(57)【要約】【課題】回転中の工具の工具径を高い精度で、しかも短かいサイクルタイムで測定する。【解決手段】工作機械のベッド上に投光器１１とそれから照射されるレーザ光Ｌを受光する受光器１２を設け、外周部に切刃部Ｔａが設けられて回転される工具Ｔをレーザ光に対し両側から接近させて同レーザ光を横切るように移動させ、レーザ光が遮断されたときの工具の位置により工具径Ｄを測定する。工具が何れの側からレーザ光に接近した場合でも、レーザ光が常に切刃部のすくい面Ｔｂ側から切刃部に入射されるように構成する。そのためには投光器から照射されるレーザ光を直角プリズム１３により２回反射させて、互いに平行で照射の向きが逆になる第１部分Ｌａと第２部分Ｌｂに分け、工具Ｔは第１部分には常に一側から接近させ、第２部分には常に反対側から接近させるようにするのがよい。【選択図】図２
2007290042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械のベッド上に投光器とそれから照射されるレーザ光を受光する受光器を設け、
外周部に切刃部が設けられるとともに前記工作機械の主軸に装着されて回転される工具を前記レーザ光に対し両側から接近させて同レーザ光を横切るように移動させ、
前記工具が一側から前記レーザ光に接近してこれを横断し始める際に前記受光器により検出されるレーザ光の受光量が所定のしきい値以下となった時点における前記ベッドに対する前記工具の位置と、前記工具が前記一側とは反対側から前記レーザ光に接近してこれを横断し始める際に前記受光器により検出されるレーザ光の受光量が所定のしきい値以下となった時点における前記ベッドに対する前記工具の位置との差に基づいて、回転する前記工具の切刃部の先端縁の軌跡の径である工具径を測定する工作機械の工具測定装置において、
前記工具が何れの側から前記レーザ光に接近してこれを横断し始める場合でも、前記レーザ光が常に前記切刃部のすくい面側から前記切刃部に入射されるように構成したことを特徴とする工作機械の工具測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の工作機械の工具測定装置において、斜面が前記投光器から照射されるレーザ光と直交するように配置された直角プリズムをさらに備え、前記受光器は前記直角プリズムにより２回反射されたレーザ光を受光するよう配置され、前記レーザ光は前記投光器から前記直角プリズムの間に位置する第１部分とこの第１部分と平行で前記直角プリズムから前記受光器の間に位置する第２部分を有し、前記工具を前記第１部分に対しては常に一側から接近させるとともに前記第２部分に対しては常に前記一側とは反対側から接近させて、前記レーザ光が常に前記切刃部のすくい面側から前記切刃部に入射されるように構成したことを特徴とする工作機械の工具測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の工作機械の工具測定装置において、第１投光器とそれから照射される第１レーザ光を受光する第１受光器及び、第２投光器とそれから照射される第２レーザ光を受光する第２受光器を備え、前記第１レーザ光と第２レーザ光は互いに平行で照射の向きが逆になるように配置し、前記工具を前記第１レーザ光に対しては常に一側から接近させるとともに前記第２レーザ光に対しては常に前記一側とは反対側から接近させて、前記レーザ光が常に前記切刃部のすくい面側から前記切刃部に入射されるように構成したことを特徴とする工作機械の工具測定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の工作機械の工具測定装置において、前記ベッド上に回転可能に支持されて位相が互いに１８０度異なる第１位置と第２位置に割り出される基台をさらに備え、前記投光器と受光器は前記基台の両端部に互いに向かい合って取り付けられ、前記工具を前記基台が前記第１位置に割り出された状態では前記レーザ光に対し常に一側から接近させるとともに前記基台が前記第２位置に割り出された