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JP7837210B2 - Tool measuring device and tool measuring method - Google Patents
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JP7837210B2 - Tool measuring device and tool measuring method - Google Patents

Tool measuring device and tool measuring method

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JP7837210B2 JP2022077176A JP2022077176A JP7837210B2 JP 7837210 B2 JP7837210 B2 JP 7837210B2 JP 2022077176 A JP2022077176 A JP 2022077176A JP 2022077176 A JP2022077176 A JP 2022077176A JP 7837210 B2 JP7837210 B2 JP 7837210B2
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Description

本開示は、工具測定装置および工具測定方法に関する。 This disclosure relates to a tool measuring device and a tool measuring method.

従来から、工作機械で使用する工具の測定装置が提供されている。該工具測定装置は、マシニングセンタに搭載されるエンドミル、とりわけラジアスエンドミルやフラットエンドミル等その輪郭が平坦状底面を有する工具を測定するために用いられる。 Tools measuring devices for use in machine tools have been available for some time. These tools are used to measure end mills mounted on machining centers, particularly radius end mills and flat end mills, which have a flat bottom profile.

特開2007-49489号公報Japanese Patent Publication No. 2007-49489

マシニングセンタに搭載される工具は、光源と焦点をもつカメラとを有する光学系を備えた工具測定装置により測定される。工具のうち、ボールエンドミルについては工具の中心軸にカメラの焦点を合わせることにより、最下端を含む輪郭を精度良く入手することができる。しかしながらラジアスエンドミルやフラットエンドミル等平坦状底縁をもつ輪郭を有する工具の場合、平坦状底縁が光学系の焦点から外れて、輪郭の底縁がぼやけてしまうことがある。このように輪郭の平坦状底縁がぼやけてしまうと、工具の最下端を精度良く求めることができず、とりわけ工具長を精度良く検出することがむずかしい。 Tools mounted on machining centers are measured using a tool measuring device equipped with an optical system that includes a light source and a camera with a focus. For ball end mills, the contour, including the bottom edge, can be accurately obtained by focusing the camera on the tool's central axis. However, for tools with a flat bottom edge, such as radius end mills and flat end mills, the flat bottom edge may be out of focus of the optical system, causing the bottom edge of the contour to blur. When the flat bottom edge of the contour is blurred in this way, it becomes difficult to accurately determine the bottom edge of the tool, and in particular, accurately detect the tool length.

本開示はこのような点を考慮してなされたものであり、その輪郭が平坦状底縁をもつ工具についても、工具の最下端を精度良く検出することができる工具測定装置および工具測定方法を提供することを目的とする。 This disclosure has been made with these points in mind, and aims to provide a tool measuring device and tool measuring method that can accurately detect the lowest end of a tool, even for tools with a flat bottom edge.

本開示は、工作機械に取り付けられた工具を測定する工具測定装置において、前記工具に対して光を照射する光源と、前記工具に関し前記光源と対向して配置され、前記光源との間で光軸を形成するとともに、前記工具の輪郭情報を得る輪郭情報取得手段と、少なくとも前記光軸に平行な方向に前記工具を移動可能な工具移動機構と、制御装置とを備え、前記光源と前記輪郭情報取得手段は焦点範囲を有し、前記制御装置は前記工具移動機構を制御して、前記工具を光軸に平行な方向に移動させ、前記工具の最下端のうち前記輪郭情報取得手段側部分が前記焦点範囲内にくるよう位置決めして、前記輪郭情報取得手段により前記工具の最下端輪郭情報を求める、第1の工具測定装置である。 This disclosure relates to a first tool measuring device for measuring a tool attached to a machine tool, comprising: a light source for irradiating the tool with light; contour information acquisition means positioned opposite the light source with respect to the tool, forming an optical axis with the light source and obtaining contour information of the tool; a tool moving mechanism capable of moving the tool in at least a direction parallel to the optical axis; and a control device, wherein the light source and the contour information acquisition means have a focal range, and the control device controls the tool moving mechanism to move the tool in a direction parallel to the optical axis, positioning the tool so that the portion of the tool's lowest end facing the contour information acquisition means is within the focal range, and obtaining the lowest end contour information of the tool using the contour information acquisition means.

本開示は、前記第1の工具測定装置において、前記制御装置は前記工具移動機構を制御して、前記工具を光軸に平行な方向に移動させ、前記工具の中心軸が前記焦点範囲内にくるよう位置決めして、前記輪郭情報取得手段により前記工具の全体輪郭情報を取得し、前記制御装置は前記全体輪郭情報に基づいて、前記工具の最下端を定める、第2の工具測定装置である。 This disclosure relates to a second tool measuring device, wherein, in the first tool measuring device, the control device controls the tool moving mechanism to move the tool in a direction parallel to the optical axis, positions the tool so that its central axis is within the focal range, acquires overall contour information of the tool using the contour information acquisition means, and determines the lowest end of the tool based on the overall contour information.

本開示は、前記第1または前記第2の工具測定装置において、前記制御装置は予め入手した情報に基づいて、前記工具の最下端を定める、第3の工具測定装置である。 This disclosure relates to a third tool measuring device in which, in the first or second tool measuring device, the control device determines the lowest end of the tool based on information obtained in advance.

本開示は、前記第1乃至前記第3の工具測定装置において、前記光源は照明光を発光するストロボからなり、前記輪郭情報取得手段はカメラからなる、第4の工具測定装置である。 This disclosure relates to a fourth tool measuring device, in which, in the first to third tool measuring devices described above, the light source consists of a strobe that emits illumination light, and the contour information acquisition means consists of a camera.

本開示は、前記第1乃至前記第4の工具測定装置において、前記光源はレーザ光照射装置からなり、前記輪郭情報取得手段はレーザ光受光装置からなる、第5の工具測定装置である。 This disclosure relates to a fifth tool measuring device, in which, in the first to fourth tool measuring devices described above, the light source is a laser light irradiation device and the contour information acquisition means is a laser light receiving device.

本開示は、工具に対して光を照射する光源と、前記工具に関し前記光源と対向して配置され、前記光源との間で光軸を形成するとともに、前記工具の輪郭情報を得る輪郭情報取得手段と、少なくとも前記光軸に平行な方向に前記工具を移動可能な工具移動機構と、制御装置とを備えた工具測定装置を用いた工具測定方法において、前記制御装置により前記工具移動機構を制御して、前記工具を光軸に平行な方向に移動させ、前記工具の最下端のうち前記輪郭情報取得手段側部分が、前記光源と前記輪郭情報取得手段の焦点範囲内にくるよう位置決めする工程と、前記制御装置により前記輪郭情報取得手段により前記工具の最下端輪郭情報を取得する工程とを備えた、第1の工具測定方法である。 This disclosure provides a tool measuring method using a tool measuring device comprising: a light source for irradiating a tool with light; contour information acquisition means positioned opposite the light source with respect to the tool, forming an optical axis with the light source and obtaining contour information of the tool; a tool moving mechanism capable of moving the tool in at least a direction parallel to the optical axis; and a control device. The first tool measuring method comprises the steps of: controlling the tool moving mechanism with the control device to move the tool in a direction parallel to the optical axis, positioning the tool so that the portion of the tool's lowest end facing the contour information acquisition means is within the focal range of the light source and the contour information acquisition means; and acquiring the lowest end contour information of the tool using the contour information acquisition means via the control device.

本開示は、前記第1の工具測定方法において、前記制御装置により前記工具移動機構を制御して、前記工具を光軸に平行な方向に移動させ、前記工具の中心軸が前記焦点範囲内にくるよう位置決めして、前記輪郭情報取得手段により前記工具の全体輪郭情報を取得し、前記制御装置により前記全体輪郭情報に基づいて前記工具の最下端を求める、第2の工具測定方法である。 This disclosure provides a second tool measurement method, in which, in the first tool measurement method, the control device controls the tool movement mechanism to move the tool in a direction parallel to the optical axis, positions the tool so that its central axis is within the focal range, acquires overall contour information of the tool using the contour information acquisition means, and determines the lowest end of the tool based on the overall contour information using the control device.

本開示は、前記第1または前記第2の工具測定方法において、前記制御部は予め入手した情報に基づいて、前記工具の最下端を定める、第3の工具測定方法である。 This disclosure provides a third tool measuring method in which, in the first or second tool measuring method, the control unit determines the lowest end of the tool based on information obtained in advance.

