JP2744989B2 - 小径工作物の外径寸法測定システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は小径工作物の外径寸法
測定システムに関し、さらに詳細には、小型モータの駆
動軸のような小径の工作物の外径寸法を、その搬送移動
中に連続して全数測定するシステムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、スルーフィード研削を行うセン
タレス研削盤においては、研削後の工作物の外径をその
搬送移動中に連続的に測定して、工作物の寸法管理を行
っていいる。従来のこの種の工作物の外径寸法測定装置
の一例を図８および図９にそれぞれ示す。

【０００３】図８に示す外径寸法測定装置は、外径２〜
４mm程度の小径工作物Ｗの外径測定に用いられるもの
で、センタレス研削盤ａの工作物排出側に装置され、工
作物Ｗ，Ｗ，…をその軸線方向へ連続して送る工作物搬
送装置ｃ，ｄと、これら両工作物搬送装置ｃ，ｄ間に設
けられた測定部ｅとから構成されている。工作物搬送装
置ｃ，ｄは、例えば前者ｃが左右一対の丸ベルトからな
るとともに、後者ｄが平ベルトからなる。また、測定部
ｅは図８(b),(c) に示すように、前後一対の円筒パイプ
ｆ，ｇと、これら円筒パイプｆ，ｇ間に配置されたレー
ザ測定器ｈとからなる。

【０００４】また、図９に示す外径測定装置は、外径４
〜１０mm程度の小径工作物Ｗの外径測定に用いられるも
ので、図９(a),(b) に示すように、上記工作物搬送装置
ｃ，ｄ間に設けられる測定部ｅが、Ｖ溝ｉを備えるＶシ
ュート部材ｊの一部に測定用切欠ｋが設けられるととも
に、この部位に上記レーザ測定器ｈが配置されてなる。

【０００５】そして、センタレス研削盤ａにより研削さ
れた各工作物Ｗ，Ｗ，…は、順次連続的に上流側の工作
物搬送装置ｃにより搬送され、測定部ｅにおいて、レー
ザ測定器ｈからのレーザ光Ｌによりその外径寸法を走査
された後、下流側の工作物搬送装置ｄにより排出され
る。上記測定部ｅにおける工作物Ｗの搬送方向への移動
は、後続する工作物Ｗの搬送推力によりなされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成では、いずれも次に列挙するような問題があ
り、その改良が要望されていた。

【０００７】(1) 研削された工作物Ｗが工作物搬送装置
ｃから測定部ｅを通過するには、後続する工作物Ｗの搬
送推力によるため、その分だけ判断さらには必要な補正
が遅れることとなる。

【０００８】(2) 測定部ｅにおける工作物Ｗの移動が、
後続する工作物Ｗの搬送推進力によるため、工作物Ｗ，
Ｗ，…は連なって搬送されることになる。これがため、
角立った工作物の場合、工作物Ｗ，Ｗ，…の切れ目が判
断できずに、一体物として測定結果が出てしまう結果、
工作物Ｗ，Ｗ，…の全数測定が困難である。この問題
は、工作物Ｗに非常に高い寸法精度が要求されて、工作
物の全数測定が要望されている現在特に深刻である。

【０００９】(3) 工作物Ｗが測定部ｅを通過する際、そ
の姿勢（傾き）が不安定となって、測定結果にバラツキ
が生じやすく、測定精度が劣る。図８に示す外径寸法測
定装置の場合は、対象となる工作物Ｗが外径１〜４mm程
度と小径かつ軽量であるため、円筒パイプｆ，ｇ内に付
着するなどして、特にこの傾向が強い。 (4) 工作物Ｗと共に搬送される研削屑等が、円筒パイプ
ｆ，ｇやＶシュート部材ｊのＶ溝ｉの搬送面に付着しや
すく、これにより工作物Ｗの流れに支障を来すため、搬
送面の保守が必要である。

【００１０】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、小径工
作物（直径１mm〜１０mm程度）の搬送および外径測定を
連続的にかつ高精度に行うことができる外径寸法測定シ
ステムの提供にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の外径寸法測定システムは、小径工作物をそ
の軸線方向へ送る工作物搬送装置と、該工作物搬送装置
上を移動している前記工作物に対し、その軸線と直交す
る方向からレーザ光により走査して工作物外径寸法を測
定するレーザ測定装置とを備えてなり、前記工作物搬送
装置は、前記工作物の外周下部を左右の下側から支持し
て搬送方向へ送る左右一対の平ベルトを備え、これら平
ベルトの内側縁部により前記工作物を支持した状態にお
いて、この工作物の外周下部が両平ベルト間から下側に
突出するように構成されていることを特徴する。

