみた前記工具の中心線位置を検知する第１工程と、
前記工具の中心線位置に前記レーザー距離計の測定中心位置を合わせて、次に前記工具を回転させながら、軸心方向に移動させ、その移動位置と前記レーザー距離計との関係から、前記工具の切削外形を求める第２工程とを有することを特徴とする工具の自動測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の工具の自動測定方法において、前記第１工程と前記第２工程の間に、前記第１工程で得た前記工具の中心線位置を前記レーザー距離計の測定中心位置に合わせた状態で、前記ＮＣ工作機械を用いて前記工具を軸心方向に移動させて、前記工具の先端位置を測定する中間工程を設け、前記第２工程はこの中間工程で測定された前記工具の先端を基準にして前記工具を移動させてその切削外形を測定することを特徴とする工具の自動測定方法。
【請求項３】
請求項２記載の工具の自動測定方法において、予め前記レーザー距離計によって、前記工具を取付ける主軸ヘッドの基準高さ位置を求めておき、前記基準高さ位置から前記工具の先端位置までの工具高さを求めることを特徴とする工具の自動測定方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の工具の自動測定方法において、前記工具の特定高さ位置の真円部分の直径値（Ｄ）を測定し、該直径値（Ｄ）と前記レーザー距離計で測定した特定高さ位置の切削外形から、前記工具の軸心位置を特定することを特徴とする工具の自動測定方法。
【請求項５】
ＮＣ工作機械に付設して設けられ、該ＮＣ工作機械に取付けられた工具の切削外形を測定する工具の自動測定装置であって、
前記ＮＣ工作機械に取付けられた工具を指向して配置され、前記工具までの距離を測定するレーザー距離計と、
前記レーザー距離計の出力値を入力とし、前記ＮＣ工作機械の前記工具の回転及び移動の指令を含む工具測定プログラムを有する制御装置とを有し、
前記工具測定プログラムは、前記工具を回転しながら前記工具の軸心と実質的に直交する方向に動かして、前記レーザー距離計からの測定値から、該レーザー距離計から見た前記工具の中心線位置を特定する第１の測定手段と、
前記第１の測定手段によって、前記レーザー距離計を前記工具の中心線位置に指向させて配置し、前記工具を軸心方向に移動させて、前記工具の先端位置を検知する第２の測定手段と、
前記レーザー距離計を前記工具の中心線位置に指向させて配置し、前記工具を回転させながらその軸心方向に移動させて、前記レーザー距離計の最小距離値から前記工具の切削外形を特定する第３の測定手段とを有することを特徴とする工具の自動測定装置。
【請求項６】
請求項５記載の工具の自動測定装置において、前記工具測定プログラムは、前記工具を取付ける主軸ヘッドの基準高さ位置を測定して、前記ＮＣ工作機械に認識させるヘッド位置測定手段を有することを特徴とする工具の自動測定装置。
【請求項７】
請求項５及び６のいずれか１項に記載の工具の自動測定装置において、前記工具の直径を入力する入力手段が設けられ、前記工具測定プログラムには、前記入力手段から入力された直径と、測定された直径位置に対応する前記工具の切削外形から前記工具の軸心位置を特定し、前記工具の切削半径又は切削直径を特定する工具径演算手段を備えていることを特徴とする工具の自動測定装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項に記載の工具の自動測定装置において、前記制御装置から前記ＮＣ工作機械に送る命令信号は、前記工具の回転数、前記工具の幅方向の送り信号、及び前記工具の軸方向の送り信号を有することを特徴とする工具の自動測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＮＣフライス盤又はＮＣマシニングセンター等のＮＣ工作機械に使用する工具（即ち、刃物）の切削形状、工具の径及び長さを無接触