JP2011136390A - Multifunctional machine inside measuring device in working machine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multifunctional machine inside measuring device capable of performing various kinds of measurements for a machined workpiece by a measuring unit, in a working machine such as an NC machine tool capable of performing various kinds of machining for the workpiece without re-chucking. <P>SOLUTION: In this multifunctional machine inside measuring device, a horizontal shaft unit 5 mounted with a grinding tool 32 with a shaft, a Y-axis unit 4 mounted with tool holder parts 25 and 26 which can be changed into a vertical shaft state or an inclined shaft state and a machine inside measuring unit 6 are disposed in an X-axis slide 2. The one machine inside measuring unit 6 includes functions of a touch sensor for measuring shape dimensions of the workpiece such as an inner diameter, outer shape and a difference in level for the machined workpiece 19, and a displacement sensor for measuring a surface shape of an end face, etc. of a spherical surface or a non-spherical surface by tracing. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は,例えば,ワークを把持した主軸に対して移動するX軸スライドに少なくとも機内計測ユニットを配設した加工機において,1つの機内計測ユニットによってワークの外径,内径,段差等の形状寸法を測定すると共に,端面等の表面における球面形状,非球面形状等の表面形状をトレースして,それらの形状誤差等を測定することができる加工機における多機能機内測定装置に関する。   The present invention, for example, in a processing machine in which at least an in-machine measurement unit is disposed on an X-axis slide that moves relative to a spindle that grips a work, the dimensions of the workpiece such as the outer diameter, inner diameter, and step of the work are measured by one in-machine measurement unit. Further, the present invention relates to a multi-function in-machine measuring apparatus in a processing machine capable of measuring a surface error such as a spherical shape and an aspherical shape on a surface such as an end face and measuring a shape error thereof.

従来,旋盤,研削盤,NC工作機械等の加工機において,被加工物を所定の図面形状に加工し,被加工物を一旦加工機から取り外し,機外の測定器によって各々の加工状態を測定し,確認するのが一般的である。また,加工機内で被加工物をアンチャック無しに測定し,目的の形状に達していなければ,被加工物に対して補正加工を再度行うような加工機も知られているが,その機内測定方法は,タッチセンサタイプと変位計タイプに分かれており,タッチセンサでは,主に,加工されたワークの径,長さ,段差等の形状寸法を計測し,また,変位計タイプでは,加工されたワークの端面等の表面をトレースして球面形状,非球面形状等の表面形状,或いはそれらの形状誤差を計測するものである。   Conventionally, in a processing machine such as a lathe, a grinding machine, or an NC machine tool, the workpiece is processed into a predetermined drawing shape, the workpiece is once removed from the processing machine, and each processing state is measured by an external measuring instrument. This is generally confirmed. There are also known processing machines that measure the workpiece in the processing machine without unchucking and perform correction processing again on the workpiece if the target shape is not reached. There are two methods: touch sensor type and displacement meter type. Touch sensor mainly measures the shape, length, step, etc. of the processed workpiece, and displacement sensor type is processed. A surface shape such as a spherical shape or an aspherical shape or a shape error thereof is measured by tracing a surface such as an end face of the workpiece.

従来,加工されたワークの自由曲面形状を測定する自由曲面形状測定方法が知られている。該自由曲面形状測定方法は,ワークスピンドルと工具スピンドルを有する直交3軸加工機に変位測定器を取り付け,ワークの測定点と測定点から変位測定器のプローブ中心軸線へ垂直に下ろした線との交点を結ぶベクトルと,測定点における自由曲面の法線ベクトルとがなす角度が一定になるように,直交3軸加工機の3軸制御を行ってワークの自由曲面の形状測定加工を行うものである(例えば,特許文献1参照)。   Conventionally, a free curved surface shape measuring method for measuring a free curved surface shape of a machined workpiece is known. The free-form surface shape measuring method is such that a displacement measuring device is attached to an orthogonal three-axis machine having a workpiece spindle and a tool spindle, and a workpiece measuring point and a line vertically lowered from the measuring point to the probe center axis of the displacement measuring device. The shape of the free-form surface of a workpiece is measured by performing 3-axis control of an orthogonal 3-axis machine so that the angle formed by the vector connecting the intersection points and the normal vector of the free-form surface at the measurement point is constant. Yes (see, for example, Patent Document 1).

また,金型等の球面,非球面,自由曲面を加工する加工装置において,被加工物に固定したまま加工面を接触式計測器により計測する自由曲面加工装置が知られている。該自由曲面加工装置は,加工時に接触式計測器を工具と離隔し,測定時にプローブの飛び出し方向線が回転軸線と交差させ,プローブの飛び出し量が一定となるようにZ軸,X軸方向に走査し,被加工物の加工面の形状をZ,X軸データとして測定し,保存する。回転軸を含む所定の測定範囲まで測定した後,被加工物を180°回転させ,再度測定し,Z,X軸データとして保存し,加工面形状を算出するものである(例えば,特許文献2参照)。   In addition, in a processing apparatus that processes a spherical surface, an aspherical surface, and a free curved surface such as a mold, a free curved surface processing apparatus that measures a processed surface with a contact-type measuring instrument while being fixed to a workpiece is known. The free-form surface processing apparatus separates the contact-type measuring instrument from the tool during processing, and in the Z-axis and X-axis directions so that the protruding direction line of the probe intersects the rotation axis during measurement and the protruding amount of the probe is constant. Scan and measure the shape of the work surface of the workpiece as Z and X axis data and save. After measuring up to a predetermined measurement range including the rotation axis, the workpiece is rotated 180 °, measured again, stored as Z and X axis data, and the machining surface shape is calculated (for example, Patent Document 2). reference).

また,旋盤の機内計測器の校正装置として,加工済みワークの外径等を主軸に装着したままで計測し,測定値補正量の設定値を校正するものが知られている。該機内計測器の校正装置は,主軸に保持されたワークの寸法を計測する機内計測器と,ガントリローダとを備えた自動運転NC旋盤において,マスタワークの常置部と,自動運転中の所定時に常置部のマスタワークを主軸にガントリローダで装着させる校正用ローダ指令手段と,この装着されたマスタワークを機内計測器で計測させて機内計測器の計測補正量の設定値を更新する校正実行手段とを備えたものである(例えば,特許文献3参照)。   Further, as a calibration device for an in-machine measuring instrument of a lathe, one that measures the outer diameter of a processed workpiece while it is mounted on a spindle and calibrates a set value of a measured value correction amount is known. The calibration device for the in-machine measuring instrument is a self-operating NC lathe equipped with an in-machine measuring instrument for measuring the dimensions of the work held on the spindle and a gantry loader. Calibration loader command means for mounting the master work of the stationary part to the main shaft with a gantry loader, and calibration execution means for updating the set value of the measurement correction amount of the in-machine measuring instrument by measuring this mounted master work with the in-machine measuring instrument (For example, refer to Patent Document 3).

