(57)【要約】【課題】被計測物を回転させるための円筒状工具計測用治具において、被計測物を回転方向に係らず安定して回転させる。【解決手段】被計測物の円筒側面の少なくとも二箇所を保持する手段と、被計測物の底面の位置を決める手段と、被計測物を回転させるための、被計測物の回転軸と直角な方向に駆動するベルトとを備えた治具において、少なくともベルトの被計測物に接する側の面が弾性体からなり、かつ該被計測物に接する側の面が被計測物の計測部分の方向に向かって被計測物から離れる方向に傾斜している構造とする。【選択図】図１
2009031302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状精度計測機器に用いられる円筒状工具を回転させるための治具であって、被計測物の円筒側面の少なくとも二箇所を保持する手段と、被計測物の底面の位置を決める手段と、被計測物を回転させるための、被計測物の回転軸と直角な方向に駆動するベルトとを備えた治具において、前記ベルトの少なくとも被計測物に接する側の面が弾性体からなり、かつ該被計測物に接する側の面が被計測物の計測部分の方向に向かって被計測物から離れる方向に傾斜していることを特徴とする円筒状工具計測用治具。
【請求項２】
ベルトの被計測物に接する側の面を構成する弾性体が、ゴムであることを特徴とする請求項１の円筒状工具計測用治具。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかの円筒状工具計測用治具を備えた形状精度計測機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ドリルやエンドミルなど、円筒状の保持部を備えた切削工具（このような工具を一般に「円筒状工具」と称する）の刃先検査、刃径測定、円心度測定、若しくは円筒度の測定などをおこなうための治具、およびこの治具が組み込まれた形状精度計測機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  ドリルやエンドミルなどの円筒状工具の刃先検査や刃径測定などを精度良くおこなうためには、被測定物を、その軸心を中心に安定させた状態で回転をさせる必要がある。【０００３】  従来の形状精度計測機器においては、被計測物を回転させるために次のような方式が用いられてきた。すなわち、（１）回転駆動力を備えたコレットチャックなどにより被計測物を保持するための円筒側面部（切削工具の場合は、一般に「シャンク」と称される部分であり、本明細書においては、この「被計測物を保持するための円筒側面部」を以下「シャンク」と表記する。）を固定し、被計測物を回転させる方法（例：特許文献１）、（２）シャンクをＶ字形の治具の上、若しくはベアリングの上に配置したうえ、軸心が被計測物の回転軸と平行となるような回転機構を持つローラーをシャンクと面接触させることで、ローラーとシャンクの摩擦力で被計測物を回転させる方法である。
【特許文献１】特開昭６２−１７２２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  図４は、前記（１）の方式を示す側面図である。この方式では、被計測物１のシャンク１ａを、回転駆動力を備えたコレットチャック２が保持し、該コレットチャックの回転により被計測物１が回転する。【０００５】  このようなコレットチャックを用いた方式は、回転の安定性、すなわち、駆動源の回転力をロスすることなく伝達し、また、回転時に被計測物の振れがないという点では優れた方法である。しかしその一方で、（イ）回転駆動力を備えたコレットチャックの構造そのものが複雑であり、その結果、勢い高価となること、（ロ）被計測物の脱着とその後の調整に煩雑な手間が掛かること、さらに、（ハ）多種多様な被測定物に対応するためには種類の異なるコレットチャックを準備し、交換する必要があることなどの問題点がある。本発明が属する計測技術という分野は、基本的に非生産的な性格を帯びているものであり、その実用化に向けてコストの低減という課題を十分に考慮しなければならないという点に鑑みると、これら大きな経済的課題を本質的に回避できないこの方式は、検査や測定を目的とした分野への適用には適さない。【０００６】  図５は、前記（２）の方法、すなわち、ローラーを用いた従来技術に係る円筒状工具計測用治具に、被計測物１を設置した状態を示す正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。被計測物１のシャンク１ａは、それを保持する手段であるＶ字形の治具３の上に配置され、軸心が被計測物の回転軸と平行となるような回転機構（図示外）を持つローラー４の回転軸Ｘａと平行な面４ａをシャンク１ａの任意の箇所で面接触させる。そして、ローラーが回転すると、面４ａとシャンク１ａの間で発生する摩擦力で被計測物も回転するという仕組みである。