JP2015219154A - Dimension measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、研削盤等の工作機械に適用可能な寸法測定装置に関する。 The present invention relates to a dimension measuring apparatus applicable to a machine tool such as a grinding machine.
従来、研削盤や旋盤等の工作機械において、工作物の外周面の加工と並行して加工中の工作物の外径を測定し、その測定結果をフィードバックしながら工作機械に加工を行なわせる寸法測定装置の技術がある。例えば、特許文献1に示す寸法測定装置では、それぞれ支点を基準として両端が揺動可能な一対のフィーラの各一端部に設けられた各測定端子の間に工作物を介在させている。このような状態で、工作物の外周が加工され、例えば径小方向に変化すると、一対のフィーラの各一端部間が狭くなるよう変化するとともに、各他端部間が支点を中心に拡がるように変化する。 Conventionally, in a machine tool such as a grinding machine or a lathe, the outer diameter of the workpiece being measured is measured in parallel with the machining of the outer peripheral surface of the workpiece, and the machine tool performs machining while feeding back the measurement result. There is a measuring device technology. For example, in the dimension measuring apparatus shown in Patent Document 1, a workpiece is interposed between measurement terminals provided at one end portions of a pair of feelers whose both ends can swing with respect to a fulcrum. In such a state, when the outer periphery of the workpiece is machined, for example, when it changes in the small diameter direction, the distance between the one ends of the pair of feelers changes so that the distance between the other ends expands around the fulcrum. To change.
このとき、各他端部は、支点を中心として変位するので、円弧状の軌跡を描く。その変化の量は、一対のフィーラの各他端側に設けられた変位量測定部によって計測され、その計測結果から工作物の外径が演算される。具体的には、変位量測定部は、一方のフィーラの他端側端部に設けられた円筒状の作動トランスと、差動トランスの円筒内に配置され他方のフィーラの他端側端部に設けられた円柱状のコアと、の間の相対移動量を検出する。つまり、相対移動によって発生する電圧変動を検出して、一対のフィーラの各他端部間の変位量、即ち工作物の外径変位量を検出する。 At this time, each of the other end portions is displaced around the fulcrum, so that an arc-shaped locus is drawn. The amount of the change is measured by a displacement measuring unit provided on each other end of the pair of feelers, and the outer diameter of the workpiece is calculated from the measurement result. Specifically, the displacement measuring unit is arranged in a cylindrical operating transformer provided at the other end of one feeler and the other end of the other feeler disposed in the cylinder of the differential transformer. A relative movement amount between the provided cylindrical core is detected. That is, the voltage fluctuation generated by the relative movement is detected, and the displacement amount between the other end portions of the pair of feelers, that is, the outer diameter displacement amount of the workpiece is detected.
しかしながら、特許文献1に示す寸法測定装置では、作動トランス及びコアは、円筒状及び円柱状に形成される。このため、作動トランス及びコアが工作物の外径変化に応じて円弧状に移動した際、例えば両者の間の隙間等の相対位置関係は円弧状の移動に応じて刻々変化する。これにより、実際には円弧状に移動するコアの移動量が精度よく検出できない虞がある。 However, in the dimension measuring apparatus shown in Patent Document 1, the operating transformer and the core are formed in a cylindrical shape and a columnar shape. For this reason, when the operating transformer and the core move in an arc shape according to a change in the outer diameter of the workpiece, for example, the relative positional relationship such as a gap between the two changes momentarily according to the arc-shaped movement. As a result, there is a possibility that the amount of movement of the core that actually moves in an arc shape cannot be accurately detected.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、工作機械によって加工される加工物の外径を精度よく検出できる寸法測定装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the dimension measuring apparatus which can detect the outer diameter of the workpiece processed with a machine tool accurately.
(請求項1)本発明の寸法測定装置は、第一支点及び第二支点を備える本体部と、前記第一支点に揺動自在に支持され、一端側で工作物の外周面に当接し、前記工作物の外径の変位に応じて揺動する第一フィーラと、前記第二支点に揺動自在に支持され、一端側で前記工作物の外周面に当接し、前記工作物の外径の変位に応じて揺動する第二フィーラと、前記第一支点に対して前記一端側と反対側において前記本体部及び前記第一フィーラに設けられ、前記本体部と前記第一フィーラとの相対位置を検出すると共に、前記第一支点を中心とした円弧状の検出軌道を有する第一検出器と、前記第二支点に対して前記一端側と反対側において前記本体部及び前記第二フィーラに設けられ、前記本体部と前記第二フィーラとの相対位置を検出すると共に、前記第二支点を中心とした円弧状の検出軌道を有する第二検出器と、を備える。 (Claim 1) The dimension measuring apparatus of the present invention is supported by a main body having a first fulcrum and a second fulcrum, and swingable on the first fulcrum, and abuts on the outer peripheral surface of the workpiece on one end side, A first feeler that swings in accordance with a displacement of the outer diameter of the workpiece, and is swingably supported by the second fulcrum, abutting the outer peripheral surface of the workpiece on one end side, and the outer diameter of the workpiece A second feeler that oscillates according to the displacement of the main body and the first feeler on a side opposite to the one end side with respect to the first fulcrum, relative to the main body and the first feeler. A first detector having an arc-shaped detection trajectory centered on the first fulcrum, and a position opposite to the one end side with respect to the second fulcrum; When the relative position between the main body and the second feeler is detected In, and a second detector having a detection trajectory of an arc about said second fulcrum.
このように、第一及び第二検出器は、それぞれ第一及び第二支点を中心とした第一及び第二フィーラの円弧状の移動軌跡に応じた円弧状の検出軌道を有している。これにより、工作物が加工され工作物に外径変化が生じた場合、第一及び第二検出器は、第一及び第二支点を中心としてそれぞれ円弧状に移動する第一及び第二フィーラの一端側と反対側の端部の変位を精度よく検出できるので、工作物の外径が精度よく得られる。 Thus, the first and second detectors have arc-shaped detection trajectories corresponding to the arc-shaped movement trajectories of the first and second feelers around the first and second fulcrums, respectively. As a result, when the workpiece is machined and the outer diameter changes in the workpiece, the first and second detectors move in the arc shape around the first and second fulcrums, respectively. Since the displacement of the end portion opposite to the one end side can be detected with high accuracy, the outer diameter of the workpiece can be obtained with high accuracy.