本開示は、前記第1乃至前記第3の工具測定方法において、前記光源は照明光を発光するストロボからなり、前記輪郭情報取得手段はカメラからなる、第4の工具測定方法である。 This disclosure provides a fourth tool measurement method, in which, in the first to third tool measurement methods described above, the light source consists of a strobe that emits illumination light, and the contour information acquisition means consists of a camera.

本開示は、前記第1乃至前記第4の工具測定方法において、前記光源はレーザ光照射装置からなり、前記輪郭情報取得手段はレーザ光受光装置からなる、第5の工具測定方法である。 This disclosure provides a fifth tool measurement method, in which, in the first to fourth tool measurement methods described above, the light source is a laser light irradiation device and the contour information acquisition means is a laser light receiving device.

以上のように、本開示によれば、その輪郭が平坦状底縁をもつ工具について、工具の最下端を精度良く検出することができる。 As described above, this disclosure allows for the accurate detection of the lowest end of a tool with a flat bottom edge.

図1は、本開示の実施形態に係る工具測定装置を示す概略図。Figure 1 is a schematic diagram showing a tool measuring device according to an embodiment of the present disclosure. 図2Aは、本開示の実施形態に係る工具測定装置のカメラと、照明装置と、焦点範囲との関係を示す図。Figure 2A is a diagram showing the relationship between the camera, the illumination device, and the focal range of a tool measuring device according to an embodiment of this disclosure. 図2Bは、工具の中心軸が焦点範囲内に入る状態を示す図。Figure 2B shows the state in which the central axis of the tool is within the focal range. 図2Cは、工具をカメラから距離tだけ引き離すよう移動させた図。Figure 2C shows the tool moved away from the camera by a distance t. 図2Dは、カメラにより撮影された全体輪郭を示す図。Figure 2D shows the overall outline as captured by the camera. 図2Eは、カメラにより撮影された最下端輪郭を示す図。Figure 2E shows the lowest edge contour as captured by the camera. 図3は、ボールエンドミルからなる工具をカメラと照明装置との間に配置した図。Figure 3 shows a tool consisting of a ball end mill positioned between the camera and the lighting device. 図4Aは、カメラと、照明装置と、焦点範囲との関係を示す図。Figure 4A shows the relationship between the camera, the lighting device, and the focal range. 図4Bは、ボールエンドミルからなる工具と焦点範囲を示す図。Figure 4B shows a tool consisting of a ball end mill and its focal range. 図4Cは、ラジアルエンドミルからなる工具と焦点範囲を示す図。Figure 4C shows a tool consisting of a radial end mill and its focal range. 図4Dは、フラットエンドミルからなる工具と焦点範囲を示す図。Figure 4D shows a tool consisting of a flat end mill and its focal range. 図4Eは、ボールエンドミルの全体輪郭を示す図。Figure 4E shows the overall outline of the ball end mill. 図4Fは、ラジアルエンドミルの全体輪郭を示す図。Figure 4F shows the overall contour of the radial end mill. 図4Gは、フラットエンドミルの全体輪郭を示す図。Figure 4G shows the overall contour of a flat end mill. 図5Aは、ラジアルエンドミルからなる工具を示す図。Figure 5A shows a tool consisting of a radial end mill. 図5Bは、ラジアルエンドミルからなる工具の底面図。Figure 5B is a bottom view of a tool consisting of a radial end mill. 図5Cは、ラジアルエンドミルの全体輪郭を示す図。Figure 5C shows the overall contour of the radial end mill. 図6Aは、ラジアルエンドミルからなる工具の最下端を示す図。Figure 6A shows the lowest end of a tool consisting of a radial end mill. 図6Bは、図6Aの最下端を示す拡大図。Figure 6B is an enlarged view showing the bottom edge of Figure 6A. 図6Cは、経年変化したラジアルエンドミルからなる工具を示す図。Figure 6C shows a tool made from a radial end mill that has undergone aging. 図7は、工具測定装置が組み込まれた工作機械を示す図。Figure 7 shows a machine tool with a tool measuring device incorporated into it. 図8は、工作機械の主軸ヘッドを示す図。Figure 8 shows the spindle head of a machine tool. 図9は、工具測定装置と工具を示す図。Figure 9 shows a tool measuring device and a tool. 図10は、工具測定方法を示すフローチャート。Figure 10 is a flowchart illustrating the tool measurement method.

まず、図7および図8により本開示に係る工具測定装置1によって測定される工具12が搭載される工作機械(マシニングセンタ)2について説明する。図7は、本開示の実施形態に係る工具測定装置1及び工作機械2を示す概略図である。図7に示す工作機械2は、ベッド18の上面に位置するテーブル16及び門型のコラム10を有し、コラム10のクロスレール8にはサドル6を介して主軸ヘッド4が支持されている。主軸ヘッド4は主軸11を有し、工具12は主軸11に取り付けられている。 First, Figures 7 and 8 will describe the machine tool (machining center) 2 on which the tool 12 measured by the tool measuring device 1 according to this disclosure is mounted. Figure 7 is a schematic diagram showing the tool measuring device 1 and machine tool 2 according to an embodiment of this disclosure. The machine tool 2 shown in Figure 7 has a table 16 located on the upper surface of the bed 18 and a gate-shaped column 10, and the spindle head 4 is supported on the cross rail 8 of the column 10 via saddles 6. The spindle head 4 has a spindle 11, and the tool 12 is attached to the spindle 11.

ここで、工作機械2の主軸ヘッド4について、図8を参照しつつより詳しく説明する。図8は、工作機械2の主軸ヘッド4を示す概略断面図である。主軸ヘッド4は、ビルトインモータのタイプになっており、筐体31と主軸(スピンドル)11とを備えている。主軸11は、円柱状に形成されており、空気軸受けによって、筐体31に回転自在に支持されている。図8に示す符号L1を付した一点鎖線は、主軸11が回転する中心となる回転軸線(中心軸ともいう)を示している。主軸11の回転軸線L1は、主軸11から工具12に入力される回転の回転軸線である。図8に示す例において、回転軸線L1はZ方向と平行となっている。 Here, the spindle head 4 of the machine tool 2 will be explained in more detail with reference to Figure 8. Figure 8 is a schematic cross-sectional view showing the spindle head 4 of the machine tool 2. The spindle head 4 is of the built-in motor type and comprises a housing 31 and a spindle 11. The spindle 11 is formed in a cylindrical shape and is rotatably supported by the housing 31 by air bearings. The dashed line labeled L1 in Figure 8 indicates the axis of rotation (also called the central axis) that is the center of rotation of the spindle 11. The axis of rotation L1 of the spindle 11 is the axis of rotation of the rotation input from the spindle 11 to the tool 12. In the example shown in Figure 8, the axis of rotation L1 is parallel to the Z direction.

主軸11の回転軸線L1方向の一方の端部(図8の下端部)には、工具保持部33が設けられている。工具保持部33は、工具12を着脱自在に保持する。主軸11の工具保持部33に工具12を保持させることによって、主軸11に工具12を取り付ける。主軸11の回転軸線L1方向の他方の端部(図8の上端部)には、ロータ37が一体的に設けられ、ロータ37の外側にはステータ39がロータ37から離間して設けられている。そしてロータ37とステータ39とによりモータ35が構成されている。モータ35のロータ37がステータ39に対して回転することによって、ロータ37に一体化された主軸11が回転する。主軸11が回転することによって、主軸11に取り付けられた工具12も回転軸心(中心軸)L1を中心として回転する。また主軸11の外周には、主軸回転角度センサ23が設けられている。 A tool holder 33 is provided at one end of the spindle 11 in the direction of the rotation axis L1 (the lower end in Figure 8). The tool holder 33 detachably holds the tool 12. The tool 12 is attached to the spindle 11 by holding it in the tool holder 33. A rotor 37 is integrally provided at the other end of the spindle 11 in the direction of the rotation axis L1 (the upper end in Figure 8), and a stator 39 is provided outside the rotor 37, spaced apart from it. The rotor 37 and stator 39 constitute the motor 35. As the rotor 37 of the motor 35 rotates relative to the stator 39, the spindle 11, which is integrated with the rotor 37, rotates. As the spindle 11 rotates, the tool 12 attached to the spindle 11 also rotates around the rotation axis (central axis) L1. A spindle rotation angle sensor 23 is also provided on the outer circumference of the spindle 11.

