JP6579647B2 - 測定装置および軸物ワークの支持機構 - Google Patents
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Description
両端にセンタ穴を有する長尺の軸物ワークを測定する測定装置であって、
前記軸物ワークの一端側を支持する一端側支持部と、
前記軸物ワークの他端側を支持する他端側支持部と、
前記一端側支持部と前記他端側支持部とで支持された前記軸物ワークを測定するプローブを有する測定機と、を備え、
前記一端側支持部は、前記軸物ワークの一端側のセンタ穴に着脱自在に嵌まる一端支持体を有し、
前記一端支持体は、少なくとも二つの切り欠きを有し、
前記一端支持体が前記センタ穴に嵌まった状態で前記センタ穴の内面が前記切り欠きを通して外部に臨み、
前記測定機は、前記プローブを前記切り欠きを通して前記センタ穴に差し入れ、前記センタ穴の内面を測定する
ことを特徴とする。
前記他端側支持部は、回転テーブルと連結し、前記回転テーブルの回転に連動して前記軸物ワークを回転させ、
前記一端側支持部は回転不能に固定されており、前記一端支持体と前記軸物ワークとの間の滑りを許容する
ことが好ましい。
前記一端側支持部は、前記一端支持体を前記軸物ワークの軸線の方向に前進および後退させ、かつ、前記一端支持体を前記軸物ワークに押し込む押込みユニットを有し、
前記押込みユニットは、前記一端支持体が前記軸物ワークから後退したときに、前記切り欠きに入るガイド突起部を有する
ことが好ましい。
前記押込みユニットは、
前記一端支持体を前記軸物ワークに押し込む付勢力を与える付勢力付与部と、
前記軸物ワークが無い状態で前記一端支持体を前進させたときに、この一端支持体の前進をストップさせ、かつ、前記付勢力付与部の付勢力に抗する力を前記付勢力付与部に掛けるストッパを有する
ことが好ましい。
両端にセンタ穴を有する長尺の軸物ワークを支持する軸物ワークの支持機構であって、
前記軸物ワークの一端側を支持する一端側支持部と、
前記軸物ワークの他端側を支持する他端側支持部と、を備え、
前記一端側支持部は、前記軸物ワークの一端側のセンタ穴に着脱自在に嵌まる一端支持体を有し、
前記一端支持体は、少なくとも二つの切り欠きを有し、
前記一端支持体が前記センタ穴に嵌まった状態で前記センタ穴の内面が前記切り欠きを通して外部に臨む
ことを特徴とする。
(第1実施形態)
図1は、測定装置100を概略的に示す斜視図である。
図2は、筐体260を外して、三次元測定機200を概略的に示す斜視図である。
なお、図1、図2において、左から右方向をX軸、紙面奥から手前をY軸、下から上方向をZ軸、とした。
三次元測定機自体はよく知られたものであるので詳しい説明は省略するが、後の説明との兼ね合いから、ここでは、プローブヘッド240について簡単に説明しておく。
支持機構300は、軸物ワークWを支持するものであり、本実施形態では、軸物ワークWを縦向きの状態で支持する。
支持機構300は、下側支持部310と、回転防止部350と、上側支持部380と、を備える。
下側支持部310は、回転テーブル120上に設けられ、縦向きに置かれる軸物ワークWの下端部を支持する。
下側支持部310は、下側ワークセンタ320と、下側チャック340と、を備える。
下支持体321は、略真球であって、軸物ワークWの下端面に形成された凹部W1に嵌め込まれる。下支持体321は、凹部W1の傾斜面に接触し、軸物ワークWの下側を支持する。下支持体321と軸物ワークWの凹部W1とは滑りが無いようになっている。シャフト322は、下方に向かって縮径するテーパー形状の棒状部材であって、上端部に下支持体321が連結されている。なお、ここでは、下支持体321は真球であるとしたが、例えば、円錐体であってもよい。
回転防止部350は、回転テーブル120上に起立した状態で設置された起立部材360と、起立部材360に設けられたアーム370と、を有する。
