JP4108968B2 - 転削工具の測定方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドリルやエンドミルなどの回転切削工具の回転による振れ量および振れを含んだ刃径など、回転時における切刃を直接測定する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の技術革新に伴い、電化製品や情報通信機器などの電気・電子機器の高性能化および小型化が急激に進行し、これらの製品に使用される部品や金型の小型化、高精度化が要求されている。そして、このような状況に対応するため、ドリルやエンドミル等の回転切削工具（転削工具）の小径化、高精度化が図られ、非常に精度の高い切削加工が要求されている。
【０００３】
高い加工精度を得るためには、転削工具の回転時における状態を把握することが重要である。特に、転削工具の回転に伴う振れは、加工精度に大きな影響を与える。しかも、転削工具の回転振れは、チャックを介して転削工具を回転させるスピンドルの状態や製造誤差、スピンドルのチャックへの転削工具の装着状態などによって変化する。しかも、転削工具は、刃が摩耗するためにある程度使用した段階で交換しなければならない。このため、一般に、精密加工の分野においては、転削工具を交換するたびごとに回転振れを求めて所定の加工精度が得られるようにしている。
【０００４】
ところが、現在、マシニングセンタに代表される転削工具を用いる工作機械においては、装着した転削工具を高速回転させた使用状態での回転振れを求めることが困難であるため、通常、次のような方法によって求めた値を、転削工具の使用時における回転振れの代用としている。
【０００５】
その第１の方法は、転削工具の代わりに丸棒をチャックに装着し、丸棒を回転させて側方から丸棒に光を照射し、その振れ量を光学的に求める。また、第２の方法として、スピンドルのチャックに転削工具を装着し、ダイヤルゲージを転削工具の周面に接触させるとともに、スピンドルを手などによってゆっくり回転させ、転削工具の各外周切刃位置におけるダイヤルゲージの指針が示す値の変化の最大値を目で読み取り、この値を転削工具の振れの値としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した第１の方法は、丸棒を高速回転させた状態で振れを測定することが可能である。しかし、この方法は、丸棒を転削工具の代用としているため、得た振れの値が実際に転削工具を使用している状態における振れと異なっているおそれがある。しかも、転削工具の回転振れは、前記したように、転削工具をスピンドルのチャックへ装着するごとに変化するため、丸棒を回転させて得た振れ量を代用したのでは高精度な加工が困難である。
【０００７】
また、第２のダイヤルゲージによる振れの測定は、ダイヤルゲージを転削工具に接触させるため、転削工具を高速回転させた状態での振れを測定することができず、スピンドルを手によって回転させて測定するいわゆる静的な振れしか得ることができない。また、第２の方法は、ダイヤルゲージを転削工具に接触させるため、転削工具の切刃を損傷するおそれがあるばかりでなく、直径が１ｍｍ以下のような小径の工具の場合、折損させるおそれがあり、測定することができない。
【０００８】
一方、特許第２５０５５３４号公報には、回転している転削工具の側方から光を照射し、転削工具の影を受光素子に投影し、投影された影から転削工具の直径（刃径）と振れ量とを求める工具検出装置が提案されている。
【０００９】
ところが、特許第２５０５５３４号公報に記載されている発明は、回転している転削工具に光を連続的に照射し、工具の１回転する間における受光素子の出力の変化から振れを測定するようにしているが、平均的な振れしか得られず、本当の振れがどの程度のものかを知ることができず、加工精度を充分に高めることが困難である。
【００１０】
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、高速回転している転削工具の振れ量および振れを含んだ刃径など、回転時の切刃を直接測定できるようにすることを目的としている。
また、本発明は、転削工具による加工精度を向上できるようにすることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、加工精度の向上を図るために研究し、種々実験を行なった結果、転削工具に回転振れが生じている場合、切刃が螺旋状に形成してあると、転削工具の振れ量が転削工具の軸方向に沿って正弦波状に周期的に変化する現象を見出した。また、本発明者等は、転削工具の先端の振れ量が、転削工具を回転させるスピンドルの不釣合い位置に対する、転削工具先端の刃の位相と一定の関係があることを見出した。本発明者等の研究によると、例えば２枚刃の場合、スピンドルの不釣合い位置に対する工具先端の刃の位相が０度であると、転削工具先端の振れ量が最大となり、前記位相が９０度であると、転削工具先端の振れ量が最小（零）となる。本発明は、上記の知見に基づいてなされたものである。
【００１２】
すなわち、本発明に係る転削工具の測定方法は、加工機にチャッキングされて回転している転削工具の側方から光を照射して前記転削工具の影を光センサ上に投影し、前記転削工具の軸方向の複数位置において、前記光センサの出力信号に基づいて投影された前記影の両端位置を検出し、これら検出した前記影の両端位置に基づいて、前記転削工具の軸方向に沿って振れ成分を求め、この振れ成分に基づいて前記転削工具を回転させるスピンドルの不釣合い位置に対する前記転削工具の刃の位相と、前記スピンドルの振れ量との少なくともいずれか一方を求めることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明に係る転削工具の測定方法は、加工機にチャッキングされて回転している転削工具の側方から光を照射して前記転削工具の影を光センサ上に投影し、前記転削工具の軸方向の複数位置において、前記光センサの出力信号に基づいて投影された前記影の一側端位置を検出し、これら検出した前記影の一側端位置に基づいて、前記転削工具の軸方向に沿って振れ成分を求め、この振れ成分に基づいて前記転削工具を回転させるスピンドルの不釣合い位置に対する前記転削工具の刃の位相と、前記スピンドルの振れ量との少なくともいずれか一方を求めることを特徴としている。
【００１４】
なお、上記転削工具測定方法において、前記光センサの出力信号に基づいて投影された前記影の両端位置を検出し、これら検出した前記影の両端位置に基づいて、前記転削工具の刃径、前記転削工具の振れ量、前記転削工具の振れを含んだ刃径の少なくとも１つを求めることができる。また、前記光センサの出力信号に基づいて投影された前記影の一側端位置を検出し、これら検出した前記影の一側端位置に基づいて、前記転削工具の振れを含む刃径の片側位置を求めることも可能である。
【００１５】
そして、上記転削工具の測定方法を実施する転削工具の測定装置は、時間間隔を変えてパルス状の光を加工機にチャッキングされて回転している転削工具に照射する光源と、この光源の照射した光による前記転削工具の影が投射される光センサと、この光センサの出力信号に基づいて、光センサに投射された前記影の両端の少なくとも一方を検出する投影位置検出部と、前記光センサを前記転削工具の加工使用領域の軸方向に相対的に移動させる送り部と、前記投影位置検出部が出力した前記影の投影位置情報により、前記転削工具の加工に使用される軸方向における振れ量の変動、前記転削工具の刃径の変動、前記転削工具の振れを含む刃径の変動の少なくともいずれか一方を求める変動検出部と、この変動検出部の求めた前記転削工具の振れ量の変動、前記転削工具の刃径または前記転削工具の振れを含んだ刃径の変動に基づいて、前記転削工具を回転させるスピンドルの不釣合い位置に対する前記転削工具の刃の位相と前記スピンドルの振れ量との少なくともいずれか一方を求める位相検出部と、を有することを特徴としている。
【００１６】
【作用】
上記のようになっている発明においては、回転している転削工具に例えば時間間隔を変えてパルス状の光を照射して転削工具の影を光センサの上に投影し、その影の両端の位置を求める。また、この影の両端位置を転削工具の軸方向に沿った複数位置で求める。これにより、回転している転削工具の軸線に直交した方向の影の両端位置について、転削工具の軸方向における変動が得られる。従って、転削工具の軸線に沿って得られた影の投影位置の変動に基づいて、転削工具の刃径（直径）や転削工具の実際の振れ量、転削工具の振れを含んだ実際の刃径を求めることができる。
【００１７】
すなわち、前記したように転削工具の振れは、転削工具の軸方向に沿って変動するため、従来のように、転削工具の軸方向のある点（１点）における振れ量を測定できたとしても、その振れ量が最大の振れ量であるか、最小の振れ量であるかを判断することができないため、転削工具の使用する部分における実際の振れ量、振れを含んだ実際の刃径がどのようなものであるかを知ることができず、加工精度を充分に高めることができない。
【００１８】
これに対して、本発明では、実際に使用する回転数における転削工具の軸線に沿った振れ量、振れを含んだ刃径を求めているため、実際に使用する回転数における転削工具の実際の振れ量が得られ、この振れ量を加工の際の参考とし、振れ量が大きい場合に転削工具を交換したり、スピンドルのメンテナンスや交換をするなどにより、加工精度を高めることができる。また、常に大きな回転振れを発生させるチャックの把握などによってチャックの良否を判定することができ、スピンドルとチャックとを組み合せた状態での良否を判断することが可能となる。さらに、実際に使用する回転速度における転削工具の振れを含んだ実際の刃径が得られるため、この刃径を考慮した補正を工作機械に与えることにより、加工精度を向上することができる。
【００１９】
また、本発明においては、影の投影位置を、基準位置に対する前記影の一側端を検出して行なうようにしているため、偶数の切刃を有する転削工具の場合ばかりでなく、刃径を求めることができない切刃の数が奇数の場合であっても、振れを含んだ刃径の片側位置を求めることができるため、刃径の片側位置に変動に基づいて実際の工具の振れ量を正確、確実に求めることができる。従って、奇数刃を有する転削工具による加工精度を向上することが可能となる。
【００２０】
転削工具の振れ量は、前記したように転削工具の軸方向に正弦波状に周期的に変化する。そして、例えば２枚刃の場合の転削工具の振れ量は、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具の刃の位相が０度の位置で最大となり、その位相が９０度の位置で最小となる。従って、転削工具の軸線に沿って振れ量や振れを含んだ刃径の片側位置などの振れ成分を求め、この振れ成分の値を最大の振れ成分の値と比較することにより、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具の軸線に沿った各位置における刃の位相を容易に求めることができる。そして、転削工具の軸線に沿った各位置における振れ成分である振れ量は、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具の刃の位相と一定の関係にあるため、チャックに転削工具を装着する際に、刃の位相を調節することにより、転削工具の軸方向における使用位置の振れ量を調節することが可能であり、加工精度を向上することができる。
【００２１】
例えば、ボールエンドミルによる金型加工のように、転削工具の先端部のみを使用するような場合、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具先端の刃の位相を求め、転削工具の振れが大きいような場合に、転削工具を回転させてチャッキングす直すことにより、転削工具先端の振れを小さくすることにより加工精度を高めることができる。
【００２２】
さらに、転削工具の軸線に沿って振れ量を求めているため、実際に使用する回転速度における転削工具の形状精度誤差による振れを含んだスピンドルの振れ量が、転削工具の最大振れ量として求めることが可能で、このスピンドル振れを監視することにより、スピンドルの良否、チャックの良否などの判定に利用することができる。
【００２３】
なお、この発明においては、スピンドルの振れ量とは、スピンドル自体の振ればかりでなく、転削工具の形状精度誤差による振れや、ツールホルダ、コレットなどの形状誤差に基づく振れを含んだものをいう。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る転削工具の測定方法および装置の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明に係る転削工具の振れ測定装置の概略ブロック図である。図１において、振れ測定装置１０は、検出部２０と制御・演算部３０とを有する。検出部２０は、光源であるＬＥＤ２１、コリメートレンズ２２、結像レンズ２４、光センサ２５などから構成してある。