ところで,本出願人は,NC工作機械について,ワークを再チャッキングすることなく,ワークに対する各種の研削,切削加工を,工具の姿勢を変更したり,別の工具に交換して一連の加工を並行して高精度に迅速に達成するものを開発し,それを先に特許出願をした。該NC工作機械は,主軸台に回転可能に配置され且つワークを把持するチャックを取り付ける主軸,及び主軸が移動するZ軸方向に直交するX軸方向に移動可能なX軸スライドを備えており,軸付き砥石が装着された水平軸ユニットと垂直軸状態又は斜軸状態に変更可能な工具ユニットが装着されたY軸ユニットとがX軸スライドに載置されている。工具ユニットが垂直軸状態の場合には,Y軸ユニットのホルダベースをX軸方向に平行に設定し,斜軸状態の場合には,ホルダベースをX軸方向に直交して設定するものである。更に,上記NC工作機械は,Y軸ユニットがX軸スライドに固定されたベースプレートに旋回可能に取り付けられた旋回プレートに取り付けられ,旋回プレートをベースプレート上で90°回転させることによってホルダベースの位置が変更され,ベースプレートには,旋回プレートの旋回をガイドするアジャストプレートが設けられている。また,上記NC工作機械は,工具ユニットをY軸ユニットに斜軸状態に装着する場合には,工具ユニットをホルダベース上で予め決められた所定量を下降させ,次いで,予め決められた所定量を傾斜させて工具ユニットをY軸ユニットに固定して設定できるものである(例えば,特許文献4参照)。   By the way, the applicant of the present invention does not need to re-chuck the work on the NC machine tool, but performs various grinding and cutting operations on the work by changing the tool orientation or replacing it with another tool. In parallel, we developed what can be achieved quickly with high accuracy, and filed a patent application first. The NC machine tool is provided with a spindle that is rotatably arranged on the spindle stock and to which a chuck for gripping a workpiece is attached, and an X-axis slide that is movable in the X-axis direction orthogonal to the Z-axis direction in which the spindle moves. A horizontal axis unit on which a grindstone with a shaft is mounted and a Y axis unit on which a tool unit that can be changed to a vertical axis state or an oblique axis state is mounted on an X-axis slide. When the tool unit is in the vertical axis state, the holder base of the Y axis unit is set parallel to the X axis direction, and when the tool unit is in the oblique axis state, the holder base is set perpendicular to the X axis direction. . Further, in the NC machine tool, the Y-axis unit is attached to a turning plate that is turnably attached to a base plate fixed to the X-axis slide, and the position of the holder base is adjusted by rotating the turning plate by 90 ° on the base plate. The base plate is provided with an adjustment plate for guiding the turning of the turning plate. In addition, when the NC machine tool is mounted on the Y-axis unit in the oblique axis state, the NC machine tool lowers the tool unit by a predetermined amount on the holder base, and then the predetermined amount. And the tool unit can be fixed to the Y-axis unit for setting (see, for example, Patent Document 4).

特開2006−43779号公報JP 2006-43779 A 特開2005−103667号公報JP 2005-103667 A 特開平5−208344号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-208344 特開平2007−253306号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-253306

しかしながら,上記した本出願人に係るNC工作機械を開示した特許文献4では,各種の研削,切削加工を行ったワークに対して,機内測定装置によってワークの外形等の各種寸法の測定や,ワークの形状誤差等の表面形状の測定については開示されていなかった。また,従来の機内測定装置では,センサのタイプにより使用方法が異なっており,1つの計測ユニットでは,ワークに対する各種の外形や表面形状の全てについて機内測定ができないという問題があり,また,別の計測ユニットをNC工作機械等の加工機に装着すると,機内の加工のための有効スペースが狭くなり,従来の機内では余分なスペースが無く,計測ユニットの設置場所の制約が大きく,現実的には複数の計測ユニットを設置することができない現状である。また,NC工作機械等の加工機では,幾ら精度の良い超精密加工機でも,ワークを加工する際の刃具の摩耗が起き得る現象であり,この刃具の摩耗に伴うワークに対する加工について,ワークの加工に外形寸法や表面形状の誤差が発生するものであり,そのため信頼性のある高精度のワーク加工ができず,問題であった。   However, in Patent Document 4 disclosing the NC machine tool according to the applicant, the measurement of various dimensions such as the outer shape of the workpiece by the in-machine measuring device is performed on the workpiece subjected to various grinding and cutting processes, The measurement of the surface shape such as the shape error was not disclosed. In addition, conventional in-machine measuring devices have different usage methods depending on the type of sensor, and there is a problem that one measuring unit cannot perform all in-machine measurements on various external shapes and surface shapes of workpieces. When the measuring unit is installed in a processing machine such as an NC machine tool, the effective space for machining in the machine becomes narrower, there is no extra space in the conventional machine, and there are large restrictions on the installation location of the measuring unit. At present, it is impossible to install a plurality of measurement units. In addition, in machining machines such as NC machine tools, even a highly accurate ultra-precision machining machine can cause wear of the blade when machining the workpiece. Errors in the external dimensions and surface shape occur in the processing, and as a result, reliable and highly accurate workpiece processing cannot be performed, which is a problem.

この発明の目的は,上記の問題を解決することであり,例えば,本出願人が開発した特開平2007−253306号公報で開示したNC工作機械等の加工機において,各種の加工を行ったワークに対して,1つの機内計測ユニットによってワークの直径,段差等の形状寸法の測定や,ワークの球面形状,非球面形状,それらの形状誤差等の表面形状の測定を可能にしたものであって,機内計測ユニットをワークの外径,内径,テーパ,段差等の外形等の形状寸法を計測するタッチセンサとして使用する時は,スライダ固定用治具によってエア静圧スライドユニットにおけるスライダベースにスライダを固定し,内蔵されたタッチセンサによって非加工ワークの接触時の座標を基準にして計測を行い,また,ワークの球面形状,非球面形状,又はその他の種々の表面形状をトレースしてワークの形状や誤差を計測する変位センサとして使用する時は,エア静圧スライドユニットのスライダを固定せず,ワークに接するタッチプローブを通じて前後の動きを読み取って計測することを可能にし,1本の機内計測ユニットでワークの各種の測定を機内測定で高精度に実現し,装置そのものをコンパクトに構成し,ワークの測定時間を短縮し,ワーク加工の生産性をアップすることを特徴とする加工機における多機能機内測定装置を提供することである。   An object of the present invention is to solve the above-described problems. For example, in a processing machine such as an NC machine tool disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-253306 developed by the present applicant, On the other hand, it is possible to measure the shape of the workpiece, such as the diameter and level difference, and to measure the surface shape such as the spherical shape, aspherical shape, and shape error of the workpiece with one in-machine measurement unit. When the in-machine measurement unit is used as a touch sensor for measuring the external dimensions such as the outer diameter, inner diameter, taper, step, etc. of the workpiece, the slider is fixed to the slider base of the air hydrostatic slide unit using the slider fixing jig. Measurements are made with reference to the coordinates when the non-machined workpiece is in contact with the built-in touch sensor. Also, the spherical shape, aspherical shape of the workpiece, When using as a displacement sensor to measure the shape and error of workpieces by tracing other various surface shapes, the slider of the air hydrostatic slide unit is not fixed, but the back and forth movement is read through the touch probe in contact with the workpiece. It is possible to measure various types of workpieces with a single in-machine measurement unit with high accuracy, and the equipment itself is compact, shortening the workpiece measurement time and producing workpiece machining. It is an object of the present invention to provide a multi-function in-machine measuring apparatus in a processing machine characterized by improving the performance.

