JPH02109682A - 工作物の寸法測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、研削装置における工作物の寸法測定方法に
関する。

従来の技術および発明の課題 本発明者らは、たとえば玉軸受の軌道輪などの多工程の
研削加工を１回のチャッキングで行なう多工程研削装置
として、工作物を保持して回転させる主軸台と、主軸台
がのせられ工作物の軸線と平行な第１水平方向およびこ
れと直交する第２水平方向に移動させられる主軸台テー
ブルと、第２水平方向と平行な軸を中心に旋回させられ
複数の砥石および工作物寸法測定装置が取付けられるタ
レットヘッドと、主軸台テーブルの第１水平方向および
第２水平方向の移動を数値指令により制御する数値制御
装置とを備えており、工作物寸法１１定装置による工作
物寸法のｌ１ｅｌ定結果に基づいて研削加工時の寸法補
正が行なわれるものを提案した（同時出願の特許願参照
）。

この研削装置の工作物寸法測定装置は、先端のｒｉＦｌ
定部が足部定物に接触したときに信号を出す寸法測定プ
ローブを備えており、これにより、工作物の外径、内径
、チャック面から所定の被測定端面までの長さなどが測
定される。

このような寸法測定プローブを備えた工作物寸法測定装
置で工作物の長さを測定する場合、一般には、予め寸法
測定プローブの測定部をチャックの端面（チャック面）
に当てて、チャック端面位置を測定して、これを記憶し
ておき、あとは、工作物の被測定端面に測定部を当てて
、この測定値と予め記憶しているチャック端面位置との
差を工作物の長さとす°ることが考えられる。ところが
、このようにすると、加工中の熱変位により主軸がのび
たような場合には、測定値が不正確になる。そして、こ
のような工作物の長さの測定を正確に行なえる方法は、
従来提案されていない。

この発明の目的は、上記の問題を解決し、熱変位などが
あっても工作物の長さを正確に測定できる方法を提供す
ることにある。

課題を解決するための手段 この発明による工作物の寸法測定方法は、チャックによ
り工作物を保持して回転させる主軸台と、先端のＣ１定
部が被測定物に接触したときに信号を出す寸法ＣＩ定プ
ローブを備えた工作物寸法測定装置とが工作物の軸線と
平行な第１水平方向およびこれと直交する第２水平方向
に相対的に移動するようになされている研削装置におい
て、工作物寸法測定装置により工作物のチャック面から
所定の被測定端面までの長さを測定する方法であって、 主軸台のチャックの外側に、工作物がチャックに保持さ
れた状態で寸法測定プローブの測定部が接触しうる寸法
測定用基準面を設けておき、予め、工作物がチャックに
保持されていない状態で、寸法？＃１定プローブの測定
部を寸法測定用基準面およびチャック面に接触させてこ
れらの位置を測定し、これらの測定結果に基づいて、寸
法Ｃ１定用基準面からチャック面までのチャック突出量
を求めて、これを記憶しておき、長さ１１′ｌ１１定時
に、寸法測定プローブの測定部を寸法測定用基準面と工
作物の被測定端面に接触させてこれらの位置を測定し、
これらの測定結果に基づいて、寸法測定用基準面から工
作物の被ａｌｌｊ定端面までの距離を求め、この距離の
測定結果と予め記憶しているチャック突出量に基づいて
工作物のチャック面から被測定端面までの長さを求める
ことを特徴とするものである。

作　　　用 ａｌｌ［定の都度、寸法測定用基準面を測定して、工作
物の被測定端面のＡＩＪ定値とこの基準面の測定値とに
基づいて長さを求めているので、熱変位があっても、測
定値は正確である。

実　　施　　例 以下、図面を参照して、この発明の１実施例を説明する
。

第１図〜′Ｎ４３図は、数値制御多工程研削装置の全体
構成を示す。第１図は斜視図、第２図は平面図、第３図
は正面図である。なお、以下の説明において、正面側を
前、背面側を後とし、正面から見た左右を左右とする。

