JP4777703B2

JP4777703B2 - 回転体の断面のプロフィールを得るための方法

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Publication number: JP4777703B2
Application number: JP2005183847A
Authority: JP
Inventors: 孝猪俣; 正人大坪; 幸生佐々木
Original assignee: 株式会社インクス
Priority date: 2005-06-23
Filing date: 2005-06-23
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2025-06-23
Also published as: JP2007003346A

Description

本発明は回転体の非接触形状測定方法に関し、より詳細には、レーザ光によって回転体の輪郭をなぞるように回転体のプロファイルをトレースする、回転体の断面のプロフィールを得るための方法に関する。

特許文献１には、被測定物の測定域にスキャニングポイントを設け、隣接する測定点の測定値を比較して、大きい測定値のみをメモリに順次残して測定値とすることにより最大の測定値をその測定域の測定値として決定する技術が開示されている。この技術においては、１回の測定ではなく複数のスキャニング測定のため測定手順の中に測定開始点を予め定めた範囲内に被測定物を自動的に移動させる。

特開平１１−１６６８１６号公報

上述のような従来技術においては、レーザ光によって被測定物の表面の寸法を求めるために、被測定物を一定の距離（スキャニングピッチ）だけ移動させながら、レーザ光が透過した状態から遮断される状態、或いは、遮断される状態から透過する状態、に変化した位置を、被測定物の輪郭と認識している。
しかしながら、特に工作機械の切削刃などの被測定物の形状測定においては、μｍ単位の正確さが必要とされるため、上記方法によれば、被測定物の輪郭全体を数μｍずつのスキャニングピッチで測定しなければならず、非常に長い測定時間が必要となる。
一方、測定時間を短くするために、スキャニングピッチを大きくすれば、被測定物に存在する微細な突起部を見逃してしまう。
また、上記方法によって被測定物の輪郭全体を数μmずつのスキャニングピッチで測定した結果得られた被測定物の輪郭の突起が、被測定物自体の突起なのか、或いは、切り屑等が付着したもので、洗浄によって除去できるものなのか、については何ら判断できない。

前記課題を解決するために、本発明では、回転体の回転軸であるＺ軸に直交するＹ軸方向のレーザ光線を照射し、レーザ光線の照射方向を、Ｙ軸に平行であり且つレーザ光線が、回転体によって遮断される状態から遮断されない状態に、及び、遮断されない状態から遮断される状態に、回転体との関係で、Ｚ、Ｙ軸の双方に直交するＸ軸方向に、相対的に平行移動させ、遮断される状態と、遮断されない状態の境界状態の、レーザ光線の、Ｘ軸における基準点からのＸ軸方向における変位値を得る工程を、レーザ光線の照射方向を、Ｚ軸方向に所定値だけずらしながら反復することによって、回転体の断面のプロフィールを得るための方法において、（１）Ｚ軸とＸ軸の交点たる、Ｘ軸上の基準点の位置を設定するステップと、（２）回転体にレーザ光を照射するステップと、（３）ステップ（２）において、回転体によってレーザ光が遮断された場合には、所定距離だけレーザ光線を、Ｘ軸方向に、回転体の外側に向かって平行移動するステップと、（４）レーザ光が遮断されなくなるまで、ステップ（３）を反復するステップと、（５）Ｘ軸上の基準点の位置と、レーザ光が遮断されなくなった時点の、Ｘ軸上の非遮断位置の差を計算し、これを回転体の半径値とするステップと、（６）ステップ（２）において、回転体によってレーザ光が遮断されない場合には、所定距離だけレーザ光線を、Ｘ軸方向に、回転体の内側に向かって平行移動するステップと、（７）レーザ光が遮断されるまで、ステップ（６）を反復するステップと、（８）Ｘ軸上の基準点の位置と、レーザ光が遮断された時点の、Ｘ軸上の遮断位置の差を計算し、これを回転体の半径値とするステップと、（９）Ｙ軸方向のレーザ光の照射位置を、Ｚ軸方向に所定の変位量だけ変位させて、上記ステップ（２）乃至（５）、又は、ステップ（６）乃至（８）を反復し、（１０）回転体の断面のプロフィールの最大径部分のＺ軸上の位置及び位置における回転体の半径を判断するステップと、（１１）回転体の断面のプロフィールの最大径部分のＺ軸上の位置の近傍において、ステップ（９）の所定の変位量を、より細かい変化量に変えて、ステップ（１）乃至ステップ（１０）を実行することによって、回転体の断面のプロフィールの最大径部分の詳細なプロフィールを得るステップ、を含む方法（発明１）を提供する。