【００２５】
回転振れを検出すべきドリルやエンドミルなどの転削工具１２は、コリメートレンズ２２と結像レンズ２４との間に配置される。そして、ＬＥＤ２１は、転削工具１２に照射するための光を放射する。ＬＥＤ２１が放射した光は、ＬＥＤ２１の前方に配設しているコリメートレンズ２２によって平行光２６にされ、平行光２６の光路に挿入された転削工具１２に側方から照射される。
【００２６】
結像レンズ２４は、コリメートレンズ２２の出射した平行光２６が入射し、転削工具１２による影２７を拡大して光センサ２５に投影する。光センサ２５は、例えば図１の上の方から下の方に、ＣＣＤなどの複数の受光素子が直線状に配置してある。なお、転削工具１２は、図示しない回転装置（スピンドル）によって軸回りに回転するとともに、送り部である送り制御装置１４によって軸方向に移動可能となっている。
【００２７】
制御・演算部３０は、ＬＥＤ駆動制御部３２、信号処理部３４、センサ出力読込み部３６、発振回路３８、読込みパルス生成部４０などを有している。ＬＥＤ駆動制御部３２は、信号処理部３４からの命令により、発振回路３８の出力する基準パルスに基づいてＬＥＤ２１の駆動信号を作成し、詳細を後述するように、ＬＥＤ２１を駆動してパルス状に光を放射させる。そして、ＬＥＤ駆動制御部３２は、ＬＥＤ２１を駆動したことを示す信号を信号処理部３４に入力する。また、発振回路３８の出力する基準パルスは、読込みパルス生成部４０に入力するようになっている。
【００２８】
読込みパルス生成部４０は、発振回路３８から入力する基準パルスに基づいて、光センサ２５の各受光素子を順次切り替えてその出力信号を読み込むためのパルスを生成し、センサ出力読込み部３６と信号処理部３４とに入力する。そして、センサ出力読込み部３６は、例えばマルチプレクサなどから構成してあって、読込みパルス生成部４０の出力するパルスに同期して光センサ２５の各受光素子を順次切り替え、その出力信号を信号処理部３４に入力する。一方、信号処理部３４は、ＬＥＤ駆動制御部３２からＬＥＤ駆動信号が入力すると、読込みパルス生成部４０にパルス命令を与えて読込みパルスを出力させるとともに、読込みパルス生成部４０の出力する読込みパルスに同期してセンサ出力読込み部３６の出力信号を読み込み、後述するように、転削工具１２の直径（刃径）と振れ量、振れを含んだ刃径と、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具１２の刃の位相、転削工具１２の形状精度誤差による振れを含んだスピンドルの振れ量を演算する。
【００２９】
信号処理部３４は、図２に示したようになっていて、２値化回路５２を有する。この２値化回路５２は、センサ出力読込み部３６の出力、すなわち光センサ２５の各受光素子の出力を増幅して２値化する。実施形態の場合、２値化回路５２は、反転出力するようになっていて、光の当たっている受光素子の出力を「Ｌ」、光の当たっていない影２７の部分にある受光素子の出力を「Ｈ」として出力する。
【００３０】
信号処理部３４は、２値化回路５２の出力側に投影位置検出部５３を構成している第１エッジ点検出回路５４、第２エッジ点検出回路５６が設けてある。第１エッジ点検出回路５４は、実施形態の場合、図１に示した光センサ２５の最も上側の影になった受光素子（第１エッジ点Ｅ1 ）を検出する。また、第２エッジ点検出回路５６は、光センサ２５の最も下側の影になって受光素子（第２エッジ点Ｅ2 ）を検出する。そして、第１エッジ点検出回路５４の出力と、第２エッジ点検出回路５６との出力は、変動検出部５７の一部をなす工具幅算出回路５８に入力するようになっている。この工具幅算出回路５８が求めた工具幅は、最大幅ホールド回路６０に入力する。最大幅ホールド回路６０は、工具幅算出回路５８が求めた値の最大値を記憶保持し、転削工具１２の直径（刃径）として出力する。
【００３１】
また、第１エッジ点検出回路５４の出力は、変動検出部５７を構成する最小値ホールド回路６２に入力し、第１エッジ点Ｅ1 を複数回検出したときに、図１において光センサ２５の最も上側となって受光素子の位置が最小値ホールド回路６２によって記憶、保持される。さらに、第２エッジ点検出回路５６の出力は、最大値ホールド回路６４の入力し、第２エッジ点Ｅ2 を複数回検出したときに、光センサ２５の図１における最も下側となった受光素子の位置が最大値ホールド回路６４によって記憶、保持される。
【００３２】
最小値ホールド回路６２と最大値ホールド回路６４との出力側には、振れ幅演算回路６６が接続してある。振れ幅演算回路６６は、最小値ホールド回路６２と最大値ホールド回路６４とが保持していた値に基づいて、転削工具１２の振れを含んだ最大刃径（直径）を算出し、出力する。そして、振れ幅演算回路６６の求めた値は、振れ幅演算回路６６の出力側に設けた振れ量算出回路６８に入力する。振れ量算出回路６８は、最大幅ホールド回路６０が記憶保持していた転削工具１２の刃径である最大幅と、振れ幅演算回路６６が求めた振れを含んだ最大刃径とから、回転している転削工具１２の振れ量を演算して出力する。
【００３３】
この実施形態に係る振れ測定装置１０の作用は、次の通りである。ドリルやエンドミルなどの転削工具１２は、図示しないスピンドルのチャックに装着され、所定の回転速度で回転される。そして、転削工具１２は、送り制御装置１４によって軸方向に移動させられ、先端部が回転した状態で所定の測定位置に配置される。すなわち、転削工具１２の先端部は、光センサ２５と対応した位置の平行光２６の光路中に挿入される。この転削工具１２の先端部の位置は、図示しない位置センサによって検出され、送り制御装置１４に入力される。送り制御装置１４は、位置センサからの先端位置検出信号の入力により転削工具１２の送りを停止する。そして、制御・演算部３０は、送り制御装置１４からの信号により測定プログラムを起動する。
【００３４】
図３は、実施形態に係る制御・演算部３０の作用を説明するフローチャートである。制御・演算部３０は、振れ量測定プログラムが起動されると、まず、信号処理部３４がＬＥＤ駆動制御部３２にＬＥＤ２１の駆動命令を与える。そして、ＬＥＤ駆動制御部３２は、発振回路３８の出力する基準パルスに基づいて、ＬＥＤ２１を駆動するパルスを生成し、ＬＥＤ２１を駆動しパルス状の光を放射させる。このＬＥＤ２１によるパルス状の光の放射時間は、放射時間中における転削工具外周刃先端位置の周方向移動量が測定分解能未満となるように設定してある。また、ＬＥＤ駆動制御部３２は、ＬＥＤ２１の駆動信号を信号処理部３４に入力する。
【００３５】
ＬＥＤ２１が放射したパルス状の光は、コリメートレンズ２２によって平行光２６にされたのち、転削工具１２に、その軸方向に直交した側方から照射され、結像レンズ２４に入射する。結像レンズ２４は、転削工具１２の影２７を光センサ２５の上に拡大して投影する。
【００３６】
一方、制御・演算部３０の信号処理部３４は、ＬＥＤ駆動制御部３２からＬＥＤ駆動信号が入力すると、読込みパルス生成部４０にパルス出力命令を与える。読込みパルス生成部４０は、発振回路３８が出力する基準パルスを取り込んで読込みパルスを生成し、センサ出力読込み部３６と信号処理部３４とに入力する。そして、センサ出力読込み部３６は、読込みパルス生成部４０から読込みパルスが入力すと、光センサ２５を構成している各受光素子を、図１の上の方から順次切り替えてその出力信号を読み込み、信号処理部３４に入力する。なお、読込みパルス生成部４０は、光センサ２５を構成しているすべての受光素子の出力信号が得られるように読込みパルスを生成してセンサ出力読込み部３６に与える。
【００３７】
信号処理部３４は、２値化回路５２が読込みパルス生成部４０の出力するパルスに同期してセンサ出力読込み部３６の出力、すなわち受光素子の出力信号を順次読み込み、２値化して第１エッジ点検出回路５４と第２エッジ点検出回路５６とに入力する。２値化回路５２は、受光素子の出力信号を増幅し、２値化して出力するようになっていて、光を受けている受光素子の出力信号が入力すると「Ｌ」を出力し、転削工具１２の投影された影２７の中に位置して光を受けていない受光素子の出力信号が入力すると「Ｈ」を出力するようになっている（図３ステップ８１）。
【００３８】
信号処理部３４の第１エッジ点検出回路５４は、２値化回路５２の出力信号を順次読み込み、２値化回路５２の出力信号が「Ｌ」から「Ｈ」に変わったときの受光素子の位置、第１エッジ点Ｅ1 を求め、工具幅算出回路５８と最小値ホールド回路６２とに送出する。最小値ホールド回路６２は、その値Ｅ1 を記憶保持する（ステップ８２）。
【００３９】
一方、第２エッジ点検出回路５６は、２値化回路５２の出力信号を順次読み込み、２値化回路５２の出力信号が「Ｈ」から「Ｌ」に変わったときに、その「Ｌ」を出力した受光素子の１つ前の受光素子の位置、第２エッジ点Ｅ2を求め、その値Ｅ2を工具幅算出回路５８と最大値ホールド回路６４とに出力する。最大値ホールド回路６４は、第２エッジ点検出回路５６の出力した値Ｅ2を記憶保持する（ステップ８２）。
【００４０】
工具幅算出回路５８は、第１エッジ点検出回路５４が求めたＥ1と、第２エッジ点検出回路５６が求めたＥ2とに基づいて、
【数１】
を演算し、この求めたＤを転削工具１２の工具幅として最大幅ホールド回路６０に送出する。最大幅ホールド回路６０は、工具幅算出回路５８が求めた工具幅を記憶保持する（ステップ８３）。
【００４１】
その後、制御・演算部３０の信号処理部３４は、ＬＥＤ駆動制御部３２が予め設定されている回数ＬＥＤ２１を点灯させたか否か判断する（ステップ８４）。信号処理部３４は、ＬＥＤ２１の駆動が所定回数になっていない場合、ステップ８５に進み、ＬＥＤ２１の駆動時刻になったか否かを判断し、駆動時刻になっていないときには駆動時刻になるのを待つ。そして、信号処理部３４は、ＬＥＤ２１の駆動時刻になったと判断すると、ステップ８１に戻ってＬＥＤ駆動制御部３２にＬＥＤ２１を駆動する指令を与え、ＬＥＤ２１を点灯させて転削工具１２に平行光２６を照射し、ステップ８１〜ステップ８４の処理を行なう。
【００４２】
この実施形態の場合、ＬＥＤ２１の駆動間隔、すなわち、ＬＥＤ２１を点灯してから次の点灯までの時間を相互に異ならせてある。例えば、ＬＥＤ駆動制御部３２は、最初のＬＥＤ２１の駆動（点灯）を終了してから１０００パルス後に２回目の駆動を行なったとすると、３回目の駆動は、２回目の駆動が終了してから１００５パルス後に駆動し、４回目は３回目の駆動が終了してから１０１０パルス後に駆動するなど、以下同様にＬＥＤ２１駆動間隔を異ならせている。これは、一定間隔でＬＥＤ２１を点灯させた場合、ＬＥＤ２１の点灯周期と転削工具１２の回転周期とが同期し、常に同じ回転位相のところを測定するのを避けるためである。従って、ＬＥＤ２１の点灯周期を変えて複数回検出することにより、測定される転削工具１２の位相が測定ごとに異なることとなり、転削工具１２の真の刃径を確実に求めることができる。しかも、実施形態においては、パルス状の光を転削工具１２に照射し、転削工具１２の瞬間的な影２７の位置を検出するとともに、適宜の間隔で複数回検出するため、転削工具１２の瞬間、瞬間の位置を正確に求めることができ、振れ量の正確な値を得ることができる。
【００４３】
２回目以降におけるＬＥＤ２１の光の放射に同期した測定で、第１エッジ点検出回路５４が求めた第１エッジ点Ｅ1 の値が前回求めた値よりも小さな値である場合、最小値ホールド回路６２は、今まで記憶保持していた値に代えて、第１エッジ点検出回路５４から新たに入力されたＥ1 の値を記憶保持する。第１エッジ点検出回路５４が新たに求めたＥ1 が今まで最小値ホールド回路６２の保持していたＥ1の値以上である場合には、最小値ホールド回路６２は、記憶保持しているＥ1の値を更新しない。また、最大値ホールド回路６４は、第２エッジ点検出回路５６が新たに求めたＥ2 の値が今まで保持していた値よりも大きい場合、それを更新して記憶保持し、第２エッジ点検出回路５６が新たに求めたＥ2の値が前に求めたＥ2の値以下である場合、既に記憶保持している値をそのまま記憶保持し続ける。
【００４４】
一方、２回目以降の測定においても、工具幅算出回路５８は、第１エッジ点検出回路５４と第２エッジ点検出回路５６とが求めた第１エッジ点Ｅ1と第２エッジ点Ｅ2とから
【数２】
を演算し、求めたＤの値を最大幅ホールド回路６０に送出する。最大幅ホールド回路６０は、新たに入力した工具幅Ｄの値が記憶保持している値より大きい場合に更新して記憶保持し、新たに入力したＤの値が記憶保持している値以下である場合、今までの値をそのまま記憶保持する。
【００４５】
制御・演算部３０は、信号処理部３４が図３のステップ８４においてＬＥＤ制御駆動部３２によるＬＥＤ２１の駆動、点灯回数が所定値に達したと判断すると、ステップ８６に進んで転削工具１２の刃径と振れ量とを出力する。すなわち、信号処理部３４の最大幅ホールド回路６０は、記憶保持しているＤ（ＤMAX）を転削工具１２の刃径（直径）として表示装置などに出力する。また、信号処理部３４の振れ幅算出回路６６は、最小値ホールド回路６２が記憶保持しているＥ1の最小値Ｅ1MINと、最大値ホールド回路６４が記憶保持しているＥ2の最大値Ｅ2MAXとを読み出し、転削工具１２の振れ成分の一種である振れを含んだ刃径Ｄ′を、