この発明は,主軸台に回転可能に設けられ且つワークを回転可能に支持する主軸,及び前記主軸の軸心であるZ軸方向に直交するX軸方向に少なくとも移動可能なX軸スライドを備えている加工機において,
前記X軸スライドには,少なくとも機内計測ユニットが配設されており,
前記機内計測ユニットは,前記X軸スライドに固定されたユニットベース,前記ユニットベースに取り付けられたスライダベースと前記スライダベースに対して摺動可能なスライダから構成されたエア静圧スライドユニット,前記スライダに固定されたタッチセンサ本体に取り付けられ且つ前記主軸側に延びて前記ワークに接触可能なタッチプローブ,前記スライダに連結された変位センサ,及び前記スライダと前記スライダベースとを固定又は解放するスライダ固定手段を備えており, 前記スライダ固定手段で前記スライダを前記スライダベースに固定した状態で前記タッチプローブが前記ワークに接して前記ワークの外形寸法等の形状寸法を計測するタッチセンサが構成され,前記スライダ固定手段で前記スライダを前記スライダベースから解放して前記スライダを摺動状態にし,前記タッチプローブが前記ワークの端面等の表面形状をトレースして計測する前記タッチプローブの軸方向変動が前記スライダを介して伝達されて前記変位センサが構成されることを特徴とする加工機における多機能機内測定装置に関する。
The present invention includes a main shaft that is rotatably provided on the headstock and rotatably supports a workpiece, and an X-axis slide that is movable at least in the X-axis direction orthogonal to the Z-axis direction that is the axis of the main shaft. In the processing machine
The X-axis slide is provided with at least an in-machine measuring unit,
The in-machine measurement unit includes a unit base fixed to the X-axis slide, a slider base attached to the unit base, and an air hydrostatic slide unit composed of a slider slidable with respect to the slider base, the slider A touch probe attached to a touch sensor body fixed to the main body and extending toward the main shaft so as to contact the workpiece, a displacement sensor coupled to the slider, and a slider fixing for fixing or releasing the slider and the slider base And a touch sensor configured to measure a shape dimension such as an outer dimension of the work while the touch probe is in contact with the work in a state where the slider is fixed to the slider base by the slider fixing means. Slider fixing means for moving the slider to the slider base The displacement of the touch probe measured by tracing the surface shape such as the end surface of the workpiece is transmitted via the slider, and the displacement sensor The present invention relates to a multi-function in-machine measuring apparatus in a processing machine characterized by being configured.

この多機能機内測定装置において,前記タッチセンサによって計測される前記ワークの測定対象は,前記ワークの外径,内径,段差,又はコーナRの絶対値の前記形状寸法であり,また,前記変位センサによって計測される前記ワークの測定対象は,前記ワークの球面形状,非球面形状,形状誤差,或いは段差,テーパ,球面等で構成される連続した形状を伴う端面等の前記表面形状である。   In this multi-function in-machine measuring device, the measurement object of the workpiece measured by the touch sensor is the outer diameter, the inner diameter, the step of the workpiece, or the shape dimension of the absolute value of the corner R, and the displacement sensor The measurement target of the workpiece measured by is the surface shape such as a spherical shape, an aspherical shape, a shape error of the workpiece, or an end surface with a continuous shape composed of a step, a taper, a spherical surface, or the like.

また,この多機能機内測定装置では,前記スライダと前記変位センサとは,前記スライダに固定された連結ロッド,及び前記連結ロッドと前記変位センサとを連結するジョイントによって連結されている。   In the multi-function in-machine measuring apparatus, the slider and the displacement sensor are connected by a connecting rod fixed to the slider, and a joint for connecting the connecting rod and the displacement sensor.

また,この多機能機内測定装置は,前記エア静圧スライドユニットの前記スライダベースと前記ユニットベースとの連結途中には,前記ユニットベースに対して前記エア静圧スライドユニットの傾斜を調整する傾斜調整用ユニットと,前記ユニットベースに対して前記エア静圧スライドユニットの高さを調整する高さ調整用ユニットとが設けられているものである。   In addition, the multi-function in-machine measuring device is configured to adjust an inclination of the air static pressure slide unit with respect to the unit base while the slider base of the air static pressure slide unit is connected to the unit base. And a height adjusting unit that adjusts the height of the air hydrostatic slide unit with respect to the unit base.

また,この多機能機内測定装置において,前記スライダに固定された前記連結ロッドは,前記傾斜調整用ユニットと前記高さ調整用ユニットとに形成された中央空所を貫通して前記変位センサへと延びている。また,前記スライダ固定手段は,前記スライダを前記スライダベースに固定するスライダ固定用プレートで構成されている。更に,前記タッチプローブの前記ワークに対する押圧力は,前記エア静圧スライドユニットに設けられた触圧調整スプリングによって調整されるものである。   Further, in this multi-function in-machine measuring device, the connecting rod fixed to the slider passes through a central space formed in the inclination adjusting unit and the height adjusting unit to the displacement sensor. It extends. The slider fixing means is composed of a slider fixing plate for fixing the slider to the slider base. Further, the pressing force of the touch probe against the workpiece is adjusted by a contact pressure adjusting spring provided in the air static pressure slide unit.

この加工機における多機能機内測定装置は,前記X軸スライドには,第1研削スピンドルで駆動され且つ第1砥石が取り付けられる水平軸ユニット,及び第2研削スピンドルで駆動され且つ第2砥石が取り付けられるY軸ユニットがそれぞれ載置されており,前記Y軸ユニットに設けたホルダベースには垂直軸状態又は斜軸状態のいずれかに変更可能な工具ホルダ部が装着されているものである。更に,前記機内計測ユニットは,前記水平軸ユニットと前記Y軸ユニットとの間の位置において前記X軸スライドに配設されている。   In the multi-function measuring device in this processing machine, the X-axis slide is attached to the horizontal axis unit that is driven by the first grinding spindle and to which the first grinding wheel is attached, and is driven by the second grinding spindle and to which the second grinding wheel is attached. Each of the Y-axis units is mounted, and a holder base provided in the Y-axis unit is provided with a tool holder portion that can be changed to either the vertical axis state or the oblique axis state. Further, the in-machine measurement unit is disposed on the X-axis slide at a position between the horizontal axis unit and the Y-axis unit.

又は,この加工機における多機能機内測定装置は,前記X軸スライドには,前記機内計測ユニットに隣接して少なくとも1つのホルダベースが取り付けられ,前記ホルダベースには各種のバイトが取り付けられるバイトホルダが固定されているものである。   Alternatively, in the multi-function in-machine measuring apparatus in this processing machine, at least one holder base is attached to the X-axis slide adjacent to the in-machine measuring unit, and various tool bits are attached to the holder base. Is fixed.

この発明による加工機における多機能機内測定装置は,上記のように構成されているので,刃具の摩耗に伴うワークに対する加工について,寸法や形状誤差が発生することを含めて,加工されたワークに対して発生した寸法誤差や形状誤差の全ての測定を1本の機内計測ユニットで測定可能にし,主軸からワークを取り外すことなくワークに対して補正加工を行うことを可能にし,しかもワークに対する各種の誤差を高精度に容易に計測でき,例えば,光学金型等については,外径,内径,端面等の一般加工と,レンズ部の球面加工や非球面加工等を同時加工することを実現し,レンズ等のワークの加工後に,アンチャック無しで,全ての計測を機内で可能にするという効果を有するものである。   Since the multi-function in-machine measuring device in the processing machine according to the present invention is configured as described above, it is possible to process a workpiece including a dimension or shape error when machining the workpiece due to wear of the cutting tool. The measurement of all dimensional errors and shape errors can be measured with a single in-machine measurement unit, and the workpiece can be corrected without removing the workpiece from the spindle. Errors can be easily measured with high accuracy. For optical molds, for example, general processing of outer diameter, inner diameter, end face, etc., and spherical processing and aspherical processing of lens parts are realized simultaneously. After machining a workpiece such as a lens, all measurements can be performed in the machine without unchucking.

この発明による多機能機内測定装置を搭載したNC工作機械を示す平面図である。It is a top view which shows the NC machine tool carrying the multifunctional in-machine measuring device by this invention. 図1のNC工作機械におけるY軸ユニットを傾斜させた状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which inclined the Y-axis unit in the NC machine tool of FIG. 図1のNC工作機械における多機能機内測定装置を示す側面図である。It is a side view which shows the multifunctional in-machine measuring apparatus in the NC machine tool of FIG. 図3の多機能機内測定装置を示す拡大側面図である。FIG. 4 is an enlarged side view showing the multifunctional in-machine measuring device of FIG. 3. 図3の多機能機内測定装置を示す平面図である。It is a top view which shows the multi-function in-machine measuring apparatus of FIG. 図5の多機能機内測定装置の一部破断の拡大平面図である。FIG. 6 is an enlarged plan view of a partially broken portion of the multi-function in-machine measuring device of FIG. 5. 図3の多機能機内測定装置を示す背面図である。It is a rear view which shows the multifunctional in-machine measuring apparatus of FIG. この発明による多機能機内測定装置を搭載した旋盤等の加工機を示す平面図である。It is a top view which shows processing machines, such as a lathe, carrying the multifunctional in-machine measuring apparatus by this invention.

