JPH0636751U - 薬研式直径測寸装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直径の均一な精密加工を容易にかつ迅速に行
うこと。 【構成】 薬研式直径測寸装置(2)は、回転する工作物
(4)の切削直後の仕上げ面に、薬研底部中央にあって薬
研角の２等分線の方向に出入りする測寸スピンドル(12)
の先端の端子(12')で、接触して、このスピンドル(12)
の出入量が測寸センサー(14)により電気量として外部に
取出される。予め工作物(4)の直径に相当する電気量を
設定した寸法設定器(21)の出力電気量と、薬研式直径測
寸装置の出力電気量を比較増幅する差動サーボ増幅器
(3)により、工具切込み送りネジ駆動用のサーボモータ
ー(9)を駆動して切削工具支持台(5)を移動させ、工作物
(4)の切削直径が設定された一定寸法になるようにす
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は薬研式直径測寸装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

切削加工中の測寸装置及びサーボ機能の無い加工品で細長い円筒物の精密加工 において最大の欠陥は次の点である。 （１）図６に示すように、切削工具の接触圧によって細長い加工物は曲げの撓 みを生じ、工作機より取外したとき、図７の如く中央部が膨らみ、精密な円筒加 工が不可能である。 （２）図８に示すように、加工物の両端支持センターが切削工具の移動方向と 狂っていた場合、加工物はいわゆるテーパー状となる。 （３）工具磨耗による工作物の切削直径が増大する。 （１）に関しては、切削を軽く何回も繰り返して行うか、又は切削工具の反対 側に接触片或いはローラーを設けるいわゆる送り振り止め装置を使用するのが通 例であるが、何れにしても作業性は大幅に悪くなり、又操作も煩雑である。 （２）に関しては、一度全長を加工した後に加工物両端の直径を測り、その量 に応じて支持センターの狂いを修正し、時には数度の修正を行って精密加工を行 うことがある。 （３）に関しては、自動補正装置のものもあるが、高価かつ複雑である。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

本案の目的は前記のような欠陥を自動的に解消して直径の均一な精密加工を容 易にかつ迅速に行うことである。 これは前記欠陥（１）、（２）、（３）共に自動的に解決される問題である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案にかかる薬研式直径測寸装置は、旋盤や円筒研磨盤等の円柱外径の切削 工作式に附加使用する装置である。そして薬研式直径測寸装置、寸法設定器、差 動サーボ増幅器及び工具切込み送りネジ駆動用のサーボモーターを有する。 薬研式直径測寸装置は、回転する工作物の切削直後の部分に薬研面で接触し、 かつ薬研底部中央に薬研角の２等分線の方向に出入りする測寸スピンドルの先端 の端子が仕上げ面に接触する。そしてこのスピンドルの出入り量が測寸センサー により電気量として外部に取出され、予め工作物の直径に相当する電気量を設定 した寸法設定器の出力電気量と薬研式直径測寸装置の出力電気量を比較増幅する 差動サーボ増幅器により工具切込み送りネジ駆動用のサーボモーターを駆動して 切削工具支持台を移動させ、工作物の切削直径が設定された一定寸法になるよう に設計されている。

【０００５】 また、本考案にかかる直径寸法維持切削装置は、前記測寸装置と寸法設定器、 差動サーボ増幅器及びサーボモーターを組合せて設定された直径寸法を正確に維 持しながら長い円筒切削を行う。

【０００６】 前記薬研式直径測寸装置は本体、端子及び測寸センサーを有している。この本 体はその一端にＶ溝を有し、前記端子はこの本体に収容され、スプリングにより その先端がＶ溝の挟角の二等分線上へ進出している。この測寸センサーは、この 本体にかつこの端子と関連して配置され、工作物が端子を押し戻してＶ溝両壁面 に当接した状態でのＶ溝底から工作物表面までの長さを測定して、工作物の直径 を測定するようになっている。

【０００７】

【作用】

工作物を工作機械の所定工作位置にセットし、工具をこの工作物表面に当てて 工作する。この工作としては、回転型工具による切削や、移動型バイトによる切 削等が対象となる。前者の場合、工作物を回転しながら工作物をその軸線方向に 送り、後者の場合、工作物を定位置で回転しかつ工具を工作物と平行に移動させ る。

【０００８】 工具によって工作された工作物は、その回転方向直後の位置で薬研式直径測寸 装置によりその直径を常時計測される。そして、その計測値は信号として差動増 幅器へ送られる。工作物が工具の圧着荷重で撓んだり、工作物両端支持用センタ ーの心狂いにより、この計測された直径の値が、予め寸法設定器によって設定さ れた値より大きく（又は小さく）なると、差動増幅器が作動し、工具支持台移動 用のサーボモータに駆動電力を送ってこれを駆動する。従って工具も工作物軸線 と直角方向へ移動し、更に工作を続ける。 直径が設定値に一致すると差動増幅器からの信号が止まり、サーボモータはそ の位置に工具支持台を停止させる。工具は更に工作を続行する。

