(57)【要約】【課題】直径が０．５ｍｍにも満たないような小径工具の折損の有無を、切削油などのミストが飛散する環境下においても、工具を破損させる心配の無い非接触式検査によって正確に検出できるようにすることを課題としている。【解決手段】噴射ノズル１と受けノズル２を対向させ、検査部Ａに工具１０を導入する前に噴射ノズル１から一定量のエアーを空打ち状態で噴射し、このときに受けノズル２に取り込まれるエアー量Ｑ１に基づいて流量閾値を設定し、その流量閾値の設定を好ましくは毎回の検査で実施し、その後、検査部Ａに工具１０を挿入し、この状態で、噴射ノズル１から再度一定量のエアーを噴射し、このときのエアー量Ｑ２を前記流量閾値と比較して検査対象工具の折損の有無を判断するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアーを噴射する噴射ノズル（１）と噴射したエアーを取り込む受けノズル（２）を検査部（Ａ）を間に挟んで対向させ、前記検査部（Ａ）に工具を導入する前に、前記噴射ノズル（１）から一定量のエアーを空打ち状態で噴射し、このときに前記受けノズル（２）に取り込まれるエアー量Ｑ１に基づいて流量閾値を設定し、
その後、前記検査部（Ａ）に工具を挿入し、この状態で、前記噴射ノズル（１）から再度一定量のエアーを噴射し、このときに前記受けノズル（２）に取り込まれるエアー量Ｑ２を前記流量閾値と比較して検査対象工具の折損の有無を判断し、
上記エアーの空打ちによる流量閾値の設定を毎回の検査、もしくは数回おきの検査において実施する小径工具の折損検査方法。
【請求項２】
前記流量閾値を、前記エアー量Ｑ１に一定の係数を掛けて求める請求項１に記載の小径工具の折損検査方法。
【請求項３】
検査部（Ａ）に向けてエアーを噴射する噴射ノズル（１）と、噴射したエアーを対向位置で取り込む受けノズル（２）と、前記噴射ノズル（１）にエアーを供給するエアー源（３）及び供給エアー量を制御する流量制御弁（４）と、前記受けノズル（２）に取り込まれたエアー量を測定する流量センサ（５）と、装置の動作を制御する制御装置（８）と、演算・判定装置（９）を備え、
前記検査部（Ａ）に工具が無い状態でエアー噴射を実行して前記流量センサ（５）でエアー量Ｑ１を計測し、前記演算・判定装置（９）が計測されたエアー量Ｑ１に一定の係数をかけて流量閾値を設定し、その流量閾値と前記検査部（Ａ）に工具（１０）が導入された状態でエアー噴射がなされたときに前記流量センサ（５）によって計測されるエアー量Ｑ２を比較して工具折損の有無を判定し、
上記エアーの空打ちによる流量閾値の設定が毎回の検査、もしくは数回おきの検査において実施されるように構成された小径工具の折損検査装置。
【請求項４】
前記受けノズル（２）のエアー導入側の端面（２ａ）を、凸形曲面で形成した請求項３に記載の小径工具の折損検査装置。
【請求項５】
前記受けノズル（２）と前記流量センサ（５）との間に、噴射エアーに混入しているミストを捕集するミストフィルタ（６）を設置した請求項３又は４に記載の小径工具の折損検査装置。
【請求項６】
エアーを噴射する噴射ノズル（１）と噴射されたエアーの圧力を検出する圧力検出部を検査部（Ａ）を間に挟んで対向配置し、前記検査部（Ａ）に工具を導入する前に、前記噴射ノズル（１）から一定圧のエアーを空打ち状態で噴射し、このときに前記圧力検出部によって検出されるエアー圧Ｐ１に基づいて圧力閾値を設定し、
その後、前記検査部（Ａ）に工具を挿入し、この状態で、前記噴射ノズル（１）から再度一定圧のエアーを噴射し、このときに前記圧力検出部によって検出されるエアー圧Ｐ２を前記圧力閾値と比較して検査対象工具の折損の有無を判断し、
上記エアーの空打ちによる圧力閾値の設定を毎回の検査、もしくは数回おきの検査において実施するする小径工具の折損検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、細径ドリルなどの棒状小径工具について、折損の有無を、工具を傷めることなく精度良く検査することを可能にした折損検査方法と折損検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、マイクロドリルやミニチュアドリルと称されているような細径ドリルは、使用中に折損しやすく、その折損によって製品の加工不良が発生する。このため、加工機にセットした状態で折損の有無を検査することが行なわれている。
【０００３】