【数３】
のように演算して求め、表示装置などに出力する。
【００４６】
また、振れ幅算出回路６６が求めたＤ′の値は、最大幅ホールド回路６０の出力したＤMAXとともに振れ量算出回路６８に入力される。振れ量算出回路６８は、入力された刃径ＤMAXと振れを含んだ刃径Ｄ′とから、転削工具１２の刃径の寸法を除去したスピンドルの振れによる転削工具１２の振れ成分である振れ量２Ｂを次式により算出し、表示装置等に出力する。
【数４】
【００４７】
このように実施形態においては、転削工具１２を実際に使用する回転状態における転削工具の振れ量２Ｂを求められるようになっているため、振れ量の経時的変化を観察したり、チャックごとの振れ量の大きさを比較するなどして、スピンドルの良否やチャックの良否などを判別することができる。また、実施形態においては、転削工具の実際に使用する回転速度における転削工具の振れを含んだ刃径Ｄ′が求められるようになっているため、この刃径Ｄ′に基づいて補正を工作機械に与えることにより、加工精度を向上することができる。
【００４８】
ところで、発明者等は、加工精度の向上を図るために研究し、種々実験を行なったところ、転削工具、特に切刃が螺旋状に形成してある転削工具においては、スピンドルに振れが存在する場合、転削工具１２の軸線に沿った方向で回転振れ量が周期的に変化する現象を見出した。そこで、この実施形態においては、転削工具１２に対して軸方向の振れの変化も測定するようになっている。このため、最大幅ホールド回路６０が出力した刃径であるＤMAX、振れ幅算出回路６６が出力した転削工具１２の振れを含んだ刃径Ｄ′、振れ量算出回路６８が求めた振れ量２Ｂの値は、図示しない記憶部に、転削工具１２の軸方向位置に対応して記憶される（図３ステップ８６）。そして、制御・演算部３４の信号処理部３４は、転削工具１２の軸方向の予め設定されている測定範囲のすべてについて測定を終了したか否かを判断する（ステップ８７）。
【００４９】
制御・演算部３０の信号処理部３４は、測定範囲のすべてについての測定が終了していない場合、送り制御装置１４に送り指令を出力し（ステップ８８）、ステップ８０に戻る。送り制御装置１４は、制御・演算部３０からの指令に基づいて、転削工具１２を軸方向に所定量移動させる。そして、信号処理部３４は、送り制御装置１４から転削工具１２を軸方向に所定量（例えば、０．１ｍｍ）移動させた旨の信号が入力すると、ステップ８０〜ステップ８７の処理を繰り返す。そして、信号処理部３４は、ステップ８７において測定範囲のすべてについて振れの測定が終了すると、ステップ８９において転削工具１２を軸線方向に移動させて測定したときの最大振れ量２ＢMAXや、振れ量を含んだ転削工具の刃径の最大値Ｄ′MAXなどを出力する。
【００５０】
図９は、信号処理部３４による転削工具１２の軸方向における振れ量の変動を求める処理の概略を示したものである。信号処理部３４は、送り制御部１４によって転削工具１２が所定量ずつ軸方向に送られると、転削工具１２の軸方向における各測定位置Ｚ（Ｚ1〜Ｚn）に対応して、前記したように刃径ＤMAX（ＤMAX1〜ＤMAXn）と振れを含んだ刃径Ｄ′（Ｄ′1〜Ｄ′n）とを求める。振れを含んだ刃径Ｄ′は、測定位置の情報Ｚとともに出力され、振れ量２Ｂの演算に供されるとともに、位相検出部における振れ量の転削工具の軸方向における変動を表す関数を求めるのに供される。また、振れを含まない刃径ＤMAX は、振れを含んだ刃径Ｄ′とともに振れ量の演算とその変動を表す関数の演算とに供される。
【００５１】
振れ量２Ｂの演算は、転削工具１２の軸方向における各測定点Ｚにおける測定ごとに行なわれる。例えば、転削工具１２が２枚刃の場合、振れ量２Ｂの演算は、前記したようにＤ′−ＤMAXによって求められる。そして、この求めた振れ量２Ｂは、最大値ホールドされ、振れ量の測定が転削工具１２の軸方向における振れの変動の１周期以上にわたって行なわれた場合、その最大値２ＢMAXを、転削工具１２の精度誤差による振れや、ツールホルダ、コレットなどの形状誤差を含んだスピンドルの振れ量（以下、単にスピンドル振れ量という）Ｒ0 として出力される。また、このスピンドルの振れ量Ｒ0 を含んだ最大刃径Ｄ′MAX（ＤMAX＋Ｒ0）が求められて出力される。
【００５２】
一方、エンドミルのように転削工具１２の長さが刃の捩じれの１周期より短い場合、信号処理部３４は、測定した転削工具の軸方向長さにおける振れ量２Ｂの最大値を出力と、振れを含んだ刃径の最大値Ｄ′（＝ＤMAX＋２Ｂ）とを出力する。
【００５３】
転削工具１２の軸方向における振れの変動、および振れを含んだ刃径Ｄ′の変動は、発明者等の研究によると、正弦波状となっている。そして、変動する振れ量の周期は、刃径Ｄと切刃の捩じれ角θと刃数Ｎとの関数として表すことができる。このため、振れの変動を表す関数を求めるためには、予め刃の捩じれ角θと刃数Ｎとを与えておく。
【００５４】
関数の演算は、転削工具１２の軸方向における測定位置Ｚと、その測定位置Ｚに対応した刃径ＤMAXと、振れを含んだ刃径Ｄ′、および予め与えられた刃の捩じれ角、刃数とを用いてＤ′の関数近似により、
【数５】
として求められる。また、この関数演算においては、振れの周期Ｔ（振れの変動の工具軸方向における１周期）が求められる。振れの変動の周期Ｔは、刃径をＤ、刃の捩じれ角をθ、刃数をＮとした場合、これらの関数であって、
【数６】
と表すことができる。
【００５５】
このようにして求めた振れを含んだ刃径Ｄ′の変動を示す関数と周期Ｔとは、最大振れ量（スピンドル振れ量Ｒ0）と、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具１２の軸方向に沿った刃の位相αの算出に供される。
【００５６】
すなわち、発明者等の研究によると、スピンドルに振れがある場合、スピンドルの不釣合い位置に対する工具の刃の位相αと、工具の振れ量との間には一定の関係が存在する。この関係は、例えば転削工具１２の先端位置の場合、スピンドルの不釣合い位置に対して、転削工具１２の先端における刃の位相αが０度であると、転削工具１２の先端の振れ量が最大となる。すなわち、転削工具の軸方向に沿って正弦波状に変化する振れ量の腹の部分が工具の刃先位置となる。これに対して、スピンドルの不釣合い位置に対する工具先端の刃の位相αが９０度である場合、正弦波状に変動する振れ量の節の部分が転削工具１２の先端位置となり、ほとんど振れない。このことは、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具１２の軸方向における刃の位相との関係においても同様である。
【００５７】
従って、測定可能な転削工具１２の長さが刃の捩じれの１周期以上の長さを有していない場合であっても、前記のようにして求めた振れを含んだ刃径Ｄ′の変動を示す関数と、この関数の工具軸方向における周期Ｔとにより、転削工具１２の振れの最大値であるスピンドルの振れ量Ｒ0と、転削工具１２の先端の振れ量とを求めることができる。そして、転削工具１２の先端の振れ量が求められれば、この先端振れ量のスピンドルの振れ量Ｒ0に対する割合から、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具１２の先端における刃の位相αを求めることができ、工具軸方向に沿ったスピンドルの不釣合い位置に対する刃の位相もどうように求められる。そして、転削工具１２の装着状態からスピンドルの不釣合い位置も容易に求めることができる。
【００５８】
このように実施形態においては、転削工具１２を実際に使用する回転速度における転削工具１２の軸方向における振れの変動、振れを含んだ刃径の変動を求めることができるため、転削工具１２の使用時における実際の振れ量、実際の振れを含んだ刃径が得られ、これに基づいて補正を行なうことにより、加工精度を向上することができる。また、スピンドルの不釣合い位置に対する工具先端の刃の位相を求めることができるため、例えば、ボールエンドミルによる金型加工のように、転削工具の先端部のみを使用するような場合、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具先端の刃の位相を求め、転削工具の振れが大きいような場合に、転削工具を回転させてチャッキングし直すことにより、転削工具先端の振れを小さくすることにより加工精度を高めることができる。
【００５９】
また、前記実施形態においては、転削工具１２の軸方向に工具幅Ｄを求めているため、転削工具１２の加工誤差に基づく刃径の変動、すなわち転削工具１２の加工精度をも求めることができる。
【００６０】
図４は、２枚刃の転削工具１２を軸方向に移動させて測定した振れ量を模式的に示したものである。図４に示したように、転削工具１２の振れは、破線に示したように、転削工具の軸線に沿ってほぼ正弦波状に変化する。また、転削工具のチャックへの装着状態によっては、同図（１）と同図（２）とに示したように、転削工具１２の先端部における振れが最小になる場合がある。これは、前記したように、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具１２の先端における刃の位相によるものである。図４（１）に示したように、転削工具１２の先端において振れ量変動の節となる場合、スピンドルの不釣合い位置に対する先端の刃の位相が９０度のときである。また、同図（２）に示したように、転削工具１２の先端における振れの変動が最大となる場合は、スピンドルの不釣合い位置に対する工具先端の刃の位相が０度のときである。なお、振れ量の変化の周期Ｔは、転削工具１２の刃径をＤ、切刃のねじれ角をθ、刃数をＮとした場合、発明者等の解析によると、
【数７】
と表すことができる。
【００６１】
このように、実施形態においては、転削工具１２を軸方向に移動させて軸方向の複数箇所において振れ量を求めるようにしているため、転削工具１２の回転による振れ量の最大値、すなわち本当の振れ量と、振れを含んだ刃径の最大値とを確実に求めることができる。従って、これらの値を考慮した切削加工を行なうことにより、加工精度を向上することができる。
【００６２】
ところで、任意の基準点に対するエッジ点Ｅ1またはエッジ点Ｅ2のいずれか一方を求めることにより、偶数刃ばかりでなく、奇数刃の転削工具１２に対しても振れ成分である振れ量や振れを含んだ刃径の片側位置などを求めることができる。すなわち、図５に示したように、ある基準点、例えば図１の光センサ２５の上端を基準点とし、その点から影２７の上端（第１エッジ点Ｅ1）までの距離ｘを、転削工具１２を軸線方向に移動させつつ、上記のようにして求める。そして、求めたｘの最大値ｘMAXと最小値ｘMINとの差から、転削工具１２の中心に対する半径方向片側の振れ量を算出することができる。
【００６３】
これにより、影２７の両端位置を検出して測定した２Ｂの値の半分に相当する値、すなわち転削工具１２の中心に対する片側の振れ量ＢがｘMAX−ｘMINとして得られ、これを２倍することによって全体の振れ量２Ｂを得ることができる。また、前記した影２７の両端の位置を求める方法では、求めることができなかった刃数が奇数の場合においても、後述するように、振れ量２Ｂを求めることができる。
【００６４】
また、この影２７の片側の位置だけを検出する方法によって振れ量２Ｂを求める方法においても、転削工具１２の軸方向における振れの変動、スピンドルの振れ量、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具の刃の位相を求めることができる。図１０は、光センサ２５に投影された影２７の片側端位置を検出して軸方向の振れの変動を求める処理の概略を説明する図である。この場合、図２に示したように、影２７の片側端位置（第１エッジ点Ｅ1）の値をｅとして出力させる。
【００６５】
すなわち、信号処理部３４は、転削工具１２の軸方向における各測定位置Ｚに対応して第１エッジ点の情報ｅ（ｅ1〜ｅn）を求める。この求めた値ｅは、最大値ホールド回路と最小値ホールド回路とにおいて最大値ｅMAXと最小値ｅMINとが選択される。このｅMAXとｅMINとは、図５の説明におけるｘMAXとｘMINとに相当する。
【００６６】
次に、信号処理部３４は、これらの最大値と最小値との偏差ｇN（＝ｅMAX−ｅMIN）を求める（図６（４）参照）。このようにして求めた偏差ｇNは、転削工具１２の軸方向における測定範囲が刃の捩じれの１周期より短い場合、その測定範囲における振れ量の変動値として出力される。また、測定範囲が転削工具の刃の捩じれの１周期以上である場合、予め与えられている刃数Ｎを用いてスピンドルの振れ量Ｒ0が次式により求められる。
【数８】