【００１２】

【作用】工作物搬送装置により搬送される工作物は、左
右一対のスチール製平ベルトの内側縁部により、工作物
の外周下部が下側から支持されるとともに、これら両平
ベルト間から下側に突出した状態で搬送され、その搬送
移動中において、レーザ測定装置のレーザ光による走査
により外径寸法を測定される。

【００１３】この場合、平ベルトの厚さ寸法および左右
平ベルトの間隔寸法を調節することにより、対象となる
工作物の外径寸法を１〜１０mm程度の広い範囲でカバー
することができるとともに、平ベルトの搬送速度を適宜
設定することにより、レーザ測定器による測定を搬送さ
れる全工作物に対して迅速に行うことがでる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて
説明する。

【００１５】実施例１ 本発明に係る外径寸法測定システムを図１および図２に
示し、この測定システムは、具体的には、センタレス研
削盤１の工作物排出側に装置されるもので、工作物搬送
装置２、エアブロー装置３、レーザ測定装置４、工作物
選別装置５およびこれらの装置を自動的に制御する制御
装置６を主要部として備えてなる。

【００１６】センタレス研削盤１は、スルーフィード研
削により小径工作物Ｗを研削するもので、砥石車７と調
整車８を備えるとともに、その出口側に出口ガイド板９
が設けられている。この出口ガイド板９は工作物排出装
置１０を介して上記工作物搬送装置２に連絡されてい
る。

【００１７】工作物排出装置１０は具体的にはベルトコ
ンベアであって、駆動モータ１０ａにより搬送ベルト１
０ｂが搬送方向へ所定速度で走行されて、出口ガイド板
９から送られてくる工作物Ｗ，Ｗ，…を工作物搬送装置
２の上流端へ排出供給する。このベルトコンベア１０の
搬送速度は、センタレス研削盤１における工作物Ｗの通
し送り速度よりも若干速く設定されている。これによ
り、出口ガイド板９から連続的にベルトコンベア１０上
に乗り移った工作物Ｗは、後続の工作物Ｗと前後方向へ
所定間隔だけ離されてベルトコンベア１０上を移動する
こととなる。

【００１８】工作物搬送装置２は、小径工作物Ｗの外周
下部を左右の下側から支持してその軸線方向（搬送方
向）Ａへ送るもので、左右一対の平ベルト１１，１２を
備えてなる。これら両平ベルト１１，１２はスチール製
の無端ベルトであって、下流側の駆動プーリ１３，１３
と上流側の従動プーリ１４，１４にそれぞれ掛け渡され
て、搬送方向Ａへ相互に平行に走行するようにされてい
る。

【００１９】一対の平ベルト１１，１２は、図３ないし
図５に示すように、その内側縁部１１ａ，１２ａにより
工作物Ｗの外周下部を支持するとともに、この工作物Ｗ
の外周下部が両平ベルト１１，１２間から下側へ突出す
るようにされている。

【００２０】平ベルト１１，１２の厚さ寸法ｌはこの条
件を満足するように設定されており、例えば、外径Ｄが
１mm程度と非常に小径の工作物Ｗを対象とする場合は、
厚さ寸法ｌが０．１mm程度に設定される。また、平ベル
ト１１，１２の内側縁部１１ａ，１２ａ間の間隔寸法ｗ
は、駆動プーリ１３，１３間および従動プーリ１４，１
４間の間隔を間座等により適宜調節することにより（図
示省略）、工作物Ｗの外径寸法Ｄに応じてこれよりも狭
くなるように調整可能とされている。

【００２１】上記プーリ１３，１４，…は、工作物Ｗの
搬送経路の片側に垂直に配置されたフレーム板１５の側
部にそれぞれ回転可能に取付けられている。

【００２２】駆動プーリ１３は、図３に示すように、幅
方向（軸線方向）の中央部が膨出状に形成された太鼓形
状のもので、その回転時の周速差により、ここに掛けら
れる平ベルト１１または１２が駆動プーリ１３の中央部
を走行するようにされている。一対の駆動プーリ１３，
１３はいずれも、駆動モータ１６の駆動軸１６ａに取り
付けられており、駆動モータ１６の駆動により一体的に
同速度で回転駆動されて、平ベルト１１，１２が搬送方
向Ａへ走行される。