状態では前記レーザ光に対し常に前記一側とは反対側から接近させて、前記レーザ光が常に前記切刃部のすくい面側から前記切刃部に入射されるように構成したことを特徴とする工作機械の工具測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の主軸に装着されて回転される工具の工具径を測定する工作機械の工具測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような工具径を測定する工具測定装置としては例えば特許文献１に記載された技術があり、これを図６〜図１２により説明する。主として図６に示すように、工作機械のベッド１に対し水平で互いに直交するＸ方向及びＹ方向並びに垂直なＺ方向に移動可能に設けられた主軸頭２には、主軸３が垂直な軸線回りに回転可能に支持されて回転駆動され、主軸３の先端には工具Ｔが同軸的に装着されている。主軸３とともに回転される工具Ｔの工具径を測定するレーザ光線式測定手段は、ベッド１上に設けられた基台４と、その両端部上面に互いに向かい合って取り付けられた投光器５と受光器６よりなる全体としてＵ字形で、投光器５から受光器６に向けて糸状のレーザ光Ｌが照射され、レーザ光Ｌが遮断されれば受光器６がスキップ信号を発生するようになっている。
【０００３】
主として図７〜図９に示すように、この例の工具Ｔは外周部の長手方向に沿って複数（図は２個の例を示したが個数は任意である）の切刃部Ｔａを有するエンドミルである。各切刃部Ｔａの矢印で示す工具Ｔの回転方向前側にはほゞ半径方向外向きに延びるすくい面Ｔｂが形成され、回転方向後側には半径方向に対し大きく後向きに傾斜した逃げ面Ｔｃが形成されている。なお工具Ｔはエンドミルに限らず、同様の切刃部Ｔａを有するボーリング用のフライスカッタなどでもよい。
【０００４】
次に上述したような基台４、投光器５及び受光器６よりなる従来のレーザ光線式測定手段により、回転する工具Ｔの切刃部Ｔａの先端縁の軌跡Ｔｄの径である工具径Ｄを測定する２つの方法につき説明する。何れの測定方法でも、投光器５から受光器６に照射されるレーザ光Ｌは断面形状が小さい円形で直径が一定の平行ビーム（または長手方向の中央部が絞られたフォーカスビーム）で、Ｙ方向に延びている。測定に際しては、加工時と同じ回転速度で回転している工具Ｔを、その回転速度に比して充分遅い送り速度でレーザ光Ｌに対しＸ方向に移動させる。
【０００５】
先ず第１の測定方法では、図７及び図８に示すように、主軸３を下降させ工具測定装置に接近させ、ベッド１に対しＸ方向に移動させて、工具Ｔを互いに反対側となるＡ側及びＢ側からレーザ光Ｌに対し接近させてレーザ光Ｌを横切らせる。これによりレーザ光Ｌは、図９に示すように工具Ｔの各切刃部Ｔａの先端縁により遮られ、その遮光面積Ｌｓは工具Ｔの回転により細かく増減しながら次第に増大し、通過光面積Ｌｐは同様に増減しながら次第に減少し、遮光面積Ｌｓの極大値は各切刃部Ｔａの先端縁が工具Ｔの軸線を含みＸ方向と平行な面上を通過する時点に生じる。そしてこの例では、図１０に示すように、この遮光面積Ｌｓの極大値（以下単に遮光面積Ｌｓという）がレーザ光Ｌの断面積の８５％（所定のしきい値）に達したときに受光器６はスキップ信号を発生するようになっている。このスキップ信号が発生した時点、すなわち遮光面積Ｌｓが８５％に達した時点では、工具Ｔの切刃部Ｔａの先端縁は、ある微少距離ΔD ／２だけレーザ光Ｌの中心Ｌ0 を通り過ぎた位置にある（図９参照）。なお、しきい値におけるレーザ光Ｌの断面積に対する遮光面積Ｌｓの比率は任意であるが、その値が５０％未満の場合は微少距離ΔD ／２は負の値となる。
【０００６】
図７に示すように、工具ＴをＡ側からレーザ光Ｌに接近させる場合は、切刃部Ｔａの先端縁が微少距離ΔD ／２だけレーザ光Ｌの中心Ｌ0を通り過ぎた位置に達して 、受光器６がスキップ信号を発生したときに、ベッド１上の基準位置Ｐから工具Ｔの回転中心までの距離Ｘ1 を検出して記憶する。図８に示すように、工具ＴをＡ側と反対側のＢ側からレーザ光Ｌに接近させる場合も、同様に受光器６がスキップ信号を発生したときに、ベッド１上の基準位置Ｐから工具Ｔの回転中心までの距離Ｘ2 を検出して記憶する。そしてこの距離Ｘ1 、距離Ｘ2 及び微少距離ΔD ／２を次の数式１
