JP2007206086A - Circularity measuring device and cylindrical grinder - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To rapidly and precisely implement circularity manufacturing of an eccentric cylinder. <P>SOLUTION: The figure representing schematically motion of an instrument sliding means on a cross-sectional plane of a crank pin (an eccentric cylinder) shows a way of parametric transformation transforming a function y (ψ, x) to a function y (θ). Since an output value y, a measure variable, of a three-point contact type instrument, a rotation angle ψ around a C-axis at the center O of a crank pin, and a distance x between the C-axis and W-axis are all measured simultaneously, a function f: θ=f (ψ, x) is determined and, therefore, an output value y (the function value of y (ψ, x)) can be treated as the function y (θ). In other words, by measuring measure variables y, x, and ψ simultaneously, the function y (θ) of θ as an independent variable is found, without outside unload of work held rotatably with a rotating shaft. Moreover, the determination of a cylindrical radius r (θ) and an X-axis correcting amount δx (ψ) is also automatable simultaneously. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、回転軸にて回転可能に支持された工作物と一体の偏心した円筒の真円度を測定する真円度測定装置、並びに、この円筒を真円加工する円筒研削盤に関し、特に、工作物を回転可能に支持したまま偏心円筒(例:クランクピン等)の真円度測定と真円加工とを行う円筒研削盤に関する。   The present invention relates to a roundness measuring device for measuring the roundness of an eccentric cylinder integral with a workpiece rotatably supported by a rotating shaft, and a cylindrical grinder for rounding the cylinder, in particular. The present invention relates to a cylindrical grinding machine that performs roundness measurement and circular processing of an eccentric cylinder (eg, a crankpin) while rotatably supporting a workpiece.

ガソリンエンジンのクランク軸のクランクピンやカム等の研削加工では、工作物の回転軸(以下、「C軸」と言う場合がある。)周りの回転運動と、砥石台のC軸に対して垂直なX軸方向の平行移動運動とを正しく同期させることにより研削加工を行っている。
これらの従来技術においては、サーボ制御装置や数値制御装置等の技術の進歩により、追従精度、同期精度、或いは、運動精度の向上がみられる。
In grinding processing of crankpins and cams on the crankshaft of a gasoline engine, the rotational motion around the workpiece rotation axis (hereinafter sometimes referred to as “C-axis”) and the C-axis of the grinding wheel platform are perpendicular to each other. Grinding is performed by properly synchronizing the parallel movement in the X-axis direction.
In these conventional technologies, improvement in tracking accuracy, synchronization accuracy, or motion accuracy is seen due to advancement of technologies such as servo control devices and numerical control devices.

しかしながら、これらの精度の向上だけでは、工作物の剛性や研削抵抗の変化等による形状誤差には十分に対応しきれないのが現状であり、このため、高い研削加工精度が要求される場合には、研削加工中に一旦、工作物を研削盤の機外へ取り外し、工作物形状(クランクピンの真円度やカムの形状等)を精密に測定し直し、C軸又はX軸に対する運動の補正量を求めてから再度研削加工を行っている。   However, it is currently impossible to sufficiently cope with shape errors due to changes in the rigidity of the workpiece and grinding resistance, etc., simply by improving these precisions. For this reason, when high grinding accuracy is required. During the grinding process, once the workpiece is removed from the grinding machine, the shape of the workpiece (roundness of the crankpin, cam shape, etc.) is accurately measured again, and the movement of the C axis or X axis Grinding is performed again after obtaining the correction amount.

また、計測技術の分野では、円筒形工作物の真円度を精密に測定する方法としては、例えば、「日本機械学会誌 第53巻 第376号 技術論文『円筒形工作物の真円度測定法』(昭和25年5月)」に記載されている三点接触法を用いたもの等が一般に広く知られている。本技術論文では、三点接触式(Vブロック式、馬乗りゲージ式、三脚ゲージ式)測定器により円筒形工作物の真円度を測定する場合の理論解析が行われており、例えば、馬乗りゲージ式の場合については、次式(1)〜(6)、及び、図14、図15、図16に示される様に、円筒形工作物の真円誤差を定量的に求める方法が示されている。   In the field of measurement technology, as a method for accurately measuring the roundness of a cylindrical workpiece, for example, “Journal of the Japan Society of Mechanical Engineers, Vol. 53, No. 376, Technical Paper“ Measurement of Roundness of a Cylindrical Workpiece ” A method using a three-point contact method described in “Method” (May 1950) is generally known. In this technical paper, a theoretical analysis is performed when measuring the roundness of a cylindrical workpiece using a three-point contact type (V-block type, horseback gauge type, tripod gauge type) measuring instrument. In the case of the equation, as shown in the following equations (1) to (6) and FIGS. 14, 15, and 16, a method for quantitatively obtaining the roundness error of the cylindrical workpiece is shown. Yes.

ただし、ここで、各変数、記号、関数等の定義は以下の通りである。
(図形記号)
K:クランクピン等の円筒形工作物(横断面円周)
O:原点(Kの中心付近の任意の1点:工作物横断面上の固定点)
C:原線OCを規定する工作物横断面平面上の任意の固定点
M:半径am なる標準寸法のゲージ円筒(横断面円周)
a:三点接触式(馬乗りゲージ式)測定器の測定子の端面とKとの接点
b:馬乗りゲージの接触面とKとの接点
c:馬乗りゲージの接触面とKとの接点
d:馬乗りゲージの基準点(挟み角αの中心点)
a′:原点Oから測定器の測定子の端面に下ろした垂線の足
b′:原点Oから馬乗りゲージの接触面に下ろした垂線の足
c′:原点Oから馬乗りゲージの接触面に下ろした垂線の足
(変数)
θ:原線OCからの角度
α:馬乗りゲージの挟み角
n:自然数(フーリエ級数展開の添字)
However, the definitions of each variable, symbol, function, etc. are as follows.
(Graphic symbol)
K: Cylindrical workpiece such as a crank pin (cross-sectional circumference)
O: Origin (any one point near the center of K: fixed point on workpiece cross section)
C: Any fixed point on the workpiece cross-section plane defining a primitive OC M: radius a m becomes the standard dimensions gauge cylinder (cross section circumference)
a: Contact point between the end face of the measuring element of the three-point contact type (horse riding gauge type) measuring device and K b: Contact point between the contact surface of the horse riding gauge and K c: Contact point between the contact surface of the horse riding gauge and K d: Horse riding Gauge reference point (center point of included angle α)
a ′: vertical foot dropped from the origin O to the end face of the measuring element of the measuring instrument b ′: vertical foot dropped from the origin O to the contact surface of the riding gauge c ′: lowered from the origin O to the contact surface of the riding gauge Vertical foot (variable)
θ: Angle from original line OC α: Angle between horse riding gauges n: Natural number (Fourier series expansion index)

(定数)
0 :Kの平均半径
n :r(θ)のフーリエ級数展開時の各項の展開係数
(調和解析により求まる)
φn :r(θ)のフーリエ級数展開時の各項の初期位相
(調和解析により求まる)
m :ゲージ円筒Mの半径
y :y(θ)の平均値
J:nの上限値(実用上は50程度で十分。上記技術論文では
J=12までを中心に考察している。)
N:y(θ)を実測する際の測定回数(測定点サンプル数)。
(関数)
r(θ):θを独立変数とするKの半径
y(θ):θを独立変数とする三点接触式測定器の出力値
μ(α,n):y(θ)に現れる各スペクトル成分の拡大率
(constant)
a 0 : Average radius of K c n : Expansion coefficient of each term at the time of Fourier series expansion of r (θ)
(Determined by harmonic analysis)
φ n : Initial phase of each term in Fourier series expansion of r (θ)
(Determined by harmonic analysis)
a m: radius m y gauge cylinder M: mean value of y (θ) J: upper limit value of n (practically a sufficient above technical papers at about 50.
Considering up to J = 12. )
N: Number of times of measurement when measuring y (θ) (number of measurement point samples).
(function)
r (θ): Radius of K with θ as an independent variable y (θ): Output value of a three-point contact measuring instrument with θ as an independent variable μ (α, n): Each spectral component appearing in y (θ) Expansion rate

(数1)
r(θ)=a0 n=1ΣJ n cos(nθ+φn ) …(1)
(数2)
m {1/sin(α/2)−1}−y(θ)
={r(θ+π/2−α/2)+r(θ−π/2+α/2)}
/{2sin(α/2)}−r(θ)…(2)
(数3)
y(θ)=(a0 −am )・{1−1/sin(α/2)}
n=2ΣJ {μ(α,n)cn cos(nθ+φn )} …(3)
(数4)
μ(α,n)=1−{cos n(π/2−α/2)}/sin(α/2) …(4)
(数5)
y =∫y(θ)dθ/2π (積分範囲:0≦θ≦2π)
=(a0 −am )・{1−1/sin(α/2)}
=( i=0ΣN-1 i )/N …(5)
(数6)
0 =am +my /{1−1/sin(α/2)} …(6)
(Equation 1)
r (θ) = a 0 + n = 1 Σ J c n cos (nθ + φ n) ... (1)
(Equation 2)
a m {1 / sin (α / 2) -1} -y (θ)
= {R (θ + π / 2−α / 2) + r (θ−π / 2 + α / 2)}
/ {2sin (α / 2)}-r (θ) (2)
(Equation 3)
y (θ) = (a 0 −a m ) · {1-1 / sin (α / 2)}
+ N = 2 Σ J {μ (α, n) c n cos (nθ + φ n )} (3)
(Equation 4)
μ (α, n) = 1− {cos n (π / 2−α / 2)} / sin (α / 2) (4)
(Equation 5)
m y = ∫y (θ) dθ / 2π ( integral range: 0 ≦ θ ≦ 2π)
= (A 0 −a m ) · {1-1 / sin (α / 2)}
= (I = 0 Σ N- 1 y i) / N ... (5)
(Equation 6)
a 0 = a m + m y / {1-1 / sin (α / 2)} ... (6)

即ち、三点接触法において適当なα又は適当なαの組み合わせを用いてy(θ)を測定すれば、全てのnに対してcn 、φn が算出できるので、(1)より真円誤差を「δr=r(θ)−am 」として定量的に求められることが、上記の技術論文より判る。ただし、ここでは、半径am なる標準寸法のゲージ円筒Mを所望の円筒形状とする。
尚、上記の各変数、記号、関数等の定義は、以下においても同様とする。
That is, if y (θ) is measured using an appropriate α or an appropriate combination of α in the three-point contact method, c n and φ n can be calculated for all n. It can be seen from the above technical paper that the error can be obtained quantitatively as “δr = r (θ) −a m ”. However, in this case, the gauge cylinder M of radius a m becomes the standard dimensions as desired cylindrical shape.
The definition of each variable, symbol, function, etc. is the same in the following.

上記の従来技術には、以下の問題点が有り、総括的な改善が期待されている。(問題1)研削加工中に一旦、工作物を研削盤の機外へ取り外し、工作物形状(円筒の真円度等)を精密に測定する際に、研削盤と測定機との間で工作物に対する基準点の設定位置にズレが生じる場合が有る。したがって、この誤差により測定精度が十分に確保できない場合が多い。
(問題2)上記基準点の設定には、調整時間を長く要し、また、本作業は自動化が困難である。このため円筒研削加工等の生産性が向上しない。
(問題3)工作物を回転可能に支持したままクランクピン等の偏心円筒の真円度を三点接触式測定器等を用いて走査する場合には、測定器をリンク機構などにより円筒の円周に沿って接触移動させなければならない。しかしながら、リンク機構には自由度が多く、更に測定系にはC軸やX軸等の自由度もあるため、真円度(前記のy(θ))測定時に、円筒の中心から測った位相角(前記の角θ)を同時に正確に測定することは容易でない。
The above prior art has the following problems and is expected to be improved overall. (Problem 1) During grinding, once the workpiece is removed from the machine, and the workpiece shape (circularity of the cylinder, etc.) is measured accurately, the work is performed between the grinding machine and the measuring machine. There may be a deviation in the set position of the reference point with respect to the object. Therefore, in many cases, sufficient measurement accuracy cannot be ensured due to this error.
(Problem 2) Setting the reference point requires a long adjustment time, and this operation is difficult to automate. For this reason, productivity, such as cylindrical grinding, does not improve.
(Problem 3) When the roundness of an eccentric cylinder such as a crankpin is scanned using a three-point contact measuring instrument etc. while the workpiece is rotatably supported, the measuring instrument is connected to the cylinder circle by a link mechanism or the like. It must be moved along the circumference. However, since the link mechanism has many degrees of freedom, and the measurement system also has degrees of freedom such as the C-axis and the X-axis, the phase measured from the center of the cylinder when measuring the roundness (y (θ)) is used. It is not easy to accurately measure the angle (the aforementioned angle θ) at the same time.

また、例えば、複数の気筒(シリンダー)を有するエンジンのクランクシャフトを製造する場合、クランクジャーナルに対する各クランクピンの位置(偏心量と位相)が正確に工作できなければ、被点火ガスの圧縮比や点火位相等が、各シリンダー毎に正確には実現できなくなる。このため、高速且つ高精度に偏心円筒の軸の位置を測定する測位装置を開発しない限り、燃費や振動、騒音等が十分に抑制された高性能なエンジンを効率よく多数量産することは困難である。   Further, for example, when manufacturing a crankshaft of an engine having a plurality of cylinders (cylinders), if the position (eccentricity and phase) of each crankpin with respect to the crank journal cannot be accurately worked, The ignition phase and the like cannot be accurately realized for each cylinder. For this reason, unless a positioning device that measures the position of the eccentric cylinder shaft at high speed and with high accuracy is developed, it is difficult to efficiently mass-produce high-performance engines with sufficiently suppressed fuel consumption, vibration, noise, etc. is there.

また、偏心円筒の軸の位置を極めて正確に求めることは、偏心円筒の真円度を正確に測定する上でも十分有用であり、偏心円筒の軸の位置を高精度且つ高速に測定する手段の開発が期待されている。   Further, obtaining the position of the shaft of the eccentric cylinder very accurately is sufficiently useful for accurately measuring the roundness of the eccentric cylinder, and is a means for measuring the position of the shaft of the eccentric cylinder with high accuracy and high speed. Development is expected.

本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、回転軸にて回転可能に支持された工作物と一体の偏心円筒の真円加工を高精度、かつ、高速に実現するための手段を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and the object thereof is high-precision circular machining of an eccentric cylinder integrated with a workpiece rotatably supported by a rotating shaft, and It is to provide means for realizing at high speed.

また、本発明の更なる目的は、上記の回転軸に対して中心軸の位置が極めて正確な偏心円筒の加工を高速に実施するための手段を提供することである。   A further object of the present invention is to provide means for carrying out processing of an eccentric cylinder at a high speed whose position of the center axis is extremely accurate with respect to the above-mentioned rotation axis.

上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、第1の発明は、回転軸から偏心して回転する円筒を有する工作物を、研削可能な状態に研削盤に取り付けた状態で、回転軸から偏心した円筒の真円度を測定する真円度測定装置において、砥石台に回動可能に設けられた第1ピボットと、一端において、第1ピボットに支持されて回動可能に設けられた第1アームと、第1アームの他端に回動可能に設けられた第2ピポットと、一端において、第2ピボットに支持されて回動可能に設けられた第2アーム上腕と、第2アーム上腕に設けられた第2アーム下腕と、第2アーム下腕に設けられ、円筒の外周面と当接して外周面を滑動する、円筒の半径を三点接触法により測定する三点接触式測定器とを有することを特徴とする真円度測定装置である。
In order to solve the above problems, the following means are effective.
That is, the first invention is a perfect circle for measuring the roundness of a cylinder eccentric from the rotation axis in a state where a workpiece having a cylinder rotating eccentric from the rotation axis is attached to a grinding machine in a grindable state. In the degree measuring device, the first pivot pivotably provided on the grindstone table, the first arm supported pivotally on the first pivot at one end, and the other end of the first arm. A second pivot that is movably provided, a second arm upper arm that is rotatably supported at one end by a second pivot, a second arm lower arm provided on the second arm upper arm, A roundness characterized by having a three-point contact measuring instrument that is provided on a two-arm lower arm and slides on the outer peripheral surface in contact with the outer peripheral surface of the cylinder and that measures the radius of the cylinder by a three-point contact method It is a measuring device.

第2の発明は、回転軸から偏心して回転する円筒を有する工作物を、研削可能な状態に研削盤に取り付けた状態で、回転軸から偏心した円筒の真円度を測定する真円度測定装置において、円筒の外周面と当接して円筒を径を測定するための測定器と、円筒の回転軸の回りの回転軌跡に沿って、測定器を円筒の外周面に当接させた状態で移動させる測定器滑動手段と、回転軸を回転させ、測定器の出力値を、一定の時間周期で検出する検出手段と、出力値から円筒の真円度を算出する真円度演算手段とを有することを特徴とする真円度測定装置である。   The second invention is a roundness measurement for measuring a roundness of a cylinder eccentric from the rotation axis in a state where a workpiece having a cylinder rotating eccentrically from the rotation axis is attached to a grinding machine in a grindable state. In the apparatus, with a measuring instrument for measuring the diameter of the cylinder in contact with the outer peripheral surface of the cylinder, and in a state where the measuring instrument is in contact with the outer peripheral surface of the cylinder along the rotation trajectory around the rotation axis of the cylinder A measuring instrument sliding means for moving; a detecting means for rotating the rotating shaft to detect an output value of the measuring instrument at a constant time period; and a roundness calculating means for calculating the roundness of the cylinder from the output value. It is a roundness measuring apparatus characterized by having.

