JP2009045675A - 刃物の芯高測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工作機械上で刃物の芯高を簡易かつ正確に測定する。
【解決手段】主軸チャックに把持される基部１１と基部がチャックに把持された際にＺ軸に軸心が合致し得るように基部に支持される回動体と回動体に固定されＺ軸を含みＺ軸に直交する方向に延びるゲージ面１３ａを有したゲージ体１３と回動体を基部に対して固定又は解放するロック手段２０ａと刃物台がＸ軸に平行に移動する際にゲージ面を走査してゲージ面のＸ軸に対する偏りを検出する刃物台に取り付けられた第一の変位センサと、ロック手段が固定状態にある時にこの第一の変位センサの出力に基づいてゲージ面がＸ軸に合致するように主軸が回された後にロック手段が解放状態にある時にＺ軸を中心にしたゲージ面の一方の対称位置２３ｂに刃物２８が当てられることにより生じるゲージ面の他方の対称位置２３ａの変位を芯高として検出する基部に取り付けられた第二の変位センサ１５とを具備する。
【選択図】図８Ａ

Description

本発明は、工作機械におけるバイト、ドリル、リーマ、砥石等の刃物の芯高を測定するための装置に関する。

図１１は従来の旋盤を示す。図１１において、符号１は主軸（図示せず）を内蔵した主軸台であり、主軸の先端に設けられたチャック２によりワーク３が主軸の先端に固定される。主軸台１の傍らには刃物台４が設置される。符号２ａはワークを直に掴むチャック２の爪を示す。図示例の刃物台４はターレット型であり、この刃物台４にツールホルダ５を介して刃物であるバイト６が固定される。旋盤のスラント台９上には、主軸の軸心であるＺ軸に平行に伸びる横レール７と、この横レール７にスライド可能に乗せられ、Ｚ軸と直交するＸ軸に平行に伸びる縦レール８とが設けられる。刃物台４のターレット４ａは、この縦レール８上に設置され、横レール７上をＺ軸と平行に移動し、また縦レール８上をＸ軸に平行に移動することによって、バイト６でワーク３の周面や端面を切削する。

このワーク３の切削に際し、図１２（Ａ）中、破線で示すように、バイト６の刃先６ａがＺ軸より上にあればワーク３の切削ができなくなり、二点鎖線で示すようにＺ軸より下にあれば加工品の寸法、形状に誤差が生じ、バイト６の刃先６ａも痛みやすくなる。これに対し、バイト６の刃先６ａが実線で示すようにＺ軸に合致していればワーク３を正確に切削することができ、バイト６も長持ちする。

このようにバイト６の刃先６ａがＺ軸からＹ軸方向の上下にずれた距離Ｈが芯高であり、これは刃物台４が主軸の軸心であるＺ軸と直交するＸ軸に平行に移動する場合におけるバイト６の刃先６ａが移動する軌跡と、Ｚ軸との間の距離に等しい。

旋盤でワーク３に対し精度良く加工を行うには、バイト６を刃物台４に取り付けた後にバイト６の位置を調整して芯高Ｈを零にする必要がある。従来、芯高Ｈを零にするには、図１２（Ａ）（Ｂ）に示すように、例えばワーク３の端面を切削してＺ軸上に生じるヘソ状の突起３ａの径を測り、その半分を芯高Ｈとしてこれを低減するように所望厚さの図示しない敷板をバイト６とツールホルダ５との間に挟み込みむようにしている。そして、突起３ａがなくなるまで突起３ａの切削と敷板の厚さの加減とを繰り返して芯高Ｈを零に近づけている。あるいは、特殊な構造のツールヘッドを用いることで敷板を使用することなくバイト６の位置を微調整して芯高Ｈを零に近づけている（例えば、特許文献１参照）。

また、芯高Ｈはバイト６だけでなく、ドリルやリーマ等のような円周面に刃を有する刃物についても零にすることが望まれる。すなわち、図１３（Ａ）（Ｂ）に示すように、刃物台４が主軸の軸心であるＺ軸と直交するＸ軸に平行に移動する場合におけるドリル１０の刃先１０ａが移動する軌跡と、Ｚ軸との間の距離である芯高Ｈが零でないと、同図に示すように、ドリル径に等しい径の穴の穿設を意図しても、より大きい径の穴が穿設されることになる。従って、加工精度が低下し、ドリル１０の刃も痛みやすくなる。ドリル等の芯高Ｈを零にするには、ワーク３の加工具合等を見てドリル等の偏心具合を是正したり、刃物台４がＹ軸移動機能を有するものであれば、刃物台４をＹ軸方向に微調整したりすることにより行われる。

また、従来芯高測定装置を用いて芯高Ｈを計測することも試みられている。これは、主軸の先端にＺ軸から所定量だけ偏心した円周面を有するタッチセンサを取り付け、主軸を回してタッチセンサをＸ軸方向に関し所定の向きにセットしたうえで、バイトをＸ軸に平行に移動させて刃先をタッチセンサに接触させることによりＸ値を求め、このＸ値と、上記円周面の径と、上記偏心量とから芯高Ｈを演算するようになっている（例えば、特許文献２参照）。この芯高測定装置によれば、ワークを切削することなく芯高を簡易かつ迅速に求めることができるので、生産効率が向上し、加工精度が向上するという利点がある。

