JPH02124413A - ワークの溝幅の中心位置検出装置 - 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Ｊ 本発明は、ワークの溝の面取りを自動的に行うため、そ
の溝幅の中心位置を検出する検出装置に関する。

「従来の技術」 パワーステアリングの部品として用いられるロータリバ
ルブに形成される溝の面取りを行うためには、溝の位置
を正確に割出す必要があるが、従来は、基準となる溝を
定めて研削盤に取り付け、作業者が図面寸法に基づいて
他の清の位置を割り出していた。

［発明が解決しようとする課題Ｊ 前記のように、溝の位置を割り出しながら加工を行うた
め、作業者が必要となり自動化の妨げとなるばかりでな
く、谷溝の加工時の位置割出し誤差のバラツキに対し、
溝幅の絶対中心を検出することができないため、溝の而
取り加工において面取り量が異なる虞れがあった。

本発明は、この問題点を解決することを目的としてなさ
れたもので、ワークに形成された溝の溝幅の中心位置を
自動的に検出できる装置を提供することを、解決すべき
ＢＭとするものである。

「課題を解決するための手段」 前記課題を解決するための具体的手段は、ワークの溝の
有無により検出出力を変化する非接触センサと、ワーク
の回転軸に連結したロータリエンコーダと、該エンコー
ダから出力されるパルスをカウントするカウンタと、前
記非接触センサの検出出力を一定のしきい値と比較し２
値化して出力するコンパレータと、２値化信号の変化の
タイミングをトリガ信号として求められる前記カウンタ
のカウンタ値を入力して溝幅の中心位置を演算する演算
処理回路とから構成されることを特徴とするものである
。

「作用ｊ 前記具体的手段によれば、ワークの溝の有無により、検
出出力を変化する非接触センサの２値化信号の変化のタ
イミングをトリガ信号として、ロータリエンコーダのパ
ルスをＭＷ、するカウンタのカウント値を求め、講有り
検出時と溝無し検出時のカウント値を演算処理回路に入
力して平均を求めることにより、順次検出される溝の溝
幅の中心位置を積算開始位置からの絶対位置として求め
ることができる。

「実施例」 （第１実施例） 本発明の第１実施例を添付図面第１〜４図に基づいて説
明する。

第１実施例装置の概略のブロック図を第１図に示す。

ワーク１の円周は、第２図に示すように一定角間隔置き
に溝２とランド３とを交互に形成して、ワーク１の中心
軸を中心と１７で回転できるように両端を支持する。４
はワーク１の回転＠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。ワー
ク１の講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の回転軸５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
涌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］、［Ｏ
］に２値化して、その２値化信号の［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
回路１０に出力する。演算処理回路１０は、加算回路０
割算回路及びメモリ等から構成され、入力されるＡ１カ
ウンタ値の平均を演算算出し、その平均値に基づいて涌
２の幅の中心位置の絶対位置を角度情報θとして出力す
る。

第３図は、前記装置のタイミングチャートを示し、ワー
クの円周に形成された消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Ｔ　”ｒ　Ｌ、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））、前記のタイミンク
で読み取ったカウンタ値の平均を演算処理回路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
るく同図（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。

本実施例装置は、主に第４図に示すようにロータリーバ
ルブの溝の而取り加工機に用いられる。

面取り加工機は、研削盤ベツド１１上でテーブル１２と
砥石台１３とが送りねじ１４．１５により互いに直交す
る方向に慴動するように案内される。送りねし１４．１
５は、サーボモータ１６゜１７により回転駆動される。

前記テーブル１２−Ｆにはワーク１であるロータリーバ
ルブの両端を支持する主軸台１８と心押台１９がａＷｔ
され、主軸台１８にはワーク駆動金具２０を設けてワー
ク１の一端に作用させる。２１は主軸台１８の回転を制
御するサーボモータ、２２はそのサーボモータ２１の回
転角を検出するエンコーダである。また砥石台１３のと
いし軸には、面取り加工用の研削砥石２３を嵌着する。