第3の発明は、回転軸から偏心して回転する円筒を有する工作物を、研削可能な状態に研削盤に取り付けた状態で、回転軸から偏心した円筒の真円度を測定する真円度測定装置において、円筒の外周面と当接して円筒を径を測定するための測定器と、円筒の回転軸の回りの回転軌跡に沿って、測定器を円筒の外周面に当接させた状態で移動させる測定器滑動手段と、回転軸を回転させ、測定器の出力値を、回転軸の一定の回転角毎に検出する検出手段と、出力値から円筒の真円度を算出する真円度演算手段とを有することを特徴とする真円度測定装置である。   A third invention is a roundness measurement for measuring a roundness of a cylinder eccentric from the rotation axis in a state where a workpiece having a cylinder rotating eccentrically from the rotation axis is attached to a grinder so as to be ground. In the apparatus, with a measuring instrument for measuring the diameter of the cylinder in contact with the outer peripheral surface of the cylinder, and in a state where the measuring instrument is in contact with the outer peripheral surface of the cylinder along the rotation trajectory around the rotation axis of the cylinder Measuring device sliding means to be moved, detecting means for rotating the rotating shaft and detecting the output value of the measuring device at every fixed rotation angle of the rotating shaft, and roundness for calculating the roundness of the cylinder from the output value A roundness measuring apparatus comprising a calculating means.

第4の発明は、第2又は第3の発明において、出力値の平均値から円筒の平均半径を演算する平均半径演算手段を有することを特徴とする。   The fourth invention is characterized in that in the second or third invention, there is provided an average radius calculating means for calculating an average radius of the cylinder from the average value of the output values.

また、第5の発明は、第2又は第3の発明において、出力値のフーリエ係数を求め、そのフーリエ係数から円筒の半径の回転角に関する半径分布を求める半径分布演算手段を有することを特徴とする。   Further, the fifth invention is characterized in that in the second or third invention, there is provided a radius distribution calculating means for obtaining a Fourier coefficient of an output value and obtaining a radius distribution related to a rotation angle of a radius of the cylinder from the Fourier coefficient. To do.

また、第6の発明は、第2又は第3の発明において、出力値のフーリエ係数を求め、そのフーリエ係数から円筒の半径の回転角に関する半径分布を求め、この半径分布と基準半径との差から真円誤差の回転角に関する真円誤差分布を求める真円誤差分布演算手段を有することを特徴とする。   In a sixth aspect based on the second or third aspect, a Fourier coefficient of an output value is obtained, a radial distribution relating to a rotation angle of the radius of the cylinder is obtained from the Fourier coefficient, and a difference between the radial distribution and a reference radius is obtained. And a true circle error distribution calculating means for obtaining a true circle error distribution relating to the rotation angle of the true circle error.

第7の発明は、第5の発明において、半径分布演算手段により求められた半径分布に基づいて、回転軸の回転角に関する砥石の送り量分布を補正する送り量補正手段を有することを特徴とする。
第8の発明は、第6の発明において、真円誤差分布演算手段により求められた真円誤差分布に基づいて、回転軸の回転角に関する砥石の送り量分布を補正する送り量補正手段を有することを特徴とする。
A seventh invention is characterized in that, in the fifth invention, there is provided feed amount correcting means for correcting the feed amount distribution of the grindstone related to the rotation angle of the rotating shaft based on the radius distribution obtained by the radius distribution calculating means. To do.
According to an eighth invention, in the sixth invention, there is provided a feed amount correcting means for correcting the feed amount distribution of the grindstone related to the rotation angle of the rotating shaft based on the perfect circle error distribution obtained by the true circle error distribution calculating means. It is characterized by that.

第9の発明は、回転軸から偏心して回転する円筒を有する工作物を、研削可能な状態に研削盤に取り付けた状態で、回転軸から偏心した円筒の真円度を測定する真円度測定装置において、円筒の外周面と当接して円筒を径を測定するための測定器と、円筒の回転軸の回りの回転軌跡に沿って、測定器を円筒の外周面に当接させた状態で移動させる測定器滑動手段と、回転軸を回転させ、測定器の出力値を検出する検出手段と、検出手段により検出された出力値のフーリエ係数を求め、そのフーリエ係数から円筒の半径の回転角に関する半径分布を求める半径分布演算手段と、半径分布演算手段により求められた半径分布に基づいて、回転軸の回転角に関する砥石の送り量分布を補正する送り量補正手段とを有することを特徴とする真円度測定装置である。   A ninth aspect of the invention is a roundness measurement for measuring a roundness of a cylinder eccentric from the rotation axis in a state where a workpiece having a cylinder rotating eccentrically from the rotation axis is attached to a grinding machine in a grindable state. In the apparatus, with a measuring instrument for measuring the diameter of the cylinder in contact with the outer peripheral surface of the cylinder, and in a state where the measuring instrument is in contact with the outer peripheral surface of the cylinder along the rotation trajectory around the rotation axis of the cylinder The measuring instrument sliding means to be moved, the rotating means to rotate, the detecting means to detect the output value of the measuring instrument, the Fourier coefficient of the output value detected by the detecting means is obtained, and the rotation angle of the radius of the cylinder from the Fourier coefficient A radius distribution calculating means for obtaining a radius distribution with respect to the rotation angle, and a feed amount correcting means for correcting the feed amount distribution of the grindstone related to the rotation angle of the rotating shaft based on the radius distribution obtained by the radius distribution calculating means. Roundness measurement It is the location.

第10の発明は、回転軸から偏心して回転する円筒を有する工作物を、研削可能な状態に研削盤に取り付けた状態で、回転軸から偏心した円筒の真円度を測定する真円度測定装置において、円筒の外周面と当接して円筒を径を測定するための測定器と、円筒の回転軸の回りの回転軌跡に沿って、測定器を円筒の外周面に当接させた状態で移動させる測定器滑動手段と、回転軸を回転させ、測定器の出力値を検出する検出手段と、検出手段により検出された出力値のフーリエ係数を求め、そのフーリエ係数から円筒の半径の回転角に関する半径分布を求め、この半径分布と基準半径との差から真円誤差の回転角に関する真円誤差分布を求める真円誤差分布演算手段と、真円誤差分布演算手段により求められた真円誤差分布に基づいて、回転軸の回転角に関する砥石の送り量分布を補正する送り量補正手段とを有することを特徴とする真円度測定装置である。   A tenth aspect of the present invention is a roundness measurement for measuring the roundness of a cylinder eccentric from the rotation axis in a state where a workpiece having a cylinder rotating eccentrically from the rotation axis is attached to a grinding machine in a grindable state. In the apparatus, with a measuring instrument for measuring the diameter of the cylinder in contact with the outer peripheral surface of the cylinder, and in a state where the measuring instrument is in contact with the outer peripheral surface of the cylinder along the rotation trajectory around the rotation axis of the cylinder The measuring instrument sliding means to be moved, the rotating means to rotate, the detecting means to detect the output value of the measuring instrument, the Fourier coefficient of the output value detected by the detecting means is obtained, and the rotation angle of the radius of the cylinder from the Fourier coefficient A true circle error distribution calculating means for calculating a true circle error distribution related to the rotation angle of the true circle error from a difference between the radius distribution and the reference radius, and a true circle error obtained by the true circle error distribution calculating means. Based on the distribution, A roundness measuring apparatus characterized by having a feed amount correction means for correcting the feed amount distribution of the grinding wheel about the rotation angle.

第11の発明は、第2乃至第10の何れか1の発明において、測定器は、円筒の外周面と当接して円筒の半径を三点接触法により測定する三点接触式測定器であることを特徴とする。   An eleventh aspect of the invention is the three-point contact type measuring instrument according to any one of the second to tenth aspects, wherein the measuring instrument is in contact with the outer peripheral surface of the cylinder and measures the radius of the cylinder by a three-point contact method. It is characterized by that.

第12の発明は、第5乃至第10の何れか1の発明において、測定器は、円筒の外周面と当接して円筒の半径を三点接触法により測定する三点接触式測定器であり、半径分布は、フーリエ係数を三点接触式測定器による拡大率で補正し、補正後のフーリエ係数から求められた円筒の半径の回転角に関する半径分布であることを特徴とする。   A twelfth invention is the three-point contact measuring device according to any one of the fifth to tenth inventions, wherein the measuring device is in contact with the outer peripheral surface of the cylinder and measures the radius of the cylinder by a three-point contact method. The radius distribution is characterized in that the Fourier coefficient is corrected with an enlargement factor by a three-point contact type measuring instrument and is a radius distribution related to the rotation angle of the radius of the cylinder obtained from the corrected Fourier coefficient.

第13の発明は、第1の発明において、回転軸を回転させ、三点接触式測定器の出力値を、一定の時間周期で検出する検出手段と、出力値から円筒の真円度を算出する真円度演算手段とを有することを特徴とする。   In a thirteenth aspect based on the first aspect, the rotating shaft is rotated to detect the output value of the three-point contact measuring instrument at a constant time period, and the roundness of the cylinder is calculated from the output value. And a roundness calculating means.

第14の発明は、第1の発明において、回転軸を回転させ、三点接触式測定器の出力値を、回転軸の一定の回転角毎に検出する検出手段と、出力値から円筒の真円度を算出する真円度演算手段とを有することを特徴とする。   In a fourteenth aspect based on the first aspect, detection means for detecting the output value of the three-point contact measuring instrument at every fixed rotation angle of the rotation shaft, and the true value of the cylinder from the output value. And a roundness calculating means for calculating the circularity.

第15の発明は、第13又は第14の発明において、出力値の平均値から円筒の平均半径を演算する平均半径演算手段を有することを特徴とする。   A fifteenth invention is characterized in that, in the thirteenth or fourteenth invention, there is provided an average radius calculating means for calculating the average radius of the cylinder from the average value of the output values.

第16の発明は、第13又は第14の発明において、出力値のフーリエ係数を求め、そのフーリエ係数から円筒の半径の回転角に関する半径分布を求める半径分布演算手段を有することを特徴とする。
第17の発明は、第13又は第14の発明において、出力値のフーリエ係数を求め、そのフーリエ係数から円筒の半径の回転角に関する半径分布を求め、この半径分布と基準半径との差から真円誤差の回転角に関する真円誤差分布を求める真円誤差分布演算手段を有することを特徴とする。
A sixteenth invention is characterized in that, in the thirteenth or fourteenth invention, there is provided a radius distribution calculating means for obtaining a Fourier coefficient of an output value and obtaining a radius distribution related to a rotation angle of a radius of the cylinder from the Fourier coefficient.
According to a seventeenth aspect, in the thirteenth or fourteenth aspect, a Fourier coefficient of an output value is obtained, a radius distribution relating to a rotation angle of the radius of the cylinder is obtained from the Fourier coefficient, and a true value is calculated from a difference between the radius distribution and a reference radius. It has a perfect circle error distribution calculating means for obtaining a true circle error distribution related to the rotation angle of the circle error.

第18の発明は、第16の発明において、半径分布演算手段により求められた半径分布に基づいて、回転軸の回転角に関する砥石の送り量分布を補正する送り量補正手段を有することを特徴とする。
第19の発明は、第17の発明において、真円誤差分布演算手段により求められた真円誤差分布に基づいて、回転軸の回転角に関する砥石の送り量分布を補正する送り量補正手段を有することを特徴とする。
An eighteenth aspect of the invention is characterized in that in the sixteenth aspect of the invention, there is provided feed amount correction means for correcting the feed amount distribution of the grindstone related to the rotation angle of the rotating shaft based on the radius distribution obtained by the radius distribution calculation means. To do.
According to a nineteenth aspect, in the seventeenth aspect, there is provided a feed amount correcting means for correcting the feed amount distribution of the grindstone related to the rotation angle of the rotating shaft based on the perfect circle error distribution obtained by the true circle error distribution calculating means. It is characterized by that.

第20の発明は、第16乃至第19の何れか1の発明において、半径分布は、フーリエ係数を三点接触式測定器による拡大率で補正し、補正後のフーリエ係数から求められた円筒の半径の回転角に関する半径分布であることを特徴とする。
第21の発明は、第1乃至第20の何れか1の発明に係る真円度測定装置を有する円筒研削盤である。
In a twentieth invention according to any one of the sixteenth to nineteenth inventions, the radial distribution is obtained by correcting a Fourier coefficient with an enlargement ratio by a three-point contact measuring instrument, and obtaining a cylinder obtained from the corrected Fourier coefficient. It is a radius distribution with respect to the rotation angle of the radius.
A twenty-first invention is a cylindrical grinder having the roundness measuring device according to any one of the first to twentieth inventions.

尚、上記の各手段における回転軸は、回動軸で有っても良い。
以上の手段により、前記の課題を解決することができる。
The rotating shaft in each of the above means may be a rotating shaft.
The above-described problems can be solved by the above means.

本発明の手段によれば、工作物と一体の偏心円筒の真円度を測定する際に、研削盤などの工作機械により回転軸にて回転可能に支持された工作物を機外に取り外すことなく、そ
のまま偏心円筒の真円度を測定することが可能となる。このため、真円度測定時に工作物を工作機械より取り外す必要が無くなる。従って、この取り外しや取り付け作業が無くなると同時に、研削加工時と真円度測定時との間で工作物の設定位置に関するズレが生じなくなる。これにより、真円加工を高精度、かつ、短時間に実現することが可能となる。
According to the means of the present invention, when measuring the roundness of an eccentric cylinder integrated with a workpiece, the workpiece supported rotatably on the rotary shaft by a machine tool such as a grinding machine is removed outside the machine. The roundness of the eccentric cylinder can be measured as it is. For this reason, it is not necessary to remove the workpiece from the machine tool when measuring the roundness. Accordingly, the removal and attachment operations are eliminated, and at the same time, there is no deviation regarding the set position of the workpiece between the grinding process and the roundness measurement. As a result, it is possible to realize perfect circle processing with high accuracy and in a short time.

尚、上記の回転軸は、回動軸であっても上記の作用・効果が得られることは言うまでもない。   Needless to say, the above-mentioned operation and effect can be obtained even if the rotation shaft is a rotation shaft.

また、測定器滑動手段の機械的運動に係わる運動パラメータξを検知する運動センサを用いれば、クランクピン等の偏心円筒の中心座標(円筒の軸の位置)をより正確に知る(測る)ことができる。   In addition, if a motion sensor that detects a motion parameter ξ related to the mechanical motion of the measuring device sliding means is used, it is possible to know (measure) the center coordinates (cylinder shaft position) of an eccentric cylinder such as a crankpin more accurately. it can.

更に、この様な手段を前記の手段と組み合わせることにより、工作物を機外に取り外すことなく、より高精度な真円度の測定や、真円加工をそのまま実施することができる。   Furthermore, by combining such means with the above-mentioned means, it is possible to carry out more accurate roundness measurement and roundness processing without removing the workpiece from the machine.

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
ただし、本発明は、以下の各実施例に限定して解釈されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described based on specific examples.
However, the present invention is not construed as being limited to the following examples.

図1は、本実施例の円筒研削盤100の概観を示す側面図である。砥石台9に装備された円板状の砥石7は回転軸W(図中の点W)にて支持されて回転することができる。Kはクランクピンの横断面円周を表しており、この円周Kの中心点Oは、本円筒研削盤100の図略の支持部により本円筒研削盤100のC軸(図中の点C)を中心とする円軌道S上を回転可能に支持されている。C軸とW軸との距離xは、円筒研削盤100のNCサーボ機構により制御されている。   FIG. 1 is a side view showing an overview of a cylindrical grinding machine 100 of the present embodiment. The disc-shaped grindstone 7 provided on the grindstone base 9 can be supported and rotated by the rotation axis W (point W in the figure). K represents the transverse cross-sectional circumference of the crankpin, and the center point O of this circumference K is the C-axis (point C in the figure) of the cylindrical grinding machine 100 by a support portion (not shown) of the cylindrical grinding machine 100. ) Around the circular orbit S. The distance x between the C axis and the W axis is controlled by the NC servo mechanism of the cylindrical grinding machine 100.

27は三点接触式(馬乗りゲージ式)測定器の測定子である。三点接触式測定器の馬乗りゲージ25は、クランクピン(偏心円筒)の外周面に当接しながら円周Kに沿って滑動可能に第2アーム下腕22より支持されている。第1ピボットPは砥石台9に固定されており、第1ピボットP、第1アーム1、第2ピボットP′、第2アーム上腕21、第2アーム下腕22等より測定器滑動手段が構成されている。これにより三点接触式測定器をクランクピンの円周(側面外周)に沿って円滑に接触移動させることが可能となっている。8は三点接触式測定器の測定値出力線路である。   Reference numeral 27 denotes a measuring element of a three-point contact type (horse riding gauge type) measuring device. The horse riding gauge 25 of the three-point contact type measuring instrument is supported by the second arm lower arm 22 so as to be slidable along the circumference K while being in contact with the outer peripheral surface of the crankpin (eccentric cylinder). The first pivot P is fixed to the grindstone base 9, and the measuring instrument sliding means is constituted by the first pivot P, the first arm 1, the second pivot P ', the second arm upper arm 21, the second arm lower arm 22, and the like. Has been. As a result, the three-point contact type measuring instrument can be smoothly contacted and moved along the circumference (side surface outer circumference) of the crankpin. Reference numeral 8 denotes a measurement value output line of a three-point contact type measuring instrument.

図2に、関数y(ψ,x)を関数y(θ)に変換する本実施例の変数変換手段の作用を示す。本図は、上記の測定器滑動手段(図1)のクランクピン横断面平面上での動作を模式的に表現したものである。ただし、ここで、θは点O(クランクピンの中心)の回りの角度であり、原線OCから測った三点接触式測定器の中心線(図3)までの角度(クランクピンの円周上の測定点pの角度座標)を表すものとする。また、y、ψ、xは、以下に示す測定変数である。
(測定変数)
y:三点接触式測定器の出力値
x:C軸とW軸間の距離(y計測時の値を記録)
ψ:クランクピンのC軸回りの回転角∠WCO(y計測時の値を記録)
FIG. 2 shows the operation of the variable conversion means of this embodiment for converting the function y (ψ, x) into the function y (θ). This figure schematically represents the operation of the measuring instrument sliding means (FIG. 1) on the plane of the crank pin cross section. Here, θ is an angle around the point O (center of the crankpin), and an angle from the original line OC to the centerline (FIG. 3) of the three-point contact measuring instrument (circumference of the crankpin) It represents the angle coordinates of the upper measurement point p). Further, y, ψ, and x are measurement variables shown below.
(Measurement variable)
y: Output value of the three-point contact measuring instrument x: Distance between the C-axis and the W-axis (records the y-measurement value)
ψ: Rotation angle ク ラ ン ク WCO around the C axis of the crank pin (records the value at the time of y measurement)

この様な変数変換は、「θ=f(ψ,x,Λ)」なる関数fを求めることにより実現される。即ち、この様な関数fが求まれば、三点接触式測定器の出力値y(関数値y(ψ,x))をθを独立変数とする関数値y(θ)として扱うことが可能となる。ただし、ここで、Λは測定器滑動手段の姿勢に係わる構造を表す諸定数の適当な集合(滑動機構パラメータ群)である。尚、これらは定数であるため、以下、「Λ」は省略して記載することがある。
この様な関数fを具体的に決定する方法を以下に示す。
Such variable conversion is realized by obtaining a function f of “θ = f (ψ, x, Λ)”. That is, if such a function f is obtained, the output value y (function value y (ψ, x)) of the three-point contact measuring instrument can be handled as a function value y (θ) with θ as an independent variable. It becomes. Here, Λ is an appropriate set (sliding mechanism parameter group) of various constants representing the structure related to the posture of the measuring instrument sliding means. Since these are constants, “Λ” may be omitted below.
A method for specifically determining such a function f will be described below.