【０００７】  このようなローラーを用いた方式は、構造が単純で安価に製造することができるため、検査や測定を目的とした分野に好適である。しかし、従来の技術では、ローラーの回転軸と被計測物の回転軸とを完全に平行になるようにしなければ、被計測物は、前記シャンクの保持手段の上で安定せず、シャンク底面１ｃまたは被計測部分１ｂいずれかの回転軸方向に移動してしまうという課題があった。【０００８】  図６および図７は、ローラーを用いた従来技術の課題を説明するための正面図（ａ）、上面図（ｂ）および被測定物に作用する力の方向を示す模式図（ｃ）である。【０００９】  例えば、ローラーの回転軸Ｘａ、回転方向Ｄｒおよび被計測物の回転軸Ｘｂが図６（ａ）および（ｂ）に示すような関係になった場合、被計測物１にはシャンク底面１ｃの方向に移動する。これは、図６（ｃ）の模式図に示すように、ローラーの面とシャンクとの間の摩擦により発生する駆動力Ｆが、被計測物の回転軸Ｘｂと垂直な方向の成分Ｆｔ、すなわち被計測物１を回転させるトルク力だけでなく、回転軸Ｘｂと平行で、かつ被計測物１のシャンク底面１ｃの方向に働くスラスト力Ｆｓも含むためである。【００１０】  逆に、ローラーの回転軸Ｘａ、回転方向Ｄｒおよび被計測物の回転軸Ｘｂが図７（ａ）および（ｂ）に示すような関係になった場合には、被計測物１には被計測部分１ｂの方向に移動する。これは図６で説明した場合とは逆に、図７（ｃ）に示すように、被計測物１を回転させ���駆動力Ｆが、回転軸Ｘｂと平行で、かつ被計測物１の被計測部分１ｂの方向に働くスラスト力Ｆｓを含むためである。【００１１】  なお、図６の場合でローラーの回転方向だけを逆にすれば、被計測物に働くスラスト力は、図７の場合と同方向になり、逆に、図７の場合でローラーの回転方向だけを逆にすれば、被計測物に働くスラスト力は、図６の場合と同方向になる。【００１２】  このようなことから、ローラーを用いた方式における従来技術では、この被計測物に働くスラスト力を逆に利用することで、被計測物の安定した回転を得る方法が採用されてきた。【００１３】  例えば、図８に示すように、ローラーの回転軸Ｘａ、回転方向Ｄｒおよび被計測物の回転軸Ｘｂが図６（ａ）および（ｂ）に示すような関係になるように恣意的に調整し、かつ、被計測物１のシャンク底面１ｃをその位置を決めるためのピン５に押し当てるという手法である。この手法では、図６で説明した通り、被計測物１が回転するときに、被計測物１にシャンク底面１ｃの方向に移動させようとするスラスト力が働き、シャンク１の底面１ｃが常にピン５に接触するため、安定した回転を得ることができる。【００１４】  しかし、この方法では、ローラーの回転方向を逆にすれば、被計測物に働くスラスト力も逆になるため、その場合、被計測物がピンから離れてしまうという致命的な欠点があった。これでは、正転と反転を繰り返すという操作が全くできず、例えば、ドリルやエンドミルなどの切削工具の刃先検査や刃径測定を精度良く、かつ効率的におこなうことが不可能であった。
【課題を解決するための手段】
【００１５】  本願発明者は、上記課題、すなわち、円筒状工具の形状を計測するにあたり、被計測物を安定して回転させるという課題について試行錯誤を積み重ね、その成果として次のような画期的な技術を開発した。すなわち、本発明による円筒状工具計測用治具は、形状精度計測機器に用いられる円筒状工具を回転させるための治具であって、被計測物の円筒側面の少なくとも二箇所を保持する手段と、被計測物の底面の位置を決める手段と、被計測物を回転させるための、被計測物の回転軸と直角な方向に駆動するベルトとを備えた治具において、前記ベルトの少なくとも被計測物に接する側の面が弾性体からなり、かつ該被計測物に接する側の面が被計測物の計測部分の方向に向かって被計測物から離れる方向に傾斜していることを特徴とするものである。【００１６】  さらに、前記ベルトの被計測物に接する側の面を構成する弾性体はゴムであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】  本発明の構成を採用することにより、従来技術では不可能であった、被計測物を安定して回転させることが可能となり、その結果、円筒状工具の刃先検査や刃径測定などを精度良く、かつ効率的におこなうことができる。例えば、画像認識などを用い、刃先先端を検出する場合において、被計測物を高速で回転させ、先端位置を検出したあと、低速で反転することにより正確な位置を検出するといった精密な測定をすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】  以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。