JPH04233403A - 回転対称的な工作物のための検査装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転対称的な工作物の
ための検査装置であって、工作物の軸線方向に延びる長
手方向ガイドが設けられていて、該長手方向ガイドにお
いて、長手方向ガイドに沿って移動可能な緊締装置が工
作物を保持し、長手方向ガイドにおいて、少なくとも１
つの測定キャリッジが走行可能であり、該測定キャリッ
ジが、工作物に対して半径方向に走行可能でかつ調節可
能なレーザ測定ヘッドを有しており、該レーザ測定ヘッ
ドが工作物を、該工作物の直径を検査するために、工作
物の外輪郭に対して接線方向のビーム帯を用いて走査し
、該ビーム帯内に、工作物がビーム帯の幅の一部を越え
るまで進入する形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】工作物軸線が水平方向又は鉛直方向に配
置されているこのような形式の公知の検査装置では、レ
ーザ測定ヘッドのビーム帯は通常次のことによって、す
なわち、個別のレーザビームが回転鏡とレンズとを用い
て互いに平行に移動させられることによって、生ぜしめ
られる。これによって、このようにして得られたビーム
帯に関して言えば、回転鏡の旋回とレンズ系の収差とに
よって、中心の外側におけるビーム帯の不正確さは次第
に増大することになり、従ってこの不正確さは、レーザ
測定ヘッドの系により生じるものである。

【０００３】しかも、レーザ測定ヘッドによって得られ
る測定精度にはさらに、検査すべき工作物の表面特性が
影響を与える。この工作物の表面特性は、工作物におけ
る表面粗さの程度や、例えば、輝く表面を有しているか
又は暗い、例えば黒い表面を有しているかによって、導
かれる。この場合つまり、特にレーザ測定ヘッドの調節
ひいては測定結果に、検査すべき工作物の特性に対する
不正確さが影響を与え、従ってこの不正確さによって、
実際には直径誤差もしくは円形誤差が存在していない場
合にも、レーザ測定ヘッドは誤差表示を行ってしまう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ゆえに本発明の課題は
、冒頭に述べた形式の検査装置を改良して、工作物の直
径検査をその都度、レーザ測定ヘッドのビーム帯の最適
な横断面範囲だけで行うことができ、しかもこの場合、
レーザ帯のこの最適な作業範囲の調節が、その都度の工
作物の表面特性による影響から解放されていることが望
ましい。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、冒頭に述べた形式の検査装置にお
いて、工作物を挟んで直径方向で測定ヘッドに対向して
、走査ヘッドが工作物に対して半径方向に走行可能及び
調節可能に配置されており、走査ヘッドが、工作物に対
して半径方向に偏位可能でかつ測定値発信機と接続され
ている測定走査子を有しており、走査ヘッドによって、
工作物に対して半径方向における測定ヘッド調節が制御
可能であり、この場合工作物が、ビーム帯のほぼ半分の
ところまで該ビーム帯に進入するようになっている。

【０００６】

【発明の効果】このように構成された本発明による装置
によって、工作物を、その表面特性を考慮することなし
に、走査ヘッドもしくは該走査ヘッドと接続された測定
走査子によって感知し、ひいてはレーザヘッドを調節し
て、工作物の外輪郭をビーム帯の光学的に最もシャープ
な中心で走査することが可能になる。

【０００７】もちろんこの場合、検査装置の基本調節は
、ビーム帯の光学的に最もシャープな中心が測定走査子
に対応するように行われねばならない。

【０００８】実地においては、工作物の目標値に関して
言えば、装置にはまず初めカリバが緊締され、これによ
って、検査すべき直径のための目標値調節を行うことが
できる。次いで、直径を段付けされた工作物に対しても
、本発明のように構成された検査装置と汎用の形式で接
続されているプログラム制御装置を用いて、測定ヘッド
の段階的な移動もしくは調節を実施することができ、こ
の場合測定ヘッドは、場合によっては検査時に比較的ゆ
っくりと回転する工作物の軸方向長さにわたって移動し
ながら、検査すべき種々異なった工作物直径を測定する
ことができる。

【０００９】特に、本発明による検査装置は測定ヘッド
の調節時に、例えば特に凹凸によってもしくは光沢のあ
る構成又は光沢のない構成によって与えられることのあ
る工作物の表面特性による影響を受けない。この結果、
工作物直径もしくはカリバ直径から直接導き出される中
立的な測定ヘッド調節が、ビーム帯の中心による工作物
の走査に対して得られる。

