JPH0152798B2 - - Google Patents

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JPH0152798B2
JPH0152798B2 JP7480181A JP7480181A JPH0152798B2 JP H0152798 B2 JPH0152798 B2 JP H0152798B2 JP 7480181 A JP7480181 A JP 7480181A JP 7480181 A JP7480181 A JP 7480181A JP H0152798 B2 JPH0152798 B2 JP H0152798B2
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measuring
shaft
signal
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Satoshi Kumamoto
Takao Manabe
Takeo Yamamoto
Shoichi Hata
Fumio Kamado
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は機械加工された加工物各部の寸法、真
円度、真直度、(面粗度)等を計測する系におけ
る信号伝達装置に係り、特に回転駆動される測定
用の検出ヘツドへの指令信号と同ヘツドからの測
定データ信号とを共にその内部にて扱うことの可
能な測定信号の伝達装置に関する。
従来機械加工の施された工作物(以下加工物品
と称す)各部の寸法、形状などを測定するにはそ
の加工物品を測定専用の定盤上に載置して測定者
が測定用器具や治具を用いて必要な測定を行い寸
法等のデータを得るようにしている。
しかし乍ら機械加工作業が無人運転で遂行され
るが如き加工システムにおいて、今1つの加工物
品に注目した場合○イ機械加工が全て終了してから
測定をするというのではなく、その加工物品に対
する全ての加工が終了する前の段階である種の加
工寸法を測定し記録しておくことが要求されるこ
ともある。
このような場合には加工物品をその測定作業の
後、次の残る加工領域へ搬送させなければならな
いことを考えると前述した測定作業者による定盤
上での測定作業といつた方法では加工物品の着
脱、移動などの点で作業効率も低下し、測定精度
のバラツキも生じやすい。したがつてインプロセ
ス計測といつた技術用語にも表わされるように一
連の機械的加工作業の途上でその加工物品に対す
る計測作業を自動的に遂行せしめることの可能な
計測ユニツト装置を機械加工ユニツトの駆動方式
と関連づけるやり方がとくに無人運転の機械加工
システムにとつて必要である。
このような考え方はすでに軸ものの旋削加工、
研削加工等において種々の方式により実現されて
いる。
一方加工物品のうちでも歯車箱本体とかバルブ
本体のように平面上における加工(フライス加
工)や穴明加工(中ぐり)などを伴うものさらに
加工面が複数個ある場合などのような加工物品に
おいては加工の種類が多くありそのため測定の種
類あるいは項目は非常に多岐にわたることにな
る。
従つてこうした加工物品に対しては加工用機械
の一部へ補助的に測定装置を付加するような前述
の方式(旋盤や研削盤の場合)では測定の多様さ
の点で前述した自動計測を遂行するのには構造上
も無理がありどうしても測定専用の計測ユニツト
装置を設ける必要が生じる。ところでこうした計
測ユニツト装置においては加工された穴の内周面
を測定するとかの如く測定用検出素子を回転駆動
せしめる必要があり従つて回転駆動機構を介して
前記検出素子が測定軸に支承されるように構成さ
れる必要がある。
本発明は上述の如く回転機構を介して測定用検
出素子をその先端に取付けた検出ヘツドを装着す
るようにした測定軸を有する計測ユニツト装置に
おいて前記検出素子を含む検出用ヘツドと同ユニ
ツト装置との間の設定信号(測定の指令信号およ
び測定されたデータ信号の両方を含む)用の信号
伝達装置に関するものである。
以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
第1図は本発明による計測ユニツト装置の平面
配置図であつて以下同図を説明する。