【００１９】（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態に係る治具に、被計測物１を設置した状態を示す正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。基本的な構成は、図５に示した従来技術において用いられていたローラーの代わりにベルト用いたものである。すなわち、本発明は、被計測物１のシャンク１ａを保持する手段である治具３と、被計測物１のシャンク１ａの任意の箇所で面接触することにより被計測物１を回転させるための被計測物の回転軸Ｘａと直角な方向に駆動するベルト４と、被計測物のシャンク底面１ｃの位置を決める手段であるピン５を備えている。なお、ベルト４を駆動させる手段５については、特に指定するものではなく、例えば、公知の駆動モーターを利用するなど、手動、自動に係らず、任意の公知技術を適宜組み合わせて採用することができる。【００２０】  本発明では、ベルト４の被計測物に接する側の面４ａが弾性体からなり、かつその形状が、該被計測物の計測部分１ｂの方向に向かって被計測物から離れる方向に傾斜している構造を有している。【００２１】  ベルトの被計測物に接する側の面を構成する弾性体は、被計測物に直接接し、これを回転させるものであり、被計測物の保護の観点から、ゴムあるいはゴム類似物質であることが望ましい。具体的には、ゴム状弾性を示す合成高分子物質が好適であり、スチレンーブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンープロピレンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴムなどが挙げられる。【００２２】  なお、被計測物に接する側の面とその反対の面４ｂの材質は、同じであっても異なっていても良いが、少なくとも被計測物に接する側の面が弾性体であればよい。すなわち、被計測物に接する側の反対の面の材質は、回転するベルトとしての機能するものであれば特に制約はない。例えば、公知のタイミングベルトなどを適宜利用することができる。【００２３】  ベルト４の被計測物に接する側の面４ａの形状は、該被計測物の計測部分１ｂの方向に向かって被計測物から離れる方向に傾斜している構造とすることにより、ベルトの回転で被計測物１を回転させる際、ベルトの回転方向に係らず、被計測物に対して常にシャンク底面１ｃの方向へのスラスト力を付与することができる。【００２４】  図２は、本発明の治具に係るベルトの被計測物に接する側の面の作用を模式的に示す側面図（ａ）と上面図（ｂ）および（ｃ）である。図２（ａ）で示すように、シャンク１ａに押し当てられたベルト４は、その弾性により変形するが、この際、被計測物１を回転させるトルク力Ｆｔについては、シャンク底面１ｃの側の方が被計測部分１ｂの側よりも大きくなるため、被計測物１にかかる駆動力Ｆはトルク力Ｆｔの方向と一致せず、被計測物１には、より大きいトルク力のかかる方向であるシャンク底面１ｃの方向へのスラスト力Ｆｓが働くと考えられる（図２（ｂ））。なお、ベルトの駆動方向が逆になった場合でも、被計測物１にかかる駆動力Ｆ’は、被計測物１の回転軸Ｘｂと左右対称の方向になるだけであるため、被計測物１にかかるスラスト力Ｆｓの方向は変わることがない（図２（ｃ））。【００２５】  このように、被計測物を回転させる際に、常にシャンク底面の方向へのスラスト力を付与するためには、ベルトの被計測物に接する側の面が被計測物の計測部分の方向に向かって被計測物から離れる方向に傾斜していることにより達成されるが、傾斜は直線的な変化である必要はなく、曲線的に凹状または凸状に変化していても構わない。【００２６】  本発明では、ベルトの駆動方向と被計測物の回転軸とは直角を成すが、前記のように、被計測物を回転させる際には、常にシャンク底面の方向へのスラスト力が付与されるため、厳密に直角でない場合でも安定した回転を得ることができる。【００２７】  すなわち、本発明において、ベルトの駆動方向と被計測物の回転軸とが厳密に直角にならず、駆動方向と被計測物の回転軸Ｘａが図９に示すような関係になった場合には、前述の従来技術における図７の場合と同様の原理により、被計測物１には被計測部分１ｂの方向に移動させようとするスラスト力が働く。このスラスト力は、ベルトの駆動方向と被計測物の回転軸との直角からのズレ量により影響されるが、本発明では、ベルトの被計測物に接する側の面の、被計測物の計測部分の方向に向かう傾斜の大きさによってシャンクの方向へのスラスト力の大きさが変化するため、予測される前記ズレ量を鑑みて適宜決定すればよい。【００２８】  ベルトの幅および被計測物に接する側の面の傾斜の具体的な数値は、適宜設計に委ねられるが、具体的な設計指針の一例を次に挙げる。【００２９】  例えば、本願発明者が設計した治具は、シャンク径が直径４乃至２０ｍｍの工具が計測できる仕様であり、ベルトの幅は３ｍｍ、傾斜の大きさとしてベルトの幅の両端において２ｍｍの差を設けたものである。