実公昭５７−５７８５２号公報 特許第３０７１８９０号公報

しかしながら、従来の芯高測定装置は、主軸を回してタッチセンサをＸ軸方向に関し所定の向きにセットする操作が面倒かつ不正確であることからＸ値が不正確になりやすく、芯高Ｈの測定精度が低下しやすいという問題もある。また、ＮＣ装置を含む機械全体の大きなシステムであり汎用性に欠けるという問題もある。また、ドリル等のような円周面に刃を有する刃物について芯高を簡易に求めるのは困難であるという問題もある。

従って、本発明はこのような問題点を解消することができる芯高測定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用する。

すなわち、請求項１に係る発明は、工作機械の刃物台（４）が主軸の軸心であるＺ軸と直交するＸ軸に平行に移動する場合における刃物（２８，２９，３１）の刃先（２８ａ，２９ａ，３１ｂ）が移動する軌跡と、上記Ｚ軸との間の距離を芯高（Ｈ）として求める芯高測定装置において、上記主軸のチャック（２）に把持される基部（１１）と、この基部（１１）が上記チャック（２）に把持された際に上記Ｚ軸に軸心が合致し得るようにこの基部に支持される回動体（１２）と、この回動体（１２）に固定されるか又は一体化される、上記Ｚ軸を含みＺ軸に直交する方向に延びるゲージ面（１３ａ）を有したゲージ体（１３）と、上記回動体（１２）を上記基部（１１）に対して固定又は解放するロック手段（２０）と、上記刃物台（４）が上記Ｘ軸に平行に移動する際に上記ゲージ面（１３ａ）を走査して、上記ゲージ面（１３ａ）の上記Ｘ軸に対する偏りを検出する上記刃物台（４）に取り付けられた第一の変位センサ（１４）と、上記ロック手段（２０）が固定状態にある時にこの第一の変位センサ（１４）の出力に基づいて上記ゲージ面（１３ａ）が上記Ｘ軸に合致するように上記主軸が回された後に、上記ロック手段（２０）が解放状態にある時に上記Ｚ軸を中心にした上記ゲージ面（１３ａ）の一方の対称位置（２３ｂ，２４ｂ）に上記刃物（２８，２９，３１）が当てられることにより生じる上記ゲージ面（１３ａ）の他方の対称位置（２３ａ，２４ａ）の変位を芯高（Ｈ）として又は芯高（Ｈ）を割り出す量として検出する上記基部（１１）に取り付けられた第二の変位センサ（１５）とを具備するものとして構成される。

請求項２に記載されるように、請求項１に記載の芯高測定装置において、第二の変位センサがダイヤルゲージ（１５）であり、Ｚ軸を中心にしたゲージ面（１３ａ）の一方の対称位置（２３ｂ，２４ｂ）に刃物（２８，２９，３１）が当てられ、他方の対称位置（２３ａ，２４ａ）に上記ダイヤルゲージ（１５）の触子（１５ａ）が当てられることにより、上記ダイヤルゲージ（１５）によりゲージ面（１３ａ）の変位が検出されるようにしたものとすることができる。

請求項３に記載されるように、請求項１又は請求項２に記載の芯高測定装置において、第二の変位センサ（１５）が、ゲージ面（１３ａ）のＺ軸に直交する方向に沿って位置変更可能に基部（１１）に取り付けられたものとすることも可能である。

請求項４に記載されるように、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の芯高測定装置において、刃物が外径バイト（２８）又は内径バイト（２９）であり、第二の変位センサ（１５）により求められたゲージ面（１３ａ）の変位が芯高（Ｈ）とされるようにすることができる。

請求項５に記載されるように、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の芯高測定装置において、刃物（３１）がその円周面（３１ａ）に刃を有し、この円周面（３１ａ）がゲージ面（１３ａ）に当てられることにより第二の変位センサ（１５）により求められたゲージ面（１３ａ）の変位からこの刃物（３１）の半径が減じられた量が芯高（Ｈ）とされるようにすることも可能である。

請求項６に記載されるように、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の芯高測定装置において、基部（１１）における主軸のチャック（２）に把持される部分（１１ｂ）が、基部（１１）に対して着脱自在に形成され、かつ、芯高測定対象である刃物（２８，２９，３１）で切削しようとするワークの径に等しく形成されたものとすることも可能である。