前記の記号の他に、図2の説明などにおいて以下、下記の記号(定数)を用いる。上記の関数fは、後で詳述するように、これらの測定器滑動手段の姿勢に係わる構造を表す諸定数(測定器滑動手段や工作機械の各部の長さや角度等の定数)を用いて求めることができる。即ち、本実施例における上記の集合Λは、以下の7つの定数をその要素にもつ。   In addition to the above symbols, the following symbols (constants) are used in the description of FIG. As described in detail later, the above function f uses various constants (constants such as the length and angle of each part of the measuring instrument sliding means and machine tool) representing the structure related to the posture of the measuring instrument sliding means. Can be sought. That is, the set Λ in the present embodiment has the following seven constants as its elements.

(滑動機構パラメータ群)
D:第1ピボットPのW軸からの水平方向(X軸方向)のズレ
(C軸側を負値とする)
H:第1ピボットPのW軸からの高さ
R:円軌道Sの半径
1 :第1アーム1の長さ
21:第2アーム上腕21の長さ
22:第2アーム下腕22の長さ
ζ:第2アーム上腕21と第2アーム下腕22との間の角
(Sliding mechanism parameter group)
D: Deviation in the horizontal direction (X-axis direction) from the W-axis of the first pivot P
(C axis side is negative)
H: Height of the first pivot P from the W axis R: Radius of the circular orbit S L 1 : Length of the first arm 1 L 21 : Length of the second arm upper arm 21 L 22 : Second arm lower arm 22 Length ζ: angle between the second arm upper arm 21 and the second arm lower arm 22

図3に、半径a0 の真円の横断面をもつ円筒にVゲージ25が乗った際の両者の位置関係を示す。本図において、点Gは半径a0 の真円の中心であり、このような理論的な真円がVゲージ25の接触面A,Bに垂直に当接した場合、本真円の中心点GとVゲージ25の基準点dの2点間の距離Lは、次式(7)で与えられる。
(数7)
L≡Gd=a0 /sin(α/2) …(7)
この様に、点Gは、半径a0 が一定の時、点d及び接触面A,Bに対する不動点となる。
FIG. 3 shows the positional relationship between the two when the V gauge 25 is mounted on a cylinder having a perfect circular cross section with a radius a 0 . In this figure, the point G is the center of a perfect circle with a radius a 0 , and when such a theoretical perfect circle comes into contact with the contact surfaces A and B of the V gauge 25 perpendicularly, the center point of the true circle A distance L between two points G and the reference point d of the V gauge 25 is given by the following equation (7).
(Equation 7)
L≡Gd = a 0 / sin (α / 2) (7)
In this way, the point G becomes a fixed point with respect to the point d and the contact surfaces A and B when the radius a 0 is constant.

一方、実際の各測定点pをその要素にもつクランクピンの横断面円周Kは、実は真円ではないため、その中心点Oは一意には定まらない。即ち、クランクピン断面上に固定した原点Oは、厳密にはKの中心付近に点Cに対して「OC=R,∠WCO=ψ」となるように定めた1固定点に過ぎず、よって、点Gと点Oとは一般には一致しない。また、この2点の距離OGは、角θによって変化する。即ち、この距離は、角θの関数OG(θ)と考えることができる。   On the other hand, since the cross-sectional circumference K of the crankpin having each actual measurement point p as an element is not actually a perfect circle, the center point O is not uniquely determined. That is, the origin O fixed on the cross section of the crankpin is strictly one fixed point determined so that “OC = R, ∠WCO = ψ” with respect to the point C near the center of K. In general, point G and point O do not match. Further, the distance OG between the two points varies depending on the angle θ. That is, this distance can be considered as a function OG (θ) of the angle θ.

しかしながら、次式(8)が成り立つ時、関数fを求める限りにおいては、次式(9)を用いることができる。
(数8)
OG(∀θ)≪ MIN(L2 ,L21,L22+L) …(8)
(数9)
Od≒L …(9)
即ち、通常、少なくとも関数fを決定する限りにおいては、点Oと点Gとを同一視しても、その結果における誤差は十分に小さい。これは、実際の所、L2 ,L21,L22は10cm〜1m程度のオーダーであるのに対し、OGは1μm単位の長さだからである。
However, when the following equation (8) holds, as long as the function f is obtained, the following equation (9) can be used.
(Equation 8)
OG (∀θ) << MIN (L 2 , L 21 , L 22 + L) (8)
(Equation 9)
Od≈L (9)
That is, normally, as long as the function f is determined, even if the point O and the point G are identified, the error in the result is sufficiently small. This is because L 2 , L 21 and L 22 are actually on the order of 10 cm to 1 m, whereas OG is 1 μm in length.

したがって、図2から判る様に、点Oと点Gとを同一視することにより、次式(10)〜(22)を用いて、上記の関数fを具体的に決定することができる。
(数10)
2 2=L21 2 +(L22+L)2−2L21(L22+L)cosζ …(10)
(数11)
u=Rcosψ …(11)
(数12)
v=Rsinψ …(12)
(数13)
w=x−u …(13)
(数14)
OP2 =(H−v)2 +(w+D)2 …(14)
(数15)
β1 =tan -1{(H−v)/(w+D)} …(15)
(数16)
β2 =cos -1{(−L2 2+L1 2+OP2 )/(2L1 ・OP)} …(16)
(数17)
γ1 =β2 −β1 …(17)
(数18)
γ2 =γ1 +γ3 −π/2 …(18)
(数19)
γ3 =cos -1{(−OP2 +L1 2+L2 2)/(2L1 ・L2 )} …(19)
(数20)
β3 =β4 −γ2 …(20)
(数21)
β4 =cos -1〔{−L21 2 +L2 2+(L22+L)2
/{2L2(L22+L)}〕 …(21)
(数22)
θ=3π/2−ψ+β3 …(22)
Therefore, as can be seen from FIG. 2, the function f can be specifically determined by using the following equations (10) to (22) by equating the point O and the point G.
(Equation 10)
L 2 2 = L 21 2 + (L 22 + L) 2 −2L 21 (L 22 + L) cosζ (10)
(Equation 11)
u = Rcosψ (11)
(Equation 12)
v = Rsinψ (12)
(Equation 13)
w = x−u (13)
(Equation 14)
OP 2 = (H−v) 2 + (w + D) 2 (14)
(Equation 15)
β 1 = tan −1 {(H−v) / (w + D)} (15)
(Equation 16)
β 2 = cos −1 {(−L 2 2 + L 1 2 + OP 2 ) / (2L 1 · OP)} (16)
(Equation 17)
γ 1 = β 2 −β 1 (17)
(Equation 18)
γ 2 = γ 1 + γ 3 −π / 2 (18)
(Equation 19)
γ 3 = cos −1 {(−OP 2 + L 1 2 + L 2 2 ) / (2L 1 · L 2 )} (19)
(Equation 20)
β 3 = β 4 −γ 2 (20)
(Equation 21)
β 4 = cos −1 [{−L 21 2 + L 2 2 + (L 22 + L) 2 }
/ {2L 2 (L 22 + L)}] (21)
(Equation 22)
θ = 3π / 2−ψ + β 3 (22)

以上の様に、「θ=f(ψ,x)」なる関数fを具体的に決定することができる。これにより、関数y(ψ,x)を関数y(θ)に変換する変数変換手段を実現することができる。即ち、測定変数y、x、ψを同時に計測することにより、回転軸にて回転可能に支持された工作物を機外に取り外すことなく、そのまま関数y(θ)を求めることが可能であることが示された。   As described above, the function f “θ = f (ψ, x)” can be specifically determined. Thereby, a variable conversion means for converting the function y (ψ, x) into the function y (θ) can be realized. That is, by simultaneously measuring the measurement variables y, x, and ψ, it is possible to obtain the function y (θ) as it is without removing the workpiece supported rotatably on the rotary shaft. It has been shown.

図4に、本実施例の円筒研削盤100の構成図(概念図)を示す。本円筒研削盤100によれば、測定変数y、x、ψを同時に計測することが可能である。C軸とW軸との距離xは、ドライバ12等によるサーボ制御機構により制御されている。また、C軸の回転角ψは、ドライバ13等によるサーボ制御機構により制御されている。CNC装置10は、インターフェイス(IF)11を介して、ドライバ12、13を制御する。尚、14、15は正弦波信号分岐器、16、17は波形成形器である。   In FIG. 4, the block diagram (conceptual figure) of the cylindrical grinding machine 100 of a present Example is shown. According to the cylindrical grinding machine 100, the measurement variables y, x, and ψ can be measured simultaneously. The distance x between the C axis and the W axis is controlled by a servo control mechanism such as a driver 12. Further, the rotation angle ψ of the C axis is controlled by a servo control mechanism such as a driver 13. The CNC device 10 controls the drivers 12 and 13 via the interface (IF) 11. In addition, 14 and 15 are sine wave signal branching units, and 16 and 17 are waveform shapers.

この様に円筒研削盤100を構成すれば、変換ボード18を介して、測定変数y、x、ψの各計測値を同時にリアルタイムでパソコン(PC)19に転送することができる。従って、前記の関係を用いれば、パソコン19にて、測定変数y、x、ψ等より、関数y(θ)を求めることができる。   If the cylindrical grinding machine 100 is configured in this way, the measured values of the measurement variables y, x, and ψ can be simultaneously transferred to the personal computer (PC) 19 via the conversion board 18 in real time. Therefore, if the above relationship is used, the function y (θ) can be obtained from the measurement variables y, x, ψ and the like by the personal computer 19.

上記の様に関数y(θ)が具体的に求まれば、式(4)〜(6)及び調和解析により、y(θ)を式(3)の形に展開することができる。ただし、αには都合のよい適当な数値が選択されているものとする。この時、1≦n≦Jなる全てのnに対してcn 、φn が定まるため、式(1)の様にr(θ)をθの関数として具体的に求めることができる(真円度演算手段)。 If the function y (θ) is specifically obtained as described above, y (θ) can be developed into the form of Equation (3) by Equations (4) to (6) and harmonic analysis. However, it is assumed that a convenient numerical value is selected for α. At this time, since c n and φ n are determined for all n satisfying 1 ≦ n ≦ J, r (θ) can be specifically obtained as a function of θ as shown in equation (1) (roundness) Degree calculation means).

また、パソコン19とCNC装置10とを図示する様に通信線路でつなげば、パソコン19側の真円度演算手段、及び、補正量演算手段により求められたX軸の補正量δxをCNC装置10に自動的かつ迅速に連絡することができる。
以下、補正量δxを求める手段(補正量演算手段)について説明する。
Further, if the personal computer 19 and the CNC device 10 are connected with a communication line as shown in the figure, the roundness calculation means on the personal computer 19 side and the X axis correction amount δx obtained by the correction amount calculation means are used as the CNC device 10. Can be contacted automatically and quickly.
Hereinafter, a means for calculating the correction amount δx (correction amount calculation means) will be described.

上記のr(θ)をθに依らず一定とするための補正量δx(ψ)の求め方を図5に示す。ただし、ここで、この補正量δx(ψ)は、各回転角ψに対応するCW間の距離x(ψ)(図2)に対する補正量、即ち、砥石台9の移動量に対する補正量である。   FIG. 5 shows how to obtain the correction amount δx (ψ) for making r (θ) constant regardless of θ. However, here, the correction amount δx (ψ) is a correction amount for the distance x (ψ) between the CWs corresponding to each rotation angle ψ (FIG. 2), that is, a correction amount for the movement amount of the grindstone table 9. .

本図より明らかなように、本補正量δx(ψ)は、例えば、次式(23)〜(28)により求めることができる。
(数23)
θ=π−ψ−η (η≡∠CWO) …(23)
(数24)
δr(θ)=r(θ)−λI m (λI ≧1) …(24)
(数25)
δx=δr(θ)/cosη …(25)
(数26)
cosη=w/OW=w/(v2 +w2 1/2 ≡g(x,ψ)
=(x−R cosψ)
/{(R sinψ)2 +(x−R cosψ)2 1/2 …(26)
(数27)
η=cos-1{g(x,ψ)} …(27)
(数28)
δx(x,ψ)=〔r(π−ψ−cos-1{g(x,ψ)})
−λI m 〕/g(x,ψ) …(28)
As is clear from this figure, the main correction amount δx (ψ) can be obtained by the following equations (23) to (28), for example.
(Equation 23)
θ = π−ψ−η (η≡∠CWO) (23)
(Equation 24)
δr (θ) = r (θ ) -λ I a m (λ I ≧ 1) ... (24)
(Equation 25)
δx = δr (θ) / cos η (25)
(Equation 26)
cos η = w / OW = w / (v 2 + w 2 ) 1/2 ≡g (x, ψ)
= (X-R cosψ)
/ {(R sinψ) 2 + (x−R cosψ) 2 } 1/2 (26)
(Equation 27)
η = cos −1 {g (x, ψ)} (27)
(Equation 28)
δx (x, ψ) = [r (π−ψ−cos −1 {g (x, ψ)})
1-? I a m] / g (x, ψ) ... (28)

ただし、式(24)、(28)のλI は、円筒を削り過ぎない様にするための安全係数であり、クランクピン(偏心円筒)を加工する際の研削→測定→研削→測定の繰り返し回数(サイクル数)Iが増加する度に1に近づけていくべき数である。したがって最終的なIの値が小さい場合には、最初からλI の値は1に固定されていても良い。 However, λ I in Equations (24) and (28) is a safety factor to prevent the cylinder from being over-machined. Grinding → Measurement → Grinding → Repeat measurement when machining the crankpin (eccentric cylinder) This is a number that should approach 1 each time the number of cycles (cycle number) I increases. Therefore, when the final value of I is small, the value of λ I may be fixed to 1 from the beginning.

以上の様にして、補正量δx(ψ)を求めることができる。従って、前回のψに対するX軸の値x(ψ)を用いれば、次回のψに対するX軸の値x′(ψ)は、次式(29)の様に求めることができる。
(数29)
x′(ψ)=x(ψ)−δx(ψ) …(29)
As described above, the correction amount δx (ψ) can be obtained. Therefore, if the X-axis value x (ψ) with respect to the previous ψ is used, the X-axis value x ′ (ψ) with respect to the next ψ can be obtained by the following equation (29).
(Equation 29)
x ′ (ψ) = x (ψ) −δx (ψ) (29)

以上の様に円筒研削盤100を構成すれば、回転軸にて回転可能に支持された工作物を機外に取り外すことなく、偏心円筒の真円加工を自動的に行うことが可能となる。   If the cylindrical grinding machine 100 is configured as described above, it is possible to automatically perform the circular processing of the eccentric cylinder without removing the workpiece supported rotatably on the rotating shaft outside the machine.

本円筒研削盤100を上記の様に構成した結果、次の様な効果を得ることができた。
(a)工作機械上にて偏心円筒の真円度を測定することが可能となり、測定データと加工データ間の位相角ズレ誤差が無くなった。
(b)偏心した円筒の中心を測定器の回転中心に合わせることなく測定することが可能となり、その結果、偏心量、偏心円筒半径、或いは偏心位相角等の異なる複数の工作物を研削する場合においても、1回のチャック動作で真円度を測定することが可能となった。
(c)砥石台プロフィール・データを自動的に補正することが可能となった。
(d)Vゲージ法による変位測定を行うため、測定部の測定範囲が小さくなり、測定機を機上に搭載したときに問題となる温度等に対する耐環境性も向上した。
As a result of configuring the cylindrical grinding machine 100 as described above, the following effects could be obtained.
(A) The roundness of the eccentric cylinder can be measured on the machine tool, and the phase angle deviation error between the measurement data and the machining data is eliminated.
(B) When the center of the eccentric cylinder can be measured without matching the rotation center of the measuring instrument, and as a result, a plurality of workpieces having different eccentricity, eccentric cylinder radius, or eccentric phase angle are ground. Also, the roundness can be measured by one chucking operation.
(C) It has become possible to automatically correct the wheelhead profile data.
(D) Since the displacement measurement by the V gauge method is performed, the measurement range of the measurement unit is reduced, and the environmental resistance against a temperature or the like that becomes a problem when the measuring machine is mounted on the machine is improved.

尚、図4の円筒研削盤100においてパソコン19は具備しなくとも、本機構を構成することは可能である。そのような場合には、例えば、変換ボード18の出力を直接CNC装置10に入力し、上記の真円度演算手段、及び、補正量演算手段をCNC装置10にて実現する方法も考えられる。   In addition, even if the personal computer 19 is not provided in the cylindrical grinding machine 100 of FIG. 4, it is possible to constitute this mechanism. In such a case, for example, a method in which the output of the conversion board 18 is directly input to the CNC device 10 and the above-described roundness calculation means and correction amount calculation means are realized by the CNC device 10 is also conceivable.