(請求項2)また、前記第一検出器は、前記第一フィーラ側に固定される第一フィーラ部と、前記本体部側に固定される第一本体部とを備え、前記第二検出器は、前記第一フィーラ側に固定される第二フィーラ部と、前記本体部側に固定される第二本体部とを備え、前記寸法測定装置は、前記第一フィーラ部と前記第一本体部の一方である第一一方部材と当該第一一方部材が固定される相手である第一相手部材との間に、前記本体部とは異なる熱膨張係数の材料により形成され、温度に応じて前記第一一方部材と前記第一相手部材との相対位置を変化させる第一スペーサと、前記第二フィーラ部と前記第二本体部の一方である第二一方部材と当該第二一方部材が固定される相手である第二相手部材との間に、前記本体部とは異なる熱膨張係数の材料により形成され、温度に応じて前記第二一方部材と前記第二相手部材との相対位置を変化させる第二スペーサと、を備えてもよい。 (Claim 2) The first detector includes a first feeler portion fixed to the first feeler side and a first main body portion fixed to the main body portion side, and the second detector. Comprises a second feeler part fixed to the first feeler side and a second body part fixed to the main body part side, and the dimension measuring device comprises the first feeler part and the first main body part. Between the first one member which is one of the first member and the first counterpart member to which the first one member is fixed, and is formed of a material having a coefficient of thermal expansion different from that of the main body, depending on the temperature. A first spacer that changes a relative position between the first one member and the first counterpart member, a second one member that is one of the second feeler portion and the second main body portion, and the second first member. Coefficient of thermal expansion different from that of the main body between the second mating member to which the side member is secured It made of a material, and a second spacer for varying the relative position of the second mating member and the second contrast member according to temperature, may be provided.
このため、工作物の加工時において、工作物及び本体部等に温度変化が生じ、工作物及び本体部の寸法が各熱膨張係数に応じた分だけ熱変位した場合、第一及び第二スペーサも同様に前記温度変化により各熱膨張係数に応じた分だけ熱変位し第一一方部材(第二一方部材)が第一相手部材(第二相手部材)に対して変位する。このとき、第一一方部材(第二一方部材)の変位の方向は、工作物及び本体部の熱変位の方向とは概ね逆方向である。このため、第一スペーサ及び第二スペーサの熱変位分、つまり第一一方部材(第二一方部材)の変位分だけ、工作物及び本体部の熱変位分が、相殺できる。これにより、温度環境が変化しても、工作物の外径が精度よく検出できる。なお、第一フィーラ部(第二フィーラ部)を第一一方部材(第二一方部材)とした場合には、第一相手部材(第二相手部材)は、第一フィーラ(第二フィーラ)であり、第一本体部(第二本体部)を第一一方部材(第二一方部材)とした場合には、第一相手部材(第二相手部材)は、本体部である。 Therefore, when the workpiece is machined, temperature changes occur in the workpiece and the main body, and the first and second spacers are displaced when the dimensions of the workpiece and the main body are thermally displaced according to the respective thermal expansion coefficients. Similarly, due to the temperature change, the first one member (second one member) is displaced with respect to the first mating member (second mating member) by thermal displacement corresponding to each thermal expansion coefficient. At this time, the direction of displacement of the first one member (second one member) is substantially opposite to the direction of thermal displacement of the workpiece and the main body. For this reason, the thermal displacement of the workpiece and the main body can be canceled by the thermal displacement of the first spacer and the second spacer, that is, the displacement of the first one member (second one member). Thereby, even if temperature environment changes, the outer diameter of a workpiece can be detected accurately. When the first feeler portion (second feeler portion) is the first one member (second one member), the first mating member (second mating member) is the first feeler (second feeler). When the first main body (second main body) is the first one member (second one member), the first mating member (second mating member) is the main body.
(請求項3)また、前記第一スペーサによる温度に応じた前記第一一方部材と前記第一相手部材との相対位置の変化方向は、前記第一フィーラと前記第二フィーラとの対向方向に対して傾斜する方向であってもよく、前記第二スペーサによる温度に応じた前記第二一方部材と前記第二相手部材との相対位置の変化方向は、前記第一フィーラと前記第二フィーラとの対向方向に対して傾斜する方向であってもよい。 (Claim 3) In addition, the direction of change in the relative position of the first one member and the first mating member according to the temperature by the first spacer is the facing direction of the first and second feelers. The change direction of the relative position between the second one member and the second mating member according to the temperature by the second spacer may be the first feeler and the second feeler. The direction may be inclined with respect to the direction facing the feeler.
このため、温度環境が変化した場合における、第一スペーサ及び第二スペーサの熱変位の方向を、第一、第二検出器の各円弧状の検出軌道が成立する方向に傾斜させることにより、工作物の外径が精度よく検出できる。 For this reason, when the temperature environment changes, the direction of thermal displacement of the first spacer and the second spacer is inclined in the direction in which the arc-shaped detection tracks of the first and second detectors are established, thereby The outer diameter of an object can be accurately detected.
(請求項4)また、前記第一検出器は、前記本体部と前記第一フィーラの一方に設けられ振幅変調電圧を励磁する第一励磁配線と、他方に設けられ出力電圧を発生する第一出力配線と、を備え、前記第二検出器は、前記本体部と前記第二フィーラの一方に設けられ振幅変調電圧を励磁する第二励磁配線と、他方に設けられ出力電圧を発生する第二出力配線と、を備えてもよい。 (Claim 4) Further, the first detector includes a first excitation wiring provided on one of the main body and the first feeler for exciting an amplitude modulation voltage, and a first provided on the other for generating an output voltage. The second detector is provided on one of the main body and the second feeler for exciting an amplitude modulation voltage, and the second detector is provided on the other for generating an output voltage. Output wiring.