ここで、説明の便宜のために水平面上の所定の一方向をX方向(X軸方向)とし、X方向に対して直交する水平面上の所定の他の一方向をY方向(Y軸方向)とし、X方向とY方向とに対して直交する上下方向をZ方向(Z軸方向)とする。 Here, for the sake of explanation, we define one predetermined direction on the horizontal plane as the X direction (X-axis direction), another predetermined direction on the horizontal plane perpendicular to the X direction as the Y direction (Y-axis direction), and the vertical direction perpendicular to both the X and Y directions as the Z direction (Z-axis direction).

テーブル16はベッド18に対してX軸方向に移動可能であり、サドル6はクロスレール8に沿ってY軸方向に移動可能である。主軸ヘッド4はサドル6に対してZ軸方向に移動可能である。これらの3軸を移動させることにより、テーブル16に載置された加工の対象となるワーク14に対して、工具12を3次元で移動させることができる。また主軸11を回転させることによって工具12を回転させた状態で、工具12をワーク14に接触させることで、ワーク14を加工することが可能である。本実施の形態において、テーブル16とサドル6とにより工具12をX軸方向、Y軸方向、Z軸方向の3次元の方向に移動させる工具移動機構2Aが構成される。 The table 16 is movable in the X-axis direction relative to the bed 18, and the saddle 6 is movable in the Y-axis direction along the cross rail 8. The spindle head 4 is movable in the Z-axis direction relative to the saddle 6. By moving these three axes, the tool 12 can be moved in three dimensions relative to the workpiece 14 placed on the table 16. Furthermore, by rotating the spindle 11 to rotate the tool 12, and then bringing the tool 12 into contact with the workpiece 14, the workpiece 14 can be machined. In this embodiment, the table 16 and the saddle 6 constitute a tool movement mechanism 2A that moves the tool 12 in three dimensions: the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions.

次に、工作機械2に搭載される工具12について説明する。図8に示すように、工具12は、作動部46と軸部49とを有するとともに平坦状底縁をもつ輪郭を備えており、例えばラジアスエンドミル、又はフラットエンドミルからなる。 Next, the tool 12 mounted on the machine tool 2 will be described. As shown in Figure 8, the tool 12 has an operating part 46 and a shaft part 49, and a contour with a flat bottom edge, and is, for example, a radius end mill or a flat end mill.

次に、本開示に係る工具測定装置1について図7乃至図9により説明する。工具測定装置1は、上述の通りに工作機械2の主軸11に設定された工具12を測定するものである。図7乃至図9に示すように、工具測定装置1はテーブル16の端に設置されている。 Next, the tool measuring device 1 according to this disclosure will be described with reference to Figures 7 to 9. As described above, the tool measuring device 1 measures the tool 12 set on the spindle 11 of the machine tool 2. As shown in Figures 7 to 9, the tool measuring device 1 is installed at the end of the table 16.

ここで図9は、工具12を測定する工具測定装置1を示す図である。図7乃至図9に示すように、工具測定装置1は、工具12を撮影するカメラ(輪郭情報取得手段)22と、照明装置(光源)24と、制御装置20とを備える。上述した工具移動機構2Aにより工具12を照明装置24とカメラ22との間まで移動させることによって、工具測定装置1を用いて工具12を測定することができる。図9に示すように、カメラ22と照明装置24の間に位置した状態の工具12をカメラ22により撮影する。 Figure 9 shows a tool measuring device 1 for measuring a tool 12. As shown in Figures 7 to 9, the tool measuring device 1 comprises a camera (contour information acquisition means) 22 for photographing the tool 12, a lighting device (light source) 24, and a control device 20. By moving the tool 12 between the lighting device 24 and the camera 22 using the tool moving mechanism 2A described above, the tool 12 can be measured using the tool measuring device 1. As shown in Figure 9, the camera 22 photographs the tool 12 while it is positioned between the camera 22 and the lighting device 24.

制御装置20は、工具測定装置1を制御するが、この制御装置20は、工具測定装置1を制御するとともに、工具移動機構2Aを含む工作機械2全体を制御してもよい。この場合、制御装置20は、主軸11の回転数や回転角度の位置決め等の制御を行ってもよい。制御装置20は、例えば図示しないCPUとメモリとを備えて構成されている。 The control device 20 controls the tool measuring device 1, but this control device 20 may also control the entire machine tool 2, including the tool moving mechanism 2A. In this case, the control device 20 may also control the rotational speed and rotational angle positioning of the spindle 11. The control device 20 is configured to include, for example, a CPU and memory (not shown).

次に図1および図9によりカメラ22と照明装置24について述べる。カメラ22は、カメラ22と照明装置24の間に位置する工具12を撮影する。特に、カメラ22は、回転している工具12を撮影して、工具12の画像(静止画像)を得るものである。カメラ22は、例えば、デジタルカメラであり、グローバルシャッターによって工具12を撮影するようになっている。一例として、カメラ22は高速シャッターを備えていて、工具12が数千回転/分で回転中でも静止画のような撮影が可能である。この場合、工具12を撮影するときのカメラ22のシャッタースピードは、回転している工具12の画像がほぼ静止画となる程度の短い時間になっている。またカメラ22にはズームレンズが取り付けられていて、制御装置20で拡大率の制御が行うことができるようになっていてもよい。図9に示すように照明装置24からの光を工具12の後方から当てて画像を撮影することによって、工具12の輪郭が撮影される。 Next, the camera 22 and illumination device 24 will be described with reference to Figures 1 and 9. The camera 22 photographs the tool 12 located between the camera 22 and the illumination device 24. Specifically, the camera 22 photographs the rotating tool 12 to obtain an image (still image) of the tool 12. The camera 22 is, for example, a digital camera and is equipped with a global shutter to photograph the tool 12. As an example, the camera 22 has a high-speed shutter, allowing it to capture still images even when the tool 12 is rotating at several thousand revolutions per minute. In this case, the shutter speed of the camera 22 when photographing the tool 12 is set to a short time such that the image of the rotating tool 12 becomes almost a still image. The camera 22 may also be equipped with a zoom lens, and the magnification can be controlled by the control device 20. As shown in Figure 9, the outline of the tool 12 is captured by illuminating the tool 12 from behind with light from the illumination device 24.

次に、照明装置24について説明する。図1および図9に示すように、照明装置24はストロボ24Aを有し、回転している工具12がカメラ22と照明装置24との間に挟まれるように、カメラ22及び照明装置24が設置されている。この場合、ストロボ24Aから工具12とカメラ22とに向けて光(照明光)が発光され、カメラ22により工具12を撮影する。このとき、ストロボ24Aは、工具12に向けて平行光を発するように構成されている。ストロボ24Aから照射される平行光およびカメラ22は、後述のようにある程度の焦点範囲をもつ。 Next, the lighting device 24 will be described. As shown in Figures 1 and 9, the lighting device 24 has a strobe 24A, and the camera 22 and lighting device 24 are positioned so that the rotating tool 12 is sandwiched between the camera 22 and the lighting device 24. In this case, light (illumination light) is emitted from the strobe 24A towards the tool 12 and the camera 22, and the camera 22 photographs the tool 12. At this time, the strobe 24A is configured to emit parallel light toward the tool 12. The parallel light emitted from the strobe 24A and the camera 22 have a certain focal range, as will be described later.

カメラ22で工具12を撮影する際に、ストロボ24Aはバックライトとして機能し、これによって、カメラ22を用いて工具12の輪郭を撮影できる。 When photographing the tool 12 with camera 22, the strobe 24A functions as a backlight, allowing the camera 22 to capture the outline of the tool 12.

次に、カメラ22とストロボ24Aの構成についてさらに説明する。ストロボ24Aが発する平行光の進行方向は、例えばX方向になっている。ストロボ24Aが発する平行光の進行方向は、主軸11の回転軸線L1に対して直交している。 Next, the configuration of the camera 22 and the strobe 24A will be further explained. The direction of propagation of the parallel light emitted by the strobe 24A is, for example, in the X direction. The direction of propagation of the parallel light emitted by the strobe 24A is perpendicular to the rotation axis L1 of the main axis 11.

本実施の形態においてカメラ22と、ストロボ24Aからなる照明装置24は、光学系22Aを構成し、この光学系22Aは光軸L2をもつ。また光学系22Aの光軸L2は、工具12の回転軸線L1に対して直交している。 In this embodiment, the illumination device 24, consisting of the camera 22 and the strobe 24A, constitutes an optical system 22A, which has an optical axis L2. Furthermore, the optical axis L2 of the optical system 22A is perpendicular to the rotation axis L1 of the tool 12.