以下,図面を参照して,この発明による多機能機内測定装置を搭載した加工機の中でもNC工作機械の例を説明する。この多機能機内測定装置は,種々のタイプの加工機に適用できる。このNC工作機械は,例えば,ベッド1上にZ軸方向に往復移動可能に配設されたZ軸スライド3,Z軸スライド3に設置された主軸10を回転自在に支持する主軸台11,及びZ軸テーブル3に対してベッド1上で独立して設けられ且つZ軸スライド3が往復移動するZ軸方向に直交するX軸方向に移動可能なX軸スライド2を有する。Z軸スライド3は,ベッド1上でサーボモータ等のモータ(図示せず)でZ軸方向に往復移動するように構成されている。また,主軸台11に回転自在に支持された主軸10は,例えば,スピンドルモータによって回転駆動される。主軸10の先端には,ワーク19を把持するチャック12が設けられている。ワーク19は,チャック12に把持されて主軸10の回転駆動によって回転させられる。また,X軸スライド2は,Z軸テーブル3のZ軸方向に直交するX軸方向に移動可能であり,主軸10のチャック12に取り付けられたワーク19と対向するようにベッド1上に配置されている。X軸スライド2は,刃物台ユニットを構成し,ベッド1上でサーボモータ等のモータ(図示せず)でX軸方向に往復移動するように構成されている。   Hereinafter, with reference to the drawings, an example of an NC machine tool among processing machines equipped with the multi-function in-machine measuring device according to the present invention will be described. This multi-function in-machine measuring device can be applied to various types of processing machines. The NC machine tool includes, for example, a spindle base 11 that rotatably supports a spindle 10 installed on a Z-axis slide 3 and a Z-axis slide 3 disposed on a bed 1 so as to be reciprocally movable in the Z-axis direction, and An X-axis slide 2 is provided independently of the Z-axis table 3 on the bed 1 and is movable in the X-axis direction orthogonal to the Z-axis direction in which the Z-axis slide 3 reciprocates. The Z-axis slide 3 is configured to reciprocate in the Z-axis direction on a bed 1 by a motor (not shown) such as a servomotor. Further, the spindle 10 rotatably supported on the spindle stock 11 is driven to rotate by, for example, a spindle motor. A chuck 12 that grips the workpiece 19 is provided at the tip of the main shaft 10. The work 19 is gripped by the chuck 12 and rotated by the rotational drive of the main shaft 10. Further, the X-axis slide 2 is movable on the X-axis direction orthogonal to the Z-axis direction of the Z-axis table 3 and is disposed on the bed 1 so as to face the work 19 attached to the chuck 12 of the main shaft 10. ing. The X-axis slide 2 constitutes a tool post unit, and is configured to reciprocate in the X-axis direction on a bed 1 by a motor (not shown) such as a servo motor.

このNC工作機械は,X軸スライド2には,水平軸ユニット5と水平軸ユニット5に隔置して位置したY軸ユニット4との2種類の刃物台,及び該刃物台に隣接,図1では中間位置に,本願発明の特徴である多機能機内測定装置を構成する機内計測ユニット7が配設されている。このNC工作機械において,水平軸ユニット5とY軸ユニット4には,研削スピンドル13が組み込まれ,ワーク19を研削加工する砥石等の工具の回転駆動を行うように構成されている。   This NC machine tool has two types of turrets, a horizontal axis unit 5 and a Y axis unit 4 positioned so as to be spaced apart from the horizontal axis unit 5, adjacent to the X axis slide 2, FIG. Then, an in-machine measuring unit 7 constituting the multi-function in-machine measuring device which is a feature of the present invention is disposed at an intermediate position. In this NC machine tool, a grinding spindle 13 is incorporated in the horizontal axis unit 5 and the Y axis unit 4 so as to drive a tool such as a grindstone for grinding the workpiece 19.

水平軸ユニット5は,X軸スライド2に固定されたベース24に対して水平方向を変更できるホルダ64を備えており,ホルダ64には取付け角度を変更可能に取り付けられる工具ホルダ部25が取り付けられ,ベース24上でホルダ64を回転移動させてホルダ64をベース24に固定することによって工具ホルダ部25の水平方向の向きを変更できる。ホルダ64には,軸付き砥石32等の工具を取り付けるための工具ホルダ部25が一体構造に設けられている。また,Y軸ユニット4に設けたホルダベース15,16には,垂直軸状態又は斜軸状態のいずれかに姿勢変更可能な工具ホルダ部26が装着されている。Y軸ユニット4に工具ホルダ部26を斜軸の姿勢に装着した場合に,工具ホルダ部26に装着されたコレット工具14(図2)に軸付き砥石32として円筒型砥石18をセットすると,小径のワーク19を加工するのに適している。工具ホルダ部26は,Y軸ユニット4に対して,ホルダベース15,16を介して2種類の状態即ち姿勢に取り付けることができる。このNC工作機械では,Y軸ユニット4に工具ホルダ部26を垂直軸状態の姿勢に装着する場合には,Y軸ユニット4のホルダベース15,16がX軸方向に平行になるようにX軸スライド2に設定する。また,Y軸ユニット4に工具ホルダ部26を斜軸状態の姿勢に装着する場合には,Y軸ユニット4のホルダベース15,16をX軸方向に直交してX軸スライド2に設定するものである。   The horizontal axis unit 5 includes a holder 64 that can change the horizontal direction with respect to the base 24 fixed to the X-axis slide 2, and the holder 64 is attached with a tool holder portion 25 that can be attached so that the attachment angle can be changed. The horizontal direction of the tool holder portion 25 can be changed by rotating the holder 64 on the base 24 and fixing the holder 64 to the base 24. The holder 64 is provided with a tool holder portion 25 for attaching a tool such as a grindstone 32 with a shaft in an integral structure. In addition, a tool holder portion 26 whose posture can be changed to either the vertical axis state or the oblique axis state is mounted on the holder bases 15 and 16 provided in the Y-axis unit 4. When the cylindrical holder 18 is mounted on the collet tool 14 (FIG. 2) mounted on the tool holder 26 when the tool holder 26 is mounted on the Y-axis unit 4 in an oblique axis posture, It is suitable for machining the workpiece 19. The tool holder portion 26 can be attached to the Y-axis unit 4 in two kinds of states, that is, postures via the holder bases 15 and 16. In this NC machine tool, when the tool holder portion 26 is mounted on the Y-axis unit 4 in the vertical axis state, the X-axis is set so that the holder bases 15 and 16 of the Y-axis unit 4 are parallel to the X-axis direction. Set to slide 2. Further, when the tool holder portion 26 is mounted on the Y-axis unit 4 in an inclined posture, the holder bases 15 and 16 of the Y-axis unit 4 are set to the X-axis slide 2 perpendicular to the X-axis direction. It is.