また、本実施例の円筒研削盤100の測定器滑動手段は、砥石台9に固定されているが、測定器滑動手段は必ずしも砥石台と連動している必要はない。また、本実施例の円筒研削盤100の測定器滑動手段は、リンク機構により実現されているが、測定器滑動手段は必ずしもリンク機構により構成されている必要はない。   Further, the measuring instrument sliding means of the cylindrical grinding machine 100 of the present embodiment is fixed to the grinding wheel base 9, but the measuring instrument sliding means does not necessarily have to be interlocked with the grinding wheel base. Further, the measuring instrument sliding means of the cylindrical grinding machine 100 of the present embodiment is realized by a link mechanism, but the measuring instrument sliding means does not necessarily need to be configured by a link mechanism.

これらの場合においても、一般に、測定器滑動手段や工作機械の各部の長さや角度等の定数(個々の装置の滑動機構パラメータ群)を用いて関数fのような変数変換手段を実現することができる。
即ち、これらの場合にも、本発明の手段により、関数y(θ)を測定器滑動手段の姿勢に係わる構造を表す諸定数や測定変数等から求めることが可能となるため、上記と同様に本発明による作用効果を得ることができる。
In these cases as well, in general, a variable conversion means such as a function f can be realized by using constants (sliding mechanism parameter groups of individual devices) such as the length and angle of each part of the measuring instrument sliding means and machine tool. it can.
That is, in these cases, the function y (θ) can be obtained from the constants and measurement variables representing the structure related to the posture of the measuring instrument sliding means by means of the present invention. The effect by this invention can be acquired.

また、本第1実施例では、前記の通り「測定変数y、x、ψを同時に計測することにより、回転軸にて回転可能に支持された工作物を機外に取り外すことなく、そのまま関数y(θ)を求めることが可能であること」を示したが、測定変数y、x、ψを同時に計測する具体的な手法としては、例えば、以下に例示するもの等が考えられる。   Further, in the first embodiment, as described above, “measurement variables y, x, and ψ are simultaneously measured, so that the function y can be directly used without removing the workpiece supported rotatably on the rotating shaft. It is possible to obtain (θ) ”, but as a specific method for simultaneously measuring the measurement variables y, x, and ψ, for example, the following examples can be considered.

(手法1)一定時間周期で測定する方法
測定開始信号により、一定の時間周期で測定を行う。このとき、例えば、C軸を等速回転させる場合、測定点の数は、回転速度より求められる工作物の1回転に要する時間と所定の測定時間周期(一定時間間隔)から決定することができる。
(Method 1) Method of measuring at a fixed time period Measurement is performed at a fixed time period by a measurement start signal. At this time, for example, when the C-axis is rotated at a constant speed, the number of measurement points can be determined from the time required for one rotation of the workpiece obtained from the rotation speed and a predetermined measurement time period (fixed time interval). .

(手法2)一定回転角周期で測定する方法
C軸(回転角ψ)が一定角度回転した際に、同期信号を発生させ、この信号を同期基準としてy、xの各測定を並列に行う。
また、ψの代わりにxを用いても良い。即ち、例えば、xが所定の各座標(測定点)に位置した際に、同期信号を発生させ、この信号を同期基準としてψ、yの各測定を並列に行っても良い。
(Method 2) Method of measuring at a constant rotation angle period When the C-axis (rotation angle ψ) rotates by a constant angle, a synchronization signal is generated, and each measurement of y and x is performed in parallel using this signal as a synchronization reference.
Further, x may be used instead of ψ. That is, for example, when x is positioned at each predetermined coordinate (measurement point), a synchronization signal may be generated, and each measurement of ψ and y may be performed in parallel using this signal as a synchronization reference.

(手法3)サーボ制御の指令値を利用する方法
また、上記のψやxの代わりに、C軸の回転や砥石台の移動の物理的な制御(サーボ制御)に使用される指令値を利用することも可能である。ただし、この場合には、サーボ制御における追随遅れが十分無視でき、指令値に対して砥石台や工作物(円筒)が十分に高い精度で運動することが条件となる。
(Method 3) Method of using servo control command value In addition to the above-mentioned ψ and x, the command value used for physical control (servo control) of the rotation of the C axis and the movement of the grinding wheel base is used. It is also possible to do. In this case, however, the following delay in the servo control can be sufficiently ignored, and it is a condition that the grindstone table and the workpiece (cylinder) move with sufficiently high accuracy with respect to the command value.

また、本発明は、砥石等の研削手段を有しない真円度測定装置としても有効に利用できる。即ち、このような装置においても上記のr(θ)を求めることができるので、これを真円度測定装置として利用することができる。   The present invention can also be effectively used as a roundness measuring device that does not have grinding means such as a grindstone. That is, since r (θ) can be obtained even in such an apparatus, it can be used as a roundness measuring apparatus.

例えば上記の第1実施例に示す様な測定器滑動手段の機械的運動に係わる運動パラメータξを検知し、この運動パラメータξに基づいて真円加工の対象となる偏心円筒の軸の位置(偏心量R,回転角ψ(図2))を正確に求めれば、更に高精度の真円加工を実施することができる。   For example, the motion parameter ξ related to the mechanical motion of the measuring instrument sliding means as shown in the first embodiment is detected, and the position of the axis of the eccentric cylinder (eccentricity to be rounded) is detected based on the motion parameter ξ. If the amount R and the rotation angle ψ (FIG. 2) are accurately obtained, it is possible to carry out a more accurate circular processing.

図6は、本第2実施例に係わる回動角センサ(ロータリーエンコーダRE)を有する円筒研削盤200の模式的な断面図である。本円筒研削盤200は、上記の第1実施例の円筒研削盤100(図1,図2)の第1ピボットPの位置にロータリーエンコーダRE(回動角センサ)を設けたものである。このロータリーエンコーダREは、第1アーム1の回動角γ1 を図中の点P(第1ピボット)を含んだ水平面上にある原線PP2より図6に向かって時計回りを正の向きとして計測するものである。
即ち、前記の運動パラメータξは、本実施例においてはこの第1アーム1の回動角γ1 に相当する。尚、本図6において、点P1,P2は、点P′(第2ピボット)から垂らした垂線上にある点である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a cylindrical grinder 200 having a rotation angle sensor (rotary encoder RE) according to the second embodiment. This cylindrical grinding machine 200 is provided with a rotary encoder RE (rotation angle sensor) at the position of the first pivot P of the cylindrical grinding machine 100 (FIGS. 1 and 2) of the first embodiment. The rotary encoder RE is clockwise as the positive direction toward the FIG. 6 from the original line PP2 with a rotation angle gamma 1 of the first arm 1 on the horizontal plane containing the P (first pivot) point in FIG. It is to be measured.
That is, the motion parameter ξ corresponds to the rotation angle γ 1 of the first arm 1 in this embodiment. In FIG. 6, points P1 and P2 are points on a perpendicular line hanging from the point P ′ (second pivot).

例えばこの様な装置(円筒研削盤200)によれば、図7〜図9を用いてその詳細を後述する様に、真円加工すべき偏心円筒の軸の位置に関する位相角誤差Δψを求めたり、より正確な偏心量Rを求めたりすることができる。
また、求められた位相角誤差Δψは、例えば同期制御手段による真円加工実行時のC軸の回転角ψの補正に用いることができる。また、より正確な偏心量Rが求まれば、真円加工実行時の砥石台9の移動量xをより高精度に決定することができる。
また、位相角誤差Δψに基づいてC軸の回転角ψを補正する代りに、位相角誤差Δψに相当する時間分だけ移動量xを具現するタイミングを同期制御手段によってずらしても良い。
For example, according to such an apparatus (cylindrical grinding machine 200), as will be described in detail later with reference to FIGS. 7 to 9, the phase angle error Δψ related to the position of the axis of the eccentric cylinder to be rounded is obtained. More accurate eccentricity R can be obtained.
Further, the obtained phase angle error Δψ can be used, for example, for correcting the rotation angle ψ of the C-axis when the perfect circle machining is executed by the synchronization control means. Further, if a more accurate eccentric amount R is obtained, the moving amount x of the grindstone table 9 at the time of executing the circular processing can be determined with higher accuracy.
Further, instead of correcting the rotation angle ψ of the C axis based on the phase angle error Δψ, the timing for realizing the movement amount x by the time corresponding to the phase angle error Δψ may be shifted by the synchronization control means.

図7は、本円筒研削盤200を制御する測定メインプログラムA0のゼネラルフローチャートである。
本プログラムA0では、まず最初にステップa10にて、測定装置(三点接触式測定器)が挿入できる位置まで砥石台9をC軸に接近させ、偏心円筒(例:クランクピン等)の外側の円周上に馬乗りゲージ(Vブロック)が接触する様に、工作物(例:クランクシャフト等)に測定装置を挿入する。
FIG. 7 is a general flowchart of the measurement main program A0 for controlling the cylindrical grinding machine 200.
In this program A0, first, in step a10, the grindstone base 9 is brought close to the C axis to a position where the measuring device (three-point contact type measuring instrument) can be inserted, and the outer side of the eccentric cylinder (eg, crank pin) is placed. Insert the measuring device into the workpiece (eg crankshaft etc.) so that the horse riding gauge (V block) contacts the circumference.

次に、ステップa20では、基準となる所定のプロファイルデータに基づいて、前記の測定器滑動手段により三点接触式測定器(Vブロック)を偏心円筒の側面に対して接触移動させ、円周K(図3)が常に「Vゲージ25(Vブロック)の接触面A,B(図3、図6)と砥石(図6)」に対して合計3点で接触する様に、同期制御を行いながらC軸を回転角ψが増加する方向(図2では反時計回り)に任意の位置(角度)から1回転させる。そして、この同期制御の実行と同時に、原点O(偏心円筒の軸の位置)の回転角ψ、砥石の位置x、及び第1アーム1の回動角γ1 の各値をそれぞれ測定し、記録する。 Next, in step a20, the three-point contact measuring device (V block) is moved in contact with the side surface of the eccentric cylinder by the measuring device sliding means based on the predetermined profile data as a reference, and the circumference K Synchronous control is performed so that (FIG. 3) always contacts the contact surfaces A and B (FIGS. 3 and 6) of the V gauge 25 (V block) and the grindstone (FIG. 6) at a total of three points. However, the C axis is rotated once from an arbitrary position (angle) in the direction in which the rotation angle ψ increases (counterclockwise in FIG. 2). Simultaneously with the execution of this synchronous control, the rotation angle ψ at the origin O (the position of the eccentric cylinder shaft), the position x of the grindstone, and the rotation angle γ 1 of the first arm 1 are measured and recorded. To do.

この測定を行う際の原点Oは、図1、図2、図6の円軌道S上を一周するが、この時の各測定点の間隔(測定点密度)は、例えば、円軌道S上一周に渡り均等でも良い。
また、例えば、図6のXY座標平面上における円軌道SのX軸とY軸に対する各切片付近の測定点密度を特に高くしておけば、後述のサブルーチンB0,C0内における計算を高精度に行うのに比較的都合が良い。
The origin O when performing this measurement makes a round on the circular orbit S of FIGS. 1, 2, and 6. The interval between the measurement points (measurement point density) at this time is, for example, a round on the circular orbit S. Evenly, it is acceptable.
Further, for example, if the measurement point density in the vicinity of each intercept with respect to the X axis and the Y axis of the circular orbit S on the XY coordinate plane in FIG. 6 is made particularly high, the calculation in subroutines B0 and C0 described later can be performed with high accuracy. It is relatively convenient to do.

ステップa30では、ステップa20による測定が所定の必要回数実施されたか否かを判定する。
ステップa40では、C軸の回転運動とx軸の並進運動を停止させる。
ステップa50では、測定装置(三点接触式測定器)を上昇させ、砥石台9を後退させる。
In step a30, it is determined whether or not the measurement in step a20 has been performed a predetermined required number of times.
In step a40, the rotational movement of the C axis and the translational movement of the x axis are stopped.
In step a50, the measuring device (three-point contact type measuring device) is raised and the grindstone base 9 is moved backward.

ステップa60では、詳細後述の位相角誤差計算サブルーチンB0(図8)を呼び出して、原点Oの位相角誤差Δψを算出する。
ステップa70では、詳細後述の偏心量計算サブルーチンC0(図9)を呼び出して、原点Oの偏心量Rを算出する。
ステップa80では、上記の各サブルーチンB0,C0により算出された原点Oの位相角誤差Δψと偏心量Rに基づいて、偏心円筒の真円加工に用いる同期制御データ(プロファイルデータ)を補正する。
In step a60, a phase angle error calculation subroutine B0 (FIG. 8) described later in detail is called to calculate the phase angle error Δψ of the origin O.
In step a70, an eccentricity calculation subroutine C0 (FIG. 9), which will be described later in detail, is called to calculate the eccentricity R of the origin O.
In step a80, based on the phase angle error Δψ of the origin O calculated by the subroutines B0 and C0 and the eccentric amount R, the synchronization control data (profile data) used for the circular processing of the eccentric cylinder is corrected.

この様にして求められた位相角誤差Δψは、例えば、同期制御手段による真円加工実行時のC軸の回転角ψの補正に用いることができる。また、より正確な偏心量Rを用いれば、真円加工実行時の砥石台9の移動量xをより高精度に決定することができる。   The phase angle error Δψ obtained in this way can be used, for example, for correction of the rotation angle ψ of the C axis when the perfect circle machining is performed by the synchronization control means. Moreover, if the more accurate eccentric amount R is used, the movement amount x of the grindstone table 9 at the time of executing the circular processing can be determined with higher accuracy.

図8は、上記の測定メインプログラムA0から呼び出される位相角誤差計算サブルーチンB0のフローチャートである。
本サブルーチンB0では、まず最初にステップb20にて、第1アーム1の回動角γ1 の回転角ψによる一次導関数dγ1 /dψに対して、極値(最小値<0,0<最大値)を与える回転角ψ1 ,ψ2 を前記の式(10)〜(17)に基づいてそれぞれ理論的に算出する。ただし、この計算は、理論的なものであり、上記のプログラムA0の測定とは独立しているので、プログラムA0を実行する前に、予め行っておいても良い。
FIG. 8 is a flowchart of the phase angle error calculation subroutine B0 called from the measurement main program A0.
In this subroutine B0, first, in step b20, an extreme value (minimum value <0, 0 <maximum) with respect to the first derivative dγ 1 / dψ due to the rotation angle ψ of the rotation angle γ 1 of the first arm 1. Rotation angles ψ 1 and ψ 2 giving a value) are theoretically calculated based on the equations (10) to (17). However, this calculation is theoretical and is independent of the measurement of the program A0. Therefore, the calculation may be performed in advance before the program A0 is executed.

次に、ステップb40では、回動角γ1 と回転角ψの測定データを分析して、γ1 のψに対する変化率が最大(>0)及び最小(<0)であった時の回転角ψの値Ψ1 ,Ψ2 を求める。ただし、測定点密度が円軌道S上で均一である場合には、γ1 の変化量が最大(>0)及び最小(<0)であった時の回転角ψの値をそれぞれΨ1 ,Ψ2 としても良い。また、測定点密度が比較的荒い場合には、数値解析の分野で公知の、例えば放物線近似等の各種補間演算等を用いてΨ1 ,Ψ2 を求めても良い。 Next, in step b40, the measurement data of the rotation angle γ 1 and the rotation angle ψ is analyzed, and the rotation angle when the change rate of γ 1 with respect to ψ is the maximum (> 0) and the minimum (<0). The values ψ 1 and ψ 2 of ψ are obtained. However, when the measurement point density is uniform on the circular orbit S, the values of the rotation angles ψ when the change amount of γ 1 is the maximum (> 0) and the minimum (<0) are respectively ψ 1 , it may be as Ψ 2. When the measurement point density is relatively rough, Ψ 1 and Ψ 2 may be obtained by using various interpolation operations such as parabolic approximation known in the field of numerical analysis.

次に、ステップb60では、次式(30),(31),(32)により、原点Oの位相角誤差Δψを算出する。
(数30)
Δψ1 =Ψ1 −ψ1 …(30)
(数31)
Δψ2 =Ψ2 −ψ2 …(31)
(数32)
Δψ=(Δψ1 +Δψ2 )/2 …(32)
Next, in step b60, the phase angle error Δψ of the origin O is calculated by the following equations (30), (31), (32).
(Equation 30)
Δψ 1 = ψ 1 −ψ 1 (30)
(Equation 31)
Δψ 2 = ψ 2 −ψ 2 (31)
(Expression 32)
Δψ = (Δψ 1 + Δψ 2 ) / 2 (32)

例えば以上の様に、γ1 のψに対する変化率が最大(>0)又は最小(<0)であった時の回転角ψの測定値を用いることにより、ロータリーエンコーダREが有する一定の測定精度に対して、最も高い精度で位相角誤差Δψの値を求めることができる。 For example, as described above, by using the measured value of the rotation angle ψ when the rate of change of γ 1 with respect to ψ is the maximum (> 0) or the minimum (<0), the constant measurement accuracy of the rotary encoder RE On the other hand, the value of the phase angle error Δψ can be obtained with the highest accuracy.

また、上記のΔψ1 の値は、次式(33)により求めても良い。
(数33)
Δψ1 =(γ+ −Γ+ )/(dγ1 /dψ)+ …(33)
ただし、ここで、Γ+ は前記の式(10)〜(17)より理論的に求めることができるγ1 のψ=0における理論値であり、γ+ はプログラムA0で実際に測定したγ1 のψ=0の時の実測値である。また、(dγ1 /dψ)+ は式(10)〜(17)に基づいて理論的に求められるγ1 の一次導関数のψ=0における理論値である。
Further, the value of Δψ 1 may be obtained by the following equation (33).
(Expression 33)
Δψ 1 = (γ + −Γ + ) / (dγ 1 / dψ) + (33)
Here, Γ + is a theoretical value at ψ = 0 of γ 1 that can be theoretically obtained from the above equations (10) to (17), and γ + is γ 1 actually measured by the program A0. The actual measurement value when ψ = 0. Further, (dγ 1 / dψ) + is a theoretical value at ψ = 0 of the first derivative of γ 1 theoretically obtained based on the equations (10) to (17).