本発明は次のような作用効果を奏する。

すなわち、請求項１に係る発明によれば、工作機械の刃物台（４）が主軸の軸心であるＺ軸と直交するＸ軸に平行に移動する場合における刃物（２８，２９，３１）の刃先（２８ａ，２９ａ，３１ｂ）が移動する軌跡と、上記Ｚ軸との間の距離を芯高（Ｈ）として求める芯高測定装置において、上記主軸のチャック（２）に把持される基部（１１）と、この基部（１１）が上記チャック（２）に把持された際に上記Ｚ軸に軸心が合致し得るようにこの基部に支持される回動体（１２）と、この回動体（１２）に固定されるか又は一体化される、上記Ｚ軸を含みＺ軸に直交する方向に延びるゲージ面（１３ａ）を有したゲージ体（１３）と、上記回動体（１２）を上記基部（１１）に対して固定又は解放するロック手段（２０）と、上記刃物台（４）が上記Ｘ軸に平行に移動する際に上記ゲージ面（１３ａ）を走査して、上記ゲージ面（１３ａ）の上記Ｘ軸に対する偏りを検出する上記刃物台（４）に取り付けられた第一の変位センサ（１４）と、上記ロック手段（２０）が固定状態にある時にこの第一の変位センサ（１４）の出力に基づいて上記ゲージ面（１３ａ）が上記Ｘ軸に合致するように上記主軸が回された後に、上記ロック手段（２０）が解放状態にある時に上記Ｚ軸を中心にした上記ゲージ面（１３ａ）の一方の対称位置（２３ｂ，２４ｂ）に上記刃物（２８，２９，３１）が当てられることにより生じる上記ゲージ面（１３ａ）の他方の対称位置（２３ａ，２４ａ）の変位を芯高（Ｈ）として又は芯高（Ｈ）を割り出す量として検出する上記基部（１１）に取り付けられた第二の変位センサ（１５）とを具備するものであるから、第一の変位センサ（１４）の出力を見ながら主軸を回転させゲージ面（１３ａ）をＸ軸に正確に合致させたうえで、ロック手段（２０）を解放し、刃物（２８，２９，３１）をゲージ面（１３ａ）の片側に当てるのみで直ちに第二の変位センサ（１５）により芯高（Ｈ）又は芯高（Ｈ）を割り出す量を求めることができる。従って、迅速かつ正確に芯高（Ｈ）を零にすることができる。

請求項２に記載されるように、請求項１に記載の芯高測定装置において、第二の変位センサがダイヤルゲージ（１５）であり、Ｚ軸を中心にしたゲージ面（１３ａ）の一方の対称位置（２３ｂ，２４ｂ）に刃物（２８，２９，３１）が当てられ、他方の対称位置（２３ａ，２４ａ）に上記ダイヤルゲージ（１５）の触子（１５ａ）が当てられることにより、上記ダイヤルゲージ（１５）によりゲージ面（１３ａ）の変位が検出されるようにした場合は、ダイヤルゲージ（１５）の目盛りを読み取ることで直ちに芯高（Ｈ）又は芯高（Ｈ）を割り出す量を求めることができる。

請求項３に記載されるように、請求項１又は請求項２に記載の芯高測定装置において、第二の変位センサ（１５）が、ゲージ面（１３ａ）のＺ軸に直交する方向に沿って位置変更可能に基部（１１）に取り付けられたものとした場合は、刃物（２８，２９，３１）のゲージ面（１３ａ）に対する接触位置の変化に応じて、第二の変位センサ（１５）の位置を刃物（２８，２９，３１）の接触位置と対称的な位置に適宜変更することができる。

請求項４に記載されるように、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の芯高測定装置において、刃物が外径バイト（２８）又は内径バイト（２９）であり、第二の変位センサ（１５）により求められたゲージ面（１３ａ）の変位が芯高（Ｈ）とされるようにすると、外径バイト（２８）又は内径バイトの芯高を第二の変位センサにより直ちに求めて、外径バイト又は内径バイト（２９）を芯高（Ｈ）が零の適正位置に速やかにセットすることができる。

請求項５に記載されるように、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の芯高測定装置において、刃物（３１）がその円周面（３１ａ）に刃を有し、この円周面（３１ａ）がゲージ面（１３ａ）に当てられることにより第二の変位センサ（１５）により求められたゲージ面（１３ａ）の変位からこの刃物（３１）の半径が減じられた量が芯高（Ｈ）とされるようにすると、ドリル、リーマ、小径砥石等の芯高を直ちに求めて、ドリル等を芯高（Ｈ）が零の適正位置に速やかにセットすることができる。

請求項６に記載されるように、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の芯高測定装置において、基部（１１）における主軸のチャック（２）に把持される部分（１１ｂ）が、基部（１１）に対して着脱自在に形成され、かつ、芯高測定対象である刃物（２８，２９，３１）で切削しようとするワークの径に等しく形成されたものとすると、チャック（２）の爪（２ａ）を交換することなく、そのまま本芯高測定装置をチャックすることができるため、より正確な芯高を速やかに測定することができ、加工精度をさらに高めることができる。

以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態について説明する。

この芯高測定装置は、工作機械の刃物台４が主軸の軸心であるＺ軸（図１１〜図１３参照）と直交するＸ軸（図１１〜図１３参照）に平行に移動する場合における刃物６の刃先６ａが移動する軌跡と、上記Ｚ軸との間の距離を芯高Ｈとして求める測定器である。

この場合の工作機械は、図６に示すように、刃物台にターレット４ａを備えた旋盤であり、刃物台にはスラントθを付与するためのスラント台９が設けられている。主軸（図示せず）は主軸台１内に収納されており、主軸が主軸台１から突出した箇所にはチャック２が取り付けられている。