【００２３】この平ベルト１１，１２の搬送速度は、ベ
ルトコンベア１０と同様、センタレス研削盤１における
工作物Ｗの通し送り速度よりも若干速く設定されてお
り、これにより、ベルトコンベア１０から所定間隔をも
って平ベルト１１，１２上に乗り移った工作物Ｗは、後
続の工作物Ｗと前後方向へほぼ同一間隔だけ離されて搬
送されることとなる。

【００２４】従動プーリ１４は、図４に示すように、上
記駆動プーリ１３と同様の太鼓形状とされており、一対
の従動プーリ１４，１４はそれぞれ別個独立した支軸１
７，１８に取り付けられている。これら両支軸１７，１
８は支持ブラケット１９，２０にそれぞれ自由回転可能
に軸支されている。

【００２５】これら両支持ブラケット１９，２０は、図
２に示すように、上記フレーム板１５上において搬送方
向Ａへ往復移動可能に設けられるとともに、弾発スプリ
ング２１，２１により、常時搬送方向Ａと逆方向へ付勢
されている。この弾発スプリング２１の弾発力は調節ね
じ２２の螺進退動作により調節可能とされ、これら各部
材からテンション部２３が構成されている。これによ
り、平ベルト１１，１２の張力は、テンション部２３の
調節ねじ２２，２２をそれぞれ独立して操作すること
で、相互に同一張力となるように調節される。

【００２６】また、平ベルト１１，１２の外側に、一対
のベルトガイド２５，２５が上記フレーム板１５全長に
わたって設けられている。これら両ベルトガイド２５，
２５は、支持ブラケット（図示省略）により上記フレー
ム板１５に固定されるとともに、その対向する内側に
は、図５に示すようなガイド溝２５ａ，２５ａが搬送方
向Ａへ水平に延びて設けられている。そして、これらガ
イド溝２５ａ，２５ａに、上記平ベルト１１，１２の外
側縁部１１ｂ，１２ｂが支持案内されて、平ベルト１
１，１２の撓みが防止されるとともに、搬送方向Ａへの
直進性が確保されている。

【００２７】エアブロー装置３は、工作物Ｗの外径およ
び両端面に乾燥空気を吹き付けて、ここに付着する研削
液，ごみ，研削屑等を除去するためのもので、レーザ測
定装置４よりも搬送方向上流側の４か所に配置されてい
る。

【００２８】これらエアブロー装置３，３，…は、最上
流側のものが工作物Ｗの上側から乾燥空気を吹き付ける
単一のエアノズル２６を備えるとともに、これ以外のも
のはいずれも、工作物Ｗの上下両側から乾燥空気を吹き
付ける上下一対のエアノズル２７，２７を備えてなる。
これらエアノズル２６，２７，…は、上記フレーム板１
５に取付け支持されるとともに、図示しない空気圧回路
を経て圧縮空気供給源に接続されている。

【００２９】また、エアノズル２６，２７，…の空気噴
射口２６ａ，２７ａは、平ベルト１１，１２間の中央部
つまり工作物Ｗの軸線上に向けて設けられている。特
に、上下一対のエアノズル２７，２７については、図５
に示すように、乾燥空気が上下両側からの工作物Ｗの軸
線上に向けて噴射される結果、工作物Ｗに付着する研削
液等の除去が確実に行われるとともに、工作物Ｗに対す
る空気圧の作用が均等化される。これにより、対象とな
る工作物Ｗが小径かつ軽量であっても、平ベルト１１，
１２上から吹き飛ばされたり、浮遊したりすることはな
く、安定した搬送状態が確保される。また、平ベルト１
１，１２の下側部位には、ベルト表面に付着する研削液
等を拭い取るためのワイパ装置３５が設けられている。

【００３０】レーザ測定装置４は、工作物搬送装置２に
より搬送中の工作物Ｗの外径寸法を非接触で測定するも
ので、図６に示すように、レーザ光Ｌを照射する投光部
２８と、この投光部２８からのレーザ光Ｌを受光する受
光部２９を備えてなる。これら投光部２８と受光部２９
は、図示のごとく、上記両平ベルト１１，１２を挟んで
その両側に対向して配設されて、これら平ベルト１１，
１２により搬送される工作物Ｗ，Ｗ，…に対し、その軸
線と直交する方向からレーザ光Ｌを照射して工作物外径
寸法を走査するようにされている。

