JP2005195484A - Pin diameter measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワークの径を測定する測定装置に関するもので、特に研削盤などに組込まれ、クランクシャフトのピンなど回転軸線を中心に旋回運動しながら加工される円筒形状ワークの径を測定するピン径測定装置に関する。 The present invention relates to a measuring device for measuring the diameter of a workpiece, and in particular, a pin that is incorporated in a grinding machine or the like and measures the diameter of a cylindrical workpiece that is processed while turning around a rotation axis such as a pin of a crankshaft. The present invention relates to a diameter measuring device.
クランクシャフトのピンを研削加工する場合、研削盤のワーク台上でクランクシャフトのジャーナル軸心を中心にクランクシャフトを回転させるとともに、砥石台上で回転する研削砥石をクランクピンの旋回運動に合わせて進退移動させて行う。 When grinding the crankshaft pins, the crankshaft is rotated around the journal axis of the crankshaft on the worktable of the grinding machine, and the grinding wheel that rotates on the grinding wheel base is adjusted to the turning motion of the crankpin. Move forward and backward.
このクランクピンの径を測定する時は、クランクピンが回転軸線を中心に旋回運動するので、通常の外径測定装置では加工中に測定することが出来ず、加工を一時中断し、静止させた状態で測定を行っていた。 When measuring the diameter of this crankpin, the crankpin pivots around the axis of rotation, so it cannot be measured during processing with a normal outer diameter measuring device, and processing was temporarily suspended and stopped. Measurement was performed in a state.
このため、加工時間が延びるという問題のみならず、加工中の定寸信号により加工を終了させる自動定寸加工を行うことができないという問題があった。 For this reason, there is not only a problem that the processing time is extended, but also a problem that it is not possible to perform automatic sizing processing in which processing is terminated by a sizing signal during processing.
このような問題を解決するために、砥石台上に設けた二関節ロボットアームに測定ヘッドを取り付け、測定ヘッドをクランクピンの移動軌跡に追従させるようにした測定機が提案されている(例えば、特許文献1、又は特許文献2参照。)。
しかし、前述の特許文献1(特表平11−513317号公報)に記載された従来技術では、測定ヘッドをクランクピンの移動軌跡に追従させるために、旋回運動するクランクピンの移動ストロークをカバーしたガイド部をクランクピンに当接させながら測定ヘッドをクランクピンの移動軌跡に追従させている。 However, in the prior art described in the above-mentioned Patent Document 1 (Japanese Patent Publication No. 11-513317), the movement stroke of the crank pin that rotates is covered in order to make the measurement head follow the movement locus of the crank pin. The measurement head is caused to follow the movement locus of the crank pin while the guide portion is in contact with the crank pin.
このため、大きなガイド部材が必要であり、また測定ヘッドの姿勢変化が大きく測定誤差が生じやすいという欠点を有すると共に、測定ヘッドまたは大きなガイド部材が砥石と接触する等の事故がおきる可能性も有していた。 For this reason, a large guide member is required, and the measurement head has a large change in posture and a measurement error is likely to occur, and there is a possibility that an accident such as the measurement head or the large guide member coming into contact with the grindstone may occur. Was.
また、前述の特許文献2(特開2001−225266号公報)に記載された従来技術では、測定ヘッドをクランクピンの移動軌跡に追従させるために、大きなガイド部材に代えて複雑な機構を有した制限装置を設けている。 Further, in the conventional technique described in the above-mentioned Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-225266), a complicated mechanism is used instead of a large guide member in order to cause the measuring head to follow the movement locus of the crankpin. A limiting device is provided.
ところが、この制限装置は、測定ヘッドの砥石との接触を防止しながら測定ヘッドをクランクピンの移動軌跡に追従させるために複雑な調整が必要であり、実用上問題であった。また、測定ヘッドの姿勢変化による測定誤差の問題も解決されていなかった。 However, this limiting device requires a complicated adjustment to cause the measuring head to follow the movement trajectory of the crankpin while preventing the measuring head from coming into contact with the grindstone, which is a problem in practice. Further, the problem of measurement error due to the change in posture of the measurement head has not been solved.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、測定ヘッドと砥石との接触を防止するとともに、回転軸線を中心に旋回運動する円筒状ワークに測定ヘッドを追従させることのできる、単純な機構を用いたピン径測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to prevent the measurement head from contacting the grindstone and to make the measurement head follow a cylindrical workpiece that pivots around a rotation axis. An object of the present invention is to provide a pin diameter measuring device using a mechanism.