テーブル１２と砥石台１３との相対運動は、数値制御装
ｙ１３０にインターフェイス３３を介して接続される駆
動回路３５．３６からの指令パルスによりサーボモータ
１６．１７を制御して行い、ワーク１の回転は同様に駆
動回路３７からの指令パルスによりサーボモータ２１を
制御することにより行うものであって、サーボモータ２
１の回転角θはエンコーダ２２により前記インターフェ
イス３３にフィードバックされる。数値制御装置３０は
、ＣＩ”Ｌ１３１．メモリ３２．インターフェイス３３
．３４等により構成され、データ入力用のキーボード３
８がインターフェイス３４を介して接続される。

溝幅の中心位置検出装置４０は、前記したインターフェ
イス３４を介して数値制御装置３０に接続されるもので
、非接触センサ７をワーク１に対応させ、その検出信号
が入力される。

第１実施例装置の構成及び作用は前記した通りであって
、ワーク１の一回転により溝幅の中心位置の絶対位置が
順次検出され角度情報として、インターフェイス３４を
介してＣＰＵ３１に入力される１面取り加工は、入力さ
れる各種データ及び前記角度情報等とメモリ３２から呼
び出される面取り加工用プログラムに従い実行されるも
ので、溝幅の中心位置を基準にして砥石２３をワーク１
に臨ませることができるから、溝位置の割り出し誤差に
関係なく溝の面取り量を一致させることができる。

（第２実施例） 第２実施例を添付図面第５〜７図に基づいて説明する。

第５図は、第２実施例の概略のブロック図である。

前記第１実施例と同様に、円周−ヒに一定角間隔置きに
講２とランド３とを交互に形成したワーク１が、中心軸
を中心として回転できるように両端を支持される。ワー
ク１の回転軸５にはロータリエンコーダ４を直結する。

非接触センサ７は第１実施例で説明したように公知の渦
電流式変位計を用いるもので、ワーク１の回転軸５に直
交させて配置し、ワーク１の渭２の有無を検出する。

前記ロータリエンコーダ４の出力である位相パルスは、
３個のカウンタ６ａ、６ｂ、６ｃにそれぞれ入力する。

さらにカウンタ６ａには、ロータリエンコーダ４の１回
転につき−パルス出力されるＺ相パルスが、リセット信
号として入力される。

また、前記非接触式センサ７の溝検出出力は、コンパレ
ータ８に入力され、一定のしきい値であるコンパレータ
電圧により、Ｔ　Ｔ　Ｌレベルの［１］。

［０］に２値化して前記カウンタ６ｂ、６ｃにリセット
信号として入力されるが、カウンタ６ｂにはインバータ
回路によりコンパレータ８の出力の反転出力がリセット
信月として入力される。前記カウンタリセット信号はパ
ルス信号の立ち上がりでリセッｌ〜するように設定する
。さらに前記各カウンタ６ａ、６ｂ、６ｃのカウント信
号は、信号処理コンピュータＣＰＵに入力され、所定の
溝幅の中心位置演算用プログラムにより、ワーク１の各
湧２の溝幅の中心位置が任意に設定した原点からの角度
として演算され出力される。

以下に、第２実施例の作動について説明する。

第６［３？ｌは、溝幅の中心位置の検出原理を示したタ
イミングチャートである。

非接触センサ７のセンサ出力は、コンパレータ８に入力
されコンパレート電圧と比較して、ワーク１の清２に対
応するＴＴＬレベルの［１］とランド３に対応するＴＴ
Ｌレベルの［０］との２値化信号に変換されてコンパレ
ータ８から出力される（第６図（ａ　）、（ｂ　））。

一方、エンコーダ４から出力される位相パルスは、各カ
ウンタ６ａ、６ｂ、６ｃに入力されてカウントされる。

カウンタ６ｂには、前記コンパレータ８の出力を反転し
たリセット信号が入力される。リセット信号はその立ち
上がりでリセットするようにしているから、カウンタ６
ｂでは、２値化信号の［１］から［０］に変化するタイ
ミング（溝検出の終わりに相当する）毎にカウント値が
リセットされる（第６図（ｄ　））、また、カウンタ６
ｃには、前記コンパレータ８の出力がリセット信号とし
て入力されるので、２値化信号の［０］から［１］に変
化するタイミング（溝検出の開始に相当する）毎にカウ
ント値がリセットされる（第６図（ｅ　））。