この発明による加工機における多機能機内測定装置は,上記のNC工作機械に設けられたものである。このNC工作機械は,X軸スライド2には,研削スピンドル13で駆動され且つワーク19を加工する軸付き砥石32が取り付けられた水平軸ユニット5,研削スピンドル13で駆動され且つワーク19を加工するそろばん型砥石17又は円筒形砥石18が取り付けられた垂直軸ユニットであるY軸ユニット4,及び水平軸ユニット5とY軸ユニット4との間に配置された多機能機内測定装置を構成する機内計測ユニット6がそれぞれ載置即ち配設されている。また,Y軸ユニット4は,それに設けたホルダベース15,16には垂直軸状態又は斜軸状態のいずれかに変更可能な工具ホルダ部26が装着されている。   A multi-function in-machine measuring device in a processing machine according to the present invention is provided in the NC machine tool. In this NC machine tool, the X-axis slide 2 is driven by a grinding spindle 13 and mounted with a grindstone 32 with a shaft for machining the workpiece 19, and is driven by the grinding spindle 13 and machining the workpiece 19. In-machine measurement constituting a multi-function in-machine measuring device arranged between the Y-axis unit 4, which is a vertical axis unit to which the abacus-type grindstone 17 or the cylindrical grindstone 18 is attached, and the horizontal axis unit 5 and the Y-axis unit 4. Each unit 6 is placed or arranged. The Y-axis unit 4 is provided with a tool holder portion 26 that can be changed to either a vertical axis state or an oblique axis state on holder bases 15 and 16 provided thereon.

機内計測ユニット6は,X軸スライド2にユニットベース20を介して取り付けられている。機内計測ユニット6は,X軸スライド2に固定されたユニットベース20に取り付けられたスライダベース45と該スライダベース45上を摺動可能なスライダ21から構成されたエア静圧スライドユニット22,スライダ21に押え治具36,37で固定されたタッチセンサ本体7に取り付けられ且つ主軸10側に延びてワーク19に接触可能なタッチプローブ8,スライダ21に連結された変位センサ9,及びスライダ21とスライダベース45とを固定又は解放するスライダ固定用プレート30等のスライダ固定手段を備えている。機内計測ユニット6は,各種の研削加工を行ったワーク19に対して,ワーク19の外径,内径,段差等の外形等の形状寸法の測定,及びワーク19の球面形状,非球面形状等の表面形状をトレースして計測し,それらの形状誤差等を測定することができるものである。この多機能機内測定装置は,スライダ固定用プレート30によってスライダ21をスライダベース45に固定した状態で,タッチプローブ8がワーク19の外形等の形状寸法を計測するタッチセンサを構成し,また,スライダ固定用プレート30によってスライダ21をスライダベース45から解放した摺動状態で,タッチプローブ8がワーク19の端面等の表面形状をトレースして計測し,タッチプローブ8の軸方向変動がスライダ21を介して変位センサ9に伝達され,変動した変位センサ9によってワーク19の表面形状が測定される。即ち,この多機能機内測定装置は,ワーク19に対して異なった2種類,即ち,形状寸法と表面形状の測定を可能にしたものである。この多機能機内測定装置において,エア静圧スライドユニット22は,エア静圧スライドユニット22と傾斜調整用ユニット27のスライド部材40とに固定した一対の補強プレート55で補強して剛性がアップされている。   The in-machine measurement unit 6 is attached to the X-axis slide 2 via a unit base 20. The in-machine measuring unit 6 includes a slider base 45 attached to a unit base 20 fixed to the X-axis slide 2 and a slider 21 that can slide on the slider base 45. The touch probe 8 is attached to the touch sensor main body 7 fixed by the holding jigs 36 and 37 and extends toward the main shaft 10 so as to be able to come into contact with the work 19, the displacement sensor 9 connected to the slider 21, and the slider 21 and the slider. Slider fixing means such as a slider fixing plate 30 for fixing or releasing the base 45 is provided. The in-machine measuring unit 6 measures the outer and inner diameters of the workpiece 19 such as the outer diameter, the inner diameter, and the steps of the workpiece 19 that have been subjected to various grinding processes, and the spherical shape and aspherical shape of the workpiece 19. The surface shape can be traced and measured, and their shape errors can be measured. This multi-function in-machine measuring device constitutes a touch sensor in which the touch probe 8 measures a shape dimension such as the outer shape of the work 19 in a state where the slider 21 is fixed to the slider base 45 by the slider fixing plate 30, and the slider In a sliding state in which the slider 21 is released from the slider base 45 by the fixing plate 30, the touch probe 8 traces and measures the surface shape such as the end face of the work 19, and the axial variation of the touch probe 8 is caused to pass through the slider 21. The surface shape of the workpiece 19 is measured by the displaced displacement sensor 9. In other words, this multi-function in-machine measuring device is capable of measuring two different types of workpieces 19, that is, shape dimensions and surface shapes. In this multi-function in-machine measuring device, the air static pressure slide unit 22 is reinforced by a pair of reinforcing plates 55 fixed to the air static pressure slide unit 22 and the slide member 40 of the inclination adjusting unit 27 to increase the rigidity. Yes.

機内計測ユニット6におけるエア静圧スライドユニット22の上部には,タッチプローブ8のワーク19に対する触圧調整のため,一対のスプリング23が設けられている。スプリング23は,タッチプローブ8のワーク19に対する押圧力である触圧を調整する機能を有している。触圧調整機構では,スライダ21の前後には端板60が固定されており,両端板60にはスプリング23の一端を掛けるスプリング掛け棒58が取り付けられている。また,スライダ21の上面には調整プレート57が摺動可能に取り付けられている。調整プレート57には,スプリング23の他端を掛けるスプリング掛け棒59が取り付けられている。図5に示すように,機内計測ユニット6では,調整プレート57に設けた調整孔である長孔61には固定ねじ62が挿通され,それによって調整プレート57はスライダ21の調整された所定の位置で固定ねじ62によって固定される。   A pair of springs 23 are provided on the upper part of the air static pressure slide unit 22 in the in-machine measuring unit 6 for adjusting the contact pressure of the touch probe 8 against the work 19. The spring 23 has a function of adjusting a contact pressure that is a pressing force of the touch probe 8 against the work 19. In the contact pressure adjusting mechanism, end plates 60 are fixed on the front and rear sides of the slider 21, and spring hooks 58 for hanging one end of the spring 23 are attached to the both end plates 60. An adjustment plate 57 is slidably attached to the upper surface of the slider 21. A spring hanging rod 59 for hanging the other end of the spring 23 is attached to the adjustment plate 57. As shown in FIG. 5, in the in-machine measuring unit 6, a fixing screw 62 is inserted into a long hole 61 that is an adjustment hole provided in the adjustment plate 57, whereby the adjustment plate 57 is adjusted to a predetermined position adjusted by the slider 21. It is fixed by the fixing screw 62.

スライダ21は,前後に僅かに,例えば,±1mm程度,調整移動させることができる。ダイヤルゲージをスライダ21の前面に当て,ストローク中心に合せ,スプリング23をスプリング掛け棒58,59に掛け,調整プレート57でストローク中心に調整する。また,タッチプローブ8は,突き出し長さが短い時にはエクステンションバー(図示せず)を使用することもできる。エア静圧スライドユニット22は,その下面がセットねじ又はボールプランジャ等の支持部材56によってユニットベース20上に載置状態に支持され,安定性が確保されている。   The slider 21 can be adjusted and moved slightly forward and backward, for example, about ± 1 mm. A dial gauge is applied to the front surface of the slider 21, the center is set to the stroke center, the spring 23 is hung on the spring hanging rods 58 and 59, and the adjustment plate 57 is adjusted to the stroke center. The touch probe 8 can also use an extension bar (not shown) when the protruding length is short. The air static pressure slide unit 22 has its lower surface supported in a mounted state on the unit base 20 by a support member 56 such as a set screw or a ball plunger, thereby ensuring stability.