〔数１〕        Ｄ＝Ｘ1 −Ｘ2 ＋ΔD
に代入して演算することにより、回転する工具Ｔの切刃部Ｔａの先端縁の軌跡Ｔｄの径である工具径Ｄを測定する。
【０００７】
次に第２の測定方法では、先ず主軸３に装着した工具Ｔを直径Ｄc のキャリブレーション工具７と交換してから、図１１に示すように、第１の測定方法と同様にしてキャリブレーション工具７をＡ側及びＢ側から接近させ、キャリブレーション工具７の外周面が微少距離ΔD ／２だけレーザ光Ｌの中心Ｌ0 を通り過ぎた位置に達して、それぞれ受光器６がスキップ信号を発生したときに、基準位置Ｐからキャリブレーション工具７の回転中心までの距離Ｘc1及び距離Ｘc2を検出して記憶する。そしてこの距離Ｘc1及び距離Ｘc2を次の数式２
〔数２〕        Ｘc ＝（Ｘc1＋Ｘc2）／２
に代入して演算することにより、基準位置Ｐとレーザ光Ｌのレーザ光中心Ｌ0 との間の距離Ｘc を測定する。
【０００８】
次いで主軸３に装着したキャリブレーション工具７を工具Ｔと交換して、前述した第１の方法の図７の場合と同様にして、工具ＴをＡ側から接近させて受光器６がスキップ信号を発生したときの、基準位置Ｐから工具Ｔの回転中心までの距離Ｘ1 を検出して記憶する。そしてこれらの距離Ｘ1 、距離Ｘc 及び微少距離ΔD ／２を次の数式３
〔数３〕        Ｄ＝（Ｘ1 −Ｘc ）×２＋ΔD ／２
に代入して演算することにより、回転する工具Ｔの工具径Ｄを測定する。
【０００９】
上述した第１及び第２の測定方法に使用する微少距離ΔD ／２のΔD は、基台４、投光器５及び受光器６からなるレーザ光線式測定手段毎に固有の数値であり、図１１に示すキャリブレーション工具７の場合に得られた距離Ｘc1及び距離Ｘc2並びにキャリブレーション工具７の直径Ｄc に基づいて次の数式４
〔数４〕        ΔD ＝Ｄc −（Ｘc1−Ｘc2）
により演算される。
【特許文献１】特許第３３０５２１６号明細書（段落〔００１３〕、図３）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した第１の測定方法では、工具ＴをＡ側から接近させる場合にはレーザ光Ｌは切刃部Ｔａのすくい面Ｔｂ側に照射され、この場合の距離Ｘ1 の検出値のばらつきすなわち繰り返し精度は±１μｍ程度で高い測定精度が得られる。これに対しＢ側から接近させる場合にはレーザ光Ｌは切刃部Ｔａの逃げ面Ｔｃ側に照射され、この場合の距離Ｘ2 の検出値のばらつきすなわち繰り返し精度は±２μｍあるいはそれ以上となり測定精度が低下する。このために工具径Ｄの測定精度が低下するという問題が生じる。工具ＴをＢ側から接近させる場合の距離Ｘ2 の繰り返し精度のばらつきの原因は必ずしも明確ではないが、切刃部Ｔａの逃げ面Ｔｃ側に照射されたレーザ光Ｌが、逃げ面Ｔｃの先端縁付近で乱反射して受光器６に入射するためではないかと推測される。
【００１１】
また第２の測定方法では、レーザ光Ｌは常に切刃部Ｔａのすくい面Ｔｂ側に照射されるので、上述したような工具径Ｄの測定精度が低下するという問題は生じない。しかしながら工作機械では作動により次第に温度が上昇しこれに伴う熱変位により、基準位置Ｐとレーザ光Ｌのレーザ光中心Ｌ0 との間の距離Ｘc が次第に変化するので、工具径Ｄの測定の都度あるいは所定の時間間隔で、主軸３の工具Ｔをキャリブレーション工具７と交換して距離Ｘc を測定しなおす必要があり、このため測定サイクルタイムが長くなって、生産性が低下するという問題が生じる。
【００１２】