これにより、第一、第二出力配線からは、それぞれ本体部に対する第一、第二フィーラの高精度の絶対位置信号が出力されるので、工作物の外径が精度よく検出できるとともに、相対位置を求めるための各種演算処理が削減できる。 As a result, the first and second output wirings output high-precision absolute position signals of the first and second feelers for the main body, respectively, so that the outer diameter of the workpiece can be detected with high accuracy and the relative position. Various arithmetic processes for obtaining the value can be reduced.
(研削装置の構成)
まず、この発明の実施形態に適用される研削装置について説明する。図1に示すように、研削装置は、基台10、サーボモータ11と、テーブル12と、主軸13と、主軸台14と、主軸用サーボモータ15と、心押台16と、砥石台19と、砥石台用サーボモータ21と、砥石軸29と、砥石車Gと、モータMと、寸法測定装置40とを備える。
(Configuration of grinding equipment)
First, a grinding apparatus applied to an embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the grinding apparatus includes a
基台10上には、テーブル12が主軸軸線に平行なZ軸方向に摺動可能に設けられる。テーブル12は、サーボモータ11によりZ軸方向に駆動される。さらに、テーブル12上には、主軸13を回転可能に支持する主軸台14が配置される。主軸13は、主軸用サーボモータ15によって回転される。図1においてテーブル12の右側には、心押台16が配置される。そして、心押台16のセンタ16aと、主軸13のセンタ13aとによって円筒工作物W(以後、工作物Wとのみ称す)が挟持される。
A table 12 is provided on the
基台10上の後方(図1において上側)には、工作物Wに対して進退移動可能な砥石台19が配置される。砥石台19は、砥石台用サーボモータ21の正逆転によりZ軸と直角なX軸方向に前進及び後退可能である。また、砥石台19には、モータMによって回転駆動される砥石軸29が回転可能に支持される。そして、砥石車Gが砥石軸29に固定される。テーブル12上には砥石車Gにて研削された工作物Wの外径を測定する寸法測定装置40が設置される。サーボモータ11、主軸用サーボモータ15、サーボモータ21及び寸法測定装置40は、それぞれ制御装置(不図示)により制御される。
On the rear side of the base 10 (upper side in FIG. 1), a
(寸法測定装置40)
図2に示すように、寸法測定装置40は、本体部42と、第一フィーラ44と、第二フィーラ45と、第一検出器46と、第二検出器47と、第一フィーラスペーサ72と、第一本体部スペーサ78と、第二フィーラスペーサ74と、第二本体部スペーサ80と、出力信号処理装置(図略)とを備える。第一検出器46及び第二検出器47は、公知の変調波レゾルバの検出部である。
(Dimension measuring device 40)
As shown in FIG. 2, the
本体部42は、例えばステンレスなどの鉄系材料によって形成される。本体部42は、略直方体形状に形成される。図2に示すように、本体部42には、図2の右側に開口部を有すると共に、X軸方向に広がる凹部42a、42bが形成される。凹部42a,42bは、上下方向(図2の上下方向)に離れて形成される。また、本体部42は、凹部42a、42bのうち反開口部側において、凹部42a,42bそれぞれの図2の上下方向に開口部を有する凹部42d、42eを有する。
The
本体部42は、凹部42aのうち開口部側に、図2の紙面前後方向に延びる第一支点52を有する。さらに、本体部42は、凹部42bのうち開口部側に、図2の紙面前後方向に延びる第二支点54を有する。第一、第二支点52、54は、それぞれ円柱状のピンによって形成され、凹部42a及び凹部42bに設けられた孔に圧入される。
The
第一フィーラ44及び第二フィーラ45は、それぞれ長尺状の部材である。第一フィーラ44及び第二フィーラ45は、本体部42の中心面CLに対して対称形となるよう向き合い、各凹部42a、42b内にその一部をそれぞれ収容される。中心面CLは、工作物Wの軸線を通る平面とする。
The
第一、第二フィーラ44、45は、それぞれ第一、第二支点52、54に揺動自在に支持される。例えば、第一、第二フィーラ44、45に形成された貫通孔44b、45bと、第一、第二支点52、54との間に、ベアリングが介在される。第一、第二フィーラ44、45は、一端側(図2右側)に、接触子44a、45aを有する。
The first and
接触子44a、45aの各先端部が、工作物Wの外周に両側から当接可能となる。このとき、工作物Wに当接する各先端部の各接点同士を結ぶ仮想線Liが、工作物Wの軸線方向と直交する断面の外周で形成される円の略中心を通るように、接触子44a、45aが配置される。これにより、接触子44a、45aの各先端部の各接点間距離は、工作物Wの円筒外周面の直径に等しくなる。その結果、第一、第二フィーラ44、45は、工作物Wの外径の変位に応じて第一、第二支点52、54を中心に揺動する。
Each tip of the
接触子44a、45aが設けられた第一、第二フィーラ44、45の一端側と第一、第二支点52、54に対して反対側の他端側には、第一、第二検出器46、47がそれぞれ設けられている。第一、第二検出器46、47は、本体部42と第一、第二フィーラ44、45との間の相対位置を検出すると共に、第一、第二支点52、54を中心とした円弧状の検出軌道を有している。円弧状の検出軌道については後述する。なお、第一、第二検出器46、47は、同様の構成を有しているので、以降、第一検出器46について説明する。
The first and second detectors are provided on one end side of the first and
図2〜図6に示すように、第一検出器46は、第一フィーラ部62(第一一方部材に相当)と、第一本体部66とを備える。第一フィーラ部62は、平面視が矩形である板状の第一フィーラ基板62aを備える。第一フィーラ基板62aは、例えば、本体部42及び工作物Wより熱膨張係数の小さな絶縁性材料であるセラミックスにより形成される。ただし、第一フィーラ基板62aは、セラミックスに限定されず、本体部42及び工作物Wより熱膨張係数の小さな絶縁性材料であればどのようなものでもよい。第一フィーラ部62の第一フィーラ基板62aには、本発明の円弧状検出軌道を形成する後述する第一励磁配線62b(図4参照)が円弧状にプリントされる。後に詳述するが、第一励磁配線62bは、振幅変調電圧(図7参照)を励磁する。