ここにｋN は、刃数Ｎによって定まる定数である。発明者等の研究によると、
【数９】
として求められる。なお、数式９においてＮは刃数であって、Ｎ≧２である。ただし、１枚刃（Ｎ＝１）の場合は、Ｎ＝２とする。
【００６７】
また、信号処理部３４は、前記と同様にして刃の捩じれ角と刃数とが与えられてｅの変動に基づく関数近似により転削工具１２の軸方向における変動の状態を表す関数ｅ＝ｆ（Ｚ）と、その周期Ｔとを求める。そして、前記したと同様に、これらからスピンドルの振れ量Ｒ0と、スピンドルの不釣合い位置に対する工具の軸方向に沿った各点における刃の位相αとを演算する。
【００６８】
なお、転削工具１２を軸方向に沿って移動させて振れ量を測定した場合、切刃の数によって検出される振れの軸方向変化のパターンが異なる。図６は、その状態を模式的に示したものである。同図（１）は１枚刃の振れの軸方向変化を示したものであり、同図（２）は直径方向のそれぞれに切刃を有する２枚刃の場合を示したものである。これらは、いずれも正弦波状に変化する曲線のピークの高さが転削工具１２の使用状態における実際の片側の振れ量と見なすことができ、工具の形状精度誤差による振れを含んだスピンドルの片側の振れ量（Ｒ0／２＝Ｂ）となる。従って、振れを含んだ刃径Ｄ′は、転削工具１２の刃径Ｄに２Ｂを加えた値（Ｄ＋２Ｂ）となる。
【００６９】
図６（３）は、中心に対して９０度間隔で４枚の切刃を有する転削工具の軸方向における振れの変化を模式的に示したものである。この４枚刃の場合、図６（３）の左側に示したように、実線で示した１番目の刃による振れ量のピークと３番目の刃による振れ量のピークとの間に、破線で示した２番目の刃による振れ量のピークが現われ、３番目の刃によるピークと１番目の刃によるピークとの間に４番目の刃によるピークがくる。このため、実際に測定される振れ量の軸方向の変化は、図６（３）の右側のようになる。
【００７０】
また、同図（４）は、中心に対して１２０度間隔で３枚の切刃を有する転削工具の軸方向における振れの変化を示している。この場合にも、４枚刃の場合と同様に、各刃による振れ量の変化が図６（４）の左側に示したように相互に重なるため、実際に測定される振れ量の軸方向に沿った変化は、図６（４）の右側に示したようになる。
【００７１】
図６（３）、（４）のように、４枚刃または３枚刃の場合、図５に示したように、影の片側の位置を検出しただけでは振れ量を求めることができない。しかし、各刃による振れ量の軸方向の変化は、正弦波状に変化するため、前記したように、切刃の捩じれ角と刃数とがわかれば振れ量を容易に求めることができる。
【００７２】
なお、前記実施形態は、本発明の一態様の説明であって、これに限定されるものではない。例えば、前記実施形態においては、軸方向の振れの変化を求める場合に、転削工具１２を軸方向に所定量ずつ送り、送りを停止した状態で振れ量を求める場合について説明したが、転削工具１２の軸方向への移動をゆっくり連続しておこない、転削工具１２を移動させつつ振れを測定してその最大値を実際の振れ量としてもよい。すなわち、例えば転削工具１２が２枚刃の場合、転削工具１２を軸方向に移動させつつ図５に示したｘの値を求め、求めたｘの最大値と最小値とから得た振れ量を２倍して実際の振れ量としてもよい。また、刃数が偶数の場合、第１エッジ点Ｅ1と第２エッジ点Ｅ2とから振れ量を求める場合にも、転削工具１２を軸方向に移動させつつ第１エッジ点Ｅ1の最小値と、第２エッジ点Ｅ2の最大値とを求めることによって、同様に振れ量を求めることができる。
【００７３】
また、前記実施形態においては、転削工具１２の軸方向における振れ量の変動を求める場合に、転削工具１２を軸方向に移動させる場合について説明したが、光センサ２５側を移動させるようにしてもよい。また、前記実施形態においては、光源がＬＥＤ２１である場合について説明したが、光源はレーザダイオードなどであってもよい。
【００７４】
さらに、前記実施形態においては、ＬＥＤ２１によってパルス状の光を転削工具１２に照射し、光センサ２５の受光素子を順次切り替えて受光素子の出力信号を読み込む場合について説明したが、転削工具１２に光を連続的に照射するとともに、光センサ２５の各受光素子に対応してバッファを設け、任意のタイミングで各受光素子の出力を対応するバッファに同時に読み込み、これに基づいて振れを求めるようにしてもよい。
【００７５】
図７と図８は、実施例に係る振れ測定装置１０によって転削工具の回転振れを実測した結果を示したものである。
図７は、エンドミルに対する軸方向における振れを含んだ刃径Ｄ′の変化の状態を示したもので、横軸がエンドミルの回転軸方向の移動距離（軸方向移動量）をｍｍ単位で示してあり、縦軸がエンドミルの刃径（直径）をｍｍで示してある。使用したエンドミルは、外径（刃径）が０．９９０ｍｍの２枚刃であって、切刃の捩じれ角は３０度である。そして、エンドミルの回転速度は、２０００ｒｐｍである。また、図中実線の曲線は同じ条件下における解析による値であり、■が振れを含んだ刃径の実測値、すなわち図２に示した振れ幅演算回路６６の出力による値を示したものである。さらに、図７の破線は、エンドミルの外径の実測値、すなわち図２に示した最大幅ホールド回路６０の出力による値である。
【００７６】
図７に示されているように、振れを含んだ刃径、すなわち振れ量がエンドミルの軸線に沿って変化していることがわかる。そして、図７から得られたスピンドルの最大振れ量は、約１０μｍ（１．０００〜０．９９０＝０．０１［ｍｍ］）であった。
【００７７】
図８は、２枚刃のドリルの軸方向における振れを含んだ刃径の変化の状態を示したものであり、横軸がドリルの回転軸方向の移動距離（単位：ｍｍ）、縦軸が刃径（単位：ｍｍ）である。そして、使用したドリルは、外径が０．４０３ｍｍ、切刃の捩じれ角が３０度であり、ドリルの回転速度が１２０００ｒｐｍである。また、図中の実線はシミュレーションによる値、■は振れを含んだ刃径の実測値、破線がドリルの刃径の実測値である。
【００７８】
図８に示されているように、ドリルにおいても軸方向で振れを含んだ刃径（振れ量）が変化する。しかも、振れを含んだ刃径（振れ量）は、軸方向において周期的に変化する。
【００７９】
図１１は、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具１２の先端における切刃の位相と、振れを含む刃径（振れ量）との関係を示したものであって、横軸が工具先端からの距離（単位：ｍｍ）であり、縦軸が刃径（単位：ｍｍ）である。また、図中破線で示した曲線は、スピンドルの不釣合い位置に対する工具先端の刃の位相が０度の場合の解析値を示し、二点鎖線は同じく位相が４５度の場合、実線は位相が９０度の場合を示している。そして、図中の▲は同じく位相が０度の場合の実測値、×は位相が４５度の場合の実測値、●は位相が９０度の場合の実測値である。
【００８０】
図から明らかなように、２枚刃の転削工具の場合、転削工具の先端における振れは、スピンドルの不釣合い位置に対する工具先端の刃の位相が０度の場合に最大となり、位相が９０度のときに最小となる。そして、位相が４５度のときには、両者の中間となる。
【００８１】
このように、スピンドルに振れが存在すると、転削工具１２の振れが軸方向に周期的に変動し、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具１２の刃の位相と振れ量との間に一定の関係が存在する。このため、例えばエンドミルによる側面切削加工をすると、エンドミルの振れのパターンが加工した切削面に転写される。そこで、例えばエンドミル先端の振れ量を最大となるように刃の位相を調整してチャックに装着し、最初にエンドミルの挿入量を最大にして切削加工したのち、エンドミルを挿入位置が浅くなるように軸方向に少しずらし、エンドミルから切削面に転写された凸部を削るように再度切削し、このような切削工程を複数回繰り返すことによって、加工した切削面の平坦化がはかれ、加工精度を向上することができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、回転している転削工具に光を照射して転削工具の影を光センサの上に投影し、その影の両端の位置を求めるとともに、この影の両端位置を転削工具の軸方向に沿った複数位置で求めることにより、回転している転削工具の軸線に直交した方向の影の両端位置ついて、転削工具の軸方向における変動が得られる。従って、転削工具の軸線に沿って得られた影の投影位置の変動に基づいて、転削工具の刃径（直径）や転削工具の実際の振れ量、転削工具の振れを含んだ実際の刃径を求めることができる。このため、実際に使用する回転数における転削工具の軸線に沿った振れ量、振れを含んだ刃径を求めているため、実際に使用する回転数における転削工具の実際の振れ量が得られ、この振れ量を加工の際の参考とし、振れ量が大きい場合に転削工具を交換したり、スピンドルのメンテナンスや交換をするなどにより、加工精度を高めることができる。また、常に大きな回転振れを発生させるチャックの把握などによってチャックの良否を判定することができ、スピンドルとチャックとを組み合せた状態での良否を判断することが可能となる。さらに、実際に使用する回転速度における転削工具の振れを含んだ実際の刃径が得られるため、この刃径を考慮した補正を工作機械に与えることにより、加工精度を向上することができる。
【００８３】
また、本発明においては、影の投影位置を、基準位置に対する前記影の一側端を検出して行なうようにしているため、偶数の切刃を有する転削工具の場合ばかりでなく、刃径を求めることができない切刃の数が奇数の場合であっても、その実際の振れ量を正確、確実に求めることができる。従って、奇数刃を有する転削工具による加工精度を向上することが可能となる。
【００８４】
そして、転削工具の軸方向に沿って振れ量求めているため、この振れ量を最大の振れ量と比較することにより、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具の軸線に沿った各位置における刃の位相を容易に求めることができ、チャックに転削工具を装着する際に、刃の位相を調節することにより、転削工具の軸方向における使用位置の振れ量を調節することが可能であり、加工精度を向上することができる。
【００８５】
さらに、転削工具の軸線に沿って振れ量を求めているため、実際に使用する回転速度における転削工具の形状精度誤差による振れを含んだスピンドルの振れ量が、転削工具の最大振れ量として求めることが可能で、このスピンドル振れを監視することにより、スピンドルの良否、チャックの良否などの判定に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る転削工具の測定装置の概略ブロック図である。
【図２】 本発明の実施の形態に係る信号処理部のブロック図である。
【図３】 本発明の実施の形態に係る転削工具の振れ測定方法を説明するフローチャートである。
【図４】 転削工具の軸方向における振れ量の変化を模式的に示した説明図である。
【図５】 本発明の第２実施形態の係る転削工具の振れ測定方法を説明する図である。
【図６】 転削工具の軸方向における振れ量の変化の刃数による相違を説明する図である。
【図７】 実施の形態により測定したエンドミルの軸方向における振れを含んだ刃径の変化を示す図である。
【図８】 実施の形態により測定したドリルの軸方向における振れを含んだ刃径の変化を示す図である。
【図９】 実施の形態に係る影の両端位置に基づいて転削工具の軸方向における振れの変動を求める方法の説明図である。
【図１０】 実施の形態に係る影の片側端位置に基づいて転削工具の軸方向における振れの変動を求める方法の説明図である。
【図１１】 スピンドルの不釣合い位置に対する２枚刃の工具先端における刃の位相と転削工具の振れを含んだ刃径との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０………転削工具測定装置、１２………転削工具、１４………送り制御装置、２０………検出部、２１………ＬＥＤ、２２………コリメートレンズ、２４………結像レンズ、２５………光センサ、３０………制御・演算部、３４………信号処理部、５３………投影位置検出部、５４………第１エッジ点検出回路、５６………第２エッジ点検出回路、５７………変動検出部、５８………工具幅算出回路、６０………最大幅ホールド回路、６６………振れ幅演算回路、６８………振れ量算出回路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドリルやエンドミルなどの回転切削工具の回転による振れ量および振れを含んだ刃径など、回転時における切刃を直接測定する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の技術革新に伴い、電化製品や情報通信機器などの電気・電子機器の高性能化および小型化が急激に進行し、これらの製品に使用される部品や金型の小型化、高精度化が要求されている。そして、このような状況に対応するため、ドリルやエンドミル等の回転切削工具（転削工具）の小径化、高精度化が図られ、非常に精度の高い切削加工が要求されている。