上述したように、照明装置24はストロボ24Aを有する。ストロボ24Aを有する照明装置24は、工具12が高速で回転する場合、特に工具12が1万回転/分以上の回転数で回転する場合に、好適に用いられる。照明装置24がストロボ24Aを有する場合、ストロボ24Aからの光は、より鮮明な工具12の静止画像が得られるように、また、より短時間で工具12を撮影できるように調整される。例えば、カメラ22のシャッターが開いている時間よりもストロボ24Aが発光している時間を短くして、且つカメラ22のシャッターが開いている時間内にストロボ24Aが発光するように、ストロボ24Aの発光が調整される。 As described above, the lighting device 24 has a strobe 24A. The lighting device 24 with the strobe 24A is preferably used when the tool 12 rotates at high speed, particularly when the tool 12 rotates at a rotational speed of 10,000 revolutions per minute or more. When the lighting device 24 has a strobe 24A, the light from the strobe 24A is adjusted to obtain a clearer still image of the tool 12 and to photograph the tool 12 in a shorter time. For example, the flash of the strobe 24A is adjusted so that the flashing time of the strobe 24A is shorter than the time the camera 22 shutter is open, and the strobe 24A flashes within the time the camera 22 shutter is open.

制御装置20によるカメラ22への撮影指令の出力によってカメラ22のシャッターが開いている時間内(カメラ22のシャッターが全開している時間内)にストロボ24Aが発光するように、ストロボ24Aの発光が調整されていてもよい。 The flash output of the strobe 24A may be adjusted so that it flashes during the time the camera 22's shutter is open (the time the camera 22's shutter is fully open) in response to the shooting command output from the control device 20 to the camera 22.

ストロボ24Aは、カメラ22がシャッターを開く動作を開始した時刻よりもわずかな時間が経過した時刻から、カメラ22がシャッターを閉じる動作を開始する直前の時刻まで、発光するように調整されていてもよい。 The strobe 24A may be adjusted to flash from a time slightly after the camera 22 begins opening the shutter until just before the camera 22 begins closing the shutter.

一例として、カメラ22が、制御装置20によるカメラ22への撮影指令の出力がされたときに直ちにシャッターを開く動作を開始するように設定されている場合、制御装置20が、主軸回転角度センサ23の測定結果をトリガーとして、カメラ22のシャッターに撮影指令を出力すると同時にストロボ24Aに発光すべき旨の指示を出力することも考えられる。ただし、この場合、カメラ22に撮影指令が出力されてからカメラ22のシャッターが開ききるまでには時間差があるため、カメラ22のシャッターが開ききらないうちにストロボ24Aが発光が終了してしまうことも考えられる。これを回避するために、ストロボ24Aの発光開始のタイミングをカメラ22のシャッターが開くタイミングよりも遅れるように調整する。このようにストロボ24Aの発光開始のタイミングを遅らせることによって、十分にシャッターが開ききったタイミングでストロボ24Aの発光を終了させることができる。 For example, if camera 22 is configured to immediately open its shutter when the control device 20 outputs a shooting command to camera 22, it is conceivable that the control device 20 could use the measurement result of the main axis rotation angle sensor 23 as a trigger to output a shooting command to the camera 22's shutter and simultaneously output an instruction to the strobe 24A to fire. However, in this case, there is a time lag between the output of the shooting command to camera 22 and the full opening of the camera 22's shutter, so it is possible that the strobe 24A may stop firing before the camera 22's shutter is fully open. To avoid this, the timing of the strobe 24A's start of firing can be adjusted to be delayed compared to the timing of the camera 22's shutter opening. By delaying the start of the strobe 24A's firing in this way, the strobe 24A can stop firing at the moment the shutter is fully open.

本実施の形態において、特に、カメラ22のシャッターが開ききらないうちにストロボ24Aの発光が開始しないように調整される。また、カメラ22のシャッターが閉じてしまっている状態、もしくは、閉じている途中の状態で、ストロボ24Aが発光しないように、カメラ22への撮影指令及びストロボ24Aへの発光指示のタイミングが調整される。 In this embodiment, the system is specifically adjusted so that the flash 24A does not start firing before the camera 22's shutter is fully open. Furthermore, the timing of the shooting command to the camera 22 and the flash command to the flash 24A are adjusted so that the flash 24A does not fire when the camera 22's shutter is closed or partially closed.

ストロボ24Aを使用して工具12の静止画を撮影する場合には、カメラ22のシャッタースピードを比較的遅くしたとしても、工具12の輪郭を撮影することができる。なお、ストロボ24Aの発光体としてLEDが採用されている場合、LEDの輝度が高く非常に明るいために、撮影環境を特に暗くしなくても、工具12の輪郭を明確に撮影することができる。 When using the strobe 24A to take still images of the tool 12, the outline of the tool 12 can be captured even if the shutter speed of the camera 22 is set relatively slow. Furthermore, if an LED is used as the light source for the strobe 24A, the high brightness of the LED allows for a clear capture of the tool 12's outline without needing to darken the shooting environment.

カメラ22が高速シャッターを備え、且つ照明装置24がストロボ24Aを有する場合、数μsecの短い発光時間のストロボ61を用いることによって、工具12が特に高速で回転する場合であっても、回転中の工具12の輪郭をカメラ22によって撮影することができる。 If the camera 22 is equipped with a high-speed shutter and the illumination device 24 has a strobe 24A, by using a strobe 61 with a short flash duration of a few microseconds, the contour of the rotating tool 12 can be photographed by the camera 22, even when the tool 12 is rotating at a particularly high speed.

本開示の実施形態に係る照明装置24はストロボ24Aを有し、ストロボ24Aは、工具12に向けて光を発するように構成されている。このため、カメラ22のシャッターが開いている時間内にストロボ24Aが発光するようにストロボ24Aの発光のタイミングを調整する。このことによって、カメラ22のシャッターの開閉によって画像を撮影する場合に比べて、より短時間で工具12を撮影することができる。このため、回転している工具12の鮮明な画像を安価にしかも容易に得ることができる。 The illumination device 24 according to the embodiment of this disclosure has a strobe 24A, which is configured to emit light toward the tool 12. Therefore, the timing of the strobe 24A's emission is adjusted so that it emits light within the time the camera 22's shutter is open. This allows the tool 12 to be photographed in a shorter time compared to when images are captured by opening and closing the camera 22's shutter. As a result, clear images of the rotating tool 12 can be obtained inexpensively and easily.

仮にストロボ24Aを有しない照明装置24を用いた場合、カメラ22として、短いシャッタースピードで十分に鮮明な画像を連続して撮影できるカメラ22を用いる必要が生じる。このため、非常に高価なカメラ22が必要となる。これに対して、ストロボ24Aは立ち上がり時間が早く且つ短い時間の発光が可能であるため、ストロボ24Aを有する照明装置24を使用することによって、回転している工具12の鮮明な画像を撮影することができる。 If a lighting device 24 without a strobe 24A were used, it would be necessary to use a camera 22 capable of continuously capturing sufficiently clear images with a short shutter speed. This would require a very expensive camera 22. In contrast, because the strobe 24A has a fast start-up time and can emit light for short periods, using a lighting device 24 with a strobe 24A allows for the capture of clear images of the rotating tool 12.

ところで、カメラ22と照明装置24とからなる光学系22Aは工具12の回転軸L1に対して直交する光軸L2を有するとともに、光学系22Aは一定の焦点範囲(被写界深度)Sをもつ(図2A~図2C参照)。 Incidentally, the optical system 22A, consisting of the camera 22 and the illumination device 24, has an optical axis L2 perpendicular to the rotation axis L1 of the tool 12, and the optical system 22A has a constant focal range (depth of field) S (see Figures 2A to 2C).

次に制御装置20について述べる。制御装置20は工具移動機構2Aを駆動制御する工具移動機構制御部25と、カメラ22で撮影した工具12の撮影情報に基づいて工具12の輪郭情報を求める演算部27とを有する(図7参照)。 Next, the control device 20 will be described. The control device 20 includes a tool movement mechanism control unit 25 that drives and controls the tool movement mechanism 2A, and a calculation unit 27 that calculates contour information of the tool 12 based on the image information of the tool 12 captured by the camera 22 (see Figure 7).

次に、工作機械2の主軸11に搭載された工具12を測定する工具測定方法について説明する。特に、図7乃至図9に示すようにテーブル16にワーク14を載置して、工具12を回転させることによってワーク14を加工し、その後、工具12の回転を継続したままで工具12を測定する方法について図2A~図2Eおよび図10により説明する。 Next, a method for measuring the tool 12 mounted on the spindle 11 of the machine tool 2 will be described. In particular, a method for measuring the tool 12 while it continues to rotate will be explained using Figures 2A to 2E and 10, as shown in Figures 7 to 9, where the workpiece 14 is placed on the table 16, the tool 12 is rotated to process the workpiece 14, and then the tool 12 is measured.