As shown in FIGS. 2 to 6, the first detector 46 includes a first feeler portion 62 (corresponding to a first one member) and a first
(第一フィーラスペーサ72)
図2、図3に示すように、第一フィーラ基板62aは、その平面が、第一支点52を中心とした第一フィーラ44の揺動方向と平行になるよう第一フィーラ44(第一相手部材に相当)の他端側の側面に直方体形状の第一フィーラスペーサ72(第一スペーサに相当)を介して固定される。第一フィーラスペーサ72は、例えば熱膨張係数の大きなアルミニウムによって形成される。
(First feeler spacer 72)
As shown in FIGS. 2 and 3, the
第一フィーラスペーサ72は、直方体であり、第一フィーラ部62の第一フィーラ基板62aと第一フィーラ44(第一相手部材)との間に介在される。詳細には、第一フィーラスペーサ72は、直方体の一面が第一フィーラスペーサ72の取り付け面である第一フィーラ44の側面に固定される(図2、図3参照)。また、第一フィーラスペーサ72は、第一フィーラ44の側面に固定された直方体の面の背面に第一フィーラ基板62aが固定される。第一フィーラスペーサ72は、本体部42とは異なる熱膨張係数の材料により形成され、温度に応じて熱膨張または熱収縮する。これにより、第一フィーラ部62と第一フィーラ44との相対位置が第一フィーラ44の側面に直交する方向、即ち図2、図3において上下方向で離間、または接近する。
The
なお、第一フィーラスペーサ72の材質は、アルミニウムに限らず、所定の熱膨張係数を有していればよい。ここで、所定の熱膨張係数とは、実際に工作物W及び本体部42が熱変位である熱膨張(又は熱収縮)した場合に、その熱変位を相応に相殺可能な熱膨張係数をいう。具体的には、第一フィーラ基板62aが、第一フィーラスペーサ72の熱変位によって工作物W及び本体部42の変位方向とは概ね逆方向に変位することにより、工作物W及び本体部42の変位を相殺可能な熱膨張係数のことをいう。所定の熱膨張係数は、実験等により事前に求めればよい。
Note that the material of the
図2〜図4に示すように、第一本体部66は、平面視が矩形である板状部材の第一本体部基板66aを備える。第一本体部基板66aは、第一フィーラ基板62aと同様に、例えば、セラミックスにより形成される。ただし、第一本体部基板66aは、第一フィーラ基板62aと同様に、セラミックスに限定されず、熱膨張係数が本体部42及び工作物Wより小さく絶縁性材料であればどのようなものでもよい。第一本体部66の第一本体部基板66aには、本発明の円弧状検出軌道を形成する、後述の第一出力配線66bが円弧状にプリントされる。第一出力配線66bは出力電圧を発生させるものである。
As shown in FIGS. 2-4, the 1st main-
(第一本体部スペーサ78)
図2、図3に示すように、第一本体部66の第一本体部基板66aは、アダプタ76に固定され、アダプタ76が第一本体部スペーサ78を介して本体部42の凹部42dの側面42d1上に固定される。図3に示すようにアダプタ76は、円筒状の円筒本体部76aと、円筒本体部76aの図3における下方外周に形成された鍔部76bを有している。第一本体部基板66aは、その平面が、第一支点52(図1参照)を中心とした第一フィーラ44の揺動方向と平行になるよう円筒本体部76aの円筒内に固定される。また、第一本体部基板66aは、その平面上にプリントされた第一出力配線66bと、前述した第一フィーラ基板62aの第一励磁配線62bと、が所定の隙間dを有して対向するよう配置される(図6参照)。つまり、第一フィーラ基板62aは、円筒本体部76aの円筒内に挿入され、第一支点52を中心として揺動可能となっている。
(First body part spacer 78)
As shown in FIGS. 2 and 3, the first main
第一本体部スペーサ78は、本体部42とは異なる熱膨張係数を有する材料により形成される。詳細には、第一本体部スペーサ78は、本体部42の熱膨張係数よりも小さなアンバー材(又はインバー材)等によって形成される。図2、図3に示すように、第一本体部スペーサ78は、円筒形状で形成され、円筒軸線がアダプタ76の円筒本体部76aの円筒軸線と一致するように配置される。そして、アダプタ76及び第一本体部スペーサ78を図2、図3に示すように配置した状態で、2個のボルト92をアダプタ76の鍔部76b及び第一本体部スペーサ78の円筒軸線方向に挿通し、本体部42の凹部42dの側面42d1に螺着して固定する。
The first
これにより、本体部42及び第一本体部スペーサ78に同様の温度変化が生じた場合に、第一本体部スペーサ78が占める部分をすべて本体部42と同じ材質の部材に置き換えた場合と比較して、アダプタ76が図2の上下方向に変位する量を抑制できる。なお、第一本体部スペーサ78は、アンバー材(又はインバー材)に限らない。第一本体部スペーサ78は、本体部42の熱膨張係数よりも小さな熱膨張係数を有し、温度変化が生じたときに本体部42の図2の上下方向に変位する量、つまりアダプタ76の上下方向の変位量を抑制可能であればどのような部材でもよい。
As a result, when the same temperature change occurs in the
(変調波レゾルバ)
ここで、周知の変調波レゾルバについて簡単に説明する。変調波レゾルバは、図7に示すような振幅の異なる高周波の変調波(振幅変調電圧)を付与し、励磁側のコイル(本実施形態においては第一励磁配線62b)を励磁する。なお、図7の波形はあくまで一例である。このような状態において、対向する出力側のコイル(本実施形態においては第一出力配線66b)から絶対位置を示すデジタル信号を出力する。このとき、絶対位置は、励磁側のコイル位置に対する出力側のコイル位置のことをいう。励磁側のコイルと、励磁側のコイルに対向するよう配置された出力側のコイルとの相対位置が変位(本実施形態においては第一支点52を中心とした回転変位)すると、変位に応じたアブソリュートのデジタル信号を出力側のコイルが出力するものである。このとき、出力されたデジタル信号は、相対位置が変位した後の絶対位置を示している。
(Modulated wave resolver)
