JP2000292107A - 自動定寸ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定ジョーを揺動させている支点軸の回転振
動などを極力抑えることで、ミクロン単位の測定値を得
る場合でも測定精度の繰り返し安定性を確保できるよう
にする。 【解決手段】 ケース本体２３に揺動自在に設けられた
一対の測定ジョー２０と、この測定ジョー２０を開閉す
るエアーシリンダと、測定ジョー２０でワーク２１を測
定した時の測定ジョー２０の位置変化に基づいて測定値
を出力する検出器とを備えてなる自動定寸ヘッドにおい
て、前記測定ジョー２０を揺動させる支点軸２４に組み
込まれたラジアル玉軸受５１に穴明きプレート５４によ
って与圧を加える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円筒研削盤や自動
旋盤などの工作機械に直接取り付けて、研削中あるいは
切削中のワークの外径寸法や内径寸法を測定する自動定
寸ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の自動定寸ヘッドとして
は、例えば図 示した内径測定定寸装置が知られてい
る。これはケース本体１に測定方向、及びリトラクタ方
向に揺動自在に設けられた測定ジョー２と、この測定ジ
ョー２に連結されたレバー１３を介して測定方向に付勢
するバネ３と、前記ケース本体１の外側に設けられエア
ーコンプレッサ４からの圧縮エアーの供給・停止によっ
て作動する左右一対のエアーシリンダ５とを備えたもの
であり、各エアーシリンダ５の一室にエアーコンプレッ
サ４から圧縮エアーを供給すると、ロッド６がそれぞれ
伸長してＬ字形状の測定ジョー２の基端部を押すことに
より測定ジョー２が支点軸７を中心にリトラクタ方向、
即ちワーク８に衝突しない方向に揺動する。そして、リ
トラクタ状態の測定ジョー２をワーク８の内径部９に挿
入したのち、ソレノイドバルブ１０を切り替えて圧縮エ
アーをエアーシリンダ５の他室に供給すると、ロッド６
が収縮することにより測定ジョー２がバネ３の付勢力に
よって支点軸７を中心に測定方向に揺動し、測定ジョー
２の先端部に固着されたコンタクト１１が前記内径部９
に接触する。このとき、測定ジョー２の位置変化に基づ
いて発生する作動トランス１２からの出力信号に基づい
て、ワーク８の内径部寸法を測定することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に支点軸７によって測定ジョー２を揺動させて測定する
方法では、支点軸７での微小なガタによっても測定値に
影響を及ぼすことがある。そのため、従来にあっては支
点軸７にラジアル玉軸受を組み込む等して安定性を確保
しているが、回転振動などの影響によってミクロン単位
の測定値を得る場合には測定精度の繰り返し安定性が必
ずしも十分であるとは言えなかった。

【０００４】そこで、本発明の目的は、測定ジョーを揺
動させて測定する方法において、支点軸の回転振動など
を極力抑えることで、ミクロン単位の測定値を得る場合
でも測定精度の繰り返し安定性を確保できるようにする
ことである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に係る自動定寸ヘッドは、ケース
本体に揺動自在に設けられた一対の測定ジョーと、この
測定ジョーを開閉する駆動装置と、測定ジョーでワーク
を測定した時の測定ジョーの位置変化に基づいて測定値
を出力する検出器とを備えてなる自動定寸ヘッドにおい
て、前記測定ジョーを揺動させる支点軸に組み込まれた
ラジアル玉軸受に与圧を加えることを特徴とする。

【０００６】また、本発明の請求項２に係る自動定寸ヘ
ッドは、前記与圧が、ベアリングホルダより僅かに突出
したラジアル玉軸受の外輪を押圧することで発生するこ
とを特徴とする。

【０００７】また、本発明の請求項３に係る自動定寸ヘ
ッドは、前記一対の測定ジョーを揺動させる各支点軸間
に一枚のプレートを架け渡し、このプレートでラジアル
玉軸受の外輪を押圧することを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
に係る自動定寸ヘッドの実施の形態を説明する。図１乃
至図４はワークの外径寸法を測定する自動定寸ヘッドの
実施例を示したものであり、図１は装置全体の水平方向
の断面図、図２は装置全体の縦方向の断面図である。ま
た、図３は前記図１のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、
図４は前記図２においてＢ部を拡大した支点軸の断面図
である。

