JPH04336940A - ワーク径計測装置 - 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】この発明は、旋盤などで加工され
たワークの外径を自動的に計測するワーク径計測装置に
関するものである。

【０００２】従来、タレット旋盤において、加工後のワ
ーク径を計測する装置として図７，図８に示す構成のも
のが知られている。図７はその計測装置の正面図であり
、図８はその計測装置の平面図である。この計測装置で
は、主軸チャック５０に装着されているワークＷの外径
を計測する際に、ワークＷに当接したことを検出するタ
ッチプローブ５１をタレット５２に取り付け、図８に矢
印Ａで示す経路でタッチプローブ５１の先端が移動する
ようにタレット５２を移動させる。

【０００３】タレット旋盤を制御するサーホ系では、タ
レット５２のＸ軸送り用のサーボモータに設けられたパ
ルスジェネレータから発するパルスをカウントしており
、タッチプローブ５１がワークＷの外周面の片側に接触
してオン動作すると、このオン動作時点のパルスカウン
ト数Ｎａ　に基づき、タレット４２の移動量ａを割り出
す。

【０００４】次に、上記タッチプローブ５１がワークＷ
の外周面の反対側に接触するまで、図８に矢印Ｂで示す
経路でタッチプローブ５１が移動するようにタレット５
２を移動させ、このときのパルスカウント数Ｎｂ　に基
づき、タレット５２の基準位置からＸ軸方向への移動量
ｂ（＝ｃ−ｄ）を割り出し、このときの移動量ｂと、先
に割り出した移動量ａとの差（ｂ−ａ）をワーク径Ｄと
して算出している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記計測装置
の場合、ワーク外周面の両側にタッチプローブ５１を接
触させる必要があり、計測動作の所要時間が長くかかる
ばかりでなく、ワーク径Ｄが大きくなるとタレット５２
がワークＷに干渉して、ワーク外周面の反対側までタッ
チプローブ５１を移動させることができず、計測不能と
なるという問題点があった。

【０００６】また、ベース等の機体の熱変形や、主軸チ
ャック５０へのワークＷの装着不良等に起因して、タレ
ット５２の軸心Ｏｔに対してワークＷの軸心Ｏｗが、図
７に２点鎖線で示すようにＹ軸方向に変位すると、タッ
チプローブ５１がワーク外周面の正しい直径上に位置す
る２点に接触しなくなり、そのためワーク径Ｄを正確に
測定できないという問題点もあった。

【０００７】この発明の目的は、熱変形やワーク装着不
良に左右されることなく、簡単な測定動作により精度良
く計測できるワーク径計測装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の構成を実施例
に対応する図１と共に説明する。この発明のワーク径計
測装置は、各々ワーク（Ｗ）の外周面を接触させる一対
のワーク当接面（１２ａ），（１２ｂ）を所定の角度開
いて設けたワーク当接部材（１２）と、このワーク当接
部材（１２）の前記両ワーク当接面（１２ａ），（１２
ｂ）がワーク（Ｗ）と接触状態にあることを検出する接
触検出手段（１５），（１６），（２９）とを有し、前
記ワーク当接部材（１２）の一対のワーク当接面（１２
ａ）、（１２ｂ）の中間に、基準位置からワーク外周面
までの距離を計測する距離センサ（１７）を設けたもの
である。

【０００９】

【作用】ワーク当接部材（１２）の一対のワーク当接面
（１２ａ），（１２ｂ）が各々ワーク（Ｗ）の外周面と
接触状態にあることを接触検出手段（１５），（１６）
が検出しているとき、基準位置からワーク外周面までの
距離を距離センサ（１７）で計測し、その計測距離に基
づきワーク径Ｄを割り出す。

【００１０】

【実施例】この発明の一実施例を図１ないし図５に基づ
いて説明する。図３，図４において、旋盤１はタレット
旋盤からなり、タレット２を搭載したクロススライド３
が、ベッド４のレール５上に、主軸６の軸方向（Ｚ軸方
向）と直交する方向（Ｘ軸方向）に移動自在に設置され
ている。前記タレット２とクロススライド３とで刃物台
８が構成される。主軸６はベッド４に設置した主軸台７
に支持され、主軸チャック６ａが装着してある。

