JPH0432701A - 機械の運動精度測定装置 - 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〕 本発明は、工作機械や３次元測定機等、機械の主軸とテ
ーブルとの間の相対的な２軸移動による円運動の精度を
測定する運動精度測定装置に関する。

本発明は、特に簡易型の運動精度測定装置であり、工作
機械の相対的円運動の精度を被加工物を実際に切削せず
に、オン・ザ・マシン計測する装置に関する。

〔従来の技術〕

工作機械の工具主軸とワークテーブルとの間の相対的な
２軸移動による円運動の精度を測定する場合、従来は被
切削物（ワーク）を実際に切削し、そのワークを別の場
所に移し、その真円度を物体形状測定用の真円度測定装
置により実測し、工作機械の円運動の精度を評価したり
、工作機械を動作させる円運動プログラムの補正等を行
っていた。

また、精機学会発行の雑誌「精密機械」　（昭和６０年
６月号、第１４８〜１５４頁）には、工作機械や３次元
測定機等で直接的に主軸とテーブルとの間の相対的な円
運動精度を測定する装置として、主軸及びテーブルに球
面座を設け、両端に球を有した測定バーを両球面座にマ
グネットで吸着させ相対的円運動を行わせ、測定バー内
部に組み込まれた歪みゲージにより、測定バーが拘束さ
れて円運動する際に発生する歪みから主軸とテーブルと
の間の時々刻々の変位量を測定するようにしたものが開
示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の従来方式ではそれぞれ次のような問題点がある。

前者の場合、 ■　−度の測定にワークの切削と真円度の実測との２工
程が必要であり、条件を何度か変えて測定する場合には
非常に工数を必要とする。

■　カッタ半径がゼロではないので、工具主軸の運動軌
跡そのものが被切削面に転写される訳ではなく、特に、
Ｘ−Ｙ軸の象限切り換え時に発生するスティックモーシ
ョンと工具主軸の挙動関係については正確に評価できな
い。

等の問題があった。

また、後者の場合は、 ■　マグネットによる吸着手段を有した球面座や、両端
に球を有し、歪みゲージを内蔵した特殊な測定バーを必
要とするがこの製作が難しく、かつ高価である。

■　測定バーの両端は球面座で拘束されているので、通
常、測定バーに傾きが生じてしまい、このようなコサイ
ンエラーを補正しないと変位が求まらないという面倒が
ある。

等の問題があった。

本発明の目的は機械の主軸とテーブルとの間の相対的な
２軸移動による円運動の精度を、ワークを実際に切削す
ることなく、小型軽量で可搬性があり、また簡単な構造
により安価であり、かつ取扱いが簡単で迅速に測定する
ことが可能な運動精度測定装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、主軸とテーブルとの間の相対的な直交２軸移
動による円運動の運動精度を測定する機械の運動精度測
定装置において、前記主軸（１）と同軸に装着されたマ
スタ円板（３）と、前記テーブル（１０）上に前記マス
タ円板の軸線と略平行に、かつ弾性体（７）によってバ
ランスのとれた求心作用を持ち、前記マスタ円板と当接
したとき前記マスタ円板の外周の法線方向に変位できる
ようハウジング（４）に自由支持された測定バー（５）
と、該測定バーの所定位置に設けられた球部（５ｂ）と
、前記ハウジングに設けられ前記球部の変位を検出する
変位検出器（６Ｘ、６．Ｙ）とを具備したことを特徴と
する。

〔作　用〕

本発明では、主軸に装着されたマスタ円板がテーブル側
の測定バーに押し当たりつつ相対円運動し、その結果、
測定バーは常にマスタ円板の外周の法線方向に変位する
ことになり、その測定バーの球部の変位を検出器で連続
的に検出するのである。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例構成図である。図中、１は工作
機械の工具主軸、２は工具主軸１のテーパ孔に挿着され
るシャンク部２ａを有し、先にマスタ円板３を固定する
ホルダ、４はテーブル１０に固定されたハウジング、５
は測定／　ｓｌ　　　５　ａは測定バー５の上部に設け
られたマスタゲージ３との当接部、５ｂは測定バー５の
下端の球部、６Ｘ６Ｙは変位測定用の近接センサであっ
てＸ軸片とＹ軸角と互いに９０°の角度をなして２個設
けられる。

近接センサはハウジング４に固定されるので、何回軽分
もの円運動データを連続して測定することができる。

また複数回回転させて、円運動速度が安定した定常状態
時の運動精度も測定可能である。

７は測定バー５を支持するための例えばコイリレスプリ
ングからなる弾性体、８はダイアフラム、９はダンパー
用のフィンである。ノ＼ウジング４内にはダンパー効果
を得るためのオイルが充填されており、このダンパー用
フィンによりオイルのダンプ効果を均一にする。