図１乃至図６に示すように、この芯高測定装置は、主軸のチャック２に把持される基部１１と、この基部１１がチャック２に把持された際にＺ軸に軸心が合致し得るようにこの基部１１に支持される回動体１２と、この回動体１２に固定されるか又は一体化される、Ｚ軸を含みＺ軸に直交する方向に延びるゲージ面を有したゲージ体１３と、回動体１２を基部１１に対して固定又は解放するロック手段であるネジ棒２０と、刃物台４に取り付けられた第一の変位センサであるダイヤルゲージ１４と、基部１１に取り付けられた第二の変位センサ１５であるダイヤルゲージ１５とを具備する。

基部１１は、円板体１１ａと、円板体１１ａの中心から主軸側へと突出するように円板体１１ａに固定される連結軸１１ｂと、円板体１１ａの中心から主軸と反対側へと突出するように円板体１１ａに固定される枢軸１１ｃとを有する。

連結軸１１ｂは、例えばワーク３を切削することにより丸棒状に形成され、その先端からボス部１６が突出する。このボス部１６が円板体１１ａの中心部に穿設された連結孔に挿入され、円板体１１ａにその周面から半径方向に螺入される固定ネジ１７に締め付けられることで、連結軸１１ｂが円板体１１ａに固定される。

連結軸１１ｂは当初から円板体１１ａと一体で形成することも可能であるが、図示例のように連結軸１１ｂは望ましくは円板体１１ａと別体で形成される。チャック２の爪２ａ（図１１参照）は、高精度の加工を行う場合ワークごとにその径に合わせて用意されるので、連結軸１１ｂの径もワーク及び爪ごとに同じ径のものを用意し、ワーク及び爪が変更される都度連結軸１１ｂも基部１１に対して付け替えるのが望ましい。これにより、芯高を速やかに、より精度良く測定することができる。

枢軸１１ｃは円板体１１ａの中心に円板体１１ａと当初から一体的に形成される。連結軸１１ｂはその軸心が枢軸１１ｃの軸心と同一直線上に乗るように円板体１１ａに連結される。もちろん、枢軸１１ｃを円板体１１ａと別体で形成した後円板体１１ａに連結するようにしてもよい。

また、基部１１の円板体１１ａの周面からは、板状の片持梁１８が枢軸１１ｃに平行に枢軸１１ｃよりも長く突出している。

基部１１は、その連結軸１１ｂが主軸のチャック２に把持されることにより、主軸の先端に固定され、主軸の上記Ｚ軸に基部１１の連結軸１１ｂ及び枢軸１１ｃの軸心が合致する。

回動体１２は、上記基部１１の円板体１１ａよりも小径の円筒形に形成され、上記基部１１の枢軸１１ｃに軸受であるボールベアリング１９を介して回転自在に保持される。これにより、上記基部１１がチャック２に把持されると、回動体１２の軸心も枢軸１１ｃの軸心及びＺ軸に合致することになる。

ロック手段は、ノブ２０ａが付いたネジ棒２０として形成される。このネジ棒２０が上記基部１１の片持梁１８に螺合し、ネジ棒２０の上記片持梁１８上に突出した箇所に固定されたノブ２０ａをいずれかの向きに回すことにより、ネジ棒２０が上記回動体１２の周面に対して螺進退する。ネジ棒２０を前進させてその先端を上記回動体１２の周面に押し付けると回動体１２が基部１１に対して固定され、ネジ棒２０を後退させてその先端を上記回動体１２の周面から引き離すと回動体１２が基部１１から解放され、枢軸１１ｃを中心に回動自在になる。

ゲージ体１３は、上記基部１１の円板体１１ａよりも小径の円板部を有する。この円板部の背面に上記回動体１２の前端が嵌合する嵌合凹部１３ｂが形成される。この円板部の嵌合凹部１３ｂ内に回動体１２の前端が挿入され、円板部にその周面から半径方向内側に向かって螺合する止めネジ２１の先端が回動体１２の周面に当ることによりゲージ体１３が回動体１２に固定される。ゲージ体１３は回動体１２と当初から一体的に形成することも可能である。

ゲージ体１３には、その円板部の前面中央を横切り円板部の周りから食み出るように突条２２が一体的に形成され、この突条２２の上面にゲージ面１３ａが形成される。ゲージ面１３ａは、突条２２を設けることなく円板部に段差を形成しこの段差上に形成する等、他の方法によって形成することも可能である。ゲージ面１３ａは、回動体１２の軸心及びＺ軸を含みＺ軸に垂直な方向に延びる平滑面として形成される。また、ゲージ面１３ａは望ましくはＺ軸を対称軸として左右対称形に形成される。このゲージ体１３は回動体１２と一体でＺ軸の回りを回動可能であり、この回動運動によりゲージ面１３ａはＺ軸を支点にシーソー状に揺動可能となる。ゲージ面１３ａにはＺ軸を対称軸とした二対の対称位置が設けられ、一対の対称位置はゲージ面１３ａの両端の角部２３ａ，２３ｂとされ、他の対の対称位置は突条２２の縁を切り欠きゲージ面１３ａを一部切除することにより、ゲージ面１３ａの両端よりもややＺ軸寄りの箇所に形成される角部２４ａ，２４ｂとされる。

