JP2753343B2 - ワークの溝位置測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、特に外周に溝幅や溝ピッチが異なる複数の
溝を形成したワーク、例えばベーンポンプのロータとか
パワーステアリングの油圧制御に用いられるロータリバ
ルブ等の溝位置測定装置に関するものである。

「従来の技術」 外周に複数の溝を溝幅や溝ピッチを異ならせて形成し
たワークの各溝に対して、仕上研削とか面取り加工等を
行う場合は、研削盤の主軸にワークを装着し、一つの溝
位置を基準として、溝配設順に加工を行うようにしてい
る。従って、各溝の位置を正確に割り出すとともに、最
初に加工される溝を判別して研削盤の砥石に対応させる
必要がある。

従来は、作業者が図面寸法に基づいて他の溝の位置を
割出すとともに、最初に加工されるべき溝を判別してい
た。

「発明が解決しようとする課題」 前記のように、溝の判別や溝の位置の割出し行って加
工するため、作業者が必要となり自動化の妨げとなる。
また、各溝の加工時の位置割出し誤差のバラツキに対
し、溝の絶対中心を検出することができないため、仕上
研削では左右の取代が異なったり、面取り加工では面取
り量が異なる等の虞れがある。さらに、作業者が最初に
加工される溝の確認を誤って、ワークを主軸に装着する
人為的なミスが生ずる虞れもある。

本発明は、前記した点に鑑み、ワーク外周に形成され
る溝の中心位置を自動的に検出できるとともに、特に溝
幅や溝ピッチの異なる複数の溝が形成されたワークに対
して、仕上研削や面取り加工等を施す場合、基準となる
溝データと対応させ溝の中心位置の位相を合わせること
により、最初に加工すべき溝を自動的に判別できるワー
クの溝位置測定装置を提供することを目的とするもので
ある。

「課題を解決するための手段」 前記目的を達成するための具体的手段として、第１図
に示すように、ワークに形成された溝の有無を検出する
センサ７と、ワークの所定の基準位置からの位置を検出
する位置検出センサ４と、該位置検出センサ４から出力
されるパルスをカウントするカウンタ６と、前記センサ
７の検出出力をトリガ信号として求められるカウンタ６
のカウント値に基づいて所定の基準位置からの溝の中心
位置を演算する演算手段50と、その演算値を測定値とし
て記憶する測定値記憶手段51と、予めワーク１の各溝の
中心位置を溝配設順に入力して設定値として記憶する設
定値記憶手段52と、設定値のうちの一つの溝の中心位置
に対して、測定値の各溝の中心位置を順次整合させる溝
中心位置整合手段53と、その整合毎に測定値と設定値と
の対応する溝の中心位置間の各偏差を積算する偏差積算
手段54と、前記整合毎の各偏差積算値を比較して最小値
を求める比較手段55と、その最小値に対応する測定値の
溝位置を前記設定値の溝の位置との関係で記憶する溝位
置記憶手段56とを備えたことを特徴とするワークの溝位
置測定装置が提供される。

「作用」 前記ワークの溝位置測定装置の作用は以下の通りであ
る。

ワークの溝の有無を検出する際のセンサ７の検出出力
をトリガ信号として、位置検出センサ４から出力するパ
ルスをカウントするカウンタ６のカウント値が求められ
このカウント値に基づいて、演算手段50が所定の基準位
置から各溝の中心位置を演算し、その各演算値を測定値
として測定値記憶手段51に記憶する。設定値記憶手段52
は予めワークの各溝の中心位置を溝配設順に設定値とし
て記憶している。溝中心位置整合手段53は、前記設定値
記憶手段52に記憶される設定値のうちの一つの溝の中心
位置に対して、測定値記憶手段51に記憶される測定値の
各溝の中心位置を順次整合させる。偏差積算手段54は、
前記各整合毎に測定値と設定値との対応する溝の中心位
置間の各偏差を積算する。そして各偏差積算値を比較す
る比較手段55によりその最小値が求められ、その最小値
に対応する測定値の溝の位置が、前記設定値の溝の位置
との関係で準位置記憶手段56に記憶される。以上によ
り、設定値と測定値との各溝の中心位置の位相が合った
ことを判別することができる。