アーム370を軸物ワークWに引っ掛けておくことで、軸物ワークWは回転テーブル120とともに回転する。
上側支持部380は、軸物ワークWの上端部を支持する。
上側支持部380は、Z方向粗動機構390と、押込みユニット400と、を備える。
Z方向粗動機構390は、Zコラム391と、Zスライダ392と、を備える。
Zコラム391は、縦向きに支持される軸物ワークWと平行になるように(上下方向に平行に)基部110に立設されている。Zスライダ392は、Zコラム391に沿ってZ方向にスライド移動可能に設けられている。そして、Zスライダ392は、ロック機構(不図示)により、所望の位置でその位置をロックされる。押込みユニット400は、Zスライダ392に固定的に設けられている。
押込みユニット400は、軸物ワークWの上端を下方に向けて押し込むことにより、軸物ワークWの支持状態を維持する。
押込みユニット400は、筐体部401と、Z方向微動機構410と、上側チャック420と、上側ワークセンタ430と、切欠きガイド450と、付勢力付与部460と、ストッパ403と、を備える。
Z方向微動機構410は、ガイド軸411と、微動スライダ412と、を有する。
ガイド軸411は、上下方向(Z方向)に延在するように筐体部401内に設けられている。微動スライダ412は、ガイド軸411に沿ってZ方向に移動可能になるようにガイド軸411に設けられている。微動スライダ412には、上側チャック420が固定的に取り付けられている。
上側ワークセンタ430は、上支持体440と、シャフト431と、を有する。
切り欠き441、442は、上支持体440の球の中心を通り、且つ、シャフト431の軸に対して直交する面で切ったときに略半円形となっており、また、シャフト431の軸に平行な方向(Z方向)に貫通した状態で形成されている。この切り欠き441、442は、上記形状に限定されるものではなく、例えば、断面形状が矩形や三角形となるように切り込んでもよい。なお、上支持体440には直径方向に二つの切り欠きがあるわけであるが、切り欠きの位置が測定装置100の座標系(マシン座標系)から見て0°と180°とに合うように位置合わせしてから、シャフト431を上側チャック420に差し込んだと解釈されたい。そして、図7のように軸物ワークWの上端面W2に上支持体440を嵌め、これを上から見たとき、切り欠き441、442を通して軸物ワークWの内側テーパー面(W2)が見えるようになる。三次元測定機200は、プローブヘッド240をY軸方向に移動させてプローブ242を軸物ワークWに向けてアプローチする。さらに、プローブ242を下方に移動させることで、図7、図8に示すように、切り欠き441、442からプローブ242を差し入れ、軸物ワークWの内側テーパー面(W2)にアタックすることができる。
切り欠きガイド450は、第1立設片450Aと、第2立設片450Bと、ガイド片451と、を有する。
第1立設片450Aは、Zスライダ392の下面からYZ平面に沿って立設されている。
第2立設片450Bは、第1立設片450Aと直交し且つZスライダ392の下面からXZ平面に沿って立設されている。
ガイド片451は、第1立設片450Aの先端部分(Zスライダ392の下面側と反対側の先端部)において、XY平面に平行に突き出た薄板である。
ガイド片451のガイド突起部452は、微動スライダ412によって上側ワークセンタ430が上方に移動したときに、上支持体440の切り欠き441に入るようになっている。
ガイド突起部452は、X軸に平行に突き出ており、ここでは、X軸方向の負から正の方向、図9では、左から右の方向に突き出ている。したがって、ガイド突起部452は、上側ワークセンタ430が上方に移動したとき、上支持体440の左切り欠き441に入る。
また、第2立設片450Bの高さ(Z方向と平行な辺の長さ)は、第1立設片450Aの高さよりも高くされている。(第2立設片450Bの方が、第1立設片450Aよりも下側に迫り出した構成となっている)。このため、微動スライダ412によって上側ワークセンタ430が上方に移動して、上支持体440の切り欠き441にガイド突起部452が入った状態のとき、第2立設片450Bの先端部分によって、上支持体440の一部が保護された状態となる。