で測定する工具の自動測定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＮＣ工作機械（具体的には、ＮＣフライス盤、ＮＣマシニングセンター）において使用される工具として、例えば、ボールエンドミル、フラットエンドミル、ラディアスエンドミル等があり、これらはその直径や半径で、その切断外形を定義できるので、これらを用いて工作機械にその工具データの入力を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、工具は使用によって摩耗や破損する場合があり、従来のようなその工具の直径及び特徴部分の半径やその中心位置を定義して工具データを入力するのでは、実際に切削されたワークが、必要とするワークと異なる場合がある。そこで、工具（即ち、刃物）の切削形状を測定し、これをＮＣ工作機械に工具データとして入力するのが好ましいが、特別の装置を必要とするという問題があった。
一方、ＮＣ工作機械は一般に外部から工具の動きを制御する入力端子を備えており、更には、対象物にレーザー光を照射しその反射光を利用してその対象物まで距離を正確に測定できるレーザー距離計も一般に知られている。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、従来のＮＣ工作機械とレーザー距離計を使用し、工具の切削形状、工具の径及び長さを測定する工具の自動測定方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係る工具の自動測定方法は、ＮＣ工作機械の主軸ヘッドに装着された工具の切削外形を、該工具を指向して固定配置されたレーザー距離計を用いて測定する工具の自動測定方法であって、前記ＮＣ工作機械によって前記工具を回転させながら、該工具をその軸心と実質的に直交する方向に移動させて、前記レーザー距離計の最小距離値から前記レーザー距離計からみた前記工具の中心線位置を検知する第１工程と、前記工具の中心線位置に前記レーザー距離計の測定中心位置を合わせて、次に前記工具を回転させながら、軸心方向に移動させ、その移動位置と前記レーザー距離計との関係から、前記工具の切削外形を求める第２工程とを有している。工具の切削外形は一般にその外端で決定されるので、レーザー距離計によって長さ方向位置（即ち、軸方向各位置）に対するレーザー距離計からみた中心線位置を求め、次にレーザー距離計からの最小距離位置を求めることによってその切削外形を特定できる。
【０００５】
また、第２の発明に係る工具の自動測定方法は、第１の発明に係る工具の自動測定方法において、前記第１工程と前記第２工程の間に、前記第１工程で得た前記工具の中心線位置を前記レーザー距離計の測定中心位置に合わせた状態で、前記ＮＣ工作機械を用いて前記工具を軸心方向に移動させて、前記工具の先端位置を測定する中間工程を設け、前記第２工程はこの中間工程で測定された前記工具の先端を基準にして前記工具を移動させてその切削外形を測定する。これによって、測定の無駄を少なくして工具の切削形状を求めることができる。
【０００６】
第３の発明に係る工具の自動測定方法は、第２の発明に係る工具の自動測定方法において、予め前記レーザー距離計によって、前記工具を取付ける主軸ヘッドの基準高さ位置を求めておき、前記基準高さ位置から前記工具の先端位置までの工具高さを求める。
第４の発明に係る工具の自動測定方法は、第１〜第３の発明に係る工具の自動測定方法において、前記工具の特定高さ位置の真円部分の直径値（Ｄ）を測定し、該直径値（Ｄ）と前記レーザー距離計で測定した特定高さ位置の切削外形から、前記工具の軸心位置を特定している。これによって、工具の切削外形の中心座標とその半径を特定することができる。
【０００７】