【００１１】図４に示すように、主軸６の後部には回転
駆動用のプーリ９が設けられ、かつ主軸チャック６ａの
開閉用のチャックシリンダ１０が連結されている。

【００１２】クロススライド３は、タレット軸２ａを介
してタレット２を回転および前後（Ｚ軸方向）移動自在
に支持したものであり、タレット２の割り出し回転機構
と前後送り機構とを内蔵している。クロススライド３の
移動は、送りねじ１１を介してＸ軸サーボモータ１４に
より行われる。タレット２は、正面形状が多角形のドラ
ム状のものであり、各周面部分からなる工具ステーショ
ンに各種の工具が装着してある。このタレット２の一つ
の工具ステーションに、図１および図２に正面図および
平面図で示すワーク当接部材１２が取り付けられている
。

【００１３】上記ワーク当接部材１２は、非導電性材料
からなるＶブロック状の機体１３に、銅等の導電性材料
からなる一対の電極板１５，１６を、これらが所定の開
き角度（図１では９０°）をなすように配置したもので
ある。 各電極板１５，１６の表面は、ワークＷの外周面に各々
当接させるワーク当接面１２ａ，１２ｂとなり、これら
ワーク当接面の交差位置（基準位置）からその開き角度
を二等分する向きに、接触式の距離センサ１７が取付け
てある。

【００１４】ワーク当接部材１２の基端部は、タレット
２の工具ステーションに固定されたブラケット１８に上
下に揺動自在となるように支軸１９で枢着されている。 上記距離センサ１７は、先端が基準位置にある没入状態
からワークＷの外周面に接触するまでの突出量を差動ト
ランス等によって電気信号に変換して出力する機能を持
つ。

【００１５】また、ワーク当接部材１２の機体１３の上
辺部および下辺部はそれぞれ引っ張りコイルばね２０，
２１を介してブラケッット１８に繋がれており、これに
より、ワーク当接部材１２は、通常、一対の電極板１５
，１６の開放側がワークＷに対向する横向き姿勢に保た
れる。

【００１６】ワーク当接部材１２の一方の電極板１５は
、信号線２２を介して旋盤１の動作を制御する制御装置
２５内の電源２６に接続され、他方の電極板１６は別の
信号線２３を介して制御装置２５内の分圧抵抗２７，２
８を介して接地されており、これにより、ワークＷへの
当接を検出するスイッチ回路２９が構成されている。す
なわち、導電性のワークＷの外周面に一対の電極板１５
，１６が当接した状態のもとで、電源２６、信号線２２
、電極板１５、ワークＷ、電極板１６、信号線２３、分
圧抵抗２７，２８、グランドが閉回路を構成し、このと
き分圧抵抗２８に生じる所定の端子間電圧が、ワークＷ
への当接を示すワーク当接検出信号として生成されるよ
うになっている。

【００１７】上記ワーク当接検出信号は、制御装置２５
内のワーク径演算部３０に入力される。また、ワーク径
演算部３０には、ワーク当接部材１２の距離センサ１７
からの出力信号が信号線２４を介して入力される。この
ワーク径演算部３０は、上記ワーク当接検出信号が入力
される時点で距離センサ１７の出力信号を取り込み、こ
の出力信号に基づきワーク径Ｄを演算する機能を持ち、
その演算結果を図４に示す表示手段３５に表示させる。

【００１８】制御装置２５は、上記ワーク径演算部３０
の他に、図４に示すように加工プログラム３２や計測プ
ログラム３３を解析して実行する演算制御部３４と、Ｘ
軸サーボモータ１４および他の各軸サーボモータ３５を
駆動するサーボドライバ３６とを備えている。計測プロ
グラム３３は、ワーク径Ｄを計測するときに旋盤１のタ
レット２を、上記ワーク当接部材１２がワークＷに接近
するように動作させるためのプログラムである。