更に、発明１に記載の方法であって、ステップ（９）における、Ｚ軸上の所定の変化量が２０μｍであり、ステップ（１１）における、Ｚ軸上の位置の近傍における測定範囲が２０μｍであり、更に、最大径部分の詳細なプロフィールが、回転体の法線方向に、５μｍ未満である場合には、最大径部分が、回転体自体の形状であると判断し、最大径部分の詳細なプロフィールが、回転体の法線方向に、５μｍ以上である場合には、最大径部分が、回転体自体の形状で無く、外来的な付着物であると判断する、ステップを含む、回転体の断面のプロフィールを得るための方法（発明２）を提供する。

また、回転体の回転軸であるＺ軸に直交するＹ軸方向のレーザ光線を照射し、レーザ光線の照射方向を、Ｙ軸に平行であり且つレーザ光線が、回転体によって遮断される状態から遮断されない状態に、及び、遮断されない状態から遮断される状態に、回転体との関係で、Ｚ軸方向に、相対的に平行移動させ、遮断される状態と、遮断されない状態の境界状態の、レーザ光線の、Ｚ軸における基準点からのＺ軸方向における変位値を得る工程を、レーザ光線の照射方向を、Ｘ軸方向に所定値だけずらしながら反復することによって、回転体の断面のプロフィールを得るための方法において、（１）Ｚ軸とＸ軸の交点たる、Ｘ軸上の基準点の位置を設定するステップと、（２）回転体にレーザ光を照射するステップと、（３）ステップ（２）において、回転体によってレーザ光が遮断された場合には、所定距離だけレーザ光線を、Ｚ軸方向に、回転体の外側に向かって平行移動するステップと、（４）レーザ光が遮断されなくなるまで、ステップ（３）を反復するステップと、（５）Ｚ軸上の基準点の位置と、レーザ光が遮断されなくなった時点の、Ｚ軸上の非遮断位置の差を計算し、これを回転体の長さとするステップと、（６）ステップ（２）において、回転体によってレーザ光が遮断されない場合には、所定距離だけレーザ光線を、Ｚ軸方向に、回転体の内側に向かって平行移動するステップと、（７）レーザ光が遮断されるまで、ステップ（６）を反復するステップと、（８）Ｚ軸上の基準点の位置と、レーザ光が遮断された時点の、Ｚ軸上の遮断位置の差を計算し、これを回転体の長さとするステップと、（９）Ｙ軸方向のレーザ光の照射位置を、Ｘ軸方向に所定の変位量だけ変位させて、上記ステップ（２）乃至（５）、又は、ステップ（６）乃至（８）を反復し、（１０）回転体の断面のプロフィールの最大長部分のＸ軸上の位置及び位置における回転体の最大長を判断するステップと、（１１）回転体の断面のプロフィールの最大長部分のＸ軸上の位置の近傍において、ステップ（９）の所定の変位量を、より細かい変化量に変えて、ステップ（１）乃至ステップ（１０）を実行することによって、回転体の断面のプロフィールの最大長部分の詳細なプロフィールを得るステップ、を含む方法（発明３）を提供する。

更に、発明３に記載の方法であって、ステップ（９）における、Ｘ軸上の所定の変化量が２０μｍであり、ステップ（１１）における、Ｘ軸上の位置の近傍における測定範囲が２０μｍであり、更に、最大長部分の詳細なプロフィールが、回転体の法線方向に、５μｍ未満である場合には、最大長部分が、回転体自体の形状であると判断し、最大長部分の詳細なプロフィールが、回転体の法線方向に、５μｍ以上である場合には、最大長部分が、回転体自体の形状で無く、外来的な付着物であると判断する、ステップを含む、回転体の断面のプロフィールを得るための方法（発明４）を提供する。

回転体の断面プロフィールが、簡易かつ正確に取得できる。

図１は、本発明の１実施例の機械的静的状態図である。
本図において、非接触式測定装置（101）上には、レーザ光発光部（1013ａ）とレーザ光受光部（1013ｂ）が設置され、両者の間には、レーザ光（1011）が照射されている。
回転体把持部（103）には、回転体（105）が把持されている。本発明の１実施例では、以下に詳細に説明するように、回転体把持部（103）が、図示のＸ軸、Ｚ軸方向に移動され、回転体（105）が、レーザ光（1011）を遮断した際の回転体（105）のＸ、Ｚ座標を逐次記憶することによって、回転体（105）の断面のプロフィールを得る。