すなわち、第２図の下側を前、上側を後とし、第２図お
よび第３図の左右を左右とする。

ベツド（ｌ）上に２軸テーブル（２）がのせられ、２軸
テーブル（２）上の左側部分にＸ軸テーブル（主軸台テ
ーブル）（３）がのせられている。２軸テーブル（２）
はたとえばサーボモータとボールねじなどを使用した２
軸駆動装置（４）によりベツド（１）上を左右方向（２
軸方向）に移動させられ、Ｘ軸テーブル（３）は同様の
Ｘ軸駆動装置（５）により２軸テーブル（２）上を前後
方向（Ｘ軸方向）に移動させられる。

Ｘ軸テーブル（３）上の前部には主軸台（８）が、後部
にはドレス装置（７）がのせられている。

主軸台（６）は２軸と平行な主軸（８）を備えており、
第４図に詳細に示すように、主軸（８）の右端部には工
作物（Ｖ）を保持して回転させるための適当なチャック
（９）が取付けられる。なお、工作物（Ｗ）は、その軸
線が２軸と平行になるようにチャック（９）に保持され
る。そして、チャック（９）の外側に張出した鍔状の部
分に、右向きの寸法測定用基準面（９ａ）が設けられて
いる。

ドレス装置（７）は、図示は省略したが、Ｘ軸およびｚ
軸と直交する垂直軸（Ｃ軸）を中心に旋回する部分にダ
イヤモンドを備えている。

ベツド（１）の右側後部に、タレット台（２１）が固定
されている。タレット台（２１）の前面に円板状のタレ
ットヘッド（２２）がその軸線がＸ軸と平行になるよう
に取付けられ、図示しない適当な駆動装置によりこの軸
線を中心に旋回させられる。第５図に詳細に示すように
、タレットヘッド（２２）の前面には、３個の砥石台（
２１）　（２４）　（２５）と１個の工作物寸法測定装
置（２Ｂ）が取付けられている。各砥石台（２３）　（
２４）　（２５）は、研削砥石（２７）　（２８）　（
２９）とこれを回転駆動するための駆動装置（図示路）
とを備えている。測定装置く２６）は、寸法測定プロー
ブ（３０）を備えている。寸法測定プローブ（３０）は
、２点間の距離の測定などに使われる公知の全方向高精
度リミットスイッチ（タッチセンサー）であり、先端の
球状測定部（３０ａ）が被？ｉ−１定物に接触したとき
に信号を出すもので、そのとき３のテーブルなどの移動
体の位置を読取って位置の測定を行なうものである。

たとえば、第１砥石（２７）は外径・端面用、第２砥石
（２８）は内径用、第３砥石（２９）は軌道みぞ用であ
る。砥石台（２３）　（２４）　（２５）およびｓＪ定
装置（２Ｂ）はタレットヘッド（２２）の旋回によりそ
の左下の作業位置に順に位置決めされ、この作業位置に
きたときに砥石（２７）　（２８）　（２９）およびプ
ローブ（３０）が２軸と平行に左側に突出するようにな
っている。なお、各砥石台（２３）　（２４）　（２５
）の砥石（２７）　（２８）　（２９）は、作業位置に
きたときにその軸線がチャック（９）の軸線と平行でほ
ぼ等しい高さになるように芯高が調整されている。また
、タレット台（２１）の右側面に、砥石台（２３）　（
２４）　（２５）が作業位置と対称な右上の測定位置に
きたときに砥石（２７）（２８）　（２９）の寸法を測
定するための砥石測定装置（３１）が設けられている。

この１ｌｌＪ定装置（３１）は、公知の画像処理法によ
り砥石（２７）（２８）　（２９）の寸法を測定するも
のであり、フレーム（３２）に取付けられた光源装置（
３３）と受光カメラ（３４）を備えている。

工作物寸法測定装置（２６）の詳細が、第６図〜第８図
に示されている。これらの図面は測定装置（２Ｂ）が作
業位置にある状態を示しているので、以下この位置にお
いて測定装置（２Ｂ）の構成を説明する。