【００３１】工作物選別装置５は、レーザ測定装置４の
測定結果に応じて工作物Ｗを選別するもので、レーザ測
定装置４よりも搬送方向下流側つまり平ベルト１１，１
２の下流端に配設されている。この工作物選別装置５
は、良品を回収する良品ボックス５ａ、不良品を回収す
るＮＧボックス５ｂ、これら両ボックス５ａ，５ｂを移
動させる駆動部５ｃとからなり、この駆動部５ｃは、制
御装置６に電気的に接続されて、駆動制御される。

【００３２】制御装置６は、前記各構成装置２〜５を相
互に関連して駆動制御するためのもので、具体的には、
ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭおよびＩ／Ｏポート等からなる
マイクロコンピュータで構成されており、各装置２〜５
のほか、センタレス研削盤１等にも電気的に接続され
て、一貫した研削作業工程全体を自動制御する。

【００３３】しかして、以上のように構成された外径寸
法測定システムにおける動作は以下のとおりである。

【００３４】 センタレス研削盤１によりスルーフィ
ード研削された工作物Ｗ，Ｗ，…が、出口ガイド板９お
よび工作物排出装置１０を介して工作物搬送装置２上に
順次連続的に排出されると、これら工作物Ｗ，Ｗ，…
は、前後に所定間隔を保持されつつ、またその外周下部
が左右一対の平ベルト１１，１２の内側縁部１１ａ，１
２ａにより下側から支持された状態で、搬送方向Ａへ所
定速度で搬送される。この搬送状態において、工作物Ｗ
の外周下部は平ベルト１１，１２間から下側に突出して
いる。

【００３５】 また、この工作物Ｗの搬送移動中にお
いて、エアブロー装置３，３，…により、各工作物Ｗの
表面に乾燥空気が吹き付けられる。これにより、工作物
Ｗの表面に付着している研削液，ごみ，研削屑等が除去
されて、レーザ測定装置３による外径寸法測定のための
準備がなされる。

【００３６】 エアブロー装置３，３，…により清浄
化された工作物Ｗは、さらに下流側へ搬送され、その移
動中において、レーザ測定装置４のレーザ光による高速
走査によりその外径寸法が測定され、その測定結果が制
御装置６へ送られる。

【００３７】 そして、この測定値が、許容外径寸法
Ｄ±ａ内に入った場合は、駆動部５ｃにより、良品ボッ
クス５ａが平ベルト１１，１２の下流端に配置されて、
この工作物Ｗを良品として回収する。また、これと並行
して制御部３０から補正指令が出され、その結果、制御
装置６によりセンタレス研削盤１の補正装置３７が作動
して、工作物Ｗの加工寸法の修正が行われる。一方、上
記測定値が上記許容外径寸法Ｄ±ａを外れた場合は、駆
動部５ｃにより、ＮＧボックス５ｂが平ベルト１１，１
２の下流端に配置されて、この工作物Ｗを不良品として
回収する。

【００３８】なお、本例において、工作物排出装置１０
を省略して、センタレス研削盤１の出口ガイド板９が工
作物搬送装置２に直接連係される構成としてもよい。

【００３９】実施例２ 本例は図７に示し、上述した外径寸法測定システムがセ
ンタレス研削盤１の工作物供給側に配置されて、研削す
べき工作物Ｗのみを選別するように構成されたものであ
る。

【００４０】すなわち、工作物搬送装置２は、その上流
端がパーツフィーダ３８に連結されるとともに、その下
流端がセンタレス研削盤１の入口ガイド板３９に連結さ
れている。また、工作物選別装置５は、不良品のみが駆
動部５ｃによりＮＧシュート５ｄへ排出される構造とさ
れている。その他の構成および作用は実施例１と同様で
ある。

【００４１】なお、本発明は上述の実施例１，２に限定
されることなく、種々設計変更可能であり、特に、構成
装置である工作物搬送装置２、エアブロー装置３、レー
ザ測定装置４または工作物選別装置５等の具体的構造
は、図示例のものに限定されるものではなく、これらと
同様の機能を有する範囲内で適宜設計変更可能である。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
工作物搬送装置により搬送される工作物は、左右一対の
スチール製平ベルトの内側縁部により、工作物の外周下
部が下側から支持されるとともに、これら両平ベルト間
から下側に突出した状態で搬送され、その搬送移動中に
おいて、レーザ測定装置のレーザ光による走査により外
径寸法を測定されるから、以下に列挙するような種々の
すぐれた効果が得られる。

