JPH0341306B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、加工部片に対して機械加工装置を
心合せするのに使用できる心合せ感知装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 例えばドリルのような機械加工装置を用いて加
工部片の表面に穴を正確に位置決めして形成する
場合、その表面上から機械加工を始めるのが普通
である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、加工部片の表面が機械加工装置
を近づけることのできないような位置にある場合
には、加工部片の離れた側の表面から穴あけする
必要があり、そのためこうして形成した穴が加工
部片の所望の位置と整列ししかも貫通させる必要
がある場合には所望の位置に正確に貫通させるこ
とは困難である。

このような問題は、例えば材料の多数の層から
なる適当な厚さの航空機の翼面部材に穴を内部の
部材に対して正確に位置決めして形成する場合に
生じる。空間がないため翼の内側から穴あけでき
ない場合には、外側から穴あけしなければならな
いが、この場合には内部表面領域における正確に
決めた位置に貫通させなければならない。

この発明の目的は、比較的一般的な分野におい
ては機械加工装置および加工部片の心合せ、また
特殊な分野においては航空機の翼面部材の穴あけ
の際の心合せを行なう心合せ感知装置を提供する
ことにある。

別の目的は、比較的厚い材料において用いるこ
とのできる心合せ感知装置を提供することにあ
る。

さらに別の目的は、整列および不整列の状態を
オペレータに明確に表示する装置を提供すること
にある。

当然、これらの目的の他に、この発明の別の目
的は、比較的安く製造でき、丈夫であり、簡単に
使用でき、容易に持ち運びできる装置を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ これらの目的を達成するために、この発明によ
れば、軸線をもつ第１構成要素と、軸線をもつ第
２構成要素とを有し、これらの第１、第２構成要
素が通常軸方向に間隔を置かれているとき二つの
軸線の不整列を表示するようにした心合せ感知装
置であつて、第１構成要素が、第１構成要素の軸
線のまわりを掃引しかつ第２構成要素に向つての
びる回転磁界を発生する回転磁界発生装置を備
え、第２構成要素が、回転磁界発生装置で発生さ
れ回転磁界に応動して二つの軸線の不整列の程度
に応じた信号を発生する装置を備え、また二つの
軸線の不整列を少なくとも減少できるように上記
発生した信号を表示する装置を有することを特徴
とする心合せ感知装置が提供される。

［作用］ このように構成することによつて、一方の構成
要素は、穴あけした穴が正確に貫通しなければな
らない位置において加工部片の離れた側に配置で
き、また他方の構成要素は、穴あけ作業を行なう
ことのできる加工部片の側に可動に配置できる。
他方の構成要素は、装置が正確な心合せの達成さ
れたことを表示するまで動かすことができる。

一実施例では、回転磁界を発生する装置は回転
永久磁石である。この場合磁石はそのＮ極および
Ｓ極部分が第１構成要素の軸線のまわりの回転に
対して対称に配置するように位置決めされる。

代りに、上記回転磁界を発生する装置は多相巻
線を備えた静止型多極電磁装置から成つてもよ
い。

発生される信号は、軸線の不整列が除去される
につれて振幅の小さくなる交流電圧の形態であ
る。

いずれの場合も信号を発生する装置は比較的直
径の小さな巻線である。

有利には表示装置は、信号処理装置および軸線
の不整列状態の大きさの減少する環として表示す
る表示手段を有する。

［実施例］ 以下この発明の一実施例を添附図面について説
明する。

第１図を参照すると、心合せ感知装置は、第１
構成要素１と第２構成要素２とを有し、これら第
１、第２構成要素１，２はこの場合炭素繊維複合
材料製の複数枚のシートから成る加工部片３の両
側に位置決めされ得る。

第１構成要素１は軸線Ａ−Ａのまわりで回転し
しかも加工部片３に向つて下方へのびる回転磁界
を発生する装置（第１図には図示してない）を有
している。第２構成要素２は発生した回転磁界に
感応する装置（第１図には図示してない）を有
し、この装置は軸線A′−A′に対して対称に位置
している。軸線A′−A′およい軸線Ａ−Ａは第１、
第２構成要素の相対運動によつて互いに整列され
得る。