図２は、本発明の１実施例の電気的静的構成図である。
本図において、非接触式測定装置（201）に、回転体把持部（203）が下降されると、非接触式測定装置（201）内のレーザ光（2011）が遮られて、その時点での工具の座標が、工具の外表面であることが把握できる。
工具把持部（203）は、Ｘ軸駆動モータ（205）、Ｙ軸駆動モータ（207）、スピンドル駆動モータ（209）によって、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に駆動されるともに、その回転軸周りに回転が与えられる。
Ｘ軸駆動モータ（205）、Ｙ軸駆動モータ（207）、スピンドル駆動モータ（209）は、駆動制御コントローラ（211）によって制御され（制御ラインはそれぞれ、Ｃ205、Ｃ207、Ｃ209）、駆動制御コントローラ（211）は更に、データ処理用コンピュータ（213）によって制御される。
Ｘ軸駆動モータ（205）、Ｙ軸駆動モータ（207）、スピンドル駆動モータ（209）の作動状態（その座標位置を含む）はそれぞれ、監視ラインｔ205、ｔ207、ｔ209を介して駆動制御コントローラ（211）に送られ、これらの情報は更に、データ処理用コンピュータ（213）に送られる。これによって、工具把持部（203）のＸ、Ｙ、Ｚ軸上の位置等の情報が、データ処理用コンピュータ（213）によって一元的に把握される。
また、非接触式測定装置（201）のレーザ光（2011）が遮断されたか否かの情報は、電位計（219）の出力データとして、測定信号発生装置（221）に送られ、さらに、駆動制御コントローラ（211）を介して、データ処理用コンピュータ（213）に送られ、この情報も、データ処理用コンピュータ（213）によって一元管理される。
このようにして、工具把持部（203）のＸＹＺ軸上の位置、及び、どの座標位置でレーザ光（2011）が遮断されたかを、データ処理用コンピュータ（213）によって把握することによって、以下に説明するアルゴリズムを用いて、工具のプロフィールの測定が可能となる。

次に、本発明の一実施例の回転体の断面のプロフィールを得る方法の詳細を説明する。
図３は、本発明の一実施例の回転体（工具）の回転軸に平行な断面のプロフィールを得るための方法で用いる座標軸表現、及び、測定用レーザ光と回転体との相対的な変化状態を示す概略図である。
図３からわかるように、本実施例で測定対象となる円筒状の工具（301）の軸方向下方をＺ軸方向、測定用のレーザ光（303）の照射方向をＹ軸、Ｙ軸とＺ軸の双方に直交する軸をＸ軸とする。
また、工具（301）の回転軸に平行な断面（長さ方向）のプロフィールを得るために、工具（301）に対する、相対的なレーザ光（303）の照射位置及び方向を、303ａ、303ｂ、303ｃ、303ｄ、303ｅ、・・・のように変化させる。そして、工具（301）のＺ軸方向の表面に接した際の測定点（305）（測定点は、305ａ、305ｂ、305ｃ、305ｄ、305ｅ、・・・のように移動）の座標値（特にＸ座標値）を得る。これによって、各測定点（305ａ、305ｂ、305ｃ、305ｄ、305ｅ、・・・）における、工具（301）の、回転軸（Ｚ軸）からの距離（工具の半径に相当）が得られる。

より正確には、図４（ａ）に示すように、工具（301）の表面を、測定経路（403）に沿って、レーザ光（303：４図（ａ）において、図面に垂直に、図面上から図面下に貫通）の、相対的照射方向が移動されてゆく。そして、レーザ光が通過する状態（例えば403ａ）から、工具（301）によって遮断される状態（例えば403ｂ）に移る過程で、丁度工具（301）に接する状態（例えば303）における、座標値を用いて回転軸（Ｚ軸）からの距離（工具の半径に相当）が得られる。

このようにして得られた、長さ方向のプロフィール（図４（ｂ）参照）において、工具の精度上問題となり得る、突起部（407）のＸ,Ｙ,Ｚ座標を取得する。
次に、本発明の一実施例では、この突起部（407）周辺で、精密な測定を行う。特に切削工具などの用途によっては、数μｍの「突起」によって、加工品が仕様を外れてしまうことがあり、その存否及び突起の大きさが非常に重要だからである。
本発明の一実施例では、上記突起部（407）のＺ座標の前後の狭い範囲を設定し、図４（ａ）の測定経路（403）のピッチ（403ｐ）を、上記測定（粗測定と呼ぶ）に比べて、非常に狭めた密測定を行う。その測定工程自体は、測定ピッチ（403ｐ）が非常に小さい以外は、上記粗測定と同様である。
このようにして、粗測定後に引き続き密測定を行うことによって、突起部（407）の存否及び正確な大きさが把握できる。この点、上述の特許文献１のような従来技術によれば、被測定物の輪郭全体を始めから密測定しなければならず、非常に長い測定時間が必要となる一方、測定時間を短くするために、スキャニングピッチを大きくすれば、被測定物に存在する微細な突起部を見逃してしまう。本発明の一実施例は、測定時間を短縮しつつ、問題となる突起部（407）周辺について、集中的な密測定を行うことによって、微細な突起部の形状が正確に測定できる点に大きな特徴がある。
次に、上記粗測定と密測定の工程を、工具移動概念図（図５）及びフローチャート（図６）を用いて、より詳細に説明する。