第一の変位センサであるダイヤルゲージ１４は、刃物台４におけるＸ軸に平行に移動する所望の箇所に着脱自在に固定される。刃物台４がＸ軸に平行に移動する際にこのダイヤルゲージ１４の触子１４ａがゲージ面１３ａを走査して、ゲージ面１３ａのＸ軸に対する偏りを検出する。

具体的には、ロック手段であるネジ棒２０によりゲージ体１３及び回動体１２を基部１１に固定したうえで、刃物台４をＸ軸に平行に移動させ、ダイヤルゲージ１４の触子１４ａでゲージ面１３ａを走査する一方、作業者が主軸を少しずつ回しながらダイヤルゲージ１４の図示しない指針の振れを少なくする。そして、指針が動かなくなったところで主軸を静止させる。これにより、図６に示すように、ゲージ面１３ａがＸ軸に合致する。

この第一の変位センサであるダイヤルゲージ１４はこのＸ軸に対する偏りの検出に供された後、必要に応じて刃物台４から除去される。

第二の変位センサであるダイヤルゲージ１５は、上記基部１１の片持梁１８の先端に連結されたアーム２５に保持される。図２及び図５に示すように、アーム２５はＺ軸の真上からゲージ面１３ａに沿って突条２２の一端へと伸びている。図５に示すように、アーム２５の先端寄りの箇所にはＺ軸に直交する方向に沿って割溝が形成され、ダイヤルゲージ１５の軸部を通す挿通孔２５ａ，２５ｂが割り溝内に上記角部２３ａ，２３ｂに対応して二箇所にわたって形成される。ダイヤルゲージ１５はその軸部が一方の挿通孔２５ａ又は２５ｂに通され、締付ネジ２６で締め付けられることによりアーム２５に固定される。そして、その触子１５ａがゲージ面１３ａの角部２３ａ又は２４ａに接触する。

また、図２から明らかなように、アーム２５は片持梁１８にアーム２５を固定するための固定ネジ２７を外して左右いずれか一方に付け替え可能である。図２中、アーム２５を右側に突出するように取り付けた場合は、ダイヤルゲージ１５はゲージ面１３ａのＺ軸と反対側である右側にセット可能である。そして、その触子１５ａがゲージ面１３ａの角部２３ｂ又は２４ｂに接触する。

上述したようにロック手段であるネジ棒２０が回動体１２を固定した状態の時に、第一の変位センサであるダイヤルゲージ１４の出力に基づいてゲージ面１３ａがＸ軸に合致するように主軸が回された後に止められるが、その後、ロック手段が解放状態にある時にＺ軸を中心にしたゲージ面１３ａの一方の対称位置に、外径バイト、内径バイト等の刃先が当てられ、あるいはドリル、リーマ、小径砥石等の円周面が当てられてゲージ面１３ａが傾斜してＸ軸と直角方向に変位すると、他方の対称位置も同量だけ変位し、この変位が第二の変位センサであるダイヤルゲージ１５の指針１５ｂにより読み取り可能となる。刃物が外径バイト又は内径バイトである場合は、このダイヤルゲージ１５から芯高Ｈを読み取ることができる。回動体１２を解放する前に予めダイヤルゲージ１５の指針１５ｂをゼロにセットしておくと、直ちに芯高Ｈを読み取ることができる。また、刃物がドリル、リーマ、小径砥石である場合は、芯高Ｈを割り出す量として読み取ることができる。すなわち、ダイヤルゲージ１５の読み取り値からドリル等の刃物の半径を引くことにより直ちに芯高Ｈを求めることができる。

次に、上記芯高測定装置の作用について刃物の種類ごとに説明する。

＜外径バイトの場合＞
（１）図６に示すように、芯高測定装置の基部１１の連結軸１１ｂを主軸のチャック２で把持する。これにより、主軸のＺ軸に基部１１の連結軸１１ｂ及び枢軸１１ｃの軸心が合致する。連結軸１１ｂは、望ましくは芯高測定対称である外径バイトで加工すべきワークの径と同じ径にしたものをワークから切り出して使用する。
第二の変位センサであるダイヤルゲージ１５は予めアーム２５に固定しておいてもよい。また、必要に応じて、図５に示す締付ネジ２６を緩めてこのダイヤルゲージ１５を他の挿通孔２５ａ又は２５ｂに付け替える。また、必要に応じて、固定ネジ２７を外し、アーム２５を左右逆向きに付け替える。

（２）ノブ２０ａを持ってネジ棒２０を締め付け方向に回し、回動体１２を基部１１に対して固定する。

（３）図６に示すように、第一の変位センサであるダイヤルゲージ１４を刃物台４にセットし、刃物台４をＸ軸に平行に移動させる。

（４）通常の場合、図６中、二点鎖線で示すように、ゲージ面１３ａは当初Ｘ軸に対して多少偏っている。刃物台４がＸ軸に平行に移動すると、第一のセンサであるダイヤルゲージ１４の触子１４ａがゲージ面１３ａを走査して、ゲージ面１３ａのＸ軸に対する偏りを検出する。一方、作業者は主軸を少しずつ回しながらダイヤルゲージ１４の図示しない指針の振れを少なくする。指針が振れなくなるまで主軸の回転と刃物台４の移動とを繰り返す。そして、指針が動かなくなったところで主軸を静止させる。なお、主軸はその後芯高Ｈの測定が終了するまで動かさず静止させる。
このように、第一の変位センサの出力であるダイヤルゲージ１４の目盛りを見ながら主軸を回転させるので、図６及び図７に示すように、ゲージ面１３ａをＸ軸に正確に合致させることができる。
続いて、第二の変位センサであるダイヤルゲージ１５の指針１５ｂを目盛りの零に合わせる。また、必要に応じて第一の変位センサであるダイヤルゲージ１４を刃物台４から除去する。これにより、芯高測定の準備が整ったことになる。