11は計測ユニツト装置の本体であつて、ベツ
ド12上面に形成された案内12A,12B上に
はサドル13がX方向へ移動可能に載置されてい
る。さらに又サドル13上面に形成された案内1
3A,13B上にはコラム14がY方向へ移動可
能に載置され同コラム14内のZ方向(図の面と
垂直)に形成した案内(図示せず)に沿い、先端
部に検出ヘツド15Bを装着した測定軸15Aを
有する測定頭15がZ方向に移動できるよう構成
されている。
21はパレツトPLTに固定された加工物品W
を図示しない機械加工領域から前述した測定頭1
5近傍に位置付けせしめ同加工物品Wに対する各
種の計測作業を遂行せしめるべくパレツトPLT
の計測作業域への搬入・搬出路21Aを有するパ
レツト導入部であつてその1部分が示されてい
る。
31は検出ヘツドの収納部であつて、同収納部
31には計測作業において必要とされる種々の測
定項目に対応して使用される検出素子15Cを取
付け固定した種々の検出ヘツド15Bの1群が収
納される検出ヘツド収納棚31Aと、各検出ヘツ
ド15Bの較正を行う較正スタンド31Bと、較
正済みの検出ヘツド15Bを測定に用いるため計
測ユニツト本体11の中の測定軸15Aに装着あ
るいは又測定軸15A上の、すでに使用済みの検
出ヘツドを離脱せしめるべく動作する検出ヘツド
自動交換装置31Cおよびこれら各31A,31
B,31Cに対し駆動および制御信号に関して直
接作用する制御部31Dからなつている。
34は第1図にその概略を示した計測ユニツト
の各装置を制御する計測ユニツト装置制御部であ
つてユニツト本体11に対するコントローラ3
2、パレツトPLT導入部21おけるパレツト
PLTの位置決め、回転割出し(図の位置でパレ
ツトPLTを所定角度だけ回転指令例えば90゜だけ
CW方向に回転するよう指令を出す場合に用いら
れる。)のためのコントローラ33および前述し
た収納部31中の制御部31Dとそれぞれ接続さ
れている。計測ユニツト装置制御部34にはさら
に破線で示した加工ユニツト側制御部35からの
情報INF(W)が与えられる。この情報INF(W)
は加工物品Wが加工ユニツト装置(図示せず)領
域から計測ユニツト装置側へ導入される際に測定
対象としての加工物品Wを特定する情報は、測定
作業に関して必要な指令群が予じめ制御部34に
ストアされている場合には単に加工物品Wを指示
するだけの内容であつてもよい。)である。コン
トローラ32は、計測ユニツト本体11中のサド
ル13、コラム14おび測定頭15のそれぞれ
X,Y,Z軸方向移動指令群をその測定内容に応
じて与えるようになつており、且つ又その測定さ
れたデータを受けとるようになつている。
又較正スタンド31Bでは検出ヘツド自動交換
装置31Cによつて新たに測定軸15A内装着さ
れた検出ヘツド15Bが較正される。較正よつて
得たデータDACはラインL1,L2を介してコ
ントローラ32に与えられ、後にその検出ヘツド
15Bを用いて実際に測定して得られたデータ
DATと組合わされて加工物品Wについてある測
定項目に対応する真の測定値を得るようになつて
いる。
本発明の具体的な課題は上述した計測ユニツト
装置においてコントローラ32とユニツト本体1
1中の測定軸15Aおよび検出ヘツド15B間の
測定動作の遂行に伴う各種の信号群(指令信号、
測定されたデータ信号の経路となる信号の伝達装
置を提供することにある。
第2図は前述した信号伝達装置に関する1つの
具体化した実施例であつて、101は真円度測定
用の検出素子であつて、3つの電気マイクロメー
タが円周を等分配した位置を占めるように配置さ
れる。32は第1図のコントローラ32を示して
いる。102は第1図に示される測定軸15A内
の測定に係る各信号の伝達部全体を示している。
103は検出ヘツド15B内の測定に係る各信号
の伝達部を示す。
104は測定軸15Aの非回転部材(固定部と
称す)にその外周部を構成している1次側104
−1を取付けられており、又内周部を構成してい
る2次側104−2は前記軸15Aの回転部材と
結合される検出ヘツド15Bに取付けられてお
り、検出ヘツド15Bが測定軸15Aに装着され
た状態でこれら1次、2次側は互いに対向して1
対の回転トランスを構成している。
105は無接触方式によるデイジイタル信号の