図５は、上記の本発明の一実施例における、工具の移動工程の概略図である。
５図（ａ）において、工具（301）は、（１）→（２）→（３）のように、Ｚ軸方向に移動され、（３）の状態で、レーザ光（303）が、工具（301）の先端に接する。本発明の一実施例では、この状態における工具の位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ座標）を把握する。
次に、５図（ｂ）において、工具（301）は、（３）→（４）のように移動する。この移動は、Ｚ軸方向にＺｐ１、Ｘ軸方向にＸ_R＋Ｘｍだけの移動である。
５図（ｃ）において、工具（301）は、Ｘ軸のマイナス方向に移動し、レーザ光（303）を遮断した時点でのＸ軸方向の変位（ｒ１）が把握される。この状態での工具（303）の半径＝Ｘ_R＋Ｘｍ−ｒ１、として求められる。
次に、５図（ｃ）から５図（ｄ）に至る過程で、工具（303）がＸ軸プラス方向に移動することによって、レーザ光（303）を遮断する。この過程で同時に、工具（301）は、Ｚ軸方向にＺｐ１だけ移動される。先程測定された工具の半径を、Ｚ軸方向にずれた場所で測定するための準備のためである。
図５（ｅ）では、工具（301）は、（６）→（７）のように移動する。この移動はＸ軸方向の移動であり、ｒ２だけ移動したときに、レーザ光（303）が遮断状態から、通過状態に変化した。この位置での、工具（301）の半径＝Ｘ_R−Ｘｍ＋ｒ２、として求められる。
図５（ｅ）から図５（ｆ）の過程で、工具（301）は、Ｚ方向にＺｐ１だけ移動させられると同時に、Ｘ軸方向にＸｍだけ移動させられ、レーザ光（303）は、完全な通過状態となる。
図５（ｇ）では、工具（301）は、（８）→（９）のように移動する。この移動はＸ軸マイナス方向の移動であり、ｒ３だけ移動したときに、レーザ光（303）が通過状態から、遮断状態に変化した。この位置での、工具（301）の半径＝Ｘ_R＋Ｘｍ−ｒ３、として求められる。
このような工程を続けることによって、図４（ｂ）の測定経路（403）が実現され、図４（ｂ）のようなプロフィールが得られる。粗測定と密測定の違いは、Ｚｐ１の大きさであり、その工程自体は同様である。

図６（ａ）〜（ｄ）は、図５の工程を更に詳細に説明するフローチャートである。
大略、Ｓ601からＳ635までが粗測定、Ｓ637から673までが密測定、の工程を表わす。
Ｓ601で、本工程が開始する。その後、Ｓ603に進む。
Ｓ603では、Ｚ_L（測定範囲）、Ｘ_R（工具径情報）、Ｘｍ（測定移動量）、を定義し、ｄＺ（Ｚ軸移動量）、Ｒ_MAX（測定径最大値）、Ｚ_MAX（最大値測定位置）、を初期化する。Ｓ605に進む。
Ｓ605で、Ｘ＝Ｘ₀として、工具（301）の基準点を測定開始位置に移動させる（図５の（１））。その後、Ｓ607に進む。
Ｓ607で、工具（301）の基準点をＺ軸マイナス方向に移動させ、工具先端位置Ｚ₀を測定する（図５の（２）→（３））。その後、Ｓ609に進む。
Ｓ609で、ｄＺ＝ｄＺ＋Ｚｐ１（粗測定Ｚ軸増加量）とする。その後、Ｓ611に進む。
Ｓ611で、ｄＺ＜Ｚ_L（測定範囲）か否かを判断する。ここでｄＺ＜Ｚ_Lであれば、Ｓ613に進み、ｄＺ＝＞Ｚ_Lであれば、Ｓ637（密測定）に進む。
Ｓ613で、Ｘ＝Ｘ_R＋Ｘｍに移動させると共に、Ｚ＝Ｚ₀＋ｄＺに移動させる（図５の（３）→（４））。その後、Ｓ615に進む。
Ｓ615で、工具（301）の基準点をＸ軸のマイナス方向に移動させ、ｒ1だけ移動させたときに、遮光されれば、当該測定ポイントでの工具半径Ｒ＝Ｘ_R＋Ｘｍ−ｒ１とする（図５の（４）→（５））。その後、Ｓ617に進む。
Ｓ617で、Ｒ、ｄＺを測定データとして記録する。その後、Ｓ619に進む。
Ｓ619で、Ｒ＞Ｒ_MAXか否かの判断が為される。Ｒ＞Ｒ_MAXであれば、Ｓ621に進み、Ｒ＜＝Ｒ_MAXであれば、Ｓ623に進む。
Ｓ621では、Ｒ_MAX＝Ｒ、Ｚ_MAX＝ｄＺに入れ替える。最大値が記録される度に、当該最大値をＭＡＸ値として記憶し、以後の測定値と比較して、測定範囲内の最大値を求めるためである。その後、Ｓ623に進む。
Ｓ623では、ｄＺ＝ｄＺ＋Ｚｐ１とする。その後、Ｓ625に進む。
Ｓ625では、ｄＺ＜Ｚ_Lか否かが判断される。ｄＺ＜ＺであればＳ627に進み、ｄＺ＝＞Ｚ_Lであれば、Ｓ637（密測定）に進む。
Ｓ627では、工具（301）の基準点をＸ＝ＸＲ−Ｘｍに移動させると共に、Ｚ＝Ｚ０＋ｄＺに移動させる（図５の（５）→（６））。その後、Ｓ629に進む。
Ｓ629では、工具（301）の基準点をＸ軸プラス方向に移動させ、通光するポイントの座標を測定する。ｒ2だけ移動させたときに、通光されれば、当該測定ポイントでの工具半径Ｒ＝Ｘ_R−Ｘｍ＋ｒ2とする（図５の（６）→（７））。その後、Ｓ631に進む。
Ｓ631では、Ｒ、ｄＺを測定データとして記録する。その後、Ｓ633に進む。
次にＳ633では、Ｒ＞Ｒ_MAXか否かが判断される。Ｒ＞Ｒ_MAXであれば、Ｓ635に進み、Ｒ＜＝Ｒ_MAXであれば、Ｓ609に戻り、測定を反復する。
Ｓ635では、Ｒ_MAX＝Ｒ、Ｚ_MAX＝ｄＺの入れ替えを行い、その後、再びＳ609に戻って測定を反復する。

