(57)【要約】【課題】外見からはその材質の判別な困難な加工具の材質を判別する。【解決手段】刃先Ｂ１を備え刃先Ｂ１により加工を行う加工具Ｂの材質を判別する材質判別装置１であって、重量を測定する重量測定器１９で測定した加工具Ｂの重量の値を記憶する第１の記憶部１８と、重量測定器１９で液体Ｌに水没させた状態の加工具Ｂの重量を測定した場合の値を記憶する第２の記憶部１７と、異なる材質の加工具毎における比重を示す材質対応表１６と、第１の記憶部１８に記憶した加工具Ｂの重量の値と第２の記憶部１７に記憶した加工具Ｂの重量の値とから算出される加工具Ｂの材質の比重と材質対応表に示される各加工具の材質の比重とを対比して加工具Ｂの材質を判断する判断部１５と、を備えるものとした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
刃先により加工を行う加工具の材質を判別する材質判別装置であって、
重量を測定する重量測定器で測定した該加工具の重量の値を記憶する第１の記憶部と、該重量測定器で液体に水没させた状態の該加工具の重量を測定した場合の該重量の値を記憶する第２の記憶部と、異なる材質の加工具毎の比重を示す材質対応表と、該第１の記憶部に記憶した加工具の重量の値と該第２の記憶部に記憶した加工具の重量の値とから算出される該加工具の材質の比重と該材質対応表に示される各加工具の材質の比重とを対比して該加工具の材質を判断する判断部と、を備える材質判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工具の材質を判別する材質判別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械加工装置を用いて、被加工物（金属板、半導体ウエーハ等）の表面に切削加工等を施す場合においては、機械加工装置に備えるスピンドルの先端に加工具を装着して、この加工具により被加工物を加工していく。例えば、被加工物の厚み方向（すなわち、スピンドルの軸方向）に円形の穴を進行させていく場合においては、加工具としてドリル（例えば、特許文献１参照）が用いられる。被加工物に対してスピンドルの軸方向に直交する方向に穴を掘り広げる場合においては、加工具としてエンドミル（例えば、特許文献２参照）が用いられる。また、被加工物に空けられた穴にネジを刻む場合には、加工具としてタップやダイスが用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１２７０１７号公報
【特許文献２】特開２００１−０２５９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
被加工物に対して所望の加工を適切に施すためには、上記のような加工具の種類の選択に加えて、加工具の材質についても、被加工物の材質に対応して適宜選択していく必要がある。加工具（例えば、ドリル）を用いて被加工物に加工を施していくにつれて、加工具の刃先も磨耗していくが、グラインダーやドリルシャープナーによって、ドリルの刃先を研ぎ直したり、刃先を研いだ後ドリルの心厚部の切れ刃を形成する研磨（シンニング）をしたりすることで、加工具は再使用することができる。
【０００５】
この加工具の刃先を研ぐにあたっては、加工具の材質によって適切な研ぎ方がある。しかし、加工具の材質によっては、加工具の外見からは材質の判別が困難なものある。
【０００６】
そのため、加工具の表面に材質を示す刻印を施したり、加工具の表面にコーティングによる着色を施したりする方法がある。しかし、これらの方法は、手間がかかることに加えてコストも多くかかるため、あまり採用はされていない。そこで、判別のために、加工具に材質を示す印字を施す方法があるが、機械加工装置に対する加工具の着脱を繰り返すことで、印字が剥がれて消えてしまうという問題がある。よって、加工具が、外見からはその材質の判別な困難なものであっても、あまりコストを掛けずに、かつ正確に加工具の材質を判別するという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明は、刃先により加工を行う加工具の材質を判別する材質判別装置であって、重量を測定する重量測定器で測定した該加工具の重量の値を記憶する第１の記憶部と、該重量測定器で液体に水没させた状態の該加工具の重量を測定した場合の該重量の値を記憶する第２の記憶部と、異なる材質の加工具毎の比重を示す材質対応表と、該第１の記憶部に記憶した加工具の重量の値と該第２の記憶部に記憶した加工具の重量の値とから算出される該加工具の材質の比重と該材質対応表に示される各加工具の材質の比重とを対比して該加工具の材質を判断する判断部と、を備える材質判別装