次に、測定装置で軸物ワークWを測定する操作および動作を説明する。
まず、軸物ワークWを支持機構300で支持する。軸物ワークWを縦向きにして、軸物ワークWの下側凹部W1を下支持体321に載せる。次に、Z方向粗動機構390でZスライダ392を上方に引き上げ、Zスライダ392が軸物ワークWの直上付近にきたところでZスライダ392の位置をロックする。そして、上支持体440を軸物ワークWの上側凹部W1に嵌め込んで、さらに、付勢力付与部460にて上側ワークセンタ430を下方に押し込む。これにより、軸物ワークWが縦向きに支持される。さらに、回転防止部350のアーム370を軸物ワークWに引っ掛けておく。
上記に説明したように、上支持体440は固定されているので、上支持体440と軸物ワークWの上側凹部W2との間には必然的に滑りが生じる。上支持体440は、超硬質の合金(例えばタングステンカーバイド)で形成され、さらに、滑りやすいように表面を鏡面に仕上げてあるわけであるが、やはり、軸物ワークWとの摩擦により摩耗していく可能性はある。そこで、上支持体440の形状測定を定期的に実施する。この場合、図10に示すように、軸物ワークWを外して、上側ワークセンタ430を一番下まで下げる。このとき、微動スライダ412の下面がストッパ403に突き当たる。さらに、付勢力付与部460で微動スライダ412を下方に付勢する。すると、ストッパ403に押し当てられた状態で微動スライダ412の位置が固定される。そして、図10に示すように、上支持体440の形状をプローブ241で測定する。このとき、微動スライダ412の位置が固定されている。すなわち、上支持体440が止まっているので、安定した状態で上支持体440を高精度に測定することができる。
(1)本実施形態では、上支持体440に二箇所の切り欠き441、442を設けている。
この切り欠き441、442からプローブ242を差し入れることにより、軸物ワークWの内側面W2を直接に測定できる。
前述のように、切り欠き441、442の位置が所期の位置から僅かでもズレていると、プローブ242が上支持体440に衝突する恐れがある。
この点、ガイド突起部452が切り欠き441に入って、ガイド片451と上支持体440とが衝突しなければ、切り欠き441、442の位置が適正であることが確かめられる。
上記第1実施形態においては、上支持体440は略真球であって直径方向に二つの切り欠き441、442を二つ有していた。もちろん、軸物ワークWの内側面(W2)を直接測定できるのであれば、上支持体440の形状は変更可能である。例えば、切り欠きの位置を変更してもよい。ただ、プローブ242をY軸方向に動かしていって切り欠きにアプローチしなければならないが、図12に図示するように、シャフト431が存在するので、シャフト431を間にして三次元測定機200の反対側に切り欠きがあってもアプローチできない。図12中、点描を付した領域は、シャフト431が障害となってプローブ242を差し込めない領域である。(もちろん、測定に使用できないというだけで、切り欠きがこの領域にあってもよい。)
図14は、120°間隔で3つの切り欠き443、444、445を設けた場合の例示である。
図15は、90°間隔で4つの切り欠き446、447、448、449を設けた場合の例示である。
上記第1実施形態においては、上側ワークセンタ430は回転しないものとして説明した。これは、プローブ242と上支持体440との衝突を防止するため方策であった。
プローブ242と上支持体440との衝突を回避できるのであれば、上側ワークセンタ430の回転を許容してもよい。
