JP2024066846A - 工作物寸法測定機構 - Google Patents

Abstract

【課題】一対のフィーラにより工作物の寸法を測定する構成において、工作物の寸法を測定する際の基準位置を変更する際の手間を軽減するとともに基準位置の変更の自動化を容易とし、一対のフィーラを備える装置の配置の自由度の向上を図ることができる工作物寸法測定機構を提供する。
【解決手段】工作物寸法測定機構１は、第１フィーラ６１１を備える第１定寸装置６１と、第２フィーラ６２１を備える第２定寸装置６２とを有する。さらに、第１フィーラ６１１が第１基準位置に位置するように第１定寸装置６１を移動させる第１移動装置６３と、第２フィーラ６２１が第２基準位置に位置するように第２定寸装置６２を移動させる第２移動装置６４とを有する。そして、第１移動装置６３と第２移動装置６４は、移動制御装置６５により個別に駆動制御される。
【選択図】図２

Description

本発明は、工作物寸法測定機構に関する。

従来、研削加工等された工作物の寸法を測定する方法として、特許文献１には、定寸装置に備えられた一対のフィーラの先端の間に棒状の工作物を位置させて、各フィーラの先端の接触子を工作物の表面に接触させて工作物の直径を計測する構成が開示されている。当該構成では、予めフィーラ間の距離が所定の基準値に設定されており、フィーラの変位を当該基準値との差分として検出することで工作物の直径を測定している。

また、特許文献２には、定寸装置に備えられた一対のフィーラにより工作物の直径を測定する構成において、一対のフィーラを支持するそれぞれの支持部がボールねじを介して互いに離間又は近接するように位置変更可能とし、フィーラ間の距離として設定可能な基準値の範囲を拡大した構成が開示されている。

特開２０００－２９２１５１号公報 特開昭６０－１３３３１２号公報

しかしながら、特許文献１に開示の構成では、種々の工作物の寸法を測定する際にフィーラ間の距離として設定される基準値を変更するには、形状の異なるフィーラに交換する必要があり、交換作業や交換後の位置合わせ作業に手間がかかる。また、これらの作業を自動化することが困難である。一方、特許文献２に開示の構成では、フィーラの交換を要することなく基準値を変更できるが、単一のボールねじを介して両フィーラを離間又は近接させて両者の間の距離を変更しているため、基準位置の変更可能な範囲は両フィーラの中央位置を中心とした範囲に限定されており、両フィーラを備えた定寸装置の配置の自由度が制約されている。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、一対のフィーラにより工作物の寸法を測定する構成において、工作物の寸法を測定する際の基準位置を変更する際の手間を軽減するとともに基準位置の変更の自動化を容易とし、一対のフィーラを備える装置の配置の自由度の向上を図ることができる、工作物寸法測定機構を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、工作物の外側表面又は内側表面に接触させた一対のフィーラの変位に基づいて上記工作物の寸法を測定する工作物寸法測定機構であって、
上記一対のフィーラを構成する第１フィーラと、上記第１フィーラを軸支する第１軸支部と、上記第１フィーラの変位を検出する第１変位検出部とを含む第１定寸装置と、
上記第１フィーラとともに上記一対のフィーラを構成する第２フィーラと、上記第２フィーラを第２軸支部と、上記第２フィーラの変位を検出する第２変位検出部とを含む第２定寸装置と、
上記第１フィーラが第１基準位置に位置するように、上記第１定寸装置を移動させる第１移動装置と、
上記第２フィーラが第２基準位置に位置するように、上記第２定寸装置を移動させる第２移動装置と、
上記第１移動装置と上記第２移動装置とを個別に駆動制御する移動制御装置と、を有する工作物寸法測定機構にある。

上記態様によれば、第１フィーラが第１基準位置に位置するように第１定寸装置を移動させる第１移動装置と、第２フィーラが第２基準位置に位置するように第２定寸装置を移動させる第２移動装置とを備える。これにより、両フィーラの交換を要することなくそれぞれの基準位置を変更でき、両者間の距離を変更する際の手間を軽減できるとともに、それぞれの基準位置の変更を自動化することが容易となる。そして、上記態様によれば、第１移動装置の駆動制御と、第２移動装置の駆動制御とを個別に行うことができる。これにより、基準位置の変更可能な範囲が両フィーラの中央位置を中心とした範囲に限定されないことから、一対のフィーラを有する装置の配置の自由度を向上することができる。

以上のごとく、上記態様によれば、一対のフィーラにより工作物の寸法を測定する構成において、工作物の寸法を測定する際の基準位置を変更する際の手間を軽減するとともに基準位置の変更の自動化を容易とし、一対のフィーラを備える装置の配置の自由度の向上を図ることができる工作物寸法測定機構を提供することができる。

実施形態１における、工作物寸法測定機構及び工作機械を示す平面概念図。 実施形態１における、工作物寸法測定機構の機能ブロック図。 実施形態１における、工作物寸法測定機構の（ａ）第１状態での縦断面概念図、（ｂ）第２状態での縦断面概念図。 実施形態１における、基準位置合わせ装置の（ａ）第１状態での縦断面概念図、（ｂ）第２状態での縦断面概念図。 実施形態１における、工作物寸法測定機構の基準位置合わせのフローチャート。 実施形態１における、工作物寸法測定機構による振れ測定時の状態を示す縦断面概念図。 変形形態における、基準位置合わせ装置の正面概念図。