【０００３】
高い加工精度を得るためには、転削工具の回転時における状態を把握することが重要である。特に、転削工具の回転に伴う振れは、加工精度に大きな影響を与える。しかも、転削工具の回転振れは、チャックを介して転削工具を回転させるスピンドルの状態や製造誤差、スピンドルのチャックへの転削工具の装着状態などによって変化する。しかも、転削工具は、刃が摩耗するためにある程度使用した段階で交換しなければならない。このため、一般に、精密加工の分野においては、転削工具を交換するたびごとに回転振れを求めて所定の加工精度が得られるようにしている。
【０００４】
ところが、現在、マシニングセンタに代表される転削工具を用いる工作機械においては、装着した転削工具を高速回転させた使用状態での回転振れを求めることが困難であるため、通常、次のような方法によって求めた値を、転削工具の使用時における回転振れの代用としている。
【０００５】
その第１の方法は、転削工具の代わりに丸棒をチャックに装着し、丸棒を回転させて側方から丸棒に光を照射し、その振れ量を光学的に求める。また、第２の方法として、スピンドルのチャックに転削工具を装着し、ダイヤルゲージを転削工具の周面に接触させるとともに、スピンドルを手などによってゆっくり回転させ、転削工具の各外周切刃位置におけるダイヤルゲージの指針が示す値の変化の最大値を目で読み取り、この値を転削工具の振れの値としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した第１の方法は、丸棒を高速回転させた状態で振れを測定することが可能である。しかし、この方法は、丸棒を転削工具の代用としているため、得た振れの値が実際に転削工具を使用している状態における振れと異なっているおそれがある。しかも、転削工具の回転振れは、前記したように、転削工具をスピンドルのチャックへ装着するごとに変化するため、丸棒を回転させて得た振れ量を代用したのでは高精度な加工が困難である。
【０００７】
また、第２のダイヤルゲージによる振れの測定は、ダイヤルゲージを転削工具に接触させるため、転削工具を高速回転させた状態での振れを測定することができず、スピンドルを手によって回転させて測定するいわゆる静的な振れしか得ることができない。また、第２の方法は、ダイヤルゲージを転削工具に接触させるため、転削工具の切刃を損傷するおそれがあるばかりでなく、直径が１ｍｍ以下のような小径の工具の場合、折損させるおそれがあり、測定することができない。
【０００８】
一方、特許第２５０５５３４号公報には、回転している転削工具の側方から光を照射し、転削工具の影を受光素子に投影し、投影された影から転削工具の直径（刃径）と振れ量とを求める工具検出装置が提案されている。
【０００９】
ところが、特許第２５０５５３４号公報に記載されている発明は、回転している転削工具に光を連続的に照射し、工具の１回転する間における受光素子の出力の変化から振れを測定するようにしているが、平均的な振れしか得られず、本当の振れがどの程度のものかを知ることができず、加工精度を充分に高めることが困難である。
【００１０】
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、高速回転している転削工具の振れ量および振れを含んだ刃径など、回転時の切刃を直接測定できるようにすることを目的としている。
また、本発明は、転削工具による加工精度を向上できるようにすることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、加工精度の向上を図るために研究し、種々実験を行なった結果、転削工具に回転振れが生じている場合、切刃が螺旋状に形成してあると、転削工具の振れ量が転削工具の軸方向に沿って正弦波状に周期的に変化する現象を見出した。また、本発明者等は、転削工具の先端の振れ量が、転削工具を回転させるスピンドルの不釣合い位置に対する、転削工具先端の刃の位相と一定の関係があることを見出した。本発明者等の研究によると、例えば２枚刃の場合、スピンドルの不釣合い位置に対する工具先端の刃の位相が０度であると、転削工具先端の振れ量が最大となり、前記位相が９０度であると、転削工具先端の振れ量が最小（零）となる。本発明は、上記の知見に基づいてなされたものである。
【００１２】
すなわち、本発明に係る転削工具の測定方法は、加工機にチャッキングされて回転している転削工具の側方から光を照射して前記転削工具の影を光センサ上に投影し、前記転削工具の軸方向の複数位置において、前記光センサの出力信号に基づいて投影された前記影の両端位置を検出し、これら検出した前記影の両端位置に基づいて、前記転削工具の軸方向に沿って振れ成分を求め、この振れ成分に基づいて前記転削工具を回転させるスピンドルの不釣合い位置に対する前記転削工具の刃の位相と、前記スピンドルの振れ量との少なくともいずれか一方を求めることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明に係る転削工具の測定方法は、加工機にチャッキングされて回転している転削工具の側方から光を照射して前記転削工具の影を光センサ上に投影し、前記転削工具の軸方向の複数位置において、前記光センサの出力信号に基づいて投影された前記影の一側端位置を検出し、これら検出した前記影の一側端位置に基づいて、前記転削工具の軸方向に沿って振れ成分を求め、この振れ成分に基づいて前記転削工具を回転させるスピンドルの不釣合い位置に対する前記転削工具の刃の位相と、前記スピンドルの振れ量との少なくともいずれか一方を求めることを特徴としている。
【００１４】
なお、上記転削工具測定方法において、前記光センサの出力信号に基づいて投影された前記影の両端位置を検出し、これら検出した前記影の両端位置に基づいて、前記転削工具の刃径、前記転削工具の振れ量、前記転削工具の振れを含んだ刃径の少なくとも１つを求めることができる。また、前記光センサの出力信号に基づいて投影された前記影の一側端位置を検出し、これら検出した前記影の一側端位置に基づいて、前記転削工具の振れを含む刃径の片側位置を求めることも可能である。
【００１５】
そして、上記転削工具の測定方法を実施する転削工具の測定装置は、時間間隔を変えてパルス状の光を加工機にチャッキングされて回転している転削工具に照射する光源と、この光源の照射した光による前記転削工具の影が投射される光センサと、この光センサの出力信号に基づいて、光センサに投射された前記影の両端の少なくとも一方を検出する投影位置検出部と、前記光センサを前記転削工具の加工使用領域の軸方向に相対的に移動させる送り部と、前記投影位置検出部が出力した前記影の投影位置情報により、前記転削工具の加工に使用される軸方向における振れ量の変動、前記転削工具の刃径の変動、前記転削工具の振れを含む刃径の変動の少なくともいずれか一方を求める変動検出部と、この変動検出部の求めた前記転削工具の振れ量の変動、前記転削工具の刃径または前記転削工具の振れを含んだ刃径の変動に基づいて、前記転削工具を回転させるスピンドルの不釣合い位置に対する前記転削工具の刃の位相と前記スピンドルの振れ量との少なくともいずれか一方を求める位相検出部と、を有することを特徴としている。
【００１６】
【作用】
上記のようになっている発明においては、回転している転削工具に例えば時間間隔を変えてパルス状の光を照射して転削工具の影を光センサの上に投影し、その影の両端の位置を求める。また、この影の両端位置を転削工具の軸方向に沿った複数位置で求める。これにより、回転している転削工具の軸線に直交した方向の影の両端位置について、転削工具の軸方向における変動が得られる。従って、転削工具の軸線に沿って得られた影の投影位置の変動に基づいて、転削工具の刃径（直径）や転削工具の実際の振れ量、転削工具の振れを含んだ実際の刃径を求めることができる。
【００１７】
すなわち、前記したように転削工具の振れは、転削工具の軸方向に沿って変動するため、従来のように、転削工具の軸方向のある点（１点）における振れ量を測定できたとしても、その振れ量が最大の振れ量であるか、最小の振れ量であるかを判断することができないため、転削工具の使用する部分における実際の振れ量、振れを含んだ実際の刃径がどのようなものであるかを知ることができず、加工精度を充分に高めることができない。
【００１８】
これに対して、本発明では、実際に使用する回転数における転削工具の軸線に沿った振れ量、振れを含んだ刃径を求めているため、実際に使用する回転数における転削工具の実際の振れ量が得られ、この振れ量を加工の際の参考とし、振れ量が大きい場合に転削工具を交換したり、スピンドルのメンテナンスや交換をするなどにより、加工精度を高めることができる。また、常に大きな回転振れを発生させるチャックの把握などによってチャックの良否を判定することができ、スピンドルとチャックとを組み合せた状態での良否を判断することが可能となる。さらに、実際に使用する回転速度における転削工具の振れを含んだ実際の刃径が得られるため、この刃径を考慮した補正を工作機械に与えることにより、加工精度を向上することができる。
【００１９】
また、本発明においては、影の投影位置を、基準位置に対する前記影の一側端を検出して行なうようにしているため、偶数の切刃を有する転削工具の場合ばかりでなく、刃径を求めることができない切刃の数が奇数の場合であっても、振れを含んだ刃径の片側位置を求めることができるため、刃径の片側位置に変動に基づいて実際の工具の振れ量を正確、確実に求めることができる。従って、奇数刃を有する転削工具による加工精度を向上することが可能となる。
【００２０】
転削工具の振れ量は、前記したように転削工具の軸方向に正弦波状に周期的に変化する。そして、例えば２枚刃の場合の転削工具の振れ量は、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具の刃の位相が０度の位置で最大となり、その位相が９０度の位置で最小となる。従って、転削工具の軸線に沿って振れ量や振れを含んだ刃径の片側位置などの振れ成分を求め、この振れ成分の値を最大の振れ成分の値と比較することにより、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具の軸線に沿った各位置における刃の位相を容易に求めることができる。そして、転削工具の軸線に沿った各位置における振れ成分である振れ量は、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具の刃の位相と一定の関係にあるため、チャックに転削工具を装着する際に、刃の位相を調節することにより、転削工具の軸方向における使用位置の振れ量を調節することが可能であり、加工精度を向上することができる。
【００２１】
例えば、ボールエンドミルによる金型加工のように、転削工具の先端部のみを使用するような場合、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具先端の刃の位相を求め、転削工具の振れが大きいような場合に、転削工具を回転させてチャッキングす直すことにより、転削工具先端の振れを小さくすることにより加工精度を高めることができる。
【００２２】
さらに、転削工具の軸線に沿って振れ量を求めているため、実際に使用する回転速度における転削工具の形状精度誤差による振れを含んだスピンドルの振れ量が、転削工具の最大振れ量として求めることが可能で、このスピンドル振れを監視することにより、スピンドルの良否、チャックの良否などの判定に利用することができる。
【００２３】
なお、この発明においては、スピンドルの振れ量とは、スピンドル自体の振ればかりでなく、転削工具の形状精度誤差による振れや、ツールホルダ、コレットなどの形状誤差に基づく振れを含んだものをいう。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る転削工具の測定方法および装置の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明に係る転削工具の振れ測定装置の概略ブロック図である。図１において、振れ測定装置１０は、検出部２０と制御・演算部３０とを有する。検出部２０は、光源であるＬＥＤ２１、コリメートレンズ２２、結像レンズ２４、光センサ２５などから構成してある。
【００２５】
回転振れを検出すべきドリルやエンドミルなどの転削工具１２は、コリメートレンズ２２と結像レンズ２４との間に配置される。そして、ＬＥＤ２１は、転削工具１２に照射するための光を放射する。ＬＥＤ２１が放射した光は、ＬＥＤ２１の前方に配設しているコリメートレンズ２２によって平行光２６にされ、平行光２６の光路に挿入された転削工具１２に側方から照射される。
【００２６】