本発明は前記目的を達成するために、回転軸線を中心に旋回運動しながら加工される円筒形状のワークの径を測定するピン径測定装置において、切り込み方向に移動する刃物台に固定された固定アーム、該固定アームと平行に移動する可動アーム、及び前記固定アームと前記可動アームとの夫々に回転支点で連結され互いに平行な2本の連結アーム、とからなる平面四節リンク機構と、該平面四節リンク機構に保持されて、前記ワークに当接したまま前記ワークの旋回運動に追従し、前記ワークの径を測定する測定ヘッドとを有することを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a pin diameter measuring device that measures the diameter of a cylindrical workpiece that is processed while turning around a rotation axis, and is fixed to a tool post that moves in a cutting direction. A planar four-bar linkage mechanism comprising: an arm, a movable arm that moves in parallel with the fixed arm, and two connecting arms that are connected to the fixed arm and the movable arm at respective rotation fulcrums, and are parallel to each other; It has a measuring head which is held by a flat four-bar linkage mechanism and follows the turning motion of the workpiece while being in contact with the workpiece, and measures the diameter of the workpiece.
本発明によれば、ワークの径を測定する測定ヘッドが平面四節リンク機構に保持されているので、測定ヘッドは一定の姿勢を維持したまま砥石の外周に沿って移動する事ができ、単純な機構で測定ヘッドと砥石との接触を防止するとともに、回転軸線を中心に旋回運動する円筒状ワークに測定ヘッドを追従させることができる。また、測定ヘッドの姿勢変化による測定誤差の発生を防止することができる。 According to the present invention, since the measuring head for measuring the workpiece diameter is held by the flat four-bar linkage mechanism, the measuring head can be moved along the outer periphery of the grindstone while maintaining a constant posture. With this mechanism, it is possible to prevent the measurement head from contacting the grindstone and to cause the measurement head to follow a cylindrical workpiece that revolves around the rotation axis. In addition, it is possible to prevent measurement errors from occurring due to changes in the posture of the measurement head.
また、本発明は、前記平面四節リンク機構を駆動するリンク駆動手段と、前記可動アームの先端に取り付けられ、前記ワークに当接するガイド部材と、前記可動アームに揺動自在に取り付けられたホルダーアームと、前記ホルダーアームを前記可動アームに対して揺動させるホルダーアーム駆動手段と、を有し、前記測定ヘッドは前記ホルダーアームに取り付けられ、前記ガイド部材又は前記測定ヘッドが前記ワークに当接したまま前記ワークの旋回運動に追従可能に構成されたことを付加的要件としている。 The present invention also provides a link driving means for driving the planar four-bar linkage mechanism, a guide member attached to the tip of the movable arm and contacting the workpiece, and a holder swingably attached to the movable arm. An arm and a holder arm driving means for swinging the holder arm with respect to the movable arm, the measurement head is attached to the holder arm, and the guide member or the measurement head is in contact with the workpiece Further, it is an additional requirement that it is configured to be able to follow the turning motion of the workpiece.
この付加的要件によれば、ガイド部材又は測定ヘッドをワークに当接させたままワークの旋回運動に追従させることができるので、ガイド部材でワークに追従させながら測定時のみ測定ヘッドをワークに当接させてワークの径を測定することができる。このため、測定ヘッドの摩耗を抑制することができる。 According to this additional requirement, it is possible to follow the turning movement of the workpiece while keeping the guide member or the measurement head in contact with the workpiece, so that the measurement head is applied to the workpiece only during measurement while following the workpiece with the guide member. The diameter of the workpiece can be measured by contact. For this reason, wear of the measuring head can be suppressed.