次に、この発明の一実施例を示す第２，３図を
参照すると、第１構成要素１はＵ字形永久磁石４
を有し、この永久磁石４は軸線Ａ−Ａに対して対
称に配置された磁極部分５，６を備えている。永
久磁石４はハウジング８内に設けた電動機７によ
つてこの軸線Ａ−Ａを中心として回転される。永
久磁石４は有利には電動機７から突出した軸７ａ
に取付られている。

ハウジング８の下方には永久磁石４を囲んで非
鉄材料の円筒状スリーブ９が取付けられ、この円
筒状スリーブ９自体は図示したように加工部片３
に向つて永久磁石４より下方までのびそして加工
部片３の局部面に垂直に軸線Ａ−Ａを保持できる
ようにしている。図示例ではこの局部面は平坦な
面として示されているが、当然起状をもつた面で
もよく、実際にそうである場合には加工部片３と
接触する円筒状スリーブ９の縁部は適当には局部
輪郭と合致するように形成され得る。

円筒状スリーブ９は以下に説明する目的のため
平坦部１０ａをもつ肩部分１０を備えている。

第２構成要素２は感知コイル１１を有し、この
感知コイル１１は軸線A′−A′に対して対称に棒
状体１２のまわりに巻かれている。この第２構成
要素２はドリルで孔あけしたい位置に保持され、
そして好ましくは図示垂直状態に締付けられる。

感知コイル１１が回転磁界内に位置するとき、
この感知コイル１１にAC信号が誘起され、そし
てこのAC信号は第４図に示す増幅器および積分
回路１３に送られ、この回路からそれぞれ並列正
弦波および余弦波信号の状態の二つの出力がオシ
ロスコープ１４へ供給され、オペレータに表示さ
れる。

感知コイル１１からのAC信号は単に、軸線Ａ
−Ａと軸線A′−A′とが正確な整列状態に近づく
につれて振幅の減少する正弦波軌跡としてオシロ
スコープのスクリーン上に増幅されて表示され得
る。そして正確に整列すると直線軌跡が表示され
る。

このような正弦波表示は一般にはオペレータに
受け入れられ易いことが認められるが、しかし実
際には正確に整列したことを表示から正確に読取
る際には幾つかの困難が伴うことになる。従つて
非常に多くのオペレータによつて極めて整列させ
やすいと認められた改良された表示は回路１３に
よつて行なわれる。オシロスコープへAC信号を
正弦波と余弦波との両方に形態で供給することに
よつて環状軌跡が形成され、この場合不整列が減
少するに従つて直径の小さくなる円が形成され
る。正確に整列すると、無限小の円が表示され、
実際には点として表われる。

第１構成要素１の電気機７および回転永久磁石
４の代りに、装置自体固定されるが回転磁界を発
生するように作動できる多相電磁装置を用いても
よい。例えば、第５図に示すように、中空円筒状
フエライトコア１０１に開口１０２を設け、ロー
ブすなわち磁極１０３〜１０６を画定し、磁極１
０６は図面では磁極１０４の後ろに一部隠れてい
る。各磁極は巻線１０７を備えている。正弦波発
振器１０８で発生された信号Ｖ sinωtはそれぞ
れの駆動増幅器１０９を介して二つの反対の磁極
１０３，１０５におけるコイルすなわち巻線１０
７に供給され、これらの巻線１０７は、それぞれ
の磁極で発生された磁界成分が逆相となるように
接続されている。また信号Ｖ sinωtはまた積分
器１１０で積分され、信号Ｖ cosωtを形成し、
この信号は、それぞれの駆動増幅器１１１を介し
て残りの二つの磁極１０４，１０６の巻線１０７
に供給される。磁極１０４，１０６における巻線
は磁極１０３，１５における巻線と同様に逆相磁
界成分を発生するように接続される。四つの成分
の合成磁界はコア軸線Ａ−Ａに直角でしかもこの
軸線のまわりを速度ωラジアン／秒で回転する磁
界である。この速度は、当然発信器１０８の周波
数（ω＝2πf）に関係し、この周波数は例えば
10KHzの範囲外にすることができる。