双方向伝達手段であつて105−1はロータリー
パルストランスであり、105−2は1対の光電
変換部である。
103−1はロータリパルストランス105−
1から与えられるある1つの測定項目に関する指
令を受けとる測定指令部であつて例えば検出素子
101から増幅器103−2へ与えられる検知出
力(アナログ量)をゲインG1(G1,G2,…
…Gi)によつて増幅器103−2で増幅させよ
うという場合にはゲインG1〜Giの中の1つを
選択的に指定するよう機能する。即ち1種のゲイ
ン調整手段として作用する。
103−3はV/Fコンバータであつて増幅器
103−2の出力電圧Vを周波数変調して周波数
Fのパルス信号に変換せしめる。
103−4は整流回路を有する電源部であつて
各部103−1,103−2,103−3へ電力
を供給する。
106は光電変換部105−2から与えられる
周波数Fなるパルス列をアナログ電圧Vに変換す
るF/Vコンバータである。
さらに32−1はコントローラ32と結合され
ており測定に係る指令データ信号をロータリパル
ストランス105−1へ与える送信部、32−2
は送信部32−1から送られた指令に応答して得
られる測定データをF/Vコンバータ106から
受ける受信部であつて受信された測定データはコ
ントローラ32へ与えられるようになつている。
ここで送信部32−1、受信部32−2をコント
ローラ32と区別したのは送信部32−1が複数
の測定項目を一活してコントローラ32から与え
られるようにしてもよいことを示さんがためであ
る。(そのとき受信部32−2が一括してコント
ローラ32へ測定されたデータを与えるようにし
てもよいし、その都度コントローラ32へ送るよ
うにしてもよい) 107は検出ヘツド15Bの回転を伴う測定動
作を行わしめる際の測定軸回転駆動系を示してお
り同系107からは1回転信号あるいはさらに細
かな一定の回転角だけ測定軸が回転する毎に信号
が与えられる。この後者の信号を用いてその周波
数が安定した状態を判定して、これによつて測定
動作の開始(データのとり込み)指令とすること
ができる。
108はコントローラ32から与えられる計測
ユニツト本体11(第1図)の各軸方向駆動系を
示しており真直度のように検出ヘツド15Bを回
転させないでデータ測定する場合とか又ある測定
項目から他の測定項目に移る場合、測定位置を変
える必要があるときに移動指令が与えられる。
第3図は本発明の実施に用いられる測定軸の構
成例であつて、測定軸筒201の左端部には回転
トランス202が配置されておりその外周側は同
トランスの1次側202−1であつて測定軸筒2
01に固定して取付けられている。同トランスの
2次側202−2は検出ヘツド202後部外周に
固定して取付けられておりその出力は導線202
−3を介して検出ヘツド203の内部に接続され
ている。又202−4は1次側202−1の1次
巻線への導入部分を示しており図示しないがさら
に交流電源に接続されるようになつている。又測
定軸筒201の内周面には静圧軸受部材204,
206により回転自在に支承されている主軸筒2
05が設けられており同主軸筒205の左方でテ
ーパー状に形成された開口部207には前記検出
ヘツド203のテーパシヤンクが密着されてい
る。201−1,201−2は静圧軸受部材20
4,206のラジアル方向に関する圧縮エア供給
口である。
更に主軸筒205の内周側には前記検出ヘツド
203のテーパシヤンクを前述の開口部207の
テーパ面へ密着せしめるべくコレツトチヤツクを
形成しているところの部材208の先端部材20
8Aと検出ヘツド203のテーパシヤンク先端部
材203−2とが設けられ同図の状態ではコレツ
ト部材208の左方先端部208Aがスプリング
209およびシールリング215及ナツト215
Aを介して右方に引き寄せられており従つて先端
部材203−2を介して検出ヘツド203が開口
部207のテーパ面に密着されるよう常時スプリ
ング209によつて附勢されている。尚205A
は部材208のストツパーである。210はオス
のソケツトであつて検出ヘツド203右端部に形
成したメスのソケツト部203−3に差し込れる
ようになつている。そして同ソケツト201から
の導線はコレツト部材208の中空部208Bを