（実施形態１）
本実施形態１における工作物寸法測定機構１は、工作機械２における加工対象である工作物Ｗの寸法を測定するものである。以下に各構成について説明する。

１．工作機械２の構成
本実施形態１では、工作機械２として研削盤２と加工制御装置３を備える。研削盤２は、テーブルトラバース型の研削盤、砥石台トラバース型の研削盤などを適用可能である。また、研削盤２は、円筒研削盤、カム研削盤等を適用可能である。本実施形態１では、研削盤２はテーブルトラバース型の円筒研削盤を例にあげる。つまり、当該研削盤２は、工作物Ｗを工作物Ｗの軸線方向に移動させ、かつ、砥石車Ｔを工作物Ｗの軸線に交差する方向に移動させる構成である。また、本実施形態においては、研削盤２は、砥石車Ｔにより工作物Ｗの円筒外周面を研削する場合を例にあげる。

また、本実施形態においては、図１に示すように、工作物Ｗは、円柱状であってその外表面が非加工部となる場合を例にあげる。ただし、図１に示す工作物Ｗは、一例であって、研削盤２は、種々の形状を有する工作物を研削加工の対象とすることができる。

研削盤２は、ベッド１０、テーブル２０、主軸装置３０、心押装置４０、砥石台５０、定寸機構６０、基準位置合わせ装置７０を備える。ベッド１０は、設置面上に設置されている。ベッド１０は、Ｘ軸方向の正面側（図１の下側）の幅（Ｚ軸方向長さ）が長く形成されており、Ｘ軸方向の背面側（図１の上側）の幅が短く形成されている。

ベッド１０は、Ｘ軸方向の正面側の上面に、Ｚ軸方向に延在するＺ軸案内面１１を備える。さらに、ベッド１０には、Ｚ軸案内面１１に沿って駆動するＺ軸駆動機構１２を備える。本実施形態では、Ｚ軸駆動機構１２は、ボールねじ機構１２ａとＺ軸用モータ１２ｂとを備える場合を例にあげる。ボールねじ機構１２ａが、Ｚ軸案内面１１に平行に延在し、Ｚ軸用モータ１２ｂが、ボールねじ機構１２ａを駆動する。

Ｚ軸駆動機構１２を駆動するために、図示しないＺ軸用駆動回路およびＺ軸用検出器１２ｃが設けられる。Ｚ軸用駆動回路は、アンプ回路を含み、Ｚ軸用モータ１２ｂを駆動する。Ｚ軸用検出器１２ｃは、本実施形態においては、例えば、エンコーダなどの角度検出器であって、Ｚ軸用モータ１２ｂの回転軸の角度を検出する。なお、Ｚ軸駆動機構１２は、上記のボールねじ機構１２ａを備える構成に代えて、リニアモータなどを適用することもできる。

また、ベッド１０は、Ｘ軸方向の背面側の上面に、Ｚ軸方向に交差する方向に延在する案内面１３を備える。本実施形態においては、案内面１３は、Ｚ軸に直交するＸ軸方向に延在するＸ軸案内面である。さらに、ベッド１０には、Ｘ軸案内面１３に沿って駆動するＸ軸駆動機構１４を備える。本実施形態では、Ｘ軸駆動機構１４は、ボールねじ機構１４ａとＸ軸用モータ１４ｂとを備える場合を例にあげる。ボールねじ機構１４ａが、Ｘ軸案内面１３に平行に延在し、Ｘ軸用モータ１４ｂが、ボールねじ機構１４ａを駆動する。

Ｘ軸駆動機構１４を駆動するために、図示しないＸ軸用駆動回路およびＸ軸用検出器１４ｃが設けられる。Ｘ軸用駆動回路は、アンプ回路を含み、Ｘ軸用モータ１４ｂを駆動する。Ｘ軸用検出器１４ｃは、本実施形態においては、例えば、エンコーダなどの角度検出器であって、Ｘ軸用モータ１４ｂの回転軸の角度を検出する。なお、Ｘ軸駆動機構１４は、上記のボールねじ機構１４ａを備える構成に代えて、リニアモータなどを適用することもできる。

テーブル２０は、長尺状に形成されており、ベッド１０のＺ軸案内面１１にＺ軸方向（水平左右方向）に移動可能に支持されている。また、テーブル２０は、Ｚ軸ボールねじ機構１２ａのボールねじナットに固定されており、Ｚ軸用モータ１２ｂの回転駆動によってＺ軸方向に移動する。

主軸装置３０は、工作物支持装置を構成する。主軸装置３０は、工作物Ｗを支持し、工作物Ｗを回転駆動する。主軸装置３０は、テーブル２０上のＺ軸方向の一端側に配置されている。主軸装置３０は、主軸ハウジング３１と、主軸３２、主軸用モータ３３と、主軸センタ３４と、主軸用検出器３５と、図示しない主軸用駆動回路とを備える。