本発明は、工具Ｔをレーザ光Ｌの両側の何れから接近させた場合でもレーザ光Ｌが常にすくい面側から切刃部に入射されるようにして、このような各問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による工作機械の工具測定装置は、工作機械のベッド上に投光器とそれから照射されるレーザ光を受光する受光器を設け、外周部に切刃部が設けられるとともに工作機械の主軸に装着されて回転される工具をレーザ光に対し両側から接近させて同レーザ光を横切るように移動させ、工具が一側からレーザ光に接近してこれを横断し始める際に受光器により検出されるレーザ光の受光量が所定のしきい値以下となった時点におけるベッドに対する工具の位置と、工具が一側とは反対側からレーザ光に接近してこれを横断し始める際に受光器により検出されるレーザ光の受光量が所定のしきい値以下となった時点におけるベッドに対する工具の位置との差に基づいて、回転する工具の切刃部の先端縁の軌跡の径である工具径を測定する工作機械の工具測定装置において、工具が何れの側からレーザ光に接近してこれを横断し始める場合でも、レーザ光が常に切刃部のすくい面側から切刃部に入射されるように構成したことを特徴とするものである。
【００１４】
前項に記載の工作機械の工具測定装置は、斜面が投光器から照射されるレーザ光と直交するように配置された直角プリズムをさらに備え、受光器は直角プリズムにより２回反射されたレーザ光を受光するよう配置され、レーザ光は投光器から直角プリズムの間に位置する第１部分とこの第１部分と平行で直角プリズムから受光器の間に位置する第２部分を有し、工具を第１部分に対しては常に一側から接近させるとともに第２部分に対しては常に一側とは反対側から接近させて、レーザ光が常に切刃部のすくい面側から切刃部に入射されるように構成することが好ましい。
【００１５】
請求項１に記載の工作機械の工具測定装置は、第１投光器とそれから照射される第１レーザ光を受光する第１受光器及び、第２投光器とそれから照射される第２レーザ光を受光する第２受光器を備え、第１レーザ光と第２レーザ光は互いに平行で照射の向きが逆になるように配置し、工具を第１レーザ光に対しては常に一側から接近させるとともに第２レーザ光に対しては常に一側とは反対側から接近させて、レーザ光が常に切刃部のすくい面側から切刃部に入射されるように構成することが好ましい。
【００１６】
請求項１に記載の工作機械の工具測定装置は、ベッド上に回転可能に支持されて位相が互いに１８０度異なる第１位置と第２位置に割り出される基台をさらに備え、投光器と受光器は基台の両端部に互いに向かい合って取り付けられ、工具を基台が第１位置に割り出された状態ではレーザ光に対し常に一側から接近させるとともに基台が第２位置に割り出された状態ではレーザ光に対し常に一側とは反対側から接近させて、レーザ光が常に切刃部のすくい面側から切刃部に入射されるように構成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、工具が両側の何れの側からレーザ光に接近してこれを横断し始める場合でも、レーザ光は常に切刃部のすくい面側から切刃部に入射されるので、受光器により検出されるレーザ光の受光量が所定のしきい値以下となった時点におけるベッドに対する工具の位置の測定精度は、工具が何れの側からレーザ光に接近するかにかかわらず常に高い値となる。従って工具径の測定精度を高めることができる。また工具径は、前述した従来技術のように、熱変位の影響を受け、しかもキャリブレーション工具を主軸に装着して測定する基準位置とレーザ光のレーザ光中心との間の距離を媒介することなく測定することができ、従って測定の都度あるいは所定の時間間隔で、主軸の工具をキャリブレーション工具と交換して距離を測定する必要がないので、測定サイクルタイムが長くなって生産性が低下するおそれもない。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、レーザ光の第１部分と第２部分は互いに平行で照射の向きが逆になり、また工具はレーザ光の第１部分に対しては常に一側から接近するとともにレーザ光の第２部分に対しては常に一側とは反対側から接近するので、工具が何れの側からレーザ光に接近する場合でも、レーザ光Ｌが常に切刃部のすくい面側から切刃部に入射されるようにすることができる。