さらに、近接センサ６Ｘ、６Ｙの出力は増幅器１１に入
力され、増幅されたＸ軸出力とＹ軸出力は波形観察のた
めにオシロスコープ１２の横軸及び、縦軸の入力端子に
接続される。オシロスコープの表示波形は例えば、ポラ
ロイドカメラ１３で記録される。

測定バー５の上部の当接部５ａは図示のように測定バー
の中心軸に対してボールベアリングを用いた玉軸受構造
となっているので、マスタ円板３の押し当てに対して極
力摩擦の影響を少なくすることができる。

測定バー５は図示のようにバネ定数が一定なコイルスプ
リング７を複数個等配に設けることにより、ＸＹ平面に
おける変位−触圧特性が変位方向に方向性がない均等な
バランスでもって支持されている。よって測定バー５は
、当接部５ａにおいてマスタ円板３外周の法線方向に正
確に変位する。

バランス位置の調整を左右のバランス調整ネジ７ａによ
り行うことにより測定装置を垂直に設置した場合の重力
の影響による測定バー５のだおれも補正可能である。ダ
イアフラム８の中心は測定バー５の動作の支点となるピ
ボット点Ｐがある。

点Ｐから当接部５ａ及び球部５ｂの中心までを等距離に
しているので、当接部５ａのラジアル方向の変位はこの
ピボット点Ｐを支点として反対側の球部５ｂの変位とな
る。

測定バー５はピボット点Ｐの支持をダイアフラム８の弾
性変形により、また求心作用をコイルスプリング７の弾
性変形により達成している。よって測定バー５の可動部
にガタ、摩擦部がないためヒステリシスのない変位動作
が可能である。

第２図はオシロスコープに表示された変位データの一例
である。上述の構成において、マスタ円板を若干測定バ
ー５に押し当て測定バー５に予変位を与え、その状態で
マスタ円板３と測定バー５との間に半径Ｒの相対円運動
を行わせると当接部５ａで生じた変位は、工作機械の主
軸の変位として球部５ｂを経て近接センサ６Ｘ、６Ｙに
より検出され、増幅後オシロスコープに表示される。近
接センサはＸ軸片６Ｘ、：！＝Ｙ軸用６Ｙと２個設ける
ので、パソコン等による演算処理をしなくても表示画面
には図示のようなＸ軸側で検出された変位データと、Ｙ
軸側で検出された変位データが合成されリサージュ図形
として表示される。各象限の切り換え時のヒゲ１４はバ
ックラッシュ量や軸切り換えし時のスティックモーショ
ンによるものである。従って、このヒゲ１４の大小によ
りこれらの量も測定することができる。このようにして
得られたりサージュ図形の円からの変位量が相対円運動
誤差として求められる。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、機械の主軸とテ
ーブルとの間の相対的な２軸移動による円運動の精度を
、ワークを実際に切削することなく、短時間に精度よく
測定することができる。また、運動精度測定装置は簡単
な構造になっており、小形、軽量化でき可搬性にすぐれ
ている。そしてテーブル上に設置しさえすれば良く、取
扱いが容易である。更に複雑なデータ処理をしなくても
、オシロスコープを用いるだけで円運動軌跡がリサージ
ュ図形として画面表示されるようになり、データ収集が
容易に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例構成図、及び 第２図は変位データの表示例である。 （符号の説明） １・・・工具主軸、　　　　　２・・ホルダ、３・・・
マスタ円板、　　　　４・・・ハウジング、５・・・測
定バー　　　　　５８・・・当接部、５ｂ・・・真球部
、 ６Ｘ、６Ｙ・・・近接センサ、 ７・・・コイルスプリング、８・・・ダイアフラム、９
・・・ダンパ用フィン、１０・・・テーブル、１１・・
・増幅器、１２・・・オシロスコープ、１３・・・カメ
ラ。 本発明の実施例構成図 茶１図 表示された変位データの例 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、主軸とテーブルとの間の相対的な直交２軸移動によ
   る円運動の運動精度を測定する機械の運動精度測定装置
   において、前記主軸（１）と同軸に装着されたマスタ円
   板（３）と、前記テーブル（１０）上に前記マスタ円板
   の軸線と略平行に、かつ弾性体（７）によってバランス
   のとれた求心作用を持ち、前記マスタ円板と当接したと
   き前記マスタ円板の外周の法線方向に変位できるようハ
   ウジング（４）に自由支持された測定バー（５）と、該
   測定バーの所定位置に設けられた球部（５ｂ）と、前記
   ハウジングに設けられ前記球部の変位を検出する変位検
   出器（６Ｘ、６Ｙ）とを具備したことを特徴とする機械
   の運動精度測定装置。