通つて無接触信号伝達を行うパルストランス及び
フオトカプラからなる信号伝達部211の左端に
設けられている端子212に接続されている。
213はコレツト部材208のさらに内周部左
端に配置されたソケツト210の固定支持部材で
あつてスプリング214により部材208に対し
左方へ附勢されている。
主軸筒205の右端フランジ部205Bは部材
218Aと共にスラスト軸受を構成しており圧縮
エア供給口218から圧縮エアが供給されるよう
になつている。
部材217はボルト217Aにより主軸筒20
5に結合されており又その内側にはパルストラン
ス211の回転側211Aが収納されている。回
転可能な前記部材217の右側には回転力のみを
伝達する球面継手222が配され同継手222は
その右方に設けられている軸受224の外輪部材
223と結合されさらに同部材223の右端には
タイミングベルト230の巻掛けられたプーリ2
25が取付けられており従つてベルト230の回
動に伴つてプーリ225が回動されるようになつ
ている。
又部材217と221の間には圧縮エアを連通
せしめる継手220が配置されている。又エア供
給口226から圧縮エアが供給されると同圧縮エ
アは外輪部材223外周と接するチヤンバ226
Aに導びかれ同チヤンバの内周面の変形により前
記部材223の回転を阻止するようになつてい
る。
219は主フレーム体であつて測定軸筒201
をボルト219Aにより結合すると共に軸227
を固定支持している。そしてパルストランス21
1の固定側である211Bはその中心部が軸22
7と結合されている。227Aは固定側211B
と測定軸外部との信号線の通路となつている。又
は227Bはシリンダ216への圧縮エアの供給
路であつてコレツトチヤツクのアンクランプのと
き同エアが供給される。又さらに主フレーム体2
19には回転信号231が取付けられており部材
223に取付けられた回転板232の通過により
測定軸の回転角に関し原点信号となる1回転信号
をとりだすようになつている。さらに主フレーム
体219から上方に伸びた取付板234の頂部に
は前記タイミングベルト230を回動せしめるた
めのモータ235が取付けられその回転は減速機
構236を介してプーリ238からベルト230
に伝えられる。237はモータの微少回転角に対
応してパルスを発するロータリエンコーダであ
る。
以上説明した第3図の構成によれば検出ヘツド
203の回転駆動はモータ235からベルト23
0、部材223、継手222、部材217、を経
て主軸筒205によつて与えられるようになつて
いる。又検出ヘツド203を測定軸15Aから離
脱させるときは供給口227Cからシリンダ21
6内に圧縮エアを与えてシールリング216を左
行せしめ先端部208Aをテーパシヤンク先端部
材203−2との密着状態から放すようにする。
又検出ヘツド203を測定軸15Aに装着する際
には図示しない検出ヘツド装着アームが同ヘツド
チヤツク部203−1を把持しつつテーパ部へ挿
入せしめる。このとき208Aは左方へ移動され
ている。
第4図は第3図の信号伝達部211を構成して
いるパルストランスと一対の光電変換器を示して
いる。同図において211−1,211−2はそ
れぞれ発光ダイオード、受光素子であつて発光ダ
イオード211−1は回転側の側フレーム211
−8に取付けられ、受光素子211−2は固定軸
211−5左端に取付けられている。
211ー3,211−4はそれぞれパルストラ
ンスを構成する1次側巻線、2次側巻線であつ
て、同巻線211−3は固定軸211−5に固定
して嵌合され、巻線211−4は外周フレーム2
11−7の内周面に固定して嵌合されている。さ
らに軸受用外軸部材211−6も外周フレーム2
11−7に固定取付けされている。
211−5A,211−5Bはそれぞれ巻線2
11−4,211−3の導線引出し路である。
第5図は第1図の較正スタンド31Bに設けら
れている較正用基準治具であつて同図イは穴径用
治具、同図ロは軸径用治具であつて数種類の正確
な寸法をもつ穴径および軸径がそれぞれ階段状に
形成されている。尚図示しないが第3図の検出ヘ
ツド203が測定軸105Aに装着される場合同
検出ヘツド203の測定軸105Aに対する姿勢
は一定の状態に保持される必要があり、このため
主軸筒205の左端面には検出ヘツド203に取