「実施例」 本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

本実施例装置の概略のブロック図を第２図に示す。

ワーク１の円周は、溝２とランド３とを交互に形成し
て、ワーク１の回転中心軸を中心として回転できるよう
に両端を支持する。４はワーク１を回転させるモータ５
に直結したロータリエンコーダであって、そのパルス出
力をカウンタ６に出力する。ロータリエンコーダ４はワ
ーク１が１回転する毎に１回転する。ワーク１の溝２の
有無を検出するための非接触センサ７は、公知の渦電流
式変位計を用いワーク１の回転中心軸に直交させて配置
する。非接触センサ７の出力は、ワーク１の溝部とラン
ド部に対した場合とで、出力電圧を変化することにより
溝２の有無を検出でき、そのアナログ出力をコンパレー
タ８に入力する。コンパレータ８では、一定のしきい値
であるコンパレータ電圧により、前記非接触センサ７の
アナログ出力をTTLレベルの［１］，［０］に２値化し
て、その２値信号の［１］から［０］及び［０］から
［１］の変化のタイミングをトリガ信号としてバッファ
９に出力し、前記カウンタ６からバッファ９に出力され
る積算カウンタ値を読み取って、演算処理装置10に出力
する。演算処理装置10は、積算回路，比較回路等の演算
処理回路及びメモリ等から構成され、所定のプログラミ
ングにより溝位置の測定を行う。溝２の中心位置は、入
力される積算カウンタ値の平均を演算算出して求めら
れ、その平均値に基づいて溝２の幅の中心位置の絶対位
置を所定の基準位置からの角度情報θとして演算し、演
算処理装置10のメモリに測定値として記憶する。所定の
基準位置はロータリエンコーダ４の１回転毎に送出され
る積算カウンタのリセット信号によって決定される。ま
た、演算処理装置10には、パーソナルコンピュータ（以
下単にパソコンという）11を接続し、そのキーボード12
により各種の作動指令信号やデータ等の入力を行う。

第３図は、前記装置における溝２の中心位置検出の基
本原理を示したタイミングチャートである。まず、ワー
クの円周に形成された溝２とランド３に非接触センサ７
が順次に対応すると、その出力電圧は同図（ｂ）のよう
に変化し、コンパレート電圧をしきい値として２値化す
ればコンパレータ８の出力はTTLレベルの方形波となる
（同図（ｃ））。その方形波の［０］から［１］と
［１］から［０］の変化のタイミングをトリガ信号とし
てカウンタ６の積算カウンタ値を読み取る（同図
（ｄ））。前記のタイミングで読み取ったカウンタ値の
平均を演算処理装置10で求め、溝幅の中心位置の絶対位
置を角度情報として出力する（同図（ｅ））。

前記は溝幅についての実施例であったが、ランド幅に
ついても適用できることはいうまでもない。

第４図（ａ）は、実際にワーク１の溝２の中心位置を
前記のように演算して求めた測定値を所定の基準位置か
らの角度データθとして図示したものである。

また、第４図（ｂ）は、ワーク１の各溝２の中心位置
を溝配設順に所定の基準位置からの角度情報θ′として
図示したもので、これを前記パソコン11のキーボード12
を用いて、演算処理装置10のメモリへ設定値として入力
する。この場合、ワーク１の各溝２のエッジの位置をデ
ータとして入力し、前記した演算処理装置10で演算して
その中心位置を求めることもできるが、ワーク１の製作
図面等により溝２の中心位置は、既知であるので直接中
心位置を角度データθ′として入力する。

この設定値として入力された溝２の中心位置のデータ
（以下設定データという）と、実際のワーク１の溝２の
中心位置を前記のように演算して求めた測定値（以下測
定データという）とにより、設定データと測定データの
溝２の中心位置の位相合わせを行う。

第５図は、前記溝２の中心位置の位相合わせを行う場
合のフローチャートである。

まず、ステップ100で予め入力された設定データを演
算処理装置10のメモリ（図示せず）に記憶し、続くステ
ップ105でワーク１の実際の溝２の中心位置を測定デー
タより演算して求め、演算処理装置10のメモリに記憶す
る。ステップ110では設定データと測定データの対応す
る各溝の中心位置間の偏差積算値の最大値d_maxを溝の数
×360゜として設定する。続いてステップ115に進み、設
定データのうちの一つの溝の中心位置を定めこれに対し
て、測定データの任意の溝の中心位置とを整合させる
（第６図（ａ））。この時の各データの対応する溝の中
心位置間の偏差をステップ120で積算する。偏差積算値
ｄは、 である。（但し、ｍは溝数） 続いてステップ125では、偏差積算値の最大値d
_maxと、前記偏差積算値ｄとを比較し、d_max＞ｄであれ
ばYESでステップ130へ進み、d_max＜ｄであればステップ
140へ進む。ステップ130では、d_max＝ｄとして偏差積算
値の最大値d_maxを更新し、ステップ135へ進んで測定デ
ータの溝の位置を、前記設定データの溝の位置との関係
で演算処理装置10のメモリに記憶する。具体的には、設
定データのうちで定めた一つの溝の中心位置と整合し
た、測定データの溝位置を記憶する。該溝位置は、偏差
積算値の最小値が求められる毎に更新される。続いてス
テップ140へ進み、測定データの溝の中心位置を１溝移
動させて、設定データの前記所定の中心位置と整合させ
る（第６図（ｂ））。以下前記ステップ115〜140のルー
ティンを繰り返して、測定データの全溝に対して行い、
ステップ145でその完了を判断する。このようにして測
定データの全ての溝に対する偏差積算値の最小値に対応
する位置での測定データが設定データに合ったものとし
て、ステップ135で記憶される。ステップ150では、前記
ステップ130で順次更新される偏差積算値即ち偏差積算
値の最小値が、予め設定した値よりも大きい場合はワー
ク１として不適当なものとしてステップ160で異常表示
を行う。また、設定データと測定データの溝の中心位置
の位相が合った場合でも、第６図（ｃ）のように溝幅が
合致しないことがあるので、ステップ155で対応する各
溝幅の差W_i＝|a_i＋b_i|（但しｉ＝1,2,3……m,mは溝数）
を求め、予め設定した値よりも大きいときは溝の位相が
合っていないと判定し、ステップ160で異常表示を行
う。この場合は、設定データとして各溝のエッジ位置を
入力し、中心位置と溝幅を演算し、測定データはセンサ
７の出力変化に基づいて、各溝の中心位置及び各溝の幅
を演算できるようにすればよい。