そして、第５の発明に係る工具の自動測定装置は、ＮＣ工作機械に付設して設けられ、該ＮＣ工作機械に取付けられた工具の切削外形を測定する工具の自動測定装置であって、前記ＮＣ工作機械に取付けられた工具を指向して配置され、前記工具までの距離を測定するレーザー距離計と、前記レーザー距離計の出力値を入力とし、前記ＮＣ工作機械の前記工具の回転及び移動の指令を含む工具測定プログラムを有する制御装置とを有し、前記工具測定プログラムは、前記工具を回転しながら前記工具の軸心と実質的に直交する方向に動かして、前記レーザー距離計からの測定値から、該レーザー距離計から見た前記工具の中心線位置を特定する第１の測定手段と、前記第１の測定手段によって、前記レーザー距離計を前記工具の中心線位置に指向させて配置し、前記工具を軸心方向に移動させて、前記工具の先端位置を検知する第２の測定手段と、前記レーザー距離計を前記工具の中心線位置に指向させて配置し、前記工具を回転させながらその軸心方向に移動させて、前記レーザー距離計の最小距離値から前記工具の切削外形を特定する第３の測定手段とを有する。
【０００８】
第６の発明に係る工具の自動測定装置は、第５の発明に係る工具の自動測定装置において、前記工具測定プログラムは、前記工具を取付ける主軸ヘッドの基準高さ位置を測定して、前記ＮＣ工作機械に認識させるヘッド位置測定手段が設けられている。これによって、工具の高さ位置をＮＣ工作機械が認識できる。
第７の発明に係る工具の自動測定装置は、第５、第６の発明に係る工具の自動測定装置において、前記工具の直径を入力する入力手段が設けられ、前記工具測定プログラムには、前記入力手段から入力された直径と、測定された直径位置に対応する前記工具の切削外形から前記工具の軸心位置を特定し、前記工具の切削半径又は切削直径を特定する工具径演算手段を備えている。これによって、工具の軸心位置、即ち切削外形の軸心位置とその半径を特定できる。
そして、第８の発明に係る工具の自動測定装置は、第５〜第７の発明に係る工具の自動測定装置において、前記制御装置から前記ＮＣ工作機械に送る命令信号は、前記工具の回転数、前記工具の幅方向の送り信号、及び前記工具の軸方向の送り信号を有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る工具の自動測定装置の説明図、図２〜図４はそれぞれ同工具の自動測定装置の動作フロー図、図５、図６は同工具の自動測定装置の動作説明図である。
【００１０】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る工具の自動測定装置１０は、既存のＮＣ工作機械１１に付設して使用するものであって、所定の工具測定プログラムが記載されたパソコン（制御装置の一例）１２と、レーザー距離計（レーザーヘッド）１３及びそのレーザー距離計用制御装置１４とを有している。以下、これらについて詳しく説明する。
ＮＣ工作機械１１は既設の装置で、切削用の工具１５（例えば、フラットエンドミル、ボールエンドミル、ラディウスエンドミル）を取付ける主軸ヘッド１６を備え、ＮＣ工作機械１１に設けられている信号によって、工具１５の回転、ＸＹＺ方向への移動及びこれらの速度制御ができるようになっている。また、このＮＣ工作機械１１には外部接続端子を備え、ＮＣ工作機械１１の制御装置からの命令とは別系統で、パソコン１２からの指令に基づき、工具１５を予め設定された速度でＸＹＺ方向への決められた距離の移動、工具１５の回転ができるようになっている。
【００１１】
パソコン１２は通常の市販のパソコンからなって、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びインターフェイスを備え、レーザー距離計用制御装置１４及びＮＣ工作機械１１と連携している。レーザー距離計１３は対象物に光源からレーザー光を照射し、光源とは別位置に配置された位置検出素子にその反射光を結像させて、対象物までの距離に対応する位置検出素子上の変位によってレーザー距離計１３から対象物までの距離を測定するものである。なお、ここで、入射レーザー光と反射レーザー光の位相がずれることを利用して距離を測定するタイプのレーザー距離計を用いることも当然できる。