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る材質判別装置は、刃先により加工を行う加工具の材質を判別する材質判別装置であって、重量を測定する重量測定器で測定した加工具の重量の値を記憶する第１の記憶部と、重量測定器で液体に水没させた状態の加工具の重量を測定した場合のその重量の値を記憶する第２の記憶部と、異なる材質の加工具毎の比重を示す材質対応表と、第１の記憶部に記憶した加工具の重量の値と第２の記憶部に記憶した加工具の重量の値とから算出される加工具の材質の比重と材質対応表に示される各加工具の材質の比重とを対比して加工具の材質を判断する判断部と、を備えるものとしたことで、加工具が、外見からはその材質の判別な困難なものであっても、正確に加工具の材質を判別し分別することを可能とする。また、加工具の表面にコーティングによる着色を施したりする方法に比べて、コーティング材等の他の材料を使用することなく材質の判別を行うことができるため、コストが多く掛かることもない。また、判別に際し使用する比重は、加工具の使用状況により変化するものではないため、加工具に印字を施す方法と異なり、判別対象である加工具の使用状況により材質の判別が困難となることもない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】材質判別装置の一例を示す斜視図である。
【図２】重量測定器で測定した加工具の重量の値を第１の記憶部が記憶している状態を示す模式図である。
【図３】重量測定器で測定した加工具の重量の値を第２の記憶部が記憶している状態を示す模式図である。
【図４】材質が判別された加工具を、分別ケース内に分別して収容している状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に示す材料判別装置１は、例えばドリル、エンドミルのような刃先Ｂ１を備え刃先Ｂ１により加工を行う加工具Ｂの材質を判別する材質判別装置である。材料判別装置１は、重量を測定する重量測定器１９で測定した加工具Ｂの重量の値を記憶する第１の記憶部１８と、重量測定器１９で液体に水没させた状態の加工具Ｂの重量を測定した場合のその重量の値を記憶する第２の記憶部１７と、異なる材質の加工具毎の比重を示す材質対応表１６と、第１の記憶部１８に記憶した加工具Ｂの重量の値と第２の記憶部１７に記憶した加工具Ｂの重量の値とから算出される加工具の材質の比重と材質対応表１６に示される各加工具の比重とを対比して加工具Ｂの材質を判断する判断部１５とを少なくとも備えている。
【００１１】
材料判別装置１を構成する基台１０上の前方側（＋Ｙ方向側）には、重量測定器１９及び重量測定器１９に吊り下げられた計量容器１４をＸ軸方向に往復移動させるＸ軸方向送り手段１１が配設されている。Ｘ軸方向送り手段１１は、Ｘ軸方向の軸心を有するボールネジ１１０と、ボールネジ１１０と平行に配設された一対のガイドレール１１１と、ボールネジ１１０を回動させるモータ１１２と、内部のナットがボールネジ１１０に螺合し底部がガイドレール１１１に摺接する可動板１１３とから構成される。そして、モータ１１２がボールネジ１１０を回動させると、これに伴い可動板１１３がガイドレール１１１にガイドされてＸ軸方向に移動し、可動板１１３上に昇降手段１２及び支持アーム１３を介して配設された重量測定器１９が可動板１１３の移動に伴いＸ軸方向に移動する。
【００１２】
可動板１１３上には、昇降手段１２が配設されている。昇降手段１２は、例えばエアシリンダであり、内部に図示しないピストンを備え基端側（−Ｚ方向側）に底のある有底円筒状のシリンダチューブ１２０と、シリンダチューブ１２０に挿入され下端側がピストンに取り付けられたピストンロッド１２１とを備える。ピストンロッド１２１の上端には、重量測定器１９を支持する支持アーム１３の一端が接続されている。また、シリンダチューブ１２０の基端側は、可動板１１３の上面に接続されている。
【００１３】
シリンダチューブ１２０にエアが供給（または、排出）されシリンダチューブ１２０の内部の内圧が変化することで、ピストンロッド１２１がＺ軸方向に上下動し、これに伴って支持アーム１３を介して昇降手段１２に接続された重量測定器１９及び計量容器１４がＺ軸方向に昇降する。なお、昇降手段１２は、エアシリンダに限定されるものではなく、例えば、モータによりボールネジを回動させることで、重量測定器１９を昇降させるように構成されていてもよい。
【００１４】
平板状に形成されている支持アーム１３のもう一端には、吊り下げ部材１３０を介して重量測定器１９が吊り下げられている。重量測定器１９は、デジタル式の吊りはかり、またはダイヤル式の吊はかりである。重量測定器１９には、計量容器１４が鋼線１９３を介して吊り下げられている。計量容器１４は、例えば、金網で形成されており、その底部１４ｂがヒンジ等によって下方に向かって開閉可能になっている。