まず図10のフローチャートに示すように、制御装置20の工具移動機構制御部25により工具移動機構2Aを駆動制御して、工具12を工具測定装置1のカメラ22と照明装置24との間に持ってくる(図2A、図2Bおよび図9参照)。 First, as shown in the flowchart of Figure 10, the tool movement mechanism control unit 25 of the control device 20 drives and controls the tool movement mechanism 2A to bring the tool 12 between the camera 22 and the lighting device 24 of the tool measuring device 1 (see Figures 2A, 2B, and 9).

カメラ22と照明装置24との間に工具12が配置されると、工具12はその中心軸L1が光学系22Aの焦点範囲S内に入るよう位置決めされる。この間、工具12は回転を続けている。 When the tool 12 is positioned between the camera 22 and the illumination device 24, the tool 12 is positioned so that its central axis L1 falls within the focal range S of the optical system 22A. During this time, the tool 12 continues to rotate.

次に照明装置24のストロボ24Aから回転中の工具12の作動部46に向かって照明光が発光される。この照明光が工具12の作動部46により遮へいされて、カメラ22により連続的に作動部46が撮影される。カメラ22で撮影された画像は演算部27に送られ、これらの画像が合算されて、工具12の作動部46の全体輪郭50が得られる。 Next, illumination light is emitted from the strobe 24A of the lighting device 24 towards the operating part 46 of the rotating tool 12. This illumination light is blocked by the operating part 46 of the tool 12, and the camera 22 continuously photographs the operating part 46. The images captured by the camera 22 are sent to the calculation unit 27, where these images are combined to obtain the overall contour 50 of the operating part 46 of the tool 12.

ここで図2Aはカメラ22と、照明装置24と、焦点範囲Sとの関係を示す図であり、図2Bは工具12の中心軸L1が焦点範囲S内に入った状態を示す図である。図2Bの上部に回転中の工具12の作動部46の側面が示され、その下部に回転中の工具12の底面60が示されている。またカメラ22により撮影された作動部46の全体輪郭(以下、工具12の輪郭ともいう)50は、図2Dに示される。図2Bにおいて、工具12の側面および底面60には、工具12の全体輪郭50を形成する輪郭形成線71が示されている、。 Here, Figure 2A shows the relationship between the camera 22, the illumination device 24, and the focal range S, and Figure 2B shows the state in which the central axis L1 of the tool 12 is within the focal range S. The upper part of Figure 2B shows the side view of the operating part 46 of the rotating tool 12, and the lower part shows the bottom surface 60 of the rotating tool 12. The overall contour 50 of the operating part 46 (hereinafter also referred to as the contour of the tool 12) 50, as captured by the camera 22, is shown in Figure 2D. In Figure 2B, contour-forming lines 71 that form the overall contour 50 of the tool 12 are shown on the side and bottom surface 60 of the tool 12.

図2Dに示すように、工具12はラジアスエンドミル又はフラットエンドミル、例えばラジアスエンドミルからなるため、側面からみた工具12の全体輪郭50は側縁50aと平坦状底縁50bとを有する。本実施の形態において、工具12の全体輪郭50のうち平坦状底縁50bは工具12の最下端を示す。 As shown in Figure 2D, the tool 12 is a radius end mill or a flat end mill, for example, a radius end mill. Therefore, the overall contour 50 of the tool 12 viewed from the side has a side edge 50a and a flat bottom edge 50b. In this embodiment, the flat bottom edge 50b of the overall contour 50 of the tool 12 indicates the lowest end of the tool 12.

また工具12の全体輪郭50のうち側縁50aと平坦状底縁50bとの間に湾曲部50dが設けられ、平坦状底縁50bと湾曲部50dとの間に境界50cが形成されている。 Furthermore, a curved portion 50d is provided between the side edge 50a and the flat bottom edge 50b of the overall contour 50 of the tool 12, and a boundary 50c is formed between the flat bottom edge 50b and the curved portion 50d.

上述のように、工具12は、その中心軸L1がカメラ22と照明装置24とからなる光学系22Aの焦点範囲S内に入るよう位置決めされて、カメラ22により工具12の側面からみた輪郭(全体輪郭)50が得られる。このため最下端を構成する平坦状底縁50bのうち境界50c近傍を除いて、平坦状底縁50bの中央部分を含む大部分は、焦点範囲S内に入ることはなく、ぼやけた状態となりぼやけ領域51を形成する(図2D参照)。また平坦状底縁50bの境界50c近傍部分も、平坦状底縁50bの中央部分のぼやけたぼやけ領域51と重なって、鮮明度に問題が生じる。なお全体輪郭50の側縁50aは焦点範囲S内に入るため比較的鮮明となる。 As described above, the tool 12 is positioned so that its central axis L1 falls within the focal range S of the optical system 22A, which consists of the camera 22 and the illumination device 24. The camera 22 captures the outline (overall outline) 50 of the tool 12 as seen from the side. Therefore, except for the vicinity of the boundary 50c of the flat bottom edge 50b that constitutes the lowest end, most of the flat bottom edge 50b, including the central portion, does not fall within the focal range S and becomes blurred, forming a blurred region 51 (see Figure 2D). Furthermore, the portion of the flat bottom edge 50b near the boundary 50c overlaps with the blurred region 51 of the central portion of the flat bottom edge 50b, resulting in a problem with sharpness. However, the side edges 50a of the overall outline 50 fall within the focal range S and are therefore relatively sharp.

本実施の形態においては、上述のように、まず工具12の中心軸L1が光学系22Aの焦点範囲S内に入るよう工具12を位置決めする。次に照明装置24から照明光が発光され、カメラ22により工具12が撮影され、このようにしてカメラ22により工具12を撮影して、工具12の全体輪郭50が得られる(図2D参照)。 In this embodiment, as described above, the tool 12 is first positioned so that its central axis L1 falls within the focal range S of the optical system 22A. Next, illumination light is emitted from the illumination device 24, and the tool 12 is photographed by the camera 22. By photographing the tool 12 with the camera 22 in this way, the overall contour 50 of the tool 12 is obtained (see Figure 2D).

次に制御装置20の演算部27はカメラ22により取得した図2Dに示す全体輪郭50に基づいて、平坦状底縁50bと、平坦状底縁50bと湾曲部50dとの間の境界50cを特定する。次に演算部27は全体輪郭50の境界50cが工具12の底面60における最下端が存在する円50c1に対応すると判断し、工具12の最下端が存在する円50c1と中心軸L1との間の距離tを求める(図2B参照)。この距離tは工具12の最下端が存在する円50c1のうちカメラ22側の部分50c2と焦点範囲Sとの間のずれ量となる。なお、図2Bにおいて、底面60に示す最下端が存在する円50c1は、工具12の全体輪郭50を形成する輪郭形成線71と一致する。 Next, the calculation unit 27 of the control device 20 identifies the flat bottom edge 50b and the boundary 50c between the flat bottom edge 50b and the curved portion 50d based on the overall contour 50 shown in Figure 2D, which is acquired by the camera 22. The calculation unit 27 then determines that the boundary 50c of the overall contour 50 corresponds to the circle 50c1 where the lowest end of the tool 12 is located on the bottom surface 60, and calculates the distance t between the circle 50c1 where the lowest end of the tool 12 is located and the central axis L1 (see Figure 2B). This distance t is the amount of displacement between the portion 50c2 on the camera 22 side of the circle 50c1 where the lowest end of the tool 12 is located and the focal range S. Note that in Figure 2B, the circle 50c1 where the lowest end of the tool 12 is located, shown on the bottom surface 60, coincides with the contour forming line 71 that forms the overall contour 50 of the tool 12.

次に制御装置20の工具移動機構制御部25により工具移動機構2Aを駆動制御して、工具12を光軸L2に平行な方向に沿ってカメラ22から距離tだけ引き離すよう移動させる。このように工具移動機構2Aにより工具12を移動させ、底面60上の最下端に対応する円50c1のうち、カメラ22側の部分50c2が焦点範囲Sに入るよう工具12を位置決めする(図2C参照)。 Next, the tool movement mechanism control unit 25 of the control device 20 drives and controls the tool movement mechanism 2A to move the tool 12 away from the camera 22 by a distance t along a direction parallel to the optical axis L2. By moving the tool 12 in this way using the tool movement mechanism 2A, the tool 12 is positioned so that the portion 50c2 of the circle 50c1 corresponding to the lowest point on the bottom surface 60, on the camera 22 side, falls within the focal range S (see Figure 2C).