測定装置（２Ｂ）は、ボルト（３５）によりタレットヘ
ッド（２２）に固定されるケース（３８）を備えている
。このケース（３Ｂ）は軸線が２軸と平行で前側が取除
かれた形の略半円筒状をなし、上部には前方に張出した
′上側張出し部（３８ａ）が、下部には前方に張出した
下側張出し部（ａｅｂ）がそれぞれ形成されている。ケ
ース（３Ｂ）内の上側張出し部（３６ａ）の下面に、略
直方体状のホルダ取付ブロック（３７）が取付けられて
いる。ブロック（３７）には右端面から左端面近くまで
水平にのびたのちに上側に曲って上端面近くまでのびた
スリット（３ｇ）が前後の全幅にわたって形成されてお
り、このスリット（３８）により、ブロック（３７）は
上側固定部分（３７ａ）と下側可動部分（３７ｂ）に分
割されて、これらが左側上部の左右幅の小さい連結部（
３７ｃ）によって連結された形状に形成されている。固
定部分（３７ａ）はボルト（３９）によりケース（３Ｂ
）の上側張出し部（３８ａ）に固定されており、可動部
分（３７ｂ）は連結部（１７ｃ）のＸ軸と平行な軸を中
心に若干傾きつる。可動部分（３７ｂ）の前部にこれを
左右に貫通するホルダ固定穴（４ｏ）が形成され、その
右側に、これと同軸でこれより内径の少し大きい逃げ穴
（４１）が固定部分（３７ａ）と可動部分（３７ｂ）に
股がるように形成されている。また、可動部分（３７ｂ
）の右側部分に、これを上下に貫通する調整用めねじ（
４２）が形成されている。

ブロック（３７）のホルダ固定穴（４０）と逃げ穴（４
１）に、左右に細長い円筒状のプローブホルダ（４３）
が左右貫通状に挿入され、その中間のフランジ部（４３
ａ）に通されたボルト（４４）により固定されている。

ホルダ（４３）は固定穴（４ｏ）に密にはまり、逃げ穴
（４１）を隙間をあけて貫通している。

ケース（３Ｂ）の前面には、板状の蓋（４５）がボルト
（４６）により固定されている。ケース（３６）の左端
面には切欠円板状の端面プレート（４７）がボルト（４
８）により固定され、これに形成された穴（４９）をホ
ルダ（４３）が隙間をあけて貫通している。そして、こ
のプレート（４７）から左側に突出したホルダ（４３）
の先端部に測定プローブ（３０）が固定されている。

ケース（３６）の下側張出し部（３８ｂ）の右側部分に
これを上下に貫通するねじ挿入穴（５０）が形成され、
この穴（５０）の上側にねじホルダ（５１）がボルト（
５２）により固定されている。ねじホノｐダ（５Ｉ）に
は穴（５０）の上に位置するスリット（５３）が形成さ
れ、これらの穴（５０）とスリット（５３）にＨ整ねじ
（５４）が挿入されている。調整ねじ（５４）の中間に
はホルダ（５１）の上に位置するフランジ部（５４ａ）
と下に位置するフランジ部（５４ｂ）が形成され、調整
ねじ（５４）は上下にほとんど移動しないようになって
いる。調整ねじ（５４）の上端にはおねじ（５４ｃ）が
形成され、これがブロック（３７）のめねじ（４２）に
ねじはめられている。

調整ねじ（５４）を回転させることにより、ブロック（
３７）の可動部分（３７ｂ）の傾きが変化し、これによ
り、プローブ（３０）の先端の球状測定部（３０ａ）の
上下の位置が変わる。そして、測定部（３０ａ）が工作
物（Ｗ）の軸線と同じ高さになるように、調整ねじ（５
４）によりプローブ（３０）の芯高が調整されている。

２軸テーブル（２）の上面の右寄りの部分に、芯高設定
用ブロック（５５）が固定されている。なお、このブロ
ック（５５）を使用したプローブ（３０）の芯高調整に
ついては、後述する。

図示は省略したが、研削装置は装置全体を制御する数値
制御装置（ＮＣ装置）を備えている。

このＮＣ装置はマイクロコンピュータを備えたもの（Ｃ
ＮＣ装置）であり、これには、工作物（讐）の素材寸法
および仕上寸法、加工工程、砥石（２７）（２８）（２
９）およびプローブ（３０）の寸法、加工条件、ドレッ
シング条件などが設定される。