【００１２】
従って、レーザー距離計１３には、レーザー光の投光素子及びそのレンズ系と、反射レーザー光のレンズ系及び位置検出素子を備えている。そして、これらの制御は、レーザー距離計用制御装置１４で信号処理され、最終的には、レーザー距離計１３から対象物までの距離（Ｌ）がデジタル電気信号として出力され、この距離信号がパソコン１２に入力される。このレーザー距離計１３は工具１５を指向してＮＣ工作機械１１に固定配置される。
パソコン１２内には工具測定プログラムが記載され、この工具測定プログラムは、工具１５を回転しながら工具１５の軸心と実質的に直交する方向に動かして、レーザー距離計１３からの測定値から、工具１５の軸心及びその幅を特定する第１の測定手段と、第１の測定手段によって、求められた中心線位置にレーザー距離計１３を指向させて配置し、工具１５を軸心方向に移動させて、工具１５の先端位置を検知する第２の測定手段と、工具１５を先端位置を基準位置にして、レーザー距離計１３の測定点が工具１５に位置するように工具１５を移動して、工具１５の移動距離及びレーザー距離計１３の最小距離値から工具１５の切削外形を測定する第３の測定手段と、工具１５を取付ける主軸ヘッド１６の高さ位置を測定して、ＮＣ工作機械１１に認識させるヘッド位置測定手段と、工具１５の直径を入力する入力手段から入力された直径値（Ｄ）と、測定された直径位置に対応する工具１５の切削外形から工具１５の軸心位置を求め、工具１５の切削半径又は切削直径を特定する工具径演算手段を有している。
【００１３】
まず、準備段階として、ヘッド位置測定手段によって、工具１５を取付ける主軸ヘッド１６の基準高さ位置を測定して、ＮＣ工作機械１１に認識させる。このプログラムはＮＣ工作機械１１内のプログラムを使用してもよいし、パソコン１２内に別個に組み込んでもよい。まず主軸ヘッド１６に主軸ヘッド１６の下端からの突出長（例えば、１００ｍｍ）の分かっている治具を取付け、レーザー距離計１３をその方向に向けて、１００ｍｍ位置にレーザー距離計１３の測定点を一致させ、この位置を主軸ヘッド１６の基準高さ位置（Ｚ＝０）とする。従って、主軸ヘッド１６の下端位置は＋１００ｍｍとなる。
次に、治具を主軸ヘッド１６から外して測定しようとする工具１５を主軸ヘッド１６に取付ける。この工具１５は上下の完全円柱部分（真円部分）の直径値（Ｄ）をマイクロメータ（機械式、レーザー式のいずれであってもよい）等で測定しておく。なお、直径を測定した上下方向の高さ位置（ａ）も測定するが、実際は同一直径部分は上下方向に幅があるので、正確に測定する必要はない。
【００１４】
次に、第１の測定手段（前記した第１工程の処理を行う）について、図２を参照しながら説明する。
まず、最初に、初期探査幅（Ｗ）、探査分割数（Ｎ）、１測定でのサンプリング回数（ｍ）、工具回転数（Ｒ）、工具送り速度（Ｖ）を決めてパソコン１２内に入力する。これは、パソコン１２内に入力画面を設けて、ここからキーボード又はマウスによって入力する。初期探査幅（Ｗ）はＮＣ工作機械１１による工具１５の水平送りであって、必ずその中にレーザー距離計１３の測定位置が入っていることが必要である。従って、工具１５の直径値（Ｄ）は既知であるので、レーザー距離計１３を工具方向に向けて、工具直径の１．５〜２倍程度の値を入力する。探査分割数（Ｎ）は探査幅を幾つに分けて測定するかを示す。通常は１０〜１００程度の値を入れる。１測定でのサンプリング回数（ｍ）は、工具１５を測定位置に停止させた状態で工具１５を回転させて測定するが、一つの測定で何回のサンプリングを行うかを入力する。これは工具１５の外形は断面円形ではなく凹凸があるので、レーザー距離計１３が丁度凹部を測定した場合には、レーザー距離計１３の測定値が実際大きくなるからである。多い方が望ましいが多いと測定に時間がかかるので、実際は２００〜６００程度の値とする。工具回転数（Ｒ）を入力する。これはその工具１５の切削回転数であってもよいし、それより小さい値であってもよい。工具１５の横送りの送り速度（Ｖ）を入力する。あまり遅いと測定に時間がかかるので、１〜５ｍｍ／ｓｅｃ程度で十分である（以上が処理Ｓ１）。なお、工具１５は垂直に主軸ヘッド１６に取付けられ、図５に示すようにレーザー距離計１３に対して工具１５は水平方向、即ち軸心と直交する方向に移動するものである。なお、図５において、Ｃは工具１５の軸心位置を、Ｐはレーザー距離計１３から見た工具１５の中心線位置を示す。