その後、照明装置24から照明光が発光され、カメラ22により工具12が撮影され、演算部27において、側面からみた輪郭(最下端輪郭)50Aが得られる(図2E参照)。 Subsequently, illumination light is emitted from the lighting device 24, the tool 12 is photographed by the camera 22, and the arithmetic unit 27 obtains the side view contour (lowest end contour) 50A (see Figure 2E).

図2Eに示す工具12の最下端輪郭50Aにおいて、工具12の最下端を構成する平坦状底縁50bのうち、中央部分50b1は、焦点範囲S内に入っているため鮮明に示される。図2Eに示す工具12の最下端輪郭50Aにおいて、平坦状底縁50bの境界50c近傍および側縁50aは焦点範囲S内から外れるためぼやけたぼやけ領域51を形成する。 In the lowermost contour 50A of the tool 12 shown in Figure 2E, the central portion 50b1 of the flat bottom edge 50b that constitutes the lowermost end of the tool 12 is clearly shown because it falls within the focal range S. In the lowermost contour 50A of the tool 12 shown in Figure 2E, the vicinity of the boundary 50c and the side edges 50a of the flat bottom edge 50b fall outside the focal range S, forming a blurred region 51.

カメラ22により得られた工具12の画像が演算部27に送られ、これらの画像が合算されて演算部27において最下端輪郭50Aが得られる。 The images of the tool 12 obtained by the camera 22 are sent to the calculation unit 27, and these images are combined to obtain the lowest end contour 50A in the calculation unit 27.

本実施の形態によれば、工具12を光軸L2に平行な方向に沿って円50c1のカメラ22側の部分50c2と焦点範囲Sとの間のずれ量である距離tだけカメラ22から引き離すよう移動させる。次に、この状態でカメラ22により工具12を撮影することにより、演算部27において工具12の輪郭(最下端輪郭)50Aを得ることができる。 According to this embodiment, the tool 12 is moved away from the camera 22 by a distance t, which is the amount of displacement between the portion 50c2 of the circle 50c1 on the camera 22 side and the focal range S, along a direction parallel to the optical axis L2. Next, by photographing the tool 12 with the camera 22 in this state, the calculation unit 27 can obtain the contour (lowest end contour) 50A of the tool 12.

最下端輪郭50Aにおいて、工具12の最下端を構成する平坦状底縁50bのうち、その中央部分50b1は焦点範囲S内に入るため、鮮明に示される。次に演算部27は最下端を構成する平坦状底縁50bの鮮明に示される中央部分50b1に基づいて、工具12の最下端を特定する。そして演算部27により、特定された最下端に基づいて、工具12の工具長を求めることができ、工具12の工具長測定を精度良く実施することができる。 At the lowest contour 50A, the central portion 50b1 of the flat bottom edge 50b that constitutes the lowest end of the tool 12 falls within the focal range S and is therefore clearly shown. Next, the calculation unit 27 identifies the lowest end of the tool 12 based on the clearly shown central portion 50b1 of the flat bottom edge 50b that constitutes the lowest end. The calculation unit 27 can then determine the tool length of the tool 12 based on the identified lowest end, enabling accurate measurement of the tool length of the tool 12.

次に本願発明の作用効果を比較例と対比して図3乃至図6Cにより更に説明する。 Next, the effects and advantages of the present invention will be further explained with reference to Figures 3 to 6C, in comparison with comparative examples.

図3において、カメラ22と照明装置24とからなる光学系22Aが示されており、この光学系22Aは光軸L2を有するとともに一定の焦点範囲Sをもつ。 Figure 3 shows an optical system 22A consisting of a camera 22 and an illumination device 24. This optical system 22A has an optical axis L2 and a fixed focal range S.

図3において、カメラ22と照明装置24との間に、ボールミルのように、円弧状底縁50b2を有する全体輪郭50をもつ工具12を配置する。この場合、工具12の最下端は工具12の中心軸L1と一致する(図4Aおよび図4B参照)。図4Aおよび図4Bに示すように、工具12をその中心軸L1が焦点範囲S内に入るよう位置決めし、カメラ22により撮影して工具12の側面からみた全体輪郭50を得る(図4E)。この全体輪郭50は側縁50aと円弧状底縁50b2とを有する。 In Figure 3, a tool 12, having an overall contour 50 with an arc-shaped bottom edge 50b2, similar to a ball mill, is positioned between the camera 22 and the illumination device 24. In this case, the lowest end of the tool 12 coincides with the central axis L1 of the tool 12 (see Figures 4A and 4B). As shown in Figures 4A and 4B, the tool 12 is positioned so that its central axis L1 falls within the focal range S, and the camera 22 captures a photograph to obtain the overall contour 50 as seen from the side of the tool 12 (Figure 4E). This overall contour 50 has a side edge 50a and an arc-shaped bottom edge 50b2.

図4Eに示す全体輪郭50において、工具12の最下端は工具12の中心軸L1上にある。このため工具12の中心軸L1が焦点範囲S内に入るよう工具12を位置決めすることによって、全体輪郭50により工具12の最下端を鮮明に示すことができる。このことにより全体輪郭50に基づいて工具12の最下端を精度良く検出することができる。なお、図4Bにおいて、その上部に工具12の側面が示され、下部に工具12の底面60が示されている。また、工具12の側面および底面60には、工具12の全体輪郭50を形成する輪郭形成線71が示されている。 In the overall contour 50 shown in Figure 4E, the lowest end of the tool 12 lies on the central axis L1 of the tool 12. Therefore, by positioning the tool 12 so that its central axis L1 falls within the focal range S, the lowest end of the tool 12 can be clearly indicated by the overall contour 50. This allows for accurate detection of the lowest end of the tool 12 based on the overall contour 50. In Figure 4B, the upper part shows the side of the tool 12, and the lower part shows the bottom surface 60 of the tool 12. Furthermore, contour-forming lines 71 that form the overall contour 50 of the tool 12 are shown on the side and bottom surface 60 of the tool 12.

これに対して、工具12がラジアスエンドミルの場合(図4C)、工具12の中心軸L1が焦点範囲Sに入るよう工具12を位置決めして、カメラ22により撮影することにより、側面からみた工具12の全体輪郭50が得られる(図4F)。そしてこの全体輪郭50は、上述のように側縁50aと、平坦状底縁50bと、湾曲部50dと、境界50cとを有するが、このうち工具12の最下端を構成する平坦状底縁50bの大部分はぼやけてぼやけ領域51を形成する。なお、図4Cには、工具12の側面と、工具12の底面60が示されており、底面60上に最下端が存在する円50c1と中心軸L1との間の距離tが示されている。また、工具12の側面および工具12の底面60には、工具12の全体輪郭50を形成する輪郭形成線71が示されている。 In contrast, when the tool 12 is a radius end mill (Figure 4C), the tool 12 is positioned so that its central axis L1 falls within the focal range S, and the overall contour 50 of the tool 12 as seen from the side is obtained by photographing it with the camera 22 (Figure 4F). This overall contour 50 has, as described above, a side edge 50a, a flat bottom edge 50b, a curved portion 50d, and a boundary 50c. Of these, most of the flat bottom edge 50b, which constitutes the lowest end of the tool 12, is blurred, forming a blurred region 51. Figure 4C shows the side view and the bottom surface 60 of the tool 12, and the distance t between the circle 50c1 on the bottom surface 60 where the lowest end is located and the central axis L1 is shown. Furthermore, contour-forming lines 71 that form the overall contour 50 of the tool 12 are shown on the side view and the bottom surface 60 of the tool 12.

工具12がラジアスエンドミルの場合、カメラ22により撮影して得られた全体輪郭50について更に述べる。 If the tool 12 is a radius end mill, the overall contour 50 obtained by photographing with the camera 22 will be described further.

図5A乃至図5Cに示すように、ラジアスエンドミルからなる工具12は底面12Aを有し、底面12Aの周縁近傍に最下端12Bが形成される。ここで図5Aは工具12の側面を示し、図5Bは工具12の底面60を示す。このような工具12をカメラ22で撮影することにより全体輪郭50が得られる(図5C参照)。 As shown in Figures 5A to 5C, the tool 12, which is made of a radius end mill, has a bottom surface 12A, and the lowest end 12B is formed near the periphery of the bottom surface 12A. Here, Figure 5A shows the side view of the tool 12, and Figure 5B shows the bottom surface 60 of the tool 12. The overall contour 50 is obtained by photographing such a tool 12 with a camera 22 (see Figure 5C).