結像レンズ２４は、コリメートレンズ２２の出射した平行光２６が入射し、転削工具１２による影２７を拡大して光センサ２５に投影する。光センサ２５は、例えば図１の上の方から下の方に、ＣＣＤなどの複数の受光素子が直線状に配置してある。なお、転削工具１２は、図示しない回転装置（スピンドル）によって軸回りに回転するとともに、送り部である送り制御装置１４によって軸方向に移動可能となっている。
【００２７】
制御・演算部３０は、ＬＥＤ駆動制御部３２、信号処理部３４、センサ出力読込み部３６、発振回路３８、読込みパルス生成部４０などを有している。ＬＥＤ駆動制御部３２は、信号処理部３４からの命令により、発振回路３８の出力する基準パルスに基づいてＬＥＤ２１の駆動信号を作成し、詳細を後述するように、ＬＥＤ２１を駆動してパルス状に光を放射させる。そして、ＬＥＤ駆動制御部３２は、ＬＥＤ２１を駆動したことを示す信号を信号処理部３４に入力する。また、発振回路３８の出力する基準パルスは、読込みパルス生成部４０に入力するようになっている。
【００２８】
読込みパルス生成部４０は、発振回路３８から入力する基準パルスに基づいて、光センサ２５の各受光素子を順次切り替えてその出力信号を読み込むためのパルスを生成し、センサ出力読込み部３６と信号処理部３４とに入力する。そして、センサ出力読込み部３６は、例えばマルチプレクサなどから構成してあって、読込みパルス生成部４０の出力するパルスに同期して光センサ２５の各受光素子を順次切り替え、その出力信号を信号処理部３４に入力する。一方、信号処理部３４は、ＬＥＤ駆動制御部３２からＬＥＤ駆動信号が入力すると、読込みパルス生成部４０にパルス命令を与えて読込みパルスを出力させるとともに、読込みパルス生成部４０の出力する読込みパルスに同期してセンサ出力読込み部３６の出力信号を読み込み、後述するように、転削工具１２の直径（刃径）と振れ量、振れを含んだ刃径と、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具１２の刃の位相、転削工具１２の形状精度誤差による振れを含んだスピンドルの振れ量を演算する。
【００２９】
信号処理部３４は、図２に示したようになっていて、２値化回路５２を有する。この２値化回路５２は、センサ出力読込み部３６の出力、すなわち光センサ２５の各受光素子の出力を増幅して２値化する。実施形態の場合、２値化回路５２は、反転出力するようになっていて、光の当たっている受光素子の出力を「Ｌ」、光の当たっていない影２７の部分にある受光素子の出力を「Ｈ」として出力する。
【００３０】
信号処理部３４は、２値化回路５２の出力側に投影位置検出部５３を構成している第１エッジ点検出回路５４、第２エッジ点検出回路５６が設けてある。第１エッジ点検出回路５４は、実施形態の場合、図１に示した光センサ２５の最も上側の影になった受光素子（第１エッジ点Ｅ1 ）を検出する。また、第２エッジ点検出回路５６は、光センサ２５の最も下側の影になって受光素子（第２エッジ点Ｅ2 ）を検出する。そして、第１エッジ点検出回路５４の出力と、第２エッジ点検出回路５６との出力は、変動検出部５７の一部をなす工具幅算出回路５８に入力するようになっている。この工具幅算出回路５８が求めた工具幅は、最大幅ホールド回路６０に入力する。最大幅ホールド回路６０は、工具幅算出回路５８が求めた値の最大値を記憶保持し、転削工具１２の直径（刃径）として出力する。
【００３１】
また、第１エッジ点検出回路５４の出力は、変動検出部５７を構成する最小値ホールド回路６２に入力し、第１エッジ点Ｅ1 を複数回検出したときに、図１において光センサ２５の最も上側となって受光素子の位置が最小値ホールド回路６２によって記憶、保持される。さらに、第２エッジ点検出回路５６の出力は、最大値ホールド回路６４の入力し、第２エッジ点Ｅ2 を複数回検出したときに、光センサ２５の図１における最も下側となった受光素子の位置が最大値ホールド回路６４によって記憶、保持される。
【００３２】
最小値ホールド回路６２と最大値ホールド回路６４との出力側には、振れ幅演算回路６６が接続してある。振れ幅演算回路６６は、最小値ホールド回路６２と最大値ホールド回路６４とが保持していた値に基づいて、転削工具１２の振れを含んだ最大刃径（直径）を算出し、出力する。そして、振れ幅演算回路６６の求めた値は、振れ幅演算回路６６の出力側に設けた振れ量算出回路６８に入力する。振れ量算出回路６８は、最大幅ホールド回路６０が記憶保持していた転削工具１２の刃径である最大幅と、振れ幅演算回路６６が求めた振れを含んだ最大刃径とから、回転している転削工具１２の振れ量を演算して出力する。
【００３３】
この実施形態に係る振れ測定装置１０の作用は、次の通りである。ドリルやエンドミルなどの転削工具１２は、図示しないスピンドルのチャックに装着され、所定の回転速度で回転される。そして、転削工具１２は、送り制御装置１４によって軸方向に移動させられ、先端部が回転した状態で所定の測定位置に配置される。すなわち、転削工具１２の先端部は、光センサ２５と対応した位置の平行光２６の光路中に挿入される。この転削工具１２の先端部の位置は、図示しない位置センサによって検出され、送り制御装置１４に入力される。送り制御装置１４は、位置センサからの先端位置検出信号の入力により転削工具１２の送りを停止する。そして、制御・演算部３０は、送り制御装置１４からの信号により測定プログラムを起動する。
【００３４】
図３は、実施形態に係る制御・演算部３０の作用を説明するフローチャートである。制御・演算部３０は、振れ量測定プログラムが起動されると、まず、信号処理部３４がＬＥＤ駆動制御部３２にＬＥＤ２１の駆動命令を与える。そして、ＬＥＤ駆動制御部３２は、発振回路３８の出力する基準パルスに基づいて、ＬＥＤ２１を駆動するパルスを生成し、ＬＥＤ２１を駆動しパルス状の光を放射させる。このＬＥＤ２１によるパルス状の光の放射時間は、放射時間中における転削工具外周刃先端位置の周方向移動量が測定分解能未満となるように設定してある。また、ＬＥＤ駆動制御部３２は、ＬＥＤ２１の駆動信号を信号処理部３４に入力する。
【００３５】
ＬＥＤ２１が放射したパルス状の光は、コリメートレンズ２２によって平行光２６にされたのち、転削工具１２に、その軸方向に直交した側方から照射され、結像レンズ２４に入射する。結像レンズ２４は、転削工具１２の影２７を光センサ２５の上に拡大して投影する。
【００３６】
一方、制御・演算部３０の信号処理部３４は、ＬＥＤ駆動制御部３２からＬＥＤ駆動信号が入力すると、読込みパルス生成部４０にパルス出力命令を与える。読込みパルス生成部４０は、発振回路３８が出力する基準パルスを取り込んで読込みパルスを生成し、センサ出力読込み部３６と信号処理部３４とに入力する。そして、センサ出力読込み部３６は、読込みパルス生成部４０から読込みパルスが入力すと、光センサ２５を構成している各受光素子を、図１の上の方から順次切り替えてその出力信号を読み込み、信号処理部３４に入力する。なお、読込みパルス生成部４０は、光センサ２５を構成しているすべての受光素子の出力信号が得られるように読込みパルスを生成してセンサ出力読込み部３６に与える。
【００３７】
信号処理部３４は、２値化回路５２が読込みパルス生成部４０の出力するパルスに同期してセンサ出力読込み部３６の出力、すなわち受光素子の出力信号を順次読み込み、２値化して第１エッジ点検出回路５４と第２エッジ点検出回路５６とに入力する。２値化回路５２は、受光素子の出力信号を増幅し、２値化して出力するようになっていて、光を受けている受光素子の出力信号が入力すると「Ｌ」を出力し、転削工具１２の投影された影２７の中に位置して光を受けていない受光素子の出力信号が入力すると「Ｈ」を出力するようになっている（図３ステップ８１）。
【００３８】
信号処理部３４の第１エッジ点検出回路５４は、２値化回路５２の出力信号を順次読み込み、２値化回路５２の出力信号が「Ｌ」から「Ｈ」に変わったときの受光素子の位置、第１エッジ点Ｅ1 を求め、工具幅算出回路５８と最小値ホールド回路６２とに送出する。最小値ホールド回路６２は、その値Ｅ1 を記憶保持する（ステップ８２）。
【００３９】
一方、第２エッジ点検出回路５６は、２値化回路５２の出力信号を順次読み込み、２値化回路５２の出力信号が「Ｈ」から「Ｌ」に変わったときに、その「Ｌ」を出力した受光素子の１つ前の受光素子の位置、第２エッジ点Ｅ2を求め、その値Ｅ2を工具幅算出回路５８と最大値ホールド回路６４とに出力する。最大値ホールド回路６４は、第２エッジ点検出回路５６の出力した値Ｅ2を記憶保持する（ステップ８２）。
【００４０】
工具幅算出回路５８は、第１エッジ点検出回路５４が求めたＥ1と、第２エッジ点検出回路５６が求めたＥ2とに基づいて、
【数１】
【００４１】
その後、制御・演算部３０の信号処理部３４は、ＬＥＤ駆動制御部３２が予め設定されている回数ＬＥＤ２１を点灯させたか否か判断する（ステップ８４）。信号処理部３４は、ＬＥＤ２１の駆動が所定回数になっていない場合、ステップ８５に進み、ＬＥＤ２１の駆動時刻になったか否かを判断し、駆動時刻になっていないときには駆動時刻になるのを待つ。そして、信号処理部３４は、ＬＥＤ２１の駆動時刻になったと判断すると、ステップ８１に戻ってＬＥＤ駆動制御部３２にＬＥＤ２１を駆動する指令を与え、ＬＥＤ２１を点灯させて転削工具１２に平行光２６を照射し、ステップ８１〜ステップ８４の処理を行なう。
【００４２】
この実施形態の場合、ＬＥＤ２１の駆動間隔、すなわち、ＬＥＤ２１を点灯してから次の点灯までの時間を相互に異ならせてある。例えば、ＬＥＤ駆動制御部３２は、最初のＬＥＤ２１の駆動（点灯）を終了してから１０００パルス後に２回目の駆動を行なったとすると、３回目の駆動は、２回目の駆動が終了してから１００５パルス後に駆動し、４回目は３回目の駆動が終了してから１０１０パルス後に駆動するなど、以下同様にＬＥＤ２１駆動間隔を異ならせている。これは、一定間隔でＬＥＤ２１を点灯させた場合、ＬＥＤ２１の点灯周期と転削工具１２の回転周期とが同期し、常に同じ回転位相のところを測定するのを避けるためである。従って、ＬＥＤ２１の点灯周期を変えて複数回検出することにより、測定される転削工具１２の位相が測定ごとに異なることとなり、転削工具１２の真の刃径を確実に求めることができる。しかも、実施形態においては、パルス状の光を転削工具１２に照射し、転削工具１２の瞬間的な影２７の位置を検出するとともに、適宜の間隔で複数回検出するため、転削工具１２の瞬間、瞬間の位置を正確に求めることができ、振れ量の正確な値を得ることができる。
【００４３】
２回目以降におけるＬＥＤ２１の光の放射に同期した測定で、第１エッジ点検出回路５４が求めた第１エッジ点Ｅ1 の値が前回求めた値よりも小さな値である場合、最小値ホールド回路６２は、今まで記憶保持していた値に代えて、第１エッジ点検出回路５４から新たに入力されたＥ1 の値を記憶保持する。第１エッジ点検出回路５４が新たに求めたＥ1 が今まで最小値ホールド回路６２の保持していたＥ1の値以上である場合には、最小値ホールド回路６２は、記憶保持しているＥ1の値を更新しない。また、最大値ホールド回路６４は、第２エッジ点検出回路５６が新たに求めたＥ2 の値が今まで保持していた値よりも大きい場合、それを更新して記憶保持し、第２エッジ点検出回路５６が新たに求めたＥ2の値が前に求めたＥ2の値以下である場合、既に記憶保持している値をそのまま記憶保持し続ける。
【００４４】
一方、２回目以降の測定においても、工具幅算出回路５８は、第１エッジ点検出回路５４と第２エッジ点検出回路５６とが求めた第１エッジ点Ｅ1と第２エッジ点Ｅ2とから
【数２】
【００４５】
制御・演算部３０は、信号処理部３４が図３のステップ８４においてＬＥＤ制御駆動部３２によるＬＥＤ２１の駆動、点灯回数が所定値に達したと判断すると、ステップ８６に進んで転削工具１２の刃径と振れ量とを出力する。すなわち、信号処理部３４の最大幅ホールド回路６０は、記憶保持しているＤ（ＤMAX）を転削工具１２の刃径（直径）として表示装置などに出力する。また、信号処理部３４の振れ幅算出回路６６は、最小値ホールド回路６２が記憶保持しているＥ1の最小値Ｅ1MINと、最大値ホールド回路６４が記憶保持しているＥ2の最大値Ｅ2MAXとを読み出し、転削工具１２の振れ成分の一種である振れを含んだ刃径Ｄ′を、
【数３】
【００４６】
また、振れ幅算出回路６６が求めたＤ′の値は、最大幅ホールド回路６０の出力したＤMAXとともに振れ量算出回路６８に入力される。振れ量算出回路６８は、入力された刃径ＤMAXと振れを含んだ刃径Ｄ′とから、転削工具１２の刃径の寸法を除去したスピンドルの振れによる転削工具１２の振れ成分である振れ量２Ｂを次式により算出し、表示装置等に出力する。
【数４】
このように実施形態においては、転削工具１２を実際に使用する回転状態における転削工具の振れ量２Ｂを求められるようになっているため、振れ量の経時的変化を観察したり、チャックごとの振れ量の大きさを比較するなどして、スピンドルの良否やチャックの良否などを判別することができる。また、実施形態においては、転削工具の実際に使用する回転速度における転削工具の振れを含んだ刃径Ｄ′が求められるようになっているため、この刃径Ｄ′に基づいて補正を工作機械に与えることにより、加工精度を向上することができる。