ここで、カウンタ６ｂのカウント値が最初にリセットさ
れる前又はリセットされた後、次にリセットされる間に
、任意に設定した原点からカウントを開始するカウンタ
６ａのカウント値から、カウンタ６ｂのカウント値を減
算した値は、０又はそれぞれコンパレータ出力の［１］
から［０］に変化するタイミングに相当するカウンタ６
ａのカウント値ｂ＋、ｂｚ、・・・ｂｌである。同様に
、カウンタ６ｃのカウント値が最初にリセットされる前
又はリセットされた後、次にリセットされる間に、前記
原点からカウントを開始するカウンタ６ａのカウント値
から、カウンタ６Ｃのカウント値を減算した値は、０又
はそれぞれコンパレータ出力の［０］から［１］に変化
するタイミングに相当するカウンタ６ａのカウント値Ｃ
Ｉ＋　Ｃ１＋・・・Ｃ＋＋である。

これら各カウント値から′ｒ、＝（ｂ１＋０１）／２゜
Ｔ２＝　（ｂ　ｔ　＋　Ｃｔ）／　２　ｓ”Ｔｈ＝　（
ｂ　ａ　＋　Ｃｊ／　２を演算すれば、溝検出の開始に
相当するカウンタ値と、溝検出の終わりに相当するカウ
ンタ値の平均を演算することになり、Ｔ、は原点からカ
ウントを開始するカウンタ６ａの最初の溝の溝幅の中心
位置に相当するカウンタ値である。従って、ロータリエ
ンコーダ４の分解能（角度／パルス）から、溝幅の中心
位置が原点からの角度として求められる。′！’、・・
・Ｔ、、ｌの場合も同様である。

但し、カウンタ６ｂがカウンタ６ｃよりも早くリセット
されるように原点位置を設定すると、前記各カウンタ値
の平均はワーフ１のランド３の幅の中心位置に相当する
カウンタ値となって、各ランド３の幅の中心位置が検出
される。

第７図は、前記検出原理に基づく溝幅の中心位置演算用
プログラムのフローチャートである。

ステップ１００で、カウンタ６ａ、６ｂ、６ｃのカウン
ト値ｘ、ｙ、ｚを読み込む、続くステラ７１０２ｔ’ｌ
、ｔ、ＢＷ＝Ｘ−Ｙ及びＡＷ＝Ｘ−Ｚを演算する。ＢＷ
、ＡＷは計算用の変数である。続いてステップ１０４で
は、Ａ（Ｉ）＝ΔＷを判断しＮｏであれば、ステップ１
０６でＡ（Ｉ＞＝ＡＷとしステップ１０８へ進んでパラ
メータ変数■をインクリメントして、ステップ１１０へ
進む、前記ステップ１０４でＹＥＳのＡ（Ｉ）＝ＡＷで
あれば、カウント開始後でカウンタ６ｃがリセットされ
る前、又はリセットされた後次のリセット前の状態であ
るので、そのままステップ１１０へ進む、ここでＡ（Ｉ
）はコンパレータ出力が［０］から［１］に変化するタ
イミングに相当するカウンタ６ａのカウント値Ｘ−ＣＩ
、　Ｃｔ、”・Ｃ、、をＣＰＵのレジスタ（不図示）に
ストアする変数である。

ステップ１１０では、Ｂ（Ｊ）＝ＢＷｅ’ｌ”ＩｆＩｌ
ｌ、ＮＯであれば、ステップ１１２でＢ（Ｊ）＝ＢＷと
し、続くステップ１】４でパラメータ変数Ｊをインクリ
メントしてステップ１１６へ進む、ここでＢ（Ｊ）はコ
ンパレータ出力が［１］から［０］に変化するタイミン
グに相当するカウンタ６ａのカウント値Ｘ　＝　ｂ　＋
　、　ｂ　ｔ　、　・・・ｂ　、、６：　ＣＰ　Ｕ　ノ
Ｌ／　シスタ（不Ｖ示）にストアする変数である。前記
ステップ１１０でＹＥＳのＢ　（Ｊ　）＝　Ｂ　Ｗであ
れば、カウント開始後でカウンタ６ｂがリセットされる
前、又はリセットされた後次のリセット前の状態である
ので、そのままステップ１１６へ進む。