Ｓ637からは、密測定である。このステップでは、Ｚ＝Ｚ₀＋Ｚ_MAX−Ｚ_W／２、Ｘ＝Ｘ_R＋Ｘｍに移動させ、ｄＺ＝０にリセットする。Ｚ_Wは、密測定実施幅であり、「突起部」（図４（ｂ）の407）の周辺をどの程度広く密測定するか、についてのパラメータであり、測定対象の工具の種類等によって変更することが可能である。その後、Ｓ639に進む。
次にＳ639では、工具（301）の基準点を、Ｘ軸マイナス方向に移動させ、遮光するポイントの座標を測定する。ｒ3だけ移動させたときに、遮光されれば、当該測定ポイントでの工具半径Ｒ＝Ｘ_R＋Ｘｍ−ｒ3とする（図５の（４）→（５）に類似）。その後、Ｓ641に進む。
Ｓ641では、Ｒ_MAX＝Ｒ、Ｒ_MIN＝Ｒと初期化する。その後、Ｓ643に進む。
Ｓ643では、Ｓ643では、ｄＺ＝ｄＺ＋Ｚｐ2とする。ここで、Ｚｐ2は、密測定Ｚ軸増加両であり、通常、Ｚｐ２＜＜Ｚｐ１である。その後、Ｓ645に進む。
Ｓ645では、ｄＺ＜Ｚ_Wか否かの判断が為される。ｄＺ＜Ｚ_Wであれば、Ｓ647に進み、ｄＺ＝＞Ｚ_Wであれば、Ｓ680に進む。
Ｓ647では、ｄＺ＝ｄＺ＋Ｚｐ２、Ｘ＝Ｘ_R−Ｘｍに移動させる（図５の（５）→（６）に類似）。その後、Ｓ649に進む。
Ｓ649では、工具（301）の基準点を、Ｘ軸プラス方向に移動させ、通光するポイントの座標を測定する。ｒ4だけ移動させたときに、通光されれば、当該測定ポイントでの工具半径Ｒ＝Ｘ_R−Ｘｍ＋ｒ4とする（図５の（６）→（７）に類似）。その後、Ｓ651に進む。
Ｓ651では、Ｒ＞Ｒ_MAXか否かの判断が為される。Ｒ＞Ｒ_MAXであれば、Ｓ653に進み、Ｒ＜＝Ｒ_MAXであれば、Ｓ655に進む。
Ｓ653では、Ｒ_MAX＝Ｒに入れ替える。その後、Ｓ655に進む。
Ｓ655では、Ｒ＜Ｒ_MINか否かの判断が為される。Ｒ＜Ｒ_MINであれば、Ｓ657に進み、Ｒ＝＞Ｒ_MINであれば、Ｓ659に進む。
Ｓ657では、Ｒ_MIN＝Ｒに入れ替えられる。その後、Ｓ659に進む。
Ｓ659では、ｄＺ＝ｄＺ＋Ｚｐ２とされる。その後、Ｓ661に進む。
Ｓ661では、ｄＺ＜Ｚ_Wか否かの判断が為される。ｄＺ＜Ｚ_Wであれば、Ｓ663に進み、ｄＺ＝＞Ｚ_Wであれば、Ｓ680に進む。
Ｓ663では、ｄＺ＝ｄＺ＋Ｚｐ２、Ｘ＝Ｘ_R＋Ｘｍに移動させられる。その後、Ｓ665に進む。
Ｓ665では、工具（301）の基準点を、Ｘ軸マイナス方向に移動させ、遮光するポイントの座標を測定する。ｒ5だけ移動させたときに、遮光されれば、当該測定ポイントでの工具半径Ｒ＝Ｘ_R＋Ｘｍ−ｒ5とする（図５の（４）→（５）に類似）。その後、Ｓ667に進む。
Ｓ667では、Ｒ＞Ｒ_MAXか否かの判断がなされ、Ｒ＞Ｒ_MAXであればＳ669に進み、Ｒ＞Ｒ_MAXであれば、Ｓ671に進む。
Ｓ669では、Ｒ_MAX＝Ｒに入れ替えられる。その後、Ｓ671に進む。
Ｓ671では、Ｒ＜Ｒ_MINか否かの判断が為される。Ｒ＜Ｒ_MINであれば、Ｓ673に進み、Ｒ＝＞Ｒ_MINであればＳ643に戻り、測定を反復する。
Ｓ673では、Ｒ_MIN＝Ｒに入れ替えられる。Ｓ643に戻り、測定を反復する。
Ｓ680では、ｄＲ＝Ｒ_MAXに設定される。その後、Ｓ682に進む。
Ｓ682では、ｄＲ＜Ｒ_Bか否かの判断が為される。ここで、Ｒ_Bは、エラー判定閾値である。もし、ｄＲ＝＞Ｒ_Bであれば、工具（301）に形成された突起としては異常な値と判断し、エラー表示（Ｓ690）し、径測定を終了する（Ｓ692）。
もし、ｄＲ＜Ｒ_Bであれば、Ｓ684に進む。
Ｓ684では、Ｒ_MAXを測定値として出力し、径測定を終了する（Ｓ686）。