Here, a known modulated wave resolver will be briefly described. The modulation wave resolver applies a high-frequency modulation wave (amplitude modulation voltage) having different amplitudes as shown in FIG. 7, and excites the excitation side coil (
(第一励磁配線62b及び第一出力配線66bの形状)
次に、本発明に係る変調波レゾルバの検出部を構成する第一励磁配線62b及び第一出力配線66bの形状について説明する。本実施形態においては、励磁側のコイルである第一励磁配線62bは、図略の変調波出力機に接続される。また、第一出力配線66bは、図略の出力信号処理装置に接続される。
(Shapes of the
Next, the shapes of the
図4に示すように、第一励磁配線62b(2点鎖線)は、一方に相当する第一フィーラ44に設けられた第一フィーラ基板62a上に矩形波状のパターンが円弧形状となるようプリントされる。詳細には、第一励磁配線62bは、第一支点52の軸心Oを中心として描く半径R1の仮想円弧Raを中心としてプリントされる。つまり、第一励磁配線62bは、当該仮想円弧Raの外径側及び内径側にそれぞれ延在する矩形波状のパターンの一部である直線Lhが仮想円弧Raの両側に略均等に延在するよう第一フィーラ基板62a上にプリントされる。矩形波状のパターンを形成する複数の直線Lhは、第一支点52の軸心Oから仮想円弧Raの半径方向に放射状に引いた直線とそれぞれ一致するよう設けられている。そして、仮想円弧Raの外径側及び内径側の両側で各直線Lhの端点同士が交互に結ばれて第一励磁配線62bが形成される。
As shown in FIG. 4, the
第一励磁配線62bに対向する第一出力配線66bも、図4に示すように、他方に相当する本体部42に設けられた第一本体部66の第一本体部基板66a上に矩形波状のパターンが円弧形状となるようプリントされる。詳細には、第一出力配線66bも第一支点52の軸心Oを中心として描く第一励磁配線62bと同様の方法、形状によってプリントされる。つまり、第一出力配線66bは、第一励磁配線62bの仮想円弧Raと同じ曲率である、第一支点52を中心に描く仮想円弧Rb(=仮想円弧Ra)を中心としてプリントされる。
As shown in FIG. 4, the
即ち、第一出力配線66bは、当該仮想円弧Rbの外径側及び内径側にそれぞれ延在する矩形波状のパターンの一部である直線Lhが仮想円弧Rbの両側に略均等に延在するよう第一本体部基板66a上にプリントされる。矩形波状のパターンを形成する複数の直線Lhは、第一支点52の軸心Oから仮想円弧Rbの半径方向に放射状に引いた直線と一致するよう設けられている。そして、仮想円弧Rbの外径側及び内径側の両側で各直線Lhの端点同士が交互に結ばれて第一出力配線66bが形成される。
That is, in the
そして、研削装置が稼動する前の状態において、工作物Wの軸線方向から見た場合、仮想円弧Raと仮想円弧Rbとが重複するよう第一励磁配線62bと第一出力配線66bとが配置される(図4参照)。
The
なお、上記においては、第一検出器46について詳細に説明した。しかし、第二検出器47は、第一検出器46と同様の構成を有している。これにより、第二検出器47については、上記の説明において、第一検出器46が有する第一フィーラ44、第一フィーラ部62、第一フィーラ基板62a、第一励磁配線62b、第一本体部66、第一出力配線66b、第一フィーラスペーサ72及び第一本体部スペーサ78を、それぞれ第二フィーラ45、第二フィーラ部64、第二フィーラ基板64a、第二励磁配線64b、第二本体部68、第二出力配線68b、第二フィーラスペーサ74、及び第二本体部スペーサ80と読み替えればよい。その他、説明しなかった部位については、同様の符号を付しておく(例えば、仮想円弧Ra、Rb等)。
In the above description, the first detector 46 has been described in detail. However, the
(作用)
次に、第一検出器46及び第二検出器47の作用について説明する。まず、研削装置に温度変化がないものと仮定して説明を行なう。図1に示す状態において、研削装置が稼動し、図略の制御装置が砥石車Gを工作物Wに対して切込み前進させたとする。これにより、工作物Wの円筒外周面の外径は小さくなる。このような状態で、寸法測定装置40により、工作物Wの円筒外周面の外径を測定する。寸法測定装置40では、工作物Wの加工前の状態に対して第一フィーラ44及び第二フィーラ45は、第一、第二支点52、54を中心にそれぞれ揺動される。その揺動方向は、一端側である工作物W側では、各接触子44a、45a同士が、相互に接近する方向である。また、第一検出器46及び第二検出器47が設けられた他端側では、第一フィーラ44及び第二フィーラ45の各他端部が、本体部42からそれぞれ離間する方向となる。
(Function)
Next, the operation of the first detector 46 and the
このとき、第一検出器46(第二検出器47)では、第一フィーラ44(第二フィーラ45)に固定された第一フィーラ基板62a(第二フィーラ基板64a)の第一励磁配線62b(第二励磁配線64b)が、第一支点52(第二支点54)を中心に仮想円弧Ra上で回転される。このとき、第一励磁配線62b(第二励磁配線64b)と対向する第一出力配線66b(第二出力配線68b)は、仮想円弧Raと一致する、第一支点52(第二支点54)を中心とした仮想円弧Rb上に形成されている。
At this time, in the first detector 46 (second detector 47), the
このため、第一励磁配線62b(第二励磁配線64b)が、第一支点52(第二支点54)を中心に回転変位しても、第一励磁配線62b(第二励磁配線64b)の各直線Lhと、第一出力配線66b(第二出力配線68b)の各直線Lhと、は常に安定した相対位置関係を維持できる。このため、変調波レゾルバの検出器である第一検出器46(第二検出器47)では、第一フィーラ44の変位量(=変位角度)を精度よく検出できる。これにより、寸法測定装置40を定寸装置として適用した場合、第一検出器46(第二検出器47)が予め設定され記憶された寸法(出力信号)を精度よく出力することができる。
Therefore, even if the
次に、工作物Wの加工時に砥石車Gが工作物Wを研削する際の加工熱や、研削装置全体への切削潤滑油の供給によって、工作物W及び本体部42の温度が上昇(変化)する場合について説明する。このように、研削装置全体が温度上昇すると、工作物W及び本体部42は、それぞれが有する熱膨張係数に応じた量だけ膨張する。工作物Wが熱膨張すると、工作物Wの外径が大きくなる。このため、第一フィーラ44(第二フィーラ45)が、工作物W側では対向する第二フィーラ45(第一フィーラ44)に対して離間する方向に変位する(開く)。