主軸ハウジング３１は、テーブル２０上に固定されている。主軸３２は、主軸ハウジング３１に軸受を介して回転可能に支持される。主軸用モータ３３は、主軸３２を回転駆動する。主軸センタ３４は、工作物Ｗの軸方向一端の端面を支持する。主軸センタ３４は、主軸３２に固定されて、主軸ハウジング３１に対して回転可能に設けられる。ただし、主軸装置３０が、図示しないケレなどの回し部材を備える場合には、主軸センタ３４は、主軸ハウジング３１に固定されて、主軸ハウジング３１に対して回転不能となるように設けられるようにしても良い。また、主軸装置３０は、主軸センタ３４に代えて、工作物Ｗを把持するチャックを備えるようにしても良い。なお、チャックは、主軸３２に連結されることで回転駆動される。

主軸用検出器３５および主軸用駆動回路は、主軸用モータ３３を駆動するために設けられている。主軸用検出器３５は、本実施形態においては、例えば、エンコーダなどの角度検出器であって、主軸用モータ３３の回転軸の角度を検出する。主軸用駆動回路は、アンプ回路を含み、主軸用モータ３３を駆動する。

心押装置４０は、主軸装置３０と共に、工作物支持装置を構成する。心押装置４０は、テーブル２０上のＺ軸方向の他端側に配置されている。心押装置４０は、テーブル２０上をＺ軸方向に移動可能に設けられている。心押装置４０は、心押センタ４１を備える。心押センタ４１は、工作物Ｗの軸方向他端の端面を支持する。心押センタ４１は、回転不能に設けられるようにしても良いし、回転可能に設けられるようにしても良い。なお、研削盤２が、工作物Ｗの内周面を研削加工する場合には、心押装置４０は不要である。

また、心押センタ４１は、工作物Ｗに対して固定された位置に位置決めされるようにしても良いし、工作物Ｗに対して工作物Ｗの軸方向に動作可能に設けられるようにしても良い。後者において、心押センタ４１は、工作物Ｗに対して工作物Ｗの軸方向への押圧力を調整可能に構成されるようにしても良い。押圧力は、スプリング力を調整する手段、流体圧を調整する手段などにより制御可能とすることができる。

砥石台５０は、工具としての砥石車Ｔを備え、砥石車Ｔを回転駆動する。砥石台５０は、砥石車Ｔの他に、砥石台本体５１、砥石軸５２、砥石車用モータ５３、図示しない砥石車用駆動回路を備える。

砥石車Ｔは、円盤状に形成されている。砥石車Ｔは、工作物Ｗの外周面または内周面を研削するために用いられる。砥石車Ｔの構成としては公知のものを採用することができる。

砥石台本体５１は、例えば平面視にて矩形状に形成されており、ベッド１０のＸ軸案内面１３にＸ軸方向（水平前後方向）に移動可能に支持されている。また、砥石台本体５１は、Ｘ軸ボールねじ機構１４ａのボールねじナットに固定されており、Ｘ軸用モータ１４ｂの回転駆動によってＸ軸方向に移動する。砥石台本体５１は、砥石車Ｔを支持する工具支持装置を構成する。

砥石軸５２は、砥石台本体５１に軸受を介して回転可能に支持される。砥石軸５２の先端に砥石車Ｔが固定されており、砥石軸５２の回転によって砥石車Ｔが回転する。砥石車用モータ５３は、砥石軸５２を回転駆動する。軸受には、静圧軸受や転がり軸受などが用いられる。

砥石車用モータ５３は、例えば、ベルトを介して砥石軸５２に回転駆動力を伝達する。ただし、砥石車用モータ５３は、砥石軸５２と同軸に配置しても良い。一般に、砥石車用モータ５３の駆動による砥石車Ｔの回転速度は、主軸用モータ３３の駆動による工作物Ｗの回転速度に比べて高速である。砥石車用駆動回路は、砥石車用モータ５３を駆動するために設けられている。砥石車用駆動回路は、アンプ回路を含み、砥石車用モータ５３を駆動する。

加工制御装置３は、加工制御を実行するＣＮＣ（Computer Numerical Control）装置およびＰＬＣ（Programmable Logic Controller）装置である。つまり、加工制御装置３は、研削加工プログラムおよび後述の定寸機構６０による計測結果に基づいて、移動装置としてのＺ軸駆動機構１２およびＸ軸駆動機構１４を駆動して、テーブル２０および砥石台５０の位置制御を行う。つまり、加工制御装置３は、テーブル２０および砥石台５０などの位置制御を行うことで、工作物Ｗと砥石車Ｔとを相対的に接近および離間させる。さらに、加工制御装置３は、主軸装置３０および砥石台５０の制御を行う。つまり、加工制御装置３は、主軸３２の回転制御および砥石車Ｔの回転制御を行う。

定寸機構６０及び基準位置合わせ装置７０は、後述する工作物寸法測定機構１を構成する。定寸機構６０は、ベッド１０の上面に設けられ、工作物Ｗの外径寸法を計測する。基準位置合わせ装置７０は、定寸機構６０における工作物Ｗの外径寸法を計測する際の基準位置の位置合わせを行う。定寸機構６０及び基準位置合わせ装置７０の構成については、以下に詳述する。