以上、工具（301）の軸に平行な、長さ方向のプロフィールの測定を例にとって説明してきたが、参考として、工具（301）の軸に直交する、幅方向（先端部）のプロフィールの測定のための、工具の移動工程の概略図を、図７、８に、図７、８の工程を更に詳細に説明するフローチャートを図９（ａ）〜（ｄ）に示す。なお、これらの図面の内容は、図３，４、６に非常に類似するので、説明は省略する。

図１０は、上述のようにして求められた、回転体の断面プロフィールにおける、最大突起が、被測定物自体の突起なのか、或いは、切り屑等が付着したもので、洗浄によって除去できるものなのか、を判断するために用いられる実験結果を示す。
本図において、縦軸はΔＲ（図６におけるＲ_MAX−Ｒ_MIN）（μｍ）を示す。これが、回転体の突起部の、密測定範囲２０μｍにおけるＸ軸方向の突起の大きさである。
次に、本図において、横軸は密測定範囲（μｍ）を示す。これは、図６（ｃ）のフローチャートのＺｗに相当し、粗測定（図６（ａ）（ｂ）における、ステップＳ６０１〜Ｓ６３５）で発見された最大突起部（このＺ軸座標上の位置＝Ｚ_MAX）の突起量（ΔＲ）について、密測定（図６（ｃ）（ｄ）における、ステップＳ６３７〜Ｓ６９２）において、採用する測定範囲を意味する。
本実施例では、この密測定実施幅Ｚｗは、粗測定における測定ピッチ（Ｚp1）に等しいため、この密測定実施幅Ｚｗをなるべく大きくするほうが、粗測定における測定ピッチ（Ｚp1）が大きくなり、粗測定の測定時間の短縮に有効である。
一方、この密測定実施幅Ｚｗをなるべく小さくした方が、密測定における突起形状の「近傍」の範囲を広くとることが可能となる。
本願発明者は、この矛盾する条件を最も良好に解決する、密測定範囲として、２０μｍが最も適切であることを、多数の工具を用いた実験から発見した。本図の○、△、□、●、の４つのプロットは、これら多数の工具の中から、凹凸が最大のもの、最小のもの、一般的なもの２つ、をその代表例として示したものである。
また、本実施例の回転体たる工具による切削加工の要求精度は５μｍであるため、上記ΔＲが５μｍ未満であれば、回転体自体の形状が測定された、と判断し、ΔＲが５μｍ以上であれば、切屑等の外来的な付着物である、と判断する。
このような判断を加えることによって、被測定物の輪郭全体を数μｍずつのスキャニングピッチで測定した結果得られた被測定物の輪郭の突起が、被測定物自体の突起なのか、或いは、切り屑等が付着したもので、洗浄によって除去できるものなのかが判断可能となる。

なお、この密測定で取り入れている思想は「微分」的なものである。山に例えると、遠くから見ると山の標高（絶対値）的には工具の方が大きいかもしれないが、20μｍという近距離から見ると斜度（増加量ΔＲ）は付着物の方が必ず大きくなる事から、このような判定方法となる。
工具形状は緩やかな山で、切粉などの付着物は急な山という事になる。
急かどうかを判断する基準が「５μｍ」という閾値であり、どんな工具でも緩やかに見える範囲を求める為の実験が図１０の実験であり、そこから求められた範囲が「２０μｍ」という数値になるのである。