【００４３】(1) 平ベルトの厚さ寸法を可及的に薄く設
定することにより、対象となる工作物の外径寸法を１〜
１０mm程度の広い範囲で十分にカバーすることができ
る。 (2) 平ベルトの搬送速度を適宜設定することにより、前
後に隣接する工作物を所定間隔だけ離れて搬送すること
ができるため、レーザ測定装置による外径寸法測定を搬
送される全工作物に対して迅速にかつ高精度で行うこと
ができる。

【００４４】(3) 工作物の搬送が、従来のような後続の
工作物の搬送推力を用いることなく、平ベルトにより搬
送行程全長にわたって行われるため、工作物の搬送の流
れがスムーズで、工作物の良品・不良品の判断および必
要な補正が迅速に行え、不良品の発生率が少ない。 (4) 同様に、工作物の搬送が平ベルトにより搬送行程全
長にわたって行われるため、工作物は、従来のように搬
送面上を摺動される場合と異なり、常に安定した姿勢で
レーザ測定装置による測定を受けることができる。これ
により、各工作物の測定結果にバラツキがなく、高い測
定精度が期待できる。

【００４５】(5) また、工作物搬送装置の搬送面である
平ベルト自体が走行するため、工作物と共に搬送される
研削屑等が工作物の流れに支障を来すことはなく、しか
も、搬工作物搬送装置上の工作物に対して乾燥空気を吹
き付けるエアブロー装置を備えることにより、これらの
研削屑も除去することができる。このため、従来のよう
な搬送面の保守は不要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例１であって、センタレス研
削盤の工作物排出側に装置した外径寸法測定システムを
示す概略平面図である。

【図２】同外径寸法測定システムを示す概略側面図であ
る。

【図３】同外径寸法測定システムの図１と図２における
III-III 線に沿って示す拡大断面図である。

【図４】同外径寸法測定システムの図１と図２における
IV-IV 線に沿って示す拡大断面図である。

【図５】同外径寸法測定システムの図１と図２における
Ｖ−Ｖ線に沿って示す拡大断面図である。

【図６】同外径寸法測定システムの図１と図２における
VI-VI 線に沿って示す拡大断面図である。

【図７】本発明に係る実施例２であって、センタレス研
削盤の工作物供給側に装置した外径寸法測定システムを
示す概略平面図である。

【図８】従来の外径寸法測定システムを示し、図８(a)
は概略側面図、図８(b) は測定部を示す拡大平面図、図
８(c) は同測定部の拡大正面図である。

【図９】従来の他の外径寸法測定システムを示し、図９
(a) は測定部を一部切開して示す拡大側面図、図９(b)
は同測定部の拡大正面図である。

【符号の説明】

１ センタレス研削盤 ２ 工作物搬送装置 ３ エアブロー装置 ４ レーザ測定装置 ５ 工作物選別装置 ６ 制御装置 ７ 砥石車 ８ 調整車 １１，１２ 平ベルト １１ａ，１２ａ 平ベルトの内側縁部 １３ 駆動プーリ １４ 従動プーリ １６ 駆動モータ ２３ テンション部 ２５ ベルトガイド ２６，２７ エアブロー装置のエアノズル ２６ａ，２７ａ エアノズルの空気噴射口 ２８ レーザ測定装置の投光部 ２９ レーザ測定装置の受光部 ３７ 補正装置 Ｗ 小径工作物 Ａ 工作物の搬送方向 Ｌ レーザ光

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 小径工作物をその軸線方向へ送る工作物
   搬送装置と、 該工作物搬送装置上を移動している前記工作物に対し、
   その軸線と直交する方向からレーザ光により走査して工
   作物外径寸法を測定するレーザ測定装置とを備えてな
   り、 前記工作物搬送装置は、前記工作物の外周下部を左右の
   下側から支持して搬送方向へ送る左右一対の平ベルトを
   備え、 これら平ベルトの内側縁部により前記工作物を支持した
   状態において、この工作物の外周下部が両平ベルト間か
   ら下側に突出するように構成されていることを特徴する
   小径工作物の外径寸法測定システム。
2. 【請求項２】 前記レーザ測定装置よりも搬送方向上流
   側に配置されて、前記工作物搬送装置上の工作物に対し
   て乾燥空気を吹き付ける少なくとも一つのエアブロー装
   置を備え、該エアブロー装置は、前記工作物の上下両側
   から乾燥空気を吹き付ける上下一対のエアノズルを備
   え、これら両エアノズルの空気噴射口が前記工作物の軸
   線上に向けて設けられている請求項１に記載の小径工作
   物の外径寸法測定システム。