（５）芯高Ｈの測定に際し、図６に示すように、測定対象の外径バイト２８を刃物台４に固定する。また、ロック手段のノブ２０ａを回してゲージ体１３及び回動体１２を基部１１から解放し、ゲージ体１３及び回動体１２がＺ軸の回りで回転しうるようにする。

（６）刃物台４をＸ軸に平行に移動させて、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、外径バイト２８の刃先２８ａにゲージ体１３のゲージ面１３ａにおける所定の角部２３ｂを押し付ける。ただし、この角部２３ｂは、図８Ｂに示すように、第二の変位センサであるダイヤルゲージ１５の触子１５ａが接触する角部２３ａとＺ軸を対称軸とする対称的な位置にある。図８Ｂ中、符号Ｒ₀はＺ軸から両角部までの距離を示す。

（７）外径バイト２８の刃先２８ａにゲージ面１３ａの一方の角部２３ｂが押し付けられると、ゲージ体１３及び回動体１２が枢軸１１ｃの軸心及びＺ軸の回りを回転し、図８Ｂのごとくゲージ面１３ａの一方の角部２３ｂが押し下げられる。これにより、ゲージ面１３ａが傾斜して上記角部２３ｂがＸ軸と直角方向すなわちＹ軸と略平行に変位するので、他方の対称的な角部２３ａも同量だけ変位し、第二の変位センサであるダイヤルゲージ１５の触子１５ａを押し上げる。この触子１５ａの変位を第二の変位センサであるダイヤルゲージ１５の指針１５ｂにより読み取って芯高Ｈとする。

（８）芯高Ｈに近い厚さの敷板等（図示せず）を用意し、外径バイト２８の高さを調整し、再度上記（７）の操作を行い、第二の変位センサであるダイヤルゲージ１５の指針１５ｂが目盛りの零を示すまで同様な操作を繰り返す。

（９）かくて、上記（８）の操作により外径バイト２８の刃先２８ａの位置が調整され、芯高Ｈが零になった状態で外径バイト２８が刃物台４にセットされたことになる。
その後、主軸のチャック２の爪を開いてこの芯高測定装置を主軸から除去する。

（１０）主軸のチャック２でワーク３（図１１参照）を把持してワーク３を高速回転させ、刃物台４をＸ軸に平行に移動させつつ外径バイト２８でワーク３を切削する。芯高Ｈが零になった外径バイト２８の刃先２８ａはＸ軸上を移動し、ワーク３を正確に切削する。

＜内径バイトの場合＞
（１）上記外径バイト２８の場合における（１）〜（４）の操作と同様な操作を行って、芯高測定の準備を整える。また、必要に応じて、締付ネジ２６を緩めて第二の変位センサであるダイヤルゲージ１５を他の挿通孔２５ａ又は２５ｂに付け替える。また、固定ネジ２７を外してアーム２５を左右間で付け替える。

（２）芯高Ｈの測定に際し、測定対象の内径バイト２９を刃物台４に固定する。また、ロック手段のノブ２０ａを回してゲージ体１３及び回動体１２を基部１１から解放し、ゲージ体１３及び回動体１２がＺ軸の回りで回転しうるようにする。

（３）刃物台４をＸ軸に平行に移動させて、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、内径バイト２９の刃先２９ａにゲージ体１３のゲージ面１３ａにおける所定の角部２４ｂを押し付ける。ただし、この角部２４ｂは、図９Ｂに示すように、第二の変位センサであるダイヤルゲージ１５の触子１５ａが接触する角部２４ａとＺ軸を対称軸とする対称的な位置にある。図９Ｂ中、符号ＲiはＺ軸から両角部２４ａ，２４ｂまでの距離を示す。

（４）内径バイト２９の刃先２９ａがゲージ面１３ａの一方の角部２４ｂに当たってゲージ面１３ａを押圧すると、ゲージ体１３及び回動体１２が枢軸１１ｃの軸心及びＺ軸の回りを回転し、図９Ｂのごとくゲージ面１３ａの一方の角部２４ｂが押し下げられる。これにより、ゲージ面１３ａが傾斜して上記角部２４ｂがＸ軸と直角方向すなわちＹ軸に略平行な方向に変位し、他方の対称的な角部２４ａも同量だけ変位し、第二の変位センサであるダイヤルゲージ１５の触子１５ａを押し上げる。この触子１５ａの変位を第二の変位センサであるダイヤルゲージ１５の指針１５ｂにより読み取ってこの内径バイト２９の芯高Ｈとする。