【００１０】本発明による検査装置を構成するためには
、測定ヘッド及び走査ヘッドが、工作物に対するその半
径方向調節のために調節装置を備えていて、該調節装置
が、各１つのモータ・タコユニットとインクレメンタル
な長さ測定系とを有しており、走査ヘッドのインクレメ
ンタルな長さ測定系の目標値を介して、測定ヘッドのモ
ータ・タコユニットの作動が次のように、すなわち、測
定ヘッドの長さ測定系が、走査ヘッドの長さ測定系の目
標値と合致する調節値を採用するように、制御可能であ
る。

【００１１】この場合さらに、各調節装置が、モータ・
タコユニットから伝動手段を介して、測定キャリッジに
支承されていて測定ヘッドもしくは走査ヘッドに係合し
ていて該測定ヘッドもしくは走査ヘッドの半径方向調節
を行う調節スピンドルと結合されていると有利である。

【００１２】上述の本発明の思想の枠内においては、工
作物直径の検査もしくは工作物の同心回転だけが問題に
なっている場合には、測定ヘッドと走査ヘッドとを共通
の測定キャリッジに配置することが可能である。しかし
ながら、例えば平面の軸線位置の検査、つば及び軸溝の
構成のようなその他の測定課題が望まれている場合には
、測定ヘッド及び走査ヘッドが固有の測定キャリッジを
有しており、両測定キャリッジが、互いに別個に、それ
ぞれ所属の送り手段によって所属の長手方向ガイドに沿
って走行可能であると有利である。本発明による検査装
置がこのように構成されていると、工作物の軸線長さに
わたって、直径検査を極めて迅速にレーザ測定ヘッドを
用いて実施することができ、しかもこの場合、半径方向
における適当な平面、工作物内に延びる溝等が存在する
場合に、これらの検査を自体公知の形式で測定走査子に
よって行うことができる。

【００１３】このために、本発明の別の有利な構成では
、走査ヘッドの測定走査子が該走査ヘッドに対して付加
的に、工作物に対して軸平行な方向において偏位可能に
支承されていて、該方向において測定値発信機と結合さ
れている。

【００１４】

【実施例】図１には、回転対称的な工作物のための検査
装置の機械フレーム１が示されている。図１に示されて
いないこの工作物を受容するためには、心押し台２，３
が働き、両心押し台のセンタ４，５の間において、工作
物は自体公知の形式で緊締可能である。この場合センタ
４を備えた心押し台２は機械フレーム１に位置固定に配
置されているのに対して、センタ５を備えた心押し台３
は、図２に示されている長手方向ガイド６を介して、心
押し台２に対して軸方向移動可能である。

【００１５】図２にも示されているように、長手方向ガ
イド６に沿って測定キャリッジは、２重矢印８の方向で
走行可能であり、この測定キャリッジにおいては、レー
ザ測定ヘッド９と走査ヘッド１０とが半径方向において
工作物の回転軸線１１に向かって移動調節可能である（
２重矢印１２，１３参照）。

【００１６】図２からより詳しく分かるように、レーザ
測定ヘッド９はレーザビーム１５のためのビーム源１４
を有しており、このレーザビームは回転鏡１６とコリメ
ータレンズ１７とを介して、ビーム帯１８に拡散され、
このビーム帯は変向鏡１９を介して、回転対称的な工作
物２０の外輪郭に対して平行に案内されて変向鏡２１に
達し、この変向鏡からさらに集光レンズ２２を介して検
知器２３に供給される。

【００１７】工作物の外輪郭を検出するためのレーザ測
定ヘッドのこの構成は、自体公知であり、従ってこれに
ついては詳しく述べない。

【００１８】レーザ測定ヘッド９は、測定キャリッジ７
において支承体２４を介して半径方向に走行可能であり
、この場合走行運動は、レーザ測定ヘッド９に係合して
いるねじ山付スピンドル２５によって与えられることが
可能であり、このねじ山付スピンドルは、伝動手段２６
を介してモータ・タコユニット２７によって駆動され得
る。

【００１９】工作物２０を挟んで直径方向でレーザ測定
ヘッド９に対向して、走査ヘッド１０が配置されており
、この走査ヘッドは測定走査子３０を有していて、この
測定走査子は、走査ヘッド１０に支承されている自体公
知のばねユニット３１を介して、工作物２０に対して半
径方向に偏向可能であり、この場合偏向運動の大きさは
、自体公知の形式でプランジャによって形成されている
測定フィーラ３２によって検出される。