【００４８】
ところで、発明者等は、加工精度の向上を図るために研究し、種々実験を行なったところ、転削工具、特に切刃が螺旋状に形成してある転削工具においては、スピンドルに振れが存在する場合、転削工具１２の軸線に沿った方向で回転振れ量が周期的に変化する現象を見出した。そこで、この実施形態においては、転削工具１２に対して軸方向の振れの変化も測定するようになっている。このため、最大幅ホールド回路６０が出力した刃径であるＤMAX、振れ幅算出回路６６が出力した転削工具１２の振れを含んだ刃径Ｄ′、振れ量算出回路６８が求めた振れ量２Ｂの値は、図示しない記憶部に、転削工具１２の軸方向位置に対応して記憶される（図３ステップ８６）。そして、制御・演算部３４の信号処理部３４は、転削工具１２の軸方向の予め設定されている測定範囲のすべてについて測定を終了したか否かを判断する（ステップ８７）。
【００４９】
制御・演算部３０の信号処理部３４は、測定範囲のすべてについての測定が終了していない場合、送り制御装置１４に送り指令を出力し（ステップ８８）、ステップ８０に戻る。送り制御装置１４は、制御・演算部３０からの指令に基づいて、転削工具１２を軸方向に所定量移動させる。そして、信号処理部３４は、送り制御装置１４から転削工具１２を軸方向に所定量（例えば、０．１ｍｍ）移動させた旨の信号が入力すると、ステップ８０〜ステップ８７の処理を繰り返す。そして、信号処理部３４は、ステップ８７において測定範囲のすべてについて振れの測定が終了すると、ステップ８９において転削工具１２を軸線方向に移動させて測定したときの最大振れ量２ＢMAXや、振れ量を含んだ転削工具の刃径の最大値Ｄ′MAXなどを出力する。
【００５０】
図９は、信号処理部３４による転削工具１２の軸方向における振れ量の変動を求める処理の概略を示したものである。信号処理部３４は、送り制御部１４によって転削工具１２が所定量ずつ軸方向に送られると、転削工具１２の軸方向における各測定位置Ｚ（Ｚ1〜Ｚn）に対応して、前記したように刃径ＤMAX（ＤMAX1〜ＤMAXn）と振れを含んだ刃径Ｄ′（Ｄ′1〜Ｄ′n）とを求める。振れを含んだ刃径Ｄ′は、測定位置の情報Ｚとともに出力され、振れ量２Ｂの演算に供されるとともに、位相検出部における振れ量の転削工具の軸方向における変動を表す関数を求めるのに供される。また、振れを含まない刃径ＤMAX は、振れを含んだ刃径Ｄ′とともに振れ量の演算とその変動を表す関数の演算とに供される。
【００５１】
振れ量２Ｂの演算は、転削工具１２の軸方向における各測定点Ｚにおける測定ごとに行なわれる。例えば、転削工具１２が２枚刃の場合、振れ量２Ｂの演算は、前記したようにＤ′−ＤMAXによって求められる。そして、この求めた振れ量２Ｂは、最大値ホールドされ、振れ量の測定が転削工具１２の軸方向における振れの変動の１周期以上にわたって行なわれた場合、その最大値２ＢMAXを、転削工具１２の精度誤差による振れや、ツールホルダ、コレットなどの形状誤差を含んだスピンドルの振れ量（以下、単にスピンドル振れ量という）Ｒ0 として出力される。また、このスピンドルの振れ量Ｒ0 を含んだ最大刃径Ｄ′MAX（ＤMAX＋Ｒ0）が求められて出力される。
【００５２】
一方、エンドミルのように転削工具１２の長さが刃の捩じれの１周期より短い場合、信号処理部３４は、測定した転削工具の軸方向長さにおける振れ量２Ｂの最大値を出力と、振れを含んだ刃径の最大値Ｄ′（＝ＤMAX＋２Ｂ）とを出力する。
【００５３】
転削工具１２の軸方向における振れの変動、および振れを含んだ刃径Ｄ′の変動は、発明者等の研究によると、正弦波状となっている。そして、変動する振れ量の周期は、刃径Ｄと切刃の捩じれ角θと刃数Ｎとの関数として表すことができる。このため、振れの変動を表す関数を求めるためには、予め刃の捩じれ角θと刃数Ｎとを与えておく。
【００５４】
関数の演算は、転削工具１２の軸方向における測定位置Ｚと、その測定位置Ｚに対応した刃径ＤMAXと、振れを含んだ刃径Ｄ′、および予め与えられた刃の捩じれ角、刃数とを用いてＤ′の関数近似により、
【数５】
【数６】
【００５５】
このようにして求めた振れを含んだ刃径Ｄ′の変動を示す関数と周期Ｔとは、最大振れ量（スピンドル振れ量Ｒ0）と、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具１２の軸方向に沿った刃の位相αの算出に供される。
【００５６】
すなわち、発明者等の研究によると、スピンドルに振れがある場合、スピンドルの不釣合い位置に対する工具の刃の位相αと、工具の振れ量との間には一定の関係が存在する。この関係は、例えば転削工具１２の先端位置の場合、スピンドルの不釣合い位置に対して、転削工具１２の先端における刃の位相αが０度であると、転削工具１２の先端の振れ量が最大となる。すなわち、転削工具の軸方向に沿って正弦波状に変化する振れ量の腹の部分が工具の刃先位置となる。これに対して、スピンドルの不釣合い位置に対する工具先端の刃の位相αが９０度である場合、正弦波状に変動する振れ量の節の部分が転削工具１２の先端位置となり、ほとんど振れない。このことは、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具１２の軸方向における刃の位相との関係においても同様である。
【００５７】
従って、測定可能な転削工具１２の長さが刃の捩じれの１周期以上の長さを有していない場合であっても、前記のようにして求めた振れを含んだ刃径Ｄ′の変動を示す関数と、この関数の工具軸方向における周期Ｔとにより、転削工具１２の振れの最大値であるスピンドルの振れ量Ｒ0と、転削工具１２の先端の振れ量とを求めることができる。そして、転削工具１２の先端の振れ量が求められれば、この先端振れ量のスピンドルの振れ量Ｒ0に対する割合から、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具１２の先端における刃の位相αを求めることができ、工具軸方向に沿ったスピンドルの不釣合い位置に対する刃の位相もどうように求められる。そして、転削工具１２の装着状態からスピンドルの不釣合い位置も容易に求めることができる。
【００５８】
このように実施形態においては、転削工具１２を実際に使用する回転速度における転削工具１２の軸方向における振れの変動、振れを含んだ刃径の変動を求めることができるため、転削工具１２の使用時における実際の振れ量、実際の振れを含んだ刃径が得られ、これに基づいて補正を行なうことにより、加工精度を向上することができる。また、スピンドルの不釣合い位置に対する工具先端の刃の位相を求めることができるため、例えば、ボールエンドミルによる金型加工のように、転削工具の先端部のみを使用するような場合、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具先端の刃の位相を求め、転削工具の振れが大きいような場合に、転削工具を回転させてチャッキングし直すことにより、転削工具先端の振れを小さくすることにより加工精度を高めることができる。
【００５９】
また、前記実施形態においては、転削工具１２の軸方向に工具幅Ｄを求めているため、転削工具１２の加工誤差に基づく刃径の変動、すなわち転削工具１２の加工精度をも求めることができる。
【００６０】
図４は、２枚刃の転削工具１２を軸方向に移動させて測定した振れ量を模式的に示したものである。図４に示したように、転削工具１２の振れは、破線に示したように、転削工具の軸線に沿ってほぼ正弦波状に変化する。また、転削工具のチャックへの装着状態によっては、同図（１）と同図（２）とに示したように、転削工具１２の先端部における振れが最小になる場合がある。これは、前記したように、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具１２の先端における刃の位相によるものである。図４（１）に示したように、転削工具１２の先端において振れ量変動の節となる場合、スピンドルの不釣合い位置に対する先端の刃の位相が９０度のときである。また、同図（２）に示したように、転削工具１２の先端における振れの変動が最大となる場合は、スピンドルの不釣合い位置に対する工具先端の刃の位相が０度のときである。なお、振れ量の変化の周期Ｔは、転削工具１２の刃径をＤ、切刃のねじれ角をθ、刃数をＮとした場合、発明者等の解析によると、
【数７】
【００６１】
このように、実施形態においては、転削工具１２を軸方向に移動させて軸方向の複数箇所において振れ量を求めるようにしているため、転削工具１２の回転による振れ量の最大値、すなわち本当の振れ量と、振れを含んだ刃径の最大値とを確実に求めることができる。従って、これらの値を考慮した切削加工を行なうことにより、加工精度を向上することができる。
【００６２】
ところで、任意の基準点に対するエッジ点Ｅ1またはエッジ点Ｅ2のいずれか一方を求めることにより、偶数刃ばかりでなく、奇数刃の転削工具１２に対しても振れ成分である振れ量や振れを含んだ刃径の片側位置などを求めることができる。すなわち、図５に示したように、ある基準点、例えば図１の光センサ２５の上端を基準点とし、その点から影２７の上端（第１エッジ点Ｅ1）までの距離ｘを、転削工具１２を軸線方向に移動させつつ、上記のようにして求める。そして、求めたｘの最大値ｘMAXと最小値ｘMINとの差から、転削工具１２の中心に対する半径方向片側の振れ量を算出することができる。
【００６３】
これにより、影２７の両端位置を検出して測定した２Ｂの値の半分に相当する値、すなわち転削工具１２の中心に対する片側の振れ量ＢがｘMAX−ｘMINとして得られ、これを２倍することによって全体の振れ量２Ｂを得ることができる。また、前記した影２７の両端の位置を求める方法では、求めることができなかった刃数が奇数の場合においても、後述するように、振れ量２Ｂを求めることができる。
【００６４】
また、この影２７の片側の位置だけを検出する方法によって振れ量２Ｂを求める方法においても、転削工具１２の軸方向における振れの変動、スピンドルの振れ量、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具の刃の位相を求めることができる。図１０は、光センサ２５に投影された影２７の片側端位置を検出して軸方向の振れの変動を求める処理の概略を説明する図である。この場合、図２に示したように、影２７の片側端位置（第１エッジ点Ｅ1）の値をｅとして出力させる。
【００６５】
すなわち、信号処理部３４は、転削工具１２の軸方向における各測定位置Ｚに対応して第１エッジ点の情報ｅ（ｅ1〜ｅn）を求める。この求めた値ｅは、最大値ホールド回路と最小値ホールド回路とにおいて最大値ｅMAXと最小値ｅMINとが選択される。このｅMAXとｅMINとは、図５の説明におけるｘMAXとｘMINとに相当する。
【００６６】
次に、信号処理部３４は、これらの最大値と最小値との偏差ｇN（＝ｅMAX−ｅMIN）を求める（図６（４）参照）。このようにして求めた偏差ｇNは、転削工具１２の軸方向における測定範囲が刃の捩じれの１周期より短い場合、その測定範囲における振れ量の変動値として出力される。また、測定範囲が転削工具の刃の捩じれの１周期以上である場合、予め与えられている刃数Ｎを用いてスピンドルの振れ量Ｒ0が次式により求められる。
【数８】
【数９】
【００６７】
また、信号処理部３４は、前記と同様にして刃の捩じれ角と刃数とが与えられてｅの変動に基づく関数近似により転削工具１２の軸方向における変動の状態を表す関数ｅ＝ｆ（Ｚ）と、その周期Ｔとを求める。そして、前記したと同様に、これらからスピンドルの振れ量Ｒ0と、スピンドルの不釣合い位置に対する工具の軸方向に沿った各点における刃の位相αとを演算する。
【００６８】
なお、転削工具１２を軸方向に沿って移動させて振れ量を測定した場合、切刃の数によって検出される振れの軸方向変化のパターンが異なる。図６は、その状態を模式的に示したものである。同図（１）は１枚刃の振れの軸方向変化を示したものであり、同図（２）は直径方向のそれぞれに切刃を有する２枚刃の場合を示したものである。これらは、いずれも正弦波状に変化する曲線のピークの高さが転削工具１２の使用状態における実際の片側の振れ量と見なすことができ、工具の形状精度誤差による振れを含んだスピンドルの片側の振れ量（Ｒ0／２＝Ｂ）となる。従って、振れを含んだ刃径Ｄ′は、転削工具１２の刃径Ｄに２Ｂを加えた値（Ｄ＋２Ｂ）となる。
【００６９】
図６（３）は、中心に対して９０度間隔で４枚の切刃を有する転削工具の軸方向における振れの変化を模式的に示したものである。この４枚刃の場合、図６（３）の左側に示したように、実線で示した１番目の刃による振れ量のピークと３番目の刃による振れ量のピークとの間に、破線で示した２番目の刃による振れ量のピークが現われ、３番目の刃によるピークと１番目の刃によるピークとの間に４番目の刃によるピークがくる。このため、実際に測定される振れ量の軸方向の変化は、図６（３）の右側のようになる。