回転永久磁石を用いて回転磁界を形成する場合
と比較して第５図の装置では回転永久磁石の実施
例における電動機の軸受誤差に伴う不正確さはな
くしかも一層有利なことには比較的高速の磁界回
転を得ることができる。

磁界軸線の位置はピツクアツプコイル１１３に
よつて加工部片１１２の反対側で感知される。こ
の実施例では、駆動信号Ｖ cosωt、Ｖ sinωt
はまたピツクアツプコイル信号処理回路におい
て、コイルとコアとを整列させるためにピツクア
ツプコイルを動かす必要のある方向に関する情報
を発生するのに有利に用いられ得る。

磁極１０３，１０５で発生されたＶ sinωt磁
界成分の共通軸線Ｘに沿つてピツクアツプコイル
が軸線Ａ−Ａから変位すると、ピツクアツプコイ
ル信号はＶ sinωtと同相になる。相応して、ピ
ツクアツプコイルが軸線Ａ−Ａから磁極１０４，
１０６で発生されたＶ cosωt成分の軸線Ｙに沿
つて変位すると、ピツクアツプコイル信号はＶ
cosωtまたはＶ sin（ωt＋90°）と同相となる。図
示したように、軸線Ｙに対して角度θを成す中間
軸線に沿つて整列すると、ピツクアツプコイル信
号はｖ sin（ωt＋θ）となる。この信号の振幅ｖ
は軸線Ａ−Ａからの距離に応じて変化する。

ピツクアツプコイル信号処理回路は、ピツクア
ツプコイル信号ｖ sin（ωt＋θ）を増幅する切換
可能な利得低雑音型前置増幅器段１１４および二
つのアナログ掛算器１１５，１１６を有し、これ
らの掛算器１１５，１１６は各々コア駆動回路か
らの信号Ｖ sinωt、Ｖ cosωtのそれぞれと増
幅したピツクアツプコイル信号とを掛算するよう
に構成されている。これらの掛算器の出力はそれ
ぞれのフイルタ１１７，１１８によつて低域ろ波
され、それぞれ次式におけるva、vbの平均全波
整流値を表わす二つのdcレベルＶ１，Ｖ２を形
成する。

ｖ sin（ωt＋θ）＝va・sinωt＋vb・cosωt va、vbの相対的大きさはそれぞれcosθ、sinθ
に比例し、これらva、vbの平均全波整流値がそ
れぞれdcレベルＶ１，Ｖ２である。

従つてレベルＶ１，Ｖ２は単に角度に関して磁
界の軸線Ｘ、Ｙに対するピツクアツプコイル１１
３の位置の直角座標を表わす。Ｖ１，Ｖ２の振幅
はコアの軸線Ａ−Ａからのコイルの軸線A′−
A′の距離の逆平方根に比例する。

掛算器１１５，１１６の代りに、コア駆動信号
Ｖ sinωt、Ｖ cosωtから誘導されたそれぞれ
の方形波信号によつて制御される二つの位相感応
整流器（図示してない）を用いて前置増幅器段１
１４からの信号をフイルタ１１７，１１８でろ波
する前に整流することができる。

前述の実施例の場合のようにオシロスコープ１
２１のスクリーンにリサージユ図形を描くため、
dcレベルＶ１，Ｖ２はコア駆動信号と共に二つ
の別のアナログ掛算器１１９，１２０にそれぞれ
供給され、これらの掛算器の出力はオシロスコー
プのｘ、ｙビーム偏向増幅器に供給される。オシ
ロスコープのスクリーン上の合成軌跡は、コアお
よびコイルが整列していないときには楕円であ
り、整列が得られると小さな円となる。