また、前記刃物台に設けられた刃物が研削砥石であり、前記連結アームのリンク長(回転支点間距離)が前記ガイド部材の端部から前記研削砥石の回転中心までの距離と等しいことを付加的要件としている。 Further, the tool provided on the tool post is a grinding wheel, and the link length (distance between rotation fulcrums) of the connecting arm is equal to the distance from the end of the guide member to the rotation center of the grinding wheel. Requirements.
これによれば、ガイド部材又は測定ヘッドがワークに当接したままワークの旋回運動に追従する時に、ガイド部材の端部から研削砥石の回転中心までの距離が一定に保たれ、ガイド部材が砥石外周に沿って移動するため、ガイド部材が砥石に接触するような事故を防止することができる。 According to this, when the guide member or the measurement head follows the turning motion of the workpiece while being in contact with the workpiece, the distance from the end of the guide member to the center of rotation of the grinding wheel is kept constant, and the guide member is Since it moves along the outer periphery, it is possible to prevent an accident such that the guide member contacts the grindstone.
更に、本発明は、前記測定ヘッドは、基準V台と変位検出器とからなり、前記基準V台が前記ワークに当接すると前記ガイド部材の前記ワークへの当接が解除されることを付加的要件としている。 Further, according to the present invention, the measurement head includes a reference V base and a displacement detector, and when the reference V base contacts the work, the contact of the guide member with the work is released. Requirements.
これによれば、ワークに当接してワークの旋回運動に追従していたガイド部材が、ワークの測定時に測定ヘッドの基準V台をワークに当接させることによりワークとの接触面から逃げるので、基準V台と変位検出器とでワークに対する3点接触がなされ、ワークの径の変位を正確に測定することができる。 According to this, since the guide member that has been in contact with the workpiece and followed the turning motion of the workpiece escapes from the contact surface with the workpiece by bringing the reference V base of the measuring head into contact with the workpiece when measuring the workpiece, Three-point contact with the workpiece is made by the reference V base and the displacement detector, and the displacement of the workpiece diameter can be accurately measured.
以上説明したように本発明のピン径測定装置によれば、ワークの径を測定する測定ヘッドが平面四節リンク機構に保持されているので、測定ヘッドは一定の姿勢を維持したまま砥石の外周に沿って移動する事ができ、単純な機構で測定ヘッドと砥石との接触を防止するとともに、回転軸線を中心に旋回運動する円筒状ワークに測定ヘッドを追従させることができる。 As described above, according to the pin diameter measuring apparatus of the present invention, since the measuring head for measuring the workpiece diameter is held by the planar four-bar linkage mechanism, the measuring head maintains the constant posture and the outer circumference of the grindstone. The measuring head can be made to follow the cylindrical workpiece that pivots about the rotation axis while preventing the contact between the measuring head and the grindstone with a simple mechanism.
以下添付図面に従って本発明に係るピン径測定装置の好ましい実施の形態について詳説する。尚、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。 Hereinafter, preferred embodiments of a pin diameter measuring apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In each figure, the same number or symbol is attached to the same member.