図6からも判る様に、実際にはψの微小角変動に対するロータリーエンコーダREの感度は、ψ=0,πの近傍において最も或いは十分に高くなるものと考えられるので、この感度が必ずしも極大(最大)となる位置でのγ1 の測定値に限ることなく、例えば、上記の様なγ1 の実測値を利用することもできる。
尚、式(33)は一次近似によるものであるため、ψの変化量に対する(dγ1 /dψ)+ の変化量が十分無視できる程度に、Δψ1 が十分小さい時に有効なものである。
As can be seen from FIG. 6, in reality, the sensitivity of the rotary encoder RE with respect to small angle fluctuations of ψ is considered to be the highest or sufficiently high in the vicinity of ψ = 0, π. For example, the actual measured value of γ 1 as described above can be used without being limited to the measured value of γ 1 at the position of the maximum).
Since Equation (33) is based on linear approximation, it is effective when Δψ 1 is sufficiently small so that the amount of change in (dγ 1 / dψ) + with respect to the amount of change in ψ can be sufficiently ignored.

また、上記と同様に、Δψ2 の値は、次式(34)により求めても良い。
(数34)
Δψ2 =(γ- −Γ- )/(dγ1 /dψ)- …(34)
ただし、ここで、Γ- は前記の式(10)〜(17)より理論的に求めることができるγ1 のψ=πにおける理論値であり、γ- はプログラムA0で実際に測定したγ1 のψ=πの時の実測値である。また、(dγ1 /dψ)- は式(10)〜(17)に基づいて理論的に求められるγ1 の一次導関数のψ=πにおける理論値である。
Similarly to the above, the value of Δψ 2 may be obtained by the following equation (34).
(Equation 34)
Δψ 2 = (γ −Γ ) / (dγ 1 / dψ) (34)
Here, Γ is a theoretical value at ψ = π of γ 1 that can be theoretically obtained from the above equations (10) to (17), and γ is γ 1 actually measured by the program A0. This is an actual measurement value when ψ = π. Further, (dγ 1 / dψ) is a theoretical value at ψ = π of the first derivative of γ 1 theoretically obtained based on the equations (10) to (17).

また、式(33)を使用する場合、より望ましくは、まず最初に(dγ1 /dψ)に対して最大値を与える角度ψ+ を前記の式(10)〜(17)より予め理論的に求めておき、そして、Γ+ は前記の式(10)〜(17)より理論的に求めることができるγ1 のψ=ψ+ における理論値とし、γ+ はプログラムA0で実際に測定したγ1 のψ=ψ+ の時の実測値とすると良い。また、同時に(dγ1 /dψ)+ は式(10)〜(17)に基づいて理論的に求められるγ1 の一次導関数のψ=ψ+ における理論値とする。 Further, when using the equation (33), more preferably, first, the angle ψ + that gives the maximum value with respect to (dγ 1 / dψ) is theoretically calculated in advance from the equations (10) to (17). Γ + is a theoretical value at ψ = ψ + of γ 1 that can be theoretically obtained from the above equations (10) to (17), and γ + is γ actually measured by the program A0. The actual measurement value when ψ = ψ + of 1 is good. At the same time, (dγ 1 / dψ) + is a theoretical value at ψ = ψ + of the first derivative of γ 1 theoretically obtained based on the equations (10) to (17).

これらの条件がより望ましい理由は、上記のγ1 が回転角ψに関する比較的性質の良い周期関数(3回以上微分可能)なので、この様な方法によれば、γ1 の二次導関数がψ=ψ+ の近傍においてd2 γ1 /dψ2 ≒0をよく満たし、よって、Δψ1 の幅が1°前後と若干大きめでも、十分高い精度で式(33)が成立するからである。これらの事情は、式(34)を使用する場合についても同様である。 The reason why these conditions are more desirable is that the above-described γ 1 is a periodic function having a relatively good property with respect to the rotation angle ψ (differentiable three or more times), and according to such a method, the second derivative of γ 1 is This is because d 2 γ 1 / dψ 2 ≈0 is satisfactorily satisfied in the vicinity of ψ = ψ + , so that even if the width of Δψ 1 is slightly large, around 1 °, the expression (33) is established with sufficiently high accuracy. These circumstances are the same when the equation (34) is used.

図9は、測定メインプログラムA0から呼び出される偏心量計算サブルーチンC0のフローチャートである。
本サブルーチンC0では、まず最初に、ステップc20により、測定メインプログラムA0で測定したデータを検索する。即ち、上記のΔψを用いて補正された回転角(ψ+Δψ)の値が±π/2であった位置(図6のOa ,Ob )に偏心円筒の軸(原点O)があった時の第1アーム1の回動角γ1 と砥石台9の位置xの各測定値を測定データの中から検索する。ただし、測定点密度が比較的荒い場合には、数値解析の分野で公知の、例えば放物線近似等の各種補間演算等を用いて、各点(図6のOa ,Ob )での回動角γ1 の値を求めても良い。また、この場合には、各位置(図6のOa ,Ob )での砥石台9の位置xの値についても同様に、所定の補間演算により算出すれば良い。
FIG. 9 is a flowchart of an eccentricity calculation subroutine C0 called from the measurement main program A0.
In this subroutine C0, first, in step c20, data measured by the measurement main program A0 is retrieved. That is, when the axis of the eccentric cylinder (the origin O) is at a position (O a , O b in FIG. 6) where the value of the rotation angle (ψ + Δψ) corrected using Δψ is ± π / 2. The measured values of the rotation angle γ 1 of the first arm 1 and the position x of the grindstone table 9 are searched from the measurement data. However, if the measurement point density is relatively rough, rotation at each point (O a , O b in FIG. 6) using various interpolation operations such as parabolic approximation known in the field of numerical analysis, for example. The value of the angle γ 1 may be obtained. In this case, the value of the position x of the grindstone base 9 at each position (O a , O b in FIG. 6) may be similarly calculated by a predetermined interpolation calculation.

次に、ステップc40では、原点Oa ,Ob の各Y座標Ya ,Yb を次式(35),(36),(37)により算出する。
(数35)
Y=Y1−Y2 …(35)
(数36)
Y1=H+L1sinγ1 …(36)
(数37)
Y2={L2 2−(x+D−L1cosγ1 2 1/2 …(37)
In step c40, the origin O a, each of the O b Y coordinate Y a, following equation Y b (35), (36), it is calculated by (37).
(Equation 35)
Y = Y1-Y2 (35)
(Equation 36)
Y1 = H + L 1 sinγ 1 (36)
(Equation 37)
Y2 = {L 2 2 − (x + D−L 1 cos γ 1 ) 2 } 1/2 (37)

ただし、ここで、Y1は第2ピポットP′のY座標である。また、Y2は原点O(Oa ,Ob )と第2ピポットP′を結ぶ線分OP′をY軸に投影した時の幅(高さ)であり、言い換えれば、L2cosγ2 (図2、図6参照)に一致する長さである。従って、例えば、偏心円筒の軸が点Oa に位置する場合には、この長さY2は、図6中の線分P′P1の長さに一致する。 Here, Y1 is the Y coordinate of the second pivot P '. Y2 is a width (height) when a line segment OP ′ connecting the origin O (O a , O b ) and the second pivot P ′ is projected on the Y axis, in other words, L 2 cosγ 2 (FIG. 2, the length corresponding to FIG. Therefore, for example, when the axis of the eccentric cylinder is located at the point O a , the length Y2 coincides with the length of the line segment P′P1 in FIG.

例えば、原点Oa のY座標Ya をこれらの式から求めるには、式(36),(37)のγ1 に、補正後の回転角ψ(補正前の回転角ψ+Δψ)の値が+π/2であった時のγ1 の測定値(図6のγ13)を代入し、式(37)のxには、その時の位置xの測定値を代入して、最後に式(35)からYa を算出すれば良い。
原点Ob の位置についても全く同様に、γ1 =γ14等を各式に代入して、そのY座標Yb を求める。
For example, the Y-coordinate Y a of the origin O a To find these equations, equation (36), the gamma 1 (37), the value of the rotational angle after correction [psi (rotation angle [psi + [Delta] [phi] before correction) + [pi The measured value of γ 113 in FIG. 6) at the time of / 2 is substituted, and the measured value of the position x at that time is substituted for x in formula (37), and finally, formula (35) Y a may be calculated from
For the position of the origin O b , γ 1 = γ 14 etc. is substituted into each equation in the same manner, and the Y coordinate Y b is obtained.

次に、ステップc60では、偏心円筒の偏心量Rを次式(38),(39),(40)により算出する。
(数38)
3 =Ya …(38)
(数39)
4 =−Yb …(39)
(数40)
R=(R3 +R4 )/2 …(40)
Next, in step c60, the eccentric amount R of the eccentric cylinder is calculated by the following equations (38), (39), (40).
(Equation 38)
R 3 = Y a (38)
(Equation 39)
R 4 = −Y b (39)
(Equation 40)
R = (R 3 + R 4 ) / 2 (40)

以上の様に円筒研削盤200を構成し、制御することにより、例えばクランクシャフト等の回転軸にて回転可能に支持された工作物を機外に取り外すことなく、クランクピン等の偏心円筒の真円加工を自動的かつより高精度に行うことが可能となる。   By configuring and controlling the cylindrical grinding machine 200 as described above, the trueness of an eccentric cylinder such as a crank pin can be obtained without removing a workpiece rotatably supported by a rotating shaft such as a crank shaft. Circular machining can be performed automatically and with higher accuracy.

本円筒研削盤200を上記の様に構成し、制御した結果、次の様な効果を得ることができた。
(a)工作機械上にて偏心円筒の真円度を高精度に測定することが可能となり、測定データと加工データ間の位相角ズレ誤差が無くなった。
例えば、複数のシリンダーを有するガソリンエンジンのクランクシャフトのクランクピンを真円加工した場合には、クランクジャーナルに対して所望の正確な角度に各クランクピンを形成することが可能となったため、各シリンダー内での点火のタイミングがそれぞれ極めて正確となり、エンジンの出力を向上させることができる様になったと共に、エンジンの振動、騒音、燃費が大きく低減できた。
As a result of configuring and controlling the cylindrical grinding machine 200 as described above, the following effects could be obtained.
(A) The roundness of the eccentric cylinder can be measured with high accuracy on the machine tool, and there is no phase angle deviation error between the measurement data and the machining data.
For example, when a crank pin of a crank shaft of a gasoline engine having a plurality of cylinders is machined into a perfect circle, each crank pin can be formed at a desired accurate angle with respect to the crank journal. The ignition timing inside the engine became extremely accurate, and the engine output could be improved, and the vibration, noise and fuel consumption of the engine could be greatly reduced.

(b)偏心した円筒の中心を測定器の回転中心に合わせることなく測定することが可能となり、その結果、偏心量、偏心円筒半径、或いは偏心位相角等の異なる複数の工作物を研削する場合においても、1回のチャック動作で真円度を高精度に測定することが可能となった。
例えば、複数のシリンダーを有するガソリンエンジンのクランクシャフトのクランクピンを真円加工した場合には、クランクジャーナルに対して所望の正確な偏心量で各クランクピンを形成することが可能となった。このため、各ピストンのストローク(偏心量×2)がそれぞれ極めて正確になり、各シリンダーの被点火ガスの圧縮比を極めて正確に実現することができる様になった。これにより、各シリンダー毎の圧縮比にバラツキが生じなくなり、各シリンダーの出力を設計通りにバランスさせることができる様になったため、エンジンの振動、騒音、燃費が大きく低減できた。
(B) When the center of the eccentric cylinder can be measured without matching the rotation center of the measuring instrument, and as a result, a plurality of workpieces having different eccentricity, eccentric cylinder radius, or eccentric phase angle are ground. Also, the roundness can be measured with high accuracy by one chucking operation.
For example, when a crank pin of a crank shaft of a gasoline engine having a plurality of cylinders is processed into a perfect circle, each crank pin can be formed with a desired accurate eccentric amount with respect to the crank journal. For this reason, the stroke (eccentric amount × 2) of each piston becomes extremely accurate, and the compression ratio of the ignited gas in each cylinder can be realized very accurately. As a result, there is no variation in the compression ratio of each cylinder, and the output of each cylinder can be balanced as designed, which greatly reduces engine vibration, noise, and fuel consumption.

(滑動機構パラメータ自動修正手段)
三点接触式測定器又はVブロックの交換、修繕又は調整に伴って、測定器滑動手段(又はVブロック滑動手段)の姿勢に係わる、例えば前記の滑動機構パラメータ群(D,H,R,L1 ,L21,L22,ζ)等の少なくとも1つの値の修正が必要となる場合がある。
例えば、磨耗や破損、或いは、挟み角αの変更等のためVブロックを交換する場合等がそれにあたる。
(Sliding mechanism parameter automatic correction means)
With the replacement, repair or adjustment of the three-point contact type measuring instrument or V block, for example, the aforementioned sliding mechanism parameter group (D, H, R, L) related to the attitude of the measuring instrument sliding means (or V block sliding means) 1 , L 21 , L 22 , ζ), etc. may need to be corrected.
For example, this is the case when the V block is replaced due to wear or breakage, or the change of the sandwiching angle α.

例えば、本第2実施例の回動角センサを有する円筒研削盤200(図2、図6)の場合、挟み角αの変更のためにVブロックを交換すると、図2のL22、及びLの値が変化してしまう。しかしながら、円筒研削盤200は、回動角センサ(ロータリーエンコーダRE)を有するため、以下の手順に従えば、Vブロックの交換により、一旦値が不定となった上記のL22、及びLの値を自動的に再設定することができる。 For example, in the case of the cylindrical grinding machine 200 (FIGS. 2 and 6) having the rotation angle sensor of the second embodiment, when the V block is changed to change the sandwiching angle α, L 22 and L in FIG. The value of will change. However, since the cylindrical grinding machine 200 has a rotation angle sensor (rotary encoder RE), if the following procedure is followed, the values of L 22 and L that have once become indefinite due to replacement of the V block will be described. Can be reset automatically.

(1)C軸に対して偏心していない半径am が正確に既知のゲージ円筒を用意する。ただし、このゲージ円筒は、はじめから工作機械の一部分として構成されているものであっても良いし、C軸を軸として高精度に真円加工された円筒半径が既知の工作中の工作物で有っても良い。
(2)円筒研削盤200の一部を構成するコンピュータに対して、Vブロックの挟み角αとゲージ円筒の半径am を入力又は指定する。
(1) radius a m not eccentric with respect to the C-axis is accurately prepare known gauge cylinder. However, the gauge cylinder may be configured as a part of the machine tool from the beginning, or it may be a workpiece in a work whose cylinder radius is precisely circularly processed with the C axis as an axis. May be present.
(2) to the computer which constitutes a part of the cylindrical grinding machine 200, and inputs or specifies the radius a m of nip angle α and the gauge cylinder V-block.

(3)円筒研削盤200は、以下の手順で、L22、及びLの値を自動的に再設定する。
(a)次式(41)により、Lの値を再設定する。
(数41)
L=am / sin(α/2) …(41)
(b)Vブロック(馬乗りゲージ)を上記のゲージ円筒に2点接触させ、測定器の測定子の端面をゲージ円筒に接触させる。
(3) The cylindrical grinding machine 200 automatically resets the values of L 22 and L in the following procedure.
(A) The value of L is reset by the following equation (41).
(Equation 41)
L = a m / sin (α / 2) ... (41)
(B) The V block (horse riding gauge) is brought into contact with the gauge cylinder at two points, and the end face of the measuring element of the measuring instrument is brought into contact with the gauge cylinder.

(c)この接触状態を維持し、三点接触式測定器の基準点d(Vゲージ25の基準点d)をゼロ点とする測定用パラメータsに、現在の測定子の端面の位置として、「L−am 」の値を代入することにより、基準点dのゼロ点調整を行う。ただし、ここで、sは測定子がゲージ円筒の軸に向かって伸びようとする向きを正の向きとする。これにより、この測定用パラメータsの基準点dにおける値を0に再設定することができる。 (C) Maintaining this contact state, the measurement point s having the zero point as the reference point d (reference point d of the V gauge 25) of the three-point contact measuring instrument is set as the position of the end face of the current probe. By substituting the value of “L−a m ”, the zero point of the reference point d is adjusted. Here, s is a positive direction in which the measuring element tends to extend toward the axis of the gauge cylinder. Thereby, the value at the reference point d of the measurement parameter s can be reset to 0.

(d)ロータリーエンコーダREの出力値γ1 を検知する。
(e)式(10)〜(17)に基づいて、予めL22について解かれた式に既知の変数(滑動機構パラメータ)の値を代入し、L22の値を求める。(ただし、この時、上記の設定により、ゲージ円筒は偏心していないので、R=0であり、ψは任意である。)
(D) The output value γ 1 of the rotary encoder RE is detected.
Based on the equation (e) (10) to (17), substitutes the value of the known variables (sliding kinematic parameters) to the solved for pre L 22 wherein determining the value of L 22. (However, at this time, because the gauge cylinder is not eccentric due to the above setting, R = 0 and ψ is arbitrary.)

例えば、以上の様な方法に従えば、前記の滑動機構パラメータの一部(L22、及びL)の値の修正又は調整を運動パラメータξ(γ1 )の計測値に基づいて、自動的に実行することが可能となり、三点接触式測定器又はVブロックの交換、修繕又は調整に伴う作業の作業効率が大きく向上する。 For example, according to the above-described method, correction or adjustment of the values of some of the sliding mechanism parameters (L 22 and L) is automatically performed based on the measured value of the motion parameter ξ (γ 1 ). It becomes possible to carry out, and the work efficiency of the work accompanying the replacement, repair or adjustment of the three-point contact measuring instrument or V-block is greatly improved.

(逐次漸近的真円加工)
本第2実施例における円筒研削盤200を用いれば、「円筒の軸の位相角誤差Δψの測定(プログラムA0(サブルーチンB0))→円筒の軸の偏心量Rの測定(サブルーチンC0)→軸の位置の補正→真円度の測定→真円研削加工」の各工程から構成される真円加工のサイクルを繰り返して、精度を上げながら真円加工を段階的に進めることにより、逐次漸近的に高精度な真円加工を行うことができる。
(Sequential asymptotic circular processing)
Using the cylindrical grinding machine 200 in the second embodiment, “measurement of phase angle error Δψ of cylindrical axis (program A0 (subroutine B0)) → measurement of eccentric amount R of cylindrical axis (subroutine C0) → axis By repeating the rounding cycle consisting of the steps of `` Position correction → Roundness measurement → Round grinding '', gradually rounding the rounding process while increasing accuracy, and asymptotically High precision round processing can be performed.