【００１５】
次に、工具１５の横送りの１ステップ幅を演算するが、探査幅（Ｗ）／分割数（Ｎ）となる。そして、工具１５の１ステップ幅の移動完了時間を演算する。これは、Ｗ／（Ｎ・Ｖ）の演算を行うことによって、簡単に算出できる（処理Ｓ２）。この後、パソコン１２からＮＣ工作機械１１に対して、１ステップ移動指令の信号（幅方向の送り信号）を送出する（処理Ｓ３）。これによって、工具１５は移動することになるが、１ステップの移動の完了は、処理Ｓ２で演算された工具１５の移動完了時間を経過することを確認することによって行う。これによって、工具１５は所定の位置に移動して停止する（処理Ｓ４）。
次に、レーザー距離計１３を作動させて測定データの取込みを始める（処理Ｓ５）。測定データの取込みはサンプリング回数を達成するまで行う。なお、各サンプリング時間はレーザー距離計１３の処理能力に依存するが、通常は１／５００〜１／１０ｓｅｃ程度に行う（以上、処理Ｓ６）。なお、処理Ｓ３で１ステップの移動指令をＮＣ工作機械１１に出力したが、その後の信号をＮＣ工作機械１１が受け取らない場合は、ＮＣ工作機械１１が誤動作をするので、ＮＵＬＬ出力をＮＣ工作機械１１に出力する。これによって、ＮＣ工作機械１１は停止の状態を保持する（処理Ｓ７）。
【００１６】
そして、採集されたデータからカットオフ値内の最小値を抽出する。このカットオフ値はレーザー距離計１３の測定値から当然予想される値であって、その範囲を外れる値は、誤動作として除外するために設けられている（処理Ｓ８）。そして、設定探査幅に達した否かの判断、即ち、探査幅の全部を測定したか否かの判断を行い（処理Ｓ９）、設定探査幅に達していない場合には、ＮＵＬＬの送出停止を行い（処理Ｓ１０）、処理Ｓ３〜処理Ｓ９を繰り返す。これによって、レーザー距離計１３から工具１５まで最小値（最小距離値）が測定されるので、次に、この最小値が測定されるステップ番号（ｘ）を抽出する（処理Ｓ１１）。このステップ番号（ｘ）が最初値と最後値の間にあることを確認して（処理Ｓ１２）、探査幅を（ｘ−１）と（ｘ＋１）の間に変更する（処理Ｓ１３）。そして、探査範囲が測定精度以上であることを確認して（処理Ｓ１４）、ＮＵＬＬの送出停止を行い（処理Ｓ１５）、測定開始点への移動指令の送出を行う。これによって、ＮＣ工作機械１１の主軸ヘッド１６が所定の位置に移動する（処理Ｓ１６）。この後、処理Ｓ２〜Ｓ１５を繰り返して、探査範囲が所定の精度範囲未満であることを確認して全体の処理を終了する（処理Ｓ１４）。このようにして構成された第１の測定手段によって、レーザー距離計１３からの最小値Ｌ（図５参照）を検出した位置がレーザー距離計１３からみた工具１５の中心線位置となる。なお、この中心線位置のデータ（Ｘ値）はＮＣ工作機械１１によって測定されることになる。
【００１７】
次に、図３を参照しながら、第２の測定手段（中間工程の処理）について説明するが、第２の測定手段は、第１の測定手段で求められた工具１５の中心線位置（レーザー距離計１３から見た）を基準にして、工具１５の最下端の位置（先端位置）をＮＣ工作機械１１を用いて測定する。