【００１９】つぎに、加工を終え主軸チャック６ａに装
着された状態にあるワークＷに対して、その外径を上記
ワーク径計測装置により計測するときの動作を説明する
。この場合、制御装置２５の演算制御部３４では、計測
プログラム３３が実行される。その結果、タレット２が
計測時の移動開始位置ＱからＸ軸方向に移動し、タレッ
ト２上のワーク当接部材１２がワークＷに接近する。

【００２０】ワーク当接部材１２の両ワーク当接面１２
ａ，１２ｂが共にワークＷの外周面に当接すると、上述
したワーク当接検出用のスイッチ回路２９がオンになり
、そのオン信号がワーク当接検出信号としてワーク径演
算部３０に入力される。このとき、距離センサ１７の出
没自在な検出子もワークＷの外周面に接触した状態にあ
る。

【００２１】旋盤１の機体の熱変形や、主軸チャック６
ａへのワークＷの装着不良などによって、ワークＷの軸
心がタレット２の軸心に対してＹ軸方向に偏っているよ
うな場合には、一対の電極板１５，１６はいずれか一方
が先にワーク外周面に当接する。しかし、さらにワーク
当接部材１２が接近すると、引っ張りコイルばね２０，
２１に抗してワーク当接部材１２が支軸１９を中心にし
て回動し、これによって一対の電極板１５，１６が共に
ワーク外周面に当接する。

【００２２】一対の電極板１５，１６間がオンすると、
ワーク径演算部３０はこの時点で距離センサ１７からの
出力信号を取り込み、この出力信号に基づきワークＷの
直径Ｄを演算する。距離センサ１７からの出力信号は、
基準位置からの距離センサ１７の突出量に相当する信号
、つまり基準位置からワークＷの外周面までの距離Ｃを
示す信号である。

【００２３】ワーク径演算部３０では、図５に示すワー
クＷと上記距離センサ１７の突出量Ｃとの関係に基づき
、つぎのようにワーク径Ｄを算出する。すなわち、図５
から、 （Ｄ／２）／（Ｄ／２＋Ｃ）＝ｓｉｎ（４５°）＝√２
／２　　　　　　…■ の関係式が成り立つので、 Ｄ（√２−１／２）＝Ｃ　　　　　　　　　　　　…■
となる。したがって、ワーク径Ｄは、 Ｄ＝２Ｃ／（√２−１） ≒４．８２８Ｃ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
…■として求められる。

【００２４】このワーク径測定装置は、このようにして
熱変位やワーク装着不良等にかかわらず、精度良くワー
ク径を測定することができる。しかも、一方からのみの
測定動作で良いので、旋盤１のタレット２に装着する計
測装置として最適である。さらに、タレット２のＸ軸方
向位置に関係なくワーク径が測定でき、このことからも
測定精度が向上する。

【００２５】なお、この実施例では、一対の電極板１５
，１６の開き角度を９０°とした場合を示したが、その
開き角度を任意の角度２θ（０°＜２θ＜１８０°）に
設定してもほぼ同様にしてワーク径Ｄと上記距離センサ
１７の突出量Ｃとの関係式が得られる。すなわち、この
ときのワーク径Ｄは、 Ｄ＝２Ｃ　ｓｉｎθ／（１−　ｓｉｎθ）　　…■とし
て求められる。

【００２６】また、上記実施例では、一対の電極板１５
，１６間が導電性のワークＷに当接するときの、電極板
１５，１６間のオン信号をワーク当接検出信号とする構
成について示したが、ワーク当接部材１２の両ワーク当
接面１２ａ，１２ｂが共にワーク外周面に当接したこと
を検出するために、図６に示す実施例のようにしてもよ
い。

【００２７】図６の実施例は、ワーク当接部材１２の基
端部を回動自在に支持するブラケット１８を、別にタレ
ット２の１つの工具ステーションに固定した保持ボック
ス３７に対し、圧縮コイルばね３８を介して出没自在に
装着すると共に、上記保持ボックス３７の底面にワーク
当接検出スイッチ３９を配置したものである。ワーク当
接検出スイッチ３９のオン信号は、ワーク当接検出信号
として信号線４０を介して上記ワーク径演算部３０に入
力される。この場合、先の実施例における電極板１５，
１６は省略することができ、ワーク当接面１２ａ，１２
ｂは、ワーク当接部材１２の機体１３に直接形成される
。