ステップ１１６では、ロータリエンコーダ４から出力さ
れるＺ相パルスによりワーク１が１回転したか否かがｆ
’！断され、１回転するまでは前記各ステップを実行す
るルーチンが繰り返される。１回転した後はステップ１
１８へ進み、ＣＰＵのレジスタにストアされたＡ（１）
、Ｂ（Ｊ）を呼び出して（Ａ（Ｉ）＋Ｂ（Ｊ））／２を
それぞれ演算して、ワー２１に形成された各１２の溝幅
の中心位置を任、息に設定された原点からの角度で割出
すことができる。

前記構成及び作用の第２実施例装置も、第１実施例装置
４０と同様に、ロータリバルブの溝の面取り加工機に用
いるが、数値制御装置３０に接続するこ°となく単独で
用いることができる。

（第３実施例） 第８図は、第３実施例の概略のブロック図である。

本実施例はワーク１の回転を正逆転モータ５１により行
うものであって、例えば比較的感度の低いセンサを用い
たり、検出信号の処理時間が遅れるような場合であって
も、ワーク１に形成された湧２の溝幅の中心位置を正確
に検出することを目的とするものである。

本実施例は、前記第１実施例の構成及び作用と基本的に
同一であるのでその説明は省略し、測定原理のみ説明す
る。

前記の様に、検出信号の処理時間等の遅れにより、第９
図に示すようにワーク１に形成された溝２の中心位置と
検出位置とは、回転方向で一定の偏差りを生じる。また
逆回転方向では、同様に一定の偏差Ｄ′を生じる。

従って、正逆の二方向の回転により検出される検出値に
基づくカウンタ値を、回転方向を考慮して、即ち偏差り
、　Ｄ’のプラス、マイナスを考慮して、演算処理回路
により平均することで、偏差り、Ｄ’が相殺され溝幅の
中心位置が正確に検出できる。

本実施例では、比較的感度の低い非接触センサを使用す
ることができるので、装置の製作においてコストの低減
を図ることができる。

尚、本実施例を前記第２実施例に適用することは、勿論
可能である。

「発明の効果」 本発明は、前記具体的手段及び作用の説明で明らかにし
たように、ワークの清の有無により、検出出力を変化す
る非接触センサの２値化信号の変化のタイミングをトリ
ガ信号として、ロータリエンコーダのパルスを積算する
カウンタのカウント値を求め、涌有り検出時と溝無し検
出時のカウント値を演算処理回路に入力して平均を求め
ることにより、順次検出される溝の溝幅の中心位置を積
算開始位置からの絶対位置として求めることができるの
で、溝の面取り加工を行う場合には、その絶対位置を基
準として加工を施して、面取り量が不均一とならない精
度の高い製品加工を自動的に行うことができ、その他歯
車の研削加工に於いても直ちに応用が可能となる等の優
れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

添付図面第１〜第４図は本発明の第１実施例を示し、第
１図は概略ブロック図、第２図はワーク１の断面図、第
３図（ａ）〜（ｅ）はタイミングチャート、第４図は本
発明装置を適用した面取り加工機の構成図、第５〜第７
図は第２実施例を示し、第５図は概略ブロック図、第６
図はタイミングチャート、第７図はフローチャート、第
８．第９図は第３実施例を示し、第８図は概略ブロック
図、第９図は測定原理を説明した説明図である。 １１９．ワーク、　　２００．溝、　　３　、ランド、
ｌ＋、、、ロータリエンコーダ、　　６．６ａ、６ｂ。 ６ｃ８．カウンタ、　７１．、非接触センサ、　８゜コ
ンパレータ、　　１０．、、演算処理回路。 特許出願人　　豊田工機株式会社 代　理　人　　弁理士　後藤勇作 第 図 ム ワーク形状 第 図 を−斗る剃−（Ｃ躯）別Ｅ “′＼−−バ 第 図 第 図 ワーク逆転 ワーク正転

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ワークの溝の有無により検出出力を変化する非接触セン
   サと、ワークの回転軸に連結したロータリエンコーダと
   、該エンコーダから出力されるパルスをカウントするカ
   ウンタと、前記非接触センサの検出出力を一定のしきい
   値と比較し２値化して出力するコンパレータと、２値化
   信号の変化のタイミングをトリガ信号として求められる
   前記カウンタのカウンタ値を入力して溝幅の中心位置を
   演算する演算処理回路とから構成されることを特徴とす
   るワークの溝幅の中心位置検出装置。