２．工作物寸法測定機構１の構成
図２、図３に示すように、工作物寸法測定機構１は、定寸機構６０、移動制御装置６５、接触状態切り替え装置６９、基準位置合わせ装置７０を備える。定寸機構６０は、第１定寸装置６１、第２定寸装置６２、第１移動装置６３、第２移動装置６４、第１移動規制部６６、第２移動規制部６７を備え、これらを収容するハウジング６８を備える。

２－１．第１定寸装置６１及び第２定寸装置６２
図２、図３に示すように、第１定寸装置６１は、第１フィーラ６１１、第１支持部６１２、第１変位検出部６１３を備える。第１フィーラ６１１は、図３（ｂ）に示すように、先端に設けられた第１接触子６１１ａを介して工作物Ｗの表面に接触するように構成される。なお、第１接触子６１１ａと後述する第２接触子６２１ａとは、工作物Ｗの回転中心Ｏを挟んだ２点において工作物Ｗの表面に当接するように設けられる。

そして、図３に示すように、第１フィーラ６１１は、第１支持部６１２により軸回転可能なように軸支されている。さらに、第１フィーラ６１１はバネ６１４により付勢されて、第１接触子６１１ａが工作物Ｗの表面に接触した状態が維持されるように構成されている。なお、本実施形態１ではバネ６１４はコイルスプリングからなる。

第１変位検出部６１３は、第１フィーラ６１１の基端側に設けられ、第１フィーラ６１１の変位を検出する。第１変位検出部６１３は第１フィーラ６１１の変位を電気信号に変換する差動トランスにより構成される。第１変位検出部６１３による変換された電機信号は、上述の加工制御装置３に出力される。

図２、図３に示すように、第２定寸装置６２は、第１定寸装置６１と同様に、第２フィーラ６２１、第２支持部６２２、第２変位検出部６２３を備え、第１定寸装置６１と上下反転した状態で配置されている。第２フィーラ６２１は、図３（ｂ）に示すように、先端に設けられた第２接触子６２１ａを介して工作物Ｗの表面に接触するように構成される。

そして、図３に示すように、第２フィーラ６２１は、第２支持部６２２により軸回転可能なように軸支されている。さらに、第２フィーラ６２１はバネ６２４により付勢されて、第２接触子６２１ａが工作物Ｗの表面に接触した状態が維持されるように構成されている。なお、本実施形態１ではバネ６２４はコイルスプリングからなる。

第２変位検出部６２３は、第２フィーラ６２１の基端側に設けられ、第２フィーラ６２１の変位を検出する。第２変位検出部６２３は第２フィーラ６２１の変位を電気信号に変換する差動トランスにより構成される。第２変位検出部６２３による変換された電機信号は、上述の加工制御装置３に出力される。なお、第１変位検出部６１３の出力信号と第２変位検出部６２３の出力信号の差分を算出することにより、工作物Ｗの寸法（本実施形態１では、加工部の直径）を検出することができる。なお、第１フィーラ６１１及び第２フィーラ６２１の先端側は、交換可能に構成されている。

そして、第１定寸装置６１及び第２定寸装置６２は、ハウジング６８内に設けられたガイドレール６１５、６１６上に、上下方向Ｙに並んで配置されている。ガイドレール６１５、６１６は上下方向Ｙに沿って伸びており、後述する第１ボールねじ６３１及び第２ボールねじ６４１に平行に延びている。

２－２．第１移動装置６３及び第２移動装置６４
図３に示すように、第１移動装置６３は、第１ボールねじ６３１、第１接続部６３２、第１回動部６３３を備える。第１ボールねじ６３１はねじ溝を有するねじ軸と、図示しない複数のボールを介してねじ軸に螺合するナット部とを有し、第１接続部６３２は当該ナット部と第１定寸装置６１とを接続する。第１回動部６３３は、第１ボールねじ６３１のねじ軸を回動させることにより、第１接続部６３２を介して第１定寸装置６１を上下方向Ｙに移動可能としている。第１回動部６３３の構成は限定されないが、第１回動部６３３はモータにより構成することができる。

また、第２移動装置６４は、第２ボールねじ６４１、第２接続部６４２、第２回動部６４３を備える。第２ボールねじ６４１はねじ溝を有するねじ軸と、図示しない複数のボールを介してねじ軸に螺合するナット部とを有し、第２接続部６４２は当該ナット部と第２定寸装置６２とを接続する。第２回動部６４３は、第２ボールねじ６４１のねじ軸を回動させることにより、第２接続部６４２を介して第２定寸装置６２を上下方向Ｙに移動可能としている。第２回動部６４３の構成は限定されないが、第２回動部６４３はモータにより構成することができる。

なお、本実施形態１では、第１移動装置６３及び第２移動装置６４として、ボールねじを用いて第１定寸装置６１及び第２定寸装置６２を個別に移動させる構成としたがこれに替えて、油圧ポンプやラックギアを用いて、第１定寸装置６１及び第２定寸装置６２を個別に移動させる構成としてもよい。