装置の第１構成要素は整列位置を見い出すため
もつぱら手で動かされ得るが、しかしオペレータ
は穴あけ準備のため位置を決める必要がある。

この位置決め操作は最も有利には、整列操作中
第１構成要素の位置を微調整できるように第１構
成要素を配置する治具を用いて行なわれ、この治
具はまた第１構成要素を治具からはずしてその位
置に適当なドリルを挿入できるように所望の穴あ
け位置を決める手段となる。

第６図、第７図、第８図、第９図にはそのよう
な治具を示し、この治具はキヤリジ２０およびこ
のキヤリジ２０内に収容された微調整組立体２６
から成つている。

キヤリジ２０は横断面が普通通路形のものであ
り、そして四つの固定装置２１によつて支持さ
れ、各固定装置２１はそれぞれの自在継手２３に
よつてキヤリジ２０に取付けられる。各固定装置
２１はキヤリジを穴あけすべき表面に取付けるた
めレバー２２を回転することによつて選択的に作
動され得る吸引装置から成つている。このように
取付けると、キヤリジ２０の下側面２４は穴あけ
すべき表面にほぼ平行に小さな間隔を保つて保持
される。穴あけすべき表面が複雑なまたは複合し
た曲率の面であつても自在継手２３によつてキヤ
リジ２０を位置決めすることができる。

上述の微調整組立体２６はキヤリジ２０内に収
容され、そして第１には第１構成要素または穴あ
け部品を受ける機能をもち、第２には締付けられ
てない状態において整列させるために第１構成要
素が横方向に僅かに動くことができるようにしま
た縮付けられた状態において穴あけのために見い
出した整列位置を決定する機能をもつている。微
調整組立体２６は二つの基本部分、すなわち、 (1) 第１構成要素を受ける受け組立体、および () 治具および穴あけすべき表面に対して受け
組立体を締付ける締付組立体、 から成つている。

受け組立体は円筒状ハウジング２７を有し、こ
の円筒状ハウジング２７はキヤリジ２０の開口２
５内に予定のすきまをもつて嵌合し、また受け組
立体は円筒状ハウジング２７と一体の二つの軸受
フランジ２８を有し、これらの軸受フランジ２８
の各々は好ましくは平面上で見て円弧の形状を成
している。円筒状ハウジング27には第１構成要素
のスリーブ９を受ける同軸の機械加工したブシユ
２７ａが嵌合され、また円筒状ハウジング２７の
下側面には一定のピツチで円周上に等間隔に三つ
のゴムピツプ３８を備えており、これからゴムピ
ツプは穴あけすべき表面と接触して穴あけ軸線Ａ
−Ａが穴あけすべき表面に垂直となるようにして
いる。

締付組立体は締付板３０を有し、この締付板３
０の後方端は半球状のビボツトピン３３に回動自
在に支持され、そしてその前方端は受け組立体の
フランジ２８に支持されており、また締付組立体
は、締付板３０と結合された締付レバー組立体３
７から成る圧力付加装置を有し、この圧力付加装
置は締付圧力を受け組立体に加えて予定の位置に
保持する。

締付板の前方にのびた腕３０ａには穴３５が設
けられ、この穴３５にはフランジ２８の直立スピ
ゴツト３４が係合している。腕３０ａの下面は３
０ｂで示すように面取りされ、フランジ２８の上
側面と結合する局部締付圧力部分３０ｃを形成し
ている。

スピゴツト３４は、整列操作中受け組立体が動
かされるとき、締付板３０をフランジ２８に対し
て同一位置に保持する働きをしている。キヤリジ
上における締付板３０の運動は長手方向にのびた
凹部４２と整列した半球状のピボツトピン３３を
介して行なわれ、締付板３０はこの凹部４２に沿
つて長手方向に変位でき、また予定の許容範囲内
の水平面におけるピボツトピン３３の軸線のまわ
りで角変位することができる。

