JP2009014552A - 測定ヘッド及び測定ヘッドの調整確認方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
測定ヘッドのアームの位置確認と調整が容易にできる測定ヘッド及び測定ヘッドの調整確認方法を提供すること。
【解決手段】
測定ヘッド１の本体部１Ａの外部に調整確認治具２を取り付け、調整確認治具２によりアーム１１、１１の位置の調整、確認を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、一対のアームの先端に取り付けられている測定子を被測定物に当接させて被測定物の形状または寸法を測定する測定ヘッド及び測定ヘッドの調整確認方法に関する。

各種加工機や測定装置に取り付けられて被測定物の形状や寸法を測定する測定ヘッドは、例えば図１に示す測定ヘッド１０のように、本体部１０Ａに一対のアーム１１、１１が設けられ、アーム１１、１１の先端に取り付けられた測定子１２、１２を被測定物であるワークＷに接触させてワークＷの形状または寸法を測定する。

アーム１１、１１は、本体部１０Ａ内部の支点１３に設けられた支持バネ１３Ａ、１３Ａにより支持され、バネ１５、１５により被測定物に向って付勢力を与えられることにより、ワークＷの形状に沿って相対的に移動する。アーム１１、１１の移動量は、一方のアーム１１に取り付けられたコア１４Ａと他方のアーム１１に取り付けられたボビン１４Ｂから構成される差動トランス１４により相対移動量として検出され、検出された値からワークＷの形状または寸法が算出される(例えば、特許文献１に示されるような測定ヘッド参照)。
特開２００１−４３０７号

前述したような測定ヘッドでは、先ず測定するワークＷの寸法に適した基準位置（零点位置）となるようにアームの位置を調整する必要がある。基準位置への調整では、例えばワークＷと同等の寸法または同等の形状に形成されたマスターワークの測定を行い、測定値をみながら測定子の位置、差動トランスの位置、またはアーム先端部の位置などを調整することにより行われている。このような調整はワークＷの寸法や形状が変更される度に行われ、また測定ヘッドの取り付け時や修理調整時などにも同様に行われる。

しかし、このような基準位置への調整においては、装置の据付、修理などで電気を使用出来ない場合や、測定ヘッドの取り付け位置から測定ヘッドによる測定値が容易に確認出来ないなど、調整が困難であることが多い。

また、測定ヘッド１０では、一対のアーム１１、１１の先端に取り付けられた測定子１２、１２がワークＷの中心から等しい位置になくては、片側の測定子１２しかワークＷに接触せず正しい測定が行われない、または測定子１２がワークＷに衝突するなどの問題が発生する。

そのため、マスターワーク等を用いてアーム１１、１１の位置が調整されるが、図１に示す測定ヘッド１０のように、差動トランス１４が単一で、一対のアーム１１、１１の相対的な移動量で測定を行うような場合、それぞれのアーム１１の単独の移動量が分からないため測定値からワークＷの中心位置がどちらへズレているか判別出来ない。また差動トランス１４がそれぞれのアーム１１に取り付けられていたとしても、電気が供給されない環境下で調整の必要が生じた場合は、測定ヘッドによる測定値を確認出来ないため、調整が困難であった。

本発明はこのような問題に対応するために成されたものであり、測定ヘッドのアームの位置確認と調整が容易にできる測定ヘッド及び測定ヘッドの調整確認方法を提供することを目的としている。

本発明は前記目的を達成するために、本体部に設けられ被測定物に向って付勢力を与えられた一対のアームの先端に取り付けられている測定子を被測定物に当接させ、前記アームの移動量を本体部内部に設けられた差動トランスにより計測することで前記被測定物の形状または寸法を測定する測定ヘッドにおいて、測定を行う際の基準位置と測定前の待機位置とで前記一対のアームを停止させることが可能な調整確認治具が、前記測定ヘッドの本体部外部に着脱可能に設けられていることを特徴としている。