Next, the temperature of the workpiece W and the
また、第一フィーラ44(第二フィーラ45)は、第一支点52(第二支点54)を中心に揺動する。このため、第一検出器46(第二検出器47)側では、第一フィーラ44(第二フィーラ45)と本体部42とが接近する方向に変位する(閉じる)。このため、第一検出器46(第二検出器47)では、工作物Wの加工と関係なく温度上昇のみによって、第一フィーラ基板62a(第二フィーラ基板64a)の第一励磁配線62b(第二励磁配線64b)と、本体部42に固定された第一本体部基板66a(第二本体部基板68a)の第一出力配線66b(第二出力配線68b)との相対位置が変動する。これにより、第一出力配線66b(第二出力配線68b)からは、工作物Wの外径が大きくなったときと同様のデジタル信号を出力してしまう虞がある。
The first feeler 44 (second feeler 45) swings around the first fulcrum 52 (second fulcrum 54). For this reason, on the first detector 46 (second detector 47) side, the first feeler 44 (second feeler 45) and the
また、工作物Wと同様に、本体部42も昇温によって、例えば図2に示す矢印Ar1の方向に熱膨張する。このため、第一支点52(第二支点54)の位置や、第一出力配線66b(第二出力配線68b)の位置が変動する。これによっても、第一励磁配線62b(第二励磁配線64b)と、第一出力配線66b(第二出力配線68b)との相対位置が変動し、第一出力配線66b(第二出力配線68b)からは、工作物Wの外径が変化したときと同様のデジタル信号を出力してしまう虞がある。
Similarly to the workpiece W, the
しかし、寸法測定装置40は、第一フィーラ基板62a(第二フィーラ基板64a)と第一フィーラ44(第二フィーラ45)との間に、第一フィーラスペーサ72(第二フィーラスペーサ74)を備える。このため、温度上昇時には、第一フィーラスペーサ72(第二フィーラスペーサ74)が、自身が備える熱膨張係数に応じた量だけ膨張する。そして、第一フィーラ44(第二フィーラ45)に対して、第一フィーラ基板62a(第二フィーラ基板64a)が、第一フィーラスペーサ72(第二フィーラスペーサ74)の膨張量だけ第一フィーラスペーサ72(第二フィーラスペーサ74)の膨張方向に変位する。
However, the
このため、第一フィーラ基板62a(第二フィーラ基板64a)と、第一出力配線66b(第二出力配線68b)との相対位置が変化し、温度上昇前の状態に近づくこととなる。これにより、第一検出器46(第二検出器47)の第一出力配線66b(第二出力配線68b)が、温度上昇時に工作物Wの外径が変化したときと同様のデジタル信号を出力してしまうことを抑制できる。なお、上記において、第一フィーラスペーサ72(第二フィーラスペーサ74)の材質(即ち熱膨張係数)、形状及び大きさ等は、実際の工作機械の各部の熱膨張量を考慮して決定すればよい。
For this reason, the relative position of the
また、寸法測定装置40は、第一本体部基板66a(第二本体部基板68a)と本体部42との間に、本体部42の熱膨張係数より小さな熱膨張係数を有する第一本体部スペーサ78(第二本体部スペーサ80)を有している。これにより、温度上昇時には、第一本体部スペーサ78(第二本体部スペーサ80)が本体部42の熱膨張量を抑制する。このため、本体部42が大きく熱膨張し、第一フィーラ基板62a(第二フィーラ基板64a)と、第一出力配線66b(第二出力配線68b)との相対位置を大きく変位させることを抑制する。 これにより、第一フィーラ基板62a(第二フィーラ基板64a)と、第一出力配線66b(第二出力配線68b)との相対位置を温度上昇前の状態と近い状態に維持できる。よって、第一検出器46(第二検出器47)の第一出力配線66b(第二出力配線68b)が、温度上昇時に工作物Wの外径が変化したときと同様のデジタル信号を出力してしまうことを抑制できる。
In addition, the
(効果)
上述の説明から明らかなように、上記実施形態によれば、第一検出器46(第二検出器47)は、第一支点52(第二支点54)を中心とした第一フィーラ44(第二フィーラ45)の円弧状の移動軌跡に応じた円弧状の検出軌道を各々有している。これにより、工作物Wが加工され工作物Wに外径変化が生じた際、第一検出器46(第二検出器47)は、第一支点52(第二支点54)を中心としてそれぞれ円弧状に移動する第一フィーラ44(第二フィーラ45)の他端部の変位を精度よく検出できるので、延いては工作物Wの外径が精度よく得られる。
(effect)
As is clear from the above description, according to the above embodiment, the first detector 46 (second detector 47) has the first feeler 44 (second fulcrum 54) centered on the first fulcrum 52 (second fulcrum 54). Each of the two feelers 45) has an arc-shaped detection track corresponding to the arc-shaped movement track. Thereby, when the workpiece W is machined and an outer diameter change occurs in the workpiece W, the first detector 46 (second detector 47) is circular with the first fulcrum 52 (second fulcrum 54) as the center. Since the displacement of the other end of the first feeler 44 (second feeler 45) moving in an arc shape can be detected with high accuracy, the outer diameter of the workpiece W can be obtained with high accuracy.