まず、最初に、初期測定（最大探査）高さ（Ｈ）、探査分割数（ｎ１）、１回の測定を行うピッチ（Ｈ／ｎ１）でのサンプリング回数（ｍ１）、工具回転数（Ｒ１）、工具縦送り速度（Ｖ１）を決めてパソコン１２内に入力する。これは、パソコン１２内に入力画面を設けて、ここからキーボード又はマウスによって入力する。初期測定高さ（Ｈ）はＮＣ工作機械１１による工具１５の垂直送りであって、必ずその中にレーザー距離計１３の測定位置が入っていること、及び工具１５の先端が入っていることが必要である（図６参照）。また、高さの設定にあっては、先に測定したＮＣ工作機械１１の基準高さ位置に対する上下方向（Ｚ軸）の距離によって決める。なお、具体的にはレーザー距離計１３の測定中心位置を工具１５の中心線位置に一致させた状態で、ＮＣ工作機械１１を作動させて適宜な値を入力する。探査分割数（ｎ１）は探査幅を幾つに分けて測定するかを示す。通常は１０〜１００程度の値を入れる。
【００１８】
１測定でのサンプリング回数（ｍ１）は、工具１５を測定位置に停止させた状態で工具１５を回転させて測定するが、一つの測定で何回のサンプリングを行うかを入力する。これは工具１５の外形は断面円形ではなく凹凸があるので、レーザー距離計１３が丁度凹部を測定した場合には、レーザー距離計１３の測定値が実際より大きくなるからである。多い方が望ましいが多いと測定に時間がかかるので、実際は２００〜６００程度の値とする。工具回転数（Ｒ１）を入力する。これはその工具１５の切削回転数であってもよいし、それより小さい値であってもよい。工具１５の縦送り速度（Ｖ１）を入力する。あまり遅いと測定に時間がかかるので、１〜５ｍｍ／ｓｅｃ程度で十分である（以上が処理Ｓｔ１）。
【００１９】
そして、１測定での１ステップ高さの移動完了時間の算出を行う。これは、測定高さを探査分割数（ｎ１）で割って、更に工具１５の縦送り速度（Ｖ１）で割ることによって簡単に求めることができる（処理Ｓｔ２）。次に１ステップ縦移動指令（軸方向の送り信号）を送出して移動を行い（処理Ｓｔ３）、移動完了時間が経過したかを確認して（処理Ｓｔ４）、レーザー距離計１３による測定データの取込みを行う（処理Ｓｔ５）。データの取込みがサンプリング回数（ｍ１）に達したことを確認する（処理Ｓｔ６）。なお、処理Ｓｔ３で１ステップ縦移動指令をＮＣ工作機械１１に出した後は、ＮＣ工作機械１１にＮＵＬＬ信号を出してＮＣ工作機械１１の動きを止めておく（処理Ｓｔ７）。前記した処理Ｓｔ６の後に、カットオフ値内のデータの最小値を検出する（処理Ｓｔ８）。
【００２０】
これによって、レーザー距離計１３から工具１５までの距離が測定される。次に所定値内の有効な測定データ（即ち、最小データ）の有無の確認を行い（処理Ｓｔ９）、測定データがある場合には工具１５が存在するということであるから、ＮＵＬＬの送出停止を行って（処理Ｓｔ１０）、処理Ｓｔ３に戻って処理Ｓｔ３から処理Ｓｔ９を繰り返すが、所定値内に有効なデータがない場合には、工具１５の端部を過ぎたということであるから、最後に測定してステップ番号Ｎを検出し（処理Ｓｔ１１）、探査範囲をステップＮ−１とステップＮ＋１の範囲に変更する（処理Ｓｔ１２）。そして、探査範囲が測定精度未満でないことを確認して（処理Ｓｔ１３）、ＮＵＬＬの送出停止を行って（処理Ｓｔ１４）、処理Ｓｔ２に戻り、以上の工程を繰り返す。そして、測定精度未満に探査範囲がなったことを確認して、処理を終了する。この第２の測定手段によって、工具１５の先端（下端）の位置が検知される。ＮＣ工作機械１１の主軸ヘッド１６の位置は事前に測定されているので、これによって工具１５の高さをＮＣ工作機械１１が認識できる。
【００２１】
以上の第１、第２の測定手段によって測定された結果を用いて、工具１５の切削外形を特定する第３の測定手段（第２工程の処理）について、図４を参照しながら説明する。
まず、最初に、測定しようとする工具１５の測定高さｈ（図６参照）、測定ピッチ、測定位置でのサンプリング回数、工具回転数、工具送り速度の設定を行う。ここで、工具１５の測定高さｈは工具１５の下端位置を基準にして切削可能な工具１５の高さを含むように設定する。測定ピッチは小さい方がより好ましいが数字が小さいと時間がかかり、粗いと測定精度が下がるので、通常０．０１〜０．２ｍｍ程度を使用する。工具１５の加工精度を更に必要とする場合には、更に細かく設定する。工具１５の回転数は、第１、第２の測定手段と同じでもよく、通常１００〜１０００ｒｐｍ程度である。工具１５の送り速度も第１、第２の測定手段と同じでもよい（以上、処理Ｓｒ１）。