特に、この様に多段階に渡って逐次漸近的に高精度な真円加工を行う場合には、式(32)〜(34)を用いて位相角誤差Δψを求めた方が、必要十分な精度が得られる上、計算が簡単になるため、プログラミング時間、及び演算処理時間が共に短くなり便利である。   In particular, when performing highly accurate round processing asymptotically in multiple stages in this way, it is necessary and sufficient to obtain the phase angle error Δψ using equations (32) to (34). Since accuracy is obtained and calculation is simplified, both programming time and operation processing time are shortened, which is convenient.

(測定工程のスキップ(工程の省略))
この様な場合、例えば、偏心円筒の真円加工における偏心円筒の中心軸の位置の測定は、要求される加工精度等に鑑み、必要に応じてそれぞれ必要回数だけ実行すれば良い。
従って、「円筒の軸の位相角誤差Δψの測定(プログラムA0(サブルーチンB0))→円筒の軸の偏心量Rの測定(サブルーチンC0)→軸の位置の補正→真円度の測定→真円研削加工」の各工程から構成される真円加工のサイクルを繰り返して、真円加工を段階的に何度も(即ち、逐次漸近的に)繰り返す場合、例えば、偏心円筒の軸の位相角誤差Δψの測定工程などは、そのm回目(所定回数m≧2)及びそれ以降は、再測定を省略しても良い場合があり得る。
(Skip measurement process (Omit process))
In such a case, for example, the measurement of the position of the central axis of the eccentric cylinder in the circular processing of the eccentric cylinder may be performed as many times as necessary in consideration of the required processing accuracy.
Accordingly, “measurement of phase angle error Δψ of cylinder axis (program A0 (subroutine B0)) → measurement of eccentric amount R of cylinder axis (subroutine C0) → correction of axis position → measurement of roundness → roundness When the perfect circle machining cycle composed of each process of “grinding” is repeated and the perfect circle machining is repeated stepwise many times (that is, asymptotically asymptotically), for example, the phase angle error of the axis of the eccentric cylinder In the measurement process of Δψ, etc., the remeasurement may be omitted after the mth (predetermined number of times m ≧ 2) and thereafter.

このため、例えば、加工される偏心円筒の中心軸の、C軸(回転軸)から見た位相角ψ、或いは偏心量Rの少なくとも一方が、殆ど収束したと判断される条件下においては、所定の収束条件判定処理を行った上で、これらの各測位処理の少なくとも一方は省略しても良い。   For this reason, for example, under the condition that at least one of the phase angle ψ of the central axis of the eccentric cylinder to be processed viewed from the C axis (rotation axis) or the eccentric amount R is determined to have converged, After performing the convergence condition determination process, at least one of these positioning processes may be omitted.

したがって、例えば、所定の収束条件が成立したm回目以降は、上記の真円加工のサイクルを「円筒の軸の偏心量Rの測定(プログラムA0(サブルーチンC0))→軸の位置の補正→真円度の測定→真円研削加工」或いは、「真円度の測定→真円研削加工」等の様に適当に変更(簡略化)すれば、その後の真円加工のサイクルの実行効率を更に向上させることも可能である。   Therefore, for example, after the m-th cycle when a predetermined convergence condition is satisfied, the above-described circular processing cycle is changed to “measurement of the eccentric amount R of the cylindrical shaft R (program A0 (subroutine C0)) → correction of the shaft position → true By appropriately changing (simplifying) the measurement of roundness → round grinding or “roundness measurement → round grinding” etc., the execution efficiency of the subsequent round machining cycle can be further increased. It is also possible to improve.

また、上記の自然数mは、最初から決定されている固定値でも良いし、所定の収束条件が満たされたか否か等の判定結果に従って、動的に決定されるもので有っても良い。   The natural number m may be a fixed value determined from the beginning, or may be dynamically determined according to a determination result such as whether or not a predetermined convergence condition is satisfied.

図10は、本第3実施例に係わる三点接触式測定器700の模式的な側面図(a)及び正面図(b)である。この三点接触式測定器700は、第1実施例の円筒研削盤100の三点接触式測定器(図1の8,22,25,27)の一部を改良したものであり、挟み角αの相異なるVブロックを同時に2つ装着できる点が大きな特徴となっている。   FIG. 10 is a schematic side view (a) and a front view (b) of a three-point contact measuring instrument 700 according to the third embodiment. This three-point contact type measuring instrument 700 is an improved part of the three-point contact type measuring instrument (8, 22, 25, 27 in FIG. 1) of the cylindrical grinding machine 100 of the first embodiment. The main feature is that two V blocks with different α can be mounted simultaneously.

このため、本三点接触式測定器700を用いれば、Vブロック上下移動用アクチュエータ29を動作させることにより、式(22)或いは式(23)(図2或いは図5)の角度θがm周(m≧1)する度毎に、2種類のVブロックを交互に入れ換えて真円度の測定に使用することができる。
図11は、三点接触式測定器700の真円誤差の各スペクトル成分(次数)に対する拡大率を示す表である。ただし、本表の「α=60°」の行の内容は、図16の「α=60°」の列の内容と同じものである。
For this reason, if the three-point contact measuring instrument 700 is used, the angle θ of the equation (22) or the equation (23) (FIG. 2 or FIG. Every time (m ≧ 1), two types of V blocks can be alternately exchanged for use in measuring roundness.
FIG. 11 is a table showing an enlargement ratio with respect to each spectral component (order) of the true circle error of the three-point contact type measuring instrument 700. However, the content of the row “α = 60 °” in this table is the same as the content of the column “α = 60 °” in FIG.

例えば、この様な、2値(45°、60°)の組み合せを適用すれば、実用上必要又は十分とされる最大次数n(10≦n≦50程度)までの範囲内において、真円誤差の各スペクトル成分(次数)に対する各拡大率の絶対値を各々1.00以上の好適な値に確保することができる。このため、本三点接触式測定器700を用いれば、人手を介したVブロックの交換作業を行うこと無く、十分に精度の高い真円度の測定を実施することが可能となる。   For example, if such a combination of binary values (45 °, 60 °) is applied, the roundness error is within the range up to the maximum order n (10 ≦ n ≦ 50) that is necessary or sufficient for practical use. The absolute value of each enlargement factor for each of the spectral components (order) can be secured at a suitable value of 1.00 or more. For this reason, if this three-point contact type measuring instrument 700 is used, it becomes possible to measure the roundness with sufficiently high accuracy without performing the work of exchanging the V block by hand.

また、Vブロックの挟み角を例えば、α=80°(≒1.40〔rad 〕)に固定することにより、実用上必要又は十分とされる各次数に対して、各拡大率の絶対値を各々実用に耐え得る所定の下限値(>0)以上の値に確保することが可能となる。従って、要求される真円度の測定精度によっては、この様に適当な1つの挟み角αの選択により、必ずしもVブロックを2種類以上用意しなくとも良い場合もある。   In addition, by fixing the sandwiching angle of the V block to, for example, α = 80 ° (≈1.40 [rad]), the absolute value of each enlargement factor is practically used for each order necessary or sufficient for practical use. It is possible to ensure a value equal to or higher than a predetermined lower limit (> 0) that can withstand the above. Therefore, depending on the required measurement accuracy of roundness, it is not always necessary to prepare two or more types of V blocks by selecting an appropriate sandwich angle α.

図12は、本第4実施例に係わる三点接触式測定器800の模式的な正面図(a)、及び、更にその一部分を代替的に改造した代替構成図(b)である。この三点接触式測定器800(a)は、第1実施例の円筒研削盤100の三点接触式測定器(図1の8,22,25,27)の一部を改良したものであり、挟み角αの二等分面、即ちVブロックの中心線(Θ=0)からの角度Θ(原点Oから見た位相)の相異なる位置(Θ=Θ1,Θ2)にそれぞれ1つづつ、合計2つの計量センサ(センサI、センサII)を装備している点が大きな特徴となっている。   FIG. 12 is a schematic front view (a) of a three-point contact type measuring instrument 800 according to the fourth embodiment, and an alternative configuration diagram (b) in which a part thereof is alternatively modified. This three-point contact type measuring instrument 800 (a) is an improvement of a part of the three-point contact type measuring instrument (8, 22, 25, 27 in FIG. 1) of the cylindrical grinding machine 100 of the first embodiment. , One at each of the bisectors of the sandwich angle α, that is, at different positions (Θ = Θ1, Θ2) of the angle Θ (phase viewed from the origin O) from the V-block center line (Θ = 0), A major feature is that a total of two weighing sensors (sensor I and sensor II) are equipped.

この様な構成により、「0≦Θ2<Θ0」成る範囲に設けた計量センサ(センサII)を前記の「日本機械学会誌 第53巻 第376号 技術論文『円筒形工作物の真円度測定法』(昭和25年5月)」に記載されているVブロック式測定法における計量センサとして用いることができる。また、「Θ0<Θ1<Θ0′」成る範囲に設けた計量センサ(センサI)を同論文に記載されている馬乗ゲージ式測定法における計量センサとして用いることができる。
ただし、本三点接触式測定器800(a)では「0≦Θ<Θ2、及び、Θ0′<Θ<2π」成る範囲は、偏心円筒挿入用のスペースとして挿入口が空けてある。
With such a configuration, the measuring sensor (sensor II) provided in the range of “0 ≦ Θ2 <Θ0” is the above-mentioned “Mechanical Journal of the Japan Society of Mechanical Engineers Vol. It can be used as a weighing sensor in the V-block type measurement method described in "Method" (May 1950). In addition, a weighing sensor (sensor I) provided in a range of “Θ0 <Θ1 <Θ0 ′” can be used as a weighing sensor in the riding gauge type measurement method described in the same paper.
However, in the three-point contact measuring device 800 (a), the range of “0 ≦ Θ <Θ2 and Θ0 ′ <Θ <2π” has an insertion opening as a space for inserting an eccentric cylinder.

また、本三点接触式測定器800(a)は、Vブロック25の中心線(Θ=0)からの角度Θ2を一定値に維持したまま、センサIIを本図12中のx2軸の方向に位置調整(平行移動)することが可能な並進調整機構を有する。また、本三点接触式測定器800(a)の台座24に内蔵の測位機構により、この並進量x2は随時読み取りや再設定が可能となっている。したがって、この並進調整機構により、測定対象のワーク(偏心円筒)の半径に大きな自由度を持たせることが可能となっている。   Further, the three-point contact type measuring instrument 800 (a) keeps the sensor II in the direction of the x2 axis in FIG. 12 while maintaining the angle Θ2 from the center line (Θ = 0) of the V block 25 at a constant value. A translation adjustment mechanism capable of adjusting the position (translation). Further, the translation amount x2 can be read and reset as needed by a positioning mechanism built in the pedestal 24 of the three-point contact measuring instrument 800 (a). Therefore, this translation adjustment mechanism can give a large degree of freedom to the radius of the workpiece (eccentric cylinder) to be measured.

更に、各計量センサ(センサI、センサII)には、その計量方向に対して位置調整(平行移動)することが可能な並進調整機構を備えても良い。これにより、計量センサの測位可能な範囲(又は、高精度に測位可能な範囲)が比較的狭い場合にも、測定対象となるワーク(偏心円筒)の半径に大きな自由度を持たせることが可能となる。   Furthermore, each weighing sensor (sensor I, sensor II) may be provided with a translational adjustment mechanism that can adjust the position (translate) in the weighing direction. This makes it possible to give a large degree of freedom to the radius of the workpiece (eccentric cylinder) to be measured even when the measuring sensor's positioning range (or high-precision positioning range) is relatively narrow. It becomes.

また、センサIを用いて第1実施例(式(5),式(6))に従って偏心円筒の平均半径a0 を予め求めておけば、上記の並進調整機構を用いることにより、偏心円筒の半径(平均半径a0 )の変更に伴うセンサIIの位置(並進量x2)の再設定(最適化)をも自動化することが可能となる。 Further, if the average radius a 0 of the eccentric cylinder is obtained in advance using the sensor I according to the first embodiment (Equation (5), Equation (6)), the above-described translational adjustment mechanism is used to obtain the eccentric cylinder. It is also possible to automate the resetting (optimization) of the position (translation amount x2) of the sensor II accompanying the change of the radius (average radius a 0 ).

また、偏心円筒の平均半径a0 が予め既知であり、これに基づいてセンサIIの位置(x2の値)が予め固定(最適化)されている場合には、センサIとセンサIIとを同時に使用して真円度の測定を行うことができるため、本三点接触式測定器800(a)によれば、この様な場合、第3実施例の三点接触式測定器700を使用した際の約半分の測定時間で真円度を測定することが可能である。 Further, when the average radius a 0 of the eccentric cylinder is known in advance and the position (value of x2) of the sensor II is fixed (optimized) based on this, the sensor I and the sensor II are simultaneously used. Since the roundness can be measured by using the three-point contact measuring instrument 800 (a), the three-point contact measuring instrument 700 of the third embodiment is used in this case. It is possible to measure the roundness in about half the measurement time.

図13は、三点接触式測定器800(a)の真円誤差の各スペクトル成分(次数)に対する各拡大率を示す表である。ただし、センサI(Θ1=180°)については、馬乗ゲージ式測定法の理論に従って各次数に対する拡大率を求め、センサII(Θ2=45°)については、Vブロック式測定法の理論に従って各次数に対する拡大率を求めた。
この様な設定により、真円度の測定に必要となる各次数に対して、それぞれ拡大率の絶対値を1.00以上にすることができると同時に、「0≦Θ<45°、及び、Θ0′<Θ<360°」成る範囲の全てを偏心円筒挿入用のスペース(挿入口)として空けておくことができる。
FIG. 13 is a table showing each enlargement ratio for each spectral component (order) of the true circle error of the three-point contact type measuring instrument 800 (a). However, for the sensor I (Θ1 = 180 °), the enlargement ratio with respect to each order is obtained according to the theory of the horseshoe gauge measurement method, and for the sensor II (Θ2 = 45 °), according to the theory of the V block measurement method. The expansion ratio with respect to the order was obtained.
With such a setting, the absolute value of the enlargement ratio can be set to 1.00 or more for each order required for measuring the roundness, and at the same time, “0 ≦ Θ <45 ° and Θ0 ′. The entire range of <Θ <360 ° can be left as a space for inserting an eccentric cylinder (insertion opening).

例えばこの様に、三点接触式測定器を構成すれば、高精度の真円度測定を実現することができると同時に、測定器の挿入、上昇等の機械的な操作を容易に自動化することができる様になる。
即ち、これらの作用により、本三点接触式測定器800(a)においては、効率よく、高精度な真円加工を行うことができる。
For example, if a three-point contact measuring device is configured in this way, high-precision roundness measurement can be realized, and at the same time, mechanical operations such as insertion and elevation of the measuring device can be easily automated. Will be able to.
That is, due to these actions, the three-point contact measuring instrument 800 (a) can efficiently and accurately perform a perfect circle process.

また、図12の代替構成図(b)は、上記の三点接触式測定器800(a)の台座24上で平行移動することができたセンサIIの並進調整機構を改造した代替構成を示すものである。
代替構成図(b)の台座24には、点C2を回動中心としてセンサIIを回動させることができる回動調整機構が内蔵されており、前述の並進調整機構と同様に、測定対象の円筒の平均半径a0 に応じて、センサIとセンサIIの各計量方向線の交点(原点O)の位置を移動(調整)することができる様になっている。
Moreover, the alternative configuration diagram (b) of FIG. 12 shows an alternative configuration in which the translational adjustment mechanism of the sensor II that can be translated on the pedestal 24 of the three-point contact measuring instrument 800 (a) is modified. Is.
The pedestal 24 in the alternative configuration diagram (b) incorporates a rotation adjustment mechanism capable of rotating the sensor II around the point C2 as the rotation center, and, like the translation adjustment mechanism described above, the measurement target. According to the average radius a 0 of the cylinder, the position of the intersection (origin O) of each measuring direction line of the sensor I and the sensor II can be moved (adjusted).

ただし、上記の回動調整機構における点C2を回動中心とする回動角Θ2は、図12の正面図(a)に示したセンサIIの計量方向の位相Θ2と常に一致するため、本回動調整機構を用いる場合には、この位相Θ2の変更に伴って、図13の拡大率の表のΘ2の行を回動調整実施後毎回計算し直す必要がある。
例えば、この様な円筒中心調整手段を用いても、上記の三点接触式測定器800(a)と全く同様の作用効果を得ることができる。
However, since the rotation angle Θ2 centered on the point C2 in the above rotation adjustment mechanism always coincides with the phase Θ2 in the measuring direction of the sensor II shown in the front view (a) of FIG. When the dynamic adjustment mechanism is used, it is necessary to recalculate the row of Θ2 in the enlargement ratio table of FIG. 13 every time after the rotation adjustment is performed in accordance with the change of the phase Θ2.
For example, even if such a cylindrical center adjusting means is used, the same effects as those of the three-point contact type measuring instrument 800 (a) can be obtained.

尚、本発明を用いた真円加工における工作物(偏心円筒)のプロファイルデータの補正は、例えば、最終的に偏心量Rが0と成る様に実施しても良い。
言い換えれば、本発明は、例えばC軸(回転軸)で回転可能に支持されたジャーナルの軸の位置の精密な測定や真円加工にも適用することができる。
Note that the correction of the profile data of the workpiece (eccentric cylinder) in the perfect circle processing using the present invention may be performed so that the eccentric amount R finally becomes 0, for example.
In other words, the present invention can also be applied to precise measurement of the position of a journal shaft rotatably supported by, for example, a C-axis (rotating shaft) and perfect circle processing.