従って請求項１の発明と同様、工具径の測定精度を高めることができ、また測定サイクルタイムが長くなって生産性が低下するおそれもない。また直角プリズムを追加するのみであるので、製造コストの増大はわずかである。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、工具は第１レーザ光に対しては常に一側から接近するとともに第２レーザ光に対しては常に一側とは反対側から接近し、また第１レーザ光と第２レーザ光は互いに平行で照射の向きが逆であるので、工具が何れの側から各レーザ光に接近する場合でも、各レーザ光が常に切刃部のすくい面側から切刃部に入射されるようにすることができる。従って請求項１の発明と同様、工具径の測定精度を高めることができ、また測定サイクルタイムが長くなって生産性が低下するおそれもない。
【００２０】
また請求項４の発明によれば、工具は基台が第１位置に割り出された状態ではレーザ光に対し常に一側から接近するとともに基台が第２位置に割り出された状態ではレーザ光に対し常に一側とは反対側から接近し、また基台が第１位置に割り出された状態と第２位置に割り出された状態ではレーザ光の照射の向きが逆になるので、基台が第１位置に割り出された状態でも、第２位置に割り出された状態でも、レーザ光が常に切刃部のすくい面側から切刃部に入射されるようにすることができる。従って請求項１の発明と同様、工具径の測定精度を高めることができ、また測定サイクルタイムが長くなって生産性が低下するおそれもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
先ず図１〜図３により本発明による工作機械の工具測定装置の第１実施形態の説明をする。この第１実施形態による工具測定装置は、基台１０と、投光器１１と、受光器１２と、直角プリズム１３により構成されている。工作機械に対するこの工具測定装置の取付関係は、図６で説明した従来技術の場合と実質的に同じであるので説明は省略する。
【００２２】
基台１０は長方形状の厚板状で、その長さは前述した従来技術の基台４よりやや短く、横幅は２倍になっており、長手方向がＹ方向となるように工作機械のベッド上に取り付けられている。基台１０の長手方向一端部の上面には、投光器１１と受光器１２がＸ方向に並んで固定され、基台１０の長手方向他端部の上面には支持台１４を介して直角プリズム１３が固定されている。この第１実施形態の直角プリズム１３は上側から見て直角二等辺三角形状で、直角三角形の斜面に相当する斜面１３ａが、投光器１１からＹ方向に照射される断面形状が小さい円形で直径が一定のレーザ光Ｌと直交するように配置されている。投光器１１からのレーザ光Ｌは斜面１３ａの一方の半部の中心付近を通って直角プリズム１３内に入射され、直角を挟む２面により全反射されて受光器１２により受光される。このレーザ光Ｌは、投光器１１から直角プリズム１３の間に位置する第１部分Ｌａと、直角プリズム１３から受光器１２の間に位置する第２部分Ｌｂよりなり、この第１部分Ｌａと第２部分Ｌｂは互いに平行で、照射の向きは互いに逆である。
【００２３】
このレーザ光Ｌの第１部分Ｌａ及び第２部分Ｌｂは、後述するようにＸ方向に移動するキャリブレーション工具１５または工具Ｔにより遮断されるが、先に図９及び図１０により説明したのと同様、遮光面積Ｌｓがレーザ光Ｌの断面積の８５％に達したときに受光器１２はスキップ信号を発生するようになっている。
【００２４】