このような動作を行なわせそしてまた必要な場
合に締付圧力を印加できるようにするため、締付
板３０は締付レバー組立体３７の取付部を収容す
る長手方向にのびたスロツト４０を備えている。
この締付レバー組立体３７はカム付レバー３７ａ
を有し、このカム付レバー３７ａは３７ｂで垂直
柱状体３１に回動自在に取付けられ、垂直柱状体
３１はキヤリジ２０と係合しそして細長いスロツ
ト４０を通つている。垂直柱状体３１に沿つて摺
動できる圧力つば３６は締付板３０と締付レバー
組立体のカム付レバー３７ａのカム面３７ｃとの
間に挿置される。

治具および本装置の位置決め装置の動作につい
て以下説明する。

まず、第２構成要素２は穴あけすべき穴に対す
る所望の位置において加工部片３の一側に締付け
られる。そして治具は加工部片の他側に配置さ
れ、ブシユ２７ａの軸線が第２構成要素の軸線
A′−A′とほぼ一致するようにされる。そしてリ
ムビツト２１のレバー２３は回転されて治具を表
面に取付ける。第１構成要素１のスリーブ９はブ
シユ２７ａに挿入されて摺動嵌合し、スリーブの
平坦部１０ａは軸受板２８の内方に向いた平面２
８ａと整列し、それで第１構成要素は微調整組立
体の受け部分に対して回転できないようにする。
その結果、締付レバー３７ａが締付られてない状
態で、装置は付勢される。その後オペレータは開
口２５の内面におけるハウジング２７の半径方向
外方の面の追持部で画定された制限範囲内で穴あ
けすべき表面を横切つて第１構成要素を動かすこ
とができる。上述の方法で第２構成要素２と第１
構成要素１とを整列させた後、締付レバー３７は
締付位置に回転される。そしてハウジング２７は
穴あけすべき表面上の整列した位置に固定され
る。その後、装置は消勢されそして治具からはず
され、第２構成要素２を他側からはずした後、ド
リル部品を適当な位置に挿入する。ドリルは有利
には第１構成要素のスリーブ９と外面上同一の円
筒状に配置したスリーブを備えているが、このド
リルスリーブは先細手段を備えており、先細フラ
ンジは軸受板２８のスロツト４１内に配置し、そ
してスリーブのねじによつてドリルを適当な位置
に固定して穴あけ動作に必要な比較的堅固な締付
けを行なう。

微調整組立体の部分間にすきまを設けることに
よつて、キヤリジ２０の下面２４が穴あけすべき
表面に必ずしも平行でないとき穴あけすべき表面
に垂直にハウジング２７を締付けることができ
る。ゴムピツプ３８は表面にハウジング２７に正
確に配置できるように作用する。ゴムピツプ３８
の代りに軸受表面３９に同心的にはめ込んだＯリ
ングを用いてもよい。