機内計測ユニット6は,プレートから構成できるスライダ固定手段によってスライダ21をスライダベース45に固定してタッチセンサ本体7に内蔵されたタッチセンサを付勢してワーク19の外径,内径,段差等等のワークの寸法を計測し,また,スライダ固定手段によってスライダ21をスライダベース45から解放してタッチプローブ8の変動を変位センサ9に伝達して変位センサ9を付勢し,ワーク19の球面形状,非球面形状等の表面形状をトレースして,これらの形状誤差等の計測するものである。この多機能機内測定装置は,内蔵されたタッチセンサによって非加工ワーク19の接触時の座標を用いて計測を行い,ワーク19の球面形状,非球面形状等の端面等の表面形状を計測するトレースする時は,エア静圧スライドユニット22におけるスライダ21をスライダベース45に固定せずに解放して,ワーク19に接するタッチプローブ8を通じて前後の動きを読み取る変位センサ9として機能させ,ワーク形状をトレースして計測するものである。変位センサ9は,ケース54内を貫通してセットされ,例えば,分解能が0.01μmの精度のものが使用されている。   The in-machine measuring unit 6 fixes the slider 21 to the slider base 45 by a slider fixing means that can be constituted by a plate, and urges the touch sensor built in the touch sensor body 7 so that the outer diameter, inner diameter, step, etc. The size of the workpiece 19 is measured, the slider 21 is released from the slider base 45 by the slider fixing means, the change of the touch probe 8 is transmitted to the displacement sensor 9 and the displacement sensor 9 is energized, and the spherical shape of the workpiece 19 is measured. The surface shape such as an aspherical shape is traced to measure the shape error. This multi-function in-machine measuring device uses a built-in touch sensor to perform measurement using the coordinates at the time of contact of the non-machined workpiece 19 to measure the surface shape of the workpiece 19 such as a spherical shape or an aspherical shape. To do so, the slider 21 in the air hydrostatic slide unit 22 is released without being fixed to the slider base 45 and functions as a displacement sensor 9 that reads back and forth movement through the touch probe 8 in contact with the workpiece 19 to trace the workpiece shape. To measure. The displacement sensor 9 is set by penetrating the inside of the case 54, and for example, a sensor having a resolution of 0.01 μm is used.

また,この多機能機内測定装置において,スライダ21と変位センサ9とは,スライダ21に固定された連結ロッド35,及び連結ロッド35と変位センサ9とを連結するジョイント34によって連結されている。また,この多機能機内測定装置において,エア静圧スライドユニット22は,高さ調整用ユニット28と傾斜調整用ユニット27とを介してユニットベース20に取り付けられている。また,タッチプローブ8のワーク19に対する高低状態を高さ調整用ユニット28で調整し,また,傾斜状態を傾斜調整用ユニット27で調整する。従って,エア静圧スライドユニット22は,高さ調整用ユニット28によってユニットベース20に対して高さが調節され,また,傾斜調整用ユニット27によってユニットベース20に対して傾斜が調節されるように構成されている。また,タッチセンサ本体7を固定したスライダ21には,高さ調整用ユニット28の中央孔等の中央空所52と傾斜調整用ユニット27の中央孔等の中央空所53とを貫通する連結ロッド35が固定されている。連結ロッド35と変位センサ9とはジョイント34で連結されている。それ故に,スライダ21と変位センサ9とは,連結ロッド35とジョイント34とを介して連結されている。従って,タッチプローブ8がワーク19に接してワーク19の表面形状に応じて軸方向の変動をすると,その軸方向の変動がスライダ21に伝達してスライダ21の軸方向の移動となり,スライダ21の軸方向の移動が連結ロッド35を介して変位センサ9に伝達されることになる。   Further, in this multi-function in-machine measuring device, the slider 21 and the displacement sensor 9 are connected by a connecting rod 35 fixed to the slider 21 and a joint 34 for connecting the connecting rod 35 and the displacement sensor 9. Further, in this multi-function in-machine measuring device, the air static pressure slide unit 22 is attached to the unit base 20 via a height adjusting unit 28 and an inclination adjusting unit 27. The height state of the touch probe 8 with respect to the work 19 is adjusted by the height adjustment unit 28, and the inclination state is adjusted by the inclination adjustment unit 27. Accordingly, the height of the air hydrostatic slide unit 22 is adjusted with respect to the unit base 20 by the height adjusting unit 28, and the inclination is adjusted with respect to the unit base 20 by the inclination adjusting unit 27. It is configured. The slider 21 to which the touch sensor body 7 is fixed has a connecting rod that passes through a central space 52 such as a central hole of the height adjusting unit 28 and a central space 53 such as a central hole of the inclination adjusting unit 27. 35 is fixed. The connecting rod 35 and the displacement sensor 9 are connected by a joint 34. Therefore, the slider 21 and the displacement sensor 9 are connected via the connecting rod 35 and the joint 34. Accordingly, when the touch probe 8 comes into contact with the work 19 and changes in the axial direction according to the surface shape of the work 19, the change in the axial direction is transmitted to the slider 21 to move in the axial direction of the slider 21. The movement in the axial direction is transmitted to the displacement sensor 9 via the connecting rod 35.

この多機能機内測定装置において,高さ調整用ユニット28は,高さガイドステージにおいてユニットベース20に固定されたプレート44に取り付けられた固定部材43と,固定部材43に対して高さ調整用ツマミ48で高さ方向に移動するスライド部材42とから成る。高さ調整用ツマミ48で高さ方向を調整し,次いで固定ねじ31でスライド部材40を固定する。高さ調整用ツマミ48は,マイクロ式であって,例えば,ツマミ48を下方へ調整した時にはスライド部材42が下方へ動き,ツマミ48を上方へ調整した時にはスライド部材42が上方へ動くようにセットされている。ツマミ48とスライド部材42とは,接触しているだけであり,互いに固定されていない構造である。スライド部材42は,スライド部材42と固定部材43との間にばね63が組み込んであり,固定ねじ31による固定を解放すれば,ばね63のばね力で元の位置に戻るように構成されている。また,傾斜調整用ユニット27は,高さ調整用ユニット28のスライド部材42に固定された固定部材41と,エア静圧スライドユニット22に取り付けられたスライド部材40とから成り,固定部材41の凹面46に対してスライド部材40の凸面47を傾斜調整用ツマミ49で摺動させて位置設定してエア静圧スライドユニット22の傾斜状態を設定し,固定ねじ33で固定する。スライド部材40は,固定ねじ33による固定を解放すれば,ばね力で元の位置に戻るように構成されている。傾斜調整用ツマミ49の作動は,傾斜状態を調整するという以外は,高さ調整用ツマミ48と同様である。スライド部材40の動きは,傾斜状態を調整するという以外は,スライド部材42の動きと同様である。   In this multifunctional in-machine measuring device, the height adjusting unit 28 includes a fixing member 43 attached to a plate 44 fixed to the unit base 20 on the height guide stage, and a height adjusting knob with respect to the fixing member 43. 48 and a slide member 42 that moves in the height direction. The height direction is adjusted with the height adjusting knob 48, and then the slide member 40 is fixed with the fixing screw 31. The height adjustment knob 48 is a micro type, and is set such that, for example, the slide member 42 moves downward when the knob 48 is adjusted downward, and the slide member 42 moves upward when the knob 48 is adjusted upward. Has been. The knob 48 and the slide member 42 are in contact with each other and are not fixed to each other. The slide member 42 is configured such that a spring 63 is incorporated between the slide member 42 and the fixing member 43, and returns to its original position by the spring force of the spring 63 when the fixing by the fixing screw 31 is released. . The inclination adjusting unit 27 includes a fixing member 41 fixed to the slide member 42 of the height adjusting unit 28 and a slide member 40 attached to the air static pressure slide unit 22. The convex surface 47 of the slide member 40 is slid with respect to 46 by the tilt adjusting knob 49 to set the position of the air static pressure slide unit 22 and fixed by the fixing screw 33. The slide member 40 is configured to return to its original position by a spring force when the fixing by the fixing screw 33 is released. The operation of the inclination adjusting knob 49 is the same as that of the height adjusting knob 48 except that the inclination state is adjusted. The movement of the slide member 40 is the same as the movement of the slide member 42 except that the inclination state is adjusted.