２－３．移動制御装置６５
図２に示すように、移動制御装置６５は第１移動装置６３及び第２移動装置６４を駆動制御するためのプログラムを実行可能な演算装置により構成される。そして、移動制御装置６５は、第１移動装置６３及び第２移動装置６４に電気的に接続され、第１移動装置６３の駆動制御と第２移動装置６４の駆動制御とを個別に行う。すなわち、移動制御装置６５は、第１回動部６３３を構成するモータと、第２回動部６４３を構成するモータとにおいて、回転方向、回転数、回転開始タイミング及び回転停止タイミングを個別に制御することができる。

２－４．第１移動規制部６６及び第２移動規制部６７
図３に示すように、ガイドレール６１６上には第１移動規制部６６及び第２移動規制部６７が設けられている。第１移動規制部６６は、第１移動装置６３により後述のように第１定寸装置６１が所定位置に移動された状態で、第１定寸装置６１の下面に当接するようにガイドレール６１６に固定されることにより、第１定寸装置６１が、例えば自重等によって移動することを規制する。同様に、第２移動規制部６７は、第２移動装置６４により後述のように第２定寸装置６２が所定位置に移動された状態で、第２定寸装置６２の下面に当接するようにガイドレール６１６に固定されることにより、第２定寸装置６２が、例えば自重等によって移動することを規制する。第１移動規制部６６及び第２移動規制部６７の構成は限定されず、第１定寸装置６１及び第２定寸装置６２の移動を規制可能なものであればよい。

２－５．基準位置合わせ装置７０
図３、図４に示すように、基準位置合わせ装置７０は、第１位置合わせ部７１、第２位置合わせ部７２を有する。第１位置合わせ部７１は、定寸機構６０（第１定寸装置６１、第２定寸装置６２）が、図３（ａ）に示すように、後述のごとく工作物Ｗから離間した第１状態であるときに、第１フィーラ６１１に当接して第１フィーラ６１１が第１基準位置に位置するように位置合わせする。また、第２位置合わせ部７２は、第２フィーラ６２１に当接して第２フィーラ６２１が第２基準位置に位置するように位置合わせする。

そして、第１フィーラ６１１が第１基準位置に位置するときに第１変位検出部６１３により出力される値をゼロとするように第１変位検出部６１３の出力値補正（ゼロ合わせ）を行う。同様に、第２フィーラ６２１が第２基準位置に位置するときに第２変位検出部６２３により出力される値をゼロとするように第２変位検出部６２３の出力値補正（ゼロ合わせ）を行う。

基準位置合わせ装置７０は、後述する接触状態切り替え装置６９によって、定寸機構６０（第１定寸装置６１、第２定寸装置６２）が図３（ａ）に示す第１状態から、図３（ｂ）に示すように工作物Ｗに近接した第２状態に切り替える前に、図４（ａ）に示すように、定寸機構６０から離間するようにＺ軸方向に後退させる。再度位置合わせを行う際には、後述する接触状態切り替え装置６９によって、定寸機構６０（第１定寸装置６１、第２定寸装置６２）を図３（ａ）に示す第１状態に切り替えた後、図４（ｂ）に示すように、定寸機構６０に近接するようにＺ軸方向に前進させる。

図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、第１位置合わせ部７１は、基準位置を規定する複数の位置合わせ面７１ａ～７１ｄを有する。複数の位置合わせ面７１ａ～７１ｄはそれぞれ、円弧状に形成されており、本実施形態１では、複数の位置合わせ面７１ａ～７１ｄは、直径の異なる同心円上に沿って形成されている。また、第２位置合わせ部７２も、複数の位置合わせ面７２ａ～７２ｄを有しており、本実施形態１では、第１位置合わせ部７１の位置合わせ面７１ａと、第２位置合わせ部７２の位置合わせ面７２ａとは互いに同一円上に位置しており、同様に、複数の位置合わせ面７１ｂ～７１ｄと複数の位置合わせ面７２ｂ～７２ｄもそれぞれ互いに同一円状に位置している。従って、第１位置合わせ部７１と第２位置合わせ部７２とは図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すようにＺ方向に平行な断面において、階段状に形成されるとともに、図３（ａ）に示すように、当該階段状部分がそれぞれの同心円上に位置した状態となっている。

上記形状を有する第１位置合わせ部７１により、第１フィーラ６１１の第１基準位置として、複数の位置合わせ面７１ａ～７１ｄの位置を規定することができる。また、上記形状を有する第２位置合わせ部７２により、第２フィーラ６２１の第２基準位置として、複数の位置合わせ面７２ａ～７２ｄの位置を規定することができる。

２－６．接触状態切り替え装置６９
図２に示す接触状態切り替え装置６９は、第１定寸装置６１及び第２定寸装置６２を一体的に移動可能に支持する。そして、接触状態切り替え装置６９は、図３（ａ）に示すように一対のフィーラ６１１、６２１が工作物Ｗに接触しない状態となるように第１定寸装置６１及び第２定寸装置６２を工作物Ｗから離間させた第１状態と、図３（ｂ）に示すように一対のフィーラ６１１、６２１が工作物Ｗに接触した状態となるように第１定寸装置６１及び第２定寸装置６２を工作物Ｗに近接させた第２状態とに切り替える。