図1は、本発明に係るピン径測定装置を表わす側面図である。ピン径測定装置10は、ガイドレール81に沿って横方向(切り込み方向)に移動する砥石台(刃物台)82を有する研削盤80にコラム83を介して取り付けられている。砥石台82には研削砥石(刃物)84が取り付けられ図示しないモータによって回転駆動される。
FIG. 1 is a side view showing a pin diameter measuring apparatus according to the present invention. The pin
ピン径測定装置10は、前記コラム83に鉛直方向に取り付けられた固定アーム11、固定アーム11と平行に配置された可動アーム12、固定アーム11と可動アーム12との夫々に支点部材(回転支点)14で連結され互いに平行な2本の連結アーム13、13とからなる平面四節リンク機構15、可動アーム12の先端に取り付けられた延長アーム12A、延長アーム12Aの先端に設けられたガイド部材18、可動アーム12に揺動自在に取り付けられたホルダーアーム16、ホルダーアーム16の先端に設けられた測定ヘッド17等から構成されている。
The pin
連結アーム13のリンクアーム長(リンク長、両端部の回転支点間距離)Lは、ガイド部材18の先端から研削砥石84の回転中心までの距離と等しく、研削砥石84の半径より僅かに大きく構成され、ガイド部材18が研削砥石84に接触しないようになっている。 なお、連結アーム13の長さを調節可能な構造とし、研削砥石84の径の変化に対応してリンクアーム長Lを調整可能に構成してもよい。
The link arm length (link length, distance between rotation fulcrums at both ends) L of the connecting
固定アーム11と2本の連結アーム13、13のうちの1本とがリンク駆動手段であるエアーシリンダ21で接続されている。即ちエアーシリンダ21の基部が固定アーム11に回動可能に取り付けられ、エアーシリンダ21のシャフト21Aの先端が連結アーム13に回動可能に接続されている。従って、シャフト21Aの伸縮により平面四節リンク機構15が駆動され可動アーム12が固定アーム11との平行を保ったまま上下に移動する。
The
また、可動アーム12とホルダーアーム16とがホルダーアーム駆動手段であるエアーシリンダ22で接続されている。即ちエアーシリンダ22が固定アーム11に回動可能に取り付けられ、エアーシリンダ22のシャフト22Aの先端がホルダーアーム16に回動可能に接続されている。従って、シャフト22Aの伸縮によりホルダーアーム16が可動アーム12との連結部を中心に揺動する。
Further, the
ホルダーアーム16の先端に設けられた測定ヘッド17は、円筒形状のワーク55に当接するV溝を有する基準V台19、基準V台19のV溝の底部に取り付けられた変位検出器20とから構成されている。変位検出器20は、長変位が検出できるプランジャー型の光学式リニア検出器が用いられている。
The
なお、変位検出器20はプランジャー型の光学式リニア検出器に限らず、ワーク55の径の変位を検出できるものなら種々の既知の検出器を用いることができる。
The
基準V台19のV溝のV角度は60°とした。V角度が60°の場合はワーク径の変化を変位検出器20で1:1の変位として検出できる。ただし、V角度は60°に限ることなく、例えば60°より大きくすることで測定範囲を広くするようにしてもよい。
The V angle of the V groove of the reference V table 19 was 60 °. When the V angle is 60 °, a change in workpiece diameter can be detected by the
延長アーム12Aの先端に設けられたガイド部材18は、図2に示すように、ワーク55との接触部に耐摩耗性のセラミックスからなる当接板18Aが取り付けられている。また、図2に示すように、測定ヘッド17でワーク55の径を測定するために基準V台19のV溝をワーク55に当接させた時は、変位検出器20のワーク55との接触点から当接板18Aの下面までの鉛直方向距離Hは、ワーク55の半径Rよりも僅かに(+α)大きくなるように構成され、H=R+αの関係を有している。
As shown in FIG. 2, the
従って、ワーク55に当接している当接板18Aは、測定ヘッド17でワーク55の径を測定する時に自動的にワーク55から逃げ、測定に悪影響を及ぼさないようになっている。
Accordingly, the
図3は、本発明のピン径測定装置で測定されるクランクピンの研削加工を説明する概念図で、図3(a)は正面図、図3(b)は側面図である。 FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the grinding process of the crank pin measured by the pin diameter measuring apparatus of the present invention, FIG. 3 (a) is a front view, and FIG. 3 (b) is a side view.