また、上記実施形態によれば、本体部42とは異なる熱膨張係数を有する材料により形成され、工作物W及び本体部42と同様の熱の影響を受ける第一フィーラスペーサ72(第二フィーラスペーサ74)を有している。これにより、第一フィーラスペーサ72(第二フィーラスペーサ74)の熱膨張分だけ、第一フィーラ基板62a(第二フィーラ基板64a)が変位し、熱変位時における第一フィーラ基板62a(第二フィーラ基板64a)と、第一出力配線66b(第二出力配線68b)との相対位置の大きな変位を抑制する。これにより、温度環境が変化しても、工作物Wの外径を精度よく検出できる。
Moreover, according to the said embodiment, the 1st feeler spacer 72 (2nd feeler spacer) which is formed with the material which has a thermal expansion coefficient different from the main-
また、上記実施形態によれば、第一検出器46(第二検出器47)に、変調波レゾルバを適用した。これにより、第一出力配線66b(第二出力配線68b)からは、それぞれ本体部42に対する第一フィーラ44(第二フィーラ45)の高精度の絶対位置信号が出力されるので、第一フィーラ44(第二フィーラ45)の相対位置を求めるための各種演算処理が削減でき低コスト化が図れる。
Moreover, according to the said embodiment, the modulated wave resolver was applied to the 1st detector 46 (2nd detector 47). Thereby, since the highly accurate absolute position signal of the 1st feeler 44 (2nd feeler 45) with respect to the main-
なお、上記実施形態においては、第一検出器46(第二検出器47)として、変調波レゾルバを適用したが、この態様には限らない。別の態様として、第一検出器(第二検出器)は、従来技術で説明したコイルとコアによって構成する通常のレゾルバでもよい。また、第一検出器(第二検出器)は、MRセンサ、ホールセンサ及び光学式エンコーダ等でもよい。これらの場合、上記実施形態と同様に、対向する検出部分が円弧状の検出軌道を有していればよい。 In the above embodiment, a modulated wave resolver is applied as the first detector 46 (second detector 47), but the present invention is not limited to this mode. As another aspect, the first detector (second detector) may be a normal resolver constituted by a coil and a core described in the related art. The first detector (second detector) may be an MR sensor, a Hall sensor, an optical encoder, or the like. In these cases, similarly to the above embodiment, it is only necessary that the opposing detection portions have arc-shaped detection trajectories.
また、上記実施形態においては、第一検出器46(第二検出器47)として、デジタル信号を出力する変調波レゾルバを適用したが、この態様には限らない。別の態様として、第一検出器(第二検出器)は、リニアなアナログ信号を出力するタイプのものでもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the modulation wave resolver which outputs a digital signal was applied as the 1st detector 46 (2nd detector 47), it is not restricted to this aspect. As another aspect, the first detector (second detector) may be of a type that outputs a linear analog signal.
また、上記実施形態においては、第一フィーラ44(第二フィーラ45)に固定される第一フィーラスペーサ72(第二フィーラスペーサ74)を第一スペーサ(第二スペーサ)としたが、これに限らず、本体部42に固定される、第一本体部スペーサ78(第二本体部スペーサ80)を第一スペーサ(第二スペーサ)としてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the 1st feeler spacer 72 (2nd feeler spacer 74) fixed to the 1st feeler 44 (2nd feeler 45) was made into the 1st spacer (2nd spacer), it is not restricted to this. Alternatively, the first main body spacer 78 (second main body spacer 80) fixed to the
また、上記実施形態においては、第一フィーラスペーサ72(第二フィーラスペーサ74)と、第一本体部スペーサ78(第二本体部スペーサ80)とを同時に設けた。しかし、この態様に限らず、いずれか一方のスペーサのみを設けるだけでもよい。これによっても相応の効果は得られる。 Moreover, in the said embodiment, the 1st feeler spacer 72 (2nd feeler spacer 74) and the 1st main-body part spacer 78 (2nd main-body part spacer 80) were provided simultaneously. However, the present embodiment is not limited to this, and only one of the spacers may be provided. This also provides a reasonable effect.
また、上記実施形態においては、第一フィーラスペーサ72(第二フィーラスペーサ74)及び第一本体部スペーサ78(第二本体部スペーサ80)は金属製とした。しかし、この態様に限らず、各スペーサは金属には限らず、例えば樹脂でもよい。 In the above embodiment, the first feeler spacer 72 (second feeler spacer 74) and the first main body spacer 78 (second main body spacer 80) are made of metal. However, the present invention is not limited to this mode, and each spacer is not limited to metal, and may be resin, for example.
また、上記実施形態においては、第一フィーラスペーサ72(第二フィーラスペーサ74)は、各取り付け面に対して直交する方向に膨張する直方体形状とした。しかし、このような形状には限らず、第一フィーラスペーサは、図8に示すようなテーパ面94aを有する形状としてもよい。これにより、温度変化(例えば、温度上昇)が生じた際における、第一相手部材(第二相手部材)である第一フィーラ44(第二フィーラ45)と、第一一方部材(第二一方部材)である第一フィーラ部62(第二フィーラ部64)の第一フィーラ基板62a(第二フィーラ基板64a)との相対位置の変化方向は、第一フィーラ44と第二フィーラ45との対向方向に対して傾斜した方向(図8内の矢印Ar2参照)となる。なお、図8中における2本の直線の矢印の長さは、温度変化(上昇)によって変位する第一フィーラスペーサ94の図8における左右両側の各変位量の相対的な大小関係を模式的に示したものであり、変位量の絶対量を示しているものではない。
Moreover, in the said embodiment, the 1st feeler spacer 72 (2nd feeler spacer 74) was made into the rectangular parallelepiped shape expanded in the direction orthogonal to each attachment surface. However, the shape is not limited to such a shape, and the first feeler spacer may have a tapered
具体的には、第一フィーラ基板62a(第二フィーラ基板64a)に対する第一フィーラ44(第二フィーラ45)の変化方向は、第一励磁配線62b(第二励磁配線64b)の仮想円弧Raと第一出力配線66b(第二出力配線68b)の仮想円弧Rbとが重なる方向となる。これにより、上記実施形態で説明したような温度変化がない場合と同様の精度のよい工作物Wの外径が得られる。
Specifically, the change direction of the first feeler 44 (second feeler 45) relative to the
また、図8における第一フィーラ44(第二フィーラ45)と、第一フィーラ基板62a(第二フィーラ基板64a)との相対位置は、温度変化がない初期状態を示している。
Further, the relative position between the first feeler 44 (second feeler 45) and the
なお、上記実施形態においては、寸法測定装置40を研削装置に適用させた。しかし、この態様に限らず、他の工作機械の定寸装置として適用してもよい。また、工作機械に限らず、寸法を正確に測定するための測定装置として使用してもよい。
In the above embodiment, the