【００２８】この実施例では、ワーク当接部材１２の例
えば一方のワーク当接面１２ａだけがワークＷ外周面に
当接する位置までタレット２のＸ軸方向への移動が進ん
だ後、さらにワークＷへの接近が続くと、ワーク当接部
材１２を横向き姿勢に保持しようとする引っ張りコイル
ばね２０，２１の力に抗してワーク当接部材１２が回動
して、一対のワーク当接面１２ａ，１２ｂの両方がワー
ク外周面に当接する状態となり、これ以後、ワーク当接
部材１２自体はワークＷに妨げられて移動しなくなる。 これに対して、タレット２はなおも移動を続けるため、
圧縮コイルばね３８の付勢力に抗してブラケット１８が
相対的に保持ボックス３７の底面に接近し、ついにはワ
ーク当接検出スイッチ３９をオンにする。その結果、ワ
ーク当接検出スイッチ３９からオン信号がワーク当接検
出信号として出力され、この信号はワーク径演算部２９
と図４の演算制御部３４とに送られる。

【００２９】ワーク当接検出信号を受けた演算制御部３
４はタレット２の移動を停止させ、またワーク径演算部
３０では、距離センサ１７からの出力信号を取り込み、
これによってワーク径演算部３０でワーク径Ｄの演算が
先の実施例と同様にして行われる。

【００３０】なお、ワーク当接部材１２の両ワーク当接
面１２ａ，１２ｂが共にワーク外周面に当接するように
ワーク当接部材１２の回動が行われるまでは、ワーク当
接検出スイッチ３９がオン動作してはならないので、引
っ張りコイルばね２０，２１に比べて、圧縮コイルばね
３８の付勢力はより大きくなるように設定される。この
実施例の場合には、ワークＷをワーク当接検出回路の通
電仲介部材としていないので、ワークＷが非導電性材料
であっても適用可能となる。

【００３１】上記各実施例では、ワーク当接部材１２を
回動自在に支持して、その両ワーク当接面１２ａ，１２
ｂを共にワーク外周面に当接させるようにしているが、
これに限らず、例えば上下に変位可能に支持して、両ワ
ーク当接面１２ａ，１２ｂがワーク外周面に当接した時
点で上下変位を止めるようにしてもよい。

【００３２】

【発明の効果】この発明のワーク径計測装置は、各々ワ
ークの外周面を接触させる一対のワーク当接面を所定の
角度開いて設けたワーク当接部材の、前記一対のワーク
当接面の中間に、基準位置からワーク外周面までの距離
を計測する距離センサを設け、前記両ワーク当接面がワ
ークと接触状態にあることを接触検出手段が検出した時
点で、基準位置からワーク外周面までの距離を距離セン
サで計測し、その計測距離に基づきワーク径を割り出す
ようにしたため、熱変形やチャックへのワークの装着不
良等に左右されることなく、簡単な測定動作によりワー
ク径を精度良く計測できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の要部を示す正面図である
。

【図２】その要部の平面図である。

【図３】その実施例を適用する旋盤の正面図である。

【図４】その旋盤の平面図と制御装置の構成とを示す説
明図である。

【図５】ワーク径演算の原理を示す説明図である。

【図６】この発明の他の実施例の要部を示す破断正面図
である。

【図７】従来のワーク径計測装置の要部を示す正面図で
ある。

【図８】そのワーク径計測装置の要部を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　各々ワークの外周面を接触させる一対
   のワーク当接面を所定の角度開いて設けたワーク当接部
   材と、前記一対のワーク当接面の中間に設けられて基準
   位置からワーク外周面までの距離を計測する距離センサ
   と、前記ワーク当接部材の前記両ワーク当接面がワーク
   と接触状態にあることを検出する接触検出手段とを具備
   したワーク径計測装置。