本実施形態１では、第１定寸装置６１及び第２定寸装置６２を含む定寸機構６０がＸ方向に延びるガイド６９１を介してベッド１０上に配置されており、接触状態切り替え装置６９はガイド６９１に沿って定寸機構６０をＸ方向に移動可能に構成されている。なお、接触状態切り替え装置６９は、定寸機構６０を移動させるために、図示しない駆動装置を有している。

また、本実施形態１では、基準位置合わせ装置７０が、Ｚ方向に延びるガイド７３を介してベッド１０上に配置されており、接触状態切り替え装置６９は、ガイド７３に沿って、基準位置合わせ装置７０をＺ方向に移動可能に構成されている。そして、接触状態切り替え装置６９は、上述のように定寸機構６０を第１状態と第２状態とに切り替えるのに伴って、基準位置合わせ装置７０のＺ方向の位置変更を行う。基準位置合わせ装置７０のＺ方向の位置変更は、第１フィーラ６１１の第１基準位置及び第２フィーラ６２１の第２基準位置に応じて行うことができる。

３．基準位置合わせのフロー
次に、第１フィーラ６１１及び第２フィーラ６２１の基準位置合わせのフローを、図５に示すフロー図を用いて説明する。第１フィーラ６１１及び第２フィーラ６２１の基準位置合わせは、研削盤２による工作物Ｗの研削を行う前に行う。まず、ステップＳ１において、接触状態切り替え装置６９により、定寸機構６０を工作物Ｗから離間するようにＸ方向において後退させて、図３（ａ）に示すように第１状態とする。

そして、ステップＳ２において、移動制御装置６５により、第１定寸装置６１と第２定寸装置６２とを第１フィーラ６１１及び第２フィーラ６２１がそれぞれの基準位置よりも若干離れた位置に移動する。このとき、エアーや電気等を駆動源とする図示しない駆動機構により第１フィーラ６１１及び第２フィーラ６２１を駆動させて、第１フィーラ６１１及び第２フィーラ６２１が互いに離間するように両者の間隔を広げた状態としておく。

その後、ステップＳ３において、接触状態切り替え装置６９により、基準位置合わせ装置７０を定寸機構６０に近接するようにＺ方向に前進させて、図４（ａ）に示すように、第１フィーラ６１１及び第２フィーラ６２１の間に所定の位置合わせ面７１ａ～７１ｄ、７２ａ～７２ｄを位置させる。

次いで、ステップＳ４において、上記エアーの噴出を停止し、必要に応じて移動制御装置６５により第１定寸装置６１及び第２定寸装置６２の位置を個別に微調整して、一対のフィーラ６１１、６２１の先端の接触子６１１ａ、６２１ａを予め設定された第１基準位置及び第２基準位置に相当する基準位置合わせ面７１ａ～７１ｄ、７２ａ～７１ｄのいずれかに当接させて一対のフィーラ６１１、６２１の基準位置合わせを行う。そして、ステップＳ５において、基準位置合わせを行った状態での各変位検出部６１３、６２３の出力信号の値をゼロとなるように補正して出力信号のゼロ合わせを行う。

その後、ステップＳ６において、図示しないエアー噴出機構により第１フィーラ６１１及び第２フィーラ６２１に対してエアーを噴出して、第１フィーラ６１１及び第２フィーラ６２１が互いに離間するように両者の間隔を広げた状態にして、図４（ｂ）に示すように、基準位置合わせ装置７０を定寸機構から離間するようにＺ方向において後退させる。

そして、ステップＳ７において、接触状態切り替え装置６９により、定寸機構６０を工作物Ｗに近接するようにＸ方向において前進させて、図３（ｂ）に示すように第２状態とする。なお、第２状態としたのち、上記エアーの噴出を停止する。これにより、一対のフィーラ６１１、６２１の接触子６１１ａ、６２１ａを工作物Ｗに接触させて、基準位置合わせのフローを終了する。そして、基準位置合わせの完了後、研削盤２による工作物Ｗの研削を行うことができる。

４．工作物Ｗの振れ測定
本実施形態１の工作物寸法測定機構１は、工作物Ｗの寸法測定に加え、工作物Ｗの被加工中における工作物Ｗの振れ量を測定する振れ測定に用いることができる。振れ測定を行う際には、第１フィーラ６１１及び第２フィーラ６２１の一方が工作物Ｗに接触するとともに、他方が工作物Ｗに接触しない状態とする。

例えば、図６に示すように、第１フィーラ６１１が工作物Ｗに接触するとともに、第２フィーラ６２１が工作物Ｗに接触しない状態とすることができる。そして、この状態を維持して工作物Ｗの加工を行い、第１定寸装置６１における第１変位検出部６１３の出力信号に基づいて、工作物Ｗの被加工中における工作物Ｗの振れ測定を行うことができる。

５．作用効果
本実施形態１の工作物寸法測定機構１によれば、第１フィーラ６１１が第１基準位置に位置するように第１定寸装置６１を移動させる第１移動装置６３と、第２フィーラ６２１が第２基準位置に位置するように第２定寸装置６２を移動させる第２移動装置６４とを備える。これにより、両フィーラ６１１、６２１の交換を要することなくそれぞれの基準位置を変更でき、両者間の距離を変更する際の手間を軽減できるとともに、それぞれの基準位置の変更を自動化することが容易となる。さらに、第１移動装置６３の駆動制御と、第２移動装置６４の駆動制御とを個別に行うことができる。これにより、基準位置の変更可能な範囲が両フィーラ６１１、６２１の中央位置を中心とした範囲に限定されないことから、一対のフィーラ６１１、６２１を有する定寸機構６０の配置の自由度を向上することができる。