次にこの第１実施形態の工具測定装置の作用の説明をする。この第１実施形態では工具Ｔの工具径Ｄの測定に先立ち、主軸３（図６参照）に直径Ｄc のキャリブレーション工具１５を装着して、レーザ光Ｌの第１部分Ｌａと第２部分Ｌｂの各レーザ光中心Ｌ0 の間の距離Ｘd を測定する。この場合は先ず図２の実線に示すように、主軸３に工具Ｔを装着して工具測定装置に接近させベッド１に対しＸ方向に移動させて、キャリブレーション工具１５をＡ側からレーザ光Ｌの第１部分Ｌａに接近させ、図１１で説明した従来技術の第２の測定方法におけるキャリブレーション工具７を装着した場合と同様、キャリブレーション工具１５の外周面が微少距離ΔD ／２だけ第１部分Ｌａの中心Ｌ0 を通り過ぎた位置に達して、受光器１２がスキップ信号を発生したところで、ベッド１上の基準位置Ｐからキャリブレーション工具１５の回転中心までの距離Ｘc1を検出して記憶する。次いで図２の二点鎖線に示すように、キャリブレーション工具１５をＡ側と反対側のＢ側からレーザ光Ｌの第２部分Ｌｂに接近させ、キャリブレーション工具１５の外周面が微少距離ΔD ／２だけ第２部分Ｌｂの中心Ｌ0 を通り過ぎた位置に達して、受光器１２がスキップ信号を発生したところで、ベッド１上の基準位置Ｐからキャリブレーション工具１５の回転中心までの距離Ｘc2を検出して記憶する。そしてこの距離Ｘc1、距離Ｘc2、直径Ｄc 及び微少距離ΔD ／２を次の数式５
〔数５〕        Ｘd ＝Ｘc1−Ｘc2−Ｄc ＋ΔD
に代入して演算することにより、レーザ光Ｌの第１部分Ｌａと第２部分Ｌｂの各レーザ光中心Ｌ0 の間の距離Ｘd を測定する。この距離Ｘd は比較的小さく、その値が熱変位等による経時変化を受けることは殆どないので、基台１０、投光器１１、受光器１２及び直角プリズム１３よりなる１つのレーザ光線式測定手段について１回だけ測定すればよい。
【００２５】
次に図３により、回転する工具Ｔの切刃部Ｔａの先端縁の軌跡Ｔｄの径である工具径Ｄの測定方法の説明する。工具径Ｄの測定は、主軸３に工具Ｔを装着して下降させ、加工時と同じ向き、同じ回転速度で回転させ、その回転速度に比して充分遅い送り速度で主軸３をＸ方向に移動させながら行う。先ず図３の実線に示すように、工具ＴをＡ側からレーザ光Ｌの第１部分Ｌａに接近させ、図７及び図８で説明した従来技術における第１の測定方法の場合と同様、切刃部Ｔａの先端縁が微少距離ΔD ／２だけレーザ光Ｌの中心Ｌ0 を通り過ぎた位置に達して、受光器１２がスキップ信号を発生したところで、ベッド１上の基準位置Ｐから工具Ｔの回転中心までの距離Ｘ1 を検出して記憶する。次いで図３の二点鎖線に示すように、工具ＴをＡ側と反対側のＢ側からレーザ光Ｌの第２部分Ｌｂに接近させ、切刃部Ｔａの先端縁が微少距離ΔD ／２だけレーザ光Ｌの中心Ｌ0 を通り過ぎた位置に達して、受光器１２がスキップ信号を発生したところで、ベッド１上の基準位置Ｐから工具Ｔの回転中心までの距離Ｘ2 を検出して記憶する。そしてこれらの距離Ｘ1 、距離Ｘ2 、距離Ｘd 及び微少距離ΔD ／２を次の数式６
〔数６〕        Ｄ＝Ｘ1 −Ｘ2 −Ｘd ＋ΔD
に代入して演算することにより、回転する工具Ｔの切刃部Ｔａの先端縁の軌跡Ｔｄの径である工具径Ｄを測定する。
【００２６】
上述した第１実施形態によれば、投光器１１から直角プリズム１３の間に位置するレーザ光Ｌの第１部分Ｌａと、直角プリズム１３から受光器１２の間に位置するレーザ光Ｌの第２部分Ｌｂは、互いに平行で照射の向きが逆になり、また工具Ｔは加工時と同じ向き、同じ回転速度で回転され、レーザ光Ｌの第１部分Ｌａに対しては常にＡ側から接近するとともにレーザ光Ｌの第２部分Ｌｂに対しては常にＡ側と反対側のＢ側から接近する。従って工具ＴがＡ側から第１部分Ｌａに接近する場合でも、Ｂ側から第２部分Ｌｂに接近する場合でも、レーザ光Ｌは切刃部Ｔａのすくい面Ｔｂ側から切刃部Ｔａに入射される。すなわち、工具Ｔが何れの側からレーザ光Ｌに接近してこれを横断し始める場合でも、レーザ光Ｌは常に切刃部Ｔａのすくい面Ｔｂ側から切刃部Ｔａに入射されるので、受光器１２により検出されるレーザ光Ｌの受光量が所定のしきい値以下となった時点におけるベッドに対する工具Ｔの位置の測定精度は高い値となり、工具径Ｄの測定精度を高めることができる。また工具径Ｄの測定の際に使用するレーザ光Ｌの第１部分Ｌａと第２部分Ｌｂの各レーザ光中心Ｌ0 の間の距離Ｘd は熱変位等による経時変化を受けることは殆どなく、従って測定の都度あるいは所定の時間間隔で、主軸３の工具Ｔをキャリブレーション工具７と交換して距離Ｘd を測定する必要がないので、測定サイクルタイムが長くなって生産性が低下するおそれもない。