【００２２】
次に、１測定ピッチ移動指令完了時間の算出を行うが、これについては、第１、第２の測定手段と同じである（処理Ｓｒ２）。次に、ＮＣ工作機械１１に対して１ピッチ移動指令の送出を行う（処理Ｓｔ３）。なお、ＮＣ工作機械１１に装着されている工具１５は、レーザー距離計１３が工具１５の中心線位置を向いて、しかもレーザー距離計１３の測定中心位置を、工具１５の下端位置に設定しておく。これは、第１、第２の測定手段によって測定された結果を用いることによって容易に設定できる。
この後、工具１５の移動完了時間が完了したことを確認して（処理Ｓｒ４）、レーザー距離計１３による測定データの取込みを行う（処理Ｓｒ５）。測定データがサンプリング回数に達したことを確認して（処理Ｓｒ６）カットオフ値内の最小値の検出を行う（処理Ｓｒ８）。この最小値Ｌ１（図６参照）によって、工具１５の切削形状が特定される。なお、処理Ｓｒ３でＮＣ工作機械１１に対して１ピッチの移動指令を送出した後は、ＮＣ工作機械１１にＮＵＬＬの指令を出して、工具１５の移動を止めておく（処理Ｓｒ７）。
【００２３】
そして、レーザー距離計１３の測定位置が設定高さｈに達したか否かを判断し（処理Ｓｒ９）、設定高さに達していない場合には、ＮＵＬＬの送出を停止して（処理Ｓｒ１０）、処理Ｓｒ３に戻り、更に工具１５を１ピッチ移動させて次の測定を行う。これによって、工具１５の移動距離（ｚ）とその移動位置におけるレーザー距離計１３から工具１５までの最小距離値（Ｌ１）が測定されるので、これを高さｈについて集めることによって、工具１５の切削外形が特定される。仮に工具１５の下端部が図６に示すように半球状となっている場合や、欠損があっても、その形を正確に測定できる。また、マイクロメータ等の測定機によって測定された工具１５の直径を入力手段（例えば、キーボード）から入力した直径と、測定された直径位置に対応する工具１５の切削外形から工具１５の軸心位置を特定し、工具１５の切削半径又は切削直径を特定し、これが工具径演算手段となる。
これらのデータを、ＮＣ工作機械１１に命令を送るＣＡＤ／ＣＡＭシステムに入れ込み、加工物に使用する工具（刃物）を選定して、適切なＮＣ工作機械の加工手順を設定することができる。
【００２４】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明のを要旨を変更しない範囲での変形例であっても本発明は適用される。たとえば、前記実施の形態の第１、第２の測定手段においては、精度を高めるために、最初に大まかな範囲を特定し、次にその範囲を更に狭める処理を行っているが、送りピッチを細かくして一回の操作で全部のデータを求めることもできる。
また、第３の測定手段によって行われるデータの採集を第２の測定手段内に入れ込んでもよい。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１〜４の工具の自動測定方法は、以上の説明からも明らかなように、ＮＣ工作機械によって工具を回転させながら、工具をその軸心と実質的に直交する方向に移動させて、レーザー距離計の最小距離値からレーザー距離計からみた工具の中心線位置を検知する第１工程と、工具の中心線位置にレーザー距離計の測定中心位置を合わせて、次に工具を回転させながら、軸心方向に移動させ、その移動位置とレーザー距離計との関係から、工具の切削外形を求める第２工程とを有しているので、工具の中心線位置をレーザー距離計で見ながら、工具の切削外形が測定できる。従って、仮に工具が摩耗や折損している場合であっても、その形状を測定することができる。
【００２６】