【０００９】 薬研式直径測寸装置は本体、端子及び測寸センサーを有し、この本体はその一 端にＶ溝を有し、前記端子はこの本体に収容され、スプリングによりその先端が Ｖ溝の挟角の二等分線上へ進出しており、測寸センサーはこの本体に、かつ、こ の端子と関連して配置され、工作物が端子を押し戻してＶ溝両壁面に当接した状 態でのＶ溝底から工作物表面までの長さをこの測寸センサーで測定して工作物の 直径を測定するようになっている。 こうすると、端子が工作物に当接した位置でのＶ溝底から当接位置までの寸法 を測定すれば、この値で工作物の半径を知り得る。

【００１０】

【実施例】

図面において、同一符号は同一もしくは相応部分を示す。 １は切削工具、２は薬研式直径測寸装置、３は差動サーボ増幅器である。工具 １と薬研式直径測寸装置２は、工作物４の軸線と直角に交差する面上に配置され る。そして、薬研式直径測寸装置２は、工作物４の工作済み直後に位置するよう に、配置される。更に、これら両者２と３は、工作物の軸線方向に、この工作物 と相対移動自在に、配置される。

【００１１】 切削工具１は、支持台５に支持され、この支持台はベッド６に、工作物４の軸 線と直交する線と平行線上に配置したガイド７を介して、移動自在に支持される 。この支持台５には送りねじ棒８が螺合し、この送りねじ棒の他端部はベッド６ に配置したサーボモータ９に直結される。従って、このサーボモータを回転する ことにより送りねじ棒８が定位置で回転して支持台５を移動させ、工具１を工作 物４の軸線と直交する線上で進退させ、切削量の増減をなす。

【００１２】 薬研式直径測寸装置２は本体１１とスピンドル１２、端子１２’を有している 。この本体１１はその一端にＶ溝１３が設けられる。端子１２はこの本体１１の 透孔１４に収容され、後端に介装したスプリング１５により先端がＶ溝の挟角の 二等分線上へ、進出自在となっている。この本体１１には端子１２’の移動量の 測寸センサー１６が設けられる。この測寸センサー出力は差動サーボ増幅器３に 導結され、端子１２’を介しＶ溝１３の底から工作物表面までの寸法Ｘを測定し てその値を電気量として差動サーボ増幅器３に送る。この薬研式直径測寸装置２ は電気的出力のもの、例えば差動変圧器（ＤＴＦ）、デジタル式の磁気又は光学 的センサーを有する測長器が採用される。

【００１３】 また、この本体１１には工作物４の方向へこの本体を付勢する付勢手段１７が 用意される。この付勢手段１７は、薬研式直径測寸装置２が工作物４に対し水平 面上及びその下面側で相対する場合は、定置面１８と本体１１との間に介装した スプリングで、薬研式直径測寸装置２が工作物４の上方に位置する場合は薬研式 直径測寸装置２の自重とすることができる。

【００１４】 ２１は寸法設定器で差動サーボ増幅器３に導結され、工作物に必要な直径を電 気量として入力する。差動サーボ増幅器３はこの寸法設定器２１で設定された値 と、薬研式直径測寸装置２から送られた値を比較し、差がある場合にその電気量 を増幅して駆動電力をサーボモータ９に送る。 ３１は基端が固定面に取付けられた保持具で薬研式直径測寸装置を工作物の方 向へ移動できるように保持する。

【００１５】 工作済みの工作物の直径は次のようにして求められる。薬研式直径測寸装置２ のＶ溝１３が工作物４の工作済み直後の場所に嵌合すると、端子１２’は工作物 ４の外周の一点に当り、スプリング１５に逆らって本体１１に押し戻される。更 に嵌合の度合いが進むと、この工作物は円周上の二点でそれぞれＶ溝１３の各壁 面の一点に当接する。

【００１６】 Ｖ溝底から端子の工作物との接触点までの距離をＸ、Ｖ溝底から工作物の中心 までの距離をＡ、Ｖ溝の挟角の１／２をθ工作物の半径をＲとすると、次の計算 式が成立する。 Ｘ＝Ａ−Ｒ Ａ＝Ｒsinθ であるから、 Ｘ＝Ｒ／sinθ−Ｒ ＝Ｒ（１／sinθ−１） となる。 θは一定であるから、ＸはＲに比例する。従って、Ｘを測定すればＲの値を知 ることができる。 なお、θ＝３０゜のときは Ｘ＝Ｒ θ＝１９．４７１゜のときは Ｘ＝２Ｒ＝Ｄ（直径）となる。

【００１７】 切削切込量の調整はこの寸法設定器２１の設定値を調整するのが便利である。 また、設定値を工作物の長さ方向に対しプログラム変化しておけば、緩い変化で 円柱状以外の切削も可能である。