【００１５】
基台１０上の後方側（−Ｙ方向側）には、材料が判別された加工具Ｂを分別して回収するための分別ケース２１，２２及び２３が、図示の例においてはＸ軸方向に並んで配置されている。例えば、分別ケース２１は炭素鋼からなる加工具を収容し、分別ケース２２はハイス鋼（炭素鋼をベースに、タングステン・モリブデン・クロム・バナジウム・コバルト等を比較的多く含ませた合金）からなる加工具を収容し、分別ケース２３は超硬（タングステンカーバイドやタンタル等と、バインダとなるのコバルトを混合して、１４００℃前後で焼結した合金）からなる加工具を収容するものである。
【００１６】
分別ケース２３の隣には、液体Ｌ（例えば、水）を溜めるための略直方体状に形成された液槽３０が配設されている。液槽３０は、計量容器１４の全体を液中に完全に水没させることができる程度の容積を備えている。例えば、液槽３０の周囲には、図示しない排水路が配設されており、液体Ｌが充分に満たされた液槽３０に加工具Ｂが入り、液体Ｌが押し出され液槽３０からあふれた場合に、液体Ｌを材質判別装置１外へ排出できるようになっている。また、例えば、液槽３０には、液体Ｌの温度を測定できる温度計が配設されていてもよい。この場合における温度計は、判断部１５に接続される。また、液槽３０には、液体Ｌの温度を制御する温度調節機構を設けてもよい。
【００１７】
重量測定器１９には、配線１９０を介して、少なくともメモリ等の記憶素子を備える第１の記憶部１８が接続されている。重量測定器１９が、計量容器１４に収容され空中にある状態の加工具Ｂの重量を測定すると、その重量値についての情報が配線１９０を介して第１の記憶部１８に送られ、第１の記憶部１８に記憶される。なお、加工具Ｂの重量は、加工具Ｂを収容する計量容器１４や鋼線１９３と共に測定される。加工具Ｂの重量は、加工具Ｂを収容した後に重量測定器１９を用いて計測した重量値から、加工具Ｂを収容する前に重量測定器１９を用いて計測した重量値を引いた値となる。
【００１８】
また、重量測定器１９には、配線１９０を介して、少なくともメモリ等の記憶素子を備える第２の記憶部１７が接続されている。重量測定器１９が、計量容器１４に収容され液槽３０の水中に水没させた状態の加工具Ｂの重量を測定すると、その重量値についての情報が配線１９０を介して第２の記憶部１７に送られ、第２の記憶部１７に記憶される。
【００１９】
第１の記憶部１８と第２の記憶部１７とは、少なくともＣＰＵ等から構成される判断部１５に接続されている。判断部１５には、例えば、日本工業標準規格ＪＩＳ等により定められ異なる材質の加工具毎の比重を示す下記に示す材質対応表１６が記憶されている。また、判断部１５には、予め、の所定温度の溶液Ｌの比重を示す表も記憶されており、判断部１５は、溶液Ｌの比重を示す表から、溶液Ｌの比重を決定できる。液体Ｌの温度を測定できる温度計が液槽３０に配設されている場合は、当該表には、溶液Ｌの各温度と比重との対応関係が記憶され、判断部１５は、温度に対応した比重を決定することができる。さらに、判断部１５には、配線１１２ａを介してＸ軸方向送り手段１１のモータ１１２が接続されている。本実施形態においては、モータ１１２は、例えば、パルスモータであり、判断部１５は所定量のパルス信号をモータ１１２に送ることで、計量容器１４をＸ軸方向の所定の位置に位置づけることができる。
（材質対応表１６）
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【００２０】
以下に、図１〜４を用いて、材質判別装置１により加工具Ｂの材質を判別する場合の、材質判別装置１の動作について説明する。なお、図２〜４においては、材料判別装置１の各構成を簡略化して示している。
【００２１】
まず、図１、２に示すように、加工具Ｂが、計量容器１４内に収容される。重量測定器１９により、加工具Ｂの重量値Ｗ１が測定され、重量値Ｗ１についての情報が第１の記憶部１８に送られ、第１の記憶部１８が重量Ｗ１の値を記憶する。
【００２２】
また、図１に示す液槽３０に所定温度の液体Ｌ（ここでは蒸留水）を充分に満たし、判断部１５は、あらかじめ記憶させた表に基づき、その液体Ｌの比重ｓｌを求める。液槽３０に温度計が配設されている場合は、温度計により液体Ｌの温度を測定し、必要に応じて温度を調整してもよい。また、液体Ｌの温度についての情報は、温度計から判断部１５へと送られ、判断部１５は、送られてきた液体Ｌの温度についての情報を用いて、予め記憶されている各温度ごとの溶液Ｌの比重を示すテーブルから、液体Ｌの該温度における比重ｓｌを決定する。