10・・・基台、 12・・・テーブル、 13・・・主軸、 14・・・主軸台、 16・・・心押台、 40・・・寸法測定装置、 19・・・砥石台、 42・・・本体部、 44・・・第一フィーラ、 45・・・第二フィーラ、 46・・・第一検出器、 47・・・第二検出器、 52・・・第一支点、 54・・・第二支点、 62・・・第一フィーラ部、 62a・・・第一フィーラ基板、 62b・・・第一励磁配線、 64・・・第二フィーラ部、 64a・・・第二フィーラ基板、 64b・・・第二励磁配線、 66・・・第一本体部、 66b・・・第一出力配線、 68・・・第二本体部、 68b・・・第二出力配線、 72、94・・・第一フィーラスペーサ(第一スペーサ)、 74・・・第二フィーラスペーサ(第二スペーサ)、 78・・・第一本体部スペーサ(第一スペーサ)、 80・・・第二本体部スペーサ(第二スペーサ)、 G・・・ 砥石車、 W・・・ 工作物。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第一支点に揺動自在に支持され、一端側で工作物の外周面に当接し、前記工作物の外径の変位に応じて揺動する第一フィーラと、
前記第二支点に揺動自在に支持され、一端側で前記工作物の外周面に当接し、前記工作物の外径の変位に応じて揺動する第二フィーラと、
前記第一支点に対して前記一端側と反対側において前記本体部及び前記第一フィーラに設けられ、前記本体部と前記第一フィーラとの相対位置を検出すると共に、前記第一支点を中心とした円弧状の検出軌道を有する第一検出器と、
前記第二支点に対して前記一端側と反対側において前記本体部及び前記第二フィーラに設けられ、前記本体部と前記第二フィーラとの相対位置を検出すると共に、前記第二支点を中心とした円弧状の検出軌道を有する第二検出器と、
を備える、寸法測定装置。 A main body having a first fulcrum and a second fulcrum;
A first feeler that is swingably supported by the first fulcrum, abuts on the outer peripheral surface of the workpiece on one end side, and swings according to the displacement of the outer diameter of the workpiece;
A second feeler that is swingably supported by the second fulcrum, abuts against the outer peripheral surface of the workpiece on one end side, and swings according to a displacement of the outer diameter of the workpiece;
Provided on the main body and the first feeler on the side opposite to the one end side with respect to the first fulcrum, detecting a relative position between the main body and the first feeler, and centering on the first fulcrum A first detector having a circular arc-shaped detection trajectory,
Provided on the main body and the second feeler on the side opposite to the one end side with respect to the second fulcrum, detecting the relative position of the main body and the second feeler, and centering on the second fulcrum A second detector having a circular arc-shaped detection trajectory,
A dimension measuring device comprising:
前記第二検出器は、前記第二フィーラ側に固定される第二フィーラ部と、前記本体部側に固定される第二本体部とを備え、
前記寸法測定装置は、
前記第一フィーラ部と前記第一本体部の一方である第一一方部材と当該第一一方部材が固定される相手である第一相手部材との間に、前記本体部とは異なる熱膨張係数の材料により形成され、温度に応じて前記第一一方部材と前記第一相手部材との相対位置を変化させる第一スペーサと、
前記第二フィーラ部と前記第二本体部の一方である第二一方部材と当該第二一方部材が固定される相手である第二相手部材との間に、前記本体部とは異なる熱膨張係数の材料により形成され、温度に応じて前記第二一方部材と前記第二相手部材との相対位置を変化させる第二スペーサと、
を備える、
請求項1に記載の寸法測定装置。 The first detector includes a first feeler portion fixed to the first feeler side, and a first main body portion fixed to the main body portion side,
The second detector includes a second feeler part fixed to the second feeler side, and a second main body part fixed to the main body part side,
The dimension measuring device includes:
Heat different from that of the main body portion between a first one member that is one of the first feeler portion and the first main body portion and a first counterpart member that is a counterpart to which the first one member is fixed. A first spacer that is formed of a material having an expansion coefficient and changes a relative position between the first one-member and the first mating member according to a temperature;
Heat different from that of the main body portion between a second one member which is one of the second feeler portion and the second main body portion and a second counterpart member to which the second one member is fixed. A second spacer that is formed of a material having an expansion coefficient and changes a relative position between the second one-member and the second mating member according to temperature;
Comprising
The dimension measuring apparatus according to claim 1.
前記第二スペーサによる温度に応じた前記第二一方部材と前記第二相手部材との相対位置の変化方向は、前記第一フィーラと前記第二フィーラとの対向方向に対して傾斜する方向である、
請求項2に記載の寸法測定装置。 The change direction of the relative position of the first one member and the first counterpart member according to the temperature by the first spacer is a direction inclined with respect to the opposing direction of the first feeler and the second feeler. Yes,
The change direction of the relative position of the second one-member and the second counterpart member according to the temperature by the second spacer is a direction inclined with respect to the facing direction of the first feeler and the second feeler. is there,
The dimension measuring apparatus according to claim 2.
前記第二検出器は、前記本体部と前記第二フィーラの一方に設けられ振幅変調電圧を励磁する第二励磁配線と、他方に設けられ出力電圧を発生する第二出力配線と、を備える、
請求項1〜3の何れか一項に記載の寸法測定装置。
The first detector includes a first excitation wiring provided on one of the main body and the first feeler for exciting an amplitude modulation voltage, and a first output wiring provided on the other for generating an output voltage,
The second detector includes a second excitation wiring that is provided on one of the main body and the second feeler and excites an amplitude modulation voltage, and a second output wiring that is provided on the other and generates an output voltage.
The dimension measuring apparatus as described in any one of Claims 1-3.
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