付られたキーが一定の回転角度位置にて嵌合され
るようキー溝が形成されている。
以上説明した本発明による計測ユニツト装置で
用いられる信号伝達装置によれば検出ヘツド中に
一定の信号処理を行わしめる回路例えば可変ゲイ
ン増幅器を組み込んであり、その増幅度をパルス
トランスを介して外部からデイジイタル信号で指
定できるようなつており測定の精度を同じ検出ヘ
ツドを用いながら可変とすることが可能となつ
た。
さらに本発明においては検出ヘツドを測定軸に
装着した状態で較正動作を行わしめることができ
る。その際の較正動作のための指令信号も前記パ
ルストランスを介して検出ヘツドへ与えることが
可能となつた。又本来の測定及較正動作の際に検
出された信号を前記パルストランスの中心部に設
けた一対の光電変換器を介してとり出せるように
なつておりそれらが回転動作を伴う測定信号であ
つてもその測定中に信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施される計測ユニツト装置
の全体を示すブロツク図、第2図は本発明による
信号伝達装置の回路構成を示すブロツク図、第3
図は測定軸の内部詳細を示す縦断面図、第4図は
無接触方式の双方向信号伝達部の詳細図、第5図
イ,ロは穴径軸径用の較正用具の断面図である。 11……計測ユニツト本体、12……ベツド、
13……サドル、14……コラム、15……測定
頭、15−A……測定軸、15B……検出ヘツ
ド、15C……検出素子、21……パレツト導入
部、31……検出ヘツド収納部、31A……検出
ヘツド収納棚、31B……較正スタンド、31C
……検出ヘツド自動交換装置、31D……制御
部、32,33……コントローラ、34……計測
ユニツト装置制御部、35……加工ユニツト側制
御部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 測定用検出素子を保持してこれを回転せしめ
    る回転機構を有する測定軸を備え、制御部からの
    指令にもとづいて前記検出素子を機械加工物品に
    対し相対運動せしめその形状、寸法等に関する情
    報を得るようにした計測ユニツト装置における前
    記制御部および検出素子間の信号伝達を行うもの
    において、 前記測定軸に着脱可能であつて前記検出素子を
    含む検出ヘツドと、 一次側が前記測定軸の固定部に、二次側が前記
    検出ヘツドにそれぞれ対向するように取付けてな
    り前記検出ヘツドに対し電力を供給するための1
    対の回転トランスと、 前記制御部に接続され前記検出ヘツドに対し測
    定用の指令を与える送信部と、 前記検出素子出力に対応する信号を前記検出ヘ
    ツドから受ける受信部と 一方を前記測定軸の固定部に、他方を同測定軸
    の回動部に取付けてなり前記送信部からの指令パ
    ルス信号を前記検出ヘツドに供給するためのロー
    タリパルストランスと、 前記検出ヘツドから与えられる周波数変調され
    た出力信号を無接触で前記測定軸の固定部側に伝
    達する1対の光学的信号伝達手段とからなり、 前記検出ヘツドにはさらに前記パルストランス
    を介して送信部から与えられる指令に応答して前
    記検出素子出力を増幅するための増幅器と、同増
    幅器のゲインを選択指定するゲイン調整手段と、
    同手段の指令値に対応した増幅器出力であるアナ
    ログ電圧信号に応じてこれを周波数変調せしめる
    V/F変換器とを備えてなることを特徴とする機
    械加工物品の計測における信号の伝達装置。
JP7480181A 1981-05-20 1981-05-20 Signal transmitter for measurement of mechanical work Granted JPS57191796A (en)

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JP4950443B2 (ja) * 2005-06-14 2012-06-13 東芝機械株式会社 キャリブレーションゲージ

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