また、本実施形態１では、第１フィーラ６１１が第１基準位置に位置する状態で第１定寸装置６１の移動を規制する第１移動規制部６６と、第２フィーラ６２１が第２基準位置に位置する状態で第２定寸装置６２の移動を規制する第２移動規制部６７とを備える。これにより、例えば、加工中の振動等によって第１定寸装置６１及び第２定寸装置６２が意図せず移動してしまうことを防止することができ、工作物寸法測定機構１による検出精度の向上を図ることができる。

また、本実施形態１では、第１フィーラ６１１に当接して第１フィーラ６１１が第１基準位置に位置するように位置合わせする第１位置合わせ部７１と、第２フィーラ６２１に当接して第２フィーラ６２１が第２基準位置に位置するように位置合わせする第２位置合わせ部７２と、を有する基準位置合わせ装置７０を備える。これにより、第１フィーラ６１１及び第２フィーラ６２１の基準位置合わせの自動化が容易となる。

また、本実施形態１では、第１定寸装置６１及び第２定寸装置６２を一体的に移動可能に支持するとともに、一対のフィーラ６１１、６２１が工作物Ｗに接触しない状態となるように第１定寸装置６１及び第２定寸装置６２を工作物Ｗから離間させた第１状態と、一対のフィーラ６１１、６２１が工作物Ｗに接触した状態となるように第１定寸装置６１及び第２定寸装置６２を工作物Ｗに近接させた第２状態とに切り替える、接触状態切り替え装置６９を備える。そして、接触状態切り替え装置６９は、第１定寸装置６１及び第２定寸装置６２が第１状態にあるときに、基準位置合わせ装置７０を第１定寸装置６１及び第２定寸装置６２に近接するように移動させて、第１フィーラ６１１を第１位置合わせ部７１に当接させて第１基準位置に位置合わせをするとともに第２フィーラ６２１を第２位置合わせ部７２に当接させて第２基準位置に位置合わせをする。さらに、第１定寸装置６１及び第２定寸装置６２が第１状態から第２状態に切り替わる前に基準位置合わせ装置７０を第１定寸装置６１及び第２定寸装置６２から離間するように移動させる構成となっている。当該構成を有することにより、基準位置合わせの自動化を一層容易に行うことができる。

また、本実施形態１では、第１位置合わせ部７１は複数の基準位置７１ａ～７１ｄを有するとともに、第２位置合わせ部７２は、複数の基準位置７２ａ～７２ｄを有する。これにより、基準位置合わせ装置７０を交換することなく、基準位置が異なる工作物Ｗに対しても適用することができ、作業性が向上するとともに、自動化を一層容易に行うことができる。

また、本実施形態１では、第１移動装置６３は、第１ボールねじ６３１と、第１ボールねじ６３１のナット部と第１定寸装置６１とを接続する第１接続部６３２と、第１ボールねじ６３１のねじ軸を軸中心に回動させる第１回動部６３３とを有する。そして、第２移動装置６４は、第２ボールねじ６４１と、第２ボールねじ６４１のナット部と第２定寸装置６２とを接続する第２接続部６４２と、第２ボールねじ６４１のねじ軸を軸中心に回動させる第２回動部６４３とを有する。さらに、移動制御装置６５は、第１回動部６３３と第２回動部６４４とを個別に駆動制御するように構成されている。これにより、簡易な構成で、第１定寸装置６１と第２定寸装置６２とを高い移動精度をもって個別に移動させることができ、工作物寸法測定機構１による検出精度の向上を図ることができる。

また、本実施形態１では、第１フィーラ６１１及び第２フィーラ６２１のうちの一方が工作物Ｗに接触するとともに他方が工作物Ｗに接触しない状態とし、工作物Ｗの被加工中における工作物Ｗの振れ量を測定可能に構成されている。これにより、本実施形態１の工作物寸法測定機構１を工作物Ｗの寸法測定と振れ測定の両方に利用することができるため、振れ測定用の装置を別途用意する必要がなく、製造コストの低減を図ることができる。

以上のごとく、本実施形態１によれば、一対のフィーラ６１１、６２１により工作物Ｗの寸法を測定する構成において、工作物Ｗの寸法を測定する際の基準位置を変更する際の手間を軽減するとともに基準位置の変更の自動化を容易とし、一対のフィーラ６１１、６２１を備える定寸機構６０の配置の自由度の向上を図ることができる工作物寸法測定機構１を提供することができる。

なお、本実施形態１では、基準位置合わせ装置７０において、第１位置合わせ部７１と第２位置合わせ部７２は図３（ａ）に示すように、Ｚ方向から見て円形としたが、これに限らず、図３（ａ）の形状に対して、図７に示す変形形態のように、第１位置合わせ部７１と第２位置合わせ部７２において、Ｙ方向の端部を残存させつつ、Ｘ方向の両端を取り除いた形状としてもよい。当該変形形態においても実施形態１と同等の作用効果を奏する。