ＮＣ装置は、これらの設定条件に基づき、主軸台（０）
、タレットヘッド（２２）、２軸テーブル（２）　Ｘ輔
テーブル（３）、砥石測定装置（３１）、ドレス装置（
７）などを制御する。そして、砥石測定装置（３１）で
測定された砥石（２７）（２８）　（２９）の寸法と設
定条件により、砥石（２７）　（２８）　（２９）のド
レッシングおよび工作物（ν）の研削を行ない、工作物
７１ｔＪ定装置（２６）で、（１１定した工作物（Ｗ）
の加工寸法によりＸ軸および２軸の補正などを行なう。

次に、上記の研削装置の各部の動作を説明する。

砥石（２７）（２８）　（２９）の寸法測定を行なう場
合は、まず、測定する砥石（２７）　（２８）　（２９
）を測定位置に位置させる。これにより、砥石（２７）
　（２８）（２９）が砥石、（ＰＪ定装置（３１）の光
源装置（３３）と受光カメラ（３４）の間にくるので、
砥石測定装置（３１）は、光源装置（３３）から出て砥
石（２７）　（２８）　（２９）の部分を通過した光を
受光カメラ（３４）で受け、その明暗のデータを画像処
理することにより、砥石（２７）（２８）　（２９）の
外径、長さおよび２軸基準位置からの端面の位置をハ１
定する。なお、これらの測定データは、ＮＣ装置に記憶
される。また、この砥石測定装置（３１）は、タレット
ヘッド（２２）のそれぞれの位置に設定された仕様サイ
ズの砥石が取付けられているかどうかの確認にも使用さ
れる。

砥石（２７）　（２８）　（２９）のドレッシングは、
目的の砥石（２７）　（２ｇ）　（２９）を作楽位置に
位置させた状態で、砥石測定装置（３１）による砥石寸
法の測定結果および設定条件に基づいて、Ｘ軸、２軸お
よびＣ軸の３軸を同時に制御することにより行なわれる
。

工作物（Ｗ）の研削加工は、目的の砥石（２７）（２８
）　（２９）を作業位置に位置させた状態で、砥石寸法
および設定条件に基づいて、Ｘ軸および２軸の２軸を制
御することにより行なわれる。

工作物（Ｗ）の加工寸法の測定は、工作物寸法ａｌｌｌ
定装置（２６）を作業位置に位置させた状態で、次のよ
うに行なわれる（第４図参照）。外径を４１１１定する
場合は、プローブ（３０）の先端の球状測定部（３０ａ
）を工作物（Ｗ）の外面に前側から当てて、そのときの
Ｘ軸座標値を読込んだのち、球状測定部（３０ａ）を工
作物（Ｗ）の外面に後側から当てて、そのときのＸ軸座
標値を読込み、これらの差と球状測定部（３０ａ）の直
径との差より、外径を求める。内径を測定する場合は、
球状測定部（３０ａ）を工作物（Ｗ）の内面に後側から
当てて、そのときのＸ軸座標値を読込んだのち、球状測
定部（３０ａ）を工作物（Ｗ）の内面に前側から当てて
、そのときのＸ軸座標値を読込み、これらの差と球状測
定部（３０ａ）の直径との和より、内径を求める。工作
物（Ｗ）の長さ（端面位置）・の測定に先立ち、チャッ
ク（９）に工作物（Ｗ）を取付けていない状態で、基準
面（９ａ）に球状測定部（３０ａ）を当てて、そのとき
の２軸座標値を読込んだのち、チャック（９）の端面に
球状測定部（３０ａ）を当てて、そのときの２軸座標値
を読込み、これらの差より基準面（９ａ）からのチャッ
ク（９）の２軸方向の突出ｊｌ（チャック突出Ｅｌ）（
Ｃ）を測定して、記憶しておく。工作物（Ｖ）の長さを
測定する場合は、まず、球状測定部（３０ａ）を基準面
（９ａ）に当てて、そのときの２軸座標値を読込んだの
ち、球状測定部（３０ａ）を工作物（ｗ）の端面に当て
て、そのときの２軸座標値を読込み、これらの差（Ｌ）
とチャック突出ｆｆｉ　（Ｃ）との差より、長さを求め
る。