その細径ドリルに代表される棒状工具用の折損検査装置として、下記特許文献１，２に示されるものなどが知られている。
【０００４】
特許文献１の工具装着装置に採用されている検査装置は、光電式センサを用いたものであって、投・受光部間の光路が工具によって遮られるか否かを受光部による受光量の変化から確認して工具の折損の有無を判断する。
【０００５】
また、特許文献２の刃具折損検出装置は、タッチセンサを用いたものであって、工具がセンサに接触したか否かを接触時に起こさせる流路内圧力の変動を検知して検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−９４２１０号公報
【特許文献２】特開２０００−３３５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、工具の小径化が進んで、直径が０．５ｍｍにも満たない極細ドリルなども実用化されている。その極細ドリルなどの折損の有無を、タッチセンサを用いた装置を使用して検査すると、測定時の圧力で工具が損傷する虞がある。
【０００８】
また、光電式センサを使用した検査装置は、工具を損傷させる心配はないが、ドリル加工などでは切削油やクーラント液が利用されることが多く、検査の時間を短縮するために検査装置を工作機械の内部に組み込むと、検査が否応なしに切削油やクーラント液が飛散する環境下で行われることになって検査精度の保証が難しくなる。
【０００９】
光電式センサは、切削油などが付着すると感度が鈍り、それによって、検査の精度が低下する。この発明で言う折損には、先端の僅かな欠損も含まれ、そのような折損は特に、判断を誤って見落とす可能性が高い。
【００１０】
この発明は、小径工具の折損の有無を、切削油などのミストが飛散する環境下においても、工具を破損させる心配の無い非接触式検査によって正確に検出できるようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、この発明においては、エアーを噴射する噴射ノズルと噴射したエアーを取り込む受けノズルを、検査部を間に挟んで対向させ、前記検査部に工具を導入する前に前記噴射ノズルから一定量のエアーを空打ち状態で噴射し、このときに前記受けノズルに取り込まれるエアー量Ｑ１に基づいて流量閾値を設定し、
その後、前記検査部に工具を挿入し、この状態で、前記噴射ノズルから再度一定量のエアーを噴射し、このときに前記受けノズルに取り込まれるエアー量Ｑ２を前記流量閾値と比較して検査対象工具の折損の有無を判断し、上記エアーの空打ちによる流量閾値の設定を毎回の検査、もしくは数回おきの検査において実施する小径工具の折損検査方法を提供する。
【００１２】
流量閾値は、エアーの空打ちで計測されるエアー量Ｑ１（これは変数）に一定の係数を掛けて求めることができる。その流量閾値の算出に利用する係数は、噴射されたエアーが正常な工具によって遮られる割合をＮ％として｛１−（Ｎ／１００）｝の式で求まる数値に公差を加算した値以上、１以下に設定する。ここで言う公差は、例えば、Ｎの＋１０％〜−１０％程度で十分である。その他、流量閾値は、エアー量Ｑ１に対して常に一定量小さい値としても構わない。
【００１３】
かかる検査方法は、エアーの空打ちによる流量閾値の設定を毎回の検査で実施すると好ましい。
【００１４】
この発明は、上記の方法を実行する折損検査装置も併せて提供する。その折損検査装置
は、検査部に向けてエアーを噴射する噴射ノズルと、噴射したエアーを対向位置で取り込む受けノズルと、前記噴射ノズルにエアーを供給するエアー源及び供給エアー量を制御する流量制御弁と、前記受けノズルに取り込まれたエアー量を測定する流量センサと、装置の動作を制御する制御装置と、演算・判定装置を備えている。
【００１５】
そして、前記検査部に工具が無い状態でエアー噴射を実行して前記流量センサでエアー量（流量）Ｑ１を計測し、前記演算・判定装置が計測されたエアー量Ｑ１に一定の係数をかけて流量閾値を設定し、その流量閾値と前記検査部に工具が導入された状態でエアー噴射がなされたときに前記流量センサによって計測されるエアー量Ｑ２を比較して工具折損の有無を判定し、上記エアーの空打ちによる流量閾値の設定が毎回の検査、もしくは数回おきの検査において実施されるように構成されている。また、計測したエアー量Ｑ１と１回前のエアー量とを比較し、その差が予め定めた所定値よりも大きいと判断した場合は、測定環境に大きな変化が生じていると考えられるため、機器の点検を行うようにしてもよい。