上述の治具は非常に軽便であり、そして垂直
面、水平面および正にまたは負に傾斜した面に取
付けられ得る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による装置の構成要素の位置
決めされた加工部片を成すシート材料を示す概略
側面図、第２図は装置の一実施例の概略側面図、
第３図は第２図の矢印に沿つた図、第４図は第
２図の実施例と組合さつた回路の概略図、第５図
は装置の別の実施例の一部を組合さつた回路の概
略線図と共に示す図、第６図は装置の構成要素の
心合せを行ないそして正確に心合せした位置にお
いて穴あけを行なうのに用いる治具の平面図、第
７図は第６図の線−に沿つた治具の部分断面
正面図、第８図は第６図の線−に沿つた断面
図、第９図は第６図の線Ｘ−Ｘに沿つた断面図で
ある。 図中、１：第１構成要素、２：第２構成要素、
３：加工部片、４：永久磁石。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軸線Ａ−Ａをもつ第１構成要素１と、軸線
   A′−A′をもつ第２構成要素２とを有し、これら
   の第１、第２構成要素１，２が通常軸方向に間隔
   を置かれているとき二つの軸線に不整列を表示す
   るようにした心合せ感知装置であつて、第１構成
   要素１が、第１構成要素１の軸線Ａ−Ａのまわり
   を掃引しかつ第２構成要素２に向つてのびる回転
   磁界を発生する回転磁界発生装置４；１０１を備
   え、第２構成要素２が、回転磁界発生装置４；１
   ０１で発生され回転磁界に応動して二つの軸線の
   不整列の程度に応じた信号を発生する装置１１；
   １１３を備え、また二つの軸線の不整列を少なく
   とも減少できるように上記発生した信号を表示す
   る表示装置を有することを特徴とする心合せ感知
   装置。 ２ 表示装置が信号処理装置１３，１４；１１４
   〜２０および軸線の不整列を不整列の減少に従つ
   て小さくなる円環で表示する表示手段１４；１２
   １を備えている請求項１に記載の装置。 ３ 第１構成要素１が回転永久磁石４を備えてい
   る請求項１、２のいずれかに記載の装置。 ４ 回転永久磁石４が第１構成要素１の軸線のま
   わりを回転するように対称に配置された磁極部分
   ５，６を備えている請求項３に記載の装置。 ５ 第１構成要素１が回転磁界を発生する多相巻
   線を備えた多極電磁コア装置１０１〜１０７を備
   え、この多極電磁コア装置１０１〜１０７がそれ
   自体静止したままである請求項１、２のいずれか
   に記載の装置。 ６ 多極電磁コア装置101〜107が中空円筒状部材
   101を有し、この中空円筒状部材101の壁がその一
   端からのびた複数の凹部１０２を備え、凹部１０
   ２間の壁部分がそれぞれの巻線１０７を備えかつ
   磁極１０３〜１０６を形成している特許請求の範
   囲第５項に記載の装置。 ７ 多極電磁コア装置１０１〜１０７に二相巻線
   供給信号を供給する交流電源１０８を多極電磁コ
   ア装置１０１〜１０７に接続し、多極電磁コア装
   置１０１〜１０７が上記供給信号に応動して回転
   磁界を発生し、また表示装置が、第２構成要素２
   および上記交流電源１０８に接続され、第２構成
   要素２から出力信号および上記交流電源１０８か
   らの巻線供給信号を受けるアナログ掛算器１１
   ５，１１６及びフイルタ１１７，１１８を有し、
   そして上記巻線供給信号のそれぞれと同相の出力
   信号のそれぞれの処理成分の振幅を表わす二つの
   直流信号レベルＶ１，Ｖ２を形成するように作動
   できる請求項５、６のいずれかに記載の装置。 ８ 第２構成要素２が比較的直径の小さい巻線１
   １；１１３を備えている請求項１〜７のいずれか
   に記載の装置。 ９ 軸線Ａ−Ａをもつ第１構成要素１と軸線
   A′−A′をもつ第２構成要素２とを有し、第１構
   成要素１に対する調整可能な位置決め装置２６を
   有し、位置決め装置２６が第１構成要素１または
   機械加工装置を択一的に受ける受け装置２７，２
   ８と、位置決め装置２６を支持する本体装置２０
   と、本体装置２０を加工部片３に一時的に堅固に
   固定する調整可能な固定装置２１と、受け装置２
   ７，２８と本体装置２０との限定された相対運動
   を可能にする案内装置と、受け装置２７，２８を
   本体装置２０の所望に位置に係留して第１構成要
   素１の代りに所望の位置を変えることなしに機械
   加工装置で使用できるようにする係留装置とを有
   することを特徴とする心合せ感知装置。 １０ 受け装置２７，２８が第１構成要素１また
   は機械加工装置を通す長手方向穴を備えた円筒状
   ハウジング２７を備えている請求項９に記載の装
   置。 １１ 係留装置が二又状の締付部材３０を備えた
   締付装置３０を備え、また受け装置２７，２８が
   長手方向穴の各側に一つづつ間隔を置いた肩部２
   ８を支持し、この肩部２８上に二又状の締付部材
   が位置して締付けを行なう請求項１０に記載の装
   置。 １２ 本体装置２０を加工部片３に固定する固定
   装置２１が吸引装置を備えている請求項９〜１１
   のいずれかに記載の装置。