以上説明したように、本実施例のワークの溝位置測定
装置は、ワーク１の外周に形成された溝２の中心位置
を、所定の基準位置から絶対位置を演算することができ
るとともに、その演算値を測定データとして記憶し、予
め入力した設定データと対応して、設定データと測定デ
ータとの間の溝の中心位置の位相合わせを自動的に行う
ことができる。従って、本装置を仕上研削盤や面取り加
工機に併設し、演算処理装置10と前記仕上研削盤等の数
値制御装置とをインターフェイス（いずれも図示しな
い）を介して接続することにより、一体的制御が可能と
なって、主軸に装着したワーク１の溝の中心位置を自動
的に求めることができ、設定データとの対応により溝の
中心位置の位相合わせも行うことができるので、最初に
加工される溝を加工位置に整合させるワークの段取りを
自動的に行うことができる。

さらに、誤ったワークの装着を自動的に判別すること
もできる。

前記実施例は、ワーク（回転体）の外周に形成された
溝の位置を測定する態様で説明したが、ワークは回転体
に限定されるものでなく、直線状のワークであってもよ
い。この場合ワークに形成された溝位置の測定に際して
は、位置検出センサとしてリニヤエンコーダ等を用い
る。

「発明の効果」 本発明のワークの溝位置測定装置は、前記した構成を
有し、ワーク外周に形成された溝の中心位置を所定基準
位置からの角度データとして求めることができ、予め入
力された設定データと対応させて、設定データと測定デ
ータの溝の中心位置の位相合わせを自動的に行うことも
できるので、特に溝幅や溝ピッチが異なる溝を形成した
ワークの装着ミスを確実に判別することが可能となる等
の効果がある。さらに自動加工機に併設し一体的制御を
行うことにより、ワークの連続的な自動加工が可能にな
る効果も有する。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の実施例を示し、第１図はクレーム対
応図、第２図は概略ブロック図、第３図は溝の中心位置
検出の基本原理を示したタイミングチャート、第４図
（ａ），（ｂ）はそれぞれ測定データと設定データを図
示した説明図、第５図はフローチャート、第６図（ａ）
〜（ｃ）は第５図のフローチャートで行うデータ処理を
説明した説明図である。 １……ワーク、２……溝、３……ランド、４……ロータ
リエンコーダ、６……カウンタ、７……非接触センサ、
10……演算処理装置、50……演算手段、51……測定値記
憶手段、52……設定値記憶手段、53……溝中心位置整合
手段、54……偏差積算手段、55……比較手段、56……溝
位置記憶手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−116011（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−32310（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−76610（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークに形成された溝の有無を検出するセ
   ンサと、所定の基準位置からの位置を検出する位置検出
   センサと、該位置検出センサから出力されるパルスをカ
   ウントするカウンタと、前記センサの検出出力をトリガ
   信号として求められるカウンタのカウント値に基づいて
   所定の基準位置からの溝の中心位置を演算する演算手段
   と、その演算値を測定値として記憶する測定値記憶手段
   と、予めワークの各溝の中心位置を溝配設順に入力して
   設定値として記憶する設定値記憶手段と、設定値のうち
   の一つの溝の中心位置に対して、測定値の各溝の中心位
   置を順次整合させる溝中心位置整合手段と、その整合毎
   に測定値と設定値との対応する溝の中心位置間の各偏差
   を積算する偏差積算手段と、前記整合毎の各偏差積算値
   を比較して最小値を求める比較手段と、その最小値に対
   応する測定値の溝位置を前記設定値の溝の位置との関係
   で記憶する溝位置記憶手段とを備えたことを特徴とする
   ワークの溝位置測定装置。