クランクシャフト50は、図3(a)に示すように、フロントシャフト51とリアフランジ52との間に、クランクピン(ワーク)55で連結された1対のクランクウェブ54が複数設けられ、それらがジャーナル53で接続されている。
As shown in FIG. 3A, the crankshaft 50 is provided with a plurality of pairs of crank
このクランクシャフト50のクランクピン55を研削加工するときは、ジャーナル53の軸線(回転軸線)Cを中心にクランクシャフト50を回転させる。このクランクシャフト50の回転により、クランクピン55は軸線Cの回りに旋回運動を行う。
When the
クランクピン55の旋回運動に追従して研削砥石84は、図3(b)に示すように、僅かな切り込み送りをかけながら横方向に往復移動する。即ち、クランクピン55が図の上部(点線で記載)に位置する時は研削砥石84が図の実線で記載した位置に位置付けられ、クランクピン55が時計方向に旋回するに従って研削砥石84が図の2点鎖線で表わす2つの位置の間を僅かな切り込み送りを伴いながら往復移動する。
Following the turning motion of the
このように、クランクピン55の旋回運動に追従した研削砥石84の横方向移動によってクランクピン55が研削加工される。この場合のクランクピン55の研削砥石84に対する相対移動関係は、図4に示すようになる。即ち、クランクピン55は研削砥石84の外周に沿って相対的に上下に往復移動していることになる。
In this way, the
なお、図4ではエアーシリンダ21及びエアーシリンダ22が作動して、ガイド部材18及び測定ヘッド17がワークであるクランクピン55から逃げた位置に位置付けられている。
In FIG. 4, the
次に、このように構成されたピン径測定装置10の作用について説明する。先ず、図4に示すように、エアーシリンダ21及びエアーシリンダ22が作動して、ガイド部材18及び測定ヘッド17がクランクピン55から逃げた状態で研削加工が開始される。
Next, the operation of the pin
次いで、エアーシリンダ21のエア供給が徐々に減じられ、ガイド部材18が平面四節リンク機構15の自重により徐々に落下してクランクピン55に当接し、クランクピン55の旋回運動に追従する。この時ガイド部材18は研削砥石84の外周に沿った軌道で上下に往復移動する。
Next, the air supply of the
図5は、エアーシリンダ22が作動して測定ヘッド17がクランクピン55から逃げた状態で、ガイド部材18が平面四節リンク機構15の自重によりクランクピン55に当接し、研削加工中のクランクピン55の旋回運動に追従している様子を表わしている。
FIG. 5 shows a state in which the
なお、ガイド部材18がクランクピン55から逃げた状態で研削加工を開始し、その後にガイド部材18をクランクピン55に当接させたが、ガイド部材18がクランクピン55に当接している状態から研削加工を開始してもよい。
Grinding is started in a state where the
次に、ガイド部材18が研削加工中のクランクピン55に当接してクランクピン55の旋回運動に追従している状態でエアーシリンダ22が作動し、測定ヘッド17の基準V台19をワーク55に当接させる。この動作によりガイド部材18がクランクピン55から僅かに離間する。それとともに、今度は測定ヘッド17が基準V台19のV溝をクランクピン55に当接させたままクランクピン55の旋回運動に追従する。
Next, the
また、基準V台19をワーク55に当接させることにより、基準V台19のV溝の底部に取り付けられた変位検出器20がクランクピン55の径の変位を検出する。図6は、このクランクピン55の測定状態を表わしている。
Further, when the
測定が終了すると、エアーシリンダ21及びエアーシリンダ22が作動して、ガイド部材18及び測定ヘッド17がクランクピン55から退避する。
When the measurement is completed, the
このようにして、クランクピン55の加工中の任意の時点でその径を測定することができる。また、加工の終了間際では測定状態を維持し、クランクピン55が所定の寸法に仕上がったことを検出して研削盤80に定寸信号を発信することができる。
In this way, the diameter can be measured at any time during the processing of the
以上説明したように、本発明に係るピン径測定装置10によれば、測定ヘッド17は一定の姿勢を維持したまま研削砥石84の外周に沿って移動する事ができ、単純な機構で測定ヘッド17と研削砥石84との接触を防止するとともに、回転軸線Cを中心に旋回運動する円筒状ワーク(クランクピン55)に測定ヘッド17を追従させることができる。また、測定ヘッド17の姿勢変化がないから重力による測定値変動がない。更に、測定力が研削砥石84の方向に向くため、円筒状ワーク(クランクピン55)の変形による測定精度の低下が少ない。
As described above, according to the pin
なお、前述の実施の形態では、リンク駆動手段及びホルダーアーム駆動手段としてエアーシリンダ21、22を用いたが、本発明はこれに限らず、油圧シリンダ、電動機等既知の駆動手段を用いることができる。
In the above-described embodiment, the
また、平面四節リンク機構15の下降が自重による下降としたが、エアーシリンダ21の推力により下降させてもよく、逆にエアーシリンダ21を平面四節リンク機構15の自重が軽減するように働かせてもよい。平面四節リンク機構15の自重が軽減するように働かせた場合は、ワーク全体の撓みを抑え高精度な安定した測定が実現でき、またガイド部材18の当接板18Aの摩耗を軽減するとともに、クランクピン55に傷を生じさせることもない。
Further, although the flat four-