【０００９】上記図１乃至図４において、この自動定寸
ヘッドＨは、平行に配列された一対の測定ジョー２０を
有しており、その先端部にはワーク２１の外周面に両側
から挟み込むように接触する測定子２２が取付けられて
いる。また、測定ジョー２０の後端部は、ケース本体２
３内に設けられた支点軸２４によって揺動自在に支持さ
れたレバー２５の先端部にネジ２６によって一体に連結
されている。従って、測定ジョー２０は、ケース本体２
３に対して左右方向で揺動自在となる。

【００１０】上記支点軸２４は、図４に示したように、
レバー２５に設けられたピン５０の上下がラジアル玉軸
受５１，５２で支持された構造となっており、これによ
ってレバー２５の水平方向での揺動を可能としている。
ラジアル玉軸受５１，５２は、ケース本体２３と一体の
ベアリングホルダ５３に固定された外輪５１ａ，５２ａ
と、ピン５０側に固定された内輪５１ｂ，５２ｂと、そ
の間に挿入されたボール５１ｃ，５２ｃとで構成された
ものであるが、特に上側のラジアル玉軸受５１の組付け
時に外輪５１ａをベアリングホルダ５３の上面から僅か
に突出させておき（図４において仮想線で示す）、その
上から与圧を加えることで支点軸２４の回転振動を抑え
るようにしている。即ち、この実施例では一枚の穴明き
プレート５４を左右のレバー２５間に架け渡し、穴５５
の周縁部で外輪５１ａの上面を下方に押え込むようにし
てベアリングホルダ５３の上面に固着している。このよ
うにしてラジアル玉軸受５１に与圧を加えることで、レ
バー２５を揺動させた時の支点軸２４での回転振動が抑
えられ、結果的に測定精度の繰り返し安定性が増すこと
になる。

【００１１】図５は、上記ラジアル玉軸受５１に与圧Ｐ
１を加えたときに発生する分力を模式的に示したもので
ある。先ず、上部のラジアル玉軸受５１の外輪５１ａに
下向きの与圧Ｐ１を加えると、ボール５１ｃを介して内
輪５１ｂに上向きの分力Ｐ２が発生し、ボール５１ｃを
介して外輪５１ａと内輪５１ｂとの間で接触面圧を発生
させる。一方、上記与圧Ｐ１はベアリングホルダ５３を
介して下部のラジアル玉軸受５２の外輪５２ａに上向き
の分力Ｐ３を発生させ、この分力Ｐ３がボール５２ｃを
介して内輪５２ｂに下向きの分力Ｐ４を発生させること
で、下部のラジアル玉軸受５２でもボール５２ｃを介し
て外輪５２ａと内輪５２ｂとの間で接触面圧が発生する
ことになる。このように、ラジアル玉軸受５１に下向き
の与圧Ｐ１を加えることで、上下のラジアル玉軸受５
１，５２に接触面圧を発生させることができ、レバー２
５を揺動させた時の回転振動が効果的に抑制されること
になる。

【００１２】図６は支点軸２４の他の実施例を示したも
のであり、ラジアル玉軸受５１に与圧を加える手段が先
の実施例と異なり、その他は同様の構成からなるので詳
細な説明は省略する。この実施例における与圧はラジア
ル玉軸受５１の外輪５１ａをボタン形の加圧部材５６で
押し込むことで実行され、加圧部材５６の外周には雄ネ
ジ部５７が形成され、これをベアリングホルダ５３の上
面に固着された穴明きプレート５４の雌ネジ部５８にね
じ込むことで外輪５１ａに与圧を加えることができる。
先の実施例と異なって、穴明きプレート５４に形成され
た穴の内径はラジアル玉軸受５１の外輪５１ａの外径と
同じ寸法であり、その内周面に雌ネジ部５８が形成され
ている。また、この実施例では加圧部材５６の上面に設
けられたネジ溝５９にドライバなどを差し込み、加圧部
材５６の締付け具合を変えることで与圧の大きさを調整
することができる。