また、本発明は前記発明において、前記調整確認治具は、前記測定ヘッドの本体部外壁面であって、前記一対のアームの中間となる位置に取り付けられていることを特徴としている。

更に、本発明は前記発明において、前記測定ヘッドは、単一の差動トランスにより前記一対のアームの移動量を相対的に測定することを特徴とし、前記調整確認治具は、前記一対のアームの前記基準位置と前記待機位置とに対応した高さの異なる２つの突出部を備え、前記測定ヘッドの本体部外部への取り付け方向により前記２つの突出部のいずれかが前記一対のアームに接触して前記基準位置または前記待機位置に前記一対のアームを停止させることを特徴としている。

本発明によれば、測定ヘッドの本体部には先端に測定子が取り付けられた一対のアームが設けられ、調整確認治具が、測定ヘッドの本体部外部であって一対のアームの中間となる本体部の外壁面に着脱可能に取り付けられる。

調整確認治具は、一対のアームが被測定物の測定を行う際の基準位置（零点位置）と、基準位置からトラベル量分移動したアームの測定前の待機位置とに対応する２つの突出部を備え、取り付け方向を変えることにより突出部のいずれかが一対のアームに接触してアームの位置を調整可能にする。

アームの位置確認では、待機位置に対応した突出部がアームに接触するように調整確認治具を取り付け、この状態で被測定物の測定が行われる。被測定物を測定することによりアームは待機位置から移動するため、待機位置に対応した突出部から離れる。このとき、被測定物の中心と測定ヘッドの中心が同じ軸線状に揃い、一対のアーム先端に取り付けられた測定子がそれぞれ被測定物の中心と等しい位置に調整されていれば、突出部と移動したアームとの間に生じる隙間は等しくなる。よってこの隙間をシックネスゲージまたは目視等で確認することによりアームが正しい位置にあるか確認することが可能となる。

以上説明したように、本発明の測定ヘッド及び測定ヘッドの調整確認方法によれば、測定ヘッドのアームの位置を容易に調整することが可能であって、アームと被測定物との位置関係も測定ヘッド単体で容易に確認調整することが可能となる。

以下、添付図面に従って本発明に係る測定ヘッド及び測定ヘッドの調整確認方法の好ましい実施の形態について説明する。

まず、本発明にかかわる測定ヘッドの構成を説明する。図２は本発明に係わる測定ヘッドの側面断面図である。尚各図において、同一の部材については同一の番号又は記号を付している。

測定ヘッド１は、本体部１Ａに一対のアーム１１、１１が設けられ、本体部１Ａの外壁面には取り付け面1Ｂの溝に合わせて調整確認治具２が取り付けられている。アーム１１、１１の先端には被測定物であるワークＷに接触させる測定子１２、１２がそれぞれ設けられている。

アーム１１、１１は、本体部１Ａ内部の支点１３に設けられた支持バネ１３Ａ、１３Ａにより支持され、バネ１５、１５によりワークＷに向って付勢力を与えられることにより、ワークＷの形状に沿って相対的に移動する。アーム１１、１１の移動量は、一方のアーム１１に取り付けられたコア１４Ａと他方のアーム１１に取り付けられたボビン１４Ｂから構成される差動トランス１４により電気信号として検出され、検出された信号は不図示の処理装置により処理されることでアーム１１、１１の対移動量が算出され、算出された値に基づきワークＷの形状または寸法が算出される。

調整確認治具２は、本体部１Ａに設けられた一対のアーム１１、１１の中間となる位置であって本体部１Ａの外壁面に、固定ネジ２Ｃにより着脱可能に取り付けられている。

調整確認治具２は、円筒形形状であって、円筒の中心に固定ネジ２Ｃが通り、２つの突出部である零点ストッパ２Ａとフロントストッパ２Ｂが形成され、取り付け方向を反転させることにより図２または図３に示すように零点ストッパ２Ａ、フロントストッパ２Ｂのいずれかがアーム１１、１１に接触可能となる。