【００２０】走査ヘッド１０も、測定キャリッジ７にお
いて工作物２０に対して半径方向に支承体３３を介して
調節可能であり、この場合測定ヘッド９におけると同様
に、半径方向調節はねじ山付スピンドル３４を用いて行
われ、このねじ山付スピンドルは伝動手段３５を介して
モータ・タコユニット３６によって駆動可能である。

【００２１】測定ヘッド９及び走査ヘッド１０は、イン
クレメンタル長さ測定系の、通常ガラス物差しに取り付
けられたインクレメント３７，３８と対応しており、こ
の場合インクレメンタル長さ測定系は、公知の形式でこ
れに対応して各１つの読取りヘッド３９，４０を有して
おり、この読取りヘッドを用いて、工作物２０に対する
その都度の半径方向調節を読み取ることもしくは調節す
ることが可能である。

【００２２】さらに補足すると、測定キャリッジ７は、
機械フレーム１に回転可能に支承されていて測定キャリ
ッジ７のねじ山付孔４１に係合している調節スピンドル
によって、工作物２０に対して軸平行に長手方向ガイド
６に沿って走行可能である。

【００２３】工作物が正確にビーム帯の中心まで該ビー
ム帯の中に進入するように、工作物２０の外輪郭に対し
てビーム帯１８を調節するために、工作物の代わりにま
ず初め、工作物の目標直径を有するカリバがセンタ４，
５の間に緊締される。このカリバの外輪郭に沿って測定
走査子３０が移動させられ、この場合測定フィーラ３２
とインクレメンタルな長手方向測定系との連結によって
、その都度の目標値に対する絶対的なゼロが決定される
。この際に、インクレメント３８に対する読取りヘッド
４０の規定された位置が得られる。このようにして規定
された半径方向位置は、モータ・タコユニット２７のた
めの調節値となり、この調節値に基づいて、読取りヘッ
ド９は半径方向において、該読取りヘッド３９がインク
レメント３７における対応する半径方向調節を達成する
まで、移動させられる。

【００２４】そして、測定キャリッジ７の純然たる軸方
向調節によってか、又はいまやカリバの代わりに緊締さ
れた工作物２０の回転によって、もしくは工作物２０に
おける前記両運動の重畳によって、工作物における寸法
兼形状検査を行うことができる。この場合、公知である
がゆえに詳しくは示されていない、検査装置の自動的な
制御によって、工作物２０の軸方向におけるレーザ測定
ヘッド９の運動時に、段付けされた工作物直径の考慮を
行うことができ、この際に、工作物２０におけるその都
度相応な軸方向調節時に、レーザ測定ヘッド９は、その
都度相応な工作物半径に調節される。

【００２５】例えば工作物の直径検査及び円形検査を想
定している、図１及び図２に示された検査装置では、走
査ヘッドは、レーザ測定ヘッド９の半径方向調節が行わ
れた後で、遮断されるかもしくは、その測定走査子３０
は工作物２０との係合外にもたらされ、これによって、
測定走査子が不要な摩耗にさらされることはなくなる。

【００２６】しかしながらまた、レーザ測定ヘッドによ
る工作物検査時に同時に、走査ヘッドもしくはその測定
走査子によって、平面、半径方向の溝等のようなその他
の工作物寸法の検査を行うことも可能である。

【００２７】このために検査装置は、図３及び図４に示
されているように構成されていてもよく、この場合図１
及び図２に示されているのと同じ部材は、同一符号で示
されている。

【００２８】図３及び図４に示された実施例が、図１及
び図２に示された実施例に対して次の点で大きく異なっ
ている。すなわち図３及び図４の実施例では、レーザ測
定ヘッド９及び走査ヘッド１０はそれぞれ固有の測定キ
ャリッジ５０，５１を有しており、この場合これらの測
定キャリッジは、機械フレーム１に回転可能に支承され
た図示されていないねじ山付スピンドルを介して、その
ねじ山付孔５２，５３を用いて機械フレーム１の長手方
向ガイド５４，５５に沿って走行可能である。

【００２９】さらに測定ヘッド１０の測定走査子３０は
、図示のように図２と比較可能な形式で工作物２０に対
して半径方向に偏位可能であるのみならず、図示されて
いない自体公知の形式で、別のばねユニット及び第２の
測定フィーラを介して、工作物２０に対して軸平行に移
動可能であり、これによって、この第２の測定フィーラ
を介して場合によっては第１の測定フィーラ３２との関
連において、汎用の形式で、工作物２０の半径方向の平
面、溝等を走査及び検査することができる。