工具12の最下端12Bは、工具12の底面60において円50c1上に存在する(図5B参照)。そして工具12をその中心軸L1が焦点範囲S内に入るよう位置決めし、その後にカメラ22により撮影することにより、側縁50aと、平坦状底縁50bと、湾曲部50dと、境界50cとを有する全体輪郭50が得られる。 The lowest end 12B of the tool 12 lies on the circle 50c1 on the bottom surface 60 of the tool 12 (see Figure 5B). The tool 12 is then positioned so that its central axis L1 is within the focal range S, and subsequently photographed by the camera 22. This obtains the overall contour 50, which includes the side edge 50a, the flat bottom edge 50b, the curved portion 50d, and the boundary 50c.

また全体輪郭50のうち平坦状底縁50bは、工具12の最下端12Bを示すことになる。しかしながら平坦状底縁50bの大部分は焦点範囲Sから外れるため、平坦状底縁50bは境界50c近傍を除いてぼやけてぼやけ領域51を形成する。また平坦状底縁50bのうち境界50c近傍も、工具12の底面60のうち、平坦状底縁50bのぼやけて示される部分(カメラ22側からみて手前側の部分)72と部分的に重なり合うため(図5B参照)、必ずしも鮮明ではない。このため工具12の全体輪郭50から工具12の最下端12Bを求めることは困難である。なお、図5Aに示す工具12の側面および図5Bに示す工具12の底面60には、工具12の全体輪郭50を形成する輪郭形成線71が示されている。 Furthermore, the flat bottom edge 50b of the overall contour 50 indicates the lowest end 12B of the tool 12. However, since most of the flat bottom edge 50b is outside the focal range S, the flat bottom edge 50b is blurred except near the boundary 50c, forming a blurred region 51. Also, even the area near the boundary 50c of the flat bottom edge 50b is not necessarily sharp because it partially overlaps with the blurred portion 72 of the bottom surface 60 of the tool 12 (the portion closer to the camera 22) (see Figure 5B). Therefore, it is difficult to determine the lowest end 12B of the tool 12 from the overall contour 50 of the tool 12. Note that the side view of the tool 12 shown in Figure 5A and the bottom surface 60 of the tool 12 shown in Figure 5B show contour-forming lines 71 that form the overall contour 50 of the tool 12.

さらに図6A乃至図6Cに示すように、工具12を使用していくと、経年変化により工具12の刃面が後退し、工具12の最下端12Bが内方へ移動する。 Furthermore, as shown in Figures 6A to 6C, as the tool 12 is used, the cutting surface of the tool 12 recedes due to aging, and the lowest end 12B of the tool 12 moves inward.

この場合、工具12をカメラにより撮影して得られる全体輪郭50のうち平坦状底縁50bは両側の境界50c近傍が不明瞭となるため、全体輪郭50から最下端12Bを検出することはより困難となる。 In this case, the flat bottom edge 50b of the overall contour 50 obtained by photographing the tool 12 with a camera becomes unclear near the boundaries 50c on both sides, making it more difficult to detect the lowest end 12B from the overall contour 50.

次に、工具12がフラットエンドミルの場合について、図4Dにより説明する。図4Dに示すように、工具12の中心軸L1が焦点範囲Sに入るよう工具12を位置決めして、カメラ22により工具12を撮影することにより、側面からみた工具12の全体輪郭50が得られる(図4G)。そしてこの全体輪郭50は側縁50aと、平坦状底縁50bとを有し、このうち最下端を構成する平坦状底縁50bの大部分はラジアスエンドミルの場合と同様、ぼやけたぼやけ領域51を形成する。 Next, the case where the tool 12 is a flat end mill will be explained with reference to Figure 4D. As shown in Figure 4D, by positioning the tool 12 so that its central axis L1 falls within the focal range S and photographing the tool 12 with the camera 22, the overall contour 50 of the tool 12 as seen from the side is obtained (Figure 4G). This overall contour 50 has side edges 50a and a flat bottom edge 50b, and the majority of the flat bottom edge 50b that constitutes the lowest end forms a blurred region 51, similar to the case of a radius end mill.

なお、図4Dにおいて、その上部に工具12の側面が示され、その下部に工具12の底面60が示されている。また、工具12の側面および工具12の底面60には、工具12の全体輪郭50を形成する輪郭形成線71が示されている。 In Figure 4D, the side view of the tool 12 is shown at the top, and the bottom surface 60 of the tool 12 is shown below it. Furthermore, contour-forming lines 71, which form the overall contour 50 of the tool 12, are shown on the side view and the bottom surface 60 of the tool 12.

図4Gに示す側面からみた全体輪郭50において、工具12の最下端は側縁50aと平坦状底縁50bとの間の境界50cにあり、この境界50cは工具12の底面60における外周縁50c3に対応する。 In the overall contour 50 viewed from the side as shown in Figure 4G, the lowest end of the tool 12 is at the boundary 50c between the side edge 50a and the flat bottom edge 50b, and this boundary 50c corresponds to the outer peripheral edge 50c3 of the bottom surface 60 of the tool 12.

また図4Dにおいて、外周縁50c3と中心軸L1との間の距離t1が示されている。 Furthermore, Figure 4D shows the distance t1 between the outer edge 50c3 and the central axis L1.

このようにして得られたフラットエンドミルからなる工具12の全体輪郭50において、平坦状底縁50bの大部分はぼやけて示されるため、平坦状底縁50bから工具12の最下端を求めることは困難である。 In the overall contour 50 of the tool 12, which is made from a flat end mill obtained in this way, most of the flat bottom edge 50b is blurred, making it difficult to determine the lowest point of the tool 12 from the flat bottom edge 50b.

これに対して本実施の形態によれば、工具12がラジアルエンドミルの場合(図4Cおよび図4F)、および工具12がフラットエンドミルの場合(図4Dおよび図4G)、いずれの場合も工具12を光軸L2に平行な方向に沿って各々距離tあるいはt1だけカメラ22を引き離すよう移動し、この状態で工具12をカメラ22により撮影して工具12の輪郭(最下端輪郭)50Aを得る。この場合、この最下端輪郭50Aの平坦状底縁50bのうちその中央部分は焦点範囲S内に入るため鮮明に示される。演算部27はこの鮮明に示される平坦状底縁50bの中央部分に基づいて最下端を特定し、この最下端により工具12の工具長を求めることができる。 In contrast, according to this embodiment, whether the tool 12 is a radial end mill (Figures 4C and 4F) or a flat end mill (Figures 4D and 4G), the tool 12 is moved away from the camera 22 by a distance t or t1, respectively, along a direction parallel to the optical axis L2. In this state, the tool 12 is photographed by the camera 22 to obtain the contour (lowest end contour) 50A of the tool 12. In this case, the central portion of the flat bottom edge 50b of this lowest end contour 50A falls within the focal range S and is therefore clearly shown. The calculation unit 27 identifies the lowest end based on this clearly shown central portion of the flat bottom edge 50b, and the tool length of the tool 12 can be determined from this lowest end.

なお、上記実施の形態において、カメラ(輪郭情報取得手段)22と、ストロボ24Aからなる照明装置(光源)24とから光学系を構成した例を示したが、これに限らず光源としてレーザ光を発光するレーザ光発光部を用い、輪郭情報取得部としてレーザ光を受光するレーザ光受光部を用い、レーザ光発光部とレーザ光受光部とから一定の焦点範囲を有する光学系を構成してもよい。 In the above embodiment, an example was shown in which the optical system was configured with a camera (contour information acquisition means) 22 and an illumination device (light source) 24 consisting of a strobe 24A. However, the system is not limited to this configuration; a laser light emitting unit that emits laser light may be used as the light source, and a laser light receiving unit that receives laser light may be used as the contour information acquisition unit. An optical system having a certain focal range may be configured from the laser light emitting unit and the laser light receiving unit.

また一定の焦点範囲を有する光学系として、レーザ光発光部と、ライン状に並ぶ受光素子からなるレーザ光受光部とから光学系を構成してもよい。 Furthermore, an optical system having a certain focal range may be constructed from a laser light emitting unit and a laser light receiving unit consisting of light-receiving elements arranged in a line.