【００２７】
また上述した第１実施形態では、直角プリズム１３を使用して１個の投光器１１からのレーザ光Ｌを互いに平行で照射の向きが逆の２つの部分、すなわち第１部分Ｌａと第２部分Ｌｂ、を生成しているので、図７及び図８に示す従来技術に比して製造コストの増大はわずかである。しかしながら本発明はこのような第１実施形態に限らず、２組のレーザ光線式測定手段を使用し、あるいは１組のレーザ光線式測定手段の向きを１８０度回転させるようにして実施することもできる。
【００２８】
図４に示す第２実施形態は、２組のレーザ光線式測定手段を使用した例を示している。この第２実施形態による工具測定装置は、基台１０ａと、２個の投光器１１ａ，１１ｂと、２個の受光器１２ａ，１２ｂにより構成されている。第１実施形態と同様に工作機械のベッド上に取り付けられる長方形状の厚板状の基台１０ａは、長さが図７及び図８に示す従来技術の基台４と同じで、横幅は２倍になっており、長手方向がＹ方向となるように工作機械のベッド上に取り付けられている。基台１０ａの長手方向一端部の上面には、第１投光器１１ａと第２受光器１２ｂがＸ方向に並んで固定され、基台１０の長手方向他端部の上面には第１受光器１２ａと第２投光器１１ｂが並んで固定されている。第１投光器１１ａからの第１レーザ光Ｌ１は第１受光器１２ａにより受光され、第２投光器１１ｂからの第２レーザ光Ｌ２は第２受光器１２ｂにより受光され、従って第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２は互いに平行で照射の向きが逆になるように配置されている。
【００２９】
この第２実施形態も、前述した第１実施形態と同様、先ず工作機械の主軸にキャリブレーション工具を装着し、Ａ側及びＢ側から各レーザ光Ｌ１，Ｌ２に接近させて第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２の各レーザ光中心の間の距離を測定し、次いで主軸に工具Ｔを装着し、Ａ側及びＢ側から各レーザ光Ｌ１，Ｌ２に接近させて工具径Ｄを測定する。各レーザ光中心の間の距離の測定方法と、工具径Ｄの測定方法は前述した第１実施形態と実質的に同じであるので、詳細な説明は省略する。
【００３０】
第１実施形態と同様、この第２実施形態でも、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２は互いに平行で照射の向きが逆になり、また工具Ｔは、第１レーザ光Ｌ１に対しては常にＡ側から接近するとともに第２レーザ光Ｌ２に対しては常にＡ側と反対側のＢ側から接近するので、各レーザ光Ｌ１，Ｌ２は何れの場合でも常に切刃部Ｔａのすくい面Ｔｂ側から切刃部Ｔａに入射される。従って、各受光器１２ａ，１２ｂにより検出される受光量が所定のしきい値以下となった時点におけるベッドに対する工具Ｔの位置の測定精度は高い値となり、工具径Ｄの測定精度を高めることができる。また工具径Ｄの測定の際に使用する両レーザ光Ｌ１，Ｌ２のレーザ光中心の間の距離は熱変位等による経時変化を受けることは殆どなく、従って測定の都度あるいは所定の時間間隔で、主軸３の工具Ｔをキャリブレーション工具７と交換してレーザ光中心の間の距離を測定する必要がないので、測定サイクルタイムが長くなって生産性が低下するおそれもない。
【００３１】
図５に示す第３実施形態は、１組のレーザ光線式測定手段の向きを１８０度回転させるようにした例を示している。この第３実施形態による工具測定装置は、基台１０ｂと、投光器１１と、受光器１２よりなるレーザ光線式測定手段は図７及び図８に示す従来技術と同一であり、基台１０ｂを工作機械のテーブル上に支持する回転テーブル１７をさらに備えている点が相違している。この回転テーブル１７は基台１０ｂの中央部を垂直な軸線回りに回転可能に支持して、矢印Ｒに示すように位相が互いに１８０度異なり、何れもＹ方向に沿った第１位置と第２位置に割り出すものである。レーザ光Ｌの照射の向きは、第１位置では図５の実線矢印に示すように右向きであり、第２位置では破線矢印に示すように左向きである。