工作物（Ｗ）の長さを測定する場合、一般には、予め球
状測定部（３０ａ）をチャック（９）の端面に当てて、
チャック端面位置を測定して、これを記憶しておき、あ
とは、工作物（Ｗ）の端面に球状１１１１１定部（３０
ａ）を当てて、このときの２軸座標値とチャック端面位
置との差を工作物（Ｗ）の長さとすることが考えられる
。ところが、このようにすると、加工中の熱変位により
主軸（８）がのびたような場合には、測定値が不正確に
なる。

これに対し、上記実施例の場合は、測定の都度、基準面
（９ａ）を測定して、工作物（讐）の端面の？ｎＪ定値
とこの基準面（９ａ）の測定値との差に基づいて長さを
求めているので、熱変位があっても、測定値は正確であ
る。

また、工作物（Ｗ）の外径を測定する場合、球状測定部
（Ｂｏａ）の芯高が工作物（Ｗ）の軸線の高さと一致し
ていなければ、７１Ｉ１１定誤差が生じる。

このため、次のようにして、球状測定部（３０ａ）の芯
高が調整されている。すなわち、まず、外径寸法のわか
っている工作物をチャック（９）に取付け、その外径を
測定する。そして、この測定値が実際の外径と等しくな
るように、プローブ（３０）の芯高を調整しておく。、
このように作業位置においてプローブ（３０）の芯高を
調整したのち、測定装置（２Ｂ）をタレットヘッド（２
２）右下の設定位置に位置させた状態で、２軸テーブル
（２）を移動させて、球状ｌｐ１定部足部ｏａ）をブロ
ック（５５）に接触させ、そのときの２軸テーブル（２
）の位置をプローブ設定値として記憶させる。そして、
以後のプローブ（３０）交換時には、測定装置（２Ｂ）
をタレットヘッド（２２）右下の設定位置に位置させた
状態で、２軸テーブル（２）を移動させて、球状δｐｊ
定部足部０ａ）をブロック（５５）に接触させ、そのと
きの２軸テーブル（２）の位置が記憶させたプローブ設
定値と等しくなるように調整ねじ（５４）によって球状
測定部（３０ａ）の位置を調整するだけで、簡単に芯高
の調整ができる。

発明の効果 この発明の方法によれば、上述のように、熱変位などが
あっても、工作物の長さを正確に測定することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例を示す多工程研削装置の全
体斜視図、第２図は同平面図、第３図は同正面図、第４
図はチャックの部分の一部切欠き平面図、第５図はタレ
ットの部分の正面図、第６図は工作物測定装置の部分の
一部切欠き正面図、第７図は第６図■−■線の断面図、
第８図は第６図■−■線の断面図である。 （６）・・・主軸台、（９）・・・チャック、（９ａ）
・・・寸法測定用基準面、（２Ｂ）・・・工作物寸法測
定装置、（３０）・・・寸法測定プローブ、（３０ａ）
・・・球状測定部、（Ｗ）・・・工作物。 以　　上 特許出願人　　　光洋機械工業株式会社第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 チャックにより工作物を保持して回転させる主軸台と、
   先端の測定部が被測定物に接触したときに信号を出す寸
   法測定プローブを備えた工作物寸法測定装置とが工作物
   の軸線と平行な第１水平方向およびこれと直交する第２
   水平方向に相対的に移動するようになされている研削装
   置において、工作物寸法測定装置により工作物のチャッ
   ク面から所定の被測定端面までの長さを測定する方法で
   あって、 主軸台のチャックの外側に、工作物がチャックに保持さ
   れた状態で寸法測定プローブの測定部が接触しうる寸法
   測定用基準面を設けておき、予め、工作物がチャックに
   保持されていない状態で、寸法測定プローブの測定部を
   寸法測定用基準面およびチャック面に接触させてこれら
   の位置を測定し、これらの測定結果に基づいて、寸法測
   定用基準面からチャック面までのチャック突出量を求め
   て、これを記憶しておき、 長さ測定時に、寸法測定プローブの測定部を寸法測定用
   基準面と工作物の被測定端面に接触させてこれらの位置
   を測定し、これらの測定結果に基づいて、寸法測定用基
   準面から工作物の被測定端面までの距離を求め、この距
   離の測定結果と予め記憶しているチャック突出量に基づ
   いて工作物のチャック面から被測定端面までの長さを求
   めることを特徴とする工作物の寸法測定方法。