（５）芯高Ｈに近い厚さの敷板等（図示せず）を用意し、内径バイト２９のＹ軸に平行な方向での高さを調整し、再度上記（４）の操作を行い、第二の変位センサであるダイヤルゲージ１５の指針１５ｂが目盛りの零を示すまで同様な操作を繰り返す。

（６）上記（５）の操作により内径バイト２９の刃先２９ａの位置が調整されたことになり、内径バイト２９は芯高Ｈが零になった状態で刃物台４にセットされたことになる。
主軸のチャック２を開いてこの芯高測定装置を主軸から除去する。

（７）主軸のチャック２でワーク３（図１１参照）を把持してワーク３を高速回転させ、刃物台４をＸ軸に平行に移動させつつ内径バイト２９でワーク３の内径部を切削する。芯高Ｈが零になった内径バイト２９の刃先２９ａはＸ軸上を移動し、ワーク３を正確に切削する。

（８）なお、内径バイト２９が勝手違いである場合は、図９Ｃに示すように、主軸を回す等してこの芯高測定装置を逆様にしてゲージ面１３ａを下向きにし、その角部２４ａ又は２４ｂに内径バイト２９の刃先２９ａを当てればよい。これにより、上記と同様にして第二の変位センサであるダイヤルゲージ１５の指針１５ｂが目盛りの零を示すまで敷板等を挿入する等の操作を繰り返すことで芯高Ｈを零にすることができる。
また、図９Ｄに示すように、芯高測定装置のゲージ面１３ａは上向きのままにし、ゲージ面１３ａに平面ブロック３０を当て、ゲージ面１３ａの延長面上に在るこの平面ブロック３０の平面に内径バイト２９の刃先２９ａを当てるようにしても、芯高Ｈを求めてこの芯高Ｈを零にすることができる。この場合、平面ブロックをマグネットとしてゲージ面１３ａに吸着させることにより、より簡易に芯高Ｈを求めることができる。

＜ドリルの場合＞
（１）上記外径バイト２８の場合における（１）〜（４）の操作と同様な操作を行って、芯高測定の準備を整える。また、必要に応じて、締付ネジ２６を緩めて第二の変位センサであるダイヤルゲージ１５を他の挿通孔２５ａ又は２５ｂに付け替える。また、固定ネジ２７を外してアーム２５を左右間で付け替える。

（２）芯高Ｈの測定に際し、測定対象のドリル３１を刃物台４に固定する。また、ロック手段のノブ２０ａを回してゲージ体１３及び回動体１２を基部１１から解放し、ゲージ体１３及び回動体１２がＺ軸の回りで回転しうるようにする。

（３）刃物台４をＸ軸に平行に移動させて、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、ドリル３１の刃の形成された円周面３１ａにゲージ体１３のゲージ面１３ａにおける所定の角部２３ｂを押し付ける。ただし、この角部２３ｂは、図１０Ｂに示すように、第二の変位センサであるダイヤルゲージ１５の触子１５ａが接触する角部２３ａとＺ軸を対称軸とする対称的な位置にある。図１０Ｂ中、符号Ｒ₀はＺ軸から両角部２３ａ，２３ｂまでの距離を示す。

（４）ドリル３１の円周面３１ａがゲージ面１３ａの一方の角部２３ｂに当たって押圧すると、ゲージ体１３及び回動体１２が枢軸１１ｃの軸心及びＺ軸の回りを回転し、図１０Ｂのごとくゲージ面１３ａの一方の角部２３ｂが押し下げられる。これによりゲージ面１３ａが傾斜して上記角部２３ｂがＸ軸と直角方向すなわちＹ軸に略平行に変位すると、他方の対称的な角部２３ａも同量だけ変位し、第二の変位センサであるダイヤルゲージ１５の触子１５ａを押し上げる。この触子１５ａの変位を第二の変位センサであるダイヤルゲージ１５の指針１５ｂにより読み取ってこのドリル３１の芯高Ｈを割り出す量とする。この芯高Ｈを割り出す量の値からドリル３１の半径（ｄ／２）を減じるとこのドリル３１の芯高Ｈが求められる。この芯高Ｈはドリル３１のＹ方向の芯ズレ量に相当する。

（５）この芯高Ｈを零にするための操作を行う。具体的には、ドリル３１の刃物台４による掴み精度、ドリル３１を掴むツールホルダ５の精度、ツールホルダ５を固定するツールベースの芯高、ターレット４ａの割出精度等を確認し調整する。このような調整と上記芯高Ｈの測定を第二の変位センサであるダイヤルゲージ１５の指針１５ｂがドリル３１の半径を示すまで繰り返し行う。ダイヤルゲージ１５の指針１５ｂがドリル３１の半径を示すことで、ドリル３１の尖端である刃先３１ｂがＺ軸に合致する。

（６）芯高Ｈが零になると、主軸のチャック２を開いてこの芯高測定装置を主軸から除去する。

（７）主軸のチャック２でワーク３（図１１参照）を把持してワーク３を高速回転させ、刃物台４をＺ軸方向に移動させつつドリル３１でワーク３の端面から穿孔する。芯高Ｈが零になり、ドリル３１の軸心はＺ軸に合致しているのでワーク３は正確に切削される。
なお、リーマ、小径砥石の場合もそれらの円周面に刃を有する刃物であるから、ドリルの場合と同様にして芯高Ｈを求め、同様に零にすることができる。