【００３０】しかしながら、レーザ測定ヘッド９の半径
方向調節のためには、図３及び図４の実施例の作業形式
は、図１及び図２に示された実施例の作業形式と比較可
能であり、この場合には次のことだけが配慮されればよ
い。すなわち、レーザ測定ヘッド９の調節のためには、
このレーザ測定ヘッドと走査ヘッド１０とが工作物２０
に対して正確に直径方向で互いに向かい合って位置しる
ことが必要である。このことは、自体公知の手段におい
て、測定キャリッジ５０，５１の調節を介して難無く制
御可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による検査装置の１実施例を全体的に示
す斜視図である。

【図２】図１に示された検査装置を測定ヘッド及び測定
走査子の範囲において断面した鉛直断面図である。

【図３】本発明による検査装置の別の実施例を全体的に
示す斜視図である。

【図４】図２に示した検査装置を示す、図２に相当する
鉛直断面図である。

【符号の説明】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　回転対称的な工作物のための検査装置
   であって、工作物の軸線方向に延びる長手方向ガイドが
   設けられていて、該長手方向ガイドにおいて、長手方向
   ガイドに沿って移動可能な緊締装置が工作物を保持し、
   長手方向ガイドにおいて、少なくとも１つの測定キャリ
   ッジが走行可能であり、該測定キャリッジが、工作物に
   対して半径方向に走行可能でかつ調節可能なレーザ測定
   ヘッドを有しており、該レーザ測定ヘッドが工作物を、
   該工作物の直径を検査するために、工作物の外輪郭に対
   して接線方向のビーム帯を用いて走査し、該ビーム帯内
   に、工作物がビーム帯の幅の一部を越えるまで進入する
   形式のものにおいて、工作物（２０）を挟んで直径方向
   で測定ヘッド（９）に対向して、走査ヘッド（１０）が
   工作物（２０）に対して半径方向に走行可能及び調節可
   能に配置されており、走査ヘッド（１０）が、工作物（
   ２０）に対して半径方向に偏位可能でかつ測定値発信機
   （３２）と接続されている測定走査子（３０）を有して
   おり、走査ヘッド（１０）によって、工作物（２０）に
   対して半径方向における測定ヘッド（９）の調節が制御
   可能であり、この場合工作物（２０）が、ビーム帯（１
   ８）のほぼ半分のところまで該ビーム帯に進入すること
   を特徴とする、回転対称的な工作物のための検査装置。
2. 【請求項２】　　測定ヘッド（９）及び走査ヘッド（１
   ０）が、工作物（２０）に対するその半径方向調節のた
   めに調節装置を備えていて、該調節装置が、各１つのモ
   ータ・タコユニット（２７，３６）とインクレメンタル
   な長さ測定系（３８，４０；３７，３９）とを有してお
   り、走査ヘッド（１０）のインクレメンタルな長さ測定
   系（３８，４０）の目標値を介して、測定ヘッド（９）
   のモータ・タコユニット（２７）の作動が次のように、
   すなわち、測定ヘッドの長さ測定系が、走査ヘッドの長
   さ測定系（３８，４０）の目標値と合致する調節値を採
   用するように、制御可能である、請求項１記載の検査装
   置。
3. 【請求項３】　　各調節装置が、モータ・タコユニット
   （２７，３６）から伝動手段（２６，３５）を介して、
   測定キャリッジ（７，５０，５１）に支承されていて測
   定ヘッド（９）もしくは走査ヘッド（１０）に係合して
   いて該測定ヘッドもしくは走査ヘッドの半径方向調節を
   行う調節スピンドル（２５，３４）と結合されている、
   請求項２記載の検査装置。
4. 【請求項４】　　測定ヘッド（９）及び走査ヘッド（１
   ０）が固有の測定キャリッジ（５０，５１）を有してお
   り、両測定キャリッジ（５０，５１）が、互いに別個に
   、それぞれ所属の送り手段（５２，５３）によって所属
   の長手方向ガイド（５４，５５）に沿って走行可能であ
   る、請求項２記載の検査装置。
5. 【請求項５】　　走査ヘッド（１０）の測定走査子（３
   ０）が該走査ヘッドに対して付加的に、工作物（２０）
   に対して軸平行な方向において偏位可能に支承されてい
   て、該方向において測定値発信機と結合されている、請
   求項４記載の検査装置。