【００３２】
この第３実施形態では、基台１０ｂが第１位置に割り出された状態では工具Ｔをレーザ光Ｌに対しＡ側から接近させ、また基台１０ｂが第２位置に割り出された状態では工具Ｔをレーザ光Ｌに対しＢ側から接近させて、図７及び図８で説明した従来技術における第１の測定方法の場合と同様にして、工具Ｔの工具径Ｄを測定する。基台１０ｂが第１位置に割り出された状態では工具Ｔはレーザ光Ｌに対し常にＡ側から接近するとともに基台１０ｂが第２位置に割り出された状態では工具Ｔはレーザ光Ｌに対し常にＡ側とは反対側のＢ側から接近し、また基台１０が第１位置に割り出された状態と第２位置に割り出された状態ではレーザ光Ｌの照射の向きが逆になるので、基台１０が第１位置に割り出された状態でも、第２位置に割り出された状態でも、レーザ光Ｌが常に切刃部Ｔａのすくい面Ｔｂ側から切刃部Ｔａに入射される。従って上述した各実施形態と同様、工具径Ｄの測定精度を高めることができる。
【００３３】
この第３実施形態では、原理的にはキャリブレーション工具による調整は不要であるが、組立誤差などによりレーザ光Ｌの中心が回転テーブル１７の回転中心に対するオフセットが生じると、第１位置と第２位置とでレーザ光Ｌの中心にずれが生じて工具径Ｄの測定誤差の原因になるが、その場合は第１実施形態の距離Ｘd の測定と同じようにしてこのすれを測定して、工具径Ｄの測定結果を補正すればよい。このずれは微少な値であり、熱変位等による経時変化は微々たるものであるのでその影響を考慮する必要はない。従ってこのずれの有無にかかわらず、測定の都度あるいは所定の時間間隔で主軸の工具Ｔをキャリブレーション工具７と交換してこのずれを測定する必要がないので、測定サイクルタイムが長くなって生産性が低下するおそれもない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による工作機械の工具測定装置の第１実施形態の外観形状を示す正面図である。
【図２】図１に示す第１実施形態におけるレーザ光の第１部分と第２部分の間の距離の測定方法を説明する平面図である。
【図３】図１に示す第１実施形態における工具の工具径の測定方法を説明する平面図である。
【図４】本発明による工作機械の工具測定装置の第２実施形態の図３に相当する平面図である。
【図５】本発明による工作機械の工具測定装置の第３実施形態の図３に相当する平面図である。
【図６】この種の工作機械の工具測定装置を工作機械に取り付けた状態を示す正面図である。
【図７】従来技術による工作機械の工具測定装置による工具径の第１の測定方法の一部を説明する平面図である。
【図８】従来技術による工作機械の工具測定装置による工具径の第１の測定方法の残る一部を説明する平面図である。
【図９】図７及び図８に示す工作機械の工具測定装置における工具の切刃部がレーザ光を横切っている状態を示す部分拡大図である。
【図１０】工具Ｔよるレーザ光の遮光面積と受光器の受光量の関係を示す図である。
【図１１】従来技術による工作機械の工具測定装置による工具径の第２の測定方法の一部を説明する平面図である。
【図１２】従来技術による工作機械の工具測定装置による工具径の第２の測定方法の残る一部を説明する平面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０，１０ａ，１０ｂ…基台、１１，１１ａ，１１ｂ…投光器、１２，１２ａ，１２ｂ…受光器、１３…直角プリズム、１３ａ…斜面、Ｄ…工具径、Ｌ，Ｌ１，Ｌ２…レーザ光、Ｌ0 …レーザ光中心、Ｌａ…第１部分、Ｌｂ…第２部分、Ｔ…工具、Ｔａ…切刃部、Ｔｂ…すくい面、Ｔｄ…先端の軌跡。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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