この多機能機内測定装置は,タッチセンサで加工されたワーク19の外径,内径,段差等の外形の形状寸法を測定する時には,エア静圧スライドユニット22におけるスライダ21をスライダ固定用プレート30をエア静圧スライドユニット22にねじ等で取り付け,スライダ固定用プレート30によってスライダ21をスライダベース45に固定し,タッチプローブ8をタッチセンサとして機能させ,通常測定方法で加工されたワーク19の上記各種の形状寸法を測定する。ワーク19の形状寸法の測定では,ワーク19の外形形状にタッチプローブ8を接触させてタッチセンサとして機能して得た情報を,コンピュータで処理してワーク19の外形等の形状寸法を測定する。   This multi-function measuring device uses the slider fixing plate 30 for the slider 21 in the air hydrostatic slide unit 22 when measuring the outer shape such as the outer diameter, inner diameter, and step of the workpiece 19 processed by the touch sensor. The above-mentioned various kinds of workpieces 19 processed by a normal measurement method are attached to the air hydrostatic slide unit 22 with screws or the like, the slider 21 is fixed to the slider base 45 by the slider fixing plate 30, and the touch probe 8 functions as a touch sensor. Measure the shape dimensions. In measuring the shape dimension of the work 19, information obtained by bringing the touch probe 8 into contact with the outer shape of the work 19 and functioning as a touch sensor is processed by a computer to measure the shape and other dimensions of the work 19.

加工されたワーク19の球面形状,非球面形状等の表面形状を測定する時には,エア静圧スライドユニットの固定を解放するため,スライダ固定用プレート30をエア静圧スライドユニット22におけるスライダ21から解放し,スライダ21をスライダベース45に対してフリー即ち摺動状態にし,タッチセンサにおけるタッチプローブ8を変位センサ9の触手にし,タッチプローブ8の僅かな前後方向の位置変動をエア静圧スライドユニット22におけるスライダ21,及び連結ロッド35を介して変位センサ9に伝達し,変位センサ9の前後方向の変動でワーク19の表面形状をトレースして測定する。即ち,加工されたワーク19の表面形状を測定する時には,エア静圧スライドユニット22を自在にし,タッチプローブ8はワーク19の表面をなぞってトレース測定を行い,そのデータ即ち情報をコンピュータで解析し,段差や凹凸形状を表記する。次いで,一度加工したプログラムとその誤差分を加味した補正プログラムを作成し,ワーク19の表面を加工してワーク19の加工表面の形状誤差を修正する。従来の加工方法では,ワーク19の曲面加工をすると,ワーク形状は,タッチセンサでコーナRの絶対値のみを測定し,加工面のトレースは機外で測定していたので,再度,ワーク19を機内に取り付けなければならず,そのための時間を要したり,誤差が生じていた。しかしながら,この多機能機内測定装置は,変位センサ9によるトレースは,球面等の加工面の表面状態が分かり易く,加工にフィードバックし,精度のある加工を継続して行うことができ,再チャックのために発生するような加工ワークの中心のずれ,又は段取り時間が発生することがない。   When measuring the surface shape of the processed workpiece 19 such as a spherical shape or an aspherical shape, the slider fixing plate 30 is released from the slider 21 in the air static pressure slide unit 22 in order to release the fixation of the air static pressure slide unit. Then, the slider 21 is set free or slid with respect to the slider base 45, the touch probe 8 in the touch sensor is used as the tentacle of the displacement sensor 9, and the slight change in the position of the touch probe 8 in the front-rear direction is detected. Is transmitted to the displacement sensor 9 through the slider 21 and the connecting rod 35, and the surface shape of the workpiece 19 is traced and measured by the fluctuation of the displacement sensor 9 in the front-rear direction. That is, when measuring the surface shape of the processed workpiece 19, the air static pressure slide unit 22 is made free, and the touch probe 8 traces the surface of the workpiece 19 and performs trace measurement, and analyzes the data, that is, information by a computer. , Express the step or uneven shape. Next, a correction program that takes into account the program once processed and its error is created, the surface of the workpiece 19 is processed, and the shape error of the processed surface of the workpiece 19 is corrected. In the conventional machining method, when the curved surface of the workpiece 19 is machined, only the absolute value of the corner R is measured by the touch sensor, and the trace of the machining surface is measured outside the machine. It had to be installed in the machine, which required time and errors. However, in this multi-function in-machine measuring device, the trace by the displacement sensor 9 is easy to understand the surface state of the processing surface such as a spherical surface, and can be fed back to the processing to continue accurate processing. As a result, there is no occurrence of misalignment of the center of the workpiece or setup time.

次に,図8を参照して,この発明による加工機における多機能機内測定装置の別の実施例を説明する。この実施例は,加工機として旋盤に適用したものであり,刃物台ユニット65として機能するX軸スライド2には,機内計測ユニット6に隣接して,少なくとも1つ(図8では2つ)のホルダベース66が取り付けられ,ホルダベース66には各種(図8では2種類)のバイトB1,B2,B3,B4が取り付けられるバイトホルダ67が固定されているものである。この実施例における機内計測ユニット6は,上記実施例の場合と同様の機能をはたすことができるものである。   Next, with reference to FIG. 8, another embodiment of the multi-function in-machine measuring apparatus in the processing machine according to the present invention will be described. This embodiment is applied to a lathe as a processing machine. The X-axis slide 2 functioning as the tool post unit 65 has at least one (two in FIG. 8) adjacent to the in-machine measurement unit 6. A holder base 66 is attached, and a tool holder 67 to which various (two types in FIG. 8) tools B1, B2, B3, B4 are attached is fixed to the holder base 66. The in-machine measuring unit 6 in this embodiment can perform the same function as in the above embodiment.

この加工機における多機能機内測定装置は,例えば,ワークをバイト,砥石等の工具で切削加工する旋盤,研削盤,NC工作機械等の加工機に適用して1つの計測ユニットでワークの外径,内径等の形状寸法,球面形状,非球面形状等の表面形状の測定に適用して好ましいものである。   The multi-function in-machine measuring device in this processing machine is applied to processing machines such as lathes, grinders, NC machine tools, etc. that cut workpieces with tools such as tools and grindstones. It is preferable to apply to the measurement of the surface shape such as the shape such as the inner diameter, the spherical shape, and the aspherical shape.