例えば、より具体的には、クランクシャフトのクランクジャーナル等の様に、C軸(回転軸)で支持された工作物が、その剛性や研削抵抗の変化等に起因する若干の加工誤差のために、偏心してしまっている場合等があり得るが、本発明に基づいた円筒の中心軸の測位や、真円度の測定等に基づいたプロファイルデータの補正(フィードフォワード)を実施すれば、この様なC軸(回転軸)で支持されたジャーナル等の高精度な真円加工をも実現することが可能となる。   For example, more specifically, a workpiece supported by the C-axis (rotary shaft), such as a crank journal of a crankshaft, may have a slight machining error due to changes in rigidity or grinding resistance. However, if the profile data is corrected (feed forward) based on the positioning of the central axis of the cylinder or the measurement of the roundness based on the present invention, the above-described case may occur. It is also possible to realize highly accurate circular processing of a journal or the like supported by a simple C axis (rotating axis).

本明細書において、以下の発明も認識されている。
即ち、第1の手段は、回転軸にて回転可能に支持された工作物と一体成形され回転軸から偏心した円筒の真円度を測定する真円度測定装置において、円筒の半径を三点接触法により測定する三点接触式測定器と、円筒の回転軸に垂直な断面上の円周に沿って三点接触式測定器を接触移動させる測定器滑動手段と、本真円度測定装置に対する上記の回転軸の相対位置xを測定する位置測定手段と、円筒の回転軸周りの回転角ψを測定する回転角測定手段と、回転軸の周りを回転する円筒の真円度を相対位置x、回転角ψ、及び、三点接触式測定器の出力値yより算出する真円度演算手段とを備えることである。
In the present specification, the following inventions are also recognized.
That is, the first means is a roundness measuring apparatus for measuring the roundness of a cylinder integrally formed with a workpiece rotatably supported by a rotary shaft and eccentric from the rotary shaft. Three-point contact type measuring instrument that measures by the contact method, measuring instrument sliding means for moving the three-point contact type measuring instrument along the circumference on the cross section perpendicular to the rotation axis of the cylinder, and this roundness measuring device Position measuring means for measuring the relative position x of the rotation axis with respect to the above, rotation angle measuring means for measuring the rotation angle ψ around the rotation axis of the cylinder, and the roundness of the cylinder rotating around the rotation axis as the relative position x, the rotation angle ψ, and the roundness calculation means for calculating from the output value y of the three-point contact type measuring instrument.

また、第2の手段は、上記の第1の手段において、円周の中心又は中心付近に位置する原点Oとこの原点Oを始点とする所定の原線OCとを持ち円周が座標平面上に固定された2次元極座標を用いて、円周上における出力値yの測定点pの位置座標(r,θ)を表現し、測定点pにおける出力値yの測定時の相対位置x、回転角ψ、及び、測定器滑動手段の姿勢に係わる構造を表す諸定数の集合Λより角度座標θを求める変数変換「θ=f(ψ,x,Λ)」を用いて、円周上の各測定点pにおける出力値yを角度座標θの関数y(θ)として求める変数変換手段を備えることである。   The second means is the same as the first means described above, having an origin O located at or near the center of the circumference and a predetermined original line OC starting from the origin O, and the circumference is on the coordinate plane. The position coordinates (r, θ) of the measurement point p of the output value y on the circumference are expressed using the two-dimensional polar coordinates fixed to, and the relative position x and the rotation at the measurement of the output value y at the measurement point p Using the variable transformation “θ = f (ψ, x, Λ)” for obtaining the angle coordinate θ from the angle ψ and a set of constants Λ representing the structure related to the posture of the measuring instrument sliding means, each on the circumference The variable conversion means for obtaining the output value y at the measurement point p as a function y (θ) of the angle coordinate θ is provided.

また、第3の手段は、上記の第2の手段において、調和解析等の解析技法を用いて、関数y(θ)より円周上の各測定点pの原点Oからの距離rを角度座標θの関数r(θ)として求める半径演算手段と、角度座標θと回転角ψに関して逆向きの変数変換fに対する変数逆変換「ψ=f-1(θ,x,Λ)」により、関数r(θ)を回転角ψの関数r(ψ)に変数変換する変数逆変換手段と、円筒の研削加工時の相対位置xに対する補正量δxを回転角ψの関数δx(ψ)として求める補正量演算手段とを備えることである。 Further, the third means uses the analysis technique such as harmonic analysis in the second means described above to express the distance r from the origin O of each measurement point p on the circumference from the function y (θ) as an angular coordinate. The function r is obtained by means of a radius calculation means obtained as a function r (θ) of θ and a variable inverse transformation “ψ = f −1 (θ, x, Λ)” with respect to the variable transformation f in the opposite direction with respect to the angle coordinate θ and the rotation angle ψ. A variable inverse conversion means for converting (θ) into a function r (ψ) of the rotation angle ψ, and a correction amount for obtaining the correction amount δx for the relative position x during grinding of the cylinder as a function δx (ψ) of the rotation angle ψ. And calculating means.

また、第4の手段は、上記の第1乃至第3のいずれか1項の手段において、三点接触式測定器に、2つの接触面が成す挟み角αが互いに異なる複数のVブロックを備えるか、或いは、円周の中心又は中心付近に位置する原点Oから見た位相Θが互いに異なる複数の位置にそれぞれ計量センサを備えることである。   Further, a fourth means includes the three-point contact measuring instrument according to any one of the first to third means, wherein the three-point contact type measuring device includes a plurality of V blocks having different sandwiching angles α formed by the two contact surfaces. Alternatively, a weighing sensor is provided at each of a plurality of positions having different phases Θ as viewed from the origin O located at or near the center of the circumference.

また、第5の手段は、上記の第4の手段において、上記の複数のVブロックについて、互いに異なる挟み角αの各二等分面を互いに一致させ、複数のVブロックに共有される1台の計量センサの計量方向線をこの二等分面上に配置することである。   The fifth means is the same as the fourth means described above, in which the two bisectors having different sandwiching angles α are made to coincide with each other for the plurality of V blocks, and are shared by the plurality of V blocks. The weighing direction line of the weighing sensor is arranged on this bisection plane.

また、第6の手段は、上記の第4の手段において、複数の計量センサの内の少なくとも1つに、円筒の平均半径a0 に応じて自計量センサの位置又は計量方向を修正することにより各計量センサから各計量方向へ伸びた直線の交点の位置を調整する円筒中心調整手段を設けることである。 Further, the sixth means is that in the fourth means described above, at least one of the plurality of weighing sensors is modified by correcting the position or measuring direction of the self-measuring sensor in accordance with the average radius a 0 of the cylinder. Cylindrical center adjusting means for adjusting the position of the intersection of the straight lines extending from each weighing sensor in each weighing direction is provided.

また、第7の手段は、上記の第1乃至第6のいずれか1項の手段において、測定器滑動手段の機械的運動に係わる運動パラメータξを検知する運動センサと、三点接触式測定器の交換、修繕又は調整に伴って必要となる、前記の集合Λに属する少なくとも1つの定数の値の修正を、半径am 及び中心座標が既知であるゲージ円筒の中心軸測位時の運動パラメータξの計測値に基づいて自動的に実行する滑動機構パラメータ自動修正手段とを備えることである。 A seventh means includes a motion sensor for detecting a motion parameter ξ related to the mechanical motion of the measuring device sliding means and a three-point contact measuring device in the means of any one of the first to sixth aspects. The correction of the value of at least one constant belonging to the set Λ, which is necessary in connection with the replacement, repair or adjustment of the above, is the motion parameter ξ when measuring the central axis of the gauge cylinder whose radius a m and the central coordinates are known And a sliding mechanism parameter automatic correcting means that is automatically executed based on the measured value.

また、第8の手段は、上記の第1乃至第7のいずれか1項の手段において、測定器滑動手段の機械的運動に係わる運動パラメータξを検知する運動センサと、偏心円筒の円周の中心又は中心付近に固定された原点Oの回転軸から見た位置座標を、相対位置x、回転角ψ、及び運動パラメータξ、或いは、これらの変数の関連値に基づいて測定する原点測位手段とを備えることである。   The eighth means includes a motion sensor for detecting a motion parameter ξ related to the mechanical motion of the measuring instrument sliding means, and a circumference of the eccentric cylinder in the means of any one of the first to seventh aspects. Origin positioning means for measuring a position coordinate viewed from the rotation axis of the origin O fixed at or near the center based on the relative position x, the rotation angle ψ, and the motion parameter ξ or related values of these variables; It is to provide.

また、第9の手段は、上記の第7又は第8の手段において、運動センサを機械的運動を実現するアームの角度を計測する回動角センサか、或いは、アームの長さを計測するアーム長センサにすることである。   The ninth means is the rotation angle sensor for measuring the angle of the arm for realizing the mechanical movement in the seventh or eighth means, or the arm for measuring the length of the arm. It is to make it a long sensor.

また、第10の手段は、回転軸にて回転可能に支持された工作物と一体成形され、この回転軸から偏心した円筒の中心軸の位置を測定する円筒軸測位装置において、この円筒の回転軸に垂直な断面上の円周に沿ってVブロックを接触移動させるVブロック滑動手段と、測位装置に対する回転軸の相対位置xを測定する位置測定手段と、円筒の回転軸周りの回転角ψを測定する回転角測定手段と、Vブロック滑動手段の機械的運動に係わる運動パラメータξを検知する運動センサと、上記の円周の中心又は中心付近に固定された原点Oの回転軸から見た位置座標を相対位置x、回転角ψ、及び運動パラメータξ、或いは、これらの変数の関連値に基づいて測定する原点測位手段とを設けることである。   The tenth means is a cylindrical shaft positioning device that is integrally formed with a workpiece rotatably supported by a rotating shaft and measures the position of the central axis of the cylinder eccentric from the rotating shaft. A V-block sliding means for moving the V-block in contact with a circumference on a cross section perpendicular to the axis, a position measuring means for measuring a relative position x of the rotation axis with respect to the positioning device, and a rotation angle ψ about the rotation axis of the cylinder A rotation angle measuring means for measuring the movement angle, a movement sensor for detecting a movement parameter ξ related to the mechanical movement of the V block sliding means, and the rotation axis of the origin O fixed at or near the center of the circumference. It is to provide an origin positioning means for measuring the position coordinates based on the relative position x, the rotation angle ψ, the motion parameter ξ, or the related values of these variables.

また、第11の手段は、上記の第10の手段の運動センサを、上記の機械的運動を実現するアームの角度を計測する回動角センサか、或いは、アームの長さを計測するアーム長センサにすることである。   The eleventh means may be a movement angle sensor that measures the angle of the arm that realizes the mechanical movement, or an arm length that measures the length of the arm. It is to make a sensor.

また、第12の手段は、上記の第10又は第11の手段の原点測位手段において、先ず、原点Oの所定の標準位置からの位相角誤差Δψを求め、次に、回転角ψに対して位相角誤差Δψによる補正を行い、その後、原点Oの回転軸からの偏心量Rを測定又は計算することにより、回転軸から見た前記原点Oの位置座標を測定又は補正することである。   In the twelfth means, in the origin positioning means of the tenth or eleventh means, first, a phase angle error Δψ from a predetermined standard position of the origin O is obtained, and then, with respect to the rotation angle ψ. The position coordinate of the origin O viewed from the rotation axis is measured or corrected by performing correction by the phase angle error Δψ and then measuring or calculating the eccentricity R from the rotation axis of the origin O.

また、第13の手段は、上記の第10乃至第12のいずれか1つの手段において、Vブロックの交換、修繕又は調整に伴って必要となる、Vブロック滑動手段の姿勢に係わる滑動機構パラメータの少なくとも1つの値の修正を、半径am 及び中心座標が既知であるゲージ円筒の中心軸測位時の運動パラメータξの計測値に基づいて自動的に実行する滑動機構パラメータ自動修正手段を設けることである。 Further, the thirteenth means is the sliding mechanism parameter of the one of the tenth to twelfth means, which is required when the V block is exchanged, repaired or adjusted, and is related to the posture of the V block sliding means. at least one of the correction values, by providing the sliding mechanism parameter automatic correction means for performing automatically based on the measurement values of radius a m and center coordinates motion parameters during the central axis positioning of the gauge cylinder is known ξ is there.

また、第14の手段は、上記の第1乃至第9のいずれか1つの手段の真円度測定装置において、上記の第10乃至第13のいずれか1つの手段の円筒軸測位装置を備えることである。   In addition, the fourteenth means includes the cylindrical axis positioning device of any one of the tenth to thirteenth means in the roundness measurement apparatus of any one of the first to ninth means. It is.

また、第15の手段は、回転軸から偏心した円筒を同期制御手段を用いて研削加工する円筒研削盤において、上記の第1乃至第9のいずれか1つの手段の真円度測定装置、又は、上記の第10乃至第13のいずれか1つの手段の円筒軸測位装置の内の少なくともいずれか一方を備え、かつ、相対位置x及び回転角ψを関数x(ψ)により同期制御することである。   Further, the fifteenth means is a cylindrical grinder for grinding a cylinder eccentric from the rotation axis using the synchronous control means, or the roundness measuring device of any one of the first to ninth means, or By providing at least one of the cylindrical axis positioning devices of any one of the tenth to thirteenth means, and synchronously controlling the relative position x and the rotation angle ψ by the function x (ψ). is there.

更に、第16の手段は、上記の第15の手段において、上記の第1乃至第9のいずれか1つの手段の真円度測定装置と、上記の第10乃至第13のいずれか1つの手段の円筒軸測位装置とを備え、原点測位手段による原点Oの位置座標の測定又は補正と、真円度演算手段による円筒の真円度の算出と、同期制御手段を用いた研削加工とを組み合わせて順次必要回数実行することにより、偏心円筒を逐次漸近的に真円加工することである。   Further, the sixteenth means is the above-described fifteenth means, wherein the roundness measuring device according to any one of the first to ninth means and any one of the tenth to thirteenth means. A cylindrical axis positioning device, which combines the measurement or correction of the position coordinate of the origin O by the origin positioning means, the calculation of the roundness of the cylinder by the roundness calculating means, and the grinding process using the synchronous control means In this way, the eccentric cylinder is sequentially asymptotically processed into a perfect circle by sequentially executing the necessary number of times.

原点測位手段又は円筒軸測位装置を用いれば、Vブロック滑動手段等の機械的な運動の運動パラメータξを検知することにより、偏心円筒の軸の位置を正確に測位することができるため、真円度の測定や極めて高精度の真円加工を実施するか否かに係わらず、回転軸に対する偏心量や、回転軸に対する位相の正確な偏心円筒を製造することが可能となる。   If the origin positioning means or the cylindrical axis positioning device is used, the position of the axis of the eccentric cylinder can be accurately measured by detecting the motion parameter ξ of the mechanical motion of the V block sliding means or the like. It is possible to manufacture an eccentric cylinder with an accurate amount of eccentricity with respect to the rotating shaft and an accurate phase with respect to the rotating shaft, regardless of whether or not the degree measurement or the highly accurate round processing is performed.

従って、原点測位手段又は円筒軸測位装置を用いれば、例えば、複数気筒のエンジンのクランクシャフトのクランクピンを加工する場合、クランクジャーナルに対する各クランクピンの位置が極めて正確に形成できる様になる。このため、例えば、被点火ガスの圧縮比の各シリンダー毎の均一化や、各シリンダー毎の点火位相の最適化等が極めて高精度に実施でき、よって、燃費、騒音、振動等が十分に抑制された高性能のエンジンを製造することが可能となる。   Therefore, if the origin positioning means or the cylindrical axis positioning device is used, for example, when processing the crankpin of the crankshaft of a multi-cylinder engine, the position of each crankpin with respect to the crank journal can be formed very accurately. For this reason, for example, the compression ratio of the ignited gas can be made uniform for each cylinder and the ignition phase for each cylinder can be optimized with extremely high accuracy, and thus fuel consumption, noise, vibration, etc. can be sufficiently suppressed. It is possible to manufacture a high performance engine.

クランクシャフトなどの偏心円筒などの工作物の加工に応用することができる。   It can be applied to machining of workpieces such as eccentric cylinders such as crankshafts.

本発明の実施例に係わる円筒研削盤100の概観を示す側面図。The side view which shows the general appearance of the cylindrical grinding machine 100 concerning the Example of this invention. 本発明の実施例に係わる変数変換手段の作用を示す図。The figure which shows the effect | action of the variable conversion means concerning the Example of this invention. 半径a0 の真円断面をもつ円筒にVゲージが乗った際の両者の位置関係を示す断面図。Sectional view showing the positional relationship between the time of riding V gauge cylinder having a true circle cross-section of radius a 0. 本発明の実施例に係わる円筒研削盤100の構成図。The block diagram of the cylindrical grinding machine 100 concerning the Example of this invention. 本発明の実施例に係わる補正量δx(x,ψ)の求め方を示す図。The figure which shows how to obtain | require correction amount (delta) x (x, (psi)) concerning the Example of this invention. 本発明の第2実施例に係わる回動角センサ(ロータリーエンコーダRE)を有する円筒研削盤200の模式的な断面図。The typical sectional view of cylindrical grinding machine 200 which has the rotation angle sensor (rotary encoder RE) concerning the 2nd example of the present invention. 円筒研削盤200を制御する測定メインプログラムA0のゼネラルフローチャート。The general flowchart of the measurement main program A0 which controls the cylindrical grinding machine 200. 測定メインプログラムA0から呼び出される位相角誤差計算サブルーチンB0のフローチャート。The flowchart of the phase angle error calculation subroutine B0 called from the measurement main program A0. 測定メインプログラムA0から呼び出される偏心量計算サブルーチンC0のフローチャート。The flowchart of the eccentricity calculation subroutine C0 called from the measurement main program A0. 本発明の第3実施例に係わる三点接触式測定器700の模式的な側面図(a)及び正面図(b)。The typical side view (a) and front view (b) of the three-point contact type measuring device 700 concerning 3rd Example of this invention. 三点接触式測定器700の真円誤差の各スペクトル成分に対する拡大率を示す表。The table | surface which shows the expansion rate with respect to each spectrum component of the perfect circle error of the three-point contact type measuring device 700. 本発明の第4実施例に係わる三点接触式測定器800の模式的な正面図(a)、及び、その一部分の代替構成図(b)。The typical front view (a) of the three-point contact type measuring device 800 concerning 4th Example of this invention, and the alternative block diagram (b) of the part. 三点接触式測定器800の真円誤差の各スペクトル成分に対する拡大率を示す表。The table | surface which shows the expansion rate with respect to each spectrum component of the perfect circle error of the three-point contact measuring device 800. 馬乗りゲージ式三点接触法を用いた真円度測定方法を示す図。The figure which shows the roundness measuring method using the horse riding gauge type | formula three-point contact method. 馬乗りゲージ式三点接触法を用いた真円度測定方法を示す図。The figure which shows the roundness measuring method using the horse riding gauge type | formula three-point contact method. 馬乗りゲージを用いた際の真円誤差の各スペクトル成分に対する拡大率を示す表。The table | surface which shows the expansion rate with respect to each spectrum component of a perfect circle error at the time of using a horse riding gauge.