【００１６】
この折損検査装置は、受けノズルのエアー導入側の端面を凸形曲面で形成したものや、前記受けノズルと前記流量センサとの間に、噴射エアーに混入しているミストを捕集するミストフィルタを設置したものが好ましい。
【００１７】
なお、エアー量Ｑ１，Ｑ２は、エアー圧Ｐ１，Ｐ２に置き換えることができる。すなわち、エアーを噴射する噴射ノズルと噴射されたエアーの圧力を検出する圧力検出部を、検査部を間に挟んで対向配置し、前記検査部に工具を導入する前に、前記噴射ノズルから一定圧のエアーを空打ちして噴出させ、このときに前記圧力検出部によって検出されるエアー圧Ｐ１に基づいて圧力閾値を設定し、
その後、前記検査部に工具を挿入し、この状態で、前記噴射ノズルから再度一定圧のエアーを噴出させ、このときに前記圧力検出部によって検出されるエアー圧Ｐ２を前記圧力閾値と比較して検査対象工具の折損の有無を判断する方法でも、小径工具の折損の有無を、工具を圧力センサに接触させずに正確に検出することができる。この発明は、かかる検査方法も併せて提供する。
【００１８】
流量を圧力に置き換えたこの検査方法も、エアーの空打ちによる圧力閾値の設定を毎回の検査、もしくは数回おきの検査において実施する。この場合の圧力閾値も、空打ちで測定されるエアー圧Ｐ１に一定の係数を掛けて求めることができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明の検査方法および検査装置は、検査に先立って一定量（又は一定圧）のエアーを空打ちし、そのときのエアー量Ｑ１（又はエアー圧Ｐ１）に基づいて閾値を設定するので、使用環境や経時的要因による測定精度の低下が起こらない。
【００２０】
例えば、ミストの付着などが原因で流路抵抗が増加して流量センサに流れるエアー量が検査を行なう度に減少したり、付着物の経時的増加で圧力センサの感度が鈍ったりしても、検査直前の閾値設定により補正がなされて測定結果を狂わせる因子（ここではそれを誤差要因という）が排除され、これにより、工具折損の有無の判断が正確になされる。
【００２１】
受けノズルと流量センサとの間に、ミストフィルタを設置した検査装置は特に、ミストや異物の捕集によりフィルタが目詰まりして流路抵抗が次第に増加するが、それによる測定流量の減少が起こっても測定精度が維持され、工具折損の早期発見につながる。
【００２２】
折損の原因を早期に突き止めて取り除くことで、同じ原因によって工具が連鎖的に欠損することを防止することもできる。
【００２３】
流量や圧力の閾値は、空打ちで計測されるエアー量Ｑ１やエアー圧Ｐ１に所定の係数を乗じて求めることができる。この時に使用する係数は、１以下、かつ、上式｛１−（Ｎ／１００）｝で求まる値に公差を加えた値よりも大きな数値を選択する。
【００２４】
その係数が｛１−（Ｎ／１００）｝の式で求まる数値に公差を加えた値に近ければ、工具先端の一部が僅かに欠損しているときにも測定されるエアー量Ｑ２が閾値を上回るため、工具欠損を見落とすことなく検出することができる。また、｛１−（Ｎ／１００）｝の式で求まる数値に公差を加えた値を閾値の下限となすことで、正常な工具が折損品と誤認されることを防止することができる。
【００２５】
なお、閾値の設定は、毎回行なうに越したことはないが、今回の検査で測定されたエアー量Ｑ１（エアー圧Ｐ１）が前回の検査で測定されたエアー量Ｑ１（エアー圧Ｐ１）と比較して大きく変動していなければ、前回検査から今回検査までの間での誤差要因の増加は少ないと考えてよいので、このようなときには、閾値の変更を数回おきの検査において行ってもよく、これでも発明の目的が達成される。
【００２６】
閾値の設定を毎回行なうものは、常時最適閾値に基づく判定がなされるため、折損検出の遅延による加工不良の増加を抑制することができる。
【００２７】
また、この発明の折損検査装置で、受けノズルのエアー導入側の端面を凸形曲面で形成
したものは、受けノズルのエアー導入口にミストや異物が侵入し難く、さらに、エアー導入口の近傍に付着したミストや異物の吹流しも良好になされ、メンテナンスの手間の増加が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の折損検査装置のシステム構成図
【図２】検査装置の要部の一例の詳細構造を示す図
【図３】折損検出の原理図
【図４】検査対象工具の一例を示す図