以上、本発明の望ましい実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態ではこの芯高測定装置を使用する工作機械をスラントθが設けられたターレット型旋盤として説明したが、スラントの無いターレット型旋盤や、くし歯型旋盤についても使用可能であり、さらには旋盤以外の工作機械についても使用可能である。また、内面研削盤、回転工具等のごとくドリル、リーマ、砥石等の刃物が回転する場合は、この芯高測定装置により刃物の回転振れ精度の測定も可能である。また、変位センサはダイヤルゲージに限らず他のセンサで代替することも可能である。

本発明に係る芯高測定装置の一態様を示す斜視図である。 図１に示す芯高測定装置の正面図である。 図１に示す芯高測定装置の左側面図である。 図１に示す芯高測定装置をＺ軸を含む面で切って示す垂直断面図である。 図１中、ダイヤルゲージを除いて示す平面図である。 主軸台及び刃物台をＺ軸方向に見た図である。 図６中、要部の拡大図である。 外径バイトの芯高を測定中の芯高測定装置を示す斜視図である。 図８Ａ中、Ｚ軸方向に見た正面図である。 内径バイトの芯高を測定中の芯高測定装置を示す斜視図である。 図９Ａ中、Ｚ軸方向に見た正面図である。 勝手違いの内径バイトの芯高を測定中の芯高測定装置を示す斜視図である。 勝手違いの内径バイトの芯高を他の方法で測定中の芯高測定装置を示す斜視図である。 ドリルの芯高を測定中の芯高測定装置を示す斜視図である。 図１０Ａ中、Ｚ軸方向に見た正面図である。 従来のターレット型旋盤の主軸台及び刃物台を示す斜視図である。 （Ａ）はワークを外径バイトと共に端面側から見た正面図、（Ｂ）はワークを側面から見た側面図である。 （Ａ）はワークをドリルと共に端面側から見た正面図、（Ｂ）はワークを側面から見た側面図である。

符号の説明

２…チャック
４…刃物台
１１…基部
１１ｂ…連結軸
１２…回動体
１３…ゲージ体
１３ａ…ゲージ面
１４，１５…ダイヤルゲージ
１５ａ…ダイヤルゲージの触子
２０…ネジ棒
２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ…角部
２８…外径バイト
２８ａ…外径バイトの刃先
２９…内径バイト
２９ａ…内径バイトの刃先
３１…ドリル
３１ａ…円周面
３１ｂ…ドリルの刃先
Ｈ…芯高

Claims (6)

1. 工作機械の刃物台が主軸の軸心であるＺ軸と直交するＸ軸に平行に移動する場合における刃物の刃先が移動する軌跡と、上記Ｚ軸との間の距離を芯高として求める芯高測定装置において、上記主軸のチャックに把持される基部と、この基部が上記チャックに把持された際に上記Ｚ軸に軸心が合致し得るようにこの基部に支持される回動体と、この回動体に固定されるか又は一体化される、上記Ｚ軸を含みＺ軸に直交する方向に延びるゲージ面を有したゲージ体と、上記回動体を上記基部に対して固定又は解放するロック手段と、上記刃物台が上記Ｘ軸に平行に移動する際に上記ゲージ面を走査して、上記ゲージ面の上記Ｘ軸に対する偏りを検出する上記刃物台に取り付けられた第一の変位センサと、上記ロック手段が固定状態にある時にこの第一の変位センサの出力に基づいて上記ゲージ面が上記Ｘ軸に合致するように上記主軸が回された後に、上記ロック手段が解放状態にある時に上記Ｚ軸を中心にした上記ゲージ面の一方の対称位置に上記刃物が当てられることにより生じる上記ゲージ面の他方の対称位置の変位を芯高として又は芯高を割り出す量として検出する上記基部に取り付けられた第二の変位センサとを具備することを特徴とする芯高測定装置。
2. 請求項１に記載の芯高測定装置において、第二の変位センサがダイヤルゲージであり、Ｚ軸を中心にしたゲージ面の一方の対称位置に刃物が当てられ、他方の対称位置に上記ダイヤルゲージの触子が当てられることにより、上記ダイヤルゲージによりゲージ面の変位が検出されるようにしたことを特徴とする芯高測定装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の芯高測定装置において、第二の変位センサが、ゲージ面のＺ軸に直交する方向に沿って位置変更可能に基部に取り付けられたことを特徴とする芯高測定装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の芯高測定装置において、刃物が外径バイト又は内径バイトであり、第二の変位センサにより求められたゲージ面の変位が芯高とされることを特徴とする芯高測定装置。
5. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の芯高測定装置において、刃物がその円周面に刃を有し、この円周面がゲージ面に当てられることにより第二の変位センサにより求められたゲージ面の変位からこの刃物の半径が減じられた量が芯高とされることを特徴とする芯高測定装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の芯高測定装置において、基部における主軸のチャックに把持される部分が、基部に対して着脱自在に形成され、かつ、芯高測定対象である刃物で切削しようとするワークの径に等しく形成されていることを特徴とする芯高測定装置。

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