【００１８】 図２及び図３は本案装置を研磨機に適用した場合を示してある。工具１は砥石 で、支持台５が砥石台となっている。この砥石台はベッド６の上面に移動自在に 支持される。また、薬研式直径測寸装置２の本体付勢手段１７や保持具３１を支 持する定置面１８は、ベッド６の起立部の側面となっている。工作物４は左右摺 動テーブル３２のチャック３３とセンター３４で所定位置にセットされる。３５ は主軸台である。

【００１９】 図４及び図５は旋盤に適用した場合を示してある。工具１はバイトで、支持台 ５は刃物台である。この刃物台はベッド６上に摺動自在に支持されたクロステー ブル３６上に摺動自在に支持される。また、薬研式直径測寸装置２の本体付勢手 段１７や保持具３１を支持する定置面１８はクロステーブル３６の起立部の側面 となっている。

【００２０】 図６は工具１による圧着荷重で工作物４に撓みが発生する状態を説明してある 。両センター３４の付近では撓みが生じない。この状態で工作すると、出来上っ た工作物は、図７に示すように、その直径が長手方向の中央部分で大きく、両端 部分が小さい、中ぶくれ状となる。

【００２１】 図８は両センター３４の心狂いＳの状態と、その場合の工作物４の出来上り具 合を示してある。センター３４が工具１の工作面に近い方では直径は小さく、遠 い方では大きくなり、工作物は円錐状となる。

【００２２】

【考案の効果】

本考案によれば、工作物の工作済み直後位置で工作物の直径を計測し、設定値 より大きくなれば工具を移動させて工作量を大きくするので、長い円柱材の直径 寸法を一定に、しかも極めて簡単に工作でき、工作物取付けの困難さも無くすこ とができる。 請求項２によれば、測寸装置と寸法設定器、差動サーボ増幅器及びサーボモー ターを組合せて設定された直径寸法を正確に維持しながら長い円筒切削を行うこ とができる。

【提出日】平成４年９月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】 Ｖ溝底から端子の工作物との接触点までの距離をＸ、Ｖ溝底から 工作物の中心までの距離をＡ、Ｖ溝の挟角の１／２をθ工作物の半径をＲとする と、次の計算式が成立する。 Ｘ＝Ａ−Ｒ Ｒ＝Ａsinθ であるから、 Ｘ＝Ｒ／sinθ−Ｒ ＝Ｒ（１／sinθ−１） となる。 θは一定であるから、ＸはＲに比例する。従って、Ｘを測定すればＲの値を知 ることができる。 なお、θ＝３０゜のときは Ｘ＝Ｒ θ＝１９．４７１゜のときは Ｘ＝２Ｒ＝Ｄ（直径）となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本案装置の正面図である。

【図２】同装置を適用した研磨機の正面図で、図３の２
−２線部分で切断してある。

【図３】同平面図で一部切断してある。

【図４】同装置を適用した旋盤の正面図である。

【図５】同要部の平面図である。

【図６】工具による工作物の撓み発生状態を示す説明図
である。

【図７】同６の状態で工作された工作物の側面図であ
る。

【図８】両センターの心狂いの状態と、その場合の工作
物の出来上り具合を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 工具 ２ 薬研式直径測寸装置 ３ 差動サーボ増幅器 ４ 工作物 ５ 支持台 ９ サーボモータ １１ 本体 １２ スピンドル １２’端子 １３ Ｖ溝 １５ スプリング １６ 測寸センサー １７ 付勢手段 ２１ 寸法設定器 Ｘ Ｖ溝底から工作物表面までの長さ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 旋盤や円筒研磨盤等の円柱外径の切削工
   作式に附加使用する装置で、 薬研式直径測寸装置(2)、寸法設定器(21)、差動サーボ
   増幅器(3)及び工具切込み送りネジ(8)駆動用のサーボモ
   ーター(9)を有し、 薬研式直径測寸装置(2)は、回転する工作物(4)の切削直
   後の部分に薬研面で接触し、かつ薬研底部中央に薬研角
   の２等分線の方向に出入りする測寸スピンドル(12)の先
   端の端子(12')が仕上げ面に接触してこのスピンドル(1
   2)の出入量が測寸センサー(14)により電気量として外部
   に取出され、予め工作物(4)の直径に相当する電気量を
   設定した寸法設定器(21)の出力電気量と薬研式直径測寸
   装置(2)の出力電気量を比較増幅する差動サーボ増幅器
   (3)により工具切込み送りネジ駆動用のサーボモーター
   (9)を駆動して切削工具支持台(5)を移動させ、工作機械
   の如何なる状態においても工作物(4)の切削直径が設定
   された一定寸法になるように設計されたことを特徴とす
   る薬研式直径測寸装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、測寸装置(2)と寸法
   設定器(21)、差動サーボ増幅器(3)及びサーボモーター
   (9)を組合せて設定された直径寸法を正確に維持しなが
   ら長い円筒切削を行う直径寸法維持切削装置。