【図５】エアー量Ｑ１と閾値と折損工具、非折損工具検査時のエアー量Ｑ２の関係を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、この発明の小径工具の折損検査方法と折損検査装置の実施の形態を、添付図面の図１〜図５に基づいて説明する。
【００３０】
図１は、折損検査装置の全体構成の概略を示している。この折損検査装置は、検査部Ａを間に挟んで対向させた噴射ノズル１及び受けノズル２と、エアー源３と、その供給されるエアーの量を制御する流量制御弁（電磁弁）４を有する。
【００３１】
また、受けノズル２によって取り込まれたエアーの量を計測する流量センサ５と、受けノズル２と流量センサ５との間に設置するミストフィルタ６と、流量センサ５による計測値を表示するモニタ７と、装置の動作を制御する制御装置８を有し、以上の要素を組み合わせて構成されている。
【００３２】
流量制御弁４は、制御装置８から作動指令を受けて一定時間開弁し、エアー源３から供給されるエアーを噴射ノズル１に向けて一定量流す。
【００３３】
そのエアーを噴射ノズル１が受けノズル２に向けて噴射し、そのエアーが受けノズル２に取り込まれる。噴射ノズル１と受けノズル２間に設けられる検査部Ａには検査対象の工具１０（その工具の検査が必要な先端側）が挿入される。その工具によって噴射ノズル１と受けノズル２間のエアー流路が遮られ、それにより、受けノズル２に取り込まれるエアー量が変動し、その変動量で工具の折損の有無を判定する。
【００３４】
検査部Ａに工具１０を導入する前に噴射ノズル１から一定量のエアーが空打ち状態で噴射され、そのときに受けノズル２に取り込まれるエアー量が流量センサ５によって計測される。そして、そのエアー量Ｑ１（図５参照）が基礎データとしてモニタ７に内蔵された演算・判定部９に入力される。
【００３５】
その演算・判定部９では、そのエアー量Ｑ１に基づいて判定の基準となす流量閾値Ｔ（図５参照）が算出される。その流量閾値は、空打ちで計測されたエアー量Ｑ１に一定の係数、具体的には、｛１−（Ｎ／１００）｝の式で求まる数値に公差を加算して得られる値以上、１以下の係数（例えば０．９）を掛けて求められる。
【００３６】
その流量閾値Ｔを得た後に、図３に示すように、検査部Ａに検査対象の工具１０を挿入する。図３（ａ）は、折れていない正常な工具１０が検査部Ａに導入されて噴射ノズル１と受けノズル２間の流路が工具１０によって遮られた状態を、また、図３（ｂ）は、図４に示すように先端部１０ａの折れた工具１０が検査部Ａに導入された状態（工具１０が流路を遮ぎっていない状態）をそれぞれ示している。
【００３７】
そして、工具１０を所定位置まで導入したこの状態で、噴射ノズル１から再度一定量（空打ち時と同量）のエアーを噴射し、このときに受けノズル２に取り込まれるエアー量Ｑ２がモニタ７内の演算・判定部において事前に設定した閾値Ｔと比較される。
【００３８】
そのエアー量Ｑ２が閾値Ｔを上回っていれば（図５の中央のデータ参照）、演算・判定部９において工具に折損ありの判定が下され、エアー量Ｑ２が閾値Ｔを下回っていれば（図５の右端のデータ）工具は折損なしと判定されてその結果がモニタ７に表示される。
【００３９】
例示の検査装置は、エアーの空打ちによる流量閾値Ｔの設定を毎回の検査で実施するようにしており、各回の検査において流量閾値を設定し直すことで、前回検査から今回検査までの間の条件変動が補正され、毎回の検査が適正な条件の下で行なわれて正確な検査がなされる。
【００４０】
なお、前回検査と今回検査でのエアー量Ｑ１の差が小さければ、前回検査での閾値をそのまま使用して今回の検査を行っても構わない。各回の検査で空打ちしたときのエアー量Ｑ１が、前回閾値を変更したときのエアー量Ｑ１に対して所定値以上減少したときに閾値を設定し直す方法でも、検査条件の経時的変動を補正することができる。
【００４１】
図２は、この発明の検査装置の要部の好ましい構造の一例を表している。図に示すように、受けノズル２は、エアー導入側の端面２ａを凸形曲面で形成してその凸形曲面の端面２ａにエアー導入口２ｂを開口させている。
【００４２】
この構造によれば、エアー導入口２ｂにミストや異物が侵入し難く、エアー導入口２ｂの近傍に付着したミストや異物の吹流しも良好になされる。そのために、ミストや異物の付着、残留、取り込みが減少し、メンテナンスの手間の削減、ミストフィルタの交換時期延長などの効果を期待できる。
【００４３】