本発明は、工具等の回転体の断面プロフィールを求める用途に広く利用可能である。特に、μｍレベルの正確なプロフィールの測定が必要な、金型加工用の切削刃の形状測定に有用である。

本発明の１実施例の機械的静的状態図。本発明の１実施例の電気的静的構成図。本発明の一実施例の回転体（工具）の回転軸に平行な断面のプロフィールを得るための方法で用いる座標軸表現、及び、測定用レーザ光と回転体との相対的な変化状態を示す概略図。（ａ）本発明の一実施例の回転体（工具）の回転軸に平行な断面のプロフィールを得るための方法における、測定用レーザ光と回転体との相対的な変化状態を示す概略図。（ｂ）本発明の方法によって得られた回転体（工具）の回転軸に平行な断面のプロフィールの一例。本発明の一実施例の回転体（工具）の回転軸に平行な断面のプロフィールを得るための方法における、工具移動概念図。本発明の一実施例の回転体（工具）の回転軸に平行な断面のプロフィールを得るための方法における、処理ステップを表わすフローチャートの一部である。本発明の一実施例の回転体（工具）の回転軸に平行な断面のプロフィールを得るための方法における、処理ステップを表わすフローチャートの一部である。本発明の一実施例の回転体（工具）の回転軸に平行な断面のプロフィールを得るための方法における、処理ステップを表わすフローチャートの一部である。本発明の一実施例の回転体（工具）の回転軸に平行な断面のプロフィールを得るための方法における、処理ステップを表わすフローチャートの一部である。本発明の一実施例の回転体（工具）の回転軸に直交する断面のプロフィールを得るための方法で用いる座標軸表現、及び、測定用レーザ光と回転体との相対的な変化状態を示す概略図。本発明の一実施例の回転体（工具）の回転軸に直交する断面のプロフィールを得るための方法における、測定用レーザ光と回転体との相対的な変化状態を示す概略図。本発明の一実施例の回転体（工具）の回転軸に直交する断面のプロフィールを得るための方法における、処理ステップを表わすフローチャートの一部である。本発明の一実施例の回転体（工具）の回転軸に直交する断面のプロフィールを得るための方法における、処理ステップを表わすフローチャートの一部である。本発明の一実施例の回転体（工具）の回転軸に直交する断面のプロフィールを得るための方法における、処理ステップを表わすフローチャートの一部である。本発明の一実施例の回転体（工具）の回転軸に直交する断面のプロフィールを得るための方法における、処理ステップを表わすフローチャートの一部である。回転体の断面プロフィールにおける最大突起が、被測定物自体の突起なのか、或いは、切り屑等が付着したもので、洗浄によって除去できるものなのか、を判断するために用いられる実験結果。

符号の説明

101 非接触式測定装置
1011 レーザ光
1013ａレーザ光発光部
1013ｂレーザ光受光部
103 回転体把持部
105 回転体
201 非接触式測定装置
203 回転体把持部
2011 レーザ光
301 円筒状の工具
303 測定用のレーザ光
305 工具（301）のＺ軸方向の表面に接した際の測定点
403 測定経路