符号の説明Explanation of symbols

C … C軸(工作物の回転軸)
K … 円筒形工作物(横断面円周)
P … 第1ピボット
P′… 第2ピボット
W … 砥石回転軸
1 … 第1アーム
21… 第2アーム上腕
22… 第2アーム下腕
7 … 砥石
8 … 三点接触式測定器の出力線路
9 … 砥石台
10 … 数値制御装置
14,
15 … 正弦波信号分岐器
16,
17 … 波形成形器
25 … 三点接触式測定器のVゲージ又は馬乗りゲージ
27 … 三点接触式測定器の測定子
100 … 円筒研削盤(第1実施例)
200 … 円筒研削盤(第2実施例)
RE … ロータリーエンコーダ
A0 … 測定メインプログラム
B0 … 位相角誤差計算サブルーチン
C0 … 偏心量計算サブルーチン
700 … 三点接触式測定器(第3実施例)
29 … Vブロック上下移動用アクチュエータ
800 … 三点接触式測定器(第4実施例)
C ... C axis (workpiece rotation axis)
K ... Cylindrical workpiece (circumferential cross section)
P ... 1st pivot P '... 2nd pivot W ... Grinding wheel rotating shaft 1 ... 1st arm 21 ... 2nd arm upper arm 22 ... 2nd arm lower arm 7 ... Grinding wheel 8 ... Output line of three-point contact type measuring instrument 9 ... Wheelhead 10 ... Numerical control device 14,
15 ... Sine wave signal branching device 16,
17 ... Wave shaper 25 ... V gauge or horse riding gauge of a three-point contact type measuring instrument 27 ... Measuring element 100 of a three-point contact type measuring instrument ... Cylindrical grinding machine (first embodiment)
200 ... Cylindrical grinding machine (second embodiment)
RE ... Rotary encoder A0 ... Measurement main program B0 ... Phase angle error calculation subroutine C0 ... Eccentricity calculation subroutine 700 ... Three-point contact type measuring instrument (third embodiment)
29 ... V block vertical movement actuator 800 ... Three-point contact measuring instrument (fourth embodiment)

Claims (21)

回転軸から偏心して回転する円筒を有する工作物を、研削可能な状態に研削盤に取り付けた状態で、前記回転軸から偏心した前記円筒の真円度を測定する真円度測定装置において、
砥石台に回動可能に設けられた第1ピボットと、
一端において、前記第1ピボットに支持されて回動可能に設けられた第1アームと、
前記第1アームの他端に回動可能に設けられた第2ピポットと、
一端において、前記第2ピボットに支持されて回動可能に設けられた第2アーム上腕と、
前記第2アーム上腕に設けられた第2アーム下腕と、
前記第2アーム下腕に設けられ、前記円筒の外周面と当接して外周面を滑動する、前記円筒の半径を三点接触法により測定する三点接触式測定器と
を有することを特徴とする真円度測定装置。
In a roundness measuring apparatus for measuring the roundness of the cylinder eccentric from the rotation axis in a state where a workpiece having a cylinder rotating eccentric from the rotation axis is attached to a grinder in a grindable state,
A first pivot pivotably provided on the grinding wheel platform;
A first arm supported at the first pivot and rotatably provided at one end;
A second pivot that is pivotally provided at the other end of the first arm;
At one end, a second arm upper arm supported by the second pivot and rotatably provided;
A second arm lower arm provided on the second arm upper arm;
A three-point contact measuring instrument that is provided on the lower arm of the second arm and slides on the outer peripheral surface in contact with the outer peripheral surface of the cylinder, and measures the radius of the cylinder by a three-point contact method. Roundness measuring device.
回転軸から偏心して回転する円筒を有する工作物を、研削可能な状態に研削盤に取り付けた状態で、前記回転軸から偏心した前記円筒の真円度を測定する真円度測定装置において、
前記円筒の外周面と当接して前記円筒を径を測定するための測定器と、
前記円筒の前記回転軸の回りの回転軌跡に沿って、前記測定器を前記円筒の外周面に当接させた状態で移動させる測定器滑動手段と、
前記回転軸を回転させ、前記測定器の出力値を、一定の時間周期で検出する検出手段と、
前記出力値から前記円筒の真円度を算出する真円度演算手段と
を有することを特徴とする真円度測定装置。
In a roundness measuring apparatus for measuring the roundness of the cylinder eccentric from the rotation axis in a state where a workpiece having a cylinder rotating eccentric from the rotation axis is attached to a grinder in a grindable state,
A measuring instrument for measuring the diameter of the cylinder in contact with the outer peripheral surface of the cylinder;
A measuring instrument sliding means for moving the measuring instrument in contact with the outer peripheral surface of the cylinder along a rotation locus around the rotation axis of the cylinder;
Detecting means for rotating the rotating shaft and detecting an output value of the measuring device at a constant time period;
A roundness measuring device comprising: a roundness calculating means for calculating the roundness of the cylinder from the output value.
回転軸から偏心して回転する円筒を有する工作物を、研削可能な状態に研削盤に取り付けた状態で、前記回転軸から偏心した前記円筒の真円度を測定する真円度測定装置において、
前記円筒の外周面と当接して前記円筒を径を測定するための測定器と、
前記円筒の前記回転軸の回りの回転軌跡に沿って、前記測定器を前記円筒の外周面に当接させた状態で移動させる測定器滑動手段と、
前記回転軸を回転させ、前記測定器の出力値を、前記回転軸の一定の回転角毎に検出する検出手段と、
前記出力値から前記円筒の真円度を算出する真円度演算手段と
を有することを特徴とする真円度測定装置。
In a roundness measuring apparatus for measuring the roundness of the cylinder eccentric from the rotation axis in a state where a workpiece having a cylinder rotating eccentric from the rotation axis is attached to a grinder in a grindable state,
A measuring instrument for measuring the diameter of the cylinder in contact with the outer peripheral surface of the cylinder;
A measuring instrument sliding means for moving the measuring instrument in contact with the outer peripheral surface of the cylinder along a rotation locus around the rotation axis of the cylinder;
Detecting means for rotating the rotating shaft and detecting an output value of the measuring device at every fixed rotation angle of the rotating shaft;
A roundness measuring device comprising: a roundness calculating means for calculating the roundness of the cylinder from the output value.
前記出力値の平均値から前記円筒の平均半径を演算する平均半径演算手段を有することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の真円度測定装置。   The roundness measuring device according to claim 2, further comprising an average radius calculating unit that calculates an average radius of the cylinder from an average value of the output values. 前記出力値のフーリエ係数を求め、そのフーリエ係数から前記円筒の半径の回転角に関する半径分布を求める半径分布演算手段を有することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の真円度測定装置。   4. The roundness measurement unit according to claim 2, further comprising a radius distribution calculating unit that obtains a Fourier coefficient of the output value and obtains a radius distribution related to a rotation angle of the radius of the cylinder from the Fourier coefficient. apparatus. 前記出力値のフーリエ係数を求め、そのフーリエ係数から前記円筒の半径の回転角に関する半径分布を求め、この半径分布と基準半径との差から真円誤差の回転角に関する真円誤差分布を求める真円誤差分布演算手段を有することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の真円度測定装置。   A Fourier coefficient of the output value is obtained, a radius distribution relating to the rotation angle of the cylinder radius is obtained from the Fourier coefficient, and a true circle error distribution relating to the rotation angle of the true circle error is obtained from a difference between the radius distribution and a reference radius. 4. The roundness measuring apparatus according to claim 2, further comprising a circle error distribution calculating unit. 前記半径分布演算手段により求められた前記半径分布に基づいて、前記回転軸の回転角に関する砥石の送り量分布を補正する送り量補正手段を有することを特徴とする請求項5に記載の真円度測定装置。   6. The perfect circle according to claim 5, further comprising: a feed amount correcting unit that corrects a feed amount distribution of the grindstone related to a rotation angle of the rotating shaft based on the radius distribution obtained by the radius distribution calculating unit. Degree measuring device. 前記真円誤差分布演算手段により求められた前記真円誤差分布に基づいて、前記回転軸の回転角に関する砥石の送り量分布を補正する送り量補正手段を有することを特徴とする請求項6に記載の真円度測定装置。   The feed rate correction means for correcting the feed rate distribution of the grindstone related to the rotation angle of the rotary shaft based on the true circle error distribution obtained by the true circle error distribution calculation means. The roundness measuring device described. 回転軸から偏心して回転する円筒を有する工作物を、研削可能な状態に研削盤に取り付けた状態で、前記回転軸から偏心した前記円筒の真円度を測定する真円度測定装置において、
前記円筒の外周面と当接して前記円筒を径を測定するための測定器と、
前記円筒の前記回転軸の回りの回転軌跡に沿って、前記測定器を前記円筒の外周面に当接させた状態で移動させる測定器滑動手段と、
前記回転軸を回転させ、前記測定器の出力値を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記出力値のフーリエ係数を求め、そのフーリエ係数から前記円筒の半径の回転角に関する半径分布を求める半径分布演算手段と、
前記半径分布演算手段により求められた前記半径分布に基づいて、前記回転軸の回転角に関する砥石の送り量分布を補正する送り量補正手段と
を有することを特徴とする真円度測定装置。
In a roundness measuring apparatus for measuring the roundness of the cylinder eccentric from the rotation axis in a state where a workpiece having a cylinder rotating eccentric from the rotation axis is attached to a grinder in a grindable state,
A measuring instrument for measuring the diameter of the cylinder in contact with the outer peripheral surface of the cylinder;
A measuring instrument sliding means for moving the measuring instrument in contact with the outer peripheral surface of the cylinder along a rotation locus around the rotation axis of the cylinder;
Detecting means for rotating the rotating shaft and detecting an output value of the measuring device;
A radius distribution calculating means for obtaining a Fourier coefficient of the output value detected by the detecting means and obtaining a radius distribution relating to a rotation angle of the radius of the cylinder from the Fourier coefficient;
A roundness measuring apparatus comprising: a feed amount correcting unit that corrects a feed amount distribution of a grindstone related to a rotation angle of the rotating shaft based on the radius distribution obtained by the radius distribution calculating unit.
回転軸から偏心して回転する円筒を有する工作物を、研削可能な状態に研削盤に取り付けた状態で、前記回転軸から偏心した前記円筒の真円度を測定する真円度測定装置において、
前記円筒の外周面と当接して前記円筒を径を測定するための測定器と、
前記円筒の前記回転軸の回りの回転軌跡に沿って、前記測定器を前記円筒の外周面に当接させた状態で移動させる測定器滑動手段と、
前記回転軸を回転させ、前記測定器の出力値を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記出力値のフーリエ係数を求め、そのフーリエ係数から前記円筒の半径の回転角に関する半径分布を求め、この半径分布と基準半径との差から真円誤差の回転角に関する真円誤差分布を求める真円誤差分布演算手段と、
前記真円誤差分布演算手段により求められた前記真円誤差分布に基づいて、前記回転軸の回転角に関する砥石の送り量分布を補正する送り量補正手段と
を有することを特徴とする真円度測定装置。
In a roundness measuring apparatus for measuring the roundness of the cylinder eccentric from the rotation axis in a state where a workpiece having a cylinder rotating eccentric from the rotation axis is attached to a grinder in a grindable state,
A measuring instrument for measuring the diameter of the cylinder in contact with the outer peripheral surface of the cylinder;
A measuring instrument sliding means for moving the measuring instrument in contact with the outer peripheral surface of the cylinder along a rotation locus around the rotation axis of the cylinder;
Detecting means for rotating the rotating shaft and detecting an output value of the measuring device;
A Fourier coefficient of the output value detected by the detection means is obtained, a radius distribution relating to a rotation angle of the radius of the cylinder is obtained from the Fourier coefficient, and a rotation angle of a perfect circle error is obtained from a difference between the radius distribution and a reference radius. A circular error distribution calculating means for calculating a circular error distribution;
Roundness, characterized by comprising: a feed amount correcting means for correcting the feed amount distribution of the grindstone related to the rotation angle of the rotating shaft based on the true circle error distribution obtained by the true circle error distribution calculating means. measuring device.
前記測定器は、前記円筒の外周面と当接して前記円筒の半径を三点接触法により測定する三点接触式測定器であることを特徴とする請求項2乃至請求項10の何れか1項に記載の真円度測定装置。   The said measuring device is a three-point contact type measuring device which contacts the outer peripheral surface of the said cylinder, and measures the radius of the said cylinder by a three-point contact method. The roundness measuring device according to item. 前記測定器は、前記円筒の外周面と当接して前記円筒の半径を三点接触法により測定する三点接触式測定器であり、前記半径分布は、前記フーリエ係数を前記三点接触式測定器による拡大率で補正し、補正後のフーリエ係数から求められた前記円筒の半径の回転角に関する半径分布であることを特徴とする請求項5乃至請求項10の何れか1項に記載の真円度測定装置。   The measuring device is a three-point contact type measuring device that contacts the outer peripheral surface of the cylinder and measures the radius of the cylinder by a three-point contact method, and the radius distribution is the three-point contact type measurement of the Fourier coefficient. 11. The true distribution according to claim 5, wherein the radius distribution is a radial distribution related to a rotation angle of the radius of the cylinder, which is corrected by an enlargement factor by a vessel and obtained from a corrected Fourier coefficient. Circularity measuring device. 前記回転軸を回転させ、前記三点接触式測定器の出力値を、一定の時間周期で検出する検出手段と、
前記出力値から前記円筒の真円度を算出する真円度演算手段と
を有することを特徴とする請求項1に記載の真円度測定装置。
Detecting means for rotating the rotating shaft and detecting the output value of the three-point contact measuring instrument at a constant time period;
The roundness measuring device according to claim 1, further comprising: a roundness calculating unit that calculates the roundness of the cylinder from the output value.
前記回転軸を回転させ、前記三点接触式測定器の出力値を、前記回転軸の一定の回転角毎に検出する検出手段と、
前記出力値から前記円筒の真円度を算出する真円度演算手段と
を有することを特徴とする請求項1に記載の真円度測定装置。
Detecting means for rotating the rotating shaft and detecting an output value of the three-point contact measuring device for each fixed rotation angle of the rotating shaft;
The roundness measuring device according to claim 1, further comprising: a roundness calculating unit that calculates the roundness of the cylinder from the output value.
前記出力値の平均値から前記円筒の平均半径を演算する平均半径演算手段を有することを特徴とする請求項13又は請求項14に記載の真円度測定装置。   The roundness measuring device according to claim 13 or 14, further comprising an average radius calculating means for calculating an average radius of the cylinder from an average value of the output values. 前記出力値のフーリエ係数を求め、そのフーリエ係数から前記円筒の半径の回転角に関する半径分布を求める半径分布演算手段を有することを特徴とする請求項13又は請求項14に記載の真円度測定装置。   The roundness measurement unit according to claim 13 or 14, further comprising a radius distribution calculating unit that obtains a Fourier coefficient of the output value and obtains a radius distribution related to a rotation angle of the radius of the cylinder from the Fourier coefficient. apparatus. 前記出力値のフーリエ係数を求め、そのフーリエ係数から前記円筒の半径の回転角に関する半径分布を求め、この半径分布と基準半径との差から真円誤差の回転角に関する真円誤差分布を求める真円誤差分布演算手段を有することを特徴とする請求項13又は請求項14に記載の真円度測定装置。   A Fourier coefficient of the output value is obtained, a radius distribution relating to the rotation angle of the cylinder radius is obtained from the Fourier coefficient, and a true circle error distribution relating to the rotation angle of the true circle error is obtained from a difference between the radius distribution and a reference radius. The roundness measuring apparatus according to claim 13 or 14, further comprising a circle error distribution calculating unit. 前記半径分布演算手段により求められた前記前記半径分布に基づいて、前記回転軸の回転角に関する砥石の送り量分布を補正する送り量補正手段を有することを特徴とする請求項16に記載の真円度測定装置。   The true amount according to claim 16, further comprising: a feed amount correcting means for correcting a feed amount distribution of the grindstone related to a rotation angle of the rotating shaft based on the radius distribution obtained by the radius distribution calculating means. Circularity measuring device. 前記真円誤差分布演算手段により求められた前記真円誤差分布に基づいて、前記回転軸の回転角に関する砥石の送り量分布を補正する送り量補正手段を有することを特徴とする請求項17に記載の真円度測定装置。   The feed amount correcting means for correcting the feed amount distribution of the grindstone related to the rotation angle of the rotating shaft based on the true circle error distribution obtained by the true circle error distribution calculating means. The roundness measuring device described. 前記半径分布は、前記フーリエ係数を前記三点接触式測定器による拡大率で補正し、補正後のフーリエ係数から求められた前記円筒の半径の回転角に関する半径分布であることを特徴とする請求項16乃至請求項19の何れか1項に記載の真円度測定装置。   The radius distribution is a radius distribution related to a rotation angle of a radius of the cylinder obtained by correcting the Fourier coefficient with an enlargement ratio by the three-point contact measuring device and obtaining the corrected Fourier coefficient. Item 20. The roundness measuring apparatus according to any one of Items 16 to 19. 前記請求項1乃至請求項20の何れか1項に記載の真円度測定装置を有する円筒研削盤。   A cylindrical grinder having the roundness measuring device according to any one of claims 1 to 20.
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