【００２３】
次いで、加工具Ｂを収容した計量容器１４が、Ｘ軸方向移動手段１１によりＸ軸方向に送られ液槽３０の上方に位置づけられる。次に、図３に示すように昇降手段１２が加工具Ｂを収容した計量容器１４を降下させ、液槽３０内のＺ軸方向における所定の位置に位置づけ、計量容器１４及び加工具Ｂを液体Ｌ内に完全に水没させる。すなわち、計量容器１４が液槽３０の底部や側壁に接触したり、計量容器１４及び加工具Ｂが水面より上に出たりしていない位置に位置づける。
【００２４】
重量測定器１９により、液体Ｌに水没している状態の加工具Ｂの重量値Ｗ２が測定され、重量値Ｗ２についての情報が第２の記憶部１７に送られ、第２の記憶部１７が重量Ｗ２の値を記憶する。なお、液体Ｌ内において、加工具Ｂ及び計量容器１４に気泡が付着している場合には、加工具Ｂの液体Ｌ中測定時の重量が増し、誤差の原因となるため、例えば、吊り下げ部材１３０を、Ｚ軸を軸に回転可能な構成として、計量容器１４を液体Ｌ中で緩やかに回転させ、加工具Ｂ及び計量容器１４から気泡を取り除いてから、液体Ｌに水没している状態の加工具Ｂの重量値Ｗ２が測定されるようにしてもよい。加工具Ｂ及び計量容器１４は、液体Ｌからの浮力を受けるため、その重量値Ｗ２は、先に測定された重量値Ｗ１よりも小さい値となる。
【００２５】
次いで、図１に示す判断部１５が、いわゆるアルキメデスの原理（流体中の物体は物体が排除した流体の重さに相当する浮力を流体から受けるという原理）に基づいて、加工具Ｂの材質を判断する。すなわち、アルキメデスの原理より、以下の式（１）が成立する。
ｓｂ＝ｓｌ×Ｗ１／（Ｗ１−Ｗ２）・・・・・・・・・（式１）
ここで、ｓｂとは、加工具Ｂを構成する材質の比重である。式（１）から、判断部１５は、加工具Ｂの材質の比重ｓｂを算出する。算出した加工具Ｂの材質の比重ｓｂが、例えば、７．８であるとすると、判断部１５は、予めインプットされている材質対応表１６から、加工具Ｂの材質は炭素鋼であると判断する。
【００２６】
次いで、昇降手段１２が、計量容器１４を＋Ｚ方向に引き上げて液槽３０から離間させる。例えば、判断部１５には、液槽３０から分別ケース２１，分別ケース２２，又は分別ケース２３までのＸ軸方向における各距離のデータが予め記憶されている。例えば、本実施形態においては、判断部１５は、加工具Ｂの材質を炭素鋼であると判断しているため、計量容器１４を分別ケース２１の位置まで−Ｘ方向に移動させる量のパルス信号をモータ１１２に対して供給する。
【００２７】
図４に示すように、加工具Ｂを収容している計量容器１４が分別ケース２１の上方まで移動すると、計量容器１４の底部１４ｂが開き、計量容器１４から加工具Ｂが落下し分別ケース２１内に収容される。
【００２８】
材質判別装置１は、重量を測定する重量測定器１９で測定した加工具Ｂの重量の値を記憶する第１の記憶部１８と、重量測定器１９で液体Ｌに水没させた状態の加工具Ｂの重量を測定した場合のその重量の値を記憶する第２の記憶部１７と、異なる材質の加工具毎の比重を示す材質対応表１６と、第１の記憶部１８に記憶した加工具Ｂの重量の値と第２の記憶部１７に記憶した加工具Ｂの重量の値とから算出される加工具Ｂの材質の比重と材質対応表１６に示される各加工具の材質の比重とを対比して加工具Ｂの材質を判断する判断部１５と、を備えるものとしたことで、加工具Ｂが、外見からはその材質の判別な困難なものであっても、正確に加工具Ｂの材質の判別し分別することが可能となる。また、加工具Ｂ以外の材料を消費せずとも、材質の判別を行うことができるため、コストが多く掛かることもない。さらに、加工具Ｂの使用状況により材質の判別が困難となることもない。
【００２９】
なお、本発明に係る材質判別装置は上記実施形態に限定されるものではなく、また、添付図面に図示されている材質判別装置１の各構成の配設位置や大きさ等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１：材質判別装置
１０：基台  
１１：Ｘ軸方向送り手段  １１０：ボールネジ  １１１：一対のガイドレール  
１１２：モータ  １１３：可動板
１２：昇降手段  １２０：シリンダチューブ  １２１：ピストンロッド  
１３：支持アーム  １３０：吊り下げ部材
１４：計量容器  ２１、２２、２３：分別ケース  ３０：液槽  
１９：重量測定器  １９０：配線
１８：第１の記憶部  １７：第２の記憶部  １６：材質対応表  
１５：判断部
Ｂ：加工具  Ｂ１：刃先
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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