2 X軸スライド
4 Y軸ユニット
5 水平軸ユニット
6 機内計測ユニット
7 タッチセンサ本体
8 タッチプローブ
9 変位センサ
10 主軸
11 主軸台
12 チャック
13 研削スピンドル
15,16 ホルダベース
17 そろばん型砥石
18 円筒型砥石
19 ワーク
20 ユニットベース
21 スライダ
22 エア静圧スライドユニット
23 触圧調整用スプリング
25,26 工具ホルダ部
27 傾斜調整用ユニット
28 高さ調整用ユニット
30 スライダ固定用プレート
32 軸付き砥石
34 ジョイント
35 連結ロッド
45 スライダベース
52,53 中央空所
65 刃物台ユニット
66 ホルダベース
67 バイトホルダ
B1,B2,B3,B4 バイト
2 X-axis slide 4 Y-axis unit 5 Horizontal-axis unit 6 In-machine measurement unit 7 Touch sensor body 8 Touch probe 9 Displacement sensor 10 Spindle 11 Spindle 12 Chuck 13 Grinding spindle 15, 16 Holder base 17 Abacus-type grindstone 18 Cylindrical grindstone 19 Workpiece 20 Unit base 21 Slider 22 Air hydrostatic slide unit 23 Contact pressure adjusting spring 25, 26 Tool holder 27 Inclination adjusting unit 28 Height adjusting unit 30 Slider fixing plate 32 Shaft with shaft 34 Joint 35 Connecting rod 45 Slider base 52, 53 Central space 65 Tool post unit 66 Holder base 67 Bite holder B1, B2, B3, B4 Bite

Claims (10)

主軸台に回転可能に設けられ且つワークを回転可能に支持する主軸,及び前記主軸の軸心であるZ軸方向に直交するX軸方向に少なくとも移動可能なX軸スライドを備えている加工機において,
前記X軸スライドには,少なくとも機内計測ユニットが配設されており,
前記機内計測ユニットは,前記X軸スライドに固定されたユニットベース,前記ユニットベースに取り付けられたスライダベースと前記スライダベースに対して摺動可能なスライダから構成されたエア静圧スライドユニット,前記スライダに固定されたタッチセンサ本体に取り付けられ且つ前記主軸側に延びて前記ワークに接触可能なタッチプローブ,前記スライダに連結された変位センサ,及び前記スライダと前記スライダベースとを固定又は解放するスライダ固定手段を備えており, 前記スライダ固定手段で前記スライダを前記スライダベースに固定した状態で前記タッチプローブが前記ワークに接して前記ワークの外形寸法等の形状寸法を計測するタッチセンサが構成され,前記スライダ固定手段で前記スライダを前記スライダベースから解放して前記スライダを摺動状態にし,前記タッチプローブが前記ワークの端面等の表面形状をトレースして計測する前記タッチプローブの軸方向変動が前記スライダを介して伝達されて前記変位センサが構成されることを特徴とする加工機における多機能機内測定装置。
In a processing machine comprising a main shaft rotatably provided on a headstock and rotatably supporting a workpiece, and an X-axis slide movable at least in an X-axis direction orthogonal to a Z-axis direction that is an axis of the main shaft ,
The X-axis slide is provided with at least an in-machine measuring unit,
The in-machine measurement unit includes a unit base fixed to the X-axis slide, a slider base attached to the unit base, and an air hydrostatic slide unit composed of a slider slidable with respect to the slider base, the slider A touch probe attached to a touch sensor body fixed to the main body and extending toward the main shaft so as to contact the workpiece, a displacement sensor coupled to the slider, and a slider fixing for fixing or releasing the slider and the slider base And a touch sensor configured to measure a shape dimension such as an outer dimension of the work while the touch probe is in contact with the work in a state where the slider is fixed to the slider base by the slider fixing means. Slider fixing means for moving the slider to the slider base The displacement of the touch probe measured by tracing the surface shape such as the end surface of the workpiece is transmitted via the slider, and the displacement sensor A multi-function in-machine measuring device in a processing machine characterized by comprising.
前記タッチセンサによって計測される前記ワークの測定対象は,前記ワークの外径,内径,段差,又はコーナRの絶対値の前記形状寸法であり,また,前記変位センサによって計測される前記ワークの測定対象は,前記ワークの球面形状,非球面形状,形状誤差,或いは段差,テーパ,球面等で構成される連続した形状を伴う端面等の前記表面形状であることを特徴とする請求項1に記載の加工機における多機能機内測定装置。   The workpiece measurement object measured by the touch sensor is the outer diameter, inner diameter, step, or absolute shape of the corner R of the workpiece, and the workpiece measurement measured by the displacement sensor. The object is the surface shape such as a spherical shape, an aspherical shape, a shape error, or an end surface with a continuous shape composed of a step, a taper, a spherical surface, or the like. Multi-function in-machine measuring device for processing machines. 前記スライダと前記変位センサとは,前記スライダに固定された連結ロッド,及び前記連結ロッドと前記変位センサとを連結するジョイントによって連結されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の加工機における多機能機内測定装置。   3. The processing according to claim 1, wherein the slider and the displacement sensor are connected by a connecting rod fixed to the slider, and a joint that connects the connecting rod and the displacement sensor. Multi-function in-machine measuring device. 前記エア静圧スライドユニットの前記スライダベースと前記ユニットベースとの連結途中には,前記ユニットベースに対して前記エア静圧スライドユニットの傾斜を調整する傾斜調整用ユニットと,前記ユニットベースに対して前記エア静圧スライドユニットの高さを調整する高さ調整用ユニットとが設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の加工機における多機能機内測定装置。 In the middle of the connection between the slider base and the unit base of the air hydrostatic slide unit, an inclination adjusting unit for adjusting the inclination of the air hydrostatic slide unit with respect to the unit base, and the unit base The multifunctional in-machine measurement device for a processing machine according to any one of claims 1 to 3, further comprising a height adjustment unit that adjusts a height of the air static pressure slide unit. 前記スライダに固定された前記連結ロッドは,前記傾斜調整用ユニットと前記高さ調整用ユニットとに形成された中央空所を貫通して前記変位センサへと延びていることを特徴とする請求項4に記載の加工機における多機能機内測定装置。 The connecting rod fixed to the slider extends through the central space formed in the inclination adjusting unit and the height adjusting unit to the displacement sensor. 5. A multi-function in-machine measuring device in the processing machine according to 4. 前記スライダ固定手段は,前記スライダを前記スライダベースに固定するスライダ固定用プレートで構成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の加工機における多機能機内測定装置。 6. The multi-function in-machine measuring device for a processing machine according to claim 1, wherein the slider fixing means includes a slider fixing plate for fixing the slider to the slider base. . 前記タッチプローブの前記ワークに対する押圧力は,前記エア静圧スライドユニットに設けられた触圧調整スプリングによって調整されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の加工機における多機能機内測定装置。 7. The processing machine according to claim 1, wherein a pressing force of the touch probe against the workpiece is adjusted by a contact pressure adjustment spring provided in the air static pressure slide unit. Multifunctional in-flight measuring device. 前記X軸スライドには,第1研削スピンドルで駆動され且つ第1砥石が取り付けられる水平軸ユニット,及び第2研削スピンドルで駆動され且つ第2砥石が取り付けられるY軸ユニットがそれぞれ載置されており,前記Y軸ユニットに設けたホルダベースには垂直軸状態又は斜軸状態のいずれかに変更可能な工具ホルダ部が装着されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の加工機における多機能機内測定装置。   The X-axis slide is mounted with a horizontal axis unit that is driven by the first grinding spindle and to which the first grindstone is attached, and a Y-axis unit that is driven by the second grinding spindle and to which the second grindstone is attached. 8. The tool holder portion that can be changed to either the vertical axis state or the oblique axis state is mounted on the holder base provided in the Y-axis unit, according to claim 1. Multifunctional in-machine measuring device for the processing machine described. 前記機内計測ユニットは,前記水平軸ユニットと前記Y軸ユニットとの間の位置において前記X軸スライドに配設されていることを特徴とする請求項8に記載の加工機における多機能機内測定装置。   The multi-function in-machine measurement device for a processing machine according to claim 8, wherein the in-machine measurement unit is disposed on the X-axis slide at a position between the horizontal axis unit and the Y-axis unit. . 前記X軸スライドには,前記機内計測ユニットに隣接して少なくとも1つのホルダベースが取り付けられ,前記ホルダベースには各種のバイトが取り付けられるバイトホルダが固定されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の加工機における多機能機内測定装置。   2. The X-axis slide is attached with at least one holder base adjacent to the in-machine measurement unit, and a tool holder to which various tools are attached is fixed to the holder base. A multi-function in-machine measuring device in the processing machine according to any one of?
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