10…ピン径測定装置、11…固定アーム、12…可動アーム、13…連結アーム、14…支点部材(回転支点)、15…平面四節リンク機構、16…ホルダーアーム、17…測定ヘッド、18…ガイド部材、19…基準V台、20…変位検出器、21…エアーシリンダ(リンク駆動手段)、22…エアーシリンダ(ホルダーアーム駆動手段)、55…クランクピン(ワーク)、82…刃物台、84…研削砥石(刃物)、C…軸線(回転軸線)、L…リンクアーム長(リンク長、両端部の回転支点間距離)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
切り込み方向に移動する刃物台に固定された固定アーム、該固定アームと平行に移動する可動アーム、及び前記固定アームと前記可動アームとの夫々に回転支点で連結され互いに平行な2本の連結アーム、とからなる平面四節リンク機構と、
該平面四節リンク機構に保持されて、前記ワークに当接したまま前記ワークの旋回運動に追従し、前記ワークの径を測定する測定ヘッドとを有することを特徴とするピン径測定装置。 In a pin diameter measuring device that measures the diameter of a cylindrical workpiece that is processed while turning around a rotation axis,
A fixed arm fixed to the tool post moving in the cutting direction, a movable arm moving in parallel with the fixed arm, and two connecting arms connected to the fixed arm and the movable arm at rotation fulcrums and parallel to each other A plane four-bar linkage mechanism consisting of
A pin diameter measuring apparatus comprising: a measuring head which is held by the planar four-bar linkage mechanism and follows the turning motion of the work while being in contact with the work to measure the diameter of the work.
前記可動アームの先端に取り付けられ、前記ワークに当接するガイド部材と、
前記可動アームに揺動自在に取り付けられたホルダーアームと、
前記ホルダーアームを前記可動アームに対して揺動させるホルダーアーム駆動手段と、を有し、
前記測定ヘッドは前記ホルダーアームに取り付けられ、
前記ガイド部材又は前記測定ヘッドが前記ワークに当接したまま前記ワークの旋回運動に追従可能に構成されたことを特徴とする、請求項1に記載のピン径測定装置。 Link driving means for driving the planar four-bar linkage mechanism;
A guide member attached to the tip of the movable arm and contacting the workpiece;
A holder arm swingably attached to the movable arm;
Holder arm driving means for swinging the holder arm with respect to the movable arm,
The measuring head is attached to the holder arm;
The pin diameter measuring device according to claim 1, wherein the guide member or the measuring head is configured to be able to follow a turning motion of the workpiece while being in contact with the workpiece.
前記連結アームのリンク長(回転支点間距離)が前記ガイド部材の端部から前記研削砥石の回転中心までの距離と等しいことを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載のピン径測定装置。 The tool provided on the tool post is a grinding wheel,
The pin diameter measurement according to claim 1 or 2, wherein a link length (distance between rotation fulcrums) of the connecting arm is equal to a distance from an end of the guide member to a rotation center of the grinding wheel. apparatus.
前記基準V台が前記ワークに当接すると前記ガイド部材の前記ワークへの当接が解除されることを特徴とする、請求項1、2、又は3のうちいずれか1項に記載のピン径測定装置。 The measuring head comprises a reference V base and a displacement detector,
4. The pin diameter according to claim 1, wherein the guide member is released from contact with the workpiece when the reference V base contacts the workpiece. 5. measuring device.
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