本実施形態１では、研削盤２はテーブルトラバース型の研削盤としたが、これに替えて、砥石台トラバース型の研削盤であってもよい。この場合、砥石台を工作物Ｗに対して砥石車Ｔの反対側まで延長し、当該延長した部分に定寸機構６０及び基準位置合わせ装置７０を設けるようにすることができる。

本発明は上記実施形態及び変形形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

１ 工作物寸法測定機構
２ 工作機械(研削盤)
６０ 定寸機構
６１ 第１定寸装置
６１１ 第１フィーラ
６１２ 第１支持部
６１３ 第１変位検出部
６２ 第２定寸装置
６２１ 第２フィーラ
６２２ 第２支持部
６２３ 第２変位検出部
６３ 第１移動装置
６４ 第２移動装置
６５ 移動制御装置
６６ 第１移動規制部
６７ 第２移動規制部
６８ ハウジング
６９ 接触状態切り替え装置
７０ 基準位置合わせ装置
７１ 第１位置合わせ部
７１ａ～７１ｄ 基準位置
７２ 第２位置合わせ部
７２ａ～７２ｄ 基準位置

Claims (7)

1. 工作物の外側表面又は内側表面に接触させた一対のフィーラの変位に基づいて上記工作物の寸法を測定する工作物寸法測定機構であって、
   上記一対のフィーラを構成する第１フィーラと、上記第１フィーラを軸支する第１軸支部と、上記第１フィーラの変位を検出する第１変位検出部とを含む第１定寸装置と、
   上記第１フィーラとともに上記一対のフィーラを構成する第２フィーラと、上記第２フィーラを第２軸支部と、上記第２フィーラの変位を検出する第２変位検出部とを含む第２定寸装置と、
   上記第１フィーラが第１基準位置に位置するように、上記第１定寸装置を移動させる第１移動装置と、
   上記第２フィーラが第２基準位置に位置するように、上記第２定寸装置を移動させる第２移動装置と、
   上記第１移動装置と上記第２移動装置とを個別に駆動制御する移動制御装置と、を有する工作物寸法測定機構。
2. 上記第１フィーラに当接して上記第１フィーラが上記第１基準位置に位置するように位置合わせする第１位置合わせ部と、上記第２フィーラに当接して上記第２フィーラが上記第２基準位置に位置するように位置合わせする第２位置合わせ部と、を有する基準位置合わせ装置を備える、請求項１に記載の工作物寸法測定機構。
3. 上記第１定寸装置及び上記第２定寸装置を一体的に移動可能に支持するとともに、上記一対のフィーラが上記工作物に接触しない状態となるように上記第１定寸装置及び上記第２定寸装置を上記工作物から離間させた第１状態と、上記一対のフィーラが上記工作物に接触した状態となるように上記第１定寸装置及び上記第２定寸装置を上記工作物に近接させた第２状態とに切り替える、接触状態切り替え装置を備え、
   上記接触状態切り替え装置は、上記第１定寸装置及び上記第２定寸装置が上記第１状態にあるときに、上記基準位置合わせ装置を上記第１定寸装置及び上記第２定寸装置に近接するように移動させて、上記第１フィーラを上記第１位置合わせ部に当接させて上記第１基準位置に位置合わせをするとともに上記第２フィーラを上記第２位置合わせ部に当接させて上記第２基準位置に位置合わせをし、上記第１定寸装置及び上記第２定寸装置が上記第１状態から上記第２状態に切り替わる前に上記基準位置合わせ装置を上記第１定寸装置及び上記第２定寸装置から離間するように移動させる、請求項２に記載の工作物寸法測定機構。
4. 上記第１位置合わせ部は複数の基準位置を有するとともに、上記第２位置合わせ部は、複数の基準位置を有する、請求項２に記載の工作物寸法測定機構。
5. 上記第１フィーラが上記第１基準位置に位置する状態で上記第１定寸装置の移動を規制する第１移動規制部と、
   上記第２フィーラが上記第２基準位置に位置する状態で上記第２定寸装置の移動を規制する第２移動規制部と、を備える、請求項１～４のいずれか一項に記載の工作物寸法測定機構。
6. 上記第１移動装置は、第１ボールねじと、上記第１ボールねじのナット部と上記第１定寸装置とを接続する第１接続部と、上記第１ボールねじのねじ軸を軸中心に回動させる第１回動部とを有し、
   上記第２移動装置は、第２ボールねじと、上記第２ボールねじのナット部と上記第２定寸装置とを接続する第２接続部と、上記第２ボールねじのねじ軸を軸中心に回動させる第２回動部とを有し、
   上記移動制御装置は、上記第１回動部と上記第２回動部とを個別に駆動制御するように構成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の工作物寸法測定機構。
7. 上記第１フィーラ及び上記第２フィーラのうちの一方が上記工作物に接触するとともに他方が上記工作物に接触しない状態とし、上記工作物の被加工中における上記工作物の振れ量を測定可能に構成された、請求項１～４のいずれか一項に記載の工作物寸法測定機構。
   

Images