【００１３】上記各レバー２５の後端部は、圧縮コイル
バネ２７によってケース本体２３の中央壁２８に連結さ
れ、常時はこの圧縮コイルバネ２７のバネ力によって測
定ジョー２０を閉じる方向、即ち測定方向へ揺動するよ
うに付勢されている。なお、図１において、符号２９は
前記レバー２５が圧縮コイルバネ２７によって揺動した
時のストッパであり、このストッパ２９が本体ケース２
３の内壁面に当接することで測定子２２の先端同士が当
たるのを防止している。

【００１４】また、前記圧縮コイルバネ２７の近傍にお
いて、レバー２５には測定子２２がワーク２１の外周面
に接触した時のレバー２５の位置変化に基づいて測定信
号を出力する検出器３０が配置されている。この検出器
３０は、差動トランス型の検出構造を有しており、一方
のレバー２５から延びるコア３１と、このコア３１を囲
むようにして他方のレバー２５から延びる筒体の内周に
設けられたコイル３２とで構成されている。

【００１５】更に、上記レバー２５の中央部には前記測
定ジョー２０を揺動させるための開閉部３３が設けられ
ている。この開閉部３３は、図３に詳細を示したよう
に、互いに他方のレバー２５に向かって伸びるアーム部
３４と、その先端部に形成されたコンタクト部３５とで
構成されている。アーム部３４は、レバー２５の上面側
と下面側からそれぞれ水平方向に延びる横アーム３６
と、先端部が互いにクロスしたのち、垂直方向に延びる
縦アーム３７とで構成され、この縦アーム３７に互いに
向かい合うように一対のコンタクト部３５が設けられて
いる。両方のコンタクト部３５の間には隙間が形成され
ており、この隙間に後述するエアーシリンダ４０のロッ
ド４１の先端部が進退可能に押し入る。伸長したロッド
４１の先端が隙間に押し入ってコンタクト部３５を押し
広げると、左右のアーム部３４が更にクロスするために
圧縮コイルバネ２７が押し縮められ、測定ジョー２０が
開く方向にレバー２５が揺動することになる。

【００１６】一方、上述したエアーシリンダ４０は、図
１及び図２に示したように、ケース本体２３内に一本だ
けが配置される。エアーシリンダ４０は、前記レバー２
５の下側であって、且つ左右のレバー２５の真ん中に位
置するように配設され、また前述したように、ロッド４
１の先端円錐部４１ａがコンタクト部３５の隙間に向か
うように位置している。なお、エアーシリンダ４０の後
端からは図示外のコンプレッサ装置等に連通する配管４
２が延びている。

【００１７】この実施例では前記エアーシリンダ４０の
上方と前記レバー２５の後方とによって形成されるケー
ス本体２３内の空間部４３に、前記検出器３０から出力
された測定信号を処理するための回路が搭載されたコン
トロール基板４４が配設されている。このコントロール
基板４４はケース本体２３に固定されており、検出器３
０及び図示外の外部機器と配線４５，４６によってそれ
ぞれ接続されている。なお、配線４６は、ケース本体２
３の後端に固定されたチューブ４７内に配設され、配線
４６に荷重が掛からないように配慮されている。このコ
ントロール基板４４は、検出器３０からの測定値に基づ
いた電気信号の出力を、ゼロ点調整及びゲイン調整をし
てから外部アンプ等に出力するものである。これは検出
器３０から得られた電気信号の出力およびゼロ点が自動
定寸ヘッド毎にばらつきがあるため、このコントロール
基板４４でこれらを調整し互換性を保つ必要があるから
である。従来はこのコントロール基板４４がケース本体
２３の外部に設けられ、コードによってつながれてい
た。そのため、自動定寸ヘッドＨを設置する時やゼロ点
等を調整する時などの取り扱いが面倒となるばかりかコ
ードが引張られると測定精度に影響が出るといった問題
があった。上記実施例では、一本のエアーシリンダ４０
を配設することでケース本体２３内に有効な空間部４３
を形成し、この空間部４３を利用してコントロール基板
４４を配設したので上記の問題を解決することができ
た。