なお、図２の検査装置の寸法諸元は、噴射ノズル１と受けノズル２の内径ｄ＝φ０．５ｍｍ、受けノズル２のエアー導入側端面２ａの円弧半径Ｒ＝２０ｍｍ、噴射ノズル１と受けノズル２間の距離Ｌ＝５ｍｍ、噴射ノズル１と受けノズル２に接続されたエアー配管の内径ｄ１＝φ１．５ｍｍ、ミストフィルタ濾過能力０．３μｍ、流量センサ５の測定能力：０〜０．５リットル／ｍｉｎに設定されている。
【００４４】
この装置の噴射ノズル１から噴射されるエアーは、１０°程度の広がり角をもって前進して受けノズル２のエアー導入側の端面２ａに衝突する。
【００４５】
なお、図１、図２の装置は、エアー量の変動状況を調べて工具欠損の有無を判断するが、エアー量の変動状況を調べることに代えてエアー圧の変動状況を調べる方法でも、工具欠損の有無を従来法に見られる問題を生じさせずに検査することができる。
【００４６】
図１の検査装置の流量制御弁４を圧力制御弁に、流量センサ５を圧力検出部に置き換え、受けノズル２を省いてその位置に圧力検出部（圧力センサ）を配置し、噴射ノズル１から噴射する一定のエアー圧を対向配置された圧力検出部に衝突させる。そして、噴射ノズル１からエアーを空打ちして噴射させたときのエアー圧を圧力検出部で測定し、測定されたエアー圧Ｐ１に一定の係数を掛けて圧力閾値を設定する。
【００４７】
その後、検査部Ａに工具を挿入し、噴射ノズル１から再度一定圧のエアーを噴出させてこのときに圧力検出部によって検出されるエアー圧Ｐ２を前記圧力閾値と比較する。この方法も、毎回の検査や数回おきの検査毎に閾値を設定することで、誤差要因が取り込まれる前に設定された閾値が補正されるため、小径工具の折損の有無を、工具を圧力センサに接触させずに正確に検出することができる。
【実施例】
【００４８】
図２の仕様の検査装置を、加工機のワーク搬送装置に組み付けた。そして、検査部Ａに工具１０が導入されていないときの流量センサ５による流量検出量が０．４リットル／ｍｉｎになるように装置を調整した。
【００４９】
また、この検査装置の検査部Ａに直径０．１ｍｍの工具（ドリル）１０を導入し、工具が無いときと同一条件で噴射ノズル１からエアーを噴射した。そのときに流量センサ５によって計測される流量は、０．３リットル／ｍｉｎであった。
そして、さらに、工具無しでの測定流量０．４リットル／ｍｉｎを基礎データとしてこれに０．１を係数として掛け、初期検査での閾値を設定した。２回目以降の検査での閾値の設定にも、上記０．１が空打ちで測定される流量Ｑ１に掛ける係数として利用される。
【００５０】
この検査装置を使用して直径が０．１ｍｍの工具の折損の有無を検査した。その結果、工具の先端が０．４ｍｍの長さ欠けているものも折損として安定して検出することができた。
【００５１】
この発明の検査方法と検査装置の評価のために、１ヶ月間の工具の折損数を目視検査による場合と比較した。目視検査は、オペレータが定期的に加工機を点検し、工具の折損状況を、工具顕微鏡を使用して調べる。その検査は全数検査であるが、微細径の工具の僅か０．４〜０．５ｍｍ程度の欠損は目視検査では発見し難しいことから、発見が遅れて１ヶ月間に数百本単位で工具折損が生じることがあった。
【００５２】
これに対し、この発明の検査方法では、折損の早期発見がなされ、工具折損を目視検査で発生する数の１割以下、少ないときには数本程度に抑えることができた。
【００５３】
また、そのために、加工機の無人稼動が行えるようになり、生産性の向上に対して多大な恩恵がもたらされた。
【符号の説明】
【００５４】
１          噴射ノズル
２          受けノズル
２ａ        エアー導入側端面
２ｂ        エアー導入口
３          エアー源
４          流量制御弁
５          流量センサ
６          ミストフィルタ
７          モニタ
８          制御装置
９          演算・判定部
１０        工具
１０ａ      先端部
Ａ          検査部
Ｑ１        空打ちでの測定エアー量
Ｑ２        工具検査時の測定エアー量
Ｐ１        空打ちでの測定エアー圧
Ｐ２        工具検査時の測定エアー圧
Ｔ          閾値
【図１】
2012245604.tif 000003
【図２】
2012245604.tif 000004
【図３】
2012245604.tif 000005
【図４】
2012245604.tif 000006
【図５】
2012245604.tif 000007