Claims

回転体の回転軸であるＺ軸に直交するＹ軸方向のレーザ光線を照射し、当該レーザ光線の照射方向を、当該Ｙ軸に平行であり且つ当該レーザ光線が、当該回転体によって遮断される状態から遮断されない状態に、及び、遮断されない状態から遮断される状態に、回転体との関係で、当該Ｚ、Ｙ軸の双方に直交するＸ軸方向に、相対的に平行移動させ、遮断される状態と、遮断されない状態の境界状態の、レーザ光線の、Ｘ軸における基準点からのＸ軸方向における変位値を得る工程を、当該レーザ光線の照射方向を、Ｚ軸方向に所定値だけずらしながら反復することによって、回転体の断面のプロフィールを得るための方法において、
(１)Ｚ軸とＸ軸の交点たる、Ｘ軸上の基準点の位置を設定するステップと、
(２)回転体にレーザ光を照射するステップと、
(３)ステップ(２)において、回転体によってレーザ光が遮断された場合には、所定距離だけレーザ光線を、Ｘ軸方向に、回転体の外側に向かって平行移動するステップと、
(４)レーザ光が遮断されなくなるまで、前記ステップ(３）を反復するステップと、
(５)Ｘ軸上の前記基準点の位置と、レーザ光が遮断されなくなった時点の、Ｘ軸上の当該非遮断位置の差を計算し、これを回転体の半径値とするステップと、
(６)ステップ(２)において、回転体によってレーザ光が遮断されない場合には、所定距離だけレーザ光線を、前記Ｘ軸方向に、回転体の内側に向かって平行移動するステップと、
(７)レーザ光が遮断されるまで、前記ステップ(６）を反復するステップと、
(８)Ｘ軸上の前記基準点の位置と、レーザ光が遮断された時点の、Ｘ軸上の当該遮断位置の差を計算し、これを回転体の半径値とするステップと、
(９)Ｙ軸方向のレーザ光の照射位置を、Ｚ軸方向に所定の変位量だけ変位させて、上記ステップ(２)乃至(５)、又は、ステップ(６)乃至(８)を反復し、
(１０)回転体の断面のプロフィールの最大径部分のＺ軸上の位置及び当該位置における回転体の半径を判断するステップと、
(１１)前記回転体の断面のプロフィールの最大径部分のＺ軸上の位置の近傍において、ステップ(９)の所定の変位量を、より細かい変化量に変えて、前記ステップ(１)乃至ステップ(１０)を実行することによって、前記回転体の断面のプロフィールの最大径部分の詳細なプロフィールを得るステップ、
を含む方法。
請求項１に記載の方法であって、
ステップ（９）における、Ｚ軸上の所定の変化量が２０μｍであり、
ステップ（１１）における、Ｚ軸上の位置の近傍における測定範囲が２０μｍであり、更に、
前記最大径部分の詳細なプロフィールが、回転体の法線方向に、５μｍ未満である場合には、前記最大径部分が、前記回転体自体の形状であると判断し、
前記最大径部分の詳細なプロフィールが、回転体の法線方向に、５μｍ以上である場合には、前記最大径部分が、前記回転体自体の形状で無く、外来的な付着物であると判断する、
ステップを含む、
回転体の断面のプロフィールを得るための方法。
回転体の回転軸であるＺ軸に直交するＹ軸方向のレーザ光線を照射し、当該レーザ光線の照射方向を、当該Ｙ軸に平行であり且つ当該レーザ光線が、当該回転体によって遮断される状態から遮断されない状態に、及び、遮断されない状態から遮断される状態に、回転体との関係で、当該Ｚ軸方向に、相対的に平行移動させ、遮断される状態と、遮断されない状態の境界状態の、レーザ光線の、Ｚ軸における基準点からのＺ軸方向における変位値を得る工程を、当該レーザ光線の照射方向を、Ｘ軸方向に所定値だけずらしながら反復することによって、回転体の断面のプロフィールを得るための方法において、
(１)Ｚ軸とＸ軸の交点たる、Ｘ軸上の基準点の位置を設定するステップと、
(２)回転体にレーザ光を照射するステップと、
(３)ステップ(２)において、回転体によってレーザ光が遮断された場合には、所定距離だけレーザ光線を、Ｚ軸方向に、回転体の外側に向かって平行移動するステップと、
(４)レーザ光が遮断されなくなるまで、前記ステップ(３）を反復するステップと、
(５)Ｚ軸上の前記基準点の位置と、レーザ光が遮断されなくなった時点の、Ｚ軸上の当該非遮断位置の差を計算し、これを回転体の長さとするステップと、
(６)ステップ(２)において、回転体によってレーザ光が遮断されない場合には、所定距離だけレーザ光線を、前記Ｚ軸方向に、回転体の内側に向かって平行移動するステップと、
(７)レーザ光が遮断されるまで、前記ステップ(６）を反復するステップと、
(８)Ｚ軸上の前記基準点の位置と、レーザ光が遮断された時点の、Ｚ軸上の当該遮断位置の差を計算し、これを回転体の長さとするステップと、
(９)Ｙ軸方向のレーザ光の照射位置を、Ｘ軸方向に所定の変位量だけ変位させて、上記ステップ(２)乃至(５)、又は、ステップ(６)乃至(８)を反復し、
(１０)回転体の断面のプロフィールの最大長部分のＸ軸上の位置及び当該位置における回転体の最大長を判断するステップと、
(１１)前記回転体の断面のプロフィールの最大長部分のＸ軸上の位置の近傍において、ステップ(９)の所定の変位量を、より細かい変化量に変えて、前記ステップ(１)乃至ステップ(１０)を実行することによって、前記回転体の断面のプロフィールの最大長部分の詳細なプロフィールを得るステップ、
を含む方法。
請求項３に記載の方法であって、
ステップ（９）における、Ｘ軸上の所定の変化量が２０μｍであり、
ステップ（１１）における、Ｘ軸上の位置の近傍における測定範囲が２０μｍであり、更に、
前記最大長部分の詳細なプロフィールが、回転体の法線方向に、５μｍ未満である場合には、前記最大長部分が、前記回転体自体の形状であると判断し、
前記最大長部分の詳細なプロフィールが、回転体の法線方向に、５μｍ以上である場合には、前記最大長部分が、前記回転体自体の形状で無く、外来的な付着物であると判断する、
ステップを含む、
回転体の断面のプロフィールを得るための方法。