零点ストッパ２Ａは、各ワークＷに適した測定値の基準となるアーム１１、１１の基準位置（零点位置）に対応した高さに形成されている。零点ストッパ２Ａはアーム１１、１１と接触することにより、アーム１１、１１を零点位置に停止しているのと同じ位置に停止させ、アーム１１、１１の零点位置決めを可能にする。アーム１１、１１が零点位置に位置決めされた測定ヘッド１は、差動トランス１４のコア１４Ａの位置を調整し、差動トランス１４からの検出値が０となるように零点調整作業が行われる。

フロントストッパ２Ｂは、図３に示すように、測定ヘッド１がワークＷの外径形状を計測する場合において、アーム１１、１１が零点位置よりも僅かに狭くなる位置で待機する際の待機位置に対応した高さに形成されている。この零点位置と待機位置との差である移動量Ｔはトラベル量と称され、本実施の形態のように零点位置よりも待機位置が低い場合、移動量Ｔは「フロントトラベル量」と称される。フロントストッパ２Ｂは、アーム１１、１１と接触することにより、アーム１１、１１を待機位置に停止しているのと同じ位置に停止させ、アーム１１、１１の待機位置決めを可能にする。

次に本発明に係わる測定ヘッドの調整確認方法について説明する。図４は測定ヘッドの調整確認を行っている際の側面断面図、図５はワークと測定ヘッドの中心位置がズレた例を示した測定ヘッドの側面断面図である。

このような構成の測定ヘッド１において、ワークＷの中心位置と測定ヘッド１の中心位置が一致し、アーム１１、１１の先端に取り付けられた測定子１２、１２がそれぞれワークＷの中心と等しい位置に調整されているか確認する場合は、図４に示すようにフロントストッパ２Ｂがアーム１１、１１と接触する方向に調整確認治具２を取り付け、ワークＷの測定を行う。ワークＷの測定を行うアーム１１、１１は、待機位置から移動量Ｔだけ移動してフロントストッパ２Ｂから離れる。

このとき、ワークＷの中心位置と測定ヘッド１の中心位置が一致していれば、一方のアーム１１とフロントストッパ２Ｂとの距離Ａと、他方のアーム１１とフロントストッパ２Ｂとの距離Ｂは等しくなる。ワークＷの中心位置と測定ヘッド１の中心位置が一致していない場合は、図５に示すように一方のアーム１１とフロントストッパ２Ｂとの距離Ｃと、他方のアーム１１とフロントストッパ２Ｂとの距離Ｄは等しくならない。

よって、フロントストッパ２Ｂとアーム１１、１１とのそれぞれの距離をシックネスゲージや目視により確認することにより、ワークＷの中心位置と測定ヘッド１の中心位置が一致しているか確認される。

以上、説明したように、本発明に係わる測定ヘッド及び測定ヘッドの調整確認方法によれば、測定ヘッドのアームの位置確認と調整を通電状態でなくても外部から容易に可能にし、メンテナンス性を向上させ、生産性をより高めることが可能となる。

なお、本実施の形態では調整確認治具をアームの中間に取り付け、被測定物の外径形状を測定する測定ヘッドについて説明したが、本発明はそれに限らず、図６に示すように、調整確認治具を一対のアームの外側のそれぞれ等距離にある場所に取り付け、内径形状を測定する測定ヘッドにおいても同様に実施可能である。

内径用の測定ヘッド２０は、図２に示す外形を測定する測定ヘッド１と同様に本体部２０Ａに一対のアーム２１、２１が設けられ、本体部２０Ａの外壁面に調整確認治具２２、２２が取り付けられている。アーム２１、２１の先端には被測定物であるワークＲの内径に接触させる測定子２５、２５がそれぞれ設けられている。