上側ワークセンタ430(上支持体440)が回転すると、測定装置100としては、切り欠きがどこにあるのかすぐには判らなくなってしまう。しかしながら、何らかの方法で切り欠きの位置を検出できるのであれば、プローブ242と上支持体440との衝突を回避することは可能である。例えば、軸物ワークWの凹部W2を測定する前に、まず上支持体440を倣い測定して、切り欠き位置を確かめるようにしてもよい。あるいは、上支持体440に複数の方向からレーザーを照射し、レーザー測距によって切り欠きの位置を確かめるようにしてもよい。
この方法(操作順序)であれば、上支持体440の回転を許容してもよい。
さらに、ガイド突起部452の下面に下に尖った錐体を設けたり、上支持体440の切り欠きの数を多くしたり(例えば、3つ、4つ、それ以上にする)すれば、上支持体440が上に上がったときに切り欠きがガイド突起部452に合うように上支持体440の角度が誘導されるようになる。
従って、上支持体440を持ち上げた状態からただ下に下げるという自然な操作で上支持体440の切欠き441、442が所期の位置に合った状態で軸物ワークを保持することができる。
上記では軸物ワークを縦向きに支持する場合を例示したが、軸物ワークを横向きに支持するようにしてもよい。
三次元測定機は、いわゆる横型三次元測定機に限らず、縦型三次元測定機であってもよい。
Claims (4)
- 両端にセンタ穴を有する長尺の軸物ワークを測定する測定装置であって、
前記軸物ワークの一端側を支持する一端側支持部と、
前記軸物ワークの他端側を支持する他端側支持部と、
前記一端側支持部と前記他端側支持部とで支持された前記軸物ワークを測定するプローブを有する測定機と、を備え、
前記一端側支持部は、前記軸物ワークの一端側のセンタ穴に着脱自在に嵌まる一端支持体を有し、
前記一端支持体は、切り欠きを有し、
前記一端支持体が前記センタ穴に嵌まった状態で前記センタ穴の内面が前記切り欠きを通して外部に臨み、前記測定機は、前記プローブを前記切り欠きを通して前記センタ穴に差し入れて前記センタ穴の内面を測定できるようになっており、
さらに、
前記一端側支持部は、前記一端支持体を前記軸物ワークの軸線の方向に前進および後退させ、かつ、前記一端支持体を前記軸物ワークに押し込む押込みユニットを有し、
前記押込みユニットは、前記一端支持体が前記軸物ワークから後退したときに、前記切り欠きに入るガイド突起部を有する
ことを特徴とする測定装置。 - 請求項1に記載の測定装置において、
前記他端側支持部は、回転テーブルと連結し、前記回転テーブルの回転に連動して前記軸物ワークを回転させ、
前記一端側支持部は回転不能に固定されており、前記一端支持体と前記軸物ワークとの間の滑りを許容する
ことを特徴とする測定装置。 - 請求項1または請求項2に記載の測定装置において、
前記押込みユニットは、
前記一端支持体を前記軸物ワークに押し込む付勢力を与える付勢力付与部と、
前記軸物ワークが無い状態で前記一端支持体を前進させたときに、この一端支持体の前進をストップさせ、かつ、前記付勢力付与部の付勢力に抗する力を前記付勢力付与部に掛けるストッパを有する
ことを特徴とする測定装置。 - 両端にセンタ穴を有する長尺の軸物ワークを支持する軸物ワークの支持機構であって、
前記軸物ワークの一端側を支持する一端側支持部と、
前記軸物ワークの他端側を支持する他端側支持部と、を備え、
前記一端側支持部は、前記軸物ワークの一端側のセンタ穴に着脱自在に嵌まる一端支持体を有し、
前記一端支持体は、切り欠きを有し、
前記一端支持体が前記センタ穴に嵌まった状態で前記センタ穴の内面が前記切り欠きを通して外部に臨み、
さらに、
前記一端側支持部は、前記一端支持体を前記軸物ワークの軸線の方向に前進および後退させ、かつ、前記一端支持体を前記軸物ワークに押し込む押込みユニットを有し、
前記押込みユニットは、前記一端支持体が前記軸物ワークから後退したときに、前記切り欠きに入るガイド突起部を有する
ことを特徴とする軸物ワークの支持機構。
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