【００１８】次に、上記のように構成された自動定寸ヘ
ッドＨの作用について説明する。図７に示したように、
エアーコンプレッサからエアーシリンダ４０の一室に圧
縮エアーが送り込まれるとロッド４１が伸長し、先端円
錐部４１ａで開閉部３３のコンタクトピン部３５を左右
に押し広げる。これにより、レバー２５は圧縮コイルバ
ネ２７の付勢力に抗して、支点軸２４を中心として測定
ジョー２０を開く方向に揺動する。自動定寸ヘッドＨを
ワーク２１に近づけ、測定子２２をワーク２１の両側に
位置させる。次に、ソレノイドバルブを切り替えて再び
エアーコンプレッサからエアーシリンダ４０の他室に圧
縮エアーを供給すると、ロッド４１が収縮してコンタク
ト部３５から抜け出ると、今度は圧縮コイルバネ２７の
付勢力によって測定ジョー２０が閉じる方向に揺動し、
測定子２２の先端がワーク２１の外周面に接触する。こ
の時のレバー２５の位置変化量が検出器３０によって検
出され、電気信号に変換されて外径測定値として出力さ
れる。

【００１９】なお、上記自動定寸ヘッドＨは、一般に工
作機械のスライドユニット等に取り付けられており、ワ
ーク２１が加工されている間はワーク２１から離れた位
置で待機している。そして、ワーク２１の加工が一旦終
了するとスライドユニットが移動して自動定寸ヘッドＨ
をワーク２１に近づけると共に測定ジョー２０を開く方
向に揺動し、一対の測定子２２間にワーク２１を入れ
る。そして、上述したように、測定子２２を閉じてワー
ク２１の外周面に接触させ、外径寸法を測定する。この
とき、ワーク２１の外径寸法が予め設定された寸法に達
していないと、自動定寸ヘッドＨが待機位置に戻った
後、再びワーク２１の加工が開始され、以後上記動作を
繰り返しながら所定の外径寸法に仕上げる。

【００２０】上記実施例に係る自動定寸ヘッドＨは、ワ
ークの外径寸法を測定する場合のものであるが、同様に
してワークの内径寸法を測定する場合にも適用できるこ
とは勿論である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る自動
定寸ヘッドによれば、測定ジョーを揺動させるための支
点軸に組み込まれたラジアル玉軸受に与圧を加える構成
としたので、測定ジョーを揺動させた時の支点軸の回転
振動などが抑えられ、ミクロン単位の測定値を得る場合
でも測定精度の繰り返し安定性を増すことができた。

【００２２】また、本発明に係る自動定寸ヘッドによれ
ば、一対の測定ジョーを揺動させる各支点軸間に一枚の
プレートを架け渡し、このプレートでラジアル玉軸受の
外輪を押圧しているので、簡易な構造でありながら所定
の与圧を確実に加えることができるといった効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動定寸ヘッドの水平方向の断面
図である。

【図２】本発明に係る自動定寸ヘッドの縦方向の断面図
である。

【図３】前記図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図４】図２においてＢ部を拡大した支点軸の断面図で
ある。

【図５】ラジアル玉軸受に与圧を加えた時の分力を模式
的に示す説明図である。

【図６】前記支点軸の他の実施例を示す図４と同様の断
面図である。

【図７】エアーシリンダのロッドを伸長したときの測定
ジョーの動きを示す断面図である。

【図８】従来における内径測定定寸装置の一例を示す断
面図である。

【符号の説明】

Ｈ 自動定寸ヘッド ２０ 測定ジョー ２１ ワーク ２３ ケース本体 ２４ 支点軸 ３０ 検出器 ４０ エアーシリンダ（駆動装置） ５１ ラジアル玉軸受 ５１ａ 外輪 ５３ ベアリングホルダ ５４ 穴明きプレート

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース本体に揺動自在に設けられた一対
   の測定ジョーと、この測定ジョーを開閉する駆動装置
   と、測定ジョーでワークを測定した時の測定ジョーの位
   置変化に基づいて測定値を出力する検出器とを備えてな
   る自動定寸ヘッドにおいて、 前記測定ジョーを揺動させる支点軸に組み込まれたラジ
   アル玉軸受に与圧を加えることを特徴とする自動定寸ヘ
   ッド。
2. 【請求項２】 前記与圧が、ベアリングホルダより僅か
   に突出したラジアル玉軸受の外輪を押圧することで発生
   することを特徴とする請求項１記載の自動定寸ヘッド。
3. 【請求項３】 前記一対の測定ジョーを揺動させる各支
   点軸間に一枚のプレートを架け渡し、このプレートでラ
   ジアル玉軸受の外輪を押圧することを特徴とする請求項
   １又は２記載の自動定寸ヘッド。