アーム２１、２１は、本体部２０Ａ内部の支点２３に設けられた支持バネ２３Ａ、２３Ａにより支持され、引っ張りバネ２６、２６によりワークＲの内径に向って付勢力を与えられることにより、ワークＲの内径に沿って相対的に移動する。アーム２１、２１の移動量は、一方のアーム１１に取り付けられたコア２４Ａと他方のアーム２１に取り付けられたボビン２４Ｂから構成される差動トランス２４により電気信号として検出され、検出された信号は不図示の処理装置により処理されることでアーム２１、２１の対移動量が算出され、算出された値に基づきワークＷの形状または寸法が算出される。

調整確認治具２２、２２には、内径を測定する際の基準位置と待機位置とに対応した突出部がそれぞれ設けられている。

また、本実施の形態では測定ヘッドに設けられた差動トランスは一対のアームの相対的な移動量を検知する単一の差動トランスであるが、それぞれのアームに対し個々に差動トランスが設けられた形態であっても同様に実施可能である。

更に、本実施の形態では調製確認治具は円筒形状を成し、２箇所の突出部を備え、取り付け方向を反転させることで基準位置と待機位置を切り替えているが、本実施の形態はこれに限らず、例えば底面が長方形をした角柱形状を成し、固定ネジを中心として回転させるような形態であっても好適に実施可能である。

従来の測定ヘッドを示した側面断面図。 本発明に係わる測定ヘッドを示した側面断面図。 待機位置に合わせられた状態の測定ヘッドを示した側面断面図。 測定ヘッドと被測定物の位置の確認を行っている状態を示した側面断面図。 測定ヘッドと被測定物の中心位置が一致していない例を示した側面断面図。 内径計測用の測定ヘッドを示した側面断面図。

符号の説明

１、１０、２０…測定ヘッド，１Ａ、１０Ａ、２０Ａ…本体部，２、２２…調整確認治具，１２、２５…測定子，１３、２３…支点，１４、２４…差動トランス，１５…バネ，Ｒ、Ｗ…ワーク（被測定物）

Claims (5)

1. 本体部に設けられ被測定物に向って付勢力を与えられた一対のアームの先端に取り付けられている測定子を被測定物に当接させ、前記アームの移動量を本体部内部に設けられた差動トランスにより計測することで前記被測定物の形状または寸法を測定する測定ヘッドにおいて、
   測定を行う際の基準位置と測定前の待機位置とで前記一対のアームを停止させることが可能な調整確認治具が、前記測定ヘッドの本体部外部に着脱可能に設けられていることを特徴とする測定ヘッド。
2. 前記調整確認治具は、前記測定ヘッドの本体部外壁面であって、前記一対のアームの中間となる位置に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の測定ヘッド。
3. 前記測定ヘッドは、単一の差動トランスにより前記一対のアームの移動量を相対的に測定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の測定ヘッド。
4. 前記調整確認治具は、前記一対のアームの前記基準位置と前記待機位置とに対応した高さの異なる２つの突出部を備え、前記測定ヘッドの本体部外部への取り付け方向により前記２つの突出部のいずれかが前記一対のアームに接触して前記基準位置または前記待機位置に前記一対のアームを停止させることを特徴とする請求項１、２、または請求項３のいずれか１項に記載の測定ヘッド。
5. 本体部に設けられ被測定物に向って付勢力を与えられた一対のアームの先端に取り付けられている測定子を被測定物に当接させ、前記アームの移動量を本体部内部に設けられた差動トランスにより計測することで前記被測定物の形状または寸法を測定する測定ヘッドにおいて、
   前記一対のアームの測定を行う際の基準位置と測定前の待機位置に対応した高さの異なる２つの突出部を備える調整確認治具を、前記本体部外部の前記一対のアームの中間となる位置に着脱可能に設け、前記調整確認治具の２つの突出部のいずれかに前記アームを接触させて前記差動トランスの位置を調整するとともに、前記アームにより前記被測定物を測定する際に前記調整確認治具と前記アームとの間に生じる隙間の大きさを測定することで、前記アームの前記被測定物に対するズレを確認することを特徴とする測定ヘッドの調整確認方法。

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