さらにまた上記実施の形態において、工具12をカメラ22により撮影して全体輪郭50を取得し、この全体輪郭50の境界50cから工具12の中心軸L1と工具12の最下点が存在する円50c1とのずれ量tを求め、このずれ量tだけ工具12をカメラ22から引き離す方向へ移動した例を示した。しかしながら、これに限らず工具12の中心軸L1と工具12の最下点が存在する円50c1とのずれ量tとして、予め求められた所定値(例えば、カタログ値)を用い、このずれ量tだけ工具12をカメラ22から引き離す方向へ移動させてもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the tool 12 is photographed by the camera 22 to obtain the overall contour 50, the amount of displacement t between the boundary 50c of the overall contour 50 and the circle 50c1 where the central axis L1 of the tool 12 and the lowest point of the tool 12 are located is determined, and an example is shown in which the tool 12 is moved away from the camera 22 by this amount of displacement t. However, the method is not limited to this; a predetermined value (for example, a catalog value) is used as the amount of displacement t between the central axis L1 of the tool 12 and the circle 50c1 where the lowest point of the tool 12 is located, and the tool 12 is moved away from the camera 22 by this amount of displacement t.

1 工具測定装置
2 工作機械
2A 工具移動機構
11 主軸
12 工具
12A 底面
12B 最下端
20 制御装置
22 カメラ
22A 光学系
24 照明装置
25 工具移動機構制御部
27 演算部
46 作動部
49 軸部
50 全体輪郭
50A 最下端輪郭
50a 側縁
50b 平坦状底縁
50b1 中央部分
50c 境界
50c1 円
50c2 カメラ側の部分
50d 湾曲部
60 底面
1 Tool measuring device 2 Machine tool 2A Tool moving mechanism 11 Spindle 12 Tool 12A Bottom surface 12B Lower end 20 Control device 22 Camera 22A Optical system 24 Illumination device 25 Tool moving mechanism control unit 27 Calculation unit 46 Operating unit 49 Shaft part 50 Overall contour 50A Lower end contour 50a Side edge 50b Flat bottom edge 50b1 Central part 50c Boundary 50c1 Circle 50c2 Camera side part 50d Curved part 60 Bottom surface

Claims (10)

工作機械に取り付けられた工具を測定する工具測定装置において、
前記工具に対して光を照射する光源と、
前記工具に関し前記光源と対向して配置され、前記光源との間で光軸を形成するとともに、前記工具の輪郭情報を得る輪郭情報取得手段と、
少なくとも前記光軸に平行な方向に前記工具を移動可能な工具移動機構と、
制御装置とを備え、
前記光源と前記輪郭情報取得手段は焦点範囲を有し、
前記制御装置は前記工具移動機構を制御して、前記工具を光軸に平行な方向に移動させ、前記工具の最下端のうち前記輪郭情報取得手段側部分が前記焦点範囲内にくるよう位置決めして、前記輪郭情報取得手段により前記工具の最下端輪郭情報を求める、工具測定装置。
In a tool measuring device for measuring tools attached to a machine tool,
A light source that irradiates the tool with light,
With respect to the tool, a contour information acquisition means is provided which is positioned opposite the light source, forms an optical axis with the light source, and obtains contour information of the tool.
A tool moving mechanism capable of moving the tool in at least a direction parallel to the optical axis,
Equipped with a control device,
The light source and the contour information acquisition means have a focal range.
The control device controls the tool moving mechanism to move the tool in a direction parallel to the optical axis, positions the lowermost end of the tool so that the portion on the contour information acquisition means side is within the focal range, and obtains the contour information of the lowermost end of the tool using the contour information acquisition means; this is a tool measuring device.
前記制御装置は前記工具移動機構を制御して、前記工具を光軸に平行な方向に移動させ、前記工具の中心軸が前記焦点範囲内にくるよう位置決めして、前記輪郭情報取得手段により前記工具の全体輪郭情報を取得し、
前記制御装置は前記全体輪郭情報に基づいて、前記工具の最下端を定める、請求項1記載の工具測定装置。
The control device controls the tool moving mechanism to move the tool in a direction parallel to the optical axis, positioning the tool so that its central axis is within the focal range, and the contour information acquisition means acquires the overall contour information of the tool.
The tool measuring device according to claim 1, wherein the control device determines the lowest end of the tool based on the overall contour information.
前記制御装置は前記輪郭情報取得手段により前記工具の最下端輪郭情報を求める代わりに、予め入手したカタログ情報に基づいて、前記工具を光軸に平行な方向に移動させ、前記工具の最下端を定める、請求項1記載の工具測定装置。 The tool measuring device according to claim 1, wherein, instead of obtaining the lowest end contour information of the tool using the contour information acquisition means, the control device moves the tool in a direction parallel to the optical axis based on catalog information obtained in advance to determine the lowest end of the tool. 前記光源は照明光を発光するストロボからなり、前記輪郭情報取得手段はカメラからなる、請求項1記載の工具測定装置。 The tool measuring device according to claim 1, wherein the light source consists of a strobe that emits illumination light, and the contour information acquisition means consists of a camera. 前記光源はレーザ光照射装置からなり、前記輪郭情報取得手段はレーザ光受光装置からなる、請求項1記載の工具測定装置。 The tool measuring device according to claim 1, wherein the light source consists of a laser light irradiation device, and the contour information acquisition means consists of a laser light receiving device. 工具に対して光を照射する光源と、
前記工具に関し前記光源と対向して配置され、前記光源との間で光軸を形成するとともに、前記工具の輪郭情報を得る輪郭情報取得手段と、
少なくとも前記光軸に平行な方向に前記工具を移動可能な工具移動機構と、
制御装置とを備えた工具測定装置を用いた工具測定方法において、
前記制御装置により前記工具移動機構を制御して、前記工具を光軸に平行な方向に移動させ、前記工具の最下端のうち前記輪郭情報取得手段側部分が、前記光源と前記輪郭情報取得手段の焦点範囲内にくるよう位置決めする工程と、
前記制御装置により前記輪郭情報取得手段により前記工具の最下端輪郭情報を取得する工程とを備えた、工具測定方法。
A light source that illuminates the tool,
With respect to the tool, a contour information acquisition means is provided which is positioned opposite the light source, forms an optical axis with the light source, and obtains contour information of the tool.
A tool moving mechanism capable of moving the tool in at least a direction parallel to the optical axis,
In a tool measuring method using a tool measuring device equipped with a control device,
The control device controls the tool movement mechanism to move the tool in a direction parallel to the optical axis, and positions the lowermost end of the tool, specifically the portion on the contour information acquisition means side, within the focal range of the light source and the contour information acquisition means.
A tool measuring method comprising the step of acquiring the lowest end contour information of the tool using the contour information acquisition means via the control device.
前記制御装置により前記工具移動機構を制御して、前記工具を光軸に平行な方向に移動させ、前記工具の中心軸が前記焦点範囲内にくるよう位置決めして、前記輪郭情報取得手段により前記工具の全体輪郭情報を取得し、前記制御装置により前記全体輪郭情報に基づいて前記工具の最下端を求める、請求項6記載の工具測定方法。 The tool measurement method according to claim 6, comprising: controlling the tool movement mechanism with the control device to move the tool in a direction parallel to the optical axis, positioning the tool so that its central axis is within the focal range, acquiring overall contour information of the tool with the contour information acquisition means, and determining the lowest end of the tool based on the overall contour information with the control device. 前記制御装置は前記輪郭情報取得手段により前記工具の最下端輪郭情報を求める代わりに、予め入手したカタログ情報に基づいて、前記工具を光軸に平行な方向に移動させ、前記工具の最下端を定める、請求項6記載の工具測定方法。 The tool measurement method according to claim 6, wherein the control device, instead of obtaining the lowest end contour information of the tool using the contour information acquisition means, moves the tool in a direction parallel to the optical axis based on catalog information obtained in advance to determine the lowest end of the tool. 前記光源は照明光を発光するストロボからなり、前記輪郭情報取得手段はカメラからなる、請求項6記載の工具測定方法。 The tool measurement method according to claim 6, wherein the light source consists of a strobe that emits illumination light, and the contour information acquisition means consists of a camera. 前記光源はレーザ光照射装置からなり、前記輪郭情報取得手段はレーザ光受光装置からなる、請求項6記載の工具測定方法。 The tool measurement method according to claim 6, wherein the light source consists of a laser light irradiation device, and the contour information acquisition means consists of a laser light receiving device.
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