【００７０】
また、同図（４）は、中心に対して１２０度間隔で３枚の切刃を有する転削工具の軸方向における振れの変化を示している。この場合にも、４枚刃の場合と同様に、各刃による振れ量の変化が図６（４）の左側に示したように相互に重なるため、実際に測定される振れ量の軸方向に沿った変化は、図６（４）の右側に示したようになる。
【００７１】
図６（３）、（４）のように、４枚刃または３枚刃の場合、図５に示したように、影の片側の位置を検出しただけでは振れ量を求めることができない。しかし、各刃による振れ量の軸方向の変化は、正弦波状に変化するため、前記したように、切刃の捩じれ角と刃数とがわかれば振れ量を容易に求めることができる。
【００７２】
なお、前記実施形態は、本発明の一態様の説明であって、これに限定されるものではない。例えば、前記実施形態においては、軸方向の振れの変化を求める場合に、転削工具１２を軸方向に所定量ずつ送り、送りを停止した状態で振れ量を求める場合について説明したが、転削工具１２の軸方向への移動をゆっくり連続しておこない、転削工具１２を移動させつつ振れを測定してその最大値を実際の振れ量としてもよい。すなわち、例えば転削工具１２が２枚刃の場合、転削工具１２を軸方向に移動させつつ図５に示したｘの値を求め、求めたｘの最大値と最小値とから得た振れ量を２倍して実際の振れ量としてもよい。また、刃数が偶数の場合、第１エッジ点Ｅ1と第２エッジ点Ｅ2とから振れ量を求める場合にも、転削工具１２を軸方向に移動させつつ第１エッジ点Ｅ1の最小値と、第２エッジ点Ｅ2の最大値とを求めることによって、同様に振れ量を求めることができる。
【００７３】
また、前記実施形態においては、転削工具１２の軸方向における振れ量の変動を求める場合に、転削工具１２を軸方向に移動させる場合について説明したが、光センサ２５側を移動させるようにしてもよい。また、前記実施形態においては、光源がＬＥＤ２１である場合について説明したが、光源はレーザダイオードなどであってもよい。
【００７４】
さらに、前記実施形態においては、ＬＥＤ２１によってパルス状の光を転削工具１２に照射し、光センサ２５の受光素子を順次切り替えて受光素子の出力信号を読み込む場合について説明したが、転削工具１２に光を連続的に照射するとともに、光センサ２５の各受光素子に対応してバッファを設け、任意のタイミングで各受光素子の出力を対応するバッファに同時に読み込み、これに基づいて振れを求めるようにしてもよい。
【００７５】
図７と図８は、実施例に係る振れ測定装置１０によって転削工具の回転振れを実測した結果を示したものである。
図７は、エンドミルに対する軸方向における振れを含んだ刃径Ｄ′の変化の状態を示したもので、横軸がエンドミルの回転軸方向の移動距離（軸方向移動量）をｍｍ単位で示してあり、縦軸がエンドミルの刃径（直径）をｍｍで示してある。使用したエンドミルは、外径（刃径）が０．９９０ｍｍの２枚刃であって、切刃の捩じれ角は３０度である。そして、エンドミルの回転速度は、２０００ｒｐｍである。また、図中実線の曲線は同じ条件下における解析による値であり、■が振れを含んだ刃径の実測値、すなわち図２に示した振れ幅演算回路６６の出力による値を示したものである。さらに、図７の破線は、エンドミルの外径の実測値、すなわち図２に示した最大幅ホールド回路６０の出力による値である。
【００７６】
図７に示されているように、振れを含んだ刃径、すなわち振れ量がエンドミルの軸線に沿って変化していることがわかる。そして、図７から得られたスピンドルの最大振れ量は、約１０μｍ（１．０００〜０．９９０＝０．０１［ｍｍ］）であった。
【００７７】
図８は、２枚刃のドリルの軸方向における振れを含んだ刃径の変化の状態を示したものであり、横軸がドリルの回転軸方向の移動距離（単位：ｍｍ）、縦軸が刃径（単位：ｍｍ）である。そして、使用したドリルは、外径が０．４０３ｍｍ、切刃の捩じれ角が３０度であり、ドリルの回転速度が１２０００ｒｐｍである。また、図中の実線はシミュレーションによる値、■は振れを含んだ刃径の実測値、破線がドリルの刃径の実測値である。
【００７８】
図８に示されているように、ドリルにおいても軸方向で振れを含んだ刃径（振れ量）が変化する。しかも、振れを含んだ刃径（振れ量）は、軸方向において周期的に変化する。
【００７９】
図１１は、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具１２の先端における切刃の位相と、振れを含む刃径（振れ量）との関係を示したものであって、横軸が工具先端からの距離（単位：ｍｍ）であり、縦軸が刃径（単位：ｍｍ）である。また、図中破線で示した曲線は、スピンドルの不釣合い位置に対する工具先端の刃の位相が０度の場合の解析値を示し、二点鎖線は同じく位相が４５度の場合、実線は位相が９０度の場合を示している。そして、図中の▲は同じく位相が０度の場合の実測値、×は位相が４５度の場合の実測値、●は位相が９０度の場合の実測値である。
【００８０】
図から明らかなように、２枚刃の転削工具の場合、転削工具の先端における振れは、スピンドルの不釣合い位置に対する工具先端の刃の位相が０度の場合に最大となり、位相が９０度のときに最小となる。そして、位相が４５度のときには、両者の中間となる。
【００８１】
このように、スピンドルに振れが存在すると、転削工具１２の振れが軸方向に周期的に変動し、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具１２の刃の位相と振れ量との間に一定の関係が存在する。このため、例えばエンドミルによる側面切削加工をすると、エンドミルの振れのパターンが加工した切削面に転写される。そこで、例えばエンドミル先端の振れ量を最大となるように刃の位相を調整してチャックに装着し、最初にエンドミルの挿入量を最大にして切削加工したのち、エンドミルを挿入位置が浅くなるように軸方向に少しずらし、エンドミルから切削面に転写された凸部を削るように再度切削し、このような切削工程を複数回繰り返すことによって、加工した切削面の平坦化がはかれ、加工精度を向上することができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、回転している転削工具に光を照射して転削工具の影を光センサの上に投影し、その影の両端の位置を求めるとともに、この影の両端位置を転削工具の軸方向に沿った複数位置で求めることにより、回転している転削工具の軸線に直交した方向の影の両端位置ついて、転削工具の軸方向における変動が得られる。従って、転削工具の軸線に沿って得られた影の投影位置の変動に基づいて、転削工具の刃径（直径）や転削工具の実際の振れ量、転削工具の振れを含んだ実際の刃径を求めることができる。このため、実際に使用する回転数における転削工具の軸線に沿った振れ量、振れを含んだ刃径を求めているため、実際に使用する回転数における転削工具の実際の振れ量が得られ、この振れ量を加工の際の参考とし、振れ量が大きい場合に転削工具を交換したり、スピンドルのメンテナンスや交換をするなどにより、加工精度を高めることができる。また、常に大きな回転振れを発生させるチャックの把握などによってチャックの良否を判定することができ、スピンドルとチャックとを組み合せた状態での良否を判断することが可能となる。さらに、実際に使用する回転速度における転削工具の振れを含んだ実際の刃径が得られるため、この刃径を考慮した補正を工作機械に与えることにより、加工精度を向上することができる。
【００８３】
また、本発明においては、影の投影位置を、基準位置に対する前記影の一側端を検出して行なうようにしているため、偶数の切刃を有する転削工具の場合ばかりでなく、刃径を求めることができない切刃の数が奇数の場合であっても、その実際の振れ量を正確、確実に求めることができる。従って、奇数刃を有する転削工具による加工精度を向上することが可能となる。
【００８４】
そして、転削工具の軸方向に沿って振れ量求めているため、この振れ量を最大の振れ量と比較することにより、スピンドルの不釣合い位置に対する転削工具の軸線に沿った各位置における刃の位相を容易に求めることができ、チャックに転削工具を装着する際に、刃の位相を調節することにより、転削工具の軸方向における使用位置の振れ量を調節することが可能であり、加工精度を向上することができる。
【００８５】
さらに、転削工具の軸線に沿って振れ量を求めているため、実際に使用する回転速度における転削工具の形状精度誤差による振れを含んだスピンドルの振れ量が、転削工具の最大振れ量として求めることが可能で、このスピンドル振れを監視することにより、スピンドルの良否、チャックの良否などの判定に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る転削工具の測定装置の概略ブロック図である。
【図２】 本発明の実施の形態に係る信号処理部のブロック図である。
【図３】 本発明の実施の形態に係る転削工具の振れ測定方法を説明するフローチャートである。
【図４】 転削工具の軸方向における振れ量の変化を模式的に示した説明図である。
【図５】 本発明の第２実施形態の係る転削工具の振れ測定方法を説明する図である。
【図６】 転削工具の軸方向における振れ量の変化の刃数による相違を説明する図である。
【図７】 実施の形態により測定したエンドミルの軸方向における振れを含んだ刃径の変化を示す図である。
【図８】 実施の形態により測定したドリルの軸方向における振れを含んだ刃径の変化を示す図である。
【図９】 実施の形態に係る影の両端位置に基づいて転削工具の軸方向における振れの変動を求める方法の説明図である。
【図１０】 実施の形態に係る影の片側端位置に基づいて転削工具の軸方向における振れの変動を求める方法の説明図である。
【図１１】 スピンドルの不釣合い位置に対する２枚刃の工具先端における刃の位相と転削工具の振れを含んだ刃径との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０………転削工具測定装置、１２………転削工具、１４………送り制御装置、２０………検出部、２１………ＬＥＤ、２２………コリメートレンズ、２４………結像レンズ、２５………光センサ、３０………制御・演算部、３４………信号処理部、５３………投影位置検出部、５４………第１エッジ点検出回路、５６………第２エッジ点検出回路、５７………変動検出部、５８………工具幅算出回路、６０………最大幅ホールド回路、６６………振れ幅演算回路、６８………振れ量算出回路。
Claims (3)
- 加工機にチャッキングされて回転している転削工具の側方から光を照射して前記転削工具の影を光センサ上に投影し、前記転削工具の軸方向の複数位置において、前記光センサの出力信号に基づいて投影された前記影の両端位置を検出し、これら検出した前記影の両端位置に基づいて、前記転削工具の軸方向に沿って振れ成分を求め、この振れ成分に基づいて前記転削工具を回転させるスピンドルの不釣合い位置に対する前記転削工具の刃の位相と、前記スピンドルの振れ量との少なくともいずれか一方を求めることを特徴とする転削工具の測定方法。
- 加工機にチャッキングされて回転している転削工具の側方から光を照射して前記転削工具の影を光センサ上に投影し、前記転削工具の軸方向の複数位置において、前記光センサの出力信号に基づいて投影された前記影の一側端位置を検出し、これら検出した前記影の一側端位置に基づいて、前記転削工具の軸方向に沿って振れ成分を求め、この振れ成分に基づいて前記転削工具を回転させるスピンドルの不釣合い位置に対する前記転削工具の刃の位相と、前記スピンドルの振れ量との少なくともいずれか一方を求めることを特徴とする転削工具の測定方法。
- 時間間隔を変えてパルス状の光を加工機にチャッキングされて回転している転削工具に照射する光源と、
この光源の照射した光による前記転削工具の影が投射される光センサと、
この光センサの出力信号に基づいて、光センサに投射された前記影の両端の少なくとも一方を検出する投影位置検出部と、
前記光センサを前記転削工具の加工使用領域の軸方向に相対的に移動させる送り部と、
前記投影位置検出部が出力した前記影の投影位置情報により、前記転削工具の加工に使用される軸方向における振れ量の変動、前記転削工具の刃径の変動、前記転削工具の振れを含む刃径の変動の少なくともいずれか一方を求める変動検出部と、
この変動検出部の求めた前記転削工具の振れ量の変動、前記転削工具の刃径または前記転削工具の振れを含んだ刃径の変動に基づいて、前記転削工具を回転させるスピンドルの不釣合い位置に対する前記転削工具の刃の位相と前記スピンドルの振れ量との少なくともいずれか一方を求める位相検出部と、
を有することを特徴とする転削工具の測定装置。
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