これらの具体的な数値は、適宜設計することができるが、製作の簡易性なども考慮すれば、幅１乃至５ｍｍ、傾斜の大きさは、ベルトの幅の両端において１乃至５ｍｍの差を設けることが推奨される。【００３０】  本発明においては、ベルトの駆動で被計測物を回転させる際、その回転方向に係らず、被計測物に対して常にシャンク方向へのスラスト力が付与される。そこで、被計測物のシャンク底面の位置を決める手段であるピンを配置し、シャンク底面が常にピンに接触するようにすることで、安定した回転を得ることができる。なお、この位置決め手段はピンに限られず、例えば板状の部材であっても構わないが、シャンク底面との接触面積が大きくなりすぎると摩擦力による回転力のロスが発生するため、被計測物の径などに鑑み、先端が球状のピンを用いることなどの手段を適宜採用することができる。【００３１】  また、本発明の治具を計測機器内に設置する方法として、被計測物を水平に配置する方法ではなく、これを垂直に設置する場合では、被計測物の自重による落下を防ぐため、これをシャンク底面で受ける必要があり、そのためのピンまたは板状の部材がシャンク底面の位置を決める手段を兼ねることとなる。この場合、ピンまたは板状の部材には被計測物が回転する際に発生するスラスト力に被計測物の自重も加わるため、被計測物を水平に配置した場合よりもシャンク底面との摩擦力が大きくなる。このため、この位置決め手段については、被計測物の径や重量などに鑑み、前記先端が球状のピンを用いるなどに加え、ピンをベアリングなどで保持することで被計測物とともに回転させる構造にするなどの手段を適宜採用することができる。【００３２】  （第二実施形態）
図３は、本発明の第二実施形態に係る治具に、被計測物１とピン５を設置した状態を示す正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。このように、被計測物１のシャンク１ａを保持する手段としては、前記治具３に示すようなＶ字型の治具の代わりに、ベアリング７の上に配置される態様であっても構わない。【００３３】  なお、被計測物１のシャンク１ａの保持は、少なくとも二箇所であればよいが、これが三箇所以上になっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第一実施形態に係る治具に、被計測物とピンを設置した状態を示す正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図２】本発明の治具に係るローラーの作用を模式的に示す側面図（ａ）と上面図（ｂ）および（ｃ）である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る治具に、被計測物とピンを設置した状態を示す正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図４】コレットチャックを用いた従来技術に係る円筒状工具計測用治具の側面図である。
【図５】ローラーを用いた従来技術に係る円筒状工具計測用治具に、被計測物を設置した状態を示す正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図６】ローラーを用いた従来技術の課題を説明するための正面図（ａ）、上面図（ｂ）および被測定物に作用する力の方向を示す模式図（ｃ）である。    ９／Ｅ
【図７】ローラーを用いた従来技術の課題を説明するための正面図（ａ）、上面図（ｂ）および被測定物に作用する力の方向を示す模式図（ｃ）である。
【図８】ローラーを用いた従来技術に係る円筒状工具計測用治具に、被計測物とピンを設置した状態を示す正面図（ａ）と上面図（ｂ）である。
【図９】本発明の実施に際し、ベルトの駆動方向と被計測物の回転軸とが直角からずれた状態を示す正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【符号の説明】
１    被計測物
１ａ  被計測物の保持部（シャンク）
１ｂ  被計測物の被計測部分
１ｃ  被計測物のシャンク底面
３    被計測物の保持治具（Ｖ字治具）
４    ベルト
６    シャンク底面位置決めピン
７    被計測物の保持治具（ベアリング）
Ｘａ  被計測物の回転軸
Ｘｂ  従来技術に係るローラーの回転軸
【図１】
2009031302.tif 000003
【図２】
2009031302.tif 000004
【図３】
2009031302.tif 000005
【図４】
2009031302.tif 000006
【図５】
2009031302.tif 000007
【図６】
2009031302.tif 000008
【図７】
2009031302.tif 000009
【図８】
2009031302.tif 000010
【図９】
2009031302.tif 000011