特に、請求項２記載の工具の自動測定方法においては、第１工程と第２工程の間に、第１工程で得た工具の中心線位置をレーザー距離計の測定中心位置に合わせた状態で、ＮＣ工作機械を用いて工具を軸心方向に移動させて、工具の先端位置を測定する中間工程を設け、第２工程はこの中間工程で測定された工具の先端を基準にして工具を移動させてその切削外形を測定するので、より精度のよい工具の切削外形を測定できる。
請求項３記載の工具の自動測定方法においては、予めレーザー距離計によって、工具を取付ける主軸ヘッドの基準高さ位置を求めておき、基準高さ位置から工具の先端位置までの工具高さを求めているので、主軸ヘッドに対する工具の高さを認識でき、そのまま切削のデータとして使用できる。
そして、請求項４記載の工具の自動測定方法においては、工具の特定高さ位置の真円部分の直径値（Ｄ）を測定し、直径値（Ｄ）とレーザー距離計で測定した特定高さ位置の切削外形から、工具の軸心位置を特定しているので、各高さに対する工具の切削半径を特定できる。
【００２７】
請求項５〜８記載の工具の自動測定装置は、ＮＣ工作機械に取付けられた工具を指向して配置され、工具までの距離を測定するレーザー距離計と、レーザー距離計の出力値を入力とし、ＮＣ工作機械の工具の回転及び移動の指令を含む工具測定プログラムを有する制御装置とを有し、工具測定プログラムは、工具を回転しながら工具の軸心と実質的に直交する方向に動かして、レーザー距離計からの測定値から、レーザー距離計から見た工具の中心線位置を特定する第１の測定手段と、第１の測定手段によって、レーザー距離計を工具の中心線位置に指向させて配置し、工具を軸心方向に移動させて、工具の先端位置を検知する第２の測定手段と、レーザー距離計を工具の中心線位置に指向させて配置し、工具を回転させながらその軸心方向に移動させて、レーザー距離計の最小距離値から工具の切削外形を特定する第３の測定手段とを有しているので、工具の切削外形の自動測定が可能となる。従って、測定されたデータをＮＣ工作機械に接続されるＣＡＤ／ＣＡＭシステムに入力することによって、実際の加工に使用する刃物の形状を特定でき、より正確な切削加工を行うことができる。
【００２８】
特に、請求項６記載の工具の自動測定装置においては、工具測定プログラムは、工具を取付ける主軸ヘッドの基準高さ位置を測定して、ＮＣ工作機械に認識させるヘッド位置測定手段を有するので、工具の高さをＮＣ工作機械に認識させることができる。
請求項７記載の工具の自動測定装置においては、工具の直径を入力する入力手段が設けられ、工具測定プログラムには、入力手段から入力された直径と、測定された直径位置に対応する工具の切削外形から工具の軸心位置を特定し、工具の切削半径又は切削直径を特定する工具径演算手段を備えているので、工具の軸心、各高さ位置における切削半径を認識できる。
そして、請求項８記載の工具の自動測定装置においては、制御装置からＮＣ工作機械に送る命令信号は、工具の回転数、工具の幅方向の送り信号、及び工具の軸方向の送り信号を有するので、これを用いてＮＣ工作機械を積極的に制御し、工具に関するデータの収集が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る工具の自動測定装置の説明図である。
【図２】同工具の自動測定装置の動作フロー図である。
【図３】同工具の自動測定装置の動作フロー図である。
【図４】同工具の自動測定装置の動作フロー図である。
【図５】同工具の自動測定装置の動作説明図である。
【図６】同工具の自動測定装置の動作説明図である。
【符号の説明】
１０：工具の自動測定装置、１１：ＮＣ工作機械、１２：パソコン、１３：レーザー距離計、１４：レーザー距離計用制御装置、１５：工具、１６：主軸ヘッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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